FR2969739A1 - Dispositif d'isolation thermique mince a haute performance - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un dispositif d'isolation thermique à hautes performances. En particulier, elle permet la réalisation d'un isolant thermique mince à haute performance, adaptable en forme et de réalisation économique comprenant un premier (201) et un deuxième panneau (202) ; - des moyens d'étanchéité aptes à étancher l'espace (220) compris entre les deux panneaux (201, 202) ; - des moyens séparateurs (231, 232, 240) aptes à maintenir ces deux panneaux distants l'un de l'autre selon une direction transversale (210) lorsque l'espace(220) compris entre ceux-ci est tiré au vide ; les moyens séparateurs comprenant : - une première pluralité entretoises (231) rigides dont une extrémité transversale est en contact avec la face interne (221) du premier panneau (201) ; - une deuxième pluralité d'entretoises (232) rigides dont une extrémité transversale est en contact avec la face interne (222) du deuxième panneau (202) ; les autres extrémités transversales de ces pluralités d'entretoises (231, 232) étant liées entre elles par des moyens de liaison (240) transversalement élastiques.

Description

L'invention concerne un dispositif d'isolation thermique mince à hautes performances. Elle est applicable dans de nombreux domaines où une isolation thermique performante doit être obtenue dans le respect de contraintes d'encombrement et de masse sévères, notamment pour la réalisation de chambres froides ou de citernes de gaz liquéfiés sur tout type de véhicules, pour l'isolation thermique de chaudières, de fuselages d'aéronef ou de coques de navires. L'invention est plus particulièrement, mais non exclusivement, adaptée à l'isolation de grandes surfaces de parois planes ou de forme complexe.

La performance, en matière d'isolation thermique d'un panneau isolant, est mesurée par sa résistance thermique, notamment en conduction transversale, c'est-à-dire selon l'épaisseur du panneau. Cette résistance thermique Rc est exprimée en m2.K.W-1. Un panneau dit à haute performance, présente une résistance thermique Rc au moins égale à 3 m2.K.W-1. À titre d'exemple, une résistance thermique Rc de 3 m2.K.W-' est obtenue pour des épaisseurs d'environ 70 mm de polyuréthane expansé ou de 140 mm de laine de roche. Selon l'art antérieur, représenté, par exemple, par le brevet européen EP0535147, des panneaux d'isolation à haute performance sont obtenus en réalisant une chambre étanche délimitée par deux panneaux sensiblement parallèles, assemblés sur leur périphérie par une soudure étanche et maintenus écartés l'un de l'autre sur le reste de leur surface par une entretoise rigide. Cette chambre est tirée au vide pour y créer un vide secondaire de sorte que le trajet moyen d'une molécule entre deux collisions avec une autre molécule soit égal ou supérieur à la distance entre les deux panneaux délimitant la chambre. Ainsi avec un vide de l'ordre de 10-5 Torr il est possible d'obtenir un panneau isolant à haute performance d'une épaisseur de l'ordre du millimètre. L'entretoise évite que les deux panneaux ne s'effondrent l'un sur l'autre sous l'effet de la différence de pression entre l'extérieur et l'intérieur de la chambre étanche. Pour que l'effet de cette entretoise sur la conduction thermique entre les deux panneaux soit suffisamment faible et ne dégrade pas les performances d'isolation, celle-ci est solidaire des deux panneaux par des contacts ponctuels ou linéiques. L'art antérieur consiste à utiliser une entretoise rigide, par exemple constituée de verre ou de céramique, et des panneaux suffisamment rigides pour qu'ils ne s'effondrent pas sur l'entretoise sous l'effet du différentiel de pression. Cet ensemble rigide est hyperstatique et il est impossible d'assurer un contact uniforme des panneaux externes sur les appuis de surface réduite de l'entretoise, de telle sorte que certains de ces appuis sollicitent fortement les panneaux externes en poinçonnement. Pour résister à ce poinçonnement ces panneaux doivent présenter une dureté suffisante ce qui limite le choix possible des matériaux les constituant.

Par ailleurs, la soudure périphérique, nécessaire pour répondre aux contraintes d'étanchéité sous des niveaux de vide aussi poussés, produit un court-circuit de conduction thermique entre les panneaux et induit des couples de flexion dans lesdits panneaux lorsque ceux-ci sont soumis au différentiel de pression, couples de flexion qui peuvent conduire à un gauchissement de l'assemblage. Les panneaux externes sont donc choisis à la fois durs et rigides pour limiter ce gauchissement et résister au poinçonnement, et préférentiellement dans des matériaux soudables. À ce titre, selon cet exemple de réalisation de l'art antérieur, pour une épaisseur totale de 2,5 mm les deux panneaux délimitant la chambre étanche sont constitués de plaques d'acier inoxydable de 0,3 mm d'épaisseur et représentent près d'un quart de l'épaisseur totale. Or, cette épaisseur ajoute de la masse et ne participe pas à l'isolation thermique. Selon un autre mode de réalisation de l'art antérieur, figure 1, une entretoise élastique est utilisée par exemple sous la forme d'une feuille ondulée (103). Cette entretoise espace les deux panneaux extérieurs (101, 102). Figure 1B, en réponse à une pression normale appliquée aux panneaux (101, 102), l'élasticité de l'entretoise (103) selon la direction transversale (110) se traduit par une augmentation de la surface de contact (113) entre l'entretoise (103) et les panneaux (101, 102), et une réduction de la longueur du trajet de conduction thermique par cette entretoise, dite conduction solide, entre les deux panneaux, effets qui sont défavorables pour la performance d'isolation thermique de l'ensemble.

Pour résoudre ces inconvénients de l'art antérieur, l'invention propose un dispositif d'isolation thermique comprenant : - un premier et un deuxième panneau ; - des moyens d'étanchéité aptes à étancher l'espace compris entre les deux panneaux ; - des moyens séparateurs aptes à maintenir ces deux panneaux distants l'un de l'autre selon une direction transversale lorsque l'espace compris entre ceux-ci est tiré au vide ; tel que les moyens séparateurs comprennent : - une première pluralité d'entretoises rigides, de hauteur he selon la direction transversale, dont une extrémité transversale est en contact avec la face interne du premier panneau; - une deuxième pluralité d'entretoises rigides, de hauteur au moins égale à he, dont une extrémité transversale est en contact avec la face interne du deuxième panneau ; - les autres extrémités transversales de ces pluralités d'entretoises étant liées entre elles par des moyens de liaison transversalement élastiques, tels que le rapprochement du premier et du deuxième panneau lors du tirage au vide de l'espace compris entre ceux-ci soit au moins égal à 80 % de he. Ainsi les deux panneaux sont liés transversalement selon une liaison élastique suffisamment déformable pour assurer un contact de toutes les entretoises sur la surface desdits panneaux et éviter l'effet de poinçonnement localisé des entretoises sur ceux-ci, ouvrant la possibilité d'utiliser une plus large gamme de matériaux pour la constitution des panneaux. Cette liaison élastique opère, lors du tirage au vide, sans augmenter la surface de contact entre les panneaux et les entretoises ou le trajet de conduction solide entre les panneaux, les entretoises étant suffisamment rigides pour ne pas s'affaisser ou s'élargir sous l'effet des sollicitations liées au différentiel de pression.

Contrairement à l'art antérieur où la réalisation de l'étanchéité par soudure, seule méthode permettant d'assurer le maintien de cette étanchéité dans le temps sous des niveaux de vide secondaire, impose la rigidité des éléments séparateurs et un pas réduit des entretoises pour éviter le gauchissement des panneaux sous l'effet de leur déformation consécutive au différentiel de pression, l'invention tire partie de la flexibilité des éléments séparateurs pour augmenter le pas d'implantation des entretoises et augmenter la distance de conduction solide. Ainsi, des performances globales d'isolation équivalentes à celles des panneaux de l'art antérieur peuvent être obtenues par le dispositif selon l'invention avec des niveaux de vide inférieurs. L'invention peut être mise en oeuvre selon les modes de réalisation avantageux exposés ci-après, lesquels peuvent être considérés individuellement ou selon toute combinaison techniquement opérante. Dans tout le texte, 1 MPa = 1 o6 Pa et 1 hPa= 1 o2 Pa.

Avantageusement, les entretoises et les moyens de liaison sont constitués de matériaux différents. Ainsi les matériaux peuvent être choisis pour combiner une élasticité et une conductivité thermique optimales ce qui permet de maîtriser les effets de conduction thermique solide entre les deux panneaux. Selon un premier mode de réalisation du dispositif objet de l'invention, les entretoises sont disposées de sorte qu'une entretoise de la première pluralité alterne avec une entretoise de la deuxième pluralité, selon une direction longitudinale perpendiculaire à la direction transversale, et les moyens de liaison comprennent une plaque élastique sollicitée en flexion par ces entretoises. Ce mode est simple de réalisation, et la disposition alternée des entretoises des deux pluralités augmente le trajet de conduction thermique solide entre les deux panneaux, constituant ainsi un labyrinthe thermique. Avantageusement, la plaque élastique est ondulée ce qui permet de moduler sa réponse élastique en fonction du matériau la constituant. Selon une variante avantageuse du premier mode de réalisation une des pluralités d'entretoises comprend des bossages rigides de la plaque élastique. Cette caractéristique simplifie encore la réalisation du dispositif isolant.

Selon un deuxième mode de réalisation, qui peut être combiné avec le premier, le dispositif objet de l'invention comprend une entretoise de la première pluralité et une entretoise la deuxième pluralité, disposées en vis-à-vis, les moyens de liaison entre ces deux entretoises comprenant deux lames formant un pli. Cette caractéristique permet de ménager des zones libres de toute entretoise ou pièce de liaison élastique entre les deux panneaux. Cette caractéristique est avantageuse dans le cas, par exemple, ou le dispositif isolant objet de l'invention doit être transparent ou translucide, ou pour ménager localement des traversées du dispositif isolant.

Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux, les deux pluralités d'entretoises sont des bossages rigides d'une plaque élastique ondulée dont le pas d'ondulation est égal au pas d'implantation des bossages d'une même pluralité. Cette configuration permet de créer une flèche initiale des moyens de séparation élastiques des panneaux et ainsi de réduire la hauteur des bossages afin de réduire l'épaisseur globale du dispositif. Le dispositif objet de l'invention permet d'obtenir des caractéristiques d'isolation thermique comparables voire supérieures à celles obtenues selon l'art antérieur avec des niveau de vide moins poussés, plus faciles, plus rapide et plus économiques à réaliser industriellement. Ainsi, que la pression absolue (Pi) dans l'espace compris entre le premier et le deuxième panneau est comprise entre 1 hPa et 100 hPa. Avantageusement, les matériaux constituant les moyens séparateurs sont sélectionnés de telle sorte que si E est leur module d'élasticité longitudinal, dit module d'Young, exprimé en MPa, et la conductivité thermique desdits matériaux, exprimée en W.m-'.K-1, le ratio E°'51X est supérieur à 100. Cette sélection de matériaux permet d'obtenir des performances optimales. Avantageusement, ev étant la distance transversale entre les panneaux après tirage au vide et la valeur de eg=ev-ne étant exprimé en millimètres, la pression Pi dans l'espace compris entre les deux panneaux étant exprimée en hPa, est choisie telle que le ratio Pi/eg est compris entre 0,1 et 1. Le choix d'un compromis selon cette relation assure la faisabilité effective du dispositif objet de l'invention dans des conditions optimales.

Selon un mode de réalisation particulier, les moyens séparateurs imposent une distance variable spatialement entre le premier et le deuxième panneau. Par une variation spatiale de la distance on entend une variation de cette distance selon au moins une direction définissable à la surface d'un des panneaux. Ainsi les deux panneaux ne sont pas nécessairement parallèles ce qui permet d'adapter le dispositif à des cas d'application particuliers. Avantageusement, les deux pluralités d'entretoise sont distribuées alternativement selon la direction longitudinale et sont constituées par des bossages rigides d'une plaque élastique. Ce mode de réalisation est le plus économique et le plus simple de réalisation. Selon une variante de ce mode de réalisation avantageux, les moyens séparateurs comprennent une pluralité de plaques élastiques à bossages superposées. Cette caractéristique permet d'augmenter la longueur du labyrinthe thermique entre les deux panneaux en conservant une réponse élastique équivalente à celle obtenue par une plaque de séparation unique. Avantageusement, le dispositif objet de l'invention présente une résistance thermique en conduction transversale Rc exprimée en m2.K.W-1, et comporte n plaques élastiques à bossages superposées, d'épaisseur e et d'un pas de bossage p, constituées d'un matériau de conductivité thermique exprimée en W.m-'.K-1 et de module d'Young E exprimé en MPa telles que : - le matériau constituant les plaques élastiques est choisi de telle sorte que le ratio E°'51X est supérieur à 1 oo ; le pas p des bossages est sélectionné de sorte à satisfaire la relation p = (2XRc/ne)°'5 Le respect de ces dimensionnements permet d'atteindre des performances optimales, minimisant à la fois l'épaisseur du dispositif et sa conduction thermique. Avantageusement, les moyens séparateurs comprennent des moyens élastiques de support placés entre deux plaques élastiques à bossages rigides.

Ainsi il est possible d'ajuster finement la raideur de la liaison transversale entre le premier et de deuxième panneau.

Avantageusement, ces moyens élastiques de support comprennent une plaque élastique. Ce mode de réalisation de la dernière variante est le plus simple et le plus économique. De plus, cette plaque élastique constitue une barrière supplémentaire à la conduction par rayonnement.

Alternativement ou en combinaison avec ce dernier mode de réalisation, les moyens élastiques de support comprennent un plot élastique. Cette variante de réalisation est celle qui offre le plus de latitude dans le réglage de la raideur transversale du dispositif. Avantageusement, quel que soit le mode de réalisation, les moyens d'étanchéité comprennent un soufflet s'étendant sur le pourtour des panneaux. Ce soufflet n'introduit pas de coupe de flexion dans l'assemblage et évite ainsi son gauchissement sous l'effet du différentiel de pression. Avantageusement également, les moyens d'étanchéité comprennent un soufflet délimitant une ouverture à l'intérieur des panneaux. Ainsi il est possible de réaliser des traversées du dispositif sans dégrader sa souplesse. L'invention sera maintenant plus précisément décrite dans le cadre de ses modes de réalisation préférés, nullement limitatifs, et des figures 1 à 21, dans lesquelles : la figure 1, relative à l'art antérieur représente selon une vue de face et en coupe un tronçon d'un dispositif d'isolation thermique mince comprenant deux panneaux maintenus à distance l'un de l'autre par des moyens de séparation élastiques, figure 1A avant tirage au vide du volume compris entre les panneaux, figure 1B, après tirage au vide de ce volume ; la figure 2, représente selon un de vue de face et en coupe d'un tronçon d'un mode de réalisation du dispositif objet de l'invention comprenant deux panneaux séparés par des moyens séparateurs comprenant des entretoises rigides disposées en quinconce et agissant sur une plaque élastique, figure 2A avant tirage au vide du volume compris entre les deux panneaux, figure 2B après tirage au vide de ce volume ; - la figure 3, illustre selon une vue de face et en coupe d'un tronçon d'un mode de réalisation du dispositif objet de l'invention dans lequel les moyens de séparation des panneaux sont constitués par des lames pliées ou des plots élastiques ; la figure 4 est une représentation selon la même vue que les figures précédentes, d'un exemple de réalisation d'un tronçon du dispositif objet de l'invention, dans lequel les moyens séparateurs sont constitués par une plaque embossée, figure 4A avant tirage au vide, figure 4B après tirage au vide du volume compris entre les deux panneaux ; - les figures 5 et 6 montrent selon une vue en perspective et de face deux exemples de réalisation de moyens séparateurs constitués de lames 10 élastiques assemblées par un pli ; les figures 7 et 8 illustrent selon une vue en perspective de dessus deux exemples de réalisation de plots élastiques adaptés à la réalisation de moyens de séparation pour un dispositif selon un exemple de réalisation de l'invention ; 15 - la figure 9 représente en coupe et de face un exemple de réalisation d'un tronçon dispositif objet de l'invention s'étendant selon une direction courbe ; la figure 10 est un exemple de réalisation en vue de face et en coupe d'un tronçon d'un dispositif objet de l'invention selon un mode de 20 réalisation comprenant comme moyens de séparation une pluralité de plaques élastiques superposées selon une direction transversale ; - la figure 11 illustre une variante du mode de réalisation de la figure 10 selon la même vue, les plaques élastiques constituant les moyens de séparation comportant des bossages en Vé, figure 11A, selon un mode de 25 réalisation comprenant trois plaques élastiques, représenté avant tirage au vide, figure 11B, selon un mode de réalisation comprenant cinq plaques élastiques, représenté après tirage au vide ; - les figures 12 et 13 représentent en coupe et de face des exemples de variantes d'un mode de réalisation du dispositif objet de l'invention 30 dans lequel la distance entre les panneaux est variable selon une direction longitudinale ; - la figure 14 montre un détail de réalisation du pourtour d'un dispositif objet de l'invention ; - la figure 15 représente selon une vue en coupe et de face un tronçon d'un dispositif objet de l'invention comprenant une traversée ; - la figure 16 est une vue en coupe et de face d'un tronçon selon un exemple de réalisation d'un dispositif objet de l'invention, comprenant une ouverture translucide ; la figure 17 représente en perspective une portion d'un dispositif objet de l'invention selon un exemple de réalisation comprenant un empilage de plaques élastiques embossées dont les bossages s'étendent alternativement dans des directions sécantes comprises dans un plan perpendiculaire à la direction transversale d'empilement ; la figure 18 montre en perspective un exemple de réalisation d'une portion d'un dispositif objet de l'invention selon un mode de réalisation où la plaque élastique embossée constituant le moyen séparateur comprend des bossages principaux supportant les panneaux et des bossages secondaires s'étendant dans une direction perpendiculaire à celle des bossages principaux ; - la figure 19 représente selon une vue en coupe et de face, un exemple de réalisation d'un dispositif selon l'invention, comprenant comme élément séparateur une plaque élastique ondulée à bossages, l'ondulation de la plaque formant une flèche initiale ; - la figure 20 est une vue de face et en coupe d'un exemple de d'assemblage de dispositifs objet de l'invention afin de réaliser un doublage isolant d'une cloison existante ; et la figure 21 est un diagramme illustrant le niveau de résistance thermique comparé de différents isolants d'épaisseur équivalente, dont le dispositif objet de l'invention. Figure 2, selon un exemple de réalisation le dispositif objet de l'invention comprend un premier panneau (201) et un deuxième panneau (202) lesquels sont maintenus à distance l'un de l'autre selon une direction transversale (210). En association avec des moyens d'étanchéité (non représentés) cet espace (220) défini une chambre étanche, laquelle est tirée au vide sous une pression Zo comprise entre 1 hPa et 10 hPa. Lorsque chambre (220) est tirée au vide, les panneaux (201, 202) tendent à s'effondrer l'un sur l'autre sous l'effet de la pression extérieure. Or, pour former un dispositif thermiquement isolant, il est indispensable que les panneaux (201, 202) soient maintenus à une distance transversale suffisante l'un de l'autre. À cette fin, une première pluralité d'entretoises rigides (231) est placée en contact avec la face interne (221) à la chambre sous vide (220) du premier panneau (201) et une deuxième pluralité d'entretoises rigides (232) est placée en contact avec la face interne (222) du deuxième panneau (202). Ces entretoises (231, 232) sont en contact par une surface limitée avec les panneaux, selon un contact quasi ponctuel ou quasi linéique en fonction de la forme desdites entretoises. Dans cet exemple de réalisation, les deux pluralités d'entretoises (231, 232) sont liées de manière élastique par leurs extrémités opposées à celles en contact avec les panneaux (201, 202), par l'intermédiaire d'une plaque (240) déformable élastiquement sous l'effet d'une sollicitation transversale. Figure 2B, les entretoises (231, 232) des deux pluralités étant disposées de manière alternative selon une direction longitudinale (211), la plaque élastique (240) se déforme en flexion sous l'effet de la pression extérieure, laquelle pression tend à rapprocher les panneaux (201, 202) l'un de l'autre.

Dans tout le texte, « p » désigne le pas longitudinal des entretoises, « he » la hauteur individuelle des entretoises, « ei » la distance transversale entre les panneaux avant tirage au vide, « ev » la distance transversale entre les panneaux après tirage au vide, « e » l'épaisseur plaques élastiques et « ep » l'épaisseur totale du dispositif objet de l'invention.

Selon un exemple de réalisation non limitatif du dispositif objet de l'invention, les panneaux (201, 202) sont constitués d'un matériau composite comprenant une matrice organique et un renfort fibreux constitué, par exemple, des fibres de verre ou de polyamide. Ainsi, lesdits panneaux peuvent être à la fois légers et présenter des caractéristiques structurales suffisantes pour que le dispositif objet de l'invention puisse être substitué à des panneaux structuraux moins performants en termes d'isolation thermique, sans augmenter sensiblement la masse et le volume de l'ensemble objet de cette substitution.

Il Figure 3, selon un autre mode de réalisation, qui peut être combiné avec le précédent, les deux pluralités d'entretoises (331, 332) rigides sont placées en vis-à-vis et sont maintenues espacées par des lames pliées ou des plots élastiques (340), constitués par une pluralité de lames (341) jointes entre elles par des plis (342). Les dits plis peuvent être réalisés par le pliage effectif d'une lame ou par l'assemblage, par exemple par une soudure, de deux lames selon une de leurs extrémités. Ces deux exemples de réalisation permettent de maintenir à distance les panneaux (201, 202) l'un de l'autre. L'élasticité des moyens placés entre les entretoises, plaque à tout instant lesdites entretoises sur les faces des panneaux assurant ainsi un transfert de charge d'un panneau à l'autre par l'intermédiaire de l'ensemble des entretoises rigides. À cette fin les moyens élastiques peuvent être précontraints avant le tirage au vide pour assurer le contact de l'ensemble des entretoises sur les faces internes des panneaux.

Ainsi le nombre d'entretoises peut être adapté à la nature des matériaux constituant les panneaux et de leur résistance au matage ou au poinçonnement. La disposition en alternance des entretoises (231, 232) des deux pluralités du premier exemple de réalisation, ou la présence de pliages multiples dans les moyens élastiques (340) du deuxième exemple, permettent d'augmenter la distance de conduction thermique solide entre les deux panneaux (201, 202) en créant un labyrinthe thermique. Ainsi, en revenant à la figure 2, pour un pas « p » d'implantation des entretoises (231, 232) selon la direction longitudinale (211) et une hauteur « he » de ces entretoises selon la direction transversale (210), la distance transversale « ei » entre les deux panneaux (201, 202) est sensiblement égal à 2he avant tirage au vide. La distance « ev » entre les panneaux (201, 202) après tirage au vide tend vers he lorsque le vide complet est réalisé, selon la raideur de la plaque élastique (240). Cependant, la distance minimale de conduction thermique solide entre les deux panneaux est toujours égale à 2he+p/2. Dans le cas de la figure 3, si chaque lame des moyens élastiques (340) est de longueur « 1 » et qu'ils comportent chacun « n » lames, la distance minimale de conduction thermique solide entre les deux panneaux (201, 202) sera toujours au moins égale à nl. Les caractéristiques thermiques et élastiques de l'ensemble constitué des entretoises et des moyens de support élastiques sont intimement liées. En effet, à conductivité thermique équivalente, la conduction thermique solide entre les deux panneaux, c'est-à-dire la transmission de chaleur par conduction passant par les entretoises et la plaque élastique entre les deux panneaux, sera d'autant plus faible que la valeur de p/2 sera élevée. Or, à module élastique équivalent, la raideur de l'ensemble sera d'autant plus faible, et donc le risque de court-circuit de conduction thermique entre des deux panneaux sous l'effet du différentiel de pression, d'autant plus élevé, que cette valeur sera élevée. Si est la conductivité thermique et E le module élastique du matériau constituant l'ensemble entretoises et moyens de support élastiques, alors, à géométrie équivalente, le dispositif sera d'autant plus performant que le rapport (E°'51X) sera élevé, c'est-à-dire que le matériau présentera une faible conductivité thermique et un module élastique élevé. Le rapprochement f=(ei-ev) des panneaux (201, 202) lors du tirage au vide, se traduit par une flexion des moyens de supports élastiques. Dans le cas de l'utilisation d'une seule plaque élastique (240) entre les entretoises (231, 232) les caractéristiques d'élasticité de cette plaque (240) sont avantageusement choisies de telle sorte que f=(1-a)hei où a est un coefficient de sécurité pour tenir compte, notamment, des variations de la pression atmosphérique et éviter un court-circuit de conduction thermique entre les deux panneaux (201, 202) sous l'effet du rapprochement supplémentaire engendré par ces variations de pression. Avantageusement a est choisi compris entre 0,05 et 0,2. Avantageusement, la pression absolue dans l'espace compris entre le premier et le deuxième panneau est comprise entre 1 hPa et 100 hPa. Cette pression élevée par rapport aux réalisations de l'art antérieur permet de réaliser l'étanchéité entre les panneaux de manière plus économique, et notamment évite le besoin de soudures périphériques pour maintenir cette étanchéité. Elle permet également de réduire le coût de réalisation du vide, un tel vide primaire étant obtenu en quelques minutes sans phénomène de dégazage des matériaux constituant le dispositif isolant/ La quantité eg=ev-ne définit l'épaisseur de conduction gazeuse entre les panneaux (201, 202) d'un dispositif isolant selon l'invention comprenant n 5 plaques élastiques d'épaisseur e. Selon un mode de réalisation, adapté à la constitution de panneaux isolants fins, l'épaisseur eg est inférieure à 10 mm et la pression (Pi) dans cet espace est inférieure à 10 hPa. Selon un mode de réalisation adapté à la constitution de panneaux 10 isolants plus épais, l'épaisseur eg est supérieure à 10 mm et la pression (Pi) dans cet espace est inférieure à 100 hPa. De tels panneaux sont de réalisation plus économique, l'obtention d'un tel niveau de vide étant très aisée en conditions industrielles. Ainsi, l'homme du métier peut définir un compromis entre 15 l'encombrement visé et les contraintes techniques, ou entre le coût du volume occupé par le panneau et le coût du panneau. Avantageusement les entretoises (231, 232, 331, 332) sont constituées d'un matériau thermiquement isolant. Ainsi, par cette construction composite, il est possible d'accroître la latitude de choix des matériaux pouvant constituer les 20 moyens de support élastiques. Avantageusement également, la plaque élastique (240) peut recevoir sur chacune de ses faces, en vis-à-vis des panneaux, un traitement de surface apte à limiter la transmission de chaleur par rayonnement entre les deux panneaux (201, 202). À titre d'exemple non limitatif, ce traitement de surface peut être réalisé par le dépôt d'une couche 25 mince d'un métal à base d'aluminium, d'argent ou d'or ou encore par des dépôts multicouches d'oxydes ou de sels minéraux selon des techniques connues de l'art antérieur. Les entretoises peuvent être initialement liées aux panneaux (201, 202) ou à la plaque élastique (240) ou encore aux ensembles de lames élastiques 30 (340) par tout moyen connu de l'homme du métier tel que collage ou soudage. Figure 4, selon un exemple de réalisation du dispositif objet de l'invention, les deux pluralités d'entretoises (431, 432) et la plaque élastique (440) sont réalisées d'un seul tenant en pratiquant des bossages rigides (431, 432) dans une plaque (440) élastique, lesquels bossages viennent en contact avec les panneaux (201, 202). Ces bossages sont réalisés par pliage, estampage, moulage ou extrusion de la plaque (440) et comportent des formes à faible rayon de courbure transversal pour leur conférer la rigidité nécessaire. Dans cet exemple de réalisation les bossages sont sensiblement en forme d'n (oméga). Ce type de bossage permet de combiner des propriétés de rigidité du bossage, une surface de contact réduite avec les panneaux (201, 202) et un chemin de conduction solide allongé entre les deux panneaux, comparé à d'autres formes de bossages. Figure 4B, le raccordement entre chaque bossage et la plaque agit comme un point de pivot élastique lors du rapprochement des panneaux (201, 203) consécutif au tirage au vide de l'espace entre ceux-ci. Figures 5 et 6 selon des exemples de réalisation des supports élastiques (540, 640) des entretoises en vis-à-vis (331, 332), celles-ci sont liées par une pluralité de lames (541, 643, 644, 645) s'étendant selon une direction (212) perpendiculaire au plan formé par les directions transversales (210) et longitudinales (212) définies supra. Les lames sont liées entre elles par des plis (542, 642) de sorte à former un ensemble élastiquement déformable.

Avantageusement les surfaces des entretoises (331, 332) en contact avec les panneaux peuvent recevoir un traitement de surface visant à en réduire le coefficient de conduction thermique, au niveau de ce contact. Figure 7 et 8, les moyens de liaisons élastiques peuvent prendre la forme de plots élastiques (740, 840), constitués de lames (741, 841) sensiblement circulaires connectées par des plis (742, 842) sur leurs périphéries. Figure 9, le dispositif objet de l'invention peut être produit selon des formes autres que planes pour s'adapter à la forme du contour du volume ou à la forme du support dont l'isolation thermique est recherchée. Figure 10, selon un mode de réalisation particulièrement avantageux du dispositif objet de l'invention, plusieurs plaques élastiques embossées (440, 440') peuvent être superposées. Selon cet exemple de réalisation, des moyens élastiques (100) sous la forme d'une feuille ondulée réalisent la liaison transversale entre ces plaques élastiques. Cet empilement permet d'augmenter la longueur du labyrinthe thermique, c'est-à-dire la longueur minimale de conduction solide séparant les deux panneaux. Figure 11, selon une autre variante de réalisation, plusieurs plaques élastiques embossées (115, 116, 117) sont directement superposées. Selon cet exemple particulier, ces plaques comportent des bossages rigides (1150, 1151, 1160, 1170) sensiblement en forme de Vé. Les bossages s'étendent selon la direction transversale (210) selon un seul sens pour les plaques (116, 117) situées le plus proche des panneaux, et selon les deux sens en alternance pour la plaque (115) élastique intermédiaire. Figure 17, selon un exemple de réalisation avantageux de cette dernière variante, les plaques élastiques embossées (1750, 1760, 1770) sont disposées selon un empilement alternant des plaques dont les bossages s'étendent selon des directions (1711, 1712) perpendiculaires à la direction transversale et sécantes entre elles. Cette configuration réduit considérablement la surface de contact entre les éléments séparateurs empilés, réduisant ainsi la conduction thermique entre eux. Figure 12 la hauteur des entretoises ou des bossages (121, 122, 123) peut être dissymétrique et/ou évolutive de sorte à ce que les panneaux (201, 20 202) ne soient pas parallèles. Figure 13, selon un exemple de réalisation combinant différentes caractéristiques présentées ci-avant, le dispositif objet de l'invention comprend deux panneaux (201, 202) non parallèles, maintenus écartés transversalement par deux plaques élastiques embossées (440, 440') superposées, maintenues à 25 distance l'une de l'autre par des supports élastiques à lames pliées (640, 640') de hauteur évolutive selon la direction longitudinale (211). Figure 14, avantageusement les bords des panneaux sont étanchés sur leur pourtour par des soufflets (141). Selon un mode de réalisation avantageux, ces soufflets comprennent des moyens (1410, 1411, 1412) pour maintenir les 30 éléments séparateurs, plus particulièrement les lames élastiques de ces moyens en leurs extrémités.

Figure 15, des dispositifs à soufflet (151) peuvent également être utilisés pour réaliser des traversées. Figure 16, selon un exemple de réalisation, une ouverture (1650) isolante transparente ou translucide peut être installée entre deux dispositifs isolants (1600, 1610) opaques ou au sein d'un même dispositif objet de l'invention. Une telle ouverture transparente comprend un premier (161) et un deuxième (162) panneau translucide ou transparent, maintenus écartés l'un de l'autre par des plots élastiques (740) transparents, l'espace entre les deux panneaux transparents (161, 162) étant tiré au vide.

Figure 18, selon un mode de réalisation du dispositif objet de l'invention les, plaques élastiques embossées (1850) comprennent une ondulation (1852) dont la période s'étend selon une direction (1812) perpendiculaire à la direction longitudinale (1811). Seuls les bossages (1851) sont en contact avec les panneaux (201, 202), l'ondulation (1852) a pour effet technique essentiel d'augmenter la rigidité en flexion de la plaque (1850). Figure 19, selon un mode de réalisation préféré du dispositif objet de l'invention, les moyens séparateurs comprennent une plaque élastique (181) ondulée comportant des bossages (182). Le pas d'ondulation, s'étendant longitudinalement, est égal au pas (p) des bossages, de sorte que ladite plaque élastique (181) présente une flèche initiale (fi) entre chaque bossage (182) de sens transversal alterné. Cette caractéristique permet, pour un espace (ev) entre les panneaux et un pas (p) d'implantation des bossages donnés, de réduire la hauteur he des bossages, donc l'encombrement transversal du dispositif une fois que celui-ci est tiré au vide.

Figure 19A, la distance entre les deux panneaux (201, 202) avant tirage au vide est, selon ce mode de réalisation, sensiblement égale à (2he+fi+e), où he est la hauteur de bossage et « f~ » l'amplitude d'ondulation de la plaque élastique et « e » l'épaisseur de ladite plaque. Figure 19B, lors du tirage au vide, les deux panneaux (201-202) se rapprochent, la base de chaque bossage (182) agissant comme un pivot élastique, jusqu'à inverser la courbure de chaque ondulation de la plaque élastique (181). Après tirage au vide, la distance transversale (ev) entre les deux panneaux (201, 202) est proche mais légèrement supérieur à (he+e). L'utilisation d'une flèche initiale (fi), se traduisant par une ondulation de pas « p » de la plaque élastique (181), permet de réduire l'encombrement transversal du dispositif isolant. Les caractéristiques géométriques de la plaque élastique (181) sont choisies de telle sorte que he=[f/(1-a)]-fi avec f=(ei-ev), a étant un coefficient de sécurité avantageusement compris entre 0,05 et 0,2. L'épaisseur finale, une fois le dispositif isolant objet de l'invention tiré au vide est donc réduite de la valeur de la flèche initiale. Figure 20, Le dispositif objet de l'invention peut, selon l'un quelconque de ses modes de réalisation être utilisé en lieu et place d'un panneau structural, pour constituer, par exemple, toute ou partie de la carrosserie d'un véhicule adapté au transport cryogénique. Alternativement, il peut être utilisé en doublage d'un support existant (185). Avantageusement, une pièce intermédiaire (180) est fixée au support, sur laquelle des dispositifs isolants (186, 187) sont raccordés. Ce montage permet d'éviter les ponts thermiques. Figure 21, le diagramme (190) compare la résistance thermique Rc (195) exprimée en Kelvin m2 par Watt, d'isolants d'épaisseur équivalente, soit 6 mm, constitués de polyuréthane expansé (191), de deux plaques de verre séparées par un nid-d'abeilles et tirées au vide (192) et du dispositif objet de l'invention (193). La description ci-avant illustre clairement que par ses différentes caractéristiques et leurs avantages, la présente invention atteint les objectifs qu'elle visait. En particulier, elle permet la réalisation d'un isolant thermique mince à haute performance, adaptable en forme et de réalisation économique.

Ainsi, comparativement à l'art antérieur, représenté notamment par le brevet européen EP0535147 et pour lequel l'épaisseur totale du dispositif isolant de 2,5 mm procure, selon les inventeurs de ce brevet; une résistance thermique transversale de 2,64 m2.K/W, au prix de la réalisation d'un vide secondaire dans l'espace compris entre les panneaux. Le dispositif objet de l'invention permet de réaliser de manière économique des panneaux isolants d'épaisseur totale comparable et de résistance thermique transversale supérieure à 3 m2.K/W, mais avec un vide primaire entre les panneaux beaucoup plus économique à réaliser et à maintenir que le vide secondaire selon l'art antérieur. L'encombrement transversal du dispositif objet de l'invention peut être sensiblement réduit en utilisant une plaque élastique ondulée présentant une flèche fi initiale telle que représentée figure 19. Ainsi, à performances thermiques et encombrement équivalents le dispositif objet de l'invention est d'un coût réduit tout en offrant des capacités structurales supérieures à celles de l'art antérieur. Selon un autre exemple de réalisation, le dispositif objet de l'invention peut être comparé à des isolants appliqués en doublage de cloisons existantes. Selon cet exemple de réalisation, correspondant à la figure 11B, le dispositif objet de l'invention est, selon cet exemple de réalisation, constitué notamment de deux panneaux (201, 202) en polychlorure de vinyle, ou PVC, d'une épaisseur de 0,6 mm, renforcés par des fibres de verre à haut module, de quatre plaques élastiques (116, 117) à bossages en PVC extrudé avec bossages en Vé et d'une plaque élastique (115) intermédiaire à bossages alternés en Vé, constituée de PVC extrudé, toutes les plaques élastiques étant d'une épaisseur de 0,6 mm. Plus précisément, les panneaux (201, 202) renforcés comprennent une âme de polycarbonate d'épaisseur 0,48 mm et une peau d'épaisseur 0,06 mm comprenant 50 % de PVC et 50 % de fibres de verre à haut module. Les plaques internes font avantageusement l'objet d'un revêtement d'argent d'émissivité 0,05 sur une épaisseur d'environ 20 nm (20.10-9 mètres). L'ensemble est tiré au vide, jusqu'à atteindre une pression comprise entre 1 hPa 10 hPa dans l'espace entre les panneaux (201, 202). La hauteur des bossages est de 1,35 mm pour un pas de 13,4 mm et l'épaisseur totale du dispositif objet de l'invention selon ce mode de réalisation, est de 9,9 mm après tirage au vide. Au cours du tirage au vide, les panneaux (201, 202) fléchissent de 0,12 mm entre les bossages, les plaques élastiques embossées (115, 116, 117) de 0,6 mm, tandis que les bossages s'ouvrent à leur base de 0,08 mm. Selon cet exemple de réalisation, le dispositif objet de l'invention présente une résistance thermique de 3,3 m2K/W, soit l'équivalent d'une épaisseur de 75 mm de polyuréthane expansé ou de 150 mm de laine de roche. Outre le gain en épaisseur, le dispositif objet de l'invention permet un gain sensible en masse. Ainsi, selon cet exemple de réalisation, la masse surfacique du dispositif objet de l'invention est de 4,3 Kg.m-2, sensiblement équivalent à la masse surfacique de panneaux de polyuréthane de capacité d'isolation comparable et inférieure à la masse surfacique d'un dispositif isolant selon l'art antérieur, tel que décrit dans le brevet européen EP0535147, dont la masse surfacique peut être estimée comprise entre 4,8 et 7,2 Kg.m-2 compte tenu des matériaux et des dimensions divulgués dans cet art antérieur.

Claims (18)

1. REVENDICATIONS1. Dispositif d'isolation thermique comprenant : - un premier (201) et un deuxième panneau (202) ; - des moyens d'étanchéité (141, 151) aptes à étancher l'espace (220) compris entre les deux panneaux (201, 202) ; - des moyens séparateurs (240, 231, 232, 340, 331, 332, 431, 432, 1160, 1150, 1750, 1760, 1850, 1851) aptes à maintenir ces deux panneaux (201, 202) distants l'un de l'autre selon une direction transversale (210) lorsque l'espace (220) compris entre ceux-ci est tiré au vide ; caractérisé en ce que les moyens séparateurs comprennent : - une première pluralité d'entretoises rigides (231, 331, 431, 1160, 1850, 121), de hauteur he selon la direction transversale, dont une extrémité transversale est en contact avec la face interne (221) du premier panneau ; - une deuxième pluralité d'entretoises (232, 332, 432, 1170, 122, 123) rigides, de hauteur au moins égale à he,, dont une extrémité transversale est en contact avec la face interne (222) du deuxième panneau ; - les autres extrémités transversales de ces pluralités d'entretoises (231, 232, 331, 332, 431, 432, 1160, 1170) étant liées entre elles par des moyens de liaison (240, 340, 1850, 1750, 1770, 640, 440, 100, 1441, 1444) transversalement élastiques, tels que le rapprochement du premier (201) et du deuxième panneau (202) lors du tirage au vide de l'espace (220) compris entre ceux-ci soit au moins égal à 80 % de he.
2. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les entretoises (231, 232, 331, 332) et les moyens de liaison (240, 340) sont 30 constitués de matériaux différents. 10 15 20 25
3. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les entretoises (231, 232) sont disposées de sorte qu'une entretoise (231) de la première pluralité alterne avec une entretoise (232) de la deuxième pluralité, selon une direction longitudinale (211) perpendiculaire à la direction transversale (210) et que les moyens de liaison comprennent une plaque élastique (240, 100, 440, 1441, 1750, 1850, 116, 117) sollicitée en flexion par ces entretoises (231, 232 431, 432, 1160, 1170).
4. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la plaque élastique (181,100, 1850) est ondulée.
5. 5. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'une des pluralités d'entretoises comprend des bossages rigides (431, 432, 1150, 1160, 1170) de la plaque élastique (440, 115, 116, 117).
6. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les deux pluralités d'entretoises sont des bossages rigides (182) d'une plaque élastique ondulée (181) dont le pas d'ondulation (p) est égal au pas d'implantation des bossages d'une même pluralité.
7. 7. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une entretoise de la première pluralité et une entretoise la deuxième pluralité, disposées en vis-à-vis, les moyens de liaison entre ces deux entretoises comprenant deux lames (341, 541, 643, 644, 645, 741, 841) formant un pli (342, 542, 642, 742, 842).
8. 8. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pression absolue (Pi) dans l'espace (220) compris entre le premier (201) et le deuxième panneau (202) est comprise entre 1 hPa et 100 hPa.
9. 9. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les matériaux constituant les moyens séparateurs sont sélectionnés de telle sorte que si E est leur module d'élasticité, dit module d'Young, exprimé en MPa, et est leur conductivité thermique, exprimée en W.m-'.K-1, le ratio E°'51X est supérieur à 100.
10. 10. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ev étant la distance transversale entre les panneaux (201, 202) lorsque l'espace (220) compris entre lesdits panneaux est sous une pression Pi exprimée en hPa ;eg=ev-ne étant exprimée en millimètres, la pression Pi est choisie telle que le ratio Pi/eg est compris entre 0,1 et 1.
11. 11. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens séparateurs (121, 122, 123, 640, 640') imposent une distance variable spatialement entre le deuxième (202) et le premier panneau (201).
12. 12. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les entretoises sont constituées par des bossages (431, 432, 1170, 1160, 1150, 1851) rigides d'une plaque élastique.
13. 13. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que les 10 moyens séparateurs comprennent une pluralité de plaques élastiques (1441, 1442, 1443, 1750, 1760, 1770) à bossages superposées.
14. 14. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que les moyens séparateurs comprennent des moyens élastiques de support (1444, 1445, 100, 640, 640') placés entre deux plaques élastiques à bossages. 15
15. 15. Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce que les moyens élastiques de support comprennent un plot élastique (640, 640').
16. 16. Dispositif selon la revendication 9, dont la résistance thermique en conduction transversale exprimée en m2.K.W-' est Rc, caractérisé en ce qu'il comprend n plaques élastiques à bossages superposées d'épaisseur e, et d'un 20 pas de bossage p, ledit pas (p) des bossages étant sélectionné de sorte à satisfaire la relation p=(2XRc/ne)o,5
17. 17. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'étanchéité comprennent un soufflet (141) s'étendant sur le pourtour des panneaux (201, 202). 25
18. 18. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'étanchéité comprennent un soufflet (151) délimitant une ouverture à l'intérieur des panneaux.