EP2047201B1 - Heat flow device - Google Patents

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EP2047201B1
EP2047201B1 EP07823290.7A EP07823290A EP2047201B1 EP 2047201 B1 EP2047201 B1 EP 2047201B1 EP 07823290 A EP07823290 A EP 07823290A EP 2047201 B1 EP2047201 B1 EP 2047201B1
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EP
European Patent Office
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equipment
item
cold
cold part
thermal conditions
Prior art date
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EP07823290.7A
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Emile Colongo
Stéphane ORTET
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Airbus Operations SAS
Original Assignee
Airbus Operations SAS
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F27/00—Control arrangements or safety devices specially adapted for heat-exchange or heat-transfer apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
    • F28F2013/005—Thermal joints
    • F28F2013/008—Variable conductance materials; Thermal switches
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2265/00—Safety or protection arrangements; Arrangements for preventing malfunction
    • F28F2265/10—Safety or protection arrangements; Arrangements for preventing malfunction for preventing overheating, e.g. heat shields
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2270/00—Thermal insulation; Thermal decoupling

Definitions

  • the element comprises for example in this case at least one component of which a change of state in said thermal conditions causes said loss of contact.
  • the equipment 301 generating heat and the cold part 302 acting as a cold source are located respectively in the upper part and the lower part of an enclosure 305.

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Description

L'invention concerne un dispositif à écoulement de chaleur.The invention relates to a heat flow device.

Dans un tel dispositif, on cherche à évacuer l'énergie thermique (ou chaleur) dissipée au niveau d'un équipement par une quelconque source de chaleur (par exemple un circuit électrique ou un composant électronique).In such a device, the aim is to remove the thermal energy (or heat) dissipated at the level of an item of equipment by any heat source (for example an electrical circuit or an electronic component).

On relie classiquement pour ce faire l'équipement à une partie froide par rapport à celui-ci, qui joue le rôle d'une source froide, au moyen d'un élément conducteur de la chaleur.For this purpose, the equipment is conventionally connected to a cold part relative to the latter, which acts as a cold source, by means of a heat conducting element.

Ainsi, une quantité de chaleur s'écoule à travers l'élément conducteur, avec une puissance inversement proportionnelle à la résistance thermique de celui-ci, ce qui permet d'évacuer une partie au moins de la chaleur générée au niveau de l'équipement et d'éviter par conséquent un échauffement excessif de celui-ci.Thus, a quantity of heat flows through the conductive element, with a power inversely proportional to the thermal resistance of the latter, which makes it possible to evacuate at least part of the heat generated at the level of the equipment. and consequently to avoid excessive heating of the latter.

La demande de brevet US 2003/0196787 utilise par exemple cette technique et propose par ailleurs, pour des motifs liés au fonctionnement de l'équipement, de réduire cette évacuation de la chaleur à basse température. Un dispositif selon le préambule de la revendication 1 est connu du document US 5379601 A .The patent application US 2003/0196787 uses this technique for example and also proposes, for reasons linked to the operation of the equipment, to reduce this evacuation of heat at low temperature. A device according to the preamble of claim 1 is known from document US 5379601 A .

Les inventeurs se sont rendus compte que ces solutions pouvaient présenter des risques en pratique, en particulier lorsque la partie formant source froide n'est pas adaptée à toutes les conditions de température et/ou de puissance thermique dissipée, comme c'est le cas par exemple lorsque cette partie froide est formée d'un matériau combustible ou sensible aux élévations de température.The inventors realized that these solutions could present risks in practice, in particular when the part forming a cold source is not suitable for all conditions of temperature and / or dissipated thermal power, as is the case with example when this cold part is formed from a material that is combustible or sensitive to temperature rises.

Afin d'éviter de tels problèmes, l'invention propose un dispositif comprenant les caractéristiques de la revendication 1.In order to avoid such problems, the invention provides a device comprising the features of claim 1.

Ainsi, la chaleur générée au sein de l'équipement n'est plus transmise à la partie froide lorsque ces conditions thermiques (par exemple de température ou de puissance thermique à travers l'élément) sont rencontrées, c'est-à-dire lorsque la condition thermique donnée est dépassée, et on évite un échauffement trop important de celle-ci.Thus, the heat generated within the equipment is no longer transmitted to the cold part when these thermal conditions (for example of temperature or of thermal power through the element) are met, that is to say when the given thermal condition is exceeded, and excessive heating of the latter is avoided.

L'équipement et la partie froide peuvent en outre être séparés essentiellement par une lame gazeuse, au moins dans lesdites conditions thermiques, afin d'éviter également dans ces conditions la transmission des phénomènes électriques (tels que des arcs électriques), en particulier la propagation des arcs électriques, de l'équipement à la source froide : dans ce cas, l'équipement et la partie froide sont en effet isolés électriquement.The equipment and the cold part can also be separated essentially by a gas layer, at least under said thermal conditions, in order also to avoid under these conditions the transmission of electrical phenomena (such as electric arcs), in particular the propagation electric arcs, from the equipment to the cold source: in this case, the equipment and the cold part are in fact electrically isolated.

En pratique, l'élément comprend par exemple un bon conducteur de la chaleur en dehors desdites conditions thermiques (c'est-à-dire en-deçà de la condition thermique donnée).In practice, the element comprises for example a good conductor of heat outside said thermal conditions (that is to say below the given thermal condition).

Selon un mode de réalisation envisageable, l'élément est tel que sa résistance thermique est apte à augmenter sous lesdites conditions thermiques de telle sorte que l'élément devienne essentiellement isolant. L'isolation thermique de l'équipement et de la source froide est ainsi permise par la modification des propriétés de conduction thermique de l'élément.According to one possible embodiment, the element is such that its thermal resistance is able to increase under said thermal conditions such that the element becomes essentially insulating. The thermal insulation of the equipment and of the cold source is thus made possible by the modification of the thermal conduction properties of the element.

Selon une solution possible, l'élément comprend au moins un composant dont un changement d'état (par exemple un passage de l'état liquide à l'état gazeux) dans lesdites conditions thermiques provoque l'augmentation de ladite résistance thermique. On profite ici de l'augmentation de la résistance thermique généralement liée à un tel changement d'état. Le composant peut alors former ladite lame après ledit changement d'état, ce qui est une manière pratique d'obtenir cette lame.According to one possible solution, the element comprises at least one component of which a change of state (for example a change from the liquid state to the gaseous state) under said thermal conditions causes said thermal resistance to increase. Here we take advantage of the increase in thermal resistance generally associated with such a change of state. The component can then form said blade after said change of state, which is a practical way to obtain this blade.

Selon l'invention l'élément est configuré pour perdre le contact avec l'équipement ou la partie froide dans lesdites conditions thermiques. C'est dans ce cas la rupture du contact entre les différentes pièces qui provoque l'interruption du chemin thermique entre l'équipement et la partie froide.According to the invention, the element is configured to lose contact with the equipment or the cold part under said thermal conditions. It is in this case the rupture of the contact between the various parts which causes the interruption of the thermal path between the equipment and the cold part.

L'élément comprend par exemple dans ce cas au moins un composant dont un changement d'état dans lesdites conditions thermiques provoque ladite perte de contact.The element comprises for example in this case at least one component of which a change of state in said thermal conditions causes said loss of contact.

On peut prévoir dans ce cadre que ledit composant participe à la conduction de l'équipement à la partie froide en dehors desdites conditions thermiques et s'efface du fait de son changement d'état dans lesdites conditions thermiques, isolant ainsi essentiellement l'équipement et la partie froide.In this context, provision can be made for said component to participate in the conduction of the equipment to the cold part outside of said thermal conditions and to disappear due to its change of state in said thermal conditions, thus essentially isolating the equipment and the cold part.

Selon une autre approche, qui peut éventuellement être combinée à la précédente, le changement d'une propriété mécanique du composant lors de son changement d'état peut entraîner un mouvement d'une partie de l'élément, provoquant ainsi ladite perte de contact.According to another approach, which can optionally be combined with the previous one, the change of a mechanical property of the component during its change of state can cause movement of part of the element, thus causing said loss of contact.

Dans ces cas également, l'élément peut être configuré de telle sorte que le changement d'état du composant permette la formation de ladite lame gazeuse. Le changement d'état permet alors non seulement d'interrompre le chemin thermique, mais également d'éviter la propagation de phénomènes électriques.In these cases also, the element can be configured such that the change of state of the component allows the formation of said gas layer. The change of state then makes it possible not only to interrupt the thermal path, but also to prevent the propagation of electrical phenomena.

Le changement d'état peut être dans ce contexte un passage de l'état solide à l'état liquide, ou un passage de l'état liquide à l'état gazeux.The change of state may in this context be a change from the solid state to the liquid state, or a change from the liquid state to the gaseous state.

L'équipement peut être une pompe pour carburant et la partie froide un carburant liquide, par exemple dans un aéronef ; l'invention est particulièrement intéressante dans ce contexte, même si elle a naturellement de nombreuses autres applications, telles que la protection contre les surchauffes d'éléments de puits thermique sensibles aux élévations de température, comme par exemple les structures en carbone.The equipment can be a fuel pump and the cold part a liquid fuel, for example in an aircraft; the invention is particularly advantageous in this context, even if it naturally has many other applications, such as protection against overheating of heat sink elements sensitive to temperature rises, such as for example carbon structures.

Les agencements proposés ci-dessus, de manière optionnelle pour certains, permettent ainsi notamment d'évacuer la chaleur produite par les équipements, par exemple électroniques comme dans le cas des pompes pour carburant, tout en évitant une surchauffe du puits thermique (par exemple le carburant) ainsi que la propagation d'arcs électriques depuis les équipements vers ce puits.The arrangements proposed above, optionally for some, thus make it possible in particular to evacuate the heat produced by the equipment, for example electronic equipment as in the case of fuel pumps, while avoiding overheating of the heat sink (for example the fuel) as well as the propagation of electric arcs from the equipment to this well.

L'invention propose également un aéronef équipé d'un tel dispositif.The invention also proposes an aircraft equipped with such a device.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lumière de la description qui suit faite en référence aux dessins annexés dans lesquels :

  • les figures 1A à 1C représentent un premier exemple de réalisation de l'invention ;
  • les figures 2A à 2C représentent un second exemple de réalisation de l'invention ;
  • les figures 2D à 2F représentent une variante du second exemple présenté aux figures 2A à 2C ;
  • les figures 3A à 3C représentent un troisième exemple de réalisation de l'invention ;
  • les figures 4A à 4C représentent un quatrième exemple de réalisation de l'invention.
Other characteristics and advantages of the invention will become apparent in the light of the following description given with reference to the appended drawings in which:
  • the figures 1A to 1C represent a first embodiment of the invention;
  • the figures 2A to 2C represent a second embodiment of the invention;
  • the figures 2D to 2F represent a variant of the second example presented to figures 2A to 2C ;
  • the figures 3A to 3C represent a third exemplary embodiment of the invention;
  • the figures 4A to 4C represent a fourth embodiment of the invention.

La figure 1A représente un premier exemple de réalisation de l'invention en régime de fonctionnement normal.The figure 1A shows a first embodiment of the invention in normal operating conditions.

Dans cet exemple, une plaque chaude 101 qui comprend une source de chaleur (non représentée) est reliée à une plaque froide 102 (par exemple une partie de structure du dispositif) au moyen d'un matériau 103 solide à la température nominale Tnominale correspondant au fonctionnement normal.In this example, a hot plate 101 which comprises a heat source (not shown) is connected to a cold plate 102 (e.g., a structure portion of the device) by means of a solid material 103 corresponding to the rated temperature T Rated during normal operation.

Le matériau 103 est un conducteur thermique et sa résistance thermique Rmatériau est donc relativement faible. Ainsi, la chaleur générée par la source de chaleur au niveau de la plaque chaude 101 est évacuée, dans les conditions normales de fonctionnement, à travers le matériau 103 vers la plaque froide 102 qui joue le rôle d'un puits de chaleur ou source froide.The material 103 is a thermal conductor and its thermal resistance R material is therefore relatively low. Thus, the heat generated by the heat source at the hot plate 101 is evacuated, under normal operating conditions, through the material 103 to the cold plate 102 which acts as a heat sink or cold source. .

Le matériau 103 est également choisi tel que sa température de fusion Tfusion est inférieure ou égale à la température maximum de fonctionnement souhaité Tmax. Une telle température maximum peut être souhaitée par exemple pour éviter une dégradation de la plaque froide 102, ou d'autres conséquences négatives, comme par exemple un risque d'incendie lorsque la plaque froide est réalisée sous forme d'un matériau combustible comme le carburant d'un aéronef.The material 103 is also chosen such that its melting temperature T melting is less than or equal to the maximum desired operating temperature T max . Such a maximum temperature may be desired, for example to avoid degradation of the cold plate 102, or other negative consequences, such as for example a risk of fire when the cold plate is made in the form of a combustible material such as fuel. of an aircraft.

Ainsi, comme représenté en figure 1B, lorsque la température T du matériau 103 atteint, par exemple du fait d'une sortie du régime de fonctionnement normal, la température de fusion Tfusion du matériau 103, celui-ci change d'état : le matériau 103 passe de l'état solide à l'état liquide (représenté sous la référence 103' en figure 1B), ce qui entraine son effacement (ici son écoulement par des moyens appropriés) de sa position initiale au contact de la plaque chaude 101 et de la plaque froide 102.Thus, as shown in figure 1B , when the temperature T of the material 103 reaches, for example due to an exit from the normal operating regime, the melting temperature T melting of the material 103, the latter changes state: the material 103 changes from the state solid in the liquid state (represented under the reference 103 'in figure 1B ), which causes its erasure (here its flow by appropriate means) from its initial position in contact with the hot plate 101 and the cold plate 102.

De ce fait, lorsque la température entre les plaques 101, 102 est supérieure à la température maximale souhaitée Tmax, la plaque chaude 101 et la plaque froide 102 ne sont plus reliées par le matériau mais séparées par une lame d'air 106 dont la résistance thermique Rair est très supérieure à celle du matériau Rmatériau, comme représenté en figure 1C.Therefore, when the temperature between the plates 101, 102 is greater than the maximum desired temperature T max , the hot plate 101 and the cold plate 102 are no longer connected by the material but separated by an air space 106 whose thermal resistance R air is much higher than that of the material R material , as shown in figure 1C .

La plaque froide 102 est alors isolée thermiquement de la plaque chaude 101 grâce à la lame d'air 106 qui les sépare; cette dernière joue également le rôle d'un isolant électrique, ce qui permet d'éviter également la transmission d'énergie électrique (par exemple sous forme d'arcs électriques) de la plaque chaude à la plaque froide 102. Ce dernier avantage est particulièrement intéressant dans le cas où la plaque chaude 101 comporte un équipement électrique ou électronique dont des disfonctionnements éventuels pourraient se révéler dangereux au niveau de la plaque froide 102 en particulier lorsque celle-ci a atteint une température supérieure à la température maximale souhaitée Tmax.The cold plate 102 is then thermally insulated from the hot plate 101 thanks to the air space 106 which separates them; the latter also plays the role of an electrical insulator, which also makes it possible to avoid the transmission of electrical energy (for example in the form of electric arcs) from the hot plate to the cold plate 102. This last advantage is particularly interesting in the case where the hot plate 101 comprises electrical or electronic equipment whose possible malfunctions could prove to be dangerous at the level of the cold plate 102 in particular when the latter has reached a temperature above the maximum desired temperature T max .

On utilise par exemple comme matériau 103 de la cire dont les propriétés thermiques permettent une conduction de la chaleur nettement supérieure à celle permise par la résistance thermique de l'air 106.Wax is used, for example, as material 103, the thermal properties of which allow heat conduction markedly greater than that permitted by the thermal resistance of the air 106.

La figure 2A représente un second exemple de réalisation de l'invention en régime de fonctionnement normal, c'est-à-dire, par exemple à une température de fonctionnement Tnominal nettement inférieure à une température maximale souhaitée.The figure 2A represents a second exemplary embodiment of the invention in normal operating conditions, that is to say, for example at a nominal operating temperature T markedly lower than a desired maximum temperature.

Dans cet exemple, un équipement 201 comprenant une source de chaleur est situé à distance d'une plaque froide 202 et séparé par conséquent de celle-ci par une lame d'air 206. L'équipement 201 est par ailleurs lié à la plaque froide 202 au moyen d'un drain thermique 203 formé dans un matériau bon conducteur de la chaleur (c'est-à-dire de faible résistance thermique) et qui s'étend donc en partie dans l'espace formé par la lame d'air 206.In this example, an item of equipment 201 comprising a heat source is located at a distance from a cold plate 202 and therefore separated therefrom by an air space 206. The item of equipment 201 is also linked to the heat sink. cold plate 202 by means of a heat sink 203 formed in a material which is a good conductor of heat (that is to say of low thermal resistance) and which therefore extends partly in the space formed by the blade d 'air 206.

Le drain thermique 203 est maintenu au contact de la plaque froide 202 par interposition entre une partie de l'équipement 201 et le drain conducteur 203 d'un matériau de liaison à l'état solide 204. Par ailleurs, un ressort de compression 205 est interposé entre le drain 203 et la plaque froide 202, le ressort 205 étant comprimé lorsque le drain 203 est au contact de la plaque froide 202.The heat sink 203 is maintained in contact with the cold plate 202 by interposition between a part of the equipment 201 and the conductive drain 203 of a solid state bonding material 204. Furthermore, a compression spring 205 is interposed between the drain 203 and the cold plate 202, the spring 205 being compressed when the drain 203 is in contact with the cold plate 202.

Le drain 203 est relié à l'équipement 201, d'une part à travers le matériau de liaison 204 et d'autre part directement en d'autres parties de l'équipement 201 que celles recevant le matériau de liaison 204, par exemple au niveau d'une paroi latérale 208 de l'équipement 201.The drain 203 is connected to the equipment 201, on the one hand through the connecting material 204 and on the other hand directly to other parts of the equipment 201 than those receiving the connecting material 204, for example to the level of a side wall 208 of the equipment 201.

Lorsque la température au niveau du matériau de liaison 204 augmente au-delà du régime de fonctionnement normal et atteint la température de fusion Tfusion du matériau de liaison 204, ce dernier passe de l'état solide à l'état liquide (comme représenté en figure 2B où le matériau de liaison dans l'état liquide est référencé 204') et s'écoule en dehors du dispositif selon des moyens appropriés.When the temperature at the level of the bonding material 204 increases beyond the normal operating regime and reaches the melting temperature T melting of the bonding material 204, the latter changes from the solid state to the liquid state (as shown in figure 2B where the binding material in the liquid state is referenced 204 ') and flows outside the device by appropriate means.

De ce fait, le drain 203 n'est plus retenu au contact de la plaque froide 202 mais s'en éloigne au contraire sous l'effet du ressort 205. Du fait du déplacement du drain 203 et de sa perte de contact avec la plaque froide 202, l'équipement 201 et la plaque froide 202 sont séparés par l'épaisseur (ou lame) d'air 206, exception faite du ressort 205 dont la conductivité thermique est négligeable, et ces deux éléments sont donc essentiellement isolés au moyen de la lame d'air 206, comme représenté en figure 2C.As a result, the drain 203 is no longer retained in contact with the cold plate 202 but moves away from it on the contrary under the effect of the spring 205. Due to the displacement of the drain 203 and its loss of contact with the plate cold 202, the equipment 201 and the cold plate 202 are separated by the thickness (or blade) of air 206, except for the spring 205 whose thermal conductivity is negligible, and these two elements are therefore essentially isolated by means of the air space 206, as shown in figure 2C .

La figure 2D représente, en régime de fonctionnement normal, une variante du second exemple qui vient d'être décrit.The 2D figure shows, in normal operating conditions, a variant of the second example which has just been described.

Comme pour le second exemple précédemment décrit, un équipement 211 comprenant une source de chaleur est situé à distance d'une plaque froide 212 et séparé par conséquent de celle-ci par une lame d'air 216. L'équipement 211 est par ailleurs lié à la plaque froide 212 au moyen d'un drain thermique 213 formé dans un matériau de faible résistance thermique et qui s'étend donc en partie dans l'espace formé par la lame d'air 216.As for the second example described above, an item of equipment 211 comprising a heat source is located at a distance from a cold plate 212 and consequently separated therefrom by an air space 216. The equipment 211 is also linked. to the cold plate 212 by means of a drain thermal 213 formed in a material of low thermal resistance and which therefore extends in part in the space formed by the air space 216.

Selon cette variante, le drain thermique 213 est toutefois maintenu en appui contre la plaque froide 212 au moyen d'un bloc solide 214 interposé entre le drain conducteur 213 et une partie de structure 210. Par ailleurs, comme pour le second exemple, un ressort de compression 215 est interposé entre le drain 213 et la plaque froide 212, le ressort 215 étant comprimé lorsque le drain 213 est au contact de la plaque froide 212 du fait de la présence du bloc solide 214.According to this variant, the heat sink 213 is however held in abutment against the cold plate 212 by means of a solid block 214 interposed between the conductive drain 213 and a part of structure 210. Moreover, as for the second example, a spring compression 215 is interposed between the drain 213 and the cold plate 212, the spring 215 being compressed when the drain 213 is in contact with the cold plate 212 due to the presence of the solid block 214.

Ainsi, selon la présente variante, le bloc solide 214 ne participe pas nécessairement à l'écoulement de la chaleur.Thus, according to the present variant, the solid block 214 does not necessarily participate in the flow of heat.

Lorsque la température au niveau du bloc solide 214 augmente au-delà du régime de fonctionnement normal et atteint la température de fusion Tfusion du matériau constituant le bloc 214, ce dernier passe de l'état solide à l'état liquide (comme représenté en figure 2E où le bloc en fusion est représenté sous la référence 214') et s'écoule en dehors du dispositif selon des moyens appropriés.When the temperature at the level of the solid block 214 increases beyond the normal operating regime and reaches the melting temperature T melting of the material constituting the block 214, the latter changes from the solid state to the liquid state (as shown in figure 2E where the molten block is shown under the reference 214 ') and flows outside the device by appropriate means.

De ce fait, le drain 213 n'est plus retenu au contact de la plaque froide 212 mais s'en éloigne au contraire sous l'effet du ressort 215. Du fait du déplacement du drain 213 et de sa perte de contact avec la plaque froide 212, l'équipement 211 et la plaque froide 212 sont séparés par l'épaisseur (ou lame) d'air 216, exception faite du ressort 215 dont la conductivité thermique est négligeable, et ces deux éléments sont donc essentiellement isolés au moyen de la lame d'air 216.As a result, the drain 213 is no longer retained in contact with the cold plate 212 but moves away from it on the contrary under the effect of the spring 215. Due to the displacement of the drain 213 and its loss of contact with the plate cold 212, the equipment 211 and the cold plate 212 are separated by the thickness (or blade) of air 216, except for the spring 215 whose thermal conductivity is negligible, and these two elements are therefore essentially isolated by means of the air space 216.

Selon le mode de réalisation représenté en figure 2F, le déplacement du drain 213 se poursuit alors jusqu'à ce que celui-ci entre en contact avec la partie de structure 210 qui pourrait alors dans ce cas faire office à son tour de puits de chaleur.According to the embodiment shown in figure 2F , the displacement of the drain 213 then continues until the latter comes into contact with the part of the structure 210 which could then in this case act in turn as a heat sink.

La figure 3A représente un troisième exemple de réalisation dans les conditions de fonctionnement normal. Cet exemple de réalisation ne tombe pas dans le domaine revendiqué.The figure 3A shows a third exemplary embodiment under normal operating conditions. This exemplary embodiment does not fall within the claimed field.

Selon cet exemple, l'équipement 301 générant de la chaleur et la partie froide 302 faisant office de source froide sont situés respectivement dans la partie supérieure et la partie inférieure d'une enceinte 305.According to this example, the equipment 301 generating heat and the cold part 302 acting as a cold source are located respectively in the upper part and the lower part of an enclosure 305.

Un espace ménagé dans l'enceinte entre l'équipement 301 et la partie froide 302 est rempli d'un matériau de liaison sous forme liquide 303 ayant une résistance thermique faible et qui forme un chemin de conduction de la chaleur entre l'équipement 301 et la partie froide 302.A space formed in the enclosure between the equipment 301 and the cold part 302 is filled with a bonding material in liquid form 303 having low thermal resistance and which forms a heat conduction path between the equipment 301 and the cold part 302.

L'enceinte 305 reçoit l'équipement 301, le matériau de liaison 303 et la partie froide 302 de façon hermétique. Seule une soupape de sécurité 304 pénétrant dans l'enceinte au niveau de l'espace rempli par le matériau de liaison 303 permet éventuellement une évacuation du liquide lorsque la pression est supérieure à un seuil comme expliqué ci-après.The enclosure 305 receives the equipment 301, the connecting material 303 and the cold part 302 in a hermetic manner. Only a safety valve 304 penetrating into the enclosure at the level of the space filled by the connecting material 303 possibly allows the liquid to be evacuated when the pressure is above a threshold as explained below.

Le matériau de liaison 303 est tel que sa température de vaporisation correspond approximativement (et est de préférence légèrement inférieure) à une température maximale souhaitée au niveau de la partie froide 302.The bonding material 303 is such that its vaporization temperature corresponds approximately (and is preferably slightly lower) to a maximum desired temperature at the level of the cold part 302.

De ce fait, lorsque, par exemple en raison d'un disfonctionnement de l'équipement 301, la température du matériau de liaison dépasse la température de vaporisation (et atteint donc la température maximale souhaitée), le matériau de liaison 303 passe de l'état liquide à l'état gazeux au cours d'une phase représentée à la figure 3B (le matériau sous forme gazeuse 303' apparaissant naturellement dans la partie supérieure de l'espace de l'enceinte 305 précédemment occupée par le liquide, au contact de l'équipement 301).Therefore, when, for example due to a malfunction of the equipment 301, the temperature of the bonding material exceeds the vaporization temperature (and therefore reaches the maximum desired temperature), the bonding material 303 passes from the liquid state in gaseous state during a phase shown in figure 3B (the material in gaseous form 303 'appearing naturally in the upper part of the space of the enclosure 305 previously occupied by the liquid, in contact with the equipment 301).

Le changement d'état dans l'enceinte hermétique 305 provoque une montée en pression à l'intérieur de celle-ci jusqu'à ce que la pression atteigne le seuil de déclenchement de la soupape de sécurité 304 et que la partie liquide du matériau de liaison 303 commence par conséquent à s'évacuer comme représenté en figure 3B.The change of state in the hermetic enclosure 305 causes a rise in pressure inside the latter until the pressure reaches the tripping threshold of the safety valve 304 and the liquid part of the material of link 303 therefore begins to drain as shown in figure 3B .

Si la température continue d'augmenter au-delà de la température de vaporisation du matériau de liaison 303, le phénomène qui vient d'être décrit et représenté à la figure 3B se poursuit jusqu'à ce que l'espace de l'enceinte 305 situé entre l'équipement 301 et la partie froide 302 soit entièrement rempli de la phase gazeuse 303' du matériau de liaison.If the temperature continues to increase beyond the vaporization temperature of the binding material 303, the phenomenon which has just been described and represented in figure 3B continues until the enclosure space 305 located between the equipment 301 and the cold part 302 is completely filled with the gas phase 303 'of the binding material.

Le chemin thermique initialement formé par le matériau de liaison 303 sous forme liquide est donc interrompu et la partie froide 302 est de ce fait isolé thermiquement de l'équipement 301, la résistance thermique du matériau de liaison sous forme gazeuse étant bien supérieure à celle du matériau de liaison sous forme liquide.The thermal path initially formed by the bonding material 303 in liquid form is therefore interrupted and the cold part 302 is therefore thermally insulated from the equipment 301, the thermal resistance of the bonding material in gaseous form being much greater than that of the binding material in liquid form.

On remarque que le changement de phase (c'est-à-dire le passage de l'état liquide à l'état gazeux) du matériau de liaison a également permis de remplacer le chemin thermique par une lame gazeuse, ce qui permet notamment d'éviter la formation d'arcs électriques entre l'équipement 301 et la partie froide 302.Note that the phase change (that is to say the change from the liquid state to the gaseous state) of the bonding material has also made it possible to replace the thermal path with a gas layer, which in particular makes it possible to d '' avoid the formation of electric arcs between the equipment 301 and the cold part 302.

La figure 4A représente un quatrième exemple de réalisation dans les conditions normales de fonctionnement, c'est-à-dire pour des températures (dont la température nominale de fonctionnement) nettement inférieures à une température maximale autorisée. Cet exemple de réalisation ne tombe pas dans le domaine revendiqué.The figure 4A represents a fourth exemplary embodiment under normal operating conditions, that is to say for temperatures (including the nominal operating temperature) clearly below a maximum authorized temperature. This exemplary embodiment does not fall within the claimed field.

Dans cet exemple de réalisation, une enceinte 405 est formée dans le prolongement inférieur d'une plaque chaude 401 (qui constitue par exemple une partie d'un équipement contenant une source de chaleur, telle que par exemple une pompe à carburant équipant les aéronefs).In this exemplary embodiment, an enclosure 405 is formed in the lower extension of a hot plate 401 (which for example constitutes part of an item of equipment containing a heat source, such as for example a fuel pump fitted to aircraft) .

L'enceinte 405 est hermétique et comprend dans sa partie inférieure, en régime de fonctionnement normal, un composant liquide 403.The enclosure 405 is hermetic and comprises in its lower part, in normal operating conditions, a liquid component 403.

Un drain thermique 404 est également reçu pour partie à l'intérieur de l'enceinte 405 : une partie supérieure 406 (ici substantiellement horizontale) s'étend sur toute la superficie (ici horizontale) de l'enceinte 405 de manière à former un piston qui sépare une partie supérieure de l'enceinte 405, par exemple remplie d'air, d'une partie inférieure de l'enceinte 405 remplie par le composant liquide 403 en régime de fonctionnement normal.A heat sink 404 is also partially received inside the enclosure 405: an upper part 406 (here substantially horizontal) extends over the entire area (here horizontal) of the enclosure 405 so as to form a piston which separates an upper part of the enclosure 405, for example filled with air, from a lower part of the enclosure 405 filled with the liquid component 403 under normal operating conditions.

On peut ainsi considérer en fonctionnement normal que le drain flotte sur le composant liquide 403.In normal operation, it can thus be considered that the drain floats on the liquid component 403.

Le drain thermique 404 comprend également une tige (ici essentiellement verticale) dont une partie inférieure 407 est, en fonctionnement normal comme illustré sur la figure 4A, au contact d'une partie froide formant puits de chaleur, ici formée par le carburant liquide 402 de l'aéronef. La partie inférieure 407 est précisément dans ce cas plongée dans le carburant 402 comme représenté en figure 4A.The heat sink 404 also comprises a rod (here essentially vertical) of which a lower part 407 is, in operation. normal as shown on figure 4A , in contact with a cold part forming a heat sink, here formed by the liquid fuel 402 of the aircraft. The lower part 407 is precisely in this case immersed in the fuel 402 as shown in figure 4A .

Dans la configuration de fonctionnement normal présentée à la figure 4A (c'est-à-dire notamment pour la température nominale de fonctionnement), un chemin thermique est ainsi formé entre l'équipement 401 et la partie froide 402 au moyen de matériaux ayant une résistance thermique relativement faible, à savoir ici les parois de l'enceinte 405, le composant liquide 403 et le drain thermique 404.In the normal operating configuration shown in figure 4A (that is to say in particular for the nominal operating temperature), a thermal path is thus formed between the equipment 401 and the cold part 402 by means of materials having a relatively low thermal resistance, namely here the walls of the enclosure 405, the liquid component 403 and the heat sink 404.

Lorsque la température dans l'enceinte 405 s'élève au-dessus de la température nominale de fonctionnement (par exemple, à cause d'un disfonctionnement de l'équipement 401) et atteint la température de vaporisation du composant liquide 403 (choisie de préférence légèrement inférieure à une température maximale autorisée à l'intérieur de l'enceinte 405, qui correspond par exemple à une température au-delà de laquelle des risques existent du fait de la présence du carburant 402), une phase gazeuse 403' apparaît dans la partie inférieure de l'enceinte 405 et la pression qu'elle exerce tend à déplacer vers le haut le drain thermique 404 dont on rappelle que la partie supérieure 406 forme piston, comme représenté sur la figure 4B.When the temperature in the enclosure 405 rises above the nominal operating temperature (for example, due to a malfunction of the equipment 401) and reaches the vaporization temperature of the liquid component 403 (preferably chosen slightly lower than a maximum authorized temperature inside the enclosure 405, which corresponds for example to a temperature beyond which risks exist due to the presence of the fuel 402), a gas phase 403 'appears in the lower part of the enclosure 405 and the pressure it exerts tends to move the heat sink 404 upwards, of which it will be recalled that the upper part 406 forms a piston, as shown in FIG. figure 4B .

Ainsi, le mouvement du drain thermique 404 produit sous l'effet de la pression, elle-même due au changement d'état du composant liquide 403, entraîne la partie verticale du drain thermique, pour partie au moins, en dehors de la partie froide 402, ce qui limite le transfert de chaleur vers cette partie froide et évite un échauffement trop important de celle-ci.Thus, the movement of the heat sink 404 produced under the effect of the pressure, itself due to the change of state of the liquid component 403, drives the vertical part of the heat sink, in part at least, outside the cold part. 402, which limits the transfer of heat to this cold part and prevents it from overheating too much.

Si la température vient toutefois à s'élever encore au-delà de la température de vaporisation du composant liquide 403, l'ensemble de celui-ci se transforme en gaz et la pression exercée dans la partie inférieure de l'enceinte 405 augmente de telle sorte que le drain 404 est entrainé vers le haut jusqu'à ce que sa partie inférieure 407 émerge du carburant formant source froide 402 et finisse sa course à distance de celui-ci.If, however, the temperature rises further above the vaporization temperature of the liquid component 403, the whole of the latter is transformed into gas and the pressure exerted in the lower part of the enclosure 405 increases in such a way. so that the drain 404 is driven upwards until its lower part 407 emerges from the fuel forming a cold source 402 and finishes its course at a distance therefrom.

Dans cette position finale, l'espace situé entre la partie inférieure 407 du drain 404 et la surface du carburant liquide 402 est rempli d'une lame d'un gaz isolant thermiquement et électriquement (tel que par exemple l'air) de telle sorte que l'équipement 401 et le carburant liquide 402 formant source froide sont suffisamment isolés thermiquement et électriquement pour éviter tout risque d'incendie du carburant 402.In this final position, the space located between the lower part 407 of the drain 404 and the surface of the liquid fuel 402 is filled with a blade of a thermally and electrically insulating gas (such as for example air) in such a way that the equipment 401 and the liquid fuel 402 forming a cold source are sufficiently thermally and electrically insulated to avoid any risk of fire of the fuel 402.

Les modes de réalisation qui précèdent ne sont que des exemples possibles de mise en oeuvre l'invention qui ne s'y limite pas.The preceding embodiments are only possible examples of implementation of the invention which is not limited thereto.

Claims (8)

  1. Device comprising:
    - an item of equipment (102; 201; 211; 301; 401) with a heat source,
    - a part (102; 202; 212; 302; 402) that is cold relative to the item of equipment, and
    - an element (103; 203, 204; 213, 214; 303; 403, 404, 405) able to transmit the heat from the item of equipment to the cold part,
    the element (103; 203; 213; 404) comprising a component (103; 203; 213; 404) thermally connected to the heat source under certain thermal conditions situated inside a given thermal condition,
    wherein, under certain thermal conditions situated beyond the given thermal condition, said component (103; 203; 213; 404) comprises a liquid phase which is discharged so as to no longer be thermally connected to the heat source, this leading to a loss of contact between the element and the item of equipment or the cold part, characterised in that the element is such that, under certain thermal conditions situated beyond the given thermal condition, the item of equipment and the cold part are essentially thermally isolated so as to avoid a transmission of the heat generated within the item of equipment to the cold part and overheating of the cold part leading to degradation or ignition thereof,
    and in that the cold part is a liquid fuel.
  2. Device according to Claim 1, wherein the item of equipment and the cold part are essentially electrically isolated at least in said thermal conditions.
  3. Device according to Claim 1 or 3, wherein the item of equipment and the cold part are essentially separated by a gaseous layer (106; 206; 216; 303') at least in said thermal conditions.
  4. Device according to one of Claims 1 to 3, wherein a change in state of the component (103; 203; 213; 404) in said thermal conditions brings about said loss of contact.
  5. Device according to Claim 4, wherein said component (103) contributes to the conduction from the item of equipment to the cold part outside of said thermal conditions and moves aside as a result of its change in state in said thermal conditions, thus essentially isolating the item of equipment from the cold part.
  6. Device according to Claim 4, wherein the change in a mechanical property of the component (204; 214; 403) upon its change in state causes part (203; 213; 404) of the element to move, thus bringing about said loss of contact.
  7. Device according to one of Claims 4 to 6, Claim 8 being considered in its dependency on Claim 3, wherein the element is configured in such a way that the change in state of the component allows the formation of said gaseous layer.
  8. Aircraft equipped with a device according to any one of Claims 1 to 7.
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