FR3061745A1 - THERMAL DIFFUSION DEVICE - Google Patents

THERMAL DIFFUSION DEVICE Download PDF

Info

Publication number
FR3061745A1
FR3061745A1 FR1750129A FR1750129A FR3061745A1 FR 3061745 A1 FR3061745 A1 FR 3061745A1 FR 1750129 A FR1750129 A FR 1750129A FR 1750129 A FR1750129 A FR 1750129A FR 3061745 A1 FR3061745 A1 FR 3061745A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
longitudinal side
side walls
side wall
housing
transfer fluid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
FR1750129A
Other languages
French (fr)
Inventor
Stephane Lips
Antoine Barriere
Marine Narcy
Valerie Sartre
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Universite Claude Bernard Lyon 1 UCBL
Institut National des Sciences Appliquees de Lyon
Original Assignee
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Universite Claude Bernard Lyon 1 UCBL
Institut National des Sciences Appliquees de Lyon
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Centre National de la Recherche Scientifique CNRS, Universite Claude Bernard Lyon 1 UCBL, Institut National des Sciences Appliquees de Lyon filed Critical Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Priority to FR1750129A priority Critical patent/FR3061745A1/en
Priority to PCT/EP2018/050232 priority patent/WO2018127548A1/en
Priority to EP18700184.7A priority patent/EP3566014A1/en
Publication of FR3061745A1 publication Critical patent/FR3061745A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D15/00Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
    • F28D15/02Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
    • F28D15/0233Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes the conduits having a particular shape, e.g. non-circular cross-section, annular

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)

Abstract

L'invention concerne un dispositif de diffusion thermique à effet caloduc comprenant un fluide caloporteur (1) et un logement (2), le logement (2) comportant une paroi inférieure (21) formant fond, une paroi supérieure (22) opposée à la paroi inférieure (21) et quatre parois latérales entre les parois inférieures (21) et supérieures (22), les parois latérales se composant de : - deux parois latérales transversales, - deux parois latérales longitudinales, une première paroi latérale longitudinale étant destinée à recevoir une source chaude, caractérisé en ce que : - la distance entre les parois latérales longitudinales est comprise entre 1/2 et 2 fois la longueur capillaire du fluide caloporteur (1), - la quantité (Qf) de fluide caloporteur (1) contenue dans le dispositif est comprise entre 25 et 80% du volume total (Vtot) du logement (2).The invention relates to a thermal diffusion device with heat pipe effect comprising a coolant (1) and a housing (2), the housing (2) having a bottom wall (21) forming a bottom, an upper wall (22) opposite the lower wall (21) and four side walls between the lower (21) and upper (22) walls, the side walls consisting of: - two transverse side walls, - two longitudinal side walls, a first longitudinal side wall being intended to receive a hot source, characterized in that: - the distance between the longitudinal side walls is between 1/2 and 2 times the capillary length of the coolant (1), - the quantity (Qf) of coolant (1) contained in the device is between 25 and 80% of the total volume (Vtot) of the housing (2).

Description

(® Mandataire(s) : LTL SAS.(® Agent (s): LTL SAS.

FR 3 061 745 - A1 (54) DISPOSITIF DE DIFFUSION THERMIQUE.FR 3,061,745 - A1 (54) THERMAL DIFFUSION DEVICE.

(© L'invention concerne un dispositif de diffusion thermique à effet caloduc comprenant un fluide caloporteur (1) et un logement (2), le logement (2) comportant une paroi inférieure (21) formant fond, une paroi supérieure (22) opposée à la paroi inférieure (21) et quatre parois latérales entre les parois inférieures (21) et supérieures (22), les parois latérales se composant de:(© The invention relates to a heat diffusion device with heat pipe effect comprising a heat transfer fluid (1) and a housing (2), the housing (2) having a bottom wall (21) forming the bottom, an upper wall (22) opposite at the bottom wall (21) and four side walls between the bottom (21) and top (22) walls, the side walls consisting of:

- deux parois latérales transversales,- two transverse side walls,

- deux parois latérales longitudinales, une première paroi latérale longitudinale étant destinée à recevoir une source chaude, caractérisé en ce que:- two longitudinal side walls, a first longitudinal side wall being intended to receive a hot source, characterized in that:

- la distance entre les parois latérales longitudinales est comprise entre 1/2 et 2 fois la longueur capillaire du fluide caloporteur (1),- the distance between the longitudinal side walls is between 1/2 and 2 times the capillary length of the heat transfer fluid (1),

- la quantité (Qf) de fluide caloporteur (1 ) contenue dans le dispositif est comprise entre 25 et 80% du volume total (Vtot) du logement (2).- The quantity (Q f ) of heat transfer fluid (1) contained in the device is between 25 and 80% of the total volume (V tot ) of the housing (2).

Figure FR3061745A1_D0001
Figure FR3061745A1_D0002

DISPOSITIF DE DIFFUSION THERMIQUETHERMAL DIFFUSION DEVICE

DOMAINE DE L’INVENTIONFIELD OF THE INVENTION

La présente invention concerne le domaine technique général des échangeurs de chaleur, notamment en vue de l'évacuation de la chaleur d’un élément devant être refroidi, tel qu’un composant électronique.The present invention relates to the general technical field of heat exchangers, in particular for the removal of heat from an element to be cooled, such as an electronic component.

Plus précisément, la présente invention concerne le domaine technique des diffuseurs thermiques diphasiques de type caloduc. De tels diffuseurs thermiques peuvent être utilisés pour de nombreuses applications telles que des applications dans l’aéronautique, le ferroviaire, l’aérospatial, l'électronique de puissance, etc.More specifically, the present invention relates to the technical field of two-phase heat diffusers of the heat pipe type. Such thermal diffusers can be used for many applications such as applications in aeronautics, railways, aerospace, power electronics, etc.

PRESENTATION DE L’ART ANTERIEURPRESENTATION OF THE PRIOR ART

Les composants des cartes électroniques dissipent une quantité importante de chaleur, provoquant une augmentation significative de leur température et des circuits électroniques associés.The components of electronic cards dissipate a significant amount of heat, causing a significant increase in their temperature and associated electronic circuits.

Or, une augmentation trop importante de la température de ces composants électroniques peut engendrer une baisse de leur fiabilité et/ou réduire leur durée de vie. C’est pourquoi il est nécessaire d’évacuer efficacement la chaleur dissipée par les composants électroniques.However, an excessive increase in the temperature of these electronic components can cause a drop in their reliability and / or reduce their lifespan. This is why it is necessary to efficiently dissipate the heat dissipated by the electronic components.

Les échangeurs de chaleur sont des systèmes qui permettent de prélever de la chaleur dans un milieu et de la redistribuer à un autre. Il existe différentes catégories d’échangeurs de chaleur permettant de transporter de la chaleur d’une source chaude (composant électronique, par exemple) vers une source froide (condenseur à eau, par exemple). Lorsque la surface de la source froide est significativement plus importante que la surface de la source chaude, le transfert de chaleur inclut une composante de diffusion de la chaleur, et l’échangeur de chaleur est appelé « diffuseur thermique ».Heat exchangers are systems that take heat from one environment and redistribute it to another. There are different categories of heat exchangers for transporting heat from a hot source (for example, an electronic component) to a cold source (for example, a water condenser). When the surface of the cold source is significantly larger than the surface of the hot source, the heat transfer includes a heat diffusion component, and the heat exchanger is called a "thermal diffuser".

On connaît notamment :We know in particular:

- le diffuseur massif plat qui consiste généralement en un bloc de matériau à forte conductivité thermique tel qu’un métal ; un tel diffuseur fonctionne par simple conduction de la chaleur dans le bloc de matériau,- the flat solid diffuser which generally consists of a block of material with high thermal conductivity such as a metal; such a diffuser operates by simple conduction of heat in the block of material,

- le caloduc capillaire qui consiste généralement en un logement contenant un liquide et une structure capillaire en contact thermique avec les parois internes du logement, le liquide étant localisé principalement dans la structure capillaire et s'écoulant de la source froide vers la source chaude, la vapeur produite au niveau de la source chaude occupant l’ensemble de l’espace vapeur et se condensant au niveau de la source froide,the capillary heat pipe which generally consists of a housing containing a liquid and a capillary structure in thermal contact with the internal walls of the housing, the liquid being located mainly in the capillary structure and flowing from the cold source to the hot source, the steam produced at the hot source occupying the entire steam space and condensing at the cold source,

- le thermosiphon diphasique qui consiste en un logement incluant un fluide diphasique circulant sous l'effet des forces gravitaires, la gravité étant le moteur du retour du liquide condensé dans la zone d’évaporation.- the two-phase thermosyphon which consists of a housing including a two-phase fluid circulating under the effect of gravitational forces, gravity being the motor for the return of the condensed liquid in the evaporation zone.

Chaque type de diffuseur thermique existant présente des avantages et des inconvénients. C’est pourquoi le choix d’un type de diffuseur thermique dépend de l’application visée, et plus précisément des contraintes associées à cette application.Each type of existing thermal diffuser has advantages and disadvantages. This is why the choice of a type of thermal diffuser depends on the intended application, and more precisely on the constraints associated with this application.

Dans certaines applications, telle que des applications pour le refroidissement de l’électronique de puissance dans le domaine aéronautique, il est nécessaire que l’échangeur de chaleur réponde aux contraintes suivantes :In certain applications, such as applications for cooling power electronics in the aeronautical field, it is necessary for the heat exchanger to meet the following constraints:

- bonne efficacité à haute densité de flux (i.e. densité de flux supérieure à quelques W/cm2), c’est-à-dire faible résistance thermique,- good efficiency at high flux density (ie flux density greater than a few W / cm 2 ), that is to say low thermal resistance,

- faibles contraintes sur le positionnement des sources chaudes,- low constraints on the positioning of hot springs,

- faible sensibilité à l’inclinaison (dégradation des performances thermiques limitée pour des changements d’inclinaison de ± 40°),- low tilt sensitivity (limited thermal performance degradation for tilt changes of ± 40 °),

- bonne homogénéisation des températures,- good homogenization of temperatures,

- faible complication en cas de gel,- low complication in case of frost,

- faible poids,- low weight,

- simplicité et faible coût.- simplicity and low cost.

Or, aucun des diffuseurs thermiques précités ne permet de répondre à l’ensemble de ces contraintes.However, none of the above-mentioned thermal diffusers can meet all of these constraints.

En effet :Indeed :

- le diffuseur massif plat est lourd et peu efficace à haute densité de flux,- the flat massive diffuser is heavy and ineffective at high flux density,

- le caloduc capillaire est complexe, coûteux, et sensible au gel (la structure capillaire pouvant se dégrader lorsque le liquide qu’elle contient se solidifie), et ses performances thermiques se dégradent à hautes densités de flux,- the capillary heat pipe is complex, expensive, and sensitive to freezing (the capillary structure being able to deteriorate when the liquid which it contains solidifies), and its thermal performances degrade at high densities of flow,

- le thermosiphon diphasique - de par l’utilisation des forces gravitaires pour la circulation du fluide - est sensible aux inclinaisons et très fortement contraint vis-à-vis du positionnement des sources chaudes et froides.- the two-phase thermosiphon - by the use of gravitational forces for the circulation of the fluid - is sensitive to inclinations and very strongly constrained with regard to the positioning of hot and cold sources.

Un but de la présente invention est de proposer un diffuseur thermique permettant de répondre aux contraintes précitées, et plus précisément un diffuseur thermique :An object of the present invention is to propose a thermal diffuser making it possible to meet the above-mentioned constraints, and more precisely a thermal diffuser:

- ayant une bonne efficacité à haute densité de flux (i.e. densité de flux supérieure à quelques W/cm2),- having good efficiency at high flux density (ie flux density greater than a few W / cm 2 ),

- dans lequel les sources chaudes peuvent être positionnées en différentes zones,- in which the hot springs can be positioned in different zones,

- peu sensible à l’inclinaison,- not very sensitive to inclination,

- ne risquant pas de subir de dégradation en cas de gel,- not at risk of being damaged in the event of frost,

- présentant un faible poids,- with low weight,

- simple et peu coûteux.- simple and inexpensive.

RESUME DE L’INVENTIONSUMMARY OF THE INVENTION

A cet effet, l’invention propose un dispositif de diffusion thermique à effet caloduc comprenant un fluide caloporteur et un logement, le logement comportant une paroi inférieure formant fond, une paroi supérieure opposée à la paroi inférieure et quatre parois latérales entre les parois inférieures et supérieures, les parois latérales se composant de :To this end, the invention provides a heat diffusion device with a heat pipe effect comprising a heat transfer fluid and a housing, the housing comprising a bottom wall forming a bottom, an upper wall opposite the bottom wall and four side walls between the bottom walls and upper, the side walls consisting of:

- deux parois latérales transversales,- two transverse side walls,

- deux parois latérales longitudinales, une première paroi latérale longitudinale étant destinée à recevoir une source chaude, remarquable en ce que :- two longitudinal side walls, a first longitudinal side wall being intended to receive a hot source, remarkable in that:

- la distance entre les parois latérales longitudinales est comprise entre % et 2 fois la longueur capillaire du fluide caloporteur,- the distance between the longitudinal side walls is between% and 2 times the capillary length of the heat transfer fluid,

- la quantité de fluide caloporteur contenue dans le dispositif est comprise entre 25 et 80% du volume total du logement.- The quantity of heat transfer fluid contained in the device is between 25 and 80% of the total volume of the housing.

Des aspects préférés mais non limitatifs du dispositif selon l’invention sont les suivants :Preferred but non-limiting aspects of the device according to the invention are as follows:

- le dispositif peut être dépourvu de structure capillaire ;- The device can be devoid of capillary structure;

- la source chaude peut être destinée à être positionnée dans une zone d’évaporation de la première paroi latérale longitudinale, l’aire de la zone d’évaporation étant inférieure à 40% de l’aire totale de la première paroi latérale longitudinale ;- The hot source can be intended to be positioned in an evaporation zone of the first longitudinal side wall, the area of the evaporation zone being less than 40% of the total area of the first longitudinal side wall;

- la position de la zone d’évaporation sur la première paroi latérale longitudinale peut être telle que :- the position of the evaporation zone on the first longitudinal side wall can be such that:

• la distance entre la zone d’évaporation et chaque paroi latérale transversale soit supérieure ou égale à un cinquième de la longueur de la première paroi latérale longitudinale, • la distance entre la zone d’évaporation et la paroi supérieure soit supérieure ou égale à un tiers de la hauteur de la première paroi latérale longitudinale, et • la distance entre la zone d’évaporation et la paroi inférieure soit nulle ;• the distance between the evaporation zone and each transverse side wall is greater than or equal to one fifth of the length of the first longitudinal side wall, • the distance between the evaporation zone and the upper wall is greater than or equal to one third of the height of the first longitudinal side wall, and • the distance between the evaporation zone and the bottom wall is zero;

- la face externe de la première paroi latérale longitudinale peut comprendre un repère de positionnement pour définir la position de la zone d’évaporation ;- The external face of the first longitudinal side wall may include a positioning mark to define the position of the evaporation zone;

- le dispositif peut comprendre des entretoises entre les faces internes des parois latérales longitudinales du logement, chaque entretoise étant destinée à coopérer avec des moyens de fixation respectifs ;- The device may include spacers between the internal faces of the longitudinal side walls of the housing, each spacer being intended to cooperate with respective fixing means;

- les faces internes des parois latérales longitudinales peuvent comprendre une texturation de surface ;- The internal faces of the longitudinal side walls may include a surface texturing;

- la texturation de surface peut consister en des cannelures ménagées sur les faces internes des parois latérales longitudinales, les cannelures s’étendant entre les parois inférieure et supérieure du logement ;- the surface texturing can consist of grooves formed on the internal faces of the longitudinal side walls, the grooves extending between the lower and upper walls of the housing;

- le fluide caloporteur peut être de l’eau.- the heat transfer fluid may be water.

BREVE DESCRIPTION DES FIGURESBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES

D'autres avantages et caractéristiques du dispositif de diffusion thermique ressortiront mieux de la description qui va suivre de plusieurs variantes d’exécution, données à titre d'exemples non limitatifs, à partir des dessins annexés sur lesquels :Other advantages and characteristics of the thermal diffusion device will emerge more clearly from the description which follows of several variant embodiments, given by way of nonlimiting examples, from the appended drawings in which:

- Les figures 1 et 2 illustrent un mode de réalisation d’un diffuseur thermique selon l’invention,- Figures 1 and 2 illustrate an embodiment of a thermal diffuser according to the invention,

- Les figures 3 et 5 sont des vues de côté illustrant le principe de fonctionnement du diffuseur thermique- Figures 3 and 5 are side views illustrating the operating principle of the thermal diffuser

- Les figures 4 et 6 sont des vues de face illustrant le principe de fonctionnement du diffuseur thermique.- Figures 4 and 6 are front views illustrating the operating principle of the thermal diffuser.

DESCRIPTION DETAILLEEDETAILED DESCRIPTION

On va maintenant décrire plus en détail le dispositif selon l’invention en référence aux figures. Dans ces différentes figures, les éléments équivalents sont désignés par la même référence numérique.We will now describe in more detail the device according to the invention with reference to the figures. In these various figures, the equivalent elements are designated by the same reference numeral.

En référence à la figure 1, on a illustré un mode de réalisation d’un dispositif de diffusion thermique.Referring to Figure 1, an embodiment of a thermal diffusion device has been illustrated.

Le dispositif comprend un fluide caloporteur 1 et un logement 2 pour contenir le fluide caloporteur 1.The device comprises a heat transfer fluid 1 and a housing 2 for containing the heat transfer fluid 1.

1. Dispositif de diffusion thermique1. Thermal diffusion device

1.1. Fluide caloporteur1.1. Coolant

Le fluide caloporteur 1 permet de transporter la chaleur produite par l’élément à refroidir (non représenté).The heat transfer fluid 1 makes it possible to transport the heat produced by the element to be cooled (not shown).

Le fluide caloporteur 1 est contenu dans le logement 2, dont le volume intérieur constitue une enceinte étanche pour le fluide caloporteur. Le vide est effectué dans le logement 2 préalablement à l’introduction du fluide caloporteur 1. Le fluide caloporteur se trouve alors dans un état d’équilibre liquide-vapeur en l’absence de transfert de chaleur.The heat transfer fluid 1 is contained in the housing 2, the interior volume of which constitutes a sealed enclosure for the heat transfer fluid. The vacuum is created in the housing 2 prior to the introduction of the heat transfer fluid 1. The heat transfer fluid is then in a state of liquid-vapor equilibrium in the absence of heat transfer.

La quantité de fluide caloporteur 1 contenue dans le logement 2 peut être comprise entre 25% et 80% du volume total du logement 2. Elle dépend de l’application visée et du compromis adopté entre la performance thermique du système et les autres contraintes à prendre en considération, telles que l’inclinaison ou le degré de liberté souhaité sur le placement des sources chaudes. Par exemple pour certaines applications, la quantité de fluide peut être comprise entre 30% et 70%, ou encore entre 40% et 60%, ou entre 45% et 55%, voire sensiblement égale à 50% du volume total du logement.The amount of heat transfer fluid 1 contained in the housing 2 can be between 25% and 80% of the total volume of the housing 2. It depends on the intended application and the compromise adopted between the thermal performance of the system and the other constraints to be taken in consideration, such as the inclination or the degree of freedom desired on the placement of the hot springs. For example for certain applications, the amount of fluid may be between 30% and 70%, or between 40% and 60%, or between 45% and 55%, or even substantially equal to 50% of the total volume of the housing.

Comme il ressortira plus clairement dans la suite du texte, la combinaison de cette caractéristique à des spécificités relatives au dimensionnement du logement 2 permet au dispositif de diffusion thermique de répondre aux contraintes précitées concernant l’efficacité du dispositif à haute densité de flux, sa sensibilité à l’inclinaison, sa simplicité, etc.As will appear more clearly in the following text, the combination of this characteristic with specificities relating to the dimensioning of the housing 2 allows the thermal diffusion device to respond to the aforementioned constraints concerning the efficiency of the device at high flux density, its sensitivity tilt, simplicity, etc.

Le matériau constituant le fluide caloporteur 1 peut varier selon le niveau de température de fonctionnement désiré. Le fluide caloporteur 1 peut être par exemple une huile, un alcool (comme du méthanol, de l’éthanol ou du glycol), un composé organique (comme de l’acétone, de l’ammoniac), un mélange, un nanofluide, un métal liquide, ou tout type de fluide caloporteur connu de l’homme du métier.The material constituting the heat transfer fluid 1 can vary depending on the desired operating temperature level. The heat transfer fluid 1 can for example be an oil, an alcohol (such as methanol, ethanol or glycol), an organic compound (such as acetone, ammonia), a mixture, a nanofluid, a liquid metal, or any type of heat transfer fluid known to those skilled in the art.

Dans un mode de réalisation, le fluide caloporteur 1 est de l’eau déminéralisée. L’utilisation d’eau comme fluide caloporteur 1 présente de nombreux avantages, et notamment :In one embodiment, the heat transfer fluid 1 is demineralized water. The use of water as heat transfer fluid 1 has many advantages, and in particular:

- un coût très peu élevé et- a very low cost and

- une toxicité nulle et- zero toxicity and

- l’ininflammabilité et- flammability and

- d'excellentes performances thermiques.- excellent thermal performance.

1.2. Logement1.2. Housing

Le logement 2 comprend des parois consistant par exemple en des plaques de matériau thermiquement conducteur tel que du métal (par exemple du cuivre ou de l’aluminium). Le choix du matériau utilisé pour réaliser les parois du logement 2 dépend notamment des contraintes de fabrication et d’utilisation, ainsi que du type de fluide caloporteur choisi, le couple fluide/matériau du logement devant être compatible chimiquement.The housing 2 comprises walls consisting for example of plates of thermally conductive material such as metal (for example copper or aluminum). The choice of material used to make the walls of the housing 2 depends in particular on the manufacturing and use constraints, as well as the type of heat transfer fluid chosen, the fluid / material couple of the housing having to be chemically compatible.

Le logement 2 comprend :Housing 2 includes:

- une paroi inférieure 21 formant fond,a bottom wall 21 forming the bottom,

- une paroi supérieure 22 opposée à la paroi inférieure 21,an upper wall 22 opposite the lower wall 21,

- deux parois latérales transversales 23, 24, et- two transverse side walls 23, 24, and

- deux parois latérales longitudinales 25, 26.- two longitudinal side walls 25, 26.

Les parois 21-26 du logement 2 sont reliées les unes aux autres de sorte à constituer un réservoir étanche contenant le fluide caloporteur 1.The walls 21-26 of the housing 2 are connected to each other so as to constitute a sealed reservoir containing the heat transfer fluid 1.

On utilisera dans la suite du texte les expressions « paroi latérale », « paroi supérieure », « paroi inférieure », en référence à un parallélépipède rectangle.In the following text, the expressions “side wall”, “upper wall”, “lower wall” will be used, with reference to a rectangular parallelepiped.

Le lecteur appréciera que l’on entend, dans le cadre de la présente invention, par :The reader will appreciate that it is understood, within the framework of the present invention, by:

• « paroi inférieure », une paroi horizontale d’un parallélépipède rectangle la plus proche du sol, • « paroi supérieure », une paroi horizontale d’un parallélépipède rectangle opposée à la paroi inférieure, • « face/paroi latérale », une face/paroi verticale d’un parallélépipède rectangle s’étendant dans un plan perpendiculaire à la paroi inférieure, • « faces/parois longitudinales », des faces/parois verticales d’un parallélépipède rectangle dont au moins une dimension est supérieure aux dimensions des autres faces/parois latérales, • « faces/parois transversales », des faces/parois verticales s’étendant perpendiculairement aux faces/parois longitudinales.• "lower wall", a horizontal wall of a rectangular parallelepiped closest to the ground, • "upper wall", a horizontal wall of a rectangular parallelepiped opposite the lower wall, • "face / side wall", one face / vertical wall of a rectangular parallelepiped extending in a plane perpendicular to the lower wall, • "longitudinal faces / walls", vertical faces / walls of a rectangular parallelepiped of which at least one dimension is greater than the dimensions of the other faces / side walls, • "transverse faces / walls", vertical faces / walls extending perpendicular to the longitudinal faces / walls.

Avantageusement, le logement 2 est dépourvu de structure capillaire. Ceci permet de réduire les risques de dégradation du dispositif de diffusion thermique en cas de gel du fluide caloporteur 1, par exemple lors d’une désactivation prolongée du dispositif dans un environnement froid. L’absence de structure capillaire permet également d’améliorer les performances thermiques et de réduire le coût et les contraintes de fabrication par rapport aux caloducs capillaires usuellement utilisés.Advantageously, the housing 2 is devoid of capillary structure. This reduces the risk of degradation of the thermal diffusion device in the event of the heat transfer fluid 1 freezing, for example during prolonged deactivation of the device in a cold environment. The absence of a capillary structure also makes it possible to improve thermal performance and reduce the cost and manufacturing constraints compared to the capillary heat pipes commonly used.

1.2.1. Parois latérales longitudinales1.2.1. Longitudinal side walls

Les parois latérales longitudinales 25, 26 constituent les parois de plus grandes dimensions du dispositif de diffusion thermique. Plus précisément, l’aire d’une paroi latérale longitudinale est supérieure à l’aire de chacune des autres parois du logementThe longitudinal side walls 25, 26 constitute the walls of larger dimensions of the thermal diffusion device. More specifically, the area of a longitudinal side wall is greater than the area of each of the other walls of the housing

2.2.

Le logement 2 comprend :Housing 2 includes:

• une première paroi latérale longitudinale 25, • une deuxième paroi latérale longitudinale 26 s’étendant parallèlement à la première paroi latérale longitudinale 25.• a first longitudinal side wall 25, • a second longitudinal side wall 26 extending parallel to the first longitudinal side wall 25.

Dans le mode de réalisation illustré aux figures 1 à 3, la face externe de la première paroi latérale longitudinale 25 est destinée à être en contact thermique avec une (ou plusieurs) source(s) chaude(s). La face externe de la deuxième paroi latérale longitudinale 26 est quant à elle destinée à être en contact thermique avec une (ou plusieurs) source(s) froide(s). En variante, les sources chaudes et froides peuvent être disposées sur une même paroi latérale longitudinale, tant que certaines règles, exposées plus loin, sont respectées.In the embodiment illustrated in Figures 1 to 3, the outer face of the first longitudinal side wall 25 is intended to be in thermal contact with one (or more) hot source (s). The external face of the second longitudinal side wall 26 is intended to be in thermal contact with one (or more) cold source (s). As a variant, the hot and cold sources can be arranged on the same longitudinal side wall, as long as certain rules, explained below, are observed.

La distance « e » entre les parois latérales longitudinales (25, 26) est avantageusement comprise entre % et 2 fois la longueur capillaire du fluide caloporteur (1). La « longueur capillaire » est une échelle de longueur caractéristique d’une interface (entre deux fluides) soumise à des forces capillaires et à des forces de pesanteur : par exemple, lorsque les effets gravitationnels dominent, une bulle ou une goutte est aplatie par la gravité et son rayon est grand devant la longueur capillaire. Cette longueur caractéristique est une propriété intrinsèque et dépend donc du fluide caloporteur choisi pour le dispositif de diffusion thermique ainsi que de la température de fonctionnement ; dans le cas de l’eau à 20°C, la longueur capillaire est de 2,7 millimètres.The distance "e" between the longitudinal side walls (25, 26) is advantageously between% and 2 times the capillary length of the heat transfer fluid (1). The “capillary length” is a length scale characteristic of an interface (between two fluids) subjected to capillary forces and to gravity forces: for example, when the gravitational effects dominate, a bubble or a drop is flattened by the gravity and its radius is large compared to the capillary length. This characteristic length is an intrinsic property and therefore depends on the heat transfer fluid chosen for the thermal diffusion device as well as on the operating temperature; in the case of water at 20 ° C, the capillary length is 2.7 millimeters.

Le fait que la distance e entre les parois latérales longitudinales 25, 26 soit comprise entre % et 2 fois la longueur capillaire du fluide caloporteur 1 permet de tirer parti des phénomènes d’ébullition confinée. La principale différence entre une ébullition en milieu confiné et en milieu non confiné est que pour des flux thermiques faibles, la surchauffe en paroi est moins importante en milieu confiné qu’en milieu non confiné. Ceci traduit le fait qu’un meilleur coefficient de transfert de chaleur est obtenu. Plus l’espace est confiné, plus le coefficient d’échange devient grand devant celui atteint lors de l’ébullition dans un milieu non confiné.The fact that the distance e between the longitudinal side walls 25, 26 is between% and 2 times the capillary length of the heat transfer fluid 1 makes it possible to take advantage of the phenomena of confined boiling. The main difference between boiling in a confined environment and in an unconfined environment is that for low heat fluxes, the wall overheating is less significant in a confined environment than in an unconfined environment. This reflects the fact that a better coefficient of heat transfer is obtained. The more the space is confined, the greater the exchange coefficient becomes compared to that reached during boiling in an unconfined environment.

L’homme du métier considère généralement que le confinement de l’ébullition n’est pas adapté dans le cadre de flux thermique importants. En effet, il considère qu’en cas de flux thermique important en milieu confiné, le taux de vapeur produite devient important et compte tenu des faibles dimensions caractéristiques du système, cela entraîne une dégradation des performances thermiques notamment liée aux problèmes de pression et pouvant aller jusqu’à un arrêt de fonctionnement du diffuseur.Those skilled in the art generally consider that the confinement of boiling is not suitable in the context of significant heat fluxes. In fact, he considers that in the event of a significant thermal flux in a confined environment, the rate of vapor produced becomes significant and taking into account the small dimensions characteristic of the system, this leads to a deterioration in thermal performance, in particular linked to pressure problems and possibly until the diffuser stops operating.

Les inventeurs ont quant à eux découvert que la combinaison :The inventors have discovered that the combination:

• d’une quantité (Qf) de fluide caloporteur comprise entre 25% et 80% du volume total (Vtot) du logement, et • d’une distance e comprise entre % et 2 fois la longueur capillaire (Lc) du fluide caloporteur permet d’obtenir un dispositif de diffusion thermique efficace, même lorsque le flux thermique est important et d’augmenter la surface disponible pour le placement des sources chaudes.• a quantity (Qf) of heat transfer fluid between 25% and 80% of the total volume (Vtot) of the housing, and • a distance e of between% and 2 times the capillary length (L c ) of the heat transfer fluid makes it possible to obtain an effective thermal diffusion device, even when the thermal flux is high and to increase the surface available for the placement of the hot springs.

La combinaison de ces caractéristiques (%xLc < e < 2xLc, et 3/ioxVt0t < Qf < 7/ioxVt0t) permet :The combination of these characteristics (% xL c <e <2xL c , and 3 / ioxVt0t <Qf < 7 / ioxVt0t) allows:

• d’améliorer les performances thermiques du dispositif, • de limiter les contraintes sur le positionnement des sources chaudes, et ίο • de diminuer la sensibilité à l’inclinaison du dispositif de diffusion thermique.• to improve the thermal performance of the device, • to limit the constraints on the positioning of the hot springs, and ίο • to reduce the sensitivity to the inclination of the thermal diffusion device.

1.2.1.1. Entretoises et Moyens de fixation1.2.1.1. Spacers and Fixing Means

Dans un mode de réalisation, le dispositif comprend des entretoises 36 entre les première et deuxième parois latérales longitudinales 25, 26. Ces entretoises 36 sont fixées en différentes positions des surfaces respectives des première et deuxième parois latérales longitudinales 25, 26.In one embodiment, the device comprises spacers 36 between the first and second longitudinal side walls 25, 26. These spacers 36 are fixed in different positions of the respective surfaces of the first and second longitudinal side walls 25, 26.

Les entretoises 36 peuvent être fixées aux première et deuxième parois latérales longitudinales 25, 26 par soudage, brasage ou collage.The spacers 36 can be fixed to the first and second longitudinal side walls 25, 26 by welding, brazing or gluing.

La présence d’entretoises 36 permet de rigidifier le logement 2 de sorte à maintenir constante la distance entre les première et deuxième parois latérales longitudinales 25, 26.The presence of spacers 36 makes it possible to stiffen the housing 2 so as to keep the distance between the first and second longitudinal side walls 25, 26 constant.

Avantageusement, le dispositif peut également comprendre des moyens de fixation 35 - tels que des boulons ou des vis - pour permettre la fixation d’un (ou plusieurs) système(s) exténeur(s) sur le diffuseur, tel que des ailettes ou une carte électronique.Advantageously, the device can also include fixing means 35 - such as bolts or screws - to allow the fixing of one (or more) extinguisher system (s) on the diffuser, such as fins or a electronic card.

Une (ou plusieurs) entretoise(s) 36 peut (peuvent) avantageusement être agencée(s) de sorte à coopérer avec un moyen de fixation respectif.One (or more) spacer (s) 36 can (can) advantageously be arranged (s) so as to cooperate with a respective fixing means.

Par exemple dans le mode de réalisation illustré aux figures 1 à 3, des trous borgnes sont ménagés dans les entretoises 36 à travers la première paroi latérale longitudinale pour former des fûts taraudés - au nombre de quatre.For example in the embodiment illustrated in Figures 1 to 3, blind holes are formed in the spacers 36 through the first longitudinal side wall to form tapped drums - four in number.

Chaque fut 36 est destiné à recevoir le pas de vis d’un moyen de fixation respectif pour permettre la fixation d’une source chaude ou froide.Each barrel 36 is intended to receive the thread of a respective fixing means to allow the fixing of a hot or cold source.

Avantageusement, les entretoises et moyens de fixation 35, 36 des première et deuxième parois latérales longitudinales 25, 26 constituent des ponts thermiques qui permettent de réchauffer plus rapidement le fluide caloporteur 1, par exemple en cas de gel de celui-ci (lorsque le dispositif de diffusion thermique est désactivé et que la température extérieure est inférieure à la température de solidification du fluide caloporteur).Advantageously, the spacers and fixing means 35, 36 of the first and second longitudinal side walls 25, 26 constitute thermal bridges which make it possible to heat the heat-transfer fluid 1 more quickly, for example in the event of freezing thereof (when the device heat diffusion is deactivated and the outside temperature is lower than the solidification temperature of the heat transfer fluid).

Ainsi, la présence de moyens de fixation et d’entretoises 35, 36 entre les parois latérales longitudinales 25, 26 permet de réduire la durée d’amorçage du dispositif.Thus, the presence of fixing means and spacers 35, 36 between the longitudinal side walls 25, 26 makes it possible to reduce the priming time of the device.

On entend, par « durée d’amorçage », l’intervalle de temps entre l’instant où la chaleur dissipée par l’élément à refroidir est appliquée au dispositif de diffusion thermique, et l’instant où le fluide caloporteur 1 atteint un régime d’écoulement permanent.The term "priming duration" means the time interval between the moment when the heat dissipated by the element to be cooled is applied to the thermal diffusion device, and the moment when the heat transfer fluid 1 reaches a speed permanent flow.

En réduisant la durée d’amorçage du dispositif grâce aux moyens de fixation et entretoises, on limite les risques de détérioration de l’élément à refroidir, la durée d’amorçage étant suffisamment courte pour garantir un refroidissement efficace de l’élément à refroidir.By reducing the priming time of the device thanks to the fixing means and spacers, the risks of deterioration of the element to be cooled are limited, the priming time being short enough to guarantee effective cooling of the element to be cooled.

1.2.1.2. Texturation1.2.1.2. Texturing

Dans un mode de réalisation, l’une des deux faces internes ou les deux faces internes des parois latérales longitudinales 25, 26 sont texturées. Dans le cas où la face interne d’une seule paroi latérale longitudinale est texturée, il s’agira avantageusement de la face interne de la première paroi latérale longitudinale 25 destinée à être en contact thermique avec une (ou plusieurs) source(s) chaude(s).In one embodiment, one of the two internal faces or the two internal faces of the longitudinal side walls 25, 26 are textured. In the case where the internal face of a single longitudinal side wall is textured, it will advantageously be the internal face of the first longitudinal side wall 25 intended to be in thermal contact with one (or more) hot source (s) (s).

Ceci permet d’augmenter la surface d’échange entre le fluide caloporteur et la (ou les) source(s) chaude(s) / froide(s). Notamment, la texturation :This increases the exchange surface between the heat transfer fluid and the hot / cold source (s). In particular, the texturing:

• de la face interne de la deuxième paroi latérale longitudinale 26 permet de favoriser le phénomène de condensation du fluide caloporteur 1, • de la face interne de la première paroi latérale longitudinale 25 permet de favoriser le phénomène d’évaporation du fluide caloporteur 1 en promouvant les effets de nucléation.• the internal face of the second longitudinal side wall 26 makes it possible to promote the phenomenon of condensation of the heat-transfer fluid 1, • the internal face of the first longitudinal side wall 25 makes it possible to promote the phenomenon of evaporation of the heat-carrying fluid 1 by promoting nucleation effects.

Dans le mode de réalisation illustré aux figures 1 à 3, la texturation de surface des faces internes des parois latérales longitudinales 25, 26 consiste en un rainurage vertical réalisé sur lesdites faces internes, lesdites rainures s’étendant entre les parois inférieure et supérieure 21,22 du dispositif.In the embodiment illustrated in FIGS. 1 to 3, the surface texturing of the internal faces of the longitudinal side walls 25, 26 consists of a vertical grooving produced on said internal faces, said grooves extending between the lower and upper walls 21, 22 of the device.

1.2.1.3. Zone de positionnement de source chaude1.2.1.3. Hot spring positioning area

Comme indiqué précédemment, la face externe de la première paroi latérale longitudinale 25 est destinée à être en contact thermique avec une (ou plusieurs) source(s) chaude(s).As indicated previously, the external face of the first longitudinal side wall 25 is intended to be in thermal contact with one (or more) hot source (s).

Dans la zone de positionnement 32 des sources chaudes - dite « zone d’évaporation » - le fluide caloporteur 1 est destiné à être vaporisé (i.e. passage de l’état liquide à l’état vapeur) pour permettre le refroidissement des sources chaudes.In the positioning zone 32 of the hot sources - called "evaporation zone" - the heat transfer fluid 1 is intended to be vaporized (i.e. passage from the liquid state to the vapor state) to allow the cooling of the hot sources.

Dans le mode de réalisation illustré à la figure 1, l’aire de la zone d’évaporation est inférieure à 40% de l’aire totale de la première paroi latérale longitudinale 25.In the embodiment illustrated in FIG. 1, the area of the evaporation zone is less than 40% of the total area of the first longitudinal side wall 25.

Dans le mode de réalisation illustré à la figure 1, la distance entre :In the embodiment illustrated in FIG. 1, the distance between:

• la zone d’évaporation 32 et chaque paroi latérale transversale 23, 24 est égale à un cinquième de la longueur (L) de la première paroi latérale longitudinale 25 (L/s), la distance entre • la zone d’évaporation 32 et la paroi supérieure 22 est égale à un tiers de la hauteur (H) de la première paroi latérale longitudinale 25 (%), et la distance entre • la zone d’évaporation 32 et la paroi inférieure 21 est nulle.• the evaporation zone 32 and each transverse side wall 23, 24 is equal to one fifth of the length (L) of the first longitudinal side wall 25 ( L / s), the distance between • the evaporation zone 32 and the upper wall 22 is equal to one third of the height (H) of the first longitudinal side wall 25 (%), and the distance between the • evaporation zone 32 and the lower wall 21 is zero.

La distance entre la zone d’évaporation 32 et chaque paroi latérale transversale 23, et la distance entre la zone d’évaporation 32 et la paroi supérieur 22 dépendent de l’application visée : elles sont fonction de la quantité de fluide caloporteur 1 choisie ainsi que des surfaces nécessaires à la condensation et à la recirculation du fluide.The distance between the evaporation zone 32 and each transverse side wall 23, and the distance between the evaporation zone 32 and the upper wall 22 depend on the intended application: they are a function of the quantity of heat transfer fluid 1 chosen as well only surfaces necessary for condensation and recirculation of the fluid.

Au moins une source chaude est en contact thermique avec une région de la face externe de la première paroi latérale longitudinale 25 pour laquelle la face interne opposée est recouverte de fluide caloporteur 1 (avantageusement de manière à ce que la distance entre la partie inférieure de la région correspondante sur la face externe de la première paroi latérale longitudinale 25 et la paroi inférieure 21 soit nulle).At least one hot source is in thermal contact with a region of the external face of the first longitudinal side wall 25 for which the opposite internal face is covered with heat-transfer fluid 1 (advantageously so that the distance between the lower part of the corresponding region on the external face of the first longitudinal side wall 25 and the bottom wall 21 is zero).

Ceci permet d’assurer le bon fonctionnement du dispositif de diffusion thermique, même pour des densités de flux élevées, en conservant une ou plusieurs surfaces libres de sources chaudes sur la face externe de la première paroi latérale longitudinale 25 afin de permettre la condensation et le retour du liquide vers la zone d’évaporation 32.This makes it possible to ensure the proper functioning of the thermal diffusion device, even for high flux densities, by keeping one or more surfaces free from hot sources on the external face of the first longitudinal side wall 25 in order to allow condensation and the return of the liquid to the evaporation zone 32.

Avantageusement, la face externe de la première paroi latérale longitudinale 25 peut comprendre un repère de positionnement pour indiquer la localisation de (et délimiter) la zone d’évaporation. Ceci permet de faciliter le positionnement des sources chaudes par l’utilisateur. Le repère de positionnement peut consister par exemple en une empreinte dessinée ou gravée sur la face externe de la première paroi latérale longitudinale 25.Advantageously, the external face of the first longitudinal side wall 25 may include a positioning mark to indicate the location of (and delimit) the evaporation zone. This makes it easier for the user to position the hot springs. The positioning mark may consist, for example, of an imprint drawn or engraved on the external face of the first longitudinal side wall 25.

1.2.1.4. Zone de positionnement de source froide1.2.1.4. Cold source positioning area

Dans le mode de réalisation illustré aux figures 1 à 3, la face externe de la deuxième paroi latérale longitudinale 26 est destinée à être en contact thermique avec une (ou plusieurs) source(s) froide(s).In the embodiment illustrated in Figures 1 to 3, the outer face of the second longitudinal side wall 26 is intended to be in thermal contact with one (or more) cold source (s).

Dans la zone de positionnement des sources froides - dite « zone de condensation » - le fluide caloporteur est destiné à être condensé (i.e. passage de l’état vapeur à l’état liquide).In the cold sources positioning zone - called "condensation zone" - the heat transfer fluid is intended to be condensed (i.e. transition from the vapor state to the liquid state).

La zone de condensation peut recouvrir toute ou partie de la surface de la face externe de la deuxième paroi latérale longitudinale 26.The condensation zone can cover all or part of the surface of the external face of the second longitudinal side wall 26.

En variante, la zone de condensation et la zone d’évaporation peuvent s’étendre sur la même paroi latérale longitudinale. Dans ce cas, la zone de condensation s’étend au-dessus de la zone d’évaporation. Plus précisément, la zone de condensation peut être agencée de sorte que la distance entre :Alternatively, the condensation zone and the evaporation zone can extend over the same longitudinal side wall. In this case, the condensation zone extends above the evaporation zone. More specifically, the condensation zone can be arranged so that the distance between:

• la zone de condensation et chaque paroi latérale transversale 23, 24 soit nulle, la distance entre • la zone de condensation et la paroi supérieure 22 soit nulle, et la distance entre • la zone de condensation et la paroi inférieure 21 soit égale à deux tiers de la hauteur (H) de la deuxième paroi latérale longitudinale 26 (2%).• the condensation zone and each transverse lateral wall 23, 24 is zero, the distance between • the condensation zone and the upper wall 22 is zero, and the distance between • the condensation zone and the lower wall 21 is equal to two third of the height (H) of the second longitudinal side wall 26 ( 2 %).

Le fait de pouvoir faire varier la position et les dimensions de la zone de condensation permet de limiter l’encombrement du dispositif en fonction de l’application visée.Being able to vary the position and dimensions of the condensation zone makes it possible to limit the size of the device according to the intended application.

1.2.2. Parois latérales transversales1.2.2. Transverse side walls

Les parois latérales transversales 23, 24 s'étendent perpendiculairement aux parois latérales longitudinales 25, 26. La longueur de chacune de ces parois latérales transversales 23, 24 est égale à la hauteur du dispositif de diffusion thermique (qui dépend de l’application visée). La largeur de chacune des parois latérales transversale est quant à elle égale à la somme des épaisseurs des parois latérales longitudinales ajoutée à la distance « e » entre les parois latérale longitudinale 25, 26.The transverse side walls 23, 24 extend perpendicular to the longitudinal side walls 25, 26. The length of each of these transverse side walls 23, 24 is equal to the height of the thermal diffusion device (which depends on the intended application) . The width of each of the transverse side walls is itself equal to the sum of the thicknesses of the longitudinal side walls added to the distance "e" between the longitudinal side walls 25, 26.

En d’autres termes, la largeur de chaque paroi latérale transversale 23, 24 est comprise entre :In other words, the width of each transverse lateral wall 23, 24 is between:

• deux fois l’épaisseur d’une paroi latérale longitudinale plus % fois la longueur capillaire du fluide caloporteur 1, et • deux fois l’épaisseur d’une paroi latérale longitudinale plus deux fois la longueur capillaire du fluide caloporteur 1.• twice the thickness of a longitudinal side wall plus% times the capillary length of the heat transfer fluid 1, and • twice the thickness of a longitudinal side wall plus twice the capillary length of the heat transfer fluid 1.

2. Principe de fonctionnement2. Principle of operation

On va maintenant décrire plus en détails le principe de fonctionnement du dispositif de diffusion thermique en référence aux figures 4 et 5.We will now describe in more detail the operating principle of the thermal diffusion device with reference to FIGS. 4 and 5.

2.1. Hors fonctionnement2.1. Out of operation

En référence à la figure 4, on a illustré un mode de réalisation du dispositif lorsque les éléments à refroidir ne génèrent pas de chaleur.Referring to Figure 4, there is illustrated an embodiment of the device when the elements to be cooled do not generate heat.

Le logement comprend une quantité de fluide caloporteur sensiblement égale à 50% de son volume total, de sorte que la moitié inférieure des faces internes des parois latérales longitudinales et transversales sont immergées sous le fluide caloporteur.The housing comprises an amount of heat transfer fluid substantially equal to 50% of its total volume, so that the lower half of the internal faces of the longitudinal and transverse side walls are immersed under the heat transfer fluid.

On suppose dans ce mode de réalisation que :It is assumed in this embodiment that:

• les sources chaudes sont disposées dans la zone d’évaporation 32 de la première paroi latérale longitudinale 25, au moins l’une des sources chaudes étant en contact thermique avec une région de la face externe de la première paroi latérale longitudinale 25 pour laquelle la face interne opposée est recouverte de fluide caloporteur 1, • la source froide est en contact thermique avec la face externe de la deuxième paroi latérale longitudinale 26 dans la zone de condensation.• the hot sources are arranged in the evaporation zone 32 of the first longitudinal side wall 25, at least one of the hot sources being in thermal contact with a region of the external face of the first longitudinal side wall 25 for which the opposite internal face is covered with heat transfer fluid 1, • the cold source is in thermal contact with the external face of the second longitudinal side wall 26 in the condensation zone.

2.2. En fonctionnement2.2. Operating

Lorsque les éléments à refroidir (i.e. sources chaudes) sont activés, la chaleur générée au niveau des sources chaudes est transmise au fluide caloporteur 1 par l’intermédiaire de la première paroi latérale longitudinale 25.When the elements to be cooled (i.e. hot springs) are activated, the heat generated at the hot springs is transmitted to the heat transfer fluid 1 via the first longitudinal side wall 25.

La texturation de la face interne de la première paroi latérale 25 favorise l’évaporation du fluide caloporteur 1 en promouvant des phénomènes de nucléation. Ainsi, des bulles de vapeur 4 se forment dans le fluide caloporteur (ébullition) et remontent vers la surface dudit fluide (cf. figure 5). L'évaporation du fluide caloporteur 1 à l’état liquide absorbe de la chaleur. Ceci induit un refroidissement de la source chaude.The texturing of the internal face of the first side wall 25 promotes the evaporation of the heat transfer fluid 1 by promoting nucleation phenomena. Thus, vapor bubbles 4 form in the heat transfer fluid (boiling) and rise towards the surface of said fluid (cf. FIG. 5). The evaporation of the heat transfer fluid 1 in the liquid state absorbs heat. This induces cooling of the hot source.

L’ascension des bulles de vapeur 4 confinées vers la surface du fluide caloporteur 1 permet de remonter du fluide caloporteur à l’état liquide (« poussé » par les bulles endessous) de sorte à mouiller la zone d’évaporation 32 sur toute sa surface.The ascent of the confined vapor bubbles 4 towards the surface of the heat-transfer fluid 1 makes it possible to raise the heat-transfer fluid in the liquid state ("pushed" by the bubbles below) so as to wet the evaporation zone 32 over its entire surface .

La vapeur de fluide caloporteur occupe la partie supérieure du logement 2. Une fois dans la zone de condensation, le fluide caloporteur sous forme vapeur est transformé en liquide (phénomène de condensation), puis retombe via des zones de recirculation (correspondant à des zones dans le logement s’étendant en regard de régions de la face externe de la première paroi latérale longitudinale 25 dépourvues de sources chaudes) vers la paroi inférieure 21 du logement 2 sous l’effet de la gravité.The heat transfer fluid vapor occupies the upper part of the housing 2. Once in the condensation zone, the heat transfer fluid in vapor form is transformed into liquid (phenomenon of condensation), then falls via recirculation zones (corresponding to zones in the housing extending opposite regions of the external face of the first longitudinal side wall 25 devoid of hot sources) towards the lower wall 21 of the housing 2 under the effect of gravity.

3. Conclusions3. Conclusions

Le dispositif de diffusion thermique proposé est capable de transférer de la chaleur d’une ou plusieurs sources chaudes planes - telles qu’une carte ou un composant électronique - à une source froide - telle qu’un radiateur. Les dimensions typiques pour des applications de refroidissement de composants électroniques peuvent être :The proposed thermal diffusion device is capable of transferring heat from one or more planar hot sources - such as a card or an electronic component - to a cold source - such as a radiator. Typical dimensions for electronic component cooling applications can be:

• de quelques centimètre (ou dizaine de centimètre) pour la longueur (L) et la hauteur (H) des parois latérales longitudinales, et • de quelques millimètres pour la distance (e) entre les parois latérales longitudinales.• a few centimeters (or ten centimeters) for the length (L) and the height (H) of the longitudinal side walls, and • a few millimeters for the distance (e) between the longitudinal side walls.

Le dispositif de diffusion thermique comporte :The thermal diffusion device comprises:

• une (ou plusieurs) zone(s) possible de positionnement de la (ou des) source(s) chaude(s), dite(s) « zone(s) d’évaporation », et • une (ou plusieurs) zone(s) possible de positionnement de la (ou des) source(s) froide(s), dite(s) « zone(s) de condensation ».• one (or more) possible zone (s) for positioning the hot source (s), called "evaporation zone (s)", and • one (or more) zone (s) possible positioning of the cold source (s), called "condensation zone (s)".

Les zones d’évaporation et de condensation peuvent être placées sur des parois opposées (notamment les parois latérales longitudinales) ou sur une même paroi.The evaporation and condensation zones can be placed on opposite walls (in particular the longitudinal side walls) or on the same wall.

Le dispositif peut être utilisé en position verticale ou inclinée (même fortement). Une grande flexibilité est permise dans le positionnement des sources. Au moins une des sources chaudes est située en dessous du niveau de remplissage du logement 2 en fluide caloporteur 1 pour favoriser l’évaporation de celui-ci. Par ailleurs, les sources chaudes sont préférentiellement positionnées de sorte que :The device can be used in vertical or tilted position (even strongly). A great flexibility is allowed in the positioning of the sources. At least one of the hot springs is located below the filling level of the housing 2 with heat transfer fluid 1 to promote the evaporation of the latter. Furthermore, the hot springs are preferably positioned so that:

• la distance entre les sources chaudes et la paroi supérieur 22 du logement 2 soit supérieure ou égale à un tiers de la hauteur des parois latérales 23-26 du logement 2, et de sorte que • la distance entre les sources chaudes et les parois latérales transversales 23, 24 du logement 2 soit supérieure ou égale à un cinquième de la longueur des parois latérales longitudinales 23, 24.• the distance between the hot springs and the upper wall 22 of the housing 2 is greater than or equal to one third of the height of the side walls 23-26 of the housing 2, and so that • the distance between the hot springs and the side walls transverse 23, 24 of the housing 2 is greater than or equal to one fifth of the length of the longitudinal side walls 23, 24.

Ceci permet de maximiser l’efficacité de diffusion de chaleur du dispositif.This maximizes the heat diffusion efficiency of the device.

Le lecteur aura compris que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif décrit ci-dessus sans sortir matériellement des nouveaux enseignements et des avantages décrits ici.The reader will have understood that numerous modifications can be made to the device described above without materially departing from the new teachings and the advantages described here.

Par conséquent, toutes les modifications de ce type sont destinées à être incorporées à l’intérieur de la portée des revendications jointes.Therefore, all such modifications are intended to be incorporated within the scope of the appended claims.

Claims (9)

REVENDICATIONS 1. Dispositif de diffusion thermique à effet caloduc comprenant un fluide caloporteur (1 ) et un logement (2), le logement (2) comportant une paroi inférieure (21 ) formant fond, une paroi supérieure (22) opposée à la paroi inférieure (21) et quatre parois latérales (23, 24, 25, 26) entre les parois inférieures (21) et supérieures (22), les parois latérales se composant de :1. Heat diffusion device with heat pipe effect comprising a heat transfer fluid (1) and a housing (2), the housing (2) having a bottom wall (21) forming the bottom, an upper wall (22) opposite the bottom wall ( 21) and four side walls (23, 24, 25, 26) between the lower (21) and upper (22) walls, the side walls consisting of: - deux parois latérales transversales (23, 24),- two transverse side walls (23, 24), - deux parois latérales longitudinales (25, 26), une première paroi latérale longitudinale (25) étant destinée à recevoir une source chaude, caractérisé en ce que :- two longitudinal side walls (25, 26), a first longitudinal side wall (25) being intended to receive a hot source, characterized in that: - la distance entre les parois latérales longitudinales (25, 26) est comprise entre % et 2 fois la longueur capillaire du fluide caloporteur (1 ),the distance between the longitudinal side walls (25, 26) is between% and 2 times the capillary length of the heat transfer fluid (1), - la quantité (Qf) de fluide caloporteur (1 ) contenue dans le dispositif est comprise entre 25 et 80% du volume total (Vtot) du logement (2).- The quantity (Qf) of heat transfer fluid (1) contained in the device is between 25 and 80% of the total volume (Vtot) of the housing (2). 2. Dispositif selon la revendication 1, lequel est dépourvu de structure capillaire.2. Device according to claim 1, which is devoid of capillary structure. 3. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la source chaude est destinée à être positionnée dans une zone d’évaporation (32) de la première paroi latérale longitudinale (25), l’aire de la zone d’évaporation (32) étant inférieure à 40% de l’aire totale de la première paroi latérale longitudinale (25).3. Device according to any one of the preceding claims, in which the hot source is intended to be positioned in an evaporation zone (32) of the first longitudinal side wall (25), the area of the evaporation zone. (32) being less than 40% of the total area of the first longitudinal side wall (25). 4. Dispositif selon la revendication précédente, dans lequel la position de la zone d’évaporation sur la première paroi latérale longitudinale est telle que :4. Device according to the preceding claim, in which the position of the evaporation zone on the first longitudinal side wall is such that: • la distance entre la zone d’évaporation (32) et chaque paroi latérale transversale (23, 24) est supérieure ou égale à un cinquième de la longueur (L) de la première paroi latérale longitudinale (25), • la distance entre la zone d’évaporation (32) et la paroi supérieure (22) est supérieure ou égale à un tiers de la hauteur (H) de la première paroi latérale longitudinale (25), et • la distance entre la zone d’évaporation (32) et la paroi inférieure (21 ) est nulle.• the distance between the evaporation zone (32) and each transverse side wall (23, 24) is greater than or equal to one fifth of the length (L) of the first longitudinal side wall (25), • the distance between the evaporation zone (32) and the upper wall (22) is greater than or equal to one third of the height (H) of the first longitudinal side wall (25), and • the distance between the evaporation zone (32) and the bottom wall (21) is zero. 5. Dispositif selon l’une quelconque des deux revendications précédentes, dans lequel la face externe de la première paroi latérale longitudinale (25) comprend un repère de positionnement pour définir la position de la zone d’évaporation (32).5. Device according to any one of the two preceding claims, in which the external face of the first longitudinal side wall (25) comprises a positioning mark to define the position of the evaporation zone (32). 6. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, lequel comprend des entretoises (36) entre les faces internes des parois latérales longitudinales (25, 26) du logement (2), chaque entretoise (36) étant destinée à coopérer avec des moyens de fixation respectifs.6. Device according to any one of the preceding claims, which comprises spacers (36) between the internal faces of the longitudinal side walls (25, 26) of the housing (2), each spacer (36) being intended to cooperate with means respective fixing. 7. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les faces internes des parois latérales longitudinales (25, 26) comprennent une texturation de surface.7. Device according to any one of the preceding claims, in which the internal faces of the longitudinal side walls (25, 26) comprise a surface texturing. 8. Dispositif selon la revendication précédente, dans lequel la texturation de surface consiste en des cannelures ménagées sur les faces internes des parois latérales longitudinales (25, 26), les cannelures s’étendant entre les parois inférieure et supérieure (21,22) du logement (2).8. Device according to the preceding claim, wherein the surface texturing consists of grooves formed on the internal faces of the longitudinal side walls (25, 26), the grooves extending between the lower and upper walls (21,22) of the housing (2). 9. Dispositif selon l’une des revendications 1 ou 2, dans lequel le fluide caloporteur (1) est de l’eau.9. Device according to one of claims 1 or 2, wherein the heat transfer fluid (1) is water. 1/31/3 2/3 e2/3 e
FR1750129A 2017-01-06 2017-01-06 THERMAL DIFFUSION DEVICE Pending FR3061745A1 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1750129A FR3061745A1 (en) 2017-01-06 2017-01-06 THERMAL DIFFUSION DEVICE
PCT/EP2018/050232 WO2018127548A1 (en) 2017-01-06 2018-01-05 Heat diffusion device
EP18700184.7A EP3566014A1 (en) 2017-01-06 2018-01-05 Heat diffusion device

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1750129A FR3061745A1 (en) 2017-01-06 2017-01-06 THERMAL DIFFUSION DEVICE
FR1750129 2017-01-06

Publications (1)

Publication Number Publication Date
FR3061745A1 true FR3061745A1 (en) 2018-07-13

Family

ID=58547646

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR1750129A Pending FR3061745A1 (en) 2017-01-06 2017-01-06 THERMAL DIFFUSION DEVICE

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP3566014A1 (en)
FR (1) FR3061745A1 (en)
WO (1) WO2018127548A1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5642776A (en) * 1996-02-27 1997-07-01 Thermacore, Inc. Electrically insulated envelope heat pipe
JPH10185468A (en) * 1996-12-20 1998-07-14 Akutoronikusu Kk Plate heat pipe for inter-plane thermal diffusion coupling with maximal area ration
US6679316B1 (en) * 2000-10-02 2004-01-20 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Passive thermal spreader and method
WO2011149216A2 (en) * 2010-05-24 2011-12-01 한국과학기술원 Flat heat spreader and manufacturing method therefor
WO2015012535A1 (en) * 2013-07-23 2015-01-29 티티엠주식회사 Heat pipe manufacturing method
US20150226497A1 (en) * 2014-02-11 2015-08-13 The Regents Of The University Of California Thermal Devices For Controlling Heat Transfer

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5642776A (en) * 1996-02-27 1997-07-01 Thermacore, Inc. Electrically insulated envelope heat pipe
JPH10185468A (en) * 1996-12-20 1998-07-14 Akutoronikusu Kk Plate heat pipe for inter-plane thermal diffusion coupling with maximal area ration
US6679316B1 (en) * 2000-10-02 2004-01-20 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Passive thermal spreader and method
WO2011149216A2 (en) * 2010-05-24 2011-12-01 한국과학기술원 Flat heat spreader and manufacturing method therefor
WO2015012535A1 (en) * 2013-07-23 2015-01-29 티티엠주식회사 Heat pipe manufacturing method
US20150226497A1 (en) * 2014-02-11 2015-08-13 The Regents Of The University Of California Thermal Devices For Controlling Heat Transfer

Also Published As

Publication number Publication date
EP3566014A1 (en) 2019-11-13
WO2018127548A1 (en) 2018-07-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2032440B1 (en) Capillary pumped diphasic fluid loop passive thermal control device with heat capacity
EP3368959B1 (en) Computer system with cooled electric power supply unit
EP3207324B1 (en) Flat heat pipe with reservoir function
EP1293428B1 (en) Heat exchanger
CA2111507A1 (en) Electronic component heat energy dispersal system and associated enclosure
EP3355019B1 (en) Cooling device
EP2803085B1 (en) Passive thermal management device
FR3007122A1 (en) COOLING OF ELECTRONIC AND / OR ELECTRICAL COMPONENTS BY PULSE CALODUC AND THERMAL CONDUCTION ELEMENT
EP3422835A1 (en) System for cooling one or more computer servers by heat pipes and heat production using the heat recovered from the server(s)
EP2023055A1 (en) Radiator for home heating with a two-phase heat transfer fluid
JP2010196912A (en) Ebullient cooling device
Veeramachaneni et al. Characterization of flat miniature loop heat pipe using water and methanol at different inclinations
FR3061745A1 (en) THERMAL DIFFUSION DEVICE
EP2476301B1 (en) System for thermally controlling an apparatus
FR2975177A1 (en) Heat exchanger for exchanging heat between two fluids e.g. liquid and ambient air, has basic structure including profile with set of channels forming first set of zones, and another set of channels forming second set of zones
FR2850453A1 (en) Heat exchanger and temperaure controller for spacecraft, e.g. satellite, has one or more axial grooves in inner wall of duct divided by separator for inccreased heat transfer
FR2988186A1 (en) CALCULATOR AND RADIATOR FOR THIS CALCULATOR
WO2014181047A1 (en) Device for collecting, exchanging, and thermally storing solar energy
EP3422834A1 (en) System for cooling one or more computer servers by cold plates and heat production using the heat recovered from the server(s)
EP2981781B1 (en) Heat pipe comprising a cut-off gas plug
Hanks Design, fabrication, and characterization of a multi-condenser loop heat pipe
FR2965141A1 (en) Electronic board for use in electronic equipment embarked onboard of aircraft to provide e.g. electronic services, has heat pipe whose end is thermally coupled with portion of frame, where portion is thermally coupled with cold source
EP3246648B1 (en) Cooling device with pulsed heat pipe
WO2024104573A1 (en) Two-phase unidirectional heat transfer structure
FR3133708A1 (en) TEMPERATURE REGULATION DEVICE FOR BATTERY

Legal Events

Date Code Title Description
PLFP Fee payment

Year of fee payment: 2

PLSC Publication of the preliminary search report

Effective date: 20180713

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 4

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 5

RX Complete rejection

Effective date: 20220124