WO2009019380A1 - Dispositif passif de regulation thermique a micro boucle fluide a pompage capillaire - Google Patents

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WO2009019380A1
WO2009019380A1 PCT/FR2008/051326 FR2008051326W WO2009019380A1 WO 2009019380 A1 WO2009019380 A1 WO 2009019380A1 FR 2008051326 W FR2008051326 W FR 2008051326W WO 2009019380 A1 WO2009019380 A1 WO 2009019380A1
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WO
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condenser
outer tube
mass
evaporator
tube
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Application number
PCT/FR2008/051326
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English (en)
Inventor
Christophe Figus
Original Assignee
Astrium Sas
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D15/00—Heat-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
    • F28D15/02—Heat-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
    • F28D15/04—Heat-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 with tubes having a capillary structure
    • F28D15/043—Heat-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 with tubes having a capillary structure forming loops, e.g. capillary pumped loops

Definitions

  • the present invention relates to a purely passive thermal regulation device, comprising at least one heat transfer loop circulating a heat transfer fluid by capillary pumping, of the type also called capillary pumping fluid micro-loop, and used for cooling sources. hot, such as components or sets of electronic components (circuits).
  • a heat transfer loop comprises an evaporator for extracting heat from a hot source, and a condenser, intended to restore this heat to a cold source.
  • the evaporator and the condenser are connected by piping, in which circulates a heat transfer fluid in the liquid state in the cold part of the loop, and in the gaseous state in the hot part of this loop.
  • the device of the invention relates more particularly to fluid loops, the pumping of the coolant is provided by capillarity (capillary loop).
  • the evaporator is associated with a fluid reserve in the liquid state, and comprises a microporous mass (also called wick) ensuring the pumping of the fluid by capillarity.
  • the fluid in the liquid phase present in the reserve associated with one evaporator evaporates in the microporous mass under the effect of heat from the hot source.
  • the gas thus created is discharged to the condenser, in heat exchange contact with the cold source and where it condenses and returns to the liquid phase towards the evaporator, thereby creating a heat transfer cycle.
  • One of the limitations of such a heat transfer loop in operation lies in the amount, more or less important, of thermal energy which is transferred to the liquid reserve, through the evaporator.
  • a first effect of this parasitic phenomenon is to heat the liquid circulating in the loop or contained in the reserve 1 'evaporator.
  • a second parasitic effect is to reduce the thermal performance of the transfer loop, which is very sensitive to the temperature of this liquid. Indeed, such a transfer loop carries the quasi-totality of the energy by phase change of the heat transfer fluid, and requires, in order to operate, a few frigories to maintain in the liquid state the fluid flowing from the condenser to the evaporator. Heating, even partial, of this liquid by any bias therefore significantly degrades the heat transfer performance of the loop, eventually leading to its total shutdown.
  • the object of the present invention relates to passive capillary pumping micro-loop thermal control devices for cooling hot sources such as electronic components and / or circuits.
  • components or electronic circuits are characterized by a reduced size (thickness 1 to 2 mm, surface 10 to 100 mm 2 , for example), and high power densities to be evacuated (more than 50 W / cm 2 , for example).
  • the temperature variation between the junction of the component or electronic circuit and the housing of said component or circuit is very large (in a factor of 2 to 3) in front of the temperature variation of the component housing or circuit and the temperature of a soleplate of a card where the component or circuit is implanted.
  • a capillary pumping heat transfer loop to the size of the component or circuit, called a micro-loop, advantageously reduces the temperature difference between the junction of the component or circuit and the sole of the card where it is implanted, and thus increase the reliability of the component or circuit, by increasing the power dissipated by this component or circuit.
  • micro-loop capillary pumping is characterized in that its dimensions are reduced (typical thickness of 1 to 2 mm, typical surface from 10 to 100 mm 2 ), to allow its installation closer, see inside , component or circuit.
  • the first disadvantage of the state of the art for producing such a device lies in the fact that the reduction in size of the said micro-loop promotes the parasitic transfer of heat towards the liquid reserve, which strongly degrades the performance of the loop.
  • This disadvantage is one of the main limitations for reducing the size of the evaporator of a micro-loop according to the state of the art.
  • a fluid loop device representative of the state of the art is that described in US7111394.
  • the evaporator 11 is connected to a reservoir of liquid 15, and comprises a mass microporous 12 of generally cylindrical shape, pierced with a central artery 14, inside which circulates the liquid phase 19 of the fluid returning from the condenser 16 to the reservoir 15.
  • this artery 14 at the periphery of the microporous mass 12, are pierced conduits 13 in which is collected the steam 18 resulting from the heat exchange taking place in the evaporator 11, between the mass 12 and the fluid in the liquid phase in the reservoir 15, and pumped by capillary action by the microporous mass 12. It is noted that the vapor phase 18 is confined to the periphery of the mass 12, as close as possible to the zone where the heat exchange takes place between the hot source (for example an electronic component in contact with the face external tube 10 at the evaporator 11) and 1 'evaporator 11.
  • the hot source for example an electronic component in contact with the face external tube 10 at the evaporator 11
  • the vapor phase is thus maintained at a sufficient distance from the central liquid phase, avoiding parasitic heat flow inevitably ably present in the mass 12 do not warm the liquid phase too much and affect the effectiveness of the loop.
  • the vapor phase collected in the conduits 13 of the mass 12 is guided towards the condenser 16 by the annular space between the outer tube
  • the peripheral ducts 13 will be very close to the internal artery 14 bringing the liquid " and all the more so that the diameters of the conduits 13 and 14 of the artery must be of sufficient size to ensure a fluid flow rate for efficient transport of heat to be evacuated. Large parasitic heat fluxes will then inevitably settle from the vapor to the liquid, the liquid will heat up and the efficiency of the loop will collapse.
  • the invention proposes a device with at least one micro-loop, very simple to implement, limiting these parasitic effects and thus improving the thermal performance of each micro-loop.
  • the device according to the invention is also advantageous for fluid loops of larger size and heat transfer capacity.
  • the invention proposes a passive thermal regulation device, comprising at least one thermal transfer loop with capillary pumping of a heat transfer fluid, said loop comprising an evaporator comprising a microporous mass, and a condenser, intended to be in heat exchange relation with a hot source and a cold source respectively, and a pipe connecting the evaporator to the condenser and transporting the heat transfer fluid essentially in the vapor phase of the evaporator to the condenser and essentially in phase liquid from the condenser to the evaporator, the pipework comprising an outer tube, housing the mass microporous of substantially elongate shape, and which ensures the circulation of coolant fluid in the liquid phase by capillary pumping, which is characterized in that said liquid phase of said fluid is pumped by at least one end of the microporous mass which is turned towards the condenser, and circulates in at least one external pipe delimited between said outer tube and at least one inner tube
  • said outer tube is closed on itself by forming a continuous loop, of which two substantially opposite portions, with respect to the center of said loop, are in thermal exchange relationship with each other.
  • said outer tube is closed at its two ends, and its two ends are in thermal exchange relation with one of said condenser and the other with said evaporator and with said microporous mass housed in this end of the outer tube, said liquid phase of said fluid is pumped by the end of the microporous mass facing the condenser, and circulates in an external pipe delimited between said outer tube and an inner tube extending into said outer tube, and the vapor phase of said heated fluid at the level of the microporous mass of one evaporator is collected in a longitudinal central duct formed in said microporous mass and evacuated by the internal duct defined in said inner tube, said inner tube being connected at one end to one end of said central duct, while the vapor phase is vacated at the other end of said inner tube at the condenser.
  • said other end of said at least one inner tube located at the condenser is fitted into a microporous mass annulus filling a defined space in said condenser between said other end of said inner tube and said outer tube.
  • the liquid condensing at the condenser is drained to said annular microporous mass, preferably along the wall of said outer tube for example by a capillary drain or a microporous mass located along the wall said outer tube at said condenser.
  • each of the evaporator and the condenser comprises at least one outer sleeve of a material which is a good conductor of heat, said at least one sleeve of one evaporator surrounding, at least partially , a portion of the outer tube which houses said microporous mass, and said at least one sleeve of the condenser surrounding a portion of the outer tube wherein at least one inner pipe releases the vapor phase fluid to said at least one outer pipe.
  • At least one of the outer sleeves of the evaporator and the condenser comprises at least one sole of a material that is a good conductor of heat and by which said sleeve is intended to be placed in heat exchange relation with a source respectively hot or cold.
  • said at least one inner tube has its walls made of at least one thermally insulating material, preferably a synthetic plastic material, in order to ensure good thermal insulation between the vapor phase flowing in the inner tube and the liquid phase flowing in the pipe (s) located (s) between the inner tube and the outer tube.
  • said at least one internal vapor evacuation tube enters the interior of said microporous mass to ensure a greater seal between the vapor and liquid phases of the fluid at the level of the microporous mass.
  • said inner tube comprises in its outer wall at least one capillary drain defined for example by at least one substantially longitudinal groove, at least at the portion of said inner tube which penetrates into the microporous mass, so as to bring the liquid phase deep inside said microporous mass by capillarity.
  • the outer wall of said at least one inner tube comprises capillary drains defined for example by substantially longitudinal grooves extending preferably over the entire length of said tube.
  • the outer wall of said at least one inner tube is in contact with the inner wall of said outer tube, except at at least one capillary drain defined by at least one substantially longitudinal groove dug in the outer surface of said inner tube and defining at least one outer pipe leading the liquid phase of said fluid.
  • Said microporous mass advantageously has a substantially cylindrical outer shape, as well as the portion of said outer tube which houses it without radial play.
  • said evaporator has a zone intended to be in thermal exchange contact with said hot source and whose dimension along the axis of said outer tube is significantly greater. small as the length of said microporous mass, preferably of the order of half of said length of said mass.
  • said microporous mass has a length that is about 2 to 15 times greater than its diameter so as to create a large liquid reserve remote from the heat exchange zone with the hot source.
  • said outer tube is in heat exchange contact with said microporous mass over the entire outer surface of said mass except one or both of its longitudinal end faces.
  • said outer tube is of constant diameter section.
  • the outer tube is advantageously made of a good heat conducting material, at least in part in heat exchange relation with said microporous mass, and in another part in heat exchange relationship with said condenser or constituent. this last.
  • said outer tube is metallic, preferably made of stainless steel.
  • said outer tube and said at least one inner tube are cylindrical of circular cross section, the diameter of said at least one inner tube being substantially half the diameter of the outer tube.
  • the subject of the invention is also the application of a passive thermal regulation device to at least one heat transfer loop according to the invention and as defined above, to the transfer of thermal energy.
  • a heat source such as a component or set of electronic components, in heat exchange relationship with the evaporator, to a cold source, in heat exchange relation with the condenser.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an exemplary fluid loop device according to US Patent 7,111,394;
  • FIG. 2 is a cross-sectional view at the level of the microporous mass of the example of FIG. 1, according to US Pat. No. 7,111,394, FIGS. 1 and 2 being already described above;
  • FIG. 3 is a schematic view in FIG. longitudinal section of a fluid micro-loop device according to the invention;
  • FIG. 4 is a longitudinal sectional view on a larger scale of a detail of the device of Figure 3 around the microporous mass;
  • FIG. 5 is a cross-sectional view along VV of Figure 4 at the evaporator;
  • FIG. 6 is a view similar to FIG. 3 of a simplified variant of a fluid micro-loop device according to the invention;
  • FIG. 7 is a diagrammatic view in longitudinal section, on a smaller scale than FIG. 3 and limited to the portions of the device including the evaporator and the condenser, of an alternative embodiment of the device of Figure 3;
  • FIG. 8 is a cross-sectional view along VIII-VIII of Figure 7;
  • Figure 9 is a schematic longitudinal sectional view at the evaporator, of another embodiment of the device of the invention; and
  • FIG. 10 is a cross-sectional view along XX of FIG. 9.
  • FIG. 3 A first embodiment of the passive thermal regulation device of the invention is illustrated in FIG. 3, representing the assembly of a double microboucle in longitudinal section, FIG. 4 showing a longitudinal section of the zone of the loop including the and Figure 5 showing a cross-section of the evaporator at its center. All the numerical values and technical characteristics relating to the materials and fluids given below are only indicative. These indications are compatible with an industrial embodiment of the invention with the current means of the art.
  • the capillary pumping fluid micro-loop device 20 comprises an outer tube 21 with walls made of a good heat-conducting material, advantageously metallic, for example made of stainless steel, which is a tube, for example a cylindrical section tube. circular cross-section, with a constant outer diameter of 2 mm, and a wall thickness of 0.2 mm.
  • This tube 21 is closed on itself in a continuous loop to form a closed circuit, in which circulates a coolant, which can be typically of ammonia, water, or any other two-phase fluid.
  • a fill tube of the micro-loop connecting to the main tube 21 is not shown in Figure 3 to simplify the diagram.
  • a microporous mass or wick 23 At the level of an evaporator 22, a microporous mass or wick 23, cylindrical in shape of circular section, is positioned without radial clearance inside a section of the tube 21.
  • the outer diameter of the microporous mass 23 is therefore 1.6 mm, and its length is for example 20 mm.
  • the microporous mass may be of a single block of the same constitution, with pores whose diameter or the main dimension is of the order of 1 to 10 microns.
  • the pores may be of an optionally variable size, for example ranging from large pores to the axial end zones 23b of the wick 23 to promote the capillary pumping of the liquid and its insulation vis-à-vis stray heat flows from the hot source 27 and the central zone 23a of the wick 23, to small pores in the central zone 23a of the wick 23, where the vaporization of the pumped liquid fluid occurs, as explained below.
  • the evaporator 22 also comprises a cylindrical sleeve 24, also of circular section, which is traversed axially and without substantial radial play by the portion of the outer tube 21, which surrounds the microporous mass 23, this sleeve 24 being made of a good conducting material heat, preferably metal, and possibly of the same nature as the outer tube 21, that is to say, stainless steel, the length of this sleeve 24 along its axis, which is also that of this section of the tube 21 and the microporous mass 23 (because these three elements are substantially coaxial) being about half the length of the mass 23.
  • a good conducting material heat preferably metal, and possibly of the same nature as the outer tube 21, that is to say, stainless steel
  • the sleeve 24 is in good thermal exchange relation with the outer tube 21, which is also in good heat exchange relation with the microporous mass 23 'over the entire external surface of the latter except for its two end faces.
  • 23c longitudinal connected to each other by a central duct 25 cylindrical circular section, which passes through the mass 23 from one side.
  • a sole 26 of the evaporator 22 is integral with a sole 26, and preferably in one piece with the latter, whose axial dimension may be preferably the same as that of the sleeve 24, and which constitutes a zone by which the evaporator 22 may be placed in heat exchange relation with a hot source 27, schematized in dashed lines in FIGS.
  • a parallelepipedal body which may be a circuit or an electronic component to be cooled, and against which the sole 26 is in plane contact promoting thermal transfer by conduction of the hot source 27 to the sole 26 and thus to the sleeve 24, itself in good heat exchange relation, as already mentioned above, with the microporous mass 23 due to the coaxial assembly without radial clearance of this mass 23 in a section of the tube 21, and of the latter in the sleeve 24 of the evaporator 22.
  • the sole 26 of the evaporator 22 in thermal contact with the hot source 27 thus has a dimension of approximately 10 mm along the axis of the outer tube 21, and this sole 26 is centered with respect to the microporous mass 23, so that the two zones and end faces 23b and 23c of the microporous mass 23 are remote from the central zone 23a of heat exchange with the hot source 27.
  • the microporous mass 23 is assembled to the inner cylindrical wall of the tube 21, and the outer cylindrical wall of this tube 21 is itself assembled to the inner cylindrical wall of the sleeve 24 of the evaporator 22 by any means which ensures the best possible thermal contact, for example by gluing, sintering or any other means.
  • the device also comprises a condenser 28 mounted, in this example, at a straight section of the outer tube 21 which is opposite to the rectilinear section of tube 21 passing through the evaporator 22, in the loop formed by this outer tube. 21 and in relation to the center of this loop.
  • the condenser 28 comprises a cylindrical sleeve 29 made of a good heat-conducting material, preferably a metal material, which is in good thermal exchange contact with the section of tube 21 passing through it.
  • a cold source 30 shown diagrammatically in FIG. 3 by a dotted rectangle, and which may be a heat sink, for example a metal element of a supporting structure.
  • the sleeve 29 of the condenser may optionally comprise a sole (not shown) promoting the heat exchange contact with the cold source 30, and, as in the evaporator 22, measures can be taken to favor the contact thermal between the sleeve 29 of the condenser 28 and the outer tube portion 21 which passes through it.
  • the device also comprises two inner tubes 31, which, in this example, are substantially identical to one another, cylindrical with a circular section, of a constant diameter which is substantially half of that of the outer tube 21, and which are made of a thermally insulating material, for example a so-called plastic synthetic material.
  • their outer diameter is 1 mm
  • their wall thickness is 0.1 mm.
  • Each of these inner tubes 31 has a first end 32, through which it is fitted and fixed in one of the two longitudinal ends of the longitudinal central duct 25, for example with a diameter of 0.8 mm, of the microporous mass 23, as shown more precisely in FIG. 4, so that each of the inner tubes 31 is connected to the microporous mass 23 by fitting its first end 32 into one of the two longitudinal end zones 23b of this mass 23, respectively.
  • connection of the inner tubes 31 with the microporous mass 23 must be sealed to prevent the liquid and vapor phases are in contact at this level.
  • each of the two inner tubes 31 enters the section of the outer tube 21 passing through the sleeve 29 of the condenser 28, in which each second end 33 opens freely opposite the second end 33 of the other inner tube 31, so that the outer tube 21 and the two inner tubes 31 delimit an annular outer pipe 34, inside the outer tube 21 and outside the tubes 31, and two internal pipes 35 each inside one of the two inner tubes respectively 31.
  • each of the inner tubes 31 may be advantageous to seal the end 33 of each of the inner tubes 31 in one of the two annular microporous masses 38 respectively, each filling an annular space delimited between a portion of the corresponding end 33 and a radially peripheral portion of the outer tube 21 in the condenser 28, and whose function is to capture the liquid phase by capillarity at the condenser 28, while avoiding a return of the vapor phase in the outer pipe 34. It is advantageous to extend these annular microporous masses 38 along the inner wall of the outer tube 21 at the condenser 28, in order to pump the liquid more efficiently at this level.
  • This capillary drain may be produced by a cylindrical sleeve 39 of microporous mass, of radial thickness less than that of the masses 38, and connecting them to one another, and possibly in one piece with the two masses 38 in a microporous monolithic element 40.
  • the cylindrical sleeve 39 may be replaced by a metal sleeve with grooves extending from one of its axial ends to its internal face, each groove forming a cape drain. link.
  • the operation of this device is as follows.
  • the sole 26 of the evaporator 22 collects heat generated by the hot source 27, and transmits it through conduction at the section of the outer tube 21 in contact with the microporous mass 23.
  • This microporous mass 23 thus heated by the outer tube section 21 which surrounds it, essentially heats in its central zone 23a the fluid in the liquid phase coming from the external pipe 34 and which has been sucked and pumped by capillary action by the microporous mass. 23, at its longitudinal end regions 23b long enough axially to thermally isolate the liquid in the outer pipe 34 which can thus contain a liquid reserve near the wick 23.
  • Each axial end face 23c of the wick 23 where the liquid phase arrives is also remote from the central zone 23a of this wick which is in heat exchange with the hot source 27. In other words, each end zone 23b of the microporous mass 23 moves the liquid away from the zone 23a hot central where the vaporization occurs.
  • the fluid in the liquid phase pumped into the microporous mass 23 is vaporized in the central zone 23a and the vapor is collected in the central conduit 25 of the mass 23, where the vapor phase fluid is evacuated towards each of the two internal conduits 35, which guide the fluid in the vapor phase to the ends 33 of the inner tubes 31, in the condenser 28, where the vapor of this fluid condenses, and the liquid condensates are pumped by the microporous masses 38, 39 and guided by the external duct 34 from the condenser 28 to the evaporator 22, to supply liquid phase fluid to the microporous mass 23, by its two faces and end zones 23c and 23b longitudinal, as already mentioned above .
  • the fluid in the liquid phase moves according to the arrows 36 of FIG.
  • the liquid phase fluid reserve contained in the external pipe 34, the inside of the outer tube 21 and of the other microporous mass 23, is sufficiently far from the hot source 27, despite the reduced size of the evaporator 22, to minimize the flow of thermal energy parasitic towards this reserve of liquid, which improves the thermal performance of the device.
  • the evaporator 22 and the condenser 28 each comprise a thermally conductive sleeve 24 or 29, but, in variants, as described below with reference to Figures 7 to 10, this sleeve may be constituted directly by a section of the outer tube 21 made of a good heat-conducting material, and which, alternatively also, may be made of such a good thermally conductive material only at the level of the two sections of the tube external 21 which, for one, surrounds the microporous mass 23 and, for the other, is surrounded by the sleeve of the condenser 28 or constitutes by itself this sleeve.
  • FIG. 6 represents a simplified variant of the device of the invention, comprising a capillary pump elementary micro-loop, in which there is an outer tube 21 which connects an evaporator 22 to a condenser 28, being engaged and fixed by its two longitudinal ends closed in sleeves 24 and 29 respectively of the evaporator 22 and the condenser 28.
  • the axial end portion of the outer tube 21 engaged in the sleeve 24 of the evaporator 22 surrounds the cylindrical microporous mass 23 which, in this example, has a central longitudinal duct 25, vapor collector, which opens only through the longitudinal end 23c of the mass 23 which faces the condenser 28, and in which is fitted and fixed an end 32 of a tube internal 31, thermally insulating, extending inside the outer tube 21, thermally conductive.
  • the other end 33 of the inner tube 31 is fitted into an annular mass 38 of another monolithic microporous element 40 'making it possible to separate the liquid phase from the vapor phase at the condenser 28, and leads to the inside of the end portion of the outer tube 21 housed in the sleeve 29 of the condenser 28 and lined with this microporous element 40 ', for communicating the pipe 35, internal to the inner tube 31 and guiding the fluid in the vapor phase of the outlet of the duct 25 from the mass 23 to the condenser 28, with the annular external duct 36 guiding the condensed fluid in the liquid phase from the condenser 28 to the microporous mass 23 of the evaporator 22, which pumps this liquid by capillarity and vaporizes it under the effect of the heat received from the hot source 27, in heat exchange relation with the evaporator 22, this heat discharged from the hot source 27 being transferred by the condenser 28 to the cold source 30, when the fluid loop is in operation, under the same conditions as described above for the example
  • the microporous element 40 ' comprises the annular mass 38, similar to one of the two annular masses 38 of FIG. 3 and occupying the radial space between the end 33 and the outer tube 21, and extended towards the closed end of the outer tube 21 by a thin axial microporous tube 39 'and a thin microporous radial disk 41 against the bottom closing this end of the tube 21, the tube 39' and the microporous disk 41 constituting a capillary drain which facilitates the supply of the mass 38 in condensed liquid including the condenser 20 inside the element 40 ', and thus guided by capillary pumping in the outer pipe 31.
  • the tubes 21 and 31 are rectilinear, but they can be bent, in their central parts between the evaporator 22 and the condenser 28, to adapt the ??
  • FIGS. 7 and 8 show an alternative embodiment of the device according to FIGS. 3 to 5, in which the outer sleeves of one evaporator 22 and of the condenser 28 are removed and each replaced by a respective section of outer tube 21 of external diameters and constant internal throughout its length. Similarly, the outer and inner diameters of the inner tubes 31 are constant over their entire length, the internal diameters of the inner tubes 31 and the central duct 25 of the microporous mass 23 being equal.
  • the arrangement of the evaporator 22 and the condenser 28 is essentially the same as in FIGS. 3 and 4, so that the same references designate the same elements.
  • capillary drains 42 in the form of grooves are hollowed out in the outer face of each inner tube 31 at least at the end portion 32 of the inner tube 31 which engages in the microporous mass 23, so as to bring liquid deep into said mass 23.
  • a large number of grooves 42 may be formed throughout the outer periphery of each inner tube 31, to optimize the pumping rate of the fluid (see Figure 8).
  • capillary drains 42 in the form of grooves which tighten at their opening in the outer face of the inner tube 31, thus of favorable section capillary pumping of the liquid used in the loop, can extend over the entire length of the inner tube 31 corresponding up to the level of the condenser 28, in the end 33 of the tube 31, as shown in the upper half-sections of Figures 7 and 8.
  • these grooves do not sink deeper than the half of the thickness of the wall of the inner tube 31, in order to maintain good thermal insulation between the vapor and liquid phases of the fluid.
  • each inner tube 31 enters the microporous mass 23 over an axial distance of one to several times the diameter of the outer tube 21, so that the grooves defining the capillary drains 42 guide the liquid deep inside the mass 23 by capillarity.
  • the grooves of the drains 42 which may be parallel to the axis of the tube 31 or helical, are filled with a microporous material, whose pores have dimensions greater than those of the pores of the microporous mass 23, and substantially equal to or greater than those of the pores of the microporous mass 40.
  • the groove-shaped capillary drains 42 may be replaced, at least at the level of the evaporator 22, but preferably along the entire length of each inner tube. 31, by another annular microporous mass 43 surrounding the inner tube 31, this other microporous mass 43 may have a constitution different from the main microporous mass 23 used for the evaporation of the fluid, for example have pores with a mean diameter significantly more importantly, typically by a factor of 2 to 10, than the average pore diameter of the main microporous mass 23 and substantially equal to or slightly greater than that of the pores of the microporous mass 40. Microporous capillary drains 43 are thus produced.
  • Figures 9 and 10 respectively show in longitudinal sections at one evaporator 22 and transverse between the latter and the condenser 28, two other embodiments of the device according to the invention.
  • the outer wall of each inner tube 31 is in contact with the inner wall of the outer tube 21, from the longitudinal ends of the microporous mass 23 of the evaporator 22 to condenser 28, except at the narrow openings of many external conduits 34 ', each of which is of small cross section, in this example in the form of a drop, and formed in the outer surface of the inner tubes 31 which is hollowed out a plurality of grooves 42 'on the entire periphery of each tube 31.
  • These longitudinal grooves 42' or helical, or other, which each define an outer pipe 34 ', are hollowed only in substantially the outer radial half of the thickness of the wall of each inner tube 31, so that the liquid phase flowing in these grooves 42 '- external conduits 34' remains well thermally insulated from the vapor phase flowing in the internal conduits 35 inside the tubes 31.
  • the external conduits 34 ' with a microporous material with pores of average size greater than those of the pores of the mass 23, at least in the end portions 32 and, optionally 33, of the tubes 31. at the level of the evaporator and the condenser, even over the entire length of the tubes 31.
  • the outer conduits 34 'forming capillary drains may be replaced by another annular microporous mass 43', surrounding the ends 32 and / or 33, or all of each tube 31, whose radial thickness is reduced to substantially its inner radial half, the average pore size of the annular mass 43 'being greater than that of the pores of the mass 23, and substantially equal to or slightly greater than that of the microporous mass of the condenser.
  • External conduits arranged in capillary drains 43 ' are thus produced. It is also possible to produce a single loop device with a single inner tube 31 according to FIG.
  • the filling tube opens "radially" or perpendicularly into a portion of the outer tube 21 situated between the condenser and the evaporator 22.
  • such a device finds an advantageous application to the transfer of thermal energy from a hot source 27 with a high thermal power density but of small dimension, such as a component or electronic circuit, placed in heat exchange relationship with the evaporator of the device of the invention, a cold source 30 placed in heat exchange relationship with the condenser of said device.

Abstract

Le dispositif (20) comprend un évaporateur (22) et un condenseur (28) reliés par un tube externe (21) dans lequel s'étend au moins un tube interne (31) dont une extrémité débouche dans le condenseur (28) et l'autre extrémité est raccordée à une extrémité d'un conduit central (25) collecteur de vapeur d'un fluide caloporteur, dans une masse microporeuse (23) logée dans le tube externe (21) et pompant par capillarité le fluide en phase liquide circulant dans au moins une conduite externe (34) entre tubes externe (21) et interne (31), du condenseur (28) vers 1 ' évaporateur (22), tandis que le fluide en phase vapeur s'écoule de 1 ' évaporateur (22) vers le condenseur (28) dans au moins une conduite interne (35) à l'intérieur dudit au moins tube interne (31). Application au transfert d'énergie thermique d'un composant ou circuit électronique, en relation avec 1 ' évaporateur (22), à une source froide (30) en relation avec le condenseur (28).

Description

DISPOSITIF PASSIF DE REGULATION THERMIQUE A MICRO BOUCLE FLUIDE A POMPAGE CAPILLAIRE
La présente invention concerne un dispositif purement passif de régulation thermique, comportant au moins une boucle de transfert thermique à circulation d'un fluide caloporteur par pompage capillaire, du type également dénommé micro-boucle fluide à pompage capillaire, et utilisé pour le refroidissement de sources chaudes, telles que des composants ou ensembles de composants (circuits) électroniques .
Suivant l'état de la technique, une boucle à transfert thermique comprend un évaporateur destiné à extraire de la chaleur d'une source chaude, et un condenseur, destiné à restituer cette chaleur à une source froide. L 'évaporateur et le condenseur sont reliés par une tuyauterie, dans laquelle circule un fluide caloporteur à l'état liquide dans la partie froide de la boucle, et à l'état gazeux dans la partie chaude de cette boucle. Le dispositif de l'invention concerne plus particulièrement des boucles fluides, dont le pompage du fluide caloporteur est assuré par capillarité (boucle capillaire) . Dans ce type de boucle, 1 ' évaporateur est associé à une réserve de fluide à l'état liquide, et comprend une masse microporeuse (également appelée mèche) assurant le pompage du fluide par capillarité. Le fluide en phase liquide présent dans la réserve associée à 1 ' évaporateur s'évapore dans la masse microporeuse sous l'effet de la chaleur provenant de la source chaude. Le gaz ainsi créé est évacué vers le condenseur, en contact d'échange thermique avec la source froide et où il se condense et revient en phase liquide vers 1 ' évaporateur , pour créer ainsi un cycle de transfert de chaleur. Une des limitations d'une telle boucle de transfert thermique en fonctionnement réside dans la quantité, plus ou moins importante, d'énergie thermique qui est transférée vers la réserve liquide, au travers de l ' évaporateur .
Un premier effet de ce phénomène parasite est de réchauffer le liquide circulant dans la boucle ou contenu dans la réserve de 1 'évaporateur. Un second effet parasite est de diminuer la performance thermique de la boucle de transfert, qui est très sensible à la température de ce liquide. En effet, une telle boucle de transfert transporte la quasi-totalité de l'énergie par changement de phase du fluide caloporteur, et requiert, pour fonctionner, quelques frigories pour maintenir à l'état liquide le fluide circulant du condenseur vers 1 ' évaporateur . Un échauffement, même partiel, de ce liquide par un biais quelconque dégrade donc très sensiblement la performance de transfert thermique de la boucle, jusqu'à aboutir éventuellement à son arrêt total.
L'objet de la présente invention concerne les dispositifs passifs de régulation thermique à micro boucles à pompage capillaire, destinés au refroidissement de sources chaudes telles que des composants et /ou circuits électroniques. Selon l'état de la technique, de tels composants ou circuits électroniques se particularisent par une taille réduite (épaisseur 1 à 2 mm, surface 10 à 100 mm2, par exemple), et de fortes densités de puissance à évacuer (plus de 50 W/cm2, par exemple) . De plus, la variation de température entre la jonction du composant ou circuit électronique et le boîtier dudit composant ou circuit est très grande (dans un facteur de 2 à 3) devant la variation de température du boîtier du composant ou circuit et la température d'une semelle d'une carte où est implanté le composant ou circuit.
L'utilisation d'une boucle de transfert de chaleur à pompage capillaire à la taille du composant ou circuit, appelée micro-boucle, permet de réduire avantageusement l'écart de température entre la jonction du composant ou circuit et la semelle de la carte où il est implanté, et ainsi d'augmenter la fiabilité du composant ou circuit, en augmentant la puissance dissipée par ce composant ou circuit.
Une telle micro-boucle à pompage capillaire se caractérise en ce que ses dimensions sont réduites (épaisseur typique de 1 à 2 mm, surface typique de 10 à 100 mm2), afin de permettre son installation au plus près, voir à l'intérieur, du composant ou circuit.
TIn preini er inconvénient de l ' état de la technique pour la réalisation d'un tel dispositif réside dans le fait que la réduction de taille de la dite micro-boucle favorise le transfert parasite de chaleur vers la réserve de liquide, ce qui dégrade fortement la performance de la boucle. Cet inconvénient est une des principales limitations pour la réduction de taille de l ' évaporateur d'une micro-boucle suivant l'état de la technique.
Par exemple, un dispositif à boucle fluide représentatif de l'état de la technique est celui décrit dans le brevet US7111394. Dans ce dispositif, tel que représenté schématiquement en coupe longitudinale sur la figure 1 et en coupe transversale sur la figure 2 qui sont annexées, et disposé dans un tube 10 fermé étanche à ses deux extrémités, 1 ' évaporateur 11 est relié à un réservoir de liquide 15, et comprend une masse microporeuse 12 de forme globalement cylindrique, percée d'une artère centrale 14, à l'intérieur de laquelle circule la phase liquide 19 du fluide revenant du condenseur 16 vers le réservoir 15. Autour de cette artère 14, à la périphérie de la masse microporeuse 12, sont percés des conduits 13 dans lesquels est collectée la vapeur 18 résultant de l'échange thermique s 'effectuant dans l ' évaporateur 11, entre la masse 12 et le fluide en phase liquide dans le réservoir 15, et pompé par capillarité par la masse microporeuse 12. On note que la phase vapeur 18 est confinée à la périphérie de la masse 12, au plus près de la zone où s'effectue l'échange thermique entre la source chaude (par exemple un composant électronique en contact contre la face externe du tube 10 au niveau de l ' évaporateur 11) et 1 ' évaporateur 11. La phase vapeur est ainsi maintenue à une distance suffisante de la phase liquide centrale, évitant que les flux de chaleur parasites inévitablement présents dans la masse 12 ne réchauffent trop la phase liquide et nuisent à l'efficacité de la boucle. La phase vapeur collectée dans les conduits 13 de la masse 12 est guidée vers le condenseur 16 par l'espace annulaire entre le tube externe
10 et un tube interne 17, en une ou plusieurs parties, raccordé par une extrémité à l'extrémité de l'artère centrale 14 de la masse 12, tandis que son extrémité opposée débouche dans le condenseur 16 et communique avec le volume annulaire entre les tubes 10 et 17, pour recueillir les condensats et recycler la phase liquide vers le réservoir 15.
Cependant, si on cherche à miniaturiser ce dispositif, jusqu'à un diamètre extérieur de 1 ' évaporateur
11 de typiquement 1 à 2 mm, les conduits périphériques 13 seront très proches de l'artère interne 14 amenant le liquide» et ce d'autant plus que les diamètres des conduits 13 et de l'artère 14 doivent être d'une dimension suffisante pour assurer un débit de fluide permettant un transport efficace de la chaleur à évacuer. Des flux de chaleur parasites importants vont alors inévitablement s'installer de la vapeur vers le liquide, le liquide se réchauffera et l'efficacité de la boucle s'effondrera.
Un autre inconvénient de ce dispositif représentatif de 1 ' état de la technique provient également de la complexité de réalisation, dès lors qu'on souhaite miniaturiser le dispositif.
Pour pallier ces inconvénients de l'état de la technique, l'invention propose un dispositif à au moins une micro-boucle, très simple à réaliser, limitant ces effets parasites et améliorant ainsi la performance thermique de chaque micro-boucle. Le dispositif selon l'invention est également avantageux pour des boucles fluides de dimension et de capacité de transfert thermique plus importantes .
A l'effet de remédier aux inconvénients précités, l'invention propose un dispositif passif de régulation thermique, comportant au moins une boucle de transfert thermique à pompage capillaire d'un fluide caloporteur, ladite boucle comprenant un évaporateur comportant une masse microporeuse, et un condenseur, destinés à être en relation d'échange thermique avec respectivement une source chaude et une source froide, et une tuyauterie reliant 1 ' évaporateur au condenseur et transportant le fluide caloporteur essentiellement en phase vapeur de 1 ' évaporateur vers le condenseur et essentiellement en phase liquide du condenseur vers 1 'évaporateur, la tuyauterie comprenant un tube externe, logeant la masse microporeuse de forme sensiblement allongée, et qui assure la circulation de fluide caloporteur en phase liquide par pompage capillaire, qui se caractérise en ce que ladite phase liquide dudit fluide est pompée par au moins une extrémité de la masse microporeuse qui est tournée vers le condenseur, et circule dans au moins une conduite externe délimitée entre ledit tube externe et au moins un tube interne s 'étendant dans ledit tube externe, et la phase vapeur dudit fluide chauffé dans la masse microporeuse de l ' évaporateur est collectée dans un conduit central longitudinal ménagé dans ladite masse microporeuse et s'évacue par au moins une conduite interne délimitée dans ledit au moins un tube interne, ledit au moins un tube interne étant raccordé par une extrémité à une extrémité dudit conduit central, tandis que la phase vapeur s'évacue à l'autre extrémité dudit au moins un tube interne, au niveau du condenseur.
Selon un premier mode avantageux de réalisation du dispositif, ledit tube externe est refermé sur lui-même en formant une boucle continue, dont deux parties sensiblement opposées, par rapport au centre de ladite boucle, sont en relation d'échange thermique l'une avec ledit condenseur, et l'autre avec ledit évaporateur et avec ladite masse micropυreuse, logée dans ladite autre partie du tube externe, et traversée sur toute sa longueur par ledit conduit central, deux tubes internes s 'étendant dans ledit tube externe, chacun des deux tubes internes étant raccordé, par une première extrémité, à l'une respectivement des deux extrémités du conduit central de ladite masse microporeuse, tandis que la seconde extrémité de chaque tube interne débouche, dans ledit condenseur en regard de la seconde extrémité de l'autre tube interne de sorte à faire communiquer la conduite interne de fluide en phase vapeur délimitée dans chaque tube interne avec ladite au moins une conduite externe de fluide en phase liquide s 'écoulant du condenseur vers la face d'extrémité correspondante de ladite masse microporeuse.
Selon un second exemple particulier de réalisation, avantageux sur le plan de la simplicité, ledit tube externe est fermé à ses deux extrémités, et ses deux extrémités sont en relation d'échange thermique l'une avec ledit condenseur, et l'autre avec ledit évaporateur et avec ladite masse microporeuse logée dans cette extrémité du tube externe, ladite phase liquide dudit fluide est pompée par l'extrémité de la masse microporeuse tournée vers le condenseur, et circule dans une conduite externe délimitée entre ledit tube externe et un tube interne s ' étendant dans ledit tube externe, et la phase vapeur dudit fluide chauffé au niveau de la masse microporeuse de 1 ' évaporateur est collectée dans un conduit central longitudinal ménagé dans ladite masse microporeuse et s'évacue par la conduite interne délimitée dans ledit tube interne, ledit tube interne étant raccordé par une extrémité à une extrémité dudit conduit central, tandis que la phase vapeur s'évacue à l'autre extrémité dudit tube interne, au niveau du condenseur.
Dans tous les cas, pour faciliter le pompage du liquide condensé dans le condenseur et séparer les phases vapeur et liquide à ce niveau, il est avantageux que ladite autre extrémité dudit au moins un tube interne située au niveau du condenseur soit emmanchée dans une masse microporeuse annulaire remplissant un espace délimité dans ledit condenseur entre ladite autre extrémité dudit tube interne et ledit tube externe. En outre, de préférence, le liquide se condensant au niveau du condenseur est drainé jusqu'à la dite masse microporeuse annulaire, avantageusement le long de la paroi dudit tube externe par exemple par un drain capillaire ou une masse microporeuse située le long de la paroi dudit tube externe au niveau dudit condenseur.
Si les contraintes d'encombrement du dispositif le permettent, avantageusement, chacun de 1 ' évaporateur et du condenseur comprend au moins un manchon externe en un matériau bon conducteur de la chaleur, ledit au moins un manchon de 1 ' évaporateur entourant, au moins partiellement, une partie du tube externe qui loge ladite masse microporeuse, et ledit au moins un manchon du condenseur entourant une partie du tube externe dans laquelle au moins une conduite interne libère le fluide en phase vapeur vers ladite au moins une conduite externe.
Dans ces cas, l'un au moins des manchons externes de 1 ' évaporateur et du condenseur comporte au moins une semelle en un matériau bon conducteur de la chaleur et par laquelle ledit manchon est destiné à être mis en relation d'échange thermique avec une source respectivement chaude ou froide.
Dans ces différentes réalisations, ledit au moins un tube interne a ses parois constituées en au moins un matériau isolant thermiquement, de préférence en une matière synthétique dite plastique, afin d'assurer une bonne isolation thermique entre la phase vapeur circulant dans le tube interne et la phase liquide circulant dans la ou les conduite (s) située (s) entre le tube interne et le tube externe.
Dans un mode de réalisation avantageux, ledit au moins un tube interne d'évacuation de la vapeur pénètre à l'intérieur de ladite masse microporeuse afin d'assurer une plus grande étanchéité entre les phases vapeur et liquide du fluide au niveau de la masse microporeuse.
Avantageusement, ledit tube interne comporte dans sa paroi externe au moins un drain capillaire défini par exemple par au moins une rainure sensiblement longitudinale, au moins au niveau de la partie dudit tube interne qui pénètre dans la masse microporeuse, de sorte à amener la phase liquide profondément à l'intérieur de ladite masse microporeuse par capillarité.
Avantageusement dans tous les cas, la paroi externe dudit au moins un tube interne comporte des drains capillaires définis par exemple par des rainures sensiblement longitudinales se prolongeant de préférence sur l'ensemble de la longueur dudit tube.
Selon une autre variante avantageuse de réalisation, en dehors de ladite masse microporeuse, la paroi externe dudit au moins un tube interne est en contact avec la paroi interne dudit tube externe, sauf au niveau d'au moins un drain capillaire défini par au moins une rainure sensiblement longitudinale creusée dans la surface externe dudit tube interne et définissant au moins une conduite externe amenant la phase liquide dudit fluide.
Ladite masse microporeuse a avantageusement une forme externe sensiblement cylindrique, ainsi que la partie dudit tube externe qui la loge sans jeu radial.
Afin de préservex une bonne efficacité de la boucle en évitant les phénomènes parasites, ledit évaporateur présente une zone destinée à être en contact d'échange thermique avec ladite source chaude et dont une dimension selon l'axe dudit tube externe est significativement plus petite que la longueur de ladite masse microporeuse, de préférence de l'ordre de la moitié de ladite longueur de ladite masse.
En outre, ladite masse microporeuse présente une longueur qui est d'environ 2 à 15 fois plus importante que son diamètre de sorte à créer une réserve de liquide importante éloignée de la zone d'échange thermique avec la source chaude .
Avantageusement de plus, ledit tube externe est en contact d'échange thermique avec ladite masse microporeuse sur toute la surface externe de ladite masse hormis une ou ses deux faces d'extrémité longitudinale.
Dans une réalisation simple, ledit tube externe est de section de diamètre constant.
En outre, le tube externe est avantageusement réalisé en un matériau bon conducteur de la chaleur, au moins dans une partie en relation d'échange thermique avec ladite masse microporeuse, et dans une autre partie en relation d'échange thermique avec ledit condenseur ou constituant ce dernier.
En pratique, ledit tube externe est métallique, de préférence en acier inoxydable.
Selon une structure simplifiée, ledit tube externe et ledit au moins un tube interne sont cylindriques de section transversale circulaire, le diamètre dudit au moins un tube interne étant sensiblement la moitié du diamètre du tube externe.
L'invention a également pour objet, l'application d'un dispositif passif de régulation thermique à au moins une boucle de transfert thermique selon l'invention et telle que définie ci-dessus, au transfert d'énergie thermique d'une source chaude, tel qu'un composant ou ensemble de composants électroniques, en relation d'échange thermique avec 1 'évaporateur, à une source froide, en relation d'échange thermique avec le condenseur.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description donnée ci-dessous, à titre non limitatif, d'exemples particuliers de réalisation décrits en référence aux dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un exemple de dispositif à boucle fluide suivant le brevet US 7,111,394;
- la figure 2 est une vue en coupe transversale au niveau de la masse microporeuse de l'exemple de la figure 1, selon US 7,111,394, les figures 1 et 2 étant déjà décrites ci-dessus ,- la figure 3 est une vue schématique en coupe longitudinale d'un dispositif à micro-boucle fluide suivant 1 ' invention ;
- la figure 4 est une vue en coupe longitudinale à plus grande échelle d'un détail du dispositif de la figure 3 autour de la masse microporeuse ;
- la figure 5 est une vue en coupe transversale selon V-V de la figure 4 au niveau de l ' évaporateur ; la figure 6 est une vue analogue à la figure 3 d'une variante simplifiée de dispositif à micro-boucle fluide suivant l'invention ; la figure 7 est une vue schématique en coupe longitudinale, à plus petite échelle que la figure 3 et limitée aux portions du dispositif incluant 1 ' évaporateur et le condenseur, d'une variante de réalisation du dispositif de la figure 3 ;
- la figure 8 est une vue en coupe transversale selon VIII-VIII de la figure 7 ; la figure 9 est une vue schématique en coupe longitudinale au niveau de l ' évaporateur , d'une autre variante de réalisation du dispositif de l'invention ; et la figure 10 est une vue en coupe transversale selon XX de la figure 9.
Un premier exemple de réalisation du dispositif passif de régulation thermique de l'invention est illustré sur la figure 3, représentant l'ensemble d'une microboucle double en coupe longitudinale, la figure 4 représentant une coupe longitudinale de la zone de la boucle englobant l ' évaporateur et la figure 5 représentant une coupe transversale de l ' évaporateur en son centre. Toutes les valeurs numériques et caractéristiques techniques relatives aux matériaux et fluides données ci- après ne sont qu'indicatives. Ces indications sont compatibles d'une réalisation industrielle de l'invention avec les moyens actuels de la technique.
Dans cette réalisation, le dispositif à micro-boucle fluide à pompage capillaire 20 comprend un tube externe 21 aux parois réalisées en un matériau bon conducteur de la chaleur, avantageusement métallique, par exemple en acier inoxydable, qui est un tube par exemple cylindrique de section transversale circulaire, d'un diamètre extérieur constant de 2 mm, et d'une épaisseur de paroi de 0.2 mm. Ce tube 21 est refermé sur lui-même en boucle continue pour former un circuit fermé, dans lequel circule un fluide caloporteur, qui peut être typiquement de l'ammoniac, de l'eau, ou tout autre fluide diphasique. Un tube de remplissage de la micro-boucle se raccordant au tube principal 21 n'est pas représenté sur la figure 3 pour simplifier le schéma.
Au niveau d'un évaporateur 22, une masse microporeuse ou mèche 23, de forme cylindrique de section circulaire, est positionnée sans jeu radial à l'intérieur d'un tronçon du tube 21. Le diamètre extérieur de la masse microporeuse 23 est donc de 1.6 mm, et sa longueur est par exemple de 20 mm. La masse microporeuse peut être d'un seul bloc de même constitution, avec des pores dont le diamètre ou la dimension principale est de l'ordre de 1 à 10 μm. Dans une variante de réalisation, les pores peuvent être d'une dimension éventuellement variable, par exemple allant de gros pores aux zones d'extrémités axiales 23b de la mèche 23 pour favoriser le pompage capillaire du liquide et son isolation vis-à-vis de flux thermiques parasites provenant de la source chaude 27 et de la zone centrale 23a de la mèche 23, vers des petits pores dans la zone centrale 23a de la mèche 23, où se produit la vaporisation du fluide liquide pompé, comme expliqué ci-dessous.
L' évaporateur 22 comprend également un manchon 24 cylindrique, également de section circulaire, qui est traversé axialement et sans jeu radial sensible par la portion du tube externe 21, qui entoure la masse microporeuse 23, ce manchon 24 étant réalisé en un matériau bon conducteur de la chaleur, de préférence métallique, et, éventuellement, de même nature que le tube extérieur 21, c'est-à-dire en acier inoxydable, la longueur de ce manchon 24, selon son axe, qui est aussi celui de ce tronçon du tube 21 et de la masse microporeuse 23 (car ces trois éléments sont sensiblement coaxiaux) étant environ la moitié de la longueur de la masse 23.
Ainsi, le manchon 24 est en bonne relation d'échange thermique avec le tube externe 21, lequel est également en bonne relation d'échange thermique avec la masse microporeuse 23» sur toute la surface externe de cette dernière hormis ses deux faces d'extrémités longitudinales 23c reliées l'une à l'autre par un conduit central 25 cylindrique de section circulaire, qui traverse cette masse 23 de part en part.
De plus, comme représenté sur la figure 5, le manchon
24 de l ' évaporateur 22 est solidaire d'une semelle 26, et de préférence d'une seule pièce avec cette dernière, dont la dimension axiale peut être de préférence la même que celle du manchon 24, et qui constitue une zone par laquelle l ' évaporateur 22 peut être mis en relation d'échange thermique avec une source chaude 27, schématisée en pointillés sur les figures 3, 4 et 5 par un corps parallélépipédique, qui peut être un circuit ou un composant électronique à refroidir, et contre lequel la semelle 26 est en contact plan favorisant les transferts thermiques par conduction de la source chaude 27 à la semelle 26 et donc au manchon 24, lui-même en bonne relation d'échange thermique, comme déjà mentionné ci- dessus, avec la masse microporeuse 23, du fait, du montage coaxial sans jeu radial de cette masse 23 dans un tronçon du tube 21, et de ce dernier dans le manchon 24 de 1 ' évaporateur 22.
La semelle 26 de l ' évaporateur 22 en contact thermique avec la source chaude 27 a ainsi une dimension d'environ 10 mm suivant l'axe du tube externe 21, et cette semelle 26 est centrée par rapport à la masse microporeuse 23, de sorte que les deux zones et faces d'extrémités 23b et 23c de la masse microporeuse 23 sont éloignées de la zone centrale 23a d'échange thermique avec la source chaude 27.
Pour améliorer les échanges thermiques au niveau des surfaces de contact, la masse microporeuse 23 est assemblée à la paroi cylindrique interne du tube 21, et la paroi cylindrique externe de ce tube 21 est elle-même assemblée à la paroi cylindrique interne du manchon 24 de l ' évaporateur 22 par tout moyen qui permet d'assurer le meilleur contact thermique possible, par exemple par collage, frittage ou tout autre moyen.
Le dispositif comprend également un condenseur 28 monté, dans cet exemple, au niveau d'un tronçon rectiligne du tube externe 21 qui est a l'opposé du tronçon rectiligne de tube 21 traversant 1 ' évaporateur 22, dans la boucle formée par ce tube externe 21 et par rapport au centre de cette boucle. De même que pour l ' évaporateur 22, le condenseur 28 comprend un manchon 29 cylindrique, en un matériau bon conducteur de la chaleur, de préférence métallique, qui est en bon contact d'échange thermique avec le tronçon de tube 21 qui le traverse, d'une part, et, d'autre part» avec une source froide 30, schématisée sur la figure 3 par un rectangle en pointillé, et qui peut être un puits de chaleur, par exemple un élément métallique d'une structure porteuse.
Comme pour 1 ' évaporateur 22, le manchon 29 du condenseur peut éventuellement comporter une semelle (non représentée) favorisant le contact d'échange thermique avec la source froide 30, et, comme dans l ' évaporateur 22, des mesures peuvent être prises pour favoriser le contact thermique entre le manchon 29 du condenseur 28 et la portion de tube externe 21 gui le traverse.
Le dispositif comprend également deux tubes internes 31, qui, dans cet exemple, sont sensiblement identiques l'un à l'autre, cylindriques de section circulaire, d'un diamètre constant qui est sensiblement la moitié de celui du tube externe 21, et qui sont réalisés en un matériau thermiquement isolant, par exemple en une matière de synthèse dite plastique.
A titre d'exemple, leur diamètre extérieur est de 1 mm, et leur épaisseur de paroi est de 0.1 mm.
Chacun de ces tubes internes 31 présente une première extrémité 32, par laquelle il est emmanché et fixé dans l'une respectivement des deux extrémités longitudinales du conduit central longitudinal 25, par exemple d'un diamètre de 0.8 mm, de la masse microporeuse 23, comme représenté plus précisément sur la figure 4, de sorte que chacun des tubes internes 31 est raccordé à la masse microporeuse 23 par emmanchement de sa première extrémité 32 dans l'une respectivement des deux zones d'extrémités longitudinales 23b de cette masse 23. Le raccordement des tubes internes 31 avec la masse microporeuse 23 doit être étanche afin d'éviter que les phases liquide et vapeur se retrouvent en contact a ce niveau là.
La seconde extrémité 33 de chacun des deux tubes internes 31 pénètre dans le tronçon du tube externe 21 traversant le manchon 29 du condenseur 28, dans lequel chaque seconde extrémité 33 débouche librement en regard de la seconde extrémité 33 de l'autre tube interne 31, de sorte que le tube externe 21 et les deux tubes interne 31 délimitent une conduite externe 34 annulaire, à l'intérieur du tube externe 21 et à l'extérieur des tubes internes 31, et deux conduites internes 35 chacune à l'intérieur de l'un respectivement des deux tubes internes 31.
Afin de séparer la phase vapeur de la phase liquide générée par condensation au niveau du condenseur 28, il peut être avantageux d'emmancher avec étanchéité l'extrémité 33 de chacun des tubes internes 31 dans l'une respectivement des deux masses microporeuses annulaires 38, remplissant chacune un espace annulaire délimité entre une portion de l'extrémité 33 correspondante et une portion radialement périphérique du tube externe 21 dans le condenseur 28, et dont la fonction est de capter la phase liquide par capillarité au niveau du condenseur 28, tout en évitant un retour de la phase vapeur dans la conduite externe 34. On peut prolonger avantageusement ces masses microporeuses 38 annulaires le long de la paroi interne du tube externe 21 au niveau du condenseur 28, afin de pomper plus efficacement le liquide à ce niveau. Ce drain capillaire peut être réalisé par un manchon cylindrique 39 de masse microporeuse, d'épaisseur radiale inférieure à celle des masses 38, et les raccordant l'une à l'autre, et éventuellement d'une seule pièce avec les deux masses 38 dans un élément monolithique microporeux 40. En variante, le manchon cylindrique 39 peut être remplacé par un manchon métallique avec des rainures s 'étendant de l'une a l'autre de ses extrémités axiales, dans sa face interne, chaque rainure formant un drain capi liai re .
Le fonctionnement de ce dispositif est le suivant. La semelle 26 de 1 ' évaporateur 22 collecte de la chaleur générée par la source chaude 27, et la transmet, par conduction, au tronçon du tube externe 21 en contact avec la masse microporeuse 23.
Cette masse rαicroporeuse 23, ainsi échauffée par le tronçon de tube externe 21 qui l'entoure, chauffe essentiellement dans sa zone centrale 23a le fluide en phase liquide provenant de la conduite externe 34 et qui a été aspiré et pompé par capillarité par la masse microporeuse 23, au niveau de ses zones d'extrémités longitudinales 23b suffisamment longues axialement pour isoler thermiquement le liquide dans la conduite externe 34 qui peut ainsi contenir une réserve liquide à proximité de la mèche 23. Chaque face d'extrémité axiale 23c de la mèche 23 où arrive la phase liquide est aussi éloignée de la zone centrale 23a de cette mèche qui est en échange thermique avec la source chaude 27. En d'autres termes, chaque zone d'extrémité 23b de la masse microporeuse 23 éloigne le liquide de la zone centrale 23a chaude où se produit la vaporisation. Le fluide en phase liquide pompé dans la masse microporeuse 23 est vaporisé dans la zone centrale 23a et la vapeur est collectée dans le conduit central 25 de la masse 23, d'où le fluide en phase vapeur s'évacue vers chacune des deux conduites internes 35, qui guident le fluide en phase vapeur jusqu'aux extrémités 33 des tubes internes 31, dans le condenseur 28, où la vapeur de ce fluide se condense, et les condensâts liquides sont pompés par les masses microporeuses 38, 39 et guidés par" la conduite externe 34 depuis le condenseur 28 vers 1 ' évaporateur 22, pour assurer l'alimentation en fluide en phase liquide de la masse microporeuse 23, par ses deux faces et zones d'extrémités 23c et 23b longitudinales, comme déjà mentionné ci-dessus. Ainsi, le fluide en phase liquide se déplace selon les flèches 36 de la figure 3, dans la conduite externe 34, depuis le condenseur 28 vers les deux extrémités longitudinales 23c de la masse microporeuse 23 de 1 ' évaporateur 22, tandis que la vapeur générée par 1 ' évaporateur 22 lors du fonctionnement de la boucle est récupérée dans le conduit central 25 de la masse 23, dans la zone centrale 23a de cette dernière, et évacuée par les deux zones d'extrémités longitudinales 23b de cette masse 23 dans les conduites internes 35, dans lesquelles le fluide en phase vapeur se déplace selon les flèches 37 de la figure 3, de 1 ' évaporateur 22 jusqu'au condenseur 28, où ces conduites 35 sont en communication avec la conduite externe 34 de retour de fluide en phase liquide vers 1 ' évaporateur 22 par l'intermédiaire de l'élément micro poreux 40. Le matériau thermiquement isolant des tubes internes 31, qui séparent la phase vapeur de la phase liquide, a pour avantage de limiter les échanges thermiques entre ces deux phases de fluide circulant dans la double boucle.
Du fait de la longueur importante de la masse microporeuse 23 par rapport à son diamètre et par rapport aux dimensions de la zone de collecte de la chaleur dans l ' évaporateur 22, la réserve de fluide en phase liquide contenue dans la conduite externe 34, à l'intérieur du tube externe 21 et de paît et d'autre de la masse microporeuse 23, se trouve suffisamment éloignée de la source chaude 27, malgré la taille réduite de 1 ' évaporateur 22, pour minimiser le flux d'énergie thermique parasite vers cette réserve de liquide, ce qui permet d'améliorer la performance thermique du dispositif. A noter que, dans la présentation donnée ci-dessus du dispositif, l ' évaporateur 22 et le condenseur 28 comportent chacun un manchon thermiquement conducteur 24 ou 29, mais, en variantes, comme décrit ci-dessous en référence aux figures 7 à 10, ce manchon peut être constitué directement par un tronçon du tube externe 21 en un matériau bon conducteur de la chaleur, et qui, en variante également, peut n'être réalisé en un tel matériau bon conducteur thermiquement qu'au niveau des deux tronçons du tube externe 21 qui, pour l'un, entoure la masse microporeuse 23 et, pour l'autre, est entouré par le manchon du condenseur 28 ou constitue par lui-même ce manchon .
La figure 6 représente une variante simplifiée de dispositif de l'invention, comprenant une micro-boucle fluide élémentaire à pompage capillaire, dans laquelle on retrouve un tube externe 21 qui relie un évaporateur 22 à un condenseur 28, en étant engagé et fixé par ses deux extrémités longitudinales fermées dans des manchons 24 et 29 respectivement de 1 ' évaporateur 22 et du condenseur 28. La partie d'extrémité axiale du tube externe 21 engagée dans le manchon 24 de l ' évaporateur 22 entoure la masse microporeuse 23 cylindrique qui, dans cet exemple, présente un conduit longitudinal central 25, collecteur de vapeur, qui ne débouche que par l'extrémité longitudinale 23c de la masse 23 qui est tournée vers le condenseur 28, et dans laquelle est emmanchée et fixée une extrémité 32 d'un tube interne 31, thermiquement isolant, s 'étendant a l'intérieur du tube externe 21, thermiquement conducteur. L'autre extrémité 33 du tube interne 31 est emmanchée dans une masse annulaire 38 d'un autre élément microporeux monolithique 40' permettant de séparer la phase liquide de la phase vapeur au niveau du condenseur 28, et débouche à l'intérieur de la partie d'extrémité du tube externe 21 logée dans le manchon 29 du condenseur 28 et garnie de cette élément microporeux 40', pour faire communiquer la conduite 35, interne au tube interne 31 et guidant le fluide en phase vapeur de la sortie du conduit 25 de la masse 23 vers le condenseur 28, avec la conduite externe annulaire 36 guidant le fluide condensé en phase liquide du condenseur 28 vers la masse microporeuse 23 de l ' évaporateur 22, qui pompe ce liquide par capillarité et le vaporise sous l'effet de la chaleur reçue de la source chaude 27, en relation d'échange thermique avec 1 ' évaporateur 22, cette chaleur évacuée de la source chaude 27 étant cédée par le condenseur 28 à la source froide 30, lorsque la boucle fluide est en fonctionnement, dans les mêmes conditions que décrit ci-dessus pour l'exemple des figures 3 à 5.
L'élément microporeux 40' comprend la masse annulaire 38, analogue à l'une des deux masses annulaires 38 de la figure 3 et occupant l'espace radial entre l'extrémité 33 et le tube externe 21, et prolongée vers l'extrémité fermée du tube externe 21 par un mince tube microporeux axial 39' et un mince disque radial microporeux 41 contre le fond fermant cette extrémité du tube 21, le tube 39' et le disque 41 micropoieux constituant un drain capillaire qui facilite l'alimentation de la masse 38 en liquide condense dont le condenseur 20 a l'intérieur de l'élément 40', et ainsi guidé par pompage capillaire dans la conduite 31 externe.
Sur la figure 6, les tubes 21 et 31 sont rectilignes, mais ils peuvent être coudés, dans ieurs parties centrales entre les évaporateur 22 et condenseur 28, pour adapter le ??
dispositif au volume disponible dans l'environnement immédiat de la source chaude 27 et/ou froide 30.
Les figures 7 et 8 représentent une variante de réalisation du dispositif selon les figures 3 à 5, dans laquelle les manchons externes de 1 ' évaporateur 22 et du condenseur 28 sont supprimés et remplacés chacun par un tronçon respectif de tube externe 21 de diamètres externe et interne constants sur toute sa longueur. De même, les diamètres externe et interne des tubes internes 31 sont constant sur toute leur longueur, les diamètres internes des tubes internes 31 et du conduit central 25 de la masse microporeuse 23 étant égaux. Pour le reste, l'agencement de 1 ' évaporateur 22 et du condenseur 28 est essentiellement le même que sur les figures 3 et 4, de sorte que les mêmes références désignent les mêmes éléments. Toutefois, dans cette variante, des drains capillaires 42 en forme de rainures sont creusés dans la face externe de chaque tube interne 31 au moins au niveau de la partie d'extrémité 32 du tube interne 31 qui s'emmanche dans la masse microporeuse 23, de sorte à amener du liquide profondément dans ladite masse 23. Un grand nombre de rainures 42 peuvent être ménagées dans toute la périphérie externe de chaque tube interne 31, afin d'optimiser le débit de pompage du fluide (voir figure 8) . Ces drains capillaires 42, en forme de rainures qui se resserrent au niveau de leur ouverture dans la face externe du tube interne 31, donc de section favorable au pompage capillaire du liquide utilisé dans la boucle, peuvent se prolonger sur toute la longueur du tube interne 31 correspondant jusqu'au niveau du condenseur 28, dans l'extrémité 33 du tube 31, comme représenté sur les demi- coupes supérieures des figures 7 et 8. Toutefois, ces rainures ne s'enfoncent pas plus profondément que la moitié de l'épaisseur de la paroi du tube interne 31, afin de conserver une bonne isolation thermique entre les phases vapeur et liquide du fluide. Dans cet exemple des figures 7 et 8, l'extrémité 32 de chaque tube interne 31 pénètre dans la masse microporeuse 23 sur une distance axiale d'une à plusieurs fois le diamètre du tube externe 21, de sorte que les rainures définissant les drains capillaires 42 guident le liquide profondément à l'intérieur de la masse 23 par capillarité.
En variante, les rainures des drains 42, qui peuvent être parallèles à l'axe du tube 31 ou hélicoïdales, sont remplies d'une matière microporeuse, dont les pores ont des dimensions supérieures à celles des pores de la masse microporeuse 23, et sensiblement égales ou supérieures à celles des pores de la masse microporeuse 40.
Dans une autre variante représentée sur les demi- coupes inférieures des figures 7 et 8, les drains capillaires 42 en forme de rainures peuvent être remplacés, au moins au niveau de 1 ' évaporateur 22, mais de préférence sur toute la longueur de chaque tube interne 31, par une autre masse microporeuse annulaire 43 entourant le tube interne 31, cette autre masse microporeuse 43 pouvant avoir une constitution différente de la masse microporeuse 23 principale utilisée pour 1 ' évaporation du fluide, par exemple présenter des pores d'un diamètre moyen significativement plus important, typiquement d'un facteur 2 à 10, que le diamètre moyen des pores de la masse microporeuse principale 23 et sensiblement égal ou légèrement supérieur à celui des pores de la masse microporeuse 40. On réalise ainsi des drains capillaires microporeux 43. Les figures 9 et 10 représentent respectivement en coupes longitudinale au niveau de 1 ' évaporateur 22 et transversale entre ce dernier et le condenseur 28, deux autres variantes de réalisation du dispositif selon l'invention. Dans une variante selon les demi-coupes supérieures des figures 9 et 10, la paroi externe de chaque tube interne 31 est en contact avec la paroi interne du tube externe 21, depuis les extrémités longitudinales de la masse microporeuse 23 de 1 ' évaporateur 22 jusqu'au condenseur 28, sauf au niveau des ouvertures resserrées de nombreuses conduites externes 34', dont chacune est d'une faible section transversale, dans cet exemple en forme de goutte, et ménagées dans la surface externe des tubes internes 31 qui est creusée d'une multitude de rainures 42' sur toute la périphérie de chaque tube 31. Ces rainures 42' longitudinales ou hélicoïdales, ou autres, qui définissent chacune une conduite externe 34', ne sont creusées que dans sensiblement la moitié radiale externe de l'épaisseur de la paroi de chaque tube interne 31, de sorte que la phase liquide circulant dans ces rainures 42' - conduites externes 34' reste bien isolée thermiquement de la phase vapeur circulant dans les conduites internes 35 à l'intérieur des tubes 31.
Pour le reste, on retrouve dans l ' évaporateur 22, sensiblement le même agencement de mèche 23 que sur la figure 7, avec cependant une découpe en échelon des extrémités 33 des tubes internes 31 à l'emmanchement dans la masse microporeuse 23, lorsque les drains capillaires formés par ces conduites externes 34' se prolongent dans la mase microporeuse pour alimenter en liquide les faces d'extrémités 23c des zones d'extrémités 23b de la masse 23, tandis que la moitié annulaire radiale interne et massive de chaque tube interne 31 vient en butée contre une face d'extrémité axiale de la zone centrale 23a de cette masse 23. Au niveau du condenseur (non représenté) on peut retrouver également sensiblement les mêmes agencements que sur la figure 7, avec les extrémités des rainures 34' des tubes 31 qui débouchent contre la masse microporeuse annulaire 38, une autre masse microporeuse centrale et cylindrique pouvant, en option, être montée entre les deux masses annulaires 38.
En variante, il est possible de remplir les conduites externes 34' d'une matière microporeuse à pores de dimensions moyennes supérieures à celles des pores de la masse 23, au moins dans les parties d'extrémité 32 et, éventuellement 33, des tubes 31, au niveau de 1 ' évaporateur et du condenseur, voire sur toute la longueur des tubes 31.
En variante également, comme représenté sur les demi- coupes inférieures des figures 9 et 10, les conduites externes 34' formant drains capillaires peuvent être remplacées par une autre masse microporeuse annulaire 43 ' , entourant les extrémités 32 et/ou 33, voire la totalité de chaque tube 31, dont l'épaisseur radiale est réduite à sensiblement sa moitié radiale interne, les dimensions moyennes des pores de la masse annulaire 43 ' étant supérieures à celles des pores de la masse 23, et sensiblement égales ou légèrement supérieures à celle de la masse microporeuse du condenseur. On réalise ainsi des conduites externes agencées en drains capillaires 43'.Il est également possible de réaliser un dispositif à simple boucle à un seul tube interne 31 selon la figure 6 avec la réalisation des conduites externes 34' agissant en drains capillaires et définis par des rainures 42' dans la face externe du tube interne 31 en contact avec la face interne du tube externe 21 comme sur les figures 9 et 10, un tube de remplissage en fluide liquide pouvant alors être prévu dans le prolongement axial du condenseur 28, du côté opposé à l ' évaporâteur 22.
Dans des réalisations de boucles doubles, comme sur les figures 3, 7 et 9, le tube de remplissage débouche « radialement » ou perpendiculairement dans une portion du tube externe 21 située entre condenseur et évaporateur 22.
Compte-tenu des faibles dimensions d'un dispositif à au moins une micro-boucle fluide selon l'invention, un tel dispositif trouve une application avantageuse au transfert d'énergie thermique d'une source chaude 27 à densité de puissance thermique élevée mais de faible dimension, tel qu'un composant ou circuit électronique, placée en relation d'échange thermique avec l ' évaporateur du dispositif de l'invention, à une source froide 30 placée en relation d'échange thermique avec le condenseur dudit dispositif.

Claims

REVENDICATIONS
Dispositif passif de régulation thermique, comportant au moins une boucle de transfert thermique à pompage capillaire d'un fluide caloporteur, ladite boucle comprenant un évaporateur (22) comportant une masse microporeuse (23), et un condenseur (28), destinés à être en relation d'échange thermique avec respectivement une source chaude (27) et une source froide (30), et une tuyauterie reliant l ' évaporateur (22) au condenseur (28) et transportant le fluide caloporteur essentiellement en phase vapeur de l ' évaporateur (22) vers le condenseur (28) et essentiellement en phase liquide du condenseur (28) vers 1 ' évaporateur (22), la tuyauterie comprenant un tube externe (21), logeant la masse microporeuse (23) de forme sensiblement allongée, et qui assure la circulation de fluide caloporteur en phase liquide par pompage capillaire, caractérisé en ce que ladite phase liquide dudit fluide est pompée par au moins une extrémité (23c) de la masse microporeuse (23) qui est tournée vers le condenseur (28), et circule dans au moins une conduite externe (34) délimitée entre ledit tube externe (21) et au moins un tube interne (31) s ' étendant dans ledit tube externe (21), et la phase vapeur dudit fluide chauffé dans la masse microporeuse (23) de 1 ' évaporateur (22) est collectée dans un conduit (25) central longitudinal ménagé dans ladite masse microporeuse (23) et s'évacue par au moins une conduite interne (35) délimitée dans ledit au moins un tube interne (31), ledit au moins un tube interne (31) étant raccordé par une extrémité (32) à une extrémité dudit conduit central (25) , tandis que la phase vapeur s'évacue à l'autre extrémité (33) dudit au moins un tube interne (31) , au niveau du condenseur (28) .
Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit tube externe (21) est refermé sur lui- même en formant une boucle continue, dont deux parties sensiblement opposées, par rapport au centre de ladite boucle, sont en relation d'échange thermique l'une avec ledit condenseur (28) , et l'autre avec ledit évaporateur (22) et avec ladite masse microporeuse (23), logée dans ladite autre partie du tube externe (21), et traversée sur toute sa longueur par ledit conduit central (25), deux tubes internes (31) s 'étendant dans ledit tube externe (21), chacun des deux tubes internes (31) étant raccordé, par une première extrémité (32), à l'une xespectivement des deux extrémités du conduit central (25) de ladite masse microporeuse (23), tandis que la seconde extrémité (33) de chaque tube interne (31) débouche, dans ledit condenseur (28) en regard de la oecondc extrémité (33) de l'autre tube interne (31) de sorte à faire communiquer la conduite interne (35) de fluide en phase vapeur délimitée dans chaque tube interne (31) avec ladite au moins une conduite fixtp.rnp (34) de fluide en phase liquide s 'écoulant du condenseur (28) vers la face d'extrémité (23c) correspondante de ladite masse microporeuse (23) . Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit tube externe (21) est fermé à ses deux extrémités, et ses deux extrémités sont en relation d'échange thermique l'une avec ledit condenseur
(28), et l'autre avec ledit évaporateur (22) et avec ladite masse microporeuse (23) logée dans cette extrémité du tube externe (21), ladite phase liquide dudit fluide est pompée par l'extrémité
(23c) de la masse microporeuse (23) tournée vers le condenseur (28), et circule dans une conduite externe (34) délimitée entre ledit tube externe
(21) et un tube interne (31) s ' étendant dans ledit tube externe (21), et la phase vapeur dudit fluide chauffé au niveau de la masse microporeuse (23) de
1 ' évaporateur (22) est collectée dans un conduit
(25) central longitudinal ménagé dans ladite masse microporeuse (23) et s'évacue par la conduite interne (35) délimitée dans ledit tube interne
(31) , ledit tube interne étant raccordé par une extrémité (32) à une extrémité dudit conduit central (25), tandis que la phase vapeur s'évacue à l'autre extrémité (33) dudit tube interne (31), au niveau du condenseur (28) .
Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite autre extrémité (33) dudit au moins un tube interne (31) située au niveau du condenseur (28) est emmanchée dans une masse microporeucc annulaire (38) remplissant un espace délimité dans ledit condenseur entre ladite autre extrémité (33) dudit tube interne (31) et ledit tube externe (21) . Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le liquide se condensant au niveau du condenseur (28) est drainé jusqu'à la dite masse microporeuse annulaire (38), avantageusement le long de la paroi dudit tube externe (21) par exemple par un drain capillaire ou une masse microporeuse (39) située le long de la paroi dudit tube externe (21) au niveau dudit condenseur (28) .
Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que chacun de 1 ' évaporâteur (22) et du condenseur (28) comprend au moins un manchon externe (24, 29) en un matériau bon conducteur de la chaleur, ledit au moins un manchon (24) de l ' évaporateur (22) entourant, au moins partiellement, une partie du tube externe (21) qui loge ladite masse microporeuse (23) , et ledit au moins un manchon (29) du condenseur (28) entourant une partie du tube externe (21) dans laquelle au moins une conduite interne (35) libère le fluide en phase vapeur vers ladite au moins une conduite externe (34) .
Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'un au moins des manchons externes (24, 29) de 1 ' évaporateur (22) et du condenseur (28) comporte au moins une semelle (26) en un matériau bon conducteur de la chaleur et par laquelle ledit manchon (24, 29) est destiné à être mis en relation d'échange thermique avec une source respectivement chaude (27) ou froide (30) .
Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ledit au moins un tube interne (31) a ses parois constituées en au moins un matériau isolant thermiquement , de préférence en une matière synthétique dite plastique.
9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ledit au moins un tube interne (31) d'évacuation de la vapeur pénètre à l'intérieur de ladite masse microporeuse (23)
10. Dispositif selon la revendication 9 caractérisé en ce que ledit au moins un tube interne (31) comporte dans sa paroi externe au moins un drain capillaire (42) défini par exemple par au moins une rainure sensiblement longitudinale, au moins au niveau de la partie (32) dudit tube interne (31) qui pénètre dans la masse microporeuse (23), de sorte à amener la phase liquide profondément à l'intérieur de ladite masse microporeuse (23) par capillarité.
11. Dispositif selon l 'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que ledit au moins un tube interne (31) comporte dans sa paroi externe des drains capillaires (42) définis par exemple par des rainures sensiblement longitudinales, lesdit drains capillaires se prolongeant de préférence sur l'ensemble de la longueur dudit tube (31) .
12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que en dehors de ladite masse microporeuse (21), la paroi externe dudit au moins un tube interne (31) est en contact avec la paroi interne dudit tube externe (21), sauf au niveau d'au moins un drain capillaire défini par exemple par au moins une rainure (42') sensiblement longitudinale creusée dans la surface externe dudit tube interne (31) et définissant au moins une conduite externe (34') amenant la phase liquide dudit fluide
13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que ladite masse microporeuse (23) a une forme externe sensiblement cylindrique, ainsi que la partie dudit tube externe (21) qui la loge sans jeu radial.
14. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que ledit évaporateur (22) présente une zone (26) destinée à être en contact d'échange thermique avec ladite source chaude (27) et dont une dimension selon l'axe dudit tube externe (21) est significativement plus petite que la longueur de ladite masse microporeuse (23), de préférence de l'ordre d'au moins la moitié de ladite longueur de ladite masse (23) .
15. Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce que ladite masse microporeuse (23) présente une longueur qui est d'environ 2 a 15 fois plus importante que son diamètre .
16. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que ledit tube externe (21) est en contact d'échange thermique avec ladite masse microporeuse (23) sur toute la surface externe de ladite masse (23) hormis une ou ses deux faces d'extrémité longitudinale (23c) .
17. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 16, caractérisé en ce que ledit tube externe (21) est de section de diamètre constant.
18. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 17, caractérisé en ce que ledit tube externe (21) est réalisé en un matériau bon conducteur de la chaleur, au moins dans une partie en relation d'échange thermique avec ladite masse microporeuse (23), et dans une autre partie en relation d'échange thermique avec ledit condenseur (28) ou constituant ce dernier.
19. Dispositif selon la revendication 18, caractérisé en ce que ledit tube externe (21) est métallique, de préférence en acier inoxydable.
20. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 19, caractérisé en ce que ledit tube externe (21) et ledit au moins un tube interne (31) sont cylindriques de section transversale circulaire, le diamètre dudit au moins un tube interne (31) étant sensiblement la moitié du diamètre du tube externe (21) .
21. Application d'un dispositif (20) passif de régulation thermique à au moins une boucle de transfert thermique selon l'une quelconque des revendications 1 à 20 au transfert d'énergie thermique d'une source chaude (27), tel qu'un composant ou ensemble de composants électroniques, en relation d'échange thermique avec l ' évaporatpur (22), à une source froide (30), en relation d'échange thermique avec le condenseur (28) .
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