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Title:
HEAT DIFFUSION DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/127548
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a device for heat diffusion by the heat pipe effect, comprising a heat transfer fluid (1) and a housing (2), the housing (2) having a lower 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 heat source, characterised in that: - the distance between the longitudinal side walls is between ½ and 2 times the capillary length of the heat transfer fluid (1), and - 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).

Inventors:
LIPS STÉPHANE (FR)
BARRIERE ANTOINE (FR)
NARCY MARINE (FR)
SARTRE VALÉRIE (FR)
Application Number:
PCT/EP2018/050232
Publication Date:
July 12, 2018
Filing Date:
January 05, 2018
Export Citation:
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Assignee:
INST NAT SCIENCES APPLIQUEES LYON (FR)
UNIV CLAUDE BERNARD LYON (FR)
CENTRE NAT RECH SCIENT (FR)
International Classes:
F28D15/02
Domestic Patent References:
WO2015012535A12015-01-29
WO2011149216A22011-12-01
WO2011149216A22011-12-01
Foreign References:
JPH10185468A1998-07-14
US6679316B12004-01-20
US20150226497A12015-08-13
US5642776A1997-07-01
JPH10185468A1998-07-14
US6679316B12004-01-20
US5642776A1997-07-01
Attorney, Agent or Firm:
BOUILLET, Jean-Jacques (FR)
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Claims:
REVENDICATIONS

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 :

- deux parois latérales transversales (23, 24),

- deux parois latérales longitudinales (25, 26), une première paroi latérale longitudinale (25) étant destinée à recevoir une source chaude,

les parois du logement (2) étant reliées entre elles de sorte à constituer un réservoir étanche pour le fluide caloporteur,

caractérisé en ce que :

- la distance entre les parois latérales longitudinales (25, 26) est comprise entre ½ et 2 fois la longueur capillaire du fluide caloporteur (1 ),

- la distance entre les parois latérales transversales est supérieure à 10 fois la longueur capillaire du fluide caloporteur,

- la quantité (Qf) de fluide caloporteur (1 ) contenue dans le dispositif est comprise entre 25 et 80% du volume total (Vtot) du logement (2).

Dispositif selon la revendication 1 , lequel est dépourvu de structure capillaire.

Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la première paroi latérale longitudinale (25) comprend une zone d'évaporation (32) destinée à recevoir au moins une source chaude, l'aire de la zone d'évaporation (32) étant inférieure à 40% de l'aire totale de la première paroi latérale longitudinale (25).

Dispositif selon la revendication précédente, dans lequel la zone d'évaporation destinée à recevoir la source chaude est positionnée sur la première paroi à une distance non nulle des parois latérales pour permettre une circulation en deux dimensions du fluide caloporteur autour de la source chaude.

5. Dispositif selon l'une quelconque des deux revendications précédentes, dans lequel la position de la zone d'évaporation sur la première paroi latérale longitudinale est telle que :

• 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.

6. Dispositif selon l'une quelconque des trois 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).

7. 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.

8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les faces internes des parois latérales longitudinales (25, 26) comprennent une texturation de surface.

9. 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).

10. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le fluide caloporteur (1 ) est de l'eau.

Description:
DISPOSITIF DE DIFFUSION THERMIQUE

DOMAINE DE L'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.

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.

PRESENTATION DE L'ART ANTERIEUR

Les composants des cartes électroniques dissipent une quantité importante de chaleur, provoquant une augmentation significative de leur température et des circuits électroniques associés. 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. 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 ». On connaît notamment :

- 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,

- 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,

- 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. 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.

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 :

- bonne efficacité à haute densité de flux (i.e. densité de flux supérieure à quelques W/cm 2 ), c'est-à-dire faible résistance thermique,

- faibles contraintes sur le positionnement des sources chaudes,

- faible sensibilité à l'inclinaison (dégradation des performances thermiques limitée pour des changements d'inclinaison de ± 40°),

- bonne homogénéisation des températures,

- faible complication en cas de gel,

- faible poids,

- simplicité et faible coût.

Or, aucun des diffuseurs thermiques précités ne permet de répondre à l'ensemble de ces contraintes. En effet :

- le diffuseur massif plat est lourd et peu efficace à haute densité de flux,

- 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,

- 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. Le document WO 201 1 /149216 décrit un caloduc oscillant composé de plusieurs boucles interconnectées les unes aux autres. Les boucles sont de dimensions capillaires. Elles sont remplies d'un fluide caloporteur prenant la forme d'une succession de bulles de vapeur et de bouchons de liquide. Lorsque le caloduc oscillant est chauffé à une extrémité et refroidi à l'autre, les écarts de température résultants génèrent des fluctuations de pression à la fois temporelles et spatiales, elles-mêmes associées à la génération et à la croissance de bulles de vapeur dans l'évaporateur et à leur implosion dans le condenseur. Ces fluctuations agissent comme un système de pompage permettant de transporter le liquide et les bulles de vapeur piégées par un mouvement de fluide complexe. Un inconvénient du dispositif décrit dans WO 201 1 /149216 est que son mode de fonctionnement est difficilement reproductible, du fait des mouvements de fluide complexes, en particulier lorsque de faible densités de flux sont appliquées au système (non-démarrage du système). Par ailleurs dans un tel caloduc oscillant, le positionnement des sources chaudes est fortement contraint pour assurer son bon fonctionnement.

Les documents JP H10 185468, US 6 679 316 et US 5 642 776 décrivent d'autres exemples de caloducs oscillants présentant les mêmes inconvénients.

Un but de la présente invention est de proposer un diffuseur thermique permettant de répondre aux contraintes précitées, et plus précisément un diffuseur thermique :

- ayant une bonne efficacité à haute densité de flux (i.e. densité de flux supérieure à quelques W/cm 2 ),

- dans lequel les sources chaudes peuvent être positionnées en différentes zones, - peu sensible à l'inclinaison,

- ne risquant pas de subir de dégradation en cas de gel,

- présentant un faible poids,

- simple et peu coûteux.

RESUME DE L'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 :

- deux parois latérales transversales,

- deux parois latérales longitudinales, une première paroi latérale longitudinale étant destinée à recevoir une source chaude,

les parois du logement (2) étant reliées entre elles de sorte à constituer un réservoir étanche pour le fluide caloporteur,

remarquable en ce que :

- la distance entre les parois latérales longitudinales est comprise entre ½ et 2 fois la longueur capillaire du fluide caloporteur,

- la distance entre les parois latérales transversales est supérieure à 10 fois la longueur capillaire du fluide caloporteur,

- la quantité de fluide caloporteur contenue dans le dispositif est comprise entre 25 et 80% du volume total du logement.

Le fait que :

- la distance entre les parois latérales longitudinales soit comprise entre ½ et 2 fois la longueur capillaire du fluide caloporteur, et que

- la distance entre les parois latérales transversales soit supérieure à 10 fois la longueur capillaire du fluide caloporteur

permet de contraindre le fluide caloporteur selon une seule dimension pour profiter d'un phénomène d'ébullition confinée selon une dimension qui sera décrit plus en détail dans la suite. Même si un phénomène d'ébullition confinée peut se produire dans un caloduc oscillant, les écoulements diphasiques et les transferts de chaleur sont bien différents. En effet, les boucles composées d'un tube en serpentin ayant une dimension capillaire, le confinement du fluide s'effectue selon deux dimensions.

Dans le cadre de la présente invention, le fait de contraindre le fluide selon une unique dimension (i.e. distance entre les parois latérales longitudinales) permet d'établir un écoulement du fluide diphasique en deux dimensions dans l'enceinte, qui forme deux cellules de convection autour de la (ou des) source(s) chaude(s) (mouvement ascendant des bulles au-dessus de la source chaude et retour du fluide descendant autour de la source chaude, et notamment le long des deux parois latérales transversales).

Des aspects préférés mais non limitatifs du dispositif selon l'invention sont les suivants :

- le dispositif peut être dépourvu de structure capillaire ;

- la première paroi latérale longitudinale comprend une zone d'évaporation destinée à recevoir au moins une source chaude, l'aire de la zone d'évaporation étant inférieure à 40% de l'aire totale de la première paroi latérale longitudinale ;

- la zone d'évaporation destinée à recevoir la source chaude peut être positionnée sur la première paroi à une distance non nulle des parois latérales pour permettre une circulation en deux dimensions du fluide caloporteur autour de la source chaude,

- la position de la zone d'évaporation sur la première paroi latérale longitudinale peut être telle que :

• 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 ; - la face externe de la première paroi latérale longitudinale peut comprendre un repère de positionnement pour définir la position de la zone d'évaporation ;

- 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 ;

- les faces internes des parois latérales longitudinales peuvent comprendre une texturation de surface ;

- 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 ;

- le fluide caloporteur peut être de l'eau.

BREVE DESCRIPTION DES 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 :

- Les figures 1 et 2 illustrent un mode de réalisation d'un diffuseur thermique selon l'invention,

- Les figures 3 et 5 sont des vues de côté illustrant le principe de fonctionnement du diffuseur thermique

- Les figures 4 et 6 sont des vues de face illustrant le principe de fonctionnement du diffuseur thermique. DESCRIPTION DETAILLEE

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.

En référence à la figure 1 , on a illustré un mode de réalisation d'un dispositif de diffusion thermique. Le dispositif comprend un fluide caloporteur 1 et un logement 2 pour contenir le fluide caloporteur 1 .

1. Dispositif de diffusion thermique

1.1. Fluide caloporteur

Le fluide caloporteur 1 permet de transporter la chaleur produite par l'élément à refroidir (non représenté). 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.

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. 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.

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.

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 :

- un coût très peu élevé et

- une toxicité nulle et

- l'ininflammabilité et

- d'excellentes performances thermiques.

1.2. Logement

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.

Le logement 2 comprend :

- une paroi inférieure 21 formant fond,

- une paroi supérieure 22 opposée à la paroi inférieure 21 ,

- deux parois latérales transversales 23, 24, et

- deux parois latérales longitudinales 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 . Ainsi, le fluide caloporteur se répartit naturellement dans le volume constitué par les parois du logement. Ceci permet de limiter les risques de surchauffe locale lors de l'utilisation du dispositif, contrairement aux caloducs existants comprenant un tube en serpentin (ou des canaux) destinés à contenir le fluide caloporteur. On utilisera dans la suite du texte les expressions « paroi latérale », « paroi supérieure », « paroi inférieure », en référence à un parallélépipède rectangle.

Le lecteur appréciera que l'on entend, dans le cadre de la présente invention, par :

· « 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.

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.

12.1 Parois latérales longitudinales

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 logement 2.

Le logement 2 comprend :

• une première paroi latérale longitudinale 25, • une deuxième paroi latérale longitudinale 26 s'étendant parallèlement à la première paroi latérale longitudinale 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.

La distance « e » entre les parois latérales longitudinales (25, 26) est avantageusement comprise entre ½ 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.

Le fait que la distance e entre les parois latérales longitudinales 25, 26 soit comprise entre ½ 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.

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.

Les inventeurs ont quant à eux découvert que la combinaison :

• 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 ½ et 2 fois la longueur capillaire (L c ) 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.

La distance L entre les parois latérales transversales est quant à elle choisie très supérieure à la longueur capillaire du fluide caloporteur (notamment 10, 100, 1000 fois supérieure). Ceci permet de ne pas confiner le fluide caloporteur entre les parois latérales transversales. Ainsi, dans le cadre de la présente invention, le confinement du fluide caloporteur est réalisé selon une seule dimension, contrairement aux caloducs de type oscillant dans lesquels le fluide caloporteur est confiné selon deux dimensions.

La combinaison de ces caractéristiques (½xL c < e < 2xL c , L > 10xL c , et 3 /ioxVt 0 t < Qf < 7 /ioxVtot) permet :

• d'améliorer les performances thermiques du dispositif,

• de limiter les contraintes sur le positionnement des sources chaudes, et

• de diminuer la sensibilité à l'inclinaison du dispositif de diffusion thermique.

1.2.1.1. Entretoises et Moyens de fixation 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.

Les entretoises 36 peuvent être fixées aux première et deuxième parois latérales longitudinales 25, 26 par soudage, brasage ou collage.

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.

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) extérieur(s) sur le diffuseur, tel que des ailettes ou une carte électronique.

Une (ou plusieurs) entretoise(s) 36 peut (peuvent) avantageusement être agencée(s) de sorte à coopérer avec un moyen de fixation respectif. 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 futs taraudés - au nombre de quatre.

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.

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). 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.

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.

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.

1.2.1.2. Texturation 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).

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 :

• 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.

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. 1.2.1.3. Zone de positionnement de source chaude

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).

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.

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.

Dans le mode de réalisation illustré à la figure 1 , la distance entre :

· 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 /5), 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 ( H ), et la distance entre

• la zone d'évaporation 32 et la paroi inférieure 21 est nulle.

La distance entre la zone d'évaporation 32 et chaque paroi latérale transversale 23, 24 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.

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). 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.

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. 1.2.1.4. Zone de positionnement de source froide

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).

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). La zone de condensation peut recouvrir toute ou partie de la surface de la face externe de la deuxième paroi latérale longitudinale 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 :

• 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 ( 2H /3).

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.

12.2. Parois latérales transversales

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.

En d'autres termes, la largeur de chaque paroi latérale transversale 23, 24 est comprise entre :

· deux fois l'épaisseur d'une paroi latérale longitudinale plus ½ 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 . 2. Principe de fonctionnement

On va maintenant décrire plus en détails le principe de fonctionnement du dispositif de diffusion thermique en référence aux figures 4 et 5. 2.1 Hors fonctionnement

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. 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.

On suppose dans ce mode de réalisation que :

• 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. 2.2. En fonctionnement

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.

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.

L'ascension des bulles de vapeur 4 confinées (selon une direction) vers la surface du fluide caloporteur 1 permet de remonter du fluide caloporteur à l'état liquide (« poussé » par les bulles en-dessous) de sorte à mouiller la zone d'évaporation 32 sur toute sa 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.

Ainsi, la recirculation du fluide caloporteur s'effectue en deux dimensions. Des cellules de convection se forment autour de la (ou des) source(s) chaude(s) : le fluide caloporteur se déplace au-dessus de la (ou des) source(s) chaude(s) lors de son évaporation et puis retombe autour de la (ou des) source(s) chaude(s) lors de sa condensation.

3. 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 :

• 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.

Le dispositif de diffusion thermique comporte :

• 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 ».

Les zones d'évaporation et de condensation peuvent être placées sur des parois opposées (notamment les parois latérales longitudinales) ou sur une même paroi.

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 :

• 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.

Ceci permet de maximiser l'efficacité de diffusion de chaleur du dispositif.

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.

Par conséquent, toutes les modifications de ce type sont destinées à être incorporées à l'intérieur de la portée des revendications jointes.