On entend par « biphasique » le fait que le fluide contenu dans de tels dispositifs est présent, pour que ceux-ci soient opérationnels, sous la forme des deux phases liquide et gaz.

On qualifie aussi ci-dessous par « capillaires », des canaux qui ont une très petite section par rapport à leur longueur, et surtout qui sont aptes à produire des phénomènes de pompage par capillarité sur des liquides.

On connaît déjà des dispositifs thermiques à fluide biphasique, comportant des canaux capillaires aptes à produire des phénomènes de capillarité sur la phase liquide, et des canaux de transport gazeux dans lesquels se trouve confinée la phase gazeuse du fluide, les canaux capillaires communiquant avec les canaux de transport gazeux.

Ces dispositifs sont utilisés soit en boucle fermée, soit en boucle ouverte.

En boucle fermée, le dispositif est utilisé comme caloduc et fonctionne de manière autonome. Dans cette application, le dispositif est exposé à une zone froide de condensation, aussi appelée source froide, et une zone chaude de vaporisation, aussi appelée source chaude. Le fluide se condense dans sa phase liquide, dans la zone froide et est vaporisé dans sa phase gazeuse dans la zone chaude. Les forces de capillarité agissent alors sur la phase liquide du fluide pour la déplacer de la zone de condensation vers la zone de vaporisation. La pression gazeuse étant plus grande dans la zone de vaporisation que dans la zone de condensation, on obtient un flux gazeux dans le sens opposé au déplacement de la phase liquide. Les forces de capillarité et de pression, agissent seules comme moteur de la circulation du fluide En boucle ouverte, le dispositif est utilisé comme évaporateur et une

pompe ainsi qu'un condenseur sont intégrés dans le circuit. Pour que ce dispositif soit fonctionnel, le fluide doit arriver sous sa forme liquide dans le dispositif et en repartir sous sa forme gazeuse, pour tre condensé dans un élément différent du circuit. En présence de forces de pesanteur, il suffit d'orienter convenablement le dispositif pour conserver le liquide, qui est plus dense que le gaz, dans la zone d'arrivée du liquide dans le dispositif, sans que celui-ci ne puisse repartir dans le circuit de gaz en aval du dispositif. Mais en absence de forces de pesanteur, le liquide peut se mettre sous forme de gouttelettes dispersées dans la phase gazeuse. Les canaux capillaires permettent alors de fixer ces gouttelettes et d'éviter qu'elles ne repartent dans le circuit de gaz en aval du dispositif.

Pour ces applications, on utilise déjà des dispositifs d'un premier type, constitués de tiges cylindriques à section circulaire empilées perpendiculairement à leur direction longitudinale selon un réseau hexagonal. Empilées de cette manière, ces tiges définissent entre elles des cavités. Ces cavités s'étendent longitudinalement parattètement aux tiges et présentent une section transverse grossièrement triangulaire. Ces cavités contiennent le fluide biphasique. Les parties des surfaces externes des tiges, situées dans le voisinage des sommets des triangles, c'est à dire à proximité des zones de contact entre deux tiges, constituent des canaux aptes à exercer des forces de capillarité sur la phase liquide du fluide. La zone centrale des cavités forme un canal de transport gazeux. Pour que ce type de dispositif puisse fonctionner correctement, il est indispensable qu'il n'y ait pas d'interruption des canaux capillaires sur leur longueur. Ceci nécessite un empilement précis et rigide des tiges cylindriques. Ces tiges sont donc logées et calées dans des gorges réalisées dans une barrette rectiligne et rigide. Un dispositif de ce type est relativement onéreux à réaliser et présente des inconvénients pour certaines applications. Un de ces inconvénients est par exemple sa rigidité qui est difficilement compatible avec le travail des pièces sur lesquelles il est fixé, lorsque celles-ci sont soumises à des contraintes. D'autre part, les performances d'un tel dispositif utilisé comme caloduc dépendent de sa capacité à

transporter des calories par l'intermédiaire du fluide. Or le déplacement du fluide dans un caloduc est assuré par les forces de capillarité exercées sur la phase liquide du fluide, contenue dans les canaux capillaires. Mais dans les dispositifs de ce type, un volume important est occupé par les tiges cylindriques elles mmes. En conséquence, le nombre de canaux capillaires pour un volume donné, est relativement réduit, ce qui limite les performances de tels dispositifs. Cette faible compacité ne permet pas non plus une intégration optimale avec les circuits électroniques qui en sont équipés.

Le document FR 2 735 565, par exemple, présente un autre type de dispositifs. Un dispositif de cet autre type est constitué de tubes en aluminium, intérieurement striés pour former des canaux capillaires ouverts sur une âme centrale creuse, servant de canal de transport gazeux. Là encore, la géométrie cylindrique de ces tubes ne favorise pas une compacité et des performances, optimales.

II a aussi été proposé, par exemple dans le document US 5 697 428, un dispositif dans lequel un sillon continu est gravé dans une première plaque métallique. Ce sillon présente des portions rectilignes parallèles les unes aux autres, reliées par des portions courbes, le tout ayant une forme de serpentin. Une seconde plaque métallique est disposée sur la première plaque de manière à fermer le sillon et former un tube. Dans une telle structure, les zones où le fluide est dans sa phase liquide et celles où le fluide est dans sa phase gazeuse, se succèdent le long du trajet du fluide dans le tube. La dimension interne du tube est la mme dans toutes les zones où se déplace le fluide. Ce dispositif ne permet donc pas d'optimiser indépendamment la circulation de chaque phase du fluide. Le pompage par capillarité, en particulier, n'est pas réalisé et le qualificatif « capillaire » tient essentiellement ici à ta géométrie du tube qui a une section transverse très petite par rapport à sa longueur, ce qui permet au gaz de rester en bulles dans le liquide et de le pousser.

Un but de l'invention est de fournir un dispositif thermique à fluide biphasique actif, plat, souple, présentant une compacité et des

performances élevées, qui inclut dans son épaisseur au moins un canal de section suffisamment grande pour qu'un gaz passe facilement sans qu'un liquide ne puisse l'obstruer, et au moins un canal suffisamment petit pour qu'un liquide puisse s'y propager par capillarité. Un autre but de l'invention est aussi de fournir un dispositif présentant de faibles risques d'arrt de fonctionnement par assèchement local des canaux capillaires.

Ces buts sont atteints grâce à un dispositif thermique à fluide biphasique actif, comprenant au moins un canal capillaire et au moins un canal de transport gazeux, chaque canal capillaire ayant une section adaptée pour que la phase liquide du fluide puisse y tre pompée par des forces capillaires, chaque canal de transport gazeux ayant une section supérieure à celle d'un canal capillaire, ce dispositif autorisant un passage réversible de fluide, entre au moins un canal capillaire et au moins un canal de transport gazeux, au cours de la transition liquide/gaz ou gaz/liquide, consécutive des variations de température subies par au moins une zone du dispositif, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un feuillet comportant sur l'une de ses deux faces principales, au moins deux rainures parallèles, communiquant longitudinalement l'une avec l'autre et au moins un feuillet apte à recouvrir les rainures pour former au moins un canal capillaire et au moins un canal de transport gazeux.

Ainsi, un dispositif conforme à l'invention, a une structure en feuillets qui lui permet d'tre plat. D'une part, cette forme permet d'avoir de grandes surfaces de contact entre le dispositif et les structures qui sont équipées du dispositif. Ainsi les échanges thermiques entre le dispositif et ces structures s'en trouvent facilités.

D'autre part, cette structure permet une optimisation rationnelle du pompage capillaire et de l'écoulement gazeux.

En effet, dans ce dispositif, le canal capillaire est réalisé « à plat », en formant une rainure dans un feuillet, avant de se trouver intégré dans la masse du dispositif. De ce fait, la dimension perpendiculaire à la surface principale du feuillet, sur laquelle affleure la rainure qui le constitue, peut tre optimisée. Cette dimension, que l'on appellera « épaisseur du canal

capillaire » peut tre aussi faible que nécessaire. Or, la pression capillaire tend vers un maximum quant t'épaisseur du canal capillaire tend vers zéro et seule la réalisation « à plat » permet d'obtenir les quelques microns ou dizaines de microns nécessaires à une grande hauteur de relevage du liquide.

Avantageusement, l'épaisseur du canal capillaire est inférieure à 100 pm pour une pression capillaire élevée. Mais plus préférentiellement, cette épaisseur du canal capillaire est comprise approximativement entre 30 et 70 pm.

Par ailleurs, la dimension parallèle à la surface principale du feuillet détermine ce que l'on appellera la « largeur de canal capillaire ». Or, la largeur du canal capillaire induit la perte de charge et permet donc d'obtenir le flux de liquide nécessaire. La disposition « à plat » permet d'augmenter cette largeur autant que nécessaire et autorise donc un flux important et une puissance thermique importante.

Préférentiellement, un canal capillaire a une largeur de l'ordre de 0.3 à 1 mm pour un débit suffisant et une perte de charge limitée. Parmi les caloducs de I'art antérieur, les caloducs à mouillage ont une grande section mais la pression capillaire est très faible, ce qui n'autorise pas une utilisation inclinée du caloduc. Pour les caloducs à mèche ou les microcaloducs anciens, la section dans laquelle l'épaisseur du capillaire est optimale a une très faible largeur.

En outre, la section de chaque canal de transport gazeux est déterminée en épaisseur, par le nombre de feuillets empilés et t'épaisseur de chaque feuillet, et en largeur par la largeur de la rainure correspondante, gravée sur toute l'épaisseur de chaque feuillet. Cette section est suffisamment importante pour réduire la vitesse des gaz et permettre un écoulement à faible perte de charge. Ceci permet ainsi d'éviter la limitation des peformances du micro-caloduc par I'atteinte de la vitesse du son par les gaz dans les canaux de transport gazeux.

De plus, dans le dispositif selon l'invention, les rainures sont directement réalisées sur les feuillets. Une structure rigide n'est donc pas

nécessaire, contrairement aux dispositifs à empilement de tiges cylindriques, de fart antérieur. L'épaisseur et la nature du matériau des feuillets peuvent donc tre choisies pour conférer de la souplesse au dispositif. Le fait de pouvoir choisir des feuillets minces permet aussi de gagner en compacité et d'optimiser le rapport capacité de transport de la chaleur sur encombrement du dispositif, pour obtenir des performances élevées. A puissance donnée, le dispositif selon l'invention a une épaisseur beaucoup plus faible que les caloducs traditionnels, typiquement 3 à 5 fois plus faible, ce qui induit un potentiel d'allégement important. En raison de sa très faible épaisseur, le dispositif selon l'invention peut aussi tre déformé facilement, ce qui permet des cambrages à très faible rayon de courbure, proche du pliage. Cette possibilité permet de générer des surfaces de contact non planes, en particulier cylindriques, de générer des changements de plans par changement d'altitude ou de direction angulaire, voire de générer des géométries en « soufflet » permettant de faire des connexions souples avec des puits thermiques.

D'autre part, le transfert de gaz entre les canaux capillaires et les canaux de transport gazeux doit tre optimisé, entre autres, pour éviter l'assèchement. Dans les caloducs de l'art antérieur, à mouillage de surface ou à mèches, cet échange est permanent dans la mesure où les deux types de canaux sont intégrés l'un dans I'autre. Mais, dans les essais de perfectionnement des caloducs de l'art antérieur, la recherche de performances en pompage capillaire s'est traduite par un isolement du canal capillaire, ce qui impose que le gaz circule dans le capillaire en favorisant l'assèchement. Le dispositif selon l'invention permet d'optimiser à la fois le transfert entre canaux capillaires et canaux de transport gazeux et les performances en pompage capillaire.

Aussi, un dispositif selon l'invention peut comporter plusieurs canaux capillaires communiquant longitudinalement avec un canal de transport gazeux. De cette manière, si un échauffement local assèche l'un des canaux capillaires, un autre de ces canaux peut continuer d'assurer la circulation de la phase liquide. De plus, la communication entre canaux

capillaires et canaux gazeux, sur toute leur longueur, permet de ne pas limiter les zones d'échange entre ces deux types de canaux et d'avoir un fonctionnement correct en boucle fermée, quelles que soient les dimensions respectives des zones de vaporisation et de condensation.

Avantageusement, le dispositif selon l'invention comprend un nombre de feuillets empilés les uns sur les autres, égal ou supérieur à deux, chacun ayant au moins une rainure apte à former un canal de transport gazeux communiquant sur toute sa longueur avec une rainure homologue d'un autre feuillet.

Avantageusement aussi, le dispositif selon l'invention comprend au moins un circuit de canaux fonctionnant en boucle fermée et assurant, sans moteur, la circulation du fluide contenu dans le circuit, entre une zone d'évaporation et une zone de condensation, les forces capillaires exercées sur la phase liquide du fluide contenue dans les canaux capillaires jouant un rôle de pompe sur le fluide. Dans ce cas, le dispositif selon l'invention constitue un caloduc. Un tel caloduc peut tre composé de plusieurs sous- ensembles de feuillets, chaque sous-ensemble comprenant un circuit de canaux, isolé du circuit de chaque autre sous-ensemble, chaque circuit étant chargé d'un fluide dont les propriétés thermodynamiques permettent un travail du fluide sur des domaines de température différents.

Mais dans un autre mode de réalisation, le dispositif selon l'invention comprend au moins un circuit de canaux, ouvert sur un circuit comprenant une pompe et un condenseur, le dispositif selon l'invention jouant alors le râle d'un évaporateur et les forces capillaires exercées sur la phase liquide du fluide permettant de fixer celle-ci dans les canaux capillaires, et de le répartir par pompage capillaire, dans ces canaux.

Par ailleurs, le transfert de chaleur doit tre optimisé pour éviter les gradients de température en zones de transfert, chaudes et froides. Selon une variante avantageuse du dispositif selon l'invention, cette qualité de transfert thermique est optimisée grâce à une géométrie particulière des extrémités. Une disposition en « escalier » des limites liquide-gaz permet d'étaler les ménisques de ces surfaces, et par là mme de favoriser les

échanges thermiques.

Selon un autre aspect, l'invention est un procédé pour la réalisation de dispositifs selon l'invention.

Selon ce procédé, les principales opérations de construction du dispositif selon l'invention sont la découpe et la gravure des feuillets, le soudage « à plat, à la presse », et le détourage. Ceci permet la réalisation simultanée d'un nombre important de pièces, ce qui est favorable à la fabrication en série. Ceci n'est pas possible pour les caloducs traditionnels qui doivent tre usinés un par un.

Le travail, par découpe et gravure à plat, des feuillets autorise une large liberté de dessin à coût réduit, pour le dispositif selon l'invention, et facilite la mise en réseau des conduits constitués d'un canal de transport gazeux et des canaux capillaires qui lui sont associés. Cette particularité est d'autant plus remarquable que la réalisation de la gravure et de la découpe se fait simultanément partout sur un feuillet entier. Le coût correspondant n'est donc pas proportionnel à la longueur des conduits nécessaires.

D'autres aspects, buts et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit. L'invention sera aussi mieux comprise à I'aide des références aux dessins sur lesquels : -la figure 1 représente schématiquement l'ensemble des étapes d'un exemple non limitatif de procédé mis en oeuvre pour réaliser un dispositif selon l'invention ; -la figure 2 est une vue en élévation de dessus d'un feuillet de base d'un mode de réalisation d'un dispositif conforme à la présente l'invention ; -la figure 3 est une vue en élévation de dessous d'un feuillet intermédiaire du dispositif selon l'invention correspondant au mme mode de réalisation que celui de la figure 2 ; -la figure 4 est une vue en élévation de dessus d'un feuillet intermédiaire du dispositif selon l'invention correspondant au mme mode de réalisation que celui de la figure 2n ; -la figure 5 est une vue en élévation de dessus d'un feuillet supérieur du dispositif selon l'invention correspondant au mme mode de réalisation

que celui de la figure 2 ; -la figure 6 représente schématiquement en coupe, selon la ligne A- A, un empilement des feuillets représentés aux figures 2,3,4 et 5 ; la figure 6a représente un tel empilement avec une échelle très dilatée dans la direction perpendiculaire au plan des feuillets ; la figure 6b représente de manière plus détaillée la section d'un canal de transport gazeux et des canaux capillaires associés adjacents ; -la figure 7 représente schématiquement une vue en perspective d'un exemple de dispositif selon l'invention, reposant sur un outillage de montage ; -la figure 8 représente schématiquement, vue de dessus, une application d'un dispositif selon l'invention, au refroidissement de composants sur circuits électroniques ; -la figure 9 représente schématiquement, en coupe longitudinale, un dispositif selon l'invention, pris en sandwich entre deux circuits imprimés ; -la figure 10 représente schématiquement un exemple d'utilisation d'un dispositif selon l'invention, pour le refroidissement d'un détecteur ; -la figure 11 est une coupe schématique transverse d'un canal capillaire dans une variante du dispositif représenté sur la figure 6 ; -la figure 12 est une coupe schématique transverse d'un canal de transport gazeux entouré de ses canaux capillaires associés, dans une variante du dispositif représenté sur la figure 6 ; -la figure 13 est une vue de dessus, en transparence, selon un plan parallèle au plan principal d'une variante du dispositif correspondant au mode de réalisation représenté sur les figures 2 à 6, d'une partie formant condenseur dans cette variante ; -la figure 14 est une coupe schématique transverse, selon la ligne B- B de la figure 13, d'une ramification, située dans ! a. partie formant condenseur représentée sur la figure 13 ; et -la figure 15 est une vue de dessus, en transparence, selon un plan parallèle au plan principal d'une variante du dispositif correspondant au mode de réalisation représenté sur les figures 2 à 6, d'une partie formant

réservoir dans cette variante. Préférentiellement, mais de manière non limitative, un dispositif selon l'invention peut tre réalisé selon le procédé illustré par la figure 1.

Ce procédé comprend une étape de gravure a de rainures dans des feuillets vierges 1, une étape de dépôt b localisé d'un matériau d'assemblage, une étape d'empilement c des feuillets préalablement préparés selon les étapes a et b, et une étape de montage d pour souder ensemble les feuillets empilés selon t'étape c et former par exemple un caloduc 50.

Un feuillet vierge 1 est constitué d'une plaque d'une épaisseur préférentiellement comprise entre 0,1 et 1 mm. Le matériau constitutif de ces feuillets est par exemple un métal. Ce peut tre du cuivre, du nickel, du fer, de I'aluminium ou encore un de leurs alliages, tel que I'aluminium- béryllium ou I'acier inoxydable. La nature du métal des feuillets dépend du fluide actif utilisé.

II faut plusieurs types de feuillets pour former un caloduc 50 selon l'invention. A partir d'un feuillet vierge 1, on peut fabriquer des feuillets de base 2, des feuillets intermédiaires 3 et des feuillets supérieurs 4.

L'étape de gravure a est préférentiellement une gravure chimique avec masque d'épargne. Le masque définit les zones des rainures à graver.

Ces rainures sont différemment gravées sur les feuillets de base 2, les feuillets intermédiaires 3 et les feuillets superieurs 4. Cette étape de découpe a peut tre réalisée en plusieurs opérations successives permettant de graver sélectivement, d'une part des zones gravées sur toute l'épaisseur 5 d'un feuillet, et d'autre part des zones gravées sur une plus faible épaisseur.

Ainsi, les zones gravées sur toute l'épaisseur 5 des feuillets sont destinées à fournir des canaux de transport gazeux 6. Les zones gravées sur une plus faible épaisseur forment une marche entre un premier niveau 7, situé. à la surface supérieure de chaque feuillet, et un deuxième niveau 8.

Cette marche est destinée à la formation de canaux capillaires 9. Les bains d'attaque chimique utilisés pour ta gravure, adaptés à la nature du matériau

des feuillets, sont classiques et connus de I'homme du métier.

Préférentiellement, les zones gravées entre les premier 7 et deuxième 8 niveaux, sont réalisées parallèlement aux zones gravées sur toute t'épaisseur 5 et sur toute la longueur de ces dernières. Ces zones gravées jusqu'au deuxième niveau 5 sont situées sur au moins un bord des zones gravées sur toute l'épaisseur 5, de manière à passer, transversalement par rapport à la direction longitudinale des canaux 6,9, du premier niveau 7, au deuxième niveau 8, puis dans les zones gravées sur toute t'épaisseur 5, sans remonter au premier niveau 7.

Eventuellement, des trous 10 et des échancrures 11 sont aussi gravés dans les feuillets, pour passer respectivement des pions 12 et des queusots 13 ou des bouchons 14 (ces éléments ne sont pas représentés sur la figure 1). Des trous 10 et des échancrures 11 sont représentés sur les figures 2 à 5.

L'étape de dépôt b d'un matériau d'assemblage est réalisée selon des bandes adaptées pour obtenir un assemblage étanche des feuillets 2, 3,4 entre eux et une séparation longitudinale des canaux gazeux 6, tout en maintenant une communication des canaux gazeux 6 entre eux, aux extrémités de ceux-ci. Lorsque les feuillets 2,3,4 sont en métal, ce matériau d'assemblage est aussi préférentiellement un métal.

Avantageusement, ce métal est déposé par galvanoplastie, avec une géométrie déterminée par un masque d'épargne. Le métal ainsi déposé est adapté au type de montage d envisagé. Ce dépôt de métal 15 peut tre différent selon que t'étape de montage d ultérieure est réalisée, par exemple, par thermo-compression ou par brasage. Ce métal est aussi choisi en fonction de la nature du matériau des feuillets 2,3,4. Ainsi, pour une étape de montage d réalisée par brasage, le métal de dépôt doit avoir une température de fusion inférieure à celle du métal constitutif des feuillets 2,3,4. Avec des feuillets 2,3,4 en cuivre, on peut utiliser l'or et l'argent pour un brasage par diffusion. Avec des feuillets 2,3,4 en acier inoxydable, on peut utiliser le nickel et l'or pour un brasage par diffusion. La nature du métal déposé dépend aussi du fluide actif utilisé. Par exemple, lorsque du

« Fréon » est utilisé comme fluide actif, le métal déposé peut tre du cuivre ou de l'argent. L'épaisseur du métal déposé est typiquement comprise entre 5 et 10 um. Le dépôt de métal 15 est réalisé, sur la face supérieure des feuillets, en bordure de l'ensemble constitué par une zone gravée sur toute l'épaisseur 5 et au moins un canal capillaire 9, de part et d'autre de cet ensemble (figures 2 et 4). Le dépôt de métal 15 est aussi réalisé sur le pourtour des feuillets (figures 2 et 4). Le métal est déposé en faible quantité afin qu'il ne vienne pas remplir, lors du montage, les zones destinées à former les canaux capillaires 9. Typiquement, t'épaisseur du dépôt de métal 15 est de 5 6 10 pm.

L'étape d'empilement c des feuillets, préalablement préparés selon les étapes a et b, est par exemple réalisée en posant successivement verticalement trois feuillets intermédiaires 3 sur un feuillet de base 2 et un feuillet supérieur 4 sur le feuil, et intermédiaire 3 du dessus. Les feuillets 2, 3,4 sont empilés, suivant t'étape c, en présentant les zones gravées jusqu'au deuxième niveau 8, tournées vers le dessus. Les zones gravées sur toute l'épaisseur 5 sont placées en vis-à-vis les unes des autres et définissent les canaux de transport gazeux 6. Lorsque les zones gravées jusqu'au deuxième niveau 8 sont recouvertes par le feuillet qui lui est immédiatement supérieur, elles constituent des canaux capillaires 9.

L'empilement de feuillets 2,3,4 définit un caloduc 50. Comme représenté à la figure 7, pour faire I'assemblage, on peut aussi faire reposer ce caloduc 50, sur un support 16 (outillage) et recouvrir le tout d'un feuillet 17 permettant d'isoler le caloduc 50, des poids nécessaires à l'assemblage.

Les pions 12 sont éventuellement disposés dans les trous 10, de manière à maintenir les feuillets rigoureusement alignés pendant l'étape ultérieure de montage d L'étape de montage d est préférentiellement réalisée par brasage.

De cette manière, le métal de brasage forme une phase liquide qui vient mouiller les zones sur lesquelles il est déposé et les zones du feuillet adjacent, situées en regard de celles-ci. 11 assure ainsi la liaison des feuillets pressés l'un sur l'autre pour en assurer le contact. Ce brasage peut tre

effectué sous vide (10-5 mbar) ou sous atmosphère gazeuse, mais préférentiellement sous atmosphère non oxydante. Une sous couche est éventuellement déposée entre le feuillet et le métal de brasage. Les feuillets sont ainsi joints entre eux, de manière étanche, tout autour de chaque feuillet et entre chaque ensemble constitué par un canal de transport gazeux et au moins un canal capillaire.

Des queusots 13 et les bouchons 14 sont disposés dans les orifices réalisés par superposition des échancrures 11.

Le fluide biphasique est introduit dans t'évaporateur, à I'aide des queusots 13 avant que ceux-ci ne soient obturés.

Le fluide utilisé dépend de, a gamme de température d'utilisation visée. Ce peut tre H20, NH3, de l'acétone, du « Fréon », du méthane, de t'éthane, etc.

De nombreuses variantes du procédé décrit ci-dessus peuvent tre envisagées. Ainsi, par exemple, il a été décrit ci-dessus un procédé dans lequel l'étape de montage c est réalisée par brasage. Elle peut aussi tre effectuée par thermo-compression. Dans ce cas, elle est préférentiellement réalisée sous vide pour éviter la passivation de la surface, par la fixation de composés non métalliques (02, N2, H20, graisses volatiles, etc.). La température de thermo-compression est située environ 50°C en dessous de la température de fusion du métal déposé à l'étape b. La pression exercée sur les zones à souder est d'environ 0,1 N/mm2.

Un exemple de dispositif selon l'invention est décrit ci-dessous de manière plus détaillée. II s'agit d'un caloduc 50. Celui-ci comprend un feuillet de base 2, trois feuillets intermédiaires 3 et un feuillet supérieur 4.

Comme représenté sur la figure 2, le feuillet de base 2 a une forme allongée. II a un encombrement hors tout de 215 mm de long, 69 mm de large et 0,25 mm d'épaisseur. II comprend des zones gravées du premier niveau 7 jusqu'au deuxième niveau 8. La distance entre les premier 1 et deuxième 8 niveaux est de 70 tm. La largeur de ces zones est approximativement de 1 mm. Un dépôt de métal 15 est réalisé, sur le premier niveau 7, en périphérie du feuillet et selon des lignes équidistantes,

parallèles et globalement longitudinales. Quatre trous 10 sont gravés dans toute l'épaisseur du feuillet de base 2, à l'extérieur de la ligne formée par le dépôt de métal 15, en périphérie.

Comme représentés sur les figures 3 et 4, les feuillets intermédiaires 3 ont la mme forme que le feuillet de base 2. Ils ont aussi un encombrement hors tout de 215 mm de long, 69 mm de large, mais une épaisseur de 200 lim.

Comme représenté sur la figure 3, un feuillet intermédiaire comprend des zones gravées sur toute son épaisseur 5. Ces zones sont situées au niveau de ses extrémités longitudinales pour former des trous 10, au niveau des extrémités de ses bords longitudinaux pour former des échancrures 11 et au niveau de lignes équidistantes parafées et globalement longitudinales. Ces dernières sont au nombre de sept et sont destinées à former des canaux de transport gazeux 6. Les trois lignes les plus centrales sont plus longues que les autres et sont prolongées plus profondément dans la zone située entre les deux échancrures 11 disposées sur les deux bords longitudinaux opposés du feuillet intermédiaire 3. Toutes ces lignes débouchent, à chacune de leurs extrémités, sur une zone qui leur est transversale et gravée du premier niveau 7 jusqu'au deuxième niveau 8.

Ainsi, ces zones gravées du premier niveau 7 jusqu'au deuxième niveau 8 définissent des zones de capillarité, qui lorsqu'elles sont baignées par la phase liquide du fluide condensé à ce niveau, redistribuent le liquide dans tous les canaux capillaires 9.

Comme représenté à la figure 4, un feuillet intermédiaire 3 comprend aussi des zones gravées du premier niveau 7 jusqu'au deuxième niveau 8.

La distance entre les premier 7 et deuxième 8 niveaux est de 70 ßm. Autour de chaque zone gravée sur toute t'épaisseur 5, définissant un canal de transport gazeux 6, des zones sont gravées jusqu'au deuxième niveau 8, tout en laissant en périphérie et entre chaque canal 6, des zones non gravées, au premier niveau 7. Les zones gravées jusqu'au deuxième niveau 8 communiquent entre elles et avec les échancrures 11.

Le dépôt de métal 15 est réalisé en périphérie du feuillet et selon des

lignes globalement longitudinales, sur le premier niveau 7, selon la mme géométrie que le dépôt de métal 15 du feuillet de base 2.

Comme représenté à la figure 5, un feuillet supérieur 4 a une forme allongée, identique à celle du feuillet de base 2 et des feuillets intermédiaires 3. Ses longueur et largeur hors tout sont identiques à celles des feuillets de base 2 et intermédiaires 3. Son épaisseur est de 200 um. II comprend deux trous 10 à chacune de ses extrémités longitudinales.

Un feuillet de base 2, trois feuillets intermédiaires 3 et un feuillet supérieur 4 sont assemblés, par exemple suivant le procédé décrit ci- dessus, pour former un caloduc 50 ayant une épaisseur de l'ordre du millimètre (Fig. 6a). Ce caloduc 50 comprend sept canaux de transport gazeux 6. Huit canaux capillaires 9 débouchent sur chaque canal de transport gazeux 6 (Fig. 6b), soit 56 canaux capillaires 9 en tout. Chaque canal capillaire 9 a une section d'environ 70 um par 1 mm. Les côtes de la structure empilées schématiquement représentée à la figure 6, ne sont pas à l'échelle. La figure 6a en particulier, a une échelle très dilatée dans la direction perpendiculaire au plan des feuillets, pour faire apparaître les canaux capillaires 9. Cependant, si l'on dispose de trois feuillets intermédiaires 3 de 0,2 mm d'épaisseur, dans lesquels sont réalisées des zones gravées sur toute,'épaisseur 5 de 1 mm de large et d'un feuillet de base 2 dans lequel sont gravés des sillons de 70 pm de profondeur et de 3 mm de large et qu'on es empile en mettant les zones gravées en coïncidence, on obtient sept canaux de transport gazeux ayant une section de 1 mm de large sur 0,6 mm d'épaisseur.

Comme représenté à la figure 7, ce caloduc 50 est muni de queusots 13, ainsi que de bouchons 14 et est reporté sur un support 16 et recouvert d'un feuillet 17. Le support 16 est constitué d'une plaque de 220 mm de long, 76 mm de large et 10 mm d'épaisseur. Le feuillet 17 a une longueur et une largeur hors tout respectivement de 219 et 73 mm. Son épaisseur est de 1 mm.

Le caloduc 50 est maintenu sur le support 16 avec le feuillet 17 grâce à des pions 12.11 est chargé de poids isoles du feuillet 17 par des cales en

alumine qui permettent d'éviter le soudage des poids sur le feuillet 17. D'autres variantes du dispositif selon l'invention peuvent tre envisagées. Un tel dispositif peut, par exemple, comprendre plus de feuillets intermédiaires 3. Par exemple, au total le nombre de feuillets empilés pour former un caloduc 50 peut tre de 10 ou 20. De mme, les canaux capillaires 9 destinés au transport de la phase liquide du fluide par capillarité et les canaux de transport gazeux 6 peuvent tre réalisés de différentes manières. Par exemple, on a décrit ci-dessus un caloduc 50 avec un canal capillaire 9 situé de part et d'autre de chaque zone gravée sur toute l'épaisseur 5 des feuillets. Mais il peut n'tre prévu un canal capillaire 9 que d'un seul côté de chaque zone gravée sur toute l'épaisseur 5. On peut aussi superposer plusieurs caloducs 50, les uns sur les autres.

Les dispositifs décrits ci-dessus comprennent des feuillets en métal, mais on ne s'éloignera pas de l'esprit de l'invention si les feuillets sont en matériau plastique, composite, etc. Le matériau d'assemblage est alors choisi en conséquence. Ce peut tre une colle polymère, par exemple. 11 peut mme tre envisagé de réaliser des soudures entre les feuillets, par fusion, sans matériau d'assemblage.

II a été décrit ci-dessus des dispositifs selon l'invention dont les canaux capillaires 9 sont formés par gravure chimique de rainures dans un feuillet. Mais il peut aussi tre envisagé de réaliser ces rainures par dépôt d'un matériau en surépaisseur sur les feuillets.

Des dispositifs selon l'invention peuvent trouver de nombreuses applications en thermique spatiale, en avionique, en électronique, en informatique, etc.

Les méthodes mises en oeuvre dans le procédé décrit ci-dessus, en particulier le dépôt par galvanoplastie et la gravure chimique permettent de réaliser toutes sortes de géomètries avec des réseaux complexes de canaux, sans augmenter le nombre d'étapes de fabrication. Quel que soit le nombre de feuillets composant le dispositif selon l'invention, il peut n'tre mis en oeuvre qu'une seule étape de soudure.

De plus, un dispositif selon l'invention, aussi bien par sa forme que

par le type de procédé qui permet de le réaliser, permet leur intégration aisée à des circuits électroniques 20.

Comme illustré à la figure 8, des caloducs 50 disposés sur des circuits électroniques 20 permettent de refroidir des zones chaudes 21 sur lesquelles sont implantés des composants 22, générateurs de chaleur, en transportant la chaleur jusqu'à des zones de renvoi 23, mme s'il faut contourner des orifices ou d'autres composants 22.

Comme illustré à la figure 9, un circuit imprimé 20 en résine époxy peut tre cotte, à plat sur chaque face principale d'un caloduc 50, en prenant ce dernier en sandwich. Ainsi, les canaux de transport gazeux 6 et capillaires 9 du caloduc 50 transfèrent directement la chaleur, des zones du circuit imprimé 20 où se situent des composants 22 à refroidir, vers un rack 40 échangeur thermique ou un radiateur. Une pince thermique 41 assure la conduction de la chaleur entre le caloduc 50 et le rack 40 ou le radiateur. Le caloduc 50 joue donc ici le rôle de support pour le circuit imprimé 20 en plus de sa fonction de conducteur thermique. Avec une structure analogue à ce, le décrite de manière détaillée ci-dessus, dont l'épaisseur est inférieure à 3 mm, il est possible d'évacuer de l'ordre de 10 W/cm2 sur au moins 5 cm2.

Comme indiqué plus haut, ta faible épaisseur des dispositifs selon l'invention permet de les déformer pour certaines applications. Ainsi, comme illustré à la figure 10, un caloduc 50 peut tre conformé en soufflet, pour refroidir par exemple un détecteur mobile 30.11 suffit de placer ce soufflet de manière à avoir des pliures de ce soufflet perpendiculaires au plan dans lesquels s'effectuent à la fois le mouvement généré par un dispositif de déplacement vertical 31 et le mouvement généré par un dispositif de déplacement horizontal 32, le caloduc 50 reliant le détecteur 30 à un élément de renvoi de la chaleur 33.

Par ailleurs, des essais effectués avec un dispositif selon l'invention, du type de celui représenté sur la figure 1, c'est à dire à quatre étages, ont montré que l'effet caloduc n'était obtenu avec une bonne efficacité qu'en acceptant une différence de température élevée entre la source chaude et la source froide, en particulier pour des transferts de chaleur à flux élevé.

L'analyse des mécanismes d'échange, confirmée par des calculs numériques, montre que ce différentiel de température comporte essentiellement trois composantes : -un gradient de température entre la surface du dispositif au niveau de la source chaude et la surface d'évaporation (=46% du total) ; -un différentiel de température entre la surface d'évaporation et la surface de condensation du liquide (=8%) ; -un gradient de température entre la surface de condensation et la surface du dispositif au niveau de la source froide (= 46% du total).

L'importance des première et troisième composantes sont une conséquence de la faible conductivité thermique du fluide et de la concentration du flux au voisinage de la limite entre canaux capillaires 9 et canaux de transport gazeux 6. La deuxième composante est la seule fondamentalement liée au processus physique générateur du fonctionnement du dispositif selon l'invention, dans sa fonction de caloduc.

Pour réduire les effets néfastes des première et troisième composantes, on peut modifier la section des canaux capillaires 9 de la manière décrite ci-dessous. En coupe transverse, un canal capillaire 9 présente une forme globale en U avec deux parois de côté 25 parallèles correspondant aux branches du U et une paroi de fond 26. La paroi de fond 26 est perpendiculaire aux parois de côté 25 entre lesquelles elle s'étend.

Ainsi, chaque paroi de côté 25 a un bord longitudinal fié à la paroi de fond 26 et un bord longitudinal libre 27 ou 28 parallèle au bord précédent.

Comme on peut le comprendre d après la figure 11, plus les bords longitudinaux libres 27,28 sont décalés t'un par rapport à l'autre, plus le ménisque de séparation de la phase liquide et de la phase gazeuse donne par mouillage une surface importante. Cette surface du ménisque correspond à une surface d'évaporation S plus grande.

Le flux thermique F est défini par : <BR> <BR> <BR> F = Ph<BR> <BR> <BR> <BR> S<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> où Pth est la puissance thermique fournie au fluide dans le canal

capillaire 9.

Ceci permet d'obtenir la relation suivante entre le flux S, la <BR> <BR> <BR> <BR> conduction thermique , du fluide dans le canal capillaire 9 et le gradient de température AS entre les parois 25,26 du canal capillaire 9 et la surface d'évaporation S : <BR> <BR> <BR> <BR> F = Pth = #S ##<BR> <BR> <BR> <BR> S e où e est l'épaisseur de fluide assurant la conduction thermique (l'épaisseur e est égale à la moitié de la largeur du canal capillaire 9 dans celui-ci et diminue au fur et à mesure que l'on s'éloigne de la paroi de fond 26, d'un bord libre vers l'autre).

Cette relation peut encore s'écrire : as= A s2 P'h On remarque donc que la réduction de l'épaisseur e et/ou l'augmentation de la surface d'évaporation S (qui intervient au carré) conduit (sent) à une réduction importante de AS.

De mme, en augmentant la surface de condensation, par un décalage l'un par rapport à l'autre des bords longitudinaux libres 27,28, du côté de la source froide du dispositif selon l'invention, on réalise une réduction du gradient de température entre la surface de condensation et les parois 25,26 du canal capillaire 9.

L'augmentation des surfaces d'évaporation S et de condensation permet de réduire les première et troisième composantes citées du différentiel de température entre la source chaude et la source froide, grâce à une réduction de la concentration du flux au voisinage de la limite entre le canal capillaire 9 et le canal de transport gazeux 6.

Ceci permet d'augmenter proportionnellement te différentief de température entre la surface d'évaporation S et celle de condensation, c'est à dire la deuxième composante mentionnée ci-dessus. Par conséquent, les performances du dispositif selon l'invention s'en trouve améliorées.

De mme, tes différents canaux capillaires 9 peuvent tous avoir des

dimensions identiques. Mais, selon une variante avantageuse, ils peuvent avoir aussi des dimensions différentes, par exemple, dans le but particulier d'optimiser la conduction de la chaleur vers les zones de vaporisation où se situent les surfaces d'évaporation S.

En pratique, le décalage entre les bords longitudinaux libres 27,28 peut tre variable ou constant sur toute la longueur du canal capillaire 9.

Dans un dispositif conforme à la présente invention, constitué de plusieurs feuillets intermédiaires 3, il est avantageux de minimiser les trajets de conduction thermique dans la masse des feuillets de base 2, intermédiaires 3 et supérieur 4, entre la face du feuillet de base 2 ou celle du feuillet supérieur 4 et les parois de côtés 25 et de fond 26 de chaque canal capillaire 9.

Comme l'illustre la figure 12, une disposition et un empilement des feuillets 2,3,4 de manière à former un canal de transport gazeux 6 dont la section transverse est globalement triangulaire, avec de bords libres longitudinaux 27,28 en escalier, constitue une configuration qui permet de minimiser les trajets de conduction thermique mentionnés ci-dessus.

Par ailleurs, du côté de la source froide, il existe une autre variante avantageuse possible, pour le dispositif selon l'invention. En effet, les systèmes de collecte et de transfert de la chaleur qui servent de puits thermiques ne permettent généralement d'évacuer la chaleur que sous forme d'un flux thermique très faible, au niveau de la surface d'échange entre le dispositif et ces systèmes de collecte et de transfert thermique.

Donc pour augmenter la puissance thermique échangée, il faut augmenter cette surface d'échange.

Ceci peut tre par exemple obtenu en démultipliant, à proximité de la source froide, le nombre de conduits 51 constitués, pour chacun d'entre eux, d'un canal de transport gaezux 6 et de ses canaux capillaires 9 associés.

La figure 13 représente un exemple où deux ce ces conduits 51 sont dédoublés. Dans cet exemple, chaque conduit 51 est divisé, au niveau de la source froide, en deux ramifications 52. Chacune de ces deux ramifications

52 débouche sur un collecteur 53 reliant entre elles, au niveau de la source froide, toutes les ramifications 52 de tous les conduits 51. L'ensemble des ramifications 52 débouchant dans un conduit 51, doit avoir une section totale de canaux capillaires 9 suffisante pour que 1'ensemble du fluide condensé puisse revenir par capillarité, de la source froide à la source chaude, dans les différents canaux capillaires 9 des conduits 51 situés entre ces deux sources. Typiquement, la section totale ces différents canaux capillaires 9 des différentes ramifications 52 débouchant dans un conduit 51, est égale à celle de !'ensemble des canaux capillaires 9 de ce conduit 51.

L'ensemble des ramifications 52 constitue un condenseur.

Comme représenté sur la figure 14, les canaux capillaires 9 de chaque ramifications sont avantageusement superposés les uns aux autres de manière à ce que les bords libres longitudinaux 26,27 soient décollés les uns par rapport aux autres, comme décrit ci-dessus, afin d'augmenter la surface de condensation. Comme représenté aussi sur la figure 14, une disposition et un empilement des feuillets 2,3,4 de manière à former un canal de transport gazeux 6 triangulaire, au niveau des ramifications 52, constitue une configuration avantageuse qui permet de minimiser les trajets de conduction thermique mentionnés ci-dessus. Comme l'indiquent les flèches, sur cette figure, le flux thermique est très réparti.

Par ailleurs, pour que le dispositif selon l'invention fonctionne correctement, il est nécessaire de le remplir en fluide caloporteur avec précision. En effet, -si le remplissage était trop faible, une partie des canaux capillaires 9 serait asséchée et, compte tenu du principe de fonctionnement du dispositif selon l'invention, cet assèchement se produirait dans la partie du dispositif selon l'invention formant évaporateur, ce qui le rendrait le dispositif inopérant, mais -si le remplissage était trop important, une partie des canaux de transport gazeux 6 serait envahie par le fluide en excès et, compte tenu du mme principe, t'excès serait localisé dans ta partie du dispositif selon

,'invention formant le condenseur, ce qui le rendait également inopérant.

Or le volume de la partie capillaire est du mme ordre de grandeur que celle correspondant aux canaux de transport gazeux 6. Et le remplissage se fait avec un fluide « sous vide », c'est à dire sous la seule pression de vapeur saturante. Ceci favorise l'apparition de bulles de vapeur un peu partout dans le circuit de remplissage. La manipulation de la phase liquide du fluide caloporteur, en petites quantités, est donc très délicate. Par conséquent, la précision de remplissage n'est pas meilleure que plus ou moins dix pour cent, par rapport à la quantité visée de fluide liquide. Ce qui reste insuffisant pour éviter les problèmes mentionnés ci-dessus.

Pour obtenir un fonctionnement correct du dispositif selon l'invention malgré cette imprécision sur les quantités de remplissage, la Demanderesse propose d'aménager au moins un réservoir 54 ayant un volume comparable à celui d'un canal de transport gazeux 6 et sur lequel débouchent des canaux capillaires 9, qui le mettent en communication avec le reste du dispositif selon l'invention.

Le volume de 1'ensemble du ou des réservoir (s) 54 doit tre préférentiellement approximativement égal à vingt pour cent de la quantité de fluide liquide, visée pour le remplissage du dispositif selon l'invention, c'est à dire aussi approximativement vingt pour cent du volume capillaire du dispositif selon l'invention. Ainsi, le réservoir 54 constitue une réserve mais permet aussi d'accueillir le fluide en excès.

Chaque réservoir 54 doit tre situé dans la partie froide du dispositif selon l'invention. Mais il ne doit pas tre situé au point le plus froid, car si c'était le cas, il contriburait à réduire la pression capillaire ramenant le fluide liquéfié de la partie du dispositif selon l'invention formant le condenseur vers cette formant évaporateur.

Une disposition satisfaisante consiste à placer chaque réservoir 54 avec les ramifications 52 du condenseur. Dans cette situation, chaque reservoir 54 est tenu froid par le contact du dispositif selon l'invention avec la source froide externe. N'étant pas chauffé par la circulation du gaz, il est plus froid que les ramifications 52 du condenseur. Cependant, étant dans

leur voisinage, il est réchauffé par eux et ne peut tre beaucoup plus froid.

La figure 15 illustre une telle disposition. Selon cette disposition, un ensemble de deux réservoirs 54 est situé entre deux ensembles de deux ramifications 52. Chaque réservoir 54 est entouré d'une zone de canaux capillaires 9, débouchant sur le collecteur 53 communiquant avec les quatre ramifications 52.