Brevet FR3150279A1 — publié le 20241227

L’invention concerne un dispositif de distribution de fluide (1) formant collecteur pour un système de refroidissement (100) fluide/fluide de composants électroniques, en particulier de composants électroniques d’au moins un serveur informatique, le dispositif comprenant : - Une plaque de fond (2), formant le fond du collecteur, - une plaque formant couvercle (3) du collecteur et comprenant des orifices de distribution de fluide (30), - une plaque intermédiaire (4) comprenant au moins deux orifices de canalisation (40), ladite plaque intermédiaire étant interposée entre ladite plaque de fond et ladite plaque formant couvercle de façon à ce que chaque orifice (40) de la plaque intermédiaire (4) soit disposé en regard d’au moins deux orifices de distribution de fluide de façon à former avec la plaque de fond et la plaque de couvercle un canal de fluide (5) configuré pour acheminer le fluide d’un orifice de distribution de fluide à un autre, le dispositif étant caractérisé en ce que chaque plaque est plane. Figure pour l’abrégé : Fig. 1 Dispositif de régulation thermique, et dispositif comprenant un dispositif de régulation thermique La présente invention concerne un dispositif de régulation thermique, et un dispositif comprenant un dispositif de régulation thermique de composants électriques et/ou électroniques, notamment dans le domaine des serveurs informatiques. Les composants susceptibles d’être concernés par la présente invention peuvent être des composants de serveurs informatiques. L’invention trouve une application avantageuse dans le domaine des dispositifs de régulation thermique d’un dispositif ou module d’électronique de puissance, c’est-à-dire comportant des composants électroniques de puissance. Les matériels informatiques sont des équipements capables de recevoir, transmettre, stocker ou encore traiter des informations numériques et/ou analogiques. Ces matériels informatiques sont aujourd’hui utilisés par un très grand nombre d’infrastructures pour assurer, par exemple, la gestion des données. Ces matériels informatiques sont réunis au sein de centres de données informatiques centralisant les informations. Ces centres de données informatiques sont communément désignés sous le terme de baies de serveurs, ou en anglais « server racks ». De telles baies de serveurs se présentent généralement sous la forme d’armoires comprenant une pluralité de rails ou de tiroirs sur lesquels sont disposés des matériels informatiques parallèlement les uns aux autres. Lors de leur fonctionnement, les matériels informatiques produisent de la chaleur. La chaleur émise par les différents matériels informatiques du centre de données informatiques doit être évacuée pour maintenir un fonctionnement optimal des différents équipements du centre de données informatiques. En effet, une évacuation insuffisante de la chaleur peut entraîner une surchauffe des matériels informatiques. Cette surchauffe peut entraîner des dommages irréversibles sur le matériel informatique, par exemple, en dilatant certains composants internes. Par ailleurs, certains matériels informatiques comprennent une batterie intégrée pouvant être endommagée par l’effet de la chaleur. Dans le domaine des serveurs informatiques, il est connu de mettre en place des moyens d’évacuation de cette chaleur générée par les matériels informatiques, par exemple, au moyen d’un flux d’air circulant au sein de chacun des compartiments de la baie de serveurs dans lesquels sont disposés les matériels informatiques, le flux d’air opérant un échange de calories directement avec le matériel informatique. Bien qu’équipant une large gamme de centre de données informatiques, cette technique ne permet cependant pas de refroidir suffisamment des installations produisant une grande quantité de chaleur. Par ailleurs, cette technique est très consommatrice en énergie. Il est également connu de refroidir des composants électriques ou électroniques, et notamment des serveurs informatiques, au moyen d’un système de refroidissement par un liquide tel que de l’eau, par exemple de l’eau glycolée, ou un système dans lequel un liquide diélectrique est projeté sur le matériel informatique. Le fluide dirigé vers le matériel informatique est destiné à récupérer des calories produites par le matériel informatique en fonctionnement, ce fluide pouvant être diélectrique pour éviter des courts-circuits avec les composants électriques ou électroniques du matériel informatique. Un dispositif de refroidissement dédié au refroidissement du fluide peut alors être intégré au sein de l’installation informatique afin de refroidir efficacement celle-ci. Ces installations connues refroidissant les matériels informatiques au moyen d’un fluide liquide dirigé vers le matériel informatique font intervenir des éléments permettant de guider le fluide jusqu’aux matériels informatiques tels que des flexibles. La mise en place de telles installations est complexe et fastidieuse puisqu’il convient de positionner chacun des flexibles par rapport au matériel informatique dont il faut réguler la température, et il peut en résulter un positionnement des flexibles guidant le fluide diélectrique peu fiable. Par ailleurs, ces flexibles peuvent être endommagés lors de cette mise en place ou lorsque les différents éléments constitutifs de l’installation sont manipulés. En outre, ces installations présentent un fort encombrement qui empêche notamment un bon rendement efficacité/encombrement. La présente invention a pour objectif de pallier au moins partiellement un ou plusieurs des inconvénients précités en proposant un dispositif de distribution de fluide compact et fiable pour un système de refroidissement de composants électroniques. Cette problématique est résolu par un dispositif de distribution de fluide formant collecteur pour un système de refroidissement fluide/fluide de composants électroniques, en particulier de composants électroniques d’au moins un serveur informatique, le dispositif comprenant : - Une plaque de fond, formant le fond du collecteur, - une plaque formant couvercle du collecteur et comprenant des orifices de distribution de fluide, - une plaque intermédiaire comprenant au moins deux orifices de canalisation, ladite plaque intermédiaire étant interposée entre ladite plaque de fond et ladite plaque formant couvercle de façon à ce que chaque orifice de la plaque intermédiaire soit disposé en regard d’au moins deux orifices de distribution de fluide de façon à former avec la plaque de fond et la plaque de couvercle un canal de fluide configuré pour acheminer le fluide d’un orifice de distribution de fluide à un autre, le dispositif étant caractérisé en ce que chaque plaque est plane. Avantageusement, cela permet de distribuer les différents fluides du système de refroidissement par un dispositif particulièrement compact et facile à produire. De façon particulièrement avantageuse, ce dispositif est assemblé par brasage. Cela permet avantageusement d’assembler le dispositif de façon particulièrement aisée. Le dispositif de distribution de fluide peut en outre comporter une ou plusieurs caractéristiques suivantes décrites ci-après, prises séparément ou en combinaison. Les deux orifices de canalisation forment chacun un canal configuré pour être traversé par un premier fluide et par un second fluide. La plaque de fond, et la plaque formant couvercle présentent chacune une épaisseur comprise entre 0.5mm et 3mm, notamment 1mm. La plaque intermédiaire présente une épaisseur comprise entre 2mm et 12mm, notamment 5mm. La plaque intermédiaire présente des parois autour des orifices présentant une largeur d’au moins 3mm, de préférence d’au moins 12mm. Cela permet avantageusement de réduire le risque de fuite et d’améliorer la résistance à la pression et ainsi réduire le risque de déformation du dispositif. La plaque intermédiaire est fixée à la plaque de fond et à la plaque formant couvercle par brasage. Le dispositif de distribution comprend en outre pour chaque orifice de canalisation (40) un connecteur d’entrée de fluide et un connecteur de sortie de fluide communiquant avec des orifices de distribution de fluide en regard d’un même orifice de canalisation. La plaque formant couvercle du collecteur comprend un orifice de contournement en regard et communiquant avec un orifice de canalisation, le dispositif comprenant en outre un connecteur de contournement communiquant avec ledit orifice de contournement et l’orifice de canalisation. Avantageusement, l’orifice de contournement permet une meilleure gestion du débit et de la pression. L’utilisation d’une valve de contournement, par exemple une valve à solénoïde qui s’ouvre et se faire en fonction des besoins de refroidissement du serveur, permet d’améliorer la gestion des paramètres de refroidissement. Le dispositif de distribution comprend un support de valve interposé entre la plaque formant couvercle d’un côté, et au moins un connecteur, de préférence un connecteur de sortie/entrée de fluide et un connecteur de contournement et/ou une valve de contournement, de l’autre côté, Avantageusement, la valve de contournement est notamment connectée au connecteur de contournement. La plaque intermédiaire comprend au moins un appendice qui s’étend au moins partiellement dans au moins un, de préférence chaque orifice de canalisation de la plaque intermédiaire. L’appendice permet de séparer au moins partiellement l’orifice de canalisation en deux canaux, ce qui permet avantageusement d’améliorer fortement la résistance à la pression et ainsi réduire le risque de déformation du dispositif. Au moins un appendice s’étend sur la totalité de l’orifice de canalisation. Le même fluide circule dans les deux canaux formés par l’appendice séparant ledit orifice de canalisation en deux. Avantageusement, cela permet d’améliorer fortement la résistance à la pression. Au moins un appendice s’étend seulement partiellement dans l’orifice de canalisation. Avantageusement, un des orifices de canalisation, particulièrement un orifice de canalisation connecté avec une valve de contournement, présente un appendice qui ne s’étend que partiellement dans ledit orifice de canalisation, ce qui permet d’avoir une bonne résistance à la pression tout en conservant une zone ne présentant qu’un canal, zone dans laquelle la valve est alors connectée plutôt que dans la zone ou les canaux sont divisés. Il est en effet plus simple et fiable de ponctionner du fluide dans la zone de canal unique que dans la zone comprenant plusieurs canaux. L’appendice est en contact avec la plaque de fond et la plaque formant couvercle. L’appendice présente une largeur d’au moins 0.5mm, de préférence au moins 7.5mm. L’appendice présente une largeur présentant au maximum 60% de la largeur de l’orifice. L’invention concerne en particulier un système de refroidissement comprenant un dispositif de refroidissement tel que décrit précédemment. L’invention propose également un procédé d’assemblage d’un dispositif de distribution formant collecteur tel que décrit précédemment, qui comprend les étapes suivantes : Fournir une plaque de fond, une plaque formant couvercle et une plaque intermédiaire, Superposer les différentes plaques de façon à ce que la plaque intermédiaire soit interposée entre ladite plaque de fond et ladite plaque formant couvercle et de façon à ce que chaque orifice de la plaque intermédiaire fait face à au moins deux orifices de distribution de fluide de façon à former avec la plaque de fond et la plaque de couvercle un canal de fluide configuré pour acheminer le fluide d’un orifice de distribution de fluide à un autre, Fixer les 3 plaques de manière irréversible, la fixation étant réalisée de préférence par brasage ou par soudure laser, encore préférentiellement par brasage. D’autres avantages et caractéristiques de l’invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante donnée à titre d’exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés parmi lesquels : illustre de façon schématique un dispositif de distribution de fluide selon un premier mode de réalisation de l’invention. illustre de façon schématique un détail du dispositif de distribution de fluide selon le premier mode de réalisation de l’invention. illustre de façon schématique un détail d’une partie du dispositif de distribution de fluide en vue de haut selon le premier mode de réalisation de l’invention. illustre de façon schématique un autre détail d’une partie du dispositif de distribution de fluide selon un second mode de réalisation de l’invention. illustre de façon schématique en vue éclatée le dispositif de distribution de fluide selon le premier mode de réalisation de l’invention. illustre de façon schématique un système de régulation thermique comprenant le dispositif de distribution de fluide selon un mode de réalisation de l’invention. Sur ces figures, les éléments identiques portent les mêmes numéros de référence. Les réalisations suivantes sont des exemples. Bien que la description se réfère à un ou plusieurs modes de réalisation, ceci ne signifie pas nécessairement que chaque référence concerne le même mode de réalisation, ou que les caractéristiques s’appliquent uniquement à un seul mode de réalisation. De simples caractéristiques de différents modes de réalisation peuvent également être combinées ou interchangées pour fournir d’autres réalisations. Dans la description, on peut indexer certains éléments, par exemple premier élément ou deuxième élément. Dans ce cas, il s’agit d’un simple indexage pour différencier et dénommer des éléments proches mais non identiques. Cette indexation n’implique pas une priorité d’un élément par rapport à un autre et on peut aisément interchanger de telles dénominations sans sortir du cadre de la présente invention. Cette indexation n’implique pas non plus un ordre dans le temps. La représente schématiquement un mode de réalisation d’un dispositif de distribution (1) formant collecteur pour un système de refroidissement (100) fluide/fluide de composants électroniques, en particulier de composants électroniques d’au moins un serveur informatique, le dispositif comprenant : - Une plaque de fond (2), formant le fond du collecteur, - une plaque formant couvercle (3) du collecteur et comprenant des orifices de distribution de fluide (30), - une plaque intermédiaire (4) comprenant au moins deux orifices de canalisation (40), ladite plaque intermédiaire étant interposée entre ladite plaque de fond et ladite plaque formant couvercle de façon à ce que chaque orifice (40) de la plaque intermédiaire (4) soit disposé en regard d’au moins deux orifices de distribution de fluide de façon à former avec la plaque de fond et la plaque de couvercle un canal de fluide (5) configuré pour acheminer le fluide d’un orifice de distribution de fluide à un autre, le dispositif étant caractérisé en ce que chaque plaque est plane. Dans certains modes de réalisation, les deux orifices de canalisation forment chacun un canal configuré pour être traversé par un premier fluide et par un second fluide. Dans certains modes de réalisation, la plaque de fond (2), et la plaque formant couvercle (3) présentent chacune une épaisseur (e1) comprise entre 0.5mm et 3mm, notamment 1mm. Dans certains modes de réalisation, la plaque intermédiaire (4) présente une épaisseur (e2) comprise entre 2mm et 12mm, notamment 5mm. Dans certains modes de réalisation, la plaque intermédiaire (4) présente des parois autour des orifices (40) présentant une largeur (L1) d’au moins 3mm, de préférence d’au moins 12mm. Dans certains modes de réalisation, la plaque intermédiaire (4) est fixée à la plaque de fond (2) et à la plaque formant couvercle (3) par brasage. Dans certains modes de réalisation, le dispositif de distribution (1) comprend en outre pour chaque orifice de canalisation (40) un connecteur d’entrée de fluide (6) et un connecteur de sortie de fluide (7) communiquant avec des orifices de distribution de fluide (30) en regard d’un même orifice de canalisation. Dans certains modes de réalisation, la plaque formant couvercle (3) du collecteur comprend un orifice de contournement (31) en regard et communiquant avec un orifice de canalisation (40), le dispositif comprenant en outre un connecteur de contournement (310) communiquant avec ledit orifice de contournement (31) et l’orifice de canalisation (40). Avantageusement, l’orifice de contournement permet une meilleure gestion du débit et de la pression. L’utilisation d’une valve de contournement, par exemple une valve à solénoïde qui s’ouvre et se faire en fonction des besoins de refroidissement du serveur, permet d’améliorer la gestion des paramètres de refroidissement. Dans certains modes de réalisation, le dispositif de distribution (1) comprend un support de valve (8) interposé entre la plaque formant couvercle (3) d’un côté, et au moins un connecteur, de préférence un connecteur de sortie/entrée de fluide (6, 7) et un connecteur de contournement (310) et/ou une valve de contournement, de l’autre côté, Avantageusement, la valve de contournement est notamment connectée au connecteur de contournement (310). Dans certains modes de réalisation, la plaque intermédiaire comprend au moins un appendice (41) qui s’étend au moins partiellement dans au moins un, de préférence chaque orifice de canalisation (40) de la plaque intermédiaire (4). Dans certains modes de réalisation, l’appendice (41) est en contact avec la plaque de fond (2) et la plaque formant couvercle (3). Dans certains modes de réalisation, l’appendice (41) présente une largeur d’au moins 0.5mm, de préférence au moins 7.5mm. Dans certains modes de réalisation, un système de refroidissement (100) comprend un dispositif de refroidissement tel que décrit précédemment. Dans certains modes de réalisation, un procédé d’assemblage d’un dispositif de distribution (1) formant collecteur tel que décrit précédemment, comprend les étapes suivantes : - Fournir une plaque de fond (2), une plaque formant couvercle (3) et une plaque intermédiaire (4), - Superposer les différentes plaques de façon à ce que la plaque intermédiaire (4) soit interposée entre ladite plaque de fond (2) et ladite plaque formant couvercle (3) et de façon à ce que chaque orifice (40) de la plaque intermédiaire (4) fait face à au moins deux orifices de distribution de fluide (30) de façon à former avec la plaque de fond (2) et la plaque de couvercle (3) un canal de fluide (5) configuré pour acheminer le fluide d’un orifice de distribution (30) de fluide à un autre, - Fixer les 3 plaques de manière irréversible, la fixation étant réalisée de préférence par brasage ou par soudure laser, encore préférentiellement par brasage. Le dispositif de distribution présente un orifice traversant (9) séparant les orifices de canalisation du premier et second fluide. Cela permet avantageusement de réduire le poids du dispositif tout en permettant de faciliter la préhension des différentes plaques et du dispositif complet avant, pendant et après assemblage desdites plaques. Un autre avantage de cet orifice est de s’assurer du non mélange des deux fluides. Ainsi, avantageusement, si le dispositif présente une fuite, celle-ci provoquera une fuite de fluide à l’extérieur du dispositif mais les fluides ne seront pas mélangés. Cela permet avantageusement de conserver une bonne régulation thermique malgré la fuite. En outre, dans le cas de l’utilisation d’un fluide diélectrique, une fuite extérieure ne pose pas de problème de sécurité car il ne peut y avoir de court-circuit provoqué par le contact du fluide avec un composant électronique. Comme représenté à titre d’exemple non limitatif à la et à la en vue éclatée, le dispositif de distribution peut comprendre un certain nombre de connexions lui permettant de connecter et distribuer plusieurs circuits de fluides. Les différents composants du dispositif de distribution peuvent être par exemple fixés assemblés par brasage ou par soudure laser, et peuvent ainsi être assemblés facilement dans un dispositif de refroidissement. La représente un mode de réalisation de la plaque intermédiaire 4 qui est la plaque qui permet de définir les canaux (5) grâce à la forme des orifices de canalisation (40). Cette plaque peut à titre d’exemple être usinée, fraisée, ou par découpe laser afin de former ces orifices. La plaque est ensuite assemblée avec la plaque formant couvercle (3), comme représenté à la , et avec la plaque de fond (2). Un mode de réalisation de la plaque intermédiaire 4 du dispositif de distribution 1 est représentée de façon à montrer le sens du fluide au sein du dispositif. Avantageusement, dans certains modes de réalisation, les fluides circulants dans les canaux ont un sens opposé. Dans le mode de réalisation représenté à la , un appendice 41 s’étend seulement partiellement dans l’orifice de canalisation 40 de façon à former deux canaux 5 qui se rejoignent avant le connecteur d’entrée (ou de sortie). Un deuxième appendice 41 s’étend totalement dans l’orifice de canalisation 40 de façon à former deux canaux 5 complètement séparés. Comme représenté à titre d’exemple non limitatif à la , le dispositif de distribution est de préférence configure pour être place au fond d’un boitier comprenant le dispositif de refroidissement. Ainsi, même dans les cas où le fluide n’est pas un fluide diélectrique, une fuite à l’extérieure du dispositif ne présente que peu de risqué car seul le fond du boitier va être touché par le fluide, à l’inverse des situations ou classiques ou un tube de distribution amène le fluide, et est donc nécessairement plus encombrant dans l’axe vertical, avec des fuites pouvant être localisées plus haut, donc plus près des composants électroniques. Le dispositif comprend en outre des pions de guidage et/ou des ouvertures formant guide (10) configuré pour permettre l’alignement des trois plaques ensemble pour permettre leur assemblage. Légende Dispositif de distribution de fluide (1) plaque de fond (2) plaque formant couvercle (3) orifices de distribution de fluide (30) orifice de contournement (31) plaque intermédiaire (4) orifices de canalisation (40) appendice (41) canal de fluide (5) connecteur d’entrée de fluide (6) connecteur de sortie de fluide (7) support de valve (8) orifice traversant (9) pions de guidage et/ou des ouvertures formant guide (10) épaisseur de la plaque de fond et de la plaque formant couvercle (e1) épaisseur de la plaque intermédiaire (e2) Dispositif de distribution de fluide (1) formant collecteur pour un système de refroidissement (100) fluide/fluide de composants électroniques, en particulier de composants électroniques d’au moins un serveur informatique, le dispositif comprenant : - Une plaque de fond (2), formant le fond du collecteur, - une plaque formant couvercle (3) du collecteur et comprenant des orifices de distribution de fluide (30), - une plaque intermédiaire (4) comprenant au moins deux orifices de canalisation (40), ladite plaque intermédiaire étant interposée entre ladite plaque de fond et ladite plaque formant couvercle de façon à ce que chaque orifice (40) de la plaque intermédiaire (4) soit disposé en regard d’au moins deux orifices de distribution de fluide de façon à former avec la plaque de fond et la plaque de couvercle un canal de fluide (5) configuré pour acheminer le fluide d’un orifice de distribution de fluide à un autre, le dispositif étant caractérisé en ce que chaque plaque est plane. Dispositif selon la revendication précédente, dans lequel les deux orifices de canalisation forment chacun un canal configuré pour être traversé par un premier fluide et par un second fluide. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la plaque de fond (2), et la plaque formant couvercle (3) présentent chacune une épaisseur (e1) comprise entre 0.5mm et 3mm, notamment 1mm. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la plaque intermédiaire (4) présente une épaisseur (e2) comprise entre 2mm et 12mm, notamment 5mm. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la plaque intermédiaire (4) présente des parois autour des orifices (40) présentant une largeur (L1) d’au moins 3mm, de préférence d’au moins 12mm. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la plaque intermédiaire (4) est fixée à la plaque de fond (2) et à la plaque formant couvercle (3) par brasage. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le dispositif de distribution (1) comprend en outre pour chaque orifice de canalisation (40) un connecteur d’entrée de fluide (6) et un connecteur de sortie de fluide (7) communiquant avec des orifices de distribution de fluide (30) en regard d’un même orifice de canalisation. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la plaque formant couvercle (3) du collecteur comprend un orifice de contournement (31) en regard et communiquant avec un orifice de canalisation (40), le dispositif comprenant en outre un connecteur de contournement (310) communiquant avec ledit orifice de contournement (31) et l’orifice de canalisation (40). Dispositif selon la revendication précédente, dans lequel le dispositif de distribution (1) comprend un support de valve (8) interposé entre la plaque formant couvercle (3) d’un côté, et au moins un connecteur, de préférence un connecteur de sortie/entrée de fluide (6, 7) et un connecteur de contournement (310) et/ou une valve de contournement, de l’autre côté, Avantageusement, la valve de contournement est notamment connectée au connecteur de contournement (310). Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la plaque intermédiaire comprend au moins un appendice (41) qui s’étend au moins partiellement dans au moins un, de préférence chaque orifice de canalisation (40) de la plaque intermédiaire (4). Dispositif selon la revendication précédente, dans lequel l’appendice (41) est en contact avec la plaque de fond (2) et la plaque formant couvercle (3). Dispositif selon l’une des revendications 10 à 11, dans lequel l’appendice (41) présente une largeur d’au moins 0.5mm, de préférence au moins 7.5mm. Système de refroidissement (100) comprenant un dispositif de refroidissement selon l’une des revendications précédentes. Procédé d’assemblage d’un dispositif de distribution (1) formant collecteur selon l’une des revendications 1 à 12, qui comprend les étapes suivantes : Fournir une plaque de fond (2), une plaque formant couvercle (3) et une plaque intermédiaire (4), Superposer les différentes plaques de façon à ce que la plaque intermédiaire (4) soit interposée entre ladite plaque de fond (2) et ladite plaque formant couvercle (3) et de façon à ce que chaque orifice (40) de la plaque intermédiaire (4) fait face à au moins deux orifices de distribution de fluide (30) de façon à former avec la plaque de fond (2) et la plaque de couvercle (3) un canal de fluide (5) configuré pour acheminer le fluide d’un orifice de distribution (30) de fluide à un autre, Fixer les 3 plaques de manière irréversible, la fixation étant réalisée de préférence par brasage ou par soudure laser, encore préférentiellement par brasage.