Brevet FR3161733A1 — publié le 20251031

L’invention concerne un dispositif de régulation thermique (100) d’un fluide pour le refroidissement de composants électroniques, en particulier de composants électroniques d’au moins un serveur informatique, le dispositif (100) comprenant: - au moins deux échangeurs de chaleur (1), notamment des condenseurs, les échangeurs (1) étant disposés en parallèle de façon à diviser le flux de fluide à refroidir en deux, chaque échangeur (1) comprenant une paroi extérieure (11) parallèle à une paroi intérieure (12) faisant face à la paroi intérieure (12) de l’autre échangeur, - les deux échangeurs étant reliés par des collecteurs (2) disposés entre les parois intérieures (12) des deux échangeurs (1), des joints (20), étant en outre disposés à la jonction entre chaque collecteur (2) et chaque échangeur de chaleur (1) - le dispositif (100) étant caractérisé en ce que l’assemblage des deux échangeurs (1) et des collecteurs (2) est fixé par au moins deux supports de fixation horizontale (3). Figure pour l’abrégé : Fig. 1 Dispositif de régulation thermique, et Système comprenant un dispositif de régulation thermique La présente invention concerne un dispositif de régulation thermique, et un système comprenant un dispositif de régulation thermique d’un fluide pour le refroidissement 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 fluide pour le refroidissement d’un dispositif ou module d’électronique de puissance, c’est-à-dire comportant des composants électroniques de puissance, ou directement pour lesdits dispositifs ou modules d’électronique 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. 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 demande un niveau élevé de refroidissement, ainsi qu’une pompe présentant une puissance relativement élevée. Un dispositif de régulation thermique dédié au refroidissement du fluide peut alors être intégré au sein de l’installation informatique afin de refroidir efficacement celle-ci en limitant l’encombrement. Dans ce contexte, la présente invention vise à proposer un dispositif de régulation thermique d’un fluide présentant au moins deux échangeurs de chaleurs en parallèle afin de limiter les pertes de charges. La fiabilité des connexions entre ces deux échangeurs est à la fois primordiale, étant donné le contexte de l’installation électrique, et ces connexions ainsi que l’assemblage global doit être facilité. La présente invention a pour objectif de répondre à ces besoins et à pallier au moins partiellement un ou plusieurs des inconvénients de l’art antérieur en proposant d’utiliser des supports de fixation additionnels simples à assembler plutôt que par exemple une soudure, notamment complexe à réaliser dû au manque d’accessibilité entre les deux échangeurs de chaleur. L’utilisation de joints toriques à la place de soudures nécessite ainsi ces supports supplémentaires. La présente invention facilite également la maintenance en permettant de remplacer facilement un échangeur de chaleur par un autre sans équipement ou procédé spécifique. En effet, la maintenance grâce à la présente invention ne consisterait qu'en un simple démontage par un procédé simple. L’invention propose différents modes de réalisation pour répondre à cette problématique. L’invention propose également un procédé d’assemblage du dispositif de régulation thermique. À cet effet, l’invention a pour objet un dispositif de régulation thermique (100) d’un fluide pour le refroidissement de composants électroniques, en particulier de composants électroniques d’au moins un serveur informatique, le dispositif (100) comprenant: - au moins deux échangeurs de chaleur (1) bi-fluides permettant chacun d’échanger de la chaleur entre un fluide réfrigérant et un fluide caloporteur, formant notamment des condenseurs, les échangeurs (1) étant disposés en parallèle de façon à diviser les flux de fluide à refroidir en deux, chaque échangeur (1) comprenant une paroi extérieure (11) parallèle à une paroi intérieure (12) faisant face à la paroi intérieure (12) de l’autre échangeur, et la paroi intérieure de chaque échangeur (1) comprenant en outre une entrée et une sortie de fluide réfrigérant, et une entrée et une sortie de fluide caloporteur, de façon à former un circuit de fluide réfrigérant et un circuit de fluide caloporteur, - les deux échangeurs étant reliés par quatre collecteurs (2) disposés entre les parois intérieures (12) des deux échangeurs (1) et reliant les entrées de fluide respectives de chaque échangeur et les sorties de fluide respectives de chaque échangeur, des joints (20), notamment des joints toriques (20), étant en outre disposés à la jonction entre chaque collecteur (2) et chaque échangeur de chaleur (1), - le dispositif (100) étant caractérisé en ce que l’assemblage des deux échangeurs (1) et des collecteurs (2) est fixé de manière réversible aux entrées et sortie de fluide par au moins deux supports de fixation horizontale (3) configuré pour empêcher les échangeurs de chaleurs de s’éloigner l’un de l’autre lors de leur utilisation.. Ainsi, les supports de fixation horizontale permettent d’obtenir une fiabilité et une étanchéité à moindre coût car ne nécessitant pas de soudure, sans complexité additionnelle et sans augmenter significativement l’encombrement global du dispositif. Le dispositif est ainsi facilement assemblable, et il est possible de proposer un dispositif aisément modulable et évolutif en fonction des besoins, en rajoutant un ou plusieurs échangeurs, collecteurs, et supports de fixation horizontale en restant dans le principe de l’invention. Le dispositif de régulation peut en outre comporter une ou plusieurs caractéristiques suivantes décrites ci-après, prises séparément ou en combinaison. Les échangeurs de chaleur bi-fluides présente des embouts de type femelle formant les entrées et sorties de fluides des échangeurs de chaleur bi-fluides, les embouts de type femelle se faisant face deux à deux, les collecteurs présentant des embouts de type mâle complémentaire desdits embouts de type femelle, les joints étant disposés entre les embouts mâle et femelle. Cela permet avantageusement un assemblage facilité. Les joints sont disposés sur les collecteurs. Cela permet avantageusement d’avoir des échangeurs pouvant être réalisés en un seul matériau, et permet une plus grande flexibilité. Chaque support de fixation (3) est configuré pour être fixé sur des embouts d’entrée et de sortie des échangeurs de chaleur bi-fluide une fois les collecteurs de fluide caloporteur et de fluide réfrigérant connectés auxdits embouts, de façon à empêcher l’éloignement des embouts d’entrée et de sortie les uns des autres. Ainsi, les supports de fixation maintenant l’ensemble de l’assemble ne sont en contact qu’avec les échangeurs eux-mêmes, qui sont en général des pièces robustes, le plus souvent métalliques. Cela simplifie l’assemble tout en garantissant la fiabilité de l’assemblage. Chaque support de fixation présentant des encoches, notamment circulaires, complémentaire des embouts de types femelle, lesdits embouts de type femelle présentant en outre un épaulement, notamment à leur extrémité, de plus grand diamètre que ladite encoche, configuré pour être en contact avec le support de fixation de façon à empêcher l’éloignement desdits embouts femelles entre eux. Ainsi, le support de fixation est conformé pour être facilement assemblable de façon réversible, tout en bloquant complètement le mouvement de translation vers l’extérieur entre les échangeurs. Ce système ingénieux permet en outre de retirer facilement le support lorsque les échangeurs ne sont pas utilisés. A l’inverse, celui-ci est bloqué lorsque les échangeurs sont utilisés, les pressions liées à la circulation des fluides créant des forces qui poussent les échangeurs à s’éloigner mais sont retenus par ledit support, ce qui a pour avantage supplémentaire le verrouillage du support sur lesdits échangeurs. Chaque support de fixation est connecté à deux entrées d’un des circuits de fluides et à deux sorties de l’autre circuit de fluide. Avantageusement, cela permet de n’avoir que deux éléments de fixation, un par paire d’entrées ou de sorties, ce qui peut permettre de simplifier la conception lorsque les contraintes d’encombrement sont très importantes. Les deux circuits de fluide réfrigérant caloporteur présentent des sens de circulation inversés. On comprend ainsi que les collecteurs d’entrée de chaque circuit de fluide sont présents à des extrémités opposées des échangeurs de chaleur bi-fluides. Cela permet d’optimiser les échanges thermiques entre les deux fluides. Les supports de fixation horizontale (3) sont disposés à des extrémités longitudinales des parois intérieures. Les supports de fixation horizontale se font face. Les parois intérieures des deux échangeurs sont distantes l’une de l’autre d’une distance comprise entre 30mm et 200mm, de préférence 50mm et 130mm. Avantageusement, cet espace entre les échangeurs est utilisé pour mettre le contrôleur et/ou l'électronique en profitant du fait que les parois externes des échangeurs sont froides grâce au liquide de refroidissement, ce qui permet aussi de réguler la température de fonctionnement de l'électronique. Les échangeurs de chaleurs présentent des formes de parallélépipèdes. L’invention peut encore concerner une unité de régulation thermique comprenant un boitier comprenant au moins un dispositif de régulation thermique (100) décrit ci-dessus, les supports de fixation (3) comprenant des moyens de fixations audit boitier L’invention peut encore concerner un système de régulation thermique d’au moins un serveur, comprenant un circuit de fluide de refroidissement configuré pour refroidir l’au moins un serveur, caractérisé en ce qu’il comporte une unité de régulation thermique ou un dispositif de régulation thermique tels que décrits précedemment, l’unité ou le dispositif étant configuré pour refroidir ledit fluide du circuit. L’invention peut encore concerner un procédé d’assemblage d’un dispositif de régulation thermique tel que décrit précédemment, qui comprend les étapes suivantes : Fournir deux échangeurs de chaleurs bi-fluides, Connecter les échangeurs de chaleurs par des collecteurs placés entre lesdits échangeurs, Fixer au moins deux support de fixation horizontale entre respectivement les entrées et sorties des circuits de fluide de façon à empêcher les échangeurs de chaleurs de s’éloigner l’un de l’autre, notamment au niveau des embouts des entrées et sorties de fluide. 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 : FIG. 1 illustre de façon schématique un dispositif de régulation thermique de composants ou modules à réguler thermiquement assemblé, selon un premier mode de réalisation de l’invention, ainsi que le détail d’un support de fixation horizontal. FIG. 2 illustre de façon schématique un dispositif de régulation thermique de composants ou modules à réguler thermiquement sans les supports de fixation horizontale. FIG. 3 illustre de façon schématique une partie du dispositif de régulation thermique avant assemblage et sans support de fixation horizontale, en vue éclatée, afin de représenter les joints toriques. 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 FIG. 1 représente schématiquement un premier mode de réalisation de dispositif de régulation thermique (100) d’un fluide pour le refroidissement de composants électroniques, en particulier de composants électroniques d’au moins un serveur informatique, le dispositif (100) comprenant: - au moins deux échangeurs de chaleur (1) bi-fluides permettant chacun d’échanger de la chaleur entre un fluide réfrigérant et un fluide caloporteur, formant notamment des condenseurs, les échangeurs (1) étant disposés en parallèle de façon à diviser les flux de fluide à refroidir en deux, chaque échangeur (1) comprenant une paroi extérieure (11) parallèle à une paroi intérieure (12) faisant face à la paroi intérieure (12) de l’autre échangeur, et la paroi intérieure de chaque échangeur (1) comprenant en outre une entrée et une sortie de fluide réfrigérant, et une entrée et une sortie de fluide caloporteur, de façon à former un circuit de fluide réfrigérant et un circuit de fluide caloporteur, - les deux échangeurs étant reliés par quatre collecteurs (2) disposés entre les parois intérieures (12) des deux échangeurs (1) et reliant les entrées de fluide respectives de chaque échangeur et les sorties de fluide respectives de chaque échangeur, des joints (20), notamment des joints toriques (20), étant en outre disposés à la jonction entre chaque collecteur (2) et chaque échangeur de chaleur (1), - le dispositif (100) étant caractérisé en ce que l’assemblage des deux échangeurs (1) et des collecteurs (2) est fixé de manière réversible aux entrées et sortie de fluide par au moins deux supports de fixation horizontale (3) configuré pour empêcher les échangeurs de chaleurs de s’éloigner l’un de l’autre lors de leur utilisation. Ainsi, deux échangeurs, par exemple des condenseurs, sont connectés entre eux, ici par deux couples de collecteurs, afin de permettre une régulation thermique efficace du fluide en parallèle, ce qui permet de conserver une bonne efficacité avec des pertes de charges réduites. Par échangeur de chaleur bi-fluides, on entend tout type de structure permettant d’échanger de la chaleur entre 2 fluides. Par exemple, les échangeurs peuvent être des échangeurs de chaleur à plaques brasées, chacun constitué d'un ensemble de plaques ondulées brasées à chaque point de contact entre les plaques, créant ainsi des canaux complexes. L’assemblage des deux échangeurs est maintenu solidaire par des supports de fixation horizontale, ce qui permet avantageusement de pouvoir s’affranchir d’une fixation par brasage ou par soudure laser, et ainsi permettre l’assemblage d’un dispositif de régulation thermique à moindre coût, et un transport facilité. La FIG. 1 comprend aussi un zoom du support de fixation horizontale pour mieux montrer comment ledit support se fixe aux collecteurs de façon à les lier, notamment par translation de ses orifices formant crochets aux tubes des collecteurs, afin d’empêcher ceux-ci de se séparer, tout en bloquant aussi l’éloignement vertical. La FIG. 3 représente les échangeurs avant assemblage, en vue éclatée, afin de voir les joints 20 présent sur les collecteurs 2 et leur connexion avec les embouts 13 qui comprennent un épaulement 14 destiné à coopérer avec les supports de fixation 3. La FIG. 2 représente les échangeurs une fois assemblés, mais avant l’ajout des supports de fixation 3. Dans certains modes de réalisation, les parois intérieures des deux échangeurs étant distantes l’une de l’autre d’une distance comprise entre 30mm et 200mm, de préférence 50mm et 130mm. L’invention concerne aussi un système de régulation thermique d’au moins un serveur, comprenant un circuit de fluide de refroidissement configuré pour refroidir l’au moins un serveur, caractérisé en ce qu’il comporte un dispositif de régulation thermique tel que décrit précédemment, configuré pour refroidir ledit fluide du circuit. L’invention concerne aussi un procédé d’assemblage d’un dispositif de régulation thermique (100) tel que décrit précédemment, qui comprend les étapes suivantes : Fournir deux échangeurs de chaleurs bi-fluides, Connecter les échangeurs de chaleurs par des collecteurs placés entre lesdits échangeurs, Fixer au moins deux support de fixation horizontale entre respectivement les entrées et sorties des circuits de fluide de façon à empêcher les échangeurs de chaleurs de s’éloigner l’un de l’autre, notamment au niveau des embouts des entrées et sorties de fluide. LEGENDE 1. Echangeur de chaleur 2. Collecteur 3. Elément de fixation horizontale 11. Paroi extérieure 12. Paroi intérieure 13. Embout formant entrée ou sortie du fluide 14. Epaulement 20. Joint 100. Dispositif de régulation thermique Dispositif de régulation thermique (100) d’un fluide pour le refroidissement de composants électroniques, en particulier de composants électroniques d’au moins un serveur informatique, le dispositif (100) comprenant: - au moins deux échangeurs de chaleur (1) bi-fluides permettant chacun d’échanger de la chaleur entre un fluide réfrigérant et un fluide caloporteur, formant notamment des condenseurs, les échangeurs (1) étant disposés en parallèle de façon à diviser les flux de fluide à refroidir en deux, chaque échangeur (1) comprenant une paroi extérieure (11) parallèle à une paroi intérieure (12) faisant face à la paroi intérieure (12) de l’autre échangeur, et la paroi intérieure de chaque échangeur (1) comprenant en outre une entrée et une sortie de fluide réfrigérant, et une entrée et une sortie de fluide caloporteur, de façon à former un circuit de fluide réfrigérant et un circuit de fluide caloporteur, - les deux échangeurs étant reliés par quatre collecteurs (2) disposés entre les parois intérieures (12) des deux échangeurs (1) et reliant les entrées de fluide respectives de chaque échangeur et les sorties de fluide respectives de chaque échangeur, des joints (20), notamment des joints toriques (20), étant en outre disposés à la jonction entre chaque collecteur (2) et chaque échangeur de chaleur (1), - le dispositif (100) étant caractérisé en ce que l’assemblage des deux échangeurs (1) et des collecteurs (2) est fixé de manière réversible aux entrées et sortie de fluide par au moins deux supports de fixation horizontale (3) configuré pour empêcher les échangeurs de chaleurs de s’éloigner l’un de l’autre lors de leur utilisation. Dispositif de régulation thermique (100) selon la revendication précédente, dans lequel les échangeurs de chaleur bi-fluides présente des embouts de type femelle formant les entrées et sorties de fluides des échangeurs de chaleur bi-fluides, les embouts de type femelle se faisant face deux à deux, les collecteurs présentant des embouts de type mâle complémentaire desdits embouts de type femelle, les joints étant disposés entre les embouts mâle et femelle. Dispositif de régulation thermique (100) selon la revendication précédente, dans lequel chaque support de fixation (3) est configuré pour être fixé sur des embouts d’entrée et de sortie des échangeurs de chaleur bi-fluide une fois les collecteurs de fluide caloporteur et de fluide réfrigérant connectés auxdits embouts, de façon à empêcher l’éloignement des embouts d’entrée et de sortie les uns des autres. Dispositif de régulation thermique (100) selon la revendication précédente, dans lequel chaque support de fixation présentant des encoches, notamment circulaires, complémentaire des embouts de types femelle, lesdits embouts de type femelle présentant en outre un épaulement, notamment à leur extrémité, de plus grand diamètre que ladite encoche, configuré pour être en contact avec le support de fixation de façon à empêcher l’éloignement desdits embouts femelles entre eux. Dispositif de régulation thermique (100) selon la revendication précédente, dans lequel chaque support de fixation est connectés à deux entrées d’un des circuits de fluides et à deux sorties de l’autre circuit de fluide. Dispositif de régulation thermique (100) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel les deux circuits de fluide réfrigérant caloporteur présentent des sens de circulation inversés. Dispositif de régulation thermique (100) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel les supports de fixation horizontale (3) sont disposés à des extrémités longitudinales des parois intérieures. Dispositif de régulation thermique selon l’une des revendications précédentes, dans lequel les parois intérieures des deux échangeurs sont distantes l’une de l’autre d’une distance comprise entre 30mm et 200mm, de préférence 50mm et 130mm. Unité de régulation thermique comprenant un boitier comprenant au moins un dispositif de régulation thermique (100) selon l’une des revendications précédentes, les supports de fixation (3) comprenant des moyens de fixations audit boitier. Système de régulation thermique d’au moins un serveur, comprenant un circuit de fluide de refroidissement configuré pour refroidir l’au moins un serveur, caractérisé en ce qu’il comporte une unité de régulation thermique selon la revendication précédente ou un dispositif de régulation thermique selon l’une des revendications précédentes, l’unité ou le dispositif étant configuré pour refroidir ledit fluide du circuit. Procédé d’assemblage d’un dispositif de régulation thermique (100) selon l’une des revendications 1 à 8, qui comprend les étapes suivantes : Fournir deux échangeurs de chaleurs bi-fluides, Connecter les échangeurs de chaleurs par des collecteurs placés entre lesdits échangeurs, Fixer au moins deux support de fixation horizontale entre respectivement les entrées et sorties des circuits de fluide de façon à empêcher les échangeurs de chaleurs de s’éloigner l’un de l’autre, notamment au niveau des embouts des entrées et sorties de fluide.