FR2977949A1 - Systeme electronique comportant un dispositif de refroidissement expansible integre - Google Patents

Abstract

L'invention est relative à un système électronique comprenant deux cartes électroniques (14, 16) en regard, écartées l'une de l'autre de manière à ménager entre elles un espace libre intercartes (17). Une de ces cartes porte des composants électroniques (14c, 14d). Le système comprend un dispositif de refroidissement (30) des composants électroniques qui est réalisé sous la forme d'un ou de plusieurs éléments gonflables (30a-c ; 40a1 ; 40a2 ; 40a3) agencés dans l'espace libre intercartes et qui sont remplis d'un fluide de refroidissement pour venir au contact d'un ou de plusieurs des composants électroniques.

Description

L'invention est relative à un système électronique comprenant un ensemble de cartes électroniques portant des composants électroniques dissipateurs thermiques. On trouve notamment de tels équipements ou systèmes dans les baies montées à bord des aéronefs.

Les équipements ou systèmes électroniques comprenant des cartes électroniques sont intégrés dans une baie avionique en utilisant des meubles. Ces meubles permettent de fixer les équipements ou systèmes, de les connecter au câblage de l'aéronef et de les ventiler. Plus particulièrement, les équipements ou systèmes sont montés sur 15 des chaises conformes à la norme ARINC 600. De tels meubles assurent la fonction d'interface électrique avec l'aéronef grâce à une connectique spécifique. La conception de ces meubles permet à l'air fourni par le système de ventilation présent à bord de l'aéronef de pénétrer en partie basse de l'équipement ou du système électronique afin qu'il 20 puisse circuler entre les différentes cartes électroniques avant d'être extrait en partie haute de l'équipement. La norme ARINC 600 prévoit pour les équipements/systèmes électroniques un débit d'air proportionnel à la puissance qu'ils dissipent (220kg/kW.h-') afin de les refroidir de façon efficace. 25 Toutefois, la densité de puissance thermique de certains composants électroniques augmente sans cesse et la température admissible par ces composants tend à décroître, ce qui contribue également à augmenter les besoins de refroidissement. Pour remédier à ces problèmes, il est bien souvent nécessaire de 30 faire appel à des systèmes de contrôle thermique qui s'avèrent parfois très encombrants et difficiles à concilier avec les contraintes d'intégration d'équipements à bord de l'aéronef.

L'invention a pour objet un système électronique comprenant un ensemble de cartes électroniques , l'ensemble comprenant au moins deux cartes électroniques qui sont disposées en regard l'une de l'autre et qui ont chacune deux grandes faces opposées, les deux grandes faces respectives de deux cartes en regard étant écartées l'une de l'autre de manière à ménager entre elles un espace libre intercartes, au moins l'une des deux grandes faces en regard portant des composants électroniques, caractérisé en ce que le système comprend un dispositif de refroidissement de composants électroniques qui est réalisé sous la forme d'un ou de plusieurs éléments gonflables agencés dans l'espace libre intercartes et qui sont aptes à être remplis d'un fluide de refroidissement pour venir au contact d'un ou de plusieurs composants électroniques. Le dispositif de refroidissement est peu encombrant puisqu'il est installé dans l'espace laissé libre entre deux cartes consécutives de l'ensemble de cartes. Cet espace intercartes qui a, par exemple, entre 10 et 15 mm de large n'est en effet pas conçu à l'origine pour permettre l'installation d'un dispositif de refroidissement. La mise en place locale du dispositif de refroidissement selon 20 l'invention ne remet donc pas en cause la conception du système comprenant l'ensemble de cartes. Par ailleurs, ce dispositif est particulièrement efficace puisqu'il utilise un fluide de meilleures propriétés thermiques (conductivité...) que l'air et qui est amené à une faible distance des composants à refroidir. 25 En effet, le ou les éléments gonflables sont agencés dans l'espace intercartes de façon à venir directement au contact des composants dissipateurs thermiques lorsque le fluide de refroidissement est à l'intérieur du ou des éléments gonflables pour refroidir lesdits composants. Le soufflage d'air de refroidissement dans l'espace intercartes utilisé 30 dans l'art antérieur ne permet pas d'obtenir une efficacité de refroidissement aussi importante du fait de l'utilisation d'un fluide isolant thermique (ex : air) agissant à distance des composants à refroidir.

Le ou les éléments gonflables une fois gonflés sont en effet disposés en face du ou des composants, ce qui accroît significativement la surface d'échange thermique et donc l'efficacité du refroidissement. Le fluide est par exemple un liquide caloporteur de type eau ou 5 Thermera. On notera que le fluide de refroidissement remplissant le ou les éléments gonflables est à une température très inférieure à celle des composants à refroidir. Selon une caractéristique possible, le ou les éléments gonflables 10 sont expansibles entre une position dégonflée et une position expansée qui est obtenue par injection d'un fluide de refroidissement à l'intérieur du ou desdits ballons. Le caractère expansible du ou des éléments gonflables permet de les mettre en place dans l'espace intercartes à l'état dégonflé et de ne les 15 gonfler que lorsque la dissipation thermique est souhaitée. Le ou les éléments gonflables assurent la fonction de dissipation thermique lorsqu'ils sont en position gonflée ou expansée. L'injection de fluide de refroidissement sous pression permet de les gonfler. 20 Dans un exemple de réalisation, le fluide circule à l'intérieur du ou des éléments et cette circulation maintient le ou les éléments en position gonflée ou expansée et permet d'évacuer les calories extraites du ou des composants électroniques dissipateurs. Leur retrait de l'espace s'opère après les avoir dégonflés, c'est-à-dire 25 après en avoir retiré le fluide de refroidissement. Selon une caractéristique possible, le système comporte un dispositif de purge qui permet d'évacuer le fluide du ou des éléments gonflables, par exemple sur commande. Ce dispositif fonctionne par exemple par une mise en communication 30 de l'intérieur du ou des éléments gonflables avec l'air environnant. Selon une caractéristique possible, le ou les éléments gonflables sont installés de façon amovible dans l'espace intercartes.

Il est en effet possible de les installer en position dans l'espace intercartes et de les en retirer en fonction des besoins de refroidissement. Selon une caractéristique possible, le ou les éléments gonflables sont réalisés dans un matériau qui est déformable élastiquement pour venir épouser, en position expansée, le relief externe des composants électroniques. Cette déformabilité du matériau à l'état expansé permet à l'élément gonflable d'être en contact de façon intime avec les composants à refroidir en s'adaptant au plus près à leur surface extérieure, favorisant ainsi les échanges thermiques.

Selon une caractéristique possible, le ou les éléments gonflables sont réalisés dans un matériau à base de caoutchouc. Un tel matériau procure la souplesse et la déformabilité requises pour permettre l'expansion (gonflage) du ou des éléments gonflables sous l'action de l'injection du fluide de refroidissement.

Selon une caractéristique possible, le dispositif de refroidissement comprend un ensemble d'éléments gonflables disposés suivant des rangées et qui sont reliés entre eux pour permettre la circulation du fluide d'un élément gonflable à l'autre dans une même rangée. Cet agencement permet d'installer en une seule fois plusieurs éléments gonflables dans l'espace intercartes et de refroidir ainsi plusieurs composants d'une même carte, par exemple des composants disposés l'un derrière l'autre. On notera que les rangées ne sont pas nécessairement reliées physiquement entre elles.

Ce dispositif a par exemple une forme générale de plaque. Une telle plaque a, par exemple, une forme qui s'apparente à celle d'une tablette de chocolat ou d'une plaquette de comprimés (par exemple pharmaceutiques) renfermés dans des logements. Les rangées sont par exemple reliées entre elles mais le fluide ne circule pas d'une rangée à l'autre. Selon une variante, le fluide circule entre deux rangées consécutives.

On notera que si les deux grandes faces en regard des deux cartes qui sont disposées côte à côte portent toutes deux des composants à refroidir, le ou les éléments gonflables agencés entre ces deux faces peuvent venir au contact (lorsqu'ils sont expansés) des composants des deux faces. En particulier, un même élément gonflable peut s'appuyer de part et d'autre sur deux composants en vis-à-vis qui sont respectivement montés sur deux faces en regard de deux cartes. Ce contact est établi par l'intermédiaire de deux côtés opposés de l'élément gonflable. Selon une caractéristique possible, l'espace intercartes est délimité par les deux grandes faces respectives des deux cartes consécutives. Par ailleurs, cet espace peut également être délimité par deux canaux longitudinaux auxquels sont connectés de façon amovible le ou les éléments gonflables, l'un des canaux amenant le fluide de refroidissement pour son introduction dans le ou les éléments gonflables et l'autre canal évacuant du ou desdits éléments gonflables le fluide réchauffé après avoir extrait des calories des composants électroniques. L'espace intercartes est ainsi mis à profit pour y loger le dispositif de refroidissement et ses moyens d'amenée et d'évacuation du fluide sans modifier l'encombrement global du système.

Par ailleurs, les canaux d'amenée et d'évacuation de fluide sont disposés à côté des cartes et ne gênent donc pas leur déplacement longitudinal (insertion et extraction). Les canaux peuvent donc rester à demeure même lorsque le ou les éléments gonflables sont retirés.

Par exemple, le ou les éléments gonflables ou expansibles sont des ballons. Toutefois, ce ou ces éléments peuvent prendre d'autres formes gonflables ou expansibles telles que des enveloppes, des poches, des sacs... Lorsqu'il y a plusieurs éléments gonflables ou expansibles ils peuvent être individuels ou regroupés au sein d'une ou de plusieurs unités de refroidissement par exemple amovibles.

Selon une caractéristique possible, le système comprend un équipement réalisé sous la forme d'un module dans lequel les cartes électroniques sont insérées suivant une direction longitudinale dans des supports-glissières d'insertion longitudinaux qui sont parallèles entre eux, les dites cartes étant extractibles du module de l'équipement par un mouvement inverse de coulissement dans les supports-glissières. Le module comprend par exemple un carter ou boîtier à l'intérieur duquel sont disposées les cartes. Le dispositif de refroidissement selon l'invention ne remet donc pas en question l'insertion et l'extraction, réalisées de manière indépendante, de chaque carte électronique, par exemple pour des raisons de réparation. On notera que l'utilisation du dispositif de refroidissement selon l'invention permet d'assurer le refroidissement des cartes électroniques même en cas de défaillance du système de ventilation par air du meuble avionique.

L'invention a également pour objet un aéronef comprenant au moins un système tel que brièvement exposé ci-dessus. D'autres caractéristiques et avantages apparaitront au cours de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels : - la Figure 1 est une vue schématique en perspective d'un système électronique selon l'invention ; - la Figure 2 représente de façon schématique en section longitudinale un dispositif de refroidissement selon l'invention monté entre deux cartes électroniques du système de la Figure 1 et en position dégonflée ; - la Figure 3 illustre le dispositif de refroidissement de la Figure 2 en position expansée ; - la Figure 4a est une vue schématique en perspective montrant l'agencement et la connexion d'éléments gonflables d'un dispositif de refroidissement selon l'invention ; - la Figure 4b est une vue schématique en coupe transversale d'une unité de refroidissement du dispositif de refroidissement de la Figure 4a ; - les Figures 5 et 6 représentent respectivement deux vues schématiques en perspective montrant, en l'absence de cartes, un dispositif de refroidissement selon l'invention en position dégonflée et en position expansée. Comme représenté à la Figure 1 et désigné de façon générale par la référence notée 10, un système électronique selon l'invention comprend un ensemble de cartes électroniques disposées à l'intérieur d'un équipement réalisé sous la forme d'un module qui comprend par exemple un capot ou carter 12 dont seule la paroi supérieure 12a est représentée. Le module d'équipement 12 est illustré de façon schématique à la Figure 2 en vue de dessus où seules les parois latérales 12b et 12c sont visibles. Le capot 12 a, dans cet exemple, trois parois 12a-c formant un U renversé qui vient coiffer l'ensemble des cartes électroniques. Le module d'équipement comprend également un support 11 en forme de L illustré en perspective sur la Figure 1. Le support 11 comprend un socle 11 a, ici horizontal, et un dossier vertical 11 b. Les cartes électroniques telles que la carte 14 sur la Figure 1 et les cartes 14 et 16 sur la Figure 2 sont insérées à l'intérieur du capot 12 suivant une direction longitudinale, dans le sens indiqué par la flèche F sur la Figure 1. Les cartes sont introduites dans des rainures longitudinales des supports-glissières inférieur 22 et supérieur 24 montés sur le socle 11 a et coulissent à l'intérieur de ceux-ci jusqu'à obtenir l'insertion du connecteur de chaque carte avec son homologue 15 au fond de l'équipement. Les connecteurs homologues du fond de l'équipement sont montés sur le dossier vertical 11.

La Figure 2 illustre par exemple deux connecteurs électriques 18 et 20 montés respectivement sur les cartes 14 et 16. On notera que les glissières d'insertion longitudinales prévues à l'intérieur du module sont parallèles entre elles afin d'insérer une pluralité de cartes à l'intérieur du boitier, parallèlement les unes aux autres.

Pour des raisons de maintenance les cartes doivent restées facilement démontables et ce, de façon indépendante. Les cartes sont ainsi extractibles du module de l'équipement (capot et support) par un mouvement de coulissement dans les glissières qui est inverse de celui repéré par la flèche F sur la Figure 1. Comme représenté sur la Figure 2, le module d'équipement 12 renferme une pluralité de cartes électroniques dont seules les deux cartes 14 et 16 sont représentées. Une face avant 19 vient fermer le module (capot et support) renfermant les cartes. Chaque carte présente deux grandes faces opposées, référencées 14a et 14b pour la carte 14 et 16a et 16b pour la carte 16.

Les deux cartes sont disposées l'une en regard de l'autre et les deux grandes faces 14a et 16a sont agencées en vis-à-vis l'une de l'autre. Chaque carte comporte des composants électroniques montés sur l'une et/ou l'autre de ces grandes faces opposées. Dans l'exemple représenté sur la Figure 2 chaque carte comporte une pluralité de composants électroniques, référencées 14c-e pour la carte 14 et 16c-e pour la carte 16. Comme représenté sur la Figure 2, dans cet exemple, les composants électroniques ne sont pas montés sur les deux faces en vis-à-vis des deux cartes 14 et 16 mais seulement sur l'une des faces, à savoir la face 14a pour la carte 14 et la face 16b pour la carte 16. Toutefois, dans une variante de réalisation (non représentée) la face 16a est également équipée de composants électroniques. De façon générale, les deux cartes 14 et 16 en vis-à-vis définissent entre elles un espace libre appelé espace libre intercartes 17.

Cet espace est plus particulièrement délimité, d'une part, par les deux grandes faces respectives opposées 14a et 16a en vis-à-vis des deux cartes (suivant deux directions, l'une correspondant à l'écartement entre les cartes et l'autre à la longueur des cartes) et, d'autre part, par les deux supports-glissières longitudinaux supérieur 22 et inférieur 24 comme représenté sur la Figure 1 (suivant une troisième direction perpendiculaire aux deux premières directions et qui correspond à la hauteur ou largeur des cartes sur la Figure 1).

L'espace intercartes 17 a par exemple une largeur de 10 à 15 mm (écartement entre les deux cartes consécutives) et la longueur des cartes est par exemple de l'ordre de 30 cm. Comme représenté sur les Figures, un dispositif de refroidissement 30 amovible est agencé dans l'espace libre intercartes délimité par les cartes 14 et 16 et par les supports-glissières supérieur et inférieur. Ce dispositif comprend plusieurs éléments gonflables ou expansibles dont seuls trois éléments 30a-c sont représentés de façon très schématique sur les Figures 2 et 3.

Chacun de ces éléments se présente sous la forme d'une enveloppe définissant un espace interne vide en position dégonflée. L'enveloppe est déformable élastiquement. Un tel élément gonflable est par exemple un ballon. On notera que les matériaux constituants les éléments gonflables tels que des ballons sont par exemple réalisés à partir d'un mélange d'élastomères et d'additifs (matériaux à base de caoutchouc par exemple de type latex). Un tel exemple de matériaux est par exemple disponible auprès de la société française Valatex. Plus particulièrement, l'enveloppe de chaque élément gonflable se présente sous la forme d'une partie centrale qui est susceptible de se déformer sous l'action d'une pression interne, obtenue par exemple par la pression du fluide de refroidissement injectée à l'intérieur. L'élément gonflable comprend également une portion périphérique qui forme un rebord par lequel deux éléments gonflables sont fixés l'un à l'autre.

Chaque élément gonflable est muni d'orifices permettant d'introduire à l'intérieur de celui-ci et, respectivement d'en extraire, un fluide de refroidissement, par exemple un liquide caloporteur. Les orifices sont généralement prévus sur la surface externe des éléments gonflables dans leur portion périphérique.

L'introduction de liquide à l'intérieur de l'enveloppe de l'élément gonflable permet ainsi de gonfler ce dernier pour l'amener d'une position dégonflée à une position gonflée ou expansée.

Les éléments gonflables du dispositif peuvent, par exemple, être introduits dans l'espace intercartes en position dégonflée et être ensuite gonflés lorsque cela est nécessaire. La position dégonflée permettant de réduire l'épaisseur du ou des éléments gonflables ne gêne aucunement l'insertion ou l'extraction des cartes à l'intérieur du système électronique. Selon une variante non représentée, le dispositif de refroidissement qui comprend un ou plusieurs éléments gonflables est installé à demeure dans l'espace libre intercartes.

Selon une autre variante non représentée, le dispositif de refroidissement est pré-installé sur une carte électronique, facilitant ainsi les opérations de montage dans le module de l'équipement. Comme représenté sur la Figure 3, les éléments gonflables sont représentés en position expansée ou gonflée grâce à l'introduction, à l'intérieur de leur enveloppe, d'un fluide de refroidissement tel que eau, Thermera... Sur les Figures 2 et 3 on a représenté une forme 30c en pointillés afin d'indiquer qu'un ou plusieurs autres éléments gonflables peuvent être agencés entre les éléments gonflables 30a et 30b d'extrémité. Dans l'exemple illustré à la Figure 1 un seul élément gonflable est 20 disposé entre les éléments 30a et 30b. Lorsque les éléments gonflables 30a et 30b sont remplis d'un fluide de refroidissement, ce qui provoque leur expansion, la surface externe de ces éléments vient au contact d'un ou de plusieurs composants électroniques montés sur les cartes délimitant l'espace intercartes. 25 Dans l'exemple illustré sur la Figure 3 les éléments gonflables 30a et 30b sont gonflés ou expansés suite à l'introduction du fluide de refroidissement et la surface externe de ces éléments entre en contact avec le ou les composants électroniques en regard (14c pour l'élément 30a et 14d et 14e pour l'élément 30b) et se déforme autour desdits composants en épousant au moins 30 en partie le relief de leurs formes externes. On obtient ainsi un contact intime entre un élément gonflable et un ou plusieurs composants électroniques, ce qui permet d'assurer un échange thermique et donc de dissiper les calories produites par les composants électroniques. Pour une meilleure efficacité du refroidissement, le fluide est mis en circulation à l'intérieur des éléments gonflables afin de drainer efficacement ces calories vers l'extérieur de l'équipement. Dans une variante non représentée, la face 16a de la carte 16 est équipée de composants électroniques et les éléments gonflés 30a et 30b dans leur position expansée, entrent en contact avec ces composants afin d'assurer leur refroidissement.

On notera que le dispositif de refroidissement qui comprend plusieurs éléments gonflables tels que les ballons représentés sur les Figures 2 et 3 peut comprendre des éléments gonflables de formes et de dimensions variables non nécessairement identiques d'un élément à l'autre. Cette caractéristique permet de s'adapter à des composants de formes et de tailles diverses. Le dispositif peut également comporter un nombre adapté d'éléments gonflables en fonction, non seulement de la taille du ou des composants électroniques, mais également de leur nombre et de leur agencement sur la ou les cartes.

Ainsi, si la ou les cartes électroniques comportent par exemple un composant unique, alors un seul élément gonflable est par exemple nécessaire et ses dimensions sont par exemple adaptées à celles du composant. Si ce composant unique est volumineux et occupe une grande partie de la surface de la carte, alors l'élément gonflable est, lui aussi, plus volumineux et s'étend, à l'état dégonflé, par exemple suivant au moins les deux dimensions d'extension du composant sur la carte, prises parallèlement à une grande face. En cas de pluralité de composants électroniques qui ne sont pas nécessairement regroupés dans une même zone de la carte le dispositif de refroidissement comprend, de préférence, une pluralité d'éléments gonflables de refroidissement. Cet agencement permet de s'adapter au nombre et à la disposition des composants.

On a représenté sur la Figure 1 un exemple de réalisation d'un dispositif de refroidissement selon l'invention. Ce dispositif 30 a la forme générale d'une plaque qui comprend un ensemble d'éléments gonflables 30a-i disposés suivant des rangées consécutives, ou suivant des lignes et des colonnes à la façon d'une matrice ou d'une grille. La forme des éléments gonflables de la Figure 1 est sensiblement rectangulaire car, généralement, la plupart des composants électroniques dissipateurs ont également une forme générale rectangulaire.

Les Figures 5 et 6 illustrent en outre respectivement, en perspective, le dispositif 30 en position dégonflée et en position gonflée. Les cartes électroniques disposées de part et d'autre du dispositif 30 ont été retirées par souci de clarté. La plaque 30 du dispositif de refroidissement peut être monobloc ou formée de plusieurs unités regroupant chacune une pluralité d'éléments gonflables. On notera que les éléments gonflables de la plaque ou, plus généralement d'un dispositif de refroidissement, ne sont pas nécessairement tous reliés les uns avec les autres pour permettre une communication du fluide de refroidissement de l'un à l'autre. En effet, seuls certains de ces éléments peuvent être connectés les uns avec les autres. Dans l'exemple illustré sur la Figure 1, le dispositif 30 est réalisé sous la forme d'un bloc unique dans lequel les éléments gonflables sont physiquement reliés (mécaniquement) les uns aux autres mais où seuls certains d'entre eux permettent une communication du fluide de refroidissement de l'un à l'autre. Dans cet exemple les éléments de deux rangées consécutives, soit 30a-c et 30d-f, soit 30d-f et 30g-i, sont reliées les uns aux autres pour assurer la tenue mécanique de l'ensemble. Toutefois, ces éléments ne permettent pas le passage de fluide entre deux rangées consécutives.

Par contre, les éléments gonflables à l'intérieur d'une même rangée sont reliés entre eux de façon interne afin de permettre le passage de fluide d'un espace interne à l'enveloppe d'un élément à l'espace interne à l'enveloppe d'un élément adjacent. De tels espaces internes jouent en quelque sorte le rôle de compartiments ou d'alvéoles reliés entre eux et qui peuvent être gonflés. A cet égard, ils peuvent s'apparenter aux compartiments gonflables des objets de loisir gonflables pour la plage (matelas pneumatiques, jouets de plage...). Cette remarque s'applique également aux autres modes de réalisation et variantes décrits ci-dessus et ci-dessous.

Dans l'exemple illustré sur la Figure 4a, le dispositif de refroidissement 40 est constitué de plusieurs unités indépendantes comprenant chacune plusieurs éléments gonflables. Les différentes unités qui sont par exemple au nombre de trois, 40a, 40b et 40c ne sont pas physiquement reliées les unes aux autres.

Chacune de ces unités séparées comprend trois éléments. Toutefois, chaque unité pourrait comprendre un nombre différent d'éléments (nombre supérieur ou inférieur) et le nombre des unités peut également varier selon les besoins. II en est de même pour les unités d'éléments gonflables du dispositif de refroidissement 30 de la Figure 1 (une rangée définit par exemple une unité). Comme représenté sur la Figure 4a, chaque unité 40a, 40b, 40c constitue une rangée d'éléments gonflables dont les deux éléments d'extrémité 40a1 et 40a2 sont chacun munis d'un système de connexion 42, 44. Chaque système de connexion est équipé par exemple d'une valve interne et permet la connexion de l'élément gonflable considéré à un canal véhiculant un fluide, par exemple via un support-glissière tel que le support-glissière 22 et 24 sur la Figure 1. Plus particulièrement, le système de connexion est connecté à une partie du support-glissière comprenant le canal dans lequel circule un fluide de refroidissement (Figure 4a).

Sur la Figure 4a, un canal est aménagé dans le support-glissière inférieur 46 afin d'amener à l'unité 40a le fluide de refroidissement (liquide caloporteur) avec lequel le système de connexion 42 est en communication. Le support-glissière supérieur 48 est également prévu en partie haute du capot du système électronique pour y loger un canal d'évacuation du fluide de refroidissement. On notera que l'amenée et l'évacuation du fluide de refroidissement sont, de façon générale, adaptées à la structure de l'équipement et à la manière dont il se connecte avec son environnement. Ainsi, dans d'autres configurations possibles l'amenée et/ou l'évacuation peuvent être agencées différemment, de même que les systèmes de connexion des éléments gonflables qui peuvent ne pas être alignés, ni même verticaux. Le fluide de refroidissement est amené sous pression (par exemple de l'ordre de quelques millibars, voire une pression supérieure, par exemple de 1 bar ou plus selon la complexité de l'équipement à refroidir) dans le canal du support glissière 46 (le fluide dit froid est typiquement à une température d'entrée de l'ordre de 15°C à 20°C) pour être introduit via le système de connectique 42 dans l'élément gonflable 40a1. L'unité de refroidissement 40a comprend un troisième élément 20 gonflable 40a3 interposé entre les deux éléments d'extrémité 40a1 et 40a2 et qui communique avec ces derniers par l'intérieur. La Figure 4b représente, vue en section transversale, l'unité de refroidissement 40a (en position dégonflée) qui comprend deux moitiés ou demi-coques 40a' et 40a" comportant chacune plusieurs portions évidées ou 25 creuses respectivement notées A, B, C et D, E, F. Chaque portion évidée est entourée d'une portion périphérique généralement plane. Chaque moitié réalisée dans un matériau à base de caoutchouc (latex) est par exemple, fabriquée par moulage et vulcanisation du matériau. 30 Lorsque les deux moitiés 40a' et 40a" sont amenées en vis-à-vis avec les portions évidées en correspondance l'une avec l'autre (A en face de D, B en face de E, C en face de F), les portions périphériques en regard sont amenées au contact l'une de l'autre et fixées ensemble de manière permanente, par exemple par thermosoudage. Deux portions évidées réunies l'une avec l'autre forment l'enveloppe d'un élément gonflable. Toutefois, comme représenté sur la Figure 4b chaque portion périphérique présente un creux qui, coopérant avec le creux correspondant en regard, forme une ouverture (le plan de coupe de la Figure 4b passe par ces creux). Ainsi, les deux moitiés 40a' et 40a" assemblées l'une contre l'autre forment les éléments gonflables 40a1, 40a2, 40a3 dont les espaces internes ou compartiments respectifs Cl, C2, C3 communiquent l'un avec l'autre (pour deux espaces consécutifs) au moyen des ouvertures respectives 01 (entre Cl et C2) et 02 (entre C2 et C3). Par ailleurs, des ouvertures 03 et 04 débouchant sur l'extérieur sont réalisées de la même manière et mettent en communication respectivement l'espace C3 avec l'extérieur et l'espace Cl avec l'extérieur.

Chaque ouverture 03 et 04 est généralement munie d'un système de connexion non représenté sur la Figure 4b tel que le système de connexion 42, 44 de la Figure 4a. Ainsi, le fluide introduit dans l'espace interne ou compartiment du premier élément gonflable 40a1, pénètre par une ouverture de communication interne dans l'espace interne ou compartiment de l'élément gonflable intermédiaire 40a3, puis dans l'espace interne ou compartiment de l'élément d'extrémité 40a2 via une autre ouverture interne communicante, gonflant ainsi au passage respectivement chacun de ces éléments. Lors du gonflage, ces éléments viennent au contact de la carte et des composants qui y sont montés et disposés en regard desdits éléments. Un transfert thermique s'établit alors entre les composants et les éléments gonflés, voire entre certaines zones chaudes de la carte (notamment autour des composants) et les éléments gonflés. Le fluide de refroidissement plus froid que les composants chauds 30 (ces composants sont typiquement à une température de 80°C) se réchauffe, refroidissant ainsi les composants et la carte.

La circulation permanente du fluide de refroidissement dans le circuit constitué par le canal d'amenée 46, l'intérieur des éléments gonflés et le canal d'évacuation 48 permet d'évacuer le fluide réchauffé, via le système de connexion 44, vers le canal d'évacuation 48 et hors de celui-ci.

On notera qu'une source de fluide de refroidissement non représentée sur la figure est présente dans l'aéronef dans lequel est installé l'équipement électronique afin de pouvoir transporter ce fluide vers l'équipement électronique et l'en évacuer. Le fluide réchauffé est évacué puis refroidi de façon connue, avant d'être réinjecté en tant que fluide froid dans l'équipement. Comme déjà mentionné, les éléments gonflables peuvent être installés avant la mise en place des cartes dans le module d'équipement. Plus particulièrement, les éléments gonflables sont pré-installés sur le cadre périphérique 43 de la carte de la Figure 4a en étant connectés au cadre. Une autre connexion est alors prévue sur le cadre en haut et en bas, pour s'interfacer avec l'amenée/l'évacuation de fluide. On notera que sur la Figure 4a les deux autres unités de refroidissement indépendantes 40b et 40c sont, elles aussi, munies de systèmes de connexion pour l'amenée et l'évacuation de fluide, notés respectivement 50 et 52 pour l'unité 40b et, 54 et 56, pour l'unité 40c. Le caractère indépendant de telles unités de refroidissement est particulièrement intéressant. En effet, le refroidissement peut être assuré localement en fonction des points chauds présents sur certaines zones d'une carte électronique grâce à une ou plusieurs des unités de refroidissement et non, nécessairement, grâce à l'ensemble des unités de refroidissement du dispositif. On peut ainsi décider, selon les besoins de refroidissement, de n'installer que les unités de refroidissement nécessaires et s'adapter ainsi au besoin de refroidissement des composants électroniques les plus dissipateurs.

On notera que le dispositif modulaire de refroidissement selon l'invention est particulièrement utile pour refroidir les cartes d'alimentation qui sont généralement fortement dissipatrices.

La configuration du dispositif de refroidissement 30 des Figures 1 à 3 (tous les éléments gonflables sont reliés mécaniquement entre eux) est particulièrement utile lorsqu'il est nécessaire de couvrir une grande surface de la carte électronique à refroidir.

Ceci peut s'avérer particulièrement utile lorsque la densité de composants électroniques à refroidir est très élevée sur l'ensemble de la surface de la carte. Cette configuration peut également fonctionner de façon indépendante comme celle illustrée sur la Figure 4a, à savoir que l'une seulement des rangées (verticales) peut être utilisée pour refroidir des composants électroniques ou plusieurs de ces rangées, sur demande. Ainsi, le dispositif 30 comprend des unités de refroidissement (unités d'éléments gonflables) qui sont fonctionnellement indépendantes, comme celles du dispositif de la Figure 4a, mais qui sont structurellement dépendantes (elles forment une structure commune). On notera que le retour à l'état rétracté ou dégonflé des éléments gonflables s'effectue généralement lorsque le système électronique, par exemple le calculateur, n'est plus en fonctionnement. Le dispositif de refroidissement peut ainsi être asservi, pour son fonctionnement, à la mise en oeuvre du système électronique par l'intermédiaire d'un ou de plusieurs systèmes de commande ou d'activation/désactivation appropriés. Lorsque le dispositif de refroidissement est désactivé, la pression du fluide de refroidissement dans le circuit fluide chute.

Toutefois, le passage de la position expansée (Figure 3 ou 6) à la position dégonflée ou rétractée (Figure 2 ou 5) est obtenu grâce à un dispositif de purge permettant d'évacuer le fluide de refroidissement des éléments précédemment gonflés. Il s'agit par exemple d'une mise à l'air libre (ex : valve de mise à l'air libre commandée manuellement ou à distance) de l'intérieur des éléments gonflés, le fluide de refroidissement étant alors récupéré en partie basse sous l'effet de la gravité.

Les éléments gonflables lorsqu'ils sont en position gonflée ou expansée permettent également d'assurer une fonction d'amortissement vis-à-vis des contraintes vibratoires subies par les équipements d'aéronef et, plus particulièrement, par des systèmes électroniques embarqués tels que celui de la présente invention. En outre, le dispositif de refroidissement selon l'invention assure le refroidissement des composants électroniques des cartes électroniques de façon fiable et efficace. En effet, le fluide de refroidissement (liquide caloporteur) possède une capacité thermique plus élevée que celle de l'air et, de plus, vient en contact intime avec la surface externe des composants électroniques grâce à la position expansée des éléments gonflables. Plus particulièrement, le contact est établi grâce au fait que l'enveloppe souple déformable de ces éléments se déforme au contact des composants et entoure ceux-ci sur une grande partie de leur surface externe. L'enveloppe déformable d'un élément gonflable vient par exemple au contact de la face supérieure du composant et d'une ou de plusieurs des autres faces externes adjacentes de ce composant. Les surfaces de contact entre l'élément gonflable et le composant sont donc augmentées, de même que les surfaces d'échanges thermiques. Dans certaines applications il est même envisageable que l'enveloppe de l'élément gonflable épouse la face supérieure et toutes les faces latérales d'un même composant électronique. Par ailleurs, le dispositif de refroidissement selon l'invention est compatible avec les contraintes d'intégration que l'on rencontre à bord des aéronefs en terme d'encombrement (le dispositif n'augmente pas l'encombrement des systèmes électroniques), de maintenance et de masse embarquée.

Claims (11)

1. REVENDICATIONS1. Système électronique comprenant un ensemble de cartes électroniques , l'ensemble comprenant au moins deux cartes électroniques (14, 16) qui sont disposées en regard l'une de l'autre et qui ont chacune deux grandes faces opposées (14a, 16a), les deux grandes faces respectives de deux cartes en regard étant écartées l'une de l'autre de manière à ménager entre elles un espace libre intercartes (17), au moins l'une des deux grandes faces en regard portant des composants électroniques (14c, 14d), caractérisé en ce que le système comprend un dispositif de refroidissement (30) de composants électroniques qui est réalisé sous la forme d'un ou de plusieurs éléments gonflables (30a-c ; 40a1 ; 40a2 ; 40a3) agencés dans l'espace libre intercartes et qui sont aptes à être remplis d'un fluide de refroidissement pour venir au contact d'un ou de plusieurs composants électroniques.
2. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le ou les éléments gonflables sont expansibles entre une position dégonflée et une position expansée qui est obtenue par injection d'un fluide de refroidissement à l'intérieur du ou desdits éléments gonflables.
3. 3. Système selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le ou les éléments gonflables sont réalisés dans un matériau déformable élastiquement pour venir épouser le relief des composants électroniques en position expansée.
4. 4. Système selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le ou les éléments gonflables sont réalisés dans un matériau à base de caoutchouc.
5. 5. Système selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le ou les éléments gonflables sont installés de façon amovible dans l'espace intercartes.
6. 6. Système selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le dispositif de refroidissement (30) a la forme générale d'une plaque comprenant un ensemble d'éléments gonflables disposés suivant des rangées et qui sont reliés entre eux pour permettre la circulation du fluide d'un élément gonflable à l'autre dans une même rangée.
7. 7. Système selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'espace intercartes (17) est délimité, d'une part, par les deux grandes faces (14a, 16a) respectives des deux cartes consécutives (14, 16) et, d'autre part, par deux canaux longitudinaux (46, 48) auxquels sont connectés de façon amovible le ou les éléments gonflables, l'un des canaux amenant le fluide de refroidissement pour son introduction dans le ou les éléments gonflables et l'autre canal évacuant le fluide réchauffé du ou desdits éléments gonflables après avoir extrait des calories des composants électroniques.
8. 8. Système selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de purge qui permet d'évacuer le fluide de refroidissement du ou des éléments gonflables.
9. 9. Système selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les éléments gonflables sont des ballons.
10. 10. Système selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend un équipement réalisé sous la forme d'un module dans lequel les cartes sont insérées suivant une direction longitudinale dans des supports-glissières d'insertion longitudinaux (46, 48) qui sont parallèles entre eux, les dites cartes étant extractibles du module de l'équipement par un mouvement inverse de coulissement dans les supports-glissières.
11. 11. Aéronef, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un système selon l'une des revendications 1 à 10.