JP2013516595A - 熱源として計算プロセッサを用いた電気ラジエータ - Google Patents

Abstract

本発明は熱源として計算プロセッサを用いた電気ラジエータに関する。熱源として計算プロセッサを用いた家庭又はオフィスの室内用の前記電気ラジエータは：熱源と周囲空気との間の熱伝達が行われる発熱体と；ラジエータの熱源及び外部コンピュータシステムによって計算を実行する計算能力資源を形成する、数Ｐのプリント回路基板上に配置された数Ｑのプロセッサと；ラジエータによって供給される熱出力及び計算の制御を可能にするマンマシンインターフェースと；種々の電子部品に対する安定化された電力供給源と；及びラジエータを外部ネットワークに接続するためのネットワークインターフェースと、を含む。

Description

発明の分野

本発明は、電気暖房の分野に関する。更に詳細には、本発明は、家庭又はオフィスの室内を暖房するための電気ラジエータに関する。

従来技術

家庭又はオフィスの室内暖房のタイプの中で、電気暖房が知られている。広く使用されている電気暖房は、一般的に、暖房される種々の部屋に位置した電気ラジエータを用いる。各ラジエータは電気ネットワークに接続されて、熱源として用いられる１つ以上の電気抵抗器に電力供給する。

室内に放熱するための、数種のラジエータがある。熱源によって生成された熱は、コンベクターの場合に、又は１つ若しくは幾つかのボディーを介して、周囲空気に直接に伝達されることができる。各ボディー間で、伝導、対流及び放射作用によって熱伝達がなされる。対流の場合、それは自然又は強制的であることができる。このように、流動（circulation）が自然又は強制的である、ラジエータのボディー内の流体に、熱源は生成された熱を伝導することができ、ラジエータはその外部表面を介して周囲空気に熱を伝達する。

増大するコンピュータサービスの要求に対して、コンピュータサーバが用いられている。これらは、クライアントと呼ばれる複数のユーザから来るコンピュータ処理の要求に対して、コンピュータネットワークを介して、応答することを主目的とするコンピュータである。これらサーバは、いったんコンフィギュアされると、最終ユーザと何らの物理的相互作用を必要としない。従って、それらは、ネットワークを介してそれらの動作及びアクセス可能性を確実にする、データセンターと呼ばれるリモートホストセンターに置かれていることができる。

コンピュータサーバによるデータ処理は主に１つ以上のプロセッサによって行われる。中央処理装置（ＣＰＵ）と呼ばれる汎用プロセッサ及び、とりわけグラフィックス計算のための専用プロセッサ（「グラフィックス処理装置」又はＧＰＵ）がある。そこへ与えられた指示を実行することによって、プロセッサは電気エネルギーを消費して熱を放出する。電気抵抗器のように、プロセッサによって消費されたエネルギーの大部分は熱として放出される。この熱量はプロセッサの技術的特性及びプロセッサに指示を実行させる速度に依存する。この速度は一般的に、生成される熱を除去することができる能力に応じて調整される。実際に、所定の温度を超えると、プロセッサはそのパフォーマンスを低下させ、とりわけ動作を停止することがある。データセンターは自らがホストするサーバの動作を保証するためにこの熱の除去を確実なものにしなければならない。この除去はホスティングルーム又は、より直接的には、サーバストレージキャビネットの空調によって行われる。データセンターにおいてはサーバ集中管理（la concentration de serveur）が重要であるだけにますますこの空調の必要性が重要である。

本発明の１つの目的は、計算資源によって生成される熱を用いた暖房システムを提供することである。本発明の別の目的は、この熱の効率的かつ簡易化された伝達である。

発明の記載

本発明は、家庭及びオフィスの室内を暖房しかつ熱源として計算プロセッサを用いることができる電気ラジエータに関する。ラジエータは、その熱生成能力及び／又は計算能力に対して使用されることができる。

本発明によれば、個別の電気ラジエータは、内部熱源、及び前記電気ラジエータの前記熱源と周囲空気との間の熱伝達を行う発熱体を含む。有利なことに、前記熱源は、少なくとも１つの計算プロセッサが設けられた少なくとも１の処理回路によって形成され、前記計算プロセッサは消散（dissipateur）ブロックに接続されて発熱体内の熱を除去する。この電気ラジエータは更に、熱源によって消散されるエネルギー量を制御するための制御インターフェース、電源及び外部コンピュータシステムが計算資源としての少なくとも１つの前記プロセッサにアクセスすることを可能にする通信インターフェースを含む。

本発明に係るラジエータによって、プロセッサは熱源としてかつリモートマシン用の計算資源として用いられる。

制御インターフェースはユーザによってドライブされる。ユーザの設定値に応じて、この制御インターフェースはこの設定値を満たす消散エネルギー量を得るようにプロセッサを制御する。例えば、ユーザがより多くの熱を要求する場合、制御インターフェースは１又は幾つかのプロセッサに対して予め決定された計算又はアルゴリズムを実行するように命令することができ、各計算又はアルゴリズムは消散エネルギーの面で量子化される。ユーザがより少ない熱を必要とする場合、より少ないプロセッサが用いられるか又はより少ない計算が実行される。プロセッサ（１つ又は複数）が外部コンピュータシステムによって使用される場合、制御プロセッサはこの使用を数に入れてユーザの設定値を満足させる。制御インターフェースは、ユーザの設定値に応じてラジエータで利用することのできる計算資源を表す信号を外部コンピュータシステムに送信するようにコンフィギュアされていることができる。そして、ラジエータのプロセッサは、数及び／又は複雑さにおいて充分である（外部コンピュータシステムによって命令された）計算を実行してユーザが必要とする熱エネルギー量を供給する。これらの計算が不充分である場合は、制御インターフェースは内部に特に保存された所定の計算によってそれを補充する。

換言すると、ラジエータは以下：
−数Ｎ（Ｎは０、１又はそれより多い）のチャネルを含み、熱源と周囲空気との間の熱伝達が行われる発熱体であって、Ｎが０でない場合、熱伝達が増大されることを可能にする伝熱流体がチャネル（１つ又は複数）を通る発熱体と；
−ラジエータの熱源及び計算能力資源を形成する、モジュールと呼ばれる、数Ｐのプリント回路基板上に配置された相互接続された数Ｑのプロセッサと；
−ラジエータによって供給される熱出力及び計算能力の制御を可能にするマンマシンインターフェースと；
−ラジエータの計算資源を外部ネットワークに接続するネットワークインターフェースと；
−種々のモジュールに電力供給するように調整された電源と；
によって形成されることができる。

発熱体は、数Ｑのプロセッサ及び該プロセッサが供給する総熱出力Ｗに応じ種々のタイプのものであることができる。それは、限られた出力に対して受動的空冷、中程度の出力に対して伝熱流体の自然流動による冷却、又は大きな出力に対してラジエータに統合された電気ポンプによる強制流動による冷却であることができる。

伝熱流体はラジエータに対して外部の回路に由来していることができる。

Ｑのプロセッサは、モジュールと呼ばれるシングル又はマルチプロセッサのマザーボードに匹敵し得る数Ｐのプリント回路基板上に配置される。Ｐのプリント回路基板の全体が１つ又は幾つかのコンピュータ処理装置を形成する。ラジエータは処理装置の種々の電子部品、とりわけプロセッサに対してだけでなく、他の放熱部品：チップセット、ランダムアクセスメモリ、マスメモリ、電源に対しても、消散ブロックを介した熱交換物理的インターフェースを提供する。この交換表面のジオメトリーは、モジュールの熱除去の必要性及びラジエータの熱除去能力に応じてパラメータ化される。モジュールはこの熱交換インターフェースに適合した物理的アーキテクチャーによって特徴付けられる。モジュールの表面の利用を最適化するために、何らの特別な冷却装置を必要としない部品並びに消散ブロック（１つ又は複数）のジオメトリーに関して潜在的にバルキーな部品をモジュールの背面に設けることができる。

以下：
−ラジエータをスイッチングオンオフすること
−ラジエータの電力を調整すること
−ラジエータの実際の消費を視覚化すること
−ラジエータの計算能力の使用についての合成情報を視覚化すること
を可能にする制御マンマシンインターフェースがラジエータ上に存在する。

モジュールは相互接続されそして外部ネットワークを用いて集中化されたネットワークインターフェースを利用することができ、実行すべき計算をラジエータに供給しかつ実行された計算結果をラジエータが通信することを可能にする。

本発明の有利な特徴によれば、制御インターフェースは、ラジエータにおいて利用可能な計算資源を表す信号を外部コンピュータシステムに送信するようにコンフィギュアされ、この利用可能性はユーザからの設定値に応じる。

安定化された電流供給は種々のモジュールの消費に適合された電力を提供する。それは、とりわけ、計算及び熱生成に対するアクティブモジュールの数及び電力に適合される。電力供給によって熱として消費される電力は、モジュールと同じタイプのインターフェースによってラジエータにも伝達される。

有利なことに、ラジエータは単なるネットワークインターフェースとは別の接続インターフェースを提供することができる。それらは、外部周辺機器（画面、キーボード、リモートコントローラ、ジョイスティック、オーディオスピーカー）を接続することによってマイクロコンピュータ、マルチメディアボックス又はビデオゲームコンソールの使用に匹敵するラジエータの使用を可能にするビデオ、オーディオ、シリアル（serie）、パラレルのインターフェースであることができる。

好ましくは、発熱体の外側で、発熱体及び該発熱体の内壁を通る可能性のある伝熱流体と直接に接触している消散ブロックの部分に処理回路が設けられている。

本発明の別の側面によれば、本発明は、暖房システムであって、以下：
−各ラジエータが、内部熱源及び電気ラジエータの該熱源と周囲空気との間の熱伝達を行う発熱体を含む、複数の個別のリモート電気ラジエータであって、少なくとも１つの計算プロセッサが設けられた少なくとも１つの処理回路によって熱源が形成され、前記計算プロセッサが消散ブロックに接続されて発熱体内の熱を除去すること；及び前記電気ラジエータが、熱源によって消散されるエネルギー量を制御するための制御インターフェース、電源及び外部コンピュータシステムが計算資源としての少なくとも１つの前記プロセッサにアクセスすることを可能にする通信インターフェースを含むこと、を特徴とする前記電気ラジエータと；
−個別の電気ラジエータのそれぞれにおいて利用可能な計算資源を使用するために、インターネット型の通信ネットワークを介して前記個別の電気ラジエータのすべてに接続された少なくとも１つのリモートサーバと、
を含む、暖房システムを提供する。

本発明に係るラジエータはプロセッサによって生成された熱を該プロセッサが置かれた室内ですぐに利用できるようにする。それとは反対に、多数のサーバを単一の室内に集中させる従来技術に係るデータセンタータイプのコンピュータシステムでは、この熱を室外に向けて排出しようとする。この排出は多くのファン又はポンプ及びしばしば複雑な排出回路を必要とするので、エネルギーにおいて及び経済的手段において高価である。本発明は、別の理論に基づき：計算資源は分散しており、そしてプロセッサによって生成される熱をその生成場所で直接に使用する。熱生成は個別化されている。

本発明に係るシステムはグリッドコンピューティングに従って実行されることができるので、コンピュータサービスの品質保証が可能である。

グリッドコンピューティングはコンピュータ資源の集合に基づくもので、該コンピュータ資源は潜在的に、以下：
＊シェアされ：それらはグリッドの種々の消費者が自由にそしておそらく種々の実用的な用途に利用できるようになっている；
＊分散され：より速くするために、単一のサービスは同時に幾つかの資源を利用することができる；
＊異種要素からなり（heterogenes）：それらはあらゆる性質のものであり、例えば、技術的特性又はオペレーティングシステムによって異なっている；
＊コーディネートされ：それらは、コーディネーションのために、集中され、又は分散されたソフトウエアエージェントによる要求及び制約に応じて組織化され、接続され、及び管理される；
＊自律制御であり（autonomes）：それらは必ずしも共通装置によって制御されない；
＊非局在化されている（delocalisees）：それらは幾つかのサイト、組織、ネットワークに属していることができ、種々の地理的場所に位置していることができる。

このタイプの物理的及びソフトウエアアーキテクチャは、グリッドの他の資源によってサポートされることにより、サービスの局所的シャットダウンをフォローし、克服し、そして改善する。資源に関して、グリッドコンピューティングは主として、インターネット又はローカルエリアネットワークによって相互接続されたサーバの集合から構成される。

もちろん、本発明の種々の特性、形態及び実施形態の変形は、それらが相互に適合しないものではなく又は排除するものではない限りにおいて、種々の組み合わせによって相互に関連づけられることができる。

本発明を実施することができる方法及びそこから得られる利点は、添付の図面を参照し、説明のために提供された限定的でない以下の実施例からよりよく理解されるであろう。
−図１は、熱源としての電気抵抗器及び伝熱流体の流動を用いた従来技術に係る電気ラジエータの模式的横断面図であり；
−図２は、本発明に係るラジエータの横断面図であり；
−図３は、本発明に係るラジエータの下部領域の詳細な模式的横断面図であり；
−図４は、伝熱インターフェース上のモジュールの電子部品の配置の模式図であり；
−図５、図６及び図７はそれぞれ、消散ブロックの側面、上面及び正面の詳細な模式図であり；
−図８は、伝熱流体を用いない本発明に係るラジエータの変形の図であり；
−図９は、伝熱流体及び強制流動装置を用いた本発明に係るラジエータの変形の図であり；
−図１０及び図１１はそれぞれ、本発明に係るラジエータの外部の側面及び上面の模式図であり；
−図１２は、コンピュータネットワークを介して相互に接続された本発明のラジエータの集合及びそのユーザを含む本発明に係るシステムを説明し；
−図１３は、マイクロコンピュータ、マルチメディアボックス又はビデオゲームコンソールなどの又は外部周辺機器（画面、キーボード、リモートコントローラ、ジョイスティック、スピーカー、オーディオ）を接続することによりかかるシステムの拡張などの個別のラジエータの潜在的な使用を説明する。

発明の実施形態の詳細な説明

図面中、種々の変形又は実施形態に共通する種々の要素は同じ参照番号を有する。

従来技術に係る図１を参照するに、熱源としての電気抵抗器及び伝熱流体の流動を用いた、自体公知の電気ラジエータの動作が模式的に表されている。このラジエータは主に、場合によってモジュール型の発熱体１及び該発熱体内に挿入され、かつ該発熱体の実質的に全長に沿ってそこを通過する加熱電気抵抗器２によって形成される。意図された熱機能にその性質が適合する伝熱流体３が発熱体内を流動する。抵抗器の位置は、抵抗器の出力、伝熱流体の性質及び発熱体のジオメトリーによって決定される。

発熱体１は、例えば、アルミニウム鋳物で造られていることができ、そして周囲空気との伝熱を最適化するために、かかるラジエータが配置された室内での伝熱を促進するフィン４を有していることがある。

熱源によって生じた熱は、上昇チャネル５の熱源領域と下降チャネル６の外側への伝熱領域との間の温度勾配によって、発熱体の回路内を一定かつ自然に流動する伝熱流体に伝達される。

本発明に係る図２に、熱源として電気抵抗器２に代わるプロセッサ７の使用が示されている。プロセッサは発熱体の外側に配置され、そして発熱体内部に配置された伝熱流体への高い熱伝導性を有する消散ブロック８を介して伝熱流体に熱を伝達する。消散ブロック８は、銅又はアルミニウム又は熱を除去するのに適した熱特性を有する任意の他の材料からなる固体ブロックである。ブロック８のジオメトリーは、プロセッサとの境界面における平らで滑らかな表面９と発熱体１内部で流体３による伝熱に対して最適化された表面とによって特徴付けられる。発熱体１とブロック８との間の接触は伝熱流体３に対して気密である。

図３に、図２のラジエータの下部、とりわけ、処理回路１０と消散ブロック８との間の境界面を詳しく示す。熱除去を必要とする部品がブロック８の外部表面にめっきされる。

図４に、処理回路上の電子部品（プロセッサ７、チップセット１８、ランダムアクセスメモリ１７、マスメモリ１９）の配置及び消散ブロック８との接触を示す。部品の密度に応じて、熱交換の境界面は１つのブロックであるか、又は幾つかのブロックからなる。消散ブロックが幾つかの処理回路の部品と接触していることができると同様に、処理回路は幾つかの消散ブロックに「またがって」いることができる。図面によって、締付ねじ２１を介して処理回路１０をブロック８へ固着するための装置２０が示されている。

図５、６及び７に、消散ブロック８の種々の面を示す。

図８に、伝熱流体を用いない、本発明の変形を示す。

図９に、伝熱流体及びポンプ１５による強制流動装置を用いた本発明の変形の動作図を示す。この装置は消散ブロックに関しては変わらない。発熱体１だけが改変されてポンプ１５によって強制された冷却循環を行うことができる。この流動タイプは流体の強制流動による従来型のラジエータのものと同等である。ポンプ１５は必ずしもラジエータに統合されているとは限らず、そして本発明に係る幾つかのラジエータはシリアルに同じ伝熱流体３に接続されていることができる。この回路は従来型のラジエータを統合することもできる。かかる装置は、ラジエータが配置された室内に生成される熱を制限しながら、本発明に係るラジエータの計算能力を優先的に用いることが望ましい場合には、建物の外へ熱を排出することができることにおいて有用である。

図１０及び図１１に、本発明に係るラジエータの全体としての外形図を示す。それは、マンマシンインターフェース１３、電源ケーブルソケット２２、及びネットワークインターフェース１４を示すことを可能にする。それは、背面の保護カバー１６の内側の電源ブロック１２の位置を示すことも可能にする。

図１２に、本発明に係るラジエータとコンピュータネットワークを介して相互に接続されたリモートユーザとの集合を含む、本発明に係るシステムを表す。グリッドコンピューティング型のソフトウエアアーキテクチャは、本発明に係るラジエータストックによって提供された計算資源をフォローし、組織化し利用することを可能にする。

図１３に、マイクロコンピュータ、マルチメディアボックス又はビデオゲームコンソールなどの又は外部周辺機器（画面、キーボード、リモートコントローラ、ジョイスティック、スピーカー、オーディオ）を接続することによりかかるシステムの拡張などの個別のラジエータの潜在的な使用を示す。そして、本発明に係るラジエータは、意図された周辺機器に適合された接続インターフェース（ＶＧＡ、シリアル、パラレル、ＰＳ２、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＷＩＦＩ、ＨＤＭＩ、ＲＣＡ、．．．）を備えている。

もちろん、本発明は以上説明してきた例に限定されるものではなく、本発明の範囲から逸脱することなくこれらの例に対して多くの変形を行うことができる。

Claims (8)

1. 内部熱源と発熱体（１）とを含む個別の電気ラジエータであって、前記発熱体は、前記電気ラジエータの前記熱源と周囲空気との間の熱伝達を行うものとし、
   前記熱源が少なくとも１つの計算プロセッサ（７）が設けられた少なくとも１つの処理回路（１０）によって形成され、前記計算プロセッサ（７）が消散ブロック（８）に接続されて前記発熱体（１）内の熱を除去すること；及び
   前記熱源によって消散されるエネルギー量を制御する制御インターフェース（１３）、電源（１２）及び外部コンピュータシステムが計算資源としての少なくとも１つの前記プロセッサにアクセスすることを可能にする通信インターフェース（１４）を含むこと；
   を特徴とする、前記電気ラジエータ。
2. 自然流動する伝熱流体（３）が前記発熱体内を通ることを特徴とする、請求項１に記載のラジエータ。
3. 伝熱流体（３）がラジエータに統合された電気ポンプ（１５）によって強制的な方法で前記発熱体内を通ることを特徴とする、請求項１に記載のラジエータ。
4. ラジエータに対して外部の回路に由来する伝熱流体（３）が前記発熱体内を通ることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のラジエータ。
5. 前記制御インターフェースが、ユーザからの設定値に応じてラジエータにおいて利用することのできる計算資源を表す信号を外部コンピュータシステムに送信するようにコンフィギュアされていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載のラジエータ。
6. 前記処理回路（１０）が外部周辺機器に接続されてマイクロコンピュータ、マルチメディアボックス又はビデオゲームコンソール又はかかるシステムの拡張を形成することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載のラジエータ。
7. 発熱体の外側で、発熱体の内壁を通る伝熱流体と直接に接触している消散ブロックの一部に前記処理回路（１０）が設けられていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載のラジエータ。
8. 各ラジエータが内部熱源と発熱体（１）とを含み、前記発熱体が前記電気ラジエータの前記熱源と周囲空気との間の熱伝達を行うものとする、複数の個別のリモート電気ラジエータであって、前記の各ラジエータが、少なくとも１つの計算プロセッサ（７）が設けられた少なくとも１つの処理回路（１０）によって熱源が形成され、前記計算プロセッサ（７）が消散ブロック（８）に接続されて発熱体（１）内の熱を除去すること；及び前記電気ラジエータが、熱源によって消散されるエネルギー量を制御するための制御インターフェース（１３）、電源（１２）及び外部コンピュータシステムが計算資源としての少なくとも１つのプロセッサにアクセスすることを可能にする通信インターフェース（１４）を含むことを特徴とする、前記の複数の個別のリモート電気ラジエータと：
   個別の電気ラジエータのそれぞれにおいて利用可能な計算資源を使用するために、インターネット型の通信ネットワークを介して前記個別の電気ラジエータのすべてに接続された少なくとも１つのリモートサーバと：
   を含む、暖房システム。

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