WO2004104804A2 - Procede d'optimisation du refroidissement des sous-ensembles dans les micro-ordinateurs - Google Patents

Procede d'optimisation du refroidissement des sous-ensembles dans les micro-ordinateurs Download PDF

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WO2004104804A2
WO2004104804A2 PCT/FR2004/001255 FR2004001255W WO2004104804A2 WO 2004104804 A2 WO2004104804 A2 WO 2004104804A2 FR 2004001255 W FR2004001255 W FR 2004001255W WO 2004104804 A2 WO2004104804 A2 WO 2004104804A2
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air
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Roger Kamga
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Roger Kamga
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F1/00—Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
    • G06F1/16—Constructional details or arrangements
    • G06F1/20—Cooling means

Definitions

  • the present invention relates to a method for optimizing the cooling of subassemblies in microcomputers.
  • This process is particularly applicable to microcomputers having to operate in difficult climatic conditions, characterized by a high ambient temperature, a humidity close to saturation and an environment which can be charged with foreign particles.
  • a microcomputer is generally made up of:
  • a central processing unit or processor, which executes the program by calling the instructions one by one from the main memory and the data processed by these instructions, then by storing the results in registers of the central processing unit or in the memory main, • input-output devices which communicate between the machine and the user; these bodies are: keyboard, mouse and screen interfaces, printers, secondary memories (fixed disks, floppy disks, CD-ROM, ...),
  • ⁇ communication channels called buses, responsible for connecting the various organs, including address links, data and control links to synchronize transfers between organs.
  • the main memory, the central unit, the secondary memories, the interfaces with the input-output members, the link buses are grouped in a box, in the form of electronic cards and modules; which are supplied by a voltage converter.
  • the microcomputer in order to simplify the hardware structure of the microcomputer, it consists of a motherboard which contains the processor, the clock clock, the configuration CMOS memory, the BIOS ROM memory, the mechanism of 'interruption, the device for direct transfer of information between memory and peripherals, disk, floppy, bus and communications controllers. On this card, are directly connected:
  • the thermal power dissipated by the electronic components operating in saturated / blocked mode increases with the switching frequency; this increases approximately with the square of the switching frequency.
  • the processors integrated on the motherboards of the microcomputers, dissipate approximately a few Watts at 100 MHz, and a few tens of Watts at 1 GHz. ; moreover, 30% of the power consumed by the processor is allocated to the clock and its distribution system.
  • the voltage converter which supplies all the organs located in the microcomputer case, as well as certain peripherals (keyboard, mouse, extensions ...), is characterized in particular by its conversion efficiency; the installed powers are, to date, between 200 and 400W; the efficiency of these switching converters is close to 80%; which generates a maximum dissipated power of 80 W.
  • the microcomputer cooling device in general, is reduced to its simplest expression, namely an extractor of the calories dissipated by the voltage converter, creating a slight depression inside the housing, thus generating a heat transfer path with multiple paths through cards and modules.
  • the invention more particularly aims to eliminate these drawbacks. It proposes to optimize the cooling of the sub-assemblies in the microcomputers by arranging the said sub-assemblies in such a way that the heat-transfer air flows are uniform in the vicinity of the above-mentioned sub-assemblies and by adding at least one filter making it possible to purifying said heat transfer air streams, before their introduction into said microcomputers.
  • This process consists in reconfiguring the physical arrangement of the constituent sub-assemblies of the housing of said microcomputer so as to allow the operating temperature to be lowered and the reliability of the electronic components integrated in said microcomputers to be increased. subassemblies.
  • the heat exchanges between the dissipative elements and the cold source that constitutes the ambient air are of different types, namely: • the heat exchange by radiation,
  • Natural or free convection is the transport of heat due to fluid movements caused by a gravity field; we consider between internal natural convection, which takes place in a closed enclosure with a non-insulated wall, and external natural convection, which occurs near the wall of a body whose temperature is different from that of the atmosphere.
  • the temperature field caused by the conduction causes an Archimedes push which sets in motion the hottest parts of the fluid, that is to say the air in this case.
  • the heat transfer in steady state, takes place both by conduction and by enthalpy transport.
  • This cooling mode is carried out in particular at the level of the electronic cards, containing dissipative components, and arranged vertically in the housing of the microcomputer.
  • Forced convection is a heat transport carried out both by conduction and by enthalpy transport due to the presence of a flow around the obstacle (circuit board for example) which is at a temperature, not necessarily uniform , different from that of flow.
  • the electronic card is arranged in such a way that it promotes forced convection, the cooling of the dissipative components will be ensured under better conditions.
  • the microcomputer housings essentially comprise an extractor located on the external face of the converter, causing a transfer of the heat flow towards the exterior of said housings; the calories transferred are essentially those generated by the power switches of the converter and by the dissipative components located on the electronic cards.
  • the optimization of the cooling of the sub-assemblies in microcomputers consisting of a housing, comprising at least one extractor associated with a converter block, at least one reader block, at least an air inlet wall comprising vents provided with a dust filter, at least one air outlet wall comprising vents, and a set of cards comprising dissipative elements, comprises:
  • the filtering of the aforesaid main and secondary air flows through the aforesaid air inlet wall comprising vents provided with a dust filter,
  • the optimization of the cooling of the sub-assemblies of the microcomputers, in particular electronic cards comprising dissipative components is carried out in such a way that the mixed convection, that is to say both the natural convection and the forced convection, or maximum and that said mixed convection is maintained by the secondary air flow created by the entrainment effect due to the presence of the main air flow.
  • Said optimization is obtained by virtue of a particular arrangement of the electronic cards between them, by the positioning of these with respect to the extractor of the converter and the vents situated in the inlet and outlet walls of the microcomputer case, and by the topological distribution of the pressure losses created by all of the electronic cards and by the aforesaid openings of the inlet and outlet walls.
  • part of the main cooling air flow will be directed towards the aforesaid reader unit, which reader unit will be sealed by a removable shutter at its access face, when its access does not is not necessary.
  • a second extractor will be placed in said microcomputer case.
  • a blower will be placed in said microcomputer case.
  • FIG. 1 is a schematic representation of an elevation view of a microcomputer case, according to a first embodiment, the motherboard being vertical,
  • FIG. 2 is a schematic representation of an elevation view of a microcomputer case, according to a second embodiment, the motherboard being vertical,
  • FIG. 3 is a schematic representation of an elevation view of a microcomputer case, according to a third embodiment, the motherboard being vertical
  • FIG. 4 is a schematic representation of an elevation view of a microcomputer case, according to a fourth embodiment, the motherboard being horizontal
  • FIG. 5 is a schematic representation of an elevation view of a microcomputer case, according to a fifth embodiment, the motherboard being vertical
  • FIG. 6 is a schematic representation of an elevation view of a microcomputer case, according to a sixth embodiment, the motherboard being vertical
  • Figure 7 is a schematic representation of an elevational view of a microcomputer housing, according to a seventh embodiment, the motherboard being horizontal.
  • a microcomputer case 10 of parallelepipedal shape, comprises: • on the AVI front face, laterally on the right, a drive unit 11 (floppy drive, CD-ROM drive) , and at the level of the remaining surface, a PI wall comprising vents provided with dust filters,
  • a wall RI attached to the left side of the reader unit 11, directed obliquely towards the interior of said reader unit 11,
  • the CCI card also includes connection connectors (not shown) between said set of cards and the other internal sub-assemblies of. housing 10 (converter block 12, reader block 11, ...) and connection connectors
  • the above cards Ci l, C12, C13, C14, C15 include dissipative components, in particular the motherboard supporting the processor; these dissipative components, being arranged vertically on the aforementioned cards, generate a natural convection of the heat flow from the lower wall INI of the housing 10 towards the upper wall (not shown) of the housing 10; on the other hand, the above cards being parallel to each other contribute to generating a forced convection by channeling effect.
  • the distribution of the incoming flow ⁇ el into three flows ⁇ al, ⁇ bl, and ⁇ a 'l is a function of the pressure losses of the paths taken by said flows ⁇ al, ⁇ bl and ⁇ a'l; the cooling of all the cards Ci l, C12, C13, Cl 4, C15, will be all the more effective as the above flow fluxbl meets only few obstacles such as strands of cables; in fact, these will preferably be positioned in the interval between the CCI card and the bottom wall INI of the housing 10, that is to say outside the heat exchange zone.
  • the cooling of the sub-assemblies in the microcomputers is uniform in the vicinity of said sub-assemblies by means of heat-transfer air flow free of foreign particles.
  • a microcomputer case 20, of parallelepiped shape comprises:
  • a reader unit 21 (floppy drive, CD-ROM drive), and at the level of the remaining surface, a closed P2 wall, "on the rear side AR2, opposite the aforementioned reader unit 21, a converter unit 22 comprising an extractor 23, and at the level of the remaining surface, a wall Q2 comprising vents provided with dust filters,
  • connection card CC2 arranged horizontally, secured to the bottom wall IN2 of said housing 20 of the microcomputer;
  • the aforesaid card CC2 comprises connectors Co21, Co22, Co23, Co24, Co25, of connection making it possible to connect together the aforesaid cards C21, C22, C23, C24, C25;
  • the CC2 card also includes connection connectors (not shown) between said set of cards and the other internal sub-assemblies of the housing 20 (converter block 22, reader block 21, etc.) and connection connectors (not shown) between the said set of cards and connectors for connection with the peripherals (keyboard, mouse, display screen, printer, etc.) and thus does not comprise any dissipative component.
  • the extractor 23 of the converter block 22 causes a vacuum in the housing 20; this depression is compensated for by an air flow ⁇ e2, at ambient temperature, entering the housing 20 through the filtering wall rear Q2; this incoming flow ⁇ e2 passes through all of the above electronic cards then the converter block 22; the outgoing flow ⁇ s2, through the extractor 23 is equivalent to the incoming flow ⁇ e2.
  • a housing of the microcomputer 30, of rectangular shape comprises:
  • a reader unit 31 (floppy disk drive, CD-ROM drive), and at the level of the remaining surface, a wall P3 comprising vents equipped with anti-dust filters, “opposite rear AR3, opposite the aforesaid reader block 31, a converter block 32 comprising an extractor 33, a second extractor 34 and at the level of the remaining surface, a wall Q3 comprising gills,
  • connection card CC3 comprises connectors Co31, Co32, Co33, Co34, Co35, of connection making it possible to connect the aforesaid cards C31, C32, C33, C34, C35 together;
  • the CC3 card also includes connection connectors (not shown) between said set of cards and the other internal sub-assemblies of the housing 10 (converter block 32, reader block 31, etc.) and connection connectors (not shown) between the said set of cards and connectors for connection with the peripherals (keyboard, mouse, display screen, printer, etc.) and thus does not comprise any dissipative component.
  • the extractor 33 of the converter block 32 and the extractor 34 cause a vacuum in the housing 30; this depression is compensated for by a flow of air ⁇ e3, at ambient temperature, entering the housing 30 through the front filtering wall P3; this incoming flow ⁇ e3 separates into three, ⁇ a3, ⁇ b3, ⁇ c3 respectively through the extractor 33, through all of the above electronic cards and through the extractor 34; the outgoing flow ⁇ s3, through the aforesaid rear face AR3, is equal to the sum ( ⁇ a3 + ⁇ b3 + ⁇ c3), itself equivalent to the incoming flow ⁇ e3.
  • the distribution of the incoming flow ⁇ e3 into three flows ⁇ a3, ⁇ b3 and ⁇ c3 is a function of the pressure losses of the paths taken by said flows ⁇ a3, ⁇ b3 and ⁇ c3; the cooling of all the cards C31, C32, C33, C34, C35, will be all the more effective since the above-mentioned flow fluxb3 encounters only few obstacles such as strands of cables; in fact, these will preferably be positioned in the interval between the card CC3 and the bottom wall IN3 of the housing 30, that is to say outside the heat exchange zone.
  • a housing of the microcomputer 40 comprises: on the front face AV4, laterally on the right, a reader unit 41 (floppy drive, CD-ROM drive), and at the level of the remaining surface, a wall P4 comprising vents provided with anti-dust filters,
  • a converter unit 42 comprising an extractor 43, a second extractor 44 and at the level of the remaining surface, a closed wall Q4,
  • the aforesaid card C41 comprises connectors Co42, Co43, Co44, for connecting allowing the above-mentioned cards C42, C43, C44 to be connected together;
  • the card C41 also includes connection connectors (not shown) between the aforementioned cards C42, C43, C44 and the other internal sub-assemblies of the housing 40 (converter block 42, reader block 41, ...) and connection connectors (not shown) between the set of cards and connectors for connection with the peripherals (keyboard, mouse, display screen, printer, etc.) and consequently comprises dissipative components, in particular the processor.
  • the extractor 43 of the converter block 42 and the extractor 44 cause a vacuum in the housing 30; this depression is compensated by two air flows, at ambient temperature, respectively, ⁇ e4 through the wall P4 and ⁇ e'4 through the wall R4; these incoming flows ⁇ e4- and ⁇ e'4 are separated into four, ⁇ a4, ⁇ b4, ⁇ b'4, ⁇ c4 respectively through the extractor 43, through all of the above electronic cards and through the extractor 44 ; the outgoing flow ⁇ s4, through the aforesaid rear face AR4, is equal to the sum ( ⁇ a4 + ⁇ b4 + ⁇ b'4 + ⁇ c4), itself equivalent to the sum of the incoming flows, ie ( ⁇ e4 + ⁇ e'4) .
  • a housing of the microcomputer 50 of rectangular shape, comprises:
  • a reader unit 51 floppy disk drive, CD-ROM drive
  • a P5 wall comprising vents equipped with dust filters and an S5 blower , located on the side of the internal face of said wall P5,
  • a converter unit 52 comprising an extractor 53, a second extractor 54 and at the level of the remaining surface, a wall Q5 comprising louvers, • between the aforesaid walls P5, Q5, a set of electronic cards
  • connection connectors (not shown) between said set of cards and the other internal sub-assemblies of the housing 50 (converter block 52, reader block 51, etc.) and connection connectors
  • the extractor 53 of the converter block 52 and the extractor 54 cause a vacuum in the housing 30; this depression is compensated by a flow of air ⁇ e5 at overpressure, at ambient temperature, entering the housing 50 through the front filtering wall P5, generated by said blower S 5; this incoming flow ⁇ e5 separates into three, ⁇ a5, ⁇ b5, ⁇ c5 respectively through the extractor 53, through all of the above electronic cards and through the extractor 54; the outgoing flow ⁇ s5, through the above face rear AR5, is equal to the sum ( ⁇ a5 + ⁇ b5 + ⁇ c5), itself equivalent to the incoming flow ⁇ e5.
  • the distribution of the incoming flow ⁇ e5 into three flows ⁇ a5, ⁇ b5 and ⁇ c5 is a function of the pressure losses of the paths taken by said flows ⁇ a5, ⁇ b5 and ⁇ c5; the cooling of all of the cards C51, C52, C53, C54, C55, will be all the more effective since the above flow ⁇ b5 encounters only few obstacles such as strands of cables; in fact, these will preferably be positioned in the interval between the card CC5 and the bottom wall IN5 of the housing 50, that is to say outside of the heat exchange zone.
  • a housing of the microcomputer 60 of rectangular shape, comprises:
  • a reader unit 61 floppy disk drive, CD-ROM drive
  • a P6 wall comprising vents equipped with dust filters and an S61 blower , located on the side of the internal face of said wall P6,
  • a converter block 62 comprising an extractor 63, a second extractor 64 and at the level of the remaining surface, a wall Q6 comprising gills, • on the left lateral face G6, opposite the converter block 62, one wall
  • R6 positioned opposite said converter block 62, comprising vents provided with dust filters and a blower 62, located on the side of the internal face of said wall R6,
  • connection card CC6 arranged horizontally, secured to the bottom wall IN6 of said housing 60 of the microcomputer;
  • the aforesaid card CC6 comprises connectors Co61, Co62, Co63, Co64, Co65, of connection making it possible to connect the aforesaid cards C61, C62, C63, C64, C65 to one another;
  • CC6 card has also connection connectors (not shown) between said set of cards and the other internal sub-assemblies of the housing 60 (converter block 62, reader block 61, etc.) and connection connectors (not shown) between said set of cards and connectors for connection with peripherals (keyboard, mouse, display screen, printer, ...) and thus does not contain any dissipative component.
  • the extractor 63 of the converter block 62 and the extractor 64 cause a vacuum in the housing 60; this depression is compensated by two air flows ⁇ e6 and ⁇ e'6 in overpressure, at ambient temperature, entering the housing 60 respectively through the front filter walls P6 and side R6, generated respectively by said blowers S61 and S62; these incoming flows ⁇ e6 and ⁇ e'6 are separated into four, ⁇ a6, ⁇ b6, ⁇ b'6 and ⁇ c6 respectively through the extractor 63, through all of the above electronic cards and through the extractor 64; the outgoing flow ⁇ s6, through the aforesaid rear face AR6, is equal to the sum ( ⁇ a6 + ⁇ b6 + ⁇ b'6 + ⁇ c6), itself equivalent to the sum of the incoming flows, ie ( ⁇ e6 + ⁇ e'6) .
  • the distribution of the incoming flows ⁇ e6 and ⁇ e'6 into four flows ⁇ a6, ⁇ b6, ⁇ b'6 and ⁇ c6 is a function of the pressure losses of the paths taken by said flows ⁇ a6, ⁇ b6, ⁇ b'6 and ⁇ c6; the cooling of all the cards C61, C62, C63, C64, C65, will be all the more effective as the aforesaid flows ⁇ b6 and ⁇ b'6 encounter only few obstacles such as strands of cables; in fact, these will preferably be positioned in the interval between the card CC6 and the bottom wall IN6 of the housing 60, that is to say outside of the heat exchange zone.
  • a housing of the microcomputer 70 of rectangular shape, comprises:
  • a drive unit 71 (floppy drive, CD-ROM drive), and at the level of the remaining surface, a wall P7 comprising vents equipped with dust filters and a blower S71, located on the side of the internal face of said wall P7,
  • a converter unit 72 comprising an extractor 73, a second extractor 74 and at the level of the remaining surface, a closed wall Q7,
  • the above cards C72, C73, C74 are arranged vertically and orthogonally to the above walls P7, Q7; themselves secured to the motherboard C71, arranged horizontally, secured to the bottom wall IN7 of said housing 70 of the microcomputer;
  • the above C71 card includes Co72 connectors,
  • the card C71 also includes connection connectors (not shown) between the aforementioned cards C72, C73, C74 and the other internal sub-assemblies of the housing 70 (converter block 72, reader block 71, ...) and connection connectors (not shown) between the said set of cards and connectors for connection with the peripherals (keyboard, mouse, display screen, printer, etc.) and consequently comprises dissipative components, in particular the processor.
  • the extractor 73 of the converter block 72 and the extractor 74 cause a vacuum in the housing 70; this depression is compensated by two air flows ⁇ e7 and ⁇ e'7 in overpressure, at ambient temperature, entering the housing 70 respectively through the front filter walls P7 and side R7, generated respectively by said blowers S71 and S72; these incoming flows ⁇ e7 and ⁇ e'7 are separated into four, ⁇ a7, ⁇ b7, ⁇ b'7 and ⁇ c7 respectively through the extractor 73, through all of the above cards electronic and through extractor 74; the outgoing flow ⁇ s7, through the aforesaid rear face AR7, is equal to the sum ( ⁇ a7 + ⁇ b7 + ⁇ b'7 + ⁇ c7), itself equivalent to the sum of the incoming flows, ie ( ⁇ e7 + ⁇ e'7) .
  • the distribution of the incoming flows ⁇ e7 and ⁇ e'7 into four flows ⁇ a7, ⁇ b7, ⁇ b'7 and ⁇ c7 is a function of the pressure losses of the paths taken by said flows ⁇ a7, ⁇ b7, ⁇ b'7 and ⁇ c7; the cooling of all the cards C72, C73, C74, will be all the more effective as the aforesaid flows ⁇ b7 and ⁇ b'7 encounter only few obstacles such as strands of cables; in fact, these will preferably be positioned in the interval between the card C71 and the bottom wall IN7 of the housing 70, that is to say outside the heat exchange zone.
  • the cooling of the sub-assemblies in the microcomputers is uniform in the vicinity of said sub-assemblies by means of heat-transfer air flow free of foreign particles; these so-called heat transfer streams can be created either by simple vacuum, or by vacuum and additional blowing, as a function of the heat energies to be dissipated, themselves a function of the temperature of the cold source, namely the ambient temperature.

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Abstract

Selon l'invention, l'optimisation du refroidissement des sous-ensembles dans les micro-ordinateurs, constitués d'un boîtier (10), comprenant un extracteur (13) associé à un bloc convertisseur (12), un bloc lecteur (11), une paroi d'entrée d'air (P1) comportant des ouïes munies de filtre anti-poussière, une paroi de sortie d'air (Q1) comportant des ouïes, et un ensemble de cartes (C 11 à C 15) comportant des éléments dissipatifs, comprend: la création d'un flux d'air principal de refroidissement (Fa1) par dépression dans le boîtier entre la paroi d'entrée (P1) et la sortie de l'extracteur (13), la création d'un flux d'air secondaire de refroidissement (Fb1) par entraînement dû à la présence du flux d'air principal (Fa1), entre la paroi d'entrée d'air (P1) et la paroi de sortie d'air (Q1), l'implantation des cartes (C11 à C15) comportant des éléments dissipatifs, disposées parallèlement à la direction du flux d'air secondaire de refroidissement.

Description

PROCEDE D'OPTIMISATION DU REFROIDISSEMENT DES SOUS- ENSEMBLES DANS LES MICRO-ORDINATEURS.
La présente invention concerne un procédé d'optimisation du refroidissement des sous-ensembles dans les micro-ordinateurs.
Ce procédé s'applique notamment aux micro-ordinateurs devant fonctionner dans des conditions climatiques difficiles, caractérisées par une température ambiante élevée, une humidité proche de la saturation et un environnement pouvant être chargé de particules étrangères.
Un micro-ordinateur est généralement constitué :
« d'une mémoire principale contenant des informations codées en binaires ; ces informations sont des instructions et des données,
« d'une unité centrale, ou processeur, qui exécute le programme en appelant les instructions une à une depuis la mémoire principale et les données traitées par ces instructions, puis en rangeant les résultats dans des registres de l'unité centrale ou dans la mémoire principale, • des organes d'entrée-sortie qui réalisent la communication entre la machine et l'utilisateur ; ces organes sont : les interfaces de type clavier, souris et écran, les imprimantes, les mémoires secondaires (disques fixes, disquettes, CD-ROM,...),
© des voies de communication appelées bus, chargées de relier les différents organes, comportant les liaisons d'adresse, les liaisons de données et les liaisons de contrôle permettant de synchroniser les transferts entre les organes.
La mémoire principale, l'unité centrale, les mémoires secondaires, les interfaces avec les organes d'entrée-sortie, les bus de liaisons sont regroupés dans un boîtier, sous formes de cartes électroniques et de modules ; lesquels sont alimentées par un convertisseur de tensions.
Plus précisément, afin de simplifier la structure matérielle du micro- ordinateur, celui-ci se compose d'une carte mère qui contient le processeur, l'horloge de cadencement, la mémoire CMOS de configuration, la mémoire ROM du BIOS, le mécanisme d'interruption, le dispositif de transfert direct d'informations entre mémoire et périphériques, les contrôleurs de disque, de disquette, de bus et de communications. Sur cette carte, sont directement connectés :
• la mémoire vive,
• les disques et lecteurs de CD-ROM,
• les lecteurs de disquettes,
• le clavier, • la souris,
• l'écran de visualisation,
• l'imprimante,
• d'éventuels dispositifs de communication externe.
Les performances des mémoires dynamiques et des processeurs ont été marquées par une évolution exponentielle ces vingt dernières années ; en effet le nombre de transistor élémentaire croît de 1,5 pour les mémoires et de 1,35 pour les processeurs, tous les ans. Par ailleurs, l'évolution des fréquences horloge des processeurs traduit la fréquence avec laquelle les opérateurs logiques sont utilisés et donc les différentes fonctionnalités sont activées. Le produit du nombre d'opérateurs par la fréquence d'activation des opérateurs traduit par conséquent le nombre d'opérations potentielles disponibles par seconde. Cette puissance de calcul intrinsèque augmente donc elle aussi exponentiellement tous les ans. A titre indicatif, la fréquence horloge des processeurs était de 20 MHz en 1976, de 10 MHz en 1982, de 100 MHz en 1992, de 1 GHz en 2002.
Il s'avère que la puissance thermique dissipée par les composants électroniques fonctionnant en mode saturé/bloqué augmente avec la fréquence de commutation ; celle-ci croît approximativement avec le carré de la fréquence de commutation. Ainsi les processeurs, intégrés sur les cartes mère des micro-ordinateurs, dissipent environ quelques Watts à 100 MHz, et quelques dizaines de Watts à 1 GHz. ; par ailleurs, 30 % de la puissance consommée par le processeur est allouée à l'horloge et son système de distribution.
D'autre part, le convertisseur de tension qui alimente l'ensemble des organes situés dans le boîtier du micro-ordinateur, ainsi que certains périphériques (clavier, souris, extensions...), est caractérisé en particulier par son rendement de conversion ; les puissances installées se situent, à ce jour, entre 200 et 400W ; le rendement de ces convertisseurs à découpage est proche de 80 % ; ce qui génère une puissance dissipée maximale de 80 W.
Ainsi, il est nécessaire de disposer d'un flux d'air caloporteur afin d'évacuer les calories générées par les différents organes dissipatifs situés dans le boîtier du micro-ordinateur ; par ailleurs, ce flux caloporteur doit être exempt de particules étrangères.
Il s'avère que pour des raisons de coût de réalisation, le dispositif de refroidissement des micro-ordinateurs, d'une manière générale, est réduit à sa plus simple expression, à savoir un extracteur des calories dissipées par le convertisseur de tensions, créant une légère dépression à l'intérieur du boîtier, générant ainsi un flux caloporteur à trajets multiples au travers des cartes et des modules.
Les risques engendrés par une telle configuration sont les suivants :
» extraction insuffisante des calories générées par certains composants dissipatifs,
• accumulation dans les zones tourbillonnaires de poussières provoquant une barrière thermique et/ou des conductions entre circuits conducteurs,
• élévation de la température de jonction de certains composants électroniques provoquant une diminution de la fiabilité (la fiabilité est divisée par deux pour une augmentation de la température de jonction de
10° C),
• entretiens fréquents notamment en cas de fonctionnement de l'équipement dans des conditions climatiques difficiles.
II faut cependant noter que ces risques sont en partie masqués par une durée d'exploitation des équipements relativement faible (durée moyenne d'exploitation située entre 1 an et 3 ans), suite à l'évolution des performances de ce type d'équipement. D'une manière générale, l'utilisateur est tenté de remplacer son équipement, non pas suite à une défaillance, mais pour bénéficier de performances et d'applications plus attrayantes.
Néanmoins, cette stratégie de renouvellement d'équipements n'est pas applicable universellement, notamment dans les pays en voie de développement, caractérisés pour certains, par des conditions climatiques (température, humidité, poussières) peu favorables au fonctionnement de micro-ordinateurs tels qu'ils sont conçus, et ainsi les risques cités précédemment sont d'autant plus élevés.
L'invention a plus particulièrement pour but de supprimer ces inconvénients. Elle propose d'optimiser le refroidissement des sous-ensembles dans les micro-ordinateurs en disposant lesdits sous-ensembles de telle manière que les flux d'air caloporteurs soient uniformes au voisinage des susdits sous- ensembles et en adjoignant au moins un filtre permettant de purifier lesdits flux d'air caloporteurs, avant leur introduction dans lesdits micro-ordinateurs.
Ce procédé, applicable à tout type de micro-ordinateur, consiste à reconfigurer la disposition physique des sous-ensembles constitutifs du boîtier dudit microordinateur de manière à permettre d'abaisser la température de fonctionnement et d'augmenter la fiabilité des composants électroniques intégrés dans lesdits sous-ensembles.
Les échanges thermiques entre les éléments dissipatifs et la source froide que constitue l'air ambiant sont de différentes natures, à savoir : • l'échange thermique par rayonnement,
• l'échange thermique par conduction,
• l'échange thermique par convection naturelle et forcée,
• l'échange thermique par soufflage ou aspiration.
Ces quatre modes d'échanges thermiques interviennent, dans le cas présent, à des degrés divers ; en effet les échanges thermiques par rayonnement et par conduction sont de faible intensité, compte tenu respectivement de la température des composants dissipatifs (température des sources chaudes inférieure à 200 °C), et de la conception mécanique des sous-ensembles (sous forme de cartes enfichables sur connecteurs pour la plupart).
La convection naturelle, ou libre, est le transport de chaleur dû à des mouvements de fluide provoqués par un champ de pesanteur ; on considère entre convection naturelle interne, qui a lieu dans une enceinte fermée à paroi non isotherme, et convection naturelle externe, qui se produit au voisinage de paroi d'un corps dont la température est différente de celle de l'ambiance. Dans ce cas, le champ de températures provoqué par la conduction entraîne une poussée d'Archimède qui met en mouvement vers le haut les parties les plus chaudes du fluide, c'est-à-dire l'air dans le cas présent. Ainsi le transfert de chaleur, en régime permanent, s'effectue à la fois par conduction et par transport d'enthalpie. Ce mode de refroidissement s'effectue notamment au niveau des cartes électroniques, contenant des composants dissipatifs, et disposées verticalement dans le boîtier du micro-ordinateur.
La convection forcée est un transport de chaleur effectué à la fois par conduction et par transport d'enthalpie dû à la présence d'un écoulement autour de l'obstacle (plaque de circuit imprimé par exemple) qui est à une température, pas forcément uniforme, différente de celle de l'écoulement. En d'autres termes, si la carte électronique est disposée de telle manière qu'elle favorise une convection forcée, le refroidissement des composants dissipatifs sera assuré dans de meilleures conditions.
Quant au soufflage ou à l'aspiration, à travers une paroi poreuse, et si la température pariétale est maintenue, la densité de flux de chaleur diminue considérablement, même pour un flux massique peu élevé ; l'aspiration, au contraire, provoque une augmentation du flux de chaleur.
Comme indiqué précédemment, les boîtiers des micro-ordinateurs comportent essentiellement un extracteur situé en face externe du convertisseur, provoquant un transfert du flux de chaleur vers l'extérieur desdits boîtiers ; les calories transférées sont pour l'essentiel, celles générées par les commutateurs de puissance du convertisseur et par les composants dissipatifs situés sur les cartes électroniques.
Selon l'invention, l'optimisation du refroidissement des sous-ensembles dans les micro-ordinateurs, constitués d'un boîtier, comprenant au moins un extracteur associé à un bloc convertisseur, au moins un bloc lecteur, au moins une paroi d'entrée d'air comportant des ouïes munies de filtre anti-poussière, au moins une paroi de sortie d'air comportant des ouïes, et un ensemble de cartes comportant des éléments dissipatifs, comprend :
• la création d'un flux d'air principal de refroidissement par dépression dans le susdit boîtier entre la susdite paroi d'entrée et la sortie du susdit extracteur,
• la création d'un flux d'air secondaire de refroidissement par entraînement dû à la présence du susdit flux d'air principal, entre la susdite paroi d'entrée d'air et la susdite paroi de sortie d'air, • l'implantation des susdites cartes comportant des éléments dissipatifs, disposées parallèlement à la direction du susdit flux d'air secondaire de refroidissement,
• le filtrage des susdites flux d'air principal et secondaire à travers la susdite paroi d'entrée d'air comportant des ouïes munies de filtre anti- poussière,
• le prélèvement d'une partie du flux d'air principal de refroidissement destiné au refroidissement du susdit bloc lecteurs.
Ainsi, l'optimisation du refroidissement des sous-ensembles du micro- ordinateurs, notamment des cartes électroniques comportant des composants dissipatifs, est réalisée de telle sorte que la convection mixte, c'est-à-dire à la fois la convection naturelle et la convection forcée, soit maximale et que ladite convection mixte soit maintenue par le flux d'air secondaire créé par effet d'entraînement dû à la présence du flux d'air principal.
Ladite optimisation est obtenue grâce à une disposition particulière des cartes électroniques entre elles, au positionnement de celles-ci par rapport à l'extracteur du convertisseur et des ouïes situées dans les parois d'entrée et de sortie du boîtier du micro-ordinateur, et par la répartition topologique des pertes en charges créées par l'ensemble des cartes électroniques et par les susdites ouïes des parois d'entrée et de sortie. Selon une variante de l'invention, une partie du flux d'air principal de refroidissement sera dirigé vers le susdit bloc lecteurs, lequel bloc lecteurs sera rendu étanche par un obturateur amovible au niveau de sa face d'accès, lorsque son accès n'est pas nécessaire.
Selon une autre variante de l'invention, un second extracteur sera disposé dans ledit boîtier du micro-ordinateur.
Selon une autre variante de l'invention, un souffleur sera disposé dans ledit boîtier du micro-ordinateur.
Des modes de mise en œuvre du procédé selon l'invention seront décrits ci- après, à titre d'exemple non limitatifs, avec référence aux dessins annexés dans lesquels :
La figure 1 est une représentation schématique' d'une vue en élévation d'un boîtier de micro-ordinateur, selon un premier mode de réalisation, la carte mère étant verticale,
La figure 2 est une représentation schématique d'une vue en élévation d'un boîtier de micro-ordinateur, selon un deuxième mode de réalisation, la carte mère étant verticale,
La figure 3 est une représentation schématique d'une vue en élévation d'un boîtier de micro-ordinateur, selon un troisième mode de réalisation, la carte mère étant verticale, La figure 4 est une représentation schématique d'une vue en élévation d'un boîtier de micro-ordinateur, selon un quatrième mode de réalisation, la carte mère étant horizontale,
La figure 5 est une représentation schématique d'une vue en élévation d'un boîtier de micro-ordinateur, selon un cinquième mode de réalisation, la carte mère étant verticale, La figure 6 est une représentation schématique d'une vue en élévation d'un boîtier de micro-ordinateur, selon un sixième mode de réalisation, la carte mère étant verticale, et
La figure 7 est une représentation schématique d'une vue en élévation d'un boîtier de micro-ordinateur, selon un septième mode de réalisation, la carte mère étant horizontale.
Dans l'exemple représenté sur la figure 1, un boîtier du micro-ordinateur 10, de forme parallélépipédique, comprend : • en face avant AVI, latéralement sur la droite, un bloc lecteurs 1 1 (lecteur de disquettes, lecteur CD-ROM), et au niveau de la surface restante, une paroi PI comportant des ouïes munies de filtres anti-poussières,
• en face avant AVI, une paroi RI adossée sur le côté gauche du bloc lecteur 11 , dirigée en oblique vers la partie intérieure dudit bloc lecteur 11,
• en face avant du bloc lecteur 11 , un obturateur d'accès 1 1 ',
• en face arrière ARl, opposé au susdit bloc lecteurs 11, un bloc convertisseur 12 comportant un extracteur 13, et au niveau de la surface restante, une paroi Ql comportant des ouïes, • entre les susdites parois PI, Ql, un ensemble de cartes électroniques
C12, C13, C14, C15, ainsi que la carte mère Ci l, lesquelles cartes sont disposées verticalement et orthogonalement aux susdites parois PI, Ql ; ledit ensemble est solidaire d'une carte CCI de liaison, disposée horizontalement, solidaire de la paroi inférieure INI dudit boîtier 10 du micro-ordinateur ; la susdite carte CCI comporte des connecteurs Col l,
Col2, Col3, Col4, Col5, de liaison permettant de connecter entre elles les susdites cartes Ci l, C12, C13, C14, C15 ; la carte CCI comporte également des connecteurs de liaison (non représentés) entre ledit ensemble de cartes et les autres sous-ensembles internes du . boîtier 10 (bloc convertisseur 12, bloc lecteurs 11,...) et des connecteurs de liaison
(non représentés) entre le dit ensemble de cartes et des connecteurs de liaison avec les périphériques (clavier, souris, écran de visualisation, imprimante,...) et ainsi ne comporte aucun composant dissipatif.
Les susdites cartes Ci l, C12, C13, C14, C15 comportent des composants dissipatifs, en particulier la carte mère supportant le processeur ; ces composants dissipatifs, étant disposés verticalement sur les susdites cartes, génèrent une convection naturelle du flux de chaleur de la paroi inférieure INI du boîtier 10 en direction de la paroi supérieure (non représentée) du boîtier 10 ; d'autre part, les susdites cartes étant parallèles entre elles contribuent à générer une convection forcée par effet de canalisation.
L'association de ces deux convections en convection mixte est maintenue par un flux traversant le boîtier 10, de la susdite face avant AVI en direction de la susdite face arrière ARl. En effet, l'extracteur 13 du bloc convertisseur 12 provoque une dépression dans le boîtier 10 ; cette dépression est compensée par un flux d'air Φel, à température ambiante, entrant dans le boîtier 10 au travers de la paroi filtrante avant PI ; ce flux entrant Φel se sépare en trois, Φal, Φbl , Φa' l, respectivement au travers de l'extracteur 13, au travers de l'ensemble des susdites cartes électroniques, et dans le bloc lecteur 11; le flux sortant Φsl, au travers de la susdite face arrière ARl, est égal à la somme (Φal + Φbl + Φa' 1), lui-même équivalent au flux entrant Φel .
La répartition du flux entrant Φel en trois flux Φal, Φbl, et Φa' l est fonction des pertes en charge des trajets empruntés par lesdits flux Φal, Φbl et Φa' l ; le refroidissement de l'ensemble des cartes Ci l, C12, C13, Cl 4, C15, sera d'autant plus efficace que le susdit flux Φbl ne rencontre que peu d'obstacles tels que des torons de câbles ; en effet, ceux-ci seront préférentiellement positionnés dans l'intervalle situé entre la carte CCI et la paroi inférieure INI du boîtier 10 , c'est-à-dire hors de la zone d'échange thermique. Ainsi, le refroidissement des sous-ensembles dans les micro-ordinateurs est uniforme au voisinage desdits sous-ensembles au moyen de flux d'air caloporteur exempt de particules étrangères.
Dans l'exemple représenté sur la figure 2, un boîtier du micro- ordinateur 20, de forme parallélépipédique, comprend :
• en face avant AV2, latéralement sur la droite, un bloc lecteurs 21 (lecteur de disquettes, lecteur CD-ROM), et au niveau de la surface restante, une paroi P2 fermée, « en face arrière AR2, opposé au susdit bloc lecteurs 21, un bloc convertisseur 22 comportant un extracteur 23, et au niveau de la surface restante, une paroi Q2 comportant des ouïes munies de filtres antipoussières,
• entre les susdites parois P2, Q2, un ensemble de cartes électroniques C22, C23, C24, C25, ainsi que la carte mère C21, lesquelles cartes sont disposées verticalement et orthogonalement aux susdites parois P2, Q2 ; ledit ensemble est solidaire d'une carte CC2 de liaison, disposée horizontalement, solidaire de la paroi inférieure IN2 dudit boîtier 20 du micro-ordinateur ; la susdite carte CC2 comporte des connecteurs Co21, Co22, Co23, Co24, Co25, de liaison permettant de connecter entre elles les susdites cartes C21, C22, C23, C24, C25 ; la carte CC2 comporte également des connecteurs de liaison (non représentés) entre ledit ensemble de cartes et les autres sous-ensembles internes du boîtier 20 (bloc convertisseur 22, bloc lecteurs 21,...) et des connecteurs de liaison (non représentés) entre le dit ensemble de cartes et des connecteurs de liaison avec les périphériques (clavier, souris, écran de visualisation, imprimante,...) et ainsi ne comporte aucun composant dissipatif.
L'extracteur 23 du bloc convertisseur 22 provoque une dépression dans le boîtier 20 ; cette dépression est compensée par un flux d'air Φe2, à température ambiante, entrant dans le boîtier 20 au travers de la paroi filtrante arrière Q2 ; ce flux entrant Φe2 traverse l'ensemble des susdites cartes électroniques puis le bloc convertisseur 22 ; le flux sortant Φs2, au travers de l'extracteur 23 est équivalent au flux entrant Φe2.
Le refroidissement de l'ensemble des cartes C21, C22, C23, C24, C25, sera d'autant plus efficace que le susdit flux Φe2 ne rencontre que peu d'obstacles tels que des torons de câbles ; en effet, ceux-ci seront préférentiellement positionnés dans l'intervalle situé entre la carte CC2 et la paroi inférieure IN2 du boîtier 20, c'est-à-dire hors de la zone d'échange thermique.
Dans l'exemple représenté sur la figure 3, un boîtier du micro-ordinateur 30, de forme parallélépipédique, comprend :
• en face avant AV3, latéralement sur la droite, un bloc lecteurs 31 (lecteur de disquettes, lecteur CD-ROM), et au niveau de la surface restante, une paroi P3 comportant des ouïes munies de filtres anti-poussières, « en face arrière AR3, opposé au susdit bloc lecteurs 31, un bloc convertisseur 32 comportant un extracteur 33, un second extracteur 34 et au niveau de la surface restante, une paroi Q3 comportant des ouïes,
• entre les susdites parois P3, Q3, un ensemble de cartes électroniques C32, C33, C34, C35, ainsi que la carte mère C31, lesquelles cartes sont disposées verticalement et orthogonalement aux susdites parois P3, Q3 ; ledit ensemble est solidaire d'une carte CC3 de liaison, disposée horizontalement, solidaire de la paroi inférieure IN3 dudit boîtier 30 du micro-ordinateur ; la susdite carte CC3 comporte des connecteurs Co31, Co32, Co33, Co34, Co35, de liaison permettant de connecter entre elles les susdites cartes C31, C32, C33, C34, C35 ; la carte CC3 comporte également des connecteurs de liaison (non représentés) entre ledit ensemble de cartes et les autres sous-ensembles internes du boîtier 10 (bloc convertisseur 32, bloc lecteurs 31,...) et des connecteurs de liaison (non représentés) entre le dit ensemble de cartes et des connecteurs de liaison avec les périphériques (clavier, souris, écran de visualisation, imprimante,...) et ainsi ne comporte aucun composant dissipatif. L'extracteur 33 du bloc convertisseur 32 et l'extracteur 34 provoquent une dépression dans le boîtier 30 ; cette dépression est compensée par un flux d'air Φe3, à température ambiante, entrant dans le boîtier 30 au travers de la paroi filtrante avant P3 ; ce flux entrant Φe3 se sépare en trois, Φa3, Φb3, Φc3 respectivement au travers de l'extracteur 33, au travers de l'ensemble des susdites cartes électroniques et au travers de l'extracteur 34 ; le flux sortant Φs3, au travers de la susdite face arrière AR3, est égal à la somme (Φa3 + Φb3 + Φc3), lui-même équivalent au flux entrant Φe3. La répartition du flux entrant Φe3 en trois flux Φa3, Φb3 et Φc3 est fonction des pertes en charge des trajets empruntés par lesdits flux Φa3, Φb3 et Φc3; le refroidissement de l'ensemble des cartes C31, C32, C33, C34, C35, sera d'autant plus efficace que le susdit flux Φb3 ne rencontre que peu d'obstacles tels que des torons de câbles ; en effet, ceux-ci seront préférentiellement positionnés dans l'intervalle situé entre la carte CC3 et la paroi inférieure IN3 du boîtier 30 , c'est-à-dire hors de la zone d'échange thermique.
Dans l'exemple représenté sur la figure 4, un boîtier du micro-ordinateur 40, de forme parallélépipédique, comprend : • en face avant AV4, latéralement sur la droite, un bloc lecteurs 41 (lecteur de disquettes, lecteur CD-ROM), et au niveau de la surface restante, une paroi P4 comportant des ouïes munies de filtres anti-poussières,
• en face arrière AR4, opposé au susdit bloc lecteurs 41, un bloc convertisseur 42 comportant un extracteur 43, un second extracteur 44 et au niveau de la surface restante, une paroi Q4 fermée,
• en face latérale gauche G4, opposée au bloc convertisseur 42, une paroi R4, positionnée en regard dudit bloc convertisseur 42, comportant des ouïes munies de filtres anti-poussières,
• entre les susdites parois P4, Q4, un ensemble de cartes électroniques C42, C43, C44, ainsi que la carte mère C41 ; les susdites cartes C42,
C43, C44 sont disposées verticalement et orthogonalement aux susdites parois P4, Q4, elles même solidaires de la carte mère C41, disposée horizontalement, solidaire de la paroi inférieure IN4 dudit boîtier 40 du micro-ordinateur ; la susdite carte C41 comporte des connecteurs Co42, Co43, Co44, de liaison permettant de connecter entre elles les susdites cartes C42, C43, C44; la carte C41 comporte également des connecteurs de liaison (non représentés) entre les susdites cartes C42, C43, C44 et les autres sous-ensembles internes du boîtier 40 (bloc convertisseur 42, bloc lecteurs 41,...) et des connecteurs de liaison (non représentés) entre l'ensemble de cartes et des connecteurs de liaison avec les périphériques (clavier, souris, écran de visualisation, imprimante,...) et par conséquent comporte des composants dissipatifs, notamment le processeur.
L'extracteur 43 du bloc convertisseur 42 et l'extracteur 44 provoquent une dépression dans le boîtier 30 ; cette dépression est compensée par deux flux d'air, à température ambiante, respectivement, Φe4 au travers de la paroi P4 et Φe'4 au travers de la paroi R4; ces flux entrants Φe4- et Φe'4 se séparent en quatre, Φa4, Φb4, Φb'4, Φc4 respectivement au travers de l'extracteur 43, au travers de l'ensemble des susdites cartes électroniques et au travers de l'extracteur 44 ; le flux sortant Φs4, au travers de la susdite face arrière AR4, est égal à la somme (Φa4 + Φb4 + Φb'4 + Φc4), lui-même équivalent à la somme des flux entrants, soit (Φe4 + Φe'4).
La répartition des flux entrants (Φe4 + Φe'4) en quatre flux Φa4, Φb4, Φb'4, Φc4 est fonction des pertes en charge des trajets empruntés par lesdits flux Φa4, Φb4, Φb'4, Φc4; le refroidissement de l'ensemble des cartes C42, C43, C44, sera d'autant plus efficace que les susdit flux Φb4 et Φb'4 ne rencontrent que peu d'obstacles tels que des torons de câbles ; en effet, ceux-ci seront préférentiellement positionnés dans l'intervalle situé entre la carte mère C41 et la paroi inférieure IN4 du boîtier 40 , c'est-à-dire hors de la zone d'échange thermique. Dans l'exemple représenté sur la figure 5, un boîtier du micro-ordinateur 50, de forme parallélépipédique, comprend :
• en face avant AV5, latéralement sur la droite, un bloc lecteurs 51 (lecteur de disquettes, lecteur CD-ROM), et au niveau de la surface restante, une paroi P5 comportant des ouïes munies de filtres anti-poussières et un souffleur S5, situé du côté de la face interne de ladite paroi P5,
• en face arrière AR5, opposé au susdit bloc lecteurs 51, un bloc convertisseur 52 comportant un extracteur 53, un second extracteur 54 et au niveau de la surface restante, une paroi Q5 comportant des ouïes, • entre les susdites parois P5, Q5, un ensemble de cartes électroniques
C52, C53, C54, C55, ainsi que la carte mère C51, lesquelles cartes sont disposées verticalement et orthogonalement aux susdites parois P5, Q5 ; ledit ensemble est solidaire d'une carte CC5 de liaison, disposée horizontalement, solidaire de la paroi inférieure IN5 dudit boîtier 50 du micro-ordinateur ; la susdite carte CC5 comporte des connecteurs Co51,
Co52, Co53, Co54, Co55, de liaison permettant de connecter entre elles les susdites cartes C51, C52, C53, C54, C55 ; la carte CC5 comporte également des connecteurs de liaison (non représentés) entre ledit ensemble de cartes et les autres sous-ensembles internes du boîtier 50 (bloc convertisseur 52, bloc lecteurs 51,...) et des connecteurs de liaison
(non représentés) entre le dit ensemble de cartes et des connecteurs de liaison avec les périphériques (clavier, souris, écran de visualisation, imprimante,...) et ainsi ne comporte aucun composant dissipatif.
L'extracteur 53 du bloc convertisseur 52 et l'extracteur 54 provoquent une dépression dans le boîtier 30 ; cette dépression est compensée par un flux d'air Φe5 en surpression, à température ambiante, entrant dans le boîtier 50 au travers de la paroi filtrante avant P5, généré par ledit souffleur S 5 ; ce flux entrant Φe5 se sépare en trois, Φa5, Φb5, Φc5 respectivement au travers de l'extracteur 53, au travers de l'ensemble des susdites cartes électroniques et au travers de l'extracteur 54 ; le flux sortant Φs5, au travers de la susdite face arrière AR5, est égal à la somme (Φa5 + Φb5 + Φc5), lui-même équivalent au flux entrant Φe5.
La répartition du flux entrant Φe5 en trois flux Φa5, Φb5 et Φc5 est fonction des pertes en charge des trajets empruntés par lesdits flux Φa5, Φb5 et Φc5; le refroidissement de l'ensemble des cartes C51, C52, C53, C54, C55, sera d'autant plus efficace que le susdit flux Φb5 ne rencontre que peu d'obstacles tels que des torons de câbles ; en effet, ceux-ci seront préférentiellement positionnés dans l'intervalle situé entre la carte CC5 et la paroi inférieure IN5 du boîtier 50, c'est-à-dire hors de la zone d'échange thermique.
Dans l'exemple représenté sur la figure 6, un boîtier du micro-ordinateur 60, de forme parallélépipédique, comprend :
• en face avant AV6, latéralement sur la droite, un bloc lecteurs 61 (lecteur de disquettes, lecteur CD-ROM), et au niveau de la surface restante, une paroi P6 comportant des ouïes munies de filtres anti-poussières et un souffleur S61, situé du côté de la face interne de ladite paroi P6,
• en face arrière AR6, opposé au susdit bloc lecteurs 61, un bloc convertisseur 62 comportant un extracteur 63, un second extracteur 64 et au niveau de la surface restante, une paroi Q6 comportant des ouïes, • en face latérale gauche G6, opposée au bloc convertisseur 62, une paroi
R6, positionnée en regard dudit bloc convertisseur 62, comportant des ouïes munies de filtres anti-poussières et un souffleur 62, situé du côté de la face interne de ladite paroi R6,
• entre les susdites parois P6, Q6, un ensemble de cartes électroniques C62, C63, C64, C65, ainsi que la carte mère C61, lesquelles cartes sont disposées verticalement et orthogonalement aux susdites parois P6, Q6 ; ledit ensemble est solidaire d'une carte CC6 de liaison, disposée horizontalement, solidaire de la paroi inférieure IN6 dudit boîtier 60 du micro-ordinateur ; la susdite carte CC6 comporte des connecteurs Co61, Co62, Co63, Co64, Co65, de liaison permettant de connecter entre elles les susdites cartes C61, C62, C63, C64, C65 ; la carte CC6 comporte également des connecteurs de liaison (non représentés) entre ledit ensemble de cartes et les autres sous-ensembles internes du boîtier 60 (bloc convertisseur 62, bloc lecteurs 61,...) et des connecteurs de liaison (non représentés) entre le dit ensemble de cartes et des connecteurs de liaison avec les périphériques (clavier, souris, écran de visualisation, imprimante,...) et ainsi ne comporte aucun composant dissipatif.
L'extracteur 63 du bloc convertisseur 62 et l'extracteur 64 provoquent une dépression dans le boîtier 60 ; cette dépression est compensée par deux flux d'air Φe6 et Φe'6 en surpression, à température ambiante, entrant dans le boîtier 60 au travers respectivement des parois filtrantes avant P6 et latérale R6, générés respectivement par lesdits souffleurs S61 et S62 ; ces flux entrants Φe6 et Φe'6 se séparent en quatre, Φa6, Φb6, Φb'6 et Φc6 respectivement au travers de l'extracteur 63, au travers de l'ensemble des susdites cartes électroniques et au travers de l'extracteur 64 ; le flux sortant Φs6, au travers de la susdite face arrière AR6, est égal à la somme (Φa6 + Φb6 + Φb'6 + Φc6), lui-même équivalent à la somme des flux entrants, soit (Φe6 + Φe'6). La répartition des flux entrants Φe6 et Φe'6 en quatre flux Φa6, Φb6, Φb'6 et Φc6 est fonction des pertes en charge des trajets empruntés par lesdits flux Φa6, Φb6, Φb'6 et Φc6; le refroidissement de l'ensemble des cartes C61, C62, C63, C64, C65, sera d'autant plus efficace que les susdits flux Φb6 et Φb'6 ne rencontrent que peu d'obstacles tels que des torons de câbles ; en effet, ceux-ci seront préférentiellement positionnés dans l'intervalle situé entre la carte CC6 et la paroi inférieure IN6 du boîtier 60 , c'est-à-dire hors de la zone d'échange thermique.
Dans l'exemple représenté sur la figure 7, un boîtier du micro-ordinateur 70, de forme parallélépipédique, comprend :
• en face avant AV7, latéralement sur la droite, un bloc lecteurs 71 (lecteur de disquettes, lecteur CD-ROM), et au niveau de la surface restante, une paroi P7 comportant des ouïes munies de filtres anti-poussières et un souffleur S71, situé du côté de la face interne de ladite paroi P7,
• en face arrière AR7, opposé au susdit bloc lecteurs 71, un bloc convertisseur 72 comportant un extracteur 73, un second extracteur 74 et au niveau de la surface restante, une paroi Q7 fermée,
• en face latérale gauche G7, opposée au bloc convertisseur 72, une paroi R7, positionnée en regard dudit bloc convertisseur 72, comportant des ouïes munies de filtres anti-poussières et un souffleur 72, situé du côté de la face interne de ladite paroi R7, • entre les susdites parois P7, Q7, un ensemble de cartes électroniques
C72, C73, C74, ainsi que la carte mère C71 ; les susdites cartes C72, C73, C74 sont disposées verticalement et orthogonalement aux susdites parois P7, Q7 ; elles même solidaires de la carte mère C71, disposée horizontalement, solidaire de la paroi inférieure IN7 dudit boîtier 70 du micro-ordinateur ; la susdite carte C71 comporte des connecteurs Co72,
Co73, Co74, de liaison permettant de connecter entre elles les susdites cartes C72, C73, C74; la carte C71 comporte également des connecteurs de liaison (non représentés) entre les susdites cartes C72, C73, C74 et les autres sous-ensembles internes du boîtier 70 (bloc convertisseur 72, bloc lecteurs 71,...) et des connecteurs de liaison (non représentés) entre le dit ensemble de cartes et des connecteurs de liaison avec les périphériques (clavier, souris, écran de visualisation, imprimante,...) et par conséquent comporte des composants dissipatifs, notamment le processeur.
L'extracteur 73 du bloc convertisseur 72 et l'extracteur 74 provoquent une dépression dans le boîtier 70 ; cette dépression est compensée par deux flux d'air Φe7 et Φe'7 en surpression, à température ambiante, entrant dans le boîtier 70 au travers respectivement des parois filtrantes avant P7 et latérale R7, générés respectivement par lesdits souffleurs S71 et S72 ; ces flux entrants Φe7 et Φe'7 se séparent en quatre, Φa7, Φb7, Φb'7 et Φc7 respectivement au travers de l'extracteur 73, au travers de l'ensemble des susdites cartes électroniques et au travers de l'extracteur 74 ; le flux sortant Φs7, au travers de la susdite face arrière AR7, est égal à la somme (Φa7 + Φb7 + Φb'7 + Φc7), lui-même équivalent à la somme des flux entrants, soit (Φe7 + Φe'7). La répartition des flux entrants Φe7 et Φe'7 en quatre flux Φa7, Φb7, Φb'7 et Φc7 est fonction des pertes en charge des trajets empruntés par lesdits flux Φa7, Φb7, Φb'7 et Φc7; le refroidissement de l'ensemble des cartes C72, C73, C74, sera d'autant plus efficace que les susdits flux Φb7 et Φb'7 ne rencontrent que peu d'obstacles tels que des torons de câbles ; en effet, ceux-ci seront préférentiellement positionnés dans l'intervalle situé entre la carte C71 et la paroi inférieure IN7 du boîtier 70 , c'est-à-dire hors de la zone d'échange thermique.
Ainsi, le refroidissement des sous-ensembles dans les micro-ordinateurs est uniforme au voisinage desdits sous-ensembles au moyen de flux d'air caloporteur exempts de particules étrangères ; ces dits flux caloporteurs peuvent être créés soit par simple dépression, soit par dépression et soufflage additionnel, en fonction des énergies calorifiques à dissiper, elles même fonction de la température de la source froide, à savoir la température ambiante.
Bien entendu, afin de répondre aux conditions climatiques peu favorables au fonctionnement de micro-ordinateurs, notamment en ce qui concerne les poussières, les ouïes, équipant les parois d'extractions, traversées par les flux sortants, seront équipées de dispositifs, connus de l'état de l'art, empêchant lesdites poussières de pénétrer dans les boîtiers des micro-ordinateurs.

Claims

Revendications
1. Procédé pour l'optimisation du refroidissement des sous-ensembles dans les micro-ordinateurs, constitués d'un boîtier (10), comprenant au moins un extracteur (13) associé à un bloc convertisseur (12), au moins un bloc lecteur (11), au moins une paroi d'entrée d'air (PI) comportant des ouïes munies de filtre anti-poussière, au moins une paroi de sortie d'air (Ql) comportant des ouïes, et un ensemble de cartes (Ci l), (Cl 2), (Cl 3), (Cl 4),
(Cl 5) comportant des éléments dissipatifs, caractérisé en ce qu'il comprend : • la création d'un flux d'air principal de refroidissement (Φal) par
.^dépression dans le susdit boîtier (10) entre la paroi d'entrée d'air (PI) et la sortie de l'extracteur (13),
• la création d'un flux d'air secondaire de refroidissement (Φbl) par entraînement dû à la présence du flux d'air principal (Φal), entre la paroi d'entrée d'air (PI) et la paroi de sortie d'air (Ql),
• l'implantation des cartes (Ci l), (C12), (C13), (C14), (C15) comportant des éléments dissipatifs, disposées parallèlement à la direction du flux d'air secondaire de refroidissement (Φbl),
• le prélèvement d'une partie (Φa' l) du flux d'air principal de refroidissement (Φal), destiné au refroidissement du bloc lecteurs (11),
• le filtrage des flux d'air principal (Φal), (Φa' l), et secondaire (Φbl), à fravers la paroi d'entrée d'air (PI) comportant des ouïes munies de filtre anti-poussière.
2. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que les susdites cartes (Ci l), (C12), (C13), (C14), (C15), comprennent une carte mère (Ci l) et d'autres cartes électroniques (C12), (C13), (C14), (C15).
3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les susdites cartes (Ci l), (C12), (C13), (C14), (C15), sont disposées verticalement sur une carte de liaison (CCI) ne comportant aucun élément dissipatif.
4. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les susdites cartes (C12), (C13), (C14), (C15), sont disposées verticalement sur la susdite carte mère (Ci l) comportant des éléments dissipatifs.
5. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le bloc lecteur comporte un obturateur amovible (11 ') au niveau de sa face d'accès.
6. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que, selon une première variante, la susdite paroi d'entrée d'air (PI) est remplacée par une paroi (P2) ne comportant pas d'ouïes.
7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le susdit flux d'air de refroidissement des susdits éléments dissipatifs circule entre une paroi d'entrée d'air (Q2) comportant des ouïes munies de filtres anti-poussière et au moins un extracteur (23) d'un bloc convertisseur (22).
8. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, selon une troisième variante, le susdit boîtier (10) est remplacé par un boîtier (30), comprenant un extracteur (33) associé à un bloc convertisseur (32) et un extracteur (34).
9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le susdit flux d'air de refroidissement des susdits éléments dissipatifs circule entre une paroi d'entrée d'air (P3) comportant des ouïes munies de filtres anti-poussière et une paroi de sortie d'air (Q3) comportant des ouïes.
10. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que, selon une quatrième variante, le susdit boîtier (10) est remplacé par un boîtier (40), comprenant un extracteur (43) associé à un bloc convertisseur (42) et un extracteur (44).
11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que le susdit flux d'air de refroidissement des susdits éléments dissipatifs circule entre une paroi d'entrée d'air (P4) comportant des ouïes munies de filtres anti-poussière, une paroi d'entrée d'air (R4) comportant des ouïes munies de filtres anti-poussière, et le susdit extracteur (43) et le susdit extracteur (44).
12. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, selon une cinquième variante, le susdit boîtier (10) est remplacé par un boîtier (50), comprenant un extracteur (53) associé à un bloc convertisseur (52), un extracteur (54), et un ventilateur (S5) associé à une paroi d'entrée d'air (P5) comportant des ouïes munies de filtres anti-poussière.
13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que le susdit flux d'air de refroidissement des susdits éléments dissipatifs circule entre la susdite paroi d'entrée d'air (P5) et une paroi de sortie d'air (Q5) comportant des ouïes, le susdit extracteur (53) et le susdit extracteur (54).
14. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que, selon une sixième variante, le susdit boîtier (10) est remplacé par un boîtier (60), comprenant un extracteur (63) associé à un bloc convertisseur (62), un extracteur (64), un ventilateur (S61) associé à une paroi d'entrée d'air (P6) comportant des ouïes munies de filtres anti-poussière et un ventilateur (S62) associé à une paroi d'entrée d'air (R6) comportant des ouïes munies de filtres anti-poussière.
15. Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que le susdit flux d'air de refroidissement des susdits éléments dissipatifs circule entre la susdite paroi d'entrée d'air (P6), la susdite paroi d'entrée d'air (R6) et une paroi de sortie d'air (Q6) comportant des ouïes, le susdit extracteur (63) et le susdit extracteur (64).
16. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que, selon une septième variante, le susdit boîtier (10) est remplacé par un boîtier (70), comprenant un extracteur (73) associé à un bloc convertisseur (72), un extracteur (74), un ventilateur (S71) associé à une paroi d'entrée d'air (P7) comportant des ouïes munies de filtres anti-poussière et un ventilateur (S72) associé à une paroi d'entrée d'air (R7) comportant des ouïes munies de filtres anti-poussière.
17. Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce que le susdit flux d'air de refroidissement des susdits éléments dissipatifs circule entre la susdite paroi d'entrée d'air (P7), la susdite paroi d'entrée d'air (R7) et le susdit extracteur (73) et le susdit extracteur (74).
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