Brevet FR2585918A1 — publié le 19870206

"PROCEDE ET DISPOSITIF DE VENTILATION DE COMPOSANTS ELEC TRONIQUES ET D'ENSEMBLES OU SOUS-ENSEMBLES DE COMPOSANTS ELECTRONIQUES" La variation de la durée de vie d'un composant électronique, notamment d'un condensateur électrolytique, en fonction de la température, est bien connue. On considère habituellement qu'une augmentation de 10 C de la température d'un composant électronique réduit de moitié sa durée de vie (loi dite d'ARRHENIUS). Ceci est vrai également pour les sous-ensembles et ensembles de composants électroniques, si l'on considère la température des composants. Il y a donc un-intérêt certain à réduire le plus possible l'échauffement de tels composants, sous-ensembles et ensembles. On prévoit souvent des systèmes de ventilation forcée, mais celle-ci exige un matériel relativement important et coûteux, consomme de l'énergie et produit souvent un bruit désagréable et/ou des vibrations nuisibles. L'invention vise à pallier les inconvénients précités en fournissant un procédé et un dispositif très simples, peu coûteux et sans pièce mécanique en mouvement, pour assurer la ventilation de composants électroniques, ou bien de sousensembles et d'ensembles de tels composants, et notamment de condensateurs électrolytiques. On désignera ci-après par élément électronique un composant électronique, notamment un condensateur électrolytique, un sous-ensemble ou un ensemble de composants électroniques. Le procédé selon l'invention consiste à. assurer le refroidissement d'un élément électronique en réalisant autour de lui une ventilation naturelle du bas vers le haut par convection naturelle et en réalisant l'arrivée d'un gaz, notamment d'air, frais, à la base de la périphérie de cet élément. Le dispositif selon l'invention, qui met en oeuvre le procédé susmentionné, est caractérisé en ce qu'il comprend en combinaison : une gains tubulaire disposée autour de lté- lément électronique à ventiler qui est placé dans une enceinte, cette gaine laissant, entre la surface externe de l'élément et la surface interne de la gaine, un passage annulaire pour la circulation d'un gaz de refroidissement; un conduit comportant une extrémité supérieure et une extrémité inférieure extérieure à l'enceinte, l'extrémité supérieure communiquant avec ledit passage tandis que l'extrémité inférieure e.qt en relation avec un espace extérieur à l'enceinte,. où se trouve du gaz frais; et au moins un orifice prévu dans la partie supérieure de l'enceinte. Avantageusement les sections dudit passage annulaire, du conduit et du ou des orifices à la partie supérieure de l'enceinte, sont sensiblement les mêmes. De préférence on dispose d'une deuxième gaine autour de la première gaine, cette seconde gaine étant également en communication avec l'extrémité supérieure du conduit; dans ce cas on peut prévoir que c'est la somme des sections de passage, d'une part, entre la surface extérieure de l'élément électronique et la surface intérieure de la gaine qui entoure celui-ci, et, d'autre part, entre la surface extérieure de cette gaine et la surface intérieure de la deuxième gaine, qui est sensiblement équivalente à la section du conduit et à la section de la ou des ouvertures à la partie supérieure de l'enceinte. La gaine entourant l'élément et éventuellement la deuxième gaine peuvent être réalisées en métal, par exemple en acier, tandis que le conduit peut être réalisé en un matériau mauvais conducteur de la chaleur, tel que du caoutchouc, la durite ou du carton aluminisé. La gaine ou les gaines ont un triple rôle : elles protègent l'élément électronique du rayonnement thermique en provenance de composants électroniques voisins, elle isole l'é- lément des masses chaudes voisines en évitant le passage de chaleur par conduction, et enfin elle amène autour de l'élément de l'air ou autre gaz frais aspiré depuis une zone relativement froide située hors de l'enceinte en partie basse de celle-ci et se dirigeant par convection naturelle vers le ou les orifices de sortie en partie haute de l'enceinte (effet de "cheminée" de la ou des gaines). On peut, lorsqu'on le désire, assurer la ventilation de plusieurs éléments électroniques voisins en prévoyant autour. de chaque élément une première gaine du type précité, avec éventuellement une seconde gaine de ce type autour de l'ensemble des éléments avec leur première gaine, et en mettant en oeuvre un seul conduit qui se subdivise à la partie supérieure en. plusieurs branches débouchant au niveau de chaque élément pour alimenter le passage entre cet élément et la première gaine qui l'entoure, le tout en combinaison avec un ou plusieurs orifices à la partie supérieure de l'enceinte entourant les éléments électroniques. L'invention pourra, de toute façon, être bien comprise à l'aide du complément de description qui suit, ainsi que des dessins ci-annexés, lesquels complément et dessins sont, bien entendu, donnés surtout à titre d'indication. La figure 1 illustre le refroidissement par ventilation naturelle d'un seul composant électronique, à savoir un condensateur électrolytique. La figure 2 illustre le refroidissement de plusieurs composants électroniques, à savoir trois condensateurs élec trolytiquesjdisposés côte à côte. Dans le cas de la figure 1, il s'agit de refroidir un condensateur électrolytique 1. A cet effet on dispose, selon l'invention, une gaine ou enveloppe 2, par exemple en acier, autour de ce condensateur. En particulier le condensateur électrolytique 1 est cylindrique et la gaine 1 est également cylindrique, un passage annulaire 3 existant entre la surface extérieure du condensateur 1 et la surface intérieure de la gaine 2. La gaine 2 supporte le condensateur 1 grâce à plusieurs pattes 4, par exemple trois pattes 4, disposées à la partie inférieure de la gaine 2. En outre plusieurs cales 5, avantageusement trois cales 5, maintiennent le condensateur 1 en position dans la gaine 2. Un conduit 6, par exemple en carton aluminisé, traverse la partie inférieure de l'enceinte 7 dans laquelle est placé le condensateur 1. Ce conduit 6 comporte une extrémité supérieure 16 qui communique librement avec le passage 3 et une extrémité inférieure 17 qui communique avec l'extérieur de l'enreinte 7 en partie basse de celle-ci où l'air est plus frais qu'à l'intérieur 15 de l'enceinte 7 lorsque le condensateur 1 est opérationnel. Enfin un orifice 8 est ménagé dans la partie supérieure 9 de l'enceinte 7. Avantageusement la section du passage annulaire 3, la section du conduit 6 et la section de l'orifice 8 sont sensiblement les mêmes. On peut prévoir une secondr gaine ou enveloppe 10 disposée concentriquement à la première gaine 2, cette seconde gaine étant, par exemple, également métallique (elle a été représentée en traits interrompus du fait qu'elle est facultative, mais elle est bien entendu également pleine). Des cales 11, par exemple trois cales, maintiennent une distance constante entre les deux gaines 2 at 10. Dans le cas où il existe deux gaines, c'est la section de passage totale, d'une part, entre le condensateur 1 et la gaine 2 (passage 3) et, d'autre part, entre les gaines 2 et 10 (passage annulaire 12) qui est sensiblement égale aux sections du conduit 6 et de l'orifice 8 La présence de la seconde gaine 12 abaisse encore davantage la température en fonctionnement du condensateur électrolytique 1. A titre d'exemple, le condensateur 1 est un condensateur électrolytique ayant un diamètre de 75 mm, la gaine 2 a une section de 87 mm, le conduit 6 a un diamètre de 65 mm et la deuxième gaine 10 une section de 100 mm. On a placé, à titre d'essai, un tel condensateur 1 avec d'abord seulement la gaine 2, Puis avec les deux gaines 2 et 10, sur un socle 13 qui porte le condensateur 1, grâce à des supports 14, dans une étuve qui matérialise l'enceinte 7, étuve comportant à sa partie supérieure un orifice de section 60 mm correspondant à l'orifice 8 de l'enceinte 7, le conduit 6 sortant de l'enceinte à sa partie inférieure (en fait la figure 1 illustre un tel condensateur et son système de ventilation. dans une enceinte constituée par l'étuve). La température de l'étuve, c'est-à-dire dans l'espace 15, ayant été réglée à 85"C et le condensateur alimenté sous sa tension nominale, on a relevé sur le condensateur en cours d'essai une température de 650C lorsqu'on n'a disposé autour de lui que Ja seule gaine 2, et une température de 60"C lorsqu'on a dispose autour de lui les deux gaines 2 et 10. Dans les deux cas, la température de l'air extérieur était de 24,5 C. Sur la figure 2 on a représenté également dans une enceinte 7, dotée d'un orifice 8 dans sa face supérieure 9, non plus un seul condensateur, mais trois condensateurs la, lb et lc placés côte à côte et entourés chacun d'une gaine 2a, 2b, 2c respectivement qui comporte des pattes de fixation 4a, 4b, 4c respectivement et des cales Sa, 5b, 5c respectivement. Sur la figure 2 on retrouve le socle 13 sur lequel sont disposés des supports 14a, 14b, 14c correspondant au support 14 de la figure 1. Le conduit d'amenée d'air frais à partir de l'extérieur porte la référence 6' et il se divise à la partie supérieure en trois branches 6a, 6c et 6c qui se terminent par des extrémités supérieures libres 16a, 16b et 16z, l'extrémité inférieure étant référencée 17, comme sur la figure 1. Les sections des branches 6a, 6b et 6c du conduit 6' sont du même ordre de grandeur que les sections des passages 3a,3b et 3c entre les condensateurs la, lb, lc, d'une part, et les gaines 2a, 2b, 2c, d'autre part, tandis que la section de l'orifice 8 est sensiblement égale à la somme des sections des trois branches 6a, 6b, 6C. On peut en outre prévoir une gaine supplémentaire 10' entourant l'ensemble des trois condensateurs la, lb, lc et de leurs gaines 2a, 2b, 2c, des cales 11' étant-portées par la gaine 10' afin de maintenir la position relative entre cette gaine et les gaines 2a, 2b et 2c. Lorsqu'une telle gaine supplémentaire 10' existe, c'est la section totale de passage de l'air entre cette gaine supplémentaire et les condensateurs la, lb et lc qui est sensiblement égale à la section de l'orifice 8 et à la section totale des branches 6a, 6b et 6c. Pratiquement la section du conduit 6' en amont des brunches 6a, 6b et 6c n'est pas inférieure au total des sections des branches 6a, 6b, 6c, qu'il y ait ou non de gaine 10 | . Au lieu d'un seul orifice 8 à la partie supérieure 9 de l'enceinte 7 des figures 1 et 2, on peut prévoir plusieurs orifices dont la section totale est de l'ordre de grandeur de la section du conduit 6 ou 6'. On voit que le procédé et le dispositif selon l'invention présentent de nombreux avantages, notamment - l'absence de toute pièce mécanique en mouvement, d'où absence de vibrations et de bruit; - un coût réduit du fait qu'ils mettent en oeuvre peu de pièces et que ces pièces sont réalisées en des matières bon marché; - une excellente ventilation permettant d'augmenter la durée de vie des composants électroniques. Comme il va de soi et-comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Procédé de ventilation d'un élément électronique, constitué par au moins un composant électronique, un sousensemble ou un ensemble de composants électroniques, caractérisé en ce qu'on réalise autour de cet élément une ventilation naturelle du bas vers le haut par convection naturelle et on réalise l'arrivée d'un gaz, notamment d'air, frais, à la base de la périphérie de cet élément. 2. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend, en combinaison : une gaine tubulaire (2) disposée autour de l'élément électronique (1) à ventiler qui est placé dans une enceinte (7), cette gaine laissant, entre la surface externe de l'élément et la surface interne de la gaine, un passage annulaire (3) pour la circulation d'un gaz de refroidissement; un conduit (6) comportant une extrémité supérieure (16) et une extrémité inférieure (17) extérieure à l'enceinte, l'extrémité supérieure communiquant avec ledit passage, tandis que l'extrémité inférieure est en relation avec un espace extérieur à l'enceinte où se trouve du gaz frais; et au moins un orifice (8) prévu dans la partie supérieure (9) de l'encein te. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les sections dudit passage annulaire (3),du conduit (6) et du ou des orifices (8) à la partie supérieure de l'en ceinte, sont sensiblement les mêmes. 4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre, une deuxième gaine (10) autour de la première gaine (2), cette seconde gaine (10) étant égalememt en communication avec l'extrémité supérieure (16) du conduit (6). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la somme des sections de passage, d'une part, entre la surface extérieure de l'élément électronique (1) et la surface intérieure de la gaine (2) qui entoure celui-ci, et,d'autre part, entre la surface extérieure de cette gaine (2) et la surface intérieure de la deuxième gaine (10), est sensiblement équivalente à la section du conduit (6) et à la section de la ou des ouvertures (8) à la partie supérieure de l'enceinte. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que la gaine 2 ou les gaines (2, 10) sont réalisées en métal, par exemple en acier. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que le conduit (6) est réa-lisé en un matériau mauvais conducteur de la chaleur, tel que du caoutchouc, la durite ou du carton aluminisé. 8. Dispositif pour assurer la ventilation de plusieurs éléments électroniques voisins (la, lb, lc),disposés dans une enceinte 7, caractérisé en ce qu'il comporte en combinaison:autour de chaque élément une gaine tubulaire (2a, 2b, 2c) laissant, entre la surface externe de chaque élément et la surface interne de chaque gaine, un passage annula ire (3a, 3b, 3c) pour la circulation d'un gaz de refroidissement ; un conduit (6'), qui se subdivise à la partie supérieure en plusieurs branches (6a, 6b,- 6c) débouchant (en 16a, 16b, 16c) au niveau de chaque élément pour alimenter le passage (3a, 3b, 3c) entre cet élément et la première gaine qui 1lentouretet qui se termine à la partie inférieure (17) à l'exterieur de l'enceinte, où se trouve du gaz frais; et au moins un orifice (8) à la partie supérieure (9) de l'enceinte (7). 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une gaine supplémentaire (10t) disposée autour de l'ensemble des éléments (la, lb, lc) et de leurs gaines (2a, 2b, 2c) respectives.