Brevet FR2907201A1 — publié le 20080418

La présente invention concerne de manière générale les systèmes de traitement d'informations et, plus particulièrement, un échangeur de chaleur amélioré-refroidisseur thermoélectrique ayant un refroidissement par liquide. Du fait que la valeur et l'utilisation des informations continuent à croître, les personnes et les entreprises cherchent des moyens supplémentaires pour traiter et mémoriser les informations. L'un des choix mis à la disposition des utilisateurs concerne les systèmes de traitement d'informations. Un système de traitement d'informations d'une manière générale traite, compile, mémorise, et/ou communique des informations ou des données à des fins commerciales, personnelles ou autres, de manière à permettre aux utilisateurs d'exploiter la valeur des in- formations. Du fait que les besoins et impératifs en ter-mes de technologie et de traitement d'informations va-rient entre utilisateurs ou applications, les systèmes de traitement d'informations peuvent également varier en fonction du type d'informations qui sont traitées, de la manière selon laquelle les informations sont traitées, de la quantité d'informations qui sont traitées, mémorisées, ou communiquées, et du degré de rapidité et d'efficacité avec lequel les informations peuvent être traitées, mémo-risées ou communiquées. Les variations des systèmes de traitement d'informations permettent que les systèmes de traitement d'informations soient généraux ou configurés pour un utilisateur spécifique ou une utilisation spécifique telle que le traitement de transactions financières, les réservations de vols, le stockage de données d'entreprises, ou les communications globales. De plus les systèmes de traitement d'informations peuvent inclure une variété de composants matériels et logiciels qui peu-vent être configurés pour traiter, mémoriser et communiquer des informations et peuvent inclure un ou plusieurs 2907201 2 systèmes informatiques, systèmes de mémorisation de don-nées, et systèmes de gestion de réseaux. Les systèmes de traitement d'informations incluent des processeurs, qui produisent de la chaleur. Dans des sys- 5 tèmes de traitement d'informations tels que des ordinateurs de bureau, la chaleur produite par les processeurs est typiquement gérée à l'aide d'un refroidissement par air. Cependant, le refroidissement par air a ses propres limites qui peuvent être dépassées par des microproces- 10 Beurs qui sont de plus en plus denses et puissants. Des refroidisseurs thermoélectriques ou TEC (ThermoElectric Coolers) ont ainsi été proposés pour améliorer les performances thermiques. La demande US 2006/0 082 971 pré-sente un système et un procédé pour une dissipation de 15 chaleur incluant un refroidisseur TEC. Selon un premier aspect, l'invention propose un ensemble de refroidisseurs thermoélectriques comportant : une plaque froide ayant un premier côté et un second côté ; un premier refroidisseur thermoélectrique en communication 20 thermique avec le premier côté de la plaque froide ; et un second refroidisseur thermoélectrique en communication thermique avec le second côté de la plaque froide. Selon un deuxième aspect, l'invention propose un ensemble d'échangeurs de chaleur comportant : un échangeur de cha- 25 leur passif ; un échangeur de chaleur actif ; et un ventilateur adapté pour aspirer de l'air à travers l'échangeur de chaleur passif et souffler de l'air à travers l'échangeur de chaleur actif. Selon un troisième aspect, l'invention propose un ensem- 30 ble d'échangeurs de chaleur comportant : un échangeur de chaleur passif ; un échangeur de chaleur actif ; un ventilateur adapté pour aspirer de l'air à travers l'échangeur de chaleur passif et souffler de l'air à travers l'échangeur de chaleur actif ; et une pompe pour faire 2907201 3 circuler le fluide de refroidissement à travers l'échangeur de chaleur actif. On va maintenant décrire un exemple de réalisation de l'invention. 5 On notera que, dans un souci de simplicité et de clarté de l'illustration, les éléments illustrés sur les figures ne sont pas nécessairement dessinés à l'échelle. Par exemple, les dimensions de certains des éléments sont exagérées par rapport à d'autres éléments. Des modes de 10 réalisation incorporant les enseignements de la présente description sont représentés et décrits en référence aux dessins annexés, sur lesquels : ù la figure 1 est une vue en perspective partiellement éclatée d'un échangeur de chaleur hybride, et 15 ù la figure 2 est une vue en perspective éclatée d'un refroidisseur thermoélectrique de l'échangeur de chaleur hybride. L'utilisation des mêmes symboles de référence sur les différents dessins indique des éléments similaires ou 20 identiques. La description qui suit en combinaison avec les figures est fournie pour aider à la compréhension des enseignements décrits ci-après. La description qui va suivre va s'intéresser aux implémentations et aux modes de réalisa- 25 tion spécifiques des enseignements. Cet intérêt permet d'aider à décrire les enseignements et ne doit pas être interprété en tant que limitation de la portée ou de l'applicabilité des enseignements. La figure 1 représente un échangeur de chaleur hybride 10 30 pour un système de traitement d'informations. Dans le but de la présente description, un système de traitement d'informations peut inclure tout dispositif ou ensemble de dispositifs fonctionnels pour calculer, classer, traiter, émettre, recevoir, récupérer, envoyer, commuter, mé- moriser, afficher, manifester, détecter, enregistrer, re- 2907201 4 produire, gérer ou utiliser toute forme d'informations, d'intelligence, ou de données à des fins commerciales, scientifiques, de commande ou autres. Par exemple, un système de traitement d'informations peut être un ordina- 5 teur individuel, un dispositif de mémorisation de réseau, ou tout autre dispositif adapté et peut varier en taille, forme, performance, fonctionnalité et prix. Le système de traitement d'informations peut inclure une mémoire à accès direct (RAM), une ou plusieurs ressources de traite- 10 ment telles qu'une unité centrale de traitement (CPU) ou une logique de commande matérielle ou logicielle, une mémoire à lecture seule (ROM), et/ou d'autres types de mémoire non volatile. Des composants supplémentaires du système de traitement d'informations peuvent inclure une 15 ou plusieurs unités de disque, un ou plusieurs ports ré-seau pour communiquer avec des dispositifs externes ainsi que divers dispositifs d'entrée et de sortie (E/S), tels qu'un clavier, une souris et un afficheur vidéo. Le système de traitement d'informations peut également inclure 20 un ou plusieurs bus opérationnels pour transmettre des communications entre les divers composants matériels. L'échangeur de chaleur hybride 10 inclut un échangeur de chaleur passif ou un radiateur 12, un ventilateur 14 et un ensemble de refroidisseurs thermoélectriques (TEC) 16. 25 Le radiateur 12 est de manière préférée disposé dans une coquille 18, alors que le ventilateur 14 et l'ensemble TEC 16 sont disposés dans un sous-ensemble 20. La coquille 18 et le sous-ensemble 20 forment ensemble un module 22. Une plaque froide micro-canal 24 est également 30 disposée dans le sous-ensemble 20, et est adaptée pour une communication physique et/ou thermique avec une unité centrale de traitement (CPU) 26 (représentée schématique-ment). La plaque froide micro-canal 24 est également adaptée pour une communication fluide avec une paire de 35 conduits 28 et 30. Un fluide réfrigérant, tel que de 2907201 5 l'eau, circule dans la pompe 31 vers et/ou depuis le radiateur 12 et à travers les conduits 28 et 30 d'une manière bien connue. La figure 2 représente l'ensemble TEC 16 incluant un 5 échangeur de chaleur par fluide double face ou une plaque froide 32, un refroidisseur TEC supérieur 34, un refroidisseur TEC inférieur 36, un dissipateur thermique supérieur 38, et un dissipateur thermique inférieur 40. La plaque froide 32 inclut des surfaces opposées 42 et 44, 10 ainsi que des conduits 46 et 48 à travers lesquels un fluide de refroidissement circule par l'intermédiaire de la pompe 31. Le refroidisseur TEC supérieur 34 est disposé entre la surface supérieure 42 de la plaque froide 32 et le côté inférieur du dissipateur thermique supérieur 15 38. De manière similaire, le refroidisseur TEC inférieur 36 est disposé entre la surface inférieure 44 de la plaque froide 32 et le côté supérieur du dissipateur thermique inférieur 40. En se reportant à nouveau à la figure 1, le ventilateur 20 14 brasse de l'air vers l'intérieur dans la direction de la flèche A à travers le radiateur 12. La température du fluide de refroidissement qui circule par l'intermédiaire de la pompe 31 est ainsi réduite, et la température ambiante de l'écoulement d'air augmente en conséquence 25 lorsqu'il est aspiré dans le sous-ensemble 20. L'écoule-ment d'air est par la suite dirigé par le ventilateur 14 via l'ensemble TEC 16 où il capture de la chaleur à par-tir des ailettes des dissipateurs thermiques 38 et 40. L'échangeur de chaleur hybride 10 peut être actionné sans 30 alimentation dans les refroidisseurs TEC 34 et 36. Pour obtenir des performances supplémentaires, plusieurs ni-veaux de puissance peuvent être délivrés à un ou aux deux refroidisseurs TEC 34 et 36. Sous tension, le flux de courant à travers les refroidisseurs TEC crée une diminu- 35 tion de température au niveau de la région proche des 2907201 6 surfaces de plaque froide 42 et/ou 44, lesquelles à leur tour puisent de la chaleur du fluide circulant à travers la plaque froide 32. Cette chaleur est ensuite transportée à travers les refroidisseurs TEC 34 et 36 jusqu'aux 5 bases des dissipateurs thermiques supérieur et inférieur 38 et 40, respectivement, et enfin est rayonnée à travers les ailettes du dissipateur thermique. Avec la puissance appliquée aux refroidisseurs TEC 34 et 36, la température de fluide peut être conservée dans une plage centrée au- 10 tour de 3 degrés centigrade au-dessus de la température de l'air ambiant avec une puissance CPU très élevée et une vitesse de ventilateur relativement faible. En outre, du fait que la température des ailettes du refroidisseur TEC est dans une plage centrée autour de quinze à vingt 15 degrés centigrade au-dessus de la température de fluide, les ailettes du refroidisseur TEC sont efficaces pour transférer de la chaleur vers le courant d'air préchauf- fé. REVENDICATIONS 1. Ensemble de refroidisseurs thermoélectriques (16) caractérisé en ce qu'il comporte : û une plaque froide (24) ayant un premier côté et un second côté, û un premier refroidisseur thermoélectrique (34) en communication thermique avec le premier côté de la plaque froide (24), et û un second refroidisseur thermoélectrique (36) en communication thermique avec le second côté de la plaque froide (24). 2. Ensemble (16) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un premier dissipateur thermique (38) en communication thermique avec le premier refroidisseur thermique (34). 3. Ensemble (16) selon la revendication 1, caractérisé en outre en ce qu'il comporte un second dissipateur thermique (40) en communication thermique avec le second refroidisseur thermoélectrique (36). 4. Ensemble (16) selon la revendication 1, caractérisé en 25 ce qu'un fluide de refroidissement circule à travers la plaque froide. 5. Ensemble (16) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une pompe (31) pour faire cir- 30 culer un fluide de refroidissement à travers la plaque froide (24). 6. Ensemble d'échangeurs de chaleur (10) caractérisé en ce qu'il comporte : 35 û un échangeur de chaleur passif, 2907201 8 û un échangeur de chaleur actif, et û un ventilateur (14) adapté pour aspirer de l'air à travers l'échangeur de chaleur passif et souffler de l'air à travers l'échangeur de chaleur actif. 7. Ensemble (10) selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'échangeur de chaleur passif comporte un radiateur (12). 10 8. Ensemble (10) selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'échangeur de chaleur actif comporte une plaque froide (24) ayant un premier côté et un second côté. 9. Ensemble (10) selon la revendication 8, caractérisé en 15 ce que l'échangeur de chaleur actif comporte en outre un premier refroidisseur thermoélectrique (34) en communication thermique avec le premier côté de la plaque froide (24), et un second refroidisseur thermoélectrique (36) en communication thermique avec le second côté de la plaque 20 froide (24). 10. Ensemble (10) selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un premier dissipateur thermique (38) en communication thermique avec le premier refroidisseur thermoélectrique (34). 11. Ensemble (10) selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un second dissipateur ther- mique (40) en communication thermique avec le second re-30 froidisseur thermoélectrique (36). 12. Ensemble (10) selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'un fluide de refroidissement circule à travers la plaque froide (24). 5 35 2907201 9 13. Ensemble (10) selon la revendication 8, caractérisé en outre en ce qu'il comporte une pompe (31) pour faire circuler le fluide de refroidissement à travers la plaque froide. 5 14. Ensemble d'échangeurs de chaleur (10), caractérisé en ce qu'il comporte : ù un échangeur de chaleur passif, ù un échangeur de chaleur actif, 10 ù un ventilateur (14) adapté pour aspirer de l'air à travers l'échangeur de chaleur passif et souffler de l'air à travers l'échangeur de chaleur actif, et ù une pompe (31) pour faire circuler le fluide de re-froidissement à travers l'échangeur de chaleur actif. 15 15. Ensemble (10) selon la revendication 14, caractérisé en ce que l'échangeur de chaleur passif comporte un radiateur (12). 20 16. Ensemble (10) selon la revendication 14, caractérisé en ce que l'échangeur de chaleur actif comporte une plaque froide (24) ayant un premier côté et un second côté. 17. Ensemble (10) selon la revendication 16, caractérisé 25 en ce que l'échangeur de chaleur actif comporte en outre un premier refroidisseur thermoélectrique (34) en communication thermique avec le premier côté de la plaque froide (24), et un second refroidisseur thermoélectrique (36) en communication thermique avec le second côté de la plaque froide {24). 18. Ensemble (10) selon la revendication 17, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un premier dissipateur thermique (38) en communication thermique avec le premier refroidisseur thermoélectrique (34). 2907201 10 19. Ensemble (10) selon la revendication 18, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un second dissipateur thermique (40) en communication thermique avec le second re- 5 froidisseur thermoélectrique (36).