Brevet FR2932356A1 — publié le 20091211

La présente invention concerne un système de dissipation de chaleur. Elle vise tout particulièrement un système de dissipation de la chaleur produite par un système électronique, notamment par un équipement électronique dans un aéronef. Les systèmes électroniques s'échauffent lors de leur fonctionnement. La fiabilité et la qualité des systèmes électroniques dépendent fortement de la température à laquelle ils sont soumis. En effet, si les systèmes électroniques sont soumis à des températures trop élevées, ils peuvent montrer des défaillances. Ainsi, la chaleur produite par le fonctionnement d'un système électronique doit être dissipée et dirigée vers une source froide. Afin de faciliter cela, la résistance thermique entre le système et la source froide doit être réduite au minimum. Néanmoins, si la température de la source froide varie fortement, la température du système électronique subit les changements de température. La fiabilité des systèmes électroniques qui sont soumis à des grandes variations de température est fortement réduite et leur vieillissement est accéléré. Par ailleurs, dans un aéronef, il est intéressant de positionner certains équipements électroniques en dehors des zones protégées de l'aéronef. Les conditions thermiques de ces zones non protégées sont proches des conditions extérieures de l'aéronef. Par exemple, des zones non protégés sont le cône arrière ou l'intérieur de la voilure de l'aéronef. Ainsi, les équipements électroniques sont soumis aux contraintes environnementales, et notamment à des conditions thermiques extrêmes. Par conséquent, la fiabilité de tels équipements électroniques est réduite et leur vieillissement accéléré. La présente invention a pour but de résoudre les inconvénients précités et de proposer un système de dissipation de la chaleur permettant en même temps de réduire l'influence des variations thermiques de la source froide sur l'équipement électronique dans un aéronef. A cet effet, la présente invention concerne selon un premier aspect un système de dissipation de la chaleur produite par un système électronique, notamment par un équipement électronique dans un aéronef, la dissipation étant réalisée par une première source froide adaptée à être en contact avec le système de dissipation. Selon l'invention, le système de dissipation comporte un boîtier qui comporte un capot externe recouvrant le système électronique et adapté à être en contact avec la première source froide, et une seconde source froide située à l'intérieur du capot externe. Ainsi, le boîtier et la seconde source froide (qui sont disposés entre le système électronique et la première source froide) atténuent l'influence des variations de température de la première source froide sur le système électronique. Par conséquent, le système électronique subit faiblement les variations de température de la première source froide, tout en permettant la dissipation de la chaleur produite par le système électronique. Selon une caractéristique préférée, la seconde source froide s'étend entre le système électronique et le capot externe. Ainsi, le système électronique est entouré par la seconde source froide, et par conséquent isolé de la première source froide. Ainsi, l'influence des changements de température de la première source froide sur le système électronique est minimisée. Par conséquent, si par exemple la première source froide est l'air ambiant, la chaleur produite par l'équipement électronique dans un aéronef est dirigée vers l'air ambiant, et en même temps le système électronique est isolé de l'air ambiant et moins exposé aux contraintes de l'environnement. En outre, l'équipement électronique subit faiblement les changements de température de l'environnement. En effet, il est nécessaire d'extraire la chaleur dissipée par l'équipement électronique et en même temps, de protéger l'équipement électronique de l'influence des conditions thermiques extrêmes. Selon un mode de réalisation, la seconde source froide a une valeur de capacité thermique supérieure à la valeur de capacité thermique de la première source froide. Ainsi, la seconde source froide absorbe les variations de température de la première source froide et le système électronique subit faiblement les variations de température de la première source froide, tout en permettant la dissipation de la chaleur produite par le système électronique. Avantageusement, la seconde source froide comporte de l'eau. Grâce à l'importante capacité thermique de l'eau, les changements de température de l'air ambiant sont tempérés par l'eau. En pratique, le boîtier comporte six faces, une première face étant fixée à un support et les cinq autres faces étant adaptées à être en contact avec la première source froide. Ainsi, la surface du boîtier à travers laquelle la chaleur produite par le système électronique est transmise vers la première source froide, est maximisée. L'invention vise, selon un second aspect, un aéronef comportant un système de dissipation selon l'invention. Par conséquent, lorsque le système de dissipation selon l'invention est employé afin de dissiper la chaleur produite par un équipement électronique situé dans une zone non pressurisée d'un aéronef, la fiabilité et la durée de vie de l'équipement électronique sont augmentées. Cet aéronef présente des caractéristiques et avantages analogues à ceux décrits précédemment en relation avec le système de dissipation. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront encore dans la description ci-après. Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs : - la figure 1 est un schéma illustrant une coupe longitudinale d'un système de dissipation selon un premier mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 est un schéma illustrant une coupe longitudinale d'un système de dissipation selon un second mode de réalisation de l'invention ; - la figure 3a représente l'évolution de la température d'une première source froide dans le temps ; - la figure 3b représente l'évolution de la température d'une seconde source froide dans le temps ; et - la figure 3c représente l'évolution de la température d'un système électronique dans le temps. On va décrire tout d'abord en référence à la figure 1, un système de dissipation conforme à un mode de réalisation de l'invention. Une carte électronique 1 comportant un système électronique, est fixée sur un support ou châssis 2. Un capot 3 est également fixé au châssis 2, formant avec celui-ci un boîtier 4. Ainsi, ce boîtier 4 enferme et protège de l'extérieur la carte électronique 1. Ainsi, les dimensions du boîtier 4 sont fonction des dimensions de la carte électronique 1. Dans cet exemple, le boîtier 4 présente une forme de parallélépipède. A titre d'exemple nullement limitatif, la longueur et la largeur du boîtier peuvent être comprises dans une plage de 200 à 500 mm et la hauteur peut être comprise dans une plage de 20 à 300 mm. Le boîtier peut être par exemple en aluminium ou en matériaux 25 composites. Bien entendu, les dimensions et matériaux dans lesquels sont construits les boîtiers peuvent être différents. Ici, l'extérieur du boîtier 4 est en contact avec l'air ambiant 5, qui représente une première source froide 5. 30 En effet, la chaleur produite par la carte électronique 1 est dirigée vers la source froide 5, c'est-à-dire vers l'air ambiant 5, à travers le boîtier 4. Le boîtier 4 comporte une cavité 6 qui est remplie d'un matériau 6a. Dans ce mode de réalisation, ce matériau présente une capacité thermique ou calorifique d'une valeur élevée, et représente une seconde source froide 6a. La capacité thermique de la seconde source froide 6a est de valeur supérieure à celle de la première source froide 5, c'est-à-dire que la seconde source froide nécessite un apport d'énergie thermique supérieure à la première source froide pour subir une augmentation de température. Ici, le matériau constituant la seconde source froide 6a est principalement de l'eau, comme par exemple le propylène glycol-water. Dans cet exemple, ce volume d'eau à l'intérieur de la cavité 6 est d'environ 600m1. Bien entendu, le volume peut présenter des valeurs différentes. Néanmoins, d'autres matériaux de forte valeur de capacité thermique peuvent être employés, comme par exemple, le Galden� (commercialisé par SOLVAY) ou le methoxy-nanofluorobutane. La capacité thermique (Cth) des matériaux est calculée au moyen de la formule suivante connu de l'homme du métier : Cth = p x Cp x V dans laquelle p est la densité du matériau, Cp est la capacité thermique massique du matériau et V le volume de matériau employé. Ainsi, par exemple, la capacité thermique volumique de l'air, de l'eau et de l'aluminium présentent les valeurs suivantes : Cthair = 1,2 kg/m3 x 1 407 J/(kg.K) x V = 1 688 J/m3 x V Ctheau = 1 000 kg/m3 x 4 180 J/(kg.K) x V = 4 180 000 J/m3 x V Ctha, = 2 800kg/m3 x 910 J/(kg.K) x V = 2 548 000 J/m3 x V Le boîtier 4 est fixé par une de ces faces 4a à un support 7, les cinq autres faces restantes étant en contact avec la première source froide 5. Ainsi, les cinq faces en contact avec la première source froide 5 (ici, l'air ambiant) permettent d'échanger la chaleur dissipée par la carte électronique 1 avec l'air ambiant 5 par convection naturelle. On notera que la taille et le matériau dans lequel le boîtier 4 est construit présente un impact sur la capacité d'échange thermique entre la seconde source froide 6a et le boîtier 4 et entre le boîtier 4 et la première source froide 5. Dans d'autres modes de réalisation, le boîtier 4 peut être adapté à augmenter (ou à diminuer) sa capacité d'échange thermique avec l'air ambiant 5, par exemple en augmentant (ou en diminuant) la surface du boîtier 4 en contact avec l'air ambiant 5 ou en modifiant le matériau dans lequel est constitué le boitier 4. Une façon d'augmenter la surface du boîtier 4 en contact avec l'air ambiant 5, sans pour autant augmenter le volume du boîtier 4, est de rajouter des ailettes. Bien entendu, d'autres moyens d'échange de chaleur peuvent être 10 employés, par exemple la convection forcée. En effet, il existe des échanges de température entre la carte électronique 1 et l'eau 6a, et entre l'eau 6a et l'air ambiant 5 (à travers le boîtier) au lieu des échanges entre la carte électronique 1 et l'air ambiant 5 directement. Grâce à la forte valeur de la capacité thermique de la seconde source 15 froide 6a, la carte électronique 1 subit plus faiblement les variations de température de l'air ambiant 5. En effet, les changements de températures de l'air ambiant 5 sont atténués par l'eau 6a. Comme l'on peut observer à la figure 3a, la température de l'air ambiant 5 entourant un aéronef peut varier de façon très importante, et par exemple elle 20 peut varier entre -55° et 80°C. La figure 3a montre une variation de la température de l'air ambiant 5 extérieur à l'aéronef dans le temps. Les changements de température sont cycliques, correspondant par exemple à la fréquence de vol. A la figure 3b, on peut observer que la température de la seconde source froide 6a amortie ces changements de température, celle-ci variant entre 25 -35° et 20°C. Comme pour la figure 3a, la variation de la température est exprimée en fonction du temps. Ainsi, grâce à la présence de la seconde source froide 6a de valeur de capacité thermique élevée, disposée entre la première source froide 5 et la carte électronique 1, la température de la carte électronique 1, varie également entre 30 -35° et 20°C, comme l'on peut l'observer à la figure 3c. Comme pour les figures 3a et 3b, la variation de la température est exprimée en fonction du temps. La figure 2 illustre un second mode de réalisation du système de dissipation conforme à l'invention. Dans ce mode de réalisation, le boîtier 4' comporte un capot interne 8 situé à l'intérieur du capot externe 3 et recouvrant le système électronique 1 (ici, carte électronique 1), la seconde source froide 6a étant située entre les capots interne 8 et externe 3. Ainsi, le capot interne 8 est disposé entre la carte électronique 1 et le capot externe 3. Les capots 3, 8 forment entre eux une cavité 6'. Cette cavité 6' comporte le matériau qui constitue la seconde source froide 6a, ici, l'eau. Dans ce mode de réalisation, pour un équipement ou système électronique 1 occupant un volume de 800m1 (volume équivalant à une élévation du niveau d'eau générée par l'immersion de l'équipement ou système électronique 1 dans une cuve remplie d'eau), le volume d'eau à l'intérieur du boîtier 4' est de 330 ml. Le capot interne 8 protège la carte électronique 1 du contact avec le matériau constituant la seconde source froide 6a, ici l'eau. Les échanges de température sont réalisés de façon similaire à ceux produits avec le premier mode de réalisation, et ne sont pas décrits ici. Ainsi, grâce à l'invention, il est possible d'augmenter la fiabilité et la durée de vie des équipements électroniques d'un aéronef et qui sont situés dans des zones non protégées de l'aéronef, les équipements étant ainsi exposés à des variations importantes de température. Bien entendu, de nombreuses modifications peuvent être apportées 25 aux exemples de réalisation décrits précédemment sans sortir du cadre de l'invention. Par exemple, les matériaux employés comme seconde source froide peuvent être variés. Par ailleurs, le boîtier peut comporter un nombre différent de capots, et 30 peut présenter des formes variées. REVENDICATIONS1. Système de dissipation de la chaleur produite par un système électronique (1), notamment par un équipement électronique (1) dans un aéronef, la dissipation étant réalisée par une première source froide (5) adaptée à être en contact avec ledit système de dissipation, caractérisé en ce qu'il comporte un boîtier (4, 4') qui comporte un capot externe (3) recouvrant ledit système électronique (1) et adapté à être en contact avec ladite première source froide (5), et une seconde source froide (6a) située à l'intérieur dudit capot externe (3). 2. Système de dissipation conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que ladite seconde source froide (6a) s'étend entre ledit système électronique (1) et ledit capot externe (3) 3. Système de dissipation conforme à l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite seconde source froide (6a) a une valeur de capacité thermique supérieure à la valeur de capacité thermique de ladite première source froide (5). 4. Système de dissipation conforme à l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit boîtier (4') comporte un capot interne (8) situé à l'intérieur dudit capot externe (3) et recouvrant ledit système électronique (1), ladite seconde source froide (6a) étant située entre les capots interne (8) et externe (3). 5. Système de dissipation conforme à l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le boîtier (4, 4') comporte six faces, une première face (4a) étant fixée à un support (7) et les cinq autres faces étant adaptées à être en contact avec la première source froide (5). 6. Système de dissipation conforme à l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ladite seconde source froide (6a) comporte de l'eau. 7. Aéronef, caractérisé en ce qu'il comporte un système de dissipation conforme à l'une des revendications 1 à 6.