Brevet FR2821661A1 — publié le 20020906

conduite (10; 16; 18) de circulation d'air. 1 2821661 APPAREIL DE CHAUFFAGE ET DE CLIMATISATION L'invention concerne un appareil de chauffage et de climatisation destiné à réchauffer et à refroidir des locaux ou des enceintes s fermés, comprenant un ventilateur dont la puissance peut être réqulée et au moins un élément chauffant dont la puissance peut être répulée, ainsi qu'un module de puissance destiné à un tel appareil de chauffage et de climatisation. o Dans des appareils de chauffage et de climatisation con n us et usuels, le ventilateur et l'élément chauffart sont régulés indépendamment l'un de l'autre au moyen de modules de puissance associés. Le ventilateur est équipé d'un moteur d'entranement électrique dont la vitesse de rotation, et ainsi l'amenée d'air, peut être réglée de manière continue par le module de puissance. Pour le fonctionnement en chauffage, il est prévu un élément chauffant électrique, qui chauffe directement l'air s'écoulant dans le local ou l'enceinte considéré. En guise d'éléments chauffants, on utilise souvent des éléments PTC (éléments à coefficient de température positif) d'une puissance de quelques kW. Pour la régulation de la puissance, il est à o nouveau prévu un module de puissance. Le principe de régulation utilisé ici le plus couramment est la modulation de largeur d'impulsion, c'est à dire une alimentation en courant des éléments PTC, puisée dans le temps. Pour les phases de commutation très rapides nécessaires à cet effet, on utilise usuellement des transistors de puissance ou des triecs. Ces composants produisent une puissance de dissipation élevoe, nécessitant de ce fait une évacuation de la chaleur de dissipation, par l'intermédiaire d'un radiateur de refroidissement. Le module de puissance du ventilateur nécessite quant à lui un refroidissement encore plus intensif que le module de puissance du chauffage. Le radiateur de refroidissement doit être dimensionné de o manière à fournir un effet de refroidissement suffisant, même pour des températures extérieures les plus élevées, en été. En principe les deux modules de puissance sont formés d'éléments constitutifs similaires, à savoir une plaque de circuit imprimé équipée de composants électroniques, des connecteurs de raccordement pour un câble de transmission de signal et un câble de puissance, un radiateur de refroidissement pour [évacuation vers l'écoulement d'air, de la chaleur de dissipation de puissance des 2 2821661 composants de puissance, ainsi que, le cas échéant, un carter. Un inconvénient de ce mode de réalisation réside avant tout, en-dehors de l'encombrement d'implantation et du nombre de pièces considérables, dans la mise en _uvre importante sur le plan du montage. Le but de l'invention consiste à remédier à ces inconvénients et à améliorer un appareil de chauffage et de climatisation du type de celui mentionné en introduction, sur le plan de la réqulation de la puissance. o Ce but est atteint grâce au fait qu'il est prévu pour la régulation de la puissance aussi bien du ventilateur que de l'élément chauffant, un module de puissance comprenant un radiateur de refroidissement pour l'évacuation de la chaleur de dissipation de puissance des composants électroniques du module de puissance. Le regroupement des éléments constitutifs essentiels pour la régulation de la puissance en un module, conduit à un potentiel d'économie considérable. Par rapport à un mode de construction à deux modules, le nouveau mode de construction nécessite en moins notamment un radiateur de refroidissement, une plaque de circuit imprimé avec son électronique d'alimentation et de commande, ainsi qu'une unité de connexion et un carter. En raison du fait qu'en été on ne chauffe pas, et que l'élément chauffant PTC et ses éléments de commutation ne sont donc pas en service, le réqulateur du ventilateur est seul à nécessiter le radiateur de refroidissement aux températures élevées. Le radiateur de refroidissement peut en conséquence être dimensionné pour assurer un effet de refroidissement suffisant pour les températures extérieures les plus élevées, en été. Le besoin de refroidissement est moindre en hiver, de sorte que le radiateur de refroidissement peut également assumer le refroidissement de l'étage de réqulation de puissance du réqulateur de chauffe. Selon une application préférée, I'appareil de chauffage et de climatisation peut par exemple être prévu pour une utilisation dans un véhicule automobile. Les nouveaux moteurs à combustion interne ou moteurs thermiques économiques, notamment des moteurs Diesel, produisent peu de chaleur de dissipation, en particulier aux basses températures extérieures, de sorte que l'eau de refroidissement ne 3 2821661 sJéchauffe que très lentement. En conséquence l'on dispose de moins d'énergie calorifique pour le chauffage de l'habitacle intérieur du véhicule automobile au moyen de l'eau de refroidissement. Ce déficit de chauffage est compensé, dans les véhicules modernes, par la mise en place d'éléments chauffants dont la puissance peut être réqulée, de préférence des éléments PTC. Les éléments chauffants sont agencés directement dans l'écoulement ou le courant d'air s'écoulant vers l'habitacie. On utilise typiquement des éléments PTC d'une puissance allant jusqu'à 2 kW. Le gain de place et la réduction du nombre de pièces constitutives obtenus ]o grâce au module de puissance combiné, sont particulièrement significatifs dans le domaine de la construction automobile. A cela s'ajoutent les économies réalisées en raison de la suppression des câbles d'alimentation pour un second module, ainsi que les économies concernant les coûts de montage dans le cadre de la fabrication de véhicules automobiles. ]5 Un module de puissance destiné à un appareil de chauffage et de climatisation du type de celui qui vient d'être décrit, comporte au moins une plaque de circuit imprimé équipée de composants électroniques, notamment des transistors de puissance, des connecteurs de raccordement pour les câbles de transmission de signal et de puissance, un radiateur de refroidissement, et, le cas échéant, un carter. Ces éléments constitutifs sont suffisants pour exécuter tous les processus de réqulation. De la double fonction, rotamment du radiateur de refroidissement, pour des phases de chauffage et des phases de refroidissement, résulte un mode de construction compact en combinaison avec la rébuction du nombre d'éléments constitutifs nécessaires. Dans la suite, I'invention va être explicitée plus en détail, au regard d'un exemple de réalisation représenté sur le dessin annexé. La figure unique montre une section transversale, schématisée, d'un module de puissance. Un module de puissance combiné pour la réqulation d'un ventilateur et d'au moins un élément chauffant d'un appareil de chauffage et de climatisation, est constitué essentiellement par une plaque de circuit 4 2821661 imprimé 1 sur la face supérieure de laquelle, ou sur les deux faces de laquelle sont soudés des composants électroniques, par un radiateur de refroidissement 2 en aluminium, des connecteurs de raccordement 3 et 4 pour un câble de transmission de signal et un câble de puissance sur la s face supérieure de la plaque de circuit imprimé 1, ainsi que par un carter 5. Les composants électroniques peuvent en outre être revêtus d'une masse d'enrobage pour la protection contre l'humidité et les sollicitations mécaniques, ainsi que pour une meilleure évacuation ou dissipation de la chaleur. Les composants produisant de la chaleur de dissipation, par o exemple des transistors de puissance, sont couplés sur le plan thermique, au radiateur de refroidissement 2 en aluminium. Le radiateur de refroidissement 2, de par son agencement, est balayé directement par le courant ou l'écoulement d'air. 2821661 REVENDICATIONS. - 1. Appareil de chauffage et de climatisation destiné à réchauffer et à refroidir des locaux ou des enceintes fermés, comprenant un ventilateur dont la puissance peut être régulée et au moins un élément s chauffant dont la puissance peut être régulée, caractérisé en ce qu'il est -prévu pour la régulation de la puissance, aussi bien du ventilateur que de l'élément chauffant, un module de puissance comprenant un radiateur de refroidissement (2) pour l'évacuation de la chaleur de dissipation de puissance des composants électroniques du module de puissance. o 2. Appareil de chauffage et de climatisation selon la revendication 1, caractérisé par son utilisation dans un véhicule automobile. s3. Module de puissance destiné à un appareil de chauffage et de climatisation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par: - une plaque de circuit imprimé (1) équipée de composants électroniques, notamment des transistors de puissance, - des connecteurs de raccordement (3 et 4) pour les câbles de transmission de signal et de puissance, - un radiateur de refroidissement (2), et, le cas échéant,