FR2821661A1 - HEATING AND AIR CONDITIONING APPARATUS - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un 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 chauffant dont la puissance peut être régulée. Un tel appareil de chauffage et de climatisation, qui se distingue par un nombre réduit de pièces et par un faible encombrement d'implantation, est 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 de composants électroniques du module de puissance.The invention relates to a heating and air conditioning apparatus for heating and cooling closed premises or enclosures, comprising a fan whose power can be regulated and at least one heating element whose power can be regulated. Such a heating and air conditioning apparatus, which is distinguished by a reduced number of parts and by a small installation space requirement, is characterized in that it is provided for regulating the power, both of the fan and of the fan. heating element, a power module comprising a cooling radiator 2 for removing power dissipation heat from electronic components of the power module.

Description

conduite (10; 16; 18) de circulation d'air.air circulation pipe (10; 16; 18).

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APPAREIL DE CHAUFFAGE ET DE CLIMATISATION  HEATING AND AIR CONDITIONING APPARATUS

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  The invention relates to a heating and air conditioning device for heating and cooling closed rooms or enclosures, comprising a fan whose power can be controlled and at least one heating element whose power can be controlled, as well as a power module intended for such a heating and air conditioning device. o In conventional and conventional heating and air conditioning systems, the fan and the heating element are controlled independently of each other by means of associated power modules. The fan is equipped with an electric drive motor whose rotation speed, and thus the air supply, can be continuously adjusted by the power module. For heating operation, an electric heating element is provided, which directly heats the air flowing in the room or enclosure considered. PTC elements (elements with a positive temperature coefficient) with a power of a few kW are often used as heating elements. For power regulation, a power module is again provided. The most commonly used regulation principle here is pulse width modulation, that is to say a current supply of the PTC elements, drawn over time. For the very fast switching phases necessary for this purpose, power transistors or triecs are usually used. These components produce high dissipation power, thereby necessitating dissipation of the dissipation heat, via a cooling radiator. The fan power module requires even more intensive cooling than the heating power module. The cooling radiator must be dimensioned in such a way as to provide a sufficient cooling effect, even for the highest outside temperatures, in summer. In principle, the two power modules are made up of similar constituent elements, namely a printed circuit board fitted with electronic components, connection connectors for a signal transmission cable and a power cable, a cooling radiator for [ removal of the power dissipating heat to the air flow

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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  power components, as well as, if applicable, a housing. A drawback of this embodiment lies above all, apart from the installation space and the number of considerable parts, in

la mise en _uvre importante sur le plan du montage.  the important implementation on the assembly plan.

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  The object of the invention is to remedy these drawbacks and to improve a heating and air conditioning device of the type of that

mentionné en introduction, sur le plan de la réqulation de la puissance.  mentioned in the introduction, in terms of power demand.

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  o This goal is achieved thanks to the fact that it is provided for regulating the power of both the fan and the heating element, a power module comprising a cooling radiator for the evacuation of the heat of dissipation of power electronic components of the power module. The grouping of the essential constituent elements for the regulation of the power in a module, leads to a considerable potential of economy. Compared to a two-module construction method, the new construction method requires in particular a cooling radiator, a printed circuit board with its supply and control electronics, as well as a connection unit and a housing. . Due to the fact that in summer there is no heating, and that the PTC heating element and its switching elements are therefore not in use, the fan controller is the only one to require the cooling radiator at high temperatures. The cooling radiator can therefore be dimensioned to provide sufficient cooling effect for the highest outside temperatures in summer. The need for cooling is reduced in winter, so that the cooling radiator can also assume the cooling of the power equation stage of the heating controller. According to a preferred application, the heating and air conditioning apparatus may for example be provided for use in a motor vehicle. New internal combustion engines or economical thermal engines, especially diesel engines, produce little dissipative heat, especially at low outside temperatures, so that the cooling water does not

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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  sIt heats only very slowly. Consequently, less heat energy is available for heating the interior of the motor vehicle by means of cooling water. This heating deficit is offset, in modern vehicles, by the installation of heating elements whose power can be required, preferably PTC elements. The heating elements are arranged directly in the flow or the air stream flowing to the cabin. Typically PTC elements with a power of up to 2 kW are used. The space saving and the reduction in the number of component parts obtained] o thanks to the combined power module, are particularly significant in the field of automobile construction. Added to this are the savings made by eliminating the power cables for a second module, as well as the savings in terms of

montage dans le cadre de la fabrication de véhicules automobiles.  assembly in the context of the manufacture of motor vehicles.

]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  ] 5 A power module intended for a heating and air conditioning apparatus of the type which has just been described, comprises at least one printed circuit board equipped with electronic components, in particular power transistors, connection connectors for signal and power transmission cables, a cooling radiator, and, if applicable, a housing. These components are sufficient to carry out all the requisitioning processes. The dual function, rotatingly of the cooling radiator, for heating phases and cooling phases, results in a compact construction method in combination with the reduction in the number

d'éléments constitutifs nécessaires.  of necessary building blocks.

Dans la suite, I'invention va être explicitée plus en détail, au  In the following, the invention will be explained in more detail, at

regard d'un exemple de réalisation représenté sur le dessin annexé.  look at an exemplary embodiment shown in the accompanying drawing.

La figure unique montre une section transversale,  The single figure shows a cross section,

schématisée, d'un module de puissance.  schematically, of a power module.

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  A combined power module for the equation of a fan and at least one heating element of a heating and air conditioning device, essentially consists of a circuit board

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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  printed 1 on the upper side of which, or on both sides of which electronic components are soldered, by an aluminum cooling radiator 2, connection connectors 3 and 4 for a signal transmission cable and a power cable on the

s face supérieure de la plaque de circuit imprimé 1, ainsi que par un carter 5.  s upper face of the printed circuit board 1, as well as by a casing 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  The electronic components can also be coated with a coating mass for protection against humidity and mechanical stresses, as well as for better evacuation or dissipation of heat. The components producing dissipative heat, for example power transistors, are coupled thermally to the aluminum cooling radiator 2. The cooling radiator 2, by its arrangement, is swept directly by the

courant ou l'écoulement d'air.current or air flow.

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Claims (2)

REVENDICATIONS.CLAIMS. - 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  - 1. Heating and air conditioning apparatus intended to heat and cool closed rooms or enclosures, comprising a fan whose power can be regulated and at least one heating element whose power can be regulated, characterized in that it is provided for regulating the power, both of the fan and of the heating element, a power module comprising a cooling radiator (2) for the evacuation of the dissipation heat of puissance des composants électroniques du module de puissance.  power of the electronic components of the power module. o  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 et2. Heating and air conditioning apparatus according to claim 1, characterized by its use in a motor vehicle. s3. Power module for a heater and de climatisation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé  air conditioning system according to one of the preceding claims, characterized 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,  by: - a printed circuit board (1) fitted with electronic components, in particular power transistors, - connection connectors (3 and 4) for signal and power transmission cables, - a cooling radiator (2 ), and optionally,