ITTO20091035A1 - Metodo per il controllo di un ciclo di asciugatura in una macchina asciugatrice di panni e macchina che realizza tale metodo - Google Patents

Description

Descrizione dell'Invenzione Industriale dal titolo:

“METODO PER IL CONTROLLO DI UN CICLO DI ASCIUGATURA IN UNA MACCHINA ASCIUGATRICE DI PANNI E MACCHINA CHE REALIZZA TALE METODO”

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ad un metodo per il controllo di un ciclo di asciugatura in una macchina asciugatrice di panni e ad una macchina che realizza tale metodo.

Come “macchina asciugatrice di panni” si intende indicare in questo testo e nelle rivendicazioni che seguiranno una macchina del tipo comprendente un tamburo rotante in cui vengono inseriti i panni bagnati per essere asciugati da un flusso d’aria riscaldata da resistenze elettriche.

Normalmente le macchine asciugatrici di panni sono macchine espressamente dedicate a tale scopo oppure sono macchine che attuano sia il processo di asciugatura che quello di lavaggio, ed in questo caso vanno normalmente sotto il nome di “macchine lavasciugatrici”.

A prescindere in ogni caso da questa distinzione tali macchine sono usualmente provviste di resistenze elettriche (una o più comunemente due) preposte al riscaldamento del flusso dell’aria che viene poi indirizzata sui panni per sottrarre a questi l’umidità.

Queste macchine comprendono usualmente un sensore di temperatura che rileva la temperatura dell’aria in uscita dal tamburo della macchina (ovvero dopo che l’aria ha attraversato i panni), ed il metodo di controllo noto prevede che le resistenze elettriche siano alimentate in modo da mantenere tale temperatura sempre al di sopra di una soglia minima, in modo che l’aria attraversando i panni sia in grado di sottrarre loro umidità.

Una delle due resistenze elettriche è sempre accesa durante l’asciugatura dei panni, mentre l’altra viene accesa in modo intermittente così da riscaldare l’aria quando la temperatura scende al di sotto della soglia prefissata.

Con questo metodo di controllo si constata che al termine del ciclo di asciugatura la temperatura dell’aria si innalza a valori rilevanti, fino quasi a 70°C.

Da ciò ne conseguono alcuni svantaggi: in primo luogo il consumo energetico è piuttosto rilevante, in secondo luogo la temperatura raggiunta dall’aria che lambisce i panni è così elevata che può danneggiarne i tessuti (specie quando sono sintetici o delicati) ed infine è necessario impedire all’utente di accedere al tamburo fino a che i panni e il tamburo stesso non si siano raffreddati.

Al termine del ciclo o fase di asciugatura può essere prevista una fase di raffreddamento del carico in cui questo raggiunge gradatamente la temperatura ambiente, che può avere una durata anche sino a quindici minuti, con conseguente allungamento del tempo di trattamento dei panni nella fase di asciugatura.

Si consideri poi che in tale fase di raffreddamento sono attivati dei mezzi di ventilazione per promuovere la convezione forzata e far raffreddare i panni, con un conseguente consumo energetico.

La presente invenzione si propone di risolvere questi ed altri inconvenienti con un metodo in accordo alla rivendicazione 1 allegata.

L’idea alla base della presente invenzione è quella di controllare la temperatura dell’aria circolante nel tamburo in funzione del grado di umidità dei panni posti nel tamburo stesso

Più nello specifico ciò si ottiene controllando il dispositivo di riscaldamento dell’aria in funzione di un parametro indicante l’umidità residua dei panni in trattamento.

In questo modo si riesce a far variare la temperatura dell’aria in modo che l’asciugatura sia efficiente durante tutto il ciclo ed in modo tale per cui si evitano gli inconvenienti sopra descritti.

Regolare infatti la temperatura in funzione della umidità dei panni permette di mantenere caratteristiche termodinamiche ottimali del processo di asciugatura, che consentono di ridurre il consumo energetico e di avere temperature più basse a fine ciclo, quando il contenuto di umidità dei panni è minore.

L’applicazione di tale metodo comporta il raggiungimento di temperature più basse, normalmente inferiori ai 47°C a fine ciclo, con notevoli vantaggi oltre a quello apparente del risparmio energetico: in primo luogo i panni non rischiano di essere danneggiati ed in secondo luogo non è più necessario attendere il raffreddamento prima di permettere all’utente di accedere al tamburo.

Questo comporta inoltre un vantaggio rilevante in termini di consumo energetico perché può essere eliminata o limitata temporalmente la fase di raffreddamento, ed inoltre il tempo di trattamento totale risulta ridotto.

Un altro oggetto della presente invenzione è una macchina per l’asciugatura di panni che adotta il metodo della presente invenzione.

Ulteriori caratteristiche vantaggiose del metodo sono oggetto delle allegate rivendicazioni.

Queste caratteristiche ed ulteriori vantaggi della presente invenzione risulteranno maggiormente chiari dalla descrizione di un suo esempio di realizzazione mostrato nei disegni annessi, forniti a puro titolo esemplificativo e non limitativo, in cui:

fig. 1 illustra un diagramma in funzione del tempo e delle temperature e della resistività del presente metodo.

Come accennato più sopra il metodo oggetto della presente invenzione prevede di controllare la temperatura dell’aria che lambisce i panni in funzione della loro umidità.

Tale metodo, in particolare, prevede di controllare la quantità di calore somministrata ai panni all’interno del tamburo mediante l’impostazione dei parametri operativi di un dispositivo di riscaldamento dell’aria.

Segnatamente, nel caso in cui questo sia una resistenza elettrica, si agisce sull’alimentazione della resistenza, facendola variare o interrompendola in modo opportuno.

In pratica si prevede di stabilire una temperatura obiettivo a cui si fa tendere la temperatura della massa d’aria circolante nel tamburo, che viene rilevata da un sensore di temperatura posto a valle di quest’ultimo.

La temperatura obiettivo viene stabilita in modo che essa vari in funzione del grado di umidità dei panni nel tamburo.

La rilevazione della umidità dei panni può essere effettuata in diversi modi, tutti noti allo stato dell’arte.

Ad esempio nell’esempio mostrato in fig. 1 il grado di umidità viene rilevato da un sensore di conducibilità posto all’interno della bocca del tamburo che rileva la conducibilità dei panni che lo toccano.

Il sensore di conducibilità è in questo esempio schematizzabile come un condensatore i cui capi sono in contatto con i panni: il tempo di scarica del condensatore è inversamente proporzionale al grado di umidità dei panni; dalla conoscenza del tempo di scarica del condensatore si può facilmente risalire alla resistività (il suo inverso), mostrata con la linea indicata con il riferimento 2 in fig. 1.

La resistività indica pertanto in modo direttamente proporzionale il grado di umidità dei panni, se la resistività è bassa i panni contengono una elevata percentuale d’acqua, mentre se è alta la percentuale d’acqua in essi è ridotta.

Segnaliamo sin d’ora che un altro modo noto di rilevare il grado di umidità dei panni è quello di misurare la temperatura a monte ed a valle di un condensatore di umidità, se questo è presente nella macchina.

In questi casi nel condensatore vengono fatti tra loro lambire due percorsi: quello dell’aria calda in comunicazione con il tamburo e quello dell’aria fredda in comunicazione con l’esterno; sono noti alcuni sistemi per la rilevazione dell’umidità in una macchina per l’asciugatura di panni (ad esempio nella domanda di brevetto GB 2 154 721 a nome SANYO ELECTRIC) in cui il grado di umidità dei panni è rilevato a partire dalla differenza di temperatura tra un primo punto di misura posto nel percorso dell’aria calda immediatamente a monte del condensatore ed un secondo punto di misura posto nel percorso dell’aria fredda immediatamente a valle del condensatore.

Nel seguito si farà riferimento al rilevamento del grado di umidità che viene effettuato rilevando la resistività ai capi di un condensatore, in accordo a quanto prima discusso, restando inteso che se fosse utilizzato un diverso tipo di rilevamento il metodo sarebbe comunque analogo.

Il metodo secondo la presente invenzione prevede di controllare un dispositivo di riscaldamento dell’aria, segnatamente una resistenza elettrica, in funzione di una temperatura obiettivo, indicata con 3 in fig.1 e di una rilevazione della temperatura dell’aria che circola nel tamburo.

In pratica un sensore di temperatura rileva (direttamente o indirettamente) la temperatura dell’aria in uscita dal tamburo, dopo che ha lambito i panni sottraendo loro umidità, ed una unità di comando lo confronta con il valore della temperatura obiettivo, alimentando la resistenza elettrica nel caso in cui la temperatura rilevata sia inferiore alla temperatura obiettivo o spegnendo la resistenza nel caso in cui la temperatura rilevata sia maggiore a quella obiettivo.

Un controllo più accurato prevede poi che la resistenza venga alimentata con una tensione variabile ai suoi capi, così da evitare spegnimenti ed attivazioni ma utilizzando un funzionamento progressivo.

In fig. 1 si nota infatti un primo tratto, tra il tempo t0ed il tempo t1in cui la resistività 2 rilevata è ad un livello molto basso (i panni sono tipicamente molto imbevuti di acqua all’inizio del processo), circa pari a 40 Ohm; conseguentemente la temperatura obiettivo 3 viene mantenuta ad un livello elevato H’0, ad esempio pari circa a 65°C.

La temperatura rilevata 1 parte dal valore h0(normalmente la temperatura ambiente, nel presente esempio pari a circa 23°C) per poi salire per effetto dello scambio termico con la resistenza, la quale viene mantenuta accesa per effetto del confronto tra la temperatura rilevata 1 e quella obiettivo 3 da cui risulta che la prima è minore della seconda.

Nel secondo tratto, tra il tempo t1ed il tempo t2la resistività 2 rilevata è lievemente cresciuta, segno che una certa quantità d’acqua è stata sottratta dai panni; la temperatura obiettivo 3 viene quindi portata inizialmente al nuovo livello h1ad esempio pari a circa 56° C, per poi scendere gradatamente al livello h2circa pari a 54°C.

Nel terzo tratto, tra il tempo t2ed il tempo t3la resistività 2 rilevata è cresciuta distintamente per effetto di una ulteriore diminuzione del contenuto d’acqua nei panni; la temperatura obiettivo 3 passa quindi gradatamente dall’iniziale livello h2al nuovo livello h3circa pari a 51°C.

Il pilotaggio della resistenza elettrica fa sì che anche la temperatura rilevata 1 segua l’andamento della temperatura obiettivo 3.

Infine, nell’ultimo tratto, tra il tempo t3ed il tempo t4,si nota che la resistività 2 cresce in modo sostanzialmente esponenziale, indicando che il tasso di umidità nei panni diventa prossimo alla umidità dell’ambiente (e quindi i panni sono da ritenersi asciutti al tempo t4); in questo lasso di tempo la temperatura obiettivo 3 viene impostata così da passare gradatamente dal valore h4, circa pari a 47° C.

Si ricorda qui che nei metodi noti allo stato dell’arte la temperatura rilevata cresce invece uniformemente fino all’istante t4(fino a valori superiori ai 70°C) con il risultato che l’applicazione del presente metodo garantisce un minor consumo energetico, un ridotto, se non nullo, danneggiamento dei panni sintetici ed un ridotto, se non nullo, tempo di esecuzione della fase di raffreddamento dei panni.

In questo modo inoltre si evita che un eccessivo apporto di calore all’aria che circola nel tamburo quando i panni sono parzialmente asciutti si esplichi in un surriscaldamento dell’aria circolante che non fornisce sostanzialmente alcun beneficio in termini di sottrazione dell’umidità, infatti in questo modo vengono mantenute sempre le condizioni ottimali per l’evaporazione dell’acqua dei panni, senza che si formi del vapore surriscaldato.

La definizione della temperatura obiettivo può essere effettuata in diversi modi, ma vale, in generale, il principio secondo cui essa diminuisce al diminuire del grado di umidità nei tessuti dei panni interni al tamburo o del tasso di umidità dell’aria circolante nella macchina.

Un esempio di come stabilire la temperatura obiettivo a cui far tendere la temperatura rilevata pilotando in modo opportuno gli elementi riscaldanti è il seguente algoritmo:

Tob=Ti-K*(condatt-condi)

dove

Tob: è il valore della temperatura obiettivo,

Ti: è il valore della temperatura di inizializzazione (di cui si parlerà tra poco),

K : è una costante che tiene conto delle conversioni tra le unità di misura,

condatt: è il valore della conducibilità misurata in ogni passo dell’algoritmo (inverso della resistività nelle stesse condizioni),

condi: è il valore della conducibilità misurata all’inizio del processo di asciugatura (inverso della resistività nelle stesse condizioni).

Ti(temperatura di inizializzazione) è scelta in modo da corrispondere al valore della temperatura rilevata all’inizio della fase di asciugatura.

L’algoritmo viene utilizzato più volte nel corso della fase di asciugatura di panni, ad esempio ad ogni misurazione della resistività così da avere un andamento continuo.

La definizione della temperatura obiettivo anche sulla base di valori misurati all’inizio della fase di asciugatura permette di ottenere il vantaggio addizionale di ottenere una temperatura obiettivo che tiene conto anche dei parametri iniziali che intervengono nel processo, come la temperatura iniziale e la quantità d’acqua imbevuta nei panni (poiché diversi tessuti si imbevono in modo diverso).

Più in particolare l’algoritmo di cui sopra non solo viene applicato plurime volte durante lo stesso ciclo di asciugatura, ma è previsto anche che il valore della costante K venga variato al variare della conducibilità rilevata.

Più nello specifico il valore della costante K viene variato in corrispondenza di un valore di soglia di conducibilità pari ad un valore corrispondente a circa il 15% dell’umidità residua nei panni, tuttavia esso è significativamente variabile in funzione di parametri del ciclo di asciugatura come ad esempio la tipologia del carico, il peso del carico o l’umidità iniziale.

Per quanto attiene al sensore di temperatura preposto alla rilevazione della temperatura dell’aria circolante esso è preferibilmente un termistore NTC (Negative Temperature Coefficient) di tipo noto e sul quale non ci sofferma quindi oltre.

Per ciò che riguarda invece gli elementi riscaldanti, questi come accennato, sono controllati in funzione della differenza tra temperatura obiettivo e temperatura misurata dell’aria circolante, in modo tale per cui la quantità di calore fornita all’aria circolante sia tale da far tendere la temperatura di quest’ultima al valore della temperatura obiettivo.

Per quanto riguarda la macchina che realizza il metodo sin qui discusso essa sarà provvista almeno di un tamburo in cui sono inseribili i panni da sottoporre al trattamento di asciugatura, almeno un sensore di umidità per rilevare il grado di umidità dei panni, almeno un sensore di temperatura per rilevare la temperatura dell’aria circolante nel tamburo, almeno una unità di controllo connessa al sensore di umidità, a quello di temperatura ed atta a comandare uno o più riscaldatori così da far tendere la temperatura dell’aria circolante ad un valore di temperatura obiettivo calcolato dalla unità di controllo in funzione del grado di umidità rilevato dal sensore di umidità.

Normalmente tale macchina potrà essere del tipo con o senza ricircolo dell’aria: nelle macchine del primo tipo l’aria viene riscaldata dai dispositivi di riscaldamento, convogliata nel tamburo dove sottrae umidità ai panni ed inviata quindi ad un condensatore, dove viene raffreddata e dove l’acqua in essa presente condensa per poi venire raccolta in un pozzetto, dopo di che l’aria viene fatta ritornare dal condensatore ai dispositivi di riscaldamento e quindi al tamburo.

Le macchine del secondo tipo, ovvero quelle prive del ricircolo, non sono munite del condensatore, in quanto l’aria viene immessa dall’esterno, riscaldata, fatta passare nel tamburo dove lambisce i panni e poi scaricata all’esterno.

Nelle macchine del primo tipo l’utilizzo del metodo secondo la presente invenzione presenta dei vantaggi addizionali, poiché l’abbassamento di temperatura in funzione del grado di umidità dei panni alla fine del ciclo o fase di asciugatura permette al condensatore di lavorare in condizioni termodinamiche migliori, ovvero con aria a temperatura inferiore, riducendo lo scarto di temperatura necessario al raggiungimento di quella di condensazione.

Claims (8)

1. RIVENDICAZIONI 1. Metodo per l’asciugatura di panni in un tamburo di una macchina asciugatrice caratterizzato dal fatto che comprende il passo di controllare la temperatura dell’aria circolante nella macchina in funzione di un parametro indicante il grado di umidità dei panni posti nel tamburo stesso.
2. 2. Metodo secondo la rivendicazione 1, in cui il passo di controllare la temperatura dell’aria circolante nella macchina comprende il passo di regolare un dispositivo di riscaldamento dell’aria.
3. 3. Metodo secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui la temperatura dell’aria circolante nella macchina viene abbassata in modo direttamente proporzionale all’abbassarsi del grado di umidità dei panni.
4. 4. Metodo secondo la rivendicazione 1, 2 o 3, che comprende i passi di: a- rilevare il grado di umidità dei panni b- stabilire una temperatura obiettivo in funzione del detto grado di umidità dei panni c- rilevare la temperatura della massa d’aria circolante nella macchina d- confrontare la temperatura obiettivo con la temperatura della massa d’aria circolante nella macchina e- regolare detto dispositivo di riscaldamento dell’aria in modo tale da far coincidere il valore della temperatura della massa d’aria circolante nella macchina con quello della temperatura obiettivo.
5. 5. Metodo secondo la rivendicazione 4, in cui il passo di rilevare la temperatura della massa d’aria circolante nella macchina viene effettuato a valle del tamburo.
6. 6. Metodo secondo la rivendicazione 4, in cui i detti passi a,b,c,d,e vengono ripetuti durante una fase di asciugatura dei panni.
7. 7. Metodo secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detto passo di stabilire una temperatura obiettivo in funzione del detto grado di umidità dei panni viene effettuato secondo l’algoritmo Tob=Ti-K*(condatt-condi) dove Tob: è il valore della temperatura obiettivo, Ti: è il valore della temperatura di inizializzazione misurata all’inizio della fase di asciugatura K : è una costante che tiene conto delle conversioni tra le unità di misura, condatt: è il valore della conducibilità misurata in ogni passo dell’algoritmo (inverso della resistività nelle stesse condizioni), condi: è il valore della conducibilità misurata all’inizio del processo di asciugatura (inverso della resistività nelle stesse condizioni).
8. 8. Macchina che realizza il metodo secondo una o più delle precedenti rivendicazioni del tipo comprendente almeno un tamburo in cui sono inseribili i panni da sottoporre al trattamento di asciugatura, almeno un sensore di umidità per rilevare il grado di umidità dei panni, almeno un sensore di temperatura per rilevare la temperatura dell’aria circolante nel tamburo, almeno una unità di controllo connessa al sensore di umidità, a quello di temperatura ed atta a comandare uno o più riscaldatori così da far tendere la temperatura dell’aria circolante ad un valore di temperatura obiettivo calcolato dalla unità di controllo in funzione del grado di umidità rilevato dal sensore di umidità.