EP1612319A1 - Procédé de suivi d'un cyclede de séchage notamment pour machine à sécher le linge - Google Patents

Procédé de suivi d'un cyclede de séchage notamment pour machine à sécher le linge Download PDF

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EP1612319A1
EP1612319A1 EP05291390A EP05291390A EP1612319A1 EP 1612319 A1 EP1612319 A1 EP 1612319A1 EP 05291390 A EP05291390 A EP 05291390A EP 05291390 A EP05291390 A EP 05291390A EP 1612319 A1 EP1612319 A1 EP 1612319A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
relative humidity
humidity sensor
drying
air
measured
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP05291390A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Arnaud Desprez
Essaid Raoui
Antoine Soulard
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
FagorBrandt SAS
Original Assignee
Brandt Industries SAS
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Filing date
Publication date
Application filed by Brandt Industries SAS filed Critical Brandt Industries SAS
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • D06F58/00—Domestic laundry dryers
    • D06F58/32—Control of operations performed in domestic laundry dryers 
    • D06F58/34—Control of operations performed in domestic laundry dryers  characterised by the purpose or target of the control
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    • D06F58/38—Control of operational steps, e.g. for optimisation or improvement of operational steps depending on the condition of the laundry of drying, e.g. to achieve the target humidity
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    • D06F34/00—Details of control systems for washing machines, washer-dryers or laundry dryers
    • D06F34/14—Arrangements for detecting or measuring specific parameters
    • D06F34/26—Condition of the drying air, e.g. air humidity or temperature

Definitions

  • the present invention relates to a method of monitoring a drying cycle.
  • the present invention relates to the field of drying, and more particularly to the field of drying clothes in a domestic clothes drying machine.
  • Dry cycle monitoring systems are thus known, using a relative humidity sensor comprising a capacitive cell whose impedance varies as a function of the relative humidity of the surrounding medium.
  • the air has just passed through the laundry and its moisture content reflects that which is in the laundry to dry.
  • a difference between the moisture content of the laundry and the humidity level of the outside air is constantly measured.
  • a valve is associated with the sensor and periodically allows the passage of air from outside towards the sensor. This outside air makes it possible to dry the sensor, the measurement then carried out at the terminals of this sensor corresponding to a measurement of a moisture content of a dry air.
  • Such a system has the disadvantage of associating with the electronic part of the sensor, mechanical elements constituted in particular by the valve allowing alternately to communicate or isolate the drying air circulation duct with the outside air.
  • the present invention aims to solve the aforementioned drawbacks and to provide a relative humidity sensor and a method of monitoring a drying cycle using such a sensor avoiding in particular the use of moving mechanical parts.
  • the present invention relates to a method of monitoring a drying cycle using a relative humidity sensor disposed in a circulation duct of a drying air flow.
  • the output measurement of this sensor corresponds to a relative humidity rate of a relatively dry air.
  • the calibration of the relative humidity sensor can thus be obtained by simple heating of this sensor and the method of monitoring a drying cycle can thus be implemented solely by the control of electronic power means.
  • a reference difference between the values corresponding to dry air, containing about 5% relative humidity, and moist air containing about 95% relative humidity, is then calculated.
  • the use of a reference deviation makes it possible to dispense with the absolute calibration of the sensors.
  • the reference difference is indeed specific to each relative humidity sensor.
  • the method of monitoring a drying cycle further comprises, before the step of measuring a reference value for moist air, a regulation step during which the heating of the sensor relative humidity is implemented when the difference between the reference value for a dry air and the current value measured at the output of the sensor is greater than a prefixed value.
  • This regulation step makes it possible to dry the relative humidity sensor at the beginning of the drying cycle, in order to avoid any phenomenon of condensation on this sensor, distorting the relative humidity measurements of the drying airflow circulating in the duct.
  • the relative humidity sensor is no longer periodically ventilated as in the state of the prior art, condensation phenomena at the beginning of a drying cycle can be observed.
  • the saturation of the relative humidity sensor and the formation of water droplets do not make it possible to obtain a satisfactory measurement of the relative humidity actually present in the drying air flow.
  • This regulation step thus makes it possible to dry the sensor if necessary since the measured current value becomes very small compared to the reference value for dry air.
  • the predetermined threshold value for determining an end of a drying cycle depends on a drying rate requested by a user and / or a duration between the beginning of the cycle. drying time and an instant at which the current value measured at the output of the relative humidity sensor has reached a predefined threshold value.
  • the duration set to reach a predefined threshold of a relative humidity is directly dependent on the amount of elements to be dried.
  • the end of a drying cycle can be determined from a predetermined threshold value which depends directly on the amount of drying. linen to dry.
  • this predetermined threshold value may also depend on an instruction from the user who wishes to obtain a more or less dry cloth.
  • the present invention relates to a relative humidity sensor comprising a capacitive cell, the impedance of the capacitive cell varying as a function of the relative humidity of the medium surrounding said sensor and the capacitive cell being associated with an oscillating circuit. on an electronic map.
  • this relative humidity sensor comprises heating means arranged near the capacitive cell.
  • These heating means make it possible to dry the relative humidity sensor and thus to achieve a measurement corresponding to a reference dry air.
  • the heating means are arranged between the electronic card and a plate for fixing the capacitive cell on the electronic card.
  • the integration of the heating means at the level of the attachment plate of the capacitive cell makes it possible to directly heat the sensor capacitive cell, and thus to prevent the appearance of condensation on this sensor, detrimental to a correct measurement of the sensor. relative humidity in the drying airflow.
  • the present invention relates to a laundry drying machine comprising a rotating drum for receiving laundry to be dried and a dryer air circulation conduit in communication with the drum.
  • This laundry drying machine comprises a relative humidity sensor according to the invention, disposed in the drying air circulation circuit, downstream of the drum relative to the direction of circulation of the drying air.
  • It also relates to a dryer machine comprising means adapted to implement the method of monitoring a drying cycle according to the invention.
  • This dryer has similar characteristics and advantages to those described above in connection with the method of monitoring a drying cycle and the relative humidity sensor according to the invention.
  • This machine may be a household clothes drying machine or a washer-dryer adapted to dry the laundry after washing thereof.
  • such a machine for drying laundry comprises a drum 10 consisting of a cylindrical tank for receiving laundry. This drum is rotated to ensure permanent brewing of the laundry.
  • a drying air circulation duct 11 is placed in communication with the drum 10.
  • a fan 12 makes it possible to circulate the drying air in the duct 11 in the direction of the arrows in FIG. 1.
  • a heating resistor 13 is conventionally disposed in the drying air circulation duct in order to heat the air before it enters the drum.
  • a relative humidity sensor 20 is disposed in the drying air circulation duct, downstream of the drum 10. This relative humidity sensor is thus placed in the drying air stream, which has just passed through the laundry. placed in the drum. The measurement of the relative humidity achieved at this air flow is therefore directly representative of the moisture contained in the laundry placed in the drum 10.
  • the relative humidity corresponds to the volume of water contained in the air relative to the maximum volume of water that the air could contain at this temperature.
  • the relative humidity does not directly give the quantity of water vapor but only a ratio between the state of the air considered and that of the air saturated at the same temperature, and to a lesser extent of influence. at the same pressure.
  • the relative humidity sensor is illustrated in greater detail in FIGS. 2 and 3.
  • This relative humidity sensor 20 comprises a capacitive cell 21 whose impedance varies as a function of the relative humidity of the medium surrounding the sensor.
  • the capacitive cell 21 is associated with an oscillating circuit on an electronic card 23.
  • the oscillating circuit is an astable circuit based on 555 making it possible to convert the variable capacitance of the capacitive cell into a frequency. This frequency, measured at the electronic card 23, manages the drying cycle as will be described later with reference to Figures 4 and 5.
  • a capacitive cell 21 may be a HUMIREL HS 1101 sensor.
  • NTC resistance negative temperature coefficient resistor
  • a microcontroller 26 is also mounted on the power card 23 to allow management of the automation of the machine. This microcontroller 26 receives in particular at the input the value of the frequency representative of the relative humidity measured at the level of the relative humidity sensor 20.
  • Heating means 24 are arranged near the capacitive cell 21.
  • the heating means 24 are arranged between the electronic card 23 and a fixing plate 21a of the capacitive cell on the electronic card 23.
  • this capacitive cell 21 may comprise fixing studs 22 for fixing and electrical connection to the power electronic card 23.
  • the heating means are constituted in this embodiment of electrical resistors 24 arranged between the sole 21 a and the electronic card 23, between the fixing studs 22 of the capacitive cell 21.
  • the number of electrical resistors is not limiting. In this example, these resistors, two in number, provide a total power of the order of 1 W, each of the resistors providing 0.5 W.
  • the resistors 24 are in this embodiment connected in parallel. They have a minimal bulk and are plated under the sole 21a of the capacitive cell 21, the assembly being embedded in a thermal grease, such as a silicone grease, facilitating the transmission of heat towards the capacitive cell 21.
  • a thermal grease such as a silicone grease
  • control of these resistors 24 can be achieved by means of the microcontroller 26 via a triac.
  • the frequency measured at the output of this sensor corresponds to a frequency associated with a relatively dry air.
  • the temperature of the capacitive cell 21 is kept permanently higher than that of the surrounding air. This temperature difference makes it possible to avoid any phenomenon of condensation and formation of water droplets on the capacitive cell, hindering the obtaining of a measurement of relative humidity in the flow of drying air flowing in the duct 11. .
  • the temperature rise can be carried out very rapidly so that stabilization of the sensor measurements is achieved quickly for a relatively low heating power.
  • a frequency is measured at the output of this sensor 20 which is directly inversely proportional to the relative humidity contained in the air surrounding the sensor 20.
  • the frequency measured at the output of the sensor 20 increases as the laundry dries.
  • the method of monitoring a drying cycle is implemented by comparing a reference difference with a current difference between a measured frequency value at the output of the sensor. relative humidity and a measured reference value for dry air.
  • the reference deviation ⁇ r is calculated by difference of the measured frequency for dry air F M and the frequency measured for moist air F m .
  • the very dry air corresponds to an air having a relative humidity of the order of 5%
  • a very humid air corresponds to an air having a relative humidity rate substantially equal to 95%
  • FIG. 4 shows different predetermined threshold values which depend on a drying rate requested by a user: TH, very humid, H, wet, PH, little wet, S, dry and TS, very dry.
  • the level of humidity desired by the user depends on the subsequent use of the laundry, light moisture may for example to iron more easily.
  • a mass of laundry is considered to be dry when stored in an atmosphere at 60% relative humidity.
  • a remaining moisture content is defined by the difference between the mass of wet laundry and the mass of laundry considered dry, this difference being itself divided by the mass of laundry considered dry.
  • the different thresholds, illustrated in Figure 4 are thus defined by the remaining moisture content: 12% for very wet, 6% for wet, 3% for little wet, 0% for dry and -3% for very dry.
  • the relative humidity seen at the sensor 20 placed in the circulation duct 11 of the machine may vary depending on several parameters. In particular, it can vary depending on the amount of laundry, which can be between 0.5 and 5 kg dry mass, or the spin speed, or to a lesser extent the voltage of the supply electric dryer.
  • the amount of laundry placed in the drum 10 has a significant influence on the moisture seen by the sensor. Indeed, if the drum is completely filled, the air at the drum outlet will be completely passed through the laundry and will be heavily loaded with moisture.
  • the measurement of a duration between the beginning of the drying cycle and an instant at which the frequency measured at the output of the relative humidity sensor has reached a predefined threshold value is used.
  • the beginning of the drying cycle corresponds to the moment at which the heating of the relative humidity sensor is started.
  • the predetermined threshold value used to determine the end of a drying cycle will then directly depend on this measured duration during the drying cycle, which itself depends directly on the amount of laundry.
  • a drying cycle is now described with reference to FIG. 5, using the relative humidity sensor previously described in a machine for drying clothes.
  • FIG. 5 shows the value of the frequency F delivered by the relative humidity sensor 20 over time.
  • the method of monitoring a drying cycle firstly makes it possible to obtain a reference frequency F M for dry air by drying of the relative humidity sensor 20.
  • the relative humidity sensor is heated thanks to the heating resistors 24 previously described.
  • the relative humidity of the air surrounding the sensor is decreased.
  • the sensor once dried by the heater outputs a stable value frequency, which corresponds to a reference value F M for dry air.
  • the frequency F M thus corresponds to a maximum value of the frequency, associated with a dry air having a relative humidity of the order of 5%.
  • the measurement of the frequency F M is performed when the variation of the measured frequency F at the output of the sensor is less than 0.25 Hz per second. Similarly, when the variation of the measured frequency is less than 0.25 Hz per second, the heating of the humidity sensor 20 is stopped at the end of the phase A of FIG.
  • the drying air stream is circulated in the sheath 11.
  • the highly humid air from the drum arrives in the sheath so that moisture is very important inside the sheath portion 11 b downstream of the drum 10.
  • the sensor 20 placed in this portion 11b of the sheath is sensitive to condensation. Water droplets form on its surface so that the frequency measured at the output of the relative humidity sensor 20 tends to drop to zero as shown in FIG. 5.
  • a regulation step is carried out, during which the heating of the relative humidity sensor 20 is momentarily reactivated.
  • the resistors 24 are put into operation when the difference between the reference frequency F M for a dry air and the current value of the frequency F measured at the output of the relative humidity sensor 20 is greater than a prefixed value.
  • This prefixed value may be equal, for example, to 1300 Hz.
  • This regulation phase makes it possible to maintain the value of the frequency F measured at the output of the relative humidity sensor 20 above a certain threshold, in order to avoid the saturation of this sensor.
  • a phase C is then used to measure a reference value for moist air at the outlet of the relative humidity sensor.
  • the relative humidity sensor is heated again to dry it out.
  • the value of the frequency F at the output of the relative humidity sensor is measured to obtain a value of reference F m corresponding to moist air, that is to say about 95% relative humidity.
  • a current difference ⁇ is calculated between the reference value F M measured for a dry air and a current value F measured at the output of the relative humidity sensor, which is directly connected to the humidity present in the flow of drying air during the drying cycle.
  • This current difference ⁇ is compared with the reference deviation ⁇ r so that the determination of an end of the drying cycle is carried out when the ratio of the current difference ⁇ on the reference deviation ⁇ r has reached a value of predetermined threshold as previously explained with reference to FIG. 4.
  • the reference deviation ⁇ r is equal to 950 Hz.
  • detection threshold values are purely indicative and depend in particular on the relative humidity sensor used, the type of laundry, the quantity of laundry to be dried, etc.
  • the detection threshold values are for example between 0, 5 and 0.9.
  • the present invention it is possible to heat the relative humidity sensor at the beginning of a drying cycle in order to obtain a reference value corresponding to a dry air and to allow the detection of the end of the drying cycle. from this reference value.
  • the phenomenon of condensation can be reduced by avoiding the appearance of significant temperature difference between the sensor and the surrounding air, by heating the sensor during the control phase described above.
  • the heat calibration method of the relative humidity sensor could be used in other applications than a clothes dryer.

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Abstract

Un procédé de suivi d'un cycle de séchage mettant en oeuvre un capteur d'humidité relative disposé dans un conduit de circulation d'un flux d'air de séchage, comprend les étapes suivantes :
  • chauffage du capteur d'humidité relative ;
  • mesure d'une valeur de référence (FM) pour un air sec en sortie du capteur d'humidité relative ;
  • arrêt du chauffage du capteur d'humidité relative ; et
  • mise en circulation du flux d'air de séchage.
Utilisation notamment pour suivre un cycle de séchage dans un sèche linge.

Description

  • La présente invention concerne un procédé de suivi d'un cycle de séchage.
  • Elle concerne également un capteur d'humidité relative utilisé lors de la mise en oeuvre du procédé de suivi d'un cycle de séchage conforme à l'invention.
  • Enfin, elle vise à protéger une machine à sécher le linge comprenant un tel capteur d'humidité relative et adaptée à mettre en oeuvre le procédé de suivi d'un cycle de séchage conforme à l'invention.
  • La présente invention concerne le domaine du séchage, et plus particulièrement le domaine du séchage de linge dans une machine à sécher le linge domestique.
  • Il est courant d'équiper une telle machine à sécher le linge d'un système de suivi du cycle de séchage permettant une détection automatique de la fin de ce cycle de séchage.
  • On connaît ainsi des systèmes de suivi d'un cycle de séchage mettant en oeuvre un capteur d'humidité relative comprenant une cellule capacitive dont l'impédance varie en fonction de l'humidité relative du milieu environnant.
  • Un tel système est décrit notamment dans le document FR 2 786 556. Dans ce document, la mesure de l'humidité présente dans le linge est réalisée au niveau d'une gaine de sortie située en aval d'un tambour rotatif contenant le linge, relativement au sens de circulation de l'air de séchage.
  • L'air vient de traverser le linge et son taux d'humidité reflète celui qui se trouve dans le linge à sécher.
  • Afin d'éviter un étalonnage de ce capteur, et pour palier une éventuelle dérive dans le temps de la mesure, on mesure en permanence un écart entre le taux d'humidité du linge et le taux d'humidité de l'air extérieur. Pour cela, un clapet est associé au capteur et permet périodiquement le passage de l'air provenant de l'extérieur en direction du capteur. Cet air extérieur permet d'assécher le capteur, la mesure réalisée alors aux bornes de ce capteur correspondant à une mesure d'un taux d'humidité d'un air sec.
  • Un tel système présente l'inconvénient d'associer à la partie électronique du capteur, des éléments mécaniques constitués notamment par le clapet permettant alternativement de mettre en communication ou d'isoler la gaine de circulation d'air de séchage avec l'air extérieur.
  • La présente invention a pour but de résoudre les inconvénients précités et de proposer un capteur d'humidité relative et un procédé de suivi d'un cycle de séchage mettant en oeuvre un tel capteur évitant notamment l'utilisation de pièces mécaniques mobiles.
  • Selon un premier aspect, la présente invention concerne un procédé de suivi d'un cycle de séchage mettant en oeuvre un capteur d'humidité relative disposé dans un conduit de circulation d'un flux d'air de séchage.
  • Selon l'invention, ce procédé de suivi d'un cycle de séchage comprend les étapes suivantes :
    • chauffage du capteur d'humidité relative ;
    • mesure d'une valeur de référence pour un air sec en sortie du capteur d'humidité relative ;
    • arrêt du chauffage du capteur d'humidité relative ; et
    • mise en circulation du flux d'air de séchage.
  • Grâce au chauffage du capteur d'humidité relative, la mesure en sortie de ce capteur correspond à un taux d'humidité relative d'un air relativement sec.
  • On peut ainsi obtenir une valeur de référence pour un air sec.
  • Grâce au chauffage du capteur d'humidité relative, il n'est plus nécessaire de mettre en contact ce capteur avec l'air extérieur pour obtenir une valeur de référence pour un air sec.
  • Le calibrage du capteur d'humidité relative peut ainsi être obtenu par simple chauffage de ce capteur et le procédé de suivi d'un cycle de séchage peut ainsi être mis en oeuvre uniquement par la commande de moyens électroniques de puissance.
  • Selon un mode de réalisation de l'invention, ce procédé de suivi d'un cycle de séchage comprend en outre les étapes suivantes :
    • mesure d'une valeur de référence pour un air humide en sortie du capteur d'humidité relative ; et
    • calcul d'un écart de référence par différence des valeurs de référence mesurées pour un air sec et un air humide.
  • Un écart de référence entre les valeurs correspondant à un air sec, contenant environ 5% d'humidité relative, et un air humide contenant environ 95% d'humidité relative, est ensuite calculé.
  • L'utilisation d'un écart de référence permet de s'affranchir de l'étalonnage absolu des capteurs. L'écart de référence est en effet propre à chaque capteur d'humidité relative.
  • Selon un mode de réalisation de l'invention, ce procédé de suivi d'un cycle de séchage comprend en outre les étapes suivantes :
    • calcul d'un écart courant entre la valeur de référence mesurée pour un air sec et une valeur courante mesurée en sortie du capteur d'humidité relative ;
    • comparaison dudit écart courant et de l'écart de référence ; et
    • détermination d'une fin de cycle de séchage lorsque le rapport de l'écart courant sur l'écart de référence a atteint une valeur de seuil prédéterminée.
  • Grâce à la comparaison d'un écart courant et de l'écart de référence, il est possible de contrôler de manière relative l'humidité restante dans le linge à sécher, et ainsi de s'affranchir d'un étalonnage du capteur.
  • Selon un autre mode de réalisation, le procédé de suivi d'un cycle de séchage comprend en outre, avant l'étape de mesure d'une valeur de référence pour un air humide, une étape de régulation au cours de laquelle le chauffage du capteur d'humidité relative est mis en oeuvre lorsque la différence entre la valeur de référence pour un air sec et la valeur courante mesurée en sortie du capteur est supérieure à une valeur préfixée.
  • Cette étape de régulation permet d'assécher le capteur d'humidité relative en début de cycle de séchage, afin d'éviter tout phénomène de condensation sur ce capteur, faussant les mesures d'humidité relative du flux d'air de séchage circulant dans le conduit.
  • En effet, le capteur d'humidité relative n'étant plus périodiquement aéré comme dans l'état de la technique antérieure, des phénomènes de condensation en début d'un cycle de séchage peuvent être observés. La saturation du capteur d'humidité relative et la formation de gouttelettes d'eau ne permettent pas d'obtenir une mesure satisfaisante de l'humidité relative réellement présente dans le flux d'air de séchage.
  • Cette étape de régulation permet ainsi d'assécher si nécessaire le capteur dès lors que la valeur courante mesurée devient très faible par rapport à la valeur de référence pour un air sec.
  • Selon un autre mode de réalisation de l'invention, la valeur seuil prédéterminée pour la détermination d'une fin de cycle de séchage dépend d'un taux de séchage demandé par un utilisateur et/ou d'une durée comprise entre le début du cycle de séchage et un instant auquel la valeur courante mesurée en sortie du capteur d'humidité relative a atteint une valeur de seuil prédéfinie.
  • En effet, la durée mise pour atteindre un seuil prédéfini d'une humidité relative, est directement dépendante de la quantité d'éléments à sécher.
  • Lorsque le procédé de suivi d'un cycle de séchage est mis en oeuvre dans une machine à sécher le linge, la fin d'un cycle de séchage peut être déterminée à partir d'une valeur de seuil prédéterminée qui dépend directement de la quantité de linge à sécher.
  • Alternativement, ou simultanément, cette valeur de seuil prédéterminée peut dépendre également d'une consigne de l'utilisateur qui souhaite obtenir un linge plus ou moins sec.
  • Selon un second aspect, la présente invention concerne un capteur d'humidité relative comprenant une cellule capacitive, l'impédance de la cellule capacitive variant en fonction de l'humidité relative du milieu environnant ledit capteur et la cellule capacitive étant associée à un circuit oscillant sur une carte électronique.
  • Selon l'invention, ce capteur d'humidité relative comprend des moyens de chauffage disposés à proximité de la cellule capacitive.
  • Ces moyens de chauffage permettent d'assécher le capteur d'humidité relative et de réaliser ainsi une mesure correspondant à un air sec de référence.
  • Selon un mode de réalisation de l'invention, les moyens de chauffage sont disposés entre la carte électronique et une semelle de fixation de la cellule capacitive sur la carte électronique.
  • L'intégration des moyens de chauffage au niveau de la semelle de fixation de la cellule capacitive permet de chauffer directement la cellule capacitive de capteur, et d'éviter ainsi l'apparition de condensation sur ce capteur, préjudiciable à une mesure correcte de l'humidité relative dans le flux d'air de séchage.
  • Selon un troisième aspect, la présente invention concerne une machine à sécher le linge comprenant un tambour rotatif destiné à recevoir le linge à sécher et un conduit de circulation d'air de séchage en communication avec le tambour. Cette machine à sécher le linge comprend un capteur d'humidité relative conforme à l'invention, disposé dans le circuit de circulation d'air de séchage, en aval du tambour relativement au sens de circulation de l'air de séchage.
  • Elle concerne également une machine à sécher le linge comprenant des moyens adaptés à mettre en oeuvre le procédé de suivi d'un cycle de séchage conforme à l'invention.
  • Cette machine à sécher le linge présente des caractéristiques et avantages analogues à ceux décrits précédemment en relation avec le procédé de suivi d'un cycle de séchage et le capteur d'humidité relative conformes à l'invention.
  • 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 de principe illustrant une machine à sécher le linge conforme à l'invention ;
    • la figure 2 est un schéma illustrant le montage d'un capteur d'humidité relative conforme à l'invention ;
    • la figure 3 est un schéma de principe illustrant une carte électronique comportant un capteur d'humidité relative conforme à l'invention ;
    • la figure 4 est une courbe théorique illustrant le principe du procédé de suivi d'un cycle de séchage conforme à l'invention ; et
    • la figure 5 est une courbe illustrant les mesures réalisées en sortie d'un capteur d'humidité relative pour la mise en oeuvre du procédé de suivi d'un cycle de séchage conforme à un mode de réalisation de l'invention.
  • On va décrire à présent en référence à la figure 1, une machine à sécher le linge adaptée à mettre en oeuvre l'invention.
  • Cette machine peut être une machine à sécher le linge domestique ou encore une lavante-séchante adaptée à sécher le linge après lavage de celui-ci.
  • De manière classique, une telle machine à sécher le linge comporte un tambour 10 constitué d'une cuve cylindrique destiné à accueillir le linge. Ce tambour est monté en rotation afin d'assurer le brassage permanent du linge. Un conduit 11 de circulation d'air de séchage est mis en communication avec le tambour 10. Un ventilateur 12 permet de mettre en circulation l'air de séchage dans le conduit 11 suivant la direction des flèches sur la figure 1.
  • On peut ainsi définir une portion de conduit 11a en amont du tambour et une portion de conduit 11b en aval du tambour, relativement au sens de circulation de l'air de séchage.
  • En amont du tambour 10, une résistance chauffante 13 est disposée de manière classique dans le conduit de circulation d'air de séchage afin de chauffer l'air avant son entrée dans le tambour.
  • Un capteur d'humidité relative 20 est disposé dans le conduit de circulation d'air de séchage, en aval du tambour 10. Ce capteur d'humidité relative est ainsi placé dans le flux d'air de séchage, qui vient de traverser le linge placé dans le tambour. La mesure de l'humidité relative réalisée au niveau de ce flux d'air est donc directement représentative de l'humidité contenue dans le linge placé dans le tambour 10.
  • On rappellera que l'humidité relative correspond au volume d'eau contenue dans l'air par rapport au volume d'eau maximal que l'air pourrait renfermer à cette température.
  • Ainsi, l'humidité relative ne donne pas directement la quantité de vapeur d'eau mais seulement un rapport entre l'état de l'air considéré et celui de l'air saturé à la même température, et dans une moindre mesure d'influence, à la même pression.
  • Le capteur d'humidité relative est illustré plus en détail sur les figures 2 et 3.
  • Ce capteur d'humidité relative 20 comprend une cellule capacitive 21 dont l'impédance varie en fonction de l'humidité relative du milieu environnant le capteur.
  • La cellule capacitive 21 est associée à circuit oscillant sur une carte électronique 23. Le circuit oscillant est un circuit astable à base de 555 permettant de convertir en fréquence la capacité variable de la cellule capacitive. Cette fréquence, mesurée au niveau de la carte électronique 23, permet de gérer le cycle de séchage comme cela sera décrit ultérieurement en référence aux figures 4 et 5.
  • A titre d'exemple non limitatif, une cellule capacitive 21 peut être un capteur HUMIREL HS 1101.
  • Sur la carte électronique 23 est également montée une résistance à coefficient de température négative (résistance CTN) qui permet de contrôler la température du linge et d'éviter une surchauffe de celui-ci.
  • Un micro-contrôleur 26 est également monté sur la carte de puissance 23 pour permettre la gestion de l'automatisme de la machine. Ce micro-contrôleur 26 reçoit notamment en entrée la valeur de la fréquence représentative de l'humidité relative mesurée au niveau du capteur d'humidité relative 20.
  • Des moyens de chauffage 24 sont disposés à proximité de la cellule capacitive 21.
  • Dans cet exemple de réalisation, les moyens de chauffage 24 sont disposés entre la carte électronique 23 et une semelle de fixation 21a de la cellule capacitive sur la carte électronique 23.
  • Classiquement, cette cellule capacitive 21 peut comporter des plots de fixation 22 permettant sa fixation et sa connexion électrique sur la carte électronique de puissance 23. Les moyens de chauffage sont constitués dans ce mode de réalisation de résistances électriques 24 disposées entre la semelle 21 a et la carte électronique 23, entre les plots de fixation 22 de la cellule capacitive 21.
  • Bien entendu, le nombre de résistances électriques n'est nullement limitatif. Dans cet exemple, ces résistances, au nombre de deux, fournissent une puissance totale de l'ordre de 1 W, chacune des résistances fournissant 0,5 W.
  • Les résistances 24 sont dans ce mode de réalisation montées en parallèle. Elles présentent un encombrement minimal et sont plaquées sous la semelle 21a de la cellule capacitive 21, l'ensemble étant noyé dans une graisse thermique, telle qu'une graisse silicone, facilitant la transmission de chaleur en direction de la cellule capacitive 21.
  • La commande de ces résistances 24 peut être réalisée au moyen du micro-contrôleur 26 par l'intermédiaire d'un triac.
  • Ainsi, grâce au chauffage à proximité du capteur d'humidité relative 20, la fréquence mesurée en sortie de ce capteur correspond à une fréquence associée à un air relativement sec.
  • En effet, grâce au positionnement des résistances 24 directement en contact avec la semelle 21 a du capteur, la température de la cellule capacitive 21 est maintenue en permanence supérieure à celle de l'air environnant. Cet écart de température permet d'éviter tout phénomène de condensation et de formation de gouttelettes d'eau sur la cellule capacitive, gênant l'obtention d'une mesure d'humidité relative dans le flux d'air de séchage circulant dans le conduit 11.
  • Grâce à la disposition de ces résistances 24 en contact direct avec la cellule capacitive 21, on obtient un assèchement correct de ce capteur permettant d'obtenir une valeur de référence pour un air sec, présentant un taux d'humidité relative de l'ordre de 5%.
  • En outre, l'élévation de température peut être réalisée de façon très rapide de telle sorte qu'on atteint une stabilisation des mesures réalisées au niveau du capteur rapidement pour une puissance de chauffage relativement faible.
  • On va décrire à présent en référence à la figure 4 le principe d'un procédé de suivi d'un cycle de séchage mettant en oeuvre un capteur d'humidité relative tel que décrit précédemment en référence aux figures 2 et 3.
  • Comme décrit précédemment, on mesure en sortie de ce capteur 20, une fréquence qui est directement inversement proportionnelle à l'humidité relative contenue dans l'air environnant le capteur 20.
  • Ainsi, lors d'un cycle de séchage du linge, la fréquence mesurée en sortie du capteur 20 augmente à mesure que le linge sèche. Afin de s'affranchir d'un étalonnage du capteur, le procédé de suivi d'un cycle de séchage est mis en oeuvre par comparaison d'un écart de référence avec un écart courant entre une valeur de fréquence mesurée en sortie du capteur d'humidité relative et une valeur de référence mesurée pour un air sec.
  • On décrira ultérieurement en référence à la figure 5 une manière d'obtenir une valeur de référence pour un air sec et une valeur de référence pour un air humide en sortie du capteur d'humidité relative. L'écart de référence Δr est calculé par différence de la fréquence mesurée pour un air sec FM et de la fréquence mesurée pour un air humide Fm.
  • En pratique, l'air très sec correspond à un air ayant un taux d'humidité relative de l'ordre de 5%, et un air très humide correspond à un air ayant un taux d'humidité relative sensiblement égal à 95%.
  • La comparaison d'un écart courant Δ, calculé à partir d'une fréquence F mesurée en sortie du capteur et de la fréquence mesurée pour un air sec FM, avec l'écart de référence Δr permet de déterminer la fin d'un cycle de séchage lorsque ce rapport a atteint une valeur de seuil prédéterminée.
  • On a illustré sur la figure 4 différentes valeurs de seuil prédéterminées qui dépendent d'un taux de séchage demandé par un utilisateur : TH, très humide, H, humide, PH, peu humide, S, sec et TS, très sec.
  • Le niveau d'humidité souhaité par l'utilisateur dépend de l'utilisation ultérieure du linge, une humidité légère pouvant permettre par exemple de repasser plus facilement le linge.
  • Une masse de linge est considérée être sèche lorsqu'elle est stockée dans une atmosphère à 60% d'humidité relative. On définit un taux d'humidité restant par la différence entre la masse de linge humide et la masse de linge considéré sec, cette différence étant elle-même divisée par la masse de linge considéré sec. Les différents seuils, illustrés sur la figure 4, sont ainsi définis par le taux d'humidité restant : 12% pour très humide, 6% pour humide, 3% pour peu humide, 0% pour sec et -3% pour très sec.
  • Cependant, l'humidité relative vue au niveau du capteur 20 placé dans la gaine de circulation 11 de la machine peut varier en fonction de plusieurs paramètres. En particulier, il peut varier en fonction de la quantité de linge, qui peut être comprise entre 0,5 et 5 Kg de masse sèche, ou encore de la vitesse d'essorage, ou dans une moindre mesure de la tension de l'alimentation électrique du sèche linge.
  • La quantité de linge placée dans le tambour 10 a une influence importante sur l'humidité vue par le capteur. En effet, si le tambour est entièrement rempli, l'air en sortie de tambour sera intégralement passé dans le linge et sera fortement chargé d'humidité.
  • Au contraire, si le tambour ne contient que très peu de linge, l'air vu par le capteur sera beaucoup plus sec, que dans l'exemple précédent, bien que le linge puisse être encore humide.
  • Il est par conséquent intéressant de pouvoir faire varier la valeur de seuil utilisé pour déterminer la fin d'un cycle de séchage également en tenant compte de la quantité de linge.
  • En effet, lorsque le tambour ne contient que peu de linge, l'air se charge peu d'humidité et reflète donc mal l'humidité réelle présente dans le linge à sécher.
  • En pratique, on utilise la mesure d'une durée comprise entre le début du cycle de séchage et un instant auquel la fréquence mesurée en sortie du capteur d'humidité relative a atteint une valeur de seuil prédéfinie.
  • Le début du cycle de séchage correspond à l'instant auquel est mis en route le chauffage du capteur d'humidité relative.
  • Si une quantité de linge importante est placée dans le tambour, la durée pour atteindre cette valeur de seuil prédéfinie sera longue, comparée à celle qui serait mesurée pour une faible quantité de linge.
  • La valeur de seuil prédéterminée utilisée pour déterminer la fin d'un cycle de séchage dépendra alors directement de cette durée mesurée au cours du cycle de séchage, qui dépend elle-même directement de la quantité de linge.
  • On va décrire à présent en référence à la figure 5, un cycle de séchage mettant en oeuvre le capteur d'humidité relative décrit précédemment au sein d'une machine à sécher le linge.
  • On a représenté, sur la courbe de la figure 5, la valeur de la fréquence F délivrée par le capteur d'humidité relative 20 au cours du temps.
  • Le procédé de suivi d'un cycle de séchage permet tout d'abord d'obtenir une fréquence de référence FM pour un air sec par assèchement du capteur d'humidité relative 20.
  • Ainsi pendant une phase A telle qu'illustrée à la figure 5, le capteur d'humidité relative est chauffé grâce aux résistances chauffantes 24 décrites précédemment. En augmentant la température de la semelle 21a du capteur, l'humidité relative de l'air environnant le capteur est diminuée. Le capteur une fois séché par le chauffage délivre en sortie une fréquence de valeur stable, qui correspond à une valeur de référence FM pour un air sec.
  • La fréquence FM correspond ainsi à une valeur maximale de la fréquence, associé à un air sec ayant une humidité relative de l'ordre de 5%. En pratique, la mesure de la fréquence FM est réalisée lorsque la variation de la fréquence mesurée F en sortie du capteur est inférieure à 0,25 Hz par seconde. De même, lorsque la variation de la fréquence mesurée est inférieure à 0, 25 Hz par seconde, le chauffage du capteur d'humidité 20 est arrêté en fin de la phase A de la figure 5.
  • Ensuite, le flux d'air de séchage est mis en circulation dans la gaine 11. L'air fortement humide provenant du tambour arrive dans la gaine de telle sorte que l'humidité est très importante à l'intérieur de la portion de gaine 11 b en aval du tambour 10.
  • Le capteur 20 placé dans cette portion 11 b de la gaine est sensible à la condensation. Des gouttelettes d'eau se forment à sa surface de telle sorte que la fréquence mesurée en sortie du capteur d'humidité relative 20 a tendance à chuter vers zéro comme illustré sur la figure 5.
  • Afin d'éviter ce phénomène, une étape de régulation est mise en oeuvre, au cours de laquelle le chauffage du capteur d'humidité relative 20 est momentanément réactivé. Ainsi, les résistances 24 sont mises en fonctionnement lorsque la différence entre la fréquence FM de référence pour un air sec et la valeur courante de la fréquence F mesurée en sortie du capteur d'humidité relative 20 est supérieure à une valeur préfixée.
  • Cette valeur préfixée peut être égale à titre d'exemple à 1300 Hz.
  • Cette phase de régulation permet de maintenir la valeur de la fréquence F mesurée en sortie du capteur d'humidité relative 20 au-dessus d'un certain seuil, afin d'éviter la saturation de ce capteur.
  • Lorsque la différence entre la valeur FM de la fréquence associée à un air sec et la valeur courante F de la fréquence mesurée est stabilisée et inférieure à 1300 Hz, l'étape de régulation de la phase B est interrompue.
  • Une phase C est alors mise en oeuvre pour mesurer une valeur de référence pour un air humide en sortie du capteur d'humidité relative.
  • Comme illustré à la figure 5, en pratique, une fois que la phase de régulation n'est plus requise, le capteur d'humidité relative est chauffé de nouveau afin de l'assécher.
  • Lorsque la valeur mesurée F en sortie du capteur est sensiblement stable et commence à augmenter, signifiant que le séchage du linge vient d'être amorcé, on mesure la valeur de la fréquence F en sortie du capteur d'humidité relative pour obtenir une valeur de référence Fm correspondant à un air humide, c'est-à-dire d'environ 95% d'humidité relative.
  • Une étape de calcul peut ensuite être mise en oeuvre pour calculer un écart de référence Δr par différence de la fréquence maximale FM et de la fréquence minimale Fm mesurée respectivement pour un air sec et un air humide : Δr = F M - F m
    Figure imgb0001
  • Ensuite, une phase de suivi de l'évolution de cet écart est mise en oeuvre dans une phase D telle qu'illustré à la figure 5.
  • En pratique, on calcule un écart courant Δ entre la valeur de référence FM mesurée pour un air sec et une valeur courante F mesurée en sortie du capteur d'humidité relative, qui est directement reliée à l'humidité présente dans le flux d'air de séchage au cours du cycle de séchage.
  • Cet écart courant Δ est comparé à l'écart de référence Δr de telle sorte que la détermination d'une fin de cycle de séchage est réalisée lorsque le rapport de l'écart courant Δ sur l'écart de référence Δr a atteint une valeur de seuil prédéterminée comme expliquée précédemment en référence à la figure 4.
  • A titre d'exemples non limitatifs, pour une charge de linge de 5 kg, si la fréquence mesurée pour un air sec FM est approximativement égale à 6450 Hz, et la fréquence mesurée pour un air humide Fm est approximativement égale à 5500 Hz, l'écart de référence Δr est égal à 950 Hz.
  • La Demanderesse a constaté de manière expérimentale que les valeurs seuils associées à chaque taux d'humidité restant pouvaient être égales à:
    • Très humide : Δ = 0,89 Δr
    • Humide : Δ = 0,84 Δr
    • Sec : Δ = 0,73 Δr
    • Très sec : Δ = 0,63 Δr
  • Ces valeurs de seuil de détection sont purement indicatives et dépendent notamment du capteur d'humidité relative utilisé, du type de linge, de la quantité de linge à sécher, .... Les valeurs de seuil de détection sont par exemple comprises entre 0,5 et 0,9.
  • Grâce à la comparaison de l'écart courant Δ et de l'écart de référence Δr, on peut s'affranchir d'un étalonnage dans l'absolu du capteur d'humidité relative 20.
  • Grâce à la présente invention, il est possible de chauffer le capteur d'humidité relative en début d'un cycle de séchage afin d'obtenir une valeur de référence correspondant à un air sec et de permettre la détection de la fin du cycle de séchage à partir de cette valeur de référence. En outre, le phénomène de condensation peut être réduit en évitant l'apparition d'écart important de température entre le capteur et l'air environnant, grâce au chauffage du capteur pendant la phase de régulation décrit précédemment.
  • Bien entendu, de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'exemple de réalisation décrit précédemment sans sortir de cadre de l'invention.
  • En particulier, le procédé de calibrage par chauffage du capteur d'humidité relative pourrait être utilisé dans d'autres applications qu'une machine à sécher le linge.
  • En effet, en chauffant ce capteur, il est possible de le calibrer à tout moment et d'ajuster sa mesure automatiquement.

Claims (13)

  1. Procédé de suivi d'un cycle de séchage mettant en oeuvre un capteur d'humidité relative (20) disposé dans un conduit (11) de circulation d'un flux d'air de séchage, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes :
    - chauffage du capteur d'humidité relative (20) ;
    - mesure d'une valeur de référence (FM) pour un air sec en sortie du capteur d'humidité relative ;
    - arrêt du chauffage du capteur d'humidité relative ; et
    - mise en circulation du flux d'air de séchage.
  2. Procédé de suivi conforme à la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre les étapes suivantes :
    - mesure d'une valeur de référence (Fm) pour un air humide en sortie du capteur d'humidité relative ; et
    - calcul d'un écart de référence (Δr) par différence des valeurs de référence mesurées pour un air sec et un air humide.
  3. Procédé de suivi conforme à la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre les étapes suivantes :
    - calcul d'un écart courant (Δ) entre la valeur de référence (FM) mesurée pour un air sec et une valeur courante (F) mesurée en sortie du capteur d'humidité relative ;
    - comparaison dudit écart courant (Δ) et de l'écart de référence (Δr) ; et
    - détermination d'une fin de cycle de séchage lorsque le rapport de l'écart courant sur l'écart de référence a atteint une valeur de seuil prédéterminée.
  4. Procédé de suivi conforme à l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce qu'il comprend en outre avant ladite étape de mesure d'une valeur de référence pour un air humide, une étape de régulation au cours de laquelle le chauffage du capteur d'humidité relative (20) est mis en oeuvre lorsque la différence entre la valeur de référence (FM) pour un air sec et la valeur courante (F) mesurée en sortie du capteur d'humidité relative est supérieure à une valeur préfixée.
  5. Procédé de suivi conforme à l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la valeur mesurée en sortie du capteur d'humidité relative est une fréquence convertie par un circuit oscillant associé à une cellule capacitive (21), l'impédance de la cellule capacitive variant en fonction de l'humidité relative du milieu environnant.
  6. Procédé de suivi conforme à la revendication 5, caractérisé en ce que l'arrêt du chauffage du capteur d'humidité est réalisé lorsque la variation de la fréquence mesurée est inférieure à 0,25 Hz par seconde.
  7. Procédé de suivi conforme aux revendications 4 et 5, caractérisé en ce que l'étape de régulation est interrompue lorsque la différence entre la valeur de référence (FM) pour un air sec et la valeur courante mesurée (F) est stabilisée et inférieure à 1300 Hz.
  8. Procédé de suivi conforme à la revendication 3, caractérisé en ce que ladite valeur de seuil prédéterminée pour la détermination d'une fin de cycle de séchage dépend d'un taux de séchage demandé par un utilisateur et/ou d'une durée comprise entre le début du cycle de séchage et un instant auquel la valeur courante mesurée en sortie du capteur d'humidité relative a atteint une valeur de seuil prédéfinie.
  9. Capteur d'humidité relative comprenant une cellule capacitive (21), l'impédance de la cellule capacitive (21) variant en fonction de l'humidité relative du milieu environnant ledit capteur, et la cellule capacitive étant associée à un circuit oscillant sur une carte électronique (23), caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de chauffage (24) disposés à proximité de ladite cellule capacitive (21).
  10. Capteur d'humidité relative conforme à la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de chauffage (24) disposés entre la carte électronique (23) et une semelle de fixation (21 a) de ladite cellule capacitive (21) sur la carte électronique (23).
  11. Capteur d'humidité relative conforme à l'une des revendications 9 ou 10, caractérisé en ce que les moyens de chauffage (24) sont constitués d'une ou plusieurs résistances électriques de puissance totale égale à 1W environ.
  12. Machine à sécher le linge comprenant un tambour rotatif (10) destiné à recevoir le linge à sécher et un conduit (11) de circulation d'air de séchage en communication avec le tambour, caractérisée en ce qu'elle comprend un capteur d'humidité relative (20) conforme à l'une des revendications 9 à 11, disposé dans ledit conduit (11b) de circulation d'air de séchage, en aval du tambour (10) relativement au sens de circulation de l'air de séchage.
  13. Machine à sécher le linge, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens adaptés à mettre en oeuvre le procédé de suivi d'un cycle de séchage conforme à l'une des revendications 1 à 8.
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