ITMI971598A1

ITMI971598A1 - Sistema di ventilazione per apparecchi elettrici di cottura di alimenti comprendenti un piano di cottura e un forno

Info

Publication number: ITMI971598A1
Application number: IT97MI001598A
Authority: IT
Inventors: Luca Frasnetti; Adriano Scaburri; Davide Cabri
Original assignee: Whirlpool Co
Priority date: 1997-07-04
Filing date: 1997-07-04
Publication date: 1999-01-04
Also published as: EP0889672B1; PT889672E; ES2200239T3; ITMI971598A0; EP0889672A3; DE69814745T2; EP0889672A2; DE69814745D1; IT1292485B1; ATE241252T1; US6097000A

Description

Descrizione di un brevetto d'invenzione

La presente invenzione si riferisce ad un sistema di ventilazione per apparecchi elettrici di cottura di alimenti comprendenti un piano di cottura ed un forno. Il sistema prevede l’uso di un ventilatore posto nello spazio o vano di tale apparecchio composito compreso tra piano di cottura e forno. La funzione del ventilatore è quella di attivare in tale vano una circolazione d'aria intesa a migliorare l'affidabilità dei componenti elettronici, che vi sono posti e che servono al controllo del piano di cottura e del forno.

Scopo precipuo della presente invenzione è quello di realizzare un sistema di ventilazione che consente di calibrare la ventilazione in funzione della utilizzazione dell'apparecchio.

Un altro scopo della presente invenzione è quello di realizzare un sistema di ventilazione che consenta di ridurre il fastidio (rumore) che un inutile eccesso di ventilazione comporta per l'utente.

Un altro scopo ancora della presente invenzione è quello di realizzare un sistema di ventilazione che tenendo conto delle condizioni operative dell’apparecchio calibra in modo ottimale la extraventilazione al termine dell'uso dell 'apparecchio.

Questi scopi, oltre ad altri che meglio risulteranno dalla descrizione dettagliata che segue vengono raggiunti da un sistema conforme agli insegnamenti contenuti nelle annesse rivendicazioni .

L'invenzione sarà meglio compresa dalla lettura della descrizione dettagliata che segue, fatta a puro titolo esemplificativo e quindi non limitativo, di una sua forma di realizzazione illustrata nei disegni annessi, in cui:

la fig. 1 mostra schematicamente una vista frontale dell'apparecchio composito con alcune parti o componenti interni riprodotti con linee a tratti interrotti;

la fig. 2 mostra in modo ancora più schematica e parzialmente in sezione una vista laterale dell'apparecchio composito;

la fig. 3 mostra schematicamente il circuito elettrico/elettronico dell'apparecchio composito; la fig. 4 mostra un diagramma di flusso semplificato e parziale relativo al funzionamento dell’apparecchio .

L'apparecchio rappresentato comprende un involucro o corpo esterno 1 che comprende un piano di cottura elettrico 2, in particolare (nell'esempio) in vetroceramica un sottostante forno elettrico 3, ed un cruscotto 4 con una serie di manopole d'impostazione 5a,b,c,d,e ed f relative, le 5a,b, al semisezionamento del forno e, le 5c,d, e ed f al funzionamento del piano di cottura. In questo esempio, si suppone di avere nel piano di cottura 2 quattro elementi di riscaldamento convenzionali 6a,b,c e d, ciascuno attivato dalle citate manopole (5c,d,e ed f) a ciascuno dei quali è posto in serie un interruttore di sicurezza 25 (klixon) che apre il circuito di alimentazione al raggiungimento di una temperatura pericolosa per la lastra 2A convenzionale di cui è dotato il piano di cottura 2.

La manopola 5a serve, in questo esempio, ad accendere e spegnere il forno in concomitanza con la selezione della temperatura fatta attraverso la manopola termostatica 5b, cioè ad alimentare o meno una resistenza 7A posta in esso ed eventualmente un ventilatore, non rappresentato, nel caso che il forno sia del tipo ventilato; la manopola 5b invece serve ad impostare la temperatura voluta del forno. La temperatura effettiva viene rilevata da un sensore 7 posto nel forno.

Tra forno e piano di cottura 2 nell'involucro 1 è presente un vano o intercapedine 9 ove è posto un ventilatore tangenziale a velocità variabile 8 ed i componenti elettronici di gestione ed alimentazione dell 'apparecchio.

Tali componenti elettronici sono: un modulo elettronico di potenza 10 ed una interfaccia utente pure elettronica 11.

Il ventilatore 8, quando è in funzione, attiva nella intercapedine 9 una circolazione d'aria, i cui percorsi sono indicati dalle frecce di fig. 2, limitando la temperatura dal vano 9. La corrente d'aria, in particolare, entra nel vano stesso da aperture dorsali 12 e frontali 13, investe i componenti elettronici 10,11, in parte percorre il piano di cottura 2 (attraversando, in ingresso, opportuni fori 14 previsti nella faccia inferiore del piano di cottura stesso e, in uscita, fori centrali 15 fronteggienti l'aspirazione del ventilatore) e si scarica all'esterno attraverso un condotto di mandata 16.

Il modulo di potenza 10 e l'interfaccia utente 11 sono collegati tra loro tramite una comunicazione seriale 20 che permette lo scambio reciproco d'informazioni relative al sistema. Il modulo di potenza 10 è gestito secondo un programma, basato ad esempio su logiche fuzzy o convenzionali, in grado di stimare la temperatura della convenzionale lastra di vetro 2A del piano di cottura 2 basandosi sulla energia erogata dal singolo elemento riscaldante (6a,b,c,d). Questa informazione di temperatura viene usata all'interno dello stesso modulo di potenza 10 per adattare i cicli di pilotaggio della resistenza o delle resistenze 6a,b,c e d in modo da limitare la temperatura della lastra di vetro 2A ad un valore di sicurezza ed affidabilità impostato. Attraverso la comunicazione seriale 20 questa informazione viene trasferita alla interfaccia utente 11 in modo da consentirle di conoscere le condizioni termiche della lastra 2A, sia in riscaldamento che in raffreddamento. Attraverso questa stessa comunicazione seriale 20 l'interfaccia utente 11 trasmette al modulo di potenza le informazioni relative alla posizione delle manopole 5c,d,e ed f (riguardanti quale o quali degli elementi di riscaldamento 6a,b ecc. sono accesi e qual' è la potenza termica che questi debbono erogare).

L’interfaccia utente il è funzionalmente connessa con la manopola 5b in modo da poter compiere l’analisi dei cicli on/off, in particolare l’analisi dei rapporti tra i periodi di on e off (ciclo di lavoro = duty cycle) eseguiti dal termostato connesso al sensore 7. Tale collegamento consente all'interfaccia utente 11 di stimare con sufficiente approssimazione (sia in riscaldamento che in raffreddamento) le condizioni termiche dell'ambiente circostante il forno, cioè del vano 9 ove sono posti il modulo di potenza 10 e l'interfaccia utente 11 e dove va limitata la temperatura tramite il ventilatore 8.

Le informazioni termiche ricevute dal piano di cottura 2 (o meglio dal modulo di potenza 10} e quelle stimate relative al forno 3 consentono all'interfaccia utente 11 di attuare una gestione del ventilatore a velocità variabile 8 calibrata sulle esigenze reali di raffreddamento del vano 9.

Ogni volta che il o gli elementi di riscaldamento 6a,b... del piano di cottura 2 vengono accesi per rotazione della o delle relative manopole 5c,d,e ed f l'interfaccia utente 11 agisce (fig. 3) su una sezione elettronica 30 di comando del ventilatore 8 pilotandone la velocità di rotazione in funzione della potenza termica erogata dagli elementi di riscaldamento 6a,b....del piano di cottura 2; in particolare, se la potenza totale erogata supera un certo valore, il ventilatore viene pilotato alla velocità massima; se invece è al disotto di tale valore l'interfaccia utente lo pilota ad una velocità ridotta. Al termine della cottura, quando la manopola viene riportata a zero, il modulo di potenza 10 informa l'interfaccia utente 11 dello stato di raffreddamento della lastra di vetro 2A e l'interfaccia, in base a tale informazione, decide per quanto tempo ancora il ventilatore deve funzionare ad un numero di giri ridotto (extraventilazione). Tale extraventilazione successiva allo spegnimento del piano di cottura consente di prevenire risalite inerziali di temperatura che altrimenti si verificherebbero se il ventilatore venisse spento concomitantemente allo spegnimento del piano di cottura.

Per quello che riguarda il forno, ogni volta che viene acceso (rotazione della manopola di selezione 5a su una qualunque posizione diversa da zero), viene forzato il funzionamento del ventilatore 8 a pieni giri attraverso il comando, per bypass attraverso la linea 40 (fig. 3), della sezione elettronica 30 di comando del ventilatore 8 che manualmente è attivato dall'interfaccia utente 11 come sopra indicato. Quando poi viene selezionata la temperatura di funzionamento del forno (tramite la manopola 5b) l'interfaccia utente 11 comincia la analisi dei cicli di attivazione e non della resistenza 7A; da tale analisi viene dedotta la temperatura ambiente della zona 9. Allo spegnimento del forno, il bypass 40 viene disattivato e il controllo del ventilatore 8 torna alla interfaccia utente 11 che gestisce la durata e l'intensità della extraventilazione (per motivazioni analoghe a quelle sopra descritte per il piano di cottura 2) in funzione delle condizioni operative cumulative "lette", in pratica, sulla resistenza 7A del forno durante il funzionamento.

Per ottenere la o le velocità ridotte del ventilatore 8 gestite dalla interfaccia utente 11, si ricorre alla sezione elettronica 30 la quale pud, prevedere un triac (o simile interruttore elettronico) posto in serie al motore del ventilatore 8. Il motore può essere alimentato dalla rete ed essere del tipo monofase ad induzione. Alla porta del triac arriva un segnale ad onda quadra (sincronizzato con il passaggio di zero-zero Crossing) con frequenza, ad esempio, di 5Hz e duty cycle ( ciclo di lavoro) variabile dal 20 al 100% imposto dall'interfaccia utente il. Con tale pilotaggio si ottiene di alimentare il motore alla piena tensione di rete solo durante il ciclo di "on" della onda quadra di pilotaggio, mentre durante il ciclo di "off" il motore viene scollegato dalla rete (e quindi non è alimentato). Questo modo di operare pud essere visto come un continuo accendere e spegnere molto velocemente il motore, accensioni e spegnimenti i quali, uniti alla inerzia del motore e della parte meccanica del ventilatore, consentono allo stesso di portarsi ad un regime di giri medio inferiore a quello nominale.

Inoltre, per assicurare l'avviamento del motore in qualunque condizione di tensione e temperatura, il segnale di pilotaggio inviato alla porta del triac viene preceduto, nei momenti di accensione, da un segnale di attivazione continua di 5 secondi (valore indicativo): tale attivazione prolungata a piena potenza, consente al motore di eseguire lo spunto in qualunque condizione operativa prevista dai limiti normativi.

Il diagramma di flusso, schematico e parziale esemplificato di fig. 4 illustra ulteriormente l'invenzione. Quando una manopola (5c,d e ed f) relativa al piano di cottura 2 viene portata in posizione di 0 (cioè di off del relativo elemento di riscaldamento 6a,b,c e d), viene controllato se la temperatura stimata (dal modulo di potenza 10) della lastra di vetro 2A del piano di cottura è maggiore o eguale ad una temperatura prefissata di sicurezza per la lastra di vetro 2A del piano di cottura. Se è maggiore il ventilatore viene fatto ancora girare, ma a velocità ridotta.

Se è minore il ventilatore viene disattivato (la parte fino a qui interessata del diagramma di flusso è quella a destra nella fig. 4).

Nel caso in cui le manopole relative al piano di cottura 2 siano invece in una posizione attiva (lato sinistro di fig. 4), se tale posizione comporta una potenza erogata superiore ad un valore P il ventilatore viene fatto girare alla massima velocità, in caso contrario a velocità più bassa.

Vantaggi ottenuti grazie al sistema sopra descritto :

Il modo operativo descritto consente di calibrare la ventilazione necessaria alla affidabilità dei componenti nel piano, in funzione della utilizzazione del piano di cottura o nel forno. Questa calibrazione della ventilazione viene recepita dall'utente come una riduzione generale del rumore e dei flussi d'aria prodotti dall'apparecchio e convolge anche la durata e l'intensità della extraventilazione.

La calibrazione della extraventilazione basata su stime della temperature ottenute eseguendo delle elaborazioni sulle energie erogate, consente di ottenere la funzione desiderata senza l'aggiunta di sensori (quindi con costo aggiuntivo zero).

E' stata descritta una forma di realizzazione del trovato in cui il piano di cottura è del tipo in vetroceramica o similare e presenta il piano d'appoggio per i contenitori di alimenti o lastra 2A in tale materiale. L'invenzione però si applica anche agli apparecchi in cui il piano di cottura comprende elementi di riscaldamento in vista su di esso e che si ergono da una superficie in vetroceramica o similare. Anche tale applicazione è da ritenersi quindi ricadere nell’ambito del presente documento.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Sistema di ventilazione per apparecchi elettrici (1) di cottura di alimenti comprendenti un piano di cottura (2) ed un forno (3) con un ventilatore (8) posto in un vano (9) tra i due onde attivare una circolazione d'aria per il raffreddamento di componenti elettronici (10,11) che presiedono al funzionamento del forno, caratterizzato dal fatto che il ventilatore (8) è a velocità variabile la quale velocità è calibrata in funzione della utilizzazione dell'apparecchio.
2. Sistema secondo la rivendicazione 1 in cui il piano d'appoggio del piano di cottura è in vetroceramica o similare oppure in cui il piano suddetto dove si ergono gli elementi di riscaldamento è in vetroceramica o similare, in cui i componenti elettronici (10,11) comprendono un modulo di potenza (10) per gestire il piano di cottura ed in grado di stimare le temperatura della lastra (2A) del piano di cottura (2) basandosi sulla energia erogata dal piano di cottura (2), ed un ulteriore modulo elettronico (11), colloquiante con quello di potenza ed atto a conoscere la condizione operativa del forno ed a stimare le condizioni termiche del vano (9) in cui i due moduli (10,11) sono posti.
3, Sistema secondo le rivendicazioni precedenti, in cui il secondo modulo (11) attua una gestione del ventilatore (8) calibrata sulle esigenze reali di raffreddamento sulla base delle condizioni termiche del vano (9) e del piano di cottura (2).
4. Sistema secondo le rivendicazioni precedenti, in cui l'accensione del forno (3) impone al ventilatore (8) la massima velocità di rotazione e l'impostazione della temperatura operativa del forno (3) da corso all'analisi dei cicli di accensione e spegnimento del forno tale da permettere di dedurre la temperatura del vano (9) in modo che il secondo modulo (11) gestisca la durata della extraventilazione allo spegnimento del forno (3), 5. sistema secondo le rivendicazioni precedenti, in cui al motore del ventilatore (8) è posto in serie un interruttore statico pilotato ad onda quadra a frequenza inferiore a quella della rete che lo alimenta e a ciclo operativo (duty cycle) variabile imposto dal secondo modulo (11),