ITTO20111137A1 - Metodo e dispositivo di controllo della fase di centrifuga in un apparecchio lavabiancheria o lavasciuga, ed apparecchio lavabiancheria che implementa tale metodo. - Google Patents

Description

“METODO E DISPOSITIVO DI CONTROLLO DELLA FASE DI CENTRIFUGA IN UN APPARECCHIO LAVABIANCHERIA O LAVASCIUGA, ED APPARECCHIO LAVABIANCHERIA CHE IMPLEMENTA TALE METODOâ€

DESCRIZIONE

[CAMPO DELL’INVENZIONE]

La presente invenzione si riferisce al settore degli elettrodomestici e in particolare ad un metodo e dispositivo di controllo della fase di centrifuga di un apparecchio lavabiancheria o lavasciuga.

Inoltre, la presente invenzione si riferisce a un apparecchio lavabiancheria o lavasciuga che implementa il metodo della presente invenzione.

[ARTE NOTA]

E’ noto che in un apparecchio lavabiancheria o lavasciuga la velocità di rotazione del cestello in cui si introduce la biancheria da lavare à ̈ variabile e dipende dalle possibilità di selezione del ciclo di lavaggio offerte dall’apparecchio stesso.

La rotazione del cestello à ̈ comandata da un motore ad esempio del tipo a collettore, la cui velocità à ̈ determinata dall’entità di corrente elettrica alternata di alimentazione.

Quest’ultima à ̈ controllata da un circuito elettronico comprendente dispositivi quali ad esempio TRIAC che variano il parametro noto come “phase angle†della corrente alternata di alimentazione del motore, vale a dire abilitano ed interrompono le semionde della corrente alternata in punti diversi, dipendenti dall’energia istantanea da fornire al motore. L’energia istantanea dipende dalla velocità a cui il motore deve girare e dal carico nel cestello.

Si può dire che il motore a parità di velocità da raggiungere richiederà un ammontare di energia che dipende dal carico nel cestello, e non solo dal peso del carico, ma anche dal tipo di carico, vale a dire dalla caratteristica di maggiore o minore ritenzione di acqua della biancheria in lavaggio, e dalla sua distribuzione all’interno del cestello. Quest’ultima caratteristica assume particolare rilievo nella fase di centrifuga in cui la velocità di rotazione del cestello diventa sensibilmente superiore a quella delle fasi precedenti del ciclo di lavaggio.

Infatti nella fase di centrifuga un eventuale sbilanciamento del carico, vale a dire una sua collocazione non simmetrica all’interno del cestello, crea effetti di rumore, aumento dei consumi, usura di componenti, per arrivare anche a situazioni di rotture.

Questi effetti si accentuano in particolare all’aumentare della velocità di centrifuga, e/o all’aumentare del carico: vi sono apparecchi lavabiancheria che accettano carichi anche maggiori di 5 Kg, oppure con cestello di diametro elevato, o con capacità anche di 70 litri; in tali apparecchi c’à ̈ una maggiore probabilità che il carico assuma una disposizione critica.

Nasce quindi l’esigenza di tentare di ovviare alle situazioni di sbilanciamento del carico nella fase di centrifuga.

E’ noto un procedimento di controllo dello sbilanciamento del carico, che prevede di effettuare sotto-fasi di misura dello sbilanciamento del carico ad una velocità di “satellizzazione†, ad esempio pari ad 88 rpm, relativamente bassa rispetto alle velocità di centrifuga, ma sufficiente a mantenere i capi in condizioni di “satellizzazione†, ovvero aderenti al cestello. Tale sotto-fase di misura dello sbilanciamento viene tipicamente eseguita prima dell’avvio della fase di centrifuga, ed in caso si rilevasse uno sbilanciamento si possono attivare procedure di ridistribuzione del carico; la sotto-fase di misura dello sbilanciamento viene anche eseguita nel corso della fase di centrifuga, interponendola tra sotto-fasi a velocità crescente per rivalutare lo sbilanciamento nel corso della centrifuga, potendo la condizione di sbilanciamento insorgere dinamicamente ad esempio per effetto della estrazione di acqua dai capi. Ad esempio, in una fase di centrifuga che preveda almeno due sotto-fasi con diverse velocità di rotazione del cestello, una iniziale (ad esempio di 600 rpm) ed almeno una successiva di valore maggiore (ad esempio 800-1000 rpm), al termine della prima fase a velocità inferiore viene rallentata la rotazione del cestello, fino alla suddetta velocità di satellizzazione di 88 rpm a cui si effettua un nuovo controllo di sbilanciamento; in base all’esito di tale controllo, se si rileva sbilanciamento si riprende la centrifuga limitandone la velocità al valore precedentemente raggiunto altrimenti, se non si rileva sbilanciamento, si incrementa la velocità al valore maggiore corrispondente alla seconda sotto-fase.

Questo procedimento noto però non garantisce l’ottenimento di condizioni ottimali di riduzione o eliminazione del fenomeno dello sbilanciamento, né risulta efficiente in assenza di sbilanciamento. Infatti, La Richiedente ha rilevato che la misura dello sbilanciamento a bassa velocità pari a quella di satellizzazione di 88 rpm può essere non rappresentativa di quanto avviene alle velocità di centrifuga; il procedimento noto presenta l’ulteriore inconveniente che, in assenza di sbilanciamento, si spreca tempo ed energia nell’eseguire la sotto-fase di misura che non sarebbe necessaria.

E’ quindi necessario risolvere problemi su esposti legati all’efficienza della procedura di controllo della sbilanciamento del carico nella fase di centrifuga di un apparecchio lavabiancheria o lavasciuga.

[OBIETTIVI E SINTESI DELLA INVENZIONE]

Scopo della presente invenzione à ̈ quello di risolvere i problemi sopra descritti.

E’ scopo della presente invenzione quello di presentare un metodo di controllo della fase di centrifuga di un apparecchio lavabiancheria o lavasciuga in modo da garantire la massima efficienza energetica e minimizzare le condizioni di sbilanciamento del carico all’interno del cestello, ottimizzando quindi i consumi energetici dell’apparecchio e minimizzando rumore ed oscillazioni.

E’ anche scopo della presente invenzione presentare un apparecchio lavabiancheria o lavasciuga che comprende un dispositivo per l'attuazione del metodo di controllo della fase di centrifuga oggetto della presente invenzione.

In particolare à ̈ oggetto della presente invenzione, in accordo con la rivendicazione 1, un metodo di controllo della fase di centrifuga di un apparecchio lavabiancheria o lavasciuga, detto apparecchio comprendente un motore che comanda la rotazione di un cestello atto ad ospitare un carico al suo interno, detta fase di centrifuga comprendendo una o più velocità di rotazione del cestello, detto metodo comprendente un controllo della condizione di sbilanciamento di detto carico, basato sul confronto del valore istantaneo di phase-angle con uno o più valori di soglia, detta condizione di sbilanciamento essendo verificata nelle condizioni sotto soglia.

Questi ed altri scopi della presente invenzione sono raggiunti mediante un metodo ed un relativo apparecchio refrigerante incorporanti le caratteristiche delle rivendicazioni allegate, le quali formano parte integrante della presente descrizione.

[BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI]

Un esempio di realizzazione preferito e vantaggioso del metodo della presente invenzione viene qui di seguito descritto a titolo esemplificativo e non limitativo, con riferimento alla figura 1 allegata, che mostra andamenti nel tempo di tipo noto di grandezze caratteristiche della fase di centrifuga, quali il phase-angle ed il numero giri rpm, in due situazioni tipiche.

[DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL’INVENZIONE]

In figura 1 sono mostrati andamenti del phase-angle e del numero giri rpm del cestello, in due casi tipici noti di attuazione della fase di centrifuga, in funzione della disposizione del carico all'interno del cestello, a parità di bilanciamento iniziale del carico.

La centrifuga viene attuata con regimi successivi di velocità angolare 600, 800, 1000 e 1200 rpm. Tra le fasi a 800 e 1000 rpm viene attuato in entrambi i casi un procedimento noto di controllo dello sbilanciamento del carico come su descritto.

Nei grafici riportati un valore alto dell’angolo di fase corrisponde ad una richiesta di energia bassa da parte del motore e viceversa. Il dato di phase-angle riportato corrisponde al tempo di off del TRIAC espresso in µs, nel semiperiodo di 10 ms corrispondente - ad una semionda della corrente elettrica alternata di alimentazione. Come noto un TRIAC à ̈ un componente elettronico utilizzato in questo caso per interrompere o meno le fasi della corrente alternata.

All'inizio della centrifuga la velocità angolare aumenta progressivamente da zero fino alla prima velocità stabile (600 rpm) con un andamento del phase-angle molto discontinuo con ampie oscillazioni. Al punto A si nota che l’angolo di fase Ph angle1 del primo caso corrispondente al numero giri rpm1 à ̈ sensibilmente maggiore (circa 2500 punti) rispetto all’angolo di fase Ph angle2 (punto B) corrispondente alla curva rpm2 del secondo caso. Ciò significa che la situazione del caso 1 à ̈ migliore (relativamente a efficienza, rumorosità, vibrazioni e consumo) rispetto a quella del caso 2.

Quindi, durante uno stesso step di centrifuga, a parità di carico in macchina, si possono avere comportamenti diversi a seconda del grado di sbilanciamento del carico, di fatto nullo nel primo caso di cui sopra, rilevante nel secondo.

Questo andamento negativo della curva Ph angle2 viene mantenuto per tutto lo svolgimento della centrifuga e si può notare come anche in corrispondenza dei punti A1-B1 si noti una differenza dell’angolo di fase che a 1000 rpm “pesa†per circa 400 punti (che corrispondono a circa 400 µs) e che alla velocità massima diventano circa 2600: in questo caso (punto B2) il TRIAC à ̈ completamente chiuso cioà ̈ sta fornendo la massima energia disponibile mentre nell’altro caso (punto A2) sta lavorando a circa il 75%.

Il risultato à ̈ che la centrifuga corrispondente al secondo caso, vedasi la curva rpm2, non consente di raggiungere la massima velocità angolare del cestello, peraltro con un consumo energetico che in queste condizioni corrisponde ad una differenza di potenza assorbita di circa 250W in più rispetto alla centrifuga del primo caso che invece raggiunge nell’ultima sotto-fase il valore target di 1200 rpm, come si vede dalla curva rpm1.

Nel caso 1 di quasi assenza di sbilanciamento la fase intermedia di controllo dello sbilanciamento parrebbe inutile, mentre nel caso 2 questo controllo appare inefficace, in quanto il phase angle assume valori bassi anche nelle fasi successive con consumi che rimangono elevati, indicando che lo sbilanciamento persiste.

E' quindi chiaro che un ottimale controllo delle condizioni di bilanciamento del carico consentirebbe di incrementare l'efficienza energetica, e ridurre, rumorosità, vibrazioni e consumo.

Il metodo di controllo della fase di centrifuga di un apparecchio lavabiancheria o lavasciuga secondo l'invenzione si basa su misura e controllo del phase-angle durante tutta la fase di centrifuga.

Al fine del mantenimento in rotazione del cesto alla velocità prevista, à ̈ necessario fornire una energia tanto maggiore quanto più il carico à ̈ distribuito in modo non omogeneo, quindi tanto più à ̈ sbilanciato o disallineato, e questo può essere continuamente monitorato durante tutte le fasi di centrifuga a differenti velocità, mediante il monitoraggio dell’angolo di fase.

Come da tecnica nota, prima dell’inizio della centrifuga, à ̈ previsto un controllo di bilanciamento a bassa velocità, ad esempio 88 rpm (che quindi precede temporalmente quanto rappresentato in Fig. 1).

Come si può vedere anche dalla figura 1 su riportata, all’inizio di una sotto-fase a velocità di centrifuga, la curva di phase-angle e di corrispondente potenza elettrica erogata presenta ampie oscillazioni che tendono a ridursi e stabilizzarsi nel seguito della rotazione alla determinata velocità. I valori iniziali di phase angle non vengono presi in considerazione, in quanto soggetti a forti oscillazioni. Dopo un determinato tempo iniziale di transitorio tollerato (ad esempio 30 s), essendosi stabilizzato il valore di phaseangle, esso può essere misurato e confrontato con un valore di soglia.

Detto valore di soglia à ̈ funzione della velocità a cui viene eseguito il controllo, della struttura della macchina (volume, diametro, profondità del cestello) e del modello di motore utilizzato.

Al di sopra della soglia, si considera che il carico sia bilanciato a quella velocità: ad esempio una prima velocità può essere di circa 500-600 rpm. In tal caso si può evitare di eseguire l'operazione di controllo di bilanciamento a velocità di satellizzazione. La centrifuga può continuare col passaggio allo step di velocità maggiore successivo (ad esempio 800 rpm) se erano previste più velocità, oppure continuare il ciclo fino alla fine della centrifuga se era prevista una sola velocità.

Se invece la condizione à ̈ sotto la soglia, si considera che il carico sia in condizione di sbilanciamento, allora viene interrotta la rotazione a quella velocità ed eseguita un'operazione di ridistribuzione, ad esempio di tipo noto consistente nel fare ruotare il cestello alternativamente avanti e indietro a bassa velocità (ad esempio 45 rpm) alcune volte, ad esempio tre volte. Quindi si ripete la centrifuga controllando il phase-angle come sopra. Se ora risulta sopra soglia, si considera che ora il carico sia bilanciato a quella velocità, e la centrifuga può continuare col passaggio allo step di velocità maggiore successivo (ad esempio 1000 rpm) se era prevista una ulteriore velocità più elevata, oppure continuare il ciclo fino alla fine della centrifuga se la velocità raggiunta era quella massima. Questa successione di operazioni di controllo e ridistribuzione viene ripetuta al più per un numero massimo di volte, ad esempio tre. Se dopo tali ripetizioni il carico à ̈ ancora considerato sbilanciato si completa la centrifuga alla velocità attuale senza ulteriori accelerazioni, in quanto si considera una condizione di sbilanciamento irrecuperabile.

Se si prosegue, alla fase di velocità maggiore successiva, si possono ripetere le operazione di controllo descritte per la fase precedente. Oppure se il programma di centrifuga prevede due sole velocità si prosegue alla seconda velocità senza ulteriori soste fino al termine.

Se il programma di centrifuga prevede più di due velocità, la maggiore velocità attuata nell’ultima fase à ̈ di solito di valore elevato (ad esempio 1600 rpm): allora in questo caso , se il controllo aveva dato esito positivo nelle fasi precedenti, in questa ultima fase il controllo dello sbilanciamento può essere evitato. Viene comunque mantenuto attivo il controllo del Phase Angle ed il confronto con un corrispettivo valore di soglia in modo da fermare la centrifuga se si rilevano condizioni troppo al limite per la struttura.

Rispetto alla procedura di controllo del bilanciamento del carico nota, in cui il controllo viene eseguito a velocità fissa ed in modo sistematico al termine di prefissate sotto-fasi, la procedura della presente invenzione consente una ottimizzazione dei tempi e dei consumi. Infatti se le verifiche di bilanciamento del carico danno esito positivo, si ottiene una velocizzazione di tutta la centrifuga non rallentando la macchina fino alla velocità di satellizzazione, ottenendo anche un risparmio energetico rilevante. Al contrario, se la verifica di bilanciamento del carico, effettuata a velocità di centrifuga, dà esito negativo persistente, si interrompe la centrifuga o la si limita alla velocità a cui il controllo ha dato esito negativo, riducendo il rumore e le oscillazioni prodotte che sono proporzionali alla velocità angolare, e riducendo pure le probabilità di guasti per usure dei componenti.

La realizzazione del dispositivo di controllo per l’attuazione del metodo come su descritto non costituisce problema per il tecnico del ramo, il quale avrà a disposizione alternative sia hardware che software. I rilevatori di phase-angle e di velocità di rotazione del motore e del cestello sono di tipo noto e normalmente già presenti nell’apparecchio.

Le fasi del metodo possono essere realizzate tramite un controllore di tipo noto dal punto di vista hardware. Dal punto di vista software, il metodo di controllo della presente invenzione può essere vantaggiosamente realizzato tramite un programma per elaboratore, che comprende mezzi di codifica per la realizzazione di uno o più passi del metodo, quando questo programma à ̈ eseguito su di un elaboratore. Pertanto si intende che l’ambito di protezione si estende a detto programma per elaboratore ed inoltre a mezzi leggibili da elaboratore che comprendono un messaggio registrato, detti mezzi leggibili da elaboratore comprendendo mezzi di codifica di programma per la realizzazione di uno o più passi del metodo, quando detto programma à ̈ eseguito su di un elaboratore.

E’ chiaro che molte varianti sono possibili all’uomo esperto del settore senza per questo fuoriuscire dall’ambito di protezione quale risulta dalle rivendicazioni allegate.

Tuttavia, anche queste forme di realizzazione non esulano dall’ambito di protezione della presente invenzione.

Claims (7)

1. RIVENDICAZIONI 1. Metodo di controllo della fase di centrifuga di un apparecchio lavabiancheria o lavasciuga, detto apparecchio comprendente un motore che comanda la rotazione di un cestello atto ad ospitare un carico al suo interno, detta fase di centrifuga comprendendo una o più velocità di rotazione del cestello, detto metodo comprendente un controllo della condizione di sbilanciamento di detto carico, basato sul confronto del valore istantaneo di phase-angle con uno o più valori di soglia, detta condizione di sbilanciamento essendo verificata nelle condizioni sotto soglia.
2. 2. Metodo secondo la rivendicazione 1, in cui detta fase di centrifuga comprende una o più velocità di rotazione del cestello, il metodo comprendente, ad una prima di dette una o più velocità di rotazione, una successione di fasi di: - eseguire una valutazione di detto valore istantaneo del phase-angle, e confronto con un primo di detti valori di soglia; - se detto valore istantaneo à ̈ sopra soglia, nel caso di centrifuga ad una sola velocità, proseguire fino al termine della centrifuga, nel caso di più velocità passare ad un valore di velocità successivo; - se detto valore istantaneo à ̈ sotto soglia, eseguire un'operazione di ridistribuzione del carico, e poi ripetere detta successione di fasi almeno una volta.
3. 3. Metodo secondo la rivendicazione 2, in cui se detta ripetizione di detta successione di fasi per un numero di volte pari a tre fornisce detto valore istantaneo sotto detta prima soglia, detta fase di centrifuga à ̈ terminata.
4. 4. Metodo secondo la rivendicazione 2, in cui nel caso di passaggio a detto valore di velocità successivo, detta successione di fasi à ̈ ripetuta a detto valore di velocità successivo tramite confronto con un secondo valore di soglia.
5. 5. Metodo secondo la rivendicazione 1 o 2 o 3, in cui detta valutazione del valore istantaneo del phase angle inizia dopo un determinato tempo di transitorio dall'inizio della rotazione del cestello ad una corrispondente velocità, quando le oscillazioni di detto valore istantaneo si riducono e diventano di entità stabile.
6. 6. Dispositivo di controllo della fase di centrifuga di un apparecchio lavabiancheria o lavasciuga, comprendente mezzi per l'attuazione di ognuna di dette fasi del metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 5.
7. 7. Apparecchio lavabiancheria o lavasciuga comprendente un dispositivo di controllo della fase di centrifuga come nella rivendicazione 6.