СПОСОБ СУШКИ БЕЛЬЯ И МАШИНА ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ТАКОГО СПОСОБА Российский патент 2005 года по МПК D06F58/28 

Настоящее изобретение относится к способу сушки белья и к машине для сушки белья в соответствии с таким способом.

Как известно, некоторые типы бытовых электроприборов обладают способностью сушить белье после стирки; как правило, такие электроприборы называют машинами для стирки и сушки, выполняющими стирку белья с его последующей сушкой, и машинами для сушки белья, которые предусмотрены только для сушки белья.

Такие машины имеют барабан, предназначенный для загрузки белья, подлежащего сушке, который выполнен с возможностью вращения в течение заданного (заранее установленного) времени с определенной скоростью, тогда как подогретый воздух вводят в бак, в котором вращается барабан; скорость вращения барабана в течение сушки относительно мала, как правило, составляет приблизительно 55 оборотов в минуту; время сушки, как правило, устанавливают вручную посредством специально предназначенного устройства выдержки времени, соответствующего определенным потребностям пользователя (то есть по существу в функции от степени обезвоживания, которой требуется достичь при сушке, и типа обезвоживаемого белья).

Для сушки белья в баке, в котором вращается барабан, должна поддерживаться определенная "установившаяся" температура, как правило, составляющая приблизительно 130°С; для этой цели машину предусматривают с соответствующей системой циркуляции и нагрева воздуха, содержащей нагнетательный вентилятор, одно или более электрических сопротивлений и конденсирующие средства для влажного воздуха, всасываемого из бака.

Схематически влажный воздух в бак всасывают через впускной патрубок нагнетательного вентилятора, вдоль которого также расположены конденсирующие средства; одно или более электрических сопротивлений, предусмотренные вдоль подающей стороны нагнетательного вентилятора, нагревают обезвоженный воздух перед его повторным введением в бак.

Более обычные системы имеют только одно электрическое сопротивление для нагрева воздуха, причем мощность электрического сопротивления выбирают по существу необходимой для поддержания установившейся температуры, составляющей в среднем приблизительно 130°С.

Такой вариант осуществления схематически иллюстрируется, например, на фиг.1.

На этом чертеже ссылочными индексами L и N показаны фаза и нейтральный провод электропитания от сети переменного тока напряжением 220 В, а ссылочным индексом R показан вышеупомянутый нагревательный элемент или электрическое сопротивление, например, мощностью 1000 Вт.

Нагревательный элемент R приводится в действие посредством соответствующего электрического переключателя С; в случае машин, снабженных электромеханической системой управления, таким переключателем является контакт таймера, тогда как для машин, предусмотренных с электронной системой управления, он может состоять из подвижного контакта соответствующего реле.

Ссылочным индексом Т указано термореле известного типа, соединенное последовательно с нагревательным элементом R, которое препятствует достижению потенциально опасных температур в баке машины; допустим, что верхний предел вмешательства термореле Т составляет 140°С. При запуске программы сушки переключатель С находится в замкнутом положении и сохраняется в этом состоянии в течение выполнения всей программы так, чтобы обеспечивать подачу электропитания к нагревательному элементу R; в случае превышения пороговой температуры термореле прерывает подачу электропитания к нагревательному элементу R и при необходимости активирует его вновь, если фактическая температура, детектируемая термореле Т, опускается ниже нижнего предела вмешательства последнего.

Система, иллюстрируемая на фиг.1, представляет простую экономичную систему, но имеющую плохие эксплуатационные характеристики.

Первым недостатком системы, иллюстрируемой на фиг.1, является то, что управление подачей электропитания к нагревательному элементу R обеспечивается с помощью электромеханического термореле, которое, как правило, имеет высокий порог срабатывания или гистерезис.

Эта проблема становится ясной полагая, например, что, чем выше загрузка белья, подлежащего сушке, в барабане машины, тем больше будет увеличение объема белья в барабане в течение технологического процесса сушки, прежде всего после начальной фазы (то есть, когда белье еще очень мокрое и слипается друг с другом); следовательно, пространство в баке для подогретого воздуха уменьшается, вызывая, таким образом, увеличение температуры. Как результат, в определенное время осуществления программы сушки температура воздуха в баке неизбежно превысит порог вмешательства термореле Т; как указано выше, термореле, обычно используемые для этой цели имеют высокий порог срабатывания.

При превышении пороговой температуры, как указано выше, в этом случае имеющей величину 140°С, термореле Т прерывает подачу электропитания к нагревательному элементу R путем размыкания одного из его контактов и температура бака будет постепенно уменьшаться. Прежде, чем электрический контакт термостата Т снова замкнется для того, чтобы вновь обеспечивать подачу электропитания к нагревательному элементу R для продолжения программы сушки, температура воздуха в баке уменьшается до приблизительно 110°С из-за указанного высокого порога срабатывания.

Даже в том случае, если уменьшение температуры в баке осуществляется относительно быстро, то ясно, что система, описанная со ссылкой на фиг.1, не является очень эффективной, из-за напрасной траты времени и тепловой энергии, прежде всего, принимая во внимание, что в процессе осуществления программы сушки, в частности, в случае высокой загрузки белья, электрический контакт термостата Т будет принудительно подвергаться воздействию множества циклов размыкания/замыкания.

Другим недостатком, относящимся к решению, иллюстрируемом на фиг.1, является то, что нагревательный элемент R специально имеет величину для поддержания номинальной температуры сушки, то есть указанной температуры 130°С.

Однако вследствие этой величины начальная фаза сушки, в течение которой осуществляется повышение температуры до номинального ее значения, требует относительно продолжительного времени, то есть обеспечивает дополнительный неблагоприятный элемент системы.

Как показано на фиг.2, для устранения вышеуказанных недостатков были предложены стиральные машины и/или сушильные машины, снабженные двумя электрическими сопротивлениями или нагревательными элементами для нагрева воздуха.

Оба нагревательных элемента, указанных ссылочными индексами R1 и R2, приводятся в действие посредством соответствующих электрических переключателей С1 и С2 указанного выше типа и предусмотрены с соответствующими термореле Т1 и Т2, соединенными последовательно с электропитанием, которые откалиброваны для работы при разных температурах. В иллюстрируемом примере нагревательный элемент R1 имеет мощность 1000 Вт, пригодную для поддержания номинальной температуры сушки, тогда как нагревательный элемент R2 имеет мощность 500 Вт; термореле Т1 откалибровано для температурного порога вмешательства, составляющего приблизительно 140°С, тогда как термореле Т2 откалибровано для температурного порога вмешательства, составляющего приблизительно 125°С.

При запуске программы сушки переключатели С1 и С2 замыкаются и поддерживаются в таком положении в течение всей программы, обеспечивая, таким образом, возможность подачи электропитания к нагревательным элементам R1 и R2. Таким образом, сумма отдельных мощностей нагрева двух нагревательных элементов R1 и R2 позволяет быстро достичь номинальной температуры сушки.

Как указано выше, термореле Т2 откалибровано для нижнего температурного порога, вмешательства, по сравнению с температурным порогом термореле Т1, предусмотренного для регулирования номинальной температуры; необходимо также отметить, что порог срабатывания двух термореле Т1 и Т2 остается по существу всегда одинаковым.

Это означает, что при достижении температуры 125°С электрический контакт термореле Т2 разомкнется и будет препятствовать подаче электропитания к нагревательному элементу R2, тогда как к нагревательному элементу R2 еще будет подаваться электропитание для нагрева воздуха, требуемого для поддержания номинальной температуры.

Как только температура внутри бака превысит безопасный температурный порог, составляющий 140°С, термореле Т1 прекратит подачу электропитания к нагревательному элементу R1 посредством размыкания своего собственного контакта, так что температура в баке будет постепенно уменьшаться.

В этом случае также прежде, чем электрический контакт термореле Т1 может снова замкнуться для новой подачи электропитания к нагревательному элементу R1, как требуется для выполнения программы сушки, вследствие вышеуказанного порога срабатывания термореле температура воздуха в баке упадет приблизительно до 110°С.

Здесь необходимо отметить, что в этих обстоятельствах контакт термореле Т2 остается разомкнутым, поскольку его нижняя температура (95°С) переключения всегда будет ниже по сравнению с нижней температурой переключения термореле Т1 (110°С).

Следовательно, можно отметить, что работа программы сушки может быть частично улучшена благодаря решению, иллюстрируемому на фиг.2, то есть благодаря уменьшению времени подъема температуры до номинального значения.

Однако это решение является дорогостоящим, так как оно предполагает использование двух нагревательных элементов, двух контактов цепи управления и двух термореле.

В качестве альтернативы решению, которое было описано выше, необходимо отметить, что предотвращение подачи электропитания к нагревательному элементу R2 может быть обеспечено через контакт С2 вместо термореле; для этой цели система управления машины (электромеханическая или электронная) будет регулировать размыкание контакта С2 через заданное время со времени запуска программы сушки (например, через 10 минут), так что дополнительный нагрев воздуха при выполнении программы гарантируется посредством одного нагревательного элемента R1.

Однако это решение также не является очень практичным решением, поскольку оно требует использования двух нагревательных элементов, двух контактов, подачи электропитания и одного термореле.

Помимо типа управления, используемого для нагревательного элемента R2, вышеописанное решение не устранит вышеуказанной проблемы цикличности вмешательства термореле Т1 при превышении безопасной температуры.

Задачей настоящего изобретения является устранение недостатков, которые были указаны выше со ссылкой на предшествующий уровень техники, обеспечение, в частности, способа сушки белья и увеличение эффективности соответствующей машины, а также увеличение надежности и снижение себестоимости известных решений.

В этом контексте первой задачей настоящего изобретения является обеспечение способа сушки белья и соответствующей машины, в которых "установившаяся" температура может быть достигнута относительно быстрее, но относительно более дешевым способом, в частности, при использовании только одного электрического сопротивления. Второй задачей настоящего изобретения является обеспечение таких способа и соответствующей машины, в которых "установившаяся" температура может поддерживаться по существу постоянной, избегая, таким образом, пилообразного температурного профиля, получаемого при нагреве, из-за порога срабатывания или гистерезиса термореле в соответствии с предшествующим уровнем техники.

Третьей задачей настоящего изобретения является обеспечение таких способа и соответствующей машины, гарантирующих согласование со стандартами электромагнитной совместимости, в которых минимизированы риски отказа и неправильной работы переключающих элементов в цепи подачи электропитания к элементам для нагрева воздуха.

Четвертой задачей настоящего изобретения является обеспечение таких способа и соответствующей машины, в которых используются простые и дешевые компоненты.

В соответствии с настоящим изобретением одну или более указанных задач решают с помощью способа сушки белья и машины, выполненной для обеспечения возможности сушки, содержащей элементы, соответствующие прилагаемой формуле изобретения, которая образует составную неотъемлемую часть представленного описания.

Дополнительные задачи, элементы и преимущества настоящего изобретения станут очевидными из следующего подробного описания и прилагаемых чертежей, которые приведены для иллюстрации, а не для ограничения настоящего изобретения.

Фиг.1 - принципиальная электрическая схема цепи электропитания нагревательного электрического сопротивления сушильного воздуха машины для сушки белья, соответствующей первому решению, известному на предшествующем уровне техники.

Фиг.2 - принципиальная электрическая схема цепи электропитания пары нагревательных электрических сопротивлений сушильного воздуха машины для сушки белья, соответствующей второму решению, известному на предшествующем уровне техники.

Фиг.3 - принципиальная электрическая схема цепи электропитания нагревательного электрического сопротивления сушильного воздуха машины для сушки белья, соответствующей настоящему изобретению.

В основной концепции настоящего изобретения используют только одно электрическое сопротивление для нагрева воздуха, которое имеет определенно завышенную мощность нагрева по сравнению с мощностью, требуемой для поддержания нормальной "установившейся" температуры сушки, чтобы очень быстро достичь указанной температуры и затем модулировать его мощность нагрева соответствующим образом.

Для этой цели в течение начальной фазы технологического процесса сушки, то есть на начальной стадии нагрева воздуха, электрическое сопротивление или нагревательный элемент непрерывно обеспечивается электропитанием, чтобы использовать его максимальную мощность нагрева и быстро достигать заданной температуры сушильного воздуха.

После достижения указанной заданной температуры мощность нагревательного элемента модулируют посредством чередования периодов подачи электропитания с периодами прерывания подачи электропитания, то есть с периодами отсутствия подачи электропитания, для управления указанной мощностью в установившейся фазе для получения по существу постоянства температуры.

На фиг.3 приведено схематическое представление возможного варианта осуществления цепи подачи электропитания к нагревательному электрическому сопротивлению сушильного воздуха сушки машины, предназначенной для сушки белья, соответствующей настоящему изобретению, с помощью которой могут быть решены вышеописанные задачи, не имеющей недостатков, описанных ранее, характерных для машин, соответствующих предшествующему уровню техники.

С этой целью допустим, что машина, соответствующая настоящему изобретению, оборудована известной системой циркуляции воздуха, как изложено в начале описания этой заявки.

На фиг.3 ссылочными индексами L и N, соответственно, указаны фаза и нейтральный провод электропитания от сети переменного тока напряжением 220 В.

Ссылочным индексом R3 указано нагревательное электрическое сопротивление для сушильного воздуха, называемое ниже нагревательным элементом; в соответствии с настоящим изобретением нагревательный элемент R3 имеет преднамеренно завышенную мощность по сравнению с мощностью, требуемой для поддержания нормальной установившейся температуры для технологического процесса сушки.

В общем, необходимо также отметить, что величина температуры воздуха для обеспечения эффективной сушки отличается в соответствии с типом белья, подвергаемого обработке; следовательно, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения сушильная машина может быть предпочтительно предусмотрена с соответствующим селекторным средством, предназначенным для обеспечения возможности пользователю устанавливать требуемую температуру сушки, которая поддается изменению в функции от типа белья, подвергаемого сушке.

Для простоты изложения предположим, что максимальная поддающаяся выбору температура составляет 130°С и, как указано выше, нагревательный элемент R3 имеет завышенную мощность относительно такого предельного значения; например, нагревательный элемент R3 может иметь мощность 1,5 Вт.

Кроме того, машина, соответствующая настоящему изобретению, предпочтительно предусмотрена со средством для установки времени сушки, причем последнее, как правило, поддается изменению в соответствии с нуждами пользователя (то есть по существу в функции от степени сушки, которую необходимо получить, и типа белья, которое подвергают сушке).

Ссылочным символом МС указан электронный микроконтроллер известного типа, например, типа, как правило, используемого в электронных системах управления машины для стирки и/или сушки белья.

Ссылочным индексом RL указано реле, имеющее обмотку BR и нормально разомкнутый подвижный контакт CR, соединенный последовательно с линией подачи электропитания нагревательного элемента R3; обмотка BR предназначена для возбуждения известным способом под управлением соответствующего выхода микроконтроллера МС для обеспечения переключения контакта CR.

Ссылочным индексом TR указан твердотельный электронный переключатель, которым в данном примере является симметричным триодным тиристором, соединенным по линии электропитания с нагревательным элементом R3 параллельно реле RL;

соответствующий выход микроконтроллера МС соединен с "затвором" симметричного триодного тиристора TR для управления работой последнего.

Наконец, ссылочным индексом ST указан датчик температуры, который при использовании связан с корпусом не показанного на чертежах для простоты изображения нагнетательного вентилятора, являющегося частью системы нагрева и циркуляции сушильного воздуха; датчик ST, который, например, может быть резистором с отрицательным температурным коэффициентом или NTC соединен с соответствующим входом микроконтроллера МС.

Таким образом, с помощью датчика ST микроконтроллер МС способен сравнивать фактическую температуру сушильного воздуха с заданным значением температуры, как указано с температурой 130°С, и обеспечивать при необходимости выход для управления симметричным триодным тиристором TR и реле RL, как описано ниже.

В соответствии с настоящим изобретением микроконтроллер МС соответственно запрограммирован для осуществления терморегулирования пропорционального типа, то есть терморегулирования, направленного на изменение средней мощности, распределяемой посредством нагревательного элемента R3, так, чтобы избежать превышения данного порога вмешательства, а, скорее всего заданное значение температуры 130°С может быть приблизительно поддерживаться по существу постоянным.

В соответствии с настоящим изобретением эту модуляцию осуществляют с помощью микроконтроллера МС посредством операций переключения (ВКЛЮЧЕНО и ВЫКЛЮЧЕНО) подачи электропитания к нагревательному элементу R3 посредством реле RL и симметричного триодного тиристора TR в течение повторяющихся базовых периодов; в соответствии с настоящим изобретением эти базовые периоды предпочтительно длятся 40 секунд для предотвращения внезапных падений напряжения в бытовых магистральных линиях, обеспечивающих подачу электропитания к сушильной машине, соответствующей настоящему изобретению.

Вышеуказанное пропорциональное регулирование, которое направлено на изменение отношения времени ВКЛЮЧЕНО (то есть времени подачи электропитания к нагревательному элементу R3) к времени ВЫКЛЮЧЕНО (то есть времени отсутствия подачи электропитания к нагревательному элементу R3) в одном базовом периоде, основано на предварительно установленном пропорциональном диапазоне, лежащем в окрестности значения заданной температуры 130°С.

В соответствии с характерной схемой, приведенной в качестве примера, ссылка может быть сделана на Таблицу 1, в которой вышеуказанное заданное значение температуры равно 130°С, вышеуказанный пропорциональный диапазон имеет амплитуду 8°С (то есть ±4°С относительно заданного значения температуры), а длительность повторяющихся базовых периодов составляет 40 секунд.

Таблица 1 Процент ВКЛЮЧЕНОВремя ВКЛЮЧЕНО (сек)Время ВЫКЛЮЧЕНО (сек)Детектируемая температура10,00%040Более 134°С20,00%040134°С312.5%535133°С425,00%1030132°С537,50%1525131°С650,00%2020130°С762,50%2515129°С875,00%3010128°С987,50%355127°С10100,00%400126°С11100,00%400Ниже 126°С

Как можно отметить, если температура, детектируемая датчиком ST, превышает нижний и верхний пределы пропорционального диапазона, то система работает в нормальном режиме регулирования ВКЛЮЧЕНО/ВЫКЛЮЧЕНО; следовательно, если детектируемая температура равна или меньше температуры 126°С, то подача электропитания к нагревательному элементу R3 обеспечивается в течение всех 40 секунд базового периода; и наоборот, если детектируемая температура равна или больше 134°С, то подача электропитания к нагревательному элементу R3 блокируется в течение всего базового периода. В противоположность этому, если температура, детектируемая датчиком ST, находится в пропорциональном диапазоне, то подача электропитания к нагревательному элементу R3 регулируется затвором или модулируется, то есть время подачи электропитания или время отсутствия подачи электропитания в течение периода 40 секунд изменяется в функции от разности, существующей между фактической детектируемой температурой и заданной температурой.

Как можно отметить, например, в положении 6 в Таблице 1, если температура, детектируемая датчиком ST, соответствует заданной температуре (130°С), то отношение ВКЛЮЧЕНО/ВЫКЛЮЧЕНО равно 1/1, то есть время (20 сек) подачи электропитания к нагревательному элементу по существу равно времени (20 сек) отсутствия подачи электропитания к нагревательному элементу; и, наоборот, в соответствии с положением 3 в Таблице 1, если детектируемая температура (133°С) превышает заданное значение (130°С), то время (5 сек) подачи электропитания к нагревательному элементу будет, в общем, меньше времени (35 сек) отсутствия подачи электропитания; и, наоборот, в соответствии с положением 8 в Таблице 1, если детектируемая температура (128°С) меньше заданного значения (130°С), то время (30 сек) подачи электропитания к нагревательному элементу будет, в общем, превышать время (10 сек) отсутствия подачи электропитания к нагревательному элементу.

Таким образом, может быть отмечено, что в пропорциональном диапазоне, разграниченном двумя пороговыми значениями 126°С и 134°С, переключение ВКЛЮЧЕНО/ВЫКЛЮЧЕНО в базовом периоде 40 секунд осуществляется в функции разности, существующей между детектируемым значением и заданным значением температуры.

Необходимо, в общем, отметить, что, если температура, детектируемая датчиком ST, в течение определенного базового периода ниже заданной температуры, то система управления будет увеличивать в течение последующего базового периода время подачи электропитания к нагревательному элементу R3 по отношению к времени подачи электропитания, используемого в течение предшествующего базового периода. И, наоборот, если температура, детектируемая датчиком ST, в течение определенного базового периода выше заданной температуры, то система управления в течение последующего базового периода уменьшит время подачи электропитания к нагревательному элементу R3 относительно времени подачи электропитания, используемого в течение предшествующего базового периода.

Пример работы цепи подачи и регулирования электропитания к нагревательному элементу, соответствующей настоящему изобретению, теперь будет описан со ссылкой на принципиальную электрическую схему, приведенную на фиг.3, и Таблицу 1; поскольку квалифицированному в этой области техники специалисту известны принципы работы реле RL и симметричного триодного тиристора TR, то они не будут дополнительно детализированы в следующем описании.

Пользователь устанавливает посредством селекторных или установочных средств, упомянутых выше, время и температуру сушки; предположим, что выбранное время составляет 60 минут, а выбранная температура составляет 130°С.

Цепь находится в положении, иллюстрируемом на фиг.3, причем контакт CR реле RL разомкнут, а симметричный триодный тиристор TR не пропускает электрического тока.

После запуска программы сушки пользователем, например, нажатием пользователем соответствующей клавиши, микроконтроллер МС посылает первый управляющий импульс затвору симметричного триодного тиристора TR до тех пор, пока последний не станет проводящим и, таким образом, не заблокирует цепь от источника электропитания к электрической нагрузке, представленной нагревательным элементом R3; вследствие разомкнутого состояния контакта CR реле RL весь электрический ток проходит через симметричный триодный тиристор TR.

После подачи первого импульса симметричному триодному тиристору TR, который является достаточно длительным, чтобы привести его в проводящее состояние (например, после 20 мсек, то есть длительности цикла магистральной линии переменного тока электропитания напряжением 220 В и частотой 50 Гц), микроконтроллер МС обеспечивает регулирование подачи электропитания к обмотке BR реле RL так, чтобы замкнуть контакт CR последнего.

После истечения заданного времени, которое представляется достаточным для осуществления переключения контакта CR, микроконтроллер МС посылает второй управляющий импульс симметричному триодному тиристору TR, так что последний перестает быть электропроводным; следовательно, в этом положении весь ток в настоящее время проходит через контакт CR реле RL.

Необходимо отметить, что среднее время, требуемое для переключения реле, составляет 10-20 мсек; однако для надежности вышеуказанное заданное время, проходящее между началом подачи электропитания к обмотке BR и подачей второго управляющего импульса симметричному триодному тиристору TR, может быть также более продолжительным, например, равным четырем циклам магистральной линии электропитания (то есть составлять 80 мсек).

Таким образом, необходимо отметить, что симметричный триодный тиристор TR перестает быть проводящим после заданного времени (указанных 80 мсек); это предохраняет симметричный триодный тиристор, в том смысле, что последний не будет продолжать нести высокую токовую нагрузку также в том случае, если контакт CR реле RL не замкнут правильно.

Из вышесказанного следует также, что симметричный триодный тиристор TR остается проводящим и, следовательно, несет весь ток, требуемый для подачи электропитания к нагревательному элементу R3, в течение только нескольких десятков миллисекунд; в результате этого отсутствует перегрев самого симметричного триодного тиристора TR, при этом нагрев может быть умеренным и не требовать какого-либо теплоотвода.

Следует также отметить, что в соответствии с настоящим изобретением микроконтроллер МС программируют для выполнения операций переключения симметричного триодного тиристора TR в соответствии с переходом через нуль, то есть точку формы сигнала переменного тока, в которой напряжение равно нулю;

следовательно, если напряжение цепи равно нулю, то отсутствует прохождение электрического тока при последующем более простом и надежном переключении симметричного триодного тиристора TR и дополнительном преимуществе предотвращения электромагнитных и высокочастотных помех.

После этого нагревательному элементу R3 обеспечивают непрерывную подачу электропитания через контакт CR для полного использования мощности нагрева нагревательного элемента; в этой фазе мы по существу находимся в положении 11, описанном в Таблице 1; это означает, что в течение вышеуказанных повторяющихся базовых периодов 40 сек, обеспечивается постоянная подача электропитания к нагревательному элементу R3.

Как указано ранее, в соответствии с настоящим изобретением в начале программы сушки необходимо получить быстрое достижение установившейся температуры, как указано, этого добиваются путем использования нагревательного элемента R3, имеющего завышенную мощность нагрева по отношению к мощности, требуемой для поддержания установившейся температуры сушки, то есть выбранной температуры 130°С.

Микроконтроллер МС адекватно программируют так, чтобы после начала цикла сушки к нагревательному элементу R3 непрерывно подавалось электропитание, как описано выше, до тех пор, пока этот же микроконтроллер не обнаружит посредством датчика ST, что достигнута заданная температура 130°С.

Как только было определено это значение заданной температуры, то должным образом запрограммированный микроконтроллер МС начинает регулирование пропорционального типа подачи электропитания к нагревательному элементу R3 в соответствии с процедурами, которые были описаны ранее со ссылкой на Таблицу 1. Это означает, что микроконтроллер МС будет регулировать симметричный триодный тиристор TR и реле RL для осуществления в течение одного или более базовых периодов 40 сек импульсной подачи электропитания к нагревательному элементу R3.

В характерном случае температуру 130°С получают при постоянной подаче электропитания к нагревательному элементу R3 при использовании реле RL; после детектирования этой температуры, достигнутой после начала цикла, микроконтроллеру МС придется отключить подачу электропитания к нагревательному элементу в течение 20 сек из 40 сек базового периода (положение 6 в Таблице 1).

Это побуждает контакт CR переключаться из его замкнутого положения в разомкнутое положение, что реализуется следующим образом

- микроконтроллер МС обеспечивает подачу первого управляющего импульса к затвору симметричного триодного тиристора TR до тех пор, пока последний не станет проводящим; электрический ток в цепи, следовательно, разделяется между самим симметричным триодным тиристором TR и контактом CR реле;

- после подачи первого импульса симметричному триодному тиристору TR (например, 20 мсек позднее), микроконтроллер МС обеспечивает регулирование подачи электропитания к обмотке BR реле RL так, чтобы побуждать размыкание его контакта CR; начало движения контакта CR (которое имеет место несколько миллисекунд после подачи электропитания к обмотке BR) побуждает возникновение электрического сопротивления, что побуждает электрический ток следовать предпочтительным путем к симметричному триодному тиристору TR; теперь весь электрический ток проходит через симметричный триодный тиристор TR;

- после истечения заданного времени, которого, как представляется, достаточно для осуществления переключения контакта CR (например, как уже указано, через 80 мсек), микроконтроллер МС подает второй управляющий импульс симметричному триодному тиристору TR, так что последний перестает быть проводящим; в этом положении цепь разомкнута и подача электропитания к нагревательному элементу R3 прекращается.

В этом случае также симметричный триодный тиристор TR может быть разомкнут, когда напряжение проходящего через него электрического тока равно нулю. Также как и в предшествующем случае, следует отметить, что реле RL переключается без какого-либо электрического тока на контакте CR, предотвращая, таким образом, опасности износа и залипания самого контакта, а также возникновение искрения и электромагнитных и высокочастотных помех.

Через 20 секунд (смотри позицию 6 в Таблице 1) на нагревательный элемент R3 снова придется подавать электропитание; как можно себе представить, это осуществляют, делая симметричный триодный тиристор TR проводящим и затем, побуждая реле RL переключаться; наконец, симметричный триодный тиристор TR вновь возвращается в свое непроводящее состояние, точно так, как это было описано ранее для запуска цикла сушки.

Первая фаза модуляции подачи электропитания к нагревательному элементу R3 (20 секунд ВКЛЮЧЕНО и 20 секунд ВЫКЛЮЧЕНО), описанная непосредственно выше, имеет место непосредственно после относительно короткого интервала времени, следующего после запуска цикла сушки (необходимо напомнить, что нагревательный элемент завышен по мощности); это означает, что после первой фазы модуляции мощности нагревательного элемента, масса белья, подлежащего сушке, еще являющегося влажным, значительна и, следовательно, определяет некоторое падение температуры воздуха. Следовательно, в практических случаях применения после первой фазы модуляции мы можем оказаться в положениях пунктов 7-10 (или 11 в предельном случае) Таблицы 1.

Как можно представить себе, в этих случаях регулирование подачи электропитания в вышеуказанных базовых периодах 40 сек будет выполняться микроконтроллером МС, как в процедурах, описанных ранее, то есть детектирование фактической температуры посредством датчика ST и регулирование времени ВКЛЮЧЕНО и времени ВЫКЛЮЧЕНО нагревательного элемента R3 через симметричный триодный тиристор TR и реле RL, причем время ВКЛЮЧЕНО длится дольше времени ВЫКЛЮЧЕНО.

При продолжении цикла белье будет постепенно высыхать, уменьшая, таким образом, собственную массу и требуя меньшей подачи тепла для поддержания температуры сушки по существу при установившемся значении или приблизительно при установившемся значении, как ограничено диапазоном ±4°С. Таким образом, мы можем оказаться в положениях, соответствующих позициям 2-5 (или в предельной позиции 1) Таблицы 1.

И в этом случае в таких условиях регулирование подачи электропитания в вышеуказанных базовых периодах 40 сек будет осуществляться микроконтроллером МС, как в предварительно описанных процедурах, то есть детектированием фактической температуры посредством датчика ST и регулированием времени ВКЛЮЧЕНО и времени ВЫКЛЮЧЕНО нагревательного элемента R3 с помощью симметричного триодного тиристора TR и реле RL, однако теперь время ВЫКЛЮЧЕНО будет длиться дольше времени ВКЛЮЧЕНО.

Цикл сушки будет очевидно продолжаться до тех пор, пока на пройдет 60 минут, как было сначала выбрано пользователем в соответствии с процедурами, которые были описаны ранее.

Из вышесказанного очевидно, как настоящее изобретение позволяет вполне решить поставленные задачи и, в частности,

- использование одного нагревательного элемента, завышенного по мощности, позволяет достичь установившейся температуры сушки или температуры, выбранной пользователем, в относительно короткое время, простым и недорогим способом;

- подача электропитания пропорционального типа нагревательному элементу позволяет поддерживать по существу постоянную температуру сушки или во всяком случае в пределах, находящихся вблизи значения, установленного пользователем для всего технологического процесса, предотвращая, таким образом, в соответствии с настоящим изобретением потери времени и эффективности из-за гистерезиса термореле;

- решение обеспечения твердотельного управляемого переключателя (симметричного триодного тиристора TR), соединенного параллельно с электромеханическим или электромагнитным переключателем (реле RL), где, в частности, последний всегда регулируется, если первый является проводящим, делает переключательные средства цепи подачи электропитания резистивного нагревателя воздуха практически свободным от опасности отказа или износа также в том случае, если они приводятся в действие со значительной частотой, и гарантирует согласование со стандартами по электромагнитной совместимости;

- компоненты, используемые для осуществления настоящего изобретения, крайне просты, надежны и рентабельны.

В конечном счете следует отметить, что микроконтроллер, требуемый для осуществления настоящего изобретения, может быть микроконтроллером электронного программатора машины или микроконтроллером, являющимся подсистемой самой машины (например, модуля регулирования скорости электродвигателя, обеспечивающего вращение барабана, содержащего белье, подлежащее сушке).

Наконец, предложен превосходный компактный способ кодирования, требуемый для управления сушильной машиной, соответствующей настоящему изобретению, с помощью технологии регулирования, основанной на основе нечеткой логики, которая в настоящее время находит широкое применение в быту и, в частности, в бытовых электроприборах. Однако ничто не мешает использовать другие технологии программирования, например, табличный метод.

Из вышеприведенного описания очевидными являются элементы настоящего изобретения, а также его преимущества.

Как описано выше, способ и машина, соответствующие настоящему изобретению обеспечивают использование электрического сопротивления R3, которое в начальной фазе технологического процесса сушки, то есть в начальной фазе нагрева воздуха, непрерывно обеспечивается электропитанием, для использования его максимальной мощности и быстрого достижения заданной температуры (130°С в примере, который описан выше) сушильного воздуха.

После достижения указанной заданной температуры специальная цепь управления, содержащая микроконтроллер МС, реле RL, симметричный триодный тиристор TR, делает электрическое сопротивление R3 подверженным подаче электропитания путем серий волн, перекрывающейся/модулирующейся подачи электропитания и чередующихся фаз подачи электропитания и фаз отсутствия подачи электропитания в повторяющихся базовых периодах; это предназначено для управления мощностью, подаваемой самим нагревательным элементом в течение установившейся фазы для получения по существу постоянной температуры воздуха.

Очевидно, что квалифицированный в этой области техники специалист может сделать много изменений способа сушки белья и в машине, предназначенной для сушке белья, в соответствии со способом, описанным выше в качестве примера, без отклонения от сущности и объема настоящего изобретения, и также очевидно, что при практическом применении настоящего изобретения компоненты могут часто отличаться по форме и размеру от компонентов, которые были описаны, и быть заменены технически эквивалентными элементами.

В соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения указана возможность обеспечения предохранительного термореле известного типа, соединенного последовательно с электрическим сопротивлением R3 для прерывания подачи электропитания к последнему в случае отказа системы; необходимо отметить, что небольшое увеличение себестоимости вследствие включения этого компонента широко компенсируется другими преимуществами настоящего изобретения, как было описано выше.

Другой вариант может заключаться в обеспечении возможности известным способом изменения "рабочего цикла" подачи электропитания к электрическому сопротивлению, в частности, всегда при использовании метода "детектирования перехода через нуль".

Способ сушки белья и машина, предназначенная для его осуществления, обеспечивают использование только одного электрического сопротивления (R3) для нагрева воздуха, используемого для сушки. В течение начальной фазы технологического процесса сушки, то есть в начальной стадии нагрева воздуха, непрерывно обеспечивают подачу электропитания на указанное электрическое сопротивление (R3) для использования его максимальной мощности и быстрого достижения заданной температуры сушильного воздуха. После достижения заданной температуры специальная управляющая цепь (МС, RL, TR, ST) обеспечивает электрическое сопротивление (R3) электропитанием в прерывистом или модулированном виде, то есть путем чередования фаз подачи и отсутствия подачи электропитания в повторяющихся базовых периодах, для управления мощностью электрического сопротивления в его установившемся состоянии с целью получения постоянства температуры воздуха. 2 с. и 32 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.

1. Способ сушки белья, предусматривающий использование электрического сопротивления (R3) для нагрева сушильного воздуха, по существу, при заданной температуре, датчика (ST) температуры сушильного воздуха, переключательных средств (RL, TR) для регулирования подачи электропитания к указанному электрическому сопротивлению (R3), обеспечивающий сравнение фактической температуры сушильного воздуха, детектируемой посредством указанного датчика (ST), с величиной, представляющей указанную заданную температуру, при этом в течение, по меньшей мере, части технологического процесса сушки результат указанного сравнения используют для генерирования управляющих сигналов указанных переключательных средств (RL, TR) для того, чтобы осуществлять терморегулирование пропорционального типа, то есть, обеспечивая модуляцию мощности нагрева указанного электрического сопротивления (R3) в течение последующих базовых периодов, причем указанное регулирование осуществляют посредством технологических операций переключения (ВКЛЮЧЕНО-ВЫКЛЮЧЕНО) указанных переключательных средств (RL, TR) для регулирования в одном базовом периоде отношения времени подачи электропитания к указанному электрическому сопротивлению (R3) к времени отсутствия подачи электропитания к указанному электрическому сопротивлению (R3), отличающийся тем, что указанное регулирование осуществляют посредством переключения первого переключателя (RL), соединенного последовательно с линией подачи электропитания к указанному электрическому сопротивлению (R3), и второго переключателя (TR), соединенного параллельно указанному первому переключателю (RL) на линии подачи электропитания к указанному электрическому сопротивлению (R3).2. Способ по п.1, отличающийся тем, что подачу электропитания к указанному электрическому сопротивлению (R3) осуществляют следующим образом: замыкание указанного второго переключателя (TR) осуществляют в то время, как указанный первый переключатель (RL) находится в разомкнутом положении; после истечения времени, которого достаточно для осуществления замыкания указанного второго переключателя (TR), осуществляют замыкание указанного первого переключателя (RL); после истечения времени, которого достаточно для осуществления замыкания указанного первого переключателя (RL), осуществляют размыкание указанного второго переключателя (TR).3. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанный первый переключатель (RL) выполнен для замыкания или размыкания всегда с указанным вторым переключателем (TR), находящимся в его замкнутом положении.4. Способ по п.1, отличающийся тем, что подачу электропитания к указанному электрическому сопротивлению (R3) дезактивируют следующим образом: замыкание указанного второго переключателя (TR) осуществляют, когда указанный первый переключатель (RL) находится в его замкнутом положении; после истечения времени, которого достаточно для осуществления замыкания указанного второго переключателя (TR), осуществляют размыкание указанного первого переключателя (RL); после истечения времени, которого достаточно для осуществления замыкания указанного первого переключателя (RL), осуществляют размыкание указанного второго переключателя (TR).5. Способ, по меньшей мере, по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что технологические операции переключения указанного второго переключателя (TR) осуществляют в соответствии с пересечением нулевого уровня.6. Способ по п.1, отличающийся тем, что регулирование указанного отношения осуществляют в температурном диапазоне, лежащем в окрестности значения указанной заданной температуры, причем указанный диапазон имеет, в частности, амплитуду, составляющую, по меньшей мере, ±4°С относительно значения указанной заданной температуры.7. Способ по п.6, отличающийся тем, что в том случае, если температура, детектируемая посредством указанного датчика (ST), находится в указанном диапазоне, то время подачи электропитания к указанному электрическому сопротивлению и время отсутствия подачи электропитания к указанному электрическому сопротивлению в базовом периоде изменяют в функции разности, существующей между детектируемой температурой и значением указанной заданной температуры.8. Способ по п.1 или 7, отличающийся тем, что указанные базовые периоды длятся приблизительно 40 с.9. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанную часть технологического процесса сушки осуществляют после достижения заданного температурного порога сушильного воздуха, детектируемого указанным датчиком (ST).10. Способ по п.9, отличающийся тем, что перед достижением указанного температурного порога к указанному электрическому сопротивлению (R3) непрерывно подают электропитание.11. Способ по п.7, отличающийся тем, что, если температура, детектируемая посредством указанного датчика (ST), превышает нижний или верхний предел указанного диапазона, то подачу электропитания к указанному электрическому сопротивлению (R3) активируют или дезактивируют соответственно в течение всей продолжительности базового периода.12. Способ по п.7, отличающийся тем, что, если температура, детектируемая посредством указанного датчика (ST), в течение первого базового периода ниже значения указанной заданной температуры, то время подачи электропитания к указанному электрическому сопротивлению (R3) в течение последующего базового периода увеличивают по сравнению со временем подачи электропитания, предусматриваемым в течение указанного первого базового периода.13. Способ по п.7, отличающийся тем, что, если температура, детектируемая посредством указанного датчика (ST), в течение первого базового периода выше значения указанной заданной температуры, то время подачи электропитания к указанному электрическому сопротивлению (R3) в течение последующего базового периода уменьшают по сравнению со временем подачи электропитания, предусматриваемым в течение указанного первого базового периода.14. Машина для сушки белья, содержащая электрическое сопротивление (R3) для нагрева сушильного воздуха, по существу, при заданной температуре, датчик (ST) температуры указанного воздуха, управляющее средство (МС) подачи электропитания к указанному электрическому сопротивлению (R3), содержащее, по меньшей мере, первый переключатель (RL), соединенный последовательно на линии подачи электропитания к указанному первому электрическому сопротивлению (R3), и, по меньшей мере, второй переключатель (TR), при этом указанный первый переключатель (RL) и указанный второй переключатель (TR) управляются указанным управляющим средством (МС), в частности, посредством микроконтроллера (МС), указанный второй переключатель (TR) соединен параллельно указанному первому переключателю (RL) на линии подачи электропитания к указанному электрическому сопротивлению (R3), отличающаяся тем, что указанное управляющее средство или микроконтроллер (МС) программируют для переключения указанного первого переключателя (RL) только тогда, когда указанный второй переключатель (TR) находится в замкнутом положении.15. Машина по п.14, отличающаяся тем, что указанный первый переключатель является электромеханическим или электромагнитным переключателем (RL).16. Машина по п.14 или 15, отличающаяся тем, что указанный первый переключатель содержит реле (RL), имеющее обмотку (BR) и нормально разомкнутый подвижный контакт (CR).17. Машина по п.14, отличающаяся тем, что указанный второй переключатель является твердотельным управляемым электронным переключателем (TR).18. Машина по п.17, отличающаяся тем, что указанный второй переключатель содержит симметричный триодный тиристор (TR).19. Машина по п.14, отличающаяся тем, что указанный датчик содержит резистор (ST) с отрицательным температурным коэффициентом или NTC.20. Машина по п.14, отличающаяся тем, что указанное управляющее средство содержит микроконтроллер (МС), который запрограммирован для сравнения фактической температуры сушильного воздуха, детектируемой посредством указанного датчика (ST), со значением, представляющим указанную заданную температуру, и подачи управляющих сигналов к указанному первому переключателю (RL) и указанному второму переключателю (TR).21. Машина по п.14 или 20, отличающаяся тем, что указанный микроконтроллер (МС) запрограммирован для осуществления терморегулирования пропорционального типа или реализации модуляции мощности нагрева указанного электрического сопротивления (R3).22. Машина по п.21, отличающаяся тем, что указанный микроконтроллер (МС) запрограммирован для управления операциями переключения (ВКЛЮЧЕНО, ВЫКЛЮЧЕНО) подачи электропитания к указанному электрическому сопротивлению (R3) посредством указанного первого переключателя (RL) и указанного второго переключателя (TR) в течение повторяющихся базовых периодов, причем указанные операции переключения направлены на регулирование в одном базовом периоде отношения времени подачи электропитания к указанному электрическому сопротивлению (R3) относительно времени отсутствия подачи электропитания к указанному электрическому сопротивлению (R3).23. Машина по п.22, отличающаяся тем, что регулирование указанного отношения осуществляют в температурном диапазоне, лежащем в окрестности значения указанной заданной температуры, причем указанный диапазон имеет, в частности, амплитуду, составляющую, по меньшей мере,±4°С относительно значения указанной заданной температуры.24. Машина по п.23, отличающаяся тем, что указанный микроконтроллер (МС) запрограммирован для изменения в течение базового периода времени подачи электропитания к указанному электрическому сопротивлению (R3) и времени отсутствия подачи электропитания к указанному электрическому сопротивлению (R3) в функции от разности между детектируемой температурой и значением заданной температуры, если температура, детектируемая указанным датчиком (ST), находится в указанном диапазоне.25. Машина, по меньшей мере, по одному из предшествующих пунктов 14-24, отличающаяся тем, что для обеспечения возможности подачи электропитания к указанному электрическому сопротивлению (R3) указанный микроконтроллер (МС) запрограммирован для подачи первого управляющего сигнала к указанному второму переключателю или симметричному триодному тиристору (TR), чтобы сделать последний проводящим и таким образом замкнуть цепь от источника электропитания к указанному электрическому сопротивлению (R3), если указанный первый переключатель или реле (RL) находится в разомкнутом положении.26. Машина по п.25, отличающаяся тем, что указанный микроконтроллер (МС) запрограммирован для замыкания указанного первого переключателя или реле (RL), как только истекло первое определенное время, начинающееся от подачи указанного первого сигнала.27. Машина по п.26, отличающаяся тем, что указанный микроконтроллер (МС) запрограммирован для подачи второго управляющего сигнала к указанному второму переключателю или симметричному триодному тиристору (TR), так что последний прекращает быть проводящим после истечения второго определенного времени, которого достаточно для осуществления замыкания указанного первого переключателя или реле (RL).28. Машина, по меньшей мере, по одному из предшествующих пунктов 14-27, отличающаяся тем, что для дезактивации подачи электропитания к указанному электрическому сопротивлению (R3) указанный микроконтроллер (МС) запрограммирован для подачи первого управляющего сигнала к указанному второму переключателю или симметричному триодному тиристору (TR), чтобы сделать последний проводящим и таким образом замкнуть цепь от источника электропитания к указанному электрическому сопротивлению (R3), при этом указанный первый переключатель или реле (RL) находится в замкнутом положении.29. Машина по п.28, отличающаяся тем, что указанный микроконтроллер (МС) запрограммирован для управления размыканием указанного первого переключателя или реле (RL) после истечения первого определенного времени, начинающегося от подачи указанного первого управляющего сигнала.30. Машина по п.29, отличающаяся тем, что указанный микроконтроллер (МС) запрограммирован для подачи второго управляющего сигнала к указанному второму переключателю или симметричному триодному тиристору (TR), так что последний прекращает быть проводящим после истечения второго определенного времени, которого достаточно для осуществления размыкания указанного первого переключателя или реле (RL).31. Машина по п.14, отличающаяся тем, что в ней предусмотрено только одно электрическое сопротивление (R3) для нагрева воздуха, которое, в частности, имеет завышенную мощность по отношению к мощности, требуемой для поддержания указанной заданной температуры.32. Машина, по меньшей мере, по одному из предшествующих пунктов 14-31, отличающаяся тем, что для установки указанной заданной температуры предусмотрены селекторные средства.33. Машина, по меньшей мере, по одному из предшествующих пунктов 14-32, отличающаяся тем, что для установки времени сушки предусмотрены селекторные средства.34. Машина, по меньшей мере, по одному из предшествующих пунктов 14-33, отличающаяся тем, что предусмотрено предохранительное термореле, которое соединено последовательно с указанным электрическим сопротивлением (R3).