FI20245835A1 - Järjestelmä ja menetelmä saunahuoneen lämpötilan säätämiseksi - Google Patents

Abstract

Keksintö koskee järjestelmää saunahuoneen (8) lämpötilan säätämiseksi, joka järjestelmä käsittää - saunahuoneeseen (8) sovitetun kiukaan (10) saunahuoneen (8) lämmittämiseksi 60—120 °C lämpötilaan, - lämpötila-anturin (40) saunahuoneen (8) lämpötilan mittaamiseksi, - ohjausvälineet saunahuoneen (8) lämpötilan säätämiseksi lämpötila-anturin (40) mittaustiedon perusteella, jossa järjestelmässä kiuas (10) käsittää - rungon (12), - kivitilan (14), joka käsittää varaavaa massaa, joka on sovitettu lämmitettäväksi 200—700 °C lämpötilaan ja joka on sovitettu höyrystämään kivitilaan (14) annosteltavaa vettä, - virtauskanavan (20), jossa virtaava fluidi on sovitettu lämpenemään kivitilaan (14) tuotetulla lämmöllä, ja - venttiilin (30) sovitettuna säätämään fluidin virtausta virtauskanavassa (20). Järjestelmä käsittää termostaattivälineet, joilla järjestelmä on sovitettu säätämään saunahuoneen (8) lämpötilaa säätämällä sanotun venttiilin (30) avautumisastetta saunahuoneen (8) lämpötilaa mittaavan lämpötila-anturin (40) mittaustiedon perusteella. Keksintö koskee myös vastaavaa menetelmää.

Description

JÄRJESTELMÄ JA MENETELMÄ SAUNAHUONEEN LÄMPÖTILAN SÄÄTÄMISEKSI

Keksinnön kohteena on järjestelmä saunahuoneen lämpötilan säätämiseksi, joka järjestelmä käsittää — saunahuoneeseen sovitetun kiukaan saunahuoneen lämmittämiseksi 60—120 °C lämpötilaan, — lämpötila-anturin saunahuoneen lämpötilan mittaamiseksi, — ohjausvälineet saunahuoneen lämpötilan säätämiseksi lämpö- tila-anturin mittaustiedon perusteella, jossa järjestelmässä kiuas käsittää - rungon, — kivitilan, joka käsittää varaavaa massaa, joka on sovitettu lämmitettäväksi 200—700 °C lämpötilaan ja joka on sovitettu höyrystämään kivitilaan annosteltavaa vettä, — virtauskanavan, jossa virtaava fluidi on sovitettu lämpenemään kivitilaan tuotetulla lämmöllä, ja — venttiilin sovitettuna säätämään fluidin virtausta virtaus- kanavassa.

Keksinnön kohteena on myös vastaava menetelmä.

Niin sanotun suomalaisen saunan kiuas käsittää kivitilan, joka on täytetty lämpöä varaavilla kivillä tai muulla massalla, kuten keraamilla. Kivitilassa oleva massa lämmitetään käyttötilan- < teessa tyypillisesti noin 200-700 °C lämpötilaan. Tällöin

S 25 käyttötilanteessa kiukaan kivitilaan annosteltava vesi höyrystyy

O nopeasti ja muodostaa huoneeseen kivitilasta pääasiassa ylöspäin 2 nousevaa ja leviävää höyryä eli löylyä. Kiukaan kuuma kivitila = osallistuu myös samalla saunahuoneen ilman lämmittämiseen, joka > ilma lämmitetään tyypillisesti noin 60-120 °C lämpötilaan & 30 pääasiassa konvektiolla. <

S

Tekniikan tason mukaisissa kiukaissa on ongelmana, että saunahuoneen saavuttaessa tavoitelämpötilan kiukaan lämmitys- tehoa joudutaan rajoittamaan, jotta saunahuoneen lämpötila ei nousisi epämukavan korkeaksi, jolloin kivitilassa oleva massa jäähtyy. Usein vain saunahuoneen lämpötila toimii lämmitystä ohjaavana tekijänä, tarkemmin sanoen kiukaan lämmitystehoa ohjaavana tekijänä. Lisäksi saunomisen aikana jatkuva veden annosteleminen kiukaan kivitilaan voi jäähdyttää kiuaskiviä ja kiukaan teho ei riitä ylläpitämään kivitilassa riittävää lämpötilaa, mikäli saunahuoneen lämpötila on tavoitelämpöti- lassa. Saunahuoneen lämpötilan tasaannuttua ja valtaosan saunan rakenteista ollessa tavoitelämpötilassa lämmitystehoa ei enää tarvita. Tällöin kivitilassa olevaa massaa ei lämmitetä tai lämmitetään minimaalisesti, vaikka käyttäjät heittävät kiville löylyä. Tällöin käyttäjä kokee, että kiuas ei tuota riittävästi vesihöyryä eli löylyä.

Tyypillisesti kiukaan rakenne on suunniteltu siten, että kivitilan läpi pyritään johtamaan ilmaa. Tästä huolimatta ilman virtaaminen kivitilan läpi on huonoa.

Lisäksi mikäli kiuasta käytetään sekä huoneen ilman lämmittä- miseen että löylyn tuottoon käytettävän kuuman kivitilan muodostamiseen, löylyn intensiteetille ei juurikaan ole säätömahdollisuutta, sillä kivitilan lämpötila vaikuttaa suoraan sekä löylyn intensiteettiin että huoneen lämpötilaan. Näin ollen < löylyn intensiteettiä ei voida säätää vaikuttamatta samalla

S 25 huoneen lämpötilaan.

S

2 Tyypillisesti esimerkiksi vastuksilla Jlämmitetyssä sähkö- = kiukaassa vastuksiin syötettävää sähkövirtaa ohjataan termo- > staattivälineillä saunahuoneen lämpötilaa mittaavan lämpöti- & 30 la-anturin mittaustiedon perusteella. Näin ollen, mikäli

N saunahuoneen lämpötila on valitun raja-arvon yläpuolella ja

N kivitilaan heitetään runsaasti vettä, kivitilan lämpötila voi pudota liian alhaiseksi löylyn tuoton kannalta, vaikka sauna- huoneen lämpötila ei laskekaan merkittävästi. Mikäli sauna-

huoneen lämpötila ei laske, termostaattivälineet eivät tilaa lisää lämmitystehoa kiukaalle.

Tekniikan tasona tunnetaan kiukaita, jotka käsittävät säädet- tävän virtauskanavan, jossa ilmaa liikutetaan kiukaan läpi ja näin tehostetaan hetkellisesti lämmön siirtymistä saunahuo- neeseen. Esimerkiksi patenttijulkaisusta FI101261B tunnetaan niin sanottu löylyvalmis kiuas, joka käsittää kanteen yhteydessä olevan kivitilan läpivirtausaukon suljinmekanismin, jonka avaaminen aikaansaa nopean ilman läpimenon kuumien kivien kautta ympäröivään saunatilaan. Tällä tavoin pyritään pääasiassa nopeuttamaan saunahuoneen lämpenemistä lämmityksen alussa.

Tekniikan tason mukaisilla kiukailla ei kuitenkaan pystytä kontrolloimaan saunahuoneen ja kivitilan lämpötilaa toivotulla tavalla eikä siten myöskään parantamaan eikä säätämään käyttäjän kokemaa löylykokemusta.

Keksinnön tarkoituksena on aikaansaada parannettu järjestelmä ja menetelmä saunahuoneen lämpötilan säätämiseksi, joilla kivitilan ja saunahuoneen lämpötiloja voidaan hallita aiempaa monipuo- lisemmin ja siten mahdollistaa parempi saunomiskokemus.

Keksinnön mukaisen kiukaan tunnusmerkilliset piirteet käyvät ilmi oheisesta patenttivaatimuksesta 1 ja menetelmän tunnus- < merkilliset piirteet patenttivaatimuksesta 13.

S 25

O Keksinnön mukainen järjestelmä saunahuoneen lämpötilan säätä- 2 miseksi käsittää saunahuoneeseen sovitetun kiukaan saunahuoneen = lämmittämiseksi 60—120 °C lämpötilaan, lämpötila-anturin > saunahuoneen lämpötilan mittaamiseksi, ohjausvälineet sauna- & 30 huoneen lämpötilan säätämiseksi lämpötila-anturin mittaustiedon

N perusteella, jossa järjestelmässä kiuas käsittää rungon,

N kivitilan, joka käsittää varaavaa massaa, joka on sovitettu lämmitettäväksi 200—700 °C lämpötilaan ja joka on sovitettu höyrystämään kivitilaan annosteltavaa vettä, virtauskanavan,

jossa virtaava fluidi on sovitettu lämpenemään kivitilaan tuotetulla lämmöllä, ja venttiilin sovitettuna säätämään fluidin virtausta virtauskanavassa. Järjestelmä käsittää termostaat- tivälineet, joilla järjestelmä on sovitettu säätämään sauna- huoneen lämpötilaa säätämällä sanotun venttiilin avautumisas- tetta saunahuoneen lämpötilaa mittaavan Jlämpötila-anturin mittaustiedon perusteella.

Toisin sanoen keksinnön mukaisella järjestelmällä säädetään saunahuoneen lämpötilaa säätämällä virtauskanavan ja/tai kivitilan läpi virtaavan ilman määrää ja täten säädetään kivitilasta saunahuoneeseen siirtyvän tehon määrää. Itse kiukaan tavoitteena on pitää kiuaskivet löylykunnossa aina saunomisen ajan eli pitää kivitilan lämpötila valitulla tasolla. Sauna- huoneen lämpötilaa mitataan lämpötila-anturilla, joka voi olla sijoitettuna minne tahansa saunahuoneessa tai voi olla myös kiinnitettynä kiukaaseen. Oleellista ei ole saunahuoneen absoluuttisen lämpötilan mittaaminen, vaan lämpötila-anturilla mitataan mitä tahansa lämpötilaa, joka on riippuvainen sauna- huoneen lämpötilasta ja/tai indikoi saunahuoneen lämpötilaa.

Tällä tavoin saunahuoneen lämpötilaa voidaan säätää säätämällä venttiilin asentoa termostaattivälineillä. Mikäli saunahuo- neeseen tarvitaan lisää lämpöä, avataan kiukaan läpi virtaava < virtauskanava, jonka voi muodostaa kivitila, tai erillinen sen

S 25 läpäisevä/vieressä oleva putki, jolloin lämpö kivistä siirtyy

O saunahuoneeseen. Mikäli saunahuone on riittävän lämmin, 2 virtauskanava suljetaan, jolloin kivitilan lämpötilaa voidaan = hallita paremmin ja ylläpitää kivitilassa valittu lämpötilataso. > Ohjausvälineillä saunahuoneen lämpötila ylläpidetään saunomisen & 30 ajan valitulla tasolla. Tällä tavoin kivitilan lämpötilaa saadaan

N hallittua aiempaa paremmin ja erityisesti kivitilan lämpötila

N saadaan pidettyä riittävän korkeana myös silloin, kun sauna- huoneen lämpötila on tavoitetasolla.

Tällä tavoin saunan lämpötiloja voidaan hallita aiempaa monipuolisemmin niin saunahuoneen kuin kivitilan lämpötilojen osalta. Erityisesti kivitila saadaan pidettyä saunomisen aikana valitussa lämpötilassa tehokkaan löylyefektin muodostamiseksi. 5

Venttiilillä tarkoitetaan tässä sitä, että täydellistä ilman- pitävyyttä ei edellytetä, mutta venttiili rajoittaa fluidin virtausta vähintään 90 % suljetussa asennossa verrattuna avattuun asentoon. Venttiiliä voidaan ohjata suljetun ja avatun asennon välillä tai näiden lisäksi voi olla myös hienosäätönä yksi tai useampia osittain avattuja asentoja. Venttiili voi sijaita missä tahansa osassa virtauskanavaa. Fluidi voi olla ilmaa tai vesihöyryä.

Keksinnön mukaisen säädettävän venttiilin ansiosta kivitila voidaan myös eristää aiempaa paremmin vaikuttamatta haitalli- sesti kiukaan löylyn tuottoon. Toisin sanoen, kun ilman virtausta hallitaan aktiivisesti venttiilillä, kivitila voidaan eristää paremmin ja siten varastoida lämpöä kivitilaan aiempaa paremmin.

Venttiilin ollessa suljettu ilman virtaus kiukaan kivitilan läpi pienenee, jolloin lämpö varastoituu paremmin kivitilassa olevaan massaan. < Edullisesti järjestelmä käsittää kiukaassa kivitilan lämpötilaa

S 25 mittaavan Jlämpötila-anturin ja järjestelmä on sovitettu

O termostaattivälineillä säätämään kivitilan lämpötilaa kivitilan 2 lämpötilaa mittaavan lämpötila-anturin mittaustiedon perus- = teella. Tällä tavoin kivitilan lämpötilaa mitataan lämpöti- > la-anturilla, ja sitä voidaan säätää termostaattivälineillä. & 30 Kivitilan lämpötila voidaan näin ollen ylläpitää saunomisen ajan

N valitulla tasolla aiempaa tarkemmin. Kivitilan lämpötilaa

N voidaan myös säätää aiempaa tarkemmin käyttäjän toivomalla tavalla, millä pystytään vaikuttamaan löylyn intensiteettiin.

Käyttäjä voi esimerkiksi syöttää ohjausvälineille toivotun kivitilan lämpötilan, jolloin kivitilan lämpötila pidetään tässä toivotussa lämpötilassa valitun toleranssin puitteissa.

Kivitilan lämpötilaa mittaavan lämpötila-anturin havaitessa kivitilan jäähtymisen valitun raja-arvon alle saunomisen aikana, ohjausvälineet voidaan sovittaa tilaamaan kivitilan lämpötilaa mittaavan lämpötila-anturin lukeman perusteella lisää lämmi- tystehoa kivitilassa olevan massan lämmittämiseen.

Termostaattivälineillä tarkoitetaan tässä laajasti mitä tahansa lämpötilaa automaattisesti säätävää välinettä, joka voi olla esimerkiksi venttiilin avautumisastetta säätävä väline tai kivitilan lämmitystehoa hallitseva väline. Järjestelmä voi käsittää useampia termostaattivälineitä esimerkiksi siten, että ensimmäiset termostaattivälineet on sovitettu säätämään saunahuoneen lämpötilaa säätämällä venttiilin avautumisastetta ja toiset termostaattivälineet on sovitettu säätämään kivitilan lämpötilaa säätämällä lämmitystehoa, kuten vastuksiin syötet- tävän sähkövirran tehoa.

Vastaavasti ohjausvälineille tarkoitetaan tässä laajasti mitä tahansa saunahuoneen lämpötilan säätämiseen käytettävää välinettä, jolla lämpötila-anturin lukeman perusteella muo- dostettava ohjauskomento välitetään termostaattivälineille. < Ohjausvälineet voivat käsittää elektronisia ja/tai mekaanisia

S 25 komponentteja. Ohjausvälineet voivat muodostua esimerkiksi

O saunan elektronisesta ohjausyksiköstä ja sen käsittämästä 2 ohjelmistosta, joka on sovitettu lukemaan yhtä tai useampaa = lämpötila-anturia ja ohjaamaan termostaattivälineillä vent- > tiilin avautumisastetta ja/tai kiukaaseen syötettävää lämmi- & 30 tystehoa. Ohjausväline voi olla myös esimerkiksi mekaaninen

N komponentti, jolla välitetään lämpötila-anturin lukeman

N perusteella ohjauskomento venttiiliä ohjaaville termostaatti- välineille tai jolla ohjataan kiukaassa poltettavan aineen syöttöä lämpötila-anturin lukeman perusteella.

Kiukaan kivitila voi olla osittain suljettu siten, että kiukaan runko voi peittää vähintään 50 %, edullisesti vähintään 80 %, kivitilasta. Toisin sanoen korkeintaan 50 %, edullisesti korkeintaan 20 %, kivitilan reunojen pinta-alasta on tällöin silmin nähtävissä kiukaan ulkopuolelta. Tällä tavoin kivitilassa voidaan helpommin ylläpitää haluttu lämpötila.

Kiuas voi lisäksi käsittää kivitilan päällä kannen, johon on sovitettu valitun kokoinen aukko veden annostelemista varten.

Tällöin lämpöä voidaan varastoida käytön aikana entistä paremmin kivitilaan, jolloin kivitilan lämpötilaa voidaan hallita paremmin. Kivitilan voi myös olla lämpöeristetty ja käsittää kannen, joka suljetaan, kun saunaa ei käytetä, lämmön varas- toimiseksi kivitilaan.

Eräässä sovellusmuodossa kiukaan kivitila on sovitettu lämmi- tettäväksi vastuksilla, ja termostaattivälineet on sovitettu säätämään vastuksiin syötettävän sähkövirran tehoa. Tällä tavoin kivitilaan voidaan tuottaa haluttu lämpötila sähköenergialla.

Vastukset voivat olla sovitettu kivitilaan tai kivitilan ulkopuolelle. < Eräässä toisessa sovellusmuodossa kiukaan kivitila on sovitettu

S 25 lämmitettäväksi polttamalla puuta tai kaasua tai palavaa

O nestettä, kuten öljyä, tai sähkökäyttöisen turbiinin synnyt- 2 tämällä kitkalla. Tällä vaihtoehtoisella tavalla kivitilaan = voidaan tuottaa haluttu lämpötila polttamalla orgaanista 2 . ainetta. 10

N Toisin sanoen keksinnön mukaisessa järjestelmässä voidaan

N käyttää mitä tahansa tekniikan tason mukaisia lämmöntuottovä- lineitä ja energianlähdettä saunahuoneen ja kivitilan lämmit- tämiseen.

Tällöin kiuas voi käsittää tulipesän ja järjestelmä voi käsittää välineet tulipesän sisääntuloilman virtauksen säätämiseksi.

Tällä tavoin voidaan säätää palamistehoa ja siten kivitilan lämpötilaa.

Kiuas voi myös käsittää välineet kaasumaisen tai nestemäisen poltettavan aineen syötön ohjaamiseksi. Tällä tavoin kiukaan lämmitystehoa voidaan säätää vaihtoehtoisella tavalla.

Tällöin kivas voi käsittää savukanavan ja savukaasun lämpöti- la-anturin, ja järjestelmä käsittää savukanavassa säädettävän kuristimen palamistehon säätämiseksi savukanavaa kuristamalla savukaasun lämpötila-anturin mittaustiedon perusteella. Tällä tavoin voidaan säätää palamistehoa ja siten kivitilan lämpötilaa vaihtoehtoisella tavalla.

Sisääntuloilman ja/tai savukanavan kuristusta voidaan käyttää yhdessä sovellusmuodossa tai erillisissä sovellusmuodoissa.

Eräässä sovellusmuodossa järjestelmä käsittää elektronisen toimilaitteen, kuten solenoidin tai servomoottorin, venttiilin avautumisasteen säätämiseksi. Tällä tavoin venttiilin avautu- < misastetta voidaan säätää tarkasti käyttäen sähköenergiaa.

S 25

O Eräässä toisessa sovellusmuodossa järjestelmä käsittää lämpö- 2 mekaanisen toimilaitteen, kuten kapillaaritermostaatin tai = bimetallitermostaatin, venttiilin avautumisasteen säätämiseksi. > Tällä tavoin venttiilin avautumisastetta voidaan säätää ilman & 30 sähköä ja järjestelmä on mahdollista rakentaa täysin sähköt-

X tömäksi.

Eräässä sovellusmuodossa kiukaan virtauskanava muodostuu kiukaan rungon alaosassa olevasta aukosta, johon venttiili on sovitettu,

sekä kivitilasta. Tällä tavoin kiukaaseen voidaan muodostaa yksinkertaisella tavalla virtauskanava, jossa virtaava fluidi voidaan lämmittää kivitilaan tuotetulla lämmöllä.

Eräässä toisessa sovellusmuodossa kiukaan virtauskanava on suljettu putki, jolla on ensimmäinen suuaukko ilman sisääntuloa varten ja toinen suuaukko ilman ulostuloa varten, ja ensimmäinen suuaukko on sijoitettu kiukaan alaosaan, ja toinen suuaukko on kivitilan ulkopuolella korkeussuunnassa kivitilan yläpuolella.

Tällä tavoin kiukaan läpi virtaavan fluidin virtausta voidaan hallita tarkasti ja virtauskanavasta purkautuva fluidi voidaan toimittaa haluttuun paikkaan.

Vaihtoehtoisesti putken toinen suuaukko voi olla myös kivitilan sisällä.

Eräässä kolmannessa sovellusmuodossa kiukaan virtauskanava on suljettu putki, jolla on ensimmäinen suuaukko ilman sisääntuloa varten ja toinen suuaukko ilman ulostuloa varten, ja ensimmäinen suuaukko on sijoitettu kiukaan alaosaan, ja toinen suuaukko on kivitilan ulkopuolella korkeussuunnassa kivitilan keskilinjan alapuolella. Tällä tavoin saunahuoneen alaosaan voidaan tuottaa lämmintä ilmaa, jolloin voidaan tasata lämpötilaeroja sauna- < huoneessa, missä yläosan ilma on käyttötilanteessa tyypillisesti

S 25 merkittävästi alaosan ilmaa lämpimämpää. 3 x Edullisesti edellä kuvatussa kolmannessa sovellusmuodossa putki = kulkee ensimmäisen suuaukon ja toisen suuaukon välillä kivitilan > yläpuolella. Tällä tavoin saadaan aikaan luonnollinen konvektio, & 30 jolloin ilma saadaan virtaamaan putkessa.

Edellä kuvattu putkea voidaan myös käyttää ilman edellä kuvattua venttiiliä. Tällöin putkella voidaan ohjata kiukaasta ulos virtaavan lämpimän fluidin virtausta haluttuun paikkaan saunahuoneessa.

Edullisesti putken kivitilan ulkopuolella olevan osan ja kivitilan välillä on säteilysuoja. Tällä tavoin voidaan estää kiukaan lämmön säteileminen putkeen, jolloin ilman virtaus putkessa ei häiriinny. Säteilysuoja voi olla erillinen kompo- nentti tai osa kiukaan runkoa.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä saunahuoneen lämpötilan säätämiseksi saunahuoneen lämmittämiseen käytetään kiuasta, joka kiuas käsittää rungon, kivitilan, joka käsittää varaavaa massaa ja johon annostellaan vettä höyrystettäväksi, virtauskanavan, jossa virtaava fluidi lämmitetään kivitilaan tuotetulla lämmöllä, ja venttiilin, jolla venttiilillä säädetään fluidin virtausta virtauskanavassa, saunahuone lämmitetään 60—120 °C lämpötilaan, kivitila lämmitetään 200-700 °C lämpötilaan, saunahuoneen lämpötilaa mitataan lämpötila-anturilla, sauna- huoneen lämpötilaa säädetään lämpötila-anturin mittaustiedon perusteella. Menetelmässä saunahuoneen lämpötilaa säädetään termostaattivälineillä säätämällä venttiilin avautumisastetta saunahuoneen lämpötilaa mittaavan lämpötila-anturin mittaus- tiedon perusteella. x < 25 Tällä tavoin saunan lämpötiloja voidaan hallita aiempaa

O monipuolisemmin niin saunahuoneen kuin kivitilan lämpötilojen 2 osalta. Erityisesti kivitila saadaan pidettyä saunomisen aikana

E valitussa lämpötilassa tehokkaan löylyefektin muodostamiseksi. 3 8 30 Edullisesti kivitilan lämpötilaa mitataan lämpötila-anturilla ja

N kivitilan lämmitystä säädetään termostaattivälineillä kivitilan

N lämpötilaa mittaavan lämpötila-anturin mittaustiedon perus- teella. Tällä tavoin kivitilan lämpötilaa voidaan myös säätää aiempaa tarkemmin käyttäjän toivomalla tavalla, millä pystytään vaikuttamaan löylyn intensiteettiin.

Edullisesti menetelmässä asetetaan saunahuoneen lämpötilalle ensimmäinen raja-arvo ja toinen raja-arvo, joista ensimmäinen raja-arvo on matalampi kuin toinen raja-arvo, ja saunahuoneen lämpötilan ollessa valitun ensimmäisen raja-arvon alapuolella, kivitilaa lämmitetään ja venttiili avataan, saunahuoneen lämpötilan ollessa valitun ensimmäisen raja-arvon yläpuolella ja valitun toisen raja-arvon alapuolella, kivitilaa lämmitetään ja venttiili suljetaan, ja saunahuoneen lämpötilan ollessa valitun toisen raja-arvon yläpuolella, kivitilan lämmitystä rajoitetaan ja venttiili suljetaan. Tällä tavoin voidaan valitussa ensim- mäisessä vaiheessa tehostaa kivitilaan tuotetun lämmön siir- tymistä saunahuoneen ilmaan ja toisaalta valitussa toisessa vaiheessa vähentää kivitilaan tuotetun lämmön siirtymistä saunahuoneen ilmaan, jolloin lämpö voidaan varastoida kivitilaan tehokkaan löylyefektin aikaansaamiseksi, mutta saunahuoneen ilman lämpötila saadaan pidettyä käyttäjälle miellyttävällä tasolla.

Keksintöä kuvataan seuraavassa yksityiskohtaisesti viittaamalla oheisiin eräitä keksinnön sovelluksia kuvaaviin piirroksiin, x joissa

S 25

O Kuva 1 esittää erään keksinnön mukaisen järjestelmän, 2 Kuva 2 esittää erään keksinnön mukaisen järjestelmän = kiukaan tilanteessa, jossa venttiili on suljettu, > Kuva 3 esittää erään keksinnön mukaisen kiukaan & 30 tilanteessa, jossa venttiili on avattu,

N Kuva 4 esittää erään toisen keksinnön mukaisen jär-

N jestelmän kiukaan,

Kuva 5 esittää erään kolmannen keksinnön mukaisen järjestelmän kiukaan.

Kuvassa 1 on esitetty eräs keksinnön mukainen järjestelmä saunahuoneen 8 lämpötilan säätämiseksi, joka järjestelmä käsittää saunahuoneeseen 8 sovitetun kiukaan 10 saunahuoneen 8 lämmittämiseksi 60—120 *C lämpötilaan, lämpötila-anturin 40 saunahuoneen 8 lämpötilan mittaamiseksi, ohjausvälineet saunahuoneen 8 lämpötilan säätämiseksi lämpötila-anturin 40 mittaustiedon perusteella, jossa järjestelmässä kiuas 10 käsittää rungon 12, kivitilan 14, joka käsittää varaavaa massaa, joka on sovitettu lämmitettäväksi 200—700 *C lämpötilaan ja joka on sovitettu höyrystämään kivitilaan 14 annosteltavaa vettä, virtauskanavan 20, jossa virtaava fluidi on sovitettu lämpenemään kivitilaan 14 tuotetulla lämmöllä, ja venttiilin 30 sovitettuna säätämään fluidin virtausta virtauskanavassa 20. Järjestelmä käsittää termostaattivälineet, joilla järjestelmä on sovitettu säätämään saunahuoneen 8 lämpötilaa säätämällä venttiilin 30 avautumisastetta saunahuoneen 8 lämpötilaa mittaavan lämpöti- la-anturin 40 mittaustiedon perusteella.

Kivitila 14 on tässä sovitettu lämmitettäväksi vastuksilla 16.

Kivitila 14 on tässä osittain suljettu siten, että kiukaan 10 runko 12 peittää yli 50 % kivitilasta 14. Kivitila 14 käsittää tässä lämpöä varaavana massana kiviä 15. Kuvissa esitetty kiukaan < 10 poikkileikkaus on periaatteellinen ja rungon 12 ei tarvitse

S 25 olla yhtenäinen kivitilan 14 ympärillä, vaan runko 12 voi käsittää

O virtauskanavan 20 lisäksi myös muita aukkoja, joista ilmaa pääsee 2 virtaamaan kivitilan 14 läpi. Kiuas 10 voi olla myös ns. = häkkikiuas, jossa kiukaan runko on muodostettu ainakin osittain > metalliverkosta.

O 30 10

N Venttiilin 30 asentoa ohjataan moottorilla 34, joka toimii tässä

N termostaattivälineenä. Moottorilla 34 tarkoitetaan tässä yleisnimitystä mille tahansa elektroniselle tai mekaaniselle toimilaitteelle, jolla venttiilin 30 avautumisastetta pystytään muuttamaan. Moottori 34 voi olla esimerkiksi sähkömoottori, kuten servomoottori, tai voidaan käyttää solenoidiventtiiliä. Moottori 34 ja venttiili 30 on kytketty järjestelmän ohjausvälineisiin.

Moottori 34 voi olla vaihtoehtoisesti lämpömekaaninen kompo- nentti, jota käsitellään tarkemmin myöhemmin.

Kuvan 1 järjestelmään kuuluva kiuas 10 on esitetty yksityis- kohtaisemmin kuvissa 2 ja 3, joiden kuvien avulla järjestelmän toiminta selitetään yksityiskohtaisemmin.

Saunahuoneen 8 lämpötilaa tarkkaillaan lämpötila-anturilla 40, joka on sovitettu saunahuoneen 8 seinän yläosaan. Lämpöti- la-anturi 40 voidaan vaihtoehtoisesti myös sovittaa saunahuoneen 8 kattoon tai esimerkiksi integroida kiukaaseen 10. Lämpöti- la-anturin 40 mittaustieto toimitetaan ohjausvälineille, jotka tässä on sijoitettu järjestelmän ohjausyksikköön 60. Ohjaus- välineet on tässä elektroninen komponentti, joka lämpöti- la-anturin 40 mittaustiedon perusteella ohjaa kiukaan 10 venttiilin 30 avautumisastetta. Esimerkiksi saunahuoneen 8 lämpötilan ollessa valitun ensimmäisen raja-arvon alle venttiili avataan kokonaan, ja saunahuoneen 8 lämpötilan ollessa valitun ensimmäisen raja-arvon yläpuolella venttiili 30 suljetaan kokonaan. Täysin avatun ja täysin suljetun asennon välillä < voidaan käyttää myös hienosäätöä, jossa venttiili 30 on osittain

S 25 auki.

S x Kivitilan 14 lämpötilaa tarkkaillaan tässä erillisellä lämpö- = tila-anturilla 18. Lämpötila-anturin 18 mittaustieto toimitetaan > ohjausvälineille, joilla lämpötila-anturin 18 mittaustiedon & 30 perusteella ohjataan kivitilan 14 lämmitystä eli tässä vastuksiin

N 16 syötettävän sähkövirran tehoa. Esimerkiksi kivitilan 14

N lämpötilan ollessa valitun raja-arvon alle vastuksiin 16 syötetään 100 % teho järjestelmän kapasiteetista, ja kivitilan 14 lämpötilan ollessa valitun raja-arvon yläpuolella vastuksiin

16 syötetään 0 % teho. 100 %:n ja 0 %:n tehonsyöttöjen sijaan voidaan käyttää myös hienosäätöä, jossa syötetty teho on valitussa tilanteessa O %:n ja 100 %:n välillä.

Ohjausvälineillä käyttäjä voi edullisesti säätää järjestelmän ohjausta ylläpitämään automatisoidusti saunahuoneen 8 ilmalle ensimmäisen valitun lämpötilan ja kivitilalle 14 toisen valitun lämpötilan.

Saunan turvallisuuden varmistamiseksi järjestelmä voidaan myös ohjelmoida rajoittamaan kivitilan 14 lämmitystä, mikäli saunahuoneen 8 ilman lämpötila nousee valitun toisen raja-arvon yläpuolelle. Toisin sanoen, mikäli venttiilin 30 sulkeminen ei riitä pitämään saunahuoneen 8 lämpötilaa valitulla tasolla katkaistaan tai pienennetään osateholle myös kivitilan 14 lämmitys.

Tässä sovellusmuodossa kiukaan 10 virtauskanava 20 muodostuu kiukaan 10 rungon 12 alaosassa olevasta aukosta 25, johon venttiili 30 on sovitettu, sekä kivitilasta 14.

Kuvan 2 tilanteessa venttiili 30 on kiinni ja sulkee aukon 25.

Tällöin ilman virtaus kivitilan 14 läpi on hyvin vähäistä ja < lämmön siirtyminen kivitilasta 14 saunahuoneen 8 ilmaan

S 25 konvektiolla on siten vähäistä.

S

2 Kuvan 3 tilanteessa venttiili 30 ja aukko 25 ovat täysin auki. = Tällöin ilma 42 pääsee virtaamaan kiukaan 10 rungon 12 ulko- > puolelta aukon 25 kautta virtauskanavaan 20 ja kivitilaan 14 ja & 30 kivitilan 14 läpi. Kivitilasta 14 siirtyy lämpöä kivitilan 14 läpi

N virtaavaan ilmaan 42, joka poistuu kiukaan 10 yläosasta. Näin

N virtauskanavan 20 läpi virtaava ilma 42 lämmittää tehokkaasti saunahuoneen 8 ilmaa konvektiolla.

Kuvassa 4 on esitetty eräs toinen järjestelmän kiukaan 10 sovellusmuoto, jossa kiukaan 10 virtauskanavan 20 muodostaa suljettu putki 50, jolla on ensimmäinen suuaukko 51 ilman sisääntuloa varten ja toinen suuaukko 52 ilman ulostuloa varten, ja ensimmäinen suuaukko 51 on sijoitettu kiukaan 10 alaosaan, ja toinen suuaukko 52 on kivitilan 14 ulkopuolella korkeussuunnassa kivitilan 14 yläpuolella. Tällä tavoin saunahuoneen 8 alaosasta voidaan imeä viileää ilmaa putken 50 ensimmäiseen suuaukkoon 51.

Putki 50 on tässä sovitettu kulkemaan kivitilan 14 läpi.

Vaihtoehtoisesti putki 50 tai muu vaihtoehtoinen virtauskanava 20 voi olla esimerkiksi kivitilan 14 vieressä, kuitenkin niin, että kivitilaan 14 tuotettua lämpöä siirtyy virtauskanavassa 20 virtaavaan ilmaan. Kulkiessaan putken 50 läpi ilma 42 lämpenee ja lämmennyt ilma puretaan putken toisesta suuaukosta 52 hallitusti valittuun sijaintiin saunahuoneessa 8.

Kuvassa 5 on esitetty eräs kolmas järjestelmän kiukaan 10 sovellusmuoto, jossa kiukaan 10 virtauskanava 20 on suljettu putki 50, jolla on ensimmäinen suuaukko 51 ilman sisääntuloa varten ja toinen suuaukko 52 ilman ulostuloa varten, ja ensimmäinen suuaukko 51 on sijoitettu kiukaan 10 alaosaan, ja toinen suuaukko 52 on kivitilan 14 ulkopuolella korkeussuunnassa kivitilan 14 keskilinjan alapuolella. Tässä sovellusmuodossa < virtauskanavan 20 toisesta suuaukosta 52 purkautuvaa lämmintä

S 25 ilmaa 42 toimitetaan saunahuoneen 8 alaosaan, jolloin voidaan

O tasata saunahuoneen 8 korkeussuuntaisia lämpötilaeroja. Tässä 2 sovellusmuodossa virtauskanavan 20 kivitilan 14 ulkopuolella = olevan osan ja kivitilan 14 välillä on säteilysuoja 56, joka voi > olla esimerkiksi metallilevy. 3 30

N Eräässä neljännessä keksinnön mukaisessa sovellusmuodossa

N järjestelmän kiukaan 10 kivitila 14 on sovitettu lämmitettäväksi polttamalla puuta tai kaasua tai palavaa nestettä, kuten öljyä.

Tällöin kiuas 10 käsittää tulipesän ja järjestelmä käsittää välineet tulipesän sisääntuloilman virtauksen säätämiseksi. Nämä välineet voivat olla mitä tahansa tekniikan tason mukaisia välineitä, kuten manuaalinen tai sähköinen säätölaite, jolla sisääntuloilmakanavan poikkipinta-alaa voidaan säätää. Kiuas 10 voi myös tällöin käsittää välineet poltettavan aineen syötön ohjaamiseksi.

Vaihtoehtoisesti tai lisäksi kiuas 10 käsittää savukanavan ja savukaasun lämpötila-anturin, ja järjestelmä käsittää savuka- navassa säädettävän kuristimen palamistehon säätämiseksi savukanavaa kuristamalla savukaasun lämpötila-anturin mit- taustiedon perusteella. Kuristin voi olla mikä tahansa tekniikan tason mukainen kuristin, kuten manuaalinen tai sähköinen säätölaite, jolla savukanavan poikkipinta-alaa voidaan säätää.

Yksinkertaisimmillaan kuristin on liikuteltavaksi sovitettu metallilevy savukanavassa.

Järjestelmän ei tarvitse olla täysin automatisoitu, vaan esimerkiksi välineet tulipesän sisääntuloilman virtauksen säätämiseksi ja/tai savukanavan kuristin voivat olla manuaalisia komponentteja, joita käyttäjä säätää käsin saavuttaakseen haluamansa kivitilan lämpötilan ja siten haluamansa löy- < lyefektin. Edullisesti kivitilan 14 lämmitys on kuitenkin

S 25 automatisoitu, jolloin kivitilan 14 lämpötila voidaan pitää

O halutulla tasolla saunomisen ajan ilman käyttäjän toimipiteitä. 2 = Edullisesti saunahuoneen 8 lämmitys on automatisoitu, jolloin > saunahuoneen 8 lämpötila voidaan pitää halutulla tasolla & 30 saunomisen ajan ilman käyttäjän toimipiteitä. Moottorina 34

N venttiilin 30 avautumisasennon säätämiseen voidaan käyttää

N kivitilan 14 lämmitystavasta riippumatta vaihtoehtoisesti lämpömekaanista toimilaitetta, kuten kapillaaritermostaattia tai hbimetallitermostaattia, venttiilin 30 avautumisasteen säätämiseksi. Tällöin venttiili 30 on saranoitu ja lämpöme- kaaninen toimilaite on sovitettu kohdistamaan saunahuoneen 8 lämpötilan muutoksen mukainen mekaaninen työ venttiiliin 30, mikä säätää venttiilin 30 avautumisastetta. Lämpömekaaninen toimi- laite voi olla esimerkiksi Rathgeber GmbH:n valmistama ''solid fuel thermostat”'””'. <t

N

O

N

O

<Q 00

N

I a a

Te 0 00

O

+

N

O

N

Claims (15)

PATENTTIVAATIMUKSET

1. Järjestelmä saunahuoneen (8) lämpötilan säätämiseksi, joka järjestelmä käsittää — saunahuoneeseen (8) sovitetun kiukaan (10) saunahuoneen (8) lämmittämiseksi 60—120 °C lämpötilaan, — lämpötila-anturin (40) saunahuoneen (8) lämpötilan mittaa- miseksi, — ohjausvälineet saunahuoneen (8) lämpötilan säätämiseksi lämpötila-anturin (40) mittaustiedon perusteella, jossa järjestelmässä kiuas (10) käsittää = rungon (12), - kivitilan (14), joka käsittää varaavaa massaa, joka on sovitettu lämmitettäväksi 200—700 °C lämpötilaan ja joka on sovitettu höyrystämään kivitilaan (14) annosteltavaa vettä, — virtauskanavan (20), jossa virtaava fluidi on sovitettu lämpenemään kivitilaan (14) tuotetulla lämmöllä, ja — venttiilin (30) sovitettuna säätämään fluidin virtausta virtauskanavassa (20), tunnettu siitä, että — järjestelmä käsittää termostaattivälineet, joilla järjestelmä on sovitettu säätämään saunahuoneen (8) lämpötilaa säätämällä sanotun venttiilin (30) avautumisastetta saunahuoneen (8) < lämpötilaa mittaavan ld&mpdtila—anturin (40) mittaustiedon S 25 perusteella. S

2 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen järjestelmä, tunnettu = siitä, että järjestelmä käsittää kiukaassa (10) kivitilan (14) > lämpötilaa mittaavan lämpötila-anturin (18) ja järjestelmä on & 30 sovitettu termostaattivälineillä säätämään kivitilan (14) N lämpötilaa kivitilan (14) lämpötilaa mittaavan lämpötila-anturin N (18) mittaustiedon perusteella.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että kiukaan (10) kivitila (14) on osittain suljettu siten, että kiukaan (10) runko (12) peittää vähintään 50 %, edullisesti vähintään 80 %, kivitilasta (14).

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1 — 3 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että kiukaan (10) kivitila (14) on sovitettu lämmitettäväksi vastuksilla (16), ja termostaattivälineet on sovitettu säätämään vastuksiin (16) syötettävän sähkövirran tehoa.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1 — 3 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että kiukaan (10) kivitila (14) on sovitettu lämmitettäväksi polttamalla puuta tai kaasua tai palavaa nestettä, kuten öljyä, tai sähkökäyttöisen turbiinin synnyt- tämällä kitkalla.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että kiuas (10) käsittää tulipesän ja järjestelmä käsittää välineet tulipesän sisääntuloilman virtauksen säätämiseksi.

7. Patenttivaatimuksen 5 tai 6 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että kiuas (10) käsittää savukanavan ja < savukaasun lämpötila-anturin, ja järjestelmä käsittää savuka- S 25 navassa säädettävän kuristimen %palamistehon säätämiseksi O savukanavaa kuristamalla savukaasun Zlämpötila-anturin mit- 2 taustiedon perusteella. 7 LO

8. Jonkin patenttivaatimuksen 1 — 7 mukainen järjestelmä, & 30 tunnettu siitä, että järjestelmä käsittää elektronisen toimi- N laitteen, kuten solenoidin tai servomoottorin, venttiilin (30) N avautumisasteen säätämiseksi.

9. Jonkin patenttivaatimuksen 1 — 8 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että järjestelmä käsittää lämpömekaanisen toimilaitteen, kuten kapillaaritermostaatin tai bimetalliter- mostaatin, venttiilin (30) avautumisasteen säätämiseksi.

10. Jonkin patenttivaatimuksen 1 — 9 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että kiukaan (10) virtauskanava (20) muodostuu kiukaan (10) rungon (12) alaosassa olevasta aukosta, johon venttiili (30) on sovitettu, sekä kivitilasta (14).

11. Jonkin patenttivaatimuksen 1 — 8 mukainen kiuas (10), tunnettu siitä, että kiukaan (10) virtauskanava (20) on suljettu putki (50), jolla on ensimmäinen suuaukko (51) ilman sisääntuloa varten ja toinen suuaukko (52) ilman ulostuloa varten, ja ensimmäinen suuaukko (51) on sijoitettu kiukaan (10) alaosaan, ja toinen suuaukko (52) on kivitilan (14) ulkopuolella kor- keussuunnassa kivitilan (14) yläpuolella.

12. Jonkin patenttivaatimuksen 1 — 8 mukainen kiuas (10), tunnettu siitä, että kiukaan (10) virtauskanava (20) on suljettu putki (50), jolla on ensimmäinen suuaukko (51) ilman sisääntuloa varten ja toinen suuaukko (52) ilman ulostuloa varten, ja ensimmäinen suuaukko (51) on sijoitettu kiukaan (10) alaosaan, < ja toinen suuaukko (52) on kivitilan (14) ulkopuolella kor- S 25 keussuunnassa kivitilan (14) keskilinjan alapuolella. S 2 13. Menetelmä saunahuoneen (8) lämpötilan säätämiseksi, = jossa menetelmässä > — saunahuoneen (8) lämmittämiseen käytetään (8) kiuasta (10), & 30 joka kiuas (10) käsittää rungon (12), kivitilan (14), joka N käsittää varaavaa massaa ja johon annostellaan vettä höyrys- N tettäväksi, virtauskanavan (20), jossa virtaava fluidi lämmi- tetään kivitilaan (14) tuotetulla lämmöllä, ja venttiilin (30),

jolla venttiilillä (30) säädetään fluidin virtausta virtaus- kanavassa (20), — saunahuone (8) lämmitetään 60—120 °C lämpötilaan, — kivitila (14) lämmitetään 200—700 °C lämpötilaan, — saunahuoneen (8) lämpötilaa mitataan lämpötila-anturilla (40), — saunahuoneen (8) lämpötilaa säädetään lämpötila-anturin (40) mittaustiedon perusteella, tunnettu siitä, että — saunahuoneen (8) lämpötilaa säädetään termostaattivälineillä säätämällä sanotun venttiilin (30) avautumisastetta saunahuoneen (8) lämpötilaa mittaavan lämpötila-anturin (40) mittaustiedon perusteella.

14. Patenttivaatimuksen 13 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kivitilan (14) lämpötilaa mitataan Zlämpöti- la-anturilla (18) ja kivitilan (14) lämmitystä säädetään termostaattivälineillä kivitilan (14) lämpötilaa mittaavan lämpötila-anturin (18) mittaustiedon perusteella.

15. Patenttivaatimuksen 13 tai 14 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että asetetaan saunahuoneen (8) lämpötilalle ensimmäinen raja-arvo ja toinen raja-arvo, joista ensimmäinen raja-arvo on matalampi kuin toinen raja-arvo, ja < — saunahuoneen (8) lämpötilan ollessa valitun ensimmäisen S 25 raja-arvon alapuolella, kivitilaa (14) lämmitetään ja sanottu O venttiili (30) avataan, 2 — saunahuoneen (8) lämpötilan ollessa valitun ensimmäisen E raja-arvon yläpuolella ja valitun toisen raja-arvon alapuolella, LO kivitilaa (14) lämmitetään ja sanottu venttiili (30) suljetaan, 3 30 ja N — saunahuoneen (8) lämpötilan ollessa valitun toisen raja-arvon N yläpuolella, kivitilan (14) lämmitystä rajoitetaan ja sanottu venttiili (30) suljetaan.