FI110665B - Järjestely ja menetelmä kiukaan ohjaamiseksi - Google Patents

Description

110665

Menetelmä ja järjestely kiukaan ohjaamiseksi

Keksinnön ala

Keksinnön kohteena on järjestely ja menetelmä kiukaan ohjaamiseksi.

5 Kyseinen järjestely ja menetelmä soveltuu erityisesti tasaisella lämpöä luovuttavalla etuseinällä varustetun kiukaan kuten vuolukivi- tai graniittikivikiukaan ohjaamiseen, jossa kiukaassa etuseinä käsittää ainakin yhden lämpöä varaa-van kivestä valmistetun höyrystyselementin, ja joka etuseinä on järjestetty toimimaan höyrystyspintana vettä kiukaalle heitettäessä.

10

Keksinnön tausta

Tunnetaan kiukaita, joissa lämpöä varataan kiukaan etuseinään, joka etuseinä koostuu massiivisesta kivipinnasta. Kiukaan tuottama löyly syntyy myös tässä etuseinässä heitettäessä ja johdettaessa vettä kiukaan etuseinän ylä-15 osaan ja veden valuessa höyrystyen pitkin kiukaan etuseinää alaspäin. Tällainen kiuas on esimerkiksi sähkövastuksilla lämmitettävä. Tällöin kiukaan rakenne on yleisesti ottaen sellainen, että kiuas koostuu metallista valmistetusta rungosta, johon on yhdistetty kiukaan vaippa, jonka takaseinä on yleensä metallilevyä, sivuseinät metallilevyä tai kiveä ja löylyä tuottava etuseinä kiveä. Vaipan 20 sisään jäävä tila on tällöin ontto ja sinne on sijoitettu kiuasta ja saunan löyly-huonetta lämmittävät lämmityselementit kuten sähkövastukset. Lämmitysele-mentit on edullisesti sijoitettu lähemmäs kiukaan kivistä etuseinää kuin kiukaan takaseinää. Kuitenkin käytännön mitoitussyistä, eli vastusten fyysisestä koosta johtuen, vastukset sijaitsevat vaipan sisässä syvyyssuunnassa kahdessa tai 25 useammassa vyöhykkeessä, osa lähempänä etuseinää ja osa kauempana siitä. Kiukaan vaipan sisään jäävä tila on tehokkaasti tuuletettu muotoilemalla kiukaan alaosaan ja yläosaan riittävän suuret tuuletusaukot eli saunan löylyhuoneen sisäilma pääsee tehokkaasti virtaamaan kiukaan vaipan sisällä, jolloin lämmityselementit lämmittävät tehokkaasti löylyhuonetta ja kiuasta. Tällaisella 30 järjestelyllä kiukaan etuseinä eli ns. löylykivet lämpiävät sekä lämmityselement- * 110665 tien säteilylämmön ansiosta että löylykivien ohitse niiden takapuolella kiukaan vaipan sisällä virtaavan ilman ansiosta.

Tämän tyyppisten kiukaiden lämmityksen ohjaamiseen käytetään yleensä mekaanista termostaattia, joka ohjaa kaikkien lämmityselementteinä toimivien 5 sähkövastusten toimintaa rinnakkain. Tyypilliset noin 6 kW ja suuremmat kiukaat ovat toiminnaltaan kolmivaihejännitteeseen kytkettäviä ja niissä on tyypillisesti kolme kappaletta putkivastuksia, joista jokainen on kytketty vaiheen ja nollan välille. Tällöin termostaatti kytkee ja sammuttaa kaikki vastukset rinnakkain eli aina samanaikaisesti. Näin kiuas on saunan päällä ollessa tietyllä tar-10 kasteluajanhetkellä löylyhuoneen lämpötilasta riippuen joko täysillä päällä tai vastukset ovat kokonaan poiskytkettyinä. Tällainen kiukaan toiminta on yksinkertainen ja halpa toteuttaa yksinkertaisella termostaatilla. Massiivisella lämpöä varaavalla etuseinällä varustetussa kiukaassa tällainen lämmityselementtien täysin päällä / täysin pois -tyyppinen toiminta ei kuitenkaan tuota kaikissa olo-15 suhteissa täysin tyydyttävää saunomiselämystä, koska kiukaan etuseinän löylykivien lämpötila vaihtelee saunomisjakson aikana runsaasti, jolloin löylyn pisarakoko ja siten saunomiselämys vaihtelee saunomisjakson aikana saunan ollessa pitkään lämpimänä. Lisäksi voidaan todeta, että edellä mainittu ongelma johtaa myös tarpeellista suurempaan kiukaan lämmitysenergian eli sähköener-20 gian kulutukseen.

Seuraavassa selostetaan tarkemmin edellä mainittuun ongelmaan johtavaa ilmiötä ja sen vaikutuksia edellä mainitun tyyppisessä massiivisella kivisellä etuseinällä varustetussa kiukaassa, joka on teholtaan 6 kW käsittäen kolme lämmitysvastusta ja tarkoitettu noin 6-8 m3 kokoisen saunan löylyhuoneeseen. 25 Lisäksi oletetaan, että löylyhuone on oikeaoppisesti tuuletettu. Oletetaan, että kiukaan termostaatti on asetettu säätämään kylpemislämpötila eli löylyhuoneen lämpötila 70 Celsius asteeseen.

Saunan löylyhuoneen ollessa kylmä ja kytkettäessä kiuas päälle kytkeytyvät kaikki kolme vastusta päälle. Vastukset kuumenevat ja ilma alkaa virrata 30 kiukaan vaipan sisäosan läpi. Vastusten säteilylämpö ja virtaava lämmin ilma lämmittävät etuseinän kivipintaa ja kiukaan läpi syntyvä ilmavirtaus lämmittää 110665 3 myös löylyhuoneen ilmaa. Kiuas ja löylyhuone lämpiävät kylpemiskuntoon noin 45-60 minuutissa. Kiukaan etuseinän kivipinta on tällöin lämmennyt lämpötilaan, jossa löylyvesi höyrystyy nopeasti ja jossa se antaa löylyä, jonka pisarakoko on pieni ja löyly tuntuu miellyttävältä ei-polttavalta. Löylyhuoneen lämpö-5 tilan noustessa kylpemislämpötilaan termostaatti katkaisee jännitteen ja virran syötön kaikille kiukaan vastuksille, jotta löylyhuoneen lämpötila ei nousisi asetetun kylpemislämpötilan yläpuolelle. Tällöin vastukset lopettavat löylykivien ja löylyhuoneen lämmittämisen kunnes löylyhuoneen lämpötila jälleen laskee asetetun kylpemislämpötilan alapuolelle. Tällöin jatkettaessa löylyn heittämistä ίο löylykiville ne jäähtyvät nopeasti ja löylyn pisarakoko alkaa kasvaa ja löyly muuttuu polttavaksi. Lisäksi, jotta kiukaalta saataisiin riittävästi löylyä pitää kiukaalle heittää yhä enemmän vettä, jolloin löylykivet jäähtyvät yhä enemmän. Koska kiukaan termostaatti tunnustelee saunan löylyhuoneen lämpötilaa ja kiukaan vastusten lämmitystarvetta löylyhuoneen lämpötilan perusteella, kytkeyty-15 vät vastukset termostaatin ohjaamina uudelleen päälle, kun löylyhuoneen lämpötila on laskenut hieman asetetun kylpemislämpötilan alapuolelle. Koska löylyhuone on jo valmiiksi peruslämmin, ei vastusten tarvitse lämmittää kiuasta ja löylyhuoneen ilmaa, jota siis termostaatti tunnustelee, kovinkaan pitkään ennen kuin asetettu kylpemislämpötila jälleen saavutetaan. Tästä johtuen löylykivet 20 eivät enää lämpene riittävän kuumiksi miellyttävän löylyn tuottamiseksi. Löyly-huoneen rakenteiden yhä lämmetessä tarvitaan yhä lyhyempi aika löylyhuoneen ilman lämmittämiseksi asetettuun kylpemislämpötilaan, jolloin saunomis-ajan pidentyessä saunan löylyn laatu jatkuvasti heikkenee löylykivien jäähtyessä. Jotta löylyn laatua saataisiin parannettua, täytyy löylyhuoneesta poistaa yhä 25 suurempi määrä lämmintä ilmaa eli tuuletusta pitää lisätä saunomiselämyksen pitämiseksi tyydyttävänä. Tämä toisaalta johtaa selvästi lisääntyvään sähköenergian kulutukseen.

Yhteenvetona voidaan siis todeta, että tällaisella yksivaiheisella on/off termostaattiohjauksella varustetun kiukaan ongelmana on kiukaan löylykivien ja 30 löylyhuoneen lämpötilan suhteen esiintyvä epätasapaino, joka pitkän sauno- misjakson aikana kumuloituvasti heikentää saunomiselämystä ja lisää tarpeet tomasti saunan kiukaan energiankulutusta.

110665

Yhteenveto keksinnöstä 5 Seuraavassa esiteltävän keksinnön tarkoituksena on lieventää edellä ku vattuja haittoja ja aikaansaada rakenteeltaan yksinkertainen, kaikissa olosuhteissa turvallinen sekä käyttömahdollisuuksiltaan ja -ominaisuuksiltaan monipuolinen järjestely kiukaan ohjaamiseksi, jolloin järjestelylle on tunnusomaista, että kiukaan lämmityselementtien säätö- ja ohjausvälineet on sovitettu ohjaa-10 maan lämmityselementtien toimintaa saunan löylyhuoneen lämpötilan TLH suhteen vaiheittain, jolloin kauempana kiukaan etuseinästä olevien lämmityselementtien energiansyöttö on järjestetty katkaistavaksi alemmassa lämpötilassa TLHD eli löylyhuoneen tavoitelämpötilassa, kuin lähempänä etuseinää olevien lämmityselementtien energiansyöttö saunan löylyhuoneen lämpötilaa TLH sää-15 dettäessä. Edullisesti lämmityselementit ovat sähkövastuksia ja lämmitysele-mentille syötettävä energia on sähkövirtaa.

Edelleen keksinnön kohteena on menetelmä kiukaan ohjaamiseksi, jolle menetelmälle on tunnusomaista, että kiukaan lämmityselementtien säätö- ja ohjausvälineet ohjaavat lämmityselementtien toimintaa saunan löylyhuoneen 20 lämpötilan TLH suhteen vaiheittain, jolloin kauempana kiukaan etuseinästä olevien lämmityselementtien energiansyöttö katkaistaan alemmassa lämpötilassa TLHD, eli löylyhuoneen tavoitelämpötilassa, kuin lähempänä etuseinää olevien lämmityselementtien energiansyöttö saunan löylyhuoneen lämpötilaa TLH säädettäessä. Menetelmän mukainen kiukaan lämmityselementtien vaiheittainen 25 ohjaaminen toteutetaan edullisesti seuraavasti: asetetaan kiukaan ohjaus- ja säätövälineeseen saunan löylyhuoneen tavoitelämpötila TLHD, kytketään kiukaan ohjaus- ja säätövälineen avulla kiuas toimintaan, jolloin kaikki lämmityselementit päälle-kytketään, tunnustellaan ohjaus- ja säätövälineen lämpöti-latunnistimen avulla saunan löylyhuoneen lämpötilaa TLH, jolloin saunan löyly-30 huoneen lämpötilan TLH saavuttaessa tavoitelämpötilan TLHD, pois-kytketään kiukaan etuseinästä kauempana sijaitsevat lämmityselementit. Saunan löyly- 110665 5 huoneen lämpötilan TLH saavuttaessa lämpötilan TLHD+dT, jossa TLHD+dT on saunan löylyhuoneen tavoitelämpötila TLHD lisättynä hystereesitekijällä dT, jonka suuruus edullisesti on +2...+3 astetta, pois-kytketään kiukaan etuseinää lähempänä sijaitsevat lämmityselementit. Kun saunan löylyhuoneen lämpötila TLH 5 laskee lämpötilan TLHD+dT alapuolelle, päälle-kytketään uudelleen kiukaan etuseinää lähempänä sijaitsevat lämmityselementit, ja mikäli saunan löylyhuoneen lämpötila TLH laskee lämpötilan TLHD alapuolelle, päälle-kytketään kiukaan etuseinästä kauempana sijaitsevat lämmityselementit.

Keksinnön edulliset toteutusmuodot ovat epäitsenäisten patenttivaati-10 musten kohteena.

Keksinnön mukaisen järjestelyn ja menetelmän toiminta kiukaan lämmi-tyselementtien vaiheittaiseksi ohjaamiseksi voidaan edullisesti toteuttaa kaksi-vaiheisesti toimivalla termostaatilla. Tällöin termostaatin lämmityselementtejä ohjaavat koskettimet voidaan sovittaa avautumaan ja sulkeutumaan vaiheittai-15 nen eri lämpötiloissa. Eräs toinen tapa toteuttaa lämmityselementtien vaiheittainen ohjaus on käyttää kahta tai useampaa termostaattia.

Joustavin ja edullisin vaihtoehto kiukaan lämmityselementtien vaiheittaiseksi ohjaamiseksi on toteuttaa ohjaus käyttämällä mikroprosessorilla toteutettua ohjausjärjestelmää. Tällöin saunan löylyhuoneen lämpötilaa tunnustellaan 20 lämpötila-anturilla ja lämpötilatieto toimii input-suureena mikroprosessorille, joka ohjelmoidaan vertaamaan löylyhuoneen TLH lämpötilaa asetettuun löylyhuoneen tavoitelämpötilaan ja toteuttamaan löylyhuoneen lämpötilan säätö keksinnön mukaisen edellä kuvatun menetelmän mukaisesti.

Ohjattaessa kiuasta edellä kuvatun mukaisella järjestelyllä ja menetel-25 mällä saavutetaan useita merkittäviä etuja. Saunan löylyhuoneen ollessa kylmä ja kytkettäessä kiuas päälle kytkeytyvät kaikki kolme lämmityselementtiä päälle. Lämmityselementit kuumenevat ja ilma alkaa virrata kiukaan vaipan sisäosan läpi. Lämmityselementtien säteilylämpö ja virtaava lämmin ilma lämmittävät etuseinän kivipintaa ja ilmavirtaus kiukaan läpi lämmittää myös löylyhuoneen 30 ilmaa. Kiuas ja löylyhuone lämpiävät nopeasti kylpemiskuntoon. Kiukaan etuseinän kivipinta on tällöin lämmennyt lämpötilaan, jossa löylyvesi höyrystyy no- 110665 6 peasti ja jossa se antaa löylyä, jonka pisarakoko on pieni ja löyly tuntuu miellyttävältä ei-polttavalta. Löylyhuoneen lämpötilan noustessa asetettuun kylpe-mislämpötilaan ohjausjärjestelmä katkaisee jännitteen ja virran syötön kiukaan etuseinästä kauempana sijaitseville lämmityselementeille, jotta löylyhuoneen 5 lämpötila ei nousisi asetetun kylpemislämpötilan yläpuolelle. Välittömästi kiukaan etuseinän takana oleva lämmityselementti kuitenkin jatkaa etuseinän löy-lykivien lämmittämistä, jolloin niiden lämpötila pysyy korkeana ja löylyn laatu pysyy hyvänä löylyn pienen pisarakoon ansiosta. Koska kiukaan ohjausjärjestelmä tunnustelee saunan löylyhuoneen lämpötilaa sekä asetetun tavoiteläm-lo pötilan TLHD että tätä 2...3 astetta korkeamman lämpötilan TLHD + dT, avulla saadaan saunan löylyhuoneen lämpötila pidettyä vakaana ja kiukaan etuseinän löylykivet jatkuvasti kuumina pitkänkin saunomisjakson aikana vaikka saunan rakenteiden lämpötila nousee ja löylyhuoneen lämmitystarve vähenee. Näin löylyn laatu saadaan pidettyä korkeatasoisen tarvitsematta tuulettaa lämmintä 15 ilmaa pois saunasta.

Lisäksi merkittävänä kiukaan ympäristöystävällisyyttä parantavana etuna kiukaan energiantarve korkeatasoisen löylyn ja saunomiselämyksen tuottamiseksi vähenee merkittävästi, jopa yli 50% verrattuna kiukaaseen, jossa kaikkia lämmityselementtejä ohjataan samanvaiheisesti pois ja päälle.

20 Edelleen käytettäessä sähkövastuksia lämmityselementteinä voidaan to deta, että sammutettaessa osa vastuksista pienenee kuumien sähkövastusten saunan löylyhuoneen ilmaa ionisoiva vaikutus noin kolmannekseen, jolloin sau-nomiselämys edelleen paranee.

25 Kuvien selitys

Seuraavassa keksintöä kuvataan tarkemmin viittaamalla seuraaviin kuvioihin, joissa kuvio 1 esittää perspektiivikuvan kiukaasta, jossa sovelletaan keksinnön mukaista järjestelyä ja menetelmää, 30 kuvio 2 esittää halkileikkauskuvan sivultapäin nähtynä kuvion 1 mukai sesta kiukaasta, 110665 7 kuvio 3 esittää lohkokaaviona keksinnön mukaisen järjestelyn ja menetelmän toiminnan ja kuvio 4 esittää vuokaaviona keksinnön mukaisen järjestelyn ja menetelmän toiminnan.

5

Edullisten toteutusmuotojen kuvaus

Viitaten kuvioihin 1, 2, 3 ja 4 selostetaan nyt tarkemmin erään keksinnön mukaisen järjestelyn ja menetelmän kiukaan ohjaamiseksi edullisen toteutus-muodon toimintaa.

ίο Kuviossa 1 nähdään perspektiivikuvana kiukaan 1 etuseinän 3 suunnasta nähtynä eräs toteutusmuoto kiukaasta 1, jossa keksinnön mukaista menetelmää ja järjestelyä voidaan soveltaa. Kuvio 2 vastaavasti esittää kuvion 1 mukaisen kiukaan 1 halkileikkauksen sivusuunnasta nähtynä. Kiukaan 1 perustan muodostaa runko-osa 2, johon on sovitettu etuseinästä 3, takaseinästä 4 ja siis vuseinistä 5 ja 6 muodostuva kiukaan 1 vaippa. Kiukaan 1 vaipan takaseinän 4 ja sivuseinien 5, 6 valmistusmateriaali voi olla kiveä tai metallilevyä.

Kiukaan 1 etuseinä 3 muodostuu ainakin yhdestä lämpöä varaavasta kivestä valmistetusta höyrystyselementistä. Kuvioiden 1 ja 2 mukaisessa toteutusmuodossa kiviset höyrystyselementit ovat vaakasuuntaiset ja niitä on kolme 20 kappaletta 3A,3B,3C. Höyrystyselementtien muodostama kiukaan etuseinä 3 on kallistettu viistoksi siten, että kiukaan 1 alaosassa etuseinä 3 on kauempana kiukaan 1 takaseinästä kuin kiukaan yläosassa. Kiukaan 1 etuseinän 3 ja takaseinän 4 välinen kulma on edullisesti noin 5-15 astetta. Kiukaan 1 etuseinän 3 höyrystyselementit on järjestetty toimimaan veden höyrystyspintana vettä kiu-25 kaalle 1 heitettäessä. Höyrystyselementit ovat edullisesti materiaaliltaan helposti muokattavaa vuolukiveä. Ne voivat olla materiaaliltaan myös toista kivilajia tai muuta tehokkaasti lämpöä varaavaa materiaalia. Jotta kiukaan 1 höyrystyselementtien 3A,3B,3C höyrystysteho saataisiin mahdollisimman suureksi, höyrystyselementtien kiukaan 1 etuseinän 3 muodostavan pinnan rakenne on 30 muotoiltu siten, että sen pinta-ala on tasaista pintaa laajempi. Tämä voidaan toteuttaa työstämällä kiukaan etuseinään 3 kiilamaisia uria tai tekemällä etusei- 110665 8 nän 3 puoleisten reunojen kulmiin viisteet, tai jättämällä kiukaan 1 etuseinän reunat luonnonmukaiseen louhintakarkeuteen. Höyrystyselementin pinta voidaan luonnollisesti muotoilla myös muilla vastaavilla alan ammattilaiselle tunnetuilla pinnanmuodoilla.

5 Kiukaan 1 lämmittämiseksi sen runko-osaan 2 vaipan sisäpuolelle on lii tetty lämmityselementit 7A,7B,7C. Lämmityselementit 7A,7B,7C ovat pituudeltaan oleellisesti kiukaan 1 etuseinän 3 muodostavien höyrystyselementtien korkeuden mittaiset ja lämmityselementit 7A,7B,7C on sovitettu vyöhykkeittäin kiukaan 1 vaipan sisäpuolelle, jolloin ensimmäiset lämmityselementit 7A sijaitsevat ίο lähempänä kiukaan etuseinää 3 kuin toiset lämmityselementit 7B ja kolmannet lämmityselementit 7C. Lämmityselementit 7A,7B,7C ovat edullisesti sähkövastukset, mutta voidaan ajatella, että lämmityselementteinä voidaan käyttää myös esimerkiksi kaasulla tai vastaavalla polttoaineella lämmitettäviä lämmitysele-menttejä tai vaihtoehtoisesti kuumalla neste- tai kaasu kierrolla lämmitettäviä 15 lämmityselementtejä. Lämmityselementtien toimintaa ohjataan edullisesti kiukaan 1 runko-osaan 2 yhdistetyillä säätö- ja ohjausvälineillä 8, jotka koostuvat tyypillisesti termostaatista ja kellokytkimestä.

Lämmityselementit 7A,7B,7C on sijoitettu välittömästi kiukaan 1 etuseinän 3 höyrystyselementtien 3A,3B,3C taakse kuitenkin jättämällä lämmityselement-20 tien 7A,7B,7C ja höyrystyselementtien väliin ilmarako 11, joka on leveydeltään esimerkiksi 3-10 mm. Tällöin lämmityselementit 7A,7B,7C eivät missään kohdassa pääse koskettamaan höyrystyselementtejä ja rapauttamaan niitä epätasaisen lämpenemisen johdosta. Lämmityselementit 7A,7B,7C sijaitsevat kuitenkin niin lähellä höyrystyselementtiä, että höyrystyselementti lämpenee tehok-25 kaasti sekä lämmityselementtien 7A,7B,7C lämmittämän ilman ansiosta, että lämmityselementtien 7A,7B,7C höyrystyselementtiin kohdistaman säteilyläm-mön ansiosta. Lämmityselementit 7A,7B,7C on kallistettu kiukaan etuseinän 3 höyrystyselementtien kanssa vastaavaan kallistuskulmaan.

Kuvion 2 mukaisesti kiukaan 1 takaseinän 4, sivuseinien 5,6 ja etuseinän 30 3 höyrystyselementin 3A,3B,3C rajaamaan tilaan on muodostettu tilava yhte näinen lämmityselementtiontelo 9. Lämmityselementtiontelo 9 on edullisesti 110665 9 mitoitettu siten, että lämmityselementtiontelon kiukaan 1 syvyyssuuntainen läpimitta on pystysuunnassa lämmityselementtien 7A,7B,7C yläosassa suunnilleen puolet ja alaosassa ainakin puolet kiukaan 1 sivuseinän 5,6 leveydestä.

Lämmityselementtiontelon 9 takaseinän 4 kanssa yhdensuuntaisesti on li-5 saksi sovitettu yksi tai useampi rinnakkainen lämmöneristelevy 12. Läm-möneristelevy 12 voi olla materiaaliltaan kiveä, metallia tai vastaavaa palamatonta materiaalia. Edelleen lämmityselementtiontelon 9 alaosassa on alatuu-letusaukko 15 ja kiukaan 1 yläosassa on ylätuuletusaukko 14, joiden kautta lämmityselementtiontelo 9 on järjestetty olemaan yhteydessä kiuasta 1 ympä-lo röivään saunatilan ilmatilaan. Tällöin ilmavirtaus kiukaan 1 sisäosassa eli lämmityselementtiontelon 9 läpi saadaan riittävän suureksi, jolloin saunatila lämpe-nee nopeasti kylpykuntoon ja toisaalta kiukaan 1 sisäosan lämpötila pysyy kohtuullisen alhaisena.

Kuviossa 3 kuvataan lohkokaaviona ja kuviossa 4 vuokaaviona kiukaan 15 ohjausmenetelmän ja -järjestelyn toiminta. Kiukaan lämmityselementtien 7A,7B,7C säätö- ja ohjausvälineet 8 on sovitettu ohjaamaan lämmityselementtien toimintaa saunan löylyhuoneen lämpötilan TLH suhteen vaiheittain, jolloin kauempana kiukaan 1 etuseinästä 3 olevien lämmityselementtien 7B,7C ener-giansyöttö on järjestetty katkaistavaksi alemmassa lämpötilassa TLHD eli löyly-20 huoneen tavoitelämpötilassa, kuin lähempänä etuseinää 3 olevien lämmityselementtien 7A energiansyöttö saunan löylyhuoneen lämpötilaa TLH säädettäessä. Menetelmän mukainen kiukaan 1 lämmityselementtien 7A,7B,7C vaiheittainen ohjaaminen toteutetaan seuraavien menetelmäaskeleiden mukaisesti: asetetaan kiukaan ohjaus- ja säätöväiineeseen 8 saunan löylyhuoneen ta-25 voitelämpötila TLHD ja kytketään kiukaan 1 ohjaus- ja säätövälineen 8 avulla kiuas toimintaan. Kiukaan 1 toiminta-aika rajoitetaan kellokytkimellä, joka pitää kiukaan 1 maksimissaan noin 4 tunnin ajan toiminnassa kerrallaan. Kiukaan ohjaus on siis riippuvainen kellon käynnistä, eli kiukaan ohjaus- ja säätömenetelmää ajetaan silloin, kun kiuas on kellokytkimellä tai kellolla kytketty toimin-30 taan.

Mikäli saunan löylyhuoneen lämpötila TLH on alhaisempi kuin tavoiteläm- 110665 10 pötila TLHq, kiukaan 1 kaikki lämmityselementit 7A,7B,7C pääile-kytketään (on-tila). Kiukaan ohjausjärjestelmään on lisäksi määritelty ns. hystereesilämpötila dT, joka on 2...3 astetta ja jolla säädellään kiukaan lämmityselementtien kytkennän vaiheistusta. Mikäli saunan löylyhuoneen lämpötila TLH on alhaisempi 5 kuin tavoitelämpötila TLHD+ dT, ainoastaan kiukaan 1 lähinnä etuseinää 3 sijaitsevat lämmityselementit 7A pääile-kytketään.

Oletetaan kuitenkin, että löylyhuone on alkutilassa kylmä eli löylyhuoneen lämpötila TLH on selvästi alle tavoitelämpötilan TLHD, jolloin kaikki lämmityselementit kytkeytyvät alkutilassa päälle. Löylyhuoneen lämpötilaa tunnustellaan ίο ohjaus- ja säätövälineen 8 lämpötilatunnistimen avulla, jolloin saunan löylyhuoneen lämpötilan TLH saavuttaessa tavoitelämpötilan TLHD, pois-kytketään kiukaan etuseinästä kauempana sijaitsevat lämmityselementit 7B,7C. Saunan löylyhuoneen lämpötilan TLH saavuttaessa lämpötilan TLHD+dT, jossa TLHD+dT on saunan löylyhuoneen tavoitelämpötila TLHD lisättynä hystereesitekijällä dT, pois-15 kytketään kiukaan etuseinää lähempänä sijaitsevat lämmityselementit 7A. Kun saunan löylyhuoneen lämpötila TLH laskee lämpötilan TLHD+dT alapuolelle, pääile-kytketään uudelleen kiukaan etuseinää lähempänä sijaitsevat lämmityselementit 7A, ja mikäli saunan löylyhuoneen lämpötila TLH laskee lämpötilan TLHD alapuolelle, pääile-kytketään kiukaan etuseinästä kauempana sijaitsevat 20 lämmityselementit 7B,7C.

Keksinnön mukaisen järjestelyn ja menetelmän toiminta kiukaan lämmityselementtien vaiheittaiseksi ohjaamiseksi voidaan edullisesti toteuttaa kaksi-vaiheisesti toimivalla termostaatilla. Tällöin termostaatin lämmityselementtejä ohjaavat koskettimet voidaan sovittaa avautumaan ja sulkeutumaan vaiheittai-25 nen eri lämpötiloissa, jolloin ensimmäiset koskettimet avautuvat lämpötilassa TLHD ja sammuttavat kiukaan 1 etuseinästä 3 kauempana olevat lämmityselementtejä ja toiset lämpötilassa TLHD+dT , jotka sammuttavat kiukaan 1 etuseinää 3 lähempänä olevat lämmityselementit. Vastaavasti koskettimet sulkeutuvat uudelleen lämpötiloissa, jotka hieman em. lämpötilojen alapuolella.

30 Eräs toinen tapa toteuttaa lämmityselementtien vaiheittainen ohjaus on käyttää kahta termostaattia. Tällöin ensimmäinen termostaatti ohjaa kiukaan 1 11 110665 etuseinästä 3 kauempana olevia lämmityselementtejä lämpötilassa TLHD ja toiset kiukaan 1 etuseinää 3 lähempänä olevia lämmityselementtejä lämpötilassa TmD+d"T.

Joustavin ja edullisin vaihtoehto kiukaan lämmityselementtien vaiheittai-5 seksi ohjaamiseksi on toteuttaa ohjaus käyttämällä mikroprosessorilla toteutettua ohjausjärjestelmää. Tällöin saunan löylyhuoneen lämpötilaa tunnustellaan lämpötila-anturilla ja lämpötilatieto toimii input-suureena mikroprosessorille, joka ohjelmoidaan vertaamaan löylyhuoneen TLH lämpötilaa asetettuun löylyhuoneen tavoitelämpötilaan TLHD ja toteuttamaan löylyhuoneen lämpötilan säätö keksin-lo nön mukaisen menetelmän ohjausfunktion mukaisesti. Mikroprosessorin ohjauskomennot välitetään lämmityselementeille soveltamalla alan ammattimiehelle sinänsä tunnettuja elektronisia ja sähköteknisiä kytkentöjä.

On ymmärrettävää, että edellä oleva selitys ja siihen liittyvät kuviot on ainoastaan tarkoitettu havainnollistamaan esillä olevaa keksintöä. Keksintöä ei siten 15 ole rajattu pelkästään edellä esitettyyn tai patenttivaatimuksissa määriteltyyn toteutusmuotoon, vaan alan ammattilaiselle tulevat olemaan ilmeisiä monet erilaiset keksinnön variaatiot ja muunnokset, jotka ovat mahdollisia oheisten patenttivaatimusten määrittelemän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.

Claims (10)

110665 12 Patentti vaati m u kset

1. Järjestely kiukaan ohjaamiseksi käsittäen: - kiukaan (1) koostuen runko-osasta (2), johon on sovitettu etu- (3), taka- (4) 5 ja sivuseinistä (5, 6) muodostuva vaippa, jolloin kiukaan (1) etuseinä (3) käsittää ainakin yhden lämpöä varaavan kivestä valmistetun höyrystyselemen-tin (3A,3B,3C), ja joka etuseinä (3) on järjestetty toimimaan höyrystyspinta-na vettä kiukaalle (1) heitettäessä ja - runko-osaan (2) liitetyt vaipan sisäpuolella olevat lämmityselementit (7A, 7B, ίο 7C), jolloin lämmityselementit (7A, 7B, 7C) on sovitettu vyöhykkeittäin kiukaan (1) vaipan sisäpuolelle, jolloin ensimmäiset lämmityselementit (7A) sijaitsevat lähempänä kiukaan etuseinää (3) kuin toiset lämmityselementit (7B) ja kolmannet lämmityselementit (7C) ja - lämmityselementtien (7A, 7B, 7C) säätö- ja ohjausvälineet (8), 15 tunnettu siitä, että: - lämmityselementtien (7A, 7B, 7C) säätö- ja ohjausvälineet (8) on sovitettu ohjaamaan lämmityselementtien (7A, 7B, 7C) toimintaa saunan löylyhuoneen lämpötilan (TLH) suhteen vaiheittain, jolloin kauempana etuseinästä (3) olevan lämmityselementtien (7B, 7C) energiansyöttö on järjestetty katkais- 20 tavaksi tai vähennettäväksi alemmassa lämpötilassa (TLHD) kuin lähempänä etuseinää (3) olevien lämmityselementtien (7A) energiansyöttö saunan löylyhuoneen lämpötilaa (TLH) säädettäessä.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen järjestely kiukaan ohjaamiseksi, tunnettu siitä, että lämmityselementit (7A,7B,7C) ovat sähkövastuksia ja lämmi- 25 tyselementille syötettävä energia on sähkövirtaa.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen järjestely kiukaan ohjaamiseksi, tunnettu siitä, että lämmityselementtien (7A,7B,7C) ohjaus on toteutettu kaksivaihei-sesti toimivalla termostaatilla.

4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen järjestely kiukaan ohjaamiseksi, tunnettu 30 siitä, että lämmityselementtien (7A,7B,7C) ohjaus on toteutettu mikropro- sessoriohjauksella. 110665 13

5. Patenttivaatimuksen 2 mukainen järjestely kiukaan ohjaamiseksi, tunnettu siitä, että lämmityselementtien (7A,7B,7C) ohjaus on toteutettu kahdella erillisellä termostaatilla.

6. Menetelmä kiukaan ohjaamiseksi, jolloin kiuas (1) käsittää runko-osan (2), 5 johon on sovitettu etu- (3), taka- (4) ja sivuseinistä (5, 6) muodostuva vaippa, ja kiukaan (1) etuseinä (3) käsittää ainakin yhden lämpöä varaavan kivestä valmistetun höyrystyselementin (3A,3B,3C), ja joka etuseinä (3) on järjestetty toimimaan höyrystyspintana vettä kiukaalle (1) heitettäessä, ja runko-osaan (2) liitetyt vaipan sisäpuolella olevat lämmityselementit (7A, 7B, ίο 7C), jolloin lämmityselementit on sovitettu vyöhykkeittäin kiukaan vaipan sisäpuolelle, jolloin ensimmäiset lämmityselementit (7A) sijaitsevat lähempänä kiukaan etuseinää (3) kuin toiset lämmityselementit (7B) ja kolmannet lämmityselementit (7C) ja - lämmityselementtien (7A, 7B, 7C) säätö- ja ohjausvälineet (8), 15 tunnettu siitä, että: - lämmityselementtien (7A, 7B, 7C) säätö- ja ohjausvälineet (8) ohjaavat lämmityselementtien (7A, 7B, 7C) toimintaa saunan löylyhuoneen lämpötilan (TLH) suhteen vaiheittain, jolloin kauempana etuseinästä (3) olevien lämmityselementtien (7B, 7C) energiansyöttö katkaistaan tai vähennetään alem- 20 massa lämpötilassa (TLHD) kuin lähempänä etuseinää (3) olevien lämmi-tyselementien (7A) energiansyöttö saunan löylyhuoneen lämpötilaa (TLH) säädettäessä.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä kiukaan ohjaamiseksi, tunnettu siitä, että menetelmän vaiheittainen ohjaus käsittää seuraavat menetel- 25 mäaskeleet: - asetetaan kiukaan (1) ohjaus-ja säätövälineeseen (8) saunan löylyhuoneen tavoitelämpötila (TLHd). - kytketään kiukaan ohjaus- ja säätövälineen (8) avulla kiuas (1) toimintaan, jolloin kaikki lämmityselementit (7A,7B,7C) päälle-kytketään (on-tila), 30. tunnustellaan ohjaus- ja säätövälineen (8) lämpötilatunnistimen avulla sau nan löylyhuoneen lämpötilaa (TLH), 110665 14 - saunan löylyhuoneen lämpötilan (TLH) saavuttaessa tavoitelämpötilan (TLHd). pois-kytketään kiukaan (1) etuseinästä (3) kauempana sijaitsevat lämmi-tyselementit (7B,7C), - saunan löylyhuoneen lämpötilan (TLH) saavuttaessa lämpötilan (TLHD+dT), 5 pois-kytketään kiukaan (1) etuseinää (3) lähempänä sijaitsevat l^mmi- tyselementit (7A), - saunan löylyhuoneen lämpötilan (TLH) laskiessa lämpötilan (TLHD+dT) alapuolelle, päälle-kytketään kiukaan (1) etuseinää (3) lähempänä sijaitsevat lämmityselementit (7A), ίο - saunan löylyhuoneen lämpötilan (TLH) laskiessa lämpötilan (TLHD) alapuolelle, päälle-kytketään kiukaan (1) etuseinästä (3) kauempana sijaitsevat lämmityselementit (7B,7C).

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä kiukaan ohjaamiseksi, tunnettu siitä, että lämpötila (TLHD+dT) on saunan löylyhuoneen tavoitelämpötila 15 (Tlhd) lisättynä hystereesitekijällä (dT), jonka suuruus on +2.. .+3 astetta.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen menetelmä kiukaan ohjaamiseksi, tunnettu siitä, että menetelmän mukainen lämmityselementtien (7A,7B,7C) ohjaus toteutetaan kaksivaiheisesti toimivalla termostaatilla tai kahdella termostaatilla.

10. Patenttivaatimuksen 8 mukainen menetelmä kiukaan ohjaamiseksi, tunnet tu siitä, että menetelmän mukainen lämmityselementtien (7A,7B,7C) ohjaus toteutetaan mikroprosessoriohjauksella. 15 D( .. 110665