FI83157C - Sähkökiuas - Google Patents

Description

1 83157 Sähkökiuas

Jakamalla erotettu hakemuksesta 875786 5 Tämä keksintö koskee sähkökiuasta, joka käsittää ulkovaipan, joka ympäröi lämpöä varaavaa massaa sisältävää klvltilaa, ja yhden tai useampia sähkövastuksia sovitettuina kivltllaan lämpöä varaavan massan kuumentamiseksi.

Sähköklukalta ja niiden ominaisuuksia kehitettäessä 10 voidaan yleisinä tavoitteina pitää ainakin kiukaan antaman löylyn miellyttävyyttä saunojan kannalta, kiukaan käyttö-mukavuutta ja kiukaan energiankulutusta. Kiukaan käyttömu-kavuudella ymmärretään tässä toisaalta sen hallintalaitteiden käytön helppoutta ja toisaalta kiukaan kykyä kehit-15 tää riittävä lämpötila saunaan riittävän lyhyessä ajassa. Pitkiä esilämmitysaikoja ei pidetä suotavina, koska ne edellyttävät saunomispäätöksen tekemistä jo huomattavasti ennen ajateltua saunomisaikaa. Lyhyisiin esilämmitysaikoi-hin pääsemiseksi edellytetään kiukaalta kuitenkin varsin 20 suurta sähkötehoa, mikä toisaalta merkitsee suurta energiankulutusta eikä toisaalta vaikuta välttämättä positiivisesti löylyn miellyttävyyteen. Tällainen sähkötehon kasvattaminen ja pikainen kiukaan kuumennus ovat kuitenkin täysin vastakkaisia sille yleiselle käsitykselle, että 25 miellyttävin löyly saadaan "perinteisestä" yllä kuvatun kaltaisesta varaavasta kiukaasta, jollainen tunnetaan esim. FI-hakemusjulkaisuista 844 362 ja 845 009 ja jossa on paljon varaavaa massaa. Tällöin löylystä muodostuu miellyttävän kostea eikä saunan lämpötila saunomisen mis-30 sään vaiheessa nouse yleensä kovinkaan korkeaksi suuren kivimäärän kuitenkin taatessa löylyn riittävyyden.

Näitä yllämainittuja keskenään jopa ristiriitaisia tavoitteita ei ole aikaisemmin onnistuttu yhdistämään samaan kiukaaseen, vaan käytännössä kiukaat ovat jakautuneet 35 joko erittäinkin pitkän esilämmitysajan vaativiin, ns.

2 83157 kertalämmitteisiin kiukaisiin ja niin sanottuihin jatkuva-lämmitteisiin kiukaisiin.

Esillä olevan keksinnön tavoitteena on kuitenkin tuoda esiin sähkökiuas, jossa kaikki yllämainitut tavoit-5 teet voidaan yhdistää yhteen ja samaan kiukaaseen niiden sulkematta pois toisiaan. Tämä on toteutettu keksinnön mukaisella kiukaalla, jolle on tunnusomaista, että välineisiin ilmavirtausyhteyden aikaansaamiseksi liittyy väline, joka ilmavirtausyhteys aikaansaataessa pakko-ohjatusti 10 kytkee päälle löylyhuoneen ylikuumentumisen tai muiden vaaratilanteiden estämiseksi välttämättömät varolaitteet.

Rakenteellisesti yksinkertaisen toteutuksen mukaisesti väline varolaitteiden kytkemiseksi päälle katkaisee sähkönsyötön sähkövastukselle tai -vastuksille, jolloin 15 kyseinen väline edullisimmin on kiukaan kannen avaamiseen reagoiva kytkin. Haluttaessa voidaan tämän kytkimen rinnalle sovittaa vielä aikakytkin, joka mahdollistaa ajallisesti rajoitetun sähkönsyötön lämmitysvastuksille myös kannen ollessa avoinna.

20 Vaihtoehtoisesti väline varolaitteiden kytkemiseksi päälle kytkee sähkövastuksen tai -vastukset sarjaan kellolaitteen ja/tai löylyhuoneen ilman lämpötilan seuraavien i termostaattivälineiden kanssa. Tällöin keksinnön mukainen kiuas ilmavirtausyhteyden ollessa avattuna vastaa toimin-25 naitaan oleellisesti tavanomaisia suurikivitilaisia sähkö- kiukaita.

Koska keksinnön mukaisessa kiukaassa kivitila on oleellisen tiiviisti ympäröity lämpöeristetyllä ulkovai-palla sekä sivuilta että päältä ja kivitilaan on sovitettu 30 välineet kivitilan lämpötilan säilyttämiseksi haluttuna esimerkiksi arvossa noin 400-500eC, voidaan kiukaan ilmavirtausyhteyden aikaansaavien välineiden ollessa suljettuna kiukaan lämpöhäviöt tehdä erittäin pieniksi. Tämä merkitsee käytännössä sitä, että vaikka sähkö olisi jatkuvas-35 ti kytkettynä kiukaan lämmitysvastuksille ei lämpötila 3 83157 kiukaan sijoitustilassa haluttaessa nouse esimerkiksi normaalin huonelämpötilan yläpuolelle. Tällöin on varsin yksinkertaisin välinein, kuten huonetermostaatin, kivitilaan sijoitetun säädettävän aukon tai pienen puhaltimen tai 5 vastaavien massavaraajalämmittimien yhteydestä tunnettujen välineiden avulla saavutettavissa mahdollisuus kiukaan sijoitustilan ohjattuun lämmitykseen silloin kun saunassa ei kylvetä.

Mullistavimmaksi keksinnön mukaisen sähkökiukaan 10 eduksi muodostuu se, että sauna on käytännössä aina sauno-misvalmis. Jo pelkästään kiukaan kannen avaamisella voidaan sauna muutamassa minuutissa saada normaaliin kylpy-lämpötilaan. Haluttaessa ja erityisesti poikkeuksellisen suuritilavuuksisia saunoja ajatellen voidaan kiukaan yh-15 teyteen sovittaa lisäksi erityisiä välineitä saunatilan ilman nopeaksi kuumentamiseksi saunomista aloitettaessa. Tällaisina varusteina voidaan mainita ylimääräiset lämmi-tysvastukset joko kivitilan tai pelkästään ilman lämmittämiseksi mahdollisesti liittyneinä sopiviin ilmakanaviin 20 ilmavirtauksen tehostamiseksi kiukaan kivitilan läpi.

Keksinnön mukaisen kiukaan etuna energiankulutuksen kannalta voidaan pitää sitä, että keksinnön mukaista kiuasta käytettäessä ei juurikaan kuluteta energiaa löyly-huoneen seinä- ja lattiarakenteiden lämmitykseen tai il-25 manvaihtoon lämmityksen aikana. Keksinnön mukaisen sähkökiukaan sähköteho voidaan lisäksi tehdä niinkin pieneksi, että se voidaan kytkeä esimerkiksi yhdellä 10 A tai 16 A sulakkeella varustettuun sähkölinjaan. Täten sitä voidaan käyttää maaseudulla pitkienkin linjayhteyksien takana ja 30 esimerkiksi kesämökeillä, joissa saunaan hyvin harvoin on vedetty tavanomaisten sähkökiukaiden edellyttämä kolmivai-heyhteys. Kiukaan tehokkaasti lämpöä varastoiva rakenne mahdollistaa kiukaan ohjauksen myös siten, että se kuumennetaan pääosin ns. yösähköllä. Samoin se voidaan ongelmit-35 ta kytkeä verkkokäskylaitteen ohjaukseen, koska muutaman- 4 83157 kaan tunnin katkoksella sähkönsyötössä ei ole juurikaan vaikutusta sen löylynantokykyyn.

Yleisesti ottaen saavutetaan keksinnön mukaisen kiukaan avulla sen ollessa jatkuvasti sähköverkkoon kyt-5 kettynä juuri sellainen tilanne, mitä käyttäjät pitävät suotavimpana, eli perinteisen kertalämmitteisen, suuriki-vitilaisen kiukaan antamat löylyt aina haluttaessa ilman ennakolta tapahtuvaa saunan lämmitystä. Kuten edellä on jo todettu, kiukaan suuresta varatusta massasta johtuen voi-10 daan käytännössä toimia siten, että sähkövirta katkaistaan kiukaan lämmitysvastuksilta otettaessa kiuas "käyttöön", eli avattaessa sen kansi. Tällöin vältetään myös se eräiden saunojien epäsuotavana pitämä mahdollisuus, että löylyvesi joutuisi kosketukseen erittäin kuumien metallipin-15 tojen kanssa.

Seuraavassa keksinnön mukaista sähkökiuasta kuvataan yksityiskohtaisemmin viitaten oheiseen piirustukseen, jossa kuvio 1 esittää keksinnön mukaisen sähkökiukaan pe-20 rusmuodon periaatteellisen rakenteen edestäpäin nähtynä poikkileikkauksena, kuvio 2 esittää kuvion 1 mukaisen kiukaan sivultapäin nähtynä poikkileikkauksena varaavan massan ollessa havainnollisuuden vuoksi poistettuna ja 25 kuvio 3 esittää kuvioiden 1 ja 2 mukaisen kiukaan periaatteellisen kytkentäkaavion.

Kuviossa 1 on esitetty poikkileikkaus keksinnön mukaisen sähkökiukaan perusmuodosta edestäpäin nähtynä. Se käsittää ulkovaipan 1, joka on oleellisesti kauttaaltaan 30 lämpöeristetty. Tähän ulkovaippaan kuuluu osana avattava, takaa saranalla 10 varustettu kansi 2. Ulkovaippa 1 ympäröi oleellisen tiiviisti myös sivuilta kivitilaa 3, joka on täytetty varaavalla massalla 8 esimerkiksi kiuaskivien muodossa, kuten kuviossa 1 on esitetty. Tähän kivitilaan 35 on sovitettu sähkövastukset 4 ja asennusputki 5 kivitilan s 83157 lämpötilaa tarkkailevaa termostaattia 11 varten. Kivitilan alapuolelle on muodostettu llmavlrtauskanava 6, josta Ilma pääsee virtaamaan kivitilan 3 läpi kannen 2 ollessa avattuna. Kuten kuviosta 2 havaitaan ilmanvirtausaukon 6 eteen 5 on sovitettu luukku 9, joka voi olla haluttaessa säädettävä ilmanvirtausaukon 6 slsäänvirtauspinta-alan asettelemi-seksi. Esimerkiksi tällaisen säädettävän luukun 9 avulla voidaan lämpötilaa löylyhuoneessa saunomisen aikana asetella. Sähkövastukset 4 samoin kuin asennusputki 5 termos-10 taattia 11 varten on tuotu kiukaalle olevaan kytkentärasiaan 7, tarvittavien sähköisten kytkentöjen suorittamista varten.

Kiukaaseen on edelleen sovitettu liittymään kytkin 12, joka reagoi kannen 2 avaamiseen. Tämä kytkin voi ohja-15 ta joko myöhemmin kuvattavia välineitä kiukaan "tehopur-kauksen" aikaansaamiseksi löylyhuoneen lämmittämiseksi mahdollisimman nopeasti tai yksinkertaisimmassa suoritusmuodossa, jonka kytkentäkaavio on esitetty kuviossa 3, se on sovitettu katkaisemaan sähkönsyöttö sähkövastuksille 4 20 kiukaan kansi 2 avattaessa. Mikäli kiuasta kuitenkin myös kannen 2 ollessa avoinna haluttaisiin lämmittää on tämä kytkin ohitettavissa kellokytkimellä 13, joka on sovitettu kytkentärasiaan 7.

Kuviossa 3 on esitetty keksinnön mukaisen sähkökiu-25 kaan periaatteellinen kytkentäkaavio. Siinä rakenneosille, jotka vastaavat jo kuvioiden 1 ja 2 yhteydessä mainittuja rakenneosia on annettu samat viitenumerot kuin näissä kuvioissa 1 ja 2. Kuten kuvion 3 kytkentäkaaviosta voidaan havaita kiukaan kannen 2 sulkemiseen reagoiva kytkin 12 30 pitää suljettuna ollessaan kontaktorin 14 suljettuna, jolloin kiukaan lämmitysvastus 4 saa sähkövirtaa tämän kontaktorin 14, kivitilan lämpötilaan reagoivan termostaatin 11 ja lämpötilanrajoittimen 15 kautta. Mainittakoon, että koska termostaatin 11 tavoitteena on pitää kivitila oleel-35 lisen vakiolämpötilaisena, voidaan ajatella termostaatti 6 83157 11 jätettäväksi myös pois, jos lämmitysvastuksena 4 käytetään itsesäätyvää vastusta, jonka lämpöteho pienenee lämpötilan kohotessa, jolloin kyetään saavuttamaan mainittu vakiolämpötila myös ilman erillistä termostaattia. Viite-5 numerolla 16 kuvion 3 kytkentäkaaviossa on merkitty mahdollista ohjauskytkintä esimerkiksi viikkokelloa, tai muuta vastaavaa ohjauslaitetta, jonka avulla kiukaan sähkövirta voi olla katkaistuna haluttuina aikoina esimerkiksi yösähkökäyttöä ajatellen. Tavanomaisesti kiukaan ollessa 10 varaustliassaan tämä kytkin 16 on suljettuna. Tällöin kyt kimen 12 rinnalla on aikakytkin 13, jonka avulla sähkövirta on kytkettävissä lämmitysvastukselle 4 myös kytkimen 12 ollessa avoinna eli käytännössä kiukaan kannen 2 ollessa avoinna. Kuten edellä on mainittu keksinnön mukainen kiuas 15 voidaan kytkeä myös verkkokäskylaitteen ohjaukseen, jolloin tällainen ohjaus kytketään liittimien 1 ja 2 välille piirretyn oikosulun tilalle.

Koska keksinnön mukaisen kiukaan tavanomainen käyttötapa on se, että se on jatkuvasti kytkettynä, ei sen va-20 ruetukseen välttämättä kuulu kuviossa 3 esitettyä sähkön-syöttöä ohjaavaa kellokytkintä 13. Tämä kellokytkin voidaan ajatella pakko-ohjautuvasti käynnistyväksi esimerkiksi silloin, kun kansi 2 avataan ellei tämä kannen 2 avaaminen automaattisesti katkaise sähkönsyöttöä vastuk-25 sille, kuten kuviossa 3 on esitetty. Tällainen kellokytkin varmistaa sen, että kiuas ei voi olla kohtuuttoman pitkää aikaa "purkaustilassaan”, jossa esimerkiksi kansi 2 olisi siis avattuna ja jossa saattaisi syntyä palovaaraa. Toisaalta jo pelkästään kiukaan mahdollisesti hyvinkin pie-30 neliä, kuten esimerkiksi n. 3 kW sähköteholla voidaan aikaansaada se, että löylyhuoneen seinä- eivätkä kattopinnat missään olosuhteissa pääse kuumenemaan liiallisesti. Tällaisen mahdollisuuden eliminoimiseksi täysin voidaan käyttää myös tavanomaista, löylyhuoneen seinälle asennettua 35 termostaattia.

7 83157

Kuviossa 1 - 3 on esitetty keksinnön mukaisen kiukaan perusmuoto, johon ei liity erityisiä välineitä kiukaan "tehopurkauksen" aikaansaamiseksi saunomista aloitettaessa ellei tällaisiin välineisiin lueta säädettävää 5 luukkua 9. Haluttaessa ja erityisesti poikkeuksellisen suuritilavuuksisiin löylyhuoneisiin tarkoitettuihin kiu-kaisiin voidaan sovittaa haluttaessa lisävastuksia joko kivitilan lämmittämiseksi tai pelkästään kiukaan läpi vir-taavan ilman lämmittämiseksi sen jälkeen kun ilmanvirtaus-10 yhteys kivitilasta kiukaan sijoitustilaan on aikaansaatu esimerkiksi kansi 2 avaamalla. Tällaista tehopurkausta voidaan aikaansaada myös sijoittamalla esimerkiksi ilman sisäänvirtausaukkoon 6 puhallin tai muodostamalla kivitilan 3 sisään soveliaita ilmavirtauskanavia, jotka tehosta-15 vat ilman läpivirtausta kivitilan 3 läpi. Tällaiset erityiset lisävälineet voidaan sovittaa käynnistyviksi joko pakko-ohjatusti esimerkiksi kytkimen 12 avulla kansi 2 avattaessa tai jonkin muun sopivan mekanismin tai kytkimen avulla.

20 Kuvioiden 1 ja 2 mukaisessa keksinnön suoritusmuo dossa asennusputki 5 kivitilan 3 lämpötilaa vartioivaa termostaattia 11 varten on sijoitettu kiukaan alaosaan suhteellisen lähelle ilmanvirtauskanavaa 6. Tällä saavutetaan se käytännön etu, että avattaessa kiukaan kansi 2 tu-25 lee suhteellisen viileä ilmavirtaus sisään suhteellisen läheltä termostaattia, jolloin se periaatteessa pitää sähkövastukset 4 aina päälle kytkettyinä. Siten asennusput-keen 5 asennettua termostaattia 11 ei voida käyttää löyly-huoneen lämpötilan valvontaan, mutta sillä voidaan ohjata 30 mahdolliset tehopurkauksen aikaansaavat lisävälineet päälle, koska se hyvinkin luotettavasti tunnistaa kannen 2 avaamisen.

Yllä keksinnönmukaista sähkökiuasta on kuvattu vain yhden esimerkinomaisen suoritusmuodon valossa, joten on 35 ymmärrettävää, että siihen voidaan tehdä useitakin muutok- 8 83157 sla poikkeamatta kuitenkaan oheisten patenttivaatimusten määrittelemästä suojapiiristä. Tällaiset muutokset saattaisivat koskea erityisesti mahdollisia lisävälineitä ns. "tehopurkauksen" aikaansaamiseksi saunomista aloitettaessa 5 tai myös muitakin rakenteellisia seikkoja esimerkiksi kyt-kentärasian 7 paikkaa ja kiukaan sisätilan 3 ja kiukaan sijoitustilan välisen ilmanvirtausyhteyden aikaansaavien välineiden rakennetta. Täten kannen 2 käyttö ei ole välttämätöntä, jollei haluta aikaansaada löylynheittomahdolli-10 suutta, vaan tällainen purkausaukko voitaisiin synnyttää esimerkiksi jonkinlaisten suljettavien ritilöiden avulla, jotka voisivat sijaita missä tahansa kiukaan ulkovaipan 1 yläosassa. Oleellista keksinnön mukaiselle sähkökiukaalle on, että sen ulkovaippa on oleellisen tiivis sivu- ja ylä-15 pinnoiltaan ja näiltä osin myös lämpöeristetty, jolloin sen lämpöhäviöt kivitilan 3 sisältämän varaavan massan 8 korkeasta lämpötilasta huolimatta jäävät vähäisiksi. Tämän tavoitteen saavuttamisen kannalta on edelleen oleellista, että kivitilaan on aikaansaatu väline, joka vartioi varaa-20 van massan 8 lämpötilaa. Tällainen väline on välttämätön myös siitäkin syystä, että estetään kiuasrakenteiden ja erityisesti sähkövastusten vaurioituminen liian korkeiden lämpötilojen johdosta.

Claims (5)

9 83157

1. Sähkökiuas, joka käsittää ulkovaipan (1), joka on lämpöeristetty ja ympäröi varaavaa massaa sisältävää 5 kivitilaa (3) oleellisen tiiviisti ainakin sivuilta ja päältä, yhden tai useampia sähkövastuksia (4) sovitettuina kivitilaan (3) lämpöä varaavan massan (8) kuumentamiseksi, välineet (11), kuten termostaatti, sovitettuina ki-10 vitilaan (3) lämpötilasta riippuvaisen sähkönsyötön aikaansaamiseksi sähkövastukselle tai -vastuksille ja välineet (2, 6, 9), kuten avattavan kannen (2) ja yhden tai useampia kiukaan alaosassa olevia ilman sisään-virtausaukkoja (6), ilmavirtausyhteyden aikaansaamiseksi 15 kivitilan (3) ja kiukaan sijoitustilanvälille lämmön siirtämiseksi kivitilasta (3) kiukaan sijoitustilaan, tunnettu siitä, että välineisiin (2, 6, 9) ilmavir-• ·.. tausyhteyden aikaansaamiseksi liittyy väline (12), joka ilmavirtausyhteys aikaansaataessa pakko-ohjatusti kytkee 20 päälle löylyhuoneen ylikuumentumisen tai muiden vaaratilanteiden estämiseksi välttämättömät varolaitteet.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sähkökiuas, tunnettu siitä, että väline (12) varolaitteiden kytkemiseksi päälle katkaisee sähkönsyötön sähkövastuksel- 25 le tai -vastuksille (4).

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen sähkökiuas, tunnettu siitä, että sähkönsyötön katkaisevan välineen (12) rinnalle on sovitettu aikakytkin (13) tästä välineestä (12) riippumattoman, mutta ajallisesti rajoite- 30 tun, teholtaan varaavaa massaa halutussa lämpötilassa pitävää sähkötehoa vastaavan tai siihen nähden suuremman sähkötehon syöttämiseksi kiukaalle.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sähkökiuas, tunnettu siitä, että väline (12) varolaitteiden 35 kytkemiseksi päälle kytkee kiukaan varaavaa massaa halu- 10 83157 tussa lämpötilassa pitävän sähkötehon suuruisen tai sitä suuremman sähkötehon aikaansaavan sähkövastuksen (4) tai aikaansaavat sähkövastukset sarjaan kellolaitteen ja/tai löylyhuoneen ilman lämpötilaa seuraavien termostaattiväli-5 neiden kanssa.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen sähkö-kiuas, tunnettu siitä, että väline varolaitteiden kytkemiseksi päälle on kannen (2) avaamiseen reagoiva kytkin (12). 10 n 83157