KUULUTUSJULKAISU [B] (11) UTLÄGGNINGSSKRIFT 74207

KUULUTUSJULKAISU [B] (11) UTLÄGGNINGSSKRIFT 74207 (45) :1 1 (51) Kv.W. 4/IntC1. 4 A 61 H 33/06 SUOMI-FINLAND (F1) Patentti- ja rekisterlhallitus Patent- och registerstyrelsen (21) Patenttihakemus Patentansökning 854753 (22) Hakemispäivä Ansökningsdag 02.12.85 (23) Alkupäivä Giltighetsdag 02.12.85 (41) Tullut julkiseksi Blivit offentlig 03.06.87 (44) Nähtäväksipanon ja kuul.julkaisun pvm. 30.09.87 Ansökan utlagd och utl.skriften publicerad (86) Kv. hakemus Int ansökan (32) (33) (31) Pyydetty etuoikeus Begärd prioritet (71)(72) Risto Tapio Yli-Kovero, Tähkätie 8, 00390 Helsinki, Suomi-Finland(FI) (74) Oy Kolster Ab (5 1+) Menetelmä saunan lämmittämiseksi ja saunan kivas - Förfarande för att värma bastu och bastuugn (57) Tiivistelmä Keksinnön kohteena on menetelmä saunan lämmittämiseksi ja saunan kivas. Pienen energian kulutuksen aikaanåaamiseksi kiukaan kivitilassa (11) olevat kivet lämmitetään ensin haluttuun lämpötilaan kierrättämällä puhaltimella (5) ilmaa kiukaan sisällä suljettuna pakkokiertona pelkästään kivitilan (11) läpi. Halutun lämpötilan saavuttamisen jälkeen ilmaa aletaan kierrättämään puhaltimen (5) avulla avoimena pakkokiertona kivitilan (11) ja saunan kautta. (57) Sammandrag Uppfinningen avser ett förfarandc för att värma bastu och en bastuugn. För åstadkommande av en liten encrgieförbrukning uppvärms i stenutrymmet (11) av bastuugnen belägna stenar först till en önskad temperatur genom att medelst en blåsare (5) cirkulera luft i ugnen som en stängd tvångscirkulation genom enbart stenutrymmet (11). Efter uppnående av den önskade temperaturen börjar man cirkulera luft medelst blåsaren (5) som en öppen tvångscirkulation genom stenutrymmet (11) och bastun. 8 112...q...... m..meh...g ri mem..11 el,.. OU mm 0...... r ii... k". "Ig. Imi a... 2 r,....."- 7,...... kill mg t,,, zi: Oifififigh II.4 hii17 411% 51111111111111Milinil 51 10!!!..it.4m.,..... killffillilitl. 13 2

1 74207 Menetelmä saunan lämmittämiseksi ja saunan kivas Keksinnön kohteena on menetelmä saunan lämmittämiseksi, jossa saunan ilma lämmitetään saunaan sijoitetun lämmi- 5 tettävän kiukaan avulla.sekä saunan kivas, jonka avulla menetelmää voidaan hyödyntää. Nykyiset sähkökäyttöiset saunan kiukaat lämpiävät saunomiskuntoon n. 30-90 minuutissa. Ilma kiertää tällöin ns. luonnonkiertona kivaskivien välistä saunaan. Kiukaat 10 ovat siten rakennettuja, että samanaikaisesti lämmitetään kiukaan kiviä ja saunan ilmaa. Saunan tilavuuden mukaan suositeltu kivas lämmittää 80-110 C lämpötila-alueella saunan siten, että haluttu saunomislämpötila ja riittävä kivaslämpötila saavutetaan lähes samanaikaisesti. Markkinoilla 15 olevien kiukaiden ja saunomislämpötilan säätö tapahtuu si- ten, että kivasta lämmitetään kunnes saunan ilma lämpiää saunomislämpötilaan. Tämän jälkeen kivaskiviä ei enää lämmitetä ja ne alkavat jäähtyä. Kun saunailman lämpötila laskee alle asetetun lämpötilan, alkaa kiukaan lämmitys uudestaan. 20 Erityisesti silloin, kun saunan ovi on ollut pitkään suljettuna saattaa kivas olla kokonaan menettänyt löylynantokykynsä. Tämä johtuu siitä, että vaikka kivasta ei lämmitetä, luovuttaa se kuitenkin edelleen lämpöä saunan ilmaan, joten saunailma lämpiää edelleen ja kivas jäähtyy. Saunailma alkaa 25 jäähtyä vasta kun kivas on kokonaan menettänyt löylynantokykynsä. Esimerkkeinä tunnetuista ratkaisuista voidaan mainita FI-patenttijulkaisussa 66532 esitetty kivas. Em. kivas on jaettu kahteen erikseen lämmitettävään osaan, kivitilaan 30 ja ilmakanavaan. Kivitilaan on tällöin sijoitettu kivaskivien lämmityselementti ja ilmakanavaan vastaavasti saunail- man lämmityselementti. Kivitilaan on lisäksi sijoitettu termostaatti kivaskivien lämmön säätämiseksi. Em. järjeste- lyllä on pyritty varmistamaan, ettei kiukaan lämpötila ja 35 sitä kautta kiukaan löylynantokyky pääse laskemaan liian alhaiseksi. Kiukaan liiallista jäähtymistä on pyritty estämään myös järjestelyllä, jossa termostaatti katkaisee aluksi

2 74207 vain osan lämmitystehosta, osan jäädessä edelleen päälle. Toisena esimerkkinä tunnetusta tekniikasta voidaan mainita FI-patenttijulkaisussa 61130 esitetty kivas, jossa lämpövastukset on erotettu kivitilasta absorptiopinnan 5 avulla. Tunnetuille kiukaille ja saunomisolosuhteiden säätöjärjestelmille voidaan mainita seuraavat epäkohdat. Kiukaan lämmitysteho, kivimäärä ja saunan tilavuus ovat tiukassa riippuvaisuussuhteessa toisiinsa. Saunan lämmitysaikaa ei 10 voida olennaisesti lyhentää lisäämällä kiukaan lämpötehoa, koska tällöin lämmitysajan lyhetessä kivaskivet eivät ehdi lämmetä hyvän löylynantokyvyn edellyttämällä tavalla ennen kuin termostaatti katkaisee lämmityksen. Saunan löylynantokykyä ei voida olennaisesti parantaa lisäämällä kivien mää- 15 rää, koska tällöin esilämmitysaika muodostuu kohtuuttoman pitkäksi tai kivaskivet eivät koskaan lämpiä riittävän kuumaksi, jos termostaatti katkaisee kiukaan lämmittämisen kannalta liian aikaisin. Saunomislämpötila ja kiukaan löylynantokyky ovat tiukasti sidoksissa toisiinsa ja toimivat vain 20 kapealla lämpötila-alueella 80-110 C. Jatkuvassa käytössä, esimerkiksi kerrostalosaunoissa ei yleensä voida ylläpitää hyvää löylynantokykyä, ellei saunatermostaatti ole asetettu vähintään 100 asteeseen. Toisin sanoen miedossa saunomislämpötilassa 60-70 asteessa kylvettäessä ei yleensä ole mandol- 25 lista ottaa kunnon löylyjä vettä kiukaalle heittämällä. Kerrostalo-olosuhteissa, kun saunaa käyttää peräjälkeen useita perheitä, ei saunomisolosuhteita voida säätää yksilöllisesti kunkin säunojan halujen mukaisesti, vaan sauna on löylynantokyvyn säilyttämiseksi säädetty kuumaksi, jol- 30 loin miedoista löylyistä pitävät kylpijät, useimmiten lapset ja vanhukset, eivät voi ollenkaan heittää löylyä vaan joutuvat tyytymään kuiviin löylyihin. Ilman ja kiukaan yhtäaikainen lämmittäminen aiheuttaa lisäksi tarpeettoman suuren energian kulutuksen, sillä suuri 35 osa energiasta kuluu saunan katon, seinien ja lauteiden lämmittämiseen. Tämä huonontaa myös saunomisolosuhteita, mikä puolestaan aiheuttaa sen, että moni kerrostalosaunoja

3 74207 aloittaa saunomisensa jäähdyttämällä kylmällä vesisuihkulla polttavan kuumat lauteet ja seinät. Tämä lämmönhukka on niin suuri, että kiukaan kokoa valittaessa saunassa olevat betoniseinät vaativat normaalia suuremman kiukaan valintaa. 5 Keksinnön tarkoituksena on saada aikaan menetelmä saunan lämmittämiseksi ja kivas, joiden avulla tunnetun tekniikan epäkohdat on voitu eliminoida. Tähän on päästy keksinnön mukaisen menetelmän avulla, joka on tunnettu siitä, että kivas lämmitetään ensin haluttuun lämpötilaan 10 kierrättämällä ilmaa kiukaan sisällä suljettuna pakkokiertona pelkästään lämmitettävän kivitilan läpi, jonka jälkeen ilmaa aletaan saunailman lämmittämiseksi kierrättämään sinänsä tunnettuna pakkokiertona kivitilan ja saunan kautta. Keksinnön mukainen kivas on.puolestaan tunnettu siitä, että 15 kivas käsittää sinänsä tunnetun kannen, jonka avulla kivitila voidaan sulkea tiiviisti, sekä kivasilman kierrätyskanavan ja että puhallin on sovitettu kierrättämään ilmaa kiukaan sisällä kivitilan ja kierrätyskanavan läpi suljettuna pakkokiertona kannen ollessa suljettu ja sinänsä tun- 20 nettuna avoimena pakkokiertona kivitilan ja saunan kautta kannen ollessa auki. Keksinnön etuna on ennenkaikkea se, että sauna lämmitetään mandollisimman nopeasti ja pienellä energian kulutuksella, sillä mitä nopeammin kivas ja saunailma saadaan 25 lämmitettyä sitä vähemmän energiaa sitoutuu saunan seiniin ja kattoon. Kivasilman kierrättämisjärjestelmä mandollistaa lisäksi esimerkiksi saunomisen jälkeen kiukaassa vielä jäljellä olevan lämmön talteenoton ja siirtämisen muihin tiloihin. Tämä lämmön talteenottomandollisuus merkitsee 30 sitä, että sauna ja muut tilat voidaan lämmittää kiukaan avulla, jolloin muuta lämmitysjärjestelmää ei tarvita. Keksinnön mukainen kivas on lisäksi suhteellisen yksinkertainen monipuolisuudestaan huolimatta, joten valmistuskustannukset muodostuvat edullisiksi. 35 Keksintöä ryhdytään seuraavassa selvittämään tarkemmin oheisessa piirustuksessa esitetyn edullisen suoritus-

4 74207 esimerkin avulla, jolloin piirustuksen kuvio esittää keksinnön mukaista kivasta periaatteellisena leikkauskuvantona. Kuvion mukaisessa esimerkissä on viitenumerolla 1 merkitty kiukaan sisävaippa. Sisävaippa 1 on lämpöeristetty 5 lämpöeristeen 2 avulla. Kiukaan kivitilaa ja kivaskiviä on puolestaan merkitty viitenumeron 11 avulla. Kivitilaan 11 on sijoitettu kivaskivien lämmityselementii 3 ja kivaskivien lämpötilaa mittaava anturi 4. Kiukaan ulkovaippa on merkitty kuvioon viitenumeron 13 avulla. 10 Kuvion mukaiseen kiukaaseen kuuluu lisäksi kansi 7, jonka avulla kivitila 11 voidaan sulkea tiiviisti. Kansi 7 on sovitettu kääntymään kannen liikutusmekanismin ja nivelöinnin 8 avulla. Kiukaaseen kuuluu vielä puhallin 5, joka on sovitettu puhaltamaan ilmaa kivitilan 11 läpi. Ilman 15 kierrätystä varten kivas käsittää vielä kivasilman kierrätyskanavan 9, kiertoilman valintaventtiilin 10, lämmityskanavan 18 ja lämmityskanavan valintaventtiilin 19. Puhaltimen painepuolella on kuvion esimerkissä vielä sijoitettu sumutin 6 saunailman suhteellisen kosteuden säätämiseksi. 20 Keksinnön perusidean mukaan kivas lämmitetään ensin haluttuun lämpötilaan kierrättämällä ilmaa pelkästään kiukaan sisällä suljettuna pakkokiertona kivitilan 11 läpi. Kivitilan 11 saavutettua halutun lämpötilan ilmaa aletaan saunailman lämmittämiseksi kierrättämään avoimena pakkokier- 25 tona kivitilan 11 ja saunan kautta. Ideana on siis se, että kivitilassa 11 olevat kivet lämmitetään ensin nopeasti haluttuun lämpötilaan. Tämän lämmitysvaiheen aikana saunailmaa ei lämmitetä lainkaan. Saunailma lämmitetään vasta senjälkeen kun kivien lämpötila on halutulla tasolla. On 30 selvää, että kivitilan lämmitys voi tapahtua täydellisesti ennen saunailman lämmitystä, mutta on myös mandollista lämmittää kivitila ensin tiettyyn lämpötilaan, jonka jälkeen sekä kivitilan että saunailman lämmitys tapahtuu samanaikaisesti. 35 Em. periaatteen etuna on rakenteellisesti mm. se, että kiukaan sisävaippa 1 voidaan valmistaa huonosti sähköä

5 74207 johtavasta materiaalista, joka parantaa kiukaan sähköturvallisuutta ja helpottaa kiukaan rakenteen suunnittelemista edullisesti koottavaksi. Nykyisissä kiukaissa sisävaippa on terästä tai muuta hyvin lämpöä ja samalla sähköä johtavaa 5 ainetta, jotta kivasta lämmitettäessä myös saunailma lämpi- äisi. Keksinnön mukaisen kiukaan mandollisimman nopeaa lämpiämistä voidaan edelleen tehostaa valmistamalla sisävaippa 1 huonosti lämpöä johtavasta aineesta ja pinnoitta- 10 maila sisävaipan 1 sisäpinta lämpösäteilyä heijastavalla aineella. Kuvion mukainen kivas toimii lämmityksen alkamisesta lähtien seuraavalla tavalla. Kiukaan kansi 7 sulkeu- tuu, koska kivas on kylmä. Lämmityselementit 3 alkavat 15 lämmittää kivitilaa 11. Kiertoilman valintaventtiili 10 avaa kivasilman kierrätyskanavan 9. Kiukaan kivitilan 11 läpi ilmaa pakkokiertona kierrättävä puhallin 5 alkaa kivasilman kierrättämisen kiukaan sisällä. Kun kivitila 11 saavuttaa asetetun lämpötilan aukaisee kannen aukaisumekanismi 20 8 kannen ja kiertoilman valintaventtiili 10 sulkee kivasilman kierrätyskanavan ja avaa samalla kiukaan ulkopuolelle johtavan kanavan. Tällöin puhallin 5 alkaa kierrättää ilmaa avoimena pakkokiertona saunan kautta. Tässä vaiheessa on edullista, että sumutin 6 alkaa sumuttamaan vettä kiukaa- 25 seen, sillä vesihöyry siirtää tehokkaammin lämpöä kuin kuiva ilma. Kun saunailma on lämmennyt haluttuun lämpötilaan lakkaa saunailman kierrätys avoimena pakkokiertona kiukaan kivitilan 11 läpi ja sauna on kylpemisvalmis. Kiukaan kivien 30 lämpötila pidetään jatkuvasti halutuissa rajoissa riippumatta saunan lämpötilasta. Puhaltimen 5 toimintaa ja kannen 7 asentoa voidaan luonnollisesti säätää monella eri tavalla. Esimerkiksi kivaskivien lämpötilasta, saunan lämpötilasta, kiukaan 35 lämmitykseen käytetyn energian kulutuksesta, kiukaan lämmi-

6 74207 tykseen käytetyn ajan kulumisesta tai em. seikkojen erilaisista yhdistelmistä riippuvainen säätö on täysin mandollinen. Lisäksi on mandollista toteuttaa kivas myös täysin käsisäätöisenä, jolloin esim. kivien ja/tai saunan 5 lämpötilan pohjalta säädetään käsin puhallinta tai/ja luukun asentoa. Edellä esitettyä suoritusesimerkkiä ei ole mitenkään tarkoitettu rajoittamaan keksintöä, vaan keksintöä voidaan muunnella patenttivaatimusten puitteissa monin eri tavoin. 10 Näinollen esimerkiksi menetelmää ei ole mitenkään rajoitettu sähkökiukaisiin, vaan menetelmää voidaan soveltaa myös muulla tavalla lämmitettävien kiukaiden yhteyteen. Lämmityskanavan 18 kautta lämmintä ilmaa voidaan johtaa mihin tahansa haluttuun paikkaan esimerkiksi saunomisen jälkeen, 15 jolloin saunasta saatava lämpö voidaan käyttää hyödyksi.

7 74207 Patenttivaatimukset: 1. Menetelmä saunan lämmittämiseksi, jossa saunan ilma lämmitetään saunaan sijoitetun lämmitettävän kiukaan 5 avulla, t u n n e t t u siitä, että kuias lämmitetään ensin haluttuun lämpötilaan kierrättämällä ilmaa kiukaan si- sällä suljettuna pakkokiertona pelkästään lämmitettävän kivitilan (11) läpi, jonka jälkeen ilmaa aletaan saunailman lämmittämiseksi kierrättämään sinänsä tunnettuna avoimena 10 pakkokiertona kivitilan (11) ja saunan kautta. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, t unnettu siitä, että kiukaan lämmittäminen ja saunailman lämmittäminen suoritetaan osittain samanaikaisesti. 15 3. Saunan kivas, joka käsittää kivitilan (11) ja kivitilan sijoitetut kivaskivet ja lämmityselementit (3), ja puhaltimen (5) ilman puhaltamiseksi kiukaan läpi, t unnettu siitä, että kivas käsittää sinänsä tunnetun kannen (7), jonka avulla kivitila (11) voidaan sulkea 20 tiiviisti, sekä kivasilman kierrätyskanavan (9) ja että puhallin (5) on sovitettu kierrättämään ilmaa kiukaan sisällä kivitilan (11) ja kierrätyskanavan (9) läpi suljettuna pakkokiertona kannen (7) ollessa suljettu ja sinänsä tun- nettuna avoimena pakkokiertona kivitilan (11) ja saunan 25 kautta kannan (7) ollessa auki. 4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen kivas, joka on varustettu kivitilaan (11) sijoitetulla anturilla (4) kivaskivien lämpötilan säätämistä varten, t u n n e t t u siitä, että puhallin (5) ja/tai kannen (7) asento on 30 sovitettu säädettäväksi kivaskivien lämpötilasta riippuvaisesti. 5. Patenttivaatimuksen 3 tai 4 mukainen kivas, t unnettu siitä, että puhallin (5) ja/tai kannen (7) asento on sovitettu säädettäväksi saunan lämpötilasta 35 riippuvaisesti.

8 74207 6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 3-5 mukainen kivas, t u n n e t t u siitä, että puhallin (5) ja/tai kannen (7) asento on sovitettu säädettäväksi kiukaan lämmitykseen käytetyn energian kulutuksesta riippuvaisesti. 7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 3-6 mukainen kivas, t u n e t t u siitä, että puhallin (5) ja/tai kannen (7) asento on sovitettu säädettäväksi kiukaan lämmitykseen käytetyn ajan kulumisesta riippuvaisesti.

9 74207 Patentkrav: 1. Förfarande för att värma bastu, vid vilket luft i bastun uppvärms medelst en i bastun belägen uppvärmbar 5 ugn, k ä n n e t e c k n a d därav, att ugnen uppvärms först till en önskad temperatur genom att cirkulera luft i ugnen som en stängd tvångscirkulation genom enbart ett uppvärmbart stenutrymme (11), varefter man för värmande av luft i bastun börjar cirkulera luft som en i för sig 10 känd öppen tvångscirkulation genom stenutrymmet (11) och bastun. 2. Förfarande enligt patentkravet 1,kännetecknad därav, att uppvärmningen av ugnen och luften i bastun sker dels samtidigt. 15 3. Bastuugn som omfattar ett stenutrymme (11) och i stenutrymmet anordnade ugnstenar och uppvärmningselement (3) och en blåsare (5) för blåsande av luft genom ugnen, k ä n n e t e c k n a d därav, att ugnen omfattar ett i och för sig känt lock (7), medelst vilket stenutrymmet (11) 20 kan stängas tätt, samt en cirkulationskanal (9) för ugnluften, och att blåsaren (5) är anordnad att cirkulera luft i ugnen genom stenutrymmet (11) och cirkulationskanalen (9) som en stängd tvångscirkulation, då locket (7) är stängt, och som en i och för sig känd öppen tvångscirkulation genom 25 stenutrymmet (11) och bastun, då locket (7) är öppet. 4. Bastuugn enligt patentkravet 3, vilken är försedd med en i stenutrymmet (11) anordnad detektor (4) för inställning av temperatureniungstenarna,känneteckn a d därav, att blåsaren (5) och/eller lockets (7) ställ- 30 ning är anordnad att regleras beroende av ugnstenarnas temperatur. 5. Bastuugn enligt patentkravet 3 eller 4, k ä n n e- t e c k n a d därav, att blåsaren (5) och/eller lockets (7) ställning är anordnad att regleras beroende av tempera- 35 turen i bastun.

rt 10 74207 6. Bastuugn enligt något av de föregående patentkraven 3-5,kännetecknad därav, att blåsaren (5) och/eller lockets (7) ställning är anordnad att regle- ras beroende av energieförbrukningen som behövs för upp- 5 värmning av bastuugn. 7. Bastuugn enligt något av de föregående patent- kraven 3-6, k ä n n e t e c k n a d därav, att blåsaren (5) och/eller lockets (7) ställning är anordnad att regle- ras beroende av tiden som behövs för uppvärmning av bastu- 10 tugnen. Viitejulkaisuja-Anförda publikationer Julkisia suomalaisia patenttihakemuksia:-offentliga finska patentansökningar: 761821 (A 61 H 33/06). Hakemusjulkaisuja:-Ansökningspublikationer: Saksan liittotasavalta- Förbundsrepubliken Tyskland(DE) 2 602 360 (A 61 H 33/06). Kuulutusjulkaisuja:-Utläggningsskrifter: Suomi-Finland(FI) 66 532, 61 130, 46 914 (A 61 H 33/06). Saksan liittotasavalta-förbundsrepubliken Tyskland(DE) 2 160 571. Patenttijulkaisuja:-Patentskrifter: Suomi-Finland(FI) 27 821.

74207 18 19 13 : t»is*111 lemiloi", _ MIMI 1" J Pf i i.\\ * "r..«,.."----.\\_ OL.) di iiii, 0 I.% b 0 '4 Via imi ~ t.:0 ; WW10 )1...,...d _,..5 b,..,...4 *I i mi wil ~s: ~jo c6 i sie wo- 1 paha; r 5 7 ~I 8111 Ii ovr eo, "II =1 IIIMI.04... m '22 -in1 -ui w 1.1111 imm i w - rid,.....2. 4:-. - - IlbeI kw. umir -121 rast4 Wo qui %, '<«' :-.. je 110111118i "MITOIT112114111111 10 7 qft n 18I 0-11L i \,, 11 531/111ill lebq i rffl 1 1 2 3 13