FI125764B - Eristerakenne ja menetelmä rakenteen eristämiseksi - Google Patents

Description

ERISTERAKENNE JA MENETELMÄ RAKENTEEN ERISTÄMISEKSI KEKSINNÖN ALA

Keksintö liittyy eristerakenteeseen ja menetelmään rakenteen eristämiseksi. Erityisesti, mutta ei pelkästään, keksintö liittyy eristettyyn säiliöön ja/tai varastoon ja menetelmään säiliön ja/tai varaston eristävyyden säätämiseksi.

KEKSINNÖN TAUSTA

Varastojen ja säiliöiden lämpöeristeenä käytetään tunnetusti kiinteitä eristeitä. Eristemateriaalina tällaisissa rakenteissa käytetään tyypillisesti kiinteää materiaalia kuten esimerkiksi kuitueristeitä tai jähmettyviä eristevaahtoja. Kiinteän eristyksen eristysvaikutus on mitoitettu haluttuun käyttötarkoitukseen.

Patenttihakemusjulkaisussa US 2007/0181583 on esitetty siirrettävä polttoainesäiliö, joka käsittää sisävaipan ja ulkovaipan. Säiliön kaksoisseinärakenteen tarkoituksena on tehdä säiliöstä turvallisempi metsäympäristössä.

YHTEENVETO

Keksinnön erään ensimmäisen näkökohdan mukaan toteutetaan eristerakenne, joka käsittää sisävaipan, joka ympäröi vastaanottotilavuutta, joka on tarkoitettu eristerakenteen sisälle sovitettavaa materiaalia varten. Vastaanottotilavuus muodostuu ainakin kahdesta eri tilavuusosasta, joita tilavuusosia ovat ensimmäinen ja toinen tilavuusosa. Eristerakenne käsittää ainakin kaksi toisistaan erillistä ja lämmönjohtavuudeltaan erikseen säädettävää eristystilavuutta väliainetta varten. Mainittuja eristystilavuuksia ovat ensimmäinen eristystilavuus ja toinen eritystilavuus, jotka ainakin kaksi eristystilavuutta on järjestetty sisävaipan ulkopuolelle siten, että ensimmäisen eristystilavuuden vaikutus kohdistuu ensimmäiseen tilavuusosuuteen ja toisen eristystilavuuden vaikutus kohdistuu toiseen tilavuusosuuteen.

Keksinnön erään toisen näkökohdan mukaan toteutetaan menetelmä rakenteen eristämiseksi, joka rakenne käsittää sisävaipan, joka ympäröi vastaanottotilavuutta, joka on tarkoitettu rakenteen sisälle sovitettavaa materiaalia varten. Vastaanottotilavuus muodostuu ainakin kahdesta eri tilavuusosasta, joita tilavuusosia ovat ensimmäinen ja toinen tilavuusosa. Menetelmässä järjestetään ainakin kaksi toisistaan erillistä eristystilavuutta, joita eristystilavuuksia ovat ensimmäinen eristystilavuus ja toinen eritystilavuus, jotka eristystilavuudet järjestetään sisävaipan ulkopuolelle siten, että ensimmäisen eristystilavuuden vaikutus kohdistuu merkittävästi ensimmäiseen tilavuusosuuteen ja toisen eristystilavuuden vaikutus kohdistuu toiseen tilavuusosuuteen, ja säädetään erikseen mainittujen ainakin kahden eristystilavuuden lämmönjohtavuuksia.

Edullisesti eristerakenne käsittää välineet eristystilavuuden lämmönjohtavuuden säätämiseksi. Eristerakenne voi käsittää useita toisistaan erillisiä eristystilavuuksia, jotka voivat olla erikseen ohjattavia.

Joidenkin suoritusmuotojen mukaan laitteisto käsittää eristerakenteen, joka käsittää sisävaipan eristerakenteen sisälle sovitettavan materiaalin ympäröimiseksi. Eristerakenne käsittää sisävaipan ulkopuolelle järjestetyn ainakin yhden lämmönjohtavuudeltaan säädettävän eristystilavuuden väliainetta varten. Laitteisto voi käsittää välineet lämmönjohtavuuden säätämiseksi. Laitteisto voi käsittää ohjauslaitteen. Laitteisto voi käsittää eristerakenteen ulkopuolisen ja/tai sisäpuolisen lämpötilan mittausta varten lämpötila-antureita.

Edullisesti sisävaipan sisäpinta avautuu eristerakenteen sisäpuolella varastoitavaksi tarkoitetun materiaalin suuntaan.

Edullisesti eristerakenne käsittää sisävaipan ulkopuolelle sovitetun ulkovaipan, jolla on ulkopinta. Edullisesti sisävaipan ulkopinnan ja ulkovaipan sisäpinnan väliinsä muodostama tila on ainakin osittain muodostettu eristystilavuudeksi. Edullisesti eristystilavuus on sovitettu ainakin osittain sisävaipan ympärille.

Edullisesti eristystilavuuden ulkopinnan muodostaa ulkovaipan ulkopinta. Edullisesti on eristystilavuuden ulkopinta on järjestetty ainakin osittain ympäristön vaihtuvan lämpötilan vaikutuspiiriin. Edullisesti on eristystilavuuden ulkopinta on järjestetty ainakin osittain maakerroksen lämpötilan vaikutuspiiriin. Maakerroksen sisällä lämpötila monissa tapauksissa tasainen. Maakerroksen lämpötila on joissakin tapauksissa tasaisen viileä. Maakerroksen lämpötila on joissakin tapauksissa tasaisen lämmin tai kuuma. Edullisesti on eristystilavuuden ulkopinta on järjestetty ainakin osittain pohjaveden lämpötilan vaikutuspiiriin. Pohjaveden lämpötila on joissakin tapauksissa tasaisen viileä. Eristerakenteen lämmönsiirtoa voidaan tehostaa sijoittamalla ainakin osa eristystilavuudesta virtaavan pohjaveden alueelle. Ainakin osa eristystilavuudesta tai eristystilavuuksista voidaan sijoittaa vesistön tai lähteen vaikutuspiiriin. Lähde voi olla kylmä tai kuuma lähde.

Edullisesti eristystilavuuden ulkopinta on järjestetty ainakin osittain ulkoilmaan. Edullisesti eristystilavuuden ulkopinnalle tai ulkopuolelle lämmönsiirtoa tehostamaan on järjestetty lämpösäteilyn keräin kuten aurinkokeräin. Eristerakennetta voidaan lämmittää myös muulla tavoin, esimerkiksi sähkövastuksilla tai nestekierrolla. Nestekiertoa voidaan käyttää myös jäähdyttämiseen. Eristystilavuuden ulkopinta voi käsittää lämmönsiirtoa tehostavan värin tai pinnankarheuden. Eristystilavuuden ulkopinta voi olla mattamainen.

Edullisesti eristystilavuuden sisäpuolelle lämmönsiirtoa tehostamaan on järjestetty sekoituslaite eristerakenteen sisällön sekoittamiseksi. Sekoituslaite voi käsittää pyöritettävän potkurin tai pumpun.

Joidenkin suoritusmuotojen mukaan eristerakenne sovitettu säiliöön ja/tai varastoon. Säiliö ja/tai varasto voi olla itsekantavaa tyyppiä. Säiliö ja/tai varasto voi olla siirrettävä. Säiliö ja/tai varasto voi olla konttityyppinen. Säiliö ja/tai varasto voi käsittää lieriömäisen, pallomaisen tai kulmikkaan muodon sekä ainakin joidenkin näiden yhdistelmän.

Säiliö ja/tai varasto voi olla maan pinnalla. Säiliö ja/tai varasto voi olla osittain tai kokonaan maan sisällä. Edullisesti ainakin osa eristerakenteen maanpäällisestä osasta on varustettu sisävaipan ulkopuolelle sovitetulla lämmönjohtavuudeltaan säädettävällä eristystilavuudella väliainetta varten. Eristerakenteen jokin maanalainen osa voi olla varustettu kiinteällä eristeellä. Lieriömäisen säiliön yksi pääty tai molemmat päädyt voi olla varustettu kiinteällä eristeellä. Jos säiliön päädyn tai vaipan yhteydessä on instrumentointikaappi tai vastaava, ulkovaipan tämä alue ei ole suoraan yhteydessä ulkoilmaan. Säiliön ja/tai varaston ulkovaipan alue, joka ei ole suoraan ympäristön vaihtuvan lämpötilan vaikutuspiirissä, voi olla varustettu kiinteällä eristeellä.

Edullisesti eristerakenne käsittää seinän, joka ympäröi varastoitavaa materiaalia. Eristerakenne voi käsittää seinään, varastoitavaa materiaalia kohti olevan seinän sisävaipan ulkopuolelle, järjestetyn lämmönjohtavuudeltaan säädettävän eristystilavuuden väliainetta varten. Edullisesti seinä käsittää ulkovaipan, ja eristystilavuus on sovitettu seinän sisä-ja ulkovaipan väliin.

Välineet lämmönjohtavuuden säätämiseksi voivat käsittää ainakin jonkin seuraavista: väliaineen paineen säätöväline, väliaineen tiheyden säätöväline, väliaineen määrän säätöväline, ohjauslaite väliaineen ohjaamiseksi eristystilavuuteen sisään ja/tai ulos, säätöväline väliaineen lisäämiseksi eristystilavuuteen ja/tai vähentämiseksi eristystilavuudesta, paineen mittausväline, lämpötilan mittausväline.

Väline lämmönjohtavuuden säätämiseksi voi käsittää ainakin jonkin seuraavista: alipainepumppu, tyhjöpumppu, materiaalin siirtopumppu, painepumppu, painekaasulähde, painekaasusäiliö, täyttöventtiili, tyhjennysventtiili.

Edullisesti eristerakenne käsittää ohjauslaitteen. Ohjauslaitteella voidaan ohjata välinettä lämmönjohtavuuden säätämiseksi. Ohjauslaitteella voidaan ohjata väliainetta eristystilavuuteen sisään ja ulos. Säiliön/varaston sisäpuolista lämpötilaa voidaan mitata. Säiliön/varaston ulkopuolista eli ympäristön lämpötilaa voidaan mitata. Eristerakenteen ulkopuolisen lämpötilan mittausta varten voidaan järjestää yksi tai useampia lämpötila-antureita. Eristerakenteen sisäpuolisen lämpötilan mittausta varten voidaan järjestää yksi tai useampia lämpötila-antureita. Lämpötila-anturit(t) voidaan kytkeä ohjauslaitteeseen. Eristystilavuuden painetta voidaan mitata. Eristystilavuuteen voi olla järjestetty paineenmittausvälineeksi yksi tai useampi paineanturi.

Mitattuja lämpötilan ja/tai paineen arvoja voidaan käsitellä ohjauslaitteessa. Ohjauslaitteessa voidaan määrittää mitattujen lämpötila-arvojen ja/tai painearvojen perusteella säätöarvo säätövälineen ohjaamiseksi. Ohjauslaitteella voidaan ohjata väliainetta eristystilavuuteen sisään ja ulos riippuen ympäristön ja/tai eristerakenteen sisällön lämpötilasta.

Edullisesti eristerakenne käsittää ohjauslaitteen säätövälineen ohjaamiseksi siten, että ympäristön lämpötilan ollessa säiliön sisällön lämpötilaa alempi kaasumaista väliainetta vähennetään tilavuudesta sisällön jäähdyttämiseksi.

Edullisesti eristerakenne käsittää ohjauslaitteen säätövälineen ohjaamiseksi siten, että ympäristön lämpötilan alentuessa kaasumaista väliainetta vähennetään tilavuudesta.

Edullisesti eristerakenne käsittää ohjauslaitteen säätövälineen ohjaamiseksi siten, että ympäristön lämpötilan ollessa säiliön sisällön lämpötilaa korkeampi kaasumaista väliainetta vähennetään tilavuudesta sisällön lämmittämiseksi.

Edullisesti eristerakenne käsittää ohjauslaitteen säätövälineen ohjaamiseksi siten, että ympäristön lämpötilan kasvaessa kaasumaista väliainetta vähennetään tilavuudesta.

Edullisesti eristystilavuus on painetiivis. Joidenkin suoritusmuotojen mukaan eristerakenne käsittää sisävaipan ulkopuolelle järjestetyn painetiiviin tilavuuden paineistettavaa väliainetta varten, ja säätövälineet painetiiviiseen tilavuuteen sovitettavan väliaineen säädettäväksi paineistamiseksi.

Edullisesti säätöväline käsittää alipainepumpun kaasumaisen väliaineen alipaineistamiseksi. Edullisesti säätöväline käsittää painepumpun kaasumaisen väliaineen ylipaineistamiseksi.

Edullisesti säiliö käsittää ulkovaipan, ja eristystilavuus on sovitettu sisä- ja ulkovaipan väliin.

Edullisesti väliaine on sovitettu siirrettäväksi eristystilavuuteen sisään ja ulos riippuen ympäristön lämpötilasta. Joidenkin suoritusmuotojen mukaan väliaine on sovitettu siirrettäväksi eristystilavuuteen sisään ja ulos riippuen ympäristön lämpötilan muutoksen suunnasta.

Lämmönjohtavuudeltaan säädettävään eristystilavuuteen sovitettava väliaine voi käsittää ainakin jonkin seuraavista tai joidenkin seuraavien seoksen: kaasu, neste, pumpattava väliaine, viskoosi väliaine, ilma, vesi, kylmäaine, maaöljyn ainesosa, hiilivety.

Eristystilavuuteen voi olla sovitettu kahta väliainetta. Eristystilavuuteen voi olla sovitettu nestemäistä ja kaasumaista väliainetta. Eristystilavuuteen voi olla sovitettu kaasuuntuvaa väliainetta (esim. hiilivetyä, kylmäainetta). Väliaineen painetta ja/tai määrää muuttamalla voidaan tehdä eristystilavuuden lämmönjohtavuuden muutoksia. Nesteillä on tyypillisesti suurempi lämmönjohtavuus kuin kaasuilla. Eristeen lämmönjohtavuuden kasvattamiseksi nesteen tilavuusosuutta eristystilavuudesta voidaan lisätä kaasun tilavuusosuuden kustannuksella. Eristystilavuuden lämmön johtavuutta voidaan lisätä tai tehostaa kierrättämällä eristystilavuudessa nestettä. Eristeen lämmönjohtavuuden pienentämiseksi kaasun tilavuusosuutta eristystilavuudesta voidaan lisätä nesteen tilavuusosuuden kustannuksella. Joidenkin suoritusmuotojen mukaan haluttaessa vähäinen eristävyys eristystilavuuteen sijoitetaan nestettä ja haluttaessa suurempi eristävyys neste tai nestettä poistetaan eristystilavuudesta ja imetään eristystilavuuteen tyhjö. Tyhjön määrää voidaan säädellä.

Eristeen lämmönjohtavuuden kasvattamiseksi eristystilavuuteen sovitetun väliaineen, kuten kaasun tai kaasuseoksen, tiheyttä voidaan kasvattaa väliaineen painetta kasvattamalla. Tyypillisesti väliaineen lämmönjohtavuus kasvaa väliaineen tiheyden kasvaessa. Vastaavasti kääntäen eristeen lämmönjohtavuuden vähentämiseksi eristystilavuuteen sovitetun väliaineen tiheyttä voidaan pienentää väliaineen painetta kasvattamalla, jolloin väliaineen lämmönjohtavuus pienenee.

Lämpöä johtavaa/eristävää väliainetta voidaan vaihtaa eristystilavuudessa eristävän/lämpöä johtavan rakenteen lämmönjohtavuuden säätämiseksi. Lämpöä johtava/eristävä väliaine eristystilavuudessa voidaan vaihtaa kokonaan toiseksi väliaineeksi eristävän/lämpöä johtavan rakenteen lämmönjohtavuuden säätämiseksi.

Edullisesti säiliön eristyksen eristävyyttä säädetään sisävaipan ulkopuolisen eristystilavuuden lämmönjohtavuutta muuttamalla.

Edullisesti säiliön eristyksen eristävyyttä säädetään sisävaipan ulkopuolisen eristystilavuuden painetta muuttamalla. Eristystilavuuteen voidaan järjestää ympäristön painetta vastaava paine.

Edullisesti eristyksen eristävyyttä kasvatetaan alentamalla eristystilavuudessa vallitsevan väliaineen painetta. Joidenkin suoritusmuotojen mukaan eristystilavuudessa vallitsevan väliaineen ylipainetta vähennetään. Eristystilavuus voidaan alipaineistaa. Eristystilavuuden alipainetta voidaan lisätä. Eristystilavuuteen voidaan muodostaa tyhjö.

Eristystilavuuteen järjestettävän paineen, esimerkiksi alipaineen, arvo on riippuvainen mm. eristystilavuuden seinämän paksuudesta ja muodosta, kuten eristystilavuuden uiko-ja sisävaipan välisestä etäisyydestä.

Edullisesti eristyksen eristävyyttä vähennetään lisäämällä eristystilavuudessa vallitsevan väliaineen painetta. Joidenkin suoritusmuotojen mukaan eristystilavuudessa vallitsevan väliaineen alipainetta vähennetään. Eristystilavuus voidaan ylipaineistaa. Eristystilavuuden ylipainetta voidaan lisätä.

Eristerakenteen sisältöä voidaan jäähdyttää vähentämällä eristystilavuuden eristävyyttä, kun ympäristön lämpötila on eristerakenteen sisältöä pienempi.

Eristerakenteen sisältöä voidaan lämmittää kasvattamalla eristystilavuuden eristävyyttä, kun ympäristön lämpötila on eristerakenteen sisältöä suurempi.

Eristerakenne voi olla sovitettu säiliön tai varaston osaksi.

Varasto ja/tai säiliö voi olla ihmisten, eläinten tai tavaran varastoimiseen tarkoitettu. Varastossa ja/tai säiliössä voidaan säilyttää lämpöä tuottavia laitteita. Varasto ja/tai säiliö voi olla prosessi- ja/tai elintarviketeollisuuden varasto tai maatalouden varasto. Varastossa ja/tai säiliössä voi olla laitteita esimerkiksi energianjakelua, sähkönjakelua, vedenjakelua, viemäröintiä, jätteenkäsittelyä, polttoaineenjakelua, tiedonsiirtoa, tai televerkkoja varten.

Säädettävän eristyksen avulla säiliössä tai varastossa varastoitavan materiaalin lämpötilaa voidaan säätää. Varastoitavan materiaalin lämpötilaa voidaan nostaa ja/tai laskea. Varastoitavan materiaalin lämpötilaa voidaan pitää tasaisena. Ympäristön lämpötilaa, esimerkiksi luonnossa vallitsevaa lämpötilaa, voidaan käyttää varastoitavan materiaalin lämpötilan nostamiseen ja/tai laskemiseen. Säiliön eristyksessä voidaan hyödyntää ympäristön lämpötilan vaihtelua, esimerkiksi lämpötilan vuorokausivaihtelua tai vuodenaikojen lämpötilavaihtelua. Säiliön ympäristön lämpötilan vuorokausivaihtelua hyödyntämällä voidaan joidenkin suoritusmuotojen mukaan vähentää lämmityksen ja/tai jäähdytyksen tarvetta. Säädettävän eristyksen ansiosta voidaan säästää energiaa. Säiliössä tai varastossa olevan materiaalin lämpölaajenemista ja/tai lämpökutistumista voidaan vähentää. Säiliön rakenteen jännitystilan muutoksia voidaan vähentää.

Tässä selityksessä esitettävää säädettävän eristyksen periaatetta, eristerakennetta ja menetelmää voidaan soveltaa mm. prosessiteollisuuden ja elintarviketeollisuuden sekä maatalouden piirissä. Eristerakenteen avulla säilytettävän materiaalin, prosessiin syötettävän tai prosessissa prosessoitavan materiaalin lämpötilaa voidaan alentaa, ylläpitää ja kasvattaa energiatehokkaasti.

Joidenkin suoritusmuotojen mukaisia säiliöitä voidaan käyttää mätänemis-, kompostointi- ja käymisprosessien säiliönä. Tällöin säiliön ympäristöstä saatavaa lämmitys- ja jäähdytystehoa voidaan kustannustehokkaasti käyttää tällaisissa biologisissa prosesseissa. Biologisessa prosessissa säiliön ulkopuolelta saatavaa lämpöä voidaan käyttää prosessin käynnistämiseen, esimerkiksi bakteeritoiminnan käynnistämiseen. Prosessin käynnistyttyä prosessin sopivan toimintalämpötilan ylläpitämiseksi säiliön sisällön lämpötilaa voidaan jäähdyttää siirtämällä lämpöä säiliön ulkopuolelle, jos lämpötila prosessissa nousee liiallisesti, esimerkiksi liian korkeaksi prosessissa käytettävien bakteerien toiminnalle.

Säiliön/varaston ympäristössä saatavilla olevaa lämpöenergiaa voidaan antaa siirtyä tehostetusti säiliön sisäpuolelle ja kasvattaa säiliön sisällön lämpötilaa siten, että säädetään säiliön eristyksen lämmönjohtavuutta suuremmaksi. Säiliön/varaston sisällä olevaa lämpöenergiaa voidaan antaa siirtyä tehostetusti säiliön ulkopuolelle ja alentaa säiliön sisällön lämpötilaa siten, että säädetään säiliön eristyksen lämmönjohtavuutta pienemmäksi.

Esimerkiksi pilaantuvien materiaalien säilyvyyttä voidaan parantaa. Säilytettävän materiaalin lämpötilan vaihteluita voidaan pienentää. Kaasuuntuvien ja/tai höyrystyvien materiaalien, kuten polttoaineiden ja jätteiden kaasuuntumista ja/tai höyrystymistä voidaan vähentää tai lisätä sovelluksen mukaan. Vähennettäessä kaasun muodostusta voidaan vähentää ei-toivottuja päästöjä säiliön ympäristöön.

Kaasumaisen väliaineen painetta voidaan nostaa eristeen lämmönjohtavuuden lisäämiseksi, ja kaasun painetta voidaan laskea eristeen lämmönjohtavuuden pienentämiseksi. Erityisen edullista on eristekaasun paineen alentaminen ilmanpainetta alemmalle tasolle, sillä jo pienillä paine-eroilla voidaan saavuttaa merkittäviä eroja eristeen lämmönjohtavuudessa. Eristystilavuuden sisäpuolelle voidaan vastaanottaa ympäristöstä säädettävällä tavalla lämpöä ja/tai eristystilavuuden ulkopuolelle ympäristöön voidaan luovuttaa säädettävällä tavalla lämpöä.

Eräänä esimerkkinä eristerakenne, jolla eristetään säiliön tai varaston sisältö kylmän vaikutukselta, voidaan säätää sellaiseksi, että eriste sallii ulkopuolisen lämmön siirtymisen sisältöön. Vastaavasti lämpimän vaikutukselta eristävän eristerakenteen voidaan säätää sellaiseksi, että eriste sallii sisällön lämmön luovuttamisen tehostetusti säiliön ulkopuolelle. Tunnettu kiinteä eristys estää lämmön siirtymistä myös silloin, kun olisi järkevämpää olla eristämättä.

Muita etuja käy ilmi seuraavasta selityksestä ja vaatimuksista.

Esillä olevan keksinnön eri suoritusmuotoja kuvataan tai on kuvattu vain keksinnön jonkin tai joidenkin näkökohtien yhteydessä. Alan ammattimies ymmärtää, että keksinnön jonkin näkökohdan mitä tahansa suoritusmuotoa voidaan soveltaa keksinnön samassa näkökohdassa ja muissa näkökohdissa yksinään tai yhdistelmänä muiden suoritusmuotojen kanssa.

KUVIOIDEN LYHYT ESITTELY

Keksintöä kuvataan nyt esimerkinomaisesti viitaten oheisiin kaaviollisiin piirustuksiin, joissa: kuvio 1 esittää keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaista säiliötä; ja kuvio 2 esittää erästä varastoa, joka on osittain maakerroksen ympäröimä; kuvio 3 esittää erästä varastoa, joka käsittää kaksi erillistä säädettävää eristystilavuutta; ja kuvio 4 esittää erästä säiliötä, joka käsittää erillisiä säädettäviä eristystilavuuksia, joista yksi on järjestetty pohjaveden lämpötilan vaikutuspiiriin.

YKSITYISKOHTAINEN SELITYS

Seuraavassa selostuksessa samanlaisilla viitemerkinnöillä tarkoitetaan saman kaltaisia osia. On huomattava, että esitettävät kuviot eivät ole kokonaisuudessaan mittakaavassa, ja että ne lähinnä palvelevat vain keksinnön suoritusmuotojen havainnollistan istarkoitusta.

Kuviossa 1 on esitetty säiliö 1, joka käsittää sisävaipan 2 ja sisävaipan ulkopuolelle sovitetun ulkovaipan 3. Sisävaipan 2 sisäpinta 2’ rajaa säiliön 1 vastaanottotilavuuden 4 varastoitavaa materiaalia varten. Sisävaipan 2 sisäpinta 2’ avautuu säiliön 1 sisäpuolella varastoitavaksi tarkoitetun materiaalin suuntaan. Varastoitava materiaali voi olla mitä tahansa ainetta tai materiaalia, edullisesti virtaavaa materiaalia, esimerkiksi kaasumaista, nestemäistä, puolikiinteää, pumpattavaa, viskoosia, jauhemaista tai rakeista materiaalia. Varastoitava materiaali ei sinänsä ole tarkoitettu keksintöä rajoittavaksi. Kuviossa 1 ei ole esitetty säiliön aukkoa varastoitavan materiaalin siirtämiseksi säiliön 1 sisä- ja ulkopuolen välillä. Myöskään kuviossa 1 ei ole esitetty säiliöihin tyypillisesti kuuluvia yhteitä esimerkiksi varastoitavaa materiaalia varten, materiaalin määrän mittausvälineitä, huoltoluukkua tai vastaavia. Säiliön materiaalina on käytetty metalli-ja muovimateriaaleja.

Sisävaipan ulkopinnan ja ulkovaipan sisäpinnan väliinsä rajaama tila on kuviossa 1 muodostettu eristystilavuudeksi 5, joka ympäröi kokonaan sisävaippaa. Eristystilavuuteen 5 on sovitettu sijoitettavaksi enemmän tai vähemmän väliainetta kanavaa 6 pitkin. Säiliön 1 eristävyys (eristyskyky) on järjestetty säädettäväksi siten, että eristystilavuuden 5 lämmönjohtavuutta voidaan säätää.

Kuviossa 1 säiliön ulkopinta 3 on järjestetty ympäristön vaihtuvan lämpötilan vaikutuspiiriin, edullisesti ulkoilmaan.

Säiliössä 1 eristerakenne käsittää kaksoisvaipparakenteisen seinän 2, 3, joka ympäröi varastoitavaa materiaalia. Vaippojen 2, 3 väliin on sovitettu lämmönjohtavuudeltaan säädettävä eristystilavuus 5.

Eristerakenteen esimerkkinä esitetyn säiliön 1 yhteyteen on järjestetty eristystilavuuden 5 lämmönjohtavuuden säätövälineeksi 7 väliaineen paineen, väliaineen tiheyden ja väliaineen määrän säätämiseen soveltuva tyhjöpumppu 7.

Tyhjöpumpun 7 toimintaa ohjataan ohjauslaitteella 8. Tyhjöpumpun 7 ja ohjauslaitteen 8 välistä tiedonkulkua on merkitty 8’.

Valinnaisesti säiliön 1 sisäpuolista lämpötilaa voidaan mitata ensimmäisellä lämpötila-anturilla 9, joka on edullisesti sijoitettu sisävaipan 2 sisäpuolelle ja jonka mittaustieto välitetään ohjauslaitteeseen 8 (katkoviiva 9’). Valinnaisesti säiliön 1 ulkopuolista eli ympäristön lämpötilaa voidaan mitata toisella lämpötila-anturilla 10, joka on edullisesti sijoitettu ulkovaipan 3 ulkopuolelle ja jonka mittaustieto välitetään ohjauslaitteeseen 8 (katkoviiva 10’). Mitattuja lämpötilan arvoja voidaan käsitellä ohjauslaitteessa 8. Ohjauslaitteessa voidaan määrittää mitattujen lämpötila-arvojen perusteella säätöarvo tyhjöpumpun 7 ohjaamiseksi. Ohjauslaitteella voidaan ohjata väliainetta eristystilavuuteen 5 sisään ja ulos riippuen ympäristön lämpötilasta.

Eristystilavuuteen 5 sijoitetulta paineanturilta 14 välitetään eristystilavuuden 5 painetieto ohjauslaitteeseen 8 (katkoviiva 14’).

Väliainetta voidaan siirtää eristystilavuuteen 5 sisään ja ulos riippuen ympäristön lämpötilasta. Ympäristön lämpötilan ollessa säiliön 1 sisällön lämpötilaa alempi kaasumaista väliainetta voidaan vähentää eristystilavuudesta 5 sisällön jäähdyttämiseksi. Ympäristön lämpötilan alentuessa kaasumaista väliainetta voidaan vähentää eristystilavuudesta 5. Ympäristön lämpötilan ollessa säiliön 1 sisällön lämpötilaa korkeampi kaasumaista väliainetta voidaan vähentää eristystilavuudesta 5 sisällön lämmittämiseksi. Ympäristön lämpötilan kasvaessa kaasumaista väliainetta voidaan vähentää eristystilavuudesta 5.

Säiliö 1 käsittää sisävaipan ulkopuolelle järjestetyn alipainetiiviin eristystilavuuden 5 paineistettavaa kaasumaista väliainetta varten. Tyhjöpumpulla 7 voidaan säädettävällä tavalla alipaineistaa eristystilavuuteen 5 sovitettava väliaine.

Eristystilavuuden 5 lämmönjohtavuuden kasvattamiseksi eristystilavuuteen sovitetun väliaineen, kuten kaasun tai kaasuseoksen, tiheyttä voidaan kasvattaa väliaineen painetta kasvattamalla. Vastaavasti kääntäen eristeen lämmönjohtavuuden vähentämiseksi eristystilavuuteen 5 sovitetun väliaineen tiheyttä voidaan pienentää väliaineen painetta kasvattamalla, jolloin väliaineen lämmönjohtavuus pienenee.

Säiliön eristyksen eristävyyttä voidaan säätää eristystilavuuden 5 painetta muuttamalla. Eristystilavuuteen voidaan järjestää ympäristön painetta vastaava paine. Eristystilavuuden 5 eristävyyttä voidaan kasvattaa alentamalla eristystilavuudessa vallitsevan väliaineen painetta. Eristystilavuus voidaan alipaineistaa. Eristystilavuuden alipainetta voidaan lisätä. Eristystilavuuteen voidaan muodostaa tyhjö.

Edullisesti eristyksen eristävyyttä vähennetään lisäämällä eristystilavuudessa vallitsevan väliaineen painetta. Joidenkin suoritusmuotojen mukaan eristystilavuudessa vallitsevan väliaineen alipainetta vähennetään. Eristystilavuus voidaan ylipaineistaa. Eristystilavuuden ylipainetta voidaan lisätä.

Eristystilavuuden lämmönjohtavuutta voidaan lisätä kierrättämällä eristystilavuudessa nestettä.

Kuvion 1 säiliön 1 eristystilavuuden 5 lämmönjohtavuuden säätämiseen voidaan soveltaa, mitä on esitetty selityksen yleisessä osassa.

Kuvio 2 esittää varastoa 11, joka käsittää sisävaipan 2 ja sisävaipan ulkopuolelle sovitetun ulkovaipan 3. Sisävaipan 2 sisäpinta 2’ rajaa säiliön 1 vastaanottotilavuuden 4 varastoitavaa materiaalia varten. Sisävaipan 2 sisäpinta 2’ avautuu varaston 11 sisäpuolella varastoitavaksi tarkoitetun materiaalin suuntaan. Varastoitava materiaali voi, kuten kuvion 1 säiliössä, olla mitä tahansa ainetta tai materiaalia, edullisesti virtaavaa materiaalia, esimerkiksi kaasumaista, nestemäistä, pumpattavaa, viskoosia, jauhemaista tai rakeista materiaalia. Varastoitava materiaali ei sinänsä ole tarkoitettu keksintöä rajoittavaksi. Kuviossa 2 ei ole esitetty aukkoa varastoitavan materiaalin siirtämiseksi varaston 11 sisä- ja ulkopuolen välillä.

Sisävaipan ulkopinnan ja ulkovaipan sisäpinnan väliinsä rajaama tila on kuviossa 2 muodostettu eristystilavuudeksi 5, joka ympäröi osittain sisävaippaa 2. Eristystilavuuden 5 rajaa väliseinä 15, joka on sovitettu painetiiviisti sisä- ja ulkovaipan välille. Sisävaipan ja ulkovaipan välinen tila on osastoitu siten, että väliseinän 15 toisella puolella, kuvion 2 tapauksessa yläpuolella, on eristystilavuus 5 säädettävällä lämmönjohtavuudella ja toisella puolella on kiinteän eristeen 13 osasto. Eristystilavuuteen 5 on sovitettu sijoitettavaksi enemmän tai vähemmän väliainetta kanavaa 6 pitkin. Säiliön 1 eristävyys (eristyskyky) on järjestetty säädettäväksi siten, että eristystilavuuden 5 lämmönjohtavuutta voidaan säätää.

Kuviossa 1 säiliön ulkopinta 3 on järjestetty osittain ympäristön vaihtuvan lämpötilan vaikutuspiiriin, edullisesti ulkoilmaan.

Varasto 11 on sijoitettu osittain maanpinnan 12 sisään maakerroksen 16 ympäröimäksi. Varaston 11 maanpäällinen osa on varustettu sisävaipan 2 ulkopuolelle sovitetulla lämmönjohtavuudeltaan säädettävällä eristystilavuudella 5 väliainetta varten. Varaston 11 maanpinnan 12 alainen vaippaosa, joka ei ole suoraan ympäristön vaihtuvan lämpötilan vaikutuspiirissä, on varustettu kiinteällä eristeellä 13.

Eristerakenteen toisena esimerkkinä esitetyn varaston 11 yhteyteen on järjestetty eristystilavuuden 5 lämmönjohtavuuden säätövälineeksi 7 väliaineen paineen, väliaineen tiheyden ja väliaineen määrän säätämiseen soveltuva tyhjöpumppu 7, jonka toimintaa ohjataan ohjauslaitteella 8 kuten kuviossa 1.

Paineanturilta 14 välitetään eristystilavuuden 5 painetieto ohjauslaitteeseen 8 (katkoviiva 14’).

Kuvion 2 varaston 11 eristystilavuuden 5 lämmönjohtavuuden säätämiseen voidaan soveltaa, mitä on esitetty selityksen yleisessä osassa ja kuvion 1 selityksen yhteydessä.

Varaston 11 sisäpuolista lämpötilaa voidaan mitata ensimmäisellä lämpötila-anturilla 9 ja varaston 11 ulkopuolista eli ympäristön lämpötilaa voidaan mitata toisella lämpötila-anturilla 10. Mitattuja lämpötilan arvoja voidaan käsitellä ohjauslaitteessa 8. Ohjauslaitteessa voidaan määrittää mitattujen lämpötila-arvojen perusteella säätöarvo tyhjöpumpun 7 ohjaamiseksi. Ohjauslaitteella voidaan ohjata väliainetta eristystilavuuteen 5 sisään ja ulos riippuen ympäristön lämpötilasta.

Kuvio 3 esittää erästä varastoa 21, joka käsittää kaksi toisistaan väliseinällä 15 erotettua eristystilavuutta 5.1 ja 5.2, joiden lämmönjohtavuutta voidaan säätää. Varasto 21 poikkeaa kuvion 2 varastosta 11 siten, että kiinteän eristeen 13 tilalle on sovitettu eristävyydeltään säädettävä eristystilavuus 5.2. Ensimmäiseen eristystilavuuteen 5.1 on järjestetty ensimmäinen paineanturi 14.1, jolta eristystilavuuden 5.1 painetieto välitetään ohjauslaitteeseen 8 (katkoviiva 14.1’). Toiseen eristystilavuuteen 5.2 on järjestetty toinen paineanturi 14.2, jolta eristystilavuuden 5.2 painetieto välitetään ohjauslaitteeseen 8 (katkoviiva 14.2’).

Ohjauslaite 8 voi ohjata tyhjöpumppua 7 säätämään erikseen ensimmäistä eristystilavuutta 5.1 ensimmäisen kanavan 6.1 kautta ja toista eristystilavuutta 5.2 toisen kanavan 6.2 kautta. Eräänä varaston toimintaesimerkkinä maanpinnan 12 yläpuolisesta ympäristöstä voidaan lämpimällä ilmalla, edullisesti auringonsäteilyn tehostamana, johtaa lämpöenergiaa varaston 21 sisältöön (esim. alentamalla eristystilavuuden 5.1 eristävyyttä) ja maakerroksesta 16 voidaan saada tasaista viileää sisällön jäähdyttämiseksi (esim. alentamalla eristystilavuuden 5.2 eristävyyttä). Eräänä varaston toisena toimintaesimerkkinä maanpinnan 12 yläpuoliseen ympäristöön voidaan kylmällä ilmalla, edullisesti talvella, johtaa lämpöenergiaa varaston 21 sisällöstä (esim. alentamalla eristystilavuuden 5.1 eristävyyttä). Siten varaston 21 sisällön lämpötilaa voidaan hallita energiatehokkaasti.

Kuvio 4 esittää erästä säiliötä 31, joka käsittää kolme erillistä säädettävää eristystilavuutta 5.1, 5.2 ja 5.3. Kuviossa 4 esitetty eristävyydeltään säädettävä rakenne käsittää lieriömäisen säiliön 31, joka on asennettu pystyasentoon.

Ensimmäisen eristystilavuuden 5.1 ja toisen eristystilavuuden 5.2 yhteydessä viitataan kuvion 3 selostukseen. Toisen eristystilavuuden alapuolelle toisen väliseinän 15’ erottamaksi on järjestetty kolmas eristystilavuus 5.3, joka on järjestetty pohjaveden lämpötilan vaikutuspiiriin pohjavesikerrokseen 18. Maanpintaa 12 lähempänä olevan maakerroksen 16 ja pohjavesikerroksen 18 rajaa on korostettu katkoviivalla 17. Kolmanteen eristystilavuuteen 5.3 on järjestetty kolmas paineanturi 14.3, jolta eristystilavuuden 5.3 painetieto välitetään (katkoviiva 14.3’) ohjauslaitteeseen 8, jota ei ole kuviossa 4 esitetty.

Ohjauslaite 8 voi ohjata tyhjöpumppua 7 säätämään erikseen ensimmäistä eristystilavuutta 5.1 ensimmäisen kanavan 6.1 kautta, toista eristystilavuutta 5.2 toisen kanavan 6.2 kautta ja kolmatta eristystilavuutta 5.3 kolmannen kanavan 6.3 kautta.

Esimerkinomaisesti kuvion 4 säiliön 31 maanpäällisessä ympäristössä voi joissakin olosuhteissa olla lämpötila noin +6 - +25 °C, maakerroksessa 16 noin +6 °C ja pohjavesikerroksessa 18 noin +4 °C. Säiliössä säilytettävä sisältö voi olla maitotuotetta. Säiliön 31 sisältöä voidaan ylläpitää esimerkiksi noin +6 - 8 °C lämpötilassa seuraavasti: a) lämpötilan laskiessa lämmitetään sisältöä ensimmäisen eristystilavuuden 5.1 välityksellä suurentamalla eristystilavuuden 5.1 lämmönjohtavuutta (valinnaisesti pienennetään lisäksi kolmannen eristystilavuuden 5.3 lämmönjohtavuutta), b) ylläpidetään lämpötilaa toisen eristystilavuuden 5.2 välityksellä ja c) sisällön lämpötilan noustessa jäähdytetään säiliön sisältöä kolmannen eristystilavuuden 5.3 välityksellä suurentamalla eristystilavuuden 5.1 lämmönjohtavuutta (valinnaisesti pienennetään lisäksi ensimmäisen eristystilavuuden 5.1 lämmönjohtavuutta).

Säiliön 31 vastaanottotilavuuteen 4 voi olla järjestetty sekoituslaite 19 eristerakenteen sisällön sekoittamiseksi sekä sisällön ja säiliön ulkopuolen välisen lämmönsiirron tehostamiseksi. Sekoituslaite voi käsittää pyöritettävän potkurin. Säiliön luukkuja on merkitty viitenumerolla 20.

Kuvioiden 3 ja 4 maakerrosten yhteyteen voi olla järjestetty lämpötila-anturi tai lämpötila-antureita, joilla voidaan mitata mittaustietoa välitettäväksi ohjauslaitteeseen 8 ja ohjauslaitteen 8 käsiteltäväksi säätövälineen 7 toimintasignaalin muodostamista varten.

Edellä esitetty selitys tarjoaa ei-rajoittavia esimerkkejä keksinnön joistakin suoritusmuodoista. Alan ammattimiehelle on selvää, että keksintö ei kuitenkaan rajoitu esitettyihin yksityiskohtiin vaan, että keksintö voidaan toteuttaa myös muilla ekvivalenttisilla tavoilla.

Esitettyjen suoritusmuotojen joitakin piirteitä voidaan hyödyntää ilman muiden piirteiden käyttöä. Edellä esitettyä selitystä täytyy pitää sellaisenaan vain keksinnön periaatteita kuvaavana selostuksena eikä keksintöä rajoittavana. Täten keksinnön suojapiiriä rajoittavat vain oheistetut patenttivaatimukset.

Claims (15)

1. Eristerakenne (1, 11, 21, 31), joka käsittää sisävaipan (2), joka ympäröi vastaanottotilavuutta (4), joka on tarkoitettu eristerakenteen sisälle sovitettavaa materiaalia varten, tunnettu siitä, että vastaanottotilavuus muodostuu ainakin kahdesta eri tilavuusosasta, joita tilavuusosia ovat ensimmäinen ja toinen tilavuusosa, ja että eristerakenne käsittää ainakin kaksi toisistaan erillistä ja lämmönjohtavuudeltaan erikseen säädettävää eristystilavuutta (5, 5.1, 5.2, 5.3) väliainetta varten, joita eristystilavuuksia ovat ensimmäinen eristystilavuus (5.1) ja toinen eritystilavuus (5.2), jotka ainakin kaksi eristystilavuutta on järjestetty sisävaipan (2) ulkopuolelle siten, että ensimmäisen eristystilavuuden (5.1) vaikutus kohdistuu ensimmäiseen tilavuusosuuteen ja toisen eristystilavuuden (5.2) vaikutus kohdistuu toiseen tilavuusosuuteen.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen eristerakenne, tunnettu siitä, että eristerakenne käsittää välineen eristystilavuuden lämmönjohtavuuden säätämiseksi (7).

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen eristerakenne, tunnettu siitä, että väline eristystilavuuden lämmönjohtavuuden säätämiseksi (7) on valittu joukosta: väliaineen paineen säätöväline, väliaineen tiheyden säätöväline, väliaineen määrän säätöväline, ohjauslaite väliaineen ohjaamiseksi eristystilavuuteen sisään ja/tai ulos, säätöväline väliaineen lisäämiseksi eristystilavuuteen ja/tai vähentämiseksi eristystilavuudesta, paineen mittausväline (14), lämpötilan mittausväline (9, 10), alipainepumppu, tyhjöpumppu, materiaalin siirtopumppu, painepumppu, painekaasulähde, painekaasusäiliö, täyttöventtiili, tyhjennysventtiili.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen eristerakenne, tunnettu siitä, että eristerakenne käsittää ohjauslaitteen (8) lämmönjohtavuuden säätövälineen ohjaamiseksi.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen eristerakenne, tunnettu siitä, että sisävaipan (2) ulkopinnan ja ulkovaipan (3) sisäpinnan väliinsä muodostama tila on ainakin osittain muodostettu eristystilavuudeksi.

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen eristerakenne, tunnettu siitä, että mainitut eri tilavuusosat ovat vastaanottotilavuuden eri kerroksia.

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen eristerakenne, tunnettu siitä, että eristystilavuuteen (5, 5.1, 5.2, 5.3) on sovitettu väliaineeksi ainakin jotain seuraavista: kaasu, neste, pumpattava väliaine, viskoosi väliaine, ilma, vesi, kylmäaine, maaöljyn ainesosa, hiilivety, ja edullisesti väliaine soveltuu eristystilavuudessa olevan toisen väliaineen tilalle vaihdettavaksi.

8. Jonkin patenttivaatimuksen 1-7 mukainen eristerakenne, tunnettu siitä, että eristerakenne sovitettu säiliöön ja/tai varastoon.

9. Menetelmä rakenteen (1, 11, 21, 31) eristämiseksi, joka rakenne käsittää sisävaipan (2), joka ympäröi vastaanottotilavuutta (4), joka on tarkoitettu rakenteen sisälle sovitettavaa materiaalia varten, tunnettu siitä, että vastaanottotilavuus (4) muodostuu ainakin kahdesta eri tilavuusosasta, joita tilavuusosia ovat ensimmäinen ja toinen tilavuusosa, ja että menetelmässä järjestetään ainakin kaksi toisistaan erillistä eristystilavuutta (5, 5.1, 5.2, 5.3), joita eristystilavuuksia ovat ensimmäinen eristystilavuus (5.1) ja toinen eritystilavuus (5.2), jotka eristystilavuudet järjestetään sisävaipan (2) ulkopuolelle siten, että ensimmäisen eristystilavuuden (5.2) vaikutus kohdistuu merkittävästi ensimmäiseen tilavuusosuuteen ja toisen eristystilavuuden (5.2) vaikutus kohdistuu toiseen tilavuusosuuteen, ja säädetään erikseen mainittujen ainakin kahden eristystilavuuden (5, 5.1, 5.2, 5.3) lämmönjohtavuuksia.

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että säädetään eristystilavuuden lämmönjohtavuutta muuttamalla eristystilavuuteen sovitetun väliaineen ainakin jotain seuraavaa ominaisuutta: tiheys, paine, lämmönjohtavuus.

11. Patenttivaatimuksen 9 tai 10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sovitetaan eristystilavuuteen kaasumaista väliainetta, ja vähennetään eristystilavuuden lämmönjohtavuutta alentamalla eristystilavuudessa vallitsevaa painetta.

12. Jonkin patenttivaatimuksen 9-11 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että muodostetaan eristystilavuuteen alipaine, edullisesti tyhjö.

13. Jonkin patenttivaatimuksen 9-12 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sovitetaan eristystilavuuteen kaasumaista väliainetta, ja kasvatetaan eristystilavuuden lämmönjohtavuutta nostamalla eristystilavuudessa vallitsevaa painetta.

14. Jonkin patenttivaatimuksen 9-13 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmässä vastaanotetaan säädettävällä tavalla ympäristöstä eristystilavuuden sisäpuolelle lämpöä ja/tai luovutetaan säädettävällä tavalla eristystilavuuden ulkopuolelle ympäristöön lämpöä.

15. Jonkin patenttivaatimuksen 9-14 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vaihdetaan väliaine tai osa väliaineesta toiseksi väliaineeksi eristystilavuudessa rakenteen lämmönjohtavuuden säätämiseksi.