JP2016529465A - エネルギー貯蔵システム - Google Patents

Abstract

本発明は、貯蔵部位および上記貯蔵部位の周囲における外壁（２、１１）を含み、上記貯蔵部位は、熱貯蔵媒体（１、１０）を含み、上記貯蔵部位と上記外壁（２、１１）との間の中間部位（３、１３）が、少なくとも部分的に、ガス状媒体および支持材にて満たされ、かつ、上記中間部位（３、１３）が、ガス状媒体の圧力を調整できるように、ポンプ装置（４）と連結されている、蓄熱機を備えるエネルギー貯蔵システムに関する。

Description

発明の詳細な説明

本発明は、エネルギー貯蔵システムに関する。

〔背景〕
例えば、熱エネルギーを貯蔵するための蓄熱機といった、多種多様なエネルギー貯蔵システムが知られている。

家の内部における蓄熱機として、例えば、鉄またはプラスチック製の容器内に大量の水を保有する蓄熱機が、従来から知られている。上記容器は、通常２０ｃｍ〜４０ｃｍの厚さを備える、断熱材によって断熱されている。蓄熱機内の水は、例えば、太陽熱システムを用いることによって加熱される。上記蓄熱機には、冬に家を暖めることができる暖房システムが連結されている。

更なる蓄熱機が、以下の文献に開示されている：合衆国特許第３，８２３，３０５号公報、独国特許公開第２７２５１６３号公報、独国特許公開１０−２０１１−１０７３０５号公報、合衆国特許第４，５２０，８６２号公報、および独国特許第１９３４２８３号公報。

〔概要〕
本発明の課題は、エネルギー貯蔵のための改良された技術を提供することである。特に、蓄熱機を用いてビルの暖房を可能とすることである。

独立請求項１に記載のシステムによって、上記課題は解決される。有利な実施形態は、従属請求項に記載の発明特定事項である。

エネルギー貯蔵システムが提供される。上記システムは、蓄熱機を含む。上記蓄熱機は、熱貯蔵媒体を含む貯蔵部位、および、当該熱貯蔵部位を囲む外壁を含む。上記貯蔵部位と上記外壁との間の中間部位は、ガス状媒体および支持材にて少なくとも部分的に満たされている。さらに、上記中間部位は、上記ガス状媒体の圧力を制御できるように、ポンプ装置と連結されている。ある実施形態において、上記システムは、上記蓄熱機のみを備える。更なる構成要素が、他の実施形態において提供され得る。上記外壁に囲まれた、制御可能なガスを備える上記中間部位はまた、減圧断熱材とも呼称される。

上記蓄熱機は、上記熱貯蔵媒体を加熱するように、エネルギーを当該熱貯蔵媒体へ導入する装置と連結され得る。例えば、電気エネルギーを使用して、上記熱貯蔵媒体を加熱することができる。加熱された熱貯蔵媒体は、熱エネルギーを、例えば、放射熱または熱対流という形式にて、周囲に放出する。熱エネルギーは、上記中間部位および上記外壁を通じて浸透し得、それゆえに、上記蓄熱機の周囲は加熱される。

上記ポンプ装置により、熱の放出を制御できる。ガス状媒体の熱伝導率は、分子の平均自由行程の長さと密接に関連している。特定の温度において、熱伝導率は、広範囲の圧力範囲における圧力、ガス密度とは無関係である。分子の平均自由行程の長さが、熱移動が維持される、異なった温度に制御されている壁の間隔よりも大きくなると、熱伝導率は、圧力に依存するようになる。従って、上記中間部位が真空にされる(evacuated)、すなわち、ガス状媒体の圧力が閾値未満に低下する場合、上記媒体の熱伝導率は、圧力の低下と共に減少する。従って、上記熱貯蔵媒体から上記外壁の外周部への熱移動を、ほぼ完全に阻害することができる。上記外周部を加熱する場合には、上記ガス状媒体の圧力を増大させることによって熱移動が可能となる。従って、上記ガス状媒体の圧力を選択することによって、上記熱貯蔵媒体から上記外周部への熱移動を制御することができる。

上記ガス状媒体は、純粋なガス（例えば、水素またはヘリウム）であり得、混合ガス（例えば、空気）として存在し得る。ガス状媒体の熱伝導率が圧力依存となる閾値は、特定のガスまたは混合ガスに依存する。ガス分子が重くなると、その平均自由行程は短くなる。

上記中間部位の少なくとも一部に支持材が配置される。このことによって、上記中間部位において、「支持された真空」（supported vacuum）が発生することが可能となる。ガス分子の平均自由行程は、支持された真空内においては、（大幅に）減少する。従って、高性能の断熱材を得るために、過剰に圧力を減少させる必要がない。上記支持材は、例えば、細孔性材料および／または断熱性材料にて構成され得る。上記支持材は、例えば、固体部品（例えば、１枚以上の板）の形態にて構成され得、あるいは、自由に流動するバルク材にて構成され得る。上記板は、例えば、ガラス繊維、ケイ酸塩、シリカまたはこれらの材料の組み合わせを含み得る。上記バルク材は、密度が均一であること、粒径が基本的に同一であること、および／または、同一の材料組成を有することが好ましい。例えば、中空のガラス製ミクロスフェアが、上記バルク材として使用され得る。投入口が、上記外壁の上部に形成され得、当該投入口を介して、上記バルク材が上記中間部位へ導入され得る。また、排出口が、上記外壁の下部に形成され、当該排出口を介して、上記バルク材が上記中間部位から排出され得る。上記外壁の厚みは、支持された真空の存在下にて、その安定性に悪影響を与えることなく低減され得る。上記外壁は、例えば、厚みが１ｍｍ〜２ｍｍのステンレス鋼製の壁であり得る。上記支持材が上記中間部位を完全に満たすように作製され得る。例えば、１枚以上の板が、上記中間部位が完全に埋まるように、上記中間部位に配置され得る。この場合、ガス状媒体は、例えば、上記板の構成要素の間の空孔および／または隙間に、基本的に存在し得る。上記支持された真空を用いる断熱は、減圧を行わない従来の材料を用いる断熱よりも、およそ、２０倍、３０倍または５０倍、より効率的であり得る。

上記支持材は、陰圧（低圧）(underpressure)を生成することで、支持された真空を発生させることが理解される。上述の通り、このことは、分子の平均自由移動行程が短くなることを意味している。加えて、上記支持材は、静的載貨の機能を発揮するように構成され得る。上記中間部位における減圧の結果として、外部圧力と上記中間部位の圧力との圧力差に依存する力が上記外壁にかかる。上記支持材は、これらの力を受け取り、上記外壁が変形することを防ぐように構成され得る。従って、この場合、上記支持材は、２つの機能を発揮する。それは、上記真空を支持することに加えて、上記外壁を機械的に支持することである。上記支持材はまた、静的載貨支持材（statically bearing support material）とも称され得る。また、上記支持材は、（放熱に対する）放射保護として働き得る。

上記中間部位は、少なくとも部分的に、少なくとも２種類の支持材にて満たされ得る。支持材は、静的載貨支持材であり得る。別の支持材は、静的非載貨支持材（statically non-bearing support material）であり得る。上記支持材は、複数の層に配置され得る。静的非載貨支持材はまた、充填材または断熱材とも称され得る。静的非載貨支持材（断熱材）は、（放熱に対する）放射保護としても働き得る。

ある実施形態において、上記中間部位は、少なくとも部分的に、あるいは完全に、４つの支持材にて満たされ得る。４つの支持材は、２つの支持材が上記外壁と直接隣接し、上記貯蔵部位と接さないように、配置され得る。上記２つの支持材は、外部支持層を構成する。２つの他の支持材は、上記貯蔵部位と直接隣接し、上記外壁と接さないように、配置され得る。それら他の支持材は、内部支持層を構成する。上記４つの支持材の熱伝導率は、同じであり得、異なり得る。また、上記外部層における２つの支持材の熱伝導率も、同じであり得、異なり得る。最後に、上記内部層における２つの他の支持材の支持材の熱伝導率もまた、同じであり得、異なり得る。

静的載貨支持材の一方の端部が上記貯蔵部位と隣接して位置し、もう一方の端部が上記外壁の内面に隣接して位置するように作製され得る。上記静的載貨支持材は、上記貯蔵部位と上記外壁との間における、中間部位の全長を超えて延びている。従って、支持部が形成される。複数の上記支持部は、上記中間部位にも配置され得る。上記支持部の間の領域は、少なくとも部分的に、断熱材で満たされ得る。従って、断熱を適合させることができる。費用および／または材料を節約し得る。さらなる断熱材を、上記貯蔵部位と直接隣接させて提供することもできる。従って、上記カラム（柱）間の領域は、（部分的に）二重重ねに満たされ得る。上記さらなる断熱材は、温度依存であり得る。すなわち、６００℃より高い、好ましくは８００℃よりも高い、より好ましくは１０００℃より高い、融点または昇華温度を有し得る。上記貯蔵部位が、例えば、コンクリート・コアといった固体状の熱貯蔵媒体を含む場合において、上記さらなる断熱材は、１０００℃〜１４００℃の範囲内の融点または昇華温度を有し得る。上記貯蔵部位における最大放熱は、上記さらなる断熱材を選択することによって調整され得る。上記さらなる断熱材は、板状、例えば、シリカを含む板であり得る。

複数重ねの支持層（同一のまたは異なる材料）の使用により、以下に示す効果を奏する：熱伝導率の最大値の大きさを定めることができ、熱伝導率をより大きな範囲に調整することができ、より薄い断熱材を使用することができ、蓄熱機の貯蔵能力（最大温度）をより大きくすることができ、そして、蓄熱機の容積を減少することができる。

互いと比べて異なる材料（例えば、静的載貨および静的非載貨）を使用することにより、熱伝導率をより大きな範囲とすることができる。静的非載貨材料の場合、熱伝導を、さらに低減できる。実質的に放熱だけは依然として防ぐ必要がある複数重ね配列（多層配列）に至るまで、より低い熱伝導率を達成することができる。

上記蓄熱機は、ビルの床に強固に固定され得る。上記蓄熱機がビルの土台に組み込まれるように作製され得る。また、上記貯蔵部位の底側が上記外壁に完全に囲まれるように作製され得る。断熱材が上記蓄熱機の底側に形成され得る。例えば前述の板または複数の板の形態で、支持材が上記中間部位の内部の上記貯蔵部位の下に配置されるように得る。従って、上記ガス状媒体の圧力調整によって、上記底部領域における断熱をも保証することができる。上記貯蔵部位は、例えば、上記板（または複数の板）上に位置し得る。或いは、または、それに加えて、チェンバーが上記蓄熱機の下に構成され得る。上記チェンバーは、チェンバー部位を囲んでいるチェンバー壁を含み得る。上記チェンバー部位は、少なくとも部分的に、更なるガス媒体および更なる支持材にて満たされ得る。また、上記チェンバー部位は、上記更なるガス媒体の圧力を制御できるように、上記ポンプ装置または更なるポンプ装置と連結され得る。従って、底部方向への放熱を制御することができる。上記ガス状媒体および上記支持材に関する実施形態は、更なるガス媒体および更なる支持材にも適用できる。ガス状媒体と更なるガス状媒体とが同一、かつ、支持材と更なる支持材とが同一となるように特に作製され得る。また、その代わりに、あるいは、それに追加して、上記底部側の断熱材は、例えば互いに積み重なっている、１枚以上の発泡ガラス板を含み得る。

上記蓄熱機が、ビルの外壁によって全ての面が囲まれるように、ビルに配置されるように作製され得る。例えば、上記蓄熱機は、ビルの均一な暖房を可能とするために、基本的にビルの中心に配置される。上記蓄熱機が、ビル内において、支柱なしの状態にて構成されるように作製され得る。また、上記蓄熱機が、ビルの内壁によって、例えば完全に、囲まれるように作製され得る。上記蓄熱機は、ビルの壁の構造物に組み込まれ得る。例えば、上記蓄熱機は、ビルの複数の階にわたって広がり得る。上記蓄熱機の形状は、ここでは、ビルの幾何形状（geometry）に適合させ得る。上記蓄熱機は、例えば、湾曲した形状を備え得る。熱を分配するために、ビルの内部に広がっている熱伝導部品が上記蓄熱機の外壁に配置されるように作製し得る。

上記蓄熱機の一部が、ビルの外部またはビルの下、例えば地下室に配置されるように作製され得る。異なる支持材を使って、断熱の最大値は、上記支持材の特に小さい平均自由行程により、外部の部分において保持され得、放熱もまた、ビル内部において制御され得る。

別の実施形態において、上記ビルは、真空断熱材にて構成され得る。上記真空断熱材は、（例えば、地下室のための）外壁および／または床を含み得る。上記真空断熱材は、上記ポンプ装置と連結され得る。上記真空断熱材は、ビルに良好な断熱をもたらし、制御され得る。また、上記真空断熱材は、従来の断熱システムよりも、多少薄い。そのことがまた、設置することを容易とする。その上、ビルにおいて、より小さい蓄熱機を使用することが可能となる。上記蓄熱機における、真空断熱材に関する実施形態は、ビルにおける真空断熱材にも同様に適用できる。

上記蓄熱機は、ビルの暖房システムとつながらないようにすることもできる。また、ビル自体が、暖房システムを持たないこともできる。ビルの暖房が蓄熱機を使用してのみ達成されるように作製され得る。このことは、厚く（良好な）断熱材を用いてビルの外壁が構成されている場合において利点となる。加えて、ビル内に複数の蓄熱機を設置するように作製され得る。ここで、複数の熱交換機のうちのそれぞれは、いずれもポンプ装置にて構成されるように作製され得る。あるいは、共通のポンプ装置が提供され、複数の蓄熱機と連結され得る。ある実施形態において、蓄熱機は、上記熱貯蔵媒体に貯蔵されている熱を、基本的に上記外壁の全体にわたって放熱するように構成され得る。放熱は、例えば、上記外壁の全体にわたって均一に広がって、発生する。別の実施形態において、熱貯蔵媒体に貯蔵されている熱の放熱を、上記外壁にわたって異なる強さにて行うように、上記中間部位に複数の領域が形成され得る。上記の異なる領域は、例えば、異なる厚さの支持材（特に板）、および／または異なる材質によって形成され得る。また、上記中間部位は、複数の中間壁によって、互いに閉鎖された複数の中間副区域に分割され得る。上記中間副区域の圧力は、例えば当該副区域と連結された１つ以上のポンプ装置によって、互いに独立して制御され得、それゆえに、放熱が制御され得る。

上記蓄熱機の外壁は、金属製、若しくは合金製（特にステンレス鋼製）、ガラス製、またはプラスチック製であり得る。上記外壁は、１つの部品または複数の部品から構成され得る。上記外壁の部品間において膨張部品が形成され得、この膨張部品は、加熱中における熱輸送媒体の膨張を受け取り得る。上記外壁は、例えば、波型の形状を有し得る。上記外壁は、箔（例えば、金属箔）によって構成され得る。上記外壁は、内側では銀化しないでおくことができる。

ポンプ装置にはガスタンクが連結され得、上記ガスタンクは、排気（すなわち、圧力の減少）中に上記ガス状媒体を収容する。その後、圧力が上昇した場合に、当該ガスタンクに貯蔵されているガス状媒体は、再度、上記中間部位に排出され得る。

上記ポンプ装置は、真空ポンプ（例えば、置換ポンプ、分子ポンプまたはターボ分子ポンプ）として構成され得る。

上記蓄熱機は、長期間用の蓄熱機として構成され得る。長期間用の蓄熱機は、例えば強い太陽光の照射が存在する、暑い季節において熱を貯蔵するように、および、寒い季節において、当該貯蔵された熱を使用して、（良好に断熱された）ビルを暖めるように構成され得る。

上記外壁の外部に冷却部品（例えば冷却パイプ）が配置されるように作製され得る。従って、上記外壁を、上記貯蔵部位からの放熱が好ましくないほどに多くなった場合に、必要に応じて冷却することができる。複数の冷却部品を提供することもできる。ビルの冷却は、必要に応じて、上記冷却部品を用いて実施され得る。上記冷却部品は、ビルの冷却水パイプまたはビルの外部における用水桶と連結されるように作製され得る。

別の実施形態において、熱交換装置が上記外壁の内部に配置されるように作製され得る。上記熱交換装置は、当該熱交換装置内の熱交換媒体が、上記熱貯蔵媒体から熱を受け取れるように、上記貯蔵部位と連結される。ここで、上記熱交換装置は、上記外壁を貫通するパイプ部品を含み、上記熱交換媒体は、当該パイプ部品を用いて、上記外壁の外部の領域へ輸送され得る。上記熱交換媒体と上記熱貯蔵媒体との間の熱交換は、制御可能な真空によって行うこともできる。更なる中間部位が上記熱貯蔵媒体と上記熱交換媒体との間に形成され得、当該更なる中間部位が更なるガス状媒体にて満たされるように作製され得る。更なる中間部位は、上記蓄熱機におけるポンプ装置に連結され得る。或いは、更なるポンプ装置が上記更なる中間部位と連結され得る。上記熱貯蔵媒体から上記熱交換媒体への放熱は、上記の第２の中間部位における更なるガス状媒体の圧力の調整によって制御され得る。上記更なるガス状媒体は、上記蓄熱機におけるガス状媒体と同一であり得る。或いは、上記更なるガス状媒体は、上記蓄熱機におけるガス状媒体と異なり得る。上記更なるガス状媒体は、純粋なガスであり得、または、混合ガス（例えば、空気）として存在し得る。例えば、熱い飲料水が熱交換装置によって提供され得る。複数の熱交換装置が、上記外壁の内部に配置され得る。複数の熱交換装置は、共通のポンプ装置と連結され得るか、あるいは、それぞれが、別々のポンプ装置と連結され得る。

上記システムは、熱水タンクをさらに含み得る。当該熱水タンクは、上記蓄熱機から当該熱水タンクへ熱を放出させ、当該熱水タンクの水を加熱できるように、当該蓄熱機と連結される。上記熱水タンクは、真空断熱材にて構成され得る。従って、上記熱水タンクの過熱が回避される。上記蓄熱機の真空断熱材に関する実施形態が、上記熱水タンクの真空断熱材に同様に適用される。

別の実施形態において、上記システムは、電気エネルギーを発生させる発電機を更に含み得る。当該発電機は、上記蓄熱機と連結され得、上記蓄熱機からの熱によって動作可能となる。上記発電機は、例えば、蒸気タービンまたはスターリング（Sterling）エンジンと連結され得る。上記蒸気タービンは、水蒸気の流れに対抗する多くのタービンブレードを備える高速回転軸を含む。水蒸気は、上記蓄熱機からの熱により加熱され得る。スターリングエンジンは、ある囲まれた領域における、例えば、空気、ヘリウムまたは水素といった作動ガス（working gas）が、ある領域において外部から加熱され、別の領域において冷却され、その結果、機械的な仕事を行う、熱エンジンである。上記加熱が、上記蓄熱機からの熱を用いて、再度実施され得る。従って、電気エネルギーを、化学蓄電池による場合よりも、より安価に貯蔵することができる。上記スターリングエンジンは、蒸気ポンプ装置を用いて、上記蓄熱機と連結され得る。

上記貯蔵部位が固体状の熱貯蔵媒体を含むように作製され得る。この場合、上記貯蔵部位は、固体状の貯蔵コアによって構成される。熱貯蔵媒体としての固形物は、例えば、摂氏数百度の非常な高温まで加熱され得る。従って、多量の熱を、比較的小さな空間に貯蔵することができる。固体状の熱貯蔵媒体として、例えば、玄武岩の小片、コンクリート、石鹸石、耐火粘土または鋼鉄にて作製された物が使用され得る。１つ以上の熱交換装置が、上記固体状の熱貯蔵媒体中に配置されるように作製され得る。上記１つ以上の熱交換装置は、耐熱材料によって、上記固体状の熱貯蔵媒体から分離され得る。

固体状の熱貯蔵媒体が使用される場合、上記蓄熱機は、閉じ込めのために、上記外壁だけを有していて内壁や更なる外壁は無いように作製され得る。

また、上記固体状の熱貯蔵媒体が真空状態であるように作製され得る。それらの製造、それらの機械加工およびプロセス並びにそれらの貯蔵に起因して、固形物は、一般に、その表面だけでなく、その内部にもガス分子を含有する。当該分子は、結晶格子に溶解され、粒界に蓄積され、または空洞に封じ込められ得る。上記固形物の周囲が真空である場合、上記ガス分子は、固形物の表面に移動（拡散）し、そこから上述の真空の領域へ移動（脱離）する。このプロセスは、ガス抜けとも呼称される。上記ガス抜けは、真空の発生および維持に影響を与える。真空が上記蓄熱機の中間部位で発生し、上記固体状の熱貯蔵媒体自体が真空状態である（すなわち、熱貯蔵媒体がガス分子を全く含有しないか、あるいはごく微量しか含有しない）ように作製され得る。

また、上記貯蔵部位が光起電装置と連結され、当該光起電装置を用いて、上記熱貯蔵媒体が加熱され得るように作製され得る。光起電装置は、光エネルギーを電気エネルギーへ変換する。例えば、太陽光が、太陽電池を用いて、電気エネルギーへと変換され得る。上記電気エネルギーは、上記熱貯蔵媒体を加熱するために使用され得る。例えば、光起電システムは、ビルの屋根に組み込まれ、当該光起電システムが上記蓄熱機と連結されるように作製され得る。上記光起電装置が小型の変換器を用いて構成されるように作製され得る。或いは、上記光起電装置が変換器なしで構成されるように作製され得る。双方の場合において、上記熱貯蔵媒体は、直流電流にて加熱され得る。

別の開発において、上記貯蔵部位は、内壁に囲まれた熱貯蔵流体を含むように作製され得る。この場合、上記蓄熱機は、２重の壁を持つように構成される。上記中間部位は、内壁と外壁との間に形成され、上記中間部位は、少なくとも部分的に、ガス状媒体および支持材にて満たされる。上記熱貯蔵流体は、例えば、水であり得る。その高い比熱容量および比較的低い粘度に起因して、熱貯蔵媒体としての水は、技術上の要求を充足する。特に、水は、貯蔵された熱エネルギーの導入および放出を、等しく単純にする。上記蓄熱機が安全弁を持つように構成されるように作製され得る。上記内壁は、例えば、ステンレス鋼によって構成され得る。

上記貯蔵部位は、太陽熱システムと連結され得、当該光熱システムによって熱貯蔵媒体が加熱され得る。太陽熱システムは、太陽光を熱エネルギーに変換する。例えば太陽熱システムはビルの屋上に設置されて蓄熱機と連結されるように作製され得る。

あるいは、またはそれに加えて、上記貯蔵部位は、１つ以上のパラボラ収集機と連結され得る。パラボラ収集機は、太陽熱電力ステーションと同じやり方で太陽光を束ね、熱輸送媒体、例えば水または液体ナトリウムを加熱する。

さらに、上記熱貯蔵媒体はパラフィンであるように作製され得る。この場合、パラフィンは、必要ならば内壁で囲まれるようにし得る。上記貯蔵部位は、太陽熱システムまたは光起電装置と連結されて上記パラフィンを加熱するようにし得る。

固体状または液体状の熱貯蔵媒体が上記貯蔵部位に配置されるように作製し得る。

上記貯蔵部位が光熱装置と連結されるように作製し得る。光熱システムは、光起電力技術の効果と光熱力技術の効果とを組み合わせる。したがって、液体状と同様に固体状の熱貯蔵媒体またはその２つの組み合わせを加熱することができる。さらに、上記貯蔵部位は、炉、例えば木ガス化炉と連結され得る。

太陽装置、例えば光起電力装置、太陽熱システムおよび／または光熱システム、または他の加熱装置（例えば木ガス化炉）は、ヒートポンプと連結されるように作製し得る。ヒートポンプは、例えばビルの外に配置される。例えば周囲を冷却しながら、太陽装置または加熱装置により供給されるエネルギーが増加し、また、増加した熱エネルギーは、上記貯蔵部位に運ばれて、上記熱貯蔵媒体を加熱する。

〔発明の詳細な実施形態〕
図面を参照して、さらなる実施形態を以下により詳細に説明する。図面において、
図１は、固体状の熱貯蔵媒体を備えた蓄熱機を示す図であり、
図２は、固体状の熱貯蔵媒体を備えたさらなる蓄熱機を示す図であり、
図３は、液体状の熱貯蔵媒体を備えた二重壁の蓄熱機を示す図であり、
図４は、液体状の熱貯蔵媒体を備えたさらなる二重壁の蓄熱機を示す図であり、
図５ないし図７は、中間部位の詳細を示す図である。

以下では、同一部材には同一の部材番号を用いる。

図１は、貯蔵部位を備えた蓄熱機を示し、当該蓄熱機は、固体状の熱貯蔵媒体１を備えている。熱貯蔵媒体１は、外壁２に囲まれている。熱貯蔵媒体１と外壁２との間に中間部位３が形成されている。中間部位３は、ガス状媒体、例えば空気にて満たされている。さらに、中間部位３は、少なくとも部分的に、支持材（図示せず）にて満たされている。真空ポンプ４は、パイプ５によって中間部位に連結されている。中間部位３のガス状媒体の圧力は、真空ポンプ４によって制御可能である。このようにして熱貯蔵媒体１から外周への放熱が制御可能である。固体状の熱貯蔵媒体１の下に、支持材を含む板１７が配置され、これにより底部位での絶縁が可能になっている。

図２は、さらなる蓄熱機を示し、適宜上述の説明が適用される。外壁２の内部に熱交換装置６が配置され、当該熱交換装置は、熱交換媒体を有する。固体状の熱貯蔵媒体１と熱交換装置６との間にさらなる中間部位７が形成され、当該中間部位７は、さらなるガス状媒体にて満たされている。真空ポンプ４は、さらなるパイプ８にて中間部位７と連結されている。上記さらなる中間部位７の圧力は、真空ポンプ４によって制御可能であり、その結果、熱貯蔵媒体１と熱交換装置６の熱貯蔵媒体との間で熱交換が制御される。熱交換装置６からの熱パイプ９は蓄熱機から出ており、この熱パイプを用いて、加熱された熱交換媒体が周囲に輸送される。加熱された熱交換媒体は、例えばビルの飲料水回路（図示せず）に運ばれる。固体状の熱貯蔵媒体１、熱交換装置６および中間部位７の下に、支持材を含む板１７が配置されている。

図３は、外壁１１と内壁１２とを有する二重壁の蓄熱機を示す。内壁１２は、貯蔵部位１０を囲み、貯蔵部位１０は、液体状の熱貯蔵媒体、例えば水を含んでいる。内壁１２と外壁１１との間に中間部位１３が配置され、この中間部位１３は、少なくとも部分的に、ガス状媒体および支持材にて満たされている。中間部位１３にはパイプ５にて真空ポンプ４が連結されている。内壁１２は、２つの支持素子１４にて底部上で支持されている。あるいは、内壁１２は、支持材（図示せず）を有する１つ以上の板の上に支持されているようにすることもできる。

図４は、さらなる二重壁の蓄熱機を示す。細孔の空いたバルク材の投入口１５が、上端に形成されている。このバルク材にて、中間部位１３の「支持された真空」を形成することができる。このバルク材は、外壁１１の下部に形成された排出口１６にて中間部位１３から排出可能である。

図５ないし図７は、外壁２と固体状の貯蔵コア１との間の中間部位の詳細を示す。中間部位３には種々の支持材が配置されている。

図５では、中間部位３に、静的載貨支持材（支持部）２０と静的非載貨支持材（絶縁材）２１とが交互に配置されている。絶縁材として、例えばグラスウールを使用できる。

図６に示す実施形態では、支持部２０同士の間に、絶縁材２１と、さらなる絶縁材２２とが配置されている。上記さらなる絶縁材２２は、固体状の貯蔵コア１に（直接）対向するように位置している。上記さらなる絶縁材２２は、高温に耐える性質を持ち、例えばシリカ板である。

図７は、さらなる変形例を示し、支持部２０が、さらなる静的載貨支持材２３に位置している。

本発明の実施のためには、上記説明、請求項および図面で示した特徴を、個別に、およびそれら同士の任意の組み合わせにおいて、関連づけてもよい。

固体状の熱貯蔵媒体を備えた蓄熱機を示す図である。 固体状の熱貯蔵媒体を備えたさらなる蓄熱機を示す図である。 液体状の熱貯蔵媒体を備えた二重壁の蓄熱機を示す図である。 液体状の熱貯蔵媒体を備えたさらなる二重壁の蓄熱機を示す図である。 中間部位の詳細を示す図である。 中間部位の詳細を示す図である。 中間部位の詳細を示す図である。

Claims (15)

1. 貯蔵部位および上記貯蔵部位を囲んでいる外壁（２、１１）を含み、
   上記貯蔵部位は、熱貯蔵媒体（１、１０）を含み、
   上記貯蔵部位と上記外壁との間の中間部位（３、１３）が、少なくとも部分的に、ガス状媒体および支持材で満たされ、かつ、
   上記中間部位（３、１３）が、ガス状媒体の圧力を調整できるように、ポンプ装置（４）と連結されている、
   蓄熱機を備えるエネルギー貯蔵システム。
2. 上記中間部位（３、１３）が、少なくとも部分的に、少なくとも２種類の支持材で満たされている、請求項１に記載のシステム。
3. 上記中間部位（３、１３）に、静的載貨支持材および静的非載貨支持材が配置されている、請求項２に記載のシステム。
4. 上記支持材が、複数の層に配置されている、請求項２または３に記載のシステム。
5. さらに、電気エネルギーを発生させる発電機を備え、
   上記発電機が、上記蓄熱機からの熱で動作可能なように、蓄熱機と連結されている、請求項１〜４の何れか１項に記載のシステム。
6. さらに、熱水タンクを備え、
   上記熱水タンク内の水を加熱するために、上記蓄熱機から上記熱水タンクへ熱を放熱するように、上記熱水タンクは上記蓄熱機と連結されている、請求項１〜５の何れか１項に記載のシステム。
7. 上記蓄熱機が、上記熱貯蔵媒体に貯蔵されている熱を、基本的に上記外壁（２、１１）全体にわたって放熱するように構成されている、請求項１〜６の何れか１項に記載のシステム。
8. 上記熱貯蔵媒体（１、１０）に貯蔵されている熱の放熱を、上記外壁（２、１１）にわたって異なる強度にて行うように、上記中間部位に複数の領域が形成されている、請求項１〜６の何れか１項に記載のシステム。
9. 上記外壁（２、１１）の内部に熱交換装置（６）が配置され、上記熱交換装置（６）の熱交換媒体が上記熱貯蔵媒体から熱を受け取るように、上記熱交換装置が、上記貯蔵部位と連結されており、
   上記熱交換装置が、上記外壁を貫通し、かつ、上記熱交換媒体を上記外壁（２、１１）の外側の領域内へ運搬可能なパイプ部品（９）を含む、請求項１〜８の何れか１項に記載のシステム。
10. 上記貯蔵部位が、固体状の熱貯蔵媒体（１）を含む、請求項１〜９の何れか１項に記載のシステム。
11. 上記固体状の熱貯蔵媒体（１）が、真空にされている、請求項１０に記載のシステム。
12. 上記貯蔵部位が、内壁（１２）にて囲まれた熱貯蔵流体（１０）を含む、請求項１〜９の何れか１項に記載のシステム。
13. 上記貯蔵部位が、上記熱貯蔵媒体（１、１０）を加熱可能な、光起電装置と連結されている、請求項１〜１２の何れか１項に記載のシステム。
14. 上記貯蔵部位が、上記熱貯蔵媒体（１、１０）を加熱可能な、太陽熱システムと連結されている、請求項１〜１２の何れか１項に記載のシステム。
15. 上記外壁（２、１１）の外側に冷却部品が配置されている、請求項１〜１４の何れか１項に記載のシステム。

Images