JP2021525333A - 超高温熱エネルギー貯蔵システム - Google Patents
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Abstract
Description
を更に備え得る。
内側蓄熱質量の外面に当接する内層と、内側セラミック層に当接するハニカム層と、ハニカム層から離間し、ハニカム層との間に空隙が形成されている外層と、外層上の封入エンベロープと、
を含む。
を更に備え得る。
を備え、外側パイプ壁は、外側パイプ壁とハニカム層との間に第1空隙を画定し、
パイプ本体は、パイプ本体と外側パイプ壁との間に第2空隙を画定する。
Claims (34)
- 熱エネルギー貯蔵システムであり、前記熱エネルギー貯蔵システムは、
少なくとも2つの蓄熱質量であり、そこにおいて内側蓄熱質量は外側蓄熱質量に収容される、少なくとも2つの蓄熱質量と、
前記熱エネルギー貯蔵システムの周りで圧縮可能な流体に力を加えるポンプ又は圧縮機と、
前記ポンプ又は前記圧縮機と流体連通する第1の側、及び前記外側蓄熱質量と接触する第2の側を有する第1貯蔵質量熱交換器と、
前記第1貯蔵質量熱交換器の第1の側と流体連通する第1の側、及び前記内側蓄熱質量と接触する第2の側を有する第2貯蔵質量熱交換器と、
前記第2貯蔵質量熱交換器の第1の側と流体連通するタービン入口、及びタービン出口を有するタービンと、
前記タービンが駆動する発電機と、
を備え、
前記熱エネルギー貯蔵システムは、
熱貯蔵庫媒体を収容する熱貯蔵庫と、
前記熱貯蔵庫に配置され、前記外側蓄熱質量から熱を受け取るように適合される第1の側、及び前記熱貯蔵庫媒体と接触する第2の側を有する少なくとも1つの熱入力熱交換器と、
前記熱貯蔵庫に配置され、温水及び/または加熱供給物と流体連通する第1の側、及び前記熱貯蔵庫媒体と接触する第2の側を有する少なくとも1つの熱出力熱交換器と、
を更に備える、熱エネルギー貯蔵システム。 - 前記タービン出口と流体連通する第1の側をそれぞれ有する、第1タービン出口熱交換器及び第2タービン出口熱交換器と、
前記外側蓄熱質量を囲み、前記少なくとも1つの熱入力熱交換器の第1の側と流体連通する液体ジャケットと、を更に備え、
前記第1タービン出口熱交換器の第2の側は、前記外側蓄熱質量と接触し、
前記第2タービン出口熱交換器の第2の側は、前記液体ジャケットと接触する、請求項1に記載の熱エネルギー貯蔵システム。 - 前記熱貯蔵庫に配置される第1熱入口熱交換器及び第2熱入口熱交換器と、
前記外側蓄熱質量と接触する第1の側、及び第1熱入力熱交換器の第1の側に流体連通する第2の側を有する第3貯蔵質量熱交換器と、
前記タービン出口と接触する第1の側、及び第2熱入力熱交換器の第1の側に流体連通する第2の側を有するタービン出口熱交換器と、
を更に備える、請求項1に記載の熱エネルギー貯蔵システム。 - 前記タービン出口が排気口又はコンデンサを含む、請求項3に記載の熱エネルギー貯蔵システム。
- 前記ポンプ又はコンプレッサの下流に存在し、前記第1貯蔵質量熱交換器及び第2貯蔵質量熱交換器をバイパスしながら、前記圧縮可能な流体を直接前記タービンに選択的に送る貯蔵質量バイパスを更に含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載の熱エネルギー貯蔵システム。
- 前記第2貯蔵質量熱交換器及び前記貯蔵質量バイパスに流体連通する入口、及び前記タービンに流体連通する出口を有する燃焼器と、
流体を、前記第2貯蔵質量熱交換器又貯蔵質量バイパスから、前記燃焼器をバイパスしながら前記タービンに選択的に直接送る燃焼器バイパスと、
を更に備える、請求項5に記載の熱エネルギー貯蔵システム。 - 前記内側貯蔵質量は、貯蔵質量を直接加熱する1つ以上の電気加熱要素を含む、請求項1〜6のいずれか一項に記載の熱エネルギー貯蔵システム。
- 前記内側蓄熱質量を囲む第1断熱バリアを更に備え、
前記第1断熱バリアは、
前記内側蓄熱質量の外面に当接する内層と、
内側セラミック層に当接するハニカム層と、
前記ハニカム層から離間し、前記ハニカム層との間に空隙が形成されている外層と、
前記外層上の封入エンベロープと、
を含む、請求項1〜7のいずれか一項に記載の熱エネルギー貯蔵システム。 - 前記空隙に、少なくとも部分的に、前記ハニカム層から前記外層まで延存する1つ以上のアテニュエーターが充填されている、請求項8に記載の熱エネルギー貯蔵システム。
- 前記第1断熱バリアが、複数の別個のバリアパネルから形成され、
各パネルは別個のエンベロープによって取り囲まれる、請求項8又は9に記載の熱エネルギー貯蔵システム。 - 各断熱バリアパネルが、前記空隙を通って前記第1断熱バリアの層に全体的に平行な方向に延在する少なくとも1つの構造支持部材を更に備える、請求項10に記載の熱エネルギー貯蔵システム。
- 前記外側蓄熱質量を囲むとともにセルラ材料及び/又は多孔性材料から形成される第2断熱バリアと、
前記第1断熱バリア及び第2断熱バリアに真空を形成するとともに前記真空の強さを変えるように、前記第1断熱バリア及び第2断熱バリアに流体接続される真空ポンプと、
前記断熱バリア内の前記真空を独立して変える複数のバルブと、
を更に備える、請求項8〜11のいずれか一項に記載の熱エネルギー貯蔵システム。 - 入口及び少なくとも1つの出口を画定するバルブ本体と、
前記バルブ本体の一部を通って延在し、前記バルブ本体に対して軸線方向に移動可能であり、近位端部、及びバルブアクチュエータに係合可能な遠位端部を有するバルブステムと、
前記バルブステムの前記近位端部に取り付けられ、前記バルブステムの移動時に、前記少なくとも1つの出口を開閉するバルブ部材と、
を含む少なくとも1つの制御バルブを有し、
前記バルブステム及び前記バルブ部材が第1熱膨張係数を有する材料から形成され、前記バルブ本体が第2熱膨張係数を有する材料から形成される、請求項1〜12のいずれか一項に記載の熱エネルギー貯蔵システム。 - 前記第1熱膨張係数が4×10−6〜24×10−6K−1であり、
前記第2熱膨張係数が−4×10−6〜4×10−6K−1である、請求項13に記載の熱エネルギー貯蔵システム。 - 前記第1熱膨張係数と第2熱膨張係数との間の差が無視でき、
前記制御バルブは、
前記バルブ本体と前記バルブステムとの間に配置される少なくとも1つの第1封止要素と、
前記バルブ本体と前記バルブ部材との間に配置される少なくとも1つの第2封止要素と、
を更に備え、
封止要素は、4×10−6〜24×10−6K−1の熱膨張係数を有する材料から構成され、
前記第1熱膨張係数及び第2熱膨張係数が−4×10−6〜4×10−6K−1である、請求項13に記載の熱エネルギー貯蔵システム。 - 熱交換器の少なくとも1つが、
複数の開放要素と、
複数の固体要素と、
を含み、
各開放要素は前記熱交換器の丈に沿って延在する複数の開放セルを含み、
各固体要素は前記熱交換器の丈に沿って延在し、
前記複数の開放要素及び前記複数の固体要素は、前記熱交換器の中心軸線周りの周方向に交互に配置される、請求項1〜15のいずれか一項に記載の熱エネルギー貯蔵システム。 - 少なくとも1つの流体送出パイプを更に備え、
前記流体送出パイプは、
中心ボアを画定する内側パイプ壁と、
中心パイプ壁の外面に当接するハニカム層と、
前記内側パイプ壁と同心の外側パイプ壁と、
前記内側パイプ壁及び外側パイプ壁と同心のパイプ本体と、
を備え、
前記外側パイプ壁は、前記外側パイプ壁と前記ハニカム層との間に第1空隙を画定し、
前記パイプ本体は、前記パイプ本体と前記外側パイプ壁との間に第2空隙を画定する、請求項1〜16のいずれか一項に記載の熱エネルギー貯蔵システム。 - 前記流体送出パイプにおける前記第1空隙に、少なくとも部分的に、前記ハニカム層から前記外側パイプ壁まで半径方向に延存する1つ以上のアテニュエーターが充填されている、請求項17に記載の熱エネルギー貯蔵システム。
- パイプのアテニュエーターは、前記ハニカム層から前記パイプ本体まで半径方向に延存する、請求項18に記載の熱エネルギー貯蔵システム。
- 前記内側蓄熱質量は、前記外側蓄熱質量から、張力がかかる複数の支持要素によって懸架される、請求項1〜19のいずれか一項に記載の熱エネルギー貯蔵システム。
- 要素に対する断熱バリアであり、前記断熱バリアは、
使用時に前記要素の外面に当接する内側層と、
前記内側層に当接するハニカム層と、
前記ハニカム層から離間する外側層と、
前記外側層上に存在する封止エンベロープと、
を含み、
前記ハニカム層と前記外側層との間に空隙が形成される、断熱バリア。 - 前記空隙に、少なくとも部分的に、前記ハニカム層から前記外側層まで延存する1つ以上のアテニュエーターが充填されている、請求項21に記載の断熱バリア。
- 前記断熱バリアは、複数の別個のバリアパネルから形成され、
各パネルは別個のエンベロープによって取り囲まれる、請求項21又は22に記載の断熱バリア。 - 断熱バリアの各パネルは、前記空隙を通って前記断熱バリアの層に全体的に平行な方向に延在する少なくとも1つの構造支持部材を更に備える、請求項23に記載の断熱バリア。
- 入口及び少なくとも1つの出口を画定するバルブ本体と、
前記バルブ本体の一部を通って延在し、前記バルブ本体に対して軸線方向に移動可能であり、近位端部、及びバルブアクチュエータに係合可能な遠位端部を有するバルブステムと、
前記バルブステムの前記近位端部に取り付けられ、前記バルブステムの移動時に前記少なくとも1つの出口を開閉するバルブ部材と、
を備える制御バルブであり、
前記バルブステム及び前記バルブ部材は、第1熱膨張係数を有する材料から構成され、
前記バルブ本体は、第2熱膨張係数を有する材料から構成される、制御バルブ。 - 前記第1熱膨張係数は、4×10−6〜24×10−6K−1であり、
前記第2熱膨張係数は、−4×10−6〜4×10−6K−1である、請求項25に記載の制御バルブ。 - 前記第1熱膨張係数と第2熱膨張係数との間の差が無視でき、
前記制御バルブは、
前記バルブ本体と前記バルブステムとの間に配置される少なくとも1つの第1封止要素と、
前記バルブ本体と前記バルブ部材との間に配置される少なくとも1つの第2封止要素と、
を更に備え、
封止要素は、4×10−6〜24×10−6K−1の熱膨張係数を有する材料から構成され、
前記第1熱膨張係数及び第2熱膨張係数が−4×10−6〜4×10−6K−1である、請求項25に記載の制御バルブ。 - 熱交換器であり、前記熱交換器は、
それぞれが、前記熱交換器の丈に沿って延在する複数の開放セルを含む複数の開放要素と、
それぞれが前記熱交換器の丈に沿って延在する複数の固定要素と、
を備え、
前記開放要素及び前記固定要素は、前記熱交換器の中心軸線周りの周方向に交互に配置される、熱交換器。 - 中心ボアを画定する内側パイプ壁と、
中心パイプ壁の外面に当接するハニカム層と、
前記内側パイプ壁と同心の外側パイプ壁と、
前記内側パイプ壁及び外側パイプ壁と同心のパイプ本体と、
を備え、
前記外側パイプ壁は、前記外側パイプ壁と前記ハニカム層との間に第1空隙を画定し、
前記パイプ本体は、前記パイプ本体と前記外側パイプ壁との間に第2空隙を画定する、流体送出パイプ。 - 前記流体送出パイプにおける前記第1空隙に、少なくとも部分的に、前記ハニカム層から前記外側パイプ壁まで半径方向に延存する1つ以上のアテニュエーターが充填されている、請求項29に記載の流体送出パイプ。
- パイプのアテニュエーターは、前記ハニカム層から前記パイプ本体まで半径方向に延存する、請求項30に記載の流体送出パイプ。
- 支持構造体から懸架されるように構成され、複数の支持要素を含む蓄熱質量を含む蓄熱機器であり、
前記蓄熱質量は複数の支持要素を含み、
各支持要素は、前記蓄熱質量に取り付けられる近位端部と、使用時に前記支持構造体に接続可能な遠位端部とを有する、蓄熱機器。 - 前記蓄熱質量は内側熱質量であり、
前記蓄熱機器は、前記支持構造体としての機能を果たす外側熱質量を更に含む、請求項32に記載の蓄熱機器。 - 前記蓄熱機器は支持要素の対を含み、
対の各支持要素は、前記対の他の要素とクロスオーバーし、
要素の各対がX形状を画定する、請求項32又は33に記載の蓄熱機器。
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