(57)【要約】エネルギの使用効率を改善するシステムと方法を開示する。特に、開示されたシステムは、熱エネルギの形態の選択的貯蔵と選択的抽出により再生エネルギの使用効率を改善することができる。熱エネルギは、太陽から熱エネルギを集めることにより、または風車から電気エネルギを変換することにより生成される。その後、このエネルギは、地下のグランド・ループの装置あるいは流体で満たされたタンク内の流体に貯蔵され、この流体はボアホールのグランド・ループに接続される。その後、熱エネルギは、ヒートポンプを駆動するのに使用され、温水を生成する。
2008546980.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）  エネルギ源からエネルギを抽出するエネルギ抽出手段と、
（Ｂ）  前記抽出されたエネルギを取り出し可能に貯蔵するエネルギ貯蔵手段と、
（Ｃ）  前記エネルギ貯蔵手段からエネルギを制御しながら放出するエネルギ出力手段と、
（Ｄ）  前記エネルギ抽出手段とエネルギ貯蔵手段とエネルギ出力手段との間で、エネルギを移送するエネルギ移送手段と、
（Ｅ）  前記エネルギ抽出手段とエネルギ貯蔵手段とエネルギ出力手段との間で、エネルギの移送を制御するエネルギ移送制御手段と
を有する
ことを特徴とするエネルギ貯蔵システム。
【請求項２】
前記エネルギ移送制御手段は、前記エネルギ出力手段内に流れるエネルギを最適化するよう動作する
ことを特徴とする請求項１記載のエネルギ貯蔵システム。
【請求項３】
（Ｆ）  前記エネルギ貯蔵手段とエネルギ出力手段との間に配置されたヒートポンプ
をさらに有する
ことを特徴とする請求項１，２のいずれかに記載のエネルギ貯蔵システム。
【請求項４】
前記エネルギ移送手段は、前記システムの複数の構成要素を接続する導管を有する
ことを特徴とする請求項１−３のいずれかに記載のエネルギ貯蔵システム。
【請求項５】
前記導管は、中空で且つ流体を含み、
前記流体は、熱エネルギを蓄え、前記導管内を流れることにより移送する
ことを特徴とする請求項４記載のエネルギ貯蔵システム。
【請求項６】
前記流体は、グリコールである
ことを特徴とする請求項５記載のエネルギ貯蔵システム。
【請求項７】
前記流体は、水である
ことを特徴とする請求項５記載のエネルギ貯蔵システム。
【請求項８】
前記エネルギ抽出手段は、ソーラ加熱パネルを有し、
前記ソーラ加熱パネルは、太陽からのエネルギを受領し、この熱エネルギをソーラ加熱パネル内の流体に与える
ことを特徴とする請求項１−７のいずれかに記載のエネルギ貯蔵システム。
【請求項９】
前記エネルギ抽出手段は、流体が充填されたホースを有し、
前記ホースは、周囲から熱エネルギを取り出す
ことを特徴とする請求項１−７のいずれかに記載のエネルギ貯蔵システム。
【請求項１０】
前記エネルギ抽出手段は、流体を含有するタンク内に配置されたホースを有し、
前記ホースは、流体から熱エネルギを抽出する
ことを特徴とする請求項１−７のいずれかに記載のエネルギ貯蔵システム。
【請求項１１】
前記エネルギ抽出手段は、タンク内またはタンクに配置され、熱エネルギを流体に提供する加熱要素を有する
ことを特徴とする請求項１０記載のエネルギ貯蔵システム。
【請求項１２】
前記エネルギ抽出手段は、電気エネルギを加熱要素に提供する発電用風車を有する
ことを特徴とする請求項１１記載のエネルギ貯蔵システム。
【請求項１３】
前記エネルギ抽出手段は、温度センサを有する
ことを特徴とする請求項１−１２のいずれかに記載のエネルギ貯蔵システム。
【請求項１４】
前記エネルギ貯蔵手段は、グランド・ループを有する
ことを特徴とする請求項１−１３のいずれかに記載のエネルギ貯蔵システム。
【請求項１５】
前記グランド・ループは、ボア・ホール内に挿入される
ことを特徴とする請求項１４記載のエネルギ貯蔵システム。
【請求項１６】
前記エネルギ貯蔵手段は、流体を入れたタンクを有する
ことを特徴とする請求項１−１３のいずれかに記載のエネルギ貯蔵システム。
【請求項１７】
前記エネルギ移送制御手段は、バルブを有し、
前記バルブは、システム内に配置されてシステム内の流体の流れを制御する
ことを特徴とする請求項１−１６のいずれかに記載のエネルギ貯蔵システム。
【請求項１８】
前記エネルギ移送制御手段は、制御手段を有し、
前記制御手段は、温度センサからの温度信号に応じて前記バルブを制御する
ことを特徴とする請求項１７記載のエネルギ貯蔵システム。
【請求項１９】
前記エネルギ出力手段は、温水タンクを有し、
前記温水タンクは、流体を受領し収納する
ことを特徴とする請求項１−１８のいずれかに記載のエネルギ貯蔵システム。
【請求項２０】
前記温水タンクは、出力手段を有し、
前記出力手段は、流体をシステム内または外部システムに選択的に流す
ことを特徴とする請求項１９記載のエネルギ貯蔵システム。
【請求項２１】
前記外部システムは、温水システムを有する
ことを特徴とする請求項１−２０のいずれかに記載のエネルギ貯蔵システム。
【請求項２２】
前記外部システムは、加熱システムを有する
ことを特徴とする請求項１−２０のいずれかに記載のエネルギ貯蔵システム。
【請求項２３】
請求項１−２２のいずれかに記載のエネルギ貯蔵システム内のエネルギ出力手段として使用される温水タンクにおいて、
（Ａ）  第１貯蔵庫と、
（Ｂ）  第２貯蔵庫と、
（Ｃ）  前記エネルギ抽出手段とエネルギ貯蔵手段の少なくとも一方からの流体を前記いずれかの貯蔵庫に流す手段と
を有する
ことを特徴とする温水タンク。
【請求項２４】
前記温水タンクは、流通用穴が空いている
ことを特徴とする請求項２３のいずれかに記載の温水タンク。
【請求項２５】
前記温水タンクは、流通用穴が空いていない
ことを特徴とする請求項２３のいずれかに記載の温水タンク。
【請求項２６】
前記第１貯蔵庫と第２貯蔵庫は、異なる量の流体を貯蔵する
ことを特徴とする請求項２３−２５のいずれかに記載の温水タンク。
【請求項２７】
前記第１貯蔵庫と第２貯蔵庫は、異なる温度の流体を貯蔵する
ことを特徴とする請求項２３−２６のいずれかに記載の温水タンク。
【請求項２８】
前記第１貯蔵庫と第２貯蔵庫は、異なる流速で流体を受け入れる
ことを特徴とする請求項２３−２７のいずれかに記載の温水タンク。
【請求項２９】
請求項１−２２のいずれかに記載のエネルギ貯蔵システムを採用してエネルギを貯蔵し分配するシステムにおいて、
（ａ）  前記エネルギ抽出手段内の温度を測定するステップと、
（ｂ）  前記エネルギ抽出手段から、前記エネルギ貯蔵手段またはエネルギ出力手段のいずれかにエネルギを移動させるステップか、前記エネルギ抽出手段内に貯蔵されたエネルギをエネルギ抽出手段内の温度に応じて保持するステップと
を有する
ことを特徴とするエネルギ貯蔵／分配システム。
【請求項３０】
前記エネルギは、システム内を熱エネルギの形態で移動する
ことを特徴とする請求項２９にエネルギ貯蔵／分配システム。
【請求項３１】
前記熱エネルギは、システムの構成要素を接続する導管内を流れる流体の形態で貯蔵される
ことを特徴とする請求項２９にエネルギ貯蔵／分配システム。
【請求項３２】
（ｃ）  前記システム内の流体の移動の変更を、前記エネルギ抽出手段内の流体の温度がしきい値に達したことに応じて、行うステップ
をさらに有する
ことを特徴とする請求項２９−３１にいずれかに記載のエネルギ貯蔵／分配システム。
【請求項３３】
（ｄ）  前記システム内の流体の移動の変更を、前記エネルギ抽出手段の温度がしきい値に達したことに応じて、行うステップ
をさらに有する
ことを特徴とする請求項２９−３１にいずれかに記載のエネルギ貯蔵／分配システム。
【請求項３４】
前記流体の流れを変更するステップ（ｃ）、（ｄ）は、流体の温度またはエネルギ抽出手段の温度が所定の時間しきい値を超えていることに依存して、行われる
ことを特徴とする請求項３２−３３にいずれかに記載のエネルギ貯蔵／分配システム。
【請求項３５】
（ｅ）  前記エネルギ抽出手段内の温度が第１のしきい値温度を超えたことに応じて、前記エネルギ抽出手段からエネルギ貯蔵手段へエネルギを移動させるステップ
をさらに有する
ことを特徴とする請求項２９−３４にいずれかに記載のエネルギ貯蔵／分配システム。
【請求項３６】
（ｆ）  前記エネルギ抽出手段内の温度が第２のしきい値温度を超えたことに応じて、前記エネルギ抽出手段からエネルギ出力手段へエネルギを移動させるステップ
をさらに有し、
前記第２しきい値温度は、前記第１しきい値温度より高い
ことを特徴とする請求項２９−３５にいずれかに記載のエネルギ貯蔵／分配システム。
【請求項３７】
（ｇ）  前記エネルギ抽出手段内の温度が第２のしきい値温度を超えたことに応じて、前記エネルギ抽出手段からエネルギ出力手段へエネルギを移動させるステップ
をさらに有し、
前記第２しきい値温度は、前記第１しきい値温度より低い
ことを特徴とする請求項２９−３５にいずれかに記載のエネルギ貯蔵／分配システム。
【請求項３８】
（ｈ）  前記ソーラ加熱パネルの温度が、第１しきい値温度を超えないことに応答して、前記エネルギ抽出手段内にエネルギを保持するステップ
をさらに有する
ことを特徴とする請求項２９−３７にいずれかに記載のエネルギ貯蔵／分配システム。
【請求項３９】
前記（ｈ）ステップは、前記エネルギ貯蔵手段からヒートポンプへエネルギを流すステップをさらに有する
ことを特徴とする請求項２９−３８にいずれかに記載のエネルギ貯蔵／分配システム。
【請求項４０】
コンピュータに搭載された時に、請求項１−２２のいずれかに記載のエネルギ移送制御手段を構成するプログラム・インストラクションを有する
ことを特徴とするコンピュータ・プログラム。
【請求項４１】
コンピュータに搭載された時に、前記コンピュータが請求項２９−３９のいずれかの方法を実行するプログラム・インストラクションを有する
ことを特徴とするコンピュータ・プログラム。
【請求項４２】
コンピュータ・メモリに記憶され、電気キャリア信号で実行される記録媒体または読み出し専用メモリ上で実現される
ことを特徴とする請求項４１記載のコンピュータ・プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エネルギ効率の技術分野に関し、特にエネルギの使用効率を改善するシステムと方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
２００３年２月に、イギリス政府はエネルギ白書を発表し、その中でエネルギ効率の向上の必要性を訴えている。要約すると、炭素放出量を大幅に削減する目標は、削減量の少なくとも５０％はエネルギ効率の改善によってのみ可能である、と述べている。これはイギリス政府のエネルギ政策の中核である。電力供給ネットワークの需要を抑えることは、炭素放出の削減に直接つながる。
【０００３】
別の問題は、燃料枯渇の課題である。イギリスの何百万もの家庭は、家を十分に暖房することができなくなる。ある暖房システムは非効率的で運転費が高く、エネルギ効率の良い安価な別の手段が非常に望まれている。
【０００４】
太陽光からのエネルギは、最も幅広く利用可能なエネルギ源であり、最も有望視されている。ソーラパネルは、主に発電用であるが、湯沸かし（水加熱）用のソーラパネルも知られている。水加熱用のソーラパネルは、温水源として用いられる。
【０００５】
この水加熱用のソーラパネルの不都合な点は、家庭の温水源を提供するのに常に十分な熱を提供できない点である。夜および曇った日には十分な熱エネルギが供給できず、一般的な家庭用の湯沸かし器に頼らざるを得ない。それ故に、適当な条件の下において家庭用のエネルギ効率の向上が必要である。
【０００６】
エネルギのより効率的な利用の必要性は、最近の見解では、ヒートポンプを使用することにある。ヒートポンプは、ある場所から別の場所へ熱の移送を行う熱交換器で、高温と低温とを効率よく交換する。冷蔵庫はヒートポンプの１つであり、熱を食物貯蔵領域（内部）から取り出し、冷蔵庫の後ろにある放出器を介して外部に放出する。
【０００７】
ヒートのポンプの別の利用形態は、様々な継続可能なエネルギの利点を利用することである。例えば大気、地下、さらにはまた太陽光により加熱された水または大地からの熱を利用することである。熱エネルギをある場所から別の場所に移送するためには、少しばかりの電力が必要であるが、熱により移送されるエネルギは、電気で生成されるエネルギの数倍もある。この熱移送は、家庭用および業務用の従来の湯沸かし（水加熱）システムを改善させる方法を提供する。１９９７年のＣＯ２放出量の３０％がビルを暖房するのに用いられたと仮定すると、ＣＯ２放出量は、より効率的な方法を採用することにより、大幅に減らすことができる。
【０００８】
エネルギが引き出される熱源が最適の動作温度に常にあるとは限らないとする上記の条件では、ヒートポンプは最適の効率で動作するとは限らない。さらに、天候状態と季節もヒートポンプの効率にある程度関係する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、より効率的にエネルギを利用するシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の態様によると、エネルギ貯蔵システムを提供し、このシステムは、
（Ａ）  エネルギ源からエネルギを抽出するエネルギ抽出手段と、
（Ｂ）  前記抽出されたエネルギを取り出し可能に貯蔵するエネルギ貯蔵手段と、
（Ｃ）  前記エネルギ貯蔵手段からエネルギを制御しながら放出するエネルギ出力手段と、
（Ｄ）  前記エネルギ抽出手段とエネルギ貯蔵手段とエネルギ出力手段との間で、エネルギを移送するエネルギ移送手段と、
（Ｅ）  前記エネルギ抽出手段とエネルギ貯蔵手段とエネルギ出力手段との間で、エネルギの移送を制御するエネルギ移送制御手段と
を有する。
【００１１】
好ましくは、前記エネルギ移送制御手段は、前記エネルギ出力手段内に流れるエネルギを最適化するよう動作する。
【００１２】
好ましくは、前記エネルギ貯蔵システムは、（Ｆ）  前記エネルギ貯蔵手段とエネルギ出力手段との間に配置されたヒートポンプをさらに有する。
【００１３】
好ましくは、前記エネルギ移送手段は、前記システムの複数の構成要素を接続する導管を有する。
【００１４】
好ましくは、前記導管は、中空で且つ流体を含み、前記流体は、熱エネルギを蓄え、前記導管内を流れることにより移送する。
【００１５】
選択的事項として、前記流体は、グリコールである。
【００１６】
別の形態として、前記流体は、水である
【００１７】
好ましくは、前記エネルギ抽出手段は、ソーラ加熱パネルを有し、前記ソーラ加熱パネルは、太陽からのエネルギを受領し、この熱エネルギをソーラ加熱パネル内の流体に与える。
【００１８】
好ましくは、前期エネルギ抽出手段は、さらに温度センサを有する。
【００１９】
別の形態として、前記エネルギ抽出手段は、流体が充填されたホースを有し、前記ホースは、周囲から熱エネルギを取り出す。
【００２０】
別の形態として、前記エネルギ抽出手段は、流体を含有するタンク内に配置されたホースを有し、前記ホースは、流体から熱エネルギを抽出する。
【００２１】
好ましくは、前記エネルギ抽出手段は、タンク内またはタンクに配置され、熱エネルギを流体に提供する加熱要素を有する。
【００２２】
好ましくは、前記エネルギ抽出手段は、電気エネルギを加熱要素に提供する発電用風車を有する。
好ましくは、前記エネルギ貯蔵手段は、グランド・ループを有する。
【００２３】
好ましくは、前記グランド・ループは、ボア・ホール内に挿入される。
【００２４】
別の形態として、前記エネルギ貯蔵手段は、流体を入れたタンクを有する。
【００２５】
好ましくは、前記エネルギ移送制御手段は、バルブを有し、前記バルブは、システム内に配置されてシステム内の流体の流れを制御する。
【００２６】
好ましくは、前記エネルギ移送制御手段は、制御手段を有し、前記制御手段は、温度センサからの温度信号に応じて前記バルブを制御する。
【００２７】
好ましくは、前記エネルギ出力手段は、温水タンクを有し、前記温水タンクは、流体を受領し収納する。
【００２８】
好ましくは、前記温水タンクは、出力手段を有し、前記出力手段は、流体をシステム内または外部システムに選択的に流す。
【００２９】
選択的事項として、前記外部システムは、温水システムを有する。
【００３０】
別の形態として、前記外部システムは、加熱システムを有する。
【００３１】
本発明の第２の態様によると、第１の態様のエネルギ貯蔵システム内のエネルギ出力手段として使用される温水タンクを提供し、この温水タンクは、
（Ａ）  第１貯蔵庫と、
（Ｂ）  第２貯蔵庫と、
（Ｃ）  前記エネルギ抽出手段とエネルギ貯蔵手段の少なくとも一方からの流体を前記いずれかの貯蔵庫に流す手段と
を有する。
【００３２】
好ましくは、前記温水タンクは、流通用穴が空いている。
【００３３】
別の構成として、前記温水タンクは、流通用穴が空いていない。
【００３４】
好ましくは、前記第１貯蔵庫と第２貯蔵庫は、異なる量の流体を貯蔵する。
【００３５】
好ましくは、前記第１貯蔵庫と第２貯蔵庫は、異なる温度の流体を貯蔵する。
【００３６】
好ましくは、前記第１貯蔵庫と第２貯蔵庫は、異なる流速で流体を受け入れる。
【００３７】
本発明の第３の態様によると、第１の態様のエネルギ貯蔵システムを採用してエネルギを貯蔵し分配するシステムを提供し、このシステムは、
（ａ）  前記エネルギ抽出手段内の温度を測定するステップと、
（ｂ）  前記エネルギ抽出手段から、前記エネルギ貯蔵手段またはエネルギ出力手段のいずれかにエネルギを移動させるステップか、前記エネルギ抽出手段内に貯蔵されたエネルギをエネルギ抽出手段内の温度に応じて保持するステップと
を有する。
【００３８】
好ましくは、前記エネルギは、システム内を熱エネルギの形態で移動する。
【００３９】
好ましくは、前記熱エネルギは、システムの構成要素を接続する導管内を流れる流体の形態で貯蔵される。
【００４０】
好ましくは、前記システムは、（ｃ）  前記システム内の流体の移動の変更を、前記エネルギ抽出手段内の流体の温度がしきい値に達したことに応じて、行うステップをさらに有する。
【００４１】
好ましくは、前記システムは、（ｄ）  前記システム内の流体の移動の変更を、前記エネルギ抽出手段の温度がしきい値に達したことに応じて、行うステップをさらに有する。
【００４２】
好ましくは、前記流体の流れを変更するステップ（ｃ）、（ｄ）は、流体の温度またはエネルギ抽出手段の温度が所定の時間しきい値を超えていることに依存して、行われる。
【００４３】
好ましくは、前記システムは、（ｅ）  前記エネルギ抽出手段内の温度が第１のしきい値温度を超えたことに応じて、前記エネルギ抽出手段からエネルギ貯蔵手段へエネルギを移動させるステップをさらに有する。
【００４４】
好ましくは、前記システムは、（ｆ）  前記エネルギ抽出手段内の温度が第２のしきい値温度を超えたことに応じて、前記エネルギ抽出手段からエネルギ出力手段へエネルギを移動させるステップをさらに有し、前記第２しきい値温度は、前記第１しきい値温度より高い。
【００４５】
好ましくは、前記システムは、（ｇ）  前記エネルギ抽出手段内の温度が第２のしきい値温度を超えたことに応じて、前記エネルギ抽出手段からエネルギ出力手段へエネルギを移動させるステップをさらに有し、前記第２しきい値温度は、前記第１しきい値温度より低い。
【００４６】
好ましくは、前記システムは、（ｈ）  前記ソーラ加熱パネルの温度が、第１しきい値温度を超えないことに応答して、前記エネルギ抽出手段内にエネルギを保持するステップをさらに有する。
【００４７】
好ましくは、前記（ｈ）ステップは、前記エネルギ貯蔵手段からヒートポンプへエネルギを流すステップをさらに有する。
【００４８】
本発明の第４の態様によると、コンピュータ・プログラムを提供し、このコンピュータ・プログラムは、コンピュータに搭載された時に、エネルギ移送制御手段を構成するプログラム・インストラクションを有する。
【００４９】
本発明の第５の態様によると、コンピュータ・プログラムを提供し、このコンピュータ・プログラムは、コンピュータに搭載された時に、前記コンピュータが前記第３の態様のいずれかの方法を実行するプログラム・インストラクションを有する。
【００５０】
好ましくは、前記コンピュータ・プログラムは、コンピュータ・メモリに記憶され、電気キャリア信号で実行される記録媒体または読み出し専用メモリ上で実現される。
【実施例】
【００５１】
図１に本発明のエネルギ貯蔵システム１を示す。
【００５２】
エネルギ貯蔵システム１はコントロール・モジュール２を有する。このコントロール・モジュール２は、エネルギ貯蔵システム１の構成要素間での熱エネルギの貯蔵と移送を制御する。
【００５３】
エネルギ貯蔵システム１は、さらに水加熱用ソーラパネル３を有する。このソーラパネル３は、加熱すべき水を含む管４を有する。管４は、蛇行形態でソーラパネル３の中に配置されて、管４の長さと表面積を増やし、水を加熱する。太陽エネルギがソーラパネル３に入る。ソーラパネル３は、管４と熱的に接触した黒色プレート５を有する。黒色プレート５は、太陽エネルギが照射され加熱され、この熱が管４内の水に移送される。
【００５４】
このように構成することにより、ソーラパネル３内の水の加熱は、太陽光から集められた熱エネルギによって行われる。太陽光はソーラパネル３を加熱し、その結果熱エネルギが黒色プレート５から水に伝わる。この加熱された水はポンプで排出され、熱エネルギは、ソーラパネル３を再加熱する太陽から受けた熱エネルギで置換される。水が循環しているので、熱エネルギはソーラパネル３から別の部分に移送される。
【００５５】
エネルギ貯蔵システム１はグランド・ループ（地中配管）６を具備する。このグランド・ループ６は、適宜の長さのホース・パッケージ８が挿入されたボア・ホール（掘り抜き井戸）７である。ホース・パッケージ８は、ボア・ホール７の底部にまで延び、そこからホース・パッケージ８は地表に戻る。必要によっては、より長いホースのホース・パッケージ８は、コイル状のホース、蛇行したホース、螺旋状のホースを浅いボア・ホール７内に配置することにより達成できる。ボア・ホール７は地表から６０ｍ〜１００ｍの深さまで伸びる。これは、熱エネルギ貯蔵装置として機能する。即ち、上記したように内部の水が加熱され、地下にあるグランド・ループ６内にポンプで押し込まれる。グランド・ループ６は、ホース・パッケージ８の両端に形成されるグランド・ループ入力ポート９とグランド・ループ出力ポート１０とを有する。
【００５６】
エネルギ貯蔵システム１は、ヒートポンプ１１を有する。このヒートポンプ１１は、ヒートポンプ入力ポート１２とヒートポンプ出力ポート１３とを有する。ヒートポンプ入力ポート１２とヒートポンプ出力ポート１３は、ソーラパネル３からの温水またはボア・ホール７からの温水を受け取り、ヒートポンプ入力ホース１５とヒートポンプ出力ホース１６により、ソーラパネル３とボア・ホール７との間のホース・システム１４に接続される。ホース・システム１４は、ボア・ホール７内のグランド・ループ６とソーラパネル３とを接続する。このホース・システム１４に、ヒートポンプ１１のヒートポンプ入力ホース１５とヒートポンプ出力ホース１６が接続される。この熱エネルギを貯蔵した水（温水）は、エネルギ貯蔵システム１の各構成要素の間を循環する。
【００５７】
ヒートポンプ１１で熱交換機構を提供する。これにより、エネルギ貯蔵システム１が配置された家は、エネルギ貯蔵システム１の水により集められた熱エネルギからの恩恵を受ける。エネルギ貯蔵システム１内の水は、ソーラパネル３の太陽熱エネルギにより温められるか、またはボア・ホール７の流体に移送された熱エネルギまたはボア・ホール７により保持された熱エネルギにより暖められる。
【００５８】
この熱交換システムは公知である。暖かい媒体を用いて、ヒートポンプ１１内の冷媒を加熱する、そしてこの冷媒が蒸発する。ヒートポンプ１１が冷媒を圧縮すると、冷媒の温度が上昇する。この温度上昇を用いて水を加熱し、この加熱された水が温水タンク１７に移送されるかまたはボア・ホール７に戻される。水を加熱する際、冷媒が凝縮し、ポンプで戻されて、入ってきた水により再加熱されて、かくして熱サイクルが完成する。一例として、ヒートポンプ１１は、ヒートポンプに電力を与える各単一のユニットに対し、３個の熱ユニットを生成してもよい。
【００５９】
第１ソレノイド・バルブ１８と第２ソレノイド・バルブ１９で、エネルギ貯蔵システム１内の水の流れを制御し、水がボア・ホール７内に入るか温水タンク１７内に入るかを制御する。エネルギ貯蔵システム１が具備するソーラ・コントローラ２０は、ソレノイド・バルブ１８、１９の動作を制御するが、これは温度センサ２１により測定されたソーラパネル３の温度に応じて行われる。複数の所定の条件即ち複数のしきい値温度が設定され、この所定の条件から、ソーラ・コントローラ２０が、最適の水の流れを決定し、エネルギ効率を最適にする。
【００６０】
温水タンク１７は、従来の家庭内にある温水タンクに類似する。水は加熱され温水タンク１７内に貯蔵されて使用に供される。温水タンク１７は、ヒートポンプ１１からおよびソーラパネル３からの温水を受領するが、これはソレノイド・バルブ１８、１９の位置に依存し、そしてそれぞれ第１と第２の貯蔵庫に貯蔵される。
【００６１】
保安上の規則と法律に従って、複数の安全装置（図示せず）が組み込まれている。圧力解放バルブ（圧力が１．５バールを超えると起動する）が、ホースシステム内の過剰圧力の発生を防止する。さらに、温度解放バルブ（１００℃を超えた温度で解放される）が、システムの加熱を防止し、家庭のポンピングシステムを通して供給される過剰温度の水を阻止する。
【００６２】
本発明の装置の動作モードを図２を参照して以下説明する。
【００６３】
以下で説明する値は、本発明の単なる一実施例で限定的に解釈すべきではない。
【００６４】
水加熱ソーラパネルの温度を温度センサで常時監視する（ステップ２２）。ソーラパネル内の水温は、ソーラパネルの温度から直接決定することもできる。
【００６５】
ステップ２３で、ソーラパネル３の温度が１６℃以下の時、例えば、ソーラパネルが８℃以下の水を生成する時は、グランド・ループ６内に蓄えられた水の温度を上げることはないので、システムは何もしない（ステップ２４）。
【００６６】
ステップ２３で、水の温度が１６℃を超えるが、第２しきい値（例、４８℃以下の場合（ステップ２５）、ソーラパネル３は最大３０℃の温水を生成する（ステップ２６）。この温水は、グランド・ループ６内に直接ポンプされる（ステップ２７）。
【００６７】
水温は、何らかの動作が採られる前に、例えば３０秒間しきい値以上に保持しなければならない。
【００６８】
ステップ２５で、水温が４８℃を超えると、４２℃以上の温水が生成される（ステップ２８）。この温水は直接温水タンクにポンプされる（ステップ２９）。
【００６９】
その間、温水タンクに対する家庭内の需要が、ソーラパネル３が直接供給できる温度以上の温水を要求する場合（ステップ３０）、グランド・ループ６からの水はヒートポンプに押し出される（ステップ３１）。ヒートポンプは、より高い温度の温水を生成し、需要が続く限り、温水タンクにポンプする（ステップ３２）。
【００７０】
いかなる手段（好ましくは継続可能な熱源に応じて）を用いても周囲からエネルギを抽出できる。またいかなる手段を用いても熱エネルギを貯蔵することもできる。
【００７１】
図３は本発明の他の実施例を示す。図１の水加熱用ソーラパネル３の代わりにロータリ・タービン（発電用風車）３４を採用する。このロータリ・タービン３４を用いて、タンク３６内の流体３５を３個の１ｋWの投げ込み型の加熱要素３７、３８、３９の手段で加熱する。タンク内の流体３５の温度は、サーモスタット４０で測定される。
【００７２】
タンク３６の大きさは、加熱要素の所望の出力に適合するのが理想的である。一例としてタンク３６は、加熱要素３７、３８、３９のキロワット出力当たり２，０００リットル（２ｋＬ／ｋW）である。
【００７３】
タンク３６内の流体３５は、段階的に加熱される。例えば、ロータリ・タービン３４が弱風で駆動されている時には第１加熱要素３７にのみ電力が与えられる。風速が増加すると、残りの加熱要素３８、３９がロータリ・タービン３４により供給される電気エネルギに応じて駆動される。層状温度分布阻止ポンプ４１がタンク３６に取り付けられて、タンク３６内のエネルギ（水温）を再分散して、温水の温度分布が層状になるのを阻止する。これによりタンク３６内のエネルギの利用を最大にする。
【００７４】
タンクホース４２がタンク３６内に蛇行して配置され、それを用いてタンク３６から熱エネルギを抽出する。タンクホース４２内の流体（例、グリコール）が循環ポンプ４３で巡回され、タンク３６からの熱エネルギ（流体３５の手段により生成され貯蔵されている）をエネルギ貯蔵システム３３の他の部分に移送する。
【００７５】
グリコールは、低い凝固点（冬場での凍結防止）と高い沸点（高温で良好に動作するため）を有し、熱伝導性（周囲との良好な熱交換が可能）が良く、良好な比熱（大きな熱エネルギの貯蔵が可能）を有する。同様な特性を有する他の流体も使用可能である。
【００７６】
エネルギ貯蔵システム３３は、グランド・ループ４４、４５を有する。このグランド・ループ４４、４５は、ボア・ホール４６、４７からなる。このボア・ホール４６、４７には、適宜の長さのホース・パッケージ４８、４９が挿入される。グランド・ループ４４、４５は、熱エネルギ貯蔵装置として機能し、グリコールが充填される。エネルギ貯蔵システム３３はヒートポンプ５０を具備する。ヒートポンプ５０は、タンクホース４２またはボア・ホール４６、４７から加熱されたグリコールを受け入れる。上記したように、ヒートポンプ５０により提供された熱エネルギにより、ヒートポンプ５０は、外部システム（例えば床下暖房）用に温水を提供する。
【００７７】
ホースが、ヒートポンプ５０とボア・ホール４６、４７とタンク３６とを結合し、システムの構成部品の間での熱エネルギの移動をグリコール手段により行う。３個の電動バルブ５１、５２、５３（とバイパス・バルブ５４）が、熱エネルギの流れを決定し、コントロール・モジュール５５で制御される。コントロール・モジュール５５は、温度情報をサーモスタット４０を介して受領し、システム内で熱エネルギを如何に巡回させるかを決定する。
【００７８】
本発明の一実施例において、コントロール・モジュール５５は、タンク３６内の流体３５の温度を監視し、利用できる熱エネルギを用いる最も効率的な制御を決定し、温水を外部システムに提供する。
【００７９】
タンク３６内の流体３５の温度が例えば１０℃以下の時には、ヒートポンプ５０は、正常に動作して、グランド・ループ４４、４５内の流体から熱エネルギを取り出し、熱交換機構により温水を生成する。
【００８０】
タンク３６内の流体３５の温度が例えば１０℃と２０℃の間の時には、ヒートポンプ５０は、タンク３６内の流体３５の熱エネルギを、タンクホース４２内を循環するグリコールを介して、利用可能な温水を生成する。２０℃以上の場合には、タンクからの熱エネルギがグランド・ループ４４、４５に移送される。
【００８１】
エネルギ貯蔵システム３３は、グランド・ループ４４、４５が無くても、動作可能である。これらを具備しないエネルギ貯蔵システム３３は、熱エネルギを貯蔵する手段としてタンク３６内の流体３５を用いずに、動作することが可能である。かくしてヒートポンプ５０は、タンクホース４２のみに接続され、外部システム用に温水を生成できる。
【００８２】
ボア・ホール内のグランド・ループに代わる別構成は、埋設ホース例えば家の庭に埋設されたホースを有し、その中にエネルギ貯蔵システムが配置される。このホースは通常約１ｍの深さに埋設される。ホースは２つの端部を有しそれらは入力ポートと出力ポートとして機能する。水がホース内に蓄えられて循環する。地中内に蓄えられた太陽エネルギを用いて水を加熱する。この場合、この種のグランド・ループは、ソーラ・パネルの代わりをする。
【００８３】
本発明は、持続可能なエネルギ源として、特に熱エネルギをより効率的に使用するシステムと方法を提供する。本発明の一実施例においては、本発明のシステムは、ソーラパネル３内の水を加熱し、温水を温水タンクに移送する。温水がしきい値以下の温度の場合には、加熱された水がグランド・ループ内にポンプされる。必要によっては、グランド・ループからの水は、ヒートポンプによりポンプされて、熱を生成し、温水タンクに移送される。
【００８４】
以上の説明は、本発明の一実施例に関するもので、この技術分野の当業者であれば、本発明の種々の変形例を考え得るが、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。特許請求の範囲の構成要素の後に記載した括弧内の番号は、図面の部品番号に対応し、発明の容易なる理解の為に付したものであり、発明を限定的に解釈するために用いてはならない。また、同一番号でも明細書と特許請求の範囲の部品名は必ずしも同一ではない。これは上記した理由による。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の一実施例によるエネルギ貯蔵システムのブロック図。
【図２】本発明のエネルギ貯蔵システムの動作モードを表すフローチャート図。
【図３】本発明の他の実施例によるエネルギ貯蔵システムのブロック図。
【符号の説明】
【００８６】
１    エネルギ貯蔵システム
２    コントロール・モジュール
３    水加熱用ソーラパネル
４    管
５    黒色プレート
６    グランド・ループ
７    ボア・ホール
８    ホース・パッケージ
９    グランド・ループ入力ポート
１０  グランド・ループ出力ポート
１１  ヒートポンプ
１２  ヒートポンプ入力ポート
１３  ヒートポンプ出力ポート
１４  ホース・システム
１５  ヒートポンプ入力ホース
１６  ヒートポンプ出力ホース
１７  温水タンク
１８  第１ソレノイド・バルブ
１９  第２ソレノイド・バルブ
２０  ソーラ・コントローラ
２１  温度センサ
２２  水加熱ソーラパネルの温度を測定する
２３  Ｔ＞１６℃か？
２４  何もしない
２５  Ｔ＞４８℃か？
２６  Ｔ＜＝３０℃の水を生成する
２７  グランド・ループにポンプする
２８  ｔ＞４２℃の水を生成する
２９  ウォータ・温水タンクにポンプする
３０  温水は必要か？
３１  グランド・ループからヒートポンプへ流す
３２  生成された温水を温水タンクに流す
３３  エネルギ貯蔵システム
３４  ロータリ・タービン
３５  流体
３６  タンク
３７  第１加熱要素
３８  第２加熱要素
３９  第３加熱要素
４０  サーモスタット
４１  層状温度分布阻止ポンプ
４２  タンクホース
４３  循環ポンプ
４４  第１グランド・ループ
４５  第２グランド・ループ
４６  第１ボア・ホール
４７  第２ボア・ホール
４８  第１ホース・パッケージ
４９  第２ホース・パッケージ
５０  ヒートポンプ
５１  第１電動バルブ
５２  第２電動バルブ
５３  第３電動バルブ
５４  バイパス・バルブ
５５  コントロール・モジュール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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