(57)【要約】エネルギーを伝達するための方法が提供され、この方法は、ａ）吸収された流体を含む材料をチューブに供給するステップと、ｂ）チューブを加熱して、流体を材料から気相で脱着するステップであって、その結果、チューブ内の脱着された流体によって流動流体が生成され、粒子として存在する材料の流れを引き起こす、ステップと、ｃ）ｉ）流体から材料を分離して、充填された材料を得るステップか、ｉｉ）材料および流体を冷却して、流体が材料によって吸収されるようにするステップの一方を実行するステップと、を含み、それによって熱が放出される。利点は、充填中に材料を輸送するためにポンプのような能動輸送手段を必要としないことである。【選択図】図１
2021526202.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ．吸収された流体を含む材料をチューブ（ｔ）の第一の部分に供給するステップであって、前記材料は、第二の温度で流体を吸収する能力と、より高い第一の温度で吸収された前記流体を脱着する能力とを有し、前記材料は粒子として存在する、ステップと、
ｂ．前記チューブ（ｔ）を少なくともより高い第一の温度に加熱して、前記流体の少なくとも一部を前記材料から気相で脱着するステップであって、その結果、前記チューブ（ｔ）内の脱着された前記流体によって流動流体が生成され、粒子として存在する前記材料の流れを引き起こす、ステップと、
ｃ．以下のステップの一方、
ｉ． 前記チューブ（ｔ）を出る前記流体から前記材料の少なくとも一部を分離して、吸収された流体がない材料または吸収された流体の量が減少した材料を得るステップか、
ｉｉ．前記材料および前記チューブ（ｔ）から出る流体を冷却して、その結果、前記流体の少なくとも一部が前記材料によって吸収されるようにするステップ
を実行するステップと、
を含む、エネルギーの伝達方法。
【請求項２】
ステップｃ−ｉからの吸収された流体がない材料、または吸収された流体が減少した材料が、前記流体と接触し、その結果、前記流体が前記材料によって吸収され、その結果、熱が放出される、請求項１に記載のエネルギーの伝達方法。
【請求項３】
吸収された流体を有する前記材料を再び前記チューブ（ｔ）に供給する、請求項２に記載のエネルギーの伝達方法。
【請求項４】
吸収された流体を含むステップｃ−ｉｉからの材料を再び前記チューブ（ｔ）に供給する、請求項１に記載のエネルギーの伝達方法。
【請求項５】
前記チューブ（ｔ）の内面の形状によって前記チューブ（ｔ）の内側に乱流が生じる、請求項１〜４のいずれか一項に記載のエネルギーの伝達方法。
【請求項６】
前記チューブ（ｔ）が太陽によって加熱される、請求項１〜５のいずれか一項に記載のエネルギーの伝達方法。
【請求項７】
前記チューブ（ｔ）が廃熱によって加熱される、請求項１〜６のいずれか一項に記載のエネルギーの伝達方法。
【請求項８】
前記チューブ（ｔ）が電気によって加熱される、請求項１〜７のいずれか一項に記載のエネルギーの伝達方法。
【請求項９】
前記材料は、前記チューブ（ｔ）の前記第一の部分にバッチ式に供給される、請求項１〜８のいずれか一項に記載のエネルギーの伝達方法。
【請求項１０】
前記材料は、前記チューブ（ｔ）の前記第一の部分に連続的に供給される、請求項１〜９のいずれか一項に記載のエネルギーの伝達方法。
【請求項１１】
前記チューブ（ｔ）の内側にＮ２を追加する、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のエネルギーの伝達方法。
【請求項１２】
ステップｃ−ｉが実行され、前記流体から分離された前記材料が貯蔵容器に収集される、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のエネルギーの伝達方法。
【請求項１３】
前記材料を、第一のチューブの第一の部分に供給して、加熱し、その結果、流体が脱着され、前記材料が前記流動流体とともに第一の分離器に輸送され、前記第一の分離器で、前記材料を前記流体から分離して、第一の容器に貯蔵し、前記第一の容器で、前記材料が前記流体と接触して、前記流体が前記材料に吸収されて熱を放出した後、前記材料を第二の容器貯蔵した後、前記材料を、第二のチューブの第一の部分に供給して、加熱し、その結果、流体が脱着され、前記材料は前記流動流体とともに第二の分離器に輸送され、前記第二の分離器で、前記材料を前記流体から分離して、第三の容器に貯蔵し、前記第三の容器で、前記材料が前記流体と接触して、前記流体が前記材料に吸収されて熱を放出した後、前記材料を第四の容器貯蔵した後、前記材料を、前記第一のチューブの前記第一の部分に再び供給して、プロセスを繰り返す、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のエネルギーの伝達方法。
【請求項１４】
ａ．材料（ｍ）および流体であって、前記材料は、第二の温度で流体を吸収する能力と、より高い第一の温度で吸収された前記流体を脱着する能力とを有し、前記材料は粒子として存在する、材料（ｍ）および流体と、
ｂ．チューブ（ｔ）であって、前記チューブは、少なくとも前記より高い第一の温度まで加熱されるように適合され、前記チューブは、断面積、長さ、および内部容積を有する、チューブ（ｔ）と、
ｃ．前記材料（ｍ）を前記チューブ（ｔ）の第一の部分に供給するように配置されたフィーダ（ｆ）と、
ｄ．以下の一方、
ｉ．前記材料と前記チューブから出る気体との混合物から前記材料を分離するように適合された分離器（ｓ）か、
ｉｉ．前記材料と前記チューブ（ｔ）から出る気体との前記混合物を前記第一の温度より低い温度に冷却するように適合された熱交換器（ｈｅ）と、
を備える、システムであって、
前記チューブ（ｔ）の前記断面積、前記長さ、および前記内部容積は適合され、その結果、時間単位当たり所定量の前記材料（ｍ）および所定量の流体が前記チューブ（ｔ）に供給され、前記チューブ（ｔ）は、前記流体が脱着されるように、少なくとも前記より高い第一の温度に加熱される場合、前記チューブ内に流れが生成され、前記流れは前記チューブに沿って前記材料を輸送することができる、システム。
【請求項１５】
前記チューブ（ｔ）は、本質的に直線であり、曲がっていない、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記チューブ（ｔ）の内側は、少なくとも１つのフランジを備える、請求項１４または１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記チューブ（ｔ）は、少なくとも１つの螺旋を含む、請求項１４〜１６のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１８】
前記少なくとも１つの螺旋は、前記チューブ（ｔ）から取り外すことができる、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記チューブ（ｔ）は、太陽によって加熱されるように適合されている、請求項１４〜１８のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項２０】
前記システムは、前記チューブ（ｔ）上に太陽光を反射するように構成された少なくとも１つの反射表面を備える、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２１】
前記チューブ（ｔ）は、廃熱によって加熱されるように適合される、請求項１４〜２０のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項２２】
前記チューブ（ｔ）は、電気によって加熱されるように適合される、請求項１４〜２１のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項２３】
前記フィーダは、ネジコンベヤを備える、請求項１４〜２２のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項２４】
前記フィーダは、圧力ロックを備える、請求項１４〜２３のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項２５】
前記フィーダは、インジェクタを備える、請求項１４〜２４のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項２６】
前記フィーダは、調整可能な送り速度を有する、請求項１４〜２５のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項２７】
前記フィーダは、前記チューブ（ｔ）内に存在する物体に逆圧を及ぼすように適合される、請求項１４〜２６のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項２８】
前記システムが分離器を備え、前記分離器がフィルタを備える、請求項１４〜２７のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項２９】
前記システムが分離器を備え、前記分離器がセラミックフィルタを備える、請求項１４〜２８のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項３０】
前記システムが分離器を備え、前記分離器が少なくとも１μｍのサイズを有する粒子を除去するように適合される、請求項１４〜２９のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項３１】
前記システムが分離器を備え、前記分離器がサイクロンを備える、請求項１４〜３０のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項３２】
前記システムが分離器を備え、前記分離器が、分離された材料を収集するように適合されたホッパ（ｐ）を備える、請求項１４〜３１のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項３３】
前記システムが分離器を備え、前記分離器が、前記分離器から分離された材料を除去し、分離された前記材料を貯蔵容器（ｓ）に移送するように適合されたロック（ｌ）を備える、請求項１４〜３２のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項３４】
前記材料が、塩および酸化物からなる群から選択される少なくとも１つを含む、請求項１４〜３３のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項３５】
前記材料が、ＭｇＯおよびＣａＯからなる群から選択される少なくとも１つを含む、請求項１４〜３４のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項３６】
前記材料が、リチウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、コバルト、ニッケル、鉄、亜鉛、マンガン、カリウム、およびアルミニウムの塩化物、塩素酸塩、過塩素酸塩、臭化物、ヨウ化物、炭酸塩、および硝酸塩と、リチウム、ナトリウムおよびカリウムの硫化物および水酸化物とからなる群から選択される少なくとも１つを含む、請求項１４〜３５のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項３７】
前記材料は、Ｎａ２Ｓ、ＬｉＢｒ、ＬｉＣｌ、ＣａＣｌ２、およびＣａＢｒ２からなる群から選択される少なくとも１つを含む、請求項１４〜３６のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項３８】
前記材料は、繊維を含む、請求項１４〜３７のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項３９】
前記粒子のそれぞれは、外側コーティングによって取り囲まれ、前記外側コーティングが、疎水性のより小さい粒子を含み、前記疎水性のより小さい粒子が、１〜１００ｎｍの平均サイズを有する、請求項１４〜３８のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項４０】
前記疎水性のより小さい粒子は、ＳｉＯ２を含み、結合した疎水性化合物によって改質される、請求項３９に記載のシステム。
【請求項４１】
前記材料は、グラファイト、酸化グラフェンおよびグラフェンからなる群から選択される少なくとも１つを含む、請求項１４〜４０のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項４２】
グラファイトおよびグラフェンから選択される少なくとも１つが、各粒子の外側コーティングおよび各粒子の内部から選択される少なくとも１つの粒子中に存在する、請求項３９〜４１のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項４３】
少なくとも第一および第二の組のチューブ、フィーダおよび分離器をそれぞれ備え、流体を前記材料に吸収させるように構成された少なくとも第一および第二の排出器をさらに備え、すべての構成要素は、前記第一の分離器から出る前記材料を前記第一の排出器に入れることができ、前記第一の排出器から出る材料を前記第二のチューブに供給することができ、前記第二の分離器から出る前記材料を前記第二の排出器に入れることができ、前記第二の排出器から出る材料を前記第一のチューブに供給することができ、前記第一のチューブから出る材料が前記第一の分離器に到達することができるように配置される、請求項１４〜４２のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項４４】
前記少なくとも第一および第二の排出器は、前記材料を貯蔵するように適合された材料の貯蔵部を備える、請求項４３に記載のシステム。
【請求項４５】
前記システムは、気相の前記流体を冷却して、前記流体が液体となるように適合された少なくとも１つの凝縮器を備え、前記凝縮器は、請求項１４〜４４のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項４６】
前記システムが分離器を備え、前記少なくとも１つの凝縮器が前記分離器の後に配置される、請求項１４〜４５に記載のシステム。
【請求項４７】
前記システムが熱交換器を備え、前記熱交換器が前記材料の貯蔵区画（ｈｅｓ）を備える、請求項１４〜４７のいずれか一項に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、エネルギーを収集し、貯蔵するためのシステムに関する。このシステムは、エネルギーを伝達し、エネルギーを材料に貯蔵することができる。このシステムは、流体を吸収し、脱着する能力を有する材料を使用することからなり、熱、例えば、太陽放射、廃熱、または電気によって生成される熱を収集することが意図される。充填および排出は、収着プロセスを含む。排出中に熱を放出し、その熱を利用することができる。
【背景技術】
【０００２】
化学ヒートポンプ、特に、収着原理に従って作動する化学ヒートポンプは、典型的には、少なくとも１つの塩または別の材料と、少なくとも１つの流体とを含む。動作原理は、固体（塩または酸化物など）の中への流体（例として、水、アルコール、アンモニア、および水素を含む）、または固体からの流体の可逆的な吸収および脱着に基づく。流体の気相の吸収は、典型的には、熱を送達する発熱プロセスであり、一方、流体の気相の脱着は、典型的には、吸熱であり、エネルギー入力を必要とする。特定の固体／気体結合、すなわち、特定の少なくとも１つの塩または酸化物と、少なくとも１つの流体とは、化学ヒートポンプが作動する温度範囲を決定する。このような化学ヒートポンプの作動サイクルは、バッチサイクルで不連続に行われることが多い。
【０００３】
システムは、典型的には、凝縮器／蒸発器および反応器（吸収器／脱着器）を含み、その両方が周囲のシステムと熱交換する。流体の蒸気および／または気相は、反応器（吸収器／脱着器）と凝縮器／蒸発器との間を流れることができる。反応器と凝縮器／蒸発器との間の気体流は、動作を制御できるように制御されることが多い。
【０００４】
気相の流体（例えば、水または他の物質）が材料（典型的には塩または酸化物）に吸収されると、活性物質は、最初は固相のままであり、多くの場合、より多くの流体が徐々に液相に吸収される。流体の吸収によって材料が液体になるプロセスは、液化と呼ばれる。
【０００５】
化学ヒートポンプを使用して、エネルギーを貯蔵することができ、この場合、エネルギーは、その後の使用のために材料に貯蔵される。また、化学ヒートポンプは、太陽熱または廃熱のような熱源によって駆動される加熱と冷却の両方に使用することができる。さらに、化学ヒートポンプをボイラーのような加熱装置に使用して、プロセスの効率を高めることができる。
【０００６】
流体が吸収される材料が塩または酸化物であるシステムでは、材料が保持される母材を設けることによって、化学ヒートポンプを改善することができる。特許文献１に記載されている化学ヒートポンプでは、反応器部分において、活性物質のための母材が提供され、その結果、活性物質は、その固体状態と、その液体状態またはその溶液相との両方において、母材によって保持もしくは担持されること、または母材に結合されることが記載されている。母材は、有利には、酸化アルミニウムのような不活性材料であり、流体に対して透過性であり、活性物質が配置される細孔を有する。
【０００７】
特許文献２は、塩および／またはＣａＯの内側部分と、疎水性ナノ粒子を有する外側コーティングとを含む粒子を開示している。ナノ粒子は、炭素材料とともに疎水的に改質されたＳｉＯ２粒子を含むことができることも開示されている。炭素材料の例には、グラファイトおよびグラフェンが含まれ、炭素材料は熱伝導を改善できると言われている。コーティングは、常に、疎水性ナノ粒子を含む。
【０００８】
特許文献３は、ヒートポンプ内の活性物質のための貯蔵区画と、反応区画と、活性物質を１つの貯蔵区画から反応区画へ、および反応区画から第二の貯蔵区画へ輸送し、それぞれ充填および排出のために戻すように適合されたおよび輸送手段と、を有する化学ヒートポンプを開示している。
【０００９】
特許文献４は、太陽熱加熱ゾーンから粒子分離ゾーンへ、同伴黒体粒子を含む空気または他の気体流を通過させ、加熱された粒子流を熱交換ゾーンに通過させて、水または他の熱交換媒体に熱を与えることができるようにすることを具現化する太陽熱回収のための機器を開示している。得られた冷却された粒子は、続いて、粒子分離ゾーンから別々に排出される気体状流れと再混合され、その結果、再結合された流れが太陽熱加熱ゾーンに再循環されて連続稼働を提供する。気体流はポンプによって得られ、さらに、粒子は流体を吸収および脱着しない。
【００１０】
特許文献５は、混合物がソーラーパネル内で加熱され、次いで、分離器内で分離される装置を開示している。混合物の流れは、ポンプによって駆動することができる。ある温度で流体を吸収し、第二のより高い温度で流体を脱着することができる材料が開示されている。
【００１１】
従来技術による解決策は、エネルギー収集装置内で材料を輸送するためのポンプまたは他の能動手段を必要とする。
【００１２】
最新技術による解決策は機能しているが、エネルギー収集システム内の活性物質の輸送を改善することが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】国際公開第２００７／１３９４７６号パンフレット
【特許文献２】国際公開第２０１２／１１８４３７号パンフレット
【特許文献３】国際公開第２０１６／１６６３６４号パンフレット
【特許文献４】米国特許第３，９０８，６３２号明細書
【特許文献５】米国特許出願公開２０１４／０３３８３７２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の目的は、従来技術の欠点の少なくともいくつかを取り除き、エネルギーを伝達するための改善された方法および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】
【００１５】
第一の態様では、エネルギーを伝達するための方法が提供され、前記方法は、
ａ）吸収された流体を含む材料をチューブ（ｔ）の第一の部分に供給するステップであって、材料は、第二の温度で流体を吸収する能力と、より高い第一の温度で吸収された流体を脱着する能力とを有し、材料は粒子として存在する、ステップと、
ｂ）チューブ（ｔ）を少なくともより高い第一の温度に加熱して、流体の少なくとも一部を材料から気相で脱着するステップであって、その結果、チューブ（ｔ）内の脱着された流体によって流動流体が生成され、粒子として存在する材料の流れを引き起こす、ステップと、
ｃ）以下のステップの一方、
ｉ）チューブ（ｔ）を出る流体から材料の少なくとも一部を分離して、吸収された流体がない材料または吸収された流体の量が減少した材料を得るステップか、
ｉｉ）材料およびチューブ（ｔ）から出る流体を冷却して、流体の少なくとも一部が材料によって吸収されるようにして、それによって熱が放出されるようにするステップ
を実行するステップ
と、を含む。
【００１６】
第二の態様では、システムが提供され、このシステムは、
ａ）材料（ｍ）および流体であって、材料は、第二の温度で流体を吸収する能力と、より高い第一の温度で吸収された流体を脱着する能力とを有し、材料は粒子として存在する、材料（ｍ）および流体と、
ｂ）チューブ（ｔ）であって、チューブは、少なくともより高い第一の温度まで加熱されるように適合され、チューブは、断面積、長さ、および内部容積を有する、チューブ（ｔ）と、
ｃ）材料（ｍ）をチューブ（ｔ）の第一の部分に供給するように配置されたフィーダ（ｆ）と、
ｄ）以下の一方、
ｉ）材料とチューブから出る気体との混合物から材料を分離するように適合された分離器（ｓ）か、
ｉｉ）材料とチューブ（ｔ）から出る気体との混合物を第一の温度より低い温度に冷却するように適合された熱交換器（ｈｅ）
を備え、
チューブの断面積、長さ、および内部容積（ｔ）は適合され、その結果、時間単位当たり所定量の材料（ｍ）および所定量の流体がチューブ（ｔ）に供給され、チューブ（ｔ）は、流体が脱着されるように、少なくとも第一のより高い温度に加熱される場合、チューブ内に流れが生成され、流れはチューブに沿って材料を輸送することができる。
【００１７】
さらなる実施形態は、添付の特許請求の範囲において定義される。
【発明の効果】
【００１８】
利点は、システムにおける活性物質の輸送が改善されることである。放出された流体は、粒子の形態で材料を輸送する流体の流れを生成するために利用される。流体が脱着するときの体積膨張はかなり大きく、典型的な体積膨張は、材料、流体および圧力に応じて数百倍である。この放出された流体は、ポンプのような追加の輸送手段が必要でないように、材料を輸送するために利用される。これにより、システム内の材料の搬送が改善される。
【００１９】
別の利点は、材料との間の熱伝達が改善されることである。熱は、加熱されたチューブの内側からチューブ内の材料に効率的に伝達される。これは強力な流れとチューブ内部に乱流を作り出す可能性による。
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明によるシステムを示す概略図であり、フィーダ（ｆ）は、上述の材料（ｍ）のための貯蔵部を有する。フィーダ（ｆ）は、材料（ｍ）をチューブ（ｔ）の一端に供給し、これを加熱装置（ｈ１）によって加熱する。この場合、加熱装置は、チューブ（ｔ）に熱接触する高温流体が流れるチューブである。チューブ（ｔ）は、長さＬｐｉｐｅを有する。材料は、材料（ｍ）から脱着され、分離器（ｓ）があるチューブ（ｔ）の端部に到達する気体の流れによってチューブ（ｔ）に沿って運ばれる。材料（ｍ）は分離され、バルブ（ｌ）を介して貯蔵区画（ｓ）に接続されたホッパ（ｐ）内で落下する。気相の流体は、チューブ内で継続するか、凝縮されるか、または周囲に逃げることができる。
【図２】図１と同様の実施形態の概略図であるが、分離器（ｓ）は、熱交換器（ｈｅ）に置き換えられ、熱交換器は、冷たい冷却流体が流れるパイプ（ｃ）との熱接触によって冷却される。材料および流体が第一の温度未満に冷却されると、流体は、再び材料に吸収され、体積が減少する。材料は、貯蔵区画（ｈｅｓ）内に落下する。
【図３】ボールバルブ（１）がチューブ（ｔ，２）の一端にある例に係るシステムを示す模式図である。チューブ（ｔ，２）は、長さＬｐｉｐｅと直径Ｄｐｉｐｅを有する。この構成では、チューブの出口における分離器または熱交換器は省略される。誘導ユニット（３）は、チューブ（ｔ，２）を誘導コイル（４）で加熱する。
【図４】本発明によるシステムを示す概略図であり、材料（ｍ）は、バッチ式動作モードの間にチューブに充填されている。図から分かるように、材料は、バッチ式動作モード中にチューブが加熱される前に、チューブ内に少し到達することができる。
【図５】材料（ｍ）を充填し、加熱するチューブ（ｔ）の端部の概略図である。この特定の実施形態では、材料は、Ｃａ（ＯＨ）２であり、これは、Ｈ２ＯおよびＣａＯに変換される。チューブがある温度に達すると、水蒸気が形成される。チューブの十分な大きさの部分は、壁を覆って結露が生じないように十分に暖かくする必要がある。次いで、気体（水蒸気）は、ＣａＯを含む固体粒子を輸送する。Ｃａ（ＯＨ）２のごく一部が流出流に存在する可能性がある。
【図６】ｋｇ／ｓでの質量流量（Ｍｐ）の関数として、チューブに沿って計算された最小圧力損失（ΔｐＨ）をｂａｒで示す。チューブ内の固形物質の移送を確実にするために、チューブ内の気相はΔｐＨよりも高い圧力を加えなければならない。計算におけるすべてのパラメータは、実験の節で説明されている実験のためのものである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明を開示し、詳細に説明する前に、本発明は、本明細書に開示した特定の化合物、構成、方法のステップ、基板、および材料に限定されず、そのような化合物、構成、方法のステップ、基板、および材料は、いくぶん変わり得ることを理解されたい。本発明の範囲は添付の特許請求の範囲およびその均等物によってのみ限定されるので、本明細書で使用される用語は、特定の実施形態を説明する目的のためだけに使用され、限定することを意図しないことも理解されるべきである。
【００２３】
ここで注意しなければならないのは、本明細書および特許請求範囲で使用されているように、単数形の「１つの（ａ、ａｎ）」および「その（ｔｈｅ）」は、文脈がそうでないことを明確に指示しない限り、複数の参照を含むことである。
【００２４】
本明細書で使用される任意の用語および科学用語は、他に何も定義されない場合、本発明が関係する当業者によって一般に理解される意味を有することが意図される。
【００２５】
本明細書で使用される材料は、流体と一緒に吸収プロセスにおいて活性な役割を果たす物質を意味する。材料は、少なくとも１つの活性物質を含み、その結果、その材料が第二の温度で流体を吸収し、より高い第一の温度で流体を脱着することができるようになる。活性物質はこの特性を有するが、活性物質を含む材料は、活性物質を含む混合物を示すために使用される。材料が、例えば、不活性物質および活性物質としての塩からなる場合、それにもかかわらず、材料は、流体を吸収および脱着すると言われている。
【００２６】
本明細書で使用される流体は、加えられた剪断応力下で連続的に流れる物質を意味する。流体には、液体および気体の両方が含まれる。
【００２７】
第一の態様では、エネルギーを伝達するための方法が提供され、前記方法は、以下のステップ、すなわち、
ａ）吸収された流体を含む材料をチューブ（ｔ）の第一の部分に供給するステップであって、材料は、第二の温度で流体を吸収する能力と、より高い第一の温度で吸収された流体を脱着する能力とを有し、材料は粒子として存在する、ステップと、
ｂ）チューブ（ｔ）を少なくともより高い第一の温度に加熱して、流体の少なくとも一部を材料から気相で脱着するステップであって、その結果、チューブ（ｔ）内の脱着された流体によって流動流体が生成され、粒子として存在する材料の流れを引き起こす、ステップと、
ｃ）以下のステップの一方、
ｉ．チューブ（ｔ）を出る流体から材料の少なくとも一部を分離して、吸収された流体がない材料または吸収された流体の量が減少した材料を得るステップか、
ｉｉ． 材料およびチューブ（ｔ）から出る流体を冷却して、その結果、流体の少なくとも一部が材料によって吸収されるようにするステップ
を実行するステップと、
を含む。
【００２８】
システムは、材料がチューブ内に供給され、少なくとも第一の温度まで加熱され、流体が気相で脱着されるように使用されることを意図している。気体は、吸収された流体を有する材料と比較して、かなりの体積を占める。体積差は、圧力と材料に応じて、通常、数百倍である。この体積膨張は、材料と混合される気体の流れを生成する。膨張する流体は、材料の輸送を駆動する流れを駆動する。
【００２９】
チューブ内に材料の流れを作り出すポンプまたは同様のもののような他の輸送手段を有する必要はない。膨張する流体は、材料の輸送を駆動するのに十分である。これは、本発明の利点である。
【００３０】
材料は、十分に細かく分割されているので、気体の流れに追従する。材料は、粒子として存在する。一実施形態では、粒子サイズは、１０ｍｍ未満、好ましくは５ｍｍ未満、より好ましくは１ｍｍ未満である。
【００３１】
材料と気相の流体との流動混合物は、第一の代替例では、チューブの端部の分離器内で気体から分離される。この代替例は、例えば、熱エネルギーが後に放出されることが意図されているエネルギー貯蔵のために利用される。
【００３２】
第二の代替例では、材料と気相の流体との流動混合物を冷却し、その結果、流体を材料によって再び吸収し、こうして、熱を放出する。この冷却は、熱交換器で行われる。気体と材料との混合物が冷却され、流体が材料に吸収されると、体積は再び減少し、気体の移動は停止するか、または少なくとも減少する。この代替例は、熱エネルギーをある場所から別の場所に移動させることが望ましい場合に利用される。一例は、太陽熱収集器からの熱エネルギーを、熱を使用することが意図されている幾分か離れた場所に移動させることである。
【００３３】
材料を加熱して、流体が材料から脱着するようにすることは、充填と呼ばれる。材料を流体と接触させて、流体が材料に吸収されるようにすることは、排出と呼ばれる。排出中に、熱を放出する。したがって、熱は、チューブの加熱中に収集され、より短期間または長期間にわたって、貯蔵され得る。貯蔵後、熱は、排出中に放出することができる。あるいは、熱を収集して、幾分か離れたところから再び放出することもできる。この熱は、気相で放出された流体を利用して輸送され、これは、材料を運ぶ流れを生み出す。
【００３４】
ステップｃ−ｉからの吸収された流体がない材料、または吸収された流体が減少した材料が、流体と接触し、その結果、流体が材料によって吸収され、熱が放出される、このステップにより、充填した材料を排出し、その結果、熱を放出する。一実施形態では、吸収された流体を有する材料は、ステップａ）として再びチューブに供給される。充填中に、材料を貯蔵タンク内に収集し、排出中に、材料を貯蔵タンクから取り出し、流体と接触させて、熱を放出するようにすることができる。この原理は、他の化学ヒートポンプの場合と同じである。
【００３５】
ステップｃ−ｉｉからの吸収された流体を含む材料は、ステップａ）において再びチューブに供給され得、その結果、このプロセスは連続的であり得る。
【００３６】
一実施形態では、チューブの内側に乱流が生じる。これは、一実施形態では、チューブの内側にフランジおよび／または螺旋を備えて作られる。チューブ内の流動流体の乱流には、流体とチューブ壁との間の熱交換が改善されるという利点がある。
【００３７】
一実施形態では、チューブは、太陽によって加熱される。太陽からの熱をチューブに反射する１つまたは複数のリフレクタを使用して、チューブを適切な温度に加熱することができる。
【００３８】
一実施形態では、チューブは、廃熱によって加熱される。廃熱は、一実施形態では、工業プロセスからの排熱である。温度が選択された材料および流体に適合される限り、チューブを加熱するために任意の熱を使用することができる。
【００３９】
一実施形態では、チューブは、電気によって加熱される。これにより、価格が安い時に電気を利用して、必要に応じて、熱エネルギーを放出することができる。電気による加熱は、電流によって加熱される抵抗による加熱も、誘導加熱器による加熱も含むが、これらに限定されない。
【００４０】
一実施形態では、材料は、チューブの第一の部分にバッチ式に供給される。代替の実施形態では、材料は、チューブの第一の部分に連続的に供給される。チューブの第一の部分は、チューブの一端であり、その結果、典型的には、材料がチューブの一端に供給される。
【００４１】
一実施形態では、チューブの内側に気体を追加する。一実施形態では、Ｎ２をチューブの第一の部分に追加する。一実施形態では、気体は、流体が材料から脱着され、流体が材料によって吸収される温度に影響を及ぼす。気体は、材料の流れを駆動するために加えるのではなく、代わりに、チューブ内の化学組成を変化させるために加えられる。Ｎ２のような気体は、流体が材料から脱着され、流体が材料によって吸収される温度に影響を及ぼす。したがって、Ｎ２を追加することで、プロセスを制御する機会がさらに得られる。
【００４２】
一実施形態では、流体から分離された材料は、貯蔵容器に収集される。そのような貯蔵容器は、分離器の下のホッパに、弁を介して接続されることが多く、その弁は、粒子が貯蔵容器に入ることができるように開くことができる一実施形態では、貯蔵容器は、貯蔵のために、および／または材料を流体と接触する反応器に輸送するために、除去し、密封することができる。一実施形態では、貯蔵容器は、材料を反応器からフィーダに輸送するために利用することができ、その結果、粒子は、充填のために再びチューブに供給することができる。
【００４３】
一実施形態では、一緒に動作する２つのシステムがある。この場合、２つのチューブは、互いに平行に配置することができる。この実施形態では、材料を第一のチューブの第一の部分に供給して、加熱し、その結果、流体が脱着され、材料が流動流体とともに第一の分離器に輸送され、第一の分離器で、材料を流体から分離して、第一の容器に貯蔵し、第一の容器で、材料が流体と接触して、流体が材料に吸収されて熱を放出した後、材料を第二の容器貯蔵した後、材料を第二のチューブの第一の部分に供給して、加熱し、その結果、流体が脱着され、材料は流動流体とともに第二の分離器に輸送され、第二の分離器で、材料を流体から分離して、第三の容器に貯蔵し、第三の容器で、材料が流体と接触して、流体が材料に吸収されて熱を放出した後、材料を第四の容器貯蔵した後、材料を第一のチューブの第一の部分に再び供給して、プロセスを繰り返す。
【００４４】
この実施形態は、長い直線チューブを使用する場合に、特に有用である。チューブを長くすること、例えば、長さ５０〜１００ｍにすることができ、２つのチューブを隣り合わせに配置することで、充填中に材料が両方向に輸送され、材料をチューブの各端部に貯蔵し、排出するようにすることが実用的である。ループが形成されるように、３つ以上のチューブを配置することもできる。このようにして、材料を加熱し、第一のチューブに充填し、第一のチューブの端部に貯蔵し、次いで、所望のときに排出する。第二のチューブは、第一のチューブの端部の近くから始まり、材料を再び充填すべきときは、第二のチューブに充填する。第二のチューブの端部には、材料を第一のチューブに再び充填することができるように、同様の貯蔵および排出設備がある。
【００４５】
第二の態様では、システムが提供され、このシステムは、
ａ．材料（ｍ）および流体であって、材料は、第二の温度で流体を吸収する能力と、より高い第一の温度で吸収された流体を脱着する能力とを有し、材料は粒子として存在する、材料（ｍ）および流体と、
ｂ．チューブ（ｔ）であって、チューブは、少なくともより高い第一の温度まで加熱されるように適合され、チューブは、断面積、長さ、および内部容積を有する、チューブ（ｔ）と、
ｃ．材料（ｍ）をチューブ（ｔ）の第一の部分に供給するように配置されたフィーダ（ｆ）と、
ｄ．以下の一方、
ｉ．材料とチューブから出る気体との混合物から材料を分離するように適合された分離器（ｓ）か、
ｉｉ．材料とチューブ（ｔ）から出る気体との混合物を第一の温度より低い温度に冷却するように適合された熱交換器（ｈｅ）と、
を備える、システムであって、
チューブの断面積、長さ、および内部容積（ｔ）は適合され、その結果、時間単位当たり所定量の材料（ｍ）および所定量の流体がチューブ（ｔ）に供給され、チューブ（ｔ）は、流体が脱着されるように、少なくとも第一のより高い温度に加熱される場合、チューブ内に流れが生成され、流れはチューブに沿って前記材料を輸送することができる。
【００４６】
チューブは、チューブと熱的に接触する何らかの種類の加熱器または熱交換器によって加熱されるようになっている。次いで、熱は、チューブの内側に伝達され、さらに粒状形態の材料に伝達される。材料が少なくとも第一の温度に加熱されるためには、チューブを加熱する加熱器または熱交換器は、好ましくは、第一の温度よりも高い温度に加熱できるはずである。チューブは、規定された長さを有し、その長さは、バージョンに応じて、フィーダからｉ）分離器まで、またはフィーダからｉｉ）熱交換器までのいずれかである。材料および流体は、分離器または熱交換器があるチューブ（ｔ）を出ると言われる。したがって、システムは、非常に長いチューブで作られてもよいが、チューブ（ｔ）の長さは、依然として、フィーダから熱交換器（ｈｅ）へのフィーダまでの長さである。チューブは、さらに断面積を有する。断面積とは、チューブに垂直な面における断面の面積である。チューブの壁を考慮しないように、チューブの内側について断面を測定する。チューブは、長さと断面積との積である内部容積を有する。断面積（Ａ）がチューブ内の位置（ｘ）とともに変化する場合、容積は、ｘ＝０からｘ＝１までのＡ（ｘ）の積分である。チューブの断面積、長さおよび内部容積は、放出される流体の容積に注意深く適合されるべきである。連続モードで作動するシステムの場合、チューブは、特定の供給速度、すなわち、単位時間当たりにチューブ内に供給される所定量の材料＋流体に適合されるべきである。流体は、典型的には、チューブに供給する前に材料に吸収され、その結果、流体は、吸収された形態で材料とともに供給される。チューブが第一の温度を超えて加熱されると、特定の体積の流体が気体として材料から放出され、この場合は、チューブの寸法がこれに適合すれば、気体の適切な流れが生成される。温度が第一の温度を超えて維持されるならば、材料がチューブ内で輸送される際に、放出を続けることができる。この流れは、材料の輸送を駆動するので、その結果、ポンプのような他の輸送手段が必要でない。チューブを設計するとき、設計者は、単位時間当たりに規定量の材料＋流体が、チューブの端部に供給される、すなわち、規定された供給速度であると仮定することができる。これにより、設計者は、チューブの適切な断面積、長さ、および内部容積を選択することができる。断面積は、適切な流れを得るために、チューブの長さにわたって変化することができる。添付の理論的計算は、設計者が材料、チューブの寸法などに関して望ましい条件にチューブを適合させ、チューブに沿った材料の適切な流れを達成できるようにするのに役立つ。チューブ内で生じる空気輸送のためには、希薄相流が望まれる。
【００４７】
このシステムは、材料が、ポンプまたは他の輸送手段を必要とせずに、材料から放出された気体流によって輸送されるという特性を有する。この特性は、チューブの寸法（断面積、長さ、容積）が、チューブに供給される材料の種類および量に適合されるときに生じる。当業者は、説明に照らし合わせて、実施例および計算例が、チューブに適した寸法を決定することができる。経験則として、特定のチューブおよび特定の材料について流れが不十分な場合、より多くの材料をチューブに供給すべきである。チューブに十分な材料を供給し、加熱すると、流れが生じ、この流れによって材料を輸送することができる。
【００４８】
一実施形態では、ｄ−ｉｉの熱交換器は、材料の貯蔵部（ｈｅｓ）と組み合わされる。次いで、流体が吸収した材料は、熱の放出後に貯蔵部に貯蔵される。一実施形態では、熱収集システムが熱交換器を備える場合、熱交換器は、材料のための貯蔵区画を備える。貯蔵区画は、熱交換器からの材料を貯蔵区画に貯蔵できるように配置される。一実施形態では、材料は、再び使用するためにチューブにリサイクルされる。
【００４９】
一実施形態では、材料は、貯蔵される。材料は、充填した形態と充填していない形態との両方で貯蔵することができる。材料が充填した形態で貯蔵される場合、すなわち、流体が材料から脱着される場合、エネルギー貯蔵が提供される。充填した形態で貯蔵される場合、材料が偶発的に排出されないように注意すべきであり、例えば、流体として、Ｈ２Ｏが使用される場合、貯蔵容器は、貯蔵された材料に水分が入らないようにすべきである。充填しない形態での貯蔵は、将来の充填および使用のために利用される。材料は、ほとんどの実施形態において、事実上、無限の回数、再使用することができる。
【００５０】
一実施形態では、チューブは、本質的に直線であり、曲がっていない。これは、摩耗を最小限に抑えられるという利点を有する。湾曲チューブでは、摩耗が、使用中でも少なくともある程度、長期間の使用後に、生じることがある。これらの問題は、直線チューブが使用される場合、すなわち、曲がっていない場合には、大幅に回避される。摩耗は、例えば、９０°回転または同様の角度で起こり得るが、完全な直線チューブからのわずかな逸脱は、摩耗に関する重大な問題なしに許容され得る。例えば、チューブは、数°、例えば、１〜５°回転することができるが、チューブ内部の摩耗にあまり支障ない。
【００５１】
一実施形態では、チューブの内側は、少なくとも１つのフランジを備える。このようなフランジは、乱流を発生させ、一実施形態では、チューブ全体の少なくとも一部で、また一実施形態では、チューブ全体で、乱流を発生させるように配置される。チューブ内部での乱流によって、チューブの壁からチューブ内部の材料への熱伝導が向上する。乱流が大きすぎると、流れが遅くなること、および／またはチューブ内の摩耗が大きくなることに注意する必要がある。
【００５２】
一実施形態では、チューブは、少なくとも１つの螺旋を含む。このような螺旋は乱流を生成し、このような螺旋は、一実施形態では、必要に応じて、新しい螺旋と交換することができる。一実施形態では、少なくとも１つの螺旋は、チューブから除去することができる。これは、チューブから螺旋を除去し、それをチューブに再び挿入することによって、メンテナンス中にチューブを洗浄することができるという利点を有する。螺旋は、除去中に、少なくとも部分的に、チューブの内側から残留している可能性のある材料を引き出す。
【００５３】
一実施形態では、チューブは、太陽によって加熱されるように適合される。一実施形態では、集熱システムは、太陽光をチューブ上に反射するように構成された少なくとも１つの反射表面を備える。一実施形態では、少なくとも１つの反射表面は、太陽放射をチューブに向けて集中させる少なくとも１つの放物表面などの少なくとも１つの湾曲表面である。一実施形態では、チューブは、チューブに太陽放射を集中させる２つの放物表面によって加熱される。鏡のような反射表面を用いることにより、チューブ内で、しばしば望まれるの高温に到達することができる。システムおよび材料の構造は、適切な温度を決定する。一例として、チューブ内の作動温度は、３００〜６００℃の範囲にある。太陽放射をチューブの方に集中させることにより、十分なパワーを達成することができる。システムのパワーは、チューブに供給される材料の流れに適応される。システムのパワーは、太陽光をチューブに反射させるのに適した領域の反射表面を使用することによって調整することができる。
【００５４】
フィーダは、材料を取り込み、典型的には、チューブの一端であるチューブの第一の部分に供給するように作られる。フィーダは、チューブ内に供給される材料のための貯蔵部を備えることができる。フィーダは、異なる原理に従って作ることができる。一実施形態では、フィーダは、ネジコンベヤを備える。このようなネジコンベヤは、チューブの一端において、材料をチューブ内に押し込む。同時に、ネジおよびネジ内の材料がチューブ内に蓄積された圧力に耐えることができるように構成されるべきであり、その結果、材料および流体がチューブに沿って所望の方向に流れるようになる。これは、一実施形態では、ネジコンベヤが固体材料で満たされているため、流体が間違った方向に流れることがないことが保証される。一実施形態では、ネジコンベヤは、材料内に圧力を蓄積する。ネジコンベヤは、例えば、停止および始動した場合、連続的であるが、バッチ式に機能することができる。
【００５５】
一実施形態では、フィーダは、圧力ロックを備える。このような圧力ロックは、材料の一部を第一の開口部を通してチャンバ内に取り込み、次いで、第一の開口部を閉じることを意図している。次いで、チャンバが加圧され、その結果、第二の開口部が開くと、材料がチューブ内に供給される。このような圧力ロックは、バッチ式に機能するが、一実施形態では、複数の圧力ロックを組み合わせることができる。
【００５６】
一実施形態では、フィーダはインジェクタを備える。このようなインジェクタは、チューブ内に高圧で気体を注入し、それによって、固形材料および気相の放出された流体が、チューブに入る気体流とともに流れる。インジェクタを用いれば、気体の流れは、チューブに沿った物質の流れおよび輸送にあまり寄与しないので、気体の流れはそれほど大きくなくてもよい。気体注入は、材料をチューブに加えることのみである。材料の流れおよび輸送は、本質的に、材料から放出される気相の流体によって行われる。
【００５７】
ネジコンベヤ、圧力ロック、およびインジェクタから選択される少なくとも１つの組合せも含まれる。一実施形態では、チューブに供給される材料の流量を制御することが可能である。
【００５８】
一実施形態では、フィーダは、チューブ内に気体を追加するように適合される。一実施形態では、チューブは、加圧気体を注入するように適合される。加圧気体の射出は、供給方法とは無関係である。気体は、フィーダ付近の第一の端部で、あるいはフィーダの第一の端部で、またチューブに沿って、その両方でチューブに供給することができる。注入された気体は、流体が材料から脱着する温度に影響を及ぼすなどの利点を与える可能性がある。一実施形態では、使用される材料に応じて、例えば、流体が材料から脱着する温度を下げることのできるＮ２が注入される。
【００５９】
一実施形態では、フィーダは、チューブ内に存在する物質に逆圧を及ぼすように適合される。したがって、フィーダは、この実施形態では、チューブ内に、特定の圧力を与える。
【００６０】
熱収集システムは、分離器または熱交換器のいずれかを備え、その結果、材料は、気相中の流体とともに、分離器または熱交換器のいずれかに流れる。
【００６１】
分離器が存在する場合、分離器は、異なる原理に従って、気体から材料を分離するように機能することができる。分離器は、材料の全て、または本質的に全てを流体から分離する。一実施形態では、分離器は、材料の９５重量％より多く、好ましくは９８重量％より多く、より好ましくは９９．５重量％より多くを分離する。一実施形態では、分離器は、少なくとも１μｍのサイズを有する粒子を除去するように適合される。一実施形態では、分離器は、少なくとも０．１μｍのサイズを有する粒子を除去するように適合される。一実施形態では、分離器は、フィルタを備える。一実施形態では、分離器は、セラミックフィルタを備える。セラミックフィルタは、通常、システム内部における高温に耐える利点を有する。一実施形態では、分離器は、サイクロンを備える。このようなサイクロンは、フィルタを必要としないという利点を有する。一実施形態では、分離器は、分離された材料を収集するように適合されたホッパを含む。一実施形態では、ホッパは、材料が重力によってホッパ内に落下するように、分離器の下に配置される。一実施形態では、分離器は、分離器から分離された材料を除去し、分離された材料を貯蔵容器に移送するように適合されたロックを備える。このようなロックは、動作中に圧力下でシステムから材料を除去することができるように、ホッパと適切に組み合わされる。
【００６２】
一実施形態では、材料は、塩および酸化物からなる群から選択される少なくとも１つを含む。一実施形態では、材料は、ＭｇＯおよびＣａＯからなる群から選択される少なくとも１つを含む。全ての材料について、吸収された流体を含む形態が含まれると考えられる。例えば、流体としてＨ２Ｏを含むＣａＯの場合、Ｃａ（ＯＨ）２が含まれる。同様に、流体としてＨ２Ｏを含むＭｇＯについても、Ｍｇ（ＯＨ）２が含まれる。流体としてのＨ２Ｏを一緒に含む塩については、塩の水和物が含まれる。
【００６３】
一実施形態では、流体は、水である。一実施形態では、流体は、アンモニアを含む。一実施形態では、流体は、少なくとも１つのアルコールを含む。
【００６４】
一実施形態では、材料は、リチウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、コバルト、ニッケル、鉄、亜鉛、マンガン、カリウム、およびアルミニウムの塩化物、塩素酸塩、過塩素酸塩、臭化物、ヨウ化物、炭酸塩、および硝酸塩、ならびにリチウム、ナトリウムおよびカリウムの硫化物および水酸化物からなる群から選択される少なくとも１つを含む。
【００６５】
一実施形態では、材料は、Ｎａ２Ｓ、ＬｉＢｒ、ＬｉＣｌ、ＣａＣｌ２、およびＣａＢｒ２からなる群から選択される少なくとも１つを含む。
【００６６】
一実施形態では、材料は、繊維を含む。一実施形態では、繊維は、流体の吸収および脱着に関して不活性である。繊維は、繰り返しサイクルでの使用中に、耐摩耗性がより高く、より多くの固体粒子を提供するという利点を有する。
【００６７】
材料は、粒子として存在する。一実施形態では、各粒子は、外側コーティングによって取り囲まれ、前記外側コーティングは、疎水性のより小さい粒子を含み、疎水性のより小さい粒子は、１〜１００ｎｍの平均サイズを有する。一実施形態では、疎水性のより小さい粒子（ナノ粒子）は、ＳｉＯ２を含み、結合した疎水性化合物によって改質される。疎水性のより小さい粒子は、一般に、流体の吸収および脱着に関して不活性である。疎水性ナノ粒子が潤滑剤として作用し、その結果、粒子は、例えば、フィーダ、チューブ、および貯蔵容器において、輸送および取り扱いがより容易になることが有利である。このような粒子内部の物質、塩または酸化物は、あらゆる状況下で粒子内部に留まる。塩または酸化物は、流体とともに、また流体なしで、そこに留まる。塩水和物が液体になっても、液体は粒子の内側にあり、その結果、粒子は粉末のように取り扱うことができる。
【００６８】
一実施形態では、材料は、グラファイト、酸化グラフェン、およびグラフェンからなる群から選択される少なくとも１つを含む。このような物質は、熱伝導を改善するという利点を有する。このような化合物の潤滑特性も良好である。
【００６９】
一実施形態では、材料は粒子として存在し、グラファイトおよびグラフェンから選択される少なくとも１つは、各粒子の外側シェルおよび各粒子の内部から選択される少なくとも１つの粒子中に存在する。外側シェルに存在する場合、粒子を取り扱い、移動させる際に、それらは潤滑に寄与する。外側シェルまたは粒子の内部に配置されていても、グラファイトおよび／またはグラフェンは、熱伝導を改善する。
【００７０】
一実施形態では、熱収集システムは、少なくとも第一および第二の組のチューブ、フィーダおよび分離器を備え、流体を材料に吸収させるように適合された少なくとも第一および第二の排出器をさらに備え、すべての構成要素は、第一の分離器から出る材料を第一の排出器に入れることができ、第一の排出器から出る材料を第二のチューブに供給することができ、第二の分離器から出る材料を第二の排出器に入れることができるように配置され、第二の排出器から出る材料を第一のチューブに供給することができるように適合される。一実施形態では、第一および第二の排出器は、材料の貯蔵部を備える。次いで、材料は、排出されるまで、貯蔵することができる。このシステムは、特に長い直線チューブを使用する場合には、ポンプや他の輸送装置を用いて材料を能動的に輸送する必要性を最小限に抑える。
【００７１】
一実施形態では、熱収集システムは、気相の流体を冷却して、流体が液体となるように適合された少なくとも１つの凝縮器を備える。凝縮器の中で、気相の流体は、少なくとも部分的に液相に凝縮される。これにより、気体の体積が減少し、圧力が低下する。この圧力の低下は、システムを通る材料および気体の流れを駆動するのに役立つ。
【００７２】
一実施形態では、熱収集システムは、分離器を備え、少なくとも１つの凝縮器は、分離器の後に配置される。「後」という用語は、気体および材料の流れの方向に関する相対的な意味で使用される。
【００７３】
上述した全ての代替的な実施形態または実施形態の一部は、その組合せが矛盾しない限り、本発明の概念から逸脱することなく自由に組み合わせることができる。
【００７４】
本発明の他の特徴および使用、ならびにそれらに関連する利点は、説明および実施例を読めば、当業者には明らかになるであろう。
【００７５】
本発明は、ここに示される特定の実施形態に限定されないことが理解されるべきである。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲およびその均等物によってのみ限定されるので、実施形態は、例示目的のために提供され、本発明の範囲を限定することを意図しない。
【実施例】
【００７６】
長さ２ｍの鋼製チューブの一端に、粉末形態のナノコーティングされた水酸化カルシウムＣａ（ＯＨ）２を部分的に充填した。チューブの直径は、１．２ｃｍであった。この材料は、粒子としてＣａ（ＯＨ）２を含み、粒子は、ＳｉＯ２を含む疎水的に改質された粒子である疎水性ナノ粒子（１〜１００ｎｍ）によって囲まれていた。ナノ粒子は、Ｃａ（ＯＨ）２の表面を全体的に覆った。粒子の平均直径は、８０μｍである。この測定値には、Ｃａ（ＯＨ）２／ＣａＯを含む核と、疎水性ナノ粒子を含む外側コーティングとの両方を含む。
【００７７】
設定は図３の通りで、チューブの一端には充填後に閉じたボールバルブがあった。チューブを誘導加熱器で加熱し、これをチューブに沿って前後に移動させ、チューブ全体が所望の温度に達するようにした。チューブの全体またはほぼ全体は、好ましくは、チューブの内壁で凝縮が起こらないように、非常に暖かくなければならない。約５１０〜５５０℃で、Ｃａ（ＯＨ）２はＣａＯとＨ２Ｏに分解した。ナノコーティングされた粒子は、内部にＣａＯを有する粒子として留まり、気相中の水は粒子から逃げた。疎水性ナノ粒子は、外側コーティングとして留まる。チューブの温度が特定の値を超えると、流れが発生した。その流れには、Ｃａ（ＯＨ）２がＣａＯに反応した粒子を含んでいた。Ｃａ（ＯＨ）２のごく一部は、特にＣａ（ＯＨ）２が十分に高速に反応しなかった場合、粒子中に依然として存在する可能性がある。
【００７８】
この実験において、チューブは大気中で終端した。チューブの開放端では、固体粒子がチューブから射出されたときに観察された。したがって、水蒸気は、チューブ内の耐圧を克服するのに十分な圧力を加えると結論付けることができる。
【００７９】
例えば、吸収された流体を構成する材料は、Ｃａ（ＯＨ）２である。Ｈ２Ｏは、流体である。流体が脱着されると、材料はＣａＯになる。
【００８０】
（理論計算）
空気輸送システムでは、搬送される固体が水平チューブの底部に沈降し始めるそれ以下の気体搬送速度が塩化速度である。バルク固体の希薄相で搬送できるようにするために、ラインの全ての部分における最小空気搬送速度は、塩析速度（ｓａｌｔａｔｉｏｎ  ｖｅｌｏｃｉｔｙ）よりも高くなければならない。本発明によるチューブ内の輸送は、空気輸送であると考えることができる。
【００８１】
リスクの相関を用いて、塩析速度
【数１】
2021526202.tif 000003
を計算することが可能である。この速度未満では、流動様式は、固体を懸濁状態に維持するには不十分であり、固体は沈降し始める。この値は、空気輸送における希薄相流と濃厚相流との間の閾値を示す。
【数２】
2021526202.tif 000004
ここで、
【数３】
2021526202.tif 000005
は、固体質量流量である。
Ｄｐｉｐｅ［ｍ］は、チューブの直径で、Ｄｐｉｐｅ＝０．０１２［ｍ］である。
【数４】
2021526202.tif 000006
は、気体の密度である。気体の温度は１００℃であり、蒸気は飽和状態にあると仮定する。したがって、
【数５】
2021526202.tif 000007
である。
α＝１４４０ｄｓｏｌｉｄ＋１．９６
β＝１１００ｄｓｏｌｉｄ＋２．５
ｄｓｏｉｌｄ［ｍ］は、固体粒子の直径である。粒子の平均直径は、８０μｍである。
【００８２】
チューブに沿った圧力損失は、
【数６】
2021526202.tif 000008
のように計算できる。
ここで、
【数７】
2021526202.tif 000009
は、気体加速度を表す。
【数８】
2021526202.tif 000010
は、固体加速度を表す。
【数９】
2021526202.tif 000011
は、気体摩擦を表す。
【数１０】
2021526202.tif 000012
は、固体摩擦を表す。
Ｌｐｉｐｅ＝２［ｍ］である。
【数１１】
2021526202.tif 000013
は、固体（ＣａＯ）の密度で、
【数１２】
2021526202.tif 000014
である。
εＨ［−］は、顆粒の多孔度または空隙率である。
【数１３】
2021526202.tif 000015
は、固体質量流束で、
【数１４】
2021526202.tif 000016
である。
Ａ［ｍ２］は、チューブの面積で、
【数１５】
2021526202.tif 000017
である。
【数１６】
2021526202.tif 000018
は、気体の空塔速度である。合理的な安全マージンのために、
【数１７】
2021526202.tif 000019
である。
【数１８】
2021526202.tif 000020
は、水平チューブ内の間隙気体速度である。
【数１９】
2021526202.tif 000021
は、水平チューブ内の実際の固体速度であり、
【数２０】
2021526202.tif 000022
である。
ｆｐ［−］は、固体摩擦係数であり、
【数２１】
2021526202.tif 000023
である。
ＣＤ［−］は、表１で定義される。
表１  レイノルズ領域
【表１】
2021526202.tif 000024
Ｒｅｐ［−］は、
【数２２】
2021526202.tif 000025
で定義される。
【数２３】
2021526202.tif 000026
は、粘度である。気体の温度は１００℃であり、蒸気は飽和状態にあると仮定した。したがって、
【数２４】
2021526202.tif 000027
である。
ｆｇ［−］は気体摩擦係数であり、Ｂｌａｓｉｕｓ相関：
ｆｇ＝０．０７９Ｒｅｆ−０．２５［−］
によって定義される。
Ｒｅｆ［−］は、表面気体速度に基づくレイノルズ数：
【数２５】
2021526202.tif 000028
である。
【００８３】
その結果を図６に示す。図６には、水蒸気が加える必要がある最小圧力ΔｐＨが、質量流量Ｍｐに対してプロットされている。水蒸気には、少なくともΔｐＨ（線より上）よりも高い圧力を加える必要がある。
【図１】
2021526202.tif 000029
【図２】
2021526202.tif 000030
【図３】
2021526202.tif 000031
【図４】
2021526202.tif 000032
【図５】
2021526202.tif 000033
【図６】
2021526202.tif 000034
【手続補正書】
【提出日】令和3年1月28日(2021.1.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ．吸収された流体を含む材料（ｍ）をチューブ（ｔ）の第一の部分に供給するステップであって、前記材料（ｍ）は、第二の温度で流体を吸収する能力と、より高い第一の温度で吸収された前記流体を脱着する能力とを有し、前記材料（ｍ）は粒子として存在する、ステップと、
ｂ．前記チューブ（ｔ）を少なくともより高い第一の温度に加熱して、前記流体の少なくとも一部を前記材料（ｍ）から気相で脱着するステップであって、前記チューブ（ｔ）内の脱着された前記流体によって流動流体が生成され、粒子として存在する前記材料（ｍ）の流れを引き起こすことを特徴とし、前記チューブ（ｔ）の断面積（Ａ）、前記チューブ（ｔ）の長さ（Ｌｐｉｐｅ）、および前記チューブの内部容積（ｔ）は、前記チューブ（ｔ）の前記第一の部分に供給される吸収された流体を含む材料（ｍ）の量の規定された供給流量に適合される、ステップと、
ｃ．以下のステップの一方、
ｉ． 前記チューブ（ｔ）を出る前記流体から前記材料（ｍ）の少なくとも一部を分離して、吸収された流体がない材料（ｍ）または吸収された流体の量が減少した材料（ｍ）を得るステップか、
ｉｉ．前記材料（ｍ）および前記チューブ（ｔ）から出る流体を冷却して、その結果、前記流体の少なくとも一部が前記材料（ｍ）によって吸収されるようにするステップ
を実行するステップ、
を含む、エネルギーの伝達方法。
【請求項２】
ステップｃ−ｉからの吸収された流体がない材料（ｍ）、または吸収された流体が減少した材料（ｍ）が、前記流体と接触し、その結果、前記流体が前記材料によって吸収され、その結果、熱が放出される、請求項１に記載のエネルギーの伝達方法。
【請求項３】
吸収された流体を有する前記材料（ｍ）を再び前記チューブ（ｔ）に供給する、請求項２に記載のエネルギーの伝達方法。
【請求項４】
吸収された流体を含むステップｃ−ｉｉからの材料（ｍ）を再び前記チューブ（ｔ）に供給する、請求項１に記載のエネルギーの伝達方法。
【請求項５】
前記チューブ（ｔ）の内面の形状によって前記チューブ（ｔ）の内側に乱流が生じる、請求項１〜４のいずれか一項に記載のエネルギーの伝達方法。
【請求項６】
前記チューブ（ｔ）が太陽によって加熱される、請求項１〜５のいずれか一項に記載のエネルギーの伝達方法。
【請求項７】
前記チューブ（ｔ）が廃熱によって加熱される、請求項１〜６のいずれか一項に記載のエネルギーの伝達方法。
【請求項８】
前記チューブ（ｔ）が電気によって加熱される、請求項１〜７のいずれか一項に記載のエネルギーの伝達方法。
【請求項９】
前記材料（ｍ）は、前記チューブ（ｔ）の前記第一の部分にバッチ式に供給される、請求項１〜８のいずれか一項に記載のエネルギーの伝達方法。
【請求項１０】
前記材料（ｍ）は、前記チューブ（ｔ）の前記第一の部分に連続的に供給される、請求項１〜９のいずれか一項に記載のエネルギーの伝達方法。
【請求項１１】
前記チューブ（ｔ）の内側にＮ２を追加する、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のエネルギーの伝達方法。
【請求項１２】
ステップｃ−ｉが実行され、前記流体から分離された前記材料（ｍ）が貯蔵容器に収集される、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のエネルギーの伝達方法。
【請求項１３】
前記材料を、第一のチューブの第一の部分に供給して、加熱し、その結果、流体が脱着され、前記材料（ｍ）が前記流動流体とともに第一の分離器に輸送され、前記第一の分離器で、前記材料（ｍ）を前記流体から分離して、第一の容器に貯蔵し、前記第一の容器で、前記材料（ｍ）が前記流体と接触して、前記流体が前記材料（ｍ）に吸収されて熱を放出した後、前記材料（ｍ）を第二の容器に貯蔵した後、前記材料（ｍ）を、第二のチューブの第一の部分に供給して、加熱し、その結果、流体が脱着され、前記材料（ｍ）は前記流動流体とともに第二の分離器に輸送され、前記第二の分離器で、前記材料（ｍ）を前記流体から分離して、第三の容器に貯蔵し、前記第三の容器で、前記材料が前記流体と接触して、前記流体が前記材料（ｍ）に吸収されて熱を放出した後、前記材料（ｍ）を第四の容器に貯蔵した後、前記材料（ｍ）を、前記第一のチューブの前記第一の部分に再び供給して、プロセスを繰り返す、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のエネルギーの伝達方法。
【請求項１４】
ａ．材料（ｍ）および流体であって、前記材料（ｍ）は、第二の温度で流体を吸収する能力と、より高い第一の温度で吸収された前記流体を脱着する能力とを有し、前記材料（ｍ）は粒子として存在する、材料（ｍ）および流体と、
ｂ．チューブ（ｔ）であって、前記チューブは、少なくとも前記より高い第一の温度まで加熱されるように適合され、前記チューブは、断面積（Ａ）、長さ（Ｌｐｉｐｅ）、および内部容積を有する、チューブ（ｔ）と、
ｃ．前記材料（ｍ）を前記チューブ（ｔ）の第一の部分に供給するように配置されたフィーダ（ｆ）と、
ｄ．以下の一方、
ｉ．前記材料（ｍ）と前記チューブから出る気体との混合物から前記材料（ｍ）を分離するように適合された分離器（ｓ）か、
ｉｉ．前記材料（ｍ）と前記チューブ（ｔ）から出る気体との前記混合物を前記第一の温度より低い温度に冷却するように適合された熱交換器（ｈｅ）を備える、
システムであって、
前記チューブ（ｔ）の前記断面積（Ａ）、前記長さ（Ｌｐｉｐｅ）、および前記内部容積は適合され、その結果、時間単位当たり所定量の前記材料（ｍ）および所定量の流体が前記チューブ（ｔ）に供給され、前記チューブ（ｔ）は、前記流体が脱着されるように、少なくとも前記より高い第一の温度に加熱される場合、前記チューブ内に流れが生成され、前記流れは前記チューブに沿って前記材料を輸送することができることを特徴とする、システム。
【請求項１５】
前記チューブ（ｔ）は、本質的に直線であり、曲がっていない、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記チューブ（ｔ）の内側は、少なくとも１つのフランジを備える、請求項１４または１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記チューブ（ｔ）は、少なくとも１つの螺旋を含む、請求項１４〜１６のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１８】
前記少なくとも１つの螺旋は、前記チューブ（ｔ）から取り外すことができる、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記チューブ（ｔ）は、太陽によって加熱されるように適合されている、請求項１４〜１８のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項２０】
前記システムは、前記チューブ（ｔ）上に太陽光を反射するように構成された少なくとも１つの反射表面を備える、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２１】
前記チューブ（ｔ）は、廃熱によって加熱されるように適合される、請求項１４〜２０のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項２２】
前記チューブ（ｔ）は、電気によって加熱されるように適合される、請求項１４〜２１のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項２３】
前記フィーダ（ｆ）は、ネジコンベヤを備える、請求項１４〜２２のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項２４】
前記フィーダ（ｆ）は、圧力ロックを備える、請求項１４〜２３のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項２５】
前記フィーダ（ｆ）は、インジェクタを備える、請求項１４〜２４のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項２６】
前記フィーダ（ｆ）は、調整可能な送り速度を有する、請求項１４〜２５のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項２７】
前記フィーダ（ｆ）は、前記チューブ（ｔ）内に存在する物体に逆圧を及ぼすように適合される、請求項１４〜２６のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項２８】
前記システムが分離器（ｓ）を備え、前記分離器（ｓ）がフィルタを備える、請求項１４〜２７のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項２９】
前記システムが分離器（ｓ）を備え、前記分離器（ｓ）がセラミックフィルタを備える、請求項１４〜２８のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項３０】
前記システムが分離器（ｓ）を備え、前記分離器（ｓ）が少なくとも１μｍのサイズを有する粒子を除去するように適合される、請求項１４〜２９のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項３１】
前記システムが分離器（ｓ）を備え、前記分離器（ｓ）がサイクロンを備える、請求項１４〜３０のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項３２】
前記システムが分離器（ｓ）を備え、前記分離器（ｓ）が、分離された材料（ｍ）を収集するように適合されたホッパ（ｐ）を備える、請求項１４〜３１のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項３３】
前記システムが分離器（ｓ）を備え、前記分離器（ｓ）が、前記分離器（ｓ）から分離された材料（ｍ）を除去し、分離された前記材料（ｍ）を貯蔵容器（ｓ）に移送するように適合されたロック（ｌ）を備える、請求項１４〜３２のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項３４】
前記材料（ｍ）が、塩および酸化物からなる群から選択される少なくとも１つを含む、請求項１４〜３３のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項３５】
前記材料（ｍ）が、ＭｇＯおよびＣａＯからなる群から選択される少なくとも１つを含む、請求項１４〜３４のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項３６】
前記材料（ｍ）が、リチウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、コバルト、ニッケル、鉄、亜鉛、マンガン、カリウム、およびアルミニウムの塩化物、塩素酸塩、過塩素酸塩、臭化物、ヨウ化物、炭酸塩、および硝酸塩と、リチウム、ナトリウムおよびカリウムの硫化物および水酸化物とからなる群から選択される少なくとも１つを含む、請求項１４〜３５のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項３７】
前記材料（ｍ）は、Ｎａ２Ｓ、ＬｉＢｒ、ＬｉＣｌ、ＣａＣｌ２、およびＣａＢｒ２からなる群から選択される少なくとも１つを含む、請求項１４〜３６のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項３８】
前記材料（ｍ）は、繊維を含む、請求項１４〜３７のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項３９】
前記粒子のそれぞれは、外側コーティングによって取り囲まれ、前記外側コーティングが、疎水性のより小さい粒子を含み、前記疎水性のより小さい粒子が、１〜１００ｎｍの平均サイズを有する、請求項１４〜３８のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項４０】
前記疎水性のより小さい粒子は、ＳｉＯ２を含み、結合した疎水性化合物によって改質される、請求項３９に記載のシステム。
【請求項４１】
前記材料（ｍ）は、グラファイト、酸化グラフェンおよびグラフェンからなる群から選択される少なくとも１つを含む、請求項１４〜４０のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項４２】
グラファイトおよびグラフェンから選択される少なくとも１つが、各粒子の外側コーティングおよび各粒子の内部から選択される少なくとも１つの粒子中に存在する、請求項３９〜４１のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項４３】
少なくとも第一および第二の組のチューブ（ｔ）、フィーダ（ｆ）および分離器（ｓ）をそれぞれ備え、流体を前記材料（ｍ）に吸収させるように構成された少なくとも第一および第二の排出器をさらに備え、すべての構成要素は、前記第一の分離器から出る前記材料（ｍ）を前記第一の排出器に入れることができ、前記第一の排出器から出る材料（ｍ）を前記第二のチューブ（ｔ）に供給することができ、前記第二の分離器から出る前記材料（ｍ）を前記第二の排出器に入れることができ、前記第二の排出器から出る材料（ｍ）を前記第一のチューブ（ｔ）に供給することができ、前記第一のチューブ（ｔ）から出る材料（ｍ）が前記第一の分離器に到達することができるように配置される、請求項１４〜４２のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項４４】
前記少なくとも第一および第二の排出器は、前記材料（ｍ）を貯蔵するように適合された材料（ｍ）の貯蔵部を備える、請求項４３に記載のシステム。
【請求項４５】
前記システムは、気相の前記流体を冷却して、前記流体が液体となるように適合された少なくとも１つの凝縮器を備え、前記凝縮器は、請求項１４〜４４のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項４６】
前記システムが分離器（ｓ）を備え、前記少なくとも１つの凝縮器（ｓ）が前記分離器の後に配置される、請求項４５に記載のシステム。
【請求項４７】
前記システムが熱交換器（ｈｅ）を備え、前記熱交換器（ｈｅ）が前記材料（ｍ）の貯蔵区画（ｈｅｓ）を備える、請求項１４〜４６のいずれか一項に記載のシステム。
【国際調査報告】
2021526202.tif 000035
2021526202.tif 000036
2021526202.tif 000037