(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱エネルギー貯蔵用集成体であって、前記集成体は、
−  ３次元形状の蓄熱体と、
−  蓄熱用に設計された固形天然材料と、
−  前記蓄熱材への熱エネルギーの伝達および前記蓄熱材からの熱エネルギーの取出し用に設計された流体と
を備え、
−  前記蓄熱材は、前記蓄熱体の内部に配置されており、
−  前記蓄熱体は、少なくとも１つの入口と少なくとも１つの出口とを備え、これらを通じて、前記流体がエネルギー貯蔵およびエネルギー取出しのために案内され、
−  加熱流体が、エネルギー貯蔵のために前記入口を通じて前記蓄熱体に導入され、前記蓄熱体において熱エネルギーが前記蓄熱材に伝達され、前記出口を通じて前記流体が前記蓄熱体から案内され、
−  低温の流体が、エネルギー取出しのために前記入口を通じて前記蓄熱体に導入され、前記蓄熱体において熱エネルギーが前記蓄熱材から吸収され、前記出口を通じて前記流体が前記蓄熱体から案内される
集成体において、前記蓄熱材が岩漿岩であり、
前記蓄熱材が、ＳｉＯ２の結晶質石英成分を有しないことを特徴とする、集成体。
【請求項２】
熱エネルギー貯蔵用集成体であって、前記集成体は、
−  ３次元形状の蓄熱体と、
−  蓄熱用に設計された固形天然材料と、
−  前記蓄熱材への熱エネルギーの伝達および前記蓄熱材からの熱エネルギーの取出し用に設計された流体と
を備え、
−  前記蓄熱材は、前記蓄熱体の内部に配置されており、
−  前記蓄熱体は、少なくとも１つの入口と少なくとも１つの出口とを備え、これらを通じて、前記流体がエネルギー貯蔵およびエネルギー取出しのために案内され、
−  加熱流体が、エネルギー貯蔵のために前記入口を通じて前記蓄熱体に導入され、前記蓄熱体において熱エネルギーが前記蓄熱材に伝達され、前記出口を通じて前記流体が前記蓄熱体から案内され、
−  低温の流体が、エネルギー取出しのために前記入口を通じて前記蓄熱体に導入され、前記蓄熱体において熱エネルギーが前記蓄熱材から吸収され、前記出口を通じて前記流体が前記蓄熱体から案内される
集成体において、前記蓄熱材が岩漿岩であり、
前記蓄熱材が、ガラス状非晶質成分およびアロフェンを有しないことを特徴とする、集成体。
【請求項３】
熱エネルギー貯蔵用集成体であって、前記集成体は、
−  ３次元形状の蓄熱体と、
−  蓄熱用に設計された固形天然材料と、
−  前記蓄熱材への熱エネルギーの伝達および前記蓄熱材からの熱エネルギーの取出し用に設計された流体と
を備え、
−  前記蓄熱材は、前記蓄熱体の内部に配置されており、
−  前記蓄熱体は、少なくとも１つの入口と少なくとも１つの出口とを備え、これらを通じて、前記流体がエネルギー貯蔵およびエネルギー取出しのために案内され、
−  加熱流体が、エネルギー貯蔵のために前記入口を通じて前記蓄熱体に導入され、前記蓄熱体において熱エネルギーが前記蓄熱材に伝達され、前記出口を通じて前記流体が前記蓄熱体から案内され、
−  低温の流体が、エネルギー取出しのために前記入口を通じて前記蓄熱体に導入され、前記蓄熱体において熱エネルギーが前記蓄熱材から吸収され、前記出口を通じて前記流体が前記蓄熱体から案内される
集成体において、前記蓄熱材が岩漿岩であり、
前記蓄熱材が、一次含水鉱物相成分を有しないことを特徴とする、集成体。
【請求項４】
熱エネルギー貯蔵用集成体であって、前記集成体は、
−  ３次元形状の蓄熱体と、
−  蓄熱用に設計された固形天然材料と、
−  前記蓄熱材への熱エネルギーの伝達および前記蓄熱材からの熱エネルギーの取出し用に設計された流体と
を備え、
−  前記蓄熱材は、前記蓄熱体の内部に配置されており、
−  前記蓄熱体は、少なくとも１つの入口と少なくとも１つの出口とを備え、これらを通じて、前記流体がエネルギー貯蔵およびエネルギー取出しのために案内され、
−  加熱流体が、エネルギー貯蔵のために前記入口を通じて前記蓄熱体に導入され、前記蓄熱体において熱エネルギーが前記蓄熱材に伝達され、前記出口を通じて前記流体が前記蓄熱体から案内され、
−  低温の流体が、エネルギー取出しのために前記入口を通じて前記蓄熱体に導入され、前記蓄熱体において熱エネルギーが前記蓄熱材から吸収され、前記出口を通じて前記流体が前記蓄熱体から案内される
集成体において、前記蓄熱材が岩漿岩であり、
前記蓄熱材が、炭酸塩を有しないことを特徴とする、集成体。
【請求項５】
熱エネルギー貯蔵用集成体であって、前記集成体は、
−  ３次元形状の蓄熱体と、
−  蓄熱用に設計された固形天然材料と、
−  前記蓄熱材への熱エネルギーの伝達および前記蓄熱材からの熱エネルギーの取出し用に設計された流体と
を備え、
−  前記蓄熱材は、前記蓄熱体の内部に配置されており、
−  前記蓄熱体は、少なくとも１つの入口と少なくとも１つの出口とを備え、これらを通じて、前記流体がエネルギー貯蔵およびエネルギー取出しのために案内され、
−  加熱流体が、エネルギー貯蔵のために前記入口を通じて前記蓄熱体に導入され、前記蓄熱体において熱エネルギーが前記蓄熱材に伝達され、前記出口を通じて前記流体が前記蓄熱体から案内され、
−  低温の流体が、エネルギー取出しのために前記入口を通じて前記蓄熱体に導入され、前記蓄熱体において熱エネルギーが前記蓄熱材から吸収され、前記出口を通じて前記流体が前記蓄熱体から案内される
集成体において、前記蓄熱材が岩漿岩であり、
前記蓄熱材が、塩として硫酸塩を有しないことを特徴とする、集成体。
【請求項６】
熱エネルギー貯蔵用集成体であって、前記集成体は、
−  ３次元形状の蓄熱体と、
−  蓄熱用に設計された固形天然材料と、
−  前記蓄熱材への熱エネルギーの伝達および前記蓄熱材からの熱エネルギーの取出し用に設計された流体と
を備え、
−  前記蓄熱材は、前記蓄熱体の内部に配置されており、
−  前記蓄熱体は、少なくとも１つの入口と少なくとも１つの出口とを備え、これらを通じて、前記流体がエネルギー貯蔵およびエネルギー取出しのために案内され、
−  加熱流体が、エネルギー貯蔵のために前記入口を通じて前記蓄熱体に導入され、前記蓄熱体において熱エネルギーが前記蓄熱材に伝達され、前記出口を通じて前記流体が前記蓄熱体から案内され、
−  低温の流体が、エネルギー取出しのために前記入口を通じて前記蓄熱体に導入され、前記蓄熱体において熱エネルギーが前記蓄熱材から吸収され、前記出口を通じて前記流体が前記蓄熱体から案内される
集成体において、前記蓄熱材が岩漿岩であり、
前記蓄熱材が、塩化物または硫酸塩を含有する塩を有しないことを特徴とする、集成体。
【請求項７】
熱エネルギー貯蔵用集成体であって、前記集成体は、
−  ３次元形状の蓄熱体と、
−  蓄熱用に設計された固形天然材料と、
−  前記蓄熱材への熱エネルギーの伝達および前記蓄熱材からの熱エネルギーの取出し用に設計された流体と
を備え、
−  前記蓄熱材は、前記蓄熱体の内部に配置されており、
−  前記蓄熱体は、少なくとも１つの入口と少なくとも１つの出口とを備え、これらを通じて、前記流体がエネルギー貯蔵およびエネルギー取出しのために案内され、
−  加熱流体が、エネルギー貯蔵のために前記入口を通じて前記蓄熱体に導入され、前記蓄熱体において熱エネルギーが前記蓄熱材に伝達され、前記出口を通じて前記流体が前記蓄熱体から案内され、
−  低温の流体が、エネルギー取出しのために前記入口を通じて前記蓄熱体に導入され、前記蓄熱体において熱エネルギーが前記蓄熱材から吸収され、前記出口を通じて前記流体が前記蓄熱体から案内される
集成体において、前記蓄熱材が岩漿岩であり、
前記蓄熱材が有する酸化鉱石の含有量が、最大でモード＜１．５％の比であることを特徴とする、集成体。
【請求項８】
熱エネルギー貯蔵用集成体であって、前記集成体は、
−  ３次元形状の蓄熱体と、
−  蓄熱用に設計された固形天然材料と、
−  前記蓄熱材への熱エネルギーの伝達および前記蓄熱材からの熱エネルギーの取出し用に設計された流体と
を備え、
−  前記蓄熱材は、前記蓄熱体の内部に配置されており、
−  前記蓄熱体は、少なくとも１つの入口と少なくとも１つの出口とを備え、これらを通じて、前記流体がエネルギー貯蔵およびエネルギー取出しのために案内され、
−  加熱流体が、エネルギー貯蔵のために前記入口を通じて前記蓄熱体に導入され、前記蓄熱体において熱エネルギーが前記蓄熱材に伝達され、前記出口を通じて前記流体が前記蓄熱体から案内され、
−  低温の流体が、エネルギー取出しのために前記入口を通じて前記蓄熱体に導入され、前記蓄熱体において熱エネルギーが前記蓄熱材から吸収され、前記出口を通じて前記流体が前記蓄熱体から案内される
集成体において、前記蓄熱材が岩漿岩であり、
前記蓄熱材が、５μｍ超の鉱石粒度を有する鉱石クラスター富化物を有しておらず、ここで、前記鉱石クラスターは、クロムスピネル、チタンスピネルまたは鉄スピネルを含むことを特徴とする、集成体。
【請求項９】
熱エネルギー貯蔵用集成体であって、前記集成体は、
−  ３次元形状の蓄熱体と、
−  蓄熱用に設計された固形天然材料と、
−  前記蓄熱材への熱エネルギーの伝達および前記蓄熱材からの熱エネルギーの取出し用に設計された流体と
を備え、
−  前記蓄熱材は、前記蓄熱体の内部に配置されており、
−  前記蓄熱体は、少なくとも１つの入口と少なくとも１つの出口とを備え、これらを通じて、前記流体がエネルギー貯蔵およびエネルギー取出しのために案内され、
−  加熱流体が、エネルギー貯蔵のために前記入口を通じて前記蓄熱体に導入され、前記蓄熱体において熱エネルギーが前記蓄熱材に伝達され、前記出口を通じて前記流体が前記蓄熱体から案内され、
−  低温の流体が、エネルギー取出しのために前記入口を通じて前記蓄熱体に導入され、前記蓄熱体において熱エネルギーが前記蓄熱材から吸収され、前記出口を通じて前記流体が前記蓄熱体から案内される
集成体において、前記蓄熱材が岩漿岩であり、
前記蓄熱材が有する硫黄含有鉱石の割合が、モード＜０．１％の比であることを特徴とする、集成体。
【請求項１０】
熱エネルギー貯蔵用集成体であって、前記集成体は、
−  ３次元形状の蓄熱体と、
−  蓄熱用に設計された固形天然材料と、
−  前記蓄熱材への熱エネルギーの伝達および前記蓄熱材からの熱エネルギーの取出し用に設計された流体と
を備え、
−  前記蓄熱材は、前記蓄熱体の内部に配置されており、
−  前記蓄熱体は、少なくとも１つの入口と少なくとも１つの出口とを備え、これらを通じて、前記流体がエネルギー貯蔵およびエネルギー取出しのために案内され、
−  加熱流体が、エネルギー貯蔵のために前記入口を通じて前記蓄熱体に導入され、前記蓄熱体において熱エネルギーが前記蓄熱材に伝達され、前記出口を通じて前記流体が前記蓄熱体から案内され、
−  低温の流体が、エネルギー取出しのために前記入口を通じて前記蓄熱体に導入され、前記蓄熱体において熱エネルギーが前記蓄熱材から吸収され、前記出口を通じて前記流体が前記蓄熱体から案内される
集成体において、前記蓄熱材が岩漿岩であり、
相応して、前記蓄熱材が有するクロム鉱石の割合が、モード＜０．１％の比であることを特徴とする、集成体。
【請求項１１】
熱エネルギー貯蔵用集成体であって、前記集成体は、
−  ３次元形状の蓄熱体と、
−  蓄熱用に設計された固形天然材料と、
−  前記蓄熱材への熱エネルギーの伝達および前記蓄熱材からの熱エネルギーの取出し用に設計された流体と
を備え、
−  前記蓄熱材は、前記蓄熱体の内部に配置されており、
−  前記蓄熱体は、少なくとも１つの入口と少なくとも１つの出口とを備え、これらを通じて、前記流体がエネルギー貯蔵およびエネルギー取出しのために案内され、
−  加熱流体が、エネルギー貯蔵のために前記入口を通じて前記蓄熱体に導入され、前記蓄熱体において熱エネルギーが前記蓄熱材に伝達され、前記出口を通じて前記流体が前記蓄熱体から案内され、
−  低温の流体が、エネルギー取出しのために前記入口を通じて前記蓄熱体に導入され、前記蓄熱体において熱エネルギーが前記蓄熱材から吸収され、前記出口を通じて前記流体が前記蓄熱体から案内される
集成体において、前記蓄熱材が岩漿岩であり、
前記蓄熱材が有する、灰長石の割合が５０％超と高い不活性または非反応性の斜長石の割合が、９０％超であることを特徴とする、集成体。
【請求項１２】
熱エネルギー貯蔵用集成体であって、前記集成体は、
−  ３次元形状の蓄熱体と、
−  蓄熱用に設計された固形天然材料と、
−  前記蓄熱材への熱エネルギーの伝達および前記蓄熱材からの熱エネルギーの取出し用に設計された流体と
を備え、
−  前記蓄熱材は、前記蓄熱体の内部に配置されており、
−  前記蓄熱体は、少なくとも１つの入口と少なくとも１つの出口とを備え、これらを通じて、前記流体がエネルギー貯蔵およびエネルギー取出しのために案内され、
−  加熱流体が、エネルギー貯蔵のために前記入口を通じて前記蓄熱体に導入され、前記蓄熱体において熱エネルギーが前記蓄熱材に伝達され、前記出口を通じて前記流体が前記蓄熱体から案内され、
−  低温の流体が、エネルギー取出しのために前記入口を通じて前記蓄熱体に導入され、前記蓄熱体において熱エネルギーが前記蓄熱材から吸収され、前記出口を通じて前記流体が前記蓄熱体から案内される
集成体において、前記蓄熱材が岩漿岩であり、
前記蓄熱材が有する、均一に結晶化した、好ましくは流体包有物を含まない輝石および／またはかんらん石の割合が、９０％超であることを特徴とする、集成体。
【請求項１３】
熱エネルギー貯蔵用集成体であって、前記集成体は、
−  ３次元形状の蓄熱体と、
−  蓄熱用に設計された固形天然材料と、
−  前記蓄熱材への熱エネルギーの伝達および前記蓄熱材からの熱エネルギーの取出し用に設計された流体と
を備え、
−  前記蓄熱材は、前記蓄熱体の内部に配置されており、
−  前記蓄熱体は、少なくとも１つの入口と少なくとも１つの出口とを備え、これらを通じて、前記流体がエネルギー貯蔵およびエネルギー取出しのために案内され、
−  加熱流体が、エネルギー貯蔵のために前記入口を通じて前記蓄熱体に導入され、前記蓄熱体において熱エネルギーが前記蓄熱材に伝達され、前記出口を通じて前記流体が前記蓄熱体から案内され、
−  低温の流体が、エネルギー取出しのために前記入口を通じて前記蓄熱体に導入され、前記蓄熱体において熱エネルギーが前記蓄熱材から吸収され、前記出口を通じて前記流体が前記蓄熱体から案内される
集成体において、前記蓄熱材が岩漿岩であり、
前記蓄熱材が、変成鉱物相も異種岩石包有物も有しないことを特徴とする、集成体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱エネルギー貯蔵用集成体に関する。
【０００２】
エネルギー供給網における再生可能エネルギー（風力エネルギー、太陽エネルギー、潮力エネルギーなど）の割合が高い場合には、再生可能エネルギーの可用性と、供給網の安定性および消費者の行動とを有効に組み合わせるためには、再生可能エネルギーを中間的に貯蔵することがますます重要となる。
【０００３】
得られた電気エネルギーを熱エネルギー（熱）に変換し、蓄熱体に限られた時間だけ中間的に貯蔵できることが知られている。
【０００４】
例えば岩石またはセラミックあるいは砂利などの固体材料が貯蔵材料として使用される蓄熱体が知られている。加熱流体、例えば電気加熱された空気が伝熱媒体として使用され、蓄熱体に導入される。蓄熱体の固体貯蔵材料は加熱され、一時的なエネルギー貯蔵に使用される。
【０００５】
相応して、蓄熱体からエネルギーを引き出す際には、空気などの（低温の）流体が蓄熱体に吹き込まれてそこで加熱され、その後に変換システムに送られる。次いで、この変換システムによって、流体（空気）を通じて蓄熱体から引き出された熱エネルギーが電気エネルギーに変換される。
【０００６】
例えば、加熱空気を用いて、取り出された熱エネルギーは、水蒸気回路を通じて蒸気タービンを使用して電気エネルギーに変換される。
【０００７】
競争力のある対応する高効率エネルギー貯蔵システムは、高い蒸気パラメータ（温度Ｔ、出力Ｐ）を保証する必要がある。これは、高温を使用して熱エネルギーを貯蔵しなければ達成することができない。したがって、貯蔵に使用される材料は、大きく、場合によっては急速な温度差にさらされるため、相応する負荷（例えば熱的あるいは機械的負荷）に耐える必要がある。
【０００８】
特に、使用される貯蔵材料が、材料の亀裂、破壊またはさらには該貯蔵材料の構造破壊も回避されるほど十分に温度安定性であることが保証されなければならない。使用される貯蔵材料の構造または体積に大きな変化があると、蓄熱体に望ましくない影響が生じることになる。
【０００９】
例えば、予期せぬチャネルの形成が生じることがあり、これによって、蓄熱体における伝熱媒体の流れに悪影響が生じ得る。同様に、蓄熱体に、伝熱媒体がそれ以上到達できなくなり、ひいてはエネルギー貯蔵が望めなくなる、いわゆる「デッドスペース」が形成される場合がある。最後に、蓄熱体におけるこのような欠陥は、不均一な、したがって不利な温度分布を招く場合がある。
【００１０】
さらに、使用される貯蔵材料は、化学反応（例えば酸化）に耐える必要がある。化学反応は、高温時や、場合により湿った空気を伝達媒体として使用する場合に、蓄熱体に悪影響を及ぼす可能性がある。
【００１１】
適切な蓄熱材の選択には、記載された熱的、機械的あるいは化学的プロセスにもかかわらず、蓄熱体の使用期間および寿命ならびに有効性を最適化するという前提条件が求められる。
【００１２】
したがって、本発明の課題は、使用および寿命に関して最適化された蓄熱体を規定することである。
【００１３】
本発明の前記課題は、請求項１の特徴によって解決される。
【００１４】
本発明の有利な実施形態は、従属請求項に規定されている。
【００１５】
熱エネルギー貯蔵用集成体が特許請求される。該集成体は、３次元形状の蓄熱体と、蓄熱用に設計された固形天然材料と、蓄熱材への熱エネルギーの伝達および蓄熱材からの熱エネルギーの取出し用に設計された流体とを備える。
【００１６】
蓄熱材は、蓄熱体の内部に配置されている。
【００１７】
蓄熱体は、少なくとも１つの入口と少なくとも１つの出口とを備え、これらを通じて、流体がエネルギー貯蔵およびエネルギー取出しのために案内される。
【００１８】
蓄熱材の温度よりも高温の加熱流体が、入口を通じてエネルギー貯蔵のために蓄熱体に導入される。該蓄熱体において熱エネルギーが流体から蓄熱材に伝達される。より低温の流体が、出口を通じて蓄熱体から案内される。
【００１９】
相応して、蓄熱材の温度よりも低温の流体が、エネルギー取出しのために入口を通じて蓄熱体に導入される。該蓄熱体において熱エネルギーが蓄熱材から流体に伝達され、今やより高温の流体が出口を通じて蓄熱体から案内される。本発明によれば、蓄熱材として、岩漿岩が使用される。
【００２０】
流体として、好ましくは空気が使用され、これは、エネルギー貯蔵あるいはエネルギー取出し用の伝達媒体として機能する。
【００２１】
エネルギーを貯蔵する際には、蓄熱体よりも高エネルギーの流体が、少なくとも１つの入口開口部を通じて蓄熱体に導入され、該蓄熱体において、蓄熱材が流体によって加熱されるように案内される。したがって、流体を通じて供給された熱エネルギーが、蓄熱材を用いて蓄えられる。貯蔵後に相応して低エネルギーのあるいはより低温の流体が、少なくとも１つの出口開口部を通じて蓄熱体から案内される。
【００２２】
エネルギーを取出す際には、貯蔵材料よりも低温のあるいは低エネルギーの流体が、少なくとも１つの入口開口部から蓄熱体に導入され、該蓄熱体において、蓄熱材が流体を加熱するように案内される。したがって、蓄熱材を用いて、流体に熱エネルギーが供給される。エネルギー取出し後に相応してより高エネルギーの流体は、少なくとも１つの出口開口部を通じて蓄熱体から案内される。
【００２３】
本発明によれば、蓄熱体の材料は、マグマタイト（岩漿岩）、例えば、バルカナイトまたはプルトナイトからなる。岩漿岩または火成岩とは、冷却のために溶岩（マグマ）の固化により生じた岩石である。マグマタイトとは、堆積岩および変成岩と並んで３つの主要な岩石群のうちの１つである。
【００２４】
本発明の好ましい一実施形態では、マグマタイトは、ＳｉＯ２の結晶質石英成分を含まない（モード０％）。これは、大気圧および約５７５℃でも結晶構造が変化するためである。蓄熱体における温度が相応して比較的高い場合には、これにより、岩石を形成する石英粒子内の応力が回避され、ひいては超微細亀裂あるいは剥離の発生が回避される。
【００２５】
使用される「モード％」という表記は、岩石のモード鉱物成分を表し、岩石内に生じる鉱物の相対比を表す。この比は、顕微鏡下でカウントすることにより求めることが好ましい。
【００２６】
好ましい一実施形態では、マグマタイトは、ガラス状非晶質成分およびアロフェンを有しない（モード０％）。これにより、鉱物複合体全体の脆弱化および蓄熱に使用される岩石材料の崩壊が回避される。なぜならば、前述の物質は、数百℃の温度変化が生じた際に分解するためである。
【００２７】
好ましい一実施形態では、マグマタイトは、一次含水鉱物相成分（例えば、ゼオライト、角閃石、粘土鉱物、雲母、カオリン鉱物、イライト−スメクタイト、緑泥石など）を含まない（モード０％）。これにより、これらの含水鉱物相を繰り返し加熱した際の結晶水の放出が回避される。なぜならば、これによって、蓄熱材に局所的な応力および収縮亀裂が生じる可能性があるためである。
【００２８】
好ましい一実施形態では、マグマタイトは、炭酸塩（例えば、方解石、アラゴナイト、ドロマイト）を含まない（モード０％）。これにより、炭酸塩の反応およびその後のガス状二酸化炭素の形成、ならびに蓄熱材の鉱物複合体の脆弱化が回避される。
【００２９】
好ましい一実施形態では、マグマタイトは、塩として硫酸塩（例えば、石膏、硬石膏）を含まない（モード０％）。また、これにより、高温での水の放出および上記の不利な結果が回避される。
【００３０】
好ましい一実施形態では、マグマタイトは、塩化物あるいは硫酸塩を含有する塩（例えば、岩塩、ポリハライト、シルビン、グラウベライト、カーナライト）を含まない（モード０％）。
【００３１】
好ましい一実施形態では、マグマタイトは、酸化鉱石（例えば、チタノマグネタイト）を高い含有量では含まない（モード＜１．５％）。いずれの場合でも、これによって、伝熱媒体である空気が含有する酸素が、低温あるいは高温での酸化を引き起こすことが回避され、ここで、こうした酸化によって、結晶格子における欠陥、マイクロクラック、そしてさらには蓄熱材の鉱物変色が生じる。
【００３２】
好ましい一実施形態では、マグマタイトは、単結晶の大きな富化物（「Ｃｒ、ＴｉおよびＦｅのスピネルで構成される鉱石クラスター」）を含まない。この場合、５μｍ未満の鉱石粒度を好ましい限界値として保持すべきである。これにより、蓄熱材における局所的応力およびマイクロクラックが低減あるいは回避される。
【００３３】
好ましい一実施形態では、マグマタイトは、硫黄含有鉱石（例えば、黄鉄鉱、磁硫鉄鉱）を高い割合では含まない（モード＜０．１％）。これにより、蓄熱材の岩石構造を不安定にする硫黄含有反応生成物（例えば、ＳＯ２、ＳＯ３）の形成が回避される。
【００３４】
好ましい一実施形態では、マグマタイトに含まれるクロム鉱石の割合は、非常に低い（モード＜０．１％）。これにより、クラスター状の局所的な鉱石富化が存在する場合に発生する熱膨張係数の相違による蓄熱材の鉱物複合材における応力が回避される。
【００３５】
好ましい一実施形態では、マグマタイトは、灰長石含有量が高い（＞５０％）不活性あるいは非反応性の斜長石を非常に高い割合（＞９０％）で含む。相応して斜長石のカルシウム含有量が高いことによって、蓄熱材の固溶体（固溶体系列である曹長石−灰長石）の融解温度が上昇し、ひいては蓄熱体の可能な最高動作温度が上昇し、このことは、他の鉱物相に対する大きな利点である。
【００３６】
さらに、蓄熱材を選択する際には、これらの斜長石が広範囲で二次的に変質を生じることのないように留意する必要がある。
【００３７】
蓄熱材として、カリ長石は除外されるが、蓄熱材中の長石代表物として准長石が、岩石中に少量（＜１０％）含まれていてもよい。
【００３８】
好ましい一実施形態では、マグマタイトは、流体包有物を多く含まない、均一に結晶化した輝石および／またはかんらん石の割合が、高いないし非常に高い（モード＞９０％）。比較的大きな二次的な鉱物変質および造構応力は、不利で望ましくない。
【００３９】
好ましい一実施形態では、マグマタイトは、流体（例えば、気体、液体）の割合が高くない（モード＜０．１％）。これにより、個々の鉱物の安定性が向上する。さもなくば、蓄熱体が周期的に加熱あるいは冷却された際に、ガスおよび／または液体で満たされた包有物が破裂する場合がある。
【００４０】
好ましい一実施形態では、マグマタイトは、変成鉱物相（例えば、緑泥石、角閃石、雲母など）も異種岩石包有物（捕獲岩）も含まない（モード０％）。
【００４１】
蓄熱材としては、特に斜長岩および斑れい岩の岩石種が適している。これらは通常、Ｃａに富む斜長石（＞Ａｎ５０）、Ｍｇに富む輝石およびかんらん石を高いないし非常に高い割合で含み、かつ酸化鉄鉱石（チタノマグネタイト、イルメナイト、ヘマタイト）を低いないし非常に低い含有量で含む。
【００４２】
相応して選択された蓄熱材は、以下の事項に関して最適である：
−  熱容量（比熱容量）、
−  熱伝導性（熱伝導率）、
−  熱膨張性、
−  熱応力および機械的負荷下での構造的な長期安定性、
−  熱衝撃応力下での挙動、
−  環境適合性、
−  可用性、
−  およびコスト。
【００４３】
蓄熱材は、７５０℃までの蓄熱温度での使用に特に適している。
【００４４】
その特定の均質な結晶構造ゆえ、蓄熱材は、該材料に亀裂を生じることなく、急速な温度サイクルに耐える。
【００４５】
特に、蓄熱体の熱的および機械的安定性は、前述の蓄熱材によって大幅に延長される。
【００４６】
以下、本発明を図面により詳説する。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の集成体での使用に適した蓄熱材の特性を表形式で示す。
【図２】第一の図（左）に斜長石固溶体系列の化学的および鉱物学的組成を示し、第二の図（右）にＣａ含有量の増加に伴う斜長石の溶解性を示す。
【図３】カルク・アルカリ岩系マグマの分化の簡略化スキームの概要を示す。
【図４】蓄熱に特に適した岩石種の概要を示す。
【図５】Ｓｔｒｅｃｋｅｉｓｅｎによるプルトナイトの分類を図示するための概要を示す。
【図６】斜長石−長石およびアルカリ長石の概要を、本発明をよりよく理解するためにそれぞれの遷移とともに示す。
【００４８】
図１は、本発明による集成体で使用される適切な蓄熱材の包括的な特性を示す。
【００４９】
この概要表では、最も重要な岩石形成鉱物あるいはその成分割合、および理論的に適切な岩石が７５０℃までの蓄熱に要する特性値を、定量化（モード％）して示す。
【００５０】
さらに、岩石の重要な指標（乾燥かさ密度、全気孔率、吸水率、熱伝導率）が、限界値とともに挙げられている。
【００５１】
したがって、斜長岩において斜長石−長石の内部に埋め込まれている酸化鉄鉱石は、空中酸素による酸化プロセスから部分的に保護されている。
【００５２】
記載されているパーセンテージの酸化鉄鉱石によって酸素との化学反応は弱まるため、これは無視できる。
【００５３】
斜長石（亜灰長石、灰長石）の最大カルシウム含有量は、一般に蓄熱材の融解温度を上昇させ、それにより蓄熱材の可能な最大動作温度および蓄熱容量を上昇させる。
【００５４】
図２に、第一の図（左）において、斜長石固溶体系列の化学的および鉱物学的組成を示す。
【００５５】
第一の横軸には、斜長石固溶体系列の灰長石（Ａｎ）の割合０〜１００がプロットされている。
【００５６】
その下の第二の横軸には、左（曹長石、ＮａＡｌＳｉ３Ｏ８）から右（灰長石、ＣａＡｌ２Ｓｉ２Ｏ８）への斜長石固溶体系列のそれぞれの同義の濃度遷移がプロットされている。
【００５７】
縦軸には、「主要素（重量％）」がプロットされている。
【００５８】
斜長岩（斜長石ともいう）は、斜長石の割合が非常に高い（９０％〜１００％）ことを特徴とする優白質の深成岩である。
【００５９】
図には、斜長石に富む適切な岩石として、Ａｎｓｉｔ（ノルウェーの斜長岩の商標名）が横軸上に示されている。
【００６０】
図には、蓄熱材としての使用に特に適した岩石種として「Ｇｕｄｖａｎｇｅｎ」種および「Ｇｒｅｅｎｌａｎｄ」種の２つの灰長石が示されている。
【００６１】
第二の図（右）には、カルシウム含有量の増加に伴う灰長石に富む斜長石の溶解性が示されている。
【００６２】
第一の横軸には、斜長石固溶体系列の灰長石の割合０〜１００がプロットされている。
【００６３】
その下の第二の横軸には、左（曹長石、ＮａＡｌＳｉ３Ｏ８）から右（灰長石、ＣａＡｌ２Ｓｉ２Ｏ８）への斜長石固溶体系列のそれぞれの同義の濃度遷移がプロットされている。
【００６４】
縦軸には、「全Ａｌ２Ｏ３のうちの浸出Ａｌ２Ｏ３（％）」がプロットされている。
【００６５】
図には、蓄熱材としての使用に特に適した岩石種として「Ｇｕｄｖａｎｇｅｎ」種および「Ｇｒｅｅｎｌａｎｄ」種の２つの灰長石が示されている。
【００６６】
図３に、カルク・アルカリ岩系マグマの分化の簡略化スキームの概要を示す。
【００６７】
ここで、垂直矢印は、それぞれの溶融物で発生し得る鉱物（上部は珪長質鉱物、下部は苦鉄質鉱物）を指し、これを溶融物から除去すると、残留溶融物の分化が生じる。
【００６８】
鉱物間の水平方向の矢印は、温度低下およびＳｉＯ２含有量の増加に伴って分化する溶融物において生じ得る結晶化プロセスを示す。
【００６９】
図４に、岩石種の概要を示し、ここで、蓄熱に特に適した岩石種およびその最も重要な鉱物相を示す。
【００７０】
横軸には、３つの岩石種の範囲（苦鉄質、中間質、珪長質）が示されており、縦軸には、鉱物学的組成が示されている。
【００７１】
第三の軸では、「細粒」構造と「粗粒」構造とが区別される。
【００７２】
それにより、マグマタイトの鉱物学の３次元ブロック図が得られる。
【００７３】
示されている直方体の左側３分の１は、蓄熱に特に適した「玄武岩」および「斑れい岩」蓄熱材を示す。
【００７４】
図５に、図示のために、Ｓｔｒｅｃｋｅｉｓｅｎによるプルトナイトの分類を示す。
【００７５】
蓄熱材として適し得る岩石は、図において、石英（Ｑ）、アルカリ長石および曹長石（Ａ）、曹長石を含まない斜長石（Ｐ）および准長石（Ｆ）の頂点で示されている。
【００７６】
蓄熱材として、好ましくは、閃緑岩、斑れい岩、斜長岩、さらには准長石を含む閃緑岩が使用される。
【００７７】
これらは、図の右側の斜長石に富む領域に示されている。
【００７８】
図６に、斜長石−長石およびアルカリ長石を、本発明をよりよく理解するためにそれぞれの遷移とともに示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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