文中描述的实施例涉及能够被用于大型热能存储设备的热能存储区域，比如与 太阳能发电机相关的热能存储区域。具体实施例涉及包括热能存储介质的热能存储区域。 热能存储介质可以是结构化热能存储介质、随机热能存储介质或两者的组合。结构化热能 存储介质在本文中也可以称为结构化热存储介质、结构化热存储元件或结构化热存储块。 在实施例中，热能存储介质可以是包括与结构化热能存储介质结合的随机热能存储介质的 热能存储介质的基座。结构化热能存储介质或随机热能存储介质或其组合可以布置在诸如 大的安全壳、储罐或管道之类的容器内。比如通过暴露至太阳或其他热源的已经填充有热 能（即，被加热的）的热传导流体可被设定成流动越过和穿过热能存储区域的热能存储介 质。热能存储介质接着从热的热传导流体吸收热量并且存储吸收的热能用于随后的应用， 比如在当太阳能收集器不能直接向发电机提供足够量的热流体的期间（例如，晚上）。在这 种状态期间，热传导流体可以流动通过热的热能存储介质，使得热传导流体吸收所存储的 热能，存储的热能然后能够被传导至发电机，在此热能可被用于例如产生蒸汽。可以理解的 是，用于在比如为太阳能发电机、高级绝热压缩空气能量存储系统、地热能系统等的需要高 热容量和长循环时间的应用中使用的热能存储区域将具有显著不同的特点，比如循环时间 的长度（即，用于所存储热量的完全加载和卸载的时间）、存储质量的总量、单位质量单位 时间的热存储量以及与本领域中遇到的其他热能传导区域相比的其他特征。例如，再生热 氧化炉（"RTO"）的特征为具有非常短的循环时间（为与小时相比的分钟）以及非常低的 总热容量。
[0040] 本文中描述的实施例涉及热能存储区域。具体实施例包括流通路径的分组，同时 其他的具体实施例包括用于产生和操纵这些流通路径的分组的某些结构。其他的具体实 施例涉及用于构造热能存储区域的方法。如以下更加具体地描述的，热能存储区域可以包 括结构化热存储介质和随机热存储介质。结构化热存储介质和随机热存储介质可以布置在 基座中。结构化热存储介质和随机热存储介质可被布置成使其在基座内相互基本平行地对 准。结构化热存储介质和随机热存储介质可被布置成使其与流动通过热能传导区域的流体 的方向基本对准。结构化热存储介质具有低的开口面面积和低的孔隙度。随机热存储介质 可被布置在基座的一个或更多个部分中，或者布置在包围结构化热传导介质的单独的基座 中。通过结构化热存储介质和随机热存储介质的流动路径可被布置成使其不在热能存储介 质的基座内相交（即，流动路径不在热能传导区域内相交）。
[0041] 在图IA和图IB所示的实施例中，热能存储区域100包括第一组多个流动路径101 和第二组多个流动路径103,其中第一组多个流动路径和第二组多个流动路径穿过共用容 器105。第一组多个流动路径构造成延伸穿过多个结构化热存储元件107,第二组多个流动 路径构造成延伸穿过多个随机热存储介质109。结构化热存储元件和随机热存储介质形成 基座。容器可以被填充随机热存储介质达到与结构化热传导元件相同的高度。结构化热传 导元件的高度115限定热能存储区域的高度。第一组多个流动路径和第二组多个流动路径 在热能存储介质的基座内不相交。第一组多个流动路径是基本直线的，第二组多个流动路 径是弯曲的。第二组多个流动路径可以与存在于随机热存储介质之间的空隙117的网络重 合或相应。
[0042] 热能存储区域可以由穿过共用容器的多个流动路径限定。流动路径可以被共用容 器的内表面的形状和尺寸以及可能布置在共用容器内的任何其他物体的形状和尺寸的影 响和控制。多个流动路径的流动路径可以相同或不同，可以基于某些需要的流动路径特征， 比如流动路径在热能存储区域内的位置、流动路径的形状、流动路径是否延伸穿过热能存 储介质或其他物体、沿着流动路径的流体流动速量、沿着流动路径的流体流动类型、流体流 动路径是否彼此相交或彼此分离或其组合，可以将流动路径分成多个组，即多组多个流动 路径。多个流动路径的数量可以根据需要而改变。
[0043] 在一个实施例中，热能存储区域可以包括至少第一组多个流动路径和第二组多个 流动路径。在另一实施例中，第一组多个流动路径可以在其在共用容器内延伸或延伸通过 共用容器时为基本线性。第一组多个流动路径可以与延伸穿过共用容器的任何数量的其他 多个流动路径相交或分离。第一组多个流动路径可以周期性地合并为单个流动路径，单个 流动路径随后再分支成多个流动路径。第一组多个流动路径在其延伸穿过热能存储区域的 共用容器时可以是基本竖直、基本水平或其组合。
[0044] 在一个实施例中，第一组多个流动路径延伸穿过多个结构化热能存储元件，这将 在以下做更加详细的说明。第一组多个流动路径可以周期性地合并为单个流动路径，单个 流动路径随后再分支成多个流动路径。第一组多个流动路径在其延伸穿过结构化热能存储 元件时可以是基本竖直、基本水平或其组合。
[0045] 在一个实施例中，第一组多个流动路径可以与第二组多个流动路径部分地、周期 性地或完全地分离。相反地，第一组多个流动路径可被引导为与第二组多个流体流动路径 相交、合并或混合。在一个实施例中，当第一组多个流动路径延伸穿过热能区域的共用容器 时，第一组多个流动路径通过连续的挡板与第二组多个流动路径分离。
[0046] 如在前所描述的，多组多个流动路径可被存在并且延伸穿过共用容器。在一个实 施例中，至少第二组多个流动路径延伸穿过共用容器。在一个实施例中，第二组多个流动路 径是弯曲的。第二组多个流动路径可以相互流体连通或彼此分离。
[0047] 在一个实施例中，第二组多个流动路径延伸穿过多个随机热能传导元件，这将在 以下做更加详细的说明。
[0048] 在图2A和图2B所示的实施例中，热能存储区域200包括第一组多个流动路径201 和第二组多个流动路径203,其中第一组多个流动路径和第二组多个流动路径穿过共用容 器205。第一组多个流动路径构造成延伸穿过布置在第二容器211内的多个结构化热存储 元件207,第二容器211布置在共用容器内。第二组多个流动路径构造成延伸穿过多个随机 热存储介质209。结构化热存储元件和随机热存储介质形成基座。共用容器可以被填充随 机热存储介质达到与结构化热传导元件相同的高度。结构化热传导元件的高度215限定热 能存储区域的高度。第一组多个流动路径和第二组多个流动路径在热能存储介质的基座内 不相交。第一组多个流动路径是基本直线的，第二组多个流动路径是弯曲的。第二组多个 流动路径可以与存在于随机热存储介质之间的空隙217的网络重合或相应。
[0049] 在图3A和图3B所示的实施例中，热能存储区域300包括第一组多个流动路径301 和第二组多个流动路径303,其中第一组多个流动路径和第二组多个流动路径穿过共用容 器305。第一组多个流动路径构造成延伸穿过布置多个内部容器311内的多个结构化热存 储元件307,多个内部容器311布置在共用容器内。第二组多个流动路径构造成延伸穿过多 个随机热存储介质309。结构化热存储元件和随机热存储介质形成基座。共用容器可以被 填充随机热存储介质达到与结构化热传导元件相同的高度。结构化热传导元件的高度315 限定热能存储区域的高度。第一组多个流动路径和第二组多个流动路径在热能存储介质的 基座内不相交。第一组多个流动路径是基本直线的，第二组多个流动路径是弯曲的。第二 组多个流动路径可以与存在于随机热存储介质之间的空隙317的网络重合或相应。
[0050] 热能存储区域包括多个流动路径延伸穿过的共用容器。共用容器可被构造成封 装、包封、保持和/或引导大量流动路径以及不同类型的流动路径。共用容器可被构造成包 含一个或更多个内部容器。共用容器也可以根据是否存在布置在共用容器内的至少第一内 部容器或多个内部容器而被称作外部容器。共用容器可以具有单个入口和出口、多个入口 和出口或其组合。在一个实施例中，第一组多个流动路径和第二组多个流动路径穿过共用 容器。在一个实施例中，共用容器，也称作外部容器，可被构造成沿从由水平、竖直、倾斜或 其组合组成的组中选择的取向保持至少第一内部容器或多个内部容器。多个内部容器可以 随机地、根据规则的图案或其组合布置在共用容器内。在一个实施例中，多个内部容器可 以组成具有正多边形、不规则多边形、椭圆形、圆形、弧形、十字形、螺旋形、沟槽或其组合的 形状的图案。在另一个实施例中，内部容器的图案可以包括：竖直、对角或水平行和列的阵 列；辐射图案、螺旋图案、花序图案、对称图案、不对称图案或其组合。共用容器可以是压力 容器或安全壳，比如储罐、反应器、柱管、塔、管道等。共用容器可以由提供足够的结构强度 并且与预定热传导流体以及将与共用容器接触的任何其他化学品、化合物或其他材料相兼 容的任何材料形成。在一个实施例中，共用容器可以由金属材料、陶瓷材料、陶瓷合金材料、 玻璃质材料、聚合物材料、合成材料或其组合形成。在一个实施例中，金属材料可以是铁、铸 铁、碳钢、合金钢、不锈钢或其组合。共用容器是大型结构并且一般具有从大约IOm 3至大约 100, OOOm3范围内的体积；但是，也可以使用更大或更小的体积。
[0051] 结构化热存储元件的当前实施例不能与用于质量传递操作的"结构化"填充介质 相混淆。替代地，本实施例作用为在延长的时间段内吸收大量热能，以将热能保持延长的时 间段，并且当需要时，在延迟的时间段内释放所吸收的热能。这些特征使得当前实施例对于 包含在太阳能存储系统、先进的绝热压缩空气能量存储系统、地热能系统等是特别有用的。
[0052] 在如图4所示的实施例中，结构化热存储元件400包括顶部表面403、底部表面 405和多个穿孔407,多个穿孔407形成从顶部表面到底部表面延伸穿过结构化热存储元件 的通路409。结构化热存储元件（结构化热存储块）具有从大约10%至大约35%的范围内 的空隙容积和作为整体式凸缘的形式的混合空腔形成元件411。
[0053] 热能存储区域的热能存储特性可以受到结构化热传导介质的形状和尺寸的影响。 结构化热存储介质可以具有显著形状和长度、宽度和高度尺寸。热能存储区域的结构化热 存储介质可以是具有顶部表面和底部表面以及具有如下总体尺寸的任何形状，该总体尺寸 允许热能存储区域配合在共用容器内；或