DE112018001252T5 - Poröse Wabenwärmespeicherstruktur - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung schafft eine sehr ansprechempfindliche poröse Wabenwärmespeicherstruktur, die eine verbesserte Diffusion zwischen der porösen Wabenwärmespeicherstruktur und einem Reaktionsmedium wie etwa Wasser aufweist, ein lokales Auftreten von Wärme unterdrücken kann und die Wärmespeicherung und die Wärmeabgabe schnell durchführen kann. Eine Wärmespeicherstruktur 1 umfasst eine Wabenstruktur 20, die eine poröse Trennwand 23 aufweist, die mehrere Zellen 22 definiert, die sich von einer Stirnfläche 21a zu der anderen Stirnfläche 21b erstrecken, und die es einer Flüssigkeit ermöglicht, in die Zellen zu fließen; und einen Wärmespeicherabschnitt 25, der durch Füllen eines Wärmespeichermaterials 24, das eine Wärmespeicherung und eine Wärmeabgabe durch eine reversible chemische Reaktion mit der Flüssigkeit oder eine physikalische Adsorption/Desorption durchführt, in mindestens einen Abschnitt der Zelle 22 ausgebildet wird, wobei der Wärmespeicherabschnitt 25 einen Flächenanteil in einem Bereich von 60 % bis 90 % in Bezug auf eine Querschnittsfläche eines Wabenquerschnitts orthogonal zu einer axialen Richtung der Wabenstruktur 20 aufweist.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine poröse Wabenwärmespeicherstruktur und insbesondere eine poröse Wabenwärmespeicherstruktur unter Verwendung eines Wärmespeichermaterials, das in der Lage ist, durch eine chemische Reaktion mit einem Reaktionsmedium oder physikalische Adsorption/Desorption eine verbesserte Wärmespeicherung und Wärmeabgabe mit hoher Ansprechempfindlichkeit durchzuführen.
  • Stand der Technik
  • Im Stand der Technik werden verschiedene Technologien vorgeschlagen, die sich auf eine Wärmespeicherstruktur (ein Wärmespeicherelement, ein Wärmespeichersystem oder dergleichen) beziehen, die ein Wärmespeichermaterial zum Rückgewinnen und Speichern von Abgaswärme eines Kraftfahrzeugs oder dergleichen verwendet und die gespeicherte Wärme nutzt, um einen Katalysator (Abgasbehandlungskatalysator) beim nächsten Kraftmaschinenstart zu aktivieren (siehe beispielsweise Patentdokumente 1 bis 3). Gemäß den Technologien wird die Wärme, die durch die Wärmespeicherstruktur zurückgewonnen und gespeichert wird, zu einer geeigneten Zeitvorgabe abgeführt, und somit kann eine Temperatur des Katalysators schnell auf eine Katalysatoraktivierungstemperatur ansteigen und es ist möglich, eine Zeit bis zum Erreichen einer hohen Katalysatoraktivität zu verkürzen.
  • Dementsprechend kann der Katalysator unmittelbar nach dem Kraftmaschinenstart eine hohe Katalysatoraktivität aufweisen und es ist möglich, die Abgasreinigungseffizienz zu erhöhen. In einer in Patentdokument 1 offenbarten Wärmespeichervorrichtung wird ein „chemisches Wärmespeichermaterial“ als ein Wärmespeichermaterial verwendet, das durch eine reversible chemische Reaktion mit einem Reaktionsmedium (einer Flüssigkeit wie Wasser) eine „Wärmespeicherung“ durchführen kann, um Wärme zurückzugewinnen und zu speichern, und eine „Wärmeabgabe“ durchführen kann, um die Wärme abzugeben oder abzuführen. Zudem wird auch ein Wärmespeichermaterial verwendet, das in der Lage ist, die Wärmespeicherung und die Wärmeabgabe nicht durch die chemische Reaktion, sondern durch physikalische Adsorption und Desorption durchzuführen.
  • In den letzten Jahren wurden unterdessen aktiv viele Anstrengungen oder Aktivitäten zum Schutz der Natur unternommen. Um beispielsweise die globale Erwärmung zu verhindern, muss der Ausstoß von Kohlendioxid bei industriellen Aktivitäten in jedem Land verringert werden.
  • Um das oben genannte Ziel zu erreichen, wird versucht, Energie, die durch Verbrennen fossiler Brennstoffe wie Kohle und Öl erhalten wird, effektiver zu nutzen, um den Verbrauch fossiler Brennstoffe zu verringern und die Kohlendioxidemissionen direkt zu verringern. Unter solchen Anstrengungen wird eine Förderung der effektiven Nutzung des Wärmespeichermaterials, das Wärmeenergie effektiv speichern und die gespeicherte Wärmeenergie nach Bedarf nutzen kann, insbesondere auf dem Gebiet der Kraftfahrzeuge oder dergleichen untersucht.
  • Hier bezieht sich das chemische Wärmespeichermaterial auf eine Substanz oder ein Material, das in der Lage ist, Wärmeaufnahme (Wärmespeicherung) und Wärmeabgabe (Wärmeabführung, Wärmeerzeugung) durch eine chemische Reaktion durchzuführen. Das chemische Wärmespeichermaterial gewinnt effektiv Wärme zurück, kann die Wärme über einen langen Zeitraum speichern und kann die Wärme nach Bedarf abgeben. Darüber hinaus kann das chemische Wärmespeichermaterial reversibel einen Wärmespeicherprozess und einen Wärmeabgabeprozess durchführen. Daher kann das chemische Wärmespeichermaterial wiederholt der Wärmespeicherung und der Wärmeabgabe unterzogen werden und kann auf dem oben erwähnten Gebiet von Kraftfahrzeugen besonders effektiv verwendet werden.
  • Als spezielles Beispiel für das chemische Wärmespeichermaterial wird beispielsweise hauptsächlich ein Erdalkalimetalloxid oder dergleichen (z. B. Calciumoxid (CaO) oder dergleichen) als Hauptkomponente verwendet, die das chemische Wärmespeichermaterial bildet. Zudem wird eine Flüssigkeit wie Wasser (H2O) als Reaktionsmedium verwendet, das Calciumoxid und das Wasser kommen in Kontakt miteinander und somit wird eine chemische Reaktion erzeugt. In diesem Fall kommen das Calciumoxid und das Wasser in Kontakt miteinander und somit wird eine Hydroxidverbindung (Calciumhydroxid (Ca(OH)2) erzeugt. Zu diesem Zeitpunkt wird gleichzeitig mit der Bildung der Hydroxidverbindung (Produkt) Wärme (Bildungswärme) erzeugt. Es ist möglich, die Temperatur eines Materials wie des Katalysators unter Verwendung der erzeugten Wärme zu erhöhen.
  • Unterdessen werden, wenn von außen Wärme auf die Hydroxidverbindung aufgebracht wird, Calciumoxid (CaO) und Wasser (H2O) erzeugt und somit wird eine endotherme Reaktion erzeugt. In diesem Fall ist die Temperatur des erzeugten Wassers hoch und somit wird ein Phasenübergang vom Wasser zu Gas (Dampf) erzeugt. Gemäß diesem Prinzip kann das chemische Wärmespeichermaterial den Prozess und den Wärmeabgabeprozess wiederholt durchführen.
  • Unterdessen hat der Anmelder eine Wärmespeicherstruktur mit einer neuen Struktur unter Verwendung des oben erwähnten chemischen Wärmespeichermaterials untersucht und die Wärmespeicherstruktur bereits vorgeschlagen (siehe Patentdokument 4). In Patentdokument 4 wird eine Wärmespeicherstruktur vorgeschlagen, bei der eine keramische Wabenstruktur mit Trennwänden, in denen mehrere Zellen, die als Fließweg eines Fluids dienen, definiert und ausgebildet sind, verwendet wird, die Zellen der Wärmespeicherstruktur mit Wärmespeichermaterialien so gefüllt sind, dass die Wärmespeichermaterialien alternativ eines nach dem anderen angeordnet sind, beide Enden der Zelle, die mit dem Wärmespeichermaterial gefüllt ist, verschlossen sind und das Wärmespeichermaterial in einem Abschnitt der Zelle eingeschlossen ist.
  • Entgegenhaltungsliste
  • Patentdokument(e)
    • [Patentdokument 1] JP-A-2011-27311
    • [Patentdokument 2] JP-A-2013-112706
    • [Patentdokument 3] JP-A-2015-40646
    • [Patentdokument 4] JP-A-2013-124823
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Von der Erfindung zu lösende Probleme
  • Als allgemeine Eigenschaften des oben erwähnten Wärmespeichermaterials (hauptsächlich des chemischen Wärmespeichermaterials) ist bekannt, dass eine Ansprechempfindlichkeit (oder eine Wärmespeicherungs-/Wärmeabgabegeschwindigkeit) der Wärmespeicherung und der Wärmeabgabe hoch ist. Das heißt, damit das Wärmespeichermaterial den Wärmespeicherprozess und den Wärmeabgabeprozess startet, ist es erforderlich, schnell Wärme zu übertragen, die von außen auf das Wärmespeichermaterial aufgebracht werden soll, oder es ist erforderlich, zu veranlassen, dass das Wärmespeichermaterial und das Reaktionsmedium (Wasser oder dergleichen) in schnellen Kontakt miteinander kommen. Da jedoch die thermische Leitfähigkeit (oder Wärmeleitfähigkeit) des Wärmespeichermaterials selbst gering ist oder die Diffusion (oder Permeabilität oder dergleichen) des Reaktionsmediums in Bezug auf das Wärmespeichermaterial langsam ist, ist dies der Hauptfaktor dabei, dass die Ansprechempfindlichkeit nicht gut ist.
  • Wenn der Wärmespeicherprozess und der Wärmeabgabeprozess wiederholt durchgeführt werden, kann zudem ein Bereich (Reaktionsbereich), in dem das Wärmespeichermaterial und das Reaktionsmedium in Kontakt miteinander kommen, aufgrund von Faktoren wie etwa dem Umstand, dass Wärmespeichermaterial aggregiert ist, reduziert werden. Dementsprechend wird aufgrund der Verringerung der Reaktionsfläche kein guter Wärmespeicherprozess oder dergleichen durchgeführt und daher besteht die Sorge, dass das Wärmespeichervermögen oder das Wärmeabgabevermögen abnimmt. Das heißt, in der Wärmespeicherstruktur des Standes der Technik ist die „Wiederholungsbeständigkeit“, die der wiederholten Verwendung standhalten kann, schlecht, was praktische Probleme verursachen kann.
  • Hier wird im Fall der in Patentdokument 4 beschriebenen Wärmespeicherstruktur die Wabenstruktur mit den mehreren Zellen verwendet, um die Ansprechempfindlichkeit zu verbessern, und somit ist es möglich, eine bestimmte Wirkung zur Verbesserung der Diffusion oder dergleichen zwischen dem Reaktionsmedium und dem Wärmespeichermedium zu einem gewissen Ausmaß zu erzielen. Die Kontaktierbarkeit (Diffusion) zwischen dem Reaktionsmedium und dem Wärmespeichermaterial ist jedoch immer noch nicht gut, was zu Problemen bei der Ansprechempfindlichkeit führen kann.
  • Daher dauert es eine Weile, bis eine ausreichende Menge an Reaktionsmedium, die für die Wärmeabgabe erforderlich ist, über alle Wärmespeichermaterialien verteilt ist, oder es dauert eine Weile, bis die von außen aufgebrachte Wärme auf das Wärmespeichermaterial übertragen ist. Zudem gibt es eine Variation in der Diffusionsgeschwindigkeit, wenn das Reaktionsmedium in das Wärmespeichermaterial diffundiert, eine Wärmeerzeugungsreaktion wird lokal in dem Wärmespeichermaterial erzeugt und nur ein Teil des Wärmespeichermaterials erreicht eine hohe Temperatur. In diesem Fall kann die Wärme nur in dem Abschnitt saturiert sein, in dem die Wärmeerzeugungsreaktion erzeugt wird, und die Wärme kann möglicherweise nicht effizient an eine Umgebung des Abschnitts übertragen werden.
  • Zudem kann im Fall der Wärmespeicherstruktur in dem Stand der Technik die Wärmeleitfähigkeit des verwendeten Wärmespeichermaterials selbst niedrig sein. Dementsprechend wird die erzeugte Wärme nicht schnell nach außen übertragen und wird nicht wirksam verwendet, um die Temperatur des Katalysators oder dergleichen zu erhöhen, und bei dem Übertragungsprozess gibt es Fälle, in denen häufig Wärmeverlust auftritt, wobei Wärmeenergie verloren geht. Ebenso besteht bei einem Prozess des Rückgewinnens und Speicherns der von außen zugeführten Wärmeenergie in dem Wärmespeicherprozess die Möglichkeit, dass Wärmeenergie verloren geht.
  • Infolgedessen nimmt in der gesamten Wärmespeicherstruktur eine Wärmeerzeugungsrate ab, eine Wärmeerzeugungseffizienz oder die Wärmespeichereffizienz nimmt ab, und somit kann die durch fossile Brennstoffe oder dergleichen erzeugte Wärmeenergie nicht effektiv genutzt werden, ohne Wärmeverluste zu verursachen. Zudem kann die Verringerung der Reaktionsfläche aufgrund der Aggregation des oben beschriebenen Wärmespeichermaterials die Wärmespeicherwirkung und die Wärmeabgabewirkung verringern und die Haltbarkeit für eine wiederholte Verwendung kann fehlen.
  • Obwohl es im Fall der in Patentdokument 4 beschriebenen Wärmespeicherstruktur, möglich ist, eine bestimmte Wirkung zu erzielen, ist unterdessen eine Menge an Wärmespeichermaterial, die pro Volumeneinheit der Wärmespeicherstruktur verwendet wird, reduziert, und somit besteht die Möglichkeit, dass eine Wärmeerzeugungsmenge und eine Wärmespeichermenge pro Volumeneinheit unvermeidlich unterdrückt sind.
  • Zusätzlich sind in der in Patentdokument 4 beschriebenen Wärmespeicherstruktur, um das das Innere der Zelle füllende Wärmespeichermaterial zu halten, ein Paar Verschlussabschnitte zum Verschließen einer Stirnflächenseite und der anderen Stirnflächenseite der Zelle, die als der Fließweg des Fluids dient, durch ein bekanntes Verschlussmaterial bereitgestellt. Als Verschlussabschnitt wird ein Material mit einer relativ geringen Porosität verwendet und der Kontakt zwischen dem Reaktionsmedium und dem Wärmespeichermaterial kann durch die Ausbildung des Verschlussabschnitts erheblich eingeschränkt werden.
  • Demgemäß wurde die vorliegende Erfindung unter Berücksichtigung der oben beschriebenen Umstände ersonnen und es ist ihre Hauptaufgabe, eine sehr ansprechempfindliche poröse Wabenwärmespeicherstruktur zu schaffen, die eine verbesserte Diffusion zwischen der porösen Wabenwärmespeicherstruktur und dem Reaktionsmedium wie etwa Wasser aufweist, ein lokales Auftreten von Wärme unterdrücken kann und die Wärmespeicherung und die Wärmeabgabe schnell durchführen kann.
  • Zudem ist es eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine poröse Wabenwärmespeicherstruktur mit einer solchen Haltbarkeit zu schaffen, dass sie wiederholt verwendet werden kann, ohne das Wärmespeichervermögen oder das Wärmeabgabevermögen zu verringern, und zwar auch in einem Fall, in dem mehrere Wärmespeicherprozesse und Wärmeabgabeprozesse auf reversible Weise wiederholt werden.
  • Mittel zur Lösung des Problems
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine poröse Wabenwärmespeicherstruktur geschaffen, um die Aufgabe zu lösen.
    1. (1) Eine poröse Wabenwärmespeicherstruktur, die umfasst: eine Wabenstruktur, die eine poröse Trennwand aufweist, die mehrere Zellen definiert, die sich von einer Stirnfläche zu der anderen Stirnfläche erstrecken, und die es einem Reaktionsmedium ermöglicht, in die Zellen zu fließen; und einen Wärmespeicherabschnitt, der durch Füllen eines Wärmespeichermaterials, das eine Wärmespeicherung und eine Wärmeabgabe durch eine reversible chemische Reaktion mit dem Reaktionsmedium oder eine physikalische Adsorption/Desorption durchführt, in mindestens einen Abschnitt jeder Zelle ausgebildet wird, wobei der Wärmespeicherabschnitt einen Flächenanteil in einem Bereich von 60 % bis 90 % in Bezug auf eine Querschnittsfläche eines Wabenquerschnitts orthogonal zu einer axialen Richtung der Wabenstruktur aufweist.
    2. (2) Die poröse Wabenwärmespeicherstruktur gemäß dem obigen Punkt (1), die ferner umfasst: einen Verschlussabschnitt, der die eine Stirnfläche und die andere Stirnfläche der Zellen mit einem Verschlussmaterial verschließt, um das Wärmespeichermaterial in den Zellen einzuschließen, wobei der Verschlussabschnitt eine Porosität von 48 % oder mehr hat.
    3. (3) Die poröse Wabenwärmespeicherstruktur gemäß (1) oder (2), wobei die Zellen so ausgebildet sind, dass sie mindestens zwei Typen von ersten Zellen und zweiten Zellen, die eine Zellform aufweisen, die sich von der der ersten Zellen unterscheidet, umfassen, die ersten Zellen und die zweiten Zellen gemäß einem vorbestimmten Anordnungsstandard angeordnet sind und der Wärmespeicherabschnitt in den ersten Zellen und/oder den zweiten Zellen ausgebildet ist.
    4. (4) Die poröse Wabenwärmespeicherstruktur gemäß dem obigen Punkt (3), wobei eine gesamte offene Vorderfläche erster Zellen, die einen Anteil einer gesamten Öffnungsfläche aller ersten Zellen in dem Wabenquerschnitt in Bezug auf den Wabenquerschnitt angibt, so eingestellt ist, dass sie größer als eine gesamte offene Vorderfläche zweiter Zellen, die einen Anteil von Öffnungsflächen aller zweiten Zellen in dem Wabenquerschnitt in Bezug auf den Wabenquerschnitt angibt, ist, in den ersten Zellen der Wärmespeicherabschnitt in allen ersten Zellen ausgebildet ist und in den zweiten Zellen der Wärmespeicherabschnitt in allen zweiten Zellen oder zumindest einem Teil der zweiten Zellen ausgebildet ist.
    5. (5) Die poröse Wabenwärmespeicherstruktur gemäß (3) oder (4), wobei die Zellen durch eine der folgenden Kombinationen ausgebildet sind: eine Kombination, bei der die ersten Zellen fünfeckig und die zweiten Zellen rechteckig sind, eine Kombination, bei der die ersten Zellen achteckig und die zweiten Zellen rechteckig sind, eine Kombination, bei der die ersten Zellen sechseckig und die zweiten Zellen rechteckig sind, und eine Kombination, bei der die ersten Zellen sechseckig und die zweiten Zellen dreieckig sind.
    6. (6) Die poröse Wabenwärmespeicherstruktur gemäß einem der vorstehenden Punkte (1) bis (5), wobei die Trennwand der Wabenstruktur eine Wärmeleitfähigkeit von 10 W/mK oder mehr aufweist.
    7. (7) Die poröse Wabenwärmespeicherstruktur gemäß einem der obigen Punkte (1) bis (6), wobei die Trennwand der Wabenstruktur eine Porosität in einem Bereich von 35 % bis 80 % aufweist.
    8. (8) Die poröse Wabenwärmespeicherstruktur gemäß einem der Punkte (1) bis (7), wobei das Wärmespeichermaterial als Hauptkomponente ein Erdalkalimetalloxid und/oder ein Erdalkalimetallchlorid enthält.
    9. (9) Die poröse Wabenwärmespeicherstruktur gemäß einem der obigen Punkte (1) bis (8), wobei die Wabenstruktur so ausgebildet ist, dass sie ein Keramikmaterial auf Si/SiC-Basis als Hauptkomponente enthält.
  • Wirkung der Erfindung
  • Gemäß der porösen Wabenwärmespeicherstruktur der vorliegenden Erfindung werden die Wärmespeicherabschnitte, in denen die mehreren Zellen der Wabenstruktur mit den porösen Trennwänden, die mit den Wärmespeichermaterialien gefüllt sind, bereitgestellt und somit kann das Reaktionsmedium in das Innere der Zellen und die porösen Trennwände fließen. Daher wird der Kontakt zwischen den Wärmespeicherabschnitten (Wärmespeichermaterialien) und dem Reaktionsmedium schnell hergestellt und es wird eine ausgezeichnete Ansprechempfindlichkeit für die Wärmespeicherung und die Wärmeabgabe erhalten. Zusätzlich ist die Porosität des Verschlussabschnitts, der den Wärmespeicherabschnitt in der Zelle umschließt, hoch eingestellt und somit kann das Reaktionsmedium den Verschlussabschnitt passieren, um mit dem Wärmespeicherabschnitt in Kontakt zu kommen, und eine ausgezeichnetere Ansprechempfindlichkeit kann erzielt werden.
  • Zudem ist der Wärmespeicherabschnitt in jeder der mehreren Zellen ausgebildet und somit wird selbst dann, wenn die Wärmespeicherung und die Wärmeabgabe wiederholt werden, verhindert, dass die Wärmespeicherabschnitte zu einem großen Block aggregiert werden. Infolgedessen wird die Wiederholungsbeständigkeit verbessert und auch dann, wenn der Wärmespeicherprozess und der Wärmeabgabeprozess auf reversible Weise wiederholt werden, wird die Diffusion des Reaktionsmediums nicht beeinträchtigt und es besteht keine Möglichkeit, dass das Wärmespeichervermögen oder dergleichen sinkt.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine erläuternde Ansicht, die schematisch einen Wärmespeicherprozess in einem Wärmespeichersystem unter Verwendung einer porösen Wabenstruktur einer vorliegenden Ausführungsform zeigt.
    • 2 ist eine erläuternde Ansicht, die schematisch einen Wärmeabgabeprozess in dem Wärmespeichersystem von 1 zeigt.
    • 3 ist eine perspektivische Ansicht, die eine schematische Konfiguration einer porösen Wabenwärmespeicherstruktur zeigt.
    • 4 ist eine Schnittansicht, bei der die schematische Konfiguration der porösen Wabenwärmespeicherstruktur von 3 entlang der Linie A-A' genommen ist.
    • 5 ist eine perspektivische Ansicht, die eine schematische Konfiguration einer porösen Wabenwärmespeicherstruktur eines weiteren Beispiels zeigt.
    • 6 ist eine Schnittansicht, bei der die schematische Konfiguration der porösen Wabenwärmespeicherstruktur von 5 entlang der Linie B-B' genommen ist.
    • 7 ist eine teilweise vergrößerte Schnittansicht, die einen Wabenquerschnitt der porösen Wabenwärmespeicherstruktur von 5 zeigt.
    • 8 ist eine teilweise vergrößerte Schnittansicht, die einen Wabenquerschnitt einer porösen Wabenwärmespeicherstruktur eines weiteren Beispiels zeigt.
    • 9 ist eine teilweise vergrößerte Schnittansicht, die einen Wabenquerschnitt einer porösen Wabenwärmespeicherstruktur zeigt, bei der die Zellfüllrate geändert ist.
    • 10 ist eine teilweise vergrößerte Schnittansicht, die einen Wabenquerschnitt einer porösen Wabenwärmespeicherstruktur eines weiteren Beispiels zeigt.
    • 11 ist eine teilweise vergrößerte Schnittansicht, die einen Wabenquerschnitt einer porösen Wabenwärmespeicherstruktur zeigt, bei der die Zellfüllrate geändert ist.
    • 12 ist eine teilweise vergrößerte Schnittansicht, die einen Wabenquerschnitt einer porösen Wabenwärmespeicherstruktur eines weiteren Beispiels zeigt.
    • 13 ist eine erläuternde Ansicht, die schematisch eine experimentelle Vorrichtung zum Messen einer Wärmeerzeugungsmenge und einer Wärmeerzeugungsspitzen-Eintrittszeit zeigt.
  • Art der Ausführung der Erfindung
  • Nachfolgend werden Ausführungsformen einer porösen Wabenwärmespeicherstruktur der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Zusätzlich ist die poröse Wabenwärmespeicherstruktur der vorliegenden Erfindung nicht auf die folgenden Ausführungsformen beschränkt und verschiedene Gestaltungsänderungen, Abwandlungen, Verbesserungen oder dergleichen können vorgenommen werden, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
  • Wärmespeichersystem
  • Wie es in 1 und 2 schematisch gezeigt ist, kann eine poröse Wabenwärmespeicherstruktur 1 (im Folgenden als „Wärmespeicherstruktur 1“ bezeichnet) einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung als Abschnitt eines Wärmespeichersystems 2 verwendet werden.
  • Wie es in 1 und 2 gezeigt, ist das Wärmespeichersystem 2 so ausgebildet, dass es hauptsächlich umfasst: einen Flüssigkeitsspeichertank 3, der eine Flüssigkeit 7, die als Reaktionsmedium dient, vorübergehend speichert, und einen Wärmespeicherkörper 4, der die Wärmespeicherstruktur 1 umfasst, die die Wärmespeicherung und Wärmeabgabe durchführt, einen Flüssigkeitseinspritzungsmechanismusabschnitt 5, der die Flüssigkeit 7 in den Wärmespeicherkörper 4 einspritzt, und einen Flüssigkeitsrückgewinnungsmechanismusabschnitt 6, der die Flüssigkeit 7 zurückgewinnt, um die Flüssigkeit 7 aus dem Wärmespeicherkörper 4 wiederzuverwenden. Hier entspricht die Flüssigkeit 7 dem Reaktionsmedium in der vorliegenden Erfindung.
  • Unter Verwendung des Wärmespeichersystems 2 mit der oben beschriebenen Konfiguration ist es möglich, einen Wärmespeicherprozess (siehe 1) zur Rückgewinnung von von außen aufgebrachter Wärme HT durch eine chemische Reaktion (Wärmespeicherreaktion und Wärmeabgabereaktion) der Wärmespeicherstruktur 1 der vorliegenden Ausführungsform, die einen Abschnitt des Wärmespeicherkörpers 4 bildet, durchzuführen, um die Wärme HT vorübergehend zu speichern, und einen Wärmeabgabeprozess (siehe 2) zum Abgeben der in der Wärmespeicherstruktur 1 gespeicherten Wärme HT nach außen zu einem geeigneten Zeitpunkt durch Kontakt zwischen der Wärme T und der Flüssigkeit 7 durchzuführen.
  • Hierbei kann das Wärmespeichersystem 2 den Wärmespeicherprozess und den Wärmeabgabeprozess auf reversible Weise durchführen. Das heißt, es ist möglich, die Wärmespeicherung und die Wärmeabgabe unter Verwendung der Wärmespeicherstruktur 1 wiederholt durchzuführen. Hierbei wird, wie oben beschrieben, in der Wärmespeicherstruktur 1 der vorliegenden Ausführungsform ein sogenanntes „chemisches Wärmespeichermaterial“ verwendet, das durch Kontakt mit der Flüssigkeit 7 eine chemische Reaktion erzeugt und die Wärmespeicherung und die Wärmeabgabe durchführen kann. Sofern es nicht anders angegeben ist, werden nachstehend Beschreibungen insbesondere unter der Annahme des „chemischen Wärmespeichermaterials“ vorgenommen.
  • Außerdem wird jede Konfiguration des Wärmespeichersystems 2, eine Wirkung davon oder dergleichen nachstehend im Einzelnen beschrieben. Der Flüssigkeitsspeichertank 3 weist eine Tankstruktur oder Badstruktur auf, die einen Flüssigkeitsspeicherraum 8 aufweist, der in der Lage ist, die Flüssigkeit 7 zum Erzeugen der chemischen Reaktion zwischen der den Wärmespeicherkörper 4 bildenden Wärmespeicherstruktur 1 (die Einzelheiten werden beschrieben später) und der Flüssigkeit 7 innerhalb der Struktur vorübergehend zu speichern.
  • Solange die Flüssigkeit 7, die in dem Flüssigkeitsspeicherraum 8 gespeichert werden kann, die Wärmeabgabereaktion oder dergleichen durch den Kontakt zwischen der Flüssigkeit 7 und der Wärmespeicherstruktur 1 erzeugt, kann beispielsweise bekanntes „Wasser“ als Flüssigkeit 7 verwendet werden. Das Wasser wird als Flüssigkeit 7 verwendet und somit werden Vorteile wie die Verfügbarkeit oder eine leichte Handhabung der Flüssigkeit 7 in dem Wärmespeichersystem 2 erzielt. Wenn das Wärmespeichersystem 2 aufgebaut wird, ist zudem keine spezielle Ausrüstung erforderlich, und es ist möglich, leicht mit dem Fall eines Lecks oder dergleichen umzugehen, und somit können die Ausrüstungskosten und die Betriebskosten verringert werden.
  • In einem Fall, in dem Wasser als Flüssigkeit 7 verwendet wird, ist die Art des Wassers nicht besonders eingeschränkt. Beispielsweise kann destilliertes Wasser, ionenausgetauschtes Wasser oder dergleichen zusätzlich zu normalem Wasser (Leitungswasser) und Brunnenwasser verwendet werden. Wie es oben beschrieben ist, wird in dem Wärmespeichersystem 2 die Flüssigkeit 7 zurückgewonnen und wiederverwendet. Daher ist es beispielsweise besonders bevorzugt, ionenausgetauschtes Wasser oder dergleichen zu verwenden, das über einen langen Zeitraum verwendet werden kann, da Komponenten wie organische Substanzen im Voraus entfernt werden.
  • Dementsprechend wird die Möglichkeit des Auftretens von organischen Substanzen oder dergleichen in dem Flüssigkeitsspeichertank 3 und in dem Wärmespeicherkörper 4 unterdrückt und ein Vorgang des Ersetzens der Flüssigkeit 7 ist über einen langen Zeitraum nicht notwendig. Darüber hinaus ist ein Material, das den Flüssigkeitsspeichertank 3 bildet, nicht besonders eingeschränkt. Beispielsweise kann ein bekanntes Material, d. h. ein Metallmaterial, ein Harzmaterial oder eine Kombination dieser Materialien verwendet werden, das einen bestimmten Grad an Festigkeit aufweist, um unter normalen Gebrauchsbedingungen nicht beschädigt zu werden und durch das die gespeicherte Flüssigkeit 7 nicht nach außen austritt.
  • Unterdessen ist der Wärmespeicherkörper 4 so ausgebildet, dass er hauptsächlich die Wärmespeicherstruktur 1 (Einzelheiten werden später beschrieben) der vorliegenden Ausführungsform enthält, die in der Lage ist, die Wärmespeicherung und die Wärmeabgabe durch die chemische Reaktion zwischen der Flüssigkeit 7 und der Wärmespeicherstruktur 1 durchzuführen, und einen annähernd hohlen Reaktionsbehälter 10, der einen Speicherraum 9 innerhalb des Reaktionsbehälters 10 aufweist und die Wärmespeicherstruktur 1 einschließen kann, umfasst. Hierbei kann beispielsweise der Reaktionsbehälter 10 hauptsächlich unter Verwendung eines bekannten Metallmaterials mit verbesserter Wärmeleitfähigkeit wie Edelstahl oder Stahl ausgebildet sein. Da die Flüssigkeit 7 in den Speicherraum 9 eingespritzt wird und ein Umfang der Wärmespeicherstruktur 1 mit der Flüssigkeit 7 gefüllt werden muss, weist der Reaktionsbehälter 10 ferner eine flüssigkeitsdichte Struktur auf, in der die Flüssigkeit 7 nicht leckt.
  • Zudem kann in dem Wärmespeicherprozess durch die Wärmespeicherstruktur 1 ein Gas 11 wie beispielsweise Wasserdampf in dem Speicherraum 9 erzeugt werden. Infolgedessen nimmt ein Druck in dem Speicherraum 9 zu, eine Behälterwand (nicht gezeigt) des Reaktionsbehälters 10 wird stark aus dem internen Speicherraum 9 nach außen gedrückt und somit wirkt eine Kraft, um den Reaktionsbehälter 10 auszudehnen. Um auch dann zu verhindern, dass sich der Reaktionsbehälter 10 ausdehnt, wenn die Druckzunahme in dem Speicherraum 9 auftritt, ist es daher bevorzugt, einen Reaktionsbehälter 10 mit Druckbeständigkeit und Mantelbeständigkeit ohne Verformung der Behälterwand zu verwenden.
  • Unterdessen steht der Flüssigkeitseinspritzungsmechanismusabschnitt 5 mit dem Flüssigkeitsspeichertank 3 und dem Reaktionsbehälter 10 des oben beschriebenen Wärmespeicherkörpers 4 in Verbindung und ist so ausgebildet, dass er hauptsächlich ein rohrförmiges Flüssigkeitsfließrohr 12 zum Liefern der Flüssigkeit 7 und einen Mechanismus (Einspritzer) zum Zuführen von Flüssigkeit 7 aus dem Flüssigkeitsspeichertank 3 in den Speicherraum 9 durch das Flüssigkeitsfließrohr 12 umfasst.
  • Darüber hinaus wird in dem Wärmespeichersystem 2, das die Wärmespeicherstruktur 1 der vorliegenden Ausführungsform verwendet, als Konfiguration des Einspritzers eine Konfiguration in Bezug auf ein Einspritzventil 13 verwendet, das in der Mitte einer Rohrleitung des Flüssigkeitsfließrohrs 12 bereitgestellt ist und einen Einspritzzeitpunkt, eine Einspritzmenge oder dergleichen der Flüssigkeit 7 beliebig steuern kann. Durch Öffnen des Einspritzventils 13 kann die Flüssigkeit 7 aus dem Flüssigkeitsspeichertank 3 in den Speicherraum 9 eingespritzt (geliefert) werden.
  • In dem in 1 gezeigten Wärmespeichersystem 2 oder dergleichen sind das Einspritzventil 13 und der Wärmespeicherkörper 4 an einer Position unterhalb eines Flüssigkeitspegels der in dem Flüssigkeitsspeichertank 3 gespeicherten Flüssigkeit 7 gezeigt Durch Ausführen eines Öffnungsvorgangs des Einspritzventils 13 fließt die Flüssigkeit 7 in dem Flüssigkeitsspeichertank 3 gemäß der Schwerkraft nach unten. Dadurch wird die Flüssigkeit 7 in den Speicherraum 9 des Reaktionsbehälters 10 eingespritzt.
  • Neben dem Einspritzen der Flüssigkeit 7 mittels der Schwerkraft, wie es oben beschrieben ist, kann ein Einspritzer vorgesehen sein, um die Diffusion der Wärmespeicherstruktur 1 weiter zu verbessern. Zum Beispiel können gemäß einer Zeitvorgabe des Öffnungsvorgangs des Einspritzventils 13 können Zwangseinspritzmittel zum zwangsweisen Einspritzen der Flüssigkeit 7 aus dem Flüssigkeitsspeichertank 3 unter Verwendung von Druckluft oder dergleichen bereitgestellt sein. Infolgedessen kann eine Zufuhrmenge der Flüssigkeit 7 pro Zeiteinheit zunehmen und der Speicherraum 9 kann in kurzer Zeit mit Flüssigkeit 7 gefüllt werden. Daher können die Wärmespeicherstruktur 1 und die Flüssigkeit 7 schnell miteinander in Kontakt kommen und die Diffusion und die Ansprechempfindlichkeit können verbessert werden.
  • Durch Verwendung des Wärmespeichersystems 2 kann die Wärmeabgabe durch den Wärmespeicherkörper 4 unmittelbar nach einem Start des Betriebs des Wärmespeichersystems 2 durchgeführt werden und es ist im Vergleich zum Stand der Technik möglich, eine Zeit bis zum Erreichen einer Temperatur (Katalysatoraktivierungstemperatur), bei der ein Katalysator aktiviert wird, weiter zu verkürzen. In diesem Fall kann beispielsweise ein Öffnungs-/Schließvorgang des Einspritzventils 13 auch unter Verwendung eines bekannten elektromagnetischen Ventils oder dergleichen elektromagnetisch gesteuert werden. Somit ist es möglich, die Zeitvorgabe der Steuerung des Wärmespeichersystems 2 genau zu steuern. Zusätzlich ist der Flüssigkeitseinspritzungsmechanismusabschnitt 5 nicht auf die oben beschriebene Konfiguration beschränkt.
  • Unterdessen ist der Flüssigkeitsrückgewinnungsmechanismusabschnitt 6 so ausgebildet, dass er hauptsächlich umfasst: ein rohrförmiges Auslassrohr 14, das mit dem Speicherraum 9 des Reaktionsbehälters 10 in Verbindung steht, und einen Kühlrückgewinnungsabschnitt 15, der das Gas 11 (beispielsweise Wasserdampf oder dergleichen), das durch den Kontakt zwischen der Flüssigkeit 7 und der Wärmespeicherstruktur 1 erzeugt wird, durch das Auslassrohr 14 aus dem Speicherraum 9 abgibt und das Gas 11 kühlt, um das Gas 11 als Flüssigkeit 7 zurückzugewinnen.
  • Obwohl dies in 1 und 2 nicht gezeigt ist, können zusätzlich beispielsweise Zwangsentladungsmittel wie etwa eine Saugpumpe (Auslasspumpe) bereitgestellt sein, um das Gas 11 zwangsweise aus dem Speicherraum 9 abzulassen. Hierbei wird in dem Wärmespeichersystem 2 von 1 und 2 ein Abschnitt des Auslassrohrs 14, der mit dem Reaktionsbehälter 10 verbunden ist, mit einem Teil des Flüssigkeitsfließrohrs 12 des oben beschriebenen Flüssigkeitseinspritzungsmechanismusabschnitts geteilt und das Auslassrohr 14 zweigt von der Mitte ab und ist mit dem Kühlrückgewinnungsabschnitt 15 verbunden.
  • Das aus dem Speicherraum 9 abgelassene Gas 11 wird dem mit einem Ende des Auslassrohrs 14 verbundenen Kühlrückgewinnungsabschnitt 15 zugeführt und durch den Kühlrückgewinnungsabschnitt 15 gekühlt und somit wird ein Phasenübergang von dem Gas 11 zu der Flüssigkeit 7 durchgeführt. Hier ist der Kühlrückgewinnungsabschnitt 15 mit dem Flüssigkeitsspeichertank 3 verbunden und die Flüssigkeit 7 nach dem Phasenübergang wird wieder in dem Flüssigkeitsspeicherraum 8 des Flüssigkeitsspeichertanks 3 gespeichert.
  • Der Kühlrückgewinnungsabschnitt 15 hat die Funktion, das Hochtemperaturgas 11 zu kühlen und zu verflüssigen, und beispielsweise umfasst der Kühlrückgewinnungsabschnitt 15 wie in 1 und 2 gezeigt mehrere Wärmeabgabeplatten 15a und kann ein Luftkühlsystem zum Durchführen der Kühlung durch Vergrößern einer Kontaktfläche mit Außenluft oder ein Kältemittelsystem zum Durchführen der Kühlung durch Kontakt mit Wasser, anderen Kältemitteln oder dergleichen verwenden.
  • Auf diese Weise wird in dem Wärmespeichersystem 2 die Wärme HAT von außen zugeführt und die Wärme HT kann in der Wärmespeicherstruktur 1 gespeichert werden, die in dem Reaktionsbehälter 10 untergebracht ist (Wärmespeicherprozess: vgl. 1). Zudem wird die Flüssigkeit 7 aus dem Flüssigkeitsspeichertank 3 eingespritzt und somit kann die Wärme HT durch den Kontakt zwischen der Wärmespeicherstruktur 1, die die Wärme HT speichert, und der Flüssigkeit 7 abgegeben oder abgeführt werden (Wärmeabgabeprozess: vgl. 2). Das Wärmespeichersystem 2 kann den Wärmespeicherprozess und den Wärmeabgabeprozess wiederholt durchführen.
  • Wenn die Prozesse wiederholt werden, wird zudem die aus dem Flüssigkeitsspeichertank 3 in den Wärmespeicherkörper 4 eingespritzte Flüssigkeit 7 in dem Wärmeabgabeprozess verbraucht und das aus dem Reaktionsbehälter 10 zu dem Zeitpunkt des Wärmespeicherprozesses abgegebene Gas 11 geht in einem Phasenübergang zu der Flüssigkeit 7 über, um zurückgewonnen zu werden. Das heißt, die Flüssigkeit 7 zirkuliert durch das Wärmespeichersystem 2 und kann wiederverwendet werden.
  • Hier wird in dem Wärmespeichersystem 2 von 1 und 2 das Beispiel beschrieben, in dem Calciumoxid (CaO) als das Wärmespeichermaterial verwendet wird und Wasser (H2O) als das Reaktionsmedium verwendet wird. In dem Wärmespeicherprozess liegt das Wärmespeichermaterial in Form von Calciumhydroxid (Ca(OH)2) vor und in einem Schritt, in dem eine Umgebungstemperatur größer oder gleich einer Temperatur ist, bei der die Wärmespeicherung durchgeführt werden kann, wird das Calciumhydroxid (Ca(OH)2) durch eine endotherme Reaktion (Dehydratisierungsreaktion) in Calciumoxid (CaO) umgewandelt (siehe chemische Formel in 1). In diesem Zustand kommen das Calciumoxid (CaO) und das Wasser (H2O) in Kontakt miteinander, es wird eine Wärmeerzeugungsreaktion (Hydratisierungsreaktion) erzeugt und die Wärme HT wird abgegeben (siehe chemische Formel in ).
  • In diesem Fall kann das Calciumoxid (CaO) auch dann in diesem Zustand gehalten werden, wenn eine Temperatur abnimmt, es sei denn, das Calciumoxid (CaO) kommt nicht mit dem Wasser in Kontakt. Daher muss der Reaktionsbehälter 10 oder dergleichen keine bestimmte wärmeisolierende Struktur aufweisen. Darüber hinaus kann der Typ des verwendeten Wärmespeichermaterials nicht ein einzelner Typ sein und es können mehrere Wärmespeichermaterialien gemischt verwendet werden.
  • Wärmespeicherstruktur
  • Als Nächstes werden Einzelheiten einer Konfiguration der „Wärmespeicherstruktur 1“ der vorliegenden Ausführungsform beschrieben, die für das Wärmespeichersystem 2 übernommen werden kann. Wie es in 3 und 4 gezeigt ist, ist die Wärmespeicherstruktur 1 der vorliegenden Ausführungsform so ausgebildet, dass sie hauptsächlich umfasst: eine keramische Wabenstruktur 20, die poröse Trennwände 23 aufweist, die mehrere Zellen 22 definieren und bilden, die als sich von einer Stirnfläche 21a zu der anderen Stirnfläche 21b erstreckender Raum ausgebildet sind und die Flüssigkeit 7 (entsprechend dem Reaktionsmedium) in die Zellen fließen lassen, und Wärmespeicherbereiche 25, die durch Füllen eines Wärmespeichermaterials, das zur Wärmespeicherung und die Wärmeabgabe durch eine reversible chemische Reaktion mit der Flüssigkeit 7 fähig ist, in mindestens einen Abschnitt jeder Zelle 22 ausgebildet sind.
  • Eine Erscheinungsform der Wabenstruktur 20 ist nicht besonders eingeschränkt und weist beispielsweise eine annähernd prismatische Säulenstruktur, wie sie in 3 gezeigt ist, oder eine annähernd runde säulenförmige Struktur oder dergleichen auf. Die Wabenstruktur 20 kann entsprechend der Form des Speicherraums 9 des Reaktionsbehälters 10 des oben beschriebenen Wärmespeicherkörpers 4 beliebig ausgestaltet sein. Außerdem ist eine Zellenform als Fließraum zwischen der einen Stirnfläche 21a und der anderen Stirnfläche 21b, d. h. eine Form eines offenen Endes der Zelle 22, nicht besonders eingeschränkt und kann ein Kreis, eine Ellipse, ein Dreieck, ein Quadrat und andere Polygone sein.
  • Die Wabenstruktur 20 kann aus einem im Stand der Technik bekannten Keramikmaterial gebildet sein, das eine hervorragende Wärmebeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit oder dergleichen aufweist. Einzelheiten der keramischen Wabenstruktur 20 werden später beschrieben. Zudem ist eine Zelldichte oder dergleichen der Wabenstruktur 20 nicht besonders beschränkt. Beispielsweise liegt die Zelldichte jedoch vorzugsweise in einem Bereich von 100 cpsi bis 900 cpsi (Zellen pro Quadratzoll), mit anderen Worten in einem Bereich von 15,5 Zellen/cm2 bis 140 Zellen/cm2.
  • Wenn der Wert der Zelldichte zu niedrig ist, kann die Festigkeit der Wabenstruktur 20 selbst unzureichend sein und die Haltbarkeit bei Verwendung als Wärmespeicherstruktur 1 kann beeinträchtigt sein. Darüber hinaus steigt die Wahrscheinlichkeit, dass die wirksame GSA (geometrische Oberfläche) nicht ausreichend ist. Wenn die Zelldichte zu hoch ist, kann eine Verdichtung der Trennwand 23 oder dergleichen auftreten und es besteht die Möglichkeit, dass ein Druckverlust dann, wenn die Flüssigkeit 7 fließt, zunimmt. Daher ist es besonders bevorzugt, die Zelldichte auf den oben beschriebenen Bereich einzustellen.
  • Zudem ist in der Wärmespeicherstruktur 1 ein Flächenanteil (im Folgenden einfach als „Wärmespeicherabschnittsflächenanteil“ bezeichnet), der von dem Wärmespeicherabschnitt 25 in Bezug auf eine Querschnittsfläche des Wabenquerschnitts 26 eingenommen wird, der ein Schnittquerschnitt entlang einer Richtung (entsprechend einer Aufwärts-Abwärts-Richtung auf einer Papieroberfläche in 4 oder 6) senkrecht zu einer Achsenrichtung (Rechts-Links-Richtung auf der Papieroberfläche in 4 oder 6) der Wabenstruktur 20 ist, auf einen Bereich von 60 % bis 90 % eingestellt.
  • 7 ist eine teilweise vergrößerte Schnittansicht eines Wabenquerschnitts 26 einer Wärmespeicherstruktur 1a, in der die Wärmespeicherabschnitte 25 in allen Zellen 22 in dem Wabenquerschnitt 26 bereitgestellt sind. In diesem Fall sind die Wärmespeicherabschnitte 25 in allen Zellen 22 bereitgestellt und somit ist die Zellfüllrate = 100 %.
  • Der Wärmespeicherabschnitts-Flächenanteil ist ein Anteil, der von der Wärmespeicherabschnitts-Gesamtfläche eingenommen wird, die durch Addieren aller Öffnungsflächen der mit den Wärmespeicherabschnitten 25 versehenen Zellen 22 in der Querschnittsfläche (der Querschnittsfläche des Wabenquerschnitts) des Wabenquerschnitts 26 erhalten wird, und kann durch „Wärmespeicherabschnittsflächenanteil (%) = Wärmespeicherabschnitts-Gesamtfläche/Querschnittsfläche des Wabenquerschnitts × 100“ berechnet werden.
  • Eine Zunahme des Werts des Wärmespeicherabschnitts-Flächenanteil gibt an, dass eine Menge an Wärmespeichermaterial 24, die pro Volumeneinheit der Wärmespeicherstruktur 1 verwendet wird, groß ist. Die Wärmespeicherstruktur 1 der vorliegenden Ausführungsform ist so eingestellt, dass der betreffende Wärmespeicherabschnitts-Flächenanteil mindestens 60 % oder mehr beträgt, und somit werden im Vergleich zu der Wärmespeicherstruktur des Standes der Technik viele Wärmespeichermaterialien 24 verwendet. Infolgedessen ist es möglich, die Wärmeabsorptions-/Wärmeerzeugungsmenge pro Volumen der Wärmespeicherstruktur zu erhöhen.
  • In einem Fall, in dem das Wärmespeicherabschnitts-Flächenanteil weniger als 60 % beträgt, ist die Menge an Wärmespeichermaterial 24, die pro Volumeneinheit verwendet wird, gering, und somit können Wirkungen wie eine ausreichende Wärmespeicherung nicht erzielt werden. Wenn der Wärmespeicherabschnitts-Flächenanteil unterdessen 90 % überschreitet, nimmt die von dem Wärmespeicherbereich 25 eingenommene Fläche zu, und somit wird eine Trennwanddicke der Trennwand 23, die die Zellen 22 der Wabenstruktur 20 definiert und bildet, dünner oder die Anzahl der Trennwände 23 nimmt ab. Infolgedessen treten die vielen folgenden Probleme auf. Die Festigkeit der Wabenstruktur 20 nimmt ab, die Haltbarkeit der Wärmespeicherstruktur 1 nimmt ab und die Wärmespeicherstruktur 1 wird leicht durch Stöße, die zum Zeitpunkt der Nutzung von außen oder dergleichen ausgeübt werden, beschädigt. Außerdem können Durchgänge für Reaktanten nicht ausreichend gesichert werden und die Reaktionsgeschwindigkeit nimmt ab. Dementsprechend wird der Wärmespeicherabschnitts-Flächenanteil, der von den Wärmespeicherbereichen 25 in dem Wabenquerschnitt 26 eingenommen wird, auf den oben beschriebenen Bereich eingestellt.
  • Zudem umfasst die Wärmespeicherstruktur 1 der vorliegenden Ausführungsform mehrere Verschlussabschnitte 27, die die eine Stirnseite 21a und die andere Stirnseite 21b der Zellen 22 mit den Verschlussmaterialien verschließen, um die Wärmespeichermaterialien 24 in den Zellen 22 einzuschließen (siehe 3 und 4). Dementsprechend fließt der Wärmespeicherabschnitt 25, der durch das Wärmespeichermaterial 24 gebildet wird, das jede Zelle 22 füllt, nicht aus der Zelle 22 heraus und somit kann ein eingeschlossener Zustand des Wärmespeicherabschnitts 25 aufrechterhalten werden.
  • Darüber hinaus ist eine Füllrate (oder Einschlussvolumenrate) des Wärmespeichermaterials 24 in Bezug auf die Zelle 22 nicht besonders beschränkt. Die Füllrate kann jedoch auf weniger als 100 %, bevorzugter auf 70 % bis 90 %, in Bezug auf den Raum der Zelle 22 eingestellt werden. Hierbei ist die Füllrate (Einschlussvolumenrate) ein Anteil des Volumens des Wärmespeichermaterials 24 (Wärmespeicherabschnitts 25), das das Volumen des Raums der Zelle 22 zwischen dem Paar von Verschlussabschnitten 27 einnimmt. Der Wärmespeicherabschnitt 25 wird aufgrund der durch den Wärmeabgabeprozess erzeugten Wärme ausgedehnt und daher besteht die Sorge, dass der Verschlussabschnitt 27 aus der Zelle 22 herausgedrückt werden kann oder ein Teil des Wärmespeicherabschnitts 25 aus der Zelle 22 austreten kann. Dementsprechend wird die Füllrate auf den oben beschriebenen Bereich eingestellt.
  • Der Verschlussabschnitt 27 kann in der Zelle 22 der Wabenstruktur 20 bereitgestellt werden, indem ein bekanntes Verfahren des Stands der Technik angewendet wird. Beispielsweise wird ein Film mit jeweils einer Stirnfläche 21a und der anderen Stirnfläche 21b der Wabenstruktur 20 verbunden und eine Position, die der Zelle 22 entspricht, in der der Verschlussabschnitt 27 bereitgestellt wird, wird mit einem Laser bestrahlt und somit wird ein perforierter Abschnitt in dem Film bereitgestellt. Dementsprechend wird ein Maskenfilm zum Ausbilden des Verschlussabschnitts 27 erhalten.
  • Danach wird ein suspensionsartiges Verschlussmaterial (nicht gezeigt), das ein Rohmaterial des Verschlussabschnitts 27 ist, auf dem Maskenfilm platziert und eine Rakel wird mehrmals zusammengedrückt, um die Zelle 22 an einer Position gegenüber dem perforierten Abschnitt mit dem Verschlussmaterial zu füllen. In diesem Fall enthält das suspensionsartige Verschlussmaterial einen Porenbildner wie Stärke, ein Harz, Kohlenstoff und dergleichen, der zum Zeitpunkt des Backens durch Oxidation entfernt wird. Danach wird der Verschlussabschnitt 27 mit einer vorbestimmten Stopftiefe von einer Stirnfläche 21a oder dergleichen durch Prozesse wie Trocknen gebildet. Hierbei kann das Verschlussmaterial wie oben beschrieben ähnlich wie die Wabenstruktur 20 ein Keramikmaterial als Hauptkomponente verwenden.
  • Wie es oben beschrieben ist, wird, nachdem die Verschlussabschnitte 27 auf der Seite der einen Stirnfläche 21a ausgebildet wurden, die Wabenstruktur 20 so platziert, dass die eine Seite der Stirnfläche 21a nach unten zeigt,. Zudem wird auf die gleiche Weise wie oben beschrieben ein Film mit der anderen Stirnfläche 21b verbunden und an einer Position gegenüber der Zelle 22, in der der Wärmespeicherabschnitt 25 und der Verschlussabschnitt 27 bereitgestellt sind, mit einem Laser bestrahlt und somit wird ein perforierter Abschnitt gebildet. Dementsprechend wird der Maskenfilm fertiggestellt. Danach wird das Wärmespeichermaterial 24, das hauptsächlich in Pulverform hergestellt ist, aus dem perforierten Abschnitt in das Innere der Zelle 22 eingefüllt, um das Innere zu füllen. Eine Füllmenge des Wärmespeichermaterials 24 wird so angepasst, dass die oben beschriebene Füllrate erhalten wird.
  • Danach wird ähnlich wie an der Seite der einen Stirnfläche 21a ein suspensionsartiges Verschlussmaterial auf der Maskenfolie platziert, die Rakel wird zusammengedrückt, um die Zelle 22 an einer Position gegenüber dem perforierten Abschnitt mit dem Verschlussmaterial zu füllen, und somit wird der Verschlussabschnitt 27 gebildet. Dementsprechend kann die Wärmespeicherstruktur 1 der vorliegenden Ausführungsform erhalten werden, bei der der mit dem Wärmespeichermaterial 24 gefüllte Wärmespeicherabschnitt 25 für mindestens einen Teil der Zellen 22 der Wabenstruktur 20 ausgebildet ist.
  • Hier wird eine Porosität des Verschlussabschnitts 27, die durch Verschließen einer Stirnfläche 21a und der anderen Stirnfläche 21b der Zelle 22 erhalten wird, auf 48 % oder mehr eingestellt. Dementsprechend kann durch Einstellen der Porosität des Verschlussabschnitts 27 auf 48 % oder mehr die als Reaktionsmedium dienende Flüssigkeit 7 in den Verschlussabschnitt 27 fließen. Infolgedessen kann ein Teil der Flüssigkeit 7, der den Verschlussabschnitt 27 passiert hat, den Wärmespeicherabschnitt 25 erreichen. Dementsprechend ist es möglich, die Diffusion der Flüssigkeit 7 weiter zu erhöhen.
  • Wie es oben beschrieben ist, ist die Trennwand 23 der Wabenstruktur 20, die die Wärmespeicherstruktur 1 bildet, ebenfalls porös. Daher kann ein Teil der Flüssigkeit 7, die von dem Flüssigkeitsspeichertank 3 durch den Flüssigkeitseinspritzungsmechanismusabschnitt 5 in den Speicherraum 9 des Reaktionsbehälters 10 eingespritzt wird, den Wärmespeicherabschnitt 25 erreichen, während sie das Innere der porösen Trennwand 23 der Wabenstruktur 20 fließt. Einzelheiten der Porosität oder dergleichen der Wabenstruktur 20 werden später beschrieben.
  • Somit ist die Wärmespeicherstruktur 1 der vorliegenden Ausführungsform hinsichtlich der Diffusion der Flüssigkeit 7 im Vergleich zu einer Wärmespeicherstruktur (einem Wärmespeicherelement) des Stands der Technik, die keine Wabenform aufweist, besonders hervorragend. Daher ist die Ansprechempfindlichkeit (Wärmespeicher-/Wärmeabgabegeschwindigkeit) in dem Wärmespeicherprozess und im Wärmeabgabeprozess hervorragend. Da es keine Verzerrung im Kontakt zwischen jedem Abschnitt der Wärmespeicherstruktur 1 und der Flüssigkeit 7 gibt, besteht darüber hinaus keine Möglichkeit, dass eine Temperatur eines Abschnitts der Wärmespeicherstruktur 1 lokal hoch ist. Daher tritt keine Sättigung der lokalen Wärme HT auf und eine gute Übertragung der Wärme HT kann durchgeführt werden.
  • Wie es oben beschrieben ist, ist die Wabenstruktur 20, die die Wärmespeicherstruktur 1 bildet, aus einem Keramikmaterial gebildet und die Trennwand 23, die die mehreren Zellen 22 definiert und bildet, ist aus einem porösen Trennwandmaterial mit mehreren Poren gebildet. Daher kann wie oben beschrieben die als Reaktionsmedium dienende Flüssigkeit 7 leicht durch das Innere der Trennwand 23 gelangen. Daher kann die Flüssigkeit 7 leicht mit dem Wärmespeicherabschnitt 25 (Wärmespeichermaterial 24) in Kontakt kommen, der in der Nähe der Mitte der Zelle 22 der Wabenstruktur 20 (d. h. an einer Stelle, die so positioniert ist, dass sie von der Stirnfläche 21a und der anderen Stirnfläche 21b jeweils getrennt ist), positioniert ist.
  • Hierbei kann die Porosität der Trennwand 23 der Wabenstruktur 20 auf einen Bereich von 35 % bis 80 % eingestellt werden. Dementsprechend kann der Fluss (oder die Diffusion) innerhalb der Trennwand 23 der Flüssigkeit 7 verbessert werden. Das heißt, die Trennwand 23 hat eine Porosität von 35 % oder mehr und somit kann das Eindringen und Infiltrieren der Flüssigkeit 7 in das Innere der Trennwand 23 leicht erfolgen. Dementsprechend wird der Kontakt zwischen der Flüssigkeit 7 und dem Wärmespeichermaterial 24 oder dergleichen verbessert. In einem Fall, in dem die Porosität 80 % übersteigt, kann die Festigkeit der Trennwand 23 verringert sein. Infolgedessen kann die Festigkeit der gesamten Wabenstruktur 20 oder der gesamten Wärmespeicherstruktur 1 verringert sein und kann gegenüber einem äußeren Stoß oder dergleichen extrem anfällig sein. Daher wird ein oberer Grenzwert der Porosität auf 80 % festgelegt, um eine ausreichende Festigkeit für den praktischen Gebrauch bereitzustellen, die den äußeren Einflüssen oder dergleichen widerstehen kann, und gleichzeitig eine ausreichende Porosität sicherzustellen. Zudem können die Porosität der Trennwand 23 und die Porosität des oben beschriebenen Verschlussabschnitts 27 durch ein bekanntes Verfahren (beispielsweise ein Quecksilbereindringverfahren) des Stands der Technik gemessen werden.
  • Außerdem kann ein Wert der Wärmeleitfähigkeit der Trennwand 23 (Wabenstruktur 20) 4 W/mK oder mehr betragen und ist insbesondere bevorzugt auf 10 W/mK oder mehr eingestellt. Dementsprechend ist dann, wenn der Wärmespeicherabschnitt 25 die Wärmespeicherung und die Wärmeabgabe durchführt, die Wärmeleitfähigkeit der Trennwand 23, die um den Wärmespeicherabschnitt 25 herum positioniert ist, gut und somit kann die Wärme HT schnell verschoben werden. Infolgedessen ist es beispielsweise möglich, die Temperatur des Katalysators zum Reinigen des Abgases unter Verwendung des oben beschriebenen Wärmespeichersystems 2 schnell auf die Katalysatoraktivierungstemperatur zu erhöhen, und auch dann, wenn die Wärme HT von außen zugeführt wird, ist es möglich, die Wärme HT mit verbessertem Wirkungsgrad zurückzugewinnen und zu speichern. Das heißt, der Wärmeverlust kann bei den Prozessen der Wärmespeicherung und der Wärmeabgabe verringert werden.
  • Als Material, das die Wabenstruktur 20 bildet, kann beispielsweise ein Keramikmaterial auf Si/SiC-Basis, das Silicium (Si), Siliciumcarbid (SiC) oder dergleichen als Hauptkomponente enthält, oder ein Keramikmaterial auf Cordierit-Basis, das Cordierit als Hauptkomponente enthält, als Aggregat verwendet werden. Ein Keramikmaterial, das anderes metallgebundenes SiC oder Siliciumnitrid (Si3N4) und Metallverbund-Siliciumnitrid als Hauptkomponente enthält, kann verwendet werden. Zusätzlich können als metallgebundenes SiC oder dergleichen metallimprägniertes SiC, Si-gebundenes SiC, mit Metall-Si und anderen Metallen gebundenes SiC oder dergleichen als Beispiele genannt werden. Als andere Metalle können Aluminium (AI), Nickel (Ni), Kupfer (Cu), Silber (Ag), Beryllium (Be), Magnesium (Mg), Titan (Ti) oder dergleichen verwendet werden.
  • Ferner kann als Verschlussmaterial zum Ausbilden des oben beschriebenen Verschlussabschnitts 27 ein Material mit dem oben beschriebenen Keramikmaterial auf Si/SiC-Basis oder dergleichen als Hauptkomponente verwendet werden. Die „Hauptkomponente“ ist eine Hauptkomponente, die die Wabenstruktur 20 oder den Verschlussabschnitt 27 bildet. Beispielsweise kann die Hauptkomponente als Komponente, die 50 Massen-% oder mehr Silicium und Siliciumcarbid (oder Cordierit) in Bezug auf das gesamte Material enthält, oder als Komponente, deren Komponentenanteil am höchsten ist, definiert werden.
  • Zudem kann ein stoßabsorbierendes Material, ein Abstandshalter oder dergleichen (nicht gezeigt), der/das einen Unterbringungszustand der Wärmespeicherstruktur 1 stabilisiert und einen auf den Reaktionsbehälter 10 ausgeübten Stoß verringert oder absorbiert, zwischen der Wärmespeicherstruktur 1, die in dem Speicherraum 9 untergebracht ist, und einer Innenwandfläche (nicht gezeigt) des Reaktionsbehälters 10 bereitgestellt sein.
  • Unterdessen wird als das Wärmespeichermaterial 24, das den Wärmespeicherabschnitt 25 bildet, ein Material verwendet, das die chemische Reaktion durch den Kontakt mit der Flüssigkeit 7 erzeugen kann und die Wärmeabgabe (Wärmeerzeugungsreaktion) zum Abgeben der Wärme HT und die Wärmespeicherung (endotherme Reaktion) zum Aufnehmen der Wärme HT durchführen kann. Darüber hinaus kann ein Material verwendet werden, das neben der chemischen Reaktion auch die Wärmeabgabe und Wärmespeicherung durch physikalische Adsorption und Desorption durchführen kann.
  • Beispielsweise kann als das Wärmespeichermaterial, das das Wärmespeichermaterial 24 bildet, ein Erdalkalimetalloxid wie Bariumoxid (BaO), Magnesiumoxid (MgO), Calciumoxid (CaO) und Strontiumoxid (SrO), ein Erdalkalimetallchlorid wie Calciumchlorid (CaCl2) oder ein aus diesen ausgewähltes Gemisch verwendet werden. Weiterhin wird das Wärmespeichermaterial 24 durch Mischen verschiedener Bindemittel mit dem Wärmespeichermaterial wie etwa dem Erdalkalimetalloxid oder dem Erdalkalimetallchlorid gebildet. In einem Fall, in dem das Wasser als die Flüssigkeit 7 und das Calciumoxid (CaO) als das Wärmespeichermaterial 24 ausgewählt sind, sind die chemischen Reaktionsformeln bei der Wärmespeicherung und der Wärmeabgabe in 1 und 2 gezeigt.
  • Anordnungsstandard des Wärmespeicherabschnitts
  • In der Wärmespeicherstruktur 1 der vorliegenden Ausführungsform ist ein Anordnungsstandard zum selektiven Bereitstellen der Wärmespeicherabschnitte 25 und der Verschlussabschnitte 27 zum Einschließen der Wärmespeicherabschnitte 25 unter den mehreren Zellen 22 nicht besonders beschränkt. Hier sind in der in 3 und 4 gezeigten Wärmespeicherstruktur 1 in einer Einheitsfläche R (die sich auf ein Inneres eines Rahmens bezieht, der durch Strichpunktlinien in 3 gezeigt ist), die 4 vertikale Zellen × 4 horizontal Zellen 22 enthält, die Wärmespeicherabschnitte 25 (Verschlussabschnitte 27) für 11 Zellen 22 bereitgestellt und die Wärmespeicherabschnitte 25 (Verschlussabschnitte 27) für 5 Zellen 22 nicht bereitgestellt. Durch Wiederholen dieses Anordnungsstandards wird die Wärmespeicherstruktur 1 der vorliegenden Ausführungsform gemäß 3 und 4 aufgebaut.
  • Der oben beschriebene Anordnungsstandard ist ein Beispiel und kann beliebig festgelegt werden. In einem Fall einer Wärmespeicherstruktur 1a mit einer anderen Konfiguration, die in den 5 bis 7 gezeigt ist, sind die Wärmespeicherabschnitte 25 (Verschlussabschnitte 27) für alle der mehreren Zellen 22 bereitgestellt, die in der Wabenstruktur 20 definiert und ausgebildet sind. Hierbei sind in der Wärmespeicherstruktur 1a von 5 bis 7 den gleichen Komponenten wie denen der oben beschriebenen Wärmespeicherstruktur 1 (siehe 3 und 4) die gleichen Bezugszeichen zugeordnet und auf deren detaillierte Beschreibung wird verzichtet. Durch Ausbilden der Wärmespeicherabschnitte 25 für alle Zellen 22 kann die Menge an Wärmespeichermaterial 24, die pro Volumeneinheit verwendet wird, größer als die der Wärmespeicherstruktur 1 sein. In diesem Fall beträgt die Zellfüllrate 100 %. Dementsprechend ist es möglich, die Wärmespeicherwirkung und den Wärmeabgabewirkung durch das Wärmespeichermaterial 24 und den Wärmespeicherabschnitt 25 zu erhöhen.
  • Unterdessen sind alle Zellen 22 der Wabenstruktur 20 mit den Wärmespeichermaterialien 24 gefüllt und durch die Wärmespeicherabschnitte 25 und die Verschlussabschnitte 27 blockiert und somit kann die Diffusion der Flüssigkeit 7 geringer sein als die der obigen -beschriebene Wärmespeicherstruktur 1, und dementsprechend nimmt auch die Ansprechempfindlichkeit ab. Daher kann in Abhängigkeit von einem Verwendungszustand oder dergleichen die Wärmespeicherstruktur 1 oder die Wärmespeicherstruktur 1a geeignet verwendet werden.
  • Wie es oben beschrieben ist, ist bei den Wärmespeicherstrukturen 1 und 1a der vorliegenden Ausführungsform die Diffusion der Flüssigkeit 7 hervorragend, da die Wärmespeicherabschnitte 25, die mit dem Wärmespeichermaterial 24 gefüllt sind, in mindestens einem Teil der Zellen 22 der Wabenstruktur 20 bereitgestellt ist, und es ist möglich, die Ansprechempfindlichkeit der Wärmespeicherung und der Wärmeabgabe zu verbessern. Durch Bereitstellen eines Verschlussabschnitts 27 mit einer hohen Porosität von 48 % oder mehr fließt die Flüssigkeit 7 leicht von der Seite der einen Stirnfläche 21a zu der Seite der anderen Stirnfläche 21b der Wabenstruktur 20 und es ist möglich, zu verhindern, dass das in der Zelle 22 eingeschlossene Wärmespeichermaterial 24 (der Wärmespeicherabschnitt 25) aus der Zelle 22 herausfließt.
  • Zusätzlich kann gemäß der Konfiguration, in der die Wärmespeicherabschnitte 25 für mindestens einen Teil der Zellen 22 nicht bereitgestellt sind, ein Fließweg, durch den die Flüssigkeit 7 fließt, zwischen der einen Stirnfläche 21a und der anderen Stirnfläche 21b sichergestellt werden und somit ist es möglich, eine Lieferzeit oder eine Einspritzzeit der Flüssigkeit 7 zu verkürzen. Die Wärmespeicherstruktur 1 mit einer ausgezeichneten Reaktionsansprechempfindlichkeit kann erhalten werden. Insbesondere kann durch Einstellen des Flächenanteils der Wärmespeicherabschnitte 25, die den Wabenquerschnitt 26 der Wärmespeicherstruktur 1 einnehmen, auf mindestens 60 % oder mehr die Wärmeerzeugungsmenge pro Volumeneinheit ausreichend hoch gemacht werden und somit ist es möglich, die Zeit bis zum Erreichen der Katalysatoraktivierungstemperatur zu verkürzen.
  • Kombination verschiedener Zellformen
  • Wie es oben beschrieben ist, ist die Wärmespeicherstruktur der vorliegenden Erfindung nicht auf die Konfiguration beschränkt, bei der die Zellenformen des Wabenquerschnitts einander gleich sind. Beispielsweise kann, wie es in 8 gezeigt ist, eine Wärmespeicherstruktur verwendet werden, die mindestens zwei oder mehr Typen von ersten Zellen 32a und zweiten Zellen 32b mit unterschiedlichen Zellenformen, unterschiedlichen Öffnungsflächen (Zellflächenanteil) von Zellen oder dergleichen enthält und in der die Zellen 32a und 32b gemäß einem vorbestimmten Anordnungsstandard angeordnet sind. Hier ist die Öffnungsfläche der Zelle eine Fläche eines offenen Endes jeder Zelle 32 in dem Wabenquerschnitt 36 (siehe 8). In diesem Fall kann der Wärmespeicherabschnitt 25 in den ersten Zellen 32a und/oder den zweiten Zellen 32b ausgebildet sein. Das heißt, der Wärmespeicherabschnitt 25 ist möglicherweise überhaupt nicht in den zweiten Zellen 32b ausgebildet.
  • Beispielsweise sind, wie es in 8 gezeigt ist, die Zellen 32 der Wabenstruktur 31 durch Kombinieren von ersten Zellen 32a vom fünfeckigen Basis-Typ, ersten Zellen 32a und rechteckigen zweiten Zellen 32b mit einer von den ersten Zellen 32a verschiedenen Zellenquerschnittsform ausgebildet und die beiden Typen von Zellen 32a und 32b können gemäß einem vorbestimmten Anordnungsstandard angeordnet sein. Hier ist 8 eine teilweise vergrößerte Schnittansicht, die einen Wabenquerschnitt 36 der Wärmespeicherstruktur 30a unter Verwendung der Wabenstruktur 31 mit Trennwänden 33 zeigt, die durch Kombinieren der oben beschriebenen ersten Zellen 32a und zweiten Zellen 32b definiert und gebildet ist.
  • Insbesondere ist der Wabenquerschnitt 36 der in 8 gezeigten Wärmespeicherstruktur 30a durch Kombinieren von acht ersten Zellen 32a um eine quadratische zweite Zelle 32b angeordnet. Hierbei wird ein Wert einer gesamten offenen Vorderfläche der ersten Zellen, der einen Anteil einer gesamten Öffnungsfläche aller ersten Zellen 32a an dem Wabenquerschnitt 36 in dem Wabenquerschnitt 36 angibt, so festgelegt, dass er größer als ein Wert einer gesamten offenen Vorderfläche der zweiten Zelle ist, der einen Anteil einer gesamten Öffnungsfläche aller zweiten Zellen 32b an dem Wabenquerschnitt 36 in dem Wabenquerschnitt 36 angibt (Bedingung A). Hierbei ist aus 8 oder dergleichen ersichtlich, dass die Bedingung A „ gesamte offene Vorderfläche erster Zellen > gesamte offene Vorderfläche zweiter Zellen “ in der Wärmespeicherstruktur 30a erfüllt ist. Ferner sind die Wärmespeicherabschnitte 35 für alle ersten Zellen 32a ausgebildet, für die bestimmt wird, dass die gesamte offene Vorderfläche der Zellen größer ist (Bedingung B).
  • Das heißt, die Wärmespeicherstruktur 30a ist so ausgebildet, dass sie sowohl die Bedingung A als auch B erfüllt. Zusätzlich kann in den zweiten Zellen 32b willkürlich festgelegt werden, ob der Wärmespeicherabschnitt 35 ausgebildet werden soll. Obwohl also die Wärmespeicherstruktur 30b bereitgestellt ist, in der alle zweiten Zellen 32b nicht die Wärmespeicherabschnitte 35 aufweisen, wie es in 8 gezeigt, kann dementsprechend eine Wärmespeicherstruktur 30b verwendet werden, in der die Wärmespeicherabschnitte 35 gemäß einem vorbestimmten Anordnungsstandard in einem Teil der zweiten Zellen 32b bereitgestellt sind, wie es in 9 gezeigt.
  • Durch Kombinieren der ersten Zellen 32a und der zweiten Zellen 32b mit unterschiedlichen Zellenformen wie bei den Wärmespeicherstrukturen 30a und 30b kann der Flächenanteil des Wärmespeicherabschnitts 35 an der Querschnittsfläche des Wabenquerschnitts 36 beliebig angepasst werden und somit kann die Wabenstruktur 31 mit ausreichender Festigkeit erhalten werden. Darüber hinaus ist es auch möglich, die Diffusion der Flüssigkeit 7, die durch das Innere der Wärmespeicherstrukturen 30a und 30b fließt, anzupassen, indem der Wärmespeicherabschnitt 35, der auf der Seite der zweiten Zellen 32b mit der kleinen gesamten offenen Vorderfläche der Zellen bereitgestellt ist, willkürlich angepasst wird.
  • Zudem kann, wie es in 10 gezeigt ist, eine Wärmespeicherstruktur 40a eines weiteren Beispiels ausgebildet sein, in der Zellen 42 einer Wabenstruktur 41 durch Kombinieren von achteckigen ersten Zellen 42a und rechteckigen zweiten Zellen 42b mit einer Zellenquerschnittsform, die sich von der der ersten Zelle 42a unterscheidet, ausgebildet sind und zwei Typen von Zellen 42a und 42b gemäß einem vorbestimmten Anordnungsstandard angeordnet sind. Hier ist 10 eine teilweise vergrößerte Schnittansicht, die einen Wabenquerschnitt 46 der Wärmespeicherstruktur 40a unter Verwendung der Wabenstruktur 41 mit Trennwänden 43 zeigt, die durch Kombinieren der oben beschriebenen ersten Zellen 42a und der zweiten Zellen 42b definiert und gebildet sind.
  • Insbesondere ist der Wabenquerschnitt 46 der in 10 gezeigten Wärmespeicherstruktur 40a durch Kombinieren von vier achteckigen ersten Zellen 42a um eine quadratische zweite Zelle 42b angeordnet. Zudem ist aus 10 ersichtlich, dass eine gesamte offene Vorderfläche der ersten Zellen 42a größer ist als eine gesamte offene Vorderfläche der zweiten Zellen 42b. Dementsprechend ist die Bedingung A erfüllt und die Wärmespeicherabschnitte 45 sind in allen ersten Zellen 42a ausgebildet, in denen die gesamte offene Vorderfläche der Zellen groß ist (Bedingung B).
  • Ferner kann willkürlich festgelegt werden, ob der Wärmespeicherabschnitt 45 in der zweiten Zelle 42b bereitgestellt werden soll oder nicht. Obwohl die Wärmespeicherstruktur 40a bereitgestellt ist, in der der Wärmespeicherabschnitt 45 überhaupt nicht in der zweiten Zelle 42b ausgebildet ist, wie es in 10 gezeigt ist, kann dementsprechend eine Wärmespeicherstruktur 40b verwendet werden, in der die Wärmespeicherabschnitte 45 gemäß einem vorbestimmten Anordnungsstandard in einem Teil der zweiten Zellen 42b bereitgestellt sind, wie es in 11 gezeigt ist.
  • Zusätzlich kann, wie es in 12 gezeigt ist, als Wärmespeicherstruktur 50 eines weiteren Beispiels die Wärmespeicherstruktur 50 ausgebildet sein, in der Zellen 52 einer Wabenstruktur 51 durch Kombinieren von sechseckigen ersten Zellen 52a und dreieckigen zweiten Zellen 52b mit einer Zellenform, die sich von der der ersten Zelle 52a unterscheidet, ausgebildet sind und zwei Typen von Zellen 52a und 52b gemäß einem vorbestimmten Anordnungsstandard angeordnet sind. Hier ist 12 eine teilweise vergrößerte Schnittansicht, die einen Wabenquerschnitt 56 der Wärmespeicherungsstruktur 50 unter Verwendung der Wabenstruktur 51 mit Trennwänden 53 zeigt, die durch Kombinieren der oben beschriebenen ersten Zellen 52a und der zweiten Zellen 52b definiert und gebildet sind. In der Wärmespeicherstruktur 50 sind Wärmespeicherabschnitte 55 gemäß einem vorbestimmten Anordnungsstandard in einem Teil der zweiten Zellen 52b bereitgestellt.
  • Wie oben beschrieben ist, kann eine beliebige Wärmespeicherstruktur verwendet werden, solange die Zellen, die mindestens zwei Typen oder mehr unterschiedlichen Zellformen aufweisen, kombiniert sind und ein Fließweg, durch den die Flüssigkeit 7 fließen kann, sichergestellt ist.
  • Nachfolgend werden Beispiele der porösen Wabenwärmespeicherstruktur der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die poröse Wabenwärmespeicherstruktur (Wärmespeicherstruktur) der vorliegenden Erfindung ist jedoch nicht auf die Beispiele beschränkt.
  • (Beispiele)
  • Herstellung der Wabenstruktur
  • Ein Ton mit einem Keramikmaterial auf Si/SiC-Basis als Hauptkomponente wird hergestellt und ein Wabenformkörper mit Trennwänden, die mehrere Zellen definieren und bilden, wird durch Strangpressen gebildet. Danach wurde das Backen unter einer Inertgasatmosphäre bei einer vorbestimmten Backtemperatur durchgeführt, um Wabenstrukturen der Beispiele 1 bis 11 und der Vergleichsbeispiele 2 bis 4 zu erhalten. Außerdem entfallen, da die Bildung des Wabenformkörpers und das Herstellungsverfahren der Wabenstruktur wohlbekannt sind, genaue Beschreibungen davon. Zudem ist Vergleichsbeispiel 1 eine (blockförmige) Barren-Wärmespeicherstruktur des Stands der Technik, die ein Keramikmaterial auf Si/SiC-Basis verwendet und die keine Wabenstruktur aufweist.
  • Hier ist es durch Ändern eines Düsentyps, der an einer Strangpressmaschine angebracht ist, die den Ton extrudiert, möglich, eine beliebige Zellform der Wabenstruktur zu erhalten. Hier sind die Beispiele 1 bis 6 Wabenstrukturen (siehe 3 bis 7) mit rechteckigen Zellen, die Beispiele 7, 8 und 11 Wabenstrukturen (siehe 8 und 9), die durch Kombinieren von fünfeckigen ersten Zellen und rechteckigen zweiten Zellen ausgebildet sind, und Beispiele 9 und 10 Wabenstrukturen (siehe 10 und 11), die durch Kombinieren von achteckigen ersten Zellen und rechteckigen zweiten Zellen ausgebildet sind.
  • Bildung des Wärmespeicherabschnitts und des Verschlussabschnitts
  • Die Zellen jeder durch den obigen Punkt 1 erhaltenen Wabenstruktur wurden mit den Wärmespeichermaterialien gemäß einem vorbestimmten Anordnungsstandard gefüllt, die Verschlussabschnitte wurden auf der einen Stirnfläche und der anderen Stirnfläche ausgebildet und somit wurden die Wärmespeicherabschnitte, in denen die Wärmespeichermaterialien eingeschlossen wurden, im Inneren der Zellen bereitgestellt. Einzelheiten der Bildung des Wärmespeicherabschnitts und des Verschlussabschnitts wurden bereits beschrieben und daher wird hier auf eine genaue Beschreibung davon verzichtet.
  • Hier wird in den Beispielen 1 bis 3 die Menge der Zellen, in denen die Wärmespeicherabschnitte bereitgestellt sind, geändert, das heißt, die Zellfüllrate geändert. Hier sind die Wärmespeicherabschnitte in Beispiel 1 in 80 % aller Zellen des Wabenquerschnitts (Zellfüllrate = 80 %) bereitgestellt, die Zellfüllrate ist in Beispiel 2 auf 75 % eingestellt, und die Wärmespeicherabschnitte sind in Beispiel 3 in allen Zellen bereitgestellt (Zellfüllrate = 100 %). In den Beispielen 4 bis 6 ist die Füllrate auf 100 % eingestellt und die Zelldichte und die Trennwandstärke der Wabenstruktur sind verändert. Darüber hinaus beträgt in den Beispielen 1 bis 6 die Porosität des Verschlussabschnitts nur in Beispiel 5 48 %, und die Porosität ist in anderen Beispielen auf 63 % eingestellt.
  • In Beispiel 7 sind fünfeckige erste Zellen und rechteckige zweite Zellen (rechteckige Zellen) bereitgestellt, die Wärmespeicherabschnitte sind nur in den ersten Zellen bereitgestellt und die Wärmespeicherabschnitte sind nicht in den rechteckigen zweiten Zellen bereitgestellt (die Zellfüllrate der rechteckigen Zellen = 0 %) und in Beispiel 8 ist die Zellfüllrate der rechteckigen Zellen auf 50 % eingestellt. Zudem sind in Beispiel 9 achteckige erste Zellen und rechteckige zweite Zellen (rechteckige Zellen) bereitgestellt, die Wärmespeicherabschnitte sind nur in den ersten Zellen bereitgestellt und die Wärmespeicherabschnitte sind nicht in den rechteckigen zweiten Zellen bereitgestellt (die Zellfüllrate der rechteckigen Zellen = 0 %). In Beispiel 10 ist die Zellfüllrate der rechteckigen Zellen auf 50 % eingestellt und in 11 sind die gleichen rechteckigen Zellen wie in Beispiel 8 bereitgestellt, die Zellfüllrate ist auf 50 % eingestellt und der Wert der Wärmeleitfähigkeit ist auf 11 W/mK eingestellt.
  • Unterdessen wird in Vergleichsbeispiel 2 eine Wabenstruktur ähnlich der von Beispiel 6 verwendet und der Flächenanteil des Wärmespeicherabschnitts ist auf 31,40 % eingestellt. In Vergleichsbeispiel 3 wird eine Wabenstruktur ähnlich derjenigen der Beispiele 1 bis 3 verwendet und der Flächenanteil des Wärmespeicherabschnitts ist auf weniger als 60 % eingestellt. In Vergleichsbeispiel 4 ist die Porosität des Verschlussabschnitts in Beispiel 1 auf 35 % eingestellt.
  • Wie es oben beschrieben ist, ist es durch Ändern der Zellfüllrate des Wärmespeicherabschnitts in Bezug auf die Zelle möglich, den Flächenanteil des Wärmespeicherabschnitts in dem Wabenquerschnitt zu ändern. Die Trennwanddicken, die Wärmeleitfähigkeiten der Trennwände, die Porositäten der Trennwände, die Zellendichten, die Porositäten der Verschlussabschnitte, die offenen Vorderflächen der Waben und die Wärmespeicherabschnitts-Flächenanteile in den Wabenstrukturen der Wärmespeicherstrukturen in den Beispielen 1 bis 11 und den Vergleichsbeispielen 1 bis 4 sind gemeinsam in der folgenden Tabelle 1 gezeigt. Zudem ist eine Größe jeder der Wärmespeicherstrukturen der erhaltenen Beispiele 1 bis 11 und der Vergleichsbeispiele 1 bis 4 35 mm Durchmesser × 50 mm Länge und die Wärmespeicherstruktur hat eine annähernd runde Säulenform.
    Figure DE112018001252T5_0001
  • Bewertung der Wärmespeicherstruktur
  • Wie es in 13 gezeigt, wurde eine experimentelle Vorrichtung 60 aufgebaut und Bewertungen wurden an den Wärmespeicherstrukturen der Beispiele 1 bis 11 und der Vergleichsbeispiele 1 bis 4 durchgeführt, die gemäß der obigen Punkte 1 und 2 hergestellt wurden. Hier sind in 13 die gleichen Bezugszeichen den gleichen Konfigurationen wie denen des oben beschriebenen Wärmespeichersystems (1 und 2) zugeordnet und auf deren genaue Beschreibung wird verzichtet. In der experimentellen Vorrichtung 60 werden die Messproben S der Beispiele 1 bis 11 und der Vergleichsbeispiele 1 bis 4 zum Messen der Wärmeerzeugungsmenge und der Wärmeerzeugungsspitzen-Eintrittszeit in einen Zustand gebracht, in dem sie in dem Reaktionsbehälter 10 aufgenommen sind. Zudem sind Thermoelemente 62 an mehreren Stellen der Messprobe S angebracht und die Temperaturen der jeweiligen Abschnitte in dem Wärmespeicherprozess und im Wärmeabgabeprozess können gemessen werden.
  • Bewertung der Wärmeerzeugungsmenge
  • Vorbereitung der Messung der Wärmeerzeugungsmenge
  • Zunächst wird ein erstes Ventil 64 geschlossen und ein zweites Ventil 65 geöffnet. Zusätzlich werden die Heizungen 61 betrieben, ein Luftzylinder 63 wird betrieben, trockene Luft 66 strömt mit einem Druck von 0,02 MPa und eine Erwärmung der Messprobe S (Wärmespeicherstruktur der vorliegenden Erfindung), die in dem Reaktionsbehälter 10 untergebracht ist, wird begonnen. Die Wärme der Heizungen 61 wird allmählich auf die Messprobe S übertragen und die Temperatur der Messprobe S steigt an. Im Ergebnis wird das in der Messprobe S enthaltene Wasser zu dem Gas 11 (Wasserdampf) und wird durch das Auslassrohr 14 nach außen aus dem Reaktionsbehälter 10 abgegeben. Danach wird in einem Zustand, in dem das erste Ventil 64 geschlossen ist und das zweite Ventil 65 geöffnet ist, der Betrieb der Heizungen 61 gestoppt, während die trockene Luft 66 weiter strömt. Dementsprechend wird die Messprobe S auf Umgebungstemperatur abgekühlt (Wärmespeicherprozess).
  • Messung der Wärmeerzeugungsmenge
  • Wie oben beschrieben wird der Betrieb der Heizungen 61 gestoppt, das zweite Ventil 65 wird geschlossen und das erste Ventil 64 wird geöffnet, um die Messprobe S auf Umgebungstemperatur abzukühlen. In diesem Zustand wird der Luftzylinder 63 betätigt, um zu bewirken, dass die trockene Luft 66 mit einem Druck von 0,02 MPa zu dem Flüssigkeitsspeichertank 3 strömt. Dementsprechend wird gesättigter Wasserdampf 67, der die Flüssigkeit 7 (Wasser) und die trockene Luft 66 enthält, aus dem Flüssigkeitsspeichertank 3 in den Reaktionsbehälter 10 eingespeist. In diesem Fall wird die Temperatur der trockenen Luft 66 auf 25 °C eingestellt. Der gesättigte Wasserdampf 67 wird in das Innere der Messprobe S in dem Reaktionsbehälter 10 diffundiert. Dementsprechend wird ein Kontakt zwischen der Messprobe S (der Wärmespeicherstruktur) und der Flüssigkeit 7 in dem gesättigten Wasserdampf 67 hergestellt und Wärme durch die chemische Reaktion mit den in die Wabenstruktur eingefüllten Wärmespeichermaterialien erzeugt (Wärmeabgabeprozess). In diesem Fall wird die Wärmeerzeugungsmenge basierend auf einem Durchschnitt (einer Durchschnittstemperatur) der Temperaturen, die von den an den mehreren Stellen der Messprobe S angebrachten Thermoelementen 62 gemessen werden, und der Wärmekapazität jeweils der Wabenstruktur und des Wärmespeichermaterials, das die Wabenstruktur füllt, berechnet. Insbesondere wird die Wärmeerzeugungsmenge durch den folgenden Rechenausdruck erhalten.
  • <Rechenausdruck>
  • Wärmeerzeugungsmenge = Durchschnittstemperatur des Thermoelements × ( Wärmekapazität der Wabenstruktur + Wärmekapazität des Wärmespeichermaterials )
    Figure DE112018001252T5_0002
  • Die Wärmeerzeugungsmenge der Wärmespeicherstruktur (Messprobe S) nach dreimaliger Wiederholung des Wärmespeicherprozesses und des Wärmeabgabeprozesses in den obigen Punkten 4.1 und 4.2 wurde erhalten. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt. Hier wurde ein Fall, in dem der Wert der Wärmeerzeugungsmenge 0,5 kJ/l oder mehr und 0,8 kJ/l oder weniger ist, als „gut“, und ein Fall, in dem der Wert der Wärmeerzeugungsmenge von dem obigen Bereich abweicht, als „unmöglich“ betrachtet.
  • Messung der Wärmeerzeugungsspitzen-Eintrittszeit
  • Bei der Messung der Wärmeerzeugungsmenge unter Verwendung der in 13 gezeigten experimentellen Vorrichtung 60 wurde eine Temperaturänderung der Messprobe S nach Beginn der Zufuhr des gesättigten Wasserdampfes 67, der die Flüssigkeit 7 enthält, durch die an mehreren Stellen angebrachten Thermoelemente 62 gemessen. In diesem Fall wurde eine Zeit (Wärmeerzeugungsspitzen-Eintrittszeit) vom Beginn der Zufuhr des gesättigten Wasserdampfes 67 bis zur Maximaltemperatur gemessen. Die Messergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt. Hierbei wurde ein Fall, in dem die Wärmeerzeugungsspitzen-Eintrittszeit 300 s oder weniger beträgt, als „gut“ und ein Fall, in dem die Wärmeerzeugungsspitzen-Eintrittszeit 300 s überschreitet, als „unmöglich“ betrachtet.
  • Bewertung
  • Bewertung der Wärmeerzeugungsmenge nach dreimaliger Wiederholung der Prozesse
  • Wie es in Tabelle 1 gezeigt ist, lag der Wert der Wärmeerzeugungsmenge nach dreimaliger Wiederholung der Prozesse in jedem der Beispiele 1 bis 11 in einem Bereich von 0,5 kJ/l bis 0,8 kJ/l und zeigte gute Ergebnisse. Das heißt, es wurde bestätigt, dass es eine Wiederholungsbeständigkeit des Wärmespeicherprozesses und des Wärmeabgabeprozesses gab. Andererseits war in Vergleichsbeispiel 2, in dem die Zellen keine Wärmespeicherabschnitte aufweisen, die Wärmeerzeugungsmenge nach dreimaliger Durchführung der Prozesse extrem niedrig (0,28 kJ/l). Zudem wurde in Vergleichsbeispiel 3, in dem der Wärmespeicherabschnitts-Flächenanteil niedrig ist, und in Vergleichsbeispiel 4, in dem die Porosität des Verschlussabschnitts niedrig ist, bestätigt, dass die Wärmeerzeugungsmenge nach dreimaliger Wiederholung der Prozesse niedriger war als ein Referenzbereich. Daher wurde bestätigt, dass der Wärmespeicherabschnitts-Flächenanteil auf 60 % oder mehr eingestellt werden muss und der Wärmeabgabe mit einer hohen Porosität (48 % oder mehr) ausgebildet werden muss.
  • Bewertung der Wärmeerzeugungsspitzen-Eintrittszeit
  • Von der Messung der Wärmeerzeugungsspitzen-Eintrittszeit wurde bestätigt, dass in jedem der Beispiele 1 bis 11 die Temperatur innerhalb von 300 s oder weniger die Maximaltemperatur erreichte und insbesondere jedes der Beispiele 7 bis 10 mit verschiedenen Zellenformen ein gutes Ergebnis von 200 s oder weniger zeigte. Das heißt, wie bei der Wärmespeicherstruktur der vorliegenden Erfindung wurde bestätigt, dass ein Aspekt, der die Wabenstruktur mit den Trennwänden, die die Zellen definieren und bilden, und den Wärmespeicherabschnitten, die die Zellen füllen, umfasst, wirksam war. Zusätzlich wurde wie in Beispiel 1 und Beispiel 2, Beispiel 7 und Beispiel 8 oder Beispiel 9 und Beispiel 10 gezeigt bestätigt, dass dann, wenn die Zellfüllrate sinkt, d. h. die Zellen, die nicht mit den Wärmespeicherabschnitten gefüllt sind, in dem Wabenquerschnitt zunehmen, die Wärmeerzeugungsspitzen-Eintrittszeit verkürzt wird. Dementsprechend wurde gezeigt, dass die Flüssigkeitsdiffusion umso besser ist, je niedriger die Zellfüllrate ist. Diese Tendenz wurde auch bei der Bewertung der Wärmeerzeugungsmenge des oben beschriebenen Punkts 6.1 gezeigt.
  • Unterdessen wurde im Fall einer blockförmigen Wärmespeicherstruktur, die aus einem Keramikmaterial des Stands der Technik gebildet ist (Vergleichsbeispiel 1) und nicht den Aspekt der vorliegenden Erfindung aufweist, gezeigt, dass die Wärmeerzeugungsspitzen-Eintrittszeit ziemlich lang wird. Ferner wurde, wie es in Vergleichsbeispiel 4 gezeigt ist, in einem Fall, in dem die Porosität des Verschlussabschnitts niedrig ist (35 %), gezeigt, dass die Wärmeerzeugungsspitzen-Eintrittszeit lang wird. Demgemäß wurde bestätigt, dass das Vorhandensein oder Fehlen der Zelle und die Porosität des Verschlussabschnitts stark zur Diffusion der Flüssigkeit, also mit anderen Worten zur Ansprechempfindlichkeit der Wärmespeicherstruktur, beitragen.
  • Gesamtbewertung
  • In einem Fall, in dem beide Bewertungsergebnisse in den obigen Punkten 6.1 und 6.2 „gut“ waren, wurde eine Gesamtbewertung als „gut“ angesehen, und in einem Fall, in dem mindestens eines der Bewertungsergebnisse „unmöglich“ war, wurde die Gesamtbewertung als „unmöglich“ angesehen. Demgemäß wurde bestätigt, dass die Beispiele 1 bis 11 ein praktisch ausreichendes Leistungsvermögen als Wärmespeicherstruktur aufweisen.
  • Industrielle Anwendbarkeit
  • Eine poröse Wabenwärmespeicherstruktur der vorliegenden Erfindung kann in einem Wärmespeichersystem verwendet werden, das an dem Automobil oder dergleichen montiert ist, die Wärme von Abgas zurückgewinnt oder speichert und die gespeicherte Wärme verwendet, um einen Katalysator zu aktivieren, wenn eine Kraftmaschine das nächste Mal anspringt.
  • Bezugszeichenliste
  • 1, 1a, 30a, 30b, 40a, 40b, 50: Wärmespeicherstruktur (poröse Wabenwärmespeicherstruktur), 2: Wärmespeichersystem, 3: Flüssigkeitsspeichertank, 4: Wärmespeicherkörper, 5: Flüssigkeitseinspritzungsmechanismusabschnitt, 6: Flüssigkeitsrückgewinnungsmechanismusabschnitt, 7: Flüssigkeit (Reaktionsmedium, Wasser), 8: Flüssigkeitsspeicherraum, 9: Speicherraum, 10: Reaktionsbehälter, 11: Gas, 12: Flüssigkeitsfließrohr, 13: Einspritzventil, 14 : Auslassrohr, 15: Kühlrückgewinnungsabschnitt, 20, 31, 41, 51: Wabenstruktur, 21a: eine Stirnfläche, 21b: andere Stirnfläche, 22, 32, 42, 52: Zelle, 23, 33, 43, 53 : Trennwand, 24: Wärmespeichermaterial, 25, 35, 45, 55: Wärmespeicherabschnitt, 26, 36, 46, 56: Wabenquerschnitt, 27: Verschlussabschnitt, 32a, 42a, 52a: erste Zelle, 32b, 42b, 52b: zweite Zelle, 60: experimentelle Vorrichtung, 61: Heizung, 62: Thermoelement, 63: Luftzylinder, 64: erstes Ventil, 65: zweites Ventil, 66: trockene Luft, 67: gesättigter Wasserdampf, HT: Wärme, R: Einheitsfläche, S: Messprobe
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Claims (9)

  1. Poröse Wabenwärmespeicherstruktur, die Folgendes umfasst: eine Wabenstruktur, die eine poröse Trennwand aufweist, die mehrere Zellen definiert, die sich von einer Stirnfläche zu der anderen Stirnfläche erstrecken, und die es einem Reaktionsmedium ermöglicht, in die Zellen zu fließen; und einen Wärmespeicherabschnitt, der durch Füllen eines Wärmespeichermaterials, das eine Wärmespeicherung und eine Wärmeabgabe durch eine reversible chemische Reaktion mit dem Reaktionsmedium oder eine physikalische Adsorption/Desorption durchführt, in mindestens einen Abschnitt jeder Zelle ausgebildet wird, wobei der Wärmespeicherabschnitt einen Flächenanteil in einem Bereich von 60 % bis 90 % in Bezug auf eine Querschnittsfläche eines Wabenquerschnitts orthogonal zu einer axialen Richtung der Wabenstruktur aufweist.
  2. Poröse Wabenwärmespeicherstruktur nach Anspruch 1, die ferner umfasst: einen Verschlussabschnitt, der die eine Stirnfläche und die andere Stirnfläche der Zellen mit einem Verschlussmaterial verschließt, um das Wärmespeichermaterial in den Zellen einzuschließen, wobei der Verschlussabschnitt eine Porosität von 48 % oder mehr aufweist.
  3. Poröse Wabenwärmespeicherstruktur nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Zellen so ausgebildet sind, dass sie mindestens zwei Typen von ersten Zellen und zweiten Zellen, die eine Zellform aufweisen, die sich von der der ersten Zellen unterscheidet, umfassen, die ersten Zellen und die zweiten Zellen gemäß einem vorbestimmten Anordnungsstandard angeordnet sind und der Wärmespeicherabschnitt in den ersten Zellen und/oder den zweiten Zellen ausgebildet ist.
  4. Poröse Wabenwärmespeicherstruktur nach Anspruch 3, wobei eine gesamte offene Vorderfläche erster Zellen, die einen Anteil einer gesamten Öffnungsfläche aller ersten Zellen in dem Wabenquerschnitt in Bezug auf den Wabenquerschnitt angibt, so eingestellt ist, dass sie größer als eine gesamte offene Vorderfläche zweiter Zellen, die einen Anteil von Öffnungsflächen aller zweiten Zellen in dem Wabenquerschnitt in Bezug auf den Wabenquerschnitt angibt, ist, in den ersten Zellen der Wärmespeicherabschnitt in allen ersten Zellen ausgebildet ist und in den zweiten Zellen der Wärmespeicherabschnitt in allen zweiten Zellen oder zumindest einem Teil der zweiten Zellen ausgebildet ist.
  5. Poröse Wabenwärmespeicherstruktur nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Zellen durch eine der folgenden Kombinationen ausgebildet sind: eine Kombination, bei der die ersten Zellen fünfeckig und die zweiten Zellen rechteckig sind, eine Kombination, bei der die ersten Zellen achteckig und die zweiten Zellen rechteckig sind, eine Kombination, bei der die ersten Zellen sechseckig und die zweiten Zellen rechteckig sind, und eine Kombination, bei der die ersten Zellen sechseckig und die zweiten Zellen dreieckig sind.
  6. Poröse Wabenwärmespeicherstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Trennwand der Wabenstruktur eine Wärmeleitfähigkeit von 10 W/mK oder mehr aufweist.
  7. Poröse Wabenwärmespeicherstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Trennwand der Wabenstruktur eine Porosität in einem Bereich von 35 % bis 80 % aufweist.
  8. Poröse Wabenwärmespeicherstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Wärmespeichermaterial als Hauptkomponente ein Erdalkalimetalloxid und/oder ein Erdalkalimetallchlorid enthält.
  9. Poröse Wabenwärmespeicherstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Wabenstruktur so ausgebildet ist, dass sie ein Keramikmaterial auf Si/SiC-Basis als Hauptkomponente enthält.
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