JP2003065690A - Rotary heat storage type heat exchanger and reformer employing the same - Google Patents
Rotary heat storage type heat exchanger and reformer employing the sameInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、回転により高温流
体と低温流体との間で熱交換を行う回転蓄熱体を備える
回転蓄熱式熱交換器および改質装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a rotary heat storage type heat exchanger and a reformer having a rotary heat storage body for exchanging heat between a high temperature fluid and a low temperature fluid by rotation.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来より、回転蓄熱体を用いた熱交換器
が知られている。回転蓄熱体は、高温流体通路と低温流
体通路を行き来し、高温流体の熱を低温流体に移送す
る。このような回転蓄熱式熱交換器では、圧力差のある
流体通路間での流体漏れを防ぐために、シール部材が設
けられている。2. Description of the Related Art Conventionally, a heat exchanger using a rotary regenerator has been known. The rotary heat storage body moves back and forth between the high temperature fluid passage and the low temperature fluid passage, and transfers the heat of the high temperature fluid to the low temperature fluid. In such a rotary heat storage type heat exchanger, a seal member is provided in order to prevent fluid leakage between fluid passages having a pressure difference.
【０００３】このようなシール部材を備える回転蓄熱式
熱交換器として、特開昭５２−１３００４６号公報に記
載されたものがある。この熱交換器のシール部材は、円
形のリング部とその中心を径方向に通るクロスアーム部
からなるΘ型ソリッド構造に構成されている。As a rotary heat storage type heat exchanger provided with such a seal member, there is one described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 52-130046. The seal member of this heat exchanger has a Θ-shaped solid structure including a circular ring portion and a cross arm portion that passes through the center thereof in the radial direction.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
リング部、クロスアーム部といった枠状部材のみからな
るシール部材では、構造上、熱応力や高温流体・低温流
体の圧力差に対して強度を確保しにくいという問題があ
る。また、これらの枠状部材は、ソリッド構造なので重
くなるという問題もある。However, the seal member composed only of the frame-shaped member such as the ring portion and the cross arm portion is structurally strong against the thermal stress and the pressure difference between the high temperature fluid and the low temperature fluid. There is a problem that it is difficult to secure. Further, since these frame-shaped members have a solid structure, there is a problem that they become heavy.
【０００５】本発明は、上記点に鑑み、回転蓄熱体を有
する回転蓄熱式熱交換器において、通路間の流体漏れを
シールするシール部材の形状寸法の安定性と強度を向上
させ、シール性能の向上を図ることを目的とする。In view of the above points, the present invention improves the stability and strength of the shape and size of the seal member for sealing the fluid leakage between the passages in the rotary heat storage type heat exchanger having the rotary heat storage body to improve the sealing performance. The purpose is to improve.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明では、軸方向に多数の貫流孔
（２１ａ）が形成され、回転することにより低温流体が
通過する低温流体通路（Ａ）と高温流体が通過する高温
流体通路（Ｂ）とを交互に移動して、高温流体の熱を低
温流体に移送する回転蓄熱体（２１）と、回転蓄熱体
（２１）における貫流孔（２１ａ）が開口する両端面を
それぞれ覆うように配置され、多数の貫流孔（２２ａ、
２３ａ）が形成された一対のシール部材（２２、２３）
と、回転蓄熱体（２１）を通過する低温流体の流路およ
び高温流体の流路を区画する流路区画部（２１ｂ、２２
ｂ、２２ｃ、２３ｂ、２３ｃ、２４、２５）とを備える
ことを特徴としている。In order to achieve the above object, in the invention described in claim 1, a cryogenic fluid is formed with a large number of through holes (21a) in the axial direction, and the cryogenic fluid passes through by rotation. A rotating heat storage body (21) that alternately moves the passage (A) and a high temperature fluid passage (B) through which the high temperature fluid passes to transfer the heat of the high temperature fluid to the low temperature fluid, and a flow through the rotating heat storage body (21). A large number of through holes (22a, 22a) are arranged so as to cover both end surfaces of the opening (21a).
23a) formed with a pair of seal members (22, 23)
And a flow path partitioning section (21b, 22) for partitioning the flow path of the low temperature fluid and the flow path of the high temperature fluid passing through the rotary heat storage body (21).
b, 22c, 23b, 23c, 24, 25).
【０００７】このように、回転蓄熱体（２１）の端面全
体を覆う面積を有するとともに、多数の貫流孔（２２
ａ、２３ａ）が形成されたシール部材（２２、２３）を
用いることで、例えばΘ型ソリッド構造に比較して、熱
変形強度を向上させることができ、軽量化を図ることが
できる。なお、シール部材（２２、２３）の貫流孔（２
２ａ、２３ａ）には、流体が貫流する。As described above, the rotary heat storage body (21) has an area covering the entire end surface and a large number of through holes (22).
By using the seal members (22, 23) having a, 23a) formed thereon, the thermal deformation strength can be improved and the weight can be reduced as compared with, for example, a Θ solid structure. In addition, the flow-through holes (2, 23) of the seal members (22, 23)
The fluid flows through 2a, 23a).
【０００８】また、請求項２に記載の発明では、シール
部材（２２、２３）に形成された貫流孔（２２ａ、２３
ａ）は、回転蓄熱体（２１）の軸方向に対して平行に整
列して形成されていることを特徴としている。According to the second aspect of the invention, the flow-through holes (22a, 23) formed in the seal members (22, 23).
A) is characterized in that it is formed in parallel with the axial direction of the rotary heat storage body (21).
【０００９】このような構成のシール部材（２２、２
３）であれば、ハニカム構造の回転蓄熱体（２１）と同
様の構成であり、この回転蓄熱体（２１）と同様の製法
で作ることができるので、製造コストを低減することが
できる。The seal members (22, 2) having such a configuration
If it is 3), it has the same structure as the rotary heat storage body (21) of honeycomb structure and can be manufactured by the same manufacturing method as this rotary heat storage body (21), so that the manufacturing cost can be reduced.
【００１０】また、流路区画部は、請求項３に記載の発
明のように、回転蓄熱体（２１）の両端面の外周部に対
応するリング部（２１ｂ、２２ｂ、２３ｂ、２４ａ、２
５ａ）と、リング部の中心を通るクロスアーム部（２２
ｃ、２３ｃ、２４ｂ、２５ｂ）とから構成できる。Further, as in the invention described in claim 3, the flow path partitioning portions are ring portions (21b, 22b, 23b, 24a, 2) corresponding to the outer peripheral portions of both end faces of the rotary heat storage body (21).
5a) and a cross arm part (22
c, 23c, 24b, 25b).
【００１１】また、請求項４に記載の発明のように、流
路区画部（２４、２５）を、一対のシール部材（２２、
２３）の両外側に配置することができる。この場合に
は、流路区画部は、例えばパッキンのような独立した部
材として構成される。Further, as in the invention described in claim 4, the flow path partitioning portion (24, 25) is provided with a pair of seal members (22,
23) on both outsides. In this case, the flow path partitioning section is configured as an independent member such as packing.
【００１２】また、請求項５に記載の発明のように、リ
ング部（２２ｂ、２３ｂ）およびクロスアーム部（２２
ｃ、２３ｃ）は、シール部材（２２、２３）の貫流孔
（２２ａ、２３ａ）に充填材を充填して形成することが
できる。このような構成によれば、シール部材（２２、
２３）の構造的な強度をより向上させることができる。According to the invention of claim 5, the ring portions (22b, 23b) and the cross arm portion (22) are provided.
c, 23c) can be formed by filling the flow-through holes (22a, 23a) of the seal member (22, 23) with a filler. According to such a configuration, the seal member (22,
The structural strength of 23) can be further improved.
【００１３】また、請求項６に記載の発明のように、リ
ング部（２１ｂ）は、回転蓄熱体（２１）の貫流孔（２
１ａ）に充填材を充填して形成し、クロスアーム部（２
２ｃ、２３ｃ）は、シール部材（２２、２３）の貫流孔
（２２ａ、２３ａ）に充填材を充填して形成することが
できる。このような構成によれば、回転蓄熱体（２１）
の構造的な強度を向上させることができる。According to the sixth aspect of the invention, the ring portion (21b) has a through hole (2) of the rotary heat storage body (21).
1a) is filled with a filler to form a cross arm portion (2
2c, 23c) can be formed by filling the flow-through holes (22a, 23a) of the seal member (22, 23) with a filler. According to such a configuration, the rotary heat storage body (21)
The structural strength of can be improved.
【００１４】また、請求項７に記載の発明では、高温流
体通路（Ｂ）における上流側に位置するシール部材（２
３）において、高温流体通路（Ｂ）に位置する部位に酸
化触媒を担持することを特徴としている。Further, according to the invention described in claim 7, the seal member (2) located upstream of the high temperature fluid passage (B) is provided.
3) is characterized in that the oxidation catalyst is supported on the portion located in the high temperature fluid passage (B).
【００１５】これにより、高温流体通路（Ｂ）に例えば
水素を含む混合気が流れる場合には、混合気を触媒燃焼
させることができる。As a result, when a mixture containing hydrogen, for example, flows through the high temperature fluid passage (B), the mixture can be catalytically burned.
【００１６】また、請求項８に記載の発明では、高温流
体通路（Ｂ）における下流側に位置するシール部材（２
２）において、高温流体通路（Ｂ）に位置する部位に酸
化触媒を担持することを特徴としている。Further, in the invention described in claim 8, the seal member (2 located on the downstream side in the high temperature fluid passage (B) is provided.
2) is characterized in that an oxidation catalyst is supported on a portion located in the high temperature fluid passage (B).
【００１７】これにより、低温流体通路（Ａ）より熱交
換部（２０）に導入され、移送漏れにより高温流体通路
（Ｂ）に移送される未反応燃料ガスを、外部に排出され
る前に浄化することができる。Thus, the unreacted fuel gas introduced from the low temperature fluid passage (A) to the heat exchange section (20) and transferred to the high temperature fluid passage (B) due to transfer leakage is purified before being discharged to the outside. can do.
【００１８】また、請求項９に記載の発明では、低温流
体通路（Ａ）における下流側に位置するシール部材（２
３）において、低温流体通路（Ａ）に位置する部位に改
質触媒を担持することを特徴としている。Further, in the invention described in claim 9, the seal member (2) located on the downstream side in the low temperature fluid passage (A).
3) is characterized in that the reforming catalyst is supported on the portion located in the low temperature fluid passage (A).
【００１９】これにより、熱交換器を改質装置に用いる
場合には、低温流体通路（Ａ）を流れる改質原料を、Ｈ
2およびＣＯを含む改質ガスに改質することができる。As a result, when the heat exchanger is used in the reformer, the reforming raw material flowing in the low temperature fluid passage (A) is heated to H
It can be reformed into a reformed gas containing 2 and CO.
【００２０】また、請求項１０に記載の発明では、一対
のシール部材（２２、２３）の間には、回転蓄熱体（２
１）の軸方向長さより長い隙間保持部材（２６）が配置
されていることを特徴としている。According to the tenth aspect of the invention, the rotary heat storage body (2) is provided between the pair of seal members (22, 23).
It is characterized in that a gap holding member (26) longer than the axial length of 1) is arranged.
【００２１】これにより、シール部材（２２、２３）と
回転蓄熱体（２１）は完全に密着せず、微少隙間が確保
される。このため、回転蓄熱体（２１）が回転する際の
摺動による摩耗は極めて少ない。このため、シール効果
を発揮させて流体漏れを所定漏れ量に抑制しつつ、回転
蓄熱体（２１）やシール部材（２２、２３）の摩耗を防
止ないし極力少なくして装置の長寿命化を図ることがで
きる。As a result, the seal members (22, 23) and the rotary heat storage body (21) are not completely in close contact with each other, and a minute gap is secured. For this reason, wear due to sliding when the rotary heat storage body (21) rotates is extremely small. Therefore, while exhibiting the sealing effect and suppressing the fluid leakage to a predetermined leakage amount, the wear of the rotary regenerator (21) and the seal members (22, 23) is prevented or reduced as much as possible to extend the life of the device. be able to.
【００２２】また、回転蓄熱体（２１）は、請求項１１
に記載の発明のように、外周部に駆動手段（２７）から
の駆動力が伝達されるように構成でき、請求項１２に記
載の発明のように、回転軸（３０）に駆動手段（２７）
からの駆動力が伝達されるように構成することができ
る。The rotary heat storage body (21) is characterized in that
As in the invention described in (3), the driving force from the driving means (27) can be transmitted to the outer peripheral portion, and the driving means (27) is attached to the rotating shaft (30) as in the invention described in claim 12. )
Can be configured to be transmitted.
【００２３】また、請求項１３に記載の発明では、請求
項１ないし１２のいずれか１つに記載の回転蓄熱式熱交
換器を用い、改質反応により改質原料から水素を生成す
る改質装置であって、低温流体は改質原料であり、高温
流体は燃焼ガスであることを特徴としている。Further, in the invention as set forth in claim 13, the rotary heat storage type heat exchanger according to any one of claims 1 to 12 is used to produce hydrogen from the reforming raw material by a reforming reaction. The apparatus is characterized in that the low temperature fluid is a reforming raw material and the high temperature fluid is a combustion gas.
【００２４】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すも
のである。The reference numerals in parentheses of the above-mentioned means indicate the correspondence with the concrete means described in the embodiments described later.
【００２５】[0025]
【発明の実施の形態】（第１実施形態）以下、本発明を
適用した第１実施形態を図１〜図５に基づいて説明す
る。本第１実施形態では、回転蓄熱式熱交換器を燃料電
池システムの燃料改質装置（水素供給装置）に用いてい
る。図１は改質装置の概略構成を示すブロック図であ
り、図２は改質装置の各構成要素の配置関係を示す概念
図である。本第１実施形態の改質装置は、水素消費装置
としての燃料電池５０に水素を供給するように構成され
ている。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION (First Embodiment) A first embodiment to which the present invention is applied will be described below with reference to FIGS. In the first embodiment, the rotary heat storage type heat exchanger is used in the fuel reformer (hydrogen supply device) of the fuel cell system. FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a reformer, and FIG. 2 is a conceptual diagram showing an arrangement relationship of each constituent element of the reformer. The reformer of the first embodiment is configured to supply hydrogen to the fuel cell 50 as a hydrogen consuming device.
【００２６】図１、図２に示すように、本第１実施形態
の改質装置は、改質原料供給部１０、熱交換部（蒸発
部）２０、改質部４０、ＣＯ除去部４３、燃焼ガス供給
部（オフガス供給部）６０等を備えている。また、改質
装置には、ハウジング１によって、改質原料が通過する
低温流体通路（改質原料通路）Ａと、燃焼ガスが通過す
る高温流体通路（燃焼ガス通路）Ｂとが並行して形成さ
れている。低温流体通路Ａと高温流体通路Ｂはそれぞれ
独立しており、熱交換部２０を介して熱の授受が行われ
る低温流体通路Ａでは、改質原料供給部１０で供給され
た改質原料（水と空気と改質燃料の混合気）が熱交換部
２０で加熱・気化（蒸発）される。気化された改質原料
は、改質部４０にてＨ2およびＣＯを含む改質ガスに改
質され、ＣＯ除去部４３にてＣＯが除去された後、燃料
電池５０に供給される。As shown in FIGS. 1 and 2, the reforming apparatus of the first embodiment has a reforming raw material supply section 10, a heat exchange section (evaporating section) 20, a reforming section 40, a CO removing section 43, A combustion gas supply unit (off gas supply unit) 60 and the like are provided. Further, in the reformer, a low temperature fluid passage (reforming raw material passage) A through which the reforming raw material passes and a high temperature fluid passage (combustion gas passage) B through which the combustion gas passes are formed in parallel by the housing 1. Has been done. The low-temperature fluid passage A and the high-temperature fluid passage B are independent of each other, and in the low-temperature fluid passage A where heat is exchanged via the heat exchange portion 20, the reforming raw material (water And a mixture of air and reformed fuel) are heated and vaporized (evaporated) in the heat exchange section 20. The vaporized reforming raw material is reformed into a reformed gas containing H 2 and CO in the reforming section 40, CO is removed in the CO removing section 43, and then the reformed gas is supplied to the fuel cell 50.
【００２７】燃料電池５０には、水素とともに空気（酸
素）が図示しない空気供給用ポンプにより供給されるよ
うに構成されており、水素と酸素との電気化学反応によ
り発電する。燃料電池５０では、発電に用いられなかっ
た未反応水素を含んだオフガスが排出される。Air (oxygen) is supplied to the fuel cell 50 together with hydrogen by an air supply pump (not shown), and electricity is generated by an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen. In the fuel cell 50, off-gas containing unreacted hydrogen that has not been used for power generation is discharged.
【００２８】高温流体通路Ｂでは、オフガスがオフガス
供給路５１を介して燃焼ガス供給部６０に供給され、燃
焼して燃焼ガスとなる。この燃焼ガスの燃焼熱は、熱交
換部２０を介して高温流体通路Ｂから低温流体通路Ａを
流れる改質原料に伝えられる。なお、本実施形態では、
改質燃料としてガソリンや灯油といった液体石油系燃料
を用いている。In the high temperature fluid passage B, the off gas is supplied to the combustion gas supply section 60 via the off gas supply passage 51 and burns to become combustion gas. The heat of combustion of the combustion gas is transferred from the high temperature fluid passage B to the reforming raw material flowing in the low temperature fluid passage A via the heat exchange section 20. In this embodiment,
Liquid petroleum fuels such as gasoline and kerosene are used as reforming fuels.
【００２９】図２に示すように低温流体通路Ａの最上流
部には、改質原料（水、空気、改質燃料）を供給する改
質原料供給部１０が配置されている。改質原料供給部１
０には、水流量制御弁１１、空気流量制御弁１２、燃料
流量制御弁１３、噴霧ノズル１４、混合室１５が設けら
れている。As shown in FIG. 2, the reforming raw material supply unit 10 for supplying the reforming raw materials (water, air, reforming fuel) is arranged at the most upstream portion of the low temperature fluid passage A. Reforming raw material supply unit 1
At 0, a water flow rate control valve 11, an air flow rate control valve 12, a fuel flow rate control valve 13, a spray nozzle 14, and a mixing chamber 15 are provided.
【００３０】水流量制御弁１１および燃料流量制御弁１
３にて流量制御された改質燃料および水は、噴霧ノズル
１４から混合室１５に噴霧され、図示ない空気供給用送
風機より供給された空気と混合されて、改質燃料と水と
空気の混合気が生成する。Water flow control valve 11 and fuel flow control valve 1
The reformed fuel and water whose flow rate is controlled in 3 are sprayed from the spray nozzle 14 into the mixing chamber 15 and mixed with the air supplied from the air supply blower (not shown) to mix the reformed fuel, water and air. Qi is generated.
【００３１】低温流体通路Ａにおける改質原料供給部１
０の下流側には、熱交換部（蒸発部）２０が配置されて
いる。本第１実施形態の熱交換部２０は回転蓄熱式熱交
換器である。Reforming raw material supply section 1 in the low temperature fluid passage A
A heat exchange section (evaporation section) 20 is arranged on the downstream side of 0. The heat exchange section 20 of the first embodiment is a rotary heat storage type heat exchanger.
【００３２】次に、熱交換部２０の構成について図３〜
図５に基づいて説明する。図３は熱交換部２０の拡大断
面図であり、図４は図３のＸ−Ｘ断面図であり、図５は
熱交換部２０の分解斜視図である。Next, the structure of the heat exchange section 20 will be described with reference to FIGS.
A description will be given based on FIG. 3 is an enlarged sectional view of the heat exchange section 20, FIG. 4 is an XX sectional view of FIG. 3, and FIG. 5 is an exploded perspective view of the heat exchange section 20.
【００３３】熱交換部２０には、熱エネルギを蓄える回
転蓄熱体（マトリクス）２１と、回転蓄熱体２１と微少
隙間を介して密接してガス漏れを防止する一対の静止シ
ール部材２２、２３と、回転蓄熱体２１を回転駆動する
駆動用モータ２７等が設けられている。The heat exchange section 20 includes a rotary heat storage body (matrix) 21 for storing heat energy, and a pair of stationary seal members 22, 23 which are in close contact with the rotary heat storage body 21 through a minute gap to prevent gas leakage. A drive motor 27 for rotating the rotary heat storage body 21 and the like are provided.
【００３４】熱交換部２０では、低温流体通路Ａを流れ
る高圧の改質原料が高温流体通路Ｂに漏れないように、
回転蓄熱体２１とハウジング１との間にシール部材２
２、２３を介在させることでシールしている。一対のシ
ール部材２２、２３は、回転蓄熱体２１を軸方向の両側
から挟んだ状態で、パッキン２４、２５を介してハウジ
ング１に固定されている。In the heat exchange section 20, the high pressure reforming raw material flowing through the low temperature fluid passage A is prevented from leaking into the high temperature fluid passage B.
The seal member 2 is provided between the rotary heat storage body 21 and the housing 1.
It is sealed by interposing 2, 23. The pair of seal members 22 and 23 are fixed to the housing 1 via packings 24 and 25 in a state where the rotary heat storage body 21 is sandwiched from both sides in the axial direction.
【００３５】回転蓄熱体２１は、コージェライト等の耐
熱性セラミックからなり、円柱形状に形成されている。
回転蓄熱体２１は、軸方向に多数の貫流孔（セル）２１
ａが形成されたハニカム構造となっている。貫流孔２１
ａの表面には酸化触媒（白金、パラジウム等の単体ある
いは混合物）が添着（坦持）されている。これにより、
高温流体通路Ｂに供給される燃料電池５０のオフガスを
触媒燃焼させることができる。The rotary heat storage body 21 is made of a heat-resistant ceramic such as cordierite and is formed in a cylindrical shape.
The rotary heat storage body 21 has a large number of through holes (cells) 21 in the axial direction.
It has a honeycomb structure in which a is formed. Through-hole 21
On the surface of a, an oxidation catalyst (a simple substance or a mixture of platinum, palladium, etc.) is attached (supported). This allows
The off gas of the fuel cell 50 supplied to the high temperature fluid passage B can be catalytically burned.
【００３６】シール部材２２、２３は、回転蓄熱体２１
と同様のコージェライト等の耐熱性の低熱膨張セラミッ
ク材料から構成されている。図５に示すように、シール
部材２２、２３は、回転蓄熱体２１と同様に円柱状であ
り、軸方向に多数の貫流孔２２ａ、２３ａが形成された
ハニカム構造となっている。このような円柱形状に貫流
孔２２ａ、２３ａが形成されたシール部材２２、２３
は、例えばΘ型の枠状部材からなるシール部材に比較し
て、全面に材料が存在することにより強度を向上させる
ことができ、貫流孔の存在により軽量化を図ることがで
きる。The seal members 22 and 23 are the rotary heat storage body 21.
It is made of a heat resistant low thermal expansion ceramic material such as cordierite. As shown in FIG. 5, the seal members 22 and 23 are cylindrical like the rotary heat storage body 21, and have a honeycomb structure in which a large number of through holes 22a and 23a are formed in the axial direction. Seal members 22 and 23 having through-holes 22a and 23a formed in such a cylindrical shape
In comparison with, for example, a seal member composed of a Θ-shaped frame-like member, the strength can be improved by the presence of the material on the entire surface, and the weight can be reduced by the existence of the through-flow holes.
【００３７】シール部材２２、２３の貫流孔２２ａ、２
３ａが開口する端面は、少なくとも回転蓄熱体２１の貫
流孔２１ａが開口する端面全体を覆うことができる大き
さが必要であり、シール部材２２、２３の円柱の径方向
長さは、回転蓄熱体２１の径方向長さより長くなってい
る。The through holes 22a, 2 of the seal members 22, 23
The end surface where 3a is opened needs to have a size that can cover at least the entire end surface where the through-flow hole 21a of the rotary heat storage body 21 is opened, and the radial lengths of the cylinders of the seal members 22 and 23 are the rotary heat storage body. It is longer than the radial length of 21.
【００３８】シール部材２２、２３とハウジング１との
間には、パッキン２４、２５が介在している。パッキン
２４、２５としては、軟性金属（例えば銅）あるいはカ
ーボン系材料のような弾性材を用いる。図５に示すよう
に、パッキン２４、２５は、シール部材２２、２３の端
面外周部に対応した円形のリング部２４ａ、２５ａとそ
の中心を通過するクロスアーム部２４ｂ、２５ｂとから
構成されるΘ形状となっている。Packings 24 and 25 are interposed between the seal members 22 and 23 and the housing 1. As the packings 24 and 25, an elastic material such as a soft metal (for example, copper) or a carbon material is used. As shown in FIG. 5, the packings 24 and 25 are composed of circular ring portions 24a and 25a corresponding to the outer peripheral portions of the end surfaces of the seal members 22 and 23, and cross arm portions 24b and 25b passing through the centers thereof. It has a shape.
【００３９】これらのパッキン２４、２５によって、シ
ール部材２２、２３の貫流孔２２ａ、２３ａが塞がれ、
流体が貫流しない非貫流帯がΘ形状に形成される。この
非貫流帯は、回転蓄熱体２１を通過する低温流体の流路
および高温流体の流路とを区画する流路区画部を構成す
る。リング部２４ａ、２５ａによって流体通路の外周が
形成され、クロスアーム部２４ｂ、２５ｂによって２つ
の通路が分離される。These packings 24 and 25 block the flow-through holes 22a and 23a of the seal members 22 and 23,
A non-flow zone in which the fluid does not flow is formed in a Θ shape. This non-flow zone constitutes a flow path partitioning section that partitions the flow path of the low temperature fluid and the flow path of the high temperature fluid passing through the rotary heat storage body 21. The outer periphery of the fluid passage is formed by the ring portions 24a and 25a, and the two passages are separated by the cross arm portions 24b and 25b.
【００４０】図３に示すように回転蓄熱体２１は、並行
する低温流体通路Ａと高温流体通路Ｂの双方を横断する
ように配置される。このとき、パッキン２４、２５のク
ロスアーム部２４ｂ、２５ｂで区画された一方の領域は
低温流体通路Ａに位置し、他方の領域は高温流体通路Ｂ
に位置する。As shown in FIG. 3, the rotary heat storage body 21 is arranged so as to traverse both the low temperature fluid passage A and the high temperature fluid passage B in parallel. At this time, one region of the packings 24 and 25 partitioned by the cross arm portions 24b and 25b is located in the low temperature fluid passage A, and the other region is located in the high temperature fluid passage B.
Located in.
【００４１】回転蓄熱体２１はシール部材２２、２３の
間を摺動回転し、改質原料が通過する低温流体通路Ａと
オフガス（燃焼ガス）が通過する高温流体通路Ｂとを交
互に移動する。回転蓄熱体２１は、高温流体通路Ｂにお
いて貫流孔２１ａを通過する燃焼ガスから熱を受け取っ
た後、低温流体通路Ａに移動して貫流孔２１ａを通過す
る改質原料に熱を伝えて加熱・気化させる。The rotary heat storage body 21 slidably rotates between the seal members 22 and 23, and alternately moves between the low temperature fluid passage A through which the reforming raw material passes and the high temperature fluid passage B through which off gas (combustion gas) passes. . The rotary heat storage body 21 receives heat from the combustion gas passing through the through-flow hole 21a in the high-temperature fluid passage B, then transfers to the low-temperature fluid passage A and transfers the heat to the reforming raw material passing through the through-flow hole 21a to heat the reforming raw material. Vaporize.
【００４２】一対のシール部材２２、２３の間には、ス
ペーサ（隙間保持部材）２６が介在している。スペーサ
２６は、低熱膨張の金属材料やセラミック材等の低熱膨
張材料からなる。スペーサ２６は、回転蓄熱体２１より
大径かつ回転蓄熱体２１の軸方向長さより若干長い円筒
形状に形成されている。A spacer (gap holding member) 26 is interposed between the pair of seal members 22 and 23. The spacer 26 is made of a low thermal expansion material such as a low thermal expansion metal material or a ceramic material. The spacer 26 is formed in a cylindrical shape having a larger diameter than the rotary heat storage body 21 and slightly longer than the axial length of the rotary heat storage body 21.
【００４３】一対のシール部材２２、２３は、スペーサ
２６を両側から挟んだ状態で、外側を一対のパッキン２
４、２５に挟まれ、ハウジング１に形成されたフランジ
部１ａの締結力により押圧され、ハウジング１に固定さ
れている。The pair of seal members 22 and 23 are arranged such that the spacer 26 is sandwiched from both sides, and the outer side of the pair of packing members 2 and 23 is sandwiched.
It is sandwiched between Nos. 4 and 25, and is pressed by the fastening force of the flange portion 1 a formed on the housing 1 to be fixed to the housing 1.
【００４４】これにより、回転蓄熱体２１とシール部材
２２、２３との間には、微少隙間を保持することがで
き、シール部材２２、２３が回転蓄熱体２１を押しつけ
ることがない。従って、回転蓄熱体２１が回転する際の
摩擦抵抗が極めて小さくなる。ここでいう微少隙間と
は、設計上で微少隙間が存在することを意味し、回転蓄
熱体２１が熱変形により、シール部材２２、２３に若干
接触する場合は含まれる。As a result, a minute gap can be maintained between the rotary heat storage body 21 and the seal members 22 and 23, and the seal members 22 and 23 do not press the rotary heat storage body 21. Therefore, the frictional resistance when the rotary heat storage body 21 rotates becomes extremely small. The minute gap referred to here means that there is a minute gap in design, and is included when the rotary heat storage body 21 slightly contacts the seal members 22 and 23 due to thermal deformation.
【００４５】なお、スペーサ２６には、後述ようにモー
タ２７のピニオン２７ｂと回転蓄熱体外周部のリングギ
ア２８との接続を可能とするために、スリットが形成さ
れている。A slit is formed in the spacer 26 so that the pinion 27b of the motor 27 and the ring gear 28 on the outer peripheral portion of the rotary heat storage body can be connected to each other as described later.
【００４６】回転蓄熱体２１の回転軸３０は、両端をハ
ウジング１で支持されている。回転軸３０は、回転蓄熱
体２１の中心部に設けられたソリッド状カーボンからな
るハブ３１に挿入されている。回転軸３０は回転蓄熱体
２１に固定され、ハウジング１に回転可能に支持されて
いてもよく、あるいは回転軸３０はハウジング１に固定
され、回転蓄熱体２１のみが回転可能となっていてもよ
い。本第１実施形態では、回転蓄熱体２１の回転軸３０
は、円柱形状のシール部材２２、２３の中心軸と共通と
なっている。Both ends of the rotary shaft 30 of the rotary heat storage body 21 are supported by the housing 1. The rotary shaft 30 is inserted into a hub 31 made of solid carbon provided in the center of the rotary heat storage body 21. The rotary shaft 30 may be fixed to the rotary heat storage body 21 and rotatably supported by the housing 1, or the rotary shaft 30 may be fixed to the housing 1 and only the rotary heat storage body 21 may be rotatable. . In the first embodiment, the rotary shaft 30 of the rotary heat storage body 21.
Is common to the central axes of the cylindrical seal members 22 and 23.
【００４７】回転蓄熱体２１は電動モータ２７により、
回転駆動される。回転蓄熱体２１の外周面にはリングギ
ア２８が設けられている。図３に示すように回転蓄熱体
２１とリングギア２８との間にはエラストマのような弾
性部材２９を介在させている。電動モータ２７からの回
転力は、電動モータ２７の回転軸２７ａに固定されたピ
ニオン２７ｂを介して、リングギア２８に伝えられる。
回転蓄熱体２１とリングギア２８との間に弾性部材２９
を介在させることで、回転蓄熱体２１の熱変形よる応力
を吸収してモータ２７の駆動力を回転蓄熱体２１に伝え
ることができる。The rotary heat storage body 21 is driven by the electric motor 27.
It is driven to rotate. A ring gear 28 is provided on the outer peripheral surface of the rotary heat storage body 21. As shown in FIG. 3, an elastic member 29 such as an elastomer is interposed between the rotary regenerator 21 and the ring gear 28. The rotational force from the electric motor 27 is transmitted to the ring gear 28 via the pinion 27b fixed to the rotating shaft 27a of the electric motor 27.
An elastic member 29 is provided between the rotary heat storage body 21 and the ring gear 28.
By interposing, the stress due to thermal deformation of the rotary heat storage body 21 can be absorbed and the driving force of the motor 27 can be transmitted to the rotary heat storage body 21.
【００４８】熱交換部２０の下流側には改質部４０が設
けられている。本第１実施形態の改質部４０では、部分
酸化改質（発熱反応）と水蒸気改質（吸熱反応）とが併
用される。改質部４０には、改質触媒（酸化ニッケル、
酸化銅、白金、パラジウム等の単体あるいは混合物）が
添着されている。改質部４０では、熱交換部２０による
加熱で気化した改質原料を改質し、Ｈ2とＣＯを含んだ
改質ガスを生成する。また、改質部４０には、改質触媒
の温度を検出する温度センサ（温度検出手段）４１が設
けられている。A reforming section 40 is provided downstream of the heat exchange section 20. In the reforming section 40 of the first embodiment, partial oxidation reforming (exothermic reaction) and steam reforming (endothermic reaction) are used together. The reforming unit 40 includes a reforming catalyst (nickel oxide,
Copper oxide, platinum, palladium, etc., alone or in a mixture) is attached. The reforming section 40 reforms the reforming raw material vaporized by heating by the heat exchanging section 20 to generate a reformed gas containing H 2 and CO. Further, the reforming section 40 is provided with a temperature sensor (temperature detecting means) 41 for detecting the temperature of the reforming catalyst.
【００４９】改質部４０の下流側には、改質ガスをＣＯ
除去に必要な温度まで冷却するための冷却部４２が設け
られ、冷却部４２の下流側には改質ガスからＣＯを除去
するＣＯ除去部４３が設けられている。ＣＯ除去部４３
にてＣＯを除去された改質ガス（水素リッチガス）は、
水素消費装置としての燃料電池５０に供給される。燃料
電池５０には、水素とともに空気（酸素）が供給され、
水素と酸素との電気化学反応により発電する。燃料電池
５０では、発電に用いられなかった未反応水素を含んだ
オフガスが排出される。On the downstream side of the reforming section 40, the reformed gas is CO
A cooling unit 42 for cooling to a temperature required for removal is provided, and a CO removal unit 43 for removing CO from the reformed gas is provided downstream of the cooling unit 42. CO removal unit 43
The reformed gas (hydrogen rich gas) from which CO has been removed at
It is supplied to the fuel cell 50 as a hydrogen consuming device. Air (oxygen) is supplied to the fuel cell 50 together with hydrogen,
Electricity is generated by an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen. In the fuel cell 50, off-gas containing unreacted hydrogen that has not been used for power generation is discharged.
【００５０】高温流体通路Ｂにおける熱交換部２０の上
流側には、熱交換部２０を加熱するための燃焼ガス供給
部（オフガス供給部）６０が設けられている。燃焼ガス
供給部６０には、オフガス流量制御弁６１、燃料流量制
御弁（燃焼用燃料供給部）６２、オフエア流量制御弁６
３、噴霧ノズル６４、点火プラグ（着火手段）６５、混
合・燃焼室６６が設けられている。On the upstream side of the heat exchange section 20 in the high temperature fluid passage B, a combustion gas supply section (off gas supply section) 60 for heating the heat exchange section 20 is provided. The combustion gas supply unit 60 includes an off gas flow rate control valve 61, a fuel flow rate control valve (combustion fuel supply unit) 62, and an off air flow rate control valve 6.
3, a spray nozzle 64, a spark plug (ignition means) 65, and a mixing / combustion chamber 66 are provided.
【００５１】燃焼ガス供給部６０には、燃料電池５０か
ら排出される未反応の水素を含むオフガスがオフガス供
給路５１を介して供給される。これにより低温流体通路
Ａと高温流体通路Ｂは改質ガス供給路５０およびオフガ
ス供給路５１を介して連通している。さらに燃焼ガス供
給部６０には、燃料電池５０から排出される未反応の酸
素を含むオフエアが、オフエア供給路５２を介して供給
される。The off gas containing unreacted hydrogen discharged from the fuel cell 50 is supplied to the combustion gas supply unit 60 through the off gas supply passage 51. As a result, the low temperature fluid passage A and the high temperature fluid passage B communicate with each other through the reformed gas supply passage 50 and the off gas supply passage 51. Further, off-air containing unreacted oxygen discharged from the fuel cell 50 is supplied to the combustion gas supply unit 60 via the off-air supply passage 52.
【００５２】オフガスおよびオフエアは噴霧ノズル６４
から混合・燃焼室６６に噴霧され、オフガス混合気とな
る。オフガス混合気は、熱交換部２０に供給され、熱交
換部２０に設けられた酸化触媒にて触媒燃焼して燃焼ガ
スを生ずる。この燃焼ガスの燃焼熱で回転蓄熱体２１が
加熱される。回転蓄熱体２１は高温流体通路Ｂで熱を受
け取り、回転して低温流体通路Ａにて改質原料を加熱す
る。The off gas and the off air are sprayed by the spray nozzle 64.
Is sprayed into the mixing / combustion chamber 66 to form an off-gas mixture. The off-gas mixture is supplied to the heat exchange section 20 and catalytically burned by the oxidation catalyst provided in the heat exchange section 20 to generate combustion gas. The rotary heat storage body 21 is heated by the combustion heat of this combustion gas. The rotary heat storage body 21 receives heat in the high temperature fluid passage B and rotates to heat the reforming raw material in the low temperature fluid passage A.
【００５３】改質装置の始動時には、オフガスに代え
て、燃料流量制御弁にて流量制御された始動用燃料（燃
焼用燃料）を燃焼室６６に噴霧し、点火プラグ６５にて
着火して、火炎燃焼により燃焼ガスを生じさせるように
構成されている。なお、本第１実施形態では、始動用燃
料として改質燃料と同様の液体石油系燃料を用いてい
る。At the time of starting the reforming apparatus, instead of the off gas, the starting fuel (combustion fuel) whose flow rate is controlled by the fuel flow rate control valve is sprayed into the combustion chamber 66 and ignited by the ignition plug 65. It is configured to generate combustion gas by flame combustion. In the first embodiment, the liquid petroleum fuel similar to the reformed fuel is used as the starting fuel.
【００５４】以下、上記構成の改質装置の作動について
説明する。まず、改質装置の始動時について説明する。
改質部４０において改質反応が開始するためには、改質
部４０に供給される改質原料が蒸発・気化しており、か
つ改質部４０の改質触媒が改質反応を開始可能な所定温
度まで昇温している必要がある。The operation of the reformer having the above structure will be described below. First, the start-up of the reformer will be described.
In order for the reforming reaction to start in the reforming unit 40, the reforming raw material supplied to the reforming unit 40 has evaporated and vaporized, and the reforming catalyst of the reforming unit 40 can start the reforming reaction. It is necessary to raise the temperature to a predetermined temperature.
【００５５】そこで、まず燃焼ガス供給部６０の燃焼室
６６にて始動用燃料と空気との混合気を生成し、点火プ
ラグ６５にて着火して火炎燃焼させる。この火炎燃焼に
より生成した燃焼ガスは、高温流体通路Ｂを流れて熱交
換部２０を貫流する。これにより、回転蓄熱体２１のう
ち高温流体通路Ｂに位置する部位は燃焼ガスにより加熱
される。回転蓄熱体２１が回転することで、燃焼ガスに
て加熱された部位が低温流体通路Ａに移動し、低温流体
通路Ａを流れる空気が加熱される。この加熱空気が低温
流体通路Ａを流れることにより、熱交換部２０の下流側
の各構成要素が急速に暖気される。Therefore, first, a mixture of starting fuel and air is generated in the combustion chamber 66 of the combustion gas supply unit 60, and is ignited by the ignition plug 65 to burn with flame. The combustion gas generated by the flame combustion flows through the high temperature fluid passage B and flows through the heat exchange section 20. As a result, the portion of the rotary heat storage body 21 located in the high temperature fluid passage B is heated by the combustion gas. As the rotary heat storage body 21 rotates, the portion heated by the combustion gas moves to the low temperature fluid passage A, and the air flowing through the low temperature fluid passage A is heated. When this heated air flows through the low temperature fluid passage A, the components on the downstream side of the heat exchange section 20 are rapidly warmed up.
【００５６】燃焼ガスの燃焼熱により、熱交換部２０、
改質部４０、ＣＯ除去部（シフト部、浄化部）４３とい
った改質システムの各構成要素が急速に暖気（予熱）さ
れる。そして、温度センサ４１にて検出した改質部４０
の温度が所定改質反応開始温度に到達した場合に、改質
触媒を含めた改質システムの構成要素が改質反応を開始
することができる温度に到達したと判断して、燃焼ガス
供給部６０での始動用燃料の供給を中断して火炎燃焼を
停止する。Due to the combustion heat of the combustion gas, the heat exchange section 20,
The components of the reforming system, such as the reforming unit 40 and the CO removing unit (shift unit, purifying unit) 43, are rapidly warmed up (preheated). The reforming unit 40 detected by the temperature sensor 41
When the temperature reaches the predetermined reforming reaction start temperature, it is determined that the components of the reforming system including the reforming catalyst have reached the temperature at which the reforming reaction can be started, and the combustion gas supply unit The supply of starting fuel at 60 is interrupted to stop flame combustion.
【００５７】各構成要素の暖気が完了すると、改質原料
供給部１０にて改質原料（水、空気、改質燃料の混合
気）の供給が開始される。改質原料は熱交換部２０にて
加熱・気化される。気化された改質原料は、改質部４０
にてＨ2とＣＯを含む改質ガスに改質される。改質ガス
は、ＣＯ除去部４３にてＣＯが除去され、燃料電池５０
に供給される。When the warming-up of each component is completed, the reforming raw material supply unit 10 starts to supply the reforming raw material (mixture of water, air and reforming fuel). The reforming raw material is heated and vaporized in the heat exchange section 20. The vaporized reforming raw material is supplied to the reforming section 40.
Is reformed into a reformed gas containing H 2 and CO. CO is removed from the reformed gas in the CO removal unit 43, and the fuel cell 50
Is supplied to.
【００５８】燃料電池５０では、水素と酸素との化学反
応により発電するとともに、未反応水素を含むオフガス
と未反応の酸素を含むオフエアが排出される。オフガス
はオフガス導入経路５１を介して、オフエアはオフエア
供給路５２を介して高温流体通路Ｂの燃焼ガス供給部６
０に導入され、オフガス混合気となる。オフガス混合気
は、熱交換部２０に供給され、回転蓄熱体２１を通過す
る際に触媒燃焼を開始する。このオフガスの触媒燃焼に
よって発生した熱は回転蓄熱体２１に蓄えられ、回転蓄
熱体２１が回転移動することにより、低温流体通路Ａを
通過する改質原料を加熱・気化する。In the fuel cell 50, power is generated by a chemical reaction between hydrogen and oxygen, and off-gas containing unreacted hydrogen and off-air containing unreacted oxygen are discharged. The off gas is passed through the off gas introduction path 51, the off air is passed through the off air supply path 52, and the combustion gas supply unit 6 of the high temperature fluid passage B is supplied.
It is introduced into 0 and becomes an off gas mixture. The off-gas mixture is supplied to the heat exchange section 20 and starts catalytic combustion when passing through the rotary heat storage body 21. The heat generated by the catalytic combustion of this off-gas is stored in the rotary heat storage body 21, and the rotary heat storage body 21 rotates to heat and vaporize the reforming raw material passing through the low temperature fluid passage A.
【００５９】このように、オフガスの触媒燃焼による熱
により、改質原料を加熱して気化するとともに、加熱さ
れた改質原料を介して下流側の改質部４０をも加熱する
ことができる。これにより、熱交換部２０、改質部４０
の加熱は、始動用燃料の火炎燃焼による加熱からオフガ
ス燃焼による加熱に切り替わり、改質装置は自立運転を
開始することができる以上のように、圧力差のある流体
通路Ａ、Ｂ間での流体漏れを防ぐシール部材として、回
転蓄熱体２１の端面全体を覆う面積を有するとともに、
多数の貫流孔２２ａ、２３ａが形成されたシール部材２
２、２３を用いることで、例えばΘ型ソリッド構造に比
較して、強度を向上させることができ、軽量化を図るこ
とができる。また、Θ型シール部材のクロスアーム部で
従来見られる微少間隔のスリットを設けなくとも、熱膨
張による応力で生じる熱変形を防ぐことができる。さら
に、シール部材２２、２３は、回転蓄熱体２１と同様の
構成であり同様の工程で製造することができるので、製
造コストを低減することができる。As described above, the reforming raw material can be heated and vaporized by the heat generated by the catalytic combustion of the off gas, and the reforming section 40 on the downstream side can also be heated through the heated reforming raw material. As a result, the heat exchange section 20, the reforming section 40
Heating is switched from flame combustion of the starting fuel to heating by off-gas combustion, and the reformer can start self-sustaining operation. As described above, the fluid between the fluid passages A and B having a pressure difference is As a seal member that prevents leakage, it has an area that covers the entire end surface of the rotary heat storage body 21, and
Seal member 2 having a large number of through holes 22a and 23a
By using Nos. 2 and 23, the strength can be improved and the weight can be reduced as compared with, for example, a Θ type solid structure. Further, thermal deformation caused by stress due to thermal expansion can be prevented without providing the slits at the minute intervals which are conventionally found in the cross arm portion of the Θ type seal member. Further, since the seal members 22 and 23 have the same configuration as the rotary heat storage body 21 and can be manufactured in the same process, the manufacturing cost can be reduced.
【００６０】また、一対のシール部材２２、２３の間に
は、回転蓄熱体２１の軸方向長さより若干長いスペーサ
２６を配置しているので、シール部材２２、２３と回転
蓄熱体２１は完全に密着せず、微少隙間が確保される。
このため、回転蓄熱体２１が回転する際の摺動による摩
耗は極めて少ない。このため、シール効果を発揮させて
流体漏れを所定漏れ量に抑制しつつ、回転蓄熱体２１や
シール部材２２、２３の摩耗を防止ないし極力少なくし
て装置の長寿命化を図ることができる。Further, since the spacer 26 which is slightly longer than the axial length of the rotary heat storage body 21 is arranged between the pair of seal members 22 and 23, the seal members 22 and 23 and the rotary heat storage body 21 are completely formed. A small gap is secured without close contact.
Therefore, wear due to sliding when the rotary heat storage body 21 rotates is extremely small. For this reason, it is possible to prevent wear of the rotary heat storage body 21 and the seal members 22 and 23 or reduce wear as much as possible while extending the life of the device while exerting a sealing effect and suppressing fluid leakage to a predetermined leak amount.
【００６１】さらに、シール部材２２、２３が回転蓄熱
体２１を押圧しないので、摩擦抵抗を極めて小さくする
ことができる。この結果、回転蓄熱体２１の駆動動力を
大幅に低減させることができ、駆動機構を簡便化するこ
とができる。Furthermore, since the seal members 22 and 23 do not press the rotary heat storage body 21, the frictional resistance can be made extremely small. As a result, the driving power of the rotary heat storage body 21 can be significantly reduced, and the driving mechanism can be simplified.
【００６２】また、スペーサ２６によって形成される回
転蓄熱体２１とシール部材２２、２３との隙間を、中心
部に比較して外周部の方を大きくすることで、中心部側
では流体漏れを最小限に抑えつつ、外周部では回転蓄熱
体２１の熱変形を考慮した最適設計を行うことができ
る。Further, by making the gap between the rotary heat storage body 21 formed by the spacer 26 and the seal members 22, 23 larger in the outer peripheral portion than in the central portion, fluid leakage is minimized on the central portion side. Optimum design in consideration of thermal deformation of the rotary heat storage body 21 can be performed in the outer peripheral portion while suppressing it to the limit.
【００６３】（第２実施形態）次に、本発明の第２実施
形態について図６、図７に基づいて説明する。本第２実
施形態は、上記第１実施形態に比較して、シール部材２
２、２３とケーシング１との間にパッキンを設けず、シ
ール部材２２、２３に非貫流帯が形成されている点が異
なるものである。上記第１実施形態と同様の部分につい
ては同一の符号を付して説明を省略する。(Second Embodiment) Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The second embodiment is different from the first embodiment in that the seal member 2
A packing is not provided between the casings 2 and 23 and the casing 1, and a non-flow zone is formed in the seal members 22 and 23. The same parts as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.
【００６４】図６は本第２実施形態の熱交換部２０の拡
大断面図であり、図７は熱交換部２０の分解斜視図であ
る。図６、図７に示すように、シール部材２２、２３に
は、回転蓄熱体２１の両端面における外周部に対応する
リング部２２ｂ、２３ｂとその中心を通過するクロスア
ーム部２２ｃ、２３ｃからなるΘ型の非貫流帯が形成さ
れている。これらの非貫流帯２２ｂ、２２ｃ、２３ｂ、
２３ｃが、流路区画部を構成する。FIG. 6 is an enlarged sectional view of the heat exchange section 20 of the second embodiment, and FIG. 7 is an exploded perspective view of the heat exchange section 20. As shown in FIGS. 6 and 7, the seal members 22 and 23 are composed of ring portions 22b and 23b corresponding to the outer peripheral portions on both end surfaces of the rotary heat storage body 21 and cross arm portions 22c and 23c passing through the centers thereof. A Θ-shaped non-flow zone is formed. These non-flow zones 22b, 22c, 23b,
23c comprises a flow path division part.
【００６５】非貫流帯２２ｂ、２２ｃ、２３ｂ、２３ｃ
は、シール部材２２、２３の貫流孔２２ａ、２３ａにシ
ール部材２２、２３と同材料、あるいは同程度の熱膨張
率を有する充填材を充填することにより形成される。こ
のとき、充填材は、必ずしも貫流孔２２ａ、２３ａの軸
方向長さのすべてに充填されている必要はなく、少なく
とも非貫流帯の面が形成されていればよい。Non-flow zones 22b, 22c, 23b, 23c
Is formed by filling the flow-through holes 22a and 23a of the seal members 22 and 23 with the same material as the seal members 22 and 23 or a filler having a similar coefficient of thermal expansion. At this time, the filler does not necessarily have to fill the entire axial lengths of the through-flow holes 22a and 23a, and at least the non-flow-through zone surface may be formed.
【００６６】このようなシール部材２２、２３の構成に
よっても、上記第１実施形態と同様の効果を得ることが
できる。さらに、本第２実施形態のように、貫流孔２２
ａ、２３ａに充填材を充填することにより、シール部材
２２、２３の構造的な強度が向上する。特に、シール部
材２２、２３のうち、スペーサ２６を挟んで両外側から
ハウジング１で押圧される場合の強度を向上させること
ができる。With the structure of the seal members 22 and 23 as described above, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. Further, as in the second embodiment, the through hole 22
By filling a and 23a with the filler, the structural strength of the seal members 22 and 23 is improved. In particular, it is possible to improve the strength when the housing 1 is pressed from both outer sides of the seal members 22 and 23 with the spacer 26 interposed therebetween.
【００６７】（第３実施形態）次に、本発明の第３実施
形態について図８、図９に基づいて説明する。本第３実
施形態は、上記第２実施形態に比較して、リング部とク
ロスアーム部からなる非貫流帯が回転蓄熱体２１および
シール部材２２、２３に分離して形成されている点が異
なるものである。上記第１、第２実施形態と同様の部分
については同一の符号を付して説明を省略する。(Third Embodiment) Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The third embodiment differs from the second embodiment in that a non-flow zone composed of a ring portion and a cross arm portion is formed separately in the rotary heat storage body 21 and the seal members 22 and 23. It is a thing. The same parts as those in the first and second embodiments are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.
【００６８】図８は本第３実施形態の熱交換部２０の拡
大断面図であり、図９は熱交換部２０の分解斜視図であ
る。図８、図９に示すように、回転蓄熱体２１には、円
柱形状の外周部に非貫流帯リング部２１ｂが形成されて
いる。シール部材２２、２３には、回転蓄熱体２１のリ
ング部２１ｂの中心を通過するように非貫流帯クロスア
ーム部２２ｃ、２３ｃが形成されている。このような回
転蓄熱体２１とシール部材２２、２３を重ね合わせるこ
とで、連続的なΘ型の非貫流帯が形成される。これらの
非貫流帯２１ｂ、２２ｃ、２３ｃが、流路区画部を構成
する。FIG. 8 is an enlarged sectional view of the heat exchange section 20 of the third embodiment, and FIG. 9 is an exploded perspective view of the heat exchange section 20. As shown in FIGS. 8 and 9, the rotary heat storage body 21 has a non-flow zone ring portion 21b formed on the outer peripheral portion of the columnar shape. The seal members 22 and 23 are formed with non-flow zone cross arm portions 22c and 23c so as to pass through the center of the ring portion 21b of the rotary heat storage body 21. By stacking the rotary heat storage body 21 and the seal members 22 and 23 as described above, a continuous Θ type non-flow zone is formed. These non-flow zones 21b, 22c, and 23c constitute a flow path partition section.
【００６９】非貫流帯２１ｂ、２２ｃ、２３ｃは、回転
蓄熱体２１およびシール部材２２、２３の貫流孔２１
ａ、２２ａ、２３ａに、回転蓄熱体２１およびシール部
材２２、２３と同材料、あるいは同程度の熱膨張率を有
する充填材を充填することにより形成される。このと
き、充填材は、必ずしも貫流孔２１ａ、２２ａ、２３ａ
の軸方向長さのすべてに充填されている必要はなく、少
なくとも非貫流帯の面が形成されていればよい。The non-flow zones 21b, 22c and 23c are the flow through holes 21 of the rotary heat storage body 21 and the seal members 22 and 23.
It is formed by filling a, 22a, and 23a with the same material as that of the rotary heat storage body 21 and the sealing members 22 and 23, or a filler having a similar coefficient of thermal expansion. At this time, the filler is not necessarily the through holes 21a, 22a, 23a.
Does not need to be filled in all of the axial length of, and at least the surface of the non-flow zone may be formed.
【００７０】このような回転蓄熱体２１、シール部材２
２、２３の構成によっても、上記第１実施形態と同様の
効果を得ることができる。さらに、本第３実施形態のよ
うに、回転蓄熱体２１の外周部に充填材を充填した非貫
流帯２１ｂを形成することで、回転蓄熱体２１の構造的
な強度を向上させることができ、熱変形による破損、亀
裂等を防止できる。The rotary regenerator 21 and the seal member 2
With the configurations of 2 and 23, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. Further, as in the third embodiment, by forming the non-flow zone 21b filled with the filler on the outer peripheral portion of the rotary heat storage body 21, the structural strength of the rotary heat storage body 21 can be improved, It is possible to prevent damage and cracks due to thermal deformation.
【００７１】（第４実施形態）次に、本発明の第４実施
形態について図１０に基づいて説明する。本第４実施形
態は、上記第１実施形態に比較して、回転蓄熱体２１の
駆動方式が異なるものである。上記第１実施形態と同様
の部分については同一の符号を付して説明を省略する。(Fourth Embodiment) Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The fourth embodiment is different from the first embodiment in the driving method of the rotary regenerator 21. The same parts as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.
【００７２】図１０は、本第４実施形態の熱交換部２０
の拡大断面図である。図１０に示すように、本第４実施
形態では、駆動モータ２７が回転蓄熱体２１の回転軸３
０を駆動するように構成されている。回転軸３０は、継
ぎ手３２を介してモータ２７に接続されている。本第４
実施形態では、回転蓄熱体２１は回転軸３０に固定さ
れ、回転軸３０と一体に回転する。FIG. 10 shows the heat exchange section 20 of the fourth embodiment.
FIG. As shown in FIG. 10, in the fourth embodiment, the drive motor 27 causes the rotary shaft 3 of the rotary heat storage body 21 to rotate.
It is configured to drive 0. The rotating shaft 30 is connected to the motor 27 via a joint 32. Book 4
In the embodiment, the rotary heat storage body 21 is fixed to the rotary shaft 30 and rotates integrally with the rotary shaft 30.
【００７３】このような構成によっても、上記第１実施
形態と同様の効果を得ることができる。With this structure, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
【００７４】（他の実施形態）なお、上記各実施形態で
は、回転蓄熱体２１の回転軸３０をハウジング１で支持
するように構成したが、これに限らず、シール部材２
２、２３で支持するように構成してもよい。このように
回転軸３０をシール部材２２、２３で支持する場合に
は、回転軸３０の長さを、一対のシール部材２２、２３
の外側の面に合わせることができ、寸法精度の面で有利
となる。(Other Embodiments) In each of the above embodiments, the rotary shaft 30 of the rotary heat storage body 21 is configured to be supported by the housing 1. However, the present invention is not limited to this, and the seal member 2 is not limited thereto.
You may comprise so that it may be supported by 2 and 23. When the rotary shaft 30 is thus supported by the seal members 22 and 23, the length of the rotary shaft 30 is set to the pair of seal members 22 and 23.
Can be adjusted to the outer surface of the, which is advantageous in terms of dimensional accuracy.
【００７５】また、上記各実施形態では、シール部材２
２、２３を貫流孔２２ａ、２３ａが整列したハニカム構
造としたが、これに限らず、貫流孔２２ａ、２３ａがラ
ンダムに形成された多孔質構造としてもよい。この場合
には、流体がシール部材２２、２３中を径方向に通過で
きる。このため、図７に基づいて上記第２実施形態で示
した非貫流帯２２ｂ、２２ｃ、２３ｂ、２３ｃの構成
で、シール部材２２、２３の軸方向全体に充填材を充填
して流体の径方向の通過を制限する必要がある。In each of the above embodiments, the seal member 2
Although 2 and 23 have a honeycomb structure in which the through holes 22a and 23a are aligned, the present invention is not limited to this, and may be a porous structure in which the through holes 22a and 23a are randomly formed. In this case, the fluid can pass through the seal members 22 and 23 in the radial direction. Therefore, with the configuration of the non-flow zones 22b, 22c, 23b, and 23c shown in the second embodiment based on FIG. 7, the entire axial direction of the seal members 22 and 23 is filled with the filler, and the radial direction of the fluid is increased. Need to restrict the passage of.
【００７６】また、シール部材２２、２３に触媒を担持
してもよい。例えば高温流体通路Ｂにおける上流側に位
置するシール部材２３において、高温流体通路Ｂに位置
する部位（図３、６、８、１０中下側）に酸化触媒を担
持することで、高温流体通路Ｂを流れるオフガス混合気
を触媒燃焼させることができる。この場合には、回転蓄
熱体２１への触媒の担持を省略することができる。A catalyst may be carried on the seal members 22 and 23. For example, in the seal member 23 located on the upstream side of the high temperature fluid passage B, the oxidation catalyst is carried on the portion located on the high temperature fluid passage B (lower side in FIGS. 3, 6, 8 and 10), so that the high temperature fluid passage B The off-gas mixture flowing through the catalyst can be catalytically burned. In this case, the loading of the catalyst on the rotary heat storage body 21 can be omitted.
【００７７】さらに、高温流体通路Ｂにおける下流側に
位置するシール部材２２において、高温流体通路Ｂに位
置する部位に浄化触媒（酸化触媒）を担持することで、
低温流体通路Ａより熱交換部２０に導入され、移送漏れ
により高温流体通路Ｂに移送される未反応の改質原料ガ
スを、外部に排出される前に浄化することができる。Further, in the sealing member 22 located on the downstream side in the high temperature fluid passage B, the purifying catalyst (oxidation catalyst) is carried on the portion located in the high temperature fluid passage B,
The unreacted reforming raw material gas introduced from the low temperature fluid passage A to the heat exchange section 20 and transferred to the high temperature fluid passage B due to transfer leakage can be purified before being discharged to the outside.
【００７８】さらに、低温流体通路Ａにおける下流側に
位置するシール部材２３において、低温流体通路Ａに位
置する部位（図３、６、８、１０中上側）に改質触媒を
担持することで、低温流体通路Ａを流れる改質原料をＨ
2およびＣＯを含む改質ガスに改質することができる。
これにより、図１、２の改質部４０を省略することがで
きる。Further, by mounting the reforming catalyst at the portion (upper side in FIGS. 3, 6, 8 and 10) located in the low temperature fluid passage A in the seal member 23 located on the downstream side in the low temperature fluid passage A, The reforming raw material that flows through the low temperature fluid passage A is
It can be reformed into a reformed gas containing 2 and CO.
As a result, the reforming section 40 of FIGS. 1 and 2 can be omitted.
【００７９】また、上記各実施形態では、シール部材２
２、２３を円柱形状に構成したが、これに限らず、回転
蓄熱体２１の端面を少なくとも覆うことができればよ
く、例えば四角形等の他の形状でもよい。さらに、シー
ル部材２２、２３の軸方向の幅は任意に設定できる。例
えばシール部材２２、２３に触媒を担持する場合には、
幅を広くすることができる。In each of the above embodiments, the seal member 2
Although 2 and 23 are configured in a cylindrical shape, the shape is not limited to this, and it is sufficient that at least the end surface of the rotary heat storage body 21 can be covered, and another shape such as a quadrangle may be used. Further, the axial widths of the seal members 22 and 23 can be set arbitrarily. For example, when the catalyst is loaded on the seal members 22 and 23,
The width can be widened.
【００８０】また、上記第１〜第３実施形態において、
低温流体通路Ａから導入される低温流体が、回転蓄熱体
２１の外周部に流入可能に構成してもよい。例えば図３
の構成において、低温流体通路Ａの上流側に位置するパ
ッキン２４のうち低温流体通路Ａ側に位置する外周部位
に何カ所か溝あるいは隙間を設けることで、回転蓄熱体
２１の外周部に流入する。これにより、低温流体で回転
蓄熱体２１の駆動部２７ａ、２７ｂ、２８、及び弾性部
材２９を冷却することができる。さらに、パッキン２２
のうち、低温流体通路Ａ側の部分を除去してＤ型に形成
してもよい。In the above first to third embodiments,
The low temperature fluid introduced from the low temperature fluid passage A may be allowed to flow into the outer peripheral portion of the rotary heat storage body 21. For example, in FIG.
In the above configuration, some grooves or gaps are provided in the outer peripheral portion of the packing 24 located on the upstream side of the low temperature fluid passage A on the side of the low temperature fluid passage A so that it flows into the outer peripheral portion of the rotary heat storage body 21. . As a result, the drive parts 27a, 27b, 28 of the rotary regenerator 21 and the elastic member 29 can be cooled by the low temperature fluid. In addition, packing 22
Of these, the portion on the low temperature fluid passage A side may be removed to form a D-shape.
【００８１】また、上記各実施形態では、本発明の回転
蓄熱式熱交換器を燃料電池システムの改質装置に適用し
たが、これに限らず、例えばガスタービン等にも適用可
能である。Further, in each of the above embodiments, the rotary heat storage type heat exchanger of the present invention is applied to the reformer of the fuel cell system, but the present invention is not limited to this and can be applied to, for example, a gas turbine or the like.
【図１】第１実施形態の改質装置のブロック図である。FIG. 1 is a block diagram of a reformer according to a first embodiment.
【図２】図１の改質装置の概念図である。FIG. 2 is a conceptual diagram of the reformer of FIG.
【図３】図１の改質装置における熱交換部の断面図であ
る。3 is a cross-sectional view of a heat exchange section in the reformer of FIG.
【図４】図３のＸ−Ｘ断面図である。FIG. 4 is a sectional view taken along line XX of FIG.
【図５】図１の熱交換部の分解斜視図である。FIG. 5 is an exploded perspective view of the heat exchange section of FIG.
【図６】第２実施形態の熱交換部の断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of a heat exchange section of the second embodiment.
【図７】図６の熱交換部の分解斜視図である。FIG. 7 is an exploded perspective view of the heat exchange unit shown in FIG.
【図８】第３実施形態の熱交換部の断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view of a heat exchange section of the third embodiment.
【図９】図８の熱交換部の分解斜視図である。9 is an exploded perspective view of the heat exchange unit of FIG.
【図１０】第４実施形態の熱交換部の断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view of a heat exchange section of the fourth embodiment.
１０…改質原料供給部、２０…熱交換器、２１…回転蓄
熱体、２２、２３…シール部材、２４、２５…パッキン
（流路区画部）、２６…スペーサ（隙間保持部材）、４
０…改質部、５０…燃料電池。DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Reforming raw material supply part, 20 ... Heat exchanger, 21 ... Rotating heat storage body, 22, 23 ... Seal member, 24, 25 ... Packing (flow path partitioning part), 26 ... Spacer (gap holding member), 4
0 ... reforming section, 50 ... fuel cell.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4G040 EA03 EA06 EB03 EB12 EB13 EB44 EB46 5H027 AA02 BA01 BA09 BA16 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page F-term (reference) 4G040 EA03 EA06 EB03 EB12 EB13 EB44 EB46 5H027 AA02 BA01 BA09 BA16
Claims (13)
され、回転することにより低温流体が通過する低温流体
通路（Ａ）と高温流体が通過する高温流体通路（Ｂ）と
を交互に移動して、前記高温流体の熱を前記低温流体に
移送する回転蓄熱体（２１）と、 前記回転蓄熱体（２１）における前記貫流孔（２１ａ）
が開口する両端面をそれぞれ覆うように配置され、多数
の貫流孔（２２ａ、２３ａ）が形成された一対のシール
部材（２２、２３）と、 前記回転蓄熱体（２１）を通過する前記低温流体の流路
および前記高温流体の流路を区画する流路区画部（２１
ｂ、２２ｂ、２２ｃ、２３ｂ、２３ｃ、２４、２５）と
を備えることを特徴とする回転蓄熱式熱交換器。1. A low-temperature fluid passage (A) through which a low-temperature fluid passes and a high-temperature fluid passage (B) through which a high-temperature fluid passes are alternately formed by rotating a plurality of through-holes (21a) formed in the axial direction. A rotary heat storage body (21) that moves and transfers the heat of the high-temperature fluid to the low-temperature fluid, and the flow-through hole (21a) in the rotary heat storage body (21).
And a pair of seal members (22, 23) that are arranged so as to cover both end surfaces that open and have a large number of through holes (22a, 23a), and the cryogenic fluid that passes through the rotary heat storage body (21). (21) and a flow path partitioning section (21
b, 22b, 22c, 23b, 23c, 24, 25), and a rotary heat storage type heat exchanger.
れた貫流孔（２２ａ、２３ａ）は、前記回転蓄熱体（２
１）の軸方向に対して平行に整列して形成されているこ
とを特徴とする請求項１に記載の回転蓄熱式熱交換器。2. The flow-through holes (22a, 23a) formed in the seal members (22, 23) are provided in the rotary heat storage body (2).
The rotary heat storage heat exchanger according to claim 1, wherein the rotary heat storage heat exchanger is formed so as to be aligned parallel to the axial direction of 1).
１）の両端面の外周部に対応するリング部（２１ｂ、２
２ｂ、２３ｂ、２４ａ、２５ａ）と、前記リング部の中
心を通るクロスアーム部（２２ｃ、２３ｃ、２４ｂ、２
５ｂ）とからなることを特徴とする請求項１または請求
項２に記載の回転蓄熱式熱交換器。3. The rotary heat storage body (2)
Ring portions (21b, 2) corresponding to the outer peripheral portions of both end faces of 1).
2b, 23b, 24a, 25a) and cross arm portions (22c, 23c, 24b, 2) passing through the center of the ring portion.
5b), and the rotary heat storage type heat exchanger according to claim 1 or 2.
一対のシール部材（２２、２３）の両外側に配置されて
いることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つ
に記載の回転蓄熱式熱交換器。4. The flow path partitioning section (24, 25) is arranged on both outer sides of the pair of seal members (22, 23), according to any one of claims 1 to 3. The rotary heat storage type heat exchanger described in.
前記クロスアーム部（２２ｃ、２３ｃ）は、前記シール
部材（２２、２３）の前記貫流孔（２２ａ、２３ａ）に
充填材を充填して形成されることを特徴とする請求項３
または請求項４に記載の回転蓄熱式熱交換器。5. The ring portions (22b, 23b) and the cross arm portions (22c, 23c) are formed by filling the through holes (22a, 23a) of the seal member (22, 23) with a filler. 3. The method according to claim 3, wherein
Alternatively, the rotary heat storage type heat exchanger according to claim 4.
熱体（２１）の前記貫流孔（２１ａ）に充填材を充填し
て形成され、前記クロスアーム部（２２ｃ、２３ｃ）
は、前記シール部材（２２、２３）の前記貫流孔（２２
ａ、２３ａ）に充填材を充填して形成されることを特徴
とする請求項３または請求項４に記載の回転蓄熱式熱交
換器。6. The ring portion (21b) is formed by filling a filling material into the through hole (21a) of the rotary heat storage body (21), and the cross arm portion (22c, 23c).
Is the flow-through hole (22) of the seal member (22, 23).
The heat storage type heat exchanger according to claim 3 or 4, wherein the heat storage heat exchanger is formed by filling a, 23a) with a filler.
に位置するシール部材（２３）において、高温流体通路
（Ｂ）に位置する部位に酸化触媒を担持することを特徴
とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の回転式
熱交換装置。7. A seal member (23) located on the upstream side of the high temperature fluid passage (B), wherein an oxidation catalyst is carried on a portion located in the high temperature fluid passage (B). 6. The rotary heat exchange device according to any one of 6.
に位置するシール部材（２２）において、高温流体通路
（Ｂ）に位置する部位に酸化触媒を担持することを特徴
とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の回転式
熱交換装置。8. A seal member (22) located on the downstream side of the high temperature fluid passage (B), wherein an oxidation catalyst is carried on a portion located in the high temperature fluid passage (B). 7. The rotary heat exchange device according to any one of 7.
に位置するシール部材（２３）において、低温流体通路
（Ａ）に位置する部位に改質触媒を担持することを特徴
とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載の回転式
熱交換装置。9. The sealing member (23) located on the downstream side of the low temperature fluid passage (A) carries a reforming catalyst at a site located in the low temperature fluid passage (A). 9. The rotary heat exchange device according to any one of items 1 to 8.
の間には、前記回転蓄熱体（２１）の軸方向長さより長
い隙間保持部材（２６）が配置されていることを特徴と
する請求項１ないし９のいずれか１つに記載の回転蓄熱
式熱交換器。10. The pair of sealing members (22, 23)
A space heat retaining member (26) longer than the axial length of the rotary heat storage body (21) is disposed between the rotary heat storage bodies (21) according to any one of claims 1 to 9. Heat exchanger.
部に駆動手段（２７）からの駆動力が伝達されることを
特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１つに記載の
回転蓄熱式熱交換器。11. The rotating heat accumulator (21) according to claim 1, wherein a driving force from a drive means (27) is transmitted to an outer peripheral portion of the rotating heat accumulator (21). Heat storage type heat exchanger.
軸（３０）に駆動手段（２７）からの駆動力が伝達され
ることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１つ
に記載の回転蓄熱式熱交換器。12. The rotary heat storage body (21) according to claim 1, wherein a driving force from a drive means (27) is transmitted to a rotation shaft (30) of the rotary storage body (21). The rotary storage heat exchanger described.
記載の回転蓄熱式熱交換器を用い、改質反応により改質
原料から水素を生成する改質装置であって、前記低温流
体は前記改質原料であり、前記高温流体は燃焼ガスであ
ることを特徴とする改質装置。13. A reforming apparatus for producing hydrogen from a reforming raw material by a reforming reaction using the rotary heat storage type heat exchanger according to claim 1, wherein the cryogenic fluid is A reforming apparatus, which is the reforming raw material and the high-temperature fluid is a combustion gas.
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