JP2002327620A - 排気ガス熱回収用の触媒一体型熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 伝熱部での排気ガスの流速を増加させること
で、熱回収の効率を一層向上させた排気ガス熱回収用の
触媒一体型熱交換器を提供する。 【解決手段】 排気ガス熱回収用の触媒一体型熱交換器
の伝熱部20は、筒状空間21が周方向に区画されて形成さ
れた３つのガス通路Ａを備え、各ガス通路Ａは、入口部
A1と、出口部A7と、空間21の周方向に区画されて形成さ
れて入口部A1および出口部A7の面積とほぼ等しい通路面
積を有する３つの通路部A2，A4，A6と、周方向で隣接す
る通路部A2，A4；A4，A6同士を連通させて排気ガスの軸
方向での流れの方向を反転させる下流側反転部A3と上流
側反転部A5とを有し、各ガス通路Ａにおいて、入口部A1
から流入した排気ガスは、入口側通路部A2を経て下流側
反転部A3に流入した後、中間通路部A4を流通して上流側
反転部A5を経て出口側通路部A6に流入した後、出口部A7
から流出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関等の燃焼
装置の排気ガスを浄化する触媒と、排気ガスの熱を回収
するための熱交換器とが一体化された排気ガス熱回収用
の触媒一体型熱交換器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の触媒一体型熱交換器とし
て、本出願人による出願である特願２０００−１４２３
７６号に開示されたものがある。この先願の排気ガス熱
回収用の触媒一体型熱交換器では、伝熱部は、触媒を収
容する内ケースと中間筒との間に形成された筒状のガス
通路と、該ガス通路内に配置された多数の山部および谷
部が屈曲形成されたフィンとを備え、これによって、ガ
ス通路を流通する排気ガスの熱が、熱回収流体が流通す
る流体室を形成する内ケースにフィンを介して伝達され
て、効率的に熱回収流体に回収される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この従来技
術において、排気ガスは、筒状ガス通路の一端に設けら
れた環状開口部の全周から流入して、他端に設けられた
環状開口部の全周から流出するため、熱交換器に流入す
る排気ガスの流量に対して大きな流路面積のガス通路を
流通することになって、該ガス通路での排気ガスの流速
が遅くなる。そのため、内ケースおよびフィンの表面付
近に形成される境界層での排気ガス流の乱れが小さくな
る結果、排気ガスから内ケースおよびフィンへの熱伝達
の効率が小さくなっており、排気ガス熱のさらなる効率
的な回収を図るうえでは改善の余地があった。

【０００４】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであり、請求項１ないし請求項３記載の発明は、
伝熱部での排気ガスの流速を増加させることで、熱回収
の効率を一層向上させた排気ガス熱回収用の触媒一体型
熱交換器を提供することを共通の目的とする。そして、
請求項２記載の発明は、さらに、ガス通路の形成数、入
口部および出口部の面積の設定の自由度が大きい熱交換
器を提供することを目的とし、請求項３記載の発明は、
さらに、構造が簡単で、かつ低コストな請求項２記載の
熱交換器を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段および発明の効果】請求項
１記載の発明は、燃焼装置の排気ガスが流通する触媒
と、該触媒を囲んで形成されて排気ガス熱の熱回収流体
が流通する流体室と、前記触媒を通過した排気ガスと前
記流体室の熱回収流体との間で熱交換を行う伝熱部とを
備えた排気ガス熱回収用の触媒一体型熱交換器におい
て、前記伝熱部は、前記流体室を形成する部材と前記触
媒との間に形成される筒状空間が、周方向に区画されて
形成された複数のガス通路を備え、該各ガス通路は、入
口部と、出口部と、前記空間の前記周方向に区画されて
形成されて前記入口部および前記出口部の面積とほぼ等
しい通路面積を有する複数の通路部と、前記周方向で隣
接する前記通路部同士を連通させて排気ガスの軸方向で
の流れの方向を反転させる反転部とを有し、前記各入口
部は、第１遮蔽部材が、前記空間の入口側の開口部を部
分的に塞ぐことで形成される間隙により形成され、前記
各出口部は、第２遮蔽部材が、前記空間の出口側の開口
部を部分的に塞ぐことで形成される間隙により形成さ
れ、前記各ガス通路において、前記入口部から流入した
排気ガスは、前記複数の通路部および前記反転部を流通
した後、前記出口部から流出する排気ガス熱回収用の触
媒一体型熱交換器である。

【０００６】この請求項１記載の発明によれば、伝熱部
の各ガス通路の入口部および出口部は、第１遮蔽部材お
よび第２遮蔽部材が筒状空間の入口側の開口部および出
口側の開口部をそれぞれ部分的に塞ぐことで形成される
ので、その塞がれる分、入口部および出口部の面積が小
さくなって、各ガス通路を流通する排気ガスの流速が大
きくなり、しかも排気ガスは入口部および出口部の面積
とほぼ等しい通路面積を有する通路部を反転部により反
転されて流通するため、伝熱部での排気ガスと流体室を
形成する部材との接触面積は十分に確保される。その結
果、次の効果が奏される。すなわち、熱交換器におい
て、排気ガスは、筒状空間の開口部が遮蔽部材により塞
がれないものに比べて、伝熱部の各ガス通路を大きい速
度で流通するので、流体室を形成する部材の表面付近に
形成される境界層での排気ガス流の乱れが大きくなっ
て、流体室を形成する部材への排気ガス熱の伝熱量が増
加し、さらには熱回収流体への放熱量が増加して、熱回
収の効率が向上する。

【０００７】請求項２載の発明は、排気ガスが流通する
内ケースと、該内ケースを囲繞すると共に該内ケースと
の間に排気ガス熱の熱回収流体が流通する流体室を形成
する外ケースと、前記内ケース内に収容された触媒と、
該触媒を通過した排気ガスと前記流体室の熱回収流体と
の間で熱交換を行う伝熱部とを備え、前記内ケースに流
入した燃焼装置の排気ガスが、前記触媒を通過し、次い
で前記伝熱部を通過した後、前記内ケースから流出する
排気ガス熱回収用の触媒一体型熱交換器において、前記
伝熱部は、前記内ケースの筒状の流体室形成部分を外側
通路壁として前記触媒との間に形成される筒状空間が周
方向に区画されて形成された複数の所定数のガス通路を
備え、該各ガス通路は、入口部と、出口部と、前記空間
の前記周方向に区画されて形成されて前記入口部および
前記出口部の面積とほぼ等しい通路面積を有する３以上
の通路部と、前記周方向で隣接する前記通路部同士を連
通させて排気ガスの軸方向での流れの方向を反転させる
下流側反転部と上流側反転部とを有し、前記各入口部
は、前記所定数の第１遮蔽部材が、前記空間の前記軸方
向での一端側の環状開口部を部分的に塞ぐことで形成さ
れる前記周方向の間隙により形成され、前記各出口部
は、前記所定数の第２遮蔽部材が、前記空間の前記軸方
向での他端側の環状開口部を部分的に塞ぐことで形成さ
れる前記周方向の間隙により形成され、前記各ガス通路
の前記通路部は、前記入口部と前記下流側反転部との間
に形成される入口側通路部と、前記下流側反転部および
上流側反転部との間に形成される１以上の中間通路部
と、前記上流側反転部と前記出口部の間に形成される出
口側通路部とから構成され、前記各ガス通路において、
前記入口部から流入した排気ガスは、前記入口側通路部
を経て前記下流側反転部に流入した後、前記中間通路部
を流通して前記下流側反転部と前記上流側反転部との間
で反転され、前記上流側反転部を経て前記出口側通路部
に流入した後、前記出口部から流出する排気ガス熱回収
用の触媒一体型熱交換器である。

【０００８】この請求項２記載の発明によれば、内ケー
スの流体室形成部分と触媒との間に形成される筒状空間
に形成された複数のガス通路において、請求項１記載の
発明の効果と同様の効果が奏されるほか、次の効果が奏
される。すなわち、伝熱部の各ガス通路の入口部および
出口部は、それぞれ、筒状空間の軸方向での一端側およ
び他端側に形成されて、排気ガスは、入口側通路部、出
口側通路部および中間通路部を含む３以上の通路部を、
下流側反転部および上流側反転部により反転されて流通
する。その結果、入口部および出口部は、筒状空間の軸
方向での一端側および他端側にそれぞれ形成されるの
で、ガス通路の形成数および各通路部の通路面積の設定
の自由度が大きくなり、熱交換器のコンパクト性を維持
したうえで排気ガスの流量に応じたガス通路の数および
各通路部の通路面積の最適な設定が可能となる。

【０００９】請求項３記載の発明は、請求項２記載の排
気ガス熱回収用の触媒一体型熱交換器において、前記伝
熱部は、前記空間に配置されて、該空間を前記周方向に
仕切ることで前記軸方向に延びる多数の小ガス通路を形
成するフィンを備え、前記各通路部は複数の前記小ガス
通路から構成され、前記各反転部は、前記各遮蔽部材
の、前記周方向に間隔をおいて設けられた複数の仕切片
が前記フィンに接合することにより、前記各遮蔽部材に
おける該複数の仕切片の、前記周方向で隣接する２つの
該仕切片の間で、かつ前記軸方向で前記フィンの端部と
前記遮蔽部材との間に形成されるものである。

【００１０】この請求項３記載の発明によれば、請求項
２記載の発明の効果に加えて、次の効果が奏される。す
なわち、各ガス通路の入口部、出口部さらには各反転部
が、空間に配置されたフィンに接合する仕切片を有する
各遮蔽部材を、空間部の両開口部に設けることにより形
成されるので、簡単な構造で、かつ低コストで請求項２
記載の熱交換器が得られる。さらに、各通路部は、フィ
ンにより形成される複数の小ガス通路から構成されるこ
とから、ガス通路を周方向に仕切るための部材を別途設
ける必要がなく、熱交換器の製造が容易になると共に、
大きい速度の排気ガスにより、フィンの表面付近に形成
される境界層での排気ガス流の乱れも大きくなることか
ら、フィンを通じて流体室形成部分に伝達される熱量が
さらに増加して、熱回収の効率が一層向上する。

【００１１】なお、この明細書において、軸方向とは、
熱交換器の中心軸線の方向を意味し、周方向とは、該中
心軸線を中心とした周方向を意味し、径方向とは、該中
心軸線を中心とした径方向を意味する。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図１〜
図７を参照して説明する。図１において、本発明の実施
例である排気ガス熱回収用の触媒一体型熱交換器１は、
発電機、ポンプ等を駆動するために使用される燃焼装置
としての内燃機関から排出された排気ガスが流通する排
気系に配置されるものであり、内部に排気ガスが流通す
る排気ガス室４を形成する内ケース２と、内ケース２を
囲繞する外ケース３とを備える。内ケース２と外ケース
３との間には間隙が形成され、この間隙により形成され
る空間は、排気ガスの熱を回収する熱回収流体、例えば
前記内燃機関の冷却水が流通する流体室５を形成する。

【００１３】内ケース２は、その中心軸線Ｌ（熱交換器
１の中心軸線Ｌでもある）の方向である軸方向での両端
部が開放されたステンレス製の円筒状のケース本体2a
と、該両端部にそれぞれ結合された蓋体2b，2cとを有す
る。蓋体2bには、内ケース２に内燃機関から排出された
排気ガスを熱交換器１に導入するためのステンレス製の
流入管６が接続され、蓋体2cには、後述する触媒11によ
り浄化されて、次いで熱交換された後の排気ガスを排出
するための流出管７が接続される。

【００１４】図２，図３を併せて参照すると、外ケース
３は、内ケース２のケース本体2aとの間に、ケース本体
2aと同一の中心軸線Ｌを有し、径方向の幅がほぼ一定の
間隙を形成すべく内ケース２の外径よりも大きな内径を
有すると共に、ケース本体2aよりも軸方向の長さが長
く、軸方向での両端部が開放されたステンレス製の円筒
状のケース本体3aと、その両端部にそれぞれ結合された
蓋体3b，3cとを有する。蓋体3cには、熱交換器１へ熱回
収流体を導入するための流入管８が接続され、蓋体3bに
は、熱交換後の熱回収流体を排出するための流出管９が
接続される。

【００１５】流体室５は、主として蓋体2cおよび蓋体3c
との間に形成される円環状の第１流体室5aと、主として
ケース本体2aとケース本体3aとの間に形成される円筒状
の第２流体室5bと、主として蓋体2bおよび蓋体3bとの間
に形成される円環状の第３流体室5cとからなる。第２流
体室5bは螺旋状の通路から構成され、この螺旋状の通路
は、ケース本体2aの外周面およびケース本体3aの内周面
に接触して固定される螺旋管10が、ケース本体2aとケー
ス本体3aとの間を螺旋状に延びて配置されることで形成
される。また、第１流体室5aには流入管８が開口し、第
３流体室5cには流出管９が開口する。

【００１６】一方、排気ガス室４を形成する内ケース２
の内部には、中心軸線Ｌを有して円筒状に形成され、排
気ガスの流入口11a側が有底の保持筒12に覆われた触媒1
1が、図示されない支持手段により支持されて収容され
る。この触媒11は、排気ガス中に含まれているＨＣ、Ｃ
Ｏ等の有害成分を無害化して排気ガスを浄化するそれ自
体は周知の触媒であり、その流入口11aおよび流出口11b
のみが、排気ガスが流通するように、排気ガス室４内に
開放されている。触媒11の内側に保持筒12と略同心に設
けられた貫通孔には、流入管６が挿入され、該流入管６
の、排気ガスの流れに対して上流に位置する上流側端部
6aは、蓋体2bを貫通して内ケース２の外側に位置し、前
記内燃機関の排気管と熱交換器１とを接続するための接
続フランジ13に圧入される。なお、13aは、締結用ボル
ト（図示されず）が挿通される孔である（図２参照）。

【００１７】保持筒12の一端部は、触媒11の流入口11a
よりも軸方向に所定長さ延びて、底壁12aにより閉塞さ
れる。そして、流入口11aと底壁12aとの間には、流入管
６から流入した排気ガスを流入口11aに向ける偏向室14
が形成される。

【００１８】さらに、内ケース２内には、ケース本体2a
と触媒11との間において、触媒11と同心にほぼ一定の径
方向幅を有する間隙を形成して、ステンレス製の円筒状
の中間筒15が配置される。中間筒15の一端部は、底壁12
aよりも軸方向に所定長さ延びて、底壁16により閉塞さ
れる。これにより、触媒11と中間筒15との間および底壁
12aと底壁16との間に、浄化された排気ガスで満たされ
る保温層17が形成される。

【００１９】また、触媒11の流出口17bと蓋体2bとの間
に、流出口17bから流出した浄化後の排気ガスを、保温
層17の開口17aおよび後述する伝熱部20に向ける流れを
生じさせる偏向室18が形成される。そして、触媒11を通
過した直後の高温の排気ガスが、伝熱部20に流入し、さ
らに、伝熱部20で熱交換した後の排気ガスが集合する集
合室19が底壁16と蓋体2cとの間に形成され、該集合室19
に流出管７が開口する。

【００２０】図１，図４〜図７を参照すると、触媒11と
流体室５との間に配置されて、浄化された排気ガスと熱
回収流体との間で熱交換を行うための伝熱部20は、内ケ
ース２において流体室形成部分でもあるケース本体2a
と、ケース本体2aを外側通路壁とし、中間筒15を内側通
路壁として形成されて中心軸線Ｌを有する円筒状の空間
21が、周方向にほぼ３等分に区画されて形成された３つ
のガス通路Ａと、蛇腹状のフィン22とを備える。

【００２１】空間21内に配置されるフィン22は、図５，
図７によく示されるように、１枚の無孔の薄板を交互に
多数回折り返すことで、そのピッチＰが後述する遮蔽部
材30の板厚のほぼ２倍となるように形成された多数の山
部22cおよび谷部22dを有すると共に、図１に示されるよ
うに、上流側端部22aおよび下流側端部22bにおいて、中
間筒15よりも後述する仕切片30b，30c，31b，31cの高さ
分だけ短い軸方向長さを有し、それら山部22cがケース
本体2aの内周面に、それら谷部22dが中間筒15の外周面
に接触する態様で、空間21の全周に渡って、径方向に押
圧するように圧入されて固定されるか、またはケース本
体2aおよび中間筒15にロウ付けにより固定される。それ
ゆえ、空間21は、フィン22によって、軸方向に延びる多
数の小ガス通路23に周方向に分割されるため、各ガス通
路Ａは、これら多数の小ガス通路23がほぼ３等分された
数の小ガス通路23から構成される小ガス通路群からな
る。

【００２２】そして、各ガス通路Ａは、触媒11を流通し
た後の排気ガスが偏向室18を経て流入する入口部A1と、
熱交換後の排気ガスが集合室19に流出する出口部A7と、
入口部A1および出口部A7の面積とほぼ等しい通路面積を
有するように周方向にほぼ等しい幅で区画されて形成さ
れた３つの通路部A2，A4，A6と、周方向で隣接する通路
部A2，A4；A4，A6同士を連通させて排気ガスの軸方向で
の流れの方向を反転させる下流側反転部A3と上流側反転
部A5とを有する。

【００２３】図４，図７に示されるように、各入口部A1
は、３つの遮蔽部材30が、空間21の、軸方向での一端側
である入口側の環状開口部21aに、周方向に等間隔に配
置されて、開口部21aを部分的に塞ぐことで形成される
周方向の３つの間隙により形成される。そして、各ガス
通路Ａにおいて、入口部A1の周方向の幅は、周方向での
ほぼ等しい幅を有する３つの通路部A2，A4，A6が形成さ
れることから、ガス通路Ａの周方向での幅のほぼ１／３
とされて、遮蔽部材30の周方向での幅のほぼ１／２とさ
れる。

【００２４】ステンレス製の板材から形成される各遮蔽
部材30は、開口部21aの前記径方向幅と等しい幅を有す
る円弧状（または、部分環状）の閉塞部30aと、閉塞部3
0aの、周方向で間隔をおいて設けられた両端部で板材が
折り曲げられて形成されて、軸方向に突出して延びる１
対の仕切片30b，30cとを有する。そして、各遮蔽部材30
が、開口部21aの所定位置に配置されて、溶接によりケ
ース本体2aおよび中間筒15に固定された状態で、仕切片
30b，30cの先端部がフィン22の軸方向での上流側端部22
aに接合される。なお、ここで接合とは、例えば当接、
または溶接等による結合を意味する。これによって、径
方向ではケース本体2aと中間筒15との間に、周方向では
隣接する両仕切片30b，30cの間に、および軸方向ではフ
ィン22の上流側端部22aと閉塞部30aとの間に、上流側反
転部A5が形成される。

【００２５】そして、各ガス通路Ａにおいて、該ガス通
路Ａに属する入口部A1に隣接する仕切片30bは、該入口
部A1と該ガス通路Ａに属する上流側反転部A5とを仕切
り、該ガス通路Ａと隣接するガス通路Ａ側の仕切片30c
は、該上流側反転部A5と該隣接するガス通路Ａの入口部
A1とを仕切る。

【００２６】一方、各出口部A7は、図６，図７に示され
るように、遮蔽部材30と同一仕様の３つの遮蔽部材31
が、空間21の軸方向での他端側である出口側の環状開口
部21bに、周方向に等間隔に配置されて、開口部21bを部
分的に塞ぐことで形成される周方向の３つの間隙により
形成されて、入口部A1と等しい周方向での幅を有する。

【００２７】そして、各ガス通路Ａにおいて、これら遮
蔽部材31は、入口部A1の周方向幅とほぼ等しい幅だけ周
方向にずれて配置される点を除いて、遮蔽部材30と同様
の形態で配置される。それゆえ、遮蔽部材31により、開
口部21bで、径方向ではケース本体2aと中間筒15との間
に、周方向では両仕切片31b，31cの間に、および軸方向
ではフィン22の下流側端部22bと閉塞部31aとの間に、下
流側反転部A3が形成される。そして、各ガス通路Ａにお
いて、該ガス通路Ａに属する出口部A7に隣接する仕切片
31cは、該出口部A7と該ガス通路Ａに属する下流側反転
部A3とを仕切り、該ガス通路Ａと隣接するガス通路Ａ側
の仕切片31bは、該下流側反転部A3と該隣接するガス通
路Ａの出口部A7とを仕切る。

【００２８】なお、両遮蔽部材30，31の仕切片30b，30
c，31b，31cがフィン22に接合する部分では、仕切片30
b，30c，31b，31cが小ガス通路Ａ23に跨ることもある
が、その場合の隣接する通路部A2，A4；A4，A6への排気
ガスの少量の漏れは、全体の排気ガスの流量からは無視
できる程度のものであって、熱交換器１の熱交換の性能
への影響は殆どない。

【００２９】そして、各ガス通路Ａを構成する３つの通
路部A2，A4，A6は、それぞれ、前記小ガス通路群に含ま
れる小ガス通路23の数をほぼ３等分した数の小ガス通路
23から構成され、入口部A1と下流側反転部A3とが、軸方
向で見て重なる部分に対応する複数の小ガス通路23から
なる入口側通路部A2と、出口部A7と上流側反転部A5と
が、軸方向で見て重なる部分に対応する複数の小ガス通
路23からなる出口側通路部A6と、下流側反転部A3と上流
側反転部A5とが、軸方向で見て重なる部分に対応する複
数の小ガス通路23からなる中間通路部A4で構成される。

【００３０】次に、この実施例の作用および効果につい
て説明する。図示されない内燃機関から排出された排気
ガスは、流入管６を矢印G1方向に流れて偏向室14に流入
し、該偏向室14から流入口11aを経て触媒11に流入し、
該触媒11により浄化される。浄化された排気ガスは、触
媒11から流出口11bを経て偏向室18に流入し、該偏向室1
8から、その少量が保温層17に流入し、保温層17に流入
した排気ガスにより、触媒11は、比較的低温となる伝熱
部20からの熱的影響を受けることは殆どなく、高温に維
持されて、高い浄化率が維持される。

【００３１】偏向室18の残りの全て排気ガスは、伝熱部
20において、３つの入口部A1から、入口側通路部A2を経
て下流側反転部A3に流入し、下流側反転部A3で反転して
中間通路部A4に流入し、入口通路部A2とは軸方向で反対
方向に中間通路部A4を流通して上流側反転部A5に流入
し、該上流側反転部A5で反転してその後出口側通路部A6
に流入し、中間通路部A4とは軸方向で反対方向に出口側
通路部A6を流通した後、出口部A7から流出する。

【００３２】そして、集合室19では、３つの出口部A7か
らの排気ガスが集合して、その流れの向きが径方向内方
に偏向されて流出管７を矢印G2方向に流れて、熱交換器
１の外部に流出する。

【００３３】一方、熱回収流体は、流入管８を矢印W1方
向に流れて、第１流体室5aに流入して蓋体2cを介して集
合室19の排気ガスと熱交換をしてその熱を回収する。そ
の後、熱回収流体は螺旋状の通路からなる第２流体室5b
を流れて、伝熱部20を流通する排気ガスと熱交換をして
その熱を回収する。さらに、第２流体室5bを経て第３流
体室5cに流入した熱回収流体は、蓋体2bを介して偏向室
18の排気ガスと熱交換をしてその熱を回収した後、流出
管９を矢印W2方向に流れて、熱交換器１での熱回収を終
了して外部に流出する。

【００３４】このようにして、排気ガスの熱が熱回収流
体に回収される際、ガス通路Ａが形成される伝熱部20で
は、各ガス通路Ａの入口部A1は、遮蔽部材30が空間21の
入口側の開口部21aを部分的に塞ぐことで形成され、そ
の出口部A7は、遮蔽部材31が空間21の出口側の開口部21
bを部分的に塞ぐことで形成されるので、それら開口部2
1a，21bが遮蔽部材30，31により塞がれる分、入口部A1
および出口部A7の面積が小さくなって、各ガス通路Ａを
流通する排気ガスの流速が大きくなり、しかも排気ガス
は、入口部A1および出口部A7の面積とほぼ等しい通路面
積を有する各通路部A2，A4，A6を下流側反転部A3および
上流側反転部A5により反転されて流通するため、伝熱部
20での排気ガスとケース本体2aおよびフィン22との接触
面積は十分に確保される。その結果、熱交換器１におい
て、排気ガスは、空間21の開口部21a，21bが遮蔽部材3
0，31により塞がれないものに比べて、伝熱部20を大き
い速度で流通するので、ケース本体2aおよびフィン22の
表面付近に形成される境界層での排気ガス流の乱れが大
きくなって、ケース本体2aおよびフィン22への排気ガス
熱の伝熱量が増加し、さらには熱回収流体への放熱量が
増加して、熱回収の効率が向上する。

【００３５】また、各ガス通路Ａの入口部A1および出口
部A7は、それぞれ、空間21の軸方向での一端側の開口部
21aおよび他端側の開口部21bに形成されて、排気ガス
は、入口側通路部A2、出口側通路部A6および中間通路部
A4からなる３つの通路部を、下流側反転部A3および上流
側反転部A3により反転されて流通する。その結果、入口
部A1および出口部A7は、空間21の開口部21aおよび開口
部21bにそれぞれ形成されるので、入口部A1および出口
部A7が空間21の一方の開口部のみに形成される場合に比
べて、ガス通路Ａの形成数および各通路部A2，A4，A6の
通路面積の設定の自由度が大きくなり、熱交換器１のコ
ンパクト性を維持したうえで、この実施例では、排気ガ
スの流量に対応して、空間21を周方向に３等分する３つ
のガス通路Ａを形成することにより、ガス通路Ａおよび
各通路部A2，A4，A6の通路面積の最適な設定が可能とな
る。

【００３６】入口側、出口側および中間通路部A2，A4，
A6は、ケース本体2aと中間筒15との間に配置されたフィ
ン22により形成される複数の小ガス通路23から構成され
ることから、それら通路部A2，A4，A6を形成するために
ガス通路Ａを周方向に仕切るための部材を別途設ける必
要がなく、熱交換器１の製造が容易になる。

【００３７】各ガス通路Ａの入口部A1、出口部A7さらに
は下流側および上流側反転部A3，A5は、空間21内に配置
されたフィン22に接合する仕切片30b，30c，31b，31cを
有する各遮蔽部材30，31を、空間21の両開口部21a，21b
に取り付けることにより形成されるので、伝熱部20での
排気ガスの流速を高めた熱交換器１が、簡単な構造で、
かつ低コストで得られる。しかも、各遮蔽部材30，31は
同一仕様とされているので、この点でも熱交換器１のコ
スト削減ができる。

【００３８】以下、前述した実施例の一部の構成を変更
した実施例について、変更した構成に関して説明する。
伝熱部20に形成されるガス通路Ａの数は、前記実施例で
は３であったが、内燃機関の定格運転時の排気ガスの流
量に応じて、２または４以上とすることもできる。

【００３９】前記実施例では、下流側反転部A3および上
流側反転部A5は、それぞれ１つずつ形成されたが、遮蔽
部材30，31の両仕切片30b，30c，31b，31cの周方向での
中間位置に１または複数の中間仕切片を設けて、周方向
で隣接する２つの仕切片により２以上の下流側および上
流側反転部を形成することもでき、その場合には、複数
の中間通路部が形成されることになる。さらに、同数の
上流側および下流側反転部を設けることなく、空間21の
軸方向での一端部の開口部のみにおいて、入口部A1およ
び出口部A7を形成して、下流側反転部のみを設けるか、
また下流側反転部の数よりも１つ少ない上流側反転部を
設けるようにしてもよい。

【００４０】前記実施例では、伝熱部20は、ケース本体
2aおよび中間筒15とは別体の部材が屈曲形成されたフィ
ン22を備えるものであったが、フィン22は、ケース本体
2aまたは中間筒15に一体成形されたものであってもよ
い。さらに、フィン22を設けることなく、各ガス通路Ａ
に、各通路部A2，A4，A6を仕切る板状の仕切部材を設け
ることにより通路部を形成することもできる。

【００４１】さらに、空間21は、円形の断面形状を有す
る円筒形状であったが、円形以外の断面形状を有する筒
形状であってもよい。また、燃焼装置は、内燃機関以外
のものであってよく、熱回収流体は、内燃機関の冷却水
以外の流体であってもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の実施例である排気ガス熱回収用の触
媒一体型熱交換器の縦断面図であり、図２のＩ−Ｉ線断
面図である。

【図２】図１のＩＩ矢視図である。

【図３】図１のＩＩＩ矢視図である。

【図４】図１のＩＶ−ＩＶ線断面図である。

【図５】図１のＶ−Ｖ線断面図である。

【図６】図１のＶＩ−ＶＩ線断面図である。

【図７】内ケース本体の一部を破断した伝熱部の斜視図
である。

【符号の説明】

１…熱交換器、２…内ケース、３…外ケース、４…排気
ガス室、５…流体室、６…流入管、７…流出管、８…流
入管、９…流出管、10…螺旋管、11…触媒、12…保持
筒、13…接続フランジ、14…偏向室、15…中間筒、16…
底壁、17…保温層、18…偏向室、19…集合室、20…伝熱
部、21…空間、21a…開口部、22…フィン、30，31…遮
蔽部材、30b，30c，31b，31c…仕切片 Ａ…ガス通路、A1…入口部、A2…入口側通路部、A3…下
流側反転部、A4…中間通路部、A5…上流側反転部、A6…
出口側通路部、A7…出口部、Ｌ…中心軸線、Ｐ…ピッ
チ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃焼装置の排気ガスが流通する触媒と、
   該触媒を囲んで形成されて排気ガス熱の熱回収流体が流
   通する流体室と、前記触媒を通過した排気ガスと前記流
   体室の熱回収流体との間で熱交換を行う伝熱部とを備え
   た排気ガス熱回収用の触媒一体型熱交換器において、 前記伝熱部は、前記流体室を形成する部材と前記触媒と
   の間に形成される筒状空間が、周方向に区画されて形成
   された複数のガス通路を備え、 該各ガス通路は、入口部と、出口部と、前記空間の前記
   周方向に区画されて形成されて前記入口部および前記出
   口部の面積とほぼ等しい通路面積を有する複数の通路部
   と、前記周方向で隣接する前記通路部同士を連通させて
   排気ガスの軸方向での流れの方向を反転させる反転部と
   を有し、 前記各入口部は、第１遮蔽部材が、前記空間の入口側の
   開口部を部分的に塞ぐことで形成される間隙により形成
   され、 前記各出口部は、第２遮蔽部材が、前記空間の出口側の
   開口部を部分的に塞ぐことで形成される間隙により形成
   され、 前記各ガス通路において、前記入口部から流入した排気
   ガスは、前記複数の通路部および前記反転部を流通した
   後、前記出口部から流出することを特徴とする排気ガス
   熱回収用の触媒一体型熱交換器。
2. 【請求項２】 排気ガスが流通する内ケースと、該内ケ
   ースを囲繞すると共に該内ケースとの間に排気ガス熱の
   熱回収流体が流通する流体室を形成する外ケースと、前
   記内ケース内に収容された触媒と、該触媒を通過した排
   気ガスと前記流体室の熱回収流体との間で熱交換を行う
   伝熱部とを備え、前記内ケースに流入した燃焼装置の排
   気ガスが、前記触媒を通過し、次いで前記伝熱部を通過
   した後、前記内ケースから流出する排気ガス熱回収用の
   触媒一体型熱交換器において、 前記伝熱部は、前記内ケースの筒状の流体室形成部分を
   外側通路壁として前記触媒との間に形成される筒状空間
   が周方向に区画されて形成された複数の所定数のガス通
   路を備え、 該各ガス通路は、入口部と、出口部と、前記空間の前記
   周方向に区画されて形成されて前記入口部および前記出
   口部の面積とほぼ等しい通路面積を有する３以上の通路
   部と、前記周方向で隣接する前記通路部同士を連通させ
   て排気ガスの軸方向での流れの方向を反転させる下流側
   反転部と上流側反転部とを有し、 前記各入口部は、前記所定数の第１遮蔽部材が、前記空
   間の前記軸方向での一端側の環状開口部を部分的に塞ぐ
   ことで形成される前記周方向の間隙により形成され、 前記各出口部は、前記所定数の第２遮蔽部材が、前記空
   間の前記軸方向での他端側の環状開口部を部分的に塞ぐ
   ことで形成される前記周方向の間隙により形成され、 前記各ガス通路の前記通路部は、前記入口部と前記下流
   側反転部との間に形成される入口側通路部と、前記下流
   側反転部および上流側反転部との間に形成される１以上
   の中間通路部と、前記上流側反転部と前記出口部の間に
   形成される出口側通路部とから構成され、 前記各ガス通路において、前記入口部から流入した排気
   ガスは、前記入口側通路部を経て前記下流側反転部に流
   入した後、前記中間通路部を流通して前記下流側反転部
   と前記上流側反転部との間で反転され、前記上流側反転
   部を経て前記出口側通路部に流入した後、前記出口部か
   ら流出することを特徴とする排気ガス熱回収用の触媒一
   体型熱交換器。
3. 【請求項３】 前記伝熱部は、前記空間に配置されて、
   該空間を前記周方向に仕切ることで前記軸方向に延びる
   多数の小ガス通路を形成するフィンを備え、 前記各通路部は複数の前記小ガス通路から構成され、 前記各反転部は、前記各遮蔽部材の、前記周方向に間隔
   をおいて設けられた複数の仕切片が前記フィンに接合す
   ることにより、前記各遮蔽部材における該複数の仕切片
   の、前記周方向で隣接する２つの該仕切片の間で、かつ
   前記軸方向で前記フィンの端部と前記遮蔽部材との間に
   形成されることを特徴とする請求項２記載の排気ガス熱
   回収用の触媒一体型熱交換器。