(57)【要約】【課題】、排ガスの損失を低減でき、かつ、熱交換による排ガス流路の凝縮水の滞留を防止できる熱交換器を提供する。【解決手段】熱交換器１は、エンジンからの排ガスを通過させる排ガス流路１０と、排ガス流路１０に設けられ、排ガスを浄化する触媒部３と、排ガス流路１０の触媒部３より下流側に設けられ、触媒部３を通過した排ガスと冷却水との間で熱交換を行う熱交換部４と、を備える。排ガス流路１０は、水平方向と交差する所定方向に沿って延在するよう形成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱交換器（１，１０１，２０１，３０１）であって、
エンジンからの排ガスを通過させる排ガス流路（１０，３１０）と、
前記排ガス流路に設けられ、前記排ガスを浄化する触媒部（３）と、
前記排ガス流路の前記触媒部より下流側に設けられ、前記触媒部を通過した前記排ガスと冷却媒体との間で熱交換を行う熱交換部（４，１０４，２０４）と、
を備え、
前記排ガス流路が、水平方向と交差する所定方向に沿って延在するよう形成される、
熱交換器。
【請求項２】
前記排ガス流路が所定の一方向に沿って直線状に形成される、
請求項１に記載の熱交換器（１，１０１，２０１）。
【請求項３】
前記排ガス流路（３１０）における前記触媒部と前記熱交換部との間に、鋭角に屈曲する屈曲部（３１０Ａ）を備える、
請求項１に記載の熱交換器（３０１）。
【請求項４】
前記触媒部への入口における前記排ガス流路の延在方向と、前記熱交換部の出口における前記排ガス流路の延在方向とが、平行となるよう前記排ガス流路が形成される、
請求項３に記載の熱交換器。
【請求項５】
前記冷却媒体の流れと、前記排ガス流路の排ガスの流れとが対向流である、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の熱交換器（１，１０１，２０１，３０１）。
【請求項６】
前記冷却媒体の流れと、前記排ガス流路の排ガスの流れとが直交対向流である、
請求項５に記載の熱交換器。
【請求項７】
前記冷却媒体の流れが１つまたは複数の曲り部（２０Ｂ〜２０Ｇ）を有するよう形成される、
請求項６に記載の熱交換器。
【請求項８】
前記熱交換部（４，１０４）がプレートタイプである、
請求項１〜７のいずれか１項に記載の熱交換器（１，１０１，３０１）。
【請求項９】
前記熱交換部（１０４）がドロンカップ構造である、
請求項８に記載の熱交換器（１０１）。
【請求項１０】
前記ドロンカップ構造の熱交換部が、前記冷却媒体の淀み点を無くすための淀み防止構造（１５２）と、チューブ内部に空気が溜まるのを防止するための空気溜り防止構造（１５３）と、を有する、請求項９に記載の熱交換器。
【請求項１１】
前記熱交換部（２０４）がフィン＆チューブ構造である、
請求項１〜７のいずれか１項に記載の熱交換器（２０１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、エンジン排ガスと冷却媒体との間で熱交換を行う熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンの排ガスを利用して、給湯や暖房用の温水を作る熱交換器が知られている（例えば特許文献１）。この熱交換器では、エンジンの排ガス浄化のために取り付けられた触媒部から出力された排ガスと、冷却水（冷却媒体）との間で熱交換をする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許５９１１１６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載されるような従来の熱交換器では、単一の筐体に触媒部などの各要素を収容するという構造上の制約などにより、排ガス流路が略Ｕ字状にターンする曲がり部を複数備える構造（以下「ターン構造」ともいう）である。このような排ガス流路の構造では、曲がり部での損失が大きく排ガス側の通風抵抗が増大し、エンジンの効率を下げるという問題が生じていた。また、ターン構造では、触媒部を出た排ガスが排ガス流路の曲り部にて流路の内壁に衝突する構造であるため、衝突損失が大きいという問題がある。
【０００５】
さらに、排ガス側の流路をターン構造とすると、排ガス中の腐食成分が低温の壁面で凝縮し、曲り部の近傍にこれらの凝縮水の溜り部が生ずる場合がある。溜り部の蒸留水は、熱交換器が停止しているときも滞留し、この停止間に水分が蒸発して濃度が上がり、酸素雰囲気で壁面に穴があく不具合が発生する虞がある。
【０００６】
本開示は、排ガスの損失を低減でき、かつ、熱交換による排ガス流路の凝縮水の滞留を防止できる熱交換器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示は、熱交換器（１，１０１，２０１，３０１）であって、エンジンからの排ガスを通過させる排ガス流路（１０，３１０）と、前記排ガス流路に設けられ、前記排ガスを浄化する触媒部（３）と、前記排ガス流路の前記触媒部より下流側に設けられ、前記触媒部を通過した前記排ガスと冷却媒体との間で熱交換を行う熱交換部（４，１０４，２０４）と、を備え、前記排ガス流路が、水平方向と交差する所定方向に沿って延在するよう形成される。
【０００８】
この構成により、排ガス流路が所定の一方向なので、従来のターン構造のように衝突損失の発生を防止できるので、排ガスの損失を低減できる。また、排ガス流路の延在方向が鉛直方向なので、熱交換によって排ガスが凝縮して凝縮水が発生しても、流路に滞留することなく出口から排出されるので、熱交換による排ガス流路の凝縮水の滞留を防止できる。
【発明の効果】
【０００９】
本開示によれば、排ガスの損失を低減でき、かつ、熱交換による排ガス流路の凝縮水の滞留を防止できる熱交換器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、第１実施形態に係る熱交換器の概略構成を示す縦断面図である。
【図２】図２は、図１中のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図３は、図１中のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】図４は、図１中のＣ−Ｃ，Ｅ−Ｅ断面図である。
【図５】図５は、図１中のＤ−Ｄ断面図である。
【図６】図６は、図１中のＦ−Ｆ断面図である。
【図７】図７は、第２実施形態に係る熱交換器の概略構成を示す斜視図である。
【図８】図８は、図７中の熱交換部の構成を示す斜視図である。
【図９】図９は、熱交換部のチューブの内部構成を説明するための模式図である。
【図１０】図１０は、第３実施形態に係る熱交換器の概略構成を示す斜視図である。
【図１１】図１１は、第４実施形態に係る熱交換器の概略構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照しながら本実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
【００１２】
［第１実施形態］
図１〜図６を参照して第１実施形態を説明する。なお、以下の説明では、図１の上下方向を「高さ方向」と表記し、図１の上方を「高さ方向上側」、図１の下方を「高さ方向下側」と表記する。この高さ方向は、例えば鉛直方向であることが好ましいが、「高さ方向上側」と「高さ方向下側」との上下関係さえ維持できれば、少なくとも水平方向と交差する方向であればよい。また、以下の説明では、図１の左右方向を（熱交換部４における）「奥行方向」と表記し、図１の左側を「奥行方向入口側」、図１の右側を「奥行方向出口側」と表記する。さらに、図２に示すように、高さ方向及び奥行方向の両方と直交する方向を（熱交換部４における）「幅方向」と表記する。
【００１３】
第１実施形態に係る熱交換器１は、周知のコージェネレーション装置に備えられるものである。コージェネレーション装置は、エンジンで発電機を駆動して電気エネルギを発生させると共に、エンジンから排出される高温の排ガスから熱エネルギを得て、給湯器や暖房器などの温水／熱消費機器に与えるシステムである。コージェネレーション装置は、エンジンの冷却水（冷却媒体）を利用して排ガスの熱エネルギを取得することができる。冷却水は、エンジンを冷却することで熱エネルギを得て、さらに、熱交換器１においてエンジンの排ガスからも熱エネルギを得て高温となる。そして、このように高温となった冷却水から、温水／熱消費機器に対して熱エネルギが移される。なお、本実施形態で対象とする冷却水とは、エチレングリコール、プロピレングリコール、オイル、不凍液などを含む。
【００１４】
図１に示すように、熱交換器１は、筐体２と、触媒部３と、熱交換部４と、を備える。
【００１５】
筐体２は、図１に示すように、その内部の高さ方向上側に触媒部３を設置し、その内部の高さ方向下側に熱交換部４を設置する。筐体２の内部空間において、触媒部３はブラケット１８によって支持されており、熱交換部４はブラケット１９によって支持されている。
【００１６】
筐体２は、高さ方向を軸方向と側壁する略円筒状の側壁２１と、側壁２１の高さ方向上側の端部を封止する上端壁２２と、側壁２１の高さ方向下側の端部を封止する下端壁２３から構成される。筐体２の上端壁２２には、エンジンから排出される排ガスを熱交換器１に導入するための排ガス入口パイプ５が貫通され、筐体２の内部の触媒部３に連通されている。筐体２の下端壁２３には、熱交換器１の内部から排ガスを排出するための排ガス出口パイプ６が貫通され、筐体２の内部の熱交換部４に連通されている。また、筐体２の側壁２１において、高さ方向下側の下端近傍には、エンジンの冷却水を熱交換器１に導入するための水入口パイプ７が連通されている。筐体２の側壁２１において、高さ方向上側の上端近傍には、熱交換器１から冷却水を排出するための水出口パイプ８が連通されている。
【００１７】
触媒部３は、排ガス入口パイプ５から入力され内部を通過する排ガスを浄化して出力する。触媒部３は、例えばステンレス製のハニカム構造の筒体で形成される。触媒部３の出口は、熱交換部４の複数の排ガス流通部４６（図６参照）の入口と連通している。
【００１８】
熱交換部４は、触媒部３を通過した排ガスと冷却水との間で熱交換を行う部分である。熱交換部４は、図６に示すように、幅方向に沿って薄板形状の複数のプレート４１がろう付けにより積層されている。隣接するプレート４１同士の間隙が、冷却水が通過する冷却水流通部４２となっている。冷却水流通部４２は、高さ方向の所定位置にて、プレート４１の表面から突設された突起４３によって、高さ方向下側の第１冷却水流通部４４と、高さ方向上側の第２冷却水流通部４５とに区分されている。第１冷却水流通部４４では、冷却水は、奥行方向の入口側から出口側（図６の紙面手前側から奥側）に流れる。第２冷却水流通部４５では、冷却水は、奥行方向の出口側から入口側（図６の紙面奥側から手前側）に流れる。
【００１９】
図１及び図６に示すように、筐体２の内部では、突起４３と同一の高さ方向の位置に、側壁２１の内周面に沿ってセパレータ１６が設けられている。このセパレータ１６によって、水入口パイプ７から筐体２内部に導入された冷却水がセパレータ１６よりも上側に流出しないよう規制され、第１冷却水流通部４４に進入するよう促進される。また、図１及び図６に示すように、筐体２の内部では、熱交換部４の高さ方向の上端の位置に、側壁２１の内周面に沿ってセパレータ１７が設けられている。このセパレータ１７によって、第１冷却水流通部４４を通過した冷却水がセパレータ１７よりも上側に流出しないように規制され、第２冷却水流通部４５に進入するよう促進される。
【００２０】
プレート４１は、その内部に高さ方向に連通する排ガス流通部４６を有する。図６に示すように、排ガス流通部４６を流れるガスの流れ方向は高さ方向であり、図１及び図６に示すように、冷却水流通部４２を流れる冷却水の流れ方向は奥行方向である。高さ方向と奥行方向は直交している。つまり、熱交換部４におけるガスの流れと冷却水の流れとは直交対向流となっている。また、排ガス流通部４６にはインナフィン（図示せず）が設けられ、これにより排ガスと冷却水との熱交換を効率よく行うよう構成されている。
【００２１】
このように、排ガス入口パイプ５、触媒部３、熱交換部４の排ガス流通部４６、排ガス出口パイプ６が、熱交換器１の排ガス流路１０を構成している。本実施形態では、排ガス流路１０は、高さ方向の上側から下側への鉛直下向き方向（所定方向）に沿って直線状に形成されている。
【００２２】
図４及び図５に示すように、筐体２の側壁２１の高さ方向の断面Ｃ，Ｄ，Ｅの位置には、それぞれ、側壁２１の内周面に沿って略Ｕ字状のセパレータ１１，１２、１３が設けられている。セパレータ１１，１２，１３は、上述したセパレータ１６，１７と同様に、筐体２の内部空間を高さ方向に沿って区分する。セパレータ１１，１３は、図４に示すように、奥行方向の入口側に開口部１１Ａ，１３Ａを有する。一方、セパレータ１１，１３の中間に配置されるセパレータ１２は、図５に示すように、セパレータ１１，１３とは反対に奥行方向の出口側に開口部１２Ａを有する。
【００２３】
また、図２及び図３に示すように、筐体２の内部にて、筐体の下端から熱交換部４の高さまでは、高さ方向に延在するセパレータ１４，１５が設けられている。セパレータ１４，１５は、高さ方向から視たときに、筐体２の内部空間の略中央に配置される熱交換部４の対向する一対の角部の一方と側壁２１の内周面との間にそれぞれ延在し、これにより、筐体２の内部空間を、熱交換部４の冷却水流通部４０の入口側と出口側とに区分するよう構成されている。
【００２４】
筐体２の内部にこのようにセパレータ１１〜１７を設けることにより、筐体２の内部において、図１に示すように、触媒部３及び熱交換部４の周囲に沿って冷却水流路２０が形成されている。より詳細には、図１〜図５に示すように、冷却水流路２０は、下記（１）〜（９）の各流れ２０Ａ〜２０Ｈの順で構成される流路である。
（１）水入口パイプ７から筐体２の内部へ進入する流れ２０Ａ
（２）セパレータ１４，１５，１６によって側壁２１に沿って熱交換部４の第１冷却水流通部４４に向かう流れ２０Ｂ
（３）第１冷却水流通部４４を出た後にセパレータ１４，１５，１７によってＵターンして、熱交換部４の第２冷却水流通部４５に向かう流れ２０Ｃ
（４）第２冷却水流通部４５を出た後にＵターンして、触媒部３の周囲を通ってセパレータ１７より上側に向かう流れ２０Ｄ
（５）セパレータ１１に沿って触媒部３の周囲を通り、セパレータ１１の開口部１１Ａからセパレータ１１より上側に進出してＵターンする流れ２０Ｅ
（６）セパレータ１２に沿って触媒部３の周囲を通り、セパレータ１２の開口部１２Ａからセパレータ１２より上側に進出してＵターンする流れ２０Ｆ
（７）セパレータ１３に沿って触媒部３の周囲を通り、セパレータ１３の開口部１３Ａからセパレータ１３より上側に進出してＵターンする流れ２０Ｇ
（８）筐体２の内部から水出口パイプ８に進入する流れ２０Ｈ
（９）水出口パイプ８からコージェネレーション装置の下流側へ出力される流れ２０Ｉ
【００２５】
図１に示すように、冷却水流路２０の各流れ２０Ａ〜２０Ｉは、常に排ガス流路１０と直交対向流となるように、高さ方向下側から上側に向けて蛇行状に進む形状になる。また、このような冷却水流路２０の蛇行状の各流れ２０Ａ〜２０Ｉは、概略的には、図１に矢印で示すように、高さ方向の下側から上側への鉛直上向き方向に沿って流れる冷却水流路２０を形成している、とも表現することができる。つまり、冷却水流路２０は、広く言えば、常に排ガス流路１０と対向流となるよう形成されている、と表現できる。
【００２６】
熱交換器１を構成する筐体２、触媒部３、熱交換部４、各セパレータ１１〜１７などの各要素は、例えばステンレス材により形成される。
【００２７】
このような熱交換器１では、図１に示すように、コージェネレーション装置のエンジンから排出された高温の排ガスは、高さ方向上側の排ガス入口パイプ５から熱交換器１の内部に導入される。導入された高温の排ガスは、高さ方向下側へ向けて触媒部３を通過し、その後に熱交換部４の複数の排ガス流通部４６を通過する。触媒部３及び熱交換部４を通過し、冷却水と熱交換を行った後の低温の排ガスは、高さ方向下側の排ガス出口パイプ６から排出される。
【００２８】
一方、図１，２に示すように、高さ方向下側の水入口パイプ７から筐体２の内部に導入された低温の冷却水は、流れ２０Ａ，２０Ｂのように側壁２１の内周面に沿って流れ、熱交換部４の第１冷却水流通部４４に流入する。冷却水は、第１冷却水流通部４４を奥行方向の出口側から入口側へ流れて、この間に排ガス流通部４６を流れる排ガスにより加熱され、熱交換部４から筐体２内に一旦流出される。そして、図１，３に示す流れ２０Ｃのように高さ方向上側にＵターンして、熱交換部４の第２冷却水流通部４５に流入する。冷却水は、第２冷却水流通部４５を奥行方向の出口側から入口側へ流れて、この間に排ガス流通部４６を流れる排ガスによりさらに加熱され、熱交換部４から筐体２内に排出される。
【００２９】
熱交換部４を通過して加熱された冷却水は、図１に示す流れ２０Ｄ〜２０Ｇのように、セパレータ１１，１２，１３によって高さ方向に沿って４段階に区分された筐体２の側壁２１と触媒部３との間隙を、高さ方向上側にＵターンしながら順々に流れる。この間に、冷却水は触媒部３の外周面で排ガスと熱交換してさらに加熱される。触媒部３の周囲を通過してさらに加熱された冷却水は、図１に示す流れ２０Ｈ，２０Ｉのように、高さ方向上側の水出口パイプ８から排出される。
【００３０】
次に、第１実施形態に係る熱交換器１の効果について説明する。
【００３１】
第１実施形態の熱交換器１は、エンジンからの排ガスを通過させる排ガス流路１０と、排ガス流路１０に設けられ、排ガスを浄化する触媒部３と、排ガス流路１０の触媒部３より下流側に設けられ、触媒部３を通過した排ガスと冷却水との間で熱交換を行う熱交換部４と、を備える。排ガス流路１０は、水平方向と交差する所定方向に沿って延在するよう形成される。より詳細には、排ガス流路が所定の一方向（本実施形態では鉛直下方向）に沿って直線状に形成される。
【００３２】
この構成により、従来のターン構造（特許文献１参照）のような略Ｕ字状に屈曲する曲がり部が排ガス流路１０に存在しなくなるので、従来のターン構造の曲がり部において主に発生していた排ガスの衝突損失を好適に低減できる。また、排ガス流路１０の延在方向が鉛直方向なので、熱交換によって排ガスが凝固して凝縮水が発生しても、流路に滞留することなく出口から排出させることができ、熱交換による排ガス流路１０の凝縮水の滞留を防止できる。この結果、第１実施形態の熱交換器１は、排ガスの損失を低減でき、かつ、熱交換による排ガス流路の凝縮水の滞留を防止できる。このように、排ガスの損失を低減できることにより、熱交換器１を通過する際の排ガスの通風抵抗を低減でき、コージェネレーション装置のエンジンの効率を向上できる。また、凝縮水の滞留を防止できることにより、これに起因する排ガス流路の壁面の腐食を防止できる。
【００３３】
また、本実施形態の熱交換器１において、冷却水流路２０の冷却水の流れと、排ガス流路１０の排ガスの流れとが、相互の流れ方向が逆方向である対向流になる。従来のターン構造のように排ガス流路を筐体２内でつづら折り状に流れ方向を反転させる構造では、排ガスの流れと冷却水の流れとが、相互の流れ方向が同一方向である平行流となる部分が生じる。一般に、平行流の熱交換能力は、対向流と比較して相対的に悪いことが知られている。本実施形態の熱交換器１では、冷却水流路２０の冷却水の流れと、排ガス流路１０の排ガスの流れとが、熱交換器１の全体に亘って常に対向流となり、平行流となる部分が無いよう構成されるので、熱交換の効率を向上でき、熱交換の性能が優れたものにできる。
【００３４】
また、本実施形態の熱交換器１において、冷却水流路２０と排ガス流路１０の流れの関係をより詳細に説明すると、冷却水流路２０の冷却水の各流れ２０Ａ〜２０Ｉと、排ガス流路１０の排ガスの流れとが、相互の流れ方向が直交する直交対向流になる。図１を参照して説明したように、排ガス流路１０は、高さ方向の上側から下側へストレートに流れる構造をとる。一方、冷却水流路２０の各流れ２０Ａ〜２０Ｉは、この排ガス流路１０の周囲を巻回しながら高さ方向の下側から上側へ蛇行状に流れる構造をとる。この構成により、上記の対向流の熱交換能力を発揮できると共に、単なる対向流の構造と比較して筐体２の内部において流路間で熱交換できる部分をより長くとることができるので、熱交換の効率をさらに向上できる。
【００３５】
また、本実施形態の熱交換器１において、冷却水の流れが複数の曲り部を有するよう形成される。具体的には、図１を参照して説明したように、冷却水流路２０には、筐体２の内部に設けられるセパレータ１１〜１７の働きによって、流れ２０Ｂ〜２０Ｇのように湾曲して流れる複数の部分が設けられている。この構成により、熱交換器１の筐体２の内部空間において、冷却水流路２０は高さ方向に沿って細分化され、流路の断面積を縮小できる。これにより、冷却水の流速を高速にできるので、熱交換に用いる冷却水の導入量を増加でき、熱交換の効率をさらに向上できる。
【００３６】
また、本実施形態の熱交換器１において、熱交換部４がプレートタイプである。この構成により、熱交換部４を簡易な構成で製造できるので、熱交換器１の製造容易性の向上や製造コストの抑制を図ることができる。
【００３７】
［第２実施形態］
図７〜図９を参照して第２実施形態を説明する。第２実施形態に係る熱交換器１０１は、熱交換部１０４の構成が、第１実施形態の熱交換器１と異なるものである。
【００３８】
図７及び図８に示すように、熱交換部１０４は、いわゆるドロンカップ構造のものである。ドロンカップ構造は、第１実施形態のプレートタイプの一種である。熱交換部１０４は、幅方向に積層される複数の薄板状のチューブ１４１と、各チューブ１４１の内部に冷却水を導入する水導入パイプ１４２と、各チューブ１４１から冷却水を集約して吐出する水導出パイプ１４３とを備える。また、複数のチューブ１４１同士の幅方向の間隙には、コルゲートフィンが設けられ、この間隙に高さ方向の上側から下側に沿って排ガスが流れる排ガス流路１４４が形成されている。
【００３９】
複数のチューブ１４１のそれぞれは、幅方向に対向する一対の部材の外周部をろう付けすることで構成され、内部空間を有する。チューブ１４１の内部空間は、図９に示すように、奥行方向の一端部（図９では右側）において、高さ方向の下端に水導入パイプ１４２と連通する冷却水入口１５０が設けられ、高さ方向の上端に水導出パイプ１４３と連通する冷却水出口１５１が設けられる。冷却水入口１５０及び冷却水出口１５１は、それぞれ幅方向に沿って隣接する他のチューブ１４１の冷却水入口１５０及び冷却水出口１５１と接続されている。
【００４０】
また、冷却水入口１５０と冷却水出口１５１との高さ方向の略中間位置には、内部空間を高さ方向の上下に区切るチューブろう付け代１４６が奥行き方向に沿って延在している。このチューブろう付け代１４６は、奥行方向の一端部ではチューブ１４１の外周部のチューブろう付け代１４７まで到達して内部空間を区分するよう設けられる。一方、奥行方向の他端部（図９では左側）では外周部のチューブろう付け代１４７まで到達せず、これらのチューブろう付け代１４６，１４７の開口部１４９を介して内部空間が高さ方向の上下で連通可能に設けられる。
【００４１】
このような内部空間の構成により、複数のチューブ１４１には、図９に示す流れ２０Ｊのように、水導入パイプ１４２と連通する高さ方向下側の入口から導入された冷却水が、奥行方向に沿って略Ｕ字状に移動して高さ方向上側の出口から水導出パイプ１４３に導出される内部流路１４５が形成されている。
【００４２】
また、各チューブ１４１の内部空間では、図９に示すように、各種の冷却水の淀み防止構造１５２が設けられている。第１に、冷却水の内部流路１４５を高さ方向の略中間位置にて区切るチューブろう付け代１４６の一部に切れ目１４８が設けられ、これにより、内部流路１４５の入口側（高さ方向下側）と出口側（高さ方向上側）とが連通され、内部流路１４５の入口上部での冷却水淀みを防止するよう構成されている。第２に、チューブ１４１の内部空間の高さ方向上側と下側とを連通する開口部１４９は、冷却水流速に合わせて淀み防止に適切な寸法で形成されている。第３に、チューブ１４１の外周部のチューブろう付け代１４７のうち、上辺１４７Ａは、幅方向から視たときに、円形状の冷却水出口１５１の接線となるように形成され、これにより、冷却水の淀みおよび万一発生した気泡の滞留を防止するよう構成されている。つまり、本実施形態では、切れ目１４８と、開口部１４９と、チューブろう付け代１４７の上辺１４７Ａとが、冷却水の淀み防止構造１５２を構成している。
【００４３】
また、上記の淀み防止構造１５２の要素のうち、チューブろう付け代１４６の切れ目１４８と、チューブろう付け代１４７の上辺１４７Ａとは、チューブ１４１の内部で発生する空気が溜まるのを防止する空気溜り防止構造１５３としても機能する。
【００４４】
第２実施形態の熱交換器１０１において、熱交換部１０４がドロンカップ構造である。この構成により、第１実施形態の構成と比較して熱交換部４を流れる冷却水の流路の断面積をさらに縮小でき、冷却水の流速をさらに高速にできるので、冷却水の導入量の増加と、熱交換の効率向上を図ることができる。
【００４５】
第２実施形態の熱交換器１０１において、ドロンカップ構造の熱交換部１０４が、冷却水の淀み点を無くすための淀み防止構造１５２を有する。この構成により、熱交換部１０４の内部で冷却水が淀みなく流れるようになり、冷却水の沸騰により気液界面の濡れ渇きが発生することに起因して熱交換部１０４のチューブ１４１の材料が腐食することを好適に防止できる。また、熱交換部１０４が、チューブ内部に空気が溜まるのを防止するための空気溜り防止構造１５３を有し、さらに、冷却水出口１５１を重力方向（高さ方向）に対して最も高い位置に設けることにより、チューブ１４１の内部に発生する気泡を好適に排出できるため、冷却水の沸騰により気液界面の濡れ渇きが発生することに起因して熱交換部１０４のチューブ１４１の材料が腐食することをさらに防止できる。
【００４６】
［第３実施形態］
図１０を参照して第３実施形態を説明する。第３実施形態に係る熱交換器２０１は、熱交換部２０４の構成が、第１実施形態の熱交換器１と異なるものである。
【００４７】
図１０に示すように、熱交換部２０４は、いわゆるフィン＆チューブ構造のものである。熱交換部２０４は、奥行き方向に積層される複数のプレート２４１と、これらのプレート２４１を貫通して設けられ、奥行方向に延在する複数のチューブ２４２とを備える。冷却水は、これらの複数のチューブ２４２に導入され、奥行方向に沿って流れる。触媒部３から出力された排ガスは、複数のプレート２４１の間隙を高さ方向上側から下側へ沿って流れる。熱交換部２０４は、チューブ２４２を流れる冷却水と、プレート２４１間を通過する排ガスとの間で熱交換を行うことができる。
【００４８】
また、図１０に示すように、熱交換器２０１は、触媒部３の周囲に複数のセパレータ２１１を備える。これらのセパレータ２１１は、第１実施形態のセパレータ１１，１２，１３と同様の機能を発揮するためのものである。
【００４９】
第３実施形態の熱交換器２０１において、熱交換部２０４がフィン＆チューブ構造である。この構成により、熱交換器２０１の構成を簡略化でき、製造容易性の向上や製造コストの低減を図ることができる。
【００５０】
［第４実施形態］
図１１を参照して第４実施形態を説明する。第４実施形態に係る熱交換器３０１は、触媒部３と熱交換部４との間において、排ガス流路３１０が屈曲部３１０Ａを有する点で、第１実施形態の熱交換器１と異なる。
【００５１】
第４実施形態の熱交換器３０１において、排ガス流路３１０における触媒部３と熱交換部４との間に、鋭角に屈曲する屈曲部３１０Ａを備える。この構成により、触媒部３と熱交換部４との相対的な位置関係の自由度が拡大し、外部環境に応じて熱交換器３０１の形状を変更しやすくなるので、適用範囲の拡大が期待できる。
【００５２】
第４実施形態の熱交換器において、触媒部３への入口における排ガス流路３１０の延在方向と、熱交換部４の出口における排ガス流路３１０の延在方向とが、平行となるよう排ガス流路３１０が形成される。この構成により、屈曲部３１０Ａがあっても、排ガス流路３１０内に発生した凝縮水をスムーズに排出できるので、熱交換による排ガス流路の凝縮水の滞留を好適に防止できる。なお、本実施形態の構成でも、排ガス流路３１０が屈曲部３１０Ａを有するものの、排ガス流路３１０の主要な流れ方向は、第１実施形態の排ガス流路１０と同様に高さ方向の上側から下側への所定方向であるので、「排ガス流路３１０は所定方向に延在するよう形成される」とも表現することができる。
【００５３】
なお、排ガス流路３１０の主要な延在方向と、熱交換部４の出口における排ガス流路３１０の延在方向とは必ずしも平行である必要はなく、例えば熱交換部４の流路の延在方向が屈曲部１０Ａの角度に沿ってそのまま延在するように、排ガス流路１０を略くの字の形状で構成でもよい。
【００５４】
以上、具体例を参照しつつ本実施形態について説明した。しかし、本開示はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、条件、形状などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。
【００５５】
上記実施形態では、排ガス流路１０の流れ方向（所定方向）が高さ方向の上側から下側の方向である構成を例示したが、これに限られない。排ガス流路１０の流れ方向は、水平方向と交差する方向であればよい。これにより、排ガス流路１０を必ず傾斜させることができるので、排ガスの凝縮水を排ガス流路１０の入口または出口から良好に排出させることができ、凝縮水が排ガス流路１０に滞留するのを防止できる。
【００５６】
上記実施形態では、冷却水流路２０は、直線状の排ガス流路１０のまわりに蛇行状に形成され、排ガス流路と直交対向流となる構成を例示したが、これに限られない。冷却水流路２０は、排ガス流路１０に対して少なくとも平行流にならなければよい。例えば、冷却水流路２０が単純に高さ方向下側から上側へ流れ、排ガス流路１０に対して対向流となる構造としてもよいし、水入口パイプ７から水出口パイプ８へ向けて筐体２内を斜めに進む構造でもよい。
【符号の説明】
【００５７】
１，１０１，２０１，３０１：熱交換器
３：触媒部
４，１０４，２０４：熱交換部
１０，３１０：排ガス流路
１５２：淀み防止構造
１５３：空気溜り防止構造
３１０Ａ：屈曲部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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