(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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間での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、前記触媒と前記内ケースとの間に配置された中間筒を内側通路壁として形成された筒状のガス通路と、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、該フィンは、前記流体室形成部分および前記中間筒に前記山部および前記谷部がそれぞれ接触するように前記ガス通路内に配置され、
前記中間筒内には、底壁を有する触媒収容筒が設けられ、該収容筒内に、前記触媒がその一端面と前記底壁との間に第１反転室が形成されるように収容され、前記収容筒内の前記触媒の中心部を前記底壁へ向かい貫通して排気ガスの流入管が設けられ、これにより、流入管内をその上流側から下流側に流れて前記触媒の前記一端面に達する排気ガスが、前記第１反転室で反転して前記触媒の前記一端面から触媒中をその他端面へ通過するようにされ、
前記収容筒、前記中間筒および前記内ケースを前記流入管の上流側から覆い、かつ前記触媒の前記他端面に接して第２反転室が形成されるように、前記内ケースに蓋体が固定され、前記蓋体は、前記触媒の前記他端面から前記第２反転室内に流入する排気ガスが、前記伝熱部へ反転状態で流入するように形成されてい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。
【請求項２】
前記フィンは、前記流体室形成部分および前記中間筒の間に圧入されていることを特徴とする請求項１記載の排気ガス熱回収用の触媒一体型熱交換器。
【請求項３】
前記内ケースおよび前記外ケースの少なくとも一方は、両端部が開放した筒状のケース本体と、該両端部にそれぞれ固定された同一仕様の蓋体とを備え、該蓋体には、排気ガスまたは熱回収流体の流入管または流出管が接続される孔が設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の排気ガス熱回収用の触媒一体型熱交換器。
【請求項４】
前記触媒収容筒と前記中間筒の間に、前記第２反転室からの排気ガスが流入するように、微小間隙をもつ保温層が形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の排気ガス熱回収用の触媒一体型熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、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、例えば特開２０００−４５７６４号公報で開示されたエンジンの排ガス浄化およびその排ガス熱回収装置が知られている。この装置では、触媒を通過して浄化された排気ガスが熱交換室を流れる際に、該熱交換室に周方向に間隔をおいて配設された複数の熱交換パイプを流れる冷却水との間で熱交換が行われ、排気ガスの熱が冷却水に回収される。
【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、複数（２４本）の熱交換パイプは熱交換器本体の上端壁および下端壁により支持される。このとき、十分な熱回収を行うためには多数の熱交換パイプが必要となり、部品点数が増大すると共に、その組立工数が増大して、装置の組立に多大な時間を要することになり、その生産性が必ずしも良好でななかった。また、前記従来技術のように熱交換パイプを環状に配置した場合、各パイプの周囲、特にその径方向内方および外方に、排気ガスが流通するための空間を確保する必要があるため、結果として熱交換器の外径が大きくなっていた。さらに、各熱交換パイプは、ロウ付けや溶接により上端壁および下端壁に固定されるのが通常であるため、ロウ付けや溶接をする分、製造コストが増大する難点があるうえ、ロウ付けまたは溶接する箇所が増加して、この点でも生産性の低下をもたらしていた。
【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、排気ガス熱回収用の触媒一体型熱交換器において、生産性の向上を図ると共に熱交換器のコンパクト化を図ることを共通の目的とし、請求項２記載の発明は、さらに、製造コストの削減を図ることを目的とする。
【０００５】
請求項１に記載の発明は、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間での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、前記触媒と前記内ケースとの間に配置された中間筒を内側通路壁として形成された筒状のガス通路と、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、該フィンは、前記流体室形成部分および前記中間筒に前記山部および前記谷部がそれぞれ接触するように前記ガス通路内に配置され、前記中間筒内には、底壁を有する触媒収容筒が設けられ、該収容筒内に、前記触媒がその一端面と前記底壁との間に第１反転室が形成されるように収容され、前記収容筒内の前記触媒の中心部を前記底壁へ向かい貫通して排気ガスの流入管が設けられ、これにより、流入管内をその上流側から下流側に流れて前記触媒の前記一端面に達する排気ガスが、前記第１反転室で反転して前記触媒の前記一端面から触媒中をその他端面へ通過するようにされ、前記収容筒、前記中間筒および前記内ケースを前記流入管の上流側から覆い、かつ前記触媒の前記他端面に接して第２反転室が形成されるように、前記内ケースに蓋体が固定され、前記蓋体は、前記触媒の前記他端面から前記第２反転室内に流入する排気ガスが、前記伝熱部へ反転状態で流入するように形成されてい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である。
【０００６】
この請求項１記載の発明によれば、筒状のガス通路に配置されたフィンにより伝熱面積が大きくされているため、触媒を通過して浄化された排気ガスの熱は、排気ガスがガス通路を流通する際、該フィンを介して、熱回収流体が流通する流体室を形成する流体室形成部分に効率よく伝達されて、効率よく熱回収流体に回収される。そして、フィンは流体室形成部分と中間筒との間に配置されて、その山部および谷部が、流体室形成部分および中間筒にそれぞれ接触するようにされているため、流体室形成部分と中間筒にそれぞれ相当する二つの部材の間に熱交換パイプが配置されて、それら部材の間において熱交換パイプの径方向内方および外方に間隙を確保する必要があるものと比較すると、流体室形成部分および中間筒の間の間隙は小さくて済む。
【０００７】
その結果、ガス通路に配置されたフィンの大きな伝熱面積によって高い熱交換率が確保されたうえで、フィンが配置される流体室形成部分および中間筒との間の間隙を小さくとどめることが可能となって、熱交換器の外径が大きくなることが抑制され、熱交換器をコンパクトにすることができる。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１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、前記フィンは、前記流体室形成部分および前記中間筒の間に圧入されているものである。
【０００９】
この請求項２記載の発明によれば、フィンは、外側通路壁と中間筒との間に圧入されることで固定されるため、ロウ付けや溶接が不要になると共に、組立も比較的短時間ですむ。
【００１０】
その結果、次の効果が奏される。すなわち、フィンが圧入により固定されることで、ロウ付けや溶接箇所が減少するため、熱交換器の製造コストを削減することができ、さらに熱交換器の組立時間が短縮されるため、生産性が向上する。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１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、前記内ケースおよび前記外ケースの少なくとも一方は、両端部が開放した筒状のケース本体と、該両端部にそれぞれ固定された同一仕様の蓋体とを備え、該蓋体には、排気ガスまたは熱回収流体の流入管または流出管が接続される孔が設けられているものである。
【００１２】
この請求項３記載の発明によれば、内ケースまたは外ケースの蓋体には、同一仕様のものを共用でき、しかもその共用される蓋体に、流入管または流出管が接続される孔も設けられるため、流入管用および流出管用の孔を個別に設ける必要がない。
その結果、請求項１または請求項２記載の発明の効果に加えて、蓋体が共用されるため、蓋体を形成するための装置の種類を少なくすることが可能となって、製造コストの削減に寄与でき、しかも流入管用および流出管用の孔も共用されるため、それら孔が設けられていない蓋体のみが共用され、それら孔が個別に設けられる場合に比べて、孔の加工工程が単純化されて、生産性の向上に寄与できるという効果が奏される。
【００１３】
請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに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、前記触媒収容筒と前記中間筒の間に、前記第２反転室からの排気ガスが流入するように、微小間隙をもつ保温層が形成されていることを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の実施例を図１ないし図５を参照して説明する。
図１において、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を形成すべく両端部に蓋体を有する内ケース２と、該内ケース２を略同心に囲繞して配置されて両端部に蓋体を有する外ケース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。
【００１５】
内ケース２は、流入側端部6aおよび流出側端部6bが開放された金属製、例えばステンレス製の円筒状のケース本体６と、その両端部6a，6bにそれぞれ溶接等により気密に固定された流入側蓋体７および流出側蓋体８とを有する。なお、円筒状のケース本体６の中心軸線Ｌは、熱交換器１の中心軸線Ｌとなっている。流入側蓋体７は、内ケース２に内燃機関から排出された排気ガスを導入するための金属製、例えばステンレス製の流入管９が気密に接続されて固定される、ケース本体６と略同心の装着孔7aをその中心部に有し、流出側蓋体８は、浄化されかつ熱交換された後の排気ガスを排出するための流出管10が気密に接続されて固定される、ケース本体６と略同心の装着孔8aをその中心部に有する。ここで、流入側蓋体７と流出側蓋体８とは、金属製、例えばステンレス製の板材をプレス加工することにより、同一仕様、すなわち形状、構造、寸法等が同一に形成される。そして、各蓋体７，８は、装着孔7a，8aおよび後述する突起7c，8cを有すると共に、軸方向に延びる外周縁部7b，8bがケース本体６の両端部6a，6bの外周面に嵌合して溶接等により固定される嵌合部を構成する略円板状の部材である。
【００１６】
また、図２および図３をも併せて参照すると、外ケース３は、内ケース２のケース本体６との間に径方向間隙を形成すべく内ケース２よりも大きな内径を有すると共に、ケース本体６よりも軸方向の長さが長い、流入側端部11aおよび流出側端部11bが開放された金属製、例えばステンレス製の円筒状のケース本体11と、その両端部11a，11bにそれぞれ溶接等により液密に固定された流入側蓋体12および流出側蓋体13とを有する。流入側蓋体12は、熱交換器１へ熱回収流体を導入するための流入管14が液密に接続されて固定される、中心軸線Ｌから偏心した位置にある装着孔12aを有し、流出側蓋体13は、熱交換後の熱回収流体を排出するための流出管15が液密に接続されて固定される、中心軸線Ｌから偏心した位置にある装着孔13aを有する。ここで、流入側蓋体12と流出側蓋体13とは、金属製、例えばステンレス製の板材をプレス加工することにより、同一仕様、すなわち形状、構造、寸法等が同一に形成される。そして、各蓋体12，13は、装着孔12a，13aを有すると共に、軸方向に延びる外周縁部12b，13bがケース本体11の両端部11a，11bの外周面に嵌合して溶接等により固定される嵌合部を構成し、内周縁部12c，13cが流入側蓋体７または流出側蓋体８の外面に装着孔7a，8aと略同心に接合されて液密に固定される接合部を構成する略円環状の部材である。なお、この実施例では、流入管14および流出管15も同一仕様の部材で構成される。
【００１７】
流体室５は、主として流入側蓋体12および流出側蓋体８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６とケース本体11との間に形成される円筒状の第２流体室5bと、主として流出側蓋体13および流入側蓋体７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６の外周面およびケース本体11の内周面に接触して固定される螺旋管16が、ケース本体６とケース本体11との間を螺旋状に延びて配置されることで形成される。
【００１８】
また、第１，第３流体室5a，5cは、中心軸線Ｌと略同心の環状の通路からなり、第１流体室5aに流入管14が開口し、第３流体室5cに流出管15が開口している。そして、両蓋体12，13は、両装着孔12a，13aが軸方向から見て蓋体12，13の直径方向に対向した位置を占めるように、ケース本体11の両端部11a，11bにそれぞれ固定され、また流入管14は螺旋管16の上流側端部16aと略同一の周方向位置にあり、流出管15は螺旋管16の下流側端部16bと略同一の周方向位置にある。
【００１９】
一方、排気ガス室４を形成する内ケース２の内部には、円筒状に形成された触媒17およびその収容筒18が、内ケース２と略同心に配置されて収容される。この触媒17は、排気ガス中に含まれているＨＣ、ＣＯ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17であり、上流側端部18aおよび下流側端部18bが開放した金属製、例えばステンレス製の円筒状の収容筒18に気密に挿入されて収容される。触媒17の内側に収容筒18と略同心に設けられた貫通孔からなる中心孔17cには、流入管９が気密に挿入され、排気ガスの流れに対して上流に位置する上流側端部9aは、流入側蓋体７を貫通して内ケース２の外側に位置し、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19に圧入される。なお、19aは、締結用ボルトのための４つのネジ孔である（図２参照）。また、流入管９の下流側端部9bは、触媒17において、排気ガスの流れに対して上流に位置する上流側端面17aと略面一になるようにされる。したがって、触媒17においては、その上流側端面17aおよび下流側端面17bが、それぞれ排気ガスの流入口および流出口になる。
【００２０】
収容筒18の上流側端部18aは、触媒17の上流側端面17aよりも軸方向に所定長さ延び、上流側端部18aに気密に固定された円板からなる底壁20により閉塞される。そして、触媒17の上流側端面17aと底壁20との間に、流入管９から流入した排気ガスが径方向外方に向かい、その後反転して触媒17の上流側端面17aに向かう流れが生じる第１反転室21が形成される。それゆえ、流入管９は第１反転室21の中心部に開口している。なお、収容筒18の下流側端部18bは、流入側蓋体７に向かって開放しており、触媒17の下流側端面17bと略面一とされる。
【００２１】
さらに、内ケース２内には、収容筒18とケース本体６との間において、収容筒18と略同心に径方向の微小間隙（後述する、ケース本体６と中間筒22との間の径方向の所定間隙の１／５程度）を介して金属製、例えばステンレス製の円筒状の中間筒22が収容される。収容筒18よりも長い軸方向長さを有する中間筒22の下流側端部22bは、収容筒18の上流側端部18aよりも軸方向に所定長さ延び、該下流側端部22bに、中間筒22と略同心の小孔23aが設けられた円板からなる有孔底壁23が気密に固定される。それゆえ、底壁20と有孔底壁23との間に、微小間隙により形成される筒状の空間から形成される保温層24から流入した排気ガスが集合する第１集合室25が形成される。そして、流出管10に対して略同心に配置された小孔23aは、排気ガスを第１集合室25から流出させると共に、中心軸線Ｌが上下方向を指向するように配置されて、流出管10が熱交換器１の下部に配置される場合は、凝縮して液体となった排気ガス中の水分を第１集合室25から排出するドレン孔としても機能する。また、中間筒22の上流側端部22aは、流入側蓋体７に向かって開放しており、触媒17の下流側端面17bと略面一とされる。
【００２２】
また、ケース本体６は、触媒17の下流側端面17b、収容筒18の下流側端部18bおよび中間筒22の上流側端部22aよりも軸方向に所定長さ延びると共に、中間筒22の下流側端部22bよりも軸方向に延びている。そして、触媒17の下流側端面17b、収容筒18の下流側端部18bおよび中間筒22の上流側端部22aと、流入側蓋体７との間に、触媒17の下流側端面17bから流入した浄化後の排気ガスの流れの向きが反転して、保温層24の上流側開口24aおよび後述する伝熱部28のガス通路29の上流側開口29aに向かう流れが生じる第２反転室26が形成される。それゆえ、触媒17を通過した直後の高温の排気ガスのうち、触媒17の保温を行うのに十分な量である少量が保温層24に流入して、残りは全てガス通路29に流入する。さらに、有孔底壁23と流出側蓋体８との間に、ガス通路29の下流端開口29bから流入した熱交換後の排気ガスが集合する第２集合室27が形成され、該第２集合室27に流出管10が開口する。
【００２３】
一方、触媒17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熱交換を行うための伝熱部28は、内ケース２において流体室５形成部分でもあるケース本体６を外側通路壁とし、中間筒22を内側通路壁として形成された円筒状のガス通路29と、後述する蛇腹状のフィン30とからなる。
【００２４】
図４および図５に図示されるように、フィン30は、１枚の金属製、例えばステンレス製の薄板を交互に多数回折り返すことで形成された多数の山部30cおよび谷部30dを有すると共に、中間筒22と略同一の軸方向長さを有し、それら山部30cがケース本体６の内周面に、それら谷部30dが中間筒22の外周面にそれぞれ接触する態様で、径方向に所定間隙をおいて配置されたケース本体６と中間筒22との間の全周に渡って、径方向に押圧された状態で圧入される。そして、ケース本体６と中間筒22との間に形成される全体として円筒状のガス通路29は、フィン30によって、軸方向に延びる多数の小ガス通路29cに周方向に分割される。なお、熱交換器１を組み立てるに当たっては、このガス通路29を形成するケース本体６と、中間筒22と、両者の間に圧入されて、上流側端部30aおよび下流側端部30bが中間筒22の上流側端部22aおよび下流側端部22bとそれぞれ略面一となったフィン30とが、一つのユニットとなるように、予め組み付けられる。
【００２５】
さらに、図１ないし図３に図示されるように、流入側蓋体７および流出側蓋体８には、内ケース２の内部に向けて軸方向に突出する３個の突起7c，8cが、同一円周上で周方向に等間隔に設けられている。そして、流入側蓋体７においては、３個の突起7cが触媒17の下流側端面17bに当接することで、第２反転室26の軸方向の寸法を予め設計された値になるようにすると共に、内ケース２に対する触媒17の軸方向の位置決めを容易にし、さらに収容筒18と、内ケース２および微小間隙を介して配置される中間筒22との同心性が確実にしかも容易に得られるようにしている。また、流出側蓋体８においては、３個の突起8cが有孔底壁23に当接することで、第２集合室27の軸方向の寸法が、第２反転室26のそれと同一になるようにして、第２反転室26および第２集合室27での排気ガスの流動性を略同等とすると共に、内ケース２に対する中間筒22の軸方向の位置決めを容易にしている。
【００２６】
次に、この実施例の作用について説明する。
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９を、触媒17への挿入部分で触媒17を加熱しつつ矢印Ａ方向に流れて第１反転室21の中心部に流入し、底壁20に当たってその流れの向きが変更されて径方向外方に略均一に流れた後、反転されて触媒17に流入して、浄化される。浄化された排気ガスは触媒17から第２反転室26に流入し、流入側蓋体７に当たってその流れの向きが変更されて径方向外方に略均一に流れた後、反転されて、その少量が保温層24に流入する。
【００２７】
保温層24に流入した少量の排気ガスは、収容筒18と中間筒22の間を軸方向に流れて、小孔23aから流出するため、保温層24には常時排気ガスの流れが存在し、触媒17通過直後の高温の排気ガスが効率よく保温層24に流入する。したがって、熱回収流体と熱交換を行う伝熱部28を構成する中間筒22は比較的低温となるものの、保温層24には高温の排気ガスが常時供給されて、保温層24の排気ガスがスムーズに入れ替わるので、保温層24に存在する排気ガスがその低温の影響を受けることは殆どなく、保温層24が高温に維持され、触媒17も浄化率の高い高温状態に維持される。
【００２８】
第２反転室26の残りの全ての排気ガスは、伝熱部28のガス通路29に流入して、多数の小ガス通路29cを軸方向に流れる。そして、ガス通路29内は、全周に渡って配置されたフィン30により伝熱面積が大きくされているため、触媒17通過直後の高温の排気ガスの熱は、排気ガスがガス通路29を流通する際、フィン30を介して、熱回収流体が流通する流体室５を形成するケース本体６に効率よく伝達されて、高い熱交換率での熱交換が行われる。
【００２９】
ケース本体６を介して熱回収流体と熱交換をした後の低温の排気ガスは、外周側から第２集合室27に流入し、その流れの向きが径方向内方に変更されて中心部に向かい、流出管10を矢印Ｂ方向に流れて、熱交換器１の外部に流出する。
【００３０】
一方、熱回収流体は、流入管９を矢印Ｃ方向に流れて、第１流体室5aに流入して流出側蓋体８を介して第２集合室27の排気ガスと熱交換をして、排気ガスの熱を回収する。その後、熱回収流体は螺旋状の長くされた通路からなる第２流体室5bを流れて、伝熱部28を流れる排気ガスと熱交換をして、排気ガスの熱を回収する。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、流入側蓋体７を介して第２反転室26の排気ガスと熱交換をして、排気ガスの熱を回収した後、流出管15を矢印Ｄ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。
【００３１】
この実施例は、前述のように構成されているので、次のような効果を奏する。
ガス通路29の全周に配置されたフィン30によって大きな伝熱面積が確保されて高い熱交換率が得られる。また、触媒17通過直後の高温の排気ガスが伝熱部28に流入するため、伝熱部28で排気ガスの熱を高い熱交換率で熱回収できる。
【００３２】
フィン30はケース本体６と中間筒22との間に配置されて、その山部30cおよび谷部30dが、ケース本体６と中間筒22にそれぞれ接触するようにされているため、ケース本体６および中間筒22にそれぞれ相当する二つの部材の間に熱交換パイプが配置されて、それら部材の間において熱交換パイプの径方向内方および外方に間隙を確保する必要があるものと比較すると、ケース本体６と中間筒22の間の径方向の間隙は小さくて済む。そのため、フィン30の大きな伝熱面積によって高い熱交換率が確保されたうえで、フィン30が配置されるケース本体６と中間筒22との間の径方向の間隙を小さくとどめることが可能となって、熱交換器１の外径が大きくなることが抑制され、熱交換器１をコンパクトにすることができる。
【００３３】
フィン30は、ケース本体６と中間筒22との間に圧入されることで固定されるため、ロウ付けや溶接が不要となるとと共に、組立も比較的短時間ですむ。その結果、フィン30が圧入により固定されることで、ロウ付けや溶接箇所が減少するため、熱交換器１の製造コストを削減することができ、さらに熱交換器１の組立時間が短縮されるため、生産性が向上する。
【００３４】
さらに、フィン30は、一枚の薄板から形成されるので、部品点数を削減できて組立工数を削減できること、さらに、ケース本体６と中間筒22とフィン30とが、予め一つのユニットとなるようにされることから組立性が向上して、熱交換器１の生産性の向上に寄与できる。
【００３５】
内ケース２の両蓋体７，８には同一仕様のものを共用でき、また外ケース３の両蓋体12，13にも同一仕様のものを共用できるので、それら蓋体７，８，12，13を形成するためのプレス加工装置の種類を少なくすることが可能となって、製造コストの削減に寄与できる。しかも、共用される蓋体７，８，12，13に、流入管９，14または流出管10，15が接続される装着孔7a，8a，12a，13aも設けられるため、流入管用および流出管用の孔を個別に設ける必要がなく、それら装着孔が設けられていない蓋体のみが共用され、それら装着孔が個別に設けられる場合に比べて、装着孔の加工工程が単純化されて、生産性の向上に寄与できる。また、流入管14および流出管15も共用できるので、この点でも製造コスト削減に寄与できる。
【００３６】
保温層24の排気ガスがスムーズに入れ替わるので、保温層24により触媒17が高い浄化率で機能する高温状態が維持され、触媒17の浄化性能を維持または向上できる。また、触媒17の中心孔17cに流入管９が挿入され、その保温層24が設けられていることで、内燃機関の始動時から触媒17が活性化するまでの時間が短縮されるため、浄化性能を向上させることができる。
【００３７】
流入管９からの排気ガスは、第１反転室21で径方向外方に略均一に流れて触媒17に流入し、第２反転室26で径方向外方に略均一に流れて伝熱部28を通った後、第２集合室27で径方向内方に流れて中心部に向かい、流出管10から熱交換器１の外部に流出する。そのため、排気ガスは、内ケース２内で全体に渡って満遍なくしかもスムーズに流れる。このように、内ケース２内での排気ガスの流れおよび流出管10からの流出がスムーズであることから、この点でも伝熱部28、流入側，流出側蓋体７，８からの伝熱による熱交換率の向上に寄与できる。
【００３８】
さらに、排気ガスは、触媒17の中心孔17cに挿入された流入管９の下流側端部9bから第１反転室21に流入し、第１反転室21で径方向の略均一に流れて触媒17に流入するため、排気ガスを反転させずに触媒に流入させる場合に必要となる、小径の流入管から大径の触媒に一様に排気ガスが流入するようにするために軸方向にある程度の長さ有するディフューザ部が不要となるので、流入管９の上流側端部9aから触媒17の、上流側端部9a側とは反対側の端面である上流側端面17aまでの軸方向の寸法を短くすることができて、熱交換器１の軸方向の長さを短くすることができ、コンパクトな熱交換器１とすることができる。
【００３９】
また、熱交換器１の軸方向の長さが短いにも拘わらず、熱回収流体は、第１，第３流体室5a，5cにおける、それぞれ流出側蓋体８および流入側蓋体７を介しての熱回収に加えて、螺旋状に長くされた通路からなる第２流体室5bにおける伝熱部28のケース本体６を介しての熱回収により、排気ガスの熱を効果的に回収することができる。
【００４０】
流入側蓋体７の３個の突起7cが触媒17の下流側端面に当接するようにされているため、第２反転室26の軸方向の寸法を設定値にすることが容易にできると共に、内ケース２に対する触媒17の軸方向の位置決めが容易にでき、さらに収容筒18と、内ケース２および中間筒22との同心性を確実にしかも容易に得ることができる。また、流出側蓋体８の３個の突起8cが有孔底壁23に当接するようにされているため、第２集合室27の軸方向の寸法が第２反転室26のそれと同一になるようにして、第２反転室26および第２集合室27での排気ガスの流動性を略同等とすることができると共に、内ケース２に対する中間筒22の軸方向の位置決めが容易にできる。
【００４１】
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。
前記実施例では、内ケース２および外ケース３のそれぞれの流入側蓋体７，12および流出側蓋体８，13が共用されていたが、内ケース２および外ケース３のいずれか一方の流入側蓋体７，12および流出側蓋体８，13が共用されるようになっていてもよい。また、各ケース本体６，11、中間筒22、収容筒18は、円筒状以外の筒状の部材であってもよい。
【００４２】
前記実施例では、フィン30は、ケース本体６と中間筒22との間に圧入されることで固定されたが、フィンの固定をロウ付けにより行うこともできる。そして、この場合でも、シート状のロウ材を、フィン30とケース本体６との間およびフィン30と中間筒22との間にぞれぞれ挟持させた状態で、炉中に入れて加熱することで、簡単にフィン30をケース本体６および中間筒22に固定できるので、熱交換パイプを使用した前記従来技術に比べ組立工数の削減ができ、生産性が向上する。
【００４３】
さらに、前記実施例では、フィン30は１枚の薄板から形成されていたが、ガス通路29に配置されるフィン30を、１枚の薄板から形成されたフィンを、ガス通路29での排気ガスの流れに対して直列に、複数個、例えば２個または３個配置して構成することもできる。そして、この場合にも部品点数は、熱交換パイプを使用した前記従来技術に比べて少なくなり、組立工数が削減されて、生産性が向上する。
【００４４】
また、燃焼装置としては、内燃機関以外に、ボイラー等、燃焼を行う装置であればどのような装置でもよく、その場合には、熱回収流体としては、給湯用等の単なる水であってよく、さらには空気等の気体であってもよい。また、両蓋体７，８に形成された突起7c，8cは３個であったが、４個以上であってもよい。
【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４の部分拡大図である。
【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…ケース本体、７…流入側蓋体、7a…装着孔、８…流出側蓋体、8a…装着孔、９…流入管、10…流出管、11…ケース本体、12…流入側蓋体、13…流出側蓋体、14…流入管、15…流出管、16…螺旋管、17…触媒、18…収容筒、19…接続フランジ、20…底壁、21…第１反転室、22…中間筒、23…有孔底壁、23a…小孔、24…保温層、25…第１集合室、26…第２反転室、27…第２集合室、28…伝熱部、29…ガス通路、30…フィン、30c…山部、30d…谷部、
Ｌ…中心軸線。
【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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