熱交換器

【課題】熱交換性能の低下を抑制できる熱交換器を提供する。
【解決手段】内部に触媒反応部１５を有する内筒１０と、内筒１０の外側であって、内筒１０との間に、内筒１０から排出された触媒反応後の反応ガスが流れる反応ガス流路１を構成するように配置された排気筒２０と、排気筒２０に設けられ、反応ガス流路１を流れる反応ガスが排出されるガス出口２２と、排気筒２０の外側であって、排気筒２０との間に、温水が流れる温水流路２を構成するように配置された温水筒３０とを備え、排気筒２０を介して、反応ガスと温水との間の熱交換を行う熱交換器において、反応ガス流路１の内部に、バッフル板４０を配置する。このとき、バッフル板４０の形状を、反応ガス流路１のガス出口２２に近い側の領域１ａでの流路断面積が、ガス出口２２に遠い側の領域１ｂでのそれよりも、小さくなる形状とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、熱交換器の１つとして、いわゆるバヨネット型熱交換器がある。図８に、この熱交換器の断面図を示す。この熱交換器は、多重管構造であり、例えば、図８に示すように、内側から順に、内筒１０、排気筒２０、温水筒３０が配置されている。
【０００３】
内筒１０は、内部で燃料と空気とを触媒反応させる筒である。内筒１０は、底を有していない円筒であり、一端（図中上側）に、空気入口１１および燃料入口１２を有し、他端（図中下側）にガス出口１３を有している。また、内筒１０は、その内部に、混合部１４と、触媒反応部１５とを有している。
【０００４】
混合部１４では、空気入口１１を介して空気供給部１６から供給された空気と、燃料入口１２を介して燃料供給部１７から供給された燃料とが混合される。そして、混合された混合ガスは、触媒反応部１５に供給され、触媒反応部１５で触媒反応される。その後、触媒反応後のガス（以下では、反応ガスと呼ぶ）は、ガス出口１３から、図中下方向に向かって排出される。
【０００５】
排気筒２０は、内筒１０の外側に配置され、内筒１０の外面と排気筒２０の内面とにより、環状の反応ガス流路１を構成する筒である。具体的には、排気筒２０は、円筒であり、内筒１０を流れるガスの下流側（図中下側）に底面２１を有している。また、排気筒２０は、内筒１０を流れるガスの上流側（図中上側）に、１つのガス出口２２を有している。
【０００６】
このため、内筒１０のガス出口１３から排出された反応ガスは、図中矢印で示すように、排気筒２０の底面２１で折り返して、反応ガス流路１を図中上方向に向かって流れる。そして、反応ガスは、図中実線および破線の矢印で示すように、ガス出口２２から外部に排出されるようになっている。
【０００７】
温水筒３０は、排気筒２０の外側に配置され、排気筒２０の外面と温水筒３０の内面とにより、環状の温水流路２を構成する筒である。具体的には、温水筒３０は、排気筒２０と同様に、円筒であり、内筒１０を流れるガスの下流側（図中下側）に底面３１を有している。また、温水筒３０は、図中下側に熱媒体としての水を温水流路２に導く温水入口３２を有し、図中上側に温水流路内の温水を外部へ導く温水出口３３を有している。
【０００８】
このため、温水入口３２から温水筒３０に供給された水は、反応ガス流路１を流れる反応ガスと同様に、図中下側から上方向に向かって、温水流路２を流れ、温水出口３３から外部に排出される。このとき、排気筒２０を介して、反応ガス流路内の反応ガスと、温水流路内の水との間で熱交換が行われる。
【０００９】
この熱交換器では、このように、反応ガス流路１と温水流路２とにより熱交換部が構成されており、触媒反応時に生成する熱により、温水流路内を流れる水が加熱されるようになっている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−３３００９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、上記した熱交換器では、排気筒２０にガス出口２２が１カ所にのみ設けられていたため、反応ガス流路１を流れる反応ガスは、ガス出口２２で集約されて、熱交換器の外部に排出されるようになっていた。
【００１１】
このことから、反応ガス流路１において、ガス出口２２から近い側（図中左側）の部分１ａでは、反応ガスが流れやすく、ガス出口２２から遠い側（図中右側）の部分１ｂでは、
反応ガスが流れ難くなり、反応ガス流路１において、反応ガスの偏流が生じていた。
【００１２】
このため、反応ガス流路１のうちのガス出口２２から近い側の部分１ａでは、大量のガスが流れることから、温水流路２を流れる水との熱交換が不十分のまま、反応ガスが出口から排出されていた。この結果、熱交換器全体として、熱交換性能が低下していることがわかった。
【００１３】
なお、このような問題は、排気筒２０に設けられたガス出口２２の数が１つの場合に限らず、複数配置されている場合であっても、反応ガス流路１を流れる反応ガスが集約してガス出口から排出される構成の熱交換器において、同様に生じる問題である。
【００１４】
本発明は、上記点に鑑み、熱交換性能の低下を抑制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】
【００１５】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、第１の熱媒体流路（１）内に、バッフル板（４０）が配置されており、バッフル板（４０）は、第１の熱媒体流路（１）における出口（２２）に近い側の領域（１ａ）の流路断面積を、出口（２２）に遠い側の領域（１ｂ）の流路断面積よりも、小さくする形状であることを特徴としている。
【００１６】
これにより、第１の熱媒体流路を流れる第１の熱媒体が、集約して、排出されるように、第１の熱媒体の出口が、第２の筒に設けられている場合において、第１の熱媒体流路内における第１の熱媒体の偏流を抑制することができる。
【００１７】
この結果、バッフル板を有していない熱交換器と比較して、第１の熱媒体が第２の熱媒体と熱交換を十分に行わないまま排出されるのを低減することができる。したがって、本発明によれば、第１の熱媒体流路を流れる第１の熱媒体が、集約して、排出されるように、第１の熱媒体の出口が、第２の筒に設けられている場合であっても、熱交換器の熱交換性能が低下するのを抑制することができる。
【００１８】
バッフル板の形状としては、例えば、バッフル板の幅が、出口に近い側の領域では大きく、出口に遠い側の領域では小さい形状とすることができる。もしくは、バッフル板の形状を、出口に近い側の領域にのみ存在する形状とすることができる。
【００１９】
また、バッフル板の形状を、板に複数の穴を有する形状とし、出口に近い側の領域では、出口に遠い側の領域よりも、穴を小さくしたり、穴の数を少なくしたりすることもできる。
【００２０】
請求項１に記載の発明に関して、請求項２に示すように、第１の熱媒体流路（１）の内部には、第２の筒（２０）に設けられたフィン（５０）が存在しており、フィン（５０）を、第１の熱媒体流路（１）のうちの出口に近い側の領域（１ａ）の方が、出口に遠い側の領域（１ｂ）よりも、フィンピッチが狭くなるように、配置することが好ましい。
【００２１】
これにより、請求項１に記載の発明と比較して、第１の熱媒体流路内における第１の熱媒体の偏流をより抑制することができる。
【００２２】
なお、請求項３に示すように、請求項２に記載の発明を、請求項１に記載の発明と独立して実施することもできる。
【００２３】
このようにしても、第１の熱媒体流路を流れる第１の熱媒体が、集約して、排出されるように、第１の熱媒体の出口が、第２の筒に設けられている場合において、第１の熱媒体流路内における第１の熱媒体の偏流を抑制することができる。
【００２４】
この結果、このようなフィンピッチでフィンが配置されていない熱交換器と比較して、第１の熱媒体が第２の熱媒体と熱交換を十分に行わないまま排出されるのを低減することができる。したがって、本発明によれば、第１の熱媒体流路を流れる第１の熱媒体が、集約して、排出されるように、第１の熱媒体の出口が、第２の筒に設けられている場合であっても、熱交換器の熱交換性能が低下するのを抑制することができる。
【００２５】
また、請求項１ないし３に記載の発明に関して、請求項４に示すように、第１の筒（１０）と第２の筒（２０）とを、第１の熱媒体流路（１）における出口に近い側の領域（１ａ）の方が、出口に遠い側の領域（１ｂ）よりも、流路断面積が小さくなるような形状および配置とすることが好ましい。
【００２６】
これにより、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の発明と比較して、偏流をより抑制することができる。
【００２７】
なお、請求項５に示すように、請求項４に記載の発明を、請求項１ないし３に記載の発明と独立して、実施することもできる。
【００２８】
これにより、第１の熱媒体流路を流れる第１の熱媒体が、集約して、排出されるように、第１の熱媒体の出口が、第２の筒に設けられている場合において、第１の熱媒体流路内における第１の熱媒体の偏流を抑制することができる。
【００２９】
この結果、第１の筒と第２の筒とが、第１の熱媒体流路の流路断面積が均等となる形状および配置となっている熱交換器と比較して、第１の熱媒体が第２の熱媒体と熱交換を十分に行わないまま排出されるのを低減することができる。
【００３０】
したがって、本発明によれば、第１の熱媒体流路を流れる第１の熱媒体が、集約して、排出されるように、第１の熱媒体の出口が、第２の筒に設けられている場合であっても、熱交換器の熱交換性能が低下するのを抑制することができる。
【００３１】
また、請求項４、５に記載の発明に関して、第１の熱媒体流路のうちの出口に近い側の領域（１ａ）の方の流路断面積を、出口に遠い側の領域（１ｂ）よりも小さくする手段として、例えば、第１の筒もしくは第２の筒の形状を楕円形状にする手段を採用することができる。
【００３２】
また、その他には、例えば、請求項６に示すように、第１の筒（１０）の中心（１０ａ）を、第２の筒（２０）の中心（２０ａ）に対して、出口（２２）側に偏心させる手段を採用することもできる。
【００３３】
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一例である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
（第１実施形態）
図１に、本発明の第１実施形態における熱交換器の断面図を示す。また、図２に図１中のＡ−Ａ線方向における熱交換器の断面図を示す。なお、図２では、内筒１０の内側を省略している。また、図１、２では、図８に示す熱交換器と同様の構成部には、図８と同一の符号を付している。
【００３５】
以下では、図８の熱交換器と異なる点を主に説明する。また、本実施形態では、この熱交換器を、車両に搭載された燃料電池システムにおける燃料電池スタック等の暖機手段として用いる場合を例として説明する。
【００３６】
本実施形態の熱交換器は、図８に示す熱交換器と同様に、第１の筒としての内筒１０と、第２の筒としての排気筒２０と、第３の筒としての温水筒３０とを備えている。そして、内筒１０と排気筒２０とにより、第１の熱媒体流路としての反応ガス流路１が構成され、排気筒２０と温水筒３０とにより、第２の熱媒体流路としての温水流路２が構成されている。本実施形態では、反応ガスが第１の熱媒体に相当し、温水が第２の熱媒体に相当する。
【００３７】
なお、内筒１０、排気筒２０、温水筒３０は、ステンレス等の耐熱性金属により構成されている。また、内筒１０、排気筒２０、温水筒３０は、例えば、断面が真円で、それぞれの直径が異なる円筒であり、同心円状に配置されている。また、本実施形態においても、排気筒２０に設けられているガス出口２２は、１つである。
【００３８】
本実施形態の熱交換器では、反応ガス流路１内にバッフル板４０が配置されている。バッフル板４０は、反応ガス流路１内のガス流れを整流するためのものである。
【００３９】
具体的には、バッフル板４０は、図１、２に示すように、１枚の平板であり、ステンレス等の耐熱性金属により構成されている。なお、図２中の斜線の領域がバッフル板４０である。バッフル板４０の設置箇所は、内筒１０の外面であり、ガス出口２２の近傍である反応ガス流路１におけるガス流れの下流側、すなわち、ガス出口２２と同様の高さの位置である。
【００４０】
バッフル板４０の形状は、図２に示すように、リング形状であり、その中央に内筒１０が配置されている。言い換えると、バッフル板４０は、刀剣や釜が有する鍔のような形状である。
【００４１】
そして、バッフル板４０の幅４０ａは、各領域で異なっており、連続的に変化している。バッフル板４０の幅４０ａは、バッフル板４０のうちのガス出口２２に近い部分４０ｂの方が、ガス出口２２に遠い部分４０ｃよりも、大きくなっている。言い換えると、バッフル板４０の面積が、ガス出口２２に近い部分４０ｂの方が、ガス出口２２に遠い部分４０ｃよりも、大きくなっている。
【００４２】
このため、反応ガス流路１は、バッフル板４０が配置されている箇所において、反応ガスの流路断面積が、ガス出口２２に近い側の領域１ａでは小さく、ガス出口２２に遠い側の領域１ｂでは大きくなっている。
【００４３】
また、本実施形態の熱交換器は、燃料電池システムが通常有する冷却水経路と接続されている。この冷却水経路は、燃料電池スタックを所定温度以下に維持するために、冷却水を燃料電池に供給するものである。本実施形態では、この冷却水が温水流路２を流れるようになっている。
【００４４】
次に、本実施形態の作動を説明する。空気供給部１６、燃料供給部１７から内筒１０に空気と燃料が供給されることで、混合部１４で混合ガスが生成され、この混合ガスが、内筒１０の触媒反応部１５で触媒反応し、反応ガスが内筒１０のガス出口１３から排出される。
【００４５】
そして、排出された反応ガスは、ガス出口２２に向かって、反応ガス流路１を流れる。このとき、排気筒２０を介して、この反応ガスと、温水流路２を流れる冷却水との間で熱交換が行われ、冷却水が加熱され、冷却水が温水となる。熱交換後の反応ガスは、ガス出口２２から排出され、熱交換後の温水は、冷却水経路を介して、燃料電池スタック内に供給される。
【００４６】
このように、燃料電池システムの冷却経路を利用して、燃料電池スタック等が加熱され、燃料電池スタック等の暖機が行われる。
【００４７】
次に、本実施形態の特徴を説明する。以上説明したように、本実施形態の熱交換器は、反応ガス流路１の内部に、バッフル板４０が配置されている。そして、このバッフル板４０の形状は、反応ガス流路１におけるガス出口２２に近い側の領域１ａの流路断面積を、ガス出口２２に遠い側の領域１ｂの流路断面積よりも小さくする形状となっている。なお、流路断面積とは、ガス流れに対して垂直な方向における反応ガス流路１の断面積を意味する。
【００４８】
このように、反応ガス流路１のうち、ガス出口２２に近い側の領域１ａでのガス流路の大きさを、ガス出口２２に遠い側の領域１ｂよりも小さくすることで、ガス出口２２に近い側の領域１ａでの反応ガスの流れを抑制することができる。
【００４９】
これにより、反応ガス流路１を流れる反応ガスの流れを均等にでき、排気筒２０に設けられているガス出口２２が１つの場合に生じる反応ガス流路１での反応ガスの偏流を抑制することができる。
【００５０】
この結果、バッフル板４０を有していない従来の熱交換器と比較して、反応ガスが温水と熱交換を十分に行わないまま排出されるのを抑制することができる。したがって、本実施形態によれば、ガス出口２０が１つしか設けられていない場合に生じる熱交換器の熱交換性能の低下を抑制することができる。すなわち、従来よりも熱交換性能を向上させることができる。
【００５１】
なお、本実施形態では、バッフル板４０の形状において、バッフル板４０のガス出口２２に近い部分４０ｂの方が、ガス出口２２に遠い部分４０ｃよりも、バッフル板４０の幅４０ａが大きい形状とする場合を例として説明した。これに対して、バッフル板４０の形状を、ガス出口２２に近い部分４０ｂのみが存在して、ガス出口２２から離れた側の部分４０ｃが存在しない形状とすることもできる。このようにしても、本実施形態と同様の効果が得られる。
【００５２】
また、本実施形態では、バッフル板４０を１枚とする場合を例として説明したが、複数枚とすることもできる。また、本実施形態では、バッフル板４０の設置箇所を、反応ガス流路１のガス出口２２近傍とする場合を例として説明したが、反応ガス流路１内であれば、ガス出口２２近傍に限らず、他の位置（高さ）とすることもできる。また、バッフル板４０を、内筒１０の外面でなく、排気筒２０の内面に設置することもできる。
【００５３】
（第２実施形態）
図３に、本発明の第２実施形態における熱交換器の断面図を示す。また、図４に図３中のＡ−Ａ線方向における熱交換器の断面図を示す。なお、図３、４では、図８に示す熱交換器と同様の構成部には、図８と同一の符号を付している。本実施形態では、熱交換器にバッフル板４０を設ける代わりに、反応ガス流路１に設けられているフィン５０のピッチを不均一とする場合を説明する。
【００５４】
本実施形態の熱交換器は、図３、４に示すように、排気筒２０の内面に複数のフィン５０が設けられている。このフィン５０は、通常、熱交換器に設けられているものであり、反応ガス流路１を流れる反応ガスと接触し、反応ガスの熱を、排気筒２０を介して、温水流路２を流れる温水に伝えるものである。
【００５５】
フィン５０としては、例えば、プレートフィンを用いることができる。フィン５０は、図４に示すように、フィンピッチが不均一となるように、配置されている。すなわち、反応ガス流路１のガス出口２２に近い側の領域１ａでは、フィンピッチ５０ａが狭く、反応ガス流路１のガス出口２２に遠い側の領域１ｂでは、フィンピッチ５０ｂが広くなっている。なお、フィンピッチは連続的に変化している。
【００５６】
このように、本実施形態では、反応ガス流路１において、ガス出口２２に近い側の領域１ａではフィン５０を密に配置し、ガス出口２２に遠い側の領域１ｂではフィン５０を疎に配置している。
【００５７】
これにより、反応ガス流路１において、ガス出口２２に近い側の領域１ａでは、反応ガスの圧損を大きくし、出ガス出口２２に遠い側の領域１ｂでは、反応ガスの圧損を小さくすることができる。このため、ガス出口２２に近い側の領域１ａでの反応ガスの流れを抑制することができる。
【００５８】
このことから、本実施形態によれば、反応ガス流路１を流れる反応ガスの流れを均等にでき、排気筒２０に設けられているガス出口２２が１つの場合に生じる反応ガス流路１での反応ガスの偏流を抑制することができる。
【００５９】
この結果、このようなフィンピッチでフィン５０が配置されていない熱交換器と比較して、反応ガスが温水と熱交換を十分に行わないまま排出されるのを抑制することができる。したがって、本実施形態によれば、ガス出口２０が１つしか設けられていない場合に生じる熱交換器の熱交換性能の低下を抑制することができる。すなわち、従来よりも熱交換性能を向上させることができる。
【００６０】
なお、本実施形態では、プレートフィンを用いる場合を例として説明したが、他のフィンを用いることもできる。この場合、反応ガス流路１において、ガス出口２２に近い側の領域１ａでは、反応ガスの圧損を大きくし、出ガス出口２２に遠い側の領域１ｂでは、反応ガスの圧損を小さくするように、フィンを配置すれば良い。
【００６１】
例えば、フィン５０として、コルゲートフィンを用いることができ、この場合、隣り合うフィンの間隔を、本実施形態のように、不均一とする。
【００６２】
（第３実施形態）
図５に、本発明の第３実施形態における熱交換器の断面図を示す。また、図６に図５中のＡ−Ａ線方向における熱交換器の断面図を示す。なお、図５、６では、図８に示す熱交換器と同様の構成部には、図８と同一の符号を付している。本実施形態では、第１、第２実施形態と異なり、内筒１０の中心を排気筒２０の中心から偏心させる場合を説明する。
【００６３】
本実施形態の熱交換器が図８に示す熱交換器と異なる点は、図５、６に示すように、内筒１０の中心１０ａの位置と、排気筒２０の中心２０ａの位置とが異なっている点である。
【００６４】
図３に示すように、本実施形態の内筒１０および排気筒２０は、第１実施形態と同様に、断面が真円の円筒形状である。しかし、本実施形態では、第１実施形態の熱交換器（図１、２に示す熱交換器）に対して、内筒１０の中心１０ａの位置が、排気筒２０の中心２０ａからガス出口２２側に移動している。
【００６５】
このため、反応ガス流路１において、ガス出口２２に近い側の領域１ａが狭く、一方、ガス出口２２に遠い側の領域１ｂが広くなっている。
【００６６】
このように、本実施形態では、内筒１０および排気筒２０の断面を真円形状として、内筒１０と排気筒２０との配置を、反応ガス流路１におけるガス出口２２に近い側の領域１ａの方が、ガス出口２２に遠い側の領域１ｂよりも流路断面積が小さくなるように、内筒１０の中心１０ａの位置を、排気筒２０の中心２０ａの位置から、ガス出口２２側に偏心させた配置としている。
【００６７】
これにより、図８に示す従来の熱交換器と比較して、ガス出口２２に近い側の領域１ａでの反応ガスの流れを抑制することができる。
【００６８】
このため、排気筒２０に設けられているガス出口２２が１つの場合に生じる反応ガス流路１での反応ガスの偏流を抑制することができる。この結果、内筒１０と排気筒２０とが同心円状に配置されていた従来の熱交換器と比較して、反応ガスが温水と熱交換を十分に行わないまま排出されるのを抑制することができる。
【００６９】
したがって、本実施形態によれば、ガス出口２０が１つしか設けられていない場合に生じる熱交換器の熱交換性能の低下を抑制することができる。すなわち、従来よりも熱交換性能を向上させることができる。
【００７０】
（他の実施形態）
（１）図７に他の実施形態における熱交換器の断面図を示す。図７は、図１中のＡ−Ａ線方向における熱交換器の断面図であり、図２に対応している。なお、図７では、図２と同様の構成部には、図２と同一の符号を付している。
【００７１】
第１実施形態では、バッフル板４０の形状が、ガス出口２２に近い側の領域１ａにおける反応ガスの流路断面積を、ガス出口２２に遠い側の領域１ｂにおける流路断面積よりも小さくする形状の例として、バッフル板４０の幅（大きさ）４０ｂを、ガス出口２２に近い部分４０ｂと、ガス出口２２に遠い部分４０ｃとで、異ならせる場合を説明したが、以下に説明する方法を採用することもできる。
【００７２】
すなわち、図７に示すように、バッフル板４０を、１枚の平板で構成し、反応ガス流路１のガス流れにおける断面と略同じ大きさとする。すなわち、バッフル板４０の大きさを、内筒１０と排気筒２０との間の間隔と同じ大きさで、反応ガス流路１を塞ぐような大きさとする。
【００７３】
そして、その板にパンチング等により複数の穴を設ける。例えば、図７に示すように、同じ大きさの複数の穴４０ｄを設ける場合、ガス出口２２に近い部分４０ａでは、穴４０ｄの数を少なくし、ガス出口２２に遠い部分４０ｂでは、穴４０ｄの数を多くする。
【００７４】
このようにして、反応ガス流路１において、ガス出口２２に近い側の領域１ａにおける反応ガスの流路断面積を、ガス出口２２に遠い側の領域１ｂにおける流路断面積よりも小さくすることもできる。この場合においても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００７５】
また、図示しないが、バッフル板４０のガス出口２２に近い側と、ガス出口２２から遠い側とにおいて、穴の数を同じとするが、ガス出口２２に近い側では、穴を小さくし、ガス出口２２から遠い側では、穴を大きくすることもできる。
【００７６】
また、図示しないが、バッフル板４０のガス出口２２に近い側と、ガス出口２２から遠い側とにおいて、ガス出口２２に近い側では、穴を小さく、かつ、穴の数を少なくし、一方、ガス出口２２から離れた側では、穴を大きく、かつ、穴の数を多くすることもできる。
【００７７】
（２）第３実施形態では、内筒１０と排気筒２０とがともに、筒が真円形状である場合を例として説明したが、内筒１０と排気筒２０のどちらか一方、もしくは、両方を楕円形状とすることもできる。
【００７８】
すなわち、図示しないが、内筒１０と排気筒２０の形状を真円ではなく、楕円形状とすることで、反応ガス流路１において、ガス出口２２に近い側の領域１ａを狭くし、ガス出口２２に遠い側の領域１ｂを広くすることもできる。
【００７９】
（３）上記した各実施形態では、内筒１０の内部に触媒反応部１５が配置されている場合を例として説明したが、触媒燃焼部１５を省略することもできる。この場合、他のガス加熱手段を設け、高温ガスを生成するか、外部より、内筒１０の内部に高温ガスを供給する。
【００８０】
また、高温でなく低温のガスを供給することもできる。この場合、温水流路２を流れる冷却水等の熱媒体から熱を奪い、熱媒体を冷却することもできる。
【００８１】
（４）上記した各実施形態では、ガス出口２２の数を１つとする場合を例として説明したが、ガス出口２２の数を、１つに限らず、他の数とすることもできる。
【００８２】
（５）上記した各実施形態では、内筒１０、排気筒２０、温水筒３０の形状を、円筒形状とする場合を例として説明したが、断面が多角形である筒形状とすることもできる。
【００８３】
（６）上記した各実施形態では、車両に搭載されている燃料電池スタックの暖機手段に、本発明の熱交換器を適用する場合を例として説明したが、家庭用の燃料電池スタックの暖機手段に、本発明の熱交換器を適用することもできる。
【００８４】
また、燃料電池に限らず、車両に搭載されるガソリンエンジン、ハイブリッドエンジンの暖機手段に、本発明の熱交換器を適用することもできる。
【００８５】
（７）上記した各実施形態では、熱交換器の構成を、互いに各実施形態とは独立した構成とする場合を例として説明したが、各実施形態を組み合わせることもできる。すなわち、第１実施形態と第２実施形態、第１実施形態と第３実施形態、第２実施形態と第３実施形態、第１〜第３実施形態のすべてというように、組み合わせることもできる。
【００８６】
このように、組み合わせることで、各実施形態単独の場合と比較して、反応ガス流路１における反応ガスの偏流を、より抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明の第１実施形態における熱交換器の断面図である。
【図２】図１中のＡ−Ａ線方向での熱交換器の断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態における熱交換器の断面図である。
【図４】図３中のＡ−Ａ線方向での熱交換器の断面図である。
【図５】本発明の第２実施形態における熱交換器の断面図である。
【図６】図５中のＡ−Ａ線方向での熱交換器の断面図である。
【図７】本発明の他の実施形態における熱交換器の断面図である。
【図８】従来における熱交換器の断面図である。
【符号の説明】
【００８８】
１…反応ガス流路、２…温水流路、
１０…内筒、１０ａ…内筒の中心位置、１１…空気入口、１２…燃料入口、
１３…ガス出口、１４…混合部、１５…触媒反応部、
１６…空気供給部、１７…燃料供給部、
２０…排気筒、２０ａ…排気筒の中心位置、２２…ガス出口、
３０…温水筒、４０…バッフル板、４０ｄ…穴、
５０…フィン、５０ａ…フィンピッチ。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の熱媒体を排出する第１の筒（１０）と、
前記第１の筒（１０）の外側であって、前記第１の筒（１０）との間に、前記第１の筒（１０）から排出された前記第１の熱媒体が流れる第１の熱媒体流路（１）を構成するように配置された第２の筒（２０）と、
前記第２の筒（２０）に設けられ、前記第１の熱媒体流路（１）を流れる前記第１の熱媒体が排出される出口（２２）と、
前記第２の筒（２０）の外側であって、前記第２の筒（２０）との間に、第２の熱媒体が流れる第２の熱媒体流路（２）を構成するように配置された第３の筒（３０）とを備え、
前記第２の筒（２０）を介して、前記第１の熱媒体と前記第２の熱媒体との間の熱交換を行う熱交換器において、
前記第１の熱媒体流路（１）内に、バッフル板（４０）が配置されており、
前記バッフル板（４０）は、前記第１の熱媒体流路（１）における前記出口（２２）に近い側の領域（１ａ）の流路断面積を、前記出口（２２）に遠い側の領域（１ｂ）の流路断面積よりも、小さくする形状であることを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記第１の熱媒体流路（１）の内部には、前記第２の筒（２０）に設けられたフィン（５０）が存在しており、前記フィン（５０）は、前記第１の熱媒体流路（１）のうちの前記出口に近い側の領域（１ａ）の方が、前記出口に遠い側の領域（１ｂ）よりも、フィンピッチが狭いことを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
第１の熱媒体を排出する第１の筒（１０）と、
前記第１の筒（１０）の外側であって、前記第１の筒（１０）との間に、前記第１の筒（１０）から排出された前記第１の熱媒体が流れる第１の熱媒体流路（１）を構成するように配置された第２の筒（２０）と、
前記第２の筒（２０）に設けられ、前記第１の熱媒体流路（１）を流れる前記第１の熱媒体が排出される出口（２２）と、
前記第２の筒（２０）の外側であって、前記第２の筒（２０）との間に、第２の熱媒体が流れる第２の熱媒体流路（２）を構成するように配置された第３の筒（３０）とを備え、
前記第２の筒（２０）を介して、前記第２の熱媒体と前記第３の熱媒体との間の熱交換を行う熱交換器において、
前記第１の熱媒体流路（１）の内部には、前記第２の筒（２０）に設けられたフィン（５０）が存在しており、前記フィン（５０）は、前記第１の熱媒体流路（１）のうちの前記出口に近い側の領域（１ａ）の方が、前記出口に遠い側の領域（１ｂ）よりも、フィンピッチが狭いことを特徴とする熱交換器。
【請求項４】
前記第１の筒（１０）と前記第２の筒（２０）とは、前記第１の熱媒体流路（１）における前記出口に近い側の領域（１ａ）の方が、前記出口に遠い側の領域（１ｂ）よりも、流路断面積が小さくなるような形状および配置であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の熱交換器。
【請求項５】
第１の熱媒体を排出する第１の筒（１０）と、
前記第１の筒（１０）の外側であって、前記第１の筒（１０）との間に、前記第１の筒（１０）から排出された前記第１の熱媒体が流れる第１の熱媒体流路（１）を構成するように配置された第２の筒（２０）と、
前記第２の筒（２０）に設けられ、前記第１の熱媒体流路（１）を流れる前記第１の熱媒体が排出される出口（２２）と、
前記第２の筒（２０）の外側であって、前記第２の筒（２０）との間に、第２の熱媒体が流れる第２の熱媒体流路（２）を構成するように配置された第３の筒（３０）とを備え、
前記第２の筒（２０）を介して、前記第２の熱媒体と前記第３の熱媒体との間の熱交換を行う熱交換器において、
前記第１の筒（１０）と前記第２の筒（２０）とは、前記第１の熱媒体流路（１）における前記出口に近い側の領域（１ａ）の方が、前記出口に遠い側の領域（１ｂ）よりも、流路断面積が小さくなる形状および配置であることを特徴とする熱交換器。
【請求項６】
前記第１の筒（１０）の中心（１０ａ）が、前記第２の筒（２０）の中心（２０ａ）に対して、前記出口（２２）側に偏心していることを特徴とする請求項４または５に記載の熱交換器。

【図１】