JP2007093142A - 分解可能な構造をもつ流路 - Google Patents

Abstract

【課題】
配管内に付着した堆積物等を目視、除去可能にする為に、構造は分解、組立可能なものとし、その構造と加工方法を課題とする。更に、本発明である三次元型配管は流路内部の流体と熱移動するブラインの熱交換は、ポンプなどの大型装置を使用することなく小型かつ安価な攪拌子（プロペラ）等により実現することを課題とする。
【解決手段】
三次元平面状に形成された配管は、 基本的には一つ以上からなる渦巻き(らせん)状に成型された部品により形成される。配管内に付着した堆積物等を簡単に目視、除去可能にする為に、構造は分解、組立可能なものとし、その構造とその構造に対しての加工方法により形成されることを特徴としている。さらに、三次元型配管により小型かつ安価な攪拌子（プロペラ）等を使用することにより熱交換を実施、実現することを特徴としている。
【選択図】 図１１

Description

本発明は流体を流す配管に関する。

従来、三次元配置により形成された溶接、もしくは押出、引抜き加工を施した配管としては図１のものがある。これら配管は溶接により形成される管を電縫管（シーム管）と呼び、引き抜き等で径を調整する方式により作成した管を継目無し管（シームレス管）と呼ぶ。これらの管のうち、電縫管は径や長さを容易に変えることが可能である。この電縫管により形成された冷却コイル１は、金型、冶具２などの初期投資金額が少なく、自由設計しやすいという製造面の優位性がある。

一般にボイラや水処理関連の熱交換器として流量調整する機能を兼ね備えた、先に述べた電縫管が使用されている。この熱交換用流路を使用した代表的な例としては、図２に示した飲料供給装置などの熱交換器４、５が挙げられる。飲料供給装置とはお茶、ジュース、コーラ、コーヒー等の飲料を缶や瓶に封入ものではなく、機械から直接コップに注ぐ方式の機械である。水と原料（濃縮シロップ、粉末、豆）を別々に収容し飲む直前に混合、希釈、溶解、抽出するポストミックス方式やビールやチューハイのように予め工場で混合された状態の飲料で保冷だけ機材で行う図３に示したプレミックス方式などの機材がある。

図３は飲料供給装置の内部の構造を示しており、飲料や調理する水や濃縮シロップを冷却する為に用いられる配管６は、冷却コイルの名称とよばれている。図１に示されるコイル３は円柱もしくは長丸・円柱で、中空形状をした三次元配管として全長２０ｍ程度の内径５ｍｍ、外径６ｍｍ程度の電縫管（シーム管）で作成されている。

このコイル３を、図３に示される如く、冷却された約２０Ｌの水槽内７に埋没させ、熱交換を実施している。一般に使用される飲料用ステンレス鋼製により形成された冷却コイル６は、流体がコイル中を通過するのに約１０秒かかり、その間流入時３０℃の流体が流出時２℃程度まで急速に冷却される。また氷蓄熱９は水槽内の冷却器の周囲に販売が無い時に氷６を約６ｋｇ生成させ、水槽内の水を攪拌子（プロペラ）１０により攪拌し熱交換する。販売が無いときには水槽７の水温は氷との共存からほぼ０℃になっているが販売が続くと飲料１２、冷却コイル６、水槽内に貯留されている水などの熱伝達物質であるブライン１１と呼ばれる熱伝達媒体により、氷の熱移動が急になるため水槽７の水温は約２℃になり氷を溶解させる。この方式は熱交換器６を形成するシステムとして部品点数が少なく、コンパクトかつ販売時にごく短時間でその要求を満足させることが可能である。

しかしながら、飲料供給装置では、図１に示すように細管で長いコイル３を使用するために配管内部の汚れが飲料の香味変化や衛生的な観点から考えても問題を発生させる。

飲料供給装置にて飲料を取り扱う為には、衛生的な観点に立った場合、水道法第
四条、厚生省告示第９８号で示された、「清涼飲料水」のほかに、「乳及び乳製品の成分規格等に関する省令」、東京都条例食器具に対する基準などの法律を準拠しなければならない。更にこれらの法律規制を満足させた上で、飲料の香味を満足させなければならない。

例えば、これらの事柄について、図３に示すプレミックス式飲料ディスペンサの代表例である生ビール用飲料供給装置について法的な観点と配管内に付着する堆積物についての関連を説明する。生ビール用飲料供給装置は、予めビール会社でビンや缶と同様に、ビールを樽に封入されたものが常温で置かれているものを瞬間的に冷却するものである。この方式は、大量の販売量を瞬間に冷却可能、かつコンパクトである為に市場で使用されているもの９割程度使用されている。先に述べた長所に対して、このタイプを使用する際の問題としては、樽などを交換する際に糖度が５％程度あるビールへ空中に浮遊する野生酵母などが配管内に侵入し飲料の香味を劣化させる恐れがある。

一般にビールの性質はｐＨ４程度で低く、炭酸ガス１３により嫌気性に保持され、ホップ樹脂が多少の抗菌性を持つ。従って微生物による人体に対しての影響として考えられる病原菌、有胞子細菌、黴等は成育しないため問題は生じない。

しかしながらホップ耐性のある嫌気性、通性嫌気性細菌、野生酵母による汚染の可能性が存在し、繁殖した菌体と代謝産物によるビールに、濁り、異臭、異味が発生させる。これら繁殖しうる有害菌の代表としては乳酸菌などのグラム陽性、桿菌 lactobacillus属、球菌 Pediococcus属(ビール中で発育する唯一の球菌)は炭酸ガス環境下においても嫌気性、ホップ耐性を獲得しやすくビールの混濁、異味（酸味)、異臭、多糖質を生産し粘液状にする。他方酢酸菌であるAcetobacter属、Acetomonas属などは嫌気性を保っている限り繁殖しないと言われている。

これらビールに混入する微生物で、ビール内で最も繁殖し易いのが野生酵母であり、その８０％はSaccharomyces属と言われている。この酵母はビール内の栄養分である糖分を資化する。それにより繁殖した野生酵母は、ビール内で繁殖しやすく粘着性があり異臭、濁りの原因となる。その為、図４に示したビールを充填した樽から機械までのサービス配管１４と言われる樹脂製ホースは接液部分にオレフィン系やフッ素系の樹脂１５が接液部分に使用され一ヶ月程度で交換、廃棄される。当然サービス配管１４に付着した堆積物は下流にある冷却コイル６を通過するが、冷却コイル６を廃棄する事は、コスト等を考慮した場合困難である。

一方、図３に示した冷却槽内１１に設置された冷却コイル６の内側には、図５に示した通り、通過する流体が急激な温度差により飽和溶解度差等を生じる。それにより図６に示すように配管内面に動脈硬化の如く析出物（酒石等）１６が付着する。これらの析出物１６は冷却コイル６の入口と出口を比較した場合出口部分に多く見られる。これは、常温に放置された飲料１２が、冷却されたブライン１１と急激に熱交換をする為、冷却コイル６入口部付近に付着物が析出しやすいことを意味する。

これらの析出物１６は酒石と言われ、分子内に２ 個のカルボキシル基をもつジカルボン酸にカリウム塩やカルシウム塩が結合した蓚酸カルシウム等無機物であると言われている。サービス配管から流入した微生物に加え、冷却コイル６での熱交換により析出した無機物が、その微生物の温床になりビールの味を損ねる。

従って定期的に、サービス配管１４を交換するように冷却コイル６の内部に付着した堆積物を確認する必要がある。しかしながら、先に述べたとおり、細管、かつ長尺の冷却コイル６の内部を確認するには、ファイバースコープなどによる特別な装置が必要となり、簡単に目視確認することが困難である。

従来は、これらの課題に対しての解決方法として、経験に基づき、運営面での規定を設けて機材を取り扱っていた。具体的には毎日水による洗浄を実施、図７に示したように飲料供給装置を週に一回程度、コイルの内側に硬度６０程度の軟らかいスポンジ１６を配管に通すことによりは配管内に付着した堆積物を洗浄することを推奨している。

更に、スポンジ１６を通す洗浄では完全に落としきれない場合や半年に一度程度、 ２００４−８５１５９に記載されたように機材設置先の飲料供給装置から冷却コイル６を脱着し、一度飲料メーカへ持ち帰り、化学的な手法で洗浄をしている。持ち帰った冷却コイル６は、図８に示した飲料冷却供給装置の冷却コイル６の飲料通路内部に洗浄用ポンプ１７より洗浄水を供給して飲料通路の内部を洗浄する。

この際、洗浄に際しては２００１−４９２９６に記載した洗浄剤、特に水酸化ナトリウム等の強アルカリ物質を主成分として含有する強アルカリ性の洗浄剤１８により実施される。洗浄に際しては洗浄ポンプ１７にて所定圧力をかけ洗浄用薬品を循環させる為に、皮膚等に飛散し放置すると、皮膚が爛れたりするために保護具（保護眼鏡、ゴム手袋、保護前掛け等）を着用し取扱いに注意し、手当する必要がある。

洗浄後は回路内に残留した廃液等を中和剤により中和処理する必要がある。確実に中和されていない場合は、強アルカリ性の洗浄液が飲料に混入があり、かなりの熟練度が必要となる。このように図３に示した三次元配置された冷却コイル６の内部に付着した堆積物を目視にて確認できないことや、洗浄等の際、配管を分解することが出来ない為に洗浄液循環用の大掛かりな洗浄ポンプ１７を使用しなければならないなどの問題がある。

以上の通り従来の方式では、毎日の水洗浄や一週間に一度のスポンジ洗浄は機材を実施に設置している飲食店舗が実施しなければならない為にその手順が難しい。更に洗浄に際して冷却コイル内に貯留している飲料を廃棄しなければならない為、飲食店舗はその実施を躊躇することが多い。

飲料供給装置を例にして述べたが、ボイラや水関連システムも同様に、配管内に堆積した付着物除去方法も同様の問題を有している。そのためこれらのシステムでは、配管径を大きく、または短くすることにより配管内の付着物を目視可能にしている。また一端堆積物があった場合は、薬品洗浄等により行なわれる。しかしながら長尺かつ細管の配管に対して付着した堆積物を除去する為に分解可能な三次元配管より構成されたものは存在しない。

懸かる課題を解決しうる類似の考え方としては、食品加工設備用途等において特開２００４−１８４０７７に記載された図９に示したプレート熱交換器と呼ばれる二次元型集積配管によるシステムが採用されている。プレート式熱交換器とは出入口ポートを有するフレームの間に独特の波形状をプレス成型したプレートパック２３、２４を挟み、締付ボルトにて締結しただけという非常に簡単な構造をしている。4つのポートを、それぞれポート1９、ポート２０、ポート２１、ポート２２とすると、ポート1９より流入した流体は、ガスケットの組み合わせによりプレート1枚おきに流れ、ポート２２より流出し、ポート２０より流入した流体は、他のプレートを1枚おきに流れ、ポート２１より流出する。

言い換えれば、冷却対象である飲料とブラインの異なる流体は互いに混交すること無しにプレートを介して熱交換する。この方式のプレートは図９に示した通りプレートパック２３、２４の凹凸に成形されているため、流れる流体は乱流となり非常に高い伝熱係数が得られ、プレートの枚数を増減により、内容量の増減が可能である。更に二次元配置されたプレートを締結しているボルトを取外すだけで分解することが出来るので目視点検、清掃が容易である。

しかしながらプレート熱交換器は、２次元配置しているために、冷却対象物を冷やすブラインもプレート熱交換器内に流入させなければならない。そのため二つの流体に対して簡単な装置である攪拌子１０や送風ファンを設けて実施する三次元配置に比較し、流体循環用のポンプ等が必要になり大型かつコストが大になる。

特開２００４−８５１５９ 特開２００４−１６１３２８ 特開２００４−１８４０７７

本発明では、配管内に付着した堆積物等を目視、除去可能にする為に、構造は分解、組立可能なものとし、その構造と加工方法を課題とする。

更に、本発明である三次元型配管は流路内部の流体と熱移動するブラインの熱交換は、ポンプなどの大型装置を使用することなく小型かつ安価な攪拌子（プロペラ）１０等により実現することを課題とする。

課題を解決するために、本発明に係る三次元平面状に形成された配管は、 基本的には一つ以上からなる渦巻き(らせん)状に成型された部品により形成されることを特徴としている。

配管内に付着した堆積物等を簡単に目視、除去可能にする為に、構造は分解、組立可能なものとし、その構造とその構造に対しての加工方法により形成されることを特徴としている。

三次元型配管により小型かつ安価な攪拌子（プロペラ）１０等を使用することにより熱交換を実施、実現することを特徴としている。

本発明は、水平な平面以外で形成される縦、横、高さの三方向からなる三次元平面状に形成された一つの流路構成要素を特徴する。この構造により付着した堆積物を目視可能にすると共に、配管を分解することにより、流路内部に付着した堆積物を目視、除去し易い。

流路は凹凸形状を持つ部品、もしくは 一周以上からなる渦巻き（らせん）状に成型された部品により形成され効率的な熱伝導率を確保することが可能である。

付着した堆積物除去については、薬品などをポンプ等の圧送必要が無い為、従来は図８に示した通り洗浄ポンプを使用した大掛かりなシステムにより洗浄を実施していた方法に比較して簡便になる。

さらに分解可能な構造であるため、分解した各部品を目視にて汚れ度を確認、分解した部品は浸漬、濯ぎ、リンスなどの対応により洗浄を実施可能である。

上下蓋を透明性のある部品を使用した場合には、分解する事無く、流路内部の堆積状態を目視にて確認可能である。

また、らせん型密閉回路、飲料供給機等二種以上の飲料を販売する装置に搭載した場合、従来これらの二種以上の飲料を販売可能なシステムとしては図３５の通り、多段にコイル７９を形成されていた。これに対して分解、組立可能なことを特徴とする本発明において、使用する部品を少なくすることが可能である。

例えば図３６に示した通り二種類の流体を対象にした場合は、隣接する一つの部品を削除可能である。さらに複数種の流体に対しては、一つ以上の部品を削減する事が可能となる。

以下、本発明における実施の形態について図面を参照にしながら説明をする。

第1の実施例として、らせん状に形成した内外筒から構成される熱交換器について説明する。始めに飲料供給装置に使用されている図３に示した冷却コイル６と同等性能を得ることが可能な寸法について算出する。

従来の冷却コイル６が一周の直径１４０ｍｍ、流路内径５．８ｍｍ、ピッチ９ｍｍ、流路内容量３５０ｍｌとし、第１の実施例の流路を計算した場合、一周の直径が１４０ｍｍ、らせんが３０段となる。この結果に基づきらせん形状により形成された熱交換器の断面形状２５、図１１、及び拡大図２８が図１０である。

図１０に示した第1実施例は、らせん状に形成された内筒２７、外筒２６が３０段、多重ネジの如くらせん形状を特徴とする。図１０に示したらせん構造を密閉回路として構成するには、内筒２７、外筒２６を勘合させる上蓋３１、下蓋３２、上下取り付け金具３０、３３を取付けることによりらせん型密閉回路が構成される。らせん状に形成した流路の最初と最後の部分は密閉回路を作成するためのストレート部分を設けている。

次に、らせん型密閉回路の組立方法について図１１に組立順に説明をする。組立前の準備として上蓋３１、下蓋３２にシールを取付けた物を用意する。シールを取付けた下蓋３２に内筒２７に続いて外筒２６を挿入した上で下取り付け金具３３に締結する。次に上下反対にしてシールを取付けた上蓋３１を内筒２７と外筒２８を勘合させた上で先と同様に上取り付け金具３０にて万力の様に挟み込み締結する。なお上蓋３１、下蓋３２は内筒２７と外筒２８を組立する際の案内があると更に良い。
上、下取り付け金具３０、３３は図１１に示した通り、万力で使用するバイスのネジを締め込むのと類似の構造とし、流体の使用圧力及び内筒２７と外筒２８の真円度によるが（通常直径１４０ｍｍ、高さ３００ｍｍの溶接管で追加工を実施した場合は、精度は直径に対して±０．１〜０．３ｍｍ程度となる。）上・下取り付け金具３０、３３を１２０°おきに配する。

上蓋３１、下蓋３２に取り付けるシールについては、本発明ではＯリングを使用したが、焼付けによる方法、平パッキン等様々な方法が考えられる。また上蓋３１、下蓋３２自体をシール性があるゴムなどにより成型したものを使用しても良い。内筒２７、外筒２８の上下径が同径、かつ出入口のポートが共通である場合、上下共通の蓋を使用することも可能である。さらに、成形精度（直角度など）の管理が必要であるが、上蓋３１、下蓋３２に内筒２７と外筒２８をインサート成形などにより構成することによりシールを減らす方法、上・下取り付け金具３０、３３を使用せずに上蓋３１、下蓋３２どちらかを内筒２７と外筒２８に互いに雄雌ネジを切って勘合させ、上下取り付け金具のどちらかを削減する方法などがある。

加圧された流体等をらせん型密閉回路に使用する場合は、組立が終了した後に実施する気密チェックは、炭酸ガス１３、窒素ガス、圧縮空気等を使用し低圧リークと高圧リークを確認することにより実施可能である。

一方、第1の実施例であるらせん型密閉回路を分解する場合は、組立手順の反対を実施する。らせん型密閉回路への入口、出口の接続部分は図１２に示した通り、上蓋３０、下蓋３２部分にＯリングなどのシール３５を取り付けた継手３４に柔軟性のある樹脂配管１５を挿入することに実現でき、すべての部品が分解可能かつ付着した堆積物を確認する事が可能である。

内筒２７、外筒２８の加工方法としては、図１３に示したヘラ絞り、もしくはスピニング加工といわれる加工法により製作される。外筒２８を予め先に述べたらせん形状に倣った凸金型３６をＮＣ旋盤へ、さらにらせん形状を施す前の外筒をセットし円周方向に回転させ、ダイ３７を矢印の通り水平方向に移動させ、らせん形状を得る。内筒２７の場合は凹金型にて成形される。

ヘラ絞りもしくはスピニング加工の特徴としては、雄型とダイにより成形され、型製作が容易であること、素材を回転させながら伸ばして行くためプレスよりも深く絞ることが可能である。

一方、大量にかつ安価にらせん形状を得るには、缶成形に見られるプレス方式などが考えられる。内側の抑え金型３９にらせん形状を施す前の外筒をセットし、分割した金型３８が円周方向に回転しながら下降する。精度良くらせん形状を作成する為には、図１５に示した通り外筒３７に等ピッチ間で基準用位置４０及び上下部は基準用の丸穴４１を設けた上で溶接管を作成する。溶接管をセットする冶具は例えば円周側１／４、高さは２〜５周分のピッチで構成されたものである。

本事例の金型は円周方向、高さ方向に分割したものを例にしたものを示している。その理由は、硬度が高いステンレスやチタンなどを使用する場合は、加工対象よりも大きい必要があるとともに、金型の加工基準位置を作成する上でも優位となるからである。

始めに内側の抑え金型３９にらせん形状を施す前の外筒３７が基準用の丸穴と一致しているかを確認する。同様にらせん形状を施す前の外筒３７と分割した金型３８が基準用の丸穴合っているかを確認する。（基準位置の確認）
次に金型３８が円周方向に回転下降しらせん形状を作成する。加工終了後、らせん形状の外筒ピッチと予め基準位置確認用に設けた丸穴４０とずれていないかを確認する。（加工時の良品確認）
また、上下部の丸穴は加工時の他に、内外筒の勘合時にピッチのずれ確認用に使用可能である。（製品組立時の基準位置確認）
この金型分割方式の特徴として、金型投資が少なく、ピッチを増やすなどにより、製品寸法設計に対して自由性を享受可能である。

加工時における課題としては、回転による成形方法である為に金属の伸びは円周方向よりも高さ方向すなわちスラスト方向に影響を与えると想定される。このことは、内筒２７、外筒２６のらせんピッチ間のずれを生じることを意味する。従って、これらの伸びについては、経験的に得られた値を換算して加工を実施する。更に等ピッチでない内筒２７用金型と等ピッチで作成された外筒２６用金型を組合せて調整することも可能である。

絞り以外の加工方法としては、帯状鋼板を溶接する方法が考えられる。図１６に示した波板形状をしたプレス品を４２と４３の如く一段ピッチをずらしてロールフォーミングし流路構成する。鋼板をプレスにより帯状鋼板を作成し、次に帯状鋼板幅を揃えて必要な開先も切断された後に、成形金型に送られ、外面もしくは内面の各成形プレスロールによって成形波板４４が得られる。成形波板４４は、この帯状鋼板の幅方向の一端側４２と他端側４３がちょうど１ピッチ分ずらして溶接され、らせん状の管が形成される。

その他の溶接技術は、図１７に示した半円柱状のパイプを溶接する方法が考えられる。流路径と隣接する流路とのピッチが大きく、ＴＩＧ溶接などのトーチ４８がその 凸凹をトレースできる場合、板状のプレス品を溶接し筒状に形成する 図１７に示した方法がある。所定のピッチを持つ半円柱状した金型４６に薄板をプレスした半円柱状のらせん板４５に溶接４７しらせん状密閉回路を得る。

以上の加工方法において要管理ポイントは図１８に示した通り、内・外筒２６、２７におけるスラスト方向のずれ５０と、内外筒２６、２７の径（周方向）５１、５２の精度といえる。内外筒２６、２７スラスト方向のずれ５０は配管径が小さくなる事を意味し、流体が通過する際の流路抵抗（圧力損失）、流速に大きく影響を与えると共に、段差により乱流を生じる恐れが高い。一方径方向のずれ直角度が狂っている５１、５２の場合は内筒２７が外筒２６に勘合できない、大きい場合は通路に沿って流れる流体が内外間の隙間から抜け出る（ショートカット）、要求仕様性能を確保できない恐れがある。

さらに例えばへら絞りなどの製造の場合、精度をもった冶具構造が必要なことに加えて、金型から着脱に際して、Ｎ巻き分、すなわちＮ回転させ着脱が要求される。加えて商品を使用する際の使い勝手についても、同一径円柱の勘合、着脱の際にその嵌め合いが重要になる。

そこで、第1実施例の応用として、筒の上下径が異なる事により上下蓋３１、３２が共通化できない問題が生じるが、嵌め合い精度要求を軽減する方法として内・外筒２６、２７の形状をストレートから図１９に示したテーパ状にする。これにより開口部近辺では勘合する際のクリアランスを大きく取り、外筒５５に内筒５４をスライドさせ、全体が同位置にまできて、初めて勘合させるらせん形状の密閉回路５３が形成される。反対に着脱は容易となり、メンテ作業性も著しく向上するとともに製造上の精度要求も軽減する事が可能となる。

このテーパ管５３を生産する方法として、図２０に示したテーパ状の内筒５４及び外筒５５のバルジ加工という呼ばれるゴムや液体を利用し、素材の内側に圧力を加えて素材の一部を膨出成形する方式について説明をする。なおテーパ管を形成する方法としては図２０の５６に示した溶接による方法と、バルジ加工によりストレート管からテーパ管を形成した上でらせん形状を作成する方法の両者が考えられる。
この方式も先に述べた内側の抑え金型にらせん形状を施す前の外筒が基準用の丸穴と一致しているかを確認する。同様にらせん形状を施す前の外筒と分割した金型が基準用の丸穴合っているかを確認する。（基準位置の確認）
次にバルジ加工終了後、らせん形状の外筒ピッチと予め基準位置確認用に設けた丸穴４０とずれていないかを確認する。（加工時の良品確認）
また、上下部の丸穴は加工時の他に、内外筒の勘合時にピッチのずれ確認用に使用可能である。（製品組立時の基準位置確認）
更に先のヘラ絞り、スピニング可能と同様に、内筒５４と外筒５５の金型は経験的に得られた値を換算して加工を実施する。更に等ピッチでない内筒５４用金型と等ピッチで作成された外筒５５用金型を組合せて調整することも可能である。

これら勘合時のピッチ合せについての課題を軽減する為に、熱交換面積が約１／３に減少するが図２１に示した、内筒ストレート管５８、外筒らせん形状品２６の組合せにより、内外筒それぞれのピッチを合わせずに流路形成を実現することができる。また円周方向のずれについても修正し易いのが特色である。ここではコスト優位性の観点から、内筒ストレート管について述べたがテーパ管を使用しても良い。

第二実施例として、図２２、２３に示したストレート筒で構成された内筒６０、外筒６３の隙間に、整流板６１を挿入して流路を形成する方式について説明する。この方式は第1実施例に示したらせん密閉回路 と同様に、図２４に示した内筒６０、外筒６３と上蓋５９、下蓋６２、上下取り付け金具３０、３３により密閉回路を構成し、互いに離脱可能なことを特徴とする。

流体は整流板６１を沿って、 図２６のように上かららせん状に下降して底部に到達した後、図２７のようにらせん状に上昇する流路が形成される。内外筒６０、６３は平板から丸めて溶接する、もしくはシームレス管を使用することが出来る為、第1実施例と比較し金属加工精度が必要な金属加工部分が少なく、ピッチ精度の管理が不要になる。

図示しないが、図２５もしくは図２６において上下流路の受渡しは、下蓋６２の半周分流路を流路に設けることにより行われる。半周分から下流に対しては、ある流量分貯留した後に、上昇部分の流路より流れ出す。またこの方式の特徴は、図１２に示した流体の受渡しが上蓋５９もしくは下蓋６２の一方に両方のポートを配置することも可能である。樹脂整流板６１の構成方法は、図２２の一体成形による樹脂整流板６１の形成方法や図２７に示した灰皿の如く二次元形成された一周の部品６４を多重に組合せることにより実現する方法についても考えられる。

第３実施例として、内筒に帯状もしくは押出成形をした部品を撒きつけることにより流路形成をする方法を説明する。

図２８は、ステンレスなど金属帯状鋼板６６もしくはワイヤを用い 内筒６０に撒きつけ、多重らせん構造６７を構成したものである。多重らせん構造６７を金属帯状鋼板にて構築する場合は、電池バネのようにスプリング状に構成しても良いが、一周分のコイルは自由にピッチを調整できる為、柔軟性に優れ、精度良くピッチを決定することが可能である。この金属帯状鋼板６６を一周分の内筒６０に撒きつけ、積層していくことにより流路を作成する。望ましくは予め内筒６０を切削加工にてらせん状に溝をつけ、その後、溝に沿って一周分の金属帯状鋼板６６を挿入させることによりピッチ間距離を確保することである。

より柔軟性を持ち経路構成する方法としては、図２９に示した通り柔軟性がある押出成型等にて製作された熱可塑性エラストマー、ゴム、ポリオレフィンなどの硬度が比較的低いもの成形品６９を内筒６０の周囲に所定ピッチ間隔で撒きつけることである。この方式は、成形品６９の厚み分を仕切り板とし、ピッチの谷と谷の間に流体が流れるように構成することが特色である。

成型品６９はホースの様に長く生産できる特質を生かし、自由径や長さの選択が可能で多品種少生産品に応用し易いことが挙げられる。隣り合う流路に対して仕切りをする役目をなす為に成形品６９断面の厚みを最小化するためにＸリング７０やリップシールなど仕切り断面を最小にする方法も効果的であると考えられる。一方、経路構成が仕切りと異なる、図３０に示したＵ字形状、∪字∩字７２を組合せる方法を形成することにより、凹部分を流体が通るように流路形成７１を実施するも可能である。

更に、図３１に示した垂直上下周回流路は、流路７３を垂直に形成し上下しながら周回することにより流路形成している。また違う方法として、図３２に示した水道スパイラル管の如く、一周分の断続的に形成された二次元配置されたＳ字形状７４をＳ字とＳ字の接合にシール部分７５を組み込み、§字の如く組合せ、多重化したらせん管インターロック７６がある。この方式は一周の断続的なＳ字を、シール７５と組合せることにより実現可能である為、長手方向の長さが自由に選択可能、水道管のようにフレキシブルにできると共に、加工に際して必要となる金型投資を最小化することが可能である。

以上、第１から第３実施例は、図３３に示した通り連続的に流入してくる流体に対して絶えず先入れ先出しを実施する方法である。この流路において熱交換器５は、細管内径と細管長により流路抵抗（流体の圧力損失）を確保し、熱交換率を上げる二つの役割を行っていることが特徴付けられる。

第４の実施例は、図３４に示した通り、流路抵抗と熱交換率の二つの機能を切り離した熱交換部を成形された凸凹形状を持つ部品を一つ以上持ちある所定量を貯留する７７と流量を調整機構７８から構成されている。この熱交換部分は、先に述べた通り、通常のフラット形状の物と比較し凹凸形状を持つ部品の熱交換面積は約３倍程度確保する事が可能であり、凹凸により小型化したことが特徴である。一方、もうひとつの機能である流量（圧力）を調整する機能７８は、熱交換器７７下流側に設けることにより、流量を自由に変更する事が可能となる。

例えば、この方式について、図３に示した熱交換器６と同様の性能を確保するたために、流量調整部７８の配管抵抗を計算する。式１の円管内層流における圧力損失はハーゲン-ポアズイユ(Hagen-Poiseuille)式より、
で表わされる。ただし、μ：粘性(mPa・ｓ)、Ｌ:配管長(ｍ)、Ｑ:流量（cc/秒）、ｄ:管直径(mm)を示している。計算式を使用し、熱交換部の圧力損失値を計算し、図３４に示した流量調整部７８にて必要となる圧力損失値を表１に示す。

以上のとおり、熱交換部での０．３９ＭＰａの圧力損失分を流量調整部７８にて調整することにより第４実施例は、図３に示した熱交換器６と同様の性能を満足することが可能となる。

本発明の実施例は飲料供給装置を例に挙げ説明をしたが、同様の装置としては、家庭用深夜電力や太陽電池などの熱を利用したボイラ、半導体や燃料電池等の純粋水処理装置が考えられる。これらの装置についてもスラッジ等黴や藻の有機物、熱交換時に付着する無機堆積物により経年的に変化により、効率的な熱交換率を確保不可能な場合がある。これらの問題に対しても飲料供給機装置と同様に配管内に付着した堆積物を目視、容易に除去することが可能である。

従来技術の細管、電縫管の製造方法及び全体図 ポストミックスディスペンサ 配管系統図 プレミックス式飲料ディスペンサ 配管系等図 サービス配管に使用されている樹脂ホース面 販売性能のグラフ 横軸：時間、縦軸:温度 付着による堆積物の顕微鏡図（拡大率１０，０００倍） スポンジ洗浄の図面 簡易化した冷却コイル洗浄システムの配管系統図 プレート式熱交換器のプレート図面、構成図面、全体図 本発明の一実施例によるらせん状に形成した内外筒、冷却塔の全体像 本発明の一実施例による冷却塔組立手順の図面 本発明の一実施例による冷却塔への出入口接続図 本発明の一実施例によるへら絞りによる加工方法図 本発明の一実施例による金型スライド、上下リンク方式の加工方法図 本発明の一実施例による上下プレスリンク法による加工方法 本発明の一実施例によるプレス波板構造図 本発明の一実施例による垂直型流路形成 本発明の一実施例による内外筒の勘合について 本発明の一実施例によるテーパ管の構成 本発明の一実施例によるテーパ管のバルジ加工方法図 本発明の一実施例による片側 らせん管、片側 ストレート管、流路断面形状 本発明の一実施例による整流板方式の組立図 本発明の一実施例による整流板方式の全体図 本発明の一実施例による整流板方式の構成図 本発明の一実施例による整流板方式の流体流れ（下流） 本発明の一実施例による整流板方式の流体流れ（上流） 本発明の一実施例による一周らせん方式による整流板構成 本発明の一実施例によるワイヤ方式 押本発明の一実施例による出成形品巻きつけ 本発明の一実施例によるＵ字巻きつけ 本発明の一実施例による垂直上下周回流路 本発明の一実施例による多重化したらせん管インターロック方式 従来の配管図 本発明の一実施例による熱交換器＋流量調整機構別体方式 従来二重コイル 本発明の一実施例による部品削減方式

符号の説明

３ 電縫管により形成された冷却コイル３
２５ 熱交換器の断面形状
２６ らせん状に形成された外筒
２７ らせん状に形成された内筒
２９ 熱交換器の全体構造
３０ 上取り付け金具
３１ 上蓋
３２ 下蓋
３３ 下取り付け金具
６１ 整流板
６７ 多重らせん構造

Claims (5)

1. 三次元配置により形成された流路において、分解、組立可能なことを特徴とする装置。
2. 前流路は熱交換用に使用されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前流路は付着した堆積物を目視、容易に除去可能な構造を特徴とする請求項１に記載の装置。
4. 前流路は渦巻き（らせん）状に成形された部品により構成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の装置とその製造方法。
5. 前流路は成形された凸凹形状を持つ部品により形成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の装置とその製造方法。