JPH0493591A

JPH0493591A - 熱交換器

Info

Publication number: JPH0493591A
Application number: JP21029190A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Shimomura; 下村　泰志; Masahiko Yamaguchi; 正彦山口; Akio Funakubo; 昭夫舟久保
Original assignee: Ube Industries Ltd
Current assignee: Ube Corp
Priority date: 1990-08-10
Filing date: 1990-08-10
Publication date: 1992-03-26

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野］本発明は、小型、簡易であり、液体と熱媒との接触時間
を長くし、熱交換効率を高めた熱交換器であって、螺旋
状等に形成する場合、断面が楕円形等に変形することの
ない熱交換器に関する。

〔従来の技術及びその問題点〕

従来、液体、例えば、血液等に用いられる熱交換器には
、細い管を多数本束ねた多管式或いは線状のパイプを用
いたもの等が提富されている。

しかしながら、上記の公報に開示された熱交換器では、
液体と熱媒との接触時間が短く、特に、流量が高い場合
は安定した性能が維持されないという欠点がある。その
ような欠点を解消するためには、液体と熱媒との接触面
積を大きくする必要があり、液体の充填量も大となるた
め、特に、無血体外血液循環等に於いては極めて不利で
ある。

上記の欠点を軽減したものとして、二重前型の熱交換器
も知られている。この熱交換器では、液体と熱媒との前
記の熱交換器の数倍から数十倍にも達し、熱交換効率が
非常に優れている。

しかしながら、二重前型は、工業的に、且つ、直線状で
用いる場合は何ら問題はないものの、特に、人工肺等の
メディカル用途のように、装置を可能な限り小型、軽量
にする必要がある場合は問題がある。即ち、小型にする
ため螺旋状等に賦形し、又、軽量にし、且つ、熱交換効
率を高めるため管壁の厚さを薄（シた場合、断面が楕円
形のように変形し、流路が狭くなって圧力損失が大とな
るという欠点がある。それによって流速、流量の変動を
生じ、熱交換効率も不安定、不充分となる。

〔問題点を解決するための手段〕

そこで、本発明の熱交換器では、内管及び外管からなる
二重前型熱交換器であって、その内管外壁に外管内壁近
傍上の長さを有するリブを、管の長手方向に設けること
により、前記問題を解決したものである。

リブは内管の外壁に、その円周方向に少なくとも２箇所
設ければよい。この場合、必ずしも等間隔である必要は
ないが、通常は１８０°間隔で設けられる。二重管の内
管及び外管それぞれの径、厚さ、螺旋の曲率等により、
必要に応じて、１２０°間隔で３か所、９０°間隔で４
か所或いはそれ以上もうけてもよいが、流量、圧力損失
等を考慮すると好ましくは３箇所或いは４箇所である。

又、リブは管の長手方向に連続的に設けてもよいが、圧
力損失の増大を最小限に抑えるため、螺旋状等に形成す
ることによる変形を防ぐことが可能な範囲で、長さ方向
任意の筒所に切り欠きを設けてもよい。更に、リブは全
てが必ずしも外管内壁近傍上の長さである必要はなく、
熱交換効率の向上のため、長さの短い補助的なリブを混
在させてもよい。

本発明の熱交換器を構成する素材としては、アルミニウ
ムにフッ素樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂等をコー
ティングしたもの或いはアルマイト処理したもの、又は
、ステンレススティール等の耐食性の高い金属が挙げら
れる。

流路面積、管径及び管長は特に限定はされないが、メデ
ィカル用途等、小型、軽量であって、且つ、充分な熱交
換能が必要である場合は、二重管の内側及び外側の波路
の断面積が、それぞれ４０〜５’００平方ミリメートル
程度であり、内管の外径が４〜２５ＩＩ［［１１程度、
外管の内径が８〜３５Ｉｎｍ程度であるものが好ましい
。管長は、必要とされる熱交換量及び上記の管径及び後
記する管の肉厚等との相関によって適宜状められるが、
通常、３０〜２０ＯＣＴ１１１特に、８０〜１３０　ｃ
ｍの範囲のものであればよい。

管の肉厚は内管形状、伝熱効率及び機械的強度との兼ね
合いで、材料がアルミニウムの場合は０゜３〜０．８Ｍ
、更に好ましくは０．２〜０．６　ｍｍ程度、ステンレ
ススティールの場合は０．１〜０．３　ｍｍ　Ｈ度の範
囲が好適である。

以下に、図面によって本発明の熱交換器の一実施例を説
明する。

第１図は、本発明の熱交換器の正面図である。

第２図は、その右側面図である。第３図（Ａ）は、螺旋
部分の長さ方向と直角方向の断面図、第３図（Ｂ）は、
螺旋部分の長さ方向の一部分の断面図である。

第１図及び第２図に於いて、１は熱交換器、２は螺旋部
分、３及び３゛は内管の液体或いは熱媒の入口或いは出
口、４及び４゛は外管の熱媒或いは液体の入口或いは出
口である。

第３図（Ａ）及び（Ｂ）に於いて、５は内管、６は外管
、７は主リブ、８は補助リブ、９は切り欠きである。

液体或いは熱媒を内管と外管とで形成される流路或いは
内管内の波路何れの流路を流通させるがは任意である。

又、液体上熱媒とを並流させてもよいし、向流さ廿ても
よい。

内管及び外管は、アルミニウムをアルマイト処理した材
質からなる。

内管の外径は９　ｍｍであり、その外壁表面周方向に１
２０°間隔で３箇所主リブを、主リブと周方向に６０°
離れた位置に、やはり１２０°間隔で補助リブをそれぞ
れ３枚立設した。主リブは高さが２．８−１厚さが１．
０闘であり、管の長手方向に４ｍｍ間隔で２ｍｍ長さの
切り欠きを設けて立設されている。補助リブは高さが１
．５ｍ、厚さが１．　Ｑ　ｍｍであり、切り欠きはない
。

外管はの内径は１５ｍｍであり、肉厚は内管、外管何れ
も０．５０である。

二重管部分の長さは１０００ｍｍであり、螺旋状に巻か
れた状態での軸方向の長さが１００町、断面内径は５０
ｍｍである。このようにかなり小さな曲率で巻回したも
のであるが、管の変形、歪み等異常は全く見られなかっ
た。

上記の熱交換器を用いて、内管内の流路に温度３０°Ｃ
の血液を５ｆ／分という高い流量で流通させ、内管と外
管とで形成される流路に、４０°Ｃの水を血液と向流方
向に１５２／分の流量で流通させた。その結果、高い血
液流量にもかかわらず、熱交換効率は０．５以上であっ
て、非常に優れた熱交換能を有することが確認された。

又、圧力損失は１５０ｍ）１ｇ以下であった。本発明の
熱交換器は、その充填量が１００ｏ＋ｆ以下と少なく、
例えば、人工肺等に於いて血液の熱交換を実施する場合
、輸血を必要とすることなく体外循環にも充分対応する
ことができるものである。

尚、上記の熱交換効率（Ｆ）は下記の式によって表され
る。

血液出口温度−血液入口温度（Ｆ）＝水温−血液入口温度〔発明の効果］本発明の熱交換器は、極めて小型であり、構造が簡易で
あって、液体と熱媒との接触面積が非常に大きいため、
熱交換能が優れたいる。しかも、内管外壁表面にリブを
設けることにより、螺旋状等の形態に賦形した場合でも
、管が変形することがなく、液体の流量、圧力損失等の
変動がなく、安定した熱交換効率が維持される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の熱交換器の正面図である。第２図は、その右側面図である。第３図（Ａ）は、螺旋
部分の長さ方向と直角方向の断面図、第３図（Ｂ）は、
螺旋部分の長さ方向の一部分の断面図である。１：熱交換器　　　２は螺旋部分３及び３゛　：内管の液体或いは熱媒の入口或いは出口４及び４°　：外管の熱媒或いは液体の入口或いは出口５：内管　　　　　６：外管７：主リブ　　　　８：補助リブ９：切り欠き

Claims

【特許請求の範囲】

内管及び外管からなる二重管であって、内管と外管によ
って形成される流路及び内管内の流路を、液体或いは熱
媒が流通し、熱交換されることによって、液体の温度が
制御される熱交換器に於いて、内管外壁に外管内壁近傍
迄の長さを有するリブを、管の長手方向に設けたことを
特徴とする熱交換器。