JPH0529716Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本考案は、たとえば人工心肺装置に備えられて
血液を加熱あるいは冷却するために使用される医
療用の熱交換器に関するものである。

「従来の技術」 この種の熱交換器としては、第８図に示すよう
に、円筒状のハウジング１内に伝熱管としての多
数のチユーブ２……を束ねた状態で配した構造の
ものが広く用いられている。上記のチユーブ２と
しては一般に外径寸法が2.0mm程度、肉厚が0.2mm
程度のステンレス管が用いられ、通常、そのよう
なチユーブ２が100本以上も束ねられて使用され
る。

上記構造の熱交換器は、ハウジング１内にその
一端側から他端側に向けて温水や冷水等の熱交換
水が通されるとともに、チユーブ２……内にハウ
ジング１の他端側から一端側に向けて被熱交換水
としての血液が通されることで、チユーブ２……
の管壁を通して熱交換がなされ、血液が加熱ある
いは冷却されるようになつている。

なお、第８図において符号３，４はハウジング
の両端部に装着固定される蓋体、５，６は熱交換
水の入口および出口、７，８は血液の入口および
出口である。また、符号９，１０は、各チユーブ
２……の両端部を支持するとともに、ハウジング
１の両端部を仕切つて熱交換水の流通路と血液の
流通路とを分離するための隔壁であり、これらの
隔壁９，１０は、一般にポリウレタン等の樹脂を
硬化させることで形成されるようになつている。

ところで、上記のような構造の熱交換器では、
全てのチユーブ２……の外表面が熱交換水に接触
し得るように各チユーブ２……の相互間に〓間を
確保する必要があり、このため、第９図、第１０
図に示すように、各チユーブ２……の両端部にス
ペーサとしてのスリーブ１１……をそれぞれ装着
し、それらスリーブ１１……どうしが互いに接す
るようにしてチユーブ２……を束ねることで、各
チユーブ２……間にスリーブ１１の肉厚寸法の２
倍の〓間を確保するようにしている。

また、上記のような熱交換器を組み立てる際に
は、次のような作業手順が採用されている。

まず、各チユーブ２……の端部に所定長さのス
リーブ１１……を装着し、それらチユーブ２……
を束ねてハウジング１内に配置する。そして、第
１１図に示すようにポリウタン等の樹脂の注入に
よつて各スリーブ１１……の先端部を樹脂１２に
より塞ぎ、そして、隔壁９，１０を形成し、その
樹脂中にスリーブ１１……を埋没させ、その樹脂
が十分に硬化して隔壁９，１０が形成された後
に、図に示す一点鎖線に沿つてスリーブ１１……
の不要部分を切断する。このようにすることで、
隔壁９，１０の形成と各チユーブ２……のハウジ
ング１に対する取り付けとを同時に行なうことが
できる。

「考案が解決しようとする課題」 ところが、上記従来の熱交換器においては、上
述したようにその組み立てに際してスリーブ１１
……をチユーブ２……に装着する作業が必要とな
るが、2.0mm程度の小径のチユーブ２に対してこ
れも小径のスリーブ１１を装着する作業は容易で
はなく、しかもその作業を100本以上もの多数の
チユーブ２……の両端部に対して行わなければな
らないから、その作業に多大の手間を要するもの
であつた。さらに、それらスリーブ１１……を切
断するという作業も必要であるので作業性が良く
なく、その改善が望まれていた。

また、上記のような構造の熱交換器において
は、その熱交換効率はチユーブ２……相互間の〓
間の大きさに影響されるものであり、優れた熱交
換効率を得るためにはその〓間が十分に小さいこ
とが要求されるのであるが、上記従来の熱交換器
においては、チユーブ２……の相互間隔がスリー
ブ１１の肉厚によつて決定されてしまうために、
以下のような理由によりチユーブ２……相互間の
〓間を十分に小さくすることはできないものであ
つた。

すなわち、上記のスリーブ１１は、組み立て時
の切断作業の際に容易に切断できることが必要で
あるので、その材料として塩化ビニール樹脂が用
いられるのであるが、塩化ビニール樹脂製のスリ
ーブ１１の肉厚を十分に小さくすることは困難で
あるばかりでなく、肉厚をあまり小さくするとチ
ユーブ２に装着する際につぶれてしまう恐れがあ
るので、そのようなことのない程度の強度を確保
するためには肉厚をかなり大きくせざるを得ない
ものであつた。

このため、従来の熱交換器では、肉厚の大きい
スリーブ１１を使用せざるを得ず、そのために各
チユーブ２……の相互間隔が過大になつてしま
い、その結果、熱交換効率が必ずしも良くない、
という問題を生じていた。

なお、熱交換効率を向上させるためにはチユー
ブ２……の本数を増やせば良いのであるが、その
場合には、各チユーブ２……の相互間隔が大きい
ことと相まつてハウジング１の外径寸法が大きく
なつてしまい、また、保有血液量も大きくなつて
しまう、という問題を生じ、好ましくない。

本考案は上記の事情に鑑みてなされたもので、
組み立て作業を簡略化でき、かつ、チユーブ間に
適正な寸法の〓間を確保し得て優れた熱交換効率
を得ることのできる熱交換器を提供することを目
的としている。

「課題を解決するための手段」 本考案は、円筒状のハウジング内にその長手方
向に沿つて多数のチユーブを束ねた状態で配設し
てなり、前記ハウジング内およびチユーブ内のい
ずれか一方に温水もしくは冷水等の熱交換水を流
通させるとともに、いずれか他方に血液等の被熱
交換水を流通させることによつて、前記チユーブ
の管壁を通して熱交換を行うように構成された熱
交換器であつて、前記各チユーブの端部の外径寸
法を中間部分の外径寸法より大きくなし、それら
各チユーブをそれらの端部どうしが互いに接触す
る状態で束ねてなることを特徴とするものであ
る。

「作用」 本考案の熱交換器においては、中間部分より外
径寸法が大きくされたチユーブの端部自体がスペ
ーサとして作用し、それらチユーブの端部どうし
を接触させた状態で束ねるのみで、チユーブ相互
間には自ずと適正な寸法の〓間が確保される。

「実施例」 以下、本考案の一実施例を第１図ないし第５図
を参照して説明する。なお、上述した従来の熱交
換器と同一の構成要素については、図面に同一符
号を付して詳細な説明は省略する。

本実施例の熱交換器が従来の熱交換器と異なる
点はチユーブの形状にある。すなわち、本実施例
の熱交換器におけるチユーブ２０は、従来のチユ
ーブ２と同様にステンレス製のものであるが、第
１図、第２図に示すようにその両端部２０ａ，２
０ａが拡径されていて、両端部２０ａ，２０ａの
外径寸法D₁が中間部分の外径寸法Ｄに比してΔd
だけ大きくされた形状とされている。端部２０ａ
の外径寸法D₁の値は適宜設定すれば良いのであ
るが、一例をあげれば、Ｄ＝2.0mmの場合には、
D₁＝2.5mm、すなわちΔd＝0.5mm程度とすることが
良い。

なお、上記のような、端部２０ａが拡径された
チユーブ２０は、直管の端部に適宜の工具を挿入
して拡径加工することで容易に得ることができ
る。

そして、上記のように両端部２０ａ，２０ａが
拡径されたチユーブ２０は、第３図、第４図に示
すようにそれらの端部２０ａが直接的に接触する
状態で束ねられるようになつており、これによつ
て、束ねられた各チユーブ２０……の相互間隔
（芯々寸法）はD₁となり、中間部分においてはΔd
の〓間が自ずと均等に確保されることになる。

したがつて、このようなチユーブ２０を用いる
ことで、従来の熱交換器におけるスリーブ１１は
不要となり、組み立ての際のスリーブ１１の装着
作業を省くことができ、作業効率を格段に改善す
ることができる。

また、中間部分の外径寸法Ｄと端部２０ａの外
径寸法D₁との差Δdを調節することで、チユーブ
２０……相互間の〓間寸法を自由に設定でき、従
来の熱交換器のようにチユーブ２……の相互間隔
がスリーブ１１の肉厚によつて決定されてしまつ
て〓間が過大になつてしまうようなことがないか
ら、チユーブ２０の相互間の〓間を十分に小さく
して優れた熱交換効率を得ることができる。そし
て、その結果、チユーブ２０……の使用本数が従
来のものと同等であつても熱交換効率を向上させ
ることができ、しかも、ハウジング１の外径を小
さくできてコンパクト化が実現できる。

上記のようなチユーブ２０を用いた熱交換器の
組み立て作業手順の一例を、第５図イ〜ハを参照
して説明する。

まず、イに示すように、チユーブ２０……を束
ねてハウジング１内に配し、それらを立てた状態
としてそれらの下端をゴムシート３０の表面に押
し付ける。

そして、ロに示すように、ハウジング１内に隔
壁９を形成するためのポリウレタン等の樹脂を注
入し、チユーブ２０……の端部２０ａ……をその
樹脂中に埋没させる。

所定時間が経過して樹脂が硬化し、隔壁９が形
成されてチユーブ２０……の端部２０ａ……が固
定されたら、ハに示すようにゴムシート３０を取
り外し、ハウジング１端部に蓋体３を装着する。
ハウジング１の他端側に対しても同様の作業を行
えば、組み立てが完了する。

上記の手順によれば、従来におけるスリーブ１
１の切断の手間が不要であるから、スリーブ１１
をチユーブ２に装着する手間が省けることとあい
まつて、作業性を向上させることができることは
勿論であるが、チユーブ２０をゴムシート３０に
押し付けるようにしたことによつて、チユーブ２
０の先端がそのゴムシート３０内に若干沈み込む
ことで樹脂がチユーブ２０内に侵入してしまう恐
れはないし、仮に束ねられたチユーブ２０……の
先端がきれいにそろつておらずに凹凸が生じてい
たとしても、ゴムシート３０の変形によりその凹
凸を十分に吸収することができるものである。

なお、上記構成の熱交換器を使用する場合、従
来と同様にハウジング１内に温水や冷水等の熱交
換水を通し、チユーブ２０……内に血液を通すこ
とでも良いが、逆に、ハウジング１内に血液を通
し、チユーブ２０……内に熱交換水を通すことで
も良く、そのようにした場合には血液側の圧力損
失をより小さくすることができ、また、熱交換効
率もより高めることができるので、そのようにす
ることが望ましい。

以上で本考案の一実施例を説明したが、本考案
におけるチユーブ２０の形状は上記一実施例に限
るものではなく、端部２０ａの外径寸法が中間部
分の外径寸法より大きくする限りにおいて、種々
の変形例が考えられる。

たとえば、第６図に示すようにチユーブ２０の
端部２０ａをラツパ状に拡径し、その先端どうし
を接触させた状態で束ねるようにすることが考え
られる。また、第７図に示すように端部２０ａの
肉厚を厚くすることで内径を一定にしたまま外径
を大きくすることも考えられ、この場合、イに示
すように肉厚を直接的に厚くすることでも良い
し、ロに示すように端部２０ａのみを二重管構造
とすることで肉厚を厚くすることでも良い。

「考案の効果」 以上で詳細に説明したように、本考案の熱交換
器は、チユーブの端部の外径寸法を中間部分の外
径寸法より大きくしたので、そのチユーブの端部
自体がスペーサとして作用し、したがつて、それ
らチユーブの端部どうしを接触させた状態で束ね
るのみでチユーブの中間部分の相互間に自ずと〓
間を確保することができ、このため、従来の熱交
換器におけるスリーブが不要となつて組み立て作
業を格段に簡略化することができるとともに、チ
ユーブ端部の外径寸法を調節することで各チユー
ブ相互間の〓間寸法を容易に最適値にすることが
でき、このため、優れた熱交換効率を得ることが
できる、という効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図は本考案の一実施例を示す
もので、第１図は本実施例の熱交換器におけるチ
ユーブの外形を示す図、第２図はチユーブの端部
の拡大図、第３図はチユーブを束ねた状態を示す
図、第４図は第３図の−線矢視図、第５図イ
〜ハはこの熱交換器の組み立て作業手順を工程順
に説明するための図である。第６図および第７図
イ，ロは本考案の変形例を示すもので、それぞれ
チユーブ端部の形状を示す断面図である。第８図
ないし第１１図は従来の熱交換器を示すもので、
第８図はその全体概略構成を示す断面図、第９図
は第８図の部の拡大図、第１０図は第９図の
−線矢視図、第１１図は組み立て作業手順を説
明するための図である。 １……ハウジング、２０……チユーブ、２０ａ
……チユーブの端部、Ｄ……中間部分の外径寸
法、D₁……端部の外径寸法。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 円筒状のハウジング内にその長手方向に沿つて
   多数のチユーブを束ねた状態で配設してなり、前
   記ハウジング内およびチユーブ内のいずれか一方
   に温水もしくは冷水等の熱交換水を流通させると
   ともに、いずれか他方に血液等の被熱交換水を流
   通させることによつて、前記チユーブの管壁を通
   して熱交換を行うように構成された熱交換器であ
   つて、前記各チユーブの端部の外径寸法を中間部
   分の外径寸法より大きくなし、それら各チユーブ
   をそれらの端部どうしが互いに接触する状態で束
   ねてなることを特徴とする熱交換器。