JPS59100392A - Fluid heat exchanger - Google Patents
Fluid heat exchangerInfo
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- JPS59100392A JPS59100392A JP20499283A JP20499283A JPS59100392A JP S59100392 A JPS59100392 A JP S59100392A JP 20499283 A JP20499283 A JP 20499283A JP 20499283 A JP20499283 A JP 20499283A JP S59100392 A JPS59100392 A JP S59100392A
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
- F28F1/08—Tubular elements crimped or corrugated in longitudinal section
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D7/02—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being helically coiled
- F28D7/024—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being helically coiled the conduits of only one medium being helically coiled tubes, the coils having a cylindrical configuration
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- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D7/10—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically
- F28D7/106—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically consisting of two coaxial conduits or modules of two coaxial conduits
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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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
のであり、一層詳細には、環状に波を付けられた管が、
管対管、シェルと管、又は、コイルとシェル(中心体付
き又は中心体無し)の形式の、直線、J形、ら旋形又は
同様の輪郭金有していても良い熱交換器の部分として利
用される高性能で、小形の流体熱交換器に関するもので
ある。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION More specifically, the annularly corrugated tube is
Parts of heat exchangers that may have straight, J-shaped, helical or similar profiles in the form of tube-to-tube, shell-to-tube, or coil-to-shell (with or without a centerbody) The present invention relates to a high performance, compact fluid heat exchanger used as a fluid heat exchanger.
棟々の型式及び輪郭の熱交換器が公知となっており、ま
た、熱全一つの流体から他の流体に、加熱し、冷却し、
温度金工げ、凝縮させ、蒸発させ、さもなければ、流体
の熱エネルギーのレベルを変えるために伝達するために
使用されている。この熱伝達は、コ個の流体を相互に十
分に密接して置き、これによって、より低温の流体が、
より高温の流体から熱全吸収するように置くことによっ
て遂行される。熱論、熱伝達は、流体が混合することを
許すこと無しに、生じなければならない。なぜならば、
例えば、若しも、より低温の流体が、冷媒、ブライン溶
液又は同様のものであり、より高温の流体が、なま水で
あるならば、混合は、なま水金後に立たなくするからで
ある。同様に、より高温の流体は、汚染され、このよう
にして、その汚染金避けるためには、高温の流体は、よ
り低温の流体と接触しないように、保持し,なければな
らない。Heat exchangers of the ridge type and profile are known and can also transfer heat from one fluid to another, heating, cooling,
Temperature metals are used to condense, evaporate, or otherwise transfer to change the level of thermal energy in a fluid. This heat transfer places the fluids in close enough proximity to each other that the cooler fluid
This is accomplished by placing it so that it absorbs all of the heat from the hotter fluid. Thermal theory, heat transfer must occur without allowing the fluids to mix. because,
For example, if the colder fluid is a refrigerant, brine solution, or the like and the hotter fluid is hot water, mixing will prevent the hot water from standing after heating. be. Similarly, hotter fluids become contaminated, and thus, to avoid contaminating them, hotter fluids must be kept out of contact with cooler fluids.
従来技術の同様の輪郭を有しているが、しかしながら、
平滑な壁の管から構成された熱交換器は、それらの熱伝
達性能全本来制限される。Having a similar profile of the prior art, however,
Heat exchangers constructed from smooth-walled tubes are inherently limited in their heat transfer performance.
層流範囲内の流速においては、熱交換器の熱伝達は、管
の表面積に人質的に比例する。このように(7て、平滑
な壁のvf!:、ら旋形のねじられた管に置換えること
によって、熱交換器の性能が増加することが認められた
。このような熱交換器は、米国特許第.3,g 、2
/1.、30 ’I号明細書に記載されている。At flow rates in the laminar range, the heat transfer of the heat exchanger is proportional to the surface area of the tubes. In this way (7), it has been observed that the performance of the heat exchanger is increased by replacing it with a helical twisted tube.Such a heat exchanger , U.S. Patent No. 3, g, 2
/1. , 30'I specification.
17かしながら、ら旋形にねじられた管から作られた熱
交換器の構造は、いくりかの欠点を有している。その第
一は、平滑な壁の管に比較されて、表面積の増加バーセ
ンテーンが、非常には大きくないことである。第二は、
ら旋管は、平滑な壁の管よりも、よりたわみやすいが、
漏れの無い輪郭へ形成することが依然として比較的に困
難である。更に、ある輪郭においては、ら旋形の肯は、
熱交換器の中の流体の一つに対[7て、第二の流体の流
れに干渉する流れ径路金与える。17 However, the construction of heat exchangers made from helically twisted tubes has several drawbacks. The first is that the increase in surface area compared to smooth-walled tubes is not very large. The second is
Spiral tubes are more flexible than smooth-walled tubes, but
It remains relatively difficult to form leak-free contours. Furthermore, in certain contours, the spiral shape is
One of the fluids in the heat exchanger is provided with a flow path that interferes with the flow of the second fluid.
管が、例えは、米国竹許第ダ,θ5?,θOt号明細畜
に開示されているような方法によって、ら旋形の輪郭に
ねじられる時は、このように形成された胎の固有の特性
は、ねじられたら旋形の輪郭が、成形された管の実質的
に全長に沿って現われることである。このような輪郭は
、管の中「Hjの平滑な部分が推奨される、ある熱交換
器4:作ることを、困難とさせる。For example, if the pipe is American bamboo, θ5? When twisted into a helical profile by a method such as that disclosed in . It appears along substantially the entire length of the tube. Such a profile makes it difficult to make some heat exchangers, for which a smooth section of the tube is recommended.
内部官の表面積を変えるための他の早期の企ては、持ち
上げられたフィン、又は、他のように輪郭ケ付けられた
表面を有している装置であるが、これは、熱交換が遂行
される表面積を増加させることには役立っている。Other early attempts to change the surface area of internal organs were devices with raised fins or other contoured surfaces, which could help heat exchange take place. It helps to increase the surface area covered.
しかしながら、フィン付きの管を有する装置は、他の欠
点全厚える。フィン付きの管は、比較的に大きな表面積
金有しているが、このような管は、フィンの領域内にお
いて流れ抵抗の実質的な増力口金生じさせる。この場合
にrよ、フィンの平面に対して横方向にフィンの止金流
れる流体は、フィンの基部の、より低い流速金有してい
る領域内の近くに、何らかの不純物又は汚物を沈殿させ
る傾同′f!!:有している。このようなよどみの領域
(弓2、さもなければ筒性能の管対晋の形式の熱交換器
の効率を減少させろ。However, devices with finned tubes have other drawbacks such as increased thickness. Although finned tubes have a relatively large surface area, such tubes create a substantial increase in flow resistance within the area of the fins. In this case, the fluid flowing transversely to the plane of the fin will tend to precipitate some impurities or dirt near the base of the fin in the region having a lower flow velocity. Same'f! ! :Has. Such stagnation areas (bow 2, otherwise reduce the efficiency of tube-to-tube type heat exchangers of tube performance.
フィン付きの管の使用から生ずる他の問題は、管とフィ
ンとの間における高い熱抵抗による熱交換効率の損失で
ある。フィンが平滑な管に溶接、ロウ付け、又は、他の
製作技術によって接合される時は、コ個の部材の間の継
ぎ目は、熱抵抗?増し、熱交換器の効率全低丁させる。Another problem that arises from the use of finned tubes is the loss of heat exchange efficiency due to the high thermal resistance between the tube and the fins. When the fins are joined to a smooth tube by welding, brazing, or other fabrication techniques, does the seam between the pieces have a thermal resistance? Increases the efficiency of the heat exchanger.
管の外側に接合されたフィンは、また、組立体の剛性を
増加させる傾向もあるが、これは、管の可とう性が必要
とされる熱交換器の多くの輪郭において不利となる。Fins bonded to the outside of the tubes also tend to increase the stiffness of the assembly, which is a disadvantage in many heat exchanger profiles where flexibility of the tubes is required.
平滑な壁の管か、又は、ねじられたら旋管から形成され
た月並みな熱交換器のこれらの及び他の欠点を克服した
改良された熱交換器を得ること、特に、層流範囲内にお
いて増加された効率を示す熱交換器を得ることが、本発
明の一つの目的である。It is an object of the present invention to obtain an improved heat exchanger which overcomes these and other disadvantages of conventional heat exchangers formed from smooth-walled tubes or twisted spiral tubes, especially in the laminar flow range. It is an object of the present invention to obtain a heat exchanger exhibiting increased efficiency.
同じ輪郭の従来技術の熱交換器に比べて、増加された表
面積金有している中心の環状に波形とされた肯を組入れ
た熱交換器金得ることが、本発明の他の目的である。It is another object of the present invention to provide a heat exchanger incorporating a central annularly corrugated groove having an increased surface area compared to prior art heat exchangers of the same profile. .
増加された表面積全形成された内部前全組入れ、それ故
、全体の減少された光てん面積を与える熱交換器を得る
ことが、本発明のなお他の目的である。It is yet another object of the present invention to obtain a heat exchanger that provides an increased surface area, overall integrated interior, and therefore a reduced overall light area.
ある与えられた管直径に対して、より緊密なペンドを形
成されることができる熱交換器?得ることが、本発明の
更に他の目的である。For a given tube diameter, a heat exchanger that can be formed into tighter pends? It is yet another object of the present invention to obtain.
製作全改善するために、平滑な壁部分?含んでいる環状
の波形の管を有している改良された熱交換器を得ること
が、本発明のなお他の目的である。Fabrication of all smooth wall parts to improve? It is yet another object of the present invention to provide an improved heat exchanger having annular corrugated tubes containing annular corrugated tubes.
製作が経済的であり、増加された性能を有している改良
された熱交換器を得ることが、本発明の更に他の目的で
ある。It is a further object of the present invention to provide an improved heat exchanger that is economical to manufacture and has increased performance.
本発明の目的及び特長?示す本発明の一実施例によると
、内部に通路ケ有していると共に第−及び第二の端部を
有している第一流体全第一の方向に輸送するための第一
の管と、前記通路の内部に配置されると共にその上に多
数の環状の波を有している、第二の流体を第二の方向に
輸送するための第二の管と、前記第−流体全前記第一の
管へ導くために前記第一の管の前記第一端部に連結され
た入口と、前記第−流体全前記第一の管から除去するた
めに前記第一の管の前記第二端部に連結された出口とか
ら成立っている改良された熱交換器が提供される。Purpose and features of the present invention? According to one embodiment of the present invention shown, a first tube for transporting a first fluid in a first direction having a passageway therein and having first and second ends; a second tube for transporting a second fluid in a second direction, disposed inside said passageway and having a plurality of annular waves thereon; an inlet connected to the first end of the first tube for conducting into a first tube; and an inlet connected to the second end of the first tube for removing all of the fluid from the first tube. An improved heat exchanger is provided comprising an outlet connected to an end.
本出願人は、上述の目的が、上述の形式の熱交換器によ
って、その中に、その上に環状の波を有している内管を
利用することによって実現されるこ゛とのできることを
発見した。The applicant has discovered that the above objects can be realized by a heat exchanger of the type described above, by making use of an inner tube having an annular wave thereon. .
本発明の熱交換器の中に環状に波形とされた管の便用は
、熱交換器の境界の大きく増加された有効表面積から生
ずる改善された熱伝達全厚える。実験によって、環状に
波ゲ付けられた内部管の使用は、同じ長さの平滑な壁の
管よりも、1lo−t、oチの範囲のより有用な熱伝達
面積(すなわち、表面積)を与えることを示した。この
ことは、平滑な壁の管よりも、単に1.23−〜−ざチ
より大きい面積全厚えるだけである公知のねじり管の表
面積と対比される。本装負によって行なわれる熱伝達に
おける一層の改善が、管の表面に月並みな輪郭とされた
管におけように、異質の(熱)伝導I料の無いことがら
生ずる。The use of annularly corrugated tubes in the heat exchanger of the present invention provides improved heat transfer throughout thickness resulting from the greatly increased effective surface area of the heat exchanger boundary. Experiments have shown that the use of annularly corrugated internal tubes provides a more useful heat transfer area (i.e., surface area) in the range of 1 lo-t, o-chi than a smooth-walled tube of the same length. It was shown that This is in contrast to the surface area of known twisted tubes, which have a total area thickness that is only 1.23 to 1.23 inches larger than that of a smooth walled tube. The further improvement in heat transfer provided by the present loading results from the absence of extraneous (thermal) conductive material on the surface of the tube, as in conventionally contoured tubes.
管の厚さだけが、2個の流体を分離する。Only the thickness of the tube separates the two fluids.
他の利点が、このような内部管の便用がら生ずる。Other advantages arise from the convenience of such an internal tube.
環状に波を付けられた管は、公知の管よりも1、はるか
に、より可とり性である。この配置(は、単に、管に、
たわみ不能な外部輪郭の導入?避けるだけではなく、管
?、平滑な管よりも、又は、ねじ金設けられた管さえよ
りも、一層可とう性とする。Annularly corrugated tubes are much more flexible than known tubes. This arrangement (simply, on the tube,
Introduction of non-deflectable external contours? Don't just avoid the tube? , making it more flexible than smooth tubing or even threaded tubing.
更に、環状に波を付けられた管の製造は公知であるので
、その上に平らなランド部分金有しているこのような管
ケ作ることは可能であり、これは、この管の利用全増加
させるのに一層役立つものである。Furthermore, since the manufacture of annularly corrugated tubes is known, it is possible to make such tubes with flat land sections on them, which greatly reduces the overall utilization of this tube. It is more useful for increasing
本発明によって製作された熱交換器によって実現される
更に他の利点は、本発明の物足の実施例に関する以下の
説明から明らかになるものと信じられる。It is believed that further advantages realized by heat exchangers made in accordance with the present invention will become apparent from the following description of exemplary embodiments of the present invention.
本発明による改良された熱又換器は、血液酸素添加器又
は心停止法ユニットの一部として生物医学的において特
別な効用全方している。この熱交換器は、このような応
用に対して特に適している。なぜならば、環状に波を付
けられた管は、単位長さ当たりの表面積の増加?有して
いるからである。この熱交換器が、このような血液酸素
添加器又は心停止法ユニットの分野eこおいて便用され
る時には、熱交換器を通る血液の流れが、血液の不当な
泡立ちを防止するために、層流範囲内にとyまっている
ことが軍警である。熱伝達量は、実質的に表面積に比例
するので、本発明による改良された熱交換器は、管の単
位良さ当たりの表面積を増υ口させることによって、よ
り低い流速において実質的に同程度の熱伝達?得ろこと
ができる。あるいは、熱交換器(本発明によりで製作さ
れた)は、他の従来技術の購蹟のねじられたら旋管から
形成された熱交換器よりも、依然として匹敵する性能?
有しながら、より小さな全容積金Hすることができる。The improved heat exchanger according to the invention has particular utility in biomedical applications as part of a blood oxygenator or cardiac arrest unit. This heat exchanger is particularly suitable for such applications. Because an annularly corrugated tube has an increased surface area per unit length? This is because it has. When this heat exchanger is used in the field of such blood oxygenators or cardiac arrest units, the flow of blood through the heat exchanger is controlled to prevent undue foaming of the blood. , it is military police to stay within the laminar flow range. Since the amount of heat transfer is substantially proportional to the surface area, the improved heat exchanger according to the present invention provides substantially the same amount of heat transfer at lower flow rates by increasing the surface area per unit of tube thickness. Heat transfer? You can get it. Or does a heat exchanger (fabricated according to the present invention) still have comparable performance than a heat exchanger formed from twisted cone tubes of other prior art purchases?
While having a smaller total volume of gold H.
このよう(・こして、本発明:てよる熱交換器の改善さ
れた性能は、より少ない容積の血液が、血液酸素添加器
、又は、心停止法ユニットの使用の間に、少者の身体か
ら取去られることが必要であるようにする。Thus, the improved performance of the heat exchanger according to the present invention means that a smaller volume of blood can be used in fewer people's bodies during use of a blood oxygenator or cardioplegia unit. so that it is necessary to be removed from.
このような生物医学的な分野に督ける環状に波?付けら
れた配管の使用から生ずる追加の利点(1、すべての他
の寸法が一定の11である時に、血液の流れ径路に対す
る減少された充てん容積である。環状に波を付けられた
管は、匹敵する寸法のら旋形のねじられた管よりも、よ
り大きな容積金円めるので、必然的に、流れるべき血液
に対して、より小さな空間があるたけである。、現状に
波ゲ伺けられた管の増加された表面積は、増加された熱
伝達?生ずるので、より小容檀の血液が生物医学的ユニ
ットの中にあるにもかかわらず、熱交換性能の対応する
低下はない。A circular wave that can be mastered in such biomedical fields? An additional advantage resulting from the use of attached tubing (1, reduced filling volume for the blood flow path when all other dimensions are constant 11). Since it has a larger volume than a spiral twisted tube of comparable dimensions, there is necessarily less space for the blood to flow. The increased surface area of the cut tubes results in increased heat transfer, so even though a smaller volume of blood is in the biomedical unit, there is no corresponding reduction in heat exchange performance.
を述の本発明の詳細な説明並びに他の目的、特長及び利
点は、以下の本発明の現在推奨される実施例を示す添附
図面に基づく説明から、明らかになるものと信じられる
。It is believed that the detailed description of the invention set forth above, as well as other objects, features and advantages, will become apparent from the following description, taken in conjunction with the accompanying drawings which illustrate presently preferred embodiments of the invention.
さて、特に、第1及び2図を参照するが、これらの図に
ば、本発明によろ肯対管形式の熱交換器の基本輪郭が、
一般的に、符号Sによりて示されている。第一の内部管
IOが、第二の外部’W 、2 oの内部に、内部通路
、2/を有して置かれている。内部管/θ(ri、一連
の環状の波7.2ケ形成されているが、この波12は、
谷/3と、通路、2/の直径よりもより小さな直径を有
している協同される山lllとを有している。第一流体
/6は、一般的に矢印/gによりて示される第一方向に
、V↓通して流れる。Reference is now made in particular to FIGS. 1 and 2, in which the basic outline of a tube-type heat exchanger according to the invention is shown.
It is generally designated by the symbol S. A first internal tube IO is placed inside the second external 'W, 2o with an internal passageway, 2/. Inner tube /θ(ri) A series of 7.2 annular waves are formed, and this wave 12 is
It has a valley /3 and a cooperating peak lll having a smaller diameter than the diameter of the passage, 2/. The first fluid /6 flows through V↓ in a first direction generally indicated by arrow /g.
他のfj、20は、一般的に円筒形であり、供給へ又は
人0.22及び出[」前文(1出口217に、それぞれ
、継手、26位び、!gによって、それぞれ、数句けら
れている。第二流体は、供給管22金硅で継手コロの中
に、矢印、7aによって示されろ方向に通り、継手、2
乙を経て継手2gK進み、8′li[コrf)、 41
から、一般的に矢印、?ダによって示されろ方向に出る
。The other fj, 20 are generally cylindrical and have a prefix (1 outlet 217, respectively, a fitting, a 26th place, and a few phrases each, by !g). The second fluid passes in the direction indicated by the arrow 7a through the fitting roller at the supply pipe 22, and the second fluid passes through the fitting roller at the fitting 22.
Proceed through Otsu to joint 2gK, 8'li [corf], 41
From arrows, in general? Go out in the direction indicated by da.
第2 :’X Icよって最も良く示されるように、内
部管10は、環状の波音形成している交互の持ち上げら
れた部分及び低くされた部分の列から成立っている。、
環状に波を付けられた管の製造(・ま公知であり、例え
ば、圧延又は指状突起による成形によって遂行されるこ
とができる。このような管の製造方法は、米国特許第ユ
、g lIs、q g g;コ1g乙4(,59/及び
2.9 / 3,009号明細書に記載されている。As best illustrated by the second:' ,
The manufacture of annularly corrugated tubes is known and can be carried out, for example, by rolling or finger shaping. A method for the manufacture of such tubes is described in U.S. Pat. , q g g;
当業者には、第一流体16又は第二流体30が、より熱
い流体であっても良いこと、問題の流体の示された向流
は、単に、例示的なものに過ぎないものであること、両
流体は同じ方向に流れても良いこと、両流体がある点に
おいて静止していても良いこと、図示された供給管ユコ
及び出口管コqの特定の輪郭が変えられても良いことは
、理解されるところである。Those skilled in the art will appreciate that the first fluid 16 or the second fluid 30 may be a hotter fluid, and that the illustrated countercurrent flow of the fluid in question is merely exemplary. , that both fluids may flow in the same direction, that both fluids may be stationary at a point, and that the particular contours of the illustrated supply and outlet pipes may be varied. , it is understood.
第3図は、本発明の他の実施例を示すものであるが、一
般的に、第1及び2図の要素に対応する要素は、3を追
加されて同様な数字によって示されている(例えば、第
一流体は3/6のように)。FIG. 3 depicts another embodiment of the invention, but generally elements corresponding to those of FIGS. 1 and 2 are designated by like numerals with the addition of 3 ( For example, the first fluid is 3/6).
第3図の輪郭は、しばしば、冷凍系統に利用されており
、第二流体330は、冷媒3/l、によって冷却される
べき主流体(例えば、なま水、空気)である。この実施
例は、凝縮器に対して特に有用であることが発見された
。なぜならば、環状溝は、その中に滴の形成を許すから
である。The profile of FIG. 3 is often utilized in refrigeration systems, where the second fluid 330 is the main fluid (e.g., green water, air) to be cooled by the refrigerant 3/l. This embodiment has been found to be particularly useful for condensers. This is because the annular groove allows the formation of drops within it.
本発明゛の第三実施例が、第グ及び5図に示されている
が、これらの図には、第1及び2図に示された要素と同
様の要素は、対応する参照数字に4i附加されて識別さ
れている(例えば、第一流体/I/乙のように)。本発
明のこの輪郭は、追加の公知の要素(Spurger
’)が附加される時には、血液酸素添加器、又は、心停
止法ユニットとして特別に有用である。この実施例は、
特に、このような装置として説明されるが、この輪郭は
、熱交換器として、他の用途をも有していることは、明
らかなところである。A third embodiment of the invention is shown in Figures 1 and 5, in which elements similar to those shown in Figures 1 and 2 are designated by corresponding reference numbers. It is appended and identified (for example, like 1st fluid /I/B). This profile of the invention incorporates additional known elements (Spurger
') is particularly useful as a blood oxygenator or cardiac arrest unit. This example is
Although specifically described as such a device, it is clear that this profile also has other uses as a heat exchanger.
本実施例が、このような最終目的のために使用される時
(・ては、第二流体a3oは血液であり、第−流体’J
/4は冷却剤、一般に、なま水である。この輪郭は、シ
ェル(外部管)172θの内部に配置された、冷却剤?
輸送する内部管1110を有しており、また、シェル?
20金通って第二流体、すなわち、血液tlJ(1)が
流れる。内部!<’/θは、中心体’IIIQの回りに
、ら旋形に巻かれているが、中心体l111Qは、シェ
ルQ20の中心容ffk占めてお91血液の流れを制限
し、このようにして、血液q30が冷却内部管tIi。When this embodiment is used for such an end purpose, the second fluid a3o is blood and the third fluid 'J
/4 is the coolant, generally lukewarm water. This outline shows the coolant placed inside the shell (external tube) 172θ?
It has an inner tube 1110 for transporting, and also has a shell?
A second fluid, blood tlJ(1), flows through the gold. internal! <'/θ is spirally wound around the centrosome 'IIIQ, while the centrosome l111Q occupies the central volume ffk of the shell Q2091 and thus restricts the flow of blood. , blood q30 is cooled in the inner tube tIi.
に接近して通ること全確実にする。血液の酸素添加器は
、公知の様式で、シェルtt:toの底部内のElpu
rger (図示されていないンによって遂行される。Make sure to approach and pass through. The blood oxygenator is installed in a known manner in the bottom of the shell tt:to.
rger (not shown).
第5図は、中実でも、中空でも良い中心体qttoの配
置金示すものである。中心体/lq。FIG. 5 shows the arrangement of the central body qtto, which may be solid or hollow. Centrosome/lq.
の外表面及びシェルlIユOの内表面は、第二流のため
の流れ径路を形成する。第二管’110は、流れ径路の
中に置かれているので、第二流体ダ30は、内部管1A
10の表面の土の隣接する環状の波と、シェルlI20
の内表面との間の小さな面積を通り、環状の波に対して
平行に流れなければならない。The outer surface of the shell and the inner surface of the shell form a flow path for the second flow. The second tube '110 is placed in the flow path so that the second fluid holder 30 is in the inner tube 1A.
Adjacent annular waves of soil on the surface of 10 and shell lI20
must flow parallel to the annular wave through a small area between the inner surface of the annular wave and the inner surface of the annular wave.
このような制限された流れ径路は、はるかに改善された
熱伝達全厚える。Such a restricted flow path results in much improved heat transfer throughout the thickness.
管1110が、中心体ttqOの回りを一層完全に包む
こと′を可能とする。このことは、いくつかの重要な利
点を生じさせる。This allows the tube 1110 to wrap more completely around the central body ttqO'. This gives rise to several important advantages.
第一は、より多数の内部管tttoが、同じ容積のシェ
ルの中に置かれることを許すことである。これは、内部
管の単位長さの増加された表面&(上述のように、環状
の波の輪郭から生ずる)を−諸に考慮すると、装置の熱
伝達性能を劇的に増加させる。一層重要なことは、同量
の冷却が、より小さな装置によって遂行されることがで
きることである。このようにして、本発明が、血液酸素
添加器又は心停止ユニットとして夏用される時には、絶
対的に最少容積の血液が、患者の身体から取去られるこ
とを必要とする。w者が小児である時には、小容積の血
液全数り去る必要は増加される。The first is to allow a larger number of inner tubes to be placed in a shell of the same volume. This dramatically increases the heat transfer performance of the device, given the increased surface area of a unit length of the inner tube (resulting from the annular wave profile, as discussed above). More importantly, the same amount of cooling can be accomplished with smaller equipment. Thus, when the present invention is used as a blood oxygenator or cardiac arrest unit, an absolute minimum volume of blood needs to be removed from the patient's body. When the person is a child, the need to drain a small volume of blood is increased.
本発明の他のに要な特長は、他の利点を生じさせる。Other essential features of the invention give rise to other advantages.
管の町とう性(・ゴ、中心体tiuoの回りに内部管り
10の緊密な巻き付けを許すので、同一の波&7.2は
、血液’t30の流れ方向ダ3コ、 4t3’1に対し
て実質的に平行に対面する。内部管yi。The same waves &7.2 are generated in the direction of flow of the blood 't30, for the direction of flow of the blood 't30, as it allows the tight wrapping of the internal tube 10 around the central body tiuo. The inner tubes yi face substantially parallel to each other.
のこのような輪郭は、従来技術の装置よりも、よシ小さ
な流れ抵抗を生じさせる。Such a profile creates a lower flow resistance than prior art devices.
更に、環状の波に対して平行な流れ径路は、シェルの内
部において、はるかにより少ない乱流を生じさせる。血
液酸素添加器においては、この乱流は、血液の望ましく
ないかきまぜ及び泡立ちを生じさせることがある。この
ようにして、本発明が、血液酸素添加器又は心停止法ユ
ニットとして便用される時には、本発明は、装置全通っ
て血液會、依然として同じ度合いの熱伝達?達成して通
過することを可能とさせる。Furthermore, flow paths parallel to the annular waves create much less turbulence inside the shell. In blood oxygenators, this turbulence can cause undesirable agitation and foaming of the blood. Thus, when the present invention is conveniently used as a blood oxygenator or cardioplegia unit, the present invention provides the ability to maintain the same degree of heat transfer throughout the device. Make it possible to achieve and pass.
他の実施例として、第6図に描かれた装置は、シェル配
置の中における’!−’i示すものである。As another example, the device depicted in FIG. -'i indicates.
第1及びコ図に示された要素と共通の要素は、乙の添字
葡有している(例えば、第一流体A/Aのように)。Elements that are common to those shown in Figures 1 and 2 have subscripts (such as the first fluid A/A).
この実施例においては、多数の内部管bi。In this embodiment, a number of internal tubes bi.
が、シェル(外部’74)b、2oの内部に置かれてい
る。第一流体6/みのシェル&20の回りの流れを確保
するために、一連の交互のそらせ板bsoが、その長さ
に沿って排列されている。are placed inside the shell (external '74) b, 2o. To ensure flow around the shell &20 of the first fluid 6/2, a series of alternating baffles bso are arranged along its length.
これらのそらせ板1−50は、第二流体430の流れを
「上下」流れの様式とし、これによって、流れが、一般
的に、環状の波4/−1に対して平行であるようにする
。このようにして、熱交換器の性能は最善とされる。These baffles 1-50 cause the flow of the second fluid 430 to be in an "up and down" flow fashion, thereby causing the flow to be generally parallel to the annular wave 4/-1. . In this way, the performance of the heat exchanger is optimized.
上述のように、平らなランドが、内部管610の長さに
沿って予定された箇所に排列されても良いこと、これら
のランドが、そらせ板650が内部管、4 / 0に固
着されることができる場所全厚える有利な目的に役立り
ことのできること(′こも、注目すべきである。As mentioned above, flat lands may be arranged at predetermined locations along the length of the inner tube 610, such that the baffle plate 650 is secured to the inner tube, 4/0. It is also worth noting that all the places where it can be used can serve advantageous purposes.
当魅者には容易に分かるように、上記の説明は、准奨さ
れるが、−すれにもかかわらず、例示的である本発明V
こよる装置支び方法ケチすものであり、また、本発明の
要旨又は本質的な特長から離れること無しに、本発明は
他の特定の形、帳で実施さ7することがでさるものであ
る。As will be readily apparent to those skilled in the art, the foregoing description, while highly recommended, does not nevertheless reflect the exemplary present invention V.
However, the present invention may be embodied in other specific forms or forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof. be.
%を図(グ、本発明による肯対管の形式の熱交換器の一
部切断正面図、第;図は、第1図のコーユ線による横断
面図、第3図は、本発明による肯ヌ1管の形式の熱交換
器の第二実施例の一部I、IIJ断乎面図、第を図は、
本発明の他の実施例としてのコイル及びシェルの形式の
熱交換器の一部切断正面図、g5図は、第4図の&−3
線による横断面図、第6図は本発明の他の実施例として
の/エル及び管の形式の熱交換器の一部切断正面図であ
る。
41Figure 3 is a partially cutaway front view of a positive tube type heat exchanger according to the present invention; Part I, IIJ cross-sectional view of the second embodiment of the heat exchanger in the form of a single tube, Figures 1 and 2 are:
A partially cut-away front view of a coil and shell type heat exchanger as another embodiment of the present invention, Figure g5 is &-3 in Figure 4.
FIG. 6 is a partially cut-away front view of a tube type heat exchanger according to another embodiment of the present invention. 41
Claims (1)
流体を第一方向に輸送するための第一管と、前記通路の
内部に配置され且つその上に多数の環状の波を有してい
る第二流体を第二方向に輸送するための第二管と、前記
第一流体を前記第一管に導入するために前記第一管の前
記第一端部に連結された入口手段と、前記第二流体?前
記第−管から排出するために前記第一管の前記第二端部
に連結された出口手段とから成立っていることを特徴と
する流体熱交換器。 −その上に環状の波を有している第二管の一部分の表面
積が、等しい長さの平滑な壁の管よりも、qθ〜100
%より大きい特許請求の範囲第1項記載の流体熱交換器
。 3、環状の波の外径が、前記第一管の内径よりもより小
さい特許請求の範囲第1項記載の流体熱交換器。 q 多数の環状の波が、前記第二管の全長を含んでいる
特許請求の範囲第1項記載の流体熱交換器。 S 前記第二管が、更に、その上に、少なくとも1個の
偏平なランド部分金有している特許請求の範囲第1項■
し載の流体熱交換器。 4111記第二管が、紀−及び第二端部と、前記第二流
体全前記第二管に導入するために前記第二管の11ケ記
第一端部に連結された第二人口手段と、前計1第二流体
全前記第二管から排出するために前記第二管の前ムピ第
二端部に連結された第二出口手段とを有している特許請
求の範囲第1項記載の流体熱交換器。 7 前記第〜及び第二百が、それぞれ、帷心全有してお
り、前記第−及び第二管の前記軸心が同軸である特許請
求の範囲第1項記載の流体熱交換器。 g 前記第一方向が、前記第二方向と反対方向である特
許請求の範囲第1項記載の流体熱交換器。 9 前記第一方向及び第二方向が、同一である特許請求
の範囲第1項記載の流体熱交換器。 10 前記第−及び第二管が、ぐるぐる巻かれている特
許請求の範囲第7項記載の流体熱交換器。 // 前記第二の多数の第二管が、前記第−管の内部に
配置されている特許請求の範囲第1項記載の流体熱交換
器。 /2 第三の多数のそらせ板が、前記第−管の内部に配
置されている特許請求の範囲第1/項記載の流体熱交換
器。 /3 前記第二の多数の第二の管のそれぞれが、少なく
とも1個の偏平な部分を有しており、また、そらせ板の
それぞれが、前記第二の多数の第二管の一部分に、その
偏平なランド部分において固着されている特許請求の範
囲第12項記載の流体熱交換器。[Scope of Claims] l A first tube for transporting a first fluid in a first direction, the tube having a passage therein and a first end and a second end; a second tube for transporting a second fluid in a second direction, having a plurality of annular waves thereon; and a second tube for transporting a second fluid in a second direction; an inlet means connected to one end and said second fluid? and outlet means connected to the second end of the first tube for discharging from the first tube. - the surface area of the part of the second tube having an annular wave thereon is smaller than that of a smooth-walled tube of equal length by qθ~100
% of the fluid heat exchanger of claim 1. 3. The fluid heat exchanger according to claim 1, wherein the outer diameter of the annular wave is smaller than the inner diameter of the first tube. q. A fluid heat exchanger according to claim 1, wherein the plurality of annular waves comprises the entire length of the second tube. S. Claim 1, wherein the second pipe further has at least one flat land portion thereon.
A mounted fluid heat exchanger. 4111 A second tube is connected to the first end of the second tube for introducing the second fluid into the second tube and the second end thereof. and second outlet means connected to the front second end of the second tube for discharging all of the second fluid from the second tube. Fluid heat exchanger as described in Section. 7. The fluid heat exchanger according to claim 1, wherein each of said first to second hundredth tubes has a full length, and said axes of said first to second tubes are coaxial. g. The fluid heat exchanger according to claim 1, wherein the first direction is opposite to the second direction. 9. The fluid heat exchanger according to claim 1, wherein the first direction and the second direction are the same. 10. The fluid heat exchanger according to claim 7, wherein the first and second tubes are coiled. // The fluid heat exchanger according to claim 1, wherein said second plurality of second tubes are arranged inside said first tube. 2. The fluid heat exchanger according to claim 1, wherein a third number of baffle plates are arranged inside the first tube. /3 Each of the second plurality of second tubes has at least one flattened portion, and each of the baffle plates has a portion of the second plurality of second tubes, 13. The fluid heat exchanger according to claim 12, wherein the fluid heat exchanger is fixed at its flat land portion.
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