TW201638546A - 熱交換器、熱交換裝置、加溫器及熱交換方法 - Google Patents

Abstract

本發明的課題，在於提供具有可效率佳地對流體流路內部的液體進行加溫的形狀和結構的熱交換器。本發明係於大致中心部(C)形成大致S字狀的回路(SLTE)，並在該回路(SL)的外周形成大致螺旋狀的捲繞管(STE)。液體流入口(12)和液體流出口(13)朝向大致相同或大致相反的側部(S)的一個方向而配置，上述回路(SLTE)、上述捲繞管(STE)、上述液體流入口(12)以及上述液體流出口(13)配置於實質上相同的平面上。上述捲繞管(STE)的截面形成為大致橢圓狀，該大致橢圓的扁平率在30至70%的範圍內。構成上述捲繞管(STE)的各管(T)相鄰接的側部(S)係藉由熱熔接而固定。

Description

熱交換器、熱交換裝置、加溫器及熱交換方法

本發明係有關被使用於血液透析、血液淨化治療、低體溫治療法等的血液淨化回路的途中所配置的熱交換器、熱交換裝置、加溫器及熱交換方法。該等係使用於加溫或冷卻的雙方。

本發明大致上係有關構成熱交換器之所謂呈大致螺旋狀捲繞的管(捲繞管)。而且，本發明係有關熱交換裝置，其用以一邊使血液、透析液、補充液等的液體(被處理液體)流動於由上述之捲繞管所構成的上述熱交換器內，一邊藉由例如加熱機(加熱器)或冷卻裝置，對捲繞管的外側(外表面)進行加溫或冷卻，並利用捲繞管之壁面的熱傳導來進行熱交換，藉此對內部的液體(被處理液體)進行熱交換。

更具體而言，本發明係有關熱交換裝置，其用以一邊使血液、透析液、補充液等的液體(被處理液體)流動於由所謂呈大致螺旋狀捲繞的管(捲繞管)所構成的上述熱交換器內，一邊藉由例如加熱機(加熱器)或冷卻裝置，對上述捲繞管的外側進行加溫或冷卻，並利用上述捲繞管的外表面的熱傳導來進行熱交換，藉此對內部的液體進行加溫或冷卻。尤其，本發明係有關具有可效率佳地對流路內的液體(被處理液體)進行加溫或冷卻之形狀、結構的熱交換器及熱交換裝置的改良，以及使用該等的熱交方法。

又，本發明係有關熱交換器、熱交換裝置以及使用該 等之熱交換方法，該熱交換器係將液體(被處理液體)管和處理液體管接合，並將該一對之管(複合管)作為捲繞管而構成，該熱交換裝置係使血液、補充液等的被處理液體和處理液體(溫水、冷水)，分別流通於由上述捲繞管(複合管)所構成的熱交換器內，而藉由處理液體對被處理液體進行加溫或冷卻、即利用捲繞管之外表面的熱傳導來進行熱交換，藉此對內部的被處理液體進行加溫或冷卻。

於血液淨化治療法中，一邊使自患者所取出的血液進行體外循環，一邊使其藉由血液淨化器(裝填有作為過濾器之中空纖維薄膜、顆粒狀的吸附劑等)，而進行以藉由膜分離、吸附來去除不要物質為目的的治療。此時，進行使補充液或透析液流入上述血液淨化器，或使經過濾之血漿進一步流入另一血液淨化器的雙重過濾治療法等。該等經體外循環的血液係於淨化後再次被送回患者的體內。因此，為了使患者的血液不在體外循環中冷卻，而存在藉由熱交換裝置來對血液進行加溫的必要。

又，在低體溫治療法中，為了實現腦的保護、復甦等目的，進行使患者的體溫降低至32℃到34℃而對血液進行冷卻，並在復甦後對血液加溫以使其恢復溫度的治療。

目前，使用由塑膠、金屬等材料所形成的管、袋、片、波紋管及中空纖維薄膜等來形成液體流路的熱交換器(以下亦稱為熱交換器單元)已被實際應用。

上述熱交換器係配置於體外循環回路的途中，使被處理液體流入該熱交換器中，使該熱交換器接觸於加熱機(加熱器)或冷卻裝置，並經由該等之構成材料(塑膠、金屬)，而與流動於熱交換器中 的被處理液體進行熱交換，來對被處理液體(血液、血漿或補充液、透析液等)進行加溫或冷卻。

在該等之加溫、冷卻方法中，可大分為使熱交換器(的外表面)直接接觸於加熱器或冷卻裝置而對流動於內部之液體進行加溫、冷卻的方法，以及使經加溫、冷卻之水(熱媒體)流入熱交換器而與流動於該熱媒體和該熱交換器內之被處理液體之間進行熱交換的方法。

[習知技術1]

本申請人係於專利文獻1(日本專利登錄實用第3096817號公報)中，揭示於大致中心部C具有所謂呈「大致S字狀的回路SLTE」，並於該回路SLTE的外周捲繞有所謂呈「大致螺旋狀」之具可撓性管體(形成捲繞管)之熱交換器的發明(為了以易懂的方式說明專利文獻所記載之發明的各構件，而標示有圖號、符號。為了與本案發明的符號區別，而在專利文獻的圖號、符號上加註〈〉)。

具體來說，於圖〈1〉中，將既定長度之具可撓性管體〈1〉的途中先彎曲成S字狀，然後使開始描繪S字方向之具可撓性管體〈1〉沿著且接觸於結束描繪S字的曲線，且使結束描繪S字方向之具可撓性管體〈1〉沿著且接觸於開始描繪S字的曲線，並反覆進行上述動作既定次數，使相接觸之具可撓性管體〈1〉彼此黏接。

於圖〈2〉中，記載有圖〈1〉之具可撓性管體〈1〉的液體流入口〈2〉及流體流出口〈3〉朝向大致相反方向的例子。以下，為了將記載簡化，而將「具可撓性管體」僅記載為「管、管T」。

專利文獻1的熱交換器係以如下之溫度控制的方式來使用：藉由加溫的加熱器(熱板)夾持而固定捲繞管，使固定有溫度感測器之部分的表面溫度成為所設定的溫度。

習知的熱交換裝置601，如圖19所例示般，使用大致矩形狀的加溫器521，並將溫度感測器TS安裝於熱交換器611的捲繞管STE未與加溫器521接觸的部位(以下，稱為非接觸部NCP)，對熱交換器611進行加溫，而將藉由熱交換器611內之液體的溫度控制為既定的溫度。再者，在與接觸於加溫器521之熱交換器611的面為相反側的面上，安裝加溫部523(於內部埋設金屬線ML)(圖中符號末端的「U」、「D」分別意指上部側、下部側的構件)。

更具體而言，於藉由加溫器521自熱交換器611之上部U方向和下部D方向之兩側進行加溫之情形時，使用一對之上部加溫器521U和下部加溫器521D，而使上部加溫部523U、上部加溫器521U、熱交換器611、下部加溫器521D、下部加溫部523D如圖20所示般重疊地配置。

溫度感測器TS係經由電熱線HL連接於溫度控制器TC(亦稱為「溫度控制器」)，而以使溫度感測器TS附近之加溫器521的表面(非接觸部NCP)成為所設定溫度的方式進行控制。

[習知技術2]

專利文獻2揭示有液體加溫/冷卻用之體外循環回路及體外循環系統的發明，其等係使流路部等藉由塑膠形成為呈一體且平面之片狀，且至少下游側形成為蜿蜒狀之流路部(第2流路部)的截面係呈大致半圓弧狀，該第2流路部具有用以密貼於加溫/冷卻板之平 面。

[習知技術3]

通常，袋製、片製之熱交換器的液體流路，係藉由高頻加工等，將對應於流路的部分熔接而形成蜿蜒狀或彎曲之複數個分隔部，藉此於該袋等之內部形成液體流路。該熱交換器一邊藉由加熱器進行加溫，一邊使血液、藥液等之液體流動於液體流路，而進行加溫。

[習知技術4]

作為另一熱交換器，金屬製的波紋管形狀、螺紋狀、複數個管狀、塑膠製之中空纖維狀的熱交換器已被實際應用。該等使溫水或冷卻水流動其中而對液體進行加溫、冷卻。通常，將在水溝槽經過加溫或冷卻的水利用泵送至熱交換器，藉此對液體進行熱交換。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利登錄實用新案3096817號公報(參照說明書段落[0016]、[0021]、〈圖1〉、〈圖2〉)

[專利文獻2]日本專利特開2008-173139號公報(參照摘要、〈圖l〉)

專利文獻1所記載的發明，經由本案發明人等的研究，發現存在有如下的問題。

[問題1]

於專利文獻1之發明中，雖然藉由氯乙烯樹脂等具可撓性塑膠而成形為管，但該等塑膠材料基本上除了熱傳導性較低以外，由於為了使用於醫療現場，考慮到其安全性，而將管壁形成為較厚。如此，由於現實中壁厚會增加，因此藉由管壁較厚之管的熱交換速度便非常地低。此外，根據本案發明人等的研究，發現如上述之低熱傳導速度(更正確而言為「總體熱傳遞速度」非常低)的原因之一，在於除了原本之塑膠材料的熱傳導度低以外，由於管的截面呈所謂的「圓形(實質上為「真圓」)」，而與加熱機(加熱器)點接觸，因此加溫面積較小，而且熱難以傳遞至管截面(液體流路)的中心部(加溫效率較低)，亦為很大的原因。

[問題2]

又，專利文獻1所記載之熱交換器之捲繞管的製作，雖藉由溶劑、黏接劑，將相鄰接之管彼此的側部黏接而加以固定，但存在有溶劑的塗佈不均勻和作業環境的問題。故期望有不使用溶劑而可簡單地黏接、加溫效率良好的熱交換器。

[問題3]

專利文獻1所記載之熱交換器的加溫，雖透過加熱線對熱板進行加溫，但與捲繞管接觸的部分由於熱板被冷卻，因此捲繞管未接觸的部分便會成為過度的高溫，而使局部的溫度不均勻有增大的傾向。若高溫的部分達到42℃以上，若為血液之情形時，該熱便會傳遞至血液，而使血蛋白產生變性。

[問題4]

專利文獻1所記載的發明，進一步列舉有如下的問題。

加溫的液體為血液(血漿)、被添加於血液的補液、藉由膜等間接地與血液接觸的透析液。

若血液達到42℃以上，由於會導致血蛋白變性，因此設定溫度即便最高亦僅為大約42℃，且必須在最高溫度的部位安裝溫度感測器TS，並以使該位置成為大約42℃以下之方式進行控制。

會成為最高溫的部分為上述非接觸部NCP，而有將該會成為最高溫的部分設為設定溫度之必要。

可將加溫器521的溫度正確地控制在設定值者，為上述非接觸部NCP，且為溫度感測器TS之安裝位置附近的表面(NCPTS)。

因此，上述接觸部CP之熱交換器611內部的液體，即便將設定溫度設定為例如42℃，實際上也僅能以遠低於42℃的溫度進行加溫，而且溫度有自然下降(冷卻)的傾向，使得加溫效率不臧。

根據本案發明人等的研究，於專利文獻2所記載的發明中，存在有如下的問題。

[問題4]

使加溫/冷卻板僅密貼於形成為蜿蜒狀之(第2)流路部的平面部，則相較於為了進行加溫/冷卻而自兩側(上部U側和下部D側)進行加溫之情形，平面部(下部D側)之相反側(上部U側)的加溫效率較差。

[問題5]

又，以硬質塑膠成型為平面的片，就現實而言，由於成型時的收縮導致並未形成完全的平面，而在形成流路的部分容易產生些微的凹凸部，雖然由於是硬質材料而不易因加壓而變形，但與加溫板 的密貼性卻會變差。

此外，一般而言，於習知技術3中，相對於應形成液體流路的圖案，未正確地密接於加熱器的情形或因壓力導致液體流路變形而產生加溫不均勻的情形很多，而存在有不易形成正確之內部流路的問題。

又，於習知技術4中，雖如熱板般並不會產生局部的溫度不均勻，但該等熱交換器仍存在有零件及加工、組裝的成本變高，甚至構造變複雜，以及氣泡的排出較差，會產生血液凝固，或血液填充量會變大等問題。

本案發明人等為了解決以上的問題而反覆研究的結果，發現在由螺旋管所構成的熱交換器(單元)中，藉由設為特定的構造，可大幅提高總體的熱傳導速度(被處理液體的熱傳遞速度)，而實現本案發明。亦即，本發明係如下所述。

本發明首先係提供有關以下之熱交換器的發明[1]至[3](以下稱為發明群1)。

[1]本發明提供一種熱交換器(11、111)，係液體用的熱交換器(11、111)，其特徵在於，上述熱交換器(11、111)係由具有液體的流入口和流出口的管所構成，在大致中心部(C)，藉由該管形成大致S字狀的回路(SLTE)，並在該回路(SLTE)的外周形成大致螺旋狀的捲繞管(STE)，上述液體流入口(12)和上述液體流出口(13)係以朝向與該熱交換器的側部(S)的一個方向大致相同的方向，配置於相鄰接或分開的 位置，或者以朝向與側部(S)的一個方向和另一側部(S)的一個方向大致相反的方向，配置於分開的位置，上述回路(SLTE)、上述捲繞管(STE)、上述液體流入口(12)及上述液體流出口(13)，配置於實質上相同的平面上，上述捲繞管(STE)的截面形成為大致橢圓狀，該大致橢圓的扁平率在30至70%的範圍內，構成上述捲繞管(STE)的各管(T)相鄰接的側部(S)係藉由熱熔接而固定。

[2]本發明另提供一種熱交換器(211)，係液體用的熱交換器(211)，其特徵在於，上述熱交換器(211)係由具有液體的流入口和流出口的管所構成，在大致中心部(C)的外周上，藉由該管形成大致螺旋狀的捲繞管(STE)，上述液體流入口(12)和上述液體流出口(13)係以朝向與該熱交換器的側部(S)的一個方向大致相同的方向，配置於相鄰接或分開的位置，或者以朝向與側部(S)的一個方向和另一側部(S)的一個方向大致相反的方向，配置於分開的位置，上述捲繞管(STE)、上述液體流入口(12)以及上述液體流出口(13)係配置於實質上相同的平面上，上述捲繞管(STE)的截面形成為大致橢圓狀，該大致橢圓的扁平率在30至70%的範圍內，上述構成上述捲繞管(STE)的各管(T)相鄰接的側部(S)係藉由熱熔接而固定。

[3]本發明另提供一種熱交換器(311)，其特徵在於，於液體用之熱交換器(311)中，形成一對之複合管(TW)，該一對之複合管(TW)係由作為熱媒體之用於處理液體及被處理液體之複數個分別具有液體之流入口和流出口的管所構成，且由該被處理液體管(BLT)和該處理液體管(TLT)的側部(S)彼此接合而成，於大致中心部(C)的外周，形成將上述複合管(TW)捲繞成大致螺旋狀的捲繞管(STEW)，於上述複合管(TW)中，上述被處理液體流入口(32)和處理液體流出口(43)係以與朝向該熱交換器側部(S)的一個方向大致相同的方向相鄰接而配置，液體流出口(33)和處理液體流入口(42)係以朝向與側部(S)的一個方向大致相同的方向相鄰接而配置，液體流入口(32)及處理液體流出口(43)、和液體流出口(33)及處理液體流入口(42)，係沿著相同側部(S)的一個方向分開而配置，或沿著側部(S)的一個方向和另一側部(S)的一個方向分開而配置，上述捲繞管(STEW)、液體流入口(32)、處理液體流出口(43)、液體流出口(33)及處理液體流入口(42)，配置於實質上相同的平面上。

本發明另提供有關以下之熱交換裝置的發明[4]至[6](以下稱為發明群2)。

[4]本發明提供一種熱交換裝置(1)，係進行液體之熱交換的熱交換裝置(1)，其特徵在於，其具有：具備熱交換部的熱交換機(21)；及發明[1]或[2]所記載之流體用的熱交換器(11、111、211)；該熱交換機(21)具有大致板狀之上部本體(22U)和下部本體(22D)， 該上部本體(22U)和下部本體(22D)，在與上述熱交換器(11、111、211)之接觸面為相反側的面上，安裝包含熱源之大致平面狀的上述熱交換部(23)，在上述上部本體(22U)和下部本體(22D)之間，配置有上述熱交換器(11、111、211)。

[5]本發明提供一種熱交換裝置(101)，係進行液體之熱交換的熱交換裝置(101)，其特徵在於，其具有：隔熱材(51)；及發明[3]所記載之上述液體用熱交換器(311)；該隔熱材(51)具有大致板狀的上部本體(52U)和下部本體(52D)，在上述上部本體(52U)和下部本體(52D)之間，配置有上述熱交換器(311)。

[6]本發明提供一種熱交換裝置201，係進行液體之熱交換的熱交換裝置(201)，其特徵在於，其具有：上述熱交換機(21)；及發明[3]所記載之上述熱交換器(311)；該熱交換機(21)具有大致板狀的上部本體(22U)和下部本體(22D)，該上部本體(22U)和下部本體(22D)，在與上述熱交換器(311)之接觸面為相反側的面上，安裝有大致平面狀的熱交換部(23)，在上述上部本體(22U)和下部本體(22D)之間，配置有上述熱交換器(311)。

本發明另提供有關以下之熱交換方法的發明[7]至[8](以下稱為發明群3)。

[7]本發明提供一種熱交換方法，其進行被處理液體和處理液體 的熱交換，其特徵在於，其使用發明[3]所記載之具有上述捲繞管(STEW)的上述熱交換器(311)，而包含有如下之步驟(1)至(3)：(1)將該被處理液體自上述液體流入口(32)導入上述液體管(BLT)內，而使上述被處理液體流向上述液體流出口(33)的步驟；(2)作為上述處理液體，使用經過溫度調整的溫水或冷卻水，將該處理液體自上述處理液體流入口(42)導入處理液體處理液體管(TLT)內，且使該處理液體流向上述處理液體流出口(43)方向的步驟；及(3)經由上述液體管(BLT)和上述處理液體管(TLT)的壁面，對上述被處理液體和上述處理液體進行熱交換的步驟；並藉由上述處理液體對上述被處理液體進行加溫或冷卻，藉此進行上述被處理液體的熱交換。

[8]本發明提供一種熱交換方法，其特徵在於，其使用發明[5]或[6]所記載之熱交換裝置(101、201)，而包含發明[7]所記載之步驟(1)至(3)，藉由處理液體，對被處理液體進行加溫或冷卻，藉此進行上述被處理液體的熱交換。

本發明另提供有關以下之熱交換裝置的發明[9]至[10](以下稱為發明群4)。

[9]本發明提供一種熱交換裝置(1001、1101)，係進行液體之熱交換的熱交換裝置(1001、1101)，其特徵在於，其具有：使該液體流通的熱交換器(11、111、211、511)；及具備加溫部的加溫器(21、121)；該熱交換器(11、111、211、511)和該加溫器(21、121)，雙方均具有自上部(U)側所觀察的形態為大致圓形環狀或大致圓形， 該熱交換器(11、111、211，511)的直徑係形成為與該加溫器(21、121)的直徑實質上相同，該加溫器(21、121)在與該熱交換器(11、111、211、511)接觸之相反側的面上，安裝有大致平面狀的上述加溫部(23、123)，在上述加溫器(21、121)與該熱交換器(11、111、211、511)的接觸部(CP)之間，配置溫度感測器(TS)，並將溫度控制器(TC)連接於該溫度感測器(TS)，在上述接觸部(CP)的位置，對流通於上述熱交換器(11、111、211、511)中之液體的設定溫度進行控制。

[10]本發明提供如發明[9]所記載之熱交換裝置(1001、1101)，其特徵在於，前述熱交換器(11、111、211、511)係由具有上述液體之流入口和流出口的管所構成，藉由該管，在大致中心部(C)的外周，形成大致螺旋狀的捲繞管(STE)，以朝向與上述熱交換器的大致相同或大致相反之側部(S)的一個方向，配置上述液體流入口(12)和上述液體流出口(13)，上述捲繞管(STE)、上述液體流入口(12)及上述液體流出口(13)，配置於實質上相同的平面上。

[11]本發明提供如發明[9]所記載之熱交換裝置(1001、1101)，其特徵在於，上述加溫器(21、121)係以可自兩側夾持上述熱交換器(11、111、211、511)的方式，具有一對之上部加溫器(21U、121U)和下部加溫器(21D、121D)，在上述上部加溫器(21U、121U)和下部加溫器(21D、121D)之與 上述熱交換器(11、111、211、511)接觸的面為相反側的面上，安裝有上部加溫部(23U、123U)和下部加溫部(23D、123D)。

[12]本發明係如發明[9]至[11]中任一發明所記載之熱交換裝置(1001、1101)，其特徵在於，其具有固定上述熱交換器(11、111、211、511)與上述加溫器(21、121)的外殼(31)，該外殼(31)具有一對之上部外殼(31U)及下部外殼(31D)，在將該熱交換器(11、111、211、511)和該加溫器(21、121)配置於上述外殼(31)時，係依上部外殼(31U)、上部加熱部(23U、123U)、上部加溫器(21U、121U)、熱交換器(11、111、211、511)、下部加熱部(23D、123D)、下部加溫器(22D、122D)、下部外殼(31D)的順序重疊而配置。

本發明另提供有關以下之熱交換器的發明[13]至[14](以下稱為發明群5)。

[13]本發明係提供一種熱交換器(11、111、211)，其使用於發明[10]所記載之熱交換裝置(1001、1101)，其特徵在於，將熱交換裝置(1001、1101)之上述熱交換器(11、111、211)且為上述捲繞管(STE)的截面，形成為大致橢圓狀，該大致橢圓的扁平率，最大係形成為70%。

[14]本發明提供一種熱交換器(511)，其使用於發明[10]之熱交換裝置(1001、1101)，其特徵在於，藉由上部加溫器(21U、121U)和下部加溫器(21D、121D)，對上述熱交換裝置(1001、1101)的上述熱交換器(511)且由截面形成為大致圓形之捲繞管(STE)所構成的該熱交換器(511)進行加壓，而將捲繞管(STE)的截面形成大致橢圓狀；該大致橢圓的扁平率，最大係形成為70%。

本發明另提供有關以下之加溫器的發明[15]至[16](以下稱為發明群6)。

[15]本發明提供一種加溫器(21、121)，係安裝於具有大致圓形的熱交換器(11、111、211、511)而使用者，其特徵在於，該加溫器(21、121)，自上部(U)側所觀察的形態具有大致圓形環狀或大致圓形，且直徑形成為與自上部(U)側所觀察的形態具有大致圓形的熱交換器(11、111、211、511)的直徑實質上相同，在上述加溫器(21、121)與上述熱交換器(11、111、211、511)接觸的面為相反側的面上，安裝大致平面狀的加溫部(23、123)，在與上述熱交換器(11、111、211、511)之接觸部(CP)的位置，配置有溫度感測器(TS)。

[16]本發明提供如發明[15]所記載之加溫器(21、121)，其特徵在於，以可自兩側夾持上述熱交換器(11、111、211、511)之方式，具有一對之上部加溫器(21U、121U)和下部加溫器(21D、121D)，在與該上部加溫器(21U、121U)和下部加溫器(21D、121D)之與上述熱交換器(11、111、211、511)接觸的面為相反側的面上，安裝上部加溫部(23U、123U)和下部加溫部(23D、123D)，在與上述熱交換器(11、111、211、511)之接觸部(CP)的位置，配置有溫度感測器(TS)。

本發明可實現以下有利的效果。

本發明之發明群1的熱交換器11、111、211及發明群2的熱交換裝置1：

(1)截面形成為大致橢圓狀(扁平)的捲繞管STE，與熱交換機21 呈大致板狀之本體22(上部本體22U、下部本體22D)的密貼性良好，可增加接觸面積。此外，由於自熱交換機21之熱交換部23至捲繞管STE之液體流路之中心部LC的距離變短，因此可提升熱交換效率。

(2)基於(1)，可縮短捲繞管STE(流體流路)的長度，而可使整體小型化。

(3)構成捲繞管STE之相鄰之管T的側部S彼此，由於進行熱熔接來加以固定，因此可消除如專利文獻1般之溶劑的塗敷不均勻與作業環境的問題等。同樣地，使用該等之熱交換方法(發明群3)，當然亦可發揮上述效果。

又，本發明之發明群1的熱交換器311(及發明群2的熱交換裝置101、201)：由於將被處理液體管BLT與處理液體管TLT接合之一對的管(複合管)TW作為捲繞管STEW，一邊使被處理液體(血液、補充液等)流通於被處理液體管BLT內，並使處理液體(加溫水、冷卻水)流通於處理液體管TLT內，一邊藉由處理液體管TLT內的處理液體(加溫水、冷卻水)，經由管壁面對該被處理液體管BLT內之被處理液體(血液、補充液等)進行加溫或冷卻，因此：

(1)可簡單地且價廉地製造熱交換器本身。又，由於一對之管(複合管)TW捲繞為大致平面狀，因此可使整體小型化。

(2)藉由調整被處理液體管BLT和處理液體管TLT的長度，可簡單地調整性能規格。

(3)被導入被處理液體管BLT內之被處理液體(血液、補充液等)，於該液體管BLT的內部不易發生混入空氣，尤其，即便在使 血液流動的情形時，仍不易發生凝固。

(4)即便流通於處理液體管TLT內的加溫或冷卻水為低流速，仍可充分地提升熱交換效果。再者，熱交換效率雖取決於管長度，但只要流速在100至300mL/min的範圍內，即可充分提升熱交換效率。因此，裝置整體不會過大，還可簡化附屬設備。

(5)加溫或冷卻水由於在被捲繞之處理液體管TLT內流通，因此該等加溫或冷卻水實質上並不會在途中成為亂流，而不易造成溫度不均勻。

(6)不會如習知之袋形狀的熱交換器般，發生熱熔接部破損或洩漏的情形。

(7)不會如加熱器式的加溫方法般，發生材料在局部的高溫部熔化，或血液變性的危險性，且不會發生若不密貼於加熱器，加溫性能就會急劇下降的情形。

(8)若進一步以隔熱材51來覆蓋而進行熱交換，熱交換效率便會提升。

(9)進一步藉由將上述捲繞管STEW安裝於熱交換機21來進行加熱，熱交換效率便會更進一步提升。

同樣地，使用該等之熱交換方法(發明群3)亦可發揮上述效果。

本發明另具有以下有利的效果。

在本發明之發明群4的熱交換裝置1001、1101(由發明群5的熱交換器11、111、211、311、511及發明群6的加溫器21、121所構成)中：

(1)由於熱交換器11(以下，熱交換器111、211、511亦同)和加 溫器21(以下，加溫器121亦同)雙方均呈大致圓形，實質上形成為相同的尺寸(直徑)(若將熱交換器11的直徑設為100，則加溫器21的直徑在90至110的範圍內)，因此在將熱交換器11和加溫器21重疊而配置時，或者在加溫中即便在朝旋轉方向偏移，熱交換器11的加溫區域仍為固定，而可均勻地加溫。

藉此，可僅對熱交換器11集中進行加溫，而可提升加溫效率。

(2)在加溫器21和熱交換器11的接觸部CP之間，配置溫度感測器TS，於接觸部CP的位置控制設定溫度，藉此可將液體(血液等)保持在實際的設定溫度，而可防止被處理液體(血液等)被過度地加溫之情形。進而言之，可不使熱交換器11的加溫溫度下降，而提升加溫效率。

(3)藉由使構成熱交換器11之捲繞管STE的截面成為大致橢圓形，可進一步提升加溫效率。

1、101、201、1001、1101‧‧‧熱交換裝置

11、111、211、311、511‧‧‧熱交換器

12、32、512、632‧‧‧液體流入口(被處理液/血液、常溫水)

13、33、513、633‧‧‧液體流出口(被處理液/血液、常溫水)

21、121、521‧‧‧熱交換機(加熱機、加溫機、冷卻機)

21D、121D、521D‧‧‧下部加溫器

21U、121U、521U‧‧‧上部加溫器

22‧‧‧本體

22D‧‧‧下部本體

22M‧‧‧溝槽部

22U‧‧‧上部本體

23、123、523‧‧‧熱交換部(加熱部、加溫部、冷卻部)

23D、123D、523D‧‧‧下部加溫部

23U、123U、523U‧‧‧上部加溫部

31‧‧‧外殼

31D‧‧‧下部外殼

31U‧‧‧上部外殼

42、642‧‧‧處理液體流入口(處理液/溫水、冷水)

43、643‧‧‧處理液體流出口(處理液/溫水、冷水)

51‧‧‧隔熱材

52‧‧‧本體

52D‧‧‧下部本體

52M‧‧‧溝槽部

52U‧‧‧上部本體

a‧‧‧長半徑

b‧‧‧短半徑

B‧‧‧螺栓

BH‧‧‧螺栓頭

BL‧‧‧液體(被處理液/血液)

BLT‧‧‧液體管(被處理液/血液用)

C‧‧‧中心部

CP‧‧‧接觸部

FLT‧‧‧被處理液管(被處理液/常溫水用)

HL‧‧‧電熱線

LC‧‧‧至流路之中心部的距離

ML‧‧‧金屬線

MLD‧‧‧下部金屬線

MLU‧‧‧上部金屬線

MP‧‧‧金屬板

MPD‧‧‧下部金屬板

MPU‧‧‧上部金屬板

N‧‧‧螺帽

P‧‧‧泵

SLTE‧‧‧大致S字狀的回路

STE、STEW‧‧‧大致螺旋狀的捲繞管

T‧‧‧管

TC‧‧‧溫度控制裝置

TL‧‧‧處理液體(溫水、冷水)

TLT‧‧‧處理液體管(處理液/溫水、冷水用)

TS‧‧‧溫度感測器

TW‧‧‧複合管

W‧‧‧墊圈

圖1為本發明第1實施形態之熱交換器11，且為固定於熱交換機21後的整體圖(立體圖)。

圖2為本發明第1實施形態之熱交換器11和第2實施形態之熱交換器111的整體圖(俯視概略圖)，(A)為第1實施形態，(B)為第2實施形態。

圖3為本發明第3實施形態之熱交換器211的整體圖(立體圖)。

圖4為表示本發明之熱交換器1、111、211之製造方法之一例的概略圖。

圖5(A)及(B)為構成本發明之熱交換器1、111、211和習知之 熱交換器501之捲繞管的剖視圖。

圖6為構成本發明之熱交換器1、111、211之捲繞管STE的放大剖視圖。

圖7為本發明第4實施形態之熱交換器311的俯視圖。

圖8為圖7的局部剖視圖，(A)為A-A線剖視圖，(B)為B-B線剖視圖，(C)為C-C線剖視圖。

圖9為將熱交換器311安裝於隔熱材51(熱交換機21)後之熱交換裝置101(201)的局部放大剖面，熱交換器311係對應於圖8(C)。

圖10為使用於實施例2之熱交換器311的俯視圖。

圖11為使用於比較例2之熱交換器511的俯視圖。

圖12為使用於比較例3之熱交換器611的俯視圖。

圖13為本發明之熱交換裝置1001的局部放大剖視圖，圖(A)為剖視圖，(B)為圖(A)之A-A’線剖視圖。

圖14為本發明之加溫器21的局部放大剖面。

圖15為本發明之加溫器21的分解圖。

圖16為本發明之加溫器121的分解圖。

圖17為本發明之熱交換裝置1001和將該熱交換裝置1使用於加溫試驗時的概略圖。

圖18為表示圖17之另一熱交換裝置1101之實施例的概略圖。

圖19為習知之熱交換裝置601和將該熱交換裝置601使用於加溫試驗時的概略圖。

圖20為習知之加溫器521的局部放大剖視圖。

以下，一邊參照圖式，一邊詳細地對本發明進行說明。

以下，為了明確地對本發明進行說明，因此以圖式的記載為基礎，進行以下的定義。

(定義1)所謂「基端PE側」係指如圖2、圖7所例示般，安裝有液體流入口12和液體流出口13之側的端部。若將基端PE側的中心設為時鐘大致9點的位置，則意指自大至7點30分至大致10點30分的期間。

再者，在本案的說明中，所謂「…側」有時會記載為「…方向」(以下之「…側」的情形亦同)。

(定義2)所謂「末端DE側」係如圖1、圖2所例示般，意指與「基端PE側」為相反側的端部。若將末端DE側的中心設為時鐘的大致3點的位置，則意指自大致1點30分至大致4點30分的期間。

(定義3)所謂「上部U側」係如圖1、圖2所例示般，意指紙面的外側。

(定義4)所謂「下部D側」係如圖1、圖2所例示般，意指紙面的內側。

(定義5)所謂「長度L方向」係如圖1、圖2所例示般，意指自熱交換器的基端PE側至末端DE側的方向。

(定義6)所謂「第1側部S1側」係如圖2、圖7所例示般，意指紙面的右下側。若將第1側部S1的中心設為時鐘的大致6點的位置，則指意自大致4點30分至大致7點30分的期間。

(定義7)所謂「第2側部S2側」係如圖2、圖7所例示般，意指紙面的左上側。若將第2側部S2側的中心設為時鐘的大致12點 的位置，則意指自大致10點30分至大致1點30分的期間。

(定義8)單純的所謂「側部S(側或方向)」，係指「基端PE側」、「末端DE側」、「第1側部S1側」、「第2側部S2側」、「上部U側」、「下部D側」，該等之間的所有方向。

所謂「側部S的一個方向」，係指「基端PE側」、「末端DE側」、「第1側部S1側」、「第2側部S2側」，該等之間的所有方向。

所謂「另一側部S的一個方向」，係指「側部S的一個方向」以外的方向。

例如，「側部S的一個方向」，在基端PE側之情形時，係指末端DE側、第1側部S1側、第2側部S2側，該等之間的所有方向。

[熱交換器11、111、211、311]

本發明包含第1發明群，該第1發明群包含第1實施形態至第3實施形態的熱交換器11、111、211及第4實施形態的熱交換器311。

以下，為了避免符號的複雜化，例如將「熱交換器11、111、211、311」等僅記載為「熱交換器11」等。須注意，即便記載為「熱交換器11」等，與「熱交換器11」共通的部分仍包含「熱交換器11、111、211、311」。

以下，在發明的說明、圖式中，為了防止說明、符號的複雜化，主要針對第1發明群之第1實施形態的熱交換器11進行說明。其他第1發明群的第2實施形態至第3實施形態之熱交換器111、211及第4實施形態之熱交換器311，則僅針對與第1實施形態之熱交換器11不同的部分(形狀、結構)、使用方法進行說明。

第2實施形態至第4實施形態之熱交換器111、211、311，僅針對與第1實施形態之熱交換器11不同的部分，記載不同的符號。共通部分的符號則維持不變。

(熱交換器11)(第1實施形態)

熱交換器11如圖1、圖2(A)所例示般，於大致中心部C形成所謂的「大致S字狀之回路SLTE」，於該回路SLTE之外周形成所謂的「捲繞管STE」。

所謂捲繞管STE係指呈所謂的「大致螺旋」狀，將具可撓性之管體(以下為了將記載簡化，而僅記載為「管、管T」)進行捲繞的部分。

[僅由(大致直線狀部分之)管T所構成]的液體流入口12和液體流出口13，分別朝以向大致相同的方向，配置於相鄰接的位置。在圖1、圖2(A)的例示中，以朝向與側部S之一個方向(基端部PE-第2側部S2方向)大致相同的方向，配置於相鄰接的位置。

進而言之，以沿著基端部PE-末端部DE方向的方式，於基端部PE-第2側部S2側，以朝向大致相同方向之側部S的一個方向配置。

更詳而言之，如本案申請人的專利文獻1所記載，將既定長度之管T的途中先彎曲成S字狀，然後使開始描繪S字方向之管T沿著且接觸於結束描繪S字的曲線，且使結束描繪S方向之管T沿著且接觸於開始描寫S字的曲線，並反覆進行上述動作既定次數，使相接觸之管T的側部S彼此如後述般熱熔接而加以固定。

(熱交換器111)(第2實施形態)

再者，在圖2(B)的熱交換器111中，液體流入口12和液體流出口13分別以朝向大致相反的方向，配置於分開的位置。在圖2(B)的例示中，液體流入口12係以朝向與側部S之一個方向(基端部PE-第2側部S2方向)相反的方向，而液體流出口13則以朝向與另一側部S之一個方向(末端部DE-第1側部S1方向)大致相反的方向，配置於分開的位置。

再進而言之，記載有如下的例子：以沿著基端部PE-末端部DE方向的方式，(i)使液體流入口12於基端部PE-第2側部S2側，(ii)使液體流出口13於末端部DE-第1側部S1側，朝向大致相反之側部S的一個方向。

(熱交換器211)(第3實施形態)

圖3的熱交換器211，係去除大致S字狀的回路SLTE，而僅藉由捲繞管STE所形成者。

液體流入口12和液體流出口13，分別以朝向大致相同的方向，配置於分開的位置。在圖3的例示中，(i)液體流入口12係以朝向與側部S之一個方向(基端部PE-第2側部S2方向)大致相同的方向，(ii)液體流出口13係以與朝向相同側部S之一個方向(基端部PE的大致中間位置)大致相同的方向，配置於分開的位置。更詳而言之，以沿著基端部PE-末端部DE方向的方式，(i)將液體流入口12配置於基端部PE-第2側部S2側，(ii)將流體流出口13配置於基端部PE側的大致中央，並朝向大致相反之側部S的一個方向而配置。

在熱交換器1、111中，如前述之回路SLTE、捲繞管STE、液體流入口12及液體流出口13，實質上被配置於同一平面上。

相對於此，在僅為捲繞管之熱交換器211中，捲繞管STE、液體流入口12及液體流出口13，實質上被配置於同一平面上。

如圖1、圖2、圖3所形成的熱交換器11、111、211，捲繞管STE的截面係成形為所謂的「大致橢圓狀」(扁平狀)，並將相鄰接之管T的側部S彼此熱熔接而加以固定。

如圖6所示，若將大致橢圓的長半徑設為a，將短半徑設為b，則扁平率f係定義為f=[1-(b/a)]×100%。

如此所定義的扁平率f，較佳在30至70%的範圍內。

在過小(未達30%)之情形時，加溫效率較低，若過大(超過70%)，則上部U-下部D方向的液體流路會變得過小(窄)，而存在有捲繞管STE於途中堵塞之可能性。

管T雖然較佳為例如以軟質聚氯乙烯樹脂為代表之可熱熔接的熱塑性材料，但只要為如其他之聚烯烴樹脂(聚乙烯、聚丙烯樹脂等)、聚對苯二甲酸乙二醇酯樹脂般可熱熔接的材料即可。

管T的壁厚在0.4至1.5mm的範圍內，較佳為在0.5至0.8mm的範圍內。

若過薄(未達0.4mm)，則在熱熔接時破損，會使液體洩漏的可能性變高。相反地，若過厚(超過1.5mm)，由於熱加工會變困難，實際進行加溫操作時的加溫效率(熱電導性)也會降低，因此並不佳。

(捲繞管STE的製作方法)

例如，如圖4所示在金屬板MP(由上金屬板MPU和下金屬板MPD所構成)之間，夾入實施例1至3(圖1至3)的捲繞管STE，在上金屬板MPU和下金屬板MPD之間對該捲繞管STE進行加壓(press)，使其成形為大致橢圓狀(扁平狀)。

構成捲繞管STE之相互相鄰接的管T，由於相鄰的彼此並未加以黏接，因此即便未預留間隙，在上金屬板MPU和下金屬板MPD之間也會藉由緩慢地加壓(press)，而使管T相鄰的彼此在密貼的狀態下，可一邊均等地擴大，同時變形為大致橢圓狀(扁平狀)。

(加熱、熔接處理)

接著，例如於加溫腔室內，以既定的熱處理溫度(100至130℃)和處理時間(0.5至2小時)，在夾持於上下之金屬板MPU、MPD的狀態下進行加熱。

管T因熱而半熔融，接觸之相鄰之管T的側部S，彼此熔接而被固定。

扁平率f雖較佳為如前所述在30至70%的範圍內，但上述控制可藉由上下之金屬板MPU、MPD的間隙CL來限制。在圖4的例示中，間隙可藉由螺栓B(包含螺栓頭BH)、螺帽N、墊圈W來規定。

將如上述所加工之截面為大致橢圓狀的捲繞管STE，如圖1，圖3所示，夾持而密貼於熱交換機21(為加熱機之情形時，亦稱為加熱板或加熱器板，而為冷卻裝置之情形時，則使用帕耳帖(Peltier)元件等)所謂「大致板狀」的本體22(具有一對上部本體22U和下部本體22D)，使液體流通於捲繞管STE之內部來進行熱交換(加溫)。

(熱交換機21)

熱交換機21具備有熱交換部，與熱交換器(單元)組合而構成熱交換裝置。亦即，具體而言，使用將該熱交換部23(上述加熱機或冷卻裝置)安裝於熱交換器1、111、211中之任一面，或者較佳為安裝於兩面之大致板狀的本體22(一對之上部本體22U和下部本體22D)來構成熱交換裝置。

熱交換部23使用例如平面狀之矽橡膠加熱器、陶瓷加熱器等(分別於內部配置有加熱用的金屬線)，作為冷卻裝置則使用帕耳帖元件等。

如此構成之大致板狀的本體22，較佳為導電性良好的金屬性(鐵、鋁、銅)。藉由將熱交換部23(平面狀加熱器、帕耳帖元件)上下分別黏貼於與熱交換器1、111、211接觸的面側和相反側的面上，來消除溫度之不均勻(參照圖5(A)的上表面23U和下表面23D，以下僅記載為23)。

截面形成為大致橢圓狀(扁平)的捲繞管STE，與熱交換機21之大致板狀之本體22(上部本體22U、下部本體22D)的密貼性良好，接觸部CP的面積(接觸面積)也變大(參照圖4、圖5(A)、圖6)，而且由於與捲繞管STE之截面(液體流路)之中心部的距離LC變短，因此熱交換(加溫或冷卻)效率變好。

再者，如圖3之熱交換器211所示，僅為捲繞管STE者，自中心部C突出的管T(液體流出口13)，若置入形成於熱交換機21之本體22(上部本體22U)之溝槽22M而加以夾持，則可與捲繞管STE、液體流入口12配置於實質上相同的平面上。

[熱交換裝置1]

由上述熱交換機21和上述熱交換器(11、111、211)，構成熱交換裝置1(參照圖1、圖3)。

熱交換機21，如前所述，作為本體22，具有大致板狀且為一對之上部本體22U和下部本體22D。又，具有大致平面上的熱交換部23。

上部本體22U和下部本體22D係於與上述熱交換器(11、111、211)的接觸面，安裝上述大致平面狀的熱交換部23。

在上部本體22U和下部本體22D之間，配置上述熱交換器(11、111、211)。

[熱交換裝置1、熱交換器11的使用方法]

對本發明之熱交換裝置1、熱交換器11之使用方法的一例進行說明。

(對於熱交換機21之固定)

將由捲繞管所構成的熱交換器11，夾持於熱交換機21之大致板狀的本體22(上部本體22U、下部本體22D)之間而加以固定。

(預充)

自液體流入口12，使液體流入捲繞管ST、回路SLTE內。

一邊使空氣自液體流出口13排出，一邊使流體充滿捲繞管ST、回路SLTE內，而將空氣完全趕出。

(加溫)

一邊藉由熱交換機21進行加溫或冷卻，一邊使被處理液體自 流入口12流入捲繞管STE、回路SLT內，並自液體流出口13排出。

(熱交換器311)(第4實施形態)

圖7為表示第4實施形態之熱交換器311的俯視圖。

熱交換器311與圖3的熱交換器211的差異點，在於取代單體之管T，而採用將被處理液體管BLT(所謂液體為被處理液體，如血液、補充液等)與處理液體管TLT(所謂處理液體為溫水、冷水等)的側部S彼此接合之一對之管(以下也稱為複合管)TW(為了與圖3的管T區別，而記載為管TW)(參照圖8(A)、圖8(B))。

管TW既可藉由溶劑、黏接劑、熱熔接等將個別的被處理液體管BLT和處理液體管TLT的側部S彼此黏接(接合)而形成，亦可藉由壓出成形一體地形成。將該管TW捲繞，並進一步將其側部S彼此藉由溶劑、黏接劑、熱熔接等黏接(接合)，來製作捲繞管STEW。

熱交換器311未形成大致S字狀的回路SLTE，而僅藉由捲繞管STEW(為了與圖3的捲繞管STE區別而記載為捲繞管STEW)來形成複合管TW(參照圖8(C))。

構成捲繞管STEW的液體管BLT和處理液體管TLT的截面，大致雖為圓形(實質上為真圓)，但亦可如前述之段落【0029】所示為橢圓。

為橢圓之情形時，為了在液體管BLT和處理液體管TLT之側部S彼此的壁面進行熱交換，側部S彼此的接觸面積較佳為較大者。因此，較佳為縱向較長的橢圓。較佳之橢圓的扁平率係與前述之段落【0029】實質上相同。

在圖7的例示(逆流接觸)中，被處理液體流入口32和處理液體流出口43(配置位置P(I))分別以朝向相同的方向，配置 於相鄰接的位置。被處理液體流出口33和處理液體流入口42(配置位置P(II))亦分別以朝向相同的方向，配置於相鄰接的位置。

被處理液體流入口32和處理液體流出口43，以及液體流出口33和處理液體流入口42，分別以朝向相反的方向，配置於分開的位置。

在圖7的例示中，被處理液體流入口32和處理液體流出口43，係以朝向與側部S的一個方向(基端部PE-第2側部S2方向)相同的方向，配置於相鄰接的位置。

液體流出口33和處理液體流入口42，亦以與朝向側部S的一個方向(末端部DE的大致中間部)相同的朝向，配置於相鄰接的位置。

液體流入口32和處理液體流出口43係以朝向與側部S的一個方向(基端部PE-第2側部S2方向)相反的方向，而液體流出口33和處理液體流入口42係以朝向與另一側部S的一個方向(末端部DE的大致中間部)相反的方向，配置於分開的位置。

使被處理液BL(血液等)和處理液體TL(溫水等)，如前所述般，自相反方向以逆流的方式接觸，而進行液體BL(血液等)的熱交換(加溫)。

複合管TW之大致直線狀的部分，係自液體流入口32-處理液體流出口43(基端部PE-第2側部S2方向)朝末端DE方向，延伸至第2側部S2的途中為止。

又，複合管TW之大致直線狀的部分，係自大致中心部C延伸至被處理液體流出口33-處理液體流入口42(P(II))(末端部DE的大致中央)為止。在熱交換器311中，捲繞複合管STEW、被處理液體 流入口32-處理液體流出口43(P(I))、被處理液體流出口33-處理液體流入口42(P(II))，亦被配置於實質上相同的平面上。

此外，對熱交換器311進行詳細敘述。

如圖7所示，將兩條軟質聚氯乙烯樹脂製(亦可為另一前述段落【0031】所記載之樹脂材料)的管(被處理液體管BLT和處理液體管TLT)以相鄰接的狀態捲繞成大致螺旋狀，並將壁面以溶劑(亦可以另一前述段落【0039】(熱交換器311)所記載的手段)黏接(接合)，而製作(包含捲繞複合管STEW)熱交換器311。

於一液體管BLT中，使欲進行加溫或冷卻的液體(血液、補充液等)，自被處理液體流入口32流向液體流出口33。

於另一處理液體管TLT中，使經溫度調整的溫水或冷卻水，自處理液流入口42流向處理液體流出口43方向。

流動於液體管BLT內的被處理液和流動於處理液體管TLT內的處理液，係經由管的壁面進行熱交換。

加溫用或冷卻用的處理液體(溫水或冷卻水)，自經過溫度控制的恆溫溝槽，使用泵而自處理液體流入口42朝向處理液體流出口43方向，循環於處理液體管TLT內。作為處理液體的流速，通常只要能得到100至300mL/min的流速即可。

在藉由本發明之熱交換器進行冷卻之情形時，在低體溫治療法中，係以使血液降低至32至34℃的範圍為目的等而使用，在進行加溫之情形時，係藉由體外循環來對血液或補充液等的藥液進行加溫，或使用於低體溫治療法的恢復溫度時。

進行捲繞之複合管的兩條管(被處理液體管BLT和處理液體管TLT)，通常會使用實質上相同長度者。

藉由適當地改變加溫或冷卻水之溫度和管長度之各者，可控制熱交換性能。因此，根據本案發明人等的見解，雖不刻意限定管的長度，但在例如以100mL/min以下的低流量且42℃的溫水來對常溫的液體進行加溫之情形時，管長度較佳為2.5至3.5m。

又，管直徑為2至5mm，壁厚為0.4至1.5mm較佳，更佳為0.5至0.8mm。因此若太厚，熱傳遞便會變差，而且若過薄，在捲繞管STEW的製作時，管便會容易彎折，因此較為不佳。

(隔熱材51)

在本發明中，熱交換器311可根據需要，覆蓋(安裝；併用)隔熱材51來進行熱交換。

作為如上述之隔熱材51，雖未特別限定，但較佳為使用例如由聚乙烯樹脂、聚苯烯樹脂、聚氨酯樹脂等的材質所構成者(泡沫或非泡沫樹脂)。

隔熱材51的形態係與熱交換器21相同地，呈大致板狀，由本體52(上部本體52U和下部本體52D)所構成，使用形成有供複合管TW***之溝槽52M者。

再者，熱交換器311係與熱交換器11、111、211相同地，如前述之段落【0033】至【0034】所記載，可安裝(併用)熱交換器21，來進行熱交換。

[熱交換裝置1001]

本發明的熱交換裝置1001，如圖13所例示，另具有後述之熱交換器(11、111、211、511)及後述之加溫器(21、121)。

以下，為了避免符號的複雜化，將例如熱交換器(11、111、211、511)等僅記載為「熱交換器11」等。即便記載為「熱交換器11」等，與「熱交換器11」共通的部分，亦包含「熱交換器11、111、211、511」。加溫器21、121之情形時亦同。

以下，在發明的說明、圖式中，為了避免說明、符號的複雜化，主要對熱交換器11進行說明。其他之熱交換器111、211、511，則僅對與熱交換器11不同的部分(形狀、構造)、使用方法進行說明。

熱交換器111、211、511，僅針對與熱交換器11不同的構件，記載不同的符號。共通之構件的符號則維持原狀。加溫器21、121之情形時亦同。

熱交換器11雖可藉由加溫器(也稱為熱交換機)21，自一側(例如下部D側)進行加溫，但較佳為自兩側(例如上部U側和下部D側)進行加溫。

在該情形時，加溫器21係由一對之上部加溫器21U和下部加溫器21D所構成。

加溫器21(上部加溫器21U和下部加溫器21D)之與熱交換器11、111，211、511接觸之相反側的面上，安裝有後述之加溫部(亦稱為熱交換部)23(上部加溫器23U，下部加溫器23D)。

以下，為了避免符號的複雜化，將加溫器21(上部加溫器21U和下部加溫器21D)、加溫部23(上部加溫器23U和下部加溫器23D)僅記載為加溫器21、加溫部23。即便記載為加溫器21、加溫部23，亦包含(上部加溫器21U和下部加溫器21D)、(上部加溫器23U和下部加溫器23D)。

以下，在發明的說明、圖式中，為了避免說明、符號的複雜化， 除了特別存在有說明之必要之情形外，針對加溫器21、加溫部23進行說明。

熱交換器11、加溫器21及加溫部23如圖13所示，固定於外殼31(亦稱為「固定夾具」)而使用。

外殼31係由上部外殼31U和下部外殼31D所構成。

依上部外殼31U、上部加溫部23U、上部加溫器21U、熱交換器11、下部加溫器21D、下部加溫器23D、下部外殼31D之方式，重疊而配置。

外殼31由於只要不使自加溫部23所接收的熱擴散至外部即可，因此材質可為金屬、塑膠、木材等之任一者。

又，既可為有蓋、有底者，亦可為無蓋、無底者。形狀亦可為大致圓形(大致橢圓形)、或矩形。

在加溫器21與熱交換器11的管T(捲繞管STE)的接觸部CP，配置溫度感測器TS，以藉由溫度控制器TC使接觸部CP的溫度成為設定溫度的方式來加以控制。

溫度感測器TS可使用例如熱電偶、電阻測溫計、熱阻器(Thermistor)、IC溫度感測器等。

溫度感測器TS安裝於上部加溫器21U的下部D側或下部加溫部21D的上部U側。亦即，於上部加溫器21U(下部加溫部21D)的下部D側(上部U側)，自側部S方向形成溝槽(孔)，並將溫度感測器TS埋入該溝槽(孔)中。亦可夾持而固定於上部加溫器21U(下部加溫部21D)的下部D側(上部U側)和熱交換器11的管T(捲繞管STE)之間。

構成熱交換器11(熱交換器111、211亦同)之管T的 截面，亦可在管的成形加工時，即形成所謂的「大致橢圓狀」(圖5(A))，如熱交換器511般，在管之成形、加工時，形成為「大致圓形(實質上為真圓)」(圖5(B))，並在上部外殼31U、下部加溫部23U、上部加溫器21U與下部加溫器21D、下部加溫部23D、下外殼31D之間進行加壓，使其變形為大致橢圓狀。

即便在如前所述配置有溫度感測器TS之情形時，管T(捲繞管STE)的截面雖為「大致圓狀」(實質上為真圓)時，加溫效率也確實有上升(參照後述之實施例)，但在為「大致橢圓狀」之情形時，加溫效率更顯著地上升。

為「大致橢圓狀」之情形時，如已述般，較佳為將扁平率f設在30至70%的範圍內。理由於後述之。

又，管T(捲繞管STE)的壁厚為0.4至1.5mm，較佳為形成在0.5至0.8mm的範圍內。理由於後述之。

[加溫器21、121]

加溫器21、121具有大致平板狀，如圖15至圖18所例示，具有如下之形態：可藉由加溫器21、121之上部和下部將熱交換器11之呈平面狀所配設的捲繞管STE部分夾入，而僅對該部分集中加溫而進行熱電導。

加溫器21自上部U側所觀察的形態，具有如圖15、圖17所例示，所謂「大致圓形環狀(中心部C成為大致圓形之空間)」的形態。

大致圓形部的寬度W1係形成為與捲繞管STE的寬度W2實質上相同。藉此，可僅對捲繞管STE部分集中進行加溫。

又，作為另一形態，圖16、圖18的加溫部121具有「大致圓形(須注意在中心部C，並無大致圓形的空間)」的形態。加溫器21、121的該等形態，係以成為與自熱交換器11的上部U側所觀察的形態(大致圓形)實質上相同的方式而一致化者。

此外，對於「大致圓形環狀」、「大致圓形」的尺寸(直徑)，加溫器21、121和熱交換器11亦形成為實質上相同的尺寸。

所謂實質上相同的尺寸係指如下的意涵。亦即，若將熱交換器11的直徑設為100，則加溫器21、121的直徑較佳係形成為90至110。若該直徑太大(超過110)，則會形成無用的空間，使該部分達到設定溫度以上，而使內部的液體被過度地加溫。

相反地，若加溫器21、121的直徑太小(未滿90)，便形成不會被加溫的管長度，使放熱變大，而無法進行充分的加溫。

如上所述，藉由將加溫器21、121和熱交換器11的形狀形成為大致圓形環狀、大致圓形，且成為實質上相同的尺寸(直徑)，可在將熱交換器11和加溫器21、121重疊地配置時，或者即便在加溫中朝旋轉方向偏移，熱交換器11的加溫區域也會固定，而可均勻地進行加溫。

藉此，可僅對熱交換器11集中進行加溫，而提高加溫效率。

又，加溫器21、121自側部S方向觀察，具有所謂「大致板狀」的形態。

亦即，關於加溫器21、121，前者具有所謂大致圓形環狀，而後者具有大致圓形板狀的形態。

加溫器21、121由於為上述形態，因此亦稱為「加溫板」。

以下為了簡化符號，而將加溫器21、121僅記載為「加溫器21」 而進行說明。

加溫器21，大致上較佳為將導電性良好的金屬性(鐵、鋁、銅)材質形成為平板狀。

加溫器21係於自上部U側和下部D側的兩側夾持熱交換器11而進行加溫之情形時，具有一對之上部加溫器21U和下部加溫器21D，在該上部加溫器21U和下部加溫器21D之與上述熱交換器11接觸的面及相反側的面上，分別安裝有如後所述之加溫部(亦稱為熱交換部)23(上部加溫部23U、下部加溫部23U)。藉由利用該加溫器進行加熱(加溫)，該熱係傳遞至由該平板狀加溫器所夾持之管T而進行加溫。

上部加溫器21U和下部加溫器21D，分別經由加熱線HL而與溫度控制器TC相連接。

(溫度控制)

較佳為藉由配置於捲繞管STE和上部加溫器21U之接觸部CP之間的溫度感測器TP，而以使溫度成為設定溫度的方式進行加溫。

加溫器21和熱交換器11的形狀均為大致圓形，若使二者成為上部和下部而重疊，由於幾乎可相互重疊，因此可藉由監視熱交換器11(捲繞管STE)和加溫器21(上部加溫器21U)之接觸部CP的溫度，將液體(血液等)保持在實際的設定溫度，而可防止將液體(血液等)過度地加溫之情形。

[加溫部23、123]

加溫部23、123係安裝於加溫器21、121且為產生熱量的部位， 雖未特別限定，但通常可適當地使用於所謂大致平面狀之加熱器(即橡膠加熱器、陶瓷加熱器等，於內部配置有加溫用之金屬線ML(MLU、MLD)者)。

此處，由於加溫部23係安裝於加溫器21而使用者，加溫部123係安裝於加溫器121而使用者，因此較佳為對應於其形態而形成為大致圓形環狀，加溫部123對應於加溫器121的形態而形成為大致圓形。

以下為了簡化符號，將加溫部23、123記載為加溫部23而進行說明。

加溫部23亦藉由形成為自上部U側觀察時，與熱交換器11、加溫器21實質上相同的形狀、直徑(尺寸)，可減少電力，而構成為不需多餘的電力。

然而，即便加溫部23的形狀不一定與熱交換器11為相同形狀(大致圓形環狀、大致圓形)而例如為大致橢圓、大致矩形等，熱交換器11亦可與形成為相同形狀(大致圓形環狀、大致圓形)之情形時同樣地被加溫，而相較於形成為相同形狀(大致圓形環狀、大致圓形)之情形，加溫效率實質上相同。

加溫部23(上部加溫器23U、下部加溫器23D)藉由安裝於分別與加溫器21(上部加溫器21U，下部加溫器21D)之與熱交換器11接觸之面為相反側的面上，具體而言藉由進行貼合，可將加溫器21控制在均勻的溫度。加溫器21和加溫部23由於分別呈大致平板狀，因此呈層狀地密接而重合，可實現最有效的熱移動(加熱操作)。

再者，如圖5所示，在安裝於熱交換裝置1而使用之情形時，扁平率f最大只要形成至70%即可。

截面形成為大致橢圓狀(扁平)的捲繞管STE，與呈大致板狀之加溫器21的密接性良好，接觸部CP的面積(接觸面積)亦會變大(參照圖5(A)、圖6)，而且由於離捲繞管STE之截面(液體流路)之中心部LC的距離會變短，因此加溫效率會變好。

再者，如圖3之熱交換器211般，僅有捲繞管STE的熱交換器，若自中心部C突出的管T(液體流出口13)夾入形成於加溫器21(上部加溫器21U)之溝槽等中，便能配置於實質上與捲繞管STE、液體流入口12相同的平面上。

(溫度控制)

如前所述一邊藉由加溫器21進行加溫，一邊使液體自液體流入口12流至捲繞管STE、回路SLT內，並自液體流出口13排出。

更具體而言，藉由配置於捲繞管STE和上部加溫器21U之接觸部CP之間的溫度感測器TP，以使溫度成為設定溫度之方式進行加溫。在該情形時，由於加溫器21和熱交換器11的形狀均呈大致圓形，若使二者以上部和下部重疊，便會幾乎相互重合，因此藉由監視熱交換器11(捲繞管STE)和加溫器21(上部加溫器21U)之接觸部CP的溫度，可將液體(血液等)維持在實際的設定溫度，而可防止液體(血液等)被過度加溫之情形。

[實施例1] (熱交換器1的製作)

作為捲繞管STE，實施例1使用對3.4mm(內徑)×4.9mm(外徑)之軟質聚乙烯樹脂製管的截面進行大致橢圓加工者。

實施例1的捲繞管STE如圖4所示，夾持於在四個角落開設有孔穴(未圖示)之金屬板MP(兩片之上部金屬板MPU和下部金屬板MPD)之間，一邊藉由螺栓B和螺帽N將金屬板MP緊固，一邊以成為60%之扁平率f的方式，夾持捲繞管STE而進行加壓成形，藉此來製作熱交換器1。

將夾持有該捲繞管STE之金屬板MP，直接放入加熱腔室(未圖示)，並以110℃加熱90分鐘，將構成捲繞管STE之管T的側部S彼此進行熱熔接而加以固定。

(熱交換裝置的加熱試驗)

將實施例1的熱交換器1如圖1所示，配置於熱交換機21(參照前述之說明，熱交換部23使用平面狀的矽橡膠加熱器)，而形成熱交換裝置。對該熱交換裝置，使用水作為被處理液體來進行加熱試驗。亦即，進行如下之加溫試驗：一邊使水在常溫(入口側溫度：24℃的水)下，各以流速20、50、80mL/min流動，一邊藉由控制在42℃的熱交換機21進行加溫，並測定出入口(液體流入口12，液體流出口13)的溫度。將結果顯示於表1中。

[比較例1]

作為比較例1，除了使用3.4mm(內徑)×4.9mm(外徑)的軟質聚氯乙烯樹脂製管，其截面為圓形，實質上為真圓者所構成的熱交換器501以外，進行與實施例1相同的試驗。將結果顯示於表1中。

[表1]

(結果的考察)

根據表1，可得知將實施例1之捲繞管STE之截面之扁平率f設為60%之熱交換器1的溫度上升，會相較於使用比較例1未進行加工之一般之捲繞管STE(截面為圓形，實質上為真圓)的熱交換器501，高3至4℃。換言之，實施例1之截面大致橢圓狀的管T，相較於比較例1之截面實質上為真圓的管，加溫效率較好。亦即，已確認到加溫後(出口側)的溫度，在要求相同目標值之情形時，實施例1以較短之管的液體流路即可達成。

再者，必須考慮到流至熱交換器內的液體，通常為血液、或「流入血液中的液體(例如補充液、透析液等)」。這代表，在加熱機溫度設定為42℃以上之情形時，存在有血液變性的可能性，因此，作為絕對的限制因素，要求以42℃以下之加熱機的溫度進行控制。

再者，由於常溫的補充液、透析液經常以10至50mL/min的流速流動，因此在實施例之熱交換器1及11、111、211的構成中，可加溫至與體溫相同的溫度。

[實施例2，比較例2-3]

使用本發明第4實施形態的熱交換器311(圖10)和比較例的熱 交換器511(圖11)，611(圖12)，進行熱交換試驗。

(熱交換器的內容)

將圖10的熱交換器311(管FLT、TLT的截面為真圓)設為實施例2，將圖11的熱交換器511(管T為單層捲繞，截面為真圓)設為比較例2，並將圖12的熱交換器611(管FLT、TLT為雙層捲繞，截面為真圓)設為比較例3。

試驗結果係記載於後述之表2(實施例2，NO1至18)，表3(比較例2-NO1，比較例3-NO2)，表4(比較例3，NO1至6)。

圖10至圖12的熱交換器311、511、611，均由聚氯乙烯樹脂製的管所製作。

實施例2之管TLT、FLT的內外徑為3.4mm(內徑)×4.9mm(外徑)(表2的NO1至9、13至15)及3.6mm(內徑)×4.8mm(外徑)(表2的NO10至12、16至18)，管長度(捲繞管STEW的長度)係以3m(表2的NO1至18)來進行評價。

又，比較例2、3係製作以下的管來進行評價：管之內外徑為3.4mm(內徑)×4.9mm(外徑)，且管長度(捲繞管STE、STEW的長度)為單層捲繞(比較例2)時長2.7m，二重捲繞(比較例3)時則長1.5m。

(加溫試驗和冷卻試驗)

使用以上的實施例和比較例的熱交換器，進行加熱試驗及冷卻試驗。試驗條件如以下所述。

(1)表2的實施例2和表4的比較例3，作為被處理液，使常溫 的水(常溫水)流動於一被處理液管FLT(以下簡稱為管FLT)中。

作為處理液，使加溫試驗中控制在42℃的水(加溫水)流動於另一處理液體管TLT(以下簡稱為管TLT)中，。在冷卻試驗中，則使冷卻至2至4℃的水(冷卻水)流動。

(2)表3的比較例2，作為被處理液，使常溫的水(常溫水)流動於管TLT中。又，表3的比較例3，作為被處理液，使常溫的水(常溫水)僅流動於一管FLT中，在另一管TLT中，則無任何液體流動。

表3的比較例2、比較例3，藉由兩片加熱器(熱板)，自外部夾持捲繞管STE、STEW而對進行加溫。

(3)表2的實施例2和表4的比較例3，在加溫試驗、冷卻試驗中，未進行加溫、冷卻。

表2的實施例2，使被處理液和處理液朝與反方向(逆流)相同的方向(並行)流動。

(4)表4的比較例3，使被處理液和處理液朝反方向(逆流)流動。

在加溫試驗和冷卻試驗中，測量各液體(常溫水、加溫水、冷卻水)之流入口和流出口的溫度。

試驗之結果的熱交換性能係藉由熱交換係數R來評價。

熱交換係數R係根據以下算式(1)或(2)來算出。

(i)在未使用外部加熱器(熱板)之情形時：(表2的實施例2和表4的比較例3)R=(Bto-Bti)/(Wt-Bti) (1)

(在表中，Bto：被處理液出口側溫度(℃)，Bti：被處理液入口側溫度(℃)，Wt：處理液溫度(℃))。

(ii)在使用外部加熱器(熱板)之情形時：(表3的比較例2、3)R=(Bto-Bti)/(Ht-Bti) (2)

(在表中，Bto：被處理液出口側溫度(℃)，Bti：被處理液入口側溫度(℃)，Ht：加熱器表面溫度(℃))。

(結果和考察)

將以上的結果記載於表2(實施例2，NO1至NO18)、表3(比較例2-NO1，比較例3-NO2)、表4(比較例3，NO1至6)中。

(實施例2(表2)的性能確認)

根據表2，關於實施例2的性能，對以下〈a〉至〈g〉進行確認。

〈a〉確認對應於處理液(溫水)之流量的性能差

根據NO1至NO3的結果，可得知即便處理液(溫水)的流量(流速)在100至300mL/min的範圍內變動，熱交換係數仍在0.46至0.47的範圍內，實質上並無差異，可獲得穩定之熱交換性能。

〈b〉處理液(溫水)流動方向的檢討

根據NO2和NO4的結果，可得知在些微逆流之情形時，熱交換係數較大，相較於並流，熱交換性能較佳。再者，可得知即便為並流，熱交換性能仍足夠。

〈c〉確認對應於被處理液之流量的性能

可根據NO5和NO6的結果確認：在被處理液的流量(流速)小(慢)時，熱交換係數大，熱交換性能良好。

〈d〉確認對應於處理液(溫水)之設定溫度的性能

根據NO7、8、9和NO2、5、6的比較結果，雖可得知若存在5℃的差時，則熱交換係數並無差異，可獲得穩定的熱交換性能，但若處理液為高溫，由於會產生蛋白質變性的可能性，因此較佳係設定為45℃。

〈e〉對應於管徑(壁厚)之差異的性能確認

根據NO11、12和NO5、6，可得知在壁厚較小時，熱交換係數大而在0.3至0.5的範圍內，熱交換性能良好。

〈f〉冷卻之情形時的性能確認和影響因素

根據NO13至15，可得知在被處理液的流量(流速)較少(慢)時，熱交換係數較大，熱交換性能良好。

〈g〉冷卻之情形時對應於管徑(壁厚)之差異的性能確認

根據NO13至15和NO16至18，可得知在壁厚較小時，熱交換係數大而在0.3至0.5的範圍內，熱交換性能良好。

(加溫性能試驗)(實施例2與比較例3的對比)

根據表2(實施例2/NO2)與表4(比較例3/NO1)的比較結果，實施例2之熱交換係數(0.47)為比較例3之熱交換係數(0.20)的大約2.4倍。

根據表2(實施例2/NO5、NO6)與表4(比較例3/NO2、NO3)的比較結果，實施例2之熱交換係數(0.31、0.21)為比較例3之熱交換係數(0.16、0.10)的大約2倍。

(冷卻性能試驗)(實施例2與比較例3的對比)

根據表2(實施例2/NO13至N15)與表4(比較例3/NO4至NO6) 的比較結果，實施例2之熱交換係數(0.40、0.26、0.16)為比較例3之熱交換係數(0.18、0.11、0.06)的大約2.2至2.7倍。

(總結)

根據以上的結果，可得知實施例2的熱交換係數，為比較例3的大約2至2.7倍，熱交換性能優秀。

比較例3(熱交換器611)的熱交換性能較差(熱交換係數較低)，原因在於「被處理液(常溫水)」與「處理液(溫水或冷卻水)」僅在途中的一部分相鄰接(所有的液體流路並未在側部S相鄰接)。再者，熱交換器611係如表2之比較例3/NO2的結果般，即便併用外部加熱器，但熱交換係數偏低，為0.37。

根據表2的NO1至NO4的結果，可得知本發明實施例2(熱交換器311)的熱交換係數，即便未使用外部加熱器，仍可獲得與使用外部加熱器之表3的比較例2(熱交換係數：0.49)實質上相當，或毫不遜色的熱交換性能(熱交換係數：0.45至0.47)。

如上述段落【0046】所記載，若設為併用隔熱材51、熱交換機21(或冷卻裝置)的熱交換裝置101、201，便可期待獲得進一步提升的熱交換性能。

[實施例3-4，比較例4] (熱交換器的調製)

作為捲繞管STE使用管長2.6m，實施例3使用對3.4mm(內徑)×4.9mm(外徑)之管的截面進行大致橢圓加工者，實施例4、比較例4使用3.4mm(內徑)×4.9mm(外徑)的管(截面為圓形，實質上為真圓)。

實施例3的捲繞管STE如圖9所示，係夾在四個角落開設有孔穴(未圖示)的金屬板MP(兩片之上部金屬板MPU和下部金屬板MPD)之間，一邊藉由螺栓B和螺帽N將金屬板MP加以緊固，一邊以成為60%之扁平率f的方式夾住捲繞管STE來進行加壓成形。

將夾持住捲繞管STE的金屬板MP直接放入加溫腔室(未圖示)，並以110℃加溫90分鐘，對構成捲繞管STE之管T的側部S彼此進行熱熔接而加以固定。

實施例3為熱交換器11(捲繞管(截面呈大致橢圓狀))，且溫度測定設定在加溫器(大致圓形環狀)與熱交換器的接觸部。

實施例4為熱交換器511(捲繞管(截面呈大致圓形))，且溫度測 定設定在「加溫器(大致圓形環狀)與熱交換器的接觸部」。

比較例4為熱交換器511「捲繞管(截面呈大致圓形)」，且溫度測定設定在加溫器(大致圓形環狀)的表面(與熱交換器的非接觸部)。

(加溫試驗)

進行如下之加溫試驗：將實施例3、實施例4、比較例4的熱交換器11、511如圖1所示，配置於加溫器21(在上部加溫器21U的下部D側，自側部S方向形成溝槽，在該溝槽中埋入作為溫度感測器TS的熱電偶。加溫部23使用平面狀的矽橡膠加熱器)，一邊使作為被處理液體之常溫的水(入口側溫度：24℃的水)和溫水(入口側溫度：34℃的水)，各以流速20、50、80mL/min流動，一邊以藉由矽橡膠加熱器控制在42℃的加溫器21進行加溫，並測量出入口(被處理液體流入口12、液體流出口13)之作為被處理液體之水的溫度。將結果顯示於表5和表6中。

(結果) (熱交換器11的溫度)

(i)作為被處理流體的水為常溫(入口側溫度：24℃的水)之情形時：可得知實施例3上升7.9至14.8℃，實施例4上升4.8至11.0℃，相較於比較例4的上升溫度1.1至3.5℃相比較，溫度變得比較高。

(ii)溫水(入口側溫度：34℃的水)之情形時：可得知實施例3上升4.5至7.0℃，實施例4上升2.8至5.9℃，相較於上述常溫(入口側溫度：24℃的水)之情形時之比較例的上升溫度1.1至3.5℃，溫度變得比較高。

藉此，可得知實施例3和實施例4，相較於比較例4，可將加溫僅集中於熱交換器11，而可提高加溫效率。

又，在實施例3之捲繞管(截面呈大致橢圓形)相較於實施例4之捲繞管(截面：大致圓形)，可進一步提高加溫效率。

藉此，可得知加溫後(出口側)的溫度，在要求相同目標值之情形時，實施例3和實施例4相較於比較例4，以較短之管的液體流路即可達成。

換言之，可得知實施例3和實施例4相較於比較例4，加溫效率比較好，且加溫後(出口側)的溫度，在要求相同目標值之情形時，實施例3和實施例4相較於比較例4，以較短之管的液體流路即可達成。

(產業上之可利用性)

本發明之醫療用的熱交換器，係使管捲繞，而於大致中心部(C)形成大致S字狀的回路(SLTE)，在該回路(SL)的外周形成大致螺旋狀的捲繞管(STE)，液體流入口(12)和液體流出口(13)係朝向大致相同或大致相反之側部(S)的一個方向而配置，上述回路(SLTE)、上述捲繞管(STE)、上述液體流入口(12)及上述液體流出口(13)係配置於實質上相同的平面上。此處，該捲繞管STE的截面形成為大致橢圓狀，將該大致橢圓的扁平率設為30至70%，對構成該捲繞管(STE)之各管T相鄰接的側部S，藉由進行熱熔接而加以固定。基於上述構成，本發明之熱交換器由於配置在體外回路的途中，藉此可效率佳地對取自循環於患者體內之血液等的被加熱液體進行加溫，使其於患者的體內循環，因此作為醫療用的熱交換器，在產業上之利用存在有很大的可能性。

1‧‧‧熱交換裝置

11‧‧‧熱交換器

12‧‧‧液體流入口

13‧‧‧液體流出口

21‧‧‧熱交換機

22D‧‧‧下部本體

22U‧‧‧上部本體

C‧‧‧中心部

DE‧‧‧末端部

PE‧‧‧基端部

S1‧‧‧第1側部

S2‧‧‧第2側部

SLTE‧‧‧回路

STE‧‧‧捲繞管

Claims (16)

1. 一種熱交換器(11、111)，係液體用的熱交換器(11、111)，其特徵在於，上述熱交換器係由具有液體的流入口和流出口的管所構成，在大致中心部(C)，藉由該管形成大致S字狀的回路(SLTE)，並在該回路(SLTE)的外周形成大致螺旋狀的捲繞管(STE)，上述液體流入口(12)和上述液體流出口(13)係以朝向與該熱交換器的側部(S)的一個方向大致相同的方向，配置於相鄰接或分開的位置，或者以朝向與側部(S)的一個方向和另一側部(S)的一個方向大致相反的方向，配置於分開的位置，上述回路(SLTE)、上述捲繞管(STE)、上述液體流入口(12)及上述液體流出口(13)，配置於實質上相同的平面上，上述捲繞管(STE)的截面形成為大致橢圓狀，該大致橢圓的扁平率在30至70%的範圍內，構成上述捲繞管(STE)的各管(T)相鄰接的側部(S)係藉由熱熔接而固定。
2. 一種熱交換器(211)，係液體用的熱交換器(211)，其特徵在於，上述熱交換器(211)係由具有液體的流入口和流出口的管所構成，在大致中心部(C)的外周上，藉由該管形成大致螺旋狀的捲繞管(STE)，上述液體流入口(12)和上述液體流出口(13)係以朝向與該熱交換器(211)的側部(S)的一個方向大致相同的方向，配置於相鄰接或分開的位置，或者以朝向與側部(S)的一個方向和另一側部(S)的一個方向大致相反的方向，配置於分開的位置， 上述捲繞管(STE)、上述液體流入口(12)以及上述液體流出口(13)係配置於實質上相同的平面上，上述捲繞管(STE)的截面形成為大致橢圓狀，該大致橢圓的扁平率在30至70%的範圍內，上述構成上述捲繞管(STE)的各管(T)相鄰接的側部(S)係藉由熱熔接而固定。
3. 一種熱交換器(311)，其特徵在於，於液體用之熱交換器(311)中，形成一對之複合管(TW)，該一對之複合管(TW)係由作為熱媒體之用於處理液體及用於被處理液體之複數個分別具有液體之流入口和流出口的管所構成，且由該被處理液體管(BLT)和該處理液體管(TLT)的側部(S)彼此接合而成，於大致中心部(C)的外周，形成將上述複合管(TW)捲繞成大致螺旋狀的捲繞管(STEW)，於上述複合管(TW)中，上述被處理液體流入口(32)和處理液體流出口(43)係以與朝向該熱交換器側部(S)的一個方向大致相同的方向相鄰接而配置，液體流出口(33)和處理液體流入口(42)係以朝向與側部(S)的一個方向大致相同的方向相鄰接而配置，液體流入口(32)及處理液體流出口(43)、和液體流出口(33)及處理液體流入口(42)，係沿著相同側部(S)的一個方向分開而配置，或沿著側部(S)的一個方向和另一側部(S)的一個方向分開而配置，上述捲繞管(STEW)、液體流入口(32)、處理液體流出口(43)、液體流出口(33)及處理液體流入口(42)，配置於實質上相同的平面上。
4. 一種熱交換裝置(1)，係進行液體之熱交換的熱交換裝置(1)，其特徵在於，其具有：具備熱交換部的熱交換機(21)；及請求項1 或2所記載之流體用的熱交換器(11、111、211)；該熱交換機(21)具有大致板狀之上部本體(22U)和下部本體(22D)，該上部本體(22U)和下部本體(22D)，在與上述熱交換器(11、111、211)之接觸面為相反側的面上，安裝包含熱源之大致平面狀的上述熱交換部(23)，在上述上部本體(22U)和下部本體(22D)之間，配置有上述熱交換器(11、111、211)。
5. 一種熱交換裝置(101)，係進行液體之熱交換的熱交換裝置(101)，其特徵在於，其具有：隔熱材(51)；及請求項3所記載之上述液體用熱交換器(311)；該隔熱材(51)具有大致板狀的上部本體(52U)和下部本體(52D)，在上述上部本體(52U)和下部本體(52D)之間，配置有上述熱交換器(311)。
6. 一種熱交換裝置(201)，係進行液體之熱交換的熱交換裝置(201)，其特徵在於，其具有：上述熱交換機(21)；及請求項3所記載之上述熱交換器(311)；該熱交換機(21)具有大致板狀的上部本體(22U)和下部本體(22D)，該上部本體(22U)和下部本體(22D)，在與上述熱交換器(311)之接觸面為相反側的面上，安裝有大致平面狀的熱交換部(23)，在上述上部本體(22U)和下部本體(22D)之間，配置有上述熱交換器(311)。
7. 一種熱交換方法，其進行被處理液體和處理液體的熱交換，其 特徵在於，其使用請求項3所記載之具有上述捲繞管(STEW)的上述熱交換器(311)，而包含有如下之步驟(1)至(3)：(1)將該被處理液體自上述液體流入口(32)導入上述液體管(BLT)內，而使上述被處理液體流向上述液體流出口(33)的步驟；(2)作為上述處理液體，使用經過溫度調整的溫水或冷卻水，將該處理液體自上述處理液體流入口(42)導入處理液體處理液體管(TLT)內，且使該處理液體流向上述處理液體流出口(43)方向的步驟；及(3)經由上述液體管(BLT)和上述處理液體管(TLT)的壁面，對上述被處理液體和上述處理液體進行熱交換的步驟；藉由上述處理液體對上述被處理液體進行加溫或冷卻，藉此進行上述被處理液體的熱交換。
8. 一種熱交換方法，其特徵在於，其使用請求項5或6所記載之熱交換裝置(101、201)，而包含請求項7所記載之步驟(1)至(3)，藉由處理液體，對被處理液體進行加溫或冷卻，藉此進行上述被處理液體的熱交換。
9. 一種熱交換裝置(1001、1101)，係進行液體之熱交換的熱交換裝置(1001、1101)，其特徵在於，其具有：使該液體流通的熱交換器(11、111、211、511)；及具備加溫部的加溫器(21、121)；該熱交換器(11、111、211、511)和該加溫器(21、121)，雙方均具有自上部(U)側所觀察的形態為大致圓形環狀或大致圓形，該熱交換器(11、111、211、511)的直徑係形成為與該加溫器(21、121)的直徑實質上相同，該加溫器(21、121)在與該熱交換器(11、111、211、511)接觸之相反側的面上，安裝有大致平面狀的上述加溫部(23、123)， 在上述加溫器(21、121)與該熱交換器(11、111、211、511)的接觸部(CP)之間，配置溫度感測器(TS)，並將溫度控制器(TC)連接於該溫度感測器(TS)，在上述接觸部(CP)的位置，對流通於上述熱交換器(11、111、211、511)中之液體的設定溫度進行控制。
10. 如請求項9之熱交換裝置(1001、1101)，其中，前述熱交換器(11、111、211、511)係由具有上述液體之流入口和流出口的管所構成，藉由該管，在大致中心部(C)的外周，形成大致螺旋狀的捲繞管(STE)，以朝向與上述熱交換器的大致相同或大致相反之側部(S)的一個方向，配置上述液體流入口(12)和上述液體流出口(13)，上述捲繞管(STE)、上述液體流入口(12)及上述液體流出口(13)，配置於實質上相同的平面上。
11. 如請求項9之熱交換裝置(1001、1101)，其中，上述加溫器(21、121)係以可自兩側夾持上述熱交換器(11、111、211、511)的方式，具有一對之上部加溫器(21U、121U)和下部加溫器(21D、121D)，在上述上部加溫器(21U、121U)和下部加溫器(21D、121D)之與上述熱交換器(11、111、211、511)接觸的面為相反側的面上，安裝有上部加溫部(23U、123U)和下部加溫部(23D、123D)。
12. 如請求項9至11中任一項之熱交換裝置(1001、1101)，其中，其具有固定上述熱交換器(11、111、211、511)與上述加溫器(21、121)的外殼(31)， 該外殼(31)具有一對之上部外殼(31U)及下部外殼(31D)，在將該熱交換器(11、111、211、511)和該加溫器(21、121)配置於上述外殼(31)時，係依上部外殼(31U)、上部加熱部(23U、123U)、上部加溫器(21U、121U)、熱交換器(11、111、211、511)、下部加熱部(23D、123D)、下部加溫器(22D、122D)、下部外殼(31D)的順序重疊而配置。
13. 一種熱交換器(11、111、211)，其使用於請求項10所記載之熱交換裝置(1001、1101)，其特徵在於，將熱交換裝置(1001、1101)之上述熱交換器(11、111、211)且為上述捲繞管(STE)的截面，形成為大致橢圓狀，該大致橢圓的扁平率，最大係形成為70%。
14. 一種熱交換器(511)，其使用於請求項10所記載之熱交換裝置(1001、1101)，其特徵在於，藉由上部加溫器(21U、121U)和下部加溫器(21D、121D)，對上述熱交換裝置(1001、1101)的上述熱交換器(511)且由截面形成為大致圓形之捲繞管(STE)所構成的該熱交換器(511)進行加壓，而將捲繞管(STE)的截面形成為大致橢圓狀，該大致橢圓的扁平率，最大係形成為70%。
15. 一種加溫器(21、121)，係安裝於具有大致圓形的熱交換器(11、111、211、511)而使用者，其特徵在於，該加溫器(21、121)，自上部(U)側所觀察的形態具有大致圓形環狀或大致圓形，且直徑形成為與自上部(U)側所觀察的形態具有大致圓形之熱交換器(11、111、211、511)的直徑實質上相同，在上述加溫器(21、121)與上述熱交換器(11、111、211、511)接觸 的面為相反側的面上，安裝大致平面狀的加溫部(23、123)，在與上述熱交換器(11、111、211、511)之接觸部(CP)的位置，配置有溫度感測器(TS)。
16. 如請求項15之加溫器(21、121)，其中，以可自兩側夾持上述熱交換器(11、111、211、511)之方式，具有一對之上部加溫器(21U、121U)和下部加溫器(21D、121D)，在與該上部加溫器(21U、121U)和下部加溫器(21D、121D)之與上述熱交換器(11、111、211、511)接觸的面為相反側的面上，安裝上部加溫部(23U、123U)和下部加溫部(23D、123D)，在與上述熱交換器(11、111、211、511)之接觸部(CP)的位置，配置有溫度感測器(TS)。