(57)【要約】【課題】渦巻状に流れる第一流体と第二流体との熱交換性能を改善することができる熱交換器を提供する。【解決手段】熱交換器は、容器内に設けられた渦巻状の仕切壁３間に渦巻通路７を構成し、この渦巻通路７に接する渦巻管４を上下複数段設けてこれら渦巻管４外側の渦巻通路７内を流れる第一流体と渦巻管４内を流れる第二流体とを熱交換させる。渦巻管４の渦巻の中心方向と平行となる方向の当該渦巻管４外側を第一流体が流れる渦巻通路７の流路幅ＰＡと、渦巻管４の渦巻の中心方向と直交する方向の当該渦巻管４外側を第一流体が流れる渦巻通路７の流路幅ＰＢとを同等とした。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器内に設けられた渦巻状の仕切壁部間に渦巻通路を構成し、該渦巻通路に接する渦巻管部を上下複数段設けて該渦巻管部外側の前記渦巻通路内を流れる第一流体と前記渦巻管部内を流れる第二流体とを熱交換させる熱交換器において、
前記渦巻管部の渦巻の中心方向と平行となる方向の当該渦巻管部外側を前記第一流体が流れる前記渦巻通路の流路幅ＰＡと、前記渦巻管部の渦巻の中心方向と直交する方向の当該渦巻管部外側を前記第一流体が流れる前記渦巻通路の流路幅ＰＢとを略同等としたことを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記流路幅ＰＢ／前記流路幅ＰＡを、０．７以上１．３以下としたことを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記流路幅ＰＡ＝前記流路幅ＰＢとしたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記仕切壁部を、前記渦巻管部間に向けて突出する断面波状としたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちの何れかに記載の熱交換器。
【請求項５】
前記流路幅ＰＡを、前記渦巻管部の渦巻の中心側の流路幅ＰＡ１と渦巻の外側の流路幅ＰＡ２とから構成し、流路幅ＰＡ２＜流路幅ＰＡ１としたことを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちの何れかに記載の熱交換器。
【請求項６】
容器内に設けられた渦巻状の仕切壁部間に渦巻通路を構成し、該渦巻通路に接する渦巻管部を上下複数段設けて該渦巻管部外側の前記渦巻通路内を流れる第一流体と前記渦巻管部内を流れる第二流体とを熱交換させる熱交換器において、
前記渦巻管部の外側を前記第一流体が流れる前記渦巻通路の流路幅が、前記渦巻管部の略全周において略同等となるようにしたことを特徴とする熱交換器。
【請求項７】
前記渦巻管部の軸方向に延在して当該渦巻管部に設けられた突条を備え、該突条を隣接する他の渦巻管部に当接させることにより、前記仕切壁部が構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のうちの何れかに記載の熱交換器。
【請求項８】
前記渦巻管部、又は、仕切壁部に設けられた突起を備え、該突起を隣接する他の前記渦巻管部、及び／又は、前記仕切壁部に当接させたことを特徴とする請求項１乃至請求項７のうちの何れかに記載の熱交換器。
【請求項９】
前記仕切壁部に形成された連続する溝を備え、
前記渦巻管部は、前記仕切壁部の溝に着脱可能に密着されていることを特徴とする請求項１乃至請求項８のうちの何れかに記載の熱交換器。
【請求項１０】
前記仕切壁部と前記渦巻管部は一体に押出成形されていることを特徴とする請求項１乃至請求項７のうちの何れかに記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、渦巻状に流れる第一流体と第二流体とを熱交換させる熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
温度の異なる第一流体と第二流体とを熱交換させるに当たり、円筒状の容器内に渦巻状の仕切板を設けて仕切板間に渦巻通路を構成し、この渦巻通路に渦巻管を複数段配置し、渦巻通路に第一流体を、渦巻管内に第二流体をそれぞれ流して熱交換させる渦巻型熱交換器が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この場合、第一流体と第二流体とは対向流となる。そして、係る構成によれば、熱交換効率が高くコンパクトな熱交換器とすることができる利点があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１６２１５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、渦巻管の外側の渦巻通路内を流れる第一流体が、渦巻管の外周の一部に集中し、偏って流れる可能性があり、渦巻管等の伝熱面積が十分に活用されずに、熱交換性能が低下する問題があった。
【０００６】
本発明は、係る従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、渦巻状に流れる第一流体と第二流体との熱交換性能を改善することができる熱交換器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、請求項１の発明の熱交換器は、容器内に設けられた渦巻状の仕切壁部間に渦巻通路を構成し、この渦巻通路に接する渦巻管部を上下複数段設けてこれら渦巻管部外側の渦巻通路内を流れる第一流体と渦巻管部内を流れる第二流体とを熱交換させるものであって、渦巻管部の渦巻の中心方向と平行となる方向の当該渦巻管部外側を第一流体が流れる渦巻通路の流路幅ＰＡと、渦巻管部の渦巻の中心方向と直交する方向の当該渦巻管部外側を第一流体が流れる渦巻通路の流路幅ＰＢとを略同等としたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２の発明の熱交換器は、上記発明において流路幅ＰＢ／流路幅ＰＡを、０．７以上１．３以下としたことを特徴とする。
【０００９】
請求項３の発明の熱交換器は、上記各発明において流路幅ＰＡ＝流路幅ＰＢとしたことを特徴とする。
【００１０】
請求項４の発明の熱交換器は、上記各発明において仕切壁部を、渦巻管部間に向けて突出する断面波状としたことを特徴とする。
【００１１】
請求項５の発明の熱交換器は、上記発明において流路幅ＰＡを、渦巻管部の渦巻の中心側の流路幅ＰＡ１と渦巻の外側の流路幅ＰＡ２とから構成し、流路幅ＰＡ２＜流路幅ＰＡ１としたことを特徴とする。
【００１２】
請求項６の発明の熱交換器は、容器内に設けられた渦巻状の仕切壁部間に渦巻通路を構成し、この渦巻通路に接する渦巻管部を上下複数段設けてこれら渦巻管部外側の渦巻通路内を流れる第一流体と渦巻管部内を流れる第二流体とを熱交換させるものであって、渦巻管部の外側を第一流体が流れる渦巻通路の流路幅が、渦巻管部の略全周において略同等となるようにしたことを特徴とする。
【００１３】
請求項７の発明の熱交換器は、上記各発明において渦巻管部の軸方向に延在して当該渦巻管部に設けられた突条を備え、この突条を隣接する他の渦巻管部に当接させることにより、仕切壁部が構成されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項８の発明の熱交換器は、上記各発明において渦巻管部、又は、仕切壁部に設けられた突起を備え、この突起を隣接する他の渦巻管部、及び／又は、仕切壁部に当接させたことを特徴とする。
【００１５】
請求項９の発明の熱交換器は、上記各発明において仕切壁部に形成された連続する溝を備え、渦巻管部は、仕切壁部の溝に着脱可能に密着されていることを特徴とする。
【００１６】
請求項１０の発明の熱交換器は、請求項１乃至請求項７の発明において仕切壁部と渦巻管部は一体に押出成形されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１の発明によれば、容器内に設けられた渦巻状の仕切壁部間に渦巻通路を構成し、この渦巻通路に接する渦巻管部を上下複数段設けてこれら渦巻管部外側の渦巻通路内を流れる第一流体と渦巻管部内を流れる第二流体とを熱交換させる熱交換器において、渦巻管部の渦巻の中心方向と平行となる方向の当該渦巻管部外側を第一流体が流れる渦巻通路の流路幅ＰＡと、渦巻管部の渦巻の中心方向と直交する方向の当該渦巻管部外側を第一流体が流れる渦巻通路の流路幅ＰＢとを略同等としたので、第一流体が渦巻管部の外側全周に満遍なく流れるようになる。
【００１８】
これにより、渦巻管部の伝熱面積を十分に活用し、第一流体と第二流体との熱交換性能の大幅な改善を図ることが可能となる。特に、請求項２の発明の如く流路幅ＰＢ／流路幅ＰＡを、０．７以上１．３以下とし、好ましくは請求項３の発明の如く流路幅ＰＡ＝流路幅ＰＢとすることで、デッドスペースを増やすことなく渦巻管部の外側における第一流体の流れを効果的に均一化し、熱交換性能の向上を図ることが可能となる。
【００１９】
この場合、請求項４の発明の如く仕切壁部を、渦巻管部間に向けて突出する断面波状とすることで、渦巻管部の外側を第一流体が流れる渦巻通路の流路幅を、渦巻管部の全周において効果的に同等とすることができるようになる。
【００２０】
ここで、流路幅ＰＡが、渦巻管部の渦巻の中心側の流路幅ＰＡ１と渦巻の外側の流路幅ＰＡ２とから成る場合、即ち、渦巻管部の渦巻の中心側と外側に連続した渦巻通路がある場合に、請求項５の発明の如く流路幅ＰＡ２＜流路幅ＰＡ１の関係とすることで、遠心力により多く流れようとする渦巻管部の外側の第一流体と、渦巻の中心側の第一流体の流れを均一化することができるようになる。
【００２１】
請求項６の発明によれば、容器内に設けられた渦巻状の仕切壁部間に渦巻通路を構成し、この渦巻通路に接する渦巻管部を上下複数段設けてこれら渦巻管部外側の渦巻通路内を流れる第一流体と渦巻管部内を流れる第二流体とを熱交換させる熱交換器において、渦巻管部の外側を第一流体が流れる渦巻通路の流路幅を、渦巻管部の略全周において略同等となるようにしたので、第一流体が渦巻管部の略外側全周において、より一層満遍なく流れるようになる。
【００２２】
これにより、渦巻管部の伝熱面積を十分に活用し、第一流体と第二流体との熱交換性能の大幅な改善を図ることが可能となる。
【００２３】
また、請求項７の発明によれば、上記各発明に加えて渦巻管部の軸方向に延在して当該渦巻管部に設けられた突条を備え、この突条を隣接する他の渦巻管部に当接させることにより、仕切壁部を構成するようにしたので、格別な仕切壁を設ける必要が無くなると共に、渦巻管部の位置決めも成されるので、著しい部品点数の削減を図ることが可能となる。
【００２４】
更に、請求項８の発明の如く渦巻管部、又は、仕切壁部に突起を設け、この突起を隣接する他の渦巻管部や仕切壁部に当接させれば、渦巻管部の位置決めをより一層強固且つ容易に行うことが可能となる。
【００２５】
また、請求項９の発明の如く仕切壁部に連続する溝を設け、渦巻管部を、仕切壁部の溝に着脱可能に密着することにより、仕切壁部と渦巻管部とを分解して洗浄し、塵埃やスケールによる詰まりを容易に解消することができるようになる。
【００２６】
また、請求項１０の発明の如く仕切壁部と渦巻管部を一体に押出成形することにより、部品点数の更なる削減と組立作業性の著しい改善を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明を適用した一実施例の熱交換器の分解斜視図である。
【図２】図１の熱交換器内部の平面図である。
【図３】図１の熱交換器の第一流体及び第二流体の流れを説明する図である。
【図４】図１の熱交換器の要部拡大断面図である。
【図５】図４中の流路幅ＰＢ／流路幅ＰＡと熱交換量との関係を示す図である。
【図６】本発明の他の実施例の熱交換器の要部拡大断面図である。
【図７】図６に対応する位置の図１の熱交換器の要部拡大断面図である。
【図８】本発明の更に他の実施例の熱交換器の要部拡大断面図である。
【図９】本発明の更に他の実施例の熱交換器の要部拡大断面図である。
【図１０】図９の要部拡大図である。
【図１１】本発明の更に他の実施例の熱交換器の渦巻管の斜視図である。
【図１２】図１１の渦巻管の正面図である。
【図１３】図１１の渦巻管で仕切壁を構成した状態の熱交換器の要部拡大断面図である。
【図１４】本発明の更に他の実施例の熱交換器の渦巻管の斜視図である。
【図１５】図１４の渦巻管の正面図である。
【図１６】図１４の渦巻管で仕切壁を構成した状態の熱交換器の要部拡大断面図である。
【図１７】本発明の更に他の実施例の熱交換器の渦巻管の斜視図である。
【図１８】図１７の渦巻管の正面図である。
【図１９】本発明の更に他の実施例の熱交換器の渦巻管の斜視図である。
【図２０】図１９の渦巻管の正面図である。
【図２１】図１９の渦巻管で構成した熱交換器の要部拡大断面図である。
【図２２】本発明の更に他の実施例の熱交換器の渦巻管の斜視図である。
【図２３】図２２の渦巻管の正面図である。
【図２４】図２２の渦巻管で構成した熱交換器の要部拡大断面図である。
【図２５】本発明の更に他の実施例の熱交換器の要部拡大断面図である。
【図２６】本発明の更に他の実施例の熱交換器の要部拡大断面図である。
【図２７】図２６の熱交換器の要部斜視図である。
【図２８】熱交換器の製造方法の他の実施例を説明する仕切壁の平面図である。
【図２９】図２８の方法を説明する渦巻管の平面図である。
【図３０】図２８の方法を説明する仕切壁と渦巻管の配置図である。
【図３１】図２８の方法で組み立てられた熱交換器の平面図である。
【図３２】熱交換器の製造方法の更に他の実施例を説明する仕切壁の平面図である。
【図３３】図３２の方法を説明する渦巻管の平面図である。
【図３４】図３２の方法を説明する仕切壁と渦巻管の配置図である。
【図３５】図３２の方法で組み立てられた熱交換器の平面図である。
【図３６】図３５の熱交換器のＡ−Ａ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき詳細に説明する。
【実施例１】
【００２９】
図１において、１は実施例である渦巻型の熱交換器であり、図中において上下が開口した円筒状の容器２と、渦巻状の仕切壁部としての仕切壁３と、渦巻管部としての渦巻管４と、蓋６、６とから構成されている。これら容器２、仕切壁３、渦巻管４及び蓋６は何れもアルミニウム等の金属製であり、渦巻管４は仕切壁３の内側に複数段配置され、溶接により密着されている。そして、この渦巻管４が複数段密着された仕切壁３が容器２内に配置され、容器２の上下の開口を蓋６、６にて閉塞することにより構成されている。
【００３０】
この場合、仕切壁３の上下端は蓋６、６の内面に密着してそれらの間が封止される。これにより、渦巻状の仕切壁３間には、渦巻の中心から回転しながら外側に向かう一連の渦巻通路７が構成される。渦巻管４はこの渦巻通路７内に位置して当該渦巻通路７内の空間と接するように配置される。これにより、渦巻管４は渦巻通路７内を流れる流体（後述する第一流体）と接することになる。また、複数段の渦巻管４は相互に間隔を存して配置されており、図２に示すように各渦巻管４の外側の端部はヘッダ８で連通され、渦巻の中心側の端部もヘッダ９で連通されている。
【００３１】
そして、熱交換器１が例えばランキンサイクルにおける冷媒の凝縮器として使用される場合、渦巻通路７には渦巻の中心から、第一流体としての例えば冷水が熱交換器１内に流入する。そして、渦巻通路７を図３中太矢印で示すように渦巻の中心から外側に向けて回転しながら流れ、容器２の側面から熱交換器１外に流出する。また、ヘッダ８からは第二流体としての例えば高温の冷媒が流入し、各渦巻管４内を図３中細矢印で示すように外側から渦巻の中心に向けて回転しながら流れ、ヘッダ９から熱交換器１外に流出する。
【００３２】
このとき、冷水（第一流体）の流れは図３中反時計回りとなり、冷媒（第二流体）の流れは逆に時計回りとなるので、冷水と冷媒の流れは相互に対向流となる。そのため、渦巻管４内を流れる冷媒と、その外側の渦巻通路７内を流れる水との温度差が入口側のヘッダ８から出口側のヘッダ９に渡る全範囲に渡って大きくなり、熱交換性能が向上する。特に、渦巻管４内を冷媒（第二流体）が流れるため、高圧冷媒が流れても高耐圧設計が容易となる。
【００３３】
次に、図４を参照しながら仕切壁３と渦巻通路７及び渦巻管４の構造について説明する。仕切壁３は、平板に複数条の湾曲して凹陥する溝１１を平行に形成して断面波状とし、当該平板を渦巻状に加工して構成されている。そして、各渦巻管４はこの仕切壁３の各溝１１の内側にそれぞれ対応して配置され、溝１１の湾曲面を利用して密着された後、ろう付けすることで仕切壁３と複数段の渦巻管４が一体化される。その後、各渦巻管４の外側の端部にヘッダ８が溶接され、出口側の端部にヘッダ９が溶接されるものである。
【００３４】
実施例の熱交換器１では、仕切壁３及び渦巻管４の渦巻の中心方向が水平方向であり、それに直交する上下の方向が垂直方向とされる。また、上下の渦巻管４、４間には所定の間隔（流路幅ＰＢ）が構成されており、渦巻管４とその内方（渦巻の中心方向）の仕切壁３（溝１１の外側に張り出した外面）との間にも間隔（流路幅ＰＡ）が構成されている（図４）。即ち、流路幅ＰＡは、渦巻管４の渦巻の中心方向と平行となる方向（水平方向）の当該渦巻管４外側を冷水（第一流体）が流れる渦巻通路７の幅であり、流路幅ＰＢは、渦巻管４の渦巻の中心方向と直交する方向の当該渦巻管４外側を冷水（第一流体）が流れる渦巻通路４の幅となる。
【００３５】
そして、実施例の熱交換器１では、流路幅ＰＡ＝流路幅ＰＢに設定している。ここで、図５は流路幅ＰＡに対する流路幅ＰＢの比率（流路幅ＰＢ／流路幅ＰＡ）を変化させた場合の冷媒（第二流体）と冷水（第一流体）との熱交換量の変化を示している。この図から明らかな如く、比率＝１（流路幅ＰＢ＝流路幅ＰＡ）を頂点として、その前後で熱交換量は低下している。
【００３６】
その理由は、流路幅ＰＡに対して流路幅ＰＢが小さくなると、渦巻管４とその内方の仕切壁３との間の渦巻通路７内を冷水（第一流体）が流れ易くなり、上下の渦巻管４の間の渦巻通路７内は流れ難くなって、渦巻管４の伝熱面積を有効に活用できなくなるからである。また、これは流路幅ＰＢが流路幅ＰＡに対して大きくなる場合も同様であり、その場合は、渦巻管４とその内方の仕切壁３との間の渦巻通路７内を冷水（第一流体）が流れ難くなり、上下の渦巻管４の間の渦巻通路７内を流れ易くなって、渦巻管４の伝熱面積を有効に活用できなくなるからである。
【００３７】
実施例のように流路幅ＰＡを流路幅ＰＢを同一とすることで、渦巻管４の渦巻の中心方向（内方）の渦巻通路７の流路幅ＰＡと、それと直交する方向（上下）の渦巻通路７の流路幅ＰＢが同一となり、渦巻管４の外側に密着している仕切壁３とその外方（渦巻の中心方向と反対方向）の渦巻管４との間の流路幅ＰＡも同一となる。これにより、渦巻管４の全周の外側を冷水（第一流体）が満遍なく流れるようになるので、渦巻管４の伝熱面積を最大限利用した冷媒（第二流体）と冷水（第一流体）との熱交換が行われるようになる。
【００３８】
尚、実施例では流路幅ＰＡ＝流路幅ＰＢとしたが、図５から明らかな如く、流路幅ＰＢ／流路幅ＰＡの比率が、０．７以上１．３以下の範囲であれば、デッドスペースを増やすことなく比較的高い熱交換量を確保できる。その理由は以下の如くである。即ち、熱交換量のピークは１であるので、０．９８以上が高い熱交換量であるものと規定すると、流路幅ＰＢ／流路幅ＰＡの比率が０．７未満の場合には、第一流体（冷水）の流路が十分ではないため、熱交換量が十分ではなく、０．９８未満となる。そのため、流路幅ＰＢ／流路幅ＰＡの比率の下限はこの０．７となる。一方、流路幅ＰＢ／流路幅ＰＡの比率が２．３程になるまで熱交換量は０．９８以上を維持しているが、比率が１．３以上となると、流路幅ＰＢが拡大して渦巻流路７にデッドスペースが生じ、熱交換器１の寸法が無用に拡大して能力とスペースの面で非効率となる。そこで、流路幅ＰＢ／流路幅ＰＡの比率の上限はこの１．３となる。
【００３９】
このように、渦巻管４の渦巻の中心方向と平行となる方向の当該渦巻管４外側を冷水（第一流体）が流れる渦巻通路７の流路幅ＰＡと、渦巻管４の渦巻の中心方向と直交する方向の当該渦巻管４外側を冷水（第一流体）が流れる渦巻通路７の流路幅ＰＢとを略同等とすることで、渦巻管４の外側を冷水（第一流体）が流れる渦巻通路７の流路幅を、渦巻管４の略全周において略同等とすることができるようになる。即ち、渦巻管４周囲の渦巻通路７の流路幅は渦巻管４の軸を中心として、渦巻管４と同心円を描くようになり、冷水（第一流体）が渦巻管４の外側全周に満遍なく流れるようになるので、渦巻管４の伝熱面積を十分に活用し、冷水（第一流体）と冷媒（第二流体）との熱交換性能の大幅な改善を図ることができる。
【００４０】
特に、流路幅ＰＡに対する流路幅ＰＢの比（流路幅ＰＢ／流路幅ＰＡ）を、前述の如く０．７以上１．３以下とし、好ましくは実施例のように流路幅ＰＡ＝流路幅ＰＢとすることで、渦巻管４の外側における冷水（第一流体）の流れを効果的に均一化し、第一流体（冷水）と第二流体（冷媒）との熱交換量を一定値以上（０．９８以上）として熱交換性能の向上を図ることが可能となる。
【実施例２】
【００４１】
次に、図６は他の形状の仕切壁３を用いた実施例の熱交換器１を示している。この実施例では仕切壁３を断面波状としている。図４の実施例の場合、図７にＸで示す隣接する渦巻管４、４から最も遠くなる位置の部分、即ち、上下の渦巻管４、４間の渦巻の中心方向の部分Ｘでは、内方の仕切壁３と渦巻管４との間隔が広くなってしまうため、この部分Ｘだけが流路幅がどうしても広くなり、より多くの冷水（第一流体）が流れようとする。
【００４２】
そこで、この実施例では上下の渦巻管４、４の中間の位置（高さ）の内方（渦巻の中心方向）の仕切壁３を、外側の渦巻管４、４間に向けて突出させ、突出部１２を形成し、仕切壁３をこの突出部１２を有した断面波状と成している。これにより、部分Ｘの流路幅も流路幅ＰＡ＝ＰＢとし、或いは、それらに近づけることができるようになり、渦巻管４の全周において、第一流体が流れる渦巻通路７の流路幅をより一層均一化し、満遍なく渦巻管４の全周に冷水（第一流体）を流して熱交換性能の改善を図ることができるようになる。
【実施例３】
【００４３】
次に、図８は本発明のもう一つの他の実施例の熱交換器１を示している。この実施例では内外の仕切壁３と仕切壁３の間の渦巻通路７内に、仕切壁３と接すること無く渦巻管４を配置している。この場合、渦巻管４は例えば図２６、図２７に示す保持具１８と同様の構造の図示しない保持具を用いて仕切壁３から離間して保持される。このような構成とすることで、渦巻管４の全周に接して冷水（第一流体）が流れることになるので、渦巻管４内を流れる冷媒（第二流体）は渦巻管４の全周を利用して渦巻通路７内を流れる冷水（第一流体）と熱交換することができるようになる。
【００４４】
しかしながら、冷水（第一流体）は熱交換器１の中心から外側に向かって渦巻通路７内を流れるため、渦巻の中心方向とは逆方向にかかる遠心力で渦巻通路７を構成する外側の仕切壁３寄りに多く流れようとする。そのため、内外の仕切壁３、３間の渦巻通路７の中央に渦巻管４を配置すると、当該渦巻管４の内側よりも外側の仕切壁３との間の流路に多く冷水（第一流体）が流れ、渦巻管４の伝熱面積の有効活用が阻害されてしまう。
【００４５】
そこで、この実施例では渦巻管４の渦巻の中心側の流路幅をＰＡ１、渦巻の外側の流路幅をＰＡ２とし（ＰＡ１＋ＰＡ２＝ＰＡ＝ＰＢ）、更に流路幅ＰＡ１と流路幅ＰＡ２の関係を、流路幅ＰＡ２＜流路幅ＰＡ１としている。これにより、遠心力により多く流れようとする渦巻管４の外側の冷水（第一流体）と、渦巻の中心側の冷水（第一流体）の流れを均一化することができるようになり、熱交換性能の改善が図られる。
【実施例４】
【００４６】
次に、図９、図１０は本発明のもう一つの他の実施例を示している。この実施例は、上述した各実施例における仕切壁３及び渦巻管４に相当する仕切壁部１３及び渦巻管部１４を、アルミニウム等の金属の押出成形により、押出材１５に一体に構成した例である。実施例の押出材１５には、内部に断面円形の流路を有する渦巻管部１４が上下複数段形成されており、各渦巻管部１４が仕切壁部１３により相互に接続された構成とされている。
【００４７】
そして、係る平板状の押出材１５を渦巻状に巻回することにより、内外の仕切壁部１３及び渦巻管部１４の間に渦巻通路７を構成する。そしてこの場合も、渦巻管部１４の渦巻の中心方向と平行となる方向の渦巻管部１４外側の渦巻通路７の流路幅ＰＡは、渦巻管部１４の渦巻の中心方向と直交する方向の渦巻管部１４外側の渦巻通路７の流路幅ＰＢ（実質的に上下の渦巻管部１４、１４を接続する仕切壁部１３の高さ寸法）と略同等（実施例では同一）とされている（図１０）。
【００４８】
このように、仕切壁部１３と渦巻管部１４を一体に押出成形することにより、前述の実施例のように仕切壁を成形して渦巻状に巻回し、複数の渦巻管を渦巻状に巻回し、それらを仕切壁の所定位置に密着させるという作業が、押出成形と巻回という単純な作業に集約されるので、部品点数の削減と組立作業性の著しい改善を図ることが可能となる。
【実施例５】
【００４９】
次に、図１１乃至図１８は本発明のもう一つの他の実施例を示している。この実施例では、渦巻管４の上端に突条１６が一体に形成されている（図１１、図１２）。突条１６は渦巻管４の軸方向に延在して壁状に起立形成されており、渦巻管４を上下に複数段重ねたときに、突条１６の上端は上方の他の渦巻管４の下端に当接し、密着されている（図１３）。これによって内外の突条１６及び渦巻管４の間に渦巻通路７が形成されるので、この場合は渦巻管４とその突条１６により仕切壁部が構成されることになる。
【００５０】
また、図１４乃至図１６は係る突条１６を上端のみならず、渦巻の中心方向（内側）の側面にも突出形成した例を示している。この場合も上端の突条１６は上方の他の渦巻管４の下端に当接するが、側面の突条１６は内方の渦巻管４の外側の側面に当接し、渦巻通路７を上下に仕切ることになるので、渦巻通路７の上下方向における流れも均一化される。
【００５１】
この場合も渦巻の中心方向で並ぶ渦巻管４、４相互の間隔である流路幅ＰＡが、上下の渦巻管４、４相互の間隔である流路幅ＰＢ（実質的に突条１６の高さ寸法）と略同等（実施例では同一）とされる。
【００５２】
このように、この実施例では渦巻管４の軸方向に延在する突条１６を当該渦巻管４に設け、突条１６を上下や渦巻の中心方向で隣接する他の渦巻管４に当接させることにより、仕切壁３を構成するようにしたので、格別な仕切壁を設ける必要が無くなると共に、渦巻管４の位置決めも成されるので、著しい部品点数の削減を図ることが可能となる。
【００５３】
尚、側面の突条１６は図１７、図１８のような突起１７でもよい。係る突起１７によっても渦巻管４の位置決め効果を奏する。
【実施例６】
【００５４】
そして、図１９乃至図２４は係る突起１７のみを渦巻管４に形成する例を示している。この場合は、仕切壁３が必要となる。そして、渦巻管４の上端に突起１７が突出形成され、上下に複数段重ねたときに突起１７が上方の他の渦巻管４の下端に当接する。尚、渦巻４は渦巻条の仕切壁３の渦巻の中心方向の面に密着（ろう付け）されている。
【００５５】
図１９乃至図２１では渦巻管４の上端にのみ突起１７を形成したが、図２２乃至図２４のように渦巻の中心方向の側面にも形成してもよい。側面の突起１７は内方の仕切壁３の外側面に当接する。
【００５６】
この場合も渦巻の中心方向で並ぶ渦巻管４、４相互の間隔である流路幅ＰＡ（図２４の場合には実質的に突起１７の寸法）が、上下の渦巻管４、４相互の間隔である流路幅ＰＢ（実質的に突起１７の高さ寸法）と略同等（実施例では同一）とされる。
【００５７】
このように渦巻管４に突起１７を設け、この突起１７を隣接する他の渦巻管４や仕切壁３に当接させれば、渦巻管４の位置決めをより一層強固且つ容易に行うことが可能となる。
【実施例７】
【００５８】
この突起１７は渦巻管４のみならず、仕切壁３側に設けても良い。図２５は係る突起１７を仕切壁３に形成する例を示している。この場合は、図４と同様の波形状の仕切壁３の溝１１の外面側に、外方（渦巻の中心方向とは反対側）に突出した突起１７が形成されており、この突起１７は外方の渦巻管４の内側（渦巻の中心方向の側面）の側面に当接する。
【００５９】
この場合も渦巻の中心方向で並ぶ渦巻管４と仕切壁３の間隔である流路幅ＰＡ（図２５の場合には実質的に突起１７の寸法）が、上下の渦巻管４、４相互の間隔である流路幅ＰＢと略同等（実施例では同一）とされる。
【００６０】
このように仕切壁３に突起１７を設け、この突起１７を外方で隣接する他の渦巻管４に当接させれば、渦巻管４の位置決めをより一層強固且つ容易に行うことが可能となる。
【実施例８】
【００６１】
次に、図２６、図２７は渦巻管４の取付構造の他の例を示している。前述した図８の場合の如く内外の仕切壁３と仕切壁３の間の渦巻通路７内に、仕切壁３と接すること無く渦巻管４を配置する場合、仕切壁３の内面（渦巻の中心方向の面）に保持具１８を取り付ける。この保持具１８は仕切壁３の上下に延在し、且つ、当該仕切壁３から突出するかたちで複数箇所設けられており、渦巻管４を配置する間隔で半円形（湾曲）の保持溝１９（溝の底は仕切壁３から離間する）が複数形成されている。
【００６２】
そして、この保持溝１９に渦巻管４を密着して取り付け、保持させる。これによって渦巻管４は内外の仕切壁３と仕切壁３の間の渦巻通路７内に、仕切壁３と接すること無く配置されることになる。
【００６３】
このとき、渦巻管４は保持溝１９に溶接して固定してもよいが、嵌合により着脱可能に取り付けてもよい。仕切壁３に設けた保持具１８の保持溝１９に渦巻管４を着脱可能に取り付けることにより、例えば第一流体中の塵埃やスケールが渦巻管４や仕切壁３に付着した場合に、仕切壁３と渦巻管４とを容易に分解して洗浄することができるようになる。
【実施例９】
【００６４】
次に、図２８乃至図３１は渦巻型の熱交換器１の製造方法の一例を示している。尚、この実施例では渦巻管４は仕切壁３の内面（渦巻の中心方向の側の面）に取り付けられる。図２８はこの場合の仕切壁３であり、上に渦巻状の平面形状が示され、下に側断面形状が示されている。実施例の仕切壁３は外面と内面（渦巻の中心方向の側の面）に連続した溝２１、２２が交互に形成された断面波状とされている。
【００６５】
図２９は渦巻管４の平面形状を示している。この場合、仕切壁３の溝２１部分の幅寸法Ｗは、渦巻管４の渦巻の間隔Ｒより小さく設定する。そして、仕切壁３を図２８とは１８０°回転させ、その状態の仕切壁３に渦巻管４を同心状（渦巻の中心を同一とする）に噛み合わせる（図３０）。このとき、渦巻管４は仕切壁３の溝２１に対応して配置する。
【００６６】
このように仕切壁３と渦巻管４とを配置した状態で、仕切壁３を渦巻の中心を軸として図３０中時計回り（仕切壁３の内端を更に巻く方向）に回転させると、仕切壁３が渦巻管４に対して総体的に外側に移動するかたちとなるので、渦巻管４は仕切壁３の外面の溝２１内に進入して密着される（図３１）。この図３１も上に平面が、下に側断面が示されている。
【００６７】
尚、渦巻管４を回転させる場合には、図３０の反時計回りに回転させればよい。また、この場合も渦巻の中心方向で並ぶ渦巻管４と仕切壁３の間隔である流路幅ＰＡと、上下の渦巻管４、４相互の間隔（図３１の場合には溝２１の間隔）である流路幅ＰＢとは略同等（実施例では同一）とされる。
【００６８】
このように仕切壁３に連続した溝２１を形成し、この溝２１部分の仕切壁３の幅寸法Ｗを渦巻管４の渦巻の間隔Ｒより小さくし、仕切壁３の溝２１に対応させて渦巻管４を配置し、仕切壁３や渦巻管４を、渦巻の中心を軸として回転させることで、溝２１に渦巻管４を密着させるようにすれば、仕切壁３や渦巻管４を回転させるだけの極めて簡単な操作で、渦巻状の仕切壁３に渦巻管４を組み付け、熱交換器１を容易に組み立てることが可能となる。
【実施例１０】
【００６９】
次に、図３２乃至図３６は渦巻型の熱交換器１の製造方法の他の例を示している。尚、この実施例では渦巻管４は仕切壁３の外面（渦巻の中心方向とは反対方向の側の面）に形成されたフック２３の溝２４に取り付けられる。この場合、フック２３は仕切壁３に複数箇所突出形成されており、その先端にＣ形状の溝２４が形成されている（図３２）
【００７０】
図３３は渦巻管４の平面形状を示している。この場合も、仕切壁３のフック２３（溝２４）部分の幅寸法Ｗは、渦巻管４の渦巻の間隔Ｒより小さく設定する。そして、仕切壁３に渦巻管４を同心状（渦巻の中心を同一とする）に噛み合わせる（図３４）。このとき、渦巻管４は仕切壁３のフック２３の溝２４に対応して配置する。
【００７１】
このように仕切壁３と渦巻管４とを配置した状態で、仕切壁３を渦巻の中心を軸として図３４中時計回り（仕切壁３の内端を更に巻く方向）に回転させると、仕切壁３が渦巻管４に対して総体的に外側に移動するかたちとなるので、渦巻管４は仕切壁３の外面のフック２３の溝２４内に着脱可能に嵌合して密着される（図３５、図３６）。
【００７２】
尚、渦巻管４を回転させる場合には、図３４の反時計回りに回転させればよい。また、この場合の流路幅ＰＡ１、ＰＡ２（ＰＡ）とＰＢの関係も図８のときと同様とする。このように仕切壁３のフック２３に溝２４を形成し、このフック２３（溝２４）部分の仕切壁３の幅寸法Ｗを渦巻管４の渦巻の間隔Ｒより小さくし、仕切壁３のフック２３の溝２４に対応させて渦巻管４を配置し、仕切壁３や渦巻管４を、渦巻の中心を軸として回転させることで、溝２４に渦巻管４を密着させるようにすれば、仕切壁３や渦巻管４を回転させるだけの極めて簡単な操作で、渦巻状の仕切壁３に渦巻管４を組み付け、熱交換器１を容易に組み立てることが可能となる。
【００７３】
特に、この実施例では渦巻管４が仕切壁３のフック２３の溝２４に着脱可能に嵌合するので、仕切壁３と渦巻管４とを容易に分解することができる熱交換器１を製造することができるようになり、熱交換器１に付着した塵埃やスケールを容易に洗浄することが可能となる。
【００７４】
尚、実施例ではランキンサイクルで冷水と冷媒との熱交換を実現する熱交換器を例に説明したが、それに限らず、あらゆる用途の渦巻型の熱交換器に本発明は有効である。また、実施例では第一流体を冷水、第二流体を冷媒としたが、それに限らず、温度差のある種々の流体相互の熱交換に本発明の熱交換器は利用可能である。
【符号の説明】
【００７５】
１  熱交換器
２  容器
３  仕切壁（仕切壁部）
４  渦巻管（渦巻管部）
６  蓋
７  渦巻通路
８、９  ヘッダ
１１、２１、２４  溝
１２  突出部
１３  仕切壁部
１４  渦巻管部
１５  押出材
１６  突条
１７  突起
１８  保持具
１９  保持溝
２３  フック
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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