▶ ワットロー・エレクトリック・マニュファクチャリング・カンパニーの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-05-09
(45)【発行日】2023-05-17
(54)【発明の名称】連続的な螺旋バッフル熱交換器
(51)【国際特許分類】
H05B 3/50 20060101AFI20230510BHJP
H05B 3/10 20060101ALI20230510BHJP
H05B 3/40 20060101ALI20230510BHJP
【ＦＩ】
H05B3/50
H05B3/10 A
H05B3/40 A
【請求項の数】
15
(21)【出願番号】P 2020511798
(86)(22)【出願日】2018-08-28
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2020-11-05
(86)【国際出願番号】 US2018048264
(87)【国際公開番号】W WO2019046246
(87)【国際公開日】2019-03-07
【審査請求日】2021-07-14
(31)【優先権主張番号】62/550,969
(32)【優先日】2017-08-28
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】501162454
【氏名又は名称】ワットロー・エレクトリック・マニュファクチャリング・カンパニー
(74)【代理人】
【識別番号】110001737
【氏名又は名称】弁理士法人スズエ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ダイナウアー、イーサン
(72)【発明者】
【氏名】タタバーシー、サティヤー
(72)【発明者】
【氏名】ザン、サンホン
(72)【発明者】
【氏名】ベーマー、スコット
【審査官】根本 徳子
(56)【参考文献】
【文献】中国実用新案第２０３９３３９９３（ＣＮ，Ｕ）
【文献】特開２００５－０４２９５７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－０８２８８１（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開平０３－０５６０６６（ＪＰ，Ｕ）
【文献】実開昭５２－０６３２５６（ＪＰ，Ｕ）
【文献】実開昭６２－１１８９７３（ＪＰ，Ｕ）
【文献】特表２０１１－５２３０１４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭５８－０８３１９３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭５０－０６３３０１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭５５－００３５０２（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１７／０１１５０７２（ＵＳ，Ａ１）
【文献】実開昭５１－１１７２７１（ＪＰ，Ｕ）
【文献】独国特許出願公開第１０２０１１０１５２１５（ＤＥ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０５Ｂ ３／０２－３／１８、３／４０－３／８２
Ｆ２８Ｆ ９／００－９／２６
Ｆ２８Ｄ １／００－１３／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
入口と出口を有する本体の円筒形空洞で受けられるように構成されたヒータアセンブリであって、長手方向軸の周りに幾何学的螺旋を定義する連続的な穿孔された螺旋バッフルであって、前記穿孔された螺旋バッフルが、前記穿孔された螺旋バッフルを通り長手方向軸に平行に延びる複数の穿孔の所定のパターンを定義することと、
前記複数の穿孔を貫通して延びる複数の電気抵抗発熱体であって、前記複数の電気抵抗発熱体は、第１電気抵抗発熱体と第２電気抵抗発熱体を含み、前記第１電気抵抗発熱体は、前記第２電気抵抗発熱体とは異なる長さを有する
ヒータアセンブリ。
【請求項2】
前記連続的な穿孔された螺旋バッフルは、前記ヒータアセンブリの前記長手方向軸の周りに配置された前記幾何学的螺旋を定義するために協働する連続的な一連の複数の穿孔された螺旋部材を含み、各穿孔された螺旋部材は、対向するエッジと前記複数の穿孔の所定のパターンを定義し、前記複数の穿孔は前記長手方向軸に平行な各穿孔された螺旋部材を通って延びる請求項１のヒータアセンブリ。
【請求項3】
各発熱体は、第１セグメント、第２セグメント、及び前記第１及び第２セグメントを接続する屈曲部を含み、前記第１セグメントは、前記複数の穿孔の第１セットを貫通して延び、第２セグメントは、前記複数の穿孔の第２セットを貫通して延び、前記複数の穿孔の第２セットは、前記複数の穿孔の前記第１セットと平行で、前記第１セットからオフセットされた請求項１によるヒータアセンブリ。
【請求項4】
複数の発熱体は、同心のパターンに配置される請求項１によるヒータアセンブリ。
【請求項5】
中央支持部材をさらに備え、前記螺旋バッフルのそれぞれは、中央開口を画定し、前記中央支持部材は前記中央開口を通って延びる請求項１によるヒータアセンブリ。
【請求項6】
前記中央支持部材の内部を通って延びる温度センサをさらに含み、前記温度センサは前記中央支持部材の外部のプローブを含む請求項５によるヒータアセンブリ。
【請求項7】
前記ヒータアセンブリを熱交換器本体に固定するように構成された近位フランジをさらに含み、前記フランジは、複数のフランジ開口と中央溝を画定し、前記複数のフランジ開口は前記螺旋バッフルの前記複数の穿孔と整列され、前記複数の電気抵抗発熱体は、前記複数のフランジ開口を通って延び、前記中央支持部材は前記中央溝に受けられる請求項５によるヒータアセンブリ。
【請求項8】
前記中央支持部材の外部と前記フランジに近接する前記中央支持部材の内部との間の流体流通を提供する開口部をさらに含む請求項７によるヒータアセンブリ。
【請求項9】
前記穿孔された螺旋バッフルの遠位端に配置された非穿孔の螺旋部材をさらに含み、前記非穿孔の螺旋部材は、前記幾何学的螺旋の延長部を形成する請求項１によるヒータアセンブリ。
【請求項10】
前記長手方向軸に平行に延びる複数のロッドをさらに含み、前記螺旋バッフルの周囲は複数の溝を画定し、前記複数のロッドは、前記複数の溝の対応するセット内に少なくとも部分的に配置される請求項１によるヒータアセンブリ。
【請求項11】
前記ロッドは、前記螺旋バッフルの周囲を越えて前記溝から外向きに延び、前記ヒータアセンブリは、本体の円筒形の空洞内に受けられるように構成され、前記ロッドは、前記円筒形の空洞を画定する前記本体の壁に滑り接触を提供するように構成される請求項１０によるヒータアセンブリ。
【請求項12】
前記穿孔された螺旋バッフルの少なくとも一部の周りに配置され、前記ロッドに結合された囲い板をさらに備える請求項１０によるヒータアセンブリ。
【請求項13】
前記囲い板は、放射エネルギーを前記長手方向軸に対して半径方向の内側に反射するように構成された熱シールドである請求項１２によるヒータアセンブリ。
【請求項14】
前記囲い板は、長手方向軸に対して半径方向の外向きに延びる複数の変形可能なフラップを画定する少なくとも１つのスカートを含む請求項１２によるヒータアセンブリ。
【請求項15】
前記幾何学的螺旋は可変ピッチを画定する請求項１によるヒータアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、一般に加熱装置に係わり、より具体的には流体を加熱するための熱交換器に関する。
【背景技術】
【0002】
本欄の記載は、本開示に関連する背景情報を単に提供するものであり、従来技術を構成するものではない。
【0003】
熱交換器は、一般に、管状導管と管状導管の内部に配置された複数の発熱体を含んでいる。動作流体は、管状導管の長手方向の一端に入り、長手方向の他端で出る。動作流体は、動作流体が管状導管内を流れるとき複数の発熱体により加熱される。流体から流体への熱交換器において、複数の発熱体は、加熱流体が流れるチューブである。熱は、チューブの壁を介して加熱流体から動作流体に伝達される。電熱交換器において、発熱体は、電気的な発熱体（例えば抵抗発熱体）である。
【0004】
より高速で効率良く動作流体を加熱するため、代表的な熱交換器は、総熱交換領域を増加したり、発熱体の熱流束を増加したりして、熱出力を増加する。しかし、総熱交換領域を増加させる代表的な方法は、動作流体を収容するため、さもなければ使用されるかもしれない熱交換器において、より大きな空間をとることができ、発熱体の熱流束を増加させる代表的な方法は、発熱体の材料や設計、及びその他のアプリケーションと同様に固有の要件により制限される場合がある。
【発明の概要】
【0005】
一形態において、連続的な一連の螺旋部材と複数の発熱体とを含むヒータアセンブリが提供される。各螺旋部材は、対向するエッジと、各螺旋部材を通ってヒータアセンブリの長手方向軸に平行に延びる予め定められた穿孔のパターンを画定する。複数の発熱体は、連続的な一連の螺旋部材の穿孔を通って（及び一形態において、全ての穿孔を通って）延びる。連続的な一連の螺旋部材は、幾何学的螺旋を定義する。
【0006】
他の形態において、電熱交換器は、空洞を画定する本体と、空洞内に配置されたヒータアセンブリと、ヒータアセンブリを本体に固定するように形成された近位フランジと、を含む。ヒータアセンブリは、長手方向軸を画定し、連続的な一連の螺旋部材と複数の発熱体を含む。各螺旋部材は、対向するエッジと、各螺旋部材を通って長手方向軸に平行に延びる予め定められた穿孔のパターンを画定する。複数の発熱体は、連続的な一連の螺旋部材の穿孔を通って延びる。連続的な一連の螺旋部材は、幾何学的螺旋を定義する。
【0007】
さらに、他の形態の、電熱交換器において、装置は、電熱交換器の長さに沿って一貫した線形温度上昇を提供する。装置は、連続的な一連の螺旋部材を含む。各螺旋部材は、対向するエッジと、各螺旋部材を通って電熱交換器の長手方向軸に平行に延びる予め定められた穿孔のパターンを画定する。連続的な一連の螺旋部材は、幾何学的螺旋を定義し、複数の穿孔は、複数の発熱体を受けるように構成される。
【0008】
一形態において、ヒータアセンブリは、連続的な一連の穿孔された螺旋部材と複数の発熱体とを含む。穿孔された螺旋部材は、ヒータアセンブリの長手方向軸に関して配置された幾何学的螺旋を定義するため協働する。各穿孔された螺旋部材は、対向するエッジと複数の穿孔の所定のパターンを定義する。複数の穿孔は、長手方向軸に平行な各穿孔された螺旋部材を通って延びる。発熱体は、複数の穿孔を通って延びる。
【0009】
別の形態によれば、各発熱体は、第１セグメント、第２セグメント、及び第１及び第２セグメントを接続する屈曲部を含む。第１セグメントは、複数の穿孔の第１セットを貫通する。第２セグメントは、複数の穿孔の第２セットを貫通する。複数の穿孔の第２セットは、複数の穿孔の第１セットと平行であり、第１セットからオフセットされている。
【0010】
別の形態によれば、複数の発熱体は同心のパターンに配置される。
【0011】
さらに別の形態によれば、ヒータアセンブリは、中央支持部材をさらに含む。穿孔された螺旋部材のそれぞれは、中央開口を画定し、中央支持部材は中央開口を通って延びる。
【0012】
別の形態によれば、ヒータアセンブリは、中央支持部材の内部を通って延びる温度センサをさらに含み、温度センサは中央支持部材の外部のプローブを含む。
【0013】
別の形態によれば、ヒータアセンブリは、ヒータアセンブリを熱交換器本体に固定するように構成された近位フランジをさらに含む。このフランジは、複数のフランジ開口と中央溝を画定する。複数のフランジ開口は、複数の穿孔された螺旋部材の複数の穿孔と整列されている。複数の発熱体は、複数のフランジ開口を通って延びる。中央支持部材は、中央溝に受けられる。
【0014】
別の形態によれば、ヒータアセンブリは、中央支持部材の外部とフランジに近接する中央支持部材の内部との間の流体流通を提供する液口開口部をさらに含む。
【0015】
別の形態によれば、中央支持部材は、少なくとも１つの追加のヒータを含む。
【0016】
別の形態によれば、ヒータアセンブリは、連続する一連の穿孔された螺旋部材の遠位端に配置された非穿孔の螺旋部材をさらに含み、非穿孔の螺旋部材は幾何学的螺旋の延長部を形成する。
【0017】
別の形態によれば、発熱体のそれぞれは、各発熱体が貫通する各穿孔の少なくとも一部に固定される。
【0018】
別の形態によれば、１つの螺旋部材から対向するエッジは、隣接する螺旋部材から対向するエッジと重なり合う。
【0019】
別の形態によれば、１つの螺旋部材から対向するエッジは、隣接する螺旋部材から対向するエッジから間隔が空けられ、架橋部材によってそれに接続される。
【0020】
別の形態によれば、ヒータアセンブリは、長手方向軸に平行に延びる複数のロッドをさらに含む。各穿孔された螺旋部材の周囲は、複数の溝を画定し、複数のロッドは、複数の溝の対応するセット内に少なくとも部分的に配置される。
【0021】
別の形態によれば、ロッドは、各穿孔された螺旋部材の周囲を越えて溝から外向きに延びる。ヒータアセンブリは、本体の円筒形の空洞内に受けられるように構成され、ロッドは、円筒形の空洞を画定する本体の壁に滑り接触を提供するように構成される。
【0022】
別の形態によれば、ヒータアセンブリは、穿孔された螺旋部材の少なくとも一部の周りに配置され、ロッドに結合された囲い板(shroud)をさらに含む。
【0023】
別の形態によれば、ロッドは、各穿孔された螺旋部材の周囲を越えて外側に延びない。
【0024】
別の形態によれば、囲い板は、放射エネルギーを長手方向軸に対して半径方向の内側に反射するように構成された熱シールドである。
【0025】
別の形態によれば、囲い板は、長手方向軸に対して半径方向の外向きに延びる複数の変形可能なフラップを画定する少なくとも１つのスカートを含む。
【0026】
別の形態によれば、少なくとも１つのスカートは、ヒータアセンブリの近位端又は遠位端に近接して配置される。
【0027】
別の形態によれば、少なくとも１つのスカートは、第１スカート及び第２スカートを含む。第１スカートは、ヒータアセンブリの近位端に配置され、第２スカートは、ヒータアセンブリの遠位端に配置される。
【0028】
別の形態によれば、連続した一連の穿孔された螺旋部材は、可変ピッチを画定する。
【0029】
別の形態によれば、連続した一連の穿孔された螺旋部材は、ヒータアセンブリの出口端よりもヒータアセンブリの入口端の近くでより長いピッチを有する。
【0030】
別の形態によれば、発熱体は電気抵抗発熱体である。
【0031】
別の形態によれば、電気抵抗発熱体は、管状ヒータ、カートリッジヒータ、又はマルチセルヒータのグループのうちの１つである。
【0032】
別の形態によれば、複数の発熱体は、第１発熱体及び第２発熱体を含み、第１発熱体は、第２発熱体とは異なる長さを有する。
【0033】
別の形態によれば、ヒータアセンブリは、長手方向軸の辺りに同軸に配置された位置合わせプレートをさらに含む。位置合わせプレートは、穿孔された螺旋部材の穿孔と位置合わせする複数のプレート開口部を画定する。
【0034】
別の形態において、熱交換器は、本体、ヒータアセンブリ、及び近位フランジを含む。本体は円筒形の空洞を定義する。ヒータアセンブリは、長手方向を定義する。ヒータアセンブリは、連続した一連の穿孔された螺旋部材と複数の発熱体を含む。穿孔された螺旋部材は、円筒形の空洞内に配置され、幾何学的螺旋を定義する。各穿孔された螺旋部材は、対向するエッジと、各穿孔された螺旋部材を通って長手方向軸に平行に延びる所定のパターンの穿孔を画定する。発熱体は、穿孔された螺旋部材の穿孔を通って延びる。近位フランジは、ヒータアセンブリを本体に固定する。
【0035】
別の形態によれば、熱交換器は、長手方向軸に平行に長手方向に延びる複数のロッドをさらに含む。各穿孔された螺旋部材の周囲は複数の溝を画定し、複数のロッドは対応する一組の溝内に部分的に配置され、穿孔された螺旋部材の周囲から半径方向に外側に延びる厚みを有し、ロッドが円筒形の空洞を定義する本体の内壁に滑り接触する。
【0036】
別の形態によれば、熱交換器は、穿孔された螺旋部材と円筒形の空洞を画定する本体の内壁との間で放射状に延びる弾性変形可能なフラップを含むスカートをさらに含む。
【0037】
別の形態によれば、本体は、円筒形の空洞の近位端にある入口と、円筒形空洞の遠位端にある出口とを含む。ヒータアセンブリは、連続した一連の穿孔された螺旋部材の最後の一つに連結された非穿孔の螺旋部材をさらに含む。非穿孔の螺旋部材は、幾何学的螺旋の延長を形成し、出口で又はその手前で幾何学的螺旋に沿って始まる。
【0038】
別の形態によれば、非穿孔の螺旋部材は、出口の直径に等しいピッチを有する。
【0039】
別の形態において、ヒータアセンブリは、連続的な穿孔された螺旋状バッフルと複数の発熱体とを含む。バッフルは、長手方向軸の周りに幾何学的な螺旋を定義する。穿孔された螺旋状バッフルは、穿孔された螺旋状バッフルを通って長手方向軸に平行に延びる所定のパターンの穿孔を画定する。発熱体は穿孔を貫通する。
【0040】
別の実施形態によれば、幾何学的螺旋は、長手方向軸に沿って変化するピッチを有する。
【0041】
別の実施形態によれば、ピッチは連続的に可変である。
【0042】
適用性のさらなる領域は、本明細書で提供される説明から明らかになるであろう。説明及び特定の例は、例示のみを目的とするものであり、本開示の範囲を限定するものではないことを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【0043】
本開示は、詳細な説明及び添付の図面からより完全に理解されるであろう。
【0044】
【図1】本開示の教示に従って構成されたヒータアセンブリの斜視図である。
【0045】
【0046】
【0047】
【0048】
【0049】
【0050】
【図7】発熱体と螺旋部材との接続を示す図である。
【0051】
【0052】
【図9】螺旋部材に取り付けられた発熱体の正面図である。
【0053】
【図10】発熱体の異なる配置を示す螺旋部材に取り付けられた発熱体の正面図である。
【0054】
【0055】
【0056】
【0057】
【0058】
【0059】
【図16】本開示の教示に従って構築された電熱交換器の破断斜視図である。
【0060】
【0061】
【0062】
【0063】
【図20】本開示の教示による第２構造のヒータアセンブリの左側斜視図であり、オプションの囲い板が取り付けられた状態で示されている。
【0064】
【0065】
【0066】
【0067】
【0068】
【0069】
【0070】
【0071】
【0072】
【図29】本開示の教示による第３構造のヒータアセンブリの斜視図であり、直線状の発熱体を示している。
【0073】
対応する参照番号は、図面の幾つかの図を通して対応する部分を示す。
【発明を実施するための形態】
【0074】
以下の説明は本質的に単なる例示であり、本開示、用途、又は使用を限定することを意図するものではない。
【0075】
図１を参照すると、本開示の教示に従って構成されたヒータアセンブリ１０は、管状本体８２又は熱交換器８０（図１６及び１７に示す）のシェルの内側に配置されるように構成され、熱交換器８０を通って流れる動作流体を加熱する。ヒータアセンブリ１０は、近位端板又は取り付けフランジ１２によって熱交換器８０の管状本体８２に取り付けられてもよい。ヒータアセンブリ１０は、流れ案内装置１４と、流れ案内装置１４の範囲内で延び流れ案内装置１４に対して固定される複数の発熱体１６とを含む。ヒータアセンブリ１０は、ヒータアセンブリ１０の長手方向軸Ｘを画定する近位端２０及び遠位端２１を画定する。取り付けフランジ１２は、ヒータアセンブリ１０の近位端に配置される。複数の発熱体１６は、ヒータアセンブリ１０の長手方向軸Ｘに沿って延びる。
【0076】
図２に示すように、流れ案内装置１４は、複数の穿孔された螺旋部材１８又は螺旋バッフルを含み、これらはヒータアセンブリ１０の長手方向軸Ｘに沿って直線配列で接続され、連続的な幾何学的螺旋を定義する。連続的な幾何学的螺旋は、各穿孔された螺旋部材１８が、長手方向軸Ｘの周りの螺旋経路をたどる表面を画定するようなものである。任意で、流れ案内装置１４は、螺旋端部バッフル、又はヒータアセンブリ１０の遠位端２１に隣接して配置され、連続する幾何学的螺旋の延長部を形成するため、隣接する穿孔された螺旋部材１８に接続された非穿孔の螺旋部材２３をさらに含む。複数の穿孔された螺旋部材１８及び非穿孔の螺旋部材２３は、動作流体を案内して熱交換器８０の管状本体８２内に螺旋状の流れを生成する連続螺旋状流れ案内流路２２を画定する（図１６及び図１７）。
【0077】
図３及び図４に示されるように、穿孔された螺旋部材１８はそれぞれ、完全に螺旋状に一回転するように曲げられた金属シートの形態である。図面には示されていないが、金属シートは、１つの螺旋巻きの部分のみ、又は２つ以上の螺旋巻きの部分を形成するために曲げられてもよいことが理解される。穿孔された螺旋部材１８はそれぞれ、対向するエッジ２６及び２８と、各穿孔された螺旋部材１８を貫通する所定のパターンの穿孔３０とを画定する。一つの穿孔された螺旋部材１８の対向エッジ２６又は２８は、隣接する穿孔された螺旋部材１８の対向エッジ２８又は２６に溶接することができる。一形態において、図８に示すように、１つの穿孔された螺旋部材１８の対向エッジ２６又は２８は、隣接する穿孔された螺旋部材１８からの対向エッジ２８又は２６と重なり合うことができる。図８に示す例において、この重なりは約１．０１回転に等しく、追加のカバレッジを提供する。別の形態において、図６に示すように、１つの穿孔された螺旋部材１８の対向エッジ２６又は２８は、隣接することができ、隣接する穿孔された螺旋部材１８の表面が連続面を形成するように、隣接する穿孔された螺旋部材１８の対向エッジ２８又は２６を溶接することができる。別の例では、具体的に示されていない１つの穿孔された螺旋部材１８の対向エッジ２６又は２８は、ブリッジ部材（図示せず）によって隣接する穿孔された螺旋部材１８の対向エッジ２８又は２６に接合できる。ブリッジ部材は、形状が螺旋状であってもよく、又は、例えば、短い距離を円形状に延長するなどの別の形状であってもよい。
【0078】
したがって、穿孔された螺旋部材１８は、ヒータアセンブリ１０の長手方向軸Ｘに沿って接続され、穿孔された螺旋部材１８の線形配列（連続的な一連）を形成する。複数の穿孔された螺旋部材１８の穿孔３０は、ヒータアセンブリ１０の長手方向軸Ｘに平行な方向、又は半径方向に垂直な方向に沿って整列され、したがって、穿孔された螺旋部材１８の各面に対して角度が生じる。非穿孔の螺旋部材２３は、穿孔された螺旋部材１８の連続的な一連の遠位端に接続される。非穿孔の螺旋部材２３は、穿孔された螺旋部材１８と構造的に類似するが、穿孔されていない。
【0079】
穿孔された螺旋部材１８及び非穿孔の螺旋部材２３の各々は、内周エッジ３２を有し、これはヒータアセンブリ１０の長手方向軸Ｘに平行な方向で見たときのような方法で輪郭付けられ、内周エッジ３２は、長手方向軸Ｘと同軸の円形の開口を画定する。提供された例において、穿孔された螺旋部材１８は、それぞれ穿孔された螺旋部材１８の外周に沿って複数の周辺溝３６を画定する。同様に、非穿孔の螺旋部材２３は、その外周に沿って複数の周辺溝３６を画定する。複数の穿孔された螺旋部材１８（及び非穿孔の螺旋部材２３）の周辺溝３６も、ヒータアセンブリ１０の長手方向軸Ｘに平行な方向に沿って整列されている。
【0080】
螺旋ピッチ、穿孔された螺旋部材１８の外径、穿孔された螺旋部材１８の中央開口３４の直径、及び穿孔された螺旋部材１８の厚さは、所望の流量や動作流体の所望の体積流量に応じて適切に選択されてもよい。発熱体１６の数及び穿孔された螺旋部材１８の穿孔３０の数は、所望の熱出力及び熱効率に応じて適切に選択することができる。
【0081】
図５に示すように、ヒータアセンブリ１０は、中央支持部材４０をさらに含み、それは穿孔された螺旋部材１８と非穿孔の螺旋部材２３の中央開口３４を通って延び、複数の穿孔された螺旋部材１８と非穿孔の螺旋部材２３を接続し、ヒータアセンブリ１０の構造的支持を提供する。中央支持部材４０及び非穿孔の螺旋部材２３は、動作流体をさらに加熱するように構成されてもよい。一形態において、中央支持部材４０は、追加の発熱体（例えば、電気発熱体）である。追加の発熱体としても使用される場合、中央支持部材４０は、加熱及び構造的支持の両方を提供するために、カートリッジヒータ、管状ヒータ、又は細長い構成を有する任意の従来のヒータなどの１つ以上の電気抵抗発熱体を含み得る。
【0082】
図６及び図７に示されるように、複数の発熱体１６は、複数の穿孔３０を通して挿入される。図６及び図７には、説明を明確にするため、一対の発熱体１６のみが示されているが、完全に組み立てられると、穿孔３０の全てが発熱体１６を受け入れ、流体が穿孔３０を通らずに螺旋状流れ案内流路２２に沿って移動する。提供された例において、複数の発熱体１６は、それぞれトング状の構成を有し、穿孔された螺旋部材１８の穿孔３０を通って延びる一対の直線部分４２と、一対の直線部分４２を接続する屈曲部分４４とを含む。発熱体１６は、電気抵抗発熱体などの適切な種類の発熱体であってよい。
【0083】
例えば、電気管状ヒータ、電気カートリッジヒータ、又はマルチセルヒータを使用することができる。発熱体１６が電気発熱体である場合、それらは、抵抗発熱体（例えば、特に図示しない加熱コイル）を含むことができ、直線部分４２、及び含まれる場合には屈曲部分４４内に配置することができる。提供された例において、電気抵抗加熱コイルは、直線部分４２及び屈曲部分４４を通って延び、それぞれの直線部分４２の近位端から延びる対向するリード線（特に図示せず）を有することができる。図２９を参照すると、カートリッジ型ヒータの一例が示されている。この例において、発熱体は直線部分４２のみを含んでいる。各直線部分４２は遠位端で終端され、発熱体１６は２つの直線部分４２に接続するために屈曲されない。代わりに、抵抗発熱体（図示せず）は、各直線部分４２に配置され、導線は各直線部分４２の近位端から延びている。
【0084】
図６及び図７に示されるように、各発熱体１６は、各発熱体１６が貫通する各穿孔３０の少なくとも一部に固定される。提供された例において、発熱体１６は、各穿孔３０の周囲の約半分に亘って溶接により固定され、穿孔３０の周囲の半分に沿って溶接接合部４６が形成される。
【0085】
図８に示すように、動作流体は、流れ案内流路２２の穿孔された螺旋部材１８によって案内されて螺旋方向Ｆに流れ、発熱体１６によって連続的に加熱される。流れ案内流路２２を使用することにより、動作流体が発熱体１６の加熱面を横切って流れることを案内できる。したがって、動作流体は、動作流体が熱交換器の長手方向軸Ｘと平行な方向に流れる典型的な熱交換器（図示せず）とは対照的に、熱交換器８０の所定の長さの範囲内で発熱体１６によってより効率的に加熱され得る。動作流体は発熱体１６の加熱面を横切って流れるように適切に案内されるため、動作流体が加熱されないデッドゾーンを回避することができる。具体的に示されていない従来の熱交換器では、デッドゾーンにより動作流体が分解し、材料が蓄積して発熱体に堆積する汚れ（fouling）を引き起こす。したがって、本教示の熱交換器は、流れの均一性を高め、シェル又は導管（例えば、図１６及び図１７に示す本体８２）への放射熱損失を減らすことにより、汚れを低減し、熱伝達効率を高めることができる。
【0086】
図９及び図１０に示すように、発熱体１６は、発熱体１６の屈曲部分４４が中央支持部材４０の周りに同心円パターンを形成するように（図９）、又は穿孔された螺旋部材１８の直径に対して対称パターンを形成するように穿孔３０に挿入されてもよい（図１０）。図９及び図１０に示される構成間で、同心円パターンを使用して、より高密度の発熱体１６を同じ空間に適合させることができるが、他の構成及びパターンを使用することもできる。図９及び図１０に示される構成間で、同心円パターンは一般に、直線部分４２を接続するより狭い曲げ半径を有する。したがって、パターンは、要素密度又は曲げ半径などの設計基準に基づいて選択することもできる。図１２に最も良く示されるように、発熱体１６は、発熱体１６の幾つかが他のものよりも長手方向軸Ｘに沿ってさらに延びるように、異なる長さを有することができる。発熱体１６の長さは、非穿孔の螺旋部材２３に対するそれらの位置に基づくことができる。一構成において、１以上の発熱体１６は、全て第１の長さを有する発熱体の第１セットであり得え、一方、１以上の異なる発熱体１６は、第１の長さとは異なる第２の長さを全て有する発熱体の第２セットであり得る。この例では、発熱体１６は、２つの長さのみを有する２つのセットのみに限定されず、追加のセット及び長さを含めることができる。
【0087】
図１１及び図１２に示されるように、ヒータアセンブリ１０は、穿孔された螺旋部材１８及び非穿孔の螺旋部材２３の周辺溝３６を通ってヒータアセンブリ１０の長手方向軸Ｘに平行に延びる複数の支持ロッド５０をさらに含むことができる。支持ロッド５０は、周辺溝３６の周囲を越えて外向きに（すなわち、長手方向軸Ｘに対して半径方向に）延びてもよく、ヒータアセンブリ１０を熱交換器８０の管状本体８２の円筒形空洞８４内に設置するための滑りロッドとして構成されてもよい（図１６及び１７）。換言すると、支持ロッド５０は、摩擦を低減するためヒータアセンブリ１０と管状本体８２の内壁との間の直接的な表面接触を低減し（図１６及び１７）、したがって、ヒータアセンブリ１０を管状本体８２内にスライドさせるのに必要な力を低減する。あるいは、支持ロッド５０は、周辺溝３６の周囲を越えて延びず、単にヒータアセンブリ１０の構造的支持として機能するように構成されてもよい。提供された例において、支持ロッド５０は、穿孔された螺旋部材１８及び非穿孔の螺旋部材２３に溶接される。
【0088】
図１に示すように、ヒータアセンブリ１０は、穿孔された螺旋部材１８、非穿孔の螺旋部材２３、発熱体１６、及び支持ロッド５０を囲むため、近位端２０及び遠位端２１に設けられた一対の囲い板５２をさらに含むことができる。近位端において、囲い板５２は、一般に、非加熱部分５４と加熱部分５６との間に配置される。図１は、２つの囲い板５２を示しているが、穿孔された螺旋部材１８、発熱体１６、及び支持ロッド５０を取り囲むため、１つを含む任意の数の囲い板５２を設けてもよい。１つの囲い板５２が提供される場合、囲い板５２は、遠位端２１又は近位端２０に提供されてもよい。
【0089】
図１３及び図１４に示されるように、囲い板５２はそれぞれ、円筒状囲い板部材５１と、円筒状囲い板部材５１の周りにスカートを形成する複数の変形可能なフラップ５３とを画定することができる。円筒状囲い板部材５１は、穿孔又は非穿孔の螺旋部材１８、２３の一部を包むことも可能である。提供された例では、各円筒状囲い板部材５１は、それが取り囲む対応する穿孔された又は非穿孔の螺旋部材１８、２３の少なくとも１つの完全螺旋ピッチである長さだけ長手方向軸Ｘに沿って延びる。変形可能なフラップ５３は、一般に、囲い板５２の半径方向外向きフランジ部分を切断することにより形成され、フラップ５３は、円筒状囲い板部材５１から半径方向外向きに延びることができる。管状本体８２の内壁との接触は、フラップ５３が弾性変形して、フラップ５３が管状本体８２の内壁と接触するように付勢され、熱交換器８０の管状本体８２間で流れが逃げることを阻止する。したがって、吹き抜け（blow-by）を軽減する。提供された例では、図１３に示された遠位囲い板５２のフラップ５３は、熱交換器８０の管状本体８２の出口８８の直前など、ヒータアセンブリ１０の遠位端近くに軸方向に位置することができる。例えば、遠位囲い板５２のフラップ５３は、管状本体８２の出口８８の前にある図１７に示された破線９２にほぼ位置することができる。提供された例において、例えば、図１４に示された近位囲い板５２のフラップ５３は、管状本体８２の入口８６の後のような穿孔された螺旋部材１８の開始近傍で軸方向に位置することができる。例えば、近位囲い板５２のフラップ５３は、管状本体８２の入口８６の後の図１７に示された破線９４にほぼ配置することができる。
【0090】
図１５に示すように、近位取り付けフランジ１２は、ヒータアセンブリ１０を熱交換器８０の管状本体８２に固定するように構成される。近位取り付けフランジ１２は、プレート本体５８、複数の開口６０及びプレート本体５８を貫通する複数のボルト穴６２を含む。複数の開口６０は、連続した一連の穿孔された螺旋部材１８の穿孔３０と位置合わせされ、複数の発熱体１６を近位取り付けフランジ１２に通すように構成される。特に示していないが、発熱体１６は、開口６０を通って流体が流れることを防止するため、開口６０を封止することができる。複数のボルト穴６２は、プレート本体５８の周囲に沿って画定される。近位取り付けフランジ１２は、ボルト穴６２及び管状本体８２の接合フランジ（例えば、図２６に示す嵌合フランジ８３）のボルト穴にボルト（図示せず）を挿入することにより、熱交換器の管状本体８２に取り付けられる。ガスケット（図示せず）又は他のシーリング材料を使用して、取り付けフランジ１２と接合フランジ（例えば、図２６に示すフランジ８３）との間に液密シールを形成することができる。図示されていない別の構成において、端板又は取り付けフランジ１２は、溶接、ラッチ、クランプなどの異なる方法によって、接合フランジに機械的に取り付けることができる。
【0091】
近位取り付けフランジ１２は、中央支持部材４０を整列させるように構成された円形中央凹部又は溝６４をさらに画定することができる。中央溝６４は、長手方向軸Ｘと同軸であり、中央支持部材４０の近位端は、中央溝６４内に受けられるように構成される。提供された実施例において、中央支持部材４０は、近位取り付けフランジ１２に溶接される。
【0092】
図１６及び図１７を参照すると、本開示の教示に従って構成された熱交換器８０は、円筒形空洞８４、入口８６、出口８８、及び管状本体８２の内側に配置されたヒータアセンブリ９０を画定する管状本体又はシェル８２を含んでいる。ヒータアセンブリ９０は、近位端部２０及び遠位端部２１を画定する。近位取り付けフランジ１２は、ヒータアセンブリ９０を本体８２に固定するように構成される。
【0093】
ヒータアセンブリ９０は、連続する一連の穿孔された螺旋部材１８と非穿孔の螺旋部材２３が、穿孔された螺旋部材１８と非穿孔の螺旋部材２３によって画定される螺旋が可変ピッチを有するように接続されることを除き、図１のそれと構造的に類似している。したがって、同様の要素は同様の参照番号で示され、その詳細な説明は明確にするために本明細書では省略される。提供された例において、出口８８は、半径方向を貫いて流路２２が開いたような半径方向出口である。具体的に示されていない代替構成において、出口８８は、本体８２の軸方向端部９６を貫いて開いた軸方向端部出口であり得る。
【0094】
提供された例に戻ると、穿孔された螺旋部材１８と非穿孔の螺旋部材２３によって画定される螺旋は、近位端２０（熱交換器８０の入口８６の近く）で最大で、遠位端分２１（熱交換器８０の出口８８の近く）で最小のピッチを有していてもよい。一形態において、ピッチは、近位端２０から遠位端２１に向かってピッチが徐々に減少する連続的可変ピッチである。或いは、図１７に示すように、ヒータアセンブリ９０は、ヒータアセンブリ９０の長手方向軸Ｘに沿って複数のゾーンを画定してもよい。ピッチは特定のゾーン内で固定でき、異なるゾーンは異なるピッチを有することができる。例えば、ヒータアセンブリ９０は、第１ゾーンに第１固定ピッチＰ１、第２ゾーンに第２固定ピッチＰ２、第３ゾーンに第３固定ピッチＰ３を有する３つの加熱ゾーンを画定してもよい。第２固定ピッチＰ２は、第３固定ピッチＰ３より大きく、第１固定ピッチＰ１より小さい。第１ピッチＰ１は近位端２０に位置する。第３ピッチＰ３は遠位端２１に位置する。第２ピッチＰ２は第１ピッチＰ１と第３ピッチＰ３の間に位置する。３つのゾーンが示されているが、より多くのゾーン又はより少ないゾーンを使用できる。一形態において、各穿孔された螺旋部材１８、又は穿孔された螺旋部材１８のグループは、その特定の長さに沿って一定の螺旋ピッチを有することができ、一方、異なる穿孔された螺旋部材１８、又はその異なるグループは、可変ピッチ幾何学的螺旋を形成する可変ピッチを有することができる。
【0095】
具体的に示されていない別の構成において、穿孔された螺旋は、合体して接続された個々の部材からではなく、ヒータアセンブリの近位端から遠位端に及ぶ単一の連続螺旋部材から形成できる。例えば、単一の螺旋部材は、押し出されるか、ストリップストックシートメタル（strip stock sheet metal）を対向する円錐形のダイを通して供給することにより形成されるか、又は３Ｄ印刷される。
【0096】
図１８を参照すると、図は、ヒータアセンブリ１０、９０の１つの特定の構成について、長手方向軸Ｘに沿った発熱体１６の温度分布を示す。ヒータアセンブリの近位端部分に隣接する発熱体１６の部分の温度は、特定の例において約３３．９４℃である。動作流体が、穿孔された螺旋部材１８の流れ案内流路２２によって案内され、ヒータアセンブリ１０、９０の遠位端に流れると、温度は、提供された例において約５３４．９２℃まで徐々に上昇する。図１８に提供された例は、１つの特定の入口温度の温度分布を示しているが、発熱体１６への電力負荷、及び流体の質量流量、他の温度及び分布は異なる条件又は構成から生じ得る。一般に、本開示の教示に従って構成されたヒータアセンブリは、動作流体がその流路に沿って加熱されないであろうデッドゾーンのない低下された発熱体の温度を有するであろう。
【0097】
図１９を参照すると、グラフは、近位取り付けフランジ１２からの距離と発熱体１６の温度との関係を示している。近位取り付けフランジ１２は、熱交換器８０の入口８６に近接して配置される。動作流体が入口８６に入り、近位取り付けフランジ１２から流れ出ると、発熱体１６の外面の温度は、線９７で示されるように、着実に徐々に上昇する。対照的に、典型的な熱交換器（図示せず）の発熱体の外面は、流体が近位フランジから離れる（すなわち、入口から出口）ように流体が流れるに従い、線９８で示されるように、上昇及び下降するより高い温度を有する。したがって、本開示の教示は、熱交換器の長さに沿った発熱体の一貫したより低い線形温度上昇を提供するヒータアセンブリ及び熱交換器を提供する。
【0098】
本開示のヒータアセンブリは、動作流体を加熱するための如何なる加熱装置（例えば、電気加熱装置）に適用可能である。連続した一連の穿孔された螺旋部材１８は、均一な螺旋状交差流パターンを生成するため、流体を案内する。ヒータアセンブリ１０、９０の螺旋流路２２は、ヒータアセンブリ１０、９０の長さを増加させることなく、動作流体の流路を変更及び増加させることができる。したがって、ヒータアセンブリ１０、９０は、ヒータアセンブリ１０、９０から動作流体への熱伝達を改善できる。伝熱効率の向上により、発熱体１６のシース温度及び熱交換器のシェル（例えば、管状本体８２）の温度を下げることができ、熱交換器の物理的設置面積を減らすことができる。
【0099】
さらに、穿孔された螺旋部材１８は、熱伝導性材料で形成することができる。穿孔された螺旋部材１８は（例えば、図７に示される溶接部４６を介して）発熱体１６に接続されてもよいため、それらは、発熱体１６の延長であると考えられ、拡張加熱面又はヒートスプレッダ又は熱を動作流体に分散するフィンとして機能し、これにより、発熱体１６から動作流体への熱伝達が増加する。中央支持部材４０は、電熱交換器において、動作流体をさらに加熱するため、円筒形の電気加熱装置の形態をとってもよい。
【0100】
さらに、ヒータアセンブリ１０、９０は、連続した一連の穿孔された螺旋部材１８の使用及び中央支持部材４０の使用により、従来の熱交換器よりも剛性が高い。中央支持部材４０は、近位取り付けフランジ１２に接続され、近位取り付けフランジ１２は、熱交換器の本体に接続されている。この連続構造により、熱交換器の振動特性が改善され、それによってヒータアセンブリの剛性と減衰特性が向上する。支持ロッド５０は、剛性及び減衰特性をさらに高めることができる。
【0101】
図２０乃至図２５には、ヒータアセンブリ２１０がさらに示され、図２６乃至図２８には、ヒータアセンブリ２１０を備えた熱交換器８０が示されている。熱交換器８０及びヒータアセンブリ２１０は、本明細書で特に示され又は説明されたことを除き、熱交換器８０及びヒータアセンブリ１０、９０と同様である。したがって、同様の要素は同様の参照番号で示され、その詳細な説明は明確にするために本明細書では省略される。
【0102】
図２０及び図２１に示されるように、ヒータアセンブリ２１０は、第１リフト部材２１４及び第２リフト部材２１８を含むことができる。第１リフト部材２１４は、取り付けフランジ１２の周囲に固定結合される。提供された例において、第１リフト部材２１４は、取り付けフランジ１２の頂部から延び開口２２２を画定し、それを通してフック（図示せず）又は他のリフト装置がヒータアセンブリ２１０の近位端を支持することができる。第２リフト部材２１８は、中央支持部材４０の遠位端に固定結合される。提供された例において、第２リフト部材２１８は、中央支持部材４０の頂部から延び、第１リフト部材２１４と位置合わせされる。第２リフト部材２１８は、開口２２６を画定し、それを通してフック（図示せず）又は他のリフト装置がヒータアセンブリ２１０の遠位端を支持することができる。提供された例において、第２リフト部材２１８は、非穿孔の螺旋部材２３の軸方向の長さの範囲内に配置されるが、第２リフト部材２１８は非穿孔の螺旋部材２３を超えることも可能である。第１及び第２リフト部材２１４、２１８は、ヒータアセンブリ２１０を持ち上げるために使用され、熱交換器８０の管状本体８２内にヒータアセンブリ２１０を配置することができる。
【0103】
ヒータアセンブリ２１０は、囲い板２３０をさらに含むことができる。囲い板２３０は、穿孔された螺旋部材１８、発熱体１６、及び支持ロッド５０の周りを覆う。囲い板２３０は、ヒータアセンブリ２１０の加熱部の全長（例えば、図１に示す囲い板５２を含む）に沿って延びるような軸方向の長さであり得、又は加熱部全体より短い長さである。さらに、図２２に示すように、囲い板２３０は、複数の薄壁円筒状囲い板部材２３４を含むことができる。囲い板部材２３４は、穿孔された螺旋部材１８と管状本体８２との間の吹き抜けを防止することができる。囲い板２３４は、熱反射材料から形成されるか、又は熱反射材料が塗布されてもよく、熱を長手方向軸Ｘに向かって半径方向の内部へ反射する熱シールドを形成する。そのような熱シールドは、本体８２への熱損失をさらに低減し、本体８２の温度を低下させることができる。隣り合う円筒状囲い板部材２３４は、長手方向軸Ｘに沿って互いに接することができる。一形態において、囲い板２３０の円筒状囲い板部材２３４のいずれかは、囲い板２３０が囲い板５２（図１、１３及び１４）と同様に機能できるように、変形可能なフラップ５３（図１３及び１４）を任意に含むことができる。
【0104】
提供された例において、支持ロッド５０は、一般にほぼ長方形又は断面形状を有し、各支持ロッド５０は、穿孔された及び非穿孔の螺旋部材１８、２３の外周と同一平面にある外面２３８を有する。一形態において、各支持ロッド５０の外面２３８は、穿孔された及び非穿孔の螺旋部材１８、２３の外周の曲率と一致する曲率を有することができる。囲い板２３０は、支持ロッド５０に取り付けられる。提供された例において、支持ロッド５０は複数の穴２４２を含み、各円筒状囲い板部材２３４は、支持ロッド５０の穴２４２と整列する複数の穴２４６を含んでいる。留め具２５０（例えば、リベット、ネジなど）、又はプラグ溶接部が穴２４２、２４６を通して受け入れられ、円筒状囲い板部材２３４が支持ロッド５０に取り付けられる。
【0105】
図２３をさらに参照すると、ヒータアセンブリ２１０は、整列プレート２５４をさらに含むことができる。整列プレート２５４は、複数の開口２５６及び周辺溝２６０を含む平坦な円形ディスクである。開口２５６は、穿孔された螺旋部材１８の穿孔３０と同じサイズで整列している。周辺溝２６０は、周辺溝３６と同じサイズであり、周辺溝３６と整列している。支持ロッド５０は、周辺溝３６と同様に周辺溝２６０内に受け入れられる。提供された例において、整列プレート２５４は、中央支持部材４０の直径と同様の直径を有するキー付き中心孔２６２と、半径方向内側に延びるキー２６４とを画定する。提供された例において、中央支持部材４０は、中央支持部材４０の遠位端を通して開いたキースロット２６６を含んでいる。キースロット２６６は、中央支持部材４０の壁を通って延び、長手方向軸Ｘに平行に長手方向に延びている。キースロット２６６は、キー２６４の幅に対応する中央支持部材４０の円周方向の幅を有する。中央支持部材４０は、中心孔２６２を通って受け入れられ、キー２６４は、中央支持部材４０に対する整列プレート２５４の回転を抑制するため、キースロット２６６に受けられる。一形態において、中心孔２６２は、中心孔２６２の周りに円周方向に間隔を置いて配置された複数のキー２６４を含むことができ、中央支持部材４０は、一致する数のキースロット２６６を含むことができる。
【0106】
図２３を引き続き参照すると、ヒータアセンブリ２１０は、１つ以上のセンサ（例えば、センサ３００）をさらに含むことができる。提供された例において、センサ３００は熱電対又は他の温度センサであるが、他のタイプのセンサを使用することもできる。センサ３００は、流れ案内流路２２内に配置されたプローブ端部３１０を含んでいる。提供された例において、プローブ端部３１０は、出口８８（図２６及び２８）に近接して配置され、発熱体１６の１つに取り付けられる（例えば、溶接又はクランプ）。プローブ端部３１０は、それが取り付けられる発熱体１６の温度を検出するように構成することができる。同様に、追加のセンサ（図示せず）を他の発熱体１６に取り付けて、それらの温度を検出することができる。図示されていない代替構成において、プローブ端部３１０は、発熱体１６から分離され、プローブ端部３１０で動作流体の温度を検出するように構成されることも可能である。
【0107】
センサ３００は、中央支持部材４０の外側の長手方向軸Ｘにほぼ沿ってプローブ端部３１０から中央支持部材４０の遠位端に向かって長手方向に延びる。提供された例において、中央支持部材４０の遠位端は、中央支持部材４０の外壁を貫通し、キースロット２６６から分離したセンサスロット３１４を含んでいる。センサ３００は、センサスロット３１４を通って中央支持部材４０の内部空洞に延びる屈曲部を有する。センサ３００は、それから中央支持部材４０内で中央支持部材４０の近位端に向かって延在する。図２５に示されるように、センサ３００は、取り付けフランジ１２の孔３１８を通って延びる。孔３１８は、孔３１８を通って流れる流体を阻止するためセンサ３００の周囲が封止される。孔３１８は、溝６４の半径内にある。この方法において、センサ３００の電気接続は、電気発熱体が使用される場合の発熱体１６の電気接続とともに、取り付けフランジ１２の裏側にあり得る。
【0108】
図示されていない代替構成において、一列の穿孔３０のセットは発熱体１６を有することができず、温度センサ３００がその穿孔３０のセット及び対応するフランジ開口６０を通って延びることができる。このような構成において、プローブは、長手方向軸Ｘに沿った任意の所望の位置に配置することができる。代替構成では、１以上の発熱体１６を、温度を検出するための仮想センサとして使用することができる。
【0109】
さらに図２４及び２５を参照すると、開口部４１０は、中央支持部材４０の近位端の外部と内部との間で少量の流体流通を可能にする。提供された例において、中央支持部材は、中央支持部材４０が取り付けフランジ１２の溝６４内に受けられたとき、開口部４１０を画定するため取り付けフランジ１２と協働する近位端を通るスロットを有する。図１５の溝６４と異なり、図２５の溝６４は不完全な円である（すなわち、長手方向軸Ｘの周りに全周に亘っていない）。代わりに、溝６４は、中央支持部材４０の近位端のスロットと位置合わせする開始部４１４及び終了部４１８を有している。提供された例において、溝６４は、中央の平坦な底面に隣接する平坦な底部を有する。開始部４１４及び終了部４１８は、中央支持部材４０の適切な回転位置合わせを確実にするキーも形成する。提供された例において、中央支持部材４０と取り付けフランジ１２との間のキー及び整列プレート２５４は、穿孔３０が開口６０、２５６と整列する正しい回転位置に連続螺旋を配置するために協働する。提供された例において、中央支持部材４０の両端のキーは、長手方向軸Ｘに平行な同じ線に沿って整列されるが、他の構成も使用できる。提供された例において、溝６４は、溝６4の開始部４１４及び終了部４１８で半径方向外側に僅かな距離だけ延びている。提供された例において、中央支持部材４０は溝６４の開始部４１４から終了部４１８が取り付けフランジ１２に溶接される。換言すれば、中央支持部材４０は、スロットが開口部４１０を画定する周囲領域を除き、その周囲に溶接される。開口部４１０は、取り付けフランジ１２の頂部と位置合わせすることができる。別の形態において、開口部４１０は、近位端付近の中央支持部材４０によって完全に画定される孔とすることができる。
【0110】
特に図２７を参照すると、第１穿孔された螺旋部材１８のエッジ２８（すなわち、近位端付近）は、入口からの流れが流路２２に入るように入口８６又はその手前に長手方向軸Ｘに沿って配置することができる。特に図２８に示すように、最後の穿孔された螺旋部材１８の対向するエッジ２６（すなわち、遠位端の近く）は、出口８８又はその手前で長手方向軸Ｘに沿って配置することができる。提供された例において、発熱体１８の最長の物は、長手方向軸Ｘに沿って、出口８８と位置合わせされた領域内に部分的にある位置まで延びるが、他の構成を使用することもできる。提供された例において、最後の円筒状囲い板部材２３４は、発熱体１６の最長の物の端部と軸方向に重なるため長手方向軸Ｘに沿って延びることができ、出口８８から出る前に非穿孔の螺旋部材２３に最後の発熱体１６からの流体を流すが、他の構成を使用することもできる。
【0111】
図２９をさらに参照すると、第３構造のヒータアセンブリ３１２の一部が示されている。ヒータアセンブリ３１２は、本明細書で特に示され又は説明されるものを除いて、ヒータアセンブリ１０、９０、２１０と同様である。したがって、同様の要素は同様の参照番号で示され、その詳細な説明は明確にするために本明細書では省略される。提供された例において、発熱体１６は、閉端３１６で終わる直線素子である。換言すると、直線部分４２は、屈曲部によって接続されていない。提供された例において、発熱体１６は、カートリッジヒータなどの電気抵抗発熱体であり、それらは取り付けフランジ１２の反対側に同じ直線部分４２から延びる全てのリード線（図示せず）を有している（図２６に示す）。
【0112】
本開示は、例として説明及び図示した実施形態に限定されないことに留意されたい。多種多様な変形が記載されており、それらは当業者の知識の一部である。本開示及び本特許の保護の範囲を逸脱することなく、これら及びさらなる変形ならびに技術的同等物による置換を説明及び図に追加することができる。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】