特許 7136482 流体処理装置、流体処理方法、化粧水用水、化粧水及び化粧品

(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】2022-09-05

(45)【発行日】2022-09-13

(54)【発明の名称】流体処理装置、流体処理方法、化粧水用水、化粧水及び化粧品

(51)【国際特許分類】

   F28F 9/26 20060101AFI20220906BHJP

   F28D 9/00 20060101ALI20220906BHJP

   A61K 8/19 20060101ALI20220906BHJP

   A61K 8/67 20060101ALI20220906BHJP

   A61Q 19/00 20060101ALI20220906BHJP

【ＦＩ】

F28F9/26

F28D9/00

A61K8/19

A61K8/67

A61Q19/00

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2020080158

(22)【出願日】2020-04-30

(65)【公開番号】P2021173508

(43)【公開日】2021-11-01

【審査請求日】2021-02-04

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 ｈｔｔｐｓ：／／ｍｏｎｉｐｌａ．ｊｐ／ｐｈｉｌｔｅｃｈ／ 令和１年６月１４日 ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｐｈｉｌｔｅｃｈ．ｃｏ．ｊｐ／ｓｋｉｎｗａｔｅｒ／ 令和１年１０月１５日

(73)【特許権者】

【識別番号】305054854

【氏名又は名称】株式会社フィルテック

(74)【代理人】

【識別番号】110002675

【氏名又は名称】弁理士法人ドライト国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】古村 雄二

(72)【発明者】

【氏名】西原 晋治

(72)【発明者】

【氏名】今井 悟

(72)【発明者】

【氏名】矢澤 彩子

(72)【発明者】

【氏名】拝形 英里

【審査官】藤原 弘

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－０９６７９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１１４０３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０６１８７３０１（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／０１２００４２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１３－２３５９４５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２８Ｆ ９／２６

Ｆ２８Ｄ ９／００

Ａ６１Ｋ ８／１９

Ａ６１Ｋ ８／６７

Ａ６１Ｑ １９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１熱交換部と、前記第１熱交換部の下流側に直接接続された第２熱交換部とを備える流体処理装置であって、
前記第１熱交換部は、表面に第１基体凹部が設けられた第１基体と前記第１基体に積層された第１密閉板とを有し、前記第１基体の前記第１基体凹部の表面と前記第１密閉板の前記第１基体側の表面との間に、第１の方向に伸びる複数の第１副流路と前記第１の方向に対して垂直な第２の方向に伸びるとともに隣り合う前記第１副流路を連通する複数の第２副流路とを含み、一方の端にある第１副流路に導入された水を含む原料流体が前記第１副流路と前記第２副流路とを経由して他方の端にある第１副流路まで流れ、前記第１副流路の壁と垂直に衝突することにより熱交換を行い、前記第２副流路を流れる前記原料流体の流速が前記第１副流路を流れる前記原料流体の流速より早くなるように構成された第１流路が設けられており、前記第１流路に導入された前記原料流体を所定の温度に加熱するとともに水蒸気を含む流体に変化させ、
前記第２熱交換部は、表面に第２基体凹部が設けられた第２基体と前記第２基体に積層された第２密閉板とを有し、前記第２基体の前記第２基体凹部の表面と前記第２密閉板の前記第２基体側の表面との間に、第３の方向に伸びる複数の第３副流路と前記第３の方向に対して垂直な第４の方向に伸びるとともに隣り合う前記第３副流路を連通する複数の第４副流路とを含み、一方の端にある第３副流路に導入された前記水蒸気を含む流体が前記第３副流路と前記第４副流路とを経由して他方の端にある第３副流路まで流れ、前記第３副流路の壁と垂直に衝突することにより熱交換を行い、前記第４副流路を流れる前記水蒸気を含む流体の流速が前記第３副流路を流れる前記水蒸気を含む流体の流速より早くなるように構成された第２流路が設けられており、前記第２流路に導入された前記水蒸気を含む流体を前記所定の温度から冷却するとともに水を含む流体に変化させる
流体処理装置。

【請求項2】

前記第１副流路の断面積Ｓ１が前記第２副流路の断面積Ｓ２の２倍より大きいこと、及び前記第２副流路の長さＬ２が前記第１副流路の幅Ｗ１より長いこと、及び前記第２副流路の配置ピッチがその幅の２倍より大きいことが、同時に満足されているか、またはいずれかの組み合わせが満足されており、
前記第３副流路の断面積Ｓ３が前記第４副流路の断面積Ｓ４の２倍より大きいこと、及び前記第４副流路の長さＬ４が前記第３副流路の幅Ｗ３より長いこと、及び前記第４副流路の配置ピッチがその幅の２倍より大きいことが、同時に満足されているか、またはいずれかの組み合わせが満足されている
請求項１に記載の流体処理装置。

【請求項3】

前記第１基体及び前記第２基体は、それぞれ、板状、円筒状、円柱状、及び角柱状のいずれかの形状である請求項１または２に記載の流体処理装置。

【請求項4】

前記第１熱交換部は、前記第１流路に導入された前記原料流体が前記第１熱交換部を通過するのに要する時間が１０００ｍｓ以下で、前記原料流体を５００℃以上の温度に加熱するとともに前記水蒸気を含む流体に変化させ、
前記第２熱交換部は、前記第２流路に導入された前記水蒸気を含む流体が前記第２熱交換部を通過するのに要する時間が１０００ｍｓ以下で、前記水蒸気を含む流体を前記５００℃以上の温度から冷却するとともに前記水を含む流体に変化させる
請求項１～３のいずれか１項に記載の流体処理装置。

【請求項5】

第１熱交換工程と、前記第１熱交換工程の後に行われる第２熱交換工程とを備える流体処理方法であって、
前記第１熱交換工程では、表面に第１基体凹部が設けられた第１基体と前記第１基体に積層された第１密閉板とを有し、前記第１基体の前記第１基体凹部の表面と前記第１密閉板の前記第１基体側の表面との間に、第１の方向に伸びる複数の第１副流路と前記第１の方向に対して垂直な第２の方向に伸びるとともに隣り合う前記第１副流路を連通する複数の第２副流路とを含み、一方の端にある第１副流路に導入された水を含む原料流体が前記第１副流路と前記第２副流路とを経由して他方の端にある第１副流路まで流れる第１流路が設けられた第１熱交換部に、前記第２副流路を流れる前記原料流体の流速が前記第１副流路を流れる前記原料流体の流速より早くなるように前記原料流体を流し、前記原料流体を前記第１副流路の壁と垂直に衝突させることにより熱交換を行い、前記第１流路に導入された前記原料流体を所定の温度に加熱するとともに水蒸気を含む流体に変化させ、
前記第２熱交換工程では、表面に第２基体凹部が設けられた第２基体と前記第２基体に積層された第２密閉板とを有し、前記第２基体の前記第２基体凹部の表面と前記第２密閉板の前記第２基体側の表面との間に、第３の方向に伸びる複数の第３副流路と前記第３の方向に対して垂直な第４の方向に伸びるとともに隣り合う前記第３副流路を連通する複数の第４副流路とを含み、所定の温度に加熱された前記水蒸気を含む流体が一方の端にある第３副流路に導入されて前記第３副流路と前記第４副流路とを経由して他方の端にある第３副流路まで流れる第２流路が設けられた第２熱交換部に、前記第４副流路を流れる前記水蒸気を含む流体の流速が前記第３副流路を流れる前記水蒸気を含む流体の流速より早くなるように前記水蒸気を含む流体を流し、前記水蒸気を含む流体を前記第３副流路の壁と垂直に衝突させることにより熱交換を行い、前記第２流路に導入された前記水蒸気を含む流体を前記所定の温度から冷却するとともに水を含む流体に変化させる
流体処理方法。

【請求項6】

前記第１熱交換工程において、前記第１流路に導入された前記原料流体が前記第１熱交換部を通過するのに要する時間が１０００ｍｓ以下で、前記原料流体を５００℃以上の温度に加熱するとともに前記水蒸気を含む流体に変化させ、
前記第２熱交換工程において、前記第２流路に導入された前記水蒸気を含む流体が前記第２熱交換部を通過するのに要する時間が１０００ｍｓ以下で、前記水蒸気を含む流体を前記５００℃以上の温度から冷却するとともに前記水を含む流体に変化させる
請求項５に記載の流体処理方法。

【請求項7】

表面に第１基体凹部が設けられた第１基体と前記第１基体に積層された第１密閉板とを有し、前記第１基体の前記第１基体凹部の表面と前記第１密閉板の前記第１基体側の表面との間に、第１の方向に伸びる複数の第１副流路と前記第１の方向に対して垂直な第２の方向に伸びるとともに隣り合う前記第１副流路を連通する複数の第２副流路とを含み、一方の端にある第１副流路に導入された水を含む原料流体が前記第１副流路と前記第２副流路とを経由して他方の端にある第１副流路まで流れる第１流路が設けられた第１熱交換部に、前記原料流体の前記第２副流路を流れる流速が前記第１副流路を流れる流速より早くなるように前記原料流体を流し、前記原料流体を前記第１副流路の壁と垂直に衝突させることにより熱交換を行い、前記第１流路に導入された前記原料流体を所定の温度に加熱するとともに水蒸気を含む流体に変化させた後、
表面に第２基体凹部が設けられた第２基体と前記第２基体に積層された第２密閉板とを有し、前記第２基体の前記第２基体凹部の表面と前記第２密閉板の前記第２基体側の表面との間に、第３の方向に伸びる複数の第３副流路と前記第３の方向に対して垂直な第４の方向に伸びるとともに隣り合う前記第３副流路を連通する複数の第４副流路とを含み、所定の温度に加熱された前記水蒸気を含む流体が一方の端にある第３副流路に導入されて前記第３副流路と前記第４副流路とを経由して他方の端にある第３副流路まで流れる第２流路が設けられた第２熱交換部に、前記水蒸気を含む流体の前記第４副流路を流れる流速が前記第３副流路を流れる流速より早くなるように前記水蒸気を含む流体を流し、前記水蒸気を含む流体を前記第３副流路の壁と垂直に衝突させることにより熱交換を行い、前記第２流路に導入された前記水蒸気を含む流体を前記所定の温度から冷却するとともに水を含む流体に変化をさせて製造された、
化粧水用水。

【請求項8】

前記第１流路に導入された前記原料流体を所定の温度に加熱するとともに前記水蒸気を含む流体に変化させる際に、前記原料流体が前記第１熱交換部を通過するのに要する時間が１０００ｍｓ以下で、前記原料流体を５００℃以上の温度に加熱するとともに前記水蒸気を含む流体に変化させ、
前記第２流路に導入された前記水蒸気を含む流体を前記所定の温度から冷却するとともに前記水を含む流体に変化をさせる際に、前記水蒸気を含む流体が前記第２熱交換部を通過するのに要する時間が１０００ｍｓ以下で、前記水蒸気を含む流体を前記５００℃以上の温度から冷却するとともに前記水を含む流体に変化させて、製造された、
請求項７に記載の化粧水用水。

【請求項9】

請求項７又は８に記載の化粧水用水と、
抗菌物質と
を含む化粧水。

【請求項10】

請求項７又は８に記載の化粧水用水又は請求項９に記載の化粧水と、
ビタミンＣとを含み、
ゲル状である
化粧品。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、流体を加熱処理及び冷却処理する流体処理装置、流体処理方法、それにより製造された化粧水用水、化粧水及び化粧品に関する。

【背景技術】

【0002】

熱交換装置として流体を加熱する装置があり、例えば加熱したパイプにガスを通じて加熱する構造の熱交換装置が知られている。また、例えばフィンのついたパイプに加熱流体を流し、そのフィンの間に加熱しようとするガスを通じてガスを加熱する構造の熱交換装置が知られている。

【0003】

上記の熱交換装置は、ガスの加熱だけでなく、液体の加熱、あるいは液体の加熱による気化（例えば水から蒸気の作製）等にも使用される。

【0004】

特許文献１には、基体に形成された複数段の第１の流路と、第１の流路に連通する複数の第２の流路を有する熱交換器が記載されている。

【0005】

特許文献２には、柱の側面に周溝を複数段設け、隣り合う周溝のそれぞれに周溝同士を連結する連結溝を複数設けた流体の加熱装置が記載されている。

【0006】

特許文献３には、プレートの表裏両面にタブを複数段設け、片面の一つのタブが反対面のタブと重なる部分があり、重なり部分で両面タブを連結する孔が設けられた流体熱交換装置が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特許第５９３２７５７号公報

【文献】特許第５９５５０８９号公報

【文献】特許第６１１５９５９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

上記の熱交換装置を用いた流体処理装置及び流体処理方法において、加熱処理及び冷却処理を連続して行うことが望まれている。

【0009】

本発明は、加熱処理及び冷却処理を連続して行うことが可能な流体処理装置及び流体処理方法、それによって製造された化粧水用水、化粧水及び化粧品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】

【0010】

本発明の流体処理装置は、表面に第１基体凹部が設けられた第１基体と前記第１基体に積層された第１密閉板とを有し、前記第１基体の前記第１基体凹部の表面と前記第１密閉板の前記第１基体側の表面との間に、第１の方向に伸びる複数の第１副流路と前記第１の方向に対して垂直な第２の方向に伸びるとともに隣り合う前記第１副流路を連通する複数の第２副流路とを含み、一方の端にある第１副流路に導入された流体が前記第１副流路と前記第２副流路とを経由して他方の端にある第１副流路まで流れ、前記第１副流路の壁と垂直に衝突することにより熱交換を行い、前記第２副流路を流れる前記流体の流速が前記第１副流路を流れる前記流体の流速より早くなるように構成された第１流路が設けられており、前記第１流路に導入された前記流体を所定の温度に加熱する、第１熱交換部と、表面に第２基体凹部が設けられた第２基体と前記第２基体に積層された第２密閉板とを有し、前記第２基体の前記第２基体凹部の表面と前記第２密閉板の前記第２基体側の表面との間に、第３の方向に伸びる複数の第３副流路と前記第３の方向に対して垂直な第４の方向に伸びるとともに隣り合う前記第３副流路を連通する複数の第４副流路とを含み、一方の端にある第３副流路に導入された流体が前記第３副流路と前記第４副流路とを経由して他方の端にある第３副流路まで流れ、前記第３副流路の壁と垂直に衝突することにより熱交換を行い、前記第４副流路を流れる前記流体の流速が前記第３副流路を流れる前記流体の流速より早くなるように構成された第２流路が設けられており、前記第２流路に導入された前記流体を前記所定の温度から冷却する、前記第１熱交換部の下流側に直接接続された第２熱交換部とを備える。

【0011】

本発明の流体処理方法は、表面に第１基体凹部が設けられた第１基体と前記第１基体に積層された第１密閉板とを有し、前記第１基体の前記第１基体凹部の表面と前記第１密閉板の前記第１基体側の表面との間に、第１の方向に伸びる複数の第１副流路と前記第１の方向に対して垂直な第２の方向に伸びるとともに隣り合う前記第１副流路を連通する複数の第２副流路とを含み、一方の端にある第１副流路に導入された流体が前記第１副流路と前記第２副流路とを経由して他方の端にある第１副流路まで流れる第１流路が設けられた第１熱交換部に、前記第２副流路を流れる前記流体の流速が前記第１副流路を流れる前記流体の流速より早くなるように前記流体を流し、前記流体を前記第１副流路の壁と垂直に衝突させることにより熱交換を行い、前記第１流路に導入された前記流体を所定の温度に加熱する第１熱交換工程と、表面に第２基体凹部が設けられた第２基体と前記第２基体に積層された第２密閉板とを有し、前記第２基体の前記第２基体凹部の表面と前記第２密閉板の前記第２基体側の表面との間に、第３の方向に伸びる複数の第３副流路と前記第３の方向に対して垂直な第４の方向に伸びるとともに隣り合う前記第３副流路を連通する複数の第４副流路とを含み、所定の温度に加熱された前記流体が一方の端にある第３副流路に導入されて前記第３副流路と前記第４副流路とを経由して他方の端にある第３副流路まで流れる第２流路が設けられた第２熱交換部に、前記第４副流路を流れる前記流体の流速が前記第３副流路を流れる前記流体の流速より早くなるように前記流体を流し、前記流体を前記第３副流路の壁と垂直に衝突させることにより熱交換を行い、前記第２流路に導入された前記流体を前記所定の温度から冷却する、前記第１熱交換工程の後に行われる第２熱交換工程とを備える。

【0012】

本発明の化粧水用水は、表面に第１基体凹部が設けられた第１基体と前記第１基体に積層された第１密閉板とを有し、前記第１基体の前記第１基体凹部の表面と前記第１密閉板の前記第１基体側の表面との間に、第１の方向に伸びる複数の第１副流路と前記第１の方向に対して垂直な第２の方向に伸びるとともに隣り合う前記第１副流路を連通する複数の第２副流路とを含み、一方の端にある第１副流路に導入された水または水蒸気を含む原料流体が前記第１副流路と前記第２副流路とを経由して他方の端にある第１副流路まで流れる第１流路が設けられた第１熱交換部に、前記原料流体の前記第２副流路を流れる流速が前記第１副流路を流れる流速より早くなるように前記原料流体を流し、前記原料流体を前記第１副流路の壁と垂直に衝突させることにより熱交換を行い、前記第１流路に導入された前記原料流体を所定の温度に加熱した後、表面に第２基体凹部が設けられた第２基体と前記第２基体に積層された第２密閉板とを有し、前記第２基体の前記第２基体凹部の表面と前記第２密閉板の前記第２基体側の表面との間に、第３の方向に伸びる複数の第３副流路と前記第３の方向に対して垂直な第４の方向に伸びるとともに隣り合う前記第３副流路を連通する複数の第４副流路とを含み、所定の温度に加熱された前記原料流体が一方の端にある第３副流路に導入されて前記第３副流路と前記第４副流路とを経由して他方の端にある第３副流路まで流れる第２流路が設けられた第２熱交換部に、前記原料流体の前記第４副流路を流れる流速が前記第３副流路を流れる流速より早くなるように前記原料流体を流し、前記原料流体を前記第３副流路の壁と垂直に衝突させることにより熱交換を行い、前記第２流路に導入された前記原料流体を前記所定の温度から冷却して製造されたものである。

【0013】

本発明の化粧水は、上記の化粧水用水と、抗菌物質とを含む。

【0014】

本発明の化粧品は、上記の化粧水用水又は上記の化粧水と、ビタミンＣとを含み、ゲル状である。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、第１流路に導入された流体を所定の温度に加熱する第１熱交換部と、第２流路に導入された流体を所定の温度から冷却する、第１熱交換部の下流側に直接接続された第２熱交換部とを有する構成の流体処理装置により、流体の加熱処理及び冷却処理を連続して行うことが可能である。

【0016】

本発明によれば、第１流路に導入された流体を所定の温度に加熱する第１熱交換工程と、第２流路に導入された流体を前記所定の温度から冷却する、第１熱交換工程の後に行われる第２熱交換工程とを有する流体処理方法により、流体の加熱処理及び冷却処理を連続して行うことが可能である。

【0017】

本発明によれば、第１熱交換部の第１流路に導入された水または水蒸気を含む原料流体を所定の温度に加熱した後、第２熱交換部の第２流路に導入された原料流体を所定の温度から冷却して製造された化粧水用水を提供できる。加熱処理及び冷却処理を連続して行うことが可能な流体処理装置及び流体処理方法によって製造された化粧水用水を提供できる。この化粧水用水を用いて、化粧水並びに化粧品を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】図１は本発明の実施形態に係る流体処理装置の構成を示す模式図である。

【図2】図２は図１の流体処理装置の第１熱交換部の第１流路を示す模式図である。

【図3】図３は図１の流体処理装置の第１熱交換部の第１副流路を示す模式図である。

【図4】図４は図１の流体処理装置の第１熱交換部の第２副流路を示す模式図である。

【図5】図５は図１の流体処理装置の第２熱交換部の第２流路を示す模式図である。

【図6】図６は図１の流体処理装置の第２熱交換部の第３副流路を示す模式図である。

【図7】図７は図１の流体処理装置の第２熱交換部の第４副流路を示す模式図である。

【図8】図８は第１実施例に係る流体処理装置の構成を示す模式図であり、図８（Ａ）は第１熱交換部のＺＺ断面の平面図を示し、図８（Ｂ）は第１熱交換部のＹＹ断面図を示し、図８（Ｃ）は第１熱交換部のＸＸ断面図を示す。

【図9】図９は第２実施例に係る流体処理装置の構成を示す模式図である。

【図10】図１０は第３実施例に係る流体処理装置の構成を示す模式断面図である。

【図11】図１１は第４実施例に係る流体処理装置の構成を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明の実施形態について説明する。以下に説明する形態はあくまで例示であり、当業者にとって自明な範囲で適宜修正することができる。

【0020】

＜第１実施形態＞
（流体処理装置の構成）
図１は本実施形態に係る流体処理装置の構成を示す模式図である。図１に示すように、流体処理装置１は、第１流路Ｐ１に導入された流体を所定の温度に加熱する第１熱交換部１０と、第２流路Ｐ２に導入された流体を所定の温度から冷却する、第１熱交換部１０の下流側に直接接続された第２熱交換部２０とを有する。

【0021】

第１熱交換部１０は、表面に第１基体凹部が設けられた第１基体と、第１基体に積層された第１密閉板とを有する。第１基体の第１基体凹部の表面と第１密閉板の第１基体側の表面との間に第１流路Ｐ１が設けられている。第１流路Ｐ１は、第１の方向に伸びる複数の第１副流路ＳＰ１と、第１の方向に対して垂直な第２の方向に伸びるとともに隣り合う第１副流路ＳＰ１を連通する複数の第２副流路ＳＰ２とを含む。流体Ｆ１が導入路３０から一方の端にある第１副流路ＳＰ１に導入されると、第１副流路ＳＰ１と第２副流路ＳＰ２とを経由して他方の端にある第１副流路ＳＰ１まで流れる。第１基体は所定の温度に保持されており、流体Ｆ１が第１流路Ｐ１を流れる際に第１副流路ＳＰ１の壁と垂直に衝突することにより、流体Ｆ１と第１副流路ＳＰ１の壁との間で熱交換が行われる。垂直に衝突すると、熱伝達の抵抗となる淀み層ができない、あるいは薄くなる。流体Ｆ１と第１副流路ＳＰ１の壁との熱交換は複数回行われ、第１熱交換部１０で熱交換処理がされて所定の温度に加熱された流体Ｆ２が導出路３１Ａから導出される。第２副流路ＳＰ２を流れる流体の流速は、第１副流路ＳＰ１を流れる流体の流速より早くなるように構成されている。

【0022】

第２熱交換部２０は、上記の第１熱交換部１０と同様な構成を有し、流体を所定の温度から冷却する。第２熱交換部２０は、表面に第２基体凹部が設けられた第２基体と、第２基体に積層された第２密閉板とを有する。第２基体の第２基体凹部の表面と第２密閉板の第２基体側の表面との間に第２流路Ｐ２が設けられている。第２流路Ｐ２は、第３の方向に伸びる複数の第３副流路ＳＰ３と、第３の方向に対して垂直な第４の方向に伸びるとともに隣り合う第３副流路ＳＰ３を連通する複数の第４副流路ＳＰ４とを含む。第１熱交換部１０の導出路３１Ａは、第２熱交換部２０の導入路３１Ｂに接続されている。流体Ｆ２が導入路３１Ｂから一方の端にある第３副流路ＳＰ３に導入されると、第３副流路ＳＰ３と第４副流路ＳＰ４とを経由して他方の端にある第３副流路ＳＰ３まで流れる。第２基体は、流体が第１熱交換部１０で加熱された温度より低い温度に保持されており、流体Ｆ２が第２流路Ｐ２を流れる際に第３副流路ＳＰ３の壁と垂直に衝突することにより、流体Ｆ２と第３副流路ＳＰ３の壁との間で熱交換が行われる。垂直に衝突すると、熱伝達の抵抗となる淀み層ができない、あるいは薄くなる。流体Ｆ２と第３副流路ＳＰ３の壁との熱交換は複数回行われ、第２熱交換部２０で熱交換処理がされて所定の温度から冷却された流体Ｆ３が導出路３２から導出される。冷却された流体Ｆ３は、例えばガスから凝縮して液体４０となって回収される。第４副流路ＳＰ４を流れる流体の流速は、第３副流路ＳＰ３を流れる流体の流速より早くなるように構成されている。

【0023】

第１基体及び第１密閉板の少なくともいずれか一方には、流体と熱交換する上記の第１副流路ＳＰ１の壁が所定の温度となるように、ヒーター等の不図示の第１温度調節部が設けられている。第１温度調節部により、第１副流路ＳＰ１の壁を含む第１熱交換部１０は、例えば１００℃～１０００℃から適宜選択された所定の温度に設定可能となっている。同様に、第２基体及び第２密閉板の少なくともいずれか一方には、流体と熱交換する上記の第３副流路ＳＰ３の壁が第１副流路ＳＰ１の壁の温度より低い温度となるように、冷却器あるいはヒーター等の不図示の第２温度調節部が設けられている。第２温度調節部により、第３副流路ＳＰ３の壁を含む第２熱交換部２０は、第２熱交換部２０の温度が第１熱交換部１０の温度より低くなる範囲で、例えば０℃～１００℃から選択された所定の温度に設定可能となっている。

【0024】

図２は図１の流体処理装置１の第１熱交換部１０の第１流路Ｐ１を示す模式図である。第１流路Ｐ１は、複数の第１副流路ＳＰ１と、隣り合う第１副流路ＳＰ１を連通する複数の第２副流路ＳＰ２とを含む。流体Ｆ１は、第１流路Ｐ１を流れる際に、第１副流路ＳＰ１を流れ、第１副流路ＳＰ１から第２副流路ＳＰ２に流れ込み、第２副流路ＳＰ２から第１副流路ＳＰ１に流れ出る。このとき、流体Ｆ１が第１副流路ＳＰ１の壁と垂直に衝突し、流体Ｆ１と第１副流路ＳＰ１の壁との間で熱交換が行われる。第１副流路ＳＰ１は、上流側の第２副流路ＳＰ２から下流側の第２副流路ＳＰ２までの長さを第１副流路ＳＰ１の長さＬ１とし、幅Ｗ１で形成されている。また、第２副流路ＳＰ２は、上流側の第１副流路ＳＰ１から下流側の第１副流路ＳＰ１までの長さを第２副流路ＳＰ２の長さＬ２とし、幅Ｗ２で形成されている。隣り合う第１副流路ＳＰ１同士の距離は第２副流路ＳＰ２の長さＬ２に相当する。第２副流路ＳＰ２のピッチは（Ｌ１＋Ｗ２）の２倍に相当する。

【0025】

図３は図１の流体処理装置１の第１熱交換部１０の第１副流路ＳＰ１を示す模式図である。第１副流路ＳＰ１は、例えば断面積がＳ１である断面形状が矩形の形状を有する。

【0026】

図４は図１の流体処理装置１の第１熱交換部１０の第２副流路ＳＰ２を示す模式図である。第２副流路ＳＰ２は、例えば断面積がＳ２である断面形状が矩形の形状を有する。

【0027】

本実施形態の流体処理装置１は、第１副流路ＳＰ１の断面積Ｓ１が第２副流路ＳＰ２の断面積Ｓ２の２倍より大きいこと、及び第２副流路ＳＰ２の長さＬ２が第１副流路のＳＰ１幅Ｗ１より長いこと、及び第２副流路ＳＰ２の配置ピッチＰＴ２が第２副流路ＳＰ２の幅Ｗ２の２倍より大きいことが、同時に満足されているか、またはいずれかの組み合わせが満足されていることが好ましい。

【0028】

図５は図１の流体処理装置１の第２熱交換部２０の第２流路Ｐ２を示す模式図である。第２流路Ｐ２は、複数の第３副流路ＳＰ３と、隣り合う第３副流路ＳＰ３を連通する複数の第４副流路ＳＰ４とを含む。第１熱交換部１０から流されてきた流体Ｆ２は、第２流路Ｐ２を流れる際に、第３副流路ＳＰ３を流れ、第３副流路ＳＰ３から第４副流路ＳＰ４に流れ込み、第４副流路ＳＰ４から第３副流路ＳＰ３に流れ出る。このとき、流体Ｆ２が第３副流路ＳＰ３の壁と垂直に衝突し、流体Ｆ２と第３副流路ＳＰ３の壁との間で熱交換が行われる。第３副流路ＳＰ３は、上流側の第４副流路ＳＰ４から下流側の第４副流路ＳＰ４までの長さを第３副流路ＳＰ３の長さＬ３とし、幅Ｗ３で形成されている。また、第４副流路ＳＰ４は、上流側の第３副流路ＳＰ３から下流側の第３副流路ＳＰ３までの長さを第４副流路ＳＰ４の長さＬ４とし、幅Ｗ４で形成されている。隣り合う第３副流路ＳＰ３同士の距離は第４副流路ＳＰ４の長さＬ４に相当する。第４副流路ＳＰ４のピッチは（Ｌ３＋Ｗ４）の２倍に相当する。

【0029】

図６は図１の流体処理装置１の第２熱交換部２０の第３副流路ＳＰ３を示す模式図である。第３副流路ＳＰ３は、断面積がＳ３である断面形状が矩形の形状を有する。

【0030】

図７は図１の流体処理装置１の第２熱交換部２０の第４副流路ＳＰ４を示す模式図である。第４副流路ＳＰ４は、断面積がＳ４である断面形状が矩形の形状を有する。

【0031】

本実施形態の流体処理装置１は、第３副流路ＳＰ３の断面積Ｓ３が第４副流路ＳＰ４の断面積Ｓ４の２倍より大きいこと、及び第４副流路ＳＰ４の長さＬ４が第３副流路ＳＰ３の幅Ｗ３より長いこと、及び第４副流路ＳＰ４の配置ピッチＰＴ４が第４副流路ＳＰ４の幅Ｗ４の２倍より大きいことが、同時に満足されているか、またはいずれかの組み合わせが満足されていることが好ましい。

【0032】

流体処理装置１で処理される流体は、処理中に液体からガスにあるいはガスから液体に物質の状態の変化を行ってもよい。例えば、流体は水または水蒸気である。例えば、第１熱交換部１０において熱交換処理により水から水蒸気に気化して所定の温度に加熱され、続いて第２熱交換部２０において熱交換処理により水蒸気から水に凝縮して所定の温度から冷却される構成であってもよい。流体が水または水蒸気の場合、第１熱交換部１０では、例えば１００℃以上、好ましくは１５０℃以上、さらに好ましくは２００℃以上、典型的には５００℃以上の温度に加熱される。加熱に要する時間（流体が第１熱交換部を通過するのに要する時間）は例えば１０００ｍｓ以下、典型的には２００ｍｓである。また、第２熱交換部２０では、例えば室温以下、典型的には２０℃の温度に冷却する。冷却に要する時間（流体が第２熱交換部を通過するのに要する時間）は、例えば１０００ｍｓ以下、典型的には２００ｍｓ以下である。降温により水蒸気は凝縮して水になる。流体を水蒸気状態で利用する場合は、水蒸気状態を保てる温度への冷却であってもよい。

【0033】

流体処理装置１で処理される流体は、処理中に物質の状態の変化を伴わない流体であってもよい。例えば水蒸気として第１熱交換部１０及び第２熱交換部２０により熱交換処理がなされてもよい。

【0034】

流体処理装置１で処理される流体としては、上記の他、空気を含むガスであっても、水を含む液体であってもよい。酸素を含むガス、水素やギ酸を含むガスに適用可能である。

【0035】

本実施形態の流体処理装置１において、第１基体及び第２基体は、例えば、それぞれ、板状、円筒状、円柱状、及び角柱状のいずれかの形状である。第１基体及び第２基体の形状は、特に限定されるものではなく、様々な形状に適用可能である。

【0036】

本実施形態の流体処理装置１において、第１基体、第１密閉板、第２基体及び第２密閉板は、例えば、それぞれ、金属、グラファイト、セラミクス、プラスチック、複合材料、またはこれらの組み合わせで構成されている。複合材料は、例えば、金属、カーボンナノチューブ、グラフェン及びカーボンファイバーから選択された少なくとも１つと、プラスチックとが複合した材料である。上記の金属は、例えば繊維状金属である。このような材料で形成された第１熱交換部１０及び第２熱交換部２０により流体処理装置１が実現可能である。

【0037】

上記の第１基体、第１密閉板、第２基体及び第２密閉板は、板状の材料で形成されていてもよい。例えば、板状の材料を金型等で加工してチャネルやタブを整形し、複数枚張り合わせて接合して形成されていてもよい。材料として変形容易材料を選ぶと金型プレス加工による流路形成が可能である。金属板を選ぶと溶接や電気ウエルダーで接合させることが可能である。プラスチックであれば接着剤で接合させることが可能である。

【0038】

本実施形態の流体処理装置１と接触する周囲の材料や流体が腐食性であるとき、流体処理装置１の材料表面を樹脂でライニングすることや、塗装すること、またはめっきすることも可能である。また流体処理装置１の材料表面を酸化して酸化被膜で保護することも可能である。これらの材料から、流体や熱媒体との接触による腐食や減耗を防ぐ材料を選ぶことが可能であり、腐食性のある薬品や浸透性のある毒性ガスなどの流体の熱交換が可能である。

【0039】

板状の材料を接合する場合は、ネジ止めが可能である。板状の材料の接合には、ゴムパッキンやカーボンパッキン、その他のシールパッキンをいれることも可能である。また、板状の材料の接合には、接着剤を用いることも可能である。

【0040】

上記の第１熱交換部１０及び第２熱交換部２０は、例えば平面の形で示した単体である。あるいは、折り曲げて三角形や四角形、その他の多角形の筒の形状であってもよい。平面でなく丸い筒の形の板で作ることで円筒の形としてもよい。第１熱交換部１０及び第２熱交換部２０は、他の筒や板の表面に張り付けることも可能である。

【0041】

第１熱交換部１０の導入路３０及び第２熱交換部２０の導出路３２は、数や形状、取り付ける位置について自由に設計できる。第１熱交換部１０の導出路３１Ａ及び第２熱交換部２０の導入路３１Ｂは、互いに接続可能な数、形状、取り付ける位置で形成されている。

【0042】

流体を加熱するために第１熱交換部１０にヒーターを取り付けること、または加熱された媒体の中に置き加熱することも可能である。例えばボイラーの燃焼効率を高めるために高温加熱した空気を導入することが有効であることが分かっている。この目的のために、例えば第１熱交換部１０をボイラーの燃焼室や排気配管に接触させるか、またはその中に置き加熱し、これを介して加熱空気を導入するとよい。

【0043】

また、第１熱交換部で加熱された温度よりも低い温度に流体を冷却するために、第２熱交換部２０に冷却部またはヒーターを取り付けること、または冷却あるいは加熱された媒体の中に置き、冷却あるいは加熱することも可能である。流体を冷却するために、例えば第２熱交換部２０に冷却媒体を接触させること、または低温の媒体の中に置き冷却することも可能である。例えば、第１熱交換部１０からの高温ガスを流体として第１熱交換部１０を通し、これを海水につけて冷却すると、効率よく高温ガスを冷却することが可能である。

【0044】

本実施形態の流体処理装置１において、流路の壁に垂直に流体が衝突する構造の設計指針は、装置が大きくても小さくても、または形に依存せずに適用できる。

【0045】

また、加工コストが許す範囲で高流速衝突が起きるように設計可能である。また流量を大きく設計するなら、関係を保ちながら流路断面積を加工コストに見合う範囲で大きくすると良い。

【0046】

本実施形態の流体処理装置１において、使用する温度や熱媒体環境、基体の切削加工コストに応じて材料を選ぶことができる。

【0047】

（流体処理方法）
次に、上記の流体処理装置１を用いた流体処理方法について説明する。まず、第１熱交換部１０により第１流路Ｐ１に導入された流体を所定の温度に加熱する（第１熱交換工程）。

【0048】

上記の第１熱交換部１０は、表面に第１基体凹部が設けられた第１基体と第１基体に積層された第１密閉板とを有し、第１基体の第１基体凹部の表面と第１密閉板の第１基体側の表面との間に、第１の方向に伸びる複数の第１副流路ＳＰ１と第１の方向に対して垂直な第２の方向に伸びるとともに隣り合う第１副流路ＳＰ１を連通する複数の第２副流路ＳＰ２とを含む。

【0049】

一方の端にある第１副流路ＳＰ１に導入された流体が第１副流路ＳＰ１と第２副流路ＳＰ２とを経由して他方の端にある第１副流路ＳＰ１まで流れる第１流路Ｐ１が設けられた第１熱交換部１０に、第２副流路ＳＰ２を流れる流体の流速が第１副流路ＳＰ１を流れる流体の流速より早くなるように流体を流す。これにより、流体を第１副流路ＳＰ１の壁と垂直に衝突させることにより熱交換を行い、第１流路Ｐ１に導入された流体を所定の温度に加熱する。

【0050】

次に、第１熱交換工程の後に、第２熱交換部２０により第２流路Ｐ２に導入された流体を所定の温度から冷却する（第２熱交換工程）。

【0051】

上記の第２熱交換部２０は、表面に第２基体凹部が設けられた第２基体と第２基体に積層された第２密閉板とを有し、第２基体の第２基体凹部の表面と第２密閉板の第２基体側の表面との間に、第３の方向に伸びる複数の第３副流路ＳＰ３と第３の方向に対して垂直な第４の方向に伸びるとともに隣り合う第３副流路ＳＰ３を連通する複数の第４副流路ＳＰ４とを含む。

【0052】

所定の温度に加熱された流体が一方の端にある第３副流路ＳＰ３に導入されて第３副流路ＳＰ３と第４副流路ＳＰ４とを経由して他方の端にある第３副流路ＳＰ３まで流れる第２流路Ｐ２が設けられた第２熱交換部に、第４副流路ＳＰ４を流れる流体の流速が第３副流路ＳＰ３を流れる流体の流速より早くなるように流体を流す。これにより、流体を第３副流路ＳＰ３の壁と垂直に衝突させることにより熱交換を行い、第２流路Ｐ２に導入された流体を所定の温度から冷却する。

【0053】

（流体処理装置及び流体処理方法の作用・効果）
本実施形態の流体処理装置及び流体処理方法によれば、加熱処理及び冷却処理を連続して行うことが可能である。例えば流体が水の場合、瞬時に加熱及び冷却を施すことで、通常の蒸留水等では得ることが困難であった小さいサイズの水分子集団を得ることができる。

【0054】

ここでは１個の水分子を［Ｈ_２Ｏ］と表記し、１つの水分子集団を「［Ｈ_２Ｏ］_ｎ」と表記することにする。ｎは１つの水分子集団の大きさの指標であり、ある瞬間ｎ値とその分布は変化している。平衡状態下の水の分子集団のｎ値については様々な意見がある。実際の水ではｎ値が異なる成分が混在していると考えられる。ある平衡状態で存在する安定な水の分子集団のｎ値の確率分布は一定していると考えられる。しかし、急速に加熱または冷却したときの確率分布は異なる分布にあり、時間経過とともに安定な分布になり安定すると考えられる。

【0055】

本実施形態の第１熱交換部では、ｎ値の大きい水分子集団を第１副流路の壁に衝突させて第１副流路の壁との間で熱交換する。通常の飽和水蒸気の加熱では１００℃より高い温度に加熱するには圧力をかける必要があるが、上記の第１熱交換部における熱交換では、圧力に依存することなく自在に温度設定が可能である。このような第１熱交換部で、例えば５００℃に急速に加熱することで水分子集団のｎ値を小さくし、例えばｎが１又は１に近い蒸気にすることができる。

【0056】

本実施形態の第２熱交換部では水蒸気が第３副流路の壁に衝突し、第３副流路の壁との間で熱交換する。水蒸気は低温の壁に衝突すると熱エネルギーを奪われて水になる。このような第２熱交換部で、例えば５００℃以上の温度から室温程度にまで急速に冷却することで、水分子が通常の水の安定状態に戻りきらないうちに、非平衡状態の液体の水とすることができる。このようにして得られる水のｎ値の分布は、通常の安定状態の水と異なる。上記の水分子集団のｎ値の確率分布が異なる水は、放置すると時間とともにｎ値の分布が変化し、通常の水になる。

【0057】

ｎ値の小さい水分子集団を含むと推定される急速冷却された水は、人間の皮膚の表面の細胞、表皮、真皮、皮下組織に浸透しやすい。ｎ値の小さい水分子集団を含む水を利用した化粧水や化粧品は、肌への浸透力が高くなり、肌質改善の効果が期待できる。

【0058】

＜第１実施例＞
（第１熱交換部及び第２熱交換部の構成例）
図８は第１実施例に係る流体処理装置の構成を示す模式図であり、図８（Ａ）は第１熱交換部のＺＺ断面の平面図を示し、図８（Ｂ）は第１熱交換部のＹＹ断面図を示し、図８（Ｃ）は第１熱交換部のＸＸ断面図を示す。

【0059】

第１熱交換部３００は、第１流路となる溝が形成された基体３０１と、溝を密閉して流路を形成する密閉板３０２とを有する。基体３０１及び密閉板３０２の少なくともいずれか一方が加熱され、流体が流路を流れて基体３０１の壁と熱交換を行う。図８（Ａ）の流路の両端には流体の集合する横溝流路としてのバッファータブ３０５、３０６が備えられ、それらに接続して流体の導入路３０３と流体の導出路３０４が備えられてある。

【0060】

第１流路を構成する第１副流路として、タブＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５が形成されている。タブＴ１～Ｔ５は、幅Ｗ１、深さＤＤを有する。タブＴ１～Ｔ５を代表してタブＴと表記する。

【0061】

第１流路を構成する第２副流路としてチャネル流路が形成されている。同じタブ流路に接続するチャネル流路をチャネル列と呼び、チャネル列は順番に番号を付けてチャネル列ＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨ３、ＣＨ４、ＣＨ５、ＣＨ６と表記する。同じチャネル列にあるチャネルに番号を付けて、チャネル列ＣＨ２のチャネルはチャネルＣＨ２１、ＣＨ２２、ＣＨ２３、ＣＨ２４、ＣＨ２５、ＣＨ２６と表記する（図８（Ｂ）参照）。チャネル列ＣＨ１のチャネルはチャネルＣＨ１１、ＣＨ１２、ＣＨ１３、ＣＨ１４、ＣＨ１５、ＣＨ１６、ＣＨ１７と表記する（図８（Ｃ）参照）。チャネル列ＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨ３、ＣＨ４、ＣＨ５、ＣＨ６（チャネルＣＨ２１、ＣＨ２２、ＣＨ２３、ＣＨ２４、ＣＨ２５、ＣＨ２６、ＣＨ１１、ＣＨ１２、ＣＨ１３、ＣＨ１４、ＣＨ１５、ＣＨ１６、ＣＨ１７・・・）を代表してチャネルＣＨと表記する。

【0062】

第２副流路の配置ピッチＰＴ２は、同一チャネル列のチャネル配置のピッチとなる。チャネルＣＨは、幅Ｗ２、深さＤ、長さＬ２を有する。

【0063】

流体は、第１副流路であるタブＴと第２副流路であるチャネルＣＨを通る。

【0064】

タブＴの断面積（以下Ｓｔと表す）とチャネルＣＨの断面積（以下Ｓｃと表す）の関係について説明する。チャネルＣＨから出た流体が２方向に分かれて流れる構造であるので、単純に２Ｓｃ＝Ｓｔのとき流体の速度変化がなく溜まりができない。即ち乱れのない同じ速度の流れが形成される寸法と考えられる。

【0065】

２Ｓｃ＞Ｓｔのとき、即ちチャネルＣＨの流体速度がタブＴの流体速度より遅いとき、流体はタブＴの壁に衝突しない、または流体は層流となる。流体が乱れることなくタブＴの壁に沿って流れる層流を形成すると、壁との熱交換の効率は著しく低下する。流体が壁と衝突するのは、層流のできる条件を除く条件となり、２Ｓｃ＜Ｓｔである。

【0066】

チャネルＣＨの長さＬ２とタブＴの幅Ｗ１は、以下のようにして決められる。チャネルＣＨで高流速を得た流れがタブＴの壁まで到達して壁に衝突するには、少なくともタブＴの幅Ｗ１はチャネルＣＨの長さＬ２より短いことが望ましい。チャネルＣＨを出た流れの高流速が壁に伝わる距離はチャネルＣＨの長さＬ２に相当するとすれば、Ｌ２＞Ｗ１のとき、流体が壁に衝突を起こすことになる。

【0067】

タブＴを挟んで隣り合うチャネル列にあるチャネルＣＨの配置の関係は、以下のようにして決められる。隣り合うチャネル列のチャネルＣＨの中心軸が一致しているとチャネルＣＨを通過する流体は、挟まれたタブＴを一軸の層流として横切り通過する。即ち、タブＴの壁と衝突することはない。完全に一致しなくても、隣接する列のチャネルＣＨを重ねたとき、重なる部分があると、流体は流れやすい流路を優先して流れるので、タブＴの壁と衝突しない流が形成される。従って、隣り合うチャネル列のチャネルＣＨが重ならない配置が必須である。

【0068】

チャネルＣＨの配置ピッチＰＴ２及びチャネルＣＨの幅Ｗ２を使って表すと、ＰＴ２≦２Ｗ２のとき、隣接する列のチャネルＣＨに重なる部分が発生する。従って隣の列のチャネル同士が重ならないように、ＰＴ２＞２Ｗ２とする。

【0069】

本実施例では上記のように第１熱交換部３００が構成されている。第２熱交換部は、第１熱交換部３００と同様の構成により実現されており、図示及び説明を省略する。但し、第２熱交換部は、流体を第１熱交換部３００より低い温度に冷却可能に設けられている。上記のような第１熱交換部及び第２熱交換部を有して、流体熱処理装置が構成されている。

【0070】

＜第２実施例＞
（第１熱交換部及び第２熱交換部の構成例）
図９は第２実施例に係る流体処理装置の構成を示す模式図である。

【0071】

第１熱交換部３００は、円柱状の基体３０１とそれを収納するシリンダー状の密閉板３０２とが組み込まれてなる。密閉板３０２の内壁に基体３０１の表面が密着する。外部に流体が漏れないように接続部は溶接されている。

【0072】

導入路３０３から加圧して導入された流体は、第１副流路である円周溝Ｇ１～Ｇ６を通り、第２副流路である連結溝Ｃ１Ａ、Ｃ２Ｂ、Ｃ３Ａ、Ｃ４Ｂ、Ｃ５Ａ、Ｃ６Ｂを通過するときに高速流体となる。高速流体は円周溝Ｇ１～Ｇ６の壁に高速で垂直に衝突する。垂直に衝突すると、熱伝達の抵抗となる淀み層ができない、あるいは薄くなる。

【0073】

基体３０１はヒーター給電線４０１から給電されたヒーター４００で加熱される。ヒーター４００はシリコンカーバイド製であり、１０００℃までの加熱が可能である。

【0074】

密閉板３０２及び基体３０１はＳＵＳ３１０Ｓで形成されており、１０００℃までの加熱に耐性を有する。

【0075】

本実施例では上記のように第１熱交換部３００が構成されている。第２熱交換部は、第１熱交換部３００と同様の構成により実現されており、図示及び説明を省略する。但し、第２熱交換部は、流体を第１熱交換部３００より低い温度に冷却可能に設けられている。上記のような第１熱交換部及び第２熱交換部を有して、流体熱処理装置が構成されている。

【0076】

＜第３実施例＞
（第１熱交換部及び第２熱交換部の構成例）
図１０は第３実施例に係る流体処理装置の構成を示す模式断面図である。第１熱交換部３００は、基体３０１、及び密閉板３０２Ａ、３０２Ｂを有する。基体３０１の上面にはタブＧ１１、Ｇ２１が形成されており、下面にはタブＧ１２、Ｇ２２が形成されている。タブＧ１１、Ｇ２１、Ｇ１２、Ｇ２２を代表してタブＧとも称する。基体３０１の上面と下面に密閉板３０２Ａ、３０２Ｂが設けられ、タブＧと密閉板３０２Ａ、３０２Ｂにより流路の一部が構成されている。

【0077】

タブＧ１２はタブＧ１１、Ｇ２１をまたぐ平面配置であり、連結孔Ｈ１２、Ｈ２１でタブＧ１１、Ｇ２１と連結されている。タブＧ２１はタブＧ１２、Ｇ２２をまたぐ平面配置であり、連結孔Ｈ２１、Ｈ２２でタブＧ１２、Ｇ２２に連結されている。連結孔Ｈ１２、Ｈ２１、Ｈ２２を代表して連結孔Ｈとも称する。

【0078】

タブ配列の上流端のタブＧ１１には流体の導入路３０３が連結されている。タブ配列の下流端のタブＧ２２には流体の導出路３０４が連結されている。導入路３０３から導入される流体Ｆ１は密閉された上記タブＧ１１、Ｇ１２，Ｇ２１、Ｇ２２と連結孔Ｈ１２、Ｈ２１、Ｈ２２を経由して導出路３０４より流体Ｆ２として放出される。

【0079】

密閉板３０２Ａ、３０２Ｂにはヒーター４００Ａ、４００Ｂが備えられ、加熱可能に設けられている。ヒーターの本数は所望される温度と使用可能な電力に応じて自由に調整できる。

【0080】

細い連結孔Ｈ１２を通過した流体は速度を増して垂直に密閉板３０２Ｂに高速で衝突する。この垂直高速衝突を起こさせるために、タブＧ１２を囲む密閉板３０２Ｂと連結孔Ｈ１２の出口の距離は当該連結孔Ｈ１２の長さより短い。このような構造とすると垂直高速流体と密閉板３０２Ｂの壁の間の淀み層ができない、あるいは薄くなる。流体と密閉板３０２Ｂとの間で熱交換が瞬時になされ、流体が加熱される。

【0081】

同じことが連結孔Ｈ２１、Ｈ２２で起きる。このように垂直高速衝突を繰り返すと、ヒーター４００Ａ，４００Ｂで加熱された密閉板３０２Ａ、３０２Ｂの熱は高い効率で流体に伝えられる。結果として流体Ｆ２の温度は密閉板３０２Ａ、３０２Ｂの温度に近い温度になる。当該高速衝突の垂直度は、淀み層ができない、あるいは薄くなればよいだけなので、厳密である必要はない。このようにして、図１０に示した第１熱交換部３００では瞬時に熱交換が行われ、加熱された流体を得ることができる。

【0082】

本実施例では上記のように第１熱交換部３００が構成されている。第２熱交換部は、第１熱交換部３００と同様の構成により実現されており、図示及び説明を省略する。但し、第２熱交換部は、流体を第１熱交換部３００より低い温度に冷却可能に設けられている。上記のような第１熱交換部及び第２熱交換部を有して、流体熱処理装置が構成されている。

【0083】

＜第４実施例＞
（第１熱交換部及び第２熱交換部の構成例）
図１１は第４実施例に係る流体処理装置の構成を示す模式図である。第１熱交換部３００は、基体３０１を密閉板３０２Ａ、３０２Ｂで挟んで流路が形成されている。密閉板３０２Ａ、３０２Ｂにはヒーター４０１Ａ、４０１Ｂが備えてある。

【0084】

基体３０１と密閉板３０２Ａ、３０２Ｂはステンレス鋼であり、規格ＳＵＳ３１６Ｌを用いた。基体３０１の両面を加工してタブＧ１１、Ｇ１２、Ｇ２１、Ｇ２２、Ｇ３１、Ｇ３２、Ｇ４１、Ｇ４２、Ｇ５１、Ｇ５２、Ｇ６１を２ｍｍのスペースで設けた。タブ深さは１ｍｍ、面積は４ｍｍ×３０ｍｍである。タブを連結する連結孔Ｈ１２、Ｈ２１、Ｈ２２、Ｈ３１、Ｈ３２、Ｈ４１、Ｈ４２、Ｈ５１、Ｈ５２、Ｈ６１をタブ当たり５個の連結孔をドリルであけた。連結孔は２ｍｍ直径で長さは３ｍｍである。

【0085】

連結孔の出口から流体が高速で出て、タブを囲む壁に高速で衝突するように、当該出口から衝突する壁の距離は連結孔の長さより短く設けられている。当該距離と連結孔の長さのこの関係は効率よく熱交換を起こさせるのに有効な関係である。

【0086】

流体の導入路３０３、流体の導出路３０４とタブをつなぐ連結孔Ｈ１１、Ｈ６２はドリルであけた。導入路３０３を溶接したあと洗浄して、密閉板３０２Ａ、３０２Ｂと基体３０１を周辺で溶接した。これで流体の流路が形成された。

【0087】

密閉板３０２Ａ、３０２Ｂにはヒーター４０１Ａ、４０１Ｂが挿入されている。ヒーターが分かるように密閉板からとびださせて描いてある。ヒーターは実際には内部にあってもよい。

【0088】

ヒーターは密閉版の中央にあってもよい。４本の例を示したがヒーター本数は１本でもよく設計は自由である。

【0089】

本実施例では上記のように第１熱交換部３００が構成されている。第２熱交換部は、第１熱交換部３００と同様の構成により実現されており、図示及び説明を省略する。但し、第２熱交換部は、流体を第１熱交換部３００より低い温度に冷却可能に設けられている。上記のような第１熱交換部及び第２熱交換部を有して、流体熱処理装置が構成されている。

【0090】

＜適用例＞
（化粧水用水への適用）
上記の流体処理装置及び流体処理方法により、化粧水用水を製造することができる。化粧水用水は、第１流路が設けられた第１熱交換部により原料流体を所定の温度に加熱した後、第２熱交換部により原料流体を上記の所定の温度から冷却して製造されたものであり、原料流体としては水が用いられる。

【0091】

第１熱交換部は、表面に第１基体凹部が設けられた第１基体と第１基体に積層された第１密閉板とを有する。第１基体の第１基体凹部の表面と第１密閉板の第１基体側の表面との間に第１流路が設けられている。第１流路は、第１の方向に伸びる複数の第１副流路と第１の方向に対して垂直な第２の方向に伸びるとともに隣り合う第１副流路を連通する複数の第２副流路とを含む。一方の端にある第１副流路に導入された水または水蒸気を含む原料流体が第１副流路と第２副流路とを経由して他方の端にある第１副流路まで流れる。ここで、原料流体の第２副流路を流れる流速が第１副流路を流れる流速より早くなるように原料流体を流す。これにより、原料流体を第１副流路の壁と垂直に衝突させることにより熱交換を行い、第１流路に導入された原料流体を所定の温度に加熱する。

【0092】

第２熱交換部は、表面に第２基体凹部が設けられた第２基体と第２基体に積層された第２密閉板とを有する。第２基体の第２基体凹部の表面と第２密閉板の第２基体側の表面との間に第２流路が設けられている。第２流路は、第３の方向に伸びる複数の第３副流路と第３の方向に対して垂直な第４の方向に伸びるとともに隣り合う第３副流路を連通する複数の第４副流路とを含む。所定の温度に加熱された原料流体が一方の端にある第３副流路に導入されて第３副流路と第４副流路とを経由して他方の端にある第３副流路まで流れる。ここで、原料流体の第４副流路を流れる流速が第３副流路を流れる流速より早くなるように原料流体を流す。これにより、原料流体を第３副流路の壁と垂直に衝突させることにより熱交換を行い、第２流路に導入された原料流体を所定の温度から冷却する。

【0093】

本適用例の化粧水用水は、上記の流体処理装置及び流体処理方法により製造されたものである。第１熱交換部では、水または蒸気を第１副流路の壁に衝突させて第１副流路の壁との間で熱交換する。第１熱交換部においては、液相と気相が接しない状態、即ち液相と気相が平衡状態を保たない状態で、気相を独立に加熱することができる。また、通常の水の加熱では１００℃より高い温度に加熱するには圧力をかける必要があるが、上記の第１熱交換部における熱交換では、圧力に依存することなく自在に温度設定が可能である。このような第１熱交換部で、例えば５００℃以上に急速に加熱することでｎ値が１又は１に近い水蒸気にすることができる。

【0094】

第２熱交換部では、水蒸気を水にする。水蒸気の分子を第３副流路の壁に衝突させて水分子と第３副流路の壁との間で熱交換させ急速に冷却するこのような第２熱交換部で、例えば５００℃以上の温度から室温程度にまで、１秒以内に冷却する。このことで、水分子が通常の水の安定状態に戻りきらないうちに、非平衡状態で水とすることができる。このようにして得られる水は通常の安定な水よりｎ値が小さい水分子集団の成分を多く含むと考えられ、化粧水に好適に用いられる化粧水用水である。この水を、ここではＳＡ（Single Active）水と称する。ＳＡ水は非平衡で生成した水であるので、安定ではない。時間経過とともに安定な平衡状態の通常の水へと、水分子集団のｎ値の確率分布は変化していくと考えられる。

【0095】

ｎ値が小さい水分子集団を含む水は、細胞、例えば人間の皮膚の表面の細胞、表皮、真皮、皮下組織等に浸透しやすい。ｎが小さい水分子集団を含む水（ＳＡ水）を利用した化粧水や化粧品は肌への浸透力が高くなり、肌質改善の効果が期待できる。

【0096】

（化粧品への適用）
上記のＳＡ水そのものは、肌や植物に浸透しやすい特性があるので、化粧品（化粧水）としても使用可能であるが、抗菌能力の程度は不明である。抗菌剤（ベンジルグリコール）等の抗菌能力のある抗菌物質を添加したＳＡ水は、抗菌能力を有する化粧品（化粧水）として使用可能である。

【0097】

また、ＳＡ水又は上記の抗菌能力を有する化粧品（化粧水）にビタミンＣを添加したゲル状の化粧品は、ビタミンＣによる美白効果を有する化粧品である。上記の化粧水用水は、乳化剤を含まないゲル状化粧品を実現できる。

【0098】

（水蒸気ガスの適用）
水を１００℃超のスチーム（過熱スチームという）にすると、無酸素状態で加熱または乾燥させることが可能になる。例えば３００℃程度の高温スチームを肉に接触させると肉の筋が変化して噛みやすい柔らかい肉に変化する効果がある。これは炎を使用しない安全なバーベキューに応用できる。

【0099】

上記高温スチームと廃棄物または有機物を含むガスと接触させて取り出したケミカルポテンシャルの高い上記ガスはエネルギー資源として再利用ができる。従って、これを行う流体処理装置は、有機物の処理装置に応用できる。

【0100】

＜第５実施例＞
（化粧水官能試験１）
ＳＡ水を人間の肌に浸み込ませる試験を行った。ＳＡ水は、流体熱交換装置である「ヒートビームシリンダー（フィルテック社製）」を第１熱交換部及び第２熱交換部のそれぞれに適用した流体処理装置により製造した。被験者は顔に老人班のある６６歳の男性であった。毎日朝６時頃及び夜２３時頃にスプレイで５～１０回ＳＡ水を顔全体に吹き付け、手のひらで顔の皮膚にこすりつけてマッサージをした。ＳＡ水は、毎回製造後１か月以内のものを使用した。２０１６年１１月から試験を開始したところ、２０１９年１１月には、以前あった老人班のうちで、消えたもの、小さくなったもの、色が薄くなったものがあった。ＳＡ水は、細胞、例えば人間の皮膚の表面の細胞、表皮、真皮、皮下組織等に浸透しやすく、肌への浸透力が高くなり、肌質改善につながったものと考えられる。

【0101】

（化粧水官能試験２）
上記の化粧水官能試験１を複数の被験者が１年以上続けたときの効果をまとめると以下のようになった。期間は２０１７年１２月から２０１９年３月まで、被験者は、年齢が２０～７６歳であり、男女を含む１００人の構成であった。

【0102】

効果を複数回答可として集計すると、以下の結果が得られた。
（１）肌がさっぱり、しっとり、つや、柔らか、うるおい（５５件）
（２）シミ・老人班・くすみ・日焼けが薄くなる、しわがうすくなる（２１件）
（３）肌荒れ修復、アトピー肌改善、トラブル解消、かゆみ解消（１６件）
（４）化粧水の浸透加速、メイクののり改善（１１件）
（５）肌が明るくなる、透明になる（１０件）
以上のように、ＳＡ水の適用により、被験者による官能評価として化粧水としての効果が得られた。ＳＡ水は、ｎ値の小さい水分子集団を多く含む水であり、細胞、例えば人間の皮膚の表面の細胞、表皮、真皮、皮下組織等に浸透しやすく、肌への浸透力が高くなり、肌質改善につながったものと考えられる。

【符号の説明】

【0103】

１ 流体処理装置
１０ 第１熱交換部
２０ 第２熱交換部
３０ 導入路
３１Ａ 導出路
３１Ｂ 導入路
３２ 導出路
４０ 液体
Ｐ１ 第１流路
Ｐ２ 第２流路
ＳＰ１ 第１副流路
ＳＰ２ 第２副流路
ＳＰ３ 第３副流路
ＳＰ４ 第４副流路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】