特許 7384782 積層型流体加温器

(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】2023-11-13

(45)【発行日】2023-11-21

(54)【発明の名称】積層型流体加温器

(51)【国際特許分類】

   F28F 17/00 20060101AFI20231114BHJP

   F28F 3/08 20060101ALI20231114BHJP

   F28D 9/00 20060101ALI20231114BHJP

【ＦＩ】

F28F17/00 511

F28F3/08 311

F28D9/00

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2020218727

(22)【出願日】2020-12-28

(65)【公開番号】P2022103839

(43)【公開日】2022-07-08

【審査請求日】2022-11-01

(73)【特許権者】

【識別番号】000001199

【氏名又は名称】株式会社神戸製鋼所

(74)【代理人】

【識別番号】100115381

【弁理士】

【氏名又は名称】小谷 昌崇

(74)【代理人】

【識別番号】100137143

【弁理士】

【氏名又は名称】玉串 幸久

(72)【発明者】

【氏名】久保 洋平

(72)【発明者】

【氏名】野一色 公二

(72)【発明者】

【氏名】三輪 泰健

(72)【発明者】

【氏名】東 正高

【審査官】河野 俊二

(56)【参考文献】

【文献】特開２００５－１３４０６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－２１１１６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－０５７８６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１６６７７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／００７６５１８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】中国特許出願公開第１１０９８６６５３（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２８Ｆ １７／００

Ｆ２８Ｆ ３／０８

Ｆ２８Ｄ ９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

加温対象流体を流すための複数の対象流体チャネルを有する対象流体層と、
前記対象流体層に積層され、前記対象流体層を加温する加温流体を流すための複数の加温流体チャネルを有する加温流体層と、
を有する積層体と、
前記複数の加温流体チャネルに溜まった前記加温流体の少なくとも一部を回収する回収装置と、
を備えており、
前記加温対象流体は、前記加温流体の凝固点より低い温度の流体であって、
前記回収装置は、前記加温流体チャネル内での前記加温流体の流動が停止された際に、前記加温流体チャネルから前記加温流体を回収する、積層型流体加温器。

【請求項2】

前記回収装置は、前記複数の加温流体チャネル内の前記加温流体を回収する際に前記複数の加温流体チャネルから流出した前記加温流体を受け入れる受入管または貯留部を含む、請求項１に記載の積層型流体加温器。

【請求項3】

前記受入管または前記貯留部は、前記複数の加温流体チャネルに連通するヘッダに接続されるか、または、前記ヘッダに接続された流入配管若しくは流出配管に接続されている、請求項２に記載の積層型流体加温器。

【請求項4】

加温対象流体を流すための複数の対象流体チャネルを有する対象流体層と、
前記対象流体層に積層され、前記対象流体層を加温する加温流体を流すための複数の加温流体チャネルを有する加温流体層と、
を有する積層体と、
前記複数の加温流体チャネルに溜まった前記加温流体の少なくとも一部を回収する回収装置と、
を備えており、
前記回収装置は、ガスを押し出すガス噴出部と、前記ガス噴出部からの前記ガスによって前記複数の加温流体チャネルから押し流された前記加温流体を受け入れる受入管または貯留部と、を含む、積層型流体加温器。

【請求項5】

前記ガス噴出部は、前記複数の加温流体チャネルに連通するヘッダに接続されるか、または、前記ヘッダに接続される流入配管若しくは流出配管に接続されている、請求項４に記載の積層型流体加温器。

【請求項6】

前記ガス噴出部は、前記複数の加温流体チャネルに連通する複数のヘッダのうちの前記複数の対象流体チャネルの入口により近い側の第１ヘッダに接続されるか、または前記第１ヘッダに接続される流入配管若しくは流出配管に接続され、
前記受入管または前記貯留部は、前記複数のヘッダのうち前記複数の加温流体チャネルを通して前記第１ヘッダに連通する第２ヘッダに接続されるか、または前記第２ヘッダに接続される流入配管若しくは流出配管に接続されている、請求項４に記載の積層型流体加温器。

【請求項7】

加温対象流体を流すための複数の対象流体チャネルを有する対象流体層と、
前記対象流体層に積層され、前記対象流体層を加温する加温流体を流すための複数の加温流体チャネルを有する加温流体層と、
を有する積層体と、
前記複数の加温流体チャネルに溜まった前記加温流体の少なくとも一部を回収する回収装置と、
を備えており、
前記加温流体層には、前記対象流体層に隣接する第１加温流体層と、前記対象流体層に隣接することなく前記第１加温流体層に隣接する第２加温流体層と、が含まれており、
前記複数の加温流体チャネルは、前記第１加温流体層に形成された複数の第１加温流体チャネルと前記第２加温流体層に形成された複数の第２加温流体チャネルと、を含み、
前記回収装置は、前記複数の第１加温流体チャネル及び前記複数の第２加温流体チャネルから選択的に前記加温流体を回収する、積層型流体加温器。

【請求項8】

前記加温流体層には、前記第１加温流体層を含む２つの第１加温流体層が含まれており、
前記第２加温流体層は、前記２つの第１加温流体層に挟持されている、請求項７に記載の積層型流体加温器。

【請求項9】

前記複数の第２加温流体チャネルは、前記第２加温流体層において、前記複数の第１加温流体チャネルの入口に対応する位置から当該複数の第１加温流体チャネルの中間部に対応する位置に亘る範囲にのみ形成されている、請求項７または８に記載の積層型流体加温器。

【請求項10】

前記複数の加温流体チャネルは、前記回収装置による前記加温流体の回収時に、前記複数の加温流体チャネル内の前記加温流体が重力で流れて前記複数の加温流体チャネルから流出する構造である、請求項１から３及び７から９の何れか１項に記載の積層型流体加温器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、積層型流体加温器に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、下記特許文献１に開示されているように、低温の液化ガス等の加温対象流体を流通させる第１流路層と、不凍液等の加温流体を流通させる第２流路層と、を備え、これら第１流路層と第２流路層とが積層された構成の積層型流体加温器が知られている。特許文献１に開示された積層型流体加温器では、加温流体が比較的低温になり易い場所において、第１流路層と第２流路層の間に伝熱性能が低い調整層を設けることにより、加温流体が凍結することを抑制している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第６１１８００８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に開示された技術は、伝熱性能の低い調整層を第１流路層と第２流路層との間に設けることによって、加温流体と加温対象流体との間の伝熱を局所的に抑制し、それによって加温流体の凍結を抑制するものである。この技術は、第１流路層に加温対象流体が流通し、第２流路層に加温流体が流通する通常時においては、加温流体の凍結を抑制できるかもしれない。しかしながら、緊急停止時等のように、加温流体の流通が停止した場合においては、加温流体と加温対象流体との間の伝熱を抑制したとしても、何れは加温流体が凍結してしまうという問題がある。

【0005】

そこで、本発明は、前記従来技術を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、加温流体の流通が停止された場合であっても、加温流体が凍結することを抑制することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

前記の目的を達成するため、本発明に係る積層型流体加温器は、加温対象流体を流すための複数の対象流体チャネルを有する対象流体層と、前記対象流体層に積層され、前記対象流体層を加温する加温流体を流すための複数の加温流体チャネルを有する加温流体層と、を有する積層体と、前記複数の加温流体チャネルに溜まった前記加温流体の少なくとも一部を回収する回収装置と、を備えており、前記加温対象流体は、前記加温流体の凝固点より低い温度の流体であって、前記回収装置は、前記加温流体チャネル内での前記加温流体の流動が停止された際に、前記加温流体チャネルから前記加温流体を回収する。

【0007】

本発明に係る積層型流体加温器では、回収装置が加温流体層の複数の加温流体チャネルに溜まった加温流体の少なくとも一部を回収する。したがって、加温流体チャネルに加温流体が溜まった状態に維持されることを防止できるため、加温流体の流動が停止された状態でも加温対象流体によって加温流体が必要以上に冷却されることを防止できる。したがって、加温流体チャネル内で加温流体が凍結することを防止できる。特に、加温流体層に形成された加温流体チャネルが細径の流路で形成される場合には、加温流体が加温流体チャネル内で流動しないときに早期に凍結する恐れがある。しかし、回収装置によって加温流体を回収すれば、加温流体が加温流体チャネル内で凍結することを回避できる。

【0008】

前記回収装置は、前記複数の加温流体チャネル内の前記加温流体を回収する際に前記複数の加温流体チャネルから流出した前記加温流体を受け入れる受入管または貯留部を含んでもよい。この態様では、加温流体チャネルから流出した加温流体が受入管または貯留部に回収される。

【0009】

前記受入管または前記貯留部は、前記複数の加温流体チャネルに連通するヘッダに接続されるか、または、前記ヘッダに接続された流入配管若しくは流出配管に接続されていてもよい。

【0010】

この態様では、加温流体チャネルから流出した加温流体がヘッダを通して受入管または貯留部に回収されるか、または、ヘッダ及び流入配管若しくは流出配管を通して受入管または貯留部に回収される。これらの場合のうち、受入管または貯留部がヘッダに接続される場合において、この接続部分が加温流体チャネルよりも下の位置であれば、より多くの加温流体をヘッダを通して回収できる。また、受入管または貯留部がヘッダに接続される場合において、この接続部分が流入配管若しくは流出配管よりも高い位置にある場合には、流入配管及び流出配管内の加温流体が受入管または貯留部に流入しないため、受入管または貯留部を小型化できる。また、受入管または貯留部が流入配管若しくは流出配管に接続される場合には、流入配管若しくは流出配管よりも上側に位置する加温流体チャネル内の加温流体を回収できるため、流入配管若しくは流出配管を通して多くの加温流体を回収できる。

【0011】

本発明に係る積層型流体加温器は、加温対象流体を流すための複数の対象流体チャネルを有する対象流体層と、前記対象流体層に積層され、前記対象流体層を加温する加温流体を流すための複数の加温流体チャネルを有する加温流体層と、を有する積層体と、前記複数の加温流体チャネルに溜まった前記加温流体の少なくとも一部を回収する回収装置と、を備えており、前記回収装置は、ガスを押し出すガス噴出部と、前記ガス噴出部からの前記ガスによって前記複数の加温流体チャネルから押し流された前記加温流体を受け入れる受入管または貯留部と、を含む。

【0012】

この態様では、ガス噴出部からのガスの圧力を利用して、加温流体チャネル内の加温流体を加温流体チャネルから流出させる。したがって、重力で加温流体を流出させる構成に比べ、加温流体を迅速に回収できる。

【0013】

前記ガス噴出部は、前記複数の加温流体チャネルに連通するヘッダに接続されるか、または、前記ヘッダに接続される流入配管若しくは流出配管に接続されていてもよい。

【0014】

この態様では、ガス噴出部は、ヘッダ内の加温流体又は流入配管若しくは流出配管内の加温流体に向けてガスを流す。このときのガス圧力を受けて加温流体チャネル内の加温流体が加温流体チャネルから押し出されて、受入管または貯留部に回収される。

【0015】

前記ガス噴出部は、前記複数の加温流体チャネルに連通する複数のヘッダのうちの前記複数の対象流体チャネルの入口により近い側の第１ヘッダに接続されるか、または前記第１ヘッダに接続される流入配管若しくは流出配管に接続されてもよい。この場合において、前記受入管または前記貯留部は、前記複数のヘッダのうち前記複数の加温流体チャネルを通して前記第１ヘッダに連通する第２ヘッダに接続されるか、または前記第２ヘッダに接続される流入配管若しくは流出配管に接続されていてもよい。

【0016】

この態様では、ガス噴出部が対象流体チャネルの入口により近い側の第１ヘッダに接続されるか、または第１ヘッダに接続される流入配管若しくは流出配管に接続されている。このため、ガス噴出部からのガスが対象流体チャネルの入口に対応する位置により早く到達するため、加温流体チャネルのうち、より低温となる傾向がある対象流体チャネルの入口に対応する位置から加温流体をより早く逃がすことができる。

【0017】

本発明に係る積層型流体加温器は、加温対象流体を流すための複数の対象流体チャネルを有する対象流体層と、前記対象流体層に積層され、前記対象流体層を加温する加温流体を流すための複数の加温流体チャネルを有する加温流体層と、を有する積層体と、前記複数の加温流体チャネルに溜まった前記加温流体の少なくとも一部を回収する回収装置と、を備えており、前記加温流体層には、前記対象流体層に隣接する第１加温流体層と、前記対象流体層に隣接することなく前記第１加温流体層に隣接する第２加温流体層と、が含まれており、前記複数の加温流体チャネルは、前記第１加温流体層に形成された複数の第１加温流体チャネルと前記第２加温流体層に形成された複数の第２加温流体チャネルと、を含み、前記回収装置は、前記複数の第１加温流体チャネル及び前記複数の第２加温流体チャネルから選択的に前記加温流体を回収する。

【0018】

この態様では、第１加温流体層及び第２加温流体層により加温対象流体の加温能力を高めることができ、その一方で、複数の加温流体チャネルから流出させる加温流体の流出量を低減できる。

【0019】

前記加温流体層には、前記第１加温流体層を含む２つの第１加温流体層が含まれていてもよい。この場合、前記第２加温流体層は、前記２つの第１加温流体層に挟持されていてもよい。

【0020】

この態様では、第１加温流体チャネル内の加温流体に比べて第２加温流体チャネル内の加温流体の方が凍結し難いため、第２加温流体チャネルの加温流体であれば回収しやすい。一方で、第２加温流体チャネル内の加温流体に比べて第１加温流体チャネル内の加温流体の方が凍結しやすいため、第１加温流体チャネル内の加温流体を選択的に回収すれば、加温流体の凍結を回避しやすい。

【0021】

前記複数の第２加温流体チャネルは、前記第２加温流体層において、前記複数の第１加温流体チャネルの入口に対応する位置から当該複数の第１加温流体チャネルの中間部に対応する位置に亘る範囲にのみ形成されていてもよい。

【0022】

この態様では、第２加温流体層において、第１加温流体チャネルの中間部に対応する位置から第１加温流体チャネルの出口に対応する位置に亘る範囲においては、第２加温流体チャネルが形成されない。すなわち、より高温になる第１加温流体チャネルの出口側においては、第２加温流体チャネルを設けなくても、加温対象流体を所望の温度にすることができる場合がある。この場合、上記の範囲において第２加温流体チャネルを形成しないようにすれば、第２加温流体チャネルを形成するのに要する手間を低減できる。しかも、第２加温流体チャネルから回収する加温流体の量を低減できる。

【0023】

前記複数の加温流体チャネルは、前記回収装置による前記加温流体の回収時に、前記複数の加温流体チャネル内の前記加温流体が重力で流れて前記複数の加温流体チャネルから流出する構造であってもよい。

【0024】

この態様では、加温流体チャネル内の加温流体を押し出す加圧手段、加温流体チャネル内の加温流体を吸引する吸引手段を設けることなく、加温流体チャネル内の加温流体を回収できる。

【発明の効果】

【0025】

以上説明したように、本発明によれば、加温流体の流通が停止された場合であっても、加温流体が凍結することを抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】第１実施形態に係る積層型流体加温器の斜視図である。

【図2】前記積層型流体加温器の積層体の断面構成を部分的に拡大して示す図である。

【図3】（ａ）（ｂ）加温流体チャネルの形状を説明するための図である。

【図4】貯留部が流入ヘッダに接続された構成の変形例を示す概略図である。

【図5】吸引器が設けられた構成の変形例を示す概略図である。

【図6】第２実施形態に係る積層型流体加温器の概略図である。

【図7】第３実施形態に係る積層型流体加温器の概略図である。

【図8】第３実施形態に係る積層型流体加温器の積層体の断面構成を部分的に拡大して示す図である。

【図9】（ａ）第４実施形態に係る積層型流体加温器における第１加温流体チャネルの設けられる範囲を説明するための図であり、（ｂ）第４実施形態に係る積層型流体加温器における第２加温流体チャネルの設けられる範囲を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

【0028】

（第１実施形態）
図１に示すように、第１実施形態に係る積層型流体加温器１０は、加温流体の熱で加温対象流体を加温するものであり、加温流体と加温対象流体との間の熱交換を行うための積層体１２を備えている。

【0029】

積層体１２は、図２に示すように、対象流体層１５と加温流体層１６とが交互に積層された構造であり、複数の対象流体層１５と複数の加温流体層１６とを備えている。なお、一部の対象流体層１５と加温流体層１６との間に、所定の機能を発揮させるための別の層（図示省略）が設けられていてもよい。

【0030】

各対象流体層１５は、複数の対象流体チャネル１７を有しており、各対象流体チャネル１７には、加温対象流体が流れる。加温対象流体としては、例えば、液化天然ガス（ＬＮＧ）、液化アンモニア、液化二酸化炭素等の液化ガスが挙げられる。

【0031】

各加温流体層１６は、複数の加温流体チャネル１８を有しており、各加温流体チャネル１８には、加温流体が流れる。加温流体としては、例えば、不凍液（エチレングリコール水溶液）、温水等の液体が挙げられる。

【0032】

積層体１２は、片面に複数の溝が形成された金属板を複数重ね合わせ、これら複数の金属板を拡散接合することによって得られたものである。このため、積層体１２は、片面に複数の溝が形成された第１金属板から形成された対象流体層１５と、片面に複数の溝が形成された第２金属板から形成された加温流体層１６と、を有する。第１金属板に形成された複数の溝に第２金属板が重ね合わされることにより、複数の対象流体チャネル１７が形成され、第２金属板に形成された複数の溝に第１金属板が重ね合わされることにより、複数の加温流体チャネル１８が形成される。対象流体層１５及び加温流体層１６はそれぞれ、図１に示すように、上下方向に延びる姿勢で配置される。ただし、積層体１２はこの姿勢で配置される構成に限られるものではない。

【0033】

なお、第１金属板と第２金属板とを拡散接合した場合には、その境界は現れなくなるため、対象流体層１５と加温流体層１６との間の境界は見た目には分からない。なお、図１では、対象流体層１５及び加温流体層１６の積層方向が分かるように、便宜的に境界を破線で示している。ただし、第１金属板と第２金属板との接合は拡散接合に限られるものではない。

【0034】

各対象流体チャネル１７は、積層体１２の下面及び上面に開口しており、下面及び上面の間で上下方向に直線状に延びるか、下面及び上面の間で左右に蛇行しながら上下方向に延びている。下面の開口が対象流体チャネル１７の入口となり、上面の開口が対象流体チャネル１７の出口となる。

【0035】

各加温流体チャネル１８は、積層体１２における一方の側面（図１の右側面）の下部とその反対側の側面（図１の左側面）の上部とに開口している。一方の側面の下部に形成された開口が、加温流体の入口となり、他方の側面の上部に形成された開口が加温流体の出口となる。すなわち、加温流体の入口は、出口よりも下の高さ位置に配置されている。各加温流体チャネル１８は、入口と出口との間で左右に蛇行しながら上下方向に延びていてもよく、あるいは直線状に上下方向に延びていてもよい。ただし、入口と出口の位置関係が逆であってもよい。

【0036】

図１に示すように、積層体１２には、対象流体チャネル１７に連通する分配ヘッダ２１及び集合ヘッダ２２と、加温流体チャネル１８に連通する流入ヘッダ２５及び流出ヘッダ２６と、が結合されている。

【0037】

分配ヘッダ２１は、加温対象流体を複数の対象流体チャネル１７に分配するためのヘッダであり、複数の対象流体チャネル１７の入口を覆うように設けられている。分配ヘッダ２１には、加温対象流体の導入配管２７が接続される。

【0038】

集合ヘッダ２２は、複数の対象流体チャネル１７を流れた加温対象流体を集合させるためのヘッダであり、複数の対象流体チャネル１７の出口を覆うように設けられている。集合ヘッダ２２には、導出配管２８が接続される。

【0039】

流入ヘッダ２５は、加温流体を複数の加温流体チャネル１８に分配させるためのヘッダであり、複数の加温流体チャネル１８の入口を覆うように積層体１２の側面に設けられている。流入ヘッダ２５は、積層体１２の下縁に沿って水平に延びている。流入ヘッダ２５には、加温流体の流入配管２９が接続される。

【0040】

流出ヘッダ２６は、複数の加温流体チャネル１８を流れた加温流体を集合させるためのヘッダであり、複数の加温流体チャネル１８の出口を覆うように積層体１２の側面に設けられている。流出ヘッダ２６は、積層体１２の上縁に沿って水平に延びている。流出ヘッダ２６には、流出配管３０が接続される。

【0041】

加温対象流体は、加温流体の凝固点よりも低い温度の流体であるため、加温流体チャネル１８内での加温流体の流動が停止された場合には、加温流体が加温流体チャネル１８内で凍結して加温流体チャネル１８の閉塞を起こす可能性がある。このため、本実施形態の積層型流体加温器１０には、加温流体チャネル１８から加温流体を回収するための回収装置３５が設けられている。

【0042】

回収装置３５は、加温流体を貯留する貯留部３６と、加温流体の流動を切り換える切換機構３７と、開閉機構３８と、を備えている。

【0043】

切換機構３７は、流入配管２９を開閉するように流入配管２９に設けられた本流側弁３７ａと、流入配管２９から分岐するように設けられた分岐側弁３７ｂと、を備えている。本流側弁３７ａは、流入配管２９における分岐側弁３７ｂの位置よりも流入ヘッダ２５から離れた位置に配置されている。分岐側弁３７ｂは、流入ヘッダ２５から水平に延びる流入配管２９の底部から下方に向けて分岐している分岐管４０に設けられている。貯留部３６は、分岐管４０を介して分岐側弁３７ｂの下部に配置されている。言い換えると、貯留部３６は流入配管２９に接続されている。なお、貯留部３６の下部には、加温流体を外部に排出させるときに開けるベント弁４２が設けられている。

【0044】

なお、図例では、切換機構３７が本流側弁３７ａと分岐側弁３７ｂとを備えた構成を示しているが、これに限られるものではない。切換機構３７は、流入配管２９と分岐管４０との接続部分に配置された三方弁（図示省略）によって構成されてもよい。

【0045】

開閉機構３８は、加温流体を回収する際に、加温流体チャネル１８内の加温流体が重力で流れ落ちるように、加温流体チャネル１８を大気に開放させるために設けられている。開閉機構３８は、加温流体チャネル１８が大気に開放された状態と、大気に対して遮断された状態とを切り換え可能に構成されている。開閉機構３８は通常動作時には、閉じられており、加温流体を回収するときに開放される。

【0046】

加温流体の熱で加温対象流体を加熱し、加温対象流体を気化させる通常動作時には、本流側弁３７ａが開かれるとともに分岐側弁３７ｂが閉じられた状態となっており、また開閉機構３８が閉じられた状態となっている。この状態では、加温流体が流入配管２９を流入ヘッダ２５に向かって流れる。この加温流体は流入ヘッダ２５から各加温流体チャネル１８に流入する。一方、加温対象流体は導入配管２７を分配ヘッダ２１に向かって流れる。この加温対象流体は分配ヘッダ２１から各対象流体チャネル１７に流入する。

【0047】

積層体１２内では、加温流体チャネル１８内を流れる加温流体と対象流体チャネル１７内を流れる加温対象流体との間で熱交換が行われ、加温対象流体が加温されて気化する。各加温流体チャネル１８内を流れた加温流体は流出ヘッダ２６内で合流し、流出配管３０を流れる。一方、対象流体チャネル１７内を流れた加温対象流体は集合ヘッダ２２内で合流し、導出配管２８を流れる。

【0048】

積層型流体加温器１０が通常動作を行っている最中に何らかの原因で、加温対象流体及び加温流体の流通が停止された場合には、加温流体チャネル１８内から加温流体を抜くため、本流側弁３７ａが閉じられるとともに分岐側弁３７ｂが開かれる。このとき、開閉機構３８が開かれる。

【0049】

この状態では、加温流体が流入配管２９から流入ヘッダ２５に向かう流動は停止されているため、加温流体チャネル１８内の加温流体はより下側となる方向に流れる。すなわち、加温流体は重力で流動する。これにより、加温流体チャネル１８内の加温流体は、加温流体チャネル１８から流入ヘッダ２５を通して流入配管２９に流入する。流入配管２９に流入した加温流体は分岐側弁３７ｂを通して貯留部３６に流入する。これにより、加温流体チャネル１８内が加温流体で満たされた状態は解消する。したがって、加温流体チャネル１８内の加温流体が加温対象流体によって冷却されて凍結するという事態を抑制できる。

【0050】

なお、加温流体が加温流体チャネル１８から重力で流れる構成とする場合、加温流体チャネル１８は、図３（ａ）に示すように、出口から入口に向かって次第に下降する傾斜状に直線的に延びる形状であってもよく、あるいは、図３（ｂ）に示すように、途中部分が折れ曲がりながら下降する形状（サーペンタイン形状）であってもよい。

【0051】

以上説明したように、本実施形態では、回収装置３５が加温流体層１６の複数の加温流体チャネル１８に溜まった加温流体の少なくとも一部を回収する。したがって、加温流体チャネル１８に加温流体が溜まった状態に維持されることを防止できるため、加温流体の流動が停止された状態でも加温対象流体によって加温流体が必要以上に冷却されることを防止できる。したがって、加温流体チャネル１８内で加温流体が凍結することを防止できる。特に、加温流体層１６に形成された加温流体チャネル１８のように細径の流路の場合には、加温流体が加温流体チャネル１８内で流動しないときに早期に凍結する恐れがある。しかし、回収装置３５によって加温流体チャネル１８内の加温流体を回収するため、加温流体が加温流体チャネル１８内で凍結することを回避できる。

【0052】

また本実施形態では、流入配管２９よりも上側に位置する加温流体チャネル１８内の加温流体を回収できるため、流入配管２９を通してより多くの加温流体を回収できる。

【0053】

また本実施形態では、加温流体チャネル１８内の加温流体が重力で流れて加温流体チャネル１８から流出するため、加温流体チャネル１８内の加温流体を押し出す加圧手段、加温流体チャネル１８内の加温流体を吸引する吸引手段を設けることなく、加温流体チャネル１８内の加温流体を回収できる。

【0054】

なお第１実施形態では、貯留部３６が流入配管２９に接続された構成を示したが、図４に示すように、貯留部３６が流入ヘッダ２５に接続された構成であってもよい。すなわち、分岐管４０は流入ヘッダ２５における底部に接続されるとともに、流入ヘッダ２５から下方に延びている。そして、この分岐管４０に貯留部３６が設けられている。

【0055】

流入ヘッダ２５は水平方向に長い形状であり、分岐管４０は、この流入ヘッダ２５に対する流入配管２９の接続部よりも下方の位置で流入ヘッダ２５に接続されている。なお、分岐管４０が流入ヘッダ２５に接続する位置、すなわち流入ヘッダ２５内に開口する位置は、全ての加温流体チャネル１８よりも下方に位置していてもよい。この場合、分岐側弁３７ｂが開放されると、全ての加温流体チャネル１８内の加温流体が分岐管４０すなわち貯留部３６に流入する。

【0056】

第１実施形態では、流入ヘッダ２５が水平方向に延びる形状としたが、これに限るものではない。流入ヘッダ２５は、例えば垂直方向に長い形状でもよい。この場合、流入ヘッダ２５に対する流入配管２９の接続部は、流入ヘッダ２５の長手方向の中間部に位置するため、流入ヘッダ２５の底部は、流入配管２９の接続部よりも下側に位置しやすい。したがって、分岐管４０が流入配管２９から分岐する構成に比べ、分岐管４０の接続位置を下方に位置させることができる。

【0057】

第１実施形態では、流入配管２９又は流入ヘッダ２５に接続された分岐管４０に貯留部３６が設けられる構成としているが、この構成に限られない。例えば、貯留部３６が省略され、貯留部３６を有しない分岐管４０が流入配管２９又は流入ヘッダ２５に接続されてもよい。この場合、分岐管４０は、加温流体チャネル１８内の加温流体を回収する際に加温流体チャネル１８から流出した加温流体を受け入れる受入管として機能する。

【0058】

第１実施形態では、分岐側弁３７ｂが、流入配管２９又は流入ヘッダ２５に接続された分岐管４０に設けられた構成としたが、この構成に限られない。例えば、分岐側弁３７ｂが流入配管２９又は流入ヘッダ２５に直接接続されていてもよい。

【0059】

第１実施形態では、貯留部３６及び分岐管４０が積層体１２に対して加温流体の流入側に設けられる構成としたが、これに代え、積層体１２に対して加温流体の流出側に設けられてもよい。すなわち、貯留部３６及び分岐管４０が流出配管３０又は流出ヘッダ２６に接続されてもよい。

【0060】

第１実施形態では、加温流体チャネル１８内の加温流体が重力で分岐管４０に流れ落ちる構成としたが、図５に示すように、加温流体チャネル１８内の加温流体を吸引する吸引器４５が設けられてもよい。吸引器４５は、貯留部３６に配管を介して接続された真空ポンプ４５ａを有しており、この配管には開閉弁４７が設けられる。開閉弁４７は通常閉じられているが、真空ポンプ４５ａを作動させる場合に開かれる。吸引器４５で加温流体チャネル１８内の加温流体を吸引する場合には、分岐管４０は必ずしも流入ヘッダ２５の底部に接続されていなくてもよい。

【0061】

吸引器４５が設けられる構成では、流出配管３０に流出側本流弁３７ｄが設けられる。流出側本流弁３７ｄも、加温流体チャネル１８からの加温流体の回収を行う回収動作と、回収を行わない非回収動作との切り換えを行う切換機構３７を構成している。

【0062】

（第２実施形態）
図６は第２実施形態を示す。尚、ここでは第１実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。

【0063】

第２実施形態では、加温流体チャネル１８に向けてガスを押し出すガス噴出部５０が設けられている。なお、開閉機構３８は省略されている。

【0064】

ガス噴出部５０は、ガス圧力によって加温流体チャネル１８内の加温流体を加温流体チャネル１８から流出させるためのものであり、例えば、流入ヘッダ２５に取り付けられて、流入ヘッダ２５内に向けてガスを噴出する。ガス噴出部５０と流入ヘッダ２５との間には、開閉弁５１が設けられている。開閉弁５１は、通常動作時は閉じられているが、ガスを送り出す際に開かれる。

【0065】

図６に示す例では、ガス噴出部５０は、加温流体チャネル１８に連通する２つのヘッダ（流入ヘッダ２５及び流出ヘッダ２６）のうち、加温対象流体の分配ヘッダ２１により近い側の第１ヘッダ（流入ヘッダ２５）に取り付けられている。つまり、分配ヘッダ２１に近い位置で加温流体チャネル１８にガスを入れる。このため、分配ヘッダ２１を通過した直後で且つより低温となっている加温対象流体と熱交換する加温流体をより迅速にその位置から逃がすことができる。そして、加温流体チャネル１８から押し出された加温流体は流出ヘッダ２６（第２ヘッダ）に導入される。なお、ガスは例えば窒素ガスであるが、加温対象流体によって凍結しないガスであれば、これに限られるものでない。

【0066】

なお、積層型流体加温器１０が、流出ヘッダ２６の方が流入ヘッダ２５よりも分配ヘッダ２１に近い構成である場合には、ガス噴出部５０は流出ヘッダ２６（第１ヘッダ）に取り付けられてもよい。この場合、貯留部３６は流入ヘッダ２５（第２ヘッダ）に取り付けられる。

【0067】

貯留部３６は、ガス噴出部５０からのガスによって加温流体チャネル１８から押し出された加温流体を受け入れる。また、切換機構３７は、流出配管３０を開閉する流出側本流弁３７ｄと、流出側本流弁３７ｄよりも加温流体チャネル１８に近い位置で流出配管３０から分岐するように設けられた流出側分岐弁３７ｃと、を備えている。貯留部３６は、流出側分岐弁３７ｃを介して流出配管３０に接続されている。

【0068】

なお、流出側分岐弁３７ｃは、流出配管３０に取り付けられるのではなく、流出ヘッダ２６に取り付けられていてもよい。また流出側分岐弁３７ｃは、流出配管３０に直接取り付けられるのではなく、流出配管３０から分岐する図略の分岐管に設けられていてもよい。つまり、貯留部３６は、流出配管３０から分岐するように設けられていればよい。

【0069】

通常動作時は、流出側本流弁３７ｄが開かれるとともに流出側分岐弁３７ｃが閉じられている。そして、加温流体を回収すべくガス噴出部５０からガスを送り出すときには、流出側本流弁３７ｄが閉じられるとともに流出側分岐弁３７ｃが開かれる。

【0070】

したがって、第２実施形態では、ガス噴出部５０からのガスの圧力を利用して、加温流体チャネル１８内の加温流体を加温流体チャネル１８から流出させることができる。したがって、重力で加温流体を加温流体チャネル１８から流出させる構成に比べ、加温流体を迅速に回収できる。

【0071】

なお、図６では、ガス噴出部５０が流入ヘッダ２５に取り付けられているが、ガス噴出部５０は、本流側弁３７ａよりも流入ヘッダ２５に近い位置で流入配管２９から分岐する図略の分岐管に接続されていてもよく、あるいは本流側弁３７ａよりも流入ヘッダ２５に近い位置で流入配管２９に取り付けられていてもよい。

【0072】

また、ガス噴出部５０は、流出配管３０又は流出ヘッダ２６に取り付けられてもよい。この場合、貯留部３６は、流入ヘッダ２５又は流入配管２９に取り付けられる。

【0073】

第２実施形態においても、回収装置３５が貯留部３６を有する構成としているが、これに限られるものではなく、貯留部３６を有しない構成としてもよい。この場合、回収装置３５は、流出配管３０又は流出ヘッダ２６に接続された図略の分岐管を有し、この分岐管が、加温流体チャネル１８内の加温流体を回収する際に加温流体チャネル１８から流出した加温流体を受け入れるように構成されていてもよい。この分岐管は、受入管として機能する。ただし、ガス噴出部５０が流出配管３０又は流出ヘッダ２６に取り付けられる場合には、分岐管は、流入配管２９又は流入ヘッダ２５に接続される。

【0074】

その他の構成、作用及び効果はその説明を省略するが、前記第１実施形態の説明を第２実施形態に援用することができる。

【0075】

（第３実施形態）
図７及び図８は、第３実施形態を示す。尚、ここでは第１実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。

【0076】

第３実施形態では、図８に示すように、加温流体層１６に第１加温流体層１６ａと第２加温流体層１６ｂとが含まれる。第１加温流体層１６ａは、対象流体層１５に隣接する層であり、第２加温流体層１６ｂは、第１加温流体層１６ａに隣接する層である。この第２加温流体層１６ｂには別の第１加温流体層１６ａが隣接するため、対象流体層１５は隣接していない。つまり、第２加温流体層１６ｂは、２つの第１加温流体層１６ａに挟持されている。この別の第１加温流体層１６ａには別の対象流体層１５が隣接している。

【0077】

第１加温流体層１６ａに設けられた複数の第１加温流体チャネル１８ａと第２加温流体層１６ｂに設けられた複数の第２加温流体チャネル１８ｂとには、それぞれ加温流体が流入して、対象流体層１５の複数の対象流体チャネル１７を流れる加温対象流体と熱交換する。このとき、第１加温流体チャネル１８ａを流れる加温流体の方が、第２加温流体チャネル１８ｂを流れる加温流体よりも冷やされる。

【0078】

流入ヘッダ２５内の加温流体は、第１加温流体チャネル１８ａと第２加温流体チャネル１８ｂとに分配される。一方、図７に示すように、流出ヘッダ２６には第１流出ヘッダ２６ａと第２流出ヘッダ２６ｂとが含まれており、第１流出ヘッダ２６ａ内の空間は、第１加温流体チャネル１８ａに連通し、第２流出ヘッダ２６ｂ内の空間は、第２加温流体チャネル１８ｂに連通している。したがって、第１加温流体チャネル１８ａを流れた加温流体は第１流出ヘッダ２６ａ内に流入し、第２加温流体チャネル１８ｂを流れた加温流体は第２流出ヘッダ２６ｂ内に流入する。

【0079】

流出配管３０には、第１流出ヘッダ２６ａに接続された第１流出配管３０ａと、第２流出ヘッダ２６ｂに接続された第２流出配管３０ｂと、が含まれている。したがって、第１流出ヘッダ２６ａ内の加温流体は第１流出配管３０ａに流入し、その一方、第２流出ヘッダ２６ｂ内の加温流体は第２流出配管３０ｂに流入する。

【0080】

切換機構３７は、第１流出配管３０ａに設けられた第１本流側弁３７ａ１と、第２流出配管３０ｂに設けられた第２本流側弁３７ａ２と、第２本流側弁３７ａ２よりも加温流体チャネル１８に近い位置で第２流出配管３０ｂから分岐するように設けられた分岐側弁３７ｂ１と、を含む。なお、分岐側弁３７ｂ１は、第２流出ヘッダ２６ｂに設けられてもよい。

【0081】

開閉機構３８は、流入配管２９に設けられるが、これに代え、流入ヘッダ２５に設けられてもよい。

【0082】

貯留部３６は、分岐側弁３７ｂ１を介して第２流出配管３０ｂに接続されている。したがって、第２本流側弁３７ａ２を閉じるとともに、開閉機構３８及び分岐側弁３７ｂ１を開けば、第２加温流体チャネル１８ｂ内の加温流体が第２流出ヘッダ２６ｂ及び第２流出配管３０ｂを通して、貯留部３６に回収される。このとき、第１加温流体チャネル１８ａ内の加温流体は貯留部３６に回収されない。

【0083】

第３実施形態では、回収装置３５が第１加温流体チャネル１８ａ及び第２加温流体チャネル１８ｂから選択的に加温流体を回収する。このため、第１加温流体層１６ａ及び第２加温流体層１６ｂにより加温対象流体の加温能力を高めることができる一方で、複数の加温流体チャネル１８から流出させる加温流体の流出量を低減できる。

【0084】

また第３実施形態では、第２加温流体層１６ｂが２つの第１加温流体層１６ａに挟持されている。この構成では、第１加温流体チャネル１８ａ内の加温流体に比べて第２加温流体チャネル１８ｂ内の加温流体の方が冷却され難いため、第２加温流体チャネル１８ｂの加温流体を回収しやすい。しかも、第１加温流体チャネル１８ａ内での加温流体の流動が停止した状態で、第１加温流体チャネル１８ａ内の加温流体が凍結したとしても、第２加温流体チャネル１８ｂに加温流体を流入させることにより、第１加温流体チャネル１８ａ内の加温流体を融解できる。

【0085】

なお、第３実施形態では、回収装置３５が第２加温流体チャネル１８ｂ内の加温流体を選択的に回収するように構成されているが、これに限られるものでない。回収装置３５が第１加温流体チャネル１８ａ内の加温流体を選択的に回収するように構成されていてもよい。すなわち、第２加温流体チャネル１８ｂ内の加温流体に比べて第１加温流体チャネル１８ａ内の加温流体の方が凍結しやすいため、第１加温流体チャネル１８ａ内の加温流体を選択的に回収する構成であれば、加温流体の凍結を回避しやすい。

【0086】

第３実施形態では、加温流体が流入ヘッダ２５から第１加温流体チャネル１８ａ及び第２加温流体チャネル１８ｂに分流する構成としたが、これに限られるものではない。例えば、流入ヘッダ２５が第１流入ヘッダと第２流入ヘッダとを有し、流入配管２９が、第１流入ヘッダに繋がる第１流入配管と第２流入ヘッダに繋がる第２流入配管とを有する構成であってもよい。この場合、第１流入配管内の加温流体が第１流入ヘッダを通して第１加温流体チャネル１８ａに流入し、第２流入配管内の加温流体が第２流入ヘッダを通して第２加温流体チャネル１８ｂに流入する。この場合には、第２加温流体チャネル１８ｂ内の加温流体を回収する貯留部３６又は分岐管４０が第２流入ヘッダ又は第２流入配管に接続されてもよい。

【0087】

第３実施形態においても、重力で加温流体を回収する構成に限られず、吸引器４５、ガス噴出部５０を用いて加温流体を回収する構成としてもよい。

【0088】

その他の構成、作用及び効果はその説明を省略するが、前記第１及び第２実施形態の説明を第３実施形態に援用することができる。

【0089】

（第４実施形態）
図９（ａ）（ｂ）は、第４実施形態を示す。尚、ここでは第１実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。

【0090】

第４実施形態では、第２加温流体層１６ｂにおいて第２加温流体チャネル１８ｂが設けられる領域の大きさと第１加温流体層１６ａにおいて第１加温流体チャネル１８ａが設けられる領域の大きさとが異なっている。

【0091】

具体的には、複数の第１加温流体チャネル１８ａは、第１加温流体層１６ａ（積層体１２）の全体に亘る範囲に設けられている。このため、図９（ａ）に示すように、流入ヘッダ２５は、積層体１２の下端部に位置する一方で、第１流出ヘッダ２６ａは、積層体１２の上端部に位置している。このため、複数の第１加温流体チャネル１８ａは、積層体１２の下端部から上端部に亘る領域に設けられている。

【0092】

これに対し、第２流出ヘッダ２６ｂは、図９（ｂ）に示すように、積層体１２の中間部の高さに位置している。このため、複数の第２加温流体チャネル１８ｂは、積層体１２の下端部から中間部に亘る領域５５には設けられるが、積層体１２の中間部から上端部に亘る領域５６には設けられていない。つまり、第２加温流体チャネル１８ｂは、第１加温流体チャネル１８ａの入口に対応する位置から当該第１加温流体チャネル１８ａの中間部に対応する位置に亘る範囲にのみ形成されている。この場合、第２加温流体層１６ｂは、第２加温流体チャネル１８ｂを形成する溝を有する第２金属板と、溝が形成されていない金属板とによって構成できるため、第２金属板をエッチング加工する製法を採用したとしても、積層体１２の製造コストを低減できる。

【0093】

この構成において、回収装置３５は、第１加温流体チャネル１８ａ内の加温流体又は第２加温流体チャネル１８ｂ内の加温流体を選択的に回収する。特に、回収装置３５が第２加温流体チャネル１８ｂ内の加温流体を回収する構成であれば、回収装置３５が回収する加温流体の量を低減できる。

【0094】

なお、その他の構成、作用及び効果はその説明を省略するが、前記第１～第３実施形態の説明を第４実施形態に援用することができる。

【0095】

（その他の実施形態）
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明は、前記実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更、改良等が可能である。例えば、各実施形態では、積層型流体加温器１０が、加温対象流体が気化するように加温される加温器として形成されているが、これに限られるものでない。例えば、積層型流体加温器１０は、加温対象流体が気化する温度以下の範囲で加温される構成であってもよい。

【符号の説明】

【0096】

１０ ：積層型流体加温器
１２ ：積層体
１５ ：対象流体層
１６ ：加温流体層
１６ａ ：第１加温流体層
１６ｂ ：第２加温流体層
１７ ：対象流体チャネル
１８ ：加温流体チャネル
１８ａ ：第１加温流体チャネル
１８ｂ ：第２加温流体チャネル
２９ ：流入配管
３０ ：流出配管
３５ ：回収装置
３６ ：貯留部
５０ ：ガス噴出部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】