JP6757150B2 - 積層型流体加温器及び積層型流体加温器による流体の加温方法 - Google Patents
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Description
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、低温層(低温領域)と高温層(高温領域)とが互いに隣接する構造の積層体12と、積層体12に固定されたヘッダ21,22,23,24とを備えている。図2に示すように、低温層には、第1低温層(第1低温領域)27及び第2低温層(第2低温領域)28が含まれている。これら第1低温層27及び第2低温層28には、加温対象媒体が導入される複数の低温側流路27a,28aが設けられている。高温層には、第1高温層(第1高温領域)31、第2高温層(第2高温領域)32及び第3高温層(第3高温領域)33が含まれている。これら各層31,32,33には、加温対象媒体を加温するための加温媒体が導入される複数の高温側流路31a,32a,33aが形成されている。加温対象媒体としては、例えば、液化天然ガス、液化窒素、液化水素等の極低温の液化ガスや、メタンガス、エタンガス、プロパンガス等の低温のガスを例示することができる。加温媒体としては、温水、海水、エチレングリコール等の液状の流体を例示することができる。ただし、加温対象媒体及び加温媒体は、加温対象媒体の温度が加温媒体の凝固点よりも低くなる関係となっている。このため、加温媒体が加温対象媒体によって冷却されることによって、加温媒体が部分的に凝固することがあり得る。積層体12内に導入される前の加温対象媒体の温度は、例えばグリコール水(50重量%)の凝固点となる−40℃以下であってもよい。また、−100℃以下であってもよい。あるいは、加温対象媒体は、−40℃以上であっても、例えば超臨界状態となった流体であってもよい。
図6は本発明の第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。
なお、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、第1実施形態では、第1低温層27、第1高温層31、第2高温層32、第3高温層33及び第2低温層28が順に隣接する構成であるが、これに限られるものではない。例えば、図8に示すように、第1低温層27、第1高温層31、第2高温層32及び第2低温層28が順に隣接した構成であってもよい。図8の構成の場合、第1高温層31の複数の高温側流路31aと第2高温層32の複数の高温側流路32aとは、第2高温層32を構成する金属材を介して、互いに隣り合っている。なお、第1高温層31の複数の高温側流路31aと第2高温層32の複数の高温側流路32aとは、第1高温層31を構成する金属材及び第2高温層32を構成する金属材の少なくとも一方を介して、互いに隣り合っていればよい。そうすれば、第2高温層32の高温側流路32aを流れる加温媒体の熱が、その隣の第1高温層31の高温側流路31aを流れる加温媒体に伝わる。換言すれば、第1高温層31の高温側流路31aと第2高温層32の高温側流路32aとの間の部位は、加熱対象媒体によって冷却され難いため、高温に維持され易い。このため、第1高温層31の高温側流路31aを流れる加温媒体が低温側流路27aの加温対象媒体によって冷却されるとしても、高温側流路31a,32a間の高温に維持される部位によって、加温媒体が加温される。このため、加温媒体が凍ることを抑制することができる。
21 低温側供給ヘッダ
22 高温側供給ヘッダ
23 低温側集合ヘッダ
24 高温側集合ヘッダ
27 第1低温層
27a 低温側流路
28 第2低温層
28a 低温側流路
31 第1高温層
31a 高温側流路
32 第2高温層
32a 高温側流路
33 第3高温層
33a 高温側流路
41 第1高温側供給ヘッダ
42 第2高温側供給ヘッダ
43 第1高温側集合ヘッダ
44 第2高温側集合ヘッダ
46 調整部
46a 第1状態検出部
46b 第2状態検出部
46c 流量調整部
Claims (9)
- 加温対象媒体が導入される複数の低温側流路が形成された第1低温層と、
前記第1低温層に隣接し、前記加温対象媒体を加温するための加温媒体が導入される複数の高温側流路が形成された第1高温層と、を備え、
一方の面に間隔をおいて配置された複数の溝が形成された第1金属板と、一方の面に間隔をおいて配置された複数の溝が形成された第2金属板と、が接合されることによって、前記複数の低温側流路が形成された前記第1低温層に、前記複数の高温側流路が形成された前記第1高温層が隣接した状態となっており、
前記複数の低温側流路に導入される前記加温対象媒体の温度が前記加温媒体の凝固点よりも低く、
前記複数の高温側流路には、前記第2金属板から形成され前記第1高温層を構成する部材を介して互いに隣り合う高温側流路が含まれ、
前記第1高温層には、前記加温媒体と同じ流体からなる加温媒体が導入される複数の高温側流路が形成された第2高温層が隣接しており、
前記第1高温層の複数の高温側流路と前記第2高温層の複数の高温側流路とは、前記第1高温層を構成する部材及び前記第2高温層を構成する部材の少なくとも一方を介して、互いに隣り合い、
前記第2高温層には、前記加温媒体と同じ流体からなる加温媒体が導入される複数の高温側流路が形成された第3高温層が隣接しており、
前記第2高温層の複数の高温側流路と前記第3高温層の複数の高温側流路とは、前記第2高温層を構成する部材及び前記第3高温層を構成する部材の少なくとも一方を介して、互いに隣り合い、
前記第3高温層には、前記加温対象媒体と同じ流体からなる加温対象媒体が導入される複数の低温側流路が形成された第2低温層が隣接し、
前記第2高温層の前記複数の高温側流路には、前記第1高温層の前記複数の高温側流路を流れる加温媒体が凝固するのを抑制するように当該加温媒体を加温するとともに前記第3高温層の前記複数の高温側流路を流れる加温媒体が凝固するのを抑制するように当該加温媒体を加温する前記加温媒体が流れる、積層型流体加温器。 - 前記第1高温層の前記複数の高温側流路に導入される加温媒体と、前記第2高温層の前記複数の高温側流路とに導入される加温媒体とを供給する高温側供給ヘッダを備えている、請求項1に記載の積層型流体加温器。
- 加温対象媒体が導入される複数の低温側流路が形成された第1低温層と、
前記第1低温層に隣接し、前記加温対象媒体を加温するための加温媒体が導入される複数の高温側流路が形成された第1高温層と、を備え、
一方の面に間隔をおいて配置された複数の溝が形成された第1金属板と、一方の面に間隔をおいて配置された複数の溝が形成された第2金属板と、が接合されることによって、前記複数の低温側流路が形成された前記第1低温層に、前記複数の高温側流路が形成された前記第1高温層が隣接した状態となっており、
前記複数の低温側流路に導入される前記加温対象媒体の温度が前記加温媒体の凝固点よりも低く、
前記複数の高温側流路には、前記第2金属板から形成され前記第1高温層を構成する部材を介して互いに隣り合う高温側流路が含まれ、
前記第1高温層には、前記加温媒体と同じ流体からなる加温媒体が導入される複数の高温側流路が形成された第2高温層が隣接しており、
前記第1高温層の複数の高温側流路と前記第2高温層の複数の高温側流路とは、前記第1高温層を構成する部材及び前記第2高温層を構成する部材の少なくとも一方を介して、互いに隣り合い、
前記第2高温層には、前記加温媒体と同じ流体からなる加温媒体が導入される複数の高温側流路が形成された第3高温層が隣接しており、
前記第2高温層の複数の高温側流路と前記第3高温層の複数の高温側流路とは、前記第2高温層を構成する部材及び前記第3高温層を構成する部材の少なくとも一方を介して、互いに隣り合い、
前記第3高温層には、前記加温対象媒体と同じ流体からなる加温対象媒体が導入される複数の低温側流路が形成された第2低温層が隣接し、
前記第1高温層の前記複数の高温側流路に加温媒体を供給する第1高温側供給ヘッダと、
前記第2高温層の前記複数の高温側流路に加温媒体を供給する第2高温側供給ヘッダと、
前記第1高温側供給ヘッダ及び前記第2高温側供給ヘッダへの供給割合を調整する調整部と、を備えている、積層型流体加温器。 - 前記複数の低温側流路に導入される前記加温対象媒体の温度が−40℃以下である請求項1から3の何れか1項に記載の積層型流体加温器。
- 一方の面に間隔をおいて配置された複数の溝が形成された第1金属板と、一方の面に間隔をおいて配置された複数の溝が形成された第2金属板と、を接合することによって、複数の低温側流路が形成された第1低温層と、前記第1低温層に隣接し複数の高温側流路が形成された第1高温層とを備えた積層型流体加温器を用い、
前記積層型流体加温器の前記第1低温層に形成された複数の低温側流路に加温対象媒体を導入し、
前記第2金属板から形成され前記第1高温層を構成する部材を介して互いに隣り合う高温側流路が含まれているように前記第1高温層に形成された複数の高温側流路に加温媒体を導入して、前記加温媒体によって前記低温側流路を流れる前記加温対象媒体を加温し、
前記複数の低温側流路に導入される前記加温対象媒体の温度が前記加温媒体の凝固点よりも低く、
前記第1高温層には、前記加温媒体と同じ流体からなる加温媒体が導入される複数の高温側流路が形成された第2高温層が隣接しており、
前記第1高温層の複数の高温側流路と前記第2高温層の複数の高温側流路とは、前記第1高温層を構成する部材及び前記第2高温層を構成する部材の少なくとも一方を介して、互いに隣り合い、
前記第2高温層には、前記加温媒体と同じ流体からなる加温媒体が導入される複数の高温側流路が形成された第3高温層が隣接しており、
前記第2高温層の複数の高温側流路と前記第3高温層の複数の高温側流路とは、前記第2高温層を構成する部材及び前記第3高温層を構成する部材の少なくとも一方を介して、互いに隣り合い、
前記第3高温層には、前記加温対象媒体と同じ流体からなる加温対象媒体が導入される複数の低温側流路が形成された第2低温層が隣接しており、
前記第2高温層の前記複数の高温側流路を流れる加温媒体により、前記第1高温層の前記複数の高温側流路を流れる加温媒体が凝固するのが抑制されるように当該加温媒体を加温するとともに、前記第3高温層の前記複数の高温側流路を流れる加温媒体が凝固するのが抑制されるように当該加温媒体を加温する、積層型流体加温器による流体の加温方法。 - 前記第1高温層を構成する部材及び第2高温層を構成する部材の少なくとも一方を介して、前記第1高温層の複数の高温側流路に隣り合うように前記積層型流体加温器の前記第2高温層に形成された複数の高温側流路にも加温媒体を導入する、請求項5に記載の積層型流体加温器による流体の加温方法。
- 前記第2高温層を構成する部材及び第3高温層を構成する部材の少なくとも一方を介して、前記第2高温層の複数の高温側流路に隣り合うように前記積層型流体加温器の前記第3高温層に形成された複数の高温側流路にも加温媒体を導入する、請求項6に記載の積層型流体加温器による流体の加温方法。
- 前記第1高温層の前記複数の高温側流路と、前記第2高温層の前記複数の高温側流路とに、同じ供給ヘッダから加温媒体を供給する、請求項6又は7に記載の積層型流体加温器による流体の加温方法。
- 一方の面に間隔をおいて配置された複数の溝が形成された第1金属板と、一方の面に間隔をおいて配置された複数の溝が形成された第2金属板と、を接合することによって、複数の低温側流路が形成された第1低温層と、前記第1低温層に隣接し複数の高温側流路が形成された第1高温層とを備えた積層型流体加温器を用い、
前記積層型流体加温器の前記第1低温層に形成された複数の低温側流路に加温対象媒体を導入し、
前記第2金属板から形成され前記第1高温層を構成する部材を介して互いに隣り合う高温側流路が含まれているように前記第1高温層に形成された複数の高温側流路に加温媒体を導入して、前記加温媒体によって前記低温側流路を流れる前記加温対象媒体を加温し、
前記複数の低温側流路に導入される前記加温対象媒体の温度が前記加温媒体の凝固点よりも低く、
前記第1高温層には、前記加温媒体と同じ流体からなる加温媒体が導入される複数の高温側流路が形成された第2高温層が隣接しており、
前記第1高温層の複数の高温側流路と前記第2高温層の複数の高温側流路とは、前記第1高温層を構成する部材及び前記第2高温層を構成する部材の少なくとも一方を介して、互いに隣り合い、
前記第2高温層には、前記加温媒体と同じ流体からなる加温媒体が導入される複数の高温側流路が形成された第3高温層が隣接しており、
前記第2高温層の複数の高温側流路と前記第3高温層の複数の高温側流路とは、前記第2高温層を構成する部材及び前記第3高温層を構成する部材の少なくとも一方を介して、互いに隣り合い、
前記第3高温層には、前記加温対象媒体と同じ流体からなる加温対象媒体が導入される複数の低温側流路が形成された第2低温層が隣接しており、
前記第1高温層を構成する部材及び第2高温層を構成する部材の少なくとも一方を介して、前記第1高温層の複数の高温側流路に隣り合うように前記積層型流体加温器の前記第2高温層に形成された複数の高温側流路にも加温媒体を導入し、
前記第1高温層の前記複数の高温側流路と、前記第2高温層の前記複数の高温側流路とに、異なる供給ヘッダから加温媒体を供給し、これらの供給ヘッダへの加温媒体の供給割合を調整する、積層型流体加温器による流体の加温方法。
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