(57)【要約】【課題】マイクロチャネルに閉塞が発生した場合であっても、流体の流通による処理の効率が大幅に低下するのを防いで、稼働率の低下を防ぐことが可能な流体流通装置を提供する。【解決手段】流体流通装置１は、ある方向に延びるとともにその方向に対して交差する方向に並ぶように配列されていて第２流体をそれぞれ流通させる複数の第２流路２２と、その複数の第２流路２２の配列方向において隣り合う第２流路２２同士を繋いで連通させる導入部連通部７５、第１〜第３連通部７８，７９，８０とが内部に形成された構造体２を備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を流通させる流体流通装置であって、
ある方向に延びるとともにその方向に対して交差する方向に並ぶように配列されていて前記流体をそれぞれ流通させる複数のマイクロチャネルと、その複数のマイクロチャネルの配列方向において隣り合うマイクロチャネル同士を繋いで連通させる少なくとも１つの連通部とが内部に形成された構造体を備える、流体流通装置。
【請求項２】
前記複数のマイクロチャネルは、前記構造体内においてある方向に延びるとともにその方向に対して交差する方向に並ぶように配列されていて第１流体をそれぞれ流通させる複数の第１マイクロチャネルと、前記構造体内において、前記第１流路が延びる方向及びその第１流路の配列方向の両方に対して垂直な並列方向に前記複数の第１マイクロチャネルの列から間隔をあけて配置されるとともに当該第１マイクロチャネルの列と並列に配列され、第２流体をそれぞれ流通させる複数の第２マイクロチャネルとを含み、
前記構造体は、当該構造体を前記並列方向から見た場合に前記複数の第１マイクロチャネルが配列されている配列範囲と、前記配列範囲の外側に位置していて前記第１マイクロチャネルが配列されていない非配列範囲とを有し、
前記少なくとも１つの連通部は、前記非配列範囲に設けられていて、隣り合う前記第２マイクロチャネル同士を連通させる非配列範囲連通部を含む、請求項１に記載の流体流通装置。
【請求項３】
前記各第２マイクロチャネルは、前記非配列範囲に配置されている部分であって当該第２マイクロチャネルの入口から下流側の所定の範囲にわたる部分である導入部を有し、
前記非配列範囲連通部は、隣り合う前記第２マイクロチャネルの前記導入部同士を連通させる、請求項２に記載の流体流通装置。
【請求項４】
前記各マイクロチャネルは、曲折部と、その曲折部の下流側に連続する下流部とを有し、
前記少なくとも１つの連通部は、隣り合う前記マイクロチャネルの前記下流部同士を連通させる下流部連通部を含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の流体流通装置。
【請求項５】
前記複数のマイクロチャネルは、前記構造体内においてある方向に延びるとともにその方向に対して交差する方向に並ぶように配列されていて第１流体をそれぞれ流通させる複数の第１マイクロチャネルと、前記構造体内において、前記第１流路が延びる方向及びその第１流路の配列方向の両方に対して垂直な並列方向に前記複数の第１マイクロチャネルの列から間隔をあけて配置されるとともに当該第１マイクロチャネルの列と並列に配列され、第２流体をそれぞれ流通させる複数の第２マイクロチャネルとを含み、
前記構造体は、当該構造体を前記並列方向から見た場合に前記複数の第１マイクロチャネルが配列されている配列範囲と、前記配列範囲の外側に位置していて前記第１マイクロチャネルが配列されていない非配列範囲とを有し、
前記少なくとも１つの連通部は、前記配列範囲に設けられていて、隣り合う前記第２マイクロチャネルのうち前記配列範囲に配置された部分同士を連通させる複数の配列範囲連通部を含み、
前記複数の配列範囲連通部は、前記並列方向から見て当該配列範囲連通部と重なる前記第１流路と交差する方向に並んでいる、請求項１に記載の流体流通装置。
【請求項６】
前記連通部は、前記マイクロチャネルの流路幅以下の幅を有する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の流体流通装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体流通装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、流体を内部に流通させる流体流通装置であって、流体を流通させる多数のマイクロチャネルが内部に設けられたものが知られている。例えば、下記特許文献１には、このような流体流通装置の一例が開示されている。
【０００３】
具体的に、特許文献１には、流体流通装置の一例としてのマイクロチャネル熱交換器が開示されている。このマイクロチャネル熱交換器は、高温流体を流通させる複数のマイクロチャネルが配列された高温部層と、低温流体を流通させる複数のマイクロチャネルが配列された低温部層とが隔壁を介して積層された積層体を備えている。そして、前記積層体において、高温部層のマイクロチャネルを流れる高温流体と低温部層のマイクロチャネルを流れる低温流体との間で熱交換が行われるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２８６２２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の流体流通装置では、マイクロチャネル内で閉塞が発生することにより、閉塞した部位以降の流路に流体が流れなくなり、その結果、当該流体流通装置の稼働率が大幅に低下する虞がある。
【０００６】
具体的に、例えば流体に粘性の高い機械油や錆などの異物が混ざっている場合には、その異物によってマイクロチャネル内で閉塞が発生する場合がある。また、熱交換によって流体が非常に低温まで降温した場合に、その流体の凍結によってマイクロチャネル内で閉塞が発生する場合もある。マイクロチャネル内で閉塞が発生した場合には、そのマイクロチャネルには流体を流通させることができなくなるため、流体を流通させて行う処理の効率が低下する。流体流通装置では、ある一定期間は継続して流体を流通させて処理を実施したいが、このように閉塞が発生したことにより流体の流通による処理の効率が低下した場合には、閉塞を除去するメンテナンス作業を行う必要がある。この場合には、流体の流通を停止せざるを得ず、その結果、流体流通装置の稼働率が大幅に低下する。
【０００７】
本発明の目的は、マイクロチャネルに閉塞が発生した場合であっても、流体の流通による処理の効率が大幅に低下するのを防いで、稼働率の低下を防ぐことが可能な流体流通装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明により提供されるのは、流体を流通させる流体流通装置であって、当該流体流通装置は、ある方向に延びるとともにその方向に対して交差する方向に並ぶように配列されていて前記流体をそれぞれ流通させる複数のマイクロチャネルと、その複数のマイクロチャネルの配列方向において隣り合うマイクロチャネル同士を繋いで連通させる少なくとも１つの連通部とが内部に形成された構造体を備える。
【０００９】
この流体流通装置では、連通部により連通された隣り合う２つのマイクロチャネルのうちの一方のマイクロチャネルにおいて連通部よりも上流の位置で閉塞が発生した場合に、他方のマイクロチャネルから連通部を通じてその一方のマイクロチャネルへ流体を導くことができる。このため、閉塞が発生した前記一方のマイクロチャネルのうち連通部の接続箇所よりも下流の部分は、流体の流通による処理に寄与できる。このため、流体の流通による処理の効率が大幅に低下するのを防ぐことができ、その結果、一定期間は流体の流通を停止させることなくその流体の流通による処理を継続して実施できる。このため、流体流通装置の稼働率の低下を防ぐことができる。
【００１０】
前記流体流通装置において、前記複数のマイクロチャネルは、前記構造体内においてある方向に延びるとともにその方向に対して交差する方向に並ぶように配列されていて第１流体をそれぞれ流通させる複数の第１マイクロチャネルと、前記構造体内において、前記第１流路が延びる方向及びその第１流路の配列方向の両方に対して垂直な並列方向に前記複数の第１マイクロチャネルの列から間隔をあけて配置されるとともに当該第１マイクロチャネルの列と並列に配列され、第２流体をそれぞれ流通させる複数の第２マイクロチャネルとを含み、前記構造体は、当該構造体を前記並列方向から見た場合に前記複数の第１マイクロチャネルが配列されている配列範囲と、前記配列範囲の外側に位置していて前記第１マイクロチャネルが配列されていない非配列範囲とを有し、前記少なくとも１つの連通部は、前記非配列範囲に設けられていて、隣り合う前記第２マイクロチャネル同士を連通させる非配列範囲連通部を含むことが好ましい。
【００１１】
この構成によれば、非配列範囲連通部は前記並列方向において第１マイクロチャネルと重ならないから、前記並列方向における構造体の肉厚が第１マイクロチャネルに加えて当該非配列範囲連通部により局所的に減少することがない。このため、構造体の強度が局所的に低下するのを防ぐことができる。
【００１２】
この場合において、前記各第２マイクロチャネルは、前記非配列範囲に配置されている部分であって当該第２マイクロチャネルの入口から下流側の所定の範囲にわたる部分である導入部を有し、前記非配列範囲連通部は、隣り合う前記第２マイクロチャネルの前記導入部同士を連通させることが好ましい。
【００１３】
この構成によれば、第２マイクロチャネルのうち閉塞を生じやすい入口の下流側の近傍の部分である導入部に、隣の第２マイクロチャネルの導入部から非配列範囲連通部を通じて第２流体を導くことができる。このため、第２マイクロチャネルのうち閉塞を生じやすい入口の下流側の領域を第２流体の流通による処理に寄与させることができる。
【００１４】
前記流体流通装置において、前記各マイクロチャネルは、曲折部と、その曲折部の下流側に連続する下流部とを有し、前記少なくとも１つの連通部は、隣り合う前記マイクロチャネルの前記下流部同士を連通させる下流部連通部を含むことが好ましい。
【００１５】
この構成によれば、マイクロチャネルのうち閉塞を生じやすい曲折部の下流側に連続する下流部に、隣のマイクロチャネルの下流部から下流部連通部を通じて流体を導くことができる。このため、マイクロチャネルのうち閉塞を生じやすい曲折部の下流側の領域を流体の流通による処理に寄与させることができる。
【００１６】
前記流体流通装置において、前記複数のマイクロチャネルは、前記構造体内においてある方向に延びるとともにその方向に対して交差する方向に並ぶように配列されていて第１流体をそれぞれ流通させる複数の第１マイクロチャネルと、前記構造体内において、前記第１流路が延びる方向及びその第１流路の配列方向の両方に対して垂直な並列方向に前記複数の第１マイクロチャネルの列から間隔をあけて配置されるとともに当該第１マイクロチャネルの列と並列に配列され、第２流体をそれぞれ流通させる複数の第２マイクロチャネルとを含み、前記構造体は、当該構造体を前記並列方向から見た場合に前記複数の第１マイクロチャネルが配列されている配列範囲と、前記配列範囲の外側に位置していて前記第１マイクロチャネルが配列されていない非配列範囲とを有し、前記少なくとも１つの連通部は、前記配列範囲に設けられていて、隣り合う前記第２マイクロチャネルのうち前記配列範囲に配置された部分同士を連通させる複数の配列範囲連通部を含み、前記複数の配列範囲連通部は、前記並列方向から見て当該配列範囲連通部と重なる前記第１流路と交差する方向に並んでいることが好ましい。
【００１７】
この構成によれば、複数の配列範囲連通部がそれらと重なる第１流路の延びる方向と一致する方向に並ぶ場合のようにその複数の配列範囲連通部と第１流路によって構造体内に局所的に強度が低下する箇所が形成されるのを防ぐことができる。
【００１８】
前記流体流通装置において、前記連通部は、前記マイクロチャネルの流路幅以下の幅を有することが好ましい。
【００１９】
この構成によれば、連通部の箇所で流体流通装置の構造体の耐圧性能が低下するのを防ぐことができる。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明したように、本発明によれば、マイクロチャネルに閉塞が発生した場合であっても、流体の流通による処理の効率が大幅に低下するのを防いで、稼働率の低下を防ぐことが可能な流体流通装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態による流体流通装置の概略的な斜視図である。
【図２】図１に示した流体流通装置の構造体を構成する第１基板の平面図である。
【図３】図１に示した流体流通装置の構造体を構成する第２基板の平面図である。
【図４】構造体のうち第１流路が形成された第１基板と第２流路が形成された第２基板の積層部分の部分的な断面図である。
【図５】本発明の一実施形態における構造体の第２流路の入口及び導入部の近傍の構成とその入口で閉塞が発生した場合の第２流体の流れ方を示す図である。
【図６】図３中のＡ領域における第２流路の構成と第１曲折部で閉塞が発生した場合の第２流体の流れ方を示す図である。
【図７】連通部が設けられていない比較例による構造体の第２流路の入口及び導入部の近傍の図５相当図である。
【図８】連通部が設けられていない比較例による構造体の第２流路の図６相当図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
【００２３】
図１には、本発明の一実施形態による流体流通装置１の全体構成が示されている。本実施形態による流体流通装置１は、熱交換器であり、第１流体と第２流体を内部に流通させながらそれらの流体同士を熱交換させる処理を行うものである。流体流通装置１は、構造体２と、第１供給ヘッダ３と、第２供給ヘッダ４と、第１排出ヘッダ５と、第２排出ヘッダ６とを備える。
【００２４】
構造体２は、第１流体を流通させるマイクロチャネルである多数の第１流路２１（図２参照）と、第２流体を流通させるマイクロチャネルである多数の第２流路２２（図３参照）と、隣り合う第２流路２２同士を繋いで連通させる複数の連通部３０とが内部に形成されたブロック状のものであり、直方体状を呈する。第１流路２１は、本発明における第１マイクロチャネルの一例であり、第２流路２２は、本発明における第２マイクロチャネルの一例である。構造体２は、複数の第１流路２１がそれぞれ設けられた複数の第１基板１１と、複数の第２流路２２及び複数の連通部３０がそれぞれ設けられた複数の第２基板１２とを有する。
【００２５】
第１基板１１及び第２基板１２は、その厚み方向の一方側から見て同一の長方形状の外形を有する平板である。これらの第１基板１１及び第２基板１２は、例えばステンレス鋼板からなる。構造体２は、第１基板１１と第２基板１２が交互に積層されて互いに接合されることによって形成された積層体である。これにより、構造体２では、第１基板１１に配列された複数の第１流路２１と第２基板１２に配列された複数の第２流路２２とがそれらの基板の積層方向において交互に並んでいる。構造体２は、積層された各基板１１，１２の板面に対して垂直な４つの側面を有する。この４つの側面は、各基板１１，１２の四辺に対応する各端面によって形成される。
【００２６】
具体的には、各基板１１，１２は、それらの長方形状の外形の一対の短辺を構成する一対の短端面と、その短端面に対して垂直であり、長方形状の外形の一対の長辺を構成する一対の長端面とをそれぞれ有する。構造体２の４つの側面には、一対の短側面７，８と、一対の長側面９，１０とが含まれる。一方の短側面７は、積層された各基板１１，１２の一方の短端面が連続することによって形成され、他方の短側面８は、積層された各基板１１，１２の他方の短端面が連続することによって形成されている。一方の短側面７と他方の短側面８とは、互いに反対側の側面である。また、一方の長側面９は、積層された各基板１１，１２の一方の長端面が連続することによって形成され、他方の長側面１０は、積層された各基板１１，１２の他方の長端面が連続することによって形成されている。一方の長側面９と他方の長側面１０とは、互いに反対側の側面である。また、短側面７，８と長側面９，１０は、互いに垂直に配置されている。各基板１１，１２の長辺の延びる方向における長側面９，１０の長さは、各基板１１，１２の短辺の延びる方向における短側面７，８の長さよりも大きい。
【００２７】
各第１基板１１の一方の板面には、図２に示すように、複数の第１流路２１を構成する複数の第１溝２３が形成されている。各第１溝２３は、例えばエッチングにより形成されている。各第１基板１１の一方の板面において、各第１溝２３は、その第１基板１１の短辺の延びる方向に間隔をあけて並ぶように配列されている。また、各第１溝２３は、第１基板１１の長辺と平行にその第１基板１１の一方の短端面から他方の短端面に亘って直線的に延びている。各第１溝２３は、その延びる方向に対して垂直な断面において、図４に示すように円弧状の断面を呈する。第１基板１１の一方の板面における各第１溝２３の開口がその板面上に積層された第２基板１２で封止されることによって、その一方の板面に配列された複数の第１流路２１が形成されている。
【００２８】
各第１流路２１は、構造体２内において前記長側面９，１０と平行な方向に直線的に延びるとともに、その延びる方向に対して直交する方向に間隔をあけて並ぶように配列されている。各第１流路２１は、その延びる方向に対して垂直な断面において半円状の断面を呈する。各第１流路２１は、第１流体を受け入れる入口２１ａ（図２参照）をその一端に有し、当該第１流路２１を流れた第１流体を流出させる出口２１ｂを入口２１ａと反対側の端部に有する。入口２１ａは、構造体２の一方の短側面７において開口し、出口２１ｂは、構造体２の他方の短側面８において開口している。
【００２９】
各第２基板１２（図３参照）の一方の板面には、複数の第２流路２２を構成する複数の第２溝３２が形成されている。各第２溝３２は、例えばエッチングにより形成されている。各第２溝３２は、図４に示すように第１溝２３の断面と同様の円弧状の断面を有する。第２基板１２の一方の板面における各第２溝３２の開口がその板面上に積層された第１基板１１で封止されることによって、その一方の板面に配列された複数の第２流路２２が形成されている。
【００３０】
各第２流路２２は、本実施形態では、全体として大きく蛇行した形状となっている。各第２流路２２は、第２流体を受け入れる入口２２ａをその一端に有し、当該第２流路２２を流れた第２流体を流出させる出口２２ｂを入口２２ａと反対側の端部に有する。入口２２ａは、構造体２の一方の長側面９のうち前記他方の短側面８寄りの領域において開口している。すなわち、入口２２ａは、構造体２の一方の長側面９において、第１流路２１の出口２１ｂ寄りの位置に配置されている。また、出口２２ｂは、構造体２の他方の長側面１０のうち前記一方の短側面７寄りの領域において開口している。すなわち、出口２２ｂは、構造体２の他方の長側面１０において、第１流路２１の入口２１ａ寄りの位置に配置されている。
【００３１】
複数の第２流路２２は、構造体２内において、前記第１流路２１が延びる方向及び第１基板１１上における複数の第１流路２１の配列方向の両方に対して垂直な並列方向に、第１基板１１上の複数の第１流路２１の列から間隔をあけて配置されている。前記並列方向は、基板１１，１２の積層方向に一致する方向である。第２基板１２上の複数の第２流路２２は、第１基板１１上の複数の第１流路２１の列と並列に配列されており、当該第２流路２２を流れる第２流体と第１流路２１を流れる第１流体とが互いに熱交換可能となっている。
【００３２】
各第２流路２２は、図３に示すように、第１〜第７横直線部４１，４２，４３，４４，４５，４６，４７と、第１〜第６縦直線部５１，５２，５３，５４，５５，５６と、第１〜第１２曲折部６１，６２，６３，６４，６５，６６，６７，６８，６９，７０，７１，７２とを有する。
【００３３】
第１横直線部４１は、入口２２ａから前記他方の長側面１０へ向かって前記短側面７，８と平行に直線的に延びる部分である。すなわち、第１横直線部４１の一端は前記一方の長側面９に設けられており、その一端に入口２２ａが設けられている。
【００３４】
第１曲折部６１は、第１横直線部４１の前記他方の長側面１０寄りの端部に繋がっている。第１曲折部６１は、第１横直線部４１が延びる方向から長側面１０に平行な方向に沿って前記一方の短側面７へ向かうように第２流路２２が向きを変える部分である。
【００３５】
第１縦直線部５１は、第１曲折部６１の下流側に繋がり、前記長側面９，１０と平行に直線的に延びる部分である。
【００３６】
第２曲折部６２は、第１縦直線部５１の前記一方の短側面７寄りの端部に繋がっている。第２曲折部６２は、第１縦直線部５１が延びる方向から短側面８に平行な方向に沿って前記一方の長側面９へ向かうように第２流路２２が向きを変える部分である。
【００３７】
第２横直線部４２は、第２曲折部６２の下流側に繋がり、前記短側面７，８と平行に直線的に延びる部分である。
【００３８】
第３曲折部６３は、第２横直線部４２の前記一方の長側面９寄りの端部に繋がっている。第３曲折部６３は、第２横直線部４２が延びる方向から長側面９と平行な方向に沿って前記一方の短側面７へ向かうように第２流路２２が向きを変える部分である。
【００３９】
第２縦直線部５２は、第３曲折部６３の下流側に繋がり、前記長側面９，１０と平行に直線的に延びる部分である。
【００４０】
第４曲折部６４は、第２縦直線部５２の前記一方の短側面７寄りの端部に繋がっている。第４曲折部６４は、第２縦直線部５２が延びる方向から短側面８に平行な方向に沿って前記他方の長側面１０へ向かうように第２流路２２が向きを変える部分である。
【００４１】
第３横直線部４３は、第４曲折部６４の下流側に繋がり、前記短側面７，８と平行に直線的に延びる部分である。
【００４２】
そして、第３横直線部４３の前記他方の長側面１０寄りの端部に第５曲折部６５が繋がっている。また、その第５曲折部６５から下流側に第３縦直線部５３、第６曲折部６６、第４横直線部４４、第７曲折部６７、第４縦直線部５４、第８曲折部６８、第５横直線部４５、第９曲折部６９、第５縦直線部５５、第１０曲折部７０、第６横直線部４６、第１１曲折部７１、第６縦直線部５６、第１２曲折部７２、第７横直線部４７がこの順番で繋がっている。
【００４３】
第５曲折部６５、第３縦直線部５３、第６曲折部６６、第４横直線部４４、第７曲折部６７、第４縦直線部５４、第８曲折部６８及び第５横直線部４５からなる領域の構成は、前記第１曲折部６１、前記第１縦直線部５１、前記第２曲折部６２、前記第２横直線部４２、前記第３曲折部６３、前記第２縦直線部５２、前記第４曲折部６４及び前記第３横直線部４３からなる領域の構成と同様である。また、第９曲折部６９、第５縦直線部５５、第１０曲折部７０、第６横直線部４６、第１１曲折部７１、第６縦直線部５６及び第１２曲折部７２からなる領域の構成は、前記第１曲折部６１、前記第１縦直線部５１、前記第２曲折部６２、前記第２横直線部４２、前記第３曲折部６３、前記第２縦直線部５２及び前記第４曲折部６４からなる領域の構成と同様である。
【００４４】
第７横直線部４７は、前記他方の長側面１０まで延びており、その長側面１０上の一端に第２流路２２の出口２２ｂが設けられている。
【００４５】
構造体２は、当該構造体２を前記並列方向（前記積層方向）から見た場合に複数の第１流路２１が配列されている範囲である配列範囲２ａと、その並列方向から見た場合に配列範囲２ａの両外側に位置していて第１流路２１が配列されていない一対の非配列範囲２ｂとを有する。配列範囲２ａは、前記並列方向から見た場合に、構造体２の大部分を占めており、第１流路２１の配列方向において構造体２の中央に配置されている。一方の非配列範囲２ｂは、構造体２のうち一方の長側面９からその一方の長側面９側の配列範囲２ａの端までの範囲である。他方の非配列範囲２ｂは、構造体２のうち他方の長側面１０からその他方の長側面１０側の配列範囲２ａの端までの範囲である。
【００４６】
各第２流路２２の入口２２ａは、一方の非配列範囲２ｂに配置されている。各第２流路２２は、導入部２２ｃと、導出部２２ｄと、有効領域２２ｅとを有する。
【００４７】
導入部２２ｃは、第２流路２２のうち一方の非配列範囲２ｂに配置された部分である。すなわち、導入部２２ｃは、第２流路２２のうち入口２２ａから下流側の所定の僅かな範囲にわたる部分である。換言すれば、導入部２２ｃは、前記第１横直線部４１の上流端近傍の部分であり、入口２２ａ近傍の部分である。具体的には、導入部２２ｃは、第２流路２２のうち入口２２ａから前記一方の非配列範囲２ｂと配列範囲２ａとの間の境界までの部分である。
【００４８】
導出部２２ｄは、出口２２ｂの上流側に連続する部分であって他方の非配列範囲２ｂに配置された部分である。すなわち、この導出部２２ｄは、前記第７横直線部４７の下流端近傍の部分であり、出口２２ｂ近傍の部分である。具体的には、導出部２２ｄは、第２流路２２のうち出口２２ｂから前記他方の非配列範囲２ｂと配列範囲２ａとの間の境界までの部分である。
【００４９】
有効領域２２ｅは、第２流体が前記配列範囲２ａに設けられた第１流路２１を流れる第１流体との間で熱交換するように当該第２流体を流通させる部分である。この有効領域２２ｅは、第２流路２２のうち導入部２２ｃと導出部２２ｄ以外の部分、すなわち導入部２２ｃと導出部２２ｄとの間の部分である。具体的には、有効領域２２ｅは、第２流路２２のうち配列範囲２ａに配置された部分である。
【００５０】
各連通部３０（図３、図５及び図６参照）は、第２基板１２における第２流路２２の配列方向において隣り合う第２流路２２同士を繋いで連通させるものである。複数の連通部３０には、複数の導入部連通部７５と、複数の有効領域連通部７６とが含まれる。
【００５１】
導入部連通部７５は、第２基板１２において隣り合う第２流路２２の導入部２２ｃ同士を繋いで連通させるものである。この導入部連通部７５は、その全体が非配列範囲２ｂに設けられている。すなわち、導入部連通部７５は、本発明における非配列範囲連通部の一例である。導入部連通部７５は、各導入部２２ｃの隣り合うもの同士の間にそれぞれ設けられている。第２基板１２上に設けられた複数の導入部連通部７５は、導入部２２ｃが延びる方向に対して直交する方向に一列に並んでいる。この複数の導入部連通部７５により、第２基板１２上に設けられた全ての第２流路２２の導入部２２ｃが互いに連通されている。
【００５２】
複数の導入部連通部７５は、第２基板１２の一方の板面において開口するように当該第２基板１２の非配列範囲２ｂに形成された導入部連通溝７５ａによって形成される。具体的に、非配列範囲２ｂには、各第２溝３２に対して直交するように１本の導入部連通溝７５ａが形成されている。導入部連通溝７５ａは、その導入部連通溝７５ａが延びる方向に対して垂直な断面において円弧状の断面を呈する。導入部連通溝７５ａは、第２溝３２の最大深さと同じ最大深さを有する。第２基板１２の前記一方の板面に形成された導入部連通溝７５ａの開口がその板面上に積層された第１基板１１で封止されることによって、隣り合う導入部２２ｃ同士の間に導入部連通部７５が形成されている。導入部連通部７５は、第２流路２２の流路幅Ｗａ（導入部２２ｃの流路幅）以下の幅Ｗｉを有する。なお、導入部連通部７５の幅Ｗｉは、複数の第２流路２２のうち当該導入部連通部７５が連通させる部位（導入部２２ｃ）の配列方向及び前記並列方向の両方に対して直交する方向における当該導入部連通部７５の両端間の距離のことである。また、前記の配列方向及び並列方向に対して直交する方向、すなわち導入部２２ｃが延びる方向における入口２２ａと導入部連通部７５との間の距離は、第２流路２２の流路幅Ｗａよりも大きくなっている。
【００５３】
複数の有効領域連通部７６は、第２流路２２の配列方向において隣り合う第２流路２２の有効領域２２ｅ同士を繋いで連通させるものである。有効領域連通部７６は、本発明における配列範囲連通部の一例である。有効領域連通部７６は、配列範囲２ａに設けられている。本実施形態では、複数の有効領域連通部７６は、複数の第１連通部７８と、複数の第２連通部７９と、複数の第３連通部８０とを含む。第１連通部７８は、第１、第２及び第３連通部５３，５４，５５の中で有効領域２２ｅの最も上流側の箇所を連通させている。第２連通部７９は、有効領域２２ｅのうち第１連通部７８よりも下流側の箇所を連通させている。第３連通部８０は、有効領域２２ｅのうち第２連通部７９よりもさらに下流側の箇所を連通させている。
【００５４】
具体的に、第１連通部７８は、隣り合う第２流路２２のうち第１曲折部６１の下流側に連続する第１縦直線部５１同士を繋いで連通させている。第１縦直線部５１は本発明における下流部の一例であり、第１連通部７８は本発明における下流部連通部の一例である。第１連通部７８は、各第１縦直線部５１の隣り合うもの同士の間にそれぞれ設けられている。第２基板１２上に設けられた複数の第１連通部７８は、前記並列方向から見て第１縦直線部５１が延びる方向に対して直交する方向に一列に並んでいる。また、この複数の第１連通部７８は、前記積層方向から見てそれらが重なる第１流路２１が延びる方向と直交する方向に一列に並んでいる。この複数の第１連通部７８により、第２基板１２上に設けられた全ての第２流路２２の第１縦直線部５１が互いに連通されている。
【００５５】
複数の第１連通部７８は、第２基板１２の一方の板面において開口するように当該第２基板１２に形成された第１連通溝７８ａによって形成される。具体的に、第２基板１２には、各第２溝３２の第１縦直線部５１を構成する部分に対して直交するように１本の第１連通溝７８ａが形成されている。第１連通溝７８ａは、その延びる方向に対して垂直な断面において円弧状の断面を呈する。また、第１連通溝７８ａは、その延びる方向に沿った断面において図４に示すような形状を呈する。第１連通溝７８ａは、第２溝３２の最大深さと同じ最大深さを有する。第２基板１２の前記一方の板面に形成された第１連通溝７８ａの開口がその板面上に積層された第１基板１１で封止されることによって、隣り合う第１縦直線部５１同士の間に第１連通部７８が形成されている。第１連通部７８は、第２流路２２の流路幅Ｗａ（第１縦直線部５１の流路幅）以下の幅Ｗ１を有する。なお、第１連通部７８の幅Ｗ１は、複数の第２流路２２のうち当該第１連通部７８が連通させる部位（第１縦直線部５１）の配列方向及び前記並列方向の両方に対して直交する方向における当該第１連通部７８の一端から他端までの距離のことである。
【００５６】
第２連通部７９は、隣り合う第２流路２２のうち第３曲折部６３の下流側に連続する第２縦直線部５２同士を繋いで連通させている。第２基板１２上に設けられた複数の第２連通部７９は、前記複数の第１連通部７８と同様に構成されている。第２縦直線部５２は本発明における下流部の一例であり、第２連通部７９は本発明における下流部連通部の一例である。
【００５７】
第３連通部８０は、隣り合う第２流路２２のうち第５曲折部６５の下流側に連続する第３縦直線部５３同士を繋いで連通させている。第２基板１２上に設けられた複数の第３連通部８０は、前記複数の第１連通部７８と同様に構成されている。第３縦直線部５３は本発明における下流部の一例であり、第３連通部８０は本発明における下流部連通部の一例である。
【００５８】
第１供給ヘッダ３（図１及び図２参照）は、構造体２に取り付けられ、その構造体２内に設けられた全ての第１流路２１の各入口２１ａへ第１流体を分配して供給するものである。第１流体は、例えば低温の流体である。第１供給ヘッダ３は、第１流路２１の入口２１ａが開口する前記一方の短側面７に取り付けられている。第１供給ヘッダ３は、前記一方の短側面７において開口する全ての入口２１ａを全体的に覆っている。これにより、第１供給ヘッダ３の内側の空間が各入口２１ａと連通している。第１供給ヘッダ３には図略の供給配管が接続されており、その供給配管を通じて第１供給ヘッダ３へ供給された第１流体が、第１供給ヘッダ３の内側の空間から各入口２１ａへ分配されるようになっている。
【００５９】
第１排出ヘッダ５（図１及び図２参照）は、構造体２に取り付けられ、その構造体２内に設けられた全ての第１流路２１の出口２１ｂから流出する第１流体を受けるものである。第１排出ヘッダ５は、第１流路２１の出口２１ｂが開口する前記他方の短側面８に取り付けられている。第１排出ヘッダ５は、前記他方の短側面８において開口する全ての出口２１ｂを全体的に覆っている。これにより、第１排出ヘッダ５の内側の空間が各出口２１ｂと連通している。第１排出ヘッダ５には図略の排出配管が接続されており、各出口２１ｂから第１排出ヘッダ５の内側の空間に流出した第１流体が、この排出配管を通じて排出されるようになっている。
【００６０】
第２供給ヘッダ４（図１及び図３参照）は、構造体２に取り付けられ、その構造体２内に設けられた全ての第２流路２２の各入口２２ａへ第２流体を分配して供給するものである。第２流体は、例えば第１流体よりも高温の流体である。第２供給ヘッダ４は、第２流路２２の入口２２ａが開口する前記一方の長側面９に取り付けられている。第２供給ヘッダ４は、前記一方の長側面９において開口する全ての入口２２ａを全体的に覆っている。これにより、第２供給ヘッダ４の内側の空間が各入口２２ａと連通している。第２供給ヘッダ４には図略の供給配管が接続されており、その供給配管を通じて第２供給ヘッダ４へ供給された第２流体が、第２供給ヘッダ４の内側の空間から各入口２２ａへ分配されるようになっている。
【００６１】
第２排出ヘッダ６（図１及び図３参照）は、構造体２に取り付けられ、その構造体２内に設けられた全ての第２流路２２の出口２２ｂから流出する第２流体を受けるものである。第２排出ヘッダ６は、第２流路２２の出口２２ｂが開口する前記他方の長側面１０に取り付けられている。第２排出ヘッダ６は、前記他方の長側面１０において開口する全ての出口２２ｂを全体的に覆っている。これにより、第２排出ヘッダ６の内側の空間が各出口２２ｂと連通している。第２排出ヘッダ６には図略の排出配管が接続されており、各出口２２ｂから第２排出ヘッダ６の内側の空間に流出した第２流体が、この排出配管を通じて排出されるようになっている。
【００６２】
本実施形態による流体流通装置１では、導入部連通部７５により隣り合う第２流路２２の導入部２２ｃ同士が連通されているため、導入部２２ｃにおいて導入部連通部７５よりも上流の位置で閉塞が発生した場合には、その閉塞が発生した導入部２２ｃの隣の導入部２２ｃから導入部連通部７５を通じて導入部２２ｃの閉塞箇所の下流側へ第２流体を導入することができる。
【００６３】
具体的には、例えば第２流体が高圧ガスでそのガス中に高粘性の油が異物として混ざっている場合がある。また、第２流体が液体でその液体中に外部の配管で生じた錆が異物として混ざっている場合がある。これらの場合には、第２供給ヘッダ４から各第２流路２２の入口２２ａへ第２流体が分配されたときに、その第２流体に含まれる異物によって、ある第２流路２２の導入部２２ｃの入口２２ａに閉塞１００（図５参照）が発生する場合がある。また、第２流体が第１流体との熱交換により冷却されて凍結し、その凍結による閉塞１００が入口２２ａで発生する場合もある。これらの場合、閉塞１００が発生した入口２２ａからその入口２２ａの下流側に連なる導入部２２ｃに第２流体が導入されなくなる。しかしながら、本実施形態では、閉塞１００が発生した導入部２２ｃは、その隣の導入部２２ｃと導入部連通部７５を介して連通しているため、その隣の導入部２２ｃから閉塞１００が発生した導入部２２ｃに導入部連通部７５を通じて第２流体が導入される。
【００６４】
一方、図７に示す比較例のように、隣り合う第２流路２２の導入部２２ｃ同士が連通していない構成では、導入部２２ｃの入口２２ａで閉塞１００が発生すると、その導入部２２ｃには第２流体が流入しなくなる。この場合、その入口２２ａで閉塞１００が発生した第２流路２２には第２流体を流通させることができなくなるため、この第２流路２２は流体流通装置１における熱交換の処理に全く寄与できなくなる。その結果、流体流通装置１における熱交換の処理の効率が大幅に低下するため、流体の流通を停止させて閉塞１００を除去するメンテナンス作業を行う必要があり、流体流通装置１の稼働率が低下する。
【００６５】
これに対し、本実施形態では、前記のように導入部連通部７５を通じて隣の導入部２２ｃから閉塞１００の下流側の導入部２２ｃに第２流体が導入されるため、入口２２ａで閉塞１００が発生した第２流路２２に第２流体を流通させて第１流路２１を流れる第１流体との熱交換の処理のために寄与させることができる。このため、流体流通装置１における熱交換の処理の効率が大幅に低下するのを防ぐことができ、一定期間は閉塞１００を除去するメンテナンス作業を行わなくても熱交換の処理を継続して実施できる。このため、流体流通装置１の稼働率の低下を防ぐことができる。
【００６６】
また、導入部連通部７５は、非配列範囲２ｂに設けられているため、配列範囲２ａに設けられた第１流路２１と導入部連通部７５とが前記並列方向において重なってその重なり部分で流体流通装置１の構造体２の強度が局所的に低下するのを防ぐことができる。
【００６７】
また、本実施形態では、隣り合う第２流路２２の第１縦直線部５１同士が第１連通部７８により連通されているため、第２流路２２において第１連通部７８よりも上流の位置で閉塞が発生した場合には、その閉塞が発生した第２流路２２の隣の第２流路２２から第１連通部７８を通じて第２流路２２の閉塞箇所の下流側へ第２流体を導入することができる。
【００６８】
具体的には、例えば、図６に示すように第２流路２２の第１曲折部６１で閉塞１０１が発生する場合がある。流路の曲折部では、流体の流れの向きが変わることから例えば高粘性の油などの異物が下流へ流れにくくなり、閉塞が発生しやすい。このように第２流路２２の第１曲折部６１で閉塞１０１が発生した場合には、その第２流路２２の上流から下流へ第２流体が流れなくなるが、本実施形態では、第１曲折部６１の下流側に連続する第１縦直線部５１において、隣の第２流路２２の第１縦直線部５１から第１連通部７８を通じて第２流体が導入される。
【００６９】
一方、図８に示す比較例のように、隣り合う第２流路２２の第１縦直線部５１同士が連通していない構成では、第１曲折部６１で閉塞１０１が発生した第２流路２２には第２流体を流通させることができなくなる。このため、この第２流路２２は、流体流通装置１における熱交換の処理に全く寄与できなくなる。この場合も、前記の入口２２ａで閉塞１００が発生した場合と同様、流体の流通を停止させて閉塞１０１を除去するメンテナンス作業を行う必要があり、流体流通装置１の稼働率が低下する。これに対し、本実施形態では、前記のように第１連通部７８を通じて隣の第２流路２２の第１縦直線部５１から閉塞１０１の下流側の第１縦直線部５１に第２流体が導入されるため、閉塞１０１が発生した第２流路２２の第１連通部７８よりも下流側の領域に第２流体を流通させて第１流路２１を流れる第１流体との熱交換の処理のために寄与させることができる。このため、本実施形態では流体流通装置１の稼働率の低下を防ぐことができる。
【００７０】
また、本実施形態では、隣り合う第２流路２２の第２縦直線部５２同士が第２連通部７９により連通されている。このため、第２流路２２において第２連通部７９よりも上流の位置で閉塞が発生した場合、例えば第３曲折部６３で閉塞が発生した場合には、その閉塞が発生した第２流路２２の隣の第２流路２２から第２連通部７９を通じて第２流路２２の閉塞箇所（第３曲折部６３）の下流側へ第２流体を導入できる。
【００７１】
また、同様に、本実施形態では、隣り合う第２流路２２の第３縦直線部５３同士が第３連通部８０により連通されている。このため、第２流路２２において第３連通部８０よりも上流の位置で閉塞が発生した場合、例えば第５曲折部６５で閉塞が発生した場合には、その閉塞が発生した第２流路２２の隣の第２流路２２から第３連通部８０を通じて第２流路２２の閉塞箇所（第５曲折部６５）の下流側へ第２流体を導入できる。
【００７２】
これらの第２連通部７９及び第３連通部８０によって得られる効果により、前記第１連通部７８の場合と同様に流体流通装置１の稼働率の低下を防ぐことが可能となる。
【００７３】
また、本実施形態では、複数の第１連通部７８、複数の第２連通部７９及び複数の第３連通部８０は、いずれも、前記積層方向においてそれらの連通部７８，７９，８０と重なる第１流路２１と直交する方向に並んでいる。このため、連通部の並び方向がその連通部と重なる第１流路の延びる方向と一致している場合のように当該連通部と第１流路によって構造体２に強度が低下する部分が形成されるのを防ぐことができる。
【００７４】
また、本実施形態では、導入部連通部７５及び第１〜第３連通部７８，７９，８０は、第２流路２２の流路幅以下の幅を有するため、導入部連通部７５及び第１〜第３連通部７８，７９，８０の箇所で構造体２の耐圧性能が低下するのを防ぐことができる。
【００７５】
また、本発明による流体流通装置は、前記のような構成のものに必ずしも限定されない。例えば、本発明による流体流通装置として、以下のような構成も採用可能である。
【００７６】
本発明による連通部は、必ずしも、前記導入部連通部や、前記第１〜第３連通部のようなものに限定されない。すなわち、第２基板において前記導入部連通部や前記第１〜第３連通部が設けられた箇所以外の箇所に隣り合う第２流路同士を繋いで連通させる連通部を設けてもよい。例えば、複数の連通部を、各第２流路の曲折部の下流側に隣接した位置でその各第２流路の曲折部が並ぶ方向に沿って一列に並ぶように配置してもよい。
【００７７】
第１流路の配置及び形状は前記した配置及び形状以外のものであってもよく、第２流路の配置及び形状は前記した配置及び形状以外のものであってもよい。例えば、第１流路と第２流路の両方が直線的に延びる形状であってもよい。また、第１流路と第２流路の両方が蛇行形状であってもよい。また、第１流路と第２流路の形状として、直線状や蛇行形状以外の様々な形状を採用することが可能である。
【００７８】
また、第１流路（第１溝）が基板の一方の板面に設けられ、その第１流路（第１溝）が設けられた基板の他方の板面に第２流路（第２溝）が設けられていてもよい。
【００７９】
また、複数の連通部は、必ずしも一列に並んでいなくてもよい。すなわち、第２流路における流体の流通方向に沿う方向において複数の連通部が互いにずれを持って配置されていてもよい。この場合には、流体流通装置の構造体の部分的な強度の低下をより抑制できる。
【００８０】
また、１つの第２基板に配列された多数の第２流路の全てが必ずしも相互に連通していなくてもよい。すなわち、第２基板に配列された多数の第２流路のうち隣り合う少なくとも１組の第２流路同士が連通部によって連通していればよい。
【００８１】
また、連通部を構成する連通溝の最大深さは、第２流路溝の最大深さよりも小さくてもよい。
【００８２】
また、本発明による流体流通装置は、必ずしも熱交換器として用いられるものに限定されない。例えば、本発明による流体流通装置は、流路に流体を流通させながらその流体に化学反応を生じさせる反応器に用いられるものであってもよい。また、本発明による流体流通装置は、流路に抽剤と被抽出流体を流通させながら被抽出流体から抽剤へ特定成分を抽出させる抽出装置に用いられるものであってもよい。
【符号の説明】
【００８３】
１  流体流通装置
２  構造体
２ａ  配列範囲
２ｂ  非配列範囲
２１  第１流路
２２  第２流路
２２ａ  入口
２２ｃ  導入部
５１  第１縦直線部（下流部）
５２  第２縦直線部（下流部）
５３  第３縦直線部（下流部）
６１  第１曲折部
６３  第３曲折部
６５  第５曲折部
７５  導入部連通部（非配列範囲連通部）
【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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