JP2014139484A - 熱交換器及びそれを備えた冷凍サイクル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】熱交換性能を向上させた熱交換器及びそれを備えた冷凍サイクル装置を得る。
【解決手段】第１扁平管１の長手方向の途中部分には、中間ヘッダー３１が設けられており、第１扁平管１は、この中間ヘッダー３１によって、高温冷媒の上流側である上流側第１扁平管１１と、高温冷媒の下流側である下流側第１扁平管１２とに分割されて構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、高温冷媒と低温冷媒との間で熱交換を実施させる熱交換器及びそれを備えた冷凍サイクル装置に関する。

従来の熱交換器として、高温流体（すなわち、高温冷媒）が流れる複数の貫通穴を有する第１扁平管と、低温流体（すなわち、低温冷媒）が流れる複数の貫通穴を有する第２扁平管と、第１扁平管の両端に接続された第１ヘッダーと、第２扁平管の両端に接続された第２ヘッダーと、を備え、第１扁平管と第２扁平管とを長手方向（流体の流れ方向）が平行になるようにして、それぞれの扁平な面同士をろう付け等で接触積層させたものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−３４０４８５号公報（第８頁、図１）

しかしながら、上記のような熱交換器を凝縮器として利用する場合、高温流体側の流路において、高温流体の凝縮に伴い、その流れ方向に沿って凝縮液が増加し、その凝縮液が流路内面（伝熱面）を覆うことになる。そのため、その凝縮液が熱抵抗層となって、熱交換性能が低下するという問題点があった。また、このような場合に必要な熱交換性能を得るためには、伝熱面積を増加させる必要があり、熱交換器が大型化する問題点があった。

本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、第１の目的は、熱交換性能を向上させた熱交換器及びそれを備えた冷凍サイクル装置を得ることである。
また、第２の目的は、コンパクトに構成ができる熱交換器及びそれを備えた冷凍サイクル装置を得ることである。

本発明に係る熱交換器は、高温冷媒が流れる複数の冷媒流路が上下方向に並列配置されて構成された第１流路部と、低温冷媒が流れる複数の冷媒流路が上下方向に並列配置されて構成された第２流路部と、前記第１流路部の高温冷媒の流通方向の一方の端部に配置され、その各冷媒流路に連通した柱状の流路を形成し、高温冷媒を外部から前記第１流路部に流入させる第１入口部と、前記第１流路部の高温冷媒の流通方向の他方の端部に配置され、その各冷媒流路に連通した柱状の流路を形成し、高温冷媒を前記第１流路部から外部に流出させる第１出口部と、前記第２流路部の低温冷媒の流通方向の一方の端部に配置され、その各冷媒流路に連通した柱状の流路を形成し、低温冷媒を外部から前記第２流路部に流入させる第２入口部と、前記第２流路部の低温冷媒の流通方向の他方の端部に配置され、その各冷媒流路に連通した柱状の流路を形成し、低温冷媒を前記第２流路部から外部に流出させる第２出口部と、前記第１流路部の冷媒流路の途中に配置され、前記第１流路部の少なくとも一部の冷媒流路に連通した柱状の流路を形成した中間連通部と、を備え、前記第１流路部の各冷媒流路と前記第２流路部の各冷媒流路とは、流路方向が平行であり、かつ、互いに隔壁を介して隣接するように配置され、前記中間連通部は、前記第１流路部の上流側部分において凝縮した高温冷媒を下方に流下させるものである。

本発明によれば、第１流路部の下流側部分の冷媒流路においては、高温冷媒の凝縮液が流路内面（伝熱面）を覆って、熱抵抗層となることを抑制することができるので、熱交換性能を向上させることができる。また、これによって、伝熱面積を増加させる必要がなく、熱交換器８をコンパクトにすることができる。

本発明の実施の形態１に係る熱交換器８の外観図である。 本発明の実施の形態１に係る熱交換器８の別形態の外観斜視図である。 本発明の実施の形態２に係る熱交換器８ａの外観斜視図である。 本発明の実施の形態３に係る熱交換器８ｂの外観斜視図である。 本発明の実施の形態４に係る熱交換器８ｃの外観図である。 本発明の実施の形態４に係る熱交換器８ｃの中間ヘッダー３１の円形断面の接線方向に向かって冷媒を流入させる状態を示す図である。 本発明の実施の形態５に係る熱交換器８ｄの外観斜視図である。 本発明の実施の形態６に係る熱交換器８ｅの外観斜視図である。 本発明の実施の形態７に係る冷凍サイクル装置の一例を示す冷媒回路図である。 本発明の実施の形態８に係る冷凍サイクル装置の一例を示す冷媒回路図である。 本発明の実施の形態９に係る冷凍サイクル装置の一例を示す冷媒回路図である。

実施の形態１．
（熱交換器８の構成）
図１は、本発明の実施の形態１に係る熱交換器８の外観図である。このうち、図１（ａ）は、同熱交換器８の斜視図であり、図１（ｂ）は、同熱交換器８の平面図である。
図１で示されるように、熱交換器８は、長手方向に高温冷媒（冷媒等）が流れる複数の貫通穴を有する扁平状の第１扁平管１と、長手方向に低温冷媒（水等）が流れる複数の貫通穴を有する扁平状の第２扁平管２と、第１扁平管１の長手方向の両端部に接続された第１入口ヘッダー３及び第１出口ヘッダー４と、第２扁平管２の長手方向の両端部に接続された第２入口ヘッダー５及び第２出口ヘッダー６と、を備えている。また、第１扁平管１の長手方向の途中部分には、中間ヘッダー３１が設けられており、第１扁平管１は、この中間ヘッダー３１によって、高温冷媒の上流側である上流側第１扁平管１１と、高温冷媒の下流側である下流側第１扁平管１２とに分割されて構成されている。これらの管及びヘッダーは、例えば、アルミニウム若しくはアルミニウム合金、銅若しくは銅合金、又は、鉄鋼若しくはステンレス合金によって形成されており、例えば、押し出し又は引き抜き成形によって製造される。

第１扁平管１及び第２扁平管２は、長手方向（冷媒の流れ方向）が平行になるように、それぞれの扁平な面同士をろう付け等で接合して積層されている。また、第１扁平管１及び第２扁平管２に形成された各貫通穴は、冷媒が流通する冷媒流路を構成している。ここで、高温冷媒は、相変化と伴う冷媒を想定しているが、低温冷媒は、相変化があるものかないもの（水等）かは問わない。

第１入口ヘッダー３は、筒状の形状をしており、第１扁平管１の長手方向の一端に取り付けられ、その内部に流入してきた高温冷媒を第１扁平管１の各冷媒流路に流入させるものである。また、第１入口ヘッダー３は、上面から高温冷媒を流入させるために、上面部が開口されており、下面部が閉口されている。

第１出口ヘッダー４は、筒状の形状をしており、第１扁平管１の長手方向において第１入口ヘッダー３とは逆の端部に取り付けられ、第１扁平管１の各冷媒流路からその内部に流入してきた高温冷媒を外部に流出させるものである。また、第１出口ヘッダー４は、下面から高温冷媒を流出させるために、下面部が開口されており、上面部が閉口されている。

第２入口ヘッダー５は、筒状の形状をしており、第２扁平管２の長手方向の両端部のうち、第１扁平管１に取り付けられた第１出口ヘッダー４と同じ側に取り付けられ、その内部に流入してきた低温冷媒を第２扁平管２の各冷媒流路に流入させるものである。また、第２入口ヘッダー５は、上面から低温冷媒を流入（図示せず）させるために、上面部が開口されており、下面部が閉口されている。

第２出口ヘッダー６は、筒状の形状をしており、第２扁平管２の長手方向において第２入口ヘッダー５とは逆の端部、すなわち、第２扁平管２の長手方向の両端部のうち、第１扁平管１に取り付けられた第１入口ヘッダー３と同じ側に取り付けられ、第２扁平管２の各冷媒流路からその内部に流入してきた低温冷媒を外部に流出させるものである。また、第２出口ヘッダー６は、下面から低温冷媒を流出（図示せず）させるために、下面部が開口されており、上面部が閉口されている。

また、図１（ｂ）で示されるように、第１入口ヘッダー３と第２出口ヘッダー６とは、冷媒流路の流通方向に少しずらして配置されている。第１出口ヘッダー４と第２入口ヘッダー５とについても同様である。これによって、各ヘッダーの内径を大きくする必要がある場合等、熱交換器８を薄型化することができ、コンパクト化を図ることができる。

なお、第１入口ヘッダー３及び第２入口ヘッダー５は、上面部が開口され、下面部が閉口された構成としているが、これに限定されるものではなく、下面部が開口され、上面部が閉口された構成としてもよい。
また、第１出口ヘッダー４及び第２出口ヘッダー６は、下面部が開口され、上面部が閉口された構成としているが、これに限定されるものではなく、上面部が開口され、下面部が閉口された構成としてもよい。

また、図１で示されるように、第１入口ヘッダー３、第１出口ヘッダー４、第２入口ヘッダー５、第２出口ヘッダー６及び中間ヘッダー３１は、それぞれ円筒形状としているが、これに限定されるものではなく、筒状を呈しているものであれば、その他の形状でも構わない。

中間ヘッダー３１は、筒状の形状をしており、前述のように、第１扁平管１の長手方向の途中部分に設置され、上流側第１扁平管１１の各冷媒流路、及び、下流側第１扁平管１２の各冷媒流路に連通している。そして、中間ヘッダー３１は、後述するように、上流側第１扁平管１１において高温冷媒のうち凝縮した液状の高温冷媒を分離する機能を有しており、その液状の高温冷媒を流下させて外部に流出させるために、下面部が開口されており、上面部は閉口されている。

なお、第１扁平管１、第２扁平管２、第１入口ヘッダー３、第１出口ヘッダー４、第２入口ヘッダー５、第２出口ヘッダー６及び中間ヘッダー３１は、それぞれ本発明の「第１流路部」、「第２流路部」、「第１入口部」、「第１出口部」、「第２入口部」、「第２出口部」及び「中間連通部」に相当する。
また、第１扁平管１と第２扁平管２とが接合された壁は、本発明の「隔壁」に相当する。

（熱交換器８の熱交換動作）
次に、図１を参照しながら、熱交換器８における高温冷媒と低温冷媒との熱交換動作について説明する。図１（ａ）は、本実施の形態に係る熱交換器８が凝縮器として作用した場合の高温冷媒の流れを示しており、図中のＦＨ（ガス）の矢印は、ガス状態の高温冷媒の流れを、ＦＨ（液）の矢印は、液状態の高温冷媒の流れを示している。

高温冷媒は、第１入口ヘッダー３の上面部からその内部へ流入し、上流側第１扁平管１１の冷媒流路、中間ヘッダー３１、そして、下流側第１扁平管１２の冷媒流路の順に流通して、第１出口ヘッダー４の下面部から流出する。一方、低温冷媒は、第２入口ヘッダー５の上面部からその内部へ流入し、第２扁平管２の冷媒流路を流通し、第２出口ヘッダー６の下面部から流出する。その際、上流側第１扁平管１１及び下流側第１扁平管１２の冷媒流路を流通する高温冷媒と、第２扁平管２の冷媒流路を流通する低温冷媒とは、それぞれの接合面を介して対向流で熱交換が実施される。

ここで、高温冷媒の挙動について詳しく説明する。ガス状態（又は、気液二相状態）の高温冷媒は、第１入口ヘッダー３の上面部からその内部へ流入し、上流側第１扁平管１１の冷媒流路を流通する過程で、第２扁平管２の冷媒流路を流通する低温冷媒によって吸熱される。吸熱された高温冷媒の少なくとも一部は、凝縮して液化し、気液二相状態の高温冷媒が、中間ヘッダー３１へ流入する。このとき、中間ヘッダー３１へ流入した気液二相状態の高温冷媒のうち、液状態の高温冷媒の大部分は、自重落下して、中間ヘッダー３１の下方に向かって流下し、その下面部から外部へ流出する。したがって、気液二相状態の高温冷媒から、液状態の高温冷媒の大部分が中間ヘッダー３１によって分離されることになる。そして、液状態の高温冷媒の大部分が分離され、ほぼガス状態となった高温冷媒は、下流側第１扁平管１２の冷媒流路に流入し、その流通する過程で、第２扁平管２の冷媒流路を流通する低温冷媒によって吸熱される。そして、下流側第１扁平管１２の冷媒流路から第１出口ヘッダー４内に流入した高温冷媒は、その下面部から外部に流出する。

（実施の形態１の効果）
以上の構成及び動作のように、中間ヘッダー３１によって、上流側第１扁平管１１において凝縮した液状態の高温冷媒の多くは分離され、ほとんどガス状態の高温冷媒が下流側第１扁平管１２に流入する。したがって、下流側第１扁平管１２の冷媒流路においては、高温冷媒の凝縮液が流路内面（伝熱面）を覆って、熱抵抗層となることを抑制することができるので、熱交換性能を向上させることができる。また、これによって、伝熱面積を増加させる必要がなく、熱交換器８をコンパクトにすることができる。

また、第１入口ヘッダー３及び第２出口ヘッダー６、並びに、第１出口ヘッダー４及び第２入口ヘッダー５は、それぞれ冷媒流路の流通方向に少しずらして配置されているので、各ヘッダーの内径を大きくする必要がある場合等、熱交換器８を薄型化することができ、コンパクト化を図ることができる。

なお、図２で示されるように、第１出口ヘッダー４の下部に設置された流出管４１と、中間ヘッダー３１の下部との間をバイパス配管４２によって接続し、そのバイパス配管４２に流量調整手段４３を設ける構成としてもよい。これによって、中間ヘッダー３１によって分離された液状態の高温冷媒は、バイパス配管４２を流通し、流量調整手段４３を介して、第１出口ヘッダー４から流出した高温冷媒と流出管４１において合流し、高温冷媒の全部が熱交換器８から流出される。なお、バイパス配管４２は、流出管４１に接続される構成に限定されるものではなく、中間ヘッダー３１の下部と、第１出口ヘッダー４の下方部とを接続し、合流した高温冷媒が第１出口ヘッダー４の下部から流出管４１を介して外部に流出する構成としてもよい。

また、上記の熱交換器８は、第１扁平管１に高温冷媒が流通し、第２扁平管２に低温冷媒が流通し、第１扁平管１において高温冷媒が凝縮する凝縮器であるものとして説明した。しかし、これに限定されるものではなく、熱交換器８は蒸発器として作用するものとしてもよい。この場合、図２において、第１扁平管１においては低温冷媒が流通し、第２扁平管２においては高温冷媒が流通することになる。このとき、流量調整手段４３は閉止するものとする。これによって、流出管４１を介して低温冷媒の全部を第１出口ヘッダー４に流入させ、下流側第１扁平管１２、中間ヘッダー３１、そして、上流側第１扁平管１１の順に流通させることができる。
なお、熱交換器８を凝縮器としてのみ機能させる場合においては、流量調整手段４３を設置する必要がないのは言うまでもない。

また、図１で示されるように、熱交換器８は、第１扁平管１にのみ中間ヘッダー３１を有する構成としているが、これに限定されるものではない。例えば、熱交換器８が蒸発器として作用し、第２扁平管２に高温冷媒が流通し、この高温冷媒が、相転移の生じない水等ではなく、吸熱されることによってガス状態から液状態に相転移する冷媒である場合、第２扁平管２にも中間ヘッダー３１を設置するものとしてもよい。これによって、熱交換器８が凝縮器として作用した場合は、第１扁平管１の中間ヘッダー３１において液状態の冷媒を分離し、蒸発器として作用した場合は、第２扁平管２の中間ヘッダー３１において液状態の流体を分離できる。したがって、熱交換器８が凝縮器として作用した場合、及び、蒸発器として作用した場合の双方で、熱交換性能を向上させることができる。また、第１扁平管１の中間ヘッダー３１と、第２扁平管２の中間ヘッダー３１とを、冷媒流路の流通方向に少しずらして配置するものとすれば、熱交換器８を薄型化することができ、コンパクト化を図ることができる。

また、第１扁平管１を流通する高温冷媒と、第２扁平管２を流通する低温冷媒とは、それぞれの接合面を介して対向流で熱交換が実施されるものとしたが、これに限定されるものではなく、並行流として熱交換を実施するものとしてもよい。

さらに、図１で示されるように、中間ヘッダー３１は、第１扁平管１の各冷媒流路すべてに連通しているものとしているが、これに限定されるものではない。すなわち、第１扁平管１の少なくとも一部の冷媒流路と連通している構成としてもよく、例えば、第１扁平管１の上方に位置する一部の冷媒流路については連通せず、これらの冷媒流路については、上流側第１扁平管１１の冷媒流路と下流側第１扁平管１２の冷媒流路とが直接連通しているものとしてもよい。

実施の形態２．
本実施の形態に係る熱交換器８ａについて、実施の形態１に係る熱交換器８の構成及び動作と相違する点を中心に説明する。

（熱交換器８ａの構成）
図３は、本発明の実施の形態２に係る熱交換器８ａの外観斜視図である。
図３で示されるように、熱交換器８ａが備える下流側第１扁平管１２は、その上下方向の幅が上流側第１扁平管１１の上下方向の幅よりも大きくなるように形成されている。この下流側第１扁平管１２は、その下面が上流側第１扁平管１１の下面よりも下方に位置するように設置されている。このとき、下流側第１扁平管１２の冷媒流路のうち、上流側第１扁平管１１の下面より下方に位置するものは、バイパス流路４２ａを形成している。このバイパス流路４２ａは、前述の図２で示されるバイパス配管４２に代わるものである。また、熱交換器８ａが備える中間ヘッダー３１は、実施の形態１に係る熱交換器８が備える中間ヘッダー３１と異なり、上面部及び下面部共に閉口されている。その他の構成については、実施の形態１に係る熱交換器８と同様である。

（熱交換器８ａの熱交換動作）
次に、図３を参照しながら、熱交換器８ａにおける高温冷媒と低温冷媒との熱交換動作について説明する。図３は、本実施の形態に係る熱交換器８ａが凝縮器として作用した場合の高温冷媒の流れを示しており、図中のＦＨ（ガス）の矢印は、ガス状態の高温冷媒の流れを、ＦＨ（液）の矢印は、液状態の高温冷媒の流れを示している。

高温冷媒が、第１入口ヘッダー３へ流入し、上流側第１扁平管１１の冷媒流路を通って、中間ヘッダー３１に気液二相状態の高温冷媒が流入するまでの動作は、実施の形態１に係る熱交換器８と同様である。中間ヘッダー３１に流入した気液二相状態の高温冷媒のうち、液状態の高温冷媒の大部分は、自重落下して、中間ヘッダー３１の下方へ向かって流下し、中間ヘッダー３１の下部から下流側第１扁平管１２の下部に形成された冷媒流路であるバイパス流路４２ａに流入する。したがって、気液二相状態の高温冷媒から、液状態の高温冷媒の大部分が中間ヘッダー３１によって分離されることになる。一方、中間ヘッダー３１に流入した気液二相状態の高温冷媒のうち、大部分の液状態の高温冷媒が分離され、ほぼガス状態となった高温冷媒は、実施の形態１と同様に、下流側第１扁平管１２の冷媒流路に流入し、その流通する過程で、第２扁平管２の冷媒流路を流通する低温冷媒によって吸熱される。そして、下流側第１扁平管１２のバイパス流路４２ａを流通した液状態の高温冷媒と、下流側第１扁平管１２のバイパス流路４２ａ以外の冷媒流路を流通した高温冷媒とが、第１出口ヘッダー４において混合され、その下面部から外部に流出する。

また、低温冷媒の挙動は、実施の形態１と同様である。

（実施の形態２の効果）
以上の構成のように、下流側第１扁平管１２にバイパス流路４２ａを形成することによって、中間ヘッダー３１によって分離した液状態の高温冷媒を別流路で流通させることができるので、実施の形態１に係る熱交換器８のバイパス配管４２及び流量調整手段４３等が不要となるので、構造を簡素化することができる。また、実施の形態１に係る熱交換器８と同様の効果を有するのは言うまでもない。

実施の形態３．
本実施の形態に係る熱交換器８ｂについて、実施の形態１に係る熱交換器８の構成及び動作と相違する点を中心に説明する。

（熱交換器８ｂの構成）
図４は、本発明の実施の形態３に係る熱交換器８ｂの外観斜視図である。
図４で示されるように、熱交換器８ｂが備える中間ヘッダー３１内には、その長手方向に一致するように、柱状の衝突部材３２が設置されている。その他の構成については、実施の形態１に係る熱交換器８と同様である。

（熱交換器８ｂの熱交換動作）
高温冷媒及び低温冷媒の挙動は、実施の形態１と基本的に同様である。ただし、本実施の形態においては、中間ヘッダー３１に流入した気液二相状態の高温冷媒は、衝突部材３２に衝突することによって、分離されにくい液滴及びミスト状態の流体が分離され、液分離が促進される。これによって、効率よく分離された液状態の高温冷媒は、衝突部材３２に沿って下方に流下し、下流側第１扁平管１２に流入する液状態の高温冷媒の量を低減することができる。

（実施の形態３の効果）
以上の構成のように、中間ヘッダー３１に衝突部材３２を設置することによって、気液二相状態の高温冷媒から効率よく液分離することが可能となり、下流側第１扁平管１２へ流入する液状態の高温冷媒の量を低減し、さらに凝縮性能及び熱交換性能を向上させることができる。また、実施の形態１に係る熱交換器８と同様の効果を有するのは言うまでもない。

なお、図４においては、中間ヘッダー３１内に衝突部材３２が１つだけ設置されている構成が示されているが、これに限定されるものではなく、複数の衝突部材３２が設置される構成としてもよい。また、衝突部材３２が中間ヘッダー３１内の長手方向に一致するように配置されるものとしているが、これに限定されるものではなく、方向が一致しないように配置してもよい。また、柱状の衝突部材３２としているが、これに限定されるものではなく、波形状、ジグザグ形状又は網形状等としてもよく、中間ヘッダー３１に流入した気液二相状態の高温冷媒が液分離されるものであればどのような形状でもよい。

また、本実施の形態に係る熱交換器８ｂに、図２で示される実施の形態１に係る熱交換器８における流出管４１、バイパス配管４２及び流量調整手段４３の構成、又は、図３で示される実施の形態２に係る熱交換器８ａにおける下流側第１扁平管１２のバイパス流路４２ａの構成を適用してもよい。

また、中間ヘッダー３１内に、衝突部材３２を設置する構成は、実施の形態２における中間ヘッダー３１に対しても適用することができる。

実施の形態４．
本実施の形態に係る熱交換器８ｃについて、実施の形態１に係る熱交換器８の構成及び動作と相違する点を中心に説明する。
実施の形態１においては、第１扁平管１について、中間ヘッダー３１を介して上流側第１扁平管１１及び下流側第１扁平管１２が冷媒の流れ方向に配置される構成を示した。本実施の形態においては、上流側第１扁平管１１及び下流側第１扁平管１２が上下に配置される構成について説明する。

（熱交換器８ｃの構成）
図５は、本発明の実施の形態４に係る熱交換器８ｃの外観図である。このうち、図５（ａ）は、同熱交換器８ｃの斜視図であり、図５（ｂ）は、同熱交換器８ｃの平面図である。
図５で示されるように、第１扁平管１を構成する上流側第１扁平管１１及び下流側第１扁平管１２は、中間ヘッダー３１の筒状形状の上下部にそれぞれ扁平な面が平行となるように接続されている。すなわち、中間ヘッダー３１の上部には上流側第１扁平管１１が、そして、中間ヘッダー３１の下部には下流側第１扁平管１２が、それぞれ当接しないように配置されている。また、上流側第１扁平管１１の冷媒流路方向の他端には第１入口ヘッダー３が取り付けられ、下流側第１扁平管１２の冷媒流路方向の他端には第１出口ヘッダー４が取り付けられている。

第１入口ヘッダー３は、上面から高温冷媒を流入させるために、上面部が開口されており、下面部が閉口されている。

第１出口ヘッダー４は、下面から高温冷媒を流出させるために、下面部が開口されており、上面部が閉口されている。

中間ヘッダー３１は、後述するように、上流側第１扁平管１１において高温冷媒のうち凝縮した液状の高温冷媒を分離する機能を有しており、その液状の高温冷媒を流下させて外部に流出させるために、下面部が開口されており、上面部は閉口されている。

また、第２扁平管２は、上流側第１扁平管１１及び下流側第１扁平管１２のそれぞれと、冷媒流路方向が平行となるように、扁平な面同士でろう付け等で接合されて積層されている。

第２入口ヘッダー５は、第２扁平管２の冷媒流路方向の両端部のうち、上流側第１扁平管１１及び下流側第１扁平管１２に取り付けられた中間ヘッダー３１と同じ側に取り付けられている。また、第２入口ヘッダー５は、上面から低温冷媒を流入（図示せず）させるために、上面部が開口されており、下面部が閉口されている。

第２出口ヘッダー６は、第２扁平管２の冷媒流路方向の両端部のうち、第２扁平管２の冷媒流路方向において第２入口ヘッダー５とは逆の端部に取り付けられている。すなわち、第２扁平管２の両端部のうち、上流側第１扁平管１１に取り付けられた第１入口ヘッダー３及び下流側第１扁平管１２に取り付けられた第１出口ヘッダー４と同じ側に取り付けられている。また、第２出口ヘッダー６は、下面から低温冷媒を流出（図示せず）させるために、下面部が開口されており、上面部が閉口されている。

また、図５（ｂ）で示されるように、第１入口ヘッダー３及び第１出口ヘッダー４（図示せず）と、第２出口ヘッダー６とは、冷媒流路の流通方向に少しずらして配置されている。第２入口ヘッダー５と中間ヘッダー３１とについても同様である。これによって、各ヘッダーの内径を大きくする必要がある場合等、熱交換器８ｃを薄型化することができ、コンパクト化を図ることができる。

なお、第１入口ヘッダー３及び第２入口ヘッダー５は、上面部が開口され、下面部が閉口された構成としているが、これに限定されるものではなく、下面部が開口され、上面部が閉口された構成としてもよい。
また、第１出口ヘッダー４及び第２出口ヘッダー６は、下面部が開口され、上面部が閉口された構成としているが、これに限定されるものではなく、上面部が開口され、下面部が閉口された構成としてもよい。

（熱交換器８ｃの熱交換動作）
次に、図５を参照しながら、熱交換器８ｃにおける高温冷媒と低温冷媒との熱交換動作について説明する。図５（ａ）は、本実施の形態に係る熱交換器８ｃが凝縮器として作用した場合の高温冷媒の流れを示しており、図中のＦＨ（ガス）の矢印は、ガス状態の高温冷媒の流れを、ＦＨ（液）の矢印は、液状態の高温冷媒の流れを示している。

高温冷媒は、第１入口ヘッダー３の上面部からその内部へ流入し、上流側第１扁平管１１の冷媒流路、中間ヘッダー３１、そして、下流側第１扁平管１２の冷媒流路の順に流通して、第１出口ヘッダー４の下面部から流出する。一方、低温冷媒は、第２入口ヘッダー５の上面部からその内部へ流入し、第２扁平管２の冷媒流路を流通し、第２出口ヘッダー６の下面部から流出する。その際、上流側第１扁平管１１及び下流側第１扁平管１２の冷媒流路を流通する高温冷媒と、第２扁平管２の冷媒流路を流通する低温冷媒とは、それぞれの接合面を介して熱交換が実施される。

ここで、高温冷媒の挙動について詳しく説明する。ガス状態（又は、気液二相状態）の高温冷媒は、第１入口ヘッダー３の上面部からその内部へ流入し、上流側第１扁平管１１の冷媒流路を流通する過程で、第２扁平管２の冷媒流路を流通する低温冷媒によって吸熱される。吸熱された高温冷媒の少なくとも一部は、凝縮して液化し、気液二相状態の高温冷媒が、中間ヘッダー３１へ流入する。このとき、中間ヘッダー３１へ流入した気液二相状態の高温冷媒は、中間ヘッダー３１の内壁面に衝突することによって、分離されにくい液滴及びミスト状態の冷媒が分離され、液分離が促進される。これによって、気液二相状態の高温冷媒のうち、液状態の高温冷媒の大部分が分離され、自重落下して、中間ヘッダー３１の下方に向かって流下し、その下面部から外部へ流出する。そして、液状態の高温冷媒の大部分が分離され、ほぼガス状態となった高温冷媒は、上流側第１扁平管１１の下方に位置する下流側第１扁平管１２の冷媒流路に流入し、その流通する過程で、第２扁平管２の冷媒流路を流通する低温冷媒によって吸熱される。そして、下流側第１扁平管１２の冷媒流路から第１出口ヘッダー４内に流入した高温冷媒は、その下面部から外部に流出する。

（実施の形態４の効果）
以上の構成のように、気液二相状態の高温冷媒は、中間ヘッダー３１の内壁面に衝突することによって、効率よく液分離することが可能となり、下流側第１扁平管１２へ流入する液状態の高温冷媒の量を低減し、さらに凝縮性能及び熱交換性能を向上させることができる。

また、第１入口ヘッダー３及び第２出口ヘッダー６、並びに、第１出口ヘッダー４及び第２入口ヘッダー５は、それぞれ冷媒流路の流通方向に少しずらして配置されているので、各ヘッダーの内径を大きくする必要がある場合等、熱交換器８を薄型化することができ、コンパクト化を図ることができる。

なお、本実施の形態の熱交換器８ｃに、図２で示される実施の形態１に係る熱交換器８における流出管４１、バイパス配管４２及び流量調整手段４３の構成を適用してもよい。

また、熱交換器８ｃにおける低温冷媒の挙動について、第２入口ヘッダー５の上面部からその内部へ流入し、第２扁平管２の冷媒流路を流通し、第２出口ヘッダー６の下面部から流出するものとしているが、これに限定されるものではない。すなわち、第２出口ヘッダー６の下面部（又は上面部）からその内部へ流入し、第２入口ヘッダー５の上面部（又は下面部）から流出するものとしてもよい。

また、図５（ａ）で示されるように、上流側第１扁平管１１及び下流側第１扁平管１２は、平面視において、それぞれの冷媒流路方向が一致するように、中間ヘッダー３１に接続されているが、これに限定されるものではなく、一致しないものとしてもよい。ただし、その場合、第２扁平管２は、上流側第１扁平管１１及び下流側第１扁平管１２の扁平な各面に接合するように、形状を変形する必要がある。

また、中間ヘッダー３１に流入した気液二相状態の高温冷媒の挙動について、単に、中間ヘッダー３１の内壁面に衝突させることによって、液状態の高温冷媒を分離させるものとしているが、これに限定されるものではない。すなわち、図６（ａ）及び図６（ｂ）で示されるように、中間ヘッダー３１の形状を円筒形状とし、気液二相状態の高温冷媒を、中間ヘッダー３１の円形断面の接線方向に向かって流入するように構成するものとしてもよい。これによって、中間ヘッダー３１内で高温冷媒の旋回流が発生し、液状態の高温冷媒が遠心分離され、より効率的に分離することができる。
なお、このように中間ヘッダー３１の形状を円筒形状とし、高温冷媒を円筒断面の接線方向に流入させる構成は、実施の形態１〜実施の形態３における中間ヘッダー３１についても適用することができる。

また、本実施の形態に係る熱交換器８ｃに、図４で示される実施の形態３に係る熱交換器８ｂのように衝突部材３２を中間ヘッダー３１内に設置される構成を適用してもよい。

実施の形態５．
本実施の形態に係る熱交換器８ｄについて、実施の形態４に係る熱交換器８ｃの構成及び動作と相違する点を中心に説明する。
実施の形態４においては、上下に配置された上流側第１扁平管１１及び下流側第１扁平管１２が、それぞれ一体型である第２扁平管２に接合される構成を示した。本実施の形態においては、この第２扁平管２についても、第１扁平管１と同様に、上下に分割させた構成について説明する。

（熱交換器８ｄの構成）
図７は、本発明の実施の形態５に係る熱交換器８ｄの外観斜視図である。
図７で示されるように、第２扁平管２は、第１扁平管１と同様に、上下に分割された下流側第２扁平管２１及び上流側第２扁平管２２によって構成されている。下流側第２扁平管２１は、上流側第１扁平管１１に対して、冷媒流路方向が平行となるように、それぞれの扁平な面同士をろう付け等で接合し積層されている。また、上流側第２扁平管２２は、下流側第１扁平管１２に対して、冷媒流路方向が平行となるように、それぞれの扁平な面同士をろう付け等で接合し積層されている。

また、下面部が開口し、上面部が閉口した第２入口ヘッダー５は、上流側第２扁平管２２の冷媒流路方向の両端部のうち、下流側第１扁平管１２に取り付けられた第１出口ヘッダー４と同じ側に取り付けられている。また、上面部が開口し、下面部が閉口した第２出口ヘッダー６は、下流側第２扁平管２１の冷媒流路方向の両端部のうち、上流側第１扁平管１１に取り付けられた第１入口ヘッダー３と同じ側に取り付けられている。さらに、下流側第２扁平管２１の他端（上流側第１扁平管１１の冷媒流路方向の両端部のうち中間ヘッダー３１が取り付けられた端部と同じ側）、及び、上流側第２扁平管２２の他端（下流側第１扁平管１２の冷媒流路方向の両端部のうち中間ヘッダー３１が取り付けられた端部と同じ側）には、中間ヘッダー５１が取り付けられている。

また、実施の形態４に係る熱交換器８ｃと同様の趣旨で、第１入口ヘッダー３と第２出口ヘッダー６とは、冷媒流路の流通方向に少しずらして配置されている。第１出口ヘッダー４と第２入口ヘッダー５とについて、及び、中間ヘッダー３１と中間ヘッダー５１とについても同様である。これによって、各ヘッダーの内径を大きくする必要がある場合等、熱交換器８ｄを薄型化することができ、コンパクト化を図ることができる。

なお、中間ヘッダー５１は、本発明の「第２中間連通部」に相当する。

（熱交換器８ｄの熱交換動作）
次に、図７を参照しながら、熱交換器８ｄにおける高温冷媒と低温冷媒との熱交換動作について説明する。図７は、本実施の形態に係る熱交換器８ｄが凝縮器として作用した場合の高温冷媒の流れを示しており、図中のＦＨ（ガス）の矢印は、ガス状態の高温冷媒の流れを、ＦＨ（液）の矢印は、液状態の高温冷媒の流れを示している。

高温冷媒は、第１入口ヘッダー３の上面部からその内部へ流入し、上流側第１扁平管１１の冷媒流路、中間ヘッダー３１、そして、下流側第１扁平管１２の冷媒流路の順に流通して、第１出口ヘッダー４の下面部から流出する。一方、低温冷媒は、第２入口ヘッダー５の下面部からその内部へ流入し、上流側第２扁平管２２の冷媒流路、中間ヘッダー５１、そして、下流側第２扁平管２１の冷媒流路の順に流通して、第２出口ヘッダー６の上面部から流出する。このとき、上流側第１扁平管１１を流通する高温冷媒と、下流側第２扁平管２１を流通する低温冷媒とは、それぞれの接合面を介して対向流で熱交換が実施される。また、下流側第１扁平管１２を流通する高温冷媒と、上流側第２扁平管２２を流通する低温冷媒とは、それぞれの接合面を介して対向流で熱交換が実施される。

ここで、高温冷媒の挙動について詳しく説明する。ガス状態（又は、気液二相状態）の高温冷媒は、第１入口ヘッダー３の上面部からその内部へ流入し、上流側第１扁平管１１の冷媒流路を流通する過程で、下流側第２扁平管２１の冷媒流路を流通する低温冷媒によって吸熱される。吸熱された高温冷媒の少なくとも一部は、凝縮して液化し、気液二相状態の高温冷媒が、中間ヘッダー３１へ流入する。このとき、中間ヘッダー３１へ流入した気液二相状態の高温冷媒は、中間ヘッダー３１の内壁面に衝突することによって、分離されにくい液滴及びミスト状態の冷媒が分離され、液分離が促進される。これによって、気液二相状態の高温冷媒のうち、液状態の高温冷媒の大部分が分離され、自重落下して、中間ヘッダー３１の下方に向かって流下し、その下面部から外部へ流出する。そして、液状態の高温冷媒の大部分が分離され、ほぼガス状態となった高温冷媒は、上流側第１扁平管１１の下方に位置する下流側第１扁平管１２の冷媒流路に流入し、その流通する過程で、上流側第２扁平管２２の冷媒流路を流通する低温冷媒によって吸熱される。そして、下流側第１扁平管１２の冷媒流路から第１出口ヘッダー４内に流入した高温冷媒は、その下面部から外部に流出する。

（実施の形態５の効果）
以上の構成のように、気液二相状態の高温冷媒は、中間ヘッダー３１の内壁面に衝突することによって、効率よく液分離することが可能となり、下流側第１扁平管１２へ流入する液状態の高温冷媒の量を低減し、さらに凝縮性能及び熱交換性能を向上させることができる。

また、実施の形態４に係る熱交換器８ｃと比較して、本実施の形態に係る熱交換器８ｄは、高温冷媒の流通経路及び低温冷媒の流通経路の長さが同一なので、さらに熱交換性能を向上させることができる。

なお、本実施の形態の熱交換器８ｄに、図２で示される実施の形態１に係る熱交換器８における流出管４１、バイパス配管４２及び流量調整手段４３の構成を適用してもよい。

また、図７で示されるように、平面視において、上流側第１扁平管１１及び下流側第１扁平管１２は、それぞれの冷媒流路方向が一致するように、中間ヘッダー３１に接続され、下流側第２扁平管２１及び上流側第２扁平管２２も、それぞれの冷媒流路方向が一致するように、中間ヘッダー５１に接続されているが、これに限定されるものではなく、一致しないものとしてもよい。この場合、上流側第１扁平管１１及び下流側第２扁平管２１、並びに、下流側第１扁平管１２及び上流側第２扁平管２２が、それぞれ扁平な面同士で接合されている構成とすればよい。

また、図７で示されるように、中間ヘッダー３１及び中間ヘッダー５１は、それぞれ第１扁平管１及び第２扁平管２の冷媒流路方向の同じ側に取り付けた構成としているが、これに限定されるものではなく、冷媒流路方向の反対側に取り付ける構成としてもよい。この場合、第２入口ヘッダー５及び第２出口ヘッダー６についても、第１入口ヘッダー３及び第１出口ヘッダー４とは反対側に取り付けられることになる。

また、熱交換器８ｄにおける低温冷媒の挙動について、第２入口ヘッダー５の下面部から流入し、第２出口ヘッダー６の上面部から流出するものとしているが、これに限定されるものではない。すなわち、低温冷媒が、第２出口ヘッダー６の上面部から流入し、第２入口ヘッダー５の下面部から流出するものとしてもよい。この場合、高温冷媒と低温冷媒とは並行流によって熱交換が実施されることになる。

また、中間ヘッダー３１に流入した気液二相状態の高温冷媒の挙動について、単に、中間ヘッダー３１の内壁面に衝突させることによって、液状態の高温冷媒を分離させるものとしているが、これに限定されるものではない。すなわち、実施の形態４における図６（ａ）及び図６（ｂ）で示されるように、中間ヘッダー３１の形状を円筒形状とし、気液二相状態の高温冷媒を、中間ヘッダー３１の円形断面の接線方向に向かって流入するように構成するものとしてもよい。これによって、中間ヘッダー３１内で高温冷媒の旋回流が発生し、液状態の高温冷媒が遠心分離され、より効率的に分離することができる。

また、本実施の形態に係る熱交換器８ｄに、図４で示される実施の形態３に係る熱交換器８ｂのように衝突部材３２を中間ヘッダー３１内に設置される構成を適用してもよい。

実施の形態６．
実施の形態１においては、それぞれ別体である高温冷媒が流通する第１扁平管１及び低温冷媒が流通する第２扁平管２が、扁平な面同士をろう付け等で接合して積層された構成を示した。本実施の形態においては、高温冷媒が流通する冷媒流路、及び、低温冷媒が流通する冷媒流路が一体として形成された構成について説明する。
（熱交換器８ｅの構成）
図８は、本発明の実施の形態６に係る熱交換器８ｅの外観斜視図である。
図８で示されるように、本実施の形態に係る熱交換器８ｅの本体１１０には、高温冷媒が流通する複数の第１冷媒流路１０１ａを一列に並べて長手方向に貫通するように形成された第１冷媒パス１０１が構成されている。そして、この第１冷媒パス１０１の各第１冷媒流路１０１ａに隣接するように、低温冷媒が流通する複数の第２冷媒流路１０２ａを一列に並べて長手方向に貫通するように形成された第２冷媒パス１０２が構成されている。この第１冷媒パス１０１及び第２冷媒パス１０２が形成された本体１１０は、例えば、アルミニウム若しくはアルミニウム合金、銅若しくは銅合金、又は、鉄鋼若しくはステンレス合金によって形成されており、例えば、押し出し又は引き抜き成形によって製造される。

本体１１０の両端側のうち一方には、各第１冷媒流路１０１ａの並び方向に、全ての第１冷媒流路１０１ａに連通する第１入口連通穴１０３ａが形成されている。また、他方には、各第１冷媒流路１０１ａの並び方向に、全ての第１冷媒流路１０１ａに連通する第１出口連通穴１０４ａが形成されている。

さらに、本体１１０の両端側のうち第１出口連通穴１０４ａが形成された側には、各第２冷媒流路１０２ａの並び方向に、全ての第２冷媒流路１０２ａに連通する第２入口連通穴１０５ａが形成されている。また、本体１１０の両端側のうち第１入口連通穴１０３ａが形成された側には、各第２冷媒流路１０２ａの並び方向に、全ての第２冷媒流路１０２ａに連通する第２出口連通穴１０６ａが形成されている。

また、第１入口連通穴１０３ａ及び第２出口連通穴１０６ａは、第１冷媒パス１０１（又は第２冷媒パス１０２）の冷媒流路の流通方向に少しずらして形成されている。また、第１出口連通穴１０４ａ及び第２入口連通穴１０５ａは、第１冷媒パス１０１（又は第２冷媒パス１０２）の冷媒流路の流通方向に少しずらして形成されている。

なお、第１入口連通穴１０３ａ及び第１出口連通穴１０４ａの挿通方向は、必ずしも各第１冷媒流路１０１ａの方向と垂直関係となっている必要もない。また、第２入口連通穴１０５ａ及び第２出口連通穴１０６ａの挿通方向についても、必ずしも第２冷媒流路１０２ａの方向と垂直関係となっている必要もない。

また、第１入口連通穴１０３ａ、第１出口連通穴１０４ａ、第２入口連通穴１０５ａ及び第２出口連通穴１０６ａの下端は開口されており、それぞれ、外部に連通するように、第１入口接続管１０３、第１出口接続管１０４、第２入口接続管１０５及び第２出口接続管１０６が接続されている。また、第１入口連通穴１０３ａ、第１出口連通穴１０４ａ、第２入口連通穴１０５ａ及び第２出口連通穴１０６ａの上端は、封止部材等によって閉口されている。

また、本体１１０における第１入口連通穴１０３ａと第１出口連通穴１０４ａとの間の部分に、第１冷媒流路１０１ａの並び方向に、全ての第１冷媒流路１０１ａに連通する中間連通穴１３１が形成されている。この中間連通穴１３１は、下端が開口されており、上端は封止部材等によって閉口されている。

また、本体１１０の長手方向に貫通して形成された複数の第１冷媒流路１０１ａ及び第２冷媒流路１０２ａの両端部は、ピンチ加工等による封止加工、又は、封止部材によって封止（図示せず）されている。

なお、第１冷媒パス１０１、第２冷媒パス１０２、第１入口連通穴１０３ａ、第１出口連通穴１０４ａ、第２入口連通穴１０５ａ、第２出口連通穴１０６ａ及び中間連通穴１３１は、それぞれ本発明の「第１流路部」、「第２流路部」、「第１入口部」、「第１出口部」、「第２入口部」、「第２出口部」及び「中間連通部」に相当する。

（熱交換器８ｅの熱交換動作）
次に、図８を参照しながら、熱交換器８ｅにおける高温冷媒と低温冷媒との熱交換動作について説明する。図８は、本実施の形態に係る熱交換器８ｅが凝縮器として作用した場合の高温冷媒の流れを示しており、図中のＦＨ（ガス）の矢印は、高温冷媒の流れを示している。

高温冷媒は、第１入口接続管１０３を介して第１入口連通穴１０３ａへ流入し、第１冷媒パス１０１、そして、第１出口連通穴１０４ａの順に流通して、第１出口接続管１０４から流出する。一方、低温冷媒は、第２入口接続管１０５を介して第２入口連通穴１０５ａへ流入し、第２冷媒パス１０２、そして、第２出口連通穴１０６ａの順に流通して、第２出口接続管１０６から流出する。その際、第１冷媒パス１０１を流通する高温冷媒と、第２冷媒パス１０２を流通する低温冷媒とは、各冷媒パス同士間の隔壁を介して対向流で熱交換が実施される。

ここで、高温冷媒の挙動について詳しく説明する。ガス状態（又は、気液二相状態）の高温冷媒は、第１入口接続管１０３から第１入口連通穴１０３ａ内部へ流入し、第１冷媒パス１０１の各第１冷媒流路１０１ａを流通する過程で、第２冷媒パス１０２の各第２冷媒流路１０２ａを流通する低温冷媒によって吸熱される。吸熱された高温冷媒の少なくとも一部は、凝縮して液化し、気液二相状態の高温冷媒が、中間連通穴１３１へ流入する。このとき、中間連通穴１３１へ流入した気液二相状態の高温冷媒のうち、液状態の高温冷媒の大部分は、自重落下して、中間連通穴１３１の下方に向かって流下し、その下端から外部へ流出する。したがって、気液二相状態の高温冷媒から、液状態の高温冷媒の大部分が中間連通穴１３１によって分離されることになる。そして、液状態の高温冷媒の大部分が分離され、ほぼガス状態となった高温冷媒は、再び、第１出口連通穴１０４ａへ向かう各第１冷媒流路１０１ａへ流入し、その流通する過程で、各第２冷媒流路１０２ａを流通する低温冷媒によって吸熱される。そして、各第１冷媒流路１０１ａから第１出口連通穴１０４ａ内に流入した高温冷媒は、第１出口接続管１０４を介して外部に流出する。

（実施の形態６の効果）
以上の構成のように、中間連通穴１３１によって、第１冷媒パス１０１において凝縮した液状態の高温冷媒の多くは分離され、ほとんどガス状態の高温冷媒が下流に流れ込む。したがって、下流側の第１冷媒パス１０１においては、高温冷媒の凝縮液が流路内面（伝熱面）を覆って、熱抵抗層となることを抑制することができるので、熱交換性能を向上させることができる。また、これによって、伝熱面積を増加させる必要がなく、熱交換器８ｅをコンパクトにすることができる。

また、第１冷媒パス１０１及び第２冷媒パス１０２が本体１１０に一体として構成されているので、別体で構成した場合に接合部に発生する熱伝導熱抵抗又は接触熱抵抗が抑制され、さらに熱交換性能を向上させることができる。

また、熱交換器８ｅの内部に、第１入口連通穴１０３ａ、第１出口連通穴１０４ａ、第２入口連通穴１０５ａ、第２出口連通穴１０６ａ及び中間連通穴１３１を設けたので、第１冷媒パス１０１及び第２冷媒パス１０２に接続するための、別体の管を設ける必要がない。したがって、熱交換器８ｅのコンパクト化が図れると共に、製造作業を簡素化することもできる。

さらに、第１入口連通穴１０３ａ及び第２出口連通穴１０６ａ、並びに、第１出口連通穴１０４ａ及び第２入口連通穴１０５ａは、それぞれ第１冷媒パス１０１（又は第２冷媒パス１０２）の冷媒流路の流通方向に少しずらして形成されている。したがって、各連通穴の径を大きくする必要がある場合等、隣合う冷媒流路間の距離を大きくすることなく、それぞれの連通穴が干渉しないようにすることができ、熱交換器８ｅのコンパクト化を図ることができる。

なお、本実施の形態に係る熱交換器８ｅに、図２で示される実施の形態１に係る熱交換器８における流出管４１、バイパス配管４２及び流量調整手段４３の構成を適用してもよい。

また、上記の熱交換器８ｅは、第１冷媒パス１０１に高温冷媒が流通し、第２冷媒パス１０２に低温冷媒が流通し、第１冷媒パス１０１において高温冷媒が凝縮する凝縮器であるものとして説明した。しかし、これに限定されるものではなく、熱交換器８ｅは蒸発器として作用するものとしてもよい。この場合、第１冷媒パス１０１においては低温冷媒が流通し、第２冷媒パス１０２においては高温冷媒が流通することになる。このとき、熱交換器８ｅに図２で示される実施の形態１に係る熱交換器８における流出管４１、バイパス配管４２及び流量調整手段４３の構成を適用した場合において、流量調整手段４３は閉止するものとする。これによって、流出管４１を介して低温冷媒の全部を第１出口連通穴１０４ａに流入させ、第１冷媒パス１０１（上流側）、中間連通穴１３１、第１冷媒パス１０１（下流側）、そして、第１入口連通穴１０３ａの順に流通させることができる。
なお、熱交換器８ｅを凝縮器としてのみ機能させる場合においては、流量調整手段４３を設置する必要がないのは言うまでもない。

また、実施の形態４における中間ヘッダー３１の形状を円筒形状とし、高温冷媒を円筒断面の接線方向に流入させる構成は、本実施の形態に係る熱交換器８ｅの中間連通穴１３１についても適用することができる。

また、本実施の形態に係る熱交換器８ｅについて、図４で示される実施の形態３に係る熱交換器８ｂのように衝突部材３２を中間ヘッダー３１内に設置される構成と同様に、中間連通穴１３１内に衝突部材３２を設置する構成としてもよい。

また、第１冷媒パス１０１を流通する高温冷媒と、第２冷媒パス１０２を流通する低温冷媒とは、対向流で熱交換が実施されるものとしたが、これに限定されるものではなく、並行流として熱交換を実施するものとしてもよい。

また、図８で示されるように、第１冷媒流路１０１ａ及び第２冷媒流路１０２ａの流路断面の形状を矩形としているが、これに限定されるものではなく、どのような多角形でもよく、また、耐圧性能を高めるために円形にしてもよい。さらに、伝熱性能を高めるために、冷媒流路内面に溝を設けて伝熱面積を大きくしてもよい。この場合、溝を熱交換器８ｅの押し出し及び引き抜き成形時に、同時に加工するものとすれば、製造作業を簡素化することができる。

また、図８で示されるように、第１冷媒パス１０１及び第２冷媒パス１０２の冷媒流路数を同数としているが、これに限定されるものではない。すなわち、熱交換器８ｅの動作条件、冷媒の熱及び流動物性値に合わせて、伝熱性能が高く、圧力損失が低い、かつ、好適な熱交換器となるように、それぞれ異なる数としてもよい。

また、第１入口連通穴１０３ａ、第１出口連通穴１０４ａ、第２入口連通穴１０５ａ及び第２出口連通穴１０６ａは、それぞれ、下端を開口させ、上端を閉口する構成としているが、これに限定されるものではなく、それぞれ個別に、開口側及び閉口側を逆にしてもよい。

また、本実施の形態に係る熱交換器８ｅにおいて、第１冷媒流路１０１ａに連通するように中間連通穴１３１を形成する構成は、実施の形態１〜実施の形態３に係る各熱交換器の中間ヘッダー３１の代わりに適用してもよい。すなわち、実施の形態１〜実施の形態３に係る各熱交換器の第１扁平管１を分割するように形成された中間ヘッダー３１の代わりに、第１扁平管１に対して、各冷媒流路に連通するように中間連通穴１３１のような穴を形成する構成としてもよい。これによって、第１扁平管１を分割し、上流側第１扁平管１１及び下流側第１扁平管１２をそれぞれ中間ヘッダー３１に接続する必要がなく、製造作業を簡素化することができる。

また、本実施の形態に係る熱交換器８ｅにおいて、実施の形態２に係る熱交換器８ａにおけるバイパス流路４２ａに相当する冷媒流路を構成するものとしてもよい。すなわち、中間連通穴１３１について、下端についても上端と同様に封止部材等によって閉口するものとし、第１入口連通穴１０３ａよりも上流側の第１冷媒パス１０１部分の下面よりも、下流側の第１冷媒パス１０１部分の下面が下方となるように形成するものとすれば、バイパス流路４２ａに相当する冷媒流路を形成できる。

実施の形態７．
前述の実施の形態１〜実施の形態６に係る各熱交換器は、例えば、空気調和装置、貯湯装置及び冷凍機等の冷凍サイクル装置に搭載される。本実施の形態に係る冷凍サイクル装置は、実施の形態１に係る熱交換器８を搭載した場合を例として説明する。

（冷凍サイクル装置２００の構成）
図９は、本発明の実施の形態７に係る冷凍サイクル装置の一例を示す冷媒回路図である。
図９で示されるように、冷凍サイクル装置２００は、第１圧縮機２３０、第１放熱器２３１、熱交換器８、第１減圧装置２３２、そして、第１冷却器２３３が順に冷媒配管によって接続された第１冷媒回路を備えている。また、熱交換器８における第１入口ヘッダー３が冷媒配管によって第１放熱器２３１に接続され、第１出口ヘッダー４が冷媒配管によって第１減圧装置２３２に接続されている。この第１冷媒回路は、高温冷媒である第１冷媒が循環し、蒸気圧縮式冷凍サイクルで動作するように構成されている。

また、冷凍サイクル装置２００は、第２圧縮機２４０、第２放熱器２４１、第２減圧装置２４２、そして、熱交換器８が順に冷媒配管によって接続された第２冷媒回路を備えている。また、熱交換器８における第２入口ヘッダー５が冷媒配管によって第２減圧装置２４２に接続され、第２出口ヘッダー６が冷媒配管によって第２圧縮機２４０に接続されている。この第２冷媒回路は、低温冷媒である第２冷媒が循環し、蒸気圧縮式冷凍サイクルで動作するように構成されている。

第１冷媒及び第２冷媒として、二酸化炭素、ＨＦＣ系冷媒、ＨＣ系冷媒、ＨＦＯ系冷媒、アンモニア等の冷媒又はそれらの混合冷媒が用いられる。本実施の形態においては、第１冷媒として二酸化炭素が用いられた場合について説明する。

（冷凍サイクル装置２００の動作）
ガス状態の第１冷媒は、第１圧縮機２３０によって圧縮され、高温高圧の超臨界状態の冷媒となって吐出される。この高温高圧の超臨界状態の第１冷媒は、第１放熱器２３１に流入し、空気等と熱交換して放熱し、高圧の超臨界状態の冷媒になる。この高圧の超臨界状態の第１冷媒は、熱交換器８に流入し、この熱交換器８において、第２冷媒回路を流通する第２冷媒に放熱することによって冷却され、さらに、第１減圧装置２３２に流入して減圧され、低温低圧の気液二相冷媒になる。この低温低圧の気液二相冷媒は、第１冷却器２３３に流入し、空気等と熱交換して蒸発し、低温低圧のガス状態の冷媒となる。この低温低圧のガス状態の第１冷媒は、再び、第１圧縮機２３０に吸入され圧縮される。

一方、ガス状態の第２冷媒は、第２圧縮機２４０によって圧縮され、高温高圧のガス状態の冷媒となって吐出される。この高温高圧のガス状態の第２冷媒は、第２放熱器２４１に流入し、空気等と熱交換して凝縮し、高圧の液体状態の冷媒になる。この高圧の液体状態の第２冷媒は、第２減圧装置２４２で流入して減圧され、低温低圧の気液二相状態の冷媒になる。この低温低圧の気液二相冷媒は、熱交換器８に流入し、この熱交換器８において、第１冷媒回路を流通する第１冷媒から吸熱して蒸発し、低温低圧のガス状態の冷媒となる。この低温低圧のガス状態の第２冷媒は、再び、第２圧縮機２４０に吸入され圧縮される。

（実施の形態７の効果）
以上のような構成の冷凍サイクル装置２００においては、第１放熱器２３１を流出した第１冷媒の過冷却度を大きく確保することができ、冷凍サイクル装置２００の効率を大幅に向上することができる。特に、上記の例では、第１冷媒として二酸化炭素を用いているので、熱交換器８において臨界点以上の状態で第２冷媒に対して放熱する場合、冷凍サイクル装置２００の効率が特に向上する。

また、熱交換器８がコンパクト化することによって、冷凍サイクル装置２００全体のコンパクト化に寄与することになる。

なお、第１冷媒回路を流れる第１冷媒として、二酸化炭素を用いた例を説明したが、これに限定されるものではなく、ＨＦＣ系冷媒、ＨＣ系冷媒、ＨＦＯ系冷媒、アンモニア等の冷媒又はそれらの混合冷媒を用いてもよいのは言うまでもない。この場合においても、第１放熱器２３１を流出した第１冷媒の過冷却度を大きく確保することによって、冷凍サイクル装置２００の効率を向上させることができる。

また、図９で示される冷凍サイクル装置２００において、熱交換器８を放熱器として用いた場合を示したが、これに限定されるものではなく、四方弁等を用いて第１冷媒の循環方向を逆にすれば、熱交換器８を冷却器としても用いることができる。

また、図９で示されるように、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置２００における熱交換器として、実施の形態１に係る熱交換器８を用いた例を示したが、これに限定されるものではなく、実施の形態２〜実施の形態６に係る熱交換器８ａ〜８ｅのいずれかを用いるものとしてもよいのは言うまでもない。

実施の形態８．
本実施の形態に係る冷凍サイクル装置２００ａについて、実施の形態７に係る冷凍サイクル装置２００の構成及び動作と相違する点を中心に説明する。

（冷凍サイクル装置２００ａの構成）
図１０は、本発明の実施の形態８に係る冷凍サイクル装置の一例を示す冷媒回路図である。
図１０で示されるように、冷凍サイクル装置２００ａは、図９で示される実施の形態７に係る冷凍サイクル装置２００の構成から第１放熱器２３１を除き、第１圧縮機２３０から吐出された高温高圧の第１冷媒の全てを熱交換器８において冷却させる構成としたものである。すなわち、図１０で示される冷凍サイクル装置２００ａは、いわゆる二次ループ形冷凍サイクル装置となっている。この場合、本実施の形態における熱交換器８は、実施の形態７における第１放熱器２３１及び熱交換器８の双方の作用を代替するものである。

（実施の形態８の効果）
以上の構成によって、熱交換器８における必要熱交換量が大きくなり、冷凍サイクル装置２００ａ装置全体に占める熱交換器８の容積割合が、第１放熱器２３１を備えた実施の形態７に係る冷凍サイクル装置２００よりも大きくなる。このとき、熱交換器８がコンパクト化されることによって、冷凍サイクル装置２００ａ全体のコンパクト化に寄与することになる。

なお、図１０で示される冷凍サイクル装置２００ａにおいて、熱交換器８を放熱器として用いた場合を示したが、これに限定されるものではなく、四方弁等を用いて第１冷媒の循環方向を逆にすれば、熱交換器８を冷却器としても用いることができる。

実施の形態９．
本実施の形態に係る冷凍サイクル装置は、実施の形態１に係る熱交換器８を搭載した場合を例として説明する。

（冷凍サイクル装置２００ｂの構成）
図１１は、本発明の実施の形態９に係る冷凍サイクル装置の一例を示す冷媒回路図である。
図１１で示されるように、冷凍サイクル装置２００ｂは、圧縮機２５０、放熱器２５１、熱交換器８、減圧装置２５２、そして、冷却器２５３が順に冷媒配管によって接続された冷媒回路を構成している。また、熱交換器８と減圧装置２５２との間の冷媒配管から分岐されたバイパス配管２５５が、圧縮機２５０の圧縮室に設けられたインジェクションポート２５６に接続されている。このバイパス配管２５５には、熱交換器８と減圧装置２５２との間の冷媒配管の分岐点からバイパス減圧装置２５４、そして、熱交換器８の順に設置されている。

また、熱交換器８における第１入口ヘッダー３が冷媒配管によって放熱器２５１に接続され、第１出口ヘッダー４が冷媒配管によって減圧装置２５２に接続されている。さらに、熱交換器８における第２入口ヘッダー５が冷媒配管によってバイパス減圧装置２５４に接続され、第２出口ヘッダー６が冷媒配管によって圧縮機２５０のインジェクションポート２５６に接続されている。

（冷凍サイクル装置２００ｂの動作）
ガス冷媒は、圧縮機２５０によって圧縮され、高温高圧のガス冷媒となって吐出される。この高温高圧のガス冷媒は、放熱器２５１に流入し、空気等と熱交換して放熱し、そして、放熱器２５１から流出した高圧の冷媒（高温冷媒）は、熱交換器８に流入する。熱交換器８に流入した高圧の冷媒（高温冷媒）は、バイパス減圧装置２５４から流出した低温冷媒に放熱することによって冷却され、さらに、減圧装置２５２に流入して減圧され、低温低圧の気液二相冷媒となる。この低温低圧の気液二相冷媒は、冷却器２５３に流入し、空気等と熱交換して蒸発し、低温低圧のガス冷媒となる。この低温低圧のガス冷媒は、再び、圧縮機２５０に吸入され圧縮される。

また、熱交換器８から流出した冷媒の一部は、減圧装置２５２に流入する前に分岐して、バイパス配管２５５に流入する。バイパス配管２５５に流入した冷媒は、バイパス減圧装置２５４によって減圧され、低温の気液二相冷媒（低温冷媒）となり、熱交換器８に流入する。熱交換器８に流入した低温の気液二相冷媒（低温冷媒）は、高温冷媒から吸熱することによって加熱され、圧縮機２５０のインジェクションポート２５６から圧縮室にインジェクションされる。

なお、冷凍サイクル装置２００ｂを循環する冷媒としては、二酸化炭素、ＨＦＣ系冷媒、ＨＣ系冷媒、ＨＦＯ系冷媒、アンモニア等の冷媒又はそれらの混合冷媒が用いられる。

（実施の形態９の効果）
以上のように構成された冷凍サイクル装置２００ｂにおいても、放熱器２５１を流出した冷媒の過冷却度を大きく確保することができ、冷凍サイクル装置２００ｂの効率を大幅に向上させることができる。

また、図１１で示される冷凍サイクル装置２００ｂにおいては、熱交換器８からインジェクションポート２５６に流入する低温冷媒の飽和温度（気液平衡温度）が高いほど、圧縮機２５０の効率が高くなり、所要動力も小さくできる。

また、図１１で示されるように、熱交換器８によって、放熱器２５１から流出した高温冷媒を冷却すると、特に外気温度が高く放熱器２５１から流出する高温冷媒の温度が比較的高い場合、熱交換器８において高温冷媒と低温冷媒との温度差を十分大きくとれる。このため、インジェクションポート２５６から圧縮機２５０の圧縮室にインジェクションされる低温冷媒の温度を高めに維持することができ、第１圧縮機２３０の高い効率を確保することができる。

また、熱交換器８がコンパクト化することによって、冷凍サイクル装置２００ｂ全体のコンパクト化に寄与することになる。

１ 第１扁平管、２ 第２扁平管、３ 第１入口ヘッダー、４ 第１出口ヘッダー、５ 第２入口ヘッダー、６ 第２出口ヘッダー、８、８ａ〜８ｅ 熱交換器、１１ 上流側第１扁平管、１２ 下流側第１扁平管、２１ 下流側第２扁平管、２２ 上流側第２扁平管、３１ 中間ヘッダー、３２ 衝突部材、４１ 流出管、４２ バイパス配管、４２ａ バイパス流路、４３ 流量調整手段、５１ 中間ヘッダー、１０１ 第１冷媒パス、１０１ａ 第１冷媒流路、１０２ 第２冷媒パス、１０２ａ 第２冷媒流路、１０３ 第１入口接続管、１０３ａ 第１入口連通穴、１０４ 第１出口接続管、１０４ａ 第１出口連通穴、１０５ 第２入口接続管、１０５ａ 第２入口連通穴、１０６ 第２出口接続管、１０６ａ 第２出口連通穴、１１０ 本体、１３１ 中間連通穴、２００、２００ａ、２００ｂ 冷凍サイクル装置、２３０ 第１圧縮機、２３１ 第１放熱器、２３２ 第１減圧装置、２３３ 第１冷却器、２４０ 第２圧縮機、２４１ 第２放熱器、２４２ 第２減圧装置、２５０ 圧縮機、２５１ 放熱器、２５２ 減圧装置、２５３ 冷却器、２５４ バイパス減圧装置、２５５ バイパス配管、２５６ インジェクションポート。

Claims (16)

1. 高温冷媒が流れる複数の冷媒流路が上下方向に並列配置されて構成された第１流路部と、
   低温冷媒が流れる複数の冷媒流路が上下方向に並列配置されて構成された第２流路部と、
   前記第１流路部の高温冷媒の流通方向の一方の端部に配置され、その各冷媒流路に連通した柱状の流路を形成し、高温冷媒を外部から前記第１流路部に流入させる第１入口部と、
   前記第１流路部の高温冷媒の流通方向の他方の端部に配置され、その各冷媒流路に連通した柱状の流路を形成し、高温冷媒を前記第１流路部から外部に流出させる第１出口部と、
   前記第２流路部の低温冷媒の流通方向の一方の端部に配置され、その各冷媒流路に連通した柱状の流路を形成し、低温冷媒を外部から前記第２流路部に流入させる第２入口部と、
   前記第２流路部の低温冷媒の流通方向の他方の端部に配置され、その各冷媒流路に連通した柱状の流路を形成し、低温冷媒を前記第２流路部から外部に流出させる第２出口部と、
   前記第１流路部の冷媒流路の途中に配置され、前記第１流路部の少なくとも一部の冷媒流路に連通した柱状の流路を形成した中間連通部と、
   を備え、
   前記第１流路部の各冷媒流路と前記第２流路部の各冷媒流路とは、流路方向が平行であり、かつ、互いに隔壁を介して隣接するように配置され、
   前記中間連通部は、前記第１流路部の上流側部分において液化した高温冷媒を下方に流下させる
   ことを特徴とする熱交換器。
2. 前記中間連通部は、その下端部が閉口しており、
   前記第１流路部は、前記中間連通部に対する上流側部分の下面よりも、前記中間連通部を介して反対側に位置する下流側部分の下面の方が下方に位置するように構成され、
   前記下流側部分において、前記上流側部分の下面よりも下方部分に形成された冷媒流路であるバイパス流路を備えた
   ことを特徴とする請求項１記載の熱交換器。
3. 前記第１出口部及び前記中間連通部は、下端部が開口しており、
   前記第１出口部の下端部から延設された配管又は該第１出口部の下方部分と、前記中間連通部の下端部とを接続し、前記第１出口部及び前記中間連通部から流出した高温冷媒を合流させるバイパス配管を備えた
   ことを特徴とする請求項１記載の熱交換器。
4. 前記第１流路部及び前記第２流路部は、一体として形成された
   ことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の熱交換器。
5. 前記第１入口部及び前記第１出口部は、前記第１流路部の各冷媒流路に連通するように、上下方向に貫通させた穴として形成され、
   前記第２入口部及び前記第２出口部は、前記第２流路部の各冷媒流路に連通するように、上下方向に貫通させた穴として形成された
   ことを特徴とする請求項４記載の熱交換器。
6. 前記第１流路部と前記第２流路部とは、別体で形成され、当接面で接合されて構成された
   ことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の熱交換器。
7. 前記中間連通部は、前記第１流路部の少なくとも一部の冷媒流路に連通するように、上下方向に貫通させた穴として形成された
   ことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の熱交換器。
8. 前記第１流路部の高温冷媒の流通方向の一方の端部に配置された前記第１入口部と、前記第２流路部の低温冷媒の流通方向の両端部のうち、前記一方の端部と同じ側の端部に接続された前記第２入口部又は前記第２出口部とを、各冷媒の流通方向に所定量ずらして配置し、
   前記第１流路部の高温冷媒の流通方向の他方の端部に配置された前記第１出口部と、前記第２流路部の低温冷媒の流通方向の両端部のうち、前記他方の端部と同じ側の端部に接続された前記第２入口部又は前記第２出口部とを、各冷媒の流通方向に所定量ずらして配置した
   ことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の熱交換器。
9. 前記第１流路部の上流側部分と下流側部分とが上下方向に分離して配置され、
   前記上流側部分は、高温冷媒の流通方向の一方の端部が前記中間連結部に接続され、他方の端部が前記第１入口部に接続され、
   前記下流側部分は、高温冷媒の流通方向の一方の端部が前記中間連結部に接続され、他方の端部が前記第１出口部に接続された
   ことを特徴とする請求項６記載の熱交換器。
10. 平面視において、前記第１流路部の上流側部分及び下流側部分は、該上流側部分の冷媒流路方向と該下流側部分の冷媒流路方向とが平行となるように、前記中間連通部に接続され、
    前記中間連通部と、前記第２流路部の低温冷媒の流通方向の両端部のうち、前記中間連通部と同じ側の端部に接続された前記第２入口部又は前記第２出口部とを、各冷媒の流通方向に所定量ずらして配置し、
    前記第１入口部及び前記第１出口部と、前記第２流路部の低温冷媒の流通方向の両端部のうち、前記中間連通部と反対側の端部に接続された前記第２入口部又は前記第２出口部とを、各冷媒の流通方向に所定量ずらして配置した
    ことを特徴とする請求項９記載の熱交換器。
11. 前記第２流路部の冷媒流路の途中に配置され、前記第２流路部の少なくとも一部の冷媒流路に連通した柱状の流路である第２中間連通部を備え、
    前記第２流路部の上流側部分と下流側部分とが上下方向に分離して配置され、
    前記第２流路部の上流側部分は、低温冷媒の流通方向の一方の端部が前記第２中間連結部に接続され、他方の端部が前記第２入口部に接続され、
    前記第２流路部の下流側部分は、低温冷媒の流通方向の一方の端部が前記第２中間連結部に接続され、他方の端部が前記第２出口部に接続された
    ことを特徴とする請求項９記載の熱交換器。
12. 平面視において、前記第１流路部の上流側部分及び下流側部分は、該上流側部分の冷媒流路方向と該下流側部分の冷媒流路方向とが平行となるように、前記中間連通部に接続され、前記第２流路部の上流側部分及び下流側部分は、該上流側部分の冷媒流路方向と該下流側部分の冷媒流路方向とが平行となるように、前記第２中間連結部に接続され、
    前記中間連通部と、前記第２流路部の低温冷媒の流通方向の両端部のうち、前記中間連通部と同じ側の端部に接続された前記第２入口部及び前記第２出口部、又は前記第２中間連通部とを、各冷媒の流通方向に所定量ずらして配置し、
    前記第１入口部及び前記第１出口部と、前記第２流路部の低温冷媒の流通方向の両端部のうち、前記中間連通部と反対側の端部に接続された前記第２入口部及び前記第２出口部、又は前記第２中間連通部とを、各冷媒の流通方向に所定量ずらして配置した
    ことを特徴とする請求項１１記載の熱交換器。
13. 前記中間連通部は、その内部に、流入した気液二相状態の高温冷媒における液相部分と衝突し、該液相部分を下方に流下させる衝突部材を有した
    ことを特徴とする請求項１〜請求項１２のいずれか一項に記載の熱交換器。
14. 前記中間連通部は、円筒形状とし、高温冷媒がその円形断面の接線方向に向かって流入するように形成された
    ことを特徴とする請求項１〜請求項１３のいずれか一項に記載の熱交換器。
15. 前記第１流路部における高温冷媒の流通方向、及び、前記第２流路部における低温冷媒の流通方向が、少なくとも一部の冷媒流路において対向流となるように構成された
    ことを特徴とする請求項１〜請求項１４のいずれか一項に記載の熱交換器。
16. 請求項１〜請求項１５のいずれか一項に記載の熱交換器を備えた
    ことを特徴とする冷凍サイクル装置。

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