JP2021127844A - 熱交換器及びそれを有するヒートポンプシステム - Google Patents

熱交換器及びそれを有するヒートポンプシステム Download PDF

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Abstract

【課題】設置の自由度が大きい熱交換器を提供する。
【解決手段】熱交換器(100)は、複数のマイクロチャネルの第１流路(12)を有する第１層(10)と、複数のマイクロチャネルの第２流路(22)を有する第２層(20)とが積層体(110)を構成している。積層体(110)には、複数の第１層(10)のそれぞれの複数の第１流路(12)に連通した第１液体流通孔(111)と、複数の第２層(20)のそれぞれの複数の第２流路(22)に連通した第２液体流通孔(112)とが形成されている。第１及び第２液体流通孔(111,112)のうちの一方又は両方のそれぞれに、蒸発源の液体を含む流体を、複数の第１層(10)及び／又は複数の第２層(20)に均一に分配して供給するための分配部材(40,50)が配置されている。
【選択図】図２

Description

本開示は、熱交換器及びそれを有するヒートポンプシステムに関する。
マイクロチャネルを用いた熱交換器が知られている。例えば、特許文献１には、冷媒流路の断面における縦寸法及び横寸法がいずれも１０μｍ以上１０００μｍである超臨界流体を冷媒とする熱交換器が開示されている。
特開２００７−３３３３５３号公報
ところで、プレート式熱交換器は、一般的には、冷媒流路が鉛直方向となるように設置される。そのため、高さ方向のサイズが大きくなることから、製品内での部品配置に制限がある場合や配管の取り回しの制約がある場合等には、その他の設置方法を採らざるを得ず、そのような場合、大幅な性能低下を招くという問題がある。
本開示の課題は、設置の自由度が大きい熱交換器を提供することである。
本開示の第１の態様は、各々が複数のマイクロチャネルの第１流路(12)を有する複数の第１層(10)と、各々が複数のマイクロチャネルの第２流路(22)を有する複数の第２層(20)とを備えるとともに、前記第１層(10)と前記第２層(20)とが積層体(110)を構成し、且つ前記第１層(10)の前記第１流路(12)及び前記第２層(20)の前記第２流路(22)のうちの一方で液体の蒸発及び他方で気体の凝縮をしながら熱交換する熱交換器(100)であって、前記積層体(110)には、前記複数の第１層(10)のそれぞれの前記複数の第１流路(12)に連通した第１液体流通孔(111)と、前記複数の第２層(20)のそれぞれの前記複数の第２流路(22)に連通した第２液体流通孔(112)とが形成されており、前記第１及び第２液体流通孔(111,112)のうちの一方又は両方のそれぞれに、蒸発源の液体を含む流体を、前記複数の第１層(10)及び／又は前記複数の第２層(20)に均一に分配して供給するための分配部材(40,50)が配置されている。
ここで、まず、本出願における「マイクロチャネル」とは、第１及び第２層(10,20)の積層方向の寸法及び積層方向に垂直な方向の幅寸法がいずれも１０μｍ以上１０００μｍ以下である流路をいう。
第１の態様では、積層体(110)を構成する第１及び第２層(10,20)が、それぞれマイクロチャネルの第１及び第２流路(10,20)を有する。これにより、熱交換器(100)の設置方法について、流体の流動方向についての配慮が不要であり、その制約を受けないため、大きな設置の自由度を得ることができる。
また、第１の態様では、第１層(10)の第１流路(12)及び第２層(20)の第２流路(22)のうちの一方で液体の蒸発及び他方で気体の凝縮をしながら熱交換する。このとき、第１層(10)の第１流路(12)で液体が蒸発するときには、蒸発源の液体を含む流体は、第１液体流通孔(111)を介して複数の第１層(10)に分配され、第２層(20)の第２流路(22)で液体が蒸発するときには、第２液体流通孔(112)を介して複数の第２層(20)に分配される。そして、第１及び第２液体流通孔(111,112)のうちの一方又は両方のそれぞれに分配部材(40,50)が配置されている。これにより、複数の第１層(10)及び／又は複数の第２層(20)に流体を均一に分配して供給することができる。
本開示の第２の態様は、上記第１の態様において、前記分配部材(40,50)は、一端が前記流体の流体流入部(115)を構成する前記第１及び第２液体流通孔(111,112)のうちの一方又は両方のそれぞれに、長さ方向に沿って間隙(116)を有して配置され、両端が封じられ、且つ長さ方向の前記流体流入部(115)に近い一端側及び遠い他端側にそれぞれ戻り孔(41,51)及び折り返し孔(42,52)が形成された管部材で構成されている。
第２の態様では、分配部材(40,50)が、両端が封じられるとともに戻り孔(41,51)及び折り返し孔(42,52)が形成された管部材で構成されている。そして、流体は、第１又は第２液体流通孔(111,112)の一端の流体流入部(115)から、分配部材(40,50)と第１又は第２液体流通孔(111,112)との間の間隙(116)に流入する。この間隙(116)は、複数の第１層(10)のそれぞれの複数の第１流路(12)又は複数の第２層(20)のそれぞれの複数の第２流路(22)に連通している。このとき、流体は、その一部が分配部材(40,50)に沿って流れた後、折り返し孔(42,52)から分配部材(40,50)内に流入して折り返して流れ、戻り孔(41,51)から分配部材(40,50)外に流出して合流する流れを形成する。これにより、間隙(116)内の流体は、この流れによって長さ方向に均一化され、複数の第１層(10)及び／又は複数の第２層(20)に均一に分配されて供給される。
本開示の第３の態様は、第２の態様において、前記戻り孔(41,51)が上記折り返し孔(42,52)よりも開口面積が小さい。
第３の態様では、戻り孔(41,51)の開口面積が折り返し孔(42,52)の開口面積よりも小さい。このため、分配部材(40,50)内には、戻り孔(41,51)からよりも折り返し孔(42,52)からの方が、多くの流体が流入し、戻り孔(41,51)側が相対的に低圧及び折り返し孔(42,52)側が相対的に高圧の圧力分布が形成される。これにより、流体は、分配部材(40,50)に折り返し孔(42,52)から流入して戻り孔(41,51)から流出する流れを容易に形成する。
本開示の第４の態様は、第１の態様において、前記分配部材(40,50)は、前記第１及び第２液体流通孔(111,112)のうちの一方又は両方のそれぞれに、長さ方向に沿って間隙(116)を有して配置され、一端が前記流体の流体流入部(43,53)を構成するとともに他端が封じられ、且つ長さ方向に沿って間隔をおいて複数の開口(44,54)が形成された管部材で構成されている。
第４の態様では、分配部材(40,50)が、一端が流体の流体流入部(43,53)を構成するとともに他端が封じられ、且つ長さ方向に沿って間隔をおいて複数の開口(44,54)が形成された管部材で構成されている。そして、流体は、分配部材(40,50)の一端の流体流入部(43,53)から分配部材(40,50)内に流入した後、複数の開口(44,54)から流出し、分配部材(40,50)と第１又は第２液体流通孔(111,112)との間の間隙(116)に流入する。この間隙(116)は、複数の第１層(10)のそれぞれの複数の第１流路(12)又は複数の第２層(20)のそれぞれの複数の第２流路(22)に連通している。このとき、流体は、分配部材(40,50)内に滞留した後、複数の開口(44,54)から分かれて間隙(116)に流入する。これにより、間隙(116)内の流体は、長さ方向に均一化され、複数の第１層(10)及び／又は複数の第２層(20)に均一に分配されて供給される。
本開示の第５の態様は、第４の態様において、前記複数の開口(44,54)は、前記複数の開口(44,54)の間隔が他端側に行くに従って小さくなるように形成されている。
第５の態様では、複数の開口(44,54)の間隔が流体の流体流入部(43,53)から遠くなるに従って小さくなっている。そして、流体は、分配部材(40,50)と第１又は第２液体流通孔(111,112)との間の間隙(116)に、流体流入部(43,53)に近い一端側に相対的に少なく流入する一方、流体流入部(43,53)から遠い他端側に相対的に多く流入する。これにより、間隙(116)内の流体の長さ方向の均一化が、分配部材(40,50)からの流体の流入量の制御により図られる。
本開示の第６の態様は、第４又は第５の態様において、前記複数の開口(44,54)は、前記複数の開口(44,54)の開口面積が他端側に行くに従って大きくなるように形成されている。
第６の態様では、複数の開口(44,54)の開口面積が流体の流体流入部(43,53)から遠くなるに従って大きくなっている。そして、流体は、分配部材(40,50)と第１又は第２液体流通孔(111,112)との間の間隙(116)に、流体流入部(43,53)に近い一端側に相対的に少なく流入する一方、流体流入部(43,53)から遠い他端側に相対的に多く流入する。これにより、間隙(116)内の流体の長さ方向の均一化が、分配部材(40,50)からの流体の流入量の制御により図られる。
本開示の第７の態様は、第１乃至第６のいずれかの態様において、前記積層体(110)は、前記複数の第１層(10)のそれぞれの前記複数の第１流路(12)及び前記複数の第２層(20)のそれぞれの前記複数の第２流路(22)が水平方向に延びるように配置されている。
上記の通り、プレート式熱交換器は、一般的には、冷媒流路が鉛直方向となるように設置され、その他の設置方法では、大幅な性能低下を招く。しかしながら、第７の態様では、第１及び第２層(10,20)のマイクロチャネルの第１及び第２流路(12,22)が水平方向に延びるように配置される。したがって、プレート式熱交換器では性能低下を招くとされる流体が水平方向に流動するような設置を行うことができる。
本開示の第８の態様は、上記第１乃至第７の態様のいずれかにおいて、前記第１及び第２層(10,20)内を流動する流体が、いずれもフロン系冷媒又は自然冷媒である。
第８の態様では、第１層(10)のフロン系冷媒又は自然冷媒と、第２層(20)のフロン系冷媒又は自然冷媒との間で熱交換する熱交換器(100)を得ることができる。
本開示の第９の態様は、上記第１乃至第８の態様のいずれかの熱交換器(100)を有するヒートポンプシステム(60)である。
第９の態様では、上記第１乃至第６の態様のいずれかの熱交換器(100)を有するヒートポンプシステム(60)として、熱交換器(100)の大きな設置の自由度の実効を得ることができる。
図１は、実施形態１に係る熱交換器(100)の斜視図である。 図２は、実施形態１に係る熱交換器(100)の分解斜視図である。 図３は、第１層(10)の平面図である。 図４は、第２層(20)の平面図である。 図５は、第１流路(12)（第２流路(22)）の断面図である。 図６は、第１マイクロチャネルＡ(15a)（第１マイクロチャネルＢ(15b)）の断面図である。 図７は、第２マイクロチャネルＡ(25a)（第２マイクロチャネルＢ(25b)）の断面図である。 図８は、実施形態１の第１分配部材(40)（第２分配部材(50)）の斜視図である。 図９は、実施形態１に係る熱交換器(100)における第１液体流通孔(111)（第２液体流通孔(112)）に第１分配部材(40)（第２分配部材(50)）を設けた構造の断面図である。 図１０は、実施形態１に係る熱交換器(100)の第１の設置態様を示す斜視図である。 図１１は、実施形態１に係る熱交換器(100)の第２の設置態様を示す斜視図である。 図１２は、実施形態１に係る熱交換器(100)を有するヒートポンプシステム(60)の一例の概略構成図である。 図１３は、実施形態２の第１分配部材(40)（第２分配部材(50)）の斜視図である。 図１４は、実施形態２に係る熱交換器(100)における第１液体流通孔(111)（第２液体流通孔(112)）に第１分配部材(40)（第２分配部材(50)）を設けた構造の断面図である。 図１５は、実施形態３の第１分配部材(40)（第２分配部材(50)）の斜視図である。 図１６は、実施形態３に係る熱交換器(100)における第１液体流通孔(111)（第２液体流通孔(112)）に第１分配部材(40)（第２分配部材(50)）を設けた構造の断面図である。 図１７は、実施形態４の第１分配部材(40)（第２分配部材(50)）の斜視図である。 図１８は、実施形態４に係る熱交換器(100)における第１液体流通孔(111)（第２液体流通孔(112)）に第１分配部材(40)（第２分配部材(50)）を設けた構造の断面図である。
以下、実施形態について詳細に説明する。
（実施形態１）
＜熱交換器(100)＞
図１及び２は、実施形態１に係る熱交換器(100)を示す。実施形態１に係る熱交換器(100)は、例えばヒートポンプシステム(60)のカスケードコンデンサ等に好適に用いられる。
実施形態１に係る熱交換器(100)は、複数の第１層(10)と、複数の第２層(20)と、一対のエンドプレート(31,32)とを備える。第１及び第２層(10,20)は、それらの交互積層体(110)を構成している。また、第１及び第２層(10,20)は、それぞれ層内を第１及び第２流体が流動し、それらのうちの一方で気体の凝縮及び他方で液体の蒸発が起こることにより層間で熱交換する。一対のエンドプレート(31,32)は、第１及び第２層(10,20)の交互積層体(110)を挟むように設けられている。
図３は第１層(10)を示す。図４は第２層(20)を示す。なお、以下の説明では、「上」、「下」、「左」、「右」等の方向を示す表現を使用するが、これらは、図面に基づく便宜上の表現であって、実際の配置を意味するのではない。
第１及び第２層(10,20)のそれぞれは、長方形の金属板材で構成されている。第１及び第２層(10,20)のそれぞれ片面の周縁部分(11,21)の内側には、機械加工やエッチング加工が施されることにより、以下に説明するように多数の溝が形成されている。これらの溝は、第１層(10)、第２層(20)、又はエンドプレート(31)が積層されて開口が封じられることにより孔に形成される。ここで、本出願では、第１及び第２層(10,20)の開口した溝も、その開口が封じられて形成される孔も、いずれも「マイクロチャネル」又は「流路」という。
第１層(10)には、図３に示す左右方向の中間部分に、複数の溝が、左右方向に真っ直ぐに並行に延びるとともに、上下方向に配列するように形成されている。これらの複数の溝は、第１層(10)が有する複数の第１流路(12)を構成している。同様に、第２層(20)には、図４に示す左右方向の中間部分に、複数の溝が、左右方向に真っ直ぐに並行に延びるとともに、上下方向に配列するように形成されている。これらの複数の溝は、第２層(20)が有する複数の第２流路(22)を構成している。第１及び第２流路(12,22)を構成する溝は、図５に示すように、断面コの字状に形成されている。また、第１及び第２流路(12,22)を構成する溝は、その第１及び第２層(10,20)の積層方向の寸法(D1,D2)及び積層方向に垂直な方向の幅寸法(W1,W2))が、いずれも１０μｍ以上１０００μｍ以下である。したがって、第１及び第２流路(12,22)は、いずれもマイクロチャネルである。第１及び第２流路(12,22)の寸法構成は、同一であっても、異なっていても、どちらでもよい。
なお、第１及び第２流路(12,22)は、波形やジグザグ形を形成しながら延びるように設けられていてもよい。また、第１及び第２流路(12,22)は、断面半円形状等に形成されていてもよい。
第１層(10)には、複数の第１流路(12)の左右方向の一端側（左側）の左上角部に丸孔の第１液体流通部(13)が、また、左下角部に丸孔の第２液体流通部(23)が、それぞれ厚さ方向に貫通して形成されている。第１層(10)の複数の第１流路(12)の左側における第１液体流通部(13)を含む領域には、上下方向に延びる断面矩形状の短尺の突条(14a)が、上下方向に間隔をおいて直列に設けられているとともに、左右方向に間隔をおいて並列に設けられている。
左右方向に相互に隣接する各突条(14a)間には、図６に示すように、複数の第１流路(12)の延びる左右方向に直交する上下方向に真っ直ぐに延びる断面コの字状の溝が形成されている。この溝は、第１マイクロチャネルＡ(15a)を構成している。これらの第１マイクロチャネルＡ(15a)は、上下方向だけでなく、上下方向に相互に隣接する各突条(14a)間に形成された間隙により左右方向にも連通している。この突条(14a)間の間隙は、第１バイパス流路Ａ(16a)を構成している。
以上より、第１層(10)における複数の第１流路(12)の左側には、これらの第１マイクロチャネルＡ(15a)及び第１バイパス流路Ａ(16a)を含むとともに、複数の第１流路(12)の一端が連通した第１一端側集合流路(17)が構成されている。この第１一端側集合流路(17)が構成された領域には、第１液体流通部(13)が形成されているので、第１一端側集合流路(17)は、第２層(20)又はエンドプレート(31)で開口が封じられても、第１液体流通部(13)と連通する。したがって、第１一端側集合流路(17)は、液体流路を構成する。ここで、本出願における「液体流路」とは、気体の凝縮により生じた液体若しくは気体に蒸発する前の液体、又は、それらの液体を質量の主体として含む気液混合流体が流動する流路をいう。一方、第２液体流通部(23)は、第１一端側集合流路(17)が構成された領域外に形成されているので、第１一端側集合流路(17)は、第２層(20)又はエンドプレート(31)で開口が封じられると、第２液体流通部(23)から遮断される。
第１層(10)には、複数の第１流路(12)の左右方向の他端側（右側）の右下角部に丸孔の第１気体流通部(18)が、また、右上角部に丸孔の第２気体流通部(28)が、それぞれ厚さ方向に貫通して形成されている。第１層(10)の複数の第１流路(12)の右側における第１気体流通部(18)を含む領域には、上下方向に延びる断面矩形状の短尺の突条(14b)が、上下方向に間隔をおいて直列に設けられているとともに、左右方向に間隔をおいて並列に設けられている。
左右方向に相互に隣接する各突条(14b)間には、図７に示すように、複数の第１流路(12)の延びる左右方向に直交する上下方向に真っ直ぐに延びる断面コの字状の溝が形成されている。この溝は、第１マイクロチャネルＢ(15b)を構成している。これらの第１マイクロチャネルＢ(15b)は、上下方向だけでなく、上下方向に相互に隣接する各突条(14b)間に形成された間隙により左右方向にも連通している。この突条(14b)間の間隙は、第１バイパス流路Ｂ(16b)を構成している。
以上より、第１層(10)における複数の第１流路(12)の右側には、これらの第１マイクロチャネルＢ(15b)及び第１バイパス流路Ｂ(16b)を含むとともに、複数の第１流路(12)の他端が連通した第１他端側集合流路(19)が構成されている。この第１他端側集合流路(19)が構成された領域には、第１気体流通部(18)が形成されているので、第１他端側集合流路(19)は、第２層(20)又はエンドプレート(31)で開口が封じられても、第１気体流通部(18)と連通する。したがって、第１他端側集合流路(19)は、気体流路を構成する。ここで、本出願における「気体流路」とは、液体に凝縮する前の気体若しくは液体の蒸発により生じた気体、又は、それらの気体を質量の主体として含む気液混合流体が流動する流路をいう。一方、第２気体流通部(28)は、第１他端側集合流路(19)が構成された領域外に形成されているので、第１他端側集合流路(19)は、第２層(20)又はエンドプレート(31)で開口が封じられると、第２気体流通部(28)から遮断される。
第２層(20)には、複数の第２流路(22)の左右方向の一端側（左側）の左上角部に丸孔の第１液体流通部(13)が、また、左下角部に丸孔の第２液体流通部(23)が、それぞれ厚さ方向に貫通して形成されている。第２層(20)の複数の第２流路(22)の左側における第２液体流通部(23)を含む領域には、上下方向に延びる断面矩形状の短尺の突条(24a)が、上下方向に間隔をおいて直列に設けられているとともに、左右方向に間隔をおいて並列に設けられている。
左右方向に相互に隣接する各突条(24a)間には、図６に示すように、複数の第２流路(22)の延びる左右方向に直交する上下方向に真っ直ぐに延びる断面コの字状の溝が形成されている。この溝は、第２マイクロチャネルＡ(25a)を構成している。これらの第２マイクロチャネルＡ(25a)は、上下方向だけでなく、上下方向に相互に隣接する各突条(24a)間に形成された間隙により左右方向にも連通している。この突条(24a)間の間隙は、第２バイパス流路Ａ(26a)を構成している。
以上より、第２層(20)における複数の第２流路(22)の左側には、これらの第２マイクロチャネルＡ(25a)及び第２バイパス流路Ａ(26a)を含むとともに、複数の第２流路(22)の一端が連通した第２一端側集合流路(27)が構成されている。この第２一端側集合流路(27)が構成された領域には第２液体流通部(23)が形成されているので、第２一端側集合流路(27)は、第１層(10)で開口が封じられても、第２液体流通部(23)と連通する。したがって、第２一端側集合流路(27)は液体流路を構成する。一方、第１液体流通部(13)は、第２一端側集合流路(27)が構成された領域外に形成されているので、第２一端側集合流路(27)は、第１層(10)で開口が封じられると、第１液体流通部(13)から遮断される。
第２層(20)には、複数の第２流路(22)の左右方向の他端側（右側）の右下角部に丸孔の第１気体流通部(18)が、また、右上角部に丸孔の第２気体流通部(28)が、それぞれ厚さ方向に貫通して形成されている。第２層(20)の複数の第２流路(22)の右側における第２気体流通部(28)を含む領域には、上下方向に延びる断面矩形状の短尺の突条(24b)が、上下方向に間隔をおいて直列に設けられているとともに、左右方向に間隔をおいて並列に設けられている。
左右方向に相互に隣接する各突条(24b)間には、図７に示すように、複数の第２流路(22)の延びる左右方向に直交する上下方向に真っ直ぐに延びる断面コの字状の溝が形成されている。この溝は、第２マイクロチャネルＢ(25b)を構成している。これらの第２マイクロチャネルＢ(25b)は、上下方向だけでなく、上下方向に相互に隣接する各突条(24b)間に形成された間隙により左右方向にも連通している。この突条(24b)間の間隙は、第２バイパス流路Ｂ(26b)を構成している。
以上より、第２層(20)における複数の第２流路(22)の右側には、これらの第２マイクロチャネルＢ(25b)及び第２バイパス流路Ｂ(26b)を含むとともに、複数の第２流路(22)の他端が連通した第２他端側集合流路(29)が構成されている。この第２他端側集合流路(29)が構成された領域には第２気体流通部(28)が形成されているので、第２他端側集合流路(29)は、第１層(10)で開口が封じられても、第２気体流通部(28)と連通する。したがって、第２他端側集合流路(29)は気体流路を構成する。一方、第１気体流通部(18)は、第２他端側集合流路(29)が構成された領域外に形成されているので、第２他端側集合流路(29)は、第１層(10)で開口が封じられると、第１気体流通部(18)から遮断される。
第１層(10)の第１一端側集合流路(17)の第１マイクロチャネルＡ(15a)及び第１他端側集合流路(19)の第１マイクロチャネルＢ(15b)は、第１及び第２層(10,20)の積層方向の寸法(DA1,DB1)及び積層方向に垂直な方向の幅寸法(WA1,WB1)がいずれも１０μｍ以上１０００μｍ以下である。第１マイクロチャネルＡ及びＢ(15a,15b)は、それらの寸法構成が第１流路(12)と同一であっても、異なっていても、どちらでもよい。しかしながら、第１マイクロチャネルＡ及びＢ(15a,15b)は、それらを流動する第１流体の流量を確保しつつ、第１流体の流速が過大となるのを抑えることができるという観点から、第１及び第２層(10,20)の積層方向の寸法(DA1,DB1)が第１流路(12)と同一で且つ積層方向に垂直な方向の幅寸法(WA1,WB1)が、第１流路(12)と同一、又は、第１流路(12)よりも大きいことが好ましく、具体的には第１流路(12)の１倍以上３倍以下であることが好ましい。また、第１バイパス流路Ａ及びＢ(16a,16b)は、マイクロチャネルであってもよい。
第２層(20)の第２一端側集合流路(27)の第２マイクロチャネルＡ(25a)及び第２他端側集合流路(29)の第２マイクロチャネルＢ(25b)は、第１及び第２層(10,20)の積層方向の寸法(DA2,DB2)及び積層方向に垂直な方向の幅寸法(WA2,WB2)が１０μｍ以上１０００μｍ以下である。第２マイクロチャネルＡ及びＢ(25a,25b)は、それらの寸法構成が第２流路(22)と同一であっても、異なっていても、どちらでもよい。しかしながら、第２マイクロチャネルＡ及びＢ(25a,25b)は、それらを流動する第２流体の流量を確保しつつ、第２流体の流速が過大となるのを抑えることができるという観点から、第１及び第２層(10,20)の積層方向の寸法(DA2,DB2)が第２流路(22)と同一で且つ積層方向に垂直な方向の幅寸法(WA2,WB2)が、第２流路(22)と同一、又は、第２流路(22)よりも大きいことが好ましく、具体的には第２流路(22)の１倍以上３倍以下であることが好ましい。また、第２バイパス流路Ａ及びＢ(26a,26b)は、マイクロチャネルであってもよい。
第１層(10)は、第１流路(12)並びに第１マイクロチャネルＡ及びＢ(15a,15b)のいずれもマイクロチャネルであるので、これらを同時形成して作製することができる。同様に、第２層(20)は、第２流路(22)並びに第２マイクロチャネルＡ及びＢ(25a,25b)のいずれもマイクロチャネルであるので、これらを同時形成して作製することができる。
第１及び第２層(10,20)の交互積層体(110)には、第１及び第２層(10,20)の第１液体流通部(13)、第２液体流通部(23)、第１気体流通部(18)、及び第２気体流通部(28)が、それぞれ複数連続することにより構成された円筒状管構造の第１液体流通孔(111)、第２液体流通孔(112)、第１気体流通孔(113)、及び第２気体流通孔(114)が形成されている。
第１液体流通孔(111)及び第１気体流通孔(113)は、第１層(10)内の流路とは連通しているものの、第２層(20)内の流路とは連通していない。したがって、第１流体は、第１液体流通孔(111)及び第１気体流通孔(113)のうちの一方に供給されると、複数の第１層(10)のみに分配されるとともに、各第１層(10)において、第１流路(12)、第１一端側集合流路(17)、及び第１他端側集合流路(19)を流動した後、他方で合流して流出する。
また、逆に、第２液体流通孔(112)及び第２気体流通孔(114)は、第２層(20)内の流路とは連通しているものの、第１層(10)内の流路とは連通していない。したがって、第２流体は、第２液体流通孔(112)及び第２気体流通孔(114)のうちの一方に供給されると、複数の第２層(20)のみに分配されるとともに、各第２層(20)において、第２流路(22)、第２一端側集合流路(27)、及び第２他端側集合流路(29)を流動した後、他方で合流して流出する。
第１及び第２層(10,20)の交互積層体(110)は、第１及び第２層(10,20)が、図２に示すように、第１及び第２流路(12,22)が平行に延びるように配置されて積層されている。この場合、第１層(10)の第１流路(12)の第１流体と第２層(20)の第２流路(22)の第２流体とが、平面視で対向するように流動する。
一対のエンドプレート(31,32)は、いずれも第１及び第２層(10,20)と同一形状の長方形の金属板材で構成されている。一方のエンドプレート(31)は、第１及び第２層(10,20)の交互積層体(110)の一方側に積層されている。一方のエンドプレート(31)には、第１液体流通孔(111)、第２液体流通孔(112)、第１気体流通孔(113)、及び第２気体流通孔(114)にそれぞれ対応する４個の孔(31a,31b,31c,31d)が形成されている。これらの４個の孔(31a,31b,31c,31d)には、それぞれ第１液体出入口管(33)、第２液体出入口管(34)、第１気体出入口管(35)、及び第２気体出入口管(36)が接続されている。他方のエンドプレート(32)は、第１及び第２層(10,20)の交互積層体(110)の他方側に積層され、第１液体流通孔(111)、第２液体流通孔(112)、第１気体流通孔(113)、及び第２気体流通孔(114)を封じている。
実施形態１に係る熱交換器(100)では、図８及び９に示すように、第１液体出入口管(33)の先端が封じられており、その先端面部(33a)に同軸に、第１液体出入口管(33)よりも小径の円筒状の第１分配部材(40)が一体に設けられている。また、第１分配部材(40)も先端が封じられており、したがって、第１分配部材(40)は、両端が封じられた管部材で構成されている。第１分配部材(40)は、第１液体流通孔(111)に、その長さ方向に沿って同軸に、且つ全周に間隙(116)を有するとともに、先端が他方のエンドプレート(32)に当接するように配置されている。
第１液体出入口管(33)の先端面部(33a)には、管内と第１分配部材(40)の外部とを連通させるように小孔(37)が形成されている。第１液体出入口管(33)から蒸発源の液体を含む第１流体が供給されるときには、第１流体は、この小孔(37)を介して第１液体流通孔(111)の一端から流入する。したがって、第１液体流通孔(111)の一端は、第１流体の流体流入部(115)を構成する。第１分配部材(40)には、その外周面に、長さ方向の流体流入部(115)に近い一端側及び遠い他端側に、それぞれ部材内に連通した戻り孔(41)及び折り返し孔(42)が形成されている。戻り孔(41)は、折り返し孔(42)よりも開口面積が小さい。
同様に、図８及び９に示すように、第２液体出入口管(34)の先端が封じられており、その先端面部(34a)に同軸に、第２液体出入口管(34)よりも小径の円筒状の第２分配部材(50)が一体に設けられている。また、第２分配部材(50)も先端が封じられており、したがって、第２分配部材(50)は、両端が封じられた管部材で構成されている。第２分配部材(50)は、第２液体流通孔(112)に、その長さ方向に沿って同軸に、且つ全周に間隙(116)を有するとともに、先端が他方のエンドプレート(32)に当接するように配置されている。
第２液体出入口管(34)の先端面部(34a)には、管内と第２分配部材(50)の外部とを連通させるように小孔(37)が形成されている。第２液体出入口管(34)から蒸発源の液体を含む第２流体が供給されるときには、第２流体は、この小孔(37)を介して第２液体流通孔(112)の一端から流入する。したがって、第２液体流通孔(112)の一端は、第２流体の流体流入部(115)を構成する。第２分配部材(50)には、その外周面に、長さ方向の流体流入部(115)に近い一端側及び遠い他端側に、それぞれ部材内に連通した戻り孔(51)及び折り返し孔(52)が形成されている。戻り孔(51)は、折り返し孔(52)よりも開口面積が小さい。
第１及び第２層(10,20)内を流動する第１及び第２流体は、いずれもフロン系冷媒又は自然冷媒であることが好ましい。フロン系冷媒としては、例えば、Ｒ４１０Ａ、Ｒ３２、Ｒ１３４ａ、ＨＦＯ等が挙げられる。自然冷媒としては、例えば、ＣＯ２、プロパンなどの炭化水素等が挙げられる。
以上の構成の実施形態１に係る熱交換器(100)では、交互積層体(110)を構成する第１及び第２層(10,20)が、それぞれマイクロチャネルの第１及び第２流路(10,20)を有する。これにより、熱交換器(100)の設置方法について、流体の流動方向についての配慮が不要であり、その制約を受けないため、大きな設置の自由度を得ることができる。したがって、実施形態１に係る熱交換器(100)は、設置の自由度が大きいことから、例えば図１０及び１１に示すように、複数の第１層(10)のそれぞれの複数の第１流路(12)及び複数の第２層(20)のそれぞれの複数の第２流路(22)が水平方向に延びるように配置される。したがって、実施形態１に係る熱交換器(100)は、第１及び第２流体が水平方向（図１０及び１１中の矢印の方向）に流動するように設置される。プレート式熱交換器は、一般的には、冷媒流路が鉛直方向となるように設置され、その他の設置方法では、大幅な性能低下を招く。しかしながら、このように、プレート式熱交換器では性能低下を招くとされる流体が水平方向に流動するような設置を行うことができる。
また、実施形態１に係る熱交換器(100)では、第１層(10)の第１流路(12)及び第２層(20)の第２流路(22)のうちの一方で液体の蒸発及び他方で気体の凝縮をしながら熱交換する。
第１層(10)の第１流路(12)で液体が蒸発するときには、蒸発源の液体を含む第１流体は、第１液体流通孔(111)を介して複数の第１層(10)に分配される。具体的には、第１流体は、第１液体出入口管(33)から小孔(37)を通って、第１液体流通孔(111)の一端の流体流入部(115)から、第１分配部材(40)と第１液体流通孔(111)との間の間隙(116)に流入する。この間隙(116)は、複数の第１層(10)のそれぞれの複数の第１流路(12)に連通している。このとき、第１流体は、図９に破線で示すように、その一部が第１分配部材(40)に沿って流れた後、折り返し孔(42)から第１分配部材(40)内に流入して折り返して流れ、戻り孔(41)から第１分配部材(40)外に流出して合流する流れを形成する。
ここで、戻り孔(41)の開口面積が折り返し孔(42)の開口面積よりも小さいため、第１分配部材(40)内には、戻り孔(41)からよりも折り返し孔(42)からの方が、多くの第１流体が流入し、戻り孔(41)側が相対的に低圧及び折り返し孔(42)側が相対的に高圧の圧力分布が形成される。これにより、第１流体は、第１分配部材(40)に折り返し孔(42)から流入して戻り孔(41)から流出する流れを容易に形成する。
以上により、間隙(116)内の第１流体は、この流れによって長さ方向に均一化され、複数の第１層(10)に均一に分配されて供給される。
同様に、第２層(20)の第２流路(22)で液体が蒸発するときには、蒸発源の液体を含む第２流体は、第２液体流通孔(112)を介して複数の第２層(20)に分配される。具体的には、第２流体は、第２液体出入口管(34)から小孔(37)を通って、第２液体流通孔(112)の一端の流体流入部(115)から、第２分配部材(50)と第２液体流通孔(112)との間の間隙(116)に流入する。この間隙(116)は、複数の第２層(20)のそれぞれの複数の第２流路(22)に連通している。このとき、第２流体は、図９に破線で示すように、その一部が第２分配部材(50)に沿って流れた後、折り返し孔(52)から第２分配部材(50)内に流入して折り返して流れ、戻り孔(51)から第２分配部材(50)外に流出して合流する流れを形成する。
ここで、戻り孔(51)の開口面積が折り返し孔(52)の開口面積よりも小さいため、第２分配部材(50)内には、戻り孔(51)からよりも折り返し孔(52)からの方が、多くの第２流体が流入し、戻り孔(51)側が相対的に低圧及び折り返し孔(52)側が相対的に高圧の圧力分布が形成される。これにより、第２流体は、第２分配部材(50)に折り返し孔(52)から流入して戻り孔(51)から流出する流れを容易に形成する。
以上により、間隙(116)内の第２流体は、この流れによって長さ方向に均一化され、複数の第２層(20)に均一に分配されて供給される。
加えて、実施形態１に係る熱交換器(100)では、第１層(10)において、複数のマイクロチャネルの第１流路(12)の一端側の第１一端側集合流路(17)及び他端側の第１他端側集合流路(19)が、それぞれ第１マイクロチャネルＡ及びＢ(15a,15b)を含む。また、第２層(20)において、複数のマイクロチャネルの第２流路(22)の一端側の第２一端側集合流路(27)及び他端側の第２他端側集合流路(29)が、それぞれ第２マイクロチャネルＡ及びＢ(25a,25b)を含む。そのため、第１層(10)では、第１一端側集合流路(17)及び第１他端側集合流路(19)により、大きなスペースが割かれるのを抑えることができるとともに、第２層(20)でも、第２一端側集合流路(27)及び第２他端側集合流路(29)により、大きなスペースが割かれるのを抑えることができる。さらに、第１一端側集合流路(17)及び第１他端側集合流路(19)、並びに第２一端側集合流路(27)及び第２他端側集合流路(29)を流動する第１及び第２流体に対する耐圧に必要な肉厚を低く抑えることができるので、エンドプレート(31,32)を厚肉に形成する必要がない。したがって、これらのことからマイクロチャネルを用いた熱交換器(100)の省スペース化及び軽量化の実効を得ることができる。
＜ヒートポンプシステム(60)＞
図１２は、実施形態１に係る熱交換器(100)をカスケードコンデンサとして有するヒートポンプシステム(60)の一例を示す。
ヒートポンプシステム(60)は、実施形態１に係る熱交換器(100)が設けられた室外装置(61)と複数の室内装置(62)とを備える。そして、ヒートポンプシステム(60)は、第１及び第２冷媒回路(70,80)を有する。
第１冷媒回路(70)は、室外装置(61)内に設けられており、一端が実施形態１に係る熱交換器(100)の第１液体出入口管(33)に、また、他端が第１気体出入口管(35)に、それぞれ接続されている。第１冷媒回路(70)には、室外空気熱交換器(71)が設けられている。第１冷媒回路(70)における第１液体出入口管(33)との接続部から室外空気熱交換器(71)までの部分には、第１膨張弁(72)が設けられている。第１冷媒回路(70)における第１気体出入口管(35)との接続部から室外空気熱交換器(71)までの部分には、第１圧縮機(73)と第１四路切換弁(74)で構成された流路切換構造とが設けられている。
第２冷媒回路(80)は、室外装置(61)から出て、分岐して各室内装置(62)を経由し、室内装置(62)外で合流して再び室外装置(61)に戻るように設けられており、一端が実施形態１に係る熱交換器(100)の第２液体出入口管(34)に、また、他端が第２気体出入口管(36)に、それぞれ接続されている。第２冷媒回路(80)には、各室内装置(62)内の部分に室内空気熱交換器(81)が設けられている。第２冷媒回路(80)における第２液体出入口管(34)との接続部から各室内装置(62)内の室内空気熱交換器(81)に延びる部分には、室外装置(61)内に第２室外膨張弁(82)が、また、各室内装置(62)内に第２室内膨張弁(83)が、それぞれ設けられている。第２冷媒回路(80)における第２気体出入口管(36)との接続部から各室内装置(62)内の室内空気熱交換器(81)に延びる部分には、室外装置(61)内に、第２圧縮機(84)と第２四路切換弁(85)で構成された流路切換構造とが設けられている。
−冷房運転−
このヒートポンプシステム(60)において、室内装置(62)を冷房運転するときには、第１四路切換弁(74)は、第１圧縮機(73)により昇圧されて昇温した第１冷媒（第１流体）を室外空気熱交換器(71)に送るように流路を切り換える。室外空気熱交換器(71)に送られた第１冷媒は、そこで室外空気との熱交換により放熱して凝縮する。室外空気熱交換器(71)で凝縮した第１冷媒は、第１膨張弁(72)により減圧された後に実施形態１に係る熱交換器(100)に送られる。一方、第２四路切換弁(85)は、第２圧縮機(84)により昇圧されて昇温した第２冷媒（第２流体）を実施形態１に係る熱交換器(100)に送るように流路を切り換える。
実施形態１に係る熱交換器(100)では、第１冷媒が、第１液体出入口管(33)から流入し、第１液体流通孔(111)において、第１分配部材(40)により複数の第１層(10)に均一に分配されるとともに、各第１層(10)において、第１他端側集合流路(19)を介して複数の第１流路(12)を流動する。また、第２冷媒が第２気体出入口管(36)から流入して複数の第２層(20)に分配されるとともに、各第２層(20)において、第２一端側集合流路(27)を介して複数の第２流路(22)を流動する。このとき、第１及び第２層(10,20)間での熱交換がなされ、第１層(10)では、第１冷媒が吸熱して蒸発する一方、第２層(20)では、第２冷媒が放熱して凝縮する。第１層(10)で蒸発した第１冷媒は、第１一端側集合流路(17)を介して第１気体出入口管(35)から流出する。第２層(20)で凝縮した第２冷媒は、第２他端側集合流路(29)を介して第２液体出入口管(34)から流出する。
第１気体出入口管(35)から流出した第１冷媒は、第１四路切換弁(74)を経由して第１圧縮機(73)に吸入され、再び、第１圧縮機(73)により昇圧されて室外空気熱交換器(71)に送られる。
第２液体出入口管(34)から流出した第２冷媒は、室外装置(61)で第２室外膨張弁(82)を通過した後、室外装置(61)から各室内装置(62)に送られる。各室内装置(62)に送られた第２冷媒は、第２室内膨張弁(83)により減圧された後に室内空気熱交換器(81)に送られ、そこで室内空気との熱交換により吸熱して蒸発する。これにより、室内空気の冷却が行われる。室内空気熱交換器(81)で蒸発した第２冷媒は、室内装置(62)から室外装置(61)に戻された後、第２四路切換弁(85)を経由して第２圧縮機(84)に吸入され、再び、第２圧縮機(84)により昇圧されて実施形態１に係る熱交換器(100)に送られる。
−暖房運転−
このヒートポンプシステム(60)において、室内装置(62)を暖房運転するときには、第１四路切換弁(74)は、第１圧縮機(73)により昇圧されて昇温した第１冷媒を実施形態１に係る熱交換器(100)に送るように流路を切り換える。一方、第２四路切換弁(85)は、第２圧縮機(84)により昇圧されて昇温した第２冷媒を室外装置(61)から各室内装置(62)の室内空気熱交換器(81)に送るように流路を切り換える。室内空気熱交換器(81)に送られた第２冷媒は、そこで室内空気との熱交換により放熱して凝縮する。これにより、室内空気の加温が行われる。室内空気熱交換器(81)で凝縮した第２冷媒は、室内装置(62)で第２室内膨張弁(83)により減圧された後、室内装置(62)から室外装置(61)に戻される。室外装置(61)に戻された第２冷媒は、室外装置(61)で第２室外膨張弁(82)により減圧された後に実施形態１に係る熱交換器(100)に送られる。
実施形態１に係る熱交換器(100)では、第１冷媒が第１気体出入口管(35)から流入して複数の第１層(10)に分配されるとともに、各第１層(10)において、第１一端側集合流路(17)を介して複数の第１流路(12)を流動する。また、第２冷媒が、第２液体出入口管(34)から流入し、第２液体流通孔(112)において、第２分配部材(50)により複数の第２層(20)に均一に分配されるとともに、各第２層(20)において、第２他端側集合流路(29)を介して複数の第２流路(22)を流動する。このとき、第１及び第２層(10,20)間での熱交換がなされ、第１層(10)では、第１冷媒が放熱して凝縮する一方、第２層(20)では、第２冷媒が吸熱して蒸発する。第１層(10)で凝縮した第１冷媒は、第１他端側集合流路(19)を介して第１液体出入口管(33)から流出する。第２層(20)で蒸発した第２冷媒は、第２一端側集合流路(27)を介して第２液体出入口管(34)から流出する。
第１液体出入口管(33)から流出した第１冷媒は、第１膨張弁(72)により減圧された後、室外空気熱交換器(71)に送られ、そこで室外空気との熱交換により吸熱して蒸発する。室外空気熱交換器(71)で蒸発した第１冷媒は、第１四路切換弁(74)を経由して第１圧縮機(73)に吸入され、再び、第１圧縮機(73)により昇圧されて実施形態１に係る熱交換器(100)に送られる。
第２気体出入口管(36)から流出した第２冷媒は、第２四路切換弁(85)を経由して第２圧縮機(84)に吸入され、再び、第２圧縮機(84)により昇圧されて各室内装置(62)に送られる。
以上の構成のヒートポンプシステム(60)では、実施形態１に係る熱交換器(100)の大きな設置の自由度の実効を得ることができる。
（実施形態２）
図１３は、実施形態２の第１分配部材(40)（第２分配部材(50)）を示す。図１４は、実施形態２に係る熱交換器(100)における第１液体流通孔(111)（第２液体流通孔(112)）への第１分配部材(40)（第２分配部材(50)）の設置構造を示す。なお、実施形態１と同一名称の部分は、実施形態１と同一符号で示す。
実施形態２に係る熱交換器(100)では、第１液体出入口管(33)の先端に連続して、同軸に、第１液体出入口管(33)よりも小径の円筒状の第１分配部材(40)が一体に設けられている。第１分配部材(40)の一端は、第１液体出入口管(33)に連通している。第１液体出入口管(33)から蒸発源の液体を含む第１流体が供給されるときには、第１流体は、第１分配部材(40)の一端から流入する。第１分配部材(40)の他端は封じられている。したがって、第１分配部材(40)は、一端が第１流体の流体流入部(43)を構成するとともに他端が封じられた管部材で構成されている。第１分配部材(40)は、第１液体流通孔(111)に、その長さ方向に沿って同軸に、且つ全周に間隙(116)を有するとともに、先端が他方のエンドプレート(32)に当接するように配置されている。
第１分配部材(40)には、その外周面に、長さ方向に沿って一定間隔をおいて、それぞれ部材内に連通した複数の開口(44)が形成されている。複数の開口(44)の開口面積は同一である。
同様に、第２液体出入口管(34)の先端に連続して、同軸に、第２液体出入口管(34)よりも小径の円筒状の第２分配部材(50)が一体に設けられている。第２分配部材(50)の一端は、第２液体出入口管(34)に連通している。第２液体出入口管(34)から蒸発源の液体を含む第２流体が供給されるときには、第２流体は、第２分配部材(50)の一端から流入する。第２分配部材(50)の他端は封じられている。したがって、第２分配部材(50)は、一端が第２流体の流体流入部(53)を構成するとともに他端が封じられた管部材で構成されている。第２分配部材(50)は、第２液体流通孔(112)に、その長さ方向に沿って同軸に、且つ全周に間隙(116)を有するとともに、先端が他方のエンドプレート(32)に当接するように配置されている。
第２分配部材(50)には、その外周面に、長さ方向に沿って一定間隔をおいて、それぞれ部材内に連通した複数の開口(54)が形成されている。複数の開口(54)の開口面積は同一である。
以上の構成の実施形態２に係る熱交換器(100)では、第１層(10)の第１流路(12)で液体が蒸発するときには、蒸発源の液体を含む第１流体は、図１４に破線で示すように、第１分配部材(40)の一端の流体流入部(43)から第１分配部材(40)内に流入した後、複数の開口(44)から分かれて流出し、第１分配部材(40)と第１液体流通孔(111)との間の間隙(116)に流入する。この間隙(116)は、複数の第１層(10)のそれぞれの複数の第１流路(12)に連通している。このとき、第１流体は、第１分配部材(40)内に滞留した後、複数の開口(44)から分かれて間隙(116)に流入する。これにより、間隙(116)内の第１流体は、長さ方向に均一化され、複数の第１層(10)に均一に分配されて供給される。
同様に、第２層(20)の第２流路(22)で液体が蒸発するときには、蒸発源の液体を含む第２流体は、図１４に破線で示すように、第２分配部材(50)の一端の流体流入部(53)から第２分配部材(50)内に流入した後、複数の開口(54)から分かれて流出し、第２分配部材(50)と第２液体流通孔(112)との間の間隙(116)に流入する。この間隙(116)は、複数の第２層(20)のそれぞれの複数の第２流路(22)に連通している。このとき、第２流体は、第２分配部材(50)内に滞留した後、複数の開口(54)から分かれて間隙(116)に流入する。これにより、間隙(116)内の第２流体は、長さ方向に均一化され、複数の第２層(20)に均一に分配されて供給される。
その他の構成及び作用効果は、実施形態１と同一である。
（実施形態３）
図１５は、実施形態３の第１分配部材(40)（第２分配部材(50)）を示す。図１６は、実施形態３に係る熱交換器(100)における第１液体流通孔(111)（第２液体流通孔(112)）への第１分配部材(40)（第２分配部材(50)）の設置構造を示す。なお、実施形態１及び２と同一名称の部分は、実施形態１及び２と同一符号で示す。
実施形態３に係る熱交換器(100)では、第１分配部材(40)の外周面に形成された複数の開口(44)は、それらの間隔が他端側に行くに従って小さくなるように形成されている。つまり、開口(44)の間隔が、第１流体の流体流入部(43)から遠くなるに従って小さくなっている。同様に、第２分配部材(50)の外周面に形成された複数の開口(54)は、それらの間隔が他端側に行くに従って小さくなるように形成されている。つまり、開口(54)の間隔が、第２流体の流体流入部(53)から遠くなるに従って小さくなっている。その他の構成は、実施形態２と同一である。
実施形態３に係る熱交換器(100)では、第１層(10)の第１流路(12)で液体が蒸発するときには、蒸発源の液体を含む第１流体は、第１分配部材(40)と第１液体流通孔(111)との間の間隙(116)に、流体流入部(43)に近い一端側に相対的に少なく流入する一方、流体流入部(43)から遠い他端側に相対的に多く流入する。これにより、間隙(116)内の第１流体の長さ方向の均一化が、第１分配部材(40)からの第１流体の流入量の制御により図られる。
同様に、第２層(20)の第２流路(22)で液体が蒸発するときには、蒸発源の液体を含む第２流体は、第２分配部材(50)と第２液体流通孔(112)との間の間隙(116)に、流体流入部(53)に近い一端側に相対的に少なく流入する一方、流体流入部(53)から遠い他端側に相対的に多く流入する。これにより、間隙(116)内の第２流体の長さ方向の均一化が、第２分配部材(50)からの第２流体の流入量の制御により図られる。
その他の作用効果は、実施形態２と同一である。
（実施形態４）
図１７は、実施形態４の第１分配部材(40)（第２分配部材(50)）を示す。図１８は、実施形態４に係る熱交換器(100)における第１液体流通孔(111)（第２液体流通孔(112)）への第１分配部材(40)（第２分配部材(50)）の設置構造を示す。なお、実施形態１及び２と同一名称の部分は、実施形態１及び２と同一符号で示す。
実施形態４に係る熱交換器(100)では、第１分配部材(40)の外周面に形成された複数の開口(44)は、それらの開口面積が他端側に行くに従って大きくなるように形成されている。つまり、開口(44)の開口面積が、第１流体の流体流入部(43)から遠くなるに従って大きくなっている。同様に、第２分配部材(50)の外周面に形成された複数の開口(54)は、それらの開口面積が他端側に行くに従って大きくなるように形成されている。つまり、開口(54)の開口面積が、第２流体の流体流入部(53)から遠くなるに従って大きくなっている。その他の構成は、実施形態２と同一である。
実施形態４に係る熱交換器(100)では、第１層(10)の第１流路(12)で液体が蒸発するときには、蒸発源の液体を含む第１流体は、第１分配部材(40)と第１液体流通孔(111)との間の間隙(116)に、流体流入部(43)に近い一端側に相対的に少なく流入する一方、流体流入部(43)から遠い他端側に相対的に多く流入する。これにより、間隙(116)内の流体の長さ方向の均一化が、第１分配部材(40)からの流体の流入量の制御により図られる。
同様に、第２層(20)の第２流路(22)で液体が蒸発するときには、蒸発源の液体を含む第２流体は、第２分配部材(50)と第２液体流通孔(112)との間の間隙(116)に、流体流入部(53)に近い一端側に相対的に少なく流入する一方、流体流入部(53)から遠い他端側に相対的に多く流入する。これにより、間隙(116)内の流体の長さ方向の均一化が、第２分配部材(50)からの流体の流入量の制御により図られる。
その他の作用効果は、実施形態２と同一である。
（その他の実施形態）
上記実施形態１乃至４では、第１及び第２分配部材(40,50)を円筒状の管部材で構成したが、特にこれに限定されるものではなく、蒸発源の液体を含む流体を、複数の第１層(10)及び／又は複数の第２層(20)に均一に分配して供給するものであれば、その他の構成を有していてもよい。
本開示は、熱交換器及びそれを有するヒートポンプシステムの技術分野において有用である。
10,20 第１層，第２層
12,22 第１流路，第２流路
40,50 第１分配部材，第２分配部材
41,51 戻り孔
42,52 折り返し孔
43,53,115 流体流入部
44,54 開口
60 ヒートポンプシステム
100 熱交換器
110 交互積層体
111,112 第１液体流通孔，第2液体流通孔
116 間隙

Claims (9)

  1. 各々が複数のマイクロチャネルの第１流路(12)を有する複数の第１層(10)と、各々が複数のマイクロチャネルの第２流路(22)を有する複数の第２層(20)とを備えるとともに、前記第１層(10)と前記第２層(20)とが積層体(110)を構成し、且つ前記第１層(10)の前記第１流路(12)及び前記第２層(20)の前記第２流路(22)のうちの一方で液体の蒸発及び他方で気体の凝縮をしながら熱交換する熱交換器(100)であって、
    前記積層体(110)には、前記複数の第１層(10)のそれぞれの前記複数の第１流路(12)に連通した第１液体流通孔(111)と、前記複数の第２層(20)のそれぞれの前記複数の第２流路(22)に連通した第２液体流通孔(112)とが形成されており、
    前記第１及び第２液体流通孔(111,112)のうちの一方又は両方のそれぞれに、蒸発源の液体を含む流体を、前記複数の第１層(10)及び／又は前記複数の第２層(20)に均一に分配して供給するための分配部材(40,50)が配置されている熱交換器。
  2. 請求項１において、
    前記分配部材(40,50)は、一端が前記流体の流体流入部(115)を構成する前記第１及び第２液体流通孔(111,112)のうちの一方又は両方のそれぞれに、長さ方向に沿って間隙(116)を有して配置され、両端が封じられ、且つ長さ方向の前記流体流入部(115)に近い一端側及び遠い他端側にそれぞれ戻り孔(41,51)及び折り返し孔(42,52)が形成された管部材で構成されている熱交換器。
  3. 請求項２において、
    前記戻り孔(41,51)が上記折り返し孔(42,52)よりも開口面積が小さい熱交換器。
  4. 請求項１において、
    前記分配部材(40,50)は、前記第１及び第２液体流通孔(111,112)のうちの一方又は両方のそれぞれに、長さ方向に沿って間隙(116)を有して配置され、一端が前記流体の流体流入部(43,53)を構成するとともに他端が封じられ、且つ長さ方向に沿って間隔をおいて複数の開口(44,54)が形成された管部材で構成されている熱交換器。
  5. 請求項４において、
    前記複数の開口(44,54)は、前記複数の開口(44,54)の間隔が他端側に行くに従って小さくなるように形成されている熱交換器。
  6. 請求項４又は５において、
    前記複数の開口(44,54)は、前記複数の開口(44,54)の開口面積が他端側に行くに従って大きくなるように形成されている熱交換器。
  7. 請求項１乃至６のいずれかにおいて、
    前記積層体(110)は、前記複数の第１層(10)のそれぞれの前記複数の第１流路(12)及び前記複数の第２層(20)のそれぞれの前記複数の第２流路(22)が水平方向に延びるように配置されている熱交換器。
  8. 請求項１乃至７のいずれかにおいて、
    前記第１及び第２層(10,20)内を流動する流体が、いずれもフロン系冷媒又は自然冷媒である熱交換器。
  9. 請求項１乃至８のいずれかの熱交換器(100)を有するヒートポンプシステム。
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