JP6296775B2 - マイクロチャンネル熱交換器 - Google Patents

Description

本開示は、一次流路と二次流路との間で熱交換を行うマイクロチャンネル熱交換器に係る。

例えば、二系統の流体流路が形成された熱交換器として、特許文献１には、熱交換を効率的に行うことができるマイクロチャンネル熱交換器が記載されている。このマイクロチャンネル熱交換器は、熱交換器内を流通する第１の冷媒（ＣＯ_２）の流路をマイクロチャンネルで構成している。

このマイクロチャンネル熱交換器は、冷媒用伝熱体と水用伝熱体とを有してなる。冷媒用伝熱体には、長手方向に貫通するマイクロチャンネルが幅方向と略平行に複数形成されている。冷媒用伝熱体は、この長手方向一端部及び他端部に冷媒入口ヘッダー及び冷媒出口ヘッダーが接合されている。

一方、水用伝熱体には、長手方向に貫通する貫通孔が幅方向と略平行に複数形成されている。この貫通孔はマイクロチャンネルよりも断面積が大きな角形に形成され、これらの貫通孔には伝熱管が挿入されている。伝熱管は水用伝熱体の長手方向両端部から延出し、この延出した伝熱管の一方の端部に水入口ヘッダーが接合され、伝熱管の他方の端部に水出口ヘッダーが接合されている。

特開２００９−７９７８１号

この従来のマイクロチャンネル熱交換器では、水入口ヘッダー及び水出口ヘッダーが冷媒入口ヘッダー及び冷媒出口ヘッダーよりも水用伝熱体の長手方向外側の位置に配置されている。これは、水入口ヘッダー及び水出口ヘッダーが冷媒入口ヘッダー及び冷媒出口ヘッダーに干渉しないようにするためである。このため、従来の熱交換器は大型化するという問題がある。

そこで、水用伝熱体の流路をマイクロチャンネルで形成し、このマイクロチャンネルを冷媒用伝熱体のマイクロチャンネルに近接配置するとともに、水入口ヘッダー、水出口ヘッダー、冷媒入口ヘッダー、冷媒出口ヘッダーをマイクロチャンネルに近接配置すると、熱交換器を小型化することができる。しかしながら、冷媒用伝熱体のマイクロチャンネルに通流する冷媒（ＣＯ_２）は高圧であるので、低圧の水が通流する水入口ヘッダー、水出口ヘッダーを冷媒用伝熱体のマイクロチャンネルに近接配置すると、低圧用の水入口ヘッダー及び水出口ヘッダーが損傷する虞が生じる。

上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも幾つかの実施形態は、コンパクト化を図るとともに、低圧用のヘッダーを高圧流体が通流するマイクロチャンネルに近接配置しても、低圧用のヘッダーが損傷する虞のないマイクロチャンネル熱交換器を提供することを目的とする。

本発明の幾つかの実施形態に係わるマイクロチャンネル熱交換器は、
高圧マイクロチャンネル及び低圧マイクロチャンネルを有し、複数の板部材の積層体によって構成されるマイクロチャンネル熱交換器であって、
高圧流路開口を有する高圧チャンネル板と、
前記高圧チャンネル板の両側に設けられ、前記高圧流路開口の両側の開口端を閉じて前記高圧チャンネル板とともに前記高圧マイクロチャンネルを形成するための一対の隔壁板と、
前記低圧マイクロチャンネル及び該低圧マイクロチャンネルに連通する低圧ヘッダー流路が設けられる低圧チャンネル板と、を備え、
前記一対の隔壁板には、それぞれ、前記低圧マイクロチャンネル及び前記低圧ヘッダー流路が存在しない領域において、前記高圧チャンネル板の前記高圧流路開口に対して部分的にオーバラップする一対の高圧ヘッダー流路が設けられており、
前記一対の高圧ヘッダー流路は、前記高圧流路開口を介して互いに連通しているように構成される。

上記マイクロチャンネル熱交換器によれば、一対の隔壁板のそれぞれには、低圧マイクロチャンネル及び低圧ヘッダー流路が存在しない領域において、高圧チャンネル板の高圧流路開口に対して部分的にオーバラップして一対の高圧ヘッダー流路が設けられ、一対の高圧ヘッダー流路は、高圧流路開口を介して互いに連通しているので、高圧マイクロチャンネルに高圧流体が通流すると、高圧マイクロチャンネルを介して高圧流体の圧力は、低圧チャンネル及び低圧ヘッダー流路が存在しない領域の隔壁板に作用し、低圧チャンネル及び低圧ヘッダー流路には作用しない。このため、低圧ヘッダー流路が損傷する虞を防止することができる。また、高圧ヘッダー流路は、高圧チャンネル板の高圧流路開口に対して部分的にオーバラップする位置に配置されているので、マイクロチャンネル熱交換器をコンパクト化することができる。

幾つかの実施形態では、
前記低圧チャンネル板は、前記低圧ヘッダー流路が前記高圧チャンネル板の前記高圧流路開口に対してオーバラップするように配置されるように構成される。

この場合、低圧チャンネル板は、低圧ヘッダー流路が高圧チャンネル板の高圧流路開口に対してオーバラップするように配置されるので、低圧ヘッダー流路を高圧チャンネル板のより内側に配置することができる。このため、よりコンパクト化したマイクロチャンネル熱交換器を実現できる。

幾つかの実施形態では、
前記低圧チャンネル板には、前記低圧流体を前記低圧マイクロチャンネルに流入させる低圧ヘッダー流路が設けられ、
前記低圧ヘッダー流路には、前記低圧マイクロチャンネルとオーバラップする部分に連通孔が設けられ、該連通孔を介して前記低圧ヘッダー流路と前記低圧マイクロチャンネルとが連通し、
前記連通孔は、前記低圧マイクロチャンネルの断面積よりも小さい断面積を有しているように構成される。

この場合、連通孔は、低圧マイクロチャンネルの断面積よりも小さい断面積を有しているので、低圧ヘッダー流路から低圧マイクロチャンネルから流入する低圧流体の流速を大きくすることができる。このため、低圧マイクロチャンネルの伝熱性能の向上に寄与できる。

幾つかの実施形態では、
前記低圧ヘッダー流路の上流側には、該低圧ヘッダー流路の断面積よりも小さい絞りが設けられているように構成される。

この場合、低圧ヘッダー流路の上流側には、該低圧ヘッダー流路の断面積よりも小さい絞りが設けられるので、絞りを通過した低圧流体は、渦状に拡散しながら低圧ヘッダー流路を流れる。このため、低圧ヘッダー流路に繋がる複数の低圧マイクロチャンネルのそれぞれに均一流量の低圧流体を供給することができる。

本発明の少なくとも幾つかの実施形態によれば、コンパクト化を図るとともに、高圧流体が通流するマイクロチャンネルに低圧用のヘッダーを近接配置しても、低圧用のヘッダーが損傷する虞のないマイクロチャンネル熱交換器を提供することができる。

同図（ａ）は熱交換器の正面視における内部構造図であり、同図（ｂ）は熱交換器の側面図である。 同図（ａ）は低圧チャンネル板の正面図であり、同図（ｂ）は同図（ａ）のＩＩａ−ＩＩａ矢視に相当する低圧チャンネル板の部分断面図であり、同図（ｃ）は同図（ａ）のＩＩｂ−ＩＩｂ矢視に相当する低圧チャンネル板の部分断面図であり、同図（ｄ）は同図（ａ）のＩＩｃ−ＩＩｃ矢視に相当する低圧チャンネル板の部分断面図である。 同図（ａ）は、高圧チャンネル板の正面図であり、同図（ｂ）は同図（ａ）のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視に相当する高圧チャンネル板の部分断面図である。 隔壁板の正面図である。 表板の正面図である。 裏板の正面図である。 同図（ａ）は、図１（ａ）のＩａ−Ｉａ矢視に相当するマイクロチャンネル熱交換器の部分断面図を示し、図７（ａ−１）は、図７（ａ）のａ部分の拡大図を示し、同図（ｂ）は、図１（ａ）のＩｂ−Ｉｂ矢視に相当する部分のマイクロチャンネル熱交換器の部分断面図を示し、同図（ｃ）は、図１（ａ）のＩｃ−Ｉｃ矢視に相当する部分のマイクロチャンネル熱交換器の部分断面図を示し、同図（ｄ）は、図１（ａ）のＩｄ−Ｉｄ矢視に相当する部分のマイクロチャンネル熱交換器の部分断面図を示し、同図（ｅ）は、図１（ａ）のＩｅ−Ｉｅ矢視に相当する部分のマイクロチャンネル熱交換器の部分断面図を示す。

以下、添付図面に従って本発明のマイクロチャンネル熱交換器の実施形態について説明する。本実施形態は、低圧流体（例えば、アンモニア）と高圧流体（例えば、二酸化炭素）との間で熱交換する２系統のマイクロチャンネル熱交換器を例にして、以下説明する。なお、この実施形態に記載されている構成部品の材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。

マイクロチャンネル熱交換器１は、図１（ａ）（内部構造図）及び図１（ｂ）（側面図）に示すように、積層体１０と、積層体１０の表面に取り付けられた複数の導入部３Ｈ、３Ｌ及び導出部４Ｈ、４Ｌと、を有して構成される。積層体１０は、直方体状に形成され、複数の板部材１１を積層して構成される。複数の板部材１１は、肉厚の薄い（例えば、０．３ｍｍ、０．５ｍｍ、５ｍｍ）ステンレス鋼からなり、平面視において略同一の大きさを有した長方形状に形成されている。各板部材１１は、一方の板部材１１の裏面と他方の板部材１１の表面とを、例えばロウ付け等によって接合して一体化される。板部材１１には、エッチングによって長孔状の流路開口が形成されたものや、孔部が形成されたものがある。流路開口の長さや孔部の数等の相違から、板部材１１には、低圧チャンネル板２０（図２（ａ）参照）、高圧チャンネル板３０（図３（ａ）参照）、隔壁板４０（図４参照）、表板５０（図５参照）、裏板６０（図６参照）の５種類が存在する。

次に、５種類の板部材１１（２０、３０、４０、５０、６０）について説明する。幾つかの実施形態では、低圧チャンネル板２０は、図２（ａ）（正面図）に示すように、例えば、厚さが０．５ｍｍのステンレス鋼板によって形成され、中央部に低圧マイクロチャンネル２１（図２（ｂ）参照）の一部を構成する低圧流路開口２２が形成されている。低圧流路開口２２は、エッチングによって低圧チャンネル板２０を貫通して低圧チャンネル板２０の長手方向に沿って直線状に形成されている。低圧流路開口２２は、低圧チャンネル板２０の幅方向に所定間隔（例えば、１ｍｍ）を有して複数（図２（ａ）では９８本）設けられ、低圧流路開口２２は、例えば、開口幅が０．５ｍｍを有して開口している。低圧流路開口２２は、断面視において低圧チャンネル板２０の両側の面から内側に進むに従って開口幅が狭くなるように形成されている（図２（ｂ）参照）。

複数の低圧流路開口２２の長手方向一端側（以下、「上側」と記す。）には、複数の低圧流路開口２２に連通して低圧チャンネル板２０の幅方向に延びる低圧ヘッダー流路２４が設けられている。この低圧ヘッダー流路２４は、複数の低圧流路開口２２の幅方向左側端部から右側端部を超えて延びて向きを変えて上方へ延びるように形成されている。低圧ヘッダー流路２４の右側の上端部には円形状の開口孔部２４ａが形成されている。この開口孔部２４ａは、低圧用の導出部４Ｌ（図１（ａ）参照）に連通する。低圧ヘッダー流路２４は、その幅が低圧流路開口２２の幅よりも大きな寸法（例えば、１０ｍｍ）を有している。低圧ヘッダー流路２４の低圧チャンネル板に対する上下位置の詳細については後述する。

低圧ヘッダー流路２４に連通する複数の低圧流路開口２２の上端部には、図２（ｃ）（ＩＩｂ−ＩＩｂ矢視断面図）に示すように、低圧チャンネル板２０の表面２０ａ側が開口する断面視Ｕ字状のハーフエッチング溝２２ａが形成されている。このハーフエッチング溝２２ａは、開口幅が０．６ｍｍ、深さが約０．４ｍｍ有している。

一方、複数の低圧流路開口２２の長手方向他端側（以下、「下側」と記す。）には、複数の低圧流路開口２２に連通して低圧チャンネル板２０の幅方向に延びる低圧ヘッダー流路下部２５が設けられている。低圧ヘッダー流路下部２５は、複数の低圧流路開口２２の幅方向右側端部から左側端部を超えて延びて向きを変えて下方へ延びるように形成されている。

低圧ヘッダー流路下部２５に連通する複数の低圧流路開口２２の下端部には、図２（ｄ）（ＩＩｃ−ＩＩｃ矢視断面図）に示すように、低圧チャンネル板２０の表面２０ａ側が開口する断面視Ｕ字状のハーフエッチング溝２２ｂが形成されている。このハーフエッチング溝２２ｂは、開口幅が０．４ｍｍ、深さが約０．２５ｍｍ有している。ハーフエッチング溝２２ｂの詳細については後述する。

低圧ヘッダー流路下部２５の左側の端部には、低圧ヘッダー流路下部２５の断面積よりも小さい断面積を有した絞り２８が連通している。この絞り２８を通過した低圧流体は、渦状に拡散しながら低圧ヘッダー流路２５を流れる。このため、低圧ヘッダー流路２５に繋がる複数の低圧マイクロチャンネル２１のそれぞれに均一流量の低圧流体を供給することができる。絞り２８の下端部には開口孔部２９が形成されている。この開口孔部２９は、低圧用の導入部３Ｌ（図１（ａ）参照）に連通している。低圧ヘッダー流路下部２５は、その幅が低圧流路開口２２の幅よりも大きな寸法（例えば、３ｍｍ）を有している。

低圧チャンネル板２０の幅方向左側の上部及び幅方向右側の下部には、高圧流体（例えば、二酸化炭素）が流れる高圧孔部上２６ｕ及び高圧孔部下２６ｄが設けられている。高圧孔部上は２６ｕ、高圧用の導入部３Ｈ（図１（ａ）参照）に連通し、高圧孔部下２６ｄは、高圧用の導出部４Ｈ（図１（ａ）参照）に連通する。低圧チャンネル板２０の幅方向
中央部の上下両端部には位置決めピンが挿通される位置決め孔２７が設けられている。

次に、高圧チャンネル板３０について説明する。高圧チャンネル板３０は、図３（ａ）（正面図）に示すように、例えば、厚さが０．５ｍｍのステンレス鋼板によって形成され、中央部に高圧マイクロチャンネル３１（図７（ａ）参照）の一部を構成する高圧流路開口３２が形成されている。高圧流路開口３２は、エッチングによって高圧チャンネル板３０を貫通して高圧チャンネル板３０の長手方向に沿って直線状に形成されている。高圧流路開口３２は、高圧チャンネル板３０の幅方向に所定間隔（例えば、１ｍｍ）を有して複数（図３（ａ）では９８本）設けられ、高圧流路開口３２は、例えば、開口幅が０．５ｍｍを有して開口している（図３（ｂ）参照）。高圧流路開口３２は、断面視において高圧チャンネル板３０の両側の面から内側に進むに従って開口幅が狭くなるように形成されている（図３（ｂ）参照）。高圧流路開口３２の高圧チャンネル板３０に対する上下位置の詳細については後述する。

高圧チャンネル板３０の幅方向右側上部には、低圧チャンネル板２０の開口孔部２４ａ（図２（ａ）参照）に連通する連通孔部３３が形成されている。また、高圧チャンネル板３０の幅方向左側下部には、低圧チャンネル板２０の開口孔部２９に連通する連通孔部３４が形成されている。

また、高圧チャンネル板３０の幅方向左側上部には、後述する隔壁板４０（図４参照）の上部に設けられた高圧ヘッダー流路４１に連通する長孔部３５が形成されている。また、高圧チャンネル板３０の幅方向右側下部には、隔壁板４０（図４参照）の下部に設けられた後述する高圧ヘッダー流路下部４３に連通する連通孔部３６が形成されている。また、高圧チャンネル板３０の幅方向中央部の上下両端部には位置決めピンが挿通される位置決め孔３７が設けられている。

次に、隔壁板４０について説明する。幾つかの実施形態において、隔壁板４０は、図４（正面図）に示すように、例えば、厚さが０．３ｍｍのステンレス鋼板によって形成され、上部及び下部に高圧ヘッダー流路４１及び高圧ヘッダー流路下部４３が設けられている。隔壁板４０の上部に設けられた高圧ヘッダー流路４１は、図２（ａ）をさらに追加して説明すると、低圧チャンネル板２０の表面２０ａ又は裏面２０ｂに隔壁板４０を積層させたときに、低圧マイクロチャンネル２１及び低圧ヘッダー流路２４が存在しない領域、即ち低圧ヘッダー流路２４よりも上方の位置に配置されている。

高圧ヘッダー流路４１は、隔壁板４０の幅方向右側から左側へ直線状に延びて向きを変えて上方へ延びている。高圧ヘッダー流路４１の左側端部には、円形状の連通孔部４１ａが設けられている。この連通孔部４１ａは、高圧チャンネル板３０に設けられた長孔部３５（図３（ａ）参照）、低圧チャンネル板２０に設けられた高圧孔部上２６ｕ（図２（ａ）参照）に連通する。高圧ヘッダー流路４１は、高圧チャンネル板３０に設けられた複数の高圧流路開口３２の上端部に高圧ヘッダー流路４１の隔壁板幅方向に延びる下側部分がオーバラップするように配置されている。このため、隔壁板４０の表面４０ａ又は裏面４０ｂに高圧チャンネル板３０を積層すると、高圧ヘッダー流路４１と複数の高圧流路開口３２とが連通する。また、隔壁板４０の表面４０ａ及び裏面４０ｂの両面に高圧チャンネル板３０を積層すると、２つの高圧ヘッダー流路４１が複数の高圧流路開口３２に連通する。

隔壁板４０の下部に設けられた高圧ヘッダー流路下部４３は、低圧チャンネル板２０（図２（ａ）参照）の表面２０ａ又は裏面２０ｂに隔壁板４０を積層させたときに、低圧チャンネル板２０に設けられた低圧マイクロチャンネル２１及び低圧ヘッダー流路２４が存在しない領域、即ち低圧ヘッダー流路２４よりも下方の位置に配置されている。

この高圧ヘッダー流路下部４３は、隔壁板４０の幅方向左側から右側へ直線状に延びて向きを変えて下方へ延びている。高圧ヘッダー流路下部４３の右側端部には、円形状の連通孔部４３ａが設けられている。連通孔部４３ａは、高圧チャンネル板３０（図３（ａ）参照）に設けられた連通孔部３６、低圧チャンネル板２０に設けられた高圧孔部下２６ｄに連通する。高圧ヘッダー流路下部は、高圧チャンネル板に設けられた複数の高圧流路開口３２の下部に高圧ヘッダー流路の全体がオーバラップするように配置されている。このため、隔壁板の裏面に高圧チャンネル板を積層し、また高圧チャンネル板の裏面に隔壁板を積層すると、高圧ヘッダー流路下部と複数の高圧流路開口とが連通する。

隔壁板４０の幅方向右側上部には、低圧チャンネル板２０（図２（ａ）参照）に設けられた低圧ヘッダー流路２４の開口孔部２４ａに連通する連通孔部４４が形成されている。また、隔壁板４０の幅方向左側下部には、低圧チャンネル板２０（図２（ａ）参照）に設けられた開口孔部２９に連通する連通孔部４５が形成されている。また、隔壁板４０の幅方向中央部の上下両端部には位置決めピンが挿通される位置決め孔４６が設けられている。

次に、表板５０について説明する。幾つかの実施形態において、表板５０は、図５（正面図）に示すように、例えば、厚さが５ｍｍのステンレス鋼板によって形成されている。表板５０の幅方向右側上部には、低圧チャンネル板２０（図２（ａ）参照）に設けられた開口孔部２４ａに連通する連通孔部５１が形成されている。また、表板５０の幅方向左側下部には、低圧チャンネル板２０に設けられた開口孔部２９に連通する連通孔部５２が形成されている。

表板５０の幅方向左側上部には、隔壁板４０の上部に設けられた連通孔部４１ａに連通する連通孔部５３が設けられている。また、表板５０の幅方向右側下部には、隔壁板４０の下部に設けられた連通孔部４３ａに連通する連通孔部５４が設けられている。表板５０の幅方向中央部の上下両端部には位置決めピンが挿通される位置決め孔５５が設けられている。

次に、裏板６０について説明する。幾つかの実施形態において、裏板６０は、図６に示すように、例えば、厚さが５ｍｍのステンレス鋼板によって形成されている。裏板６０の幅方向中央部の上下両端部には位置決めピンが挿通される位置決め孔６１が設けられている。

このように構成された５種類の板部材１１は、表板５０の裏面５０ｂに低圧チャンネル板２０の表面２０ａを当接させて接合し、低圧チャンネル板２０の裏面２０ｂに隔壁板４０の表面４０ａを当接させて接合し、隔壁板４０の裏面４０ｂに高圧チャンネル板３０の表面３０ａを当接させて接合し、高圧チャンネル板３０の裏面３０ｂに隔壁板４０の表面４０ａを当接させて接合する。そして、以下、低圧チャンネル板２０、隔壁板４０、高圧チャンネル板３０、隔壁板４０の順に、これらの板部材１１を複数回（例えば、２２回）繰り返して積層し、その後に裏板６０を積層して積層体１０を形成する。

ここで、複数の板部材１１が積層されてなる積層体１０の断面構造について、図１（ａ）及び図７（ａ）〜図７（ｅ）を参照しながら説明する。なお、図７（ａ）は、図１（ａ）のＩａ−Ｉａ矢視に相当する部分のマイクロチャンネル熱交換器１の部分断面図を示し、図７（ａ−１）は、図７（ａ）のａ部分の拡大図を示し、図７（ｂ）は、図１（ａ）のＩｂ−Ｉｂ矢視に相当するマイクロチャンネル熱交換器１の部分断面図を示し、図７（ｃ）は、図１（ａ）のＩｃ−Ｉｃ矢視に相当する部分のマイクロチャンネル熱交換器１の部分断面図を示し、図７（ｄ）は、図１（ａ）のＩｄ−Ｉｄ矢視に相当する部分のマイクロチャンネル熱交換器１の部分断面図を示し、図７（ｅ）は、図１（ａ）のＩｅ−Ｉｅ矢視に相当する部分のマイクロチャンネル熱交換器１の部分断面図を示す。

図７（ａ）に示す積層体１０の断面は、高圧チャンネル板３０に形成された高圧流路開口３２の上端部の近傍位置に相当する部分の断面である。この部分では、図７（ａ）に示すように、高圧チャンネル板３０の高圧マイクロチャンネル３１の上下方向両側には一対の隔壁板４０の高圧ヘッダー流路４１がオーバラップするように配置されて、高圧マイクロチャンネル３１は一対の高圧ヘッダー流路４１に連通している。また、一対の高圧ヘッダー流路４１の上側及び下側には、低圧チャンネル板２０のうち低圧マイクロチャンネル２１及び低圧ヘッダー流路２４が存在しない領域の部分が配置されている。さらに、低圧チャンネル板２０の下方には、一対の高圧ヘッダー流路４１に挟まれた高圧マイクロチャンネル３１が配置されている。

この積層体１０の上部に配置された複数の高圧マイクロチャンネル３１に高圧流体が通流すると、図７（ａ−１）に示すように、高圧流体は高圧ヘッダー流路４１にも流れ、高圧流体の圧力Ｐ１が高圧ヘッダー流路４１を介して上下方向に作用する。また、複数の高圧マイクロチャンネル３１の下方に配置された複数の高圧マイクロチャンネル３１'に高圧流体が通流すると、前述したように、高圧流体の圧力Ｐ１が高圧ヘッダー流路４１を介して上下方向に作用する。

これらの圧力Ｐ１のうち上方に配置された低圧チャンネル板２０に作用する圧力Ｐ１ａは、低圧マイクロチャンネル２１及び低圧ヘッダー流路２４が存在しない領域の部分に作用しているので、低圧マイクロチャンネル２１及び低圧ヘッダー流路２４が損傷する虞を防止することができる。また、これらの圧力Ｐ１のうち下方に配置された低圧チャンネル板２０に作用する圧力Ｐ１ｂは、複数の高圧マイクロチャンネル３１の下方に配置された複数の高圧マイクロチャンネル３１'に連通する高圧ヘッダー流路４１を介して上方へ作用する圧力Ｐ１Ｃと相殺される。このため、積層体１０の内部で生じる応力を極めて小さくすることができる。

図７（ｂ）に示す積層体１０の断面は、高圧チャンネル板３０に形成された高圧流路開口３２の上部位置に相当する部分の断面である。この部分では、図７（ｂ）に示すように、高圧チャンネル板３０の高圧マイクロチャンネル３１の上下方向両側に、高圧ヘッダー流路４１（図４参照）が存在しない領域の一対の隔壁板４０が配置されている。この一対の隔壁板４０のうちの上側に配置された隔壁板４０の上方には、低圧マイクロチャンネル２１及び低圧ヘッダー流路２４が存在しない領域の低圧チャンネル板２０が配置されている。そして、下側の隔壁板４０の下方には、低圧マイクロチャンネル２１及び低圧ヘッダー流路２４が存在しない領域の低圧チャンネル板２０、高圧ヘッダー流路４１が存在しない領域の隔壁板４０、高圧チャンネル板３０、高圧ヘッダー流路４１が存在しない領域の隔壁板３０等が配置されている。

この積層体１０の上部に配置された複数の高圧マイクロチャンネル３１に高圧流体が通流すると、高圧流体による圧力Ｐ２は高圧マイクロチャンネル３１を介して上下方向に作用する。しかしながら、この圧力Ｐ２は隔壁板４０及び低圧チャンネル板２０等によって抑えられる。さらに、隔壁板４０は、高圧チャンネル板３０の複数の高圧マイクロチャンネル３１間の壁部３０ｃに接続されているので、隔壁板４０の剛性は強化されている。このため、低圧チャンネル板２０に設けられた低圧マイクロチャンネル２１及び低圧ヘッダー流路２４を損傷させる虞はない。

図７（ｃ）に示す積層体１０の断面は、低圧チャンネル板２０に形成された低圧ヘッダー流路２４が存在する部分の断面である。この部分は、図７（ｃ）に示すように、低圧チャンネル板２０の低圧ヘッダー流路２４の下方に高圧ヘッダー流路４１が存在しない領域の隔壁板４０が配置され、この隔壁板４０の下方に高圧マイクロチャンネル３１が存在する領域の高圧チャンネル板３０が配置され、高圧チャンネル板３０の下方に高圧ヘッダー流路４１が存在しない領域の隔壁板４０が配置されている。そして、隔壁板４０の下方には、同様に、低圧チャンネル板２０、隔壁板４０、高圧チャンネル板３０、隔壁板４０が配置されている。

この積層体１０の上部に配置された複数の高圧マイクロチャンネル３１に高圧流体が通流すると、高圧流体による圧力Ｐ３は高圧マイクロチャンネル３１を介して上下方向に作用する。しかしながら、この圧力Ｐ３は隔壁板４０によって抑えられる。また、隔壁板４０は、高圧チャンネル板３０の高圧マイクロチャンネル３１間の壁部３１ｃに接続されているので、隔壁板４０の剛性は強化されている。このため、低圧チャンネル板２０に設けられた低圧ヘッダー流路２４を損傷させる虞はない。

図７（ｄ）に示す積層体の断面は、低圧チャンネル板２０に形成された低圧ヘッダー流路下部２５と低圧マイクロチャンネル２１との接続部分に相当する部分の断面である。この部分は、図７（ｄ）に示すように、低圧マイクロチャンネル２１の下側に形成されたハーフエッチング溝２２ｂが存在する領域の低圧チャンネル板２０が配置され、この低圧チャンネル板２０の下方に高圧ヘッダー流路４１が存在しない領域の隔壁板４０が配置され、この隔壁板４０の下方に高圧マイクロチャンネル３１が存在する領域の高圧チャンネル板３０が配置され、この高圧チャンネル板３０の下方に高圧ヘッダー流路４１が存在しない領域の隔壁板４０が配置されている。そして、この隔壁板４０の下方には、同様に、低圧チャンネル板２０、隔壁板４０、高圧チャンネル板３０、隔壁板４０が配置されている。

この積層体１０の上部に配置された複数の高圧マイクロチャンネル３１に高圧流体が通流すると、高圧流体による圧力Ｐ４は高圧マイクロチャンネルを介して上下方向に作用する。しかしながら、この圧力Ｐ４は隔壁板４０によって抑えられる。また、隔壁板４０は、高圧チャンネル板３０の高圧マイクロチャンネル３１間の壁部３０ｃに接続されているので、隔壁板４０の剛性は強化されている。このため、低圧チャンネル板２０に設けられた低圧ヘッダー流路下部２５や低圧マイクロチャンネル２１を損傷させる虞はない。

なお、低圧マイクロチャンネル２１の下側に形成されたハーフエッチング溝２２ｂは、低圧マイクロチャンネル２１よりも流路面積が小さい。このため、低圧ヘッダー流路下部２５から低圧マイクロチャンネル２１に流入する低圧流体の流速を速くすることができる。このため、低圧マイクロチャンネル２１の伝熱性能の向上に寄与できる。

図７（ｅ）に示す積層体１０の部分は、低圧チャンネル板２０に形成された低圧マイクロチャンネル２１が存在する部分に相当する断面である。この部分は、図７（ｅ）に示すように、低圧マイクロチャンネル２１が存在する領域の低圧チャンネル板２０の下方に高圧ヘッダー流路４１が存在しない領域の隔壁板４０が配置され、この隔壁板４０の下方に高圧マイクロチャンネル３１が存在する領域の高圧チャンネル板３０が配置され、以下、高圧ヘッダー流路４１が存在しない領域の隔壁板４０、低圧マイクロチャンネル２１が存在する領域の低圧チャンネル板２０、高圧ヘッダー流路４１が存在しない領域の隔壁板４０が配置される。

この積層体１０の上部に配置された複数の高圧マイクロチャンネル３１に高圧流体が通流すると、高圧流体による圧力Ｐ５は高圧マイクロチャンネル３１を介して上下方向に作用する。しかしながら、この圧力Ｐ５は隔壁板４０によって抑えられる。また、隔壁板４０は、高圧チャンネル板３０の高圧マイクロチャンネル３１間の壁部３１ｃに接続されているので、隔壁板４０の剛性は強化されている。このため、低圧チャンネル板２０に設けられた低圧マイクロチャンネル２１を損傷させる虞はない。

このように、本願発明は、コンパクト化を図るとともに、低圧ヘッダー流路２４や低圧マイクロチャンネル２１を高圧マイクロチャンネル３１に近接配置しても、低圧ヘッダー流路２４や低圧マイクロチャンネル２１が損傷する虞のないマイクロチャンネル熱交換器１を提供することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない範囲での種々の変更が可能である。例えば、上述した各種実施形態を適宜組み合わせてもよい。

１ マイクロチャンネル熱交換器
３Ｈ、３Ｌ 導入部
４Ｈ、４Ｌ 導出部
１０ 積層体
１１ 板部材
２０ 低圧チャンネル板
２０ａ、３０ａ、４０ａ 表面
２０ｂ、３０ｂ、４０ｂ、５０ｂ 裏面
２１ 低圧マイクロチャンネル
２２ 低圧流路開口
２２ａ、２２ｂ ハーフエッチング溝
２４ 低圧ヘッダー流路
２４ａ、２９ 開口孔部
２５ 低圧ヘッダー流路下部
２６ｕ 高圧孔部上
２６ｄ 高圧孔部下
２７、３７、４６、５５、６１ 位置決め孔
２８ 絞り
３０ 高圧チャンネル板
３０ｃ 壁部
３１ 高圧マイクロチャンネル
３２ 高圧流路開口
３３、３４、３６、４３ａ、４４、４５、５１、５２、５３、５４ 連通孔部
３５ 長孔部
４０ 隔壁板
４１ 高圧ヘッダー流路
４３ 高圧ヘッダー流路下部
５０ 表板
６０ 裏板

Claims (4)

1. 高圧マイクロチャンネル及び低圧マイクロチャンネルを有し、複数の板部材の積層体によって構成されるマイクロチャンネル熱交換器であって、
   互いに平行な複数本の高圧流路開口を有する高圧チャンネル板と、
   前記高圧チャンネル板の両側に設けられ、前記高圧流路開口の両側の開口端を閉じて前記高圧チャンネル板とともに前記高圧マイクロチャンネルを形成するための一対の隔壁板と、
   前記低圧マイクロチャンネル及び該低圧マイクロチャンネルに連通する低圧ヘッダー流路が設けられる低圧チャンネル板と、を備え、
   前記一対の隔壁板には、それぞれ、前記低圧マイクロチャンネル及び前記低圧ヘッダー流路が存在しない領域において、前記高圧チャンネル板の前記高圧流路開口に対して部分的にオーバラップする一対の高圧ヘッダー流路が設けられており、
   前記一対の高圧ヘッダー流路は、それぞれ、複数本の前記高圧流路開口を横切るとともに、該複数本の前記高圧流路開口を介して互いに連通している
   ことを特徴とするマイクロチャンネル熱交換器。
2. 高圧マイクロチャンネル及び低圧マイクロチャンネルを有し、複数の板部材の積層体によって構成されるマイクロチャンネル熱交換器であって、
   高圧流路開口を有する高圧チャンネル板と、
   前記高圧チャンネル板の両側に設けられ、前記高圧流路開口の両側の開口端を閉じて前記高圧チャンネル板とともに前記高圧マイクロチャンネルを形成するための一対の隔壁板と、
   前記低圧マイクロチャンネル及び該低圧マイクロチャンネルに連通する低圧ヘッダー流路が設けられる低圧チャンネル板と、を備え、
   前記一対の隔壁板には、それぞれ、前記低圧マイクロチャンネル及び前記低圧ヘッダー流路が存在しない領域において、前記高圧チャンネル板の前記高圧流路開口に対して部分的にオーバラップする一対の高圧ヘッダー流路が設けられており、
   前記一対の高圧ヘッダー流路は、前記高圧流路開口を介して互いに連通しており、
   前記低圧チャンネル板は、前記低圧ヘッダー流路が前記高圧チャンネル板の前記高圧流路開口に対してオーバラップするように配置されている
   ことを特徴とするマイクロチャンネル熱交換器。
3. 前記低圧チャンネル板には、低圧流体を前記低圧マイクロチャンネルに流入させる低圧ヘッダー流路が設けられ、
   前記低圧ヘッダー流路は、前記低圧マイクロチャンネルとオーバラップする部分に前記低圧ヘッダー流路と前記低圧マイクロチャンネルとを連通させる連通路を含み、
   前記連通路は、前記低圧マイクロチャンネルの断面積よりも小さい断面積を有している
   ことを特徴とする請求項２に記載のマイクロチャンネル熱交換器。
4. 前記低圧ヘッダー流路の上流側には、該低圧ヘッダー流路の断面積よりも小さい絞りが設けられている
   ことを特徴とする請求項３に記載のマイクロチャンネル熱交換器。
   
   

Images