JP6970360B2 - 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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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及び２には、そのような熱交換器として、各層にマイクロチャネルに連通した流体供給用の流路及び流体排出用の流路を設けたものが開示されている。
特表２００７−５２９７０７号公報 特開２００４−２６１９１１号公報
マイクロチャネルを用いた熱交換器によれば、流路の高集積化により、省スペース化及び軽量化の効果が期待される。しかしながら、マイクロチャネルへの流体供給用の流路や流体排出用の流路に大きなスペースが割かれ、また、それらの流路を流動する流体に対する耐圧を考慮した構造とする必要があるため、その省スペース化及び軽量化の実効が損なわれるという問題がある。
本開示の課題は、マイクロチャネルを用いることによる省スペース化及び軽量化の実効を得ることができる熱交換器を提供することである。
本開示の第１の態様は、並行に延びるように配列した複数のマイクロチャネルの第１流路(12)と、前記複数の第１流路(12)の一端が連通した第１一端側集合流路(17)と、前記複数の第１流路(12)の他端が連通した第１他端側集合流路(19)とを有する第１層(10)と、前記第１層(10)に積層され、並行に延びるように配列した複数のマイクロチャネルの第２流路(22)と、前記複数の第２流路(22)の一端が連通した第２一端側集合流路(27)と、前記複数の第２流路(22)の他端が連通した第２他端側集合流路(29)とを有する第２層(20)とを備えた熱交換器(100)を対象とする。そして、前記第１一端側集合流路(17)及び前記第１他端側集合流路(19)が、それぞれ前記複数の第１流路(12)の延びる方向に交差する方向に延びる第１マイクロチャネルＡ及びＢ(15a,15b)を含むとともに、前記第２一端側集合流路(27)及び前記第２他端側集合流路(29)が、それぞれ前記複数の第２流路(22)の延びる方向に交差する方向に延びる第２マイクロチャネルＡ及びＢ(25a,25b)を含む。
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、第１層(10)において、第１一端側集合流路(17)及び第１他端側集合流路(19)は、複数のマイクロチャネルの第１流路(12)に連通するとともに、その一方が、複数の第１流路(12)に対して流体を分配して供給し、他方が、複数の第１流路(12)から流出した流体を合流させて流出させる。そして、第１一端側集合流路(17)及び第１他端側集合流路(19)は、それぞれ複数の第１流路(12)の延びる方向に交差する方向に延びる第１マイクロチャネルＡ及びＢ(15a,15b)を含む。同様に、第２層(20)において、第２一端側集合流路(27)及び第２他端側集合流路(29)は、複数のマイクロチャネルの第２流路(22)に連通するとともに、その一方が、複数の第２流路(22)に対して流体を分配して供給し、他方が、複数の第２流路(22)から流出した流体を合流させて流出させる。そして、第２一端側集合流路(27)及び第２他端側集合流路(29)は、それぞれ複数の第２流路(22)の延びる方向に交差する方向に延びる第２マイクロチャネルＡ及びＢ(25a,25b)を含む。
このため、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。また、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。したがって、これにより省スペース化及び軽量化の実効を得ることができる。
本開示の第２の態様は、上記第１の態様において、前記第１一端側集合流路(17)の前記第１マイクロチャネルＡ(15a)及び前記第１他端側集合流路(19)の前記第１マイクロチャネルＢ(15b)は、前記第１及び第２層(10,20)の積層方向の寸法(DA1,DB1)が前記第１流路(12)と同一で且つ前記積層方向に垂直な方向の幅寸法(WA1,WB1)が前記第１流路(12)の１倍以上３倍以下であり、前記第２一端側集合流路(27)の前記第２マイクロチャネルＡ(25a)及び前記第２他端側集合流路(29)の前記第２マイクロチャネルＢ(25b)は、前記第１及び第２層(10,20)の積層方向の寸法(DA2,DB2)が前記第２流路(22)と同一で且つ前記積層方向に垂直な方向の幅寸法(WA2,WB2)が前記第２流路(22)の１倍以上３倍以下である。
第２の態様では、第１マイクロチャネルＡ及びＢ(15a,15b)が第１流路(12)以上の大きさを有するとともに、第２マイクロチャネルＡ及びＢ(25a,25b)が第２流路(22)以上の大きさを有することにより、第１マイクロチャネルＡ及びＢ(15a,15b)、並びに第２マイクロチャネルＡ及びＢ(25a,25b)を流動する流体の流量を確保しつつ、流体の圧力損失が過大となるのを抑えることができる。
本開示の第３の態様は、上記第１又は第２の態様において、前記第１及び第２層(10,20)のうちの一方で気体の凝縮及び他方で液体の蒸発をしながら熱交換する。
第３の態様では、第１及び第２層(10,20)のうちの一方で気体が放熱して凝縮するとともに、他方で液体が吸熱して蒸発することにより、第１及び第２層(10,20)間で熱交換を行う。
本開示の第４の態様は、上記第３の態様において、前記第１一端側集合流路(17)の前記第１マイクロチャネルＡ(15a)及び前記第１他端側集合流路(19)の前記第１マイクロチャネルＢ(15b)のうちの一方が第１気体流路及び他方が第１液体流路であり、且つ前記第１気体流路が前記第１液体流路よりも流路断面積が大きく、及び／又は、前記第２一端側集合流路(27)の前記第２マイクロチャネルＡ(25a)及び前記第２他端側集合流路(29)の前記第２マイクロチャネルＢ(25b)のうちの一方が第２気体流路及び他方が第２液体流路であり、且つ前記第２気体流路が前記第２液体流路よりも流路断面積が大きい。
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。また、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。
気体の体積は、同一質量の液体の体積よりも大きいが、第４の態様では、第１及び／又は第２気体流路が第１及び／又は第２液体流路よりも流路断面積が大きいことにより、第１及び／又は第２気体流路を流動する気体又は気液混合流体の流速が高まって大きな圧力損失が生じるのを抑えることができる。
本開示の第５の態様は、上記第３又は第４の態様において、前記第１一端側集合流路(17)及び前記第１他端側集合流路(19)、並びに前記第２一端側集合流路(27)及び前記第２他端側集合流路(29)のうちの前記複数の第１流路(12)又は第２流路(22)に蒸発源の液体を含む流体を流入させる集合流路には、前記流体を、前記流体を流入させる前記複数の第１流路(12)又は第２流路(22)の配列方向に流動させた後に折り返して再び合流するように案内する折り返し構造が設けられている。
第５の態様では、折り返し構造が設けられていることにより、流体は、複数の第１流路(12)又は第２流路(22)の配列方向に流動した後に折り返して再び合流するように案内され、複数の第１流路(12)又は第２流路(22)の配列方向に均一化される。これにより、液体供給部からの遠近によらず、蒸発源の液体を含む流体を、複数の第１流路(12)又は第２流路(22)に均一に流入させることができる。
本開示の第６の態様は、上記第１乃至第５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６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７の態様は、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(40)である。
第７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(40)として、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。
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層(10)の変形例の平面図である。 図９は、実施形態１の第２層(20)の変形例の平面図である。 図１０は、実施形態１に係る熱交換器(100)の変形例の分解斜視図である。 図１１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(40)の一例の概略構成図である。 図１２は、実施形態２の第１層(10)の平面図である。 図１３は、実施形態２の第２層(20)の平面図である。 図１４は、実施形態３の第１層(10)の平面図である。 図１５は、実施形態３の第２層(20)の平面図である。 図１６は、その他の実施形態の第１層(10)の平面図である。 図１７は、その他の実施形態の別の例の第１層(10)の平面図である。
以下、実施形態について図面に基づ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(40)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、矩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に示す上下方向の中間部分に、複数の溝が、上下方向に真っ直ぐに並行に延びるとともに、左右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に示す上下方向の中間部分に、複数の溝が、上下方向に真っ直ぐに並行に延びるとともに、左右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。
第１層(10)には、複数の第１流路(12)の上下方向の一端側（上側）の右上角部に第１気体流通部(13)が、また、左上角部に第２気体流通部(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)の上側における第１気体流通部(13)を含む領域には、左右方向に延びる断面矩形状の短尺の突条(14a)が、左右方向に間隔をおいて直列に設けられているとともに、上下方向に間隔をおいて並列に設けられている。
上下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)の延びる上下方向に直交する左右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、左右方向だけでなく、左右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上下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)の上側には、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気体流通部(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気体流通部(13)と連通する。したがって、第１一端側集合流路(17)は、第１気体流路を構成する。一方、第２気体流通部(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気体流通部(23)から遮断される。
第１層(10)には、複数の第１流路(12)の上下方向の他端側（下側）の左下角部に第１液体流通部(18)が、また、右下角部に第２液体流通部(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)の下側における第１液体流通部(18)を含む領域には、左右方向に延びる断面矩形状の短尺の突条(14b)が、左右方向に間隔をおいて直列に設けられているとともに、上下方向に間隔をおいて並列に設けられている。
上下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)の延びる上下方向に直交する左右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、左右方向だけでなく、左右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上下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)の下側には、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液体流通部(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液体流通部(18)と連通する。したがって、第１他端側集合流路(19)は、第１液体流路を構成する。一方、第２液体流通部(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液体流通部(28)から遮断される。
第２層(20)には、複数の第２流路(22)の上下方向の一端側（上側）の右上角部に第１気体流通部(13)が、また、左上角部に第２気体流通部(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)の上側における第２気体流通部(23)を含む領域には、左右方向に延びる断面矩形状の短尺の突条(24a)が、左右方向に間隔をおいて直列に設けられているとともに、上下方向に間隔をおいて並列に設けられている。
上下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)の延びる上下方向に直交する左右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、左右方向だけでなく、左右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上下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)の上側には、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気体流通部(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気体流通部(23)と連通する。したがって、第２一端側集合流路(27)は第２気体流路を構成する。一方、第１気体流通部(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気体流通部(13)から遮断される。
第２層(20)には、複数の第２流路(22)の上下方向の他端側（下側）の左下角部に第１液体流通部(18)が、また、右下角部に第２液体流通部(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)の下側における第２液体流通部(28)を含む領域には、左右方向に延びる断面矩形状の短尺の突条(24b)が、左右方向に間隔をおいて直列に設けられているとともに、上下方向に間隔をおいて並列に設けられている。
上下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)の延びる上下方向に直交する左右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、左右方向だけでなく、左右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上下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)の下側には、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液体流通部(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液体流通部(28)と連通する。したがって、第２他端側集合流路(29)は、第２液体流路を構成する。一方、第１液体流通部(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液体流通部(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、それらを流動する流体の流量を確保しつつ、流体の圧力損失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、図３に示すように第１流路(12)と同一、又は、図８に示すように第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流体の圧力損失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、図４に示すように第２流路(22)と同一、又は、図９に示すように第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)の交互積層体では、第１及び第２層(10,20)の第１気体流通部(13)、第２気体流通部(23)、第１液体流通部(18)、及び第２液体流通部(28)が、それぞれ複数連続することにより管構造が構成されている。
第１気体流通部(13)で構成された管構造及び第１液体流通部(18)で構成された管構造は、第１層(10)内の流路とは連通するものの、第２層(20)内の流路とは連通しない。したがって、第１流体は、第１気体流通部(13)で構成された管構造及び第１液体流通部(18)で構成された管構造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、第２気体流通部(23)で構成された管構造及び第２液体流通部(28)で構成された管構造は、第２層(20)内の流路とは連通するものの、第１層(10)内の流路とは連通しない。したがって、第２流体は、第２気体流通部(23)で構成された管構造及び第２液体流通部(28)で構成された管構造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。なお、同一構成の第１及び第２層(10,20)を用いれば、第１及び第２層(10,20)の交互積層体は、図１０に示すように、第１及び第２流路(12,22)が直交して延びるように配置されて積層されたものとすることができる。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、平面視で直交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)と同一形状の矩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及び第２層(10,20)の第１気体流通部(13)、第２気体流通部(23)、第１液体流通部(18)、及び第２液体流通部(28)のそれぞれで構成された管構造に対応する４個の孔(31a,31b,31c,31d)が形成されており、それらの４個の孔(31a,31b,31c,31d)に、それぞれ第１気体出入口管(33)、第２気体出入口管(34)、第１液体出入口管(35)、及び第２液体出入口管(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)の交互積層体の他方側に積層され、第１気体流通部(13)、第２気体流通部(23)、第１液体流通部(18)、及び第２液体流通部(28)のそれぞれで構成された管構造を封じている。
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、第１層(10)において、第１一端側集合流路(17)及び第１他端側集合流路(19)は、複数のマイクロチャネルの第１流路(12)に連通するとともに、その一方が、複数の第１流路(12)に対して第１流体を分配して供給し、他方が、複数の第１流路(12)から流出した第１流体を合流させて流出させる。具体的には、第１層(10)で気体の凝縮を行う場合には、第１気体流通部(13)が凝縮源の気体を含む第１流体を第１一端側集合流路(17)に供給し、第１一端側集合流路(17)が第１流体を複数の第１流路(12)に対して分配した後、複数の第１流路(12)で気体の凝縮を行い、第１他端側集合流路(19)が、複数の第１流路(12)から流出した凝縮後の第１流体を合流させて第１液体流通部(18)から流出させる。第１層(10)で液体の蒸発を行う場合には、第１液体流通部(18)が蒸発源の液体を含む第１流体を第１他端側集合流路(19)に供給し、第１他端側集合流路(19)が第１流体を複数の第１流路(12)に対して分配した後、複数の第１流路(12)で液体の蒸発を行い、第１一端側集合流路(17)が、複数の第１流路(12)から流出した蒸発後の第１流体を合流させて第１気体流通部(13)から流出させる。そして、第１一端側集合流路(17)及び第１他端側集合流路(19)は、それぞれ複数の第１流路(12)の延びる上下方向に直交（交差）する左右方向に延びる第１マイクロチャネルＡ及びＢ(15a,15b)を含む。
同様に、第２層(20)において、第２一端側集合流路(27)及び第２他端側集合流路(29)は、複数のマイクロチャネルの第２流路(22)に連通するとともに、その一方が、複数の第２流路(22)に対して第２流体を分配して供給し、他方が、複数の第２流路(22)から流出した第２流体を合流させて流出させる。具体的には、第２層(20)で気体の凝縮を行う場合には、第２気体流通部(23)が凝縮源の気体を含む第２流体を第２一端側集合流路(27)に供給し、第２一端側集合流路(27)が第２流体を複数の第２流路(22)に対して分配した後、複数の第２流路(22)で気体の凝縮を行い、第２他端側集合流路(29)が、複数の第２流路(22)から流出した凝縮後の第２流体を合流させて第２液体流通部(28)から流出させる。第２層(20)で液体の蒸発を行う場合には、第２液体流通部(28)が蒸発源の液体を含む第２流体を第２他端側集合流路(29)に供給し、第２他端側集合流路(29)が第２流体を複数の第２流路(22)に対して分配した後、複数の第２流路(22)で液体の蒸発を行い、第２一端側集合流路(27)が、複数の第２流路(22)から流出した蒸発後の第２流体を合流させて第２気体流通部(23)から流出させる。そして、第２一端側集合流路(27)及び第２他端側集合流路(29)は、それぞれ複数の第２流路(22)の延びる上下方向に直交（交差）する左右方向に延びる第２マイクロチャネルＡ及びＢ(25a,25b)を含む。
このため、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。また、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、これにより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(40)＞
図１１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(40)の一例を示す。
ヒートポンプシステム(40)は、実施形態１に係る熱交換器(100)が設けられた室外装置(41)と複数の室内装置(42)とを備える。そして、ヒートポンプシステム(40)は、第１及び第２冷媒回路(50,60)を有する。
第１冷媒回路(50)は、室外装置(41)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気体出入口管(33)に、また、他端が第１液体出入口管(35)に、それぞれ接続されている。第１冷媒回路(50)には、室外空気熱交換器(51)が設けられている。第１冷媒回路(50)における第１気体出入口管(33)との接続部から室外空気熱交換器(51)までの部分には、第１圧縮機(52)と第１四路切換弁(53)で構成された流路切換構造とが設けられている。第１冷媒回路(50)における第１液体出入口管(35)との接続部から室外空気熱交換器(51)までの部分には、第１膨張弁(54)が設けられている。
第２冷媒回路(60)は、室外装置(41)から出て、分岐して各室内装置(42)を経由し、室内装置(42)外で合流して再び室外装置(41)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気体出入口管(34)に、また、他端が第２液体出入口管(36)に、それぞれ接続されている。第２冷媒回路(60)には、各室内装置(42)内の部分に室内空気熱交換器(61)が設けられている。第２冷媒回路(60)における第２気体出入口管(34)との接続部から各室内装置(42)内の室内空気熱交換器(61)に延びる部分には、室外装置(41)内に、第２圧縮機(62)と第２四路切換弁(63)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(60)における第２液体出入口管(36)との接続部から各室内装置(42)内の室内空気熱交換器(61)に延びる部分には、室外装置(41)内に第２室外膨張弁(64)が、また、各室内装置(42)内に第２室内膨張弁(65)が、それぞれ設けられている。
−冷房運転−
このヒートポンプシステム(40)において、室内装置(42)を冷房運転するときには、第１四路切換弁(53)は、第１圧縮機(52)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(51)に送るように流路を切り換える。室外空気熱交換器(51)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(51)で凝縮した第１冷媒は、第１膨張弁(54)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(63)は、第２圧縮機(62)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(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(34)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(33)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(36)から流出する。
第１気体出入口管(33)から流出した第１冷媒は、第１四路切換弁(53)を経由して第１圧縮機(52)に吸入され、再び、第１圧縮機(52)により昇圧されて室外空気熱交換器(51)に送られる。
第２液体出入口管(36)から流出した第２冷媒は、室外装置(41)で第２室外膨張弁(64)を通過した後、室外装置(41)から各室内装置(42)に送られる。各室内装置(42)に送られた第２冷媒は、第２室内膨張弁(65)により減圧された後に室内空気熱交換器(61)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(61)で蒸発した第２冷媒は、室内装置(42)から室外装置(41)に戻された後、第２四路切換弁(63)を経由して第２圧縮機(62)に吸入され、再び、第２圧縮機(62)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(40)において、室内装置(42)を暖房運転するときには、第１四路切換弁(53)は、第１圧縮機(52)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(63)は、第２圧縮機(62)により昇圧されて昇温した第２冷媒を室外装置(41)から各室内装置(42)の室内空気熱交換器(61)に送るように流路を切り換える。室内空気熱交換器(61)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(61)で凝縮した第２冷媒は、室内装置(42)で第２室内膨張弁(65)により減圧された後、室内装置(42)から室外装置(41)に戻される。室外装置(41)に戻された第２冷媒は、室外装置(41)で第２室外膨張弁(64)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(33)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(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(35)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(36)から流出する。
第１液体出入口管(35)から流出した第１冷媒は、第１膨張弁(54)により減圧された後、室外空気熱交換器(51)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(51)で蒸発した第１冷媒は、第１四路切換弁(53)を経由して第１圧縮機(52)に吸入され、再び、第１圧縮機(52)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(34)から流出した第２冷媒は、第２四路切換弁(63)を経由して第２圧縮機(62)に吸入され、再び、第２圧縮機(62)により昇圧されて各室内装置(42)に送られる。
以上の構成のヒートポンプシステム(40)では、実施形態１に係る熱交換器(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。
（実施形態２）
図１２は、実施形態２に係る熱交換器(100)の第１層(10)を示す。図１３は第２層(20)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層(10)において、第１一端側集合流路(17)が気体流路を構成することから、第１マイクロチャネルＡ(15a)も気体流路（第１気体流路）となる。第１他端側集合流路(19)が液体流路であることから、第１マイクロチャネルＢ(15b)も液体流路（第１液体流路）となる。第１マイクロチャネルＡ及びＢ(15a,15b)は、第１及び第２層(10,20)の積層方向の寸法(DA1,DB1)が同一である。第１マイクロチャネルＡ(15a)の幅寸法(WA1)は、第１マイクロチャネルＢ(15b)の幅寸法(WB1)よりも大きい。したがって、第１気体流路の第１マイクロチャネルＡ(15a)が第１液体流路の第１マイクロチャネルＢ(15b)よりも流路断面積が大きい（DA1×WA1＞DB1×WB1）。このため、第１一端側集合流路(17)の容量は、第１他端側集合流路(19)の容量よりも大きい。
同様に、第２層(20)において、第２一端側集合流路(27)が気体流路を構成することから、第２マイクロチャネルＡ(25a)も気体流路（第２気体流路）となる。第２他端側集合流路(29)が液体流路であることから、第２マイクロチャネルＢ(25b)も液体流路（第２液体流路）となる。第２マイクロチャネルＡ及びＢ(25a,25b)は、第１及び第２層(10,20)の積層方向の寸法(DA2,DB2)が同一である。第２マイクロチャネルＡ(25a)の幅寸法(WA2)は、第２マイクロチャネルＢ(25b)の幅寸法(WB2)よりも大きい。したがって、第２気体流路の第２マイクロチャネルＡ(25a)が第２液体流路の第２マイクロチャネルＢ(25b)よりも流路断面積が大きい（DA2×WA2＞DB2×WB2）。このため、第２一端側集合流路(27)の容量は、第２他端側集合流路(29)の容量よりも大きい。
以上の構成の実施形態２に係る熱交換器(100)では、第１気体流路の第１マイクロチャネルＡ(15a)が第１液体流路の第１マイクロチャネルＢ(15b)よりも流路断面積が大きい。同様に、第２気体流路の第２マイクロチャネルＡ(25a)が第２液体流路の第２マイクロチャネルＢ(25b)よりも流路断面積が大きい。気体の体積は、同一質量の液体の体積よりも大きいが、このように第１及び第２気体流路がそれぞれ第１及び第２液体流路よりも流路断面積が大きいことにより、第１及び第２気体流路を流動する気体又は気液混合流体の流速が高まって大きな圧力損失が生じるのを抑えることができる。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１４は、実施形態３に係る熱交換器(100)の第１層(10)を示す。図１５は第２層(20)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３に係る熱交換器(100)では、第１層(10)において、第１他端側集合流路(19)に、左右方向に延びる断面矩形状の第１長尺突条(71)が設けられている。第１長尺突条(71)は、第１マイクロチャネルＢ(15b)が設けられた領域を上下方向に分割している。
第１液体流通部(18)の右側には、周縁部分(11)を基端として上下方向に延びる断面矩形状の第１縦突条(72)が設けられている。第１縦突条(72)は、第１液体流通部(18)を、第１マイクロチャネルＢ(15b)が設けられた領域から左右方向に区画している。第１縦突条(72)の長さ方向における第１長尺突条(71)の対応位置には、第１縦突条(72)を基端として第１長尺突条(71)に向かって右側に延びる断面矩形状の第１小突条(73)が設けられている。
第１長尺突条(71)の第１液体流通部(18)から遠い右側には、第１長尺突条(71)により分割された領域を上下方向に連通させる第１右側連通部(74)が構成されている。第１長尺突条(71)の第１液体流通部(18)に近い左側には、第１小突条(73)との間に、第１長尺突条(71)により分割された領域を上下方向に連通した第１左側連通部(75)が構成されている。第１右側連通部(74)は、第１左側連通部(75)よりも流路断面積が大きい。
第１液体流通部(18)の上側には、左右方向に延びる断面矩形状の第１横突条(76)が設けられている。第１横突条(76)は、第１液体流通部(18)を、第１流路(12)が設けられた領域から上下方向に区画するとともに、平面視で第１縦突条(72)とＴ字状の配置を形成している。第１横突条(76)の左右両側は、それぞれ上下方向に連通している。
第１縦突条(72)の先端と第１横突条(76)との間には隙間状の第１液体噴出部(77)が構成されている。第１液体噴出部(77)は、第１液体流通部(18)が設けられた領域と、第１長尺突条(71)により分割された領域のうちの上側とを左右方向に連通させている。
第１縦突条(72)及び第１横突条(76)で区画された第１液体流通部(18)の周辺部分には、平面視正方形の複数の第１柱状体(78)が設けられている。複数の第１柱状体(78)は、平面視で正方格子を形成するように配列しており、第１柱状体(78)間に第１マイクロチャネルＢ(15b)を形成している。なお、一部の第１柱状体(78)は、第１縦突条(72)に結合している。
第１層(10)で液体を蒸発させるときには、第１液体流通部(18)を介して第１他端側集合流路(19)に蒸発源の液体を含む第１流体を流入させる。このとき、図１４に破線で示すように、第１流体は、第１液体噴出部(77)から、第１長尺突条(71)により分割された領域のうちの上側に、複数の第１流路(12)の配列方向を右向きに噴出するように流動する。第１流体の一部分は、第１流路(12)側に流動し、残りの部分は、第１右側連通部(74)から、第１長尺突条(71)により分割された領域のうちの下側に流動する。この後、第１右側連通部(74)が第１左側連通部(75)よりも流路断面積が大きいので、第１流体は、折り返して、複数の第１流路(12)の配列方向を左向きに流動し、第１左側連通部(75)から、第１長尺突条(71)により分割された領域のうちの上側に噴出するように流動する。
同様に、第２層(20)において、第２他端側集合流路(29)に、左右方向に延びる断面矩形状の第２長尺突条(81)が設けられている。第２長尺突条(81)は、第２マイクロチャネルＢ(25b)が設けられた領域を上下方向に分割している。
第２液体流通部(28)の左側には、周縁部分(21)を基端として上下方向に延びる断面矩形状の第２縦突条(82)が設けられている。第２縦突条(82)は、第２液体流通部(28)を、第２マイクロチャネルＢ(25b)が設けられた領域から左右方向に区画している。第２縦突条(82)の長さ方向における第２長尺突条(81)の対応位置には、第２縦突条(82)を基端として第２長尺突条(81)に向かって左側に延びる断面矩形状の第２小突条(83)が設けられている。
第２長尺突条(81)の第２液体流通部(28)から遠い左側には、第２長尺突条(81)により分割された領域を上下方向に連通させる第２左側連通部(84)が構成されている。第２長尺突条(81)の第２液体流通部(28)に近い右側には、第２小突条(83)との間に、第２長尺突条(81)により分割された領域を上下方向に連通した第２右側連通部(85)が構成されている。第２左側連通部(84)は、第２右側連通部(85)よりも流路断面積が大きい。
第２液体流通部(28)の上側には、左右方向に延びる断面矩形状の第２横突条(86)が設けられている。第２横突条(86)は、第２液体流通部(28)を、第２流路(22)が設けられた領域から上下方向に区画するとともに、平面視で第２縦突条(82)とＴ字状の配置を形成している。第２横突条(86)の左右両側は、それぞれ上下方向に連通している。
第２縦突条(82)の先端と第２横突条(86)との間には隙間状の第２液体噴出部(87)が構成されている。第２液体噴出部(87)は、第２液体流通部(28)が設けられた領域と、第２長尺突条(81)により分割された領域のうちの上側とを左右方向に連通させている。
第２縦突条(82)及び第２横突条(86)で区画された第２液体流通部(28)の周辺部分には、平面視正方形の複数の第２柱状体(88)が設けられている。複数の第２柱状体(88)は、平面視で正方格子を形成するように配列しており、第２柱状体(88)間にマイクロチャネルを形成している。なお、一部の第２柱状体(88)は、第２縦突条(82)に結合している。
第２層(20)で液体を蒸発させるときには、第２液体流通部(28)を介して第２他端側集合流路(29)に蒸発源の液体を含む第２流体を流入させる。このとき、図１５に破線で示すように、第２流体は、第２液体噴出部(87)から、第２長尺突条(81)により分割された領域のうちの上側に、複数の第２流路(22)の配列方向を左向きに噴出するように流動する。第２流体の一部分は、第２流路(22)側に流動し、残りの部分は、第２左側連通部(84)から、第２長尺突条(81)により分割された領域のうちの下側に流動する。この後、第２左側連通部(84)が第２右側連通部(85)よりも流路断面積が大きいので、第２流体は、折り返して、複数の第２流路(22)の配列方向を右向きに流動し、第２右側連通部(85)から、第２長尺突条(81)により分割された領域のうちの上側に噴出するように流動する。
以上の構成の実施形態３に係る熱交換器(100)では、第１流路(12)に蒸発源の液体を含む第１流体を流入させる第１他端側集合流路(19)及び第２流路(22)に蒸発源の液体を含む第２流体を流入させる第２他端側集合流路(29)に、それぞれ折り返し構造が設けられている。
第１層(10)で液体を蒸発させるときには、この折り返し構造により、蒸発源の液体を含む第１流体は、複数の第１流路(12)の配列方向に流動した後に折り返して再び合流するように案内され、複数の第１流路(12)の配列方向に均一化される。その結果、液体供給部である第１液体流通部(18)からの遠近によらず、蒸発源の液体を含む第１流体を、複数の第１流路(12)に均一に流入させることができる。
第２層(20)で液体を蒸発させるときには、この折り返し構造により、蒸発源の液体を含む第２流体は、複数の第２流路(22)の配列方向に流動した後に折り返して再び合流するように案内され、複数の第２流路(22)の配列方向に均一化される。その結果、液体供給部である第２液体流通部(28)からの遠近によらず、蒸発源の液体を含む第２流体を、複数の第１流路(12)に均一に流入させることができる。
その他の構成及び作用効果は、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３では、第１マイクロチャネルＡ及びＢ(15a,15b)が、複数の第１流路(12)の延びる上下方向に直交する左右方向に延び、且つ第２マイクロチャネルＡ及びＢ(25a,25b)が、複数の第２流路(22)の延びる上下方向に直交する左右方向に延びるものとしたが、特にこれに限定されるものではなく、第１マイクロチャネルＡ及びＢ(15a,15b)が、複数の第１流路(12)の延びる方向に交差する方向に延び、且つ第２マイクロチャネルＡ及びＢ(25a,25b)が、複数の第２流路(22)の延びる方向に交差する方向に延びるものであれば、その他の構成であってもよい。
上記実施形態１乃至３では、第１マイクロチャネルＡ及びＢ(15a,15b)、並びに第２マイクロチャネルＡ及びＢ(25a,25b)を突条(14a,14b,24a,24b)間の溝で構成したものとしたが、特にこれに限定されるものではなく、例えば図１６及び１７に示す第１層(10)のように、複数の柱状体Ａ及びＢ(91a,91b)が間隔をおいて設けられ、それらの柱状体Ａ及びＢ(91a,91b)間に第１マイクロチャネルＡ及びＢ(15a,15b)が構成されたものであってもよい。
上記実施形態１乃至３では、第１及び第２流路(12,22)等が断面コの字状に形成されたものとしたが、特にこれに限定されるものではなく、断面半円形状等に形成されたものであってもよい。
上記実施形態１乃至３では、第１及び第２流路(12,22)等が真っ直ぐに延びるように設けられたものとしたが、特にこれに限定されるものではなく、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たものであってもよい。
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
15a,25a 第１マイクロチャネルＡ，第２マイクロチャネルＡ
15b,25b 第１マイクロチャネルＢ，第２マイクロチャネルＢ
17,27 第１一端側集合流路，第２一端側集合流路
19,29 第１他端側集合流路，第２他端側集合流路
40 ヒートポンプシステム
100 熱交換器

Claims (9)

  1. 並行に延びるように配列した複数のマイクロチャネルの第１流路(12)と、前記複数の第１流路(12)の一端が連通した第１一端側集合流路(17)と、前記複数の第１流路(12)の他端が連通した第１他端側集合流路(19)とを有する第１層(10)と、
    前記第１層(10)に積層され、並行に延びるように配列した複数のマイクロチャネルの第２流路(22)と、前記複数の第２流路(22)の一端が連通した第２一端側集合流路(27)と、前記複数の第２流路(22)の他端が連通した第２他端側集合流路(29)とを有する第２層(20)と、
    を備えた熱交換器(100)であって、
    前記複数の第１流路(12)の一端及び他端のそれぞれが、前記複数の第１流路(12)の延びる方向に直交する方向に並ぶように位置しているとともに、前記複数の第２流路(22)の一端及び他端のそれぞれが、前記複数の第２流路(22)の延びる方向に直交する方向に並ぶように位置しており、
    前記第１一端側集合流路(17)及び前記第１他端側集合流路(19)が、それぞれ前記複数の第１流路(12)の延びる方向に直交する方向に延びる溝で構成された第１マイクロチャネルＡ及びＢ(15a,15b)を含むとともに、前記第２一端側集合流路(27)及び前記第２他端側集合流路(29)が、それぞれ前記複数の第２流路(22)の延びる方向に直交する方向に延びる溝で構成された第２マイクロチャネルＡ及びＢ(25a,25b)を含む熱交換器。
  2. 請求項１において、
    前記第１一端側集合流路(17)の前記第１マイクロチャネルＡ(15a)及び前記第１他端側集合流路(19)の前記第１マイクロチャネルＢ(15b)は、前記第１及び第２層(10,20)の積層方向の寸法(DA1,DB1)が前記第１流路(12)と同一で且つ前記積層方向に垂直な方向の幅寸法(WA1,WB1)が前記第１流路(12)の１倍以上３倍以下であり、
    前記第２一端側集合流路(27)の前記第２マイクロチャネルＡ(25a)及び前記第２他端側集合流路(29)の前記第２マイクロチャネルＢ(25b)は、前記第１及び第２層(10,20)の積層方向の寸法(DA2,DB2)が前記第２流路(22)と同一で且つ前記積層方向に垂直な方向の幅寸法(WA2,WB2)が前記第２流路(22)の１倍以上３倍以下である熱交換器。
  3. 請求項１又は２において、
    前記第１及び第２層(10,20)のうちの一方で気体の凝縮及び他方で液体の蒸発をしながら熱交換する熱交換器。
  4. 請求項３において、
    前記第１一端側集合流路(17)の前記第１マイクロチャネルＡ(15a)及び前記第１他端側集合流路(19)の前記第１マイクロチャネルＢ(15b)のうちの一方が第１気体流路及び他方が第１液体流路であり、且つ前記第１気体流路が前記第１液体流路よりも流路断面積が大きく、及び／又は、前記第２一端側集合流路(27)の前記第２マイクロチャネルＡ(25a)及び前記第２他端側集合流路(29)の前記第２マイクロチャネルＢ(25b)のうちの一方が第２気体流路及び他方が第２液体流路であり、且つ前記第２気体流路が前記第２液体流路よりも流路断面積が大きい熱交換器。
  5. 請求項３又は４において、
    前記第１一端側集合流路(17)及び前記第１他端側集合流路(19)、並びに前記第２一端側集合流路(27)及び前記第２他端側集合流路(29)のうちの前記複数の第１流路(12)又は第２流路(22)に蒸発源の液体を含む流体を流入させる集合流路には、前記流体を、前記流体を流入させる前記複数の第１流路(12)又は第２流路(22)の配列方向に流動させた後に折り返して再び合流するように案内する折り返し構造が設けられている熱交換器。
  6. 請求項１乃至５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。
  7. 請求項１乃至６のいずれかにおいて、
    前記第１マイクロチャネルＡ及びＢ(15a,15b)のそれぞれは、並行に延びるように複数設けられているとともに、隣接する前記第１マイクロチャネルＡ(15a)間が第１バイパス流路A(16a)を介して連通し且つ隣接する前記第１マイクロチャネルB(15ｂ)間が第１バイパス流路B(16ｂ)を介して連通しており、
    前記第２マイクロチャネルＡ及びＢ(25a,25b)のそれぞれは、並行に延びるように複数設けられているとともに、隣接する前記第２マイクロチャネルＡ(25a)間が第2バイパス流路A(26a)を介して連通し且つ隣接する前記第２マイクロチャネルB(25ｂ)間が第２バイパス流路B(26ｂ)を介して連通している熱交換器。
  8. 並行に延びるように配列した複数のマイクロチャネルの第１流路(12)と、前記複数の第１流路(12)の一端が連通した第１一端側集合流路(17)と、前記複数の第１流路(12)の他端が連通した第１他端側集合流路(19)とを有する第１層(10)と、
    前記第１層(10)に積層され、並行に延びるように配列した複数のマイクロチャネルの第２流路(22)と、前記複数の第２流路(22)の一端が連通した第２一端側集合流路(27)と、前記複数の第２流路(22)の他端が連通した第２他端側集合流路(29)とを有する第２層(20)と、
    を備えた熱交換器(100)であって、
    前記第１一端側集合流路(17)及び前記第１他端側集合流路(19)が、それぞれ前記複数の第１流路(12)の延びる方向に交差する方向に延びる第１マイクロチャネルＡ及びＢ(15a,15b)を含むとともに、前記第２一端側集合流路(27)及び前記第２他端側集合流路(29)が、それぞれ前記複数の第２流路(22)の延びる方向に交差する方向に延びる第２マイクロチャネルＡ及びＢ(25a,25b)を含み、
    前記第１及び第２層(10,20)のうちの一方で気体の凝縮及び他方で液体の蒸発をしながら熱交換し、
    前記第１一端側集合流路(17)及び前記第１他端側集合流路(19)、並びに前記第２一端側集合流路(27)及び前記第２他端側集合流路(29)のうちの前記複数の第１流路(12)又は第２流路(22)に蒸発源の液体を含む流体を流入させる集合流路には、前記流体を、前記流体を流入させる前記複数の第１流路(12)又は第２流路(22)の配列方向に流動させた後に折り返して再び合流するように案内する折り返し構造が設けられている熱交換器。
  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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