WO2007122685A1

WO2007122685A1 - 熱交換器及び冷凍空調装置

Info

Publication number: WO2007122685A1
Application number: PCT/JP2006/307932
Authority: WO
Inventors: Susumu Yoshimura; Shinichi Wakamoto; Hajimu Yoshiyasu
Original assignee: Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha
Priority date: 2006-04-14
Filing date: 2006-04-14
Publication date: 2007-11-01
Also published as: EP2009380B1; EP2154459B1; CN101432590B; US8272233B2; EP2009380B8; JPWO2007122685A1; US20100162749A1; CN101432590A; ES2447776T3; EP2144028B1; EP2154459A1; JP4788766B2; EP2009380A1; EP2144028A1; EP2009380A4

Abstract

　コンパクトで、かつ流体の圧力損失が小さい高性能な熱交換器、及び冷凍空調装置を得ることを目的とする。　この発明の熱交換器は、低温流体が流れる第１扁平管１と、高温流体が流れ、該高温流体の流れ方向が上記低温流体の流れ方向と並行になるように配置した第２扁平管２とを積層した熱交換器１０であって、少なくとも一方の扁平管を、積層方向に並んだ複数の扁平管で構成すると共に、該複数の扁平管の両端を、各流体の流れ方向と積層方向とのいずれにも直交する方向に曲げて構成し、該複数の扁平管と、入口ヘッダー及び出口ヘッダーとにより並列流路を構成すると共に、入口ヘッダーまたは出口ヘッダーのいずれかを管状ヘッダーで構成し、並列流路を構成する複数の扁平管を束ねて、管状ヘッダーの管軸方向と扁平管内の流体の流れ方向とが同一方向となるようにして接続する。

Description

明細書

熱交換器及び冷凍空調装置

技術分野

[0001] 本発明は、低温流体と高温流体とを熱交換させて高温流体から低温流体に熱を伝える熱交換器に関するものである。また、この熱交換器を用いた冷凍空調装置に関するものである。

背景技術

[0002] 従来の熱交換器は、低温流体が流れる複数の貫通穴を有する扁平状の第 1扁平管と、高温流体が流れる複数の貫通穴を有する扁平状の第 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の扁平管と第 2の扁平管とを長手方向（流体の流れ方向）が並行になるようにして、それぞれの扁平な面同士を接触積層させることにより、高い熱交換性能を得ている (例えば、特許文献 1参照。 ) o

[0003] 特許文献 1 :特開 2002— 340485号公報（第 4〜5頁、図 1)

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0004] 上記のような従来の熱交換器を用いた冷凍空調装置は、圧縮機、放熱器、流量制御手段、蒸発器を冷媒配管で接続し HFC (ハイド口フルォロカーボン)系冷媒が循環するように構成されている力最近、 HFC冷媒が地球温暖化の原因になることから、地球温暖化係数の小さ、二酸ィ匕炭素などの冷媒が代わりに用いられて、る。しかしながら、二酸化炭素を冷媒として用いた場合、従来に比べて熱交換性能がきわめて小さいという問題点がある。

[0005] このような熱交にあって高い熱交換性能を得るには、第 1扁平管及び第 2扁平管の長さ（流体の流れ方向の長さ）あるいは幅を大きくして接触面積を増力 tlさせる必要があり、このため熱交換器が二次元的に大型化する。また、低温流体及び高温流体の流量を増カロさせて熱交換性能を上げる場合、管内の流速増加に伴う圧力損失の上昇を抑える必要があるが、それには第 1扁平管及び第 2扁平管の幅を大きくするなど幅方向にしか調整できないため、長さ方向の調整も行うと圧力損失を十分抑制しきれず、このため流体を熱交換器に送り循環させるための駆動装置の動力増加を招くという問題があった。

また、幅方向に大きくした場合のように並列流路数が増えると、第 1ヘッダー及び第 2ヘッダーで各流路に流体を分配する際に流路抵抗差に起因する流量の偏りが発生しやすぐ特に流体が気相と液相の混在した気液二相流状態の場合、気液比率にも偏りが発生するという問題が生じる。その結果、有効に熱交換できる流体の流量に過不足が生じ、著しく温度効率が低下するとともに、圧力損失も増大し、熱交換性能が低下すると、う問題があった。

さらに、上記特許文献に記載された従来の熱交換器において、第 1扁平管と第 2扁平管とを積層方向に多層重ねて接触面積を大きくすることは、第 1ヘッダーと第 2へッダ一とが干渉するため困難であるという問題があった。

[0006] この発明は、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、コンパクトで、かつ流体の圧力損失が小さい高性能な熱交を得ることを目的としている。また、高性能でコンパクトな冷凍空調装置を得ることを目的として!、る。

課題を解決するための手段

[0007] この発明に係る熱交翻は、低温流体が流れる貫通穴を有する扁平状の第 1扁平管と、高温流体が流れる貫通穴を有する扁平状の第 2扁平管と、上記第 1扁平管の両端にそれぞれ接続された第 1入口ヘッダー及び第 1出口ヘッダーと、上記第 2扁平管の両端にそれぞれ接続された第 2入口ヘッダー及び第 2出口ヘッダーとを備えた熱交換器であって、上記第 1扁平管と上記第 2扁平管とは、扁平な面で互いに接触するように、かつ上記低流体の流れ方向と上記高温流体の流れ方向とが直交するようにして、 3以上の複数の積層数で積層配置されると共に、上記第 1扁平管と上記第 2扁平管との少なくとも一方の扁平管は、上記扁平な面に沿って並んだ、または積層方向に並んだ複数の扁平管で構成され、該複数の扁平管と、該複数の扁平管の両端にそれぞれ接続した入口ヘッダー及び出口ヘッダーとにより並列流路を構成するものである。

[0008] また、この発明に係る熱交は、低温流体が流れる貫通穴を有する扁平状の第 1扁平管と、高温流体が流れる貫通穴を有する扁平状の第 2扁平管と、上記第 1扁平管の両端にそれぞれ接続された第 1入口ヘッダー及び第 1出口ヘッダーと、上記第 2 扁平管の両端にそれぞれ接続された第 2入口ヘッダー及び第 2出口ヘッダーとを備えた熱交換器であって、上記第 1扁平管と上記第 2扁平管とは、扁平な面で互いに接触するように、かつ上記低流体の流れ方向と上記高温流体の流れ方向とが並行となるようにして折返され、 3以上の複数の積層数で積層配置されたものである。

[0009] また、この発明に係る熱交は、低温流体が流れる貫通穴を有する扁平状の第 1扁平管と、高温流体が流れる貫通穴を有する扁平状の第 2扁平管と、上記第 1扁平管の両端にそれぞれ接続された第 1入口ヘッダー及び第 1出口ヘッダーと、上記第 2 扁平管の両端にそれぞれ接続された第 2入口ヘッダー及び第 2出口ヘッダーとを備えた熱交換器であって、上記第 1扁平管と上記第 2扁平管とは、扁平な面で互いに接触するように、かつ上記低流体の流れ方向と上記高温流体の流れ方向とが並行となるようにして積層配置されると共に、上記第 1扁平管と上記第 2扁平管との少なくとも一方の扁平管は、積層方向に並んだ複数の扁平管で構成され、上記第 1扁平管の両端と上記第 2扁平管の両端とが互いに交差しないように、上記複数の扁平管の両端を、上記各流体の流れ方向と上記積層方向とのいずれにも直交する方向に曲げて構成し、上記複数の扁平管と、上記複数の扁平管の両端にそれぞれ設けた入口ヘッダー及び出口ヘッダーとにより並列流路を構成したものである。

[0010] また、この発明に係る熱交は、低温流体が流れる貫通穴を有する扁平状の第 1扁平管と、高温流体が流れる貫通穴を有する扁平状の第 2扁平管と、上記第 1扁平管の両端にそれぞれ接続された第 1入口ヘッダー及び第 1出口ヘッダーと、上記第 2 扁平管の両端にそれぞれ接続された第 2入口ヘッダー及び第 2出口ヘッダーとを備え、上記第 1扁平管と上記第 2扁平管とが扁平な面で互いに接触するように積層した熱交換器であって、上記第 1扁平管または上記第 2扁平管をアルミニウム合金で構成し、上記各ヘッダーを鉄鋼で構成したものである。

[0011] また、この発明に係る冷凍空調装置は、本発明の上記熱交翻を用いたものである。

発明の効果 [0012] この発明に係る熱交翻は、第 1扁平管と第 2扁平管とを、各流体の流れ方向が直交するようにして、 3以上の複数の積層数で積層配置したので、熱交換器が二次元的に大型化することなくコンパクトとなり、また、第 1扁平管と第 2扁平管の幅方向だけでなく積層方向にも大きくできるため、圧力損失の増大を招くことなぐ低温流体及び高温流体の流量を増カロさせて熱交換特性を増大させることができる。

また、第 1扁平管と第 2扁平管との少なくとも一方の扁平管を、扁平な面に沿って並んだ、または積層方向に並んだ複数の扁平管で構成したので、圧力損失を増大させること無ぐ流体流量を増加させて熱交換特性を増大させることができる。

また、並列流路を構成する扁平管に接続される入口ヘッダーまたは出口ヘッダーのいずれかを管状ヘッダーとし、並列流路を構成する複数の扁平管を束ねて、管状ヘッダーの開口端に、管状ヘッダーの管軸方向と並列流路を構成する複数の扁平管内の流体の流れ方向とが同一方向となるようにして接続すれば、上記開口端における各扁平管の貫通穴は、管状ヘッダーの他方の開口端力流入または流出する流体に対し、ほぼ均等に配置されるため、各貫通穴に対する流路抵抗差は小さくなり、流体が均等に分配または混合されるので、各扁平管における流量が均一化でき、熱交換性能が向上する。

[0013] また、この発明に係る熱交換器は、第 1扁平管と第 2扁平管とを、各流体の流れ方向が並行になるようにして折り返し、 3以上の複数の積層数で積層配置したので、熱交翻が二次元的に大型化することなくコンパクトとなり、また、第 1扁平管と第 2扁平管の幅方向だけでなく積層方向にも大きくできるため、圧力損失の増大を招くことなぐ低温流体及び高温流体の流量を増加させて熱交換特性を増大させることができる。

また、第 1扁平管と第 2扁平管との少なくとも一方の扁平管を、扁平な面に沿って並んだ複数の扁平管で構成し、上記複数の扁平管が並列流路を構成するようにすれば、圧力損失を増大させること無ぐ流体流量を増加させて熱交換特性を増大させることができる。また、上記並列流路を構成する扁平管に接続される入口ヘッダーまたは出口ヘッダーのいずれかを管状ヘッダーとし、並列流路を構成する複数の扁平管を束ねて、管状ヘッダーの開口端に、管状ヘッダーの管軸方向と並列流路を構成する複数の扁平管内の流体の流れ方向とが同一方向となるようにして接続すれば、上記開口端における各扁平管の貫通穴は、管状ヘッダーの他方の開口端から流入または流出する流体に対し、ほぼ均等に配置されるため、各貫通穴に対する流路抵抗差は小さくなり、流体が均等に分配または混合されるので、各扁平管における流量が均一化でき、熱交換性能が向上する。

[0014] また、この発明に係る熱交換器は、第 1扁平管と第 2扁平管とを、各流体の流れ方向が並行になるようにして積層配置したので、熱交換器が二次元的に大型化することなくコンパクトとなり、また、第 1扁平管と第 2扁平管の幅方向だけでなく積層方向にも大きくできるため、圧力損失の増大を招くことなぐ低温流体及び高温流体の流量を増加させて熱交換特性を増大させることができる。

また、第 1扁平管と第 2扁平管との少なくとも一方の扁平管を、積層方向に並んだ複数の扁平管で構成し、上記複数の扁平管が並列流路を構成するようにしたので、圧力損失を増大させること無ぐ流体流量を増カロさせて熱交換特性を増大させることができる。

また、上記複数の扁平管の両端を、第 1扁平管の両端と第 2扁平管の両端とが互いに交差しな、ように、各流体の流れ方向と積層方向との、ずれにも直交する方向に曲げて構成するので、第 1扁平管と第 2扁平管とを、流れ方向が並行となるように交互に積層しても、各扁平管の両端に接続されるヘッダーが干渉することがない。また、並列流路を構成する扁平管に接続される入口ヘッダーまたは出口ヘッダーのいずれかを管状ヘッダーとし、並列流路を構成する複数の扁平管を束ねて、管状ヘッダーの開口端に、管状ヘッダーの管軸方向と並列流路を構成する複数の扁平管内の流体の流れ方向とが同一方向となるようにして接続すれば、上記開口端における各扁平管の貫通穴は、管状ヘッダーの他方の開口端力流入または流出する流体に対し、ほぼ均等に配置されるため、各貫通穴に対する流路抵抗差は小さくなり、流体が均等に分配または混合されるので、各扁平管における流量が均一化でき、熱交換性能が向上する。

[0015] また、この発明に係る熱交翻は、第 1扁平管または第 2扁平管をアルミニウム合金で構成し、各ヘッダーを鉄鋼で構成したので、小型、低コストィ匕が図れると共に、一般的に使用されている銅配管に比較的容易に取り付けることができる効果がある。

[0016] また、この発明に係る冷凍空調装置は、本発明の上記熱交翻を用いたので、高性能でコンパクトな冷凍空調装置を得ることが可能となる。

図面の簡単な説明

[0017] [図 1]本発明の実施の形態 1による熱交換器を示す図である。

[図 2]本発明の実施の形態 1による熱交換器を利用した冷凍空調装置を示す系統図である。

[図 3]本発明の実施の形態 1の熱交換器の動作を説明するための二酸ィ匕炭素の圧力—ェンタルピー線図である。

[図 4]本発明の実施の形態 1による熱交換器を利用した別の冷凍空調装置を示す系統図である。

[図 5]本発明の実施の形態 1による熱交を利用したさらに別の冷凍空調装置を示す系統図である。

[図 6]本発明の実施の形態 2による熱交翻を示す図である。

[図 7]本発明の実施の形態 2に係わる別の管状ヘッダーを示す断面図である。

[図 8]本発明の実施の形態 2に係わるさらに別の管状ヘッダーを示す図である。

[図 9]本発明の実施の形態 2に係わる更に別の管状ヘッダーを示す断面図である。

[図 10]本発明の実施の形態 3による熱交翻を示す図である。

[図 11]本発明の実施の形態 4による熱交翻を示す図である。

[図 12]本発明の実施の形態 5による熱交翻を示す図である。

[図 13]本発明の実施の形態 6による熱交翻を示す図である。

[図 14]本発明の実施の形態 7による熱交翻を示す図である。

[図 15]本発明の実施の形態 8による熱交翻を示す図である。

[図 16]本発明の実施の形態 9による熱交翻を示す図である。

[図 17]本発明の実施の形態 10による熱交翻を示す図である。

符号の説明

[0018] 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、 10 熱交換器、 20 圧縮機、 21 放熱器、 22 減圧装置、 23 冷却器、 31 第 2減圧装置、 32 バイパス配管、 33 インジエタシヨンポート、 40 補助圧縮機、 41 補助放熱器、 42 補助減圧装置、 43 液溜め容器、 50 内壁 51 オリフィス、 52 仕切板、 60 多孔管、 61 第 1ヘッダー体、 62 第 2ヘッダー体、 611 第 1出口管、 612 第 2入口管、 613 第 1カバー、 621 第 1入口管、 622 第 2出口管、 623 第 2カノ一、 631 第 1内部ヘッダー、 632 第 2 内咅 |5ヘッダー。

発明を実施するための最良の形態

実施の形態 1.

図 1は本発明の実施の形態 1による熱交換器 10を示す図であり、図 1 (a)は正面図、図 1 (b)は図 1 (a)の矢印 b方向の側面図、図 1 (c)は図 1 (a)の c c線での断面図、図 1 (d)は図 1 (b)の d— d線での断面図である。

図において、第 1扁平管 1及び第 2扁平管 2はそれぞれ低温流体及び高温流体が流れる複数の貫通穴を有しており、扁平な面で互いに接触するように、かつそれぞれの長手方向（第 1扁平管と第 2扁平管とが接触する面における各流体の流れ方向: L 方向）が並行になるように、交互に積層され、ロウ付け等で接合されている。

第 1扁平管 1は積層方向（S方向）に並んだ 3本の第 1扁平管 la, lb, lc、第 2扁平管 2は積層方向（S方向）に並んだ 2本の第 2扁平管 2a, 2bからなり、第 1扁平管 l_a, lb, lcの両端と第 2扁平管 2a, 2bの両端とが積層方向から見て重ならないように、第 1扁平管 la, lb, lcと第 2扁平管 2a, 2bとは、両端部が扁平な面に沿ってそれぞれ所定角度曲がっている。即ち、第 1扁平管 la, lb, lcの両端部と第 2扁平管 2a, 2 bの両端部とを、それぞれ長手方向（L方向）と積層方向（S方向）とのヽずれにも直交する方向 (W方向）に、かつ第 1扁平管 1の両端と第 2扁平管 2の両端とが互いに交差しな、ように曲げて構成されて！、る。

また、第 1扁平管 la, lb, lcは両端部でそれぞれ第 1入口ヘッダー 3と第 1出口へッダー 4とに接続され、並列流路を構成する。

また、 2本の第 2扁平管 2a, 2bは両端部でそれぞれ第 2入口ヘッダー 5と第 2出口ヘッダー 6とに接続され、並列流路を構成する。

さらに、第 1扁平管 1の貫通穴の流路断面積 (流体の流れ方向と垂直な断面積)または数を第 2扁平管 2より大きく構成し、第 1扁平管 1の全流路面積は第 2扁平管より大さくしてある。

[0020] また、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出口へッダー 6の少なくともいずれか 1つは、それぞれ両端が開口した管形状の管状ヘッダーであり（図 1では全てのヘッダーが管状ヘッダー）、図 1 (c)、図 1 (d)に示すように、並列流路を構成する複数の扁平管 la, lb, lc (または 2a, 2b)を束ねて、管状ヘッダ一の開口端に、管状ヘッダーの管軸方向 Aと並列流路を構成する複数の扁平管内の流体の流れ方向とが同一方向となるように接続されて、る。

また、本実施の形態では、図 1 (d)に示すように、複数の扁平管 la, lb, lcの端部を積層方向に曲げて、扁平管の厚み方向に重ねて、管状ヘッダーの開口端に接続している。

また、本実施の形態において、第 1入口ヘッダー 3は管軸方向 Aが鉛直方向になるように設置されている。

[0021] また、第 1扁平管 1及び第 2扁平管 2の材質は、 A1050や A1070など 1000番台や、 A3003などの 3000番台、及び 6000番台などのアルゥム合金、各ヘッダーの材質は、ステンレス鋼や炭素鋼などの鉄鋼で、それぞれロウ付け等により接合されている。

[0022] なお、図 1 (c)では扁平管 la, lb, lcの管端は管状ヘッダー内部力見て内壁と面一で接続されているが、突き出したり引っ込めて接続されていても良い。

[0023] また、本実施の形態の構成によれば、第 1扁平管の両端と第 2扁平管の両端とを扁平な面に沿って曲げた構成としたが、いずれか一方の扁平管の端部を扁平な面に沿って曲げて、第 1扁平管の両端と第 2扁平管の両端とが積層方向から見て重ならないようにしても良い。

[0024] また、本実施の形態では、第 1扁平管 1と第 2扁平管 2とが 3本と 2本の例で示したが、一方が複数であれば、この数に限ることはなぐ第 1扁平管 1と第 2扁平管 2とを 3以上の積層数で積層配置すればょヽ。

また、ここでは、第 1扁平管 1及び第 2扁平管 2の貫通穴が一列になっている場合を示したが、貫通穴は一列である必要はなぐ複数の列をなしていてよい。また、貫通穴の形状は矩形であるが、円形でもよぐまた、内面に突起物を形成することにより伝熱面積を大きくして、熱交換特性をさらに向上させることもできる。

[0025] なお、扁平管の代わりに、貫通穴を有する細管を並べて用いても本実施の形態と同様な熱交を構成できることは言うまでもな、。

[0026] 図 1にお!/、て、 FCは低温流体の流れ、 FHは高温流体の流れを示す。低温流体は第 1入口ヘッダー 3、第 1扁平管 1、第 1出口ヘッダー 4の順に、高温流体は第 2入口ヘッダー 5、第 2扁平管 2、第 2出口ヘッダー 6の順に流れ、第 1扁平管 1と第 2扁平管 2との接触面を介して両流体が熱交換される。

[0027] 本実施の形態の構成によれば、第 1扁平管の両端と第 2扁平管の両端とが積層方向から見て重ならないように、第 1扁平管の両端または第 2扁平管の両端を、扁平な面に沿って曲げて構成しているので、第 1扁平管と第 2扁平管とを、流れ方向が並行となるように交互に積層しても、第 1扁平管に接続される第 1ヘッダーと第 2扁平管に接続される第 2ヘッダーとが干渉することがないため、複数の扁平管を積層方向にも多層積層して接触面積を増加させることができる。その結果、熱交換性能を上げることができると共に、熱交^^が二次元的に大型化することなくコンパ外となる。

[0028] また、第 1ヘッダーと第 2ヘッダーとが干渉することがないため、積層方向に並んだ複数の第 1扁平管及び複数の第 2扁平管が、それぞれ並列流路となるように構成できるので、圧力損失を増大させること無ぐ流体流量を増力！]させて熱交換特性を増大させることができる。また、熱交^^に流体を送り循環させるための駆動装置の動力増加を招くことがない。

[0029] さらに、並列流路を構成する扁平管に接続されるヘッダーは管状ヘッダーであり、管状ヘッダーの開口端 (扁平管と管状ヘッダーとの接続部）における各扁平管の貫通穴は、管状ヘッダーの他方の開口端力流入または流出する流体に対し、ほぼ均等に配置されるため、各貫通穴に対する流路抵抗差は小さくなり、流体が均等に分配または混合される。このため、流体の温度効率を最大化、圧力損失を最小化することができ、熱交換の性能を増加させることができる。

[0030] また、第 1扁平管の両端と第 2扁平管の両端とが積層方向から見て重ならないように、第 1扁平管または第 2扁平管の両端は扁平な面に沿って曲げられており、複数の第 1扁平管の両端と複数の第 2扁平管の両端とはそれぞれ、その端部同士が比較的近接しているので、管状ヘッダーに接続する際、各扁平管の端部を積層方向に曲げることにより、扁平管の端部を一箇所に束ねるための配管の取り回しが容易となり、熱交翻全体をコンパクトに構成することができる。

また、封入する使用冷媒量の増力！]も抑制できるため、コンパクトで環境性の高い熱交翻を提供することができる。

[0031] また、本実施の形態の構成によれば、低温流体と高温流体の流れの向きを対向させることができるため、温度効率が増加し、熱交換性能を増加させることができる。

[0032] また、図 1に示す本実施の形態では、第 1扁平管及び第 2扁平管の両端を曲げる方向は、第 1扁平管と第 2扁平管とで W方向に対して逆向きとしたので、第 1扁平管と第 2扁平管とで両端が同じ曲げ角度の同じ扁平管を用い、上下反転させて積層して構成することができるため、製造工程、管理を簡素化することができる。

[0033] さらに、流量を増加させて熱交換性能を大きくする場合、圧力損失を抑制するために、適正流速になるようにヘッダーの内径を拡大する必要があり、それに伴い耐圧性を維持するためには肉厚が増し、外径が著しく増大するが、ヘッダーを高強度の鉄鋼で構成したため、外径の増大を抑えることができ、熱交換器全体の小型化に効を奏する

[0034] また、ヘッダーを構成するステンレス鋼や炭素鋼などの鉄鋼は、アルミニウム合金や銅及び銅合金とは、強度の弱い脆弱な化合物層を生成させずにロウ付け接合が可能であるため、熱交翻10を家庭用エアコンや業務用空調機などで一般的に使用されている銅配管にロウ付け等により比較的容易に取り付けることができる。

[0035] さらに、扁平管をアルミニウム合金で構成しているので、ヘッダーにロウ付け等により比較的容易に取り付けることができると共に、上記アルミニウム合金は、比較的低コストな押出成型により製造できるため、製造コストを抑制することができる。

また、 3000番台や 6000番台の比較的高強度のアルミニウム合金では肉厚をさらに薄くできるため、より小型、低コストィ匕を図ることができる。

[0036] 図 2は本実施の形態 1の熱交換器を利用した冷凍空調装置を示す図であり、図 2 (a )は系統図、図 2 (b)及び (c)は、各々、内部構造の斜視図及び上面図である。図 2 (a)において、本冷凍空調装置の冷媒回路は、二酸化炭素を冷媒として用い、圧縮機 20、放熱器 21、減圧装置 22、冷却器 23が順に接続された冷媒回路であつて、熱交の第 1入口ヘッダー 3と冷却器 23、第 1出口ヘッダー 4と圧縮機 20、第 2入口ヘッダー 5と放熱器 21、及び第 2出口ヘッダー 6と減圧装置 22とがそれぞれ接続されている。また、第 1入口ヘッダー 3を管状ヘッダーで構成し、第 1出口ヘッダ一 4、第 2入口ヘッダー 5、及び第 2出口ヘッダー 6のそれぞれを、管状ヘッダー、または、管軸が、並列流路を構成する複数の扁平管の扁平な面に直交する枝分岐へッダ一で構成する。枝分岐ヘッダーの場合はヘッダー側面に、上記複数の扁平管が接続される。

[0037] 圧縮機 20の冷媒配管内の低温低圧の蒸気の冷媒は圧縮機 20によって圧縮され、高温高圧の超臨界流体となって吐出される。この冷媒は放熱器 21に送られ、そこで空気などと熱交換して温度が低下し、高圧の超臨界流体になる。この冷媒は熱交換器 10によって冷却されて温度が低下し、減圧装置 22に流入して減圧され、低温低圧の気液二相流状態に変化し冷却器 23に送られる。冷却器 23では空気などと熱交換して蒸発し、低温低圧の冷媒蒸気となり、熱交換器 10でさらに加熱され圧縮機 20 に戻る。

[0038] 図 2 (b) (c)において、本冷凍空調装置は、室外に設置され圧縮機 20、放熱器 21 、及び熱交換器 10が収納された室外ユニットと、室内に設置される減圧装置 22、及び冷却器 23とが配管で接続されている。室外ユニットのファン 24の通風により放熱器 21から放熱が行われる。

ここで、熱交翻10は、上記実施の形態 1の熱交翻を用いており、各扁平管を、アルミニウム合金、銅及び銅合金のような比較的延性の大きな材質、または肉薄の可とう性部材で構成すれば、第 1扁平管 1及び第 2扁平管 2は共に、長手方向 (L方向）を揃えて並行に、扁平な面で接合されており、またヘッダーは両端に接続されているので、長手方向を比較的剛性が小さい積層方向に自在に曲げることができるため、室外ユニット内に実装する場合、図に示すように、圧縮機 20などの容器類のシェル周りに沿わせて配置したり、または、容器や配管との間の隙間スペースを有効利用することができ、装置への実装効率が上がり、装置全体の小型化に寄与する。 [0039] 図 3は、二酸ィ匕炭素の圧力—ェンタルピー線図である。図中 A点は放熱器入口の冷媒の状態、 B点は放熱器出口の冷媒の状態、 C点は減圧装置入口の冷媒の状態を示す。二酸化炭素を冷凍空調装置の冷媒として用い、臨界点以上で放熱するには、臨界点近傍の比熱の極めて大き、領域（図中太線 Dで囲まれた領域)で熱交換させることにより大幅に効率を向上できるが、外気温度が高い場合、放熱器 21の出口温度を十分に下げることができない。しかし、熱交翻10で、冷却器出口 23の冷媒液を含んだ低温の冷媒が効率良く放熱器 21出口から減圧装置 22入口へと流れる冷媒を冷却するため、減圧装置 22入口の冷媒温度を十分下げることができる。

[0040] 熱交換器 10において、冷媒液を含んだ低温の気液二相状態の冷媒が第 1扁平管 1を流れる際の圧力損失は、高温高圧の超臨界状態の冷媒が第 2扁平管 2を流れる際の圧力損失よりも大きくなるが、第 1扁平管 1の貫通穴の流路断面積または数を第 2扁平管 2より大きくしてあるので、第 1扁平管内の流速を抑制できるため適正な圧力損失を保つことができる。また、長さ方向に大きくして接触面積を増やす構成ではないので圧力損失を適正に保つことができる。

[0041] また、第 1入口ヘッダー 3を管状ヘッダーで構成し、この第 1入口ヘッダー 3に気液二相冷媒が流入するように構成して、るので、各貫通穴への流路抵抗差が小さ、ため冷媒が適正に分配されやすいことに加えて、ヘッダー内部での気液のミキシングにより、各貫通穴へ流れる流体の気液比率も均等にすることができる。

さらに、管状ヘッダーで構成される第 1入口ヘッダー 3は、管軸方向が鉛直方向になるように配置されて、るので、各貫通穴へ流れる流体に働く重力に差が生じな！/、ため、気液比率に及ぼす影響を抑制することができる。このため、流体の温度効率を最大化、圧力損失が最小化することができ、熱交換の性能を増加させることができる。なお、第 2入口ヘッダー 5を管状ヘッダーで構成し、この第 2入口ヘッダー 5に気液二相冷媒が流入する場合は、第 2入口ヘッダー 5において同様な効果を奏する。

[0042] 図 4は本実施の形態 1の熱交換器を利用した別の冷凍空調装置の系統図である。

圧縮機 20、放熱器 21、減圧装置 22、冷却器 23が順に接続された冷媒回路と、一端が放熱器 21と減圧装置 22の間に接続され、他端が圧縮機 20における冷媒の圧縮工程の途中に設けられたインジェクションポート 33に接続されたバイパス配管 32とを備え、バイパス配管 32の途中に第 2減圧装置 31を備えており、熱交翻10の第 1入口ヘッダー ₃ (管状ヘッダー）と第 2減圧装置 31、第 1出口ヘッダー 4とインジェクションポート 33、第 2入口ヘッダー 5と放熱器 21、及び第 2出口ヘッダー 6と減圧装置 22 とがそれぞれ接続されて!、る。

[0043] 第 2減圧装置 31で減圧された冷媒は低温の気液二相流状態に変化し、熱交換器 10を通り、圧縮機 20のインジェクションポート 33に送られる。熱交^^ 10では、第 2 減圧装置 31の出口からの冷媒液を含んだ低温の冷媒が、放熱器 21の出口力も減圧装置 22の入口へと流れる冷媒を効率良く冷却するため、図 2に示した冷凍空調装置と同様、減圧装置 22入口の冷媒温度を十分下げることができる。

[0044] 図 5は本実施の形態 1の熱交を利用したさらに別の冷凍空調装置を示す図であり、図 5 (a)は系統図、図 5 (b)及び (c)は、各々、内部構造の斜視図及び上面図である。

図 5 (a)において、本冷凍空調装置の冷媒回路は、圧縮機 20、放熱器 21、減圧装置 22、冷却器 23が順に接続された冷媒回路であって、熱交換器 10の第 2入口へッダー 5 (管状ヘッダー）と放熱器 21、第 2出口ヘッダー 6と減圧装置 22とが接続されている。また、第 1出口ヘッダー 4、補助圧縮機 40、補助凝縮器 41、補助減圧装置 42 、第 1入口ヘッダー 3が順に接続された第 2冷媒回路を有している。第 2冷媒回路は、 HFC系冷媒、 HC系冷媒またはアンモニアを用いた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。

[0045] 補助減圧装置 42で減圧された冷媒は低温の気液二相流状態に変化し、熱交換器 10を通り、補助圧縮機 40に戻る。熱交換器 10では、補助減圧装置 42の出口からの冷媒液を含んだ低温の冷媒が、放熱器 21の出口から減圧装置 22の入口へと流れる冷媒を効率良く冷却するため、図 2及び図 3に示した冷凍空調装置と同様、減圧装置 22入口の冷媒温度を十分下げることができる。

[0046] 図 5 (b) (c)において、本冷凍空調装置は、室外に設置され圧縮機 20、放熱器 21 、補助圧縮機 40、補助凝縮器 41、補助減圧装置 42、及び熱交翻10が収納された室外ユニットと、室内に設置される減圧装置 22、及び冷却器 23とが配管で接続されて、る。室外ユニットのファン 24の通風により放熱器 21から放熱が行われる。ここで、熱交翻10は、上記実施の形態 1の熱交翻を用いており、各扁平管を、アルミニウム合金、銅及び銅合金のような比較的延性の大きな材質、または肉薄の可とう性部材で構成すれば、第 1扁平管 1及び第 2扁平管 2は共に、長手方向 (L方向）を揃えて並行に、扁平な面で接合されており、またヘッダーは両端に接続されているので、長手方向を比較的剛性が小さい積層方向に自在に曲げることができるため、ユニット内に実装する場合、図 2 (b)、（c)と同様、圧縮機などの容器類のシェル周りに沿わせて配置したり、または、容器や配管との間の隙間スペースを有効利用することができ、装置への実装効率が上がり、装置全体の小型化に寄与する。

なお、図 5 (b)、（c)では、圧縮機 20、補助圧縮機 40の他に、冷媒回路内の冷媒量を適正量に調整する液溜め容器 43が追加されたユニットの場合にぉヽて、熱交換器 10を液だめ容器 43の周りに設置した例であり、容器類が多くなるほど、設置スぺースの自由度が増え、実装効率向上に寄与する。

[0047] また、図 5において、放熱器 21を省略し、圧縮機 20から吐出された高温高圧のガスを全て熱交換器 10で冷却する、いわゆる二次ループ形冷凍空調装置にも適用でき、この場合、熱交換器 10においては、必要熱交換量が大きくなり冷凍空調装置全体に占める容積割合が比較的大きくなるため、熱交翻 10がコンパクトとなる効果が一層高まる。

なお、図 2、図 4、及び図 5に示す冷凍空調装置は、例えば、ルームエアコンゃパッケージエアコン、給湯器、及び冷凍機のような定置式冷凍空調装置に適用できる。

[0048] 以上のように、本実施の形態の熱交換器を用いた冷凍空調機器においては、熱交換器の第 1扁平管及び第 2扁平管をそれぞれ流れる低温流体及び高温流体の少なくとも一方が気液二相状態の流体であり、気液二相状態の流体が流れる第 1入口へッダーまたは第 2入口ヘッダーを管状ヘッダーで構成すると共に、該管状ヘッダーの出口端では積層した扁平管を一箇所に束ねて接続しているので、各貫通穴への流路抵抗差が小さいため、適正に分配されやすい。また、管状ヘッダー内部での気液のミキシングにより各貫通穴へ流れる流体の気液比率も均等にすることができる。また、この管状ヘッダーは管軸方向が鉛直方向となるように配置されているため、各貫通穴に流れる流体に働く重力に差が生じないため、流体を扁平管の各貫通穴へ適正に流すことができ、流体の温度効率を最大化、さらには圧力損失を最小化することができ、熱交^^の性能を増カロさせることができる。

[0049] また、二酸化炭素を冷媒とした冷凍空調機器に対して、熱交換器の第 2扁平管を流れる高温流体が高温高圧の超臨界流体、第 1扁平管を流れる低温流体が気液二相流体となるようにしたので、温度や流量条件などの熱交条件に合わせて熱交換器を最適構成でき、熱交換器の性能の最大化、ひいては機器の性能向上を図ることができる。

また、熱交^^がコンパクトに構成できるとともに、封入する使用冷媒量の増加も抑制できるため、コンパクトで環境性の高い冷凍空調装置を提供することができる。

[0050] また、低温流体と高温流体の種類に応じて、各扁平管の積層数 (各扁平管による並列流路数)を変えることができるため、各扁平管を流れる流体の温度効率を最大化、さらには圧力損失を最小化することができ、熱交換性能を増加させることができる。また、流体を熱交^^に送り循環させるための駆動装置の動力増加を抑制できる。

[0051] また、第 1扁平管及び第 2扁平管において、それぞれの貫通穴の数、流路断面積、配列ピッチ Pの少なくとも一つを変化させることにより、それぞれの貫通穴を流れる流体の温度効率を最大化、さらには圧力損失を最小化することができ、熱交換性能を増加させることができる。また、流体を熱交^^に送り循環させるための駆動装置の動力増加を抑制できる。

[0052] 実施の形態 2.

図 6 (a)は本発明の実施の形態 2による熱交換器 10を示す図であり、図 6 (a)は図 1 (b)と同様の方向力もみた側面図、図 6 (b)は図 6 (a)の b—b線での断面図である。図において、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 (図示を省略)、第 2出口ヘッダー 6 (図示を省略)の少なくともいずれか 1つは、それぞれ両端が開口した管形状の管状ヘッダーであり（図 6では全てのヘッダーが管状ヘッダー）、図 6 (b)に示すように、複数の扁平管 la, lb, lcの端部を円弧状に湾曲させるとともに、環状に並べて管状ヘッダーの開口端に接続し、この開口端の中央部には内壁 50が形成されている。

なお、扁平管の管端は管状ヘッダー内部力見て内壁と面一でも、突き出したり引つ込めて接続されて、ても良、。

また、第 1入口ヘッダー 3の両開口端の間、即ち、第 1入口ヘッダー 3の内部には、流路断面積が前後の流路断面積より小さいオリフィス 51が設けられている。その他の構成は、実施の形態 1と同様のため説明を省略する。

[0053] このような構成によれば、各扁平管の貫通穴への流路抵抗の均一化が図れるほかに、オリフィス 51の流路抵抗により各貫通穴への流路抵抗差が相対的に小さくなり、冷媒がー層均等分配されやすくなる。このため、流体の温度効率を最大化、圧力損失を最小化することができ、熱交換の性能を一層増加させることができる。

なお、オリフィス 51は第 1入口ヘッダー 3のみならず、その他のヘッダーに設けても同様の効果が得られる。

[0054] また、管状ヘッダー出口と接続された湾曲した扁平管の端部は、環状に一列でなくとも、図 7に示すように、一部分が互いに重なるように、オーバーラップして構成しても良ぐこの場合、管状ヘッダーの小径ィ匕が図れ、よりコンパクトとなる。

なお、図 7では第 1扁平管 la, lbを 2本で構成した力本数は 1本のものでも 3本以上のものでも良い。

[0055] また、図 8は管状ヘッダーを直管力絞り加工やプレスカ卩ェにより成型したものであり、図 8 (a)は第 1入口ヘッダー 3を出口側力見た斜視図、図 8 (b)は図 8 (a)矢印 b 方向からみた背面図、図 8 (c)は図 8 (b)の c c線での断面図、図 8 (d)は図 8 (a)矢印 d方向からみた正面図である。

図 8に示す管状ヘッダーは、一端において、管外周を径方向に変形させて、扁平管が接続される開口部 52a, 52b, 52cを設けるとともに、中央部を接合して内壁 50 を形成している。

管状ヘッダーをこのように構成することにより、ヘッダー構造が簡素化でき、より一層コンパクトになるとともに、製造過程においても大幅な簡素化を図ることができる。

[0056] 図 9は、管状ヘッダーの内部に設けるオリフィス 51を一体成型したものであり、低コストで、各扁平管の貫通穴への流体の分配特性をさらに向上させることができる。なお、図 9においては、左側の開口端に扁平管が接続される。

[0057] 第 2入口ヘッダー 5に気液二相冷媒が流入する場合は、第 2入口ヘッダー 5においても同様な効果を奏する。

[0058] 本実施の形態 2の熱交換器は、、図 2、図 4、図 5で示した全ての冷凍空調装置に利用できる。第 1入口ヘッダー 3に気液二相状態の低温流体が流入する場合、図 6 ( b)に示すように、第 1入口ヘッダー 3に流入した流体はヘッダーの出口端の中央部の内壁 50に衝突して気液のミキシングが促進され、径方向に拡がって環状に配置された貫通穴に流入するので、運転条件や姿勢によらず各貫通穴へ流れる流体の気液比率を一層均等分配させることできる。

また、オリフィス 51により流体を増速させて中心部に衝突させることができるため、増速及び衝突の際に、気液の混合がさらに促進され、各貫通穴への均等分配性を高めることができ、流体の温度効率を最大化、さらには圧力損失を最小化することができ、熱交^^の性能を増カロさせることができる。

[0059] 実施の形態 3.

図 10は本発明の実施の形態 3による熱交翻10を示す図であり、図 10 (a)は正面図、図 10 (b)は図 10 (a)の b— b線での断面図、図 10 (c)は図 10 (a)の c c線での断面図である。

図において、第 1扁平管 1及び第 2扁平管 2はそれぞれ低温流体及び高温流体が流れる複数の貫通穴を有しており、扁平な面で互いに接触するように、かつそれぞれの長手方向（第 1扁平管と第 2扁平管とが接触する面における各流体の流れ方向: L 1方向と L2方向）が直交するように、交互に積層され、ロウ付け等で接合されている。第 1扁平管 1は 6本の扁平管 la, lb, lc, Id, le, Ifからなり、扁平管 la, lb, lc 、及び扁平管 Id, le, Ifは、それぞれ扁平な面に沿って、扁平管 1の幅方向（流れ方向に直交する方向： W1方向）に並んでいる。また、扁平管 la, lb, lcと扁平管 Id , le, Ifとは積層方向（S方向）に並んで配置されている。また、各扁平管 la, lb, lc , Id, le, Ifの上下端同士は第 1入口ヘッダー管 3及び第 1出口ヘッダー 4に接続され、並列流路を構成する。

第 2扁平管 2は長手方向（L2方向）で折返して 3段に積層され、両端はそれぞれ第 2入口ヘッダー 5及び第 2出口ヘッダー 6と接続されて、る。

[0060] また、第 1扁平管 1の全流路面積は第 2扁平管 2の全流路面積より大きくしてある。また、第 1扁平管の長手方向 (LI方向）の長さは第 2扁平管の長手方向 (L2方向）の長さより短くしている。

また、図 10では、 6本の第 1扁平管のそれぞれの貫通穴の流路断面積または数は全て同じであるが、第 2扁平管 2の出口側と接触する扁平管ほど、貫通穴の流路断面積または数を大きくしてもょ、。

同様に、第 2扁平管 2の貫通穴の流路断面積または数は、第 1扁平管 1の入口側と接触する側ほど大きくしてもょ、。

[0061] さらに、図 10 (c)に示すように、第 1入口ヘッダー 3は、実施の形態 1または実施の形態 2に示した管状ヘッダーとなっている。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は、管軸方向と扁平管の扁平な面とが並行になるようにして、各扁平管をヘッダー側面に接続するヘッダーである。

さらに、各ヘッダー 3〜6はそれぞれ接続配管 3a、 4a、 5a、 6aと接続されている。

[0062] また、第 1扁平管 1及び第 2扁平管 2の材質は、 A1050や A1070など 1000番台や、 A3003などの 3000番台、及び 6000番台などのアルゥム合金、各ヘッダー 3〜 6の材質は、ステンレス鋼や炭素鋼などの鉄鋼、接続配管 3a〜6aの材質は、銅及び銅合金製で、それぞれロウ付け等により接合されている。

[0063] また、本実施の形態において、第 1入口ヘッダー 3は管軸方向 Aが鉛直方向になるように設置されている。

[0064] 図 10において、 FCは低温流体の流れ、 FHは高温流体の流れを示す。低温流体は第 1入口ヘッダー 3、第 1扁平管 1、第 1出口ヘッダー 4の順に、高温流体は第 2入口ヘッダー ₅、第 ₂扁平管 ₂、第 2出口ヘッダー 6の順に流れ、第 1扁平管 1と第 2扁平管 2との接触面を介して両流体が熱交換される。

[0065] 熱交換性能を大きくするには接触面積を増力!]させる必要があるが、本実施の形態では、第 1扁平管と第 2扁平管とを、各流体の流れ方向が直交するように積層配置したので、熱交^^が二次元的に大型化することなく第 1扁平管と第 2扁平管との接触面積を増加させることができる。また、各流体の流れ方向が直交するように構成しているので、各扁平管に接続されるそれぞれのヘッダー同士が干渉することがないため、コンパクトな構成となり、かつ製造時、ロウ付け等により扁平管やヘッダーを接合する際の加工の簡素化を図ることができる。

[0066] また、本実施の形態では、第 1扁平管と第 2扁平管とを、各流体の流れ方向が直交するように積層配置したので、第 1扁平管に接続される第 1ヘッダーと第 2扁平管に接続される第 2ヘッダーとが干渉することがないため、複数の扁平管を積層方向にも多層積層して接触面積を増加させることができる。その結果、熱交換性能を上げることができると共に、熱交^^が二次元的に大型化することなくコンパ外となる。

また、第 1扁平管の幅または長さと、第 2扁平管の幅または長さとを異なる構成にすることができるので、低温流体と高温流体の種類に応じて扁平管の長さ及び幅を変え、それぞれの流体の温度効率を最大化、さらには圧力損失を最小化することができ、熱交換性能の増カロ、また流体を熱交^^に送り循環させるための駆動装置の動力増加を抑制できる。

[0067] さらに、第 1扁平管または第 2の扁平管を複数の扁平管で構成し (図 10では第 1扁平管のみ）、並列流路を構成するようにしているので、圧力損失を増大させること無く、流体流量を増加させて熱交換特性を増大させることができる。また、熱交^^に流体を送り循環させるための駆動装置の動力増加を招くことがない。

[0068] また、並列流路を構成する扁平管に接続される入口ヘッダーまたは出口ヘッダーのいずれかは管状ヘッダーであり（図 10では第 1入口ヘッダーのみ）、並列流路を構成する複数の扁平管を束ねて、管状ヘッダーの開口端に、管状ヘッダーの管軸方向と並列流路を構成する複数の扁平管内の流体の流れ方向とが同一方向となるようにして接続するので、上記開口端における各扁平管の貫通穴は、管状ヘッダーの他方の開口端力流入または流出する流体に対し、ほぼ均等に配置されるため、各貫通穴に対する流路抵抗差は小さくなり、流体が均等に分配または混合されるので、各扁平管における流量が均一化でき、熱交換性能が向上する。

[0069] さらに、扁平な面に沿って並んだ複数の扁平管は扁平管同士、及びその端部同士が比較的近接しているので、管状ヘッダーに接続する際、扁平管の端部を扁平な面に沿って曲げると共に、積層方向にも曲げることにより、扁平管の端部を一箇所に束ねるための配管の取り回しが容易にでき、熱交翻全体をコンパクトに構成することができる。また、積層方向に並んだ複数の扁平管もその端部同士が比較的近接しているので、管状ヘッダーに接続する際、各扁平管の端部を積層方向に曲げることにより、扁平管の端部を一箇所に束ねるための配管の取り回しが容易となり、熱交換器全体をコンパタトに構成することができる。

[0070] また、銅及び銅合金製の接続配管 3a〜6aを設けることにより、外部の銅配管との取り付けがさらに容易となる。

[0071] なお、本実施の形態では、第 1入口ヘッダー 3に管状ヘッダーを適用したが、第 1 出口ヘッダー 4に管状ヘッダーを適用しても良い。

また、本実施の形態では、 6本の第 1扁平管 1と、折返して構成された 1本の第 2扁平管 2により積層方向に 5層積層された熱交翻を示したが、積層方向に並ぶ第 1扁平管の数、及び扁平な面に沿って並ぶ第 1扁平管の数は本実施の形態の数に限ることはない。

また、積層方向にのみ並ぶ複数の第 1扁平管により並列流路を構成してもよいし、扁平な面に沿って並ぶ複数の第 1扁平管のみで並列流路を構成し、扁平な面に沿つて並ぶ該複数の第 1扁平管を積層方向に折返す構成としても良い。

さらに、第 2扁平管 2に対しても、第 1扁平管と同様の構成とし、第 1扁平管と第 2扁平管の両方が、扁平な面に沿って並んだ、あるいは積層方向に並んだ並列流路としてもよい。

第 2扁平管 2を並列流路とした場合には、第 1扁平管 1と同様、第 2入口ヘッダー 5 または第 2出口ヘッダー 6を管状ヘッダーとするとよい。

[0072] また、ここでは、第 1扁平管 1及び第 2扁平管 2の貫通穴が一列になっている場合を示したが、貫通穴は一列である必要はなぐ複数の列をなしていてよい。

また、貫通穴の形状は矩形であるが、円形でもよぐまた、内面に突起物を形成することにより伝熱面積を大きくして、熱交換特性をさらに向上させることもできる。

[0073] また、本実施の形態では第 1入口ヘッダーに実施の形態 1と同様の管状ヘッダーを適用したが、実施の形態 2と同様、並列流路を構成する複数の扁平管の端部を円弧状に湾曲させて環状、または互いにオーバーラップするように並べ、管状ヘッダーの開口端に接続してもよい。 [0074] 本実施の形態 3の熱交換器は、、図 2、図 4、図 5で示した全ての冷凍空調装置に利用できる。熱交換器 10において、第 1扁平管と第 2扁平管とが同じ形状であれば、冷媒液を含んだ低温の気液二相状態の冷媒が第 1扁平管を流れる際の圧力損失は、高温高圧の超臨界状態の冷媒が第 2扁平管を流れる際の圧力損失よりも大きくなるが、本実施の形態では、並列流路構成の第 1扁平管は第 2扁平管より全流路断面積が大きくなつているので、管内の流速を抑制できるため適正な圧力損失を保つことができる。また、第 1扁平管の長手方向 (L1方向）の長さは第 2扁平管の長手方向 (L 2方向）の長さより短いため、第 1扁平管の圧力損失を適正に保つことができる。

[0075] さらに、図 3に示すように、第 2扁平管における高温冷媒の温度は出口側ほど低ぐかつ温度変化も小さいため、第 1扁平管を流れる低温冷媒との温度差が小さい領域が増えて熱交換性能が低下するが、本実施の形態の熱交翻を用いれば、扁平な面に沿って並んだ第 1扁平管 la, lb, lc、及び第 1扁平管 Id, le, Ifの各貫通穴の流路断面積または数を、第 2扁平管 2の出口側と接触する扁平管ほど大きくして、第 2扁平管 2の出口側と接触する扁平管ほど低温冷媒が多く流れるように構成することができるので、上記の熱交換特性低下を防ぐことができる。

また、本実施の形態の熱交換器を用いれば、第 2扁平管 2の貫通穴の流路断面積または数を、第 1扁平管 1の入口側と接触する扁平管ほど大きくして、第 1扁平管 1の入口側と接触する扁平管ほど高温冷媒が多く流れるように構成することができるので、第 2扁平管 2を流れる高温冷媒の多くの流量を、冷却性能が高い第 1扁平管 1の入口側を流れる低温冷媒と熱交換させることができるため、熱交換性能を上げることができる。

[0076] このように、高温流体と低温流体との間に、比熱、密度などの熱物性値や流量条件などに差があっても、管内の流速増加に伴う圧力損失の上昇を招くことなく熱交換性能を上げることができる。

[0077] 実施の形態 4.

図 11は本発明の実施の形態 4による熱交換器 10を示す図であり、図 11 (a)は斜視図、図 11 (b)は図 11 (a)の b— b線での断面図である。

図において、第 1扁平管 1及び第 2扁平管 2はそれぞれ低温流体及び高温流体が流れる複数の貫通穴を有しており、扁平な面で互いに接触するように、かつそれぞれの長手方向（第 1扁平管と第 2扁平管とが接触する面における各流体の流れ方向: L 方向）が並行になるように、ロウ付け等で接合されている。

また、各扁平管を、アルミニウム合金、銅及び銅合金のような比較的延性の大きな材質、または肉薄の可とう性部材で構成すれば、第 1扁平管 1及び第 2扁平管 2は共に、長手方向（L方向）を揃えて並行に、扁平な面で接合されており、またヘッダーは両端に接続されて、るので、長手方向（L方向）に直交する方向に対し自在に折返せる構成となっている。図 11では、第 1扁平管と第 2扁平管とを 3段に折返すことにより第 1扁平管と第 2扁平管とを積層した構成であり (積層方向： S方向）、第 1扁平管 1 の両端はそれぞれ第 1入口ヘッダー 3及び第 1出口ヘッダー 4に、第 2扁平管 2の両端はそれぞれ第 2入口ヘッダー 5及び第 2出口ヘッダー 6に接続されて、る。

また、第 1扁平管 1は扁平面に沿って並んだ 3本の扁平管 la, lb, lcからなり、並列流路を構成する。

また、第 1入口ヘッダー 3は、実施の形態 1及び実施の形態 2に示した管状ヘッダ一となつている。第 1出口ヘッダー 4、第 2入口ヘッダー 5、及び第 2出口ヘッダー 6は、管軸方向と扁平管の扁平な面とが並行になるようにして、各扁平管をヘッダー側面に接続するヘッダーである。

その他の構成は、実施の形態 3と同様のため、説明を省略する。

熱交換性能を大きくするには接触面積を増力!]させる必要があるが、本実施の形態では、第 1扁平管と第 2扁平管とを、各流体の流れ方向が並行となるように配置すると共に、各扁平管を折返して積層したので、熱交^^が二次元的に大型化することなく第 1扁平管と第 2扁平管との接触面積を増カロさせることができる。

また、第 1扁平管に接続される第 1ヘッダーと第 2扁平管に接続される第 2ヘッダーとは、共に各扁平管の両端部にのみ設ければよいので、ヘッダー同士が干渉することがない。

また、低温流体と高温流体の流れの向きを対向させることができるため、温度効率が増加し、熱交換性能を増カロさせることができる。

また、第 1扁平管及び第 2扁平管の少なくともいずれか一方 (図 11では第 1扁平管のみ）は、扁平面に沿って並んだ複数の扁平管により並列流路を構成しているので、圧力損失を増大させること無ぐ流体流量を増カロさせて熱交換特性を増大させることができる。また、熱交^^に流体を送り循環させるための駆動装置の動力増加を招くことがない。

また、並列流路を構成する扁平管に接続される入口ヘッダーまたは出口ヘッダーの！、ずれかは管状ヘッダーであるので（図 11では第 1入口ヘッダーのみ）、実施の形態 3と同様の効果を奏する。

[0079] なお、扁平管を折返す段数は 3段に限ることはなぐ折返さない 1段構成から、それ以上の、くらでも良ぐ装置の実装スペースに応じて自在に構成できる。

[0080] 本実施の形態 4の熱交換器は、図 2、図 4、図 5で示した全ての冷凍空調装置に利用できる。

本実施の形態の熱交換器は、例えば長手方向を比較的剛性力、さい積層方向に自在に曲げることができるため、冷凍空調装置の室外ユニット内に実装する場合、圧縮機などの容器類のシェル周りに沿わせて配置したり、容器や配管との間の隙間スペースに配置することができ、装置への実装効率が上がり、装置全体の小型化に寄与する。

[0081] 実施の形態 5.

図 12は本発明の実施の形態 5による熱交換器 10を示す図であり、図 12 (a)は正面図、図 12 (b)は図 12 (a)の b— b線での断面図、図 12 (c)は図 12 (a)の c c線での断面図である。

図において、第 1扁平管 1及び第 2扁平管 2はそれぞれ低温流体及び高温流体が流れる複数の貫通穴を有しており、扁平な面で互いに接触するように、かつそれぞれの管内を流れる流体の流れ方向（L1方向、 L2方向）が直交するように、 3以上の複数の積層数（図 12では 6)で交互に積層され、ロウ付け等で接合されている。

第 1扁平管 1は 3本の扁平管 la, lb, lcからなり、扁平管 la, lb, lcは積層方向（ S方向）に並んで配置され、各扁平管の上下端同士は第 1入口ヘッダー管 3及び第 1 出口ヘッダー 4に接続され、並列流路を構成する。

[0082] さらに、図 12 (c)に示すように、第 1入口ヘッダー 3、及び第 1出口ヘッダー 4は、管軸方向と扁平管の扁平な面とが並行になるようにして、複数の第 1扁平管 la, lb, lc をヘッダー側面に接続するヘッダーである。第 2入口ヘッダー ₅、及び第 2出口へッダー 6は、管軸方向と扁平管の扁平な面とが並行になるようにして、第 2扁平管 2をへッダー側面に接続するヘッダーである。

また、各ヘッダーはそれぞれ接続配管 3a、 4a、 5a、 6aと接続されている。

[0083] また、第 1扁平管の長手方向 (L1方向）の長さは第 2扁平管の長手方向 (L2方向）の長さより短くしており、第 1扁平管 1の幅方向（流れ方向に直交する方向: W1方向）の長さは、第 2扁平管の幅方向（流れ方向に直交する方向： W2方向）の長さより大きい。

また、図 12では、 3本の第 1扁平管の貫通穴の流路断面積または数は全て同じであるが、第 2扁平管 2の出口側と接触する扁平管ほど、貫通穴の流路断面積または数を大きくしてもよい。

[0084] また、ここでは、第 1扁平管 1及び第 2扁平管 2の貫通穴が一列になっている場合を示したが、貫通穴は一列である必要はなぐ複数の列をなしていてよい。

[0085] また、第 1扁平管 1及び第 2扁平管 2の材質は、 A1050や A1070など 1000番台や、 A3003などの 3000番台、及び 6000番台などのアルゥム合金、各ヘッダー 3〜 6の材質は、ステンレス鋼や炭素鋼などの鉄鋼、接続配管 3a〜6aの材質は、銅及び銅合金製で、それぞれロウ付け等により接合されている。

[0086] なお、本実施の形態では、 S方向に積層する 3本の第 1扁平管 1と、折返して積層構成された 1本の第 2扁平管 2により構成されるものを示したが、各扁平管の数は本実施の形態の数に限らない。また、扁平面に沿って並んだ複数の扁平管で、並列流路を構成するようにしてもよい。また、扁平面に沿って並んだ複数の扁平管を折り返して積層してちょい。

[0087] 図中、 FCは低温流体の流れ、 FHは高温流体の流れを示す。低温流体は第 1入口ヘッダー 3、第 1扁平管 1、第 1出口ヘッダー 4の順に、高温流体は第 2入口ヘッダー 5、第 2扁平管 2、第 2出口ヘッダー 6の順に流れ、第 1扁平管と第 2扁平管との接触部を介して両流体が熱交換される。

[0088] 熱交換性能を大きくするには接触面積を増力!]させる必要があるが、本実施の形態では、第 1扁平管と第 2扁平管とを、各流体の流れ方向が直交するように交互に 6層積層配置したので、熱交換器が二次元的に大型化することなく第 1扁平管と第 2扁平管との接触面積を増加させることができる。また、各流体の流れ方向が直交するように構成しているので、各扁平管に接続されるそれぞれのヘッダー同士が干渉することがないため、コンパクトな構成となり、かつ製造時、ロウ付け等により扁平管やヘッダ一を接合する際の加工の簡素化を図ることができる。

[0089] また、本実施の形態では、第 1扁平管と第 2扁平管とを、各流体の流れ方向が直交するように積層配置したので、第 1扁平管の幅または長さと、第 2扁平管の幅または長さとを異なる構成にすることができるため、低温流体と高温流体の種類に応じて扁平管の長さ及び幅を変え、それぞれの流体の温度効率を最大化、さらには圧力損失を最小化することができ、熱交換性能の増カロ、また流体を熱交^^に送り循環させるための駆動装置の動力増加を抑制できる。

[0090] さらに、第 1扁平管または第 2の扁平管を複数の扁平管で構成し (図 12では第 1扁平管のみ）、並列流路を構成するようにしているので、圧力損失を増大させること無く、流体流量を増加させて熱交換特性を増大させることができる。また、熱交^^に流体を送り循環させるための駆動装置の動力増加を招くことがない。

[0091] さらに、流量を増加させて熱交換性能を大きくする場合、圧力損失を抑制するために、適正流速になるようにヘッダーの内径を拡大する必要があり、それに伴い耐圧性を維持するためには肉厚が増し、外径が著しく増大するが、ヘッダーを高強度の鉄鋼で構成したため、外径の増大を抑えることができ、熱交換器全体の小型化に効を奏する

[0092] また、ヘッダーを構成するステンレス鋼や炭素鋼などの鉄鋼は、アルミニウム合金や銅及び銅合金とは、強度の弱い脆弱な化合物層を生成させずにロウ付け接合が可能であるため、熱交翻10を家庭用エアコンや業務用空調機などで一般的に使用されている銅配管にロウ付け等により比較的容易に取り付けることができる。

また、銅及び銅合金製の接続配管 3a〜6aを設けることにより、外部の銅配管との取り付けがさらに容易となる。

[0093] さらに、扁平管をアルミニウム合金で構成しているので、ヘッダーにロウ付け等により比較的容易に取り付けることができると共に、上記アルミニウム合金は、比較的低コストな押出成型により製造できるため、製造コストを抑制することができる。

[0094] 本実施の形態 5の熱交換器は、図 2、図 4、図 5で示した全ての冷凍空調装置に利用できる。二酸化炭素を冷媒とした冷凍空調機器に対して、熱交換器の第 2扁平管を流れる高温流体を高温高圧の超臨界流体、第 1扁平管を流れる低温流体を気液二相流体とした場合、第 1扁平管と第 2扁平管とが同じ形状であれば、冷媒液を含んだ低温の気液二相状態の冷媒が第 1扁平管を流れる際の圧力損失は、高温高圧の超臨界状態の冷媒が第 2扁平管を流れる際の圧力損失よりも大きくなるが、本実施の形態では、第 1扁平管は第 2扁平管より幅が大きく並列流路となっているため管内の流速を抑制でき、また長さも短、ため適正な圧力損失を保つことができる。

[0095] また、図 12 (c)に示すように、第 1扁平管 la, lb, lcが垂直配置され、上部に第 1 入口ヘッダー 3が設けられて、るため、第 1入口ヘッダー 3に気液二相冷媒が流入する場合でも、重力分離によりヘッダー内に液面が形成されやすぐヘッダー内の底面 (扁平管への入口）は全面液相となり、このため流体を 3本の第 1扁平管 la, lb, lc の各貫通穴へ均等に流すことができ、流体の温度効率を最大化、さらには圧力損失を最小化することができ、熱交^^の性能を増加させることができる。

[0096] さらに、図 3に示すように、第 2扁平管における高温冷媒の温度は出口側ほど低ぐかつ温度変化も小さいため、第 1扁平管を流れる低温冷媒との温度差が小さい領域が増えて熱交換性能が低下するが、本実施の形態の熱交翻を用いれば、積層方向に並んだ第 1扁平管 la, lb, lcの各貫通穴の流路断面積または数を、第 2扁平管 2の出口側と接触する扁平管ほど大きくして（図 12では、扁平管 la >扁平管 lb > 扁平管 lc)、第 2扁平管 2の出口側と接触する扁平管ほど低温冷媒が多く流れるように構成することができるので、上記の熱交換特性低下を防ぐことができる。

また、本実施の形態の熱交換器を用いれば、第 2扁平管 2の貫通穴の流路断面積または数を、第 1扁平管 1の入口側と接触する貫通穴ほど大きくして、第 1扁平管 1の入口側と接触する貫通穴ほど高温冷媒が多く流れるように構成することができるので、第 2扁平管 2を流れる高温冷媒の多くの流量を、冷却性能が高い第 1扁平管 1の入口側を流れる低温冷媒と熱交換させることができるため、熱交換性能を上げることができる。

[0097] このように、両流体の間で比熱、密度などの熱物性値や流動条件などの動作条件に差が発生しても、管内の流速増加に伴う圧力損失の上昇を招くことなぐ扁平管の幅、長さ、積層する段数、及び貫通穴の流路断面積、数などを調整して熱交換器を最適構成できるため、熱交^^の性能の最大化、ひいては機器の性能向上を図ることがでさる。

[0098] 実施の形態 6.

図 13は本発明の実施の形態 6による熱交換器を示す図であり、図 13 (a)は斜視図、図 13 (b)は図 13 (a)の b— b線での断面図である。

また、各扁平管を、アルミニウム合金、銅及び銅合金のような比較的延性の大きな材質、または肉薄の可とう性部材で構成すれば、第 1扁平管 1及び第 2扁平管 2は共に、長手方向（L方向）を揃えて並行に、扁平な面で接合されており、またヘッダーは両端に接続されて、るので、長手方向（L方向）に直交する方向に対し自在に折返せる構成となっている。図 13では、第 1扁平管と第 2扁平管とを 3段に折返すことにより第 1扁平管と第 2扁平管とを積層方向に 6層積層した構成であり (積層方向： S方向 )、第 1扁平管 1の両端はそれぞれ第 1入口ヘッダー 3及び第 1出口ヘッダー 4に、第 2扁平管 2の両端はそれぞれ第 2入口ヘッダー 5及び第 2出口ヘッダー 6に接続されている。

また、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、及び第 2出口ヘッダー 6は、管軸方向と扁平管の扁平な面とが並行になるようにして、各扁平管をヘッダー側面に接続するヘッダーである。

[0099] 熱交換性能を大きくするには接触面積を増力!]させる必要があるが、本実施の形態では、第 1扁平管と第 2扁平管とを、各流体の流れ方向が並行となるように配置すると共に、各扁平管を折返して積層したので、熱交^^が二次元的に大型化することなく第 1扁平管と第 2扁平管との接触面積を増カロさせることができる。

[0100] なお、扁平管の代わりに、貫通穴を有する細管を並べて構成しても同様の作用、効果があることは言うまでもない。

[0101] なお、本実施の形態 6の熱交換器は、図 2、図 4、図 5で示した全ての冷凍空調装置に利用できる。

第 1ヘッダー入口 3に気液二相状態の低温流体が流入する場合は、第 1扁平管内の流れが鉛直下向きになるように配置する方が望ましぐこの場合、重力分離により第 1入口ヘッダー内に液面が形成されやすぐ第 1扁平管の貫通穴のそれぞれに冷媒が均等分配されやすくなる。

[0102] また、本実施の形態の熱交換器は、例えば長手方向を比較的剛性力、さい積層方向に自在に曲げることができるため、冷凍空調装置の室外ユニットに実装する場合、構成機器 (例えば圧縮機や液だめ容器など）に沿わせて配置したり、容器や配管との間の隙間スペースに配置することができ、装置への実装効率が上がり、装置全体の小型化に寄与する。

[0103] なお、扁平管を折返す段数は 3段に限ることはなぐ折返さない 1段構成から、それ以上の、くらでも良ぐ装置の実装スペースに応じて自在に構成できる。

[0104] 実施の形態 7.

図 14は本発明の実施の形態 7による熱交換器を示す図であり、図 14 (a)は斜視図、図 14 (b)は xz面での断面図、図 14 (c)は xy面での断面図である。

図において、第 1扁平管 1及び第 2扁平管 2はそれぞれ低温流体及び高温流体が流れる複数の貫通穴を有しており、長手方向（第 1扁平管と第 2扁平管とが接触する面における各流体の流れ方向： L方向）が並行になるように一体成形されている。一体成形された第 1扁平管 1及び第 2扁平管 2は、アルミニウム合金、銅及び銅合金のような比較的延性の大きな材質、または肉薄の可とう性部材で構成されており、長手方向途中で折り曲げて 3段で構成されている。また、一体成形された第 1扁平管 1及び第 2扁平管 2の両端には、扁平管の扁平な面と管軸方向とが並行になるようにして、管状部材が接続されており、管状部材の内部に長手方向に仕切板 52を挿入することにより、第 1入口ヘッダー 3と第 2出口ヘッダー 6とが仕切板 52を介して隣接配置され、第 1出口ヘッダー 4と第 2入口ヘッダー 5とが仕切板 52を介して隣接配置された構成となっており、第 1扁平管 1の両端で第 1入口ヘッダー 3及び第 1出口ヘッダー 4 が接続され、第 2扁平管 2の両端で第 2入口ヘッダー 5及び第 2出口ヘッダー 6が接続されている。

第 1扁平管の流路と第 2扁平管の流路がー体となった管は、例えばアルミニウムの押出し成形により加工することができる。

[0105] このような構成によれば、実施の形態 6の効果に加え、第 1扁平管 1と第 2扁平管 2 との間の接触熱抵抗を完全になくすことができ大幅な熱交換性能の向上が得られるまた、扁平管の一体成形、ヘッダーの一体化により、一層コンパクトとなるとともに、製造の大幅な簡素化を図ることができる。

[0106] なお、ここでは、第 1扁平管 1及び第 2扁平管 2の貫通穴が一列になっている場合を示したが、貫通穴は一列である必要はなぐ複数の列をなしていてもよい。 [0107] 実施の形態 8.

図 15は本発明の実施の形態 8による熱交換器を示す図であり、図 15 (a)は斜視図、図 15 (b)は xz面での断面図、図 15 (c)は yz面での断面図である。

実施の形態 6の第 1扁平管 1と第 2扁平管 2に相当する複数の貫通穴を有した流路をそれぞれ 3段、合計 6段配列して一体成形された多孔管 60と、多孔管 60の両端に設けられた第 1ヘッダー体 61、第 2ヘッダー体 62とから構成されている。第 1ヘッダ一体 61は、内部に多孔管の 1段目〜 4段目と、 5段目と、 6段目とを仕切る仕切板、並びに多孔管の 5段目及び 6段目の流路にそれぞれ連通するように接続された第 1 出口管 611及び第 2入口管 612を備えている。第 2ヘッダー体 62は、多孔管の 1段目と、 2段目と、 3段目〜6段目とを仕切る仕切板、並びに多孔管の 1段目及び 2段目の流路にそれぞれ連通するように接続された第 1入口管 621及び第 2出口管 622を備えている。また、第 1ヘッダー体 61に内蔵され多孔管 60の 2段目と 3段目の流路を連通させる第 1カバー 613、第 2ヘッダー体 62に内蔵され多孔管 60の 3段目と 6段目の流路を連通させる第 2カバー 623が設けられて、る。

[0108] このように構成することにより、低温流体が、第 1入口管 621から、第 1ヘッダー体 6 1、多孔管 60、第 2ヘッダー体 62を蛇行して、第 1出口管 611へ、一方、高温流体が、第 2入口管 612から、第 2ヘッダー体 62、多孔管 60、第 1ヘッダー体 61を蛇行して、第 2出口管 622へ、交互に対向して流れるようにできる。

[0109] したがって、このような構成によれば、実施の形態 6と同様の効果が得られ、また、それに加え、扁平管部分のより一層の一体成形化、ヘッダーの一体化が図れ、より一層コンパクトになるとともに、製造の大幅な簡素化を図ることができる。

[0110] なお、第 1ヘッダー体 61と第 1カバー 613、及び第 2ヘッダー体 62と第 2カバー 62 3をそれぞれ一体成形しても良ぐそうすれば部品点数削減によるさらなる製造簡素化が図れる。

また、ここでは一体成形された多孔管 60の場合を示したが、第 1扁平管及び第 2扁平管を積層させて多孔管を構成してもよい。

また、ここでは、各段の流路を構成する貫通穴が一列になっている場合を示したが、貫通穴は一列である必要はなぐ複数の列をなしていてよい。 [0111] 実施の形態 9.

図 16は本発明の実施の形態 9による熱交換器を示す図であり、図 16 (a)は斜視図、図 16 (b)は yz面での断面図、図 16 (c)は多孔管の詳細図である。

実施の形態 6の第 1扁平管 1と第 2扁平管 2とに相当する複数の貫通穴を有した流路をそれぞれ 3段、合計 6段配列して一体成形された多孔管 60と、多孔管 60の両端に設けられた第 1ヘッダー体 61、及び第 2ヘッダー体 62から構成される。

[0112] 第 1ヘッダー体 61及び第 2ヘッダー体 62には、多孔管 60の 2、 4、 6段目の流路と連通するようにそれぞれ接続された第 1出口管 611及び第 1入口管 621を備えている。

また、第 1ヘッダー体 61及び第 2ヘッダー体 62に内蔵され、多孔管 60の 1、 3、 5段目の流路と連通するようにそれぞれ接続された第 1内部ヘッダー 631及び第 2内部ヘッダー 632を備え、さらに、第 1内部ヘッダー 631及び第 2内部ヘッダー 632には、それぞれ高温流体を外部に取り出す第 2入口管 612、第 2出口管 622が接続されている。

[0113] このように構成することにより、低温流体が、第 1入口管 621から、第 1ヘッダー体 6

1、多孔管 60、第 2ヘッダー体 62、第 1出口管 611へ、一方、高温流体が、第 2入口管 612から、第 2ヘッダー体 62、多孔管 60、第 1ヘッダー体 61、第 2出口管 622へ、交互に対向して流れるようにできる。

また、ここでは一体成形された多孔管の場合を示したが、第 1扁平管及び第 2扁平管を積層させて多孔管を構成してもよい。

[0114] したがって、このような構成によれば、実施の形態 6と同様の効果が得られ、また、それに加え、ヘッダー構造の簡素化が図れ、より一層コンパクトになるとともに、製造の大幅な簡素化を図ることができる。

[0115] なお、図 16 (c)に示すように、多孔管 60の端部を凹凸構造としているため、ヘッダ一体、内部ヘッダー及び多孔管とを接合することにより、高温流体と低温流体が通るそれぞれの流路を比較的容易に形成することができる。

[0116] 実施の形態 10.

図 17は本発明の実施の形態 10による熱交翻を示す図であり、図 17 (a)は斜視図、図 17 (b)は xy面での断面図である。

第 1扁平管 1及び第 2扁平管 2はそれぞれ低温流体及び高温流体が流れる複数の貫通穴を有しており、扁平な面で互いに接触するように、かつそれぞれの長手方向（第 1扁平管と第 2扁平管とが接触する面における各流体の流れ方向: L方向）が並行になるように、交互に積層され、ロウ付け等で接合されている。

第 1扁平管 1は積層方向（S方向）に並んだ 3本の第 1扁平管 la, lb, lc、第 2扁平管 2は積層方向（S方向）に並んだ 3本の第 2扁平管 2a, 2b, 2cからなり、第 1扁平管 la, lb, lcの両端と第 2扁平管 2a, 2bの両端とが積層方向から見て重ならないように、第 1扁平管 la, lb, lcと第 2扁平管 2a, 2b, 2cとは、両端部が扁平な面に沿つてそれぞれ所定角度曲がっている。即ち、第 1扁平管 la, lb, lcの両端部と第 2扁平管 2a, 2b, 2cの両端部とを、それぞれ長手方向（L方向）と積層方向（S方向）とのいずれにも直交する方向 (W方向）に、かつ第 1扁平管 1の両端と第 2扁平管 2の両端とが互!、に交差しな、ように曲げて構成されて！、る。

また、第 2扁平管 2a, 2b, 2cは両端部でそれぞれ第 2入口ヘッダー 5と第 2出口へッダー 6とに接続され、並列流路を構成する。

[0117] また、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出口へッダー 6は、管軸が、並列流路を構成する複数の扁平管の扁平な面に直交する枝分岐ヘッダーであり、上記枝分岐ヘッダーの側面に、上記複数の扁平管が接続されている。

[0118] また、第 1扁平管 1及び第 2扁平管 2の材質は、 A1050や A1070など 1000番台や、 A3003などの 3000番台、及び 6000番台などのアルゥム合金、各ヘッダーの材質は、ステンレス鋼や炭素鋼などの鉄鋼で、それぞれロウ付け等により接合されている。 [0119] 本実施の形態の構成によれば、第 1扁平管の両端と第 2扁平管の両端とが積層方向から見て重ならないように、第 1扁平管の両端または第 2扁平管の両端を、扁平な面に沿って曲げて構成しているので、第 1扁平管と第 2扁平管とを、流れ方向が並行となるように交互に積層しても、第 1扁平管に接続される第 1ヘッダーと第 2扁平管に接続される第 2ヘッダーとが干渉することがないため、複数の扁平管を積層方向にも多層積層して接触面積を増加させることができる。その結果、熱交換性能を上げることができると共に、熱交^^が二次元的に大型化することなくコンパ外となる。

また、第 1扁平管と第 2扁平管の幅方向だけでなく積層方向にも大きくできるため、圧力損失の増大により流体を熱交換器に送り循環させるための駆動装置の動力増加を招くことなぐ低温流体及び高温流体の流量を増加させて熱交換特性を増大させることができる。

また、製造時ロウ付け等により扁平管やヘッダーを接合する際の加工の簡素化を図ることができる。

[0120] また、第 1ヘッダーと第 2ヘッダーとが干渉することがないため、積層方向に並んだ複数の第 1扁平管及び複数の第 2扁平管が、それぞれ並列流路となるように構成できるので、圧力損失を増大させること無ぐ流体流量を増力！]させて熱交換特性を増大させることができる。また、熱交^^に流体を送り循環させるための駆動装置の動力増加を招くことがない。

[0121] なお、第 1扁平管と第 2扁平管とで両端が同じ曲げ角度の同じ扁平管を用いれば、上下反転させて積層して構成することができるため、さらに、製造工程、管理を簡素ィ匕することがでさる。

また、ここでは、第 1扁平管 1及び第 2扁平管 2の貫通穴が一列になっている場合を示したが、貫通穴は一列である必要はなぐ複数の列をなしていてよい。

[0122] なお、本実施の形態 10の熱交翻は、図 2、図 4、図 5で示した全ての冷凍空調装置に利用できる。

なお、熱交翻10は、実施の形態 10の熱交翻を用いており、各扁平管を、アルミニゥム合金、銅及び銅合金のような比較的延性の大きな材質、または肉薄の可とう性部材で構成すれば、第 i扁平管 i及び第 2扁平管 2は共に、長手方向 (L方向）を揃えて並行に、扁平な面で接合されており、またヘッダーは両端に接続されているので、長手方向を比較的剛性が小さい積層方向に自在に曲げることができるため、冷凍空調装置の室外ユニットに実装する場合、構成機器 (例えば圧縮機や液だめ容器など）に沿わせて配置したり、容器や配管との間の隙間スペースに配置することができ、装置への実装効率が上がり、装置全体の小型化に寄与する。

Claims

請求の範囲

[1] 低温流体が流れる貫通穴を有する扁平状の第 1扁平管と、高温流体が流れる貫通穴を有する扁平状の第 2扁平管と、上記第 1扁平管の両端にそれぞれ接続された第

1入口ヘッダー及び第 1出口ヘッダーと、上記第 2扁平管の両端にそれぞれ接続された第 2入口ヘッダー及び第 2出口ヘッダーとを備えた熱交換器であって、上記第 1 扁平管と上記第 2扁平管とは、扁平な面で互いに接触するように、かつ上記低流体の流れ方向と上記高温流体の流れ方向とが直交するようにして、 3以上の複数の積層数で積層配置されると共に、上記第 1扁平管と上記第 2扁平管との少なくとも一方の扁平管は、上記扁平な面に沿って並んだ、または積層方向に並んだ複数の扁平管で構成され、該複数の扁平管と、該複数の扁平管の両端にそれぞれ接続した入口ヘッダー及び出口ヘッダーとにより並列流路を構成することを特徴とする熱交^^

[2] 並列流路を構成する入口ヘッダーまたは並列流路を構成する出口ヘッダーのヽずれかを、両端が開口した管状ヘッダーで構成し、上記並列流路を構成する複数の扁平管を束ねて、上記管状ヘッダーの開口端に、上記管状ヘッダーの管軸方向と上記複数の扁平管内の流体の流れ方向とが同一方向となるようにして接続したことを特徴とする請求項 1記載の熱交^^。

[3] 第 1扁平管の幅または長さと、第 2扁平管の幅または長さとが異なることを特徴とする請求項 1または 2記載の熱交換器。

[4] 低温流体が流れる貫通穴を有する扁平状の第 1扁平管と、高温流体が流れる貫通穴を有する扁平状の第 2扁平管と、上記第 1扁平管の両端にそれぞれ接続された第 1入口ヘッダー及び第 1出口ヘッダーと、上記第 2扁平管の両端にそれぞれ接続された第 2入口ヘッダー及び第 2出口ヘッダーとを備えた熱交換器であって、上記第 1 扁平管と上記第 2扁平管とは、扁平な面で互いに接触するように、かつ上記低流体の流れ方向と上記高温流体の流れ方向とが並行となるようにして折返され、 3以上の複数の積層数で積層配置されたことを特徴とする熱交換器。

[5] 第 1扁平管と第 2扁平管とは、可とう性部材により構成されていることを特徴とする請求項 4記載の熱交換器。

[6] 第 1入口ヘッダーまたは第 1出口ヘッダーと、第 2入口ヘッダーまたは第 2出口ヘッダ一とは、管状部材により一体成形され、上記管状部材の内部に設けられた仕切り板を介して隣接していることを特徴とする請求項 4または 5記載の熱交^^。

[7] 第 1扁平管と第 2扁平管との少なくとも一方の扁平管を、扁平な面に沿って並んだ複数の扁平管で構成し、該複数の扁平管と、該複数の扁平管の両端にそれぞれ設けた入口ヘッダー及び出口ヘッダーとにより並列流路を構成すると共に、上記入口へッダーまたは上記出口ヘッダーのいずれかを、両端が開口した管状ヘッダーで構成し、上記並列流路を構成する複数の扁平管を束ねて、上記管状ヘッダーの開口端に、上記管状ヘッダーの管軸方向と上記並列流路を構成する複数の扁平管内の流体の流れ方向とが同一方向となるようにして接続したことを特徴とする請求項 4記載の熱交換器。

[8] 低温流体が流れる貫通穴を有する扁平状の第 1扁平管と、高温流体が流れる貫通穴を有する扁平状の第 2扁平管と、上記第 1扁平管の両端にそれぞれ接続された第 1入口ヘッダー及び第 1出口ヘッダーと、上記第 2扁平管の両端にそれぞれ接続された第 2入口ヘッダー及び第 2出口ヘッダーとを備えた熱交換器であって、上記第 1 扁平管と上記第 2扁平管とは、扁平な面で互いに接触するように、かつ上記低流体の流れ方向と上記高温流体の流れ方向とが並行となるようにして積層配置されると共に、上記第 1扁平管と上記第 2扁平管との少なくとも一方の扁平管は、積層方向に並んだ複数の扁平管で構成され、上記第 1扁平管の両端と上記第 2扁平管の両端とが互いに交差しないように、上記複数の扁平管の両端を、上記各流体の流れ方向と上記積層方向とのいずれにも直交する方向に曲げて構成し、上記複数の扁平管と、上記複数の扁平管の両端にそれぞれ設けた入口ヘッダー及び出口ヘッダーとにより並列流路を構成したことを特徴とする熱交換器。

[9] 並列流路を構成する入口ヘッダーまたは並列流路を構成する出口ヘッダーのヽずれかを、管軸が、上記並列流路を構成する複数の扁平管の扁平な面に直交する枝分岐ヘッダーで構成し、上記枝分岐ヘッダーの側面に、上記複数の扁平管を接続したことを特徴とする請求項 8記載の熱交換器。

[10] 並列流路を構成する入口ヘッダーまたは並列流路を構成する出口ヘッダーの!/ヽずれかを、両端が開口した管状ヘッダーで構成し、上記並列流路を構成する複数の扁平管を束ねて、上記管状ヘッダーの開口端に、上記管状ヘッダーの管軸方向と上記複数の扁平管内の流体の流れ方向とが同一方向となるようにして接続したことを特徴とする請求項 8記載の熱交^^。

[11] 第 1扁平管及び第 2扁平管は、それぞれ複数の貫通穴を有し、上記第 1扁平管の貫通穴と上記第 2扁平管の貫通穴とは、数、流路断面積、配列ピッチの少なくとも一つが異なることを特徴とする請求項 1〜10のいずれかに記載の熱交^^。

[12] 低温流体及び高温流体の少なくとも一方は、気液二相状態の流体であり、第 1扁平管または第 2扁平管内を流れる上記気液二相状態の流れ方向が、鉛直方向となるように、第 1扁平管または第 2扁平管を配置したことを特徴とする請求項 1〜10のいずれかに記載の熱交換器。

[13] 低温流体及び高温流体の少なくとも一方は、気液二相状態の流体であり、上記気液二相状態の流体が流れる扁平管を複数の扁平管により並列流路とすると共に、上記並列流路を構成する複数の扁平管に接続される入口ヘッダーを管状ヘッダーで構成したことを特徴とする請求項 2, 7, 10のいずれか〖こ記載の熱交換器。

[14] 並列流路を構成する複数の扁平管は、各扁平管の端部を円弧状に湾曲させて環状に並べ、管状ヘッダーの開口端に接続したことを特徴とする請求項 2, 7, 10のいずれかに記載の熱交換器。

[15] 管状ヘッダーの内部に、流路断面積が前後の流路断面積より小さいオリフィスを設けたことを特徴とする請求項 2, 7, 10のいずれか〖こ記載の熱交換器。

[16] 低温流体及び高温流体の少なくとも一方は、二酸ィヒ炭素であることを特徴とする請求項 1〜10のいずれかに記載の熱交^^。

[17] 第 1扁平管または第 2扁平管をアルミニウム合金で構成し、各ヘッダーを鉄鋼で構成したことを特徴とする請求項 1〜10のいずれかに記載の熱交^^。

[18] 低温流体が流れる貫通穴を有する扁平状の第 1扁平管と、高温流体が流れる貫通穴を有する扁平状の第 2扁平管と、上記第 1扁平管の両端にそれぞれ接続された第 1入口ヘッダー及び第 1出口ヘッダーと、上記第 2扁平管の両端にそれぞれ接続された第 2入口ヘッダー及び第 2出口ヘッダーとを備え、上記第 1扁平管と上記第 2扁平管とが扁平な面で互いに接触するように積層した熱交^^であって、上記第 1扁平管または上記第 2扁平管をアルミニウム合金で構成し、上記各ヘッダーを鉄鋼で構成したことを特徴とする熱交^^。

請求項 1〜18のいずれかに記載の熱交換器を用いた冷凍空調装置。