(57)【要約】  同一平面上に互いに平行に並ぶように配列された第１流体流路３と、第１流体流路３が配列される平面と平行な平面上に配列された第２流体流路４とを一組とする層が伝熱ブロック２内に形成された構成を有し、第２流体流路４の両端部には、第２流体流路４の方向と直交する方向に延びる一対の連通穴５が形成されて第２流体流路４が全て連通するように構成され、伝熱ブロック２の側面で一方の連通穴５に同軸上に接続された入口導管６ａと、を備え、一方の連通穴５の内部を螺旋状に仕切る第２流体分配機構７１２と、入口導管６ａの内部を螺旋状に仕切り、入口導管６ａの一方の連通穴５側の端で第２流体分配機構７１２と連なる第１流体分配機構７１１と、を有し、一方の連通穴５と反対側の第１流体分配機構７１１の端が入口導管６ａを重力方向と並行に分割しているものである。
2013172181.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一平面上に互いに平行に並ぶように配列された第１流体流路と、前記第１流体流路が配列される平面と平行な平面上に配列された第２流体流路とを一組とする層が伝熱ブロック内に形成された構成を有し、
前記第２流体流路の両端部には、前記第２流体流路の方向と直交する方向に延びる一対の連通穴が形成されて前記第２流体流路が全て連通するように構成され、前記伝熱ブロックの側面で前記一対の連通穴のうちの一方の連通穴に同軸上に接続された入口導管と、を備え、
前記一方の連通穴の内部を螺旋状に仕切る第２流体分配機構と、
前記入口導管の内部を螺旋状に仕切り、前記入口導管の前記一方の連通穴側の端で前記第２流体分配機構と連なる第１流体分配機構と、を有し、
前記一方の連通穴と反対側の前記第１流体分配機構の端が、前記入口導管を重力方向と並行に分割している熱交換器。
【請求項２】
前記第１流体分配機構は前記一方の連通穴と反対側から前記一方の連通穴側の端までに面が９０度以上回転するように捩られた螺旋形状である請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記第２流体分配機構は２つの螺旋状の面が垂直に交差して前記一方の連通穴内を４つの螺旋に分割する構造を含み、前記一方の連通穴側の端で前記第２流体分配機構の前記２つの螺旋状の面の一方と前記第１流体分配機構の仕切り面とが連続している請求項１又は請求項２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記第１流体分配機構と前記第２流体分配機構とは一体に形成されている請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の熱交換器。
【請求項５】
前記第１流体分配機構と前記第２流体分配機構とは別体に形成され、前記一方の連通穴側の端において前記第１流体分配機構と前記第２流体分配機構とはともに重力方向と垂直に分割する仕切りで接続される請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の熱交換器。
【請求項６】
前記第１流体分配機構の螺旋の捻り角度と前記第２流体分配機構の螺旋の捻り角度とが異なっている請求項５に記載の熱交換器。
【請求項７】
同一平面上に互いに平行に並ぶように配列された複数列の第１流体流路と、前記第１流体流路が配列される平面と平行な平面上に配列された複数列の第２流体流路とを一組とする層が伝熱ブロック内に複数層形成された構成を有し、
前記複数列の第１流体流路は、前記伝熱ブロックを貫通して形成され、
前記各層それぞれにおいて前記複数列の第２流体流路の両端部には、前記第２流体流路の方向と直交する方向に延びる一対の連通穴が形成されてその層の前記複数列の第２流体流路が全て連通するように構成され、前記複数層において隣接する層の前記一対の連通穴は、積層方向において前記一対の連通穴の一方又は他方に交互に位置するように配置された層間連通穴によって連通しており、前記積層方向と直交する平面方向の前記層間連通穴の位置は前記連通穴の両端のうちの一方又は他方に交互となっており、全ての前記連通穴のうち、前記層間連通穴に直接連通していない２つの前記連通穴は、前記伝熱ブロックの側面に開口して外部から流体が流入する入口又は流出する出口となっており、これにより入口から出口に連通する第２流体折り返し流路が形成され、
前記第２流体折り返し流路における前記各連通穴のうち、前記各層それぞれの前記第２流体流路において流体入口側に位置する連通穴である入口連通穴のそれぞれは、自己の入口連通穴の内部を螺旋状に仕切る第２流体分配機構を有することを特徴とする熱交換器。
【請求項８】
第１流体が流れる利用側流体配管と、第２流体が流れる熱源側流体配管と、第１流体と第２流体との間で熱交換を行う請求項１乃至請求項７の何れか一項に記載の熱交換器とを有し、
利用側流体配管は、前記熱交換器の第１流体流路、前記第１流体を送り出すポンプ及び利用側熱交換器を順次連結して、前記第１流体の循環を可能にし、
前記熱源側流体配管は、前記熱交換器の第２流体を圧縮する圧縮機、前記第２流体流路、膨張弁及び熱源側熱交換器を順次連結して、第２流体の循環を可能にしていることを特徴とする冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高温流体である第１流体と低温流体である第２流体との熱交換を行う熱交換器及び冷凍サイクル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ヒートポンプ式冷凍・空調システムとして、蒸気圧縮式冷凍回路で構成されるものが利用されている。冷凍回路内には、第１流体と第２流体との間で熱交換を行う熱交換器が備えられており、第１流体が第２流体により加熱され、冷却された第２流体が凝縮を行う凝縮器、また、第１流体が第２流体により冷却され、加熱された第２流体が蒸発を行う蒸発器を有する。この熱交換器として、第１流体を通す流路と第１流体と熱交換を行う第２流体の流路とをプレートの積層により交互に形成した積層プレート熱交換器などがある。【０００３】
しかしながら、積層プレート熱交換器は、複数の並列した流路を有しており、熱交換器に二相状態の冷媒が流入する場合（例えば、蒸発器で使用する場合）、熱交換器流入部において、各流路へ気体と液体の比率が片寄って流入する、冷媒の分配の偏りが生じる。このように、冷媒の分配の偏りが生じると、熱交換器の伝熱性能が悪化するため、分配の偏りを改善する対策が必要となる。【０００４】
不均等分配を改善するために、熱交換器の冷媒取入口に冷媒分配手段として分配管を設け、各流路へ気体と液体とを均等に分配し、熱交換器の伝熱性能を向上させる熱交換器がある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２６７５８６号公報（要約）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の熱交換器では、冷媒分配手段に分配管を用いて各流路に冷媒を均等に分配することで、熱交換性能の向上を図っている。しかし、特許文献１の構造において分配管を用いた場合においても、冷媒の流動状態によっては、不均等分配を改善することができず、不均等分配が生じる場合がある。この場合、熱交換性能の向上に繋がらない可能性があるという問題があった。【０００７】
本発明はこのような点に鑑みなされたもので、熱交換器に流入する冷媒の流動状態によらず、冷媒の分配の偏りを抑制できて伝熱性能の向上を図ることが可能な熱交換器及び冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る熱交換器は、同一平面上に互いに平行に並ぶように配列された第１流体流路と、第１流体流路が配列される平面と平行な平面上に配列された第２流体流路とを一組とする層が伝熱ブロック内に形成された構成を有し、第２流体流路の両端部には、第２流体流路の方向と直交する方向に延びる一対の連通穴が形成されて第２流体流路が全て連通するように構成され、伝熱ブロックの側面で一対の連通穴のうちの一方の連通穴に同軸上に接続された入口導管と、を備え、一方の連通穴の内部を螺旋状に仕切る第２流体分配機構と、入口導管の内部を螺旋状に仕切り、入口導管の一方の連通穴側の端で第２流体分配機構と連なる第１流体分配機構と、を有し、一方の連通穴と反対側の第１流体分配機構の端が、入口導管を重力方向と並行に分割しているものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る熱交換器は、熱交換器の入口流路に流体分配機構を設けることにより、冷媒の分配の偏りを抑制して、熱交換性能の向上を図ることが可能な熱交換器を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１に係る熱交換器を模式的に示す斜視図である。
【図２】図２（ａ）は、図１の長手方向に垂直な断面図で、連通穴部分で切断した縦断面図、図２（ｂ）は、図１の長手方向に平行な縦断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る熱交換器の第２流体流路部分で切断した要部横断面図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る複数層で構成した熱交換器を模式的に示す斜視図である。
【図５】図１の流体分配機構を示す図である。
【図５Ａ】図５の流体分配機構の変形例１を示す図である。
【図５Ｂ】図５の流体分配機構の変形例２を示す図である。
【図５Ｃ】図５の流体分配機構の変形例３を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る熱交換器の入口導管部分の出入口の要部横断面図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る熱交換器の入口導管部分の出入口及び入口連通穴の入口における流体の流動状態を示す要部横断面図である。
【図８】図１の入口ノズルに流入する流体の流動状態を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態２に係る冷凍サイクル装置を説明するヒートポンプ式暖房システムを示す機器の構成図である。
【図１０】本発明の実施の形態３に係る冷凍サイクル装置を説明するヒートポンプ式給湯システムを示す機器の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る熱交換器を模式的に示す斜視図である。図２（ａ）は、図１の長手方向に垂直な断面図で、入口連通穴及び入口ノズル部分で切断した縦断面図、図２（ｂ）は、図１の長手方向に平行な縦断面図である。図３は、図１の第２流体流路部分で切断した要部横断面図である。なお、図１は、熱交換器の構成をわかりやすく図示する関係上、第２流体流路の列数が図２及び図３に記載のものよりも少なくなっている。なお、図１及び後述の図において、同一の符号を付したものは、同一の又はこれに相当するものであり、これは明細書の全文において共通している。更に、明細書全文に表れている構成要素の形態は、あくまで例示であってこれらの記載に限定されるものではない。
【００１２】
この熱交換器１は、伝熱ブロック２に、第１流体流路３（図１の例では５列）と、第１流体流路３と流れる方向が並行で、第２流体流路４（図１の例では１３列２行）とを１組とする層（図１の例では１層）が形成された構成を有している。この構成は、例えばアルミなどの金属材料による一体押出成形によって形成されている。
【００１３】
各層それぞれの第２流体流路４の両端部には、第２流体流路４の流路方向と直交する方向に延びて、その層の複数列の第２流体流路４の全てを連通するように形成された一対の連通穴５が設けられている。また、連通穴５と同軸上に導管６が伝熱ブロック２の側面に開口して設けられている。また、第２流体流路４は、その流路方向に伝熱ブロック２を貫通しており、開放端部分は蓋（図示せず）によって封止されている。
【００１４】
２つの導管６ａ、６ｂは、伝熱ブロック２の側面２ａに開口しており、外部の流体回路と接続され、流体回路からの流体が流入する入口又は流出する出口となっている。ここでは、手前側の端部の導管６ａを入口導管６ａ、奥側の端部の導管６ｂを出口導管６ｂとする。入口導管６ａ及び出口導管６ｂは、外部の流体回路の配管に接続することで本熱交換器１を用いることが可能となっている。
【００１５】
このように構成された熱交換器１では、外部の流体回路から流体が入口導管６ａに矢印方向に流入し、第２流体流路４を連通穴（入口連通穴）５ａ側から連通穴（出口連通穴）５ｂ側に向けて流れた後、出口導管６ｂから外部の流体回路に向けて流出する流れとなる。
【００１６】
また、第２流体流路４の流体入口側に位置する入口導管６ａ及び連通穴５ａには、二相状態で流入した流体を第２流体流路４に流入させる流体分配機構７がはめ込みもしくはろう付けにより設けられている。
【００１７】
第２流体流路４の流体入口側に位置する入口導管６ａは、二相状態で流入した流体を連通穴５ａに流入させる第１流体分配機構７１１が設けられ、更に、第２流体流路４の流体入口側に位置する連通穴５ａには、二相状態で流入した流体を第２流体流路４に流入させる第２流体分配機構７１２が設けられている。
【００１８】
第２流体分配機構７１２は、連通穴５ａの内部を螺旋状に仕切る構造を有する。また、前記入口導管６ａの前記一方の連通穴５側の端で前記第２流体分配機構７１２と連なる第１流体分配機構７１１は、連通穴５と反対側の第１流体分配機構７１１の端が重力方向と並行に分割する構造を有する。
【００１９】
（第１流体流路、第２流体流路）
第１流体流路３は、同一平面上に互いに平行に並ぶように配置され、その流路方向に伝熱ブロック２を貫通しており、断面円形を呈している。
また、第２流体流路４は、第１流体流路３が配列される平面と平行な平面上に前記第１流体流路３の方向と流れる方向が平行になるように配列され、矩形断面を呈している。
【００２０】
また、ここでは、第１流体流路３は第２流体流路４よりも大きい断面積の流路で構成されているが、本発明はこれに限定するものではなく、それぞれの断面積は任意に設定することができる。
【００２１】
また、ここでは、第１流体流路３の断面積が円形、第２流体流路４の断面積が矩形のものを示しているが、本発明はこれに限定するものではなく、それぞれの断面形状は任意に設定することができる。
【００２２】
また、ここでは、第１流体流路３の流路方向と第２流体流路の流路方向を同一方向としたが必ずしも同一方向でなくてもよい。
【００２３】
また、ここでは、第１流体流路３を５列、第２流体流路４を１３列としたが、１列でもよいし更に複数列でもよい。
【００２４】
また、ここでは、第２流体流路４を２行としたが、１行でもよいし更に複数行でもよい。また、第１流体流路３及び第２流体流路４の積層数をここでは１層としたが、２層以上としてもよい。
【００２５】
図４は、本発明の実施の形態１に係る複数層で構成した熱交換器を模式的に示す斜視図である。
図４に示す熱交換器１では、連通穴５から積層方向（図４の上下方向）に延び、層の異なる連通穴５同士を連通する層間連通穴５１が一箇所に形成され、すべての第２流体流路４が連通する。この連通した流路は、伝熱ブロック２内を折り返して流れる流路で複数層において隣接する層の一対の連通穴５を、積層方向において一対の連通穴５の一方又は他方に交互に位置するように配置した層間連通穴５１によって連通させる。積層方向と直交する平面方向の層間連通穴５１の位置については、連通穴５の両端のうちの一方又は他方に交互とする。なお、この説明において「交互」とした部分は、２層の場合は実質交互とならないが、考え方の主旨は同じである。そして、全ての連通穴５のうち、層間連通穴５１に直接連通していない２つの連通穴を、伝熱ブロック２の側面２ａに開口して外部から流体が流入する入口又は流出する出口とすればよい。この構成においても同様に、各層の一対の連通穴５のうち、入口側となる連通穴（入口連通穴）５ａ、５ｃに流体分配機構７（７１２）が配置される。
【００２６】
（連通穴）
連通穴５は、第２流体流路４を互いに連通するものであるため、第２流体流路４を跨ぐことができる直径を有している。
なお、連通穴５は、伝熱ブロック２の一方の側面２ａから、機械加工（ドリル）あるいは塑性加工（ポンチ）等によって穿孔されたものであるが、本発明はその形成方法を限定するものではない。
また、ここでは連通穴５を円形で構成しているが、本発明はこれに限定するものではない。
【００２７】
（流体分配機構）
図５は、図１の流体分配機構を示す図である。図６は、本発明の実施の形態１に係る熱交換器の入口導管部分の出入口の要部横断面図である。図７は、本発明の実施の形態１に係る熱交換器の入口導管部分の出入口及び入口連通穴の入口における流体の流動状態を示す要部横断面図である。
第１流体分配機構７１１は、螺旋状に捻った平板を有している。この第１流体分配機構７１１が入口導管６ａに挿入されることによって、図６（ａ）に示すように入口導管６ａの入口側に、２つの分割流路８ｅ、８ｆが形成される。同様に図６（ｂ）に示すように入口導管６ａの出口側に、２つの分割流路８ｅ、８ｆが形成される。
【００２８】
入口導管６ａに流入した二相状態（例えば、波状流）の流体は、入口導管６ａ流入時に図７（ａ）に示すように２つの分割流路８ｅ、８ｆに分配される。そして、２つの分割流路８ｅ、８ｆに分配された流体は、入口導管６ａ内を各分割流路に沿って螺旋状に流れ、入口導管６ａ出口流路で図７（ｂ）に示す分配となって連通穴５ａへと流入する。
【００２９】
第２流体分配機構７１２は、螺旋状に捻った断面十字状の棒部材を有している。この第２流体分配機構７１２が連通穴５ａに挿入されることによって、図２及び図３に示すように連通穴５ａ内に、螺旋状の４つの分割流路８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄが形成される。
【００３０】
入口導管６ａより連通穴５ａに流入した二相状態の流体は、連通穴５ａ流入時に図７（ｃ）に示すように十字で仕切られた４つの分割流路８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄに分配される。そして、入口連通穴５ａ内を各分割流路に沿って螺旋状に流れ、第２流体流路４に面した領域で図３の矢印に示すように第２流体流路４へと流入する。
【００３１】
このように入口導管６ａ、連通穴５ａにそれぞれ第１流体分配機構７１１、第２流体分配機構７１２を挿入することにより、第２流体流路４への流路分割による分配が可能となる。
【００３２】
第１流体分配機構７１１は、入口導管６ａの入口部の流路を重力方向と並行に分割し、入口導管６ａの一方の連通穴５側の端で第２流体分配機構７１２と連なる構造を有する。このため、第１流体分配機構７１１の捻りの角度は、第２流体分配機構７１２の挿入方向により決定される。
第２流体分配機構７１２の捻りの角度は、形成されたすべての分割流路が第２流体流路４に面するように決定される。
【００３３】
第１流体分配機構７１１及び第２流体分配機構７１２の構造は、図５に示した構造に限られず、以下の図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃのように構成してもよい。
【００３４】
図５Ａは、図５の流体分配機構の変形例１を示す図である。
図５では、第１流体分配機構７１１を平板とし、平板の捻り角度を９０度としたが、平板の捻り角度はこれに限られず、図５Ａに示すように、例えば９０度以上としてもよい。
い。
【００３５】
図５Ｂは、図５の流体分配機構の変形例２を示す図である。
図５では、第２流体分配機構７１２の断面形状を断面十字状とし、螺旋の捻り角度を３６０度としたが、断面形状及び螺旋の捻り角度はこれに限らない。
【００３６】
図５Ｂは、図５の流体分配機構の変形例３を示す図である。
図５では、第１流体分配機構７１１及び第２流体分配機構７１２を別体で構成していたが、図５Ｂに示すように一体で構成してもよい。このように第１流体分配機構７１１及び第２流体分配機構７１２が一体で構成される場合、部品点数を削減し、製造を簡素化することができる。
【００３７】
なお、図２等においては、流体分配機構７が連通穴５ａの終端部分に達する構成を示しているが、必ずしもこの構成に限定されず、達さずに少し隙間があってもよい。但し、以下の理由から隙間はないほうがより効果が高くなるため、隙間が無い方が好ましい。すなわち、密度の大きい液冷媒は慣性により連通穴奥へと向かう。流体分配機構７が連通穴５ａの終端部分に達し、連通穴５の終端部が閉塞している場合は、液冷媒の行き場がないため、液冷媒が、所定の分割流路から第２流体流路４へ流入しやすくなる。しかし、終端部が閉塞していない場合は、液冷媒が他の分割流路へバイパスし、終端部付近の第２流体流路４へ流入しやすくなり、流体分割が良好に行われなくなる。
【００３８】
（二相冷媒の流動状態）
図８は、図１の入口導管に流入する冷媒の流動状態を示す流路断面図である。図８（ａ）は環状流の断面図、図８（ｂ）は波状流の断面図である。二相冷媒の流動状態を大きく分けると、流路断面の中心部に気体、管壁面近傍を液体が流れる環状流と、流路断面の管上部に気体、管下部に液体が流れる波状流とに分けられる。これらの流れの大きな特徴としては、前者は重力の影響を受けていない流れ、後者は重力の影響を受けた流れである。
【００３９】
（作用効果）
上記のように構成された熱交換器１においては、次のような作用効果が得られる。
第２流体流路４の流入側に、第１流体分配機構７１１及び第２流体分配機構７１２が設けられているため、第２流体流路４において、二相状態で流入した流体が流路分割されて流入する。よって、第２流体流路４における、流体の偏流を抑制することができる。したがって、第２流体流路４を流れる第２流体と、第１流体流路３を流れる第１流体との熱交換性能を向上することができる。
【００４０】
また、流入側の端が入口導管６ａを重力方向と並行に分割するように構成された第１流体分配機構７１１が第２流体流路４の流入側に設けられているため、二相状態で流入する流体のいずれの流動状態においても均等に分配して流入する。よって、第２流体流路４における、流体の偏流を抑制することができる。したがって、第２流体流路４を流れる第２流体と、第１流体流路３を流れる第１流体との熱交換性能を向上することができ、かつ波状流で流入する条件においても熱交換器１の性能面での信頼性を確保することができる。
【００４１】
また、本発明は第１流体分配機構７１１及び第２流体分配機構７１２が別体で構成される場合、第１流体分配機構７１１及び第２流体分配機構７１２の捻りの角度を独立に決定することが容易なので、第２流体分配機構７１２による第２流体流路４への流路を均等に分割することができる。したがって、一体で構成されるものより熱交換性能を向上することができる。
【００４２】
更に、従来の特許文献１の熱交換器においては、各流路に冷媒を均等に分配する手段を有しているものの、熱交換器の配置方法を縦置き（伝熱プレートを鉛直に設置）に限定する必要があった。つまり、特許文献１の熱交換器を例えば横置き（伝熱プレートを水平に設置））とした場合、流路内にて重力方向を基準に下部に液体、上部に気体が流れるといった流路内編流を引き起こす可能性があり、不均等分配が生じる場合がある。一方、本発明は第２流体流路４の流入側に第１流体分配機構７１１及び第２流体分配機構７１２を設けているため、流路内偏流を引き起こさない。したがって、本発明の熱交換器１は、配置方法を限定することなく使用することができる。
【００４３】
実施の形態２．
実施の形態２は、上記実施の形態１の熱交換器１を適用した冷凍サイクル装置に関するものである。
図９は、本発明の実施の形態２に係る冷凍サイクル装置を説明するものであって、温熱を利用するヒートポンプ式暖房システムを示す機器の構成図である。
図９において、ヒートポンプ式暖房システム２０は、第１流体が流れる利用側流体配管２１と、第２流体が流れる熱源側流体配管２２と、第１流体と第２流体との熱交換を行う熱交換器１とを有する。すなわち、熱交換器１の第１流体流路３は利用側流体配管２１の一部を形成し、熱交換器１の第２流体流路４は熱源側流体配管２２の一部を形成している。
【００４４】
ヒートポンプ式暖房システム２０では、第１流体として「水」、第２流体として「Ｒ４１０Ａ」を用いている。
利用側流体配管２１は、熱交換器１（第１流体流路３）、ポンプ９及び利用側熱交換器１０を順次連結し、第１流体の循環を可能にしている。
熱源側流体配管２２は、圧縮機１１、熱交換器１（第２流体折り返し流路４０）、膨張弁１２、熱源側熱交換器１３及びファン１４を順次連結し、第２流体の循環を可能にしている。
【００４５】
利用側流体配管２１における第１流体は、熱交換器１において加熱され（第２流体から温熱を受け取り）、ポンプ９よって送出され、利用側熱交換器１０において放熱する（利用側の流体等に温熱を受け渡す）。利用側熱交換器１０として、例えばラジエターや床暖房ヒーターなどを適用して暖房システムとして使用する。
【００４６】
熱源側流体配管２２においては、圧縮機１１で高温高圧となった第２流体は、熱交換器１において第１流体と熱交換を行う（温熱を受け渡す）。その後、膨張弁１２において減圧され、低温低圧となった第２流体は、熱源側熱交換器１３においてファン１４によって送風された空気と熱交換（冷熱の放出）を行い、蒸発した後、圧縮機１１へと戻る。
【００４７】
図９に示すように、本発明の熱交換器１を用いたヒートポンプ給湯・暖房システム２０を熱源として利用側熱交換器１０で暖房又は給湯することにより、従来のボイラを熱源とした暖房システムに比べて省エネ効果がある。
【００４８】
なお、本実施の形態２では第１流体流路３に流れる流体として水、第２流体流路４を流れる流体としてＲ４１０Ａを用いた。流体の種類はこれに限らず、第１流体として水道水、蒸留水及びブラインなどの水を用いても良い。また、第２流体は、フロン系冷媒及び炭化水素及びなどの自然冷媒及びそれらの混合物を用いても良い。
【００４９】
実施の形態３．
実施の形態３は、上記実施の形態１の熱交換器１を適用した冷凍サイクル装置に関するものである。
【００５０】
図１０は、本発明の実施の形態３に係る冷凍サイクル装置を説明するものであって、温熱を利用するヒートポンプ式給湯システムを示す機器の構成図である。
図１０において、ヒートポンプ式給湯システム３０は、ヒートポンプ式暖房システム２０における利用側熱交換器１０をタンク１５内に設置し、タンク１５に給水される水を加熱して取水する給湯システムにしたものである。
【００５１】
図１０に示すように、本発明の熱交換器１を用いたヒートポンプ式給湯システム３０を熱源として利用側熱交換器１０で暖房又は給湯することにより、従来のボイラを熱源とした給湯システムに比べて省エネ効果がある。
【符号の説明】
【００５２】
１  熱交換器、２  伝熱ブロック、２ａ  側面、３  第１流体流路、４  第２流体流路、４Ａ  上層側第２流体流路、４Ｂ  下層側第２流体流路、５  連通穴、５ａ  連通穴（入口連通穴）、５ｂ  連通穴（出口連通穴）、５ｃ  連通穴（入口連通穴）、５ｄ  連通穴（出口連通穴）、６  ノズル、６ａ  入口ノズル、６ｂ  出口ノズル、７  流体分配機構、７１１  第１流体分配機構、７１２  第２流体分配機構、８ａ〜ｆ  分割流路、９  ポンプ、１０  利用側熱交換器、１１  圧縮機、１２  膨張弁、１３  熱源側熱交換器、１４  ファン、１５  タンク、２０  ヒートポンプ式暖房システム、２１  利用側流体配管、２２  熱源側流体配管、３０  ヒートポンプ式給湯システム、４０  第２流体折り返し流路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【手続補正書】
【提出日】平成26年11月6日(2014.11.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明に係る熱交換器は、同一平面上に互いに平行に並ぶように配列された第１流体流路と、第１流体流路が配列される平面と平行な平面上に配列された第２流体流路とを一組とする層が伝熱ブロック内に形成された構成を有し、第２流体流路の両端部には、第２流体流路の方向と直交する方向に延びる一対の連通穴が形成されて第２流体流路が全て連通するように構成され、伝熱ブロックの側面で一対の連通穴のうちの一方の連通穴に同軸上に接続された入口導管と、を備え、一方の連通穴の内部を螺旋状に仕切る第２流体分配機構と、入口導管の内部を螺旋状に仕切り、入口導管の一方の連通穴側の端で第２流体分配機構と連なる第１流体分配機構と、を有し、第１流体分配機構と第２流体分配機構とは別体に形成され、一方の連通穴と反対側の第１流体分配機構の端が、入口導管を重力方向と並行に分割しており、一方の連通穴側の端において第１流体分配機構と第２流体分配機構とはともに重力方向と垂直に分割する仕切りで接続されるものである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一平面上に互いに平行に並ぶように配列された第１流体流路と、前記第１流体流路が配列される平面と平行な平面上に配列された第２流体流路とを一組とする層が伝熱ブロック内に形成された構成を有し、
前記第２流体流路の両端部には、前記第２流体流路の方向と直交する方向に延びる一対の連通穴が形成されて前記第２流体流路が全て連通するように構成され、前記伝熱ブロックの側面で前記一対の連通穴のうちの一方の連通穴に同軸上に接続された入口導管と、を備え、
前記一方の連通穴の内部を螺旋状に仕切る第２流体分配機構と、
前記入口導管の内部を螺旋状に仕切り、前記入口導管の前記一方の連通穴側の端で前記第２流体分配機構と連なる第１流体分配機構と、を有し、
前記第１流体分配機構と前記第２流体分配機構とは別体に形成され、
前記一方の連通穴と反対側の前記第１流体分配機構の端が、前記入口導管を重力方向と並行に分割しており、
前記一方の連通穴側の端において前記第１流体分配機構と前記第２流体分配機構とはともに重力方向と垂直に分割する仕切りで接続される熱交換器。
【請求項２】
前記第１流体分配機構は前記一方の連通穴と反対側から前記一方の連通穴側の端までに面が９０度以上回転するように捩られた螺旋形状である請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記第２流体分配機構は２つの螺旋状の面が垂直に交差して前記一方の連通穴内を４つの螺旋に分割する構造を含み、前記一方の連通穴側の端で前記第２流体分配機構の前記２つの螺旋状の面の一方と前記第１流体分配機構の仕切り面とが連続している請求項１又は請求項２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記第１流体分配機構の螺旋の捻り角度と前記第２流体分配機構の螺旋の捻り角度とが異なっている請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の熱交換器。
【請求項５】
同一平面上に互いに平行に並ぶように配列された複数列の第１流体流路と、前記第１流体流路が配列される平面と平行な平面上に配列された複数列の第２流体流路とを一組とする層が伝熱ブロック内に複数層形成された構成を有し、
前記複数列の第１流体流路は、前記伝熱ブロックを貫通して形成され、
前記各層それぞれにおいて前記複数列の第２流体流路の両端部には、前記第２流体流路の方向と直交する方向に延びる一対の連通穴が形成されてその層の前記複数列の第２流体流路が全て連通するように構成され、前記複数層において隣接する層の前記一対の連通穴は、積層方向において前記一対の連通穴の一方又は他方に交互に位置するように配置された層間連通穴によって連通しており、前記積層方向と直交する平面方向の前記層間連通穴の位置は前記連通穴の両端のうちの一方又は他方に交互となっており、全ての前記連通穴のうち、前記層間連通穴に直接連通していない２つの前記連通穴は、前記伝熱ブロックの側面に開口して外部から流体が流入する入口又は流出する出口となっており、これにより入口から出口に連通する第２流体折り返し流路が形成され、
前記第２流体折り返し流路における前記各連通穴のうち、前記各層それぞれの前記第２流体流路において流体入口側に位置する連通穴である入口連通穴のそれぞれは、自己の入口連通穴の内部を螺旋状に仕切る第２流体分配機構を有することを特徴とする熱交換器。
【請求項６】
第１流体が流れる利用側流体配管と、第２流体が流れる熱源側流体配管と、第１流体と第２流体との間で熱交換を行う請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の熱交換器とを有し、
利用側流体配管は、前記熱交換器の第１流体流路、前記第１流体を送り出すポンプ及び利用側熱交換器を順次連結して、前記第１流体の循環を可能にし、
前記熱源側流体配管は、前記熱交換器の第２流体を圧縮する圧縮機、前記第２流体流路、膨張弁及び熱源側熱交換器を順次連結して、第２流体の循環を可能にしていることを特徴とする冷凍サイクル装置。
【国際調査報告】
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