(57)【要約】【課題】冷凍サイクルの冷媒と熱媒体とを熱交換する積層型熱交換器において、熱交換性能を向上させる。【解決手段】複数の冷媒流路１２１および複数の冷却水流路１２２には、それぞれ、隣り合う板状部材１１同士を接合し、かつ冷媒と冷却水との間での熱交換を促進させるオフセットフィン３０１、３０２が設けられており、冷媒流路高さは冷媒側フィン高さＦｒｈと等しくなっており、冷却水流路高さは冷却水側フィン高さＦｗｈと等しくなっており、冷媒側フィン高さＦｒｗおよび冷却水側フィン高さＦｗｈが、０．１４＜Ｆｒｈ／（Ｆｒｈ＋Ｆｗｈ）＜０．４９の関係を満たすように設定されている。【選択図】図３
2015059669.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷凍サイクルの冷媒と熱媒体とを熱交換させる熱交換部（１２）を備え、
前記熱交換部（１２）は、複数の板状部材（１１）が互いに積層されて接合されることによって形成されており、
前記複数の板状部材（１１）同士の間には、前記冷媒が流れる複数の冷媒流路（１２１）、および前記熱媒体が流れる複数の熱媒体流路（１２２）が形成され、
前記複数の冷媒流路（１２１）および前記複数の熱媒体流路（１２２）は、前記複数の板状部材（１１）の積層方向に並んで配置されており、
前記複数の冷媒流路（１２１）および前記複数の熱媒体流路（１２２）には、それぞれ、隣り合う前記板状部材（１１）同士を接合し、かつ前記冷媒と前記熱媒体との間での熱交換を促進させるインナーフィン（３０１、３０２）が設けられており、
前記冷媒流路（１２１）に設けられた前記インナーフィンは、部分的に切り起こされた切り起こし部（３０ａ）が前記冷媒の流れ方向に多数形成されるとともに、前記冷媒の流れ方向に隣り合う前記切り起こし部（３０ａ）同士が互いにオフセットされている冷媒側オフセットフィン（３０１）であり、
前記熱媒体流路（１２２）に設けられた前記インナーフィンは、部分的に切り起こされた切り起こし部（３０ａ）が前記熱媒体の流れ方向に多数形成されるとともに、前記熱媒体の流れ方向に隣り合う前記切り起こし部（３０ａ）同士が互いにオフセットされている熱媒体側オフセットフィン（３０２）であり、
前記冷媒流路（１２１）における前記板状部材（１１）の積層方向の長さである冷媒流路高さは、前記冷媒側オフセットフィン（３０１）における前記板状部材（１１）の積層方向の長さである冷媒側フィン高さＦｒｈと等しくなっており、
前記熱媒体流路（１２２）における前記板状部材（１１）の積層方向の長さである熱媒体流路高さは、前記熱媒体側オフセットフィン（３０２）における前記板状部材（１１）の積層方向の長さである熱媒体側フィン高さＦｗｈと等しくなっており、
前記冷媒側フィン高さＦｒｗおよび前記熱媒体側フィン高さＦｗｈが、０．１４＜Ｆｒｈ／（Ｆｒｈ＋Ｆｗｈ）＜０．４９の関係を満たすように設定されていることを特徴とする積層型熱交換器。
【請求項２】
前記冷媒流路（１２１）における前記冷媒の流れ方向の長さＬと、前記冷媒流路（１２１）における前記冷媒の流れ方向および前記板状部材（１１）の積層方向の双方に直交する方向の長さＷとの比であるアスペクト比（Ｌ／Ｗ）が、１．３以上に設定されており、
前記冷媒側オフセットフィン（３０１）の前記切り起こし部（３０ａ）における前記冷媒の流れ方向の長さＳが、Ｌ／８０以下に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の積層型熱交換器。
【請求項３】
前記熱交換部（１２）は、前記板状部材（１１）の積層方向が重力方向と交差するように配置されており、
前記熱交換部（１２）は、前記冷媒流路（１２１）を流通する前記冷媒の流れをＵターンさせるＵターン部（１１ｂ）を有していることを特徴とする請求項１または２に記載の積層型熱交換器。
【請求項４】
冷凍サイクルの冷媒と熱媒体とを熱交換させる熱交換部（１２）を備え、
前記熱交換部（１２）は、複数の板状部材（１１）が互いに積層されて接合されることによって形成されており、
前記複数の板状部材（１１）同士の間には、前記冷媒が流れる複数の冷媒流路（１２１）、および前記熱媒体が流れる複数の熱媒体流路（１２２）が形成され、
前記複数の冷媒流路（１２１）および前記複数の熱媒体流路（１２２）は、前記複数の板状部材（１１）の積層方向に並んで配置されており、
前記複数の冷媒流路（１２１）および前記複数の熱媒体流路（１２２）には、それぞれ、隣り合う前記板状部材（１１）同士を接合し、かつ前記冷媒と前記熱媒体との間での熱交換を促進させるインナーフィン（３０１、３０２）が設けられており、
前記冷媒流路（１２１）に設けられた前記インナーフィンは、部分的に切り起こされた切り起こし部（３０ａ）が前記冷媒の流れ方向に多数形成されるとともに、前記冷媒の流れ方向に隣り合う前記切り起こし部（３０ａ）同士が互いにオフセットされている冷媒側オフセットフィン（３０１）であり、
前記熱媒体流路（１２２）に設けられた前記インナーフィンは、部分的に切り起こされた切り起こし部（３０ａ）が前記熱媒体の流れ方向に多数形成されるとともに、前記熱媒体の流れ方向に隣り合う前記切り起こし部（３０ａ）同士が互いにオフセットされている熱媒体側オフセットフィン（３０２）であり、
前記熱交換部（１２）は、前記板状部材（１１）の積層方向が重力方向と交差するように配置されており、
前記熱交換部（１２）は、前記冷媒流路（１２１）を流通する前記冷媒の流れをＵターンさせるＵターン部（１１ｂ）を有していることを特徴とする積層型熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍サイクルの冷媒と熱媒体とを熱交換する積層型熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１には、高温流体と低温流体とを熱交換させる積層型熱交換器が記載されている。この従来技術では、複数の略平板状の伝熱プレートを、間隔をおいて重ね合わせることにより、伝熱プレート間に高温流体流路と低温流体流路とを交互に形成している。
【０００３】
さらに、この従来技術では、伝熱プレートに凹凸形状を設定するとともに、隣り合う伝熱プレートの凹凸同士をろう付け接合している。これにより、凹凸形状部分によって伝熱面積を増大させて、高温流体と低温流体との間の熱交換を促進することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許５１９４０１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載の積層型熱交換器では、高温流体流路および低温流体流路の流路形状は凹凸形状部分によって規定されるため、高温流体流路および低温流体流路の流路形状が同一になる。このため、高温流体および低温流体の物性に応じて、任意に伝熱面積や流路断面積等を設定し、伝熱特性および圧力損失特性を最適化することが困難となる。
【０００６】
本発明は上記点に鑑みて、冷凍サイクルの冷媒と熱媒体とを熱交換する積層型熱交換器において、熱交換性能を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、冷凍サイクルの冷媒と熱媒体とを熱交換させる熱交換部（１２）を備え、熱交換部（１２）は、複数の板状部材（１１）が互いに積層されて接合されることによって形成されており、複数の板状部材（１１）同士の間には、冷媒が流れる複数の冷媒流路（１２１）、および熱媒体が流れる複数の熱媒体流路（１２２）が形成され、複数の冷媒流路（１２１）および複数の熱媒体流路（１２２）は、複数の板状部材（１１）の積層方向に並んで配置されており、複数の冷媒流路（１２１）および複数の熱媒体流路（１２２）には、それぞれ、隣り合う板状部材（１１）同士を接合し、かつ冷媒と熱媒体との間での熱交換を促進させるインナーフィン（３０１、３０２）が設けられており、冷媒流路（１２１）に設けられたインナーフィンは、部分的に切り起こされた切り起こし部（３０ａ）が冷媒の流れ方向に多数形成されるとともに、冷媒の流れ方向に隣り合う切り起こし部（３０ａ）同士が互いにオフセットされている冷媒側オフセットフィン（３０１）であり、熱媒体流路（１２２）に設けられたインナーフィンは、部分的に切り起こされた切り起こし部（３０ａ）が熱媒体の流れ方向に多数形成されるとともに、熱媒体の流れ方向に隣り合う切り起こし部（３０ａ）同士が互いにオフセットされている熱媒体側オフセットフィン（３０２）であり、冷媒流路（１２１）における板状部材（１１）の積層方向の長さである冷媒流路高さは、冷媒側オフセットフィン（３０１）における板状部材（１１）の積層方向の長さである冷媒側フィン高さＦｒｈと等しくなっており、熱媒体流路（１２２）における板状部材（１１）の積層方向の長さである熱媒体流路高さは、熱媒体側オフセットフィン（３０２）における板状部材（１１）の積層方向の長さである熱媒体側フィン高さＦｗｈと等しくなっており、冷媒側フィン高さＦｒｗおよび熱媒体側フィン高さＦｗｈが、０．１４＜Ｆｒｈ／（Ｆｒｈ＋Ｆｗｈ）＜０．４９の関係を満たすように設定されていることを特徴とする。
【０００８】
本実施形態によれば、冷媒側フィン高さＦｒｗおよび熱媒体側フィン高さＦｗｈが、０．１４＜Ｆｒｈ／（Ｆｒｈ＋Ｆｗｈ）＜０．４９の関係を満たすように設定することで、後述の図５に示すように、冷媒および熱媒体の圧力損失を低減しつつ、冷媒と熱媒体との間の伝熱性能を向上させることができる。このため、熱交換性能を向上させることが可能となる。
【０００９】
また、請求項４に記載の発明では、冷凍サイクルの冷媒と熱媒体とを熱交換させる熱交換部（１２）を備え、熱交換部（１２）は、複数の板状部材（１１）が互いに積層されて接合されることによって形成されており、複数の板状部材（１１）同士の間には、冷媒が流れる複数の冷媒流路（１２１）、および熱媒体が流れる複数の熱媒体流路（１２２）が形成され、複数の冷媒流路（１２１）および複数の熱媒体流路（１２２）は、複数の板状部材（１１）の積層方向に並んで配置されており、複数の冷媒流路（１２１）および複数の熱媒体流路（１２２）には、それぞれ、隣り合う板状部材（１１）同士を接合し、かつ冷媒と熱媒体との間での熱交換を促進させるインナーフィン（３０１、３０２）が設けられており、冷媒流路（１２１）に設けられたインナーフィンは、部分的に切り起こされた切り起こし部（３０ａ）が冷媒の流れ方向に多数形成されるとともに、冷媒の流れ方向に隣り合う切り起こし部（３０ａ）同士が互いにオフセットされている冷媒側オフセットフィン（３０１）であり、熱媒体流路（１２２）に設けられたインナーフィンは、部分的に切り起こされた切り起こし部（３０ａ）が熱媒体の流れ方向に多数形成されるとともに、熱媒体の流れ方向に隣り合う切り起こし部（３０ａ）同士が互いにオフセットされている熱媒体側オフセットフィン（３０２）であり、熱交換部（１２）は、板状部材（１１）の積層方向が重力方向と交差するように配置されており、熱交換部（１２）は、冷媒流路（１２１）を流通する冷媒の流れをＵターンさせるＵターン部（１１ｂ）を有していることを特徴とする。
【００１０】
本実施形態によれば、熱交換部（１２）に、冷媒流路（１２１）を流通する冷媒の流れをＵターンさせるＵターン部（１１ｂ）を設けることで、Ｕターン前の冷媒流路（１２１）において一旦拡散させた冷媒を集合させた後、Ｕターン後の冷媒流路（１２１）に冷媒をさらに拡散させることができる。さらに、熱交換部（１２）を板積層方向が重力方向と交差するように配置することで、気液密度差によって液相冷媒を分離することができる。以上により、冷媒流路（１２１）において気相冷媒が流通する流路面積（有効伝熱面）を確保して、伝熱性能を向上させることができる。このため、熱交換性能を向上させることが可能となる。
【００１１】
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係る熱交換器を示す平面である。
【図２】図１のＩＩ矢視図である。
【図３】本発明の実施形態に係る熱交換器を示す部分断面図である。
【図４】本発明の実施形態におけるオフセットフィンを示す斜視図である
【図５】オフセットフィンのフィン高さと伝熱性能または圧力損失との関係を示す特性図である。
【図６】本発明の実施形態における板状部材を示す正面図である。
【図７】冷媒流路または冷却水流路のアスペクト比と圧力損失との関係を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態について図に基づいて説明する。図１、図２に示す熱交換器１０は、車両用空調装置の冷凍サイクルを構成している。熱交換器１０は、冷凍サイクルの高圧側冷媒と冷却水（熱媒体）とを熱交換して高圧側冷媒を凝縮させる凝縮器、または冷凍サイクルの低圧側冷媒と冷却水（熱媒体）とを熱交換して低圧側冷媒を蒸発させる蒸発器である。
【００１４】
冷却水としては、例えば、少なくともエチレングリコール、ジメチルポリシロキサンもしくはナノ流体を含む液体、または不凍液体等を用いることができる。本実施形態では、冷却水として、エチレングリコール系の不凍液（ＬＬＣ）が用いられている。
【００１５】
熱交換器１０は、多数の板状部材１１が積層されて接合されることによって一体的に形成されている。以下では、板状部材１１の積層方向（図１の例では上下方向）を板積層方向と言い、板積層方向の一端側（図１の例では上端側）を板積層方向一端側と言い、板積層方向の他端側（図１の例では下端側）を板積層方向他端側と言う。
【００１６】
板状部材１１は細長の略矩形状の板材であり、具体的材質としては、例えば、アルミニウム心材の両面にろう材をクラッドした両面クラッド材が用いられる。
【００１７】
略矩形状の板状部材１１の外周縁部には、略板積層方向（換言すれば、板状部材１１の板面と略直交する方向）に突出する張出部１１１が形成されている。多数の板状部材１１は、互いに積層された状態で張出部１１１同士がろう付けにより接合されている。
【００１８】
多数の板状部材１１は、張出部１１１の突出先端が互いに同じ側（図１の例では略下方側）を向くように配置されている。
【００１９】
多数の板状部材１１は、熱交換部１２、冷媒用第１タンク空間１３、冷媒用第２タンク空間１４、冷却水用第１タンク空間１５および冷却水用第２タンク空間１６を形成している。熱交換部１２は、複数の冷媒流路１２１および複数の冷却水流路１２２で構成されている。
【００２０】
複数の冷媒流路１２１および複数の熱媒体流路は、多数枚の板状部材１１同士の間に形成されている。冷媒流路１２１および冷却水流路１２２の長手方向は、板状部材１１の長手方向と一致している。
【００２１】
冷媒流路１２１および冷却水流路１２２は板積層方向に１本ずつ交互に積層配置（並列配置）されている。板状部材１１は、冷媒流路１２１と冷却水流路１２２とを仕切る隔壁の役割を果たしている。冷媒流路１２１を流れる冷媒と、冷却水流路１２２を流れる冷却水との熱交換は、板状部材１１を介して行われる。
【００２２】
冷媒用第１タンク空間１３および冷却水用第１タンク空間１５は、熱交換部１２に対して、冷媒流路１２１および冷却水流路１２２の一方側（図１の例では左 方側）に配置されている。冷媒用第２タンク空間１４および冷却水用第２タンク空間１６は、熱交換部１２に対して、冷媒流路１２１および冷却水流路１２２の 他方側（図１の例では右方側）に配置されている。
【００２３】
冷媒用第１タンク空間１３および冷媒用第２タンク空間１４は、複数の冷媒流路１２１に対して冷媒の分配および集合を行う。冷却水用第１タンク空間１５および冷却水用第２タンク空間１６は、複数の冷却水流路１２２に対して冷却水の分配および集合を行う。
【００２４】
冷媒用第１タンク空間１３、冷媒用第２タンク空間１４、冷却水用第１タンク空間１５および冷却水用第２タンク空間１６は、板状部材１１の四隅（図２の例では上下左右の四隅）に形成された連通孔によって構成されている。本実施形態では、略矩形状の板状部材１１の四隅のうち対角線上にある２つの隅部に、冷媒用第１タンク空間１３および冷媒用第２タンク空間１４が設けられており、残りの２つの隅部に冷却水用第１タンク空間１５および冷却水用第２タンク空間１６が設けられている。
【００２５】
熱交換部１２を構成する多数枚の板状部材１１のうち最も板積層方向一端側に位置する第１最端板状部材１１Ａには、第１ジョイント２１および第１冷却水パイプ２２が取り付けられている。第１ジョイント２１は、冷媒配管を接合するための部材であり、熱交換器１０の冷媒入口１０１を形成している。第１冷却水パイプ２２は、熱交換器１０の冷却水出口１０２を形成している。
【００２６】
熱交換部１２を構成する多数枚の板状部材１１のうち最も板積層方向他端側に位置する第２最端板状部材１１Ｂには、第２ジョイント２３および第２冷却水パイプ２４が取り付けられている。第２ジョイント２３は、冷媒配管を接合するための部材であり、熱交換器１０の冷媒出口１０３を形成している。第２冷却水パイプ２４は、熱交換器１０の冷却水入口１０４を形成している。
【００２７】
冷媒入口１０１および冷媒出口１０３は冷媒用第１タンク空間１３に連通している。冷却水出口１０２および冷却水入口１０４は冷却水用第１タンク空間１５に連通している。
【００２８】
図３に示すように、本実施形態では、熱交換部１２を構成する多数枚の板状部材１１は、当該板状部材１１の四隅に板積層方向の一端側または他端側に向かって突出する略円筒状の突出部１１ｆを有している。この突出部１１ｆにより、冷媒用第１タンク空間１３、冷媒用第２タンク空間１４、冷却水用第１タンク空間１５および冷却水用第２タンク空間１６が、それぞれ形成されている。
【００２９】
熱交換部１２を構成する多数枚の板状部材１１のうち、板積層方向の略中央部に位置する中央板状部材１１Ｃは、冷媒用第１タンク空間１３を構成する突出部１１ｆを閉塞する閉塞部１１ｇを有している。これにより、冷媒用第１タンク空間１３は板積層方向に２つの空間に仕切られている。なお、閉塞部１１ｇは、突出部１１ｆ、すなわち中央板状部材１１Ｃと一体に形成されている。
【００３０】
したがって、図１の実線矢印に示すように、冷媒入口１０１から流入した冷媒は、板積層方向一端側の冷媒流路１２１を冷媒用第１タンク空間１３側から冷媒用第２タンク空間１４側へ向かって流れた後、板積層方向他端側の冷媒流路１２１を冷媒用第２タンク空間１４側から冷媒用第１タンク空間１３側へ向かって流れて冷媒出口１０３から流出する。すなわち、熱交換器１０は、 冷媒の流れが１回Ｕターンするように構成されている。このとき、本実施形態の中央板状部材１１Ｃの閉塞部１１ｇが、本発明のＵターン部に相当している。
【００３１】
図示は省略しているが、同様に、中央板状部材１１Ｃでは、冷却水用第１タンク空間１５を構成する突出部１１ｆが閉塞されている。これにより、冷却水用第１タンク空間１５は板積層方向に２つの空間に仕切られている。
【００３２】
したがって、図１の一点鎖線矢印に示すように、冷却水入口１０４から流入した冷却水は、板積層方向他端側の冷却水流路１２２を冷却水用第１タンク空間１５側から冷却水用第２タンク空間１６側へ向かって流れた後、板積層方向一端側の冷却水流路１２２を冷却水用第２タンク空間１６側から冷却水用第１タンク空間１５側へ向かって流れて冷却水出口１０２から流出する。すなわち、熱交換器１０は、冷却水の流れが１回Ｕターンするように構成されている。
【００３３】
熱交換器１０は、冷媒の流れと冷却水の流れとが互いに反対方向（対向流）になるように構成されている。
【００３４】
板状部材１１同士の間には、図４に示すオフセットフィン３０が配置されている。オフセットフィン３０は、板状部材１１同士の間に介在し、冷媒と熱媒体との間での熱交換を促進させるインナーフィンである。
【００３５】
オフセットフィン３０は、部分的に切り起こされた切り起こし部３０ａが形成された板状の部材である。切り起こし部３０ａは、冷媒および冷却水の流れ方向と平行な方向Ｆ１（すなわち、板状部材１１の長手方向）に多数個形成されている。
【００３６】
冷媒および冷却水の流れ方向と平行な方向Ｆ１に隣り合う切り起こし部３０ａ同士は、互いにオフセットされている。図４の例では、多数個の切り起こし部３０ａは、冷媒および冷却水の流れ方向と平行な方向Ｆ１に千鳥配置されている。
【００３７】
オフセットフィン３０の具体的材質としては、例えば、アルミニウム心材の両面にろう材をクラッドした両面クラッド材が用いられる。オフセットフィン３０は、隣り合う両方の板状部材１１にろう付けにより接合されている。
【００３８】
したがって、オフセットフィン３０は、隣り合う板状部材１１同士を接合し、かつ冷媒流路１２１および冷却水流路１２２を板積層方向に横断する内部壁を構成している。また、冷媒流路１２１および冷却水流路１２２を板積層方向の長さ（以下、流路高さという）は、冷媒流路１２１および冷却水流路１２２それぞれに配置されるオフセットフィン３０の板積層方向の長さと等しくなっている。
【００３９】
冷媒流路１２１および冷却水流路１２２には、異なる種類のオフセットフィン３０がそれぞれ配置されている。以下、熱交換部１２に配置されたオフセットフィン３０のうち、冷媒流路１２１に配置されるオフセットフィン３０を冷媒側オフセットフィン３０１といい、冷却水流路１２２に配置されるオフセットフィン３０を冷却水側オフセットフィン３０２という。
【００４０】
ここで、冷媒側オフセットフィン３０１における板積層方向の長さを、冷媒側オフセットフィン３０１のフィン高さＦｒｈという。また、冷却水側オフセットフィン３０２における板積層方向の長さを、冷却水側オフセットフィン３０２のフィン高さＦｗｈという。
【００４１】
冷媒側オフセットフィン３０１の高さＦｒｈは、冷却水側オフセットフィン３０２の高さＦｗｈより低くなっている。このため、冷媒流路１２１の流路高さは、冷却水流路１２２の流路高さよりも低くなっている。
【００４２】
続いて、本発明者は、冷媒側オフセットフィン３０１の高さＦｒｈを変更した際の伝熱性能および圧力損失の変化について検討を行った。
【００４３】
１つの冷媒側オフセットフィン３０１および１つの冷却水側オフセットフィン３０２を１セットとした場合において、１セットの合計フィン高さ（Ｆｒｈ＋Ｆｗｈ）うちの冷媒側オフセットフィン３０１が占めるフィン高さの割合（Ｆｒｈ／（Ｆｒｈ＋Ｆｗｈ））に対する、伝熱性能、又は、冷媒若しくは冷却水の圧力損失を図５に示す。
【００４４】
図５において、一点鎖線は冷媒の圧力損失を示し、二点鎖線は冷却水の圧力損失を示し、実線は冷却水と冷媒との間の伝熱性能を示している。また、図５中の破線は、比較例として、本実施形態の冷媒に代えてオイルを用いた場合、すなわちオイルと冷却水とを熱交換してオイルを冷却するオイルクーラにおける、オイルと冷却水との間の伝熱性能を示している。
【００４５】
図５の実線に示すように、冷媒側オフセットフィン３０１が占めるフィン高さの割合を０．１以上、０．５以下の範囲とすることで、冷媒と冷却水との間の伝熱性能を最高値の約８割以上とすることができる。
【００４６】
図５の一点鎖線に示すように、冷媒側オフセットフィン３０１が占めるフィン高さの割合が０．１４以下になると、冷媒の圧力損失が急激に大きくなる。また、図５の二点鎖線に示すように、冷媒側オフセットフィン３０１が占めるフィン高さの割合が０．４９以上になると、冷却水の圧力損失が急激に大きくなる。
【００４７】
したがって、冷媒側オフセットフィン３０１が占めるフィン高さの割合を０．１４より大きく、０．４９より小さくする、すなわち０．１４＜Ｆｒｈ／（Ｆｒｈ＋Ｆｗｈ）＜０．４９の関係を満たすようにすることで、冷媒および冷却水の圧力損失を低減しつつ、冷媒と冷却水との間の伝熱性能を向上させることができる。
【００４８】
なお、図５の破線に示すように、比較例のオイルクーラでは、冷媒側オフセットフィン３０１が占めるフィン高さの割合が、上述した最適範囲外である０．５以上の領域において、オイルと冷却水との間の伝熱性能の最高値が存在する。このため、冷媒と冷却水との熱交換を行う熱交換器において、冷媒側オフセットフィン３０１および冷却水側オフセットフィン３０２のフィン高さを、０．１４＜Ｆｒｈ／（Ｆｒｈ＋Ｆｗｈ）＜０．４９の関係を満たすようにすることが効果的である。
【００４９】
ここで、図４に示すように、冷媒側オフセットフィン３０１の切り起こし部３０ａにおける冷媒の流れ方向の長さを、セグメント長さＳという。セグメント長さＳが長い程、冷媒流路１２１における冷媒の拡散性が悪化する。このため、本実施形態では、冷媒側オフセットフィン３０１のセグメント長さＳが、冷媒流路長さＬの１／８０以下、すなわちＬ／８０以下に設定されている。これにより、冷媒流路１２１に冷媒が良好に拡散するので、偏流の発生を抑制することができる。なお、セグメント長さＳが短いほど、冷媒流路１２１における冷媒の拡散性が向上するので、セグメント長さＳを製造限界まで出来る限り短くすることが好ましい。
【００５０】
続いて、本発明者は、冷媒流路１２１の形状を変更した際の、冷媒の圧力損失の変化について検討を行った。
【００５１】
図６に示すように、冷媒流路１２１の冷媒の流れ方向の長さ（以下、冷媒流路長さという）Ｌと、冷媒流路１２１における冷媒の流れ方向および板積層方向の双方に直交する方向（以下、冷媒流路１２１の幅方向という）の長さＷとの比（Ｌ／Ｗ）をアスペクト比とする。
【００５２】
ここで、冷媒側オフセットフィン３０１のセグメント長さＳをＬ／８０以下とした場合の、冷媒流路１２１または冷却水流路１２２のアスペクト比と圧力損失との関係を図７に示す。このとき、冷媒側オフセットフィン３０１のフィン高さは１．５ｍｍに設定されている。図７において、実線は冷媒流路１２１のアスペクト比と圧力損失との関係を示しており、破線は冷却水流路１２２のアスペクト比と圧力損失との関係を示している。
【００５３】
冷却水は粘性が高いため、冷却水自体の粘性で冷却水流路１２２内を拡散する。このため、冷却水流路１２２における冷却水の圧力損失は流路長さに依存する。よって、図７の破線に示すように、冷却水流路１２２のアスペクト比が大きい程、冷却水の圧力損失が上昇する。
【００５４】
一方、ガス状の冷媒は粘性が低いので、冷媒流路１２１内に拡散しにくく、偏流が発生しやすい。これに対し、図７の実線に示すように、冷媒側オフセットフィン３０１のセグメント長さＳをＬ／８０以下とし、かつ、冷媒流路１２１のアスペクト比を１．３以上とすることで、偏流の発生を抑制し、冷媒の圧力損失を低減することができる。
【００５５】
ところで、冷凍サイクルにおいては、冷媒の圧力損失が大きい程、サイクルの成績係数（ＣＯＰ）が悪化するため、圧力損失を小さくすることが望ましい。冷却水流路１２２と同様に、冷媒流路１２１においても、冷媒流路１２１のアスペクト比を１．３以上の領域では、流路長さが長くなる程、圧力損失が増加する。
【００５６】
実用上、冷媒の圧力損失は、最小圧力損失の１．５倍以内とすることが望ましい。なお、冷媒の圧力損失が最小圧力損失の１．５倍のとき、ＣＯＰは最大ＣＯＰに対して５％悪化する。また、冷媒流路１２１のアスペクト比が大きくなると、熱交換器１０の体格が大型化する。したがって、ＣＯＰの低下抑制および熱交換器１０の体格のコンパクト化を図るため、冷媒流路１２１のアスペクト比を４以下とすることが望ましい。
【００５７】
ところで、本実施形態の熱交換部１２は、板積層方向が重力方向と交差するように配置されている。具体的には、冷媒流路１２１の幅方向が重力方向と平行になるように、熱交換部１２が配置されている。
【００５８】
熱交換部１２において、冷媒は冷却水と熱交換することにより凝縮・蒸発する。冷媒が凝縮・蒸発を行う場合、伝熱面の液膜が薄い程、熱伝達率が向上する。
【００５９】
図６の破線矢印に示すように、冷媒流路１２１では、冷媒流路１２１に冷媒を流入させる冷媒流入部１２１ａから、冷媒流路１２１から冷媒を流出させる冷媒流出部１２１ｂに向かって冷媒が流れる。
【００６０】
ここで、冷媒流路１２１を流通する冷媒の流れがＵターンするように構成されていない比較例に係る熱交換器１０では、冷媒流入部１２１ａから冷媒流路１２１へ拡散された気液二相冷媒のうち、液相冷媒が冷媒側オフセットフィン３０１に付着して滞留する。気相冷媒は、液相冷媒が滞留していない部分を流れやすくなるため、偏流が発生する。そして、一旦偏流が発生すると、改善することは困難であるので、全ての冷媒流路１２１において偏流が発生したままになり、熱伝達率が低下する。
【００６１】
これに対し、本実施形態の熱交換器１０では、Ｕターン前の冷媒流路１２１において、液相冷媒が冷媒側オフセットフィン３０１に付着して滞留するが、気液密度差により重力方向下側へ移動し、冷媒流出部１２１ｂにおいて集合する。そして、Ｕターン後の冷媒流路１２１において、冷媒流入部１２１ａから気液二相状態の冷媒が再び拡散される。Ｕターン前と同様、Ｕターン後の冷媒流路１２１では、液相冷媒が冷媒側オフセットフィン３０１に付着して滞留するが、気液密度差により重力方向下側へ移動し、冷媒流出部１２１ｂにおいて集合する。
【００６２】
このように、冷媒流路１２１を流通する冷媒の流れがＵターンさせることで、Ｕターン前の冷媒流路１２１において一旦拡散させた冷媒を集合させた後、Ｕターン後の冷媒流路１２１に冷媒をさらに拡散させることができる。さらに、熱交換部１２を板積層方向が重力方向と交差するように配置することで、気液密度差によって液相冷媒を分離することができる。以上により、冷媒流路１２１において気相冷媒が流通する流路面積（有効伝熱面）を確保して、伝熱性能を向上させることができる。このため、熱交換性能を向上させることが可能となる。
【００６３】
（他の実施形態）
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、以下のように種々変形可能である。
【００６４】
（１）上記実施形態では、熱媒体として冷却水を採用した例について説明したが、熱媒体はこれに限定されない。例えば、熱媒体として冷媒を採用し、熱交換部１２において冷媒同士を熱交換させてもよい。
【００６５】
（２）上記実施形態では、熱交換部１２を、冷媒流路１２１の幅方向が重力方向と平行になるように配置した例について説明したが、熱交換部１２の配置向きはこれに限定されない。例えば、熱交換部１２を、板積層方向が重力方向と交差するように配置することで、冷媒流路１２１において、気液密度差により液相冷媒を重力方向下方側に集め、有効伝熱面を確保することができる。
【００６６】
（３）上記実施形態では、冷媒流路１２１および冷却水流路１２２は板積層方向に１本ずつ交互に積層配置されているが、例えば、冷媒流路１２１および冷却水流路１２２は板積層方向に複数本ずつ交互に積層配置されていてもよい。
【００６７】
（４）上記実施形態では、熱交換器１０は、冷媒の流れおよび冷却水の流れが１回Ｕターンするように構成されているが、冷媒の流れおよび冷却水の流れが複数回Ｕターンするように構成されてもよい。
【００６８】
また、熱交換器１０を、冷媒の流れおよび冷却水の流れがＵターンしないように構成してもよい。この場合、熱交換部１２を任意の向きに配置してもよい。
【００６９】
（５）上記実施形態では、熱交換器１０は、冷媒の流れと冷却水の流れとが互いに反対方向（対向流）になるように構成されているが、冷媒の流れと冷却水の流れとが互いに同じ方向（平行流）になるように構成されていてもよい。
【符号の説明】
【００７０】
１１    板状部材
１２    熱交換部
１２１  冷媒流路
１２２  冷却水流路（熱媒体流路）
３０１  冷媒側オフセットフィン
３０２  熱媒体側オフセットフィン（冷却水側オフセットフィン）
【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６】
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【図７】
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