(57)【要約】【課題】成績係数が悪化することを抑制しつつ、冷凍能力を増大させる。【解決手段】冷媒入口から奥側に向かうほど、両第１ヘッダ５ｃ、５ｅの冷媒通路断面積を縮小させる。これにより、冷媒流量が小さいときには、低圧冷媒の多くは左端側を流れ、一方、高圧冷媒の多くは右端側を流れる。また、冷媒流量が大きいときには、低圧冷媒の多くは左端側より右よりに流れ、一方、高圧冷媒の多くは右端側より左側を流れる。このため、冷媒流量が少ない低負荷時には、内部熱交換器５での熱交換量を低減して低圧冷媒が加熱されることを抑制して成績係数の低下を最小限に止めながら高圧冷媒のエンタルピ（温度）を低下させて蒸発器で発生する冷凍能力を増大させることができる。また、冷媒流量が大きい高負荷時には、内部熱交換器５での熱交換量を増大させて蒸発器で発生する冷凍能力を増大させることができる。【選択図】　　　　図２
2004101144.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機（１）、減圧手段（３）、低圧冷媒を蒸発させる蒸発器（４）、及び高圧冷媒を冷却する放熱器（２）を有し、低温側の熱を高温側に移動させる蒸気圧縮式冷凍機に適用され、
前記蒸発器（４）から流出した低圧冷媒と前記放熱器（２）から流出した高圧冷媒とを熱交換する内部熱交換器であって、
内部を流れる流量が小さいときには、流量が大きいときに比べて熱交換効率が小さくなるように構成されていることを特徴とする内部熱交換器。
【請求項２】
圧縮機（１）、減圧手段（３）、低圧冷媒を蒸発させる蒸発器（４）、及び高圧冷媒を冷却する放熱器（２）を有し、低温側の熱を高温側に移動させる蒸気圧縮式冷凍機に適用され、
前記蒸発器（４）から流出した低圧冷媒が流れる低圧チューブ（５ａ）、及び前記放熱器（２）から流出した高圧冷媒が流れる高圧チューブ（５ｂ）を有し、低圧冷媒と高圧冷媒との間で熱交換する内部熱交換器であって、
流量が小さいときには、流量が大きいときに比べて前記各チューブ（５ａ、５ｂ）内を流れる冷媒の流量分布に大きな偏りが発生するように構成され、
さらに、前記低圧チューブ（５ａ）内において最大流量となる部位と前記高圧チューブ（５ｂ）内において最大流量となる部位とのずれ量が、流量が大きいときに比べて流量が小さいときに大きくなるように構成されていることを特徴とする内部熱交換器。
【請求項３】
前記低圧チューブ（５ａ）の長手方向端部に連結され、前記低圧チューブ（５ａ）の長手方向と交差する方向から流入する低圧冷媒の流通方向を転向させて低圧冷媒を前記低圧チューブ（５ａ）に導く低圧ヘッダ（５ｃ）と、
前記高圧チューブ（５ｂ）の長手方向端部に連結され、前記高圧チューブ（５ｂ）の長手方向と交差する方向から流入する高圧冷媒の流通方向を転向させて高圧冷媒を前記高圧チューブ（５ｂ）に導く高圧ヘッダ（５ｅ）とを有し、
前記低圧ヘッダ（５ｃ）の冷媒入口側の冷媒通路断面積は、前記低圧ヘッダ（５ｃ）の冷媒入口より奥側の冷媒通路断面積より大きく
さらに、前記高圧ヘッダ（５ｅ）の冷媒入口側の冷媒通路断面積は、前記高圧ヘッダ（５ｅ）の冷媒入口より奥側の冷媒通路断面積より大きいことを特徴とする請求項２に記載の内部熱交換器。
【請求項４】
前記低圧チューブ（５ａ）の長手方向端部に連結され、前記低圧チューブ（５ａ）の長手方向と交差する方向から流入する低圧冷媒の流通方向を転向させて低圧冷媒を前記低圧チューブ（５ａ）に導く低圧ヘッダ（５ｃ）と、
前記高圧チューブ（５ｂ）の長手方向端部に連結され、前記高圧チューブ（５ｂ）の長手方向と交差する方向から流入する高圧冷媒の流通方向を転向させて高圧冷媒を前記高圧チューブ（５ｂ）に導く高圧ヘッダ（５ｅ）とを有し、
前記低圧ヘッダ（５ｃ）の冷媒入口より奥側、及び前記高圧ヘッダ（５ｅ）の冷媒入口より奥側には、冷媒流れを阻害する絞り手段（５ｈ）が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の内部熱交換器。
【請求項５】
前記低圧チューブ（５ａ）及び前記高圧チューブ（５ｂ）は、内部に通路断面積が異なる複数本の冷媒通路（５ｇ）を有していることを特徴とする請求項２ないし４のいずれか１つに記載の内部熱交換器。
【請求項６】
圧縮機（１）、減圧手段（３）、低圧冷媒を蒸発させる蒸発器（４）、及び高圧冷媒を冷却する放熱器（２）を有し、低温側の熱を高温側に移動させる蒸気圧縮式冷凍機に適用され、
前記蒸発器（４）から流出した低圧冷媒と前記放熱器（２）から流出した高圧冷媒とを熱交換する内部熱交換器であって、
前記蒸発器（４）から流出した低圧冷媒が流れる第１、２低圧チューブ（５ａ１、５ａ２）と、
前記放熱器（２）から流出した高圧冷媒が流れる第１、２高圧チューブ（５ｂ１、５ｂ２）と、
前記第１、２低圧チューブ（５ａ１、５ａ２）に低圧冷媒を分配供給する低圧ヘッダ（５ｃ）と、
前記第１、２高圧チューブ（５ｂ１、５ｂ２）に高圧冷媒を分配供給する高圧ヘッダ（５ｅ）とを有し、
前記低圧ヘッダ（５ｃ）の冷媒入口から前記第２低圧チューブ（５ａ２）に至る流通抵抗が、前記低圧ヘッダ（５ｃ）の冷媒入口から前記第１低圧チューブ（５ａ１）に至る流通抵抗より大きく、
前記高圧ヘッダ（５ｅ）の冷媒入口から前記第２高圧チューブ（５ｂ２）に至る流通抵抗が、前記高圧ヘッダ（５ｅ）の冷媒入口から前記第１高圧チューブ（５ｂ１）に至る流通抵抗より大きく、
さらに、前記第１低圧チューブ（５ａ１）と前記第１高圧チューブ（５ｂ１）との間は、前記第２低圧チューブ（５ａ２）及び前記第２高圧チューブ（５ｂ２）が配置されていることを特徴とする内部熱交換器。
【請求項７】
圧縮機（１）、減圧手段（３）、低圧冷媒を蒸発させる蒸発器（４）、及び高圧冷媒を冷却する放熱器（２）を有し、低温側の熱を高温側に移動させる蒸気圧縮式冷凍機に適用され、
前記蒸発器（４）から流出した低圧冷媒と前記放熱器（２）から流出した高圧冷媒とを熱交換する内部熱交換器であって、
前記蒸発器（４）から流出した低圧冷媒が流れる第１、２低圧チューブ（５ａ１、５ａ２）と、
前記放熱器（２）から流出した高圧冷媒が流れる第１、２高圧チューブ（５ｂ１、５ｂ２）と、
前記第１、２低圧チューブ（５ａ１、５ａ２）に低圧冷媒を分配供給する低圧ヘッダ（５ｃ）と、
前記第１、２高圧チューブ（５ｂ１、５ｂ２）に高圧冷媒を分配供給する高圧ヘッダ（５ｅ）とを有し、
前記第１低圧チューブ（５ａ１）の通路断面積は前記第２低圧チューブ（５ａ２）の通路断面積より大きく、
前記第１高圧チューブ（５ｂ１）の通路断面積は前記第２高圧チューブ（５ｂ２）の通路断面積より大きく、
さらに、前記第１低圧チューブ（５ａ１）と前記第１高圧チューブ（５ｂ１）との間は、前記第２低圧チューブ（５ａ２）及び前記第２高圧チューブ（５ｂ２）が配置されていることを特徴とする内部熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、低温側の熱を高温側に移動させる蒸気圧縮式冷凍機において、蒸発器から流出した低圧冷媒と放熱器から流出した高圧冷媒とを熱交換する内部熱交換器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、低圧冷媒が流れる扁平状の低圧チューブと高圧冷媒が流れる扁平状の高圧チューブと積層して内部熱交換器を構成している（例えば、特許文献１参照））。
【０００３】
【特許文献１参照】
特開平５−１９６３７７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、内部熱交換器は、低圧冷媒と高圧冷媒とを熱交換することにより蒸発器に流入する冷媒、つまり高圧冷媒のエンタルピ（温度）を低下させて蒸発器で発生する冷凍能力を増大させるものであるが、当然ながら低圧冷媒は高圧冷媒により加熱される。
【０００５】
このため、圧縮機に吸入される冷媒の密度が小さくなり、圧縮機の圧縮効率が低下するとともに、図１２に示すように、圧縮機に吸入される冷媒の温度及び圧力によって決定される等エントロピ線の傾き（＝圧力の変化量／比エンタルピの変化量）が小さくなるため、圧縮機の圧縮仕事量が増大し、成績係数が悪化するおそれがある。
【０００６】
本発明は、上記点に鑑み、第１には、従来と異なる新規な蒸気圧縮式冷凍機用の内部熱交換器を提供し、第２には、成績係数が悪化することを抑制しつつ、冷凍能力を増大を図ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、圧縮機（１）、減圧手段（３）、低圧冷媒を蒸発させる蒸発器（４）、及び高圧冷媒を冷却する放熱器（２）を有し、低温側の熱を高温側に移動させる蒸気圧縮式冷凍機に適用され、蒸発器（４）から流出した低圧冷媒と放熱器（２）から流出した高圧冷媒とを熱交換する内部熱交換器であって、内部を流れる流量が小さいときには、流量が大きいときに比べて熱交換効率が小さくなるように構成されていることを特徴とする。
【０００８】
これにより、冷媒流量が少ないときには、内部熱交換器での熱交換量を低減して低圧冷媒が加熱されることを抑制して成績係数の低下を最小限に止めながら高圧冷媒のエンタルピ（温度）を低下させて蒸発器（４）で発生する冷凍能力を増大させることができる。
【０００９】
また、冷媒流量が大きいときには、内部熱交換器での熱交換量を増大させて蒸発器で発生する冷凍能力を増大させることができる。延いては、成績係数が悪化することを抑制しつつ、冷凍能力を増大を図ることができるとともに、従来と異なる新規な蒸気圧縮式冷凍機用の内部熱交換器を得ることができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明では、圧縮機（１）、減圧手段（３）、低圧冷媒を蒸発させる蒸発器（４）、及び高圧冷媒を冷却する放熱器（２）を有し、低温側の熱を高温側に移動させる蒸気圧縮式冷凍機に適用され、蒸発器（４）から流出した低圧冷媒が流れる低圧チューブ（５ａ）、及び放熱器（２）から流出した高圧冷媒が流れる高圧チューブ（５ｂ）を有し、低圧冷媒と高圧冷媒との間で熱交換する内部熱交換器であって、流量が小さいときには、流量が大きいときに比べて各チューブ（５ａ、５ｂ）内を流れる冷媒の流量分布に大きな偏りが発生するように構成され、さらに、低圧チューブ（５ａ）内において最大流量となる部位と高圧チューブ（５ｂ）内において最大流量となる部位とのずれ量が、流量が大きいときに比べて流量が小さいときに大きくなるように構成されていることを特徴とする。
【００１１】
これにより、内部熱交換器内を流れる冷媒の流量が小さいときに、流量が大きいときに比べて熱交換効率が小さくなるので、冷媒流量が少ないときには、内部熱交換器での熱交換量を低減して低圧冷媒が加熱されることを抑制して成績係数の低下を最小限に止めながら高圧冷媒のエンタルピ（温度）を低下させて蒸発器（４）で発生する冷凍能力を増大させることができる。
【００１２】
また、冷媒流量が大きいときには、内部熱交換器での熱交換量を増大させて蒸発器で発生する冷凍能力を増大させることができる。延いては、成績係数が悪化することを抑制しつつ、冷凍能力を増大を図ることができるとともに、従来と異なる新規な蒸気圧縮式冷凍機用の内部熱交換器を得ることができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明では、低圧チューブ（５ａ）の長手方向端部に連結され、低圧チューブ（５ａ）の長手方向と交差する方向から流入する低圧冷媒の流通方向を転向させて低圧冷媒を低圧チューブ（５ａ）に導く低圧ヘッダ（５ｃ）と、高圧チューブ（５ｂ）の長手方向端部に連結され、高圧チューブ（５ｂ）の長手方向と交差する方向から流入する高圧冷媒の流通方向を転向させて高圧冷媒を高圧チューブ（５ｂ）に導く高圧ヘッダ（５ｅ）とを有し、低圧ヘッダ（５ｃ）の冷媒入口側の冷媒通路断面積は、低圧ヘッダ（５ｃ）の冷媒入口より奥側の冷媒通路断面積より大きくさらに、高圧ヘッダ（５ｅ）の冷媒入口側の冷媒通路断面積は、高圧ヘッダ（５ｅ）の冷媒入口より奥側の冷媒通路断面積より大きいことを特徴とする。
【００１４】
これにより、内部熱交換器内を流れる冷媒の流量が小さいときに、流量が大きいときに比べて熱交換効率が小さくなる。
【００１５】
請求項４に記載の発明では、低圧チューブ（５ａ）の長手方向端部に連結され、低圧チューブ（５ａ）の長手方向と交差する方向から流入する低圧冷媒の流通方向を転向させて低圧冷媒を低圧チューブ（５ａ）に導く低圧ヘッダ（５ｃ）と、高圧チューブ（５ｂ）の長手方向端部に連結され、高圧チューブ（５ｂ）の長手方向と交差する方向から流入する高圧冷媒の流通方向を転向させて高圧冷媒を高圧チューブ（５ｂ）に導く高圧ヘッダ（５ｅ）とを有し、低圧ヘッダ（５ｃ）の冷媒入口より奥側、及び高圧ヘッダ（５ｅ）の冷媒入口より奥側には、冷媒流れを阻害する絞り手段（５ｈ）が設けられていることを特徴とする。
【００１６】
これにより、内部熱交換器内を流れる冷媒の流量が小さいときに、流量が大きいときに比べて熱交換効率が小さくなる。
【００１７】
請求項５に記載の発明では、低圧チューブ（５ａ）及び高圧チューブ（５ｂ）は、内部に通路断面積が異なる複数本の冷媒通路（５ｇ）を有していることを特徴とする。
【００１８】
これにより、内部熱交換器内を流れる冷媒の流量が小さいときに、流量が大きいときに比べて熱交換効率が小さくなり得る。
【００１９】
請求項６に記載の発明では、圧縮機（１）、減圧手段（３）、低圧冷媒を蒸発させる蒸発器（４）、及び高圧冷媒を冷却する放熱器（２）を有し、低温側の熱を高温側に移動させる蒸気圧縮式冷凍機に適用され、蒸発器（４）から流出した低圧冷媒と放熱器（２）から流出した高圧冷媒とを熱交換する内部熱交換器であって、蒸発器（４）から流出した低圧冷媒が流れる第１、２低圧チューブ（５ａ１、５ａ２）と、放熱器（２）から流出した高圧冷媒が流れる第１、２高圧チューブ（５ｂ１、５ｂ２）と、第１、２低圧チューブ（５ａ１、５ａ２）に低圧冷媒を分配供給する低圧ヘッダ（５ｃ）と、第１、２高圧チューブ（５ｂ１、５ｂ２）に高圧冷媒を分配供給する高圧ヘッダ（５ｅ）とを有し、低圧ヘッダ（５ｃ）の冷媒入口から第２低圧チューブ（５ａ２）に至る流通抵抗が、低圧ヘッダ（５ｃ）の冷媒入口から第１低圧チューブ（５ａ１）に至る流通抵抗より大きく、高圧ヘッダ（５ｅ）の冷媒入口から第２高圧チューブ（５ｂ２）に至る流通抵抗が、高圧ヘッダ（５ｅ）の冷媒入口から第１高圧チューブ（５ｂ１）に至る流通抵抗より大きく、さらに、第１低圧チューブ（５ａ１）と第１高圧チューブ（５ｂ１）との間は、第２低圧チューブ（５ａ２）及び第２高圧チューブ（５ｂ２）が配置されていることを特徴とする。
【００２０】
これにより、内部熱交換器）内を流れる冷媒の流量が小さいときに、流量が大きいときに比べて熱交換効率が小さくなるので、冷媒流量が少ないときには、内部熱交換器での熱交換量を低減して低圧冷媒が加熱されることを抑制して成績係数の低下を最小限に止めながら高圧冷媒のエンタルピ（温度）を低下させて蒸発器（４）で発生する冷凍能力を増大させることができる。
【００２１】
また、冷媒流量が大きいときには、内部熱交換器での熱交換量を増大させて蒸発器で発生する冷凍能力を増大させることができる。延いては、成績係数が悪化することを抑制しつつ、冷凍能力を増大を図ることができるとともに、従来と異なる新規な蒸気圧縮式冷凍機用の内部熱交換器を得ることができる。
【００２２】
請求項７に記載の発明では、圧縮機（１）、減圧手段（３）、低圧冷媒を蒸発させる蒸発器（４）、及び高圧冷媒を冷却する放熱器（２）を有し、低温側の熱を高温側に移動させる蒸気圧縮式冷凍機に適用され、蒸発器（４）から流出した低圧冷媒と放熱器（２）から流出した高圧冷媒とを熱交換する内部熱交換器であって、蒸発器（４）から流出した低圧冷媒が流れる第１、２低圧チューブ（５ａ１、５ａ２）と、放熱器（２）から流出した高圧冷媒が流れる第１、２高圧チューブ（５ｂ１、５ｂ２）と、第１、２低圧チューブ（５ａ１、５ａ２）に低圧冷媒を分配供給する低圧ヘッダ（５ｃ）と、第１、２高圧チューブ（５ｂ１、５ｂ２）に高圧冷媒を分配供給する高圧ヘッダ（５ｅ）とを有し、第１低圧チューブ（５ａ１）の通路断面積は第２低圧チューブ（５ａ２）の通路断面積より大きく、第１高圧チューブ（５ｂ１）の通路断面積は第２高圧チューブ（５ｂ２）の通路断面積より大きく、さらに、第１低圧チューブ（５ａ１）と第１高圧チューブ（５ｂ１）との間は、第２低圧チューブ（５ａ２）及び第２高圧チューブ（５ｂ２）が配置されていることを特徴とする。
【００２３】
これにより、内部熱交換器内を流れる冷媒の流量が小さいときに、流量が大きいときに比べて熱交換効率が小さくなるので、冷媒流量が少ないときには、内部熱交換器での熱交換量を低減して低圧冷媒が加熱されることを抑制して成績係数の低下を最小限に止めながら高圧冷媒のエンタルピ（温度）を低下させて蒸発器（４）で発生する冷凍能力を増大させることができる。
【００２４】
また、冷媒流量が大きいときには、内部熱交換器での熱交換量を増大させて蒸発器で発生する冷凍能力を増大させることができる。延いては、成績係数が悪化することを抑制しつつ、冷凍能力を増大を図ることができるとともに、従来と異なる新規な蒸気圧縮式冷凍機用の内部熱交換器を得ることができる。
【００２５】
因みに、上記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一例である。
【００２６】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
本実施形態は、本発明に係る内部熱交換器を空調装置用の蒸気圧縮式冷凍機に適用したものであって、図１は蒸気圧縮式冷凍機の模式図である。
【００２７】
圧縮機１は冷媒を吸入圧縮するもので、放熱器２は圧縮機１から吐出した高圧冷媒と外気とを熱交換して高圧冷媒を冷却する高圧側熱交換器である。
【００２８】
減圧器３は放熱器２から流出した高圧冷媒を等エンタルピ的に減圧するものであり、蒸発器４は減圧器３にて減圧された低圧冷媒と室内に吹き出す空気とを熱交換して低圧冷媒を蒸発させることにより冷凍能力を発生させる低圧側熱交換器である。
【００２９】
なお、本実施形態では、冷媒を二酸化炭素として、高圧冷媒の圧力を冷媒の臨界圧力以上としている。因みに、高圧冷媒は臨界圧力以上であるので、放熱器２内で冷媒を凝縮することなく、その温度を低下させてエンタルピを低下する。
【００３０】
また、内部熱交換器５は、蒸発器４から流出した低圧冷媒と放熱器２から流出した高圧冷媒とを熱交換する熱交換器である。
【００３１】
そして、この内部熱交換器５は、図２、３に示すように、蒸発器４から流出した低圧冷媒が流れる低圧チューブ５ａ、放熱器２から流出した高圧冷媒が流れる高圧チューブ５ｂ、低圧チューブ５ａの長手方向一端側に連結されて低圧チューブ５ａの長手方向と交差する方向から流入する低圧冷媒の流通方向を略９０度転向させて低圧冷媒を低圧チューブ５ａに導く低圧第１ヘッダ５ｃ、低圧チューブ５ａの長手方向他端側に連結されて低圧チューブ５ａから流出した冷媒を集合させて排出する低圧第２ヘッダ５ｄ、高圧チューブ５ｂの長手方向一端側に連結されて高圧チューブ５ｂの長手方向と交差する方向から流入する高圧冷媒の流通方向を略９０度転向させて高圧冷媒を高圧チューブ５ｂに導く高圧第１ヘッダ５ｅ、及び高圧チューブ５ｂの長手方向他端側に連結されて高圧チューブ５ｂから流出した冷媒を集合させて排出する高圧第２ヘッダ５ｆ等からなるものである。
【００３２】
なお、両チューブ５ａ、５ｂは、図４に示すように、内部に複数本の冷媒通路５ｇが形成された扁平状の管であり、各チューブ５ａ、５ｂは、アルミニウム材に押し出し加工又は引き抜き加工を施して形成されたものである。
【００３３】
そして、両チューブ５ａ、５ｂの長手方向端部をヘッダ５ｃ〜５ｆを挿入組み付けした後、両チューブ５ａ、５ｂをその厚み方向に積層した状態で、アルミニウム製のヘッダ５ｃ〜５ｆも含めてろう付けにて一体化している。
【００３４】
因みに、高圧冷媒の密度は低圧冷媒より大きいので、高圧チューブ５ｂの冷媒通路断面積を低圧チューブ５ａの冷媒通路断面積より小さくするとともに、高圧冷媒と低圧冷媒とが対向流となるように構成している。
【００３５】
また、図２、３に示すように、低圧第１ヘッダ５ｃ及び高圧第１ヘッダ５ｅの冷媒入口側の冷媒通路断面積を奥側の冷媒通路断面積より大きくすべく、冷媒入口から奥側に向かうほど冷媒通路断面積を、漸次、縮小している。
【００３６】
さらに、冷媒の流通方向、つまりチューブ５ａ、５ｂの短径方向（厚み方向）から見て、低圧第１ヘッダ５ｃの冷媒入口側と高圧第１ヘッダ５ｅの冷媒入口側とがずれるように、低圧第１ヘッダ５ｃの冷媒入口側を紙面左側に配置し、高圧第１ヘッダ５ｅの冷媒入口側を紙面右側に配置している。
【００３７】
次に、本実施形態の作用効果を述べる。
【００３８】
冷媒入口から奥側に向かうほど、両第１ヘッダ５ｃ、５ｅの冷媒通路断面積を縮小しているので、冷媒流量が少ない低負荷時に両第１ヘッダ５ｃ、５ｅに流入した冷媒の多くは、冷媒入口近傍に連通する冷媒通路５ｇを流れ、一方、冷媒流量が大きい高負荷時に両第１ヘッダ５ｃ、５ｅに流入した冷媒は、全ての冷媒通路５ｇを流れる。
【００３９】
換言すれば、冷媒流量が小さいときには、冷媒流量が大きいときに比べて各チューブ５ａ、５ｂ内を流れる冷媒の流量分布に大きな偏りが発生するとともに、低圧チューブ５ａ内において最大流量となる部位と高圧チューブ５ｂ内において最大流量となる部位とのずれ量が、冷媒流量が大きいときに比べて冷媒流量が小さいときに大きくなる。
【００４０】
具体的に述べれば、冷媒流量が小さいときには、低圧冷媒の多くは図２の左端側を流れ、一方、高圧冷媒の多くは図２の右端側を流れる。また、冷媒流量が大きいときには、低圧冷媒の多くは図２の左端側より右よりに流れ、一方、高圧冷媒の多くは図２の右端側より左側を流れる。このため、低圧チューブ５ａ内において最大流量となる部位と高圧チューブ５ｂ内において最大流量となる部位とのずれ量が、冷媒流量が大きいときに比べて冷媒流量が小さいときに大きくなる。
【００４１】
以上に述べたように、本実施形態では、低圧チューブ５ａ内において最大流量となる部位と高圧チューブ５ｂ内において最大流量となる部位とのずれ量が、冷媒流量が大きいときに比べて冷媒流量が小さいときに大きくなるので、内部熱交換器５内部を流れる流量が小さいときには、流量が大きいときに比べて熱交換効率が小さくなる。
【００４２】
したがって、冷媒流量が少ない低負荷時には、内部熱交換器５での熱交換量を低減して低圧冷媒が加熱されることを抑制して成績係数の低下を最小限に止めながら高圧冷媒のエンタルピ（温度）を低下させて蒸発器で発生する冷凍能力を増大させることができる。
【００４３】
また、冷媒流量が大きい高負荷時には、内部熱交換器５での熱交換量を増大させて蒸発器で発生する冷凍能力を増大させることができる。延いては、成績係数が悪化することを抑制しつつ、冷凍能力を増大を図ることができる。
【００４４】
なお、図５は二酸化炭素を冷媒とし、かつ、内部熱交換器５の熱交換効率を一定としたときの成績係数（ＣＯＰ）と流量Ｑと関係を示す数値シミレーション結果であり、図５から明らかなように、流量が小さいときには、流量が大きいときに比べて熱交換効率が小さくすることが望ましいことが解る。
【００４５】
また、本実施形態では、冷媒入口から奥側に向かうほど、両第１ヘッダ５ｃ、５ｅの冷媒通路断面積を縮小させるといった簡便な手段にて、流量（熱負荷）に応じて内部熱交換器５の熱交換効率を変化させているので、内部熱交換器５の製造原価上昇を招くことなく、蒸気圧縮式冷凍機の効率を向上させることができる。
【００４６】
（第２実施形態）
第１実施形態では、低圧チューブ５ａと高圧チューブ５ｂとを別々に製造した後、ろう付けにて一体化したが、本実施形態は、図６に示すように、低圧チューブ５ａと高圧チューブ５ｂとを一体成形したもである。
【００４７】
（第３実施形態）
上述の実施形態では、冷媒入口から奥側に向かうほど両第１ヘッダ５ｃ、５ｅの冷媒通路断面積を縮小させて、冷媒流量が小さいときには、冷媒流量が大きいときに比べて各チューブ５ａ、５ｂ内を流れる冷媒の流量分布に大きな偏りを発生させたが、本実施形態は、図７に示すように、両第１ヘッダ５ｃ、５ｅの冷媒入口より奥側には、冷媒流れを阻害する絞り手段をなす邪魔板５ｈを設けたものである。
【００４８】
これにより、流量が冷媒流量が小さいときには、多くの冷媒は邪魔板５ｈより冷媒入口側に流れ、冷媒流量が大きいときには、邪魔板５ｈより奥側にも多量の冷媒が流れるので、低圧チューブ５ａ内において最大流量となる部位と高圧チューブ５ｂ内において最大流量となる部位とのずれ量が、冷媒流量が大きいときに比べて冷媒流量が小さいときに大きくなり、成績係数が悪化することを抑制しつつ、冷凍能力を増大を図ることができる。
【００４９】
（第４実施形態）
上述の実施形態では、両第１ヘッダ５ｃ、５ｅの冷媒入口側の流通抵抗と奥側の流通抵抗とを積極的に相違させることにより、低圧チューブ５ａ内において最大流量となる部位と高圧チューブ５ｂ内において最大流量となる部位とのずれ量を冷媒流量が大きいときに比べて冷媒流量が小さいときに大きくしたが、本実施形態は、図８に示すように、低圧チューブ５ａ及び高圧チューブ５ｂに設けられた複数本の冷媒通路５ｇの断面積を相違させ、かつ、低圧チューブ５ａにおいて最大通路断面積を有する冷媒通路５ｇと高圧チューブ５ｂにおいて最大通路断面積を有する冷媒通路５ｇとをチューブ５ａ、５ｂの長径方向においてずらしたものである。
【００５０】
なお、図８（ａ）は低圧チューブ５ａと高圧チューブ５ｂとを一体成形した例であり、図８（ｂ）は低圧チューブ５ａと高圧チューブ５ｂとを別成形としてその段目形状を略三角形状としたものである。
【００５１】
これにより、流量が冷媒流量が小さいときには、多くの冷媒は最大通路断面積を有する冷媒通路５ｇ及びこの冷媒通路５ｇ近傍の冷媒通路５ｇに流れ、冷媒流量が大きいときには、最大通路断面積を有する冷媒通路５ｇ以外の冷媒通路５ｇに多量に冷媒が流れるので、低圧チューブ５ａ内において最大流量となる部位と高圧チューブ５ｂ内において最大流量となる部位とのずれ量が、冷媒流量が大きいときに比べて冷媒流量が小さいときに大きくなり、成績係数が悪化することを抑制しつつ、冷凍能力を増大を図ることができる。
【００５２】
なお、本実施形態では、両第１ヘッダ５ｃ、５ｅの冷媒入口側の流通抵抗と奥側の流通抵抗とを積極的に相違させる必要がない、つまり冷媒入口から奥に掛けて同一の通路断面積としてもよいが、勿論、第１〜３実施形態と本実施形態とを組み合わせてもよいことは言うまでもない。
【００５３】
（第５実施形態）
第１実施形態では、低圧チューブ５ａ及び高圧チューブ５ｂは扁平チューブであったが、本実施形態は、図９（ａ）に示すように、両チューブ５ａ、５ｂを丸パイプとした二重円筒状の内部熱交換器５に第１実施形態を適用したものである。
【００５４】
つまり、図９（ｂ）に示すように、低圧第１ヘッダ５ｃ及び高圧第１ヘッダ５ｅの冷媒入口側の冷媒通路断面積を奥側の冷媒通路断面積より大きくすべく、冷媒入口から奥側に向かうほど冷媒通路断面積を、漸次、縮小したものである。
【００５５】
なお、本実施形態に係る内部熱交換器５は、その長手方向が鉛直方向と一致するように設置することが望ましい。
【００５６】
（第６実施形態）
上述の実施形態では、１本のチューブ内において、冷媒流量が小さいときに、冷媒流量が大きいときに比べて大きな流量分布の偏りが発生するようにしたものであったが、本実施形態は、図１０に示すように、低圧チューブ及び高圧チューブをそれぞれ２本以上とするとともに、第１低圧ヘッダ５ｃの冷媒入口から第２低圧チューブ５ａ２に至る流通抵抗が、第１低圧ヘッダ５ｃの冷媒入口から第１低圧チューブ５ａ１に至る流通抵抗より大きくなるように、第１低圧ヘッダ５ｃの冷媒入口か第２低圧チューブ５ａ２に至る通路断面積を、第１低圧ヘッダ５ｃの冷媒入口から第１低圧チューブ５ａ１に至る通路断面積より小さくし、かつ、第１高圧ヘッダ５ｅの冷媒入口から第２高圧チューブ５ｂ２に至る流通抵抗が、第１高圧ヘッダ５ｅの冷媒入口から第１高圧チューブ５ｂ１に至る流通抵抗より大きくなるように、第１高圧ヘッダ５ｅの冷媒入口から第２高圧チューブ５ｂ２に至る通路断面積を、第１高圧ヘッダ５ｅの冷媒入口から第１高圧チューブ５ｂ１に至る通路断面積より小さくした上で、第１低圧チューブ５ａ１と第１高圧チューブ５ｂ１との間に第２低圧チューブ５ａ２及び第２高圧チューブ５ｂ２とを配置したものである。
【００５７】
これにより、冷媒流量が小さいときには、低圧冷媒の多くは第１低圧チューブ５ａ１を流れ、一方、高圧冷媒の多くは第１高圧チューブ５ｂ１を流れる。また、冷媒流量が大きいときには、低圧冷媒は両低圧チューブ５ａ１、５ａ２に流れ、一方、高圧冷媒は両高圧チューブ５ｂ１、５ｂ２を流れる。このため、低圧チューブ５ａ内において最大流量となる部位と高圧チューブ５ｂ内において最大流量となる部位とのずれ量が、冷媒流量が大きいときに比べて冷媒流量が小さいときに大きくなる。
【００５８】
したがって、内部熱交換器５内部を流れる流量が小さいときには、流量が大きいときに比べて熱交換効率が小さくなるので、冷媒流量が少ない低負荷時には、内部熱交換器５での熱交換量を低減して低圧冷媒が加熱されることを抑制して成績係数の低下を最小限に止めながら高圧冷媒のエンタルピ（温度）を低下させて蒸発器で発生する冷凍能力を増大させることができ、冷媒流量が大きい高負荷時には、内部熱交換器５での熱交換量を増大させて蒸発器で発生する冷凍能力を増大させることができる。延いては、成績係数が悪化することを抑制しつつ、冷凍能力を増大を図ることができる。
【００５９】
（第７実施形態）
本実施形態は、第６実施形態と同様に低圧チューブ及び高圧チューブをそれぞれ２本以上とするとともに、第４実施形態の特徴を組み合わせたものである。
【００６０】
具体的には、図１１に示すように、第１低圧チューブ５ａ１の通路断面積を第２低圧チューブ５ａ２の通路断面積より大きくし、かつ、第１高圧チューブ５ｂ１の通路断面積を第２高圧チューブ５ｂ２の通路断面積より大きくしたものである。
【００６１】
これにより、冷媒流量が小さいときには、低圧冷媒の多くは第１低圧チューブ５ａ１を流れ、一方、高圧冷媒の多くは第１高圧チューブ５ｂ１を流れる。また、冷媒流量が大きいときには、低圧冷媒は両低圧チューブ５ａ１、５ａ２に流れ、一方、高圧冷媒は両高圧チューブ５ｂ１、５ｂ２を流れる。このため、低圧チューブ５ａ内において最大流量となる部位と高圧チューブ５ｂ内において最大流量となる部位とのずれ量が、冷媒流量が大きいときに比べて冷媒流量が小さいときに大きくなる。
【００６２】
なお、本実施形態では、第１低圧ヘッダ５ｃの冷媒入口か第２低圧チューブ５ａ２に至る流通抵抗が、第１低圧ヘッダ５ｃの冷媒入口から第１低圧チューブ５ａ１に至る流通抵抗より大きくし、かつ、第１高圧ヘッダ５ｅの冷媒入口から第２高圧チューブ５ｂ２に至る流通抵抗が、第１高圧ヘッダ５ｅの冷媒入口から第１高圧チューブ５ｂ１に至る流通抵抗より大きくする必要がないが、勿論、第６実施形態と本実施形態とを組み合わせてもよいことは言うまでもない。
【００６３】
（その他の実施形態）
上述の実施形態では、本発明を車両用空調装置に適用したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば冷凍冷蔵庫等にも適用することができる。
【００６４】
また、上述の実施形態では、減圧手段として冷媒を等エンタルピ的に減圧膨脹させる膨脹弁や固定絞りを用いた蒸気圧縮式冷凍機であったがが、本発明の適用はこれに限定されるものではなく、ノズルや膨脹機等の冷媒を等エントロピ的に減圧膨脹させる減圧器を用いた蒸気圧縮式冷凍機にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る蒸気圧縮式冷凍機の模式図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る内部熱交換器の模式図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る内部熱交換器の説明図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る内部熱交換器チューブの断面図である。
【図５】流量と成績係数との関係を示すグラフである。
【図６】本発明の第２実施形態に係る内部熱交換器チューブの断面図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る内部熱交換器の模式図である。
【図８】本発明の第４実施形態に係る内部熱交換器チューブの断面図である。
【図９】（ａ）は本発明の第５実施形態に係る内部熱交換器の模式図であり、（ｂ）は本発明の第５実施形態に係る内部熱交換器チューブの断面図である。
【図１０】（ａ）は本発明の第６実施形態に係る内部熱交換器の模式図であり、（ｂ）は本発明の第６実施形態に係る内部熱交換器チューブの断面図である。
【図１１】本発明の第７実施形態に係る内部熱交換器チューブの断面図である。
【図１２】ｐ−ｈ線図である。
【符号の説明】
５ａ…低圧チューブ、５ｂ…高圧チューブ、５ｃ…低圧第１ヘッダ、
５ｄ…低圧第２ヘッダ、５ｅ…高圧第１ヘッダ、５ｆ…高圧第２ヘッダ。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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