(57)【要約】【課題】  小型化・軽量化することができる熱交換器および空気調和機を提供する。【解決手段】  高温冷媒が流れる高温冷媒流路７１と低温冷媒が流れる低温冷媒流路６３とが設けられ、高温冷媒と低温冷媒との間で熱交換が行われる熱交換器７において、高温冷媒流路７１または低温冷媒流路６３のいずれか一方を構成する孔７１Ａ，７１Ｂが設けられた板状の第１積層部材４５，４９と、第１積層部材４５，４９に対して積層され、孔７１Ａ，７１Ｂを塞いで高温冷媒流路７１または低温冷媒流路６３のいずれか一方を形成する板状の第２積層部材４７と、を備え、第１積層部材４５，４９と第２積層部材４７とを交互に積層させることにより、高温冷媒流路７１と低温冷媒流路６３とが形成されていることを特徴とする。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温冷媒が流れる高温冷媒流路と低温冷媒が流れる低温冷媒流路とが設けられ、高温冷媒と低温冷媒との間で熱交換が行われる熱交換器において、
前記高温冷媒流路または前記低温冷媒流路のいずれか一方を構成する孔が設けられた板状の第１積層部材と、
該第１積層部材に対して積層され、前記孔を塞いで前記高温冷媒流路または前記低温冷媒流路のいずれか一方を形成する板状の第２積層部材と、を備え、
前記第１積層部材と前記第２積層部材とを積層させることにより、前記高温冷媒流路と前記低温冷媒流路とが形成されていることを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記高温冷媒流路の流路長が、前記第１積層部材の長手方向長さより長く形成されていることを特徴とする請求項１記載の熱交換器。
【請求項３】
前記高温冷媒流路には、曲り部が設けられ、
前記第１積層部材の長手方向の端部近傍に、前記曲り部が配置されていることを特徴とする請求項２記載の熱交換器。
【請求項４】
前記高温冷媒流路には、曲り部が設けられ、
前記第１積層部材の長手方向に対して交差する方向の端部近傍に、前記曲り部が配置されていることを特徴とする請求項２記載の熱交換器。
【請求項５】
前記低温冷媒流路の流路長さが、前記高温冷媒流路の流路長さの約１／２の長さより短いことを特徴とする請求項１記載の熱交換器。
【請求項６】
前記低温冷媒流路における冷媒流出側の流路断面積が、冷媒流入側の流路断面積よりも大きいことを特徴とする請求項１記載の熱交換器。
【請求項７】
前記高温冷媒流路における冷媒流出側の流路断面積が、冷媒流入側の流路断面積よりも小さいことを特徴とする請求項１記載の熱交換器。
【請求項８】
前記高温冷媒流路または前記低温冷媒流路が、前記第１積層部材の長手方向に向かって、流路断面積が変化することを特徴とする請求項６または７に記載の熱交換器。
【請求項９】
前記高温冷媒流路または前記低温冷媒流路が、前記第１積層部材の長手方向に対して交差する方向に向かって、流路断面積が変化することを特徴とする請求項６または７に記載の熱交換器。
【請求項１０】
前記高温冷媒流路における高温冷媒の流れ方向と、前記低温冷媒流路における低温冷媒の流れ方向とが対向することを特徴とする請求項１から９に記載の熱交換器。
【請求項１１】
前記第１積層部材における前記孔が、打ち抜き加工により形成されていることを特徴とする請求項１から１０に記載の熱交換器。
【請求項１２】
複数の前記高温冷媒流路または複数の前記低温冷媒流路のいずれか一方に対して冷媒を流入、流出させる冷媒流路集合部が設けられ、
該冷媒流路集合部の断面が略円形であることを特徴とする請求項１から１１に記載の熱交換器。
【請求項１３】
前記冷媒流路集合部には、前記冷媒流路集合部の内周面から前記第１または第２積層部材の長手方向に向かって延びる補強リブが設けられていることを特徴とする請求項１から１２に記載の熱交換器。
【請求項１４】
第１および第２積層部材の積層方向に積層された複数の前記高温冷媒流路および前記低温冷媒流路のうち、
前記高温冷媒流路が、前記積層方向の端部に配置されていることを特徴とする請求項１から１３に記載の熱交換器。
【請求項１５】
外部から吹き付けられる空気の流れ方向に対して、
前記冷媒流路集合部が、前記高温冷媒流路および前記低温冷媒流路より上流側に配置されていることを特徴とする請求項１２または１３に記載の熱交換器。
【請求項１６】
前記第１積層部材および前記第２積層部材の少なくとも一方は、構造部材と、該構造部材の少なくとも一方の面に設けられた所定膜厚のロウ付け層と、を備えていることを特徴とする請求項１から１５に記載の熱交換器。
【請求項１７】
前記第１および第２積層部材の一方に形成される前記冷媒流路集合部の断面積が、前記第１および第２積層部材の他方に形成される前記冷媒流路集合部の断面積よりも小さいことを特徴とする請求項１２から１５のいずれかに記載の熱交換器。
【請求項１８】
前記高温冷媒流路のみ,低温冷媒流路のみもしくは高温及び低温冷媒流路の内部には、熱伝達面を増やす伝熱促進部材が設けられていることを特徴とする請求項１から１７のいずれかに記載の熱交換器。
【請求項１９】
冷媒を圧縮する圧縮機と、
圧縮された冷媒の熱を外部に放出させる放熱器と、
放熱した高温冷媒の圧力を減圧させる圧力制御弁と、
減圧された低温冷媒を蒸発させる蒸発器と、
前記放熱器から流出した高温冷媒と、前記蒸発器から流出した低温冷媒との間で熱交換を行う内部熱交換器と、を備え、
前記内部熱交換器が、請求項１から請求項１８のいずれかに記載の熱交換器であることを特徴とする空気調和機。
【請求項２０】
前記熱交換器には、前記高温冷媒流路に対して高温冷媒を流入、流出させる配管が接続される接続部材が設けられ、
高温冷媒流路における冷媒流入側の開口部および冷媒流出側の開口部が、一つの前記接続部材に設けられていることを特徴とする請求項１９記載の空気調和機。
【請求項２１】
前記圧力制御弁が、前記高温冷媒流路に流入する冷媒温度に基づいて、前記高温冷媒流路から流出する冷媒の圧力を制御し、
前記圧力制御弁が、前記接続部材に取り付けられることを特徴とする請求項２０記載の空気調和機。
【請求項２２】
前記圧力制御弁には、筐体と、前記高温冷媒流路に流入する高温冷媒の温度を検出する検出流路と、前記高温冷媒流路から流出する高温冷媒の圧力を制御する圧力制御流路と、が設けられ、
前記検出流路と前記圧力制御流路とが筐体に設けられていることを特徴とする請求項２１記載の空気調和機。
【請求項２３】
前記高温冷媒流路または前記高温冷媒流路に接続された配管には、前記熱交換器を支持する保持部材が取り付けられていることを特徴とする請求項１９から２２のいずれかに記載の空気調和機。
【請求項２４】
前記熱交換器が、前記放熱器に流入する空気の流れ方向に対して交差する方向であって、前記放熱器と隣接する位置に配置されていることを特徴とする請求項１９から２３のいずれかに記載の空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器および空気調和機、特に超臨界サイクルで運転される空気調和機の熱交換器および空気調和機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、蒸気圧縮式冷凍サイクルを用いた空気調和機に使用される冷媒としては、各種のフロンが用いられてきた。しかしながら、近年の地球温暖化などを防止するため、上記の各種フロンの変わりに二酸化炭素（ＣＯ２）を冷媒に用いる空気調和機の開発が進められている。
【０００３】
上述の空気調和機においては、その冷凍能力を向上させるために、内部熱交換器が用いられる場合がある。内部熱交換器の多くは、膨張弁などの減圧器に流入する高圧側冷媒と圧縮機等に吸引される低圧冷媒との間で熱交換を行っている。このような熱交換を行うことにより、減圧器に流入する冷媒の温度およびエンタルピを低下させて蒸発器での吸熱量、つまり蒸発器でのエンタルピの上昇量を増大させて空気調和機の冷凍能力を向上させている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００５−４９０２６号公報（第７頁、第７―８図等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の特許文献１には、内部熱交換器の高圧チューブと低圧チューブとを押し出し加工または引き抜き加工にて一体形成した帯板からなる内部熱交換器や、高圧流路と低圧流路とが同軸上に並ぶ二重管状の内部熱交換器が開示されている。
特許文献１には、上述の内部熱交換器であれば、内部熱交換器を小型化することができるとともに、小型化による熱交換能力の低下を防止することができると記載されている。
【０００５】
しかしながら、上述の内部熱交換器においては、押し出し加工方向または引き抜き加工方向に沿って延びる高圧チューブや低圧チューブを備えたものしか製作できず、内部熱交換器の小型化に限度があった。特に、配置スペースの制約が厳しい車両用空気調和機に用いる場合には、上記特許文献１記載の内部熱交換器では、要求されるサイズにまで小型化できないという問題があった。
さらに、近年における車両の低燃費化の要請から、車両に搭載される空気調和機のさらなる軽量化が求められている。上記特許文献１記載の内部熱交換器では、要求される重量にまで軽量化できないという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、小型化・軽量化することができる熱交換器および空気調和機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】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明の熱交換器は、高温冷媒が流れる高温冷媒流路と低温冷媒が流れる低温冷媒流路とが設けられ、高温冷媒と低温冷媒との間で熱交換が行われる熱交換器において、前記高温冷媒流路または前記低温冷媒流路のいずれか一方を構成する孔が設けられた板状の第１積層部材と、該第１積層部材に対して積層され、前記孔を塞いで前記高温冷媒流路または前記低温冷媒流路のいずれか一方を形成する板状の第２積層部材と、を備え、前記第１積層部材と前記第２積層部材とを積層させることにより、前記高温冷媒流路と前記低温冷媒流路とが形成されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、第１積層部材と第２積層部材とを積層させることにより、高温冷媒流路と低温冷媒流路とが設けられた熱交換器を構成することができ、熱交換器を小型化・軽量化することができる。
孔が形成された第１積層部材を第２積層部材で挟むことにより、冷媒を流通させる流路を形成することができる。そのため、上述の特許文献１に記載の押し出しや引き抜きにより形成された内部熱交換器と比較して、熱交換器における冷媒流路以外の部分の肉厚を自由に設定することができる。その結果、熱交換器の小型化・軽量化を図ることができる。
また、第１積層部材と第２積層部材を積層させることにより、複数の冷媒流路を形成し、この複数の冷媒流路のうちの一部を高温冷媒が流れる高温冷媒流路とし、残りを低温冷媒が流れる低温冷媒流路とすることができる。そのため、高温冷媒流路を流れる高温冷媒と、低温冷媒流路を流れる低温冷媒との熱交換を行うことができる。
また、一枚の第２積層部材を介して高温冷媒流路と低温冷媒流路とを隣接させることにより、高温冷媒と低温冷媒との熱交換を容易にすることができる。
【０００９】
上記発明においては、前記高温冷媒流路の流路長が、前記第１積層部材の長手方向長さより長く形成されていることが望ましい。
【００１０】
本発明によれば、高温冷媒流路の流路長を、第１積層部材の長手方向長さよりも長くすることで、熱交換器の熱交換効率を向上させることができる。
高温冷媒流路の流路長を長くすることにより、高温冷媒と、第１積層部材および第２積層部材との接触面積、つまり、伝熱面積を大きくすることができる。そのため、高温冷媒から第１および第２積層部材への熱伝達量を増やすことができ、熱交換器の熱交換量を向上させることができる。
例えば、本発明の熱交換器を空気調和機の内部熱交換器として用いた場合、高温冷媒流路から流出した高温冷媒は圧力制御弁に流入して減圧される。一方、低温冷媒流路から流出した低温冷媒は圧縮機に吸入されて圧縮される。つまり、高温冷媒は圧力制御弁により減圧されるため、高温冷媒流路の流路長を長くして圧力損失が大きくなっても空気調和機における性能低下は小さい。逆に、高温冷媒流路の流路長を長くすることによる熱交換量の増加によって、空気調和機における冷凍性能向上を図ることができる。一方、低温冷媒流路の流路長さを長くして圧力損失が大きくなると、圧縮機に吸入される低温冷媒の圧力が低下する。すると、圧縮機に吸入される冷媒の冷媒密度が低下し、空気調和機における冷媒循環流量が低下する。その結果、空気調和機における冷凍能力が低下する。
上述のことから、高温冷媒流路の流路長を長くすることにより、空気調和機における冷凍能力の向上を図ることができる。
【００１１】
上記発明においては、前記高温冷媒流路には、曲り部が設けられ、前記第１積層部材の長手方向の端部近傍に、前記曲り部が配置されていることが望ましい。
【００１２】
本発明によれば、高温冷媒流路の曲り部が、第１積層部材の長手方向の端部近傍に配置されているため、高温冷媒流路の流路長さを第１積層部材の長手方向の長さよりも長くすることができる。
高温冷媒流路は、曲り部が第１積層部材の長手方向の端部近傍に配置されているため、上記長手方向に沿って延びたあと、曲り部により方向を転換して、再び上記長手方向に沿って延びるように配置される。そのため、高温冷媒流路の流路長さを第１積層部材の長手方向の長さよりも長くすることができる。
【００１３】
上記発明においては、前記高温冷媒流路には、曲り部が設けられ、前記第１積層部材の長手方向に対して交差する方向の端部近傍に、前記曲り部が配置されていることが望ましい。
【００１４】
本発明によれば、高温冷媒流路の曲り部が、第１積層部材の長手方向に対して交差する方向の端部近傍に配置されているため、高温冷媒流路の流路長さを第１積層部材の長手方向の長さよりも長くすることができる。
高温冷媒流路は、曲り部が第１積層部材の上記交差する方向の端部近傍に配置されているため、上記交差する方向に沿って延びたあと、曲り部により方向を転換して、再び上記交差する方向に沿って延びることを繰り返しながら、長手方向に向かうように配置される。そのため、高温冷媒流路の流路長さを第１積層部材の長手方向の長さよりも長くすることができる。
【００１５】
上記発明においては、前記低温冷媒流路の流路長さが、前記高温冷媒流路の流路長さの約１／２の長さより短いことが望ましい。
【００１６】
本発明によれば、低温冷媒流路の流路長さが、高温冷媒流路の流路長さの約１／２の長さより短いため、低温冷媒流路における圧力損失を低減することができる。
そのため、例えば、本発明の熱交換器を空気調和機の内部熱交換器に用いた場合には、空気調和機における冷凍能力の低下を防止することができる。
【００１７】
上記発明においては、前記低温冷媒流路における冷媒流出側の流路断面積が、冷媒流入側の流路断面積よりも大きいことが望ましい。
【００１８】
本発明によれば、低温冷媒流路における冷媒流出側の流路断面積が、冷媒流入側の流路断面積より大きいため、低温冷媒流路における圧力損失を低減することができる。
低温冷媒は、低温冷媒流路における冷媒流入側と冷媒流出側とで比較すると、冷媒流出側の冷媒温度が上昇しているため、冷媒流出側の冷媒密度が低くなる。そのため、低温冷媒流路を流れる冷媒の質量流量が一定の場合、冷媒流出側の流路断面積を冷媒流入側の流路断面積より広くすることにより、冷媒の流速を略一定に保つことができる。低温冷媒流路における冷媒流速を一定に保つことにより、低温冷媒流路における圧力損失を低減することができる。
【００１９】
上記発明においては、前記高温冷媒流路における冷媒流出側の流路断面積が、冷媒流入側の流路断面積よりも小さいことが望ましい。
【００２０】
本発明によれば、高温冷媒流路における冷媒流出側の流路断面積が、冷媒流入側の流路断面積よりも小さいため、高温冷媒流路の内容積を低減してコストダウンを図るとともに、安全性の向上を図ることができる。
高温冷媒は、高温冷媒流路における冷媒流入側と冷媒流出側とで比較すると、冷媒流出側の冷媒温度が低下しているため、冷媒流出側の冷媒密度が高くなる。そのため、高温冷媒流路を流れる冷媒の質量流量が一定の場合、冷媒流出側の流路断面積を冷媒流入側の流路断面積より狭くすることにより、冷媒の流速を略一定に保つことができる。その結果、高温冷媒流路の容積を減らすことができ、使用する冷媒量を削減しコストダウンを図ることができる。
さらに、高温冷媒流路における冷媒流出側の容積、つまり、冷媒密度が高い領域における高温冷媒流路の容積を減らすことができるため、冷凍サイクル内の必要冷媒量を削減することができことにより,バランス圧を下げることができ、安全性の向上を図ることができる。
【００２１】
上記発明においては、前記高温冷媒流路または前記低温冷媒流路が、前記第１積層部材の長手方向に向かって、流路断面積が変化することが望ましい。
【００２２】
本発明によれば、高温冷媒流路が第１積層部材の長手方向に向かって流路断面積が変化するため、高温冷媒流路の内容積を低減して高温冷媒流路の内容積を低減してコストダウンを図るとともに、安全性の向上を図ることができる。
また、低温冷媒流路が第１積層部材の長手方向に向かって流路断面積が変化するため、低温冷媒流路における圧力損失を低減することができる。
【００２３】
上記発明においては、前記高温冷媒流路または前記低温冷媒流路が、前記第１積層部材の長手方向に対して交差する方向に向かって、流路断面積が変化することが望ましい。
【００２４】
本発明によれば、高温冷媒流路が第１積層部材の長手方向に対して交差する方向に向かって流路断面積が変化するため、高温冷媒流路の内容積を低減して高温冷媒流路の内容積を低減してコストダウンを図るとともに、安全性の向上を図ることができる。
また、低温冷媒流路が第１積層部材の長手方向に対して交差する方向に向かって流路断面積が変化するため、低温冷媒流路における圧力損失を低減することができる。
【００２５】
上記発明においては、前記高温冷媒流路における高温冷媒の流れ方向と、前記低温冷媒流路における低温冷媒の流れ方向とが対向することが望ましい。
【００２６】
本発明によれば、高温冷媒の流れ方向と低温冷媒の流れ方向とが対向するため、熱交換器における熱交換効率を向上させることができる。
高温冷媒は、高温冷媒流路に流入直後には、低温冷媒流路から流出する直前の低温冷媒と熱交換し、高温冷媒流路から流出する直前には、低温冷媒流路に流入直後の低温冷媒と熱交換する。そのため、高温冷媒は、高温冷媒流路に流入直後には熱交換後の比較的温度の高い低温冷媒と熱交換する。高温冷媒流路に流入直後の高温冷媒は、温度が高いため、比較的温度の高い低温冷媒との間でも温度差があり、熱交換を行うことができる。そして、高温冷媒流路から流出する直前の高温冷媒は、低温冷媒流路に流入直後の熱交換前の比較的温度の低い低温冷媒と熱交換する。そのため、熱交換され比較的温度の低下した高温冷媒との間でも温度差を確保することができ、熱交換を行うことができる。
【００２７】
上記発明においては、前記第１積層部材における前記孔が、打ち抜き加工により形成されていることが望ましい。
【００２８】
本発明によれば、孔を打ち抜き加工により形成することにより、高温冷媒流路または低温冷媒流路の形成工程を簡略化することができ、熱交換器の製造工程を簡略化することができる。
【００２９】
上記発明においては、複数の前記高温冷媒流路または複数の前記低温冷媒流路のいずれか一方に対して冷媒を流入、流出させる冷媒流路集合部が設けられ、該冷媒流路集合部の断面が略円形であることが望ましい。
【００３０】
本発明によれば、冷媒流路集合部の断面が略円形であるため、冷媒流路集合部に強度を持たせることができる。
【００３１】
上記発明においては、前記冷媒流路集合部には、前記冷媒流路集合部の内周面から前記第１または第２積層部材の長手方向に向かって延びる補強リブが設けられていることが望ましい。
【００３２】
本発明によれば、冷媒流路集合部の内周面から第１または第２積層部材の長手方向に向かって延びる補強リブが設けられているため、熱交換器の強度を向上させることができる。
補強リブを冷媒流路集合部に設けることにより、第１または第２積層部材の強度を向上させることができ、熱交換器の強度を向上させることができる。
【００３３】
上記発明においては、第１および第２積層部材の積層方向に積層された複数の前記高温冷媒流路および前記低温冷媒流路のうち、前記高温冷媒流路が、前記積層方向の端部に配置されていることが望ましい。
【００３４】
本発明によれば、例えば、高温冷媒流路を流れる高温冷媒の温度と熱交換器の周囲の空気温度との差が小さい場合には、高温冷媒流路を積層方向の端部に配置することにより、熱交換器における高温冷媒と低温冷媒との間の熱交換効率を向上させることができる。
高温冷媒の温度と熱交換器の周囲温度との差は低温冷媒の場合と比較して小さいため、高温冷媒と熱交換器の周囲の空気との間での熱交換を抑制することができる。一方、低温冷媒流路は、上記周囲の空気との間に少なくとも高温冷媒流路が配置されているため、低温冷媒と熱交換器の周囲の空気との間での熱交換を防止することができる。そのため、高温冷媒から放出される熱のうち、低温冷媒に吸収される熱の割合を高めることができるとともに、低温冷媒に吸収される熱のうち、高温冷媒の熱の割合を高めることができる。
【００３５】
上記発明においては、外部から吹き付けられる空気の流れ方向に対して、前記冷媒流路集合部が、前記高温冷媒流路および前記低温冷媒流路より上流側に配置されていることが望ましい。
【００３６】
本発明によれば、冷媒流路集合部が、高温冷媒流路または低温冷媒流路より上流側に配置されているため、熱交換器における高温高圧冷媒と低温低圧冷媒との間の熱交換効率の低下を防止することができる。
冷媒流路集合部における冷媒流れは、高温冷媒流路および低温冷媒流路における冷媒流れと比較して遅く、熱伝達率は小さくなる。そのため、冷媒流路集合部を高温冷媒流路および低温冷媒流路よりも空気流れにおける上流側に配置することで、高温冷媒と低温冷媒との熱交換効率を向上させることができる。
【００３７】
上記発明においては、前記第１積層部材および前記第２積層部材の少なくとも一方は、所定膜厚のロウ付け層を備えていることが望ましい。
【００３８】
本発明によれば、第１および第２積層部材の少なくとも一方は、所定膜厚のロウ付け層とを備えているため、熱交換器の製造を容易にすることができる。
例えば、第１積層部材における孔が打ち抜き加工などで形成された場合、孔の縁部には、だれ，そり，かえり等が発生する。かかる状態で、第１積層部材に第２積層部材を重ねると、上記かえり等がロウ付け時に融け、第１積層部材と第２積層部材とは接合される。そのため、容易に第１積層部材と第２積層部材とを気密を保つ状態で接合することができ、熱交換器の製造を容易にすることができる。
【００３９】
上記発明においては、前記第１および第２積層部材の一方に形成される前記冷媒流路集合部の断面積が、前記第１および第２積層部材の他方に形成される前記冷媒流路集合部の断面積よりも小さいことが望ましい。
【００４０】
本発明によれば、第１および第２積層部材の一方に形成される冷媒流路集合部の断面積が、第１および第２積層部材の他方に形成される冷媒流路集合部の断面積よりも小さいため、熱交換器の製造を容易にすることができる。
例えば、第１および第２積層部材における冷媒流路集合部が打ち抜き加工などで形成された場合、冷媒流路集合部の縁部には、だれ，そり，かえり等が発生する。第１積層部材に形成される冷媒流路集合部の断面積と、第２積層部材に形成される冷媒流路の断面積とが異なるため、断面積の小さな冷媒流路における上記かえり等は、隣接する断面積の大きな冷媒流路内に収められる。そのため、第１積層部材と第２積層部材とを容易に密着させることができ、熱交換器の製造を容易にすることができる。
【００４１】
上記発明においては、前記高温冷媒流路のみ,低温冷媒流路のみもしくは高温及び低温冷媒流路の内部には、熱伝達面を増やす伝熱促進部材が設けられていることが望ましい。
【００４２】
本発明によれば、高温冷媒流路内,低温冷媒流路内もしくは両冷媒流路内に伝熱促進部材が配置されているため、高温冷媒と低温冷媒との間における熱交換効率の向上を図ることができる。
冷媒の熱は伝熱促進部材に伝わり、伝熱促進部材から第１および第２積層部材に伝わる。第１および第２積層部材に伝わった冷媒の熱は、他方の冷媒流路を流れる冷媒に吸収される。伝熱促進部材により冷媒との熱伝達面が増えているため、一方の冷媒から他方の冷媒に吸収される熱量は増加し、熱交換効率の向上が図られている。
【００４３】
本発明の空気調和機は、冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮された冷媒の熱を外部に放出させる放熱器と、放熱した高温冷媒の圧力を減圧させる圧力制御弁と、減圧された低温冷媒を蒸発させる蒸発器と、前記放熱器から流出した高温冷媒と、前記蒸発器から流出した低温冷媒との間で熱交換を行う内部熱交換器と、を備え、前記内部熱交換器が、請求項１から請求項１８のいずれかに記載の熱交換器であることを特徴とする。
【００４４】
本発明によれば、上記本発明の熱交換器を内部熱交換器として用いることにより、空気調和機の小型化、軽量化を図ることができる。内部熱交換器における高温冷媒と低温冷媒との間の熱交換を容易にすることにより、空気調和機の冷凍能力の向上を図ることができる。
【００４５】
上記発明においては、前記熱交換器には、前記高温冷媒流路に対して高温冷媒を流入、流出させる配管が接続される接続部材が設けられ、高温冷媒流路における冷媒流入側の開口部および冷媒流出側の開口部が、一つの前記接続部材に設けられていることが望ましい。
【００４６】
本発明によれば、一つの接続部材に高温冷媒流路における冷媒流入側および流出側の開口部が設けられているため、一つの工程で高温冷媒流路に対して高温冷媒を流入、流出させる配管を、上記冷媒流入側および冷媒流出側の開口部に接続させることができる。
【００４７】
上記発明においては、前記圧力制御弁が、前記高温冷媒流路に流入する冷媒温度に基づいて、前記高温冷媒流路から流出する冷媒の圧力を制御し、前記圧力制御弁が、前記接続部材に取り付けられることが望ましい。
【００４８】
本発明によれば、圧力制御弁を接続部材に取り付けることにより、圧力制御弁を熱交換器に取り付ける工程を簡略化することができる。
接続部材には、高温冷媒流路における冷媒流入側および冷媒流出側の開口部が設けられている。そのため、圧力制御弁を接続部に取り付けることにより、圧力制御弁は高温冷媒流路に流入する冷媒温度を検出するとともに、高温冷媒流路から流出する高温冷媒の圧力を制御することができる。
【００４９】
上記発明においては、前記圧力制御弁には、筐体と、前記高温冷媒流路に流入する高温冷媒の温度を検出する検出流路と、前記高温冷媒流路から流出する高温冷媒の圧力を制御する圧力制御流路と、が設けられ、前記検出流路と前記圧力制御流路とが筐体に設けられていることが望ましい。
【００５０】
本発明によれば、高温冷媒流路に流入する高温冷媒の温度を検出する検出流路と、高温冷媒流路から流出する高温冷媒の圧力を制御する圧力制御流路と、が筐体に設けられている。そのため、圧力制御弁の筐体を接続部材に取り付けることにより、高温冷媒流路に流入する冷媒温度に基づいて高温冷媒流路から流出する冷媒の圧力を制御することができる。
【００５１】
上記発明においては、前記高温冷媒流路または前記高温冷媒流路に接続された配管には、前記熱交換器を支持する保持部材が取り付けられていることが望ましい。
【００５２】
本発明によれば、高温冷媒流路または高温冷媒流路に接続された配管に、熱交換器を支持する保持部材が取り付けられているため、熱交換器の熱交換効率の低下を防止することができる。
高温冷媒流路または高温冷媒流路に接続された配管内を流れる高温冷媒の温度は、低温冷媒流路を流れる低温冷媒の温度と比較して、熱交換器の周囲の空気温度に近い。そのため、熱交換器を支持する保持部材を高温冷媒流路または高温冷媒流路に接続された配管に取り付けることにより、熱交換器内を流れる冷媒と外部との熱交換を抑制して、高温冷媒と低温冷媒との熱交換効率を向上させることができる。
【００５３】
上記発明においては、前記熱交換器が、前記放熱器に流入する空気の流れ方向に対して交差する方向であって、前記放熱器と隣接する位置に配置されていることが望ましい。
【００５４】
本発明によれば、熱交換器は、放熱器に流入する空気の流れ方向に対して交差する方向であって、放熱器と隣接する位置に配置されているため、放熱器の熱交換効率の低下を防止することができる。
例えば、上記空気の流れに対する放熱器の下流側に、空気の流れを遮るもの（例えば圧縮機など）が配置されている場合、放熱器を通過して昇温した空気は圧縮機などに流れを遮られる。流れを遮られた空気は流れの向きを変えて放熱器の脇を通って上流側に流れようとする。熱交換器は、放熱器に隣接した位置に配置されているため、この放熱器の脇を通って上流側に流れようとする空気流れを遮ることができる。そのため、放熱器には、一度放熱器を通過して昇温された空気が再び流入することがなく、放熱器における熱交換効率の低下を防止することができる。
【発明の効果】
【００５５】
本発明の熱交換器および空気調和機によれば、第１積層部材と第２積層部材とを交互に積層させることにより、高温冷媒流路と低温冷媒流路とが設けられた熱交換器を構成することができ、小型化・軽量化することができという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５６】
〔第１の実施形態〕
以下、本発明の第１の実施形態に係る車両用空気調和機について図１から図１０を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係る車両用空気調和機の全体構成を説明する模式図である。
本実施形態における車両用空気調和機（空気調和機）１は、超臨界サイクルにより運転されるものであり、冷媒としては、例えば自然冷媒である二酸化炭素（以下、ＣＯ２と表記する。）を用いるものである。
【００５７】
車両用空気調和機１は、図１に示すように、冷媒を圧縮する圧縮機３と、圧縮された冷媒の熱を放熱させるガスクーラ（放熱器）５と、ガスクーラ５から流出した冷媒を冷却する内部熱交換器（熱交換器）７と、冷却された冷媒の圧力を減圧させる圧力制御弁９と、減圧された冷媒を蒸発させるエバポレータ（蒸発器）１１と、を備えている。
車両用空気調和機１は車両Ｃに搭載され、エバポレータ１１以外の構成要素はエンジンルーム１３内に搭載されている。エバポレータ１１は、車室１５内に搭載されている。
【００５８】
圧縮機３は、内部熱交換器７から流出した低圧のガス冷媒を吸入し、冷媒を超臨界状態にまで圧縮してガスクーラ５に向けて吐出するものである。圧縮機３は、駆動ベルト（図示せず）を介してエンジン１７により回転駆動され、この回転駆動力により冷媒を圧縮している。
ガスクーラ５は、超臨界状態の冷媒の熱を外気に放熱させることで、冷媒を冷却するものである。ガスクーラ５は、ラジエータ２５に対して車両Ｃの前方側（図１の左方向側）に配置されている。なお、ラジエータ２５は、エンジン１７の冷却水の熱を外気に放熱するものである。ラジエータ２５の後方（図１の右方向）には、熱交換部２３に外気を前方から後方に向けて通風させるファン２７が配置されている。
【００５９】
図２は、図１の内部熱交換器７の配置位置を説明する模式図である。
内部熱交換器７は、ガスクーラ５から流出した冷媒とエバポレータ１１から流出した冷媒との間で熱交換をする熱交換器である。ガスクーラ５から流出した冷媒は、より低温のエバポレータ１１から流出した冷媒に熱を奪われ、冷却される。
内部熱交換器７は、図２に示すように、ガスクーラ５に流入する空気流れ方向に対して略直交方向であって、ガスクーラ５に隣接する位置に配置されている。より具体的には、略直方体状の内部熱交換器７は、図１に示すように、ガスクーラ５とエンジンルーム１３の壁との間に空気の流れを遮るように配置されている。
なお、内部熱交換器７は、ガスクーラ５と内部熱交換器７とを接続する配管に配置された取り付けブラケット（保持部材、図示せず）により保持されている。
圧力制御弁９は、内部熱交換器７において冷却された冷媒の圧力を減圧するものである。
【００６０】
エバポレータ１１は、減圧された冷媒と車室１５内の空気とを間で熱交換を行うものである。冷媒は車室１５内の空気の熱を吸収して蒸発し、ガス冷媒となる。車室１５内の空気は冷媒に熱を奪われて冷却される。なお、エバポレータ１１内においては、冷媒は気液二層状態となっている。
エバポレータ１１と内部熱交換器７との間には、アキュムレータ２９が配置されている。アキュムレータ２９は、エバポレータ１１から流出したガス冷媒および液冷媒のうち、ガス冷媒のみが通過され、液冷媒が貯留されるものである。
【００６１】
次に、本実施形態の特徴部である内部熱交換器７について説明する。
図３は、図１の内部熱交換器の構成を説明する斜視図である。
内部熱交換器７は、図３に示すように、冷媒の流入口および流出口が設けられた接続部３１Ａ，３１Ｂと、高圧冷媒および低圧冷媒との間で熱交換される熱交換部３３と、から概略構成されている。
接続部３１Ａには、ガスクーラ５から流出した高圧冷媒が流入する高圧冷媒入口３５と、高圧冷媒と熱交換した低圧冷媒が流出する低圧冷媒出口３７とが形成されている。接続部３１Ｂには、エバポレータ１１から流出した低圧冷媒が流入する低圧冷媒入口３９と、低圧冷媒と熱交換した高圧冷媒が流出する高圧冷媒出口４１とが形成されている。
【００６２】
図４は、図１の内部熱交換器の構成を説明する分解斜視図である。
熱交換部３３は、図４に示すように、それぞれ略長方形状の板部材から形成されたカバープレート４３Ａと、低圧流路プレート（第１積層部材）４５と、仕切りプレート（第２積層部材）４７と、高圧流路プレート（第１積層部材）４９と、仕切りプレート４７と、カバープレート４３Ｂとを備えている。
カバープレート４３Ａは、例えば金属からなる構造部材から形成されている。
【００６３】
図５は、図４の低圧流路プレートの構成を説明する図である。
低圧流路プレート４５は、例えば金属からなる構造部材５１と、ロウ付け層５３とが積層されたクラッド材から形成されている。低圧流路プレート４５においては、その両面にロウ付け層５３が設けられている。低圧流路プレート４５には、図５に示すように、高圧流入ヘッダ（冷媒流路集合部）５５を構成する貫通孔５５Ａと、高圧流出ヘッダ（冷媒流路集合部）５７を形成する貫通孔５７Ａと、低圧流入ヘッダ（冷媒流路集合部）５９を形成する貫通孔５９Ａと、低圧流出ヘッダ（冷媒流路集合部）６１を形成する貫通孔６１Ａと、低圧冷媒流路（低温冷媒流路）６３を形成する貫通孔６３Ａと、が形成されている。これら貫通孔５５Ａ，５７Ａ，５９Ａ，６１Ａ，６３Ａは打ち抜き加工により形成されている。
貫通孔５５Ａ，６１Ａは略方形に形成され、低圧流路プレート４５の長手方向（図５の左右方向）の一方の端部に形成されている。貫通孔５５Ａ，６１Ａは低圧流路プレート４５の幅方向（図５の上下方向）に同一直線上に並ぶように形成されている。貫通孔５７Ａ，５９Ａは略方形に形成され、低圧流路プレート４５の長手方向の他方の端部に形成されている。貫通孔５７Ａ，５９Ａは低圧流路プレート４５の幅方向に同一直線上に並ぶように形成されている。
貫通孔５５Ａ，５７Ａ，５９Ａ，６１Ａには、低圧流路プレート４５の長手方向に沿って、外側から内側に向かって延びる補強リブ６５が設けられている。
貫通孔６３Ａは、貫通孔５９Ａと貫通孔６１Ａとを繋ぐとともに、低圧流路プレート４５の幅方向に蛇行するように形成されている。具体的には、貫通孔６３Ａは、直線部６７と、直線部６７と直線部６７とを繋ぐ曲り部６９とを有する溝状の貫通孔である。直線部６７は、低圧流路プレート４５の幅方向に沿う方向に延びるように配置され、曲り部６９は、低圧流路プレート４５の幅方向の端部近傍に配置されている。
【００６４】
図６は、図４の仕切りプレートの構成を説明する図である。
仕切りプレート４７は、例えば金属からなる構造部材から形成されている。仕切りプレート４７には、図６に示すように、高圧流入ヘッダ５５を構成する貫通孔５５Ａと、高圧流出ヘッダ５７を形成する貫通孔５７Ａと、低圧流入ヘッダ５９を形成する貫通孔５９Ａと、低圧流出ヘッダ６１を形成する貫通孔６１Ａと、が形成されている。これら貫通孔５５Ａ，５７Ａ，５９Ａ，６１Ａは打ち抜き加工により形成されている。
貫通孔５５Ａ，６１Ａは略方形に形成され、低圧流路プレート４５の長手方向（図６の左右方向）の一方の端部に形成されている。貫通孔５５Ａ，６１Ａは低圧流路プレート４５の幅方向（図６の上下方向）に同一直線上に並ぶように形成されている。貫通孔５７Ａ，５９Ａは略方形に形成され、低圧流路プレート４５の長手方向の他方の端部に形成されている。貫通孔５７Ａ，５９Ａは低圧流路プレート４５の幅方向に同一直線上に並ぶように形成されている。
貫通孔５５Ａ，５７Ａ，５９Ａ，６１Ａには、低圧流路プレート４５の長手方向に沿って、外側から内側に向かって延びる補強リブ６５が設けられている。
【００６５】
図７は、図４の高圧流路プレートの構成を説明する図である。
高圧流路プレート４９は、例えば金属からなる構造部材５１と、ロウ付け層５３とが積層されたクラッド材から形成されている。高圧流路プレート４９においては、その両面にロウ付け層５３が設けられている。高圧流路プレート４９には、図７に示すように、高圧流入ヘッダ５５を構成する貫通孔５５Ａと、高圧流出ヘッダ５７を形成する貫通孔５７Ａと、低圧流入ヘッダ５９を形成する貫通孔５９Ａと、低圧流出ヘッダ６１を形成する貫通孔６１Ａと、高圧冷媒流路（高温冷媒流路）７１を形成する貫通孔７１Ａと、が形成されている。これら貫通孔５５Ａ，５７Ａ，５９Ａ，６１Ａ，７１Ａは打ち抜き加工により形成されている。
貫通孔５５Ａ，６１Ａは略方形に形成され、高圧流路プレート４９の長手方向（図７の左右方向）の一方の端部に形成されている。貫通孔５５Ａ，６１Ａは高圧流路プレート４９の幅方向（図７の上下方向）に同一直線上に並ぶように形成されている。貫通孔５７Ａ，５９Ａは略方形に形成され、高圧流路プレート４９の長手方向の他方の端部に形成されている。貫通孔５７Ａ，５９Ａは高圧流路プレート４９の幅方向に同一直線上に並ぶように形成されている。
貫通孔５５Ａ，５７Ａ，５９Ａ，６１Ａには、高圧流路プレート４９の長手方向に沿って、外側から内側に向かって延びる補強リブ６５が設けられている。
貫通孔７１Ａは、貫通孔５５Ａと貫通孔５７Ａとを繋ぐとともに、高圧流路プレート４９の幅方向に蛇行するように形成されている。具体的には、貫通孔７１Ａは、直線部６７と、直線部６７と直線部６７とを繋ぐ曲り部６９とを有する溝状の貫通孔である。直線部６７は、高圧流路プレート４９の幅方向に沿う方向に延びるように配置され、曲り部６９は、高圧流路プレート４９の幅方向の端部近傍に配置されている。
【００６６】
図８は、図４のカバープレート４３Ｂの構成を説明する図である。
カバープレート４３Ｂは、例えば金属からなる構造部材から形成されている。
カバープレート４３Ｂには、図８に示すように、高圧流入ヘッダ５５を構成する貫通孔５５Ｂと、高圧流出ヘッダ５７を形成する貫通孔５７Ｂと、低圧流入ヘッダ５９を形成する貫通孔５９Ｂと、低圧流出ヘッダ６１を形成する貫通孔６１Ｂと、が形成されている。これら貫通孔５５Ｂ，５７Ｂ，５９Ｂ，６１Ｂは打ち抜き加工により形成されている。
貫通孔５５Ｂ，６１Ｂは略方形に形成され、低圧流路プレート４５の長手方向（図８の左右方向）の一方の端部に形成されている。貫通孔５５Ｂ，６１Ｂは低圧流路プレート４５の幅方向（図８の上下方向）に同一直線上に並ぶように形成されている。貫通孔５７Ｂ，５９Ｂは略方形に形成され、低圧流路プレート４５の長手方向の他方の端部に形成されている。貫通孔５７Ｂ，５９Ｂは低圧流路プレート４５の幅方向に同一直線上に並ぶように形成されている。
【００６７】
低圧冷媒流路６３は、図４に示すように、低圧流路プレート４５に形成された貫通孔６３Ａと、カバープレート４３Ａと、低圧流路プレート４５に隣接する仕切りプレート４７と、から構成されている。そのため、低圧冷媒流路６３は低圧流路プレート４５内に形成されている。高圧冷媒流路７１は、高圧流路プレート４９に形成された貫通孔７１Ａと、高圧流路プレート４９の両面に配置された仕切りプレート４７，４７と、から構成されている。そのため、高圧冷媒流路７１は高圧流路プレート４９内に形成されている。
高圧流入ヘッダ５５は、低圧流路プレート４５、仕切りプレート４７および高圧流路プレート４９に形成された貫通孔５５Ａと、カバープレート４３Ｂに形成された貫通孔５５Ｂと、から構成されている。高圧流出ヘッダ５７は、低圧流路プレート４５、仕切りプレート４７および高圧流路プレート４９に形成された貫通孔５７Ａと、カバープレート４３Ｂに形成された貫通孔５７Ｂと、から構成されている。低圧流入ヘッダ５９は、低圧流路プレート４５、仕切りプレート４７および高圧流路プレート４９に形成された貫通孔５９Ａと、カバープレート４３Ｂに形成された貫通孔５９Ｂと、から構成されている。低圧流出ヘッダ６１は、低圧流路プレート４５、仕切りプレート４７および高圧流路プレート４９に形成された貫通孔６１Ａと、カバープレート４３Ｂに形成された貫通孔６１Ｂと、から構成されている。そのため、高圧流入ヘッダ５５、高圧流出ヘッダ５７、低圧流入ヘッダ５９および低圧流出ヘッダ６１は、低圧流路プレート４５、仕切りプレート４７、高圧流路プレート４９およびカバープレート４３Ｂを貫通して形成されている。
【００６８】
図９は、図３の内部熱交換器における断面形状を説明するＡ−Ａ断面図である。
内部熱交換器７は、図９に示すように、カバープレート４３Ａと、低圧流路プレート４５と、仕切りプレート４７と、高圧流路プレート４９と、仕切りプレート４７と、カバープレート４３Ｂとが順に積層されている。低圧流路プレート４５には貫通孔６３Ａが形成され、高圧流路プレート４９には貫通孔７１Ａが形成されている。貫通孔６３Ａ，７１Ａは打ち抜き加工により形成されているため、その縁部にはかえり部７３が形成されている。かえり部７３は、ロウ付け層５３で構成させているため,ロウ付け時に融ける。
ここで、ロウ付け層５３の厚さは、かえり部７３におけるかえり高さよりも厚いことが望ましい。
【００６９】
次に、上記の構成からなる車両用空気調和機１における冷房運転時の動作について、図１を参照しながら説明する。
圧縮機３は、図１に示すように、エンジン１７により回転駆動される。回転駆動された圧縮機３は内部熱交換器７から流出した低温低圧冷媒を吸入し、超臨界状態にまで圧縮してガスクーラ５に向けて吐出する。
吐出された高温高圧冷媒は、ガスクーラ５の入口側ヘッダ１９から熱交換部２３に流入し、熱交換部２３において車室１５外の空気にその熱の一部を放熱する。放熱して冷却された高温高圧冷媒は、熱交換部２３から出口側ヘッダ２１を介して、内部熱交換器７に向けて流出する。
内部熱交換器７に流入した高温高圧冷媒は、エバポレータ１１から流出した低温低圧冷媒と熱交換して、さらに冷却される。冷却された高温高圧冷媒は、内部熱交換器７から圧力制御弁９に向けて流出する。
圧力制御弁９に流入した高温高圧冷媒は、減圧され低温低圧の冷媒となる。低温低圧冷媒は圧力制御弁９からエバポレータ１１に向けて流出する。なお、圧力制御弁９は、ガスクーラ５から流出して内部熱交換器７に流入する高温高圧冷媒の温度に基づいて、内部熱交換器７から流出して圧力制御弁９に流入する高温高圧冷媒の圧力を制御している。
【００７０】
エバポレータ１１に流入した低温低圧の冷媒は、車室１５内の空気の熱を奪い蒸発・気化する。車室１５内の空気は冷媒に冷却され、再び車室１５内に戻される。気化したガス冷媒および液冷媒は、エバポレータ１１からアキュムレータ２９に向けて流出する。
アキュムレータ２９に流入したガス冷媒および液冷媒のうち、ガス冷媒（低温低圧冷媒）はアキュムレータ２９から内部熱交換器７に向けて流出する。液冷媒はアキュムレータ２９に貯留される。
内部熱交換器７に流入した低温低圧冷媒は、ガスクーラ５から流出した高温高圧冷媒から熱を奪い、内部熱交換器７から圧縮機３に向けて流出する。
圧縮機３に吸入された低温低圧冷媒は、再び超臨界状態に圧縮されガスクーラ５に向けて吐出される。以後、冷媒は上述のサイクルを繰り返し循環する。
【００７１】
次に、本実施形態の特徴である内部熱交換器における熱交換について説明する。
ガスクーラ５から流出した高温高圧冷媒は、図３に示すように、高圧冷媒入口３５から内部熱交換器７の高圧流入ヘッダ５５に流入する。高圧流入ヘッダ５５に流入した高温高圧冷媒は、図７に示すように、蛇行する高圧冷媒流路７１を介して高圧流出ヘッダ５７に流入する。高圧冷媒流路７１を流れている間に高温高圧冷媒は、仕切りプレート４７を介して隣接する低圧冷媒流路６３を対向して流れる低温低圧冷媒との間で熱交換を行い冷却される。高圧流出ヘッダ５７に流入した高温高圧冷媒は、図３に示すように、高圧冷媒出口４１から圧力制御弁９に向かって流出する。
一方、アキュムレータ２９から流出した低温低圧冷媒は、図３に示すように、低圧冷媒入口３９から内部熱交換器７の低圧流入ヘッダ５９に流入する。低圧流入ヘッダ５９に流入した低温低圧冷媒は、図５に示すように、蛇行する低圧冷媒流路６３を介して低圧流出ヘッダ６１に流入する。低圧冷媒流路を流れている間に低温低圧冷媒は、仕切りプレート４７を介して隣接する高圧冷媒流路７１を対抗して流れる高温高圧冷媒との間で熱交換を行い加熱される。低圧流出ヘッダ６１に流入した低温低圧冷媒は、図３に示すように、低圧冷媒出口３７から圧縮機３に向かって流出する。
【００７２】
上記の構成によれば、貫通孔６３Ａが形成された低圧流路プレート４５を仕切りプレート４７で挟むことにより、低温低圧冷媒を流通させる低圧冷媒流路６３を形成することができ、貫通孔７１Ａが形成された高圧流路プレート４９を仕切りプレート４７で挟むことにより、高温高圧冷媒を流通させる高圧冷媒流路７１を形成することができる。
そのため、上述の特許文献１に記載の押し出しや引き抜きにより形成された内部熱交換器と比較して、内部熱交換器７における両冷媒流路６３，７１以外の部分の肉厚を自由に設定することができる。その結果、内部熱交換器７の小型化・軽量化を図ることができる。
また、一枚の仕切りプレート４７を介して高圧冷媒流路７１と低圧冷媒流路６３とを隣接させることにより、高温高圧冷媒と低温低圧冷媒との熱交換を容易にすることができる。
【００７３】
車両用空気調和機１は内部熱交換器７を用いることにより、車両用空気調和機１の小型化、軽量化を図ることができる。さらに、内部熱交換器７における高温高圧冷媒と低温低圧冷媒との間の熱交換を容易にすることにより、車両用空気調和機１の冷凍能力の向上を図ることができる。
【００７４】
高圧冷媒流路７１の曲り部６９が、高圧流路プレート４９の幅方向の端部近傍に配置されているため、高圧冷媒流路７１の流路長さを高圧流路プレート４９の長手方向の長さよりも長くすることができる。
高圧冷媒流路７１は、曲り部６９が高圧流路プレート４９の幅方向の端部近傍に配置されているため、直線部６７が幅方向に沿って延びたあと、曲り部６９により方向を転換して、再び直線部６７が幅方向に沿って延びることを繰り返しながら、長手方向に向かうように配置される。そのため、高圧冷媒流路７１の流路長さを高圧流路プレート４９の長手方向の長さよりも長くすることができる。
高圧冷媒流路７１の流路長を長くすることにより、高温高圧冷媒と、高圧流路プレート４９および仕切りプレート４７との接触面積、つまり、伝熱面積を大きくすることができる。そのため、高温高圧冷媒から高圧流路プレート４９および仕切りプレート４７への熱伝達量を増やすことができ、内部熱交換器７の熱交換効率を向上させることができる。
なお、高圧冷媒流路７１の流路長さを長くすることにより、高圧冷媒流路７１における圧力損失は増加する。しかし、高圧冷媒流路７１を流出した高温高圧冷媒は、圧力制御弁９により減圧されるため、車両用空気調和機１の冷凍能力に対して、上記圧力損失はほとんど影響を与えない。一方、内部熱交換器７における熱交換量の増加により車両用空気調和機１の冷凍能力は向上される。
【００７５】
高温高圧冷媒は、高圧冷媒流路７１に流入直後には、低圧冷媒流路６３から流出する直前の低温低圧冷媒と熱交換し、高圧冷媒流路７１から流出する直前には、低圧冷媒流路６３に流入直後の低温低圧冷媒と熱交換する。そのため、高温高圧冷媒は、高圧冷媒流路７１に流入直後には熱交換後の比較的温度の高い低温低圧冷媒と熱交換する。高圧冷媒流路７１に流入直後の高温高圧冷媒は、温度が高いため、比較的温度の高い低温低圧冷媒との間でも温度差があり、熱交換を行うことができる。そして、高圧冷媒流路７１から流出する直前の高温高圧冷媒は、低圧冷媒流路６３に流入直後の熱交換前の比較的温度の低い低温低圧冷媒と熱交換する。そのため、熱交換され比較的温度の低下した高温高圧冷媒との間でも温度差を確保することができ、内部熱交換器７における熱交換効率を向上させることができる。
【００７６】
貫通孔５５Ａ，５７Ａ，５９Ａ，６１Ａ，６３Ａ，７１Ａを打ち抜き加工により形成することにより、高圧冷媒流路７１、低圧冷媒流路６３、高圧流入ヘッダ５５、高圧流出ヘッダ５７、低圧流入ヘッダ５９および低圧流出ヘッダ６１の形成工程を簡略化することができ、内部熱交換器７の製造工程を簡略化することができる。
【００７７】
補強リブ６５を高圧流入ヘッダ５５、高圧流出ヘッダ５７、低圧流入ヘッダ５９および低圧流出ヘッダ６１に設けることにより、高圧流路プレート４９、低圧流路プレート４５、仕切りプレート４７などの強度を向上させることができ、内部熱交換器７の強度を向上させることができる。
【００７８】
高圧流路プレート４９および低圧流路プレート４５は構造部材５１の両面にロウ付け層５３が備えられたクラッド材から形成されているため、内部熱交換器７の製造を容易にすることができる。
高圧流路プレート４９および低圧流路プレート４５に形成された貫通孔５５Ａ，５７Ａ，５９Ａ，６１Ａ，６３Ａ（低圧流路プレート４５のみ），７１Ａ（高圧流路プレート４９のみ）は、打ち抜き加工により形成されている。そのため、貫通孔５５Ａ，５７Ａ，５９Ａ，６１Ａ，６３Ａ，７１Ａの縁部には、だれ、そり、かえり等からなるかえり部７３が形成されている。かえり部７３はロウ付け層５３で構成されているため、ロウ付け時に融ける。
そのため、高圧流路プレート４９および低圧流路プレート４５の一方と、仕切りプレート４７およびカバープレート４３Ａ，４３Ｂのいずれか一つと、を接合した場合、両者は密着した状態で接合され、内部熱交換器７の気密を容易に保つことができ、その製造を容易にすることができる。
【００７９】
内部熱交換器７は、図１に示すように、ガスクーラ５に流入する空気の流れ方向に対して略直交する方向であって、ガスクーラ５と隣接する位置に配置されているため、ガスクーラ５の熱交換効率の低下を防止することができる。
ガスクーラ５において冷媒の熱を吸収した空気は、ラジエータ２５においてさらにエンジン冷却水の熱を吸収して温度が上昇している。この空気はファン２７により車両Ｃの後方（エンジン１７方向）に送り出される。しかし、ファン２７に送り出された空気は、圧縮機３やエンジン１７にその流れの一部を遮られ、流れを遮られた空気は、流れの向きを車両Ｃの前方（図１の左方向）に変える。流れの向きを変えた空気は、ガスクーラ５およびラジエータ２５とエンジンルーム１３の壁との間を流れて、ガスクーラ５の前面側（図１における左側の面側）に流れ込もうとする。内部熱交換器７は、この空気の流れを遮る位置であるガスクーラ５に隣接する位置に配置されているため、昇温した空気がガスクーラ５の前面側に流れ込むことを防止できる。
そのため、内部熱交換器７は、一度ガスクーラ５やラジエータ２５を通過して温度が高くなった空気がガスクーラ５に流入することを防止でき、ガスクーラ５の熱交換効率の低下を防止できる。
【００８０】
ガスクーラ５と内部熱交換器７とを接続する配管に、内部熱交換器７を支持する取り付けブラケットが取り付けられているため、内部熱交換器７の熱交換効率の低下を防止することができる。
上記配管内を流れる高温高圧冷媒の温度は、低圧冷媒流路６３を流れる低温低圧冷媒の温度と比較して、内部熱交換器７の周囲の空気温度に近い。そのため、取り付けブラケットを上記配管に取り付けることにより、内部熱交換器７内を流れる冷媒と外部との熱交換を抑制して、高温高圧冷媒と低温低圧冷媒との熱交換効率を向上させることができる。
【００８１】
図１０は、図３の内部熱交換器における断面形状を説明するＢ−Ｂ断面図である。図１１は、図１０の内部熱交換器の分解斜視図である。
なお、上述のように、低圧流路プレート４５、高圧流路プレート４９および仕切りプレート４７に略同一形状の貫通孔５５Ａ，５７Ａ，５９Ａ，６１Ａが形成されていてもよいし、隣接するプレートに形成された貫通孔５５Ａ，５７Ａ，５９Ａ，６１Ａの大きさが異なっていても構わない。
具体的には、図１０および図１１に示すように、低圧流路プレート４５および高圧流路プレート４９に形成された貫通孔５５Ａ，６１Ａ（５７Ａ，５９Ａ）の大きさが、仕切りプレート４７に形成された貫通孔５５Ａ，６１Ａ（５７Ａ，５９Ａ）の大きさよりも大きくてもよい。
このような構成とすることで、内部熱交換器７の製造を容易にすることができる。つまり、低圧流路プレート４５および高圧流路プレート４９の一方と、仕切りプレート４７とを重ねた場合、仕切りプレート４７に形成された貫通孔５５Ａ，５７Ａ，５９Ａ，６１Ａのかえり部７３が、低圧流路プレート４５および高圧流路プレート４９に形成された貫通孔５５Ａ，５７Ａ，５９Ａ，６１Ａ内に収められる。そのため、高圧流路プレート４９および低圧流路プレート４５の一方と、仕切りプレート４７とを接合した場合、両者は密着した状態で接合され、内部熱交換器７の気密を容易に保つことができ、その製造を容易にすることができる。
【００８２】
なお、上述のように、低圧冷媒流路６３が高圧冷媒流路７１と同様に内部熱交換器７内を蛇行し、高圧冷媒流路７１と略同じ流路長さを持つように形成されていてもよいし、低圧冷媒流路６３の流路長さが、高圧冷媒流路７１の流路長さより短くてもよい。より望ましくは、低圧冷媒流路６３が、高圧冷媒流路７１の流路長さの約１／２より短い流路長さであることが好ましい。
このような構成とすることで、低圧冷媒流路６３における圧力損失を低減することができ、車両用空気調和機１における冷凍能力の低下を防止することができる。
つまり、低圧冷媒流路６３における圧力損失を低減することにより、圧縮機３に吸入される冷媒圧力の低下が防止される。冷媒圧力の低下が防止されることにより、吸入される冷媒密度の低下が防止され、車両用空気調和機１における冷媒の質量循環流量の低下が防止される。冷媒の質量循環流量の変化は、車両用空気調和機１の冷凍能力に影響を与えるため、この質量循環流量の低下を防止することにより、車両用空気調和機１の冷凍能力低下を防止できる。
【００８３】
なお、上述のように、低圧冷媒流路６３の流路断面積を略一定に形成してもよいし、冷媒流出側（低圧流出ヘッダ６１側）端部における流路断面積を、冷媒流入側（低圧流入ヘッダ５９側）端部における流路断面積よりも大きくしてもよく、特に限定するものではない。
このような構成とすることで、低圧冷媒流路６３における圧力損失を低減することができ、車両用空気調和機１における冷凍能力の低下を防止することができる。
つまり、低圧冷媒流路６３を流れる低温低圧冷媒は、冷媒流入側と冷媒流出側とで比較すると、冷媒流出側においてその冷媒温度が上昇していて冷媒密度が低くなっている。車両用空気調和機１においては、冷媒の質量循環流量が略一定となるように制御されており、低圧冷媒流路６３における冷媒流出側の流路断面積を冷媒流入側の流路断面積より広くすることにより、低温低圧冷媒の流速を略一定に保つことができる。そのため、低圧冷媒流路６３における冷媒流速を一定に保つことにより、低圧冷媒流路６３における圧力損失を低減することができる。
また、この流路断面積の変化は、低圧冷媒流路６３の中心軸線に沿って徐々に変化することが好ましい。本実施形態においては、流路断面積が低圧流路プレート４５の幅方向に向かって徐々に変化することが好ましい。
このような構成にすることで、低圧冷媒流路６３における圧力損失を低減することができる。
【００８４】
なお、上述のように、高圧冷媒流路７１の流路断面積を略一定に形成してもよいし、冷媒流出側（低圧流出ヘッダ６１側）端部における流路断面積を、冷媒流入側（低圧流入ヘッダ５９側）端部における流路断面積よりも小さくしてもよく、特に限定するものではない。
このような構成とすることで、高圧冷媒流路７１の内容積を低減してコストダウンを図るとともに、安全性の向上を図ることができる。
高温高圧冷媒は、高圧冷媒流路７１における冷媒流入側と冷媒流出側とで比較すると、冷媒流出側においてその冷媒温度が低下して冷媒密度が高くなっている。
車両用空気調和機１においては、冷媒の質量循環流量が略一定となるように制御されており、冷媒流出側の流路断面積を冷媒流入側の流路断面積より狭くすることにより、冷媒の流速を略一定に保つことができる。その結果、高圧冷媒流路７１の容積を減らすことができ、車両用空気調和機１に使用する冷媒量を削減しコストダウンを図ることができる。
さらに、高圧冷媒流路７１における冷媒流出側の容積、つまり、冷媒密度が高い領域における高圧冷媒流路７１の容積を減らすことができるため、車両用空気調和機１におけるバランス圧を下げることができ、安全性の向上を図ることができる。
また、この流路断面積の変化は、高圧冷媒流路７１の中心軸線に沿って徐々に変化することが好ましい。本実施形態においては、流路断面積が高圧流路プレート４９の幅方向に向かって徐々に変化することが好ましい。
このような構成とすることで、高圧冷媒流路７１の内容積を低減して高圧冷媒流路７１の内容積を低減してコストダウンを図るとともに、安全性の向上を図ることができる。
【００８５】
なお、上述のように、高圧流入ヘッダ５５、高圧流出ヘッダ５７、低圧流入ヘッダ５９および低圧流出ヘッダ６１を、その断面が略矩形状となる角柱状に形成してもよいし、その断面が略円形状となる円柱状に形成してもよく、特に限定するものではない。
このような構成とすることで、高圧流入ヘッダ５５、高圧流出ヘッダ５７、低圧流入ヘッダ５９および低圧流出ヘッダ６１に強度を持たせることができる。
【００８６】
なお、上述のように、低圧冷媒流路６３と内部熱交換器７の周囲空気との間に高圧冷媒流路７１が配置されていなくてもよいし、高圧冷媒流路７１が配置されていてもよく、特に限定するものではない。
このような構成とすることで、内部熱交換器７における高温高圧冷媒と低温低圧冷媒との間の熱交換効率を向上させることができる。
本実施形態においては、高温高圧冷媒の温度と内部熱交換器７の周囲温度との差は、低温低圧冷媒の場合と比較して小さいため、高温高圧冷媒と内部熱交換器７の周囲の空気との間での熱交換を抑制することができる。一方、低圧冷媒流路６３は、上記周囲の空気との間に少なくとも高圧冷媒流路７１が配置されているため、低温低圧冷媒と内部熱交換器７の周囲の空気との間での熱交換を防止することができる。そのため、高温高圧冷媒から放出される熱のうち、低温低圧冷媒に吸収される熱の割合を高めることができるとともに、低温低圧冷媒に吸収される熱のうち、高温高圧冷媒の熱の割合を高めることができる。
【００８７】
なお、上述のように、内部熱交換器７の各プレートの積層方向に沿って空気が吹き付けられるように、内部熱交換器７が配置されていてもよいし、高圧流入ヘッダ５５および低圧流出ヘッダ６１が設けられた方向から空気が吹き付けられるように内部熱交換器７が配置されていてもよいし、高圧流出ヘッダ５７および低圧流入ヘッダ５９が設けられた方向から空気が吹き付けられるように内部熱交換器７が配置されていてもよく、特に限定されるものではない。
このように配置されることにより、内部熱交換器７における高温高圧冷媒と低温低圧冷媒との間の熱交換効率の低下を防止することができる。
高圧流入ヘッダ５５、高圧流出ヘッダ５７、低圧流入ヘッダ５９および低圧流出ヘッダ６１における冷媒流れは、高圧冷媒流路７１および低圧冷媒流路６３における冷媒流れと比較して遅く、熱伝達率は小さくなる。そのため、高圧流入ヘッダ５５および低圧流出ヘッダ６１、または、高圧流出ヘッダ５７および低圧流入ヘッダ５９を、高圧冷媒流路７１および低圧冷媒流路６３よりも空気流れにおける上流側に配置することで、高温高圧冷媒と低温低圧冷媒との熱交換効率を向上させることができる。
【００８８】
〔第１の実施形態の変形例〕
次に、本発明の第１の実施形態の変形例について図１２から図１４を参照して説明する。
本変形例の車両用空気調和機の基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、内部熱交換器の構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図１２から図１４を用いて内部熱交換器周辺のみを説明し、圧縮機等の説明を省略する。
図１２は、本変形例に係る車両用空気調和機の全体構成を説明する模式図である。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付してその説明を省略している。
車両用空気調和機（空気調和機）１０１は、図１２に示すように、冷媒を圧縮する圧縮機３と、圧縮された冷媒の熱を放熱させるガスクーラ５と、ガスクーラ５から流出した冷媒を冷却する内部熱交換器（熱交換器）１０７と、冷却された冷媒の圧力を減圧させる圧力制御弁９と、減圧された冷媒を蒸発させるエバポレータ１１と、を備えている。
【００８９】
図１３は、図１２の内部熱交換器の構成を説明する分解斜視図である。
内部熱交換器１０７は、図１３に示すように、それぞれ略長方形状から形成されたカバープレート４３Ａと、低圧流路プレート４５と、仕切りプレート４７と、高圧流路プレート（第１積層部材）１４９と、仕切りプレート４７と、カバープレート４３Ｂとを備えている。
【００９０】
図１４は、図１３の内部熱交換器における高圧流路プレートの構成を説明する図である。図１５は、図１４の内部熱交換器におけるインナーフィンの構成を説明する図である。
高圧流路プレート１４９は例えば金属からなる構造部材から形成されている。高圧流路プレート１４９には、図１４に示すように、高圧流入ヘッダ１５５を構成する貫通孔１５５Ａと、高圧流出ヘッダ１５７を形成する貫通孔１５７Ａと、低圧流入ヘッダ１５９を形成する貫通孔１５９Ａと、低圧流出ヘッダ１６１を形成する貫通孔１６１Ａと、高圧冷媒流路（高温冷媒流路）１７１を形成する貫通孔１７１Ａと、が形成されている。これら貫通孔１５５Ａ，１５７Ａ，１５９Ａ，１６１Ａ，１７１Ａは打ち抜き加工により形成されている。
貫通孔１５５Ａ，１６１Ａは略円状に形成され、高圧流路プレート１４９の長手方向（図１４の左右方向）の一方の端部に形成されている。貫通孔１５５Ａ，１６１Ａは高圧流路プレート１４９の幅方向（図１４の上下方向）に同一直線上に並ぶように形成されている。貫通孔１５７Ａ，１５９Ａは略方形に形成され、高圧流路プレート１４９の長手方向の他方の端部に形成されている。貫通孔１５７Ａ，１５９Ａは高圧流路プレート１４９の幅方向に同一直線上に並ぶように形成されている。
貫通孔１７１Ａは、貫通孔１５５Ａと貫通孔１５７Ａとを繋ぐとともに、高圧流路プレート１４９の略中央部において幅方向の長さが長くなるように形成されている。つまり、貫通孔１７１Ａには、幅方向寸法が大きくなる拡幅部１７３が設けられている
貫通孔１７１Ａ（高圧冷媒流路１７１）における拡幅部１７３には、高温高圧冷媒との熱交換面積を増やすインナーフィン（伝熱促進部材）１７５が備えられている。インナーフィン１７５は、図１４に示すように、略矩形状に形成された板部材であり、熱交換面積を増やすために波状に形成されている。
【００９１】
次に、上記の構成からなる車両用空気調和機における冷房運転時の動作、および、本実施形態の特徴である内部熱交換器における熱交換について説明する。
車両用空気調和機１０１における冷房運転時の動作は、第１の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
また、内部熱交換器における熱交換は、高圧冷媒流路１７１を流れる高温高圧冷媒の熱交換が第１の実施形態と異なるのでその説明をする。なお、他の部分における熱交換は第１の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
ガスクーラ５から流出した高温高圧冷媒は、図１３に示すように、高圧冷媒入口から内部熱交換器１０７の高圧流入ヘッダ１５５に流入する（図１２参照）。高圧流入ヘッダ１５５に流入した高温高圧冷媒は、図１３に示すように、高圧冷媒流路１７１を介して高圧流出ヘッダ１５７に流入する。
高温高圧冷媒は、高圧冷媒流路１７１における拡幅部１７３を流れる間にインナーフィン１７５と接触し、インナーフィン１７５との間で熱交換を行う。インナーフィン１７５は、接触する仕切りプレート４７を介して隣接する低圧冷媒流路６３を対向して流れる低温低圧冷媒との間で熱交換を行い冷却される（図１２参照）。仕切りプレート４７と接触する高温高圧冷媒は、図１２に示すように、仕切りプレート４７を介して隣接する低圧冷媒流路６３を対向して流れる低温低圧冷媒との間で熱交換を行い冷却される。
高圧流出ヘッダ１５７に流入した高温高圧冷媒は、高圧冷媒出口から圧力制御弁９に向かって流出する（図１２参照）。
【００９２】
上記の構成によれば、高圧冷媒流路１７１内にインナーフィン１７５が配置されているため、高温高圧冷媒と低温低圧冷媒との間における熱交換効率の向上を図ることができる。
高温高圧冷媒の熱はインナーフィン１７５に伝わり、インナーフィンしから高圧流路プレート１４９および仕切りプレート４７に伝わる。高圧流路プレート１４９および仕切りプレート４７に伝わった高温高圧冷媒の熱は、低温冷媒流路を流れる低温低圧冷媒に吸収される。インナーフィン１７５により高温高圧冷媒との熱伝達面が増えているため、高温高圧冷媒から低温低圧冷媒に吸収される熱量は増加し、熱交換効率の向上が図られている。
【００９３】
高圧流入ヘッダ１５５，高圧流出ヘッダ１５７，低圧流入ヘッダ１５９および低圧流出ヘッダ１６１の断面が略円形であるため、冷媒流路集合部に強度を持たせることができる。
【００９４】
なお、上述のように高圧冷媒流路１７１のみにインナーフィン１７５を配置してもよいし、低圧冷媒流路６３のみにインナーフィン１７５を配置してもよいし、高圧冷媒流路１７１および低圧冷媒流路６３の両者にインナーフィン１７５を配置してもよく、特に限定するものではない。
【００９５】
〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について図１６から図２１を参照して説明する。
本実施形態の車両用空気調和機の基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、内部熱交換器の構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図１６から図２１を用いて内部熱交換器周辺のみを説明し、圧縮機等の説明を省略する。
図１６は、本実施形態に係る車両用空気調和機の全体構成を説明する模式図である。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付してその説明を省略している。
【００９６】
車両用空気調和機（空気調和機）２０１は、図１６に示すように、冷媒を圧縮する圧縮機３と、圧縮された冷媒の熱を放熱させるガスクーラ５と、ガスクーラ５から流出した冷媒を冷却する内部熱交換器（熱交換器）２０７と、冷却された冷媒の圧力を減圧させる圧力制御弁２０９と、減圧された冷媒を蒸発させるエバポレータ１１と、を備えている。
【００９７】
図１７は、図１６の内部熱交換器の構成を説明する斜視図である。
内部熱交換器２０７は、図１７に示すように、冷媒の流入口および流出口が設けられた接続部（接続部材）２３１Ａ，２３１Ｂと、高圧冷媒および低圧冷媒との間で熱交換される熱交換部２３３と、から概略構成されている。
接続部２３１Ａには、ガスクーラ５から流出した高圧冷媒が流入する高圧冷媒入口（開口部）２３５と、低圧冷媒と熱交換した高圧冷媒が流出する高圧冷媒出口（開口部）２４１とが形成されている。接続部２３１Ｂには、エバポレータ１１から流出した低圧冷媒が流入する低圧冷媒入口２３９と、高圧冷媒と熱交換した低圧冷媒が流出する低圧冷媒出口２３７とが形成されている。
【００９８】
図１８は、図１７の内部熱交換器の構成を説明する分解斜視図である。
熱交換部２３３は、図１８に示すように、それぞれ略長方形状の板部材から形成されたカバープレート４３Ａと、高圧流路プレート（第１積層部材）２４９と、仕切りプレート４７と、低圧流路プレート（第１積層部材）２４５と、仕切りプレート４７と、カバープレート４３Ｂとを備えている。
【００９９】
図１９は、図１８の高圧流路プレートの構成を説明する図である。
高圧流路プレート２４９は、例えば金属からなる構造部材から形成されている。高圧流路プレート２４９には、図１９に示すように、高圧流入ヘッダ（冷媒流路集合部）２５５を構成する貫通孔２５５Ａと、高圧流出ヘッダ（冷媒流路集合部）２５７を形成する貫通孔２５７Ａと、低圧流入ヘッダ（冷媒流路集合部）２５９を形成する貫通孔２５９Ａと、低圧流出ヘッダ（冷媒流路集合部）２６１を形成する貫通孔２６１Ａと、高圧冷媒流路（高温冷媒流路）２７１を形成する貫通孔２７１Ａと、が形成されている。これら貫通孔２５５Ａ，２５７Ａ，２５９Ａ，２６１Ａ，２７１Ａは打ち抜き加工により形成されている。
貫通孔２５５Ａ，２５７Ａは略方形に形成され、高圧流路プレート２４９の長手方向（図５の左右方向）の一方の端部に形成されている。貫通孔２５５Ａ，２５７Ａは高圧流路プレート２４９の幅方向（図１９の上下方向）に同一直線上に並ぶように形成されている。貫通孔２５９Ａ，２６１Ａは略方形に形成され、高圧流路プレート２４９の長手方向の他方の端部に形成されている。貫通孔２５９Ａ，２６１Ａは高圧流路プレート２４９の幅方向に同一直線上に並ぶように形成されている。
貫通孔２７１Ａは、貫通孔２５５Ａと貫通孔２５７Ａとを繋ぐとともに、高圧流路プレート２４９の長手軸方向に蛇行するように形成されている。具体的には、貫通孔２７１Ａは、直線部２６７と、直線部２６７と直線部２６７とを繋ぐ曲り部２６９とを有する溝状の貫通孔である。直線部２６７は、高圧流路プレート２４９の長手軸方向に沿う方向に延びるように配置され、曲り部２６９は、高圧流路プレート２４９における貫通孔２５９Ａ，２６１Ａが形成されている端部近傍に配置されている。
【０１００】
図２０は、図１８の低圧流路プレートの構成を説明する図である。
低圧流路プレート２４５は、例えば金属からなる構造部材から形成されている。低圧流路プレート２４５には、図２０に示すように、高圧流入ヘッダ（冷媒流路集合部）２５５を構成する貫通孔２５５Ａと、高圧流出ヘッダ（冷媒流路集合部）２５７を形成する貫通孔２５７Ａと、低圧流入ヘッダ（冷媒流路集合部）２５９を形成する貫通孔２５９Ａと、低圧流出ヘッダ（冷媒流路集合部）２６１を形成する貫通孔２６１Ａと、低圧冷媒流路（低温冷媒流路）２６３を形成する貫通孔２６３Ａと、が形成されている。これら貫通孔２５５Ａ，２５７Ａ，２５９Ａ，２６１Ａ，２６３Ａは打ち抜き加工により形成されている。
貫通孔２５５Ａ，２５７Ａは略方形に形成され、低圧流路プレート２４５の長手方向（図５の左右方向）の一方の端部に形成されている。貫通孔２５５Ａ，２５７Ａは低圧流路プレート４５の幅方向（図５の上下方向）に同一直線上に並ぶように形成されている。貫通孔２５９Ａ，２６１Ａは略方形に形成され、低圧流路プレート２４５の長手方向の他方の端部に形成されている。貫通孔２５９Ａ，２６１Ａは低圧流路プレート２４５の幅方向に同一直線上に並ぶように形成されている。
貫通孔２６３Ａは、貫通孔２５９Ａと貫通孔２６１Ａとを繋ぐとともに、低圧流路プレート２４５の長手軸方向に蛇行するように形成されている。具体的には、貫通孔２６３Ａは、直線部２６７と、直線部２６７と直線部２６７とを繋ぐ曲り部２６９とを有する溝状の貫通孔である。直線部２６７は、低圧流路プレート４５の長手軸方向に沿う方向に延びるように配置され、曲り部２６９は、低圧流路プレート２４５における貫通孔２５５Ａ，２５７Ａが形成されている端部近傍に配置されている。
【０１０１】
図２１は、図１６の圧力制御弁の構成を説明する模式図である。
圧力制御弁２０９は、内部熱交換器２０７に流入する高温高圧冷媒の温度に基づいて、内部熱交換器２０７から流出する高温高圧冷媒の圧力の減圧量を制御するブロックタイプの圧力制御弁である。圧力制御弁２０９は、内部熱交換器２０７における接続部２３１Ａに直接接続されている（図１７参照）。
圧力制御弁２０９は、図２１に示すように、筐体２８１と、内部熱交換器２０７に流入する高温高圧冷媒が流れる検出流路２８３と、内部熱交換器２０７から流出する高温高圧冷媒が流れる圧力制御流路２８５とを備えている。
検出流路２８３には、高温高圧冷媒の温度を検出する感温部２８７が配置されている。圧力制御流路２８５には絞り部２８９が設けられ、圧力制御流路２８５を流れる高温高圧冷媒の圧力を減圧している。絞り部２８９は弁口２９１と弁体２９３とを備え、弁口２９１と弁体２９３との間の隙間を制御することにより減圧量を制御している。弁口２９１と弁体２９３との隙間は、感温部２８７が検出した冷媒温度に基づいて制御されている。
なお、圧力制御弁２０９の他の構成要素およびその作用等は、公知のブロックタイプの圧力制御弁と同様であるので、その説明を省略する。
【０１０２】
上記の構成からなる車両用空気調和機における冷房運転時の動作、および、本実施形態の特徴である内部熱交換器における熱交換については、第１の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
【０１０３】
上記の構成によれば、高圧冷媒流路２７１の曲り部２６９が、高圧流路プレート２４９の長手方向の端部近傍に配置されているため、高圧冷媒流路２７１の流路長さを高圧流路プレート２４９の長手方向の長さよりも長くすることができる。
高圧冷媒流路２７１は、曲り部２６９が高圧流路プレート２４９の長手方向の端部近傍に配置されているため、上記長手方向に沿って延びたあと、曲り部２６９により方向を転換して、再び上記長手方向に沿って延びるように配置される。そのため、高圧冷媒流路２７１の流路長さを高圧流路プレート２４９の長手方向の長さよりも長くすることができる。
【０１０４】
接続部２３１Ａに高圧冷媒流路２７１に係る高圧冷媒入口２３５および高圧冷媒出口２４１が設けられているため、圧力制御弁２０９を接続部２３１Ａに取り付けることにより、圧力制御弁２０９を内部熱交換器２０７に取り付ける工程を簡略化することができる。
接続部２３１Ａには、高圧冷媒流路２７１における高圧冷媒入口２３５および高圧冷媒出口２４１が設けられている。そのため、圧力制御弁２０９を接続部２３１Ａに取り付けることにより、圧力制御弁２０９は高圧冷媒流路２７１に流入する冷媒温度を検出するとともに、高圧冷媒流路２７１から流出する高温高圧冷媒の圧力を制御することができる。
【０１０５】
圧力制御弁２０９の筐体２８１には、高圧冷媒流路２７１に流入する高温高圧冷媒の温度を検出する検出流路２８３と、高圧冷媒流路２７１から流出する高温高圧冷媒の圧力を制御する圧力制御流路２８５とが設けられている。そのため、圧力制御弁２０９の筐体２８１を接続部２３１Ａに取り付けることにより、高圧冷媒流路２７１に流入する高温高圧冷媒温度に基づいて高圧冷媒流路２７１から流出する冷媒の圧力を制御することができる。
【０１０６】
なお、上述のように、高圧冷媒流路２７１および低圧冷媒流路２６３が、その流路断面積が変化しない流路として形成されていてもよいし、それぞれ、流路断面積が高圧流路プレート２４９または低圧流路プレート２４５の長手方向に向かって変化するように形成されていてもよい。
このようにすることで、例えば、高圧冷媒流路２７１が高圧流路プレート２４９の長手方向に向かって流路断面積が変化するため、高圧冷媒流路２７１の内容積を低減して高圧冷媒流路２７１の内容積を低減してコストダウンを図るとともに、内部熱交換器２０７の安全性の向上を図ることができる。
一方、例えば、低圧冷媒流路２６３が低圧流路プレート２４５の長手方向に向かって流路断面積が変化するため、低圧冷媒流路２６３における圧力損失を低減することができる。
【０１０７】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記の実施の形態においては、冷媒としてＣＯ２ガスを用いた構成に適用して説明したが、このＣＯ２ガスを用いる構成に限られることなく、その他の超臨界サイクルで運転される冷媒を用いた構成に適用することができるものである。
また、上記の実施の形態においては、この発明を車両用空気調和機に適用して説明したが、この発明は車両用空気調和機に限られることなく、その他各種の空気調和機などに適用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る車両用空気調和機の全体構成を説明する模式図である。
【図２】図１の内部熱交換器の配置位置を説明する模式図である。
【図３】図１の内部熱交換器の構成を説明する斜視図である。
【図４】図１の内部熱交換器の構成を説明する分解斜視図である。
【図５】図４の低圧流路プレートの構成を説明する図である。
【図６】図４の仕切りプレートの構成を説明する図である。
【図７】図４の高圧流路プレートの構成を説明する図である。
【図８】図４のカバープレート４３Ｂの構成を説明する図である。
【図９】図３の内部熱交換器における断面形状を説明するＡ−Ａ断面図である。
【図１０】図３の内部熱交換器における断面形状を説明するＢ−Ｂ断面図である。
【図１１】図１０の内部熱交換器の分解斜視図である。
【図１２】本発明における第１の実施形態の変形例に係る車両用空気調和機の全体構成を説明する模式図である。
【図１３】図１２の内部熱交換器の構成を説明する分解斜視図である。
【図１４】図１３の内部熱交換器における高圧流路プレートの構成を説明する図である
【図１５】図１４の内部熱交換器におけるインナーフィンの構成を説明する図である。
【図１６】本発明の第２の実施形態に係る車両用空気調和機の全体構成を説明する模式図である。
【図１７】図１６の内部熱交換器の構成を説明する斜視図である。
【図１８】図１７の内部熱交換器の構成を説明する分解斜視図である。
【図１９】図１８の高圧流路プレートの構成を説明する図である。
【図２０】図１８の低圧流路プレートの構成を説明する図である。
【図２１】図１６の圧力制御弁の構成を説明する模式図である。
【符号の説明】
【０１０９】
１，１０１，２０１  車両用空気調和機（空気調和機）
３  圧縮機
５  ガスクーラ（放熱器）
７，１０７，２０７  内部熱交換器（熱交換器）
９，２０９  圧力制御弁
１１  エバポレータ（蒸発器）
４５，２４５  低圧流路プレート（第１積層部材）
４７  仕切りプレート（第２積層部材）
４９，１４９，２４９  高圧流路プレート（第１積層部材）
５５，１５５，２５５  高圧流入ヘッダ（冷媒流路集合部）
５７，１５７，２５７  高圧流出ヘッダ（冷媒流路集合部）
５９，１５９，２５９  低圧流入ヘッダ（冷媒流路集合部）
６１，１６１，２６１  低圧流出ヘッダ（冷媒流路集合部）
６３，２６３  低圧冷媒流路（低温冷媒流路）
６５  補強リブ
６９，２６９  曲り部
７１，１７１，２７１  高圧冷媒流路（高温冷媒流路）
２３１Ａ  接続部（接続部材）
２３５  高圧冷媒入口（開口部）
２４１  高圧冷媒出口（開口部）
２８１  筐体
２８３  検出流路
２８５  圧力制御流路
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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