JP2017032250A - 熱交換装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】複数のプレートを積層して成る熱交換装置において、熱交換装置の耐久性の向上を図ること。
【解決手段】熱交換装置１００のコンデンサ部１１０には、複数のプレートに設けられた開口部により高圧の冷媒が流れる流路Ｐが形成され、流路Ｐの内側には、開口部の径よりも小さい外径を有する内管３２が配置される。内管３２は、流路Ｐの内側かつ内管３２の外側にコンデンサ部１１０へ流入した冷媒が流れ、かつ、内管３２の内側にリキッドタンク部１２０を通過した冷媒が流れるように配置される。
【選択図】図２

Description

本発明は、熱交換装置に関する。
従来、ヒートポンプシステムに用いられ、冷媒と冷却液との間で熱交換を行う熱交換装置が知られている。
例えば特許文献１には、冷媒が流れるプレートと、冷却液が流れるプレートとを交互に積層して成る熱交換装置が開示されている。この熱交換装置では、複数の構成要素（例えば、コンデンサ、リキッドタンク、エバポレータ等）を一体化することで、構成要素間の配管を排除できるため、熱交換装置を小型化でき、かつ、熱交換装置の組み立てを容易にすることができる。
特開２０１３−１１９３７３号公報
複数のプレートを積層して成る熱交換装置では、冷媒が鉛直下方向に流れる流路、冷媒が鉛直上方向に流れる流路、冷却液が鉛直下方向に流れる流路、冷却液が鉛直上方向に流れる流路が形成される。
これらの流路は、各プレートの端部に設けられた複数の開口部が重なることで形成される。しかしながら、複数の開口部を設けると、プレートの強度が弱まり、熱交換装置の耐久性が低下してしまう。
本発明の目的は、複数のプレートを積層して成る熱交換装置において、熱交換装置の耐久性の向上を図ることである。
本発明の一態様に係る熱交換装置は、複数のプレートが連続して積層されたプレート積層部を備え、前記プレート積層部は、前記複数のプレートのうち一部のプレートの間に、高圧の冷媒が流される通路と前記高圧の冷媒から熱を吸収する熱媒体の通路とが積層するように構成されたコンデンサ部と、前記複数のプレートのうち一部のプレートの間、或いは、一部のプレートを通して、前記コンデンサ部を通過した冷媒が流れるように構成されたコンポーネント部と、を有し、前記コンデンサ部には、前記複数のプレートに設けられた開口部により前記冷媒が流れる流路が形成され、前記流路の内側には、前記開口部の径よりも小さい外径を有する第１の配管が配置され、前記第１の配管は、前記流路の内側かつ前記第１の配管の外側に前記コンデンサ部へ流入した冷媒が流れ、かつ、前記第１の配管の内側に前記コンポーネント部を通過した冷媒が流れるように配置された構成を採る。
本発明によれば、複数のプレートを積層して成る熱交換装置において、熱交換装置の耐久性の向上を図ることができる。
本発明の実施の形態１に係るヒートポンプシステムの構成を示すブロック図 本発明の実施の形態１に係る熱交換装置の構成を示す斜視図 本発明の実施の形態１に係る熱交換装置の構成を示す分解斜視図 本発明の実施の形態１に係る熱交換装置の構成を示す断面図 本発明の実施の形態２に係る熱交換装置の構成を示す断面図 本発明の実施の形態３に係るヒートポンプシステムの構成を示すブロック図 本発明の実施の形態３に係る熱交換装置の構成を示す断面図 本発明の実施の形態４に係るヒートポンプシステムの構成を示すブロック図 本発明の実施の形態４に係る熱交換装置の構成を示す断面図 本発明の実施の形態５に係る熱交換装置の構成を示す断面図 本発明の実施の形態６に係る熱交換装置の構成を示す斜視図 本発明の実施の形態６に係る熱交換装置の構成を示す分解斜視図 本発明の実施の形態６に係る熱交換装置の構成を示す断面図 本発明の実施の形態７に係る熱交換装置の構成を示す断面図 本発明の実施の形態８に係る熱交換装置の構成を示す断面図 本発明の実施の形態９に係る熱交換装置の構成を示す断面図
以下、本発明の各実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
＜実施の形態１＞
本発明の実施の形態１について説明する。
まず、本実施の形態に係るヒートポンプシステム１０の構成について、図１を用いて説明する。
図１は、本実施の形態に係るヒートポンプシステム１０の構成を示すブロック図である。
ヒートポンプシステム１０は、コンデンサ部１１０、リキッドタンク部１２０（コンポーネント部の一例）、膨張弁２０、エバポレータ部１３０、及び、コンプレッサ３０を有する。図１に示すヒートポンプシステム１０のうち、熱交換装置１００は、一体化されており、コンデンサ部１１０、リキッドタンク部１２０を有する。
コンプレッサ３０は、コンデンサ部１１０の冷媒の入口の上流に配置されている。コンプレッサ３０は、エバポレータ部１３０から吸入した冷媒を圧縮することで高温高圧の冷媒に変え、その冷媒をコンデンサ部１１０へ送出する。
コンデンサ部１１０は、コンプレッサ３０から送られる高温高圧の冷媒と、冷却液との間で熱交換を行うことにより、冷媒を凝縮させる。冷却液は、例えばＬＬＣ（Long Life Coolant）などの不凍液であり、熱を輸送するための液体である。
リキッドタンク部１２０は、コンデンサ部１１０から流入される冷媒を保持して、冷媒の気液分離および冷媒量の調整を行う。
膨張弁２０は、エバポレータ部１３０の冷媒の入口の上流に配置されている。膨張弁２０は、リキッドタンク部１２０から流入した冷媒を膨張させることで低温低圧の冷媒に変え、その冷媒をエバポレータ部１３０へ送出する。
エバポレータ部１３０は、膨張弁２０の下流側、かつ、コンプレッサ３０の上流側に配置されている。エバポレータ部１３０は、膨張弁２０から流入した冷媒と、冷却液との間で熱交換を行うことにより、冷媒を蒸発させ、その冷媒をコンプレッサ３０へ送出する。
以上、ヒートポンプシステム１０の構成について説明した。
次に、本実施の形態に係る熱交換装置１００の構成について、図２〜図４を用いて説明する。
図２は、図１に示すヒートポンプシステム１０に用いられる熱交換装置１００の構成を示す斜視図である。また、図２は、配管３の断面を示している。図３は、図２の熱交換装置１００を構成する複数のプレートを分解した構成を示す斜視図である。図４は、図２の熱交換装置１００の構成を示す断面図である。また、図４は、熱交換装置１００における冷媒および冷却液の流れを示している。なお、図４では、各プレートの一部の図示を省略している。
図２及び図３に示すように、熱交換装置１００は、複数のプレートが連続して積層されたプレート積層部を備える。コンデンサ部１１０及びリキッドタンク部１２０の各々は、プレート積層部の複数のプレートのうちの一部のプレートによってそれぞれ構成される。具体的には、コンデンサ部１１０は、コンデンサプレート１１１〜１１３によって構成され、リキッドタンク部１２０は、リキッドタンクプレート１２１、１２２によって構成される。
これらの複数のプレートは、積層方向の寸法が略同一である。すなわち、熱交換装置１００において、複数のコンデンサプレート１１１〜１１３の各々と、複数のリキッドタンクプレート１２１、１２２の各々とは、積層方向の寸法が略同一である。
また、これらの複数のプレートは、同じ大きさ且つ同一の外形を有している。例えば、複数のコンデンサプレート１１１〜１１３の各々と、複数のリキッドタンクプレート１２１、１２２の各々とは、積層方向に垂直な面に正射影された輪郭線および寸法が同一である。
また、図２〜図４に示すように、熱交換装置１００において、コンデンサプレート１１１には、コンデンサ部１１０へ冷却液を流入させる配管１、及び、コンデンサ部１１０で熱交換された冷却液を排出させる配管２が接続される。
また、図２〜図４に示すように、熱交換装置１００において、コンデンサプレート１１１には、コンプレッサ３０により圧縮された高温高圧の冷媒をコンデンサ部１１０へ流入させ、かつ、コンデンサ部１１０での熱交換後、リキッドタンク部１２０により気液分離された冷媒を膨張弁２０へ排出させる配管３が接続される。
図２〜図４に示すように、配管３は、二重管となっており、外側の配管（以下、外管という）３１と内側の配管（以下、内管という）３２を有する。外管３１は、コンデンサプレート１１１の開口部ｄに接続される。内管３２は、リキッドタンクプレート１２１の開口部ｆに接続される。また、内管３２は、外管３１の内部を通って、外管３１の側面から突出するように設けられている。外管３１は、コンプレッサ３０により圧縮された高温高圧の冷媒をコンデンサ部１１０へ流入させる。内管３２は、コンデンサ部１１０での熱交換後、リキッドタンク部１２０により気液分離された冷媒を膨張弁２０へ排出させる。
次に、本実施の形態に係るコンデンサ部１１０の構成について説明する。
図３に示すように、コンデンサ部１１０は、積層された複数のコンデンサプレート１１１〜１１３を有する。配管１〜３が接続されたコンデンサプレート１１１の下方には、形状の異なるコンデンサプレート１１２とコンデンサプレート１１３が交互に積層される。
コンデンサプレート１１２の四隅には、開口部ａ〜ｄが設けられている。また、開口部ｂ、ｃの周囲には、段差部Ａが設けられている。
コンデンサプレート１１３の四隅には、開口部ａ〜ｄが設けられている。また、開口部ａ、ｄの周囲には、段差部Ａが設けられている。
このようなコンデンサプレート１１２とコンデンサプレート１１３が交互に積層されることにより、コンデンサプレート１１１〜１１３の間には、高圧の冷媒が流される通路（冷媒通路）と、高圧の冷媒から熱を吸収する冷却液の通路（冷却液通路）とが交互に形成される。冷媒及び冷却液は、混合されることなく、それぞれ冷媒通路及び冷却液通路を通過する。冷媒及び冷却液は、互いに反対方向に、冷媒通路及び冷却液通路を通過する。図３に示す破線の矢印は、冷媒の流れの方向を示している。また、図３に示す実線の矢印は、冷却液の流れの方向を示している。
このように、コンデンサ部１１０では、冷媒が冷媒通路を通過し、冷却液が冷却液通路を通過することにより、冷媒と冷却液との熱交換が行われ、冷媒が凝縮される。
また、コンデンサプレート１１２とコンデンサプレート１１３とが交互に積層されることで、開口部ａ〜ｄにより以下の各流路が形成される。
複数の開口部ｂにより、配管１から流入した冷却液がコンデンサ部１１０を鉛直下方向へ流れる流路が形成される。
また、複数の開口部ｃにより、冷却液通路を通過した冷却液がコンデンサ部１１０を鉛直上方向へ流れる流路が形成される。その後、冷却液は、配管２から排出される。
また、複数の開口部ａにより、冷媒通路を通過した冷媒がコンデンサ部１１０を鉛直下方向へ流れる流路が形成される。この流路は、後述するリキッドタンクプレート１２１の開口部ｃにより形成される流路と通じる。よって、冷媒通路を通過した冷媒は、リキッドタンク部１２０へ流入する。
また、複数の開口部ｄにより、冷媒がコンデンサ部１１０を流れる流路が形成される。図２に示すように、この流路Ｐには、開口部ｄの径（≒外管３１の内径）より小さい外径である内管３２が配置される。これにより、流路Ｐは、流路Ｐの内側かつ内管３２の外側の流路と、内管３２の内側の流路とを備えた二重構造となる。
流路Ｐの内側かつ内管３２の外側の流路は、第１の配管３１から流入した冷媒がコンデンサ部１１０を鉛直下方向へ流れる流路となる。内管３２の内側の流路は、リキッドタンク部１２０を通過した冷媒がコンデンサ部１１０を鉛直上方向へ流れる流路となる。
熱交換装置１００の設計段階において、コンデンサプレート１１２とコンデンサプレート１１３とを交互に積層させる枚数を調整することにより、コンデンサ部１１０の大きさ（熱交換の効率）が調整される。
なお、図３及び図４では、冷媒及び冷却液が互いに反対方向に冷媒通路及び冷却液通路を通過する場合について例示しているが、これに限定されず、冷媒及び冷却液が同一方向に冷媒通路及び冷却液通路を通過する構成であってもよい。
次に、本実施の形態に係るリキッドタンク部１２０の構成について説明する。
図３に示すように、リキッドタンク部１２０は、積層された複数のリキッドタンクプレート１２１を有する。また、リキッドタンク部１２０の最下部には、リキッドタンクプレート１２２が配置される。
複数のリキッドタンクプレート１２１とリキッドタンクプレート１２２は、積層方向の寸法が略同一である。そして、複数のリキッドタンクプレート１２１とリキッドタンクプレート１２２の各々は、複数のコンデンサプレート１１１〜１１３の各々と積層方向の寸法が略同一である。
また、複数のリキッドタンクプレート１２１とリキッドタンクプレート１２２は、同じ大きさ且つ同一の外形を有している。そして、複数のリキッドタンクプレート１２１とリキッドタンクプレート１２２の各々は、複数のコンデンサプレート１１１〜１１３の各々と積層方向に垂直な面に正射影された輪郭線および寸法が同一である。
複数のリキッドタンクプレート１２１は、複数のコンデンサプレート１１１〜１１３に連続して積層される。これにより、図２に示すように、リキッドタンク部１２０は、コンデンサ部１１０の下方に配置される。
複数のリキッドタンクプレート１２１の間には、コンデンサ部１１０から流入した冷媒が流れる冷媒通路が形成される。
図３に示すように、リキッドタンクプレート１２１の四隅には、開口部ｅ、ｆが設けられている。開口部ｅは、コンデンサプレート１１２、１１３の開口部ａの位置に対応して設けられている。開口部ｅの径は、開口部ａの径と同じ大きさである。また、開口部ｆは、コンデンサプレート１１２、１１３の開口部ｄの位置に対応して設けられている。開口部ｆの径は、内管３２内径と同じ大きさである。なお、リキッドタンクプレート１２２には、開口部ｅ、ｆは設けられていない。
複数のリキッドタンクプレート１２１が積層されることで、以下の流路が形成される。
複数の開口部ｅにより、コンデンサ部１１０から流入した冷媒がリキッドタンク部１２０を鉛直下方向へ流れる流路が形成される。この流路は、上述したとおり、複数の開口部ａにより形成される流路と通じている。
複数の開口部ｆにより、リキッドタンク部１２０（リキッドタンクプレート１２１間の冷媒通路）を通過した冷媒がリキッドタンク部１２０を鉛直上方向へ流れる流路が形成される。この流路は、内管３２の内側の流路と通じている。よって、リキッドタンク部１２０を通過した冷媒は、内管３２から膨張弁２０へ排出される。
熱交換装置１００の設計段階において、リキッドタンクプレート１２１を積層させる枚数を調整することにより、リキッドタンク部１２０の大きさ（容量）が調整される。
以上、熱交換装置１００の構成について説明した。
上記構成を備えた熱交換装置１００において、冷却液及び冷媒の流れは、以下のとおりとなる。
図４に示すように、配管１から流入した冷却液は、コンデンサ部１１０を通過後、配管２から排出される。
また、図４に示すように、外管３１から流入した冷媒は、外管３１の内側かつ内管３２の外側を流れ、コンデンサ部１１０及びリキッドタンク部１２０を通過後、内管３２の内側を流れ、内管３２から膨張弁２０へ排出される。
このように、本実施の形態の熱交換装置１００によれば、コンデンサ部１１０には、複数のコンデンサプレート１１１〜１１３に設けられた開口部ｄにより高圧の冷媒が流れる流路Ｐが形成され、流路Ｐの内側には、開口部ｄの径よりも小さい外径を有する内管３２（第１の配管の一例）が配置され、内管３２は、流路Ｐの内側かつ内管３２の外側にコンデンサ部１１０へ流入した冷媒が流れ、かつ、内管３２の内側にリキッドタンク部１２０を通過した冷媒が流れるように配置された構成を特徴とする。
通常、コンデンサ部とリキッドタンク部を備える熱交換装置では、冷媒の流路として、コンプレッサから流入した冷媒がコンデンサ部を鉛直下方向へ流れる流路、コンデンサ部の冷媒通路を通過した冷媒がコンデンサ部およびリキッドタンク部を鉛直下方向へ流れる流路、リキッドタンク部の冷媒通路を通過した冷媒がコンデンサ部を鉛直上方向へ流れる流路、が形成される。これら３つの流路を形成するには、各プレートに３つの開口部を設ける必要があった。
これに対し、本実施の形態では、開口部ｄにより形成される流路Ｐに内管３２を配置したことにより、コンプレッサから流入した冷媒が流路Ｐの内側かつ内管３２の外側を流れ、リキッドタンク部の冷媒通路を通過した冷媒が内管３２の内側を流れるようにした。よって、本実施の形態によれば、冷媒の流路を形成するためにプレートに設ける開口部は、２つとなる（コンデンサプレート１１１〜１１３では開口部ａと開口部ｄ。リキッドタンクプレート１２１では開口部ｅと開口部ｆ）。
よって、本実施の形態では、各プレートに設ける開口部を削減することができるため、各プレートの強度を確保できる。したがって、熱交換装置の耐久性の向上を図ることができる。
また、本実施の形態では、各プレートに設ける開口部を削減することができるため、図２、図３に示したように各開口部をプレートの短手方向に沿って並べて設ける場合、プレートの短手方向の幅を狭くすることができる。したがって、熱交換装置の小型化を図ることができる。
＜実施の形態２＞
本発明の実施の形態２について説明する。実施の形態１では、コンデンサ部及びリキッドタンク部を有する熱交換装置を例に挙げたが、熱交換装置は、さらにエバポレータ部を備えてもよい。本実施の形態では、図１のヒートポンプシステム１０における、コンデンサ部１１０、リキッドタンク部１２０及びエバポレータ部１３０（コンポーネント部の一例）を備えた熱交換装置１０１について説明する。
本実施の形態に係る熱交換装置１０１の構成について、図５を用いて説明する。
図５は、本実施の形態に係る熱交換装置１０１の構成を示す断面図である。また、図５は、熱交換装置１０１における冷媒および冷却液の流れを示している。なお、図５では、各プレートの一部の図示を省略している。また、図５では、図４と共通する構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明については省略する。
図５に示すように、熱交換装置１０１において、コンデンサ部１１０及びリキッドタンク部１２０は、実施の形態１と同様である。
図５に示すように、熱交換装置１０１は、リキッドタンク部１２０の下方に、エバポレータ部１３０を備える。エバポレータ部１３０は、エバポレータプレート１３１が複数積層されて成る。エバポレータプレート１３１は、積層方向の寸法が略同一であり、同じ大きさかつ同一の外形を有している。複数のエバポレータプレート１３１の各々は、コンデンサプレート１１１〜１１３及びリキッドタンクプレート１２１、１２２の各々と積層方向の寸法が略同一である。また、複数のエバポレータプレート１３１の各々は、コンデンサプレート１１１〜１１３及びリキッドタンクプレート１２１、１２２の各々と積層方向に垂直な面に正射影された輪郭線および寸法が同一である。
図５に示すように、最下部のエバポレータプレート１３１には、冷却液をエバポレータ部１３０へ流入させる配管４、及び、エバポレータ部１３０での熱交換後の冷却液を排出させる配管５が接続される。また、最下部のエバポレータプレート１３１には、膨張弁２０で膨張された低温低圧の冷媒をエバポレータ部１３０へ流入させる配管６、及び、エバポレータ部１３０での熱交換後の冷媒をコンプレッサ３０へ排出させる配管７が接続される。
複数のエバポレータプレート１３１は、複数のコンデンサプレート１１１〜１１３及び複数のリキッドタンクプレート１２１、１２２と連続して積層される。これにより、エバポレータ部１３０は、リキッドタンク部１２０の下方に配置される。
また、エバポレータ部１３０において、積層された複数のエバポレータプレート１３１の間に、低圧の冷媒が流される通路（冷媒通路）と、低圧の冷媒に熱を与える冷却液の通路（冷却液通路）とが積層されるように構成される。具体的には、形状の異なるエバポレータプレート１３１（例えば、コンデンサプレート１１２と同じ形状のものとコンデンサプレート１１３と同じ形状のもの）が交互に積層されることにより、複数のエバポレータプレート１３１の間には、冷媒通路と冷却液通路とが交互に形成される。冷媒及び冷却液は、混合されることなく、それぞれ冷媒通路及び冷却液通路を通過する。冷媒及び冷却液は、互いに反対方向に、冷媒通路及び冷却液通路を通過する。このように、エバポレータ部１３０では、冷媒が冷媒通路を通過し、冷却液が冷却液通路を通過することにより、冷媒と冷却液との熱交換が行われ、冷媒が蒸発される。
熱交換装置１０１の設計段階において、形状の異なるエバポレータプレート１３１を交互に積層させる枚数を調整することにより、エバポレータ部１３０の大きさ（熱交換の効率）が調整される。
なお、図５では、冷媒及び冷却液が互いに反対方向に冷媒通路及び冷却液通路を通過する場合について例示しているが、これに限定されず、冷媒及び冷却液が同一方向に冷媒通路及び冷却液通路を通過する構成であってもよい。
以上、熱交換装置１０１の構成について説明した。
上記構成を備えた熱交換装置１０１において、冷却液及び冷媒の流れは、以下のとおりとなる。
図５に示すように、配管１から流入した冷却液は、コンデンサ部１１０を通過後、配管２から排出される。
また、図５に示すように、外管３１から流入した冷媒は、外管３１の内側かつ内管３２の外側を流れ、コンデンサ部１１０及びリキッドタンク部１２０を通過後、内管３２の内側を流れ、内管３２から膨張弁２０へ排出される。
また、図５に示すように、配管４から流入した冷却液は、エバポレータ部１３０を通過後、配管５から排出される。
また、図５に示すように、配管６から流入した冷媒は、エバポレータ部１３０を通過後、配管７からコンプレッサ３０へ排出される。
以上のように、本実施の形態の熱交換装置１０１は、コンデンサ部１１０、リキッドタンク部１２０、エバポレータ部１３０を備えた構成を特徴とする。この構成により、本実施の形態の熱交換装置１０１は、上記実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
＜実施の形態３＞
本発明の実施の形態３について説明する。実施の形態２では、コンデンサ部、リキッドタンク部及びエバポレータ部を有する熱交換装置を例に挙げたが、熱交換装置は、さらに内部熱交換器（IHX：Intermediate heat exchanger）を備えてもよい。本実施の形態では、コンデンサ部１１０、リキッドタンク部１２０、エバポレータ部１３０及び内部熱交換器１４０（コンポーネント部の一例）を備えた熱交換装置１０２について説明する。
まず、本実施の形態に係るヒートポンプシステム１０ａの構成について、図６を用いて説明する。
図６は、本実施の形態に係るヒートポンプシステム１０ａの構成を示すブロック図である。図６では、図１と共通する構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明については省略する。
ヒートポンプシステム１０ａは、熱交換装置１０２、膨張弁２０、及び、コンプレッサ３０を有する。熱交換装置１０２は、コンデンサ部１１０、リキッドタンク部１２０、エバポレータ部１３０、及び、内部熱交換器１４０を有する。
内部熱交換部１４０は、コンデンサ部１１０からリキッドタンク部１２０を介して流入される高温高圧の冷媒（破線矢印）と、膨張弁２０から流入される低温低圧の冷媒（一点鎖線矢印）との間で熱交換させる。内部熱交換部１４０での熱交換後、コンデンサ部１１０からリキッドタンク部１２０を介して流入された冷媒は、膨張弁２０へ排出される。一方、膨張弁２０から流入された冷媒は、エバポレータ部１３０で熱交換された冷媒と合流し、コンプレッサ３０に吸入される。このように、内部熱交換部１４０は、コンデンサ部１１０からリキッドタンク部１２０を介して流入される高温高圧の冷媒と、膨張弁２０から流入される低温低圧の冷媒とを熱交換させる。
以上、本実施の形態に係るヒートポンプシステム１０ａの構成について説明した。
次に、本実施の形態に係る熱交換装置１０２の構成について、図７を用いて説明する。
図７は、本実施の形態に係る熱交換装置１０２の構成を示す断面図である。また、図７は、熱交換装置１０２における冷媒および冷却液の流れを示している。なお、図７では、各プレートの一部の図示を省略している。また、図７では、図５と共通する構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明については省略する。
図７では、図５と比較して、冷却液流入用の配管１の配置位置と、冷却液排出用の配管２の配置位置及び冷媒流入用兼冷媒排出用の配管３の配置位置とを逆にしている。また、図７では、図５と比較して、冷却液流入用の配管４の配置位置と、冷却液排出用の配管５の配置位置とを逆にしている。また、図７では、図５と比較して、冷媒流入用の配管６の配置位置と、冷媒排出用の配管７の配置位置とを逆にしている。
図７に示すように、熱交換装置１０２は、リキッドタンク部１２０の下方かつエバポレータ部１３０の上方に、内部熱交換器１４０を備える。内部熱交換器１４０は、ＩＨＸプレート１４１が複数積層されて成る。ＩＨＸプレート１４１は、積層方向の寸法が略同一であり、同じ大きさかつ同一の外形を有している。複数のＩＨＸプレート１４１の各々は、コンデンサプレート１１１〜１１３、リキッドタンクプレート１２１及びエバポレータプレート１３１の各々と積層方向の寸法が略同一である。また、複数のＩＨＸプレート１４１の各々は、コンデンサプレート１１１〜１１３、リキッドタンクプレート１２１、１２２及びエバポレータプレート１３１の各々と積層方向に垂直な面に正射影された輪郭線および寸法が同一である。
複数のＩＨＸプレート１４１は、複数のコンデンサプレート１１１〜１１３及び複数のリキッドタンクプレート１２１と連続して積層される。これにより、内部熱交換部１４０は、リキッドタンク部１２０の下方に配置される。なお、本実施の形態のリキッドタンク部１２０は、その最下部において、図３に示したリキッドタンクプレート１２２を含まない。
また、複数のエバポレータプレート１３１は、複数のコンデンサプレート１１１〜１１３、複数のリキッドタンクプレート１２１及び複数のＩＨＸプレート１４１と連続して積層される。これにより、エバポレータ部１３０は、内部熱交換器１４０に配置される。
また、内部熱交換部１４０において、積層された複数のＩＨＸプレート１４１の間に、コンデンサ部１１０からの高圧の冷媒が流される第１冷媒通路と、膨張弁２０からの低圧の冷媒が流される第２冷媒通路とが積層するように構成される。具体的には、具体的には、形状の異なるＩＨＸプレート１４１（例えば、コンデンサプレート１１２と同じ形状のものとコンデンサプレート１１３と同じ形状のもの）が交互に積層されることにより、複数のＩＨＸプレート１４１の間には、第１冷媒通路と第２冷媒通路とが交互に形成される。コンデンサ部１１０からの冷媒及び膨張弁２０からの冷媒は、混合されることなく、それぞれ第１冷媒通路及び第２冷媒通路を、通過する。コンデンサ部１１０からの冷媒及び膨張弁２０からの冷媒は、第１冷媒通路及び第２冷媒通路を、互いに反対方向に通過する。このように、内部熱交換部１４０では、コンデンサ部１１０からの冷媒が第１冷媒通路を通過し、膨張弁２０からの冷媒が第２冷媒通路を通過することにより、高圧の冷媒と低圧の冷媒との熱交換が行われる。
図７に示すように、本実施の形態の内管３２は、リキッドタンクプレート１２１においてリキッドタンク部１２０が内部熱交換器１４０と通じる開口部に接続されている。よって、内部熱交換部１４０の第１冷媒通路を通過した冷媒は、内管３２から膨張弁２０へ排出される。一方、内部熱交換部１４０の第２冷媒通路を通過した冷媒は、エバポレータ部１３０を通過した冷媒と合流し、配管７からコンプレッサ３０へ排出される。
熱交換装置１０２の設計段階において、形状の異なるＩＨＸプレート１４１を交互に積層させる枚数を調整することにより、内部熱交換部１４０の大きさ（熱交換の効率）が調整される。
なお、図７では、冷媒及び冷却液が互いに反対方向に冷媒通路及び冷却液通路を通過する場合について例示しているが、これに限定されず、冷媒及び冷却液が同一方向に冷媒通路及び冷却液通路を通過する構成であってもよい。また、図７では、コンデンサ部１１０からの冷媒及び膨張弁２０からの冷媒が互いに反対方向に第１冷媒通路及び第２冷媒通路を通過する場合について例示しているが、これに限定されず、コンデンサ部１１０からの冷媒及び膨張弁２０からの冷媒が同一方向に第１冷媒通路及び第２冷媒通路を通過する構成であってもよい。
以上、熱交換装置１０２の構成について説明した。
上記構成を備えた熱交換装置１０２において、冷却液及び冷媒の流れは、以下のとおりとなる。
図７に示すように、配管１から流入した冷却液は、コンデンサ部１１０を通過後、配管２から排出される。
また、図７に示すように、外管３１から流入した冷媒は、外管３１の内側かつ内管３２の外側を流れ、コンデンサ部１１０を通過後、リキッドタンク部１２０と内部熱交換器１４０に分岐して流入する。内部熱交換器１４０を通過した冷媒は、内管３２の内側を流れ、内管３２から膨張弁２０へ排出される。
また、図７に示すように、配管４から流入した冷却液は、エバポレータ部１３０を通過後、配管５から排出される。
また、図７に示すように、配管６から流入した冷媒は、エバポレータ部１３０と内部熱交換器１４０に分岐して流入する。エバポレータ部１３０を通過した冷媒と内部熱交換器１４０を通過した冷媒は合流し、配管７からコンプレッサ３０へ排出される。
以上のように、本実施の形態の熱交換装置１０２は、コンデンサ部１１０、リキッドタンク部１２０、エバポレータ部１３０、内部熱交換器１４０を備えた構成を特徴とする。この構成により、本実施の形態の熱交換装置１０２は、上記実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
＜実施の形態４＞
本発明の実施の形態４について説明する。第３の実施形態では、膨張弁からの冷媒が内部熱交換部及びエバポレータ部へ並列に流れる並列構成を例に挙げたが、膨張弁からの冷媒がエバポレータ部を経て内部熱交換部に流れる直接構成としてもよい。本実施の形態では、膨張弁からの冷媒がエバポレータ部を経て内部熱交換部に流れる直列構成を備えた熱交換装置１０３について説明する。
まず、本実施の形態に係るヒートポンプシステム１０ｂの構成について、図８を用いて説明する。
図８は、本実施の形態に係るヒートポンプシステム１０ｂの構成を示すブロック図である。図８では、図６と共通する構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明については省略する。
内部熱交換部１４０は、コンデンサ部１１０からリキッドタンク部１２０を介して流入される高温高圧の冷媒（破線矢印）と、エバポレータ部１３０から流入される低温低圧の冷媒（一点鎖線矢印）との間で熱交換させる。内部熱交換部１４０での熱交換後、コンデンサ部１１０からリキッドタンク部１２０を介して流入された冷媒は、膨張弁２０へ排出される。一方、エバポレータ部１３０から流入された冷媒は、コンプレッサ３０に吸入される。このように、内部熱交換部１４０は、コンデンサ部１１０から流入される高温高圧の冷媒と、膨張弁２０から流入される低温低圧の冷媒とを熱交換させる。
以上、本実施の形態に係るヒートポンプシステム１０ｂの構成について説明した。
次に、本実施の形態に係る熱交換装置１０３の構成について、図９を用いて説明する。
図９は、本実施の形態に係る熱交換装置１０３の構成を示す断面図である。また、図９は、熱交換装置１０３における冷媒および冷却液の流れを示している。なお、図９では、各プレートの一部の図示を省略している。また、図９では、図７と共通する構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明については省略する。
図９に示すように、エバポレータ部１３０における最下部のエバポレータプレート１３１には、冷媒流入用の配管４、冷却液排出用の配管５、冷媒流入用兼冷媒排出用の配管８が接続されている。配管８は、配管３と同様の二重管となっており、外管８１と内管８２を有する。外管８１の内径は、内管８２の外径よりも大きい。
内管８２は、ＩＨＸプレート１４１において内部熱交換器１４０がエバポレータ部１３０と通じる開口部に接続される。また、内管８２は、外管８１の内部を通って、外管８１の側面から突出するように設けられている。外管８１は、膨張弁２０により膨張された低温高圧の冷媒をエバポレータ部１３０へ流入させる。内管８２は、内部熱交換器１４０で熱交換された冷媒をコンプレッサ３０へ排出させる。
図９に示すように、外管８１の内側かつ内管８２の外側は、エバポレータ部１３０に流入した冷媒がエバポレータ部１３０を鉛直上方向へ流れる流路となる。また、図９に示すように、内管８２の内側は、内部熱交換器１４０を通過した冷媒がエバポレータ部１３０を鉛直下方向へ流れる流路となる。
以上、熱交換装置１０３の構成について説明した。
上記構成を備えた熱交換装置１０３において、冷却液及び冷媒の流れは、以下のとおりとなる。
図９に示すように、配管１から流入した冷却液は、コンデンサ部１１０を通過後、配管２から排出される。
また、図９に示すように、外管３１から流入した冷媒は、外管３１の内側かつ内管３２の外側を流れ、コンデンサ部１１０を通過後、リキッドタンク部１２０と内部熱交換器１４０に分岐して流入する。内部熱交換器１４０を通過した冷媒は、内管３２の内側を流れ、内管３２から膨張弁２０へ排出される。
また、図９に示すように、配管４から流入した冷却液は、エバポレータ部１３０を通過後、配管５から排出される。
また、図９に示すように、外管８１から流入した冷媒は、外管８１の内側かつ内管８２の外側を流れ、エバポレータ部１３０を通過後、内部熱交換器１４０に流入する。内部熱交換器１４０を通過した冷媒は、内管８２の内側を流れ、内管８２からコンプレッサ３０へ排出される。
以上のように、本実施の形態の熱交換装置１０３は、コンデンサ部１１０、リキッドタンク部１２０、エバポレータ部１３０、内部熱交換器１４０を備えた構成を特徴とする。この構成により、本実施の形態の熱交換装置１０３は、上記実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
＜実施の形態５＞
本発明の実施の形態５について説明する。実施の形態１では、コンデンサ部及びリキッドタンク部を有する熱交換装置を例に挙げたが、熱交換装置は、さらにサブクールコンデンサ部を備えてもよい。本実施の形態では、コンデンサ部１１０、リキッドタンク部１２０及びサブクールコンデンサ部１５０（コンポーネント部の一例）を備えた熱交換装置１０４について説明する。
本実施の形態に係る熱交換装置１０４の構成について、図１０を用いて説明する。
図１０は、本実施の形態に係る熱交換装置１０４の構成を示す断面図である。また、図１０は、熱交換装置１０４における冷媒および冷却液の流れを示している。なお、図１０では、各プレートの一部の図示を省略している。また、図１０では、図４と共通する構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明については省略する。
図１０では、図４と比較して、冷却液流入用の配管１の配置位置と、冷却液排出用の配管２の配置位置及び冷媒流入用兼冷媒排出用の配管３の配置位置とを逆にしている。
図１０に示すように、熱交換装置１０４は、リキッドタンク部１２０の下方に、サブクールコンデンサ部１５０を備える。サブクールコンデンサ部１５０は、サブクールコンデンサプレート１５１が複数積層されて成る。サブクールコンデンサプレート１５１は、積層方向の寸法が略同一であり、同じ大きさかつ同一の外形を有している。複数のサブクールコンデンサプレート１５１の各々は、コンデンサプレート１１１〜１１３及びリキッドタンクプレート１２１の各々と積層方向の寸法が略同一である。また、複数のサブクールコンデンサプレート１５１の各々は、コンデンサプレート１１１〜１１３及びリキッドタンクプレート１２１の各々と積層方向に垂直な面に正射影された輪郭線および寸法が同一である。
複数のサブクールコンデンサプレート１５１は、複数のコンデンサプレート１１１〜１１３及び複数のリキッドタンクプレート１２１と連続して積層される。これにより、サブクールコンデンサ部１５０は、リキッドタンクプレート１２１の下方に配置される。なお、本実施の形態のリキッドタンク部１２０は、その最下部において、図３に示したリキッドタンクプレート１２２を含まない。
また、サブクールコンデンサ部１５０において、積層された複数のサブクールコンデンサプレート１５１の間に、低圧の冷媒が流される通路（冷媒通路）と、低圧の冷媒に熱を与える冷却液の通路（冷却液通路）とが積層されるように構成される。具体的には、形状の異なるサブクールコンデンサプレート１５１（例えば、コンデンサプレート１１２と同じ形状のものとコンデンサプレート１１３と同じ形状のもの）が交互に積層されることにより、複数のサブクールコンデンサプレート１５１の間には、冷媒通路と冷却液通路とが交互に形成される。冷媒及び冷却液は、混合されることなく、それぞれ冷媒通路及び冷却液通路を通過する。冷媒及び冷却液は、同一方向に、冷媒通路及び冷却液通路を通過する。このように、サブクールコンデンサ部１５０では、冷媒が冷媒通路を通過し、冷却液が冷却液通路を通過することにより、冷媒と冷却液との熱交換が行われ、冷媒がさらに凝縮される。
熱交換装置１０４の設計段階において、形状の異なるサブクールコンデンサプレート１５１を交互に積層させる枚数を調整することにより、サブクールコンデンサ部１５０の大きさ（熱交換の効率）が調整される。
なお、図１０では、冷媒及び冷却液が同一方向に冷媒通路及び冷却液通路を通過する場合について例示しているが、これに限定されず、冷媒及び冷却液が互いに反対方向に冷媒通路及び冷却液通路を通過する構成であってもよい。
以上、本実施の形態に係る熱交換装置１０４の構成について説明した。
上記構成を備えた熱交換装置１０４において、冷却液及び冷媒の流れは、以下のとおりとなる。
図１０に示すように、配管１から流入した冷却液は、コンデンサ部１１０とサブクールコンデンサ部１５０に分岐して流入する。コンデンサ部１１０を通過した冷却液とサブクールコンデンサ部１５０を通過した冷却液は合流し、配管２から排出される。
また、図１０に示すように、外管３１から流入した冷媒は、外管３１の内側かつ内管３２の外側を流れ、コンデンサ部１１０を通過後、リキッドタンク部１２０とサブクールコンデンサ部１５０に分岐して流入する。サブクールコンデンサ部１５０を通過した冷媒は、内管３２の内側を流れ、内管３２から排出される。
以上のように、本実施の形態の熱交換装置１０４は、コンデンサ部１１０、リキッドタンク部１２０、サブクールコンデンサ部１５０を備えた構成を特徴とする。この構成により、本実施の形態の熱交換装置１０４は、上記実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
以上、冷媒流入用の配管と冷媒排出用の配管とが一体的に設けられた熱交換装置１００〜１０４について説明した。
以下、冷媒流入用の配管と冷媒排出用の配管とが独立して設けられた熱交換装置２００、２０２〜２０３について、それぞれ説明する。
＜実施の形態６＞
本発明の実施の形態６について説明する。
本実施の形態に係る熱交換装置２００の構成について、図１１〜図１３を用いて説明する。
図１１は、熱交換装置２００の構成を示す斜視図である。また、図１１は、配管１２の断面を示している。図１２は、図１１の熱交換装置２００を構成する複数のプレートを分解した構成を示す斜視図である。図１３は、図１１の熱交換装置２００の構成を示す断面図である。また、図１３は、熱交換装置２００における冷媒および冷却液の流れを示している。なお、図１３では、各プレートの一部の図示を省略している。なお、図１１〜図１３では、図２〜図４と共通する構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明については省略する。
図１１〜図１３に示すように、熱交換装置２００は、コンデンサ部１１０の下方に、リキッドタンク部１２０ａ（コンポーネント部の一例）、リキッドタンク部１２０ｂ（コンポーネント部の一例）が配置されている。リキッドタンク部１２０ａは、複数のリキッドタンクプレート１２１が積層されて成る。また、リキッドタンク部１２０ｂは、複数のリキッドタンクプレート１２１が積層され、最下部にリキッドタンクプレート１２２が配置されて成る。
図１２に示すように、リキッドタンク部１２０ａを構成する複数のリキッドタンクプレート１２１には、開口部ｇが設けられている。開口部ｇは、コンデンサプレート１１１〜１１３の開口部ｄの径と同じ径である。複数の開口部ｇにより形成される流路が複数の開口部ｄにより形成される流路と通じることにより、図１１に示すように、冷媒がコンデンサ部１１０及びリキッドタンク部１２０ａを流れる流路Ｐが形成される。
また、図１１及び図１２に示すように、コンデンサプレート１１１には、冷却液流入用の配管１、冷却液排出用の配管２に加えて、配管１１、配管１２が接続される。配管１１は、コンプレッサ３０により圧縮された高温高圧の冷媒をコンデンサ部１１０へ流入させる。配管１２は、コンデンサ部１１０での熱交換後、リキッドタンク部１２０ａ、１２０ｂにより気液分離された冷媒を膨張弁２０へ排出させる。図１２に示す破線の矢印は、冷媒の流れの方向を示している。また、図１２に示す実線の矢印は、冷却液の流れの方向を示している。
図１２に示すように、配管１２の外径は、開口部ｄ、ｇの径より小さい。よって、図１１に示すように、開口部ｄ、ｇにより形成される流路Ｐに配管１２が配置されることで、流路Ｐは、流路Ｐの内側かつ配管１２の外側の流路と、配管１２の内側の流路とを備えた二重構造となる。
流路Ｐの内側かつ配管１２２の外側の流路は、配管１１から流入し、コンデンサ部１１０を通過した冷媒がコンデンサ部１１０及びリキッドタンク部１２０ａを鉛直下方向へ流れる流路となる。配管１２の内側の流路は、コンデンサ部１１０、リキッドタンク部１２０ａ、及びリキッドタンク部１２０ｂを通過した冷媒がコンデンサ部１１０及びリキッドタンク部１２０ａを鉛直上方向へ流れる流路となる。
以上、熱交換装置２００の構成について説明した。
上記構成を備えた熱交換装置２００において、冷却液及び冷媒の流れは、以下のとおりとなる。
図１３に示すように、配管１から流入した冷却液は、コンデンサ部１１０を通過後、配管２から排出される。
また、図１３に示すように、配管１１から流入した冷媒は、コンデンサ部１１０を通過後、配管１２の外側を流れ、リキッドタンク部１２０ａに流入する。リキッドタンク部１２０ａを通過した冷媒は、リキッドタンク部１２０ｂを通過した後、配管１２の内側を流れ、配管１２から膨張弁２０へ排出される。
このように、本実施の形態の熱交換装置２００によれば、コンデンサ部１１０及びリキッドタンク部１２０ａには、開口部ｄ、ｇにより高圧の冷媒が流れる流路Ｐが形成され、流路Ｐの内側には、開口部ｄ、ｇの径よりも小さい外径を有する配管１２（第１の配管の一例）が配置され、配管１２は、流路Ｐの内側かつ配管１２の外側にコンデンサ部１１０へ流入した冷媒が流れ、かつ、配管１２の内側にリキッドタンク部１２０ｂを通過した冷媒が流れるように配置された構成を特徴とする。
実施の形態１で説明したとおり、コンデンサ部１１０及びリキッドタンク部を備える熱交換装置では、冷媒の流路を形成するために各プレートに３つの開口部を設ける必要があった。これに対し、本実施の形態では、開口部ｄ、ｇにより形成される流路Ｐに配管１２を配置したことにより、コンプレッサから流入した冷媒が流路Ｐの内側かつ配管１２の外側を流れ、リキッドタンク部の冷媒通路を通過した冷媒が配管１２の内側を流れるようにした。よって、本実施の形態によれば、冷媒の流路を形成するためにプレートに設ける開口部は、２つとなる（コンデンサプレート１１１〜１１３では開口部ａと開口部ｄ。リキッドタンクプレート１２１では開口部ｅと開口部ｇ又は開口部ｆ）。
よって、本実施の形態では、各プレートに設ける開口部を削減することができるため、各プレートの強度を確保できる。したがって、熱交換装置の耐久性の向上を図ることができる。
また、本実施の形態では、各プレートに設ける開口部を削減することができるため、図１１、図１２に示したように各開口部をプレートの短手方向に沿って並べて設ける場合、プレートの短手方向の幅を狭くすることができる。したがって、熱交換装置の小型化を図ることができる。
＜実施の形態７＞
本発明の実施の形態７について、図１４を用いて説明する。図１４は、本実施の形態の熱交換装置２０２の構成を示す断面図である。
図１４に示すように、熱交換装置２０２は、実施の形態３で説明した熱交換装置１０２（図７参照）と基本的に同じ構成であるが、コンデンサプレート１１１において、図７に示した配管３の代わりに配管１１、１２を備えた点が熱交換装置１０２と異なる。なお、図１４では、図７と共通する構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明については省略する。
熱交換装置２０２において、冷却液及び冷媒の流れは、以下のとおりとなる。
図１４に示すように、配管１から流入した冷却液は、コンデンサ部１１０を通過後、配管２から排出される。
また、図１４に示すように、配管１１から流入した冷媒は、コンデンサ部１１０を通過後、配管１２の外側を流れ、リキッドタンク部１２０へ流入する。リキッドタンク部１２０を通過した冷媒は、内部熱交換器１４０を通過した後、配管１２の内側を流れ、配管１２から膨張弁２０へ排出される。
また、図１４に示すように、配管４から流入した冷却液は、エバポレータ部１３０を通過後、配管５から排出される。
また、図１４に示すように、配管６から流入した冷媒は、エバポレータ部１３０と内部熱交換器１４０に分岐して流入する。エバポレータ部１３０を通過した冷媒と内部熱交換器１４０を通過した冷媒は合流し、配管７からコンプレッサ３０へ排出される。
以上のように、本実施の形態の熱交換装置２０２は、コンデンサ部１１０、リキッドタンク部１２０、エバポレータ部１３０、内部熱交換器１４０を備えた構成を特徴とする。この構成により、本実施の形態の熱交換装置２０２は、上記実施の形態６と同様の効果を得ることができる。
＜実施の形態８＞
本発明の実施の形態８について、図１５を用いて説明する。図１５は、本実施の形態の熱交換装置２０３の構成を示す断面図である。
図１５に示すように、熱交換装置２０３は、実施の形態４で説明した熱交換装置１０３（図９参照）と基本的に同じ構成であるが、コンデンサプレート１１１において、図９に示した配管３の代わりに配管１１、１２を備えた点が熱交換装置１０３と異なる。また、図１５では、図９と比較して、冷却液流入用の配管１の配置位置と、冷却液排出用の配管２の配置位置を逆にしている。なお、図１５では、図９と共通する構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明については省略する。
熱交換装置２０３において、冷却液及び冷媒の流れは、以下のとおりとなる。
図１５に示すように、配管１から流入した冷却液は、コンデンサ部１１０を通過後、配管２から排出される。
また、図１５に示すように、配管１１から流入した冷媒は、コンデンサ部１１０を通過後、配管１２の外側を流れ、リキッドタンク部１２０へ流入する。リキッドタンク部１２０を通過した冷媒は、内部熱交換器１４０を通過した後、配管１２の内側を流れ、配管１２から膨張弁２０へ排出される。
また、図１５に示すように、配管４から流入した冷却液は、エバポレータ部１３０を通過後、配管５から排出される。
また、図１５に示すように、外管８１から流入した冷媒は、外管８１の内側かつ内管８２の外側を流れ、エバポレータ部１３０を通過後、内部熱交換器１４０に流入する。内部熱交換器１４０を通過した冷媒は、内管８２の内側を流れ、内管８２からコンプレッサ３０へ排出される。
以上のように、本実施の形態の熱交換装置２０３は、コンデンサ部１１０、リキッドタンク部１２０、エバポレータ部１３０、内部熱交換器１４０を備えた構成を特徴とする。この構成により、本実施の形態の熱交換装置２０３は、上記実施の形態６と同様の効果を得ることができる。
＜実施の形態９＞
本発明の実施の形態９について、図１６を用いて説明する。図１６は、本実施の形態の熱交換装置２０４の構成を示す断面図である。
図１６に示すように、熱交換装置２０４は、実施の形態５で説明した熱交換装置１０４（図１０参照）と基本的に同じ構成であるが、コンデンサプレート１１１において、図１０に示した配管３の代わりに配管１１、１２を備えた点が熱交換装置１０４と異なる。また、図１６では、図１０と比較して、冷却液流入用の配管１の配置位置と、冷却液排出用の配管２の配置位置を逆にしている。なお、図１６では、図１０と共通する構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明については省略する。
熱交換装置２０４において、冷却液及び冷媒の流れは、以下のとおりとなる。
図１６に示すように、配管１から流入した冷却液は、コンデンサ部１１０とサブクールコンデンサ部１５０に分岐して流入する。コンデンサ部１１０を通過した冷却液とサブクールコンデンサ部１５０を通過した冷却液は合流し、配管２から排出される。
また、図１６に示すように、配管１１から流入した冷媒は、コンデンサ部１１０を通過後、配管１２の外側を流れ、リキッドタンク部１２０へ流入する。リキッドタンク部１２０を通過した冷媒は、サブクールコンデンサ部１５０を通過した後、配管１２の内側を流れ、配管１２から排出される。
以上のように、本実施の形態の熱交換装置２０４は、コンデンサ部１１０、リキッドタンク部１２０、サブクールコンデンサ部１５０を備えた構成を特徴とする。この構成により、本実施の形態の熱交換装置２０４は、上記実施の形態６と同様の効果を得ることができる。
以上、冷媒流入用の配管と冷媒排出用の配管とが独立して設けられた熱交換装置２００、２０２〜２０３について説明した。
本発明の実施の形態１〜９について説明したが、本発明は、上記実施の形態１〜９の説明に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変形が可能である。以下、各種変形例について説明する。
例えば、実施の形態１〜９において、熱交換装置を構成する複数のプレートは、積層可能であれば、外形線の形状、大きさが異なってもよく、積層方向の寸法が異なってもよい。
また、例えば、実施の形態１〜９において、熱交換装置の構成部（例えば、コンデンサ部１１０、リキッドタンク部１２０、リキッドタンク部１２０ａ、リキッドタンク部１２０ｂ、エバポレータ部１３０、内部熱交換器１４０、サブクールコンデンサ部１５０）が積み重ねられる順番は、実施の形態１〜９で説明した順番に限定されない。
また、例えば、実施の形態１〜９では、コンデンサ部１１０の上部を鉛直上方向に向け、リキッドタンク部１２０、リキッドタンク部１２０ｂ、エバポレータ部１３０、又はサブクールコンデンサ部１５０の下部を鉛直下方向に向けた配置の状態を例示したが、熱交換装置の使用時の配置の状態は、これに限定されない。
また、例えば、実施の形態１〜９では、冷媒との間で熱交換する熱媒体の一例として冷却液（水）を用いる場合について説明したが、熱媒体としては、冷却液の代わりに、油を用いてもよく、空気を用いてもよい。
また、例えば、実施の形態１〜９では、リキッドタンク部１２０、リキッドタンク部１２０ａ、又はリキッドタンク部１２０ｂは、開口部ｅにより形成される流路において、コンデンサ部１１０から流入した冷媒を保持する例を挙げたが、これに限定されない。例えば、複数のリキッドタンクプレート１２１を、中央部分に穴を有する窓枠状とすることで、冷媒保持部を形成してもよい。
また、例えば、実施の形態１〜９では、複数のリキッドタンクプレート１２１が積層されてリキッドタンク部１２０、リキッドタンク部１２０ａ、リキッドタンク部１２０ｂが構成される場合について説明した。しかし、リキッドタンク部１２０、１２０ａ、１２０ｂは、複数のプレートが積層される代わりに、内部に収容空間（冷媒保持部に相当）を有する一体化されたブロック形状の構成であってもよい。また、積層方向に見て、ブロック形状のリキッドタンク部１２０、１２０ａ、１２０ｂの外形線の形状、大きさは、コンデンサ部１１０、エバポレータ部１３０、内部熱交換器１４０、又はサブクールコンデンサ部１５０の外形線の形状、大きさと異なってもよい。
また、例えば、実施の形態１〜９において、コンデンサ部１１０、エバポレータ部１３０、内部熱交換器１４０、又はサブクールコンデンサ部１５０の各々の積層方向に見た外形線の形状、大きさは、他の構成部と異なってもよい。
また、例えば、実施の形態６〜９において、配管１２の内径及び外径は、配管１１の内径及び外径よりも小さい例を挙げたが、配管１１の内径及び外径と同じであってもよい。
また、例えば、実施の形態３、４、８において、コンデンサ部１１０に冷媒を流入させる配管と、コンデンサ部１１０及び内部熱交換器１４０を通過した冷媒を排出させる配管は、外管３１と内管３２で構成される二重管でなくてもよい。
また、例えば、実施の形態４、８では、内管８１と外管８２とが一体的に設けられた構成を例に挙げたが、図１３〜図１６に示した配管１１及び配管１２と同様に、内管８１と外管８２とが独立して設けられた構成としてもよい。
本発明は、車両に搭載される冷暖房装置に適用できる。
１、２、３、４、５、６、７、８、１１、１２ 配管
１０、１０ａ、１０ｂ ヒートポンプシステム
２０ 膨張弁
３０ コンプレッサ
３１、８１ 外管
３２、８２ 内管
１００、１０１、１０２、１０３、１０４、２００、２０２、２０３、２０４ 熱交換装置
１１０ コンデンサ部
１１１、１１２、１１３ コンデンサプレート
１２０、１２０ａ、１２０ｂ リキッドタンク部
１２１、１２２ リキッドタンクプレート
１３０ エバポレータ部
１３１ エバポレータプレート
１４０ 内部熱交換部
１４１ ＩＨＸプレート
１５０ サブクールコンデンサ部
１５１ サブクールコンデンサプレート

Claims (10)

  1. 複数のプレートが連続して積層されたプレート積層部を備え、
    前記プレート積層部は、
    前記複数のプレートのうち一部のプレートの間に、高圧の冷媒が流される通路と前記高圧の冷媒から熱を吸収する熱媒体の通路とが積層するように構成されたコンデンサ部と、
    前記複数のプレートのうち一部のプレートの間、或いは、一部のプレートを通して、前記コンデンサ部を通過した冷媒が流れるように構成されたコンポーネント部と、を有し、
    前記コンデンサ部には、前記複数のプレートに設けられた開口部により前記冷媒が流れる流路が形成され、
    前記流路の内側には、前記開口部の径よりも小さい外径を有する第１の配管が配置され、
    前記第１の配管は、前記流路の内側かつ前記第１の配管の外側に前記コンデンサ部へ流入した冷媒が流れ、かつ、前記第１の配管の内側に前記コンポーネント部を通過した冷媒が流れるように配置された、
    熱交換装置。
  2. 前記高圧の冷媒を前記コンデンサ部へ流入させる第２の配管を更に有し、
    前記第１の配管と前記第２の配管が一体的に設けられた、
    請求項１に記載の熱交換装置。
  3. 前記高圧の冷媒を前記コンデンサ部へ流入させる第２の配管を更に有し、
    前記第１の配管と前記第２の配管が独立して設けられた、
    請求項１に記載の熱交換装置。
  4. 前記コンポーネント部は、
    前記複数のプレートのうち一部のプレートの間、或いは、一部のプレートを通して、前記高圧の冷媒を保持する少なくとも１つのリキッドタンク部を含む、
    請求項１から３のいずれか１項に記載の熱交換装置。
  5. 前記コンポーネント部は、
    前記複数のプレートのうち一部のプレートの間に、前記高圧の冷媒が流される通路と、低圧の冷媒が流される通路とが積層するように構成された内部熱交換部を含む、
    請求項１から４のいずれか１項に記載の熱交換装置。
  6. 前記コンポーネント部は、
    前記複数のプレートのうち一部のプレートの間に、前記高圧の冷媒が流される通路と前記高圧の冷媒から更に熱を吸収する熱媒体の通路とが積層するように構成されたサブクールコンデンサ部を含む、
    請求項１から５のいずれか１項に記載の熱交換装置。
  7. 前記コンポーネント部は、
    前記複数のプレートのうち一部のプレートの間に、低圧の冷媒が流される通路と前記低圧の冷媒に熱を与える熱媒体の通路とが積層するように構成されたエバポレータ部を含む、
    請求項１から６のいずれか１項に記載の熱交換装置。
  8. 前記コンポーネント部は、
    前記コンデンサ部を通過した前記高圧の冷媒と、前記エバポレータ部を通過した前記低圧の冷媒との間で熱交換を行う内部熱交換部を含み、
    前記エバポレータ部には、前記複数のプレートに設けられた開口部により前記低圧の冷媒が流れる流路が形成され、
    前記流路の内側には、前記開口部の径よりも小さい外径を有する第３の配管が配置され、
    前記第３の配管は、前記流路の内側かつ前記第３の配管の外側に前記エバポレータ部へ流入した冷媒が流れ、かつ、前記第３の配管の内側に前記内部熱交換器を通過した冷媒が流れるように配置された、
    請求項７に記載の熱交換装置。
  9. 前記低圧の冷媒を前記エバポレータ部へ流入させる第４の配管を更に有し、
    前記第３の配管と前記第４の配管が一体的に設けられた、
    請求項８に記載の熱交換装置。
  10. 前記低圧の冷媒を前記エバポレータ部へ流入させる第４の配管を更に有し、
    前記第３の配管と前記第４の配管が独立して設けられた、
    請求項８に記載の熱交換装置。
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