(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を圧縮する圧縮機、前記冷媒から放熱させる凝縮器、前記冷媒を膨張させる膨張弁、前記冷媒が受熱対象気体から熱を受ける蒸発器の順に前記冷媒を循環する冷媒回路を設けた圧縮式のヒートポンプ装置であって、
前記冷媒回路は、分配部により前記蒸発器の手前で第１流路と第２流路とに分流され、前記蒸発器を通過した前記第１流路と前記第２流路とを合流自在に構成され、
前記蒸発器は、前記第１流路が配設されて前記第１流路の冷媒が前記受熱対象気体から熱を受ける第１分割部と、前記第２流路が配設されて前記第２流路の冷媒が前記受熱対象気体から熱を受ける第２分割部とに分割され、
前記第１分割部及び前記第２分割部に前記受熱対象気体を通風させる通風手段と、前記第１分割部への前記受熱対象気体の通風状態と前記第２分割部への前記受熱対象気体の通風状態とを調整自在な通風状態調整手段とが備えられ、
前記第１分割部を通過した冷媒の温度を検出する第１冷媒温度検出手段と、前記第２分割部を通過した冷媒の温度を検出する第２冷媒温度検出手段とが備えられ、前記通風状態調整手段は、前記第１冷媒温度検出手段及び前記第２冷媒温度検出手段の検出情報に基づいて、前記第１分割部と前記第２分割部とのうち、通過した冷媒の温度が高い側を低い側に対して前記受熱対象気体の通風量を減少させるように、前記第１分割部への前記受熱対象気体の通風状態と前記第２分割部への前記受熱対象気体の通風状態とを調整するヒートポンプ装置。
【請求項２】
前記第１分割部と前記第２分割部とが前記蒸発器の上下方向の中間部にて上下に分割する状態で配置され、前記通風状態調整手段は、前記蒸発器の上下方向の中間部に配置され、前記第１分割部に通風される前記受熱対象気体の流れを規制する第１位置と前記第２分割部に通風される前記受熱対象気体の流れを規制する第２位置とに位置変更自在な位置変更部材を備えている請求項１に記載のヒートポンプ装置。
【請求項３】
前記蒸発器は、複数の伝熱用フィンに前記冷媒を通流させる伝熱管を貫通させて形成され、前記第１分割部と前記第２分割部とが前記蒸発器の上下方向の中間部にて上下に分割する状態で配置され、前記第１分割部及び前記第２分割部の夫々には、前記冷媒を蒸発させる冷媒蒸発部と、その冷媒蒸発部を通過した冷媒を過熱させる冷媒過熱部とが備えられ、前記伝熱管は、前記第１分割部及び前記第２分割部の夫々において、前記冷媒蒸発部を前記蒸発器の上下方向の中間部側に配置させ且つ前記冷媒過熱部を前記冷媒蒸発部よりも前記蒸発器の上下方向の端部側に配置させるとともに、前記受熱対象気体の通風方向に並ぶ状態で配設する前記伝熱管の数が前記冷媒蒸発部よりも前記冷媒過熱部の方が多くなるように配設されている請求項１又は２に記載のヒートポンプ装置。
【請求項４】
前記第１分割部を通過した冷媒の温度を検出する第１冷媒温度検出手段と、前記第２分割部を通過した冷媒の温度を検出する第２冷媒温度検出手段と、前記第１流路と前記第２流路とが合流後の冷媒の温度を検出する合流後冷媒温度検出手段とが備えられ、前記第１冷媒温度検出手段にて検出した冷媒温度と前記第２冷媒温度検出手段にて検出した冷媒温度とのうち低い側の冷媒温度と前記合流後冷媒温度検出手段にて検出した冷媒温度とが同等であると、前記膨張弁の閉じ側への制御を禁止する閉じ側制御禁止手段が備えられている請求項１〜３の何れか１項に記載のヒートポンプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷媒を圧縮する圧縮機、前記冷媒から放熱させる凝縮器、前記冷媒を膨張させる膨張弁、前記冷媒が受熱対象気体から熱を受ける蒸発器の順に前記冷媒を循環する冷媒回路を設けた圧縮式のヒートポンプ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記のようなヒートポンプ装置は、例えば、蒸発器を室外に設置して、受熱対象気体としての外気等の空気を蒸発器に通風させ、冷媒と空気とを熱交換させることで冷媒が空気が有する熱を受熱し、その受熱した熱を凝縮器にて放熱している。そして、凝縮器での放熱対象を例えば水としており、その放熱によって水を加熱することで温水を生成している。このように、本発明に係るヒートポンプ装置は、例えば、外気等の空気から汲み上げた熱を用いて温水を発生させる小型のヒートポンプ装置として用いられている。
【０００３】
従来のヒートポンプ装置では、蒸発器の手前箇所において冷媒が通流する流路を第１流路と第２流路との２つの流路に分配部にて分流している。そして、蒸発器は、第１流路が配設されて第１流路の冷媒が受熱対象気体から熱を受ける第１分割部と、第２流路が配設されて第２流路の冷媒が受熱対象気体から熱を受ける第２分割部とに分割されている（例えば、特許文献１参照。）。このように、蒸発器において冷媒が通流する流路を第１流路と第２流路とに分流することで、蒸発器において冷媒が通流する１つの流路長さが長くなるのを防止して、蒸発器での冷媒側の圧力損失の低減を図ることができる。
【０００４】
そして、特許文献１に記載の装置では、第１分割部の冷媒と第２分割部の冷媒とで気液の割合に偏りが生じるのを防止するために、第１流路と第２流路とに分流する直前の冷媒のガス分を、第１分割部と第２分割部とで乾き度の小さな側の出口等にバイパスさせるガス抜き管、或いは、第１流路と第２流路とに分流する直前の冷媒の液分を、第１分割部と第２分割部とで乾き度の大きな側の出口等にバイパスさせる液抜き管を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−２１９５８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のような蒸発器では、外気等の空気を受熱対象気体として第１分割部及び第２分割部に通風させることで、第１分割部及び第２分割部の夫々において空気と冷媒とを熱交換させて冷媒が空気が有する熱を受熱する。このとき、第１分割部又は第２分割部の何れかにおいて、例えば着霜等により通風抵抗が増大すると、第１分割部と第２分割部とで空気の流れに偏りが生じてしまう。そして、空気の流れに偏りが生じると、第１分割部及び第２分割部の一方で、冷媒の受熱量が低下し、冷媒の出口温度が低下することになる。このように、蒸発器の出口での冷媒温度が低下すると、圧縮機に供給される冷媒温度も低下し、圧縮機吸い込み圧力に対する飽和温度と実際の吸い込み温度の差が小さくなるので、膨張弁である電子膨張弁が閉じ側に制御され、冷媒回路の冷媒の循環量を減らし、蒸発温度を下げて蒸発熱負荷を減らすように制御が働く。しかしながら、このような制御が働いても、空気の流れの偏りは解消しないので、更に、冷媒回路の冷媒の循環量を減らして蒸発温度を下げる側に制御が働き、徐々に蒸発温度が下がっていく。すると、蒸発温度の低下に伴って着霜が進行することになり、その着霜の進行によって、更に、空気の流れに偏りを生じさせることになる。このように、空気の流れの偏り→蒸発温度の低下→着霜の進行→空気の流れの偏りが繰り返されるという悪循環に陥ることになる。このような悪循環に陥ると、図４に示すように、電子膨張弁の開度が徐々に小側に調整されていくとともに、第１流路と第２流路とが合流後の冷媒の冷媒温度も徐々に低下していくことになる。そして、第１流路と第２流路とが合流後の冷媒の冷媒温度が低下していくというのは、蒸発器において空気から十分な熱を受熱していないことを示すので、このような悪循環に陥ると、蒸発器における空気からの冷媒の受熱量が低下し、ヒートポンプ装置としての性能が低下することになる。
【０００７】
上述の如く、空気の流れに偏りが生じた場合には、第１分割部及び第２分割部の一方で冷媒の出口温度が低下するので、第１分割部の出口の冷媒温度と第２分割部の出口の冷媒温度とに温度差が生じることになる。上記特許文献１に記載の装置では、このような温度差が生じると、ガス抜き管により第１分割部と第２分割部とで乾き度の小さな側の出口等に冷媒のガス分をバイパスさせる、或いは、液抜き管により第１分割部と第２分割部とで乾き度の大きな側の出口等に冷媒の液分をバイパスさせている。したがって、第１分割部の出口の冷媒温度と第２分割部の出口の冷媒温度との温度差が解消され、上述のような悪循環に陥るのを防止できる。
しかしながら、特許文献１に記載の装置では、ガス抜き管により冷媒のガス分をバイパスさせたり、液抜き管により冷媒の液分をバイパスさせるので、蒸発器への冷媒の供給量が低下することになる。したがって、この冷媒の供給量の低下に伴って、蒸発器において空気から受熱する受熱量が低下するので、結局、ヒートポンプ装置としての性能低下を招くことになる。
【０００８】
特に、本発明に係るヒートポンプ装置は、上述のように小型のヒートポンプ装置として用いられるものであるが、このような小型のヒートポンプ装置では、設置スペースやコスト等の観点から、圧縮機、凝縮器、膨張弁、蒸発器、分配部等をワンパッケージに収めることが求められている。その為に、蒸発器では、受熱対象気体から熱を受ける受熱面を大きく取ることができず、その受熱面の大きさが制限されている。よって、特許文献１に記載の装置の如く、蒸発器への冷媒の供給量が低下すると、限られた受熱面では十分な受熱量を確保することができず、性能低下の問題が顕著な問題となる。
【０００９】
本発明は、かかる点に着目してなされたものであり、その目的は、第１分割部と第２分割部とで受熱対象気体の流れに偏りが生じても、その受熱対象気体の流れの偏りを解消して、性能低下を招くのを防止できるヒートポンプ装置を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この目的を達成するための、本発明に係るヒートポンプ装置の特徴構成は、冷媒を圧縮する圧縮機、前記冷媒から放熱させる凝縮器、前記冷媒を膨張させる膨張弁、前記冷媒が受熱対象気体から熱を受ける蒸発器の順に前記冷媒を循環する冷媒回路を設けた圧縮式のヒートポンプ装置において、
前記冷媒回路は、分配部により前記蒸発器の手前で第１流路と第２流路とに分流され、前記蒸発器を通過した前記第１流路と前記第２流路とを合流自在に構成され、前記蒸発器は、前記第１流路が配設されて前記第１流路の冷媒が前記受熱対象気体から熱を受ける第１分割部と、前記第２流路が配設されて前記第２流路の冷媒が前記受熱対象気体から熱を受ける第２分割部とに分割され、前記第１分割部及び前記第２分割部に前記受熱対象気体を通風させる通風手段と、前記第１分割部への前記受熱対象気体の通風状態と前記第２分割部への前記受熱対象気体の通風状態とを調整自在な通風状態調整手段とが備えられ、
前記第１分割部を通過した冷媒の温度を検出する第１冷媒温度検出手段と、前記第２分割部を通過した冷媒の温度を検出する第２冷媒温度検出手段とが備えられ、前記通風状態調整手段は、前記第１冷媒温度検出手段及び前記第２冷媒温度検出手段の検出情報に基づいて、前記第１分割部と前記第２分割部とのうち、通過した冷媒の温度が高い側を低い側に対して前記受熱対象気体の通風量を減少させるように、前記第１分割部への前記受熱対象気体の通風状態と前記第２分割部への前記受熱対象気体の通風状態とを調整する点にある。
【００１１】
本特徴構成によれば、蒸発器が第１分割部と第２分割部とに分割されており、通風手段の作動により第１分割部及び第２分割部に受熱対象気体（例えば外気）が通風されるので、第１分割部及び第２分割部の夫々において、冷媒が受熱対象気体が有する熱を受熱する。
このように、通風手段の作動により第１分割部及び第２分割部に受熱対象気体が通風されるが、例えば、第２分割部で着霜等により通風抵抗が増大することで、第１分割部の方が第２分割部よりも受熱対象気体が流れ易くなり、第１分割部と第２分割部とで受熱対象気体の流れに偏りが生じてしまう可能性がある。
そこで、本特徴構成によれば、第１分割部への受熱対象気体の通風状態と第２分割部への受熱対象気体の通風状態とを調整自在な通風状態調整手段を備えており、この通風状態調整手段が、例えば、第１分割部の方が第２分割部よりも受熱対象気体の通風量が減少するように通風状態を調整することができる。したがって、第１分割部と第２分割部とで受熱対象気体の流れに偏りが生じても、通風状態調整手段が、その受熱対象気体の流れの偏りを解消するように、第１分割部への受熱対象気体の通風状態と第２分割部への受熱対象気体の通風状態とを調整できる。これにより、第１分割部と第２分割部とでの受熱対象気体の流れの偏りが生じても、受熱対象気体の流れの偏りが解消され、受熱対象気体の流れの偏りが継続されることで、ヒートポンプ装置の性能が低下する事態に陥るのを防止できる。
【００１２】
以上のことから、第１分割部と第２分割部とで受熱対象気体の流れに偏りが生じても、その受熱対象気体の流れの偏りを解消して、性能低下を招くのを防止できるヒートポンプ装置を実現できる。
【００１４】
発明が解決しようとする課題の欄でも述べた如く、第１分割部と第２分割部とで受熱対象気体の流れに偏りが生じると、第１分割部と第２分割部とのうち、受熱対象気体の通風量が減少した側で冷媒の出口温度が低下して、第１分割部の出口の冷媒温度と第２分割部の出口の冷媒温度とに温度差が生じることになる。そして、第１分割部と第２分割部とのうち、受熱対象気体の通風量が減少した側で冷媒の出口温度が低下するので、第１分割部と第２分割部とのうち、冷媒の出口温度が高い側が低い側よりも受熱対象気体が流れ易くなるという受熱対象気体の流れの偏りが生じていると考えられる。
【００１５】
そこで、本特徴構成によれば、第１分割部を通過した冷媒の温度を検出する第１冷媒温度検出手段と、第２分割部を通過した冷媒の温度を検出する第２冷媒温度検出手段とを備え、通風状態調整手段が、第１冷媒温度検出手段及び第２冷媒温度検出手段の検出情報に基づいて、第１分割部と第２分割部とのうち、通過した冷媒の温度が高い側を低い側に対して受熱対象気体の通風量を減少させるように、第１分割部への受熱対象気体の通風状態と第２分割部への受熱対象気体の通風状態とを調整する。このような通風状態の調整を行うことで、第１分割部と第２分割部とでの受熱対象気体の流れの偏りに伴う冷媒の出口温度の変化を的確に捉え、その受熱対象気体の流れの偏りを解消するように、第１分割部への受熱対象気体の通風状態と第２分割部への受熱対象気体の通風状態とを適切に調整することができる。したがって、第１分割部と第２分割部とで受熱対象気体の流れに偏りが生じる事を的確に捉えることができながら、その受熱対象気体の流れの偏りを適切に解消することができる。
【００１６】
本発明に係るヒートポンプ装置の更なる特徴構成は、前記第１分割部と前記第２分割部とが前記蒸発器の上下方向の中間部にて上下に分割する状態で配置され、前記通風状態調整手段は、前記蒸発器の上下方向の中間部に配置され、前記第１分割部に通風される前記受熱対象気体の流れを規制する第１位置と前記第２分割部に通風される前記受熱対象気体の流れを規制する第２位置とに位置変更自在な位置変更部材を備えている点にある。
【００１７】
本特徴構成によれば、蒸発器の上下方向の中間部に配置された位置変更部材を第１位置に位置させると、その位置変更部材にて第１分割部に通風される受熱対象気体の流れを規制し、その規制により通風抵抗が増大する。したがって、受熱対象気体は第１分割部よりも第２分割部に対して通風し易くなり、第１分割部を第２分割部に対して受熱対象気体の通風量を減少させるように、第１分割部への受熱対象気体の通風状態と第２分割部への受熱対象気体の通風状態とを調整することができる。また、位置変更部材を第２位置に位置させたときも、第１位置に位置させたときと同様に、第２分割部を第１分割部に対して受熱対象気体の通風量を減少させるように、第１分割部への受熱対象気体の通風状態と第２分割部への受熱対象気体の通風状態とを調整することができる。
このように、位置変更部材を第１位置と第２位置とに位置変更させるという容易な動作により、第１分割部への受熱対象気体の通風状態と第２分割部への受熱対象気体の通風状態とを適切に調整することができ、通風状態調整手段の構成の簡素化を図ることができる。
【００１８】
本発明に係るヒートポンプ装置の更なる特徴構成は、前記蒸発器は、複数の伝熱用フィンに前記冷媒を通流させる伝熱管を貫通させて形成され、前記第１分割部と前記第２分割部とが前記蒸発器の上下方向の中間部にて上下に分割する状態で配置され、前記第１分割部及び前記第２分割部の夫々には、前記冷媒を蒸発させる冷媒蒸発部と、その冷媒蒸発部を通過した冷媒を過熱させる冷媒過熱部とが備えられ、前記伝熱管は、前記第１分割部及び前記第２分割部の夫々において、前記冷媒蒸発部を前記蒸発器の上下方向の中間部側に配置させ且つ前記冷媒過熱部を前記冷媒蒸発部よりも前記蒸発器の上下方向の端部側に配置させるとともに、前記受熱対象気体の通風方向に並ぶ状態で配設する前記伝熱管の数が前記冷媒蒸発部よりも前記冷媒過熱部の方が多くなるように配設されている点にある。
【００１９】
本特徴構成によれば、第１分割部及び第２分割部の夫々には、冷媒蒸発部と冷媒過熱部とが備えられているので、蒸発器に供給された冷媒は、第１分割部及び第２分割部の夫々において、冷媒蒸発部を通流して蒸発され、引き続き冷媒過熱部に供給されて、冷媒過熱部を通流して過熱され、冷媒の蒸発及び過熱を適切に行うことができる。
そして、本特徴構成によれば、蒸発器の上下方向での冷媒蒸発部と冷媒過熱部との位置関係及び受熱対象気体の通風方向に並ぶ伝熱管の数の冷媒蒸発部と冷媒過熱部との大小関係については、第１分割部及び第２分割部の夫々において、冷媒蒸発部を蒸発器の上下方向の中間部側に配置させ且つ冷媒過熱部を冷媒蒸発部よりも蒸発器の上下方向の端部側に配置させるとともに、受熱対象気体の通風方向に並ぶ状態で配設する伝熱管の数が冷媒蒸発部よりも冷媒過熱部の方が多くなるように伝熱管が配設されている。
【００２０】
このように、伝熱管は、第１分割部及び第２分割部の夫々において、受熱対象気体の通風方向に複数の伝熱管が並ぶように配設されているが、その伝熱管の配設数は、冷媒蒸発部よりも冷媒過熱部の方が多くなるように構成されている。これにより、冷媒蒸発部よりも冷媒過熱部の方が受熱対象気体の通風抵抗が大きくなるので、受熱対象気体は冷媒過熱部よりも冷媒蒸発部に対して通風し易くなる。その結果、冷媒蒸発部における受熱対象気体の通風量として十分な通風量を確保することができるので、冷媒蒸発部での着霜の進行を防止することができる。一方、冷媒過熱部における受熱対象気体の通風量が少なくなる傾向となるが、冷媒過熱部を通流する冷媒は、冷媒蒸発部にて蒸発されて温度上昇した冷媒であるので、受熱対象気体の通風量が少なくなっても、冷媒過熱部での着霜の進行を防止することができる。したがって、蒸発器の上下方向の中間側に配置された冷媒蒸発部でも、蒸発器の上下方向の上端部側又は下端部側に配置された冷媒過熱部でも、着霜の進行を防止することができ、蒸発器全体での着霜の進行を適切に防止することができる。その結果、着霜により第１分割部と第２分割部とで受熱対象気体の流れに偏りが生じること事態を防止することも可能となる。
【００２１】
本発明に係るヒートポンプ装置の更なる特徴構成は、前記第１分割部を通過した冷媒の温度を検出する第１冷媒温度検出手段と、前記第２分割部を通過した冷媒の温度を検出する第２冷媒温度検出手段と、前記第１流路と前記第２流路とが合流後の冷媒の温度を検出する合流後冷媒温度検出手段とが備えられ、前記第１冷媒温度検出手段にて検出した冷媒温度と前記第２冷媒温度検出手段にて検出した冷媒温度とのうち低い側の冷媒温度と前記合流後冷媒温度検出手段にて検出した冷媒温度とが同等であると、前記膨張弁の閉じ側への制御を禁止する閉じ側制御禁止手段が備えられている点にある。
【００２２】
発明が解決しようとする課題の欄でも述べた如く、第１分割部と第２分割部とで受熱対象気体の流れに偏りが生じると、蒸発器の出口での冷媒温度が低下し、圧縮機に供給される冷媒温度も低下し、圧縮機吸い込み圧力に対する飽和温度と実際の吸い込み温度の差が小さくなるので、膨張弁である電子膨張弁が閉じ側に制御され、冷媒回路の冷媒の循環量を減らし、蒸発温度を下げて蒸発熱負荷を減らすように制御が働く。そして、第１分割部と第２分割部とでの受熱対象気体の流れの偏りが解消されないまま、このような制御が繰り返し行われると、受熱対象気体の流れの偏り→蒸発温度の低下→着霜の進行→受熱対象気体の流れの偏りが繰り返されるという悪循環に陥り、蒸発器における受熱対象気体からの冷媒の受熱量が低下する。
そこで、本特徴構成によれば、第１冷媒温度検出手段にて検出した冷媒温度と第２冷媒温度検出手段にて検出した冷媒温度とのうち低い側の冷媒温度と合流後冷媒温度検出手段にて検出した冷媒温度とが同等であると、膨張弁の閉じ側への制御を禁止する閉じ側制御禁止手段を備えている。この閉じ側制御禁止手段を備えることで、第１分割部と第２分割部とで受熱対象気体の流れに偏りが生じて、蒸発器の出口での冷媒温度が低下しても、膨張弁である電子膨張弁が閉じ側に制御されることを禁止できるので、上述のような悪循環に陥ることを回避して、蒸発器における受熱対象気体からの冷媒の受熱量の低下を適切に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係るヒートポンプ装置の概略構成図
【図２】蒸発器の一部を拡大した斜視図
【図３】本発明に係るヒートポンプ装置において、電子膨張弁の開度、及び、第１流路と第２流路とが合流後の冷媒の冷媒温度の時間経過に伴う変化を示すグラフ
【図４】従来のヒートポンプ装置において、電子膨張弁の開度、及び、第１流路と第２流路とが合流後の冷媒の冷媒温度の時間経過に伴う変化を示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明に係るヒートポンプ装置の実施形態を図面に基づいて説明する。
このヒートポンプ装置は、図１に示すように、冷媒Ｒを圧縮する圧縮機１、冷媒Ｒから放熱させる凝縮器２、冷媒Ｒを膨張させる膨張弁としての電子膨張弁３、冷媒Ｒが受熱対象気体から熱を受ける蒸発器４の順に冷媒Ｒを循環する冷媒回路５を設けた圧縮式のヒートポンプ装置にて構成されている。また、圧縮機１の回転速度や電子膨張弁３の開度を調整して、ヒートポンプ装置の運転を制御する制御部６も備えられている。ここで、冷媒Ｒは、例えば、Ｒ１３４Ａを用いている。
【００２５】
このヒートポンプ装置は、例えば、蒸発器４が室外に設置されており、蒸発器４における受熱対象気体を外気Ｐとし、その外気Ｐを蒸発器４に通風させ、冷媒Ｒと外気Ｐとを熱交換させることで冷媒Ｒが外気Ｐが有する熱を受熱し、その受熱した熱を凝縮器２にて放熱している。そして、凝縮器２での放熱対象を例えば水としており、その放熱によって水を加熱することで温水を生成している。このように、本発明に係るヒートポンプ装置は、例えば、外気Ｐから汲み上げた熱を用いて温水を発生させる小型のヒートポンプ装置として用いられている。
【００２６】
冷媒回路５は、分配部７により蒸発器４の手前で第１流路８と第２流路９とに分流され、蒸発器４を通過した第１流路８と第２流路９とを合流自在に構成されている。つまり、冷媒回路５において蒸発器４に冷媒Ｒを供給する部位の手前に分配部７が配設されており、その分配部７よりも冷媒Ｒの通流方向の下流側部位が第１流路８と第２流路９との２系統に分岐されている。そして、蒸発器４よりも冷媒Ｒの通流方向の下流側部位で第１流路８と第２流路９とが合流接続されており、蒸発器４を通過した第１流路８の冷媒Ｒと第２流路９の冷媒Ｒとが合流されている。
【００２７】
蒸発器４は、第１流路８が配設されて第１流路８の冷媒Ｒが受熱対象気体としての外気Ｐから熱を受ける第１分割部１０と、第２流路９が配設されて第２流路９の冷媒Ｒが外気Ｐから熱を受ける第２分割部１１とに分割されている。そして、第１分割部１０と第２分割部１１とが蒸発器４の上下方向の中間部にて上下に分割する状態で配置されている。つまり、図１に示すように、蒸発器４は、上下に隣接する状態で２分割されており、その上方側に第１分割部１０が配置され、その下方側に第２分割部１１が配置されている。そして、蒸発器４の上下方向での大きさは、第１分割部１０と第２分割部１１とで同じになるように構成されている。
また、第１分割部１０及び第２分割部１１に外気Ｐを通風させる吸引式の通風ファン１２（通風手段に相当する）が備えられ、この通風ファン１２の作動により第１分割部１０への外気Ｐの通風量と第２分割部１１への外気Ｐの通風量とがほぼ同量となるように構成されている。
【００２８】
蒸発器４は、図２に示すように、複数の伝熱用フィン１３に冷媒Ｒを通流させる伝熱管１４を貫通させて構成されている。ここで、図２は、第１分割部１０と第２分割部１１とに分割された蒸発器４のうち、第１分割部１０のみを示している。伝熱用フィン１３は、外気Ｐの通風方向に沿う姿勢で水平方向に間隔を隔てて複数配設されており、伝熱用フィン１３の間を外気Ｐが通風するように構成されている。そして、伝熱管１４は、複数の伝熱用フィン１３を貫通して水平方向の一端側から他端側に延び、その水平方向の他端部にて折り返して、複数の伝熱用フィン１３を貫通して水平方向の他端側から一端側に延びるように配設されている。このようにして、伝熱管１４は、水平方向に沿う水平姿勢にて配設されている。
【００２９】
図１に戻り、第１分割部１０及び第２分割部１１の夫々には、冷媒Ｒを蒸発させる冷媒蒸発部１５と、その冷媒蒸発部１５を通過した冷媒Ｒを過熱させる冷媒過熱部１６とが備えられている。そして、伝熱管１４は、第１分割部１０及び第２分割部１１の夫々において、冷媒蒸発部１５を蒸発器４の上下方向の中間部側に配置させ且つ冷媒過熱部１６を冷媒蒸発部１５よりも蒸発器４の上下方向の端部側に配置させるとともに、外気Ｐの通風方向に複数の伝熱管１４が並ぶように配設されている。
【００３０】
つまり、伝熱管１４は、第１分割部１０及び第２分割部１１の夫々において、外気Ｐの通風方向に複数の伝熱管１４が並ぶ列を蒸発器４の上下方向に複数段形成する状態で配設されている。そして、冷媒Ｒが、外気Ｐの通風方向に並ぶ同一列の複数の伝熱管１４を通流したのち、蒸発器４の上下方向で隣接する段の伝熱管１４に通流され、その段において外気Ｐの通風方向に並ぶ同一列の複数の伝熱管１４を通流する。第１分割部１０及び第２分割部１１への冷媒Ｒの導入部は、蒸発器４の上下方向の中間部に配置されており、蒸発器４の上下方向での冷媒Ｒの通流方向が、第１分割部１０では中間部から上方側に向かう方向となっており、第２分割部１１では中間部から下方側に向かう方向となっている。
【００３１】
また、第１分割部１０及び第２分割部１１の夫々において、冷媒蒸発部１５が蒸発器４の上下方向の中間部側に配置され、冷媒過熱部１６が冷媒蒸発部１５に隣接する状態でその冷媒蒸発部１５よりも蒸発器４の上下方向の端部側に配置されている。これにより、第１分割部１０及び第２分割部１１の夫々において、導入部により蒸発器４の上下方向の中間部に導入された冷媒Ｒは、冷媒蒸発部１５を蒸発器４の上下方向の中間部から端部側へ通流して蒸発され、引き続き冷媒過熱部１６に供給されて、冷媒過熱部１６を蒸発器４の上下方向の中間部から端部側へ通流して過熱される。ここで、蒸発器４の上下方向において、冷媒蒸発部１５は、冷媒過熱部１６よりも大きくなるように構成されており、冷媒蒸発部１５にて冷媒Ｒを適切に蒸発させることができる。
【００３２】
このように、蒸発器４が第１分割部１０と第２分割部１１とに上下に分割されているが、第１分割部１０又は第２分割部１１の何れかにおいて、例えば着霜等により通風抵抗が増大すると、第１分割部１０と第２分割部１１とで外気Ｐの流れに偏りが生じてしまい、その外気Ｐの流れの偏りに起因する問題が発生する可能性がある。
そこで、本発明に係るヒートポンプ装置では、第１分割部１０への外気Ｐの通風状態と第２分割部１１への外気Ｐの通風状態とを調整自在な通風状態調整手段１７を備えている。そして、第１分割部１０と第２分割部１１とで外気Ｐの流れに偏りが生じると、通風状態調整手段１７により第１分割部１０への外気Ｐの通風状態と第２分割部１１への外気Ｐの通風状態とを調整することで、第１分割部１０と第２分割部１１との外気Ｐの流れの偏りを解消している。
【００３３】
通風状態調整手段１７は、蒸発器４の上下方向の中間部に配置され、第１分割部１０に通風される外気Ｐの流れを規制する第１位置（図１中一点鎖線参照）と第２分割部１１に通風される外気Ｐの流れを規制する第２位置（図１中点線参照）とに位置変更自在な位置変更部材１８を備えている。この位置変更部材１８は、蒸発器４の横幅方向に長い板状部材にて構成されており、上下方向での配置位置が、第１分割部１０と第２分割部１１との分割部位に相当する蒸発器４の上下方向の中間部となっており、外気Ｐの通風方向での配置位置が、蒸発器４よりも下流側で蒸発器４に隣接する位置となっている。そして、位置変更部材１８が第１位置又は第２位置に位置されると、第１分割部１０又は第２分割部１１を通過した外気Ｐの流れを規制し、その通風抵抗を増大させることで、第１分割部１０又は第２分割部１１を通過する外気Ｐの通風量を減少させるように構成されている。また、位置変更部材１８は、図１中一点鎖線にて示す第１位置と、図１中実線にて示す中間位置と、図１中点線にて示す第２位置とに水平軸心周りで揺動自在に設けられている。ここで、中間位置は、位置変更部材１８が、上下方向で第１分割部１０側及び第２分割部１１側の双方に突出せず、外気Ｐの通風方向に沿う姿勢になる位置に設定されている。
【００３４】
本発明に係るヒートポンプ装置では、第１分割部１０を通過した冷媒Ｒの温度を検出する第１冷媒温度センサ１９（第１冷媒温度検出手段に相当する）と、第２分割部１１を通過した冷媒Ｒの温度を検出する第２冷媒温度センサ２０（第２冷媒温度検出手段に相当する）とが備えられ、第１冷媒温度センサ１９の検出情報及び第２冷媒温度センサ２０の検出情報が制御部６に入力されている。そして、制御部６が、第１冷媒温度センサ１９の検出情報及び第２冷媒温度センサ２０の検出情報に基づいて、第１位置、第２位置、及び、中間位置のどの位置に位置変更部材１８を位置させるかの位置変更部材１８の位置変更を制御するように構成されており、通風状態調整手段１７が、位置変更部材１８及び制御部１６とから構成されている。
【００３５】
そして、制御部６が、第１冷媒温度センサ１９及び第２冷媒温度センサ２０の検出情報に基づいて、第１分割部１０と第２分割部１１とのうち、通過した冷媒Ｒの温度が高い側を低い側に対して外気Ｐの通風量を減少させるように、第１分割部１０への外気Ｐの通風状態と第２分割部１１への外気Ｐの通風状態とを調整している。
【００３６】
例えば、第２分割部１１にて着霜等により外気Ｐの通風抵抗が増大すると、外気Ｐは第２分割部１１よりも第１分割部１０の方が通風し易くなり、第１分割部１０への外気Ｐの通風量が増加し、逆に、第２分割部１１への外気Ｐの通風量が減少して、第１分割部１０と第２分割部１１とで外気Ｐの流れに偏りが生じる。これにより、第１分割部１０では、冷媒Ｒが多量の外気Ｐから熱を受熱することができ、第１分割部１０を通過した冷媒Ｒの温度は高くなるが、第２分割部１１では、外気Ｐの通風量として十分な通風量を確保できず、第２分割部１１を通過した冷媒Ｒの温度は低くなる。このように、第１分割部１０と第２分割部１１とで外気Ｐの流れに偏りが生じると、第１分割部１０を通過した冷媒Ｒの温度と第２分割部１１を通過した冷媒Ｒの温度とで温度差が生じる。そして、第１分割部１０と第２分割部１１とのうち、外気Ｐの通風量が増加する側の方が外気Ｐの通風量が減少する側よりも、通過した冷媒Ｒの温度は高くなる。
【００３７】
そこで、制御部６は、第１冷媒温度センサ１９にて検出した冷媒温度Ｔ１と第２冷媒温度センサ２０にて検出した冷媒温度Ｔ２とを比較し、冷媒温度Ｔ１の方が冷媒温度Ｔ２よりも高いと、位置変更部材１８を第１位置（図１中一点鎖線参照）に位置変更させる。また、制御部６は、冷媒温度Ｔ２の方が冷媒温度Ｔ１よりも高いと、位置変更部材１８を第２位置（図１中点線参照）に位置変更させ、冷媒温度Ｔ１と冷媒温度Ｔ２とが同等であると、位置変更部材１８を中間位置（図１中実線参照）に位置変更させる。
【００３８】
ここで、冷媒温度Ｔ１の方が冷媒温度Ｔ２よりも高いとは、冷媒温度Ｔ１が冷媒温度Ｔ２よりも設定範囲以上高い場合を示しており、冷媒温度Ｔ２の方が冷媒温度Ｔ１よりも高いとは、冷媒温度Ｔ２が冷媒温度Ｔ１よりも設定範囲以上高い場合を示しており、冷媒温度Ｔ１と冷媒温度Ｔ２とが同等とは、冷媒温度Ｔ１と冷媒温度Ｔ２との差が設定範囲内である場合を示している。
【００３９】
図１中一点鎖線にて示すように、位置変更部材１８を第１位置に位置させると、その位置変更部材１８にて第１分割部１０に通風される外気Ｐの流れを規制し、その規制により通風抵抗が増大する。したがって、外気Ｐは第１分割部１０よりも第２分割部１１に対して通風し易くなり、第１分割部１０を第２分割部１１に対して外気Ｐの通風量を減少させるように、第１分割部１０への外気Ｐの通風状態と第２分割部１１への外気Ｐの通風状態とを調整することができる。このような通風状態の調整を行うことで、第１分割部１０の方が第２分割部１１よりも外気Ｐが流れ易くなるという外気Ｐの流れに偏りが生じても、その外気Ｐの流れの偏りを解消することができる。
【００４０】
また、図１中点線にて示すように、位置変更部材１８を第２位置に位置させると、その位置変更部材１８にて第２分割部１１に通風される外気Ｐの流れを規制し、その規制により通風抵抗が増大する。したがって、外気Ｐは第２分割部１１よりも第１分割部１０に対して通風し易くなり、第２分割部１１を第１分割部１０に対して外気Ｐの通風量を減少させるように、第１分割部１０への外気Ｐの通風状態と第２分割部１１への外気Ｐの通風状態とを調整することができる。このような通風状態の調整を行うことで、第２分割部１１の方が第１分割部１０よりも外気Ｐが流れ易くなるという外気Ｐの流れに偏りが生じても、その外気Ｐの流れの偏りを解消することができる。
【００４１】
このように、第１分割部１０を通過した冷媒Ｒの冷媒温度Ｔ１と第２分割部１１を通過した冷媒Ｒの冷媒温度Ｔ２を比較することで、第１分割部１０と第２分割部１１とでの外気Ｐの流れの偏りに伴う冷媒の出口温度の変化を的確に捉えることができる。そして、その冷媒の出口温度の変化に対して、第１分割部１０と第２分割部１１とのうち、通過した冷媒Ｒの温度が高い側を低い側に対して外気Ｐの通風量を減少させるように、第１分割部１０への外気Ｐの通風状態と第２分割部１１への外気Ｐの通風状態とを調整することで、第１分割部１０と第２分割部１１とでの外気Ｐの流れの偏りを適切に解消することができる。
【００４２】
そして、本発明に係るヒートポンプ装置では、上述の如く、伝熱管１４が、第１分割部１０及び第２分割部１１の夫々において、外気Ｐの通風方向に複数の伝熱管１４が並ぶように配設されているが、その伝熱管１４の配設数は、冷媒蒸発部１５（例えば２つ）よりも冷媒過熱部１６（例えば３つ）の方が多くなるように構成されている。これにより、冷媒蒸発部１５よりも冷媒過熱部１６の方が外気Ｐの通風抵抗が大きくなるので、図１の矢印大きさにて示すように、外気Ｐは冷媒過熱部１６よりも冷媒蒸発部１５に対して通風し易くなる。その結果、冷媒蒸発部１５における外気Ｐの通風量として十分な通風量を確保することができるので、冷媒蒸発部１５での着霜の進行を防止することができる。一方、冷媒過熱部１６における外気Ｐの通風量が少なくなる傾向となるが、冷媒過熱部１６を通流する冷媒Ｒは、冷媒蒸発部１５にて蒸発されて温度上昇した冷媒Ｒであるので、外気Ｐの通風量が少なくなっても、冷媒過熱部１６での着霜の進行を防止することができる。したがって、蒸発器４の上下方向の中間側に配置された冷媒蒸発部１５でも、蒸発器４の上下方向の上端部側又は下端部側に配置された冷媒過熱部１６でも、着霜の進行を防止することができ、蒸発器４全体での着霜の進行を適切に防止することができる。その結果、着霜により第１分割部１０と第２分割部１１とで外気Ｐの流れに偏りが生じること事態を防止することも可能となる。
【００４３】
また、本発明に係るヒートポンプ装置では、第１流路８と第２流路９とが合流後の冷媒Ｒの温度を検出する合流後冷媒温度センサ２１（合流後冷媒温度検出手段に相当する）が備えられており、その合流後冷媒温度センサ２１の検出情報が、制御部６に入力されている。そして、制御部６は、第１冷媒温度センサ１９にて検出した冷媒温度Ｔ１と第２冷媒温度センサ２０にて検出した冷媒温度Ｔ２とを比較し、低い側の冷媒温度Ｔ１又はＴ２と合流後温度センサ２１にて検出した冷媒温度Ｔ３とが同等であると、電子膨張弁３の閉側への制御を禁止して、冷媒回路５の冷媒Ｒの循環量を減少させる側への電子膨張弁３の制御を禁止している。これにより、制御部６が、閉じ側制御禁止手段に相当する。
【００４４】
このように、第１分割部１０と第２分割部１１とで外気Ｐの流れに偏りが生じて、第１流路８と第２流路９とが合流後の冷媒Ｒの冷媒温度Ｔ３が低下しても、電子膨張弁３が閉じ側に制御されることを禁止できるので、外気Ｐの流れの偏り→蒸発温度の低下→着霜の進行→外気Ｐの流れの偏りが繰り返されるという悪循環に陥ることを回避して、蒸発器４における外気Ｐからの冷媒Ｒの受熱量の低下を適切に防止できる。
【００４５】
図３及び図４では、通風状態調整手段１７及び閉じ側制御禁止手段である制御部６を備えた本発明係るヒートポンプ装置（図３参照）と、その通風状態調整手段及び閉じ側制御禁止手段を備えていない従来のヒートポンプ装置（図４参照）とについて、電子膨張弁の開度、及び、第１流路と第２流路とが合流後の冷媒の冷媒温度の時間経過に伴う変化を示している。
【００４６】
図４に示すように、従来のヒートポンプ装置では、第１分割部と第２分割部とで外気の流れに偏りが生じると、第１流路と第２流路との合流後の冷媒の冷媒温度が低下し、その冷媒温度の低下に伴って電子膨張弁が閉じ側に制御され電子膨張弁の開度が小側に調整される。そして、電子膨張弁の開度が小側に調整されるに伴って、冷媒の循環量が減少して、第１流路と第２流路との合流後の冷媒の冷媒温度が低下する。このように、従来のヒートポンプ装置では、冷媒温度の低下と電子膨張弁の開度の小側への調整が繰り返されて、蒸発器における外気からの冷媒の受熱量が低下し、ヒートポンプ装置としての性能が低下する。
【００４７】
それに対して、図３に示すように、本発明に係るヒートポンプ装置では、第１分割部と第２分割部とで外気の流れに偏りが生じても、通風状態調整手段による通風状態の調整により第１分割部と第２分割部との外気の流れの偏りが解消されて、第１流路と第２流路との合流後の冷媒の冷媒温度が多少低下するものの、従来のヒートポンプ装置のようには冷媒温度が低下しない。また、閉じ側制御禁止手段により電子膨張弁が閉じ側に制御されるのが禁止されるので、電子膨張弁の開度がある一定開度で維持される。これにより、電子膨張弁の開度が小側に調整されることが無く、冷媒の循環量が減少することもないので、第１流路と第２流路との合流後の冷媒の冷媒温度の低下を防止することができる。したがって、本発明に係るヒートポンプ装置では、蒸発器における外気からの冷媒の受熱量が低下するのを防止して、ヒートポンプ装置としての性能低下を適切に防止することができる。
【００４８】
〔別実施形態〕
（１）上記実施形態では、位置変更部材１８が、第１位置と中間位置と第２位置とに水平軸心周りで揺動自在な板状部材にて構成されているが、この構成に代えて、例えば、上下方向において、第１分割部側に突出する第１位置と、第２分割部側に突出する第２位置と、第１位置と第２位置との間の中間位置とにスライド移動自在な板状部材にて位置変更部材を構成することもできる。そして、このようなスライド移動自在な位置変更部材は、外気の通風方向で蒸発器よりも上方側で蒸発器に隣接する位置に配置することができる。つまり、第１分割部又は第２分割部に通風される前の外気の流れを規制することで、第１分割部又は第２分割部への外気の通風量を減少させることができる。
このように、位置変更部材については、揺動やスライド移動により第１位置と第２位置とに位置変更自在であればよく、外気の通風方向での配置位置についても蒸発器よりも上流側とするか下流側とするかは適宜変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、冷媒を圧縮する圧縮機、前記冷媒から放熱させる凝縮器、前記冷媒を膨張させる膨張弁、前記冷媒が受熱対象気体から熱を受ける蒸発器の順に前記冷媒を循環する冷媒回路を設け、第１分割部と第２分割部とで受熱対象気体の流れに偏りが生じても、その受熱対象気体の流れの偏りを解消して、性能低下を招くのを防止できる各種のヒートポンプ装置に適応可能である。
【符号の説明】
【００５０】
１          圧縮機
２          凝縮器
３          膨張弁（電子膨張弁）
４          蒸発器
５          冷媒回路
６          閉じ側制御禁止手段
７          分配部
８          第１流路
９          第２流路
１０        第１分割部
１１        第２分割部
１２        通風手段（通風ファン）
１３        伝熱用フィン
１４        伝熱管
１５        冷媒蒸発部
１６        冷媒過熱部
１７        通風状態調整手段
１８        位置変更部材
１９        第１冷媒温度検出手段（第１冷媒温度センサ）
２０        第２冷媒温度検出手段（第２冷媒温度センサ）
２１        合流後冷媒温度検出手段（合流後冷媒温度センサ）
Ｐ          受熱対象気体（外気）
Ｒ          冷媒
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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