(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒が循環する循環流路に、冷媒を圧縮する圧縮機と、外部の空気から冷媒への熱移動を行う空気熱交換器と、冷媒から利用側への熱移動を行う利用側熱交換器とが設けられてなるヒートポンプ装置において、
前記空気熱交換器は、厚み方向が前後方向を向くように縦置きされ且つ内部を冷媒が流通する冷媒用プレートエレメントと、空気が流通する直線流路が内部に形成された空気用プレートエレメントとが積層されてなるプレートフィン型の熱交換器であって、
前記冷媒用プレートエレメントには、内部を流れる冷媒の流速を増大させる冷媒増速手段が設けられていて、
前記冷媒増速手段は、前記冷媒が流通し且つ当該冷媒用プレートエレメントの幅より幅狭であって、前記冷媒用プレートエレメントの内部を下から上へ向かって蛇行するように形成された蛇行流路とされており、
下端側に設けられた前記蛇行流路の入口の幅は、前記冷媒用プレートエレメントの幅の１／２とされ、
上端側に設けられた前記蛇行流路の出口の幅は、前記冷媒用プレートエレメントの幅とされ、
前記蛇行流路の流路は、上方乃至水平方向を向くように屈曲し且つ前記出口直前まで前記入口の幅で形成されると共に、当該出口に繋がる箇所で前記冷媒用プレートエレメントの幅に拡幅されていて、
前記蛇行流路の流路長は、冷媒用プレートエレメントの上下長さの流路長の２倍とされている
ことを特徴とするヒートポンプ装置。
【請求項２】
前記空気用プレートエレメント内に形成された流路の流路長が、前記冷媒用プレートエレメント内に形成された流路の流路長よりも短いものとされていることを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ装置。
【請求項３】
前記空気が流通する前記直線流路の入口と出口との距離とされる前記空気熱交換器の幅が、
前記冷媒が流通する前記蛇行流路の入口と出口との距離とされる前記空気熱交換器の高さよりも短いものとされている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のヒートポンプ装置。
【請求項４】
前記空気用プレートエレメントの直線流路の高さが、前記冷媒用プレートエレメントの蛇行流路の高さよりも高くなるように設定されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のヒートポンプ装置。
【請求項５】
前記空気用プレートエレメントの段数が冷媒用プレートエレメントの段数より多くなるように積層されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のヒートポンプ装置。
【請求項６】
前記冷媒用プレートエレメントを挟み込むように空気用プレートエレメントが積層されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のヒートポンプ装置。
【請求項７】
前記空気熱交換器には、当該空気熱交換器に対して強制的に空気を導入するファンが設けられていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか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、ヒートポンプ装置に関し、特に、ヒートポンプ装置に備えられた空気熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、温度の低い方から高い方へと熱を伝達する機器として、ヒートポンプ装置が用いられている。ヒートポンプ装置の構成としては、圧縮機、凝縮器（利用側熱交換器）、膨張弁、蒸発器（空気熱交換器）と、これらを結ぶ配管から成っており、この配管の中を、低い温度でも蒸発する特性を持つ冷媒が循環するものとなっている。冷媒は、空気熱交換器で空気などの熱源から熱を吸収し、蒸発して圧縮機に吸い込まれ、高温・高圧のガスに圧縮されて利用側熱交換器に送られる。ここで、冷媒は、熱を放出して液体になり、さらに膨張弁で減圧されて再び空気熱交換器に戻ることになる。
【０００３】
ヒートポンプ装置、及びヒートポンプ装置に用いられている利用側熱交換器や空気熱交換器に関しては、様々な構成のものが開発されている。
例えば、特許文献１は、圧縮機、空気熱交換器、利用側熱交換器及び切替弁を有し、これらを接続して冷温水サイクルを形成するヒートポンプ装置を開示している。このヒートポンプ装置では、利用側熱交換器がプレート式熱交換器で構成され、このプレート式熱交換器に冷媒ガスの供給・戻り通路と、冷媒液の供給・戻り通路を設け、冷媒液の供給・戻り通路が、冷房時に湿り冷媒液をプレートの各チャンネルに分布させるオリフィスを有する冷媒供給通路と、暖房時に冷媒液を通す前記オリフィスの出口側と連通する冷媒戻り通路とからなり、さらに、冷媒戻り通路の出口側にクッションタンクを設けている構成となっている。
【０００４】
なお、上記したヒートポンプ装置の空気熱交換器は、Ｖ型のプレートフィンコイル式とされている。すなわち、特許文献１の空気熱交換器は、熱交換される冷媒液が流通するチューブが複数の薄板伝熱板を貫通している構成（プレートフィンコイル構造）を有しており、この構成を備えたコイルエレメントがＶ字型に配備されるものとなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１６１８０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の空気熱交換器に採用されたプレートフィンコイル式の熱交換器は、家庭用エアコンの室外機などに採用されるものであり、非常にポピュラーな熱交換器である。しかしながら、斯かるプレートフィンコイル式の熱交換器によりビル空調用や産業用において多量の熱の交換を行おうとした場合、薄板伝熱板（プレートフィン）の面積を大きくする必要があり、熱交換器自体が大型化するといった難点が存在していた。
【０００７】
そのため、特許文献１に開示されたヒートポンプ装置を狭い場所に配備しようとした場合、前述したようなプレートフィンコイル式の熱交換器の嵩高、大型化がネックとなり、設置が困難になるといった問題が生じる。
例えば、電車の冷房システムとして、特許文献１に開示されたヒートポンプ装置を採用する場合、空気熱交換器を車両の床下に配備することがある。しかしながら、床下には電車の駆動モータや制御機器が存在する故、その設置場所は必然的に狭いものとなる。電車の床下の狭い設置場所に対応するために、空気熱交換器を小型化すると、ヒートポンプ装置自体の効率低下に繋がる虞がある。
【０００８】
そこで、本発明は上記問題点を鑑み、小型でありつつも高効率の空気熱交換器を備えたヒートポンプ装置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】
【０００９】
上述の目的を達成するため、本発明においては以下の技術的手段を講じた。
本発明に係るヒートポンプ装置は、冷媒が循環する循環流路に、冷媒を圧縮する圧縮機
と、外部の空気から冷媒への熱移動を行う空気熱交換器と、冷媒から利用側への熱移動を行う利用側熱交換器とが設けられてなるヒートポンプ装置において、前記空気熱交換器は、内部を冷媒が流通する冷媒用プレートエレメントと、内部を空気が流通する空気用プレートエレメントとが積層されてなるプレートフィン型の熱交換器であって、前記冷媒用プレートエレメントには、内部を流れる冷媒の流速を増大させる冷媒増速手段が設けられていることを特徴とする。
【００１０】
好ましくは、前記空気用プレートエレメントには、前記空気が流通する直線流路が形成されていて、前記冷媒用プレートエレメントに設けられた冷媒増速手段は、前記冷媒が流通し且つ当該冷媒用プレートエレメントの幅より幅狭であって蛇行するように形成された蛇行流路とされているとよい。
好ましくは、前記冷媒用プレートエレメントは、その厚み方向（流路高さ方向）が前後方向を向くように縦置きされており、前記蛇行流路は、縦置きされた冷媒用プレートエレメントの内部を下から上へ向かって蛇行するように配設されているとよい。
【００１１】
好ましくは、前記冷媒用プレートエレメントの下端側に冷媒の入口が設けられると共に、前記冷媒用プレートエレメントの上端側に冷媒の出口が設けられているとよい。
好ましくは、前記空気用プレートエレメントの直線流路の高さ（フィン高さ）が、前記冷媒用プレートエレメントの蛇行流路の高さ（フィン高さ）よりも高くなるように設定されているとよい。
【００１２】
好ましくは、前記空気用プレートエレメントの段数が冷媒用プレートエレメントの段数より多くなるように積層されているとよい。
好ましくは、前記冷媒用プレートエレメントを挟み込むように空気用プレートエレメントが積層されているとよい。
好ましくは、前記空気熱交換器には、当該空気熱交換器に対して強制的に空気を導入するファンが設けられているとよい。
なお、本発明に係るヒートポンプ装置の最も好ましい形態は、冷媒が循環する循環流路に、冷媒を圧縮する圧縮機と、外部の空気から冷媒への熱移動を行う空気熱交換器と、冷媒から利用側への熱移動を行う利用側熱交換器とが設けられてなるヒートポンプ装置において、前記空気熱交換器は、厚み方向が前後方向を向くように縦置きされ且つ内部を冷媒が流通する冷媒用プレートエレメントと、空気が流通する直線流路が内部に形成された空気用プレートエレメントとが積層されてなるプレートフィン型の熱交換器であって、前記冷媒用プレートエレメントには、内部を流れる冷媒の流速を増大させる冷媒増速手段が設けられていて、前記冷媒増速手段は、前記冷媒が流通し且つ当該冷媒用プレートエレメントの幅より幅狭であって、前記冷媒用プレートエレメントの内部を下から上へ向かって蛇行するように形成された蛇行流路とされており、下端側に設けられた前記蛇行流路の入口の幅は、前記冷媒用プレートエレメントの幅の１／２とされ、上端側に設けられた前記蛇行流路の出口の幅は、前記冷媒用プレートエレメントの幅とされ、前記蛇行流路の流路は、上方乃至水平方向を向くように屈曲し且つ前記出口直前まで前記入口の幅で形成されると共に、当該出口に繋がる箇所で前記冷媒用プレートエレメントの幅に拡幅されていて、前記蛇行流路の流路長は、冷媒用プレートエレメントの上下長さの流路長の２倍とされていることを特徴とする。
好ましくは、前記空気用プレートエレメント内に形成された流路の流路長が、前記冷媒用プレートエレメント内に形成された流路の流路長よりも短いものとされているとよい。
好ましくは、前記空気が流通する前記直線流路の入口と出口との距離とされる前記空気熱交換器の幅が、前記冷媒が流通する前記蛇行流路の入口と出口との距離とされる前記空気熱交換器の高さよりも短いものとされているとよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のヒートポンプ装置は、小型でありつつも高効率の空気熱交換器を備えることで、効率のよい熱交換を可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係るヒートポンプ装置を模式的に示した図である。
【図２】（ａ）は、本発明に係る空気熱交換器の構造を示した斜視分解図であり、（ｂ）は、本発明に係る空気熱交換器の外観を模式的に示した斜視図である。
【図３】冷媒側プレートエレメントの内部を示した図である。
【図４】本発明に係る空気熱交換器の構造を示した斜視分解図である。
【図５】本発明に係る空気熱交換器の断面構造を模式的に示した図である。
【図６】従来の空気熱交換器の構造を示した斜視分解図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係るヒートポンプ装置を図を基に説明する。
＜＜ヒートポンプ装置＞＞
本発明は、ヒートポンプ装置１に備えられた空気熱交換器５に特徴的な構成を有するものである。この空気熱交換器５の説明を行う前に、まず、ヒートポンプ装置１について説明を行う。
【００１６】
図１に示すように、ヒートポンプ装置１は、低温側から高温側へと熱を移動させる装置である。ヒートポンプ装置１は、圧縮機２と、利用側熱交換器３（凝縮器）と、膨張弁４と、空気熱交換器５（蒸発器）とを備え、これら圧縮機２、利用側熱交換器３、膨張弁４及び空気熱交換器５は配管６で接続されている。配管６は冷媒Ｒが循環する循環流路となっている。
【００１７】
配管６内の冷媒Ｒは、空気熱交換器５において外部の空気Ａから冷媒Ｒへの熱移動が行われることにより熱を吸収し、蒸発して圧縮機２に吸い込まれ、この圧縮機２にて高温・高圧のガスに圧縮されて利用側熱交換器３に送られる。さらに、冷媒Ｒは、利用側熱交換器３において冷媒Ｒは熱を放出して液体になり、膨張弁４で減圧されて再び空気熱交換器
５に戻り、液体から気体へと相変化する。なお、冷媒Ｒは、低い温度でも蒸発する特性を持つ冷媒Ｒ（代替フロン、すなわちハイドロクロロフルオロカーボン（HCFC）、ハイドロフルオロカーボン（HFC）など）とされている。図１のヒートポンプ装置１においては、熱交換の効率を上げるために、空気熱交換器５に強制的に空気Ａを導入するファン７が設けられている。
【００１８】
さて、上述したヒートポンプ装置１の空気熱交換器５として、プレートフィン型の熱交換器を採用する場合、採用するプレートフィン型の熱交換器の効率（空気Ａから冷媒Ｒへの熱伝達効率）が高いことが要求される。しかしながら、ヒートポンプ装置１に適合するようにプレートフィン型の熱交換器の熱伝達性を向上させる場合、「発明が解決しようとする課題」で述べた如く熱交換器自体が大型化する問題もあり、従来構造を備えたプレートフィン型の熱交換器５０（図６参照）をヒートポンプ装置１の空気熱交換器５として採用することが困難であった。
【００１９】
そこで、図１〜図５に示す小型でも熱伝達性が高いプレートフィン型の空気熱交換器５を採用する。
＜＜空気熱交換器＞＞
以下、図１〜図５を基に、本発明のヒートポンプ装置１に採用した空気熱交換器５について説明する。なお、説明にあたっては、図３での左右方向を説明での左右方向とし、図３での上下方向を説明での上下方向とする。図３における紙面の貫通方向を説明での前後方向とする。
【００２０】
まず、図２（ａ）に示すように、ヒートポンプ装置１に採用した空気熱交換器５は、内部を冷媒Ｒが流通する板状のエレメントである「冷媒用プレートエレメント８」と、内部を空気Ａが流通する板状のエレメントである「空気用プレートエレメント９」と有し、これらが複数段積層されて構成されている。
この空気熱交換器５においては、空気用プレートエレメント９の段数が、冷媒用プレートエレメント８の段数よりも多く設定されている。図２（ｂ）に示すように、この実施形態では、１基の冷媒用プレートエレメント８の前後方向両側に１基づつ空気用プレートエレメント９が配備されている。言い換えれば、冷媒用プレートエレメント８を挟み込むように空気用プレートエレメント９が配置されている。
＜＜冷媒用プレートエレメント＞＞
図２（ａ）、図３に示すように、冷媒用プレートエレメント８は、アルミやステンレスなどで形成され凹凸溝が形成されたフィン部１０と、左右一対に配備されたサイドバー部材１１と、前後一対に配備された隔離板１２とを有している。フィン部１０が一対のサイドバー部材１１で幅方向から挟み込まれた上で、前後方向からフィン部１０及びサイドバー部材１１を覆うように隔離板１２が取り付けられ、１基の冷媒用プレートエレメント８が構成される。
【００２１】
この冷媒用プレートエレメント８は、その厚み方向が前後方向を向くように縦置きされる。縦置きされた冷媒用プレートエレメント８の下端側には、冷媒Ｒの入口１３Ｒが設けられると共に、冷媒用プレートエレメント８の上端側には、エレメント内部を流れてきた冷媒Ｒが外部に流出する出口１４Ｒが設けられている。
冷媒用プレートエレメント８の内部には、冷媒用プレートエレメント８の幅より幅狭であって蛇行するように形成された蛇行流路１５が設けられている。蛇行流路１５は、冷媒用プレートエレメント８の下端側に設けられた入口１３Ｒに連通すると共に出口１４Ｒに通じており、流路内を冷媒Ｒが流通する。この蛇行流路１５内は、内部を流れる冷媒Ｒの流速を増大させる冷媒増速手段１６として動作する。
【００２２】
以下、冷媒用プレートエレメント８を構成する各部の詳細を説明する。
冷媒用プレートエレメント８を構成するサイドバー部材１１は、アルミやステンレスなどで形成された長尺の角棒体である。このサイドバー部材１１は、長手方向が上下方向を向くと共に、左右に所定間隔だけ離れた状態で配備されている。一対のサイドバー部材１１間の距離が冷媒用プレートエレメント８の幅となり、サイドバー部材１１の長さが冷媒用プレートエレメント８の長さとなる。サイドバー部材１１の厚みが、冷媒Ｒが流れる
流路の高さとされる。
【００２３】
サイドバー部材１１の下端側には、サイドバー部材１１間の距離の約半分の長さを有する閉塞バー部材１７が配備されている。この閉塞バー部材１７は、アルミやステンレスなどで形成された長尺の角棒体である。閉塞バー部材１７は、その長手方向が左右方向を向くと共に、当該閉塞バー部材１７の右端が右側のサイドバー部材１１に接するように配備されている。それ故、閉塞バー部材１７の左端と左側のサイドバー部材１１との間に空間が生じることになるが、この空間が、冷媒Ｒの入口１３Ｒとされる。すなわち、左右方向を向く閉塞バー部材１７が、冷媒用プレートエレメント８の下端部の右側を閉塞することで、冷媒用プレートエレメント８の幅の約１／２の幅を有する入口１３Ｒが形成されている。
【００２４】
なお、一対のサイドバー部材１１の上端間にも空間が生じているが、この空間は冷媒Ｒの出口１４Ｒとされる。
図３に示すように、一対のサイドバー部材１１間に、アルミやステンレスなどの板を凹凸状に折り曲げて形成されたフィン部１０が配備される。本実施形態のフィン部１０は、複数のフィン部材１８を組み合わせることで構成されている。
【００２５】
フィン部材１８は、三角形乃至は平行四辺形の形状を呈している。三角形のフィン部材１８は当該三角形の底辺に平行に折り曲げ加工が施されて、前記底辺に平行な凹凸溝が形成されている。平行四辺形のフィン部材１８は、上辺及び下辺に平行に折り曲げ加工が施され、前記上辺及び下辺に平行な凹凸溝が形成されている。各フィン部材１８の凹凸溝のピッチは略同一とされている。
【００２６】
図３に示す如く、冷媒用プレートエレメント８の入口１３Ｒには、凹凸溝が上下方向を向くように形成された三角形のフィン部材１８が繋がっている。さらに、この三角形のフィン部材１８には、凹凸溝が左右方向を向くように形成された平行四辺形のフィン部材１８が繋がっている。三角形のフィン部材１８の左右幅と平行四辺形のフィン部材１８の上下幅とは同じとされ、冷媒用プレートエレメント８の幅の約１／２とされている。
【００２７】
上記した平行四辺形のフィン部材１８は、さらに三角形のフィン部材１８へとつながり、その繰り返しが冷媒用プレートエレメント８の上端側、すなわち出口１４Ｒまで続いている。
このように、複数のフィン部材１８の組み合わせにより構成される一連の凹凸溝のつながりにより、入口１３Ｒからジクサグに出口１４Ｒに向けて伸びる蛇行流路１５が構成される。この蛇行流路１５の流路幅はフィン部材１８の幅で決定される。蛇行流路１５の流路幅は、冷媒用プレートエレメント８の幅、言い換えれば、従来型の冷媒用プレートエレメント５０に備えられた上下を向く直線流路５１（図６参照）の約１／２とされている。加えて、蛇行流路１５の流路長は、冷媒用プレートエレメント８の上下長さ、言い換えれば、従来型の冷媒用プレートエレメント５０に備えられた上下を向く直線流路５１（図６参照）の流路長の約２倍とされている。
【００２８】
そのため、本実施形態の冷媒用プレートエレメント８に流入した冷媒Ｒは、従来型の冷媒用プレートエレメント５０に比べてその流速が増大するようになる。つまり、蛇行流路１５は冷媒増速手段１６として作用することになる。
以上述べた一対のサイドバー部材１１、及びこのサイドバー部材１１間で幅方向に挟まれたフィン部１０は、前後一対の隔離板１２により挟持されるようになっている。隔離板１２もアルミやステンレスなどで形成されており矩形形状を呈している。フィン部材１８に形成された凹凸溝に関しては、凹部の底部及び凸部の頂部が、隔離板１２に接するように構成されている。
【００２９】
これらサイドバー部材１１、フィン部材１８、隔離板１２は、ろう付けや拡散接合等により互いが固着されるようになっており、強固に一体化された冷媒用プレートエレメント８が形成される。
このように構成された冷媒用プレートエレメント８においては、冷媒Ｒの流路を蛇行させることで、流路を流れる冷媒Ｒの流速が早くなり熱伝達特性が向上することになる。また、入口１３Ｒから出口１４Ｒまでの間に冷媒Ｒが流れる距離が長くなるため、冷媒Ｒと
隔離板１２との接触する面積が増大し、熱移動を増加させることができる。
＜＜空気用プレートエレメント＞＞
一方、図２（ａ）、図４に示すように、空気用プレートエレメント９は、凹凸溝が形成されたフィン部１０と、上下一対に配備されたサイドバー部材１１と、前後一対に配備された隔離板１２とを有している。フィン部１０が一対のサイドバー部材１１で上下方向から挟み込まれた上で、前後方向からフィン部１０及びサイドバー部材１１を覆うように隔離板１２が取り付けられ、１基の空気用プレートエレメント９が構成される。
【００３０】
この空気用プレートエレメント９は、その厚み方向が前後方向を向くように縦置きされる。縦置きされた空気用プレートエレメント９の右端側には、熱源となる空気Ａの入口１３Ａが設けられると共に、空気用プレートエレメント９の左端側には、エレメント内部を流れてきた空気Ａが外部に流出する出口１４Ａが設けられている。なお、空気Ａの入口１３Ａと出口１４Ａとは逆に設けられていても何ら問題はない。
【００３１】
以下、空気用プレートエレメント９を構成する各部の詳細を説明する。
図４に示す如く、本実施形態の空気用プレートエレメント９には、上下に配備された一対のサイドバー部材１１が設けられている。このサイドバー部材１１はアルミやステンレスなどで形成された角棒体であって、長手方向が左右方向を向くように配備されている。サイドバー部材１１の長さが空気用プレートエレメント９の幅長となる。サイドバー部材１１の厚み（前後方向の厚み）が、空気Ａが通る流路の高さとされる。
【００３２】
空気用プレートエレメント９は、前述した冷媒用プレートエレメント８に積層されて、空気熱交換器５（プレートフィン熱交換器）のコア部となる。そのため、空気用プレートエレメント９の上下方向長さと冷媒用プレートエレメント８の上下方向長さは同じとされ、空気用プレートエレメント９の幅長と冷媒用プレートエレメント８の幅長とは同じとされている。
【００３３】
上下一対のサイドバー部材１１間に、空気用プレートエレメント９向けのフィン部１０が配備される。本実施形態のフィン部１０は、上下一対のサイドバー部材１１の間に嵌り込む一枚板（一枚のフィン部材１８）から構成されている。
フィン部材１８は、矩形形状を呈しており、矩形の上辺及び下辺に平行に直線状の凹凸溝がプレス形成されている。この直線状の凹凸溝が直線流路１９として働き、この直線流路１９の右端が空気用プレートエレメント９の入口１３Ａに繋がり、直線流路１９の左端が空気用プレートエレメント９の出口１４Ａに繋がっている。そのため、入口１３Ａから入った空気Ａは、直線流路１９の長手方向に沿って左側へ流通し、出口１４Ａから外部へと吐出する。
【００３４】
以上述べた一対のサイドバー部材１１、及びこのサイドバー部材１１間で挟まれたフィン部１０は、前後一対の隔離板１２により挟まれるようになっている。隔離板１２もアルミやステンレスなどで形成されている。フィン部材１８に形成された凹凸溝に関しては、凹部の底部及び凸部の頂部が隔離板１２に接するように構成されている。
これらサイドバー部材１１、フィン部材１８、隔離板１２は、溶接等により互いが固着されるようになっており、強固に一体化された空気用プレートエレメント９が形成される。
【００３５】
まとめれば、空気用プレートエレメント９は、左右方向に延びる直線流路１９を有しているため、入口１３Ａから導入された空気Ａは出口１４Ａに至るまで、凹凸溝に沿って水平に流れることとなり、その圧力損失も非常に低いものとなる。
＜＜コア部＞＞
以上述べた冷媒用プレートエレメント８及び空気用プレートエレメント９は交互に積載されて、空気熱交換器５（空気熱交換器５のコア部）が構成される。
【００３６】
すなわち、図２、図４（ｂ）に示すように、冷媒用プレートエレメント８は、冷媒Ｒの入口１３Ｒが下側とされ、冷媒Ｒの出口１４Ｒが上側とされるように縦置きされる。その上で、この縦置きの冷媒用プレートエレメント８を挟み込むように空気用プレートエレメント９が縦置き状態で積層される。縦置きした空気用プレートエレメント９は、空気Ａの入口１３Ａ及び出口１４Ａが左右方向を向くようになっている。
【００３７】
このとき、図５に示すように、空気用プレートエレメント９の直線流路１９の高さが、冷媒用プレートエレメント８の蛇行流路１５の高さよりも高くなる（例えば、約２倍となる）ようにするとよい。冷媒Ｒに比べて空気Ａの熱伝達率が低いのは周知のことであり、空気Ａの流量を増やすことで、空気用プレートエレメント９側の（見かけの）熱伝達をアップさせることが可能となる。
【００３８】
なお、図１に示す如く、各エレメントを積層するに際しては、冷媒用プレートエレメント８と空気用プレートエレメント９との間の隔離板１２を一枚とし、この隔離板１２の一方側に冷媒Ｒが流れ、隔離板１２の他方側に空気Ａが流れるようにしている。
＜＜作動態様＞＞
次に、ヒートポンプ装置１、特に、ヒートポンプ装置１に備えられた空気熱交換器５の作動態様について述べる。
【００３９】
図１のヒートポンプ装置１において、利用側熱交換器３で熱を放出し液体となった冷媒Ｒは、膨張弁４で減圧されて空気熱交換器５に戻るようになる。戻ってきた液体の冷媒Ｒは、空気熱交換器５を構成する冷媒用プレートエレメント８の入口１３Ｒ（下側）から、冷媒用プレートエレメント８内の蛇行流路１５へと導かれる。蛇行流路１５の前半、言い換えれば冷媒用プレートエレメント８の下方側では、冷媒Ｒは液体状態である。この液体の冷媒Ｒ（二次側の媒体）が、冷媒用プレートエレメント８の内部の蛇行流路１５を通ってゆく間に空気用プレートエレメント９の空気Ａ（一次側の媒体）から熱をもらうことで、冷媒Ｒは徐々に気化し、冷媒用プレートエレメント８の出口１４Ｒ（上側）では気化がほとんど完了する。
【００４０】
冷媒用プレートエレメント８の入口１３Ｒの幅は、出口１４Ｒの幅よりも小さく形成されていて、且つ蛇行流路１５の流路幅は、冷媒用プレートエレメント８の幅、言い換えれば、図６に示すような従来型のプレートフィン型熱交換器に備えられた冷媒用プレートエレメント５０の直線流路５１より幅狭であるため、冷媒Ｒの流速が増大する。それ故、冷媒用プレートエレメント８全体としての熱伝達効率が増えることになる。また、蛇行流路１５は、図６の従来型の冷媒用プレートエレメント５０の流路より路長が長く、フィン部１０及び隔離板１２との接触面積も増えることになる。加えて、蛇行流路１５により冷媒Ｒの流れが複雑になり乱流発生効果も期待できる。これらの働きによっても、冷媒用プレートエレメント８全体としての熱伝達効率が増えることになる。
【００４１】
一方で、液体の冷媒Ｒに熱を供給する熱源となる空気Ａは、冷媒用プレートエレメント８に接するように配備された空気用プレートエレメント９の入口１３Ａ（右側）から、ファン７などの強制力により導入される。空気用プレートエレメント９の入口１３Ａから入った空気Ａは、直線流路１９を左側へ流れてゆき、空気用プレートエレメント９のフィン部材１８及び隔離板１２（冷媒用プレートエレメント８と共通の隔離板１２）を介して冷媒Ｒへ熱を供給し、空気用プレートエレメント９の出口１４Ａ（左側）から外部に排出される。言い換えれば、冷媒用プレートエレメント８内の冷媒Ｒの流れ（ジグザグな流れ）の一部分に対して、空気用プレートエレメント９内の空気Ａが対向するように流れることになり、部分的な疑似対向流が形成されることとなる。
【００４２】
空気熱交換器５で気化された冷媒Ｒ、すなわち冷媒用プレートエレメント８の出口１４Ｒから吐出された冷媒Ｒは、配管６を通り圧縮機２に吸い込まれ、この圧縮機２にて高温・高圧のガスに圧縮されて利用側熱交換器３に送られる。
このように、本発明では、冷媒Ｒの蛇行流動を可能とする蛇行流路１５を備えた冷媒用プレートエレメント８を採用した空気熱交換器５を用いて、高効率のヒートポンプ装置１を実現している。そのため、本発明のヒートポンプ装置１は、例えば、電車の床下などの狭い設置場所や設置場所に空間的な制限のある場所に設置することができるようになる。
【００４３】
なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。特に、今回開示された実施形態において、明示的に開示されていない事項、例えば、運転条件や操業条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な値を採用している。
【符号の説明】
【００４４】
１    ヒートポンプ装置
２    圧縮機
３    利用側熱交換器
４    膨張弁
５    空気熱交換器
６    配管
７    ファン
８    冷媒用プレートエレメント
９    空気用プレートエレメント
１０  フィン部
１１  サイドバー部材
１２  隔離板
１３Ｒ  冷媒の入口
１３Ａ  空気の入口
１４Ｒ  冷媒の出口
１４Ａ  空気の出口
１５  蛇行流路
１６  冷媒増速手段
１７  閉塞バー部材
１８  フィン部材
１９  直線流路
５０  従来型の空気熱交換器
５１  （従来型の空気熱交換器に備えられた）直線流路
Ｒ    冷媒（二次側の媒体）
Ａ    空気（一次側の媒体）
【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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