(57)【要約】【課題】ヒートポンプ装置において、空気熱交換器で霜が発生しても熱交換効率を低下させない。【解決手段】本発明のヒートポンプ装置１は、冷媒Ｒが循環する循環流路に、冷媒Ｒを圧縮する圧縮機２と、外部の空気Ａから冷媒Ｒへの熱移動を行う空気熱交換器５と、冷媒Ｒから利用側への熱移動を行う利用側熱交換器３とが設けられてなり、空気熱交換器５は、内部を冷媒Ｒが流通する冷媒用プレートエレメント８と、内部を空気Ａが流通する空気用プレートエレメント９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、空気用プレートエレメント９には、空気Ａを流れる流路が、空気の流れ方向に下がるように傾斜して設けられている。【選択図】図４
2013113480.tif 000002
【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、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、
前記空気用プレートエレメントには、空気が流通し且つこの空気の流れ方向に沿って下方へ傾斜するように形成された傾斜流路が設けられていることを特徴とするヒートポンプ装置。
【請求項２】
前記傾斜流路の傾斜角度は、空気用プレートエレメントに付着した霜が液化した場合に、空気用プレートエレメント外部へ排出可能とされる角度であ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】
前記空気用プレートエレメントの傾斜流路の高さが、前記冷媒用プレートエレメントの直線流路のフィン高さより高いように設定されていることを特徴とする請求項１または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５】
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１〜４のいずれかに記載のヒートポンプ装置。
【請求項６】
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１〜５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】
図３（ａ）に示すような通常のプレートフィンコイル式の空気熱交換器の場合、コイルエレメントは垂直に立てて配備されることが多い。この場合、霜取り動作時に（空気熱交換器に付着した霜を液化させたときに）、液化した霜（水滴）を外部に流れ落とすことができず、水滴がコイルエレメント内に残存してしまう虞があった。斯かる水滴の残存や残存した水滴の再霜化は熱交換効率を低下させてしまうといった問題を招来する。
【０００７】
そこで、特許文献１、すなわち図３（ｂ）に示す如く、コイルエレメントをＶ字型に配備することが考えられる。しかしながら、このコイルエレメントのＶ字型配置は、据付面積を小さくすることができても、上方に広がっている不安定な形状となるため意匠的及び機能的に好ましくない。なお、コイルエレメントを逆Ｖ字型に配備したとすると、接地面積が大きくなるという問題がある。
【０００８】
そこで、本発明は上記問題点を鑑み、霜取り時に発生する水滴を効果的に排除することで霜付きを抑制して高い熱交換効率を発現し、かつ、意匠的にも機能的にも優れた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、前記空気用プレートエレメントには、空気が流通し且つこの空気の流れ方向に沿って下方へ傾斜するように形成された傾斜流路が設けられていることを特徴とする。
【００１０】
好ましくは、前記傾斜流路の傾斜角度は、空気用プレートエレメントに付着した霜が液化した場合に、空気用プレートエレメント外部へ排出可能とされる角度であるとよい。
好ましくは、前記空気用プレートエレメントの傾斜流路のフィン高さが、前記冷媒用プレートエレメントの直線流路のフィン高さより高いように設定されているとよい。
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。
【００１１】
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。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のヒートポンプ装置は、霜が発生した場合であっても効果的に霜を排除して高い熱交換効率を発現し、かつ、意匠的にも機能的にも優れている。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【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示した斜視図である。
【図３】（ａ）は、通常の空気熱交換器の構造を示した模式図であり、（ｂ）は、従来（特許文献１）の空気熱交換器の構造を示した模式図であり、（ｃ）は、本発明に係る空気熱交換器の構造を示した模式図である。
【図４】本発明に係る空気熱交換器の構造を示した分解図である。
【図５】本発明に係る空気熱交換器の構造を示した全体図である。
【図６】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７】本発明の変形例に係る冷媒用プレートエレメントの内部を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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、特許文献１（図３（ｂ））のように、コイルエレメントをＶ字型に
配備すると据付面積を小さくすることができても、上方に広がっている不安定な形状となり好ましくなく、一方、コイルエレメントをＶ字型ではなく垂直に立てて配備すると（図３（ａ））、霜取り時における水滴の排出がうまく行かない虞があり、結果的に熱交換効率を低下させてしまう。このように、コイルエレメントを垂直に立てて配備して、霜が発生した場合であっても、コイルエレメントに付着した霜を効果的に排除して熱交換効率を低下することを回避する必要がある。
【００１８】
そこで、図１〜図６に示す霜が発生しても熱交換効率を低下させず、意匠的にも機能的にも優れた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６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４での左右方向を説明での左右方向とし、図４での上下方向を説明での上下方向とする。図４における紙面の貫通方向を説明での前後方向とする。
【００１９】
まず、図３（ｃ）に示すように、本発明の空気熱交換器５は、上方に空気の上昇強制流れを発生させるファン７を備えている。このファン７の下方であって左右両側には、空気熱交換器５を構成する右側のコア部と左側のコア部とが配備されている。
右側のコア部と左側のコア部との内部構造は略同じであるため、主に右側に配備されたコア部の構造について、以下、説明を進める。
【００２０】
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（右側に配備されたコア部）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基ず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。
【００２１】
なお、冷媒用プレートエレメント８における冷媒Ｒの流れおよび空気用プレートエレメント９における空気Ａの流れは、それぞれ図２に示す矢示の通りである。詳細は後述するが、空気用プレートエレメント９のフィン部１０は、空気Ａの流れ方向に下がる傾斜を備える。
図３（ｃ）に示す如く、空気用プレートエレメント９のフィン部１０の傾斜が下がる方向が対向するように、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とを積層したコア部がファン７下部の左右方向にそれぞれ配備される。このため、空気用プレートエレメント９は、右側配備用の右側空気用プレートエレメント９Ｒと左側配備用の左側空気用プレートエレメント９Ｌとがある。なお、図３（ａ）は、通常の空気熱交換器の構造を示した模式図であり、（ｂ）は、従来（特許文献１）の空気熱交換器の構造を示した模式図である。
＜＜冷媒用プレートエレメント＞＞
図２（ａ）、図４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で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。
【００２２】
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。
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。
【００２３】
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（前後方向の厚み）が、冷媒Ｒが流れる流路の高さとされる。
【００２４】
図２（ａ）、図４に示すように、左右一対のサイドバー部材１１間に、冷媒用プレートエレメント８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、左右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１０Ｒ）から構成されている。
フィン部材１０Ｒは、矩形形状を呈しており、矩形の右辺及び左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１８として働き、この直線流路１８の下端が冷媒用プレートエレメント８の入口１３Ｒに繋がり、直線流路１８の上端が冷媒用プレートエレメント８の出口１４Ｒに繋がっている。そのため、入口１３Ｒから入った冷媒Ｒは、直線流路１８の長手方向に沿って上側へ流通し、出口１４Ｒから外部へと吐出する。
【００２５】
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１０Ｒ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。
【００２６】
これらサイドバー部材１１、フィン部材１０Ｒ、隔離板１２は、ろう付けや拡散接合や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冷媒用プレートエレメント８が形成される。
＜＜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。
【００２７】
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。また、空気用プレートエレメント９内部を流れてきた空気Ａが外部に流出する出口１４Ａが対向するように、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とを積層した２つのコア部が、図３（ｃ）に示すように設けられる。
右側に縦置きされた右側空気用プレートエレメント９Ｒ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、右側空気用プレートエレメント９Ｒ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。また、左側に縦置きされた左側空気用プレートエレメント９Ｌの左端側には、熱源となる空気Ａの入口１３Ａが設けられると共に、左側空気用プレートエレメント９Ｌの右端側には、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。
【００２８】
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略角状の棒体であって、長手方向が左右方向を向くように配備されている。下方に配備されるサイドバー部材１１は、空気Ａの入口１３Ａ側で上下に厚く、かつ、空気Ａの出口１４Ａ側で上下に薄い台形形状を呈している。上方に配備されるサイドバー部材１１は、空気Ａの入口１３Ａ側で上下に薄く、空気Ａの出口１４Ａ側で上下に厚い台形形状を呈している。その厚みの差は傾斜流路１９の傾斜角度に対応している。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。
【００２９】
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。
【００３０】
図２（ａ）、図４に示すように、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１０Ａ）から構成されている。
フィン部材１０Ａ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を空気用プレートエレメント９の外形（上のサイドバー部材１１の上辺または下のサイドバー部材１１の下辺）に対して斜めになるように、フィン部材１０Ａが設けられている。このようにフィン部材１０Ａを設けるので、フィン部材１０Ａが傾斜流路１９として働く。この傾斜流路１９の傾斜方向は、空気Ａの流れに対して次第に下がるようにサイドバー部材１１にフィン部材１０Ａが設けられる。この傾斜流路１９の傾斜上端が空気用プレートエレメント９の入口１３Ａに繋がり、傾斜流路１９の傾斜下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。
【００３１】
この傾斜流路１９における傾斜角度は、熱交換時にフィン部材１０Ａに付着した霜を水滴として自然に流れ落とすことができる角度であればよい。なお、冷媒Ｒが下方から上方へ流れるので、空気用プレートエレメント９の上方よりも下方の方が、霜が付きやすい。このように霜の付き具合等を考慮して傾斜角度を決定することも好ましい。
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１０Ａ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１０Ａ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。
【００３２】
これらサイドバー部材１１、フィン部材１０Ａ、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。
まとめれば、空気用プレートエレメント９は、左右方向に延びる傾斜流路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。さらに、傾斜流路１９を備えるために、熱交換時にフィン部材１０Ａに付着した霜を水滴として自然に流れ落とすことができ、熱交換効率が低下することを回避できる。
＜＜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。
【００３３】
すなわち、図２、図４（ｂ）に示すように、コア部を構成する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。
【００３４】
このとき、図６に示すように、空気用プレートエレメント９の傾斜流路１９の高さが、冷媒用プレートエレメント８の直線流路１８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。
【００３５】
なお、図２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。
さて、図３（ｃ）、図５に示すように、本発明の空気熱交換器５は、上方に空気の上昇
強制流れを発生させるファン７を備えおり、このファン７の下方であって左右両側には、コア部（右側のコア部と左側のコア部）が配備されている。
【００３６】
右側のコア部と左側のコア部とは、ファン７の回転軸心に対して、鏡像な配置及び構成とされている。それ故、右側のコア部を構成する空気用プレートエレメント９（右側空気用プレートエレメント９Ｒ）、左側のコア部を構成する空気用プレートエレメント９（左側空気用プレートエレメント９Ｌ）に関しては、右側空気用プレートエレメント９Ｒの右方向に空気Ａの入口１３Ａが、左方向に空気Ａの出口１４Ａが向くようになっており、左側空気用プレートエレメント９Ｌの左方向に空気Ａの入口１３Ａが、右方向に空気Ａの出口１４Ａが向くようになっている。
＜＜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。
【００３７】
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内の直線流路１８へと導かれる。直線流路１８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の内部の直線流路１８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。
【００３８】
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、右側空気用プレートエレメント９Ｒの入口１３Ａ（右側）および左側空気用プレートエレメント９Ｌの入口１３Ａ（左側）から、ファン７などの強制力により導入される。
右側空気用プレートエレメント９Ｒの入口１３Ａから入った空気Ａは、傾斜流路１９を左側へ流れてゆき、右側空気用プレートエレメント９Ｒのフィン部材１０Ａ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、右側空気用プレートエレメント９Ｒの出口１４Ａ（左側）から外部に排出される。
【００３９】
左側空気用プレートエレメント９Ｌの入口１３Ａから入った空気Ａは、傾斜流路１９を右側へ流れてゆき、左側空気用プレートエレメント９Ｌのフィン部材１０Ａ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、左側空気用プレートエレメント９Ｌの出口１４Ａ（右側）から外部に排出される。
この場合において、右側空気用プレートエレメント９Ｒにおいて発生した霜や霜取り時に発生する水滴は、傾斜流路１９の傾斜により出口１４Ａ側へ流れて、空気熱交換器５の中央部（右側空気用プレートエレメント９Ｒと左側空気用プレートエレメント９Ｌとの間）に滴下する。
【００４０】
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、空気Ａの傾斜流動を可能とする傾斜流路１９を備えた空気用プレートエレメント９を採用した空気熱交換器５を用いて、霜が発生した場合においても高効率のヒートポンプ装置１を実現している。さらに、空気用プレートエレメント９自体を傾斜させて配備するのではなく、空気用プレートエレメント９の内部に設けられるフィン部１０を斜めに設けて空気用プレートエレメント９自体は傾斜させることなく配備する。このため、意匠的にも機能的にも優れた空気熱交換器を実現することができる。
＜＜冷媒用プレートエレメントの変形例＞＞
以上述べた冷媒用プレートエレメント８は、上下方向に延びた直線流路を有するものであったが、その構成はこれには限定されない。
【００４１】
そこで、以下、冷媒用プレートエレメントの変形例を説明する。この変形例に係る冷媒
用プレートエレメントの内部を図７に示す。なお、上述した構成と同じ構成については同じ符号を付して、同じ説明は繰り返さない。
図７に示すように、この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。
【００４２】
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として動作する。
【００４３】
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。
【００４４】
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７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１６を組み合わせることで構成されている。
【００４５】
フィン部材１６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１６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１６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１６の凹凸溝のピッチは同一とされている。
【００４６】
図７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１６が繋がっている。さらに、この三角形のフィン部材１６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１６が繋がっている。三角形のフィン部材１６の左右幅と平行四辺形のフィン部材１６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。
【００４７】
上記した平行四辺形のフィン部材１６は、さらに三角形のフィン部材１６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１６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１６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に備えられた上下を向く直線流路の約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に備えられた上下を向く直線流路の流路長の約２倍とされている。
【００４８】
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１６
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。
【００４９】
これらサイドバー部材１１、フィン部材１６、隔離板１２は、ろう付けや拡散接合や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。
【００５０】
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】
【００５１】
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
９Ｒ  右側空気用プレートエレメント
９Ｌ  左側空気用プレートエレメント
１０  フィン部
１０Ｒ  （冷媒用）フィン部材
１０Ａ  （空気用）フィン部材
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  （変形例に係る冷媒用）フィン部材
１７  閉塞バー部材
１８  直線流路
１９  傾斜流路
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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【図７】
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