(57)【要約】【課題】第１の目的は、冷媒の冷却効率を向上させる超臨界サイクルの放熱器２０および車両搭載構造を提供する。【解決手段】高圧側の圧力が冷媒の臨界圧力以上となる超臨界蒸気圧縮式冷凍サイクルに適用され、圧縮機１００から吐出される高圧の冷媒を冷却する放熱器本体２００を有し、放熱器本体２００が受ける冷却風の温度分布の中で温度の高い部分に、放熱器本体２００の冷媒流入部２５０を配置した。これにより、冷却風の温度分布で温度の高い部分が有っても、冷媒温度の高い放熱器本体２００の冷媒流入部２５０付近に流入するので、冷媒と冷却風との間で十分な温度差を確保することができ、放熱器での冷却効率を向上させることができる。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧側の圧力が冷媒の臨界圧力以上となる超臨界蒸気圧縮式冷凍サイクルに適用され、圧縮機（１００）から吐出される高圧の冷媒を冷却する放熱器本体（２００）を有し、前記放熱器本体（２００）が受ける冷却風の温度分布の中で温度の高い部分に、前記放熱器本体（２００）の冷媒流入部（２５０）を配置したことを特徴とする放熱器。
【請求項２】
前記放熱器に、内部にて少なくとも１回以上冷媒流路が折り返し、冷却風と冷媒との流れが直交する直交流構造の熱交換器を用いたことを特徴とする請求項１に記載の放熱器。
【請求項３】
高圧側の圧力が冷媒の臨界圧力以上となる超臨界蒸気圧縮式冷凍サイクルに適用され、圧縮機（１００）から吐出される高圧の冷媒を冷却する放熱器本体（２００）を有し、前記放熱器本体（２００）中での冷媒の流れが、冷却風と冷媒との流れが直交する直交流構造の第１部分と、冷却風と冷媒との流れが直交するうえ冷媒の流れが対向する直交対向流構造の第２部分とを併せ持つことを特徴とする放熱器。
【請求項４】
前記放熱器本体（２００）の冷媒流入部（２５０）側を直交対向流構造としたことを特徴とする請求項３に記載の放熱器。
【請求項５】
前記放熱器本体（２００）の冷媒流入部（２５０）側を直交流構造としたことを特徴とする請求項３に記載の放熱器。
【請求項６】
前記放熱器本体（２００）において直交流構造の第１部分と直交対向流構造の第２部分とは同一種類の冷媒チューブ（２７０）が用いられることを特徴とする請求項３に記載の放熱器。
【請求項７】
請求項１または請求項３に記載の放熱器を用いた車両搭載構造であって、補助熱交換器（７００）の冷却風下流側に前記放熱器本体（２００）の冷媒流入部（２５０）を配置したことを特徴とする車両搭載構造。
【請求項８】
二酸化炭素を冷媒として高圧側の圧力が冷媒の臨界圧力以上となる超臨界蒸気圧縮式冷凍サイクルに適用され、圧縮機（１００）から吐出される高圧の冷媒を冷却する放熱器であって、水平方向に複数本並んだ状態で各々が垂直方向に延びると共に、冷媒が流通する冷媒チューブ（２７０）と、前記冷媒チューブ（２７０）の長手方向両端側に配設され、前記複数本の冷媒チューブ（２７０）と連通するヘッダタンクとを有することを特徴とする放熱器。
【請求項９】
前記放熱器中での冷媒の流れが、冷却風と冷媒との流れが直交する直交流構造の第１部分と、冷却風と冷媒との流れが直交するうえ冷媒の流れが対向する直交対向流構造の第２部分とを併せ持つことを特徴とする請求項８に記載の放熱器。
【請求項１０】
高圧側の圧力が冷媒の臨界圧力以上となる超臨界蒸気圧縮式冷凍サイクルに適用され、圧縮機（１００）から吐出される高圧の冷媒を冷却する放熱器本体（２００）を有し、前記放熱器本体（２００）は内部にて冷媒流路が冷却風の通風方向に少なくとも２回以上折り返すように構成されていることを特徴とする放熱器。
【請求項１１】
前記放熱器本体（２００）は、水平方向に複数本並んだ状態で各々が垂直方向に延びると共に、冷媒が流通する冷媒チューブ（２７０）と、前記冷媒チューブ（２７０）の長手方向両端側に配設され、前記複数本の冷媒チューブ（２７０）と連通するヘッダタンクとを有することを特徴とする請求項１０に記載の放熱器。
【請求項１２】
高圧側の圧力が冷媒の臨界圧力以上となる車両用の超臨界蒸気圧縮式冷凍サイクルの一部を構成する放熱器が、エンジンの冷却水を冷却するラジエータ（６００）の冷却風上流側に配置され、圧縮機（１００）から吐出される高圧の冷媒を冷却する車両搭載構造であって、前記ラジエータ（６００）の冷却水流入部（６１０）の冷却風上流側に前記放熱器本体（２００）の冷媒流入部（２５０）を配置したことを特徴とする車両搭載構造。
【請求項１３】
二酸化炭素を冷媒として用いていることを特徴とする請求項１、３、１０のいずれかに記載の放熱器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高圧側（圧縮機吐出側）の圧力が冷媒の臨界圧力以上となる超臨界蒸気圧縮式冷凍サイクル（以下、超臨界サイクルと呼ぶ。）に適用される放熱器および車両搭載構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両用空調装置において、高圧側の放熱器（コンデンサ、ガスクーラ）は一般的に車両の前方に設置され、車両走行時に受ける風や冷却ファンの風により熱交換器内部の冷媒を冷却している。また、この高圧側の放熱器は、車両搭載上一般的に水平方向に長く、水直方向には短くなっている。そして、現在多く用いられているマルチフロータイプのコンデンサでは、ヘッダタンクを水直方向に２本設置し、その２本のヘッダタンク間を水直方向に冷媒チューブとコルゲートフィンとを積層して構成されている。
【０００３】
冷媒チューブを水直方向に積層している理由は、▲１▼比較的短い水直方向に冷媒チューブを積層することで、チューブとフィンの部品点数を少なくできる、▲２▼比較的短い水直方向にヘッダタンクを設置することで、ヘッダタンクによるデッドスペースを減少できる、等の理由からである。図１２は、フロン冷媒による冷凍サイクルのｐ−ｈ線図である。現行のフロン冷媒における凝縮器（コンデンサ）２０では、内部の冷媒は凝縮域にあり、前面風の温度は４０〜５０℃、入口冷媒温度は８０〜９０℃、出口冷媒温度は６５〜７５℃程度である。
【０００４】
一方、図１３は、二酸化炭素（以下、ＣＯ２と記す。）冷媒による冷凍サイクルのｐ−ｈ線図である。ＣＯ２冷媒における放熱器（ガスクーラ）２０では、内部の冷媒は一般に超臨界状態であり、前面風の温度は４０〜５０℃、入口冷媒温度は１１０〜１２０℃、出口冷媒温度は４５〜５５℃程度である。このようにＣＯ２冷媒の放熱器では、出口冷媒温度は前面風温度に近い温度まで冷却される。
【０００５】
また、ＣＯ２冷媒の放熱器のように熱交換器内部での冷媒の温度変化が大きい場合、フロン冷媒等で多く採用されているような直交流タイプ（図１４）よりも前後Ｕターン等の直交対向流タイプ（図１５）にした方が、熱交換効率が良くなることが一般的に知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
また、ＣＯ２冷媒はその使用圧が高圧であることから、高耐圧とする為に冷媒流路孔を小径化することが有効であり、冷媒熱伝達特性上も冷媒流路の小径化が有効である（例えば、特許文献２参照。）。尚、図１３での９００は内部熱交換器であり、図１２〜１５での図中の符号は後述する実施形態中の符号と対応するものである。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１０−２８８４７６号公報
【０００８】
【特許文献１】
特開２００１−１９４０８１号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
問題点▲１▼
図１６は、問題点を説明する説明図である。実際の車両では放熱器２０の前方に、インタークーラ７００やオイルクーラ８００等の補助熱交換器が配置される場合も多い。また、地面から熱（地熱）の放射やエンジンルームからの熱風巻き込み等から放熱器２０の下方側に流入する冷却風が加熱されたりして、放熱器２０に対する冷却風は温度分布を有する場合が殆どである。
【００１０】
因みに、発明者等の試験検討によると、外気温度が４０℃の場合には、下方側には約５５℃の冷却風が流入し、一方、上方側には約４５℃の冷却風が流入することを確認しており、この例から明らかなように、放熱器２０の上方側と下方側とでは、大きな温度差がある。前述の通り、放熱器出口の冷媒温度は冷却風温度近くまで冷却されるので、冷却風の温度が上ると、その性能低下が著しくなる。
【００１１】
問題点▲２▼
放熱器の冷媒流れを直交対向流とした場合（図１５参照）、冷媒流入部２５０側のヘッダタンクと冷媒流出部２６０側のヘッダタンクとが近接するため、冷媒流出部２６０側のヘッダタンク内の冷たい冷媒が冷媒流入部２５０側のヘッダタンク内の熱い冷媒によって再加熱されてしまい、性能が低下してしまう。
【００１２】
問題点▲３▼
ＣＯ２冷媒はフロン冷媒と比べて粘性が高いので、冷媒側圧力損失が増大する。また、前述の通り冷媒流路孔が小径化傾向にあるため、冷媒側圧力損失が更に増大する、等の問題がある。
【００１３】
問題点▲４▼
図１７は、二酸化炭素冷媒による冷凍サイクルの放熱器内での冷媒温度の変化を示すグラフであり、図１８は、別の問題点を説明する説明図である。放熱器２０の冷媒流入部２５０付近の冷媒温度は１１０〜１２０℃位であり、そこを通過した冷却風の温度は７０〜８０℃位になる。
【００１４】
一方、図１８に示すように放熱器２０の後方に設置されるラジエータ６００は、冷却水流出部６２０付近での内部の流体温度は７０℃位であるので、図１８中Ｂ部付近でラジエータ６００内部の流体を再加熱してしまう場合があり、ラジエータの放熱性能を低下させてしまう。尚、図１６・１８での図中の符号は後述する実施形態中の符号と対応するものである。
【００１５】
本発明は、上記従来の問題に鑑みて成されたものであり、第１の目的は冷媒の冷却効率を向上させる、第２の目的は冷媒側の圧力損失を小さくする、第３の目的はラジエータの放熱性能を確保する超臨界サイクルの放熱器および車両搭載構造を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１ないし請求項１３に記載の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１に記載の発明では、高圧側の圧力が冷媒の臨界圧力以上となる超臨界蒸気圧縮式冷凍サイクルに適用され、圧縮機（１００）から吐出される高圧の冷媒を冷却する放熱器本体（２００）を有し、放熱器本体（２００）が受ける冷却風の温度分布の中で温度の高い部分に、放熱器本体（２００）の冷媒流入部（２５０）を配置したことを特徴とする。
【００１７】
これにより、冷却風の温度分布で温度の高い部分が有っても、冷媒温度の高い放熱器本体（２００）の冷媒流入部（２５０）付近に流入するので、冷媒と冷却風との間で十分な温度差を確保することができ、放熱器での冷却効率を向上させることができる。
【００１８】
請求項２に記載の発明では、放熱器に、内部にて少なくとも１回以上冷媒流路が折り返し、冷却風と冷媒との流れが直交する直交流構造の熱交換器を用いたことを特徴とする。これにより、例えば放熱器本体（２００）下方に流入する冷却風温度が高い場合は、直交流構造の冷媒流入部（２５０）側の冷媒流路を下方に配置することにより、冷媒と冷却風との間で十分な温度差を確保することができ、冷媒の冷却効率を向上させることができる。
【００１９】
請求項３に記載の発明では、放熱器本体（２００）中での冷媒の流れが、冷却風と冷媒との流れが直交する直交流構造の第１部分と、冷却風と冷媒との流れが直交するうえ冷媒の流れが対向する直交対向流構造の第２部分とを併せ持つことを特徴とする。
【００２０】
これにより、従来の前後Ｕターン（図１５参照）のように冷媒流入部（２５０）側のヘッダタンクと冷媒流出部（２６０）側のヘッダタンクとが隣接して接近することがなく、冷媒流出部（２６０）側のヘッダタンク内の冷たい冷媒が冷媒流入部（２５０）側のヘッダタンク内の熱い冷媒によって再加熱されてしまうことによる性能低下を阻止することができ、冷媒の冷却効率を向上させることができる。
【００２１】
請求項４に記載の発明では、放熱器本体（２００）の冷媒流入部（２５０）側を直交対向流構造としたことを特徴とする。これは、図１７に示す通り、放熱器本体（２００）内の冷媒温度が大きく変化するのは、冷媒流入部（２５０）付近であるため、冷媒流入部（２５０）付近で直行対向流構造とするだけでも単純な直交流構造と比べて熱交換効率が大幅に向上する。
【００２２】
請求項５に記載の発明では、放熱器本体（２００）の冷媒流入部（２５０）側を直交流構造としたことを特徴とする。これにより、例えば放熱器本体（２００）下方に流入する冷却風温度が極端に高い場合、冷媒流入部（２５０）側を直交流構造として下方に配置し、冷媒流出部（２６０）側を上方で直交対向流構造とすることで冷媒と冷却風との間で十分な温度差を確保することができ、冷媒の冷却効率を向上させることができる。
【００２３】
請求項６に記載の発明では、放熱器本体（２００）において直交流構造の第１部分と直交対向流構造の第２部分とは同一種類の冷媒チューブ（２７０）が用いられることを特徴とする。これにより、直交流構造の部分（全パス）の冷媒チューブ（２７０）に直交流構造の部分（前後Ｕターン）と同一種類の冷媒チューブ（２７０）を使用できるため、部品種類を削減することができる。
【００２４】
請求項７に記載の発明では、補助熱交換器（７００）の冷却風下流側に放熱器本体（２００）の冷媒流入部（２５０）を配置したことを特徴とする。
【００２５】
これは、冷媒の流れが直交流構造の第１部分と直交対向流構造の第２部分とを併せ持っている放熱器（２００）において、補助熱交換器（７００）の冷却風下流側に冷媒流入部（２５０）を配置することにより、補助熱交換器（７００）を通過して冷却風の温度が高くても冷媒温度の高い冷媒流入部（２５０）付近に流入するので、冷媒と冷却風との間で十分な温度差を確保することができ、放熱器本体（２００）での冷却効率を向上させることができる。
【００２６】
請求項８に記載の発明では、水平方向に複数本並んだ状態で各々が垂直方向に延びると共に、冷媒が流通する冷媒チューブ（２７０）と、冷媒チューブ（２７０）の長手方向両端側に配設され、複数本の冷媒チューブ（２７０）と連通するヘッダタンクとを有することを特徴とする。これにより、冷媒チューブ（２７０）を縦に配置することで冷媒チューブ（２７０）の本数が増え、また冷媒チューブ（２７０）の長さを短くできることから、冷媒側圧力損失は大幅に軽減することができる。
【００２７】
請求項９に記載の発明では、放熱器中での冷媒の流れが、冷却風と冷媒との流れが直交する直交流構造の第１部分と、冷却風と冷媒との流れが直交するうえ冷媒の流れが対向する直交対向流構造の第２部分とを併せ持つことを特徴とする。
【００２８】
これにより、従来の前後Ｕターン（図１５参照）のように冷媒流入部（２５０）側のヘッダタンクと冷媒流出部（２６０）側のヘッダタンクとが隣接して接近することがなく、冷媒流出部（２６０）側のヘッダタンク内の冷たい冷媒が冷媒流入部（２５０）側のヘッダタンク内の熱い冷媒によって再加熱されてしまうことによる性能低下を阻止することができ、冷媒の冷却効率を向上させることができる。
【００２９】
また、水平長手方向で冷却風の温度分布に温度勾配がある場合、温度の高い冷媒流入部（２５０）側と温度の低い冷媒流出部（２６０）側との方向を合わせることにより、冷媒の冷却効率を向上させることができる。
【００３０】
請求項１０に記載の発明では、放熱器本体（２００）は内部にて冷媒流路が冷却風の通風方向に少なくとも２回以上折り返すように構成されていることを特徴とする。これにより、直交対向流による熱交換効率の向上効果はさらに増大するうえ、隣り合うヘッダタンク同士の温度差は小さくなるため、ヘッダタンク間の熱移動による性能低下を抑えることができる。
【００３１】
請求項１１に記載の発明では、放熱器本体（２００）は、水平方向に複数本並んだ状態で各々が垂直方向に延びると共に、冷媒が流通する冷媒チューブ（２７０）と、冷媒チューブ（２７０）の長手方向両端側に配設され、複数本の冷媒チューブ（２７０）と連通するヘッダタンクとを有することを特徴とする。これにより、折り返しを増やしても冷媒チューブ（２７０）を縦に配置することで冷媒チューブ（２７０）の本数が増え、また冷媒チューブ（２７０）の長さを短くできるので、冷媒側圧力損失は大幅に軽減することができる。
【００３２】
請求項１２に記載の発明では、高圧側の圧力が冷媒の臨界圧力以上となる車両用の超臨界蒸気圧縮式冷凍サイクルの一部を構成する放熱器が、エンジンの冷却水を冷却するラジエータ（６００）の冷却風上流側に配置され、圧縮機（１００）から吐出される高圧の冷媒を冷却する車両搭載構造であって、ラジエータ（６００）の冷却水流入部（６１０）の冷却風上流側に放熱器本体（２００）の冷媒流入部（２５０）を配置したことを特徴とする。
【００３３】
これにより、放熱器本体（２００）の冷媒流入部（２５０）付近を通過して冷却風の温度が高くなっても、冷却水温度の高いラジエータ（６００）の冷却水流入部（６１０）付近に流入するので、冷却風と冷却水との間で十分な温度差を確保することができ、ラジエータ（６００）の放熱性能を確保することができる。
【００３４】
請求項１３に記載の発明では、放熱器本体（２００）は、二酸化炭素を冷媒として用いていることを特徴とする。これは、本発明が二酸化炭素を冷媒として高圧側の圧力が冷媒の臨界圧力以上となる超臨界蒸気圧縮式冷凍サイクルに用いる放熱器および車両搭載構造に好適なことによる。尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【００３５】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、本発明の実施形態を、図面に基づき説明する。本実施形態は、本発明に係る超臨界サイクル用の放熱器を車両用空調装置に適用したものであって、図１は、超臨界冷凍サイクル（車両用空調装置）の車両搭載状態を示す模式図であり、図２は本実施形態に係る熱交換器群の構成を示す斜視図である。
【００３６】
図１中、１００は車両走行用エンジン（図示せず。）から駆動力を得て、冷媒（本実施形態では、二酸化炭素）を吸入圧縮する圧縮機であり、２０は圧縮機１００から吐出される高圧の冷媒を冷媒流入部２５０から導入し、空気（冷却風）と熱交換して冷媒を冷却する放熱器である。尚、放熱器２０の詳細は、後述する。
【００３７】
３００は、放熱器２０から流出する冷媒を減圧すると共に、放熱器２０の冷媒流出部２６０側の冷媒温度に基づいて、超臨界サイクルの成績係数（ＣＯＰ）が最大となるように放熱器２０の冷媒流出部２６０側の冷媒温度を制御する圧力制御弁である。尚、この圧力制御弁３００は、特願平８−３３９６２号に記載されたものと同等の機能を有するものであるので、本明細書では、詳細説明を省略する。
【００３８】
４００は、圧力制御弁３００にて減圧された冷媒を蒸発させて冷凍能力（冷房能力）を発揮する蒸発器であり、５００は、蒸発器４００から流出する冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して気相冷媒を圧縮機１００の吸入側に流出させると共に、超臨界サイクル中の余剰冷媒を蓄えるアキュムレータ（気液分離手段）である。
【００３９】
次に、図２を例に本実施形態に係る熱交換器群の構成について述べる。本実施形態では、直交流構造の放熱器２０の前方下部に、インタークーラ７００等の補助熱交換器を設置して搭載した例である。そしてインタークーラ７００の後方に放熱器２０の冷媒流入部２５０付近を配置している。また、放熱器２０の冷却風下流側にはエンジンの冷却水を冷却するラジエータ６００が配置されて車両に搭載されている。
【００４０】
インタークーラ７００の流体流路は１パス（全パス）で構成されており、右側の図示しないヘッダタンクに流体流入部７１０が形成され、そこから流入した高温の流体は右から左へと流れて冷却され、左側の図示しないヘッダタンクに形成された流体流出部７２０から流入する。
【００４１】
放熱器２０の本体２００は、本実施形態では直交流構造の熱交換コア部（上下Ｕターン）で構成されている。２７０は、上下方向に複数本並んだ状態でその各々が水平方向に延びると共に、冷媒が流通する多数本の冷媒チューブであり、この冷媒チューブ２７０には、押し出し加工又は引き抜き加工により内部に冷媒が流通する冷媒通路が複数本形成されている。そして、この冷媒チューブ２７０と、その間に配設された波状のコルゲートフィン２８０とにより、冷媒を冷却する熱交換コア部が構成されている。
【００４２】
また、冷媒チューブ２７０の長手方向両端側には、多数本の冷媒チューブ２７０に連通する図示しないヘッダタンクが配設されている。そして、図２の図示しない右側のヘッダタンク下側には、圧縮機１００から吐出した高温冷媒が流入する冷媒流入部２５０が形成され、同じく図示しない右側のヘッダタンク上側には、熱交換を終えた冷媒が流出する冷媒流出部２６０が形成されている。
【００４３】
このため、放熱器２０内を流通する冷媒は、放熱器２０内を下から上にＵターンして流通する。つまり、冷媒流入部２５０から流入した高温冷媒は下側の第１冷媒流路２１０を右から左へと流れ、左端に設けられた図示しないヘッダタンク部で上方へ折り返し、上側の第２冷媒流路２２０を左から右へと流れ、冷却された冷媒が冷媒流出部２６０から流出する流れとなっている。
【００４４】
ラジエータ６００の流体流路は、本実施形態では下から上への１パス（全パス）で構成されており、下側の図示しないヘッダタンクに冷却水流入部６１０が形成され、そこから流入した高温の冷却水は下から上へと流れて冷却され、上側の図示しないヘッダタンクに形成された冷却水流出部６２０から流入する。
【００４５】
ラジエータ６００は、水平方向に複数本並んだ状態でその各々が水直方向に延びると共に、冷却水が流通する多数本の冷却水チューブ６３０と、その間に配設された波状のコルゲートフィン６４０とにより、冷却水を冷却する熱交換コア部が構成されている。但し、ラジエータ６００の冷却水流路は１パス（全パス）で構成されており、下側の図示しないヘッダタンクに冷却水流入部６１０が形成され、そこから流入した高温の冷却水は下から上へと流れて冷却され、上側の図示しないヘッダタンクに形成された冷却水流出部６２０から流入する。
【００４６】
本実施形態の特徴は、まず、放熱器本体２００が受ける冷却風の温度分布の中で温度の高い部分に、放熱器本体２００の冷媒流入部２５０を配置している。これにより、冷却風の温度分布で温度の高い部分が有っても、冷媒温度の高い放熱器本体２００の冷媒流入部２５０付近に流入するので、冷媒と冷却風との間で十分な温度差を確保することができ、放熱器での冷却効率を向上させることができる。
【００４７】
従って、超臨界サイクルの放熱器２０において、冷媒の冷却効率を向上させることができるので、空調装置（超臨界サイクル）の冷房能力（冷凍能力）を向上させることができる。
【００４８】
また、放熱器２０に、内部にて少なくとも１回以上冷媒流路が折り返し、冷却風と冷媒との流れが直交する直交流構造の熱交換器を用いている。これにより、例えば放熱器本体２００下方に流入する冷却風温度が高い場合は、直交流構造の冷媒流入部２５０側の冷媒流路を下方に配置することにより、冷媒と冷却風との間で十分な温度差を確保することができ、冷媒の冷却効率を向上させることができる。
【００４９】
また、放熱器本体２００は、二酸化炭素を冷媒として用いている。これは、本発明が二酸化炭素を冷媒として高圧側の圧力が冷媒の臨界圧力以上となる超臨界蒸気圧縮式冷凍サイクルに用いる放熱器および車両搭載構造に好適なことによる。尚、後述する第９実施形態と同様の考え方で、本実施形態では、温度の高い冷媒が放熱器２０下側の冷媒流入部２５０から流入するので、その冷却風下流側のラジエータ６００も下側の冷却水流入部６１０から温度の高い冷却水が流入するように配置している。
【００５０】
（第２実施形態）
図３は、本発明の第２実施形態における放熱器の構造を示す斜視図である。この放熱器２０は、第１冷媒流路２１０と第２冷媒流路２２０とで直交対向流構造の熱交換コア部（前後Ｕターン）を構成していると共に、これらの上方に設けられた第３冷媒流路２３０を直交流構造の熱交換コア部（全パス）で構成している。
【００５１】
冷媒流入部２５０から流入した高温冷媒は、下方奥側の第１冷媒流路２１０を右から左へと流れ、左端に設けられた図示しないヘッダタンク部で前方へ折り返し、手前の第２冷媒流路２２０を左から右へと流れ、右端に設けられた図示しないヘッダタンク部で上方へと折り返し、上方の第３冷媒流路２３０を右から左へと流れ、冷却された冷媒が冷媒流出部２６０から流出する流れとなっている。
【００５２】
本実施形態での特徴は、放熱器本体２００中での冷媒の流れが、冷却風と冷媒との流れが直交する直交流構造の第１部分と、冷却風と冷媒との流れが直交するうえ冷媒の流れが対向する直交対向流構造の第２部分とを併せ持っている。
【００５３】
これにより、従来の前後Ｕターン（図１５参照）のように冷媒流入部２５０側のヘッダタンクと冷媒流出部２６０側のヘッダタンクとが隣接して接近することがなく、冷媒流出部２６０側のヘッダタンク内の冷たい冷媒が冷媒流入部２５０側のヘッダタンク内の熱い冷媒によって再加熱されてしまうことによる性能低下を阻止することができ、冷媒の冷却効率を向上させることができる。
【００５４】
また、放熱器本体２００の冷媒流入部２５０側を直交対向流構造としている。これは、図１７に示す通り、放熱器本体２００内の冷媒温度が大きく変化するのは、冷媒流入部２５０付近であるため、冷媒流入部２５０付近で直行対向流構造とするだけでも単純な直交流構造と比べて熱交換効率が大幅に向上する。
【００５５】
（第３実施形態）
図４は、本発明の第３実施形態における放熱器の構造を示す斜視図である。この放熱器２０は、第１冷媒流路２１０で直交流構造の熱交換コア部（全パス）を構成していると共に、これの上方に設けられた第２冷媒流路２２０と第３冷媒流路２３０とで直交対向流構造の熱交換コア部（前後Ｕターン）で構成している。
【００５６】
冷媒流入部２５０から流入した高温冷媒は、下方の第１冷媒流路２１０を右から左へと流れ、左端に設けられた図示しないヘッダタンク部で上方へ折り返し、上方奥側の第２冷媒流路２２０を左から右へと流れ、右端に設けられた図示しないヘッダタンク部で前方へと折り返し、上方手前側の第３冷媒流路２３０を右から左へと流れ、冷却された冷媒が冷媒流出部２６０から流出する流れとなっている。
【００５７】
本実施形態での特徴は、放熱器本体２００の冷媒流入部２５０側を直交流構造としている。これにより、例えば放熱器本体２００下方に流入する冷却風温度が極端に高い場合、冷媒流入部２５０側を直交流構造として下方に配置し、冷媒流出部２６０側を上方で直交対向流構造とすることで冷媒と冷却風との間で十分な温度差を確保することができ、冷媒の冷却効率を向上させることができる。
【００５８】
尚、本実施形態は、図４に示すような放熱器２０に限定されるものではなく、図５に示すように、直交流構造の部分２１０・２２０を増やしても良い。図５は、その変形例を示す斜視図である。この放熱器２０は、第１冷媒流路２１０と第２冷媒流路２２０とで直交流構造の熱交換コア部（全パス）を構成していると共に、これらの上方に設けられた第３冷媒流路２３０と第４冷媒流路２４０とで直交対向流構造の熱交換コア部（前後Ｕターン）で構成している。
【００５９】
冷媒流入部２５０から流入した高温冷媒は、最下方の第１冷媒流路２１０を左から右へと流れ、右端に設けられた図示しないヘッダタンク部で１つ上方へ折り返し、中段の第２冷媒流路２２０を右から左へと流れ、左端に設けられた図示しないヘッダタンク部で更に上方へと折り返し、上方奥側の第３冷媒流路２３０を左から右へと流れ、右端に設けられた図示しないヘッダタンク部で前方へと折り返し、上方手前側の第４冷媒流路２４０を右から左へと流れ、冷却された冷媒が冷媒流出部２６０から流出する流れとなっている。
【００６０】
これにより、高温冷却風の範囲が広い場合でも冷媒の冷却効率を向上させることができる。これは、冷媒流路毎の冷媒圧損をほぼ均一化し、冷媒分配が良好になるという効果もある。
【００６１】
（第４実施形態）
図６は、本発明の第４実施形態における放熱器の構造を示す斜視図である。本実施形態の放熱器２０は、第２実施形態の放熱器２０と同じ（図３参照）冷媒流れであるが、図６に示すように、直交流構造の熱交換コア部（全パス）の冷媒チューブ２７０＆フィンと、直交対向流構造の熱交換コア部（前後Ｕターン）の冷媒チューブ２７０＆フィンとで同一種類のもので構成し、第３冷媒流路２３０を２つの平行する冷媒流路で構成している点のみ異なる。これにより、部品種類を削減することができる。
【００６２】
（第５実施形態）
図７は、本発明の第５実施形態における熱交換器群の構成を示す斜視図である。本実施形態では、第２〜４実施形態で示した放熱器２０（図８は図３の放熱器２０で構成した例）の前方下部に、インタークーラ７００等の補助熱交換器を設置して搭載した例である。
【００６３】
そしてインタークーラ７００の後方に放熱器２０の冷媒流入部２５０付近を配置している。また、本実施形態では温度の高い冷媒が放熱器２０下側の冷媒流入部２５０から流入するので、その冷却風下流側のラジエータ６００も下側の冷却水流入部６１０から温度の高い冷却水が流入するように配置している。
【００６４】
本実施形態での特徴は、冷媒の流れが直交流構造の第１部分と直交対向流構造の第２部分とを併せ持っている放熱器２０においても、補助熱交換器７００の冷却風下流側に冷媒流入部２５０を配置している。これにより、補助熱交換器７００を通過して冷却風の温度が高くても冷媒温度の高い冷媒流入部２５０付近に流入するので、冷媒と冷却風との間で十分な温度差を確保することができ、放熱器２００での冷却効率を向上させることができる。
【００６５】
（第６実施形態）
図８は、本発明の第６実施形態における放熱器の構造を示す斜視図である。この放熱器２０は、冷媒チューブ２７０を水平方向に積層したうえ、冷媒の流れが直交流構造の部分と直交対向流構造の部分とを併せ持っている放熱器２００としている。第１冷媒流路２１０と第２冷媒流路２２０とで直交対向流構造の熱交換コア部（前後Ｕターン）を構成していると共に、これらの左側に設けられた第３冷媒流路２３０を直交流構造の熱交換コア部（全パス）で構成している。
【００６６】
冷媒流入部２５０から流入した高温冷媒は、右側奥の第１冷媒流路２１０を下から上へと流れ、上端に設けられた図示しないヘッダタンク部で下方へ折り返し、右側手前の第２冷媒流路２２０を上からしたへと流れ、下端に設けられた図示しないヘッダタンク部で左側へと折り返し、左側の第３冷媒流路２３０を下から上へと流れ、冷却された冷媒が冷媒流出部２６０から流出する流れとなっている。
【００６７】
本実施形態での特徴は、まず、水平方向に複数本並んだ状態で各々が垂直方向に延びると共に、冷媒が流通する冷媒チューブ２７０と、冷媒チューブ２７０の長手方向両端側に配設され、複数本の冷媒チューブ２７０と連通するヘッダタンクとを有することにある。このように、冷媒チューブ２７０を縦に配置することで冷媒チューブ２７０の本数が増え、また冷媒チューブ２７０の長さを短くできることから、冷媒側圧力損失は大幅に軽減することができる。
【００６８】
また、放熱器２０中での冷媒の流れが、冷却風と冷媒との流れが直交する直交流構造の第１部分と、冷却風と冷媒との流れが直交するうえ冷媒の流れが対向する直交対向流構造の第２部分とを併せ持っている。
【００６９】
これにより、従来の前後Ｕターン（図１５参照）のように冷媒流入部２５）側のヘッダタンクと冷媒流出部２６０側のヘッダタンクとが隣接して接近することがなく、冷媒流出部２６０側のヘッダタンク内の冷たい冷媒が冷媒流入部２５０側のヘッダタンク内の熱い冷媒によって再加熱されてしまうことによる性能低下を阻止することができ、冷媒の冷却効率を向上させることができる。
【００７０】
また、水平長手方向で冷却風の温度分布に温度勾配がある場合、温度の高い冷媒流入部２５０側と温度の低い冷媒流出部２６０側との方向を合わせることにより、冷媒の冷却効率を向上させることができる。
【００７１】
（第７実施形態）
図９は、本発明の第７実施形態における放熱器の構造を示す斜視図である。放熱器２０は、本実施形態では直交対向流構造の熱交換コア部で構成され、図９に示すのように前後Ｓターンとなっている。
【００７２】
冷媒流入部２５０から流入した高温冷媒は一番奥側の第１冷媒流路２１０を右から左へと流れ、左端に設けられた図示しないヘッダタンク部で１つ前方へ折り返し、中央の第２冷媒流路２２０を左から右へと流れ、右端に設けられた図示しないヘッダタンク部でもう１つ前方へと折り返し、手前の第３冷媒流路２３０を右から左へと流れて冷却された冷媒が冷媒流出部２６０から流出する流れとなっている。
【００７３】
本実施形態での特徴は、内部にて冷媒流路が冷却風の通風方向に少なくとも２回以上折り返すように構成されていることにある。これにより、直交対向流による熱交換効率の向上効果はさらに増大するうえ、隣り合うヘッダタンク同士の温度差は小さくなるため、ヘッダタンク間の熱移動による性能低下を抑えることができる。
【００７４】
（第８実施形態）
図１０は、本発明の第８実施形態における放熱器の構造を示す斜視図である。上記した第７実施形態（図９）の構造を上下で折り返す前後Ｓターンとしたものである。
【００７５】
冷媒流入部２５０から流入した高温冷媒は一番奥側の第１冷媒流路２１０を下から上へと流れ、上端に設けられた図示しないヘッダタンク部で１つ前方へ折り返し、中央の第２冷媒流路２２０を上から下へと流れ、下端に設けられた図示しないヘッダタンク部でもう１つ前方へと折り返し、手前の第３冷媒流路２３０を下から上へと流れて冷却された冷媒が冷媒流出部２６０から流出する流れとなっている。
【００７６】
本実施形態での特徴は、水平方向に複数本並んだ状態で各々が垂直方向に延び、且つ、冷媒が流通する冷媒チューブ２７０と、冷媒チューブ２７０の長手方向両端側に配設され、複数本の冷媒チューブ２７０と連通するヘッダタンクとを有するうえ、内部にて冷媒流路が冷却風の通風方向に少なくとも２回以上折り返していることである。
【００７７】
これにより、折り返しを増やしても冷媒チューブ２７０を縦に配置することで冷媒チューブ２７０の本数が増え、また冷媒チューブ２７０の長さを短くできることから、冷媒側圧力損失は大幅に軽減することができる。
【００７８】
（第９実施形態）
図１１は、本発明の第９実施形態における熱交換器群の構成を示す斜視図である。放熱器２０の本体２００は、本実施形態では直交対向流構造の熱交換コア部（前後Ｕターン）で構成されており、冷媒流入部２５０から流入した高温冷媒は奥側の第１冷媒流路２１０を右から左へと流れ、左端に設けられた図示しないヘッダタンク部で前方へ折り返し、手前の第２冷媒流路２２０を左から右へと流れ、冷却された冷媒が冷媒流出部２６０から流出する流れとなっている。
【００７９】
本実施形態での特徴は、ラジエータ６００の冷却水流入部６１０の冷却風上流側に放熱器本体２００の冷媒流入部２５０を配置している。超臨界サイクルでは、高圧側（放熱器２０内）の冷媒は、凝縮（相変化）することなく、その温度を低下させながら冷媒流入部２５０側から冷媒流出部２６０側に向けて流通するので、冷媒流入部２５０側の冷媒温度の方が冷媒流出部２６０側の冷媒温度より高くなる。
【００８０】
本実施形態では、温度が高い冷媒が放熱器２００の右側から流入するので、ラジエータ６００も右側から温度が高い冷却水が流入するようにしている。これにより、放熱器２００の冷媒流入部２５０付近を通過して冷却風の温度が高くなっても、冷却水温度の高いラジエータ６００の冷却水流入部６１０付近に流入するので、冷却風と冷却水との間で十分な温度差を確保することができ、ラジエータ６００の放熱性能を確保することができる。
【００８１】
（その他の実施形態）
上述の実施形態では、二酸化炭素を冷媒とする超臨界サイクルであったが、例えば、エチレン、エタン、酸化窒素等の超臨界域で使用する冷媒であっても本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る放熱器を搭載した車両の模式図である。
【図２】本発明の第１実施形態における熱交換器群の構成を示す斜視図である。
【図３】本発明の第２実施形態における放熱器の構造を示す斜視図である。
【図４】本発明の第３実施形態における放熱器の構造を示す斜視図である。
【図５】本発明の第３実施形態における放熱器の変形例を示す斜視図である。
【図６】本発明の第４実施形態における放熱器の構造を示す斜視図である。
【図７】本発明の第５実施形態における熱交換器群の構成を示す斜視図である。
【図８】本発明の第６実施形態における放熱器の構造を示す斜視図である。
【図９】本発明の第７実施形態における放熱器の構造を示す斜視図である。
【図１０】本発明の第８実施形態における放熱器の構造を示す斜視図である。
【図１１】本発明の第９実施形態における熱交換器群の構成を示す斜視図である。
【図１２】フロン冷媒による冷凍サイクルのｐ−ｈ線図である。
【図１３】二酸化炭素冷媒による冷凍サイクルのｐ−ｈ線図である。
【図１４】従来の直交流タイプの放熱器を示す斜視図である。
【図１５】従来の直交対向流タイプの放熱器を示す斜視図である。
【図１６】問題点を説明する説明図である。
【図１７】二酸化炭素冷媒による冷凍サイクルの放熱器内での冷媒温度の変化を示すグラフである。
【図１８】別の問題点を説明する説明図である。
【符号の説明】
１００…圧縮機
２００…放熱器本体
２５０…冷媒流入部
２６０…冷媒流出部
２７０…冷媒チューブ
６００…ラジエータ
６１０…冷却水流入部
７００…インタークーラ（補助熱交換器）
【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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