JP2017036900A - 放熱器およびそれを用いた超臨界圧冷凍サイクル - Google Patents

Abstract

【課題】熱交換性能を高め、冷媒流路出口での冷媒温度をより低くすることができる放熱器およびそれを用いた超臨界圧冷凍サイクルを提供することを目的とする。
【解決手段】多数のプレートフィン３１と、多数の伝熱管群３３により並列に形成される複数の冷媒流路３４Ａないし３４Ｆとを備え、超臨界圧の冷媒を放熱する放熱器１９であって、冷媒流路３４Ａないし３４Ｆは、それぞれプレートフィン３１の上方部に設けられる入口伝熱管４０Ａないし４０Ｃと、プレートフィン３１の下方部に設けられる出口伝熱管４２Ａ１，４２Ａ２と、入口伝熱管４０Ａないし４０Ｃと出口伝熱管４２Ａ１，４２Ａ２との間に設けられる中間伝熱管４１Ａ１ないし４１Ｃ１，４１Ａ２，４１Ｂ２，４１Ａ３，４１Ｂ３とを備え、各冷媒流路３４Ａないし３４Ｆの流路断面積は、入口伝熱管４０Ａないし４０Ｃから出口伝熱管４２Ａ１，４２Ａ２にかけて漸次減少されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、超臨界圧力に昇圧された冷媒を放熱させて冷却する放熱器およびその放熱器を用いた超臨界圧冷凍サイクルに関するものである。

冷媒にＣＯ２（二酸化炭素）を用いた超臨界圧冷凍サイクルでは、そのＣＯ２冷媒を超臨界圧力に昇圧する圧縮機と、該圧縮機から吐出されたＣＯ２冷媒を放熱させて冷却する放熱器（ガスクーラ）とを備えている（例えば、特許文献１参照）。この種の超臨界圧冷凍サイクルに適用する放熱器としては、一般に所定のピッチで配置された多数のプレートフィンと、そのプレートフィンに挿通され、内部を冷媒が流れる複数本の伝熱管とを備えたフィンアンドチューブ式の熱交換器が用いられており、外気との熱交換の高効率化を図っている。

さらに、かかるフィンアンドチューブ式の熱交換器として、並列に形成された複数の冷媒流路を備え、冷却または加熱能力の向上を図ったものが知られている（例えば、特許文献２および３参照）。

特開２００７−２３２３６５号公報 特開平７−２０８８２２号公報 特開平８−１２１９１５号公報

上記の如く、冷媒が超臨界圧力まで昇圧される構成の超臨界圧冷凍サイクルでは、冷媒は放熱器で冷却されても凝縮することはなく、顕熱変化がなされる超臨界圧状態のガス冷媒として放熱器を流通する。かかる構成の冷凍サイクルの成績係数（ＣＯＰ）を向上させるには、放熱器の熱交換性能を高め、各冷媒流路出口での冷媒温度をより低くすることが望ましい。

しかし、従来の放熱器の構成では、一の冷媒流路の出口伝熱管と自己または他の冷媒流路の入口伝熱管とが隣り合うように配置されているため、入口伝熱管を流れる高温の冷媒によって、冷媒の出口温度が上昇されるおそれがあった。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、熱交換性能を高め、冷媒流路出口での冷媒温度をより低くすることができる放熱器およびそれを用いた超臨界圧冷凍サイクルを提供することを目的とする。

上記した課題を解決するため、本発明の放熱器およびそれを用いた超臨界圧冷凍サイクルは、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる放熱器は、上下方向に延在し、所定のピッチで配置される多数のプレートフィンと、前記プレートフィンに多段に挿通される多数の伝熱管群により並列に形成される複数の冷媒流路と、を備え、超臨界圧力に昇圧された冷媒を放熱する放熱器であって、前記複数の冷媒流路は、それぞれ前記プレートフィンの上方部に設けられる入口伝熱管と、前記プレートフィンの下方部に設けられる出口伝熱管と、前記入口伝熱管と前記出口伝熱管との間に設けられる中間伝熱管とを備え、前記各冷媒流路の流路断面積は、前記入口伝熱管から前記出口伝熱管にかけて漸次減少されていることを特徴とする。

本発明によれば、複数の冷媒流路は、それぞれプレートフィンの上方部に入口伝熱管が設けられるととともに、プレートフィンの下方部に出口伝熱管が設けられるため、一の冷媒流路の出口伝熱管と自己または他の冷媒流路の入口伝熱管とを離間して配置することができる。また、入口伝熱管と出口伝熱管との間に中間伝熱管が設けられるため、入口伝熱管と出口伝熱管とが隣り合うことがなく、しかも各冷媒流路の流路断面積が入口伝熱管から出口伝熱管にかけて漸次減少されているため、冷却が進んで冷媒のガス密度（比重）が大きくなったとしても、冷媒の流速低下を防止し、熱交換効率を維持することができる。従って、入口伝熱管を流れる高温の冷媒で冷媒出口温度が上昇されることがなく、しかも放熱器の性能向上によって放熱器出口での冷媒温度をより低くでき、冷凍サイクルの成績係数（ＣＯＰ）を向上することができる。

さらに、本発明の放熱器は、上記の放熱器において、前記各冷媒流路の流路断面積は、前記入口伝熱管、前記中間伝熱管および前記出口伝熱管のサーキット数を漸次減らすことにより減少されていることを特徴とする。

本発明によれば、各冷媒流路の流路断面積が、入口伝熱管、中間伝熱管および出口伝熱管のサーキット数を漸次減らすことにより減少されているため、入口伝熱管から入った冷媒が中間伝熱管および出口伝熱管を流通する間に冷却が進み、冷媒のガス密度（比重）が大きくなったとしても、各冷媒流路の流路断面積が冷媒流れ方向に漸次減少されていることから、冷媒の流速低下を防止し、熱交換効率を維持することができる。従って、放熱器の熱交換性能を高め、冷媒出口温度をより低下することにより、冷凍サイクルの成績係数を向上することができる。

さらに、本発明の放熱器は、上記の放熱器において、前記各冷媒流路の流路断面積は、前記入口伝熱管、前記中間伝熱管および前記出口伝熱管の流路径を漸次小さくすることにより減少されていることを特徴とする。

本発明によれば、各冷媒流路の流路断面積が、入口伝熱管、中間伝熱管および出口伝熱管の流路径を漸次小さくすることにより減少されているため、入口伝熱管から入った冷媒が中間伝熱管および出口伝熱管を順次流通する間に冷却が進み、冷媒のガス密度（比重）が大きくなったとしても、各冷媒流路の流路断面積が冷媒流れ方向に漸次減少されていることから、冷媒の流速低下を防止し、熱交換効率を維持上することができる。従って、放熱器の熱交換性能を高め、冷媒出口温度をより低くすることにより、冷凍サイクルの成績係数を向上することができる。

さらに、本発明の放熱器は、上述のいずれかの放熱器において、前記各冷媒流路は、それぞれ前記冷媒を上段の前記入口伝熱管から下段の前記出口伝熱管へと流通する構成とされていることを特徴とする。

本発明によれば、各冷媒流路が、それぞれ冷媒を上段の前記入口伝熱管から下段の出口伝熱管へと流通する構成とされているため、超臨界圧とされた冷媒は放熱器で冷却されても凝縮されることはなく、ガス密度（比重）は大きくなるものの、冷媒流路が上段の伝熱管から下段の伝熱管に冷媒を流す構成とされていることから、重力により放熱器内での冷媒の流通を促進することができる。従って、放熱器の熱交換効率を向上し、冷媒出口温度をより低下させることができる。

さらに、本発明の放熱器は、上述のいずれかの放熱器において、上下に区分けされた複数の熱交換部を備え、前記各冷媒流路は、それぞれ上方の熱交換部から下方の熱交換部に向けて前記冷媒を流す構成とされていることを特徴とする。

本発明によれば、上下に区分けされた複数の熱交換部を備え、各冷媒流路がそれぞれ上方の熱交換部から下方の熱交換部へ向けて冷媒を流す構成とされているため、上方の熱交換部から下方の熱交換部へ向けて漸次低下する温度勾配を形成することができる。これによって、放熱器内での温度むらを抑えて熱交換効率を向上し、冷媒出口温度をより低下させることができる。

さらに、本発明の放熱器は、上述のいずれかの放熱器において、前記各冷媒流路は、それぞれ前記入口伝熱管に連なる第１中間伝熱管と、前記出口伝熱管に連なる第２中間伝熱管もしくは第３中間伝熱管とを備え、前記各冷媒流路の前記第１中間伝熱管、前記第２中間伝熱管もしくは前記第３中間伝熱管がすべて接続される中間ヘッダを備えていることを特徴とする。

本発明によれば、冷媒流路が、それぞれ入口伝熱管に連なる第１中間伝熱管と、出口伝熱管に連なる第２中間伝熱管もしくは第３中間伝熱管とを備え、各冷媒流路の第１中間伝熱管、第２中間伝熱管もしくは第３中間伝熱管がすべて接続される中間ヘッダを備えているため、冷媒流路の入口伝熱管での冷媒分配が不適当であった場合でも、冷媒が中間ヘッダにて一度集約された後、各冷媒流路に再分配されるため、冷媒の分配を適正化することができる。これによって、各冷媒流路への冷媒分配を適正化し、放熱器の熱交換性能を向上させ、冷媒出口温度をより低下させることができる。

さらに、本発明の放熱器は、上述のいずれかの放熱器において、前記伝熱管群は、前記プレートフィンに多列多段に挿通され、前記入口伝熱管は、前記出口伝熱管よりも風下側の列に配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、伝熱管群が、プレートフィンに多列多段に挿通され、入口伝熱管が出口伝熱管よりも風下側の列に配置されているため、入口伝熱管を流れる高温の冷媒と熱交換して昇温した空気により出口伝熱管を流れる冷媒が加熱されるのを防止し、冷媒出口温度の上昇を抑制することができる。従って、放熱器の冷媒出口温度をより低くし、冷凍サイクルの成績係数を向上することができる。

さらに、本発明にかかる超臨界圧冷凍サイクルは、上述のいずれかの放熱器と、冷媒を超臨界圧力まで昇圧する圧縮機と、減圧装置と、負荷側熱交換器とを配管接続した閉サイクルの冷媒回路を備えていることを特徴とする。

本発明によれば、超臨界圧冷凍サイクルが、上述のいずれかの放熱器と、冷媒を超臨界圧力まで昇圧する圧縮機と、減圧装置と、負荷側熱交換器とを配管接続した閉サイクルの冷媒回路を備えた構成とされているため、熱交換効率および熱交換性能を向上させた高性能の放熱器を組み込むことにより、冷媒の冷却効果を高め、放熱器出口での冷媒温度をより低くすることができる。従って、成績係数（ＣＯＰ）を一層高くした超臨界圧冷凍サイクルを提供することができる。

本発明の放熱器によると、一の冷媒流路の出口伝熱管と自己または他の冷媒流路の入口伝熱管とを離間して配置することができるとともに、入口伝熱管と出口伝熱管とが隣り合うことがなく、また冷却が進んで冷媒のガス密度（比重）が大きくなったとしても、冷媒の流速低下を防止し、熱交換効率を維持することができるため、入口伝熱管を流れる高温の冷媒で冷媒出口温度が上昇されることがなく、しかも放熱器の性能向上によって放熱器出口での冷媒温度をより低くでき、冷凍サイクルの成績係数（ＣＯＰ）を向上することができる。

本発明の超臨界圧冷凍サイクルによると、熱交換効率および熱交換性能を向上させた高性能の放熱器を組み込むことにより、冷媒の冷却効果を高め、放熱器出口での冷媒温度をより低くすることができるため、成績係数（ＣＯＰ）を一層高くした超臨界圧冷凍サイクルを提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る超臨界圧冷凍サイクルの構成図である。 上記超臨界圧冷凍サイクルのモリエル線図である。 上記超臨界圧冷凍サイクルに適用される放熱器の模式図である。 上記放熱器の他の実施形態（１）の模式図である。 上記放熱器の他の実施形態（２）の模式図である。 上記放熱器の他の実施形態（３）の模式図である。 上記放熱器の他の実施形態（４）の模式図である。 上記放熱器の他の実施形態（５）の模式図である。

以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、図１ないし図３を用いて説明する。
図１には、本発明の第１実施形態に係る超臨界圧冷凍サイクルの構成図が示され、図２には、そのモリエル線図、図３には、そのサイクルに適用される放熱器の模式図が示されている。なお、以下の実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、以下の実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれることは云うまでもない。

本実施形態に係る超臨界圧冷凍サイクル１０は、図１に示されるように、熱源ユニット１１と負荷ユニット１２とを備え、該熱源ユニット１１および負荷ユニット１２間を液冷媒配管１３およびガス冷媒配管１４により接続して閉サイクルの冷媒回路１５を構成したものとされている。この閉サイクルの冷媒回路１５内には、高圧側が超臨界圧力となる二酸化炭素冷媒（以下、ＣＯ２冷媒という。）が充填されている。ＣＯ２冷媒は、環境への負荷が小さく、毒性、可燃性がなく安全で安価であるという利点を有する冷媒である。
なお、冷媒としては、高圧側が超臨界圧力となるものであれば、他の冷媒を用いてもよいことはもちろんである。

熱源ユニット１１は、冷媒を圧縮する圧縮機１６を備えており、該圧縮機１６の吐出側には、冷媒吐出管１７を介してオイルセパレータ１８、放熱器（ガスクーラ）１９および膨張弁（減圧装置）２０が順次接続されている。膨張弁２０の出口側には、液化された冷媒が流通する熱源ユニット側液冷媒配管３０が接続され、この熱源ユニット側液冷媒配管３０は、上記液冷媒配管１３に接続されている。また、圧縮機１６の吸込側には、熱源ユニット側冷媒吸込管２１が接続され、この熱源ユニット側冷媒吸込管２１は、図示省略のアキュムレータ等を介して上記ガス冷媒配管１４に接続されている。

上記圧縮機１６は、密閉ハウジング２２内に電動モータおよび圧縮要素２３を備えたものであり、ここでの圧縮要素２３は、低段圧縮要素と高段圧縮要素とを備えた２段圧縮可能なものとされ、冷媒吸込管２１を通して吸い込んだ低圧の冷媒ガスを圧縮し、超臨界圧力まで昇圧した高温高圧の冷媒ガスを冷媒吐出管１７に吐出するものとされている。圧縮要素２３は、図示省略の電動モータにより駆動され、その電動モータの運転周波数を変更することにより、回転数が調整可能なものとされている。また、密閉ハウジング２２の内部には、圧縮要素２３の各部（軸受部や摺動部）を潤滑するためのオイルが収容されるとともに、密閉ハウジング２２内のオイル量を検知するセンサ２９が設けられている。

オイルセパレータ１８は、圧縮機１６から吐出された高圧冷媒ガス（超臨界圧力）中に含まれるオイルを冷媒から分離するものである。このオイルセパレータ１８は、分離したオイルを圧縮機１６の密閉ハウジング２２に戻すオイル戻し管２４を備え、該オイル戻し管２４は、電磁弁２５、キャピラリ管（絞り）２６を介して、冷媒吸込管２１に接続されている。本実施形態では、電磁弁２５は、オイル量を検知する上記センサ２９の信号に基づいて開閉されるようになっている。

ガスクーラ１９は、圧縮機１６から吐出された高温高圧（超臨界圧力）の冷媒ガスを外気と熱交換させ、放熱して冷却するものである。ガスクーラ１９は、後述のとおり、フィンアンドチューブ式の熱交換器により構成されており、その熱交換器に対して外気を送風する送風ファン（図示省略）が対向配設された構成されている。
また、膨張弁２０は、ガスクーラ１９により冷却されたガス冷媒を減圧（膨張）して液化させるものである。

一方、負荷ユニット１２は、上記した液冷媒配管１３およびガス冷媒配管１４に接続される負荷ユニット側配管２７と、この負荷ユニット側配管２７に設けられている蒸発器（負荷側熱交換器）２８とを備えたものであり、液冷媒配管１３を経て供給された液冷媒を蒸発器２８で蒸発させ、空気等の被冷却対象物を冷却する冷房用の室内機、あるいは各種冷凍・冷蔵用の冷却機器として使用されるものである。蒸発器２８は、ガスクーラ１９と同様にフィンアンドチューブ式の熱交換器で構成されており、その熱交換器に対して被冷却空気を通風する送風ファン（図示省略）が配設された構成とされている。

蒸発器２８は、被冷却空気から吸熱して液冷媒が蒸発させ、その空気を冷却することによって、冷房あるいは冷凍・冷蔵に供するものであり、蒸発器２８で蒸発した低温低圧の冷媒ガスは、ガス冷媒配管１４、アキュムレータ、冷媒吸込管２１を経て圧縮機１６に吸い込まれ、再度圧縮されるようになっている。なお、本実施形態で、負荷ユニット１２を１台接続した例について説明したが、蒸発器２８を有する負荷ユニット１２を複数台並列に接続した構成としてもよい。この場合、各負荷ユニット側配管２７における蒸発器２８の入口側（液冷媒配管１３側）にそれぞれ膨張弁２０を設けることが望ましい。

上記した超臨界圧冷凍サイクル１０では、冷媒が超臨界圧力まで昇圧されるため、この冷媒はガスクーラ１９で冷却されても凝縮することはなく、顕熱変化がなされたガス冷媒としてガスクーラ１９を通過する。図２には、超臨界圧力に昇圧した冷媒の超臨界圧冷凍サイクル１０のモリエル線図が示されている。この図２において、点Ａは圧縮機１６の吸込側での冷媒の圧力とエンタルピを示す。同様に、点Ｂはガスクーラ１９の入口側、点Ｃはガスクーラ１９の出口側、点Ｄは蒸発器２８の入口側における冷媒の圧力とエンタルピを示す。また、図２における破線は各等温線を示している。

上記のように、ガスクーラ１９では冷却による顕熱変化がなされる。この場合、図２に示すように、１２０℃から１００℃迄のエンタルピ量、１００℃から８０℃迄のエンタルピ量、８０℃から６０℃迄のエンタルピ量、６０℃から約３５℃迄のエンタルピ量をそれぞれａ、ｂ、ｃ、ｄとすると、該エンタルピ量は、ａ＜ｂ＜ｃ＜ｄとなり、特に、６０℃から約３５℃迄のエンタルピ量ｄは、他の温度帯のエンタルピ量に比べて大きい。このように、ガスクーラ１９における冷媒出口温度をより低くすることにより、その分だけ冷却効果を大きくすることができ、成績係数（ＣＯＰ）を向上することができる。

以下に、冷媒出口温度をより低くすることができるガスクーラ（放熱器）１９の構成について説明する。図３には、本実施形態に係るガスクーラ１９の模式図が示されている。
ガスクーラ１９は、図３に示されるように、上下方向に延在し、所定の間隔（ピッチ）で互いに平行に配設された多数の短冊状のプレートフィン３１と、これら多数のプレートフィン３１を貫通する複数本の伝熱管からなる伝熱管群３３とを備え、紙面に直交する方向に空気が流れるようになっている。

伝熱管群３３は、プレートフィン３１の上下方向に１列多段（本実施形態では１２段）に配置されており、その伝熱管群３３により、入口側では複数（本実施形態では３つ）に分岐された冷媒流路３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃが並列に形成され、そこから出口側に向って冷媒流路数（サーキット数）が２つの冷媒流路３４Ｄ，３４Ｅ減少され、更に出口側において単一の冷媒流路３４Ｆとされるように放熱器内冷媒流路が形成されている。

このように、入口側において冷媒流路を複数の冷媒流路３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃに分岐し、その冷媒流路数を入口から出口にかけて漸次減少させた放熱器内冷媒流路を形成することにより、冷媒が各冷媒流路３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃに分配されて流れるため、各冷媒流路３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃを流れる冷媒の流量を低減することができるとともに、そこから出口側の単一の冷媒流路３４に至るまでの間の冷媒流路長を短くできるため、ガスクーラ１９での冷媒の圧力損失を低減し、成績係数の向上を図ることができる。

また、ガスクーラ１９内での冷媒流路数（サーキット数）を入口側から出口側にかけて漸次減少させ、それに伴って冷媒流路の流路断面積を漸次減少させることにより、ガスクーラ１９で冷媒の冷却が進み、それに伴い冷媒のガス密度（比重）が次第に大きくなったとしても、冷媒の流速低下を防止し、熱交換効率を維持することにより、高い熱交換性能を得ることができる。

上記ガスクーラ１９は、オイルセパレータ１８を経た入口管３５（冷媒吐出管１７）に接続された入口ヘッダ３６と、出口側ヘッダ３８とを備え、この入口ヘッダ３６と出口側ヘッダ３８との間に、入口側の３つの冷媒流路３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃを、先ず２つの冷媒流路３４Ｄ，３４Ｅに減らし、更に出口側の単一の冷媒流路３４Ｆに、３→２→１のパターンで冷媒流路数（サーキット数）を減少させた放熱器内冷媒流路を形成している。この放熱器内冷媒流路は、各々４本の伝熱管を接続して形成され、ガスクーラ１９の高さ方向（上下方向）の上方から下方に向けて冷媒を流す構成とされ、最下段の出口伝熱管４２Ｃが膨張弁２０に至る出口管３７（冷媒吐出管１７）に接続された構成とされている。

入口側の冷媒流路３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃは、それぞれ入口ヘッダ３６に接続された入口伝熱管４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃを備えており、これら入口伝熱管４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃは、プレートフィン３１の上部（１段、３段、５段）に配置されている。また、出口側において複数の冷媒流路３４Ｄ，３４Ｅを単一の冷媒流路３４Ｆに合流する出口側ヘッダ３８には、第３中間伝熱管４１Ａ３，４１Ｂ３が接続・配置され、その下方に出口管３７（冷媒吐出管１７）に連なる出口伝熱管４２Ａ１，４２Ａ２が配置されている。これら第３中間伝熱管４１Ａ３，４１Ｂ３および出口伝熱管４２Ａ１，４２Ａ２は、プレートフィン３１の下部（８段、１０段、１１段および１２段）に配置されている。

冷媒流路３４Ａは、入口伝熱管４０ＡにＵ字管４３を介して接続された第１中間伝熱管４１Ａ１を備えている。この冷媒流路３４Ａは、第３中間伝熱管４１Ａ３，４１Ｂ３に対しＵ字管４３を介して接続された第２中間伝熱管４１Ａ２，４１Ｂ２を備えた冷媒流路３４Ｄ，３４Ｅの双方に中間ヘッダ４４を介して連通されている。第１中間伝熱管４１Ａ１は、入口伝熱管４０Ａの１段下方に配置され、第２中間伝熱管４１Ａ２は、第３中間伝熱管４１Ａ３の１段上方に配置されている。また、第１中間伝熱管４１Ａ１と第２中間伝熱管４１Ａ２および４１Ｂ２とは、中間ヘッダ４４を介して連通されている。従って、冷媒流路３４Ａに流入した冷媒は、入口伝熱管４０Ａ、第１中間伝熱管４１Ａ１を経て、第２中間伝熱管４１Ａ２、第３中間伝熱管４１Ａ３または第２中間伝熱管４１Ｂ２、第３中間伝熱管４１Ｂ３の順に上段の伝熱管から下段の伝熱管へと流れるようになる。

同様に、冷媒流路３４Ｂは、入口伝熱管４０ＢにＵ字管４３を介して接続される第１中間伝熱管４１Ｂ１を備えている。該冷媒流路３４Ｂは、第３中間伝熱管４１Ａ３，４１Ｂ３にＵ字管４３を介して接続された第２中間伝熱管４１Ａ２，４１Ｂ２を備えた冷媒流路３４Ｄ，３４Ｅの双方に中間ヘッダ４４を介して連通されている。第１中間伝熱管４１Ｂ１は、入口伝熱管４０Ｂの１段下方に配置され、第２中間伝熱管４１Ｂ２は、第３中間伝熱管４１Ｂ３の１段上方に配置されている。また、第１中間伝熱管４１Ｂ１と第２中間伝熱管４１Ａ２および４１Ｂ２とは、中間ヘッダ４４を介して連通されている。従って、冷媒流路３４Ｂに流入した冷媒は、入口伝熱管４０Ｂ、第１中間伝熱管４１Ｂ１を経て、第２中間伝熱管４１Ａ２、第３中間伝熱管４１Ａ３または第２中間伝熱管４１Ｂ２、第３中間伝熱管４１Ｂ３の順に上段の伝熱管から下段の伝熱管へと流れるようになる。

更に、冷媒流路３４Ｃは、入口伝熱管４０ＣにＵ字管４３を介して接続される第１中間伝熱管４１Ｃ１を備えている。この冷媒流路３４Ｃは、第３中間伝熱管４１Ａ３，４１Ｂ３にＵ字管４３を介して接続された第２中間伝熱管４１Ａ２，４１Ｂ２を備えた冷媒流路３４Ｄ，３４Ｅの双方に中間ヘッダ４４を介して連通されている。第１中間伝熱管４１Ｃ１は、入口伝熱管４０Ｃの１段下方に配置されている。また、第１中間伝熱管４１Ｃ１と第２中間伝熱管４１Ａ２および４１Ｂ２とは、上記した中間ヘッダ４４を介して連通されている。これによって、冷媒流路３４Ｃに流入した冷媒は、入口伝熱管４０Ｃ、第１中間伝熱管４１Ｃ１を経て、第２中間伝熱管４１Ａ２、第３中間伝熱管４１Ａ３または第２中間伝熱管４１Ｂ２、第３中間伝熱管４１Ｂ３の順に上段の伝熱管から下段の伝熱管へと流れるようになっている。

つまり、３つの冷媒流路３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃに分配されてガスクーラ１９に流入した冷媒は、第１中間伝熱管４１Ａ１，４１Ｂ１，４１Ｃ１および中間ヘッダ４４を経て第２中間伝熱管４１Ａ２，４１Ｂ２および第３中間伝熱管４１Ａ３，４１Ｂ３によって形成される２つの冷媒流路３４Ｄ，３４Ｅに流入するようになっており、この間に冷媒流路数（サーキット数）が３から２に減少され、流路断面積が３分の２に減少されるようになっている。

さらに、出口側ヘッダ３８には、第３中間伝熱管４１Ｂ３の１段下方において出口伝熱管４２Ａ１が接続・配置され、この出口伝熱管４２Ａ１の１段下方に、出口管３７（冷媒吐出管１７）に接続されている出口伝熱管４２Ａ２がＵ字管４３を介して接続・配置されている。この出口側ヘッダ３８は、第２中間伝熱管４１Ａ２，４１Ｂ２および第３中間伝熱管４１Ａ３，４１Ｂ３により形成される２つの冷媒流路３４Ｄ，３４Ｅを流通した冷媒を合流し、出口伝熱管４２Ａ１，４２Ａ２により形成される単一の冷媒流路３４Ｆへと流すためのものであり、ここで冷媒流路数（サーキット数）が２から１に減少され、流路断面積が更に２分の１に減少されるようになっている。

また、ガスクーラ１９は、高さ方向（上下方向）に複数（本実施形態では２つ）に区分された上部熱交換部４５と下部熱交換部４６とを備えている。ここで、入口側の冷媒流路３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃは、上部熱交換部４５側に形成されている。具体的には、冷媒流路３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃを構成する入口伝熱管４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃおよび第１中間伝熱管４１Ａ１，４１Ｂ１，４１Ｃ１が上部熱交換部４５に設けられ、これに中間ヘッダ４４を介して下流側の冷媒流路３４Ｄ，３４Ｅおよび３４Ｆを形成する第２中間伝熱管４１Ａ２，４１Ｂ２、第３中間伝熱管４１Ａ３，４１Ｂ３および出口伝熱管４２Ａ１，４２Ａ２が接続され、下部熱交換部４６が設けられた構成とされている。

このように、本構成によると、入口側の冷媒流路３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃは、それぞれプレートフィン３１の上部側に入口伝熱管４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃおよび第１中間伝熱管４１Ａ１，４１Ｂ１，４１Ｃ１が配設されるととともに、プレートフィン３１の下部側に下流側の単一の冷媒流路３４Ｆを形成する出口伝熱管４２Ａ１，４２Ａ２が配設された構成とされているため、冷媒流路３４Ｆを構成する出口伝熱管４２Ａ１，４２Ａ２を自己または他の冷媒流路を形成する入口伝熱管４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃから離間して配置することができる。

さらに、入口側の冷媒流路３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃは、それぞれ入口伝熱管４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃと、出口伝熱管４２Ａ１，４２Ａ２との間に第１中間伝熱管（中間伝熱管）４１Ａ１，４１Ｂ１，４１Ｃ１、第２中間伝熱管（中間伝熱管）４１Ａ２，４１Ｂ２並びに第３中間伝熱管（中間伝熱管）４１Ａ３，４１Ｂ３が配設されているため、入口伝熱管４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃと出口伝熱管４２Ａ１，４２Ａ２とが隣り合うこともない。
従って、入口伝熱管４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃを流れる高温（例えば１００〜１２０℃）の冷媒によって、出口伝熱管４２Ａ１，４２Ａ２を流れる冷媒の温度上昇を抑制することができるため、冷凍サイクルの成績係数（ＣＯＰ）を向上することができる。

また、ガスクーラ１９内の冷媒流路３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃ，３４Ｄ，３４Ｅ，３４Ｆにおいて、冷媒は、入口伝熱管４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ、第１中間伝熱管４１Ａ１，４１Ｂ１，４１Ｃ１、第２中間伝熱管４１Ａ２，４１Ｂ２、第３中間伝熱管４１Ａ３，４１Ｂ３および出口伝熱管４２Ａ１，４２Ａ２の順に、上段の伝熱管から下段の伝熱管へと流通する。この間、超臨界圧力まで昇圧された冷媒は、ガスクーラ１９で凝縮することはないものの、冷却に伴い冷媒ガスの密度（比重）が大きくなる。このため、冷媒を上段の伝熱管から下段の伝熱管に流すように放熱器内冷媒流路を構成することにより、重力によって冷媒の流通を促進し、熱交換効率の向上を図ることができる。

また、上記した放熱器内冷媒流路において、冷媒は上段の伝熱管から下段の伝熱管へと徐々に冷却されるため、隣り合った伝熱管を流れる冷媒の温度差を所定温度以下にすることができ、隣り合った伝熱管の間での熱移動を抑えることができる。図２に示すモリエル線図を参照すると、本実施形態では、ガスクーラ１９の出入口温度差が８５℃となっているため、隣り合った伝熱管を流れる冷媒の温度差を２０℃〜２５℃程度に抑えることができる。また、一般的にガスクーラ１９の出入口温度差は６０℃程度であるため、この場合には、隣り合った伝熱管を流れる冷媒の温度差を１５℃程度に抑えることができる。

さらに、ガスクーラ１９は、上下に区分けされた上部熱交換部４５と下部熱交換部４６とを備え、放熱器内冷媒流路を形成する冷媒流路３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃ，３４Ｄ，３４Ｅ，３４Ｆは、それぞれ上部熱交換部４５から下部熱交換部４６に向けて順次冷媒が流れる構成となっているため、上部熱交換部４５から下部熱交換部４６に向けて温度が低下する温度勾配が形成される。従って、ガスクーラ１９の温度むらを抑えることができる。

また、各冷媒流路３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃ，３４Ｄ，３４Ｅ，３４Ｆは、入口伝熱管４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃに連なる第１中間伝熱管４１Ａ１，４１Ｂ１，４１Ｃ１と、出口伝熱管４２Ａ１，４２Ａ２に連なる第２中間伝熱管４１Ａ２，４１Ｂ２および第３中間伝熱管４１Ａ３，４１Ｂ３とを備え、第１中間伝熱管４１Ａ１，４１Ｂ１，４１Ｃ１、第２中間伝熱管４１Ａ２，４１Ｂ２および第３中間伝熱管４１Ａ３，４１Ｂ３がすべて接続される中間ヘッダ４４を備えるため、入口側の冷媒流路３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃの入口伝熱管４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃでの冷媒の分配が不適当であったとしても、冷媒は中間ヘッダ４４に一度集約された後、冷媒流路３４Ｄ，３４Ｅに流れる際に再分配されるため、分配を適正化することができる。このため、ガスクーラ１９での冷媒分配を均一化し熱交換を十分行わせることができる。

さらに、本実施形態においては、ガスクーラ１９内の冷媒流路の流路断面積を入口側から出口側にかけて漸次減少させている。つまり、入口側の冷媒流路３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃに対して、その下流に連なる冷媒流路３４Ｄ，３４Ｅおよび冷媒流路３４Ｆの冷媒流路数（サーキット数）を３→２→１と漸次減少させ、放熱器内冷媒流路の流路断面積を入口側から出口側にかけて漸次減少させた構成としている。このため、ガスクーラ１９で冷媒の冷却が進み、それに伴い冷媒のガス密度（比重）が次第に大きくなったとしても、冷媒の流速低下を防止し、熱交換効率を維持することによって、高い熱交換性能を得ることができ、ガスクーラ１９を高性能化することができる。

次に、本発明の他の実施形態（１）ないし（５）ついて、図４ないし図８を用いて説明する。
［他の実施形態（１）］
図４には、他の実施形態（１）に係るガスクーラの模式図が示されている。
この実施形態は、冷媒流路数（サーキット数）を漸次減少させることによって、ガスクーラ５０内の冷媒流路の流路断面積を入口側から出口側にかけて漸次減少させたものではなく、冷媒流路を形成する伝熱管の流路径を変えることにより放熱器内冷媒流路の流路断面積を入口側から出口側にかけて漸次減少させたものである。
本実施形態において、伝熱管群３３は、プレートフィン３１の上下方向に１列多段（本実施形態では１２段）に配置され、その伝熱管群３３により複数（本実施形態では３つ）の冷媒流路３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃが並列に形成されている。

このように、冷媒流路３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃを複数形成（サーキット数３）することにより、冷媒が各冷媒流路３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃに分配されて流れるため、各冷媒流路３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃを流れる冷媒の流量を低減することができるとともに、各冷媒流路３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃの流路長を短くできるため、ガスクーラ５０での冷媒の圧力損失を低減し、成績係数の向上を図ることができる。

ガスクーラ５０は、オイルセパレータ１８を経た入口管３５（冷媒吐出管１７）に接続された入口ヘッダ３６と、膨張弁２０に至る出口管３７（冷媒吐出管１７）に接続された出口側ヘッダ３８とを備え、これら入口ヘッダ３６と出口側ヘッダ３８との間に、入口から出口にかけて３つの冷媒流路３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃが形成されている。この冷媒流路３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃは、それぞれ４本の伝熱管を接続して形成され、ガスクーラ５０の高さ方向（上下方向）の上方から下方に向けて冷媒が流れるようになっている。

冷媒流路３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃは、それぞれ入口ヘッダ３６に接続された入口伝熱管４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃを備えている。各入口伝熱管４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃは、プレートフィン３１の上部（１段、３段、５段）に配置されている。また、冷媒流路３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃは、それぞれ出口側ヘッダ３８に接続された出口伝熱管４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃを備えている。これら出口伝熱管４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃは、プレートフィン３１の下部（８段、１０段、１２段）に配置されている。

冷媒流路３４Ａは、入口伝熱管４０ＡにＵ字管４３を介して接続された第１中間伝熱管４１Ａ１と、出口伝熱管４２ＡにＵ字管４３を介して接続された第２中間伝熱管４１Ａ２とを備えている。第１中間伝熱管４１Ａ１は、入口伝熱管４０Ａの１段下方に配置され、第２中間伝熱管４１Ａ２は、出口伝熱管４２Ａの１段上方に配置されている。また、第１中間伝熱管４１Ａ１と第２中間伝熱管４１Ａ２とは、中間ヘッダ４４を介して連通されている。これにより、冷媒流路３４Ａは、入口伝熱管４０Ａ、第１中間伝熱管４１Ａ１、第２中間伝熱管４１Ａ２、出口伝熱管４２Ａの順に、上段の伝熱管から下段の伝熱管に冷媒が流れるようになっている。

同様に、冷媒流路３４Ｂは、入口伝熱管４０ＢにＵ字管４３を介して接続された第１中間伝熱管４１Ｂ１と、出口伝熱管４２ＢにＵ字管４３を介して接続された第２中間伝熱管４１Ｂ２とを備えている。第１中間伝熱管４１Ｂ１は、入口伝熱管４０Ｂの１段下方に配置され、第２中間伝熱管４１Ｂ２は、出口伝熱管４２Ｂの１段上方に配置されている。また、第１中間伝熱管４１Ｂ１と第２中間伝熱管４１Ｂ２とは、上記した中間ヘッダ４４を介して連通されている。これにより、冷媒流路３４Ｂは、入口伝熱管４０Ｂ、第１中間伝熱管４１Ｂ１、第２中間伝熱管４１Ｂ２、出口伝熱管４２Ｂの順に、上段の伝熱管から下段の伝熱管に冷媒が流れるようになっている。

さらに、冷媒流路３４Ｃは、入口伝熱管４０ＣにＵ字管４３を介して接続された第１中間伝熱管４１Ｃ１と、出口伝熱管４２ＣにＵ字管４３を介して接続された第２中間伝熱管４１Ｃ２とを備えている。第１中間伝熱管４１Ｃ１は、入口伝熱管４０Ｃの１段下方に配置され、第２中間伝熱管４１Ｃ２は、出口伝熱管４２Ｃの１段上方に配置されている。また、第１中間伝熱管４１Ｃ１と第２中間伝熱管４１Ｃ２とは、上記した中間ヘッダ４４を介して連通されている。これにより、冷媒流路３４Ｃは、入口伝熱管４０Ｃ、第１中間伝熱管４１Ｃ１、第２中間伝熱管４１Ｃ２、出口伝熱管４２Ｃの順に、上段の伝熱管から下段の伝熱管に冷媒が流れるようになっている。

ここで、各冷媒流路３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃは、それぞれの流路を形成している４本の伝熱管、すなわち入口伝熱管４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ、第１中間伝熱管４１Ａ１，４１Ｂ１，４１Ｃ１、第２中間伝熱管４１Ａ２，４１Ｂ２および出口伝熱管４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃの流路径が、入口伝熱管＞第１中間伝熱管＞第２中間伝熱管＞出口伝熱管の関係を満たす流路径とされている。これによって、各冷媒流路３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃの流路断面積が入口側から出口側にかけて漸次減少されるように設定されている。なお、ここでの各管の流路径は、円形管の内径を表したものであるが、円形管以外の管の場合は、その直径換算値である流体直径を意味するものであり、円形管以外の管を用いたものも本発明に含まれるものとする。

また、ガスクーラ５０は、高さ方向（上下方向）に複数（本実施形態では２つ）に区分けされた上部熱交換部４５と下部熱交換部４６とを備えている。上記冷媒流路３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃは、それぞれ上部熱交換部４５および下部熱交換部４６を順次流通するように形成されている。具体的には、冷媒流路３４Ａは、入口伝熱管４０Ａおよび第１中間伝熱管４１Ａ１が上部熱交換部４５に設けられ、中間ヘッダ４４を介して、第２中間伝熱管４１Ａ２および出口伝熱管４２Ａが下部熱交換部４６に設けられている。

同様に、冷媒流路３４Ｂは、入口伝熱管４０Ｂおよび第１中間伝熱管４１Ｂ１が上部熱交換部４５に設けられ、第２中間伝熱管４１Ｂ２および出口伝熱管４２Ｂが下部熱交換部４６に設けられている。また、冷媒流路３４Ｃは、入口伝熱管４０Ｃおよび第１中間伝熱管４１Ｃ１が上部熱交換部４５に設けられ、第２中間伝熱管４１Ｃ２および出口伝熱管４２Ｃが下部熱交換部４６に設けられている。

このように、本実施形態では、冷媒流路３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃは、それぞれプレートフィン３１の上部側に入口伝熱管４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃが設けられるととともに、プレートフィン３１の下部側に出口伝熱管４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃが設けられているため、各冷媒流路３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃの出口伝熱管４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃを自己または他の冷媒流路３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃの入口伝熱管４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃから離間して配置することができる。

更に、冷媒流路３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃは、それぞれ入口伝熱管４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃと、出口伝熱管４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃとの間に第１中間伝熱管（中間伝熱管）４１Ａ１，４１Ｂ１，４１Ｃ１および第２中間伝熱管（中間伝熱管）４１Ａ２，４１Ｂ２，４１Ｃ２が設けられているため、入口伝熱管４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃと出口伝熱管４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃとが隣り合うこともない。従って、入口伝熱管４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃを流れる高温（例えば１００〜１２０℃）の冷媒によって、冷媒の出口温度が上昇するのを抑制することができるため、冷凍サイクルの成績係数を向上することができる。

また、冷媒流路３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃは、入口伝熱管４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ、第１中間伝熱管４１Ａ１，４１Ｂ１，４１Ｃ１、第２中間伝熱管４１Ａ２，４１Ｂ２，４１Ｃ２、出口伝熱管４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃの順に、上段の伝熱管から下段の伝熱管に冷媒が流れるようになっている。超臨界圧冷凍サイクル１０において、圧縮機１６により超臨界圧力まで昇圧された冷媒は、ガスクーラ５０で凝縮することはないものの、冷却に伴い冷媒ガスの密度（比重）が大きくなる。このため、冷媒を上段の伝熱管から下段の伝熱管に流すように冷媒流路３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃを構成することにより、重力によって冷媒の流通が促進され、熱交換効率の向上を図ることができる。

また、冷媒流路３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃは、上段の伝熱管から下段の伝熱管へと徐々に冷媒が冷却されるため、隣り合った伝熱管を流れる冷媒の温度差を所定温度以下にすることができ、隣り合った伝熱管の間での熱移動を抑えることができる。図２のモリエル線図を参照すると、本実施形態では、ガスクーラ５０の出入口での冷媒温度差が８５℃となっているため、隣り合った伝熱管を流れる冷媒の温度差を２０℃〜２５℃程度に抑えることができる。また、通常、ガスクーラ５０の出入口温度差は６０℃程度であるため、この場合には、隣り合った伝熱管を流れる冷媒の温度差を１５℃程度に抑えることができる。

さらに、ガスクーラ５０は、上下に区分けされた上部熱交換部４５と下部熱交換部４６とを備え、冷媒流路３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃは、それぞれ上部熱交換部４５から下部熱交換部４６に向けて順次冷媒が流れる構成となっているため、上部熱交換部４５から下部熱交換部４６に向けて温度が低下する温度勾配が形成され、ガスクーラ５０の温度むらを抑えることができる。

また、冷媒流路３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃは、入口伝熱管４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃに連なる第１中間伝熱管４１Ａ１，４１Ｂ１，４１Ｃ１と、出口伝熱管４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃに連なる第２中間伝熱管４１Ａ２，４１Ｂ２，４１Ｃ２とを備え、各冷媒流路３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃの第１中間伝熱管４１Ａ１，４１Ｂ１，４１Ｃ１および第２中間伝熱管４１Ａ２，４１Ｂ２，４１Ｃ２がすべて接続される中間ヘッダ４４を備えているため、冷媒流路３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃの入口伝熱管４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃでの冷媒の分配が不適当であったとしても、冷媒は中間ヘッダ４４に一度集約された後、各冷媒流路３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃに再分配されるため、分配を適正化することができる。従って、ガスクーラ５０での熱交換を十分に行わせることができる。

また、ガスクーラ５０内の冷媒流路の流路断面積を入口側から出口側にかけて漸次減少させている。つまり、各冷媒流路３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃを形成している入口伝熱管４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ、第１中間伝熱管４１Ａ１，４１Ｂ１，４１Ｃ１、第２中間伝熱管４１Ａ２，４１Ｂ２および出口伝熱管４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃの流路径（内径）を、入口伝熱管＞第１中間伝熱管＞第２中間伝熱管＞出口伝熱管の関係を満たす大きさに設定し、各冷媒流路３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃの流路断面積を入口側から出口側にかけて漸次減少させるようにしている。このため、ガスクーラ５０冷媒の冷却が進み、それに伴い冷媒のガス密度（比重）が次第に大きくなったとしても、冷媒の流速低下を防止し、熱交換効率を維持することにより高い熱交換性能を得ることができる。

［他の実施形態（２）］
図５には、他の実施形態（２）に係るガスクーラの模式図が示されている。
このガスクーラ５０において、上記したガスクーラ５０と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。本実施形態のガスクーラ５０では、各冷媒流路３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃは、第１中間伝熱管４１Ａ１，４１Ｂ１，４１Ｃ１と第２中間伝熱管４１Ａ２，４１Ｂ２，４１Ｃ２とがそれぞれ連結管４７Ａ，４７Ｂ，４７Ｃを介して接続されている。この構成では、中間ヘッダ４４が不要となるため、ガスクーラ５０の小型化を実現できる。

なお、本実施形態において、各冷媒流路３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃを形成している入口伝熱管４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ、第１中間伝熱管４１Ａ１，４１Ｂ１，４１Ｃ１、第２中間伝熱管４１Ａ２，４１Ｂ２および出口伝熱管４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃの流路径が、入口伝熱管＞第１中間伝熱管＞第２中間伝熱管＞出口伝熱管の関係を満たす大きさとされていることは云うまでもない。

また、上記した他の実施形態（１），（２）では、冷媒流路３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃは、中間伝熱管として、それぞれ第１中間伝熱管４１Ａ１，４１Ｂ１，４１Ｃ１と第２中間伝熱管４１Ａ２，４１Ｂ２，４１Ｃ２の２本ずつを備える構成としたが、冷媒流量やプレートプレート３１の大きさに応じて本数を適宜変更しても良い。中間伝熱管は少なくとも１本設ければよく、冷媒流路を入口伝熱管、中間伝熱管、出口伝熱管の３本により１往復半して流れる最少構成としても良い。この構成では、冷媒の出口は、伝熱管の延びる方向における冷媒の入口とは反対側に位置する。

このように、各冷媒流路３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃを３パスで構成した場合、ガスクーラ５０の出入口での冷媒温度差は８５℃となる（図２参照）ため、隣り合った伝熱管を流れる冷媒の温度差は、２５℃〜３０℃程度に抑えることができる。この構成では、上記冷媒流路を４本の伝熱管（４パス）で形成したものに比べ、隣り合った伝熱管を流れる冷媒の温度差が高くなり、３０℃程度になることも考えられる。また、通常、ガスクーラ１９の出入口温度差は６０℃程度であるため、この場合、隣り合った伝熱管を流れる冷媒の温度差は、２０℃程度に抑えることができる。

また、上記した各実施形態では、伝熱管の配置する間隔（ピッチ）を同一にしたが、例えば、上部熱交換部４５と下部熱交換部４６との間、冷媒流路３４Ｃの第１中間伝熱管４１Ｃ１と、冷媒流路３４Ａの第２中間伝熱管４１Ａ２との間を、１本分余計に間隔を広げても良い。この構成では、上部熱交換部４５と下部熱交換部４６との熱伝達が抑制されるため、冷媒出口温度の上昇をより抑えることができる。

［他の実施形態（３）］
図６には、他の実施形態（３）に係るガスクーラの模式図が示されている。
上記した各実施形態では、ガスクーラ１９，５０は、１列の伝熱管群３３を備えた構成としているが、この実施形態では、複数列の伝熱管群３３を備えた構成としている点が相違している。上記したガスクーラ１９，５０と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態のガスクーラ６０は、図６に示すように、多列多段（この実施形態では２列６段）の伝熱管によって形成される伝熱管群３３を備える。伝熱管群３３は、各列の伝熱管の高さ位置を異ならせて形成され、風下側の列の伝熱管の方が風上側の列の伝熱管よりもわずかに上方に配置されている。また、ガスクーラ６０は、伝熱管群３３により並列に形成された入口側の３つの冷媒流路３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃ、それに順次接続される２つの冷媒流路３４Ｄ，３４Ｅ、単一の冷媒流路３４Ｆを備えている。

入口側の冷媒流路３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃは、入口ヘッダ３６に接続される入口伝熱管４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃを備えている。これら入口伝熱管４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃは、プレートフィン３１の風下側の列の上部（１段、２段、３段）に配置されている。また、出口側の冷媒流路３４Ｆは、出口側ヘッダ３８に接続される出口伝熱管４２Ａ１，４２Ａ２を備えている。これら出口伝熱管４２Ａ１，４２Ａ２は、プレートフィン３１の風下側および風上側の列の最下部（６段）に配置されている。

冷媒流路３４Ａは、入口伝熱管４０ＡにＵ字管（図示省略）を介して接続される第１中間伝熱管４１Ａ１を備えている。この冷媒流路３４Ａは、第３中間伝熱管４１Ａ３，４１Ｂ３にＵ字管（図示省略）を介して接続される第２中間伝熱管４１Ａ２，４１Ｂ２を備えた冷媒流路３４Ｄ，３４Ｅの双方に中間ヘッダ４４を介して連通されている。第１中間伝熱管４１Ａ１は、入口伝熱管４０Ａの隣の列（風上側の列）の最上段に配置され、第２中間伝熱管４１Ａ２は、第３中間伝熱管４１Ａ３の隣の列（風下側の列）の下部（４段）に配置されている。また、第１中間伝熱管４１Ａ１と第２中間伝熱管４１Ａ２とは、中間ヘッダ４４を介して連結されている。これにより、冷媒流路３４Ａに流入した冷媒は、入口伝熱管４０Ａ、第１中間伝熱管４１Ａ１を経て、第２中間伝熱管４１Ａ２、３中間伝熱管４１Ａ３または第２中間伝熱管４１Ｂ２、３中間伝熱管４１Ｂ３の順に、上段の伝熱管から下段の伝熱管へと流れるようになっている。

同様に、冷媒流路３４Ｂは、入口伝熱管４０ＢにＵ字管を介して接続される第１中間伝熱管４１Ｂ１を備えている。冷媒流路３４Ｂは、第３中間伝熱管４１Ａ３，４１Ｂ３にＵ字管を介して接続された第２中間伝熱管４１Ａ２，４１Ｂ２を備えた冷媒流路３４Ｄ，３４Ｅの双方に中間ヘッダ４４を介して連通されている。第１中間伝熱管４１Ｂ１は、入口伝熱管４０Ｂの隣の列（風上側の列）の上部（２段）に配置され、第２中間伝熱管４１Ｂ２は、第３中間伝熱管４１Ｂ３の隣の列（風下側の列）の下部（５段）に配置されている。また、第１中間伝熱管４１Ｂ１と第２中間伝熱管４１Ａ２および４１Ｂ２とは、中間ヘッダ４４を介して連通されている。これにより、冷媒流路３４Ｂに流入した冷媒は、入口伝熱管４０Ｂ、第１中間伝熱管４１Ｂ１を経て、第２中間伝熱管４１Ａ２、第３中間伝熱管４１Ａ３または第２中間伝熱管４１Ｂ２、第３中間伝熱管４１Ｂ３の順に上段の伝熱管から下段の伝熱管へと流れるようになっている。

更に、冷媒流路３４Ｃは、入口伝熱管４０ＣにＵ字管を介して接続される第１中間伝熱管４１Ｃ１を備えている。該冷媒流路３４Ｃは、第３中間伝熱管４１Ａ３，４１Ｂ３にＵ字管を介して接続された第２中間伝熱管４１Ａ２，４１Ｂ２を備えた冷媒流路３４Ｄ，３４Ｅの双方に中間ヘッダ４４を介して連通されている。第１中間伝熱管４１Ｃ１は、入口伝熱管４０Ｃの隣の列（風上側の列）の上部（３段）に配置されている。これにより、冷媒流路３４Ｃに流入した冷媒は、入口伝熱管４０Ｃ、第１中間伝熱管４１Ｃ１を経て、第２中間伝熱管４１Ａ２、第３中間伝熱管４１Ａ３または第２中間伝熱管４１Ｂ２、第３中間伝熱管４１Ｂ３の順に上段の伝熱管から下段の伝熱管へと流れるようになっている。

つまり、３つの冷媒流路３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃに分配されてガスクーラ６０に流入した冷媒は、第１中間伝熱管４１Ａ１，４１Ｂ１，４１Ｃ１および中間ヘッダ４４を経て第２中間伝熱管４１Ａ２，４１Ｂ２および第３中間伝熱管４１Ａ３，４１Ｂ３によって形成される２つの冷媒流路３４Ｄ，３４Ｅに流入するようになっており、この間に冷媒流路数（サーキット数）が３から２に減少され、流路断面積が３分の２に減少されるようになっている。

さらに、出口側ヘッダ３８には、第３中間伝熱管４１Ｂ３の隣の列（風下側の列）の最下部（６段）位置に出口伝熱管４２Ａ１が接続・配置され、この出口伝熱管４２Ａ１の隣の列（風上側の列）の最下部（６段）位置に、出口管３７（冷媒吐出管１７）に接続されている出口伝熱管４２Ａ２がＵ字管４３を介して接続・配置されている。この出口側ヘッダ３８は、第２中間伝熱管４１Ａ２，４１Ｂ２および第３中間伝熱管４１Ａ３，４１Ｂ３により形成される２つの冷媒流路３４Ｄ，３４Ｅを流通した冷媒を合流し、出口伝熱管４２Ａ１，４２Ａ２により形成される単一の冷媒流路３４Ｆへと流すためのものであり、ここで冷媒流路数（サーキット数）が２から１に減少され、流路断面積が更に２分の１に減少されるようになっている。

また、ガスクーラ６０は、高さ方向（上下方向）に２つに区分けされた上部熱交換部４５と下部熱交換部４６とを備える。そして、入口側の３つの冷媒流路３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃは、それぞれ上部熱交換部４５に設けられ、中間の２つの冷媒流路３４Ｄ，３４Ｅおよび出口側の単一の冷媒流路３４Ｆは、中間ヘッダ４４を介して、それぞれ下部熱交換部４６に設けられ、冷媒が上部熱交換部４５から下部熱交換部４６へと順次流通されるようになっている。

この実施形態では、伝熱管群３３は、プレートフィン３１に２列６段に挿通され、入口側の各冷媒流路３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃの入口伝熱管４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃは、冷媒出口側の第３中間伝熱管４１Ａ３，４１Ｂ３および出口伝熱管４２Ａ１，４２Ａ２の上部の離れた位置であって、かつ風下側の列に配置されるため、入口伝熱管４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃを流れる高温の冷媒と熱交換した空気が有する熱の影響を抑制し、冷媒の出口温度の上昇を抑えることできる。

また、本実施形態によっても、入口側の冷媒流路３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃに対して、その下流に連なる冷媒流路３４Ｄ，３４Ｅおよび冷媒流路３４Ｆの冷媒流路数（サーキット数）を３→２→１と漸次減少させ、放熱器内冷媒流路の流路断面積を入口側から出口側にかけて漸次減少させた構成とすることができる。従って、ガスクーラ１９で冷媒の冷却が進み、それに伴い冷媒のガス密度（比重）が次第に大きくなったとしても、冷媒の流速低下を防止し、熱交換効率を維持することによって、高い熱交換性能を得ることができ、ガスクーラ１９を高性能化することができる。

［他の実施形態（４），（５）］
図７および図８には、他の実施形態（４）および（５）に係るガスクーラの模式図が示されている。
これら実施形態は、図５に示した他の実施形態（２）と同様に、中間ヘッダ４４を省略化したものであって、かつ伝熱管群３３を図６に示した他の実施形態（３）の如く、多列多段（この実施形態では２列６段）に配設したものである。

これらガスクーラ６５，７０において、上記したガスクーラ１９，６０と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。ガスクーラ６５は、図７に示すように、冷媒流路３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃは、第１中間伝熱管４１Ａ１，４１Ｂ１，４１Ｃ１と第２中間伝熱管４１Ａ２，４１Ｂ２，４１Ｃ２とがそれぞれ連結管５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃを介して接続されている。この構成では、中間ヘッダ４４が不要となるため、ガスクーラ６５の小型化を実現できる。

また、入口伝熱管４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃと出口伝熱管４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃとが隣り合わず、各冷媒流路３４Ａ，３４Ｂ，３４がそれぞれ冷媒を上段の伝熱管から下段の伝熱管に流すように構成されている限りにおいて、各伝熱管の配置構成は適宜変更することが可能である。例えば、ガスクーラ７０では、図８に示すように、入口伝熱管４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃが、すべて風下側の列に設けられるわけではなく、１本の入口伝熱管４０Ｂを風上側の列の最上段に設けてもよい。また、出口伝熱管４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃについても、すべて風上側の列に設ける必要はなく、１本の出口伝熱管４２Ｂを風下側の列の最下段に設けてもよい。

この変形例に係るガスクーラ７０は、上記したガスクーラ６５と同様、中間ヘッダ４４を設けることなく、第１中間伝熱管４１Ａ１，４１Ｂ１，４１Ｃ１と第２中間伝熱管４１Ａ２，４１Ｂ２，４１Ｃ２とが連結管５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃを介して接続されている。この構成においても、連結管５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃの代わりに中間ヘッダ４４を設けても良い。

さらに、上記ガスクーラ６５，７０にあって、それぞれの冷媒流路３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃの流路断面積が、冷媒入口側から出口側にかけて漸次減少されるように、入口伝熱管４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ、第１中間伝熱管４１Ａ１，４１Ｂ１，４１Ｃ１、第２中間伝熱管４１Ａ２，４１Ｂ２，４１Ｃ２および出口伝熱管４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃの流路径（内径）が、入口伝熱管＞第１中間伝熱管＞第２中間伝熱管＞出口伝熱管の関係を満たす大きさとされていることは云うまでもなく、従って、ガスクーラ１９で冷媒の冷却が進み、それに伴い冷媒のガス密度（比重）が次第に大きくなったとしても、冷媒の流速低下を防止し、熱交換効率を維持することにより、高い熱交換性能を得ることができることは、上記した実施形態と同様である。

なお、上記した実施形態では、各冷媒流路３４Ａないし３４Ｆの流路断面積を、入口側から出口側にかけて漸次減少されるため、各冷媒流路のサーキット数を漸次減少させるようにしたものと、伝熱管の流路径（内径）を漸次減少させるようにしたものとを複数例ずつ例示したが、サーキット数を漸次減少させると同時に伝熱管の流路径（内径）を漸次減少させるようにしてもよいことはもちろんである。

１０ 超臨界圧冷凍サイクル
１５ 冷媒回路
１６ 圧縮機
１９、５０、６０、６５，７０ ガスクーラ（放熱器）
２０ 膨張弁（減圧装置）
２８ 蒸発器（負荷側熱交換器）
３１ プレートフィン
３３ 伝熱管群
３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ，３４Ｄ，３４Ｅ，３４Ｆ 冷媒流路
３６ 入口ヘッダ
３８ 出口側ヘッダ
４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ 入口伝熱管
４１Ａ１、４１Ｂ１、４１Ｃ１ 第１中間伝熱管（中間伝熱管）
４１Ａ２、４１Ｂ２、４１Ｃ２ 第２中間伝熱管（中間伝熱管）
４１Ａ３，４１Ｂ３ 第３中間伝熱管（中間伝熱管）
４２Ａ１，４２Ａ２，４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃ 出口伝熱管
４４ 中間ヘッダ
４５ 上部熱交換部（熱交換部）
４６ 下部熱交換部（熱交換部）

Claims (8)

1. 上下方向に延在し、所定のピッチで配置される多数のプレートフィンと、
   前記プレートフィンに多段に挿通される多数の伝熱管群により並列に形成される複数の冷媒流路と、を備え、
   超臨界圧力に昇圧された冷媒を放熱する放熱器であって、
   前記複数の冷媒流路は、それぞれ前記プレートフィンの上方部に設けられる入口伝熱管と、前記プレートフィンの下方部に設けられる出口伝熱管と、前記入口伝熱管と前記出口伝熱管との間に設けられる中間伝熱管とを備え、
   前記各冷媒流路の流路断面積は、前記入口伝熱管から前記出口伝熱管にかけて漸次減少されていることを特徴とする放熱器。
2. 前記各冷媒流路の流路断面積は、前記入口伝熱管、前記中間伝熱管および前記出口伝熱管のサーキット数を漸次減らすことにより減少されていることを特徴とする請求項１に記載の放熱器。
3. 前記各冷媒流路の流路断面積は、前記入口伝熱管、前記中間伝熱管および前記出口伝熱管の流路径を漸次小さくすることにより減少されていることを特徴とする請求項１に記載の放熱器。
4. 前記各冷媒流路は、それぞれ前記冷媒を上段の前記入口伝熱管から下段の前記出口伝熱管へと流通する構成とされていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の放熱器。
5. 上下に区分けされた複数の熱交換部を備え、
   前記各冷媒流路は、それぞれ上方の熱交換部から下方の熱交換部に向けて前記冷媒を流す構成とされていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の放熱器。
6. 前記各冷媒流路は、それぞれ前記入口伝熱管に連なる第１中間伝熱管と、前記出口伝熱管に連なる第２中間伝熱管もしくは第３中間伝熱管とを備え、前記各冷媒流路の前記第１中間伝熱管、前記第２中間伝熱管もしくは前記第３中間伝熱管がすべて接続される中間ヘッダを備えていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の放熱器。
7. 前記伝熱管群は、前記プレートフィンに多列多段に挿通され、前記入口伝熱管は、前記出口伝熱管よりも風下側の列に配置されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の放熱器。
8. 請求項１ないし７のいずれかに記載の放熱器と、冷媒を超臨界圧力まで昇圧する圧縮機と、減圧装置と、負荷側熱交換器とを配管接続した閉サイクルの冷媒回路を備えていることを特徴とする超臨界圧冷凍サイクル。
   

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