(57)【要約】【課題】冷媒で熱媒体を冷却させる熱媒体冷却器と、熱媒体冷却器で冷却された熱媒体と空気とを熱交換させる熱媒体空気熱交換器とを備える冷凍サイクル装置において、負荷変動時における制御性を向上させる。【解決手段】低温側熱媒体を吸入して吐出する低温側ポンプ１１と、冷媒を吸入して圧縮して吐出する圧縮機２１と、圧縮機２１から吐出された高圧冷媒を放熱させる放熱手段１５と、放熱手段１５で放熱した高圧冷媒を減圧させる減圧手段２３ｃと、放熱手段１５から流出した高圧冷媒と熱媒体冷却器１４から流出した低圧冷媒とを熱交換させる内部熱交換器２４と、内部熱交換器２４で熱交換された低圧冷媒の温度に関連する温度を検出または感知する低圧冷媒温度感温手段２３ａと、低圧冷媒温度感温手段２３ａが検出または感知した温度に基づいて、内部熱交換器２４で熱交換された低圧冷媒の過熱度を制御する過熱度制御手段２３ｂとを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
低温側熱媒体を吸入して吐出する低温側ポンプ（１１）と、
冷媒を吸入して圧縮して吐出する圧縮機（２１）と、
前記圧縮機（２１）から吐出された高圧の前記冷媒を放熱させる放熱手段（１５、１７、６０、６１）と、
前記放熱手段（１５、１７、６０、６１）で放熱した高圧の前記冷媒を減圧させる減圧手段（２３ｃ、６５ｂ）と、
前記減圧手段（２３ｃ、６５ｂ）で減圧された低圧の前記冷媒と前記低温側熱媒体とを熱交換させて前記熱媒体を冷却する熱媒体冷却器（１４）と、
前記熱媒体冷却器（１４）で冷却された前記熱媒体と空気とを熱交換させる熱媒体空気熱交換器（１６）と、
前記放熱手段（１５、１７、６０、６１）から流出した高圧の前記冷媒と前記熱媒体冷却器（１４）から流出した低圧の前記冷媒とを熱交換させる内部熱交換器（２４）と、
前記内部熱交換器（２４）で熱交換された低圧の前記冷媒の温度に関連する温度を検出または感知する低圧冷媒温度感温手段（２３ａ、６６）と、
前記低圧冷媒温度感温手段（２３ａ、６６）が検出または感知した温度に基づいて、前記内部熱交換器（２４）で熱交換された低圧の前記冷媒の過熱度を制御する過熱度制御手段（２３ｂ、５０、６５ａ）とを備えることを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項２】
前記過熱度制御手段（２３ｂ、５０、６５ａ）は、低圧側の前記冷媒の温度または圧力が小さくなると、前記内部熱交換器（２４）で熱交換された低圧冷媒の過熱度を小さくすることを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項３】
高温側熱媒体を吸入して吐出する高温側ポンプ（１２）と、
前記低温側熱媒体および前記高温側熱媒体のうち少なくとも一方の温度を制御する熱媒体温度制御手段（５０）とを備え、
前記放熱手段（１５、１７、６０、６１）は、前記圧縮機（２１）から吐出された高圧の前記冷媒と前記高温側熱媒体とを熱交換させるようになっており、
前記熱媒体温度制御手段（５０）は、前記高温側熱媒体の温度と前記低温側熱媒体の温度との温度差が所定量よりも小さくなる、または前記高温側熱媒体の温度が前記低温側熱媒体の温度よりも低くなると判定または推定した場合、前記低温側熱媒体の温度を下げる、または前記高温側熱媒体の温度を上げることを特徴とする請求項１または２に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項４】
前記低温側熱媒体と外気とを熱交換させるラジエータ（１３）を備え、
前記放熱手段は、空調対象空間への送風空気を加熱する空気加熱用熱交換器（１７、６０）を有していることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置。
【請求項５】
前記高温側熱媒体と外気とを熱交換させるラジエータ（１３）と、
前記ラジエータ（１３）と前記放熱手段（１５）との間における前記高温側熱媒体の流量を調整する熱媒体流量調整手段（３６）とを備え、
前記熱媒体温度制御手段（５０）は、前記高温側熱媒体の温度と前記低温側熱媒体の温度との温度差が前記所定量よりも小さくなる、または前記高温側熱媒体の温度が前記低温側熱媒体の温度よりも低くなると判定または推定した場合、前記ラジエータ（１３）と前記放熱手段（１５）との間における前記高温側熱媒体の流量が減少するように前記熱媒体流量調整手段（３６）の作動を制御することによって、前記高温側熱媒体の温度を上げることを特徴とする請求項３に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項６】
前記高温側熱媒体または前記低温側熱媒体と外気とを熱交換させるラジエータ（１３）と、
前記ラジエータ（１３）に、前記放熱手段（１５）を流れた前記高温側熱媒体が流れる場合と、前記熱媒体冷却器（１４）を流れた前記低温側熱媒体が流れる場合とを選択的に切り替える熱媒体切替手段（３６）とを備えることを特徴とする請求項３に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項７】
前記内部熱交換器（２４）で熱交換された前記低圧冷媒の圧力が所定温度における前記冷媒の飽和圧力よりも低い圧力になっている場合、前記過熱度制御手段（２３ｂ、５０、６５ａ）は前記過熱度を取らないことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置。
【請求項８】
前記低圧冷媒温度感温手段は、前記内部熱交換器（２４）で熱交換された前記低圧冷媒の温度上昇に応じて圧力が上昇するガス媒体を充填した感温部（２４ａ）を有しており、
前記過熱度制御手段は、前記感温部（２４ａ）内の前記ガス媒体の圧力上昇に伴って前記減圧手段（２３ｃ、６５ｂ）の開度を増加させる機械的機構（２３ｂ）を有しており、
前記ガス媒体の温度−圧力特性は、前記冷媒の温度−圧力特性とは異なっており、
前記機械的機構（２３ｂ）による前記減圧手段（２３ｃ、６５ｂ）の開弁特性（Ｖ１）は、前記冷媒の飽和線（Ｓ１）と所定圧力範囲内にて交差するクロスチャージ特性になっていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置。
【請求項９】
前記低圧冷媒温度感温手段は、前記内部熱交換器（２４）で熱交換された前記低圧冷媒の温度に関連する温度を検出する冷媒温度センサ（６６）を有しており、
前記過熱度制御手段は、前記減圧手段（２３ｃ、６５ｂ）の開度を変化させる電気的機構（６５ａ）と、前記冷媒温度センサ（６６）が検出した温度に基づいて前記電気的機構（６５ａ）の作動を制御する制御装置（５０）を有していることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１０】
前記内部熱交換器（２４）で熱交換された前記低圧側冷媒を溜めるアキュムレータ（７０）と、
前記内部熱交換器（２４）で熱交換された前記高圧冷媒の温度に関連する温度を検出する高圧冷媒温度検出手段（７１）と、
前記高圧冷媒温度検出手段（７１）が検出した温度に基づいて、前記内部熱交換器（２４）で熱交換された前記高圧冷媒の過冷却度を制御する過冷却度制御手段（５０）とを備えることを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内部熱交換器を備える冷凍サイクル装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１には、二酸化炭素を冷媒とする冷凍サイクル装置において、内部熱交換器を備える構成が記載されている。内部熱交換器は、放熱器からの冷媒と蒸発器からの冷媒との間で熱交換を行わせる熱交換器である。
【０００３】
二酸化炭素を冷媒として使用すると、夏場には高圧側圧力が臨界圧力以上となり、圧縮機の消費動力が大きくなって、冷凍サイクルの成績係数（ＣＯＰ）が悪化するという問題が生じる。
【０００４】
そこで、この従来技術では、内部熱交換器において放熱器からの冷媒と蒸発器からの冷媒との間で熱交換を行わせることによって、冷凍サイクルの成績係数（ＣＯＰ）の悪化を抑制する。
【０００５】
この従来技術における蒸発器は、膨張機構で減圧膨張された低圧の冷媒と冷房用空気とを熱交換させる冷媒空気熱交換器である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１２２０３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本出願人は、蒸発器で冷凍サイクルの冷媒と冷却水（熱媒体）とを熱交換させ、蒸発器で冷却された冷却水を空気冷却用熱交換器で送風空気と熱交換させて送風空気を冷却する冷凍サイクル装置（以下、検討例と言う。）を検討している。
【０００８】
この検討例によると、蒸発器で送風空気を熱交換させないので、蒸発器で冷媒が漏れても、漏れた冷媒が送風空気とともに送風対象空間に送られることを抑制できる。
【０００９】
しかしながら、この検討例によると、送風空気の冷却を上記従来技術と同熱量行うためには、空気冷却用熱交換器の冷却水温度を上記従来技術における蒸発器内の冷媒温度と同水準にする必要がある。
【００１０】
上記従来技術と同様に蒸発器内で過熱度を取る場合、上記従来技術の蒸発器内においては、送風空気の温度と冷媒の温度との差が大きいため比較的少ない熱交換面積で所定量の過熱度が取れるが、この検討例の蒸発器内においては、送風空気よりも格段に温度の低い冷却水と冷媒との間で過熱度を取る必要があるため過熱度が取りにくく、冷凍サイクルの負荷変動時における制御性（変動抑制、安定性）に劣るという問題が生じる。
【００１１】
また、冷媒と冷却水との温度差が小さい状態で過熱度を取る場合、蒸発器内の冷媒の温度を下げて冷媒と冷却水の温度差を拡大させることによって熱交換量を増やす必要があるが、その場合、圧縮機の吸入冷媒密度が低下して冷凍サイクルの成績係数（ＣＯＰ）が悪化するという問題が生じる。
【００１２】
本発明は上記点に鑑みて、冷媒で熱媒体を冷却させる熱媒体冷却器と、熱媒体冷却器で冷却された熱媒体と空気とを熱交換させる熱媒体空気熱交換器とを備える冷凍サイクル装置において、負荷変動時における制御性および冷凍サイクルの成績係数（ＣＯＰ）を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、
低温側熱媒体を吸入して吐出する低温側ポンプ（１１）と、
冷媒を吸入して圧縮して吐出する圧縮機（２１）と、
圧縮機（２１）から吐出された高圧の冷媒を放熱させる放熱手段（１５、１７、６０、６１）と、
放熱手段（１５、１７、６０、６１）で放熱した高圧の冷媒を減圧させる減圧手段（２３ｃ、６５ｂ）と、
減圧手段（２３ｃ、６５ｂ）で減圧された低圧の冷媒と低温側熱媒体とを熱交換させて熱媒体を冷却する熱媒体冷却器（１４）と、
熱媒体冷却器（１４）で冷却された熱媒体と空気とを熱交換させる熱媒体空気熱交換器（１６）と、
放熱手段（１５、１７、６０、６１）から流出した高圧の冷媒と熱媒体冷却器（１４）から流出した低圧の冷媒とを熱交換させる内部熱交換器（２４）と、
内部熱交換器（２４）で熱交換された低圧の冷媒の温度に関連する温度を検出または感知する低圧冷媒温度感温手段（２３ａ、６６）と、
低圧冷媒温度感温手段（２３ａ、６６）が検出または感知した温度に基づいて、内部熱交換器（２４）で熱交換された低圧の冷媒の過熱度を制御する過熱度制御手段（２３ｂ、５０、６５ａ）とを備えることを特徴とする。
【００１４】
これによると、内部熱交換器（２４）で過熱度を取るので、熱媒体冷却器（１４）で過熱度を取る場合と比較して、冷媒温度を低くせずとも過熱度を確実に取ることができる。その理由は、内部熱交換器（２４）における高圧冷媒と低圧冷媒との温度差は、熱媒体冷却器（１４）における低圧冷媒と低温側熱媒体との温度差よりも大きくなるからである。
【００１５】
したがって、内部熱交換器（２４）で過熱度を取ることによって、冷凍サイクルの負荷変動時における制御性および冷凍サイクルの成績係数（ＣＯＰ）を向上できる。
【００１６】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、
過熱度制御手段（２３ｂ、５０、６５ａ）は、低圧側の冷媒の温度または圧力が小さくなると、内部熱交換器（２４）で熱交換された低圧冷媒の過熱度を小さくすることを特徴とする。
【００１７】
これによると、低圧側の冷媒の温度または圧力が小さい条件下において、内部熱交換器（２４）で熱交換された低圧冷媒の過熱度を小さくするので、内部熱交換器（２４）内において低圧冷媒側にも気液２相領域が生じて内部熱交換器（２４）の熱交換能力が向上する。換言すると、内部熱交換器（２４）内において高圧冷媒側の過冷却度が大きくなる。過冷却度が大きくなることによって熱媒体冷却器（１４）内の液冷媒量が増加するので、熱媒体冷却器（１４）の吸熱能力を高めることができる。したがって、冷凍サイクルの成績係数（ＣＯＰ）を向上することもできる。
【００１８】
さらに、内部熱交換器（２４）で熱交換された高圧冷媒の過冷却度を大きくすることができるので、放熱手段（１５、１７、６０、６１）内の冷媒圧力が下がり、圧縮機（２１）の効率が向上する。そのため、冷凍サイクルの成績係数（ＣＯＰ）を向上できる。
【００１９】
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した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ものである。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１実施形態における冷凍サイクル装置の全体構成図である。
【図２】第１実施形態における冷凍サイクル装置の冷媒回路の構成図である。
【図３】第１実施形態における膨張弁の開弁特性図である。
【図４】第１実施形態における冷凍サイクル装置の電気制御部を示すブロック図である。
【図５】第１実施形態における冷凍サイクル装置の暖房モードを説明する図である。
【図６】第１実施形態における冷凍サイクル装置の冷房モードを説明する図である。
【図７】第１実施形態における冷凍サイクル装置の暖房モードのサイクル挙動を示すモリエル線図である。
【図８】第１実施形態における冷凍サイクル装置の冷房モードのサイクル挙動を示すモリエル線図である。
【図９】第２実施形態における冷凍サイクル装置の全体構成図である。
【図１０】第３実施形態における冷凍サイクル装置の冷媒回路の全体構成図である。
【図１１】第４実施形態における冷凍サイクル装置の冷媒回路の全体構成図である。
【図１２】第５実施形態における膨張弁、冷却水冷却器および内部熱交換器の斜視図である。
【図１３】第６実施形態における膨張弁、冷却水冷却器および内部熱交換器の斜視図である。
【図１４】第６実施形態における膨張弁、冷却水冷却器および内部熱交換器の斜視透視図である。
【図１５】図１３のＸＶ−ＸＶ断面図である。
【図１６】第６実施形態における膨張弁、冷却水冷却器および内部熱交換器の分解断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
【００２２】
（第１実施形態）
図１に示す冷凍サイクル装置１０は、車室内を適切な温度に空調するために用いられる。本実施形態では、冷凍サイクル装置１０を、エンジン（内燃機関）および走行用電動モータから車両走行用の駆動力を得るハイブリッド自動車に適用している。
【００２３】
本実施形態のハイブリッド自動車は、車両停車時に外部電源（商用電源）から供給された電力を、車両に搭載された電池（車載バッテリ）に充電可能なプラグインハイブリッド自動車として構成されている。電池としては、例えばリチウムイオン電池を用いることができる。
【００２４】
エンジンから出力される駆動力は、車両走行用として用いられるのみならず、発電機を作動させるためにも用いられる。そして、発電機にて発電された電力および外部電源から供給された電力を電池に蓄わえることができ、電池に蓄えられた電力は、走行用電動モータのみならず、冷凍サイクル装置１０を構成する電動式構成機器をはじめとする各種車載機器に供給される。
【００２５】
図１に示すように、冷凍サイクル装置１０は、低温側ポンプ１１、高温側ポンプ１２、ラジエータ１３、ラジエータ用三方弁３６、冷却水冷却器１４、冷却水加熱器１５、クーラコア１６およびヒータコア１７を備えている。
【００２６】
低温側ポンプ１１および高温側ポンプ１２は、冷却水（熱媒体）を吸入して吐出する冷却水ポンプであり、電動ポンプで構成されている。冷却水は、熱媒体としての流体である。本実施形態では、冷却水として、少なくともエチレングリコール、ジメチルポリシロキサンもしくはナノ流体を含む液体、または不凍液体が用いられている。
【００２７】
ラジエータ１３、冷却水冷却器１４、冷却水加熱器１５、クーラコア１６およびヒータコア１７は、冷却水が流通する冷却水流通機器（熱媒体流通機器）である。
【００２８】
ラジエータ１３は、冷却水と外気（車室外空気）とを熱交換する冷却水外気熱交換器（熱媒体外気熱交換器）である。ラジエータ１３には、室外送風機１８によって外気が送風される。室外送風機１８は、ラジエータ１３に外気を送風する送風手段である。室外送風機１８は、送風ファンを電動モータ（ブロワモータ）にて駆動する電動送風機である。
【００２９】
ラジエータ１３および室外送風機１８は車両の最前部に配置されている。このため、車両の走行時にはラジエータ１３に走行風を当てることができる。
【００３０】
冷却水冷却器１４を流れた冷却水がラジエータ１３を流れる場合、冷却水温度が外気温度よりも低温になるようにすることで、ラジエータ１３は冷却水に外気の熱を吸熱させる吸熱用熱交換器として機能する。この場合、冷却水加熱器１５を流れた冷却水がヒータコア１７に流れるようにすると、冷凍サイクル装置１０は、外気から吸熱してヒータコア１７で送風空気を加熱するヒートポンプ暖房装置として作動する。
【００３１】
冷却水加熱器１５を流れた冷却水がラジエータ１３を流れる場合、冷却水温度が外気温度よりも高温になるようにすることで、ラジエータ１３は冷却水の熱を外気に放熱させる放熱用熱交換器として機能する。この場合、冷却水冷却器１４を流れた冷却水がクーラコア１６を流れるようにすると、冷凍サイクル装置１０は、クーラコア１６で送風空気を冷却して、空気冷却時の廃熱をラジエータで外気に放熱する冷房装置として作動する。
【００３２】
冷却水冷却器１４は、冷媒回路２０（冷凍サイクル）の低圧側冷媒と冷却水とを熱交換させることによって冷却水を冷却する低圧側熱交換器（熱媒体冷却器）である。冷却水冷却器１４では冷却水を外気の温度よりも低温まで冷却することができる。
【００３３】
冷却水加熱器１５は、冷媒回路２０の高圧側冷媒と冷却水とを熱交換させることによって冷却水を加熱する高圧側熱交換器（熱媒体加熱器）である。冷却水加熱器１５は、冷媒回路２０の高圧側冷媒を放熱させる放熱手段である。
【００３４】
図２に示すように、冷媒回路２０は、圧縮機２１、冷却水加熱器１５、貯液器２２、膨張弁２３、冷却水冷却器１４および内部熱交換器２４を備える蒸気圧縮式冷凍機である。
【００３５】
本実施形態の冷媒回路２０では、冷媒としてフロン系冷媒（ＨＦＣ１３４ａ、ＨＦＯ１２３４ｙｆ等）を用いており、高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超えない亜臨界冷凍サイクルを構成している。
【００３６】
圧縮機２１は、電池から供給される電力によって駆動される電動圧縮機、またはベルトによって駆動される圧縮機であり、冷媒回路２０の冷媒を吸入して圧縮して吐出する。
【００３７】
冷却水加熱器１５は、圧縮機２１から吐出された高圧側冷媒と冷却水とを熱交換させることによって高圧側冷媒を凝縮させる凝縮器である。貯液器２２は、冷却水加熱器１５から流出した気液２相冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して、分離された液相冷媒を膨張弁２３側に流出させる気液分離器である。
【００３８】
膨張弁２３は、内部熱交換器２４の高圧側冷媒流路２４ａから流出した液相冷媒を減圧膨張させる減圧器である。膨張弁２３は、感温部２３ａを有し、ダイヤフラム２３ｂ等の機械的機構によって弁体を駆動する温度式膨張弁（機械式膨張弁）である。
【００３９】
感温部２３ａは、内部熱交換器２４の低圧側冷媒流路２４ｂの出口側冷媒（以下、内部熱交換器２４低圧側出口部冷媒と言う。）の温度および圧力に基づいて内部熱交換器２４低圧側出口部冷媒の過熱度を検出する。感温部２３ａは、内部熱交換器２４低圧側出口部冷媒の温度を感知（検出）する低圧冷媒温度感温手段（低圧冷媒温度検出手段）である。
【００４０】
内部熱交換器２４低圧側出口部冷媒の過熱度は、冷却水冷却器１４の入口側冷媒の圧力や、膨張弁２３による減圧後の冷媒圧力に基づいて検出または推定されるようになっていてもよい。
【００４１】
ダイヤフラム２３ｂ等の機械的機構は、内部熱交換器２４低圧側出口部冷媒の過熱度が予め定めた所定範囲となるように弁体を駆動して絞り流路２３ｃの面積（開度）を変化させる。
【００４２】
ダイヤフラム２３ｂ等の機械的機構は、内部熱交換器２４で熱交換された低圧冷媒の過熱度を制御する過熱度制御手段である。絞り流路２３ｃは、冷却水加熱器１５で放熱した高圧冷媒を減圧させる減圧手段である。
【００４３】
感温部２３ａ内にはガス冷媒が充填されている。感温部２３ａ内に充填されているガス冷媒の組成は、目標とする内部熱交換器２４低圧側出口部冷媒圧力（温度）と過熱度の特性に応じて決定されている。
【００４４】
感温部２３ａ内に充填されるガスとして、例えばフロン系冷媒（ＨＦＣ１３４ａ、ＨＦＯ１２３４ｙｆ等）にＨｅ（ヘリウム）やＮ２（窒素）を混合したものを用いることにより、膨張弁２３がクロスチャージ特性を有することができる。
【００４５】
ここで、クロスチャージ特性とは、図３に示すように、膨張弁２３の開弁特性Ｖ１が、サイクル内循環冷媒の飽和線Ｓ１と所定温度Ｔ１にて交差（クロス）する関係に設定されていることを言う。
【００４６】
すなわち、内部熱交換器２４を流出した低圧冷媒の圧力が所定温度Ｔ１における冷媒の飽和圧力よりも低い圧力になっている場合、過熱度を取らないようにする。図３の例では、所定温度Ｔ１は−５℃である。所定温度Ｔ１は５℃以下であればよい。
【００４７】
膨張弁２３の開弁特性Ｖ１とは、膨張弁２３によって制御される内部熱交換器２４低圧側出口部冷媒温度と内部熱交換器２４低圧側出口部冷媒圧力との関係のことであり、感温部２３ａ内に充填されているガスの種類および割合や、膨張弁２３の弁体を付勢するバネの設定圧によって決定される。
【００４８】
図１、図２に示す冷却水冷却器１４は、膨張弁２３で減圧膨張された低圧冷媒と冷却水とを熱交換させることによって低圧冷媒を蒸発させる蒸発器である。冷却水冷却器１４で蒸発した気相冷媒は圧縮機２１に吸入されて圧縮される。
【００４９】
内部熱交換器２４は、貯液器２２から流出した高圧冷媒と、冷却水冷却器１４から流出した低圧冷媒とを熱交換させる熱交換器である。
【００５０】
内部熱交換器２４は、高圧側冷媒流路２４ａと低圧側冷媒流路２４ｂとを有している。高圧側冷媒流路２４ａは、冷却水加熱器１５から流出した高圧側冷媒が流れる流路である。低圧側冷媒流路２４ｂは、冷却水冷却器１４から流出した低圧側冷媒が流れる流路である。
【００５１】
図２の例では、冷却水冷却器１４、内部熱交換器２４、貯液器２２および冷却水加熱器１５は一体化されている。具体的には、冷却水冷却器１４、内部熱交換器２４、貯液器２２および冷却水加熱器１５は、一体ろう付けによって互いに接合されている。
【００５２】
図１に示すクーラコア１６は、冷却水と車室内への送風空気とを熱交換させて車室内への送風空気を冷却する空気冷却用熱交換器である。クーラコア１６は、冷却水冷却器１４で冷却された冷却水と空気とを熱交換させる冷却水空気熱交換器（熱媒体空気熱交換器）である。
【００５３】
ヒータコア１７は、冷却水と車室内への送風空気とを熱交換させて車室内への送風空気を加熱する空気加熱用熱交換器である。ヒータコア１７は、冷却水加熱器１５で高圧側冷媒によって加熱された冷却水を放熱させる放熱手段である。
【００５４】
ヒータコア１７はクーラコア１６の送風空気の風下に配置されており、クーラコアが冷却水冷却器１４で冷却された冷却水を流している場合においては、クーラコア１６で冷却された送風空気をヒータコア１７で再加熱することで、送風空気の温度調整や、送風空気を除湿しながらの暖房を行う。
【００５５】
クーラコア１６およびヒータコア１７には、室内送風機１９によって内気(車室内空気)、外気、または内気と外気との混合空気が送風される。室内送風機１９は、車室内（空調対象空間）へ向けて空気を送風する送風手段である。室内送風機１９は、遠心多翼ファン（シロッコファン）を電動モータ（ブロワモータ）にて駆動する電動送風機である。
【００５６】
クーラコア１６、ヒータコア１７および室内送風機１９は、車両用空調装置の室内空調ユニット２６のケーシング２７に収容されている。室内空調ユニット２６は、車室内最前部の計器盤（インストルメントパネル）の内側に配置されている。ケーシング２７は、室内空調ユニットの外殻を形成している。
【００５７】
ケーシング２７は、車室内への送風空気が流れる空気通路を形成しており、ある程度の弾性を有し、強度的にも優れた樹脂（例えば、ポリプロピレン）にて成形されている。ケーシング２７の内部において、ヒータコア１７は、クーラコア１６よりも空気流れ下流側に配置されている。
【００５８】
ケーシング２７の内部においてクーラコア１６とヒータコア１７との間には、エアミックスドア２８が配置されている。エアミックスドア２８は、ヒータコア１７を流れる空気の流量と、ヒータコア１７をバイパスして流れる空気の流量との割合を調整して車室内へ吹き出される吹出空気の温度を調整する吹出空気温度調整手段（空気流量割合調整手段）である。エアミックスドア２８は、ヒータコア１７を通過する空気の流量を調整する空気流量調整手段である。
【００５９】
エアミックスドア２８は、回動可能な板状ドアや、スライド可能なドア等であり、電動アクチュエータ（図示せず）によって駆動される。
【００６０】
低温側ポンプ１１は低温側ポンプ用流路３１に配置されている。高温側ポンプ１２は高温側ポンプ用流路３２に配置されている。ラジエータ１３はラジエータ流路３３に配置されている。
【００６１】
クーラコア１６はクーラコア流路３４に配置されている。ヒータコア１７はヒータコア流路３５に配置されている。
【００６２】
低温側ポンプ用流路３１、高温側ポンプ用流路３２およびラジエータ流路３３は、ラジエータ用三方弁３６を介して互いに接続されている。ラジエータ用三方弁３６は、電気的機構によって流路を切り替える電気式切替弁である。
【００６３】
ラジエータ用三方弁３６は、低温側ポンプ用流路３１とラジエータ流路３３とが連通する状態と、高温側ポンプ用流路３２とラジエータ流路３３とが連通する状態とを切り替える流路切替手段である。
【００６４】
ラジエータ用三方弁３６の流路切替制御により、冷凍サイクル装置１０をヒートポンプ暖房作動させるか、冷房作動させるかを選択的に制御する。
【００６５】
冷凍サイクル装置１０は、ラジエータ用三方弁３６による冷却水の流れ方向を切り替えることで、冷媒が流れる回路の冷媒流れの切替や冷媒流れ方向の逆転をさせずに、暖房作動と冷房作動を切り替え可能としている。
【００６６】
ラジエータ用三方弁３６は、ラジエータ１３を流れる冷却水の流量を調節する冷却水流量調整手段（熱媒体流量調整手段）である。ラジエータ１３の冷却水の流量を調整することで、ラジエータ１３の吸熱または放熱能力を調整して、低温側ポンプ用流路３１の温度または高温側ポンプ用流路３２の水温を目標とする温度に近づくように調整する。
【００６７】
ラジエータ１３に加えて、冷却水を冷却または加熱する手段が追加設置されている場合には、追加設置された手段（冷却水を冷却または加熱する手段）への流路を切り替え可能となるようにラジエータ用三方弁３６が多方弁となっていてもよい。
【００６８】
クーラコア流路３４は、低温側ポンプ用流路３１に接続されている。クーラコア流路３４には、流路開閉弁３７が配置されている。流路開閉弁３７はクーラコア流路３４を開閉する流路開閉手段である。流路開閉弁３７は、電気的機構によって流路を開閉する電気式開閉弁である。
【００６９】
ヒータコア流路３５は、高温側ポンプ用流路３２に接続されている。ヒータコア流路３５には、エンジン冷却回路用三方弁３８を介してエンジン冷却回路４０（熱媒体回路）が接続されている。
【００７０】
エンジン冷却回路用三方弁３８は、エンジン冷却回路４０がヒータコア流路３５と連通する状態と、エンジン冷却回路４０がヒータコア流路３５と連通しない状態とを切り替える流路切替手段である。エンジン冷却回路用三方弁３８は、電気的機構によって流路を切り替える電気式切替弁である。
【００７１】
ラジエータ用三方弁３６、流路開閉弁３７およびエンジン冷却回路用三方弁３８は、全ての弁が一体ケーシングに収められる構造になっていてもよいし、任意の複数の弁をまとめて一体ケーシングに収めてもよい。全ての弁が駆動機構を共用するようになっていてもよいし、任意の複数の弁が駆動機構を共用するようになっていてもよい。
【００７２】
エンジン冷却回路４０は、冷却水が循環する循環流路４１を有している。循環流路４１は、エンジン冷却回路４０の主流路を構成している。循環流路４１には、エンジン用ポンプ４２、エンジン４３およびエンジン用ラジエータ４４がこの順番で直列に配置されている。
【００７３】
エンジン用ポンプ４２は、冷却水を吸入して吐出する電動ポンプである。エンジン用ポンプ４２は、プーリー、ベルト等を介してエンジンにより回転駆動されるようになっていてもよい。エンジン４３は、廃熱を発生する発熱機器である。
【００７４】
エンジン用ラジエータ４４は、冷却水と外気とを熱交換することによって冷却水の熱を外気に放熱させる放熱器（熱媒体外気熱交換器）である。エンジン用ラジエータ４４に外気温度以下の冷却水を流すことにより、エンジン用ラジエータ４４にて外気から冷却水に吸熱することも可能である。
【００７５】
エンジン用ラジエータ４４への外気の送風は室外送風機１８によって行われる。エンジン用ラジエータ４４は、車両の最前部において、ラジエータ１３よりも外気流れ方向下流側に配置されている。
【００７６】
循環流路４１には、ラジエータバイパス流路４５が接続されている。ラジエータバイパス流路４５は、エンジン冷却回路４０において冷却水がエンジン用ラジエータ４４をバイパスして流れるラジエータバイパス手段である。
【００７７】
ラジエータバイパス流路４５と循環流路４１との接続部には、サーモスタット４６が配置されている。サーモスタット４６は、温度によって体積変化するサーモワックス（感温部材）によって弁体を変位させて冷却水流路を開閉する機械的機構で構成される冷却水温度応動弁である。
【００７８】
具体的には、サーモスタット４６は、冷却水の温度が所定温度を下回っている場合（例えば８０℃未満）、ラジエータバイパス流路４５を開け、冷却水の温度が所定温度を上回っている場合（例えば８０℃以上）、ラジエータバイパス流路４５を閉じる。
【００７９】
循環流路４１は、接続流路４８、４９を介してヒータコア流路３５に接続されている。エンジン用ラジエータ４４にはリザーブタンク４９が接続されている。リザーブタンク４９は、余剰冷却水を貯留する冷却水貯留手段である。
【００８０】
図４に示す制御装置５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成され、そのＲＯＭ内に記憶された空調制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行い、出力側に接続された低温側ポンプ１１、高温側ポンプ１２、室外送風機１８、室内送風機１９、圧縮機２１、エアミックスドア２８、分配・流調弁４６等の作動を制御する制御手段である。
【００８１】
制御装置５０は、その出力側に接続された各種制御対象機器を制御する制御手段が一体に構成されたものであるが、それぞれの制御対象機器の作動を制御する構成（ハードウェアおよびソフトウェア）が、それぞれの制御対象機器の作動を制御する制御手段を構成している。
【００８２】
制御装置５０のうち低温側ポンプ１１の作動を制御する構成（ハードウェアおよびソフトウェア）は、低温側冷却水流量制御手段５０ａ（低温側熱媒体流量制御手段）を構成している。
【００８３】
制御装置５０のうち高温側ポンプ１２の作動を制御する構成（ハードウェアおよびソフトウェア）は、高温側冷却水流量制御手段５０ｂ（高温側熱媒体流量制御手段）を構成している。
【００８４】
制御装置５０のうち室外送風機１８の作動を制御する構成（ハードウェアおよびソフトウェア）は、室外送風機制御手段５０ｃ（外気流量制御手段）を構成している。
【００８５】
制御装置５０のうち室内送風機１９の作動を制御する構成（ハードウェアおよびソフトウェア）は、室内送風機制御手段５０ｄ（空気流量制御手段）を構成している。
【００８６】
制御装置５０のうち圧縮機２１の作動を制御する構成（ハードウェアおよびソフトウェア）は、冷媒流量制御手段５０ｅを構成している。
【００８７】
制御装置５０のうちエアミックスドア２８の作動を制御する構成（ハードウェアおよびソフトウェア）は、エアミックスドア制御手段５０ｆ（空気流量割合制御手段）を構成している。
【００８８】
制御装置５０のうちラジエータ用三方弁３６の作動を制御する構成（ハードウェアおよびソフトウェア）は、ラジエータ用三方弁制御手段５０ｇ（流路切替制御手段）を構成している。
【００８９】
制御装置５０のうち流路開閉弁３７の作動を制御する構成（ハードウェアおよびソフトウェア）は、流路開閉弁制御手段５０ｈを構成している。
【００９０】
制御装置５０のうちエンジン冷却回路用三方弁３８の作動を制御する構成（ハードウェアおよびソフトウェア）は、エンジン冷却回路用三方弁制御手段５０ｉ（流路切替制御手段）を構成している。
【００９１】
制御装置５０のうちエンジン用ポンプ４２の作動を制御する構成（ハードウェアおよびソフトウェア）は、エンジン用ポンプ制御手段５０ｊ（高温側熱媒体流量制御手段）を構成している。
【００９２】
低温側冷却水流量制御手段５０ａ、高温側冷却水流量制御手段５０ｂ、室外送風機制御手段５０ｃ、室内送風機制御手段５０ｄ、冷媒流量制御手段５０ｅ、エアミックスドア制御手段５０ｆ、ラジエータ用三方弁制御手段５０ｇ、流路開閉弁制御手段５０ｈ、エンジン冷却回路用三方弁制御手段５０ｉおよびエンジン用ポンプ制御手段５０ｊは、制御装置５０に対して別体で構成されていてもよい。
【００９３】
制御装置５０の入力側には、内気センサ５１、外気センサ５２、日射センサ５３、低温側水温センサ５４、高温側水温センサ５５、冷媒温度センサ５６、冷媒圧力センサ５７、クーラコア温度センサ５８等のセンサ群の検出信号が入力される。
【００９４】
内気センサ５１は、内気温（車室内温度）を検出する検出手段（内気温度検出手段）である。外気センサ５２は、外気温（車室外温度）を検出する検出手段（外気温度検出手段）である。日射センサ５３は、車室内の日射量を検出する検出手段（日射量検出手段）である。
【００９５】
低温側水温センサ５４は、低温側冷却水回路Ｃ１を流れる冷却水の温度（例えば冷却水冷却器１４から流出した冷却水の温度）を検出する検出手段（低温側熱媒体温度検出手段）である。
【００９６】
高温側水温センサ５５は、高温側冷却水回路Ｃ２を流れる冷却水の温度（例えば冷却水加熱器１５から流出した冷却水の温度）を検出する検出手段（高温側熱媒体温度検出手段）である。
【００９７】
冷媒温度センサ５６は、冷媒回路２０の冷媒温度を検出する検出手段（冷媒温度検出手段）である。冷媒温度センサ５６が検出する冷媒回路２０の冷媒温度は、例えば圧縮機２１から吐出される高圧側冷媒の温度、圧縮機２１に吸入される低圧側冷媒の温度、膨張弁２３で減圧膨張された低圧側冷媒の温度、冷却水冷却器１４で熱交換された低圧側冷媒の温度等である。
【００９８】
冷媒圧力センサ５７は、冷媒回路２０の冷媒圧力（例えば圧縮機２１から吐出される高圧側冷媒の圧力や圧縮機２１に吸入される低圧側冷媒の圧力）を検出する検出手段（冷媒圧力検出手段）である。
【００９９】
クーラコア温度センサ５８は、クーラコア１６の表面温度を検出する検出手段（クーラコア温度検出手段）である。クーラコア温度センサ５８は、例えば、クーラコア１６の熱交換フィンの温度を検出するフィンサーミスタや、クーラコア１６を流れる冷却水の温度を検出する水温センサ等である。
【０１００】
内気温、外気温、冷却水温度、冷媒温度および冷媒圧力を、種々の物理量の検出値に基づいて推定するようにしてもよい。
【０１０１】
例えば、低温側冷却水回路Ｃ１の冷却水の温度を、冷却水冷却器１４の出口冷媒圧力、圧縮機２１の吸入冷媒圧力、冷媒回路２０の低圧側冷媒の圧力、冷媒回路２０の低圧側冷媒の温度、暖房運転稼動時間等のうち少なくとも１つに基づいて算出してもよい。
【０１０２】
例えば、高温側冷却水回路Ｃ２の冷却水の温度を、冷却水加熱器１５の出口冷媒圧力、圧縮機２１の吐出冷媒圧力、冷媒回路２０の高圧側冷媒の圧力、冷媒回路２０の高圧側冷媒の温度等のうち少なくとも１つに基づいて算出してもよい。
【０１０３】
制御装置５０の入力側には、操作パネル５８からの操作信号が入力される。操作パネル５８は車室内の計器盤付近に配置されており、操作パネル５８には各種操作スイッチが設けられている。操作パネル５８に設けられた各種操作スイッチとしては、車室内空調を行うことを要求する空調作動スイッチ、車室内温度を設定する車室内温度設定スイッチ等が設けられている。
【０１０４】
次に、上記構成における作動を説明する。制御装置５０は、ラジエータ用三方弁３６およびエンジン冷却回路用三方弁３８の作動を制御することによって、図５に示す暖房モードと、図６に示す冷房モードとを切り替える。
【０１０５】
図５に示す暖房モードでは、太一点鎖線で示す低温側冷却水回路Ｃ１と、太実線で示す高温側冷却水回路Ｃ２とが形成される。
【０１０６】
低温側冷却水回路Ｃ１は、冷却水が低温側ポンプ１１→冷却水冷却器１４→ラジエータ１３→低温側ポンプ１１の順に循環する回路である。高温側冷却水回路Ｃ２は、冷却水が高温側ポンプ１２→冷却水加熱器１５→ヒータコア１７→高温側ポンプ１２の順に循環する回路である。
【０１０７】
図５に示す暖房モードに切り替えた場合において、制御装置５０が低温側ポンプ１１、高温側ポンプ１２および圧縮機２１を作動させることによって、冷媒回路２０に冷媒が循環し、低温側冷却水回路Ｃ１および高温側冷却水回路Ｃ２に互いに独立して冷却水が循環する。
【０１０８】
冷却水冷却器１４では、冷媒回路２０の冷媒が低温側冷却水回路Ｃ１の冷却水から吸熱するので、低温側冷却水回路Ｃ１の冷却水が冷却される。冷却水冷却器１４で冷却水から吸熱した冷媒回路２０の冷媒は、冷却水加熱器１５で高温側冷却水回路Ｃ２の冷却水へ放熱する。これにより、高温側冷却水回路Ｃ２の冷却水が加熱される。
【０１０９】
冷却水加熱器１５で加熱された高温側冷却水回路Ｃ２の冷却水は、ヒータコア１７において、室内送風機１９によって送風された送風空気に放熱する。したがって、車室内への送風空気が加熱されるので、車室内を暖房できる。
【０１１０】
冷却水冷却器１４で冷却された低温側冷却水回路Ｃ１の冷却水は、ラジエータ１３において、室外送風機１８によって送風された外気から吸熱する。したがって、外気の熱を汲み上げるヒートポンプ運転を実現できる。
【０１１１】
図７は、暖房モードにおける冷凍サイクルの挙動を示すモリエル線図である。図７中、点Ａ１から点Ａ２までは、冷却水加熱器１５での熱交換における冷媒の状態を示している。図７中、点Ａ２から点Ａ３までは、内部熱交換器２４の高圧側冷媒流路２４ａでの熱交換における冷媒の状態を示している。図７中、点Ａ４から点Ａ５までは、冷却水冷却器１４での熱交換における冷媒の状態を示している。図７中、点Ａ５から点Ａ６までは、内部熱交換器２４の低圧側冷媒流路２４ｂでの熱交換における冷媒の状態を示している。
【０１１２】
図７中の破線は比較例を示している。比較例では、膨張弁２３は、冷却水冷却器１４出口側冷媒が過熱度をもつように絞り通路面積を調整する。そのため、内部熱交換器２４では低圧側冷媒が気相域になる。
【０１１３】
これに対して、本実施形態では、膨張弁２３は、比較例と比較して、内部熱交換器２４低圧側出口部冷媒の過熱度が小さくなるように絞り通路面積を調整する。
【０１１４】
本実施形態の内部熱交換器２４では、温度差の大きい低圧側冷媒と高温冷媒との間で熱交換するため小さな熱交換面積でも十分な熱交換が可能であり、内部熱交換器２４の低圧側出口冷媒の過熱度が小さくなるように絞り通路面積を調整することが可能になる。
【０１１５】
また、内部熱交換器２４の低圧側出口過熱度が小さくなるほど、内部熱交換器２４の低圧側入口冷媒の過熱度が低くなっていき、所定量未満においては低圧側冷媒に気液２相領域が生じるので、内部熱交換器２４の低圧側冷媒の吸熱能力が高くなる。すなわち、内部熱交換器２４内の熱交換能力が増大する。気液２相領域の冷媒が流れる部分の熱伝達率は、気相領域の冷媒の熱伝達率と比較して格段に高いからである。
【０１１６】
その結果、内部熱交換器２４の高圧側冷媒流路２４ａの出口側冷媒（以下、内部熱交換器２４出口側高圧冷媒と言う。）の過冷却度を大きく取れるので、冷却水冷却器１４に流れ込む気液２相領域冷媒の乾き度を低くすることができて冷却水冷却器１４の吸熱能力を向上できるので、暖房性能が向上する。すなわち、乾き度を低くすると、冷却水冷却器１４内部の冷媒圧損が低減されるとともに、熱交換器内の液冷媒量が増えるので、熱交換器の性能が向上する。
【０１１７】
また、比較例では、冷却水冷却器１４内部で過熱領域を取った上で、さらに内部熱交換器２４内部にて過熱領域を持つことによって、圧縮機２１の吸入冷媒温度が上昇するので、吐出冷媒温度が過大となって圧縮機２１や圧縮機２１に接続される配管や配管シール部材が破損することがある。
【０１１８】
本実施形態では、比較例と比較して圧縮機２１の吐出冷媒温度を低く抑えることができるので、圧縮機２１や圧縮機２１に接続される配管や配管シール部材の破損を防止できる。
【０１１９】
また、比較例では、圧縮機２１の吐出冷媒温度が上昇することによって、冷却水加熱器１５内部での過熱度領域（冷却水加熱器の冷媒入口側にあたる部分）の占有割合が大きくなるので放熱能力が低下してしまう。放熱能力を確保するためには、圧縮機２１の動力を高めて吐出圧力を上昇させることによって冷媒温度を上昇させる必要があるので、冷凍サイクルの成績係数（ＣＯＰ）が低下してしまうとともに、吐出冷媒温度がさらに高くなる。
【０１２０】
また、比較例では、暖房運転作動などで圧縮機２１の吸入冷媒温度および圧力が低くなることによって冷媒密度が低くなっている状態において、内部熱交換器２４の熱交換能力を高めるためには、内部熱交換器２４の熱交換面積を大きくとる必要があるが、冷房運転作動などで圧縮機２１の吸入冷媒温度及び圧力が比較的高い場合には、圧縮機２１が吸入する冷媒の密度が高くなり、結果として冷媒流量が暖房運転時に対して増大し、大きな熱交換面積を持っていることで過大な内部熱交換を行ってしまい、圧縮機２１が吐出する冷媒の温度を過大に上昇させてしまう。過熱度が大きくなると上述のように吐出冷媒温度が上昇する問題が生じてしまうため、結果として暖房運転時及び冷房運転時の双方で十分な内部熱交換性能を発揮することができない。
【０１２１】
図６に示す冷房モードでは、太一点鎖線で示す低温側冷却水回路Ｃ１と、太実線で示す高温側冷却水回路Ｃ２と、太実線で示すエンジン−ヒータコア回路Ｃ３とが形成される。
【０１２２】
低温側冷却水回路Ｃ１は、冷却水が低温側ポンプ１１→冷却水冷却器１４→クーラコア１６→低温側ポンプ１１の順に循環する回路である。
【０１２３】
高温側冷却水回路Ｃ２は、冷却水が高温側ポンプ１２→冷却水加熱器１５→ラジエータ１３→高温側ポンプ１２の順に循環する回路である。
【０１２４】
エンジン−ヒータコア回路Ｃ３は、冷却水がエンジン用ポンプ４２→エンジン４３→ヒータコア１７→エンジン用ポンプ４２の順に循環する回路である。
【０１２５】
図６に示す冷房モードに切り替えた場合において、制御装置５０が低温側ポンプ１１、高温側ポンプ１２、圧縮機２１およびエンジン用ポンプ４２を作動させることによって、冷媒回路２０に冷媒が循環し、低温側冷却水回路Ｃ１、高温側冷却水回路Ｃ２およびエンジン−ヒータコア回路Ｃ３に互いに独立して冷却水が循環する。
【０１２６】
冷却水冷却器１４では、冷媒回路２０の冷媒が低温側冷却水回路Ｃ１の冷却水から吸熱するので、低温側冷却水回路Ｃ１の冷却水が冷却される。冷却水冷却器１４で冷却水から吸熱した冷媒回路２０の冷媒は、冷却水加熱器１５で高温側冷却水回路Ｃ２の冷却水へ放熱する。これにより、高温側冷却水回路Ｃ２の冷却水が加熱される。
【０１２７】
冷却水冷却器１４で冷却された低温側冷却水回路Ｃ１の冷却水は、クーラコア１６において、室内送風機１９によって送風された空気から吸熱する。したがって、車室内への送風空気が冷却・除湿される。
【０１２８】
冷却水加熱器１５で加熱された高温側冷却水回路Ｃ２の冷却水は、ラジエータ１３において、室外送風機１８によって送風された外気に放熱する。
【０１２９】
ヒータコア１７では、エンジン４３の廃熱によって加熱されたエンジン−ヒータコア回路Ｃ３の冷却水が、クーラコア１６で冷却された冷風を加熱する。
【０１３０】
制御装置５０がエアミックスドア２８を制御することによって、ヒータコア１７を流れる空気の流量と、ヒータコア１７をバイパスして流れる空気の流量との割合が調整されるので、車室内へ吹き出される吹出空気の温度が調整される。したがって、車室内を冷房または除湿暖房できる。
【０１３１】
図８は、冷房モードにおける冷凍サイクルの挙動を示すモリエル線図である。図８中、点Ｂ１から点Ｂ２までは、冷却水加熱器１５での熱交換における冷媒の状態を示している。図８中、点Ｂ２から点Ｂ３までは、内部熱交換器２４の高圧側冷媒流路２４ａでの熱交換における冷媒の状態を示している。図８中、点Ｂ４から点Ｂ５までは、冷却水冷却器１４での熱交換における冷媒の状態を示している。図８中、点Ｂ５から点Ｂ６までは、内部熱交換器２４の低圧側冷媒流路２４ｂでの熱交換における冷媒の状態を示している。
【０１３２】
図８中の破線は比較例を示している。本実施形態では、膨張弁２３は、比較例と比較して、内部熱交換器２４低圧側出口部冷媒の過熱度が大きくなるように絞り通路面積を調整する。
【０１３３】
ここで、冷房モードではサイクルの低圧が高くなる。そのため、冷媒回路２０を循環する冷媒流量が多くなる。
【０１３４】
また、冷媒回路２０の低圧側冷媒は、室内送風機１９によって送風された空気と冷却水を介して熱交換する。冷却水冷却器１４における冷却水と冷媒との温度差は、冷却水と送風空気との温度差と比較して小さくなる。
【０１３５】
このように、冷媒流量が多く且つ冷却水と冷媒の温度差が小さい条件下において過熱度を確保しようとすると、冷却水冷却器１４内部の熱交換領域の多くが過熱度領域となり、吸熱能力が低下してしまう。所定量、過熱度を確保しつつ、且つ必要な吸熱能力を確保する場合、冷媒温度を下げて熱交換能力を高める必要があり、圧縮機２１の動力が増えて冷凍サイクルの成績係数（ＣＯＰ）が悪化する。
【０１３６】
その点に鑑みて、本実施形態では、内部熱交換器２４が過熱度領域を主にもつようにしている。これによると、冷却水冷却器１４内の冷媒の気液２相領域が増えるので、吸熱能力を向上でき、ひいては冷房能力を向上できる。
【０１３７】
内部熱交換器２４で過熱度を取る場合、高温の高圧側冷媒から熱を受けるため、冷却水冷却器１４で過熱度を取る場合と比較して格段に少ない熱交換領域で過熱度を確保可能となる。
【０１３８】
さらに、内部熱交換器２４の低圧側冷媒で過熱度を大きく取るほど、内部熱交換器２４の高圧側冷媒で過冷却度を大きく取ることができる。そのため、吐出温度の上限が許す範囲で過熱度を大きく取って過冷却度を大きく確保することによって、冷却水冷却器１４に乾き度の低い冷媒を供給可能となる。その結果、冷却水冷却器１４内部の液量が増加するので、冷房性能を向上できる。
【０１３９】
さらに、内部熱交換器２４の低圧側冷媒で過熱度を大きく取るほど、内部熱交換器２４内部の気液２相領域が減少し、ひいては冷却水冷却器１４の出口冷媒の乾き度が高くなる。入口冷媒の乾き度が低いほど、出口冷媒の乾き度が高いほど、冷却水冷却器における出入口冷媒のエンタルピー差が大きいことを意味し、吸熱量が増えることになる。
【０１４０】
以上の説明からわかるように、本実施形態では、暖房モードと冷房モードとで過熱度の取り方が相反している。具体的には、暖房モードでは過熱度を小さく取り、冷房モードでは過熱度を大きく取っている。以下、その理由を説明する。
【０１４１】
暖房モードにおいて、内部熱交換器２４低圧側出口部冷媒の過熱度を所定量にしようとすると、低圧側の冷媒密度が小さく冷媒流量が少ないが故に、内部熱交換器２４で十分な過熱度を取れずに冷却水冷却器１４内で冷媒の気相域領域が増えて２相域領域が減るので、冷却水冷却器１４の吸熱能力が低下する。その結果、暖房性能が低下する。
【０１４２】
したがって、暖房モードでは過熱度を出来るだけ小さく制御して冷却水冷却器１４内の２相域領域を増やすことによって、冷却水冷却器１４の吸熱能力を向上させて暖房能力を向上させることが望ましい。
【０１４３】
また、暖房モードで過熱度を小さく取ることによって、内部熱交換器２４の低圧側冷媒の２相域領域も増大して内部熱交換器２４の熱交換量が増えるので、内部熱交換器２４の高圧側冷媒の過冷却度が増大する。
【０１４４】
そのため、冷却水冷却器１４に入る２相域冷媒の乾き度を低くできるので吸熱能力を向上できるとともに、吐出冷媒温度を低くできるので、冷却水加熱器１５内部の過熱度領域の占有域を少なくできる。また、圧縮機２１の吸入冷媒過熱度を低くできるので、圧縮機２１における断熱圧縮仕事に必要な動力を低減できる。その結果、暖房能力を向上できる。
【０１４５】
一方、冷房モードでは、内部熱交換器２４出口側高圧冷媒の過冷却度を大きく取り、冷却水冷却器１４の入口冷媒の乾き度を低くし、かつ内部熱交換器２４内部の過熱度領域を増やすことによって、内部熱交換器２４内部で２相域の占める割合を減らして冷却水冷却器１４の出口冷媒の乾き度をより高くなるようにして冷却能力を向上させたい。換言すれば、冷却水冷却器１４におけるエンタルピを増大させたい。
【０１４６】
そのため、内部熱交換器２４における低圧側冷媒の過熱度を出来るだけ多く取ることによって、内部熱交換器２４内での熱交換量を増やして内部熱交換器２４出口側高圧冷媒の過冷却度を十分に取れるようにすることが望ましい。
【０１４７】
したがって、本実施形態では、内部熱交換器２４を備える冷凍サイクル装置１０において、暖房モードでは過熱度を小さく取り、冷房モードでは過熱度を大きく取ることによって、暖房モードおよび冷房モードの双方において冷却水冷却器１４内および冷却水加熱器１５内の２相域が占める割合を大きくできるので、暖房性能の向上と冷却性能の向上とを両立できる。
【０１４８】
また、暖房モードにおいて過熱度を小さくすることによって、圧縮機２１が吸入するガス冷媒の密度が高くなるので、冷媒流路を循環する圧縮機潤滑用オイルが圧縮機２１に戻りやすくなる。そのため、システムの耐久性や信頼性を向上できる。また、オイル封入量を削減して冷凍サイクル装置１０の性能を向上できる。
【０１４９】
また、暖房モードにおいて過熱度を小さくすることによって、圧縮機２１の作動域をモリエル線図上の等エントロピー線の傾きが急になる側で作動させることができる。そのため、等エントロピー線が緩くなる領域で作動させる場合と比較して、圧縮機２１吐出側の過熱度（吐出温度）を下げることができるので、圧縮機２１の耐久性や効率を向上できる。
【０１５０】
本実施形態では、制御装置５０は、低温側冷却水および高温側冷却水のうち少なくとも一方の温度を制御する熱媒体温度制御手段を構成している。
【０１５１】
制御装置５０は、高温側冷却水回路Ｃ２の冷却水温度が、低温側冷却水回路Ｃ１の冷却水温度よりも低くなると判定または推定される場合、高温側冷却水回路Ｃ２の冷却水温度を上昇させる、または低温側冷却水回路Ｃ１の冷却水温度を低下させる。
【０１５２】
具体的には、冷房モードの場合、制御装置５０がラジエータ用三方弁３６を絞る、または間欠的に開閉することによって、ラジエータ１３を流れる冷却水の流量（時間平均流量）を減少させて高温側冷却水回路Ｃ２から外気に伝熱する熱量を減少させて冷却水温度を上昇させる。
【０１５３】
さらに、制御装置５０が圧縮機２１の吐出冷媒流量（冷媒吐出能力）を高くすることによって、冷却水冷却器１４の冷却水温度を低下させて低温側冷却水回路Ｃ１の冷却水温度を低下させる。このとき、制御装置５０が流路開閉弁３７を絞る、または間欠的に開閉することによって、クーラコア１６を流れる冷却水の流量（時間平均流量）を減少させてクーラコア１６吹出空気温度の低下を防止する。
【０１５４】
高温側冷却水回路Ｃ２の冷却水温度が、低温側冷却水回路Ｃ１の冷却水温度よりも低くなる場合としては、例えば、冷房モードにおいて、外気温度が低く且つクーラコア１６で送風空気を除湿する場合が挙げられる。
【０１５５】
外気温度が低く（例えば０℃）且つクーラコア１６で送風空気を除湿する場合、クーラコア１６出口冷却水温度（換言すれば冷却水冷却器１４入口冷却水温度）が１０〜１５℃程度になり、ラジエータ１３出口冷却水温度（換言すれば冷却水加熱器１５入口冷却水温度）が外気温度程度になることがある。
【０１５６】
そのような場合、冷却水加熱器１５を出る冷媒温度は外気温度よりも若干量高い温度（例えば８℃）となり、冷却水冷却器１４を出る冷媒温度は１０〜１５℃程度となる。そのため、内部熱交換器２４の低圧側冷媒流路２４ｂから高圧側冷媒流路２４ａへ熱が流れ込むので、通常の熱の流れと逆になり、内部熱交換器２４の低圧側冷媒流路２４ｂの出口冷媒温度が、冷却水冷却器１４の出口冷媒温度よりも低くなってしまう。
【０１５７】
すると、膨張弁２３は、内部熱交換器２４の低圧側冷媒流路２４ｂの出口冷媒温度を高めて過熱度を取るべく弁開度を絞るように作動するため、冷媒流量が不足して冷却水冷却器１４において除湿に必要な吸熱能力を発揮できなくなったりサイクル制御に支障が生じたりしてしまう。
【０１５８】
そこで、本実施形態では、高温側冷却水回路Ｃ２の冷却水温度が低温側冷却水回路Ｃ１の冷却水温度よりも低くなると判定または推定される場合、高温側冷却水回路Ｃ２の冷却水温度を所定量上昇させる、または低温側冷却水回路Ｃ１の冷却水温度を所定量低下させることによって、冷媒流量不足による除湿能力不足が生じたりサイクル制御に支障が生じたりすることを防止している。
【０１５９】
高温側冷却水回路Ｃ２の冷却水温度が低温側冷却水回路Ｃ１の冷却水温度よりも低くなると判定または推定される場合のみならず、高温側冷却水回路Ｃ２の冷却水温度と低温側冷却水回路Ｃ１との冷却水温度の差が所定量（例えば５℃）よりも小さくなると判定または推定される場合にも、高温側冷却水回路Ｃ２の冷却水温度を所定量上昇させる、または低温側冷却水回路Ｃ１の冷却水温度を所定量低下させるようにしてもよい。
【０１６０】
本実施形態では、膨張弁２３（具体的には、ダイヤフラム２３ｂ等の機械的機構）は、感温部２３ａが検出した温度に基づいて、内部熱交換器２４で熱交換された低圧冷媒の過熱度を制御する。
【０１６１】
これによると、内部熱交換器２４では高圧冷媒と低圧冷媒との温度差が大きいので、内部熱交換器２４で過熱度を確実に取ることができる。そのため、冷凍サイクルの負荷変動時における制御安定性を向上させることができる。
【０１６２】
本実施形態では、膨張弁２３（具体的には、ダイヤフラム２３ｂ等の機械的機構）は、低圧側冷媒の温度または圧力が小さくなると、内部熱交換器２４で熱交換された低圧冷媒の過熱度を小さくする。
【０１６３】
これによると、冷却水冷却器１４における冷媒蒸発温度（飽和ガス温度）が低い条件下において、内部熱交換器２４で熱交換された低圧冷媒の過熱度を小さくするので、冷却水冷却器１４内の冷媒を２相域にして冷却水冷却器１４の吸熱能力を高めることができる。
【０１６４】
さらに、冷却水冷却器１４の吸熱能力を高めることによって、内部熱交換器２４で熱交換された高圧冷媒の過冷却度を大きくすることができるので、冷却水加熱器１５の放熱能力を向上できる。
【０１６５】
また、内部熱交換器２４で熱交換された低圧冷媒の過熱度を小さくすることによって、圧縮機２１が吸入するガス冷媒の密度が高くなるので、圧縮機潤滑用オイルの圧縮機２１へのオイル戻り性を向上できる。
【０１６６】
また、内部熱交換器２４で熱交換された低圧冷媒の過熱度を小さくすることによって、圧縮機２１の作動域をモリエル線図上の等エントロピー線の傾きが急になる側で作動させることができるので、圧縮機２１の吐出冷媒温度を下げることができ、ひいては圧縮機２１の耐久性や効率を向上できる。
【０１６７】
また、内部熱交換器２４で熱交換された低圧冷媒の温度が高い条件化において、内部熱交換器２４で熱交換された低圧冷媒の過熱度を大きくするので、内部熱交換器２４で熱交換された高圧冷媒の過冷却度を大きくすることができる。そのため、冷却水冷却器１４内の冷媒液量を増加させて冷却水冷却器１４の吸熱能力を向上できる。
【０１６８】
本実施形態では、制御装置５０は、高温側冷却水回路Ｃ２を流れる冷却水（以下、高温側冷却水と言う。）の温度と低温側冷却水回路Ｃ１を流れる冷却水（以下、低温側冷却水と言う。）の温度との温度差が所定量よりも小さくなる、または高温側冷却水の温度が低温側冷却水の温度よりも低くなると判定または推定した場合、低温側冷却水の温度を下げる、または高温側冷却水の温度を上げる。
【０１６９】
これにより、内部熱交換器２４の低圧側冷媒流路２４ｂから高圧側冷媒流路２４ａへ熱が流れ込むことを抑制できるので、内部熱交換器２４の低圧側冷媒流路２４ｂの出口冷媒温度が冷却水冷却器１４の出口冷媒温度よりも低くなって膨張弁２３が弁開度を過度に絞ることを抑制できる。そのため、冷媒流量が不足して冷却能力が不足したりサイクル制御に支障が生じたりすることを抑制できる。
【０１７０】
例えば、ラジエータ１３に高温側冷却水が流れている場合（すなわち冷房モードの場合）、ラジエータ用三方弁３６がラジエータ１３と冷却水加熱器１５との間の高温側冷却水の流量を減少させることによって、高温側冷却水の温度を上昇させることができる。
【０１７１】
本実施形態では、ラジエータ１３で低温側冷却水と外気とを熱交換させ、ヒータコア１７で空調対象空間（車室内空間）への送風空気を加熱するので、外気の熱を汲み上げるヒートポンプ運転によって空調対象空間を暖房できる。
【０１７２】
本実施形態では、ラジエータ用三方弁３６は、ラジエータ１３に、冷却水加熱器１５を流れた高温側冷却水が流れる場合と、冷却水冷却器１４を流れた低温側冷却水が流れる場合とを選択的に切り替える冷却水切替手段（熱媒体切替手段）を構成している。
【０１７３】
これにより、ラジエータ１３で外気から吸熱するヒートポンプ運転と、クーラコア１６で送風空気を冷却する冷却運転とを切り替えることができる。
【０１７４】
本実施形態では、内部熱交換器２４で熱交換された低圧冷媒の圧力が所定温度における冷媒の飽和圧力よりも低い圧力になっている場合、膨張弁２３（具体的には、ダイヤフラム２３ｂ等の機械的機構）は、内部熱交換器２４で熱交換された低圧冷媒の過熱度を取らないようにする。
【０１７５】
これによると、内部熱交換器２４で熱交換された低圧冷媒の過熱度を取らないようにすることによって、冷却水冷却器１４における吸熱性能や圧縮機２１へのオイル戻り性を一層高めることができるとともに、圧縮機２１から吐出される冷媒の温度を一層低下させることができる。
【０１７６】
具体的には、本実施形態では、膨張弁２３の感温部２４ａには、内部熱交換器２４で熱交換された低圧冷媒の温度上昇に応じて圧力が上昇するガス媒体が充填されている。ダイヤフラム２３ｂ等の機械的機構は、感温部２４ａ内のガス媒体の圧力上昇に伴って絞り流路２３ｃの開度を増加させる。感温部２４ａに充填されたガス媒体の温度−圧力特性は、冷媒の温度−圧力特性とは異なっている。
【０１７７】
そして、ダイヤフラム２３ｂ等の機械的機構による減圧手段２３ｃの開弁特性Ｖ１は、冷媒の飽和線Ｓ１と所定圧力範囲内にて交差するクロスチャージ特性になっている。
【０１７８】
これにより、冷媒温度が低いほど、内部熱交換器２４で熱交換された低圧冷媒の過熱度を小さくすることができる。
【０１７９】
（第２実施形態）
上記第１実施形態では、冷媒回路２０の高圧側冷媒が冷却水を介して車室内への送風空気を加熱するが、本実施形態では、図９に示すように、冷媒回路２０の高圧側冷媒が冷却水を介することなく車室内への送風空気を加熱する。
【０１８０】
冷媒回路２０は、室内コンデンサ６０、室外コンデンサ６１、室外コンデンサバイパス流路６２および三方弁６３を有している。室内コンデンサ６０および室外コンデンサ６１は、冷媒回路２０の高圧側冷媒を放熱させる放熱手段である。
【０１８１】
室内コンデンサ６０は、圧縮機２１から吐出された高圧側冷媒と車室内への送風空気とを熱交換させる冷媒空気熱交換器である。室内コンデンサ６０は、高圧側冷媒を凝縮させる凝縮器である。室内コンデンサ６０は、車室内への送風空気を加熱する空気加熱用熱交換器である。
【０１８２】
室内コンデンサ６０は、室内空調ユニット２６のケーシング２７の内部において、ヒータコア１７は、クーラコア１６よりも空気流れ下流側に配置されている。
【０１８３】
室外コンデンサ６１は、圧縮機２１から吐出された高圧側冷媒と外気とを熱交換させることによって高圧側冷媒を凝縮させる凝縮器である。室外コンデンサ６１には、室外送風機１８によって外気が送風される。
【０１８４】
室外コンデンサバイパス流路６２は、冷媒回路２０の冷媒が室外コンデンサ６１をバイパスして流れる流路である。三方弁６３は、冷媒が室外コンデンサ６１を流れる状態と室外コンデンサバイパス流路６２を流れる状態とを切り替える冷媒流れ切替手段である。
【０１８５】
本実施形態においても、上記第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【０１８６】
（第３実施形態）
上記実施形態では、冷却水加熱器１５から流出した液相冷媒を減圧膨張させる減圧手段として温度式膨張弁２３が用いられているが、本実施形態では、図１０に示すように、膨張弁２３は、減圧手段として電気式膨張弁６５が用いられている。
【０１８７】
電気式膨張弁６５は、電気的機構６５ａによって絞り流路６５ｂの面積（開度）を変化させる。絞り流路６５ｂは、冷却水加熱器１５で放熱した高圧冷媒を減圧させる減圧手段である。
【０１８８】
電気的機構６５ａの作動は制御装置５０によって制御される。電気的機構６５ａおよび制御装置５０は、内部熱交換器２４で熱交換された低圧冷媒の過熱度を制御する過熱度制御手段である。
【０１８９】
制御装置５０の入力側には、冷媒温度センサ６６および冷媒圧力センサ６７の検出信号が入力される。
【０１９０】
冷媒温度センサ６６は、内部熱交換器２４低圧側出口部冷媒の温度を検出する検出手段（低圧冷媒温度感温手段、低圧冷媒温度検出手段）である。冷媒圧力センサ６７は、内部熱交換器２４低圧側出口部冷媒の圧力を検出する検出手段（低圧冷媒圧力検出手段）である。
【０１９１】
冷媒圧力センサ６７は、内部熱交換器２４や冷却水冷却器１４の冷媒流路圧損が既知であれば、電気式膨張弁６５の出口側から圧縮機２１の吸入側に至る低圧側配管の任意の場所に配置してもよい。
【０１９２】
制御装置５０は、冷媒温度センサ６６が検出した低圧冷媒温度、および冷媒圧力センサ６７が検出した低圧冷媒圧力に基づいて内部熱交換器２４低圧側出口部冷媒の過熱度を算出し、内部熱交換器２４低圧側出口部冷媒の過熱度が予め定めた所定範囲となるように膨張弁２３の絞り通路面積を調整する。
【０１９３】
具体的には、制御装置５０は、図３に示すクロスチャージ特性を有するように膨張弁２３の絞り通路面積を調整する。
【０１９４】
本実施形態では、制御装置５０は、冷媒温度センサ６６が検出した冷媒温度に基づいて電気式膨張弁６５の電気的機構６５ａの作動を制御することよって、内部熱交換器２４で熱交換された低圧冷媒の過熱度を制御する。これによると、上記第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【０１９５】
（第４実施形態）
上記実施形態では、冷媒回路２０は、高圧冷媒が流れる部分に貯液器２２を有するレシーバサイクルを構成しているが、本実施形態では、図１１に示すように、冷媒回路２０は、低圧冷媒が流れる部分にアキュムレータ７０を有するアキュムレータサイクルを構成している。
【０１９６】
アキュムレータ７０は、内部熱交換器２４から流出した低圧冷媒の気液を分離し、分離された気相冷媒を圧縮機２１の吸入口側へ流出させる冷媒気液分離手段である。アキュムレータ７０は、分離された液相冷媒を余剰冷媒として貯える冷媒貯留手段でもある。
【０１９７】
制御装置５０の入力側には、冷媒温度センサ７１および冷媒圧力センサ７２の検出信号が入力される。
【０１９８】
冷媒温度センサ７１は、内部熱交換器２４出口側高圧冷媒の温度を検出する検出手段（高圧冷媒温度検出手段）である。冷媒圧力センサ７２は、内部熱交換器２４出口側高圧冷媒の圧力を検出する検出手段（冷媒圧力検出手段）である。
【０１９９】
制御装置５０は、冷媒温度センサ７１が検出した冷媒温度、および冷媒圧力センサ７２が検出した冷媒圧力に基づいて内部熱交換器２４出口側高圧冷媒の過冷却度を算出し、内部熱交換器２４出口側高圧冷媒の過冷却度が予め定めた所定範囲となるように膨張弁６５の絞り通路面積を調整する。
【０２００】
すなわち、制御装置５０は、内部熱交換器２４出口側高圧冷媒の過冷却度の過冷却度を制御する過冷却度制御手段である。
【０２０１】
内部熱交換器２４出口側高圧冷媒の過冷却度を小さくした場合、内部熱交換器２４における高圧冷媒と低圧冷媒との熱交換量が減少するので、内部熱交換器２４低圧側出口部冷媒の過熱度が小さくなる。
【０２０２】
内部熱交換器２４出口側高圧冷媒の過冷却度を大きくした場合、内部熱交換器２４における高圧冷媒と低圧冷媒との熱交換量が増加するので、内部熱交換器２４低圧側出口部冷媒の過熱度が大きくなる。
【０２０３】
したがって、本実施形態においても、上記実施形態と同様に、内部熱交換器２４低圧側出口部冷媒の過熱度を制御できる。
【０２０４】
図１１の例では膨張弁６５は電気式膨張弁であるが、膨張弁６５は機械式膨張弁であってもよい。
【０２０５】
本実施形態では、アキュムレータサイクルにおいて、制御装置５０は、内部熱交換器２４で熱交換された高圧冷媒の温度に基づいて、内部熱交換器２４で熱交換された高圧冷媒の過冷却度を制御する。
【０２０６】
これによると、内部熱交換器２４で熱交換された高圧冷媒の過冷却度を制御することによって、内部熱交換器２４の熱交換量を制御でき、ひいては内部熱交換器２４で熱交換された低圧冷媒の過熱度を制御できる。
【０２０７】
（第５実施形態）
本実施形態では、図１２に模式的に示すように、膨張弁２３は、冷却水冷却器１４と内部熱交換器２４とで挟まれて支持されている。
【０２０８】
図１２の実線矢印は、内部熱交換器２４、膨張弁２３および冷却水冷却器１４における冷媒の流れを示している。図１２の実線矢印に示すように、冷却水冷却器１５から流出した高圧側冷媒Ｒ１は、内部熱交換器２４の高圧側冷媒入口２４ａ、高圧側冷媒分配タンク２４ｂ、複数の高圧側冷媒流路２４ｃおよび高圧側冷媒集合タンク２４ｄ、膨張弁２３の絞り流路２３ｃ、冷却水冷却器１４の冷媒分配タンク１４ａ、複数の冷媒流路１４ｂおよび冷媒集合タンク１４ｃ、内部熱交換器２４の低圧側冷媒分配タンク２４ｅ、複数の低圧側冷媒流路２４ｆおよび低圧側冷媒集合タンク２４ｇ、ならびに膨張弁２３の感温部２３ａおよび低圧側冷媒出口２３ｄを流れて圧縮機２１の冷媒吸入口側へ流出する。
【０２０９】
内部熱交換器２４の高圧側冷媒分配タンク２４ｂは、複数の高圧側冷媒流路２４ｃに高圧側冷媒を分配する。高圧側冷媒集合タンク２４ｄでは、複数の高圧側冷媒流路２４ｃを流れた高圧側冷媒が集合される。
【０２１０】
内部熱交換器２４の複数の高圧側冷媒流路２４ｃおよび複数の低圧側冷媒流路２４ｆは、高圧側冷媒と低圧側冷媒とを熱交換させる熱交換部を構成している。
【０２１１】
膨張弁２３の絞り流路２３ｃでは、内部熱交換器２４で熱交換された高圧側冷媒が減圧膨張される。
【０２１２】
冷却水冷却器１４の冷媒分配タンク１４ａは、膨張弁２３で減圧膨張された低圧側冷媒を複数の冷媒流路１４ｂに分配する。低圧側冷媒集合タンク２４ｇでは、複数の冷媒流路１４ｂを流れた低圧側冷媒が集合される。
【０２１３】
内部熱交換器２４の低圧側冷媒分配タンク２４ｅは、内部熱交換器２４で熱交換された低圧側冷媒が複数の低圧側冷媒流路２４ｆに分配される。低圧側冷媒集合タンク２４ｇでは、複数の低圧側冷媒流路２４ｆを流れた低圧側冷媒が集合される。
【０２１４】
図１２の一点鎖線矢印は、冷却水冷却器１４における冷却水の流れを示している。図１２の一点鎖線矢印に示すように、低温側ポンプ１１から吐出された冷却水Ｗ１は、冷却水冷却器１４の冷却水入口１４ｄ、冷却水分配タンク１４ｅ、複数の冷却水流路１４ｆ、冷却水集合タンク１４ｇを流れておよび冷却水出口１４ｈから流出する。
【０２１５】
冷却水冷却器１４の複数の冷媒流路１４ｂおよび複数の冷却水流路１４ｆは、冷媒と冷却水とを熱交換させる熱交換部を構成している。
【０２１６】
例えば、冷却水冷却器１４は、多数の板状部材と、熱伝達を促進するフィン構造がプレス成型された板材とが積層されてろう付け接合されることによって一体的に形成されている。例えば、内部熱交換器２４は、多数の板状部材と、熱伝達を促進するフィン構造がプレス成型された板材とが積層されてろう付け接合されることによって一体的に形成されている。
【０２１７】
本実施形態では、膨張弁２３（感温部２４ａ、ダイヤフラム２３ｂ等の機械的機構、および絞り流路２３ｃ）は、内部熱交換器２４と冷却水冷却器１４との間に挟まれて支持されている。
【０２１８】
これにより、膨張弁２３、冷却水冷却器１４および内部熱交換器２４を接続するための冷媒配管構造を簡素化して体格を小型化できるとともに、配管接続作業を簡素化できる。
【０２１９】
膨張弁２３（感温部２４ａ、ダイヤフラム２３ｂ等の機械的機構、および絞り流路２３ｃ）は、内部熱交換器２４と冷却水加熱器１５との間に挟まれて支持されていてもよい。
【０２２０】
（第６実施形態）
上記第５実施形態では、膨張弁２３は、冷却水冷却器１４と内部熱交換器２４とで挟まれて支持されているが、本実施形態では、図１３〜図１６に示すように、膨張弁２３は、内部熱交換器２４の低圧側冷媒集合タンク２４ｇおよび冷却水冷却器１４の冷媒分配タンク１４ａに収容されている。
【０２２１】
図１３に示すように、冷却水冷却器１４および内部熱交換器２４は、一体ろう付けによって互いに接合されている。
【０２２２】
図１４に示すように、内部熱交換器２４の高圧側冷媒集合タンク２４ｄで集合された高圧側冷媒は、高圧側冷媒出口２４ｈから流出する。内部熱交換器２４の低圧側冷媒集合タンク２４ｇで集合された低圧側冷媒は、低圧側冷媒出口２４ｉから流出する。
【０２２３】
図１５に示すように、内部熱交換器２４の低圧側冷媒集合タンク２４ｇおよび冷却水冷却器１４の冷媒分配タンク１４ａは、互いに隣接配置されている。
【０２２４】
膨張弁２３が内部熱交換器２４の低圧側冷媒集合タンク２４ｇおよび冷却水冷却器１４の冷媒分配タンク１４ａに収容された状態では、膨張弁２３の低圧側冷媒出口２３ｄは冷却水冷却器１４の冷媒分配タンク１４ａと連通し、膨張弁２３の感温部２３ａは内部熱交換器２４の低圧側冷媒集合タンク２４ｇに露出している。
【０２２５】
図１６に示すように、内部熱交換器２４および冷却水冷却器１４には、膨張弁挿入孔２４ｊ、１４ｉが形成されている。膨張弁２３は、膨張弁挿入孔２４ｊ、１４ｉを通じて、内部熱交換器２４の低圧側冷媒集合タンク２４ｇおよび冷却水冷却器１４の冷媒分配タンク１４ａに挿入されている。
【０２２６】
本実施形態によると、膨張弁２３、冷却水冷却器１４および内部熱交換器２４を接続するための冷媒配管構造、および配管接続作業を簡素化できる。
【０２２７】
膨張弁２３は、冷却水冷却器１４および内部熱交換器２４の内部に収容されているので、膨張弁２３、内部熱交換器２４および冷却水冷却器１４の全体の体格を小型化できる。
【０２２８】
本実施形態では、膨張弁２３（感温部２４ａ、ダイヤフラム２３ｂ等の機械的機構、および絞り流路２３ｃ）は、内部熱交換器２４および冷却水冷却器１４の冷媒タンク２４ｇ、１４ａに収容されているので、冷凍サイクル装置１０の体格を小型化できる。
【０２２９】
すなわち、膨張弁２３が内部熱交換器２４の冷媒タンク２４ｇおよび冷却水冷却器１４の冷媒タンク１４ａのうち一方のタンクに収容されていれば、膨張弁２３が内部熱交換器２４および冷却水冷却器１４の外部に配置されている場合と比較して冷凍サイクル装置１０の体格を小型化できる。
【０２３０】
具体的には、内部熱交換器２４の冷媒集合タンク２４ｄおよび冷却水冷却器１４の冷媒分配タンク１４ａは互いに隣接して配置されており、膨張弁２３（感温部２４ａ、ダイヤフラム２３ｂ等の機械的機構、および絞り流路２３ｃ）は、内部熱交換器２４および冷却水冷却器１４に形成された挿入孔２４ｊ、１４ｉを通じて冷媒集合タンク２４ｄおよび冷媒分配タンク１４ａに挿入されている。
【０２３１】
これにより、互いにろう付けによって接合された内部熱交換器２４および冷却水冷却器１４に膨張弁２３を収容できるので、内部熱交換器２４、冷却水冷却器１４および膨張弁２３を１つのユニットとして一体化して構造を簡素化できる。
【０２３２】
（他の実施形態）
上記実施形態を適宜組み合わせ可能である。上記実施形態を例えば以下のように種々変形可能である。
【０２３３】
（１）上記実施形態において、低温側冷却水回路Ｃ１および高温側冷却水回路Ｃ２に、冷却水によって温度調整（冷却・加熱）される種々の温度調整対象機器（冷却対象機器・加熱対象機器）が配置されていてもよい。
【０２３４】
さらに、低温側冷却水回路Ｃ１および高温側冷却水回路Ｃ２が切替弁を介して接続されていて、切替弁が、低温側冷却水回路Ｃ１および高温側冷却水回路Ｃ２に配置された複数個の温度調整対象機器（熱媒体流通機器）のそれぞれに対して、低温側ポンプ１１によって吸入・吐出される冷却水が循環する場合と、高温側ポンプ１２によって吸入・吐出される冷却水が循環する場合とを切り替えるようにしてもよい。
【０２３５】
さらに、低温側冷却水回路Ｃ１および高温側冷却水回路Ｃ２に、冷却水を加熱または冷却する機器が配置されていてもよい。冷却水を加熱もしくは冷却する機器の作動による冷却水の加熱もしくは冷却、または機器作動により生じる廃熱を利用することによって、低温側冷却水回路Ｃ１の水温が高温側冷却水回路Ｃ２の水温よりも高くなることを防止してもよい。
【０２３６】
（２）上記実施形態では、低温側冷却水回路Ｃ１および高温側冷却水回路Ｃ２を流れる熱媒体として冷却水を用いているが、油などの各種媒体を熱媒体として用いてもよい。
【０２３７】
熱媒体として、ナノ流体を用いてもよい。ナノ流体とは、粒子径がナノメートルオーダーのナノ粒子が混入された流体のことである。ナノ粒子を熱媒体に混入させることで、エチレングリコールを用いた冷却水（いわゆる不凍液）のように凝固点を低下させる作用効果に加えて、次のような作用効果を得ることができる。
【０２３８】
すなわち、特定の温度帯での熱伝導率を向上させる作用効果、熱媒体の熱容量を増加させる作用効果、金属配管の防食効果やゴム配管の劣化を防止する作用効果、および極低温での熱媒体の流動性を高める作用効果を得ることができる。
【０２３９】
このような作用効果は、ナノ粒子の粒子構成、粒子形状、配合比率、付加物質によって様々に変化する。
【０２４０】
これによると、熱伝導率を向上させることができるので、エチレングリコールを用いた冷却水と比較して少ない量の熱媒体であっても同等の冷却効率を得ることが可能になる。
【０２４１】
また、熱媒体の熱容量を増加させることができるので、熱媒体自体の蓄冷熱量（顕熱による蓄冷熱）を増加させることができる。
【０２４２】
蓄冷熱量を増加させることにより、圧縮機２１を作動させない状態であっても、ある程度の時間は蓄冷熱を利用した機器の冷却、加熱の温調が実施できるため、冷凍サイクル装置１０の省動力化が可能になる。
【０２４３】
ナノ粒子のアスペクト比は５０以上であるのが好ましい。十分な熱伝導率を得ることができるからである。なお、アスペクト比は、ナノ粒子の縦×横の比率を表す形状指標である。
【０２４４】
ナノ粒子としては、Ａｕ、Ａｇ、ＣｕおよびＣのいずれかを含むものを用いることができる。具体的には、ナノ粒子の構成原子として、Ａｕナノ粒子、Ａｇナノワイヤー、ＣＮＴ（カーボンナノチューブ）、グラフェン、グラファイトコアシェル型ナノ粒子（上記原子を囲むようにカーボンナノチューブ等の構造体があるような粒子体）、およびＡｕナノ粒子含有ＣＮＴなどを用いることができる。
【０２４５】
（３）上記実施形態の冷媒回路２０では、冷媒としてフロン系冷媒を用いているが、冷媒の種類はこれに限定されるものではなく、二酸化炭素等の自然冷媒や炭化水素系冷媒等を用いてもよい。
【０２４６】
また、上記実施形態の冷媒回路２０は、高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超えない亜臨界冷凍サイクルを構成しているが、高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超える超臨界冷凍サイクルを構成していてもよい。
【０２４７】
（４）上記実施形態では、冷凍サイクル装置１０をハイブリッド自動車に適用した例を示したが、エンジンを備えず走行用電動モータから車両走行用の駆動力を得る電気自動車等に冷凍サイクル装置１０を適用してもよい。
【０２４８】
（５）上記実施形態では、冷媒温度センサ６６は、内部熱交換器２４低圧側出口部冷媒の温度を検出するが、冷媒温度センサ６６は、内部熱交換器２４低圧側出口部冷媒の温度に関連する温度を検出するようになっていてもよい。
【０２４９】
内部熱交換器２４低圧側出口部冷媒の温度に関連する物理量を検出する物理量検出手段を備え、制御装置５０は、物理量検出手段が検出した物理量に基づいて内部熱交換器２４低圧側出口部冷媒の温度を推定するようになっていてもよい。
【０２５０】
（６）上記実施形態では、冷媒圧力センサ６７は、内部熱交換器２４低圧側出口部冷媒の圧力を検出するが、冷媒圧力センサ６７は、内部熱交換器２４低圧側出口部冷媒の圧力に関連する圧力を検出するようになっていてもよい。
【０２５１】
内部熱交換器２４低圧側出口部冷媒の圧力に関連する物理量を検出する物理量検出手段を備え、制御装置５０は、物理量検出手段が検出した物理量に基づいて内部熱交換器２４低圧側出口部冷媒の圧力を推定するようになっていてもよい。
【０２５２】
（７）上記実施形態では、冷媒温度センサ７１は、内部熱交換器２４出口側高圧冷媒の温度を検出するが、冷媒温度センサ７１は、内部熱交換器２４出口側高圧冷媒の温度に関連する温度を検出するようになっていてもよい。
【０２５３】
内部熱交換器２４出口側高圧冷媒の温度に関連する物理量を検出する物理量検出手段を備え、制御装置５０は、物理量検出手段が検出した物理量に基づいて内部熱交換器２４出口側高圧冷媒の温度を推定するようになっていてもよい。
【０２５４】
（８）上記実施形態では、冷媒圧力センサ７２は、内部熱交換器２４出口側高圧冷媒の圧力を検出するが、冷媒圧力センサ７２は、内部熱交換器２４出口側高圧冷媒の圧力に関連する圧力を検出するようになっていてもよい。
【０２５５】
内部熱交換器２４出口側高圧冷媒の圧力に関連する物理量を検出する物理量検出手段を備え、制御装置５０は、物理量検出手段が検出した物理量に基づいて内部熱交換器２４出口側高圧冷媒の圧力を推定するようになっていてもよい。
【０２５６】
（９）上記実施形態において、内部熱交換器２４は２重の管構造を有していてもよい。また、冷却水冷却器１４の一面と冷却水加熱器１５の一面とを接するように配置することによって、接している面を内部熱交換器として機能させてもよい。
【符号の説明】
【０２５７】
１１    低温側ポンプ
１２    高温側ポンプ
１３    ラジエータ
１４    冷却水冷却器（熱媒体冷却器）
１５    冷却水加熱器（放熱手段）
１６    クーラコア（熱媒体空気熱交換器）
１７    ヒータコア（空気加熱用熱交換器、放熱手段）
２１    圧縮機
２３ａ  感温部（低圧冷媒温度感温手段）
２３ｂ  ダイヤフラム（過熱度制御手段）
２３ｃ  絞り流路（減圧手段）
２４    内部熱交換器
５０    制御装置（熱媒体温度制御手段）
【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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