CN107208949B - 集成阀和热泵循环 - Google Patents

Abstract

一种集成阀具有主体和连结部件。在主体形成有用于使从压缩机排出的制冷剂减压的减压室和用于对经由中间压制冷剂通路及止回阀而向中间压端口合流的制冷剂的流路进行开闭的开闭阀室。连结部件具有第一阀芯和第二阀芯。第一阀芯配置于减压室并构成使从压缩机排出的制冷剂减压的减压阀。第二阀芯配置于开闭阀室并构成用于对向中间压端口合流的制冷剂的流量进行调整的开闭阀。连结部件以在减压阀为节流状态时开闭阀变为全开状态、在减压阀为开阀状态时开闭阀也变为开阀状态、并在减压阀为全开状态时开闭阀变为闭阀状态的方式连结第一阀芯及第二阀芯。驱动部对连结部件进行驱动。

Description

集成阀和热泵循环

相关申请的相互参照

本申请基于2015年2月4日申请的日本专利申请第2015-20067号，并在此通过参照而将其所记载的内容编入本申请。

技术领域

本发明涉及一种集成阀及一种热泵循环。

背景技术

以往，如电动车辆等，作为应用于难以确保车室内的制热用的热源的车辆的空调装置，将从热泵循环(即，蒸汽压缩式的制冷循环)的压缩机排出的高温高压的制冷剂作为热源来进行车室内的制热。

作为这种热泵循环，已知在散热器与蒸发器之间将制冷剂两级减压，并使中间压制冷剂的一部分即气相制冷剂与压缩机中的压缩过程的制冷剂合流的注气循环(即，节能式制冷循环)。

例如，在专利文献1公开有为了提高制热运转时的循环的能效系数即COP(Coefficient Of Performance：性能系数)而在制热运转时从通常循环切换到注气循环的热泵循环。在此，通常循环为一级压缩循环，注气循环为二级压缩循环。

具体而言，专利文献1的热泵循环具备：将来自散热器的流出制冷剂减压的第一、第二减压部；使在第一减压部减压了的中间压制冷剂进行气液分离的气液分离器；以及使在第一减压部减压了的制冷剂蒸发的蒸发器等。

并且，在该热泵循环中，在将由气液分离器分离的气相制冷剂向压缩机的中间压端口引导的中间压制冷剂通路，设有对制冷剂通路进行开闭的开闭阀。通过这样的结构，能够切换注气循环和注气循环以外的通常循环。

在此，在使热泵循环起到作为通常循环的功能时，第二减压部被设定为不发挥减压作用的全开状态。另一方面，在使热泵循环起到作为注气循环的功能时，将来自散热器的流出制冷剂两级减压，因此第一、第二减压部的双方被设定为发挥减压作用的节流状态。

因此，在专利文献1中，用压差阀构成对中间压制冷剂通路进行开闭的开闭阀。该压差阀在第二减压部的前后压差变为规定压差以上时打开中间压制冷剂通路。由此，实现热泵循环的循环结构的简单化。

并且，在专利文献2公开有在起到作为注气循环功能的热泵循环中用涡旋型压缩机构成压缩机的例子。具体而言，在专利文献2中，采用了以下结构：使中间压端口形成于固定涡旋件的端板部，通过与可动涡旋件中的固定涡旋件的端板部抵接的齿顶而周期性地对中间压端口进行开闭，由此使中间压制冷剂与压缩过程的制冷剂合流。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012-181005号公报

专利文献2：日本特开平09-105386号公报

然而，可知如同专利文献1，当对于能够切换注气循环和通常循环的热泵循环应用专利文献2所记载的压缩机时，在向循环内充填制冷剂的制冷剂充填作业时产生以下的缺陷。

(1)在抽真空工序中可能不能实施中间压制冷剂通路的抽真空。

(2)有在充填作业时可能不能向中间压制冷剂通路111充填制冷剂。

本发明人们对于上述的缺陷(1)、(2)进行了深入研究，并发现各缺陷(1)、(2)的产生要因。

发明内容

本发明是鉴于上述点而制成的，其目的在于在能够切换到注气循环和通常循环的热泵循环中，能够可靠地实施抽真空工序中的中间压制冷剂通路的抽真空和充填工序中的对中间压制冷剂通路的制冷剂的充填。

为了达成上述目的，根据本发明的一个观点，集成阀，具备：主体，所述主体形成有减压室和开闭阀室，所述减压室用于使从压缩机排出的制冷剂减压，所述开闭阀室用于对经由中间压制冷剂通路及止回阀而向中间压端口合流的制冷剂的流路进行开闭；连结部件，所述连结部件具有第一阀芯和第二阀芯，所述第一阀芯配置于减压室并构成使从压缩机排出的制冷剂减压的减压阀，所述第二阀芯配置于开闭阀室并构成用于对向中间压端口合流的制冷剂的流量进行调整的开闭阀，并且，所述连结部件以在减压阀为节流状态时开闭阀变为全开状态、在减压阀为开阀状态时开闭阀也变为开阀状态、并在减压阀为全开状态时开闭阀变为闭阀状态的方式连结第一阀芯及第二阀芯；以及驱动部，所述驱动部对连结部件进行驱动。

根据这样的结构，能够在抽真空工序时通过驱动部来驱动连结部件，并在减压阀为开阀状态时将开闭阀也设为开阀状态，因此能够经由开闭阀及减压阀而可靠地实施中间压制冷剂通路的抽真空。并且，能够在充填行程时通过驱动部来驱动连结部件，并在减压阀为开阀状态时将开闭阀也设为开阀状态，因此能够经由减压阀及开闭阀而可靠地实施向中间压制冷剂通路的制冷剂的充填。

为了达成上述目的，根据本发明的其他观点，热泵循环具备：压缩机，所述压缩机压缩从吸入端口吸入的制冷剂并将该制冷剂从排出端口排出，并且所述压缩机具有中间压端口，该中间压端口使所述热泵循环内的中间压制冷剂流入压缩机并与压缩过程的制冷剂合流；止回阀，所述止回阀防止合流到中间压端口的制冷剂回流；集成阀，所述集成阀使从排出端口排出的制冷剂减压；气液分离部，所述气液分离部使在集成阀减压的制冷剂气液分离；以及中间压制冷剂通路，所述中间压制冷剂通路将由气液分离部分离出的气相制冷剂向中间压端口引导，集成阀具备：主体，所述主体形成有减压室和开闭阀室，所述减压室用于使从压缩机排出的制冷剂减压，所述开闭阀室用于对经由中间压制冷剂通路及止回阀而向中间压端口合流的制冷剂的流路进行开闭；连结部件，所述连结部件具有第一阀芯和第二阀芯，所述第一阀芯配置于减压室并构成使从压缩机排出的制冷剂减压的减压阀，所述第二阀芯配置于开闭阀室并构成用于对向中间压端口合流的制冷剂的流路进行开闭的开闭阀，并且，所述连结部件以在减压阀为节流状态时开闭阀变为全开状态、在减压阀为开阀状态时开闭阀也变为开阀状态、并在减压阀为全开状态时开闭阀变为闭阀状态的方式连结第一阀芯及第二阀芯；以及驱动部，所述驱动部对连结部件进行驱动。

根据这样的结构，能够在抽真空工序时通过驱动部来驱动连结部件，并在减压阀为开阀状态时将开闭阀也设为开阀状态，因此能够经由开闭阀及减压阀而可靠地实施中间压制冷剂通路的抽真空。并且，能够在充填行程时通过驱动部来驱动连结部件，并在减压阀为开阀状态时将开闭阀也设为开阀状态，因此能够经由减压阀及开闭阀而可靠地实施向中间压制冷剂通路的制冷剂的充填。

附图说明

图1是表示第一实施方式所涉及的热泵循环的制冷运转模式时的制冷剂回路的整体结构图。

图2是表示第一实施方式所涉及的热泵循环的第一制热模式时的制冷剂回路的整体结构图。

图3是表示第一实施方式所涉及的热泵循环的第二制热模式时的制冷剂回路的整体结构图。

图4是第一实施方式所涉及的集成阀的制冷运转模式时的概略剖面图。

图5是第一实施方式所涉及的集成阀的第一制热模式时的概略剖面图。

图6是第一实施方式所涉及的集成阀的第二制热模式时的概略剖面图。

图7是表示集成阀的高级侧膨胀阀、中间压开闭阀的阀开度与轴的轴向上的上升量的关系的图。

图8是用于对第一实施方式所涉及的热泵循环的制冷剂充填作业时的抽真空工序进行说明的整体结构图。

图9是用于对第一实施方式所涉及的热泵循环的制冷剂充填作业时的抽真空工序进行说明的整体结构图。

图10是表示用于对第一实施方式所涉及的热泵循环的制冷运转模式进行说明的莫里尔线图。

图11是用于对第一实施方式所涉及的热泵循环的第一制热模式进行说明的莫里尔线图。

图12是用于对第一实施方式所涉及的热泵循环的第二制热模式进行说明的莫里尔线图。

图13是表示第二实施方式所涉及的热泵循环的制冷剂回路的整体结构图。

图14是表示第二实施方式所涉及的集成阀的结构的剖面图。

图15是表示研究例所涉及的热泵循环的示意图。

图16是用于对研究例所涉及的压差开闭阀的开闭动作进行说明的图。

具体实施方式

以下，基于附图对本发明的实施方式进行说明。另外，在以下的各实施方式中彼此相同或等同的部分在附图中被赋予相同的符号。

(第一实施方式)

对第一实施方式进行说明。在本实施方式中，将热泵循环10应用于从行驶用电动机得到车辆行驶用的驱动力的电动车辆的车辆用空调装置1。在车辆用空调装置1中，该热泵循环10将向空调对象空间即车室内吹送的室内送风空气作为热交换对象流体，从而起到冷却或加热室内送风空气的功能。

本实施方式的热泵循环10构成为能够切换对车室内进行制冷的图1所示的制冷运转模式的制冷剂回路及对车室内进行制热的图2、图3所示的制热运转模式的制冷剂回路。

并且，在本实施方式的热泵循环10中，构成为能够切换图2所示的第一制热模式的制冷剂回路和图3所示的第二制热模式的制冷剂回路，以如后述那样作为制热运转模式，其中，第一制热模式在外部气温为极低温度时(例如，0℃以下时)执行，第二制热模式执行通常的制热。

在本实施方式中，图2所示的第一制热模式的制冷剂回路构成注气循环(即二级压缩循环)，制冷运转模式的制冷剂回路、第二制热模式的制冷剂回路构成通常循环(即一级压缩循环)。

因此，本实施方式的热泵循环10构成为能够切换到注气循环(二级压缩循环)及注气循环以外的通常循环(一级压缩循环)的循环。另外，图1的整体结构图表示在切换到制冷运转模式时的制冷剂回路，图2、图3的整体结构图表示在切换到制热运转模式时的制冷剂回路。并且，在图1～图3中，用实线箭头表示各运转模式中的制冷剂的流动。

在热泵循环10中，采用HFC类制冷剂(例如，R134a)作为制冷剂，并构成高压侧制冷剂压力不超过制冷剂的临界压力的蒸汽压缩式的亚临界制冷循环。当然，也可以采用HFO类制冷剂(例如，R1234yf)、二氧化碳CO2等。另外，在制冷剂中混入有用于润滑压缩机11的冷冻机油，冷冻机油的一部分与制冷剂共同在循环中循环。

热泵循环10的构成设备中的压缩机11是配置于车辆的发动机罩内，并在热泵循环10中吸入、压缩并排出制冷剂的设备。压缩机11由电动压缩机构成，该电动压缩机在构成外壳的壳体内部收容对压缩室11a内的制冷剂进行压缩的压缩机构及对压缩机构进行旋转驱动的电动机。

在压缩机11的壳体设有吸入端口11b、排出端口11c及中间压端口11d。吸入端口11b向压缩室11a吸入低压制冷剂。排出端口11c从压缩室11a排出高压制冷剂。中间压端口11d将循环的中间压制冷剂向压缩室11a引导并使其与压缩过程的制冷剂合流。

本实施方式的压缩机11构成为压缩机构周期性地封闭中间压端口11d与压缩室11a之间的连通状态，以将中间压制冷剂适当地喷射到压缩室11a内。

具体而言，能够采用例如与专利文献2的以往技术相同的涡旋型压缩机构，以作为压缩机11的压缩机构。此时，设于未图示的固定涡旋件的端板部的中间压端口11d被未图示的可动涡旋件的齿顶周期性地封闭。另外，作为压缩机11的压缩机构，只要是中间压端口11d与压缩室11a之间的连通状态被暂时封闭的压缩机构，则不限于涡旋型压缩机构，也可以采用叶片型压缩机构、柱塞型压缩机构等各种形式的压缩机构。

并且，在压缩机11中内装有止回阀11e，该止回阀11e允许制冷剂从与中间压端口11d连接的后述中间压制冷剂通路15侧向压缩室11a流入，但禁止制冷剂从压缩室11a向中间压制冷剂通路15侧流入。由此，能够防止在当压缩室11a的制冷剂压力变得比中间压制冷剂通路15的制冷剂压力(即中间压端口11d侧的制冷剂压力)高时，制冷剂经由中间压端口11d而从压缩室11a向中间压制冷剂通路15侧回流。

电动机的动作(转速)由从后述空调控制装置40输出的控制信号控制，且电动机可以采用交流电动机、直流电动机的任一形式。并且，基于该转速控制，改变压缩机11的制冷剂排出能力。因此，在本实施方式中，电动机构成压缩机11的排出能力改变部。

另外，压缩机11使中间压制冷剂从中间压端口11d流入而与压缩过程的制冷剂合流，并且，只要是通过压缩机构将中间压端口11d与压缩室11a之间暂时封闭的结构，则也可以采用具有多个压缩机构的形式的压缩机。

在压缩机11的排出端口11c连接有室内冷凝器12的制冷剂入口侧。室内冷凝器12是配置于后述室内空调单元30的空调箱31内并且使从压缩机11排出的高压制冷剂散热而加热通过后述室内蒸发器23的室内送风空气的散热器。

在室内冷凝器12与后述气液分离器14之间设有集成阀13。该集成阀13构成为将高级侧膨胀阀13a和中间压开闭阀13b一体化设置的集成阀。高级侧膨胀阀13a是减压阀，并且将从室内冷凝器12流出的高压制冷剂减压为中间压制冷剂。中间压开闭阀13b对中间压制冷剂通路15进行开闭，中间压制冷剂通路15将由气液分离器14分离出的气相制冷剂向压缩机11的中间压端口11d引导。由此，中间压开闭阀13b能够调整向中间压端口11d合流的制冷剂的流量。并且，集成阀13具有能够联动控制高级侧膨胀阀13a和中间压开闭阀13b的步进电动机。关于该集成阀13，在之后进行详细说明。

气液分离器14是离心分离方式的气液分离部，其通过离心力的作用来对制冷剂进行气液分离。在气液分离器14的壳体内形成有对制冷剂进行气液分离的分离空间14a。并且，气液分离器14设有液相侧流出口14b及气相侧流出口14c，液相侧流出口14b使由分离空间14a分离出的液相制冷剂流出，气相侧流出口14c使由分离空间14a分离出的气相制冷剂流出。

气液分离器14的液相侧流出口14b与能够减压从气液分离器14流出的液相制冷剂的中级侧减压部的入口侧连接，中级侧减压部的出口侧与室外热交换器20的制冷剂入口侧连接。

该中级侧减压部构成为能够设定为使从气液分离器14的液相侧流出口14b流出的制冷剂减压的节流状态。本实施方式的中级侧减压部由使制冷剂减压的固定节流件17、使制冷剂绕过固定节流件17而向室外热交换器20侧引导的第一旁通通路18以及对第一旁通通路18进行开闭的第一通路开闭阀181构成。

第一通路开闭阀181是对第一旁通通路18进行开闭的电磁阀，其开闭动作由从空调控制装置40输出的控制信号控制。另外，第一通路开闭阀181通过对第一旁通通路18进行开闭来实现对循环结构的制冷剂流路进行切换的功能。因此，本实施方式的第一通路开闭阀181构成制冷剂流路切换部，该制冷剂流路切换部对在循环中循环的制冷剂的制冷剂流路进行切换。

在此，制冷剂通过第一通路开闭阀181时产生的压力损失相对于通过固定节流件17时产生的压力损失极小。因此，从室内冷凝器12流出的制冷剂在第一通路开闭阀181打开的情况下经由第一旁通通路18侧而向室外热交换器20流入，在第一通路开闭阀181关闭的情况下经由固定节流件17而向室外热交换器20流入。由此，中级侧减压部通过第一通路开闭阀181的开闭而能够改变为发挥减压作用的节流状态和不发挥减压作用的全开状态。

具体而言，在切换为注气循环时，本实施方式的中级侧减压部被设定为发挥减压作用的节流状态，而在切换为注气循环以外的通常循环时，本实施方式的中级侧减压部被设定为不发挥减压作用的全开状态。

作为固定节流件17，能够采用节流开度固定的喷嘴、节流孔等。在喷嘴、节流孔等固定节流件中，节流通路面积急剧缩小或急剧扩大，因此，能够伴随上游侧与下游侧的压力差(即出入口间压差)的变化而对通过固定节流件的制冷剂的流量及固定节流件上游侧制冷剂的干燥度X进行自调整并平衡。

具体而言，在压力差较大的情况下，伴随着使循环进行循环所必要的必要循环制冷剂流量减少，固定节流件上游侧制冷剂的干燥度以变大的方式平衡。另一方面，在压力差较小的情况下，伴随着必要循环制冷剂流量增加，固定节流件上游侧制冷剂的干燥度以变小的方式平衡。

并且，气液分离器14的气相侧流出口14c经由集成阀13的中间压开闭阀13b而与中间压制冷剂通路15连接。该中间压制冷剂通路15是将由气液分离器14分离出的气相制冷剂向压缩机11的中间压端口11d引导的制冷剂通路。在中间压制冷剂通路15设有对中间压制冷剂通路15进行开闭的中间压开闭阀13b。该中间压开闭阀13b包含于集成阀13。

以下，利用图4～图6对本实施方式的集成阀13的结构进行说明。另外，图4～图6中的上下的各箭头表示在将集成阀13搭载于车辆用空调装置1的状态时的上下的各方向。

如图4所示，集成阀13具有主体130、步进电动机28以及轴133等。

主体130形成为大致中空形状的金属块体。主体130形成为将上侧的第一部件1301和下侧的第二部件1302组合的结构。并且，在主体130形成有使从室内冷凝器12流出的高压制冷剂流入的第一制冷剂流入口130a。并且，在主体130形成有用于使从该第一制冷剂流入口130a流入的制冷剂减压的减压室136a。并且，在主体130形成有供在该减压室136a减压的制冷剂流出的第一制冷剂流出口130b。并且，在主体130形成有使从气液分离器14流出的气相制冷剂流入的第二制冷剂流入口130c。并且，在主体130形成有用于对从该第二制冷剂流入口130c流入的制冷剂的流路进行开闭的开闭阀室136b。并且，在主体130形成有供通过该开闭阀室136b的制冷剂流出的第二制冷剂出口130d。

另外，从第一制冷剂流出口130b流出的制冷剂流入气液分离器14，在气液分离器14分离的气相制冷剂流入第二制冷剂流入口130c。

在减压室136a的第一制冷剂流入口130a侧的面设有阀座134a。并且，在开闭阀室136b的第二制冷剂出口130d侧的面设有阀座134b。

并且，在减压室136a与开闭阀室136b之间设有将轴133支承为可在上下方向上移动的引导部件135。引导部件135使用金属制部件(例如，铝)构成。

步进电动机28是对轴133进行驱动的驱动部。在步进电动机28中，旋转轴28a根据由空调控制装置40输入的脉冲信号而每一定角度地旋转。

轴133使用金属制部件(例如，不锈钢)构成，并形成为具有中空部的圆筒形状。在轴133的内周面和步进电动机28的旋转轴28a的外周面分别形成有螺纹槽。并且，在轴133的中空部插入有步进电动机28的旋转轴28a。当步进电动机28的旋转轴28a旋转时，轴133在上下方向(即，轴133的轴向)上螺进或螺退。螺进是指一边旋转一边前进。螺退是指一边旋转一边后退。

轴133的外周面形成有第一阀芯133a和第二阀芯133b。第一阀芯133a配置于减压室136a，第二阀芯133b配置于开闭阀室136b。轴133是将配置于减压室136a的第一阀芯133a与配置于开闭阀室136b的第二阀芯133b连结的连结部件。另外，第一阀芯133a和阀座134a构成图1～图3所示的高级侧膨胀阀13a，第二阀芯133b和阀座134b构成图1～图3所示的中间压开闭阀13b。

第一阀芯133a根据轴133的上下方向的移动而相对于配置在减压室136a的阀座134a接触分离。如图4、图5所示，在第一阀芯133a与阀座134a分离的状态下，高级侧膨胀阀13a变为开阀状态，高级侧膨胀阀13a不发挥减压作用。并且，如图6所示，在第一阀芯133a与阀座134a的距离短，高级侧膨胀阀13a的阀开度变为微小开度的状态下，高级侧膨胀阀13a发挥使从室内冷凝器12流出的制冷剂至少减压到中间压制冷剂的减压作用。

并且，第二阀芯133b根据轴133的上下方向的移动而相对于配置在开闭阀室136b的阀座134b接触分离，从而对开闭阀室136b与第二制冷剂出口130d之间的流路进行开闭。如图4所示，在第二阀芯133b与阀座134b接触的状态下，中间压开闭阀13b变为闭阀状态，中间压制冷剂通路15变为闭状态。并且，如图5、图6所示，在第二阀芯133b与阀座134b分离的状态下，中间压开闭阀13b变为全开状态，中间压制冷剂通路15变为开状态。

在此，由气液分离器14分离的气相制冷剂相较于液相制冷剂轻，因此，第二制冷剂流入口130c相比于第一制冷剂流入口130a配置于上侧。因此，中间压开闭阀13b相比于高级侧膨胀阀13a配置于上侧。

在此，例如，将比阀座134a更靠近第一制冷剂流入口130a侧的流路与开闭阀室136b设为借助引导部件135而相邻地配置的结构。此时，在相邻的两个流路部之间产生大的压力差，因此，高压制冷剂通过引导部件135与轴133之间的间隙而向开闭阀室136b侧漏出。另外，该阀座134a构成高级侧膨胀阀13a。并且，该第一制冷剂流入口130a使从室内冷凝器12流出的高压制冷剂流入。

因此，在本实施方式的集成阀13中，比构成高级侧膨胀阀13a的阀座134a更靠近第一制冷剂流出口130b侧的流路部与开闭阀室136b借助对轴133进行引导的引导部件135而相邻地配置。

另外，在本实施方式中，采用离心分离方式的气液分离器14。这样的离心分离方式的气液分离器14的压力损失非常小。因此，如本实施方式这样，通过将比构成高级侧膨胀阀13a的阀座134a更靠近第一制冷剂流出口130b侧的流路部与开闭阀室136b借助引导部件135而相邻地配置，由此能够减小相邻的两个流路部间的压力差。其结果，能够不需要引导部件135与轴133之间的密封结构。

图7表示高级侧膨胀阀13a、中间压开闭阀13b的阀开度与轴133的轴向的上升量的关系。轴133的轴向上的上升量越大意味着轴133越向上侧移动。

在制冷运转模式时，高级侧膨胀阀13a的阀开度变为全开，中间压开闭阀13b的阀开度变为全闭。即，制冷剂随着图1中的实线箭头流动。另外，在制冷运转模式中，将低级侧膨胀阀22设为节流状态而使制冷剂减压。

并且，在第一制热运转模式时，高级侧膨胀阀13a的阀开度变为规定的中间开度，中间压开闭阀13b的阀开度变为全开。即，制冷剂随着图2中的实线箭头流动。另外，在第一制热运转模式中，通过高级侧膨胀阀13a与固定节流件17来使制冷剂减压，因此，在高级侧膨胀阀13a中，实现使从室内冷凝器12流出的高压制冷剂减压变为中间压制冷剂的节流开度。

并且，在第二制热运转模式时，高级侧膨胀阀13a的阀开度变为微小开度，中间压开闭阀13b的阀开度变为全开。即，制冷剂随着图3中的实线箭头流动。另外，在第二制热运转模式中，仅通过高级侧膨胀阀13a使制冷剂减压，因此与第一制热运转模式时相比较，高级侧膨胀阀13a的节流开度变小。

另外，在第一、第二制热运转模式时，中间压开闭阀13b的阀开度变为全开，但由于本实施方式的压缩机11具备止回阀11e，因此能够防止合流到中间压端口的制冷剂回流而向气液分离器14侧流入。

另外，在实施抽真空及制冷剂充填的作业时，将高级侧膨胀阀13a与中间压开闭阀13b同时设为开阀状态并实施作业，具体情况后述。

回到图1～图3，室外热交换器20配置于发动机罩内，使流通于内部的制冷剂与从送风风扇21吹送的车室外空气(即外部气体)进行热交换。该室外热交换器20是在第一、第二制热模式时等，起到使制冷剂蒸发而发挥吸热作用的蒸发器的功能，并在制冷运转模式时等，起到使制冷剂散热的散热器的作用的热交换器。

在室外热交换器20的制冷剂出口侧，连接有低级侧膨胀阀22的制冷剂入口侧。低级侧膨胀阀22使在制冷运转模式时等从室外热交换器20流出并向室内蒸发器23流入的制冷剂减压。该低级侧膨胀阀22的基本结构与高级侧膨胀阀13a相同，其动作由从空调控制装置40输出的控制信号控制。

在低级侧膨胀阀22的出口侧，连接有室内蒸发器23的制冷剂入口侧。室内蒸发器23配置于室内空调单元30的空调箱31内的室内冷凝器12的送风空气流上游侧，是在制冷运转模式时通过使制冷剂蒸发而发挥吸热作用来冷却朝向车室内的送风空气的热交换器。

在室内蒸发器23的制冷剂出口侧，连接有储液器24的入口侧。储液器24使流入其内部的制冷剂进行气液分离并储存剩余制冷剂。此外，在储液器24的气相制冷剂出口侧，连接有压缩机11的吸入端口11b。因此，室内蒸发器23以使制冷剂向压缩机11的吸入端口11b侧流出的方式连接。

此外，在室外热交换器20的制冷剂出口侧，连接有使从室外热交换器20流出的制冷剂绕过低级侧膨胀阀22及室内蒸发器23并向储液器24的入口侧引导的第二旁通通路25。

在该第二旁通通路25配置有对第二旁通通路25进行开闭的第二通路开闭阀251。另外，第二通路开闭阀251的基本结构与第一通路开闭阀181相同，第二通路开闭阀251是其开闭动作由从空调控制装置40输出的控制信号控制的电磁阀。

本实施方式的第二通路开闭阀251通过对第二旁通通路25进行开闭来实现切换循环结构(制冷剂流路)的功能。因此，本实施方式的第二通路开闭阀251构成制冷剂流路切换部，该制冷剂流路切换部切换在循环中进行循环的制冷剂的制冷剂流路。另外，制冷剂通过第二通路开闭阀251时产生的压力损失相对于通过低级侧膨胀阀22时产生的压力损失极小。因此，从室外热交换器20流出的制冷剂在第二通路开闭阀251打开的情况下经由第二旁通通路25而向储液器24流入，在第二通路开闭阀251关闭的情况下经由低级侧膨胀阀22而向室内蒸发器23流入。

然而，热泵循环10在产品的制造时、实施循环构成设备的更换等时，有必要进行向循环内充填制冷剂的制冷剂充填作业。在该制冷剂充填作业中，实施除去循环内的空气、水分的抽真空工序，在抽真空结束后实施向循环内充填规定量的制冷剂的充填工序。

为了实施这样的制冷剂充填作业，在热泵循环10设有从循环内的高压侧充填制冷剂的第一充填端口26a和从循环内中的低压侧充填制冷剂的第二充填端口26b。

在本实施方式中，第一充填端口26a设于从室内冷凝器12到高级侧膨胀阀13a的制冷剂通路，第二充填端口26b设于从储液器24到压缩机11的吸入端口11b的制冷剂通路。另外，在本实施方式中，第一充填端口26a也起到作为用于实施抽真空的端口的功能。

在此，在将专利文献1的技术和专利文献2的技术组合的热泵循环中，如后述的备注栏中说明的那样，产生以下的两个缺陷。

(1)有在制冷剂充填作业时不能实施中间压制冷剂通路111的抽真空的情况。

(2)有在制冷剂充填作业时不能实施向中间压制冷剂通路111充填制冷剂的情况。

因此，本实施方式中的集成阀13变为使高级侧膨胀阀13a与中间压开闭阀13b一体化、并通过步进电动机28来联动控制高级侧膨胀阀13a和中间压开闭阀13b的结构，步进电动机28作为根据从空调控制装置40输出的控制信号而动作的致动器。

集成阀13具备主体130。在主体130形成有用于使从压缩机11排出的制冷剂减压的减压室136a。并且，在主体130形成有用于对经由中间压制冷剂通路15及止回阀11e而向中间压端口11d合流的制冷剂的流路进行开闭的开闭阀室136b。

并且，集成阀13具备轴133。轴133具有第一阀芯133a和第二阀芯133b。第一阀芯133a配置于减压室136a，并构成为使从压缩机11排出的制冷剂减压的高级侧膨胀阀13a。第二阀芯133b配置于开闭阀室136b，并构成为用于对向中间压端口11d合流的制冷剂的流路进行开闭的开闭阀13b。

并且，集成阀13具备对轴133进行驱动的步进电动机28。轴133以使在高级侧膨胀阀13a为节流状态时开闭阀13b变为全开状态、在高级侧膨胀阀13a为开阀状态时开闭阀13b也变为开阀状态、并在高级侧膨胀阀13a为全开状态时开闭阀13b变为闭阀状态的方式连结第一阀芯133a及第二阀芯133b。

在此，在制冷剂充填作业的抽真空工序中，能够通过步进电动机28来对轴133进行驱动，使在高级侧膨胀阀13a为开阀状态时开闭阀13b也为开阀状态。因此，能够经由开闭阀13b及高级侧膨胀阀13a而可靠地实施中间压制冷剂通路15的抽真空。

并且，在充填行程时，能够通过步进电动机28来对轴133进行驱动，并使在高级侧膨胀阀13a为开阀状态时开闭阀13b也为开阀状态。因此，能够经由高级侧膨胀阀13a及开闭阀13b而可靠地实施向中间压制冷剂通路的制冷剂的充填。

接着，对室内空调单元30进行说明。室内空调单元30配置于车室内最前部的仪表板(即仪表盘)的内侧，并具有空调箱31，该空调箱31形成室内空调单元30的外壳，并且在其内部形成吹送到车室内的室内送风空气的空气通路。并且，在该空气通路收容有送风机32、上述的室内冷凝器12以及室内蒸发器23等。

在空调箱31的空气流最上游侧，配置有对车室内空气(即内部气体)和外部气体进行切换导入的内外部气体切换装置33。该内外部气体切换装置33通过内外部气体切换门来连续地调整将内部气体导入空调箱31内的内部气体导入口及将外部气体导入空调箱31内的外部气体导入口的开口面积，从而使内部气体的风量与外部气体的风量的风量比例连续地变化。

在内外部气体切换装置33的空气流下游侧配置有将经由内外部气体切换装置33吸入的空气朝向车室内吹送的送风机32。该送风机32是利用电动机来驱动离心多翼风扇(即西洛克风扇)的电动送风机，并通过从空调控制装置40输出的控制信号来控制转速及送风量。

在送风机32的空气流下游侧，上述的室内蒸发器23及室内冷凝器12沿着室内送风空气的流动而按照室内蒸发器23、室内冷凝器12的顺序配置。换言之，室内蒸发器23相对于室内冷凝器12配置在空气流上游侧。

并且，在空调箱31内设有使通过室内蒸发器23后的送风空气绕过室内冷凝器12流动的旁通通路35。在室内蒸发器23的空气流下游侧且室内冷凝器12的空气流上游侧，配置有空气混合门34。

该空气混合门34是调整通过室内蒸发器23后的送风空气中的通过室内冷凝器12的风量和通过旁通通路35的风量的风量比例、从而调整室内冷凝器12的热交换能力的热交换能力调整部。另外，空气混合门34由未图示的伺服电机驱动，该伺服电机的动作由从空调控制装置40输出的控制信号控制。

并且，在室内冷凝器12及旁通通路35的空气流下游侧设有合流空间36，该合流空间36使在室内冷凝器12与制冷剂热交换而被加热的送风空气和通过旁通通路35而未被加热的送风空气合流。

在空调箱31的空气流最下流部形成有开口孔，该开口孔使在合流空间36合流的送风空气向空调对象空间即车室内吹出。具体而言，形成有朝向车辆前面窗玻璃内侧面吹出空调风的除霜开口孔37a、朝向车室内的乘员的上半身吹出空调风的面部开口孔37b、以及朝向乘员的脚边吹出空调风的脚部开口孔37c。

各开口孔37a～37c的空气流下游侧分别经由形成空气通路的管道而与设于车室内的面部吹出口、脚部吹出口及除霜吹出口连接。

并且，在各开口孔37a～37c的空气流上游侧配置有对除霜开口孔37a进行开闭的除霜门38a、对面部开口孔37b进行开闭的面部门38b以及对脚部开口孔37c进行开闭的脚部门38c。各门38a～38c构成对向车室内的空气的吹出模式进行切换的吹出模式切换部。另外，各门38a～38c由未图示的伺服电机驱动，该未图示的伺服电机的动作由从空调控制装置40输出的控制信号控制。

接着，对本实施方式的电控制部进行说明。空调控制装置40由包含CPU、ROM及RAM等众所周知的微型计算机和其周边电路构成。ROM及RAM都是非易失性物理存储介质。空调控制装置40基于存储于ROM等的控制程序来进行各种计算、处理，并控制与输出侧连接的各控制设备(例如，压缩机11、集成阀13、各通路开闭阀181、251以及送风机32等)的动作。

并且，在空调控制装置40的输入侧，连接有各种空调控制用的传感器群41。作为传感器群41，列举有检测车室内温度的内部气体传感器、检测外部气温的外部气体传感器、检测车室内的日照量的日照传感器、检测室内蒸发器23的温度的蒸发器温度传感器以及检测从压缩机11排出的高压制冷剂压力的排出压传感器等。

此外，在空调控制装置40的输入侧，连接有配置在仪表板附近的未图示的操作面板，并输入来自设于该操作面板的各种空调操作开关的操作信号。作为设于操作面板的各种空调操作开关，具体而言，车辆用空调装置1的动作开关、设定车室内温度的车室内温度设定开关以及制冷运转模式和制热运转模式的选择开关等。

在此，空调控制装置40和控制与其输出侧连接的各控制设备的动作的控制部一体地构成，而控制各控制设备的动作的结构(即硬件及软件)构成控制各控制设备的工作的控制部。

例如，在本实施方式中，控制各通路开闭阀181、251的开闭动作的结构(即硬件及软件)构成流路切换控制部。另外，也可以由与空调控制装置40不同的控制装置构成空调控制装置40中的流路切换控制部。

接着，对上述结构中的本实施方式的向热泵循环10的制冷剂充填作业及车辆用空调装置1的动作进行说明。首先，对本实施方式的向热泵循环10的制冷剂充填作业进行说明。

在制冷剂充填作业中，如图8、图9所示，将具有真空泵及制冷剂充填泵的制冷剂充填装置5与第一、第二充填端口26a、26b连接。并且，在打开高级侧膨胀阀13a、中间压开闭阀13b以及各通路开闭阀181，251的状态下，通过制冷剂充填装置5从第一充填端口26a吸引残存于循环内的空气等。此为抽真空工序。另外，在抽真空工序中，例如，也可以通过制冷剂充填装置5从第二充填端口26b吸引残存于循环内的空气等。

在此，在作为研究例而记载于备注栏的热泵循环中，若在抽真空工序时压缩机101内部的中间压端口101c封闭，则不能从压缩机101的排出端口101b侧恰当地实施中间压制冷剂通路111的抽真空。

并且，在作为研究例而记载于备注栏的热泵循环中，通过在抽真空工序时打开各开闭阀105b、110a，从而几乎不产生固定节流件105a的前后压差。因此，在抽真空工序时不打开压差开闭阀112，也不能从气液分离器104的气相侧流出口侧实施中间压制冷剂通路111的抽真空。

与此相对，本实施方式的热泵循环10通过由步进电动机28进行的轴133的驱动，能够将高级侧膨胀阀13a与中间压开闭阀13b同时设为开阀状态。因此，如图8的实线箭头所示，能够通过制冷剂充填装置5从气液分离器14的气相侧流出口14c侧吸引残存于中间压制冷剂通路15的空气、水分。因此，即使在抽真空工序时压缩机11内部的中间压端口11d封闭，也能够可靠地实施中间压制冷剂通路15的抽真空。

在抽真空工序结束后，通过制冷剂充填装置5从第一充填端口26a向循环内充填制冷剂，并从第二充填端口26b向循环内充填制冷剂。此为充填工序。另外，在充填工序中，也可以通过制冷剂充填装置5来从第一充填端口26a及第二充填端口26b的一方的端口向循环内充填制冷剂。

在作为研究例而记载于备注栏的热泵循环中，中间压制冷剂通路111通过抽真空工序而变为真空状态(即P1≈0)。由此，在充填工序时，气液分离器104的气相侧流出口侧的压力P2与中间压制冷剂通路111侧的压力P1的压差变大，压差开闭阀112变为闭阀状态。例如，当备注栏的[数学式1]的右边第二项、第三项从「-A1×(P2-P1)-Fsp」变为「-A1×P2-Fsp」时，[数学式1]的F难以变为正值。其结果，压差开闭阀112维持闭阀状态。

因此，在作为研究例而记载于备注栏的热泵循环中，在向循环内充填制冷剂时，可能压差开闭阀112闭阀，且不能从气液分离器104的气相侧流出口侧向中间压制冷剂通路111充填制冷剂。

与此相对，本实施方式的热泵循环10通过由步进电动机28进行的轴133的驱动，能够将高级侧膨胀阀13a和中间压开闭阀13b同时设为开阀状态。因此，如图9的实线箭头所示，能够从制冷剂充填装置5经由集成阀13的高级侧膨胀阀13a、气液分离器14以及集成阀13的中间压开闭阀13b而向中间压制冷剂通路15可靠地充填制冷剂。

接着，对本实施方式的车辆用空调装置1的工作进行说明，车辆用空调装置1能够切换到制冷运转模式及制热运转模式。以下，对各运转模式中的动作进行说明。

(A)制冷运转模式

例如在操作面板的动作开关为接通(ON)的状态下通过选择开关而选择制冷运转模式时，开始制冷运转模式。

在制冷运转模式中，空调控制装置40将高级侧膨胀阀13a设为全开状态(即不发挥减压作用的状态)，将中间压开闭阀13b设为闭阀状态，将低级侧膨胀阀22设为节流状态(即发挥减压作用的状态)，并将第二通路开闭阀251设为闭阀状态。

此外，将第一通路开闭阀181设为开阀状态并将中级侧减压部设为全开状态(不发挥减压作用的状态)。由此，热泵循环10切换到制冷剂如图1的实线箭头所示流动的制冷剂回路。

在该制冷剂回路的结构中，空调控制装置40读入空调控制用的传感器群41的检测信号及操作面板的操作信号，并算出向车室内吹出的空气的目标温度即目标吹出温度TAO。此外，基于算出的目标吹出温度TAO及传感器群的检测信号来确定与空调控制装置40的输出侧连接的各控制设备的工作状态。

例如，对于输出到压缩机11的电动机的控制信号，按以下方式确定。首先，基于目标吹出温度TAO，并参照预先存储于空调控制装置40的控制映射来确定室内蒸发器23的目标蒸发器吹出温度TEO。并且，以蒸发器温度传感器的检测值(即吹出空气温度)接近目标蒸发器吹出温度TEO的方式确定输出到压缩机11的电动机的控制信号。

并且，对于向低级侧膨胀阀22输出的控制信号，以向低级侧膨胀阀22流入的制冷剂的过冷度接近预先确定的目标过冷度的方式确定，该预先确定的目标过冷度以接近略大于COP的值的方式预先确定。

并且，对于向空气混合门34的伺服电机输出的控制信号，以空气混合门34封闭室内冷凝器12的空气通路而使通过室内蒸发器23后的送风空气的全部流量通过旁通通路35的方式确定。

并且，将如上所述的确定的控制信号等向各控制设备输出。其后，到通过操作面板要求车辆用空调装置1的动作停止为止，在每个规定的控制周期，各信号的读入、目标吹出温度TAO的算出、各控制设备的动作状态确定、控制信号的输出这样的控制程序依次重复进行。另外，这样的控制程序的重复在其他运转模式时也同样进行。

因此，在制冷运转模式的热泵循环10中，如图11的莫里尔线图所示，从压缩机11的排出端口11c排出的高压制冷剂(图11的a11点)向室内冷凝器12流入。此时，空气混合门34封闭室内冷凝器12的空气通路，因此，向室内冷凝器12流入的制冷剂向以几乎不朝室内送风空气散热的方式从室内冷凝器12流出。

从室内冷凝器12流出的制冷剂由于高级侧膨胀阀13a变为全开状态而以几乎未由高级侧膨胀阀13a减压的方式向气液分离器14流入。此时，向气液分离器14流入的制冷剂变为具有过热度的气相状态，但由于中间压开闭阀13b变为闭阀状态，因此，制冷剂不从气相侧流出口14c向中间压制冷剂通路15流出，而是从液相侧流出口14b流出。

从气液分离器14的液相侧流出口14b流出的制冷剂由于中级侧减压部的第一通路开闭阀181变为全开状态而以几乎未由中级侧减压部减压的方式向室外热交换器20流入。

向室外热交换器20流入的制冷剂与从送风风扇21吹送的外部气体进行热交换而散热(图10的a11点→b11点)。由于第二通路开闭阀251变为闭阀状态，因此从室外热交换器20流出的制冷剂向变为节流状态的低级侧膨胀阀22流入并直到变为低压制冷剂为止等焓地被减压膨胀(图10的b11点→c11点)。

并且，由低级侧膨胀阀22减压的制冷剂向室内蒸发器23流入并从由送风机32吹送的室内送风空气吸热蒸发(图10的c11点→d11点)。由此，室内送风空气被冷却。

从室内蒸发器23流出的制冷剂向储液器24流入并气液分离。并且，分离了的气相制冷剂从压缩机11的吸入端口11b(图10的e11点)被吸入并被再次压缩(图10的e11点→a111点→a11点)。另外，由储液器24分离的液相制冷剂作为剩余制冷剂而储存于储液器24内，该剩余制冷剂对于为了发挥循环所要求的制冷能力来说是不必要的。

在此，图12中d11点与e11点不同的理由是流通于从储液器24到压缩机11的吸入端口11b的制冷剂配管的气相制冷剂产生压力损失和气相制冷剂从外部(即外部气体)吸热的吸热量。因此，在理想的循环中，期望d11点与e11点一致。这在以下的莫里尔线图中也相同。

如以上那样，在制冷运转模式中，用空气混合门34封闭室内冷凝器12的空气通路，因此能够将在室内蒸发器23冷却的送风空气向车室内吹出。由此，能够实现车室内的制冷。

(B)制热运转模式

接着，对制热运转模式进行说明。该制热运转模式是在例如操作面板的工作开关接通(即ON)的状态下通过选择开关而选择制热运转模式时开始。

并且，当制热运转模式开始时，空调控制装置40读入传感器群41的检测信号及操作面板的操作信号，并确定压缩机11的制冷剂排出能力(即，压缩机11的转速)。此外，根据确定的转速来执行第一制热模式或第二制热模式。

(B1)：第一制热模式

首先，对第一制热模式进行说明，在第一制热模式中，空调控制装置40将高级侧膨胀阀13a设为开阀状态并且节流状态，将中间压开闭阀13b设为全开状态，将低级侧膨胀阀22设为全闭状态，将第二通路开闭阀251设为开阀状态。

此外，空调控制装置40将第一通路开闭阀181设为闭阀状态并将中级侧减压部设为节流状态(即，发挥减压作用的状态)。由此，热泵循环10切换到制冷剂如图2的实线箭头所示流动的制冷剂回路(即，注气循环的制冷剂回路)。

在该制冷剂回路的结构中，与制冷运转模式相同，空调控制装置40读入传感器群41的检测信号等，并基于目标吹出温度TAO等来确定与空调控制装置40的输出侧连接的各种控制设备的工作状态。

另外，对于在第一制热模式时向高级侧膨胀阀13a输出的控制信号，以室内冷凝器12的制冷剂压力变为预先规定的目标高压的方式，或以从室内冷凝器12流出的制冷剂的过冷度变为预先规定的目标过冷度的方式确定。并且，对于向空气混合门34的伺服电机输出的控制信号，以空气混合门34封闭旁通通路35而使通过室内蒸发器23后的送风空气的全部流量通过室内冷凝器12的方式确定。

因此，在第一制热模式的热泵循环10中，如图11所示，从压缩机11的排出端口11c排出的高压制冷剂(图11的a12点)向室内冷凝器12流入。向室内冷凝器12流入的制冷剂与从送风机32吹送并通过室内蒸发器23的室内送风空气进行热交换而散热(图11的a12点→b12点)。由此，室内送风空气被加热。

从室内冷凝器12流出的制冷剂直到由变为节流状态的高级侧膨胀阀13a变为中间压制冷剂为止等焓地被减压膨胀(图11的b12点→c112点)。并且，由高级侧膨胀阀13a减压的中间压制冷剂流入气液分离器14并由气液分离器14气液分离(图11的c12点→c212点、c12点→c312点)。

由气液分离器14分离出的气相制冷剂由于中间压开闭阀13b变为开阀状态而从气相侧流出口14c向中间压制冷剂通路15流入，并经由中间压制冷剂通路15向压缩机11的中间压端口11d流入(图11的c212点)。并且，向中间压端口11d流入的制冷剂与在压缩室11a进行压缩过程的制冷剂(图11的a112点)合流(图11的a212点)并在压缩室11a被压缩。

另一方面，由气液分离器14分离出的液相制冷剂从液相侧流出口14b向中级侧减压部流入。此时，由于中级侧减压部的第一通路开闭阀181变为全闭状态，因此，直到由固定节流件17变为低压制冷剂为止等焓地被减压膨胀(图11的c312点→c412点)。并且，由固定节流件17减压的制冷剂向室外热交换器20流入并与从送风风扇21吹送的外部气体进行热交换而吸热(图11的c412点→d12点)。

由于低级侧膨胀阀22变为全闭状态且第二通路开闭阀251变为开阀状态，因此从室外热交换器20流出的制冷剂经由第二旁通通路25而向储液器24流入并气液分离。并且，由储液器24分离出的气相制冷剂被从压缩机11的吸入端口11b(图11のe12点)吸入并被再次压缩。

如以上那样，在第一制热模式中，能够利用室内冷凝器12使从压缩机11排出的制冷剂所具有的热散热到室内送风空气，并使被加热的内送风空气向车室内吹出。由此，能够实现车室内的制热。

在该第一制热模式中，能够构成注气循环，该注气循环使由固定节流件17减压的低压制冷剂被吸入压缩机11，并且由高级侧膨胀阀13a减压的中间压制冷剂与压缩机11的进行压缩过程的制冷剂合流。

由此，能够使压缩机11的吸入制冷剂压力与排出制冷剂压力的压力差缩小，并提高压缩机11的压缩效率。其结果，能够提高作为热泵循环10整体的COP。

(B2)：第二制热模式

接着，对第二制热模式进行说明，在第二制热模式中，空调控制装置40将高级侧膨胀阀13a设为节流状态，将中间压开闭阀13b设为全开状态，将低级侧膨胀阀22设为全闭状态，并将第二通路开闭阀251设为开阀状态。

此外，空调控制装置40将第一通路开闭阀181设为开阀状态并将中级侧减压部设为全开状态(即，不发挥减压作用的状态)。由此，热泵循环10切换到制冷剂如图3的实线箭头所示流动的制冷剂回路。

在该制冷剂回路的结构中，空调控制装置40读入传感器群41的检测信号等，并基于目标吹出温度TAO等来确定与空调控制装置40的输出侧连接的各控制设备的动作状态。另外，对于在第二制热模式时向高级侧膨胀阀13a输出的控制信号等，与第一制热模式同样地被确定。

因此，在第二制热模式时的热泵循环10中，如图12所示，从压缩机11的排出端口11c排出的高压制冷剂(图12的a13点)向室内冷凝器12流入，并与室内送风空气进行热交换而散热(图12的a13点→b13点)。由此，室内送风空气被加热。

从室内冷凝器12流出的制冷剂直到由变为节流状态的高级侧膨胀阀13a变为低压制冷剂为止等焓地被减压膨胀(图12的b13点→c13点)并流入气液分离器14。并且，与制冷运转模式相同，向气液分离器14流入的制冷剂不从气相侧流出口14c流出，而是从液相侧流出口14b向室外热交换器20流入。

向室外热交换器20流入的制冷剂与从送风风扇21吹送的外部气体进行热交换而吸热(图12的c13点→d13点)。之后的动作与第一制热模式相同，因此省略说明。

如以上那样，在第二制热模式中，能够在室内冷凝器12使从压缩机11排出的制冷剂所具有的热散热到室内送风空气，并使被加热的室内送风空气向车室内吹出。由此，能够实现车室内的制热。

在此，对相对于第一制热模式在外部气温高的情况等制热负载较低的情况下执行第二制热模式时的效果进行说明。在第一制热模式中，如上所述，由于能够构成注气循环，因此能够提高作为热泵循环10整体的COP。

即，理论上，只要压缩机11的转速相同，则第一制热模式能够发挥高于第二制热模式时的制热性能。换言之，为了发挥相同的制热性能所必要的压缩机11的转速(即制冷剂排出能力)在第一制热模式时低于第二制热模式。

然而，压缩机11具有压缩效率变为最大(即峰)的最大效率转速，且具有当转速低于最大效率转速时、压缩效率大幅降低的特性。因此，当在制热负载较低的情况下使压缩机11在低于最大效率转速的转速下动作时，在第一制热模式中COP反而降低。

因此，在本实施方式中，以上述最大效率转速为基准转速，并在第一制热模式的执行中，在压缩机11的转速变为基准转速以下的情况下向第二制热模式切换。另外，从第二制热模式向第一制热模式的切换可以在第二制热模式的执行中变为相对于基准转速施加预先规定的规定量的转速以上时进行。

由此，能够选择第一制热模式及第二制热模式中的能够发挥高的COP的运转模式。因此，在第一制热模式的执行中，即使在压缩机11的转速变为基准转速以下的情况下，也能够通过向第二制热模式切换而提高作为热泵循环10整体的COP。

另外，在本实施方式中，省略对于同时进行除湿和制热的除湿制热运转模式的详细说明，但也能够与上述专利文献1相同地进行向除湿制热运转模式的切换。

在以上说明的本实施方式的车辆用空调装置1中，如上所述，能够通过切换热泵循环10的制冷剂回路来实现各种循环结构并实现车室内的适当地制冷及制热。

在如本实施方式那样应用于电动车辆的车辆用空调装置1中，不能如搭载内燃机(发动机)的车辆那样将发动机的废热利用于车室内的制热。因此，如本实施方式的热泵循环10那样，通过在制热运转模式时切换到注气循环及通常循环，能够与制热负载无关地发挥高的COP，且极其有效。

并且，在本实施方式中，将使热泵循环10作为注气循环而起作用所必要的中间压开闭阀13b与高级侧膨胀阀13a一体地构成，因此能够以简单的循环结构实现热泵循环10。

(第二实施方式)

接着，参照图13、图14对本发明的第二实施方式所涉及的集成阀13进行说明。上述第一实施方式所涉及的集成阀13是将高级侧膨胀阀13a与中间压开闭阀13b一体化而构成的，但如图13所示，本实施方式所涉及的集成阀13还将气液分离器14一体化而构成的，该气液分离器14将从高级侧膨胀阀13a流出的制冷剂气液分离。

主体130是将右上侧的第一部件1301、右下侧的第二部件1302、左下侧的第三部件1303、左上侧的第四部件1304组装的结构。

第三部件1303作为大致中空形状的金属块体而形成，在其外周侧壁面，形成有使从高级侧膨胀阀13a流出的制冷剂向内部流入的制冷剂流入口141a。制冷剂流入口141a与形成于第三部件1303的内部的气液分离空间(即气液分离部)14a连通。该气液分离空间14a形成为其轴线方向向上下方向延伸的大致圆柱状。另外，在制冷剂流入口141a，设有对制冷剂的漏液进行密封的O型环143。

此外，当从气液分离空间14a的轴向(在本实施方式中为上下方向)看时，从制冷剂流入口141a到气液分离空间14a的制冷剂通路向气液分离空间14a的剖面圆形状的内周侧壁面的切线方向延伸。因此，从制冷剂流入口141a向气液分离空间14a流入的制冷剂以沿着气液分离空间14a的剖面圆形状的内周侧壁面回旋的方式流动。

并且，通过由该回旋流产生的离心力的作用来使向气液分离空间14a内流入的制冷剂气液分离，分离的液相制冷剂通过重力的作用而向气液分离空间14a的下方侧下落。换言之，本实施方式的气液分离空间14a构成离心分离方式的气液分离部。

在第三部件1303的最下方侧，形成有使分离的液相制冷剂流出的分离液相制冷剂出口孔14b。

第四部件1304作为大致中空形状的金属块体而形成。在第四部件1304，设有使由气液分离空间14a分离出的气相制冷剂向第二制冷剂流入口130c流入的气相侧流出口14c、使气液分离空间14a与气相侧流出口14c连通的分离气相制冷剂流出管部142c等。

分离气相制冷剂流出管部142c形成为圆管状，且在第四部件1304与第三部件1303一体化时与气液分离空间14a在同轴上配置。因此，相气液分离空间14a内流入的制冷剂绕分离气相制冷剂流出管部142c的周围回旋。

在上述的结构中，从高级侧膨胀阀13a通过制冷剂流入口141a并向气液分离空间14a流入的制冷剂以沿着气液分离空间14a的剖面圆形状的内周侧壁面回旋的方式流动。

并且，通过由该回旋流产生的离心力的作用来使向气液分离空间14a内流入的制冷剂气液分离，分离的液相制冷剂向气液分离空间14a的下方侧下落并从分离液相制冷剂出口孔14b排出。并且，在气液分离空间14a分离的气相制冷剂通过气相侧流出口14c及第二制冷剂流入口130c并被向开闭阀室136b导入。

并且，与中间压开闭阀13b的阀开度对应的流量的制冷剂从开闭阀室136b通过中间压制冷剂通路15及止回阀11e并被向压缩机11的中间压端口11d导入。

在本实施方式中，能够从与上述第一实施方式共通的结构得到与第一实施方式相同的效果。

并且，本实施方式的集成阀13作为将高级侧膨胀阀13a、中间压开闭阀13b及气液分离器14一体化的结构而构成。即，在主体130还形成有使从第一制冷剂流出口130b流出的制冷剂气液分离的气液分离部14a、使由气液分离部14a分离出的气相制冷剂向第二制冷剂流入口130c流出的气相侧流出口14c及使由气液分离部14a分离出的液相制冷剂流出的分离液相制冷剂出口孔14b，因此，能够实现节约空间化。

另外，在本实施方式中，作为将高级侧膨胀阀13a、中间压开闭阀13b及气液分离器14一体化的结构而构成，此外，也可以将对第一旁通通路18进行开闭的第一通路开闭阀181与固定节流件17的至少一方作为一体化的结构而构成，第一旁通通路18使从气液分离器14流出的液层制冷剂绕过固定节流件17而向室外热交换器20侧引导。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明不限定于上述实施方式，能够进行适当地改变。例如，能够进行以下的各种变形。

(1)在上述的各实施方式中，对将本发明的热泵循环10应用于电动车辆的车辆用空调装置1的例子进行了说明，但不限于此，也可以应用于例如混合动力车辆的发动机废热可能变得不充分的车辆的空调装置。

(2)在上述的各实施方式中，对将本发明的热泵循环10应用于车辆用空调装置1的例子进行了说明，但本发明的应用不限于此，例如，也可以应用于固定型空调装置、液体加热装置(例如，热水器)等。

(3)在上述的各实施方式中，使用作为致动器的步进电动机28来在上下方向上对轴133进行驱动，但也可以使用步进电动机28以外的驱动部来在上下方向上对轴133进行驱动。

(4)在上述的各实施方式中，展示了在压缩机11内具备止回阀11e的结构，但也可以是在压缩机11的外部具备止回阀11e的结构。

(5)在上述的各实施方式中，构成实施方式的要素，除非另外特别说明或在原理上明确认为是必须的情况等以外，并非是必须的。

(6)在上述的各实施方式中，在提及实施方式的构成要素的个数、数值、量、范围等的数值的情况下，除非特别说明是必须的情况及在原理上明确限定为特定的数的情况等以外，不限定于该特定的数。

(7)在上述的各实施方式中，在提及构成要素等的形状、位置关系等时，除非特别说明的情况及在原理上先定位特定的形状、位置关系等的情况等以外，不限定于该形状、位置关系等。

(备注)

在此，在将专利文献1的技术与专利文献2的技术组合的热泵循环中，对产生以下的两个缺陷的点进行说明。

(1)有在制冷剂充填作业时不能实施中间压制冷剂通路的抽真空的情况。

(2)有在制冷剂充填作业时不能实施向中间压制冷剂通路充填制冷剂的情况。

图15是表示在能够切换注气循环和通常循环的热泵循环应用专利文献2所公开的涡旋型压缩机的结构(以下，称为研究例。)的示意图。

首先，对研究例的各构成要素进行简单说明。研究例的热泵循环100具备涡旋型的压缩机101。涡旋型的压缩机101压缩从吸入端口101a吸入的制冷剂并从排出端口101b排出。此外，涡旋型的压缩机101具有使循环内的中间压制冷剂流入并与压缩过程的制冷剂合流的中间压端口101c。

与专利文献2相同，该压缩机101通过与固定涡旋件101d的端板部抵接的可动涡旋件101e的齿顶而变为周期性对中间压端口101c进行开闭的结构。另外，在压缩机101设有防止从中间压端口101c向后述的中间压制冷剂通路111侧的制冷剂的回流的止回阀101f。

在压缩机101的排出端口101b侧，从上游侧开始按顺序连接有散热器102、第一减压部103以及气液分离器104。并且，在气液分离器104中的液相制冷剂的出口侧，设有起到作为第二减压部105的功能的固定节流件105a及使制冷剂绕过固定节流件105a流动的旁通流路的开闭阀105b。

并且，在第二减压部105的出口侧，连接有使制冷剂与外部气体进行热交换的室外热交换器106、使从室外热交换器106流出的制冷剂减压的第三减压部107、蒸发器108以及使从蒸发器108流出的制冷剂进行气液分离的储液器109。另外，在室外热交换器106的出口侧，设有对旁通流路110进行开闭的开闭阀110a，旁通流路110使制冷剂绕过第三减压部107及蒸发器108而向储液器109流动。

此外，在气液分离器104，连接有将分离的气相制冷剂向压缩机101的中间压端口101c引导的中间压制冷剂通路111。并且，在中间压制冷剂通路111，设有在固定节流件105a的前后压差变为规定压力以上时打开中间压制冷剂通路111的压差开闭阀112。

具体而言，如图16所示，压差开闭阀112由对中间压制冷剂通路111进行开闭的阀芯112a、在关闭中间压制冷剂通路111的一侧对阀芯112a施加负荷的弹簧112b等构成。

回到图15，在热泵循环100，设有将制冷剂充填到循环内的高压制冷剂通路的第一充填端口113及将制冷剂充填到循环内的低压制冷剂通路的第二充填端口114。另外，第一充填端口113也起到作为用于进行抽真空的端口的功能。

以上为止是热泵循环100的说明，以下，上述的缺陷(1)的产生要因进行说明。在热泵循环100中，在各开闭阀105b、110a等功能阀设定为全开状态的状态下，经由第一充填端口113来进行抽真空。

在该抽真空工序中，对于中间压制冷剂通路111以外的部分能够进行抽真空，但在以下的情况下，变得难以实施中间压制冷剂通路111的抽真空。

即，如在图15的压缩机101中所示，当在压缩机101内部通过可动涡旋件101e的齿顶而封闭中间压端口101c时，不能实施来自压缩机101的中间压端口101c侧的抽真空。

另一方面，也考虑进行来自压差开闭阀112侧的抽真空。但是，在进行抽真空时，固定节流件105a的前后的压力近乎为零，中间压制冷剂通路111通过弹簧112b的作用力而不打开，也不能经由压差开闭阀112来实施抽真空。

像这样，在图15的热泵循环100中，在制冷剂充填时的抽真空工序中，当在压缩机101内部中间压端口101c被封闭时，中间压制冷剂通路111的抽真空不能实施。另外，缺陷(1)不限于涡旋型的压缩机101，产生于在内部有中间压端口101c有时被封闭的压缩机。

接着，对缺陷(2)的产生要因进行说明。在热泵循环100的抽真空工序结束后，经由各充填端口113、114的至少一个来充填规定量的制冷剂。

在该充填工序中，压差开闭阀112不打开，不能够向从中间压制冷剂通路111中的该压差开闭阀112到压缩机101的止回阀101f为止的制冷剂通路封入制冷剂。

利用图16对这一点进行说明。如图16所示，基于固定节流件105a前后的压差的力F23向开阀方向作用于压差开闭阀112的阀芯112a。并且，基于中间压制冷剂通路111的中间压端口101c侧及固定节流件105a的上游侧的压差的力F21及弹簧112b的作用力Fsp向闭阀方向作用于阀芯112a。

并且，压差开闭阀112的开阀力F能够由以下的数学式规定，在开阀力F>0的条件下开阀，且热泵循环100切换到注气循环。

[数学式1]

F＝F23-F21-Fsp＝A2×(P2-P3)-A1×(P2-P1)-Fsp

另外，“P1”是中间压制冷剂通路111的中间压端口101c侧的压力，“P2”是固定节流件105a上游侧的压力，“P3”是固定节流件105a下游侧的压力。并且，“A1”是阀芯112a中压力P1、P2作用的部位的面积，“A2”是阀芯112a中压力P2、P3作用的部位的面积。

然而，当通过抽真空工序，中间压制冷剂通路111变为真空状态(P1≈0)时，向闭阀方向对压差开闭阀112的阀芯112a作用的F21增大，并且在由循环工作产生的压差中，有压差开闭阀112不开阀的情况。

Claims (5)

1.一种集成阀，应用于热泵循环(10)，

所述热泵循环具有：

压缩机(11)，所述压缩机压缩从吸入端口吸入的制冷剂并将该制冷剂从排出端口排出，并且所述压缩机具有中间压端口，该中间压端口使所述热泵循环内的中间压制冷剂流入所述压缩机并与压缩过程的制冷剂合流；以及

止回阀(11e)，所述止回阀防止合流到所述中间压端口的制冷剂回流，

所述热泵循环能够切换到注气循环及注气循环以外的通常循环，

所述集成阀的特征在于，具备：

主体(130)，所述主体形成有减压室(136a)和开闭阀室(136b)，所述减压室用于使从所述压缩机排出的制冷剂减压，所述开闭阀室用于对经由中间压制冷剂通路(15)及所述止回阀而向所述中间压端口合流的制冷剂的流路进行开闭；

连结部件(133)，所述连结部件具有第一阀芯(133a)和第二阀芯(133b)，所述第一阀芯配置于所述减压室并构成使从所述压缩机排出的制冷剂减压的减压阀(13a)，所述第二阀芯配置于所述开闭阀室并构成用于对向所述中间压端口合流的制冷剂的流量进行调整的开闭阀(13b)，并且，所述连结部件以在所述减压阀为节流状态时所述开闭阀变为全开状态、在所述减压阀为开阀状态时所述开闭阀也变为开阀状态、并在所述减压阀为全开状态时所述开闭阀变为闭阀状态的方式连结所述第一阀芯及所述第二阀芯；以及

驱动部(28)，所述驱动部对所述连结部件进行驱动。

2.根据权利要求1所述的集成阀，其特征在于，

在所述主体形成有第一制冷剂流出口(130b)，所述第一制冷剂流出口使在所述减压室减压的制冷剂向将制冷剂分离为气相制冷剂和液相制冷剂的气液分离部(14)流出，

比阀座(134a)更靠近所述第一制冷剂流出口侧的流路部和所述开闭阀室以隔着对所述连结部件进行引导的引导部件(135)而相邻的方式配置，所述阀座配置于所述减压室且构成所述减压阀。

3.根据权利要求2所述的集成阀，其特征在于，

在所述主体形成有：气液分离部(14a)，所述气液分离部使来自所述第一制冷剂流出口的制冷剂气液分离；气相侧流出口(14c)，所述气相侧流出口将由所述气液分离部分离出的气相制冷剂向所述开闭阀室导入；以及液相侧流出口(14b)，所述液相侧流出口使由气液分离部分离出的液相制冷剂流出。

4.根据权利要求1所述的集成阀，其特征在于，

在所述主体形成有第一制冷剂流出口(130b)，所述第一制冷剂流出口使在所述减压室减压的制冷剂向将制冷剂分离为气相制冷剂和液相制冷剂的气液分离部(14)流出，

在所述主体形成有：气液分离部(14a)，所述气液分离部使来自所述第一制冷剂流出口的制冷剂气液分离；气相侧流出口(14c)，所述气相侧流出口将由所述气液分离部分离出的气相制冷剂向所述开闭阀室导入；以及液相侧流出口(14b)，所述液相侧流出口使由气液分离部分离出的液相制冷剂流出。

5.一种热泵循环，能够切换到注气循环及注气循环以外的通常循环，其特征在于，具备：

压缩机(11)，所述压缩机压缩从吸入端口吸入的制冷剂并将该制冷剂从排出端口排出，并且所述压缩机具有中间压端口，该中间压端口使所述热泵循环内的中间压制冷剂流入所述压缩机并与压缩过程的制冷剂合流；

止回阀(11e)，所述止回阀防止合流到所述中间压端口的制冷剂回流；

集成阀(13)，所述集成阀使从所述排出端口排出的制冷剂减压；

气液分离部(14)，所述气液分离部使在所述集成阀减压的制冷剂气液分离；以及

中间压制冷剂通路(15)，所述中间压制冷剂通路将由所述气液分离部分离出的气相制冷剂向所述中间压端口引导，

所述集成阀具备：

主体(130)，所述主体形成有减压室(136a)和开闭阀室(136b)，所述减压室用于使从所述压缩机排出的制冷剂减压，所述开闭阀室用于对经由中间压制冷剂通路(15)及所述止回阀而向所述中间压端口合流的制冷剂的流路进行开闭；

连结部件(133)，所述连结部件具有第一阀芯(133a)和第二阀芯(133b)，所述第一阀芯配置于所述减压室并构成使从所述压缩机排出的制冷剂减压的减压阀(13a)，所述第二阀芯配置于所述开闭阀室并构成用于对向所述中间压端口合流的制冷剂的流路进行开闭的开闭阀(13b)，并且，所述连结部件以在所述减压阀为节流状态时所述开闭阀变为全开状态、在所述减压阀为开阀状态时所述开闭阀也变为开阀状态、并在所述减压阀为全开状态时所述开闭阀变为闭阀状态的方式连结所述第一阀芯及所述第二阀芯；以及

驱动部(28)，所述驱动部对所述连结部件进行驱动。