JP2013092354A - 統合弁 - Google Patents

Abstract

【課題】ヒートポンプサイクルのサイクル構成の簡素化を図ることのできる統合弁を提供する。
【解決手段】気液分離空間１４１ｂが形成されたボデー１４０の内部に、液相冷媒を減圧させる固定絞り１７、液相冷媒通路１４１ｄおよび気相冷媒通路１４２ｂを選択的に開閉する統合弁体２９を収容し、統合弁体２９にシャフト２９ｃを介して連結されたステッピングモータ２８にて、統合弁体２９を変位させる。これにより、ガスインジェクションサイクルとして機能するヒートポンプサイクル１０のサイクル構成を簡素化できる。
【選択図】図４

Description

本発明は、ガスインジェクションサイクルとして機能するヒートポンプサイクルに適用される統合弁に関する。

従来、電気自動車等のように車室内の暖房用の熱源を確保しにくい車両に適用される車両用空調装置として、ヒートポンプサイクル（蒸気圧縮式の冷凍サイクル）にて、車室内へ送風される送風空気を加熱して、車室内の暖房を行うものが知られている。

例えば、特許文献１、２には、この種の車両用空調装置に適用されるヒートポンプサイクルとして、冷房運転時の冷媒回路と暖房運転時の冷媒回路とを切り替え可能に構成されたものが開示されている。より具体的には、特許文献１、２のヒートポンプサイクルでは、暖房運転時には、室外熱交換器にて冷媒が外気から吸熱した熱を室内凝縮器にて送風空気に放熱させる冷媒回路に切り替えて送風空気を加熱している。

さらに、特許文献２のヒートポンプサイクルでは、暖房運転時に、低段側圧縮機構と高段側圧縮機構との２つの圧縮機構にて冷媒を多段階に昇圧して、サイクルの中間圧気相冷媒を低段側圧縮機構から吐出された冷媒と合流させて高段側圧縮機構へ吸入させる、いわゆるガスインジェクションサイクル（エコノマイザ式冷凍サイクル）に切り替えて、暖房運転時におけるサイクル効率（ＣＯＰ）の向上を図っている。

特許第３３３１７６５号公報 特許第３２５７３６１号公報

しかしながら、特許文献１、２に開示されたヒートポンプサイクルでは、冷房運転時の冷媒回路と暖房運転時の冷媒回路とを切り替えるために、冷媒回路切替手段として開閉弁や四方弁等の複数の弁体を備える必要があり、サイクル構成や冷媒回路を切り替えるための制御が複雑化するといった問題が生じる。

特に、特許文献２のようにガスインジェクションサイクルとして機能する冷凍サイクルを構成する場合には、通常の冷凍サイクルに対してサイクル構成が複雑化しやすい。さらに、このようなサイクル構成の複雑化に伴ってヒートポンプサイクル全体としての搭載対象物（例えば、車両）への搭載性が悪化するといった問題が生じる。

上記点に鑑み、本発明は、ヒートポンプサイクルのサイクル構成の簡素化を図ることのできる統合弁を提供することを目的とする。

本発明は、吸入ポート（１１ａ）から吸入した冷媒を圧縮して吐出ポート（１１ｃ）から高圧冷媒を吐出するとともに、サイクル内の中間圧冷媒を流入させて圧縮過程の冷媒に合流させる中間圧ポート（１１ｂ）を有する圧縮機（１１）、吐出ポート（１１ｃ）から吐出された高圧冷媒と熱交換対象流体とを熱交換させて、熱交換対象流体を加熱する利用側熱交換器（１２）、利用側熱交換器（１２）から流出した高圧冷媒を中間圧冷媒となるまで減圧させる高段側減圧手段（１３）、サイクル内の低圧冷媒を蒸発させて、吸入ポート（１１ａ）側へ流出させる蒸発器（２０）を含んで構成されるガスインジェクションサイクルとして機能するヒートポンプサイクル（１０）に適用される統合弁を対象としている。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、高段側減圧手段（１３）にて減圧された中間圧冷媒を流入させる冷媒流入口（１４１ａ）、冷媒流入口（１４１ａ）から流入した冷媒の気液を分離する気液分離空間（１４１ｂ）、気液分離空間（１４１ｂ）にて分離された気相冷媒を中間圧ポート（１１ｂ）側へ流出させる気相冷媒流出口（１４２ａ）、および気液分離空間（１４１ｂ）にて分離された液相冷媒を蒸発器（２０）側へ流出させる液相冷媒流出口（１４１ｅ）が形成されたボデー（１４０）と、
ボデー（１４０）の内部に収容され、気液分離空間（１４１ｂ）から液相冷媒流出口（１４１ｅ）へ至る液相冷媒通路（１４１ｄ）、および気液分離空間（１４１ｂ）から気相冷媒流出口（１４２ａ）へ至る気相冷媒通路（１４２ｂ）を開閉する統合弁体（２９）と、
駆動機構（２９ｃ）を介して統合弁体（２９）に連結されて、統合弁体（２９）を変位させる駆動手段（２８）と、を備え、
駆動手段（２８）は、液相冷媒通路（１４１ｄ）を開いて液相冷媒流出口（１４１ｅ）側へ冷媒を流出させる際に、気相冷媒通路（１４２ｄ）を閉じる位置に統合弁体（２９）を変位させ、気相冷媒通路（１４２ｂ）を開いて気相冷媒流出口（１４２ａ）側へ気相冷媒を流出させる際に、液相冷媒流出口（１４１ｅ）側へ流出させる液相冷媒が減圧されるように統合弁体（２９）を変位させることを特徴としている。

これによれば、単一の統合弁（２９）にて、中間圧冷媒の気液分離、液相冷媒通路（１４１ｄ）および気相冷媒通路（１４２ｂ）の開閉、並びに、液相冷媒を減圧できる。さらに、駆動手段（２８）によって統合弁体（２９）を変位させるだけで、サイクル内部の冷媒回路を、ガスインジェクションサイクルとして機能する冷媒回路に切り替えることができる。

従って、ガスインジェクションサイクルとして機能するヒートポンプサイクルを簡素なサイクル構成で実現できる。なお、請求項における「気相冷媒」とは、気相状態の冷媒（単相の冷媒）だけを意味するわけではなく、気相状態の冷媒を主とする気液混相状態の冷媒も含む意味である。また、「液相冷媒」とは、液相状態の冷媒（単相の冷媒）だけを意味するわけではなく、液相状態の冷媒を主とする気液混相状態の冷媒も含む意味である。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の統合弁において、ボデー（１４０）の内部には、気相冷媒通路（１４２ｂ）を開いて気相冷媒流出口（１４２ａ）側へ気相冷媒を流出させる際に、液相冷媒流出口（１４１ｅ）側へ流出させる液相冷媒を減圧する固定絞り（１７）が収容されており、駆動手段（２８）は、気相冷媒通路（１４２ｂ）を開いて気相冷媒流出口（１４２ａ）側へ気相冷媒を流出させる際に、液相冷媒通路（１４１ｄ）を閉じる位置に統合弁体（２９）を変位させることを特徴としている。

これによれば、統合弁体（２９）が液相冷媒通路（１４１ｄ）を閉じた際には、気相冷媒流出口（１４２ａ）から気液分離空間（１４１ｂ）にて分離された気相冷媒を流出させ、液相冷媒流出口（１４１ｅ）から固定絞り（１７）にて減圧された液相冷媒を流出させることができる。

一方、統合弁体（２９）が液相冷媒通路（１４１ｄ）を開いた際には、気相冷媒流出口（１４２ａ）から冷媒を流出させることなく、液相冷媒流出口（１４１ｅ）から冷媒を流出させることができる。

従って、各冷媒通路（１４１ｄ、１４２ｂ）それぞれに対して通路を開閉する弁体を設けることなく、単一の弁体にて液相冷媒通路（１４１ｄ）および気相冷媒通路（１４２ｂ）を選択的に開閉でき、統合弁の内部構成の簡素化を図ることができる。この結果、ガスインジェクションサイクルとして機能するヒートポンプサイクルのサイクル構成の簡素化を図ることができる。

請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の統合弁において、液相冷媒通路（１４１ｄ）および固定絞り（１７）は、気液分離空間（１４１ｂ）から気相冷媒を気相冷媒通路（１４２ｂ）側へ流出させる分離気相冷媒出口穴（１４２ｄ）よりも下方側に配置されていることを特徴としている。

これによれば、重力の作用によって気液分離空間（１４１ｂ）にて分離された液相冷媒を液相冷媒通路（１４１ｄ）および固定絞り（１７）側へ導くことができる。

請求項４に記載の発明では、請求項１に記載の統合弁において、駆動手段（２８）は、気相冷媒通路（１４２ｂ）を開いて気相冷媒流出口（１４２ａ）側へ気相冷媒を流出させる際に、液相冷媒流出口（１４１ｅ）側へ流出させる液相冷媒が減圧されるように液相冷媒通路（１４１ｄ）を僅かに開く位置に統合弁体（２９）を変位させることを特徴としている。

これによれば、統合弁体（２９）が気相冷媒通路（１４２ｂ）を開いた際には、気相冷媒流出口（１４２ａ）から気液分離空間（１４１ｂ）にて分離された気相冷媒を流出させ、液相冷媒流出口（１４１ｅ）から統合弁体（２９）と液相冷媒通路（１４１ｄ）との間に形成される隙間にて液相冷媒を減圧して流出させることができる。

一方、統合弁体（２９）が液相冷媒通路（１４１ｄ）を開いた際には、気相冷媒流出口（１４２ａ）から冷媒を流出させることなく、液相冷媒流出口（１４１ｅ）から冷媒を流出させることができる。

従って、各冷媒通路（１４１ｄ、１４２ｂ）それぞれに対して通路を開閉する弁体を設けることなく、単一の弁体にて液相冷媒通路（１４１ｄ）および気相冷媒通路（１４２ｂ）を選択的に開閉できるので、統合弁の内部構成の簡素化を図ることができる。この結果、ガスインジェクションサイクルとして機能するヒートポンプサイクルのサイクル構成の簡素化を図ることができる。

これに加え、統合弁体（２９）が気相冷媒通路（１４２ｂ）を開いた際に、液相冷媒通路（１４１ｄ）と統合弁体（２９）との間に形成される隙間にて液相冷媒を減圧できるので、固定絞り（１７）を省略することができ、統合弁をより簡素な構成で実現できる。

具体的には、請求項５に記載の発明の如く、請求項１ないし４のいずれか１つに記載の統合弁において、気液分離空間（１４１ｂ）は、円柱状に形成されており、気液分離空間（１４１ｂ）の内部には、気液分離空間（１４１ｂ）と同軸上に配置されて、内部に気相冷媒通路（１４２ｂ）を形成する円筒状の分離気相冷媒流出パイプ部（１４２ｃ）が配置されており、分離気相冷媒流出パイプ部（１４２ｃ）の長手方向一端部には、気液分離空間（１４１ｂ）から気相冷媒を気相冷媒通路（１４２ｂ）側へ流出させる分離気相冷媒出口穴（１４２ｄ）が形成されており、統合弁体（２９）は、分離気相冷媒出口穴（１４２ｄ）および気液分離空間（１４１ｂ）から液相冷媒を液相冷媒通路（１４１ｄ）側へ流出させる分離液相冷媒出口穴（１４１ｃ）を開閉するように構成してもよい。

請求項６に記載の発明では、請求項５に記載の統合弁において、気液分離空間（１４１ｂ）は、気液分離空間（１４１ｂ）の内側壁面と分離気相冷媒流出パイプ部（１４２ｃ）の外側壁面との間に形成され、冷媒流入口（１４１ａ）から流入した冷媒が内側壁面に沿って旋回する旋回空間（Ａ１）と、旋回空間（Ａ１）の下方に位置し、分離気相冷媒流出パイプ部（１４２ｃ）の長手方向一端部と統合弁体（２９）との間に形成され、冷媒の気液を分離する分離空間（Ａ２）と、分離空間（Ａ２）の下方に位置し、分離空間（Ａ２）で分離された液相冷媒を貯留する貯留空間（Ａ３）とで構成され、統合弁体（２９）は、分離空間（Ａ２）に位置する分離気相冷媒出口穴（１４２ｄ）と貯留空間（Ａ３）に位置する分離液相冷媒出口穴（１４１ｃ）との間に配置され、分離液相冷媒出口穴（１４１ｃ）の内径よりも大きい円盤状の部材で構成されていることを特徴としている。

これによれば、統合弁体（２９）によって、貯留空間（Ａ３）に位置する分離液相冷媒出口穴（１４１ｃ）側から分離空間（Ａ２）に位置する分離気相冷媒出口穴（１４２ｄ）側への液相冷媒の飛散を回避できる。これにより、統合弁の内部における気液分離効率の向上を図ることができる。従って、気液分離空間（１４１ｂ）の省スペース化を図り、統合弁全体としての小型化を図ることができる。延いては、ヒートポンプサイクル（１０）全体としての小型化を図り、ヒートポンプサイクル（１０）の搭載対象物への搭載性を向上させることもできる。

請求項７に記載の発明では、請求項６に記載の統合弁において、統合弁体（２９）の外径を「Ｄｓ」、分離気相冷媒流出パイプ部（１４２ｃ）の外径を「Ｄｐ」、気液分離空間（１４１ｂ）の内径を「Ｄｒ」、分離液相冷媒出口穴（１４１ｃ）の内径を「Ｄｏ」としたとき、
Ｄｐ≦Ｄｓ≦（Ｄｘ＋Ｄｒ）／２
Ｄｘ＝（Ｄｒ^２−Ｄｏ^２）^１／２
となっていることを特徴としている。

このように統合弁体（２９）の外径を規定すれば、統合弁体（２９）により生じる圧力損失を抑制しつつ、統合弁の内部における気液分離効率の向上を図ることができる。

請求項８に記載の発明では、請求項６または７に記載の統合弁において、統合弁体（２９）は、分離気相冷媒出口穴（１４２ｄ）側の外周縁部が、分離液相冷媒出口穴（１４１ｃ）側から分離気相冷媒出口穴（１４２ｄ）側に向かって連続的に縮径されていることを特徴としている。

これによれば、冷媒が統合弁体（２９）の周囲を流れる際に、分離気相冷媒出口穴（１４２ｄ）側から分離液相冷媒出口穴（１４１ｃ）側へ円滑に流れるので、統合弁体（２９）により生じる圧力損失の低減を図ることができる。

請求項９に記載の発明では、請求項５ないし８のいずれか１つに記載の統合弁において、冷媒流入口（１４１ａ）から気液分離空間（１４１ｂ）へ冷媒を導く冷媒導入通路（１４１ｈ）は、気液分離空間（１４１ｂ）の径方向の壁面に形成された冷媒導入穴（１４１ｇ）を介して気液分離空間（１４１ｂ）に連通しており、冷媒導入穴（１４１ｇ）は、分離気相冷媒流出パイプ部（１４２ｃ）の長手方向一端部よりも長手方向他端部側に近い部位に開口していることを特徴としている。

このように、冷媒導入穴（１４１ｇ）を気液分離空間（１４１ｂ）の軸方向において、分離気相冷媒出口穴（１４２ｄ）から離間させる構成とすれば、気液分離空間（１４１ｂ）における冷媒の助走区間を確保して、気液分離空間（１４１ｂ）に流入した冷媒に対して効果的に遠心力を作用させることができ、統合弁の内部における気液分離効率の向上を図ることができる。

請求項１０に記載の発明では、請求項９に記載の統合弁において、冷媒導入穴（１４１ｇ）は、気液分離空間（１４１ｂ）の軸方向に延びる長穴で構成されていることを特徴としている。

これによれば、気液分離空間（１４１ｂ）の径方向内側への冷媒の拡散を抑えて、気液分離空間（１４１ｂ）の径方向外側の壁面に沿って流すことが可能となる。これにより、気液分離空間（１４１ｂ）に流入した冷媒に対して効果的に遠心力を作用させることができ、統合弁の内部における気液分離効率の向上を図ることができる。

請求項１１に記載の発明では、請求項９または１０に記載の統合弁において、冷媒導入穴（１４１ｇ）における分離気相冷媒流出パイプ部（１４２ｃ）の長手方向一端部側の端部位置から分離気相冷媒流出パイプ部（１４２ｃ）の長手方向一端部までの気液分離空間（１４１ｂ）の軸方向における距離を「Ｌｖ」、冷媒導入穴（１４１ｇ）における気液分離空間（１４１ｂ）の軸方向に延びる縦幅を「Ｄｖ」としたとき、
Ｌｖ≧（１／２）×Ｄｖ
となっていることを特徴としている。

このように、冷媒導入穴（１４１ｇ）の端部位置から分離気相冷媒流出パイプ部（１４２ｃ）の一端部までの距離を規定すれば、気液分離空間（１４１ｂ）を旋回する冷媒の助走区間を確保して、統合弁の内部における気液分離効率の向上を図ることができる。

請求項１２に記載の発明では、請求項５ないし１１のいずれか１つに記載の統合弁において、ボデー（１４０）は、内部に液相冷媒通路（１４１ｄ）および分離液相冷媒出口穴（１４１ｃ）が形成された筒状体（１４３）を有し、筒状体（１４３）は、その周囲よりも熱抵抗が高くなるように構成されていることを特徴としている。

これによれば、統合弁体（２９）の変位によって減圧された液相冷媒と、気液分離空間（１４１ｂ）内の冷媒との間におけるボデー（１４０）および筒状体（１４３）を介した間接的な熱移動が抑制される。

これにより、統合弁体（２９）の変位によって減圧された液相冷媒によって、減圧される前の冷媒が冷却され難くなり、統合弁体（２９）の変位による減圧特性の変化を抑制されるので、統合弁の冷媒流れ下流側に位置する熱交換器の吸熱量の低下を抑制できる。さらに、統合弁体（２９）の変位によって減圧された液相冷媒によって、気相冷媒通路（１４２ｂ）を介して流出させる気相冷媒の降温を抑制できる。その結果、ヒートポンプサイクル（１０）をガスインジェクションサイクルとして機能させる際の暖房能力の低下を抑制できる。

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の一例を示すものである。

第１実施形態のヒートポンプサイクルの冷房運転モード時および除湿暖房運転モード時の冷媒回路を示す全体構成図である。 第１実施形態のヒートポンプサイクルの第１暖房モード時の冷媒回路を示す全体構成図である。 第１実施形態のヒートポンプサイクルの第２暖房モード時の冷媒回路を示す全体構成図である。 第１実施形態の統合弁の分離気相冷媒出口穴の開放時における上下方向断面図である。 第１実施形態の統合弁の分離気相冷媒出口穴の閉鎖時における上下方向断面図である。 図４のＶＩ−ＶＩ断面図である。 図６のＶＩＩ−ＶＩＩ断面図である。 冷媒導入通路の配置の変形例を示す断面図である。 第１実施形態の固定絞りの流量特性の熱害の影響を示すグラフである。 統合弁体の外径を変更した際の気液分離効率および圧力損失を説明するための説明図である。 第１実施形態のヒートポンプサイクルの冷房運転モード時の冷媒の状態を示すモリエル線図である。 第１実施形態のヒートポンプサイクルの第１暖房モード時の冷媒の状態を示すモリエル線図である。 第１実施形態のヒートポンプサイクルの第２暖房モード時の冷媒の状態を示すモリエル線図である。 第１実施形態のヒートポンプサイクルの第１除湿暖房モード時の冷媒の状態を示すモリエル線図である。 第１実施形態のヒートポンプサイクルの第２除湿暖房モード時の冷媒の状態を示すモリエル線図である。 第１実施形態のヒートポンプサイクルの第３除湿暖房モード時の冷媒の状態を示すモリエル線図である。 第１実施形態のヒートポンプサイクルの第４除湿暖房モード時の冷媒の状態を示すモリエル線図である。 既存のヒートポンプサイクルの全体構成図である。 第２実施形態の統合弁の分離気相冷媒出口穴の開放時における上下方向断面図である。 第２実施形態の統合弁の分離気相冷媒出口穴の閉鎖時における上下方向断面図である。 第３実施形態の統合弁の要部を拡大した拡大断面図である。 統合弁体の変形例を示す断面図である。 統合弁体の変形例を示す断面図である。 第４実施形態の統合弁の上下方向断面図である。 第５実施形態の統合弁の要部を拡大した拡大断面図である。 第６実施形態の統合弁体が分離気相冷媒出口穴を開いた状態を示す断面図である。 第６実施形態の統合弁体が分離気相冷媒出口穴を閉じた状態を示す断面図である。 第６実施形態の変形例を示す断面図である。 第６実施形態の変形例を示す断面図である。 第７実施形態の統合弁体が分離気相冷媒出口穴を開いた状態を示す断面図である。 第７実施形態の統合弁体が分離気相冷媒出口穴を閉じた状態を示す断面図である。 第７実施形態の変形例を示す断面図である。 第７実施形態の変形例を示す断面図である。 第８実施形態の統合弁体が分離気相冷媒出口穴を開いた状態を示す断面図である。 第８実施形態の統合弁体が分離気相冷媒出口穴を閉じた状態を示す断面図である。 第８実施形態の変形例を示す断面図である。 第８実施形態の変形例を示す断面図である。

以下、本発明の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。

（第１実施形態）
図１〜図１８を用いて、本発明の第１実施形態について説明する。本実施形態では、本発明の統合弁１４を備えるヒートポンプサイクル（蒸気圧縮式の冷凍サイクル）１０を、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の車両用空調装置１に適用している。このヒートポンプサイクル１０は、車両用空調装置１において、空調対象空間である車室内へ送風される送風空気を冷却あるいは加熱する機能を果たす。従って、本実施形態の熱交換対象流体は送風空気である。

さらに、ヒートポンプサイクル１０は、図１の全体構成図に示すように、車室内を冷房する冷房運転モード（送風空気を冷却する冷却運転モード）あるいは車室内を除湿しながら暖房する除湿暖房運転モード（除湿運転モード）の冷媒回路、および、図２、図３の全体構成図に示すように、車室内を暖房する暖房運転モード（送風空気を加熱する加熱運転モード）の冷媒回路を切替可能に構成されている。

より詳細には、このヒートポンプサイクル１０では、後述するように暖房運転モードとして、外気温が極低温時（例えば、０℃以下の時）に実行される第１暖房モード（図２）、通常の暖房が実行される第２暖房モード（図３）を切り替えることができる。なお、図１〜３では、それぞれの運転モードにおける冷媒の流れを実線矢印で示している。

また、このヒートポンプサイクル１０では、冷媒としてＨＦＣ系冷媒（具体的には、Ｒ１３４ａ）を採用しており、高圧側冷媒圧力Ｐｄが冷媒の臨界圧力を超えない蒸気圧縮式の亜臨界冷凍サイクルを構成している。もちろん、ＨＦＯ系冷媒（例えば、Ｒ１２３４ｙｆ）等を採用してもよい。さらに、冷媒には圧縮機１１を潤滑するための冷凍機油が混入されており、冷凍機油の一部は冷媒とともにサイクルを循環している。

ヒートポンプサイクル１０の構成機器のうち、圧縮機１１は、車両のボンネット内に配置され、ヒートポンプサイクル１０において冷媒を吸入し、圧縮して吐出するものである。この圧縮機１１は、その外殻を形成するハウジングの内部に、低段側圧縮機構と高段側圧縮機構との２つの圧縮機構、および、双方の圧縮機構を回転駆動する電動モータを収容して構成された二段昇圧式の電動圧縮機である。

圧縮機１１のハウジングには、ハウジングの外部から低段側圧縮機構へ低圧冷媒を吸入させる吸入ポート１１ａ、ハウジングの外部からハウジングの内部へ中間圧冷媒を流入させて低圧から高圧への圧縮過程の冷媒に合流させる中間圧ポート１１ｂ、および、高段側圧縮機構から吐出された高圧冷媒をハウジングの外部へ吐出させる吐出ポート１１ｃが設けられている。

より具体的には、中間圧ポート１１ｂは、低段側圧縮機構の冷媒吐出口側（すなわち、高段側圧縮機構の冷媒吸入口側）に接続されている。また、低段側圧縮機構および高段側圧縮機は、スクロール型圧縮機構、ベーン型圧縮機構、ローリングピストン型圧縮機構等の各種形式のものを採用することができる。

電動モータは、後述する空調制御装置４０から出力される制御信号によって、その作動（回転数）が制御されるもので、交流モータ、直流モータのいずれの形式を採用してもよい。そして、この回転数制御によって、圧縮機１１の冷媒吐出能力が変更される。従って、本実施形態では、電動モータが圧縮機１１の吐出能力変更手段を構成している。

なお、本実施形態では、２つの圧縮機構を１つのハウジング内に収容した圧縮機１１を採用しているが、圧縮機の形式はこれに限定されない。つまり、中間圧ポート１１ｂから中間圧冷媒を流入させて低圧から高圧への圧縮過程の冷媒に合流させることが可能であれば、ハウジングの内部に、１つの固定容量型の圧縮機構およびこの圧縮機構を回転駆動する電動モータを収容して構成された電動圧縮機であってもよい。

さらに、２つの圧縮機を直列に接続して、低段側に配置される低段側圧縮機の吸入口を吸入ポート１１ａとし、高段側に配置される高段側圧縮機の吐出口を吐出ポート１１ｃとし、低段側圧縮機の吐出口と高段側圧縮機との吸入口とを接続する接続部に中間圧ポート１１ｂを設け、低段側圧縮機と高段側圧縮機との双方によって、１つの二段昇圧式の圧縮機を構成してもよい。

圧縮機１１の吐出ポート１１ｃには、室内凝縮器１２の冷媒入口側が接続されている。室内凝縮器１２は、後述する車両用空調装置１の室内空調ユニット３０の空調ケース３１内に配置され、圧縮機１１（具体的には、高段側圧縮機構）から吐出された高温高圧冷媒を放熱させる放熱器として機能し、後述する室内蒸発器２３を通過した送風空気を加熱する利用側熱交換器（第１利用側熱交換器）である。

室内凝縮器１２の冷媒出口側には、室内凝縮器１２から流出した高圧冷媒を中間圧冷媒となるまで減圧させる高段側減圧手段（第１減圧手段）としての高段側膨脹弁１３の入口側が接続されている。この高段側膨脹弁１３は、絞り開度を変更可能に構成された弁体と、この弁体の絞り開度を変化させるステッピングモータからなる電動アクチュエータとを有して構成される電気式の可変絞り機構である。

より具体的には、高段側膨脹弁１３では、冷媒を減圧させる絞り状態となると、絞り通路面積が相当直径φ０．５〜φ３ｍｍとなる範囲で絞り開度を変化させる。さらに、絞り開度を全開とすると、絞り通路面積を相当直径φ１０ｍｍ程度確保して、冷媒減圧作用を発揮させないようにすることもできる。なお、高段側膨脹弁１３は、空調制御装置４０から出力される制御信号によって、その作動が制御される。高段側膨脹弁１３の出口側には、統合弁１４の冷媒流入口１４１ａが接続されている。

統合弁１４は、高段側膨脹弁１３から流出した冷媒の気液を分離する気液分離手段（気液分離空間１４１ｂ）、この気液分離手段にて分離された気相冷媒を流通させる気相冷媒通路および液相冷媒通路を開閉する弁手段（統合弁体２９）、さらに、気液分離手段にて分離された液相冷媒を減圧させる減圧手段（固定絞り１７）等を一体的に構成したものである。

換言すると、この統合弁１４は、ヒートポンプサイクル１０をガスインジェクションサイクルとして機能させるために必要な構成機器の一部を一体的に構成したものであり、さらに、サイクルを循環する冷媒の冷媒回路を切り替える冷媒回路切替手段としての機能を果たすものである。

統合弁１４の詳細構成については、図４〜図８を用いて説明する。なお、図４、図５は、本実施形態の統合弁１４の模式的な上下方向断面図である。なお、図４は、後述するステッピングモータ２８が統合弁体２９を分離気相冷媒出口穴１４２ｄの開く位置に変位させた状態における断面図を示し、図５は、ステッピングモータ２８が統合弁体２９を分離気相冷媒出口穴１４２ｄの閉じる位置に変位させた状態における断面図を示している。また、図４、図５における上下の各矢印は、統合弁１４を車両用空調装置１に搭載した状態における上下の各方向を示している。なお、図６が図４のＶＩ−ＶＩ断面図を示し、図７が図６のＶＩＩ−ＶＩＩ断面図を示し、図８が統合弁１４内部の配置形態の変形例を示している。

統合弁１４は、その外殻を形成するとともに、内部に統合弁体２９等を収容するボデー１４０を有している。ボデー１４０は、その軸方向が上下方向に延びる略角筒状の金属ブロック体で構成されており、その内部に気液分離空間１４１ｂが形成されている。この気液分離空間１４１ｂは、その軸線方向が上下方向に延びる略円柱状に形成されている。

ボデー１４０には、その外周側壁面に、高段側膨脹弁１３から流出した冷媒を気液分離空間１４１ｂへ流入させる冷媒流入口１４１ａが形成されている。

冷媒流入口１４１ａから気液分離空間１４１ｂへ冷媒を導く冷媒導入通路１４１ｈは、気液分離空間１４１ｂの径方向の壁面に形成された冷媒導入穴１４１ｇを介して、気液分離空間１４１ｂに連通している。

本実施形態の冷媒導入通路１４１ｈは、図７の断面図に示すように、気液分離空間１４１ｂの軸方向（本実施形態では、上下方向）から見たときに、気液分離空間１４１ｂの断面円形状の内周側壁面の接線方向に延びている。

従って、冷媒流入口１４１ａから気液分離空間１４１ｂへ流入した冷媒は、気液分離空間１４１ｂの断面円形状の内周側壁面に沿って旋回するように流れる。

そして、この旋回流れによって生じる遠心力の作用によって気液分離空間１４１ｂ内へ流入した冷媒の気液が分離され、分離された液相冷媒が重力の作用によって気液分離空間１４１ｂの下方側へ落下する。換言すると、本実施形態の気液分離空間１４１ｂは、遠心分離方式の気液分離手段を構成している。

ここで、気液分離空間１４１ｂは、図６に示すように、後述する冷媒流入口１４１ａから流入した冷媒が内側壁面に沿って旋回する旋回空間Ａ１と、冷媒の気液を分離する分離空間Ａ２と、分離空間Ａ２で分離された液相冷媒を貯留する貯留空間Ａ３とで構成されている。

旋回空間Ａ１は、気液分離空間１４１ｂの内側壁面と後述する分離気相冷媒流出パイプ部１４２ｃの外側壁面との間に形成される空間であり、気液分離空間１４１ｂの軸方向における高さが、気液分離空間１４１ｂ全体の半分以上となっている。

また、分離空間Ａ２は、旋回空間Ａ１の下方に位置し、分離気相冷媒流出パイプ部１４２ｃの長手方向一端部（下端部）と統合弁体２９との間に形成される空間であり、気液分離空間１４１ｂの軸方向における高さが、分離気相冷媒流出パイプ部１４２ｃの内径と同等なっている。

そして、貯留空間Ａ３は、分離空間Ａ２の下方に位置し、気液分離空間１４１ｂの内側壁面と後述する筒状体１４３の外側壁面との間に形成される空間である。なお、貯留空間Ａ３は、気液分離空間１４１ｂの軸方向における高さが、気液分離空間１４１ｂ全体の高さから旋回空間Ａ１および分離空間Ａ２の高さを除いた高さとなっている。

また、本実施形態の冷媒導入穴１４１ｇは、図６の断面図に示すように、気液分離空間１４１ｂの軸方向に延びる長穴で構成されている。換言すれば、冷媒導入穴１４１ｇは、気液分離空間１４１ｂの軸方向に延びる縦幅Ｄｖが、気液分離空間１４１ｂの接線に対して直交方向に延びる横幅Ｄｈよりも長くなっている（Ｄｖ＞Ｄｈ）。

これにより、気液分離空間１４１ｂに導入された冷媒は、気液分離空間１４１ｂを旋回する際に、その主流が気液分離空間１４１ｂの径方向内側へ拡散することなく、気液分離空間１４１ｂの径方向外側の壁面に沿って旋回する。このため、気液分離空間１４１ｂに流入した冷媒に対して効果的に遠心力を作用させることができ、統合弁１４の内部における気液分離効率の向上を図ることができる。

さらに、本実施形態の冷媒導入穴１４１ｇは、後述する分離気相冷媒流出パイプ部１４２ｃの長手方向一端部（下端部）よりも長手方向他端部側（上端部側）に近い位置に開口している。

ここで、冷媒導入穴１４１ｇにおける下端部の位置から後述する分離気相冷媒流出パイプ部１４２ｃの長手方向一端部（下端部）までの距離Ｌｖは、冷媒導入穴１４１ｇの縦幅Ｄｖに応じて設定されている。具体的には、冷媒導入穴１４１ｇにおける下端部の位置から分離気相冷媒流出パイプ部１４２ｃの長手方向一端部までの距離Ｌｖは、以下数式Ｆ１に示すように、冷媒導入穴１４１ｇの縦幅Ｄｖの半分以上となるように設定されている。

Ｌｖ≧（１／２）×Ｄｖ…（Ｆ１）
なお、冷媒導入穴１４１ｇにおける下端部の位置は、後述する分離気相冷媒流出パイプ部１４２ｃの長手方向一端部側の端部位置である。

このように、冷媒導入穴１４１ｇの端部位置から分離気相冷媒流出パイプ部１４２ｃの一端部までの距離Ｌｖを、数式Ｆ１を満たすように設定すれば、気液分離空間１４１ｂを旋回する冷媒の助走区間を充分に確保することができ、統合弁１４の内部における気液分離効率の向上を図ることができる。

また、冷媒導入通路１４１ｈの中心線Ｃｌと、当該中心線Ｃｌに平行となる気液分離空間１４１ｂの径方向外側の壁面における接線Ｔｌとの距離Ｌｈは、冷媒導入穴１４１ｇの横幅Ｄｈに応じて設定されている。具体的には、中心線Ｃｌと接線Ｔｌとの距離Ｌｈは、以下数式Ｆ２に示すように、冷媒導入穴１４１ｇの横幅Ｄｈの半分以上、１．５倍以下となるように設定されている。

（１／２）×Ｄｈ≦Ｌｈ≦（３／２）×Ｄｈ…（Ｆ２）
なお、図７は、中心線Ｃｌと接線Ｔｌとの距離Ｌｈを、冷媒導入穴１４１ｇの横幅Ｄｈの半分とした際の図６のＶＩＩ−ＶＩＩ断面を示し、図８は、中心線Ｃｌと接線Ｔｌとの距離Ｌｈを、冷媒導入穴１４１ｇの横幅Ｄｈの１．５倍とした際の図６のＶＩＩ−ＶＩＩ断面を示している。

このように、中心線Ｃｌと接線Ｔｌとの距離Ｌｈを、数式Ｆ２を満たすように設定すれば、気液分離空間１４１ｂへ流入した冷媒が気液分離空間１４１ｂの径方向外側の壁面に沿って旋回する際に、冷媒に大きな遠心力を作用させることができ、統合弁１４の内部における気液分離効率の向上を図ることができる。

また、ボデー１４０には、気液分離空間１４１ｂにて分離された気相冷媒を気相冷媒流出口１４２ａ側へ導く分離気相冷媒流出パイプ部１４２ｃが形成されている。分離気相冷媒流出パイプ部１４２ｃは、円筒状に形成されており、気液分離空間１４１ｂと同軸上に配置されている。従って、気液分離空間１４１ｂ内へ流入した冷媒は、分離気相冷媒流出パイプ部１４２ｃの周囲を旋回する。

分離気相冷媒流出パイプ部１４２ｃの最下端部は、気液分離空間１４１ｂの内部に位置付けられるように延びており、この最下端部には、気液分離空間１４１ｂにて分離された気相冷媒を流出させる分離気相冷媒出口穴１４２ｄが形成されている。

本実施形態では、分離気相冷媒流出パイプ部１４２ｃの内部に気相冷媒通路１４２ｂが形成されている。また、分岐気相冷媒流出パイプ部１４２ｃの上端側には、分岐気相冷媒流出パイプ部１４２ｃの上端側とボデー１４０の外部とを連通させる連通穴が設けられており、この連通穴のボデー１４０の外部側の開口部が気相冷媒流出口１４２ａを構成している。なお、この連通穴は気相冷媒流出パイプ部１４２ｃの軸方向に対して垂直方向に延びている。

気液分離空間１４１ｂの内部には、分離気相冷媒流出パイプ部１４２ｃの分離気相冷媒出口穴１４２ｄ、およびボデー１４０の下端側に配置される筒状体１４３に設けられた分離液相冷媒出口穴１４１ｃを開閉する統合弁体２９が収容されている。

筒状体１４３は、その軸方向が気液分離空間１４１ｂと同軸上に配置される略円筒状の樹脂部材で形成されており、ボデー１４０の最下端部に締結固定されている。この筒状体１４３には、液相冷媒通路１４１ｄおよび固定絞り１７を構成するための部材である。従って、液相冷媒通路１４１ｄおよび固定絞り１７は、分離気相冷媒出口穴１４２ｄよりも下方側に位置付けられる。なお、ボデー１４０の内周側と筒状体１４３の外周側との隙間にはシール部材が配置されており、ボデー１４０の内周側と筒状体１４３の外周側との隙間から冷媒が漏れることはない。

筒状体１４３の内周側には、液相冷媒通路１４１ｄが形成されている。さらに、筒状体１４３の上端側の開口部は気液分離空間１４１ｂにて分離された液相冷媒を液相冷媒通路１４１ｄ側へ導く分離液相冷媒出口穴１４１ｃを構成し、筒状体１４３の下端側の開口部は気液分離空間１４１ｂにて分離された液相冷媒を統合弁１４の外部へ流出させる液相冷媒流出口１４１ｅを構成している。なお、分離液相冷媒出口穴１４１ｃは、分離気相冷媒流出パイプ部１４２ｃの分離気相冷媒出口穴１４２ｄに対向するように形成されている。

また、筒状体１４３の上端側の開口部には、気液分離空間１４１ｂ側に向かって突出する円環状の突出部が形成されており、この突出部の上端面には、統合弁体２９が分離液相冷媒出口穴１４１ｃ（すなわち、液相冷媒通路１４１ｄ）を閉じた際に、統合弁体２９の液相冷媒側シール部材２９ａが当接する弁座部１４３ａを構成している。

さらに、筒状体１４３の突出部の外周側には、統合弁体２９が液相冷媒通路１４１ｄを閉じた際に、気液分離空間１４１ｂにて分離された液相冷媒を減圧させて液相冷媒流出口１４１ｅ側へ流出させる固定絞り１７が形成されている。より詳細には、固定絞り１７は、弁座部１４３ａの内部に形成される冷媒通路に並列的に配置されている。

ここで、旋回空間Ａ１、または、分離空間Ａ２内の激しく速度変動する冷媒が、固定絞り１７に直接流入すると、この速度変動によって、固定絞り１７における減圧特性が不安定となってしまう虞がある。

このため、本実施形態では、固定絞り１７を、気液分離空間１４１ｂの貯留空間Ａ３に連通するように開口する構成としている。これによれば、固定絞り１７への気相冷媒の流入を抑制でき、固定絞り１７の減圧特性の安定化を図ることができる。

具体的には、固定絞り１７としては、絞り開度が固定されたノズルあるいはオリフィスを採用できる。ここで、ノズル、オリフィス等の固定絞りでは、絞り通路面積が急縮小あるいは急拡大するので、上流側と下流側との圧力差（出入口間差圧）の変化に伴って、固定絞りを通過する冷媒の流量および固定絞り上流側冷媒の乾き度を自己調整（バランス）することができる。

具体的には、上流側と下流側との圧力差が比較的大きい場合には、サイクルを循環させる必要のある必要循環冷媒流量が減少するに伴って、固定絞り１７上流側冷媒の乾き度が大きくなるようにバランスする。一方、圧力差が比較的小さい場合には、必要循環冷媒流量が増加するに伴って、固定絞り１７上流側冷媒の乾き度が小さくなるようにバランスする。

ところが、固定絞り１７上流側冷媒の乾き度が大きくなってしまうと、室外熱交換器２０が蒸発器として機能する際に、室外熱交換器２０における冷媒の吸熱量（冷凍能力）が減ってサイクルの成績係数（ＣＯＰ）が悪化してしまう。そこで、本実施形態では、暖房運転モード（第１暖房モード）時にサイクルの負荷変動によって必要循環冷媒流量が変化しても、固定絞り１７上流側冷媒の乾き度Ｘが０．１以下となるようにして、ＣＯＰの悪化を抑制している。

換言すると、本実施形態の固定絞り１７では、ヒートポンプサイクル１０に負荷変動が生じた際に想定される範囲で、冷媒循環流量および固定絞り１７の出入口間差圧が変化しても、固定絞り１７上流側冷媒の乾き度Ｘが０．１以下に自己調整されるものが採用されている。

ここで、固定絞り１７通過後の冷媒の温度と、固定絞り１７通過前の冷媒の温度との温度差が大きい（３０℃前後）ことから、液相冷媒通路１４１ｄおよび固定絞り１７を構成する筒状体１４３を金属ブロックとする場合、固定絞り１７通過前の高温の冷媒が有する熱が、固定絞り１７通過後の低温の冷媒（気液混相状態の冷媒）によって、ボデー１４０および筒状体１４３を介して固定絞り１７通過前の冷媒が冷却されてしまう可能性がある。つまり、ボデー１４０および筒状体１４３を比較的熱伝導率の高い金属材料で構成すると、固定絞り１７通過前後の冷媒が、ボデー１４０および筒状体１４３を介して間接的に熱移動してしまう可能性がある。

このような熱移動は、統合弁１４の冷媒流れ下流側に位置する室外熱交換器２０の吸熱量の低下や、ヒートポンプサイクル１０をガスインジェクションサイクルとして機能させる際の暖房能力の低下させる要因となる。

これに対して、本実施形態では、筒状体１４３を、金属ブロックで構成されるボデー１４０よりも熱抵抗の高い樹脂部材で構成しているので、ボデー１４０や固定絞り１７を介した固定絞り１７通過後の冷媒と固定絞り１７通過前の冷媒との間接的な熱移動を抑制して、固定絞り１７の減圧特性を安定化させることができる。これにより、統合弁１４の冷媒流れ下流側に位置する熱交換器の吸熱量の低下を抑制できる。さらに、統合弁体２９の変位によって減圧された液相冷媒によって、気相冷媒通路１４２ｂを介して流出させる気相冷媒の降温を抑制できる。その結果、ヒートポンプサイクル１０をガスインジェクションサイクルとして機能させる際の暖房能力の低下を抑制できる。

さらに、本実施形態では、ボデー１４０の内部に気液分離空間１４１ｂ、液相冷媒通路１４１ｄおよび固定絞り１７を一体的に構成しているので、気液分離空間１４１ｂの分離液相冷媒出口穴１４１ｃから固定絞り１７へ至る冷媒通路を別の配管で構成する場合に対して、液相冷媒通路１４１ｄを流通する冷媒が統合弁１４の外部から受ける熱を少なくすることができる。

従って、液相冷媒通路１４１ｄを流通する冷媒が統合弁１４の外部から受ける熱によって沸騰して気化してしまう現象（以下、熱害という）を抑制できる。この点について図９を用いて説明する。なお、図９は、固定絞り１７上流側冷媒圧力と下流側冷媒圧力との圧力差を一定とした時に熱害による影響を示す流量特性図（絞り特性図）である。

図９から明らかなように、熱害によって固定絞り１７上流側冷媒の乾き度Ｘが増加してしまうと、絞り流量Ｑが低下してしまう。さらに、熱害によって液相冷媒通路１４１ｄを流通する冷媒の密度が低下してしまうと、冷媒が液相冷媒通路１４１ｄを流通する際の圧力損失が増加して乾き度Ｘが一定であっても絞り流量Ｑが低下してしまう。

これに対して、本実施形態では、ボデー１４０の内部に気液分離空間１４１ｂ、液相冷媒通路１４１ｄおよび固定絞り１７を一体的に構成しているので、上述した熱害による乾き度Ｘの増加および圧力損失の増加を抑制して、固定絞り１７における絞り流量Ｑの低下を効果的に抑制することができる。

統合弁体２９は、分離空間Ａ２に位置する分離気相冷媒出口穴１４２ｄと、貯留空間Ａ３に位置する分離液相冷媒出口穴１４１ｃとの間に配置されている。統合弁体２９は、気液分離空間１４１ｂの軸方向に垂直な方向（本実施形態では水平方向）に延びると共に、分離液相冷媒出口穴１４１ｃの内径よりも大きい円盤状の部材で構成されている。

ここで、本実施形態では、統合弁１４における気液分離効率、および統合弁体２９による統合弁１４内部の圧力損失ΔＰを考慮して、統合弁体２９の外径Ｄｓを以下の関係式Ｆ２、Ｆ３が成立する範囲に設定している。

Ｄｐ≦Ｄｓ≦（Ｄｘ＋Ｄｒ）／２…Ｆ２
π×（Ｄｒ／２）^２−π×（Ｄｘ／２）^２＝π×（Ｄｏ／２）^２…Ｆ３
但し、Ｄｐが分離気相冷媒流出パイプ部１４２ｃの外径、Ｄｒが気液分離空間１４１ｂの内径、Ｄｏが分離液相冷媒出口穴１４１ｃの内径を示している。「Ｄｘ」は、軸方向から見たときに気液分離空間１４１ｂと統合弁体２９との間に形成されるリング状部分の面積（Ｆ３の左辺に相当）が、分離液相冷媒出口穴１４１ｃの径方向の断面積（Ｆ３の右辺に相当）と等しくなる際の統合弁体２９の外径（相当直径）を示している。なお、数式Ｆ３を整理すると、「Ｄｘ＝（Ｄｒ^２−Ｄｏ^２）^１／２」となる。

この点について図１０を用いて説明する。図１０は、図６に示す統合弁１４において、統合弁体２９の外径Ｄｓを変化させた際の統合弁１４内部の圧力損失ΔＰ、および気液分離空間１４１ｂにおける気液分離効率（％）の変化を示す特性図である。なお、圧力損失ΔＰは、統合弁体２９にて分離液相冷媒出口穴１４１ｃを開き、分離気相冷媒出口穴１４２ｄを閉じる運転モード時における計測値であり、気液分離効率は、統合弁体２９にて分離液相冷媒出口穴１４１ｃを閉じ、分離気相冷媒出口穴１４２ｄを開く運転モード時における計測値である。

図１０に示すように、統合弁体２９の外径Ｄｓを小さくしていく程、気液分離効率が低下する傾向があるが、統合弁体２９の外径Ｄｓが、分離気相冷媒流出パイプ部１４２ｃの外径Ｄｐを下回ると、急激に気液分離効率が低下することが分かる。逆の観点から見れば、統合弁体２９の外径Ｄｓが、分離気相冷媒流出パイプ部１４２ｃの外径Ｄｐ以上となると、安定して高い気液分離効率が維持されることが分かる。

このため、本実施形態では、統合弁１４内部の気液分離効率を考慮して、統合弁体２９の外径Ｄｓの下限を分離気相冷媒流出パイプ部１４２ｃの外径Ｄｐに設定している（Ｄｐ≦Ｄｓ）。

ところで、統合弁体２９の外径Ｄｓを大きくし過ぎると、統合弁体２９にて分離液相冷媒出口穴１４１ｃを開き、分離気相冷媒出口穴１４２ｄを閉じる運転モード時（冷房運転モード時等）に、統合弁体２９自身が、統合弁体２９の外周側と気液分離空間１４１ｂとの間の通路抵抗となり、冷媒が統合弁体２９の外周側と気液分離空間１４１ｂとの間を通過する際の圧力損失が大きくなってしまうといった背反がある。

具体的には、図１０に示すように、統合弁体２９の外径Ｄｓが、Ｄｘを上回ると、急激に圧力損失ΔＰが高くなることが分かる。このような統合弁１４内部の圧力損失ΔＰの増大は、システム性能低下を要因となってしまう。

このため、本発明者らは、圧力損失ΔＰによるシステム性能低下の許容範囲を考慮して、統合弁体２９の外径Ｄｓの上限を、Ｄｘおよび気液分離空間１４１ｂの内径Ｄｒの中間値（＝（Ｄｘ＋Ｄｒ）／２）に設定している。

なお、統合弁１４内部の圧力損失ΔＰを抑制する観点からは、統合弁体２９の外径Ｄｓの上限を、Ｄｘに設定することがより好ましい。この場合、気液分離空間１４１ｂと統合弁体２９との間に形成されるリング状部分の面積が、分離液相冷媒出口穴１４１ｃの径方向の断面積以上となるので、統合弁体２９の追加に伴う統合弁１４内部の圧力損失ΔＰの増加を効果的に抑制できる。

また、本実施形態の統合弁体２９は、下面側に円環状に形成された樹脂製の液相冷媒側シール部材２９ａが配置され、上面側に円環状に形成された樹脂製の気相冷媒側シール部材２９ｂが配置されている。気相冷媒側シール部材２９ｂは、図５に示すように、統合弁体２９が気相冷媒通路１４２ｂを閉じた際に、分離気相冷媒流出パイプ部１４２ｃの分離液相冷媒出口穴１４１ｃに当接する。

さらに、統合弁体２９は、駆動機構として機能するシャフト２９ｃを介して、ボデー１４０の上方側にボルト締め等の締結手段によって固定されたステッピングモータ２８の可動部材に連結されている。シャフト２９ｃは、分離気相冷媒流出パイプ部１４２ｃと同軸上に配置され、分離気相冷媒流出パイプ部１４２ｃの内部（気相冷媒通路１４２ｂ）を貫通するように配置されている。

ステッピングモータ２８は、統合弁体２９をシャフト２９ｃの軸方向（上下方向）に変位させる駆動手段であり、空調制御装置４０から出力される制御パルスによって、その作動が制御される。

ステッピングモータ２８は、分離液相冷媒出口穴１４１ｃ（すなわち、液相冷媒通路１４１ｄ）を開いて液相冷媒流出口１４１ｅ側へ冷媒を流出させる際に、分離気相冷媒出口穴１４２ｄ（すなわち、気相冷媒通路１４２ｂ）を閉じる位置に統合弁体２９を変位させるように構成されている。具体的には、ステッピングモータ２８は、分離液相冷媒出口穴１４１ｃを開く際に、分離気相冷媒出口穴１４２ｄが閉じるとともに、分離液相冷媒出口穴１４１ｃが開くように、統合弁体２９を上方側に変位させる。

ここで、統合弁体２９が分離液相冷媒出口穴１４１ｃを開いた状態で、冷媒が液相冷媒通路１４１ｄを通過する際に生じる圧力損失は、固定絞り１７を通過する際に生じる圧力損失に対して極めて小さい。従って、統合弁体２９が分離液相冷媒出口穴１４１ｃを開いた状態では、冷媒は、主に弁座部１４３ａの内周側に形成された冷媒通路を介して、殆ど減圧されることなく液相冷媒流出口１４１ｅから統合弁１４の外部へ流出する。

また、ステッピングモータ２８は、分離気相冷媒出口穴１４２ｄ（すなわち、気相冷媒通路１４２ｂ）を開いて気相冷媒流出口１４２ａ側へ気相冷媒を流出させる際に、液相冷媒流出口１４１ｅ側へ流出させる液相冷媒が減圧されるように統合弁体２９を変位させるように構成されている。具体的には、ステッピングモータ２８は、分離気相冷媒出口穴１４２ｄを開く際に、分離液相冷媒出口穴１４１ｃ（すなわち、液相冷媒通路１４１ｄ）を閉じる位置に統合弁体２９を変位させる。

このように統合弁体２９にて分離液相冷媒出口穴１４１ｃを閉じると、気液分離空間１４１ｂで分離された液相冷媒は、固定絞り１７にて減圧された後、液相冷媒流出口１４１ｅから統合弁１４の外部へ流出する。

なお、統合弁１４の気相冷媒流出口１４２ａから圧縮機１１の中間圧ポート１１ｂに至る冷媒配管には、統合弁１４から圧縮機１１の中間圧ポート１１ｂへ冷媒が流れることのみを許容する図示しない逆止弁が配置されている。これにより、圧縮機１１側から統合弁１４側へ冷媒が逆流することを防止している。もちろん、この逆止弁を統合弁１４あるいは圧縮機１１と一体的に構成してもよい。

図１〜図３に戻り、統合弁１４の液相冷媒流出口１４１ｅには、室外熱交換器２０の冷媒入口側が接続されている。室外熱交換器２０は、ボンネット内に配置されて、内部を流通する冷媒と送風ファン２１から送風された外気とを熱交換させるものである。この室外熱交換器２０は、少なくとも暖房運転モード時（第１、第２暖房モード時）には、低圧冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮させる蒸発器として機能し、冷房運転モード時等には、高圧冷媒を放熱させる放熱器として機能する熱交換器である。

室外熱交換器２０の冷媒出口側には、第２減圧手段としての冷房用膨脹弁２２の冷媒入口側が接続されている。冷房用膨脹弁２２は、冷房運転モード時等に室外熱交換器２０から流出し、室内蒸発器２３へ流入する冷媒を減圧させるものである。この冷房用膨脹弁２２の基本的構成は、高段側膨脹弁１３と同様であり、空調制御装置４０から出力される制御信号によって、その作動が制御される。

冷房用膨脹弁２２の出口側には、室内蒸発器２３の冷媒入口側が接続されている。室内蒸発器２３は、室内空調ユニット３０の空調ケース３１内のうち、室内凝縮器１２の送風空気流れ上流側に配置され、冷房運転モードおよび除湿暖房運転モード等にその内部を流通する冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮させることにより送風空気を冷却する蒸発器（第２利用側熱交換器）として機能する熱交換器である。

室内蒸発器２３の出口側には、アキュムレータ２４の入口側が接続されている。アキュムレータ２４は、その内部に流入した冷媒の気液を分離して余剰冷媒を蓄える低圧側気液分離器である。さらに、アキュムレータ２４の気相冷媒出口には、圧縮機１１の吸入ポート１１ａが接続されている。従って、室内蒸発器２３は、圧縮機１１の吸入ポート１１ａ側へ流出させるように接続されている。

さらに、室外熱交換器２０の冷媒出口側には、室外熱交換器２０から流出した冷媒を冷房用膨脹弁２２および室内蒸発器２３を迂回させてアキュムレータ２４の入口側へ導く膨脹弁迂回用通路２５が接続されている。この膨脹弁迂回用通路２５には、迂回通路開閉弁２７が配置されている。

迂回通路開閉弁２７は、膨脹弁迂回用通路２５を開閉する電磁弁であり空調制御装置４０から出力される制御電圧によって、その開閉作動が制御される。また、冷媒が迂回通路開閉弁２７を通過する際に生じる圧力損失は、冷房用膨脹弁２２を通過する際に生じる圧力損失に対して極めて小さい。

従って、室外熱交換器２０から流出した冷媒は、迂回通路開閉弁２７が開いている場合には膨脹弁迂回用通路２５を介してアキュムレータ２４へ流入する。この際、冷房用膨脹弁２２の絞り開度を全閉としてもよい。

また、迂回通路開閉弁２７が閉じている場合には冷房用膨脹弁２２を介して室内蒸発器２３へ流入する。これにより、迂回通路開閉弁２７は、ヒートポンプサイクル１０の冷媒回路を切り替えることができる。従って、本実施形態の迂回通路開閉弁２７は、統合弁１４とともに、冷媒回路切替手段を構成している。

次に、室内空調ユニット３０について説明する。室内空調ユニット３０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、室内空調ユニット３０の外殻を形成するとともに、その内部に車室内に送風される送風空気の空気通路を形成する空調ケース３１を有している。そして、この空気通路に送風機３２、前述の室内凝縮器１２、室内蒸発器２３等が収容されている。

空調ケース３１の空気流れ最上流側には、車室内空気（内気）と外気とを切替導入する内外気切替装置３３が配置されている。この内外気切替装置３３は、空調ケース３１内に内気を導入させる内気導入口および外気を導入させる外気導入口の開口面積を、内外気切替ドアによって連続的に調整して、内気の風量と外気の風量との風量割合を連続的に変化させるものである。

内外気切替装置３３の空気流れ下流側には、内外気切替装置３３を介して吸入した空気を車室内へ向けて送風する送風機３２が配置されている。この送風機３２は、遠心多翼ファン（シロッコファン）を電動モータにて駆動する電動送風機であって、空調制御装置４０から出力される制御電圧によって回転数（送風量）が制御される。

送風機３２の空気流れ下流側には、前述の室内蒸発器２３および室内凝縮器１２が、送風空気の流れに対して、室内蒸発器２３→室内凝縮器１２の順に配置されている。換言すると、室内蒸発器２３は、室内凝縮器１２に対して、空気流れ上流側に配置されている。

また、空調ケース３１内には、室内蒸発器２３通過後の送風空気を、室内凝縮器１２を迂回して流すバイパス通路３５が設けられており、室内蒸発器２３の空気流れ下流側であって、かつ、室内凝縮器１２の空気流れ上流側には、エアミックスドア３４が配置されている。

本実施形態のエアミックスドア３４は、室内蒸発器２３通過後の送風空気のうち、室内凝縮器１２側を通過する送風空気の風量とバイパス通路３５を通過させる風量との風量割合を調整することによって、室内凝縮器１２へ流入する送風空気の流量（風量）を調整する流量調整手段であり、室内凝縮器１２の熱交換能力を調整する機能を果たす。

また、室内凝縮器１２およびバイパス通路３５の空気流れ下流側には、室内凝縮器１２にて冷媒と熱交換して加熱された送風空気とバイパス通路３５を通過して加熱されていない送風空気が合流する合流空間３６が設けられている。

空調ケース３１の空気流れ最下流部には、合流空間３６にて合流した送風空気を、冷却対象空間である車室内へ吹き出す開口穴が配置されている。具体的には、この開口穴としては、車両前面窓ガラス内側面に向けて空調風を吹き出すデフロスタ開口穴３７ａ、車室内の乗員の上半身に向けて空調風を吹き出すフェイス開口穴３７ｂ、乗員の足元に向けて空調風を吹き出すフット開口穴３７ｃが設けられている。

従って、エアミックスドア３４が、室内凝縮器１２を通過させる風量とバイパス通路３５を通過させる風量との風量割合を調整することによって、合流空間３６内の送風空気の温度が調整される。なお、エアミックスドア３４は、空調制御装置４０から出力される制御信号によって作動が制御される図示しないサーボモータによって駆動される。

さらに、デフロスタ開口穴３７ａ、フェイス開口穴３７ｂおよびフット開口穴３７ｃの空気流れ上流側には、それぞれ、デフロスタ開口穴３７ａの開口面積を調整するデフロスタドア３８ａ、フェイス開口穴３７ｂの開口面積を調整するフェイスドア３８ｂ、フット開口穴３７ｃの開口面積を調整するフットドア３８ｃが配置されている。

これらのデフロスタドア３８ａ、フェイスドア３８ｂおよびフットドア３８ｃは、各開口穴３７ａ〜３７ｃを開閉して、吹出口モードを切り替える吹出口モード切替手段を構成するものであって、リンク機構等を介して、空調制御装置４０から出力される制御信号によってその作動が制御される図示しないサーボモータによって駆動される。

また、デフロスタ開口穴３７ａ、フェイス開口穴３７ｂおよびフット開口穴３７ｃの空気流れ下流側は、それぞれ空気通路を形成するダクトを介して、車室内に設けられたフェイス吹出口、フット吹出口およびデフロスタ吹出口に接続されている。

なお、吹出口モードとしては、フェイス開口穴３７ｂを全開してフェイス吹出口から車室内乗員の上半身に向けて空気を吹き出すフェイスモード、フェイス開口穴３７ｂとフット開口穴３７ｃの両方を開口して車室内乗員の上半身と足元に向けて空気を吹き出すバイレベルモード、フット開口穴３７ｃを全開するとともにデフロスタ開口穴３７ａを小開度だけ開口して、フット吹出口から主に空気を吹き出すフットモード等がある。

次に、本実施形態の電気制御部について説明する。空調制御装置４０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各種空調制御機器（圧縮機１１、統合弁１４、迂回通路開閉弁２７、送風機３２等）の作動を制御する。

また、空調制御装置４０の入力側には、車室内温度を検出する内気センサ、外気温を検出する外気センサ、車室内の日射量を検出する日射センサ、室内蒸発器２３からの吹出空気温度（蒸発器温度）を検出する蒸発器温度センサ、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒圧力を検出する吐出圧センサ、室内凝縮器１２から流出した冷媒の温度を検出する凝縮器温度センサ、圧縮機１１へ吸入される吸入冷媒圧力を検出する吸入圧センサ等の種々の空調制御用のセンサ群４１が接続されている。

さらに、空調制御装置４０の入力側には、車室内前部の計器盤付近に配置された図示しない操作パネルが接続され、この操作パネルに設けられた各種空調操作スイッチからの操作信号が入力される。操作パネルに設けられた各種空調操作スイッチとしては、具体的に、車両用空調装置１の作動スイッチ、車室内温度を設定する車室内温度設定スイッチ、冷房運転モード、除湿暖房運転モードおよび暖房運転モードを選択するモード選択スイッチ等が設けられている。

なお、空調制御装置４０は、その出力側に接続された各種空調制御機器の作動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。

例えば、本実施形態では、圧縮機１１の電動モータ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）が吐出能力制御手段を構成し、統合弁１４および迂回通路開閉弁２７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）が冷媒回路制御手段を構成している。もちろん、吐出能力制御手段、冷媒回路制御手段等を空調制御装置４０に対して別体の制御装置として構成してもよい。

次に、上記構成における本実施形態の車両用空調装置１の作動について説明する。本実施形態の車両用空調装置１では、前述の如く、車室内を冷房する冷房運転モード、車室内を暖房する暖房運転モード、および、車室内を除湿しながら暖房する除湿暖房モードに切り替えることができる。以下に各運転モードにおける作動を説明する。

（ａ）冷房運転モード
冷房運転モードは、操作パネルの作動スイッチが投入（ＯＮ）された状態で、選択スイッチによって冷房運転モードが選択されると開始される。冷房運転モードでは、空調制御装置４０が、高段側膨脹弁１３を全開状態とし、統合弁１４のステッピングモータ２８が分離気相冷媒出口穴１４２ｄを閉じる位置に統合弁体２９を変位させ、冷房用膨脹弁２２を減圧作用を発揮する絞り状態とし、さらに、迂回通路開閉弁２７を閉弁状態とする。

これにより、統合弁１４では、図５に示すように、統合弁体２９が分離液相冷媒出口穴１４１ｃを開くと共に、分離気相冷媒出口穴１４２ｄを閉じた状態となり、ヒートポンプサイクル１０は、図１の実線矢印に示すように冷媒が流れる冷媒回路に切り替えられる。

この冷媒回路の構成で、空調制御装置４０が上述の空調制御用のセンサ群４１の検出信号および操作パネルの操作信号を読み込む。そして、検出信号および操作信号の値に基づいて車室内へ吹き出す空気の目標温度である目標吹出温度ＴＡＯを算出する。さらに、算出された目標吹出温度ＴＡＯおよびセンサ群の検出信号に基づいて、空調制御装置４０の出力側に接続された各種空調制御機器の作動状態を決定する。

例えば、圧縮機１１の冷媒吐出能力、すなわち圧縮機１１の電動モータに出力される制御信号については、以下のように決定される。まず、目標吹出温度ＴＡＯに基づいて、予め空調制御装置４０に記憶された制御マップを参照して、室内蒸発器２３の目標蒸発器吹出温度ＴＥＯを決定する。

そして、この目標蒸発器吹出温度ＴＥＯと蒸発器温度センサによって検出された室内蒸発器２３からの吹出空気温度との偏差に基づいて、フィードバック制御手法を用いて室内蒸発器２３からの吹出空気温度が目標蒸発器吹出温度ＴＥＯに近づくように、圧縮機１１の電動モータに出力される制御信号が決定される。

また、冷房用膨脹弁２２へ出力される制御信号については、冷房用膨脹弁２２へ流入する冷媒の過冷却度が、ＣＯＰを略最大値に近づくように予め決定された目標過冷却度に近づくように決定される。また、エアミックスドア３４のサーボモータへ出力される制御信号については、エアミックスドア３４が室内凝縮器１２の空気通路を閉塞し、室内蒸発器２３通過後の送風空気の全流量がバイパス通路３５を通過するように決定される。

そして、上記の如く決定された制御信号等を各種空調制御機器へ出力する。その後、操作パネルによって車両用空調装置の作動停止が要求されるまで、所定の制御周期毎に、上述の検出信号および操作信号の読み込み→目標吹出温度ＴＡＯの算出→各種空調制御機器の作動状態決定→制御電圧および制御信号の出力といった制御ルーチンが繰り返される。なお、このような制御ルーチンの繰り返しは、他の運転モード時にも同様に行われる。

従って、冷房運転モードのヒートポンプサイクル１０では、図１１のモリエル線図に示すように、圧縮機１１の吐出ポート１１ｃから吐出された高圧冷媒（図１１のａ_１１点）が室内凝縮器１２へ流入する。この際、エアミックスドア３４が室内凝縮器１２の空気通路を閉塞しているので、室内凝縮器１２へ流入した冷媒は殆ど車室内送風空気へ放熱することなく、室内凝縮器１２から流出していく。

室内凝縮器１２から流出した冷媒は、高段側膨脹弁１３が全開状態となっているので、高段側膨脹弁１３にて殆ど減圧されることなく流出し、統合弁１４の冷媒流入口１４１ａから気液分離空間１４１ｂ内へ流入する。

統合弁１４へ流入する冷媒は過熱度を有する気相状態となっているので、統合弁１４の気液分離空間１４１ｂでは冷媒の気液が分離されることなく、気相冷媒が液相冷媒通路１４１ｄへ流入する。さらに、液相冷媒通路１４１ｄへ流入した気相冷媒は、統合弁体２９が分離液相冷媒出口穴１４１ｃを開いているので、固定絞り１７にて減圧されることなく液相冷媒流出口１４１ｅから流出する。

つまり、統合弁１４へ流入した冷媒は殆ど圧力損失を生じることなく液相冷媒流出口１４１ｅから流出していく。この際、統合弁体２９は分離気相冷媒出口穴１４２ｄを閉じているので、気相冷媒流出口１４２ａから冷媒が流出することはない。

統合弁１４の液相冷媒流出口１４１ｅから流出した気相冷媒は、室外熱交換器２０へ流入する。室外熱交換器２０へ流入した冷媒は、送風ファン２１から送風された外気と熱交換して放熱する（図１１のａ_１１点→ｂ_１１点）。室外熱交換器２０から流出した冷媒は、迂回通路開閉弁２７が閉弁状態となっているので、絞り状態となっている冷房用膨脹弁２２へ流入して低圧冷媒となるまで、等エンタルピ的に減圧膨脹される（図１１のｂ_１１点→ｃ_１１点）。

そして、冷房用膨脹弁２２にて減圧された低圧冷媒は、室内蒸発器２３へ流入し、送風機３２から送風された室内送風空気から吸熱して蒸発する（図１１のｃ_１１点→ｄ_１１点）。これにより、車室内送風空気が冷却される。

室内蒸発器２３から流出した冷媒は、アキュムレータ２４へ流入して気液分離される。そして、分離された気相冷媒が圧縮機１１の吸入ポート１１ａ（図１１のｅ_１１点）から吸入されて低段側圧縮機構→高段側圧縮機構の順に再び圧縮される（図１１のｅ_１１点→ａ１_１１点→ａ_１１点）。一方、分離された液相冷媒はサイクルが要求されている冷凍能力を発揮するために必要としていない余剰冷媒としてアキュムレータ２４内に蓄えられる。

なお、図１１においてｄ_１１点とｅ_１１点が異なっている理由は、アキュムレータ２４から圧縮機１１の吸入ポート１１ａへ至る冷媒配管を流通する気相冷媒に生じる圧力損失と、気相冷媒が外部（外気）から吸熱する吸熱量を表したものである。従って、理想的なサイクルでは、ｄ_１１点とｅ_１１点が一致していることが望ましい。このことは、以下のモリエル線図においても同様である。

以上の如く、冷房運転モードでは、エアミックスドア３４にて室内凝縮器１２の空気通路を閉塞しているので、室内蒸発器２３にて冷却された送風空気を車室内へ吹き出すことができる。これにより、車室内の冷房を実現することができる。

（ｂ）暖房運転モード
次に、暖房運転モードについて説明する。前述の如く、本実施形態のヒートポンプサイクル１０では、暖房運転モードとして、第１暖房モード、第２暖房モードを実行することができる。まず、暖房運転モードは、車両用空調装置の作動スイッチが投入（ＯＮ）された状態で、選択スイッチによって暖房運転モードが選択されると開始される。

そして、暖房運転モードが開始されると、空調制御装置４０が空調制御用のセンサ群４１の検出信号および操作パネルの操作信号を読み込み、圧縮機１１の冷媒吐出能力（圧縮機１１の回転数）を決定する。さらに、決定された回転数に応じて、第１暖房モードあるいは第２暖房モード時を実行する。

（ｂ）−１：第１暖房モード
まず、第１暖房モードについて説明する。第１暖房モードが実行されると、空調制御装置４０が、高段側膨脹弁１３を絞り状態とし、統合弁１４のステッピングモータ２８が分離液相冷媒出口穴１４１ｃを閉じる位置に統合弁体２９を変位させ、冷房用膨脹弁２２を全閉状態とし、さらに、迂回通路開閉弁２７を閉弁状態とし、迂回通路開閉弁２７を開弁状態とする。

これにより、統合弁１４では、図４に示すように、統合弁体２９が分離気相冷媒出口穴１４２ｄを開くと共に、分離液相冷媒出口穴１４１ｃを閉じた状態となり、ヒートポンプサイクル１０は、図２の実線矢印に示すように冷媒が流れる冷媒流路に切り替えられる。

この冷媒流路構成（サイクル構成）で、空調制御装置４０が、冷房運転モードと同様に、空調制御用のセンサ群４１の検出信号および操作パネルの操作信号を読み込み、目標吹出温度ＴＡＯおよびセンサ群の検出信号に基づいて、空調制御装置４０の出力側に接続された各種空調制御機器の作動状態を決定する。

なお、第１暖房モードでは、高段側膨脹弁１３へ出力される制御信号については、室内凝縮器１２における冷媒圧力が予め定めた目標高圧となるように、あるいは、室内凝縮器１２から流出する冷媒の過冷却度が予め定めた目標過冷却度となるように決定される。また、エアミックスドア３４のサーボモータへ出力される制御信号については、エアミックスドア３４がバイパス通路３５を閉塞し、室内蒸発器２３通過後の送風空気の全流量が室内凝縮器１２を通過するように決定される
従って、第１暖房モードのヒートポンプサイクル１０では、図１２のモリエル線図に示すように、圧縮機１１の吐出ポート１１ｃから吐出された高圧冷媒（図１２のａ_１２点）が室内凝縮器１２へ流入する。室内凝縮器１２へ流入した冷媒は、送風機３２から送風されて室内蒸発器２３を通過した車室内送風空気と熱交換して放熱する（図１２のａ_１２点→ｂ_１２点）。これにより、車室内送風空気が加熱される。

室内凝縮器１２から流出した冷媒は、絞り状態となっている高段側膨脹弁１３にて中間圧冷媒となるまで等エンタルピ的に減圧膨脹される（図１２のｂ_１２点→ｃ１_１２点）。そして、高段側膨脹弁１３にて減圧された中間圧冷媒は、統合弁１４の冷媒流入口１４１ａから気液分離空間１４１ｂ内へ流入して気液分離される（図１２のｃ_１２点→ｃ２_１２点、ｃ_１２点→ｃ３_１２点）。

気液分離空間１４１ｂにて分離された液相冷媒は、統合弁体２９が分離液相冷媒出口穴１４１ｃを閉じているので、固定絞り１７にて低圧冷媒となるまで等エンタルピ的に減圧膨脹されて（図１２のｃ３_１２点→ｃ４_１２点）、液相冷媒流出口１４１ｅから流出する。

また、統合弁体２９が分離気相冷媒出口穴１４２ｄを開いているので、気液分離空間１４１ｂにて分離された気相冷媒は、統合弁１４の気相冷媒流出口１４２ａから流出して圧縮機１１の中間圧ポート１１ｂ側へ流入する（図１２のｃ２_１２点）。

中間圧ポート１１ｂへ流入した冷媒は、低段側圧縮機構吐出冷媒（図１２のａ１_１２点）と合流して、高段側圧縮機構へ吸入される（図１２のａ２_１２点）。一方、統合弁１４の液相冷媒流出口１４１ｅから流出した固定絞り１７から流出した冷媒は、室外熱交換器２０へ流入して、送風ファン２１から送風された外気と熱交換して吸熱する（図１２のｃ４_１２点→ｄ_１２点）。

室外熱交換器２０から流出した冷媒は、迂回通路開閉弁２７が開弁状態となっているので、膨脹弁迂回用通路２５を介して、アキュムレータ２４へ流入して気液分離される。そして、分離された気相冷媒が圧縮機１１の吸入ポート１１ａ（図１２のｅ_１２点）から吸入されて再び圧縮される。一方、分離された液相冷媒はサイクルが要求されている冷凍能力を発揮するために必要としていない余剰冷媒としてアキュムレータ２４内に蓄えられる。

以上の如く、第１暖房モードでは、室内凝縮器１２にて圧縮機１１から吐出された冷媒の有する熱を車室内送風空気に放熱させて、加熱された室内送風空気を車室内へ吹き出すことができる。これにより、車室内の暖房を実現することができる。

さらに、第１暖房モードでは、固定絞り１７にて減圧された低圧冷媒を圧縮機１１の吸入ポート１１ａから吸入させ、高段側膨脹弁１３にて減圧された中間圧冷媒を中間圧ポート１１ｂへ流入させて昇圧過程の冷媒と合流させる、ガスインジェクションサイクル（エコノマイザ式冷凍サイクル）を構成することができる。

これにより、高段側圧縮機構に、温度の低い混合冷媒を吸入させることができ、高段側圧縮機構の圧縮効率を向上させることができるとともに、低段側圧縮機構および高段側圧縮機構の双方の吸入冷媒圧力と吐出冷媒圧力との圧力差を縮小させて、双方の圧縮機構の圧縮効率を向上させることができる。その結果、ヒートポンプサイクル１０全体としてのＣＯＰを向上させることができる。

（ｂ）−２：第２暖房モード
次に、第２暖房モードについて説明する。第２暖房モードが実行されると、空調制御装置４０が、高段側膨脹弁１３を絞り状態とし、統合弁１４のステッピングモータ２８が分離気相冷媒出口穴１４２ｄを閉じる位置に統合弁体２９を変位させ、冷房用膨脹弁２２を全閉状態とし、さらに、迂回通路開閉弁２７を開弁状態とする。これにより、統合弁１４では、冷房運転モードと同様に、図５に示す状態となり、ヒートポンプサイクル１０は、図３の実線矢印に示すように冷媒が流れる冷媒流路に切り替えられる。

この冷媒流路構成（サイクル構成）で、空調制御装置４０が、冷房運転モードと同様に、空調制御用のセンサ群４１の検出信号および操作パネルの操作信号を読み込み、目標吹出温度ＴＡＯおよびセンサ群の検出信号に基づいて、空調制御装置４０の出力側に接続された各種空調制御機器の作動状態を決定する。

なお、第２暖房モード時では、高段側膨脹弁１３へ出力される制御信号については、室内凝縮器１２における冷媒圧力が予め定めた目標高圧となるように、あるいは、室内凝縮器１２から流出する冷媒の過冷却度が予め定めた目標過冷却度となるように決定される。また、エアミックスドア３４のサーボモータへ出力される制御信号については、エアミックスドア３４がバイパス通路３５を閉塞し、室内蒸発器２３通過後の送風空気の全流量が室内凝縮器１２を通過するように決定される。

従って、第２暖房モード時のヒートポンプサイクル１０では、図１３のモリエル線図に示すように、圧縮機１１の吐出ポート１１ｃから吐出された高圧冷媒（図１３のａ_１３点）が室内凝縮器１２へ流入し、第１暖房モード時と同様に、車室内送風空気と熱交換して放熱する（図１３のａ_１３点→ｂ_１３点）。これにより、車室内送風空気が加熱される。

室内凝縮器１２から流出した冷媒は、絞り状態となっている高段側膨脹弁１３にて低圧冷媒となるまで等エンタルピ的に減圧膨脹されて（図１３のｂ_１３点→ｃ_１３点）、統合弁１４の気液分離空間１４１ｂ内へ流入する。気液分離空間１４１ｂへ流入した冷媒は、冷房運転モードと同様に、気相冷媒流出口１４２ａから流出することなく、液相冷媒流出口１４１ｅから減圧されることなく流出する。

液相冷媒流出口１４１ｅから流出した低圧冷媒は、室外熱交換器２０へ流入し、送風ファン２１から送風された外気と熱交換して吸熱する（図１３のｃ_１３点→ｄ_１３点）。室外熱交換器２０から流出した冷媒は、迂回通路開閉弁２７が開弁状態となっているので、膨脹弁迂回用通路２５を介して、アキュムレータ２４へ流入して気液分離される。そして、分離された気相冷媒が圧縮機１１の吸入ポート１１ａ（図１３のｅ_１３点）から吸入される。

以上の如く、第２暖房モードでは、室内凝縮器１２にて圧縮機１１から吐出された冷媒の有する熱を車室内送風空気に放熱させて、加熱された室内送風空気を車室内へ吹き出すことができる。これにより、車室内の暖房を実現することができる。

ここで、第２暖房モード時を、第１暖房モードに対して、外気温が高い場合等のように暖房負荷が比較的低い場合に実行することの効果を説明する。第１暖房モードでは、上述の如く、ガスインジェクションサイクルを構成することができるので、ヒートポンプサイクル１０全体としてのＣＯＰを向上させることができる。

つまり、理論的には、圧縮機１１の回転数が同一であれば、第１暖房モードは、第２暖房モード時よりも高い暖房性能を発揮することができる。換言すると、同一の暖房性能を発揮させるために必要な圧縮機１１の回転数（冷媒吐出能力）は、第２暖房モードよりも第１暖房モード時の方が低くなる。

ところが、圧縮機構には、圧縮効率が最大（ピーク）となる最大効率回転数があり、最大効率回転数よりも回転数が低くなると、圧縮効率が大きく低下してしまうという特性がある。このため、暖房負荷が比較的低い場合に圧縮機１１を最大効率回転数よりも低い回転数で作動させると、第１暖房モードでは、却ってＣＯＰが低下してしまうことがある。

そこで、本実施形態では、上述の最大効率回転数を基準回転数として、第１暖房モードの実行中に、圧縮機１１の回転数が基準回転数以下となってしまう場合に第２暖房モードへ切り替え、第２暖房モードの実行中に基準回転数に対して予め定めた所定量を加えた回転数以上となった際に第１暖房モードへ切り替えるようにしている。

これにより、第１暖房モードおよび第２暖房モードのうち高いＣＯＰを発揮できる運転モードを選択することができる。従って、第１暖房モードの実行中に、圧縮機１１の回転数が基準回転数以下となってしまう場合であっても、第２暖房モードへ切り替えることにより、ヒートポンプサイクル１０全体としてのＣＯＰを向上させることができる。

（ｃ）除湿暖房運転モード
次に、除湿暖房運転モードについて説明する。除湿暖房運転モードは、冷房運転モード時に車室内温度設定スイッチによって設定された設定温度が外気温よりも高い温度に設定された際に実行される。

除湿暖房モードが実行されると、空調制御装置４０が、高段側膨脹弁１３を全開状態あるいは絞り状態とし、統合弁１４のステッピングモータ２８が分離気相冷媒出口穴１４２ｄを閉じる位置に統合弁体２９を変位させ、冷房用膨脹弁２２を全開状態あるいは絞り状態とし、さらに、迂回通路開閉弁２７を閉弁状態とする。これにより、ヒートポンプサイクル１０は、冷房運転モードと同様の図１の実線矢印に示すように冷媒が流れる冷媒流路に切り替えられる。

この冷媒流路構成（サイクル構成）で、空調制御装置４０が、冷房運転モードと同様に、空調制御用のセンサ群４１の検出信号および操作パネルの操作信号を読み込み、目標吹出温度ＴＡＯおよびセンサ群の検出信号に基づいて、空調制御装置４０の出力側に接続された各種空調制御機器の作動状態を決定する。

例えば、エアミックスドア３４のサーボモータへ出力される制御信号については、エアミックスドア３４がバイパス通路３５を閉塞し、室内蒸発器２３通過後の送風空気の全流量が室内凝縮器１２を通過するように決定される。さらに、本実施形態の除湿暖房モードでは、設定温度と外気温との温度差に応じて、高段側膨脹弁１３および冷房用膨脹弁２２の絞り開度を変化させている。具体的には、前述した目標吹出温度ＴＡＯの上昇に伴って、第１除湿暖房モードから第４除湿暖房モードの４段階の除湿暖房モードを実行する。

（ｃ）−１：第１除湿暖房モード
第１除湿暖房モードでは、高段側膨脹弁１３を全開状態とし、冷房用膨脹弁２２を絞り状態とする。従って、サイクル構成（冷媒流路）については、冷房運転モードと全く同様となるものの、エアミックスドア３４が室内凝縮器１２の空気通路を全開しているので、サイクルを循環する冷媒の状態については図１４のモリエル線図に示すように変化する。

すなわち、図１４に示すように、圧縮機１１の吐出ポート１１ｃから吐出された高圧冷媒（図１４のａ_１４点）は、室内凝縮器１２へ流入して、室内蒸発器２３にて冷却されて除湿された車室内送風空気と熱交換して放熱する（図１４のａ_１４点→ｂ１_１４点）。これにより、車室内送風空気が加熱される。

室内凝縮器１２から流出した冷媒は、冷房運転モードと同様に、高段側膨脹弁１３→統合弁１４の順に流れて室外熱交換器２０へ流入する。そして、室外熱交換器２０へ流入した高圧冷媒は、送風ファン２１から送風された外気と熱交換して放熱する（図１４のｂ１_１４点→ｂ２_１４点）。以降の作動は冷房運転モードと同様である。

以上の如く、第１除湿暖房モード時には、室内蒸発器２３にて冷却され除湿された車室内送風空気を、室内凝縮器１２にて加熱して車室内へ吹き出すことができる。これにより、車室内の除湿暖房を実現することができる。

（ｃ）−２：第２除湿暖房モード
次に、第１除湿暖房モードの実行中に、目標吹出温度ＴＡＯが予め定めた第１基準温度よりも高くなった際には、第２除湿暖房モードが実行される。第２除湿暖房モードでは、高段側膨脹弁１３を絞り状態とし、冷房用膨脹弁２２の絞り開度を第１除湿暖房モードよりも増加させた絞り状態とする。従って、第２除湿暖房モードでは、サイクルを循環する冷媒の状態については図１５のモリエル線図に示すように変化する。

すなわち、図１５に示すように、圧縮機１１の吐出ポート１１ｃから吐出された高圧冷媒（図１５のａ_１５点）は、第１除湿暖房モードと同様に、室内凝縮器１２へ流入して、室内蒸発器２３にて冷却されて除湿された車室内送風空気と熱交換して放熱する（図１５のａ_１５点→ｂ１_１５点）。これにより、車室内送風空気が加熱される。

室内凝縮器１２から流出した冷媒は、絞り状態となっている高段側膨脹弁１３によって外気温よりも温度の高い中間圧冷媒となるまで等エンタルピ的に減圧される（図１５のｂ１_１５点→ｂ２_１５点）。高段側膨脹弁１３にて減圧された中間圧冷媒は、冷房運転モードと同様に、統合弁１４を介して室外熱交換器２０へ流入する。

そして、室外熱交換器２０へ流入した中間圧冷媒は、送風ファン２１から送風された外気と熱交換して放熱する（図１５のｂ２_１５点→ｂ３_１５点）。以降の作動は冷房運転モードと同様である。

以上の如く、第２除湿暖房モードでは、第１除湿暖房モード時と同様に、室内蒸発器２３にて冷却され除湿された車室内送風空気を、室内凝縮器１２にて加熱して車室内へ吹き出すことができる。これにより、車室内の除湿暖房を実現することができる。

この際、第２除湿暖房モードでは、高段側膨脹弁１３を絞り状態としているので、第１除湿暖房モードに対して、室外熱交換器２０へ流入する冷媒の温度を低下させることができる。従って、室外熱交換器２０における冷媒の温度と外気温との温度差を縮小して、室外熱交換器２０における冷媒の放熱量を低減できる。

その結果、第１除湿暖房モード時に対してサイクルを循環する冷媒循環流量を増加させることなく、室内凝縮器１２における冷媒圧力を上昇させることができ、第１除湿暖房モードよりも室内凝縮器１２から吹き出される温度を上昇させることができる。

（ｃ）−３：第３除湿暖房モード
次に、第２除湿暖房モードの実行中に、目標吹出温度ＴＡＯが予め定めた第２基準温度よりも高くなった際には、第３除湿暖房モードが実行される。第３除湿暖房モードでは、高段側膨脹弁１３の絞り開度を第２除湿暖房モードよりも縮小させた絞り状態とし、冷房用膨脹弁２２の絞り開度を第２除湿暖房モードよりも増加させる。従って、第３除湿暖房モードでは、サイクルを循環する冷媒の状態については図１６のモリエル線図に示すように変化する。

すなわち、図１６に示すように、圧縮機１１の吐出ポート１１ｃから吐出された高圧冷媒（図１６のａ_１６点）は、第１、第２除湿暖房モードと同様に、室内凝縮器１２へ流入して、室内蒸発器２３にて冷却されて除湿された車室内送風空気と熱交換して放熱する（図１６のａ_１６点→ｂ_１６点）。これにより、車室内送風空気が加熱される。

室内凝縮器１２から流出した冷媒は、絞り状態となっている高段側膨脹弁１３によって外気温よりも温度の低い中間圧冷媒となるまで等エンタルピ的に減圧される（図１６のｂ_１６点→ｃ１_１６点）。高段側膨脹弁１３にて減圧された中間圧冷媒は、冷房運転モードと同様に、統合弁１４を介して室外熱交換器２０へ流入する。

そして、室外熱交換器２０へ流入した中間圧冷媒は、送風ファン２１から送風された外気と熱交換して吸熱する（図１６のｃ１_１６点→ｃ２_１６点）。さらに、室外熱交換器２０から流出した冷媒は、冷房用膨脹弁２２にて等エンタルピ的に減圧されて（図１６のｃ２_１６点→ｃ３_１６点）、室内蒸発器２３へ流入する。以降の作動は冷房運転モードと同様である。

以上の如く、第３除湿暖房モードでは、第１、第２除湿暖房モード時と同様に、室内蒸発器２３にて冷却され除湿された車室内送風空気を、室内凝縮器１２にて加熱して車室内へ吹き出すことができる。これにより、車室内の除湿暖房を実現することができる。

この際、第３除湿暖房モードでは、高段側膨脹弁１３の絞り開度を縮小させることによって、室外熱交換器２０を蒸発器として作用させているので、第２除湿暖房モードに対して、室外熱交換器２０における冷媒の吸熱量を増加させることができる。

その結果、第２除湿暖房モード時に対して、圧縮機１１の吸入冷媒密度を上昇させることができ、コンプレッサ回転数を増加させることなく、室内凝縮器１２における冷媒圧力を上昇させることができ、第２除湿暖房モードよりも室内凝縮器１２から吹き出される温度を上昇させることができる。

（ｃ）−４：第４除湿暖房モード
次に、第３除湿暖房モードの実行中に、目標吹出温度ＴＡＯが予め定めた第３基準温度よりも高くなった際には、第４除湿暖房モードが実行される。第４除湿暖房モードでは、高段側膨脹弁１３の絞り開度を第３除湿暖房モードよりも縮小させた絞り状態とし、冷房用膨脹弁２２を全開状態とする。従って、第４除湿暖房モードでは、サイクルを循環する冷媒の状態については図１７のモリエル線図に示すように変化する。

すなわち、図１７に示すように、圧縮機１１の吐出ポート１１ｃから吐出された高圧冷媒（図１７のａ_１７点）は、第１、第２除湿暖房モードと同様に、室内凝縮器１２へ流入して、室内蒸発器２３にて冷却されて除湿された車室内送風空気と熱交換して放熱する（図１７のａ_１７点→ｂ_１７点）。これにより、車室内送風空気が加熱される。

室内凝縮器１２から流出した冷媒は、絞り状態となっている高段側膨脹弁１３によって外気温よりも温度の低い低圧冷媒となるまで等エンタルピ的に減圧される（図１７のｂ_１７点→ｃ１_１７点）。高段側膨脹弁１３にて減圧された低圧冷媒は、冷房運転モードと同様に、統合弁１４を介して室外熱交換器２０へ流入する。

そして、室外熱交換器２０へ流入した低圧冷媒は、送風ファン２１から送風された外気と熱交換して吸熱する（図１７のｃ１_１７点→ｃ２_１７点）。さらに、室外熱交換器２０から流出した冷媒は、冷房用膨脹弁２２が全開状態となっているので、減圧されることなく室内蒸発器２３へ流入する。以降の作動は冷房運転モードと同様である。

以上の如く、第４除湿暖房モードでは、第１〜第３除湿暖房モード時と同様に、室内蒸発器２３にて冷却され除湿された車室内送風空気を、室内凝縮器１２にて加熱して車室内へ吹き出すことができる。これにより、車室内の除湿暖房を実現することができる。

この際、第４除湿暖房モードでは、第３除湿暖房モードと同様に、室外熱交換器２０を蒸発器として作用させるとともに、第３除湿暖房モードよりも高段側膨脹弁１３の絞り開度を縮小させているので、室外熱交換器２０における冷媒蒸発温度を低下させることができる。従って、第３除湿暖房モードよりも室外熱交換器２０における冷媒の温度と外気温との温度差を拡大させて、室内凝縮器１２における冷媒の吸熱量を増加させることができる。

その結果、第３除湿暖房モード時に対して、圧縮機１１の吸入冷媒密度を上昇させることができ、コンプレッサ回転数を増加させることなく、室内凝縮器１２における冷媒圧力を上昇させることができ、第３除湿暖房モードよりも室内凝縮器１２から吹き出される温度を上昇させることができる。

本実施形態の車両用空調装置１では、上記の如く、ヒートポンプサイクル１０の冷媒流路を切り替えることによって、種々のサイクル構成を実現して、車室内の適切な冷房、暖房および除湿暖房を実現できる。

さらに、本実施形態のように電気自動車に適用される車両用空調装置１では、内燃機関（エンジン）を搭載する車両のようにエンジンの廃熱を車室内の暖房のために利用できない。従って、本実施形態のヒートポンプサイクル１０のように、暖房運転モード時に暖房負荷によらず高いＣＯＰを発揮できることは、極めて有効である。

また、本実施形態では、ヒートポンプサイクル１０をガスインジェクションサイクルとして機能させるために必要な構成機器の一部を一体的に構成した統合弁１４を採用しているので、ガスインジェクションサイクルを構成するヒートポンプサイクルのサイクル構成を簡素化できる。延いては、ヒートポンプサイクルの搭載対象物への搭載性の向上を図ることができる。

また、本実施形態では、単一の統合弁１４にて、中間圧冷媒の気液分離、液相冷媒通路１４１ｄおよび気相冷媒通路１４２ｂの開閉、並びに、液相冷媒の減圧を行うことができる。

さらに、本実施形態の統合弁１４では、統合弁体２９が、気相冷媒通路１４２ｂおよび液相冷媒通路１４１ｄのうち、一方を開いた際に他方を閉じることができる。すなわち、統合弁体２９が、気相冷媒通路１４２ｂおよび液相冷媒通路１４１ｄを選択的に開閉することができ、ステッピングモータ２８によって統合弁体２９を変位させるだけで、サイクル内部の冷媒回路を、ガスインジェクションサイクルとして機能する冷媒回路に切り替えることができる。

これにより、各冷媒通路１４１ｄ、１４２ｂそれぞれに対して通路を開閉する弁体を設けることなく、単一の弁体にて液相冷媒通路１４１ｄおよび気相冷媒通路１４２ｂを選択的に開閉できるので、統合弁１４の内部構成の簡素化、延いてはガスインジェクションサイクルとして機能するヒートポンプサイクルのサイクル構成の簡素化を図ることができる。

従って、例えば、図１８に示すような既存の冷媒流路の切替可能型のヒートポンプサイクル１０に対して、圧縮機１１’を二段昇圧式の圧縮機に変更し、破線で囲んだ部位に本実施形態の統合弁１４を配置し、統合弁１４の気相冷媒流出口１４２ａと中間圧ポート１１ｂとを接続することで、少なくともガスインジェクションサイクルとして機能するヒートポンプサイクルを容易に構成できる。

より詳細には、統合弁体２９が液相冷媒通路１４１ｄを開いた際には、室内凝縮器１２および室外熱交換器２０のうち少なくとも一方を、冷媒を放熱させる放熱器として機能させるとともに、室内蒸発器２３を冷媒を蒸発させる蒸発器として機能させるサイクル構成に切り替えることができる。

一方、統合弁体２９が液相冷媒通路１４１ｄを閉じた際には、室内凝縮器１２を冷媒を放熱させる放熱器として機能させるとともに、室外熱交換器２０を冷媒を蒸発させる蒸発器として機能させるガスインジェクションサイクルとしてのサイクル構成に切替可能に構成されたヒートポンプサイクルを容易に構成できる。

なお、図１８の既存のヒートポンプサイクル１０は、迂回通路開閉弁２７を閉弁状態とした際に、室内凝縮器１２および室外熱交換器２０を放熱器として機能させ、室内蒸発器２３を蒸発器として機能させるサイクル構成とすることができ、迂回通路開閉弁２７を開弁状態とした際に、室内凝縮器１２を放熱器として機能させ、室外熱交換器２０を蒸発器として機能させるサイクル構成とするものである。

また、図１８では、本実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付している。このことは、以下の図面でも同様である。さらに、図１８では、図示の明確化のため、空調制御装置４０および空調制御装置４０と各構成機器を接続する電力配線および信号配線等の図示を省略している。

また、本実施形態の統合弁１４では、気液分離空間１４１ｂが遠心分離方式の気液分離手段を構成しているので、重力の作用や表面張力の作用等によって気液分離する構成に対して高い気液分離性能が発揮できる。従って、気液分離空間１４１ｂの省スペース化を図り、統合弁全体としての小型化を図ることができる。もちろん、要求される気液分離性能に応じて、重力の作用や表面張力の作用等によって気液分離する構成を採用してもよい。

さらに、液相冷媒通路１４１ｄおよび固定絞り１７が分離気相冷媒出口穴１４２ｄよりも、下方側に配置され、気相冷媒通路１４２ｂが分離気相冷媒出口穴１４２ｄよりも、上方側に配置されているので、重力の作用によって気液分離空間１４１ｂにて分離された液相冷媒を確実に液相冷媒通路１４１ｄおよび固定絞り１７側へ導くことができるとともに、分離された気相冷媒を確実に気相冷媒通路１４２ｂ側へ導くことができる。

これらに加えて、本実施形態の統合弁１４では、冷媒導入穴１４１ｇを、分離気相冷媒流出パイプ部１４２ｃの長手方向一端部側よりも長手方向他端部側に近い部位に開口して、気液分離空間１４１ｂの軸方向に延びる長穴で構成している。

これによれば、気液分離空間１４１ｂにおける冷媒の助走区間を確保しつつ、気液分離空間１４１ｂの径方向内側への冷媒の拡散を抑えて、気液分離空間１４１ｂの径方向外側の壁面に沿って流すことが可能となる。このため、気液分離空間（１４１ｂ）に流入した冷媒に対して効果的に遠心力を作用させることができ、統合弁１４の内部における気液分離効率の向上を図ることができる。この結果、気液分離空間１４１ｂの省スペース化を図り、統合弁１４全体としての小型化を図ることができる。延いては、ヒートポンプサイクル１０全体としての小型化を図り、ヒートポンプサイクル１０の搭載対象物への搭載性を向上させることもできる。

また、本実施形態では、統合弁体２９を、分離空間Ａ２に位置する分離気相冷媒出口穴１４２ｄと貯留空間Ａ３に位置する分離液相冷媒出口穴１４１ｃとの間に配置し、分離液相冷媒出口穴１４１ｃの内径よりも大きい円盤状の部材で構成している。

このため、統合弁体２９によって、分離液相冷媒出口穴１４１ｃ側から分離気相冷媒出口穴１４２ｄ側への液相冷媒の飛散を回避できる。これにより、統合弁１４の内部における気液分離効率の向上を図ることができる。従って、気液分離空間１４１ｂの省スペース化を図り、統合弁全体としての小型化を図ることができる。延いては、ヒートポンプサイクル１０全体としての小型化を図り、ヒートポンプサイクル１０の搭載対象物への搭載性を向上させることもできる。

さらに、本実施形態の統合弁１４では、統合弁１４における気液分離効率、および統合弁体２９による統合弁１４内部の圧力損失ΔＰを考慮して、統合弁体２９の外径Ｄｓを規定している。このため、統合弁体２９により生じる圧力損失を抑制しつつ、統合弁１４の内部における気液分離効率の向上を図ることができる。

さらに、本実施形態の統合弁は、ボデー１４０の内部に液相冷媒通路１４１ｄおよび分離液相冷媒出口穴１４１ｃが形成された筒状体１４３を配し、当該筒状体１４３を、その周囲よりも熱抵抗が高くなる構成としている。

これによれば、統合弁体２９の変位によって減圧された液相冷媒と、気液分離空間１４１ｂ内の冷媒との間の間接的な熱移動が抑制される。従って、統合弁体２９の変位による減圧特性の変化を抑制できる。

また、本実施形態では、統合弁体２９をステッピングモータ２８の可動部材に連結するシャフト２９ｃを分離気相冷媒流出パイプ部１４２ｃの内部を貫通するように配置しているので、ボデー１４０内部にシャフト２９ｃを配置する空間を別途設ける必要がなく、統合弁１４全体として小型化を図ることができる。

（第２実施形態）
本実施形態では、図１９、図２０の断面図に示すように、固定絞り１７を廃し、統合弁体２９にて分離気相冷媒出口穴１４２ｄを開く際に、ステッピングモータ２８が分離液相冷媒出口穴１４１ｃを僅かに開く位置に統合弁体２９を変位させることで、気液分離空間１４１ｂにて分離された液相冷媒を減圧する構成としている。

具体的には、図１９に示すように、本実施形態では、統合弁体２９にて分離気相冷媒出口穴１４２ｄを開く際に、統合弁体２９と分離液相冷媒出口穴１４１ｃとの間に隙間が形成されるように、ステッピングモータ２８が統合弁体２９を変位させる。本実施形態では、統合弁体２９と分離液相冷媒出口穴１４１ｃとの間に形成される隙間が、液相冷媒を減圧する絞り手段としての機能を果たしている。なお、ステッピングモータ２８は、統合弁体２９にて分離気相冷媒出口穴１４２ｄを開く際に、統合弁体２９と分離液相冷媒出口穴１４１ｃとの間に形成される隙間の上流側冷媒の乾き度が０．１以下となるように、統合弁体２９を変位させる。

そして、本実施形態では、第１実施形態にて説明した第１暖房モード時に、ステッピングモータ２８が分離液相冷媒出口穴１４１ｃを僅かに開く位置に統合弁体２９を変位させ、第１実施形態にて説明した冷房運転モード、除湿暖房運転モードおよび第２暖房モード時に、ステッピングモータ２８が分離気相冷媒出口穴１４２ｄを閉じる位置に統合弁体２９を変位させる。

その他の車両用空調装置１の構成および作動は第１実施形態と同様である。従って、本実施形態の車両用空調装置１では、第１実施形態と同様に、ヒートポンプサイクル１０の冷媒流路を切り替えることによって、種々のサイクル構成を実現して、車室内の適切な冷房、暖房および除湿暖房を実現できる。

また、各冷媒通路１４１ｄ、１４２ｂそれぞれに対して通路を開閉する弁体を設けることなく、単一の弁体にて液相冷媒通路１４１ｄおよび気相冷媒通路１４２ｂを開閉できるので、統合弁１４の内部構成の簡素化を図ることができる。この結果、ガスインジェクションサイクルとして機能するヒートポンプサイクルのサイクル構成の簡素化を図ることができる。

これに加え、統合弁体２９が気相冷媒通路１４２ｂを開いた際に、液相冷媒通路１４１ｄと統合弁体２９との間に形成される隙間にて液相冷媒を減圧できるので、固定絞り１７を省略することができ、統合弁１４をより簡素な構成で実現できる。

さらに、統合弁体２９が気相冷媒通路１４２ｂを開いた際に、ステッピングモータ２８が、統合弁体２９の位置を変更することで、気相冷媒通路１４２ｂと液相冷媒通路１４１ｄとの間の圧力差を微調整することができる。例えば、ステッピングモータ２８が、液相冷媒通路１４１ｄと統合弁体２９との間に形成される隙間が小さくなるように統合弁体２９を変位させることで、当該隙間にて液相冷媒通路１４１ｄへ流す液相冷媒の流量を減少させることも可能となる。

従って、本実施形態の構成によれば、ガスインジェクションサイクルとして機能するヒートポンプサイクルの制御性の向上を図ることができる。

（第３実施形態）
本実施形態では、上述の第１実施形態に対して、統合弁１４の内部構成を変更した例について説明する。なお、第１実施形態と同様または均等な部分についての説明を省略、または簡略化して説明する。

上述の第１実施形態では、統合弁体２９を単に円盤状の部材で構成する例を説明したが、本実施形態では、統合弁体２９の分離気相冷媒出口穴１４２ｄ側の外周縁部を、分離液相冷媒出口穴１４１ｃ側から分離気相冷媒出口穴１４２ｄ側に向かって連続的に縮径した形状としている。

具体的には、図２１に示すように、統合弁体２９の分離気相冷媒出口穴１４２ｄ側の外周縁部を、テーパ形状とすればよい。なお、統合弁体２９の分離気相冷媒出口穴１４２ｄ側の外周縁部をＲ形状としてもよい。

これによれば、冷媒が統合弁体２９の周囲を流れる際に、分離気相冷媒出口穴１４２ｄ側から分離液相冷媒出口穴１４１ｃ側へ円滑に流れるので、統合弁体２９により生じる圧力損失ΔＰの低減を図ることができる。

なお、本実施形態では、統合弁体２９の分離気相冷媒出口穴１４２ｄ側の外周縁部を、テーパ形状とする例を説明したが、これに限定されない。例えば、図２２に示すように、統合弁体２９の分離液相冷媒出口穴１４１ｃ側の外周縁部を、分離気相冷媒出口穴１４２ｄ側から分離液相冷媒出口穴１４１ｃ側に向かって連続的に縮径した形状としてもよい。

これによれば、統合弁体２９の分離液相冷媒出口穴１４１ｃ側の外周縁部により、統合弁体２９の周囲を流れる冷媒を分離液相冷媒出口穴１４１ｃの中心側へ導くことができ、統合弁体２９により生じる圧力損失ΔＰの低減を図ることができる。

なお、統合弁体２９は、図２３に示すように、金属製の円盤部材２９ｄを樹脂２９ｅでモールドした構成としてもよい。これによれば、円盤部材２９ｄにモールドされた樹脂２９ｅにて、分離気相冷媒出口穴１４２ｄや分離液相冷媒出口穴１４１ｃを隙間なく閉じることができる。

なお、本実施形態で説明した統合弁体２９は、第１実施形態以外の実施形態の統合弁体２９として採用してもよい。

（第４実施形態）
本実施形態では、上述の第１実施形態に対して、統合弁１４の内部構成を変更した例について説明する。なお、第１実施形態と同様または均等な部分についての説明を省略、または簡略化して説明する。

本実施形態のボデー１４０は、図２４の断面図に示すように、下方側に配置されるロワーボデー１４１と、ロワーボデー１４１の上方側に取付固定されるアッパーボデー１４２とによって構成されている。

アッパーボデー１４２は、その軸方向が上下方向に延びる略有底角筒状の金属ブロック体で形成され、その外周側壁面に冷媒流入口１４１ａが形成されている。そして、アッパーボデー１４２の内部には、気液分離空間１４１ｂが形成されると共に、気液分離空間１４１ｂと同軸となるように分離気相冷媒流出パイプ部１４２ｃが収容されている。なお、分岐気相冷媒流出パイプ部１４２ｃの内部に気相冷媒通路１４２ｂが形成されている。また、分岐気相冷媒流出パイプ部１４２ｃの上端側には、分岐気相冷媒流出パイプ部１４２ｃの上端側とボデー１４０の外部とを連通させる連通穴が設けられており、この連通穴におけるボデー１４０の外部側の開口部が気相冷媒流出口１４２ａを構成している。

ロワーボデー１４１は、アッパーボデー１４２と同等の外径を有する略円柱状の金属ブロック体で形成されている。ロワーボデー１４１は、アッパーボデー１４２に取付固定された際に、気液分離空間１４１ｂと対向する最上方側に、気液分離空間１４１ｂにて分離された液相冷媒を液相冷媒通路１４１ｄ側へ流出させる分離液相冷媒出口穴１４１ｃが形成されている。この分離液相冷媒出口穴１４１ｃの縁部は、統合弁体２９が当接する弁座部１４１ｆを構成している。

液相冷媒通路１４１ｄは、気液分離空間１４１ｂの下方側に配置されて、気液分離空間１４１ｂにて分離された液相冷媒を統合弁１４の外部へ流出させる液相冷媒流出口１４１ｅ側へ導く冷媒通路である。

より具体的には、液相冷媒通路１４１ｄは、気液分離空間１４１ｂの軸方向に垂直な方向（本実施形態では水平方向）に延びて、ロワーボデー１４１の内部とロワーボデー１４１の外部とを連通させる連通穴によって構成されている。なお、この連通穴のロワーボデー１４１外側の開口部が、液相冷媒流出口１４１ｅを構成している。

また、本実施形態の統合弁体２９は、シャフト２９ｃを介して、ロワーボデー１４１の下方側にボルト締め等の締結手段によって固定されたステッピングモータ２８の可動部材に連結されている。本実施形態のシャフト２９ｃは、分離気相冷媒流出パイプ部１４２ｃと同軸上に、分離液相冷媒出口穴１４１ｃおよび液相冷媒通路１４１ｄの一部を貫通するように配置されている。

その他の構成および作動は第１実施形態と全く同様であり、本実施形態によれば、第１実施形態で説明した効果に加えて、以下の効果を奏する。

本実施形態では、統合弁体２９に連結されたシャフト２９ｃを分離気相冷媒流出パイプ部１４２ｃの内部ではなく、分離液相冷媒出口穴１４１ｃおよび液相冷媒通路１４１ｄの一部を貫通するように配置している。これによれば、シャフト２９ｃを分離気相冷媒流出パイプ部１４２ｃ内に配置する場合に比べて、分離気相冷媒流出パイプ部１４２ｃ内を通過する気相冷媒の圧力損失を抑制できる。

なお、本実施形態で説明した統合弁１４の内部構成は、第１実施形態以外の実施形態に採用してもよい。

（第５実施形態）
本実施形態では、上述の第１〜第４実施形態に対して、統合弁１４の内部構成を変更した例について説明する。なお、第１〜第４実施形態と同様または均等な部分についての説明を省略、または簡略化して説明する。

本実施形態の統合弁１４は、図２５に示すように、ボデー１４０をロワーボデー１４１およびアッパーボデー１４２によって構成すると共に、ステッピングモータ２８をアッパーボデー１４２の上端部に取り付け、さらに、シャフト２９ｃを分離気相冷媒流出パイプ部１４２ｃ内を貫通するように配置している。

ここで、気液分離空間１４１ｂにて分離された液相冷媒は、重力により下方に位置する貯留空間Ａ３に滞留し易い。また、貯留空間Ａ３内において液相冷媒は、自身に作用する遠心力が最大となる内周壁面側に最も滞留し易い傾向がある。

そこで、本実施形態では、ロワーボデー１４１において、貯留空間Ａ３の径方向外側の最下方位置に開口するように固定絞り１７が形成されている。これによれば、固定絞り１７への気相冷媒の流入を効果的に抑制でき、固定絞り１７の減圧特性の安定化を図ることができる。なお、本実施形態で説明した統合弁１４の内部構成は、本実施形態以外の実施形態に採用してもよい。

（第６実施形態）
上述の第１実施形態では、ステッピングモータ２８の駆動力にて、統合弁体２９をシャフト２９ｃの軸方向（上下方向）に直線的に変位させることで、分離液相冷媒出口穴１４１ｃおよび分離気相冷媒出口穴１４２ｄを開閉する例について説明したが、本実施形態では、統合弁体２９を気液分離空間１４１ｂの径方向に直線的に変位させることで、分離液相冷媒出口穴１４１ｃおよび分離気相冷媒出口穴１４２ｄを開閉する例について説明する。

本実施形態の統合弁体２９は、図２６Ａ、図２６Ｂに示すように、円盤状の第１、第２弁部２９１、２９２、および各弁部２９１、２９２を連結する連結部２９３で構成されている。

第１弁部２９１は、気液分離空間１４１ｂの径方向に変位させることで、分離液相冷媒出口穴１４１ｃを閉じる位置、および分離液相冷媒出口穴１４１ｃを開く位置に変位するように構成されている。

そして、第２弁部２９２は、図２６Ａに示すように、第１弁部２９１が分離液相冷媒出口穴１４１ｃを閉じる位置に変位した際に、これに連動して分離気相冷媒出口穴１４２ｄを開く位置に変位するように構成されている。また、第２弁部２９２は、図２６Ｂに示すように、第１弁部２９１が分離液相冷媒出口穴１４１ｃを開く位置に変位した際に、これに連動して分離気相冷媒出口穴１４２ｄを閉じる位置に変位するように構成されている。

このように構成される統合弁体２９は、図示しない駆動機構を介してステッピングモータ２８の可動部材に連結されており、ステッピングモータ２８の駆動力にて、統合弁体２９を気液分離空間１４１ｂの径方向に変位させることで、分離液相冷媒出口穴１４１ｃおよび分離気相冷媒出口穴１４２ｄを開閉可能となっている。

その他の構成および作動は、第１実施形態と全く同様であり、本実施形態の統合弁１４によっても、統合弁体２９が、気相冷媒通路１４２ｂおよび液相冷媒通路１４１ｄのうち、一方を開いた際に他方を閉じることができる。すなわち、統合弁体２９が、気相冷媒通路１４２ｂおよび液相冷媒通路１４１ｄを選択的に開閉することができ、ステッピングモータ２８によって統合弁体２９を変位させるだけで、サイクル内部の冷媒回路を、ガスインジェクションサイクルとして機能する冷媒回路に切り替えることができる。

なお、第２実施形態と同様に、固定絞り１７を廃し、統合弁体２９にて分離気相冷媒出口穴１４２ｄを開く際に、ステッピングモータ２８が分離液相冷媒出口穴１４１ｃを僅かに開く位置に統合弁体２９を変位させることで、気液分離空間１４１ｂにて分離された液相冷媒を減圧する構成としてもよい。

具体的には、図２７Ａに示すように、ステッピングモータ２８が、第２弁部２９２を分離気相冷媒出口穴１４２ｄを開く位置に変位させた際に、第１弁部２９１が分離液相冷媒出口穴１４１ｃを僅かに開く位置となるようにし、図２７Ｂに示すように、ステッピングモータ２８が、第２弁部２９２を分離気相冷媒出口穴１４２ｄを閉じる位置に変位させた際に、第１弁部２９１が分離液相冷媒出口穴１４１ｃを開く位置となるようにすればよい。

（第７実施形態）
上述の第１実施形態では、ステッピングモータ２８の駆動力にて、統合弁体２９をシャフト２９ｃの軸方向（上下方向）に直線的に変位させることで、分離液相冷媒出口穴１４１ｃおよび分離気相冷媒出口穴１４２ｄを開閉する例について説明したが、本実施形態では、統合弁体２９を回転変位させることで、分離液相冷媒出口穴１４１ｃおよび分離気相冷媒出口穴１４２ｄを開閉する例について説明する。

本実施形態では、図２８Ａ、図２８Ｂに示すように、分離液相冷媒出口穴１４１ｃが気液分離空間１４１ｂの軸方向に開口しているのに対して、分離気相冷媒出口穴１４２ｄが、気液分離空間１４１ｂの軸方向に交差するように開口している。つまり、本実施形態の分離気相冷媒出口穴１４２ｄおよび分離液相冷媒出口穴１４１ｃは、分離気相冷媒出口穴１４２ｄから流出する気相冷媒の流出方向と、分離液相冷媒出口穴１４１ｃから流出する液相冷媒の流出方向とが異なる方向となるように開口している。

また、統合弁体２９は、扇状の部材で形成されており、円弧形状に形成された外周面にて、分離液相冷媒出口穴１４１ｃおよび分離気相冷媒出口穴１４２ｄを選択的に開閉するように構成されている。

具体的には、統合弁体２９は、図２８Ａに示すように、分離液相冷媒出口穴１４１ｃを閉じる位置に変位した際に、分離気相冷媒出口穴１４２ｄを開くように構成されている。また、統合弁体２９は、図２８Ｂに示すように、分離液相冷媒出口穴１４１ｃを開く位置に変位した際に、分離気相冷媒出口穴１４２ｄを閉じるように構成されている。

このように構成される統合弁体２９は、回転軸として機能するシャフト２９ｃを介してステッピングモータ２８の可動部材に連結されており、ステッピングモータ２８の駆動力にて、統合弁体２９を回転変位させることで、分離液相冷媒出口穴１４１ｃおよび分離気相冷媒出口穴１４２ｄを開閉可能となっている。

その他の構成および作動は、第１実施形態と全く同様であり、本実施形態の統合弁１４によっても、統合弁体２９が、気相冷媒通路１４２ｂおよび液相冷媒通路１４１ｄのうち、一方を開いた際に他方を閉じることができる。すなわち、統合弁体２９が、気相冷媒通路１４２ｂおよび液相冷媒通路１４１ｄを選択的に開閉することができ、ステッピングモータ２８によって統合弁体２９を変位させるだけで、サイクル内部の冷媒回路を、ガスインジェクションサイクルとして機能する冷媒回路に切り替えることができる。

なお、第２実施形態と同様に、固定絞り１７を廃し、統合弁体２９にて分離気相冷媒出口穴１４２ｄを開く際に、ステッピングモータ２８が分離液相冷媒出口穴１４１ｃを僅かに開く位置に統合弁体２９を変位させることで、気液分離空間１４１ｂにて分離された液相冷媒を減圧する構成としてもよい。

具体的には、図２９Ａに示すように、統合弁体２９にて分離気相冷媒出口穴１４２ｄを開く際に、ステッピングモータ２８が統合弁体２９を分離液相冷媒出口穴１４１ｃを僅かに開く位置に変位させ、図２９Ｂに示すように、統合弁体２９にて分離気相冷媒出口穴１４２ｄを閉じる際に、ステッピングモータ２８が統合弁体２９を分離液相冷媒出口穴１４１ｃを開く位置に変位させればよい。

（第８実施形態）
本実施形態では、統合弁体２９を回転変位させることで、分離液相冷媒出口穴１４１ｃおよび分離気相冷媒出口穴１４２ｄを開閉する例について説明する。

本実施形態では、図３０Ａ、図３０Ｂに示すように、分離液相冷媒出口穴１４１ｃが気液分離空間１４１ｂの軸方向に開口しているのに対して、分離気相冷媒出口穴１４２ｄが、気液分離空間１４１ｂの軸方向に直交するように開口している。つまり、本実施形態の分離気相冷媒出口穴１４２ｄおよび分離液相冷媒出口穴１４１ｃは、分離気相冷媒出口穴１４２ｄから流出する気相冷媒の流出方向と、分離液相冷媒出口穴１４１ｃから流出する液相冷媒の流出方向とが異なる方向となるように開口している。

また、統合弁体２９は、板状部材で形成されており、その板面にて、分離液相冷媒出口穴１４１ｃおよび分離気相冷媒出口穴１４２ｄを選択的に開閉するように構成されている。

具体的には、統合弁体２９は、図３０Ａに示すように、分離液相冷媒出口穴１４１ｃを閉じる位置に変位した際に、分離気相冷媒出口穴１４２ｄを開くように構成されている。また、統合弁体２９は、図３０Ｂに示すように、分離液相冷媒出口穴１４１ｃを開く位置に変位した際に、分離気相冷媒出口穴１４２ｄを閉じるように構成されている。

このように構成される統合弁体２９は、回転軸として機能するシャフト２９ｃを介してステッピングモータ２８の可動部材に連結されており、ステッピングモータ２８の駆動力にて、統合弁体２９を回転変位させることで、分離液相冷媒出口穴１４１ｃおよび分離気相冷媒出口穴１４２ｄを開閉可能となっている。

その他の構成および作動は、第１実施形態と全く同様であり、本実施形態の統合弁１４によっても、統合弁体２９が、気相冷媒通路１４２ｂおよび液相冷媒通路１４１ｄのうち、一方を開いた際に他方を閉じることができる。すなわち、統合弁体２９が、気相冷媒通路１４２ｂおよび液相冷媒通路１４１ｄを選択的に開閉することができ、ステッピングモータ２８によって統合弁体２９を変位させるだけで、サイクル内部の冷媒回路を、ガスインジェクションサイクルとして機能する冷媒回路に切り替えることができる。

なお、第２実施形態と同様に、固定絞り１７を廃し、統合弁体２９にて分離気相冷媒出口穴１４２ｄを開く際に、ステッピングモータ２８が分離液相冷媒出口穴１４１ｃを僅かに開く位置に統合弁体２９を変位させることで、気液分離空間１４１ｂにて分離された液相冷媒を減圧する構成としてもよい。

具体的には、図３１Ａに示すように、統合弁体２９にて分離気相冷媒出口穴１４２ｄを開く際に、ステッピングモータ２８が統合弁体２９を分離液相冷媒出口穴１４１ｃを僅かに開く位置に変位させ、図３１Ｂに示すように、統合弁体２９にて分離気相冷媒出口穴１４２ｄを閉じる際に、ステッピングモータ２８が統合弁体２９を分離液相冷媒出口穴１４１ｃを開く位置に変位させればよい。

（他の実施形態）
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、以下のように種々変形可能である。

（１）上述の実施形態では、本発明のヒートポンプサイクル１０を電気自動車用の車両用空調装置１に適用した例を説明したが、本発明のヒートポンプサイクル１０は、例えば、エンジン（内燃機関）および走行用電動モータから走行用の駆動力を得るハイブリッド車両のように、エンジン廃熱が暖房用熱源として不充分となることのある車両に適用して有効である。

さらに、本発明のヒートポンプサイクル１０は、例えば、据置型空調装置、冷温保存庫、液体加熱装置等に適用してもよい。さらに、液体加熱装置に適用する場合は、利用側熱交換器として液体−冷媒熱交換器を採用し、流量調整手段として液体−冷媒熱交換器へ流入する液体流量を調整する液体ポンプあるいは流量調整弁を採用してもよい。

また、上述の実施形態では、冷媒回路を切り替えることによって、種々の運転モードを実現可能なヒートポンプサイクル１０について説明したが、例えば、ステッピングモータ２８にて液相冷媒が減圧されるように統合弁体２９を変位させて、専らガスインジェクションサイクルとして機能するヒートポンプサイクルを容易に構成できる。

（２）上述の実施形態では、統合弁体２９を変位させる駆動手段としてステッピングモータ２８を採用する例について説明したが、これに限らず、例えば、統合弁体２９を変位させる駆動手段としてサーボモータを採用してもよい。

（３）上述の実施形態では、ボデー１４０の形状として外観略円柱状のものを採用した例を説明したが、ボデー１４０の形状はこれに限定されない。角柱状のものを採用してもよい。さらに、搭載対象物に搭載される際の搭載スペースに適合する形状のものを採用すれば、ヒートポンプサイクル全体としての搭載対象物への搭載性をより一層向上させることができる。

（４）上述の実施形態では、ボデー１４０の気液分離空間１４１ｂの軸方向を鉛直方向に配置した例を説明したが、気液分離空間１４１ｂの軸方向は鉛直方向と一致していなくてもよい。例えば、車両等に搭載されるヒートポンプサイクル１０では、車両走行時の車両全体の傾き等によって、気液分離空間１４１ｂの軸方向が鉛直方向と一致しなくなってしまうことがある。

この場合、車両全体の傾き等から想定される範囲の統合弁１４の搭載状態において、液相冷媒通路１４１ｄおよび固定絞り１７が、分離気相冷媒出口穴１４２ｄよりも、下方側に配置され、さらに、気相冷媒通路１４２ｂが、分離気相冷媒出口穴１４２ｄよりも、上方側に配置されるように搭載すればよい。

（５）上述の実施形態では、気液分離空間１４１ｂに貯留空間Ａ３を設ける例について説明したが、これに限定されない。例えば、気液分離空間１４１ｂの内径を、冷媒流入口１４１ａへ接続される冷媒配管の内径に対して、１．５倍以上、３倍以下程度の径に設定して、統合弁１４全体としての小型化を図るようにしてもよい。

より詳細には、本実施形態の気液分離空間１４１ｂの内容積は、サイクルに封入される冷媒量を液相に換算した際の封入冷媒体積から、サイクルが最大能力を発揮するために必要な冷媒量を液相に換算した際の必要最大冷媒体積を減算した余剰冷媒体積よりも小さく設定すればよい。換言すれば、本実施形態の気液分離空間１４１ｂの内容積は、サイクルに負荷変動が生じてサイクルを循環する冷媒循環流量が変動しても、実質的に余剰冷媒を溜めることができない程度の容積としてもよい。

（６）上述の各実施形態において、少なくとも統合弁１４の説明に用いた図面は、統合弁１４の具体例を示すものであり、これに限定されず、各図面で示す統合弁１４の各種構成を可能な範囲で適宜組み合わせることができる。

１０ ヒートポンプサイクル
１１ 圧縮機
１１ａ 吸入ポート
１１ｂ 中間圧ポート
１１ｃ 吐出ポート
１２ 室内凝縮器（利用側熱交換器、第１利用側熱交換器）
１３ 高段側膨脹弁（高段側減圧手段、第１減圧手段）
１４ 統合弁
１４０ ボデー
１４１ａ 冷媒流入口
１４１ｂ 気液分離空間
１４１ｄ 液相冷媒通路
１４１ｅ 液相冷媒流出口
１４２ａ 気相冷媒流出口
１４２ｂ 気相冷媒通路
２０ 室外熱交換器
２８ ステッピングモータ（駆動手段）
２９ 統合弁体
２９ｃ シャフト（駆動機構）

Claims (14)

1. 吸入ポート（１１ａ）から吸入した冷媒を圧縮して吐出ポート（１１ｃ）から高圧冷媒を吐出するとともに、サイクル内の中間圧冷媒を流入させて圧縮過程の冷媒に合流させる中間圧ポート（１１ｂ）を有する圧縮機（１１）、前記吐出ポート（１１ｃ）から吐出された高圧冷媒と熱交換対象流体とを熱交換させて、前記熱交換対象流体を加熱する利用側熱交換器（１２）、前記利用側熱交換器（１２）から流出した高圧冷媒を中間圧冷媒となるまで減圧させる高段側減圧手段（１３）、サイクル内の低圧冷媒を蒸発させて、前記吸入ポート（１１ａ）側へ流出させる蒸発器（２０）を含んで構成されるガスインジェクションサイクルとして機能するヒートポンプサイクル（１０）に適用される統合弁であって、
   前記高段側減圧手段（１３）にて減圧された前記中間圧冷媒を流入させる冷媒流入口（１４１ａ）、前記冷媒流入口（１４１ａ）から流入した冷媒の気液を分離する気液分離空間（１４１ｂ）、前記気液分離空間（１４１ｂ）にて分離された気相冷媒を前記中間圧ポート（１１ｂ）側へ流出させる気相冷媒流出口（１４２ａ）、および前記気液分離空間（１４１ｂ）にて分離された液相冷媒を前記蒸発器（２０）側へ流出させる液相冷媒流出口（１４１ｅ）が形成されたボデー（１４０）と、
   前記ボデー（１４０）の内部に収容され、前記気液分離空間（１４１ｂ）から前記液相冷媒流出口（１４１ｅ）へ至る液相冷媒通路（１４１ｄ）、および前記気液分離空間（１４１ｂ）から前記気相冷媒流出口（１４２ａ）へ至る気相冷媒通路（１４２ｂ）を開閉する統合弁体（２９）と、
   駆動機構（２９ｃ）を介して前記統合弁体（２９）に連結されて、前記統合弁体（２９）を変位させる駆動手段（２８）と、を備え、
   前記駆動手段（２８）は、
   前記液相冷媒通路（１４１ｄ）を開いて前記液相冷媒流出口（１４１ｅ）側へ液相冷媒を流出させる際に、前記気相冷媒通路（１４２ｄ）を閉じる位置に前記統合弁体（２９）を変位させ、
   前記気相冷媒通路（１４２ｂ）を開いて前記気相冷媒流出口（１４２ａ）側へ気相冷媒を流出させる際に、前記液相冷媒流出口（１４１ｅ）側へ流出させる液相冷媒が減圧されるように前記統合弁体（２９）を変位させることを特徴とする統合弁。
2. 前記ボデー（１４０）の内部には、前記気相冷媒通路（１４２ｂ）を開いて前記気相冷媒流出口（１４２ａ）側へ気相冷媒を流出させる際に、前記液相冷媒流出口（１４１ｅ）側へ流出させる前記液相冷媒を減圧する固定絞り（１７）が収容されており、
   前記駆動手段（２８）は、前記気相冷媒通路（１４２ｂ）を開いて前記気相冷媒流出口（１４２ａ）側へ気相冷媒を流出させる際に、前記液相冷媒通路（１４１ｄ）を閉じる位置に前記統合弁体（２９）を変位させることを特徴とする請求項１に記載の統合弁。
3. 前記液相冷媒通路（１４１ｄ）および前記固定絞り（１７）は、前記気液分離空間（１４１ｂ）から気相冷媒を前記気相冷媒通路（１４２ｂ）側へ流出させる分離気相冷媒出口穴（１４２ｄ）よりも下方側に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の統合弁。
4. 前記駆動手段（２８）は、前記気相冷媒通路（１４２ｂ）を開いて前記気相冷媒流出口（１４２ａ）側へ気相冷媒を流出させる際に、前記液相冷媒流出口（１４１ｅ）側へ流出させる液相冷媒が減圧されるように前記液相冷媒通路（１４１ｄ）を僅かに開く位置に前記統合弁体（２９）を変位させることを特徴とする請求項１に記載の統合弁。
5. 前記気液分離空間（１４１ｂ）は、円柱状に形成されており、
   前記気液分離空間（１４１ｂ）の内部には、前記気液分離空間（１４１ｂ）と同軸上に配置されて、内部に前記気相冷媒通路（１４２ｂ）を形成する円筒状の分離気相冷媒流出パイプ部（１４２ｃ）が配置されており、
   前記分離気相冷媒流出パイプ部（１４２ｃ）の長手方向一端部には、前記気液分離空間（１４１ｂ）から気相冷媒を前記気相冷媒通路（１４２ｂ）側へ流出させる分離気相冷媒出口穴（１４２ｄ）が形成されており、
   前記統合弁体（２９）は、前記分離気相冷媒出口穴（１４２ｄ）および前記気液分離空間（１４１ｂ）から液相冷媒を前記液相冷媒通路（１４１ｄ）側へ流出させる分離液相冷媒出口穴（１４１ｃ）を開閉するように構成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１つに記載の統合弁。
6. 前記気液分離空間（１４１ｂ）は、
   前記気液分離空間（１４１ｂ）の内側壁面と前記分離気相冷媒流出パイプ部（１４２ｃ）の外側壁面との間に形成され、前記冷媒流入口（１４１ａ）から流入した冷媒が内側壁面に沿って旋回する旋回空間（Ａ１）と、
   前記旋回空間（Ａ１）の下方に位置し、前記分離気相冷媒流出パイプ部（１４２ｃ）の長手方向一端部と前記統合弁体（２９）との間に形成され、冷媒の気液を分離する分離空間（Ａ２）と、
   前記分離空間（Ａ２）の下方に位置し、前記分離空間（Ａ２）で分離された液相冷媒を貯留する貯留空間（Ａ３）とで構成され、
   前記統合弁体（２９）は、前記分離空間（Ａ２）に位置する前記分離気相冷媒出口穴（１４２ｄ）と前記貯留空間（Ａ３）に位置する前記分離液相冷媒出口穴（１４１ｃ）との間に配置され、前記分離液相冷媒出口穴（１４１ｃ）の内径よりも大きい円盤状の部材で構成されていることを特徴とする請求項５に記載の統合弁。
7. 前記統合弁体（２９）の外径を「Ｄｓ」、前記分離気相冷媒流出パイプ部（１４２ｃ）の外径を「Ｄｐ」、前記気液分離空間（１４１ｂ）の内径を「Ｄｒ」、前記分離液相冷媒出口穴（１４１ｃ）の内径を「Ｄｏ」としたとき、
   Ｄｐ≦Ｄｓ≦（Ｄｘ＋Ｄｒ）／２
   Ｄｘ＝（Ｄｒ^２−Ｄｏ^２）^１／２
   となっていることを特徴とする請求項６に記載の統合弁。
8. 前記統合弁体（２９）は、前記分離気相冷媒出口穴（１４２ｄ）側の外周縁部が、前記分離液相冷媒出口穴（１４１ｃ）側から前記分離気相冷媒出口穴（１４２ｄ）側に向かって連続的に縮径されていることを特徴とする請求項６または７に記載の統合弁。
9. 前記冷媒流入口（１４１ａ）から前記気液分離空間（１４１ｂ）へ冷媒を導く冷媒導入通路（１４１ｈ）は、前記気液分離空間（１４１ｂ）の径方向の壁面に形成された冷媒導入穴（１４１ｇ）を介して前記気液分離空間（１４１ｂ）に連通しており、
   前記冷媒導入穴（１４１ｇ）は、前記分離気相冷媒流出パイプ部（１４２ｃ）の長手方向一端部よりも長手方向他端部側に近い部位に開口していることを特徴とする請求項５ないし８のいずれか１つに記載の統合弁。
10. 前記冷媒導入穴（１４１ｇ）は、前記気液分離空間（１４１ｂ）の軸方向に延びる長穴で構成されていることを特徴とする請求項９に記載の統合弁。
11. 前記冷媒導入穴（１４１ｇ）における前記分離気相冷媒流出パイプ部（１４２ｃ）の長手方向一端部側の端部位置から前記分離気相冷媒流出パイプ部（１４２ｃ）の長手方向一端部までの前記気液分離空間（１４１ｂ）の軸方向における距離を「Ｌｖ」、前記冷媒導入穴（１４１ｇ）における前記気液分離空間（１４１ｂ）の軸方向に延びる縦幅を「Ｄｖ」としたとき、
    Ｌｖ≧（１／２）×Ｄｖ
    となっていることを特徴とする請求項９または１０に記載の統合弁。
12. 前記ボデー（１４０）は、内部に前記液相冷媒通路（１４１ｄ）および前記分離液相冷媒出口穴（１４１ｃ）が形成された筒状体（１４３）を有し、
    前記筒状体（１４３）は、その周囲よりも熱抵抗が高くなるように構成されていることを特徴とする請求項５ないし１１のいずれか１つに記載の統合弁。
13. 前記分離気相冷媒出口穴（１４２ｄ）および前記分離液相冷媒出口穴（１４１ｃ）は、前記ボデー（１４０）の内部において、互いに対向するように開口しており、
    前記統合弁体（２９）は、直線的に変位することで、前記分離気相冷媒出口穴（１４２ｄ）および前記分離液相冷媒出口穴（１４１ｃ）を開閉するように構成されていることを特徴とする請求項５ないし１２のいずれか１つに記載の統合弁。
14. 前記分離気相冷媒出口穴（１４２ｄ）および前記分離液相冷媒出口穴（１４１ｃ）は、前記分離気相冷媒出口穴（１４２ｄ）から流出する気相冷媒の流出方向と、前記分離液相冷媒出口穴（１４１ｃ）から流出する液相冷媒の流出方向とが異なる方向となるように開口しており、
    前記統合弁体（２９）は、回転変位することで、前記分離気相冷媒出口穴（１４２ｄ）および前記分離液相冷媒出口穴（１４１ｃ）を開閉するように構成されていることを特徴とする請求項５ないし１２のいずれか１つに記載の統合弁。

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