JP6011493B2

JP6011493B2 - 統合弁、駆動システム

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Publication number: JP6011493B2
Application number: JP2013176945A
Authority: JP
Inventors: 伊藤　哲也; 哲也伊藤; 道夫西川
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2013-08-28
Filing date: 2013-08-28
Publication date: 2016-10-19
Anticipated expiration: 2033-08-28
Also published as: JP2015045453A; WO2015029421A1

Description

本発明は、ガスインジェクションサイクルに切替可能なヒートポンプサイクルに適用される統合弁、および当該統合弁の駆動システムに関するもので、車両用空調装置に好適である。

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難い車両に適用される空調装置として、ヒートポンプサイクル（蒸気圧縮式の冷凍サイクル）の圧縮機から吐出された高温高圧の冷媒を熱源として、車室内の暖房を行うものがある。

この種のヒートポンプサイクルとして、放熱器と蒸発器の間で冷媒を２段階に減圧し、中間圧冷媒の一部（気相冷媒）を、圧縮機における圧縮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）が知られている。

例えば、特許文献１には、暖房運転時におけるサイクルの成績係数（ＣＯＰ）を向上させるために、暖房運転時に通常サイクル（一段圧縮サイクル）からガスインジェクションサイクル（二段圧縮サイクル）に切り替えるヒートポンプサイクルが開示されている。

ここで、ガスインジェクションサイクルに切替可能なヒートポンプサイクルは、通常の一段圧縮サイクルに比べて、放熱器から流出した冷媒の気液を分離する気液分離手段、冷媒回路を切り替える切替手段等が必要となり、サイクル構成が複雑化するといった課題がある。

そこで、特許文献１では、ヒートポンプサイクルにおいて、ガスインジェクションサイクルを実現する際に必要となる気液分離手段、冷媒回路を切り替える切替手段等を統合弁として一体化することで、サイクル構成の簡素化を図っている。

特開２０１３−９２３５４号公報

ところで、本発明者らは、特許文献１に記載の統合弁をヒートポンプサイクルに適用したところ、ヒートポンプサイクルをガスインジェクションサイクルに切り替えた際に、中間圧冷媒通路を介して圧縮機へ液相冷媒が流入してしまう場合があることが判った。このような圧縮機への液相冷媒の流入が生ずると、圧縮機の内部に存する潤滑油が流出して、圧縮機内部の潤滑油不足等の不具合を招く要因となることから、好ましくない。

本発明者らは、上述の不具合の発生要因について調査したところ、当該不具合の発生要因が明らかとなった。以下、この点について、統合弁の構成要素を踏まえて説明する。

図２３は、ガスインジェクションサイクルと通常サイクルに切替可能なヒートポンプサイクルに対して、特許文献１に開示された統合弁を適用した構成（以下、検討例という。）を示す模式図である。なお、図２３に示す実線矢印は、暖房運転時にガスインジェクションサイクルに切り替えた際の冷媒の流れを示し、図２３に示す破線矢印は、暖房運転時に通常サイクル（一段圧縮サイクル）に切り替えた際の冷媒の流れを示している。

まず、検討例の各構成要素について簡単に説明する。検討例のヒートポンプサイクル１００は、吸入ポート１０１ａから吸入した冷媒を圧縮して吐出ポート１０１ｂから吐出すると共に、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１０１ｃを有する二段圧縮型の圧縮機１０１を備える。

圧縮機１０１の吐出ポート１０１ｂ側には、上流側から順に放熱器１０２、減圧手段１０３、統合弁１０４、蒸発器として機能する室外熱交換器１０５、室外熱交換器１０５から流出した冷媒の気液を分離するアキュムレータ１０６等が接続されている。

統合弁１０４は、減圧手段１０３から流出した冷媒の気液を分離する気液分離空間１０４ｂが形成されたボデー１０４ａの内部に、気相冷媒通路１０４ｃおよび液相冷媒通路１０４ｄを選択的に開閉する弁体１０４ｅ、および固定絞り１０４ｆが収容されている。なお、弁体１０４ｅは、ロッド１０４ｇを介して電動アクチュエータ１０４ｈに連結されている。なお、気相冷媒通路１０４ｃは、中間圧冷媒通路１０７を介して圧縮機１０１の中間圧ポート１０１ｃに連通している。

以上までが検討例に係るヒートポンプサイクル１００の説明であり、以下、前述の不具合の発生要因について説明する。

通常サイクル時には、統合弁１０４の弁体１０４ｅは、電動アクチュエータ１０４ｈにより気相冷媒通路１０４ｃを閉じ、且つ、液相冷媒通路１０４ｄを開く位置に設定される。この場合、液相冷媒通路１０４ｄが開いているので、気液分離空間１０４ｂから流出した冷媒の全てが、液相冷媒通路１０４ｄを介して蒸発器として機能する室外熱交換器１０５に流入する。

この状態から、ガスインジェクションサイクルへ切り替える場合、統合弁１０４では、電動アクチュエータ１０４ｈにより、弁体１０４ｅの位置が液相冷媒通路１０４ｄを閉じ、且つ、気相冷媒通路１０４ｃを開く位置に設定される。

この場合、液相冷媒通路１０４ｄが閉鎖されることで、気液分離空間１０４ｂにて分離された液相冷媒の全てが、固定絞り１０４ｆに流入する。この際、固定絞り１０４ｆを通過する冷媒の流量が急激に増加することで、ヒートポンプサイクル１０が、サイクル内の低圧冷媒の圧力が急激に低下するようにバランスする。

そして、サイクル内の低圧冷媒の急激な圧力低下により、固定絞り１０４ｆ下流側のアキュムレータ１０６にてフォーミング（沸騰、突沸）が生じ、アキュムレータ１０６内に蓄えられた余剰冷媒が圧縮機１０１の吸入ポート１０１ａへ吸入される。これにより、サイクル内を循環する冷媒の流量が増加する。

ここで、サイクル内を循環する冷媒の流量が増加するまでの時間は、固定絞り１０４ｆ前後の圧力差が固定絞り１０４ｆで液相冷媒を全て流しきるレベルに拡大するまでの時間よりも短い。

このため、固定絞り１０４ｆでは、サイクル内を循環する冷媒の流量が増加した際に、液相冷媒を全て流しきることができず、固定絞り１０４ｆにて流しきれない液相冷媒が、気相冷媒と共に気相冷媒通路１０４ｃを介して、中間圧冷媒通路１０７へ流出する。この結果、中間圧冷媒通路１０７を介して圧縮機１０１へ液相冷媒が流入してしまう。

このような不具合は、ヒートポンプサイクル１００の冷媒回路の切り替え時に限らず、例えば、ガスインジェクションサイクルにおいて、圧縮機１０１の負荷状態が急激に増加した場合においても同様に生ずる。つまり、圧縮機１０１の負荷状態が高負荷状態に移行する過渡期には、固定絞り１０４ｆを通過する冷媒の流量が急激に増加して、固定絞り１０４ｆ通過後の冷媒の圧力が急激に低下するようにサイクルがバランスする。これにより、ヒートポンプサイクル１００の冷媒回路の切り替え時と同様に、アキュムレータ１０６にてフォーミング（沸騰、突沸）が生じ、サイクル内を循環する冷媒の流量が増加するからである。

本発明は上記点に鑑みて、中間圧冷媒通路を介して圧縮機へ液相冷媒が流入してしまうことを抑制しつつ、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、およびその駆動システムを提供することを目的とする。

本発明は、ガスインジェクションサイクルに切替可能なヒートポンプサイクル１０に適用される統合弁、およびその駆動システムを対象としている。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、
ヒートポンプサイクルの圧縮機（１１）から吐出された冷媒を流入させる冷媒流入口（１４１ａ）、冷媒流入口から流入した冷媒の気液を分離する気液分離空間（１４１ｂ）、中間圧冷媒通路（１５）を介して気液分離空間にて分離された気相冷媒を圧縮機の中間吸入口（１１ｃ）側へ流出させる気相側流出口（１４１ｅ）、および気液分離空間にて分離された液相冷媒を流出させる液相側流出口（１４２ｂ）が形成されたボデー（１４０）と、
気液分離空間から気相側流出口へ至る気相冷媒通路（１４１ｆ）の通路開度を変更する気相側弁体（１６１）と、
気液分離空間から液相側流出口へ至る液相冷媒通路（１４２ｃ）の通路開度を変更する液相側弁体（１６２）と、
気相側弁体および液相側弁体の双方を変位させる駆動手段（１８）と、
液相側弁体が液相冷媒通路を閉じた際に、液相側流出口へ流出させる冷媒を減圧する固定絞り（１７）と、を備え、
駆動手段は、
気相冷媒通路を閉じる全閉位置に気相側弁体を変位させる際に、液相冷媒通路の通路開度が全開状態となる全開位置に液相側弁体を変位させるように構成され、
液相冷媒通路を閉じる全閉位置に液相側弁体を変位させる際に、気相冷媒通路の通路開度が全開状態となる全開位置、および気相冷媒通路の通路開度が全開状態よりも小さくなる位置に変位させることが可能に構成されていることを特徴としている。

これによれば、ボデーの内部に、固定絞り、液相側弁体、および気相側弁体を収容して一体化し、液相冷媒側弁体および気相側弁体を単一の駆動手段により変位させることで、ガスインジェクションサイクルに切替可能な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。

具体的には、気相冷媒通路を閉じた状態で液相冷媒通路の通路開度を全開状態に設定することで、気液分離空間から流出した冷媒の全てを、液相側流出口から流出させる冷媒回路に切り替えることができる。

また、液相冷媒通路を閉じた状態で気相冷媒通路の通路開度を全開状態に設定することで、気液分離空間にて分離された液相冷媒を固定絞りで減圧すると共に、気液分離空間から流出した気相冷媒を圧縮機の中間吸入口側へ流出させる冷媒回路に切り替えることができる。

特に、請求項１に記載の発明では、液相冷媒通路を閉じた状態で気相冷媒通路の通路開度を全開状態よりも小さい通路開度に設定可能となっている。

これによれば、固定絞りにて液相冷媒が流しきれない場合に、気相冷媒通路の通路開度を全開状態よりも小さい通路開度に設定することで、中間圧冷媒通路を介して圧縮機の中間吸入口側へ液相冷媒が流入してしまうことを抑制可能となる。この結果、液相冷媒が流入することによる圧縮機の不具合の発生を抑制することができる。

従って、本発明によれば、ガスインジェクションサイクルに切替可能なヒートポンプサイクルのサイクル構成の簡素化を図りつつ、中間圧冷媒通路を介して圧縮機へ液相冷媒が流入してしまうことを抑制することができる。

なお、「通路開度」とは、冷媒通路を開き度合いを示しており、通路開度が大きい程、冷媒通路が全開状態に近づき、通路開度が小さい程、各冷媒通路が全閉状態に近づくことになる。また、「気相冷媒通路の通路開度が全開状態よりも小さくなる位置」には、気相冷媒通路が開いた状態となる位置だけでなく、気相冷媒通路が閉じた状態となる位置（全閉位置）も含まれる。

また、請求項５に記載の発明では、
請求項１ないし４のいずれか１つに記載の統合弁（１４）と、
駆動手段を制御して、気相冷媒通路を閉じた状態で液相冷媒通路の通路開度を全開状態とする第１モード、液相冷媒通路を閉じた状態で気相冷媒通路の通路開度を全開状態とする第２モード、および液相冷媒通路を閉じた状態で気相冷媒通路の通路開度を全開状態よりも小さい通路開度とする第３モードに切り替える駆動制御手段（４０ａ）と、を備え、
駆動制御手段は、中間圧冷媒通路へ液相冷媒が流入する液流入条件が成立した際に、駆動手段を制御して第３モードへ切り替えることを特徴としている。

このように、圧縮機の中間吸入口へ液相冷媒の流入が想定される条件で、液相冷媒通路を閉じた状態で気相冷媒通路の通路開度を全開状態よりも小さい通路開度に切り替えることで、気相冷媒通路への液相冷媒の流入を効果的に抑制できる。この結果、中間圧冷媒通路を介して圧縮機へ液相冷媒が流入してしまうことを効果的に抑制することができる。

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。

実施形態に係る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。実施形態に係る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。実施形態に係る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。実施形態に係る統合弁の第１モード時の作動状態を示す上下方向断面図である。実施形態に係る統合弁の第２モード時の作動状態を示す上下方向断面図である。実施形態に係る統合弁の第３モード時の作動状態を示す上下方向断面図である。実施形態に係る統合弁の要部を示す要部断面図である。実施形態に係る統合弁の気相側弁体のシャッタ機能を説明するための要部断面図である。実施形態に係る統合弁の冷媒漏れの抑制効果を説明するための要部断面図である。統合弁の作動モードと気相側弁体および液相側弁体の位置との対応関係を示す図表である。ヒートポンプサイクルにおける運転モードの切替制御処理の流れを示すフローチャートである。実施形態に係るヒートポンプサイクルの冷房運転モードを説明するためのモリエル線図である。実施形態に係るヒートポンプサイクルの第１暖房モードを説明するためのモリエル線図である。固定絞りに流入する冷媒流量と固定絞り前後の圧力差の関係を説明するための説明図である。第１暖房モードへの切替時の高段側膨脹弁の絞り開度、サイクル内の冷媒圧力、圧縮機の回転数の変化を示すタイミングチャートである。タイミングチャートである。第１暖房モード時に圧縮機の負荷状態が高負荷状態となった際の高段側膨脹弁の絞り開度、サイクル内の冷媒圧力、圧縮機の回転数の変化を示すタイミングチャートである。第１暖房モード時における統合弁のモード切替制御処理の流れを示すフローチャートである。実施形態に係るヒートポンプサイクルの第２暖房モードを説明するためのモリエル線図である。実施形態に係るヒートポンプサイクルの第１除湿暖房モードを説明するためのモリエル線図である。実施形態に係るヒートポンプサイクルの第２除湿暖房モードを説明するためのモリエル線図である。実施形態に係るヒートポンプサイクルの第３除湿暖房モードを説明するためのモリエル線図である。実施形態に係るヒートポンプサイクルの第４除湿暖房モードを説明するためのモリエル線図である。検討例に係るヒートポンプサイクルの模式的な構成図である。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態では、本発明の統合弁１４、および統合弁１４の駆動システムを備えるヒートポンプサイクル１０を、走行用の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空調装置１に適用している。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する室内送風空気を熱交換対象流体とし、当該室内送風空気の温度を調整する機能を果たす。

本実施形態のヒートポンプサイクル１０は、車室内を冷房する冷房運転モードや車室内を除湿しながら暖房する除湿暖房運転モードの冷媒回路（図１）、および車室内を暖房する暖房運転モードの冷媒回路（図２、図３）を切替可能に構成されている。

また、本実施形態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暖房モードの冷媒回路（図２）、通常の暖房が実行される第２暖房モードの冷媒回路（図３）を切替可能に構成されている。

本実施形態では、図２に示す第１暖房モードの冷媒回路がガスインジェクションサイクル（二段圧縮サイクル）を構成し、冷房運転モードおよび除湿暖房モードの冷媒回路や第２暖房モードの冷媒回路が通常サイクル（一段圧縮サイクル）を構成している。なお、本実施形態では、第１暖房モードが、後述の中間圧冷媒通路１５を介して圧縮機１１の中間圧ポート１１ｃ側へ気相冷媒を流入させる「インジェクションモード」に相当している。

従って、本実施形態のヒートポンプサイクル１０は、ガスインジェクションサイクル（二段圧縮サイクル）、およびガスインジェクションサイクル以外の通常サイクル（一段圧縮サイクル）に切替可能なサイクルとして構成されている。なお、図１の全体構成図は、冷房運転モードおよび除湿暖房運転モードに切り替えた際の冷媒回路を示しており、図２、図３の全体構成図が暖房運転モードに切り替えた際の冷媒回路を示している。また、図１〜図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。

ヒートポンプサイクル１０では、冷媒としてＨＦＣ系冷媒（例えば、Ｒ１３４ａ）を採用しており、高圧側冷媒圧力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。勿論、ＨＦＯ系冷媒（例えば、Ｒ１２３４ｙｆ）や二酸化炭素ＣＯ_２等を採用してもよい。なお、冷媒には圧縮機１１を潤滑するための冷凍機油（潤滑油）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。圧縮機１１は、外殻を構成するハウジング内部に、図示しない圧縮室内の冷媒を圧縮する圧縮機構、および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構成されている。

圧縮機１１のハウジングには、圧縮室へ低圧冷媒を吸入させる吸入ポート１１ａ、圧縮室から高圧冷媒を吐出する吐出ポート１１ｂ、サイクル内の中間圧冷媒を圧縮室へ導くと共に、圧縮過程の冷媒に合流させる中間圧ポート（中間吸入口）１１ｃが設けられている。なお、図示しないが、圧縮機１１には、圧縮機構における摺動部位に対して潤滑油を供給するための油溜めが設けられている。

圧縮機１１の圧縮機構としては、スクロール型圧縮機構を採用することができる。なお、圧縮機１１の圧縮機構としては、スクロール型圧縮機構に限らず、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。

また、圧縮機１１には、中間圧ポート１１ｃに接続される後述の中間圧冷媒通路１５側から圧縮室への冷媒の流入を許容し、圧縮室から中間圧冷媒通路１５側への冷媒の流入を禁止する逆止弁（図示略）が内蔵されている。これにより、圧縮室の冷媒圧力が中間圧冷媒通路１５の冷媒圧力（中間圧ポート１１ｃ側の冷媒圧力）よりも高くなった際に、中間圧ポート１１ｃを介して圧縮室から中間圧冷媒通路１５側へ冷媒が逆流してしまうことを防止できる。

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。

圧縮機１１の吐出ポート１１ｂ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から吐出された高圧冷媒を放熱させて、後述する室内蒸発器２３を通過した室内送風空気を加熱する放熱器である。

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可能な高段側膨脹弁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。

高段側膨脹弁１３は、減圧作用を発揮する絞り状態と減圧作用を発揮しない全開状態とに設定可能に構成されている。換言すれば、本実施形態の高段側膨脹弁１３は、室内凝縮器１２から流出した冷媒を少なくとも中間圧冷媒となるまで減圧させる絞り状態に設定可能に構成されている。

具体的には、高段側膨脹弁１３では、冷媒を減圧させる際に、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ように構成されている。また、高段側膨脹弁１３は、絞り開度を全開とする際に、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の冷媒入口側が接続されている。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、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。

具体的には、統合弁１４は、冷媒の気液を分離する気液分離手段（気液分離空間１４１ｂ）、気液分離手段で分離された液相冷媒を減圧させる固定絞り１７、気液分離手段から流出した冷媒が流通する冷媒通路を開閉する弁手段１６等を一体的に構成したものである。

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。ここで、図４〜図６は、統合弁１４の模式的な上下方向断面図であり、図４は、気相冷媒通路１４１ｆを閉じた状態で、液相冷媒通路１４２ｃを全開する第１モード時の断面図を示している。また、図５は、液相冷媒通路１４２ｃを閉じた状態で、気相冷媒通路１４１ｆを全開する第２モード時の断面図を示し、図６は、液相冷媒通路１４２ｃを閉じた状態で、気相冷媒通路１４１ｆを全閉、または微開とする第３モード時の断面図を示している。なお、図４〜図６における上下を示す矢印は、統合弁１４を車両用空調装置１へ搭載した状態における方向を示している。

統合弁１４は、その外殻を形成すると共に、内部に固定絞り１７や弁手段１６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（例えば、アルミニウム）で構成されている。本実施形態のボデー１４０は、上方側に配置されるアッパーブロック１４１、およびアッパーブロック１４１の下方側に取り付け固定されるロワーブロック１４２によって構成されている。

アッパーブロック１４１には、その内部に高段側膨脹弁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円柱状に形成されている。

より詳細には、本実施形態の気液分離空間１４１ｂは、その内容積が、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、サイクルの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冷媒体積を減算した余剰冷媒体積よりも小さく設定されている。すなわち、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なっている。これによれば、統合弁１４全体としての体格の小型化を図ることができる。

また、アッパーブロック１４１は、その外側壁面に高段側膨脹弁１３からの冷媒を流入させる冷媒流入口１４１ａが形成されている。この冷媒流入口１４１ａは、気液分離空間１４１ｂの内側壁面に開口する冷媒導入穴１４１ｇを介して、気液分離空間１４１ｂに連通している。

ここで、冷媒流入口１４１ａから冷媒導入穴１４１ｇへ至る冷媒通路を構成する冷媒導入通路１４１ｈは、気液分離空間１４１ｂの軸線方向から見たときに、気液分離空間１４１ｂの内側壁面の接線方向に延びるように形成されている。

これにより、冷媒流入口１４１ａから気液分離空間１４１ｂに流入した冷媒は、気液分離空間１４１ｂの内側壁面に沿って旋回して流れる。そして、この旋回流れによって生ずる遠心力により、気液分離空間１４１ｂに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により気液分離空間１４１ｂの下方側へ落下する。なお、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。

また、アッパーブロック１４１には、気液分離空間１４１ｂの内部であって、気液分離空間１４１ｂと同軸上に配置される丸管状のパイプ部１４１ｃが設けられている。なお、気液分離空間１４１ｂに流入した冷媒は、パイプ部１４１ｃの周囲を旋回して流れる。

このパイプ部１４１ｃは、最も下方側の下方端部が気液分離空間１４１ｂの内部に位置付けられるように延びており、当該下方端部に、気液分離空間１４１ｂにて分離された気相冷媒を流入させる円環状（ドーナツ状）の気相側流入部１４１ｄが形成されている。なお、気相側流入部１４１ｄは、下方に向かって突出しており、後述する気相側弁体１６１が接離する気相側弁座部としての機能を果たしている。

アッパーブロック１４１の気液分離空間１４１ｂの上方側には、アッパーブロック１４１の外側壁面に形成された気相側流出口１４１ｅ、およびパイプ部１４１ｃの内部空間に連通する貫通穴が形成されている。この貫通穴は、パイプ部１４１ｃの内部空間と共に、気液分離空間１４１ｂにて分離された気相冷媒を気相側流出口１４１ｅから流出させる気相冷媒通路１４１ｆを構成している。なお、図示しないが気相側流出口１４１ｅには、圧縮機１１の中間圧ポート１１ｃへ気相冷媒を導く中間圧冷媒通路１５が接続されている。

続いて、ロワーブロック１４２は、アッパーブロック１４１と一体化された際に、気相側流入部１４１ｄと対向する位置に、気液分離空間１４１ｂにて分離された液相冷媒を流入させる円環状（ドーナツ状）の液相側流入部１４２ａが形成されている。なお、液相側流入部１４２ａは、上方に向かって突出するように、ロワーブロック１４２と一体に形成されており、後述する液相側弁体１６２が接離する液相側弁座部としての機能を果たしている。

また、ロワーブロック１４２には、ロワーブロック１４２の外側壁面に形成された液相側流出口１４２ｂ、および液相側流入部１４２ａに連通する貫通穴が形成されている。この貫通穴は、気液分離空間１４１ｂにて分離された液相冷媒を液相側流出口１４２ｂから流出させる液相冷媒通路１４２ｃを構成している。

また、ロワーブロック１４２には、後述する液相側弁体１６２が液相冷媒通路１４２ｃを閉じた際に、気液分離空間１４１ｂから流入した冷媒を減圧させて液相側流出口１４２ｂ側へ流出させる固定絞り１７が形成されている。

ここで、液相冷媒通路１４２ｃを開いた状態で、冷媒が液相冷媒通路１４２ｃを通過する際に生ずる圧力損失は、冷媒が固定絞り１７を通過する際に生ずる圧力損失に対して極めて小さい。

このため、液相冷媒通路１４２ｃを開いた状態では、液相側流入部１４２ａから流入した冷媒は、固定絞り１７にて減圧されることなく、液相冷媒通路１４２を介して液相側流出口１４２ｂから流出する。

一方、液相冷媒通路１４２ｃを閉じた状態では、液相側流入部１４２ａから流入した冷媒は、固定絞り１７にて減圧され、固定絞り１７にて減圧された冷媒が液相側流出口１４２ｂから流出する。

ここで、固定絞り１７としては、絞り開度が固定されたノズル、オリフィス等を採用することができる。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、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冷媒の必要循環流量が減少するに伴って、固定絞り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、冷媒循環流量が増加するに伴って、固定絞り上流側冷媒の乾き度が小さくなるようにバランスする。

続いて、気相冷媒通路１４１ｆおよび液相冷媒通路１４２ｃを開閉する弁手段１６、および当該弁手段１６の各弁体１６１、１６２の双方を変位させる駆動手段１８について説明する。

まず、弁手段１６について説明すると、本実施形態の弁手段１６は、気相冷媒通路１４１ｆの通路開度を変更する気相側弁体１６１、および液相冷媒通路１４２ｃの通路開度を変更する液相側弁体１６２を有する。

各弁体１６１、１６２それぞれは、互いに対向するように形成された気相側流入部（気相側弁座部）１４１ｄと液相側流入部（液相側弁座部）１４２ａとの間に配置されている。より具体的には、気相側弁体１６１が気相側流入部１４１ｄと対向するように配置され、液相側弁体１６２が、気相側弁体１６１の下方側にて液相側流入部１４２ａと対向するように配置されている。

液相側弁体１６２は、液相側流入部１４２ａに接離する円盤状の弁部１６２ａ、および後述するロッドにおける弁部１６２ａと気相側弁体１６１との間に存する部位を覆うように設けられた環状の筒状部１６２ｂを一体化した部材で構成されている。

弁部１６２ａは、液相側弁体１６２における液相側流入部１４２ａと対向する部位であり、その中央に後述するロッド１８１が摺動可能な大きさの貫通穴が形成されている。また、図７の要部断面図に示すように、弁部１６２ａの面積Ｓａ２は、液相側流入部１４２ａの開口面積Ｓａ１よりも大きくなっている（Ｓａ２＞Ｓａ１）。

さらに、弁部１６２ａの下面側における液相側流入部１４２ａ、および後述するロッド１８１の第２突起部１８１ｂに接触する部位には、円環状に形成されたゴム製の第１のシール部材１６２ｃが配置されている。

この第１のシール部材１６２ｃは、図５に示すように、液相側弁体１６２が液相冷媒通路１４２ｃを閉じる位置に変位した際に、液相側弁体１６２と液相側流入部１４２ａとのシール性を高める部材として機能する。

また、第１のシール部材１６２ｃは、図４に示すように、気相側弁体１６１が気相冷媒通路１４１ｆを閉じる位置に変位した際に、後述するロッド１８１の第２突起部１８１ｂと密着して、液相側弁体１６２とロッド１８１との間の隙間から冷媒が漏れることを抑制するための部材でもある。

ここで、第１のシール部材１６２ｃが設けられていない場合、気相側弁体１６１が気相冷媒通路１４１ｆを閉じたとしても、図９の一点鎖線矢印Ａで示すように、液相側弁体１６２とロッド１８１との隙間を介して高圧冷媒や液相冷媒が気相冷媒通路１４１ｆに流入してしまう可能性がある。

このような冷媒漏れは、サイクル性能や圧縮機１１の保護の観点から好ましくない。例えば、冷房運転モード時には、高圧冷媒が、気相冷媒通路１４１ｆおよび中間圧冷媒通路１５を介して、圧縮機１１の中間圧ポート１１ｃへ流入すると、圧縮機１１から吐出する冷媒の温度が必要以上に上昇することになり、サイクルの性能が低下してしまう。

このため、本実施形態では、気相側弁体１６１が気相冷媒通路１４１ｆを閉じた際に、第１のシール部材１６２ｃと第２突起部１８１ｂとを密着させる構成としている。なお、第１のシール部材１６２ｃは、気相側弁体１６１が気相冷媒通路１４１ｆを閉じた際に、液相側弁体１６２と後述するロッド１８１との間の隙間から冷媒が漏れることを抑制する第２漏洩抑制部を構成している。

また、筒状部１６２ｂは、気相側弁体１６１側の部位における内径が拡大されることで、気相側弁体１６１と接触する上端部位が上方に向かって突出する形状に形成されている。この筒状部１６２ｂは、後述するロッド１８１と弁部１６２ａとの間の隙間からの冷媒漏れを抑制する機能を果たす。

一方、気相側弁体１６１は、その中央部に後述するロッド１８１が摺動可能な大きさの貫通穴が形成された円盤状の部材で構成されている。そして、図７の要部断面図に示すように、気相側弁体１６１の面積Ｓｂ２は、気相側流入部１４１ｄの開口面積Ｓｂ１よりも大きくなっている（Ｓｂ２＞Ｓｂ１）。

ここで、本実施形態では、気液分離空間１４１ｂにて分離された液相冷媒は、重力により気液分離空間１４１ｂの下方側へ落下する。

ところが、気液分離空間１４１ｂの下方側に液相冷媒が溜まっていると、図８に示すように、気相側弁体１６１が気相側流入部１４１ｄを開いた際に、上方の気相冷媒通路１４１ｆ側へ液相冷媒が飛散して、気相冷媒通路１４１ｆへ液相冷媒が流入してしまう可能性がある。

そこで、本実施形態では、気相側流入部１４１ｄの開口面積Ｓｂ１に対する気相側弁体１６１の面積Ｓｂ２の面積比を、液相側流入部１４２ａの開口面積Ｓａ１に対する液相側弁体１６２の面積Ｓａ２の面積比を大きくしている（Ｓｂ２／Ｓｂ１＞Ｓａ２／Ｓａ１）。

このように、気相側弁体１６１の面積Ｓｂ２を気相側流入部１４１ｄの開口面積Ｓｂ１よりも拡大することで、気相側弁体１６１を、気相冷媒通路１４１ｆを開いた際の気相冷媒通路１４１ｆ側への液相冷媒の飛散を抑制するシャッタとして機能させることができる。

また、気相側弁体１６１の上面側における気相側流入部１４１ｄに接触する部位には、円環状に形成されたゴム製の第２のシール部材１６１ａが配置されている。この第２のシール部材１６１ａは、図４に示すように、気相側弁体１６１が気相冷媒通路１４１ｆを閉じた際に、気相側弁体１６１と気相側流入部１４１ｄとのシール性を高めるための部材である。

また、気相側弁体１６１の下面側における液相側弁体１６２の筒状部１６２ｂに接触する部位には、円環状に形成されたゴム製の第３のシール部材１６１ｂが配置されている。この第３のシール部材１６１ｂは、図４に示すように、気相側弁体１６１が気相冷媒通路１４１ｆを閉じた際に、筒状部１６２ｂに密着して、気相側弁体１６１と後述するロッド１８１との間の隙間から冷媒が漏れることを抑制するための部材である。

ここで、第３のシール部材１６１ｂが設けられていない場合、気相側弁体１６１が気相冷媒通路１４１ｆを閉じたとしても、図９の二点鎖線矢印Ｂで示すように、気相側弁体１６１とロッド１８１との隙間を介して高圧冷媒や液相冷媒が気相冷媒通路１４１ｆに流入してしまう可能性がある。

このため、本実施形態では、気相側弁体１６１が気相冷媒通路１４１ｆを閉じた際に、第３のシール部材１６１ｂと筒状部１６２ｂとを密着させる構成としている。なお、第３のシール部材１６１ｂは、気相側弁体１６１が気相冷媒通路１４１ｆを閉じた際に、気相側弁体１６１と後述するロッド１８１との間の隙間から冷媒が漏れることを抑制する第１漏洩抑制部を構成している。

なお、各弁体１６１とロッド１８１との隙間からの冷媒漏れは、各弁体１６１とロッド１８１との間の隙間にＯリング等のシール部材を配置することでも対応可能である。

しかし、各弁体１６１とロッド１８１との間の隙間にＯリング等のシール部材を配置する場合、当該シール部材が、各弁体１６１、１６２の変位を妨げる要素（摺動抵抗）となり、各弁体１６１、１６２を変位させる際に必要となる操作力が増大してしまう。このような操作力の増大は、後述する駆動手段１８の電動アクチュエータ１８２の大型化を招く要因となり、好ましくない。

このため、本実施形態のように、ロッド１８１から離間させた状態で配置した第１、第３シール部材１６２ｃ、１６１ｂにより、各弁体１６１とロッド１８１との隙間からの冷媒漏れを抑制する構成とすることが望ましい。

続いて、駆動手段１８について説明する。駆動手段１８は、各弁体１６１、１６２の双方を所望の位置に変位させるものである。

具体的には、本実施形態の駆動手段１８は、気相冷媒通路１４１ｆを閉じる全閉位置に気相側弁体１６１を変位させる際に、図４に示すように、液相冷媒通路１４２ｃの通路開度が全開状態となる全開位置に液相側弁体１６２を変位可能に構成されている。

また、駆動手段１８は、液相冷媒通路１４２ｃを閉じる全閉位置に液相側弁体１６２を変位させる際に、図５に示すように、気相冷媒通路１４１ｆの通路開度が全開状態となる全開位置に気相側弁体１６１を変位可能に構成されている。

さらに、駆動手段１８は、液相冷媒通路１４２ｃを閉じる全閉位置に液相側弁体１６２を変位させる際に、図６に示すように、気相冷媒通路１４１ｆの通路開度が全開状態よりも小さくなる位置（全閉位置または微開位置）に気相側弁体１６１を変位可能に構成されている。

このように、本実施形態の統合弁１４は、駆動手段１８で各弁体１６１、１６２の位置を変位させることで、その作動モードを図１０に示す第１〜第３モードといった３つのモードに切替可能となっている。

本実施形態の駆動手段１８は、各弁体１６１、１６２の双方を貫通するように配設されたロッド１８１、ロッド１８１を軸方向（上下方向）に駆動させる電動アクチュエータ１８２、各弁体１６１、１６２の間に配設された弾性部材１８３を備えている。

ロッド１８１は、上方側の一端部が電動アクチュエータ１８２の可動部に連結されると共に、下方側の他端部がロワーブロック１４２に形成されたガイド穴１４２ｄ内に摺動可能に収容されている。本実施形態のロッド１８１は、その軸がパイプ部１４１ｃの軸線と一致しており、パイプ部１４１ｃの内部空間を貫通するように配設されている。

ロッド１８１には、気相冷媒通路１４１ｆを開く位置に気相側弁体１６１を変位させる際に、気相側弁体１６１に接触して気相側弁体１６１に対して気相側流入部１４１ｄから離間する方向（下方）へ荷重を付与する第１突起部１８１ａが設けられている。この第１突起部１８１ａは、ロッド１８１の軸方向に垂直な方向に突出する鍔状の部材であり、ロッド１８１における気相側弁体１６１の上方側にかしめ等により固定されている。

また、ロッド１８１には、液相冷媒通路１４２ｃを開く位置に液相側弁体１６２を変位させる際に、液相側弁体１６２に接触して液相側弁体１６２に対して液相側流入部１４２ａから離間する方向（上方）へ荷重を付与する第２突起部１８１ｂが設けられている。この第２突起部１８１ｂは、ロッド１８１の軸方向に垂直な方向に突出する鍔状の部材であり、液相側弁体１６２の下方側にてロッド１８１と一体に形成されている。

本実施形態の第２突起部１８１ｂは、液相側弁体１６２に接触した際に第１のシール部材１６２ｃと当接するように、その上面側の部位が上方に向かって突出する形状に形成されている。

ここで、本実施形態では、第１、第２突起部１８１ａ、１８１ｂの間隔が、気相側流入部１４１ｄと液相側流入部１４２ａとの間の間隔よりも大きくなっている。これにより、本実施形態では、ロッド１８１を駆動した際に、第１、第２突起部１８１ａ、１８１ｂそれぞれが、気相側流入部１４１ｄおよび液相側流入部１４２ａに接触しない状態にすることが可能となっている。

電動アクチュエータ１８２は、ロッド１８１を上下方向に駆動することで、各弁体１６１、１６２を変位させるものである。本実施形態では、電動アクチュエータ１８２としてステッピングモータを採用している。

本実施形態の電動アクチュエータ１８２は、後述する空調制御装置４０から出力される制御パルスにより、その作動が制御される。なお、電動アクチュエータ１８２をステッピングモータで構成する場合、空調制御装置４０から出力される制御パルスが停止された際、送りねじの摩擦力や磁石の保持トルクにより、各弁体１６１、１６２の位置が保持される。

弾性部材１８３は、各弁体１６１、１６２に対して互いに離間するように荷重をかける部材であり、コイルバネ等のスプリングで構成されている。具体的には、弾性部材１８３は、気相側弁体１６１に対して気相側流入部１４１ｄに接触する方向へ荷重が作用すると共に、液相側弁体１６２に対して液相側流入部１４２ａに接触する方向へ荷重が作用するように、各弁体１６１、１６２の間に配設されている。

電動アクチュエータ１８２は、液相側弁体１６２により液相冷媒通路１４２ｃを開く際に、ロッド１８１を上方側へ駆動する。これにより、図４に示すように、ロッド１８１の第２突起部１８１ｂと液相側弁体１６２とが接触して、液相側弁体１６２に対して液相側流入部１４２ａから離間する方向へ荷重が付与される。この際、弾性部材１８３の荷重により気相側流入部１４１ｄに当接する位置に気相側弁体１６１が変位することで、気相冷媒通路１４１ｆが閉鎖される。

また、電動アクチュエータ１８２は、気相側弁体１６１により気相冷媒通路１４１ｆを開く際に、ロッド１８１を下方側へ駆動する。これにより、図５に示すように、ロッド１８１の第１突起部１８１ａと気相側弁体１６１とが接触して、気相側弁体１６１に対して気相側流入部１４１ｄから離間する方向へ荷重が付与される。この際、弾性部材１８３の荷重により液相側流入部１４２ａに当接する位置に液相側弁体１６２が変位することで、液相冷媒通路１４２ｃが閉鎖される。

ここで、各弁体１６１、１６２により液相冷媒通路１４２ｃおよび気相冷媒通路１４１ｆを閉じる際には、電動アクチュエータ１８２は、各突起部１８１ａ、１８１ｂそれぞれが、気相側流入部１４１および液相側流入部１４２に接触しない位置にロッド１８１を駆動する。

これにより、図６に示すように、各弁体１６１、１６２には、各突起部１８１ａ、１８１ｂから荷重が付与されず、弾性部材１８３の荷重により各流入部１４１ｄ、１４２ａに当接する位置に各弁体１６１、１６２が変位することで、各冷媒通路１４１ｆ、１４２ｃの双方が閉鎖される。

なお、液相冷媒通路１４２ｃを閉じ、且つ、気相冷媒通路１４１ｆを微開とする際には、電動アクチュエータ１８２は、各突起部１８１ａ、１８１ｂが気相側流入部１４１および液相側流入部１４２に接触しない位置から、ロッド１８１を僅かに下方側へ駆動する。

これにより、ロッド１８１の第１突起部１８１ａと気相側弁体１６１とが接触して、気相側弁体１６１に対して気相側流入部１４１ｄから離間する方向へ荷重が付与され、気相側弁体１６１が僅かに気相冷媒通路１４１ｆを開く位置に変位する。この際、弾性部材１８３の荷重により液相側流入部１４２ａに当接する位置に液相側弁体１６２が変位することで、液相冷媒通路１４２ｃが閉鎖される。

図１〜図３に戻り、統合弁１４の液相側流出口１４２ｂ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から送風された車室外空気（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、第１、第２暖房モード時等に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、低段側膨脹弁２２の冷媒入口側が接続されている。低段側膨脹弁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。この低段側膨脹弁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。

低段側膨脹弁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、冷房運転モード時や除湿暖房運転モード時に、冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮させることにより車室内への送風空気を冷却する熱交換器である。

室内蒸発器２３の冷媒出口側には、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ものである。さらに、アキュムレータ２４の気相冷媒出口側には、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低段側膨脹弁２２および室内蒸発器２３を迂回させてアキュムレータ２４の入口側へ導く迂回通路２５が接続されている。

この迂回通路２５には、迂回用開閉弁２５１が配置されている。この迂回用開閉弁２５１は、迂回通路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信号によって、その開閉作動が制御される。

本実施形態の迂回用開閉弁２５１は、迂回通路２５を開閉することによって、サイクル構成（冷媒流路）を切り替える機能を果たす。従って、本実施形態の迂回用開閉弁２５１は、サイクルを循環する冷媒の冷媒流路を切り替える冷媒流路切替手段を構成している。なお、冷媒が迂回用開閉弁２５１を通過する際に生じる圧力損失は、低段側膨脹弁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、迂回用開閉弁２５１が開いている場合には迂回通路２５を介してアキュムレータ２４へ流入し、迂回用開閉弁２５１が閉じている場合には低段側膨脹弁２２を介して室内蒸発器２３へ流入する。

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共に、その内部に車室内に送風される室内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信号によって回転数（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、室内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、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。

こ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して、室内凝縮器１２の熱交換能力を調整する熱交換能力調整手段である。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。

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、空調対象空間である車室内へ吹き出す開口穴が形成されている。具体的には、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が形成されている。

各開口穴３７ａ〜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。

また、各開口穴３７ａ〜３７ｃの空気流れ上流側には、デフロスタ開口穴３７ａを開閉するデフロスタドア３８ａ、フェイス開口穴３７ｂを開閉するフェイスドア３８ｂ、フット開口穴３７ｃを開閉するフットドア３８ｃが配置されている。各ドア３８ａ〜３８ｃは、車室内への空気の吹出モードを切り替える吹出モード切替手段を構成する。なお、各ドア３８ａ〜３８ｃ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図示しないサーボモータによって駆動される。

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ている。空調制御装置４０は、ＲＯＭ等に記憶された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制御機器（圧縮機１１、高段側膨脹弁１３、統合弁１４、迂回用開閉弁２５１、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、各種空調制御用のセンサ群４１が接続されている。センサ群４１としては、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の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等が挙げられる。

さらに、空調制御装置４０の入力側には、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温度設定スイッチ、冷房運転モードと暖房運転モードとの選択スイッチ等が設けられている。

ここで、空調制御装置４０は、その出力側に接続された各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、各制御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）が各制御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、空調制御装置４０における統合弁１４を制御する構成（ハードウェアおよびソフトウェア）が駆動制御手段４０ａを構成する。本実施形態では、統合弁１４および駆動制御手段４０ａにより統合弁１４の駆動システムが構成されている。なお、空調制御装置４０における駆動制御手段４０ａを、空調制御装置４０とは別の制御装置により構成してもよい。

次に、本実施形態の車両用空調装置１の作動を説明すると、車両用空調装置１は、冷房運転モード、暖房運転モード、および除湿暖房運転モードに切替可能となっている。各運転モードの切替は、空調制御装置４０の制御処理により行われる。

本実施形態の空調制御装置４０が実行する運転モードの切替制御処理については、図１１のフローチャートを用いて説明する。なお、図１１に示す制御ルーチンは、操作パネルにて車両用空調装置１の作動スイッチが投入（オン操作）されることで開始する。

図１１に示すように、まず、各種空調制御用のセンサ群４１、および操作パネルから各種信号を読み込み（Ｓ１０）、読み込んだ各種信号に基づいて、ヒートポンプサイクル１０の運転モードを決定する（Ｓ１２）。

本実施形態では、操作パネルの選択スイッチ、温度設定スイッチ、および外気温センサの検出値に応じて、車両用空調装置１の運転モードを決定する。

例えば、設定スイッチの設定温度が外気温センサの検出値以下となっている場合に、操作パネルの選択スイッチが冷房に設定されると、運転モードが冷房運転モードに決定される。なお、運転モードが冷房運転モードに決定された場合には、運転モードフラグが「冷房」を示す値（例えば、０）に設定される。

そして、設定スイッチの設定温度が外気温センサの検出値より高くなっている場合に、操作パネルの選択スイッチが冷房に設定されると、運転モードが除湿暖房運転モードに決定される。なお、運転モードが除湿暖房運転モードに決定された場合には、運転モードフラグが「除湿暖房」を示す値（例えば、１）に設定される。

また、外気温が極低温（例えば、外気温センサの検出値が０℃以下）となっている場合に、操作パネルの選択スイッチが暖房に設定されると、ヒートポンプサイクル１０の冷媒回路をガスインジェクションサイクル（二段圧縮サイクル）とする第１暖房モードに決定される。なお、運転モードが第１暖房モードに決定された場合には、運転モードフラグが「第１暖房」を示す値（例えば、２）に設定される。

そして、外気温が極低温となっていない場合に、操作パネルの選択スイッチが暖房に設定されると、ヒートポンプサイクル１０の冷媒回路を通常の一段圧縮サイクルとする第２暖房モードに決定される。なお、運転モードが第２暖房モードに決定された場合には、運転モードフラグが「第２暖房」を示す値（例えば、３）に設定される。

続いて、ステップＳ１２にて決定された運転モードが、冷房運転モードであるか否かを判定し（Ｓ１４）、冷房運転モードであると判定された場合に、冷房制御処理を実行する（Ｓ１６）。

続いて、空調を停止するか否かを判定し（Ｓ１８）、空調を停止しないと判定された場合にはステップＳ１０に戻り再び各種信号を読み込む。一方、空調を停止すると判定された場合には運転モードの切替制御を終える。なお、空調を停止するか否かは、例えば、作動スイッチのオフ操作の有無により判定すればよい。

ステップＳ１４の判定処理の結果、冷房運転モードでないと判定された場合には、第１暖房モードであるか否かを判定する（Ｓ２０）。この結果、第１暖房モードであると判定された場合には、第１暖房制御処理を実行し（Ｓ２２）、その後、ステップＳ１８へ移行する。

一方、ステップＳ２０の判定処理の結果、第１暖房モードでないと判定された場合には、第２暖房モードであるか否かを判定する（Ｓ２４）。この結果、第２暖房モードであると判定された場合に、第２暖房制御処理を実行し（Ｓ２６）、その後、ステップＳ１８へ移行する。

ステップＳ２４の判定処理の結果、第２暖房モードでないと判定された場合には、除湿暖房制御処理を実行し（Ｓ２８）、その後、ステップＳ１８へ移行する。なお、ステップＳ１４、Ｓ２０、Ｓ２４の各判定は、ステップＳ１２にて設定された運転モードフラグの値に基づいて処理される。

続いて、図１１のステップＳ１６、Ｓ２２、Ｓ２６、Ｓ２８にて実行される制御処理の内容、および各運転モードにおける車両用空調装置１の作動について説明する。

（Ａ）冷房制御処理（冷房運転モード）
冷房制御処理では、空調制御装置４０が、高段側膨脹弁１３を全開状態（減圧作用を発揮しない状態）、低段側膨脹弁２２を絞り状態（減圧作用を発揮する状態）、迂回用開閉弁２５１を閉弁状態とする。

さらに、空調制御装置４０が、気相側弁体１６１が気相冷媒通路１４１ｆの全閉位置、液相側弁体１６２が液相冷媒通路１４２ｃの全開位置に変位するように、電動アクチュエータ１８２に対して制御パルスを出力する。これにより、統合弁１４は、図４に示すように、気相冷媒通路１４１ｆを閉じた状態で液相冷媒通路１４２ｃの通路開度が全開状態となる第１モードに切り替わる。

従って、ヒートポンプサイクル１０では、図１の実線矢印で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、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制御機器の作動状態を決定する。

例えば、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、蒸発器温度センサの検出値（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、低段側膨脹弁２２へ出力される制御信号については、低段側膨脹弁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１の作動停止が要求されるまで、所定の制御周期毎に、各信号の読み込み→目標吹出温度ＴＡＯの算出→各制御機器の作動状態決定→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１２のモリエル線図に示すように、圧縮機１１の吐出ポート１１ｂから吐出された高圧冷媒（図１２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から流出する。

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統合弁１４内部の気液分離空間１４１ｂに流入する。

この際、気液分離空間１４１ｂ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ものの、気相側弁体１６１により気相冷媒通路１４１ｆを全閉されている。このため、気液分離空間１４１ｂへ流入した冷媒は、図４に示すように、気相側流出口１４１ｅから流出することなく、液相冷媒通路１４２ｃに流入する。なお、気液分離空間１４１ｂへ流入した冷媒は、液相側弁体１６２により液相冷媒通路１４２ｃが全開されているので、固定絞り１７にて殆ど減圧されることなく、液相冷媒通路１４２ｃを介して統合弁１４の液相側流出口１４２ｂから流出する。

統合弁１４の液相側流出口１４２ｂから流出した冷媒は、室外熱交換器２０へ流入し、室外熱交換器２０にて送風ファン２１から送風された外気と熱交換して放熱する（図１２のａ_１１点→ｂ_１１点）。室外熱交換器２０から流出した冷媒は、迂回用開閉弁２５１が閉弁状態となっているので、絞り状態となっている低段側膨脹弁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１２のｂ_１１点→ｃ_１１点）。

そして、低段側膨脹弁２２にて減圧された冷媒は、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１２のｃ_１１点→ｄ_１１点）。これにより、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１２のｅ_１１点）から吸入されて、再び圧縮される（図１２のｅ_１１点→ａ１_１１点→ａ_１１点）。なお、アキュムレータ２４にて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。

ここで、図１２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）第１暖房制御処理（第１暖房モード）
第１暖房制御処理では、空調制御装置４０が、高段側膨脹弁１３を絞り状態（減圧作用を発揮する状態）、低段側膨脹弁２２を全閉状態、迂回用開閉弁２５１を開弁状態とする。

また、第１暖房制御処理では、基本的には、空調制御装置４０が、気相側弁体１６１が気相冷媒通路１４１ｆの全開位置、液相側弁体１６２が液相冷媒通路１４２ｃの全閉位置に変位するように、電動アクチュエータ１８２に対して制御パルスを出力する。これにより、統合弁１４は、図５に示すように、気相冷媒通路１４１ｆを開いた状態で液相冷媒通路１４２ｃの通路開度が全閉状態となる第２モードに切り替わる。

従って、ヒートポンプサイクル１０では、図２の実線矢印で示すように冷媒が流れる冷媒回路、すなわち、ガスインジェクションサイクルの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が目標吹出温度ＴＡＯおよびセンサ群４１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１３のモリエル線図に示すように、圧縮機１１の吐出ポート１１ｂから吐出された高圧冷媒（図１３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１３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１３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１３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、図５に示すように、液相側弁体１６２により液相冷媒通路１４２ｃが全閉されているので、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１３のｃ３_１２点→ｃ４_１２点）、液相側流出口１４２ｂから流出する。

また、気液分離空間１４１ｂにて分離された気相冷媒は、気相側弁体１６１により気相冷媒通路１４１ｆが全開されているので、統合弁１４の気相側流出口１４１ｅから流出して圧縮機１１の中間圧ポート１１ｃ側へ流入する（図１３のｃ２_１２点）。

中間圧ポート１１ｃへ流入した冷媒は、圧縮機１１の圧縮過程の冷媒（図１３のａ１_１２点）と合流して圧縮される（図１３のａ２_１２点）。

続いて、統合弁１４の液相側流出口１４２ｂ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１３のｃ４_１２点→ｄ_１２点）。

室外熱交換器２０から流出した冷媒は、迂回用開閉弁２５１が開弁状態となっているので、迂回通路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_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１１ｃ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、圧縮機１１に温度の低い混合冷媒を吸入させることができ、圧縮機１１における圧縮効率を向上させることができる。この結果、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。

ここで、第１暖房モードにおいて、常時、気相冷媒通路１４１ｆが全開状態となっていると、気相冷媒通路１４１ｆに液相冷媒が流入して、中間圧冷媒通路１５を介して圧縮機１１へ液相冷媒が吸引されてしまうことがある。

本発明者らの調査によれば、このような不具合は、他の運転モードから第１暖房モードへの切り替えの初期段階、および第１暖房モード時に圧縮機１１の負荷状態が所定の高負荷状態に移行する過渡期に生じ易いことが判っている。以下、第１暖房モードにおいて、気相冷媒通路１４１ｆに液相冷媒が流入する不具合の発生要因について図１４〜図１６を用いて説明する。

ここで、図１５は、他の運転モード（本実施形態では第２暖房モードを想定）から第１暖房モードへ切り替えた際の高段側膨脹弁１３、サイクル内の冷媒圧力、圧縮機１１の回転数の変化を示すタイミングチャートである。なお、図１５中に示す時刻Ｔａ１が、他の運転モードから第１暖房モードへの切り替えタイミングを示している。また、図１５中の冷媒圧力のうち、実線Ｐ１が圧縮機１１から吐出された高圧冷媒の圧力変化、点線Ｐ２が圧縮機１１に吸入される低圧冷媒の圧力変化、一点鎖線Ｐ３が固定絞り１７通過前の冷媒の圧力変化、二点鎖線Ｐ４が固定絞り１７通過後の冷媒の圧力変化を示している。この点は、図１６中に示す冷媒の圧力変化についても同様である。

図１５に示すように、他の運転モードを実行している状態から、第１暖房モードへの切り替わると（時間Ｔａ１）、液相側弁体１６２により液相冷媒通路１０４ｄが全閉され、気液分離空間１４１ｂにて分離された液相冷媒の全てが固定絞り１７に流入する。これにより、固定絞り１７を通過する冷媒の流量が急激に増加する。

冷媒流量Ｇｒは、図１４に示すように、固定絞り１７の前後の圧力差ΔＰ（＝Ｐｉｎ−Ｐｏｕｔ）に比例する特性がある。このため、固定絞り１７を通過する冷媒の流量が増加（Ｇｒ１→Ｇｒ２：Ｇｒ１＜Ｇｒ２）すると、サイクル内の低圧冷媒の圧力が急激に低下するようにサイクルがバランスする（図１５の点線Ｐ２参照）。

そして、サイクル内の低圧冷媒の急激な圧力低下により、固定絞り１７下流側のアキュムレータ２４にてフォーミング（沸騰、突沸）が生じ、アキュムレータ２４内に蓄えられた余剰冷媒が圧縮機１１の吸入ポート１１ａへ吸入される。これにより、サイクル内を循環する冷媒の流量が増加する。

ここで、サイクル内を循環する冷媒の流量が増加するまでの時間は、固定絞り１７前後の圧力差ΔＰ（＝Ｐ３−Ｐ４）が固定絞り１７で液相冷媒を全て流しきるレベルに拡大するまでの時間（図１４の時間Ｔａ１〜時間Ｔａ２までの時間）よりも短い。

このため、固定絞り１７では、サイクル内を循環する冷媒の流量が増加した際に、液相冷媒を全て流しきることができず、固定絞り１７にて流しきれない液相冷媒が、気相冷媒と共に気相冷媒通路１４１ｆを介して、中間圧冷媒通路１５へ流入する。

このように、他の運転モードを実行している状態や空調の停止状態等から第１暖房モードへの切り替える際には、気相冷媒通路１４１ｆに液相冷媒が流入し、中間圧冷媒通路１５を介して圧縮機１１へ液相冷媒が吸引されてしまうことがある。

また、図１６は、圧縮機１１の負荷状態が高負荷状態となった際の高段側膨脹弁１３、サイクル内の冷媒圧力、圧縮機１１の回転数の変化を示すタイミングチャートである。なお、図１６中に示す時刻Ｔｂ１が、圧縮機１１の負荷状態が高負荷状態となったタイミングを示している。

図１６に示すように、圧縮機１１の負荷状態が低い定常期間（時間Ｔｂ１までの期間）では、冷媒流量に対して、固定絞り１７前後の圧力差ΔＰ（＝Ｐ３−Ｐ４）が大きく、固定絞り１７で液相冷媒を充分に流すことが可能となっている。

この状態から、車室内の設定温度の変更等により圧縮機１１の回転数が急激に増加して、圧縮機１１の負荷状態が高負荷状態へ移行する過渡期には（時間Ｔｂ１）、固定絞り１７を通過する冷媒の流量が急激に増加する。

これにより、サイクル内の低圧冷媒の圧力が急激に低下するようにサイクルがバランスする（図１６の点線Ｐ２参照）。そして、サイクル内の低圧冷媒の急激な圧力低下により、固定絞り１７下流側のアキュムレータ２４にてフォーミングが生じ、アキュムレータ２４内に蓄えられた余剰冷媒が圧縮機１１の吸入ポート１１ａへ吸入されることで、サイクル内を循環する冷媒の流量が増加する。この結果、固定絞り１７では、液相冷媒を全て流しきることができず、固定絞り１７にて流しきれない液相冷媒が、気相冷媒と共に気相冷媒通路１４１ｆを介して、中間圧冷媒通路１５へ流入する。

このように、第１暖房モードの実行中であっても、圧縮機１１の負荷状態が高負荷状態に移行する過渡期には、気相冷媒通路１４１ｆに液相冷媒が流入し、中間圧冷媒通路１５を介して圧縮機１１へ液相冷媒が吸引されてしまうことがある。

本実施形態では、中間圧冷媒通路１５を介して圧縮機１１へ液相冷媒が吸引されてしまう不具合の対策として、中間圧冷媒通路１５へ液相冷媒が流入する液流入条件が成立した際に、統合弁１４の作動モードを第３モードへ切り替えるようにしている。

本実施形態の統合弁１４のモード切替処理については、図１７のフローチャートを用いて説明する。なお、図１７の制御ルーチンは、第１暖房モード時に実行される処理である。

図１７に示すように、まず、前回のヒートポンプサイクル１０の運転モードが、第１暖房モードではなく、他の運転モードであるか否かを判定する（Ｓ２４１）。すなわち、ヒートポンプサイクル１０の運転モードが、第１暖房モード以外の他の運転モードから第１暖房モードへ切り替わった初期段階であるか否かを判定する。なお、ステップＳ２４１の判定処理では、前回の運転モードフラグと今回の運転モードフラグが一致するか否かを判定し、一致しない場合に、前回の運転モードが他の運転モードであると判定する。

ステップＳ２４１の判定処理の結果、前回の運転モードが第１暖房モード以外の他の運転モードであると判定された場合には、液流入条件が成立して、中間圧冷媒通路１５を介して圧縮機１１へ液相冷媒が吸引されてしまう可能性がある。

このため、空調制御装置４０は、統合弁１４の作動モードを第３モードに切り替えて、インジェクション抑制運転を実行する（Ｓ２４２）。具体的には、空調制御装置４０は、液相側弁体１６２が液相冷媒通路１４２ｃの全閉位置、気相側弁体１６１が気相冷媒通路１４１ｆの全閉位置（または微開位置）に変位するように、電動アクチュエータ１８２に対して制御パルスを出力する。これにより、統合弁１４は、液相冷媒通路１４２ｃを閉じた状態で気相冷媒通路１４１ｆの通路開度が全開状態よりも小さい通路開度となる第３モードに切り替わる。この第３モードでは、図６に示すように、気液分離空間１４１ｂにて分離された液相冷媒が、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、液相側流出口１４２ｂから流出する。

この際、気相側弁体１６１により気相冷媒通路１４１ｆが全閉または微開となっているので、液相冷媒は、気相冷媒通路１４１ｆへ殆ど流入することなく、固定絞り１７を介して液相側流出口１４２ｂから流出する。なお、気液分離空間１４１ｂにて分離された気相冷媒は、気相側弁体１６１により気相冷媒通路１４１ｆが全閉または微開となっているので、気相冷媒通路１４１ｆへの流入量が制限される。

図１７に戻り、統合弁１４の作動モードを第３モードに切り替えた後、所定の復帰条件が成立したか否かを判定する（Ｓ２４３）。

本実施形態では、ステップＳ２４３の復帰条件を、第３モードへ切り替えてから予め定めた基準時間が経過した際に成立する条件に設定している。なお、基準時間は、ヒートポンプサイクル１０の運転モードを第１暖房モードへ切り替えてから固定絞り１７前後の圧力差が固定絞り１７で液相冷媒を全て流しきるレベルに拡大するまでに要する時間に設定されている。なお、基準時間は、例えば、図１５に示す時間Ｔａ１〜時間Ｔａ２までの時間、および図１６に示す時間Ｔｂ１〜時間Ｔｂ２までの時間のうち、時間が長い方を基準に設定すればよい。

図１７に示すステップＳ２４３の判定処理の結果、復帰条件が不成立と判定された場合には、ステップＳ２４２へ戻る。つまり、復帰条件が成立するまでは、統合弁１４の作動モードが第３モードに維持される。

また、ステップＳ２４３の判定処理の結果、復帰条件が成立したと判定された場合には、固定絞り１７前後の圧力差が固定絞り１７で液相冷媒を全て流しきるレベルに拡大していると考えられる。

このため、空調制御装置４０は、統合弁１４の作動モードを第２モードに切り替えて、インジェクション運転を実行する（Ｓ２４４）。具体的には、空調制御装置４０は、液相側弁体１６２が液相冷媒通路１４２ｃの全閉位置、気相側弁体１６１が気相冷媒通路１４１ｆの全開位置に変位するように、電動アクチュエータ１８２に対して制御パルスを出力する。これにより、統合弁１４は、図５に示すように、液相冷媒通路１４２ｃを閉じた状態で気相冷媒通路１４１ｆの通路開度が全開状態となる第２モードに切り替わる。

一方、ステップＳ２４１の判定処理の結果、前回の運転モードが第１暖房モード以外の他の運転モードでないと判定された場合には、圧縮機１１の負荷状態が所定の高負荷状態に移行する過渡期であるか否かを判定する（Ｓ２４５）。

本実施形態では、圧縮機１１の電動モータに出力される目標回転数と、現在の電動モータの回転数との差（＝目標回転数−現在の回転数）が、予め定めた基準値以上となった際に、圧縮機１１の負荷状態が高負荷状態に移行する過渡期であると判定する。

一方、圧縮機１１の電動モータに出力される目標回転数と、現在の電動モータの回転数との差が、基準値より小さい場合に、圧縮機１１の負荷状態が高負荷状態に移行する過渡期でないと判定する。

この結果、圧縮機１１の負荷状態が所定の高負荷状態に移行する過渡期であると判定された場合には、液流入条件が成立して、中間圧冷媒通路１５を介して圧縮機１１へ液相冷媒が吸引されてしまう可能性がある。

このため、空調制御装置４０は、統合弁１４の作動モードを第３モードに切り替えて、所定の復帰条件が成立するまでインジェクション抑制運転を実行する（Ｓ２４２、Ｓ２４３）。

一方、圧縮機１１の負荷状態が所定の高負荷状態に移行する過渡期でないと判定された場合には、固定絞り１７前後の圧力差が固定絞り１７で液相冷媒を全て流しきるレベルに拡大していると考えられる。このため、空調制御装置４０は、統合弁１４の作動モードを第２モードに切り替えて、インジェクション運転を実行する（Ｓ２４４）。

続いて、第１暖房制御処理を終了する処理終了条件が成立したか否かを判定し（Ｓ２４６）、処理終了条件が成立したと判定された場合に第１暖房制御処理を終え、処理終了条件が成立していないと判定された場合にステップＳ２４１に戻る。なお、処理終了条件は、運転モードの切り替え時、車両用空調装置１の作動スイッチがオフされた際に成立する条件である。

このように、本実施形態の第１暖房モードでは、固定絞り１７にて液相冷媒を流し切れない可能性が高い場合、統合弁１４の作動モードを気相冷媒通路１４１ｆの通路開度が全開状態よりも小さい通路開度となる第３モードへ切り替えるようにしている。

これによれば、中間圧冷媒通路１５を介して圧縮機１１の中間圧ポート１１ｃ側へ液相冷媒が流入してしまうことを抑制可能となる。この結果、液相冷媒が流入することによる圧縮機１１の不具合の発生を抑制することができる。なお、本実施形態では、図１７におけるステップＳ２４１、およびステップＳ２４５の判定処理が、液流入条件が成立したか否かを判定する成否判定手段を構成している。

（Ｃ）第２暖房制御処理（第２暖房モード）
第２暖房制御処理では、空調制御装置４０が、高段側膨脹弁１３を絞り状態（減圧作用を発揮する状態）、低段側膨脹弁２２を全閉状態、迂回用開閉弁２５１を開弁状態とする。

従って、ヒートポンプサイクル１０では、図３の実線矢印で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が目標吹出温度ＴＡＯおよびセンサ群４１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制御機器の作動状態を決定する。なお、第２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２暖房モードのヒートポンプサイクル１０では、図１８のモリエル線図に示すように、圧縮機１１の吐出ポート１１ｂから吐出された高圧冷媒（図１８のａ_１３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１８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１８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、気相側流出口１４１ｅから流出することなく、液相冷媒通路１４２ｃを介して液相側流出口１４２ｂから流出する。

液相側流出口１４２ｂ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１８のｃ_１３点→ｄ_１３点）。室外熱交換器２０から流出した冷媒は、迂回用開閉弁２５１が開弁状態となっているので、迂回通路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１８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、第１暖房モードの実行中に、外気温が高く暖房負荷が低くなった際に、第２暖房モードへ切り替え、第２暖房モードの実行中に外気温が低くなり暖房負荷が高くなった際に、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。

（Ｄ）除湿暖房制御処理（除湿暖房運転モード）
除湿暖房制御処理では、空調制御装置４０が、各膨脹弁１３、２２を全開状態あるいは絞り状態とすると共に、迂回用開閉弁２５１を閉弁状態とする。

従って、ヒートポンプサイクル１０では、冷房運転モードと同様の冷媒回路、すなわち、図１の実線矢印で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が目標吹出温度ＴＡＯおよびセンサ群４１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および低段側膨脹弁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〜第４除湿暖房モードの４段階の除湿暖房運転モードを実行する。

（Ｄ−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、低段側膨脹弁２２を絞り状態とする。従って、サイクル構成については、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１９のモリエル線図に示すように変化する。

すなわち、図１９に示すように、圧縮機１１の吐出ポート１１ｂから吐出された高圧冷媒（図１９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１９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１９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。

（Ｄ−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、低段側膨脹弁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２０のモリエル線図に示すように変化する。

すなわち、図２０に示すように、圧縮機１１の吐出ポート１１ｂから吐出された高圧冷媒（図２０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２０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２０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２０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。

（Ｄ−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（第２基準温度＞第１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、低段側膨脹弁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２１のモリエル線図に示すように変化する。

すなわち、図２１に示すように、圧縮機１１の吐出ポート１１ｂから吐出された高圧冷媒（図２１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２１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２１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２１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、低段側膨脹弁２２にて等エンタルピ的に減圧されて（図２１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。

（Ｄ−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（第３基準温度＞第２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、低段側膨脹弁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２２のモリエル線図に示すように変化する。

すなわち、図２２に示すように、圧縮機１１の吐出ポート１１ｂから吐出された高圧冷媒（図２２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２２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２２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２２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、低段側膨脹弁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、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。

以上説明した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の冷媒回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１０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１０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、本実施形態の統合弁１４では、単一の駆動手段１８にて、冷媒の気液分離、液相冷媒通路１４２ｃおよび気相冷媒通路１４１ｆの開閉、並びに、液相冷媒の減圧を行うことができる。これによれば、ガスインジェクションサイクルに切替可能なヒートポンプサイクル１０を簡素なサイクル構成で実現できる。

具体的には、気相冷媒通路１４１ｆを閉じた状態で液相冷媒通路１４２ｃの通路開度を全開状態に設定することで、気液分離空間１４１ｂから流出した冷媒の全てを、液相側流出口１４２ｂから流出させる冷媒回路に切り替えることができる。

また、液相冷媒通路１４２ｃを閉じた状態で気相冷媒通路１４１ｆの通路開度を全開状態に設定することで、気液分離空間１４１ｂにて分離された液相冷媒を固定絞り１７で減圧すると共に、気相冷媒を圧縮機１１の中間圧ポート１１ｃ側へ流出させる冷媒回路に切り替えることができる。

特に、本実施形態の統合弁１４は、液相冷媒通路１４２ｃを閉じた状態で気相冷媒通路１４１ｆの通路開度を全開状態よりも小さい通路開度に設定可能となっている。

これによれば、固定絞り１７にて液相冷媒が流しきれない場合に、気相冷媒通路１４１ｆの通路開度を全開状態よりも小さい通路開度に設定することで、中間圧冷媒通路１５を介して圧縮機１１の中間圧ポート１１ｃ側へ液相冷媒が流入してしまうことを抑制可能となる。この結果、液相冷媒が流入することによる圧縮機１１の不具合の発生を抑制することができる。

従って、本実施形態の統合弁１４によれば、ガスインジェクションサイクルに切替可能なヒートポンプサイクル１０のサイクル構成の簡素化を図りつつ、中間圧冷媒通路１５を介して圧縮機１１へ液相冷媒が流入してしまうことを抑制することができる。

また、本実施形態の統合弁１４の駆動システムでは、圧縮機１１の中間圧ポート１１ｃへの液相冷媒の流入が想定される条件で、液相冷媒通路１４２ｃを閉じた状態で気相冷媒通路１４１ｆの通路開度を全開状態よりも小さい通路開度に切り替えるようにしている。

これによれば、気相冷媒通路１４１ｆへの液相冷媒の流入を抑制して、中間圧冷媒通路１５を介して圧縮機１１へ液相冷媒が流入してしまうことを効果的に抑制することができる。

また、本実施形態の統合弁１４は、ロッド１８１、電動アクチュエータ１８２、弾性部材１８３を備える簡素な駆動手段１８により、各弁体１６１、１６２の位置に変位させることで、統合弁１４の作動モードを第１〜第３モードといった３つのモードに切り替え可能となっている。これによれば、中間圧冷媒通路１５を介して圧縮機１１の中間圧ポート１１ｃ側へ液相冷媒が流入してしまうことを抑制可能な統合弁１４の簡素化を図ることができる。

また、本実施形態の統合弁１４は、液相側弁体１６２の筒状部１６２ｂによりロッド１８１の一部を覆うと共に、各弁体１６１、１６２に第１、第３のシール部材１６２ｃ、１６１ｂを設ける構成としている。

これによれば、気相側弁体１６１により気相冷媒通路１４１ｆを閉じた際に、ロッド１８１と各弁体１６１、１６２との間の隙間を介して液相冷媒が気相冷媒通路１４１ｆへ流入することを抑制可能となる。

さらに、ロッド１８１と各弁体１６１、１６２との間の隙間ではなく、気相側弁体１６１における筒状部１６２ｂと接触する部位に第３のシール部材１６１ｂを設け、液相側弁体１６２における第２突起部１８１ｂと接触する部位に第１のシール部材１６２ｃを設けている。

これによれば、各シール部材１６２ｃ、１６１ｂがロッド１８１に接触しないので、各弁体１６１、１６２が変位する際の摺動抵抗を増加させることなく、ロッド１８１と各弁体１６１、１６２との間の隙間を介して冷媒が漏れることを抑制できる。

また、本実施形態では、気相側流入部１４１ｄの開口面積Ｓｂ１に対する気相側弁体１６１の面積Ｓｂ２の面積比を、液相側流入部１４２ａの開口面積Ｓａ１に対する液相側弁体１６２の面積Ｓａ２の面積比を大きくしている（Ｓｂ２／Ｓｂ１＞Ｓａ２／Ｓａ１）。

このように、気相側弁体１６１の面積Ｓｂ２を気相側流入部１４１ｄの開口面積Ｓｂ１よりも拡大することで、気相側弁体１６１を、気相冷媒通路１４１ｆを開いた際の気相冷媒通路１４１ｆ側への液相冷媒の飛散を抑制するシャッタとして機能させることができる。これにより、専用の部材を設けることなく、気液分離空間１４１ｂにて分離された液相冷媒が気相冷媒通路１４１ｆへ流入することを抑制できる。

（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。例えば、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、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、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、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。

（２）上述の実施形態では、各膨脹弁１３、２２、統合弁１４、迂回用開閉弁２５１等にてヒートポンプサイクル１０の冷媒回路の切り替えることで、種々の運転モードを実現する例について説明したが、これに限定されない。

ヒートポンプサイクル１０は、ガスインジェクションサイクルとガスインジェクションサイクル以外の通常サイクルとを切替可能な構成であればよい。例えば、ヒートポンプサイクル１０は、第１暖房モードおよび第２暖房モードからなる暖房運転モードだけが実現可能な構成となっていてもよいし、第１暖房モードおよび冷房運転モードだけが実現可能な構成となっていてもよい。勿論、種々の運転モードを設ける方が、熱交換対象流体（送風空気）の温度を適切に温度調整できる点で有効である。

（３）上述の実施形態では、外気温に基づいて第１暖房モードと第２暖房モードとを切り替える例について説明したが、これに限定されず、例えば、圧縮機１１の回転数に基づいて、第１暖房モードと第２暖房モードとを切り替えるようにしてもよい。具体的には、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（最大効率回転数）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ればよい。これによっても、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。

（４）上述の実施形態では、ボデー１４０の形状として外観略角筒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ず、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してもよい。これによれば、ヒートポンプサイクル１０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。

（５）上述の実施形態の如く、統合弁１４全体としての体格の小型化を図る観点では、気液分離空間１４１ｂの内容積を、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することが望ましいが、これに限定されない。すなわち、気液分離空間１４１ｂの内容積は、余剰冷媒を溜めることができる程度の容積に設定されていてもよい。

（６）上述の実施形態では、気液分離空間１４１ｂが遠心分離方式の気液分離手段を構成する例について説明したが、これに限定されず、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。

（７）上述の実施形態の如く、気相側弁体１６１を、気相冷媒通路１４１ｆを開いた際の気相冷媒通路１４１ｆ側への液相冷媒の飛散を抑制するシャッタとして機能させることが望ましいが、これに限定されない。例えば、気相側流入部１４１ｄと液相側流入部１４２ａとの間に、気相冷媒通路１４１ｆを開いた際の気相冷媒通路１４１ｆ側への液相冷媒の飛散を抑制するシャッタ部材を追加してもよい。

（８）上述の実施形態では、駆動手段１８をロッド１８１、電動アクチュエータ１８２、弾性部材１８３により構成する例について説明したが、これに限定されない。駆動手段１８は、統合弁１４の作動モードを図１０に示す第１〜第３モードといった３つのモードに切替可能であれば、その他の機構により構成されていてもよい。

（９）上述の実施形態の如く、ロッド１８１から離間させた状態で配置した第１、第３シール部材１６２ｃ、１６１ｂにより、各弁体１６１とロッド１８１との隙間からの冷媒漏れを抑制することが望ましいが、これに限定されない。各弁体１６１とロッド１８１との隙間が小さく、冷媒漏れが殆ど問題とならない場合には、各シール部材１６２ｃ、１６１ｂを省略してもよい。

（１０）上述の実施形態では、弁手段１６を変位させる駆動手段１８の電動アクチュエータ１８２としてステッピングモータを採用する例について説明したが、これに限らず、例えば、電動アクチュエータ１８２としてサーボモータを採用してもよい。

（１１）上述の実施形態の如く、車両用空調装置１の運転モードが第１暖房モードへ切り替わった初期段階、および圧縮機１１の負荷状態が高負荷状態に移行する過渡期に、統合弁１４の作動モードを第３モードへ切り替えることが望ましいが、これに限定されない。例えば、車両用空調装置１の運転モードが第１暖房モードへ切り替わった初期段階にだけ統合弁１４の作動モードを第３モードへ切り替えたり、圧縮機１１の負荷状態が高負荷状態に移行する過渡期にだけ、統合弁１４の作動モードを第３モードへ切り替えたりしてもよい。

（１２）上述の実施形態では、車両用空調装置１の運転モードの切替制御処理や統合弁１４のモード切替処理について図１１、図１７のフローチャートを用いて説明したが、図１１、図１７のフローチャートは一例にすぎず、当該フローチャートに示す処理内容を他の処理にて実現してもよい。

（１３）上述の実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。

（１４）上述の実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されない。

（１５）上述の実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されない。

１４０ボデー
１４１ａ冷媒流入口
１４１ｂ気液分離空間
１４１ｅ気相側流出口
１４２ｂ液相側流出口
１５中間圧冷媒通路
１６１気相側弁体
１６２液相側弁体
１７固定絞り
１８駆動手段

Claims

ガスインジェクションサイクルに切替可能なヒートポンプサイクル（１０）に適用される統合弁であって、
前記ヒートポンプサイクルの圧縮機（１１）から吐出された冷媒を流入させる冷媒流入口（１４１ａ）、前記冷媒流入口から流入した冷媒の気液を分離する気液分離空間（１４１ｂ）、中間圧冷媒通路（１５）を介して前記気液分離空間にて分離された気相冷媒を前記圧縮機の中間吸入口（１１ｃ）側へ流出させる気相側流出口（１４１ｅ）、および前記気液分離空間にて分離された液相冷媒を流出させる液相側流出口（１４２ｂ）が形成されたボデー（１４０）と、
前記気液分離空間から前記気相側流出口へ至る気相冷媒通路（１４１ｆ）の通路開度を変更する気相側弁体（１６１）と、
前記気液分離空間から前記液相側流出口へ至る液相冷媒通路（１４２ｃ）の通路開度を変更する液相側弁体（１６２）と、
前記気相側弁体および前記液相側弁体の双方を変位させる駆動手段（１８）と、
前記液相側弁体が前記液相冷媒通路を閉じた際に、前記液相側流出口へ流出させる冷媒を減圧する固定絞り（１７）と、を備え、
前記駆動手段は、
前記気相冷媒通路を閉じる全閉位置に前記気相側弁体を変位させる際に、前記液相冷媒通路の通路開度が全開状態となる全開位置に前記液相側弁体を変位させるように構成され、
前記液相冷媒通路を閉じる全閉位置に前記液相側弁体を変位させる際に、前記気相冷媒通路の通路開度が全開状態となる全開位置、および前記気相冷媒通路の通路開度が全開状態よりも小さくなる位置に変位させることが可能に構成されていることを特徴とする統合弁。
前記ボデーの内部には、前記液相側弁体が接離する液相側弁座部（１４２ａ）、前記気相側弁体が接離する気相側弁座部（１４１ａ）が互いに対向するように形成されており、
前記液相側弁体および前記気相側弁体それぞれは、前記液相側弁座部と前記気相側弁座部との間に配置されており、
前記駆動手段は、
前記気相側弁体および前記液相側弁体の双方を貫通するように配設されたロッド（１８１）と、
前記ロッドを軸方向に駆動する電動アクチュエータ（１８２）と、
前記気相側弁体と前記液相側弁体との間に配設され、前記気相側弁体に対して前記気相側弁座部に接触する方向へ荷重をかけると共に、前記液相側弁体に対して前記液相側弁座部に接触する方向へ荷重をかける弾性部材（１８３）と、を有し、
前記ロッドには、前記気相冷媒通路を開く位置に前記気相側弁体を変位させる際に、前記気相側弁体に接触して前記気相側弁体に対して前記気相側弁座部から離間する方向へ荷重を付与する第１突起部（１８１ａ）、および前記液相冷媒通路を開く位置に前記液相側弁体を変位させる際に、前記液相側弁体に接触して、前記液相側弁体に対して前記液相側弁座部から離間する方向へ荷重を付与する第２突起部（１８１ｂ）が設けられ、
前記第１突起部と前記気相側弁体とが接触して前記気相側弁体に対して前記気相側弁座部から離間する方向へ荷重が付与された際に、前記弾性部材による荷重により前記液相側弁座部に当接する位置へ前記液相側弁体が変位し、
前記第２突起部と前記液相側弁体とが接触して前記液相側弁体に対して前記液相側弁座部から離間する方向へ荷重が付与された際に、前記弾性部材による荷重により前記気相側弁座部に当接する位置へ前記気相側弁体が変位することを特徴とする請求項１に記載の統合弁。
前記液相側弁体は、前記液相側弁座部に接離する弁部（１６２ａ）、および前記ロッドにおける前記液相側弁部と前記気相側弁体との間に存する部位を覆うように設けられた環状の筒状部（１６２ｂ）を有し、
前記気相側弁体には、前記筒状部と接触する部位に、前記ロッドと前記気相側弁体との間に形成され隙間を介して冷媒が漏れることを抑制するための第１漏洩抑制部（１６１ｂ）が設けられ、
前記液相側弁体には、前記第２突起部と接触する部位に、前記ロッドと前記液相側弁体との間に形成され隙間を介して冷媒が漏れることを抑制するための第２漏洩抑制部（１６２ｃ）が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の統合弁。
前記気相側弁座部における開口面積（Ｓｂ１）に対する前記気相側弁体における前記液相側弁座部と対向する部位の面積（Ｓｂ２）の面積比（Ｓｂ２／Ｓｂ１）は、前記液相側弁座部における開口面積（Ｓａ１）に対する前記液相側弁体における前記液相側弁座部と対向する部位の面積（Ｓａ２）の面積比（Ｓａ２／Ｓａ１）よりも大きくなっていることを特徴とする請求項２または３に記載の統合弁。
請求項１ないし４のいずれか１つに記載の統合弁（１４）と、
前記駆動手段を制御して、前記統合弁の作動モードを、前記気相冷媒通路を閉じた状態で前記液相冷媒通路の通路開度を全開状態とする第１モード、前記液相冷媒通路を閉じた状態で前記気相冷媒通路の通路開度を全開状態とする第２モード、および前記液相冷媒通路を閉じた状態で前記気相冷媒通路の通路開度を全開状態よりも小さい通路開度とする第３モードに切り替える駆動制御手段（４０ａ）と、を備え、
前記駆動制御手段は、前記中間圧冷媒通路へ前記液相冷媒が流入する液流入条件が成立した際に、前記統合弁の作動モードを前記第３モードへ切り替えることを特徴とする駆動システム。
前記液流入条件は、前記ヒートポンプサイクルの運転モードが前記中間圧冷媒通路を介して前記圧縮機の前記中間吸入口側へ前記気相冷媒を流入させるインジェクションモードに切り替えられた際、または、前記インジェクションモード時に前記圧縮機の負荷状態が所定の高負荷状態に移行する過渡期に成立する条件であることを特徴とする請求項５に記載の駆動システム。
前記駆動制御手段は、前記第３モードに切り替えた後、所定の復帰条件が成立した際に、前記第２モードに切り替えることを特徴とする請求項５または６に記載の駆動システム。