JP6119616B2 - ヒートポンプサイクル - Google Patents

Description

本発明は、ヒートポンプサイクルに関するもので、車両用の冷凍サイクル装置に適用して有効である。

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。そして、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。

具体的には、特許文献１、２に開示されたヒートポンプサイクルは、高圧冷媒を中間圧冷媒となるまで減圧させる高段側膨張弁、高段側膨張弁にて減圧された冷媒の気液を分離する気液分離器、気液分離器にて分離された気相冷媒を圧縮機の中間圧ポートに導く気相冷媒通路、気液分離器にて分離された液相冷媒を減圧させる固定絞り（すなわち、低段側減圧手段）、気液分離器にて分離された液相冷媒を固定絞りをバイパスして流す液相冷媒通路、固定絞りおよび液相冷媒通路から流出した冷媒を蒸発させる蒸発器、液相冷媒通路を開閉するバイパス弁、気相冷媒通路を開閉する気相冷媒制御弁等を備えている。

そして、特許文献１に開示されたヒートポンプサイクルは、バイパス弁と気相冷媒制御弁が一体化され、バイパス弁の開閉弁作動に伴う圧力変化を利用して気相冷媒制御弁を作動させ、ガスインジェクション運転時には、バイパス弁は液相冷媒通路を閉じ、気相冷媒制御弁は気相冷媒通路を開くようになっている。

一方、特許文献２に開示されたヒートポンプサイクルは、電磁弁形式のバイパス弁および電磁弁形式の気相冷媒制御弁が用いられ、ガスインジェクション運転時には、バイパス弁は液相冷媒通路を閉じ、気相冷媒制御弁は気相冷媒通路を開くようになっている。

特開２０１３−０９２３５５号公報 特開２０１２−１８１００５号公報

しかしながら、バイパス弁が液相冷媒通路を閉じ且つ定常運転状態において、固定絞りを介して蒸発器へ適正な量の冷媒が流れるように固定絞りの径が設計されている。このため、ガスインジェクション運転状態で圧縮機の回転数が急激に上昇するような過渡運転域において、固定絞りを介して流しきれる冷媒の量と気液分離器に流入する冷媒の量のバランスが一時的に崩れ、気液分離器に液相冷媒が溜まってしまう。

したがって、ガスインジェクション運転中の過渡運転域において、気液分離器に溜まった液相冷媒が気相冷媒通路を介して圧縮機の中間圧ポートに流入する現象が発生する。この現象により、圧縮機内の冷凍機油が洗い出され、圧縮機の摺動部が貧潤滑となり、圧縮機の摺動部の摩耗、さらにはロックといった事象を引き起こす虞があった。

本発明は上記点に鑑みて、ガスインジェクション運転を行うヒートポンプサイクルにおいて、圧縮機への液相冷媒の流入防止と、ガスインジェクション運転によるサイクル効率（ＣＯＰ）の向上を、両立させることを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、吸入ポート（１１ａ）から吸入した低圧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）と、吐出ポート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）と、利用側熱交換器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）と、高段側減圧手段にて減圧された中間圧冷媒の気液を分離する気液分離手段（５０、１４１ｂ）と、気液分離手段にて分離された気相冷媒を中間圧ポートに導く気相冷媒通路（５１、１４２ｂ）と、気相冷媒通路を開閉する気相冷媒制御弁（１８、５２）と、気液分離手段にて分離された液相冷媒を減圧させる低段側減圧手段（１７、５４）と、低段側減圧手段にて減圧された低圧冷媒を蒸発させて、吸入ポート側へ流出させる蒸発器（２０）と、気相冷媒制御弁を開弁させて中間圧ポートに中間圧冷媒を流入させるガスインジェクション運転中に、気相冷媒通路に液相冷媒を含んだ冷媒が流入するか否かを判断する冷媒状態判断手段（Ｓ１１、６１、７１、８１）と、冷媒状態判断手段が気相冷媒通路に液相冷媒を含んだ冷媒が流入すると判断した際に、気相冷媒通路を介して中間圧ポートに流入する冷媒の流れを抑止する流入抑止手段（Ｓ１２、６１、７１、８１）とを備えることを特徴とする。

これによると、気相冷媒通路に液相冷媒を含んだ冷媒が流入すると判断した際に中間圧ポートに流入する冷媒の流れを抑止するため、圧縮機への液相冷媒の流入を防止し、圧縮機への液相冷媒の流入による不具合を未然に防止することができる。また、気相冷媒通路に液相冷媒を含んだ冷媒が流入しないと判断される状況下では、ガスインジェクション運転を継続してサイクル効率（ＣＯＰ）の向上を図ることができる。

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２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実施形態の統合弁の非通電状態における模式的な上下方向断面図である。 第１実施形態の統合弁の通電状態における模式的な上下方向断面図である。 第１実施形態の気相冷媒側弁体が開き始める条件を説明するために供する気相冷媒側弁体周辺部位の拡大図である。 第１実施形態の気相冷媒側弁体が開き続ける条件を説明するために供する気相冷媒側弁体周辺部位の拡大図である。 第１実施形態の液相冷媒流入防止処理の流れを示すフローチャートである。 第９実施形態の統合弁の非通電状態における模式的な上下方向断面図である。 第９実施形態の第１変形例を示す統合弁の要部の模式的な上下方向断面図である。 第９実施形態の第２変形例を示す統合弁の要部の模式的な上下方向断面図である。 第９実施形態の第２変形例を示す統合弁の他の作動状態における要部の模式的な上下方向断面図である。 第１０実施形態のヒートポンプサイクルの第１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１１実施形態のヒートポンプサイクルの第１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１２実施形態のヒートポンプサイクルを簡略化して示す模式的な構成図である。 第１２実施形態の統合弁の通電時の作動状態を示す断面図である。 第１２実施形態の統合弁の非通電時の作動状態を示す断面図である。 第１２実施形態の統合弁の非通電時の他の作動状態を示す断面図である。 第１３実施形態のヒートポンプサイクルを簡略化して示す模式的な構成図である。 第１４実施形態のヒートポンプサイクルを簡略化して示す模式的な構成図である。 第１５実施形態の液相冷媒流入防止処理の流れを示すフローチャートである。

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１〜７により、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）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。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。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としての高段側膨張弁１３の入口側が接続されている。この高段側膨張弁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、高段側膨張弁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、高段側膨張弁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。高段側膨張弁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、高段側膨張弁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を開閉する弁手段（気相冷媒側弁体１８）、気液分離手段にて分離された液相冷媒を流通させる液相冷媒通路を開閉する弁手段（第１バイパス弁１５）、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（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５を用いて説明する。なお、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。

統合弁１４は、その外殻を形成するとともに、内部に気相冷媒制御弁としての気相冷媒側弁体１８、第１バイパス弁１５等を収容するボデー１４０を有している。ボデー１４０は、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。

まず、ロワーボデー１４１はその軸方向が上下方向に延びる略有底円筒状の金属ブロック体で形成され、その円筒状の外周側壁面には、高段側膨張弁１３から流出した冷媒を内部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は、ロワーボデー１４１の内部に形成された気液分離空間１４１ｂに連通している。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。

さらに、冷媒流入口１４１ａから気液分離空間１４１ｂへ至る冷媒通路は、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。

なお、気液分離空間１４１ｂの直径は、例えば、冷媒流入口１４１ａへ接続される冷媒配管の直径に対して、１．５倍以上、３倍以下程度の径に設定されており、統合弁１４全体としての小型化を図っている。

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されている。このため、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になっている。

ロワーボデー１４１の気液分離空間１４１ｂの最下方側には、分離された液相冷媒を第１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。第１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、第１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の中心部を通過して側壁面同士を貫通するように形成された断面円形状の貫通穴によって構成されている。

従って、第１液相冷媒通路１４１ｄは、気液分離空間１４１ｂの軸方向に垂直に延びており、分離液相冷媒出口穴１４１ｃから第１液相冷媒通路１４１ｄへ流入した冷媒は、略直角に流れ方向を転換させて液相冷媒流出口１４１ｅおよび絞り１７側へ流れる。さらに、この貫通穴の一端側の開口部が、液相冷媒流出口１４１ｅを構成している。なお、絞り１７は本発明の低段側減圧手段に相当する。

また、第１液相冷媒通路１４１ｄの内部には、第１液相冷媒通路１４１ｄを開閉する第１バイパス弁１５、および、第１バイパス弁１５に第１液相冷媒通路１４１ｄを閉じる側への荷重をかけるコイルバネからなるスプリング（弾性部材）１５ａ等が収容されている。

スプリング１５ａは、第１バイパス弁１５に対して、第１バイパス弁１５の先端部に配置された樹脂性の円環状のシール部材１５ｂを第１液相冷媒通路１４１ｄ内に形成された弁座部１４１ｆに押しつけてシール性を高める方向への荷重をかけるものである。弁座部１４１ｆは、シール部材１５ｂに適合する円環状に形成されている。

さらに、第１バイパス弁１５は、シャフト１５ｃを介してソレノイドアクチュエータ１６（以下、単にソレノイドと記載する。）の稼働部材（アーマチュア）に連結されている。ソレノイド１６は、電力を供給することによって電磁力を発生させて稼働部材を変位させる電磁機構であって、空調制御装置４０から出力される制御電圧によって、その作動が制御される。

本実施形態では、空調制御装置４０がソレノイド１６に電力を供給すると、稼働部材に作用する電磁力によって、シャフト１５ｃを介して第１バイパス弁１５に第１液相冷媒通路１４１ｄを開く側の荷重がかかる。そして、この電磁力による荷重がスプリング１５ａによる荷重を超えることによって、図５に示すように、第１バイパス弁１５が変位して第１液相冷媒通路１４１ｄを開く。

つまり、本実施形態のソレノイド１６、第１バイパス弁１５および第１液相冷媒通路１４１ｄの弁座部１４１ｆ等は、いわゆるノーマルクローズ型の電磁弁を構成している。さらに、ソレノイド１６は、上述した第１液相冷媒通路１４１ｄを構成する貫通穴の他端側の開口部を閉塞する閉塞部材としての機能も果たしている。

さらに、ロワーボデー１４１には、第１バイパス弁１５が第１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側へ流出させる絞り１７が形成されている。より詳細には、絞り１７は、弁座部１４１ｆ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。

この絞り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、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、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、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絞り１７の出入口間差圧が変化しても、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。

次に、アッパーボデー１４２は、ロワーボデー１４１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。アッパーボデー１４２には、気液分離空間１４１ｂにて分離された気相冷媒を統合弁１４の外部へ流出させる気相冷媒流出口１４２ａ側へ導く気相冷媒通路１４２ｂ、気液分離空間１４１ｂと気相冷媒通路１４２ｂとを連通させる分離気相冷媒流出パイプ部１４２ｃ等が設けられている。

分離気相冷媒流出パイプ部１４２ｃは、丸管状に形成されており、アッパーボデー１４２とロワーボデー１４１が一体化された際に、気液分離空間１４１ｂと同軸上に配置される。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。

さらに、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。従って、第１液相冷媒通路１４１ｄおよび絞り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。

気相冷媒通路１４２ｂは、気液分離空間１４１ｂおよび分離気相冷媒流出パイプ部１４２ｃの上方側に配置されており、第１液相冷媒通路１４１ｄと同様に、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、アッパーボデー１４２の中心部を通過して側壁面同士を貫通するように形成された断面円形状の貫通穴によって構成されている。

さらに、この貫通穴の一端側の開口部が、気相冷媒流出口１４２ａを構成している。また、気相冷媒通路１４２ｂの内部には、気相冷媒通路１４２ｂを開閉する気相冷媒側弁体１８が収容されている。この気相冷媒側弁体１８は、液相冷媒流出口１４１ｅ側の冷媒圧力と気相冷媒通路１４２ｂ側の冷媒圧力との圧力差によって変位する差圧弁で構成されている。

具体的には、気相冷媒通路１４２ｂを形成する貫通穴は、気相冷媒側弁体１８の胴体部１８ａによって、気相冷媒通路１４２ｂ側の空間と背圧室１４２ｅを形成する空間に区画されている。そして、背圧室１４２ｅには、圧力導入通路１９を介して、液相冷媒流出口１４１ｅ側の冷媒圧力が導かれる。

なお、胴体部１８ａは円柱状に形成されており、軸方向一端側（気相冷媒流出口１４２ａ側）の端面で気相冷媒通路１４２ｂ側の冷媒圧力を受け、軸方向他端側の端面で背圧室１４２ｅ側の冷媒圧力を受ける。さらに、胴体部１８ａの外径は、気相冷媒通路１４２ｂの内径よりも僅かに小さく、両者は隙間バメの関係となっている。これにより、気相冷媒側弁体１８は、気相冷媒通路１４２ｂ内を変位することができる。

圧力導入通路１９は、アッパーボデー１４２とロワーボデー１４１が一体化された際に、ロワーボデー１４１およびアッパーボデー１４２の双方に形成された連通路によって形成されている。さらに、圧力導入通路１９の長手方向は、気液分離空間１４１ｂおよび分離気相冷媒流出パイプ部１４２ｃの軸方向と平行に配置されている。これにより、圧力導入通路１９を複雑な通路形状とせず、統合弁１４全体としての小型化を図っている。

背圧室１４２ｅの内部には、気相冷媒側弁体１８に気相冷媒通路１４２ｂを閉じる側に荷重をかけるコイルバネからなるスプリング（弾性部材）１８ｂ、および、気相冷媒側弁体１８が気相冷媒通路１４２ｂを開いた際に、気相冷媒側弁体１８の変位を規制するストッパ（規制部材）１８ｃが収容されている。

スプリング１８ｂは、気相冷媒側弁体１８に対して、気相冷媒側弁体１８の先端部に配置されたＯリングからなるシール部材１８ｄを、気相冷媒通路１４２ｂ内に形成されたテーパ形状の弁座部１４２ｆに押しつけてシール性を高める方向、すなわち気相冷媒側弁体１８が気相冷媒通路１４２ｂを閉じる方向の荷重をかける。

ストッパ１８ｃは、気相冷媒側弁体１８の変位を規制して、気相冷媒側弁体１８の胴体部１８ａが圧力導入通路１９を閉じてしまうことを防止する規制部材としての機能、および、気相冷媒通路１４２ｂを形成する貫通穴の他端側の開口部を閉塞する閉塞部材としての機能を果たすものである。

ここで、図４〜図７を用いて気相冷媒側弁体１８の作動について説明する。

まず、ソレノイド１６に電力が供給されている場合には、図５のＰ２で示す気相冷媒通路１４２ｂの冷媒圧力は気液分離空間１４１ｂにて分離された気相冷媒の圧力となり、Ｐ３で示す液相冷媒流出口１４１ｅ側の冷媒圧力（背圧室１４２ｅ内の冷媒圧力）は、気液分離空間１４１ｂにて分離された液相冷媒の圧力となる。

従って、気相冷媒通路１４２ｂ側の冷媒圧力Ｐ２と液相冷媒流出口１４１ｅ側の冷媒圧力Ｐ３（背圧室１４２ｅ内の冷媒圧力）は、ほぼ同等となる。その結果、ソレノイド１６に電力が供給されている場合には、気相冷媒側弁体１８は、スプリング１８ｂから受ける荷重Ｆｓｐによって気相冷媒通路１４２ｂを閉じる。

換言すると、ソレノイド１６に電力が供給されて第１バイパス弁１５が第１液相冷媒通路１４１ｄを開いている場合には、気相冷媒通路１４２ｂ側の冷媒圧力Ｐ２と、第１バイパス弁１５から流出した液相冷媒流出口１４１ｅ側の冷媒圧力Ｐ３とがバランスして、気相冷媒側弁体１８が気相冷媒通路１４２ｂを閉じる。

なお、図１〜図３に示すように、統合弁１４の気相冷媒流出口１４２ａには、圧縮機１１の中間圧ポート１１ｂが接続されている。このため、圧縮機１１の作動時に気相冷媒側弁体１８が気相冷媒通路１４２ｂを閉じると、気相冷媒流出口１４２ａ側の冷媒圧力Ｐ１は、圧縮機１１の吸入圧となる。従って、図５において、Ｐ１＜Ｐ２の関係となる。

このため、圧縮機１１の作動時に気相冷媒側弁体１８が気相冷媒通路１４２ｂを閉じると、気相冷媒通路１４２ｂの冷媒圧力Ｐ２および液相冷媒流出口１４１ｅ側の冷媒圧力Ｐ３に多少の変動が生じても、ソレノイド１６に電力が供給されなくなるまで、気相冷媒通路１４２ｂが閉じられた状態が維持される。

次に、ソレノイド１６に電力が供給されなくなると、図６のＰ１で示す気相冷媒流出口１４２ａ側の冷媒圧力は圧縮機１１の中間圧ポート１１ｂ側の冷媒圧力となり、Ｐ２で示す気相冷媒通路１４２ｂの冷媒圧力は高段側減圧手段１３で減圧された中間圧力となり、Ｐ３で示す液相冷媒流出口１４１ｅ側の冷媒圧力（背圧室１４２ｅ内の冷媒圧力）は、絞り１７にて減圧された後の圧力となる。

従って、気相冷媒通路１４２ｂの冷媒圧力Ｐ２と液相冷媒流出口１４１ｅ側の冷媒圧力Ｐ３との圧力差が拡大して、以下数式Ｆ１に示す関係となることで、気相冷媒側弁体１８が気相冷媒通路１４２ｂを開き始める。Ｓ２×（Ｐ２−Ｐ３）＞Ｓ１×（Ｐ３−Ｐ１）＋Ｆｓｐ＋Ｆｆｒ…（Ｆ１）
なお、Ｓ１は、気相冷媒流出口１４２ａを気相冷媒側弁体１８の軸方向に投影した際の面積であり、Ｓ２は、気相冷媒側弁体１８の胴体部１８ａの軸方向垂直断面の断面積であり、Ｆｆｒは気相冷媒側弁体１８が変位する際の摩擦力（フリクション）である。

そして、気相冷媒側弁体１８が気相冷媒通路１４２ｂを開くと、図７のＰ１で示す気相冷媒流出口１４２ａ側の冷媒圧力およびＰ２で示す気相冷媒通路１４２ｂの冷媒圧力は、気液分離空間１４１ｂにて分離された気相冷媒の圧力となり、Ｐ３で示す液相冷媒流出口１４１ｅ側の冷媒圧力（背圧室１４２ｅ内の冷媒圧力）は、絞り１７にて減圧された後の圧力となる。

従って、背圧室１４２ｅ内の冷媒圧力Ｐ３は気相冷媒通路１４２ｂの冷媒圧力Ｐ２よりも低くなり、以下数式Ｆ２に示す関係となることで、気相冷媒側弁体１８が気相冷媒通路１４２ｂを開いた状態が維持される。Ｓ２×（Ｐ２−Ｐ３）＞Ｆｓｐ…（Ｆ２）
換言すると、ソレノイド１６に電力が供給されなくて第１バイパス弁１５が第１液相冷媒通路１４１ｄを閉じている場合には、気相冷媒通路１４２ｂ側の冷媒圧力Ｐ２と絞り１７から流出した冷媒の圧力Ｐ３との圧力差に基づいて、気相冷媒側弁体１８が気相冷媒通路１４２ｂを開く。

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。

また、図１〜図３に示すように、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。したがって、室外熱交換器２０には、第１液相冷媒通路１４１ｄから流出した冷媒および絞り１７から流出した冷媒が流入する。

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、冷房用膨張弁２２の冷媒入口側が接続されている。冷房用膨張弁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。この冷房用膨張弁２２の基本的構成は、高段側膨張弁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。

冷房用膨張弁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張弁２２および室内蒸発器２３を迂回させてアキュムレータ２４の入口側へ導く膨張弁迂回用通路２５が接続されている。この膨張弁迂回用通路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、膨張弁迂回用通路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、冷房用膨張弁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張弁迂回用通路２５を介してアキュムレータ２４へ流入する。この際、冷房用膨張弁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張弁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、ケーシング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。

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。

ケーシング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。

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からの吹出空気の温度（蒸発器温度）を検出する蒸発器温度センサ、吹出口から車室内に吹き出される空気の温度である実吹出空気温度を検出する吹出空気温度センサ、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒の圧力を検出する吐出圧センサ、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒の温度を検出する吐出温度センサ、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の吸入ポート１１ａから吸入される低圧冷媒の圧力を検出する吸入圧センサ、圧縮機１１の吸入ポート１１ａから吸入される低圧冷媒の温度を検出する吸入温度センサ、気相冷媒通路１４２ｂに閾値以上の液相冷媒があるか否かを検出する液相冷媒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空調操作スイッチ群４２からの操作信号が入力される。空調操作スイッチ群４２は、具体的には、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、車室内への送風量を設定する送風量設定スイッチ、冷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を備えている。

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、または車室内を暖房する暖房運転モードに切り替えることができる。本実施形態の車両用空調装置１では、液相冷媒が圧縮機１１の中間圧ポート１１ｂに流入することを防止するために、液相冷媒流入防止処理を実行する。以下、各運転モードにおける作動、および液相冷媒流入防止処理を説明する。

（ａ）冷房運転モード
冷房運転モードは、空調操作スイッチ群４２の作動スイッチが投入（ＯＮ）された状態で、モード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のソレノイド１６を通電状態とし、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、第１バイパス弁１５が第１液相冷媒通路１４１ｄを開き、気相冷媒側弁体１８が気相冷媒通路１４２ｂ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の検出信号および空調操作スイッチ群４２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を略最大値に近づける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が冷媒凝縮器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、空調操作スイッチ群４２の作動スイッチ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、圧縮機１１の吐出ポート１１ｃから吐出された高圧冷媒が室内凝縮器１２へ流入する。この際、エアミックスドア３４が冷媒凝縮器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、気相冷媒が第１液相冷媒通路１４１ｄへ流入する。さらに、第１液相冷媒通路１４１ｄへ流入した気相冷媒は、第１バイパス弁１５が第１液相冷媒通路１４１ｄを開いているので、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、液相冷媒流出口１４１ｅ側の冷媒圧力が圧力導入通路１９を介して背圧室１４２ｅに導かれるので、気相冷媒側弁体１８は気相冷媒通路１４２ｂを閉じる。従って、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。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。

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。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。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、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暖房運転モード、第２暖房運転モードを実行することができる。まず、暖房運転モードは、空調操作スイッチ群４２の作動スイッチが投入（ＯＮ）された状態で、モード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の検出信号および空調操作スイッチ群４２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。

（ｂ）−１：第１暖房運転モード
まず、第１暖房運転モードについて説明する。第１暖房運転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のソレノイド１６を非通電状態とし、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、図４に示すように、第１バイパス弁１５が第１液相冷媒通路１４１ｄを閉じ、気相冷媒側弁体１８が気相冷媒通路１４２ｂを開いた状態となり、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。

すなわち、第１暖房運転モードでは、気液分離空間１４１ｂにて分離された気相冷媒が圧縮機１１の中間圧ポート１１ｂへ流入し、いわゆるガスインジェクション運転（ＧＩ運転）が行われる。

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の検出信号および空調操作スイッチ群４２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暖房運転モードでは、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、暖房運転モードのヒートポンプサイクル１０では、圧縮機１１の吐出ポート１１ｃから吐出された高圧冷媒が室内凝縮器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。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。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。

気液分離空間１４１ｂにて分離された液相冷媒は、第１液相冷媒通路１４１ｄへ流入する。第１液相冷媒通路１４１ｄへ流入した液相冷媒は、第１バイパス弁１５が第１液相冷媒通路１４１ｄを閉じているので、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、液相冷媒流出口１４１ｅから流出する。

この際、絞り１７にて減圧された後の液相冷媒流出口１４１ｅ側の冷媒圧力が圧力導入通路１９を介して、背圧室１４２ｅに導かれるので、気相冷媒側弁体１８が気相冷媒通路１４２ｂを開く。従って、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。

中間圧ポート１１ｂへ流入した中間圧気相冷媒は、低段側圧縮機構吐出冷媒と合流して、高段側圧縮機構へ吸入される。一方、統合弁１４の液相冷媒流出口１４１ｅ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。

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、暖房運転モードでは、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、暖房運転モードでは、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暖房運転モード
次に、第２暖房運転モードについて説明する。第２暖房運転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のソレノイド１６を通電状態とし、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。

すなわち、第２暖房運転モードでは、気相冷媒側弁体１８により気相冷媒通路１４２ｂが閉じられて、気液分離空間１４１ｂにて分離された気相冷媒は圧縮機１１の中間圧ポート１１ｂには流入しないため、いわゆるノーマルヒートポンプ運転（ノーマルＨＰ運転）が行われる。

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の検出信号および空調操作スイッチ群４２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暖房運転モードでは、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暖房運転モードのヒートポンプサイクル１０では、圧縮機１１の吐出ポート１１ｃから吐出された高圧冷媒が室内凝縮器１２へ流入し、第１暖房運転モード時と同様に、車室内送風空気と熱交換して放熱する。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、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。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から吸入される。

以上の如く、第２暖房運転モードでは、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。

（ｃ）液相冷媒流入防止処理
ところで、第１暖房運転モードでは、第１バイパス弁１５が第１液相冷媒通路１４１ｄを閉じ、気相冷媒側弁体１８が気相冷媒通路１４２ｂを開いた状態となっている。したがって、前述したように、圧縮機１１の回転数が急上昇するような過渡運転域において、絞り１７を介して流しきれる冷媒の量と気液分離空間１４１ｂに流入する冷媒の量のバランスが一時的に崩れ、気液分離空間１４１ｂに液相冷媒が溜まってしまう。その結果、気液分離空間１４１ｂに溜まった液相冷媒を含んだ冷媒が、気相冷媒通路１４２ｂに流入し、さらには圧縮機１１の中間圧ポート１１ｂに流入する現象が発生する。

そこで、本実施形態では、液相冷媒が圧縮機１１の中間圧ポート１１ｂに流入することを防止するために、図８に示す液相冷媒流入防止処理を実行する。この液相冷媒流入防止処理は、空調操作スイッチ群４２の作動スイッチが投入（ＯＮ）されると開始される。

図８に示すように、まず、現在の運転モードが第１暖房運転モード（すなわち、ガスインジェクション運転）であるか否かを判定する（Ｓ１０）。

そして、Ｓ１０にて第１暖房運転モードであると判定された場合は、液相冷媒を含んだ冷媒が気相冷媒通路１４２ｂに流入し、さらにはその液相冷媒を含んだ冷媒が圧縮機１１の中間圧ポート１１ｂに流入する現象（以下、液相冷媒流入現象という）の発生を予測または検知する（Ｓ１１）。

本実施形態では、冷媒状態判断手段としてのＳ１１において、暖房負荷が増加して圧縮機１１が増速される場合に、液相冷媒流入現象が発生すると判断する。

そして、Ｓ１１にて液相冷媒流入現象が発生すると判断された場合は、気相冷媒通路１４２ｂを介して中間圧ポート１１ｂに流入する冷媒の流れを抑止するために、流入抑止手段としてのＳ１２において運転状態を切り替える。

具体的には、運転モードを第２暖房運転モード（すなわち、ノーマルヒートポンプ運転）に切り替える。この第２暖房運転モードでは、図５に示すように、ソレノイド１６に電力が供給されて第１バイパス弁１５が第１液相冷媒通路１４１ｄを開くことにより、気相冷媒通路１４２ｂ側の冷媒圧力Ｐ２と、第１バイパス弁１５から流出した液相冷媒流出口１４１ｅ側の冷媒圧力Ｐ３とがバランスして、気相冷媒側弁体１８が気相冷媒通路１４２ｂを閉じる。したがって、気相冷媒通路１４２ｂを介して中間圧ポート１１ｂに流入する冷媒の流れを抑止することができる。

この段階で、実際には圧縮機１１の回転数が上昇して冷媒流量が増加するが、第１液相冷媒通路１４１ｄが開となっているため、室外熱交換器２０側に冷媒を余裕を持って流しきることが可能となる。

Ｓ１２を実行した後、Ｓ１３では、運転モードを第１暖房運転モードに戻しても液相冷媒流入現象が発生しない状態になったか否かを判定する。

具体的には、Ｓ１２にて第２暖房運転モードに切り替えてから所定時間（例えば、１０〜２０秒）経過したら、運転モードを第１暖房運転モードに戻しても液相冷媒流入現象が発生しない状態になったと判断する。

そして、Ｓ１３にて肯定判定された場合は、運転モードを第１暖房運転モードに戻す（Ｓ１４）。すなわち、図４に示すように、ソレノイド１６への電力供給が停止されて第１バイパス弁１５が第１液相冷媒通路１４１ｄを閉じることにより、気相冷媒通路１４２ｂ側の冷媒圧力Ｐ２と絞り１７から流出した冷媒の圧力Ｐ３との圧力差に基づいて、気相冷媒側弁体１８が気相冷媒通路１４２ｂを開き、ガスインジェクション運転が行われる。

本実施形態の車両用空調装置１では、上記の如く、気相冷媒通路１４２ｂに液相冷媒を含んだ冷媒が流入すると判断した際に中間圧ポート１１ｂに流入する冷媒の流れを抑止するため、圧縮機１１への液相冷媒の流入を防止し、圧縮機１１への液相冷媒の流入による不具合を未然に防止することができる。また、気相冷媒通路１４２ｂに液相冷媒を含んだ冷媒が流入しないと判断される状況下では、ガスインジェクション運転を継続してサイクル効率（ＣＯＰ）の向上を図ることができる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態は、液相冷媒流入防止処理（図８参照）のＳ１１の判断条件が、第１実施形態と異なっている。なお、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

本実施形態では、液相冷媒流入防止処理（図８参照）のＳ１１において、乗員により車両用空調装置１の運転条件が変更されて圧縮機１１が増速される場合に、液相冷媒流入現象が発生すると判断する。

具体的には、例えば乗員が空調操作スイッチ群４２の車室内温度設定スイッチを操作して車室内設定温度を上げ、それにより暖房負荷が増加して圧縮機１１が増速される場合や、乗員が空調操作スイッチ群４２の送風量設定スイッチを操作して送風量を上げ、それにより暖房負荷が増加して圧縮機１１が増速される場合に、液相冷媒流入現象が発生すると判断する。

ところで、車室内温度の変化等に応じて圧縮機１１の回転数等を自動的に制御するオート制御時は、圧縮機１１の回転数変動幅が小さいため、液相冷媒流入現象は発生し難い。

これに対し、乗員により車両用空調装置１の運転条件が変更されて圧縮機１１が増速される場合は、圧縮機１１の回転数変動幅や増速スピ−ド（すなわち、加速度）が大きくなる傾向になるため、液相冷媒流入現象が発生し易くなる。

したがって、本実施形態によると、液相冷媒流入現象が発生し易い条件のときにのみ、第１暖房運転モード（すなわち、ガスインジェクション運転）から第２暖房運転モード（すなわち、ノーマルヒートポンプ運転）に切り替えるため、第１実施形態よりもガスインジェクション運転の機会を増やすことができる。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態は、液相冷媒流入防止処理（図８参照）のＳ１１の判断条件が、第１実施形態と異なっている。なお、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

本実施形態では、液相冷媒流入防止処理（図８参照）のＳ１１において、圧縮機増速前の圧縮機１１の回転数および圧縮機増速前の高段側膨張弁１３の開度に基づいて、液相冷媒流入現象が発生するか否かを判断する。

具体的には、圧縮機１１の回転数が低く且つ高段側膨張弁１３の開度が小さい運転状態からの圧縮機増速時は、気液分離空間１４１ｂに流入する冷媒の量の変動幅が大きくなる傾向にあって液相冷媒流入現象が発生し易い。

そこで、圧縮機増速前の圧縮機１１の回転数が所定回転数以下で、且つ、圧縮機増速前の高段側膨張弁１３の開度が所定開度以下からの圧縮機増速時には、液相冷媒流入現象が発生すると判断する。

したがって、本実施形態によると、液相冷媒流入現象が発生し易い条件のときにのみ、第１暖房運転モード（すなわち、ガスインジェクション運転）から第２暖房運転モード（すなわち、ノーマルヒートポンプ運転）に切り替えるため、第１実施形態よりもガスインジェクション運転の機会を増やすことができる。

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態について説明する。本実施形態は、液相冷媒流入防止処理（図８参照）のＳ１１の判断条件が、第１実施形態と異なっている。なお、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

本実施形態では、液相冷媒流入防止処理（図８参照）のＳ１１において、圧縮機増速前の圧縮機１１の回転数、圧縮機増速前の高段側膨張弁１３の開度、および圧縮機１１の増速スピ−ド（すなわち、加速度）に基づいて、液相冷媒流入現象が発生するか否かを判断する。

具体的には、圧縮機１１の回転数が低く且つ高段側膨張弁１３の開度が小さい運転状態からの圧縮機増速時であっても、圧縮機１１の増速スピ−ドが小さければ気液分離空間１４１ｂに流入する冷媒の量は緩やかに増加するため、絞り１７を介して流しきることができる。

一方、圧縮機１１の回転数が低く且つ高段側膨張弁１３の開度が小さい運転状態からの圧縮機増速時において、圧縮機１１の増速スピ−ドが大きければ気液分離空間１４１ｂに流入する冷媒の量は急激に増加するため、絞り１７を介して流しきることが困難になり、気液分離空間１４１ｂに液相冷媒が溜まってしまう。

そこで、圧縮機増速前の圧縮機１１の回転数が所定回転数以下で、且つ、圧縮機増速前の高段側膨張弁１３の開度が所定開度以下からの圧縮機増速時において、圧縮機１１の増速スピ−ドが所定増速スピ−ド以上の場合は、液相冷媒流入現象が発生すると判断する。

したがって、本実施形態によると、液相冷媒流入現象が発生し易い条件のときにのみ、第１暖房運転モード（すなわち、ガスインジェクション運転）から第２暖房運転モード（すなわち、ノーマルヒートポンプ運転）に切り替えるため、第１実施形態よりもガスインジェクション運転の機会を増やすことができる。

（第５実施形態）
本発明の第５実施形態について説明する。本実施形態は、液相冷媒流入防止処理（図８参照）のＳ１１の判断条件が、第１実施形態と異なっている。なお、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

本実施形態では、液相冷媒流入防止処理（図８参照）のＳ１１において、圧縮機１１の増速量に基づいて、液相冷媒流入現象が発生するか否かを判断する。なお、圧縮機１１の増速量は、圧縮機増速後の圧縮機１１の目標回転数と圧縮機増速前の圧縮機１１の回転数との差、または、圧縮機増速後の圧縮機１１の目標回転数と圧縮機増速前の圧縮機１１の回転数との比である。

具体的には、圧縮機１１の増速量が大きい場合、すなわち気液分離空間１４１ｂに流入する冷媒の量の変化量が大きい場合は、絞り１７を介して流しきることが困難になり、気液分離空間１４１ｂに液相冷媒が溜まってしまう。そこで、圧縮機１１の増速量が所定量以上である場合は、液相冷媒流入現象が発生すると判断する。

したがって、本実施形態によると、液相冷媒流入現象が発生し易い条件のときにのみ、第１暖房運転モード（すなわち、ガスインジェクション運転）から第２暖房運転モード（すなわち、ノーマルヒートポンプ運転）に切り替えるため、第１実施形態よりもガスインジェクション運転の機会を増やすことができる。

なお、吹出口から車室内に吹き出される空気の推定温度（本発明の熱交換対象流体の熱交換後の推定温度に相当）と目標吹出温度ＴＡＯ（本発明の熱交換対象流体の熱交換後の目標温度に相当）との差に基づいて圧縮機増速後の圧縮機１１の目標回転数を算出し、その算出した目標回転数と圧縮機増速前の圧縮機１１の回転数とに基づいて、圧縮機１１の増速量を算出することができる。ここで、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒の圧力や温度に基づいて、吹出口から車室内に吹き出される空気の温度を推定することができる。

また、実吹出空気温度と目標吹出温度ＴＡＯとの差に基づいて圧縮機増速後の圧縮機１１の目標回転数を算出し、その算出した目標回転数と圧縮機増速前の圧縮機１１の回転数とに基づいて、圧縮機１１の増速量を算出することができる。

（第６実施形態）
本発明の第６実施形態について説明する。本実施形態は、液相冷媒流入防止処理（図８参照）のＳ１１の判断条件が、第１実施形態と異なっている。なお、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

本実施形態では、液相冷媒流入防止処理（図８参照）のＳ１１において、中間圧冷媒の圧力に基づいて、液相冷媒流入現象が発生するか否かを判断する。

具体的には、中間圧冷媒の圧力が低い場合は、絞り１７の前後差圧が小さくなるため、絞り１７を介して流れる冷媒の量が少なくなり、液相冷媒流入現象が発生し易い。

そこで、中間圧冷媒の圧力が所定圧力以下である場合に、液相冷媒流入現象が発生すると判断する。なお、閾値である所定圧力は、外気温に対し正の相関を持たせてもよい。

したがって、本実施形態によると、液相冷媒流入現象が発生し易い条件のときにのみ、第１暖房運転モード（すなわち、ガスインジェクション運転）から第２暖房運転モード（すなわち、ノーマルヒートポンプ運転）に切り替えるため、第１実施形態よりもガスインジェクション運転の機会を増やすことができる。

（第７実施形態）
本発明の第７実施形態について説明する。本実施形態は、液相冷媒流入防止処理（図８参照）のＳ１１の判断条件が、第１実施形態と異なっている。なお、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

本実施形態では、液相冷媒流入防止処理（図８参照）のＳ１１において、圧縮機１１の吐出ポート１１ｃから吐出された高圧冷媒の過熱度に基づいて、液相冷媒流入現象が発生するか否かを判断する。

具体的には、高圧冷媒の過熱度が小さい場合は、気液分離空間１４１ｂに流入する冷媒は液を多く含んだ冷媒となる傾向になるため、液相冷媒流入現象が発生し易くなる。

そこで、吐出ポート１１ｃから吐出された高圧冷媒の過熱度が所定過熱度以下である場合に、液相冷媒流入現象が発生すると判断する。

したがって、本実施形態によると、液相冷媒流入現象が発生し易い条件のときにのみ、第１暖房運転モード（すなわち、ガスインジェクション運転）から第２暖房運転モード（すなわち、ノーマルヒートポンプ運転）に切り替えるため、第１実施形態よりもガスインジェクション運転の機会を増やすことができる。

なお、高圧冷媒の過熱度は、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒の圧力および温度と高圧冷媒の過熱度との関係を定めたマップから求めることができる。

また、高圧冷媒の過熱度は、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒の圧力および室内凝縮器１２から流出した高圧冷媒の温度と高圧冷媒の過熱度との関係を定めたマップから求めてもよい。

（第８実施形態）
本発明の第８実施形態について説明する。本実施形態は、液相冷媒流入防止処理（図８参照）のＳ１１の判断条件が、第１実施形態と異なっている。なお、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

本実施形態では、液相冷媒流入防止処理（図８参照）のＳ１１において、圧縮機１１の吸入ポート１１ａから吸入される低圧冷媒の過熱度に基づいて、液相冷媒流入現象が発生するか否かを判断する。

具体的には、低圧冷媒の過熱度が大きい場合は、絞り１７を介して流れる冷媒の量が少なくなっており、液相冷媒流入現象が発生し易い。

そこで、吸入ポート１１ａから吸入される低圧冷媒の過熱度が所定過熱度以上である場合に、液相冷媒流入現象が発生すると判断する。

したがって、本実施形態によると、液相冷媒流入現象が発生し易い条件のときにのみ、第１暖房運転モード（すなわち、ガスインジェクション運転）から第２暖房運転モード（すなわち、ノーマルヒートポンプ運転）に切り替えるため、第１実施形態よりもガスインジェクション運転の機会を増やすことができる。

なお、吸入ポート１１ａから吸入される低圧冷媒の過熱度は、吸入圧センサおよび吸入温度センサにて検出した値に基づいて求めることができる。また、吸入圧センサおよび吸入温度センサは、室外熱交換器２０から吸入ポート１１ａに冷媒を導く経路中に配置される。

（第９実施形態）
本発明の第９実施形態について説明する。本実施形態は、統合弁１４の構成、および液相冷媒流入防止処理（図８参照）のＳ１１の判断条件が、第１実施形態と異なっている。なお、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図９に示すように、統合弁１４は、センサ群４１に含まれる液相冷媒センサ４１ａを装着するセンサ装着ボデー１４３を備えている。

センサ装着ボデー１４３は、アッパーボデー１４２の気相冷媒通路１４２ｂと連通する気相冷媒通路１４３ａを備え、アッパーボデー１４２における気相冷媒流出口１４２ａ側に配置されている。

液相冷媒センサ４１ａは、その検知部に気相冷媒が接触したときの出力と液相冷媒が接触したときの出力とが異なるものであり、検知部が気相冷媒通路１４３ａの下部に配置されて、気相冷媒通路１４３ａに閾値以上の液相冷媒があるときに検知部に液相冷媒が接触するようになっている。

そして、液相冷媒流入防止処理（図８参照）のＳ１１において、液相冷媒センサ４１ａにて、気相冷媒通路１４３ｂに閾値以上の液相冷媒があることが検出された場合に、液相冷媒流入現象が発生すると判断する。

したがって、本実施形態によると、液相冷媒流入現象が発生し易い条件のときにのみ、第１暖房運転モード（すなわち、ガスインジェクション運転）から第２暖房運転モード（すなわち、ノーマルヒートポンプ運転）に切り替えるため、第１実施形態よりもガスインジェクション運転の機会を増やすことができる。

なお、図１０に示す第９実施形態の第１変形例のように、センサ装着ボデー１４３に、気相冷媒通路１４３ａと並列で且つ気相冷媒通路１４３ａの下方に位置するバイパス冷媒通路１４３ｂを設け、このバイパス冷媒通路１４３ｂに液相冷媒センサ４１ａの検知部を配置してもよい。

これによると、気相冷媒通路１４３ａに液相冷媒が流入したときに、バイパス冷媒通路１４３ｂ内は速やかに液相冷媒で満たされるため、気相冷媒通路１４３ａに液相冷媒があることを速やかに且つ確実に検出することができる。

また、図１１、図１２に示す第９実施形態の第２変形例のように、気相冷媒通路１４３ａに流入する冷媒に旋回を与え、液相冷媒の液膜Ａが内壁面近傍に形成されるようにしてもよい。

これによると、図１１に示すように、気相冷媒通路１４３ａに流入する液相冷媒が少ない場合は、液相冷媒センサ４１ａの検知部は液膜Ａに包まれない。一方、図１２に示すように、気相冷媒通路１４３ａに流入する液相冷媒が多い場合は、液相冷媒センサ４１ａの検知部は液膜Ａに包まれれるため、気相冷媒通路１４３ａに液相冷媒があることを速やかに且つ確実に検出することができる。

なお、液相冷媒センサ４１ａは、例えば、気液の静電容量の違いに基づいて液相冷媒があることを検知するセンサを用いてもよいし、或いは、熱容量差で検出するような熱線流速計に類似したセンサ（すなわち、液相だと奪われる熱量が大きく、気相だと奪われる熱量が小さいことを利用するセンサ）、光学式のセンサー、光ファイバーを用いたセンサでも良い。

（第１０実施形態）
本発明の第１０実施形態について説明する。本実施形態は、統合弁１４を廃止し、統合弁１４の機能を複数の構成部品にて得るようにしている。なお、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図１３に示すように、高段側膨脹弁１３の出口側には、室内凝縮器１２から流出して高段側膨脹弁１３にて減圧された中間圧冷媒の気液を分離する気液分離手段としての気液分離器５０が接続されている。この気液分離器５０は、遠心力の作用によって冷媒の気液を分離する遠心分離方式のものである。

また、気液分離器５０の気相冷媒流出口は、冷媒配管にて構成された気相冷媒通路５１を介して、圧縮機１１の中間圧ポート１１ｂに接続されている。この気相冷媒通路５１は、気液分離器５０にて分離された気相冷媒を流通させる。

気相冷媒通路５１には、気相冷媒通路５１を開閉する気相冷媒制御弁５２が配置されている。この気相冷媒制御弁５２は電磁弁であり、空調制御装置４０から出力される制御信号によって、その作動が制御される。

また、気相冷媒制御弁５２は、気相冷媒通路５１を開いた際に気液分離器５０の気相冷媒流出口から圧縮機１１の中間圧ポート１１ｂ側へ冷媒が流れることのみを許容する逆止弁としての機能を兼ね備えている。これにより、気相冷媒制御弁５２が気相冷媒通路５１を開いた際に、圧縮機１１側から気液分離器５０へ冷媒が逆流することが防止される。さらに、気相冷媒制御弁５２は、気相冷媒通路５１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。

一方、気液分離器５０の液相冷媒流出口は、冷媒配管にて構成された主液相冷媒通路５３を介して、室外熱交換器２０に接続されている。この主液相冷媒通路５３は、気液分離器５０にて分離された液相冷媒を流通させる。

主液相冷媒通路５３には、気液分離器５０にて分離された液相冷媒を低圧冷媒となるまで減圧させる低段側減圧手段としての絞り５４が配置されている。この絞り５４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することができる。

さらに、気液分離器５０の液相冷媒流出口は、冷媒配管にて構成された第１液相冷媒通路５５を介して、室外熱交換器２０に接続されている。この第１液相冷媒通路５５は、絞り５４と並列に配置され、気液分離器５０にて分離された液相冷媒を、絞り５４をバイパスさせて室外熱交換器２０側へ流通させる。

第１液相冷媒通路５５には、第１液相冷媒通路５５を開閉する第１バイパス弁５６が配置されている。第１バイパス弁５６の基本的構成は、気相冷媒制御弁５２と同等であり、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電磁弁である。

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。

第１暖房運転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、気相冷媒制御弁５２を全開状態とし、第１バイパス弁５６を全閉状態とし、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、ヒートポンプサイクル１０は、図１３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、気液分離器５０にて分離された気相冷媒が圧縮機１１の中間圧ポート１１ｂへ流入し、ガスインジェクション運転が行われる。

そして、第１暖房運転モードを実行中に、液相冷媒流入防止処理（図８参照）のＳ１１において液相冷媒流入現象が発生すると判断された場合は、Ｓ１２において気相冷媒制御弁５２を全閉状態とする。これにより、気相冷媒通路５１を介して中間圧ポート１１ｂに流入する冷媒の流れを抑止し、すなわち、圧縮機１１への液相冷媒の流入を防止し、圧縮機１１への液相冷媒の流入による不具合を未然に防止することができる。

なお、本実施形態では、液相冷媒流入現象が発生すると判断された場合は気相冷媒制御弁５２を全閉状態にしたが、液相冷媒流入現象が発生すると判断された場合に、気相冷媒制御弁５２を全開状態にしたまま、第１バイパス弁５６を開弁させてもよい。

これによると、第１バイパス弁５６の開弁により室外熱交換器２０側に冷媒が流れやすくなり、気液分離空間１４１ｂに液相冷媒が溜まることが防止される。その結果、圧縮機１１への液相冷媒の流入が防止され、圧縮機１１への液相冷媒の流入による不具合が未然に防止される。

また、気相冷媒制御弁５２を全開状態に維持してガスインジェクション運転を継続させるため、サイクル効率（ＣＯＰ）の向上を図ることができる。

（第１１実施形態）
本発明の第１１実施形態について説明する。本実施形態は、絞り１７の開度を調整可能にした点が第１実施形態と異なっている。なお、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図１４に示すように、低段側減圧手段としての絞り１７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。また、この絞り１７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。

上記構成において、第１暖房運転モードを実行中の絞り１７の開度は、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、絞り１７の上流側冷媒の乾き度Ｘが０．１以下となるように設定されている。

そして、第１暖房運転モードを実行中に、液相冷媒流入防止処理（図８参照）のＳ１１において液相冷媒流入現象が発生すると判断された場合は、Ｓ１２において絞り１７の開度を増加させる。これにより、室外熱交換器２０側に冷媒が流れやすくなり、気液分離空間１４１ｂに液相冷媒が溜まることが防止される。その結果、圧縮機１１への液相冷媒の流入が防止され、圧縮機１１への液相冷媒の流入による不具合が未然に防止される。

また、絞り１７の開度を増加させてもガスインジェクション運転を継続させることが可能であるため、サイクル効率（ＣＯＰ）の向上を図ることができる。

（第１２実施形態）
本発明の第１２実施形態について説明する。本実施形態は、第２液相冷媒通路、第２バイパス弁、および検知部を設けた点が第１実施形態と異なっている。なお、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図１５〜図１８に示すように、統合弁１４のロワーボデー１４１には、絞り１７および第１液相冷媒通路１４１ｄと並列に第２液相冷媒通路１４１ｇが形成されている。そして、気液分離空間１４１ｂにて分離された液相冷媒は、絞り１７および第１液相冷媒通路１４１ｄをバイパスして、第２液相冷媒通路１４１ｇを通って液相冷媒流出口１４１ｅ側へ流通可能になっている。

統合弁１４のロワーボデー１４１内には、第２液相冷媒通路１４１ｇを開閉する第２バイパス弁６０が配置されている。

また、第２バイパス弁６０を駆動する検知部６１が、室外熱交換器２０から圧縮機１１の吸入ポート１１ａに低圧冷媒を導く経路中に配置されている。

検知部６１は、ダイヤフラム６１１およびこのダイヤフラム６１１に一端側が接合されたシャフト６１２を備え、このシャフト６１２の他端側に第２バイパス弁６０が接合されている。

ダイヤフラム６１１の一端側に形成された第１室６１３は、室外熱交換器２０から圧縮機１１の吸入ポート１１ａに冷媒を導く経路と連通しており、その経路の低圧冷媒の圧力と等しくなっている。

ダイヤフラム６１１の他端側に形成された第２室６１４には、冷媒ガスが封入されている。この第２室６１４の圧力は、吸入ポート１１ａから吸入される低圧冷媒の温度に応じて変化する。具体的には、低圧冷媒の温度が高くなると、すなわち低圧冷媒の過熱度が高くなると、第２室６１４の圧力も高くなる。そして、ダイヤフラム６１１は、第１室６１３と第２室６１４の圧力差に応じて変位し、換言すると、吸入ポート１１ａから吸入される低圧冷媒の過熱度に応じて変位する。なお、検知部６１は、本発明の冷媒状態判断手段および流入抑止手段に相当する。

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。

冷房運転モード時には、図１６に示すように、統合弁１４のソレノイド１６は通電状態であるため、第１バイパス弁１５が第１液相冷媒通路１４１ｄを開いている。また、第１液相冷媒通路１４１ｄを開いている状態では、低圧冷媒の過熱度が低く第２室６１４の圧力も低いため、第２バイパス弁６０は、ダイヤフラム６１１により閉弁向きに駆動されて第２液相冷媒通路１４１ｇを閉じている。

また、第１暖房運転モードが実行されると、図１７に示すように、統合弁１４のソレノイド１６は非通電状態になるため、第１バイパス弁１５が第１液相冷媒通路１４１ｄを閉じる。また、定常運転状態では、低圧冷媒の温度が低く第２室６１４の圧力も低いため、第２バイパス弁６０は、ダイヤフラム６１１により閉弁向きに駆動されて第２液相冷媒通路１４１ｇを閉じている。

このように、第１液相冷媒通路１４１ｄおよび第２液相冷媒通路１４１ｇが閉じられた状態では、統合弁１４の気液分離空間１４１ｂにて分離された液相冷媒は、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、液相冷媒流出口１４１ｅから流出する。

この第１暖房運転モードを実行中に、暖房負荷が増加して圧縮機１１が増速された場合、統合弁１４の気液分離空間１４１ｂにて分離される液相冷媒の量が増えるため、その液相冷媒を絞り１７のみで流通させることが困難になり、低圧冷媒の過熱度が高くなる。

そして、低圧冷媒の過熱度が高くなると第２室６１４の圧力も高くなり、図１８に示すように、第２バイパス弁６０は、ダイヤフラム６１１により開弁向きに駆動されて第２液相冷媒通路１４１ｇを開く。

したがって、気液分離空間１４１ｂにて分離された液相冷媒は、絞り１７および第２液相冷媒通路１４１ｇを流通するため、気液分離空間１４１ｂに液相冷媒が溜まることが防止される。その結果、圧縮機１１への液相冷媒の流入が防止され、圧縮機１１への液相冷媒の流入による不具合が未然に防止される。

また、第２液相冷媒通路１４１ｇを開いてもガスインジェクション運転を継続させることが可能であるため、サイクル効率（ＣＯＰ）の向上を図ることができる。

（第１３実施形態）
本発明の第１３実施形態について説明する。本実施形態は、気相冷媒通路開閉弁、および検知部を設けた点が第１実施形態と異なっている。なお、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図１９に示すように、統合弁１４の気相冷媒流出口１４２ａと圧縮機１１の中間圧ポート１１ｂとを接続する冷媒通路には、その冷媒通路を開閉する気相冷媒通路開閉弁７０が配置されている。

また、気相冷媒通路開閉弁７０を駆動する検知部７１が、室外熱交換器２０から圧縮機１１の吸入ポート１１ａに低圧冷媒を導く経路中に配置されている。

検知部７１は、ダイヤフラム７１１およびこのダイヤフラム７１１に一端側が接合されたシャフト７１２を備え、このシャフト７１２の他端側に気相冷媒通路開閉弁７０が接合されている。

ダイヤフラム７１１の一端側に形成された第１室７１３は、室外熱交換器２０と冷房用膨張弁２２および迂回通路開閉弁２７とを接続する経路に連通しており、室外熱交換器２０から流出する低圧冷媒の圧力と等しくなっている。

ダイヤフラム７１１の他端側に形成された第２室７１４には、冷媒ガスが封入されている。この第２室７１４の圧力は、室外熱交換器２０から流出する低圧冷媒の温度に応じて変化する。具体的には、低圧冷媒の温度が高くなると、すなわち低圧冷媒の過熱度が高くなると、第２室７１４の圧力も高くなる。そして、ダイヤフラム７１１は、第１室７１３と第２室７１４の圧力差に応じて変位し、換言すると、室外熱交換器２０から流出する低圧冷媒の過熱度に応じて変位する。なお、検知部７１は、本発明の冷媒状態判断手段および流入抑止手段に相当する。

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。

まず、定常運転状態では、低圧冷媒の過熱度が低く第２室７１４の圧力も低いため、気相冷媒通路開閉弁７０は、ダイヤフラム７１１により開弁向きに駆動されて、統合弁１４の気相冷媒流出口１４２ａと圧縮機１１の中間圧ポート１１ｂとを接続する冷媒通路を全開している。

第１暖房運転モードを実行中に、暖房負荷が増加して圧縮機１１が増速された場合、統合弁１４の気液分離空間１４１ｂにて分離される液相冷媒の量が増えるため、その液相冷媒を絞り１７のみで流通させることが困難になり、低圧冷媒の過熱度が高くなる。

そして、低圧冷媒の過熱度が高くなると第２室７１４の圧力も高くなり、気相冷媒通路開閉弁７０は、ダイヤフラム７１１により閉弁向きに駆動されて、統合弁１４の気相冷媒流出口１４２ａと圧縮機１１の中間圧ポート１１ｂとを接続する冷媒通路を閉じる。したがって、中間圧ポート１１ｂに流入する冷媒の流れが防止され、圧縮機１１への液相冷媒の流入による不具合が未然に防止される。

（第１４実施形態）
本発明の第１４実施形態について説明する。本実施形態は、気相冷媒通路開閉弁、および検知部を設けた点が第１実施形態と異なっている。なお、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図２０に示すように、統合弁１４の気相冷媒流出口１４２ａと圧縮機１１の中間圧ポート１１ｂとを接続する冷媒通路には、その冷媒通路を開閉する気相冷媒通路開閉弁８０が配置されている。

また、気相冷媒通路開閉弁８０を駆動する検知部８１が、室外熱交換器２０から圧縮機１１の吸入ポート１１ａに低圧冷媒を導く経路中に配置されている。

検知部８１は、ダイヤフラム８１１およびこのダイヤフラム８１１に一端側が接合されたシャフト８１２を備え、このシャフト８１２の他端側に気相冷媒通路開閉弁８０が接合されている。

ダイヤフラム８１１の一端側に形成された第１室８１３は、アキュムレータ２４と圧縮機１１の吸入ポート１１ａを接続する経路に連通しており、吸入ポート１１ａから吸入される低圧冷媒の圧力と等しくなっている。

ダイヤフラム８１１の他端側に形成された第２室８１４には、冷媒ガスが封入されている。この第２室８１４の圧力は、吸入ポート１１ａから吸入される低圧冷媒の温度に応じて変化する。具体的には、低圧冷媒の温度が高くなると、すなわち低圧冷媒の過熱度が高くなると、第２室８１４の圧力も高くなる。そして、ダイヤフラム８１１は、第１室８１３と第２室８１４の圧力差に応じて変位し、換言すると、吸入ポート１１ａから吸入される低圧冷媒の過熱度に応じて変位する。なお、検知部８１は、本発明の冷媒状態判断手段および流入抑止手段に相当する。

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。

まず、定常運転状態では、低圧冷媒の過熱度が低く第２室８１４の圧力も低いため、気相冷媒通路開閉弁８０は、ダイヤフラム８１１により開弁向きに駆動されて、統合弁１４の気相冷媒流出口１４２ａと圧縮機１１の中間圧ポート１１ｂとを接続する冷媒通路を開いている。

第１暖房運転モードを実行中に、暖房負荷が増加して圧縮機１１が増速された場合、統合弁１４の気液分離空間１４１ｂにて分離される液相冷媒の量が増えるため、その液相冷媒を絞り１７のみで流通させることが困難になり、低圧冷媒の過熱度が高くなる。

そして、低圧冷媒の過熱度が高くなると第２室８１４の圧力も高くなり、気相冷媒通路開閉弁８０は、ダイヤフラム８１１により閉弁向きに駆動されて、統合弁１４の気相冷媒流出口１４２ａと圧縮機１１の中間圧ポート１１ｂとを接続する冷媒通路を閉じる。したがって、中間圧ポート１１ｂに流入する冷媒の流れが防止され、圧縮機１１への液相冷媒の流入による不具合が未然に防止される。

なお、本実施形態では、第１暖房運転モードを実行中に低圧冷媒の過熱度が高くなると、統合弁１４の気相冷媒流出口１４２ａと圧縮機１１の中間圧ポート１１ｂとを接続する冷媒通路を閉じるようにしたが、第１暖房運転モードを実行中に低圧冷媒の過熱度が高くなった場合、統合弁１４の気相冷媒流出口１４２ａと圧縮機１１の中間圧ポート１１ｂとを接続する冷媒通路の流通面積を小さくしてもよい。この場合、気相冷媒流出口１４２ａから液相冷媒が流出しても、冷媒通路の流通面積が小さくなった部位にて液相冷媒がガス化されるため、圧縮機１１への液相冷媒の流入による不具合が未然に防止される。

（第１５実施形態）
本発明の第１５実施形態について説明する。本実施形態は、液相冷媒流入防止処理にＳ１５を追加した点が第１実施形態と異なっている。なお、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図２１に示すように、Ｓ１２を実行した後、減圧制御手段としてのＳ１５にて高段側膨張弁１３の絞り開度を増加させる。

因みに、第１暖房運転モード（すなわち、ガスインジェクション運転）において高段側膨張弁１３の絞り開度を増加させると、高圧冷媒の圧力と中間圧冷媒の圧力の差が小さくなり、中間圧冷媒の圧力が上昇する。一方、低圧冷媒の圧力は室外熱交換器２０に当たる外気温度が支配的であるのでほぼ変わらない。そのため、中間圧冷媒と低圧冷媒の差圧を拡大することが可能となる。但し、実際には、Ｓ１２にて第２暖房運転モードに切り替わっているため、第１バイパス弁１５が開となり中間圧冷媒と低圧冷媒の差圧は生じない。

Ｓ１５は、Ｓ１４にて運転モードを第１暖房運転モードに戻す段階にて切替直後から絞り１７の差圧を確保しておくことを目的とし、Ｓ１５を実行することによりその差圧を確保して絞り１７が流せる冷媒流量を増加させることが可能となり、気液分離空間１４１ｂに流入する大量の冷媒をしっかりと低圧側に流しきることが可能となる。

（他の実施形態）
なお、本発明は上記した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。

また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。

また、上記各実施形態において、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。

また、上記各実施形態において、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るものではない。

また、上記各実施形態において、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るものではない。

１１ 圧縮機
１２ 室内凝縮器（利用側熱交換器）
１３ 高段側膨張弁（高段側減圧手段）
１７ 絞り（低段側減圧手段）
１８ 気相冷媒側弁体（気相冷媒制御弁）
２０ 室外熱交換器（蒸発器）
５０ 気液分離器（気液分離手段）
５１ 気相冷媒通路
５２ 気相冷媒制御弁
５４ 絞り（低段側減圧手段）
６１ 検知部（冷媒状態判断手段、、流入抑止手段）
７１ 検知部（冷媒状態判断手段、、流入抑止手段）
８１ 検知部（冷媒状態判断手段、、流入抑止手段）
１１ａ 吸入ポート
１１ｂ 中間圧ポート
１１ｃ 吐出ポート
１４１ｂ 気液分離空間（気液分離手段）
１４２ｂ 気相冷媒通路
Ｓ１１ 冷媒状態判断手段
Ｓ１２ 流入抑止手段

Claims (17)

1. 吸入ポート（１１ａ）から吸入した低圧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）と、
   前記吐出ポートから吐出された前記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）と、
   前記利用側熱交換器から流出した前記高圧冷媒を前記中間圧冷媒となるまで減圧させる高段側減圧手段（１３）と、
   前記高段側減圧手段にて減圧された前記中間圧冷媒の気液を分離する気液分離手段（５０、１４１ｂ）と、
   前記気液分離手段にて分離された気相冷媒を前記中間圧ポートに導く気相冷媒通路（５１、１４２ｂ）と、
   前記気相冷媒通路を開閉する気相冷媒制御弁（１８、５２）と、
   前記気液分離手段にて分離された液相冷媒を減圧させる低段側減圧手段（１７、５４）と、
   前記低段側減圧手段にて減圧された低圧冷媒を蒸発させて、前記吸入ポート側へ流出させる蒸発器（２０）と、
   前記気相冷媒制御弁を開弁させて前記中間圧ポートに前記中間圧冷媒を流入させるガスインジェクション運転中に、前記気相冷媒通路に液相冷媒を含んだ冷媒が流入するか否かを判断する冷媒状態判断手段（Ｓ１１、６１、７１、８１）と、
   前記冷媒状態判断手段が前記気相冷媒通路に液相冷媒を含んだ冷媒が流入すると判断した際に、前記気相冷媒通路を介して前記中間圧ポートに流入する冷媒の流れを抑止する流入抑止手段（Ｓ１２、６１、７１、８１）とを備え、
   前記冷媒状態判断手段は、前記圧縮機が増速される場合に、圧縮機増速前の前記圧縮機の回転数が所定回転数以下で、且つ、圧縮機増速前の前記高段側減圧手段の開度が所定開度以下である場合に、前記気相冷媒通路に液相冷媒を含んだ冷媒が流入すると判断することを特徴とするヒートポンプサイクル。
2. 前記冷媒状態判断手段は、前記圧縮機の増速量が所定量以上である場合に、前記気相冷媒通路に液相冷媒を含んだ冷媒が流入すると判断することを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプサイクル。
3. 前記圧縮機の増速量は、圧縮機増速後の前記圧縮機の目標回転数と圧縮機増速前の前記圧縮機の回転数との差であり、
   前記冷媒状態判断手段は、前記熱交換対象流体の熱交換後の推定温度と前記熱交換対象流体の熱交換後の目標温度との差に基づいて、圧縮機増速後の前記圧縮機の目標回転数を算出し、その算出した目標回転数と圧縮機増速前の前記圧縮機の回転数とに基づいて前記圧縮機の増速量を算出し、その算出した前記圧縮機の増速量が所定回転数以上である場合に、前記気相冷媒通路に液相冷媒を含んだ冷媒が流入すると判断することを特徴とする請求項２に記載のヒートポンプサイクル。
4. 前記冷媒状態判断手段は、前記中間圧冷媒の圧力が所定圧力以下である場合に、前記気相冷媒通路に液相冷媒を含んだ冷媒が流入すると判断することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載のヒートポンプサイクル。
5. 前記所定圧力は、外気温に対し正の相関を持つことを特徴とする請求項４に記載のヒートポンプサイクル。
6. 前記冷媒状態判断手段は、前記吐出ポートから吐出された前記高圧冷媒の過熱度が所定過熱度以下である場合に、前記気相冷媒通路に液相冷媒を含んだ冷媒が流入すると判断することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載のヒートポンプサイクル。
7. 前記冷媒状態判断手段は、前記吸入ポートに吸入される前記低圧冷媒の過熱度が所定過熱度以上である場合に、前記気相冷媒通路に液相冷媒を含んだ冷媒が流入すると判断することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載のヒートポンプサイクル。
8. 前記冷媒状態判断手段は、前記吸入ポートから吸入される前記低圧冷媒の圧力を検出する吸入圧センサと、前記吸入ポートから吸入される前記低圧冷媒の温度を検出する吸入温度センサを備え、前記吸入圧センサおよび前記吸入温度センサにて検出した値に基づいて、前記吸入ポートから吸入される前記低圧冷媒の過熱度を算出することを特徴とする請求項７に記載のヒートポンプサイクル。
9. 前記吸入圧センサおよび前記吸入温度センサは、前記蒸発器から前記吸入ポートに冷媒を導く経路中に配置されていることを特徴とする請求項８に記載のヒートポンプサイクル。
10. 前記冷媒状態判断手段は、前記気相冷媒通路に閾値以上の液相冷媒があるか否かを検出する液相冷媒センサを備えることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１つに記載のヒートポンプサイクル。
11. 前記流入抑止手段は、前記冷媒状態判断手段が前記気相冷媒通路に液相冷媒を含んだ冷媒が流入すると判断した際に、前記気相冷媒制御弁を閉弁させることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１つに記載のヒートポンプサイクル。
12. 前記低段側減圧手段は、開度が調整可能に構成され、
    前記流入抑止手段は、前記冷媒状態判断手段が前記気相冷媒通路に液相冷媒を含んだ冷媒が流入すると判断した際に、前記低段側減圧手段の開度を増加させることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１つに記載のヒートポンプサイクル。
13. 前記低段側減圧手段と並列に配置され、前記気液分離手段にて分離された液相冷媒を前記低段側減圧手段をバイパスして前記蒸発器へ流す第１液相冷媒通路（５５、１４１ｄ）と、
    前記第１液相冷媒通路を開閉する第１バイパス弁（１５、５６）とを備え、
    前記流入抑止手段は、前記冷媒状態判断手段が前記気相冷媒通路に液相冷媒を含んだ冷媒が流入すると判断した際に、前記第１バイパス弁を開弁させることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれか１つに記載のヒートポンプサイクル。
14. 前記低段側減圧手段と並列に配置され、前記気液分離手段にて分離された液相冷媒を前記低段側減圧手段をバイパスして前記蒸発器へ流す第１液相冷媒通路（１４１ｄ）と、
    前記第１液相冷媒通路を開閉する第１バイパス弁（１５）と、
    前記低段側減圧手段および前記第１液相冷媒通路と並列に配置され、前記気液分離手段にて分離された液相冷媒を前記低段側減圧手段および前記第１液相冷媒通路をバイパスして前記蒸発器へ流す第２液相冷媒通路（１４１ｇ）と、
    前記第２液相冷媒通路を開閉する第２バイパス弁（６０）とを備え、
    前記第１バイパス弁が前記第１液相冷媒通路を閉じた際に、前記低段側減圧手段から流出した冷媒の圧力と前記気相冷媒通路に流入する冷媒の圧力との圧力差に基づいて前記気相冷媒制御弁が前記気相冷媒通路を開くとともに、前記第１バイパス弁が前記第１液相冷媒通路を開いた際に、前記気相冷媒通路に流入する冷媒の圧力と前記第１バイパス弁から流出した冷媒の圧力とがバランスして前記気相冷媒制御弁が前記気相冷媒通路を閉じるように構成され、
    前記流入抑止手段（６１）は、前記冷媒状態判断手段が前記気相冷媒通路に液相冷媒を含んだ冷媒が流入すると判断した際に、前記第２バイパス弁を開弁させることを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプサイクル。
15. 前記流入抑止手段および前記冷媒状態判断手段は、前記吸入ポートから吸入される前記低圧冷媒の過熱度に応じてダイヤフラム（６１１）が変位する検知部（６１）にて構成され、
    前記第２バイパス弁は前記検知部により駆動されることを特徴とする請求項１４に記載のヒートポンプサイクル。
16. 前記検知部は、前記蒸発器から前記吸入ポートに冷媒を導く経路中に配置されていることを特徴とする請求項１５に記載のヒートポンプサイクル。
17. 前記高段側減圧手段は、開度が調整可能に構成され、
    前記気相冷媒通路に液相冷媒を含んだ冷媒が流入すると前記冷媒状態判断手段が判断した際に、前記高段側減圧手段の開度を増加させる減圧制御手段（Ｓ１５）を備えることを特徴とする請求項１ないし１６のいずれか１つに記載のヒートポンプサイクル。
    
    
    
    

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