(57)【要約】  統合弁は、ボデーと、連結部材と、駆動部を有している。ボデーには、圧縮機から吐出された冷媒を減圧させるための減圧室と、中間圧冷媒通路および逆止弁を介して中間圧ポートに合流させる冷媒の流路を開閉するための開閉弁室が形成されている。連結部材は第１弁体と第２弁体を有する。第１弁体は、減圧室に配置され、圧縮機から吐出された冷媒を減圧させる減圧弁を構成する。第２弁体は、開閉弁室に配置され、中間圧ポートに合流させる冷媒の流量を調整するための開閉弁を構成する。連結部材は、減圧弁が絞り状態のときに開閉弁が全開状態となり、減圧弁が開弁状態のときに開閉弁も開弁状態となり、減圧弁が全開状態のときに開閉弁が閉弁状態となるように第１弁体および第２弁体を連結する。駆動部は連結部材を駆動する。
2016125697.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸入ポートから吐出された冷媒を圧縮して吐出ポート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を有する圧縮機（１１）と、前記中間圧ポートに合流させた冷媒が逆流するのを防止する逆止弁（１１ｅ）と、を有し、ガスインジェクション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、
前記圧縮機から吐出された冷媒を減圧させるための減圧室（１３６ａ）と、中間圧冷媒通路（１５）および前記逆止弁を介して前記中間圧ポートに合流させる冷媒の流路を開閉するための開閉弁室（１３６ｂ）が形成されたボデー（１３０）と、
前記減圧室に配置され、前記圧縮機から吐出された冷媒を減圧させる減圧弁（１３ａ）を構成する第１弁体（１３３ａ）と、前記開閉弁室に配置され、前記中間圧ポートに合流させる冷媒の流量を調整するための開閉弁（１３ｂ）を構成する第２弁体（１３３ｂ）と、を有し、前記減圧弁が絞り状態のときに前記開閉弁が全開状態となり、前記減圧弁が開弁状態のときに前記開閉弁も開弁状態となり、前記減圧弁が全開状態のときに前記開閉弁が閉弁状態となるように前記第１弁体および第２弁体を連結した連結部材（１３３）と、
前記連結部材を駆動する駆動部（２８）と、を備えた統合弁。
【請求項２】
前記ボデーには、前記減圧室で減圧された冷媒を気相冷媒と液相冷媒に分離する気液分離部（１４）へ流出させる第１冷媒流出口（１３０ｂ）が形成されており、
前記減圧室に配置され、前記減圧弁を構成する弁座（１３４ａ）よりも前記第１冷媒流出口側の流路部と前記開閉弁室は、前記連結部材を案内するガイド部材（１３５）を介して隣り合うように配置されている請求項１に記載の統合弁。
【請求項３】
前記ボデーには、前記第１冷媒流出口からの冷媒を気液に分離する気液分離部（１４ａ）、前記気液分離部にて分離された気相冷媒を前記開閉弁室へ導入する気相側流出口（１４ｃ）および気液分離部にて分離された液相冷媒を流出させる液相側流出口（１４ｂ）が形成されている請求項１または２に記載の統合弁。
【請求項４】
ガスインジェクション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に切替可能なヒートポンプサイクルであって、
吸入ポートから吐出された冷媒を圧縮して吐出ポート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を有する圧縮機（１１）と、
前記中間圧ポートに合流させた冷媒が逆流するのを防止する逆止弁（１１ｅ）と、
前記吐出ポートから吐出された冷媒を減圧させる統合弁（１３）と、
前記統合弁で減圧された冷媒の気液を分離する気液分離部（１４）と、
前記気液分離部にて分離された気相冷媒を、前記中間圧ポートへ導く中間圧冷媒通路（１５）と、備え、
前記統合弁は、前記圧縮機から吐出された冷媒を減圧させるための減圧室（１３６ａ）と、前記中間圧冷媒通路（１５）および前記逆止弁を介して前記中間圧ポートに合流させる冷媒の流路を開閉するための開閉弁室（１３６ｂ）が形成されたボデー（１３０）と、
前記減圧室に配置され、前記圧縮機から吐出された冷媒を減圧させる減圧弁（１３ａ）を構成する第１弁体（１３３ａ）と、前記開閉弁室に配置され、前記中間圧ポートに合流させる冷媒の流路を開閉するための開閉弁（１３ｂ）を構成する第２弁体（１３３ｂ）と、を有し、前記減圧弁が絞り状態のときに前記開閉弁が全開状態となり、前記減圧弁が開弁状態のときに前記開閉弁も開弁状態となり、前記減圧弁が全開状態のときに前記開閉弁が閉弁状態となるように前記第１弁体および第２弁体を連結した連結部材（１３３）と、
前記連結部材を駆動する駆動部（２８）と、を備えたヒートポンプサイクル。
【発明の詳細な説明】
【関連出願への相互参照】
【０００１】
本出願は、２０１５年２月４日に出願された日本特許出願番号２０１５−２００６７号に基づくもので、ここにその記載内容が参照により組み入れられる。
【技術分野】
【０００２】
本開示は、統合弁およびヒートポンプサイクルに関するものである。
【背景技術】
【０００３】
従来、電気自動車等の如く、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（すなわち、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。【０００４】
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、中間圧冷媒の一部である気相冷媒を、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（すなわち、エコノマイザ式冷凍サイクル）が知られている。【０００５】
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であるＣＯＰ（Coefficient Of Performance）を向上させるために、暖房運転時に通常サイクルからガスインジェクション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、通常サイクルは一段圧縮サイクルであり、ガスインジェクションサイクルは二段圧縮サイクルである。【０００６】
具体的には、特許文献１のヒートポンプサイクルは、放熱器からの流出冷媒を減圧する第１、第２減圧部、第１減圧部で減圧された中間圧冷媒の気液を分離する気液分離器、第１減圧部で減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器等を備える。【０００７】
そして、このヒートポンプサイクルでは、気液分離器で分離された気相冷媒を圧縮機の中間圧ポートへと導く中間圧冷媒通路に、当該冷媒通路を開閉する開閉弁が設けられている。このような構成により、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が切り替わる。【０００８】
ここで、ヒートポンプサイクルを通常サイクルとして機能させる際には、第２減圧部が減圧作用を発揮しない全開状態に設定される。一方、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として機能させる際には、放熱器からの流出冷媒を２段階に減圧するために、第１、第２減圧部の双方が減圧作用を発揮する絞り状態に設定される。【０００９】
そこで、特許文献１では、中間圧冷媒通路を開閉する開閉弁を差圧弁で構成している。この差圧弁は、第２減圧部の前後差圧が所定差圧以上となった際に、中間圧冷媒通路を開く。これにより、ヒートポンプサイクルのサイクル構成の簡素化を図っている。【００１０】
また、特許文献２には、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おいて、圧縮機をスクロール型圧縮機で構成した例が開示されている。具体的には、特許文献２では、中間圧ポートを固定スクロールの端板部に形成し、可動スクロールにおける固定スクロールの端板部に当接する歯先により、周期的に中間圧ポートを開閉することで、中間圧冷媒を圧縮過程の冷媒と合流させる構成としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０１２−１８１００５号公報
【特許文献２】特開平０９−１０５３８６号公報
【発明の概要】
【００１２】
ところで、特許文献１の如く、ガスインジェクションサイクルと通常サイクルとを切り替え可能なヒートポンプサイクルに対し、特許文献２に記載の圧縮機を適用すると、サイクル内へ冷媒を充填する冷媒充填作業時に以下の不具合が生ずることが分った。
【００１３】
（１）真空引き工程で中間圧冷媒通路の真空引きができない場合があること
（２）充填工程で中間圧冷媒通路へ冷媒を充填できない場合があること
本発明者らは、上述の不具合（１）、（２）について鋭意検討したところ、各不具合（１）、（２）の発生要因が明らかとなった。
【００１４】
本開示は上記点に鑑みて、ガスインジェクションサイクルと通常サイクルとに切り替え可能なヒートポンプサイクルにおいて、真空引き工程における中間圧冷媒通路の真空引きと充填工程における中間圧冷媒通路へ冷媒の充填を確実に実施できるようにすることを目的とする。
【００１５】
上記目的を達成するため、本開示の１つの観点によれば、統合弁は、圧縮機から吐出された冷媒を減圧させるための減圧室と、中間圧冷媒通路および逆止弁を介して中間圧ポートに合流させる冷媒の流路を開閉するための開閉弁室が形成されたボデーと、減圧室に配置され、圧縮機から吐出された冷媒を減圧させる減圧弁を構成する第１弁体と、開閉弁室に配置され、中間圧ポートに合流させる冷媒の流量を調整するための開閉弁を構成する第２弁体と、を有し、減圧弁が絞り状態のときに開閉弁が全開状態となり、減圧弁が開弁状態のときに開閉弁も開弁状態となり、減圧弁が全開状態のときに開閉弁が閉弁状態となるように第１弁体および第２弁体を連結した連結部材と、連結部材を駆動する駆動部と、を備えている。
【００１６】
このような構成によれば、真空引き工程時に、駆動部により連結部材を駆動させ、減圧弁が開弁状態のときに開閉弁も開弁状態とすることができるので、開閉弁および減圧弁を介して中間圧冷媒通路の真空引きを確実に実施することができる。また、充填行程時に、駆動部により連結部材を駆動させ、減圧弁が開弁状態のときに開閉弁も開弁状態とすることができるので、減圧弁および開閉弁を介して中間圧冷媒通路への冷媒の充填を確実に実施することもできる。
【００１７】
上記目的を達成するため、本開示の別の観点によれば、ヒートポンプサイクルは、吸入ポートから吐出された冷媒を圧縮して吐出ポート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を有する圧縮機と、中間圧ポートに合流させた冷媒が逆流するのを防止する逆止弁と、吐出ポートから吐出された冷媒を減圧させる統合弁と、統合弁で減圧された冷媒の気液を分離する気液分離部と、気液分離部にて分離された気相冷媒を、中間圧ポートへ導く中間圧冷媒通路と、備え、統合弁は、圧縮機から吐出された冷媒を減圧させるための減圧室と、中間圧冷媒通路および逆止弁を介して中間圧ポートに合流させる冷媒の流路を開閉するための開閉弁室が形成されたボデーと、減圧室に配置され、圧縮機から吐出された冷媒を減圧させる減圧弁を構成する第１弁体と、開閉弁室に配置され、中間圧ポートに合流させる冷媒の流路を開閉するための開閉弁を構成する第２弁体と、を有し、減圧弁が絞り状態のときに開閉弁が全開状態となり、減圧弁が開弁状態のときに開閉弁も開弁状態となり、減圧弁が全開状態のときに開閉弁が閉弁状態となるように第１弁体および第２弁体を連結した連結部材と、連結部材を駆動する駆動部と、を備えている。
【００１８】
このような構成によれば、真空引き工程時に、駆動部により連結部材を駆動させ、減圧弁が開弁状態のときに開閉弁も開弁状態とすることができるので、開閉弁および減圧弁を介して中間圧冷媒通路の真空引きを確実に実施することができる。また、冷媒充填行程時に、駆動部により連結部材を駆動させ、減圧弁が開弁状態のときに開閉弁も開弁状態とすることができるので、減圧弁および開閉弁を介して中間圧冷媒通路への冷媒の充填を確実に実施することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１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の冷媒回路を示す全体構成図である。
【図２】第１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。
【図３】第１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。
【図４】第１実施形態に係る統合弁の冷房運転モード時の概略断面図である。
【図５】第１実施形態に係る統合弁の第１暖房モード時の概略断面図である。
【図６】第１実施形態に係る統合弁の第２暖房モード時の概略断面図である。
【図７】統合弁の高段側膨脹弁と中間圧開閉弁の弁開度とシャフトの軸方向のリフト量の関係を示した図である。
【図８】第１実施形態に係るヒートポンプサイクルの冷媒充填作業時の真空引き工程を説明するための全体構成図である。
【図９】第１実施形態に係るヒートポンプサイクルの冷媒充填作業時の真空引き工程を説明するための全体構成図である。
【図１０】第１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示すモリエル線図である。
【図１１】第１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。
【図１２】第１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。
【図１３】第２実施形態に係るヒートポンプサイクルの冷媒回路を示す全体構成図である。
【図１４】第２実施形態に係る統合弁の構成を示す断面図である。
【図１５】検討例に係るヒートポンプサイクルを示す模式図である。
【図１６】検討例に係る差圧開閉弁の開閉動作を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本開示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。
【００２１】
（第１実施形態）
第１実施形態について説明する。本実施形態では、ヒートポンプサイクル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室内送風空気を熱交換対象流体とし、室内送風空気を冷却あるいは加熱する機能を果たす。
【００２２】
本実施形態のヒートポンプサイクル１０は、車室内を冷房する図１に示す冷房運転モードの冷媒回路、および車室内を暖房する図２、図３に示す暖房運転モードの冷媒回路を切替可能に構成されている。
【００２３】
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）に実行される図２に示す第１暖房モードの冷媒回路、通常の暖房が実行される図３に示す第２暖房モードの冷媒回路を切替可能に構成されている。
【００２４】
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（すなわち二段圧縮サイクル）を構成し、冷房運転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（すなわち一段圧縮サイクル）を構成している。
【００２５】
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）に切り替え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。
【００２６】
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ＣＯ２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。
【００２７】
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、圧縮室１１ａ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。
【００２８】
圧縮機１１のハウジングには、吸入ポート１１ｂ、吐出ポート１１ｃ、および中間圧ポート１１ｄが設けられている。吸入ポート１１ｂは、圧縮室１１ａへ低圧冷媒を吸入させる。吐出ポート１１ｃは、圧縮室１１ａから高圧冷媒を吐出する。中間圧ポート１１ｄは、サイクルの中間圧冷媒を圧縮室１１ａへ導くと共に、圧縮過程の冷媒に合流させる。
【００２９】
本実施形態の圧縮機１１は、中間圧冷媒が圧縮室１１ａ内に適切に噴射されるように、圧縮機構が中間圧ポート１１ｄと圧縮室１１ａとの間の連通状態を周期的に閉塞するように構成されている。
【００３０】
具体的には、圧縮機１１の圧縮機構として、例えば、特許文献２の従来技術と同様のスクロール型圧縮機構を採用することができる。この場合、図示しない固定スクロールの端板部に設けられた中間圧ポート１１ｄが、図示しない可動スクロールの歯先により周期的に閉塞される。なお、圧縮機１１の圧縮機構としては、中間圧ポート１１ｄと圧縮室１１ａとの間の連通状態が一時的に閉塞される圧縮機構であれば、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。
【００３１】
また、圧縮機１１には、中間圧ポート１１ｄに接続される後述の中間圧冷媒通路１５側から圧縮室１１ａへの冷媒の流入を許容し、圧縮室１１ａ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１１ｅが内蔵されている。これにより、圧縮室１１ａの冷媒圧力が中間圧冷媒通路１５の冷媒圧力（すなわち中間圧ポート１１ｄ側の冷媒圧力）よりも高くなった際に、中間圧ポート１１ｄを介して圧縮室１１ａ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。
【００３２】
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の吐出能力変更部を構成している。
【００３３】
なお、圧縮機１１は、中間圧ポート１１ｄから中間圧冷媒を流入させて圧縮過程の冷媒に合流させると共に、圧縮機構により中間圧ポート１１ｄと圧縮室１１ａとの間が一時的に閉塞される構成であれば、複数の圧縮機構を有する形式の圧縮機を採用してもよい。
【００３４】
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。
【００３５】
室内凝縮器１２と後述する気液分離器１４の間には、統合弁１３が設けられている。この統合弁１３は、高段側膨脹弁１３ａと中間圧開閉弁１３ｂを一体化したものとして構成されている。高段側膨脹弁１３ａは、減圧弁であり、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する。中間圧開閉弁１３ｂは、気液分離器１４にて分離された気相冷媒を圧縮機１１の中間圧ポート１１ｄへ導く中間圧冷媒通路１５を開閉する。これにより、中間圧開閉弁１３ｂは、中間圧ポート１１ｄに合流させる冷媒の流量を調整することができる。また、統合弁１３は、高段側膨脹弁１３ａと中間圧開閉弁１３ｂを連動して制御することが可能なステッピングモータを有している。この統合弁１３については、後で詳細に説明する。
【００３６】
気液分離器１４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気液分離部である。気液分離器１４には、ハウジング内に冷媒の気液を分離する分離空間１４ａが形成されている。また、気液分離器１４には、分離空間１４ａにて分離された液相冷媒を流出させる液相側流出口１４ｂ、および、分離空間１４ａにて分離された気相冷媒を流出させる気相側流出口１４ｃが、設けられている。
【００３７】
気液分離器１４の液相側流出口１４ｂには、気液分離器１４から流出した液相冷媒を減圧可能な中段側減圧部の入口側が接続され、中段側減圧部の出口側には、室外熱交換器２０の冷媒入口側が接続されている。
【００３８】
この中段側減圧部は、気液分離器１４の液相側流出口１４ｂから流出した冷媒を減圧させる絞り状態に設定可能に構成されている。本実施形態の中段側減圧部は、冷媒を減圧させる固定絞り１７、冷媒を固定絞り１７を迂回させて室外熱交換器２０側へ導く第１迂回通路１８、第１迂回通路１８を開閉する第１通路開閉弁１８１で構成されている。
【００３９】
第１通路開閉弁１８１は、第１迂回通路１８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。なお、第１通路開閉弁１８１は、第１迂回通路１８を開閉することによって、サイクル構成の冷媒流路を切り替える機能を果たす。従って、本実施形態の第１通路開閉弁１８１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部を構成している。
【００４０】
ここで、冷媒が第１通路開閉弁１８１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、室内凝縮器１２から流出した冷媒は、第１通路開閉弁１８１が開いている場合には第１迂回通路１８側を介して室外熱交換器２０へ流入し、第１通路開閉弁１８１が閉じている場合には固定絞り１７を介して室外熱交換器２０へ流入する。これにより、中段側減圧部は、第１通路開閉弁１８１の開閉により、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変更することが可能となっている。
【００４１】
具体的には、本実施形態の中段側減圧部は、ガスインジェクションサイクルに切り替えられた際に減圧作用を発揮する絞り状態に設定され、ガスインジェクションサイクル以外の通常サイクルに切り替えられえた際に減圧作用を発揮しない全開状態に設定される。
【００４２】
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（すなわち出入口間差圧）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Ｘを自己調整してバランスすることができる。
【００４３】
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必要循環冷媒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、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。
【００４４】
また、気液分離器１４の気相側流出口１４ｃには、統合弁１３の中間圧開閉弁１３ｂを介して中間圧冷媒通路１５が接続されている。この中間圧冷媒通路１５は、気液分離器１４にて分離された気相冷媒を圧縮機１１の中間圧ポート１１ｄへ導く冷媒通路である。中間圧冷媒通路１５には、中間圧冷媒通路１５を開閉する中間圧開閉弁１３ｂが設けられている。この中間圧開閉弁１３ｂは、統合弁１３に含まれる。
【００４５】
以下、本実施形態の統合弁１３の構成について図４〜図６を用いて説明する。なお、図４〜図６における上下の各矢印は、統合弁１３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。
【００４６】
図４に示すように、統合弁１３は、ボデー１３０、ステッピングモータ２８、シャフト１３３等を有している。
【００４７】
ボデー１３０は、略中空形状の金属ブロック体として形成される。ボデー１３０は、上側の第１部材１３０１と下側の第２部材１３０２を組み付けた構造となっている。また、ボデー１３０には、室内凝縮器１２から流出した高圧冷媒を流入させる第１冷媒流入口１３０ａが形成されている。また、ボデー１３０には、この第１冷媒流入口１３０ａより流入した冷媒を減圧させるための減圧室１３６ａが形成されている。また、ボデー１３０には、この減圧室１３６ａで減圧された冷媒を流出する第１冷媒流出口１３０ｂが形成されている。また、ボデー１３０には、気液分離器１４から流出する気相冷媒を流入させる第２冷媒流入口１３０ｃが形成されている。また、ボデー１３０には、この第２冷媒流入口１３０ｃより流入した冷媒の流路を開閉するための開閉弁室１３６ｂが形成されている。また、ボデー１３０には、この開閉弁室１３６ｂを通過する冷媒を流出する第２冷媒出口１３０ｄが形成されている。
【００４８】
なお、第１冷媒流出口１３０ｂより流出した冷媒は、気液分離器１４に流入し、気液分離器１４で分離された気相冷媒は、第２冷媒流入口１３０ｃに流入するようになっている。
【００４９】
減圧室１３６ａの第１冷媒流入口１３０ａ側の面には弁座１３４ａが設けられている。また、開閉弁室１３６ｂの第２冷媒出口１３０ｄ側の面には、弁座１３４ｂが設けられている。
【００５０】
また、減圧室１３６ａと開閉弁室１３６ｂの間には、シャフト１３３を上下方向に移動可能に支持するガイド部材１３５が設けられている。ガイド部材１３５は、金属製部材（例えば、アルミニウム）を用いて構成されている。
【００５１】
ステッピングモータ２８は、シャフト１３３を駆動する駆動部である。ステッピングモータ２８では、空調制御装置４０より入力されるパルス信号に応じて一定角度ずつ回転軸２８ａが回転する。
【００５２】
シャフト１３３は、金属製部材（例えば、ステンレス）を用いて構成され、中空部を有する円筒形状をなしている。シャフト１３３の内周面と、ステッピングモータ２８の回転軸２８ａの外周面には、それぞれネジ溝が形成されている。また、シャフト１３３の中空部には、ステッピングモータ２８の回転軸２８ａが挿入されている。ステッピングモータ２８の回転軸２８ａが回転すると、シャフト１３３が上下方向（すなわち、シャフト１３３の軸方向）に螺進または螺退するようになっている。螺進は、回転しながら進むことをいう。螺退は、回転しながら後退することをいう。
【００５３】
シャフト１３３の外周面には、第１弁体１３３ａと第２弁体１３３ｂが形成されている。第１弁体１３３ａは、減圧室１３６ａに配置され、第２弁体１３３ｂは、開閉弁室１３６ｂに配置される。シャフト１３３は、減圧室１３６ａに配置された第１弁体１３３ａと、開閉弁室１３６ｂに配置された第２弁体１３３ｂを連結する連結部材である。なお、第１弁体１３３ａと弁座１３４ａは、図１〜図３に示した高段側膨脹弁１３ａを構成しており、第２弁体１３３ｂと弁座１３４ｂは、図１〜図３に示した中間圧開閉弁１３ｂを構成している。
【００５４】
第１弁体１３３ａは、シャフト１３３の上下方向の移動に応じて減圧室１３６ａに配置された弁座１３４ａに対して離接する。図４、図５に示すように、第１弁体１３３ａと弁座１３４ａとが離れた状態では、高段側膨脹弁１３ａは開弁状態となり、高段側膨脹弁１３ａは減圧作用を発揮しない。また、図６に示すように、第１弁体１３３ａと弁座１３４ａとの距離が短く高段側膨脹弁１３ａの弁開度が微小開度となっている状態では、高段側膨脹弁１３ａ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減圧作用を発揮する。
【００５５】
また、第２弁体１３３ｂは、シャフト１３３の上下方向の移動に応じて開閉弁室１３６ｂに配置された弁座１３４ｂに対して離接し、開閉弁室１３６ｂと第２冷媒出口１３０ｄの間の流路を開閉する。図４に示すように、第２弁体１３３ｂと弁座１３４ｂとが接した状態では、中間圧開閉弁１３ｂは閉弁状態となり、中間圧冷媒通路１５は閉状態となる。また、図５、図６に示すように、第２弁体１３３ｂと弁座１３４ｂとが離れた状態では、中間圧開閉弁１３ｂは全開状態となり、中間圧冷媒通路１５は開状態となる。
【００５６】
ここで、気液分離器１４により分離された気相冷媒は液相冷媒と比較して軽いため、第２冷媒流入口１３０ｃの方が第１冷媒流入口１３０ａよりも上側に配置されている。このため、中間圧開閉弁１３ｂは、高段側膨脹弁１３ａよりも上側に配置されている。
【００５７】
ここで、例えば、弁座１３４ａよりも第１冷媒流入口１３０ａ側の流路と開閉弁室１３６ｂとをガイド部材１３５を介して隣り合うように配置する構成としたとする。この場合、隣り合う２つの流路部間に大きな圧力差が生じるため、高圧冷媒がガイド部材１３５とシャフト１３３の間の隙間を通って開閉弁室１３６ｂ側へ漏れ出してしまう。なお、この弁座１３４ａは高段側膨脹弁１３ａを構成している。また、この第１冷媒流入口１３０ａは室内凝縮器１２から流出した高圧冷媒を流入させる。
【００５８】
そこで、本実施形態の統合弁１３では、高段側膨脹弁１３ａを構成している弁座１３４ａよりも第１冷媒流出口１３０ｂ側の流路部と開閉弁室１３６ｂが、シャフト１３３を案内するガイド部材１３５を介して隣り合うように配置されている。
【００５９】
なお、本実施形態では、遠心分離方式の気液分離器１４を採用している。このような遠心分離方式の気液分離器１４は、圧力損失が非常に小さい。そのため、本実施形態のように高段側膨脹弁１３ａを構成している弁座１３４ａよりも第１冷媒流出口１３０ｂ側の流路部と開閉弁室１３６ｂをガイド部材１３５を介して隣り合うように配置することにより隣り合う２つの流路部間の圧力差を小さくできる。その結果、ガイド部材１３５とシャフト１３３の間のシール構造を不要とすることができる。
【００６０】
図７は、高段側膨脹弁１３ａと中間圧開閉弁１３ｂの弁開度とシャフト１３３の軸方向のリフト量の関係を示したものである。シャフト１３３の軸方向のリフト量が大きいほどシャフト１３３は上側に移動することを意味する。
【００６１】
冷房運転モード時においては、高段側膨脹弁１３ａの弁開度は全開となり、中間圧開閉弁１３ｂの弁開度は全閉となる。すなわち、図１中の実線矢印に従って冷媒が流れる。なお、冷房運転モードでは、低段側膨脹弁２２を絞り状態にして冷媒を減圧させる。
【００６２】
また、第１暖房運転モード時においては、高段側膨脹弁１３ａの弁開度は所定の中間開度となり、中間圧開閉弁１３ｂの弁開度は全開となる。すなわち、図２中の実線矢印に従って冷媒が流れる。なお、第１暖房運転モードでは、高段側膨脹弁１３ａと固定絞り１７により冷媒を減圧させるため、高段側膨脹弁１３ａでは、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絞り開度が実現される。
【００６３】
また、第２暖房運転モード時においては、高段側膨脹弁１３ａの弁開度は微小開度となり、中間圧開閉弁１３ｂの弁開度は全開となる。すなわち、図３中の実線矢印に従って冷媒が流れる。なお、第２暖房運転モードでは、高段側膨張弁１３ａのみで冷媒を減圧させるため、第１暖房運転モードの場合と比較して高段側膨脹弁１３ａの絞り開度は小さくなる。
【００６４】
なお、第１、第２暖房運転モード時において、中間圧開閉弁１３ｂの弁開度が全開となるが、本実施形態の圧縮機１１は、逆止弁１１ｅを備えているので、中間圧ポートに合流させた冷媒が逆流して気液分離器１４側へ流入するのを防止することができる。
【００６５】
なお、詳細については後述するが、真空引きおよび冷媒充填の作業を実施する際には、高段側膨脹弁１３ａと中間圧開閉弁１３ｂを同時に開弁状態にして作業を実施する。
【００６６】
図１〜図３に戻り、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（すなわち外気）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暖房モード時等には、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、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。
【００６７】
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１３ａ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。
【００６８】
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。
【００６９】
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１１ｂ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１１ｂ側へ流出させるように接続されている。
【００７０】
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の入口側へ導く第２迂回通路２５が接続されている。
【００７１】
この第２迂回通路２５には、第２迂回通路２５を開閉する第２通路開閉弁２５１が配置されている。なお、第２通路開閉弁２５１の基本的構成は、第１通路開閉弁１８１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、その開閉作動が制御される電磁弁である。
【００７２】
本実施形態の第２通路開閉弁２５１は、第２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、本実施形態の第２通路開閉弁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部を構成している。なお、冷媒が第２通路開閉弁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、第２通路開閉弁２５１が開いている場合には第２迂回通路２５を介してアキュムレータ２４へ流入し、第２通路開閉弁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。
【００７３】
ところで、ヒートポンプサイクル１０は、製品の製造時やサイクル構成機器の交換等を実施する際に、サイクル内へ冷媒を充填する冷媒充填作業が必要となる。この冷媒充填作業では、サイクル内の空気や水分を取り除く真空引き工程を実施し、真空引き完了後にサイクル内へ規定量の冷媒を充填する充填工程を実施する。
【００７４】
このような冷媒充填作業を実施するために、ヒートポンプサイクル１０には、サイクル内の高圧側から冷媒を充填する第１充填ポート２６ａ、サイクル内における低圧側から冷媒を充填する第２充填ポート２６ｂが設けられている。
【００７５】
本実施形態では、第１充填ポート２６ａが室内凝縮器１２から高段側膨脹弁１３ａへ至る冷媒通路に設けられ、第２充填ポート２６ｂがアキュムレータ２４から圧縮機１１の吸入ポート１１ｂへ至る冷媒通路に設けられている。なお、本実施形態では、第１充填ポート２６ａが真空引きを実施するためのポートとしても機能する。
【００７６】
ここで、特許文献１の技術と特許文献２の技術を組み合わせたヒートポンプサイクルでは、後述の備考欄で説明するように、以下の２つの不具合が生ずることがある。
（１）冷媒充填作業時に中間圧冷媒通路１１１の真空引きを実施できない場合がある。
（２）冷媒充填作業時に中間圧冷媒通路１１１へ冷媒の充填が実施できない場合がある。
【００７７】
そこで、本実施形態における統合弁１３は、高段側膨脹弁１３ａと中間圧開閉弁１３ｂを一体化し、空調制御装置４０から出力される制御信号に応じて動作するアクチュエータとしてのステッピングモータ２８により高段側膨脹弁１３ａと中間圧開閉弁１３ｂを連動して制御する構成となっている。
【００７８】
統合弁１３は、ボデー１３０を備えている。ボデー１３０には、圧縮機１１から吐出された冷媒を減圧させるための減圧室１３６ａが形成されている。またボデー１３０には、中間圧冷媒通路１５および逆止弁１１ｅを介して中間圧ポート１１ｄに合流させる冷媒の流路を開閉するための開閉弁室１３６ｂが形成されている。
【００７９】
また、統合弁１３は、シャフト１３３を備えている。シャフト１３３は、第１弁体１３３ａと第２弁体１３３ｂとを有する。第１弁体１３３ａは、減圧室１３６ａに配置され、圧縮機１１から吐出された冷媒を減圧させる高段側膨脹弁１３ａを構成する。第２弁体１３３ｂは、開閉弁室１３６ｂに配置され、中間圧ポート１１ｄに合流させる冷媒の流路を開閉するための開閉弁１３ｂを構成する。
【００８０】
また、統合弁１３は、シャフト１３３を駆動するステッピングモータ２８を備えている。シャフト１３３は、高段側膨脹弁１３ａが絞り状態のときに開閉弁１３ｂが全開状態となり、高段側膨脹弁１３ａが開弁状態のときに開閉弁１３ｂも開弁状態となり、高段側膨脹弁１３ａが全開状態のときに開閉弁１３ｂが閉弁状態となるように第１弁体１３３ａおよび第２弁体１３３ｂを連結する。
【００８１】
ここで、冷媒充填作業の真空引き工程では、ステッピングモータ２８によりシャフト１３３を駆動させ、高段側膨脹弁１３ａが開弁状態のときに開閉弁１３ｂも開弁状態とすることができる。したがって、開閉弁１３ｂおよび高段側膨脹弁１３ａを介して中間圧冷媒通路１５の真空引きを確実に実施することができる。
【００８２】
また、充填行程時に、ステッピングモータ２８によりシャフト１３３を駆動させ、高段側膨脹弁１３ａが開弁状態のときに開閉弁１３ｂも開弁状態とすることができる。したがって、高段側膨脹弁１３ａおよび開閉弁１３ｂを介して中間圧冷媒通路への冷媒の充填を確実に実施することもできる。
【００８３】
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（すなわち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。
【００８４】
空調ケース３１の空気流れ最上流側には、車室内空気（すなわち内気）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。
【００８５】
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（すなわちシロッコファン）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および送風量が制御される。
【００８６】
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沿って、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。
【００８７】
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が設けられている。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。
【００８８】
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部である。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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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部を構成する。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。
【００９３】
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。ＲＯＭおよびＲＡＭは、いずれも非遷移的実体的記憶媒体である。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（例えば、圧縮機１１、統合弁１３、各通路開閉弁１８１、２５１、送風機３２等）の作動を制御する。
【００９４】
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。
【００９５】
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車室内温度設定スイッチ、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。
【００９６】
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部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（すなわち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部を構成している。
【００９７】
例えば、本実施形態では、各通路開閉弁１８１、２５１の開閉作動を制御する構成（すなわちハードウェアおよびソフトウェア）が流路切替制御部を構成している。なお、空調制御装置４０における流路切替制御部を、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。
【００９８】
次に、上記構成における本実施形態のヒートポンプサイクル１０への冷媒充填作業、および車両用空調装置１の作動について説明する。まず、本実施形態のヒートポンプサイクル１０への冷媒充填作業について説明する。
【００９９】
冷媒充填作業では、図８、図９に示すように、真空ポンプおよび冷媒充填ポンプを有する冷媒充填装置５を第１、第２充填ポート２６ａ、２６ｂに接続する。そして、高段側膨脹弁１３ａ、中間圧開閉弁１３ｂ、各通路開閉弁１８１、２５１を開いた状態で、冷媒充填装置５によって第１充填ポート２６ａからサイクル内に残存する空気等を吸引する。これが真空引き工程である。なお、真空引き工程では、例えば、冷媒充填装置５によって第２充填ポート２６ｂからサイクル内に残存する空気等を吸引するようにしてもよい。
【０１００】
ここで、備考欄に検討例として記載したヒートポンプサイクルでは、真空引き工程時に圧縮機１０１内部で中間圧ポート１０１ｃが閉塞されていると、圧縮機１０１の吐出ポート１０１ｂ側から中間圧冷媒通路１１１の真空引きを適切に実施できない。
【０１０１】
また、備考欄に検討例として記載したヒートポンプサイクルでは、真空引き工程時に各開閉弁１０５ｂ、１１０ａを開いていることで、固定絞り１０５ａの前後差圧が殆ど生じない。このため、真空引き工程時に差圧開閉弁１１２が開かず、気液分離器１０４の気相側流出口側からも中間圧冷媒通路１１１の真空引きを実施できない。
【０１０２】
これに対して、本実施形態のヒートポンプサイクル１０は、ステッピングモータ２８によるシャフト１３３の駆動により、高段側膨脹弁１３ａと中間圧開閉弁１３ｂを同時に開弁状態にすることができるの。したがって、図８の実線矢印で示すように、気液分離器１４の気相側流出口１４ｃ側から中間圧冷媒通路１５に残存する空気や水分を冷媒充填装置５により吸引することができる。したがって、真空引き工程時に圧縮機１１内部で中間圧ポート１１ｄが閉塞されていても、中間圧冷媒通路１５の真空引きを確実に実施することができる。
【０１０３】
真空引き工程の完了後、冷媒充填装置５によって第１充填ポート２６ａ、および第２充填ポート２６ｂからサイクル内へ冷媒を充填する。これが充填工程である。なお、充填工程では、冷媒充填装置５によって第１充填ポート２６ａおよび第２充填ポート２６ｂの一方のポートからサイクル内へ冷媒を充填するようにしてもよい。
【０１０４】
備考欄に検討例として記載したヒートポンプサイクルでは、真空引き工程により中間圧冷媒通路１１１が真空状態（すなわちＰ１≒０）となる。これにより充填工程時に、気液分離器１０４の気相側流出口側の圧力Ｐ２と中間圧冷媒通路１１１側の圧力Ｐ１との差圧が大きくなり、差圧開閉弁１１２が閉弁状態となることがある。例えば、備考欄の［数１］の右辺第２項、第３項が、「−Ａ１×（Ｐ２−Ｐ１）−Ｆｓｐ」から「−Ａ１×Ｐ２−Ｆｓｐ」となると、［数１］のＦが正の値になり難くなる。この結果、差圧開閉弁１１２が閉弁状態に維持される。
【０１０５】
このため、備考欄に検討例として記載したヒートポンプサイクルでは、サイクル内へ冷媒を充填する際に、差圧開閉弁１１２が閉弁し、気液分離器１０４の気相側流出口側から中間圧冷媒通路１１１へ冷媒を充填することができない場合がある。
【０１０６】
これに対して、本実施形態のヒートポンプサイクル１０は、ステッピングモータ２８によるシャフト１３３の駆動により、高段側膨脹弁１３ａと中間圧開閉弁１３ｂを同時に開弁状態にすることができる。したがって、図９の実線矢印で示すように、冷媒充填装置５から統合弁１３の高段側膨脹弁１３ａ、気液分離器１４、統合弁１３の中間圧開閉弁１３ｂを介して中間圧冷媒通路１５へ冷媒を確実に充填することができる。
【０１０７】
続いて、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、および暖房運転モードに切り替えることができる。以下、各運転モードにおける作動を説明する。
【０１０８】
（Ａ）冷房運転モード
冷房運転モードは、例えば、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。
【０１０９】
冷房運転モードでは、空調制御装置４０が、高段側膨脹弁１３ａを全開状態（すなわち減圧作用を発揮しない状態）、中間圧開閉弁１３ｂを閉弁状態、低段側膨脹弁２２を絞り状態（すなわち減圧作用を発揮する状態）、第２通路開閉弁２５１を閉弁状態とする。
【０１１０】
さらに、第１通路開閉弁１８１を開弁状態として中段側減圧部を全開状態（減圧作用を発揮しない状態）とする。これにより、ヒートポンプサイクル１０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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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（すなわち吹出空気温度）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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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この順に繰り返される。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。
【０１１６】
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ａ１１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。
【０１１７】
室内凝縮器１２から流出した冷媒は、高段側膨脹弁１３ａが全開状態となっているので、高段側膨脹弁１３ａにて殆ど減圧されることなく気液分離器１４へ流入する。この際、気液分離器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ものの、中間圧開閉弁１３ｂが閉弁状態となっているので、気相側流出口１４ｃから中間圧冷媒通路１５へ冷媒が流出することなく、液相側流出口１４ｂから流出する。
【０１１８】
気液分離器１４の液相側流出口１４ｂから流出した冷媒は、中段側減圧部の第１通路開閉弁１８１が全開状態となっているので、中段側減圧部にて殆ど減圧されることなく室外熱交換器２０へ流入する。
【０１１９】
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１０のａ１１点→ｂ１１点）。室外熱交換器２０から流出した冷媒は、第２通路開閉弁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１０のｂ１１点→ｃ１１点）。
【０１２０】
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１０のｃ１１点→ｄ１１点）。これにより、室内送風空気が冷却される。
【０１２１】
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１１ｂ（図１０のｅ１１点）から吸入されて、再び圧縮される（図１０のｅ１１点→ａ１１１点→ａ１１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。
【０１２２】
ここで、図１２においてｄ１１点とｅ１１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１１ｂ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（すなわち外気）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、ｄ１１点とｅ１１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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
（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。この暖房運転モードは、例えば、操作パネルの作動スイッチが投入（すなわち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。
【０１２５】
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（すなわち、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暖房モードを実行する。
【０１２６】
（Ｂ１）：第１暖房モード
まず、第１暖房モードについて説明すると、第１暖房モードでは、空調制御装置４０が、高段側膨脹弁１３ａを開弁状態かつ絞り状態、中間圧開閉弁１３ｂを全開状態、低段側膨脹弁２２を全閉状態、第２通路開閉弁２５１を開弁状態とする。
【０１２７】
さらに、空調制御装置４０が、第１通路開閉弁１８１を閉弁状態として中段側減圧部を絞り状態（すなわち、減圧作用を発揮する状態）とする。これにより、ヒートポンプサイクル１０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。
【０１２８】
この冷媒回路の構成で、空調制御装置４０が、冷房運転モードと同様に、センサ群４１の検出信号等を読み込み、目標吹出温度ＴＡＯ等に基づいて、空調制御装置４０の出力側に接続された各種制御機器の作動状態を決定する。
【０１２９】
なお、第１暖房モード時に高段側膨脹弁１３ａ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。
【０１３０】
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１１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ａ１２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を通過した室内送風空気と熱交換して放熱する（図１１のａ１２点→ｂ１２点）。これにより、室内送風空気が加熱される。
【０１３１】
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１３ａ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１１のｂ１２点→ｃ１１２点）。そして、高段側膨脹弁１３ａにて減圧された中間圧冷媒は、気液分離器１４に流入し、気液分離器１４にて気液が分離される（図１１のｃ１２点→ｃ２１２点、ｃ１２点→ｃ３１２点）。
【０１３２】
気液分離器１４にて分離された気相冷媒は、中間圧開閉弁１３ｂが開弁状態となっているので、気相側流出口１４ｃから中間圧冷媒通路１５へ流入して、中間圧冷媒通路１５を介して圧縮機１１の中間圧ポート１１ｄへ流入する（図１１のｃ２１２点）。そして、中間圧ポート１１ｄへ流入した冷媒は、圧縮室１１ａにて圧縮過程の冷媒（図１１のａ１１２点）と合流し（図１１のａ２１２点）、圧縮室１１ａで圧縮される。
【０１３３】
一方、気液分離器１４にて分離された液相冷媒は、液相側流出口１４ｂから中段側減圧部へ流入する。この際、中段側減圧部の第１通路開閉弁１８１が全閉状態となっているので、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る（図１１のｃ３１２点→ｃ４１２点）。そして、固定絞り１７にて減圧された冷媒は、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１１のｃ４１２点→ｄ１２点）。
【０１３４】
室外熱交換器２０から流出した冷媒は、低段側膨脹弁２２が全閉状態となり、第２通路開閉弁２５１が開弁状態となっているので、第２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、アキュムレータ２４にて分離された気相冷媒が圧縮機１１の吸入ポート１１ｂ（図１１のｅ１２点）から吸入されて再び圧縮される。
【０１３５】
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室内送風空気に放熱させて、加熱された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。
【０１３６】
この第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へ吸入させると共に、高段側膨脹弁１３ａにて減圧された中間圧冷媒を圧縮機１１の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を構成することができる。
【０１３７】
これにより、圧縮機１１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、圧縮機１１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。
【０１３８】
（Ｂ２）：第２暖房モード
次に、第２暖房モードについて説明すると、第２暖房モードでは、空調制御装置４０が、高段側膨脹弁１３ａを絞り状態、中間圧開閉弁１３ｂを全開状態、低段側膨脹弁２２を全閉状態、第２通路開閉弁２５１を開弁状態とする。
【０１３９】
さらに、空調制御装置４０が、第１通路開閉弁１８１を開弁状態として中段側減圧部を全開状態（すなわち、減圧作用を発揮しない状態）とする。これにより、ヒートポンプサイクル１０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。
【０１４０】
この冷媒回路の構成で、空調制御装置４０が、センサ群４１の検出信号等を読み込み、目標吹出温度ＴＡＯ等に基づいて、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暖房モード時に高段側膨脹弁１３ａへ出力される制御信号等については、第１暖房モードと同様に決定される。
【０１４１】
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１２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ａ１３点）が室内凝縮器１２へ流入し、室内送風空気と熱交換して放熱する（図１２のａ１３点→ｂ１３点）。これにより、室内送風空気が加熱される。
【０１４２】
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１３ａ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（図１２のｂ１３点→ｃ１３点）、気液分離器１４に流入する。そして、気液分離器１４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１４ｃから流出することなく、液相側流出口１４ｂから室外熱交換器２０へ流入する。
【０１４３】
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吸熱する（図１２のｃ１３点→ｄ１３点）。以降の作動は第１暖房モードと同様であるため説明を省略する。
【０１４４】
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。
【０１４５】
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。
【０１４６】
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（すなわち冷媒吐出能力）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。
【０１４７】
ところが、圧縮機１１には、圧縮効率が最大（すなわちピーク）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。
【０１４８】
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るようにしている。なお、第２暖房モードから第１暖房モードへの切替は、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行うようにすればよい。
【０１４９】
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。
【０１５０】
なお、本実施形態では、除湿と暖房を同時に行う除湿暖房運転モードの詳細な説明については省略するが、上記特許文献１と同様に除湿暖房運転モードへの切替を行うことも可能である。
【０１５１】
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および暖房を実現できる。
【０１５２】
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ガスインジェクションサイクル、および通常サイクルに切り替えることで、暖房負荷によらず高いＣＯＰを発揮させることできることは、極めて有効である。
【０１５３】
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中間圧開閉弁１３ｂと高段側膨脹弁１３ａを一体で構成しているので、ヒートポンプサイクル１０を簡素なサイクル構成で実現することができる。
【０１５４】
（第２実施形態）
次に、図１３、図１４を参照して本開示の第２実施形態に係る統合弁１３について説明する。上記第１実施形態に係る統合弁１３は、高段側膨脹弁１３ａと中間圧開閉弁１３ｂを一体化したものとして構成されているが、図１３に示すように、本実施形態に係る統合弁１３は、更に、高段側膨脹弁１３ａより流出した冷媒を気液に分離する気液分離器１４を一体化したものとして構成されている。
【０１５５】
ボデー１３０は、右上側の第１部材１３０１と右下側の第２部材１３０２と左下側の第３部材１３０３と左上側の第４部材１３０４を組み付けた構造となっている。
【０１５６】
第３部材１３０３は、略中空形状の金属ブロック体として形成され、その外周側壁面には、高段側膨脹弁１３ａ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、第３部材１３０３の内部に形成された気液分離空間（すなわち気液分離部）１４ａに連通している。この気液分離空間１４ａ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。なお、冷媒流入口１４１ａには、冷媒の液漏れをシールするＯリング１４３が設けられている。
【０１５７】
さらに、冷媒流入口１４１ａから気液分離空間１４ａへ至る冷媒通路は、気液分離空間１４ａ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１４ａ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１４ａへ流入した冷媒は、気液分離空間１４ａ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。
【０１５８】
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１４ａ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１４ａ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１４ａは、遠心分離方式の気液分離部を構成している。
【０１５９】
第３部材１３０３の最下方側には、分離された液相冷媒を流出させる分離液相冷媒出口穴１４ｂが形成されている。
【０１６０】
第４部材１３０４は、略中空形状の金属ブロック体として形成されている。第４部材１３０４には、気液分離空間１４ａにて分離された気相冷媒を第２冷媒流入口１３０ｃへ流入させる気相側流出口１４ｃ、気液分離空間１４ａと気相側流出口１４ｃ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。
【０１６１】
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、第４部材１３０４と第３部材１３０３が一体化された際に、気液分離空間１４ａと同軸上に配置される。従って、気液分離空間１４ａ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。
【０１６２】
上記した構成において、高段側膨脹弁１３ａから冷媒流入口１４１ａを通って気液分離空間１４ａへ流入した冷媒は、気液分離空間１４ａ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。
【０１６３】
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１４ａ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は気液分離空間１４ａの下方側へ落下して分離液相冷媒出口穴１４ｂから排出される。また、気液分離空間１４ａで分離された気相冷媒は、気相側流出口１４ｃおよび第２冷媒流入口１３０ｃを通って開閉弁室１３６ｂへ導入される。
【０１６４】
そして、開閉弁室１３６ｂから、中間圧開閉弁１３ｂの弁開度に応じた流量の冷媒が中間圧冷媒通路１５および逆止弁１１ｅを通って圧縮機１１の中間圧ポート１１ｄへ導入される。
【０１６５】
本実施形態では、上記第１実施形態と共通の構成から奏される効果を第１実施形態と同様に得ることができる。
【０１６６】
また、本実施形態の統合弁１３は、高段側膨脹弁１３ａ、中間圧開閉弁１３ｂおよび気液分離器１４を一体化したものとして構成されている。すなわち、ボデー１３０に、更に、第１冷媒流出口１３０ｂより流出した冷媒を気液に分離する気液分離部１４ａ、気液分離部１４ａにて分離された気相冷媒を第２冷媒流入口１３０ｃへ流出させる気相側流出口１４ｃおよび気液分離部１４ａにて分離された液相冷媒を流出させる分離液相冷媒出口穴１４ｂが形成されているので、省スペース化を図ることができる。
【０１６７】
なお、本実施形態では、高段側膨脹弁１３ａ、中間圧開閉弁１３ｂおよび気液分離器１４を一体化したものとして構成したが、更に、気液分離器１４から流出した液層冷媒を固定絞り１７を迂回させて室外熱交換器２０側へ導く第１迂回通路１８を開閉する第１通路開閉弁１８１と固定絞り１７の少なくとも一方を一体化したものとして構成してもよい。
【０１６８】
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されるものではなく、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。
【０１６９】
（１）上述の各実施形態では、本開示のヒートポンプサイクル１０を電気自動車の車両用空調装置１に適用する例について説明したが、これに限らず、ハイブリッド自動車の如く、エンジン廃熱が不充分になり得る車両の空調装置に適用してもよい。
【０１７０】
（２）上述の各実施形態では、本開示のヒートポンプサイクル１０を車両用空調装置１に適用した例を説明したが、本開示の適用はこれに限定されず、例えば、据置型空調装置や液体加熱装置（例えば、給湯機）等に適用してもよい。
【０１７１】
（３）上述の各実施形態では、アクチュエータとしてのステッピングモータ２８を用いてシャフト１３３を上下方向に駆動するようにしたが、ステッピングモータ２８以外の駆動部を用いてシャフト１３３を上下方向に駆動するようにしてもよい。
【０１７２】
（４）上述の各実施形態では、圧縮機１１内に逆止弁１１ｅを備えた構成を示したが、圧縮機１１の外部に逆止弁１１ｅを備えた構成としてもよい。
【０１７３】
（５）上述の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。
【０１７４】
（６）上述の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ない。
【０１７５】
（７）上述の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ない。
【０１７６】
（備考）
ここで、特許文献１の技術と特許文献２の技術を組み合わせたヒートポンプサイクルで、以下の２つの不具合が生ずることがある点について説明する。
（１）冷媒充填作業時に中間圧冷媒通路の真空引きを実施できない場合がある。
（２）冷媒充填作業時に中間圧冷媒通路へ冷媒の充填が実施できない場合がある。
【０１７７】
図１５は、ガスインジェクションサイクルと通常サイクルとを切り替え可能なヒートポンプサイクルに、特許文献２に開示されたスクロール型圧縮機を適用した構成（以下、検討例と呼ぶ。）を示す模式図である。
【０１７８】
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、スクロール型の圧縮機１０１を備える。スクロール型の圧縮機１０１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。更にスクロール型の圧縮機１０１は、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。
【０１７９】
この圧縮機１０１は、特許文献２と同様に、固定スクロール１０１ｄの端板部に当接する可動スクロール１０１ｅの歯先により、周期的に中間圧ポート１０１ｃを開閉する構成となっている。なお、圧縮機１０１には、中間圧ポート１０１ｃから後述の中間圧冷媒通路１１１側への冷媒の逆流を防止する逆止弁１０１ｆが設けられている。
【０１８０】
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、第１減圧部１０３、気液分離器１０４が接続されている。そして、気液分離器１０４における液相冷媒の出口側には、第２減圧部１０５として機能する固定絞り１０５ａ、および固定絞り１０５ａを迂回して冷媒を流すバイパス流路の開閉弁１０５ｂが設けられている。
【０１８１】
また、第２減圧部１０５の出口側には、冷媒を外気と熱交換させる室外熱交換器１０６、室外熱交換器１０６から流出した冷媒を減圧する第３減圧部１０７、蒸発器１０８、蒸発器１０８から流出した冷媒の気液を分離するアキュムレータ１０９が接続されている。なお、室外熱交換器１０６の出口側には、第３減圧部１０７および蒸発器１０８を迂回してアキュムレータ１０９へ冷媒を流すバイパス流路１１０を開閉する開閉弁１１０ａが設けられている。
【０１８２】
さらに、気液分離器１０４には、分離した気相冷媒を圧縮機１０１の中間圧ポート１０１ｃへ導く中間圧冷媒通路１１１が接続されている。そして、中間圧冷媒通路１１１には、固定絞り１０５ａの前後差圧が所定圧力以上となった際に、中間圧冷媒通路１１１を開く差圧開閉弁１１２が設けられている。
【０１８３】
具体的には、差圧開閉弁１１２は、図１６に示すように、中間圧冷媒通路１１１を開閉する弁体１１２ａ、中間圧冷媒通路１１１を閉じる側に弁体１１２ａに荷重をかけるスプリング１１２ｂ等で構成されている。
【０１８４】
図１５に戻り、ヒートポンプサイクル１００には、サイクル内の高圧冷媒通路に冷媒を充填する第１充填ポート１１３、およびサイクル内の低圧冷媒通路に冷媒を充填する第２充填ポート１１４が設けられている。なお、第１充填ポート１１３は、真空引きを行うためのポートとしても機能する。
【０１８５】
以上までが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（１）の発生要因について説明する。ヒートポンプサイクル１００では、各開閉弁１０５ｂ、１１０ａ等の機能弁が全開状態に設定された状態で、第１充填ポート１１３を介して真空引きが行われる。
【０１８６】
この真空引き工程では、中間圧冷媒通路１１１以外の部分については、真空引きを行うことが可能であるが、以下の場合に、中間圧冷媒通路１１１の真空引きを実施することができなくなってしまう。
【０１８７】
すなわち、図１５の圧縮機１０１中に示すように、圧縮機１０１内部にて可動スクロール１０１ｅの歯先により中間圧ポート１０１ｃが閉鎖されていると、圧縮機１０１の中間圧ポート１０１ｃ側からの真空引きを実施できない。
【０１８８】
一方、差圧開閉弁１１２側からの真空引きを行うことも考えられる。しかし、真空引きを行う際には、固定絞り１０５ａの前後の圧力が殆どゼロとなり、スプリング１１２ｂの付勢力により中間圧冷媒通路１１１が開かず、差圧開閉弁１１２を介した真空引きも実施できない。
【０１８９】
このように、図１５のヒートポンプサイクル１００では、冷媒充填時の真空引き工程において、圧縮機１０１内部で中間圧ポート１０１ｃが閉塞されると、中間圧冷媒通路１１１の真空引きが実施できなくなってしまう。なお、不具合（１）は、スクロール型の圧縮機１０１に限らず、内部で中間圧ポート１０１ｃが閉鎖されることがある圧縮機において生ずる。
【０１９０】
次に、不具合（２）の発生要因について説明する。ヒートポンプサイクル１００の真空引き工程の完了後、各充填ポート１１３、１１４の少なくとも一つを介して規定量の冷媒を充填する。
【０１９１】
この充填工程では、差圧開閉弁１１２が開かず、中間圧冷媒通路１１１における当該差圧開閉弁１１２から圧縮機１０１の逆止弁１０１ｆまでの冷媒通路へ冷媒を封入することができない。
【０１９２】
この点について図１６を用いて説明する。図１６に示すように、差圧開閉弁１１２の弁体１１２ａには、固定絞り１０５ａ前後の差圧による力Ｆ２３が開弁方向に作用する。また、弁体１１２ａには、中間圧冷媒通路１１１の中間圧ポート１０１ｃ側および固定絞り１０５ａの上流側の差圧による力Ｆ２１、およびスプリング１１２ｂの付勢力Ｆｓｐが閉弁方向に作用する。
【０１９３】
そして、差圧開閉弁１１２の開弁力Ｆは、以下の数式で規定でき、開弁力Ｆ＞０となる条件で開弁して、ヒートポンプサイクル１００がガスインジェクションサイクルに切り替わる。
［数１］
Ｆ＝Ｆ２３−Ｆ２１−Ｆｓｐ＝Ａ２×（Ｐ２−Ｐ３）−Ａ１×（Ｐ２−Ｐ１）−Ｆｓｐ
なお、「Ｐ１」が中間圧冷媒通路１１１の中間圧ポート１０１ｃ側の圧力、「Ｐ２」が固定絞り１０５ａ上流側の圧力、「Ｐ３」が固定絞り１０５ａ下流側の圧力である。また、「Ａ１」が弁体１１２ａにおいて圧力Ｐ１、Ｐ２が作用する部位の面積であり、「Ａ２」が弁体１１２ａにおいて圧力Ｐ２、Ｐ３が作用する部位の面積である。
【０１９４】
ところが、真空引き工程にて、中間圧冷媒通路１１１が真空状態（Ｐ１≒０）となっていると、差圧開閉弁１１２の弁体１１２ａに閉弁方向に作用するＦ２１が増大し、サイクル作動により発生する差圧では、差圧開閉弁１１２が開弁しない場合がある。
【図１】
2016125697.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【国際調査報告】
2016125697.tif 000019
2016125697.tif 000020
2016125697.tif 000021