JP2014070867A - ヒートポンプサイクルおよびヒートポンプサイクル用統合弁 - Google Patents

Abstract

【課題】並列運転モード時における蒸発器および室外熱交換器の吸熱量を適切に変化させると共に、直列運転モード時における冷房能力を適切に調整可能なヒートポンプサイクルを提供する。
【解決手段】室内凝縮器１２から流出した冷媒を室外熱交換器１５、室内蒸発器２０の順に流す直列運転モード、および室内凝縮器１２から流出した冷媒を室外熱交換器１５および室内蒸発器２０の双方へ流す並列運転モードに切り替え可能なヒートポンプサイクルにおいて、室内蒸発器２０を流通する冷媒の圧力を調整する圧力調整弁４４の作動状態を、並列運転モード時に、室内蒸発器２０を流通する冷媒の圧力を所定の設定圧力値に維持する定圧調整機能を発揮する機能発揮状態に切り替え、直列運転モード時に、定圧調整機能を発揮しない機能停止状態に切り替える構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ヒートポンプサイクルとこれに適用されるヒートポンプサイクル用統合弁に関する。

従来、室内等の空調対象空間を除湿暖房する場合、ヒートポンプサイクルの蒸発器にて室内へ送風する送風空気を冷却して除湿し、蒸発器にて除湿された低温の空気を、ヒートポンプサイクルの放熱器（凝縮器）にて再加熱して空調対象空間へ吹き出す空調装置が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。

特許文献１に記載の空調装置では、ヒートポンプサイクルの冷媒流路を切り替えることで、暖房時に送風空気を除湿する暖房除湿運転と、冷房時に送風空気を除湿する弱冷房除湿運転を実行可能としている。

具体的には、暖房除湿運転時には、放熱器の下流側において蒸発器、および冷媒を外気と熱交換させる室外熱交換器を並列に接続する冷媒流路に切り替えることで、室外熱交換器を吸熱器として機能させている。この場合、蒸発器にて送風空気から吸熱するとともに、室外熱交換器にて外気から吸熱することで、放熱器における冷媒の放熱量を確保し、高温の送風空気を室内に吹き出すことができる。

一方、弱冷房除湿運転時には、圧縮機の下流側において放熱器、および室外熱交換器を並列に接続する冷媒流路に切り替えることで、室外熱交換器を放熱器として機能させている。この場合、放熱器にて送風空気に放熱するとともに、室外熱交換器にて外気に放熱することで、蒸発器における冷媒の吸熱量を確保し、低温の送風空気を室内へ吹き出すことができる。

また、特許文献２に記載の空調装置では、暖房除湿運転時には、特許文献１と同様の冷媒流路とし、弱冷房除湿運転時には、圧縮機の下流側において放熱器、室外熱交換器、蒸発器を直列に接続する冷媒流路に切り替えて、室外熱交換器を放熱器として機能させている。この場合も、放熱器および室外熱交換器の双方で冷媒を放熱させて蒸発器における冷媒の吸熱量を確保できる。

特許第３６４５３２４号公報 特開平０６−３４１７３２号公報

ところで、特許文献１、２の暖房除湿運転の如く、蒸発器と室外熱交換器とを並列接続する冷媒流路とし、室外熱交換器を吸熱器として機能させる場合に、室内への吹出空気の温度を変化させるために蒸発器における冷媒の吸熱量を変化させようとしても、室外熱交換器における外気からの吸熱量を適切に調整することできない。その結果、室内への吹出空気の温度調整範囲が制限されてしまう。

その理由は、特許文献１、２のように蒸発器と室外熱交換器とを並列接続する冷媒流路では、室内蒸発器における冷媒蒸発温度と室外熱交換器における冷媒蒸発温度が一致してしまうからである。

例えば、室内への吹出空気の温度を上昇させるためには、室外熱交換器における冷媒蒸発温度を低下させ、室外熱交換器における冷媒の吸熱量を増加させればよい。ところが、室外熱交換器における冷媒蒸発温度を低下させてしまうと、蒸発器の冷媒蒸発温度も低下してしまうので、蒸発器に着霜（フロスト）が生じてしまう。

一方、室内への吹出空気の温度を低下させるためには、室外熱交換器における冷媒蒸発温度を上昇させ、室外熱交換器における冷媒の吸熱量を減少させればよい。ところが、室外熱交換器における冷媒蒸発温度を上昇させてしまうと、蒸発器の冷媒蒸発温度も上昇してしまうので、送風空気を充分に除湿することができなくなってしまう。

これに対して、本発明者らは、先の特願２０１１−８２７６１（以下、先願例と称する。）にて、放熱器から流出した冷媒を室外熱交換器、蒸発器の順に流す直列運転モード、および放熱器から流出した冷媒を室外熱交換器、および蒸発器の双方に流す並列運転モードを切り替える冷凍サイクル装置を提案している。

さらに、先願例では、蒸発器出口側の冷媒の圧力を所定の圧力に維持する定圧調整手段を配置し、並列運転モード時における室外熱交換器出口側の冷媒の圧力と蒸発器出口側の冷媒の圧力を異なる圧力に調整可能とすることで、室外熱交換器および蒸発器それぞれの吸熱量を適切に調整可能な構成としている。

ここで、先願例では、定圧調整手段として、ベローズ等で構成される定圧弁を採用しているが、先願例の定圧弁における制御圧力は、蒸発器出口側の冷媒流量の増大に比例して上昇する傾向がある。

このため、先願例の如く、蒸発器出口側の冷媒の圧力を所定の設定圧力値に維持する定圧弁を配置すると、図１７に示すように、冷房運転（直列運転モード）時に、サイクル内の冷媒流量が高流量、且つ、目標蒸発器温度が低い条件（冷房能力が必要とされる条件）となると、蒸発器出口側の冷媒圧力が必要以上に上昇し、狙いの冷房能力確保に必要とされる圧力（目標冷媒圧力）よりも高くなってしまう。

つまり、先願例では、直列運転モード時に、冷房能力を増大させるために、圧縮機の回転数を増加させたとしても、蒸発器出口側の冷媒の圧力が適切な圧力に低下しないため、冷房能力を適切に増大できず、圧縮機の動力だけが増大することとなる（定圧弁と圧縮機の制御干渉）。

上記点に鑑みて、本発明は、並列運転モード時における蒸発器および室外熱交換器の吸熱量を適切に変化させると共に、直列運転モード時における冷房能力を適切に調整可能なヒートポンプサイクルを提供することを第１の目的とする。

また、第１の目的を達成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ることができるヒートポンプサイクル用統合弁を提供することを第２の目的とする。

上記第１の目的を達成するため、請求項１に記載のヒートポンプサイクルでは、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機（１１）と、圧縮機から吐出された冷媒を空調対象空間へ送風する送風空気に放熱する放熱器（１２）と、放熱器から流出した冷媒を外気と熱交換させる室外熱交換器（１５）と、サイクル内を流れる冷媒を蒸発させて放熱器通過前の送風空気を冷却する蒸発器（２０）と、放熱器から流出した冷媒を室外熱交換器、蒸発器の順に流す直列運転モード、および放熱器から流出した冷媒を室外熱交換器および蒸発器の双方へ流す並列運転モードに切り替える運転モード切替手段（１００ａ）と、蒸発器を流通する冷媒の圧力を調整する圧力調整手段（４４）と、圧力調整手段の作動状態を、蒸発器を流通する冷媒の圧力を所定の設定圧力値に維持する定圧調整機能を発揮する機能発揮状態、および定圧調整機能を発揮しない機能停止状態に切り替える作動状態切替手段（１００ｂ）と、を備え、作動状態切替手段は、並列運転モード時に圧力調整手段の作動状態を機能発揮状態に切り替え、直列運転モード時に圧力調整手段の作動状態を機能停止状態に切り替えることを特徴としている。

これによれば、並列運転モード時において、圧力調整手段にて蒸発器出口側の冷媒の圧力が設定圧力値に維持される構成としているので、蒸発器における冷媒の吸熱量および室外熱交換器における冷媒の吸熱量それぞれを適切に変化させることができる。

また、直列運転モード時において、圧力調整手段にて蒸発器出口側の冷媒の圧力が設定圧力値に維持されない構成としているので、定圧弁と圧縮機の制御干渉が生ずることなく、蒸発器出口側の冷媒の圧力を、狙いの冷房能力確保に必要とされる圧力に調整可能となる。

従って、本発明のヒートポンプサイクルによれば、並列運転モード時における蒸発器および室外熱交換器の吸熱量を適切に変化させると共に、直列運転モード時における冷房能力を適切に調整できる。

請求項３〜請求項８に記載の発明は、圧縮機（１１）から吐出された冷媒を空調対象空間へ送風する送風空気に放熱する放熱器（１２）、放熱器から流出した冷媒を外気と熱交換させる室外熱交換器（１５）、サイクル内を流れる冷媒を蒸発させて放熱器通過前の送風空気を冷却する蒸発器（２０）を備え、放熱器から流出した冷媒を室外熱交換器、蒸発器の順に流す直列運転モード、および放熱器から流出した冷媒を室外熱交換器および蒸発器の双方へ流す並列運転モードに切り替え可能なヒートポンプサイクルに適用されるヒートポンプサイクル用統合弁を対象としている。

上記第２の目的を達成するため、請求項３に記載の発明では、直列運転モード時に室外熱交換器から流出した冷媒を蒸発器側へ導く第１冷媒通路（１８ａ）、並列運転モード時に放熱器から流出した冷媒を室外熱交換器を迂回して蒸発器側へ導くバイパス通路（４１）、蒸発器から流出した冷媒を圧縮機の吸入側へ導く第２冷媒通路（２１ａ）が形成されたボデー（４０）と、ボデー内部に収容され、バイパス通路を開閉するためのバイパス開閉用弁体（４２１）と、バイパス開閉用弁体に連結された第１作動棒（４２２）を駆動することで、直列運転モード時にバイパス開閉用弁体をバイパス通路の閉鎖位置に変位させ、並列運転モード時にバイパス開閉用弁体をバイパス通路の開放位置に変位させる駆動手段（４２３）と、ボデー内部に収容され、第２冷媒通路に流入する冷媒の圧力を予め定めた設定圧力値に維持するための圧力調整用弁体（４４１）と、駆動手段がバイパス開閉用弁体をバイパス通路の閉鎖位置に変位させた際に、バイパス通路の開放位置に変位させた際よりも第２冷媒通路の通路開度が拡大するように圧力調整用弁体を変位させる第２作動棒（４４３）と、を備えることを特徴としている。

これによれば、並列運転モード時にバイパス開閉用弁体をバイパス通路の開放位置に変位させた際に、圧力調整用弁体にて蒸発器出口側の冷媒の圧力が設定圧力値に維持される構成となるので、並列運転モード時に、蒸発器における冷媒の吸熱量および室外熱交換器における冷媒の吸熱量それぞれを適切に変化させることができる。

また、直列運転モード時にバイパス開閉用弁体をバイパス通路の閉鎖位置に変位させた際に、圧力調整用弁体にて第２冷媒通路の通路開度を拡大して、蒸発器出口側の冷媒の圧力が設定圧力値に維持されない構成となるので、圧力調整用弁体と圧縮機の制御干渉が生ずることなく、蒸発器出口側の冷媒の圧力を、狙いの冷房能力確保に必要とされる圧力に調整可能となる。

従って、本発明のヒートポンプサイクル用統合弁によれば、並列運転モード時における蒸発器および室外熱交換器の吸熱量を適切に変化させると共に、直列運転モード時における冷房能力を適切に調整できる。

さらに、第１、第２冷媒通路、およびバイパス通路が形成されたボデーの内部に、少なくともバイパス開閉用弁体、圧力調整用弁体を収容して一体化し、さらに、圧力調整用弁体を変位させるための専用の変位手段（駆動手段）を設けることなく、バイパス通路の閉鎖位置への変位に連動して、第２作動棒にて圧力調整用弁体を変位させる構成としているので、ヒートポンプサイクルのサイクル構成の簡素化を図ることができる。

また、請求項４に記載の発明では、請求項３に記載のヒートポンプサイクル用統合弁において、第２作動棒は、バイパス開閉用弁体および圧力調整用弁体の少なくとも一方の弁体に連結されており、圧力調整用弁体は、バイパス開閉用弁体の変位に連動して変位することを特徴としている。

このように、圧力調整用弁体をバイパス開閉用弁体と一体に連動して変位させる構成とすれば、駆動手段にて圧力調整用弁体の変位量を調整することで、蒸発器出口側の冷媒の圧力を設定圧力値に維持することが可能となるので、ヒートポンプサイクルのサイクル構成をより簡素な構成で実現できる。

また、請求項５に記載の発明では、請求項３または４に記載のヒートポンプサイクル用統合弁において、バイパス通路は、バイパス開閉用弁体よりも冷媒流れ下流側にて第１冷媒通路と合流しており、第１冷媒通路には、駆動手段がバイパス開閉用弁体をバイパス通路の開放位置に変位させた際に、バイパス通路を流れる冷媒が、第１冷媒通路を介して室外熱交換器側へ流出することを防止する逆流防止弁（４３）が配置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、バイパス開閉用弁体、圧力調整用弁体、および逆流防止弁を収容して一体化しているので、ヒートポンプサイクルのサイクル構成をより簡素な構成で実現できる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係の一例を示すものである。

第１実施形態に係る車両用空調装置の概略構成図である。 第１実施形態に係る統合弁の定圧調整機能を発揮する機能発揮状態の断面図である。 第１実施形態に係る統合弁の定圧調整機能を発揮しない機能停止状態の断面図である。 第１実施形態に係るヒートポンプサイクルにおける冷房モード時の冷媒の状態を示すモリエル線図である。 冷房モード時における統合弁内部における冷媒間の熱交換の作用を説明するための説明図である。 第１実施形態に係るヒートポンプサイクルにおける第１除湿暖房モード（第２モード）時の冷媒の状態を示すモリエル線図である。 第１実施形態に係るヒートポンプサイクルにおける第１除湿暖房モード（第３モード）時の冷媒の状態を示すモリエル線図である。 第１実施形態に係るヒートポンプサイクルにおける第１除湿暖房モード（第４モード）時の冷媒の状態を示すモリエル線図である。 第１実施形態に係るヒートポンプサイクルにおける第２除湿暖房モード時の冷媒の状態を示すモリエル線図である。 第２除湿暖房モード時における統合弁内部における冷媒間の熱交換の作用を説明するための説明図である。 第１実施形態に係る統合弁の変形例を示す断面図である。 第２実施形態に係る統合弁の定圧調整機能を発揮する機能発揮状態の断面図である。 第２実施形態に係る統合弁の定圧調整機能を発揮しない機能停止状態の断面図である。 第２実施形態に係る統合弁の変形例を示す断面図である。 第２実施形態に係る統合弁の変形例を示す断面図である。 第３実施形態に係る統合弁の断面図である。 定圧弁と圧縮機の制御干渉を説明するための説明図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
まず、第１実施形態について説明する。本実施形態では、本発明のヒートポンプサイクル１０、およびヒートポンプサイクル用統合弁（以下、統合弁４と略称する。）４を内燃機関（エンジン）および走行用電動モータから車両走行用の駆動力を得るハイブリッド車両の車両用空調装置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車室内送風空気を冷却あるいは加熱する機能を果たす。

このため、ヒートポンプサイクル１０は、車室内を冷房する冷房モード（冷房運転）の冷媒流路、車室内を除湿しながら暖房する除湿暖房モード（除湿運転）の冷媒流路、車室内を暖房する暖房モード（暖房運転）の冷媒流路を切替可能に構成されている。

さらに、このヒートポンプサイクル１０では、後述するように除湿暖房モードとして、通常時に実行される第１除湿暖房モード、および外気温が極低温時等に実行される第２除湿暖房モードを実行することができる。

なお、本実施形態では、各種運転モードのうち、冷房モードおよび第１除湿暖房モードが、室内凝縮器１２から流出した冷媒を室外熱交換器１５、室内蒸発器２０の順に流す直列運転モードに相当し、第２除湿暖房モードが、室内凝縮器１２から流出した冷媒を室外熱交換器１５、および室内蒸発器２０の双方に流す並列運転モードに相当している。

また、本実施形態のヒートポンプサイクル１０では、冷媒として通常のフロン系冷媒を採用しており、高圧冷媒の圧力が冷媒の臨界圧力を越えない亜臨界冷凍サイクルを構成している。

圧縮機１１は、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、電動モータ１１ａにて圧縮機構１１ｂを駆動する電動圧縮機である。圧縮機構１１ｂとしては、具体的に、スクロール型圧縮機構、ベーン型圧縮機構等の各種圧縮機構を採用することができる。

電動モータ１１ａは、後述する制御装置１００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、圧縮機構１１ｂ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１１ａが圧縮機構１１ｂの吐出能力変更手段を構成する。

圧縮機１１の吐出口側には、室内凝縮器１２の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のケーシング３１内に配置されて、圧縮機１１から吐出された吐出冷媒（高圧冷媒）を放熱させて、後述する室内蒸発器２０を通過した車室内送風空気を加熱する放熱器である。

室内凝縮器１２の出口側には、室内凝縮器１２から流出した冷媒を後述する室外熱交換器１５へ導く高圧側通路１３が接続されている。この高圧側通路１３には、高圧側通路１３の通路面積（絞り開度）を変更可能に構成された第１膨脹弁（第１絞り手段）１４が配置されている。

より具体的には、この第１膨脹弁１４は、高圧側通路１３の通路開度（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。

本実施形態の第１膨脹弁１４は、絞り開度を全開した際に高圧側通路１３を全開する全開機能付きの可変絞り機構で構成されている。つまり、第１膨脹弁１４は、高圧側通路１３を全開にすることで冷媒の減圧作用を発揮させないようにすることができる。また、第１膨脹弁１４は、制御装置１００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。

第１膨脹弁１４の出口側には、室外熱交換器１５の入口側が接続されている。室外熱交換器１５は、その内部を流通する冷媒と送風ファン（図示略）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１５は、後述する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。

室外熱交換器１５の出口側には、室外熱交換器１５から流出した冷媒を後述するアキュムレータ２２を介して圧縮機１１の吸入側へ導く第１低圧側通路１６、および室外熱交換器１５から流出した冷媒を後述する室内蒸発器２０およびアキュムレータ２２を介して圧縮機１１の吸入側へ導く第２低圧側通路１８が接続されている。

この第１低圧側通路１６には、第１開閉弁（第１開閉手段）１７が配置されている。この低圧側開閉弁１７は、第１低圧側通路１６を開閉する電磁弁であり、制御装置１００から出力される制御信号により、その作動が制御される。

なお、本実施形態の制御装置１００は、低圧側開閉弁１７にて第１低圧側通路１６を開放する場合、後述する第２膨脹弁１９にて第２低圧側通路１８を閉鎖するように、低圧側開閉弁１７および第２膨脹弁１９を制御する。逆に、低圧側開閉弁１７にて第１低圧側通路１６を閉鎖する場合、後述する第２膨脹弁１９にて第２低圧側通路１８を開放するように、低圧側開閉弁１７および第２膨脹弁１９を制御する。従って、室外熱交換器１５から流出した冷媒は、低圧側開閉弁１７が開いている場合には、第１低圧側通路１６側に流れ、低圧側開閉弁１７が閉じている場合には、第２低圧側通路１８側に流れる。

このように低圧側開閉弁１７は、第１低圧側通路１６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、低圧側開閉弁１７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。

また、第２低圧側通路１８には、第２低圧側通路１８の通路面積（絞り開度）を変更可能に構成された第２膨脹弁（第２絞り手段）１９が配置されている。より具体的には、この第２膨脹弁１９は、第２低圧側通路１８の通路開度（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。

本実施形態の第２膨脹弁１９は、絞り開度を全開した際に第２低圧側通路１８を全開する全開機能、および絞り開度を全閉した際に第２低圧側通路１８を閉鎖する全閉機能付きの可変絞り機構で構成されている。つまり、第２膨脹弁１９は、冷媒の減圧作用を発揮させないようにすること、および第２低圧側通路１８を開閉することができる。なお、第２膨脹弁１９は、制御装置１００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。

第２膨脹弁１９の出口側には、室内蒸発器２０の入口側が接続されている。室内蒸発器２０は、室内空調ユニット３０のケーシング３１内のうち、室内凝縮器１２の車室内送風空気流れ上流側に配置され、冷房モード時および除湿暖房モード時等にその内部を流通する冷媒を、室内凝縮器１２通過前（放熱器通過前）の車室内送風空気と熱交換させて蒸発させ、吸熱作用を発揮させることにより車室内送風空気を冷却する蒸発器である。

室内蒸発器２０の出口側には、蒸発器出口側通路２１を介してアキュムレータ２２の入口側が接続されている。アキュムレータ２２は、その内部に流入した冷媒の気液を分離して、サイクル内の余剰冷媒を蓄える気液分離器である。アキュムレータ２２の気相冷媒出口には、圧縮機１１の吸入口側が接続されている。従って、アキュムレータ２２は、圧縮機１１に液相冷媒が吸入されることを抑制し、圧縮機１１における液圧縮を防止する機能を果たす。

また、本実施形態では、高圧側通路１３における室内凝縮器１２の出口側から第１膨脹弁１４の入口側へ至る範囲の冷媒を、第２低圧側通路１８における室外熱交換器１５の出口側から第２膨脹弁１９の入口側へ至る範囲へ導くバイパス通路４１が設けられている。換言すると、このバイパス通路４１は、室内凝縮器１２から流出した冷媒を、第１膨脹弁１４および室外熱交換器１５を迂回させて第２膨脹弁１９の入口側へ導く冷媒通路である。

このバイパス通路４１には、バイパス開閉弁４２が配置されている。このバイパス開閉弁４２は、バイパス通路４１を開閉する電磁弁であり、制御装置１００から出力される制御信号により、その作動が制御される。

なお、バイパス開閉弁４２は、バイパス通路４１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、バイパス開閉弁４２は、低圧側開閉弁１７とともに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。

また、本実施形態では、第２低圧側通路１８における室外熱交換器１５の出口側とバイパス通路４１および第２低圧側通路１８の合流部との間に、逆止弁（逆流防止弁）４３が配置されている。この逆止弁４３は、室外熱交換器１５の出口側から第２膨脹弁１９の入口側への冷媒の流れを許容し、第２膨脹弁１９の入口側から室外熱交換器１５の出口側への冷媒の流れを禁止するもので、この逆止弁４３によってバイパス通路４１から第２低圧側通路１８に合流した冷媒が室外熱交換器１５側へ流れることを防止することができる。

さらに、本実施形態では、室内蒸発器２０出口側とアキュムレータ２２および第１低圧側通路１６の合流部との間の蒸発器出口側通路２１に圧力調整弁４４が配置されている。

この圧力調整弁４４は、室内蒸発器２０を流通する冷媒の圧力を調整する圧力調整手段である。本実施形態の圧力調整弁４４は、室内蒸発器２０を流通する冷媒の圧力を所定の設定圧力値に維持する定圧調整機能を発揮する機能発揮状態と、定圧調整機能を発揮しない機能停止状態に切り替え可能に構成されている。

ここで、本実施形態では、ヒートポンプサイクル１０のサイクル構成の簡素化を図るために、図１において一点鎖線で囲んだバイパス開閉弁４２、逆止弁４３、および圧力調整弁４４等を統合弁４として一体化している。

この統合弁４の詳細については、図２、図３を用いて説明する。なお、図２、図３は、本実施形態の統合弁４の模式的な断面図である。

統合弁４は、その外殻を形成すると共に、柱状の金属ブロック体で構成されたボデー４０を有している。このボデー４０には、第２低圧側通路１８を構成する第１冷媒通路１８ａ、バイパス通路４１、第２低圧側通路を構成する第２冷媒通路２１ａが形成されている。本実施形態のボデー４０には、上方側から順にバイパス通路４１、第１冷媒通路１８ａ、第２冷媒通路２１ａが形成されている。

バイパス通路４１は、並列運転モード時に、ボデー４０の側壁に開口する第１冷媒導入口４０１から室内凝縮器１２から流出した冷媒を導入し、導入した冷媒を第１冷媒導入口４０１の下方側に開口する第１冷媒導出口４０４を介して、室内蒸発器２０側（第２膨脹弁１９側）へ導く冷媒通路である。

本実施形態のバイパス通路４１は、ボデー４０の径方向（紙面左右方向）に延びる一対の通路、およびボデー４０の軸方向（紙面上下方向）に延び、一対の通路同士を連通させる通路で構成され、内部を流通する冷媒が、ボデー４０内部をＵ字状に流れるようになっている。

また、バイパス通路４１の内部には、バイパス通路４１を開閉するための円盤状のバイパス開閉用弁体４２１、バイパス開閉用弁体４２１の上面側に連結された第１シャフト（第１作動棒）４２２、後述する圧力調整用弁体４４１に連結された第２シャフト（第２作動棒）４４３の一部が配置されている。

バイパス開閉用弁体４２１は、第１シャフト４２２を介して駆動モータ４２３の可動部材に連結されている。この駆動モータ４２３は、第１シャフト４２２を軸方向に駆動することで、バイパス開閉用弁体４２１をバイパス通路４１の閉鎖位置および開放位置に変位させる駆動手段を構成している。

具体的には、駆動モータ４２３は、バイパス通路４１を閉鎖する際に、バイパス開閉用弁体４２１をバイパス通路４１における軸方向に延びる通路に形成された弁座部４０６に密接する位置に変位させ（図２参照）、バイパス通路４１を開放する際に、バイパス開閉用弁体４２１を弁座部４０６から離間する位置に変位させる（図３参照）。

本実施形態の駆動モータ４２３は、ステッピングモータ等のように、バイパス通路４１の閉鎖位置および開放位置の範囲において、バイパス開閉用弁体４２１を任意に変位可能な電動モータで構成されている。これにより、バイパス開閉用弁体４２１によるバイパス通路４１の開閉速度を緩やかにすることが可能となっている。なお、駆動モータ４２３は、制御装置１００から出力される制御信号により、その作動が制御される。

本実施形態のバイパス開閉用弁体４２１には、弁座部４０６と当接する部位に円環状のシール部材４２１ａが配置されており、当該シール部材４２１ａにて弁座部４０６に密接した際のシール性が確保されている。なお、バイパス開閉用弁体４２１の下面側の中央部には、後述する第２シャフト４４３の一端側（上端側）を支えるための凹部が形成されている。

続いて、第１冷媒通路１８ａは、直列運転モード時に、ボデー４０の側壁に開口する第２冷媒導入口４０２から室外熱交換器１５から流出した冷媒を導入し、導入した冷媒を第１冷媒導出口４０４を介して、室内蒸発器２０側（第２膨脹弁１９側）へ導く冷媒通路である。

本実施形態の第１冷媒通路１８ａは、ボデー４０の径方向（紙面左右方向）に延びる通路で構成され、バイパス通路４１におけるバイパス開閉用弁体４２１の冷媒流れ下流側にて、バイパス通路４１と合流している。

この第１冷媒通路１８ａにおける第２冷媒導入口４０２側には、逆止弁４３が配置されている。この逆止弁４３は、駆動モータ４２３がバイパス開閉用弁体４２１をバイパス通路４１の開放位置に変位させた際に、バイパス通路４１を流れる冷媒が、第１冷媒通路１８ａを介して室外熱交換器１５側へ流出することを防止する逆流防止弁である。

具体的には、図２に示すように、逆止弁４３は、バイパス通路４１を流れる冷媒が第２冷媒導入口４０２側へ流れる際に、冷媒の圧力により弁体４３１が第２冷媒導入口４０２側に押圧され、弁体４３１が弁座部４３２に密着することで、第１冷媒通路１８ａが閉鎖される。

また、図３に示すように、逆止弁４３は、冷媒が第２冷媒導入口４０２側から第１冷媒導出口４０４側へ流れる際に、冷媒の圧力により弁体４３１が第１冷媒導出口４０４側へ押圧され、弁体４３１が弁座部４３２から離間することで、第１冷媒通路１８ａが開放される。

続いて、第２冷媒通路２１ａは、ボデー４０の底壁に開口する第３冷媒導入口４０３から室内蒸発器２０から流出した冷媒を導入し、導入した冷媒をボデー４０の側壁に開口する第２冷媒導出口４０５を介して、アキュムレータ２２（圧縮機１１の吸入側）へ導く冷媒通路である。

本実施形態の第２冷媒通路２１ａは、ボデー４０の径方向（紙面左右方向）に延びる通路、およびボデー４０の軸方向（紙面上下方向）に延び通路で構成され、内部を流通する冷媒が、ボデー４０内部をＬ字状に流れるようになっている。

ここで、本実施形態では、第１冷媒通路１８ａを流れる冷媒と第２冷媒通路２１ａを流れる冷媒とのボデー４０を介した熱交換を促進するために、第１冷媒通路１８ａを流れる冷媒と第２冷媒通路２１ａを流れる冷媒とが対向流となるようにしている。すなわち、本実施形態の第２冷媒通路２１ａは、第２冷媒通路２１ａの少なくとも一部を流れる冷媒の流れ方向が、第１冷媒通路１８ａの少なくとも一部を流れる冷媒の流れ方向に対して逆方向となるように形成されている。

具体的には、本実施形態の第２冷媒通路２１ａは、ボデー４０の径方向に延びる通路を流れる冷媒の流れ方向が、第１冷媒通路１８ａにおけるボデー４０の径方向に延びる通路のうち、第１冷媒導出口４０４側の通路を流れる冷媒の流れ方向と逆方向となるように形成されている。

第２冷媒通路２１ａの内部には、円盤状の圧力調整用弁体４４１、スプリング（弾性部材）４４２、第２シャフト４４３の一部、プレート部材４４３ａ等が配置されている。

圧力調整用弁体４４１は、第２冷媒通路２１ａの通路開度（通路面積）を変更することで、第２冷媒通路２１ａに流入する冷媒の圧力（室内蒸発器２０を流通する冷媒の圧力）を予め定めた設定圧力値に維持するための弁体である。

第２シャフト４４３は、ボデー４０内部の第２冷媒通路２１ａとバイパス通路４１とを連通させる貫通穴４０８を貫通するように配置され、一端側がバイパス開閉用弁体４２１の凹部に当接した状態で圧力調整用弁体４４１に連結されている。

本実施形態の圧力調整用弁体４４１は、第２シャフト４４３を介してバイパス開閉用弁体４２１と当接した状態となっており、バイパス開閉用弁体４２１の変位に連動して変位する。

なお、第２冷媒通路２１ａとバイパス通路４１とを連通させる貫通穴４０８には、第２シャフト４４３および貫通穴４０８間に形成される隙間からの冷媒漏れを抑制するシール部材（シール手段）４０８ａが配置されている。本実施形態のシール部材４０８ａは、貫通穴４０８をシールする機能に加えて、圧力調整用弁体４４１の振動を吸収する振動吸収部材としても機能するように、樹脂製のＯリングにて構成されている。

プレート部材４４３ａは、第３冷媒導入口４０３側に配置された板状部材であり、第３冷媒導入口４０３に固定されたコネクタ４５にて最外周側が第２冷媒通路２１ａに固定されている。このプレート部材４４３ａには、冷媒を流通させるための複数の貫通穴、および第２シャフト４４３の他端側を支える貫通穴が形成されている。なお、コネクタ４５は、第３冷媒導入口４０３に冷媒配管を結合する部材であり、ボデー４０をかしめることで第３冷媒導入口４０３に固定されている。

スプリング４４２は、ボデー４０の軸方向に延びる円筒コイルバネで構成され、圧力調整用弁体４４１を、第２冷媒通路２１ａ内に形成された弁座部４０７に押し付ける方向（閉弁方向）に付勢するように構成されている。

ここで、本実施形態の圧力調整用弁体４４１には、スプリング４４２による荷重（バネ力）、および第２冷媒通路２１ａを流れる冷媒の圧力（圧力調整用弁体４４１前後の差圧）の合力が、圧力調整用弁体４４１の閉弁側（上方側）に作用する。

このため、駆動モータ４２３は、そのモータ軸力を、圧力調整用弁体４４１の閉弁側（上方側）に作用する合力に対抗する（打ち勝つ）ように圧力調整用弁体４４１に作用させる。なお、駆動モータ４２３は、図示しないが、モータの回転運動を、各シャフト４２２、４４３の上下運動に変換する変換機構（送りネジ機構）を有しており、モータの回転量を調整することで圧力調整用弁体４４１のリフト量（変位量）を制御可能となっている。

具体的には、第２冷媒通路２１ａに流入する冷媒圧力が設定圧力値（室内蒸発器２０への着霜が生じない圧力）となるように、駆動モータ４２３の回転量を調整して圧力調整用弁体４４１のリフト量を変更する場合、圧力調整用弁体４４１が第２冷媒通路２１ａに流入する冷媒の圧力を設定圧力範囲に維持する定圧維持機能を発揮する機能発揮状態となる。

一方、第２冷媒通路２１ａにおける圧力調整用弁体４４１前後の冷媒圧力が変化しないように、駆動モータ４２３の回転量を調整して圧力調整用弁体４４１のリフト量を変更する場合、圧力調整用弁体４４１が定圧維持機能を発揮しない機能停止状態となる。

図１に戻り、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、その外殻を形成するケーシング３１内に送風機３２、上述の室内凝縮器１２、および室内蒸発器２０、ヒータコア３４等を収容したものである。

ケーシング３１は、車室内送風空気の空気通路を形成しており、ある程度の弾性を有し、強度的にも優れた樹脂（例えば、ポリプロピレン）にて成形されている。ケーシング３１内の送風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。

内外気切替装置３３には、ケーシング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が形成されている。さらに、内外気切替装置３３の内部には、内気導入口および外気導入口の開口面積を連続的に調整して、内気の風量と外気の風量との風量割合を変化させる内外気切替ドアが配置されている。

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を介して導入された空気を車室内に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、遠心式多翼ファン３２ａを電動モータ３２ｂにて駆動する電動送風機であって、後述する制御装置から出力される制御信号（制御電圧）によって回転数（送風量）が制御される。なお、遠心式多翼ファン３２ａは、車室内へ空気を送風する送風手段としての機能を果たす。

送風機３２の空気流れ下流側には、室内蒸発器２０、ヒータコア３４、および室内凝縮器１２が、車室内送風空気の流れに対して、この順に配置されている。換言すると、室内蒸発器２０は、室内凝縮器１２およびヒータコア３４に対して、車室内送風空気の流れ方向上流側に配置されている。

ここで、ヒータコア３４は、車両走行用の駆動力を出力するエンジンの冷却水と車室内送風空気とを熱交換させる加熱用熱交換器である。なお、本実施形態のヒータコア３４は、室内凝縮器１２に対して車室内送風空気の流れ方向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２０を通過した空気を室内凝縮器１２およびヒータコア３４を迂回させて流す冷風バイパス通路３５が形成されている。

室内蒸発器２０の空気流れ下流側であって、かつ、室内凝縮器１２およびヒータコア３４の空気流れ上流側には、室内蒸発器２０通過後の空気のうち、室内凝縮器１２およびヒータコア３４を通過させる空気と冷風バイパス通路３５を通過させる空気との風量割合を調整するエアミックスドア３６が配置されている。また、室内凝縮器１２の空気流れ下流側および冷風バイパス通路３５の空気流れ下流側には、室内凝縮器１２を通過した空気と冷風バイパス通路３５を通過した空気とを混合させる混合空間が設けられている。

さらに、ケーシング３１の送風空気流れ最下流側には、混合空間にて混合された空調風を、空調対象空間である車室内へ吹き出す吹出口（図示略）が配置されている。具体的には、吹出口としては、車室内の乗員の上半身へ空調風を吹き出すフェイス吹出口、乗員の足元へ空調風を吹き出すフット吹出口、および車両前面窓ガラス内側面へ空調風を吹き出すデフロスタ吹出口が設けられている。

従って、エアミックスドア３６が室内凝縮器１２を通過させる空気と冷風バイパス通路３５を通過させる空気との風量割合を調整することで、混合空間にて混合された空調風の温度が調整され、各吹出口から吹き出される空調風の温度が調整される。なお、エアミックスドア３６は、制御装置から出力される制御信号によって作動するサーボモータ（図示略）によって駆動される。

さらに、フェイス吹出口、フット吹出口、およびデフロスタ吹出口の送風空気流れ上流側には、フェイス吹出口の開口面積を調整するフェイスドア（図示略）、フット吹出口の開口面積を調整するフットドア（図示略）、およびデフロスタ吹出口の開口面積を調整するデフロスタドア（図示略）が配置されている。

これらのフェイスドア、フットドア、およびデフロスタドアは、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、後述する制御装置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サーボモータ（図示略）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。制御装置１００は、ＣＰＵ、メモリ（ＲＯＭ、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、そのメモリ内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種制御機器の作動を制御する。

また、制御装置１００の入力側には、車室内温度Ｔｒを検出する内気センサ、外気温Ｔａｍを検出する外気センサ、車室内の日射量Ｔｓを検出する日射センサ、室内蒸発器２０からの吹出空気温度（蒸発器温度）Ｔｅを検出する蒸発器吹出温度検出手段としての蒸発器温度センサ、圧縮機１１から吐出された冷媒の温度Ｔｄを検出する吐出温度センサ、車室内へ吹き出す吹出空気温度ＴＡＶを検出する吹出温度検出手段としての吹出空気温度センサ等の空調制御用のセンサ群が接続されている。

さらに、制御装置１００の入力側には、車室内前部の計器盤付近に配置された操作パネル（図示略）が接続され、操作パネルに設けられた各種操作スイッチからの操作信号が入力される。この操作パネルに設けられた各種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、車室内の設定温度を設定する温度設定スイッチ、ヒートポンプサイクル１０の運転モードを選択するモード選択スイッチ等が設けられている。

なお、制御装置１００は、その出力側に接続された各種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、それぞれ制御機器の作動を制御する構成（ソフトウェアおよびハードウェア）が、それぞれの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、制御装置１００における運転モードを、冷房モード、第１除湿暖房モード、第２除湿暖房モード、および暖房モードに切り替える構成が、運転モード切替手段１００ａを構成している。

また、本実施形態では、制御装置１００によるバイパス開閉弁４２（駆動モータ４２３）の制御に連動して、圧力調整弁４４の作動状態が定圧調整機能を発揮する機能発揮状態、および定圧調整機能を発揮しない機能停止状態に切り替わる構成となっている。このため、本実施形態では、バイパス開閉弁４２の駆動モータ４２３を制御する構成が作動状態切替手段１００ｂを構成している。

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。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モード、車室内を暖房する暖房モード、車室内を除湿しながら暖房する除湿暖房モードに切り替えることができる。

車両用空調装置１は、操作パネルの作動スイッチが投入（ＯＮ）されると、制御装置１００が上述のセンサ群の検出信号および操作パネルの操作信号を読み込む。

そして、制御装置１００は、読み込んだ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吹出空気の目標温度である目標吹出温度ＴＡＯを、以下の数式Ｆ１に基づいて算出する。
ＴＡＯ＝Ｋｓｅｔ×Ｔｓｅｔ−Ｋｒ×Ｔｒ−Ｋａｍ×Ｔａｍ−Ｋｓ×Ｔｓ＋Ｃ…（Ｆ１）
但し、Ｔｓｅｔは温度設定スイッチによって設定された車室内設定温度、Ｔｒは内気センサによって検出された車室内温度（内気温）、Ｔａｍは外気センサによって検出された外気温、Ｔｓは日射センサによって検出された日射量である。Ｋｓｅｔ、Ｋｒ、Ｋａｍ、Ｋｓは制御ゲインであり、Ｃは補正用の定数である。

その後、制御装置１００は、センサ群の検出信号、目標吹出温度ＴＡＯ、およびモード選択スイッチにて選択された運転モードに応じて、制御装置１００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。

以下、各運転モードにおける作動を説明する。

（Ａ）暖房モード
暖房モードでは、制御装置１００が、低圧側開閉弁１７にて第１低圧側通路１６を開くとともに、第２膨脹弁１９にて第２低圧側通路１８を閉じる（全閉）。さらに、制御装置１００が駆動モータ４２３にてバイパス開閉用弁体４２１をバイパス通路４１の閉鎖位置に変位させて、バイパス開閉弁４２にてバイパス通路４１を閉じる。

これにより、ヒートポンプサイクル１０では、図１の黒塗矢印で示すように冷媒が流れる冷媒流路に切り替えられる。この際、統合弁４の内部では、図３に示すように、バイパス開閉用弁体４２１の変位に連動して、圧力調整用弁体４４１が第２冷媒通路２１ａの通路開度が拡大するように変位する。つまり、圧力調整弁４４の作動状態が定圧調整機能を発揮しない機能停止状態となる。

この冷媒流路の構成で、制御装置１００が、目標吹出温度ＴＡＯ、センサ群の検出信号等に基づいて、各種制御機器へ出力する制御信号を決定する。

例えば、圧縮機１１の電動モータ１１ａ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、予め制御装置１００のメモリに記憶された制御マップを参照して、室内凝縮器１２の目標凝縮器温度ＴＣＯを決定する。

そして、この目標凝縮器温度ＴＣＯと吐出温度センサの検出値との偏差に基づいて、フィードバック制御手法を用いて、車室内へ吹き出される吹出空気温度が目標吹出温度ＴＡＯに近づくように圧縮機１１の電動モータ１１ａに出力される制御信号が決定される。

また、第１膨脹弁１４へ出力される制御信号については、第１膨脹弁１４へ流入する冷媒の過冷却度が、サイクルの成績係数（ＣＯＰ）を最大値に近づけるように予め定めら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３６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３６が冷風バイパス通路３５を閉塞し、室内蒸発器２０を通過後の送風空気の全流量がヒータコア３４および室内凝縮器１２の空気通路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制御機器へ出力する。その後、作動スイッチ等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、所定の周期毎に各種制御機器の作動状態の決定→制御信号等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、暖房モード時のヒートポンプサイクル１０では、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒が室内凝縮器１２に流入する。室内凝縮器１２に流入した冷媒は、送風機３２から送風されて室内蒸発器２０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、高圧側通路１３を介して第１膨脹弁１４に流入し、第１膨脹弁１４にて低圧冷媒となるまで減圧膨張される。そして、第１膨脹弁１４にて減圧された低圧冷媒は、室外熱交換器１５に流入して、送風ファンから送風された外気から吸熱する。室外熱交換器１５から流出した冷媒は、第１低圧側通路１６を介して、アキュムレータ２２へ流入して気液分離される。

そして、アキュムレータ２２にて分離された気相冷媒が圧縮機１１の吸入側から吸入されて再び圧縮機１１にて圧縮される。なお、アキュムレータ２２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２２の内部に蓄えられる。なお、第２低圧側通路１８は、第２膨脹弁１９にて閉鎖されているため、室内蒸発器２０には冷媒が流入しない。

以上の如く、暖房モードでは、室内凝縮器１２にて圧縮機１１から吐出された高圧冷媒の有する熱を車室内送風空気に放熱させるとともに、ヒータコア３４にて冷却水が有する熱を車室内送風空気に放熱させて、加熱された車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。

（Ｂ）冷房モード
冷房モードでは、制御装置１００が、低圧側開閉弁１７にて第１低圧側通路１６を閉じるとともに、第１膨脹弁１４にて高圧側通路１３を全開状態とする。さらに、制御装置１００が駆動モータ４２３にてバイパス開閉用弁体４２１をバイパス通路４１の閉鎖位置に変位させて、バイパス開閉弁４２にてバイパス通路４１を閉じる。

これにより、ヒートポンプサイクル１０では、図１の白抜矢印で示すように、室内凝縮器１２から流出した冷媒が、室外熱交換器１５、室内蒸発器２０の順に流れる冷媒流路に切り替えられる。より具体的には、室内凝縮器１２から流出した冷媒は、第１膨脹弁１４→室外熱交換器１５→第２膨脹弁１９→室内蒸発器２０→圧力調整弁４４→アキュムレータ２２→圧縮機１１の吸入側の順に流れる。なお、冷房モードでは、冷媒流れに対して室外熱交換器１５と室内蒸発器２０とが直列に接続されることとなる。

この際、統合弁４の内部では、図３に示すように、バイパス開閉用弁体４２１の変位に連動して、圧力調整用弁体４４１が第２冷媒通路２１ａの通路開度が拡大するように変位する。つまり、圧力調整弁４４の作動状態が定圧調整機能を発揮しない機能停止状態となる。

この冷媒流路の構成で、制御装置１００が、目標吹出温度ＴＡＯ、センサ群の検出信号等に基づいて、各種制御機器へ出力する制御信号を決定する。

例えば、圧縮機１１の電動モータ１１ａ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、予め制御装置１００のメモリに記憶された制御マップを参照して、室内蒸発器２０から吹き出される送風空気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の検出値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２０を通過した空気の温度が、目標吹出温度ＴＡＯに近づくように圧縮機１１の電動モータ１１ａに出力される制御信号が決定される。

また、第２膨脹弁１９へ出力される制御信号については、第２膨脹弁１９へ流入する冷媒の過冷却度が、ＣＯＰを最大値に近づくように予め定めら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３６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３６がヒータコア３４および室内凝縮器１２の空気通路を閉塞し、室内蒸発器２０を通過後の送風空気の全流量が冷風バイパス通路３５を通過するように決定される。

これにより、冷房モード時のヒートポンプサイクル１０では、サイクルを循環する冷媒の状態が、図４のモリエル線図に示すように変化する。

図４に示すように、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒（ａ１点）が室内凝縮器１２に流入する。この際、エアミックスドア３６がヒータコア３４および室内凝縮器１２の空気通路を閉塞しているので、室内凝縮器１２に流入した冷媒は、僅かに車室内送風空気と熱交換して、室内凝縮器１２から流出する（図４のａ１点→ａ２点）。

室内凝縮器１２から流出した冷媒は、高圧側通路１３を介して第１膨脹弁１４に流入する。この際、第１膨脹弁１４が高圧側通路１３を全開状態としているので、室内凝縮器１２から流出した冷媒は、第１膨脹弁１４にて減圧されることなく、室外熱交換器１５に流入する。そして、室外熱交換器１５に流入した冷媒は、室外熱交換器１５にて送風ファンから送風された外気へ放熱する（図４のａ２点→ａ３点）。

室外熱交換器１５から流出した冷媒は、第２低圧側通路１８を介して、第２膨脹弁１９へ流入して、第２膨脹弁１９にて低圧冷媒となるまで減圧膨張される（図４のａ３点→ａ４点）。第２膨脹弁１９にて減圧された低圧冷媒は、室内蒸発器２０に流入し、送風機３２から送風された車室内送風空気から吸熱して蒸発する（図４のａ４点→ａ５点）。これにより、車室内送風空気が冷却される。

室内蒸発器２０から流出した冷媒は、圧力調整弁４４に流入する。この際、圧力調整弁４４は、定圧調整機能を発揮しない機能停止状態となっているので、室内蒸発器２０から流出した冷媒は、圧力調整弁４４にて設定圧力値に圧力調整されることなく、アキュムレータ２２に流入する。そして、アキュムレータ２２へ流入した冷媒は、気相冷媒および液相冷媒に分離され、分離された気相冷媒が圧縮機１１の吸入側から吸入されて再び圧縮機１１にて圧縮される。

以上の如く、冷房モードでは、エアミックスドア３６にて室内凝縮器１２およびヒータコア３４の空気通路を閉塞しているので、室内蒸発器２０にて冷却された車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、車室内の冷房を実現することができる。

また、冷房モード時には、室内蒸発器２０の出口側に配置した圧力調整弁４４が室内蒸発器２０出口側の冷媒圧力を一定に維持するように機能しないので、室内蒸発器２０における冷媒蒸発圧力を設定圧力値以下に低下させることができる。

従って、圧縮機１１と圧力調整弁４４の制御干渉が生ずることなく、室内蒸発器２０出口側の冷媒圧力を、狙いの冷房能力確保に必要とされる圧力に調整することができる。

ここで、冷房モード時には、統合弁４内部の第１冷媒通路１８ａには、高温の高圧冷媒が流通し、統合弁４内部の第２冷媒通路２１ａには、第２膨脹弁１９にて減圧された低温の低圧冷媒が流通する。これにより、ボデー４０における第１冷媒通路１８ａの周囲温度が３０℃〜６０℃程度となり、ボデー４０における第２冷媒通路２１ａの周囲温度が０℃〜１０℃程度となる。

本実施形態では、第１冷媒通路１８ａおよび第２冷媒通路２１ａを共通のボデー４０内に形成していることから、第１冷媒通路１８ａおよび第２冷媒通路２１ａを流れる冷媒同士がボデー４０を介して間接的に熱交換する。

特に、本実施形態では、第１冷媒通路１８ａおよび第２冷媒通路２１ａの少なくとも一部を流れる冷媒を対向流としているので、ボデー４０を介した熱交換を促進させることができる。

これにより、図５に示すように、室外熱交換器１５から流出した冷媒と、室内蒸発器２０から流出した冷媒同士の熱交換によって、室外熱交換器１５出口側の冷媒の過冷却度が増え、室内蒸発器２０の入口および出口間のエンタルピ差が大きくなるため、冷房能力が向上する。この結果は、少ない冷媒流量で冷房能力を確保できることから、冷房モード時における圧縮機１１の回転数を低下させて、ヒートポンプサイクル１０の省動力化を図ることが可能となる。

（Ｃ）第１除湿暖房モード
第１除湿暖房モードは、温度調整範囲が低温域から高温域の広範囲となる除湿暖房モードであり、例えば、モード選択スイッチにて除湿暖房モードが選択された状態で、目標吹出温度ＴＡＯと吹出空気温度ＴＡＶとの温度差（＝ＴＡＶ−ＴＡＯ）が所定値以下である場合に実行される。

この第１除湿暖房モードでは、制御装置１００が低圧側開閉弁１７にて第１低圧側通路１６を閉じるとともに、第１、第２膨脹弁１４、１９を絞り状態または全開状態とする。さらに、制御装置１００が駆動モータ４２３にてバイパス開閉用弁体４２１をバイパス通路４１の閉鎖位置に変位させて、バイパス開閉弁４２にてバイパス通路４１を閉じる。

この際、統合弁４の内部では、図３に示すように、バイパス開閉用弁体４２１の変位に連動して、圧力調整用弁体４４１が第２冷媒通路２１ａの通路開度が拡大するように変位する。つまり、圧力調整弁４４の作動状態が定圧調整機能を発揮しない機能停止状態となる。

これにより、ヒートポンプサイクル１０は、冷房モードと同様に、図１の白抜横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。なお、第１除湿暖房モードでは、冷房モードと同様に、冷媒流れに対して室外熱交換器１５と室内蒸発器２０とが直列に接続されることとなる。

この冷媒流路の構成で、制御装置１００が、目標吹出温度ＴＡＯ、センサ群の検出信号等に基づいて、各種制御機器へ出力する制御信号を決定する。

例えば、圧縮機１１の電動モータ１１ａに出力される制御信号については、冷房モードと同様に決定される。また、エアミックスドア３６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３６が冷風バイパス通路３５を閉塞し、室内蒸発器２０を通過後の送風空気の全流量がヒータコア３４および室内凝縮器１２の空気通路を通過するように決定される。

また、第１膨脹弁１４および第２膨脹弁１９については、車室内へ吹き出す吹出空気の目標温度である目標吹出温度ＴＡＯに応じて変更している。具体的には、制御装置１００は、車室内へ吹き出す吹出空気の目標温度である目標吹出温度ＴＡＯの上昇に伴って、第１膨脹弁１４にて高圧側通路１３の通路面積を減少させるとともに、第２膨脹弁１９にて第２低圧側通路１８の通路面積を増大させる。これにより、第１除湿暖房モードでは、第１モードから第４モードの４段階のモードを実行する。

（Ｃ−１）第１モード
第１モードは、例えば、第１除湿暖房モード時に、目標吹出温度ＴＡＯが予め定めた第１基準温度以下となった場合に実行される。

第１モードでは、第１膨脹弁１４にて高圧側通路１３を全開状態とし、第２膨脹弁１９を絞り状態とする。従って、サイクル構成（冷媒流路）については、冷房モードと全く同じ冷媒流路となるものの、エアミックスドア３６が室内凝縮器１２およびヒータコア３４側の空気通路を全開状態としているので、室内凝縮器１２および室外熱交換器１５の双方にて高圧冷媒が放熱される。

すなわち、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒は、室内凝縮器１２へ流入して、室内蒸発器２０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。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、高圧側通路１３を介して第１膨脹弁１４に流入する。この際、第１膨脹弁１４が高圧側通路１３を全開状態としているので、室内凝縮器１２から流出した冷媒は、第１膨脹弁１４にて減圧されることなく、室外熱交換器１５に流入する。そして、室外熱交換器１５に流入した冷媒は、室外熱交換器１５にて送風ファンから送風された外気へ放熱する。

室外熱交換器１５から流出した冷媒は、第２低圧側通路１８を介して、第２膨脹弁１９へ流入して、第２膨脹弁１９にて低圧冷媒となるまで減圧膨張される。第２膨脹弁１９にて減圧された低圧冷媒は、室内蒸発器２０に流入し、送風機３２から送風された車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。

そして、室内蒸発器２０から流出した冷媒は、冷房モードと同様に、圧力調整弁４４→アキュムレータ２２→圧縮機１１の吸入側へと流れて再び圧縮機１１にて圧縮される。この際、圧力調整弁４４は、定圧調整機能を発揮しない機能停止状態となっているので、室内蒸発器２０から流出した冷媒が圧力調整弁４４にて設定圧力値に圧力調整されない。

以上の如く、第１除湿暖房モードの第１モード時には、室内蒸発器２０にて冷却され除湿された車室内送風空気を、室内凝縮器１２にて加熱して車室内へ吹き出すことができる。これにより、車室内の除湿暖房を実現することができる。

（Ｃ−２）第２モード
第２モードは、目標吹出温度ＴＡＯが第１基準温度より高く、かつ、予め第１基準温度よりも高い値に設定された第２基準温度以下となった場合に実行される。第２モードでは、第１膨脹弁１４を絞り状態とし、第２膨脹弁１９の絞り開度（第２低圧側通路１８の通路面積）を第１モード時よりも増加させた絞り状態とする。従って、第２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６のモリエル線図に示すように変化する。

すなわち、図６に示すように、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒（ｂ５点）は、室内凝縮器１２へ流入して、室内蒸発器２０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６のｂ１点→ｂ２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、高圧側通路１３を介して第１膨脹弁１４に流入し、中間圧冷媒となるまで減圧される（図６のｂ２点→ｂ３点）。そして、第１膨脹弁１４にて減圧された中間圧冷媒は、室外熱交換器１５に流入して、送風ファンから送風された外気へ放熱する（図６のｂ３点→ｂ４点）。

室外熱交換器１５から流出した冷媒は、第２低圧側通路１８を介して、第２膨脹弁１９へ流入して、第２膨脹弁１９にて低圧冷媒となるまで減圧膨張される（図６のｂ４点→ｂ５点）。第２膨脹弁１９にて減圧された低圧冷媒は、室内蒸発器２０に流入し、送風機３２から送風された車室内送風空気から吸熱して蒸発する（図６のｂ５点→ｂ６点）。これにより、車室内送風空気が冷却される。

そして、室内蒸発器２０から流出した冷媒は、冷房モードと同様に、定圧調整機能を発揮しない機能停止状態となっている圧力調整弁４４→アキュムレータ２２→圧縮機１１の吸入側へと流れて再び圧縮機１１にて圧縮される。

以上の如く、第１除湿暖房モードの第２モード時には、第１モードと同様に、室内蒸発器２０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モードでは、第１膨脹弁１４を絞り状態としているので、第１モードに対して、室外熱交換器１５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１５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１５における冷媒の放熱量を減少させることができる。

この結果、第１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における冷媒の放熱量を増加させることができ、第１モードよりも室内凝縮器１２から吹き出される吹出空気の温度を上昇させることができる。

（Ｃ−３）第３モード
第３モードは、目標吹出温度ＴＡＯが第２基準温度より高く、かつ、予め第２基準温度よりも高い値に設定された第３基準温度以下となった場合に実行される。第３モードでは、第１膨脹弁１４の絞り開度（高圧側通路１３の通路面積）を第２モード時よりも減少させた絞り状態とし、第２膨脹弁１９の絞り開度（第２低圧側通路１８の通路面積）を第２モード時よりも増加させた絞り状態とする。従って、第３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７のモリエル線図に示すように変化する。

すなわち、図７に示すように、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒（ｃ１点）は、室内凝縮器１２へ流入して、室内蒸発器２０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７のｃ１点→ｃ２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、高圧側通路１３を介して第１膨脹弁１４に流入し、外気温よりも温度の低い中間圧冷媒となるまで減圧される（図７のｃ２点→ｃ３点）。そして、第１膨脹弁１４にて減圧された中間圧冷媒は、室外熱交換器１５に流入して、送風ファンから送風された外気から吸熱する（図７のｃ３点→ｃ４点）。

室外熱交換器１５から流出した冷媒は、第２低圧側通路１８を介して、第２膨脹弁１９へ流入して、第２膨脹弁１９にて低圧冷媒となるまで減圧膨張される（図７のｃ４点→ｃ５点）。第２膨脹弁１９にて減圧された低圧冷媒は、室内蒸発器２０に流入し、送風機３２から送風された車室内送風空気から吸熱して蒸発する（図７のｃ５点→ｃ６点）。これにより、車室内送風空気が冷却される。

そして、室内蒸発器２０から流出した冷媒は、冷房モードと同様に、定圧調整機能を発揮しない機能停止状態となっている圧力調整弁４４→アキュムレータ２２→圧縮機１１の吸入側へと流れて再び圧縮機１１にて圧縮される。

以上の如く、第１除湿暖房モードの第３モード時には、第１、第２モードと同様に、室内蒸発器２０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モードでは、第１膨脹弁１４の絞り開度を減少させることによって、室外熱交換器１５を吸熱器（蒸発器）として機能させているので、第２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。

この結果、第２モードに対して、圧縮機１１の吸入冷媒密度を上昇させることができ、圧縮機１１の回転数（冷媒吐出能力）を増加させることなく、室内凝縮器１２における冷媒の放熱量を増加させることができ、第２モードよりも室内凝縮器１２から吹き出される吹出空気の温度を上昇させることができる。

（Ｃ−４）第４モード
第４モードは、目標吹出温度ＴＡＯが第３基準温度より高くなった場合に実行される。第４モードでは、第１膨脹弁１４の絞り開度（高圧側通路１３の通路面積）を第３モード時よりも減少させた絞り状態とし、第２膨脹弁１９にて第２低圧側通路１８を全開状態とする。従って、第４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８のモリエル線図に示すように変化する。

すなわち、図８に示すように、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒（ｄ１点）は、室内凝縮器１２へ流入して、室内蒸発器２０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８のｄ１点→ｄ２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、高圧側通路１３を介して第１膨脹弁１４に流入し、低圧冷媒となるまで減圧される（図８のｄ２点→ｄ３点）。そして、第１膨脹弁１４にて減圧された低圧冷媒は、室外熱交換器１５に流入して、送風ファンから送風された外気から吸熱する（図８のｄ３点→ｄ４点）。

室外熱交換器１５から流出した冷媒は、第２低圧側通路１８を介して、第２膨脹弁１９へ流入する。この際、第２膨脹弁１９が第２低圧側通路１８を全開状態としているので、室外熱交換器１５から流出した冷媒は、第２膨脹弁１９にて減圧されることなく、室内蒸発器２０に流入する。

室内蒸発器２０に流入した低圧冷媒は、送風機３２から送風された車室内送風空気から吸熱して蒸発する（図８のｄ４点→ｄ５点）。これにより、車室内送風空気が冷却される。そして、室内蒸発器２０から流出した冷媒は、冷房モードと同様に、定圧調整機能を発揮しない機能停止状態となっている圧力調整弁４４→アキュムレータ２２→圧縮機１１の吸入側へと流れて再び圧縮機１１にて圧縮される。

以上の如く、第１除湿暖房モードの第４モード時には、第１〜第３モードと同様に、室内蒸発器２０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モードでは、第３モードと同様に、室外熱交換器１５を吸熱器（蒸発器）として機能させることができるとともに、第３モードよりも第１膨脹弁１４の絞り開度を縮小させているので、室外熱交換器１５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モードよりも室外熱交換器１５における冷媒の温度と外気温との温度差を拡大させて、室外熱交換器１５における冷媒の吸熱量を増加させることができる。

この結果、第３モードに対して、圧縮機１１の吸入冷媒密度を上昇させることができ、圧縮機１１の回転数（冷媒吐出能力）を増加させることなく、室内凝縮器１２における冷媒の放熱量を増加させることができ、第３モードよりも室内凝縮器１２から吹き出される吹出空気の温度を上昇させることができる。

このように、第１除湿暖房モードでは、目標吹出温度ＴＡＯに応じて第１膨脹弁１４、第２膨脹弁１９の絞り開度を変更することで、車室内へ吹き出す吹出空気の温度を低温域から高温域までの広範囲に亘って調整することができる。

換言すると、第１除湿暖房モードでは、室外熱交換器１５を、冷媒を放熱させる放熱器として機能させる状態から冷媒に吸熱させる蒸発器として機能させる状態へ切り替えながら、室外熱交換器１５における冷媒の放熱量あるいは吸熱量を調整することができる。

従って、室外熱交換器１５を放熱器あるいは蒸発器のいずれか一方として機能させるサイクル構成よりも、室内凝縮器１２における冷媒の放熱量を幅広い範囲で調整することができ、除湿運転時に空調対象空間へ吹き出される吹出空気の温度調整範囲を拡大させることができる。

なお、第１除湿暖房モード時には、冷房モード時と同様に、室内蒸発器２０の出口側に配置した圧力調整弁４４が室内蒸発器２０出口側の冷媒圧力を一定に維持するように機能しないので、室内蒸発器２０における冷媒蒸発圧力を設定圧力値以下に低下させることができる。

（Ｄ）第２除湿暖房モード
第２除湿暖房モードは、温度調整範囲が第１除湿暖房モードよりも高温域となる除湿暖房モードであり、例えば、モード選択スイッチにて除湿暖房モードが選択された状態で、目標吹出温度ＴＡＯと吹出空気温度ＴＡＶとの温度差（＝ＴＡＶ−ＴＡＯ）が所定値より大きくなる場合に実行される。

この第２除湿暖房モードでは、制御装置１００が低圧側開閉弁１７にて第１低圧側通路１６を開くとともに、第１、第２膨脹弁１４、１９それぞれを絞り状態とする。さらに、制御装置１００が、図２に示すように、駆動モータ４２３にてバイパス開閉用弁体４２１をバイパス通路４１の開放位置に変位させてバイパス通路４１を開くと共に、圧力調整用弁体４４１を第２冷媒通路２１ａに流入する冷媒の圧力（室内蒸発器２０出口側の冷媒圧力）が設定圧力値となるように変位させる。これにより、圧力調整弁４４の作動状態が定圧調整機能を発揮する機能発揮状態となる。

従って、ヒートポンプサイクル１０は、図１の白抜斜線矢印に示すように、室内凝縮器１２から流出した冷媒が、室外熱交換器１５および室内蒸発器２０の双方に流れる冷媒流路に切り替えられる。より具体的には、室内凝縮器１２から流出した冷媒は、第１膨脹弁１４→室外熱交換器１５→アキュムレータ２２→圧縮機１１の吸入側に流れると同時に、第２膨脹弁１９→室内蒸発器２０→圧力調整弁４４→アキュムレータ２２→圧縮機１１の吸入側の順に流れる。なお、第２除湿暖房モードでは、冷媒流れに対して室外熱交換器１５と室内蒸発器２０とが並列に接続されることとなる。

この冷媒流路の構成で、制御装置１００が、目標吹出温度ＴＡＯ、センサ群の検出信号等に基づいて、各種制御機器へ出力する制御信号を決定する。

例えば、圧縮機１１の電動モータ１１ａに出力される制御信号については、冷房モードと同様に決定される。また、エアミックスドア３６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３６が冷風バイパス通路３５を閉塞し、室内蒸発器２０を通過後の送風空気の全流量がヒータコア３４および室内凝縮器１２の空気通路を通過するように決定される。

また、第１膨脹弁１４および第２膨脹弁１９へ出力される制御信号については、予め定めた第２除湿暖房モード用の所定開度となるように決定される。

また、統合弁４の駆動モータ４２３へ出力される制御信号については、バイパス開閉用弁体４２１がバイパス通路４１の開放位置に変位すると共に、圧力調整用弁体４４１が室内蒸発器２０出口側の冷媒圧力が設定圧力値となるように変位するように決定される。具体的には、室内蒸発器２０出口側の冷媒圧力が設定圧力値を下回ると第２冷媒通路２１ａの通路開度（通路面積）が減少（絞り開度を減少）し、室内蒸発器２０出口側の冷媒圧力が設定圧力値を超えると第２冷媒通路２１ａの通路面積が増加するように、統合弁４の駆動モータ４２３へ出力される制御信号を決定する。

従って、第２除湿暖房モード時のヒートポンプサイクル１０では、図９のモリエル線図に示すように、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒（ｅ１点）は、室内凝縮器１２へ流入して、室内蒸発器２０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９のｅ１点→ｅ２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、高圧側通路１３を介して第１膨脹弁１４に流入するとともに、バイパス通路４１を介して第２膨脹弁１９に流入する。第１膨脹弁１４に流入した高圧冷媒は、低圧冷媒となるまで減圧される（図９のｅ２点→ｅ３点）。そして、第１膨脹弁１４にて減圧された低圧冷媒は、室外熱交換器１５に流入して、送風ファンから送風された外気から吸熱する（図９のｅ３点→ｅ５点）。

一方、第２膨脹弁１９に流入した高圧冷媒は、出口側の過熱度が目標過熱度に近づくように低圧冷媒となるまで減圧される（図９のｅ２点→ｅ４点）。そして、第２膨脹弁１９にて減圧された低圧冷媒は、室内蒸発器２０に流入して、送風機３２から送風された車室内送風空気から吸熱して蒸発する（図９のｅ４点→ｅ６点）。これにより、車室内送風空気が冷却される。なお、室内蒸発器２０における冷媒の圧力は、圧力調整弁４４によって、一定圧力に調整される。

室外熱交換器１５から流出した冷媒および室内蒸発器２０から流出した冷媒は、アキュムレータ２２の入口側で合流し（図９のｅ５点→ｅ７点、ｅ６点→ｅ７点）、アキュムレータ２２→圧縮機１１の吸入側へと流れて再び圧縮機１１にて圧縮される。なお、第２低圧側通路１８には、逆止弁４３が設けられているので、バイパス通路４１から室外熱交換器１５の出口側へ冷媒が逆流しない。

以上の如く、第２除湿暖房モード時には、第１除湿暖房モード時と異なり、冷媒流れに対して室外熱交換器１５と室内蒸発器２０とが並列接続される冷媒流路となる。

そして、第２除湿暖房モード時には、室内蒸発器２０の出口側に配置した圧力調整弁４４が室内蒸発器２０出口側の冷媒圧力を一定に維持するように機能するので、図９に示すように、室外熱交換器１５における冷媒蒸発圧力を室内蒸発器２０における冷媒蒸発圧力よりも低下させることができる。

従って、室内蒸発器２０における冷媒蒸発圧力を予め定めた所定値以上に維持して、室内蒸発器２０に着霜（フロスト）が生じてしまうことを抑制しつつ、室外熱交換器１５における冷媒の吸熱量を増大させて室内凝縮器１２における冷媒の放熱量を増大させることができる。その結果、第２除湿暖房モード時に車室内へ吹き出す吹出空気の温度を上昇させる側に温度調整範囲を拡大させることができる。

ここで、第２除湿暖房モード時には、統合弁４内部の第１冷媒通路１８ａには、高温の高圧冷媒が流通し、統合弁４内部の第２冷媒通路２１ａには、第２膨脹弁１９にて減圧された低温の低圧冷媒が流通する。これにより、ボデー４０における第１冷媒通路１８ａの周囲温度が３０℃〜５０℃程度となり、ボデー４０における第２冷媒通路２１ａの周囲温度が０℃〜５℃程度となる。

本実施形態では、第１冷媒通路１８ａおよび第２冷媒通路２１ａを共通のボデー４０内に形成していることから、第１冷媒通路１８ａおよび第２冷媒通路２１ａを流れる冷媒同士がボデー４０を介して間接的に熱交換する。

特に、本実施形態では、第１冷媒通路１８ａおよび第２冷媒通路２１ａの少なくとも一部を流れる冷媒を対向流としているので、ボデー４０を介した熱交換を促進させることができる。

これにより、図１０に示すように、室内凝縮器１２から流出した冷媒と、室内蒸発器２０から流出した冷媒同士の熱交換によって、ヒートポンプサイクル１０全体における吸熱量が増えるため、ヒートポンプサイクル１０の高圧側の圧力が上昇する。この結果、少ない冷媒流量で暖房能力を確保できることから、第２除湿暖房モード時における圧縮機１１の回転数を低下させて、ヒートポンプサイクル１０の省動力化を図ることが可能となる。

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の冷媒流路を切り替えることによって、車室内の適切な冷房、暖房、および除湿暖房を実行することで、車室内の快適な空調を実現することができる。

本実施形態の車両用空調装置１では、除湿暖房モードとして、室外熱交換器１５における熱交換能力（放熱能力および吸熱能力）を調整して車室内へ吹き出す吹出空気を低温域から高温域に亘る広範囲で温度調整可能な第１除湿暖房モードと、第１除湿暖房モードよりも車室内へ吹き出す吹出空気を高温域で温度調整可能な第２除湿暖房モードとを切り替えることできる。

従って、空調対象空間である車室内への吹出空気の温度調整可能範囲を拡大させることができる。

また、低圧側開閉弁１７、およびバイパス開閉弁４２といった簡易な構成により、第１除湿暖房モードおよび第２除湿暖房モードを切り替えることができるので、車室内への吹出空気の温度調整可能範囲を拡大させる構成を具体的かつ容易に実現することができる。

特に、本実施形態のヒートポンプサイクル１０では、第２除湿暖房モード（並列運転モード）時において、圧力調整弁４４にて室内蒸発器２０出口側の冷媒圧力が設定圧力値に維持される構成としているので、室内蒸発器２０における冷媒の吸熱量および室外熱交換器１５における冷媒の吸熱量それぞれを適切に変化させることができる。

また、冷房モードおよび第１除湿暖房モード（直列運転モード）時において、圧力調整弁４４にて室内蒸発器２０出口側の冷媒圧力が設定圧力値に維持されない構成としているので、圧力調整弁４４と圧縮機１１の制御干渉が生ずることなく、室内蒸発器２０出口側の冷媒圧力を、狙いの冷房能力確保に必要とされる圧力に調整可能となる。

従って、並列運転モード時における室内蒸発器２０および室外熱交換器１５の吸熱量を適切に変化させると共に、直列運転モード時における冷房能力を適切に調整できる。

これに加えて、本実施形態では、バイパス開閉弁４２、逆止弁４３、および圧力調整弁４４等を共通のボデー４０内部に収容すると共に、バイパス開閉用弁体４２１のバイパス通路４１の変位に連動して、圧力調整用弁体４４１を変位可能な統合弁４を採用している。このため、ヒートポンプサイクル１０のサイクル構成の簡素化を図ることができる。

また、本実施形態の統合弁４は、圧力調整用弁体４４１をバイパス開閉用弁体４２１の変位に連動して変位させる構成としているので、圧力調整専用のベローズ等を用いることなく、駆動モータ４２３にて圧力調整用弁体４４１の変位量を調整でき、ヒートポンプサイクル１０のサイクル構成をより簡素な構成で実現できる。

本実施形態の統合弁４では、第１冷媒通路１８ａ、および第２冷媒通路２１ａを連通させる貫通穴４０８の内部に設けたシール部材４０８ａにて、圧力調整用弁体４４１の振動を吸収する構成としている。これにより、室内蒸発器２０出口側の冷媒圧力が設定圧力値に維持されるように圧力調整用弁体４４１を変位させる際に、圧力調整用弁体４４１の低開度域における弁振動による異音発生を効果的に抑制できる。

なお、本実施形態では、シール部材４０８ａを樹脂製のＯリングで構成する例について説明したが、これに限定されない。圧力調整用弁体４４１の変位量が大きく、第２シャフト４４３の摺動によるシール部材４０８ａの磨耗等が懸念される場合には、図１１に示すように、シール部材４０８ｂを磨耗等の耐久性に優れた部材（例えば、ベローズ）で構成してもよい。

さらに、本実施形態の統合弁４では、駆動モータ４２３にて、バイパス通路４１の閉鎖位置と開放位置との間でバイパス開閉用弁体４２１を任意に変位可能な構成としている。これによれば、バイパス通路４１を開放する際に、バイパス開閉用弁体４２１を徐々に閉鎖位置から開放位置へ変位させることが可能となり、バイパス通路４１の開放時に生じ易い冷媒の噴射音を効果的に抑制できる。

本実施形態の統合弁４では、第１冷媒通路１８ａおよび第２冷媒通路２１ａを共通のボデー４０内に形成する構成としているので、専用の内部熱交換器を設けることなく、室内凝縮器１２または室外熱交換器１５から流出した冷媒と、室内蒸発器２０から流出した冷媒同士を熱交換させることができる。

これにより、ヒートポンプサイクル１０の簡素化を図りつつ、冷房モード等における圧縮機１１の仕事量を低減して、ヒートポンプサイクル１０の省動力化を実現可能となる。この際、第１冷媒通路１８ａおよび第２冷媒通路２１ａの一部において、冷媒の流れが対向流となる構成としているので、第１冷媒通路１８ａを流れる冷媒と第２冷媒通路２１ａを流れる冷媒とのボデー４０を介した内部熱交換を効果的に促進させることができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。本実施形態では、第１実施形態に対して統合弁４の内部構成を変更した例について説明する。なお、本実施形態では、第１実施形態と同様または均等な部分についての説明を省略、または簡略化して説明する。

図１２、図１３に示すように、本実施形態の統合弁４における第２冷媒通路２１ａは、ボデー４０の側壁に開口する第３冷媒導入口４０３から室内蒸発器２０から流出した冷媒を導入し、導入した冷媒をボデー４０の底壁に開口する第２冷媒導出口４０５を介して、アキュムレータ２２へ導くように構成されている。

第２冷媒通路２１ａの内部には、圧力調整用弁体４４１、スプリング４４２、第２シャフト４４３の一部、プレート部材４４３ａに加えて、ベローズ４４４等が配置されている。

本実施形態の第２シャフト４４３は、一端側がバイパス開閉用弁体４２１の凹部内に位置する状態で圧力調整用弁体４４１に連結されており、バイパス開閉用弁体４２１が閉鎖位置に変位した際にバイパス開閉用弁体４２１と当接して、圧力調整用弁体４４１を第２冷媒通路２１ａの通路開度（通路面積）が拡大するように押圧する構成となっている。

このようにバイパス開閉用弁体４２１が閉鎖位置に変位した際に第２シャフト４４３が圧力調整用弁体４４１を押圧する構成とすれば、圧力調整用弁体４４１による定圧維持機能を発揮しない機能停止状態とすることができる。

具体的には、第２シャフト４４３は、バイパス開閉用弁体４２１が閉鎖位置に変位した際にバイパス開閉用弁体４２１と当接し、バイパス開閉用弁体４２１が開放位置に変位した際にバイパス開閉用弁体４２１から離間するように、軸方向の長さが設定されている。

ベローズ４４４は、ボデー４０の軸方向に伸縮自在に形成された中空の筒状部材であり、ベローズ４４４の軸方向一端側が、プレート部材４４３ａに連結され、軸方向他端側が圧力調整用弁体４４１に連結されている。

このベローズ４４４は、ベローズ４４４の内部空間に配置されたスプリング４４２と共に、圧力調整用弁体４４１を弁座部４０７側へ押しつける方向に付勢する荷重をかけている。なお、ベローズ４４４およびスプリング４４２が圧力調整用弁体４４１に付勢する荷重は、調整ネジ４４５にて調整可能となっている。

従って、圧力調整用弁体４４１は、第２シャフト４４３にて押圧されていない状態、つまり、バイパス開閉用弁体４２１が開放位置に変位している状態において、以下の数式Ｆ２を満たすように、変位量（リフト量）ΔＬが決定される。
Ｐ１×Ａｐ＝Ｐ２×（Ａｐ−Ａｂ）＋Ｆｏ＋Ｋ×ΔＬ…（Ｆ２）
但し、「Ｐ１」は第２冷媒通路２１ａにおける圧力調整用弁体４４１の上流側の冷媒圧力（室内蒸発器２０出口側の冷媒圧力）、「Ｐ２」は第２冷媒通路２１ａにおける圧力調整用弁体４４１の下流側の冷媒圧力を示している。また、「Ａｐ」は圧力調整用弁体４４１の受圧面、「Ａｂ」はベローズ４４４の断面積、「Ｆｏ」はベローズ４４４およびスプリング４４２の初期荷重、「Ｋ」はベローズ４４４およびスプリング４４２の総合バネ定数を示している。

上記数式Ｆ２から明らかなように、「Ａｐ」と「Ａｂ」との差を小さく設定することで、第２冷媒通路２１ａの入口側の冷媒圧力Ｐ１と変位量ΔＬが比例する関係となる。例えば、Ｐ１が低下するとΔＬが低下して、Ｐ１の低下が抑制される。これにより、第２冷媒通路２１ａの入口側の冷媒圧力Ｐ１を所定の設定圧力値に維持することが可能となっている。

従って、図１２、図１３に示す内部構成を有する統合弁４を採用したとしても、単一の駆動モータ４２３によるバイパス開閉用弁体４２１を変位に連動して、圧力調整用弁体４４１を変位させることが可能となる。

なお、本実施形態の制御装置１００は、暖房モード、冷房モード、第１除湿暖房モード時に、図１３に示すように、バイパス開閉用弁体４２１がバイパス通路４１の閉鎖位置に変位するように駆動モータ４２３を制御する。これにより、第２シャフト４４３にて圧力調整用弁体４４１が第２冷媒通路２１ａの通路開度が拡大するように押圧され、圧力調整用弁体４４１が定圧維持機能を発揮しない機能停止状態となる。

一方、制御装置１００は、図１２に示すように、第２除湿暖房モード時に、バイパス開閉用弁体４２１がバイパス通路４１の閉鎖位置に変位するように駆動モータ４２３を制御する。これにより、第２シャフト４４３がバイパス開閉用弁体４２１から離間し、圧力調整用弁体４４１が定圧維持機能を発揮する機能発揮状態となる。

その他の構成および作動は、第１実施形態と同様である。従って、本実施形態で説明した内部構成を有する統合弁４を採用しても、第１実施形態と同様に、並列運転モード時における室内蒸発器２０および室外熱交換器１５の吸熱量を適切に変化させると共に、直列運転モード時における冷房能力を適切に調整できる。さらに、ヒートポンプサイクル１０のサイクル構成の簡素化を図ることができる。

なお、本実施形態の統合弁４の如く、バイパス開閉弁４２、逆止弁４３、および圧力調整弁４４を統合弁４として一体化することが望ましいが、これに限定されない。例えば、図１４に示すように、バイパス開閉弁４２および圧力調整弁４４等を統合弁４として一体化し、逆止弁４３を統合弁４と別体で構成するようにしてもよい。このことは、本実施形態以外の実施形態においても同様である。

また、本実施形態の統合弁４において、図１５に示すように、第１冷媒通路１８ａを流れる冷媒と第２冷媒通路２１ａを流れる冷媒とが対向流となるようにしてもよい。これによれば、第１冷媒通路１８ａを流れる冷媒と第２冷媒通路２１ａを流れる冷媒とのボデー４０を介した熱交換を促進することができる。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態について説明する。本実施形態では、第２実施形態に対して統合弁４の内部構成を変更した例について説明する。なお、本実施形態では、第２実施形態と同様または均等な部分についての説明を省略、または簡略化して説明する。

図１６に示すように、本実施形態の統合弁４では、第２シャフト４４３の一端側がバイパス開閉用弁体４２１に連結され、バイパス開閉用弁体４２１が閉鎖位置に変位した際に、第２シャフト４４３の他端側がバイパス開閉用弁体４２１と当接して、圧力調整用弁体４４１を第２冷媒通路２１ａの通路開度（通路面積）が拡大するように押圧する構成となっている。

また、本実施形態の圧力調整用弁体４４１には、その上面側に第２シャフト４４３の他端側を支える凹部４４１ａが形成されると共に、当該凹部４４１ａに圧力調整用弁体４４１の振動が第２シャフト４４３に伝わることを抑制する振動吸収部材４４１ｂ（例えば、Ｏリング）が設けられている。

このように、バイパス開閉用弁体４２１が閉鎖位置に変位した際に第２シャフト４４３が圧力調整用弁体４４１を押圧する構成とすれば、圧力調整用弁体４４１による定圧維持機能を発揮しない機能停止状態とすることができる。

その他の構成および作動は、第２実施形態と同様である。従って、本実施形態で説明した内部構成を有する統合弁４を採用しても、第１、第２実施形態と同様に、並列運転モード時における室内蒸発器２０および室外熱交換器１５の吸熱量を適切に変化させると共に、直列運転モード時における冷房能力を適切に調整できる。さらに、ヒートポンプサイクル１０のサイクル構成の簡素化を図ることができる。

なお、第１実施形態の統合弁４を本実施形態の統合弁４の如く、第２シャフト４４３の他端側が圧力調整用弁体４４１に当接した状態で、一端側をバイパス開閉用弁体４２１に連結するようにしてもよい。

（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、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。例えば、以下のように種々変形可能である。

（１）上述の各実施形態では、暖房モード、冷房モードおよび除湿暖房モードを運転モード設定スイッチの操作信号に応じて切り替える例について説明したが、これに限定されない。例えば、目標吹出温度ＴＡＯ、および外気温Ｔａｍ等に応じて、暖房モード、冷房モードおよび除湿暖房モードを切り替えるようにしてもよい。

（２）上述の各実施形態では、暖房モード、冷房モード、および除湿暖房モードの各運転モード時に、制御装置１００が、室内凝縮器１２およびヒータコア３４の空気通路、および冷風バイパス通路３５のいずれか一方を閉塞するようにエアミックスドア３６を作動させる例について説明したが、エアミックスドア３６の作動はこれに限定されない。

例えば、エアミックスドア３６が室内凝縮器１２およびヒータコア３４の空気通路、および冷風バイパス通路３５の双方を開放するようにしてもよい。そして、室内凝縮器１２およびヒータコア３４の空気通路を通過させる風量と冷風バイパス通路３５を通過させる風量との風量割合を調整することで、車室内への吹出空気の温度を調整するようにしてもよい。このような、温度調整は、車室内送風空気の温度を微調整し易い点で有効である。

（３）上述の各実施形態の如く、バイパス開閉用弁体４２１の閉鎖位置および開放位置の範囲において、バイパス開閉用弁体４２１を任意に変位可能な駆動モータ４２３を採用することが望ましいが、これに限らず、バイパス開閉用弁体４２１を閉鎖位置および開放位置に変位可能な駆動手段であれば適宜採用できる。

（４）上述の各実施形態では、バイパス開閉用弁体４２１を変位させる駆動手段として駆動モータ４２３を用いる例について説明したが、これに限らず、例えば、駆動手段をソレノイド等の電磁機構を用いてもよい。

（５）上述の各実施形態では、室内空調ユニット３０の内部にヒータコア３４を配置する構成としているが、エンジン等の外部熱源が不足するような場合には、ヒータコア３４の廃止、あるいは電気ヒータ等へ置き換えるようにしてもよい。

（６）上述の各実施形態の如く、ヒートポンプサイクル１０のサイクル構成の簡素化を図る上で、少なくともバイパス開閉弁４２および圧力調整弁４４を統合弁４として一体化することが望ましいが、これに限らず、バイパス開閉弁４２および圧力調整弁４４を別体で構成するようにしてもよい。

（７）上述の各実施形態では、車両用空調装置１に本発明のヒートポンプサイクル１０を適用する例を説明したが、これに限定されず、例えば、据え置き型の空調装置等に適用してもよい。

（８）なお、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、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。

１０ ヒートポンプサイクル
１１ 圧縮機
１２ 室内凝縮器（放熱器）
１５ 室外熱交換器
１８ａ 第１冷媒通路
２０ 室内蒸発器（蒸発器）
２１ａ 第２冷媒通路
４ 統合弁
４０ ボデー
４１ａ バイパス通路
４２１ バイパス開閉用弁体
４２２ 第１シャフト（第１作動棒）
４２３ 駆動モータ（駆動手段）
４４ 圧力調整弁（圧力調整手段）
４４１ 圧力調整用弁体
４４２ 第１シャフト（第１作動棒）
４４３ 第２シャフト（第２作動棒）
１００ａ 運転モード切替手段
１００ｂ 状態切替手段

Claims (8)

1. 冷媒を圧縮して吐出する圧縮機（１１）と、
   前記圧縮機から吐出された冷媒を空調対象空間へ送風する送風空気に放熱する放熱器（１２）と、
   前記放熱器から流出した冷媒を外気と熱交換させる室外熱交換器（１５）と、
   サイクル内を流れる冷媒を蒸発させて前記放熱器通過前の前記送風空気を冷却する蒸発器（２０）と、
   前記放熱器から流出した冷媒を前記室外熱交換器、前記蒸発器の順に流す直列運転モード、および前記放熱器から流出した冷媒を前記室外熱交換器および前記蒸発器の双方へ流す並列運転モードに切り替える運転モード切替手段（１００ａ）と、
   前記蒸発器を流通する冷媒の圧力を調整する圧力調整手段（４４）と、
   前記圧力調整手段の作動状態を、前記蒸発器を流通する冷媒の圧力を所定の設定圧力値に維持する定圧調整機能を発揮する機能発揮状態、および前記定圧調整機能を発揮しない機能停止状態に切り替える作動状態切替手段（１００ｂ）と、を備え、
   前記作動状態切替手段は、
   前記並列運転モード時に前記圧力調整手段の作動状態を前記機能発揮状態に切り替え、
   前記直列運転モード時に前記圧力調整手段の作動状態を前記機能停止状態に切り替えることを特徴とするヒートポンプサイクル。
2. 前記室外熱交換器に流入する冷媒を減圧させると共に、絞り開度を変更可能に構成された第１絞り手段（１４）と、
   前記蒸発器に流入する冷媒を減圧させると共に、絞り開度を変更可能に構成された第２絞り手段（１９）と、を備え、
   前記運転モード切替手段は、
   前記直列運転モード時に、前記放熱器から流出した冷媒を前記第１絞り手段→前記室外熱交換器→前記第２絞り手段→前記蒸発器→前記圧力調整手段→前記圧縮機の吸入側の順に流す冷媒流路に切り替え、
   前記並列運転モード時に、前記放熱器から流出した冷媒を前記第１絞り手段→前記室外熱交換器→前記圧縮機の吸入側へ流すと同時に、前記放熱器から流出した冷媒を前記第２絞り手段→前記蒸発器→前記圧力調整手段→前記圧縮機の吸入側の順に流す冷媒流路に切り替え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. 圧縮機（１１）から吐出された冷媒を空調対象空間へ送風する送風空気に放熱する放熱器（１２）、前記放熱器から流出した冷媒を外気と熱交換させる室外熱交換器（１５）、サイクル内を流れる冷媒を蒸発させて前記放熱器通過前の前記送風空気を冷却する蒸発器（２０）を備え、前記放熱器から流出した冷媒を前記室外熱交換器、前記蒸発器の順に流す直列運転モード、および前記放熱器から流出した冷媒を前記室外熱交換器および前記蒸発器の双方へ流す並列運転モードに切り替え可能なヒートポンプサイクルに適用されるヒートポンプサイクル用統合弁であって、
   前記直列運転モード時に前記室外熱交換器から流出した冷媒を前記蒸発器側へ導く第１冷媒通路（１８ａ）、前記並列運転モード時に前記放熱器から流出した冷媒を前記室外熱交換器を迂回して前記蒸発器側へ導くバイパス通路（４１）、前記蒸発器から流出した冷媒を前記圧縮機の吸入側へ導く第２冷媒通路（２１ａ）が形成されたボデー（４０）と、
   前記ボデー内部に収容され、前記バイパス通路を開閉するためのバイパス開閉用弁体（４２１）と、
   前記バイパス開閉用弁体に連結された第１作動棒（４２２）を駆動することで、前記直列運転モード時に前記バイパス開閉用弁体を前記バイパス通路の閉鎖位置に変位させ、前記並列運転モード時に前記バイパス開閉用弁体を前記バイパス通路の開放位置に変位させる駆動手段（４２３）と、
   前記ボデー内部に収容され、前記第２冷媒通路に流入する冷媒の圧力を予め定めた設定圧力値に維持するための圧力調整用弁体（４４１）と、
   前記駆動手段が前記バイパス開閉用弁体を前記バイパス通路の閉鎖位置に変位させた際に、前記バイパス通路の開放位置に変位させた際よりも前記第２冷媒通路の通路開度が拡大するように前記圧力調整用弁体を変位させる第２作動棒（４４３）と、
   を備えることを特徴とするヒートポンプサイクル用統合弁。
4. 前記第２作動棒は、前記バイパス開閉用弁体および前記圧力調整用弁体の少なくとも一方の弁体に連結されており、
   前記圧力調整用弁体は、前記バイパス開閉用弁体の変位に連動して変位することを特徴とする請求項３に記載のヒートポンプサイクル用統合弁。
5. 前記バイパス通路は、前記バイパス開閉用弁体よりも冷媒流れ下流側にて前記第１冷媒通路と合流しており、
   前記第１冷媒通路には、前記駆動手段が前記バイパス開閉用弁体を前記バイパス通路の開放位置に変位させた際に、前記バイパス通路を流れる冷媒が、前記第１冷媒通路を介して前記室外熱交換器側へ流出することを防止する逆流防止弁（４３）が配置されていることを特徴とする請求項３または４に記載のヒートポンプサイクル用統合弁。
6. 前記ボデーには、前記バイパス通路と前記第２冷媒通路とを連通させる貫通穴（４０８）が形成されており、
   前記第２作動棒は、前記貫通穴を貫通するように配置されており、
   前記貫通穴には、前記第２作動棒および前記貫通穴間に形成される隙間からの冷媒漏れを抑制すると共に、前記圧力調整用弁体の振動を吸収するシール手段（４０８ａ、４０８ｂ）が配置されていること特徴とする請求項３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用統合弁。
7. 前記駆動手段は、前記バイパス通路の閉鎖位置および開放位置の範囲において、前記第１作動棒を介して前記バイパス開閉用弁体を任意に変位可能に構成されていることを特徴とする請求項３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用統合弁。
8. 前記第２冷媒通路は、前記第２冷媒通路の少なくとも一部を流れる冷媒の流れ方向が、前記第１冷媒通路の少なくとも一部を流れる冷媒の流れ方向に対して逆方向となっていることを特徴とする請求項３ないし７のいずれか１つに記載のヒートポンプサイクル用統合弁。

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