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JP3335037B2 - 車両用空気調和装置 - Google Patents

車両用空気調和装置

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Publication number
JP3335037B2
JP3335037B2 JP09105795A JP9105795A JP3335037B2 JP 3335037 B2 JP3335037 B2 JP 3335037B2 JP 09105795 A JP09105795 A JP 09105795A JP 9105795 A JP9105795 A JP 9105795A JP 3335037 B2 JP3335037 B2 JP 3335037B2
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JP
Japan
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temperature
flow rate
dehumidifying
heat absorber
indoor heat
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JP09105795A
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敦雄 井上
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Sanden Corp
Original Assignee
Sanden Corp
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Publication date
Application filed by Sanden Corp filed Critical Sanden Corp
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Publication of JPH08282262A publication Critical patent/JPH08282262A/ja
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ヒートポンプにより車
室内の除湿暖房を行う車両用空気調和装置に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】図7にはこの種従来の車両用空気調和装
置の全体構成を示してある。同図において、1は能力可
変型の電動圧縮機、2は室外熱交換器、3は室内吸熱
器、4は室内放熱器、5,6は感温式の膨張弁、7〜1
0は電磁弁、11,12は逆止弁、13は受液器であ
り、これら機器は冷媒管路により接続されて冷暖房兼用
のヒートポンプを構成している。
【0003】14は室内吸熱器3の出口温度EVA・S
を検出する温度センサ、15は室内放熱器4の出口温度
MIX・Sを検出する温度センサ、16は空調ダクト、
17はブロアファン、18は吸入空気切替ダンパ、19
はエアミックスダンパであり、上記の室内吸熱器3と室
内放熱器4は空調ダクト16内に配置されている。
【0004】この車両用空気調和装置は、電磁弁7〜1
0の開閉切り替えにより冷房、除湿冷房、暖房、除湿暖
房の4つのモード運転を可能としている。ちなみに、下
記の目標吹出温度TAOはTAO=Ks・Ts−Kr・
Tr−Kam・Tam−Krad・Trad+Cに基づ
いて算出されたもので、同式中のKsは設定温度係数、
Tsは設定温度、Krは内気温度係数、Trは内気温
度、Kamは外気温度係数、Tamは外気温度、Kra
dは日射量係数、Tradは日射量、Cは定数である。
【0005】冷房モードの運転は、電磁弁7,8を閉
じ、且つ電磁弁9,10を開けることにより実行され
る。圧縮機1からの吐出冷媒は電磁弁9を介して室外熱
交換器2に流れ込み、逆止弁11,受液器13,電磁弁
10及び膨張弁5を介して室内吸熱器3に流れ込んで圧
縮機1に戻る。このときエアミックスダンパ19は全閉
位置(図中下側位置)にあり、ブロアファン17による
吸入空気は室内吸熱器3で冷却されて車室内に吹き出さ
れる。また、このときは室内吸熱器3の出口温度EVA
・Sが目標吹出温度TAOになるように圧縮機1の回転
数が制御される。
【0006】除湿冷房モードの運転は、電磁弁8を閉
じ、且つ電磁弁7,9,10を開けることにより実行さ
れる。圧縮機1からの吐出冷媒の一部は電磁弁9を介し
て室外熱交換器2に流れ込み、吐出冷媒の他部は電磁弁
7を介して室内放熱器4に流れ込み、夫々逆止弁11,
12を介して受液器14に流れ込み、電磁弁10及び膨
張弁5を介して室内吸熱器3に流れ込んで圧縮機1に戻
る。このときエアミックスダンパ19は室内放熱器4の
出口温度MIX・Sと目標吹出温度TAOとの比率に基
づいて全閉と全開の間でその開度を制御され、ブロアフ
ァン17による吸入空気は室内吸熱器3で冷却され、且
つ室内放熱器4で加熱されて車室内に吹き出される。ま
た、このときは室内吸熱器3の出口温度EVA・Sが予
め設定された目標除湿温度になるように圧縮機1の回転
数が制御される。
【0007】暖房モードの運転は、電磁弁9,10を閉
じ、且つ電磁弁7,8を開けることにより実行される。
圧縮機1からの吐出冷媒は電磁弁7を介して室内放熱器
4に流れ込み、逆止弁12,受液器13及び膨張弁6を
介して室外熱交換器2に流れ込んで電磁弁8を介して圧
縮機1に戻る。このときエアミックスダンパ19は全開
位置(図中上側位置)にあり、ブロアファン17による
吸入空気は室内放熱器4で加熱されて車室内に吹き出さ
れる。また、このときは室内放熱器4の出口温度MIX
・Sが目標吹出温度TAOになるように圧縮機1の回転
数が制御される。
【0008】除湿暖房モードの運転は、電磁弁9を閉
じ、電磁弁7,8,10を開けることにより実行され
る。図中実線矢印で示すように、圧縮機1からの吐出冷
媒は電磁弁7を介して室内放熱器4に流れ込み、逆止弁
12及び受液器13を通過して分流され、冷媒の一部は
電磁弁10及び膨張弁5を介して室内吸熱器3に流れ込
んで圧縮機1に戻り、冷媒の他部は膨張弁6を介して室
外熱交換器2に流れ込んで電磁弁8を介して圧縮機1に
戻る。このときエアミックスダンパ19は全開位置(図
中上側位置)にあり、ブロアファン17による吸入空気
は室内吸熱器3で冷却され、且つ室内放熱器4で加熱さ
れて車室内に吹き出される。また、このときは室内放熱
器4の出口温度MIX・Sが目標吹出温度TAOになる
ように圧縮機1の回転数が制御される。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】ところで、除湿暖房運
転時に蒸発器として働く室外熱交換器2を通過する空気
は外気であり、その通過風量は車速の影響を受け易い。
特に、暖房環境下でも外気温度が比較的高いときには、
車速が速くなれば室外熱交換器2の通過風量も増し該室
外熱交換器2における熱の汲み上げが多くなってその温
度(蒸発温度)が上昇する。
【0010】一方、除湿暖房運転時における室内吸熱器
3の蒸発温度は圧縮機1の回転数に応じて変化する。し
かし、室内吸熱器3と室外熱交換器2とはその出口側が
連通しているため、上記のように室外熱交換器2の温度
が上昇するとこれに伴って室内吸熱器3の蒸発温度が所
期の温度よりも上昇することになる。除湿暖房運転の主
たる目的は暖房環境下における窓ガラスの曇り防止にあ
るが、先に述べたように車速が速くなって室内吸熱器3
の蒸発温度が上昇するとその分除湿能力が低下してしま
う。
【0011】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、除湿暖房運転時に車速等
の影響で室内吸熱器の温度が上昇した場合でも除湿能力
を補償できる車両用空気調和装置を提供することにあ
る。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1の発明は、室外熱交換器と室内吸熱器と室
内放熱器を備え、室外熱交換器と室内放熱器で放熱作用
を室内吸熱器で吸熱作用を夫々発揮させることによって
車室内の除湿暖房を行うヒートポンプ式の車両用空気調
和装置において、除湿暖房運転時に室内吸熱器の蒸発温
度を検出する温度検出手段と、除湿暖房運転時に室外熱
交換器に流れ込む冷媒流量を調節可能な冷媒流量調整手
段と、除湿暖房運転時に室内吸熱器の蒸発温度が所定温
度よりも上昇したときに前記冷媒流量調整手段によって
前記室外熱交換器の冷媒流量を減少させる冷媒流量制御
手段とを具備した、ことを特徴としている。
【0013】また、上記の冷媒流量調整手段として、請
求項2の発明はその開度により流量調節を行う流量調整
弁を用い、請求項3の発明はその開閉により流量調節を
行う開閉弁を用い、請求項4の発明はその開度により流
量調節を行う電子式膨張弁を用いている。
【0014】
【作用】請求項1乃至4の発明では、除湿暖房運転時に
室内吸熱器の蒸発温度が所定温度よりも上昇すると、冷
媒流量調整手段によって室外熱交換器の冷媒流量が減少
される。これにより室外熱交換器の温度上昇が抑制され
室内吸熱器の蒸発温度が降下してその除湿能力が補償さ
れる。
【0015】
【実施例】
[第1の実施例]図1には本発明の第1の実施例となる
車両用空気調和装置の全体構成を示してある。本実施例
装置と図7に示した従来装置との相違点は、開閉式の電
磁弁8に代えてモータ駆動の流量調整弁20を用いた点
と、温度センサ14によって検出される室内吸熱器3の
出口温度EVA・Sに基づいて上記流量調整弁20の開
度を制御するコントローラ21を設けた点にある。他の
構成は従来装置と同じであるため同一符号を用いてその
説明を省略する。
【0016】この車両用空気調和装置は、電磁弁7,
9,10及び流量制御弁20の開閉切り替えにより冷
房、除湿冷房、暖房、除湿暖房の4つのモード運転を可
能としている。各モード運転の冷媒サイクルは従来装置
と同じであるため、ここでは発明対象となる除湿暖房モ
ードの運転についてのみ説明し他のモード運転の説明を
省略する。
【0017】除湿暖房モードの運転は、電磁弁9を閉
じ、電磁弁7,10及び流量調整弁20を開けることに
より実行される。図中実線矢印で示すように、圧縮機1
からの吐出冷媒は電磁弁7を介して室内放熱器4に流れ
込み、逆止弁12及び受液器13を通過して分流され、
冷媒の一部は電磁弁10及び膨張弁5を介して室内吸熱
器3に流れ込んで圧縮機1に戻り、冷媒の他部は膨張弁
6を介して室外熱交換器2に流れ込んで流量調整弁8を
介して圧縮機1に戻る。このときエアミックスダンパ1
9は全開位置(図中上側位置)にあり、ブロアファン1
7による吸入空気は室内吸熱器3で冷却され、且つ室内
放熱器4で加熱されて車室内に吹き出される。また、こ
のときは室内放熱器4の出口温度MIX・Sが目標吹出
温度TAOになるように圧縮機1の回転数が制御され
る。
【0018】図2には除湿暖房運転時において上記コン
トローラ21にて実施される除湿能力補償の制御フロー
を示してある。除湿暖房運転時は、室内吸熱器3の出口
温度EVA・Sを検出し、該吸熱器出口温度EVA・S
の値に基づいて流量調整弁20の開度Mn を決定し、こ
れに応じて流量調整弁20の開度調節を行う。上記の開
度決定には、例えばMn=Mn-1−K1{(En−En-1
+K2・En} が利用される。同式中のMnは流量調整弁
20の開度、Mn-1は前回のMn、Enは吸熱器実際温度
−吸熱器目標温度で得られる値、En-1は前回のEn、K
1とK2は係数であり、吸熱器実際温度にはEVA・Sの
値が、吸熱器目標温度には予め規定された温度が夫々用
いられる。
【0019】つまり、室外熱交換器2の温度上昇に伴っ
て室内吸熱器3の蒸発温度(EVA・S)が吸熱器目標
温度よりも上昇する場合には、両者の温度差に応じて流
量調整弁20を絞り込んで室外熱交換器2に流れ込む冷
媒流量を減少させ、これにより室外熱交換器2の熱の汲
み上げ量を抑制して室内吸熱器3の蒸発温度を降下させ
る。
【0020】依って、車速の影響で室外熱交換器2の温
度が上昇しこれに伴って室内吸熱器3の蒸発温度が上昇
するような場合でも、該室内吸熱器3の蒸発温度を適正
温度まで速やかに降下させてその除湿能力を補償し、窓
ガラスに曇りのない快適な除湿暖房を実現できる。
【0021】尚、本実施例では、温度センサ14によっ
て検出される吸熱器出口温度EVA・Sを室内吸熱器3
の実際の蒸発温度として用いているが、該温度は室内吸
熱器3のフィン間温度や入口冷媒温度で代用することも
でき、また温度の代替値として冷媒圧力を使用してもよ
い。
【0022】また、吸熱器目標温度は、吸熱器が着霜し
ない下限の温度(例えば3℃)とすれば最大の除湿能力
が得られ、また窓ガラスの曇り防止に必要十分な除湿能
力とするには外気温度と内気温度の関数(例えば目標温
度=K5・Tam+K6・Tr、K5とK6は係数)で求め
るようにするとよい。
【0023】[第2の実施例]図3には本発明の第2の
実施例となる車両用空気調和装置の全体構成を示してあ
る。本実施例装置と図7に示した従来装置との相違点
は、温度センサ14によって検出される室内吸熱器3の
出口温度EVA・Sに基づいて電磁弁8の開閉を制御す
るコントローラ22を設けた点にある。他の構成は従来
装置と同じであるため同一符号を用いてその説明を省略
する。
【0024】この車両用空気調和装置は、電磁弁7〜1
0の開閉切り替えにより冷房、除湿冷房、暖房、除湿暖
房の4つのモード運転を可能としている。各モード運転
の冷媒サイクルは従来装置と同じであるため、ここでは
発明対象となる除湿暖房モードの運転についてのみ説明
し他のモード運転の説明を省略する。
【0025】除湿暖房モードの運転は、電磁弁9を閉
じ、電磁弁7,8,10を開けることにより実行され
る。図中実線矢印で示すように、圧縮機1からの吐出冷
媒は電磁弁7を介して室内放熱器4に流れ込み、逆止弁
12及び受液器13を通過して分流され、冷媒の一部は
電磁弁10及び膨張弁5を介して室内吸熱器3に流れ込
んで圧縮機1に戻り、冷媒の他部は膨張弁6を介して室
外熱交換器2に流れ込んで電磁弁8を介して圧縮機1に
戻る。このときエアミックスダンパ19は全開位置(図
中上側位置)にあり、ブロアファン17による吸入空気
は室内吸熱器3で冷却され、且つ室内放熱器4で加熱さ
れて車室内に吹き出される。また、このときは室内放熱
器4の出口温度MIX・Sが目標吹出温度TAOになる
ように圧縮機1の回転数が制御される。
【0026】図4(a)には除湿暖房運転時において上
記コントローラ22にて実施される除湿能力補償の制御
フローを示してある。除湿暖房運転時は、室内吸熱器3
の出口温度EVA・Sを検出し、該吸熱器出口温度EV
A・Sの値に基づいて電磁弁8の開閉を決定し、これに
応じて電磁弁8の開閉調節を行う。上記の開閉決定は図
4(b)に示す通りであり、吸熱器出口温度EVA・S
が第1設定温度Taよりも高い値から第2設定温度Tb
に至るまでは閉が選択され、また吸熱器出口温度EVA
・Sが第2設定温度Tbよりも低い値から第1設定温度
Taに至るまでは開が選択される。ちなみに、第1設定
温度Taは除湿を的確に行うための上限温度であり、第
2設定温度Tbはこれよりも低い温度である。
【0027】つまり、室外熱交換器2の温度上昇に伴っ
て室内吸熱器3の蒸発温度(EVA・S)が第1設定温
度Taよりも上昇する場合には、電磁弁8を開から閉に
切り替えて室外熱交換器2に流れ込む冷媒流量を零と
し、これにより室外熱交換器2の熱の汲み上げ量を抑制
して室内吸熱器3の蒸発温度を降下させる。
【0028】依って、車速の影響で室外熱交換器2の温
度が上昇しこれに伴って室内吸熱器3の蒸発温度が上昇
するような場合でも、該室内吸熱器3の蒸発温度を適正
温度まで速やかに降下させてその除湿能力を補償し、窓
ガラスに曇りのない快適な除湿暖房を実現できる。
【0029】尚、本実施例では、温度センサ14によっ
て検出される吸熱器出口温度EVA・Sを室内吸熱器3
の実際の蒸発温度として用いているが、該温度は室内吸
熱器3のフィン間温度や入口冷媒温度で代用することも
でき、また温度の代替値として冷媒圧力を使用してもよ
い。
【0030】また、第1設定温度は、吸熱器が着霜しな
い下限の温度(例えば3℃)とすれば最大の除湿能力が
得られ、また窓ガラスの曇り防止に必要十分な除湿能力
とするには外気温度と内気温度の関数(例えば目標温度
=K5・Tam+K6・Tr、K5とK6は係数)で求める
ようにするとよい。
【0031】[第3の実施例]図5には本発明の第3の
実施例となる車両用空気調和装置の全体構成を示してあ
る。本実施例装置と図7に示した従来装置との相違点
は、感温式の膨張弁6に代えて外部指令により絞り開度
を可変できる電子式膨張弁23を用いた点と、室外熱交
換器2の出口側の冷媒温度T1を検出する温度センサ2
4と入口側の冷媒温度T2を検出する温度センサ25を
設けた点と、出口側冷媒温度T1と入口側冷媒温度T2
に基づいて後述の目標過熱度SHn が得られるように電
子式膨張弁23の開度を制御する第1コントローラ26
を設けた点と、温度センサ14によって検出される室内
吸熱器3の出口温度EVA・Sに基づいて目標過熱度S
nを決定しこれを第1コントローラ26に送出する第
2コントローラ27を設けた点にある。他の構成は従来
装置と同じであるため同一符号を用いてその説明を省略
する。
【0032】この車両用空気調和装置は、電磁弁7〜1
0の開閉切り替えにより冷房、除湿冷房、暖房、除湿暖
房の4つのモード運転を可能としている。各モード運転
の冷媒サイクルは従来装置と同じであるため、ここでは
発明対象となる除湿暖房モードの運転についてのみ説明
し他のモード運転の説明を省略する。
【0033】除湿暖房モードの運転は、電磁弁9を閉
じ、電磁弁7,8,10を開けることにより実行され
る。図中実線矢印で示すように、圧縮機1からの吐出冷
媒は電磁弁7を介して室内放熱器4に流れ込み、逆止弁
12及び受液器13を通過して分流され、冷媒の一部は
電磁弁10及び膨張弁5を介して室内吸熱器3に流れ込
んで圧縮機1に戻り、冷媒の他部は電子式膨張弁23を
介して室外熱交換器2に流れ込んで電磁弁8を介して圧
縮機1に戻る。このときエアミックスダンパ19は全開
位置(図中上側位置)にあり、ブロアファン17による
吸入空気は室内吸熱器3で冷却され、且つ室内放熱器4
で加熱されて車室内に吹き出される。また、このときは
室内放熱器4の出口温度MIX・Sが目標吹出温度TA
Oになるように圧縮機1の回転数が制御される。
【0034】図6(a)には除湿暖房運転時において上
記第2コントローラ27にて実施される除湿能力補償の
制御フローを示してある。除湿暖房運転時は、室内吸熱
器3の出口温度EVA・Sを検出し、該吸熱器出口温度
EVA・Sの値に基づいて目標過熱度SHn を決定し、
これを第1コントローラ26に送出する。上記の目標過
熱度決定には、例えばSHn=SHn-1+K3{(En−E
n-1)+K4・En} が利用される。同式中のSHnは目
標過熱度、SHn-1は前回のSHn、Enは吸熱器実際温
度−吸熱器目標温度で得られる値、En-1は前回のEn
3,K4は係数であり、吸熱器実際温度にはEVA・S
の値が、吸熱器目標温度には予め規定された温度が夫々
用いられる。
【0035】図6(b)には除湿暖房運転時において上
記第1コントローラ26にて実施される電子式膨張弁2
3の開度調節の制御フローを示してある。除湿暖房運転
時は、室外熱交換器2の出口側冷媒温度T1と入口側冷
媒温度T2を夫々検出し、実際過熱度SHr(=T1−
T2)が上記の目標過熱度SHnとなるように電子式膨
張弁23の開度を調節する。
【0036】つまり、室外熱交換器2の温度上昇に伴っ
て室内吸熱器3の蒸発温度(EVA・S)が目標温度よ
りも上昇する場合には、両者の温度差に応じて目標過熱
度SHnを高値に変更すると共に、実際過熱度SHrが該
目標過熱度SHnとなるように電子式膨張弁23を絞り
込んで室外熱交換器2に流れ込む冷媒流量を減少させ、
これにより室外熱交換器2の温度上昇を抑制して室内吸
熱器3の蒸発温度を降下させる。
【0037】依って、車速の影響で室外熱交換器2の温
度が上昇しこれに伴って室内吸熱器3の蒸発温度が上昇
するような場合でも、該室内吸熱器3の蒸発温度を適正
温度まで速やかに降下させてその除湿能力を補償し、窓
ガラスに曇りのない快適な除湿暖房を実現できる。
【0038】尚、本実施例では、温度センサ14によっ
て検出される吸熱器出口温度EVA・Sを室内吸熱器3
の実際の蒸発温度として用いているが、該温度は室内吸
熱器3のフィン間温度や入口冷媒温度で代用することも
でき、また温度の代替値として冷媒圧力を使用してもよ
い。
【0039】また、吸熱器目標温度は、吸熱器が着霜し
ない下限の温度(例えば3℃)とすれば最大の除湿能力
が得られ、また窓ガラスの曇り防止に必要十分な除湿能
力とするには外気温度と内気温度の関数(例えば目標温
度=K5・Tam+K6・Tr、K5とK6は係数)で求め
るようにするとよい。
【0040】
【発明の効果】以上詳述したように、請求項1乃至4の
発明によれば、車速の影響で室外熱交換器の温度が上昇
しこれに伴って室内吸熱器の蒸発温度が上昇するような
場合でも、室外熱交換器に流れる冷媒流量を減少するこ
とによって室内吸熱器の蒸発温度を適正温度まで速やか
に降下させ、これにより除湿能力を補償して窓ガラスに
曇りのない快適な除湿暖房を行える。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例に係る車両用空気調和装置
の全体構成を示す図
【図2】第1実施例に係る除湿能力補償の制御フローを
示す図
【図3】本発明の第2実施例に係る車両用空気調和装置
の全体構成を示す図
【図4】第2実施例に係る除湿能力補償の制御フローを
示す図と、EVA・Sと電磁弁開閉との関係を示す図
【図5】本発明の第3実施例に係る車両用空気調和装置
の全体構成を示す図
【図6】第3実施例に係る除湿能力補償の制御フローを
示す図と、膨張弁開度調整の制御フローを示す図
【図7】従来の車両用空気調和装置の全体構成を示す図
【符号の説明】
1…圧縮機、2…室外熱交換器、3…室内吸熱器、4…
室内放熱器、5,6…膨張弁、7〜10…電磁弁、1
1,12…逆止弁、13…受液器、14…温度センサ、
15…温度センサ、16…空調ダクト、17…ブロアフ
ァン、18…吸入空気切替ダンパ、19…エアミックス
ダンパ、20…流量調整弁、21…コントローラ、22
…コントローラ、23…電子式膨張弁、24…温度セン
サ、25…温度センサ、26…コントローラ、27…コ
ントローラ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−347111(JP,A) 特開 平6−278451(JP,A) 特開 平4−372422(JP,A) 特開 昭63−73059(JP,A) 特開 平2−89967(JP,A) 特開 平6−344758(JP,A) 実開 昭59−129034(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B60H 1/32 624 B60H 1/00 101 B60H 3/00

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 室外熱交換器と室内吸熱器と室内放熱器
    を備え、室外熱交換器と室内吸熱器で吸熱作用を室内放
    熱器で放熱作用を夫々発揮させることによって車室内の
    除湿暖房を行うヒートポンプ式の車両用空気調和装置に
    おいて、 除湿暖房運転時に室内吸熱器の蒸発温度を検出する温度
    検出手段と、 除湿暖房運転時に室外熱交換器に流れ込む冷媒流量を調
    節可能な冷媒流量調整手段と、 除湿暖房運転時に室内吸熱器の蒸発温度が所定温度より
    も上昇したとき前記冷媒流量調整手段によって前記室外
    熱交換器の冷媒流量を減少させる冷媒流量制御手段とを
    具備した、 ことを特徴とする車両用空気調和装置。
  2. 【請求項2】 冷媒流量調整手段が、その開度により流
    量調節を行う流量調整弁である、 ことを特徴とする請求項1記載の車両用空気調和装置。
  3. 【請求項3】 冷媒流量調整手段が、その開閉により流
    量調節を行う開閉弁である、 ことを特徴とする請求項1記載の車両用空気調和装置。
  4. 【請求項4】 冷媒流量調整手段が、その開度により流
    量調節を行う電子式膨張弁である、 ことを特徴とする請求項1記載の車両用空気調和装置。
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