JP2020060308A - 膨張弁 - Google Patents

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尾形 豪太
Toshihiro Ogata
豪太 尾形
龍 福島
Ryu Fukushima
龍 福島
太田 貴之
Takayuki Ota
貴之 太田
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Abstract

【課題】膨張弁の振動が取付対象部材に伝達することを抑制する。【解決手段】蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置10の冷媒を、通路断面積の縮小によって減圧させる冷媒通路50bが形成された金属製のボデー部51と、ボデー部51と、ボデー部51が取り付けられる金属製の取付対象部材100とが金属接触することを回避する回避部材91、81、92、93とを備える。これによると、冷媒通路50bにて冷媒を減圧させるときの噴流によりボデー部51が振動しても、ボデー部51の振動がジョイント100に伝達することを抑制できる。【選択図】図2

Description

本発明は、冷凍サイクル装置の冷媒に対して減圧作用を発揮する膨張弁に関する。
従来、特許文献1には、ジョイントブロックにボルト締結によって固定される膨張弁が記載されている。
この従来技術では、膨張弁はアルミ製のボディを有している。ジョイントブロックおよびボルトは、一般的に金属製である。
特開2010−116939号公報
膨張弁は、冷媒を減圧させる時の噴流により振動する。しかしながら、上記従来技術では、膨張弁とジョイントブロックとがボルトを介して金属接触しているので、膨張弁の振動がジョイントブロックに伝達し、ひいては冷凍サイクル装置の蒸発器に振動が伝達して蒸発器から放射音が発生するおそれがある。
本発明は上記点に鑑みて、膨張弁の振動が取付対象部材に伝達することを抑制することを目的とする。
上記目的を達成するため、請求項1に記載の膨張弁では、
蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置(10)の冷媒を、通路断面積の縮小によって減圧させる冷媒通路(50b)が形成された金属製のボデー部(51)と、
ボデー部(51)と、ボデー部(51)が取り付けられる金属製の取付対象部材(100)とが金属接触することを回避する回避部材(91、81、92、93)とを備える。
これによると、冷媒通路(50b)にて冷媒を減圧させるときの噴流によりボデー部(51)が振動しても、ボデー部(51)の振動がジョイント(100)に伝達することを抑制できる。
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実施形態における膨張弁を示す正面図である。 図1のII−II断面、および冷凍サイクル装置の全体構成を示す図である。 図2のIII部拡大図である。 図2のIV部拡大図である。 第2実施形態における膨張弁を示す断面図である。 第3実施形態における膨張弁を示す断面図である。
以下、実施形態について図に基づいて説明する。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に示す膨張弁5は、図2に示す冷凍サイクル装置1に適用されている。冷凍サイクル装置1は、空調装置に用いられる蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置である。冷凍サイクル装置1は、圧縮機2、放熱器3、レシーバ4、膨張弁5、蒸発器6が環状に接続されて構成されている。
圧縮機2は、低圧冷媒を吸入し、高圧冷媒となるまで圧縮して吐出する。放熱器3は、圧縮機2から吐出された高圧冷媒と外気とを熱交換させ、高圧冷媒を放熱させて凝縮させる放熱用熱交換器である。レシーバ4は、放熱器3から流出した冷媒の気液を分離して、サイクルの余剰な液冷媒を蓄える受液器である。
膨張弁5は、レシーバ4から流出した高圧冷媒を低圧冷媒となるまで減圧させる減圧装置である。蒸発器6は、膨張弁5にて減圧された低圧冷媒と空調対象空間へ送風される送風空気とを熱交換させて、低圧の液冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮させる吸熱用熱交換器である。
冷凍サイクル装置1では、冷媒としてHFC系冷媒(具体的には、R134a)を採用しており、圧縮機11から吐出された吐出冷媒の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。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。
膨張弁5は、ボデー部51、弁体部52およびエレメント部53等を備えている。膨張弁5は、いわゆるボックス型の温度式膨張弁として形成されている。
ボックス型の温度式膨張弁は、ボデー部51の内部に、低圧冷媒通路50aが形成された膨張弁である。低圧冷媒通路50aは、低圧冷媒の温度および圧力を検知するための冷媒通路であり、蒸発器6から流出した低圧冷媒を流通させる。
ボデー部51の内部には、絞り通路50bおよび弁室50cが形成されている。絞り通路50bは、冷媒通路の通路断面積を縮小させることによって、レシーバ4から流出した高圧冷媒を低圧冷媒となるまで減圧させるオリフィスとして機能する冷媒通路である。
弁室50cは、絞り通路50bの冷媒流れ上流側に配置されて、弁体部52を収容する空間である。弁体部52は球体弁である。弁体部52が変位することによって、絞り通路50bの通路断面積が変化する。
弁室50cの内部にはコイルバネ52aが収容されている。コイルバネ52aは、弁体部52に対して、絞り通路50bの通路断面積を縮小させる側の荷重をかける弾性部材である。
ボデー部51は略直方体形状を有している。ボデー部51の外表面には、高圧側入口51a、蒸発器側出口51b、低圧側入口52aおよび圧縮機側出口52bが開口している。
高圧側入口51aは、レシーバ4から流出した高圧冷媒を弁室50cへ流入させる。蒸発器側出口51bは、絞り通路50bで減圧された低圧冷媒を流出させる。低圧側入口52aは、蒸発器6から流出した低圧冷媒を低圧冷媒通路50aへ流入させる。圧縮機側出口52bは、低圧冷媒通路50aを流通した低圧冷媒を圧縮機11の吸入側へ流出させる。
蒸発器側出口51bおよび低圧側入口52aは、ボデー部51の同一面(図2では、右方側の面)に開口している。高圧側入口51aおよび圧縮機側出口52bは、ボデー部51のうち蒸発器側出口51bおよび低圧側入口52aが開口している面とは反対側の面(図2では、左方側の面)に開口している。
エレメント部53は、弁体部52を変位させるための駆動力を出力する。エレメント部53は、図示しないダイヤフラムを有している。ダイヤフラムは、薄板状の金属で形成されており、低圧冷媒通路50aを流通する低圧冷媒の温度および圧力に応じて変形する。
ダイヤフラムには作動棒54が連結されている。作動棒54は、ダイヤフラムの変形による変位を弁体部52へ伝達して、弁体部52を変位させる。
膨張弁5は、ジョイント100に固定されている。ジョイント100は、膨張弁5のボデー部51が取り付けられる取付対象部材である。ジョイント100は、金属(本例ではアルミ)で厚板状に形成されている。ジョイント100は、膨張弁5のうち蒸発器側出口51bおよび低圧側入口52aが開口している面に重なり合うように配置されている。
ジョイント100には、流入側配管71および流出側配管72が接合されている。例えば、流入側配管71および流出側配管72は、ジョイント100にろう付け接合されている。
流入側配管71は、蒸発器6の流出側と膨張弁5の低圧側入口52aとを接続して、蒸発器6から流出した低圧冷媒を低圧冷媒通路50aに流入させる冷媒配管である。流出側配管72は、膨張弁5の蒸発器側出口51bと蒸発器6の流入側とを接続して、絞り通路50bで減圧された低圧冷媒を蒸発器6に流入させる冷媒配管である。
ジョイント100は、第1挿入部101および第2挿入部102を有している。第1挿入部101は低圧側入口52aに挿入される。第2挿入部102は蒸発器側出口51bに挿入される。
第1挿入部101の外径は、蒸発器側出口51bの内径よりもわずかに小さくなっている。したがって、第1挿入部101の外周面と、蒸発器側出口51bの内周面との間には、隙間が形成されている。
第2挿入部102の内径は、低圧側入口52aの内径よりもわずかに小さくなっている。したがって、第2挿入部102の外周面と、低圧側入口52aの内周面との間には、隙間が形成されている。
第1挿入部101および第2挿入部102にはシール部材73が配置されている。シール部材73は、弾性変形可能な材質により形成されている。本実施形態では、シール部材73として、ゴム製のOリングを採用している。シール部材73は、例えばニトリルゴムやエチレンプロピレンゴムのようなゴムで形成されている。
本実施形態では、シール部材73は、第1挿入部101および第2挿入部102の外周面に形成された周状の溝部に配置されている。
第1挿入部101に配置されたシール部材73は、第1挿入部101と低圧側入口52aの内周面との間をシールして、第1挿入部101と低圧側入口52aの内周面との隙間から冷媒が漏れることを防止している。
第2挿入部102に配置されたシール部材73は、第2挿入部102と蒸発器側出口51bの内周面との間をシールして、第2挿入部102と蒸発器側出口51bの内周面との隙間から冷媒が漏れることを防止している。
ジョイント100は、第1挿入部101および第2挿入部102において、シール部材73を介してボデー部51と接触している。すなわち、ボデー部51は、ジョイント100の第1挿入部101および第2挿入部102と金属接触していない。
ジョイント100は、締結部材であるボルト81によりボデー部51に締結固定されている。ボルト81は金属製(本例ではアルミ)である。
膨張弁5のボデー部51には、ボルト穴51cおよび座ぐり部51dが形成されている。ボルト穴51cはボデー部51を、ジョイント100の反対側からジョイント100側に向かって貫通している。ボルト穴51cにはボルト81の円柱部81aが挿入されている。
座ぐり部51dは、ボルト81の頭部81bがボデー部51の表面から突出しないようにするために形成されている。座ぐり部51dは、ボデー部51のうちジョイント100の反対側の面に形成されている。
ボルト81は、ジョイント100の反対側からジョイント100側に向かってボルト穴51cに挿入されている。すなわち、ボルト81は、頭部81bがジョイント100の反対側を向き、雄ネジ部81cがジョイント100側を向いている。
ジョイント100には、雌ネジ穴103が形成されている。雌ネジ穴103にはボルト81の雄ネジ部81cが締結される。
ボルト穴51cの両端部には振動伝達抑制部材91が挿入されている。振動伝達抑制部材91は、ボデー部51とジョイント100とが金属接触することを回避する回避部材である。
第1の振動伝達抑制部材91は、座ぐり部51d側からボルト穴51cに挿入されている。第2の振動伝達抑制部材91は、ジョイント100側からボルト穴51cに挿入されている。
図3および図4に示すように、振動伝達抑制部材91は、鍔付き円筒形状を有している。振動伝達抑制部材91は、鍔付き円筒形状を有している。振動伝達抑制部材91は、円筒部91aと鍔部91bとを有している。鍔部91bは円筒部91aの一端部から円筒部91aの径外方側に鍔状(換言すれば円盤状)に拡がっている。
振動伝達抑制部材91は、鍔部91bとは反対側の端部からボルト穴51cに挿入されている。
振動伝達抑制部材91は、ボデー部51およびジョイント100よりも振動伝達性の低い素材で形成されている。本実施形態では、振動伝達抑制部材91はゴム製である。例えば、振動伝達抑制部材91は、ニトリルゴムやエチレンプロピレンゴム等のゴムで形成されている。
振動伝達抑制部材91は樹脂製であってもよい。例えば、振動伝達抑制部材91は、ポリカーボネートやポリプロピレン等の樹脂で形成されている。
第1の振動伝達抑制部材91は、円筒部91aがボルト穴51cにおいてボルト81の円柱部81aとボデー部51との間に挟まれ、鍔部91bが座ぐり部51dにおいてボルト81の頭部81bとボデー部51との間に挟まれている。
第2の振動伝達抑制部材91は、円筒部91aがボルト穴51cにおいてボルト81の円柱部81aとボデー部51との間に挟まれ、鍔部91bがボデー部51とジョイント100との間に挟み込まれる。
これにより、ボデー部51とボルト81との金属接触が回避されている。さらに、ボデー部51とジョイント100との間に隙間が形成されるので、ボデー部51とジョイント100との金属接触が回避されている。
次に、上記構成における作用効果を説明する。冷凍サイクル装置1の圧縮機2が起動すると、圧縮機2から吐出された冷媒が、放熱器3、レシーバ4、膨張弁5、蒸発器6を循環する。
レシーバ4から流出した高圧冷媒は、膨張弁5にて低圧冷媒となるまで減圧される。このとき、膨張弁5のボデー部51は、絞り通路50bにて冷媒を減圧させるときの噴流により振動する。
膨張弁5は、ボデー部51とジョイント100との金属接触が2つの振動伝達抑制部材91によって回避されているので、ボデー部51の振動がジョイント100に伝達することを抑制できる。
そのため、ボデー部51の振動が、ジョイント100、流入側配管71および流出側配管72を介して冷凍サイクル装置1の蒸発器6に伝達することを抑制できるので、蒸発器6からの放射音の発生を抑制できる。
2つの振動伝達抑制部材91を配置しても膨張弁5およびジョイント100の体格はほぼ変わらないので、膨張弁5およびジョイント100の車両への搭載性をほぼ同じにしたままで蒸発器6からの放射音の発生を抑制できる。
さらに、蒸発器6と膨張弁5との金属的な接触がなくなることによって、蒸発器6から膨張弁5への伝熱も抑制することができる。そのため、膨張弁5のエレメント部53が蒸発器6の冷熱によって冷やされることを抑制できるので、エレメント部53のダイヤフラムが、低圧冷媒通路50aを流通する低圧冷媒の温度および圧力に応じて適切に変形することができる。したがって、絞り通路50bの開度を、低圧冷媒通路50aを流通する低圧冷媒の過熱度に応じて適切に制御できる。
本実施形態では、振動伝達抑制部材91は、金属製のボデー部51と金属製のジョイント100とが金属接触することを回避する。これによると、冷媒通路50bにて冷媒を減圧させるときの噴流によりボデー部51が振動しても、ボデー部51の振動がジョイント100に伝達することを抑制できる。
本実施形態では、振動伝達抑制部材91は、ボルト81とボデー部51とが金属接触することを回避するとともに、ボデー部51とジョイント100とが金属接触することを回避する。これにより、ボデー部51の振動がジョイント100に伝達することを確実に抑制できる。
本実施形態では、振動伝達抑制部材91は、ボルト81が挿入される円筒部91aと、円筒部91aから突出する鍔部91bとを有する鍔付き円筒形状を有している。
これにより、簡素な振動伝達抑制部材91により、ボデー部51の振動がジョイント100に伝達することを確実に抑制できる。
本実施形態では、ボルト81は、頭部81bがジョイント100の反対側を向き、雄ネジ部81cがジョイント100側を向いており、振動伝達抑制部材91は、ボルト81の頭部81b側と、ボルト81の雄ネジ部81c側とに一対で配置されている。
これにより、ボデー部51の振動がジョイント100に伝達することを一層確実に抑制できる。
本実施形態では、ボルト81の頭部81b側に配置された振動伝達抑制部材91の鍔部91bは、ボデー部51とボルト81の頭部81bとの間に挟まれている。これにより、ボルト81とボデー部51とが金属接触することを確実に回避できる。
本実施形態では、雄ネジ部81c側に配置された振動伝達抑制部材91の鍔部91bは、ボデー部51とジョイント100との間に挟まれていて、ボデー部51とジョイント100との間に隙間を形成している。これにより、ボデー部51とジョイント100とが金属接触することを確実に回避できる。
本実施形態では、振動伝達抑制部材91は、ボデー部51とジョイント100との間に挟み込まれている。これにより、ボデー部51とジョイント100との間に隙間を確実に形成できる。
本実施形態では、絞り通路50bは、冷媒配管72と、ジョイント100を介して接続されている。これにより、ボデー部51の振動が冷媒配管72に伝達することを抑制できる。
(第2実施形態)
上記実施形態では、ボデー部51とボルト81との金属接触を回避するためにゴム製の振動伝達抑制部材91および振動伝達抑制部材91が用いられているが、本実施形態では、図5に示すように、ボルト81およびワッシャ92を樹脂製にすることにより、振動伝達抑制部材91を廃止している。
例えば、ボルト81およびワッシャ92は、ポリカーボネートやポリプロピレン等の樹脂で形成されている。ボルト81およびワッシャ92は、ボデー部51およびジョイント100よりも振動伝達性の低い素材で形成されていればよい。
ワッシャ92にはボルト81が挿入されている。ワッシャ92は、ボデー部51とジョイント100との間に挟み込まれている。これにより、ボデー部51とジョイント100との間に、ボルト81の長手方向において隙間が形成される。
以上の構成により、ボデー部51とジョイント100との金属接触が回避されることとなる。したがって、上記実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
本実施形態では、ボルト81は、頭部81bがジョイント100の反対側を向き、雄ネジ部81cがジョイント100側を向いてボルト穴51cに挿入されており、ワッシャー92は、ボデー部51とジョイント100との間に挟み込まれていて、ボデー部51とジョイント100との間に隙間を形成しており、ボルト81およびワッシャー92は、ボデー部51およびジョイント100よりも振動伝達性の低い素材で形成されている。
これにより、上記実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
本実施形態では、ワッシャー92は、ボデー部51とジョイント100との間に挟み込まれている。これにより、ボデー部51とジョイント100とが金属接触することを確実に回避できる。
(第3実施形態)
上記第1実施形態では、ボデー部51とジョイント100との間に振動伝達抑制部材91の鍔部91bが挟み込まれることによって、ボデー部51とジョイント100との間に隙間が形成されているが、本実施形態では、図6に示すように、ボデー部51とジョイント100との間に板状の振動伝達抑制部材93が挟み込まれることによって、ボデー部51とジョイント100との間に隙間が形成されている。
板状の振動伝達抑制部材93は、ボデー部51およびジョイント100よりも振動伝達性の低い素材で形成されている。本実施形態では、板状の振動伝達抑制部材93は、ポリカーボネートやポリプロピレン等の樹脂で形成されている。板状の振動伝達抑制部材93は、ボデー部51のうち蒸発器側出口51bおよび低圧側入口52aが開口している面の全体と重なり合う矩形板形状を有している。
板状の振動伝達抑制部材93には、ボデー部51の蒸発器側出口51b、低圧側入口52aおよびボルト穴51cに対応する貫通孔が形成されている。
本実施形態では、上記第1実施形態と同様に、ボルト81の頭部81b側に鍔付き円筒状の振動伝達抑制部材91が配置されている。
以上の構成により、ボデー部51とジョイント100との金属接触が回避されることとなる。したがって、上記実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
本実施形態では、板状の振動伝達抑制部材93は、ボデー部51とジョイント100との間に挟み込まれる。これにより、ボデー部51とジョイント100とが金属接触することを確実に回避できる。
本実施形態では、振動伝達抑制部材93は、ボデー部51のうちジョイント100と対向する部位の全体と重なり合う平板状の部材である。これにより、ボデー部51とジョイント100とが金属接触することを確実に回避できる。
(他の実施形態)
上記実施形態を適宜組み合わせ可能である。上記実施形態を例えば以下のように種々変形可能である。
(1)上記実施形態では、冷凍サイクル装置1の冷媒はHFC系冷媒(具体的には、R134a)であるが、冷媒はこれに限定されない。例えば、R1234yf、R600a、R410A、R404A、R32、R407C、等を採用してもよい。または、これらの冷媒のうち複数種を混合させた混合冷媒等を採用してもよい。
(2)上記実施形態では、膨張弁5は温度式膨張弁であるが、膨張弁5は電気式膨張弁であってもよい。電気式膨張弁は、弁体と電動アクチュエータとを有する電気式の可変絞り装置である。
10 冷凍サイクル装置
50b 絞り通路(冷媒通路)
51 ボデー部
51c ボルト穴
81 ボルト
81b 頭部
81c 雄ネジ部
91 振動伝達抑制部材(回避部材)
91a 円筒部
91b 鍔部
100 ジョイント(取付対象部材)

Claims (11)

  1. 蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置(10)の冷媒を、通路断面積の縮小によって減圧させる冷媒通路(50b)が形成された金属製のボデー部(51)と、
    前記ボデー部と、前記ボデー部が取り付けられる金属製の取付対象部材(100)とが金属接触することを回避する回避部材(91、81、92、93)とを備える膨張弁。
  2. 前記ボデー部を前記取付対象部材に締結固定するためのボルト(81)を備え、
    前記ボデー部には、前記ボルトが挿入されるボルト穴(51c)が形成されており、
    前記回避部材は、前記ボルトと前記ボデー部とが金属接触することを回避するとともに、前記ボデー部と前記取付対象部材とが金属接触することを回避する請求項1に記載の膨張弁。
  3. 前記回避部材は、前記ボルトが挿入される円筒状の円筒部(91a)と、前記円筒部から径外方側に鍔状に突出する鍔部(91b)とを有する鍔付き円筒形状を有している請求項2に記載の膨張弁。
  4. 前記ボルトは、頭部(81b)が前記取付対象部材の反対側を向き、雄ネジ部(81c)が前記取付対象部材側を向いており、
    前記回避部材は、前記頭部側と前記雄ネジ部側とに一対で配置されている請求項3に記載の膨張弁。
  5. 前記頭部側に配置された前記回避部材の前記鍔部は、前記ボデー部と前記頭部との間に挟まれている請求項4に記載の膨張弁。
  6. 前記雄ネジ部側に配置された前記回避部材の前記鍔部は、前記ボデー部と前記取付対象部材との間に挟まれていて、前記ボデー部と前記取付対象部材との間に隙間を形成している請求項4または5に記載の膨張弁。
  7. 前記回避部材は、前記ボデー部を前記取付対象部材に締結固定するためのボルト(81)と、前記ボルトが挿入されるワッシャー(92)とを有しており、
    前記ボデー部には、前記ボルトが挿入されるボルト穴(51c)が形成されており、
    前記ボルトは、前記ボルトの頭部(81b)が前記取付対象部材の反対側を向き、前記ボルトの雄ネジ部(81c)が前記取付対象部材側を向いて前記ボルト穴に挿入されており、
    前記ワッシャーは、前記ボデー部と前記取付対象部材との間に挟み込まれていて、前記ボデー部と前記取付対象部材との間に隙間を形成しており、
    前記ボルトおよび前記ワッシャーは、前記ボデー部および前記取付対象部材よりも振動伝達性の低い素材で形成されている請求項1または2に記載の膨張弁。
  8. 前記回避部材は、前記ボデー部と前記取付対象部材との間に挟み込まれている請求項1ないし7のいずれか1つに記載の膨張弁。
  9. 前記回避部材は、前記ボデー部のうち前記取付対象部材と対向する部位の全体と重なり合う平板状の部材である請求項8に記載の膨張弁。
  10. 前記冷媒通路は、前記冷媒が流れる冷媒配管(72)と、前記取付対象部材を介して接続されている請求項1ないし9のいずれか1つに記載の膨張弁。
  11. 前記回避部材は、ゴムまたは樹脂で形成されている請求項1ないし10のいずれか1つに記載の膨張弁。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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