JPH11201306A - 二方切替制御弁 - Google Patents

二方切替制御弁

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JPH11201306A
JPH11201306A JP10020137A JP2013798A JPH11201306A JP H11201306 A JPH11201306 A JP H11201306A JP 10020137 A JP10020137 A JP 10020137A JP 2013798 A JP2013798 A JP 2013798A JP H11201306 A JPH11201306 A JP H11201306A
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plungers
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Morio Kaneko
守男 金子
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構造で消費電力が少なく、長期間確実
に作動する二方切替電磁弁を提供する。 【解決手段】 両端に出口開口10,18を有するとと
もに入口開口10を有する弁本体11と、各出口開口を
開閉する弁体24,25を備えた2個のプランジャ2
2,23と、プランジャ間に縮設したプランジャばね2
8と、弁本体外側の各プランジャの周囲に配置したコイ
ル34,35と、両プランジャ間または両コイル間に配
置した永久磁石30と、各コイルへの通電を切り替える
スイッチ回路38,42,44とから二方切替電磁弁を
構成するものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、冷凍・冷蔵システ
ムにおいて冷媒の流路を切り替えるために使用する二方
切替制御弁に関し、特に、家庭用冷蔵庫や自動販売機等
の少容量の冷凍・冷蔵システムで、膨張器をキャピラリ
チューブや固定オリフイスとするシステムにおいて、冷
媒サイクルに相応して循環冷媒量を調整するため、二つ
の膨張器を選択することができる冷媒回路用二方切替制
御弁に関するものである。
【0002】
【従来の技術】家庭用冷蔵庫や自動販売機等の少容量の
冷凍・冷蔵システムにおいて、膨張器としてキャピラリ
チューブや固定オリフイスを用いたものにおいては、蒸
発器負荷やシステム負荷量に相応した冷媒循環流量はあ
る程度調整することはできるが、制御機能はほとんど備
えていないため、近年採用されつつある圧縮器や蒸発器
用フアンのインバータ化に対応することができず、ま
た、省エネ運転に対応することができないため、これら
に対応することができる装置の開発が望まれている。
【0003】そのため、冷媒循環回路中に少容量の膨張
弁を設け、蒸発器出口温度を検出して温度伝達媒体によ
り直接膨張弁を制御する温度膨張弁や、あるいは電動式
リニア膨張弁を用いて電気的に弁開度を制御することが
提案されている。しかしながら、上記のような少容量の
冷凍・冷蔵システムにおいては、微少流量の冷媒を制御
する必要があるため、膨張弁の弁部の加工精度を著しく
高度なものとする必要があり、コスト高となるほか、生
産性が悪くなる欠点がある。また、微少流量を制御する
ことは微少開度にて動作することから、ごみや異物のつ
まりが発生し易く、信頼性が著しく低下する欠点もあ
る。
【0004】したがって、キャピラリチューブを用いた
冷媒回路において、負荷に対応するシステムとしては、
最も簡素化したシステムとして、たとえば図8(イ)に
示すように、あらかじめ決められたキャピラリチューブ
CT0 を備え、差圧△Pxを発生するようにしている冷
媒回路に対して、図8(ロ)に示すように、そのキャピ
ラリチューブCT0 に対して直列に差圧△Pc発生用の
キャピラリチューブCT1 を追加接続し、この追加接続
するキャピラリチューブCT1 を任意に選択することに
より対応することも考えられる。しかしながら、この方
式では、キャピラリチューブの特性を変更するために差
圧発生用のキャピラリチューブCT1 を追加接続する作
業が必要となり、上記のように圧縮機や蒸発器用フアン
のインバータ化に対応するような制御性は実質的には有
していないので使用することはできない。
【0005】この点を改良する手段として、たとえば図
8(ハ)に示すように、特性の異なる第1キャピラリチ
ューブCT1 と第2キャピラリチューブCT2 を併設
し、その各々に電磁弁V1 とV2 を設け、片方の電磁弁
に通電させることにより、キャピラリチューブを選択使
用することも提案されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記のような特性の異
なる第1キャピラリチューブと第2キャピラリチューブ
を併設し、その各々に電磁弁を設け、片方の電磁弁に通
電しておくことにより、キャピラリチューブを選択使用
する方式においては、キャピラリチューブの信頼性を確
保でき長所を有する。しかしながら、使用する電磁弁の
数が増加することによりコストが上昇し、更に、片方の
電磁弁を常時通電しているため、消費電力が増加し省エ
ネに反する結果となる。
【0007】したがって、本発明は、簡単な構造で消費
電力が少なく、長期間確実に作動する二方切替電磁弁を
提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、両端に出口開口を有するとともに入口開口
を有する弁本体と、各出口開口を開閉する弁体を備えた
2個のプランジャと、プランジャ間に縮設したプランジ
ャばねと、弁本体外側の各プランジャの周囲に配置した
コイルと、両プランジャ間または両コイル間に配置した
永久磁石と、各コイルへの通電を切り替えるスイッチ回
路とからなることを特徴とする二方切替電磁弁を構成す
るものである。
【0009】本発明は上記のように構成したので、両コ
イルに通電していないときに両プランジャ間に配設した
プランジャばねにより、両プランジャが相互に離れる方
向に付勢され、各プランジャの弁体が、各々対向する出
口開口を閉鎖している状態においては、入口開口側の冷
媒は両出口開口から出ることはなく、閉鎖状態となって
いる。この状態からスイッチ回路により片側のコイルに
対し、通電したときにプランジャの着磁により永久磁石
と引き合う方向に一時的に通電すると、通電されたコイ
ルに対向するプランジャは着磁され、永久磁石と引き合
うようになるため高速で移動し、片側の出口開口を開放
する。プランジャは永久磁石に吸引保持されるので、コ
イルへの通電を切っても、プランジャの弁体は、この出
口開口を開放する作動を継続する。このとき、他側のプ
ランジャは作動することはなく、弁体は他側の出口開口
を閉鎖している。
【0010】この状態から他側のコイルに対し、通電し
たときにプランジャの着磁により永久磁石と引き合う方
向に一時的に通電すると、通電されたコイルに対向する
プランジャは着磁され、永久磁石と引き合うようになる
ため高速で他側の出口開口を開放する方向に移動する。
このとき、移動するプランジャにより両プランジャ間に
縮設されたプランジャばねの圧縮力により、あるいは、
両プランジャ間にストッパが配設されているときには、
そのストッパの移動により、前記のように出口開口を開
放していた片側の弁体を備えたプランジャは、永久磁石
の吸引力に抗して出口開口を閉鎖する方向に移動し、こ
の出口開口を閉鎖することにより、入口開口からの流体
は他の出口開口側に切り替えられる。出口開口を開放し
た側のプランジャは永久磁石に吸引保持されるので、前
記と同様に、コイルへの通電を切っても、プランジャの
弁体はこの出口開口を開放する作動を継続する。
【0011】更に、弁体の開閉状体がいかなる状態にあ
っても、両コイルに対し、通電したときにプランジャの
着磁により永久磁石と反発する方向に一時的に通電する
と、両プランジャともに永久磁石から離れ、後はプラン
ジャばねの反発力によって両プランジャはその弁体で出
口開口を閉鎖する方向に移動し、両出口開口が閉鎖され
るので、この弁の上流側と下流側は遮断状体を保持す
る。この状態は両コイルへの通電を遮断しても維持され
る。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明の実施例を図面に沿って説
明する。図1は、本発明の二方向切替制御弁が適用され
る例としての、家庭用冷蔵庫や自動販売機等の少容量の
冷凍・冷蔵システムにおいて、膨張器としてキャピラリ
チューブを用いたシステムを示し、このキャピラリチュ
ーブはCT1 とCT2 の2個が併設されている。両キャ
ピラリチューブの上流側には、本発明の二方向切替制御
弁1が設けられ、この二方向切替制御弁1の入口開口2
は、凝縮器3の出口側に設けたレシーバドライヤー4の
出口側に連通している。
【0013】各キャピラリチューブCT1 とCT2 の出
口は連通して蒸発器5の入口管路に接続され、蒸発器5
からの冷媒は圧縮機6で圧縮され、高温高圧となった冷
媒は凝縮器3で凝縮液化し、再び前記のように循環す
る。このようなキャピラリチューブの接続と二方切替制
御弁の接続状体は、前記図8においては、(ニ)として
従来のシステムと比較して示している。
【0014】このようなシステムで用いられる本発明の
二方切替制御弁1は、図2に示すように、図中下端部に
第1出口開口10を形成した弁本体11には、この開口
10に連通して前記2個のキャピラリチューブの片側で
ある第1キャピラリチューブCT1 と連通する第1出口
継手12を固定している。また、弁本体には弁本体内の
弁室13に連通するように、弁本体の側部に形成した入
口開口2に対して入口継手14を固定している。弁本体
11の上部には、弁本体の一部として上方に延びる筒状
の非磁性体からなるシリンダ15を固定しており、この
シリンダ15の上端部には弁孔部材16が固定され、こ
の弁孔部材16及びシリンダ15の端部を覆うようにカ
バー17が固定されている。弁孔部材16には第2出口
開口18が形成され、出口開口18の周囲には止めナッ
ト20が螺合し、カバー17を固定している。出口開口
18には第2キャピラリチューブCT2 と連通する第2
出口継手21を固定している。
【0015】シリンダ15内には、図中上下方向に第1
プランジャ22と第2プランジャ23が摺動自在に収納
され、第1プランジャ22の下端には第1出口開口10
を開閉する第1弁体24を備え、第2プランジャ23の
上端には、第2出口開口18を開閉する第2弁体25を
備えている。各プランジャ22,23の側面には、上下
方向に連通する連通溝26が形成され、入口開口2から
の冷媒を第2出口開口18に導くようにしている。各プ
ランジャ22,23の対向する底部にはばね収納溝27
を備え、両ばね収納溝27間にプランジャばね28を縮
設している。また、この両プランジャ22,23の対向
する底面間には、永久磁石30がシリンダ15内の第1
コイル34と第2コイル35との中心位置に固定されて
おり、その極性は図示するように、下方の面がN極、上
方の面がS極になるように設定している。この永久磁石
30の中央には貫通孔31が形成され、この中に前記プ
ランジャばね28が貫通しているとともに、プランジャ
ばね28を取り囲むように円筒状のストッパ32を摺動
自在に設けている。このストッパ32は、ストッパ32
の端部といずれかのプランジャの端面との間に、片側の
プランジャのストローク分の遊隙よりわずかに長くなる
ように設定している。
【0016】シリンダ15の周囲には、前記シリンダの
内部に固定した永久磁石30の上下方向の中心と一致す
るように中板33が固定され、この中板33の下方には
第1コイル34が、また上方には第2コイル35が固定
され、その周囲は外函36によって覆われている。第1
コイルの下側の巻線37は第1スイッチ38の第1端子
Aに、第1コイル34の上側巻線40及び第2コイルの
下側巻線41は共通の第2スイッチ42の第1端子Aに
接続され、第2コイル35の上側巻線43は第3スイッ
チ44の第1端子Aに接続されている。
【0017】第1スイッチ38の第2端子B、第2スイ
ッチ42の第2端子B、及び第3スイッチ44の第3端
子Cは線Pにより電源のプラス極側に接続され、第1ス
イッチ38の第3端子C、第2スイッチ42の第3端子
C及び第3スイッチ44の第2端子Bは線Mにより電源
のマイナス極側に接続されている。図2に示す状態で
は、第1スイッチ38の第1端子Aと第2端子Bが接続
され、第2スイッチ42の第1端子Aと第2端子Bが接
続され、第3スイッチ44の第1端子Aと第3端子Cが
接続される結果、第1コイル34及び第2コイル35と
も下側巻線と上側巻線ともに+電極と接続されるため、
各コイルは通電されず、各プランジャはプランジャばね
28により互いに離反する方向に付勢され、両プランジ
ャの弁体により第1出口及び第2出口が閉鎖されてい
る。それにより、図1の冷媒回路において、圧縮機出口
側と圧縮機入口側の管路がシールされ、このような状態
においては、冷凍システムが非作動時に、コイルに電流
を供給することなしに両管路は遮断状態が保持され、圧
縮冷媒が保持されるため、次に冷凍システムを作動する
ときにこの圧縮冷媒の存在により直ちに冷凍システムが
立ち上がる。その結果、エネルギー消費の少ない効率の
良い、しかも直ちに冷凍システムを立ち上げることが可
能なシステムとすることができる。
【0018】このようなスイッチの切替状態から、図3
に示すように、第1スイッチ38のみ第2端子Bから第
3端子Cにt1 からt2 までの△tの間切り替えると、
第1コイル34の下側巻線37がマイナスに、上側巻線
40がプラス側に通電されるので、第1プランジャ22
は下側がN極に、上側がS極となり、永久磁石と引き合
う磁極配列となるので、第1プランジャ22は永久磁石
30に引き上げられ、第1弁体24は第1出口開口10
を開放する。このとき、第1プランジャ22が永久磁石
30の面に当接する前に、ストッパ32の長さが各プラ
ンジャのストローク分よりわずかに長く設定しているの
で、ストッパ32の上側の端部が、第2プランジャ23
の端面に当接して停止した状態において、第1プランジ
ャ22の端部がストッパ32の下側の端部に当接するの
で、第1プランジャ22が永久磁石30に衝突すること
がなく、騒音を発生することがない。この状態から上記
時間t2 において第1スイッチ38が第3端子側Cから
第2端子側Bに戻され、第1コイル34の下側巻線37
も上側巻線40もともにプラス極に接続される結果、通
電されない状態となっても、永久磁石30は第1プラン
ジャ22を吸引保持しているので、この第1出口開口1
0を開放し、第1キャピラリチューブCT1を使用する
状態を維持する、いわゆるラッチ作用をなす。
【0019】一方、図2に示す状態から、図4に示すよ
うに、第3スイッチ44のみ第3端子Cから第2端子B
にt1 からt2 までの△tの間切り替えると、第2コイ
ル35の下側巻線41がマイナスに、上側巻線43がプ
ラス側に通電されるので、第2プランジャ23は下側が
N極に、上側がS極となり、永久磁石と引き合う磁極配
列となるので、第2プランジャ23は永久磁石30に引
き下げられ、第2弁体25は第2出口開口18を開放す
る。この場合も、ストッパ32がプランジャと永久磁石
の直接当接防止作用をなし、騒音を減少することができ
る。この状態から上記時間t2 において第3スイッチ4
4が第2端子側Bから第3端子側Cに戻され、第2コイ
ル35の下側巻線41も上側巻線43もともにプラス極
に接続される結果、通電されない状態となっても、永久
磁石30は第2プランジャ23を吸引保持しているの
で、この第2出口開口18を開放し、第2キャピラリチ
ューブCT2 を使用する状態を維持する。
【0020】上記図3に示す第1キャピラリチューブC
1 を使用している状態を継続しているときに、冷凍シ
ステムの負荷等の変化により第2キャピラリチューブC
2を使用することが適切となったときには、第1乃至
第3スイッチのすべてがプラス側に接続されている状態
から、図4に示すように、第3スイッチ44のみ第3端
子Cから第2端子Bにt1 からt2 までの△tの間切り
替えると、前記と同様に作動し、第2プランジャ23は
永久磁石30に引き下げられ、第2弁体25は第2出口
開口18を開放することとなるが、このとき、第1プラ
ンジャ22と第2プランジャ23間に設けられたストッ
パ32が第1プランジャ22を強制的に押し下げ、第1
プランジャ22は永久磁石30から切り離されて下方に
移動する。その結果、第2プランジャ23が永久磁石3
0に吸引保持されている状態では、第1プランジャ22
はその力で第1弁体24を第1出口開口10に押しつけ
て閉鎖する。この状態から上記時間t2 において第3ス
イッチ44が第2端子側Bから第3端子側Cに戻され、
第2コイル35の下側巻線41も上側巻線43もともに
プラス極に接続される結果、通電されない状態となって
も、永久磁石30は第2プランジャ23を吸引保持して
いるので、この第2出口開口18を開放し、第2キャピ
ラリチューブCT2 を使用するとともに、ストッパ32
により第1出口開口を閉鎖する状態を維持する。
【0021】また、図4に示す第2キャピラリチューブ
CT2 を使用している状態を継続しているときに、冷凍
システムの負荷等の変化により第1キャピラリチューブ
CT1 を使用することが適切となったときには、第1乃
至第3スイッチのすべてがプラス側に接続されている状
態から、図3に示すように、第1スイッチ38のみ第2
端子Bから第3端子Cにt1 からt2 までの△tの間切
り替えると、前記と同様に作動し、第1プランジャ22
は永久磁石30に引き上げられ、第1弁体24は第1出
口開口10を開放することとなるが、このとき、第1プ
ランジャ22と第2プランジャ23間に設けられたスト
ッパ32が第2プランジャ23を強制的に押し上げ、第
2プランジャ23は永久磁石30から切り離されて上方
に移動する。その結果、第1プランジャ22が永久磁石
30に吸引保持されている状態では第2プランジャ23
は、その力で第2弁体25を第2出口開口18に押しつ
けて閉鎖する。この状態から上記時間t2 において第1
スイッチ38が第3端子Cから第2端子側Bに戻され、
第1コイル34の下側巻線37も上側巻線40もともに
プラス極に接続される結果、通電されない状態となって
も、永久磁石30は第1プランジャ22を吸引保持して
いるので、この第1出口開口10を開放し、第1キャピ
ラリチューブCT1 を使用するとともに、ストッパ32
により第2出口開口18を閉鎖する状態を維持する。
【0022】更に、上記図3または図4に示す運転状態
を継続し、すべてのスイッチがプラス側に接続されてい
る状態から、図5に示すように、t1 からt2 までの△
tの間、第2スイッチ42のみマイナス側に切り替える
と、第1プランジャ22と第2プランジャ23はともに
永久磁石30と反発する磁極に励磁されるので、第1プ
ランジャ22の第1弁体24は第1出口開口10を閉鎖
し、第2プランジャ23の第2弁体25は第2出口開口
18を閉鎖する。
【0023】上記実施例においては、ストッパ32の長
さを、ストッパ32の端部といずれかのプランジャの端
面との間に、片側のプランジャのストローク分のより幾
分長い長さに設定したものであるが、このストッパ32
の長さを短くするかあるいはなくすことにより、図6に
示すように、第2スイッチ42をプラス側に、他のすべ
てのスイッチをマイナス側に通電切り替えすると、各プ
ランジャはともに永久磁石に吸引されるように励磁さ
れ、引きつけられるので、第1出口開口及び第2出口開
口ともに開放され、この状態から第2スイッチをマイナ
ス側に切替、あるいは第1スイッチ及び第3スイッチを
プラス側に切り替えると、各コイルは通電されない状態
となり、各弁は開放状体を維持する。従って、この状態
では第1キャピラリチューブCT1及び第2キャピラリ
チューブCT2 が並列接続されて運転され、膨張器の第
3の態様を得ることとができる。
【0024】また、図7に示すように、前記実施例にお
ける永久磁石の位置に中間子45を配置固定し、この中
間子45の外周に位置する第1コイルと第2コイルの間
に永久磁石46を固定するように構成しても良い。この
ように構成しても、その作動は前記実施例と同様に行う
ことができる。
【0025】また、上記実施例では、キャピラリチュー
ブを用いた冷凍回路について述べたが、キャピラリチュ
ーブのほかに固定オリフイス等を用いた冷凍システムに
用いることもできる。
【0026】
【発明の効果】本発明は上記のように構成したので、コ
イルを2個設けることにより確実な弁作動を行うことが
でき、また、コイルは瞬時通電のみを考慮するだけでよ
いので小型のものとすることができる。更に、瞬時通電
のみで所定の状態を維持するラッチ作用を行うので消費
電力を少なくすることができる。また、上記二方弁の開
閉により、冷媒回路の高圧側と低圧側を遮断する回路を
構成することができるので、停止時間の延長と起動時等
に省エネルギー効果を奏することができる。
【0027】更に、両プランジャ間にプランジャのスト
ロークを制限するストッパを配置してなるものにおいて
は、一方の弁が開き多方の弁が閉じている一方弁開の保
護効果を有するので、電磁弁特有の弁閉時の衝撃音を低
減することができる。このように、簡単な構造で消費電
力が少なく、長期間確実に作動する二方切替制御弁とす
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の二方切替制御弁を適用する冷凍回路図
である。
【図2】本発明の実施例の第1の作動態様を示す断面図
である。
【図3】同第2の作動態様を示す断面図である。
【図4】同第3の作動態様を示す断面図である。
【図5】同第4の作動態様を示す断面図である。
【図6】本発明の他の実施例の断面図である。
【図7】本発明の更に他の実施例の断面図である。
【図8】キャピラリチューブの接続態様を示す図であ
る。
【符号の説明】
1 二方向切替制御弁 2 入口開口 3 凝縮器 4 レシーバドライヤー 5 蒸発器 6 圧縮機 10 第1出口開口 11 弁本体 12 第1出口継手 13 弁室 14 入口継手 15 シリンダ 16 弁孔部材 17 カバー 18 第2出口開口 20 止めナット 21 第2出口継手 22 第1プランジャ 23 第2プランジャ 24 第1弁体 25 第2弁体 26 連通溝 27 ばね収納溝 28 プランジャばね 30 永久磁石 31 貫通孔 32 ストッパ 33 中板 34 第1コイル 35 第2コイル 36 外函 37 下側の巻き線 38 第1スイッチ 40 上側巻き線 41 下側巻き線 42 第2スイッチ 43 上側巻き線 44 第3スイッチ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 両端に出口開口を有するとともに入口開
    口を有する弁本体と、各出口開口を開閉する弁体を備え
    た2個のプランジャと、プランジャ間に縮設したプラン
    ジャばねと、弁本体外側の各プランジャの周囲に配置し
    たコイルと、両プランジャ間または両コイル間に配置し
    た永久磁石と、各コイルへの通電を切り替えるスイッチ
    回路とからなることを特徴とする二方切替電磁弁。
  2. 【請求項2】 該永久磁石が弁本体内の両プランジャ間
    に配置してなる請求項1記載の二方切替制御弁。
  3. 【請求項3】 該永久磁石が両コイル間に配置してなる
    請求項1記載の二方切替制御弁。
  4. 【請求項4】 両プランジャ間にプランジャのストロー
    クを制限するストッパを配置してなる請求項1ないし請
    求項3のいずれかに記載の二方切替制御弁。
  5. 【請求項5】 該ストッパの端部とプランジャの端面と
    の間に、片側のプランジャのストローク分よりわずかに
    短い遊隙を有するように設定してなる請求項4記載の二
    方切替電磁弁。
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