JPH04272490A - スクロール式圧縮機 - Google Patents

スクロール式圧縮機

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JPH04272490A
JPH04272490A JP3276582A JP27658291A JPH04272490A JP H04272490 A JPH04272490 A JP H04272490A JP 3276582 A JP3276582 A JP 3276582A JP 27658291 A JP27658291 A JP 27658291A JP H04272490 A JPH04272490 A JP H04272490A
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scroll compressor
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gas
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ジーン−ラック キャリアト
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明はスクロール式圧縮機、
特に機械を過熱から保護するための独特の手段を有する
スクロール式圧縮機に、関するものである。
【0002】
【従来の技術】典型的なスクロール式圧縮機は一面上に
螺旋翼を有する旋回スクロール部材、上記螺旋翼と噛合
せてある螺旋翼を一面上に有する非旋回スクロール部材
、旋回スクロール部材を非旋回スクロール部材に対し相
対的に旋回駆動して上記した両螺旋翼に、吸入領域から
吐出領域にかけて連続して容積を減少して行く流体ポケ
ットを形成させることとする旋回駆動手段を、備えてい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】スクロール式圧縮機に
おいて過度に高温の吐出気体が吐出される現象は、様々
な多くの問題からする高圧力比に起因するものであるが
、このスクロール式圧縮機に特異的である現象が生じる
事態は、圧縮機の高圧側から低圧側への流体漏れを生じ
させる手段を設けることにより克服できることを見出し
た。したがってこの発明の主たる目的とするところは、
極めて簡単な構造で組込み及び点検が容易である手段に
よって上述の流体漏れを生じさせ、所望の制御を効果的
に達成して温度に対する保護を得ることとしてあるスク
ロール式圧縮機を、提供するにある。
【0004】
【発明の要約】この発明は単純な温度応動弁を利用して
上述の課題を解決するものであり、この温度応動弁は吸
入気体をモータ冷却のために利用する電動型圧縮機にお
いて特に、良好な圧力比、したがって高温に対する保護
を得る上で特に優れていることを見出している。これは
、吐出気体が機械設計時に予定されたのよりも実質的に
高い温度になると温度応動弁によって高圧側から低圧側
への流体漏れが生ぜしめられることによっている。この
吐出流体の圧縮機吸入側への漏れによって機械が実質的
にポンプ作用をしなくなり、圧縮機外殻内への熱の蓄積
と比較的冷たい吸入気体流の欠乏とにより通例のモータ
保護器が作動せしめられて機械が停止する。したがって
この発明によれば、(a)充填作動流体の損失、(b)
冷凍系中の凝縮器ファンの遮断、(c)低圧力状態もし
くは吸入遮断状態、または(d)何らかの理由に基づく
過剰な吐出圧力の何れかによって生じ得る過剰な吐出温
度に対する保護が与えられることになる。上記(a)−
(d)の望ましくない状態は全てスクロール式機械を、
機械設計時に特定の固定容積比の形で予定したのよりも
ずっと高い圧力比で稼働させ、それによって過度の吐出
温度が結果する。
【0005】この発明の他の特徴と長所は、添付図面を
参照して行なう以下の説明から明瞭に理解される。
【0006】
【実施例】この発明は数多くの異なったタイプのスクロ
ール式機械において実施可能であるが、以下、図1に縦
断面を示す「低圧側(low  side)」タイプの
密閉型で電動型の冷媒圧縮機(つまり外殻内でモータと
圧縮機が吸入気体によって冷却されるタイプのもの)に
おいて本発明を実施した例について説明する。一般的に
言ってこの冷媒圧縮機は、上端にキャップ12を溶着し
てある円筒状の外殻10を備えており、キャップ12は
内部に通常の吐出弁(図示せず)をもつものとできる冷
媒吐出管接手14を有する。外殻10に取付けられてい
る他の構成要素としては、キャップ12と同一の点で外
殻10に周端を溶着してある横向きの仕切り壁16、複
数の点で適宜に外殻10に取付けられている主軸受箱1
8、及び外殻10の内部と連通する吸入気体入口管接手
17があり、入口管接手17は気体偏向板19を備えて
いる。
【0007】横断面形状が正方形状であるが角部を円弧
状に面取りしてあるモータ固定子20を、外殻10中に
圧嵌めして設けてある。この固定子20の面取り角部間
の平坦面は符号22で指して示したように該固定子と外
殻との間に、外殻10内の頂部から底部へ向けての潤滑
油の流を促進する通路を附与する。上端に偏心するクラ
ンクピン26を有するクランク軸24を、主軸受箱18
内の軸受28と下部軸受箱内の第2の軸受(以上、図示
せず)とに回転可能に支承させて、設けてある。クラン
ク軸24はその下端部内に比較的大径の通例の油汲上げ
穴ないしポンプ穴(図示せず)を有し、同穴は、放射方
向の外向きに傾斜させてクランク軸24の上端にまでか
けて穿設されているより小径の穴30に対し連通させて
ある。外殻10内の下部には通例のように潤滑油を満た
してあり、クランク軸24下端部のポンプ穴は穴30と
協力し主ポンプとして機能し穴30が二次ポンプとして
働いて、潤滑を必要とする圧縮機の様々な部分の全てに
潤滑油を給送する。
【0008】クランク軸24は前記固定子20、この固
定子20内を貫通している巻線32、及びクランク軸2
4上に圧嵌めされている回転子34を有する電動モータ
によって回転駆動され、回転子34は1個または複数個
の釣合い重り36を有する。普通の型式のモータ保護器
35を巻線32に近接位置させて設けてあり、モータが
正常な温度範囲を越えると同保護器35によってモータ
を停止させることとしてある。
【0009】主軸受箱18の上面には環状で平坦なスラ
スト受け面38を設けてあり、このスラスト受け面38
上に、端板42を備える旋回スクロール部材40を配置
してある。端板42はその上面上に通常の螺旋翼44を
有し、また下面に環状で平坦なスラスト面46を有して
いて、スラスト面46から平軸受50を内部に有する円
筒状のハブ48を下向きに突出させ、このハブ48中に
駆動ブッシュ52を回転可能に配設し、駆動ブッシュ5
2の穴54にクランクピン26を突入させてある。クラ
ンクピン26は穴54の内周面の一部に形成してある平
坦面と係合する平坦面(以上、図示せず)を外周面の一
部に有し、これによって本願出願人の所有に係る米国特
許No.4,877,382に示されているような放射
方向での融通性を有する駆動機構が提供されている。
【0010】螺旋翼44は非旋回スクロール部材58の
一部分を構成している非旋回螺旋翼56と噛合されてお
り、非旋回スクロール部材58は主軸受箱18上で、該
スクロール部材58の制限された軸線方向移動を可能と
する適宜の方式で支持されている。この支持方式自体は
本発明と無関係であるが、図例では次のようにされてい
る。すなわち非旋回スクロール部材58は1個のみを図
示した、周方向で間欠配置の複数個の支持ボス60を有
し、各支持ボス60は平坦な上面62と軸線方向の穴6
4を有していて、穴64にスリーブ66を摺動可能に嵌
合し、このスリーブ66を図示のようにボルト68によ
って主軸受箱18に固定している。ボルト68は平坦な
下面70を有する頭部を備え、非旋回スクロール部材5
8の上昇動ないし旋回スクロール部材からの分離動がボ
ス上面62のボルト頭部下面70への係合によって制限
されることとしてある。非旋回スクロール部材58の逆
方向への移動は、同スクロール部材58の翼56の下端
翼先面が旋回スクロール部材40の端板42の平坦な上
面に対し係合することにより、制限される。
【0011】非旋回スクロール部材58は中心に配置の
吐出通路72を有し、この吐出通路72は上端開放の凹
溝74と連通させてあって、凹溝74が仕切り壁16中
の穴75を介し、キャップ12と仕切り壁16とにより
区画形成された吐出消音室76と連通している。非旋回
スクロール部材58の上面には平行する円心的な2つの
周壁面を有する環状凹溝78を形成してあり、この環状
凹溝78中に環状の浮動シール80を、軸線方向で可動
として気密に嵌合してある。浮動シール80は環状凹溝
78の内底部を吸入圧力及び吐出圧力の気体から隔離し
て該内底部を、通路82により中間流体圧力源(両螺旋
翼44,56間に形成され中間圧力の流体を含む可動流
体ポケット内)と連通させうることとする。したがって
非旋回スクロール部材58は軸線方向で旋回スクロール
部材40に向けて、非旋回スクロール部材58の中心部
に加わる吐出圧力に基づく力と環状凹溝78の内底面に
加わる中間流体圧力に基づく力とによって附勢される。 この軸線方向での圧力附勢、及び非旋回スクロール部材
58を制限された範囲で軸線方向移動可能に支持する種
々の技術は、前述した米国特許No.4,877,32
8に詳細に述べられている。
【0012】両スクロール部材40,58間の相対回転
はリング82を備える通例のオルダム接手により阻止す
ることとされており、リング82は、非旋回スクロール
部材52中に放射方向で対向配置して設けた1対の溝穴
86(1個のみを図示)中に摺動可能に嵌合する第1の
対のキー84(1個のみを図示)と、旋回スクロール部
材40中に放射方向で対向配置して設けた1対の溝穴(
図示せず)に摺動可能に嵌合する第2の対のキー(図示
せず)とを有する。
【0013】浮動シール80の詳細な構造はこの発明の
要旨とするところと無関係であるが、図示浮動シール8
0は同軸心サンドイッチ構造を有し環状の基板100を
備えている。この基板100はそれぞれが拡大基部10
4を有する、等間隔おきに配置の複数個の直立する一体
的な突起102を、備えている。基板100上には基部
104を受入れる等間隔おきの複数個の穴を有する環状
ガスケット106を配設してあり、このガスケット10
6上にはガラス充填PTFE(ポリテトラフルオロエチ
レン)製の、常態で平らな1対の互に等しい下部リップ
シール(リップパッキン)108を配設してある。リッ
プシール108も、基部104を受入れる複数個の穴を
等間隔おきに有する。このリップシール108上には環
状のスペーサ板110を配設してあり、このスペーサ板
110も基部104を受入れる複数個の穴を等間隔おき
に有する。スペーサ板110の上面にはリップシール1
08と同一素材から作製された、常態で平らな1対の互
に等しい環状の上部リップシール112を配設してあり
、突起102を挿通する複数個の等間隔おき配置の穴を
有する環状の上部シール板114によって、同心状に位
置保持されている。シール板114にはその内周端周り
に、上方向きに突出する平坦な密封リップ116を設け
てある。浮動シール108の上述諸部材は互に、符号1
18で指したように各突起102の端をすえ込むことに
よって固定されている。
【0014】全体としてみた浮動シールないしシール組
立体108は3種の異なった密封部、つまり図1に示す
ように内径密封部124,126と外径密封部128と
頂端密封部130とを、得させる。内径密封部124は
リップシール108の内周縁と環状凹溝78の内周壁面
間で得られ、他の内径密封部126はリップシール11
6の内周縁と環状凹溝78の内周壁面間で得られる。こ
れらの内径密封部124,126は、環状凹溝78内底
部の中間圧力の流体を凹溝74内の吐出圧力の流体から
隔離する。外径密封部128はリップシール108の外
周縁と環状凹溝78の外周壁面間で得られ、環状凹溝7
8内底部の中間圧力の流体を外殻10内の吸入圧力の流
体から隔離する。頂端密封部130はリップシール12
2と環状の耐摩耗リング132間で得られ、シール組立
体の頂端部を横切る方向において吸入圧力の流体を吐出
圧力の流体から隔離する。耐摩耗リング132は、仕切
り壁16の前記穴75を取囲む配置で該仕切り壁16に
取付けられている。
【0015】圧縮機は、流入する吸入気体が偏向板19
により一部、外殻内へと逸散してモータを冷却可能とさ
れた「低圧側(low  side)」タイプのもので
あるのが好ましい。戻り吸入気体の適切な流れがある限
り、モータは所期の温度範囲内に留められる。しかし同
流れが中断すると、冷却が行なわれなくなることでモー
タ保護器35が作動してモータを停止させる。
【0016】以上に述べて来たスクロール式圧縮機の構
造は既に公知であるか、或は出願人の他の特許出願の対
象とされている構造である。以下、この発明の原理とす
るところを具体化した独特の温度応動弁装置134につ
いて、詳細に説明する。この弁装置134は吐出気体が
過度の温度に到達すると圧縮機のポンプ作用を中止させ
、それによりモータに対する通常の冷却気体流れを断っ
て標準的なモータ保護器35によるモータの停止を得さ
せる。
【0017】第1の実施例は図1−3に示すように非旋
回スクロール部材58の前記凹溝74の底に設けられた
円形の弁収容穴136を備え、この弁収容穴136は内
径小の2つの同心的な環状段部138,140を有する
ものに形成されている。弁収容穴136の底は横断面形
状が円形の軸線方向通路142と連通し、同通路142
は放射方向外端の出口で外殻10内の吸入気体と連通関
係にある放射方向通路144と連通している。軸線方向
通路142と弁収容穴136の平坦な内底面との間で円
形の弁座が形成されており、この弁座中に、円形であり
僅かに球面形状である比較的薄いコーヒー茶わん受け皿
(ソーサー)状のバイメタル式弁146の球面状中心弁
作用部を臨ませてある。弁146は中心弁作用部より放
射方向の外側で複数個の透孔148を有する。
【0018】弁146は略環形でスパイダー状の保持リ
ング150により位置保持されている。この保持リング
150は中心に開口を有すると共に放射方向の外向きに
突出する間欠配置の複数個のフィンガー152を有し、
フィンガー152は自然な状態で弁収容穴136の内径
を若干はみ出す寸法を有するものとされている。組立て
は弁146を図示位置に組込んだ上で保持リング150
を弁収容穴136中に、それが段部138上にのるまで
押込むことによって行なわれ、それによりフィンガー1
52が弁収容穴136の内周壁面にくい込んで保持リン
グ150の位置が固定される。図2は弁146が上向き
に若干凹状をなす通常の閉鎖位置にある状態を示してお
り、弁周端部が保持リング150と段部140間に位置
し中心の弁作用部が通路142を閉鎖している。
【0019】弁146が吐出気体用の凹溝74中に配設
されていることからして、この弁146は吐出気体が両
スクロール翼44,46間から出て来る点に極く近接し
た点で完全に吐出気体の温度にさらされる(明らかに感
知される温度が最終のスクロール圧縮ポケット中の吐出
気体の実際の温度に近ければ近いほど、機械を吐出圧力
に応じてより精密に制御できることになる。)。バイメ
タル式弁146の素材は、吐出気体の温度が過度と考え
られる予定した値に到達すると弁146が、その外周端
部で段部140に対し係合し中心の弁作用部が弁座から
上方向きに離間した、僅かに下向きに凹の開放位置へと
弾発的にそりかえることとなるように、選択されている
。この開放位置では高圧の吐出気体が透孔148及び通
路142,144を介して、吸入圧力にある外殻内部へ
と漏れうる。この漏れによって圧縮機が実質的にポンプ
作用をしなくなり、その結果モータが冷却媒体流、つま
り比較的冷たい吸入気体の流れ、を失なうことになる。 したがってモータの温度が昇って保護器35が作動せし
められ、これにより圧縮機が停止せしめられる。
【0020】図4は1つの可能な変形例を示しており、
通路144中の座ぐり穴154にL字形のプラスチック
製延長管152を、可撓性シール156を利用して嵌合
保持させ、通路144からの分岐ないし漏れ気体を圧縮
機の吸入領域よりも下方に、モータ設置空間に対し近接
する場所へと導き、これにより吸入気体の望ましくない
過度の加熱を減らすと共にモータ温度を高めるようにし
ている。モータ保護器が作動せしめられるようにモータ
が加熱されることとしているが吸入気体、したがってま
た吐出気体を、この時点での温度よりも熱くなるように
することは良くはない。過度に高い吐出温度によっては
、潤滑油が劣化せしめられ圧縮機が損傷を受ける。
【0021】図5,6の実施例では弁装置134を、一
定の仕様の圧縮機ではスペース的な制約が存在しうる凹
溝74内にではなく仕切り壁16上に配置している。弁
装置134は、仕切り壁16の穴160に嵌め込んで該
仕切り壁16に適宜の方法で固着してある挿入部材15
8に支持させてあり、挿入部材158と穴160の内底
面間に若干の間隙をあけてそこに空洞162を形成して
ある。弁装置134の上面側は吐出消音室76内の吐出
気体と接しており、吐出気体の温度が過度に高まるとバ
イメタル弁146が開放して吐出消音室76内から通路
142を介し空洞162中への気体の漏れを生じさせる
。漏れ気体は空洞162内から、耐摩耗リング132の
外側に配置の軸線方向通路164を通って外殻10の内
部に流入する。本実施例の他の作用は、図1−3の実施
例の作用と全く等しい。
【0022】図7,8の実施例は図5,6の実施例と、
L字形の管168を設けてある点のみで相違している。 管168の一端は弁収容穴136と連通させてある挿入
部材158中の穴170に嵌合されており、他端を吐出
通路72に対する至近位置に配置して、弁装置134が
圧縮機構により近い温度に応動して開閉動作するように
図っている。実際の吐出気体温度により近い温度を感知
すればするほど、制御がより精密でより信頼性高く行な
われることになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の原理とするところを具体化してある
スクロール式圧縮機の一部省略縦断面図である。
【図2】図1の圧縮機に装備させてある温度応動弁を、
通常の閉鎖状態で示す拡大平面図である。
【図3】図1の圧縮機の上方部分を示す縦断面図である
【図4】図1−3の実施例の一部を変形した変形例を示
す縦断面図である。
【図5】この発明の第2の実施例の一部分を示す縦断面
図で、温度応動弁を通常の閉鎖状態で示してある。
【図6】図5に図示部分の平面図である。
【図7】この発明の第3の実施例の一部分を示す縦断面
図である。
【図8】図7に図示部分の平面図である。
【符号の説明】
10      外殻 16      仕切り壁 17      入口管接手 19      偏向板 20      モータ固定子 35      モータ保護器 40      旋回スクロール部材 44      螺旋翼 56      螺旋翼 58      非旋回スクロール部材72     
 吐出通路 74      凹溝 75      穴 76      吐出消音室 75      開口 134    温度応動弁 136    弁収容穴 138,140  段部 142    軸線方向通路 144    放射方向通路 146    バイメタル式弁 148    透孔 150    保持リング 152    延長管 158    挿入部材 162    空洞 164    軸線方向通路 168    管

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  スクロール式圧縮機であって、(a)
    密閉された外殻、(b)この外殻内に配置されていて、
    一面上に第1の螺旋翼を有する旋回スクロール部材、(
    c)上記外殻内に配置されていて一面上に、上記第1の
    螺旋翼と噛合された第2の螺旋翼を有する非旋回スクロ
    ール部材、(d)旋回スクロール部材を非旋回スクロー
    ル部材に対し相対的に旋回させて上記した両螺旋翼に、
    吸入圧力の吸入領域から吐出圧力の吐出領域にかけ容積
    を減少して行く流体ポケットを形成させることとするモ
    ータ、(e)上記外殻内に吸入気体を導入する気体導入
    手段、を備え、上記モータを吸入気体により冷却するよ
    うにされており、また(f)吸入圧力よりも高い圧力の
    圧縮気体の感知領域と上記吐出領域とを連通させる通路
    手段、及び(g)この通路手段中に該通路手段を通して
    流れる気体流を制御するために配置され常時は閉鎖して
    いる温度応動弁手段であって、上記感知領域中の感知気
    体温度に応動して該気体温度が予定した値を越えると上
    記通路手段を開放して上記感知領域から上記吸入領域へ
    の圧縮気体の漏れを可能とする弁手段、を備えたスクロ
    ール式圧縮機。
  2. 【請求項2】  前記モータが予定した過度に高い温度
    に達するとモータを停止させるように該モータに附設し
    てあるモータ保護器を設けて、前記した圧縮気体の漏れ
    により圧縮機能を低下させ、それによりモータを冷却す
    る吸入気体の流量を減少させて上記モータ保護器を作動
    させモータを停止させるように構成してある請求項1の
    スクロール式圧縮機。
  3. 【請求項3】  前記通路手段の出口を、前記モータの
    設置空間に近接位置させてある請求項2のスクロール式
    圧縮機。
  4. 【請求項4】  前記通路手段を非旋回スクロール部材
    中に、該スクロール部材の外周端に向け放射方向に沿わ
    せて設けてある請求項1のスクロール式圧縮機。
  5. 【請求項5】  前記通路手段の出口と連通する入口を
    有し、前記モータの設置空間中に出口を有する管体を備
    えた請求項4のスクロール式圧縮機。
  6. 【請求項6】  前記弁手段が、バイメタル式弁部材を
    備えている請求項1のスクロール式圧縮機。
  7. 【請求項7】  前記弁部材が円板状のものでほぼ球面
    状の中心弁作用部を有し、前記通路手段が、上記弁作用
    部が係合する弁座として機能する環状肩部を有する請求
    項6のスクロール式圧縮機。
  8. 【請求項8】  前記弁手段が、その上流側と下流側と
    の間の圧力差によって常時は閉鎖するものである請求項
    7のスクロール式圧縮機。
  9. 【請求項9】  前記弁部材が前記弁作用部を外れた箇
    所で、開放時に気体流れを可能とする複数個の透孔を有
    するものである請求項7のスクロール式圧縮機。
  10. 【請求項10】  非旋回スクロール部材が、各圧縮サ
    イクル端で前記流体ポケットから圧縮気体を流出させる
    吐出通路を有し、前記弁手段を、該吐出通路の内壁面に
    形成した弁穴内に配置してある請求項1のスクロール式
    圧縮機。
  11. 【請求項11】  前記吐出通路が、前記流体ポケット
    から吐出気体を受入れる比較的小径の第1の軸線方向穴
    とこの第1の軸線方向穴から吐出気体を受入れる比較的
    大径の第2の軸線方向穴とを備えており、前記弁穴を、
    上記第1の軸線方向穴の出口に近接位置させて上記第2
    の軸線方向穴の内壁面に形成してある請求項10のスク
    ロール式圧縮機。
  12. 【請求項12】  前記第2の軸線方向穴が、前記第1
    の軸線方向穴を開口させてあるところの比較的平坦な内
    端面を有しており、該内端面に前記弁穴を形成してある
    請求項11のスクロール式圧縮機。
  13. 【請求項13】  前記感知領域中の気体が吐出圧力の
    ものである請求項1のスクロール式圧縮機。
  14. 【請求項14】  前記外殻内に該外殻を横切る向きで
    設置され吐出消音室を区画形成する仕切壁、及び前記吐
    出領域から上記吐出消音室に至る吐出通路を備えていて
    、前記通路手段を、上記吐出消音室と前記吸入領域とを
    連通させるものに形成してある請求項1のスクロール式
    圧縮機。
  15. 【請求項15】  温度応動弁であって、(a)中心に
    配置の弁座を有する弁穴を備えたボデー、及び(b)バ
    イメタル材から成り、一方向に凹の僅かに球面状の周端
    部分と上記弁座に対し係合可能な弁作用部を構成する中
    心の一体的な突起とを有する円板状の弁部材、を備えた
    温度応動弁。
  16. 【請求項16】  前記弁作用部が、ほぼ球面状の形状
    を備えている請求項15の温度応動弁。
  17. 【請求項17】  前記弁部材が平面視で円形のもので
    ある請求項15の温度応動弁。
  18. 【請求項18】  前記した弁部材の周端部分に複数個
    の透孔を設けてある請求項15の温度応動弁。
  19. 【請求項19】  前記弁穴がほぼ環状の段部を有し、
    弁が上流側と下流側間の圧力差により常時は閉鎖するも
    のに構成されている請求項15の温度応動弁。
  20. 【請求項20】  前記した弁部材の周端部分が、常時
    は前記段部から離間するものである請求項19の温度応
    動弁。
  21. 【請求項21】  過度に高い温度によって前記弁部材
    が前記一方向に凸の形状に弾発的にそりかえって、前記
    周端部分が前記段部に対し係合すると共に前記弁作用部
    が前記弁座から離間して、弁の開放が行なわれるものに
    構成してある請求項20の温度応動弁。
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