JP2002115657A - ピストン式圧縮機におけるシリンダ - Google Patents

ピストン式圧縮機におけるシリンダ

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JP2002115657A JP2000306182A JP2000306182A JP2002115657A JP 2002115657 A JP2002115657 A JP 2002115657A JP 2000306182 A JP2000306182 A JP 2000306182A JP 2000306182 A JP2000306182 A JP 2000306182A JP 2002115657 A JP2002115657 A JP 2002115657A
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piston
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bores
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Hisaya Yokomachi
尚也 横町
Tatsuya Koide
達也 小出
Masakazu Murase
正和 村瀬
Takeo Taneda
剛夫 種田
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Toyota Industries Corp
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    • F04B27/10Multi-cylinder pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis having stationary cylinders
    • F04B27/1036Component parts, details, e.g. sealings, lubrication
    • F04B27/1045Cylinders
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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Abstract

(57)【要約】 【課題】シリンダにおけるシリンダボアの変形を抑制す
る。 【解決手段】フロントハウジング11にはシリンダ19
が嵌入されている。シリンダ19は、シリンダ19の端
面191側からシリンダ19を貫通してフロントハウジ
ング11の端壁32に螺合された複数本のねじ38の締
め付けによってフロントハウジング11に固定されてい
る。端面191には複数の歪み吸収溝39が形成されて
いる。歪み吸収溝39は、隣合う対のシリンダボア41
の間の中間に1つずつ設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、回転軸の周囲に配
列されるようにシリンダに複数のシリンダボアを設ける
と共に、各シリンダボアにピストンを収容し、前記回転
軸の回転に基づいて前記各ピストンを前記シリンダボア
内で往復動させ、前記ピストンによって前記シリンダボ
ア内に区画された圧縮室へガスを吸入して前記圧縮室か
ら前記ガスを吐出するようにしたピストン式圧縮機にお
けるシリンダに関するものである。
【0002】
【従来の技術】特開平11−193780号公報に開示
される可変容量型のピストン式圧縮機では、ピストンを
案内するシリンダは、圧縮機の全体ハウジングの一部と
して組み付けられ、全体ハウジングは一対のハウジング
(フロントハウジング及びリヤハウジング)とシリンダ
とによって構成される。シリンダは、一対のハウジング
に挟まれて全体ハウジングの外壁の一部となる。フロン
トハウジング及びシリンダには複数本のボルトが通さ
れ、これらのボルトがリヤハウジングに螺合される。一
対のハウジング及びシリンダは、ボルトの締め付けによ
って全体ハウジングとして組み付け固定される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】シリンダにおけるピス
トンを収容するシリンダボアは、回転軸の軸線の周囲に
略等間隔に配列されており、ボルトは、シリンダの外周
側で隣合うシリンダボアの狭間に通される。ボルトは、
フロントハウジング内のクランク室を通されており、フ
ロントハウジングの筒状の周壁の端面がシリンダの端面
の外周部に接合している。このようなフロントハウジン
グとシリンダとの接合構成においては、ボルトの締め付
け力がシリンダを僅かではあるが変形させ、円形状のシ
リンダボアが変形する。円形状のシリンダボアの変形
は、ピストンの円滑な動きを阻害する。又、ピストンの
周面とシリンダボアの周面との間に必要以上に大きなク
リアランスが生じ、シリンダボア内で圧縮作用を受けて
いる冷媒がピストンの周面とシリンダボアの周面との間
からクランク室へ洩れる。シリンダボアからクランク室
への冷媒の過剰な洩れは、クランク室における圧力調整
を乱し、可変容量型圧縮機における容量制御が不安定に
なる。
【0004】第1のハウジングと第2のハウジングとを
接合して構成した全体ハウジング内にシリンダを内蔵し
たピストン式圧縮機は、例えば特開平10−30677
3号公報に開示される。全体ハウジング内にシリンダを
内蔵した構成は、第1のハウジングとシリンダとの接合
部及び第2のハウジングとシリンダとの接合部を圧縮機
の外部に露出しないための対策である。前記のような接
合部を圧縮機の外部に露出しないようにすることは、圧
縮機内部の冷媒の洩れの可能性を減らす上で有効であ
る。
【0005】シリンダは、例えば第1のハウジングと第
2のハウジングとで挟みこんで保持される。このような
シリンダ内蔵型のピストン式圧縮機では、シリンダの径
が小さいものとなる。そのため、第1のハウジングをシ
リンダの一方の端面に当接すると共に、他方の端面に第
2のハウジングを当接した状態で両ハウジングをボルト
の締め付けによって接合する構成では、径の小さなシリ
ンダが変形し易い。
【0006】本発明は、シリンダにおけるシリンダボア
の変形を抑制することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】そのために本発明は、回
転軸の周囲に配列されるようにシリンダに複数のシリン
ダボアを設けると共に、各シリンダボアにピストンを収
容し、前記回転軸の回転に基づいて前記各ピストンを前
記シリンダボア内で往復動させ、前記ピストンによって
前記シリンダボア内に区画された圧縮室へガスを吸入し
て前記圧縮室から前記ガスを吐出するようにしたピスト
ン式圧縮機を対象とし、請求項1の発明では、隣合う対
のシリンダボアのうちの少なくとも一対に関し、隣合う
シリンダボアの間に、前記シリンダの歪みを吸収するた
めの歪み吸収間隙を設けた。
【0008】シリンダの歪みによるシリンダボアの変形
は、歪み吸収間隙が拡大あるいは縮小することによって
抑制される。請求項2の発明では、請求項1において、
前記歪み吸収間隙は、隣合うシリンダボアの間の全てに
設けた。
【0009】全てのシリンダボアの変形が均等に抑制さ
れる。請求項3の発明では、請求項1及び請求項2のい
ずれか1項において、前記歪み吸収間隙は、前記シリン
ダの半径方向に沿うように前記シリンダの端面に形成さ
れた歪み吸収溝とした。
【0010】シリンダの端面に形成された歪み吸収溝
は、歪み吸収間隙として簡便である。請求項4の発明で
は、請求項3において、前記シリンダの端面は、前記圧
縮室側とは反対側の端面とした。
【0011】圧縮室側とは反対側の端面は、歪み吸収間
隙の形成箇所として最適である。請求項5の発明では、
請求項3及び請求項4のいずれか1項において、前記歪
み吸収溝は、前記シリンダに前記回転軸を通す軸孔から
前記シリンダの外周面に達するようにした。
【0012】隣合うシリンダボアの間を横切る歪み吸収
溝の長さが長いほど、シリンダの歪みによるシリンダボ
アの変形を抑制する効果が高くなる。請求項6の発明で
は、請求項1乃至請求項5のいずれか1項において、前
記シリンダは、ピストン式圧縮機の全体ハウジングの内
部に内蔵されているようにした。
【0013】シリンダが小型になるほどシリンダボアが
変形し易い。本発明は、小型のシリンダを内蔵するピス
トン式圧縮機への適用に特に有効である。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、可変容量型圧縮機に本発明
を具体化した第1の実施の形態を図1〜図5に基づいて
説明する。冷媒には二酸化炭素が用いられている。
【0015】図1に示すように、フロントハウジング1
1の周壁34の端面とリヤハウジング12の周壁35の
端面とがガスケット36を介して接合されている。第1
のハウジングであるフロントハウジング11と、第2の
ハウジングであるリヤハウジング12とは、複数本のボ
ルト37の締め付けによって互いに固定されて全体ハウ
ジング10を構成している。
【0016】フロントハウジング11にはバルブプレー
ト20、弁形成プレート21,22及びリテーナ形成プ
レート23が嵌入されており、バルブプレート20とフ
ロントハウジング11の端壁32との間には吸入室11
1及び吐出室112が区画形成されている。吸入室11
1と吐出室112とは隔壁33によって隔てられてお
り、吸入室111は吐出室112によって包囲されてい
る。隔壁33の先端面331は、リテーナ形成プレート
23に当接しており、リテーナ形成プレート23の外周
縁は、フロントハウジング11の周壁34の内周に形成
された段差341に接合している。
【0017】フロントハウジング11にはシリンダ19
が弁形成プレート21に接合するように嵌入されてい
る。シリンダ19は、端面191側からシリンダ19を
貫通してフロントハウジング11の端壁32に螺合され
た複数本のねじ38の締め付けによってフロントハウジ
ング11に固定されている。シリンダ19にはねじ通し
孔195及びボルト通し孔196が端面191から端面
194に達するように貫設されている。シリンダ19に
は複数のシリンダボア41(図1では1つのみ示すが、
本実施の形態では図3〜図5に示すように5つ)が形成
されている。ねじ通し孔195及びボルト通し孔196
は、隣合うシリンダボア41の間に1つずつ設けられて
いる。ねじ38は、ねじ通し孔195に通されていると
共に、隔壁33によって包囲されている吸入室111を
貫通している。ボルト37は、ボルト通し孔196に通
されている。
【0018】制御圧室121を形成するリヤハウジング
12とシリンダ19とには回転軸13が回転可能に支持
されている。シリンダ19の軸孔192及びフロントハ
ウジング11の軸孔113を通って圧縮機外部に突出す
る回転軸13は、外部駆動源(例えば車両エンジン)か
ら回転駆動力を得る。軸孔113に設けられた軸シール
部材45は、吸入室111から圧縮機外部への回転軸1
3の周面に沿った冷媒洩れを防止する。軸孔192に設
けられた軸シール部材40は、制御圧室121から吸入
室111への回転軸13の周面に沿った冷媒洩れを防止
する。
【0019】回転軸13には回転支持体14が止着され
ていると共に、斜板15が回転軸13の軸方向へスライ
ド可能かつ傾動可能に支持されている。図2に示すよう
に、斜板15には一対のガイドピン16が止着されてい
る。斜板15に止着されたガイドピン16は、回転支持
体14に形成されたガイド孔141にスライド可能に嵌
入されている。斜板15は、ガイド孔141とガイドピ
ン16との連係により回転軸13の軸方向へ傾動可能か
つ回転軸13と一体的に回転可能である。斜板15の傾
動は、ガイド孔141とガイドピン16とのスライドガ
イド関係、及び回転軸13のスライド支持作用により案
内される。
【0020】図1に示すように、各シリンダボア41に
はピストン17が収容されている。ピストン17は、シ
リンダボア41内に圧縮室411を区画する。回転軸1
3と一体的に回転する斜板15の回転運動は、シュー1
8を介してピストン17の前後往復運動に変換され、ピ
ストン17がシリンダボア41内を前後動する。
【0021】吸入圧領域となる吸入室111内の冷媒
は、ピストン17の復動動作(図1において左側から右
側への移動)によりバルブプレート20上の吸入ポート
201から弁形成プレート21上の吸入弁211を押し
退けて圧縮室411内へ流入する。圧縮室411内へ流
入した冷媒は、ピストン17の往動動作(図1において
右側から左側への移動)によりバルブプレート20上の
吐出ポート202から弁形成プレート22上の吐出弁2
21を押し退けて吐出圧領域となる吐出室112へ吐出
される。吐出弁221はリテーナ形成プレート23上の
リテーナ231に当接して開度規制される。
【0022】図4及び図5に示すように、シリンダ19
における圧縮室411とは反対側の端面191には複数
の歪み吸収溝39が形成されている。歪み吸収溝39
は、ねじ通し孔195及びボルト通し孔196と交差す
るように、隣合う対のシリンダボア41の間の中間に1
つずつ設けられている。歪み吸収溝39は、軸孔192
から半径方向に沿ってシリンダ19の外周面193に達
している。又、歪み吸収溝39の深さは、軸シール部材
40の配置位置に到達しない範囲にしてある。
【0023】図1に示すように、吐出室112と制御圧
室121とを接続する圧力供給通路30は、吐出室11
2内の冷媒を制御圧室121へ送る。制御圧室121内
の冷媒は、制御圧室121と吸入室111とを接続する
放圧通路31を介して吸入室111へ流出する。圧力供
給通路30上には電磁式の容量制御弁25が介在されて
いる。容量制御弁25はコントローラ(図示略)の励消
磁制御を受け、前記コントローラは車両の室内の温度を
検出する室温検出器(図示略)によって得られる検出室
温及び室温設定器(図示略)によって設定された目標室
温に基づいて容量制御弁25の励消磁を制御する。容量
制御弁25は、通電停止状態では弁開状態にあり、通電
状態では弁閉状態にある。即ち、容量制御弁25が消磁
しているときには吐出室112の冷媒が制御圧室121
へ送られ、容量制御弁25が励磁しているときには吐出
室112の冷媒が制御圧室121へ送られることはな
い。容量制御弁25は、吐出室112から制御圧室12
1への冷媒供給を制御する。
【0024】斜板15の傾角は、制御圧室121内の圧
力制御に基づいて変えられる。制御圧室121内の圧力
が増大すると斜板15の傾角が減少し、制御圧室121
内の圧力が減少すると斜板15の傾角が増大する。吐出
室112から制御圧室121へ冷媒が供給されると制御
圧室121内の圧力が増大し、吐出室112から制御圧
室121への冷媒供給が停止されると制御圧室121内
の圧力が減少する。即ち、斜板15の傾角は、容量制御
弁25によって制御される。
【0025】斜板15の最大傾角は、斜板15と回転支
持体14との当接によって規定される。斜板15の最小
傾角は、回転軸13上のサークリップ24と斜板15と
の当接によって規定される。
【0026】吐出室112と吸入室111とは、外部冷
媒回路26を介して接続している。吐出室112から外
部冷媒回路26へ流出した冷媒は、凝縮器27、膨張弁
28及び蒸発器29を経由して吸入室111へ還流す
る。
【0027】第1の実施の形態では以下の効果が得られ
る。 (1-1)複数のねじ38の締め付けによってフロントハ
ウジング11に固定されているシリンダ19は、ねじ3
8の締め付け力によって歪む。ねじ38の締め付け力
は、フロントハウジング11の段差341と隔壁33と
によって受け止められ、ねじ38は吸入室111、即ち
環状の隔壁33の内側を通っている。従って、ねじ38
の締め付け力は、シリンダ19の端面191を凹ませる
ようにシリンダ19を歪ませる。このような歪みは、端
面191側におけるシリンダ19の径を縮径させてシリ
ンダボア41の円形状を変形させる。
【0028】隣合うシリンダボア41の間が全て肉部分
となっているとすると、シリンダ19の歪みがシリンダ
ボア41の周囲に集中し、シリンダボア41の円形状が
大きく変形する。
【0029】隣合うシリンダボア41の間には歪み吸収
溝39があるため、歪み吸収溝39によって互いに分割
された各シリンダボア41の周囲の肉部分がねじ38の
締め付け力によって歪み吸収溝39を境として接近す
る。従って、隣合うシリンダボア41同士が周方向に接
近し、シリンダボア41の円形状の変形が抑制される。
即ち、シリンダ19の歪みによるシリンダボア41の変
形は、歪み吸収溝39が縮小することによって抑制され
る。
【0030】(1-2)歪み吸収間隙である歪み吸収溝3
9は、隣合うシリンダボア41の間の全てに1つずつ設
けてある。従って、隣合うシリンダボア41同士は、ね
じ38の締め付け力によって全て互いに均等に接近し、
全てのシリンダボア41の変形が均等に抑制される。
【0031】(1-3)歪み吸収溝39は、シリンダ19
の型成形時に同時に成形、あるいはシリンダ19の型成
形後に切り込み形成できる。いずれの場合にも歪み吸収
溝39の形成は容易であり、シリンダ19の端面191
に形成された歪み吸収溝39は、歪み吸収間隙として簡
便である。
【0032】(1-4)歪み吸収溝39は、制御圧室12
1に露出するシリンダ19の端面191側に設けられて
いる。歪み吸収溝39の底が圧縮室411及び軸シール
部材40の配置位置に到達しないようになっており、制
御圧室121が歪み吸収溝39を介して圧縮室411及
び吸入室111に連通することはない。圧縮室411と
は反対側の端面191に歪み吸収溝39を設ける構成
は、歪み吸収溝39が圧縮室411及び軸シール部材4
0の配置位置に到達しないようにする上で簡便である。
従って、圧縮室411とは反対側の端面191は、歪み
吸収溝39の形成箇所として最適である。
【0033】(1-5)シリンダ19の軸孔192から外
周面193にわたる長さの歪み吸収溝39は、シリンダ
19の歪みによるシリンダボア41の変形を抑制する上
で好適である。
【0034】(1-6)全体ハウジング10に内蔵される
シリンダ19は、圧縮機外部に露出するシリンダに比べ
て小型になる。シリンダが小型になるほどシリンダボア
が変形し易い。本発明は、小型のシリンダ19を内蔵す
るピストン式圧縮機への適用に特に有効である。
【0035】(1-7)二酸化炭素の冷媒は、フロン系の
冷媒よりも高圧の状態で使用される。冷媒の使用圧力の
高圧化は、冷凍効率を高めることになるため、シリンダ
ボア41の容積を小さくして圧縮機の体格を小さくする
ことができる。即ち、二酸化炭素を冷媒とする圧縮機に
おけるシリンダ19は、フロン系の冷媒を使用する圧縮
機のシリンダよりも小さくすることができる。従って、
本発明は、二酸化炭素を冷媒として使用するピストン式
圧縮機への適用に特に有効である。
【0036】次に、図6及び図7の第2の実施の形態を
説明する。第1の実施の形態と同じ構成部には同じ符号
が用いてある。この実施の形態では、吸入室122及び
吐出室123がリヤハウジング12A側に設けられてお
り、バルブプレート20、弁形成プレート21,22、
リテーナ形成プレート23及びシリンダ19Aがリヤハ
ウジング12Aに嵌入されている。シリンダ19Aは、
リヤハウジング12Aに圧入されている。リヤハウジン
グ12Aの周壁35Aの内周側に設けられた段差351
は、リヤハウジング12Aに対するシリンダ19Aの位
置を確定する。
【0037】制御圧室114は、フロントハウジング1
1Aの周壁34A内に設けられており、回転軸13はシ
リンダ19Aとフロントハウジング11Aとに回転可能
に支持されている。30Aは、吐出室123と制御圧室
114とを繋ぐ圧力供給通路、31Aは、制御圧室11
4と吸入室122とを連通する放圧通路である。
【0038】シリンダ19Aの端面197,198には
歪み吸収溝42,43が形成されている。リヤハウジン
グ12Aに圧入されたシリンダ19Aは、圧入反力によ
って縮径するように歪むが、歪み吸収溝42,43が第
1の実施の形態の場合と同様にシリンダボア41の変形
を抑制する。歪み吸収溝42は、端面197側のシリン
ダボア41の円形状の変形を抑制し、歪み吸収溝43
は、端面198側のシリンダボア41の円形状の変形を
抑制する。
【0039】次に、図8の第3の実施の形態を説明す
る。第1の実施の形態と同じ構成部には同じ符号が用い
てある。シリンダ19Bは、フロントハウジング11
(図示略)側に嵌入される。シリンダ19Bの外周面1
93には歪み吸収溝44が隣合うシリンダボア41を隔
てるように設けられている。歪み吸収溝44は、シリン
ダ19Bの一方の端面191から他方の端面194(図
示略)にわたっている。歪み吸収溝44は、シリンダボ
ア41の全長にわたって円形状の変形を抑制する。
【0040】次に、図9(a),(b)の第4の実施の
形態を説明する。第2の実施の形態と同じ構成部には同
じ符号が用いてある。シリンダ19Cは、回転軸13を
支持するための基板部45と、基板部45に突設された
複数のボア形成突部46とからなる。基板部45及びボ
ア形成突部46にはシリンダボア41が貫き形成されて
おり、基板部45には軸孔192が形成されている。
【0041】図9(b)に示すように、複数のボア形成
突部46は互いに離れており、各ボア形成突部46の間
の間隙がシリンダボア41の円形状の変形を抑制する。
本発明では以下のような実施の形態も可能である。 (1)歪み吸収間隙の個数を隣合う対のシリンダボアの
対の数よりも少なくすること。 (2)複数のシリンダブロック片を組み合わせて1つの
シリンダを構成し、各シリンダブロック片の接合部の間
の間隙を歪み吸収間隙とすること。 (3)特開平11−193780号公報に開示されるよ
うに、シリンダを全体ハウジングの外壁の一部とするピ
ストン式圧縮機に本発明を適用すること。
【0042】この場合、歪み吸収間隙が全体ハウジング
の外部に露出しないようにする必要がある。 (4)固定容量型のピストン式圧縮機に本発明を適用す
ること。 (5)フロン系の冷媒を使用するピストン式圧縮機に本
発明を適用すること。
【0043】
【発明の効果】以上詳述したように本発明では、隣合う
対のシリンダボアのうちの少なくとも一対に関し、隣合
うシリンダボアの間に、前記シリンダの歪みを吸収する
ための歪み吸収間隙を設けたので、シリンダにおけるシ
リンダボアの変形を抑制し得るという優れた効果を奏す
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施の形態を示す圧縮機全体の側断面
図。
【図2】図1のA−A線断面図。
【図3】図1のB−B線断面図。
【図4】図1のC−C線断面図。
【図5】シリンダ19の斜視図。
【図6】第2の実施の形態を示す圧縮機全体の側断面
図。
【図7】シリンダ19Aの斜視図。
【図8】第3の実施の形態を示す斜視図。
【図9】第4の実施の形態を示し、(a)は要部側断面
図。(b)はシリンダ19Cの斜視図。
【符号の説明】 10…全体ハウジング。11…第1のハウジングとなる
フロントハウジング。12…第2のハウジングとなるリ
ヤハウジング。13…回転軸。17…ピストン。19,
19A,19B,19C…シリンダ。191…端面。1
92…軸孔。193…外周面。39,42,43,44
…歪み吸収間隙である歪み吸収溝。41…シリンダボ
ア。411…圧縮室。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村瀬 正和 愛知県刈谷市豊田町2丁目1番地 株式会 社豊田自動織機製作所内 (72)発明者 種田 剛夫 愛知県刈谷市豊田町2丁目1番地 株式会 社豊田自動織機製作所内 Fターム(参考) 3H003 AA03 AB07 AC03 CD03 3H076 AA06 BB28 BB40 CC28 CC46

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】回転軸の周囲に配列されるようにシリンダ
    に複数のシリンダボアを設けると共に、各シリンダボア
    にピストンを収容し、前記回転軸の回転に基づいて前記
    各ピストンを前記シリンダボア内で往復動させ、前記ピ
    ストンによって前記シリンダボア内に区画された圧縮室
    へガスを吸入して前記圧縮室から前記ガスを吐出するよ
    うにしたピストン式圧縮機において、 隣合う対のシリンダボアのうちの少なくとも一対に関
    し、隣合うシリンダボアの間に、前記シリンダの歪みを
    吸収するための歪み吸収間隙を設けたピストン式圧縮機
    におけるシリンダ。
  2. 【請求項2】前記歪み吸収間隙は、隣合うシリンダボア
    の間の全てに設けられている請求項1に記載のピストン
    式圧縮機におけるシリンダ。
  3. 【請求項3】前記歪み吸収間隙は、前記シリンダの半径
    方向に沿うように前記シリンダの端面に形成された歪み
    吸収溝である請求項1及び請求項2のいずれか1項に記
    載のピストン式圧縮機におけるシリンダ。
  4. 【請求項4】前記シリンダの端面は、前記圧縮室側とは
    反対側の端面である請求項3に記載のピストン式圧縮機
    におけるシリンダ。
  5. 【請求項5】前記歪み吸収溝は、前記シリンダに前記回
    転軸を通す軸孔から前記シリンダの外周面に達する請求
    項3及び請求項4のいずれか1項に記載のピストン式圧
    縮機におけるシリンダ。
  6. 【請求項6】前記シリンダは、第1のハウジングと第2
    のハウジングとを接合して構成された全体ハウジングの
    内部に内蔵されている請求項1乃至請求項5のいずれか
    1項に記載のピストン式圧縮機におけるシリンダ。
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