JP2006132419A - 圧縮機 - Google Patents

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Abstract

【課題】 排油パイプの抜け落ちを防止するとともに、潤滑油のリークやパイプの振動を抑えることができる圧縮機を安価に提供する。
【解決手段】 メインフレーム3の排油通路33に電動機室22の底部に潤滑油20を戻すL字型の排油パイプ8を排油パイプ8の一部が少なくとも密閉容器2の内壁面に弾性的に接触するように接続する。
【選択図】 図1

Description

本発明は、冷凍サイクルなどに用いられる圧縮機に関し、さらに詳しく言えば、圧縮機内の潤滑油を適量に保つ技術に関するものである。
冷凍サイクルに用いられる圧縮機の多くは密閉容器の内部に圧縮部と電動機室とを有し、電動機(モータ)の回転駆動軸を介して圧縮部が駆動される。圧縮部は密閉作動室内に導入された低圧冷媒をその密閉容積を減少させることで高圧冷媒に圧縮する。
圧縮部は高速かつ高温で駆動するため、電動機室の底部には潤滑油が貯留されている。通常、潤滑油は回転駆動軸の内部に設けられた吸い上げ孔を通って冷媒圧縮室に供給され、回転駆動軸の軸受部や冷媒圧縮部の摺動面を潤滑した後、メインフレーム内の排油通路を通って再び電動機室の底部に戻される。
圧縮部を潤滑した潤滑油を密閉容器の底部に戻すに当たり、潤滑油が吐出ガスと接触すると吐出ガスとともに圧縮機外に吐出される場合がある。もし大量に潤滑油が機外に吐出されると潤滑油の不足によって、潤滑不良を起こすおそれがあるばかりでなく、冷凍サイクルに吐出された潤滑油によって冷凍サイクルの熱効率が低下するおそれもある。
これを防止する方法の1つとして、例えば特許文献1は、圧縮部のメインフレームの内部に排油通路を設け、排油通路から密閉容器の底部まで潤滑油を確実に戻す排油パイプを介して、潤滑油を密閉容器の底部に直接引き戻すようにしている。
また、別の方法として、例えば特許文献2はメインフレームの径方向(水平方向)に排油通路を設けて、その排油通路にL字型の排油パイプを差し込んで排油している。これによれば、メインフレームとのジョイント部分での潤滑油のリークをさらに少なくすることができる。
しかしながら、上述した電動機であっても次のような問題が残されていた。すなわち、
これら先行技術の排油パイプは片持ちであるため、モータの振動によって自由端側(先端側)が振動して、密閉容器の内壁面にぶつかり異音などを発生させる原因の1つとなっていた。
特に特許文献1に記載の方法は、軸方向に排油通路が形成されているため、圧入などによって排油パイプを固定しても、電動機の振動などによって排油パイプが抜け落ちてしまうおそれがある。
これを防止する方法として、特許文献1ではさらに排油パイプの一部に抜け止め用のフランジ部を形成するようにしているが、パイプにフランジ部を形成する分、コストが高くなり、組み立て作業にも時間がかかる。
また、特許文献2に記載の方法は排油パイプがL字型であるため、排油パイプをメインフレームに圧入した際、排油パイプの軸方向部分(鉛直方向に伸びる部分)が円周方向に振れやすく、ステーターコアの切欠部に差し込む際に位置がずれて組み立て不良になるおそれがあった。さらに、L字型排油パイプをメインフレームに圧入固定しても、以降の組立段階において排油パイプに触れると圧入部分が緩んで抜ける落ちるおそれもあった。
この振動を防止する方法として、密閉容器の底部側に設けられたサブフレームなどによって排油パイプの一部を固定するようにしたものもあるが、固定するための固定具のコストや組立作業に手間がかかることは否めない。
特開2000−80990号公報 特開2002−161880号公報
そこで、本発明は上述した問題を解決するためになされたものであって、その目的は排油パイプの抜け落ちを防止するとともに、潤滑油量の低減やパイプの振動を抑えることができる圧縮機を安価に提供することにある。
上述した目的を達成するため本発明は以下に示すいくつかの特徴を備えている。請求項1に記載の発明は、密閉容器内に、圧縮部と、上記圧縮部の下側に配置され回転駆動軸を介して上記圧縮部を駆動するモータとを含み、上記密閉容器の底部に貯留されている潤滑油が上記回転駆動軸内の吸い上げ孔を介して上記圧縮部に吸い上げられ、その潤滑油が上記圧縮部のメインフレームに半径方向に形成された排油通路を通って上記電動機室の底部に戻される圧縮機において、上記排油通路には上記電動機室の底部に上記潤滑油を戻す排油パイプが連結されており、上記排油パイプは上記密閉容器の径方向から上記排油通路に差し込まれる差込部と、上記モータの側部を通って上記密閉容器の底部に至る導油部とが折曲部を介してほぼL字状に折り曲げられたL字型パイプからなり、上記排油パイプの少なくとも一部が上記密閉容器の内壁面に接触していることを特徴としている。
請求項2に記載の発明は、上記請求項1において、上記折曲部は鋭角的に折り曲げられており、上記差込部と上記導油部との間の上記折曲部が上記密閉容器の内壁面に接触していることを特徴としている。
請求項3に記載の発明は、上記請求項1において、上記折曲部は鈍角的に折り曲げられており、上記導油部の一部が上記密閉容器の内壁面に弾性的に接触していることを特徴としている。
請求項4に記載の発明は、上記請求項1,2または3において、上記導油部には、上記導油部の一部を上記モータの外周面の一部に接触させるための屈曲部が設けられていることを特徴としている。
請求項5に記載の発明は、上記請求項1〜4のいずれか1項において、上記排油通路内には、上記差込部の位置を規定するための段差部が設けられていることを特徴としている。
請求項6に記載の発明は、上記請求項1〜5のいずれか1項において、上記差込部は上記排油通路に圧入されていることを特徴としている。
請求項7に記載の発明は、密閉容器内に、圧縮部と、上記圧縮部の下側に配置され回転駆動軸を介して上記圧縮部を駆動するモータとを含み、上記密閉容器の底部に貯留されている潤滑油が上記回転駆動軸内の吸い上げ孔を介して上記圧縮部に吸い上げられ、その潤滑油が上記圧縮部のメインフレームに半径方向に形成された排油通路を通って上記電動機室の底部に戻される圧縮機において、上記排油通路には上記電動機室の底部に上記潤滑油を戻す排油パイプが連結されており、上記排油パイプは上記密閉容器の径方向から上記排油通路に差し込まれる差込部と、上記モータの側部を通って上記密閉容器の底部に至る導油部とが折曲部を介してほぼL字状に折り曲げられたL字型パイプからなり、上記メインフレームには上記折曲部および/または上記導油部を狭持する狭持面を有する支持溝が設けられていることを特徴としている。
請求項8に記載の発明は、上記請求項7において、上記支持溝内には、上記導入部の側面を上記密閉容器の内壁面とともに狭持する第2の狭持面が設けられていることを特徴としている。
請求項1に記載の発明によれば、L字型の排油パイプの導油部の一部が密閉容器の内壁面に接触するように取り付けられていることにより、排油パイプの動きを簡単に拘束することができるばかりでなく、組立作業も簡単に行える。
請求項2および3に記載の発明によれば、排油パイプの折曲部を鋭角に折り曲げることにより、折曲部が密閉容器の内壁面に接触して固定することができる。逆に折曲部を鈍角に折り曲げることにより、導油部の先端側が密閉容器側に張り出し、そこが密閉容器の内壁面に接触して固定することができる。
請求項4に記載の発明によれば、排油パイプの導油部の一部をさらに折り曲げた屈曲部を備えることにより、密閉容器の内壁面に加えて、モータの外周面に排油パイプを接触させることができ、3点支持することによってより確実に排油パイプを支持することができる。
請求項5に記載の発明によれば、排油通路内に差込部の位置を規定するための段差部を設けたことにより、排油パイプの径方向の移動量を確実に位置決めすることができる。さらには請求項6に記載の発明によれば、排油パイプの差込部を排油通路に圧入することにより、排油パイプの抜け落ちを防止することができる。
請求項7および8に記載の発明によれば、排油通路に排油パイプの差込部および導油部の側面を狭持する第1および第2の狭持面を有する支持溝を設けることにより、排油パイプの導油部を密閉容器の内壁面に接触させなくても、排油パイプを支持溝で挟んで固定することができる。
次に、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。図1は本発明の一実施形態に係る圧縮機の内部構造を概略的に示した断面図である。なお、実施形態説明において、圧縮機は渦巻状のスクロールラップ同士を噛み合わせて作動室を形成するスクロール圧縮機である。
このスクロール圧縮機1は、円筒状の密閉容器2を縦置きしたものからなり、内部がメインフレーム3を挟んで圧縮室21と、電動機室22とに区画されている。
圧縮室21には、固定スクロール41および旋回スクロール42からなる冷媒圧縮部4が設けられており、電動機室22内には、回転駆動軸6を介して旋回スクロール42を駆動するモータ(電動機)5が設けられている。
固定スクロール41には、円盤状の鏡板411の下面に渦巻状のスクロールラップ412が一体的に立設されており、そのほぼ中央には、内部で生成された高圧冷媒を吐出するための吐出口413が設けられている。
旋回スクロール42は、円盤状の鏡板421の上面に渦巻状のスクロールラップ422が一体的に形成されており、鏡板421の背面中央には、回転駆動軸6のクランク軸62が差し込まれるボス423が形成されている。
この固定スクロール41と旋回スクロール42の各スクロールラップ412,422同士を互いに噛み合わせることにより、内部に冷媒を圧縮するための密閉作動室43が形成される。
図1を参照して、密閉容器2の底部には、回転駆動軸6の他端側を支持するサブフレーム35が設けられている。サブフレーム35は密閉容器2の内壁面に沿って固定される円盤体を有し、中央には回転駆動軸6を軸支する軸受部36が設けられている。
電動機5は、密閉容器2の内周面に沿って配置されたステータ50と、同ステータ50の中心に同軸的に配置されたロータ60とを備えたインナーロータ型の電動機である。図2に示すように、ステータ50は同心円状に配置された複数のティース(図示しない)を有する固定子鉄心51と、固定子鉄心51の軸方向の両端に一体的に取り付けられるインシュレータ52とを備えている。
固定子鉄心51は、打ち抜き加工された円盤状の電磁鋼板を回転軸方向に沿って多数積層したものからなり、その外径が密閉容器2の内径とほぼ同径となるように形成されている。固定子鉄心の51の内径側には上述したティースが複数設けられており、各ティース間にはコイルを巻回するためのスロット(ともに図示しない)が形成されている。
固定子鉄心51の外周面には、電動機5の上部空間(メインフレーム3側)と下部空間(サブフレーム35側)とを連通する連通溝53が設けられている。連通溝53は固定子鉄心51の軸方向の両端にわたって形成された凹溝からなり、固定子鉄心51の外周面に所定の間隔で複数設けられている。
図1を参照して、電動機5のロータ60はステータ50の中心に同軸的に配置されており、その中心には回転駆動軸6が一体的に取り付けられている。なお、ロータ6の構成については一般的な構成を備えていればよく、この実施形態においてその説明は要さない。
電動機5の回転駆動軸6は、モータ5に対して同軸的に配置される主軸61と、主軸61の上端側に一体的に形成され、主軸61に対して偏心配置されたクランク軸62とを備えている。
主軸61は、電動機5の出力軸として電動機室22内に同軸的に配置されており、下端側が密閉容器2の底部に貯留する潤滑油20に向けて差し込まれている。主軸61の内部には、電動機室22内に貯留する潤滑油20を圧縮室21の各摺動部および軸受部に供給するための吸い上げ孔63が形成されている。
吸い上げ孔63の一部は、メインフレーム3の軸受部31に向かって分岐されており、吸い上げ孔63を上ってきた潤滑油20の一部を軸受部31に送り出して潤滑するようになっている。
この例において、スクロール圧縮機10は内部高圧型であり、密閉容器2の上部(圧縮室21)には、図示しない冷凍サイクルにて仕事を終えた低圧冷媒を密閉作動室43に引き込むための冷媒吸入管23が設けられている。
冷媒吸入管23は密閉作動室43の側部に接続されており、密閉作動室43の冷媒吸入管23の引き込み口には、スクロール圧縮機を停止させた際に密閉作動室43内の高圧冷媒が冷媒吸入管23を通って冷凍サイクルを逆流するのを防止するための逆流防止弁44が設けられている。
密閉容器2の電動機室22には、冷媒圧縮部4によって圧縮された高圧冷媒を電動機室22から冷凍サイクルに送り出すための冷媒吐出管24が接続されている。また、密閉容器2内の底部には、潤滑油20が一定量貯留されている。
次に、メインフレーム3は外周が密閉容器2の内壁面に沿って固定される円盤状のフレームを有し、その中央には回転駆動軸6の主軸61を軸支する主軸受け31が形成されている。メインフレーム3の上面側には、旋回スクロール42の鏡板421が自転防止用のオルダムリング7を介して収納される収納凹部32が形成されている。
また、収納凹部32の中央はさらに一段低く形成されており、回転駆動軸6のクランク軸62と、旋回スクロール42のボス423とが旋回運動可能な状態で格納されている。
メインフレーム3には、回転駆動軸6により送り込まれ、仕事を終えた潤滑油20を再び電動機室22内に戻すための排油通路33が設けられており、さらに密閉作動室43で生成された高圧冷媒を電動機室22に導くための冷媒通路34がさらに設けられている。
排油通路33はメインフレーム3の径方向に貫通した水平孔(横孔)からなり、この排油通路33には潤滑油20を電動機室22の底部まで導く排油パイプ8が接続されている。
排油通路33の吐出側は排油パイプ33を差し込むための差込口331が形成されている。差込口331は排油パイプ8の外径とほぼ同一な内径を有し、排油通路33に対して若干大径に形成されており、突き当たりに排油パイプ8の挿入量を規定するための段差面が形成されている。
排油パイプ8は例えばステンレスなどの金属製パイプからなり、一端が密閉容器2の円周方向から排油通路33に差し込まれる差込部81と、モータ5のステータ側面の連通溝53を通って密閉容器2の底部に至る導油部82とを有し、それらが折曲部83を介してL字型に形成されている。なお、排油パイプ8の内径は圧縮機1の仕様によって任意に変更される。材質は樹脂製であってもよい。
排油パイプ8の差込部81の長さは差込口331に対する挿入量によって決められる。同様に、他端側の導油部82の長さは密閉容器2の高さによって決められる。この例において、折曲部83は鈍角(θ>90°)に折り曲げられており、導油部82の先端側(図1では下端側)が密閉容器2の内壁面に沿って弾性的に接触している。
これによれば、排油パイプ8の導油部82が密閉容器2に接触しているため、圧縮運転中の振動などによって排油パイプ8が暴れて異音を発生したり、外れたりすることを確実に防止することができる。さらには、排油パイプ8を溶接や治具などを用いて固定しない分、生産コストをやすくすることができる。
なお、排油パイプ8の導油部82側を密閉容器2の内壁面に接触させる場合、長期の使用によって折曲部83の加工硬化が進行し弾性復元力が弱められるのを防止するには、折曲部83の折曲角度を調節して、接触位置をできるだけ差込部81側に設けることで解消することができる。
この例において、排油通路33の差込孔331は排油パイプ8とほぼ同径に形成されているが、より確実に固定するには、図2に示すように、差込孔331を差込方向に向けて傾斜するテーパー面としておき、そこに排油パイプ8の差込部81を圧入してもよい。このような態様も本発明に含まれる。
この例において、排油パイプ8の折曲部83は鈍角(θ>90°)に折り曲げられているが、鋭角(θ<90°)に折り曲げられていてもよい。図3には圧縮機の第1変形例が示されている。
この排油パイプ8の折曲部83は鋭角(θ<90°)となるように折り曲げられており、折曲部83が密閉容器2の内壁面に接触している。これによっても、同様に排油パイプ8の動きを拘束することができる。
図4には排油パイプ8の第2変形例が示されている。この排油パイプ8は、導油部82の先端側が密閉容器2の内壁面に接触するように折曲部83が鋭角に折り曲げられており、さらに導油部82のほぼ中央には屈曲部84が設けられている。
これによれば、排油パイプ8の折曲部83と導油部8の先端部分がそれぞれ密閉容器2の内壁面に沿って接触するばかりでなく、屈曲部84がモータ5の連通溝53の側壁面に沿って接触することにより、排油パイプ8が3点で支持される構造となり、その動きをより確実に拘束することができる。このような態様も本発明に含まれる。
次に、図5(a),(b)および図6を参照して第3変形例について説明する。このスクロール圧縮機1はメインフレーム3の排油通路33の出口側に排油パイプ8の側面を狭持する支持溝37が設けられている。
図5(b)に示すように、支持溝37はメインフレーム3を下(モータ5側)から見て断面コ字状に形成されており、排油パイプ8の軸方向の側面を狭持する左右一対の狭持面371,371を備えている。狭持面371,371はその面間距離が排油パイプ8の外径とほぼ同じ幅に設定されている。
これによれば、支持溝37を設けてそこに排油パイプ8を嵌合することにより、排油パイプ8の円周方向の振れを規制することが可能となり、よって排油パイプ8と固定子鉄心50の連通溝53との位置精度を高めることができ、組立精度を高めることができる。
上述した支持溝37は各狭持面371,371の面間距離がパイプ径とほぼ同一であるが、、これ以外に図7(a),(b)に示すように、支持溝37の面間距離をパイプ径よりもやや狭くしておき、そこに排油パイプ8を圧入嵌合するようにしてもよい。
これによれば、より確実に排油パイプ8の円周方向の振れを防止することができるばかりでなく、排油パイプ8自体を拘束できる。また、排油パイプ8の鋭角や鈍角に折り曲げることない通常(直角)のL字パイプであっても使用することができる。
さらに強固に固定するには、図8に示すように、支持溝37を円周方向の側面に第2の狭持面372を設けて、密閉容器2の内壁面と第2狭持面372との間で排油パイプ8の円周方向の側面を狭持するようにしてもよい。
これによれば、排油パイプ8が半径方向と円周方向の両方から圧入して狭持されるため、排油パイプ8の動きを完全に拘束することができる。このような態様も本発明に含まれる。
次に、この圧縮機1の組立手順の一例を図9を参照して説明する。まず、密閉容器2の内周面に電動機5のステータ50を焼きばめによって一体的に取り付ける。次に、圧縮部4と回転駆動軸6と予め組み込まれた圧縮ユニットをメインフレーム3に設置する。
併せて、メインフレーム3の排油通路33に排油パイプ8の差込部81を圧入する。このとき、排油パイプ8の先端部は密閉容器2の内径よりも外側に出た状態となっている。圧縮ユニットを組み付けるに当たっては、まず、外側に張り出した排油パイプ8の先端を弾性的に密閉容器2内に押し込み、密閉容器2内に入れる。
そのまま密閉容器2のモータ5の連通溝53に沿って下に移動させてゆき、圧縮ユニットを所定位置まで移動させた後、スポット溶接などによってメインフレーム3を密閉容器2に対して一体的に固定させる。
排油パイプ8を固定した後、密閉容器2の下方からサブフレーム34を差し込んでゆき、同じくスポット溶接などによって密閉容器2に固定する。最後に密閉容器2の上蓋と下蓋を被せて内部を完全に密閉してスクロール圧縮機1が完成する。なお、回転駆動軸6には図示しないローター60が一体的に組み付けられており、ステーター50の中に同軸的に配置される。
このスクロール圧縮機1を作動させると、圧縮室21内に吐出された高圧冷媒は、固定スクロール31とメインフレーム4の一部に設けられた冷媒通路34を通って電動機室22のモータ上部空間に運ばれる。電動機室22内に運ばれた高圧冷媒は冷媒吐出管24から冷凍サイクルへと送り出される。
このとき、モータ上部空間内の冷媒の一部はステータ50の連通溝54を通ってモータ下部空間に運ばれ、モータ5を冷却する。なお、ロータ60に遠心ファンなどの強制循環手段を設けて高圧冷媒を強制的にモータ5の下部空間に送り出すようにしてもよい。
密閉容器2底部に貯留された潤滑油20は、回転駆動軸6内に設けられた吸い上げ孔63を通って上に吸い上げられ、途中、一部が枝分かれしてメインフレーム3の軸受部31を潤滑する。残りの潤滑油20は、冷媒圧縮部4に給油され、冷媒圧縮部4のスクロールラップなどの各摺接面などを潤滑した後、メインフレーム3の収納凹部32から排油通路33を経由し、排油パイプ8を通って密閉容器2の底部に再び戻ることができる。
上述した実施形態において、圧縮機1はスクロール圧縮機を例にとって説明したが、本発明の圧縮機は例えばロータリコンプレッサーなどの圧縮機構を備えていてもよく、メインフレーム3によって排油パイプ8を保持する基本構成を備えていれば、圧縮機そのものの構成については特に限定されない。
本発明の一実施形態に係る圧縮機の内部構造を概略的に示した断面図。 支持パイプをメインフレームに圧入した状態を示す断面図。 鈍角に折り曲げた支持パイプを使用した状態を示す断面図。 支持パイプに第2の折曲点を設けて3点保持した状態を示す断面図。 メインフレーム形成された支持溝に排油パイプを支持した状態を示す断面図。 メインフレームに排油パイプを保持した状態を示す斜視図。 支持溝に排油パイプを圧入狭持した状態を示す断面図。 支持溝の変形例を示す断面図。 圧縮機の組立手順を説明するための説明図。
符号の説明
1 圧縮機
2 密閉容器
20 潤滑油
21 圧縮室
22 電動機室
3 メインフレーム
31 主軸受け
32 収納凹部
33 排油通路
331 差込孔
37 支持溝
4 圧縮部
41 固定スクロール
42 旋回スクロール
5 モータ(電動機)
6 回転駆動軸
61 主軸
62 クランク軸
63 吸い上げ孔
7 オルダムリング
8 排油パイプ
81 差込部
82 導油部
83 折曲部
84 屈曲部

Claims (8)

  1. 密閉容器内に、圧縮部と、上記圧縮部の下側に配置され回転駆動軸を介して上記圧縮部を駆動するモータとを含み、上記密閉容器の底部に貯留されている潤滑油が上記回転駆動軸内の吸い上げ孔を介して上記圧縮部に吸い上げられ、その潤滑油が上記圧縮部のメインフレームに半径方向に形成された排油通路を通って上記電動機室の底部に戻される圧縮機において、
    上記排油通路には上記電動機室の底部に上記潤滑油を戻す排油パイプが連結されており、上記排油パイプは上記密閉容器の径方向から上記排油通路に差し込まれる差込部と、上記モータの側部を通って上記密閉容器の底部に至る導油部とが折曲部を介してほぼL字状に折り曲げられたL字型パイプからなり、上記排油パイプの少なくとも一部が上記密閉容器の内壁面に接触していることを特徴とする圧縮機。
  2. 上記折曲部は鋭角的に折り曲げられており、上記差込部と上記導油部との間の上記折曲部が上記密閉容器の内壁面に接触していることを特徴とする請求項1に記載の圧縮機。
  3. 上記折曲部は鈍角的に折り曲げられており、上記導油部の一部が上記密閉容器の内壁面に弾性的に接触していることを特徴とする請求項1に記載の圧縮機。
  4. 上記導油部には、上記導油部の一部を上記モータの外周面の一部に接触させるための屈曲部が設けられていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の圧縮機。
  5. 上記排油通路内には、上記差込部の位置を規定するための段差部が設けられていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の圧縮機。
  6. 上記差込部は上記排油通路に圧入されていることを特徴とする請求項1〜5に記載の圧縮機。
  7. 密閉容器内に、圧縮部と、上記圧縮部の下側に配置され回転駆動軸を介して上記圧縮部を駆動するモータとを含み、上記密閉容器の底部に貯留されている潤滑油が上記回転駆動軸内の吸い上げ孔を介して上記圧縮部に吸い上げられ、その潤滑油が上記圧縮部のメインフレームに半径方向に形成された排油通路を通って上記電動機室の底部に戻される圧縮機において、
    上記排油通路には上記電動機室の底部に上記潤滑油を戻す排油パイプが連結されており、上記排油パイプは上記密閉容器の径方向から上記排油通路に差し込まれる差込部と、上記モータの側部を通って上記密閉容器の底部に至る導油部とが折曲部を介してほぼL字状に折り曲げられたL字型パイプからなり、上記メインフレームには上記折曲部および/または上記導油部を狭持する狭持面を有する支持溝が設けられていることを特徴とする圧縮機。
  8. 上記支持溝内には、上記導入部の側面を上記密閉容器の内壁面とともに狭持する第2の狭持面が設けられていることを特徴とする請求項7に記載の圧縮機。
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