JP2017048745A - 密閉型圧縮機およびそれを用いた冷凍装置 - Google Patents

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誠吾 柳瀬
Seigo Yanase
誠吾 柳瀬
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【課題】騒音の低い密閉型圧縮機を提供する。【解決手段】電動圧縮要素110と密閉容器内面に一対のスナブバー140、142を設け、このスナブバーに両端部を係止させて設けたコイルばね112を介して前記電動圧縮要素を弾性的に支持し、前記一対のスナブバーは上下に相対向させて配置し、上側スナブバー或いは下側スナブバーのいずれか一方に規制孔144を設けるとともに、他方には前記規制孔へ上下動自在に突入する規制ピン148を設け、前記規制孔と前記規制ピンの少なくとも一方に衝撃吸収手段を設けた構成としてある。これにより、起動時や停止時の電動圧縮要素の大きな横揺れにより規制ピンが規制孔の内面に衝突しても、規制孔と規制ピンの少なくとも一方に衝撃吸収手段が設けてあるので衝突時の振動を低減し、衝突音の発生を抑えることができる。【選択図】図2

Description

本発明は、密閉型圧縮機およびそれを用いた家庭用電気冷凍冷蔵庫やショーケース等の冷凍装置に関するものである。
従来、この種の密閉型圧縮機は、起動時や停止時に生じる電動圧縮要素の大きな横揺れを低減するため、コイルばねを係止するスナブバーに揺れ規制機構を設けたものがある(例えば、特許文献1参照)。
図6は、特許文献1に記載された従来の密閉型圧縮機の縦断面図、図7は、同特許文献1に記載された従来の密閉型圧縮機の要部拡大断面図である。
図6、図7に示すように、従来の密閉型圧縮機は、密閉容器2内に電動要素4とこの電動要素4によって駆動される圧縮要素6がそれぞれ収納され、密閉容器2の底部には、オイル(図示せず)が貯留されている。
電動要素4と圧縮要素6とは一体に組み立てられ電動圧縮要素8を構成し、この電動圧縮要素8は、コイルばね10によって密閉容器2内に弾性的に支持されている。
圧縮要素6を構成するシリンダブロック12には、円筒状の圧縮室14が形成され、ピストン16が往復自在に嵌入されている。
シリンダブロック12の上部には軸受18が形成され、シャフト20が支持されている。シャフト20は、軸受18に鉛直方向に軸支された主軸部22と、その下方に形成された偏心軸部24とからなり、偏心軸部24とピストン16とは、コンロッド26で連結されている。
電動要素4は、シリンダブロック12の上方に固定され、巻線30を施した固定子32と、主軸部22に焼嵌め等で固定された回転子34とで構成されている。
コイルばね10は、密閉容器2の内面に設けた鍛造等により成型された鉄製の下側スナブバー40と、下側スナブバー40に対向しシリンダブロック12の下端に鉄製のボルト41で固定され鍛造等により成型された鉄製の上側スナブバー42に両端部を係止されている。
また、図7に示すように、下側スナブバー40は、鉛直上下方向に延び上側スナブバー42に向かって開口する規制孔44が形成されている。さらに、上側スナブバー42は、規制孔44に上下動自在に突入する規制ピン46がボルト41の頭部47に形成させている。
そして、上記規制孔44と規制ピン46の嵌合によって起動時や停止時に生じる電動圧縮要素の大きな横揺れを規制し低減している。
実開昭61−152783号公報
しかしながら、前記従来の構成では、起動時や停止時に生じる電動圧縮要素8の大きな横揺れにより鉄製のボルト41の頭部47に形成された規制ピン46が、鍛造等により成型された鉄製の下側スナブバー40に形成された規制孔44の内面に衝突するため、衝突時の振動が減衰することなく直接下側スナブバー40を通じて密閉容器2に伝搬し、騒音が高くなるという課題を有していた。
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、規制ピンが規制孔の内面に衝突しても、衝突時の振動を低減するとともに衝突音の発生を抑えて低騒音化した密閉型圧縮機を提供するものである。
前記従来の課題を解決するために、本発明の密閉型圧縮機は、密閉容器の内面と電動圧縮要素に設けたスナブバーの規制孔と規制ピンの少なくとも一方に衝撃吸収手段を設けた構成としてある。
これによって、起動時や停止時の電動圧縮要素の大きな横揺れにより規制ピンが規制孔の内面に衝突しても、規制孔と規制ピンの少なくとも一方に衝撃吸収手段が設けてあるので衝突時の振動を低減し、衝突音の発生を抑えることができる。
本発明の密閉型圧縮機は、規制ピンが規制孔の内面に衝突しても規制孔と規制ピンの少なくとも一方に衝撃吸収手段を設けてあるので、衝突音の発生を抑えることができ、密閉型圧縮機の騒音を低減することができる。
本発明の実施の形態1における密閉型圧縮機の側面から見た縦断面図 同実施の形態1における密閉型圧縮機の要部拡大断面図 本発明の実施の形態2における密閉型圧縮機の側面から見た縦断面図 同実施の形態2における密閉型圧縮機の要部拡大断面図 本発明の実施の形態3における冷凍装置の模式図 従来の密閉型圧縮機の縦断面図 従来の密閉型圧縮機の要部拡大断面図
第1の発明は、密閉容器内に、電動要素と、前記電動要素によって駆動される圧縮要素を収容し、前記電動要素と前記圧縮要素は一体化して電動圧縮要素をなし、前記密閉容器の内面と前記電動圧縮要素にそれぞれスナブバーを設け、このスナブバーに両端部を係止させて設けたコイルばねを介して前記電動圧縮要素を弾性的に支持し、前記一対のスナブバーは上下に相対向させて配置し、上側スナブバー或いは下側スナブバーのいずれか一方に鉛直上下方向の規制孔を設けるとともに、他方に前記規制孔へ上下動自在に突入する規制ピンを設け、この規制孔と前記規制ピンの少なくとも一方に衝撃吸収手段を設けた構成としてある。
これにより、起動時や停止時に生じる電動圧縮要素の大きな横揺れにより規制ピンが規制孔の内面に衝突しても、規制孔と規制ピンの少なくとも一方に設けた衝撃吸収手段により衝突時の振動を低減し衝突音の発生を抑えることができ、密閉型圧縮機の騒音を低減することができる。
第2の発明は、特に、第1の発明において、前記衝撃吸収手段は一対のスナブバーの少なくとも一方を樹脂で形成することにより構成してある。
これにより、樹脂によるスナブバー成型時に容易にスナブバーに規制孔を設けることができるので、生産性が向上すると共に、起動時や停止時に生じる電動圧縮要素の大きな横揺れによりスナブバーとコイルばねが摺動してもきしみ音等が発生することも防止できさらに密閉型圧縮機の騒音を低減することができる。
第3の発明は、特に、第1または第2の発明において、前記スナブバーの少なくとも一方は金属材料で形成するとともに、当該金属製のスナブバーに形成される規制ピンもしくは規制孔に樹脂キャップを装着して衝撃吸収手段とした構成としてある。
これにより、起動時や停止時に生じる電動圧縮要素の大きな横揺れにより規制ピンが規制孔の内面に衝突し、規制ピンが上下に擦れても、当該擦れ部分は樹脂キャップで覆われているため、規制孔もしくは規制ピンの表面を傷つけることがなくなり、削り粉等の発生を防止することができる。したがって、前記第1または第2の発明の効果に加えてさらに信頼性を向上することができる。
第4の発明は、特に、第1から第3の発明において、前記電動圧縮要素は複数の運転周波数でインバータ駆動する構成としてある。
これにより、商用電源周波数以外の周波数で運転され起動時や停止時の電動圧縮要素の横揺れがさらに大きくなるインバータ駆動の密閉型圧縮機においても、規制孔と規制ピンの少なくとも一方に設けた衝撃吸収手段の働きによって振動を低減し衝突音等の発生を抑えることができるので、第1から第3の発明の効果に加えて、インバータ駆動においても密閉型圧縮機の騒音をさらに低く抑えることができる。
第5の発明は、冷凍装置であり、この冷凍装置は、圧縮機、放熱器、減圧装置、吸熱器を配管によって環状に連結した冷媒回路を有し、前記圧縮機を第1から第4のいずれか1つの発明の密閉型圧縮機とした構成としてある。
これにより、スナブバーの規制ピンが規制孔の内面に衝突しても衝突時の振動を低減し衝突音の発生を抑えられた密閉型圧縮機の搭載により、冷凍装置の騒音を低く抑えることができる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1における密閉型圧縮機の側面から見た縦断面図、図2は、同実施の形態1における密閉型圧縮機の要部拡大断面図である。
図1、図2において、本実施の形態1における密閉型圧縮機は、鉄板の絞り成型によって形成された密閉容器102内に電動要素104とこの電動要素104によって駆動される圧縮要素106とをそれぞれ収納し、その密閉容器102の底部には、オイル108を貯留している。さらに、密閉容器102内には、例えば、地球温暖化係数の低い炭化水素系のR600a等の冷媒ガス109が、冷凍装置(図示せず)の低圧側と同等圧力で、比較的低温の状態で封入される。
電動要素104と圧縮要素106は、一体に組み立てられ電動圧縮要素110を構成し、この電動圧縮要素110は、コイルばね112によって密閉容器102内に弾性的に支
持されている。
圧縮要素106を構成するシリンダブロック114には、円筒状の圧縮室116が形成され、ピストン118が往復自在に嵌入されている。
シリンダブロック114の下部には、軸受120が形成され、シャフト122が支持されている。シャフト122は、軸受120に鉛直方向に軸支された主軸部124とその上方に形成された偏心軸部126からなり、偏心軸部126とピストン118は、コンロッド128で連結されている。
電動要素104は、主軸部124に圧入等で固定された回転子130と、回転子130の周りを囲むように回転子130と同軸でシリンダブロック114の下方に固定用ボルト132で締結された固定子134とで構成され、DCブラシレス型モータとなっている。
コイルばね112は、密閉容器102の内面に設けた下側スナブバー140と、下側スナブバー140に対向し固定子134の下端に設けた上側スナブバー142に両端部を係止させてあり、この下側スナブバー140と上側スナブバー142とで揺れ規制機構を構成している。
上側スナブバー142は、図2に示すように、鉛直上下方向に延び下側スナブバー140に向かって開口する規制孔144が形成されている。さらに、上側スナブバー142は、衝撃吸収手段としてオイル108や冷媒ガス109等に対して耐久性が優れ緩衝効果のあるPBT等の樹脂で成型されている。なお、上側スナブバー142の固定子134側には、固定用ボルト132の頭部146に圧入等で固定するための固定孔147が形成されている。
また、下側スナブバー140は鉄製で、規制孔144に上下動自在に突入する規制ピン148が一体に形成され、下端側が密閉容器102の内面にスポット溶接等で固定されている。
以上のように構成された密閉型圧縮機について、以下その動作、作用を説明する。
インバータ電源(図示せず)から電動要素104に通電すると、固定子134に電流が流れ、磁界が発生し、主軸部124に固定された回転子130が回転する。
そして、この回転子130の回転により、シャフト122が回転し、偏心軸部126に回転自在に取り付けられたコンロッド128を介して、ピストン118が圧縮室116内を往復運動し、圧縮要素106が所定の圧縮動作を行う。
次に樹脂成型された上側スナブバーの規制孔144と鉄製の下側スナブバー140に一体形成された規制ピン148との作用と効果ついて説明する。
通常、電動圧縮要素110は、運転時、ピストン118が圧縮室116内で往復運動をするため運転周波数で大きく振動し、この振動は、コイルばね112によって吸収され振動は低減される。しかし、起動時や停止時は、速度変動が大きいため電動圧縮要素110は、大きく横揺れし、コイルばね112によって弾性的に支持された電動圧縮要素110は、運転時の圧力条件等により、密閉容器102の内面に強く衝突することがあり、大きな衝突音が発生し、密閉型圧縮機の騒音が増加する。また繰り返しこのような衝突が発生すると、電動圧縮要素110が破損し信頼性面の問題が発生する。
この衝突を回避するため、本実施の形態では、上側スナブバー142と鉄製の下側スナブバー140に規制孔144と規制ピン148を設けこれらを嵌合させて揺れ規制機構を構成してあり、起動時や停止時に電動圧縮要素110が大きく横揺れした場合、揺れ規制機構を構成の規制ピン148が規制孔144の内面に衝突するので、横揺れを小さく抑えることができる。
この時、本実施の形態では、規制孔144が形成されている上側スナブバー142を緩衝効果のあるPBT等の樹脂で形成しているため、鉄製の下側スナブバー140に一体形成された規制ピン148が強く規制孔144の内面に衝突しても衝撃を吸収し、衝突音の発生を抑えることができる。これにより、密閉型圧縮機の騒音を低減することができる。
また、上側スナブバー142を樹脂製としたことにより、規制孔144を一体樹脂成型で上側スナブバー142に同時形成することができ、生産性が向上すると共に、起動時や停止時の電動圧縮要素110の大きな横揺れにより上側スナブバー142とコイルばね112が摺動しても、きしみ音等が発生することもなくなり、さらに密閉型圧縮機の騒音を低減することができる。
また、商用電源周波数以外の周波数で運転するインバータ駆動の密閉型圧縮機においては、起動時や停止時に速度変動がさらに大きくなって、電動圧縮要素110が、さらに大きく横揺れする。しかし、規制孔144が形成されている上側スナブバー142は緩衝効果のある樹脂で成型されているので、鉄製の下側スナブバー140に一体形成された規制ピン148が規制孔144の内面に強く衝突しても、振動を低減し衝突音の発生を抑えることができる。したがって、インバータ駆動においても密閉型圧縮機の騒音をさらに低く抑えることができる。
なお、本実施の形態では、規制孔144が形成されている上側スナブバー142をすべて樹脂で形成したが、規制孔144の内径のみ緩衝効果のある樹脂で形成された円筒管を挿入しても同様な効果を得ることができる。
また、上側スナブバー142に規制孔144を設け、下側スナブバー140に規制ピン148を設けたが、これは逆、すなわち上側スナブバー142に規制孔を設け、下側スナブバー140に規制ピンを設ける構成としても同様な効果を得ることができる。
更にまた、本実施の形態では、圧縮要素106の下方に電動要素104を配置した構成としたが、圧縮要素106の上方に電動要素104を配置しても同様な効果を得ることができるものである。
(実施の形態2)
図4は、本発明の実施の形態2における密閉型圧縮機の側面から見た縦断面図、図5は、同実施の形態における密閉型圧縮機の要部断面図である。
図4、図5において、本実施の形態2における密閉型圧縮機は、鉄板の絞り成型によって成された密閉容器202内に電動要素204とこの電動要素204によって駆動される圧縮要素206をそれぞれ収納し、その密閉容器202の底部には、オイル208を貯留している。さらに、密閉容器202内には、例えば、地球温暖化係数の低い炭化水素系のR600a等の冷媒ガス209が、冷凍装置(図示せず)の低圧側と同等圧力で、比較的低温の状態で封入される。
電動要素204と圧縮要素206は、一体に組み立てられ電動圧縮要素210を構成し、この電動圧縮要素210は、コイルばね212によって密閉容器202内に弾性的に支
持されている。
圧縮要素206を構成するシリンダブロック214には、円筒状の圧縮室216が形成され、ピストン218が往復自在に嵌入されている。
シリンダブロック214の下部には、軸受220が形成され、シャフト222が支持されている。シャフト222は、軸受220に鉛直方向に軸支された主軸部224とその上方に形成された偏心軸部226からなり、偏心軸部226とピストン218は、コンロッド228で連結されている。
電動要素204は、主軸部224に圧入等で固定された回転子230と、回転子230の周りを囲むように回転子230と同軸でシリンダブロック214の下方に固定用ボルト232で固定された固定子234とで構成され、DCブラシレス型モータとなっている。
コイルばね212は、図4に示すように、密閉容器202の内面に設けた下側スナブバー240と、下側スナブバー240に対向し固定子234の下端に設けた上側スナブバー242に両端部を係止せてあり、この下側スナブバー140と上側スナブバー142とで揺れ規制機構を構成している。
上側スナブバー242は、図4に示すように鉛直上下方向に延び下側スナブバー240に向かって開口する規制孔244が形成され、固定子234側には、ボルト孔246が形成され、固定用ボルト232によって固定子234と共にシリンダブロック214に固定されている。
また、下側スナブバー240は、規制孔244に上下動自在に突入する規制ピン248と、オイル208や冷媒ガス209等に対して耐久性が優れ緩衝効果のあるPBT等の樹脂で略カップ状に成形された衝撃吸収手段としての樹脂キャップ250とで構成されている。
規制ピン248は、鉄製であると共に、下側が密閉容器102の内側にスポット溶接等で固定され、樹脂キャップ250が規制ピン248の全体を覆うように装着されている。
以上のように構成された密閉型圧縮機について、以下その動作、作用を説明する。
インバータ電源(図示せず)から電動要素204に通電すると、固定子234に電流が流れ、磁界が発生し、主軸部224に固定された回転子230が回転する。
そして、この回転子230の回転により、シャフト222が回転し、偏心軸部226に回転自在に取り付けられたコンロッド228を介して、ピストン218が圧縮室216内を往復運動し、圧縮要素206が所定の圧縮動作を行う。
次に上側スナブバーの規制孔244と、樹脂キャップ250が装着された鉄製の規制ピン248との作用と効果について説明する。
通常、電動圧縮要素210は、運転時、ピストン218が圧縮室216内で往復運動をするため運転周波数で大きく振動し、この振動はコイルばね212によって吸収され振動は低減される。しかし、起動時や停止時は、速度変動が大きいため電動圧縮要素210は、大きく横揺れし、コイルばね212によって弾性的に支持された電動圧縮要素210は、運転時の圧力条件等により、密閉容器202の内面に強く衝突し、大きな衝突音が発生し、密閉型圧縮機の騒音が増加する。また繰り返しこのような衝突が発生すると、電動圧
縮要素210が破損し信頼性面の問題が発生する。
この衝突を回避するため、本実施の形態では、上側スナブバー242と下側スナブバー240に規制孔244と規制ピン248とを備えている。そしてこれらを嵌合させていることにより、起動時や停止時に電動圧縮要素110が大きく横揺れした場合、規制ピン248が規制孔244の内面に衝突するので横揺れを小さく抑えることができる。
この時、本実施の形態では、規制ピン248に緩衝効果のあるPBT等の樹脂からなる略カップ状の樹脂キャップ250を装着しているため、規制ピン248が強く規制孔244の内面に衝突しても樹脂キャップ250で衝撃を吸収し、振動が低減され衝突音の発生を抑えることができる。これにより、密閉型圧縮機の騒音を低減することができる。
また、規制ピン248に樹脂キャップ250を装着しているため、規制ピン248が上下に擦れても規制孔244の内面を傷つけることがなくなり、削り粉等の発生を防止することができるので信頼性が向上する。
また、商用電源周波数以外の周波数で運転するインバータ駆動の密閉型圧縮機においては起動時や停止時は、速度変動がさらに大きいため電動圧縮要素210は、さらに大きく横揺れする。しかし、規制ピン248に緩衝効果のあるPBT等の樹脂からなる略カップ状の樹脂キャップ250を装着しているので、規制ピン248が規制孔244の内面に強く衝突しても振動を低減し、衝突音の発生を抑えることができる。したがって、インバータ駆動においても密閉型圧縮機の騒音をさらに低く抑えることができる。
なお、実施の形態1で説明したような鉄製の下側スナブバー140に一体で形成された規制ピン148の規制孔144に突入する部分にのみ樹脂キャップを装着しても同様の作用と効果が得えられるが、本実施の形態のように、規制ピン248の全体を覆うように樹脂キャップ250を装着することで、下側スナブバー240とコイルばね212が摺動しても、きしみ音等が発生しないようにすることができるのでさらに密閉型圧縮機の騒音を低減することができる。
また、上側スナブバー242に規制孔244を設け、下側スナブバー240に規制ピン248を設けたが、これば逆、すなわち上側スナブバー242に規制孔を設け、下側スナブバー240に規制ピンを設ける構成としても同様な効果を得ることができる。
また、本実施の形態では、圧縮要素206の下方に電動要素204を配置した構成としたが、圧縮要素206の上方に電動要素204を配置しても同様な効果を得ることができる。
(実施の形態3)
図5は、本発明の実施の形態1または2で説明した冷媒圧縮機を用いた冷凍装置を示す。ここでは、冷凍装置の基本構成の概略について説明する。
図5において、冷凍装置は、一面が開口した断熱性の箱体とその開口を開閉する扉体構成の本体302と、本体302の内部を、物品の貯蔵空間304と機械室306に区画する区画壁308と、貯蔵空間304内を冷却する冷媒回路310を具備している。
冷媒回路310は、圧縮機312と、放熱器314と、減圧装置316と、吸熱器318とを環状に配管接続した構成となっている。そして、上記冷媒圧縮機171は実施の形態1または2で説明した冷媒圧縮機としてある。
また、吸熱器318は、送風機(図示せず)を具備した貯蔵空間304内に配置されている。吸熱器318の冷却熱は、矢印で示すように、送風機によって貯蔵空間304内を循環するように撹拌され、貯蔵空間304内は冷却される。
以上説明した冷凍装置は、前記実施の形態1または2における密閉型圧縮機を搭載したことにより、冷凍装置の騒音を低減することができる。
すなわち、実施の形態1の密閉型圧縮機を搭載した場合は、規制孔144が形成されている上側スナブバー142が、PBT等の樹脂で形成され緩衝の効果が大きいため、鉄製の下側スナブバー140に形成された規制ピン148が強く規制孔144の内面に衝突しても衝撃を吸収し、衝突音の発生を抑えることができ、密閉型圧縮機の騒音を低減することができるので、冷凍装置の騒音を低減することができる。
また、実施の形態2における密閉型圧縮機を搭載した場合は、PBT等の樹脂で形成された樹脂キャップ250が規制ピン248の全体を覆うように装着されているため、樹脂キャップ250に覆われた規制ピン248が規制孔244内面に衝突しても衝撃を吸収し、衝突音の発生を抑えることができ、密閉型圧縮機の騒音を低減することができるので、冷凍装置の騒音を低減することができる。
以上のように、本発明にかかる密閉型圧縮機および冷凍装置は、スナブバーの規制孔と規制ピンの少なくとも一方に衝撃吸収手段を設けることにより起動時や停止時、電動圧縮要素の大きな横揺れにより規制ピンが規制孔の内面に衝突しても衝突時の振動を低減し衝突音の発生を抑えることができ、密閉型圧縮機の騒音を低減することができる。したがって、電気冷蔵庫、あるいはエアーコンディショナー等の家庭用に限らず、業務用ショーケース、自動販売機等の冷凍装置に広く適用することができる。
102、202 密閉容器
104、204 電動要素
106、206 圧縮要素
110、210 電動圧縮要素
112、212 コイルばね
140、240 下側スナブバー
142、242 上側スナブバー
144、244 規制孔
148、248 規制ピン
250 樹脂キャップ(衝撃吸収手段)
310 冷媒回路
312 圧縮機
314 放熱器
316 減圧装置
318 吸熱器

Claims (5)

  1. 密閉容器内に、電動要素と、前記電動要素によって駆動される圧縮要素を収容し、前記電動要素と前記圧縮要素は一体化して電動圧縮要素をなし、前記密閉容器の内面と電動圧縮要素にそれぞれスナブバーを設け、このスナブバーに両端部を係止させて設けたコイルばねを介して前記電動圧縮要素を弾性的に支持し、前記一対のスナブバーは上下に相対向させて配置し、上側スナブバー或いは下側スナブバーのいずれか一方に鉛直上下方向の規制孔を設けるとともに、他方に前記規制孔へ上下動自在に突入する規制ピンを設け、この規制孔と前記規制ピンの少なくとも一方に衝撃吸収手段を設けた密閉型圧縮機。
  2. 衝撃吸収手段は一対のスナブバーの少なくとも一方を樹脂で形成することにより構成した請求項1に記載の密閉型圧縮機。
  3. スナブバーの少なくとも一方は金属材料で形成するとともに、当該金属製のスナブバーに形成される規制ピンもしくは規制孔に樹脂キャップを装着して衝撃吸収手段とした請求項1または2に記載の密閉型圧縮機。
  4. 電動圧縮要素は、複数の運転周波数でインバータ駆動する構成とした請求項1から3のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機。
  5. 圧縮機、放熱器、減圧装置、吸熱器を配管によって環状に連結した冷媒回路を有し、前記圧縮機を、請求項1から4のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機とした冷凍装置。
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