JP4985590B2 - 電動コンプレッサ - Google Patents

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Description

この発明は電動コンプレッサに係り、特に、軸方向に沿って圧縮機構部、電動モータ及びインバータが順次直列に配置された電動コンプレッサの構成に関する。
特許文献1には、軸方向に沿って圧縮機構部、電動モータ及びインバータが順次直列に配置された電動コンプレッサが開示されている。これによれば、ハウジングの内部が仕切り板によって2つの空間に隔てられており、その一方に電動モータが、他方にインバータが収容されている。また、仕切り板には、電動モータとインバータとを電気的に接続するための密封端子(気密端子)が設けられており、電動モータ及びインバータが、それぞれ密封端子に電気的に接続されている。
特開2000−291557号公報
特許文献1に記載の電動コンプレッサにおいて、電動モータと密封端子とは、電動モータのコイルエンドから引き出されたモータハーネスを介して電気的に接続される。このモータハーネスは、電動コンプレッサの組立て時に他の部品同士の間に挟み込まれることや、駆動軸やロータ等、電動コンプレッサの運転時に作動する部品に接触することを防止するため、その長さを短くすることが所望される。したがって、モータハーネスは、電動モータの両端部に形成されるコイルエンドのうち、インバータ側に位置するコイルエンドから引き出すことによって、最小限の長さにされることが一般的である。しかしながら、電動コンプレッサの組立て時において、電動モータと仕切り板との間に形成される隙間は狭く、且つモータハーネス自体の長さも短いため、モータハーネスと密封端子との結線作業を行いにくく、手間を要する。すなわち、特許文献1に記載の電動コンプレッサでは組立て時における作業工数または作業時間が多くなるため、製造コストを低減することが困難であるという問題点を有していた。
また、電動モータのコイルエンドにおいて、モータハーネスが引き出される側、すなわちインバータ側に位置するコイルエンドに対して、反モータハーネス側、すなわち圧縮機構部側に位置するコイルエンドの軸方向における長さ寸法は小さくなる。一方、駆動軸を圧縮機構部側で回転可能に支持するベアリングが嵌入される部位の周囲には隙間が形成されており、この隙間内にコイルエンドが配置されるようにすれば、軸方向における電動コンプレッサの長さ寸法を縮小することが可能となる。しかしながら、通常、電動モータのロータの両端部には、駆動軸及びロータが回転する際の振動を低減するためのバランサが取り付けられている。圧縮機構部側において、バランサとベアリングとは互いに対向しているため、ベアリングが嵌入される部位の周囲に隙間があるにもかかわらず、その隙間内にコイルエンドが配置されるように電動モータの位置をずらすことはできない。すなわち、特許文献1に記載の電動コンプレッサでは、モータハーネスが引き出される側のコイルエンドをインバータ側に配置しているため、電動コンプレッサの軸方向における長さ寸法を縮小して小型化することが困難であるという問題点を有していた。
この発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、組立て時の作業効率を向上して製造コストを低減するとともに、軸方向における長さ寸法を縮小して小型化することを実現した電動コンプレッサを提供することを目的とする。
この発明に係る電動コンプレッサは、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機構部と、圧縮機構部を駆動する電動モータと、電動モータの動作を制御するインバータとを備え、圧縮機構部、電動モータ及びインバータが、順次直列に配置された電動コンプレッサにおいて、電動モータのコイルエンドには、電動モータとインバータとを電気的に接続するためのモータハーネスが接続され、電動モータは、モータハーネスが接続されたコイルエンドが、圧縮機構部側に位置するように配置されることを特徴とするものである。
圧縮機構部、電動モータ及びインバータが順次直列に配置された電動コンプレッサにおいて、電動モータをモータハーネスが接続されたコイルエンドが圧縮機構部側に位置するように配置したので、電動モータとインバータとを、これらの間の狭い隙間内で結線する必要がなく、結線作業を容易に行なうことが可能となる。また、モータハーネスが接続されたコイルエンドの軸方向における長さは、モータハーネスが接続されていないコイルエンドに対して長くなる。長さが短いコイルエンドがインバータ側に配置されるため、電動コンプレッサの軸方向における長さ寸法を縮小することができる。したがって、電動コンプレッサにおいて、組立て時の作業効率を向上して製造コストを低減するとともに、軸方向における長さ寸法を縮小して小型化することが可能になる。
電動モータ及び圧縮機構部が内部に収容されるモータハウジングと、モータハーネスが接続される導電部材を有し、モータハウジングに取り付けられる気密端子とをさらに備え、モータハーネスまたは導電部材が配置される配線通路は、モータハウジングの内周面と電動モータの外周面とによって区画されてもよい。電動モータの外周面を配線通路の一部として利用できるため、例えば、モータハウジングに貫通孔等を設けて配線通路とする場合と比較すると、電動コンプレッサを径方向においても小型化することが可能となる。
配線通路は、圧縮機構部に吸入される冷媒が流通する吸入通路を兼ねてもよい。モータハウジングに吸入通路を別途設ける必要がないため、径方向において、電動コンプレッサをさらに小型化することができる。
前記インバータ側に位置する前記コイルエンドと前記モータハウジングとの間に絶縁部材が設けられてもよい。インバータ側に位置するコイルエンドからモータハウジングへの漏電が防止されるため、電動モータとインバータとの間の距離を小さくすることができる。したがって、電動コンプレッサの軸方向における長さ寸法をさらに縮小することが可能となる。
気密端子とモータハーネスとは、電動モータの外周部に固定されるとともに配線通路内に配置されるクラスタブロックを介して接続されてもよい。電動コンプレッサの組立て時において、モータハウジングに気密端子を取り付けるだけで、気密端子とコイルエンドとの電気的な接続も同時に完了するため、結線作業をさらに容易に行なうことが可能となる。
この発明によれば、電動コンプレッサにおいて、組立て時の作業効率を向上して製造コストを低減するとともに、軸方向における長さ寸法を縮小して小型化することが可能になる。
以下に、この発明の実施の形態について添付図に基づいて説明する。
実施の形態1.
図1に、この実施の形態1に係る電動コンプレッサ1を示す。尚、電動コンプレッサ1における前後方向及び上下方向を、図1に示す各矢印によって規定する。
電動コンプレッサ1は、モータハウジング2を備えている。モータハウジング2の前方側の端部にはフロントハウジング3が設けられており、これらが複数のボルト4によって接合されている。モータハウジング2は、後方側の端部に底部2aを有する略円筒形状の部材であって、前方側に開口する空間部5が内部に形成されている。空間部5はフロントハウジング3によって閉じられており、その内部には、電動モータ11と、電動モータ11に駆動される圧縮機構部31とが収容されている。
モータハウジング2の後方側の端部である底部2aには、インバータハウジング6が図示しない複数のボルトによって接合されている。インバータハウジング6の内部にはインバータ収容室7が形成されており、インバータ21が底部2aに固定された状態で収容されている。インバータ21は、電動コンプレッサ1の外部から供給される直流電力を三相交流電力に変換して電動モータ11に供給するとともに、電動モータ11の回転数を制御する。以上のように、電動コンプレッサ1は、軸方向に沿って圧縮機構部31、電動モータ11及びインバータ21が順次直列に配置された構造となっている。
電動モータ11は、インバータ21から供給される三相交流電力によって駆動される三相同期モータであって、空間部5内に回転可能に設けられる駆動軸12を備えている。駆動軸12は、中空の円筒形状を有するロータ13の内周部に嵌入されており、これらが一体として回転可能となっている。また、ロータ13の外周部には、モータハウジング2に嵌入されたステータ14が設けられている。ステータ14にはコイルが巻回されており、コイルに三相交流電力を供給することによって、駆動軸12及びロータ13が回転するようになっている。駆動軸12の後方側の端部は、底部2aに嵌入されたベアリング17によって回転可能に支持されている。一方、駆動軸12の前方側の端部は、電動モータ11の前方側に配置された軸支持部材18を貫通しており、軸支持部材18に嵌入されたベアリング19によって回転可能に支持されている。
モータハウジング2の底部2aには、電動モータ11とインバータ21とを電気的に接続するための気密端子22が設けられている。図2に示すように、気密端子22は、端子本体22aと、端子本体22aを貫通する導電部材22bとを備えており、これらが接着剤22cによって一体として固定されている。底部2aには、底部2aを貫通する貫通孔2cが設けられている。貫通孔2cの内周面には、段差部2d及び内周溝2eが形成されており、気密端子22は、端子本体22aを段差部2dに係止するとともに、内周溝2eにCリング23を組み付けることによって、底部2aに固定されている。また、貫通孔2cの内周面と端子本体22aの外周面との間にはOリング24が挟持されており、Oリング24によって空間部5とインバータ収容室7とがシールされ、空間部5内の気密性が保たれている。図3に示すように、気密端子22は3つの導電部材22bを有しており、これらの導電部材22bは、それぞれ電動モータ11の三相のうちの1つに対応している。また、端子本体22aは、長方形の両短辺に半円を取り付けたトラック形状を有しており、2つのCリング23によって、底部2aに固定されている。
図4に示すように、モータハウジング2の上方側に位置する部位の一部は径方向外側に突出して通路形成部8を形成している。通路形成部8の内部には、通路形成部8の内周面8aとステータ14の外周面14aとによって配線通路9が区画されている。気密端子22の導電部材22bは、この配線通路9内を延在するように配置されている。
ここで、モータハウジング2内における電動モータ11の配置、及び周辺の構成について説明する。
図1に示すように、ステータ14に巻回されたコイルの一部は、ステータ14の両端部から突出しており、前方側、すなわち圧縮機構部31側に位置するコイルエンド15aと、後方側、すなわちインバータ21側に位置するコイルエンド15bとを形成している。圧縮機構部31側のコイルエンド15aからは、電動モータ11と気密端子22の導電部材22bとを電気的に接続するためのモータハーネス27が引き出されている。ここで、圧縮機構部31側にあるコイルエンド15aの軸方向における長さ寸法L1は、モータハーネス27が引き出されているため、インバータ21側にあるコイルエンド15bの長さ寸法L2よりも長くなっている。また、ロータ13の前方側の端部及び後方側の端部には、駆動軸12及びロータ13が回転する際の振動を低減するためのバランサ13a、13bがそれぞれ設けられている。
このように、電動モータ11は、モータハーネス27が接続されたコイルエンド15aが圧縮機構部31側に位置するように配置されている。ここで、コイルエンド15aがインバータ21側に位置し、コイルエンド15bが圧縮機構部31側に位置するように配置された場合について説明する。この場合、図1に(L1)の寸法で示される点線部のように、コイルエンド15aは空間部5内から後方側へ突出し、モータハウジング2の底部2a内に食い込むような配置となる。一方、図1に(L2)の寸法で示される点線部のように、コイルエンド15bと軸支持部材18との間には隙間が形成される。しかしながら、電動モータ11のロータ13に取り付けられたバランサ13aと、軸支持部材18とが対向しているため、電動モータ11全体を前方側にずらすことができなくなっている。したがって、電動モータ11を、コイルエンド15a及び15bの位置が逆になるように配置した場合、電動モータ11をモータハウジング2内に収容するためには、底部2aが後方側に延びるようにモータハウジング2の長さ寸法を大きくする必要がある。すなわち、電動モータ11を、モータハーネス27が接続されたコイルエンド15aが圧縮機構部31側に位置するように配置することによって、電動コンプレッサ1の軸方向における長さ寸法が縮小された状態となっている。
モータハーネス27は、コイルエンド15aから引き出されるリード線28、及びリード線28の先端部に設けられた接続端子29を有している。リード線28は、モータハウジング2の内周面に沿って、モータハウジング2の下方側から上方側に延びている。接続端子29は、配線通路9内をコイルエンド15aの上方側まで延在して終端している導電部材22bの先端部に接続されている。
また、インバータ21側に位置するコイルエンド15bの先端部には、絶縁性の材料からなり、前方側に開口するコ字状の断面形状を有する円環である絶縁板16が取り付けられている。電動コンプレッサ1の絶縁部材である絶縁板16は、コイルエンド15bから底部2aへの漏電を防止しており、それにより、底部2aとコイルエンド15bとの間の隙間を縮小することが可能となっている。すなわち、コイルエンド15bに絶縁板16を設けることによって、電動コンプレッサ1の軸方向における長さ寸法を縮小することが可能となっている
電動コンプレッサ1の後方側において、モータハウジング2の底部2aと電動モータ11との間には吸入側空間INが形成されている。吸入側空間INと外部冷媒回路とは、モータハウジング2の上部に形成され、配線通路9に開口する吸入ポート2bを介して連通している。一方、電動コンプレッサ1の前方側には、フロントハウジング3と圧縮機構部31の前方側の端部とによって吐出側空間OUTが形成されている。吐出側空間OUTと外部冷媒回路とは、フロントハウジング3に形成された吐出ポート3aを介して連通している。
軸支持部材18を貫通した駆動軸12の前方側の端部には、圧縮機構部31が接続されている。圧縮機構部31は、モータハウジング2に対して固定される固定スクロール32と、固定スクロール32の後方側に旋回可能に設けられる旋回スクロール33とを備えている。駆動軸12の前方側の先端部には、駆動軸12の軸中心線から偏心した偏心部12aが設けられており、偏心部12aと旋回スクロール33とが、旋回スクロール33の後部に嵌入されたベアリング34とブッシュ35とを介して接続されている。また、軸支持部材18の前面には、ピン18aの一端が嵌入されている。ピン18aの他端は、旋回スクロール33の後部に形成された凹部33b内に挿入されており、旋回スクロール33の自転を防止している。
固定スクロール32は、後方側に突出する固定ラップ32aを有しており、旋回スクロール33は、固定スクロール32の固定ラップ32aに対向するように前方側に突出する旋回ラップ33aを有している。固定スクロール32と旋回スクロール33との間には、固定ラップ32aと旋回ラップ33aとによって仕切られた空間である圧縮室36が形成されている。また、固定スクロールの中央部には、吐出ポート32bと吐出弁37とが設けられており、圧縮室36と吐出側空間OUTとが、吐出ポート32b及び吐出弁37を介して連通している。また、吸入側空間INと圧縮室36とは、気密端子22の導電部材22bが配置された配線通路9を介して連通しており、電動モータ11と気密端子22とを電気的に接続するために形成された配線通路9が、電動コンプレッサ1における吸入通路も兼ねる構成となっている。
以上のように構成される電動コンプレッサ1において、インバータ21から電動モータ11のコイルに電力が供給されると、駆動軸12とロータ13とが一体として回転する。駆動軸12の回転に伴って圧縮機構部31の旋回スクロール33が旋回し、固定スクロール32の固定ラップ32aと旋回スクロール33の旋回ラップ33aとに仕切られた圧縮室36の容積が変化する。圧縮室36の容積の変化に伴って、外部冷媒回路内の冷媒は、吸入ポート2b、吸入側空間IN及び配線通路9を順次介して圧縮室36内に吸入される。圧縮室36内に吸入された冷媒は圧縮され、固定スクロール32の吐出ポート32b及び吐出弁37を介して吐出側空間OUTに吐出される。吐出側空間OUTに吐出された冷媒は吐出ポート3aを介して外部冷媒回路に吐出されて外部冷媒回路内を循環し、再び吸入ポート2bから電動コンプレッサ1内に吸入される。
次に、この発明の実施の形態1に係る電動コンプレッサ1において、電動モータ11とインバータ21とを電気的に接続する方法について説明する。
図5に示すように、まずモータハウジング2の底部2aにベアリング17が嵌入され、次いで、コイルエンド15aにモータハーネス27が接続された状態のステータ14が、モータハウジング2内に嵌入される。ステータ14がモータハウジング2内に嵌入されると、底部2aに気密端子22が取り付けられ、Cリング23によって固定される。気密端子22が取り付けられると、モータハーネス27の接続端子29が、気密端子22の導電部材22bに接続される。
ここで、電動モータ11は、モータハーネス27が接続されたコイルエンド15aが、圧縮機構部31側(図1参照)である前方側に位置するように配置されている。したがって、気密端子22の導電部材22bとモータハーネス27の接続端子29との結線作業は、前方側に広く開口している空間部5内で行なうことができるため、容易且つ迅速に作業を行なうことが可能となっている。モータハーネス27の接続端子29との結線作業が完了すると、図1に示すように、モータハウジング2内に軸支持部材18及び圧縮機構部31が挿入され、フロントハウジング3が接合される。また、底部2aにはインバータ21が固定され、インバータハウジング6が接合される。
このように、圧縮機構部31、電動モータ11及びインバータ21が順次直列に配置された電動コンプレッサ1において、電動モータ11をモータハーネス27が接続されたコイルエンド15aが圧縮機構部31側に位置するように配置したので、電動モータ11とインバータ21とを、これらの間の狭い隙間内で結線する必要がなく、結線作業を容易に行なうことが可能となる。また、軸方向における長さが短いコイルエンド15bがインバータ21側に配置されるため、電動コンプレッサ1の軸方向における長さ寸法を縮小することができる。したがって、電動コンプレッサ1において、組立て時の作業効率を向上して製造コストを低減するとともに、軸方向における長さ寸法を縮小して小型化することが可能になる。
また、気密端子22の導電部材22bが配置される配線通路9をモータハウジング2に形成された通路形成部8の内周面8aと、ステータ14の外周面14aとによって区画したので、例えば、モータハウジング2に貫通孔等を設けて配線通路とする場合と比較すると、電動コンプレッサ1を径方向においても小型化することが可能となる。
また、配線通路9が、圧縮機構部31の圧縮室36内に吸入される冷媒が流通する吸入通路を兼ねるように構成したので、モータハウジング2に吸入通路を別途設ける必要がなく、径方向において、電動コンプレッサ1をさらに小型化することができる。
さらに、インバータ21側に位置するコイルエンド15bに絶縁板16を設けたので、コイルエンド15bからモータハウジング2の底部2aへの漏電が防止されるため、これらの間の距離、すなわち電動モータ11とインバータ21との間の距離を小さくすることができる。したがって、電動コンプレッサ1の軸方向における長さ寸法をさらに縮小することが可能となる。
実施の形態2.
次に、この発明の実施の形態2に係る電動コンプレッサ41について説明する。尚、以下の実施の形態において、図1〜5の参照符号と同一の符号は同一または同様の構成要素であるので、その詳細な説明は省略する。この実施の形態2に係る電動コンプレッサは、実施の形態1における気密端子22及びモータハーネス27の代わりに、以下に説明する気密端子42及びモータハーネス47をそれぞれ用いて構成したものである。
図6に示すように、モータハウジング2の底部2aには、気密端子42が設けられている。気密端子42は、端子本体42aと、端子本体42aを貫通する導電部材42bとを備えている。端子本体42aの構成は、実施の形態1における端子本体22aと同様である。一方、導電部材42bの長さは、実施の形態1における導電部材22bより短くなっており、モータハウジング2の配線通路9内に延出している部位が、インバータ21側に位置するコイルエンド15bの上方で終端している。圧縮機構部31側に位置するコイルエンド15aからは、モータハーネス47が引き出されている。モータハーネス47は、コイルエンド15aから引き出されるリード線48、及びリード線48の先端部に設けられた接続端子49を有している。リード線48は、電動モータ11の前方側から配線通路9内を延びており、その先端部の接続端子49が、気密端子42の導電部材42bに接続されている。
以上のように構成される電動コンプレッサ41において、電動モータ11とインバータ21との結線作業は、図7に示すように、モータハウジング2の外部で行なわれる。モータハウジング2にステータ14を嵌入した後に、モータハーネス47が底部2aの貫通孔2cから後方側に引き出され、気密端子42の導電部材42bに接続される。次いで、気密端子42を貫通孔2c内に挿入し、Cリング23を取り付けることによって、気密端子42がモータハウジング2に固定される。その他の構造については、実施の形態1と同様である。
このように、導電部材42bの長さを短くし、且つモータハーネス47の長さを長くするように構成しても、実施の形態1と同様に、電動コンプレッサの軸方向における長さ寸法を縮小することができる。また、気密端子42とモータハーネス47とをモータハウジング2の外部で結線することができるため、容易に結線作業を行なうことができる。
実施の形態3.
次に、この発明の実施の形態3に係る電動コンプレッサ51について説明する。この実施の形態3に係る電動コンプレッサ51は、実施の形態2における電動コンプレッサ41に対して、気密端子とモータハーネスとを接続するクラスタブロックを追加して構成したものである。尚、以下の実施の形態において、図1〜7の参照符号と同一の符号は同一または同様の構成要素であるので、その詳細な説明は省略する。
図8に示すように、気密端子42とモータハーネス57とは、配線通路9の後部側に配置されたクラスタブロック52を介して接続されている。クラスタブロック52は、接合部材53(図9参照)を介してステータ14の外周面14aに接着されており、これらが一体として固定されている。モータハーネス57は、圧縮機構部31側に位置するコイルエンド15aに接続されているリード線58と、リード線58の先端部に設けられた接続端子59とからなり、接続端子59がクラスタブロック52内に設けられた状態となっている。電動コンプレッサ51の組立て時において、クラスタブロック52が固定された状態のステータ14がモータハウジング2内に嵌入されると、クラスタブロック52が配線通路9の後部側に配置される。次いで、気密端子42をモータハウジング2の底部2aに取り付けると、導電部材42bがクラスタブロック52内に挿入され、コイルエンド15aと気密端子42との電気的な接続が完了する。ここで、モータハーネス57は、実施の形態2におけるモータハーネス47のようにモータハウジング2の外部に引き出す必要がないため、その長さを短くすることができる。その他の構成については、実施の形態1または実施の形態2と同様である。
このように、気密端子42とモータハーネス57とが、ステータ14の外周面14aに固定されるとともに配線通路9内に配置されるクラスタブロック52を介して接続されるように構成したので、電動コンプレッサ51の組立て時において、モータハウジング2の底部2aに対する気密端子42の取り付けと、気密端子42と圧縮機構部31側のコイルエンド15aとの電気的な接続を同時に完了させることができる。すなわち、結線作業がさらに容易になるとともに作業工数も削減されるため、製造コストをさらに低減することができる。
この発明の実施の形態1に係る電動コンプレッサを示す断面側面図である。 実施の形態1に係る電動コンプレッサにおける気密端子の構成を説明するための部分拡大断面側面図である。 実施の形態1に係る電動コンプレッサにおける気密端子の構成を説明するための部分拡大正面図である。 図1のIV−IV断面を示す断面平面図である。 実施の形態1に係る電動モータとインバータとの電気的な結線方法を説明するための断面側面図である。 この発明の実施の形態2に係る電動コンプレッサを示す断面側面図である。 実施の形態2に係る電動モータとインバータとの電気的な結線方法を説明するための断面側面図である。 この発明の実施の形態3に係る電動コンプレッサを示す断面側面図である。 実施の形態3に係る電動コンプレッサの要部を示す部分断面正面図である。
符号の説明
1,41,51 電動コンプレッサ、2 モータハウジング、8a 通路形成部の内周面(モータハウジングの内周面)、9 配線通路、吸入通路、11 電動モータ、14a ステータの外周面(電動モータの外周面)、15a,15b コイルエンド、16 絶縁部材、21 インバータ、22,42 気密端子、22b,42b 導電部材、27,47,57 モータハーネス、31 圧縮機構部、52 クラスタブロック。

Claims (5)

  1. 冷媒を圧縮して吐出する圧縮機構部と、
    前記圧縮機構部を駆動する電動モータと、
    前記電動モータの動作を制御するインバータと
    を備え、前記圧縮機構部、前記電動モータ及び前記インバータが、順次直列に配置された電動コンプレッサにおいて、
    前記電動モータのコイルエンドには、前記電動モータと前記インバータとを電気的に接続するためのモータハーネスが接続され、
    前記電動モータは、前記モータハーネスが接続された前記コイルエンドが、前記圧縮機構部側に位置するように配置されることを特徴とする電動コンプレッサ。
  2. 前記電動モータ及び前記圧縮機構部が内部に収容されるモータハウジングと、
    前記モータハーネスが接続される導電部材を有し、前記モータハウジングに取り付けられる気密端子と
    をさらに備え、
    前記モータハーネスまたは前記導電部材が配置される配線通路は、前記モータハウジングの内周面と前記電動モータの外周面とによって区画される請求項1に記載の電動コンプレッサ。
  3. 前記配線通路は、前記圧縮機構部に吸入される前記冷媒が流通する吸入通路を兼ねる請求項2に記載の電動コンプレッサ。
  4. 前記インバータ側に位置する前記コイルエンドと前記モータハウジングとの間に絶縁部材が設けられる請求項2または3に記載の電動コンプレッサ。
  5. 前記気密端子と前記モータハーネスとは、前記電動モータの外周部に固定されるとともに前記配線通路内に配置されるクラスタブロックを介して接続される請求項2〜4のいずれか一項に記載の電動コンプレッサ。
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