JPS6232358B2 - - Google Patents

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JPS6232358B2
JPS6232358B2 JP53125898A JP12589878A JPS6232358B2 JP S6232358 B2 JPS6232358 B2 JP S6232358B2 JP 53125898 A JP53125898 A JP 53125898A JP 12589878 A JP12589878 A JP 12589878A JP S6232358 B2 JPS6232358 B2 JP S6232358B2
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JP
Japan
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spiral
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center
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JP53125898A
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JPS5551987A (en
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Kyoshi Terauchi
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Sanden Corp
Original Assignee
Sanden Corp
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Publication date
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Priority to US06/081,392 priority patent/US4304535A/en
Priority to AU51450/79A priority patent/AU534446B2/en
Priority to EP79302171A priority patent/EP0010402B1/en
Priority to DE7979302171T priority patent/DE2964221D1/de
Priority to CA000337539A priority patent/CA1144529A/en
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Publication of JPS6232358B2 publication Critical patent/JPS6232358B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C18/00—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C18/02—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents
    • F04C18/0207—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents both members having co-operating elements in spiral form
    • F04C18/0246—Details concerning the involute wraps or their base, e.g. geometry

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Rotary Pumps (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一対のうず巻体を角度をずらせてかみ
合せ、相対的な円運動（公転運動のみ）を加え
て、両うず巻間に形成する密閉空間を中心方向へ
移動させながら容積を減縮して中心部から圧縮流
体を吐出させるようにした容積式流体圧縮装置、
いわゆるスクロール型圧縮機に関するものであ
る。
さてこのようなスクロール型圧縮機の原理は古
くから公知であり、その内容は以下のとおりであ
る。
第１図を参照して、同一の二つのうず巻体１，
２を角度をずらせて互いかみ合い状態に配置する
と、図示のように両うず巻体１，２の間には両う
ず巻体の接触部から接触部にわたる限定された空
間３が形成される。今一方のうず巻体１を他方の
うず巻体２に対して一方のうず巻体２に対して一
方のうず巻体１の中心o′が他方のうず巻体２の中
心ｏの周りを半径ｏ−o′をもつて公転するように
うず巻体１の自転を禁止しながら動かすと、限定
された空間３の容積は徐々に減少する。
第１図ａの状態から、うず巻体２の公転角が90
゜を示す第１図ｂ，180゜を示す第１図ｃ，270゜
を示す第１図ｄを参照して、空間３の容積は徐々
に減少されていることが理解されよう。360゜回
転したａでは、両空間は中央部に移り互に接続
し、更に90゜ずつ移動した第１図ｂ，ｃ，ｄに示
されるようにその空間は狭まり、第１図ｄでほと
んど零となる。この間、第１図ｂで開き始めた外
側空間が第１図ｃ，ｄからａに移り、新たな流体
を取り込んだ密閉空間を作る。
従つて、このうず巻体１，２の軸方向両端にシ
ールした円盤状の側面板を設け、一方の側面板の
中央部に図に４で示すごとき吐出穴を設けておけ
ば径方向外側で取り込まれた流体が圧縮され吐出
穴４から吐出されることになる。
ところで、このような原理にもとづく第５図で
示すような従来のスクロール型圧縮機は、その設
計上の容易さから、ハウジング１０の中心軸の位
置に主軸１７の軸心、固定スクロール部材２５の
円盤状側面板２５１の中心Ｄ、およびうず巻体２
５２のうず巻基礎円中心Ｃの３つが一致するよう
に、さらにこれらの位置から、うず巻体２４２の
最終端部の方向に向けて可動スクロール部材２４
の軌道半径である距離Ｒを隔てた位置に、可動ス
クロール部材２４の円盤状側面板２４１の中心Ｂ
とうず巻体２４２のうず巻基礎円中心Ａとが一致
するように設けられている。従つて、第４図ａで
示すように固定スクロール部材２５の円盤状側面
板２５１の直径は2a＋4Rとなつている。
さて、繰り返すが前記したような構成は設計上
の容易さだけから為されたものであるから、ハウ
ジング１０の径方向寸法を小さくしようとするよ
う配慮はなされていない。
それ故、本発明では圧縮容量の減少なしに従来
例よりハウジングの径方向寸法が小さい圧縮機を
得ることを目的とし、その手段として、円筒のハ
ウジングと該円筒ハウジング内へその一端を貫挿
し回転可能に固定された主軸と、該主軸の一端端
部に固着され主軸の軸心から偏心した軸心を有す
るクランクピンと、円盤状の側面板の一面上にう
ず巻体を固定したスクロール部材であつて該側面
板の他面側で上記クランクピン上に相互回転可能
に設置される可動スクロール部材と、同様に円盤
状の側面板板体の一面上に上記可動スクロール部
材のうず巻体と同一のうず巻体を固定したスクロ
ール部材であつて上記可動スクロール部材に両う
ず巻体が互に180゜ずれ、かつ両うず巻体側壁が
接触するようにかみあい重ね合わされた状態で上
記円筒ハウジングに固定された固定スクロール部
材と、上記主軸の回転による上記可動スクロール
部材の円軌道運動を許しながら上記可動スクロー
ル部材の自転を阻止する機構とを有し、上記主軸
の回転によつて上記可動スクロール部材を円軌道
上を公転運動させて両うず巻体間に閉塞された空
間を形成しつつ流体を取り込み、上記可動スクロ
ール部材の運動に伴い該空間を中心に移動せし
め、かつ容積の減少を伴わせて一方向性連続流体
圧縮作用を行なわせるようにした容積式流体圧縮
装置において、上記主軸の軸心を上記円筒ハウジ
ングの中心軸から上記固定スクロール部材のうず
巻体の最終端部と反対の方向に向けて上記円軌道
の半径の1/2の距離だけずらし、上記クランクピ
ンの軸心を上記主軸の軸心から上記円軌道の半径
の距離だけずらし、上記可動スクロール部材のう
ず巻体のうず巻基礎円中心を、上記可動スクロー
ル部材の円盤状の側面板の中心から、該うず巻体
の最終端部の方向に向けて上記円軌道の半径の1/
２の距離だけずらすとともに、上記クランクピン
の軸心の軌跡上に乗せ、上記固定スクロール部材
のうず巻体のうず巻基礎円中心を上記主軸の軸心
に一致させるとともに、上記固定スクロール部材
の円盤状の側面板の中心を上記円筒ハウジングの
中心軸に一致させることで、上記可動スクロール
部材の円盤状の側面板の直径を上記可動スクロー
ル部材のうず巻体のうず巻基礎円中心から該うず
巻体のうず巻最終端部外壁までの距離の２倍と該
うず巻体のピツチの半分から該うず巻体の壁厚を
差し引いた距離とを加えた距離とし、上記固定ス
クロール部材の円盤状の側面板の直径を上記可動
スクロール部材のうず巻体のうず巻基礎円中心か
ら該うず巻体のうず巻最終端部外壁までの距離の
２倍と該うず巻体のピツチの半分から該うず巻体
の壁厚を差し引いた距離の３倍とを加えた距離と
して、上記円筒ハウジングの内径を上記固定スク
ロール部材の円盤状の側面板の直径と同一にした
ことを特徴とする容積式流体圧縮装置を得てい
る。
以下、本発明の実施例を図面によつて詳述す
る。
まず第２図と第４図ｂによつて実施例を説明す
るが、その前に第２図および第４図自身の説明を
する。
第２図は本発明の一実施例の構造を示す中央断
面図で、第４図はうず巻体２４２とうず巻体２５
２との噛み合わせにおいて、その最終端部間の距
離が最大の状態になつた時における、側面板中心
とうず巻基礎円中心の関係を示す説明図で、ａが
従来例ｂが本発明のものである。
さて、ハウジング１０はフロントエンドプレー
ト１１、リヤエンドプレート１２および両者間を
接続する円筒側壁１３（図示例においては、リヤ
エンドプレート１２と一体に形成されている）か
ら成り、リヤエンドプレート１２に形成した流体
吸入口１４および流体排出口１５で外部と連通し
たクランク室を形成している。
フロントエンドプレート１１には、これを貫通
し、かつこれにラジアルニードル軸受１６を介し
て回転可能に支承された主軸１７が取り付けられ
ている。そして主軸１７は、その軸心をハウジン
グ１０の中心軸からうず巻体２５２の最終端部と
は反対の方向に向けてＲ／２だけずらしてある。
なおこの可動スクロール部材２４の軌道半径であ
るＲはうず巻体２４２，２５２のピツチＰと厚み
ｔで決定され、うず巻体２４２，２５２どうしの
線接触部をシールできるようにＲ＝（Ｐ／２）−ｔ
としている。主軸１７を取り囲むようにフロント
エンドプレート１１から正面に突出した筒体１８
内には主軸１７の周りにシヤフトシール機構１９
が設置され、また筒体１８外部にはプーリー２０
が軸受支持されており、このプーリー２０は主軸
１７と結合されて、外部の駆動源（例えばモータ
等）からの回転力をベルトを介して主軸１７へ伝
達するようになつている。
主軸１７の内端にはローター２１が固定されて
おり、このローター２１はフロントエンドプレー
ト１１の内面に、主軸１７と同心に設けたスラス
トニードル軸受２２にと支承されている。ロータ
ー２１のフロントエンドプレート１１とは反対の
側にはローターから突出し、かつ上記主軸１７の
軸心からＲだけ偏心した軸心を有するクランクピ
ン２３が設けられている。
２４，２５はスクロール部材で後述する構成上
の特徴から以後２４を可動スクロール部材、２５
を固定スクロール部材と呼称する。
まず可動スクロール部材について説明を行う
と、可動スクロール部材２４は一枚の円盤状側面
板２４１の一面に、うず巻体２４２を固定してい
る。円盤状側面板２４１の中心Ｂからうず巻体２
４２の最終端部の方向に向けてＲ／２離れたとこ
ろには、うず巻体２４２のうず巻基礎円中心Ａが
位置している。従つて円盤状側面板２４１の半径
は前記うず巻基礎円中心Ａと前記うず巻体２４２
の最終端部のうず巻外壁との距離をａとすると
（ａ＋Ｒ／２）で示すことができる。
また円盤状側面板２４１の一面と反対の面には
軸方向丸孔を備えた突部２４３を形成しその丸孔
内にラジアルニードル軸受２６を介してクランク
ピン２３を嵌合している。これによつて可動スク
ロール部材２４はクランクピン２３上に軸受支持
されることになる。クランクピン２３の軸心は可
動スクロール部材２４のうず巻基礎円中心Ａと一
致するように突部２４３は形成されている。
また可動スクロール部材２４の突部２４３の突
出端には径方向に拡がるフランジ面を備えたフラ
ンジ体２７が設けられ、このフランジ面はロータ
ー２１の対向面上にクランクピン２３と同心に設
けたスラストニードル軸受２８で支持されてい
る。
従つて、主軸１７の回転によるクランクピン２
３の偏心運動によつて可動スクロール部材２４
は、フランジ体２７と一緒に偏心運動を行なう。
すなわち、主軸１７を中心に主軸１７とクランク
ピン２３の軸心間の距離Ｒを半径とする円軌道上
を運動する。この可動スクロール部材２４の円軌
道運動の間、スクロール部材の自転を防止するた
め、可動スクロール部材２４の円板状側面板２４
１とフランジ体２７との間には、ハウジングの円
筒壁１３内面に設置された自転防止機構２９が設
けられている。
第２図および第２図の−線に沿つた断面を
示す第３図を参照してこの自転防止機構の一例を
説明する。
フランジ体２７は突部２４３に嵌合するととも
に、これにキー結合されることによつて相互回転
を防止された外形が四角形の角筒部２７１を備え
ている。ここでフランジ体２７の角筒部２７１も
含めた軸方向長さは、可動スクロール部材２４の
突部２４３の軸方向長さ以上とする。これによつ
て可動スクロール部材２４へ加わるスラスト荷重
がスラストニードル軸受２８を介してローター２
１で支持される。
角筒部２７１上には外形が四角形でかつ四角の
穴を備えた摺動体２９１が設置されている。摺動
体２９１の四角の穴は、第３図に示されるよう
に、対向する一対の辺が角筒部２７１の一対の辺
と同一寸法で、残りの一対の辺が他の一対の辺よ
りもクランクピン２３の主軸１７に対する偏心量
Ｒの２倍以上長くなつており、これによつて角筒
部２７１と摺動体２９１とは相互に一方向に摺動
可能とされている。
摺動体の周囲には、摺動体２９１を嵌合したリ
ング部材２９２を配置し、該リング部材２９２は
キー結合（２９３で示される）によつてハウジン
グ円筒側壁内面に回転が阻止されるよう設置して
いる。リング部材２９２の中央部の穴は角穴で、
摺動体２９１の外形の対向する一対の辺と同じ寸
法をもつ一対の辺と、残りの一対の辺よりもクラ
ンクピン２３の主軸１７に対する偏心量Ｒの２倍
以上長い一対の辺とで構成される四角形状をして
おり、摺動体２９１を、角筒部２７１との摺動方
向とは直角方向に摺動するように案内する。
かくして角筒部２７１は互に直交する二方向に
移動可能とされているが、自転は禁止されてお
り、従つて直交する二方向への移動の合成として
円軌道上の運動を許される。それ故、主軸１７の
回転に伴うクランクピン２３の偏心回転運動によ
つて、角筒部２７１従つて可動スクロール部材２
４は自転せず円軌道上を運動（公転）する。
なお、リング部材２９２は摺動体２９１を嵌合
させる角穴を設ける必要はなくフランジ体２７の
通過を許す穴が穿設され、かつ一端面に摺動体２
９１を受ける凹部を形成し、該凹部の側壁が摺動
体２９１の摺動を案内するように構成しても良
く、この場合、当然摺動体２９１の厚みは薄くな
る。
次に固定スクロール部材２５について説明を行
う。固定スクロール部材２５は円盤状側面板２５
１の一面に、うず巻体２５２を固定している。該
うず巻体２５２は、そのうず巻基礎円の直径およ
びうず巻基礎円中心からうず巻体２５２の最終端
部のうず巻外壁までの距離を前記した可動スクロ
ール部材２４のうず巻体２４２のそれと同じ値に
してある。そして円盤状側面板２５１は、円筒側
壁１３の内周壁に沿つて嵌入せられた後円盤状側
面板２５１の周縁部に部分的に設けられた切欠き
と、円筒側壁１３の内周壁から突出させられた突
部１３１とが係合することによつて、自身の回転
を阻止させながらハウジング１０内に配置せられ
ている。
それから円盤状側面板２５１のうず巻体２５２
の略中心に相当する位置には吐出口２５３が穿設
されており、円盤状側面板２５１の一面と反対の
面には、前記吐出口２５３を取巻くように環状の
突起２５４が突設させられている。
固定スクロール部材２５の円盤状側面板２５１
は、ハウジング１０の円筒側壁１３へその内周壁
に沿つて嵌入させられるから、ハウジング１０の
中心軸と円盤状側面板２５１の中心Ｄは当然一致
することになる。また、円盤状側面板２５１の中
心Ｄからうず巻体２５２の最終端部とは逆の方向
に向けて（第４図ｂを参照すれば、うず巻体２４
２の最終端部の方向に向けてとも言える。）Ｒ／
２離れたところには、うず巻体２５２のうず巻基
礎円中心Ｃが位置している。
そして、主軸１７の軸心とうず巻体２５２のう
ず巻基礎円中心Ｃとは一致することになる。
従つて、可動スクロール部材２４の説明も参考
にすれば、第４図ｂで示すように可動スクロール
部材２４の円盤状側面板２４１の周縁は固定スク
ロール部材２５のうず巻体２５２の最終端部のう
ず巻外壁を丁度覆うので、うず巻体２５２がはみ
出すことはない。
次に、円盤状側面板２５１の半径について説明
する。
可動スクロール部材２４の公転によつて、うず
巻体２４２の最終端部は、第４図ｂで示されるよ
うな、すなわちＡ，Ｃ，Ｄが一直線上にあるよう
な位置へきた時、円盤状側面板２５１の周縁から
はみ出る可能性が最も高くなる。だから、円盤状
側面板２５１の大きさすなわち半径は、この時そ
の周縁が、うず巻体２４２の最終端部のうず巻外
壁と一致するような値にすればよいことになる。
従つてこの値は、うず巻体２４２のうず巻基礎
円中心Ａとうず巻体２４２の最終端部のうず巻外
壁との距離ａに、第４図ｂ中のAC間の距離Ｒお
よびCD間の距離Ｒ／２を加えたものでａ＋Ｒ＋
Ｒ／２＝ａ＋３／2Rとなる。
以上の説明から本発明によれば、従来例に比較
して圧縮容量を同一のまま固定スクロール部材の
円盤状側面板の半径を（ａ＋2R）−（ａ＋3R／
２）＝Ｒ／２（直径でＲ）だけ小さくできる。す
なわちハウジングの径方向寸法を半径Ｒ／２（直
径Ｒ）だけ小さくできるようになる。
なお、可動スクロール部材および固定スクロー
ル部材の円盤状側面板の実質的半径は、円盤状側
面板の中心とうず巻体の最終端部のうず巻外壁と
の距離で決まるから、第８図のようにうず巻体の
最終端部から180゜うず巻中心に向かつた位置ま
では、側面板をうず巻体内壁から径方向外方に向
けて切り取つてもよく、第９図のようにうず巻体
の最終端部から180゜うず巻中心に向かつた位置
までは、側面板の周縁をうず巻体の最終端部のう
ず巻外壁から側面板の中心までの距離を半径とし
側面板の中心を中心とする円弧とすることでもよ
い。
さらに、うず巻体の最終端部を実質的に定めた
うえで、これのうず巻外壁と側面板の中心との距
離を半径とし側面板の中心を中心とする円弧状の
肉厚の薄いうず巻体を最終端部から延長させても
よい。そうすることで、側面板の半径を同一のま
ま、さらに圧縮容量を増加させることが可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
第１図ａ〜ｄは本発明に係るスクロール型圧縮
機の圧縮原理を説明するための図で、ａ〜ｄは異
なつた角度位置の状態を示す図、第２図は本発明
の一実施例の構造を示す中央断面図、第３図は第
２図中の−線に沿つた断面図、第４図は固
定、可動両スクロール部材のうず巻体の噛み合わ
せにおいて、その最終端部間の距離が最大の状態
になつた時における側面板中心とうず巻基礎円中
心の関係を示す説明で、ａが従来例ｂが本発明の
ものである、第５図は従来の構造を示す中央断面
図、第６図は従来のハウジング内のスクロール体
の配設位置を示す説明図、第７図は本発明による
ハウジング内のスクロール体の配設位置を示す説
明図、第８図及び第９図は板体の別の実施例を示
す図である。 １，２……うず巻体、３……密閉空間、４……
吐出孔、１０……ハウジング、１１……フロント
エンドプレート、１２……リヤエンドプレート、
１３……円筒側壁、１４……流体吸入口、１５…
…流体排出口、１６，２６……ラジアルニードル
軸受、１７……主軸、２１……ローター、２２，
２８……スラストニードル軸受、２３……クラン
クピン、２４，２５……スクロール部材、２７…
…フランジ体、２９……自転防止機構、３０……
弾性環状態、３１……吐出室。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ 円筒のハウジングと該円筒ハウジング内へそ
    の一端を貫挿し回転可能に固定された主軸と、該
    主軸の一端端部に固着され主軸の軸心から偏心し
    た軸心を有するクランクピンと、円盤状の側面板
    の一面上にうず巻体を固定したスクロール部材で
    あつて該側面板の他面側で上記クランクピン上に
    相互回転可能に設置される可動スクロール部材
    と、同様に円盤状の側面板板体の一面上に上記可
    動スクロール部材のうず巻体と同一のうず巻体を
    固定したスクロール部材であつて上記可動スクロ
    ール部材に両うず巻体が互に180゜ずれ、かつ両
    うず巻体側壁が接触するようにかみあい重ね合わ
    された状態で上記円筒ハウジングに固定された固
    定スクロール部材と、上記主軸の回転による上記
    可動スクロール部材の円軌道運動を許しながら上
    記可動スクロール部材の自転を阻止する機構とを
    有し、上記主軸の回転によつて上記可動スクロー
    ル部材を円軌道上を公転運動させて両うず巻体間
    に閉塞された空間を形成しつつ流体を取り込み、
    上記可動スクロール部材の運動に伴い該空間を中
    心に移動せしめ、かつ容積の減少を伴わせて一方
    向性連続流体圧縮作用を行なわせるようにした容
    積式流体圧縮装置において、上記主軸の軸心を上
    記円筒ハウジングの中心軸から上記固定スクロー
    ル部材のうず巻体の最終端部と反対の方向に向け
    て上記円軌道の半径の1/2の距離だけずらし、上
    記クランクピンの軸心を上記主軸の軸心から上記
    円軌道の半径の距離だけずらし、上記可動スクロ
    ール部材のうず巻体のうず巻基礎円中心を、上記
    可動スクロール部材の円盤状の側面板の中心か
    ら、該うず巻体の最終端部の方向に向けて上記円
    軌道の半径の1/2の距離だけずらすとともに、上
    記クランクピンの軸心の軌跡上に乗せ、上記固定
    スクロール部材のうず巻体のうず巻基礎円中心を
    上記主軸の軸心に一致させるとともに、上記固定
    スクロール部材の円盤状の側面板の中心を上記円
    筒ハウジングの中心軸に一致させることで、上記
    可動スクロール部材の円盤状の側面板の直径を上
    記可動スクロール部材のうず巻体のうず巻基礎円
    中心から該うず巻体のうず巻最終端部外壁までの
    距離の２倍と該うず巻体のピツチの半分から該う
    ず巻体の壁厚を差し引いた距離とを加えた距離と
    し、上記固定スクロール部材の円盤状の側面板の
    直径を上記可動スクロール部材のうず巻体のうず
    巻基礎円中心から該うず巻体のうず巻最終端部外
    壁までの距離の２倍と該うず巻体のピツチの半分
    から該うず巻体の壁厚を差し引いた距離の３倍と
    を加えた距離として、上記円筒ハウジングの内径
    を上記固定スクロール部材の円盤状の側面板の直
    径と同一にしたことを特徴とする容積式流体圧縮
    装置。
JP12589878A 1978-10-12 1978-10-12 Positive displacement fluid compressor Granted JPS5551987A (en)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP12589878A JPS5551987A (en) 1978-10-12 1978-10-12 Positive displacement fluid compressor
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