JP2021076067A - ロータリ圧縮機 - Google Patents
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Abstract
【課題】騒音を抑制しつつ、より円滑に運転することが可能なロータリ圧縮機を提供する。【解決手段】ロータリ圧縮機は、軸線回りに回転可能なクランクシャフトと、クランクシャフトの回転に伴って冷媒を圧縮する圧縮室が形成された圧縮部と、を備え、圧縮部は、クランクシャフトに設けられ、軸線回りに旋回するピストンロータと、ピストンロータを外周側から覆う円環状のシリンダと、シリンダをそれぞれ軸線方向から覆うことで、シリンダとともに圧縮室を形成する上部軸受、及び下部軸受と、圧縮室内に配置され、軸線に対する径方向に延びるとともに、先端がピストンロータの外周面に当接した状態で径方向に移動可能とされ、圧縮室を低圧空間と高圧空間とに分離するブレードと、を有し、ブレードは、金属材料で形成され、ブレードの強度を補完するブレード本体と、樹脂材料で形成され、ブレード本体に一体に設けられている樹脂部と、を有する。【選択図】図3
Description
本開示は、ロータリ圧縮機に関する。
例えば空調装置における冷媒の圧縮に用いられる装置として、ロータリ圧縮機が知られている。ロータリ圧縮機は、シャフトと、シャフトの偏心部に装着されたピストンロータと、ピストンロータを収容するシリンダ室を有するシリンダと、シリンダ室の軸方向両側に配置される上部軸受、及び下部軸受と、シリンダ室内に向かって突出するブレードと、これらを収容するハウジングと、を備えている。ブレードは、ピストンロータの外周面に常態的に摺接することで、シリンダ室を低圧空間と高圧空間に分けている(下記特許文献1参照)。従来、ブレードは金属によって一体に形成されることが一般的であった。
ところで、ブレードが金属で形成されている場合、ジャンプと呼ばれる現象が起きることが知られている。ジャンプとは、ブレード自身の重量に基づいて発生する慣性力によって、当該ブレードがピストンロータの動作に追従しきれずに、両者が接触と離間を繰り返す現象である。このジャンプによってロータリ圧縮機から騒音が生じてしまうという問題があった。
本開示は上記課題を解決するためになされたものであって、騒音を抑制しつつ、より円滑に運転することが可能なロータリ圧縮機を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本開示に係るロータリ圧縮機は、軸線回りに回転可能なクランクシャフトと、該クランクシャフトの回転に伴って冷媒を圧縮する圧縮室が形成された圧縮部と、を備え、前記圧縮部は、前記クランクシャフトに設けられ、前記軸線から偏心した位置で該軸線回りに旋回するピストンロータと、該ピストンロータを外周側から覆う円環状のシリンダと、該シリンダをそれぞれ前記軸線方向から覆うことで、前記シリンダとともに前記圧縮室を形成する上部軸受、及び下部軸受と、前記圧縮室内に配置され、前記軸線に対する径方向に延びるとともに、先端が前記ピストンロータの外周面に当接した状態で前記径方向に移動可能とされ、前記圧縮室を低圧空間と高圧空間とに分離するブレードと、を有し、前記ブレードは、金属材料で形成され、前記ブレードの強度を補完するブレード本体と、樹脂材料で形成され、前記ブレード本体に一体に設けられている樹脂部と、を有する。
本開示のロータリ圧縮機によれば、騒音を抑制しつつ、より円滑に運転することができる。
<第一実施形態>
(ロータリ圧縮機の構成)
以下、本開示の第一実施形態に係る装置Xについて、図1から図3を参照して説明する。図1に示すように、本実施形態に係るロータリ圧縮機100は、圧縮機本体10と、アキュムレータ24と、吸入管26A、26Bと、を備えている。圧縮機本体10は、軸線Oに沿って延びるクランクシャフト16と、クランクシャフト16を回転させるモータ18と、クランクシャフト16の回転に伴って冷媒を圧縮する圧縮部10Aと、クランクシャフト16、モータ18、及び圧縮部10Aを覆うハウジング11と、を備えている。
(ロータリ圧縮機の構成)
以下、本開示の第一実施形態に係る装置Xについて、図1から図3を参照して説明する。図1に示すように、本実施形態に係るロータリ圧縮機100は、圧縮機本体10と、アキュムレータ24と、吸入管26A、26Bと、を備えている。圧縮機本体10は、軸線Oに沿って延びるクランクシャフト16と、クランクシャフト16を回転させるモータ18と、クランクシャフト16の回転に伴って冷媒を圧縮する圧縮部10Aと、クランクシャフト16、モータ18、及び圧縮部10Aを覆うハウジング11と、を備えている。
圧縮部10Aは、クランクシャフト16の回転に伴って軸線Oから偏心した位置(ロータ軸線O1,O2)で軸線O回りに旋回(回転)するピストンロータ13A、13B(第一ピストンロータ13A、第二ピストンロータ13B)と、これら第一ピストンロータ13A、及び第二ピストンロータ13Bをそれぞれ収容するシリンダ12A、12Bと、クランクシャフト16を回転可能に支持する上部軸受17A、及び下部軸受17Bと、シリンダ12A、12B内に形成された圧縮室Cを2つの空間に分離するブレードBと、を有している。
圧縮部10Aは、円筒形状のハウジング11内に、ディスク状のシリンダ12A、12Bが上下2段に設けられた、いわゆる2気筒タイプのロータリ圧縮機である。ハウジング11は、シリンダ12A、12Bを囲うことで、圧縮された冷媒が排出される吐出空間Vを形成する。シリンダ12A、12Bの内部には、各々、シリンダ内壁面の内側よりも小さな外形を有する円筒状の第一ピストンロータ13A、第二ピストンロータ13Bが配置されている。第一ピストンロータ13A、第二ピストンロータ13Bは、各々、クランクシャフト16におけるクランク軸14A、14B(第一クランク軸14A、第二クランク軸14B)に挿入固定されている。
上段側のシリンダ12Aの第一ピストンロータ13Aと、下段側の第二ピストンロータ13Bとは、その位相が互いに180°だけ異なるように設けられている。即ち、第一ピストンロータ13Aは、第二ピストンロータ13Bの偏心方向とは反対の方向に偏心している。また、上下のシリンダ12A、12Bの間には、ディスク状の仕切板15が設けられている。仕切板15により、上段側のシリンダ12A内の空間Rと、下段側の空間Rとが互いに区画されて、それぞれ圧縮室C1とC2とされている。
シリンダ12A、12Bは、上部軸受17A、及び下部軸受17Bによってハウジング11に固定されている。より具体的には、上部軸受17Aは圧縮部10Aの上部に固定された円盤状をなしており、その外周面はハウジング11の内周面に固定されている。下部軸受17Bは圧縮部10Aの下部に固定された円盤状をなしており、その外周面はハウジング11の内周面に固定されている。上部軸受17Aは、上段側のシリンダ12Aを上方(軸線O方向一方側)から覆っている。また、下部軸受17Bは、下段側のシリンダ12Bを下方(軸線O方向他方側)から覆っている。つまり、上部軸受17Aは、シリンダ12A、及び仕切板15とともに、上記の圧縮室C1を形成し、下部軸受17Bは、シリンダ12B、及び仕切板15とともに、上記の圧縮室C2を形成する。なお、ロータリ圧縮機100は、このような2気筒ではなく、1気筒であってもよい。1気筒の場合、上記の仕切板15を設けることなく、シリンダの軸線O方向両側を、それぞれ上部軸受17A、及び下部軸受17Bによって覆う構成が採られる。
圧縮機本体10には、圧縮機本体10への供給に先立って冷媒を気液分離するアキュムレータ24がステー25を介してハウジング11に固定されている。アキュムレータ24と圧縮機本体10との間には、アキュムレータ24内の冷媒を圧縮機本体10に吸入させるための吸入管26A、26Bが設けられている。吸入管26A、26Bの一端はアキュムレータ24の下部に接続され、他端は開口22A、22Bを通して、シリンダ12A、12Bにそれぞれ形成された吸入ポート23A、23Bに連通している。クランクシャフト16の一端側には、当該クランクシャフト16を回転駆動させるためのモータ18のロータ19Aが一体に設けられている。ロータ19Aの外周部に対向して、ステータ19Bが、ハウジング11の内周面に固定して設けられている。
(圧縮部の構成)
続いて、図2を参照して、圧縮部10Aの内部の構成について説明する。なお、上述の上段側のシリンダ12Aと、下段側のシリンダ12Bとでは、互いに同等の構成を有していることから、以下では代表的に上段側のシリンダ12Aについてのみ説明する。図2に示すように、シリンダ12Aは、軸線Oを中心とする環状のシリンダ本体12Hと、このシリンダ本体12Hの外周面12Sに設けられた2つの張出部P1、P2と、を有している。張出部P1、P2は、外周面12Sから軸線Oに対する径方向外側に向かって扇状に広がっている。張出部P1、P2の外周面は、上述のハウジング11の内周面に対して、例えば焼き嵌め等によって当接・固定される。2つの張出部P1、P2は、軸線Oに対する周方向に間隔をあけて設けられている。また、張出部P1は、張出部P2よりも周方向の寸法が大きい。なお、これら張出部P1、P2の個数や形状は、設計・仕様に応じて適宜決定されてよい。
続いて、図2を参照して、圧縮部10Aの内部の構成について説明する。なお、上述の上段側のシリンダ12Aと、下段側のシリンダ12Bとでは、互いに同等の構成を有していることから、以下では代表的に上段側のシリンダ12Aについてのみ説明する。図2に示すように、シリンダ12Aは、軸線Oを中心とする環状のシリンダ本体12Hと、このシリンダ本体12Hの外周面12Sに設けられた2つの張出部P1、P2と、を有している。張出部P1、P2は、外周面12Sから軸線Oに対する径方向外側に向かって扇状に広がっている。張出部P1、P2の外周面は、上述のハウジング11の内周面に対して、例えば焼き嵌め等によって当接・固定される。2つの張出部P1、P2は、軸線Oに対する周方向に間隔をあけて設けられている。また、張出部P1は、張出部P2よりも周方向の寸法が大きい。なお、これら張出部P1、P2の個数や形状は、設計・仕様に応じて適宜決定されてよい。
シリンダ本体12Hの内周側は軸線Oを中心として円形に開口することで、上述の圧縮室C1とされている。この圧縮室C1内には、第一ピストンロータ13Aが収容されている。ブレードBは、シリンダ本体12Hに対して弾性部材Gによって付勢された状態でブレード収容部Sb内に支持されている。ブレードBは、弾性部材Gによって軸線Oに対する径方向内側に向かって付勢されている。これにより、ブレードBの先端Btは、第一ピストンロータ13Aの外周面に常態的に当接した状態となっている。
(ブレードの構成)
ブレードBは、軸線Oに対する径方向に進退動可能(移動可能)とされている。このブレードBにより、圧縮室C1は2つの空間(高圧空間Vh、及び低圧空間Vl)に分離されている。より具体的には、第一ピストンロータ13Aの回転方向(旋回方向)を基準としたとき、ブレードBよりも回転方向R前方側の空間は高圧空間Vhとされ、回転方向後方側の空間は低圧空間Vlとされている。高圧空間Vhでは、低圧空間Vl側から送り込まれた冷媒が圧縮されることで高温高圧となって流通している。この高温高圧の冷媒は、シリンダ本体12Hに形成された吐出口(不図示)から、ハウジング11内の吐出空間Vを経て外部に取り出される。
ブレードBは、軸線Oに対する径方向に進退動可能(移動可能)とされている。このブレードBにより、圧縮室C1は2つの空間(高圧空間Vh、及び低圧空間Vl)に分離されている。より具体的には、第一ピストンロータ13Aの回転方向(旋回方向)を基準としたとき、ブレードBよりも回転方向R前方側の空間は高圧空間Vhとされ、回転方向後方側の空間は低圧空間Vlとされている。高圧空間Vhでは、低圧空間Vl側から送り込まれた冷媒が圧縮されることで高温高圧となって流通している。この高温高圧の冷媒は、シリンダ本体12Hに形成された吐出口(不図示)から、ハウジング11内の吐出空間Vを経て外部に取り出される。
図3に示すように、ブレードBは、軸線O方向から見て、当該軸線Oに対する径方向を長手方向とし、周方向を厚さ方向とする板状をなしている。上段側のシリンダ12Aでは、ブレードBにおける軸線O方向を向く一対の面は、上述の上部軸受17A、及び仕切板15にそれぞれ摺折する軸方向摺動面Bs,Bsとされている。これら軸方向摺動面Bs,Bs同士を軸線O方向に接続する面は、ブレード外面Boとされている。ブレードBoにおける径方向内側を向く部分は、軸線O方向から見て径方向内側に向かって凸となる曲面状をなしている。
ブレードBは、金属材料によって形成されているブレード本体Bhと、このブレード本体Bhの外側を覆うことで上記ブレード外面Boを形成する樹脂部Bpと、を有している。ブレード本体Bhを形成する金属材料としては、鉄やアルミが好適である。樹脂部Bpを形成する樹脂材料は、圧縮室C内を流通する冷媒の温度領域によって異なっている。例えば、冷媒の温度が100℃以下である場合には、樹脂部Bpは、ポリオキシメチレン(POM)、ポリアミド(PA)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、及びポリエチレンテレフタレート(PET)を含む群から選択された一の材料によって一体に形成されている。冷媒の温度が150℃以下である場合には、ブレード本体Bhは、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、及びポリイミド(PI)を含む群から選択された一の材料によって一体に形成されることが望ましい。
加えて、樹脂部Bpは、上記のような樹脂材料の内部に封入されている繊維材Fをさらに有する複合材料であってもよい。この場合、図3に示すように、繊維材Fの配向方向は、ブレード本体Bhの外面に沿う方向とされている。つまり、樹脂部Bpにおける先端Btを含む部分では、繊維材Fは当該先端Btの曲面形状に沿って径方向内側に凸となる曲線状をなすように配向されている。樹脂部Bpにおける先端Btよりも径方向外側の部分では、繊維材Fは径方向を向く直線状に配向されている。
さらに、このブレードBでは、軸線Oに交差する面内で径方向に交差する方向における樹脂部Bpの寸法の合計(L1+L1)の値は、当該交差する方向におけるブレード本体Bhの寸法L2の値よりも大きく設定されている。つまり、ブレードBの全体積における樹脂部Bpが占める割合は、ブレード本体Bhが占める割合よりも大きい。
(作用効果)
次に、本実施形態に係るロータリ圧縮機100の動作について説明する。ロータリ圧縮機100を運転するに当たっては、外部からの電力供給によってまずモータ18を駆動する。モータ18の駆動に伴って、クランクシャフト16が軸線O回りに回転する。クランクシャフト16の回転に伴って第一クランク軸14A、第二クランク軸14Bがクランクシャフト16の中心軸線(軸線O)回りに旋回する。この旋回に追従するようにして、第一ピストンロータ13A、及び第二ピストンロータ13Bが圧縮室C1、C2内で偏心回転する。第一ピストンロータ13A、及び第二ピストンロータ13Bの偏心回転によって、圧縮室C1、C2の容積が変化し、当該圧縮室C1、C2内に取り込まれた冷媒が圧縮される。圧縮された冷媒は、ハウジング11内の吐出空間Vを経て外部に取り出される。
次に、本実施形態に係るロータリ圧縮機100の動作について説明する。ロータリ圧縮機100を運転するに当たっては、外部からの電力供給によってまずモータ18を駆動する。モータ18の駆動に伴って、クランクシャフト16が軸線O回りに回転する。クランクシャフト16の回転に伴って第一クランク軸14A、第二クランク軸14Bがクランクシャフト16の中心軸線(軸線O)回りに旋回する。この旋回に追従するようにして、第一ピストンロータ13A、及び第二ピストンロータ13Bが圧縮室C1、C2内で偏心回転する。第一ピストンロータ13A、及び第二ピストンロータ13Bの偏心回転によって、圧縮室C1、C2の容積が変化し、当該圧縮室C1、C2内に取り込まれた冷媒が圧縮される。圧縮された冷媒は、ハウジング11内の吐出空間Vを経て外部に取り出される。
ところで、ロータリ圧縮機100の運転中には、ブレードB自身の重量に基づいて発生する慣性力によって、当該ブレードBが第一ピストンロータ13A、又は第二ピストンロータ13Bの動作に追従しきれずに、両者が接触と離間を繰り返す現象(ジャンプ)が起きる可能性がある。このジャンプによって、ロータリ圧縮機100から騒音が生じてしまう。
しかしながら、本実施形態に係るロータリ圧縮機100では、ブレードBが、金属材料で形成されているブレード本体Bhと、このブレード本体Bhの外側を覆う樹脂部Bpと、を有している。これにより、例えばブレードBの全体が金属材料で形成されている構成に比べて、ブレードBの重量を小さく抑えることができる。したがって、ブレードBに働く慣性力に基づいて発生するジャンプを抑制することができる。一方で、ブレード本体Bhは金属材料で形成されていることから、例えばブレードBの全体が樹脂材料で形成されている構成に比べて、ブレードBの強度を補完する(向上させる)ことができる。
さらに、上記構成によれば、先端Bt側を含むブレード本体Bhの外側が樹脂部Bpで覆われている。即ち、ピストンロータ13A,13Bに接触する先端Btは樹脂材料で覆われている。したがって、例えば先端Btが金属材料で形成されている構成に比べて、先端Btとピストンロータ13A,13Bとの間で生じる摩擦損失を小さく抑えることができる。また、たとえジャンプが発生した場合であっても、先端Btが樹脂材料で形成されていることから、ピストンロータ13A,13Bとの間で生じる騒音を小さく抑えることができる。
加えて、上記構成によれば、ブレードBの全体積における樹脂部Bpの占める割合が、金属材料の占める割合よりも大きくすることができる。これにより、ブレードBの重量をより小さく抑えることができる。
さらに、上記構成によれば、樹脂材料の内部に封入されている繊維材Fの配向方向が、ブレード本体Bhの外面に沿う方向とされている。ここで、複合材料に熱が加えられた場合には、繊維材Fの配向方向における線膨張係数が支配的となることが知られている。上記の構成によれば、樹脂部に熱が加わった場合、当該樹脂部Bpはブレード本体の外面に沿う方向に大きく熱膨張する。言い換えると、樹脂部Bpの厚さ方向(即ち、軸線Oに対する周方向)における熱膨張はゼロとなるか極わずかである。これにより、ブレードBが径方向に移動する際のシリンダ12A,12B(ブレード収容部Sb)とのクリアランスを安定的に維持することができる。
<第二実施形態>
(ブレードの構成)
続いて、本開示の第二実施形態について、図4を参照して説明する。なお、上記の第一実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。本実施形態では、ブレードB2の構成が上記第一実施形態とは異なっている。図4に示すように、本実施形態に係るブレードB2は、第一ピストンロータ13A(又は第二ピストンロータ13B)の旋回方向Drにおける前方側の一部を形成する樹脂部Bp2と、旋回方向Drにおける後方側の他の一部を形成するブレード本体Bh2と、を有している。言い換えれば、ブレード本体Bh2は、軸線Oを中心とする径方向を基準として、圧縮室Cの高圧空間Vh側におけるブレードB2の一部を形成している。樹脂部Bp2は、径方向を基準として、圧縮室Cの低圧空間Vl側におけるブレードB2の他の一部を形成している。より具体的には、ブレード本体Bh2と樹脂部Bp2とは、径方向に延びる等分線を基準として、それぞれブレードB2の半分をなしている。なお、ブレード本体Bh2は、上記の各実施形態と同様に、金属材料で形成されている。樹脂部Bp2は、上記の各実施形態と同様に、樹脂材料で形成されている。
(ブレードの構成)
続いて、本開示の第二実施形態について、図4を参照して説明する。なお、上記の第一実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。本実施形態では、ブレードB2の構成が上記第一実施形態とは異なっている。図4に示すように、本実施形態に係るブレードB2は、第一ピストンロータ13A(又は第二ピストンロータ13B)の旋回方向Drにおける前方側の一部を形成する樹脂部Bp2と、旋回方向Drにおける後方側の他の一部を形成するブレード本体Bh2と、を有している。言い換えれば、ブレード本体Bh2は、軸線Oを中心とする径方向を基準として、圧縮室Cの高圧空間Vh側におけるブレードB2の一部を形成している。樹脂部Bp2は、径方向を基準として、圧縮室Cの低圧空間Vl側におけるブレードB2の他の一部を形成している。より具体的には、ブレード本体Bh2と樹脂部Bp2とは、径方向に延びる等分線を基準として、それぞれブレードB2の半分をなしている。なお、ブレード本体Bh2は、上記の各実施形態と同様に、金属材料で形成されている。樹脂部Bp2は、上記の各実施形態と同様に、樹脂材料で形成されている。
(作用効果)
ここで、ロータリ圧縮機100の運転中には、ピストンロータ13A,13Bの旋回に伴って、ブレードBには、シリンダ12A,12Bとの接触部Pcを支点として旋回方向Drの前方側に向かうモーメントが生じる。これにより、図4中の破線で示すように、ブレードB2は、接触部Pcを支点として、旋回方向Drの前方側に向かってわずかに回動することがある。その結果、ブレードBにおける旋回方向Dr前方側の部分である低圧空間Vl側の一部は、シリンダ12A,12B(ブレード収容部Sbの内壁)に対して常態的に押し付けられた状態となる。上記の構成によれば、当該低圧空間Vl側の一部が樹脂部Bp2とされている。したがって、例えば当該低圧空間Vl側の一部が金属材料で形成されている構成に比べて、シリンダ12A,12B(ブレード収容部Sb)との間で生じる摩擦損失を低減することができる。これにより、ロータリ圧縮機100をより安定的に運用することができる。
ここで、ロータリ圧縮機100の運転中には、ピストンロータ13A,13Bの旋回に伴って、ブレードBには、シリンダ12A,12Bとの接触部Pcを支点として旋回方向Drの前方側に向かうモーメントが生じる。これにより、図4中の破線で示すように、ブレードB2は、接触部Pcを支点として、旋回方向Drの前方側に向かってわずかに回動することがある。その結果、ブレードBにおける旋回方向Dr前方側の部分である低圧空間Vl側の一部は、シリンダ12A,12B(ブレード収容部Sbの内壁)に対して常態的に押し付けられた状態となる。上記の構成によれば、当該低圧空間Vl側の一部が樹脂部Bp2とされている。したがって、例えば当該低圧空間Vl側の一部が金属材料で形成されている構成に比べて、シリンダ12A,12B(ブレード収容部Sb)との間で生じる摩擦損失を低減することができる。これにより、ロータリ圧縮機100をより安定的に運用することができる。
<第三実施形態>
(ブレードの構成)
次に、本開示の第三実施形態について、図5を参照して説明する。なお、上記の各実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。図5に示すように、本実施形態では、ブレードB3の構成が上記の各実施形態とは異なっている。
(ブレードの構成)
次に、本開示の第三実施形態について、図5を参照して説明する。なお、上記の各実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。図5に示すように、本実施形態では、ブレードB3の構成が上記の各実施形態とは異なっている。
ブレードB3は、ブレード本体Bh3と、樹脂部Bp3と、を有している。ブレード本体Bh3は、第一部分Bh31と、第二部分Bh32と、を有している。第一部分Bh31は、ブレードB3における先端Btを含む部分のうち、上記の旋回方向Dr後方側の部分を形成している。第二部分Bh32は、径方向における先端Btと反対側の基端Bbを含む部分のうち、旋回方向Dr前方側の部分を形成している。これら第一部分Bh31、及び第二部分Bh32は、鉄やアルミを含む金属材料で形成されている。
樹脂部Bp3は、第一樹脂部分Bp31と、第二樹脂部分Bp32と、を有している。第一樹脂部分Bp31は、ブレードB3における先端Btを含む部分のうち、旋回方向Dr前方側の部分を形成している。第二樹脂部分Bp32は、ブレードB3における基端Bbを含む部分のうち、旋回方向Dr後方側の部分を形成している。言い換えれば、ブレードB3では、ブレード収容部Sbに当接する基端Bbを含む部分の少なくとも一部が、樹脂材料で形成されることで、上記の第二樹脂部分Bp32とされている。なお、樹脂部Bp3は、上記の各実施形態と同様に、樹脂材料で形成されている。
(作用効果)
ここで、ロータリ圧縮機100の運転中には、ピストンロータ13A,13Bの旋回に伴って、ブレードB3には、シリンダ12A,12Bとの接触部Pc1を支点として旋回方向Dr前方側に向かうモーメントが生じる。即ち、ブレードB3のうち、先端Btを含む部分の少なくとも一部では、旋回方向Dr前方側の部分(即ち、第一樹脂部分Bp31)がブレード収容部Sbの内壁に常態的に押し付けられることで、第一接触部Pc1を形成する。同時に、ブレードB3のうち、ブレード収容部Sbに当接する部分(即ち、基端Bbを含む部分)の少なくとも一部では、旋回方向Dr後方側の部分(即ち、第二樹脂部分Bp32)がブレード収容部Sbの内壁に常態的に押し付けられることで、第二接触部Pc2を形成する。
ここで、ロータリ圧縮機100の運転中には、ピストンロータ13A,13Bの旋回に伴って、ブレードB3には、シリンダ12A,12Bとの接触部Pc1を支点として旋回方向Dr前方側に向かうモーメントが生じる。即ち、ブレードB3のうち、先端Btを含む部分の少なくとも一部では、旋回方向Dr前方側の部分(即ち、第一樹脂部分Bp31)がブレード収容部Sbの内壁に常態的に押し付けられることで、第一接触部Pc1を形成する。同時に、ブレードB3のうち、ブレード収容部Sbに当接する部分(即ち、基端Bbを含む部分)の少なくとも一部では、旋回方向Dr後方側の部分(即ち、第二樹脂部分Bp32)がブレード収容部Sbの内壁に常態的に押し付けられることで、第二接触部Pc2を形成する。
本実施形態では、これら第一接触部Pc1、及び第二接触部Pc2を含む部分がそれぞれ樹脂材料で形成された第一樹脂部分Bp31、及び第二樹脂部分Bp32とされている。したがって、例えば当該部分が金属材料で形成されている構成に比べて、ブレードB3とブレード収容部Sbとの間で生じる摩擦損失を低減することができる。これにより、ロータリ圧縮機100をさらに円滑に運用することができる。
<第四実施形態>
(ブレードの構成)
続いて、本開示の第四実施形態について、図6を参照して説明する。なお、上記の各実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。図6に示すように、本実施形態では、ブレードB4の構成が上記の各実施形態とは異なっている。ブレードB4は、ブレード本体Bh4と、樹脂部Bp4と、を有している。
(ブレードの構成)
続いて、本開示の第四実施形態について、図6を参照して説明する。なお、上記の各実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。図6に示すように、本実施形態では、ブレードB4の構成が上記の各実施形態とは異なっている。ブレードB4は、ブレード本体Bh4と、樹脂部Bp4と、を有している。
ブレード本体Bh4は、径方向における先端Btから基端Bbまで延びている。ブレード本体Bh4の径方向に交差する方向(即ち、周方向)を向く一対の面であって、先端Btよりも径方向外側の部分には、それぞれブレード凹部Rbが形成されている。各ブレード凹部Rbは、周方向に凹んでいる。これらブレード凹部Rbには、それぞれ樹脂部Bp4が収容されている。凹部Rbに収容されている状態で、樹脂部Bp4とブレード本体Bh4とは互いに面一をなしている。つまり、ブレードB4の外面Boには、段差や角部が形成されていない。なお、ブレード本体Bh4は、上記の各実施形態と同様に、金属材料で形成されている。樹脂部Bp4は、上記の各実施形態と同様に、樹脂材料で形成されている。
(作用効果)
上記構成によれば、ブレードB4の先端Btを含むブレード本体Bh4が金属材料で形成されていることから、当該先端Btを含む部分の耐久性を向上させることができる。一方で、当該先端Btよりも径方向外側の部分では、樹脂部Bp4がブレード本体Bhと面一をなしている状態でブレード凹部Rbに収容されている。したがって、ブレードB4の重量を小さく抑えることができるとともに、ブレード収容部SbとブレードBとの間で生じる摩擦損失を小さく抑えることができる。これにより、ロータリ圧縮機100をより安定的に運用することができる。
上記構成によれば、ブレードB4の先端Btを含むブレード本体Bh4が金属材料で形成されていることから、当該先端Btを含む部分の耐久性を向上させることができる。一方で、当該先端Btよりも径方向外側の部分では、樹脂部Bp4がブレード本体Bhと面一をなしている状態でブレード凹部Rbに収容されている。したがって、ブレードB4の重量を小さく抑えることができるとともに、ブレード収容部SbとブレードBとの間で生じる摩擦損失を小さく抑えることができる。これにより、ロータリ圧縮機100をより安定的に運用することができる。
<第五実施形態>
(ブレードの構成)
次に、本開示の第五実施形態について、図7を参照して説明する。なお、上記の各実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。図7に示すように、本実施形態では、ブレードB5の構成が上記の各実施形態とは異なっている。ブレードB5は、ブレード本体Bh5と、樹脂部Bp5と、を有している。
(ブレードの構成)
次に、本開示の第五実施形態について、図7を参照して説明する。なお、上記の各実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。図7に示すように、本実施形態では、ブレードB5の構成が上記の各実施形態とは異なっている。ブレードB5は、ブレード本体Bh5と、樹脂部Bp5と、を有している。
樹脂部Bp5は、ブレードB5の先端Btを形成するとともに、ブレード本体Bh5の外側を覆っている。さらに、樹脂部Bp5は、ブレード本体Bh5に対して着脱可能とされている。ブレード本体Bh5は、上記の各実施形態と同様に、金属材料で形成されている。
(作用効果)
上記構成によれば、ブレードB5の先端Btを含む部分が、着脱可能な樹脂部Bp5によって形成されている。したがって、例えば経年使用によって樹脂部Bp5(先端Bt)に磨耗や損耗が生じた場合には、当該樹脂部Bp5を容易に交換することができる。これにより、ロータリ圧縮機100の寿命をさらに長期間にわたって安定的に運転することができる。
上記構成によれば、ブレードB5の先端Btを含む部分が、着脱可能な樹脂部Bp5によって形成されている。したがって、例えば経年使用によって樹脂部Bp5(先端Bt)に磨耗や損耗が生じた場合には、当該樹脂部Bp5を容易に交換することができる。これにより、ロータリ圧縮機100の寿命をさらに長期間にわたって安定的に運転することができる。
<第六実施形態>
(ブレードの構成)
次に、本開示の第六実施形態について、図8を参照して説明する。なお、上記の各実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。図8に示すように、本実施形態では、ブレードB6は、上記の第一実施形態と同様に、ブレード本体Bh6と、このブレード本体Bh6の外側を覆う樹脂部Bp6と、を有している。樹脂部Bp6の表面には、複数の凹溝Rsが形成されている。凹溝Rsは、樹脂部Bp6の表面から内側に凹むとともに、軸線O方向に延びている。凹溝Rsは、当該表面に沿って間隔をあけて複数配列されている。
(ブレードの構成)
次に、本開示の第六実施形態について、図8を参照して説明する。なお、上記の各実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。図8に示すように、本実施形態では、ブレードB6は、上記の第一実施形態と同様に、ブレード本体Bh6と、このブレード本体Bh6の外側を覆う樹脂部Bp6と、を有している。樹脂部Bp6の表面には、複数の凹溝Rsが形成されている。凹溝Rsは、樹脂部Bp6の表面から内側に凹むとともに、軸線O方向に延びている。凹溝Rsは、当該表面に沿って間隔をあけて複数配列されている。
ここで、ロータリ圧縮機100の内部では、各部の摺動特性を向上させるために、潤滑油が循環している。上記構成によれば、樹脂部Bp6の表面に複数の凹溝Rsが形成されていることによって、これら凹溝Rsに潤滑油を捕捉することができる。これにより、ブレードB6とシリンダ12A,12Bとの間で生じる摩擦損失をさらに小さく抑えることができる。また、樹脂部Bp6は樹脂材料で形成されていることから、例えば金属材料によってこれを形成している構成に比べて加工性が高く、凹溝Rsをより容易に形成することができる。その結果、ロータリ圧縮機100の製造コストを削減することができる。
以上、本開示の各実施形態について詳述したが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。例えば、上記の各実施形態では、ブレードBの先端Btが、軸線O方向から見て径方向内側に凸となる曲面状をなしている例について説明した。しかしながら、先端Btの形状は上記に限定されず、設計や仕様に応じて他の形状に適宜変更することが可能である。他の形状としては、多角形状や矩形状が挙げられる。また、ブレードBをより一層軽量化するための措置として、樹脂部Bpに、当該樹脂部Bpを軸線O方向に貫通する複数の貫通孔を形成することも可能である。
<付記>
各実施形態に記載のロータリ圧縮機100は、例えば以下のように把握される。
各実施形態に記載のロータリ圧縮機100は、例えば以下のように把握される。
(1)第1の態様に係るロータリ圧縮機100は、軸線O回りに回転可能なクランクシャフト16と、該クランクシャフト16の回転に伴って冷媒を圧縮する圧縮室Cが形成された圧縮部10Aと、を備え、前記圧縮部10Aは、前記クランクシャフト16に設けられ、前記軸線Oから偏心した位置で該軸線O回りに旋回するピストンロータ13A,13Bと、該ピストンロータ13A,13Bを外周側から覆う円環状のシリンダ12A,12Bと、該シリンダ12A,12Bをそれぞれ前記軸線O方向から覆うことで、前記シリンダ12A,12Bとともに前記圧縮室Cを形成する上部軸受17A、及び下部軸受17Bと、前記圧縮室C内に配置され、前記軸線Oに対する径方向に延びるとともに、先端Btが前記ピストンロータ13A,13Bの外周面に当接した状態で前記径方向に移動可能とされ、前記圧縮室Cを低圧空間Vlと高圧空間Vhとに分離するブレードBと、を有し、前記ブレードBは、金属材料で形成され、前記ブレードの強度を補完するブレード本体Bhと、樹脂材料で形成され、前記ブレード本体Bhに一体に設けられている樹脂部Bpと、を有する。
上記構成によれば、ブレードBが、金属材料で形成されているブレード本体Bhと、このブレード本体Bhに一体に設けられている樹脂部Bpと、を有する。これにより、例えばブレードBの全体が金属材料で形成されている構成に比べて、ブレードBの重量を小さく抑えることができる。したがって、ブレードBに働く慣性力に基づいて発生するジャンプを抑制することができる。一方で、ブレード本体Bhは金属材料で形成されていることから、例えばブレードBの全体が樹脂材料で形成されている構成に比べて、ブレードBの強度を向上させることができる。
(2)第2の態様に係るロータリ圧縮機100では、前記樹脂部Bpは、前記軸線O方向から見て、前記先端Bt側を含む前記ブレード本体Bhの外側を覆うように構成されている。
上記構成によれば、先端Bt側を含むブレード本体Bhの外側が樹脂部Bpで覆われている。即ち、ピストンロータ13A,13Bに接触する先端Btは樹脂材料で覆われている。したがって、例えば先端Btが金属材料で形成されている構成に比べて、先端Btとピストンロータ13A,13Bとの間で生じる摩擦損失を小さく抑えることができる。また、たとえジャンプが発生した場合であっても、先端Btが樹脂材料で形成されていることから、ピストンロータ13A,13Bとの間で生じる騒音を小さく抑えることができる。
(3)第3の態様に係るロータリ圧縮機100では、前記径方向に交差する方向における前記樹脂部Bpの寸法の合計は、前記交差する方向における前記ブレード本体Bhの寸法よりも大きい。
上記構成によれば、ブレードBの全体積における樹脂部Bpの占める割合が、金属材料の占める割合よりも大きくすることができる。これにより、ブレードBの重量をより小さく抑えることができる。
(4)第4の態様に係るロータリ圧縮機100では、前記樹脂部Bpは、前記樹脂材料の内部に封入されている繊維材Fをさらに有する複合材料であり、該繊維材Fの配向方向は前記ブレード本体Bhの外面に沿う方向である。
上記構成によれば、樹脂材料の内部に封入されている繊維材の配向方向が、ブレード本体Bhの外面に沿う方向とされている。ここで、複合材料に熱が加えられた場合には、繊維材Fの配向方向における線膨張係数が支配的となることが知られている。上記の構成によれば、樹脂部に熱が加わった場合、当該樹脂部Bpはブレード本体の外面に沿う方向に大きく熱膨張する。言い換えると、樹脂部Bpの厚さ方向(即ち、軸線Oに対する周方向)における熱膨張はゼロとなるか極わずかである。これにより、ブレードBが径方向に移動する際のシリンダ12A,12Bとのクリアランスを安定的に維持することができる。
(5)第5の態様に係るロータリ圧縮機100では、前記シリンダ12A,12Bの内周面には、前記径方向に凹むことで前記ブレードB2を該径方向に移動可能に支持するブレード収容部Sbが形成され、前記ブレード本体Bh2は、前記径方向を基準として、前記高圧空間Vh側における前記ブレードB2の一部を形成し、前記樹脂部Bp2は、前記径方向を基準として、前記低圧空間Vl側における前記ブレードB2の他の一部を形成している。
ここで、ロータリ圧縮機100の運転中には、ピストンロータ13A,13Bの旋回に伴って、ブレードB2には、シリンダ12A,12Bとの接触部Pcを支点として旋回方向Dr前方側に向かうモーメントが生じる。即ち、ブレードB2における旋回方向Dr前方側の部分である低圧空間Vl側の一部は、シリンダ12A,12Bに対して常態的に押し付けられた状態となる。上記の構成によれば、当該低圧空間Vl側の一部が樹脂部Bp2とされている。したがって、例えば当該低圧空間Vl側の一部が金属材料で形成されている構成に比べて、シリンダ12A,12Bとの間で生じる摩擦損失を低減することができる。
(6)第6の態様に係るロータリ圧縮機100では、前記ブレードB3における前記ブレード収容部Sbに当接する部分の少なくとも一部では、前記径方向を基準として、前記ピストンロータ13A,13Bの旋回方向Dr前方側の部分が前記金属材料で形成され、前記旋回方向Dr後方側の部分が前記樹脂材料で形成されている。
ここで、ロータリ圧縮機100の運転中には、ピストンロータ13A,13Bの旋回に伴って、ブレードB3には、シリンダ12A,12Bとの接触部Pc1を支点として旋回方向Dr前方側に向かうモーメントが生じる。即ち、ブレードB3のうち、ブレード収容部Sbに当接する部分の少なくとも一部では、旋回方向Dr後方側の部分がブレード収容部Sbの内壁に常態的に押し付けられた状態となる。上記の構成によれば、当該旋回方向Dr後方側の部分が樹脂材料で形成されている。したがって、例えば当該部分が金属材料で形成されている構成に比べて、ブレードB3とブレード収容部Sbとの間で生じる摩擦損失を低減することができる。
(7)第7の態様に係るロータリ圧縮機100では、前記ブレード本体Bh4は、前記径方向における前記ブレードB4の先端Btから基端Bbまで延びるとともに、前記径方向に交差する方向を向く一対の面であって、前記先端Btよりも径方向外側の部分には、前記交差する方向に凹んでいるブレード凹部Rbがそれぞれ形成され、前記樹脂部Bp4は、前記ブレード本体Bh4と面一をなしている状態で前記ブレード凹部Rbに収容されている。
上記構成によれば、ブレードB4の先端Btを含むブレード本体Bh4が金属材料で形成されていることから、当該先端Btを含む部分の耐久性を向上させることができる。一方で、当該先端Btよりも径方向外側の部分では、樹脂部Bp4がブレード本体Bhと面一をなしている状態でブレード凹部Rbに収容されている。したがって、ブレードB4の重量を小さく抑えることができるとともに、ブレード収容部SbとブレードB4との間で生じる摩擦損失を小さく抑えることができる。
(8)第8の態様に係るロータリ圧縮機100では、前記樹脂部Bp5は、前記ブレードB5の先端Btを形成し、前記ブレード本体Bh5の外側を覆うとともに、該ブレード本体Bh5に対して着脱可能とされている。
上記構成によれば、ブレードB5の先端Btを含む部分が、着脱可能な樹脂部Bp5によって形成されている。したがって、例えば経年使用によって樹脂部Bp5(先端Bt)に磨耗や損耗が生じた場合には、当該樹脂部Bp5を容易に交換することができる。これにより、ロータリ圧縮機100の寿命をさらに長期間にわたって安定的に運転することができる。
(9)第9の態様に係るロータリ圧縮機100では、前記樹脂部Bp6の表面には、該表面から内側に凹むとともに、前記軸線O方向に延び、前記表面に沿って間隔をあけて配列されている複数の凹溝Rsが形成されている。
ここで、ロータリ圧縮機100の内部では、各部の摺動特性を向上させるために、潤滑油が循環している。上記構成によれば、樹脂部Bp6の表面に複数の凹溝Rsが形成されていることによって、これら凹溝Rsに潤滑油を捕捉することができる。これにより、ブレードB6とシリンダ12A,12Bとの間で生じる摩擦損失をさらに小さく抑えることができる。また、樹脂部Bp6は樹脂材料で形成されていることから、例えば金属材料によってこれを形成している構成に比べて加工性が高く、凹溝Rsをより容易に形成することができる。さらに、第一実施形態で説明した繊維材Fを含む複合材料を、第二実施形態以降で説明した樹脂部Bp2,Bp3,Bp4,Bp5,Bp6に適用することも可能である。
100・・・ロータリ圧縮機
10・・・圧縮機本体
10A・・・圧縮部
11・・・ハウジング
12A、12B・・・シリンダ
12H・・・シリンダ本体
12S・・・外周面
13A・・・第一ピストンロータ
13B・・・第二ピストンロータ
14A・・・第一クランク軸
14B・・・第二クランク軸
16・・・クランクシャフト
17A・・・上部軸受
17B・・・下部軸受
18・・・モータ
19A・・・ロータ
19B・・・ステータ
22A、22B・・・開口
23A、23B・・・吸入ポート
24・・・アキュムレータ
25・・・ステー
26A、26B・・・吸入管
B,B2,B3,B4,B5,B6・・・ブレード
Bh,Bh2,Bh3,Bh4,Bh5,Bh6・・・ブレード本体
Bp,Bp2,Bp3,Bp4,Bp5,Bp6・・・樹脂部
Bh31・・・第一部分
Bh32・・・第二部分
Bp31・・・第一樹脂部分
Bp32・・・第二樹脂部分
Bo・・・ブレード外面
Bs・・・軸方向摺動面
Bt・・・先端
Bb・・・基端
C,C1,C2・・・圧縮室
F・・・繊維材
G・・・弾性部材
O・・・軸線
O1,O2・・・ロータ軸線
P1,P2・・・張出部
Pc・・・接触部
Rs・・・凹溝
Sb・・・ブレード収容部
V・・・吐出空間
Vh・・・高圧空間
Vl・・・低圧空間
10・・・圧縮機本体
10A・・・圧縮部
11・・・ハウジング
12A、12B・・・シリンダ
12H・・・シリンダ本体
12S・・・外周面
13A・・・第一ピストンロータ
13B・・・第二ピストンロータ
14A・・・第一クランク軸
14B・・・第二クランク軸
16・・・クランクシャフト
17A・・・上部軸受
17B・・・下部軸受
18・・・モータ
19A・・・ロータ
19B・・・ステータ
22A、22B・・・開口
23A、23B・・・吸入ポート
24・・・アキュムレータ
25・・・ステー
26A、26B・・・吸入管
B,B2,B3,B4,B5,B6・・・ブレード
Bh,Bh2,Bh3,Bh4,Bh5,Bh6・・・ブレード本体
Bp,Bp2,Bp3,Bp4,Bp5,Bp6・・・樹脂部
Bh31・・・第一部分
Bh32・・・第二部分
Bp31・・・第一樹脂部分
Bp32・・・第二樹脂部分
Bo・・・ブレード外面
Bs・・・軸方向摺動面
Bt・・・先端
Bb・・・基端
C,C1,C2・・・圧縮室
F・・・繊維材
G・・・弾性部材
O・・・軸線
O1,O2・・・ロータ軸線
P1,P2・・・張出部
Pc・・・接触部
Rs・・・凹溝
Sb・・・ブレード収容部
V・・・吐出空間
Vh・・・高圧空間
Vl・・・低圧空間
Claims (9)
- 軸線回りに回転可能なクランクシャフトと、
該クランクシャフトの回転に伴って冷媒を圧縮する圧縮室が形成された圧縮部と、
を備え、
前記圧縮部は、
前記クランクシャフトに設けられ、前記軸線から偏心した位置で該軸線回りに旋回するピストンロータと、
該ピストンロータを外周側から覆う円環状のシリンダと、
該シリンダをそれぞれ前記軸線方向から覆うことで、前記シリンダとともに前記圧縮室を形成する上部軸受、及び下部軸受と、
前記圧縮室内に配置され、前記軸線に対する径方向に延びるとともに、先端が前記ピストンロータの外周面に当接した状態で前記径方向に移動可能とされ、前記圧縮室を低圧空間と高圧空間とに分離するブレードと、
を有し、
前記ブレードは、
金属材料で形成され、前記ブレードの強度を補完するブレード本体と、
樹脂材料で形成され、前記ブレード本体に一体に設けられている樹脂部と、
を有するロータリ圧縮機。 - 前記樹脂部は、前記軸線方向から見て、前記先端側を含む前記ブレード本体の外側を覆うように構成されている請求項1に記載のロータリ圧縮機。
- 前記径方向に交差する方向における前記樹脂部の寸法の合計は、前記交差する方向における前記ブレード本体の寸法よりも大きい請求項1又は2に記載のロータリ圧縮機。
- 前記樹脂部は、前記樹脂材料の内部に封入されている繊維材をさらに有する複合材料であり、
該繊維材の配向方向は前記ブレード本体の外面に沿う方向である請求項1から3のいずれか一項に記載のロータリ圧縮機。 - 前記シリンダの内周面には、前記径方向に凹むことで前記ブレードを該径方向に移動可能に支持するブレード収容部が形成され、
前記ブレード本体は、前記径方向を基準として、前記高圧空間側における前記ブレードの一部を形成し、
前記樹脂部は、前記径方向を基準として、前記低圧空間側における前記ブレードの他の一部を形成している請求項1に記載のロータリ圧縮機。 - 前記ブレードにおける前記ブレード収容部に当接する部分の少なくとも一部では、前記径方向を基準として、前記ピストンロータの旋回方向前方側の部分が前記金属材料で形成され、前記旋回方向後方側の部分が前記樹脂材料で形成されている請求項5に記載のロータリ圧縮機。
- 前記ブレード本体は、前記径方向における前記ブレードの先端から基端まで延びるとともに、前記径方向に交差する方向を向く一対の面であって、前記先端よりも径方向外側の部分には、前記交差する方向に凹んでいるブレード凹部がそれぞれ形成され、
前記樹脂部は、前記ブレード本体と面一をなしている状態で前記ブレード凹部に収容されている請求項1に記載のロータリ圧縮機。 - 前記樹脂部は、前記ブレードの先端を形成し、前記ブレード本体の外側を覆うとともに、該ブレード本体に対して着脱可能とされている請求項1に記載のロータリ圧縮機。
- 前記樹脂部の表面には、該表面から内側に凹むとともに、前記軸線方向に延び、前記表面に沿って間隔をあけて配列されている複数の凹溝が形成されている請求項1から8のいずれか一項に記載のロータリ圧縮機。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019203309A JP2021076067A (ja) | 2019-11-08 | 2019-11-08 | ロータリ圧縮機 |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
JP2019203309A JP2021076067A (ja) | 2019-11-08 | 2019-11-08 | ロータリ圧縮機 |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2021076067A true JP2021076067A (ja) | 2021-05-20 |
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ID=75897624
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2019203309A Pending JP2021076067A (ja) | 2019-11-08 | 2019-11-08 | ロータリ圧縮機 |
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- 2019-11-08 JP JP2019203309A patent/JP2021076067A/ja active Pending
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