JP4330576B2

JP4330576B2 - 圧縮機

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Publication number: JP4330576B2
Application number: JP2005313767A
Authority: JP
Inventors: 幸彦田口
Original assignee: Sanden Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 2005-10-28
Filing date: 2005-10-28
Publication date: 2009-09-16
Anticipated expiration: 2025-10-28
Also published as: EP1942274A1; US20090136366A1; EP1942274A4; JP2007120408A; US8596994B2; CN101297116B; EP1942274B1; CN101297116A; WO2007049430A1

Description

本発明は、逆止弁を備える圧縮機に関するものである。

圧縮機構と、吐出室と、圧縮機構と吐出室とを収容するハウジングと、吐出通路を介して吐出室に連通すると共に外部冷媒回路に接続する吐出ポートと、吐出通路の途上に形成された拡張空間であるマフラと、吐出通路の途上に配設された逆止弁とを備え、逆止弁は吐出室に隣接してハウジング内に形成された収容室内に配設された圧縮機が特許文献１に開示されている。
特許文献１の圧縮機においては、逆止弁の配設により、圧縮機停止時に外部冷媒回路から圧縮機へ高圧冷媒ガスが逆流する事態の発生が防止される。
特開平１１−３１５７８５

上記圧縮機には、吐出通路の吐出室とマフラとの間で延在する部分が逆止弁の収容室を経由しており吐出通路長が大きいので、また逆止弁が狭い収容室内に配設されており逆止弁と収容室囲壁との間の隙間が狭いので、吐出通路の圧力損失が大きいという問題がある。
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、圧縮機構と、吐出室と、圧縮機構と吐出室とを収容するハウジングと、吐出通路を介して吐出室に連通すると共に外部冷媒回路に接続する吐出ポートと、吐出通路の途上に形成された拡張空間であるマフラと、吐出通路の途上に配設された逆止弁とを備える圧縮機であって、吐出通路の圧力損失が従来技術に比べて低減した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、本発明においては、圧縮機構と、吐出室と、圧縮機構と吐出室とを収容するハウジングと、吐出通路を介して吐出室に連通すると共に外部冷媒回路に接続する吐出ポートと、ハウジングとは別体の蓋部材がハウジングに接合することにより吐出通路の途上に形成された拡張空間であるマフラと、逆止弁とを備え、逆止弁はマフラ内に配設されて吐出通路のマフラと吐出室との間で延在する部分を開閉し、逆止弁はマフラに対峙する出口孔を備えることを特徴とする圧縮機を提供する。
本発明に係る圧縮機においては、逆止弁はマフラ内に配設されており、吐出室から吐出ポートに至る吐出通路の吐出室とマフラとの間で延在する部分は、吐出室からマフラに直結しているので、吐出通路の吐出室とマフラとの間で延在する部分の途上に逆止弁収容室が形成された従来技術に比べて、吐出通路長が短縮されている。またマフラは拡張空間なので、逆止弁とマフラ囲壁との間の隙間は従来技術に比べて広い。更に、逆止弁の出口孔は、従来の狭い収容室に対峙せず、拡張空間であるマフラに対峙している。この結果、本発明に係る圧縮機においては、吐出通路の圧力損失が従来技術に比べて低減している。
マフラはハウジングと蓋部材とにより形成されているので、蓋部材を取り付ける前にマフラ内に逆止弁を取り付けることができる。この結果、逆止弁の取付け作業が容易化される。

本発明の好ましい態様においては、逆止弁は、吐出通路のマフラと吐出室との間で延在する部分に連通する入口孔と、入口孔側の端部に形成されたフランジと、フランジの外周面に形成された周溝に収容されたＯリングとを備え、フランジは吐出通路のマフラと吐出室との間で延在する部分のマフラ側端部に嵌入され、逆止弁の出口孔側の端部は蓋部材に対峙している。

本発明の好ましい態様においては、逆止弁は蓋部材とハウジングとにより挟持されてハウジングに固定されている。
逆止弁を蓋部材とハウジングとで挟持してハウジングに固定することにより、止め輪や圧入により逆止弁をハウジングに固定する場合に比べて、逆止弁のハウジングへの固定部構造が簡素化される。

本発明の好ましい態様においては、逆止弁は、弁体と、入口孔と入口孔を取り巻き弁体が当接する弁座とを有する弁座形成体と、弁体を閉弁方向へ付勢するバネと、弁座形成体に固定されて弁体とバネとを収容し、入口孔に直交し弁体により開閉される出口孔が周壁に形成された有底筒状の収容部材とを備え、収容部材の底壁に小孔が形成されている。
小孔を介して弁体と収容部材の底壁との間の空間に出入りする冷媒ガスの流量を微小値に規制することによりダンパーを構成し、弁体の自励振動と、当該自励振動に起因する吐出圧脈動とを抑制することができる。

本発明の好ましい態様においては、吐出容量が可変であり、逆止弁の出口孔は、弁座側端部を頂点の一つとする弁座側に凸の三角形と、三角形の底辺を一辺とする矩形とを組み合わせた形状を有する。
可変容量圧縮機が小さな吐出容量で運転されている時には、弁体の前後差圧が小さいので、逆止弁開弁時の弁体リフト量は小さい。出口孔が矩形であると、逆止弁が開弁すると、弁体リフト量が小さくても出口孔の開口面積は比較的大きくなり、比較的大きな流量で出口孔から冷媒ガスが流出し、弁体の前後差圧が急減して直ちに逆止弁は閉弁する。逆止弁が閉弁すると弁体の前後差圧が直ちに増加して逆止弁が直ちに開弁する。この結果、可変容量圧縮機が小さな吐出容量で運転されている時に、逆止弁が開閉を繰り返して弁体が自励振動を起こし、当該自励振動に起因して吐出圧脈動が発生する。逆止弁の出口孔が、弁座側端部を頂点の一つとする弁座側に凸の三角形と、三角形の底辺を一辺とする矩形とを組み合わせた形状であると、弁体のリフト量が小さい場合には、出口孔の開口部は三角形になって開口面積は余り大きくならず、出口孔から流出する冷媒ガスの流量は余り大きくならない。この結果、可変容量圧縮機が小さな吐出容量で運転されている時の、弁体自励振動の発生が抑制され、当該自励振動に起因する吐出圧脈動の発生が抑制される。

本発明の好ましい態様においては、圧縮機構は可変容量斜板式圧縮機構又は可変容量揺動板式圧縮機構であり、圧縮機構の駆動軸はクラッチを介することなく外部駆動源に直結している。
圧縮機構の駆動軸がクラッチを介することなく外部駆動源に直結した可変容量斜板式圧縮機又は可変容量揺動板式圧縮機においては、外部冷媒回路内の冷媒循環が不要の場合でも、圧縮機は最小容量で運転される。従って、最小容量運転時に外部冷媒回路内の冷媒循環を防止するために、逆止弁の装着は必須である。逆止弁をマフラ内に配設することにより、吐出通路長を従来技術に比べて短縮し、吐出通路の圧力損失を従来技術に比べて低減させることができる。

本発明に係る圧縮機においては、逆止弁はマフラ内に配設されており、吐出室から吐出ポートに至る吐出通路の吐出室とマフラとの間で延在する部分は、吐出室からマフラに直結しているので、吐出通路の吐出室とマフラとの間で延在する部分の途上に逆止弁収容室が形成された従来技術に比べて、吐出通路長が短縮されている。またマフラは拡張空間なので、逆止弁とマフラ囲壁との間の隙間は従来技術に比べて広い。また、逆止弁の出口孔は、従来の狭い収容室に対峙せず、拡張空間であるマフラに対峙している。この結果、本発明に係る圧縮機においては、吐出通路の圧力損失が従来技術に比べて低減している。
マフラはハウジングと蓋部材とにより形成されているので、蓋部材を取り付ける前にマフラ内に逆止弁を取り付けることができる。この結果、逆止弁の取付け作業が容易化される。

本発明の実施例に係る圧縮機を説明する。

図１に示すように、可変容量斜板式圧縮機１００は、複数のシリンダボア１０１ａを備えたシリンダブロック１０１と、シリンダブロック１０１の一端に設けられたフロントハウジング１０２と、バルブプレート１０３を介してシリンダブロック１０１の他端に設けられたリアハウジング１０４とを備えている。
シリンダブロック１０１とフロントハウジング１０２とによって画成されるクランク室１０５内を横断して、駆動軸１０６が配設されている。駆動軸１０６は斜板１０７に挿通されている。斜板１０７は、駆動軸１０６に固定されたロータ１０８と連結部１０９を介して結合し、駆動軸１０６により傾角可変に支持されている。ロータ１０８と斜板１０７との間に、斜板１０７を最小傾角へ向けて付勢するコイルバネ１１０が配設されている。斜板１０７を挟んでコイルバネ１１０の反対側に、最小傾角状態にある斜板１０７を最大傾角へ向けて付勢するコイルバネ１１１が配設されている。

駆動軸１０６の一端はフロントハウジング１０２のボス部１０２ａを貫通してハウジング外まで延在しており、電磁クラッチを介することなく、図示しない動力伝達装置を介して図示しない車両エンジンに直結している。駆動軸１０６とボス部１０２ａとの間に軸封装置１１２が配設されている。
駆動軸１０６は、ベアリング１１３、１１４、１１５、１１６によりラジアル方向及びスラスト方向に支持されている。

シリンダボア１０１ａ内に、ピストン１１７が配設され、ピストン１１７の一端部の窪み１１７ａ内に収容された一対のシュー１１８が斜板１０７の外周部を相対摺動可能に挟持している。駆動軸１０６の回転は、斜板１０７とシュー１１８とを介してピストン１１７の往復動に変換される。

リアハウジング１０４には、吸入室１１９と吐出室１２０とが形成されている。吸入室１１９は、バルブプレート１０３に形成された連通孔１０３ａと図示しない吸入弁とを介してシリンダボア１０１ａに連通し、吐出室１２０は図示しない吐出弁とバルブプレート１０３に形成された連通孔１０３ｂとを介してシリンダボア１０１ａに連通している。吸入室１１９は吸入ポート１０４ａを介して図示しない車両空調装置の蒸発器に接続している。
フロントハウジング１０２、シリンダブロック１０１、バルブプレート１０３、リアハウジング１０４は、協働して、駆動軸１０６、ロータ１０８、連結部１０９、斜板１０７、シュー１１８、ピストン１１７、シリンダボア１０１ａ、吸入弁、吐出弁等で形成される圧縮機構を収容するハウジングを形成している。

シリンダブロック１０１の外側にマフラ１２１が配設されている。マフラ１２１は、シリンダブロック１０１とは別体の有底筒状の蓋部材１２２を、シリンダブロック１０１の外面に立設した筒状壁１０１ｂにシール部材を介して接合することにより、形成されている。筒状壁１０１ｂ、蓋部材１２２の断面形状は円形に限定されない。蓋部材１２２に、吐出ポート１２２ａが形成されている。吐出ポート１２２ａは図示しない車両空調装置の凝縮器に接続している。
マフラ１２１を吐出室１２０に連通させる連通路１２３が、シリンダブロック１０１とバルブプレート１０３とリアハウジング１０４とに亙って形成されている。マフラ１２１と連通路１２３とは、吐出室１２０と吐出ポート１２２ａとの間で延在する吐出通路を形成しており、マフラ１２１は当該吐出通路の途上に配設された拡張空間を形成している。

フロントハウジング１０２、シリンダブロック１０１、バルブプレート１０３、リアハウジング１０４は図示しないガスケットを介して隣接し、複数の通しボルトを用いて一体に組付けられている。

マフラ１２１の入口を開閉する逆止弁２００がマフラ１２１内に配設されている。
図２、３に示すように、逆止弁２００は、有底筒状の弁体２０１と、入口孔２０２ａと入口孔２０２ａを取り巻き弁体２０１が当接する弁座２０２ｂとを有する筒状の弁座形成体２０２と、弁体２０１を閉弁方向へ付勢するバネ２０３と、弁座形成体２０２に嵌合固定されて弁体２０１とバネ２０３とを収容し、入口孔２０２ａに直交し弁体２０１により開閉される複数の出口孔２０４ａが周壁に形成された有底筒状の収容部材２０４とを備えている。弁体２０１、弁座形成体２０２、収容部材２０４の断面形状は円形に限定されない。入口孔２０２ａは連通路１２３のマフラ側端部に対峙しており、複数の出口孔２０４ａは、周方向に互いに間隔を隔てて配設されて、マフラ１２１に対峙している。
弁座形成体２０２はフランジ部２０２ｃを有している。フランジ部２０２ｃの外周面に形成された周溝にＯリング２０５が収容されている。フランジ部２０２ｃが連通路１２３のマフラ側端部に形成された拡径部に嵌入し、且つシリンダブロックの筒状壁１０１ｂと蓋部材１２２の解放端の一部が形成する押え部１２２ｂとでフランジ部２０２ｃが挟持されることにより、逆止弁２００はシリンダブロック１０１に固定されている。
収容部材２０４の底壁に小孔２０４ｂが形成されている。
出口孔２０４ａは、弁座２０２ｂ側端部を頂点の一つとする弁座２０２ｂ側に凸の三角形と、三角形の底辺を一辺とする矩形とを組み合わせた形状を有している。

リアハウジング１０４に容量制御弁３００が取り付けられている。容量制御弁３００は、吐出室１２０とクランク室１０５との間の連通路１２４の開度を調整し、クランク室１０５への吐出冷媒ガスの導入量を制御する。クランク室１０５内の冷媒ガスは、ベアリング１１５、１１６と駆動軸１０６との間の隙間と、シリンダブロック１０１に形成された空間１２５と、バルブプレート１０３に形成されたオリフィス孔１０３ｃとを介して吸入室１１９へ流入する。
容量制御弁３００により、クランク室１０５の内圧を可変制御して、可変容量斜板式圧縮機１００の吐出容量を可変制御することができる。容量制御弁３００は、外部信号に基づいて内蔵するソレノイドへの通電量を調整し、吸入室１１９の内圧が所定値になるように、可変容量斜板式圧縮機１００の吐出容量を可変制御し、また内蔵するソレノイドへの通電をＯＦＦすることにより連通路１２４を強制開放して、可変容量斜板式圧縮機１００の吐出容量を最小に制御する。

可変容量斜板式圧縮機１００の作動を説明する。
車両エンジン作動状態で車両空調装置非作動の場合、容量制御弁３００のソレノイドには電流は流れず、連通路１２４は強制開放され、可変容量斜板式圧縮機１００の吐出容量は最小になっている。バネ２０３に付勢された弁体２０１が弁座２０２ｂに当接して入口孔２０２ａと出口孔２０４ａとを閉じており、逆止弁２００はマフラ１２１の入口を閉じている。従って、車両エンジンに直結した可変容量斜板式圧縮機１００は最小吐出容量で運転されているが、車両空調装置への冷媒循環は遮断されている。この結果、不要な空調が行なわれる事態の発生が防止される。
最小吐出容量でシリンダボア１０１ａから吐出室１２０へ吐出された冷媒ガスは、容量制御弁３００を含む吐出室１２０とクランク室１０５との間の連通路１２４と、クランク室１０５と、ベアリング１１５、１１６と駆動軸１０６との間の隙間と、空間１２５と、オリフィス孔１０３ｃと、吸入室１１９と、連通孔１０３ａとを通ってシリンダボア１０１ａに戻る内部循環回路を循環する。
車両空調装置を作動させると、容量制御弁３００のソレノイドに電流が流れ、連通路１２４が遮断される。クランク室１０５の内圧が低下して吸入室１１９の内圧と同等になり、斜板１０７の傾角が増加し、ピストン１１７のストロークが増加する。吐出室１２０の内圧が増加し、逆止弁の弁体２０１の前後差圧が所定値を超えると、弁体２０１が弁座２０２ｂから離座して入口孔２０２ａと出口孔２０４ａとを開放し、マフラ１２１の入口を開放する。吐出室１２０が連通路１２３と逆止弁２００とを介してマフラ１２１に連通し、冷媒ガスは吐出ポート１２２ａを通って車両空調装置へ循環する。
外部信号に基づいて容量制御弁３００のソレノイドへの通電量が適正に制御され、可変容量斜板式圧縮機１００の吐出容量が適正に制御される。

複数のピストン１１７が往復動するので、吐出室１２０に吐出される冷媒ガスにピストン数を基本次数とする圧力脈動が発生する。当該圧力脈動は、マフラ１２１で減衰された後車両空調装置へ伝達される。この結果、吐出ポート１２２ａから凝縮器に至る外部冷媒回路と凝縮器の振動が抑制され、当該振動に起因する騒音が抑制さる。

可変容量斜板式圧縮機１００においては、逆止弁２００はマフラ１２１内に配設されており、吐出室１２０から吐出ポート１２２ａに至る吐出通路の吐出室１２０とマフラ１２１との間で延在する部分１２３は、吐出室１２０からマフラ１２１に直結しているので、吐出室１２０から吐出ポート１２２ａに至る吐出通路長が、吐出通路の吐出室とマフラとの間で延在する部分の途上に逆止弁収容室を配設していた従来技術に比べて短縮されている。またマフラ１２１は拡張空間なので、逆止弁２００とマフラ１２１囲壁との間の隙間は従来技術に比べて広い。この結果、可変容量斜板式圧縮機１００においては、吐出室１２０から吐出ポート１２２ａに至る吐出通路の圧力損失が従来に比べて低減している。

可変容量斜板式圧縮機１００においては、逆止弁２００の出口孔２０４ａが、従来技術のように狭い逆止弁収容室に対峙せず、広いマフラ１２１に対峙しているので、吐出室１２０から吐出ポート１２２ａに至る吐出通路の圧力損失が従来技術に比べて低減している。

可変容量斜板式圧縮機１００においては、シリンダブロック１０１とは別体の蓋部材１２２がシリンダブロック１０１に接合することによりマフラ１２１が形成されているので、蓋部材１２２を取り付ける前にマフラの入口に逆止弁２００を取り付けることができる。この結果、逆止弁２００の取付け作業が容易化される。

可変容量斜板式圧縮機１００においては、逆止弁２００は蓋部材１２２とシリンダブロック１０１とにより挟持されてシリンダブロック１０１に固定されているので、止め輪や圧入により逆止弁２００をシリンダブロック１０１に固定する場合に比べて、逆止弁２００のシリンダブロック１０１への固定部構造が簡素化されている。

逆止弁の弁体２０１が自励振動を起こし、騒音を惹起する場合がある。可変容量斜板式圧縮機１００においては、逆止弁の収容部材２０４の底壁に小孔２０４ｂを形成し、小孔２０４ｂを介して弁体２０１と収容部材２０４の底壁との間の空間２０６に出入りする冷媒ガスの流量を微小値に規制することによりダンパーを構成して、弁体２０１の自励振動と、当該自励振動に起因する吐出圧脈動とを抑制している。

可変容量斜板式圧縮機１００が小さな吐出容量で運転されている時には、弁体２０１の前後差圧が小さいので、逆止弁開弁時の弁体２０１のリフト量は小さい。
出口孔２０４ａが矩形であると、逆止弁２００が開弁すると、弁体２０１のリフト量が小さくても出口孔２０４ａの開口面積は比較的大きくなり、比較的大きな流量で出口孔２０４ａから冷媒ガスが流出し、弁体２０１の前後差圧が急減して直ちに逆止弁２００は閉弁する。逆止弁２００が閉弁すると弁体２０１の前後差圧が直ちに増加して逆止弁２００が直ちに開弁する。この結果、可変容量斜板式圧縮機１００が小さな吐出容量で運転されている時に、逆止弁２００が開閉を繰り返して弁体２０１が自励振動を起こし、当該自励振動に起因して吐出圧脈動が発生する。
可変容量斜板式圧縮機１００においては、逆止弁２００の出口孔２０４ａが、弁座２０２ｂ側端部を頂点の一つとする弁座２０２ｂ側に凸の三角形と、三角形の底辺を一辺とする矩形とを組み合わせた形状なので、弁体２０１のリフト量が小さい場合には、出口孔２０４ａの開口部は三角形になって開口面積は余り大きくならず、出口孔２０４ａから流出する冷媒ガスの流量は余り大きくならない。この結果、可変容量斜板式圧縮機１００においては、小さな吐出容量で運転されている時の、逆止弁開弁時の弁体２０１前後差圧の急減が抑制され、弁体２０１の自励振動の発生が抑制され、当該自励振動に起因する吐出圧脈動の発生が抑制されている。

マフラ１２１をシリンダブロック１０１の外側に配設するのに代えて、図４に示すように、マフラ１２１’をリアハウジング１０４の外側に配設しても良い。マフラ１２１’は、リアハウジング１０４とは別体の有底筒状の蓋部材１２２’を、リアハウジング１０４の外面に立設した筒状壁１０４ｂにシール部材を介して接合することにより、形成されている。蓋部材１２２’に吐出ポート１２２ａ’が形成されている。吐出室１２０の囲壁を形成するリアハウジング１０４の底壁に形成された開口１０４ｃを介して、吐出室１２０はマフラ１２１’に連通している。開口１０４ｃは、マフラ１２１’の入口を形成している。
逆止弁２００は、マフラ１２１’内に配設され、フランジ２０２ｃが開口１０４ｃに圧入されることによりリアハウジング１０４に固定されている。逆止弁２００の入口孔２０２ａは開口１０４ｃに対峙し、出口孔２０４ａはマフラ１２１’に対峙している。
図４の構成でも、図１〜３の構成と同様の作用効果が得られる。

本発明は可変容量揺動板式圧縮機、固定容量斜板式圧縮機、固定容量揺動板式圧縮機等、可変容量斜板式圧縮機以外の種々のピストン式圧縮機にも適用可能である。
本発明は電磁クラッチを介して外部駆動源に接続された種々のピストン式圧縮機にも適用可能である。
本発明はモータを外部駆動源とする種々のピストン式圧縮機にも適用可能である。
冷媒として現状のＲ１３４ａに代えて、ＣＯ２やＲ１５２ａを使用しても良い。

本発明は、種々のピストン式圧縮機に広く利用可能である。

本発明の第１実施例に係る可変容量斜板式圧縮機の断面図である。図１の部分拡大図である。本発明の第１実施例に係る可変容量斜板式圧縮機が備える逆止弁の構造図である。（ａ）は開弁状態を示し、（ｂ）は閉弁状態を示す。図中左半分は側面図であり、右半分は断面図である。本発明の第２実施例に係る可変容量斜板式圧縮機の断面図である。

符号の説明

１００可変容量斜板式圧縮機
１０５クランク室
１０６駆動軸
１０７斜板
１１７ピストン
１１９吸入室
１２０吐出室
１２１、１２１’ マフラ
２００逆止弁
３００容量制御弁

Claims

圧縮機構と、吐出室と、圧縮機構と吐出室とを収容するハウジングと、吐出通路を介して吐出室に連通すると共に外部冷媒回路に接続する吐出ポートと、ハウジングとは別体の蓋部材がハウジングに接合することにより吐出通路の途上に形成された拡張空間であるマフラと、逆止弁とを備え、逆止弁はマフラ内に配設されて吐出通路のマフラと吐出室との間で延在する部分を開閉し、逆止弁はマフラに対峙する出口孔を備えることを特徴とする圧縮機。
逆止弁は、吐出通路のマフラと吐出室との間で延在する部分に連通する入口孔と、入口孔側の端部に形成されたフランジと、フランジの外周面に形成された周溝に収容されたＯリングとを備え、フランジは吐出通路のマフラと吐出室との間で延在する部分のマフラ側端部に嵌入され、逆止弁の出口孔側の端部は蓋部材に対峙していることを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。
逆止弁は蓋部材とハウジングとにより挟持されてハウジングに固定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の圧縮機。
逆止弁は、弁体と、入口孔と入口孔を取り巻き弁体が当接する弁座とを有する弁座形成体と、弁体を閉弁方向へ付勢するバネと、弁座形成体に固定されて弁体とバネとを収容し、入口孔に直交し弁体により開閉される出口孔が周壁に形成された有底筒状の収容部材とを備え、収容部材の底壁に小孔が形成されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の圧縮機。
吐出容量が可変であり、逆止弁の出口孔は、弁座側端部を頂点の一つとする弁座側に凸の三角形と、三角形の底辺を一辺とする矩形とを組み合わせた形状を有すること特徴とする請求項４に記載の圧縮機。
圧縮機構は可変容量斜板式圧縮機構又は可変容量揺動板式圧縮機構であり、圧縮機構の駆動軸はクラッチを介することなく外部駆動源に直結していることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の圧縮機。