(57)【要約】      （修正有）【課題】バイパス孔を固定スクロールの任意の位置に配置できるバイパス手段を有するスクロール圧縮機を提供する。【解決手段】圧縮機は、ケーシング１１０と、その内部に固定され、吸入空間Ｓと吐出空間Ｄとに区画する吐出カバー１０２と、吐出カバーから離隔配置されるメインフレーム１２０と、メインフレーム上で旋回運動する旋回スクロール１３０と、上下方向に移動可能で、旋回スクロールと共に吸入室、中間圧室、吐出室を形成し、中間圧室に連通するよう形成されるバイパス孔を含む固定スクロール１４０と、固定スクロールの上部に締結されて上方向移動を制限し、中間圧室の作動流体の一部を流入させて固定スクロールを旋回スクロール側に加圧し、吐出室と吐出空間とを連通する吐出流路を備える背圧室組立体と、バイパス孔を開閉するバイパスバルブを含み、背圧室組立体と固定スクロールとの間にバイパス孔と吐出流路とを連通するバイパス流路を形成する。【選択図】図１
2014181707.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシングと、
前記ケーシングの内部に固定され、前記ケーシングの内部を吸入空間と吐出空間とに区画する吐出カバーと、
前記吐出カバーから離隔して配置されるメインフレームと、
前記メインフレーム上に支持された状態で旋回運動する旋回スクロールと、
前記旋回スクロールに対して上下方向に移動可能に設けられ、前記旋回スクロールと共に吸入室、中間圧室及び吐出室を形成し、前記中間圧室に連通するように形成される少なくとも１つのバイパス孔を含む固定スクロールと、
前記固定スクロールの上部に締結されて前記固定スクロールの上方向の移動を制限し、前記中間圧室の作動流体の一部を流入させて前記固定スクロールを前記旋回スクロール側に加圧し、前記吐出室と前記吐出空間とを連通する吐出流路を備える背圧室組立体と、
前記バイパス孔を開閉するバイパスバルブと、を含み、
前記背圧室組立体と前記固定スクロールとの間には、前記バイパス孔と前記吐出流路とを連通するバイパス流路が形成されることを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項２】
前記バイパスバルブは、前記中間圧室の圧力と前記吐出空間の圧力との差により開閉されることを特徴とする請求項１に記載のスクロール圧縮機。
【請求項３】
前記バイパスバルブの開度を制限する開度制限手段をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のスクロール圧縮機。
【請求項４】
前記開度制限手段は、前記背圧室組立体の底面に形成されることを特徴とする請求項３に記載のスクロール圧縮機。
【請求項５】
前記開度制限手段は、前記背圧室組立体の底面に配置されるリテーナを含むことを特徴とする請求項３に記載のスクロール圧縮機。
【請求項６】
前記バイパス流路は、前記背圧室組立体の底面に凹状に形成される凹部及び前記固定スクロールの上面により規定され、
前記バイパスバルブは、前記凹部内を移動して前記バイパス孔を開閉することを特徴とする請求項１に記載のスクロール圧縮機。
【請求項７】
前記バイパス流路は、前記固定スクロールの上面に凹状に形成される凹部及び前記背圧室組立体の底面により規定され、
前記バイパスバルブは、前記凹部内を移動して前記バイパス孔を開閉することを特徴とする請求項１に記載のスクロール圧縮機。
【請求項８】
前記バイパスバルブの移動量は、前記凹部の内面により制限されることを特徴とする請求項６又は７に記載のスクロール圧縮機。
【請求項９】
前記バイパスバルブは、
前記バイパス孔を覆うバルブ本体と、
前記バルブ本体を前記固定スクロールと前記背圧室組立体との間で固定するバルブ支持部と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載のスクロール圧縮機。
【請求項１０】
１つの前記バルブ支持部に複数の前記バルブ本体が備えられることを特徴とする請求項９に記載のスクロール圧縮機。
【請求項１１】
前記バルブ支持部は、前記吐出口を囲むように形成され、
前記バルブ本体は、前記バルブ支持部から半径方向内側に延設されることを特徴とする請求項１０に記載のスクロール圧縮機。
【請求項１２】
前記バルブ支持部は、Ｖ字状に延設されることを特徴とする請求項１０に記載のスクロール圧縮機。
【請求項１３】
前記バルブ支持部は、前記背圧室組立体と前記固定スクロールとを締結する締結部材により固定されることを特徴とする請求項１０に記載のスクロール圧縮機。
【請求項１４】
前記バルブ支持部は、前記固定スクロールに対してリベット固定されることを特徴とする請求項１２に記載のスクロール圧縮機。
【請求項１５】
前記背圧室組立体と前記固定スクロールとの接触面には、前記吐出流路を囲むシール手段が設けられることを特徴とする請求項１に記載のスクロール圧縮機。
【請求項１６】
前記背圧室組立体は、
前記吐出カバーの下部で前記固定スクロールに固定され、上部が開放されて前記中間圧室に連通する空間部を備える背圧プレートと、
前記空間部を密閉するように前記背圧プレートに移動可能に結合されて前記背圧室を形成するフローティングプレートと、
を含むことを特徴とする請求項１に記載のスクロール圧縮機。
【請求項１７】
前記背圧プレートは、
前記固定スクロールの上面に接するリング状の支持プレートと、
前記支持プレートの内側空間部を囲むように形成される第１環状壁と、
前記第１環状壁の外周部に位置する第２環状壁と、
を含むことを特徴とする請求項１６に記載のスクロール圧縮機。
【請求項１８】
前記支持プレートには複数のボルト締結孔が形成され、前記ボルト締結孔を貫通するボルトにより前記背圧プレートと前記固定スクロールとが締結されることを特徴とする請求項１７に記載のスクロール圧縮機。
【請求項１９】
前記フローティングプレートがリング状に形成され、
前記第１環状壁の外周面が前記フローティングプレートの内周面に接し、かつ前記第２環状壁の内周面が前記フローティングプレートの外周面に接するように、前記背圧プレートと前記フローティングプレートとが結合されることを特徴とする請求項１７に記載のスクロール圧縮機。
【請求項２０】
前記第２環状壁は、前記支持プレートの外周面に配置されることを特徴とする請求項１７に記載のスクロール圧縮機。
【請求項２１】
前記バイパス孔の直径は、前記固定スクロールに備えられるラップの厚さよりも小さいことを特徴とする請求項１に記載のスクロール圧縮機。
【請求項２２】
吸入空間と吐出空間とに区画されるケーシングと、
旋回スクロールと共に吸入室、中間圧室及び吐出室を形成する固定スクロールと、
前記中間圧室の圧力が吐出圧よりも高い場合に作動流体を前記固定スクロールの外部に吐出させるバイパス孔及びバイパスバルブと、
前記中間圧室から吐出された作動流体を前記吐出空間に連通する吐出流路に誘導するバイパス流路形成部材と、を含み、
前記中間圧室から吐出された作動流体が、前記固定スクロールと前記バイパス流路形成部材との対向面に沿って流れ、その後前記吐出流路に到達することを特徴とするスクロール圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイパス手段を有するスクロール圧縮機に関し、特に、中間圧室に存在する冷媒を吐出口にバイパスする手段を有するスクロール圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
スクロール圧縮機は、螺旋状のラップを有する固定スクロールと固定スクロールに対して旋回運動する旋回スクロールを用いる圧縮機であって、固定スクロールと旋回スクロールとが噛み合って回転してそれらの間に形成される圧縮室の容積が旋回スクロールの旋回運動により減少し、それにより流体の圧力が上昇して固定スクロールの中心部に形成された吐出口から吐出される形態の圧縮機である。
【０００３】
このようなスクロール圧縮機は、旋回スクロールが旋回する間吸入、圧縮及び吐出が連続的に行われるという特徴を有し、それにより原則的に吐出バルブ及び吸入バルブを必要とせず、部品点数が少ないことから構造が簡単であるだけでなく、高速回転が可能であるという特徴を有する。また、圧縮に必要なトルクの変動が少なく、吸入及び圧縮が連続的に行われるので、振動及び騒音が少ないという利点を有する。
【０００４】
このようなスクロール圧縮機においては、固定スクロールと旋回スクロール間の漏洩防止及び潤滑が重要である。固定スクロールと旋回スクロール間の漏洩を防止するためには、ラップの端部と鏡板部の表面とを密着させて圧縮された冷媒が漏洩しないようにしなければならない。それに対して、旋回スクロールが固定スクロールに対して円滑に旋回運動できるようにするためには、摩擦による抵抗を最小限に抑えなければならない。すなわち、漏洩と潤滑とは相反関係にある。つまり、ラップの端部と鏡板部の表面とを強く密着させると、漏洩面では有利であるが、摩擦が大きくなって騒音及び摩耗による損傷が増加するのに対して、密着強度を低下させると、摩擦は小さくなるが、シール力が減少して漏洩が増加する。
【０００５】
よって、従来は、旋回スクロール又は固定スクロールの背面に、吐出圧と吸入圧の間の値と定義される中間圧を有する背圧室を形成することにより、シール及び摩擦の問題を解決してきた。すなわち、旋回スクロールと固定スクロールとの間に形成される複数の圧縮室のうち中間圧を有する圧縮室に連通する背圧室を形成し、旋回スクロールと固定スクロールを適度に密着させることにより、漏洩及び潤滑の問題を解決してきた。
【０００６】
一方、背圧室が旋回スクロールの底面に位置する場合を便宜上「下部背圧式スクロール圧縮機」といい、背圧室が固定スクロールの上面に位置する場合を便宜上「上部背圧式スクロール圧縮機」という。下部背圧式スクロール圧縮機は、構造が簡単でバイパス孔などを容易に形成できるという利点があるが、旋回運動する旋回スクロールの底面に背圧室が位置することから、背圧室の形態及び位置が旋回スクロールの旋回運動によって変化するので、旋回スクロールがチルトして振動及び騒音が発生する恐れがあり、漏洩を防止するために挿入されるＯリングが摩耗しやすいという問題があった。一方、上部背圧式スクロール圧縮機は、相対的に構造が複雑であるが、背圧室の形態及び位置が変化しないので、旋回スクロールがチルトする恐れがなく、背圧室のシールが良好であるという利点を有する。
【０００７】
このような上部背圧式スクロール圧縮機の一例として、特許文献１（発明の名称：ベアリングハウジングを加工する方法及びベアリングハウジングを含むスクロールマシン）が挙げられる。図１２は特許文献１に開示された従来の上部背圧式スクロール圧縮機を示す断面図である。図１２を参照すると、スクロール圧縮機１は、ケーシング１０内に固定設置されるメインフレーム２０の上部で旋回運動するように配置される旋回スクロール３０と、旋回スクロール３０と噛み合う固定スクロール４０とを含む。また、固定スクロール４０の上部には、背圧室ＢＰが形成されており、背圧室ＢＰを密閉するフローティングプレート６０が吐出流路４５の外周面に沿って上下に摺動可能に設置されている。また、フローティングプレート６０の上方には、吐出カバー２が設けられ、圧縮機の内部空間を吸入空間Ｓと吐出空間Ｄとに区画する。
【０００８】
また、フローティングプレート６０と背圧室ＢＰとの間には、リップシール（図示せず）が設けられ、背圧室ＢＰからの漏洩を防止する。
【０００９】
背圧室ＢＰは圧縮室の１つに連通して中間圧が加わり、それにより、フローティングプレート６０には上方への圧力が加わり、固定スクロール４０には下方への圧力が加わる。つまり、背圧室ＢＰの圧力により、フローティングプレート６０は、上昇してその端部が吐出カバー２に接することで吐出空間Ｄを密閉し、固定スクロール４０は、下方に移動して旋回スクロール３０に密着する。それにより、固定スクロール４０と旋回スクロール３０との間が効果的にシールされる。
【００１０】
しかし、このような上部背圧式スクロール圧縮機１においては、固定スクロール４０の上面が背圧室ＢＰにより遮蔽されているので、バイパス孔を形成することができないという問題があった。
【００１１】
このような問題を解決するために、特許文献２（発明の名称：コンプレッサ、コンプレッサハブアセンブリ及び方法）においては、図１３に示すように、背圧室ＢＰの中央部に位置して背圧室ＢＰを上下に貫通するハブ部材７６及びハブ部材７６の下方に配置されるバルブアセンブリ２８を備え、バルブアセンブリ２８がハブ部材７６の内部で上下に移動して固定スクロール４０の上面に形成されたバイパス孔９０、９２を開閉するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】韓国公開特許第１０−２００１−００４９６９１号公報
【特許文献２】韓国公開特許第１０−２０１２−０１１５５８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
このような上部背圧式スクロール圧縮機においては、バイパス孔９０、９２を形成して過負荷を防止することができるという効果があるが、背圧室ＢＰ内にハブ部材７６が配置されるので、バイパス孔９０、９２の位置を任意に設定することができないという問題があった。つまり、背圧室ＢＰにより十分な背圧力を得るためには、背圧室ＢＰを所定の位置に所定の大きさで配置しなければならないので、ハブ部材７６の大きさが制限される。従って、バイパス孔９０、９２の位置もハブ部材７６の下方に制限される。
【００１４】
また、フローティングプレート６０は固定スクロール４０の背圧室ＢＰの内面とハブ部材７６の外周面とに接して背圧室ＢＰを密封しなければならないが、ハブ部材７６の加工公差及び結合公差によりフローティングプレート６０のシール性能が低下するという問題があった。
【００１５】
本発明は、このような従来技術の問題を解決するためになされたものであり、本発明の技術的課題は、バイパス孔を固定スクロールの任意の位置に配置できるバイパス手段を有するスクロール圧縮機を提供することにある。
【００１６】
本発明の他の技術的課題は、簡単な構造のバイパスバルブを採用できるバイパス手段を有するスクロール圧縮機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記技術的課題を解決するために、本発明の一態様によれば、ケーシングと、前記ケーシングの内部に固定され、前記ケーシングの内部を吸入空間と吐出空間とに区画する吐出カバーと、前記吐出カバーから離隔して配置されるメインフレームと、前記メインフレーム上に支持された状態で旋回運動する旋回スクロールと、前記旋回スクロールに対して上下方向に移動可能に設けられ、前記旋回スクロールと共に吸入室、中間圧室及び吐出室を形成し、前記中間圧室に連通するように形成される少なくとも１つのバイパス孔を含む固定スクロールと、前記固定スクロールの上部に締結されて前記固定スクロールの上方向の移動を制限し、前記中間圧室の作動流体の一部を流入させて前記固定スクロールを前記旋回スクロール側に加圧し、前記吐出室と前記吐出空間とを連通する吐出流路を備える背圧室組立体と、前記バイパス孔を開閉するバイパスバルブとを含み、前記背圧室組立体と前記固定スクロールとの間には、前記バイパス孔と前記吐出流路とを連通するバイパス流路が形成される、スクロール圧縮機が提供される。
【００１８】
本発明の一態様においては、固定スクロールを固定ラップが位置する部分と背圧室が位置する部分とに分割して形成し、それらの間にバイパスバルブ及びバイパス流路を配置することにより、バイパスバルブを容易に設けることができるだけでなく、バイパス孔の位置を任意に設定することができる。
【００１９】
ここで、前記吸入室、中間圧室及び吐出室とは、前記旋回スクロールと前記固定スクロールとにより形成される複数の圧縮室を意味するものである。具体的には、前記吸入室とは、冷媒を吸入して圧縮を開始する直前の圧縮室をいい、前記吐出室とは、吐出口に連通して吐出が開始されるか吐出が行われている圧縮室をいい、前記中間圧室とは、前記吸入室と前記吐出室との間に位置して圧縮が行われている圧縮室をいう。
【００２０】
前記バイパスバルブは、前記中間圧室の圧力と前記吐出空間の圧力との差により開閉されるようにしてもよい。ここで、前記吐出空間の圧力とは、前記固定スクロールを介して吐出される冷媒の圧力ではなく、前記吐出空間の平均的な圧力を意味する。
【００２１】
本発明の一態様によるスクロール圧縮機は、前記バイパスバルブの開度を制限する開度制限手段をさらに含んでもよい。前記開度制限手段は、前記背圧室組立体の底面に形成されてもよい。また、前記開度制限手段は、リテーナを含んでもよい。前記リテーナは、前記バイパスバルブの開放を最適化する形態を有するように構成されてもよい。また、前記リテーナは、別途備えてもよく、前記背圧室組立体の底面をリテーナの形状にして備えてもよい。
【００２２】
一方、前記バイパス流路は、前記背圧室組立体の底面に凹状に形成される凹部及び前記固定スクロールの上面により規定され、前記バイパスバルブは、前記凹部内を移動して前記バイパス孔を開閉するようにしてもよい。逆に、前記バイパス流路は、前記固定スクロールの上面に凹状に形成される凹部及び前記背圧室組立体の底面により規定されるようにしてもよい。ここで、前記バイパスバルブの移動量は、前記凹部の内面により制限されるようにしてもよい。
【００２３】
前記バイパスバルブは、前記バイパス孔を覆うバルブ本体と、前記バルブ本体を前記固定スクロールと前記背圧室組立体との間で固定するバルブ支持部とを含んでもよい。
【００２４】
ここで、１つの前記バルブ支持部に複数の前記バルブ本体が備えられるようにしてもよい。一例として、前記バルブ支持部は、前記吐出口を囲むように形成され、前記バルブ本体は、前記バルブ支持部から半径方向内側に延設されるようにしてもよい。他の例として、前記バルブ支持部は、Ｖ字状に延設されてもよい。
【００２５】
また、前記バルブ支持部は、前記背圧室組立体と前記固定スクロールとを締結する締結部材により固定されてもよく、別途の締結部材により固定されてもよい。この場合、前記バルブ支持部は、前記固定スクロールに対してリベット固定されてもよい。
【００２６】
一方、前記背圧室組立体と前記固定スクロールとの接触面には、前記吐出流路を囲むシール手段が設けられてもよい。
【００２７】
また、前記背圧室組立体は、前記吐出カバーの下部で前記固定スクロールに固定され、上部が開放されて前記中間圧室に連通する空間部を備える背圧プレートと、前記空間部を密閉するように前記背圧プレートに移動可能に結合されて前記背圧室を形成するフローティングプレートとを含んでもよい。
【００２８】
ここで、前記背圧プレートは、前記固定スクロールの上面に接するリング状の支持プレートと、前記支持プレートの内側空間部を囲むように形成される第１環状壁と、前記第１環状壁の外周部に位置する第２環状壁とを含んでもよい。この場合、前記支持プレートには複数のボルト締結孔が形成され、前記ボルト締結孔を貫通するボルトにより前記背圧プレートと前記固定スクロールとが締結されるようにしてもよい。
【００２９】
また、前記フローティングプレートがリング状に形成され、前記第１環状壁の外周面が前記フローティングプレートの内周面に接し、かつ前記第２環状壁の内周面が前記フローティングプレートの外周面に接するように、前記背圧プレートと前記フローティングプレートとが結合されるようにしてもよい。さらに、前記第２環状壁は、前記支持プレートの外周面に配置されてもよい。
【００３０】
一方、前記バイパス孔の直径は、前記固定スクロールに備えられるラップの厚さよりも小さくしてもよい。
【００３１】
本発明の他の態様によれば、吸入空間と吐出空間とに区画されるケーシングと、旋回スクロールと共に吸入室、中間圧室及び吐出室を形成する固定スクロールと、前記中間圧室の圧力が吐出圧よりも高い場合に作動流体を前記固定スクロールの外部に吐出させるバイパス孔及びバイパスバルブと、前記中間圧室から吐出された作動流体を前記吐出空間に連通する吐出流路に誘導するバイパス流路形成部材とを含み、前記中間圧室から吐出された作動流体が、前記固定スクロールと前記バイパス流路形成部材との対向面に沿って流れ、その後前記吐出流路に到達する、スクロール圧縮機が提供される。
【発明の効果】
【００３２】
本発明の一態様によるスクロール圧縮機においては、固定スクロールを固定ラップが位置する部分と背圧室が位置する部分とに分割して形成し、それらの間にバイパスバルブ及びバイパス流路を配置することにより、バイパスバルブを容易に設けることができる。これにより、組み立てが容易になり、生産効率が向上する。
【００３３】
また、バイパス孔の位置を任意に設定することができるので、運転条件の変化などにより圧縮機に過負荷がかかることを最小限に抑えることができ、圧縮初期に過負荷がかかった場合も対処が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施形態によるバイパス手段を有する上部背圧式スクロール圧縮機を示す断面図である。
【図２】図１の固定スクロール及び背圧室組立体が結合された状態を示す一部切欠斜視図である。
【図３】図１の固定スクロール及び背圧室組立体の分解斜視図である。
【図４】図１の固定スクロールの斜視図である。
【図５】図１の背圧プレートの底面を示す平面図である。
【図６】図１の固定スクロール及び背圧プレートの部分拡大断面図である。
【図７】図１のチェックバルブ及び吐出チェックバルブの動作を説明するための断面斜視図である。
【図８】図１の実施形態にリテーナが追加された変形例を示す断面斜視図である。
【図９】図３のバイパスバルブの変形例を示す分解斜視図である。
【図１０】図３のバイパスバルブの他の変形例を示す断面図である。
【図１１】図３のバイパスバルブのさらに他の変形例を示す斜視図である。
【図１２】従来の上部背圧式スクロール圧縮機の一例を示す断面図である。
【図１３】従来の上部背圧式スクロール圧縮機の他の例を示す部分拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、添付図面を参照して本発明によるバイパス手段を有する上部背圧式スクロール圧縮機の実施形態について詳細に説明する。
【００３６】
図１は本発明の一実施形態によるバイパス手段を有する上部背圧式スクロール圧縮機を示す断面図であり、図２は図１の固定スクロール及び背圧室組立体が結合された状態を示す一部切欠斜視図であり、図３は図１の固定スクロール及び背圧室組立体の分解斜視図である。
【００３７】
図１に示すように、本発明の一実施形態によるバイパス手段を有する上部背圧式スクロール圧縮機１００は、内部に後述する吸入空間Ｓ及び吐出空間Ｄを有するケーシング１１０を備える。ケーシング１１０の内部空間は、ケーシング１１０の上側に設けられる吐出カバー１０２により吸入空間Ｓと吐出空間Ｄとに区画され、吐出カバー１０２の上側が吐出空間Ｄに該当し、吐出カバー１０２の下側が吸入空間Ｓに該当する。また、ケーシング１１０には、吸入空間Ｓに連通する吸入ポート及び吐出空間Ｄに連通する吐出ポートが固定され、冷媒をケーシング１１０の内部に吸入したりケーシング１１０の外部に吐出したりするようになっている。
【００３８】
吸入空間Ｓの下部には、固定子１１２及び回転子１１４が備えられる。固定子１１２はケーシング１１０の内壁面に焼きばめ方式で固定され、回転子１１４の中央部には回転軸１１６が挿入され、外部から供給された電力により回転軸１１６が回転するようになっている。
【００３９】
回転軸１１６の下端部は、ケーシング１１０の下部に設けられるサブベアリング１１７により回転可能に支持される。サブベアリング１１７は、ケーシング１１０の内面に固定される下部フレーム１１８により支持され、回転軸１１６を安定して支持する。下部フレーム１１８はケーシング１１０の内壁面に溶接固定されてもよく、ケーシング１１０の底面はオイル貯蔵空間として用いられる。オイル貯蔵空間に貯蔵されたオイルは、回転軸１１６などにより上側に移送され、ケーシング１１０の内部に均一に供給される。
【００４０】
回転軸１１６の上端部は、メインフレーム１２０により回転可能に支持される。メインフレーム１２０は、下部フレーム１１８と共にケーシング１１０の内壁面に固定設置され、メインフレーム１２０の底面には下方に突出するメインベアリング１２２が形成され、メインベアリング１２２の内部には回転軸１１６が挿入される。メインベアリング１２２の内壁面は、ベアリング面として作用し、前述したオイルと共に回転軸１１６が円滑に回転できるように支持する。
【００４１】
メインフレーム１２０の上面には旋回スクロール１３０が配置される。旋回スクロール１３０は、略円板状の鏡板部１３２と、鏡板部１３２の一面に螺旋状に形成される旋回ラップ１３４とを含む。旋回ラップ１３４は、後述する固定スクロール１４０の固定ラップ１４４と共に圧縮室を形成する。鏡板部１３２は、メインフレーム１２０の上面に支持された状態で旋回駆動されるが、鏡板部１３２とメインフレーム１２０との間にはオルダムリング１３６が設けられていて旋回スクロール１３０の自転を防止する。また、鏡板部１３２の底面には回転軸１１６が挿入されるボス部１３８が形成され、これにより回転軸１１６の回転力が旋回スクロール１３０を旋回駆動する。
【００４２】
旋回スクロール１３０と噛み合う固定スクロール１４０は、旋回スクロール１３０の上方に配置される。ここで、固定スクロール１４０は、旋回スクロール１３０に対して上下方向に移動可能に設けられるが、具体的には、メインフレーム１２０に挿入された３つのガイドピン１０４が固定スクロール１４０の外周部に形成された３つのガイド孔１４１に挿入された状態で、メインフレーム１２０の上面に載置される。
【００４３】
ガイド孔１４１は、固定スクロール１４０の本体部の外周面に突設される３つのピン支持部１４２にそれぞれ形成される。ここで、ガイドピン１０４、ピン支持部１４２及びガイド孔１４１の数は、必ずしも３つに限定されるものではなく、任意に設定可能である。
【００４４】
一方、固定スクロール１４０は、円板状に形成され、本体部の上面を形成する鏡板部１４３と、鏡板部１４３の下部に形成され、旋回スクロール１３０の旋回ラップ１３４と噛み合う固定ラップ１４４とを含む。固定ラップ１４４は、所定の螺旋状に延び、鏡板部１４３の略中央部には、圧縮された冷媒が吐出される吐出口１４５が形成される。また、固定スクロール１４０の側面には、吸入空間Ｓ内に存在する冷媒が吸入される吸入口１４６が形成され、旋回ラップ１３４との相互作用により吸入口１４６から冷媒が吸入されるようになっている。
【００４５】
前述したように、固定ラップ１４４と旋回ラップ１３４とは複数の圧縮室を形成し、圧縮室は吐出口１４５側に旋回移動することによってその体積が縮小されて冷媒を圧縮する。従って、吸入口１４６に隣接する圧縮室の圧力が最小となり、吐出口１４５に連通する圧縮室の圧力が最大となり、その間に存在する圧縮室の圧力は吸入口１４６の吸入圧と吐出口１４５の吐出圧の間の値を有する中間圧となる。中間圧は後述する背圧室ＢＰに加わって固定スクロール１４０を旋回スクロール１３０側に押す役割を果たすので、中間圧を有する領域のいずれかに連通し、冷媒が吐出される中間圧吐出口１４７が鏡板部１４３に形成される（図３参照）。
【００４６】
中間圧吐出口１４７の周囲には、吐出された中間圧を有する冷媒の漏洩を防止するための中間圧Ｏリングを設けるための中間圧シール凹部１４７ａが形成される。中間圧シール凹部１４７ａは、中間圧吐出口１４７を囲むように略円形状に形成されるが、その形状が必ずしも円形に限定されるものではない。また、中間圧シール凹部１４７ａは、必ずしも固定スクロール１４０の鏡板部１４３に形成する必要はなく、後述する背圧プレート１５０の底面に形成する例も考えられる。
【００４７】
また、固定スクロール１４０の鏡板部１４３には、背圧プレート１５０との締結手段としてのボルト１０６を締結するためのボルト締結孔１４８が形成される。本実施形態においては、ボルト締結孔１４８が４つ形成されているが、必ずしもこれに限定されるものではない。
【００４８】
図４を参照すると、吐出口１４５の両側には、それぞれバイパス孔１４９が形成されている。バイパス孔１４９は、鏡板部１４３を貫通するように形成され、固定ラップ１４４と旋回ラップ１３４とにより形成される圧縮室まで延びる。ここで、バイパス孔１４９の位置は、運転条件によって異なるが、吸入圧の１．５倍の圧力を有する圧縮室に連通するように設定されることが好ましい。また、バイパス孔１４９は、２つの貫通孔（符号なし）を含み、２つの貫通孔の外周部を囲む壁部１４９ａをさらに含む。壁部１４９ａは、後述するバイパスバルブのバルブ本体に接し、貫通孔から吐出された冷媒が一時的に留まる空間を提供する。
【００４９】
また、バイパス孔１４９に隣接してバルブシート部１４９ｂが形成される。バルブシート部１４９ｂは、後述するバイパスバルブのバルブ支持部が移動する空間を提供し、壁部１４９ａの外周部から一方向に延設される。
【００５０】
さらに図３を参照すると、バイパスバルブ１２４は、リベットにより固定スクロール１４０の鏡板部１４３に固定される略円弧状のバルブ支持部１２４ａを含む。ここで、バルブ支持部１２４ａは、２つのリベットにより固定スクロール１４０の鏡板部１４３に固定されるが、これに限定されるものではなく、ボルトやネジなどの締結手段を用いてもよい。バルブ支持部１２４ａは、リベットにより固定される部分を中心として略Ｖ字状に延長されるが、便宜上、当該延長部分を連結部１２４ｂという。また、各連結部１２４ｂの端部にはバルブ本体１２４ｃが形成される。バルブ本体１２４ｃは、外力がない場合、前述したバイパス孔１４９の壁部１４９ａに接した状態を維持し、壁部１４９ａを全て覆う程度の直径を有する。
【００５１】
固定スクロール１４０の鏡板部１４３の上部には、背圧室組立体が固定設置される。背圧室組立体は、背圧プレート１５０及びフローティングプレート１６０を含む。背圧プレート１５０は、略環状に形成され、固定スクロール１４０の鏡板部１４３に接する支持プレート１５２を含む。支持プレート１５２は、中空環状の板材からなり、前述した中間圧吐出口１４７に連通する中間圧吸入口１５３が支持プレート１５２を貫通するように形成される（図６参照）。また、支持プレート１５２には、固定スクロール１４０の鏡板部１４３に形成されるボルト締結孔１４８に連通するボルト締結孔１５４が形成される。
【００５２】
また、支持プレート１５２の底面と固定スクロール１４０の上面との間には、Ｏリング（図示せず）が介在する。Ｏリングは、支持プレート１５２と固定スクロール１４０間の漏洩を防止するためのものであって、固定スクロール１４０の上面に形成された環状溝１５５内に挿入された状態で固定される。また、Ｏリングは、ボルト１０６により固定スクロール１４０と背圧プレート１５０とが締結される過程で強く押圧され、対向面間をシールする。ここで、環状溝１５５は、固定スクロール１４０の上面に形成されるのではなく、支持プレート１５２の底面に形成されるようにしてもよい。
【００５３】
また、背圧プレート１５０は、支持プレート１５２の内周面及び外周面を囲むように形成される第１環状壁１５８及び第２環状壁１５９をさらに含む。第１環状壁１５８及び第２環状壁１５９は、支持プレート１５２と共に所定の空間部を形成するが、空間部が前述した背圧室ＢＰである。第１環状壁１５８は、支持プレート１５２の中央部から上方に延設され、上端部を覆う上部面１５８ａを有するように、一側が開放された略円筒状に形成される。
【００５４】
第１環状壁１５８の内部空間は、吐出口１４５に連通し、吐出された冷媒が吐出空間Ｄに移動する吐出流路の一部を形成する。図２及び図７に示すように、吐出口１４５の上部には、円柱状の吐出チェックバルブ１０８が配置される。具体的には、吐出チェックバルブ１０８は、吐出口１４５を完全に覆う程度の下端部を有し、吐出チェックバルブ１０８が固定スクロール１４０の鏡板部１４３に接した場合、吐出チェックバルブ１０８が吐出口１４５を閉鎖するように構成される。
【００５５】
吐出チェックバルブ１０８は、第１環状壁１５８の内壁面に形成されるバルブガイド部１５８ｂ内に設けられ、バルブガイド部１５８ｂは、吐出チェックバルブ１０８の上下移動をガイドする。バルブガイド部１５８ｂは、第１環状壁１５８の内部空間を上下方向に貫通するように形成され、その内径が吐出チェックバルブ１０８の外径と同一になっており、吐出チェックバルブ１０８が吐出口１４５の上方で上下移動することをガイドする。ここで、バルブガイド部１５８ｂの内径と吐出チェックバルブ１０８の外径とを同一にするということは、両者が完全に一致することを意味するのではなく、吐出チェックバルブ１０８が移動できる程度の遊びがあることを意味する。
【００５６】
また、第１環状壁１５８の上面略中央部には、バルブガイド部１５８ｂに連通する吐出圧加圧孔１５８ｃが形成される。吐出圧加圧孔１５８ｃは、常に吐出空間Ｄに連通している。従って、冷媒が吐出空間Ｄから吐出口１４５側に逆流する場合は、吐出圧加圧孔１５８ｃに加わる圧力が吐出口１４５の圧力よりも高くなるので、吐出チェックバルブ１０８が下方に移動して吐出口１４５を閉鎖し、吐出口１４５の圧力が高くなって吐出空間Ｄの圧力よりも高くなった場合は、吐出チェックバルブ１０８が上方に移動して吐出を許容する。
【００５７】
バルブガイド部１５８ｂの外側には、中間吐出口１５８ｄが形成される。中間吐出口１５８ｄは、吐出口１４５から吐出された冷媒が吐出空間Ｄに移動する流路を提供するものであって、本実施形態においては、４つの中間吐出口１５８ｄが円周方向に配置されている。もちろん、中間吐出口１５８ｄの数も任意に設定可能である。中間吐出口１５８ｄは、第１環状壁１５８を貫通するように上下方向に延設される。ただし、４つの中間吐出口１５８ｄとバルブガイド部１５８ｂとは、下端部で互いに連通している。すなわち、第１環状壁１５８と支持プレート１５２との連結部の内側に段差部１５８ｅが形成されており、吐出された冷媒が段差部１５８ｅにより規定される空間に到達し、その後中間吐出口１５８ｄに移動するようになっている。
【００５８】
図５を参照すると、段差部１５８ｅの半径方向外側には、バイパス流路を形成する凹部１６１が形成されている。凹部１６１は、支持プレート１５２の底面に凹状に形成され、かつ段差部１５８ｅの外周部の一部を囲むように円弧状に形成される。凹部１６１の半径方向外側の周縁部のうちボルト締結孔１５４に隣接する部分は半径方向内側に窪むようにし、ボルト締結孔１５４の周囲部分が十分な剛性を維持できるようにする。
【００５９】
また、凹部１６１の半径方向内側の周縁部は、段差部１５８ｅに向かって開放されている。つまり、凹部１６１の内部空間は段差部１５８ｅを経由して中間吐出口１５４ｄにも連通する。
【００６０】
一方、凹部１６１の上面（図５においては底面）の一部は、バルブ本体１２４ｃの上方向の移動を制限する役割を果たすが、便宜上これを開度制限部１６１ａという。開度制限部１６１ａは、バルブ本体１２４ｃに対応する形状を有するように段差部１５８ｅ側に突設される。開度制限部１６１ａがバルブ本体１２４ｃの上方に位置するので、バルブ本体１２４ｃが上方に所定距離以上移動すると開度制限部１６１ａに接触し、さらなる移動が制限される。
【００６１】
ここで、開度制限部１６１ａの代わりにリテーナを備える例も考えられる。すなわち、図８に示すように、凹部１６１の上面にバルブ本体１２４ｃが開放される場合、バルブ本体１２４ｃの開放形状を制限するリテーナ１６１ｂを別途備えるようにしてもよい。
【００６２】
一方、段差部１５８ｅを形成するのではなく、バルブガイド部１５８ｂと中間吐出口１５８ｄとを連通する連通孔を形成することも考えられる。いずれの場合であっても、吐出チェックバルブ１０８が閉じた状態では、吐出口１４５を通過した冷媒が中間吐出口１５８ｄに吐出されない。また、段差部１５８ｅを背圧プレート１５０に形成するのではなく、固定スクロール１４０の鏡板部１４３に形成する例も考えられる。
【００６３】
また、凹部１６１を支持プレート１５２の底面に形成するのではなく、固定スクロール１４０の鏡板部１４３の上面に形成する例も考えられる。この場合、バイパス孔１４９及びバイパスバルブ１２４は凹部１６１の底面に形成される。これにより、バイパス孔１４９の長さを短くすることができ、その結果、バイパス孔１４９により形成されるデッドボリュームを減少させることができる。
【００６４】
一方、第２環状壁１５９は、第１環状壁１５８から所定距離離隔して配置され、その内周面には第１シール挿入溝１５９ａが形成される。第１シール挿入溝１５９ａは、後述するフローティングプレート１６０との接触面間の漏洩を防止するためのＯリング１５９ｂを固定する役割を果たす。ここで、第１シール挿入溝１５９ａは、フローティングプレート１６０の外周面に形成してもよい。この場合、フローティングプレート１６０は動作過程で上下方向に移動し続けるので、背圧プレート１５０に第１シール挿入溝１５９ａを形成する場合に比べて安定性が低いという問題があり得る。
【００６５】
第１環状壁１５８、支持プレート１５２及び第２環状壁１５９により断面略Ｕ字状の空間部が形成され、空間部を覆うようにフローティングプレート１６０が設置される。フローティングプレート１６０は、環状板材からなり、内周面は第１環状壁１５８の外周面に対向し、外周面は第２環状壁１５９の内周面に対向する。これにより背圧室ＢＰが規定され、各対向面間にはＯリング１５９ｂ、１６２ａが介在しており、背圧室ＢＰ内の冷媒が外部に漏洩することを防止する。
【００６６】
フローティングプレート１６０の内周面には、Ｏリング１６２ａが固定される第２シール挿入溝１６２が形成される。第１シール挿入溝１５９ａは第２環状壁１５９に形成されるのに対し、第２シール挿入溝１６２はフローティングプレート１６０の内周面に形成されるが、これは、第１環状壁１５８の内部に形成されるバルブガイド部１５８ｂ及び中間吐出口１５８ｄにより第１環状壁１５８には溝を加工する余裕がなく、第１環状壁１５８は第２環状壁１５９に比べて直径が小さいので加工が容易でないからである。よって、第１環状壁１５８の直径が十分に大きく、溝を加工する余裕がある場合は、第１環状壁１５８に第２シール挿入溝１６２を形成する例も考えられる。
【００６７】
フローティングプレート１６０の内側空間部周辺の上端部には、シール端部１６４が備えられる。シール端部１６４は、フローティングプレート１６０の表面から上方に突設され、その内径は４つの中間吐出口１５８ｄを遮蔽しない程度の値を有する。シール端部１６４は、前述した吐出カバー１０２の下面に接し、吐出された冷媒が吸入空間Ｓに漏洩することなく吐出空間Ｄに吐出されるように密閉する役割を果たす。
【００６８】
以下、本発明の一実施形態によるバイパス手段を有する上部背圧式スクロール圧縮機の動作を説明する。
【００６９】
固定子１１２に電力が供給されると、回転軸１１６が回転する。すると、回転軸１１６の上端部に固定された旋回スクロール１３０が固定スクロール１４０に対して旋回運動し、それにより固定ラップ１４４と旋回ラップ１３４との間に形成される複数の圧縮室が吐出口１４５側に移動すると共に冷媒が圧縮される。
【００７０】
吐出口１４５に至る前に圧縮室が中間圧吐出口１４７に連通すると、冷媒の一部が支持プレート１５２に形成された中間圧吸入口１５３に流入し、それにより背圧プレート１５０とフローティングプレート１６０とにより形成される背圧室ＢＰに中間圧が加わる。それにより、背圧プレート１５０には下方への圧力が加わり、フローティングプレート１６０には上方への圧力が加わる。
【００７１】
ここで、背圧プレート１５０がボルト１０６により固定スクロール１４０と結合されているので、背圧室ＢＰの中間圧は固定スクロール１４０にも影響を及ぼす。ただし、固定スクロール１４０は旋回スクロール１３０の鏡板部１３２に接して下方に移動できない状態にあるので、フローティングプレート１６０が上方に移動する。フローティングプレート１６０の移動はシール端部１６４が吐出カバー１０２の下端部に接することにより停止し、その後は背圧室ＢＰの圧力が固定スクロール１４０を旋回スクロール１３０側に押し、それにより旋回スクロール１３０と固定スクロール１４０間の漏洩が防止される。
【００７２】
吐出口１４５の圧力が吐出空間Ｄの圧力よりも高くなると、吐出チェックバルブ１０８が上方に移動し、冷媒は、段差部１５８ｅにより規定される空間部に吐出され、その後中間吐出口１５８ｄに流入し、最終的に吐出空間Ｄに吐出される。圧縮機の動作が停止するか又は一時的に吐出空間Ｄの圧力が高くなると、吐出チェックバルブ１０８が下方に移動して吐出口１４５を閉塞し、それにより、冷媒が逆流して固定スクロール１４０を逆転させることが防止される。
【００７３】
一方、凹部１６１は段差部１５８ｅを介して吐出流路に連通しているので、凹部１６１には吐出圧が印加される。また、バルブ本体１２４ｃの底面には中間圧室の圧力が印加される。正常条件では吐出圧が中間圧よりも高いので、バルブ本体１２４ｃは壁部１４９ａに接した状態を維持し、バイパス孔１４９は閉じている。
【００７４】
運転条件の変化などにより吸入圧が高くなると、吸入圧の約１．５倍である中間圧が吐出圧よりも高くなる。スクロール圧縮機においては、圧縮比が固定されているので、吐出圧は吸入圧に圧縮比をかけた値を有する。つまり、吸入圧が適正範囲を超えると、吐出圧が過度に高くなり、過負荷となる恐れがある。よって、冷媒が吐出室に至る前であっても、過度な圧力を有する場合、これを予め吐出させて過負荷を解消する必要がある。
【００７５】
本実施形態においては、中間圧が上昇して吐出圧よりも高くなると、バルブ本体１２４ｃが上昇してバイパス孔１４９が開放される。バイパス孔１４９が開放されることにより、中間圧室内に存在する冷媒が凹部１６１内に吐出され、吐出流路を経由して吐出空間Ｄに移動する。これにより、中間圧室の圧力が過度に高くなることを防止することができる。
【００７６】
圧縮機が採用されるシステムの運転条件範囲などは予め決定されるので、圧縮機の吸入圧及び吐出圧の圧力範囲も事前に分かる。これらの値に基づいて中間圧室がどの地点で過度な圧力を有するかを予測することができ、その地点にバイパス孔を形成することで過負荷を解消することができる。
【００７７】
従来は、バイパス孔を形成する最適な位置が決定されたとしても、その位置がハブ部材の外部である場合は当該位置にバイパス孔を形成することができなかったが、本実施形態においては、背圧室組立体の分離が可能であるため、固定スクロールの鏡板部の任意の位置にバイパス孔を形成し、バイパスバルブを設けることができるので、過負荷を効果的に防止することができる。
【００７８】
一方、バイパスバルブは、図３に示すものに限定されるものではなく、様々な形態に変形可能である。
【００７９】
図９は図３のバイパスバルブの変形例を示す分解斜視図である。図９に示す変形例のように、枠部１２４ｄにそれぞれのバイパスバルブが連結された形態を有するようにしてもよい。具体的には、バルブ支持部１２４ａは、ボルト１０６により固定スクロール１４０の鏡板部１４３に締結され、枠部１２４ｄにより互いに連結される。また、４つのバルブ支持部１２４ａのうち２つのバルブ支持部１２４ａにそれぞれ連結部１２４ｂが連結され、それぞれの連結部１２４ｂの端部にバルブ本体１２４ｃが形成される。
【００８０】
図９に示す変形例によれば、バイパスバルブを固定するための別途の締結手段を備えるのではなく、固定スクロール１４０と背圧プレート１５０との連結に用いられるボルト１０６によりバイパスバルブも共に固定するので、組み立てがより簡単になるという利点がある。
【００８１】
図１０は図３のバイパスバルブの他の変形例を示す断面図である。図１０に示す変形例のように、凹部１６１の内部にバルブ設置孔１５２ａを形成し、バルブ設置孔１５２ａの内部にバイパスバルブ２２０を設けた形態を有するようにしてもよい。ここで、バイパスバルブ２２０は、バイパス孔１４９を開閉するバルブ本体２２４と、バルブ本体２２４の背面に形成されるステム２２２とを含む。ステム２２２は、バルブ設置孔１５２ａの内部で上下に移動可能に設けられる。また、ステム２２２の外周部には、外力が加わらない場合にバルブ本体２２４を下方に加圧するコイルばね２２６が設けられる。
【００８２】
図１０に示す変形例においては、中間圧室の圧力が吐出圧よりも高くなると、バイパスバルブ２２０がコイルばね２２６の付勢力よりも大きい力をコイルばね２２６に加え、それによりバイパスバルブ２２０が上方に移動する。従って、バイパス孔１４９が開放され、中間圧室内の冷媒が吐出空間に吐出される。
【００８３】
ここで、コイルばね２２６は省略してもよい。すなわち、コイルばね２２６がなくてもバルブ本体２２４の上面に吐出空間の圧力が加わるので、中間圧室の圧力が吐出空間の圧力よりも低い場合、バルブ本体２２４はバイパス孔１４９を閉鎖する。ただし、コイルばね２２６を備えた場合は、開放されたバルブ本体２２４がより迅速に下方に移動するので、バルブの応答性を改善することができる。
【００８４】
図１１は図３のバイパスバルブのさらに他の変形例を示す斜視図である。図１１を参照すると、固定スクロール２４０の上面には略中央部に吐出口２４５が形成される鏡板部２４３を形成し、固定スクロール２４０の側面には吸入口２４６を形成する点では、前述した一実施形態と同様である。ただし、ボルト締結孔２４８を鏡板部２４３の縁部に隣接して配置し、鏡板部２４３の中央部が陥没して陥没部２４３ａを形成する点で、前述した一実施形態とは異なる。
【００８５】
吐出口２４５の周囲にはシール手段としてのガスケット２４４が備えられる。ガスケット２４４は、鏡板部２４３と背圧プレート１５０間の漏洩を防止するためのものであり、内周側に一対の突起部２４４ａが形成される。突起部２４４ａは、鏡板部２４３の上部に設けられるピン２４２と結合され、ガスケット２４４を定位置にガイドする役割を果たす。
【００８６】
一方、バイパスバルブはガスケット２４４の内側に設けられる。バイパスバルブは、ピン２４２が内部に挿入されるバルブ支持部２２４ａと、バルブ支持部２２４ａ間に延びる連結部２２４ｂとを含む。連結部２２４ｂは、略環状に形成され、バルブ本体２２４ｃは、連結部２２４ｂ上に形成されてバイパス孔を開閉する。
【００８７】
図１１に示す変形例によれば、バイパスバルブにピン２４２を挿入した状態で背圧プレート１５０と固定スクロール２４０とを結合するとバイパスバルブも締結されるので、組み立てがより容易になる。
【符号の説明】
【００８８】
１０２    吐出カバー
１０６    ボルト
１１０    ケーシング
１２０    メインフレーム
１２４    バイパスバルブ
１２４ａ    バルブ支持部
１２４ｂ    連結部
１２４ｃ    バルブ本体
１２４ｄ    枠部
１３０    旋回スクロール
１３２    鏡板部
１３４    旋回ラップ
１４０    固定スクロール
１４３    鏡板部
１４４    固定ラップ
１４５    吐出口
１４６    吸入口
１４８    ボルト締結孔
１４９    バイパス孔
１５０    背圧プレート
１５２    支持プレート
１５２ａ    バルブ設置孔
１５４    ボルト締結孔
１５８    第１環状壁
１５９    第２環状壁
１６０    フローティングプレート
１６１    凹部
１６１ａ    開度制限部
１６１ｂ    リテーナ
２２０    バイパスバルブ
２２２    ステム
２２４    バルブ本体
２２４ａ    バルブ支持部
２２４ｂ    連結部
２２６    コイルばね
２４０    固定スクロール
２４２    ピン
２４３    鏡板部
２４３ａ    陥没部
２４４    ガスケット
２４４ａ    突起部
２４５    吐出口
２４６    吸入口
２４８    ボルト締結孔
ＢＰ    背圧室
Ｄ    吐出空間
Ｓ    吸入空間
【図１】
2014181707.tif 000003
【図２】
2014181707.tif 000004
【図３】
2014181707.tif 000005
【図４】
2014181707.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2014181707.tif 000012
【図１１】
2014181707.tif 000013
【図１２】
2014181707.tif 000014
【図１３】
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