JP2005300007A - Air conditioner - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、空気調和装置の構成に関し、特に、吸収式冷凍機等およびファンコイルユニットを使用する空気調和装置のリプレースに関するものである。 The present invention relates to a configuration of an air conditioner, and more particularly to replacement of an air conditioner that uses an absorption chiller or the like and a fan coil unit.
従来より、例えば、吸収式冷温水機やチラー熱源機を熱原機として使用して室内の空気調和を行うためには、建物内に水配管を敷設し、この水配管へファンコイルユニットを接続して、前記水配管内に前記熱源機で生成された冷水や温水を循環ポンプで循環させて空調運転を行わせており、冷媒を圧縮吐出する圧縮機を備えた室外機を熱源機として使用して室内の空気調和を行うためには、建物内に冷媒配管を敷設し、この冷媒配管へ室内機を接続して、前記冷媒配管内に前記熱源機の圧縮機から吐出された冷媒を循環させて空調運転を行わせている。 Conventionally, for example, in order to perform indoor air conditioning using an absorption chiller / heater or a chiller heat source as a heat source, a water pipe is laid in the building and a fan coil unit is connected to this water pipe. Then, cold water or hot water generated by the heat source unit is circulated in the water pipe with a circulation pump to perform air conditioning operation, and an outdoor unit equipped with a compressor that compresses and discharges refrigerant is used as the heat source unit In order to perform indoor air conditioning, a refrigerant pipe is laid in the building, an indoor unit is connected to the refrigerant pipe, and the refrigerant discharged from the compressor of the heat source machine is circulated in the refrigerant pipe. Air conditioning operation is performed.
しかし、前記吸収式冷温水機やチラー熱源機を熱源機として用いる場合には、冷却水系などの設備も必要をなることから、前記熱源機の台数は1台で済むものの、メンテナンスを必要とする箇所が、前記圧縮機を備えた室外機を熱源機として用いる場合に比べて多くなるとともに、前記熱源機の分散設置が不可能であった。 However, when the absorption chiller / heater or the chiller heat source is used as a heat source, a facility such as a cooling water system is required, so the number of the heat source is only one, but maintenance is required. The number of locations increased as compared to the case where an outdoor unit equipped with the compressor was used as a heat source unit, and the heat source unit could not be installed in a distributed manner.
また、前記吸収式冷温水機やチラー熱源機を熱源機として使用する空気調和から前記圧縮機を備えた室外機を熱源機として使用する空気調和へとリプレースする場合には、前記建物内に敷設した水配管を冷媒配管へと敷設し直し、前記ファンコイルユニットを前記室内機へと据え付け交換しなければならなかった。 In addition, when replacing an air conditioner using the absorption chiller / heater or a chiller heat source machine as a heat source machine to an air conditioner using an outdoor unit equipped with the compressor as a heat source machine, laying in the building It was necessary to re-install the water pipe into the refrigerant pipe and install and replace the fan coil unit in the indoor unit.
このようなことから、圧縮機を備えた室外機と水熱交換器等を収納したチラーユニットとを接続してチラー熱源機を構成し、前記室外機の前記圧縮機から吐出された冷媒から冷水または温水を生成するチラー熱源機が提案されている(特許文献1参照)。
しかし、このようなチラー熱源機でも、冷水または温水を供給して、前記ファンコイルユニットで室内の空調運転は行えるものの、前記圧縮機から吐出された冷媒を、直接、室内空気と熱交換させる直膨式の室内機を、前記ファンコイルユニットと並設することはできなかった。 However, even with such a chiller heat source unit, although cold air or hot water can be supplied and indoor air-conditioning operation can be performed by the fan coil unit, the refrigerant discharged from the compressor is directly exchanged with room air. An inflatable indoor unit could not be juxtaposed with the fan coil unit.
そこで、本発明は、圧縮機を内蔵した熱源機を備え、冷媒配管および水配管の双方から熱源を供給して空調運転を行わせる空気調和装置を提供するものである。 Therefore, the present invention provides an air conditioner that includes a heat source device with a built-in compressor and supplies a heat source from both a refrigerant pipe and a water pipe to perform an air conditioning operation.
第1の発明は、圧縮機を内蔵した熱源機と、この圧縮機から吐出された冷媒を液管およびガス管を介して直接室内空気と熱交換させる室内熱交換器を備えた直膨式室内機と、前記冷媒との熱交換を行わせ冷水または温水を生成するチラーユニットと、このチラーユニットで生成された前記冷水または温水を循環ポンプを運転することにより循環させ室内空気と熱交換させる水熱交換器を備えたファンコイルユニットと、を備えたことを特徴とするものである。 A first aspect of the present invention is a direct expansion room provided with a heat source unit having a built-in compressor and an indoor heat exchanger for directly exchanging heat between the refrigerant discharged from the compressor and room air through a liquid pipe and a gas pipe. And a chiller unit that generates cold water or hot water by exchanging heat with the refrigerant, and water that circulates the cold water or hot water generated by the chiller unit by operating a circulation pump to exchange heat with room air. And a fan coil unit including a heat exchanger.
第2の発明は、第1の発明において、前記室内機は、前記液管およびガス管へ並列に複数台接続されていることを特徴とするものである。 According to a second invention, in the first invention, a plurality of the indoor units are connected in parallel to the liquid pipe and the gas pipe.
第3の発明は、第1または第2の発明において、一端が、前記熱源機へと接続された液管の他端は、前記チラー熱源機内に備えられたレシーバタンクを経由した後に分岐され、一方は、前記チラー熱源機内に備えられた水熱交換器の一端側へと接続され、他方は、前記室内機へと接続されるとともに、一端が、前記熱源機へと接続されたガス管の他端は分岐されて、一方は、前記水熱交換器の他端側へと接続され、他方は、前記室内機へと接続されていることを特徴とするものである。 According to a third invention, in the first or second invention, the other end of the liquid pipe whose one end is connected to the heat source unit is branched after passing through a receiver tank provided in the chiller heat source unit, One is connected to one end of a water heat exchanger provided in the chiller heat source unit, the other is connected to the indoor unit, and one end of a gas pipe connected to the heat source unit The other end is branched, one is connected to the other end of the water heat exchanger, and the other is connected to the indoor unit.
第4の発明は、第1または第2のいずれかの発明において、一端が、前記熱源機へと接続された液管の他端は、前記チラー熱源機内に備えられたレシーバタンクを経由した後に分岐され、一方は、前記チラー熱源機内に備えられた水熱交換器の一端側へと接続され、他方は、前記複数台の室内機へ並列に接続されるとともに、一端が、前記熱源機へと接続されたガス管の他端は分岐されて、一方は、前記水熱交換器の他端側へと接続され、他方は、前記複数台の室内機へ並列に接続されていることを特徴とするものである。 According to a fourth invention, in the first or second invention, after the other end of the liquid pipe whose one end is connected to the heat source device passes through a receiver tank provided in the chiller heat source device. One is connected to one end side of the water heat exchanger provided in the chiller heat source unit, the other is connected in parallel to the plurality of indoor units, and one end is connected to the heat source unit. The other end of the gas pipe connected to is branched, one is connected to the other end of the water heat exchanger, and the other is connected in parallel to the plurality of indoor units. It is what.
第5の発明は、第1乃至第4のいずれかの発明において、前記チラー熱源機は、前記液管の前記水熱交換器と前記室内機とへ分岐された分岐点と、前記水熱交換器との間に制御弁を備え、前記循環ポンプの運転が停止している時、前記室内機へと循環する冷媒のガス欠を検出した場合には、前記制御弁を開放させるとともに、前記循環ポンプを運転させることを特徴とするものである。 In a fifth aspect of the present invention based on any one of the first to fourth aspects, the chiller heat source unit includes a branch point of the liquid pipe branched to the water heat exchanger and the indoor unit, and the water heat exchange. And when the operation of the circulation pump is stopped, when the lack of the refrigerant circulating to the indoor unit is detected, the control valve is opened and the circulation The pump is operated.
第6の発明は、第1乃至第5のいずれかの発明において、前記チラー熱源機内に備えられた前記水熱交換器および前記制御弁は、前記レシーバタンクの前記他端側から延びる前記液管、および、前記ガス管へ前記室内機と並列に接続されていることを特徴とするものである。 In a sixth aspect of the present invention based on any one of the first to fifth aspects, the liquid heat exchanger and the control valve provided in the chiller heat source unit are extended from the other end side of the receiver tank. And connected to the gas pipe in parallel with the indoor unit.
第7の発明は、第1乃至第6のいずれかの発明において、前記熱源機は、ガス等の燃料を燃焼させて駆動力を発生させるエンジンにより駆動される前記圧縮機を備えていることを特徴とするものである。 According to a seventh invention, in any one of the first to sixth inventions, the heat source machine includes the compressor driven by an engine that generates a driving force by burning fuel such as gas. It is a feature.
本発明によれば、冷温水を水配管内に循環させて空調運転を行わせるファンコイルユニットと、圧縮機から吐出された冷媒を直接、室内空気と熱交換させる室内機とを備えているため、これまでの前記水配管に接続されたファンコイルユニットをそのまま継続使用できるとともに、新たな冷媒配管を敷設して空調領域の拡大、または、空調性の改善を行うことができる。また、新たに敷設する配管は、上記冷媒配管であるため、建物内の敷設工事費用も安価に抑えることができる。 According to the present invention, the apparatus includes a fan coil unit that circulates cold / hot water in a water pipe to perform an air conditioning operation, and an indoor unit that directly exchanges heat from the refrigerant discharged from the compressor with room air. The fan coil unit connected to the water pipe so far can be continuously used as it is, and a new refrigerant pipe can be laid to expand the air-conditioning area or improve the air-conditioning performance. Moreover, since the pipe to be newly laid is the refrigerant pipe, the laying construction cost in the building can be suppressed at a low cost.
以下、図面に基づき本発明の実施形態を詳述する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の空気調和装置の構成図である。 FIG. 1 is a configuration diagram of an air conditioner of the present invention.
空気調和装置100は、エンジン10および圧縮機11等を内蔵する室外機1と、前記圧縮機11から吐出された冷媒と水とを水熱交換器で熱交換させて冷水または温水を生成するチラーユニット2と、前記圧縮機11から吐出された冷媒を直接室内空気と熱交換させる直膨式の複数台の室内機3a、3bとを液管5a、5bおよびガス管5cで接続し、前記チラーユニット2と、このチラーユニット2で生成された冷水または温水を、循環ポンプ6で循環させて、前記冷水または温水と室内空気とを熱交換させるファンコイルユニット4a、4bとを水配管7a、7bで接続して構成されている。
The
まず、室外機1には、ガス等の燃料を燃焼させて駆動力を発生するエンジン10と、このエンジン10の駆動力で駆動される圧縮機11と、圧縮機11から吐出された冷媒の循環方向を反転させる四方弁12と、前記冷媒と外気との熱交換を行わせる室外熱交換器13と、前記冷媒の減圧を行う室外膨張弁14と、圧縮機11へと吸い込まれる冷媒の気液分離を行うアキュームレータ15と、この室外機1の制御や後述するチラーユニット2のチラー制御装置24および室内制御装置32a、32bとの通信等を行う室外制御装置16とが収納されている。
First, the outdoor unit 1 includes an
また、チラーユニット2には、複数個のプレート式熱交換器である冷媒/水熱交換器20a、20bと、冷媒熱交換器20cと、前記冷媒/水熱交換器20a、20bおよび前記冷媒熱交換器20cを流通する冷媒の流量を制御する電動膨張弁21と、前記冷媒を一時貯留するレシーバタンク22と、逆止弁23a、23bと、前記電動膨張弁21の開度調節や、循環ポンプ6の運転制御および室外機1の室外制御装置16や前記ファンコイルユニット4a、4bのファンコイル制御装置42a、42bとの通信を行うチラー制御装置24が収納されている。
Further, the chiller unit 2 includes a plurality of plate-type heat exchangers that are refrigerant /
そして、このチラーユニット2内での冷媒配管の接続について説明すると、室外機1から延びる液管5aは、レシーバタンク22の一端へと接続され、このレシーバタンク22の他端は分岐点Xで分岐して、一方は、液管5bが延びて後述する室内機3a、3bへとそれぞれ接続されて、他方は、逆止弁23aを介して冷媒熱交換器20cの冷媒口Aへと接続されている。つまり、このチラーユニット2は、前記レシーバタンク22の前記他端側で、前記液管5bおよびガス管5cへ後述する室内機3a、3bと並列に接続されていたおのとなっている。
The refrigerant pipe connection in the chiller unit 2 will be described. The
そして、前記逆止弁23aは、前記レシーバタンク22から前記冷媒熱交換器20cへと前記冷媒を流す方向へ向けて設けられており、このレシーバタンク22の前記他端には、一端が前記冷媒熱交換器20cの冷媒口Bへと接続された逆止弁23bが接続されており、この逆止弁23bは、冷媒熱交換器20cの前記冷媒口Bから前記レシーバタンク22の前記他端へ冷媒を流す方向へ向けて設けられている。さらに、冷媒熱交換器20cの冷媒口Bは、電動膨張弁21を介して冷媒/水熱交換器20aの冷媒口Cへと接続されており、冷媒/水熱交換器20aの冷媒口Dは、冷媒/水熱交換器20bの冷媒口Eへと接続されている。冷媒/水熱交換器20bの冷媒口Fは、前記冷媒熱交換器20cの冷媒口Gへと接続され、この冷媒熱交換器20cの冷媒口Hは、室外機1から延びる冷媒配管5cへと接続されている。つまり、冷媒/水熱交換器20a、20bは、冷媒回路上へ直列に接続されて設けられている。
The
また、チラーユニット2には、このチラーユニット2で生成された冷水または温水を、後述するファンコイルユニット4a、4bへと循環させる水配管7a、7bが設けられており、水配管7aの一方は分岐されて、冷媒/水熱交換器20a、20bの冷温水口I、Kへと接続され、他方は、循環ポンプ6を介して分岐され、夫々、冷温水弁41a、41bを介してファンコイルユニット4a、4bの水熱交換器40a、40bの一端へ接続されている。さらに、水配管7bの一方は分岐されて、冷媒/水熱交換器20a、20bの冷温水口J、Lへと接続され、他方は、分岐されて、夫々、ファンコイルユニット4a、4bの水熱交換器40a、40bの他端へ接続されている。つまり、前記冷媒/水熱交換器20a、20bは、ファンコイルユニット4a、4bへと接続される水配管7a、7bへ並列に接続されて設けられているものとなっている。
Further, the chiller unit 2 is provided with
このように、空気調和装置100を構成することにより、この空気調和装置100は、水配管7a、7b内を循環する冷温水と室内空気とを熱交換させて行う空調運転と、圧縮機11から吐出された冷媒と直接、前記室内空気と熱交換させて行う空調運転との双方を行うことができるものとなり、吸収式冷凍機等の熱源機からのリプレースを行う場合、これまでに建物内に敷設された前記水配管を継続使用可能とすることができる。さらに、新たな空調領域の拡大や、空調性の改善を行う場合でも、前記圧縮機11から吐出された冷媒を循環させる冷媒配管を敷設させれば良いため、配管の敷設工事費用を安価に抑えることができる。
In this way, by configuring the
そして、室内機3a、3bには、室外機1に収納された圧縮機11から吐出された冷媒を直接室内空気と熱交換させる室内熱交換器30a、30bと、これら室内熱交換器20a、20bへ流入する冷媒の冷媒量の制御等を行う室内膨張弁31a、31bとが冷媒配管で接続されて、夫々収納されており、さらに、室内機3a、3bの各々の制御と前記室外機1の室外制御装置16との通信を行う室内制御装置32a、32bが夫々収納されている。
The
また、ファンコイルユニット4a、4bには、チラーユニット2で生成され、循環ポンプ6により循環された冷水または温水を室内空気と熱交換させる水熱交換器40a、40bと、これら水熱交換器40a、40bへ流入する前記冷水または温水の流入を制御する冷温水弁41a、41bとが水配管で接続されて、夫々収納されており、さらに、ファンコイルユニット4a、4bの各々の制御と前記チラーユニット2のチラー制御装置24との通信を行うファンコイル制御装置42a、42bが夫々収納されている。
Also, the
これにより、室外機1から供給される冷媒回路側では、チラーユニット2から利用側熱交換器30へと供給する冷温水と熱交換させる経路を長く設定することができて、前記冷媒と前記冷温水との熱交換効率を向上させることができると共に、冷温水回路側では、チラーユニット2からファンコイルユニット4a、4bへ供給する冷温水の流量を減少させることなく、冷媒/水熱交換器20a、20b内、および、配管接続された各冷温水配管内での前記冷温水の流速を低下させることができて、該配管等の前記冷温水による腐食を抑えることができる。
Thereby, on the refrigerant circuit side supplied from the outdoor unit 1, it is possible to set a long path for heat exchange with the cold / hot water supplied from the chiller unit 2 to the use-side heat exchanger 30. The efficiency of heat exchange with water can be improved, and on the cold / hot water circuit side, the refrigerant /
そして、この空気調和装置100の運転が室外制御装置16により開始されると、図示しない燃料供給装置からガス等の燃料と大気とを混合させた燃焼用ガスが供給されてエンジン10の運転が開始され、このエンジン10の運転により発生した駆動力により圧縮機11が運転されて、この圧縮機11から冷媒が圧縮吐出されるとともに、チラーユニット2のチラー制御装置24から循環ポンプ6の運転が開始される。そして、冷房運転では、室外機1の室外制御装置16から四方弁12が実線のように設定され、室内機3a、3bの室内膨張弁31a、31bの開度が、室内制御装置32a、32bで演算されて求められた空調負荷に基づいて設定される。
When the operation of the
また、チラーユニット2の電動膨張弁21の開度が制御されるとともに、ファンコイルユニット4a、4bの冷温水弁41a、41bが開放され、圧縮機11から吐出された前記冷媒は、四方弁12を経由して室外熱交換器13へと流入し、この室外熱交換器13で前記冷媒は外気との熱交換を行って凝縮し、室外膨張弁14で減圧されて冷媒配管5aを流通し、チラーユニット2のレシーバタンク22内へと流入して一時貯留される。その後、このレシーバタンク22から流出して分流され、一方は、冷媒配管5bを流通して室内機3a、3bへと向い、他方は、逆止弁23aを介して冷媒熱交換器20cの一方へと流入する。
Further, the opening degree of the electric expansion valve 21 of the chiller unit 2 is controlled, the cold /
この冷媒熱交換器20cへと流入した冷媒は、冷媒/水熱交換器20a、20bを流通した冷媒と熱交換し、電動膨張弁21を経由して冷媒/水熱交換器20a、20bを順次流通して蒸発し、冷水を生成して前記冷媒熱交換器20cの他方を流通し、冷媒配管5cへと流出する。
The refrigerant flowing into the
また、前記冷媒配管5bを流通して室内機3a、3bへと向った冷媒は、室内膨張弁31a、31bの開度に基づいて室内機3a、3bへと分流されて流入し、夫々、室内熱交換器30a、30bで蒸発し、冷媒配管5cへと流出する。
Moreover, the refrigerant | coolant which distribute | circulated the said refrigerant |
そして、この冷媒配管5cで前記チラーユニット2を流通して蒸発した冷媒とともに室外機1へと戻り、四方弁12およびアキュームレータ15を経由して圧縮機11へと戻る。
And it returns to the outdoor unit 1 with the refrigerant | coolant which distribute | circulated the said chiller unit 2 and evaporated through this refrigerant | coolant piping 5c, and returns to the
また、チラーユニット2で生成された前記冷水は、循環ポンプ6の運転により水配管7aを流通して分岐され、夫々冷温水弁41a、41bを経由して水熱交換器40a、40bで室内空気と熱交換し、冷温水管7bを経由してチラーユニット2へと戻る。
Further, the cold water generated by the chiller unit 2 is branched by flowing through the
そして、室内機3a、3bが停止、或いは、サーモオフ運転となった場合には、室内機3a、3bの室内膨張弁31a、31bが全閉とされ、前記圧縮機11から吐出された冷媒の全ては、チラーユニット2のレシーバタンク22から逆止弁23aを経由して冷媒熱交換器20cを流通し、冷媒/水熱交換器20a、20bを流通して、圧縮機11へと戻るものとなる。
When the
また、ファンコイルユニット4a、4bが停止、或いは、サーモオフ運転をなった場合には、ファンコイルユニット4a、4bの冷温水弁41a、41bが閉じられるとともに、チラーユニット2の電動膨張弁21も閉じられ、前記圧縮機11から吐出された冷媒の全ては、室内機3a、3bへと分流されるものとなる。
When the
このとき、前記冷媒/水熱交換器20a、20bには、プレート式熱交換器が使用されており、熱交換能力が高いことから、ガス管5c側からこれら冷媒/水熱交換器20a、20b内へと流入し、水配管7a、7bに滞留する水と熱交換して凝縮し、冷媒配管5a〜5c内を循環する冷媒が、一時的に不足するガス欠状態となる懸念がある。
At this time, plate-type heat exchangers are used for the refrigerant /
この場合には、前記電動膨張弁21を開放させることにより、前記冷媒/水熱交換器20a、20b内に寝込んだ冷媒を強制的に流出させられるため、前記ガス欠状態を解消させることができる。
In this case, by opening the electric expansion valve 21, the refrigerant stagnated in the refrigerant /
また、このときには、冷媒/水熱交換器20a、20b内に滞留した水が凍結しないようにするため、循環ポンプ6も運転させることが望ましい。
At this time, it is also desirable to operate the circulation pump 6 so that the water staying in the refrigerant /
これの制御について、図2を参照して説明する。 This control will be described with reference to FIG.
まず、空気調和装置100が運転しているか否かが判断され(ステップS1)、運転していなければ、このステップS1の判断を繰り返し、運転していれば、ファンコイルユニット4a、4bの双方が停止中、または、サーモオフ運転中であるかが判断されて(ステップS2)、ファンコイルユニット4a、4bのいずれかがサーモオン運転中であれば、ステップS2の判断を繰り返し、ファンコイルユニット4a、4bの双方が停止中、または、サーモオフ運転中であれば、室外機1および/または室内機3a、3bに設けられた図示しないセンサで検出された検出信号が、ガス欠状態であるか否かを判断する(ステップS3)。この信号は、例えば、室外機1および/または室内機3a、3bに設けられた温度センサや圧力センサ等により検出された信号であり、具体的には、室外機1であれば、室外熱交換器13の出入口温度や出入口圧力、または、室外膨張弁14の開度等、或いは、室内機3a、3bであれば、室内機3a、3bの吸込温度や吹出温度や室内熱交換器30a、30bの出入口圧力、または、室内膨張弁31a、31bの開度等である。
First, it is determined whether or not the
そして、前記ガス欠状態でなければ、上記ステップS2へと戻ってファンコイルユニット4a、4bの運転状態の確認から繰り返し、ガス欠状態であれば、チラー制御装置24から循環ポンプ6を強制的に運転させるとともに(ステップS4)、電動膨張弁21を開放させる(ステップS5)。
If it is not out of gas, the process returns to step S2 and repeats from the confirmation of the operating state of the
これにより、前記冷媒/水熱交換器20a、20b等内で凝縮、滞留した冷媒は、チラーユニット2内から液館5aまたはガス管5cへと押し出されるため、前記ガス欠状態も解消されることとなる。
As a result, the refrigerant condensed and retained in the refrigerant /
なお、本発明は、上記実施例に限定されるものでなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で適宜変更可能である。 In addition, this invention is not limited to the said Example, In the range which does not deviate from the meaning of this invention, it can change suitably.
建物内に水配管を敷設して空調運転を行なわせる空気調和装置からのリプレース等に好適である。 It is suitable for replacement from an air conditioner in which water piping is laid in a building to perform air conditioning operation.
1 室外機
2 チラーユニット
3a、3b 室内機
4a、4b ファンコイルユニット
5a、5b 液管
5c ガス管
6 循環ポンプ
7a、7b 水配管
10 エンジン
11 圧縮機
12 四方弁
13 室外熱交換器
14 室外膨張弁
15 アキュームレータ
16 室外制御装置
20a、20b 冷媒/水熱交換器
20c 冷媒熱交換器
21 電動膨張弁
22 レシーバタンク
23a、23b 逆止弁
24 チラー制御装置
30a、30b 室内熱交換器
31a、31b 室内膨張弁
32a、32b 室内制御装置
40a、40b 水熱交換器
41a、41b 温水弁
42a、42b ファンコイル制御装置
100 空気調和装置
X 分岐点
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Outdoor unit 2
Claims (7)
The air conditioner according to any one of claims 1 to 6, wherein the heat source unit includes the compressor driven by an engine that generates a driving force by burning fuel such as gas. apparatus.
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