JP2011033211A - 冷凍装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】
ストレーナを通過する冷凍機油の量を少なくしてストレーナに酸化スケールが詰まりにくくするとともに、結果的にストレーナ60における捕集可能容量を増大させることができる。また、圧縮機に確実に冷凍機油を戻すようにして、圧縮機の耐久性の向上や冷凍サイクル中の単位時間あたりの冷媒循環量を所定量に保って所定の冷凍能力が発揮できるようにした冷凍装置を提供する。
【解決手段】
圧縮機16の吐出管には油分離器17を、又この圧縮機16の吸込管63には気液分離器15を配置して油分離器17で分離された冷凍機油をこの吸込管63に戻すようにした冷凍装置において、気液分離器15の出口配管にストレーナ60を設け、このストレーナ60と圧縮機16との間の吸込管63に油戻し管62をつなぐ。
【選択図】図1
ストレーナを通過する冷凍機油の量を少なくしてストレーナに酸化スケールが詰まりにくくするとともに、結果的にストレーナ60における捕集可能容量を増大させることができる。また、圧縮機に確実に冷凍機油を戻すようにして、圧縮機の耐久性の向上や冷凍サイクル中の単位時間あたりの冷媒循環量を所定量に保って所定の冷凍能力が発揮できるようにした冷凍装置を提供する。
【解決手段】
圧縮機16の吐出管には油分離器17を、又この圧縮機16の吸込管63には気液分離器15を配置して油分離器17で分離された冷凍機油をこの吸込管63に戻すようにした冷凍装置において、気液分離器15の出口配管にストレーナ60を設け、このストレーナ60と圧縮機16との間の吸込管63に油戻し管62をつなぐ。
【選択図】図1
Description
本発明は、空気調和装置等の冷凍装置に関し、特に圧縮機から吐出された冷媒に混合している冷凍機油を分離して、圧縮機の吸込側に戻すとともに、この冷媒に混入している酸化スケール等の異物を捕集するストレーナを備えた冷凍装置に関するものである。
従来の空気調和装置等の冷凍装置において、圧縮機から吐出された冷媒には冷凍機油が混合しているため、冷媒と冷凍機油を分離して、冷凍機油のみ圧縮機の吸込側に戻すとともに、この冷媒は凝縮器へ流すようにして冷凍サイクルを形成している。
ここで、上記空気調和装置において、例えば、室内ユニットと室外ユニットとが分離されており、据付現地で両ユニットをユニット間配管でつないで配管接続するようないわゆる分離型の空気調和装置や、両ユニットを入れ替えてユニット間配管は再利用するリニューアル機対応の既設配管利用の場合は、ユニット間配管の分岐点や接続点においては、現地等で溶接作業を行うことが考えられる。
この場合、溶接作業時にはこの溶接に伴い酸化スケールが発生する。この酸化スケールは配管接続時に確実に除去できないことが多く、従って、この圧縮機の吸込側にはストレーナを配置して、この冷凍サイクル中の酸化スケール等の異物を捕集するのが一般的である。
ここで、このストレーナに冷凍機油が多量に通過すると、冷凍機油の粘性は冷媒の粘性よりも高いので、ストレーナを構成する網に冷凍機油が付着し網の目の開口面積が小さくなりその小さくなった冷凍機油が付着した網の目に酸化スケールが付着すると更に網の目が小さくなり、結果的に酸化スケールがストレーナの網に詰まり易くなることが考えられる。
ストレーナが詰まり易くなると、圧縮機に戻る冷凍機油が減少し圧縮機の耐久性が減少したり、冷媒の単位時間当たりの循環量が減少し所定の冷凍能力が発揮できないなど様々な問題点が生ずることが考えられる。
特開2001−99526号公報
本発明においては、上記の問題点に鑑み、このストレーナを通過する冷凍機油の量を少なくしてストレーナに酸化スケールが詰まりにくくして結果的にストレーナにおける捕集可能容量を増大させること、又、圧縮機には確実に冷凍機油を戻すようにして、圧縮機の耐久性の向上を図るとともに、冷凍サイクル中の冷媒の単位時間当たりの循環量の減少を抑えて所定の冷凍能力が発揮できるようにした冷凍装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明は、圧縮機、凝縮器、減圧器、蒸発器を順次つないで冷凍サイクルを形成し、この圧縮機の吐出管には油分離器を、又この圧縮機の吸込管には気液分離器を配置してこの油分離器で分離された冷凍機油をこの吸込管に戻すようにした冷凍装置において、前記気液分離器の出口配管にストレーナを設け、このストレーナと前記圧縮機との間の吸込管に前記油戻し管をつないだことを特徴とする。
この構成によれば、この油戻し管からの冷凍機油がストレーナを通過せず直接記圧縮機に導かれる。又、ストレーナを通過する冷凍機油の量が少なくなるので、このストレーナが詰まりにくくなり、結果的にストレーナの捕集可能容量を増大させることになる。又、冷凍サイクル中の冷媒の単位時間当たりの循環量の減少を抑えて所定の冷凍能力が発揮できる。
また、他の発明は、請求項1記載の冷凍装置において、圧縮機と油分離器と気液分離器と油戻し管とストレーナを内蔵した室外ユニットと、少なくとも凝縮器及び/又は蒸発器を内蔵した室内ユニットと、これら両ユニットをつなぐユニット間配管とから構成されていることを特徴とする。
この構成によれば、両ユニットをつなぐユニット間配管を形成するための溶接作業時に、酸化スケールが生じて冷凍サイクル中に混入してもこの酸化スケールでストレーナが詰まりにくくなる。
また、他の発明は、請求項1もしくは2記載のストレーナにおいて、このストレーナの本体に配置されるスクリーンはこの本体に対して着脱自在に取り付けられていることを特徴とする。
この構成によれば、仮にストレーナが詰まってもストレーナ内のスクリーンを交換して、ストレーナを再生できる。
また、他の発明は、請求項2記載の室外ユニットは1台であり、室内ユニットは複数台であり、1台の室外ユニットに対してユニット配管を介して複数台の室内ユニットがつながれている、いわゆるマルチ型の空気調和装置としたことを特徴とする。
この構成によれば、複数台の室内ユニットがつながれるユニット間配管においては多数の溶接等による接続箇所があり、この接続作業により生じるスケールはストレーナで捕集するようにした冷凍装置を空気調和装置として活用できる。
また、他の発明は、圧縮機はガスエンジンで駆動されることを特徴とする。
この構成によれば、圧縮機の駆動源としてガスを用いるので、夏場における電気式圧縮機の使用と比較しての電力の平準化を促進できる。
また、他の発明は、請求項3記載のストレーナにおいて、このストレーナの本体は筒状でありその両端における冷媒管との接続はフランジ結合であって、一端のフランジ結合部分に請求項3記載のスクリーンが固定されていることを特徴とする。
この構成によれば、ストレーナ並びにスクリーンの取付や取り外しがフランジで簡単に行うことができる。
本発明よれば、この油戻し管からの冷凍機油がストレーナを通過せず直接圧縮機に導かれ、冷凍サイクル中に酸化スケールが混入してもこの酸化スケールでストレーナが詰まりにくくなり、ストレーナにおける捕集可能容量が増大し、結果的にストレーナの耐久性の向上を図ることができる、更に、圧縮機に戻る冷凍機油を所定量確保して、圧縮機の耐久性の減少や冷凍サイクル中の冷媒の単位時間当たりの循環量の減少を抑えて冷凍装置における所定の冷凍能力を発揮することができる。
以下、本発明の実施形態を添付の図面を参照しながら詳述する。
図1は、本発明の実施形態に係る空気調和装置1の冷媒回路図である。
この図1に示すように、空気調和装置1は、室外ユニット10と、室内ユニット11a,11bとを備えており、これら室外ユニット10と室内ユニット11a,11bが冷媒配管12を介して接続されている。
室外ユニット10の冷媒配管12には圧縮機16が接続されている。圧縮機16は、Vベルトを介してガスエンジン30により駆動されるものであり、吸込側には気液分離器15が、吐出側には油分離器17を介して四方弁18がそれぞれ配設されている。60は気液分離器15と圧縮機16との間に配置されたストレーナで、62は油分離器17から導かれた油戻し管で、キャピラリチューブ61を介してその先端はストレーナ60の出口側配管、即ち圧縮機16の吸込配管63につながれている。
四方弁18から延びる冷媒配管12には、冷房時に蒸発器として暖房時に凝縮器として作用する2つの室外熱交換器19a,19b、室外膨張弁24が順次接続されている。また、室外膨張弁24をバイパスする冷媒系バイパス管26が配設されており、この冷媒系バイパス管26には、冷媒の逆流を防止する逆止弁26aが設けられている。
室外熱交換器19a,19bの近傍には、室外熱交換器19a,19bに外気を流す室外ファン20a,20bが配置されている。符号29は、圧縮機16の吐出側の冷媒圧力を圧縮機16の吸込側へ逃す安全弁である。符号70、71は、冷媒の流れを遮断する閉鎖弁である。
圧縮機16を駆動するガスエンジン30には、ガスエンジン30に冷却水を循環させてガスエンジン30の熱を回収するためのエンジン冷却装置41が設けられており、エンジン冷却装置41には、冷却水が流れる冷却水配管42に配管接続される電動クーラ三方弁43が設けられている。
電動クーラ三方弁43の2つの出口の一方には、循環ポンプ44と排ガス熱交換器(図示略)とが順次配管接続されており、電動クーラ三方弁43、循環ポンプ44及び排ガス熱交換器をつなぐ配管経路によって、ガスエンジン30を通過した冷却水をガスエンジン30に戻す経路が形成されている。ここで、排ガス熱交換器は、ガスエンジン30の排気ガスと冷却水との間で熱交換を行う熱交換器である。
また、電動クーラ三方弁43の他方の出口には、冷却水三方弁48の入口が配管接続されている。冷却水三方弁48の一方の出口には、プレート式熱交換器49の一端が配管接続され、また、冷却水三方弁48の他方の出口には、ラジエータ50a,50bの一端が配管接続されている。ここで、プレート式熱交換器49は、冷媒配管12内の冷媒と冷却水配管42内の冷却水との間で熱交換を行う熱交換器である。また、ラジエータ50a,50bは、その内部を通過するガスエンジン30の冷却水と外気との間で熱交換を行う。
また、室外ユニット10は、圧縮機16の駆動の制御や、各弁の開閉状態の制御、室外ファン20a,20bの駆動の制御等、空気調和装置1の各部を制御する制御部25を備えている。
一方、2台の室内ユニット11a,11bは、それぞれ異なる被調和室に設けられている。室内ユニット11a,11bは、それぞれ、室内膨張弁27a,27b、冷房時に凝縮器として暖房時に蒸発器として作用する室内熱交換器28a,28b、及び、室内ファン23a,23bを備え、室内熱交換器28a,28bにより熱交換された空気が、室内ファン23a,23bによって被調和室に送風される。
ユニット間配管12は、その一方が、接続部70,71を介して室外ユニット10に、他方が地点A、Bで溶接などにより配管で分岐されて各室内ユニット11a,11bにつながれている。尚、この溶接の作業時には配管の表面に酸化スケールが発生し、溶接作業終了後に作業者はその酸化スケールを除去するようにしているものの、完全に除去しきれないことが考えられる。このように除去しきれなかった酸化スケールは冷凍サイクル中に流れ込んで、圧縮機16の機械部分の摩耗を促進させ圧縮機16の耐久性が劣ることが考えられる。
上記のように構成される空気調和装置1において、暖房運転が開始されると、図1の実線矢印の方向に冷媒が流れ、圧縮機16から吐出された高温の冷媒は、冷媒配管12及び四方弁18を経由して室内熱交換器28a,28bに流入し、室内ファン23a,23bにより送風される室内空気に対して熱交換を行って被調和室を暖房した後、冷媒配管12を通って室外ユニット10側に流入する。
そして、冷媒は室外熱交換器19a,19bにおいて蒸発して、冷媒配管12及び四方弁18を経由してプレート式熱交換器49に流入し、ガスエンジン30の冷却水と熱交換して、その後、気液分離器15を経て圧縮機16の吸い込み側管路に戻る。
一方、空気調和装置1において、冷房運転が開始されると、図1の破線矢印で示すように、圧縮機16から吐出された冷媒は、冷媒配管12から四方弁18を通って室外ユニット10の側に流入し、室外熱交換器19a,19bに流入して凝縮される。
凝縮された液体の冷媒は冷媒配管12を通って、室内機11a,11b側の室内膨張弁27a,27bにより膨張され、室内熱交換器28a,28bにおいて蒸発し、室内ファン23a,23bにより送風された室内空気に対して熱交換を行って被調和室の冷房を行う。その後、冷媒は、冷媒配管12から四方弁18を経由して気液分離器15を通り、圧縮機16の吸い込み側管路に戻る。
また、ガスエンジン30を冷却して高温となった冷却水は、循環ポンプ44により送出され、電動クーラ三方弁43、冷却水三方弁48及び冷却水配管42を経由してラジエータ50a,50bに達し、ラジエータ50a,50bにおいて外気と熱交換して冷却され、その後、冷却水配管42を通って循環ポンプ44に流入する。
さらに、暖房運転時は、ガスエンジン30を冷却して高温となった冷却水が冷却水三方弁48を経てプレート式熱交換器49に流れ、ここで冷媒回路を流れる冷媒と熱交換し、冷媒を加熱して、再び循環ポンプ44に流入する。
上述した冷房並びに暖房運転時において、圧縮機16で圧縮された冷媒は吐出配管64を介して油分離器17に導かれ、この冷媒に混入している冷凍機油を分離して冷媒のみを四方弁18へ流すと共に、分離した冷凍機油は油戻し管62を介して直接圧縮機16の吸込配管63に戻されるようにしている。このため、吸込配管63の上流側に位置するにストレーナ60には、油戻し管62からの冷凍機油は冷媒と比較して流れにくい(粘性が高い)ので、後述するストレーナ60に内蔵された網に冷凍機油が付着して、前述したユニット間配管12の溶接の作業時に発生し除去しきれなかった酸化スケールがこの網で捕集されても、この網に付着している冷凍機油が極めて少ないことから、酸化スケールが網にへばり付いてストレーナ60の網目を詰まらせる虞れは少ない。このためストレーナ60における捕集可能容量が増えることとなる。また、冷凍サイクル中の単位時間当たりの冷媒循環量を所定量に保って冷凍能力が低下することは少ない。
図2は圧縮機16につながれる吐出配管64、吸込配管63、油分離器157、気液分離器15、油戻し管62、ストレーナ60等の配管組み立て状態を示す斜視図、図3はそのストレーナ60の分解斜視図、図4は同じくストレーナ60の断面図である。
図2において、圧縮機16の左側には図示しないガスエンジンからのVベルトがかけられるプーリ80がある。この圧縮機16の吐出管64はL字管で、圧縮機16の側部に延出された後、立ち上り部65を介して油分離器17の上部に繋がれている。配管66は油分離器17の下方から延出し、四方弁18に繋がれている。油戻し管62は取付板67に巻回固定されたキャピラリチューブ61を介して吸込配管63の水平部68に繋がれている。この吸込配管63は垂直部においてストレーナ60を介して気液分離器15と圧縮機16を繋いでいる。
ストレーナ60は、図3、図4で示すようにストレーナ本体31と、このストレーナ本体31の両端部にそれぞれフランジ接続されるカバー体36と、当該ストレーナ本体31内に収容されて酸化スケール等の異物を捕捉するためのスクリーン52とを備える。
ストレーナ本体31は、円筒状に形成され両端部にそれぞれ第1フランジ部33が形成されている。
カバー体36は、このカバー体36の中央にストレーナ本体31と連通する孔部37が開口し、この孔部37の周囲には、ストレーナ本体31の第1フランジ部33と相フランジとなる第2フランジ部35が設けられている。また、カバー体36の外側の面には、孔部37の周囲に配管13に接続される接続口32が立設されている。
ストレーナ本体31とカバー体36とは、図4に示すように、第1フランジ部33と第2フランジ部35とを整合させ、これら第1フランジ部33、第2フランジ部35にそれぞれ形成された複数のボルト孔をボルト55及びナット56で締結することにより連結される。
スクリーン52は、円筒状に形成された円筒部51と、この円筒部51の一端を覆って端面を形成する端面部54と、当該円筒部51の他端の外周面からフランジ状に突出した保持部53とを備える。この保持部53は、スクリーン52をストレーナ本体31内に収容した際に、このストレーナ本体31とカバー体36の間で保持される。このように、フランジ状に突出した保持部53でストレーナ本体31とスクリーンとを保持させたので、保持部53の着脱により、ストレーナ60やスクリーン52の取り付けや取り外しを簡単に行うことができる。さらに、スクリーン52は、ストレーナ本体31内で位置決めされるとともに、スクリーン52の円筒部51及び端面部54によって、接続口32(入口側)を介して気液分離器15に連通するスクリーン52の一次空間58と、接続口32(出口側)を介して圧縮機16に連通するスクリーン52の二次空間59とを確実に区分けすることができる。これにより、ストレーナ60に流入した酸化スケール等の異物は、スクリーン52で確実に捕捉され、この異物が二次空間59(すなわち圧縮機16内)に侵入することが防止される。ここで、一次空間58はスクリーン52を通過する前の空間をいい、二次空間59はスクリーン52通過後の空間をいう。
円筒部51及び端面部54は、金属製の縦糸及び横糸を平織もしくは綾織された、メッシュ(単位長さ当たりの開口数)の異なる金網を積層して形成され、本実施形態では、スクリーン52の外側(一次空間58側)に位置する金網層の方が内側(二次空間59側)に位置する金網層よりもメッシュが粗く形成されている。
このように、スクリーン52は、メッシュの異なる金網を積層して形成されるため、流入した酸化スケール等の異物の大きさによって捕捉される金網を異ならせることができ、スクリーン52の厚み方向にわたって、種々な大きさの固形異物を捕捉することができるため、スクリーン52の捕捉面積を大きく確保することができる。このため、メッシュが一様なものと比較してスクリーン52が目詰まりしにくく、このスクリーン52の交換もしくは洗浄までの期間を長くすることができる。
なお、このストレーナ60を室外ユニット10に配置する場合には、図4に示すように、一方(入口側)のカバー体36の接続口32に室外冷媒配管13が接続され、他方(出口側)のカバー体36の接続口32には、配管63が接続されている。
図1で示すように、この冷凍装置1において、室外ユニット10と室内ユニット11a、11bとをつなぐ配管接続(据付)時には、ユニット間配管の分岐点A,Bや接続部70,71等を溶接する必要があり、この溶接作業時にユニット間配管12に酸化スケールが混入し、これを確実に除去できない場合がある。このような場合、酸化スケールが冷凍サイクル中に混入することが考えられるのだが、圧縮機16がこの酸化スケールを吸い込むと圧縮機16の機械部分等の摩耗にも繋がる。そのため、圧縮機16の吸込配管63にストレーナ60を配置し、スクリーン52で酸化スケールを捕集している。
一方、油分離器17で分離された冷凍機油は油戻し管62を介して直接圧縮機16へ戻すようにしている
このため、従来のように冷凍機油が気液分離器15を介してストレーナ60に導く場合と比較して、ストレーナ60に流れ込む冷凍機油は極めて少なく抑えられる。従って、ストレーナ60に内蔵されたスクリーン52に冷凍機油が付着する恐れは少なく、この冷凍機油によるスクリーン52の網目の詰まりが抑えられる。
このため、従来のように冷凍機油が気液分離器15を介してストレーナ60に導く場合と比較して、ストレーナ60に流れ込む冷凍機油は極めて少なく抑えられる。従って、ストレーナ60に内蔵されたスクリーン52に冷凍機油が付着する恐れは少なく、この冷凍機油によるスクリーン52の網目の詰まりが抑えられる。
万一、上述した酸化スケールがスクリーン52に捕集されたとしても、スクリーン52に付着している冷凍機油はきわめて少ないので、捕集された酸化スケールがスクリーン60にへばりつく虞れは少なく、酸化スケールに起因したスクリーン52の網目の詰まりを抑えることができる。結果的にストレーナ60における捕集可能容量を増大させることができる。
尚、実験によれば、上述したように冷凍機油を気液分離器15を介してストレーナ60に導いた場合(従来例)と、冷凍機油を直接圧縮機16に導いた場合とを比較すると、ストレーナ60前後の圧力損失は圧縮機16の運転時間の経過にもよるが約1/3程度に抑えられ、スクリーン52の網目の詰まりが生じにくいと考えられる。
また、図3で示すようにストレーナ60は分解可能に構成したので、酸化スケールによってスクリーン52の網目が詰まった場合は、このストレーナ60を分解してスクリーン52を洗浄もしくは交換することができる。
以上に説明したように、本発明の実施形態によれば、冷凍装置において、気液分離器15の出口配管にストレーナ60を設け、このストレーナ60と圧縮機16との間の吸込管63に油戻し管62をつなぐことで、この油戻し管62からの冷凍機油がストレーナ60を通過せず直接圧縮機16に導くことができる。
また、以上の実施形態によれば、室外ユニット10と、室内ユニット11a、11bをつなぐユニット間配管を形成するための溶接作業時に、酸化スケールが生じて冷凍サイクル中に混入しても、圧縮機16の吸込配管63にストレーナ60を配置することで、スクリーン52に酸化スケールが捕集されても、このスクリーン52に酸化スケールがへばり付きにくくして冷凍サイクル中の冷媒の単位時間あたりの循環量の減少を抑えて、所定の冷凍能力を発揮することができる。結果的に、ストレーナ60における捕集可能容量を増大させることができる。
また、以上の実施形態によれば、ストレーナ60の本体に配置されるスクリーン52はこの本体に対して着脱自在に取り付けられており、仮にスクリーン52が網目詰まりを起こしても、ストレーナ60内のスクリーン52を洗浄もしくは交換することで、ストレーナ60を再生できる。
また、以上の実施形態によれば、ストレーナ60の本体は筒状であり、その両端における冷媒管との接続はフランジ結合であって、ストレーナ60並びにスクリーン52の取り付けや取り外しが簡単に行うことができる。これにより、仮にスクリーン52が網目詰まりを起こしても、ストレーナ60並びにスクリーン52を取り外して洗浄もしくは交換することで、ストレーナ60を再生できる。
10…室外ユニット
11a、11b…室内ユニット
15…気液分離器
16…圧縮機
17…油分離器
30…ガスエンジン
31…ストレーナ本体
52…スクリーン
60…ストレーナ
62…油戻し管
63…吸込管
64…吐出管
11a、11b…室内ユニット
15…気液分離器
16…圧縮機
17…油分離器
30…ガスエンジン
31…ストレーナ本体
52…スクリーン
60…ストレーナ
62…油戻し管
63…吸込管
64…吐出管
Claims (6)
- 圧縮機、凝縮器、減圧器、蒸発器を順次つないで冷凍サイクルを形成し、この圧縮機の吐出管には油分離器を、又この圧縮機の吸込管には気液分離器を配置してこの油分離器で分離された冷凍機油をこの吸込管に戻すようにした冷凍装置において、前記気液分離器の出口配管にストレーナを設け、このストレーナと前記圧縮機との間の吸込管に前記油戻し管をつないで、この油戻し管からの冷凍機油を直接前記圧縮機に導くことを特徴とした冷凍装置。
- 請求項1記載の冷凍装置において、少なくとも圧縮機と油分離器と気液分離器と油戻し管とストレーナを内蔵した室外ユニットと、少なくとも凝縮器及び/又は蒸発器を内蔵した室内ユニットと、これら両ユニットをつなぐユニット間配管とから構成されていることを特徴とした冷凍装置。
- 請求項1もしくは2記載のストレーナにおいて、このストレーナの本体に配置されるスクリーンはこの本体に対して着脱自在に取り付けられていることを特徴とする請求項1もしくは2記載の冷凍装置。
- 請求項2記載の室外ユニットは1台であり、室内ユニットは複数台であり、1台の室外ユニットに対してユニット配管を介して複数台の室内ユニットがつながれている、いわゆるマルチ型の空気調和装置としたことを特徴とする請求項1記載の冷凍装置。
- 請求項1記載の圧縮機はガスエンジンで駆動されることを特徴とした請求項1乃至4記載の冷凍装置。
- 請求項3記載のストレーナにおいて、このストレーナの本体は筒状でありその両端における冷媒管との接続はフランジ結合であって、一端のフランジ結合部分に請求項3記載のスクリーンが固定されていることを特徴とする請求項3記載の冷凍装置。
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WO2018110331A1 (ja) * | 2016-12-13 | 2018-06-21 | 三菱重工サーマルシステムズ株式会社 | 圧縮機ユニット及びこれを備えた室外機 |
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