KR100268111B1 - 냉동기용압축기 - Google Patents

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켄지 우에다
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마스다 노부유키
미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 과제는 액냉매에 의해 윤활되는 베어링(39~42)에 의해 축이 지지되는 회전축(33)을 구비하는 냉동기용 압축기(30)에 있어서 정전 시 등에 액냉매펌프(36)가 정지한 후에도 회전축(33)이 잠시 회전을 계속함으로써 그 베어링(39~42)이 손상하는 것을 방지하는 것이다.
그 해결수단은 고압의 액냉매를 소정량 저류하는 헤더(52)와, 이 헤더(52)내의 압력을 정전 후, 소정시간 고압으로 유지하는 역지밸브(51,54,56)를 설치하였다.

Description

냉동기용 압축기
본 발명은 액냉매(liquid refrigerant)에 의해 윤활되는 베어링에 의해서 축이 지지되는 회전축을 구비하는 냉동기용 압축기에 관한 것이다.
종래의 냉동기용 압축기의 베어링이 도 8에 표시되어 있다.
압축기의 회전축(01)은 베어링(02)에 의해서 지지되어 있다.
이 베어링(02)의 베어링면(06)에 형성된 오목부(07) 내에는 액냉매가 하우징(03)에 형성된 통로(04) 및 베어링(02)에 형성된 통로(05)를 지나서 공급되며, 그 베어링(02)의 베어링면(06) 및 회전축(01)의 외주면을 윤활한 액냉매는 베어링(02)의 좌우 양측에서 유출한다. 또, 참조부호 (09)는 리테이너이다.
상기한 냉동기용 압축기에 있어서는 그 운전에 의해 회전축(01) 및 베어링(02)의 온도가 올라가면 베어링(02)에 공급된 액냉매가 증발·기화함으로써 상기한 베어링(02)의 윤활 불량 또는 녹아 붙음(seizure)을 야기할 염려가 있다고 하는 문제점이 있었다.
또한, 고장이나 정전에 의해서 액냉매를 공급하기 위한 액냉매펌프가 정지한 경우, 액냉매의 공급은 단시간에 정지하는데, 회전축(01)은 그 관성에 의해 서서히 감속하면서 잠시 회전을 계속하기 때문에 이 동안에 상기한 베어링(02)이 손상한다고 하는 문제점도 있었다.
본 발명은 이러한 점에 비추어 이루어진 것으로, 그 목적은 상기한 문제점이 해결된 냉동기용 압축기를 제공하는 것에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 제1발명의 요지로 하는 바는 액냉매에 의해 윤활되는 베어링에 의해 축이 지지되는 회전축을 구비하는 냉동기용 압축기에 있어서, 상기 베어링에 의해 공급되는 고압의 액냉매를 소정량 저류(貯溜)하는 헤더와, 상기 헤더와 저장실(reservoir) 사이에 설치된 전자개폐밸브와, 상기 헤더 내의 압력을 정전 후 소정 시간 고압으로 유지하는 역지밸브를 구비하고, 정전 시 전자개 폐밸브의 개방에 의해 응축기의 저장실 내에 저장되어 있는 고압의 액냉매가 전자개폐밸브 및 역지밸브를 거쳐서 상기 헤더에 도입되고, 상기 베어링에 고압의 액냉매를 공급하는 것을 특징으로 하는 냉동기용 압축기를 제공하는 것이다.
다른 특징으로 하는 바는 상기한 헤더에 증발기의 저장실 내의 포화 액냉매를 액냉매펌프에 의해 가압하여 공급하는 것에 있다.
다른 특징으로 하는 바는 정전 시 응축기의 저장실 내의 액냉매를 상기한 헤더에 보급하는 수단을 설치한 것에 있다.
다른 특징으로 하는 바는 액냉매를 저류하는 탱크와, 이 탱크 내에 저류된 액냉매를 가열하는 히이터와, 이 히이터의 발열양을 조절하는 조정기와, 상기한 액냉매펌프의 정지 시 상기한 전자개폐밸브에 의해 상기한 탱크를 상기한 헤더에 연통시키는 수단을 설치한 것에 있다.
제2발명의 특징으로 하는 바는, 액냉매에 의해 윤활되는 베어링에 의해 축이 지지되는 회전축을 구비하는 냉동기용 압축기에 있어서, 실린더의 내부에 스프링에 의해 눌려지는 피스톤을 액밀하고(liquid-tightly), 미끄러짐 가능하게 끼워놓고 상기 피스톤과 상기 실린더의 일단부에 의해 헤드측실을 형성하며, 이 헤드측실을 통하여 고압의 액냉매를 상기 베어링의 베어링면에 형성된 오목부에 공급하는 것을 특징으로 하는 냉동기용 압축기에 있다.
제3발명의 특징으로 하는 바는, 액냉매에 의해 윤활되는 베어링에 의해 축이지지되는 회전축을 구비하는 냉동기용 압축기에 있어서, 상기한 베어링에 공급되는 고압의 액냉매를 소정량 저류하는 탱크와, 고아브이 가스냉매를 소정량 저장하는 저장가스탱크와, 정전 시 상기한 저장가스탱크 내에 저장되어 있는 고압의 가스냉매를 상기한 저류액 탱크에 도입하는 수단을 설치한 것을 특징으로 하는 냉동기용 압축기에 있다.
제4발명의 특징으로 하는 바는, 액냉매에 의해 윤활되는 베어링에 의해 축이 지지되는 회전축을 구비하는 냉동기용 압축기에 있어서, 상기 베어링에 공급되는 고압의 액냉매를 소정량 저류하는 헤더와, 고압의 가스를 저장하는 가스봄베와, 이 가스봄베에 연결되고 전자개폐밸브를 보유하는 가스관을 포함하여 이루어지고, 정전 시 상기한 전자개폐밸브가 개방되어 상기한 가스봄베 내에 저장되어 있는 고압의 가스가 상기 가스관 및 전자개폐밸브를 통해 상기 저류액탱크에 유입되는 것을 특징으로 하는 냉동기용 압축기에 있다.
제5발명의 특징으로 하는 바는, 액냉매에 의해 윤활되는 베어링에 의해 축이 지지되는 회전축을 구비하는 냉동기용 압축기에 있어서, 상기한 베어링의 외주측에 액냉매를 증발시키는 냉매자켓을 설치한 것을 특징으로 하는 냉동기용 압축기에 있다.
다른 특징으로 하는 바는, 상기한 베어링을 윤활한 후의 액냉매를 상기한 냉매자켓에 도입하여 증발시키는 수단을 설치한 것에 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예를 표시하는 계통도이다.
도 2는 본 발명의 제2실시예를 표시하는 계통도이다.
도 3은 본 발명의 제3실시예를 표시하는 부분적인 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제4실시예를 표시하는 부분적인 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제5실시예를 표시하는 부분적인 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제6실시예를 표시하는 부분적인 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제7실시예를 표시하는 부분적인 단면도이다.
도 8은 본 발명에 관련하는 냉동기용 압축기의 베어링을 표시하는 단면도이다.
본 발명의 제1실시예가 도 1에 표시되어 있다.
터보압축기(30)의 원심날개차(31)는 인버터모우터(32)의 회전축(33)에 고정되어 있다.
그 터보압축기(30)에는 흡입베인(37)이 설치되고, 이 흡입베인(37)을 모우터(38)에 의해 개폐함으로써 터보압축기(30)에 흡입되는 냉매가스의 량이 조정된다.
회전축(33)은 래이디얼베어링(39,40) 및 스러스트베어링(41,42)에 의해 지지되어 있다.
그런데, 터보냉동기의 운전 시 터보압축기(30)로부터 토출된 가스냉매는 역지밸브(54)를 지나서 응축기(2)의 하우징(46) 내에 들어가며, 여기서 전열관(3) 내를 흐르는 냉각수 등의 냉각매체에 방열함으로써 응축액화한다.
이 액냉매는 교축기구(4)로 들어가고 여기서 교축됨으로써 단열팽창함고 동시에 그 유량이 조정되어 기체·액체의 2상으로 된다.
이어서, 이 냉매는 증발기(5)의 하우징(45) 내로 들어가고, 여기서 전열관(6) 내를 흐르는 냉수, 브라인 등의 피냉각매체를 냉각함으로써 증발·기화한 후, 터보압축기(30)에 흡입되어 다스 압축된다.
증발기(5)의 하부에 형성된 저장실(43) 내의 포화액 냉매는 모우터(35)에 의해 구동되는 액냉매펌프(36)에 의해 추출되며, 이 액냉매펌프(36)에 의해 소정의 압력, 즉 과냉각상태가 되도록 가압된 후 역지밸브(51)를 거쳐서 헤더(52) 내로 들어가며, 여기서 베어링(39~42)에 공급되어 이들을 윤활한다.
그리고, 베어링(39~42)을 윤활한 후의 액냉매는 저장실(53)에 모여지고, 이어서, 그 자중 및 차압에 의해 증발기(5)의 하우징(45) 내에 복귀한다.
정전 시 전자개폐밸브(55)가 개방되면, 응축기(2)의 저장실(57) 내에 저장되어 있는 고압의 액냉매가 전자개폐밸브(55) 및 역지밸브(56)를 지나서 헤더(52)에 들어 간다.
또, 전자개폐밸브(55)는 액냉매펌프(36)의 토출압력이 소정값 이하로 저하되었을 때 개방되도록 하는 것도 가능하다.
그리고, 정전 시에는 액냉매펌프(36)는 단시간에 정지하는데, 터보압축기 (30)의 회전축(33)은 그 관성에 의해 잠시 회전을 계속한다.
그러나, 헤더(52) 내의 압력은 역지밸브(51,54,56)에 의해 잠시 고압으로 유지되므로, 헤더(52) 내에 저류되어 있는 고압의 액냉매가 베어링(39~42)에 공급되어 베어링(39~42)의 손상을 방지한다.
또한, 정전 시에는 응축기(2)의 저장실(57) 내로부터 고압의 액냉매가 정전시 개방되는 전자개폐밸브(55)와 역지밸브(56)에 의해 헤더(52) 내에 보급되기 때문에 터보압축기(30)가 관성으로 회전을 계속하고 있는 동안은 충분한 량의 액냉매를 베어링(39~42)에 공급할 수 있다.
본 발명의 제2실시예가 도 2에 표시되어 있다.
이 제2실시예에 있어서는 고압의 액냉매를 저류하는 탱크(80)가 설치되고, 이 탱크(80)의 정상부는 전자개폐밸브(81)가 설치된 가스관(82)을 거쳐서 헤더(52)의 정상부에 접속되어 있다.
탱크(80) 내에 저류된 액냉매(83) 중에는 히이터(84)가 침지되고, 이 히이터(84)의 발열량을 조정기(85)에 의해서 조정함으로써 탱크(80) 내의 압력은 액냉매펌프(36)의 토출합 이상으로 유지되고 있다.
다른 구성은 도 1에 표시하는 제1실시예와 동일하며, 대응하는 부재에는 동일한 부호를 부여하여 그 설명을 생략한다.
그리고 정전, 고장 등에 의해서 액냉매펌프(36)가 정지하면, 전자개폐밸브(81)가 개방되며, 탱크(80) 내의 고압냉매가스가 가스관(82)을 통하여 헤더(52)에 인가되기 때문에, 헤더(52) 내의 액냉매를 확실하게 베어링(39~41)에 공급할 수 있다.
본 발명의 제3실시예가 도 3에 표시되어 있다.
이 제3실시예에 있어서는 압축기의 하우징(10)에 형성된 실린더(11) 내에는 피스톤(12)이 액밀하고(liquid-tightly), 미끄러짐 가능하게 끼워지는 동시에 이피스톤(12)을 헤드측실(23)로 향하여 밀어즈는 코일스프링(13)이 설치되어 있다.
그리고, 냉동기의 운전 중 액냉매가 액냉매펌프(14)에 의해 가압되어 역지밸브(15)를 거쳐서 헤드측실(23) 내에 공급되며, 이곳으로부터 통로(16)를 거쳐서 베어링(20)의 베어링면(21)에 형성된 오목부(18) 내에 들어가며, 베어링(20)의 베어링면(21) 및 회전축(22)의 외주면을 윤활한다.
이 동안에, 피스톤(12)은 헤드측실(23) 내의 액냉매의 압력으로 밀려짐으로써 코일스프링(13)을 압축시키며, 도면에서의 왼쪽에 위치하고 있다.
정전 시 액냉매펌프(14)가 정지하면, 헤드측실(23)에 대한 액냉매의 공급은 정지되는데, 피스톤(12)이 코일스프링(13)에 밀려져서 도면에서의 오른쪽으로 서서히 진출하며, 헤드측실(23) 내의 액냉매가 베어링(20)에 공급되기 때문에, 회전축(22)이 감속하면서 정지하기까지 베어링(20)이 손상하는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 제4실시예가 도 4에 표시되어 있다.
이 제4실시예에 있어서는 액냉매의 저류액탱크(24)가 설치되고, 이 저류액탱크(24)오 고압냉매가스의 저장가스탱크(25)를 연결하는 가스관(26)에는 전자밸브 (27) 및 역지밸브(28)가 설치되어 있다.
그리고, 냉동기의 운전 중 전자밸브(27)는 폐쇄되고, 압축기로부터 토출된 고압의 가스냉매가 가스관(7) 및 역지밸브(8)를 거쳐서 저장가스탱크(25)에 들어가며, 이 내부에 저장된다.
그리고, 액냉매가 액냉매펌프(14)에 의해 가압되어 역지밸브(15)를 거쳐서 저류액탱크(24) 내에 들어가며, 이곳으로부터 통로(16)를 거쳐서 오목부(18) 내에 공급되어 베어링(20)의 베어링면(21) 및 회전축(20)의 외주면을 윤활한다.
정전 시에는 전자밸브(27)이 개방되며, 저장가스탱크(25) 내의 고압냉매가스가 가스관(26), 전자밸브(27) 및 역지밸브(28)를 거쳐서 저류액탱크(24) 내에 들어가며, 이 내부의 액냉매를 가압하기 때문에 회전축(22)이 감속하면서 정지하기 까지의 동안에 저류액탱크(24) 내의 액냉매가 베어링(20)에 공급된다.
본 발명의 제5실시예가 도 5에 표시되어 있다.
이 제5실시예에 있어서는 가스봄베(9)가 전자밸브(27)를 보유하는 가스관(26)을 개재하여 저류액탱크(24)에 연결되어 있다.
다른 구성은 도 4에 표시하는 제4실시예와 동일하다.
그리고, 정전 시에는 전자개폐밸브(27)가 개방되며, 가스봄베(9) 내에 저장되어 있는 고압의 질소 등의 불활성가스가 가스관(26), 그 전자개폐밸브(27)를 거쳐서 저류액탱크(24) 내에 들어가며, 이 내부의 액냉매를 가압한다.
또, 그 전자개폐밸브(27)는 역지밸브(15)의 하류측 액냉매의 압력이 소정값 이하로 저하했을 때, 이것을 검지한 압력센서(70)로부터의 지령신호를 받아서 개방하는 것도 가능하다.
본 발명의 제6실시예가 도 6에 표시되어 있다.
이 제6실시예에 있어서는 압축기의 하우징(10)의 내주면에는, 베어링(20)의 외주측에 위치하도록 환형상의 냉매자켓(61,62)이 형성되어 있다.
그리고, 이들 자켓(61,62)에는 통로(63), 교축기구(64)를 거쳐서 액냉매가 공급되도록 되어 있다.
그리고, 냉동기의 운전 중 액냉매가 통로(16)를 거쳐서 오목부(18) 내에 들어가며, 베어링(20)의 베어링면(21) 및 회전축(22)의 외주면을 윤활한다.
이와 동시에, 액냉매가 통로(63)를 거쳐서 교축기구(64)에서 교축된 후, 냉매자켓 (61) 및 (62)에 들어가며, 여기서 증발함으로써 그 증발잠열에 의해 베어링(20)을 냉각한다.
증발한 가스냉매는 통로(65,66)를 거쳐서 배출된다.
이렇게 하여, 베어링(20)의 온도 상승을 방지할 수 있기 때문에 베어링(20)의 베어링면(21)에 공급된 액냉매의 증발을 방지할 수 있다.
본 발명의 제7실시예가 도 7에 표시되어 있다.
이 제7실시예에 있어서는, 베어링(20)의 베어링면(21)에는 오목부(18)의 축 방향의 양 외측에 위치하도록 환형상의 홈(72,73)이 형성되고, 이들 홈(72,73)은 통로(74,75)를 개재하여 냉매자켓 (61) 및 (62)에 연통하고 있다.
그리고, 냉동기의 운전 중 액냉매가 통로(16)를 거쳐서 오목부(18) 내에 들어가며, 베어링(20)의 베어링면(21) 및 회전축(22)의 외주면을 윤활한다.
윤활한 후의 액냉매는 홈(72,73)으로 들어가고, 이곳으로부터 통로(74,75)를 거쳐서 냉매자켓(61,62)에 들어가며 여기서 증발한 후, 통로(65,66)를 거쳐서 유출한다.
본 발명에 의하면, 베어링을 윤활한 후의 액냉매를 냉매자켓에 도입하여 증발시키면, 구조를 간소화할 수 있다.
상기한 본 발명의 효과는 다음과 같다.
청구범위 제1항에 기재된 제1발명에 있어서는, 베어링에 공급되는 고압의 액냉매를 소정량 저류하는 헤더 내의 압력은 정전 후 소정시간 고압으로 유지되기 때문에 정전 후 회전축이 잠시 회전을 계속하여도 이 동안에 헤더 내의 액냉매를 베어링에 공급할 수 있기 때문에 베어링의 손상을 방지할 수 있다.
상기한 헤더에 증발기의 저장실 내의 포화액냉매를 액냉매펌프에 의해 가압하여 공급하면, 액냉매를 용이하게 과냉각상태로 할 수 있으므로 액냉매가 베어링에 의해 증발하는 것을 억제할 수 있기 때문에 베어링을 확실하게 윤활할 수 있다.
정전 시 응축기의 저장실 내의 액냉매를 상기한 헤더에 보급하는 수단을 설치하여 장시간 액냉매를 베어링에 공급할 수 있기 때문에 베어링의 손상을 확실하게 방지할 수 있다.
액냉매를 저류하는 탱크와, 이 탱크 내에 저류된 액냉매를 가열하는 히이터와, 이 히이터의 발열량을 조절하는 조정기와, 상기한 액냉매펌프의 정지 시 상지한 탱크를 상기한 헤더에 연통하게 하는 수단을 설치하면, 액냉매펌프의 정지 시그 탱크 내의 고압 압력의 가스냉매가 헤더에 인가되기 때문에 그 헤더 내의 액냉매를 확실하게 베어링에 공급할 수 있다.
청구범위 제5항에 기재된 제2발명에 있어서는, 실린더의 내부에 스프링에 의해 눌려지는 피스톤을 액밀하고(liquid-tightly), 미끄러짐 가능하게 끼워넣음으로써 형성된 헤드측실을 지나서 액냉매를 베어링에 공급하기 때문에, 정전 후 회전축이 잠시 회전을 계속하여도 이 동안에 그 헤드측실 내의 액냉매를 베어링에 공급할 수 있기 때문에 베어링의 손상을 방지할 수 있다.
청구범위 제6항에 기재된 제3발명에 있어서는, 정전 시 저장탱크 내에 저장된 고압의 가스냉매를 저류탱크에 도입하는 것에 의해 이 저류탱크 내에 저류되어 있는 액냉매를 베어링에 공급하기 때문에 정전 후 회전축이 잠시 회전을 계속하여도 이 동안에 베어링이 손상하는 것을 방지할 수 있다.
청구범위 제7항에 기재된 제4발명에 있어서는, 정전 시 가스봄베 내에 저장된 고압의 가스를 저류탱크에 도입하는 것에 의해 그 저류탱크 내에 저류되어 있는 액냉매를 베어링에 공급하기 때문에 정전 후 회전축이 잠시 회전을 계속하여도 이 동안에 베어링이 손상하는 것을 방지할 수 있다.
청구범위 제8항에 기재된 제5발명에 있어서는 베어링의 외주측에 설치한 냉매자켓 내에서 액냉매가 증발하고 이 증발잠열에 의해 베어링을 냉각하기 때문에, 베어링의 베어링면에서 액냉매가 증발하는 것을 방지할 수 있기 때문에 베어링을 액냉매에 의해 확실하게 윤활할 수 있다. 이 때 베어링을 윤활한 후의 액냉매를 냉매자켓에 도입하여 증발시키면 구조를 간소화할 수 있다.

Claims (9)

  1. 액냉매에 의해 윤활되는 베어링에 의해 축이 지지되는 회전축을 구비하는 냉동기용 압축기에 있어서,
    상기 베어링에 의해 공급되는 고압의 액냉매를 소정량 저류하는 헤더와, 상기 헤더와 저장실 사이에 설치된 전자개폐밸브와, 상기 헤더 내의 압력을 정전 후 소정 시간 고압으로 유지하는 역지밸브를 구비하고, 정전 시 전자개폐밸브의 개방에 의해 응축기의 저장실 내에 저장되어 있는 고압의 액냉매가 전자개폐밸브 및 역지밸브를 거쳐서 상기 헤더에 도입되고, 상기 베어링에 고압의 액냉매를 공급하는 것을 특징으로 하는 냉동기용 압축기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기한 헤더에 증발기의 저장실 내의 포화 액냉매를 액냉매펌프에 의해 가압하여 공급하는 것을 특징으로 하는 냉동기용 압축기.
  3. 제1항에 있어서,
    정전 시 응축기의 저장실 내의 액냉매를 상기한 헤더에 보급하는 수단을 설치한 것을 특징으로 하는 냉동기용 압축기.
  4. 제2항에 있어서,
    액냉매를 저류하는 탱크와 그 탱크 내에 저류된 액냉매를 가열하는 히이터와, 그 히이터의 발열량을 조절하는 조정기와, 상기한 액냉매펌프의 정지 시 상기한 전자개폐밸브에 의해 상기한 탱크를 상기한 헤더에 연통하게 하는 수단을 설치한 것을 특징으로 하는 냉동기용 압축기.
  5. 액냉매에 의해 윤활되는 베어링에 의해 축이 지지되는 회전축을 구비하는 냉동기용 압축기에 있어서,
    실린더의 내부에 스프링에 의해 눌려지는 피스톤을 액밀하고, 미끄러짐 가능하게 끼워놓고 상기 피스톤과 상기 실린더의 일단부에 의해 헤드측실을 형성하며, 이 헤드측실을 통하여 고압의 액냉매를 상기 베어링의 베어링면에 형성된 오목부에 공급하는 것을 특징으로 하는 냉동기용 압축기.
  6. 액냉매에 의해 윤활되는 베어링에 의해 축이 지지되는 회전축을 구비하는 냉동기용 압축기에 있어서,
    상기한 베어링에 공급되는 고압의 액냉매를 소정량 저류하는 저류액탱크와, 고압의 가스냉매를 소정량 저장하는 저장가스탱크와, 정전 시 상기한 저장가스탱크 내에 저장되어 있는 고압의 가스냉매를 상기한 저류액탱크에 도입하는 수단을 설치한 것을 특징으로 하는 냉동기용 압축기.
  7. 액냉매에 의해 윤활되는 베어링에 의해 축이 지지되는 회전축을 구비하는 냉동기용 압축기에 있어서, 상기 베어링에 공급되는 고압의 액냉매를 소정량 저류하는 헤더와, 고압의 가스를 저장하는 가스봄베와, 이 가스봄베에 연결되고 전자개폐밸브를 보유하는 가스관을 포함하여 이루어지고, 정전 시 상기한 전자개폐밸브가 개방되어 상기한 가스봄베 내에 저장되어 있는 고압의 가스가 상기 가스관 및 전자개폐밸브를 통해 상기 저류액탱크에 유입되는 것을 특징으로 하는 냉동기용 압축기.
  8. 액냉매에 의해 윤활되는 베어링에 의해 축이 지지되는 회전축을 구비하는 냉동기용 압축기에 있어서,
    상기한 베어링의 외주측에 액냉매를 증발시키는 냉매자켓을 설치한 것을 특징으로 하는 냉동기용 압축기.
  9. 제8항에 있어서,
    상기한 베어링을 윤활한 후의 액냉매를 상기한 냉매자켓에 도입하여 증발시키는 수단을 설치한 것을 특징으로 하는 냉동기용 압축기.
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