KR20020001685A - 회전 피스톤을 사용한 압축기 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 흡입 압출하는 압축기와 그 원리에 의한 그 구성을 설명하고 일부 장치를 변경 조정하여 흡입 압축 폭발 배기하는 압축기를 요약하면
유체를 흡입 압축후 압출하여야 하는 압축기는 회전부(80)와 고정부(70)로 나눈다.
회전부(80)는 고정부(70)인 하우징 원통(3)의 내부 원통 공간인 원의 정 중앙을 관통한 회전축(1)에 부착된 타원봉(2)이 있어 회전하면 타원의 고저로 고정부인 하우징원통 내 실린더 피스톤(20)의 피스톤꼬리 로울러(23)를 주로 왕복운동시키고 타원봉(2)의 양쪽 말미의 타원면쪽에 부착된 흡입유도용 회전판(27)과 하우징 원통(3) 내 실린더(10)의 흡입구(11)와 압출구(12)의 흡입밸브(13)와 압출밸브(14)를 개폐하는 밸브열기 궤도판면(16)과 밸브닫기 궤도판면(15)이 일체로 부착되어있다.
타원봉(2)의 타원면 장방향의 양쪽 말미에 로울러(2-1)가 고정부(70) 하우징원통(3)의 실린더(10) 내에 위치한 피스톤(20)의 높이가 되게 끼워저 타원봉(2)이 회전할 때 피스톤(20)을 순압으로 접연하며 피스톤축(21)을 기점으로 하여 피스톤꼬리 로울러(23)를 왕복운동하게한다.
타원봉(2)의 타원면 쪽인 양쪽 말미에 흡입유도용 벽면이 있는 회전판(27)이 회전축(1)과 일체로 형성되어 고정부(70)인 하우징 원통(3)의 실린더(10)내 피스톤(20)의 피스톤축(21)과 일체로된 흡입유도막대(21-1)의 흡입유도막대로울러(21-1-1)가 회전판(27)의 외경에서 회전축(1) 쪽으로 유도된 흡입 유도벽면(26)을 접압하여 회전하면 피스톤 꼬리가 회전축(1)쪽으로 밀려 실린더(10) 체적을 크게하고 유체는 강제로 실린더(10)에 흡입된다.
회전축(1)과 일체인 밸브 닫기열기 궤도판면(15,16)이 고정부(70)인 하우징 원통(3)의 실린더(10)에 위치한 흡입구(11)와 압출구(12)의 밸브를 개폐하는 캠작용을 한다.
고정부(70)는 회전부(80)를 보호하고 누유를 방지하기도 하는 한 개의 하우징원통(3)내에 와재된 한 개이상의 실린더(10)가 있으며 실린더(10) 내에 피스톤씰(24)이있는 곡옥 또는 태아형태인 피스톤(20)이 있고 실린더(10)에는 흡입 압출하는 흡입구(11)와 압출구(12)가 있고 흡입구(11)와 압출구(12) 내에는 각각의 밸브가 있으며 밸브가 작동하도록 밸브와 일체로 연결된 밸브막대의 말미의 밸브막대 로울러는 회전축(1)과 일체로 연결된 밸브 개폐 궤도판에 의해 작동한다.
피스톤(20)은 태아형태로서 피스톤축(21)쪽을 머리로 피스톤축(21)이 실린더(20) 양쪽 벽면에 걸리고 몸통과 피스톤 꼬리 로울러(23)가 있으며 피스톤 축(21)에는 흡입 유도막대(21-1)가 일체로 구성된다.
흡입은 회전축(1)이 회전하면 회전판(27)의 흡입유도 벽면(26)에 피스톤축(21)과 일체로된 흡입유도막대(21-1)의 로울러(21-1-1)가 걸려 회전판(27) 외경에서 회전축(1) 쪽으로 흡입유도막대 로울러(21-1-1)가 밀려 실린더(10)의 체적을 크게 함으로서 유체를 흡입한다..
압출은 회전 타원봉(2)이 저점에서 고점으로 회전 이동하면서 피스톤(20)을압축하므로 실린더(10)내 유체가 압출구(12)를 통하여 압출된다.
흡입구(11)와 압출구(12)의 개폐는 회전축(1)에 부착된 밸브닫기 궤도판(15)과 밸브 열기궤도판(16)에 의해 밸브가 개폐된다.
동력발생장치로서의 압축기는 상기한 흡입 압출용 압축기에 흡입 압축 폭발 배기 행정이 이루어 지도록 흡입 압출, 흡입 압출을 사이의 압출, 흡입이 압축 폭발행정이 되도록 흡입밸브(13)와 압출밸브(14)에 의해 압출구(12)와 흡입구(11)가 밀봉함으로서 흡입 압축 폭발 배기의 행정이 되도록한다.
또한 폭발장치와 냉각실이 있어야 하므로 고정부(70)인 하우징원통(3) 내의 실린더(10) 부분과 피스톤(20) 부분에 위치하도록하고 윤활유 또는 냉각수로 냉각기에서 냉각한다.
[색인어]
회전축(1); 회전부의 중심한 파이프 축.
타원봉(2); 회전축에 부착되어 있고 회전하면 고정부인 하우징의 피스톤 왕복운동을 일으킴.
타원봉 로울러(2-1); 타원봉의 장방향 타원면의 말미부분의 로울러.
하우징 원통(3); 회전 타원봉이 회전하는 정원통 공간이 중심에 있으며 하우징 원통 내에는 한 개 이상의 실린더가 있다.
오일펌프(4); 회전축 내공 터빈에 의하여 펌핑된다.
실린더(10); 하우징인 고정원통 내에 한개이상이 있으며 실린더 내 피스톤은 피스톤축에 의해 피스톤이 원호로 왕복하게한다.
흡입구(11); 실린더에 유체를 흡입한다.
압출구(12); 실린더의 압출구로서 유체를 배출한다.배기구이기도 하다.
흡입 밸브(13); 실린더 흡입구에 있고 실린더의 흡입구를 개폐한다.
흡입밸브 막대(13-1); 흡입밸브에 연결된 막대
흡입밸브막대 로울러(13-1-1); 흡입밸브막대 말미의 로울러
압출 밸브(14); 일명 배기밸브로서 압출구에 위치한다
압출밸브 막대(14-1); 압출밸브와 일체로된 막대로 말미에 로울러가 있다
압출밸브 막대 로울러(14-1-1);
밸브 닫기 궤도판(15); 회전축에 부착되어 밸브를 개폐하는 캠 작용한다.
밸브 열기 궤도판(16); 회전축에 붙어 밸브 로울러를 압축하여 흡입구 또는 압출구를 연다
흡입밸브 스프링(17-1); 흡입밸브 막대에 끼워진 스프링
압출밸브스프링(17-2); 압출밸브 막대에 끼워저 있다
천공(18); 회전축이 천공되어 오일을 공급하기도하고 흡입한다.
피스톤(20); 피스톤축 머리부분과 몸통 그리고 꼬리로울러가 있어 꼬리운동한다.
피스톤 축(21); 피스톤의 머리부분. 피스톤이 압착 왕복운동하도록 하는 축.
흡입유도막대(21-1); 피스톤축과 일체로 말미에 흡입유도막대 로울러가 있다.
흡입유도막대 로울러(21-1-1); 회전판의 흡입유도홈에 끼워저 피스톤을 왕복운동시킨다.
피스톤 몸통(22); 피스톤의 머리와 꼬리 사이 부분.
피스톤꼬리 로울러(23);피스톤 꼬리 부분에 장착된 로울러
피스톤 씰(24); 피스톤 벽면과 실린더 벽면이 접하는 모든 벽면 사이에서 유체의 압축과 압출시 밀봉함
흡입 유도 벽(26); 회전축에부착된 회전판의 내면에 타원봉(2)의 타원판의 고점에서 저점으로 연결된 벽으로서 흡입유도막대 로울러가 지나가면 유체를 실린더 내로 충전시킨다.
회전판(27); 상판(27-1)과 하판(27-2)의 내면에 흡입유도 벽이 있고 상판과 하판 사이에 회전타원봉이 있으며 중심에 회전축이 있다.
폭발장치(29); 혼합가스를 점화시키는 점화프라그 또는디젤의 경우연료분사기
고정부(70); 피스톤, 실린더을 내재한 원통 하우징과 흡입구와 압출구 밸브 등이 있다.
회전부(80); 회전축, 타원봉,회전판, 회전체 흡입 및 밸브 열기 닫기유도궤도판 등 이 있다
Description
왕복동압축기의 커넥팅로드 등의 과중한 하중의 경감과 그로인한 피스톤의 편마모 방지 및 진동방지 및 원만한 로타리 압축기를 만드는데 있다.
본 발명은 왕복동압축기의 피스톤의 편마모를 없애려면 피스톤은 커넥팅로드에 의한 직진운동만 두고 좌우 운동을 없애든가 직진운동을 하기위하여 왕복운동이 왕복운동을 하든가 피스톤의 회전운동이 회전운동이 되든가 하여 흡입 압출의 행정을 만족하게 하여야 한다. 또한 순연의 행정을 만족하기 위해서 피스톤 은 회전운동을 하면서 반복된 행정 운동이 있어야 한다.
그러기 위해서 실린더(10) 내에서 피스톤축(21)에 연결된 피스톤(20)의 피스톤 꼬리 로울러(23)가 회전 타원봉(2)에 접속하여 회전하면 회전 타원봉(2)의 고저에 의하여 한정된 각도 내에서 회전에 의한 왕복운동을 겸하여 운동한다.
회전 타원 봉의 회전에 의하여 회전에 의한 고저 발생하므로 회전타원봉에 압착한 피스톤 꼬리 로울러(23)가 왕복하므로 실린더 내 유체가 흡입 압출한다. 회전에 의한 직진운동을 하므로 편마모를 없애고 회전식 압축기로서 하우징의 구조를 완만히 만족시키고 피스톤(20)이 한정된 각도에서 왕복운동을 하게 함으로 오일의 윤활을 할 수 있게 하는 것 이다.
도1은 본 압축기의 모형도
도2는 압출시 회전축과 타원봉,흡입 유도궤도판,고정부의 피스톤,압출밸브,등이 도시된 유체 압축기의 평단면도.
도3는 압출시 회전축과 타원봉,흡입 유도궤도판,고정부의 피스톤,흡입밸브 등이 도시된 유체 압축기의 평단면도
도4는 회전축,타원봉,흡입유도 막대,고정부의 피스톤,흡입구,배기구 등을 도시하는 유체 압축기의 종단면도
도5는 회전부와 고정부를 도시한 종단면도
도6은 회전축과 밸브개폐 유도 궤도판, 타원봉, 타원봉 로울러, 흡입 유도벽이 도시된 회전부의 투시도
도7은 피스톤,피스톤씰,피스톤 꼬리로울러, 흡입유도막대 등이 도시된 사시도
도8은 배기시 회전축과 타원봉,피스톤,배기밸브,밸브 개폐 유도궤도판 등이 도시된 평단면도
도9는 배기시 회전축과 타원봉,피스톤,흡입밸브,밸브 개폐 유도궤도판 등이 도시된 평단면도
회전부(80)의 구성은 회전축(1)을 중심으로 길이의 중간쯤에 타원봉(2)이 있으며 타원봉(2)의 양끝인 타원면의 고점 부분에는 타원봉로울러(2-1)가 끼워저 있고 타원봉(2)의 양끝인 타원면 쪽에 회전상판(27-1)과 회전하판(27-2)이 마주하고 그 내면에는 흡입유도벽면(26)이 있어 고정부(70)와 조립되면 내면부에는 윤활유 챔버를 형성하고 고정부(70)의 실린더(10)와 연결된 흡입구(11)와 배기구(12)를 개폐하는 흡입밸브(13)와 압출 밸브(14)의 개폐를 유도하는 밸브열기 궤도판(16)과 밸브 닫기 궤도판(15)이 회전축(1)과 일체로 형성되어 있다.
피스톤축(21)과 일체로 형성된 흡입 유도막대(21-1)의 흡입유도막대로울러(27-1-1)가 지나가는 흡입 유도벽면(26)은 회전판(27)의 상판(27-1)과 하판(27-2)의 내면에 위치한다.
흡입 유도벽면(26)의 위치는 타원봉(2)의 타원면이 아라비아숫자로 일자로 선 경우 고정부(70)의 피스톤(20) 머리가 시계반대 방향이고 타원봉(2)의 타원면이 시계 방향으로 회전할 때 투시하면 피스톤 꼬리로울러(23)가 접하는 면이 12시,9시방향과 3시,6시 방향이고 상기 고정부(70)의 피스톤(20) 방향은 같고 타원 봉(2)이 시계의 역방향으로 회전할 때 타원봉(2)이 아라비아 숫자로 일자로 선 경우 12시 3시와 6시 9시 방향이다.
또한 흡입유도장치로서 고정부(70)에 위치한 피스톤축(21)과 일체로된 흡입유도막대(21-1)의 흡입유도막대 로울러(21-1-1)가 타원봉(2)의 타원판 면의 가장자리의 바깥쪽에 해당하는 회전판(27)에 세겨진 흡입유도벽면(26)을 지나가면 강제로 피스톤(20)의 피스톤 꼬리로울러(23)가 타원용(2)의 타원면의 저점으로 당겨진다.
고정부(70)에는 하우징 원통(3)내에 흡입밸브(13)와 압출밸브(14)가 각각 내장된 흡입구(11)와 압출구(12)가 있는 실린더(10)가 한개 이상 회전 방향으로 길게 와재 되어 있고 실린더(10) 내에는 피스톤씰(24)이 있는 태아형태의 피스톤(20)이 유체를 흡입 압출 할 수 있도록 한계각 내에서 피스톤 꼬리 부분이 원호를 그리며 왕복하도록 피스톤 축(21)을 머리로 몸통과 꼬리부분으로 형성되고 꼬리부분에는 피스톤 꼬리로울러(23)가 있다.
실린더(10)에는 흡입구(11)와 압출구(12)가 있다.
피스톤(20)은 곡옥 또는 태아형태로서 피스톤(20)은 피스톤 축(21)머리와 피스톤 몸통(22)과 피스톤 꼬리 로울러(23)부분으로 구성되고 머리부분을 지나 목부분에서 오목하게 꼬리까지 굽어 휘어저 엉덩이 부분까지 전체적으로 넓어졌다가 꼬리로울러(23)부분까지 좁아지고 피스톤 씰(24)은 실린더(10) 사각형의 벽면을 접하도록 피스톤(20)을 빙둘러 싸 실린더(10)를 밀봉한다
흡입구(11)와 압출구(12) 내에 흡입밸브(13)와 압출밸브(14)가 있고 각 밸브와 붙은 흡입밸브막대(13-1)와 압출밸브막대(14-1)의 말미에 밸브막대로울러(14-2)를 밀어 흡입과 압출을 하게한다.
흡입행정은 강제 흡입장치에 의하며 피스톤 축(21)과 일체로된 흡입유도막대(21-1)의 흡입유도막대 로울러(21-1-1)가 회전하는 회전부(80)의 회전판(27)의 상판(27-1)과 하판(27-2) 양면 각각 내면에 타원봉(2)의 타원면 고점에서 회전축(1)방향인 타원봉(2)의 타원면의 저점으로 이어저 세겨진 흡입 유도벽면(26)을 붙어 따라가므로 피스톤(20)의 피스톤축(21)을 기점으로 피스톤 꼬리로울러(23)가 실린더(10)의 체적을 확대되도록 타원봉(2)의 타원면 고점에서 저점으로 움직여 유체를 충전한다.
회전축(1)에 부착된 캠 역할을 하는 밸브 열기 궤도판(16)이 상기 흡입행정과 동시에 흡입밸브 막대 로울러(13-2)를 밀어 흡입구(11)를 개통하고 유체는 흡입구(11)를 통해 실린더(10)로 흡입되게 된다.
압출은 하우징원통(3)내 실린더(10)에서 하우징 원통(3)의 중심 원통 공간으로 삐저나온 피스톤 꼬리로울러(23)는 타원봉(2)이 회전하여 타원봉(2)의 저점에서 밀착되어 고점으로 이동하므로 피스톤 꼬리 로울러(23)는 원호를 그리며 실린더(10)의 유체를 압출 또는 압축한다.
피스톤(20)은 피스톤 꼬리로울러(23)가 강제 또는 타원봉(2)의 회전과 유체압에 의해 회전 타원봉(2)에 접연시키고 하려 하고 타원봉(2)이 회전하면 타원의 고저에 의해 피스톤축(21)을 기점으로 왕복운동이 일어나고 유체는 실린더(10)에 흡입충전되고 또 압출을 하게 된다
밸브의 작동은 캠 역할을 하는 반경이 다른 밸브 닫기 궤도판(15)과 밸브 열기 궤도판(16)이 회전하면 유체를 흡입과 압출을 할수 있도록 이에 접속된 흡입밸브(13)와 압출밸브(14)와 일체로된 흡입밸브막대(13-1)와 압출밸브막대(14-1) 끝에 달린 흡입밸브 막대 로울러(13-2)와 압축밸브막대 로울러(14-2)를 밀고 당겨주어 흡입구(11)와 압출구(12)를 개폐한다.
타원봉(2)의 타원면 장방향 양쪽 말미에는 타원봉 로울러(2-1)가 있고 피스톤(20)은 피스톤 꼬리로울러(23)가 있어 타원봉(2)이 회전할 때 타원봉 로울러(2-1)는 피스톤(20)의 머리에서 꼬리 또는 꼬리에서 머리로 순압 회전하도록 접연 압박하고 피스톤 꼬리로울러(23)는 타원봉(2) 저점면에서 타원봉을 순압 회전하게한다.
압출은 회전부(80)의 타원봉(2)에 의해 피스톤(20)의 머리쪽에서 또는 꼬리쪽에서 회전하여 피스톤(20)을 압축시키고 피스톤(20)은 실린더(10) 내 유체를 압축 압출시킨다. 물론 흡입밸브(13)는 닫히고 압출 밸브(14)는 열려 있다.
흡입시 밸브의 작동은 이와 반대로 흡입구(11)의 흡입밸브(13)는 열리고 압출구(12)의 압출밸브(14)는 닫힌다.
흡입시 흡입밸브(13)가 열리고 압출밸브(14)가 닫히며 압출시는 압출밸브(13)가 열리고 흡입밸브(12)가 닫힌다.
타원봉(2) 일회전에 흡입과 압출을 이회한다.
필요에 따라 윤활유공급은 회전축(1) 내공 터빈인 오일펌프(4)가 필터를 거쳐 정제된 오일을 회전축(1) 파이프에 천공된 오일 분출구(15)를 통해 타원봉(2)과 피스톤 (20) 등에 분배되고 또다른 천공에 의해 회전축(1) 내공을 통해 오일탱크로 들어간다.
원활한 작동과 냉각을 위해 윤활유는 회전축(1)이 파이프로서 한쪽 말미의 내공에서 공급되어 회전축(1) 천공을 통해 고정부(70)인 하우징원통(3) 내면의 피스톤(20)을 거쳐 회전축(2)의 천공(18)을 통해 회전축의 내공으로 다시 흡입되어 배출되는데 오일 공급은 회전 타원봉(2)과 접촉되는 고정부(70) 하우징원통(3) 내부 실린더(10)와 접촉하는 피스톤(20)을 거치며 윤활과 냉각을 한다.
흡입 압출 압축기의 응용인 흡입 압축 폭발 배기 할 수 있는 압축기는 동력 발생장치용 압축기의 경우 상기 조건에서 피스톤 꼬리 로울러혹(25)과 흡입유도막대 로울러(21-1-1)의 경우를 상정하면 모두 타원봉(2)이 시계방향으로 움직이면 흡입 유도벽면(26)은 12시 9시 방향으로 하나이고 시계의 역방향이면 12시 3시 방향이다.
흡입 압출압축기는 타원봉(2)이 피스톤(20)을 한바퀴돌면 흡입 압출이 이회 일어 나므로 응용인 동력발생용 압축기는 흡입과 압출 사이의 압출과 흡입이 일어나지 않도록 흡입구와 압출구를 압축밸브와 흡입밸브로 막아 타원봉 일회전시 한번 흡입구를 열고 한번 배기구를 열어 배기시킨다.
타원봉 일 회전의 1/4 회전이 배기가 되고 또 1/4 회전이 흡입이 된다. 물론 폭발행정이 일어나도록 실린더에 점화프라그 또는 연료분사기를 설치해야함은 당연하고 냉각장치를 하여야한다.
본 발명은 왕복동 압축기의 커넥팅로드가 왕복운동하는 역할이 회전축을 중심으로한 타원봉과 피스톤꼬리가 담당하여 왕복동 피스톤의 편마모현상을 방지하고 피스톤 씰로서 밀봉할 수 있으며 독립적인 윤활작용으로 경량으로도 고속회전할 수 있다.
Claims (5)
- 고정부(70)인 하우징원통(3)의 중앙 원통 공간에 주 회전부(80)를 둔다. 고정부(70)는 중앙에 원통 공간을 가진 하우징원통(3)으로서 흡입구(11)와 압출구(12)가 있는 태아형 실린더(10)를 내재하고 실린더(10)내에 왕복하는 태아형의 피스톤(20)이 피스톤축(21)을 머리로 몸통과 피스톤 꼬리로울러(23)가 있고 실린더(10)의 흡입구(11) 및 압출구(12)내에 각각의 밸브를 가지고 있다.회전부(80)는 고정부(70)인 하우징원통(3) 중앙의 정원통 공간 내에서 회전축(1)과 일체로 구성된 타원봉(2)의 양끝 타원면 장방향 끝에 로울러(2-1)가 달린 타원봉(2)이 회전하면 고정부(70)의 하우징원통(3) 내 실린더(10)의 피스톤 꼬리로울러(23)가 원호를 그리며 왕복운동하는 압축기
- 청구1항에 있어서 강제 흡입하는 장치로서 고정부 실린더(10)내의 피스톤(20)에 피스톤축과 일체인 흡입유도막대의 흡입유도막대 로울러가 타원봉(2)의 상하 타원면 쪽에 회전판(27)의 상판(27-1)과 하판(27-2)을 두고 각 내면에 조각된 흡입 유도벽면(26)을 따라 가므로 피스톤축(21)을 기점으로 피스톤꼬리부분이 타원봉 저점으로 밀려가는 장치로서 고정부(70)인 시계 반대방향으로 머리와 꼬리를 한 피스톤(20)이 설정되고 타원봉이 시계방향으로 돌아가면 타원봉(2)의 타원판이 아라비아 숫자로 일자로 선 곳에서 12시에서 9시사이와 3시,6시쪽에 흡입 유도벽면(26)이 있고 고정부(70)가 상기와 같고 타원봉(2)의 타원판이 시계 반대방향으로 회전하면 흡입 유도벽면(26)은 1시와 3시 방향과 6시 9시방향에 위치하도록한 흡입유도장치.
- 청구1에 있어서 밸브 개폐장치로서 회전축(1)에 부착된 밸브닫기 궤도판면(15)과 이어 연결된 밸브열기 궤도판면(16)이 회전하면 캠역할을 하는 양 궤도판면에 흡입밸브(13)와 압출밸브(14)의 흡입밸브막대(13-1)의 로울러(13-1-1)와 압출밸브 막대 로울러(14-1-1)가 접연하여 회전하면서 밀리고 각 밸브막대의 각 스프링(17-1,2)에 의해 당겨 흡입구와 압출구를 개폐하는 장치로서 흡입시 흡입밸브(13)가 열리고 압출밸브(14)가 닫히며 압출시 압출밸브(14)가 열리고 흡입밸브(13)가 닫히는 밸브 개폐장치
- 청구1에 있어서 회전축(1)이 파이프로 구성되고 타원봉(2)과 회전축(1)이 천공되어 윤활유가 왕복하는 피스톤(20)과 타원봉(2)의 회전공간 원통을 덮은 회전판(27)에 의해 형성된 챔버에 흡입되고 배출되는 윤활장치
- 청구1항에 있어서 종속항인 청구2항의 흡입유도장치 중 타원봉이 시계방향으로 회전할 때 회전판의 흡입 유도벽면(26)의 위치가 12시 9시방향 하나이고 시계 반대방향으로 회전할 때는 12시 3시방향에 흡입 유도벽면(26)을 하나로 하며 청구1항의 종속항인 청구3항의 흡 압출구의 개폐장치 중 밸브열기궤도판면(16)과 밸브 닫기 판면(15)이 타원봉(2) 일회전에 흡입구(11) 열기가 타원봉(2) 일회전의 1/4에해당되게 일회 열기하고 압출구(12) 역시 타원봉 일회전의 1/4에 해당되게 열기 일회하며 실린더의 가스가 모이는 곳에 폭발장치인 점화프라그 또는 분사장치와 실린더 주위에 냉각실을 둘 수 있는 동력발생장치용 압축기
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