KR20070013956A - 스크롤 압축기의 고온 방지 장치 - Google Patents

스크롤 압축기의 고온 방지 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 스크롤 압축기의 고온 방지 장치에 관한 것으로서, 스크롤 압축기의 고압 토출부로 토출된 오일을 포집하여 저압부로 회귀시키는 오일 회귀 튜브를 포함하여 구성됨으로써, 압축기가 설정된 온도 이상으로 높아져서 압축기 케이스나 중요 부품 등의 신뢰도가 저하되는 것을 방지하는 스크롤 압축기의 고온 방지 장치를 제공하며, 또한, 상기 오일 회귀 튜브는 열팽창 계수가 큰 재질로 형성되고, 내경이 좁은 병목구간을 가지도록 구성됨으로써, 별도의 열감지 센서 없이도 오일의 온도가 높을수록 오일 회귀 튜브의 내경이 증가하고 오일의 점성이 낮아지게 되어 더 많은 양의 오일이 회귀되도록 하는 스크롤 압축기의 고온 방지 장치를 제공한다.
스크롤 압축기, 고온 방지, 오일 회귀 튜브

Description

스크롤 압축기의 고온 방지 장치{APPARATUS PREVENTING INCREASE OF TEMPERATURE FOR SCROLL COMPRESSOR}
도 1은 종래 기술에 의한 스크롤 압축기의 구성을 도시한 단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고온 방지 장치가 구비된 스크롤 압축기의 구성을 도시한 단면도.
도 3은 도 2의 A를 확대하여 도시한 사시도.
도 4는 도 2의 B를 확대하여 도시한 사시도.
도 5는 도 2의 스크롤 압축기에 사용되는 오일 회귀 튜브의 다른 실시예를 도시한 투명 사시도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
101 : 케이싱 102 : 메인 프레임
103 : 서브 프레임 104 : 구동 모터
105 : 구동축 106 : 고정 스크롤
107 : 선회 스크롤 108 : 고저압 분리판
109 : 역지 밸브 조립체 110 : 오일 피더
111 : 오일 회귀 튜브
본 발명은 스크롤 압축기의 고온 방지 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고압 토출부로 토출된 고온의 오일을 저압부로 회귀시키는 오일 회귀 튜브를 구비함으로써 압축기가 설정된 온도 이상으로 높아져서 압축기 케이스나 중요 부품 등의 신뢰도가 저하되는 것을 방지하는 스크롤 압축기의 고온 방지 장치에 관한 것이다.
일반적으로 스크롤 압축기는 공조기 분야에 널리 적용하는 고효율 저소음 압축기로서, 두 개의 스크롤이 상대 선회운동을 하면서 스크롤 사이에 복수 개의 압축실을 쌍으로 형성하고, 이 압축실이 지속적으로 중심방향으로 이동하면서 체적이 작아져 냉매가스를 연속으로 흡입 압축하여 토출하는 방식이다.
그런데, 스크롤 압축기는 저압부에서 흡입한 냉매를 압축하여 고압 토출부로 토출하는 중에 스크롤 압축기의 압축실이나 모터 등 중요부품의 마모 및 마찰을 방지하기 위하여 오일을 공급하게 되어 있어서, 냉매 뿐만 아니라 오일도 압축실을 거쳐 고압 토출부로 토출되는 경우가 많다.
이 경우, 고압 토출부로 토출된 오일은 그 온도가 매우 높아서 스크롤 압축기의 온도 또한 미리 설정된 온도 이상으로 높아지게 되어 압축기 케이스나 중요 부품의 신뢰도가 저하되는 문제가 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래 기술에 의한 스크롤 압축기를 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래 기술에 의한 스크롤 압축기의 구성을 도시한 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 의한 스크롤 압축기는, 고압상태를 유지하고 가스 흡입관(SP)과 가스 토출관(DP)을 구비하는 케이싱(1)과, 케이싱(1) 내부의 상하 양측에 각각 고정되는 메인 프레임(2) 및 서브 프레임(3)과, 메인 프레임(2)과 서브 프레임(3) 사이에 장착되어 회전력을 발생하도록 회전자(4B)와 고정자(4A)로 구성되는 구동 모터(4)와, 구동 모터(4)의 회전자(4B) 중심에 압입되고 메인 프레임(2)을 관통하여 구동 모터(4)의 회전력을 전달하는 구동축(5)과, 메인 프레임(2)의 상면에 고정 설치되고 가스 흡입관(SP)을 직접 결합하는 고정 스크롤(6)과, 고정 스크롤(6)에 맞물려 복수 개의 압축실(P)을 형성하도록 메인 프레임(2)의 상면에 선회 가능하게 얹히는 선회 스크롤(7)로 구성된다.
상기 가스 흡입관(SP)은 케이싱(1)을 통과하여 고정 스크롤(6)의 흡입구(6b)에 연통 설치되고, 가스 토출관(DP)은 메인 프레임(2)을 중심으로 고정 스크롤(6)의 반대쪽 케이싱(1)의 내부 공간에 밀봉하도록 연통 설치된다.
상기 고정 스크롤(6)의 상측에는 케이싱(1) 내부를 고압부인 고압 토출부(81)와 저압부(82)로 구획하는 고저압 분리판(8)이 케이싱(1)의 내주면에 고정되어 있고, 고정 스크롤(6)의 중앙에는 토출관(DP)과 연통되는 토출 포트(6c)가 형성되며, 고정스크롤(6)의 상단면에는 토출 포트(6c)를 개폐하는 역지 밸브 조립체(9)가 설치된다.
또한, 상기 고저압 분리판(8)의 일측에는 고압 토출부(81)와 저압부(82)를 필요에 따라 통기시키도록 관통 형성된 내부압력 조절밸브(85)가 설치된다. 이는, 고압 토출부(81)의 압력이 저압부(82)의 압력에 비해 설정된 값 이상으로 높은 경우에 고압 토출부(81)와 저압부(82)를 통기시켜서, 케이싱(1)에 균열이 발생되는 것을 방지하기 위함이다.
이 경우, 압축실(P)의 마모 및 마찰을 방지하기 위하여 오일을 공급하는 오일 피더(10)가 서브 프레임(3)에 설치되어, 구동축(5)의 내부에 관통 형성된 오일 유로(5a)를 통하여 압축실(P) 등의 중요부품에 오일을 공급한다.
상기와 같이 구성되는 종래 기술에 의한 스크롤 압축기의 동작을 설명하면 다음과 같다.
구동 모터(4)에 전원을 인가하면, 구동축(5)이 구동 모터(4)의 회전자(4B)와 함께 회전을 하고 구동축(5)과 연결된 선회 스크롤(7)이 메인 프레임(2)의 상면에서 편심 거리만큼 선회운동을 하게 된다.
이와 함께 선회 스크롤(7)은 고정 스크롤(6)과의 사이에서 한 쌍의 압축실(P)을 연속하여 형성하며, 이 압축실(P)은 선회 스크롤(7)의 지속적인 선회운동에 의하여 중심으로 이동하면서 체적이 감소하여 냉매가스를 압축하여 토출한다.
이를 보다 상세히 설명하면, 냉매가스는 가스 흡입관(SP)을 통해 고정 스크롤(6)의 흡입구(6b)로 직접 흡입되었다가 압축실(P)에서 압축되어 고정 스크롤(6)의 토출 포트(6c)를 통하여 고압 토출부(81)로 토출된다.
한편, 오일은 오일 피더에 의하여 구동축(5)의 오일 유로(5a)로 공급되어 압축실(P)로 흡상되면서 선회 스크롤(7)과 고정 스크롤(6) 사이의 마모 및 마찰 등을 방지한다.
그러나, 상기와 같은 종래 기술에 의한 스크롤 압축기는 고압으로 압축된 토출 가스와 함께 압축실(P)을 윤활시키는 오일도 토출 포트(6c)를 통하여 토출되는 경우가 많이 발생하게 되는데, 압축실(P)로부터 토출된 오일은 그 온도가 매우 높아서 토출 포트(6c), 역지밸브 조립체(9), 케이싱(1) 등을 열화시킴으로써 신뢰도를 저하시키는 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 고압 토출부로 토출된 고온의 오일을 저압부로 회귀시키는 오일 회귀 튜브를 구비함으로써 압축기가 설정된 온도 이상으로 높아져서 압축기 케이스나 중요 부품 등의 신뢰도가 저하되는 것을 방지하는 스크롤 압축기의 고온 방지 장치를 제공함을 그 목적으로 한다.
본 발명은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 스크롤 압축기에 있어서, 스크롤 압축기의 고압 토출부로 토출된 오일을 포집하여 저압부로 회귀시키는 오일 회귀 튜브를 포함하여 구성되는 스크롤 압축기의 고온 방지 장치를 제공한다.
이는, 고압 토출부로 토출된 고온의 오일을 오일 회귀 튜브를 통하여 저압부로 회귀시킴으로써, 고온의 오일이 고압 토출부의 역지밸브 조립체, 고저압 분리판 등을 열화시켜 그 신뢰도를 저하시키는 것을 방지하도록 하기 위함이다.
이 경우, 상기 오일 회귀 튜브는 저압부를 통하여 구동 모터의 오엘피(OLP)에 이르기 까지 연장되도록 구성함으로써, 오엘피가 오일 회귀 튜브를 통하여 회귀 된 오일의 온도를 감지하여, 오일의 온도가 너무 높을 경우에는 구동 모터의 동작을 중지하도록 하여 압축기의 온도가 더 이상 증가하는 것을 방지함으로써 압축기의 신뢰도 저하를 방지할 수 있다.
여기서, 상기 고압 토출부는, 고압 가스와 함께 토출하는 오일을 차단하여 바닥으로 낙하시키는 오일 차단 부재와; 바닥으로 낙하한 오일을 포집하도록 요입 형성되고 오일 회귀 튜브와 연통된 오일 포집부를; 더 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
이는, 토출 포트를 통하여 토출된 오일을 오일 차단 부재로써 차단하여 바닥으로 낙하시키고, 바닥에 고인 오일을 요입형성된 오일 포집부로 집결시킴으로써, 오일이 오일 회귀 튜브로 잘 모여들도록 하여 고압 토출부의 온도 상승 방지 기능을 극대화하기 위함이다.
이 경우, 상기 오일 회귀 튜브는 열팽창 계수가 큰 재질로 형성되는 것이 바람직하다. 이는, 고온의 오일이 오일 회귀 튜브를 통과하는 동안 오일 회귀 튜브의 내경은 열팽창으로 인하여 점점 증가하게 되는 성질을 이용하는 것으로, 고압 토출부의 온도가 높으면 높을수록 자동으로 오일 회귀 튜브의 내경이 증가하게 되어 더 많은 양의 오일이 회귀되도록 하기 위함이다. 즉, 별도의 센서를 구비하지 않고도 오일 회귀 튜브가 열팽창하는 성질을 이용하여, 회귀되는 오일의 양을 조절할 수 있도록 하는 것이다. 이 경우, 상기 오일 회귀 튜브는 비철금속으로 형성하는 것이 적절한 열팽창 계수를 확보하기 위하여 바람직하다.
또한, 상기 오일 회귀 튜브는 내경이 좁아지는 병목부를 하나 이상 가지도록 구성하는 것이 바람직하다. 이는 오일의 점성(viscosity)이 온도에 반비례하는 성질을 이용하는 것으로, 오일 회귀 튜브의 내경이 좁아지는 병목부에는 오일의 점성으로 인하여 많은 양의 오일이 제대로 소통되지 못하고 막혀있는 양상을 띄고 있는데, 오일의 온도가 높으면 높을수록 오일의 점성이 낮아지게 되므로 막혀있는 오일의 정체가 해소되어 자동으로 더 많은 양의 오일이 오일 회귀 튜브를 통하여 회귀되도록 하기 위함이다. 즉, 별도의 센서를 구비하지 않고도 오일의 점성이 온도에 반비례하는 성질을 이용하여, 회귀되는 오일의 양을 조절할 수 있도록 하는 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 스크롤 압축기의 고온 방지 장치의 구성 및 작용 원리를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
다만, 본 발명을 설명함에 있어서 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고온 방지 장치가 구비된 스크롤 압축기의 구성을 도시한 단면도이고, 도 3은 도 2의 A를 확대하여 도시한 사시도이고, 도 4는 도 2의 B를 확대하여 도시한 사시도이고, 도 5는 도 2의 스크롤 압축기에 사용되는 오일 회귀 튜브의 다른 실시예를 도시한 투명 사시도이다.
도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 고온 방지 장치가 구비된 스크롤 압축기(100)는, 고압상태를 유지하고 가스 흡입관(SP)과 가스 토출관(DP)을 구비하는 케이싱(101)과, 케이싱(101) 내부의 상하 양측에 각각 고정되는 메인 프레임(102) 및 서브 프레임(103)과, 메인 프레임(102)과 서브 프레 임(103) 사이에 장착되어 회전력을 발생하는 회전자(104B) 및 고정자(104A)와 고정자(104A)의 상면에 설치되어 오일의 온도를 측정하여 회전자(104B)를 회전 또는 정지시키는 오엘피(OLP)(104C)로 구성되는 구동 모터(104)와, 구동 모터(104)의 회전자(104B) 중심에 압입되고 메인 프레임(102)을 관통하여 구동 모터(104)의 회전력을 전달하는 구동축(105)과, 메인 프레임(102)의 상면에 고정 설치되고 상기한 가스 흡입관(SP)을 직접 결합하는 고정 스크롤(106)과, 고정 스크롤(106)에 맞물려 복수 개의 압축실(P)을 형성하도록 메인 프레임(102)의 상면에 선회 가능하게 얹히는 선회 스크롤(107)로 구성된다.
상기 가스 흡입관(SP)은 케이싱(101)을 통과하여 고정 스크롤(106)의 흡입구(106b)에 연통 설치되고, 상기 가스 토출관(DP)은 메인 프레임(102)을 중심으로 고정 스크롤(106)의 반대쪽 케이싱(101)의 내부공간에 밀봉하도록 연통 설치된다.
상기 고정 스크롤(106)의 상측에는 케이싱(101) 내부를 고압부인 고압 토출부(1081)와 저압부(1082)로 구획하는 고저압 분리판(108)이 케이싱(101)의 내주면에 고정되고, 고정 스크롤(106)의 중앙에는 토출관(DP)과 연통되는 토출 포트(106c)가 형성되며, 고정 스크롤(106)의 상단면에는 토출 포트(106c)를 개폐하는 역지 밸브 조립체(109)가 설치된다.
또한, 상기 고저압 분리판(108)의 일측에는 고압 토출부(1081)와 저압부(1082)를 필요에 따라 통기시키도록 관통 형성된 내부압력 조절밸브(1085)가 설치된다. 이는, 고압 토출부(1081)의 압력이 저압부(1082)의 압력에 비해 설정된 값 이상으로 높은 경우에 고압 토출부(1081)와 저압부(1082)를 통기시켜서, 케이싱 (101)에 균열이 발생하는 것을 방지하기 위함이다.
이 경우, 압축실(P)의 마모 및 마찰을 방지하기 위하여 오일을 공급하는 오일 피더(110)가 서브 프레임(103)에 설치되어, 구동축(105)의 내부에 관통 형성된 오일 유로(105a)를 통하여 압축실(P) 등의 중요부품에 오일을 공급한다.
여기서, 상기 고압 토출부(1081)에는 토출 포트(106c)를 통하여 토출된 오일을 차단하도록 토출 포트(106c)의 상부에 가로질러 형성된 오일 차단 부재(1081a)와, 오일 차단 부재(1081a)에 의하여 차단되어 낙하한 오일이 포집되도록 요입형성된 오일 포집부(1081b)가 형성된다.
또한, 상기 오일 포집부(1081b)의 하부는 오일 회귀 튜브(111)와 연결되는데, 오일 회귀 튜브(111)는 고정 스크롤(106)과, 메인 프레임(102)을 관통하여 구동 모터(104)의 고정자(104A)에 설치된 오엘피(104C)에 이르기까지 연장 형성된다.
이 경우, 상기 오일 회귀 튜브(111)는 도 3 및 도 4에 확대 도시된 바와 같이, 내경이 감소하는 흡입구(111a)와, 내경이 증가하는 배출구(111b)를 구비하고, 그 중간부(111c)는 내경이 좁게 형성된다. 바람직하게는 도 5에 도시된 바와 같이, 내경이 좁아지는 병목구간(111d)을 다수 형성하는 것이 좋다. 이는, 내경이 좁아지는 병목구간(111d)에 의하여 점성을 가진 오일의 이동이 차단되다가 오일이 고온이 된 경우, 열팽창 계수가 큰 오일 회귀 튜브(111)의 내경이 팽창하고 오일의 점성이 낮아짐에 따라 오일의 이동 유량이 많아지도록 하기 위함이다.
또한, 상기 오일 회귀 튜브(111)는 열팽창 계수가 큰 비철 금속 재질로 형성된다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 일 실시예에 따른 스크롤 압축기(100)의 고온 방지 장치의 작용 원리를 설명하면 다음과 같다.
구동 모터(104)에 전원을 인가하면, 구동축(105)이 구동 모터(104)의 회전자(104B)와 함께 회전을 하게 되고, 구동축(105)과 연결된 선회 스크롤(107)이 메인 프레임(102)의 상면에서 편심 거리만큼 선회운동을 하게 된다.
이와 함께 선회 스크롤(107)은 고정 스크롤(106)과의 사이에서 한 쌍의 압축실(P)을 연속하여 형성하며, 이 압축실(P)은 선회 스크롤(107)의 지속적인 선회운동에 의해 중심으로 이동하면서 체적이 감소하여 냉매가스를 압축하여 토출한다.
이를 보다 상세히 설명하면, 냉매가스는 가스 흡입관(SP)을 통해 고정 스크롤(106)의 흡입구(106b)로 직접 흡입되었다가 압축실(P)에서 압축되어 고정 스크롤(106)의 토출 포트(106c)를 통해 고압 토출부(1081)로 토출된다.
한편, 오일은 오일 피더(110)에 의하여 구동축(105)의 오일 유로(105a)로 공급되어 압축실(P)로 흡상되면서 선회 스크롤(107)과 고정 스크롤(106) 사이의 마모 및 마찰 등을 방지한다.
이 경우, 압축실(P)로 흡상되어 압축실(P) 내부를 윤활시키는 오일이 토출 가스와 함께 토출 포트(106c)를 통하여 토출되면, 토출 포트(106c)의 상부에 가로질러 형성된 오일 차단 부재(1081a)에 의하여 오일의 토출은 차단되고 오일은 고압 토출부(1081)의 바닥으로 낙하하게 된다.
그러면, 오일은 요입형성된 오일 포집부(1081b)로 집결되어서 오일 회귀 튜브(111)의 흡입구(111a)로 흡입되어 배출구(111b)로 배출된다.
따라서, 배출된 오일은 구동 모터(104)의 고정자(104A)에 설치된 오엘피(104C)에 접촉하게 되는데, 오엘피(104C)는 오일의 온도가 미리 설정된 온도보다 높은 경우, 구동 모터(104)를 강제로 정지시킴으로써 스크롤 압축기(100)에 과도한 열이 발생하여 신뢰도가 저하되거나 안전사고가 발생하는 위험을 방지할 수 있다.
이 경우, 상기 오일 회귀 튜브(111)는 열팽창 계수가 큰 비철 금속 재질로 형성되므로 오일 회귀 튜브(111)를 통하여 회귀되는 오일의 온도가 높을수록 오일 회귀 튜브(111)가 열팽창되어 그 내경이 점점 증가하게 된다.
따라서, 오일 회귀 튜브(111)의 내경이 증가함에 따라 회귀되는 오일의 양도 점점 많아지게 되므로( (유량)∝(단면적) ), 고온의 오일이 고압 토출부(1081)에 머무르면서 역지 밸브 조립체(109), 고저압 분리판(108) 등의 부품을 열화시키는 것을 방지할 수 있게 된다.
또한, 상기 오일 회귀 튜브(111)는 내경이 좁은 병목부(단, 도면에서는 오일 회귀 튜브(111)의 흡입구(111a)와 배출구(111b)를 제외하고는 모든 내경이 좁게 형성됨)가 구비되므로, 점성을 가진 오일은 상기와 같이 내경이 좁은 구간에서는 정체되어 막혀있다가 오일의 온도가 점점 높아지게 되면 오일의 점성이 낮아지게 되므로 막혀있는 오일의 정체가 해소되어 더 많은 양의 오일이 회귀될 수 있게 된다.
따라서, 고온의 오일이 고압 토출부(106c)에 머무르면서 역지 밸브 조립체(109), 고저압 분리판(108) 등의 부품을 열화시키는 것을 방지할 수 있게 된다.
즉, 상기 오일 회귀 튜브(111)를 열팽창 계수가 큰 비철 금속 재질로 형성하고, 내경이 좁은 병목구간을 가지도록 구성함으로써, 별도의 열감지 센서 없이도 오일의 온도에 따라 회귀되는 오일의 양을 조절할 수 있게 되는 것이다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 상기와 같은 특정 실시예에만 한정되지 아니하며, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.
본 발명은 상술한 바와 같이, 고압 토출부로 토출된 고온의 오일을 저압부로 회귀시키는 오일 회귀 튜브를 구비함으로써 압축기가 설정된 온도 이상으로 높아져서 압축기 케이스나 중요 부품 등의 신뢰도가 저하되는 것을 방지하는 스크롤 압축기의 고온 방지 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 오일 회귀 튜브를 열팽창 계수가 큰 물질로 구비함으로써, 별도의 열감지 센서 없이도 오일의 온도가 높을수록 자동으로 오일 회귀 튜브의 내경이 증가하게 되어 더 많은 양의 오일이 회귀되도록 하는 스크롤 압축기의 고온 방지 장치를 제공한다.
그리고, 본 발명은 내경이 좁아지는 병목부가 구비된 오일 회귀 튜브를 구비함으로써, 별도의 열감지 센서 없이도 오일의 온도가 높을수록 오일의 점성이 낮아지게 되므로 오일의 정체가 해소되어 자동으로 더 많은 양의 오일이 회귀되도록 하는 스크롤 압축기의 고온 방지 장치를 제공한다.

Claims (5)

  1. 스크롤 압축기에 있어서,
    상기 스크롤 압축기의 고압 토출부로 토출된 오일을 포집하여 저압부로 회귀시키는 오일 회귀 튜브를;
    포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 고온 방지 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 오일 회귀 튜브는 저압부를 통하여 구동 모터의 오엘피에 이르기 까지 연장되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 고온 방지 장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 고압 토출부는,
    고압 가스와 함께 상승하는 상기 오일의 토출을 차단하여 상기 고압 토출부의 바닥으로 낙하시키는 오일 차단 부재와;
    상기 바닥으로 낙하한 상기 오일을 포집하도록 요입 형성되고 상기 오일 회귀 튜브와 연통된 오일 포집부를;
    더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 고온 방지 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 오일 회귀 튜브는 열팽창 계수가 큰 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 고온 방지 장치.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 오일 회귀 튜브는 내경이 좁아지는 병목부를 하나 이상 가지는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 고온 방지 장치.
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