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KR0177719B1 - 지에이엑스 흡수식 사이클 장치 - Google Patents

지에이엑스 흡수식 사이클 장치 Download PDF

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KR0177719B1
KR0177719B1 KR1019960008442A KR19960008442A KR0177719B1 KR 0177719 B1 KR0177719 B1 KR 0177719B1 KR 1019960008442 A KR1019960008442 A KR 1019960008442A KR 19960008442 A KR19960008442 A KR 19960008442A KR 0177719 B1 KR0177719 B1 KR 0177719B1
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KR
South Korea
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absorber
refrigerant vapor
solution
regenerator
evaporator
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KR1019960008442A
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Inventor
조현철
Original Assignee
구자홍
엘지전자주식회사
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Publication date
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Abstract

본 발명은 암모니아 지에이엑스(GAX) 흡수식 사이클에 관한 것으로서, 증발기에서 증발하는 냉매증기의 일부를 정류기에서 고농도의 냉매증기로 정류한 후 흡수기내로 유입시켜 약용액에 흡수가 잘 되도록 하여 흡수기의 흡수효율을 향상시키도록 한 것이다.
이와 같은 본 발명의 목적은 증발기에서 흡수기로 유입되는 냉매증기의 일부를 정류기에서 응축기로 유입되는 냉매증기와 열교환시켜 고농도의 냉매증기로 형성되게 증발기에서 흡수기로 냉매증기가 흐르도록 제1관을 형성하고, 상기 흡수기에서 생성되어 용액펌프의 펌핑에 의해 정류기로 유입되어 열교환된 강용액과 용액펌프의 펌핑에 의해 직접 흡수기로 유입되는 강용액의 일부가 합쳐져서 흡수기로 유입되도록 제2관을 형성하고, 상기 제2관을 통해 흡수기로 유입되어 고온의 약용액과 열교환한 강용액을 애너라이저 상단에 형성된 분배판으로 유입되도록 제3관을 형성하고, 상기 제2관을 흐르는 강용액이 GAX-흡수기/재생기로 유입되어 흡수기로 유입된 약용액과 냉매증기와 열교환하여 형성된 냉매증기를 재생기로 유입되도록 제4관을 형성함으로서 상기의 목적을 이룰 수 있도록 하였다.

Description

지에이엑스(GAX) 흡수식 사이클 장치
제1도는 종래의 암모니아 지에이엑스(GAX) 흡수식 사이클도.
제2도는 본 발명의 암모니아 지에이엑스(GAX) 흡수식 사이클 장치의 사이클도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
101 : 재생기 102 : 응축기
103 : 증발기 104 : 흡수기
105 : 정류기 106 : GAX-흡수기/재생기
107 : 수냉흡수기 108 : 용액냉각흡수기
109 : 냉매열교환기 110 : 용액펌프
111-1,111-2,111-3 : 분배판 112 : 팽창밸브
본 발명은 암모니아 지에이엑스(GAX) 흡수식 사이클에 관한 것으로서, 증발기에서 증발하는 냉매증기의 일부를 정류기에서 고농도의 냉매증기로 정류한 후 흡수기내로 유입시켜 약용액에 흡수가 잘 되도록 하여 흡수기의 흡수효율을 향상시키도록 한 것이다.
종래의 암모니아 지에이엑스(GAX) 흡수식 사이클과 그 주변부의 구성은 제1도에서와 같이 버너(14)에서 발생되는 열을 가해주므로서 농도가 강한 암모니아 수용액(이하 강용액이라함)으로부터 냉매인 암모니아를 증발시켜 암모니아 냉매증기를 얻음과 동시에 일부 암모니아 증발에 의해 생긴 농도가 약한 암모니아 수용액(이하 약용액이라함)을 생성하는 재생기(1)와, 상기 재생기(1)에서 생성된 냉매증기와 함께 증발되는 물을 응축시켜 고농도의 암모니아 냉매증기로 정류하는 정류기(5)와, 상기 재생기(1)로부터 보내져 온 냉매증기를 실내기로부터 난방을 수행하고 온도가 떨어진 냉수를 사용하여 액냉매로 응축시키는 응축기(2)와, 상기 응축기(2)에서 응축된 액냉매를 실내기로부터 냉방을 수행하고 온도가 상승되어 들어온 냉수를 사용하여 다시 증발시켜 냉매증기로 형성하는 증발기(3)와, 상기 응축기(2)에서 응축된 액냉매와 증발기(3)에서 증발된 냉매증기와 열교환이 이루어지도록 형성된 냉매열교환기(10)와, 상기 증발기(3)에서 증발된 냉매증기를 재생기(1)로부터 보내져 온 약용액이 흡수하도록 하여 원래의 재생기(1)의 초기 농도의 강용액으로 만들어 주는 흡수기(4)와, 상기 흡수기(4)에서 생성된 강용액을 재생기(1)로 펌핑하는 용액펌프(11)와, 상기 재생기(1)에서 보내지는 약용액과의 접촉 및 흡수열에 의한 열전달이 이루어져서 온도가 상승되도록 흡수기(4)내의 상단부에 형성된 GAX-흡수기(7)와, 상기 흡수기(4)에서 재생기(1)로 보내지는 강용액과 열교환하면서 강용액의 온도를 상승시키도록 재생기(1)내에 형성된 GAX-재생기(6)와, 상기 GAX-재생기(6)와 GAX-흡수기(7)내에 있는 작동유체가 순환되도록 펌핑하는 순환펌프(12)와, 상기 재생기(1)에서 흡수기(4)로 유입되는 약용액을 팽창시키는 팽창밸브(13)와, 상기 흡수기(4)에서 재생기(1)로 유입되는 강용액이 재생기(1)에서 생성된 약용액과 열교환이 이루어지도록 흡수기(4)내에 형성된 용액냉각흡수기(9)와, 상기 증발기(3)에서 흡수기(4)로 유입된 냉매증기가 상승하면서 열교환이 이루어지게 흡수기(4)내에 냉수가 흐르도록 형성된 수냉흡수기(8)로 구성하였다.
이와 같은 구성을 가지는 종래의 암모니아 지에이엑스(GAX) 흡수식 사이클의 동작설명과 이에 따른 문제점을 다음에서 설명한다.
일반적인 암모니아 흡수식 냉난방기는 기본적으로 4개의 구성요소인 재생기(1), 응축기(2), 증발기(3), 흡수기(4)로 구성된다.
제1도에서 도시한 바와 같이 재생기(1)에 버너(14)에서 발생되는 열을 가하면 재생기(1)내에 있는 작동용액인 강용액은 냉매증기와 약용액이 생성되며, 상기 냉내증기는 상승하면서 정류기(5)에서 응축기(2)에서 액냉매와 열교환되어 온도가 하강된 냉수와 열교환을 통해 냉매증기와 함께 증발되는 물을 응축시켜 고농도의 냉매증기로 정류되어 진다.
그리고 재생기(1)에서 생성된 약용액은 강용액보다 비중이 높아 재생기(1)내의 하부로 가라앉게 되며, 상기 약용액은 고압부인 재생기(1)와 저압부인 흡수기(4)간의 압력차에 의해 약용액코일내를 흐르면서 팽창밸브(13)에서 팽창된 후 흡수기(4)로 유입되어 진다.
상기 정류기(5)에서 정류된 고농도의 냉매증기는 응축기(2)로 유입되어 응축기(2)로 유입되는 온도가 떨어진 냉수와 열교환을 통해 액냉매로 응축되어 지며, 상기 액냉매는 증발기(3)로 유입되어 증발기(3)로 온도가 상승되어 유입되는 냉수와 열교환을 통해 다시 냉매증기로 증발되어 진다.
상기 증발기(3)에서 증발된 냉매증기는 냉매열교환기(10)에서 응축기(2)에서 응축된 액냉매와 열교환을 통해 액냉매의 온도는 증발기(3)내의 증발온도에 가깝게 내려주고 냉매증기의 온도는 흡수기(4)의 포화온도 가까이 올려주어 흡수현상을 가속화 시켜주며, 또한 증발기(3)에서 증발하지 않는 미소량의 냉매도 증발시켜준다.
상기 증발기(3)에서 증발된 냉매증기는 냉매열교환기(10)에서 열교환한 후 흡수기(4)로 유입되어 재생기(1)에서 생성된 약용액에 흡수되어 원래의 재생기(1)의 초기 농도의 강용액으로 생성된다.
이때 흡수를 촉진하기 위해서는 열량을 제거하여야 하는데, 이 열량 제거를 위해 증발기(3)에서 유입된 냉매증기는 실내기에서 온도가 떨어진 냉수와 흡수기(4)내에 형성된 수냉흡수기(8)에서 열교환이 이루어지고, 용애펌프(11)의 펌핑에 의해 재생기(1)로 유입되는 강용액은 흡수기(4)내에 형성된 용액냉각흡수기(9)내를 흐르면서 수냉흡수기(8)와 열교환되어 상승하는 냉매증기가 흡수기(4)로 유입된 약용액에 흡수가 잘 이루어지도록 열교환하여 흡수기(4)에서 강용액이 생성되게 한다.
상기 열량 제거를 위해 수냉흡수기(8)로 유입된 냉수는 온도가 상승되어 실내기로 난방을 위해 보내진다.
즉, 냉방시에는 증발기(3)에서 온도가 떨어진 냉수는 실내기로 보내 냉방을 수행하게 되며, 응축기(2)와 흡수기(4)를 냉각한 냉수는 온도가 높아져 실외기로 보내져 다시 냉각된다.
그리고 난방시에는 반대로 응축기(2)와 흡수기(4)를 거치면서 온도가 높아진 냉수는 실내기로 보내져 난방을 수행하게 되며, 증발기(3)를 거친 냉수는 실외기로 보내지게 된다.
한편 흡수기(4)내의 상단부에 형성된 GAX-흡수기(7)내의 작동 유체는 재생기(1)에서 생성되어 흡수기(4)로 유입된 약용액과의 접촉 및 흡수열에 의한 열교환이 이루어지면서 온도가 상승되고 약용액은 고온으로 형성되며, 상기 작동유체는 순환펌프(12)의 펌핑에 의해서 순환하여 재생기(1)내에 형성된 GAX-재생기(6)로 유입되어 흐르면서 흡수기(4)에서 재생기(1)로 유입되는 강용액과의 열교환을 하여 강용액의 온도를 높여주게 된다.
그러나 이러한 종래의 암모니아 흡수식 냉난방기의 지에이엑스(GAX)는 증발기에서 흡수기로 유입된 냉매증기가 상승하면서 재생기에서 생성된 약용액에 흡수되어 강용액으로 형성되는데, 이때 냉매증기는 흡수기내에 형성된 수냉흡수기와 용액냉각흡수기등과 열교환을 통해 흡수기의 상부로 올라갈수록 냉매증기의 순도가 떨어지게 되어 재생기에서 흡수기로 유입되어 냉매증기를 흡수하는 약용액의 필름(film)은 흡수기의 하부로 갈수록 두꺼워져서 상승되는 냉매증기의 흐름을 방해하는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명은 재생기에서 흡수기로 유입되는 약용액에 흡수될 때 증발기에서 증발된 냉매증기의 흡수효율을 향상시키도록 증발기에서 흡수기로 유입되는 냉매증기와 열교환시켜 고농도의 냉매증기로 형성되게 증발기에서 흡수기로 냉매증기가 흐르도록 제1관을 형성하고, 이 흡수기에서 생성되어 용애펌프의 펌핑에 의해 정류기로 유입되어 열교환된 강용액과 용액펌프의 펌핑에 의해 직접 흡수기로 유입되는 강용액의 일부와 합쳐져서 흡수기로 유입되도록 제2관을 형성하고, 이 제2관을 통해 흡수기로 유입되어 고온의 약용액과 열교환된 강용액을 애너라이저 상단에 형성된 분배판으로 유입되도록 제3관을 형성하고, 이 제2관을 흐르는 강용액이 GAX-흡수기/재생기로 유입되어 흡수기로 유입된 약용액과 냉매증기와 열교환하여 형성된 냉매증기를 재생기로 유입되도록 제4관을 형성함으로서 증발기에서 증발하는 냉매증기의 일부를 정류기에서 고농도의 냉매증기로 정류한 후 흡수기내로 유입시켜 약용액에 흡수가 잘 되도록 하여 흡수기의 흡수효율을 향상시키도록 하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 암모니아 지에이엑스(GAX) 흡수식 사이클과 그 주변부의 구성은 제2도에서와 같이 버너(113)에서 발생되는 열을 가해주므로서 농도가 강한 암모니아 수용액(강용액)으로부터 냉매인 암모니아를 증발시켜 암모니아 냉매증기를 얻음과 동시에 일부 암모니아 증발에 의해 생긴 농도가 약한 암모니아 수용액(약용액)을 생성하는 재생기(101)와, 상기 재생기(101)에서 생성된 냉매증기와 함께 증발되는 물을 응축시켜 고농도의 암모니아 냉매증기로 정류하는 정류기(105)와, 상기 재생기(101)로부터 보내져 온 냉매증기를 실내기로부터 난방을 수행하고 온도가 떨어진 냉수를 사용하여 액냉매로 응축시키는 응축기(102)와, 상기 응축기(102)에서 응축된 액냉매를 실내기로부터 냉방을 수행하고 온도가 상승되어 들어온 냉수를 사용하여 다시 증발시켜 냉매증기로 형성하는 증발기(103)와, 상기 응축기(102)에서 응축된 액냉매와 증발기(103)에서 증발된 냉매증기와 열교환이 이루어지도록 형성된 냉매열교환기(109)와, 상기 증발기(103)에서 증발된 냉매증기를 재생기(101)로부터 보내져온 약용액이 흡수하도록 하여 원래의 재생기(101)의 초기 농도의 강용액으로 만들어 주는 흡수기(104)와, 상기 증발기(103)에서 흡수기(104)로 유입되는 일부 냉매증기를 정류기(105)에서 정류된 냉매증기와 열교환시켜 고농도의 냉매증기로 형성되게 증발기(103)에서 흡수기(104)로 냉매증기가 흐르도록 형성된 제1관(115)과, 상기 흡수기(104)에서 생성된 강용액을 펌핑하는 용액펌프(110)와, 상기 용액펌프(110)의 펌핑에 의해 정류기(105)로 유입되어 냉매증기와 열교환된 강용액과 용액펌프(110)의 펌핑에 의해 직접 흡수기(104)로 유입되는 강용액의 일부와 합쳐져서 흡수기(104)로 유입되도록 형성된 제2관(116)과, 상기 제2관(116)을 흐르는 강용액이 증발기(103)에서 흡수기(104)로 유입된 냉매증기와 열교환되도록 흡수기(104)내에 형성된 용액 냉각흡수기(108)와, 상기 증발기(103)에서 흡수기(104)로 유입된 냉매증기와 열교환하게 냉수가 흐르도록 흡수기(104)내의 하단부에 형성된 수냉흡수기(107)와, 상기 제2관(116)을 통해 흡수기(104)로 유입되어 고온의 약용액과 열교환한 강용액을 애너라이저(114)상단에 형성된 분배판(111-1)으로 유입되도록 형성된 제3관(117)과, 상기 재생기(101)에서 흡수기(104)로 유입되는 약용액을 팽창시키는 팽창밸브(112)와, 상기 팽창밸브(112)를 거쳐 흡수기(104)내로 유입된 약용액을 골고루 분산시키는 분배판(111-3)과, 상기 용액냉각흡수기(108)에서 열교환된 강용액이 흐르면서 흡수기(104)로 유입된 약용액과 냉매증기와 열교환을 통해 강용액을 냉매증기로 형성하는 GAX-흡수기/재생기(106)와, 상기 GAX-흡수기/재생기(106)내를 흐르면서 형성된 냉매증기를 재생기(101)에 형성된 분배판(111-2)위로 유입되도록 형성된 제4관(118)으로 구성한다.
이와 같이 구성된 본 발명의 작용, 효과를 제2도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
제2도에서 도시한 바와 같이 암모니아 흡수식 냉난방기는 기본적으로 4개의 구성요소인 재생기(101), 응축기(102), 증발기(103), 흡수기(104)로 구성된다.
상기 재생기(101)에 버너(113)에서 발생되는 열을 가하면 재생기(101)내에 있는 작동용액인 강용액은 냉매증기와 약용액으로 생성되며, 상기 냉매증기는 상승하면서 애너라이저(114)를 거쳐 정류기(105)로 유입되어 정류기(105)에서 용액펌프(110)에 의해 펌핑되어 정류기(105)로 유입된 강용액과 열교환하고 또한, 증발기(103)에서 증발되어 제1관(115)을 흐르면서 정류기(105)로 유입된 냉매증기와 열교환하여 재생기(101)에서 생성된 냉매증기와 함께 증발되는 물을 응축시켜 재생기(101)에서 생성된 냉매증기를 고농도의 냉매증기로 정류한다.
그리고 재생기(101)에서 생성된 약용액은 강용액보다 비중이 높아 재생기(101)내의 하부로 가라앉게 되며, 상기 약용액은 고압부인 재생기(101)와 저압부인 흡수기(104)간의 압력차에 의해 재생기(101)내에 형성된 약용액코일 내를 흐르면서 팽창밸브(112)에서 팽창된 후 흡수기(104)로 유입되어 흡수기(104)내의 상단부에 형성된 분배판(111-3)위로 떨어져서 약용액은 흡수기(104)내에서 골고루 분배된다.
상기 정류기(105)에서 정류된 고농도의 냉매증기는 응축기(102)로 유입되어 응축기(102)로 온도가 떨어져 유입되는 냉수와 열교환을 통해 액냉매로 응축되며, 상기 응축된 액냉매는 증발기(103)로 유입되어 증발기(103)에서 온도가 상승되어 유입되는 냉수와 열교환을 통해 다시 냉매증기로 증발된다.
상기 증발기(103)에서 증발된 냉매증기는 냉매열교환기(109)에서 응축기(102)에서 응축된 액냉매와 열교환을 통해 액냉매의 온도는 증발기(103)내의 증발온도에 가깝게 내려주고 냉매증기의 온도는 흡수기(104)의 포화온도 가까이 올려주어 흡수현상을 가속화 시켜주며, 또한 증발기(103)에서 증발하지 않는 미소량의 냉매도 증발시킨다.
상기 증발기에서 증발된 냉매증기는 냉매열교환기(109)에서 열교환한 후 흡수기(104)로 유입되어 상승하면서 온도가 떨어져 들어온 냉수가 흐르는 수냉흡수기(107)에서 열교환되어 냉매증기의 온도가 떨어지며, 상기 증발된 냉매증기의 일부는 분지되어 제1관(115)을 흐르면서 정류기(105)에서 응축기(103)로 보내지는 냉매증기와 열교환을 통해 고온의 냉매증기로 형성되어 흡수기(104)내에 형성된 GAX-흡수기/재생기(106)의 하단으로 유입된다.
상기와 같이 증발기(103)에서 분지되어 정류기(105)에서 열교환된 일부 냉매증기가 흡수기(104)로 유입되므로서 흡수기(104)의 흡수효율이 향상된다.
상기 증발기(103)에서 흡수기(104)로 직접 유입된 냉매증기와 증발기(103)에서 제1관(115)을 흐르면서 정류기(105)에서 열교환되어 흡수기(104)로 유입된 고온의 냉매증기는 재생기(101)에서 생성되어 흡수기(104)로 유입되는 약용액에 흡수되어 약용액은 흡수기(104)내에서 원래 재생기(101)의 초기농도의 강용액으로 생성된다.
이때 흡수기(104)내에서 약용액에 냉매증기의 흡수를 촉진하기 위해서 용액펌프(110)의 펌핑에 의해 흡수기(104)에서 생성된 강용액은 상승하면서 정류기(105)로 유입되어 재생기(101)에서 생성된 냉매증기와 열교환하고 흐르면서 A에서 용액펌프(110)의 펌핑에 의해 분지되어 제2관(116)을 흐르는 일부 강용액과 B에서 합쳐져서 흡수기(104)로 유입된다.
상기 제2관(116)을 흐르면서 흡수기(114)로 유입된 강용액은 용액냉각흡수기(108)내를 흐르면서 흡수기(104)내로 유입된 고온의 약용액과 열교환을 통해 고온의 강용액으로 형성된 후 C에서 분지되어 일부의 강용액은 제3관(117)내를 흐르면서 애너라이저(114)의 상단에 형성된 분배판(111-1)으로 유입되어 골고루 분배된다.
그리고 C에서 분지된 다른 강용액은 GAX-흡수기/재생기(106)로 유입되어 흐르면서 흡수기(104)내로 유입된 약용액과 열교환하여 약용액은 고온의 약용액으로 형성되며, GAX-흡수기/재생기(106)내를 흐르는 고온의 강용액은 흡수기(104)로 유입된 약용액과 증발기(103)에서 흡수기(104)로 유입된 냉매증기의 흡수열에 의해 냉매증기로 형성되어 제4관(118)내를 흐르면서 고압부인 재생기(101)상부에 형성된 분배판(111-2)위로 유입된다.
이때 암모니아 흡수식 냉난방기의 냉방시에는 증발기(103)에서 온도가 떨어진 냉수는 실내기로 보내 냉방을 수행하게 되며, 응축기(102)와 흡수기(104)를 냉각한 냉수는 온도가 높아져 실외기로 보내져 다시 냉각된다.
그리고 난방시에는 반대로 응축기(102)와 흡수기(104)를 거치면서 온도가 높아진 냉수는 실내기로 보내져 난방을 수행하게 되며, 증발기(103)를 거친 냉수는 실외기로 보내지게 된다.
이상과 같은 동작은 시스템이 작동하는 동안 평형이 이루어진 상태에서 연속적으로 순환되면서 이루어진다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 증발기에서 흡수기로 유입되는 냉매증기의 일부가 제1관을 흐르면서 정류기에서 응축기로 유입되는 냉매증기와 열교환하여 고농도의 냉매증기로 형성되며, 상기 흡수기내로 유입되는 고농도의 냉매증기와 재생기에서 흡수기로 유입되는 약용액의 흡수열에 의해 GAX-흡수기/재생기내를 흐르는 강용액을 냉매증기로 형성되어 재생기로 유입되며, 상기 고농도의 냉매증기는 약용액에 흡수가 잘 이루어져 강용액이 손쉽게 형성됨으로서 흡수기내에서 효율적인 흡수효율을 얻을 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

  1. 재생기에서 흡수기로 유입되는 약용액에 흡수되는 증발기에서 증발된 냉매증기의 흡수효율을 향상시키도록 증발기에서 흡수기로 유입되는 냉매증기의 일부를 정류기에서 응축기로 유입되는 냉매증기와 열교환시켜 고농도의 냉매증기로 형성되게 증발기에서 흡수기로 냉매증기가 흐르도록 형성된 제1관과, 상기 제1관과 분지하여 냉매증기 일부를 증발기로부터 수냉흡수기로 보내는 제1분지점(D)과, 상기 흡수기에서 생성되어 용액펌프의 펌핑에 의해 강용액을 분지하여 일부는 직접 흡수기로 다시 보내고 일부는 정류기로 유입시켜 열교환되게 한 후 다시 흡수기로 보내기 위한 제2분지점(A)과, 상기 강용액들이 합쳐지는 제1합지점(B)과, 상기 제2분지점, 제1합지점을 포함하며 흡수기에 연결되는 제2관과, 상기 제2관을 통해 흡수기로 유입되어 고온의 약용액과 열교환한 강용액을 애너라이저 상단에 형성된 분배판으로 일부를 유입되도록 형성한 제3분지점(C)과, 상기 제3분지점으로부터 애너라이저 상단에 연결된 제3관과, 상기 흡수기로 유입된 강용액은 GAX-흡수기/재생기로 유입되어 흡수기로 유입된 약용액 및 냉매증기의 흡수열에 의해 냉매증기로 형성되어 재생기로 유입되도록 하는 제4관을 형성한 것을 특징으로 하는 지에이엑스 흡수식 사이클 장치.
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