JPH03159530A - 圧縮空気貯蔵発電装置 - Google Patents
圧縮空気貯蔵発電装置Info
- Publication number
- JPH03159530A JPH03159530A JP1294020A JP29402089A JPH03159530A JP H03159530 A JPH03159530 A JP H03159530A JP 1294020 A JP1294020 A JP 1294020A JP 29402089 A JP29402089 A JP 29402089A JP H03159530 A JPH03159530 A JP H03159530A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pressure vessel
- water tank
- air
- water
- pressure
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/16—Mechanical energy storage, e.g. flywheels or pressurised fluids
Landscapes
- Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
〔産業上の利川分野〕
本発明は空気を圧縮して圧力容器に貯蔵し、随時、取出
して加熱、エキスパンダで膨脹させて、その動力で発T
111を駆動する圧縮空気貯蔵発電装置に関する. (従来の技術〕 空気を圧縮して貯蔵し、これを取出して加熱、膨脹し、
それによって得た動力で発電する装置は空気を貯蔵する
部分に夫々特徴を持っている。従来、ヨーロンパ、米国
で実川化されているのは第3図に示すように地下約50
0mに層状をなす岩塩層に水を注入し熔解法↓こより岩
塩を取除いて大形の空洞を掘り、これに50〜80kg
/cs”gの高圧空気を叶蔵し、圧力を変化させること
↓こよって貯蔵空気を取出す放出方式である。 岩塩層が存在しない地域では第4 UAに示すように地
下の岩盤層に発破法または切削法により、トンネル(空
洞)を掘り、これに空気を扛r蔵する方式が検討されて
いる。 また、地下岩盤が存在しない軟弱Il!!盤地−1tF
では第5図に示すように高圧容器に貯蔵する方式が提案
されている. 〔発明が解決しようとする課題〕 上記従来の圧縮空気の貯蔵手段には解決すべき次の課題
があった. 即ち、地下岩塩層に大形の空洞を掘り、これに高圧空気
を貯蔵する場合、岩塩層の変形もなく、又空気の洩れも
なく、この空洞を建設する費用も安価で、理想的ではあ
るが問題は岩塩層自体に地域PLがあってY1塩層が在
在しなければ実現しない欠点がある. 地下+′H盤に空洞をltliってlri藏ずる場合、
その掘削の方法番こより建設に要する費川が大きく粂り
、発破を用いる方式は安価ではあるが、振動、騒音を4
1′ない、市i}r j1!!では!采川出来ない。ま
た切削法により、地下にトンネルを設けて叶蔵するのは
高価となる。更には1”I盤に空旧を建設する場合、l
lj盤の中のクラノク又は岩盤白体からの空気洩れがあ
り、これを防止する方法が状況によって大きく表るとい
う不確実性を{゛1′−う欠点もある.第5図の高圧容
器方式は地質上、地形]二の制約はなく、消費地に隣接
して建設出来る利点はあるが、容器白体が高価で、容量
に制限があって、高圧に圧縮する動力にロスが発alL
熱効率が悪いという問題がある. 〔課題を解決するための手段] 本発明は上記課題の解決手段として、空気を圧縮して圧
力容器に貯蔵し必要にI+コ;シてこれを取出し加熱し
たのちガスエキスパンダで膨脹させて動力を発生さきこ
れにより発電機を駆動する圧縮空気貯蔵発布装買におい
て、高所に設けられた水槽と、同水糟と所要の落差を保
って(1(所に設けられた斤力容2=と、同圧力容2:
の底部と1111記水槽の底部とを水雷状に連通ずる木
管とを具備してt
して加熱、エキスパンダで膨脹させて、その動力で発T
111を駆動する圧縮空気貯蔵発電装置に関する. (従来の技術〕 空気を圧縮して貯蔵し、これを取出して加熱、膨脹し、
それによって得た動力で発電する装置は空気を貯蔵する
部分に夫々特徴を持っている。従来、ヨーロンパ、米国
で実川化されているのは第3図に示すように地下約50
0mに層状をなす岩塩層に水を注入し熔解法↓こより岩
塩を取除いて大形の空洞を掘り、これに50〜80kg
/cs”gの高圧空気を叶蔵し、圧力を変化させること
↓こよって貯蔵空気を取出す放出方式である。 岩塩層が存在しない地域では第4 UAに示すように地
下の岩盤層に発破法または切削法により、トンネル(空
洞)を掘り、これに空気を扛r蔵する方式が検討されて
いる。 また、地下岩盤が存在しない軟弱Il!!盤地−1tF
では第5図に示すように高圧容器に貯蔵する方式が提案
されている. 〔発明が解決しようとする課題〕 上記従来の圧縮空気の貯蔵手段には解決すべき次の課題
があった. 即ち、地下岩塩層に大形の空洞を掘り、これに高圧空気
を貯蔵する場合、岩塩層の変形もなく、又空気の洩れも
なく、この空洞を建設する費用も安価で、理想的ではあ
るが問題は岩塩層自体に地域PLがあってY1塩層が在
在しなければ実現しない欠点がある. 地下+′H盤に空洞をltliってlri藏ずる場合、
その掘削の方法番こより建設に要する費川が大きく粂り
、発破を用いる方式は安価ではあるが、振動、騒音を4
1′ない、市i}r j1!!では!采川出来ない。ま
た切削法により、地下にトンネルを設けて叶蔵するのは
高価となる。更には1”I盤に空旧を建設する場合、l
lj盤の中のクラノク又は岩盤白体からの空気洩れがあ
り、これを防止する方法が状況によって大きく表るとい
う不確実性を{゛1′−う欠点もある.第5図の高圧容
器方式は地質上、地形]二の制約はなく、消費地に隣接
して建設出来る利点はあるが、容器白体が高価で、容量
に制限があって、高圧に圧縮する動力にロスが発alL
熱効率が悪いという問題がある. 〔課題を解決するための手段] 本発明は上記課題の解決手段として、空気を圧縮して圧
力容器に貯蔵し必要にI+コ;シてこれを取出し加熱し
たのちガスエキスパンダで膨脹させて動力を発生さきこ
れにより発電機を駆動する圧縮空気貯蔵発布装買におい
て、高所に設けられた水槽と、同水糟と所要の落差を保
って(1(所に設けられた斤力容2=と、同圧力容2:
の底部と1111記水槽の底部とを水雷状に連通ずる木
管とを具備してt
【ることを特敬とずる仄縮空1(叶藏
発電公;αを提供しようとするものである。 〔作用〕 本発明は上記のように構威されるので次の{’l: J
llをイ1゛する. 即ち、高所の水槽の底部と低所の圧力’?:,:2’A
の底部とは水密状に水管で連通されているため、水糟に
iffllの水を入れると水槽と圧力容器との間には所
要の落差に応した水頭差が生し、これによっ゜ζ圧力容
器内に肘蔵される空気圧力が決まる。 圧力容器の上側に空気管を接続し、これから圧縮機によ
り加『された空気を伊給(貯蔵)すると圧力容器内の水
面が押し下げられ、水は木管を通して高所の水槽へ押し
上げられる.圧力容器内の空気が満杯になると、圧縮機
は停止しこの状態で空気が貯蔵される.発電の必要が生
じたとき空気をガスエキスパンダの方へ取出すと高所の
水槽から水が、{l(所の圧力容器に移動し、圧力容器
内の仝気圧力は変化することなく押出される.この空気
は圧力容器内に水が満杯になるまで、一定の圧力で即出
される。 従って、圧力容器の持つ全容量の空気を常に一定圧力の
下で貯蔵し利用することができる。 (実施例〕 本発明の第l実施例を第1図により説明する。 第1図は本実施例の模式的構戊図で、図において、圧縮
空気貯蔵発電装数の上部に設けられた水槽1と下部に設
けられた圧力容器2との間は高低差400〜600mの
水管3で接続されている。水槽l内には適量の水が43
L給され圧力容i!32内に貯藏される空気!(10〜
20万1)により、その水量が上下する。 圧力容器2上側には空気管11が接続され、これが圧縮
機4とガスエキスパンダ5へつtl:がっている。圧縮
機dとガスエキスバンダ5は同一軸1二で嵌脱『1花な
カノブリング7を介して電動a/発孟機6と接続されて
いる.圧力容器2内にIti′!蔵空気が声{い場合、
圧力容器2内の水面は最上面となり、水槽l内の水面は
最下面となっている。 圧力容器2に空気を貯蔵する場合は主動a/発電機6を
電動機として用い、圧縮a4を運転して冷J’JI器8
で冷却し、圧力容器2内に仄力40〜(iokg/ (
ta ”の空気を{Jj給すると圧力容器2内の水面が
下降して圧力容器2内に空気が貯蔵されていく.空気が
圧力容器2内に満杯になると、圧力容器2内の水面は最
下面に下降し、水槽1 1AJの水面は−E昇して水槽
IMは水で満杯となる。発電の必要な場合は弁l2を開
いて圧力容器2内の貯蔵空気を先ず、再生器9を経て燃
焼2S】0に導き、燃JA器IOで燃料を燃焼して加熱
し、次いでガスエ・トスバンダ5で膨脹させて動力を得
、これによって電動機/発電機6を発電機として駆動し
発電する。ガスエキスバンダ5のIJF気ガスは貯蔵空
気を予熱するための再生器9を経て大気に放出される.
以上の通り本実施例によれば圧力容器2内のほぼ全容品
の空気の貯蔵、放出をほぼ一定の圧力の下で行なうこと
ができるため、次に説明する多くの利点がある。 即ら、Il’i藏空気の敗出にけう圧力降下がないので
圧縮空気をすべて利川でき、従って、圧縮に必要なfノ
1力を最小にすることができる。 また、Tf.縮機の特v1をフラットにすれば圧力容器
に4Jt給1る空気流量をある程度加減ずることが可能
となり、電力に金剰をルした特には多くの空気を正力容
器に{Jt給し、電力の余裕が小さくなったg.li4
こは{Jj給空気景をずくな<シ゛ζ消費動力を調整す
ることができる。 また、圧力容器内のffi藏空気を全量利川できるので
圧力容2スを小さくすることができると同時に設計仄力
を最小とすることができる。この結果、圧力容器の資材
節減が図れる。また、空気の出入りに対して圧力変化が
なく、常に一定圧力のもとで使用されるため繰返し応力
が生じず、金属疲労が発生しない。 また、IITE縮に−12−紫な動力を最小にすること
によって、システムとしての熱効率をId高に1ること
か出来る。因みに高圧容關方式に比べて3〜5%効;1
がアンフ゜1る。 次に本発明の第2実施例に一つい゜ζ第2レICこより
説明する。なお、本実施例では第l実施例との相違部の
みを示し、かつ説明する. 第2図において、十部水槽hは山間部に設り落差(40
0〜600rn)を保っで、圧力容器2を山間部の中服
又は平野部に設置し、その間を水n3で連通ずる。その
他について1よ第1丈施例と同林である。本実施例の場
合、上部水糟hの落;τ二6′庄保番こ山帛を利用する
ので施工費が小さいという利点がある。なお、本実施例
は出水発電装置と煩{[2 Lているが、次の(+1.
(2)の点で異なる。 (1)同一発電容量の場合、上部水槽1aは揚水発電に
比し、約1八。の容里でよい。これはガスエキスバンダ
5に加える燃才1ffiによってζ1−シる水頭が陽水
のそれよりtp位体梢当りvノ10倍大きいためである
。 (2)本実施例では揚水発電の下部水槽が不要である。 すなわち、本突施例では下部に、圧力容器2があり、こ
れを利用するためである。 従って、揚水発電に比べると全体的に’/I 11容量
で済み、据付面積が一八。になると考えてよい。 なお、第1、第2実施例で水槽l及び上部水杷hと圧力
容器2との落差を400〜600 mとしたが、落差は
これに限定されるものではない。但し、実験の粘果、空
気圧力は40〜60kg/cm”gの範囲が最も高効率
であることが%fJ Ljiされたので、それを換1γ
して400〜(i00 mの落差を用いたものである。 (発明の効果) 本発明は上記のように構威されるので次の効果をイfす
る。 (1)圧縮空気貯蔵発電装置としての熱効率がよい(従
来の高圧容器方式に比べて3〜5%効率アンプ). (2)圧力は『1然落差によって得、かつ、圧力容器が
小型化するので設置する場合の制約がすくな(3)正力
容器西の圧縮空気容量を大部分一定圧のまま利用できる
ので工不ルギの無駄がない。 (4)従来の高圧容器式が、10(1−160kg/c
m”gと高圧であるのに対し、本発明の装置の圧力容器
では4060kg / cm”gの圧力T: rbi
(II 9,J’,効率トナリ、中圧でよく、圧力容器
、ガスエートスパンダその他のa器、設備がすべて小型
化し、二1ストが低凍する。
発電公;αを提供しようとするものである。 〔作用〕 本発明は上記のように構威されるので次の{’l: J
llをイ1゛する. 即ち、高所の水槽の底部と低所の圧力’?:,:2’A
の底部とは水密状に水管で連通されているため、水糟に
iffllの水を入れると水槽と圧力容器との間には所
要の落差に応した水頭差が生し、これによっ゜ζ圧力容
器内に肘蔵される空気圧力が決まる。 圧力容器の上側に空気管を接続し、これから圧縮機によ
り加『された空気を伊給(貯蔵)すると圧力容器内の水
面が押し下げられ、水は木管を通して高所の水槽へ押し
上げられる.圧力容器内の空気が満杯になると、圧縮機
は停止しこの状態で空気が貯蔵される.発電の必要が生
じたとき空気をガスエキスパンダの方へ取出すと高所の
水槽から水が、{l(所の圧力容器に移動し、圧力容器
内の仝気圧力は変化することなく押出される.この空気
は圧力容器内に水が満杯になるまで、一定の圧力で即出
される。 従って、圧力容器の持つ全容量の空気を常に一定圧力の
下で貯蔵し利用することができる。 (実施例〕 本発明の第l実施例を第1図により説明する。 第1図は本実施例の模式的構戊図で、図において、圧縮
空気貯蔵発電装数の上部に設けられた水槽1と下部に設
けられた圧力容器2との間は高低差400〜600mの
水管3で接続されている。水槽l内には適量の水が43
L給され圧力容i!32内に貯藏される空気!(10〜
20万1)により、その水量が上下する。 圧力容器2上側には空気管11が接続され、これが圧縮
機4とガスエキスパンダ5へつtl:がっている。圧縮
機dとガスエキスバンダ5は同一軸1二で嵌脱『1花な
カノブリング7を介して電動a/発孟機6と接続されて
いる.圧力容器2内にIti′!蔵空気が声{い場合、
圧力容器2内の水面は最上面となり、水槽l内の水面は
最下面となっている。 圧力容器2に空気を貯蔵する場合は主動a/発電機6を
電動機として用い、圧縮a4を運転して冷J’JI器8
で冷却し、圧力容器2内に仄力40〜(iokg/ (
ta ”の空気を{Jj給すると圧力容器2内の水面が
下降して圧力容器2内に空気が貯蔵されていく.空気が
圧力容器2内に満杯になると、圧力容器2内の水面は最
下面に下降し、水槽1 1AJの水面は−E昇して水槽
IMは水で満杯となる。発電の必要な場合は弁l2を開
いて圧力容器2内の貯蔵空気を先ず、再生器9を経て燃
焼2S】0に導き、燃JA器IOで燃料を燃焼して加熱
し、次いでガスエ・トスバンダ5で膨脹させて動力を得
、これによって電動機/発電機6を発電機として駆動し
発電する。ガスエキスバンダ5のIJF気ガスは貯蔵空
気を予熱するための再生器9を経て大気に放出される.
以上の通り本実施例によれば圧力容器2内のほぼ全容品
の空気の貯蔵、放出をほぼ一定の圧力の下で行なうこと
ができるため、次に説明する多くの利点がある。 即ら、Il’i藏空気の敗出にけう圧力降下がないので
圧縮空気をすべて利川でき、従って、圧縮に必要なfノ
1力を最小にすることができる。 また、Tf.縮機の特v1をフラットにすれば圧力容器
に4Jt給1る空気流量をある程度加減ずることが可能
となり、電力に金剰をルした特には多くの空気を正力容
器に{Jt給し、電力の余裕が小さくなったg.li4
こは{Jj給空気景をずくな<シ゛ζ消費動力を調整す
ることができる。 また、圧力容器内のffi藏空気を全量利川できるので
圧力容2スを小さくすることができると同時に設計仄力
を最小とすることができる。この結果、圧力容器の資材
節減が図れる。また、空気の出入りに対して圧力変化が
なく、常に一定圧力のもとで使用されるため繰返し応力
が生じず、金属疲労が発生しない。 また、IITE縮に−12−紫な動力を最小にすること
によって、システムとしての熱効率をId高に1ること
か出来る。因みに高圧容關方式に比べて3〜5%効;1
がアンフ゜1る。 次に本発明の第2実施例に一つい゜ζ第2レICこより
説明する。なお、本実施例では第l実施例との相違部の
みを示し、かつ説明する. 第2図において、十部水槽hは山間部に設り落差(40
0〜600rn)を保っで、圧力容器2を山間部の中服
又は平野部に設置し、その間を水n3で連通ずる。その
他について1よ第1丈施例と同林である。本実施例の場
合、上部水糟hの落;τ二6′庄保番こ山帛を利用する
ので施工費が小さいという利点がある。なお、本実施例
は出水発電装置と煩{[2 Lているが、次の(+1.
(2)の点で異なる。 (1)同一発電容量の場合、上部水槽1aは揚水発電に
比し、約1八。の容里でよい。これはガスエキスバンダ
5に加える燃才1ffiによってζ1−シる水頭が陽水
のそれよりtp位体梢当りvノ10倍大きいためである
。 (2)本実施例では揚水発電の下部水槽が不要である。 すなわち、本突施例では下部に、圧力容器2があり、こ
れを利用するためである。 従って、揚水発電に比べると全体的に’/I 11容量
で済み、据付面積が一八。になると考えてよい。 なお、第1、第2実施例で水槽l及び上部水杷hと圧力
容器2との落差を400〜600 mとしたが、落差は
これに限定されるものではない。但し、実験の粘果、空
気圧力は40〜60kg/cm”gの範囲が最も高効率
であることが%fJ Ljiされたので、それを換1γ
して400〜(i00 mの落差を用いたものである。 (発明の効果) 本発明は上記のように構威されるので次の効果をイfす
る。 (1)圧縮空気貯蔵発電装置としての熱効率がよい(従
来の高圧容器方式に比べて3〜5%効率アンプ). (2)圧力は『1然落差によって得、かつ、圧力容器が
小型化するので設置する場合の制約がすくな(3)正力
容器西の圧縮空気容量を大部分一定圧のまま利用できる
ので工不ルギの無駄がない。 (4)従来の高圧容器式が、10(1−160kg/c
m”gと高圧であるのに対し、本発明の装置の圧力容器
では4060kg / cm”gの圧力T: rbi
(II 9,J’,効率トナリ、中圧でよく、圧力容器
、ガスエートスパンダその他のa器、設備がすべて小型
化し、二1ストが低凍する。
第1図は本発明の第1夫施例の模式的構成図、第2図は
本発明の第2実施例の上部水槽及び圧力容器近傍の模式
的側面図、第3図〜第5図は各従来例の模式的側面図で
ある。 l・・・水槽、 】a・・・上部水槽、2・
・・圧力容器、 3・・・木管、4・・・圧t1
a、 5・・・ガスエキスパンダ、6・・・電
動a/発?S機、 7・・・カノプリング、8・・・
冷却器、 9・・・再生2L10中燃焼?l
, 1 1・・・空気管。 第1図 211潰電機 第2図
本発明の第2実施例の上部水槽及び圧力容器近傍の模式
的側面図、第3図〜第5図は各従来例の模式的側面図で
ある。 l・・・水槽、 】a・・・上部水槽、2・
・・圧力容器、 3・・・木管、4・・・圧t1
a、 5・・・ガスエキスパンダ、6・・・電
動a/発?S機、 7・・・カノプリング、8・・・
冷却器、 9・・・再生2L10中燃焼?l
, 1 1・・・空気管。 第1図 211潰電機 第2図
Claims (1)
- 空気を圧縮して圧力容器に貯蔵し必要に応じてこれを取
出し加熱したのちガスエキスパンダで膨脹させて動力を
発生させこれにより発電機を駆動する圧縮空気貯蔵発電
装置において、高所に設けられた水槽と、同水槽と所要
の落差を保って低所に設けられた圧力容器と、同圧力容
器の底部と前記水槽の底部とを水密状に連通する水管と
を具備してなることを特徴とする圧縮空気貯蔵発電装置
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1294020A JPH03159530A (ja) | 1989-11-14 | 1989-11-14 | 圧縮空気貯蔵発電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1294020A JPH03159530A (ja) | 1989-11-14 | 1989-11-14 | 圧縮空気貯蔵発電装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03159530A true JPH03159530A (ja) | 1991-07-09 |
Family
ID=17802219
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1294020A Pending JPH03159530A (ja) | 1989-11-14 | 1989-11-14 | 圧縮空気貯蔵発電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03159530A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013536667A (ja) * | 2010-08-19 | 2013-09-19 | ハインドル、エドゥアルト | 位置エネルギーを保存するシステム及び同システムを製造する方法。 |
| GB2519626B (en) * | 2013-08-07 | 2017-08-23 | Energy Tech Inst Llp | Hybrid power generation system |
| KR20210149421A (ko) * | 2020-06-02 | 2021-12-09 | 코리아엔텍 주식회사 | 저낙차 방류수 및 부력 발전을 이용한 에너지 회수형 하수처리 시스템 |
| WO2023013803A1 (ko) * | 2021-08-06 | 2023-02-09 | 코리아엔텍 주식회사 | 압축공기와 수차를 활용한 폭기조의 산소공급 장치 및 발전 시스템 |
-
1989
- 1989-11-14 JP JP1294020A patent/JPH03159530A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013536667A (ja) * | 2010-08-19 | 2013-09-19 | ハインドル、エドゥアルト | 位置エネルギーを保存するシステム及び同システムを製造する方法。 |
| GB2519626B (en) * | 2013-08-07 | 2017-08-23 | Energy Tech Inst Llp | Hybrid power generation system |
| KR20210149421A (ko) * | 2020-06-02 | 2021-12-09 | 코리아엔텍 주식회사 | 저낙차 방류수 및 부력 발전을 이용한 에너지 회수형 하수처리 시스템 |
| WO2023013803A1 (ko) * | 2021-08-06 | 2023-02-09 | 코리아엔텍 주식회사 | 압축공기와 수차를 활용한 폭기조의 산소공급 장치 및 발전 시스템 |
| KR20230021868A (ko) * | 2021-08-06 | 2023-02-14 | 코리아엔텍 주식회사 | 압축공기와 수차를 활용한 폭기조의 산소공급 장치 및 발전 시스템 |
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