JPH02122165A - ガスサイクル冷凍機 - Google Patents
ガスサイクル冷凍機Info
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- JPH02122165A JPH02122165A JP27323988A JP27323988A JPH02122165A JP H02122165 A JPH02122165 A JP H02122165A JP 27323988 A JP27323988 A JP 27323988A JP 27323988 A JP27323988 A JP 27323988A JP H02122165 A JPH02122165 A JP H02122165A
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- 239000007789 gas Substances 0.000 description 90
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 2
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 2
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
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- Multiple-Way Valves (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
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は修正ソルヘイナイクルを利用するガスサイクル
冷凍機に関する。
冷凍機に関する。
従来の修正ツルヘイサイクルを利用したガスサイクル冷
凍機の一例を第５図に示す。
凍機の一例を第５図に示す。
図において、圧１？ｉ機１から吐出された高圧のヘリウ
ムガスは吐出管１９を経て高圧ガス室１０に入り、これ
と同時に低圧ガス通路１５は吸入管１８を経て圧縮機１
の吸込口に連通して低圧となる。
ムガスは吐出管１９を経て高圧ガス室１０に入り、これ
と同時に低圧ガス通路１５は吸入管１８を経て圧縮機１
の吸込口に連通して低圧となる。
第１段ディスプレーサ２の上部には高圧作動室２０と低
圧作動室２１の２室があり、それぞれの軸方向の受圧面
積は等しく、あたかも全面積が高圧と低圧の中間圧力を
受けるのと同じとなっている。
圧作動室２１の２室があり、それぞれの軸方向の受圧面
積は等しく、あたかも全面積が高圧と低圧の中間圧力を
受けるのと同じとなっている。
そこで、モータ１１によってモータ軸１２を介してロー
タリーバルブ８を回転させることにより、ガス通路１４
を高圧ガス室１０に連通させると、高圧ガスはガス通路
１４、空間３７、ガス通路２２を経て第１段ディスプレ
ーサ２内の第１段蓄冷器６に入り、ここを流れる時に冷
却される。冷却されたガスの一部はガス通路２３を経て
第１段膨張室２８に入り、残りのガスはガス通路２４を
経て第２段ディスプレーサ４内の第２段蓄冷器７に入り
、さらに冷却されてガス通路２５を経て第２段膨張室２
９に入る。
タリーバルブ８を回転させることにより、ガス通路１４
を高圧ガス室１０に連通させると、高圧ガスはガス通路
１４、空間３７、ガス通路２２を経て第１段ディスプレ
ーサ２内の第１段蓄冷器６に入り、ここを流れる時に冷
却される。冷却されたガスの一部はガス通路２３を経て
第１段膨張室２８に入り、残りのガスはガス通路２４を
経て第２段ディスプレーサ４内の第２段蓄冷器７に入り
、さらに冷却されてガス通路２５を経て第２段膨張室２
９に入る。
第１段膨張室２８と第２段膨張室２９の圧力が上昇して
中間圧力を越えて作動室２０．２１の上から押える力に
勝つとディスプレーサ２，４は上へ上昇する。
中間圧力を越えて作動室２０．２１の上から押える力に
勝つとディスプレーサ２，４は上へ上昇する。
更に、ロータリーバルブ８が回転することによりガス通
路１４が低圧ガス通路１５に連通ずると第１段膨張室２
８及び第２段膨張室２９内のヘリウムガスが断熱膨張し
て寒冷を発生する。そして、第１段膨張室２８で発生し
た寒冷はその周囲に配設された第１段ヒートステーショ
ン２６によって取り出される。同様に第２段は第２段ヒ
ートステーション２７により寒冷が取り出される。膨張
室２８．２９のガスは圧縮機１に吸込まれる前に蓄冷器
６．７を通り、ここで寒冷が回収される。
路１４が低圧ガス通路１５に連通ずると第１段膨張室２
８及び第２段膨張室２９内のヘリウムガスが断熱膨張し
て寒冷を発生する。そして、第１段膨張室２８で発生し
た寒冷はその周囲に配設された第１段ヒートステーショ
ン２６によって取り出される。同様に第２段は第２段ヒ
ートステーション２７により寒冷が取り出される。膨張
室２８．２９のガスは圧縮機１に吸込まれる前に蓄冷器
６．７を通り、ここで寒冷が回収される。
第１段膨張室２８と第２段膨張室２９の圧力が下がり、
中間圧力を越えて上から押える力が勝つとディスプレー
サ２．４は下へ移動する。
中間圧力を越えて上から押える力が勝つとディスプレー
サ２．４は下へ移動する。
以上のサイクルを繰り返すことによって第１段及び第２
段ヒートステーション２６．２７から寒冷を間欠的に取
り出すことができる。
段ヒートステーション２６．２７から寒冷を間欠的に取
り出すことができる。
なお、その他第５図中、３は第１シリンダ、５は第２シ
リンダ、９はハウジング、１３は分配器、１６は高圧ガ
ス通路、１７は低圧ガス通路、３０は作動室シール、３
］は第１段シール、３２は第２段シールである。
リンダ、９はハウジング、１３は分配器、１６は高圧ガ
ス通路、１７は低圧ガス通路、３０は作動室シール、３
］は第１段シール、３２は第２段シールである。
［発明が解決しようとする課題］
上記従来のガスサイクル冷凍機には解決すべき次の課題
があった。
があった。
即ち、従来のガスサイクル冷凍機では、第１段膨張室２
８、第２段膨張室２９にガスが出入するのに要する時間
及びガスの圧力変化に要する時間は第１段蓄冷器６、第
２段蓄冷器７の温度レヘルによって左右される。
８、第２段膨張室２９にガスが出入するのに要する時間
及びガスの圧力変化に要する時間は第１段蓄冷器６、第
２段蓄冷器７の温度レヘルによって左右される。
この冷凍機の運転開始時、即ち、プルダウン時には第１
・第２段蓄冷器６，７の温度レヘルが高く、第１・第２
段膨張室２８ 、２９に出入するガス量は少ないが、冷
凍機が定常運転状態となり第１・第２段蓄冷器６．７の
温度レヘルが低くなると、第１・第２段膨張室２８ 、
２９に出入するガス量が増大するため、ガスの出入に要
する時間及びガスの圧力変化に要する時間、即ち、必要
サイクル時間はプルダウン時のそれより長くなる。
・第２段蓄冷器６，７の温度レヘルが高く、第１・第２
段膨張室２８ 、２９に出入するガス量は少ないが、冷
凍機が定常運転状態となり第１・第２段蓄冷器６．７の
温度レヘルが低くなると、第１・第２段膨張室２８ 、
２９に出入するガス量が増大するため、ガスの出入に要
する時間及びガスの圧力変化に要する時間、即ち、必要
サイクル時間はプルダウン時のそれより長くなる。
又、ロータリーバルブ８はモータ１１によって回転駆動
され、ロータリーバルブ８がガス通路１４１５を順次切
り換えて第１段・第２段デイスプレー４ｊ２，４を往復
動さ−Ｕるサイクル時間はモーターｌの回転速度によっ
て定まっており、しかも、このサイクル時間は定常運転
時の必要なサイクル時間に合致するように定められてい
るため、プルダウン時の性能が悪いという問題がある。
され、ロータリーバルブ８がガス通路１４１５を順次切
り換えて第１段・第２段デイスプレー４ｊ２，４を往復
動さ−Ｕるサイクル時間はモーターｌの回転速度によっ
て定まっており、しかも、このサイクル時間は定常運転
時の必要なサイクル時間に合致するように定められてい
るため、プルダウン時の性能が悪いという問題がある。
本発明は上記課題の解決手段として、ガス圧力によって
ディスプレーサをシリンダ内で往復駆動するガスサイク
ル冷凍機において、ディスプレーサ膨張室の圧力変化に
よりディスプレーサを往復動させると共にディスプレー
サの動きに応じてディスプレーサガス流路の切換時期を
自動的に変化させる切換バルブを具備してなることを特
徴とするガスサイクル冷凍機を提供しようとするもので
ある。
ディスプレーサをシリンダ内で往復駆動するガスサイク
ル冷凍機において、ディスプレーサ膨張室の圧力変化に
よりディスプレーサを往復動させると共にディスプレー
サの動きに応じてディスプレーサガス流路の切換時期を
自動的に変化させる切換バルブを具備してなることを特
徴とするガスサイクル冷凍機を提供しようとするもので
ある。
本発明は上記のように構成されるので次の作用を有する
。
。
即ら、従来のように定回転のモータによって恒常ザイク
ルでガス通路の切換えを行なうのではなく、ディスプレ
ーサ膨張室の圧ノｊ変化によってディスプレーサが往復
動し、その動きに応じて切換バルブがガス通路を切換え
るのでサイクル時間の短かいプルダウン時には相応して
ガス通路の切換えも早まり運転性能が向上する。
ルでガス通路の切換えを行なうのではなく、ディスプレ
ーサ膨張室の圧ノｊ変化によってディスプレーサが往復
動し、その動きに応じて切換バルブがガス通路を切換え
るのでサイクル時間の短かいプルダウン時には相応して
ガス通路の切換えも早まり運転性能が向上する。
本発明の一実施例を第１図、第２図により説明する。
両図において、第１段ディスプレーサ２の上部の駆動ピ
ストン６上部に作動室７を設ける。作動室７には、絞り
を有するガス通路１７．１８及びガス連絡通路１９が開
口している。ガス通路〕７の他端は高圧ガス通路１０に
連通し、ガス通路１８の他端は低圧ガス通路１１に連通
し、ガス連絡通路１９の他端は切換バルブ作動室２３と
連通している。
ストン６上部に作動室７を設ける。作動室７には、絞り
を有するガス通路１７．１８及びガス連絡通路１９が開
口している。ガス通路〕７の他端は高圧ガス通路１０に
連通し、ガス通路１８の他端は低圧ガス通路１１に連通
し、ガス連絡通路１９の他端は切換バルブ作動室２３と
連通している。
作動室７は絞りを有するガス通路１７．１８において圧
力損失を生じ、作動室７の圧力は高圧と低圧の中間圧力
となっている。又作動室７と切換バルブ作動室２３は連
通しているため、画室の圧ノＪは等しい中間圧となって
いる。
力損失を生じ、作動室７の圧力は高圧と低圧の中間圧力
となっている。又作動室７と切換バルブ作動室２３は連
通しているため、画室の圧ノＪは等しい中間圧となって
いる。
駆動ピスト・ン６外周には、軸方向に沿って所定の間隔
で３木のシール４０，４１．４２が固定され、又駆動ピ
ストン６にはガス通路１４．１５が軸を横切って貫通し
ている。ハウジング８の駆動ピストン６部内周面にはガ
ス通路１２．１３及びガス連絡通路１６の一端が開口し
ている。ガス通路１２の他端は高圧ガス通路１０に連通
し、ガス通路１３の他端は低圧ガス通路１１に連通し、
ガス連絡通路１６の他端は切換バルブ作動室２２に連通
している。
で３木のシール４０，４１．４２が固定され、又駆動ピ
ストン６にはガス通路１４．１５が軸を横切って貫通し
ている。ハウジング８の駆動ピストン６部内周面にはガ
ス通路１２．１３及びガス連絡通路１６の一端が開口し
ている。ガス通路１２の他端は高圧ガス通路１０に連通
し、ガス通路１３の他端は低圧ガス通路１１に連通し、
ガス連絡通路１６の他端は切換バルブ作動室２２に連通
している。
ハウジング８内には切換バルブ３０が設けられており、
その上下両端の切換バルブ軸３１．３２の外周にはシー
ル４３．４．’Ｉが固定されている。
その上下両端の切換バルブ軸３１．３２の外周にはシー
ル４３．４．’Ｉが固定されている。
切換バルブ３０の弁座３３と切換バルブ軸３１との間に
高圧ガス通路１０の一端が開口し、弁座３４と切換バル
ブ軸３２との間に低圧ガス通路１１の一端が開口してい
る。
高圧ガス通路１０の一端が開口し、弁座３４と切換バル
ブ軸３２との間に低圧ガス通路１１の一端が開口してい
る。
ハウジング８の切換バルブ３０用弁座３３．３４の中央
にガス通路２０の一端が開口している。
にガス通路２０の一端が開口している。
切換バルブ作動室２３にスプリング３５が挿入され、切
換バルブ３０の上端を圧している。
換バルブ３０の上端を圧している。
第１．２段ディスプレーサ２，４及び駆動ピストン６が
下死点付近に下降すると、第２図に示すようにガス通路
１２がガス通路１４及びガス連絡通路１６に連通し、切
換バルブ作動室２２に高圧ガスが加わり、一方他端の切
換バルブ作動室２３には（一定の）中間圧が加わる。こ
の結果、高圧ガス圧が中間圧及びスプリング３５の力に
勝り、切換バルブ３０は」二方に押し上げられ、高圧ガ
ス通路１０はガス通路２０と連通し、低圧ガス通路１１
とガス通路２０とは弁座３４にて遮断される。高圧ガス
は第１段蓄冷器３で冷却されながら第１段膨張室２１に
入いる。残りの高圧ガスはガス通路２５を経て第２段蓄
冷器５に入り、さらに冷却されてガス通路２６を経て第
２段膨張室２４に入いる。第１．２段膨張室２１．２４
内の圧力が中間圧を越えると、作動室７の圧力（中間圧
）に打勝ち第１，２段ディスプレーサ２．４を押し上げ
る。
下死点付近に下降すると、第２図に示すようにガス通路
１２がガス通路１４及びガス連絡通路１６に連通し、切
換バルブ作動室２２に高圧ガスが加わり、一方他端の切
換バルブ作動室２３には（一定の）中間圧が加わる。こ
の結果、高圧ガス圧が中間圧及びスプリング３５の力に
勝り、切換バルブ３０は」二方に押し上げられ、高圧ガ
ス通路１０はガス通路２０と連通し、低圧ガス通路１１
とガス通路２０とは弁座３４にて遮断される。高圧ガス
は第１段蓄冷器３で冷却されながら第１段膨張室２１に
入いる。残りの高圧ガスはガス通路２５を経て第２段蓄
冷器５に入り、さらに冷却されてガス通路２６を経て第
２段膨張室２４に入いる。第１．２段膨張室２１．２４
内の圧力が中間圧を越えると、作動室７の圧力（中間圧
）に打勝ち第１，２段ディスプレーサ２．４を押し上げ
る。
第１．２段ディスプレーザ２，４及び駆動ピストン６が
上死点付近に上昇すると、第１図に示すようにガス通路
１３がガス通路１５及びガス連絡通路１６に連通し、切
換バルブ作動室２２は低圧となり、一方他端の切換バル
ブ作動室２３には（一定の）中間圧及びスプリング３５
の力が加わっており、この圧力により切換バルブ３０は
下方に押し下げられ、低圧ガス通路１１はガス通路２０
と連通し、高圧ガス通路１０とガス通路２０とは弁座３
３にて遮断される。
上死点付近に上昇すると、第１図に示すようにガス通路
１３がガス通路１５及びガス連絡通路１６に連通し、切
換バルブ作動室２２は低圧となり、一方他端の切換バル
ブ作動室２３には（一定の）中間圧及びスプリング３５
の力が加わっており、この圧力により切換バルブ３０は
下方に押し下げられ、低圧ガス通路１１はガス通路２０
と連通し、高圧ガス通路１０とガス通路２０とは弁座３
３にて遮断される。
第１，２段膨張室２１．２４の高圧ガスは低圧側に開口
するため断熱膨張し寒冷が発生する。発生した寒冷は第
１．２段ヒートステーション２７．２８により取出され
る。第１．２段膨張室２１．２４のガスは圧縮機１に吸
込まれる前に第１．２段蓄冷器３゜５を通り寒冷が回収
される。第１，２段膨張室２１２４内の圧力が中間圧よ
り下がると、作動室７の圧力（中間圧）により第１，２
段ディスプレーサ２４を押し下げる。
するため断熱膨張し寒冷が発生する。発生した寒冷は第
１．２段ヒートステーション２７．２８により取出され
る。第１．２段膨張室２１．２４のガスは圧縮機１に吸
込まれる前に第１．２段蓄冷器３゜５を通り寒冷が回収
される。第１，２段膨張室２１２４内の圧力が中間圧よ
り下がると、作動室７の圧力（中間圧）により第１，２
段ディスプレーサ２４を押し下げる。
以上の工程にて１サイクルが完了する。
こうして第１．２段ディスプレーサ２，４の上下位置に
より、切換バルブ３０が切換わるので第１２段ディスプ
レーサ２，４の動きが早くなるプルダウン時においては
サイクル時間が短くなる。
より、切換バルブ３０が切換わるので第１２段ディスプ
レーサ２，４の動きが早くなるプルダウン時においては
サイクル時間が短くなる。
方、冷凍機の定格運転時には、第１．２段膨張室２１．
２４内に出入りするガスの量が増大し、ガスの圧力変化
に要する時間が長くなる場合には第１゜２段ディスプレ
ーサ２，４の動きが相応して遅くなるので、サイクル時
間も長くなる。
２４内に出入りするガスの量が増大し、ガスの圧力変化
に要する時間が長くなる場合には第１゜２段ディスプレ
ーサ２，４の動きが相応して遅くなるので、サイクル時
間も長くなる。
従って従来のように定常運転時のモータの回転によって
恒常的に定めた比較的に長いサイクル時間に、プルダウ
ン時の短かいサイクル時間がマツチせず性能悪化を来た
すという不具合が解消する。
恒常的に定めた比較的に長いサイクル時間に、プルダウ
ン時の短かいサイクル時間がマツチせず性能悪化を来た
すという不具合が解消する。
第３図は上記実施例の理解を容易にするため、ガス通路
の開閉並びに膨張室の容積とその圧力の経時的変化を示
した図（Ｖ、、Ｖ、、Ｖ、、Ｖ２は第２図の同記号に対
応）、第４図は膨張室における圧力と容積の関係を示し
た図である。なお図中の■〜■は第３図の時間軸の同記
号に対応させて示したものである。
の開閉並びに膨張室の容積とその圧力の経時的変化を示
した図（Ｖ、、Ｖ、、Ｖ、、Ｖ２は第２図の同記号に対
応）、第４図は膨張室における圧力と容積の関係を示し
た図である。なお図中の■〜■は第３図の時間軸の同記
号に対応させて示したものである。
本発明は上記のように構成されるので次の効果を有する
。即ら、従来の定回転モータによるガス通路の切換を廃
し、ディスプレーサの圧力変化に応じて往復動するディ
スプレーサの動きによってディスプレーサへのガス通路
の切換時期が自動的に変化する切換バルブを設けた。
。即ら、従来の定回転モータによるガス通路の切換を廃
し、ディスプレーサの圧力変化に応じて往復動するディ
スプレーサの動きによってディスプレーサへのガス通路
の切換時期が自動的に変化する切換バルブを設けた。
このため、ディスプレーサの動きが早くなるプルダウン
時には、サイクル時間が短くなって冷凍機の能力が増大
するので、プルダウンに要する時間を短縮できる。又、
切換バルブはディスプレサの動きによって切換わるので
、従来のロータリーバルブ及びこれを駆動するモータが
不要となり、電気的ノイズの発生を防止できると共にコ
ストを低減できるという利点をも併せて持つ。
時には、サイクル時間が短くなって冷凍機の能力が増大
するので、プルダウンに要する時間を短縮できる。又、
切換バルブはディスプレサの動きによって切換わるので
、従来のロータリーバルブ及びこれを駆動するモータが
不要となり、電気的ノイズの発生を防止できると共にコ
ストを低減できるという利点をも併せて持つ。
第１図は本発明の一実施例の縦断面図、第２図は第１図
の上部近傍の拡大図、第３図は上記実施例のガス通路の
開閉並びに膨張室の容積及びその圧力の経時的変化を示
す図、第４図は上記実施例の膨張室におりる圧力と容積
の関係を示す図、第５図は従来の縦断面図である。 １−圧縮機、 ２〜第１段ディスプレーサ、冊 第１段蓄冷器、 第２段蓄冷器、 作動室、 低圧ガス通路、 ガス連絡通路、 ガス連絡通路、 第１段膨張室、 第２段膨張室、 ４−第２段ディスプレーサ、 ６−駆動ピストン、 １０−高圧ガス通路、 １２、１３．１４．１５ −ガス通路、１７．１８ −
ガス通路、 ２０−−ガス通路、 ２２．２３ −切換バルブ作動室、 ３０ 切換バルブ。
の上部近傍の拡大図、第３図は上記実施例のガス通路の
開閉並びに膨張室の容積及びその圧力の経時的変化を示
す図、第４図は上記実施例の膨張室におりる圧力と容積
の関係を示す図、第５図は従来の縦断面図である。 １−圧縮機、 ２〜第１段ディスプレーサ、冊 第１段蓄冷器、 第２段蓄冷器、 作動室、 低圧ガス通路、 ガス連絡通路、 ガス連絡通路、 第１段膨張室、 第２段膨張室、 ４−第２段ディスプレーサ、 ６−駆動ピストン、 １０−高圧ガス通路、 １２、１３．１４．１５ −ガス通路、１７．１８ −
ガス通路、 ２０−−ガス通路、 ２２．２３ −切換バルブ作動室、 ３０ 切換バルブ。
Claims (1)
- ガス圧力によってディスプレーサをシリンダ内で往復駆
動するガスサイクル冷凍機において、ディスプレーサ膨
張室の圧力変化によりディスプレーサを往復動させると
共にディスプレーサの動きに応じてディスプレーサガス
流路の切換時期を自動的に変化させる切換バルブを具備
してなることを特徴とするガスサイクル冷凍機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27323988A JPH02122165A (ja) | 1988-10-31 | 1988-10-31 | ガスサイクル冷凍機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27323988A JPH02122165A (ja) | 1988-10-31 | 1988-10-31 | ガスサイクル冷凍機 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02122165A true JPH02122165A (ja) | 1990-05-09 |
Family
ID=17525059
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27323988A Pending JPH02122165A (ja) | 1988-10-31 | 1988-10-31 | ガスサイクル冷凍機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02122165A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5778926A (en) * | 1995-02-03 | 1998-07-14 | Nippondenso Co., Ltd. | Pressure regulating valve and fuel supply system using the same |
| CN102679608A (zh) * | 2011-03-17 | 2012-09-19 | 住友重机械工业株式会社 | 超低温制冷机 |
| JP2015137798A (ja) * | 2014-01-22 | 2015-07-30 | 住友重機械工業株式会社 | 極低温冷凍機 |
-
1988
- 1988-10-31 JP JP27323988A patent/JPH02122165A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5778926A (en) * | 1995-02-03 | 1998-07-14 | Nippondenso Co., Ltd. | Pressure regulating valve and fuel supply system using the same |
| CN102679608A (zh) * | 2011-03-17 | 2012-09-19 | 住友重机械工业株式会社 | 超低温制冷机 |
| CN102679608B (zh) * | 2011-03-17 | 2014-10-15 | 住友重机械工业株式会社 | 超低温制冷机 |
| JP2015137798A (ja) * | 2014-01-22 | 2015-07-30 | 住友重機械工業株式会社 | 極低温冷凍機 |
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