KR100764730B1 - 사이클론 집진기를 이용한 폐열회수 환기장치 - Google Patents

사이클론 집진기를 이용한 폐열회수 환기장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 실외 공기에 포함된 먼지를 사이클론 집진기를 통해 포집하여 제거함으로써 청정 공기를 실내에 제공할 수 있는 사이클론 집진기를 이용한 폐열회수 환기장치에 관한 것이다. 이를 위해 급기용 송풍팬을 통해 흡입한 실외 공기를 실내에 공급하는 급기덕트와, 배기용 송풍팬을 통해 흡입한 실내 공기를 실외로 배출하는 배기덕트가 격벽에 의해 구획된 본체; 상기 본체로 유입된 실외 공기와 실내 공기 사이에 열교환을 수행하는 열교환부; 상기 급기용 송풍팬으로 유입되는 실외 공기에 원심력을 발생시켜 오염물질과 청정 공기가 분리되도록 상기 급기용 송풍팬에 설치한 급기 사이클론 집진부; 상기 급기 사이클론 집진부로부터 분리된 오염 물질이 상기 배기덕트를 통해 실외로 배출되도록 상기 급기 사이클론 집진부와 배기덕트 사이를 연통하는 제 1 먼지 배출관; 및 상기 급기 사이클론 집진부로부터 분리된 청정 공기가 상기 급기용 송풍팬에 유입되도록 상기 급기 사이클론 집진부와 상기 급기용 송풍팬 사이를 연통하는 급기관을 포함한다. 따라서 실외 공기에 포함된 먼지를 사이클론 집진기를 통해 포집하여 제거함으로써 청정 공기를 실내에 제공할 수 있는 장점이 있다.
폐열회수, 환기장치, 싸이클론, 집진

Description

사이클론 집진기를 이용한 폐열회수 환기장치{ENERGY RECOVERY VENTILATION USING CYCLONE DUST COLLECTOR}
도 1 은 일반적인 폐열회수 환기장치의 구성을 나타낸 단면도.
도 2 는 본 발명에 따른 사이클론 집진기를 이용한 폐열회수 환기장치의 구성을 나타낸 단면도.
도 3 은 도 2의 사이클론 집진부를 나타낸 단면도.
도 4 는 본 발명에 따른 사이클론 집진기를 이용한 폐열회수 환기장치의 구성을 나타낸 블록도.
(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)
100: 폐열회수 환기장치 110: 본체
120: 격벽 130: 배기덕트
131: 배기 흡입구 133: 배기 배출구
135: 배기용 송풍팬 140: 급기덕트
141: 급기 흡입구 143: 급기 배출구
145: 급기용 송풍팬 150: 열교환부
200: 배기 사이클론 집진부 210: 급기 사이클론 집진부
211: 집진부 본체 212: 가이드 밴
213: 제 1 먼지 배출관 214: 먼지 호퍼
215: 급기관 220: 제 2 먼지 배출관
230: 제 1 댐퍼 240: 제 2 댐퍼
300: 입력부 400: 타이머
500: 제어부
본 발명은 폐열회수 환기장치에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 실외 공기에 포함된 먼지를 사이클론 집진기를 통해 포집하여 제거함으로써 청정 공기를 실내에 제공할 수 있는 사이클론 집진기를 이용한 폐열회수 환기장치에 관한 것이다.
일반적으로, 밀폐된 공간의 공기는 생명체의 호흡에 의해 시간이 지나면서 이산화탄소 및 각종 유해물질의 함량이 증가하게 되어 생명체의 호흡에 지장을 주게 된다.
따라서 사무실이나 차량과 같이 많은 사람이 협소한 공간에 머물게 되는 경우, 실내의 오염된 공기를 실외의 신선한 공기로 수시로 대체해 주어야 한다.
도 1은 일반적인 폐열회수 환기장치를 나타낸 것으로서, 폐열회수 환기장치는 박스형태의 덕트(1) 내부에 실외공기가 실내로 유입되는 급기덕트(10)가 구비되 고, 급기덕트(10)와 소정 위치에서 교차하며 실내공기가 실외로 안내되도록 하는 배기덕트(20)가 구비되며, 급기덕트(10)와 배기덕트(20)가 교차하는 지점에 실내로 급기되는 실외공기와 실외로 배기되는 실내공기가 열교환되도록 하는 열교환기(30)를 구비한다.
이때, 급기덕트(10)와 배기덕트(20)는 덕트(1)의 내부를 구획하는 격벽(3)에 의해 서로 간섭을 받지 않게 형성되고, 급기덕트(10)의 일단에 실내와 연통되는 급기 배출구(11)가 형성되고 타단에 실외와 연통되는 급기 흡입구(13)가 형성되며, 배기덕트(20)의 일단에 실내와 연통되는 배기 흡입구(23)가 형성되고 타단에 실외와 연통되는 배기 배출구(21)가 형성된다.
급기덕트(10)의 급기 배출구(11) 측에 실외공기를 강제 흡입하는 급기용 송풍팬(15)이 구비되고, 배기덕트(20)의 배기 배출구(21) 측에 실내공기를 강제 배출하는 배기용 송풍팬(25)이 구비된다.
또한, 종래의 폐열회수 환기장치는 실외 공기를 흡입하는 과정에서 실외 공기에 포함된 분진, 먼지 등의 오염물질이 실내에 공급되는 것을 방지하기 위해 급기덕트(10)의 급기 흡입구(13) 측에 별도의 필터를 구비한다.
이러한 필터는 주로 헤파필터, 부직포 필터, 염화비닐필터 등을 이용하여 상기 오염물질들을 여과하고 있지만 이러한 여과용 필터는 주기적으로 필터를 교체하여 관리해야만 하는 문제점이 있다.
또한, 이러한 여과용 필터는 대부분이 1회용의 소모성 제품으로 유지관리에 많은 비용이 발생하게 되고, 수명이 다한 필터는 산업폐기물로써 환경 오염을 유발 시키는 문제점이 있다.
상기한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 실외 공기에 포함된 먼지를 사이클론 집진기를 통해 포집하여 제거함으로써 청정 공기를 실내에 제공할 수 있는 사이클론 집진기를 이용한 폐열회수 환기장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 사이클론 집진기를 이용한 폐열회수 환기장치는 급기용 송풍팬을 통해 흡입한 실외 공기를 실내에 공급하는 급기덕트와, 배기용 송풍팬을 통해 흡입한 실내 공기를 실외로 배출하는 배기덕트가 격벽에 의해 구획된 본체; 상기 본체로 유입된 실외 공기와 실내 공기 사이에 열교환을 수행하는 열교환부; 상기 급기용 송풍팬으로 유입되는 실외 공기에 와류를 발생시켜 공기로부터 오염물질이 분리되도록 상기 급기용 송풍팬에 설치한 급기 사이클론 집진부; 상기 급기 사이클론 집진부로부터 분리된 오염 물질이 상기 배기덕트를 통해 실외로 배출되도록 상기 급기 사이클론 집진부와 배기덕트 사이를 연통하는 제 1 먼지 배출관; 및 상기 급기 사이클론 집진부로부터 분리된 청정 공기가 상기 급기용 송풍팬에 유입되도록 상기 급기 사이클론 집진부와 상기 급기용 송풍팬 사이를 연통하는 급기관을 포함한다.
또한, 상기 급기관과 급기용 송풍팬 사이에 개폐 가능하게 설치한 제 1 댐퍼; 상기 제 1 먼지 배출관과 배기덕트 사이에 개폐 가능하게 설치한 제 2 댐퍼; 및 상기 제 1 및 제 2 댐퍼의 개폐용 제어 신호를 출력하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 급기 사이클론 집진부는 집진부 본체; 및 상기 집진부 본체의 내부에 상기 실외로부터 흡입되는 공기압에 의해 회전되도록 설치되고, 상기 흡입되는 실외 공기에 와류를 발생시켜 공기로부터 오염물질이 분리되도록 하는 가이드 밴을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 배기용 송풍팬으로 유입되는 실내 공기에 와류를 발생시켜 공기로부터 오염물질이 분리되도록 상기 배기용 송풍팬에 설치한 배기 사이클론 집진부; 상기 배기 사이클론 집진부로부터 분리된 오염 물질이 상기 배기덕트를 통해 실외로 배출되도록 상기 배기 사이클론 집진부와 배기덕트 사이를 연통하는 제 2 먼지 배출관; 및 상기 배기 사이클론 집진부로부터 분리된 청정 공기가 상기 배기용 송풍팬에 유입되도록 상기 배기 사이클론 집진부와 상기 배기용 송풍팬 사이를 연통하는 급기관을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 급기관과 배기용 송풍팬 사이에 개폐 가능하게 설치한 제 1 댐퍼; 상기 제 2 먼지 배출관과 배기덕트 사이에 개폐 가능하게 설치한 제 2 댐퍼; 및 상기 제 1 및 제 2 댐퍼의 개폐용 제어 신호를 출력하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 배기 사이클론 집진부는 집진부 본체; 및 상기 집진부 본체의 내부에 상기 실외로부터 흡입되는 공기압에 의해 회전되도록 설치되고, 상기 흡입되는 실외 공기에 와류를 발생시켜 공기로부터 오염물질이 분리되도록 하는 가이드 밴을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 사이클론 집진기를 이용한 폐열회수 환기장치의 구성을 나타낸 단면도이고, 도 3은 도 2의 사이클론 집진부를 나타낸 단면도이며, 도 4는 본 발명에 따른 사이클론 집진기를 이용한 폐열회수 환기장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2 내지 도 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 사이클론 집진기를 이용한 폐열회수 환기장치(100)는 격벽(120)을 통해 실내로부터 공기를 흡입하여 실외로 배출되도록 하는 배기덕트(130)와, 실외 공기를 흡입하여 실내에 공급하는 급기덕트(140)로 구획된 본체(110)와, 본체(110)의 급기덕트(140)로 실외공기가 공급되도록 하는 급기용 송풍팬(145)과, 본체(110)의 배기덕트(130)로 실내공기가 공급되도록 하는 배기용 송풍팬(135)과, 본체(110)로 유입된 실외 공기와 실내 공기 사이에 열교환이 이루어지도록 하는 열교환부(150)와, 배기용 송풍팬(135)과 배기 흡입구(131) 사이에 설치되어 배기용 송풍팬(135)으로 흡입되는 실내 공기에 와류를 발생시켜 상기 실내 공기가 오염물질과 청정 공기로 분리되도록 하는 배기 사이클론 집진부(200)와, 급기용 송풍팬(145)와 급기 흡입구(141) 사이에 설치되어 급기용 송풍팬(145)으로 흡입되는 실외 공기에 와류를 발생시켜 상기 실외 공기가 오염물질과 청정 공기로 분리되도록 하는 급기 사이클론 집진부(210)를 포함한다.
본체(110)는 사각형상의 밀폐형 부재로서 내부에는 격벽(120)을 통해 일측이 배기 흡입구(131)와 연결되고, 타측이 배기 배출구(133)를 통해 연결된 배기덕트 (130)와, 배기 배출구(133)와 평행한 위치에 일정거리 이격되어 형성된 급기 흡입구(141)와 일측이 연결되고, 배기 흡입구(131)와 평행한 위치에 일정거리 이격되어 형성된 급기 배출구(143)와 타측이 연결된 급기덕트(140)로 구획된다.
또한, 배기덕트(130)의 내부에는 배기 흡입구(131)를 통해 실내 공기가 배기덕트(130)의 내부로 흡입되도록 배기용 송풍팬(135)이 설치되고, 급기덕트(140)의 내부에는 급기 흡입구(141)를 통해 실외 공기가 급기덕트(140)의 내부로 흡입되도록 급기용 송풍팬(145)이 설치된다.
배기 사이클론 집진부(200)는 배기 흡입구(131)와 배기용 송풍팬(135)의 사이에 설치되어 배기 흡입구(131)를 통해 흡입되는 실내 공기로부터 오염물질을 분리하여 청정 공기만 배기용 송풍팬(135)으로 공급되도록 한다. 배기 사이클론 집진부(200)는 후술하는 급기 사이클론 집진부(210)를 이용하여 더욱 상세하게 설명한다.
급기 사이클론 집진부(210)는 집진부 본체(211)와, 흡입되는 공기를 회전시켜 와류가 발생되도록 유로를 형성하는 가이드 밴(212)을 포함한다.
집진부 본체(211)는 일측이 급기 흡입구(141)와 연결되고, 타측이 급기용 송풍팬(145)과 연결된 원통 형상의 부재다.
가이드 밴(212)은 집진부 본체(211)의 내부에 회전 가능하게 설치되고, 바람직하게는 급기 흡입구(141) 측에 근접하여 설치된다.
즉 가이드 밴(212)은 급기용 송풍팬(145)의 회전에 따라 형성되는 공기압에 의해 회전하고, 급기 유입구(141)를 통해 흡입되는 공기가 가이드 밴(212)을 통과 하면서 와류를 형성하여 집진부 본체(211)의 내부를 회전하며 이동하게 된다.
따라서 집진부 본체(211)의 내부에 형성된 와류를 통해 이동하는 실외 공기에는 원심력이 발생하게 되고 상기 발생된 원심력에 의해 중량을 가진 오염 물질들은 집진부 본체(211)의 내벽을 따라 회전하며 공기로부터 분리된다.
또한, 집진부 본체(211)의 일측에는 상기 분리된 오염 물질이 외부로 배출될 수 있도록 제 1 먼지 배출관(213)이 설치된다.
제 1 먼지 배출관(213)은 일측이 집진부 본체(211)와 연결되고, 타측이 배기덕트(130)와 연통되도록 설치되고, 바람직하게는 배기덕트(130)의 배기 배출구(133) 측에 근접한 곳에 설치되어 상기 분리된 오염 물질이 배기덕트(130)를 통해 실외로 배출되는 공기 흐름을 따라 자연 배출될 수 있도록 한다.
또한, 제 1 먼지 배출관(213)은 배기덕트(130)와 연결된 단부에 상기 분리된 오염 물질이 일정 시간 동안 누적 보관될 수 있도록 먼지 호퍼(214)가 추가 형성된다.
한편, 집진부 본체(211)의 내주연을 따라 이동하며 오염 물질과 분리된 청정 공기는 집진부 본체(211)의 내부에 제 1 먼지 배출관(213)을 통해 배출되는 오염 물질과 격리되도록 격벽을 통해 구획되고, 상기 격벽으로부터 가이드 밴(212) 방향으로 일정 길이 연장된 급기관(215)을 통해 흡입되어 급기용 송풍팬(145)으로 공급된다.
따라서 급기용 송풍팬(145)에는 오염 물질이 분리된 청정 공기만 공급될 수 있게 된다.
본 실시예에서는 가이드 밴(212)을 이용한 축류식 사이클론 집진기를 실시예로 설명하였으나 축류식이 아닌 본체의 상부 일측에 흡입구가 형성되어 본체의 내주면을 따라 와류를 형성하며 자유낙하를 통해 오염 물질이 분리되도록 하는 일반적인 사이클론 집진기의 경우 급기관(215)과 급기용 송풍팬(145) 사이에 개폐 가능하게 제 1 댐퍼(230)와, 제 1 먼지 배출관(213)과 배기덕트(130) 사이에 개폐 가능하게 제 2 댐퍼(240)를 각각 설치하고, 제 1 및 제 2 댐퍼(230 및 240)의 개폐를 제어하기 위한 신호를 출력하는 제어부(500)를 설치하여 먼지, 중금속 등의 오염 물질이 분리되도록 구성할 수 있다.
즉 급기관(215) 측에 설치한 제 1 댐퍼(230)와, 제 1 먼지 배출관(213) 측에 설치한 제 2 댐퍼(240)는 폐열회수 환기장치(100)의 운전 모드에 따라 동작하는데 이 경우 사용자로부터 환기운전이 입력되면 동작하게 된다.
사용자가 입력부(300)를 통해 폐열회수 환기장치(100)의 환기 운전을 입력하면, 제어부(500)는 제 1 댐퍼(230)를 개방 상태가 되도록 하고, 제 2 댐퍼(240)는 닫힘 상태가 되도록 제어 신호를 출력한다. 이 상태에서 제어부(500)는 급기용 송풍팬(145)에 전원을 인가하여 동작시키면 실외 공기가 급기 흡입구(141)를 통해 흡입되며 사이클론 집진기(210)에서 오염 물질과 청정 공기가 서로 분리된 후 오염 물질은 먼지 호퍼(214)에 포집되고, 청정 공기는 급기관(215)을 통해 배출된다.
이후 제어부(500)는 타이머(400)를 통해 일정 시간을 카운트 한 다음 제 1 댐퍼(230)는 닫힘 상태가 되도록 하고, 제 2 댐퍼(240)는 개방 상태가 되도록 제어 신호를 출력하여 먼지 호퍼(214)에 포집된 오염 물질을 배기덕트(130)로 배출되도 록 한다.
한편, 상술한 설명에서는 급기덕트(140)에 설치된 급기 사이클론 집진부(210)에 대하여 설명하였으나, 배기덕트(130)에 설치된 배기 사이클론 집진부(200)도 동일하게 구성되고, 먼지 등의 오염 물질을 제거하기 위한 사이클론 집진부는 급기덕트(140)에만 설치하는 구성도 가능하다.
한편, 배기 사이클론 집진부(200)는 분리된 오염 물질이 배기덕트(130)를 통해 실외로 배출되도록 배기 사이클론 집진부(200)와 배기덕트(130)의 배기 배출구(133) 사이를 연통하는 제 2 먼지 배출관(220)을 형성하고, 급기 사이클론 집진부(210)와 동일하게 배기 사이클론 집진부(200)로부터 분리된 청정 공기가 배기용 송풍팬(135)에 유입되도록 배기 사이클론 집진부(200)와 배기용 송풍팬(135) 사이를 연통하는 급기관을 형성한다.
또한, 배기 사이클론 집진부(200)는 급기 사이클론 집진부(210)와 동일하게 축류식 사이클론 집진기를 사용할 수 있고, 일반적인 사이클론 집진기를 사용할 수 있으며, 상기 일반적인 사이클론 집진기를 사용할 경우 급기관과 배기용 송풍팬(135) 사이에 개폐 가능하게 설치한 제 1 댐퍼(230)와, 제 2 먼지 배출관(220)과 배기덕트(130) 사이에 개폐 가능하게 설치한 제 2 댐퍼(240)가 더 설치되고, 제어부(500)로부터 출력되는 제 1 및 제 2 댐퍼(230 및 240)의 개폐용 제어 신호에 따라 개폐된다.
이때 배기 사이클론 집진부(200)에 설치된 제 1 댐퍼(230) 및 제 2 댐퍼(240)는 급기 사이클론 집진부(210)와 동일하게 동작한다.
한편, 본 실시예에서는 열교환부(150)에 별도의 여과용 필터를 설치하지 않았지만, 사용자의 필요에 따라 사이클론 집진부로부터 여과된 공기를 더욱 청정하게 여과할 수 있도록 여과용 필터(미도시)를 급기용 송풍팬(135)과 열교환부(150)에 설치하는 것도 가능하다.
따라서 실외 공기에 포함된 먼지를 사이클론 집진기를 통해 포집하여 제거함으로써 청정 공기를 실내에 제공할 수 있게 된다.
상기한 바와 같이, 본 발명은 실외 공기에 포함된 먼지를 사이클론 집진기를 통해 포집하여 제거함으로써 청정 공기를 실내에 제공할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 열교환을 위해 흡입한 실외 공기 및 실내 공기의 먼지를 제거함으로써, 열교환부의 수명을 연장할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 여과된 오염 물질을 배기덕트를 통해 실외로 배출시킴으로써, 여과된 오염 물질의 배출을 위해 별도의 관리를 수행하지 않고 장기간 사용할 수 있어 폐열회수 환기장치의 관리 효율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 종래의 여과용 필터 사용에 따라 수명이 다한 필터의 발생을 방지하여 폐기물의 발생을 차단하고, 폐기된 필터로 인한 환경 오염을 방지하는 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 급기용 송풍팬을 통해 흡입한 실외 공기를 실내에 공급하는 급기덕트와, 배기용 송풍팬을 통해 흡입한 실내 공기를 실외로 배출하는 배기덕트가 격벽에 의해 구획된 본체;
    상기 본체로 유입된 실외 공기와 실내 공기 사이에 열교환을 수행하는 열교환부;
    상기 급기용 송풍팬으로 유입되는 실외 공기에 와류를 발생시켜 공기로부터 오염물질이 분리되도록 상기 급기용 송풍팬에 설치한 급기 사이클론 집진부;
    상기 급기 사이클론 집진부로부터 분리된 오염 물질이 상기 배기덕트를 통해 실외로 배출되도록 상기 급기 사이클론 집진부와 배기덕트 사이를 연통하는 제 1 먼지 배출관; 및
    상기 급기 사이클론 집진부로부터 분리된 청정 공기가 상기 급기용 송풍팬에 유입되도록 상기 급기 사이클론 집진부와 상기 급기용 송풍팬 사이를 연통하는 급기관을 포함하는 사이클론 집진기를 이용한 폐열회수 환기장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 급기관과 급기용 송풍팬 사이에 개폐 가능하게 설치한 제 1 댐퍼;
    상기 제 1 먼지 배출관과 배기덕트 사이에 개폐 가능하게 설치한 제 2 댐퍼; 및
    상기 제 1 및 제 2 댐퍼의 개폐용 제어 신호를 출력하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 사이클론 집진기를 이용한 폐열회수 환기장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 급기 사이클론 집진부는 집진부 본체; 및
    상기 집진부 본체의 내부에 상기 실외로부터 흡입되는 공기압에 의해 회전되도록 설치되고, 상기 흡입되는 실외 공기에 와류를 발생시켜 공기로부터 오염물질이 분리되도록 하는 가이드 밴을 포함하는 것을 특징으로 하는 사이클론 집진기를 이용한 폐열회수 환기장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 배기용 송풍팬으로 유입되는 실내 공기에 와류를 발생시켜 공기로부터 오염물질이 분리되도록 상기 배기용 송풍팬에 설치한 배기 사이클론 집진부;
    상기 배기 사이클론 집진부로부터 분리된 오염 물질이 상기 배기덕트를 통해 실외로 배출되도록 상기 배기 사이클론 집진부와 배기덕트 사이를 연통하는 제 2 먼지 배출관; 및
    상기 배기 사이클론 집진부로부터 분리된 청정 공기가 상기 배기용 송풍팬에 유입되도록 상기 배기 사이클론 집진부와 상기 배기용 송풍팬 사이를 연통하는 급기관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 사이클론 집진기를 이용한 폐열회수 환기장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 급기관과 배기용 송풍팬 사이에 개폐 가능하게 설치한 제 1 댐퍼;
    상기 제 2 먼지 배출관과 배기덕트 사이에 개폐 가능하게 설치한 제 2 댐퍼; 및
    상기 제 1 및 제 2 댐퍼의 개폐용 제어 신호를 출력하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 사이클론 집진기를 이용한 폐열회수 환기장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 배기 사이클론 집진부는 집진부 본체; 및
    상기 집진부 본체의 내부에 상기 실외로부터 흡입되는 공기압에 의해 회전되도록 설치되고, 상기 흡입되는 실외 공기에 와류를 발생시켜 공기로부터 오염물질이 분리되도록 하는 가이드 밴을 포함하는 것을 특징으로 하는 사이클론 집진기를 이용한 폐열회수 환기장치.
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