KR101238716B1 - 2층류 공기조화장치 - Google Patents

2층류 공기조화장치 Download PDF

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KR101238716B1
KR101238716B1 KR1020050075279A KR20050075279A KR101238716B1 KR 101238716 B1 KR101238716 B1 KR 101238716B1 KR 1020050075279 A KR1020050075279 A KR 1020050075279A KR 20050075279 A KR20050075279 A KR 20050075279A KR 101238716 B1 KR101238716 B1 KR 101238716B1
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안용귀
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F24F1/00Room units for air-conditioning, e.g. separate or self-contained units or units receiving primary air from a central station
    • F24F1/0007Indoor units, e.g. fan coil units

Abstract

본 발명은 내,외기를 분리 유동시켜 각각 플로어 벤트와 디프로스트 벤트측으로 토출시킴으로써 난방효율 저하 없이 성에를 효과적으로 제거할 수 있는 2층류 모드 기능을 갖는 2층류 공기조화장치에 관한 것으로, 특히, 히터(H) 하류에 내,외기 분리유동을 위한 분리벽(11b)을 구비하고, 그 분리벽 하류에 회전각도에 따라 상기 분리벽에 의해 분리된 내,외기 유로를 플로어 벤트측 유로를 폐쇄하면서 합류시키거나 또는 플로어 벤트측 유로와 기타 다른 유로에 각각 분리하여 연결하도록 이루어진 원통 도어(23)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하며, 이러한 구성에 따르면, 내,외기를 디프로스트와 플로어측으로 분리 유동시키기 위한 도어 등의 기구적인 구성과 작동구조가 단순하여 설계와 제작이 용이하다.
공기조화장치, 2층 유동, 내기, 외기, 성에, 디프로스트, 원통 도어

Description

2층류 공기조화장치{AIR CONDITIONER OF TWO LAYER AIR FLOW TYPE}
도 1은 종래 2층류 공기조화장치의 단면도.
도 2는 종래 2층류 공기조화장치의 2층류 모드시 공기유동경로를 보인 단면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 2층류 공기조화장치 단면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 2층류 공기조화장치용 원통 도어 사시도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 2층류 공기조화장치의 웜 디프로스트 모드(Warm Defrost Mode)시 공기유동경로를 보인 단면도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 2층류 공기조화장치의 2층류 모드시 공기유동경로를 보인 단면도.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
10 : 공조케이스 11a,11b : 분리벽
12 : 페이스 벤트 13 : 디프로스트 벤트
14 : 플로어 벤트측 유로 14a : 프런트 플로어 벤트측 유로
14b : 리어 플로어 벤트측 유로
21 : 온도조절도어 22 : 구획도어
23 : 원통 도어 25 : 페이스 벤트 도어
26 : 디프로스트 벤트 도어 27 : 플로어 벤트 도어
E : 증발기 H : 히터
본 발명은 내,외기를 분리 유동시켜 각각 플로어 벤트와 디프로스트 벤트측으로 토출시킴으로써 난방효율 저하 없이 성에를 효과적으로 제거할 수 있는 2층류 모드 기능을 갖는 2층류 공기조화장치에 관한 것으로, 특히, 히터 하류측에서 내,외기를 디프로스트와 플로어측으로 분리 유동시키기 위한 도어 등의 기구적인 구성과 작동구조가 단순한 2층류 공기조화장치에 관한 것이다.
통상 자동차용 공기조화장치는 자동차 실내를 냉방하기 위한 냉방 시스템과, 자동차의 실내를 난방하기 위한 난방 시스템으로 이루어져 있다.
냉방 시스템은 압축기의 구동에 의하여 토출되는 열교환매체를 응축기, 리시버 드라이어, 팽창밸브 및 증발기를 거쳐 다시 압축기로 순환하는 과정에서 실내 또는 실외로부터 도입하여 실내측으로 송풍하는 내기 또는 외기를 증발기에서 기화되는 열교환매체와 열교환시켜 냉각함으로써 자동차의 실내를 냉방하도록 구성되고, 난방 시스템은 실내로 송풍되는 내기 또는 외기를 엔진에서 뜨거워져 히터를 순환하는 냉각수와 연결하여 가열시킴으로써 자동차의 실내를 난방하도록 구성된다.
이와 같은 공기조화장치 중에서 특히 2층류 공기조화장치의 경우는 모드 선택에 따라 내기와 외기를 동시에 도입하여 내기는 주로 실내 난방용으로 이용하고 외기는 성에 제거용으로 이용할 수 있는 2층류 모드(Two Layer Mode)를 가진 것으로서, 2층류 모드 선택시 실내,외로부터 도입한 내기와 외기를 격리된 유로를 통해 각각 히터를 거치면서 가열한 다음 내기(Ain)는 주로 페이스 벤트(Face vent)나 플로어 벤트측 유로를 통해 플로어 벤트(Floor vent)로 토출하고 외기(Aout)는 디프로스트 벤트로 토출함으로써 외기로 인한 난방효율의 저하를 극소화하면서 성에를 효과적으로 제거할 수 있게 구성된 것이다.
도 1에는 종래 전형적인 2층류 공기조화장치가 도시되어 있다.
이 공기조화장치의 경우 증발기(E) 하류에 히터(H)를 경유하는 공기량을 조절할 수 있는 온도조절도어(41)와 각 벤트측 유로(32,33,34)를 개폐할 수 있는 벤트 도어(45,46.47)들 외에, 냉방모드에서 상기 온도조절도어(41)와 함께 히터(H)측 유로를 폐쇄하고 2층류 모드에서는 공기유로를 내,외기(Ain,Aout) 유로로 구획할 수 있는 제1구획도어(42), 2층류 모드시 히터(H) 하류에서 공기유로를 내,외기(Ain,Aout) 유로로 구획하여 분리하는 제2구획도어(43), 히터(H) 하류에서 플로어측 유로(34)를 직접 개폐할 수 있는 바이패스 도어(44) 등과 같은 2층류 모드 실행을 위한 도어들을 포함하고 있다.
이에, 내,외기를 구분하지 않고 송풍하는 일반 모드에서는 상기 제 1,2구획도어(42,43) 및 바이패스 도어(44)가 도 1과 같은 상태가 되어 일반 공기조화장치 와 같은 공기유동 경로 형성함으로써 페이스 모드나 디프로스트 모드 등 운전자 등이 선택한 모드의 공기조화를 실행할 수 있다.
그리고, 2층류 모드가 선택되는 경우에는 제1,2구획도어(42,43)와 바이패스 도어(44)가 각각 도 2에 나타난 바와 같은 상태가 되면서 증발기(E)에서 히터(H)를 거치는 공기유로를 내,외기(Ain,Aout) 유로로 분리하여 외기(Aout)는 디프로스트 벤트(46)로 토출하고 내기(Ain)는 플로어 벤트측 유로(34)를 통해 프런트 및 리어 플로어 벤트측 유로(34a,34b)로 각각 토출시킴으로써 실내 냉,난방효율의 저하없이 성에 제거효율을 개선할 수 있다.
그러나, 위와 같은 종래 2층류 공기조화장치는 히터 하류측에서 내,외기를 분리 유동시키는데 제2구획도어(43) 및 바이패스 도어(44) 등 적어도 2개 이상의 도어를 필요로 하여 기구적인 구성은 물론 도어 개폐를 위한 제어로직 등이 매우 복잡하기 때문에 기구 및 제어부 등의 설계 및 제작 등이 상당히 까다로워 제조원가가 높다는 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 2층류 공기조화장치의 문제점을 개선하기 위하여 안출된 것으로, 2층류 모드에서 히터 하류측에서 내,외기를 분리 유동시키기 위한 도어 등의 기구적인 구성 및 작동구조가 단순한 2층류 공기조화장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
이상의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 내기 또는 외기 유입구를 통해 도입한 내기 또는 외기를 서로 격리된 유로를 통해 각각 증발기를 거치고 또한 히터를 선택적으로 거치게 하여 냉각하거나 가열한 다음 토출하도록 이루어진 2층류 공기조화장치에 있어서, 상기 히터의 하류를 내,외기 유로로 구획하는 분리벽을 구비하고, 그 분리벽 하류에는 회전각도에 따라 상기 내,외기 유로를 연통시키거나 프런트 및 리어 플로어 벤트측 유로를 개폐하는 개구부가 형성된 원통 도어를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
이상의 구성에서 특히 상기 원통 도어는 상기 플로어 벤트측 유로 상에 설치되어, 회전 각도에 따라 일반 모드에서 개구부가 케이스의 내벽면에 맞닿아 폐쇄되고, 2층류 모드에서는 개구부가 프런트 플로어 벤트측 유로를 개방하여 상기 히터 하류의 내,외기유로를 각각 프런트 플로어 벤트측 유로와 리어 플로어 벤트측 유로로 연결하도록 이루어질 수 있다.
이상과 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 2층류 공기조화장치는 내,외기를 구분하지 않고 송풍하는 일반 냉,난방모드에서는 원통 도어가 내,외기 유로를 연결하는 위치로 회전되어 내,외기유로를 연결시킴으로써 공조 케이스에 유입된 공기를 내,외기를 구분하지 않고 실내 냉난방에 이용할 수 있으며, 특히, 내기와 외기를 구분하는 2층류 모드에서는 원통 도어가 사전에 설정된 각도로 회전되어 플로어 벤트측 유로의 상,하류측의 모두 개방함으로써 내기와 외기를 각각 플로어와 디프로스트측으로 구분 배출되도록 하여 냉난방효율 저하 없이 성에를 효과적으로 제 거할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 2층류 공기조화장치의 구성과 작용 등을 바람직한 실시예를 통해 보다 구체적으로 살펴본다.
도 3에는 본 발명의 일 실시예에 따른 2층류 공기조화장치의 단면도가 도시되어 있고, 도 4에는 본 발명의 일 실시예에 따른 2층류 공기조화장치용 원통 도어가 도시되어 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 2층류 공기조화장치는 실내 또는 실외로부터 내기(Ain) 또는 외기(Aout)를 도입하여 증발기(E) 또는 히터(H)와 열교환시켜 냉각 또는 가열한 뒤 실내에 송풍하여 자동차의 실내를 냉,난방할 수 있게 이루어진 것으로서, 특히, 2층류 모드에서는 내기(Ain)와 외기(Aout)를 서로 격리된 유로를 통해 각각 증발기(E)와 히터(H)를 거치면서 냉각 또는 가열한 다음 내기(Ain)는 주로 페이스 벤트(12)나 플로어 벤트측 유로(14)를 통해 프런트 및 리어 플로어 벤트측 유로(14a,14b)로 토출하고 외기(Aout)는 디프로스트 벤트(13)로 토출함으로써 차창에 낀 성에를 냉난방효율 저하없이 효과적으로 제거할 수 있게 이루어진 것이다.
이와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 2층류 공기조화장치는 송풍기가 송풍하는 공기를 실내의 각 위치에 설치된 각 벤트(12,13,14)측으로 유도하기 위한 공기유로를 형성하는 공조케이스(10)와, 상기 공조케이스(10)가 형성하는 공기유로 상에 그 공기유로로 송풍되는 공기(Ain,Aout)를 냉각하거나 가열할 수 있게 설치되는 열교환기인 증발기(E)와 히터(H), 상기 히터(H)에 송풍되는 공기의 양을 조절하여 토출공기의 온도를 조절할 수 있는 온도조절도어(21), 그리고, 실내 각 부분에 설치된 디프로스트 벤트(13), 페이스 벤트(12), 프런트 플로어 벤트(부호 14a 참조), 리어 플로어 벤트(부호 14b 참조) 등의 각 실내 벤트로 이어지는 공기유로를 개폐하기 위한 벤트 도어(25,26,27)들을 포함한다. 그 외에도 공조케이스(10) 내에는 내기(Ain)와 외기(Aout)를 분리 유동시키기 위한 구성들로, 증발기(E) 상류와 히터(H) 하류에 각각 설치되는 분리벽(11a,11b), 상기 증발기(E)와 히터(H) 사이에서 회전 각도에 따라 공기유로를 내,외기(Ain,Aout) 유로로 분리하거나 상기 온도조절도어(21)와 함께 히터(H)의 입구를 폐쇄하는 구획도어(22)를 포함하며, 더불어 상기 히터(H) 하류의 분리벽(11b) 끝단과 접하는 플로어 벤트측 유로(14) 상에 상기 분리벽(11b)에 의해 분리된 내,외기(Ain,Aout) 유로를 합류시키면서 플로어 벤트측 유로(14)의 차단하거나 또는 내,외기(Ain,Aout) 유로를 플로어 벤트측 유로(14)의 상,하류측으로 각각 연결할 수 있는 원통 도어(23)가 설치된다.
상기 구성 중 원통 도어(23)는 도 4에 나타난 바와 같이 대략 반원형의 측단면을 가지고 중간에 축방향으로 개방된 개구부(23a)를 가진 원통형 단면의 도어로, 도 3에 나타난 바와 같이 상기 분리벽(11b)과 플로어측 유로(14) 내벽의 교차 지점에 회전중심(23b)이 위치하도록 플로어 벤트측 유로(14) 상에 설치된다. 이에, 모 드 선택에 따라 회전되면서 회전각도에 따라 플로어 벤트측 유로(14)를 차단함과 동시에 내,외기(Ain,Aout) 유로를 합류시킬 수 있고, 2층 유동 모드가 선택되는 경우에는 특히 내,외기(Ain,Aout) 유로를 플로어 벤트측 유로(14)의 상류와 하류의 프런트 플로어 벤트측 유로(14a)와 리어 플로어 벤트측 유로(14b)로 각각 연결하게 된다.
이상과 같은 구성으로 이루어짐에 따라 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화장치는 다음과 같이 각 모드에서 원통 도어(23)와 구획도어(22)를 비롯한 각 도어들(25,26,27)로 각 공기유로를 개폐하여 해당 모드에 따른 공기조화를 수행하게 된다.
일반 모드 즉 내,외기를 구분하지 않고 송풍하는 통상의 냉,난방모드에서는 원통 도어(23)가 내,외기 유로를 연결하는 위치로 회전되어 내,외기(Ain,Aout) 유동경로를 합류시킴으로써 공조 케이스에 유입된 공기를 내,외기를 구분하지 않고 실내측의 각 벤트(12,13,14)측으로 송풍하여 그 모드에 해당하는 냉난방을 수행할 수 있으며, 내기와 외기를 구분하는 2층류 모드에서는 원통 도어(23)가 사전에 설정된 각도로 회전되어 내,외기(Ain,Aout) 유로를 플로어측 유로(14)의 상,하류측의 프런트 플로어 벤트측 유로(14a)와 리어 플로어 벤트측 유로(14b)쪽으로 각각 개방함으로써 내기와 외기를 각각 플로어 벤트와 디프로스트(13)측으로 구분하여 배출하여 냉난방과 동시에 성에를 효과적으로 제거할 수 있다.
예컨대, 맥스 쿨 모드(Max Cool Mode)가 선택되는 경우에는 도 3에 나타난 바와 같이 온도조절도어(21)와 구획도어(22)로 히터(H)측 유로를 폐쇄한 상태에서 페이스 벤트 도어(25) 등을 개방하여 증발기(E)를 통과하면서 냉각된 내기(Ain) 또는 외기(Aout)를 페이스 벤트(12)로 모두 토출시킴으로써 급속 냉방을 하게 된다.
웜 디프로스트 모드(Warm Defrast Mode)에서는 도 5에 나타난 바와 같이 구획도어(22)가 온도조절도어(21)와 함께 히터(H) 상류의 유로를 모두 개방하고 원통 도어(23)는 플로어 벤트측 유로(14)를 차단함과 동시에 그 상류의 내,외기 유로를 서로 연통시킨다. 이에, 히터(H)를 거치면서 가열된 공기를 내,외기(Ain,Aout) 구분 없이 모두 디프로스트 벤트(13)로 토출하여 차창에 낀 성에를 신속하게 제거할 수 있다.
맥스 웜 모드(Max Warm Mode)에서는 도 6에 나타난 바와 같이 구획도어(22)가 온도조절도어(21)와 함께 히터(H) 상류의 유로를 완전 개방하고 원통 도어(23)는 플로어 벤트측 유로(14)를 차단하면서 분리벽(11b) 양측의 내,외기 유로를 서로 연통시킴으로써 히터(H)를 거치면서 가열된 공기를 내,외기(Ain,Aout) 구분 없이 페이스 벤트 도어(25)에 의해 개방된 페이스 벤트(12)로 토출하여 자동차 실내를 급속 난방할 수 있다. 맥스 웜 모드에서 각 벤트 도어(25,26,27)의 개폐 상태는 운전자의 선택에 따라 변경될 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이 바이레벨 모드에서는 원통 도어(23)가 플로어 벤트측 유로(14)를 차단하면서 그 상류측의 내,외기 유로를 서로 연통시키고, 페이스 벤트 도어(25)와 플로어 벤트 도어(27)는 페이스 벤트(12)와 플로어 벤측측 유로 (14)를 각각 개방한다. 이에, 온도조절도어(21) 및 구획도어(22)의 개도량에 따라 증발기(E)와 히터(H)를 선택적으로 거치면서 냉각 또는 가열되어 온도가 조절된 공기를 내,외기 구분 없이 페이스 벤트(12)와 플로어 벤트(14)를 통해 토출하여 실내 온도를 조절할 수 있다.
믹스 모드(Mix Mode)에서는 도 8에 도시된 바와 같이 원통 도어(23)가 플로어 벤트측 유로(14)를 차단함과 동시에 그 상류측의 내,외기 유로를 서로 연통시키고 디프로스트 벤트 도어(25)와 플로어 벤트 도어(27)는 개방되며, 온도조절도어(21)와 구획도어(22)는 운전자의 선택에 따라 개도량이 조절된다. 이에, 온도조절도어(21) 및 구획도어(22)의 개도량에 따라 증발기(E)와 히터(H)를 선택적으로 거치면서 냉각 또는 가열되어 온도가 조절된 내기(Ain) 또는 외기(Aout)를 디프로스트 벤트(12)와 플로어 벤트(14)로 각각 토출하여 차창의 성에 제거 및 실내 온도 조절을 동시에 수행하게 된다..
그리고, 플로어 모드(Floor mode)에서는 도 9에 나타난 바와 같이 원통 도어(23)가 플로어 벤트측 유로(14)를 차단하면서 그 상류측의 내,외기 유로를 서로 연통시키고 플로어 벤트 도어(27)는 개방된다. 이에 온도조절도어(21) 및 구획도어(22)의 개도량에 따라 증발기(E)와 히터(H)를 선택적으로 거치면서 냉각 또는 가열되어 온도가 조절된 공기를 내,외기(Ain,Aout) 구분 없이 실내의 플로어에 설치된 플로어 벤트(14)로 토출함으로써 실내 온도를 조절하게 된다..
한편, 2층류 모드는 내,외기를 분리 유동시켜 두 공기를 서로 다른 용도로 이용하도록 이루어진 작동모드로서, 이 모드에서 도 10과 11에 나타난 바와 같이 히터(H) 앞쪽의 구획도어(22)는 온도조절도어(21)와 함께 히터(H)의 상류를 내,외기(Ain,Aout) 유로로 구획하고 원통 도어(23)는 개구부(23a)로 프런트 플로어 벤트측 유로(14a)를 개방하면서 분리벽(11b)에 의해 구획된 내,외기 유로를 프런트 플로어 벤트측 유로(14a)와 리어 플로어 벤트측 유로(14b)에 각각 연결하여, 공조케이스(10)내 공기유로가 내,외기를 분리 유동시킬 수 있는 내,외기 유로로 구획된다.
2층류 모드는 다시 디프로스트 벤트 도어(26)의 개도량에 따라 다음과 같이 성에를 신속하게 제거할 수 있는 2층류 믹스 모드와 실내 난방을 주로 하면서 성에를 제거하거나 성에가 끼는 것을 예방할 수 있는 2층류 플로어 모드로 나뉜다.
도 10은 2층류 믹스 모드로 작동하는 경우로 이 모드에서 디프로스트 벤트 도어(26)는 완전히 개방되고 플로어 벤트 도어(27)는 운전자의 선택에 따라 개방 또는 폐쇄된다. 이에, 건조한 외기의 대부분을 디프로스트 벤트(13)로 토출시키면서 플로어 벤트(14)측으로는 내기만 토출되도록 하여 차창에 낀 성에를 난방효율의 저하없이 신속하게 제거할 수 있다.
반면, 2층류 플로어 모드에서는 디프로스트 벤트 도어(26)가 약 1/3정도만 개방되고 플로어 벤트 도어(27)가 운전자의 선택에 따라 개방 또는 폐쇄된다. 이에, 분리된 유로를 통해 증발기(E)와 히터(H)를 거치면서 가열된 내기와 외기를 내기(Ain)는 주로 플로어 벤트측 유로(14)를 통해 프런트 및 리어 플로어 벤트측 유로(14a,14b)로 토출하고 외기(Aout)는 그 일부만 디프로스트 벤트(13)로 토출시킴으로 써 난방효율의 저하 없이 차창에 낀 성에를 제거하거나 성에가 끼는 것을 예방할 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 2층류 공기조화장치는 2층류 모드 실행시 실내 난방효율 저하없이 성에를 효과적으로 제거할 수 있는데, 특히 2층류 모드에서 히터 하류측에서 내,외기를 디프로스트와 플로어측으로 분리 유동시키기 위한 도어 등의 기구적인 구성과 작동구조가 극히 단순하여 기존 2층류 공기조화장치들과 비교할 때 설계 및 제작 등이 매우 용이하다는 장점이 있다.

Claims (4)

  1. 내기 또는 외기 유입구를 통해 도입한 내기 또는 외기를 서로 격리된 유로를 통해 각각 증발기(E)를 거치고 또한 히터(H)를 선택적으로 거치게 하여 냉각하거나 가열한 다음 토출하도록 이루어진 2층류 공기조화장치에 있어서,
    상기 히터의 하류를 내,외기 유로로 구획하는 분리벽(11b)을 구비하고, 상기 분리벽(11b) 하류에는 플로어 벤트로 통하는 플로어 벤트측 유로(14) 상에 설치되어 회전각도에 따라 상기 내,외기 유로를 연통시키거나 프런트 및 리어 플로어 벤트측 유로(14a,14b)를 개폐하는 원통 도어(23)를 포함하고,
    상기 원통 도어(23)는 반원형의 측단면을 가지고 중간의 일부에 축방향으로 개방된 개구부(23a)가 형성되며, 상기 분리벽(11b)과 플로어 벤트측 유로(14) 내벽의 교차 지점에 회전중심(23b)이 위치하도록 설치되고, 상기 회전중심(23b)를 중심으로 회전됨에 따라 상기 원통 도어(23) 및 개구부(23a)가 프런트 및 리어 플로어 벤트측 유로(14a,14b)를 향하는 플로어 벤트측 유로(14)의 선단을 개폐하는 것을 특징으로 하는 2층류 공기조화장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 원통 도어(23)는 일반 모드에서 개구부(23a)가 공조케이스(10)의 내벽면에 맞닿아 폐쇄되도록 이루어진 것을 특징으로 하는 2층류 공기조화장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 원통 도어(23)는 2층류 모드에서 개구부(23a)가 프런트 플로어 벤트측 유로(14a)를 개방하면서 상기 히터 하류의 내,외기유로를 각각 프런트 플로어 벤트측 유로(14a)와 리어 플로어 벤트측 유로(14b)로 연결하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 2층류 공기조화장치.
KR1020050075279A 2005-08-17 2005-08-17 2층류 공기조화장치 KR101238716B1 (ko)

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