KR102008625B1 - 천장 부착 외기 도입형 공기청정유니트를 이용한 공기조화 시스템 - Google Patents

천장 부착 외기 도입형 공기청정유니트를 이용한 공기조화 시스템 Download PDF

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KR102008625B1
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안재호
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Abstract

본 발명에 따른 천장 부착 외기 도입형 공기청정유니트를 이용한 공기조화 시스템은 하나의 전열교환기에 다수의 공기청정유니트를 연결하여 사용할 수 있도록 각각 공기청정유니트의 외기댐퍼에 전열교환기를 연결시켜 신선한 외부 공기를 전열교환기 내부에 있는 필터를 거쳐 정화된 공기를 열교환기를 거친 다음 실내 오염된 공기와 열교환하여 실내의 CO2 농도를 줄이며 실내로 유입 및 공급할 수 있는 동시에 실내에 있는 공기를 다시 흡입하여 이물질, 유해물질 및 냄새 등을 필터링한 다음 필터링된 공기를 실내로 배출하게 하고, 실내의 공기 중에 이산화탄소의 농도와 미세먼지의 농도를 감지하여 설정 농도 이상일 경우에 실내의 공기를 실외로 배출하기 위한 전열교환기의 구동 또는 실내 공기를 순환시키기 위한 공기청정유니트의 구동을 개별적으로 실시하거나 모두 실시하게 하는데 그 특징이 있다.

Description

천장 부착 외기 도입형 공기청정유니트를 이용한 공기조화 시스템{AIR CONDITIONING SYSTEM USING OUTSIDE AIR TYPE FRESH AIR UNIT FOR AN AFFIX CEILING}
본 발명은 천장 부착 외기 도입형 공기청정유니트(FRESH AIR UNIT, FAU)를 이용한 공기조화 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하나의 전열교환기에 다수의 공기청정유니트를 연결하여 사용하도록 하고, 공기청정유니트는 건물의 각 방(Room)에 설치 구성할 수 있도록 하기 위해 신선한 외부 공기를 실내로 유입 및 공급할 수 있도록 전열교환기와 연결되는 외기댐퍼를 공기청정유니트에 구비시키고, 실내에 있는 공기를 다시 흡입하여 이물질, 유해물질(유해가스) 및 냄새 등을 필터링한 다음 필터링된 공기를 실내로 배출하도록 하는 동시에 실내 이산화탄소의 농도와 미세먼지의 농도가 설정 농도 이상일 경우 실내의 공기를 전열교환기로 이송하여 실외로 배출하도록 함으로서, 실내에는 신선한 공기가 지속적으로 유지되는 동시에 실내 공기를 다시 흡입하여 필터링한 다음 이를 실내로 토출할 수 있어 실내 환경을 쾌적하게 유지할 수 있고, 하나의 전열교환기에 다수의 공기청정유니트를 연결하여 연동시킬 수 있기에, 각 방의 실내 공기를 지속적으로 순환시킬 수 있는 동시에 전체적으로 냉난방시에 에너지에 대한 효율성을 향상시킬 수 있도록 하는 천장 부착 외기 도입형 공기청정유니트를 이용한 공기조화 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 공기조화 시스템은, 주거공간, 식당, 도서관, 또는 사무실 등과 같은 실내 공간을 냉방 또는 난방 시키는 기능을 한다.
이를 위하여, 일반적인 공기조화 시스템에는, 압축기, 응축기, 팽창장치, 그리고 증발기가 구비되고, 상기 압축기, 응축기, 팽창장치, 그리고 증발기를 지나는 냉매의 상변화에 의해 실내 공기가 냉각 또는 가열된다.
상기 공기조화 시스템은, 실외기와 실내기가 일체로 구성되는 일체형 공기조화 시스템과 실외기와 실내기가 각각 별도로 분리되어 설치되는 분리형 공기조화 시스템으로 분류된다.
여기서, 상기 일체형 공기조화 시스템은, 실내 공기와 열교환하는 실내기, 그리고 실외 공기와 열교환하는 실외기가 하나의 케이스 내부에 통합 설치되는 구조로서, 주로 창문에 설치된다.
그리고, 상기 분리형 공기조화 시스템에 있어서는, 실내 공기와 열교환하는 실내 열교환기를 가지는 실내 공조유닛이 실내의 벽 또는 천장에 부착되고, 실외공기와 열교환하는 실외기는 상기 실내기와 별개로 구성되어 아파트의 베란다나 건물 외벽에 설치된다.
그러나, 상기와 같은 일반적인 공기조화 시스템은, 실내의 구조가 복잡하고 넓은 경우에 실내 전체에 골고루 공조된 공기를 공급할 수 없고, 이를 위해서는 실내에 다수개의 실내 공조유닛들이 설치되어야 하므로, 냉매관의 연결구조가 복잡해지고 냉매관의 길이가 길어지며, 또한 실내 환기를 위하여 별도의 환기장치를 설치해야 하므로, 설치 비용이 증가하는 문제점이 있기에 최근에는 하나의 실내 공조유닛으로 실내의 여러 룸들을 냉/난방시킬 수 있는 동시에 실내 전체를 동시에 골고루 환기시킬 수 있는 공기조화 시스템의 개발이 요구되고 있다.
이에 따라, 최근에는 건물 내부의 실내온도를 적절하게 조절하기 위하여 냉방과 난방 역할을 수행하는데 있어 건물 내부의 냉방과 난방뿐만 아니라 실내 공기를 쾌적하게 유지할 수 있도록 환기시스템 기능까지 추가되는 추세이다.
예를 들면, 최근 지어지고 있는 아파트와 같은 공동 주택건물에는 방풍 및 방음기능이 우수한 시스템창호가 이중으로 설치되어 실내의 열손실을 차단하고 안락함을 주는 반면, 탁해진 실내공기가 배출되지 않으므로 재실자의 건강을 해치는 문제가 있다.
따라서, 아파트와 같은 공동 주택의 건물에는 전열교환기를 이용한 환기시스템이 건물 공조시스템의 일부 구성요소로 사용되고 있고, 상기 전열교환기는 실내와 실외를 급기유로와 배기유로에 의해 연통하여 밀폐된 실내공간의 탁해진 공기는 배기팬을 이용하여 상기 배기유로를 통해 실외로 배출시키고, 실외의 쾌적한 공기를 급기팬을 이용하여 상기 급기유로를 통해 실내로 유입시킴으로서 실내공기를 환기시킨다.
이때, 전열교환기는 급기를 위한 급기팬과 배기를 위한 배기팬을 포함하며, 거실, 부엌, 안방, 침실 등과 같은 실내 공간에는 상기 급기유로와 배기유로에 각각 연결되는 급기구와 배기구가 설치된다.
그러나, 종래의 환기 시스템은 환기 시 환기가 필요하지 않은 실내공간에도 일괄적으로 환기가 실시되는 문제점이 있는 것으로, 이는 재실자가 없거나 환기가 필요하지 않은 실내에도 일괄적인 환기가 이루어짐으로써 불필요한 전력이 낭비되고, 팬(Fan)구동으로 인해 소음이 발생되는 문제점이 있다.
한편, 종래에 실시되고 있는 공기 청정 시스템은 공기 중의 먼지나 세균, 오염 물질 등을 걸러 내어 정화된 맑은 공기를 공급하기 위한 공기 청정유니트를 구비한다.
이와 같은, 공기 청정 시스템의 사용 중에는 실내 공기를 정화시키기 위해 실내를 밀폐시키게 되며, 이로 인해 사람의 호흡에 의해 발생하는 이산화탄소 등으로부터 실내 공기가 오염되어 인체에 졸림, 두통유발, 집중력 저하 및 심하면 구토를 유발할 수 있는 문제점이 발생된다.
이를 감안하여 실내공기를 실외로 배출시키고 신선한 실외공기를 흡입하여 실내를 환기시키기 위한 환기 유니트를 구비한 공기 청정 시스템이 제안되고 있다.
이러한 공기 청정 시스템에서는 공기 청정 기능과 환기 기능을 사용자가 직접 설정하는 방식과 실내의 오염 상태를 검출하기 위한 센서들을 이용하여 해당 기능을 설정하는 방식으로 구분한다.
그러나, 상기의 공기 청정 기능과 환기 기능을 사용자가 직접 설정하는 방식은 사용자가 소망하는 기능을 설정할 수 있으나 사용자의 부주의로 실내의 오염 상태에 관계없이 부적절한 기능을 설정할 우려가 있고 직접 조작해야 하므로 불편하다는 문제점이 있으며, 또한 실내의 오염 상태를 검출하기 위한 센서들을 이용하여 해당 기능을 설정하는 방식은 공기 청정 운전의 실행을 위해 실내 공기에 포함된 가스의 농도를 검출하는 가스센서와 환기 운전의 실행을 위해 실내 공기에 포함된 미세 먼지의 농도를 검출하기 위한 미세먼지 검출센서를 구비하고 이들 센서들에 의해 해당 기능을 실행하도록 하고 있는데 환기 모드에서 운전 중 미세먼지 센서에 응답하여 공기 청정 운전이 실행됨에 따라 실내를 충분하게 환기시키지 못한 상태에서 환기 운전이 중단되는 경우가 발생하게 되고, 공기 청정 모드에서 운전 중 가스센서에 응답하여 환기 운전이 실행됨에 따라 실내의 미세먼지를 깨끗하게 정화하지 않은 상태에서 공기 청정 운전이 중단되는 경우가 발생하게 되며, 결국 해당 운전 모드를 원활하게 수행할 수 없었다.
이에 따라, 종래의 공기 청정 시스템에서는 사용자가 운전 정지 명령을 직접 입력하지 않고 실내 밖으로 나가게 되는 경우와 같이 실내에 재실자가 없는 경우에도 공기 청정 시스템이 불필요하게 작동됨에 따라 소비전력이 낭비되는 문제가 있다.
상기와 같은 문제를 해결하기 위해, 종래에는 대한민국 특허등록 제10-1304421호(등록일 : 2013.08.30, 실내의 환기량 제어 시스템 및 그 방법)가 개시되어 있고, 대한민국 특허등록 제10-1013372호(등록일 : 2011.01.31, 공기 청정 시스템 및 그 제어방법)가 개시되어 있으며, 대한민국 특허등록 제10-0710219호(등록일 : 2007.04.16, 공기조화 시스템)가 개시되어 있고, 대한민국 특허등록 제10-0710374호(등록일 : 2007.04.16, 공기조화 시스템)가 개시되어 있다.
그러나, 상기와 같이 종래에 실시되고 있는 시스템은 전열교환기를 이용하여 어느 정도 실내를 환기시킬 수 있으나, 실내에 있는 공기를 다시 흡입하여 이물질, 유해가스 및 냄새 등을 필터링한 다음 필터링된 공기를 실내로 배출할 수 없을 뿐더러 동시에 실내 이산화탄소의 농도가 높으면 전열교환기 동작, 미세먼지의 농도가 높으면 공기청정유니트의 동작, 이산화탄소의 농도와 미세먼지의 농도 모두 높으면 전열교환기와 공기청정유니트 모두 동작 등 구체적인 동작이 이루어지지 못하는 문제가 있어, 전체적인 시스템을 이루는데 한계가 있는 것이다.
한편, 외기 도입형 공기 청정기는 고층 아파트, 병원, 실버타운 등 창호의 개방이 어려운 거실공간에 환기를 목적으로 내부 공기 중의 미세 먼지나 요리시 발생하는 냄새를 비롯하여 건물 내장재로부터 배출되는 해로운 물질을 제거하는 한편, 생체 활동에 필요한 신선한 공기를 외부로부터 먼지 등 오염물질을 제거한 상태로 공급하도록 만들어진 장치이다.
이를 위해, 종래에는 대한민국 공개특허 제10-2004-0026786호(공개일 : 2004.04.01, 천정 부착식 외기 도입형 공기 청정기)가 개시되어 있다.
이는, 실내의 천장 구석면에 상부면과 양측면의 삼면을 맞대어 설치할 수 있도록 평면상 삼각형으로 된 선형 몸체로 이루어지고, 상기 선형 몸체의 전면 및 저면에 각각 실내공기 배출구 및 실내공기 흡입구가 형성되고, 상기 선형 몸체의 양측 배면의 어느 일측에 외기 도입관과 연결하여 외부공기를 흡입하기 위한 외기도입공이 형성되는 것이 특징이다.
그러나, 상기와 같이 종래에 실시되고 있는 공기청정유니트는 원격조정을 위한 리모콘에 의해 전원을 투입하고 운전 조건을 선택하면 선택된 조건에 따라 풍량과 가동시간이 정해지는데 공기는 내부공기가 전체 풍량의 70%, 외부공기 30%의 비율로 청정기 하부케이스 그릴과 외기 도입관과 유도공을 통해 필터 하면으로 들어오는 것이어서, 내부공기와 외부공기가 혼합되는 형태로 이루어져 있기에, 내부공기와 외부공기를 구분하여 실내에 유입 및 공급되지 않아 전체적인 에너지 효율성에 있어 한계가 있는 것이다.
또한, 종래에는 대한민국 실용신안등록 제20-0332364호(등록일 : 2003.10.28, 천정 부착형 공기청정유니트)가 개시되어 있다.
이는, 실내의 공기가 흡입되도록 일측에 흡입구가 형성된 하우징과, 상기 흡입구를 통해 흡입된 실내 공기를 여과하도록 상기 하우징의 내부에 결합된 필터링 수단과, 상기 필터링 수단에 의해 여과된 공기가 실내로 토출되도록 상기 하우징에 형성된 토출구와, 상기 하우징 내에서 여과된 공기를 상기 토출구를 향해 송풍하는 송풍기로 이루어지되, 상기 토출구는 실내의 여러 방향으로 공기를 토출시키도록 다수개가 형성되고, 상기 송풍기는 각 토출구 측에 하나씩 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.
그러나, 상기와 같이 종래에 실시되고 있는 공기청정유니트는 별도로 외기에서 신선한 공기를 유입할 수 있는 구조가 아니고, 단순히 실내의 공기를 흡입하여 배출하는 순환 형태로 이루어져 있기에, 신선한 공기가 유입 및 공급되지 못하여 실내의 CO2 저감 및 실내 공기에 대한 신선도가 어느 정도 한계가 있을 뿐만 아니라 토출구 마다 송풍기가 구비되어 있어 구조적으로 복잡하여 제품에 대한 생산성이 좋지 못하는 문제가 있는 것이다.
이에 따라, 종래에 실시되고 있는 공기청정유니트는 신선한 공기가 유입되지 못하거나 외기 공기가 유입되더라도 실내의 공기와 혼합되는 형태로 실내에 유입되기에 전체적으로 에너지 효율을 높이는데 한계가 있을 뿐만 아니라 사용자로 하여금 공기청정유니트을 사용하는데 있어 신뢰도와 만족도를 극대화하지 못하는 문제가 있는 것이다.
대한민국 특허등록 제10-1304421호(등록일 : 2013.08.30, 실내의 환기량 제어 시스템 및 그 방법)가 개시되어 있다. 대한민국 특허등록 제10-1013372호(등록일 : 2011.01.31, 공기 청정 시스템 및 그 제어방법)가 개시되어 있다. 대한민국 특허등록 제10-0710219호(등록일 : 2007.04.16, 공기조화 시스템)가 개시되어 있다. 대한민국 특허등록 제10-0710374호(등록일 : 2007.04.16, 공기조화 시스템)가 개시되어 있다. 대한민국 공개특허 제10-2004-0026786호(공개일 : 2004.04.01, 천정 부착식 외기 도입형 공기 청정기)가 개시되어 있다. 대한민국 실용신안등록 제20-0332364호(등록일 : 2003.10.28, 천정 부착형 공기청정유니트)가 개시되어 있다.
상기의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 실내에 공기청정기만 가동하면 실내에서 발생되는 CO2를 감소시킬 수 없기에, 재실자의 졸림, 두통유발, 집중력 저하 및 심하면 구토까지 유발시키게 되는 것을 방지하기 위하여 하나의 전열교환기에 다수의 공기청정유니트를 연결하여 사용할 수 있도록 각각 공기청정유니트의 외기댐퍼에 전열교환기를 연결시켜 신선한 외부 공기를 전열교환기 내부에 있는 미세먼지필터를 거쳐 정화된 공기를 열교환기를 거친 다음 실내 오염된 공기와 열교환하여 실내의 CO2 농도를 줄이며 별도의 유로로 실내로 유입 및 공급할 수 있는 동시에 실내에 있는 공기를 다시 흡입하여 이물질, 유해물질 및 냄새 등을 필터링한 다음 필터링된 공기를 실내로 배출하게 하는 천장 부착 외기 도입형 공기청정유니트를 이용한 공기조화 시스템을 제공하는데 그 특징이 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 실내의 공기 중에 CO2의 농도와 미세먼지의 농도를 감지하여 설정 농도 이상일 경우에 실내의 공기를 실외로 배출하기 위한 전열교환기의 구동 또는 실내 공기를 순환시키기 위한 공기청정유니트의 구동을 개별적으로 실시하거나 모두 실시하게 하는 천장 부착 외기 도입형 공기청정유니트를 이용한 공기조화 시스템을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 전열교환기와 공기청정유니트의 구동에 의해 실내에 신선한 공기가 지속적으로 유지되게 하는 동시에 실내 공기를 다시 흡입하여 필터링한 다음 이를 실내로 토출할 수 있어 실내 환경을 쾌적하게 유지할 수 있는 천장 부착 외기 도입형 공기청정유니트를 이용한 공기조화 시스템을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 하나의 전열교환기에 다수의 공기청정유니트를 연결하여 연동시킬 수 있기에, 각 방의 실내 공기를 지속적으로 순환시킬 수 있는 동시에 전체적으로 냉난방시에 에너지에 대한 효율성을 향상시킬 수 있어 시스템에 대한 사용상의 신뢰성과 만족도를 극대화시키게 하는 천장 부착 외기 도입형 공기청정유니트를 이용한 공기조화 시스템을 제공하는데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명인 천장 부착 외기 도입형 공기청정유니트를 이용한 공기조화 시스템은 실내 또는 실외측의 공기를 강제로 인입하여 실외 또는 실내측으로 송풍시키기 위해 송풍기와 전열교환소자가 구비되어 있는 전열교환기와, 상기 전열교환기와 연결되어 공급되는 외기의 깨끗한 공기를 공급받으며, 실내의 환기를 위한 공기를 배기시키며, 실내의 공기를 자체 순환시켜 정화시키기 위해 건물의 실내 각각에 설치되는 공기청정유니트로 이루어진다.
여기에, 실내의 오염된 공기를 배기시키는 배기 디퓨저를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
이에, 상기 전열교환기는 내측에 전열교환소자가 구비되고, 상기 전열교환소자의 일측에 프리필터와 타측에 미세먼지필터가 구비되며, 공기의 유입 및 배출될 수 있도록 하는 외기(OA)단, 급기(SA)단, 환기(RA)단 및 배기(EA)단이 각각 구비되고, 상기 급기(SA)단과 배기(EA)단 각각에는 송풍팬이 구비되며, 상기 외기(OA)단의 외측에는 외기댐퍼가 구비되고, 상기 환기(RA)단에서 유입된 공기를 급기(SA)단으로 토출될 수 있도록 개방 구동하는 바이패스댐퍼가 구비되어 이루어진다.
또한, 상기 공기청정유니트는 일정한 크기 및 형상을 갖고, 중앙부에 제1관통홀이 형성되어 있는 케이스와, 상기 케이스의 하부에는 유입되는 공기의 흐름을 원활히 하기 위한 벨마우스와, 상기 벨마우스의 하부에는 중앙부에 제2관통홀이 형성되어 있는 그릴판넬과, 상기 그릴판넬의 외측 중앙부에는 실내의 공기가 흡입되는 흡입그릴과, 상기 케이스의 중앙부에 형성된 제1관통홀에 끼워져 장착되고, 공기의 흐름을 용이하게 하는 팬모터와, 상기 케이스의 측면 일측에는 전열교환기로부터 유입되는 외부공기를 실내로 공급할 수 있도록 하는 외기댐퍼로 구성되어 이루어진다.
이에, 상기 그릴판넬에는 외기댐퍼를 통해 유입되는 외부 공기를 실내로 배출하기 위한 1개의 토출구가 구비되고, 실내에서 흡입되는 공기를 다시 실내로 배출하기 위한 3개의 토출구가 구비되어 이루어진다.
여기에서, 상기 벨마우스의 하단부에는 실내공기에 포함되어 있는 미세먼지(PM2.5 이상)을 99% 이상 필터링할 수 있는 헤파필터급인 미세먼지필터와, 상기 미세먼지필터를 보호하여 사용 기간을 더 늘릴 수 있도록 실내의 공기 중에 포함된 큰 먼지 입자를 필터링하는 프리필터와, 상기 미세먼지필터와 프리필터 사이에 구비되어 실내에서 발생한 유해물질 및 냄새를 필터링하는 탈취필터가 각각 구비될 수 있는 필터하우징이 구비되고, 중앙 상부에는 필터링된 공기가 이동될 수 있는 흡입가이드공이 구비되는 것이다.
상기 케이스에는 전열교환기 내부에 있는 필터를 거쳐 정화된 공기를 열교환기를 거친 다음 실내 오염된 공기와 열교환하여 실내의 CO2 농도를 줄일 수 있도록 외기댐퍼를 통해 유입되는 공기가 케이스의 내측으로 통과하지 않고 바로 실내로 토출될 수 있도록 하기 위한 격벽이 구비되어 있는 것이다.
또한, 상기 케이스의 측면 일측에는 팬모터의 구동을 제어하기 위한 제어기판이 구비되고, 상기 그릴판넬의 전면 일측에는 무선리모컨의 신호를 수신하기 위한 무선리모컨수신부가 구비되어 이루어진 것이다.
상기 케이스의 상부면에는 토출시키는 공기의 저항을 최소화시키는 동시에 고르게 분포될 수 있도록 원형 형태로 형성되는 토출가이드가 구비될 수 있는 것이다.
상기와 같이 실시되는 본 발명은 하나의 전열교환기에 다수의 공기청정유니트가 연결되어 사용할 수 있도록 각각 공기청정유니트의 외기댐퍼에 전열교환기가 연결되어 신선한 외기를 전열교환기 내부에 있는 필터를 거쳐 정화된 공기를 열교환기를 거친 다음 실내 오염된 공기와 열교환하여 실내의 CO2 농도를 줄여 공급하는 동시에 실내에 있는 공기가 다시 흡입되어 이물질, 유해물질(유해가스) 및 냄새 등을 필터링한 다음 필터링된 공기가 실내로 배출하게 되어 전체적인 실내 환경이 쾌적하게 유지되는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 실내의 공기 중에 이산화탄소의 농도와 미세먼지의 농도가감지되어 설정 농도 이상일 경우에 실내의 공기가 실외로 배출되기 위한 전열교환기의 구동 또는 실내 공기가 순환되기 위한 공기청정유니트의 구동이 개별적으로 실시되거나 모두 실시되게 하여 실내에 신선한 공기가 지속적으로 유지될 수 있는 동시에 실내 공기가 다시 흡입되어 필터링한 다음 이를 실내로 토출될 수 있기에 쾌적한 실내 환경이 유지되는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 하나의 전열교환기에 다수의 공기청정유니트가 연결되어 연동될 수 있기에, 각 방의 실내 공기가 지속적으로 순환될 수 있고, 이에 따라 전체적으로 냉난방시에 에너지에 대한 효율성이 향상되어 시스템에 대한 사용상의 신뢰성과 만족도가 극대화되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 의해 실시된 천장 부착 외기 도입형 공기청정유니트를 이용한 공기조화 시스템을 보여주기 위한 실시 구성 예시도이다.
도 2는 본 발명에 의해 실시된 천장 부착 외기 도입형 공기청정유니트를 이용한 공기조화 시스템에 대한 개략적인 개념을 설명하기 위해 구성 예시도이다.
도 3은 본 발명에 의해 실시되는 전열교환기의 구동되는 상태를 설명하기 위한 예시도이다.
도 4는 본 발명에 의해 실시되는 전열교환기의 청정모드 상태를 설명하기 위한 예시도이다.
도 5는 본 발명에 따라 실시되는 천장 부착 외기 도입형 공기청정유니트를 설명하기 위해 실시 구성을 보여주는 분해 구성도이다.
도 6은 본 발명에 따라 실시되는 천장 부착 외기 도입형 공기청정유니트에 대해 결합 상태를 보여주기 위한 사시 구성도이다.
도 7은 본 발명에 의해 실시되는 천장 부착 외기 도입형 공기청정유니트의 조립된 하단부를 보여주는 구성 예시도이다.
도 8은 본 발명에 의해 실시되는 천장 부착 외기 도입형 공기청정유니트의 조립된 상단부를 보여주는 구성 예시도이다.
도 9는 도 4의 A-A선 단면을 보여주는 실시 구성 예시도이다.
도 10은 본 발명에 의해 실시되는 천장 부착 외기 도입형 공기청정유니트의 조립된 상태의 타측 측면을 보여주는 구성 예시도이다.
도 11은 도 4의 B-B선 단면을 보여주는 실시 구성 예시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 아래의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시예들로 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하며 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.　
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.
먼저, 첨부도면에 도시된 도 1은 본 발명에 의해 실시된 천장 부착 외기 도입형 공기청정유니트를 이용한 공기조화 시스템을 보여주기 위한 실시 구성 예시도이고, 도 2는 본 발명에 의해 실시된 천장 부착 외기 도입형 공기청정유니트를 이용한 공기조화 시스템에 대한 개략적인 개념을 설명하기 위해 구성 예시도이며, 도 3은 본 발명에 의해 실시되는 전열교환기의 구동되는 상태를 설명하기 위한 예시도이고, 도 4는 본 발명에 의해 실시되는 전열교환기의 청정모드 상태를 설명하기 위한 예시도이며, 도 5는 본 발명에 따라 실시되는 천장 부착 외기 도입형 공기청정유니트를 설명하기 위해 실시 구성을 보여주는 분해 구성도이고, 도 6은 본 발명에 따라 실시되는 천장 부착 외기 도입형 공기청정유니트에 대해 결합 상태를 보여주기 위한 사시 구성도이며, 도 7은 본 발명에 의해 실시되는 천장 부착 외기 도입형 공기청정유니트의 조립된 하단부를 보여주는 구성 예시도이고, 도 8은 본 발명에 의해 실시되는 천장 부착 외기 도입형 공기청정유니트의 조립된 상단부를 보여주는 구성 예시도이며, 도 9는 도 4의 A-A선 단면을 보여주는 실시 구성 예시도이고, 도 10은 본 발명에 의해 실시되는 천장 부착 외기 도입형 공기청정유니트의 조립된 상태의 타측 측면을 보여주는 구성 예시도이며, 도 11은 도 4의 B-B선 단면을 보여주는 실시 구성 예시도이다.
이에, 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 천장 부착 외기 도입형 공기청정유니트(FRESH AIR UNIT, FAU)를 이용한 공기조화 시스템에 대해 설명하기로 한다.
먼저, 본 발명에 따른 천장 부착 외기 도입형 공기청정유니트를 이용한 공기조화 시스템은 산업이 고도로 발달함에 따라 심각한 대기오염의 여파로 청결이 요구되는 병원이나 실험실, 음식조리실 또는 사람의 왕래가 빈번한 사무실, 백화점, 호텔로비를 비롯하여 아파트 등에서는 각종 먼지 및 매연 속에서 공기가 쉽게 오염되고 이로 인해 각종 호흡기 질환, 악취의 유발은 물론 오염된 공기를 통해 병원균에 의한 2차 감염이 부지 불식간에 일어나므로 이용자의 건강을 해치는 문제가 대두되어 이를 해결하기 위해 건물의 실내에 위치하고 있는 각각의 방(Room) 또는 공간 등에 설치 및 구비되게 되어 깨끗한 외기의 공기를 공급할 수 있는 동시에 실내의 공기를 환기시키기 위한 것이다.
이를 위한, 본 발명에 따른 천장 부착 외기 도입형 공기청정유니트를 이용한 공기조화 시스템은 전체적인 시스템의 효율성을 높이기 위해 하나의 전열교환기(200)에 다수의 공기청정유니트(100)를 연결하여 구성하게 되는 것이다.
즉, 상기 전열교환기(200)는 건물의 외측 또는 적정한 위치에 하나만 설치 및 구비되게 되고, 상기 공기청정유니트(100)는 해당 건물 내의 구획된 실내의 수에 따라 설치 및 구비될 수가 있는 것이다.
또한, 해당 건물에는 배기 디퓨저(미도시)가 설치 및 구비될 수 있는데, 이는 실내의 오염된 공기를 실외로 배기시키기 위한 것이다.
이에 따른, 상기 전열교환기(200)는 실내 또는 실외측의 공기를 강제로 인입하여 실외 또는 실내측으로 송풍시키기 위한 것으로, 내측에는 전열교환소자(210)가 구비되어 공기에 대해 열교환하게 된다.
상기의 전열교환소자(210)의 일측에 제1프리필터(220)와 타측에 제1미세먼지필터(230)가 구비되는데, 상기 제1프리필터(220)는 공기 중에 포함되어 있는 큰 먼지 입자를 제거함으로 인해 제1미세먼지필터(230) 및 전열교환기(200)를 보호하여 사용 기간을 더 늘리는 역활을 하게 되고, 상기 제1미세먼지필터(230)는 공기에 포함되어 있는 미세한 이물질 등을 포집하는 역활을 하게 된다.
또한, 상기 전열교환기(200)에는 공기의 유입 및 배출될 수 있도록 하는 외기단(OA,240), 급기단(SA,250), 환기단(RA,260) 및 배기단(EA,270)이 각각 구비되게 되고, 이때 상기 급기단(250)과 배기단(270) 각각에는 송풍팬(251,271)이 구비되게 된다.
또한, 상기 외기단(240)의 외측에는 제1외기댐퍼(241)가 구비되고, 상기 환기단(260)에서 유입된 공기를 급기단(250)으로 토출될 수 있도록 개방 구동하는 바이패스댐퍼(280)가 구비되게 된다.
상기와 같은, 전열교환기(200)의 기능은 제1외기댐퍼(241)가 가동되면 실외의 공기가 유입되게 되는데, 이때 유입된 공기는 제1프리필터(220)을 거친 다음 전열교환소자(210)와 제1미세먼지필터(230)를 통과한 후에 구동되는 송풍팬(251)에 의해 급기단(250)을 통해 공기청정유니트(100)의 제2외기댐퍼(60)에 보내져 실내로 토출되게 되고, 실내 측의 공기를 실외로 배출하기 위해서는 실내 공기가 환기단(260)에 유입된 다음 전열교환소자(210)을 거친 후에 송풍기(271)의 구동에 의해 배기단(270)을 통해 실외로 배출하게 되는 것이다.(도 3 참조)
이와 별도로, 상기 전열교환기(200)가 청정모드의 상태로 실행할 경우에는 상기 제1외기댐퍼(241)가 정지 상태에서 실외의 공기는 유입되지 않고, 실내의 공기가 환기단(260)에 유입된 다음 바이패스댐퍼(280)의 가동에 의해 유입된 공기는 제1프리필터(220)을 거친 다음 전열교환소자(210)와 제1미세먼지필터(230)를 통과한 후에 구동되는 송풍팬(251)에 의해 급기단(250)을 통해 공기청정유니트(100)의 제2외기댐퍼(60)에 보내져 다시 실내로 토출되게 되는 것으로, 이는 오염된 실내 공기를 정화하는 기능으로서 실내 미세먼지의 농도에 따라 급기단(250) 측의 송풍팬(251)만 회전수를 조절하여 전체적인 소비전력을 절약하기 위한 것이다.(도 4 참조)
한편, 상기 전열교환기(200)의 송풍기(251,271)에는 BLDC(blushless direct current)모터를 사용하게 되고, 상기 BLDC모터의 회전수를 제어할 수 있도록 제어전압(0~5V) 신호를 인가하여 원하는 회전수로 회전하도록 하는 것이다.
이는, 상기 BLDC모터의 경우에 있어 피드백신호가 펄스형태로 출력이 되고, 이를 감지하여 모터가 정상적으로 회전되고 있는지를 확인할 수 있으며, 그 펄스신호로 모터의 회전수를 감지할 수가 있기에, 미세먼지필터와 프리필터 부위에 먼지 등과 같은 이물질이 쌓이게 되면 모터의 회전수가 증가되고, 이 증가된 회전수를 감지하여 필터의 청소 또는 교체주기를 알 수가 있으며, 알람과 같은 표시를 통해 사용자가 확인할 수가 있는 것이다.
상기와 같이, 하나의 전열교환기(200)에 다수의 공기청정유니트(100)가 연결되어 있는 것으로서, 이에 공기청정유니트(100)는 외기의 깨끗한 공기를 지속적으로 공급받을 수 있는 동시에 실내의 환기를 위한 공기를 배출시킬 수가 있고, 특히 실내의 공기를 자체 순환시켜 정화시킬 수가 있는 것이다.
이를 위한, 상기 공기청정유니트(100)는 크게 케이스(10), 벨마우스(20), 그릴판낼(30), 흡입그릴(40), 팬모터(50) 및 제2외기댐퍼(60)로 구성되게 된다.
즉, 상기 케이스(10)는 일정한 크기 및 형상을 갖도록 이루어지되, 사각체 형태로 이루어지거나 또는 원형체 형태로 이루어질 수가 있는 것이다.
여기에서, 상기 케이스(10)의 중앙부에는 제1관통홀(11)이 형성되어 있고, 이 제1관통홀(11)에는 실내 공기를 용이하게 흡입하는 동시에 흡입된 공기를 실내로 다시 배출시키도록 구동하는 팬모터(50)가 삽입 및 끼워져 장착되게 된다.
상기 케이스(10)의 하부에는 벨마우스(20)가 위치하게 되는데, 이 벨마우스(20)는 외기에서 공급되는 공기 또는 실내에서 흡입되는 공기를 원활히 하기 위한 것이다.
여기에서, 상기 벨마우스(20)의 하부에는 그릴판넬(30)이 구비되어 있는데, 이 그릴판넬(30)에는 상기 제2외기댐퍼(60)를 통해 유입되는 외기인 외부 공기를 실내로 배출하기 위한 1개의 토출구(31)가 구비되어 있고, 또한 실내에서 흡입되는 공기를 다시 실내로 배출하기 위한 3개의 토출구(32,33,34)가 구비되어 있는 것이다.
그리고, 상기 벨마우스(20)의 중앙부에는 필터하우징(25)이 구비되어 있는데, 이 필터하우징(25)에는 제2미세먼지필터(26)와 제2프리필터(27)가 구비되고, 상기 제2미세먼지필터(26)와 제2프리필터(27) 사이에 탈취필터(미도시)가 구비된 상태로 내장되어 있는데, 상기 제2미세먼지필터(26)는 실내공기에 포함되어 있는 미세먼지(PM2.5 이상)을 99% 이상 필터링할 수 있도록 헤파필터급으로 이루어져 있고, 상기 제2프리필터(27)는 제2미세먼지필터(26)를 보호하여 사용 기간을 더 늘릴 수 있도록 실내의 공기 중에 포함된 큰 먼지 입자를 필터링하게 되며, 상기 제2미세먼지필터(26)와 제2프리필터(27) 사이에 구비되어 있는 탈취필터는 실내에서 발생한 유해물질 및 냄새를 필터링하게 된다.
또한, 상기 필터하우징(25)의 중앙 상부에는 흡입가이드공(28)이 구비되어 있는데, 이는 필터링된 실내 공기를 다시 실내로 배출될 수 있도록 이동 통로 역활을 하는 것이다.
상기 그릴판넬(30)의 중앙부에는 제2관통홀이 형성되어 있고, 상기 제2관통홀에 대응되는 그릴판넬(30)의 외측 중앙부에는 실내의 공기가 흡입되는 흡입그릴(40)이 구비되어 있으며, 이때 상기 흡입그릴(40)에 실내의 공기가 흡입 또는 유입되면 제2관통홀을 거쳐 제2프리필터(27), 탈취필터 및 제2미세먼지필터(26)를 통과하도록 하는 것이다.
상기에서 제2외기댐터(60)는 케이스(10)의 측면 일측에 구비되게 되는데, 이는 전열교환기(200)로부터 공급되어 유입되는 외부 공기를 실내로 공급할 수 있도록 하기 위한 것이다.
이때, 상기 제2외기댐퍼(60)을 통해 공급되는 외부 공기는 전열교환기(200)를 통해 이물질 등이 필터링되어 공급되는 신선한 공기인 것이다.
여기에서, 상기 케이스(10)의 측면 일측에 구비된 제2외기댐퍼(60)를 통해 공급 및 유입되는 공기는 실내로 바로 공급 및 유입되게 되는데, 이는 케이스(10)의 일측에 격벽(12)이 설치되어 있기에 제2외기댐퍼(60)를 통해 유입되는 외부 공기가 케이스(10)의 내측으로 유입되지 않고, 바로 토출구(31)를 통해서 실내로 공급 및 유입되게 되는 것이다.
상기 케이스(10)의 상부면에는 원형 형태로 형성되는 토출가이드(미도시)가 구비될 수 있는데, 이는 토출시키는 공기의 저항을 최소화시키는 동시에 고르게 분포될 수 있도록 하기 위한 것이다.
상기 케이스(10)의 측면 일측에는 제어기판(70)이 구비되어 있는데, 이는 팬모터(50) 등의 구동을 제어하는 동시에 전체적으로 공기청정유니트를 제어할 수 있도록 하기 위한 것이다.
또한, 상기 그릴판넬(30)의 전면 일측에는 무선리모컨수신부(80)가 구비되어 있는데, 이는 사용자에 의해 작동하는 무선리모컨의 신호를 수신하기 위한 것으로 수신된 신호는 제어기판(70)을 통해 제어되게 된다.
미 설명부호 51은 모터취부판으로서, 팬모터를 안정적으로 고정하여 장착하기 위한 것이고, 또한 71은 제어기판 커버로서, 제어기판(70)을 보호하기 위한 것이다.
본 발명에 의해 실시되는 천장 부착 외기 도입형 공기청정유니트(100)는 신선한 외기를 전열교환기 내부에 있는 필터를 거쳐 정화된 공기를 열교환기를 거친 다음 실내 오염된 공기와 열교환하여 실내의 CO2 농도를 줄일 수 있도록 제2외기댐퍼(60)를 통해 신선한 외부 공기를 실내로 유입 및 공급할 수 있는 동시에 실내에 있는 공기를 다시 흡입하여 이물질, 유해물질 및 냄새 등을 필터링한 다음 필터링된 공기를 실내로 배출하도록 하는 것이어서, 신선한 공기가 지속적으로 유지되는 동시에 실내 공기를 다시 활용하여 배출할 수 있는 것이기에, 냉난방시에 전체적인 에너지 효율성을 향상시킬 수가 있는 것이다.
즉, 본 발명에 의해 실시되는 천장 부착 외기 도입형 공기청정유니트는 덕트로 연결된 전열교환기(200)에서 실내공기를 배출하고, 신선한 외기를 흡기하여 제공하기에, CO2가 저감될 수 있는 것으로, 이는 덕트로 연결된 전열교환기(200)에서 신선 외기를 공급받아 실내로 배출할 수 있어 실내에 높은 CO2 농도를 가진 공기를 외기로 배출시키고 산소(O2) 농도가 높은 신선 외기를 공급하는 연결다리를 한다는 점에서 종래에 실시하고 있는 공기청정기와는 차별성을 갖는 것이다.
상기 공기청정유니트(100)가 구비되어 있는 실내에는 미세먼지 또는 이산화탄소를 감지하는 센서부(110)가 실내의 적정한 위치에 설치될 수 있거나 공기청정유니트(100) 자체에 설치될 수가 있는 것이다.
상기 센서부(110)는 실내의 공기 중에 있는 미세먼지의 농도를 감지 및 검출하고, 실내의 공기 중에 포함된 이산화탄소의 농도를 감지 및 검출하는 기능을 수행하게 된다.
즉, 하기 표 1은 센서부(110)를 통해 검지 및 검출된 미세먼지 또는 이산화탄소의 농도가 설정된 농도 이상 또는 이하일 경우에 전열교환기(200)와 공기청정유니트(100)의 구동 상태를 보여주는 것으로, 이산화탄소의 농도가 설정된 기준 초과 시에 비례하여 전열교환기(200) 또한 강, 중, 약 상태로 선택되어 구동하게 되고, 미세먼지의 농도가 설정된 기준 초과 시에 비례하여 공기청정유니트(100) 또한 강, 중, 약 상태로 선택되어 구동하게 된다.
구분 전열교환기(200) 공기청정유니트(100)
급기단 송풍팬
(251)		 배기단 송풍팬
(271)		 팬모터(50) 제2외기댐퍼
(60)
이산화탄소 센서
(ppm)		 700 이하 OFF OFF OFF OFF
1000 이하 약 약 OFF OPEN
1500 이하 중 중 OFF OPEN
1500 이상 강 강 OFF OPEN
미세먼지 센서
(㎛/m3)		 15 이하 OFF OFF OFF OFF
50 이하 OFF OFF 약 OFF
100 이하 OFF OFF 중 OFF
100 이상 OFF OFF 강 OFF
마지막으로, 상기 공기청정유니트(100)가 구비되어 있는 실내에 이산화탄소 또는 미세먼지의 농도가 설정된 기준보다 높을 경우나 또는 사용자에 의해 무선리모컨을 통한 선택에 따라 실내의 공기를 환기덕트(120)를 통해 전열교환기(200)로 보내져 실외로 배출시킬 수가 있고, 또는 바이패스댐퍼를 가동하여 필터링한 다음 다시 실내로 공기를 유입시킬 수가 있는 것이다.
또한, 본 발명에 의해 실시되는 천장 부착 외기 도입형 공기청정유니트는 덕트로 연결된 전열교환기에서 실내공기를 배출하고, 신선한 외기를 흡기하여 제공하기에, 이산화탄소(CO2)가 저감될 수 있는 것으로, 이는 덕트로 연결된 전열교환기에서 신선외기를 공급받아 실내로 배출할 수 있어 실내에 높은 이산화탄소(CO2) 농도를 가진 공기를 외기로 배출시키고 산소(O2)O2 농도가 높은 신선외기를 공급하는 연결다리를 한다는 점에서 종래에 실시하고 있는 공기청정기와는 차별성을 갖는 것이다.
상기에서와 같이, 본 발명에 의해 실시되는 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 실시 변형이 가능함은 자명하다.
그러므로 본 발명의 범위에는 설명된 실시예에 국한되어 전해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
즉, 전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 그 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10 : 케이스
20 : 벨마우스
30 : 그릴판넬
40 : 흡입그릴
50 : 팬모터
60 : 외기댐퍼
70 : 제어기판
80 : 무선리모컨수신부
100 : 공기청정유니트
110 : 센서부
120 : 환기덕트
200 : 전열교환기

Claims (4)

  1. 실내 또는 실외측의 공기를 강제로 인입하여 실외 또는 실내측으로 송풍시키기 위해 송풍기와 전열교환소자가 구비되어 있는 전열교환기와, 상기 전열교환기와 연결되어 공급되는 외기의 깨끗한 공기를 공급받고, 실내의 환기를 위한 공기를 배기시키며, 실내의 공기를 자체 순환시켜 정화시키기 위해 건물의 실내 각각에 설치되는 공기청정유니트로 이루어지되,
    상기 공기청정유니트는 일정한 크기 및 형상을 갖고, 중앙부에 제1관통홀이 형성되어 있는 케이스와, 상기 케이스의 하부에는 유입되는 공기의 흐름을 원활히 하기 위한 벨마우스와, 상기 벨마우스의 하부에는 중앙부에 제2관통홀이 형성되어 있는 그릴판넬과, 상기 그릴판넬의 외측 중앙부에는 실내의 공기가 흡입되는 흡입그릴과, 상기 케이스의 중앙부에 형성된 제1관통홀에 끼워져 장착되고, 공기의 흐름을 용이하게 하는 팬모터와, 상기 케이스의 측면 일측에는 전열교환기로부터 유입되는 외부공기를 실내로 공급할 수 있도록 하는 제2외기댐퍼로 구성되고,
    상기 케이스에는 전열교환기 내부에 있는 필터를 거쳐 정화된 공기를 열교환기를 거친 다음 실내 오염된 공기와 열교환하여 실내의 CO2 농도를 줄일 수 있도록 외기댐퍼를 통해 유입되는 공기가 케이스의 내측으로 통과하지 않고 바로 실내로 토출될 수 있도록 하기 위한 격벽이 구비되며,
    상기 케이스의 측면 일측에는 팬모터의 구동을 제어하기 위한 제어기판이 구비되고, 상기 그릴판넬의 전면 일측에는 무선리모컨의 신호를 수신하기 위한 무선리모컨수신부가 구비되며,
    상기 케이스의 상부면에는 토출시키는 공기의 저항을 최소화시키는 동시에 고르게 분포될 수 있도록 원형 형태로 형성되는 토출가이드가 구비되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 천장 부착 외기 도입형 공기청정유니트를 이용한 공기조화 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전열교환기는 내측에 전열교환소자가 구비되고, 상기 전열교환소자의 일측에 프리필터와 타측에 미세먼지필터가 구비되며, 공기의 유입 및 배출될 수 있도록 하는 외기(OA)단, 급기(SA)단, 환기(RA)단 및 배기(EA)단이 각각 구비되고, 상기 급기(SA)단과 배기(EA)단 각각에는 송풍팬이 구비되며, 상기 외기(OA)단의 외측에는 외기댐퍼가 구비되고, 상기 환기(RA)단에서 유입된 공기를 급기(SA)단으로 토출될 수 있도록 개방 구동하는 바이패스댐퍼가 구비되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 천장 부착 외기 도입형 공기청정유니트를 이용한 공기조화 시스템.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 그릴판넬에는 외기댐퍼를 통해 유입되는 외부 공기를 실내로 배출하기 위한 1개의 토출구가 구비되고, 실내에서 흡입되는 공기를 다시 실내로 배출하기 위한 3개의 토출구가 구비되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 천장 부착 외기 도입형 공기청정유니트를 이용한 공기조화 시스템.
KR1020180132142A 2018-10-31 2018-10-31 천장 부착 외기 도입형 공기청정유니트를 이용한 공기조화 시스템 KR102008625B1 (ko)

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