KR102215927B1 - 흡수식 냉동기 내부 엘리미네이터 - Google Patents

흡수식 냉동기 내부 엘리미네이터 Download PDF

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이정길
권오경
배경진
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한국생산기술연구원
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Abstract

본 발명의 일 실시 예는 증발기의 냉매액 또는 흡수기의 흡수액이 통과되는 현상을 방지하기 위해 소수성막을 포함하는 엘리미네이터를 제공한다. 본 발명의 실시 예에 따른 흡수식 냉동기 내부 엘리미네이터는, 블레이드가 복수 개 배열되어 형성되고, 냉매증기의 유로를 구비하는 블레이드부; 블레이드부와 결합하고, 소수성막을 구비하여 블레이드부를 통과하는 냉매증기만을 분리 통과시키는 분리막부; 및 블레이드부와 결합하여 블레이드부를 지지하는 지지부;를 포함한다.

Description

흡수식 냉동기 내부 엘리미네이터 {ELIMINATOR IN ABSORPTION REFRIGERATING}
본 발명은 흡수식 냉동기의 내부에 설치되는 엘리미네이터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 증발기의 냉매액 또는 흡수기의 흡수액이 통과되는 현상을 방지하기 위해 소수성막을 포함하는 엘리미네이터에 관한 것이다.
일반적으로 흡수식 냉동기는 냉동사이클로 운전하게 되는 것으로, 증발기, 흡수기, 저온열교환기, 열회수기, 고온열교환기, 고온재생기, 저온재생기, 응축기 등을 포함하고, 각각의 구성이 서로 유기적으로 연결되어 구성된다.
이와 같은, 흡수식 냉동기의 증발기와 흡수기 사이에서, 증발기로부터 흡수기로 통과하는 냉매증기의 통로에 엘리미네이터가 설치된다. 이와 같은 엘리미네이터는 냉매증기로부터 냉매액을 걸러줄 뿐만 아니라 흡수기의 흡수액이 증발기로 유입되는 현상을 방지할 수 있다.
그러나, 종래의 엘리미네이터는 복수 개의 블레이드 사이에 형성되는 유로를 통해 냉매증기만 통과하여야 하나, 일부 냉매액이 냉매증기와 함께 통과되어, 냉매액이 흡수기로 유동하여 흡수식 냉동기의 효율을 저하시킬 뿐만 아니라 송풍팬과 같은 장치를 부식시키는 문제점이 있다.
그리고, 자동차 또는 선박과 같이 상대적으로 크게 진동이 발생하는 장치에서 흡수식 냉동기가 이용되는 경우, 진동 등의 외부요인에 의해 흡수액이 증발기에 유입됨으로써, 증발 효율을 저하시켜 흡수식 냉동기의 효율을 저하시키는 문제점이 있다.
대한민국 등록특허 제 10-1010031호(발명의 명칭: 흡수식 냉온수기용 엘리미네이터)에서는, 탑플레이트(10)와 보텀플레이트(20) 사이에 설치되는 다수의 블레이드(30)와; 상기 블레이드(30)의 상단을 수평으로 관통하여 형성되는 관통공(H)과; 상기 관통공(H)에 삽입되는 고정핀(40)과; 상기 고정핀(40)의 양단이 고정되는 측면 플레이트(50)와; 상기 블레이드(30)가 서로 연동되도록 그 일단을 연결하는 슬라이드바(60)로 구성되되; 상기 블레이드(30)는 상기 슬라이드바(60)를 통해 고정핀(40)을 중심으로 회동되어 각도가 조절되는 흡수식 냉온수기용 엘리미네이터가 개시되어 있다.
대한민국 등록특허 제 10-1010031호
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 흡수식 냉동기에 설치되는 엘리미네이터에 있어서, 냉매액 또는 흡수액의 엘리미네이터 통과를 방지하도록 하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 블레이드가 복수 개 배열되어 형성되고, 냉매증기의 유로를 구비하는 블레이드부; 상기 블레이드부와 결합하고, 소수성막을 구비하여 상기 블레이드부를 통과하는 상기 냉매증기만을 분리 통과시키는 분리막부; 및 상기 블레이드부와 결합하여 상기 블레이드부를 지지하는 지지부;를 포함하고, 상기 분리막부는, 냉매액이 상기 흡수식 냉동기의 흡수기로 유입되는 현상을 방지하고, 흡수액이 상기 흡수식 냉동기의 증발기로 유입되는 현상을 방지하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 분리막부는, 상기 소수성막과 결합하고 상기 블레이드부에 결합하여 상기 소수성막을 고정 지지하는 프레임을 더 구비할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 프레임의 측부는, 상기 냉매증기의 유동 방향으로 요철 형상을 구비할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 요철 형상의 단면은 반복되는 곡선 굴곡 형상, 반복되는 삼각 굴곡 형상 또는 반복되는 사각 굴곡 형상 중 선택되는 어느 하나의 형상으로 형성될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 프레임은, 상기 소수성막과 결합하는 메쉬망을 구비할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 지지부는, 상기 분리막부와 결합하여 상기 분리막부를 지지할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 블레이드는, 길이 방향 중심축을 기준으로 굽혀진 형상일 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 소수성막의 기공 직경은, 0.2 내지 1 마이크로미터(㎛)일 수 있다.
상기와 같은 구성에 따른 본 발명의 효과는, 엘레미네이터에 포함된 소수성막에 의해, 증발기로부터 흡수기로 냉매증기 유동 시 증발기로부터 흡수기로 냉매액이 유입되는 현상이 방지되고, 흡수기의 흡수액이 증발기로 유입되는 현상을 방지하는 것이다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 엘리미네이터에 대한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 엘리미네이터에 대한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 분리막부의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 분리막부의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 분리막부의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 제4 실시 예에 따른 분리막부의 사시도이다.
도 7은 본 발명의 제5 실시 예에 따른 분리막부의 사시도이다.
도 8은 본 발명의 제6 실시 예에 따른 분리막부의 사시도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시 예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 엘리미네이터에 대한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 엘리미네이터에 대한 사시도이다. 도 1과 도 2에서 보는 바와 같이, 흡수식 냉동기에 설치되는 본 발명의 엘리미네이터는, 블레이드(200)가 복수 개 배열되어 형성되고, 냉매증기의 유로를 구비하는 블레이드부; 블레이드부와 결합하고, 소수성막(110)을 구비하여 블레이드부를 통과하는 냉매증기만을 분리 통과시키는 분리막부(100); 및 블레이드부를 지지하는 지지부(300);를 포함한다. 여기서, 분리막부(100)는, 냉매액이 흡수식 냉동기의 흡수기로 유입되는 현상을 방지하고, 흡수액이 흡수식 냉동기의 증발기로 유입되는 현상을 방지할 수 있다. 여기서, 흡수식 냉동기는 증발기와 흡수기를 포함할 수 있으며, 본 발명의 엘리미네이터는 증발기와 흡수기 사이에 설치될 수 있다. 그리고, 냉매는 물일 수 있다.
도 1에서 보는 바와 같이, 분리막부(100)는 블레이드부의 일측에 형성되어 각각의 블레이드(200)에 접촉하고 최상단의 블레이드(200)와 최하단의 블레이드(200)와 결합하게 설치될 수 있다. 또는 도 2에서 보는 바와 같이, 분리막부(100)는 하나의 블레이드(200)와 다른 블레이드(200) 사이에서 각각의 블레이드(200)와 결합하도록 형성될 수 있다.
상기와 같은 분리막부(100)의 형성에 의해 냉매증기의 유로에 소수성막(110)이 배치됨으로써, 본 발명의 엘리미네이터는 냉매증기만이 통과할 수 있다. 이에 따라, 증발기로부터 흡수기로 냉매증기 유동 시, 증발기로부터 흡수기로 냉매액이 유입되는 현상이 방지되어, 흡수기 냉동기의 효율 저하를 방지할 수 있고, 또한, 흡수기와 연결된 송풍팬과 같은 장치의 부식을 방지할 수 있다. 그리고, 자동차 또는 선박과 같이 상당한 진동이 존재하고 움직이는 장치에 있어서, 흡수기의 흡수액이 진동, 운전 중 위치 변경 등의 외부 요인에 의해 흡수액이 증발기로 유입되어 증발 효율이 감소함으로써 흡수식 냉동기의 효율이 감소하는 현상을 방지할 수 있다.
소수성막(110)은, 기능성 코팅이 포함된 소수성을 구비하는 막 재질로 형성될 수 있으며, 구체적으로, PTFE, PVDF, PP, Polysulfon, Ceramic 또는 Silica로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 소재로 형성될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 소수성을 구비하며 막으로 형성될 수 있는 소재는 모두 이용될 수 있다.
소수성막(110)은 냉매 기체를 완벽히 분리해낼 수 있기 때문에 냉매액이 흡수기로 유동하거나 흡수액이 증발기로 유동하는 것을 효율적으로 방지할 수 있다.
소수성막(110)의 기공 직경은, 0.2 내지 1 마이크로미터(㎛)일 수 있다. 소수성막(110)의 기공 직경이 0.2 마이크로미터 미만인 경우, 상기와 같은 분리 효율이 증가하기는 하나 압력 강하가 높아져 냉매증기의 통과량이 현저히 감소할 수 있다. 그리고, 소수성막(110)의 기공 직경이 1 마이크로미터 초과인 경우, 냉매액 또는 흡수액의 일부가 소수성막(110)을 통과 가능하여 분리막부(100)에 의한 냉매액과 흡수액의 분리 효율이 저하될 수 있다. 이와 같이 소수성막(110)의 기공 직경에 제한이 존재하므로, 소수성막(110)의 유효면적을 최대로 하여 압력 강하를 최소화하는 설계가 요구될 수 있다. 이는 소수성막(110)이 결합하는 프레임(120)의 형상 변형에 의해 구현될 수 있으며, 이에 대해서는 하기에 상세히 설명하기로 한다.
소수성막(110)의 두께는, 85 내지 200 마이크로미터(㎛)일 수 있다. 소수성막(110)의 두께가 85 마이크로미터 미만인 경우, 소수성막(110)의 내구성이 저하되어 외부의 충격에 의해 소수성막(110)이 손상될 수 있다. 그리고, 소수성막(110)의 두께가 200 마이크로미터 미만인 경우, 소수성막(110)의 두께가 과대하여 소수성막(110)을 통과하는 냉매증기의 유동 속도가 저하될 수 있다.
소수성막(110)의 기공률은 50 내지 90%일 수 있다. 소수성막(110)의 기공률이 50% 미만인 경우, 소수성막(110)을 통과하는 냉매증기의 유동량이 저하될 수 있다. 그리고, 소수성막(110)의 기공률이 90% 초과인 경우, 기공률의 증가로 소수성막(110)의 기계적인 내구성이 저하될 수 있다.
분리막부(100)는, 소수성막(110)과 결합하고 블레이드부에 결합하여 소수성막(110)을 고정 지지하는 프레임(120)을 더 구비할 수 있다. 도 1에서 보는 바와 같이 분리막부(100)가 블레이드부의 일측에 형성되는 경우, 프레임(120)의 측부는 각각의 블레이드(200)와 결합될 수 있다. 그리고, 도 2에서 보는 바와 같이 분리막부(100)가 하나의 블레이드(200)와 다른 블레이드(200) 사이에 형성되는 경우, 프레임(120)은 하나의 블레이드(200)와 다른 블레이드(200) 사이에서 각각의 블레이드(200)와 결합되도록 형성될 수 있다.
블레이드(200)는, 길이 방향 중심축을 기준으로 굽혀진 형상일 수 있다. 이와 같이 블레이드(200)가 형성되는 경우, 블레이드(200) 간 유로를 냉매증기가 통과하는 경우 유로의 방향이 변화하면서 냉매증기와 블레이드(200) 간 접촉률을 향상시켜 잔존하는 냉매액이 증발기로 유입되는 현상을 방지할 수 있다. 다만, 블레이드(200)의 형상이 이에 한정되는 것은 아니다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 분리막부(100)의 사시도이고, 도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 분리막부(100)의 사시도이며, 도 5는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 분리막부(100)의 사시도이다. 그리고, 도 6은 본 발명의 제4 실시 예에 따른 분리막부(100)의 사시도이다. 도 3 내지 도 6에서 보는 바와 같이, 프레임(120)의 측부는, 냉매증기의 유동 방향으로 요철 형상을 구비할 수 있다. 여기서, 요철 형상의 단면은 반복되는 곡선 굴곡 형상, 반복되는 삼각 굴곡 형상 또는 반복되는 사각 굴곡 형상 중 선택되는 어느 하나의 형상으로 형성될 수 있다.
구체적으로, 도 3에서 보는 바와 같이, 분리막부(100)의 소수성막(110)이 박판의 형상으로 형성되고, 이와 대응되도록 프레임(120)도 굴곡 없이 형성될 수 있다. 다만, 이와 같은 경우, 소수성막(110)의 유효면적 증가에 한계가 있어, 용도에 따라 소수성막(110)의 유효면적을 증가시켜야 하는 경우, 분리막부(100)의 형성이 용이하지 않을 수 있다.
이에 따라, 도 4 내지 도 6에서 보는 바와 같이, 프레임(120)이 요철 형상을 구비하도록 함으로써, 소수성막(110)의 유효 면적을 증가시킬 수 있다. 먼저, 도 4에서 보는 바와 같이, 프레임(120)의 측부가 냉매증기의 유동 방향으로 반복되는 곡선 굴곡 형상(물결 형상)을 구비하도록 프레임(120)을 형성하고, 이에 대응되도록 소수성막(110)도 소수성막(110)의 단면이 곡선 굴곡 형상을 구비하도록 형성될 수 있다.
그리고, 도 5에서 보는 바와 같이, 프레임(120)의 측부가 냉매증기의 유동 방향으로 반복되는 삼각 굴곡 형상을 구비하도록 프레임(120)을 형성하고, 이에 대응되도록 소수성막(110)도 소수성막(110)의 단면이 삼각 굴곡 형상을 구비하도록 형성될 수 있다. 또한, 도 6에서 보는 바와 같이, 프레임(120)의 측부가 냉매증기의 유동 방향으로 반복되는 사각 굴곡 형상을 구비하도록 프레임(120)을 형성하고, 이에 대응되도록 소수성막(110)도 소수성막(110)의 단면이 사각 굴곡 형상을 구비하도록 형성될 수 있다. 상기와 같이 소수성막(110)의 단면이 소정의 굴곡 형상을 구비하도록 형성되는 경우, 소수성막(110)의 유효 면적을 증가시킬 수 있어, 소수성막(110)을 통과하는 냉매증기의 유동 속도 또는 유동량을 증가시켜 본 발명의 엘리미네이터가 설치되는 흡수식 냉동기의 효율을 증가시킬 수 있다.
도 7은 본 발명의 제5 실시 예에 따른 분리막부(100)의 사시도이고, 도 8은 본 발명의 제6 실시 예에 따른 분리막부(100)의 사시도이다. 도 7과 도 8에서 보는 바와 같이, 프레임(120)은, 소수성막(110)과 결합하는 메쉬망을 구비할 수 있다. 도 7과 도 8에서, 이해의 편의를 위해 소수성막(110)은 도시가 생략되어 있다.
도 7과 도 8에서 보는 바와 같이, 프레임(120)은 소수성막(110)과 결합하는 메쉬망으로써 사각 메쉬망(121) 또는 육각 메쉬망(122)을 구비할 수 있다. 본 발명의 실시 예에서는, 프레임(120)이 사각 메쉬망(121) 또는 육각 메쉬망(122)을 구비한다고 설명하고 있으나, 다른 형상의 메쉬를 구비하는 메쉬망이 프레임(120)과 결합될 수 있다. 상기와 같이, 프레임(120)에 메쉬망이 형성되고 메쉬망과 소수성막(110)이 결합되는 경우, 메쉬망에 의해 소수성막(110)의 내구성이 증가하며, 이에 따라, 자동차 또는 선박과 같이 진동이 생성되는 장치에 본 발명의 엘리미네이터가 설치되더라도 소수성막(110)의 손상이 방지될 수 있다. 프레임(120)과 메쉬망은 금속으로 형성될 수 있다. 구체적으로, 프레임(120)과 메쉬망은 스테인리스 스틸(SUS)로 형성될 수 있다. 다만, 프레임(120)과 메쉬망의 소재가 SUS로 한정되는 것은 아니고, 알루미늄, 구리 등의 다른 금속으로 형성될 수도 있다.
지지부(300)는, 분리막부(100)와 결합하여 분리막부(100)를 지지할 수 있다. 도 1과 도 2에서 보는 바와 같이, 지지부(300)는 블레이드부를 둘러싸는 형상으로 형성되어 각각의 블레이드(200)와 결합하여 각각의 블레이드(200)를 고정 지지하며, 지지부(300)는 양 측에 개구부를 구비하여, 양 측의 개구부를 통해 냉매증기가 유동할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 분리막부
110 : 소수성막
120 : 프레임
121 : 사각 메쉬망
122 : 육각 메쉬망
200 : 블레이드
300 : 지지부

Claims (9)

  1. 흡수식 냉동기에 설치되는 엘리미네이터에 있어서,
    블레이드가 복수 개 배열되어 형성되고, 냉매증기의 유로를 구비하는 블레이드부;
    상기 블레이드부와 결합하고, 소수성막을 구비하여 상기 블레이드부를 통과하는 상기 냉매증기만을 분리 통과시키는 분리막부; 및
    상기 블레이드부와 결합하여 상기 블레이드부를 지지하는 지지부;를 포함하고,
    상기 분리막부는, 냉매액이 상기 흡수식 냉동기의 흡수기로 유입되는 현상을 방지하고, 흡수액이 상기 흡수식 냉동기의 증발기로 유입되는 현상을 방지하며,
    상기 분리막부는, 상기 소수성막과 결합하고 상기 블레이드부에 결합하여 상기 소수성막을 고정 지지하는 프레임을 더 구비하고, 상기 프레임은, 상기 소수성막과 결합하는 메쉬망을 구비하는 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동기 내부 엘리미네이터.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 프레임의 측부는, 상기 냉매증기의 유동 방향으로 요철 형상을 구비하는 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동기 내부 엘리미네이터.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 요철 형상의 단면은 반복되는 곡선 굴곡 형상, 반복되는 삼각 굴곡 형상 또는 반복되는 사각 굴곡 형상 중 선택되는 어느 하나의 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동기 내부 엘리미네이터.
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 지지부는, 상기 분리막부와 결합하여 상기 분리막부를 지지하는 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동기 내부 엘리미네이터.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 블레이드는, 길이 방향 중심축을 기준으로 굽혀진 형상인 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동기 내부 엘리미네이터.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 소수성막의 기공 직경은, 0.2 내지 1 마이크로미터(㎛)인 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동기 내부 엘리미네이터.
  9. 청구항 1, 청구항 3, 청구항 4 및 청구항 6 내지 청구항 8 중 선택되는 어느 하나의 항에 의한 흡수식 냉동기 내부 엘리미네이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동기.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH07167521A (ja) * 1993-12-15 1995-07-04 Asahi Glass Co Ltd 吸収式冷凍装置
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KR101010031B1 (ko) 2010-12-08 2011-01-21 류상범 흡수식 냉온수기용 엘리미네이터

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