KR200381770Y1 - 다양한 기능을 구비한 팬 필터 유니트 제어장치 - Google Patents

다양한 기능을 구비한 팬 필터 유니트 제어장치 Download PDF

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KR200381770Y1
KR200381770Y1 KR20-2005-0001742U KR20050001742U KR200381770Y1 KR 200381770 Y1 KR200381770 Y1 KR 200381770Y1 KR 20050001742 U KR20050001742 U KR 20050001742U KR 200381770 Y1 KR200381770 Y1 KR 200381770Y1
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alarm
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motor
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KR20-2005-0001742U
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김형철
이현규
송재홍
최대수
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주식회사 시스웍
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Abstract

본 고안은 LCD 공정 라인, 반도체 공정 및 그 외의 클린 룸(Clean-Room) 환경을 유지하기 위하여 설치되는 팬필터 유니트(FFU, Fan Filter Unit) 네 대를 동시에 제어할 수 있는 팬 필터 유니트 제어장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 고안은 팬필터 유니트를 최대 4대까지 각각 독립적으로 제어할 수 있는 수단을 구비하고 있으며, 각각의 팬필터 유니트에 공급되는 전원의 삼상(R,S,T)의 위상에 흐르는 전류를 감지하는 센서를 부착하여 결상 여부를 각각 감지하는 수단을 구비하며, 모터의 불량 및 과부하 등으로 인한 모터 과열을 감지하는 수단을 구비하고, 로컬제어와 원격제어 기능을 구비하여 현장 및 원격제어 프로그램에 의하여 통신선로를 통하여 모니터 상에서 제어할 수 있으며, 표시패널(FND)을 설치하여 알람의 종류 및 알람이 발생한 위치를 표시하는 수단을 구비하며, 동시에 모든 모터의 기동 시에 발생할 수 있는 과부하를 줄이기 위하여 순차기동시간 조절을 위한 로터리 스위치를 구비함으로써 순차적인 모터 기동에 의한 과부하를 해소하고, R,S,T 모두 결상상태를 확인하여 보다 신속하게 고장에 대처할 수 있으며, 또한 표시패널에 팬필터 유니트의 상태, 알람의 종류 및 위치 판별을 표시하여 유지 및 보수를 신속하게 할 수 있으므로 인건비를 절감 및 제어기의 신뢰도를 향상시키는 등의 특징이 있다.

Description

다양한 기능을 구비한 팬 필터 유니트 제어장치{Fan filter unit controller with the various functions}
본 고안은 팬필터 유니트를 최대 4대까지 각각 독립적으로 제어할 수 있는 수단을 구비하고 있으며, 각각의 팬필터 유니트에 전원의 결상 여부를 각각 감지하는 수단과, 모터의 불량 및 과부하 등으로 인한 모터 과열을 감지수단과, 로컬제어와 원격제어를 가능하게 하는 수단과, 알람의 종류 및 알람이 발생한 위치를 표시하는 표시패널(FND)과, 순차기동시간 조절을 위한 로터리 스위치를 구비하고 LCD 공정 라인, 반도체 공정 및 그 외의 클린 룸(Clean-Room) 환경을 유지하기 위하여 설치되는 팬필터 유니트(FFU, Fan Filter Unit) 네 대를 동시에 제어할 수 있는 팬 필터 유니트 제어장치에 관한 것이다.
종래의 3상 AC 팬 필터 유니트 제어장치에는 삼상 중 R, S 두개의 위상에서만 결상감지가 가능하며 T 상에서의 결상은 감지가 불가능하므로 결상이 발생하더라도 발견확률이 약 66% 정도에 불과함으로 안전상 문제가 있으며, 일반적으로 AC 모터의 경우 기동시 수초동안은 정격의 3배 이상의 전류가 흐르게 되므로 팬 필터 유니트의 동시 기동에 따른 과부하를 해결하는 수단이 없어서 과전류에 의한 과전류 차단기가 작동하는 등의 문제점이 있다.
또한 본 고안과 관련된 종래의 제어기에는 4대의 각각의 제어기의 상태를 표시하는 수단이나 알람의 종류 및 위치를 판단하는 수단이 없어서 유지 보수에 시간이 많이 소요되어 인건비 증가에 따른 경제적인 부담이 증가하고 사용자들에게 불편을 주는 등의 문제점이 있다.
본 고안과 관련된 종래의 제어기에는 해당하는 팬필터 유니트의 커넥터 및 휴즈와는 별도로 조작스위치와 동작상태 표시용 LED가 위치하여 사용자들이 각각의 팬필터 유니트의 상태를 파악이 용이하지 않아 문제 발생시에 신속하게 대처하지 못하는 등의 문제점이 있다.
본 고안이 이루고자하는 기술적 과제는 상기와 같은 종래기술의 문제점을 인식하고 안출된 것으로, 팬필터 유니트를 최대 4대까지 각각 독립적으로 제어할 수 있는 수단을 구비하고 있으며, 각각의 팬필터 유니트에 공급되는 전원의 삼상(R,S,T)의 위상에 흐르는 전류를 감지하는 센서를 부착하여 결상 여부를 각각 감지하는 수단과, 모터의 불량 및 과부하 등으로 인한 모터 과열을 감지하는 수단과, 현장 제어 및 원격제어 프로그램에 의하여 통신선로를 통하여 모니터 상에서 제어하는 수단과, 알람의 종류 및 알람이 발생한 위치를 표시하는 표시패널(FND) 및 동시에 모든 모터의 동시 기동시에 발생할 수 있는 과부하를 줄이기 위하여 순차기동시간 조절을 위한 로터리 스위치를 구비함으로써 효율적인 제어가 가능하면서 안전성 및 신뢰도를 크게 향상시킨 팬필터 유니트 제어장치를 구현하는데 있다.
본 고안의 또 다른 목적은 다수의 모터들이 동시에 기동할 경우에 발생할 수 있는 과부하를 줄이기 위하여 순차기동시간 조절을 위한 로터리 스위치를 도입하여 모터의 동시 기동에 따른 과부하에 감소시켜 모터의 안정적인 동작을 유도하고 100% 결상 유무를 감지하여 결상 발견시 각각의 팬필터 유니트에 공급되는 전원을 신속하게 복구할 수 있게 하는데 있으며, 표시 패널(문자 및 수차 표시를 소형LED 표시패널 등)을 두고 각각의 제어장치의 상태를 표시하는 수단이나 알람의 종류 및 위치를 판단하는 수단들을 구비함으로써 유지 보수에 소요되는 시간을 줄이고 인건비 감소에 따른 경제적 부담을 줄이면서 사용자들이 편리하게 사용할 수 있도록 하는데 있다.
본 고안의 또 다른 목적은 각각의 팬필터 유니트의 커넥터, 휴즈, 조작스위치 및 동작상태 표시용 LED를 각각 분리하여 배치함으로써 사용자들이 각각의 팬필터 유니트의 상태를 파악이 용이하게 하고 문제 발생시에 신속하게 대처하여 제어기의 신뢰성을 향상시키는데 있다.
본 고안은 팬필터 유니트를 최대 4대까지 각각 독립적으로 제어할 수 있는 수단을 구비하고 있으며, 각각의 팬필터 유니트에 전원의 결상 여부를 각각 감지하는 수단과, 모터의 불량 및 과부하 등으로 인한 모터 과열을 감지수단과, 로컬제어와 원격제어 수단과, 알람의 종류 및 알람이 발생한 위치를 표시하는 표시패널과, 순차기동시간 조절 수단을 구비하고 LCD 공정 라인, 반도체 공정 및 그 외의 클린 룸(Clean-Room) 환경을 유지하기 위하여 설치되는 팬필터 유니트(FFU, Fan Filter Unit) 네 대를 동시에 제어할 수 있는 팬 필터 유니트 제어장치의 구현에 관한 것이다.
종래의 팬 필터 유니트 제어장치에는 삼상 중 R, S 두개의 위상에서만 결상감지가 가능하며 T 상에서의 결상은 감지가 불가능하므로 결상이 발생하더라도 발견확률이 약 66% 정도에 불과함으로 안전상 문제가 있으며, 일반적으로 AC 모터의 경우 기동시 수초동안은 정격의 3배 이상의 전류가 흐르게 되므로 팬 필터 유니트의 동시 기동에 따른 과부하를 해결하는 수단이 없어서 과전류에 의한 과전류 차단기가 작동하는 등의 문제점이 있다. 또한 본 고안과 관련된 종래의 제어기에는 4대의 각각의 제어기의 상태를 표시하는 수단이나 알람의 종류 및 위치를 판단하는 수단이 없어서 유지 보수에 시간이 많이 소요되어 인건비 증가에 따른 경제적인 부담이 증가하고 사용자들에게 불편을 주는 등의 문제점이 있다.
본 고안은 종래기술의 문제점을 인식하고 이를 해결하기 위하여 안출된 것입니다. 본 고안에 따른 이해를 용이하게 하기 위한 도면에 대하여 간단하게 살펴보면, 도1은 본 고안에 따른 4대의 팬필터 유니트(모터1내지 모터4)를 동시에 제어할 수 있으면서 원격통신 수단을 구비한 팬필터 유니트 제어장치의 정면도이며, 통신사양은 2선의 RS-485 멀티드롭 방식으로 구성되어 알람발생시 알람정보를 모니터링 프로그램이 내장된 원격제어시스템에서 확인할 수 있다. 도2는 본 고안에 따른 4대의 팬필터 유니트(모터1내지 모터4)를 동시에 제어할 수 있으면서 팬필터 유니트에 설치된 알람접점을 이용하여 알람을 발생하는 수단을 구비한 팬필터 유니트 제어장치의 정면도이다. 도3은 본 고안에 따른 삼상 R,S,T의 결상여부를 검출하는 전류감지 회로도이며, 도4는 본 고안에 따른 R, S, T 3상 전류 감지를 위한 회로 구성도이다. 본 고안에 따른 구체적인 구성들을 살펴본다. 본 고안에 따른 4대의 팬필터 유니트(모터1내지 모터4)를 동시에 제어할 수 있는 팬필터 유니트 제어장치는 원격감시기능에 기초하여 원격제어 시스템과 통신이 가능한 수단을 구비한 형태(도1)와 팬필터 유니트에 설치된 알람접점을 이용하여 알람의 발생여부를 감지하는 접점 형태(도2)로 크게 두가지로 나눌 수 있다. 원격제어 시스템과 통신이 가능한 수단을 구비한 형태(도1)는 원격감시기능을 수행함에 있어서 2선 RS-485 멀티트롭 방식으로 통신이 이루어지며 로컬모드에서 모든 조작이 가능하고, 원격제어모드에서도 모니터링 프로그램이 내장된 원격제어시스템에 의하여 원격제어를 할 수 있도록 구성되어 있으며, 접점형태는 무전원 알람접점을 팬필터 유니트에 설치한 형태로 로컬모드에서만 제어가 가능하며, 원격모드(원격감시)에서는 팬필터 유니트에 설치된 알람접점을 이용하여 알람발생을 확인할 수 있으며, 원격제어는 불가능하다. 즉, 본 고안에 따른 팬필터 유니트 제어장치는 원격제어를 위하여 원격제어 시스템과 2선 RS-485 멀티트롭 방식의 통신을 할 수 있는 원격통신 체결수단 또는 팬필터 유니트에 설치된 알람접점을 이용하여 원격지에서 알람발생을 확인할 수 있는 수단을 구비한 팬필터 유니트 제어장치를 구성한다. 도1과 도2를 통해서 알 수 있듯이 본 고안에 따른 팬필터 유니트 제어장치는 팬필터 유니트를 최대 4대까지 각각 독립적으로 제어할 수 있는 수단을 구비하고 있으며, 도1과 도2는 4대의 팬필터 유니트(모터1내지 모터4)를 동시에 제어할 수 있는 팬필터 유니트 제어장치의 정면도이다. 도1과 도2에서 팬필터 유니트(14, 모터1내지 모터4)의 상태를 표시하는 표시패널(15, 도1과 도2에서 STATUS)은 결상이 발생한 모터의 번호와 결상위치 등의 정보를 상세하게 표시한다. 도1과 도2의 전면에 표시된 알람코드(ALARM CODE)는 여러 대의 제어장치를 병렬 또는 직렬로 연결하여 원격지에서 팬필터 유니트의 상태를 볼 수 있도록 한 구성수단이다. 전원 엘이디(11, POWER LED)는 팬필터 유니트에 전원이 인가되면 엘이디가 켜져 전원의 공급 여부를 나타내어 준다. 도1에서 순차기동을 위하여 ADDRESS 스위치를 이용하여 순차기동 설정하며, 도2에서 기동지연(12, START DELAY)은 순차기동 설정 스위치를 의미하며, 1내지 10초 정도 모터의 기동시간을 지연시켜 설정할 수 있다. 도1과 도2에서 리세트 스위치(13, RESET)는 알람 조치 후 알람에서 정상으로 복귀시키는데 사용되는 스위치이다. 도1과 도2에서 상태 표시패널(STATUS)는 팬필터 유니트의 상세한 상태를 표시하거나 알람 발생시 팬필터 유니트의 번호와 알람코드를 나타내어 신속하게 보수를 할 수 있거나 대처할 수 있게 한다. 도1과 도2에서 모터1내지 4(MOTOR1 내지 4)는 팬필터 유니트와 제어장치를 연결하기 위한 커넥터(14)를 나타내고 있다. 도1과 도2에서 퓨우즈 알에스(FUSE R, S)는 모터에 과전류가 흐를 때 전원의 공급을 차단하기 위한 차단용 퓨즈이며, 각각의 팬필터 유니트 당 R, S 두개의 퓨즈를 구비하고 있다. 도1과 도2에서 런 엘이디(RUN LED)는 팬필터 유니트의 정상적으로 동작하는 상태를 나타내고, 트립 엘이디(TRIP LED)는 알람 발생시 켜지거나 점멸한다. 도1과 도2에서 온/오프(ON, OFF) 로컬 제어용 스위치는 로컬 제어를 위하여 사용되며, 온 상태에서는 팬필터 유니트 제어장치 자체에서 제어할 수 있다. 도1과 도2에서 유즈/리무브(USE, REMOVE) 스위치는 팬필터 유니트를 제어하기 위하여 각각의 모듈에 대하여 사용을 설정 스위치이며, 즉, 팬필터 유니트가 제어장치에 연결된 모듈은 유즈(USE)에 두고, 연결되지 않은 모듈은 리무브(REMOVE) 위치에 고정하여 사용한다. 도3는 삼상 R,S,T 모두 결상상태를 감지하기 위한 코어에 유도 코일을 감아서 유도 기전력을 감지하여 과전류 여부를 감지하여 삼상 R,S,T의 결상여부를 검출하는 전류감지 회로도이다. 도4은 본 고안에 따른 R, S, T 3상 전원을 공급하는 3상의 전류를 모두 감지할 수 있도록 씨티(CT)센서를 3상 전원선에 결선한 구성도이다. 도3에서, 전류감지 대상이 되는 전원선을 코어 내부로 넣고 코어에는 일정회수의 유도코일을 감은 형태로 전류를 감지하는 전류감지센서(CT)를 구성한다. 팬필터 유니트에 전류가 흐르지 않으면 도3의 Q1은 저항(R3, R5)에 의하여 턴 오프 상태를 유지하므로 마이컴으로 입력되는 전류감지센서에서 감지된 신호(CT_IN)는 풀업 저항(R4)에 의하여 하이(HIGH) 상태를 유지한다. 모터에 전류가 흐르면, 전자기 유도현상에 의하여 전류감지센서에 유도기전력이 발생한다. 전류감지센서에 발생한 전압은 브릿지 다이오드(BD1)을 거치면서 전파 정류되고, 저항(R5) 및 콘덴서(EC1)에 의하여 평활되어 직류전압으로 바뀐다. 전류감지센서(CT)을 통과하는 전류가 충분히 크면, 생성되는 직류전압에 의하여 트랜지스터(Q1)이 턴온되고, 전류감지센서에서 감지된 신호(CT_IN)는 로우(LOW)상태가 된다. 전류를 감지하는 전류센서의 감도는 도3의 저항(R1)과 저항(R2)를 이용하여 조절이 가능하며, 미세전류까지 검출할 수 있어 전류를 감지하는 감도가 아주 우수하다. 3상 전원에서 결상이 발생하면 2개의 위상으로 부하인 팬필터 유니트의 모터에 전원을 계속 공급하게 됨으로 과전류가 흘러 모터 과열 또는 코일이 손상하는 등의 문제가 발생한다. 일반적으로 3상 모터에서 1상의 결상이 발생하면 팬필터 유니트의 모터는 계속 회전하게 되나 나머지 2상에는 정상 상태의 1.5배 전류가 흐르게 된다. 도1에 도시된 바와같이, 본 고안에 따른 팬필터 유니트 제어장치는 각각의 팬필터 유니트의 운전 상태를 나타내는 운전표시램프 4개(RED LED), 각각의 팬필터 유니트의 이상유무를 나타내는 알람을 나타내는 알람표시램프 4개(YELLOW LED)와 하나의 전원표시램프 1개(GREEN LED) 및 세부상태를 표시하는 표시패널(15, FND) 1개(4자리 수치 또는 문자표시가 가능한 표시패널)를 구비하고 있다. 상기 표시패널은 소형 LCD로 구성할 수도 있다. 본 고안에 따른 팬필터 유니트 제어장치를 구성하는 피씨비(PCB)는 적은 공간에서 전류의 용량을 최대화하기 위하여 3 온스 피씨비(PCB) 재질을 사용하고 전력 패턴을 노출시켜 솔더링(Soldering) 처리하여 전류허용 용량을 효과적으로 증가시키는 구성과 유지보수를 용이하게 하기 위하여 씨피유(CPU) 보드와 파워(POWER)보드를 분리하여 설계 제작한다. 본 고안에 따른 팬필터 유니트 제어장치는 바리스터(Varistor)를 이용한 서지 노이즈 방지와 전원입력단의 노이즈를 제거하기 위한 노이즈 필터와 콘덴서를 이용한 전원 입력 보호회로를 구비하고, 방사 노이즈 차폐하기 위하여 알류미늄케이스를 접지(Field Ground)하는 구성을 가진다. 본 고안에 따른 실시 예는 크게 두가지로 나눌 수 있으며, 하나(도1)는 원격 감시기능을 수행함에 있어서 원격제어 및 감시를 위하여 원격제어 시스템과 2선 RS-485 멀티트롭의 통신을 할 수 있는 원격통신 체결수단을 구비함과 순차기동을 위하여 ADDRESS 스위치(도1, 16)를 이용하여 순차기동을 설정하는 구성을 가지며, 다른 하나(도2)는 팬필터 유니트에 설치된 알람접점을 이용하여 원격에서 알람발생을 확인할 수 있는 수단을 구비함과 도2에서 기동지연(12, START DELAY)을 순차기동 설정 스위치를 이용하여 순차기동을 설정하는 구성을 가지는 것이다.
본 고안은 각각의 팬필터 유니트에 전원을 공급하는 삼상(R,S,T)의 위상에 흐르는 전류를 감지하는 전류감지센서를 부착하여 결상 여부를 각각 감지하는 수단과, 현장 제어 및 원격제어 프로그램에 의하여 통신선로를 통하여 모니터 상에서 제어하는 수단과, 알람의 종류 및 알람이 발생한 위치를 표시하는 표시패널 및 동시에 모든 모터의 기동시에 발생할 수 있는 과부하를 줄이기 위하여 순차기동시간 조절을 위한 로터리 스위치를 구비한 팬필터 유니트 제어장치를 제공함으로써 효율적인 제어가 가능하면서 안전성 및 신뢰도를 크게 향상시키는 작용효과가 있다.
본 고안의 또 다른 효과는 다수의 모터들이 동시에 기동할 경우에 발생할 수 있는 과부하를 줄이기 위하여 순차기동시간 설정을 위한 로터리 스위치를 도입하여 모터의 동시 기동에 따른 과부하에 감소시켜 모터의 안정적인 동작을 유도하고 100% 결상 유무를 감지하여 각각의 팬필터 유니트에 공급되는 전원을 신속하게 복구할 수 있게 하는데 있으며, 표시 패널을 두고 각각의 제어기의 상태를 표시하는 수단이나 알람의 종류 및 위치를 판단하는 수단들을 구비함으로써 유지 보수에 소요되는 시간을 줄이고 인건비 감소에 따른 경제적 부담을 줄이면서 사용자들이 편리하게 사용할 수 있도록 하는데 있다.
도1은 본 고안에 따른 4대의 팬필터 유니트(모터1내지 모터4)를 동시에 제어할 수 있으면서 원격감시 및 제어할 수 있는 통신 수단을 구비한 팬필터 유니트 제어장치의 정면도
도2는 본 고안에 따른 4대의 팬필터 유니트(모터1내지 모터4)를 동시에 제어할 수 있으면서 팬필터 유니트에 설치된 알람접점을 이용한 알람발생 수단을 구비한 접점형태의 팬필터 유니트 제어장치의 정면도
도3은 본 고안에 따른 삼상 R,S,T의 결상여부를 검출하는 전류감지 회로도
도4는 본 고안에 따른 R, S, T 3상 전류 감지를 위한 회로 구성도
<도면부호의 간단한 설명>
11 ; 전원 스위치 12 ; 기동지연 스위치
13 ; 리세트 스위치 14 ; 팬필터 유니트 커넥터
15 ; 표시패널

Claims (5)

  1. LCD 공정라인, 반도체 공정라인 및 그 외의 클린 룸 환경의 유지가 필요한 장소에 설치되는 팬 필터 유니트를 제어하는 제어장치에 있어서,
    각각의 팬필터 유니트에 공급되는 전원의 삼상(R,S,T)의 위상에 흐르는 전류를 감지하는 전류감지회로와,
    팬필터 유니트가 동시에 기동할 경우에 발생할 수 있는 과부하를 줄이기 위하여 순차적으로 기동할 수 있도록 시간지연을 설정하는 순차기동설정수단과,
    팬필터 유니트의 상태를 표시하는 알람의 종류 및 알람이 발생한 위치를 표시하는 표시패널과,
    로컬제어 및 원격제어를 선택할 수 있는 스위칭 수단과,
    팬필터 유니트를 체결할 수 있는 다수의 커넥터를 구비한 다수의 팬 필터 유니트를 동시에 제어하는 팬 필터 유니트 제어장치.
  2. 청구항1에 있어서,
    상기 전류감지 회로는 3상 전원공급선에 삽입되어 각각의 전원선으로부터 유도기전력을 얻어서 전류를 감지하는 씨티(CT)센서와, 씨티센서로부터 얻은 신호를 정류하는 브릿지 다이오드와, 정류된 신호를 평활하여 직류전압으로 만드는 저항 및 콘덴서로 구성된 다수의 팬 필터 유니트를 동시에 제어하는 팬 필터 유니트 제어장치.
  3. 청구항1 또는 청구항2에 있어서,
    상기 순차기동설정수단은 로터리 스위치로 구성되어 1초 내지 10초까지 조절이 가능한 다수의 팬 필터 유니트를 동시에 제어하는 팬 필터 유니트 제어장치.
  4. 청구항1에 있어서,
    상기 원격제어수단에서 원격제어 시스템과 2선 RS-485 멀티트롭의 통신을 할 수 있는 원격통신 체결수단 또는 팬필터 유니트에 설치된 알람접점을 이용하여 원격에서 알람발생을 확인할 수 있는 수단을 구비한 다수의 팬 필터 유니트를 동시에 제어하는 팬 필터 유니트 제어장치.
  5. 청구항1 또는 청구항2에 있어서,
    상기 전류감지회로 및 제어와 관련된 전자회로를 피씨비(PCB) 상에 구성함에 있어서, 전류허용 용량을 증가시키기 위하여 피씨비에 전력 패턴을 노출시켜 솔더링 처리하여 제작하는 수단과 유지보수를 용이하게 하기 위하여 씨피유 보드와 파워보드를 분리하여 설계 제작하는 구성수단으로 이루어진 다수의 팬 필터 유니트를 동시에 제어하는 팬 필터 유니트 제어장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN114047713A (zh) * 2021-08-27 2022-02-15 中国舰船研究设计中心 一种水下密闭空间空气净化集中控制装置和方法

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