KR20190007205A - 자동 필터 시스템을 구비한 공기 조화기 - Google Patents

자동 필터 시스템을 구비한 공기 조화기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 외기 유입 댐퍼 전단에 배치되는 필터 시스템을 포함하는 공기 조화기에 있어서, 상기 필터시스템이, 길이 방향으로 이동하도록 양 단이 제1필터롤과 제2필터롤에 각각 감겨 배치되고, 외기를 필터링하는 하나 이상의 필터부, 외기 통과를 폐쇄하는 폐쇄부, 외기를 통과시키도록 관통되는 오픈부가 길이방향을 따라 배치되는 필터, 상기 제1필터롤과 제2필터롤을 각각 구동시켜 상기 필터를 길이 방향으로 전후진하도록 구동하는 필터구동부, 길이방향을 따라 전후진하는 상기 필터의 위치를 검출하는 필터위치센서, 및 상기 필터구동부 및 상기 필터위치센서와 통신 가능하게 연결되어 상기 필터의 상기 필터부, 상기 폐쇄부, 상기 오픈부의 위치를 변경하는 컨트롤러를 포함하는 자동 필터 시스템을 구비한 공기 조화기.

Description

자동 필터 시스템을 구비한 공기 조화기{AIR HANDLING UNIT WITH FILTERING EQUIPMENT}
본 발명은 실내외 환경을 검출하여 유입 공기의 필터링 정도를 조절할 수 있는 자동 필터 시스템을 구비한 공기 조화기에 관한 것이다.
실내에서 대부분의 시간을 보내는 현대인에게 있어 쾌적한 실내 환경을 유지하기 위하여 실내 공기의 관리가 중요하다. 실내 공기의 관리를 위하여 빌딩 내부에는 이산화탄소의 농도를 낮추고 신선한 산소를 공급하도록 내부 공기와 외부 공기를 주기적으로 환기하여 주어야 한다. 이러한 빌딩의 환기를 위하여는 공기 조화기가 사용된다.
공기조화기는 공기를 정화, 냉각, 감습, 가열, 또는 가습하는 섹션으로 이섹션에 송풍기를 설치하여 각 실내로 송풍하기 위한 기능을 갖추고 있는 것을 공기 조화기라고 한다. 중앙식 공기조화기는 전체 제어방식이나 구역 제어방식에서 중앙의 공조기실 또는 구역별 공조기실에 배치하는 것을 말하며
일반적으로 공기 조화기는 외부 공기 유입 댐퍼, 내부 공기 배기 댐퍼, 내부 공기 순환 댐퍼, 급기 댐퍼를 포함하고, 이들 댐퍼의 개폐를 조절하여 빌딩 외부의 신선한 공기를 실내로 공급한다. 자동 공기 조화기는 실내외 공기 오염도를 측정하고 측정된 공기 오염도 정보에 따라 상기 댐퍼들의 개폐를 조절할 수 있다.
대한민국 공개특허 제10-2017-0015605호 대한민국 공개특허 제10-2016-0065052호 대한민국 등록 특허 제10-1021221호
본 발명은 실내 또는 실외의 공기 상태에 따라 자동으로 필터를 조정할 수 있는 공기 조화기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 외기 유입 댐퍼 전단에 배치되는 필터 시스템을 포함하는 공기 조화기에 있어서,
상기 필터시스템이,
길이 방향으로 이동하도록 양 단이 제1필터롤과 제2필터롤에 각각 감겨 배치되고, 외기를 필터링하는 하나 이상의 필터부, 외기 통과를 폐쇄하는 폐쇄부, 외기를 통과시키도록 관통되는 오픈부가 길이방향을 따라 배치되는 필터;
상기 제1필터롤과 제2필터롤을 각각 구동시켜 상기 필터를 길이 방향으로 전후진하도록 구동하는 필터구동부;
길이방향을 따라 전후진하는 상기 필터의 위치를 검출하는 필터위치센서; 및
상기 필터구동부 및 상기 필터위치센서와 통신 가능하게 연결되어 상기 필터의 상기 필터부, 상기 폐쇄부, 상기 오픈부의 위치를 변경하는 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 필터부는 프리필터, 미세먼지 필터, 미디움 필터, 헤파필터, 울파 필터, 케미컬 필터 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
실외 센서 또는 실내 센서를 추가로 포함하고, 상기 컨트롤러는 상기 실외 센서 또는 실내 센서의 검출 신호에 기반하여 상기 필터구동부를 구동하여 상기 필터부, 상기 폐쇄부, 상기 오픈부의 위치를 변경하는 것을 특징으로 한다.
상기 필터 시스템은, 에어컴프레셔 탱크, 컴프레셔 구동부, 압축 공기를 토출하고 상기 필터의 실외를 향하는 측에 배치되는 분사노즐, 상기 압축 공기에 의해 이탈된 오염된 공기를 포집하도록 상기 필터를 사이에 두고 상기 분사노즐과 마주보도록 배치되며 상기 필터의 상기 외기유입댐퍼를 향하는 측에 배치되는 포집기를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 컨트롤러는 상기 컴프레셔 구동부에 통신 가능하게 연결되고, 상기 필터 클리닝 시 상기 컴프레셔 구동부를 구동하면서 상기 필터 구동부를 구동하여 상기 필터의 상기 필터부가 상기 분사노즐과 상기 포집기 사이에서 이동하며 상기 필터부의 오염물이 클리닝되도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 공기조화기는 외기 댐퍼로 실외 공기가 유입되기 전에 필터 시스템을 통해 필터링하여 유입되도록 할 수 있다. 또한, 실외 또는 실내 센서 검출 신호에 기반하여 필터링에 사용되는 필터 종류를 자동으로 조정할 수 있다. 실외 또는 실내 센서 검출 신호에 기반하여 외기 유입 댐퍼 유입되는 공기를 필터링하거나 오픈하거나 차단할 수 있다. 또한, 필터를 자동으로 클리닝하여 오염물질로 인해 필터링 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 자동 필터 시스템을 구비한 공기조화기의 구성을 개략적으로 나타낸 블럭도이다.
도 2 은 본 발명의 일 실시예에 따른 필터 시스템을 나타내는 사시도이다.
도 3 는 도 2의 필터의 구성을 나타내는 도면이다.
도 4 는 도 2의 필터시스템의 하우징 내부 배면을 나타내는 도면이다.
도 5 는 도 2의 필터시스템의 하우징 내부 전면을 나타내는 도면이다.
도 6 은 도 2의 필터 시스템의 필터 크리닝을 위한 에어컴프레셔 구성을 나타내는 도면이다.
도 7 은 본 발명의 일 실시예에 따른 필터 시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 블럭도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른, 공기 조화기는 실외로부터 실내로 공기를 유입시키는 장치로, 빌딩이나 주택과 같은 업무 또는 거주 공간, 또는 자동차, 비행기, 선박 등과 같은 교통 수단 등에 배치될 수 있다.
도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 자동 필터 장치를 구비한 공기조화기의 구성을 설명하기 위한 도면이다. 도 1 을 참조하면, 공기조화기는 실내센서(110), 실외센서(120), 외기유입댐퍼(210), 순환댐퍼(220), 배기댐퍼(230), 필터시스템(300) 및 이들과 통신가능하게 연결된 제어부(100)를 포함하여 이루어진다.
실내센서(110)는 실내 공기에 대한 하나 또는 복수의 속성을 각각 측정하여 측정값을 제어부(100)에 인가한다. 미세먼지, 먼지, 산소, 이산화탄소, 일산화탄소, 포름알데히드, 이산화질소, 라돈, 휘발성 유기화합물, 총부유세균, 석면, 또는 오존 농도 센서, 온도 센서, 습도 센서 등을 포함할 수 있다.
실외센서(120)는 실외 공기에 대한 하나 또는 복수의 속성을 각각 측정하여 측정값을 제어부(100)에 인가한다. 황사, 미세먼지, 먼지, 매연, 산소, 이산화탄소, 일산화탄소, 포름알데히드, 이산화질소, 라돈, 휘발성 유기화합물, 총부유세균, 석면, 또는 오존 농도 센서, 온도 센서, 습도 센서, 강우 센서 등을 포함할 수 있다.
외기유입댐퍼(210)는 실외 공기가 건물 내부로 유입될 수 있도록, 공기 조화 공간에 하나 또는 복수의 위치에 설치된 댐퍼로써 제어부(100)에서 출력하는 개방 폐쇄 신호에 따라 개방량이 자동으로 제어되어 외부 공기의 유입량을 조절할 수 있도록 구성된다.
순환댐퍼(220)는 공기 조화 공간의 내부 공기를 순환시키기 위하여 내부의 하나 또는 복수의 위치에 배치되며, 실내센서(110) 출력값에 따라 제어부(100)에 의해 제어될 수 있다.
배기댐퍼(230)는 공기 조화 공간의 내부 공기가 외부로 배출될 수 있도록 하나 또는 복수의 위치에 하나 또는 복수 개 설치되며, 제어부(100)에 의해 개방량이 제어된다.
필터시스템(300)는 외기유입댐퍼(210)의 외기 유입구(211)에 접촉하여 배치되어 실외 공기가 필터링된 후 실내로 유입되도록 한다. 필터 장치의 구성은 이하에서 보다 상세히 설명하기로 한다.
제어부(100)는 실내센서(110), 실외센서(120), 외기유입댐퍼(210), 순환댐퍼(220), 배기댐퍼(230), 필터시스템(300)에 통신 가능하게 연결된다. 제어부(100)는 실내센서(110)와 실외센서(120)에서 인가되는 신호에 따라 실내외 환경 정보를 확정하여 이에 근거하여 외기유입댐퍼(210), 순환댐퍼(220), 배기댐퍼(230)의 개방 제어 신호를 각각에 인가하고, 이에 따라 외기유입댐퍼(210), 순환댐퍼(220), 배기댐퍼(230)의 개방량이 자동으로 제어되어 외부 공기 유입량, 내부 공기 배기량, 내부 공기 순환량 등이 조절될 수 있다. 또한, 제어부(100)는 필터시스템(300)에 필터링 정도 제어 신호를 인가하여 외기 댐퍼에 인가되는 실외 공기의 필터링 정도를 조절할 수 있다. 제어부(100)의 필터시스템(300) 제어 방법은 이하에서 상세히 설명하기로 한다. 한편, 필터시스템(300)은 가동 상태를 사용자가 확인할 수 있도록 하고, 이상 상황 발생 시 경고를 위한 표시등(355)을 추가로 포함할 수 있다.
도 1에 포함되지 않았으나, 가열기관, 냉각기관, 가습기관, 산소발생기관 등을 추가로 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 필터 시스템(300)를 나타내는 사시도이다. 필터시스템(300)는 실외 공기를 필터링하는 필터(321), 필터가 양단에 감겨 이동하는 필터롤(331,332), 필터롤(331,332)을 회동시켜 필터(321)를 길이 방향으로 이동시키는 롤모터(333,334), 필터롤(331 or 332)의 양 단에 결합하여 필터(321)의 텐션을 유지하는 텐션유지부(323), 필터(321)의 클리닝을 위하여 압축 공기를 분사하는 에어컴프레샤(341), 이들을 제어하는 컨트롤러(311)를 포함한다. 필터(321), 필터롤(331,332), 롤모터(333,334), 텐션유지부(323), 에어컴프레샤(341), 및 컨트롤러(311)는 하우징(350) 내에 배치된다. 사용자가 제어 명령을 입력하고, 설정을 선택하며, 현재 상태를 확인할 수 있는 컨트롤 패널(351)과 외기흡입구 그릴(353)이 설치된 전면 커버(352)가 하우징(350) 전면을 커버한다. 전면 커버(352)는 실외측을 향해 배치되고, 외기흡입구 그릴(353)에는 1차 필터가 결합되는 것이 바람직하다. 외기흡입구 그릴(353)을 통해 실외 공기가 들어온다.
도 3 내지 6을 참조하여 필터시스템(300)의 하우징(350) 내측에 배치되는 구성요소를 보다 상세히 설명하기로 한다. 도 3 은 필터의 구성을 설명하기 위한 도면이고, 도 4 는 하우징(350)과 커버(352)을 제거한 내측 구성요소를 설명하기 위해 배면을 도시한 도면이고, 도 5 는 전면을 도시한 도면이고, 도 6 은 에어컴프레셔의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하여 필터(321)의 구성, 작동 예 등을 보다 상세히 설명하기로 한다. 도시되는 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 필터시스템(300)은 필터(321)로 롤필터를 사용하는 것이 바람직하다. 필터(321)는 길이 방향으로 연장되는 필터부재의 각 단부가 제1필터롤(331)과 제2필터롤(332)에 각각 감겨 배치된다. 필터(321)는 길이방향으로 상이한 부재가 차례로 배치될 수 있다. 즉, 필터부(321a), 폐쇄부(321b), 오픈부(321c)가 길이방향으로 소정간격 이격되어 차례로 배치될 수 있다. 필터부(321a)는 PM10 필터, PM2.5 필터 등 미세먼지 필터, 큰 먼지를 걸러내는 Prefilter, NBS 60%, NBS 90%, NBS 95% Medium Filter, 0.3마이크로미터 이상의 미세한 세균이나 먼지를 필터링하는 HEPA Filter, 0.1마이크로미터 이상의 먼지나 바이러스를 제거하는 Ulpa-filter, 활성탄소가루를 부직포에 코팅하여 만든 필터로 공기중의 유해 가스를 제거하는 Chemical Filter 중 선택된 어느 하나 이상의 필터들을 포함할 수 있다. 폐쇄부(321b)는 외부 공기가 외기유입댐퍼로 유입되지 않도록 차단하는 차단 부재로 이루어진다. 오픈부(321c)는 필터부재를 외부공기 유입구(211) 크기에 상응하는 크기로 관통하여 외기가 필터링 없이 외기 유입 댐퍼로 유입되도록 형성한다. 필터부(321a), 폐쇄부(321b), 오픈부(321c)가 길이방향으로 이격되어 차례로 배치되는 필터(321)는 길이 방향의 양 단부가 각각 제1필터롤(331)과 제2필터롤(332)에 감기고, 제1필터롤(331)과 제2필터롤(332)은 제1롤모터(333)와 제2롤모터(334)에 각각 연결되어 모터(333,334)의 구동에 따라 회전하여 필터(321)를 감거나 풀어 필터(321)를 길이방향으로 이동한다. 제1필터롤(331)과 제2필터롤(332)은 하우징(350) 내측에 외기유입구(221)와 연결되는 통공(도면 중 미도시)을 사이에 두고 이격하여 배치된다. 제1필터롤(331)과 제2필터롤(332) 모두 또는 일측 필터롤의 상부와 하부에 텐션유지부(323)가 연결된다. 텐션유지부(323)는 스프링 등 탄성 소재로 형성되어 연결되는 필터롤에 텐션을 주게 된다. 제1필름롤(331)과 제2필름롤(332) 사이의 텐션은 1차적으로 제1 및 제2 구동모터(333,334)의 회전력에 의해 결정되고, 미세한 장력 조절은 텐션유지부(323)에 의해 이루어진다. 한편, 하우징(350)의 외기유입구(211)를 사이에 두고 상 하측에 필터(321) 폭에 상응하는 거리 이격하여 한쌍의 필터가이드(322)가 배치된다. 한쌍의 필터 가이드(322)는 필터(321)의 상단부와 하단부가 각각 삽입되어 가이드 될 수 있도록 길이 방향으로 삽입홈(도면 중 미도시)이 형성되는 바 형상으로 형성된다. 필터가이드(322) 사이에 필터(321)가 배치되므로 외기 유입 댐퍼(210) 측 외기 유입구(211)와 밀착할 수 있는 정확한 위치에 필터가 배치될 수 있다. 또한, 필터위치센서(335)가 필터부(321a), 폐쇄부(321b), 오픈부(321c)의 위치를 감지할 수 있도록 설정 위치에 배치된다. 필터위치센서(335) 감지 신호에 따라 컨트롤러(311)는 외기유입구(211)에 상응하는 위치에 필터(321)의 필터부(321a), 폐쇄부(321b), 오픈부(321c) 중 어느 부분이 위치하는 지를 검출하고, 제어부(100)에서 전달된 명령에 따라 필터부(321a), 폐쇄부(321b), 오픈부(321c) 중 어느 하나가 배치되도록 제1롤모터(333)와 제2롤모터(334)를 구동한다.
도 4 내지 6을 참조하여 에어 컴프레셔의 구성을 상세히 설명하기로 한다. 에어컴프레샤는 탱크(341), 구동 모터(342), 분사노즐(343), 분사라인(344), 포집기(345), 배출구(346)를 포함한다. 탱크(341)는 압축공기를 저장하는 탱크로 하우징 일측에 설치된다. 구동 모터(342)는 탱크(341)로부터 압축공기가 토출되도록 구동하고, 분사노즐(343)은 필터(321) 배면에 배치되어 탱크(341)로부터 압축공기를 필터(321)로 토출한다. 분사 노즐(343)은 필터부(321a)의 높이에 상응하는 길이로 형성되는 것이 바람직하다. 분사 라인(344)은 압축공기를 탱크(341)로부터 분사노즐(343)로 전달한다. 필터(321)의 전면의 분사 노즐(343)에 상응하는 위치에 압축공기에 의해 필터(321)로부터 이탈된 오염물질을 포집하는 포집기(345)가 배치된다. 포집기(345) 일측에는 오염공기 배출구(346)가 결합하여 포집된 오염된 공기가 외부로 배출된다. 도 6에 도시된 바와 같이, 분사노즐(343)과 포집기(345)는 필터(321)를 사이에 두고 필터(321)의 길이 방향을 가로지르도록 배치된다. 포집기(345)는 커버(352) 측에 배치되고 분사노즐(343)은 외기 댐퍼측에 배치되는 것이 외기댐퍼로 유입되는 공기가 클리닝으로 인해 오염되는 것을 방지할 수 있게 된다. 압축 공기 분사 시 제1롤모터(333)와 제2롤모터(334)가 구동하여 분사노즐(343)과 포집기(451) 사이에서 하나 이상의 필터부(321a)가 움직이며 필터부(321a)에서 오염물질이 클리닝 되도록 한다.
도 7 은 본 발명의 실시예에 따른 필터 시스템(300)의 제어 관계를 설명하는 블럭도이다. 도시되는 바와 같이, 필터시스템(300)의 작동을 전체적으로 제어하는 컨트롤러(311)가 필터구동부(320), 필터위치센서(335), 컴프레셔 구동부(340), 컨트롤패널(351)과 유선 또는 무선으로 통신 가능하게 연결된다. 필터구동부(320)는 필터(321)가 길이 방향을 따라 좌우로 이동하도록 구동하는 제1롤모터(333)와 제2롤모터(334)가 될 수 있다. 컴프레셔 구동부(340)는 컴프레셔에서 압축공기를 토출하도록 구동하는 구동 모터(342)가 될 수 있다. 필터위치센서(335)는 필터의 길이 방향을 따라 설정 위치에 배치되어 길이방향으로 이동하는 필터의 위치를 검출하여 컨트롤러(311)에 인가한다. 컨트롤러(311)는 필터위치센서(335)에서 인가되는 신호에 따라 필터 위치를 인식하여 필터 이동 방향 거리 등을 결정하고 필터 구동부(320)를 구동한다. 컨트롤러(311)는 제어부(100)에서 인가되는 필터 클리닝 명령, 필터 종류 선택 명령, 필터 시스템 오픈, 폐쇄 명령에 따라 필터 구동부(320)를 구동하여 필터(321)를 길이 방향으로 이동시켜 외기 유입구(211) 앞에 하나 이상의 필터부(321a) 중 어느 하나, 폐쇄부(321b), 오픈부(321c)가 위치하도록 한다. 또한, 컨트롤러(311)는 하나 이상의 필터부(321a) 중 어느 하나를 컴프레셔 분사노즐(343)과 포집기(345) 사이에 배치하고 설정 속도로 이동하도록 하고, 컴프레셔 구동부(340)를 구동시켜 압축 공기가 필터부(321a)로 토출하여 필터부(321a)가 클리닝 되도록 할 수 있다. 또한, 컨트롤러(311)는 전면 커버(352)에 설치되는 컨트롤패널(351)에 연결되어 사용자가 설정값을 입력하거나 직접 제어 명령을 입력할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 공기조화기는 외기 댐퍼로 실외 공기가 유입되기 전에 필터 시스템을 통해 필터링하여 유입되도록 할 수 있다. 또한, 실외 또는 실내 센서 검출 신호에 기반하여 필터링에 사용되는 필터 종류를 자동으로 조정할 수 있다. 실외 또는 실내 센서 검출 신호에 기반하여 외기 유입 댐퍼 유입되는 공기를 필터링하거나 오픈하거나 차단할 수 있다. 또한, 필터를 자동으로 클리닝하여 오염물질로 인해 필터링 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
100 : 제어부 110 : 실내센서
120 : 실외센서 210 : 외기유입댐퍼
220 ; 순환댐퍼 230 : 배기댐퍼
300 : 필터시스템 321 : 필터
331,332 : 필터롤 333,334 : 롤모터
323 : 텐션유지부 341 : 에어 컴프레샤
311 : 컨트롤러 350 : 하우징
352 : 전면 커버 353 : 외기흡입구 그릴

Claims (5)

  1. 외기 유입 댐퍼 전단에 배치되는 필터 시스템을 포함하는 공기 조화기에 있어서,
    상기 필터시스템은,
    길이 방향으로 이동하도록 양 단이 제1필터롤과 제2필터롤에 각각 감겨 배치되고, 외기를 필터링하는 하나 이상의 필터부, 외기 통과를 폐쇄하는 폐쇄부, 외기를 통과시키도록 관통되는 오픈부가 길이방향을 따라 배치되는 필터;
    상기 제1필터롤과 제2필터롤을 각각 구동시켜 상기 필터를 길이 방향으로 전후진하도록 구동하는 필터구동부;
    길이방향을 따라 전후진하는 상기 필터의 위치를 검출하는 필터위치센서; 및
    상기 필터구동부 및 상기 필터위치센서와 통신 가능하게 연결되어 상기 필터의 상기 필터부, 상기 폐쇄부, 상기 오픈부의 위치를 변경하는 컨트롤러를 포함하는 자동 필터 시스템을 구비한 공기 조화기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 필터부는 프리필터, 미세먼지 필터, 미디움 필터, 헤파필터, 울파 필터, 케미컬 필터 중 어느 하나 이상을 포함하는 자동 필터 시스템을 구비한 공기 조화기
  3. 제 1 항에 있어서,
    실외 센서 또는 실내 센서를 추가로 포함하고, 상기 컨트롤러는 상기 실외 센서 또는 실내 센서의 검출 신호에 기반하여 상기 필터구동부를 구동하여 상기 필터부, 상기 폐쇄부, 상기 오픈부의 위치를 변경하는 자동 필터 시스템을 구비한 공기 조화기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 필터 시스템은, 에어컴프레셔 탱크, 컴프레셔 구동부, 압축 공기를 토출하고 상기 필터의 실외를 향하는 측에 배치되는 분사노즐, 상기 압축 공기에 의해 이탈된 오염된 공기를 포집하도록 상기 필터를 사이에 두고 상기 분사노즐과 마주보도록 배치되며 상기 필터의 상기 외기유입댐퍼를 향하는 측에 배치되는 포집기를 추가로 포함하는 자동 필터 시스템을 구비한 공기 조화기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 컴프레셔 구동부에 통신 가능하게 연결되고, 상기 필터 클리닝 시 상기 컴프레셔 구동부를 구동하면서 상기 필터 구동부를 구동하여 상기 필터의 상기 필터부가 상기 분사노즐과 상기 포집기 사이에서 이동하며 상기 필터부의 오염물이 클리닝되도록 하는 자동 필터 시스템을 구비한 공기 조화기.
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