KR20220021679A - Airconditioner - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 공기조화기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 일 단이 실외열교환기에 연결되어, 실외열교환기를 유동하는 냉매의 일부를 바이패스하는 바이패스배관을 구비한 공기조화기에 관한 것이다.The present invention relates to an air conditioner, and more particularly, to an air conditioner having a bypass pipe having one end connected to an outdoor heat exchanger and bypassing a portion of refrigerant flowing through the outdoor heat exchanger.
일반적으로 공기조화기는 압축기, 실외 열교환기, 팽창기구 및 실내 열교환기를 포함하는 냉동 사이클을 이용하여 실내를 냉방 또는 난방시키는 장치이다. 공기조화기는 실외기와 실내기의 2개의 어셈블리를 구비할 수 있다. 이중 실외기는 외부에 설치되고, 압축기와 실외열교환기를 구비한다. 실내기는 실내에 설치되고, 실내열교환기를 구비한다.In general, an air conditioner is a device that cools or heats an indoor space using a refrigeration cycle including a compressor, an outdoor heat exchanger, an expansion mechanism, and an indoor heat exchanger. The air conditioner may include two assemblies of an outdoor unit and an indoor unit. The double outdoor unit is installed outside, and includes a compressor and an outdoor heat exchanger. The indoor unit is installed indoors and includes an indoor heat exchanger.
실외열교환기는 실외기에 배치되는 바, 설치환경에 영향을 받는다. 예를 들어, 실외기가 설치되는 곳이 한랭지인 경우, 실외열교환기 내부를 유동하는 냉매는 과도하게 냉각될 수 있다. 따라서, 실외열교환기를 유동하는 냉매의 비체적이 증가될 수 있고, 이에 따라 실외열교환기를 유동하는 냉매의 압력손실이 과도하게 증가되는 문제점이 있다.Since the outdoor heat exchanger is placed in the outdoor unit, it is affected by the installation environment. For example, when the place where the outdoor unit is installed is a cold area, the refrigerant flowing inside the outdoor heat exchanger may be excessively cooled. Accordingly, the specific volume of the refrigerant flowing through the outdoor heat exchanger may be increased, and accordingly, there is a problem in that the pressure loss of the refrigerant flowing through the outdoor heat exchanger is excessively increased.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 실외열교환기 내부를 유동하는 2상냉매의 상을 분리하여 압력손실을 감소시키는 공기조화기를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide an air conditioner that reduces pressure loss by separating the phases of a two-phase refrigerant flowing inside an outdoor heat exchanger.
본 발명의 또 다른 과제는 2상냉매의 상을 분리하는 분리수단을 복수개 포함하여, 압력손실을 보다 덜 감소시키는 공기조화기를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an air conditioner that further reduces pressure loss by including a plurality of separation means for separating the phases of the two-phase refrigerant.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems of the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기는, 냉매를 압축하는 압축기, 냉매를 실내공기와 열교환시키는 실내열교환기, 냉매를 팽창시키는 팽창기구, 냉매를 실외공기와 열교환시키는 실외열교환기, 일 단이 실외열교환기에 연결되고 타 단이 압축기의 입구포트에 연결된 압축기 입구배관에 연결되는 제1바이패스배관, 일 단이 실외열교환기에 연결되고 타 단이 압축기에 형성된 인젝션포트에 연결되는 제2바이패스배관을 포함하고, 제1바이패스배관 또는 제2바이패스배관 중 적어도 하나는 실외열교환기를 유동하는 냉매의 적으도 일부를 바이패스시킨다.In order to achieve the above object, an air conditioner according to an embodiment of the present invention includes a compressor for compressing a refrigerant, an indoor heat exchanger for exchanging the refrigerant with indoor air, an expansion mechanism for expanding the refrigerant, and an outdoor air conditioner for exchanging the refrigerant with outdoor air Heat exchanger, first bypass pipe connected to the outdoor heat exchanger at one end and the compressor inlet pipe at the other end connected to the inlet port of the compressor, one end connected to the outdoor heat exchanger and the other end connected to the injection port formed in the compressor and a second bypass pipe, wherein at least one of the first bypass pipe and the second bypass pipe bypasses at least a portion of the refrigerant flowing through the outdoor heat exchanger.
제1바이패스배관과 실외열교환기의 연결부는, 난방운전을 기준으로, 제2바이패스배관과 실외열교환기의 연결부보다 하류에 배치될 수 있다.The connection part of the first bypass pipe and the outdoor heat exchanger may be disposed downstream from the connection part of the second bypass pipe and the outdoor heat exchanger based on the heating operation.
제1바이패스배관을 유동하는 냉매의 압력은, 제2바이패스배관을 유동하는 냉매의 압력보다 높지 않을 수 있다.The pressure of the refrigerant flowing through the first bypass pipe may not be higher than the pressure of the refrigerant flowing through the second bypass pipe.
공기조화기는, 실외열교환기는 복수개의 단위유로를 포함하고, 제1바이패스배관 또는 제2바이패스배관과 복수개의 단위유로 사이에 배치되는 헤더를 더 포함할 수 있다.The air conditioner, the outdoor heat exchanger may include a plurality of unit flow passages, and may further include a header disposed between the first bypass pipe or the second bypass pipe and the plurality of unit flow passages.
공기조화기는, 제1바이패스배관 또는 제2바이패스배관 중 적어도 어느 하나에 배치되는 바이패스밸브를 더 포함할 수 있다.The air conditioner may further include a bypass valve disposed on at least one of the first bypass pipe and the second bypass pipe.
공기조화기는, 제1바이패스배관의 일 단 또는 제2바이패스배관의 일 단에 배치되고, 2상냉매를 기상과 액상으로 분리하는 분리수단을 더 포함할 수 있다.The air conditioner may further include a separation means disposed at one end of the first bypass pipe or one end of the second bypass pipe, and separating the two-phase refrigerant into a gas phase and a liquid phase.
분리수단은, 일 단이 실외열교환기의 상류측에 연결되는 입구관, 일 단이 입구관의 타 단에 삽입되고 타 단이 제1바이패스배관 또는 제2바이패스배관에 연결되는 기상출구관, 일 단이 입구관의 일 측에 결합되고 타 단이 실외열교환기의 하류측에 연결되는 액상출구관을 포함할 수 있다.The separation means includes an inlet pipe at one end connected to the upstream side of the outdoor heat exchanger, a gas phase outlet pipe having one end inserted into the other end of the inlet pipe and the other end connected to the first bypass pipe or the second bypass pipe. , it may include a liquid phase outlet pipe having one end coupled to one side of the inlet pipe and the other end connected to the downstream side of the outdoor heat exchanger.
액상출구관은 굴곡부를 포함할 수 있다.The liquid-phase outlet tube may include a bent portion.
입구관과 기상출구관은 일 직선상에 배치될 수 있다.The inlet pipe and the gaseous outlet pipe may be arranged on a straight line.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.The details of other embodiments are included in the detailed description and drawings.
본 발명의 공기조화기에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.According to the air conditioner of the present invention, there are one or more of the following effects.
첫째, 실외열교환기를 유동하는 2상냉매 중 기상냉매를 분리하는 바, 실외열교환기 내부의 압력손실이 감소하는 장점이 있다.First, the gas phase refrigerant is separated from the two-phase refrigerant flowing through the outdoor heat exchanger, which has the advantage of reducing the pressure loss inside the outdoor heat exchanger.
둘째, 제1분리수단에서 분리된 기상냉매는 제1바이패스배관을 통해 압축기 입구배관으로 바이패스되고, 제2분리수단에서 분리된 기상냉매는 제2바이패스배관을 통해 압축기 인젝션포트로 바이패스되는 바, 압력손실을 더욱 감소시키고, 장치의 성능을 보다 향상시키는 장점도 있다.Second, the gaseous refrigerant separated from the first separating means is bypassed to the compressor inlet pipe through the first bypass pipe, and the gaseous refrigerant separated from the second separating means is bypassed to the compressor injection port through the second bypass pipe As a result, there is an advantage of further reducing the pressure loss and further improving the performance of the device.
셋째, 제2바이패스배관에서 바이패스된 냉매가 압축기 입구배관에서 다른 냉매와 합류하고, 이후 제1바이패스배관에서 바이패스된 냉매가 압축기 인젝션포트에서 다른 냉매와 합류하는 바, 장치의 성능을 보다 향상시키는 장점도 있다.Third, the refrigerant bypassed in the second bypass pipe joins with other refrigerants in the compressor inlet pipe, and then the refrigerant bypassed in the first bypass pipe joins with other refrigerants at the compressor injection port, improving the performance of the device. There is also the advantage of further improvement.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.
도 1은 본 발명에 따른 공기조화기의 구성을 간략히 나타낸 도,
도 2는 건도와 압력손실의 관계를 나타낸 도,
도 3은 도 1의 실외열교환기의 구조를 간략히 나타낸 도,
도 4는 분리수단의 구조를 도시한 도,
도 5는 본 발명에 따른 공기조화기가 가동시의 P-H선도이다.1 is a diagram schematically showing the configuration of an air conditioner according to the present invention;
2 is a diagram showing the relationship between dryness and pressure loss;
3 is a diagram schematically showing the structure of the outdoor heat exchanger of FIG. 1;
4 is a view showing the structure of the separation means;
5 is a PH chart when the air conditioner according to the present invention is in operation.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention and methods of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms, and only these embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and common knowledge in the art to which the present invention pertains It is provided to fully inform those who have the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout.
이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 공기조화기(1)를 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings for explaining the
공기조화기(1)는 실외에 배치되어 냉매와 외부공기를 열교환시키고, 냉매의 열을 외부에 방출하는 실외기를 포함하고, 실내에 배치되어 냉매와 실내공기를 열교환시키고, 내부의 열을 흡수하는 실내기를 포함한다. The
공기조화기(1)는 냉매를 압축하는 압축기(11), 실외에 설치되어 실외공기와 냉매를 열교환하는 실외열교환기(14), 냉매를 팽창시키는 팽창기구(15), 실내에 설치되어 실내공기와 냉매를 열교환하는 실내열교환기(16)를 포함한다.The air conditioner (1) includes a compressor (11) for compressing a refrigerant, an outdoor heat exchanger (14) installed outdoors to exchange heat with outdoor air and a refrigerant, an expansion mechanism (15) for expanding the refrigerant, and an indoor air installed indoors and an
이하 도 1을 참조하여 공기조화기(1)를 구성하는 주요 구성요소들을 난방운전을 기준으로 하여 설명한다. 도 1은 공기조화기(1)의 간략한 구조도이며, 보다 상세하게 난방운전시의 냉매의 흐름을 함께 도시한 구조도이다.Hereinafter, main components constituting the
압축기(11)는 유입되는 저온-저압의 냉매를 고온-고압의 냉매로 압축시킨다. 압축기(11)는 일반적으로 실외기에 배치된다. 압축기(11)는 다양한 구조가 적용될 수 있으며, 실린더 및 피스톤을 이용한 왕복동압축기 또는 선회스크롤 및 고정스크롤을 이용한 스크롤 압축기일 수 있다. 본 실시예에서 압축기(11)는 스크롤 압축기이다. 본 발명은 1개의 압축기를 도시하고 있으나, 압축기는 실시예에 따라 복수로 구비될 수 있다.The compressor 11 compresses the incoming low-temperature-low pressure refrigerant into a high-temperature-high pressure refrigerant. The compressor 11 is generally disposed in an outdoor unit. The compressor 11 may have various structures, and may be a reciprocating compressor using a cylinder and a piston or a scroll compressor using an orbiting scroll and a fixed scroll. The compressor 11 in this embodiment is a scroll compressor. Although one compressor is illustrated in the present invention, a plurality of compressors may be provided according to embodiments.
압축기 입구포트(111)는 압축기(11)로 냉매가 유입되는 홀이다. 압축기 입구포트(111)에는 압축기 입구배관(112)이 연결된다. 압축기 입구배관(112)은 어큐뮬레이터(13)와 연결된다.The
압축기 토출포트(113)는 압축된 냉매가 토출되는 홀이다. 압축기 토출포트(113)에는 압축기 출구배관(114)이 연결된다. 압축기 출구배관(114)은 난방운전시 실내열교환기(16)와 연결되고, 냉방운전시 실외열교환기(14)와 연결된다.The
압축기 인젝션포트(115)는 인젝션된 냉매 또는 바이패스된 냉매가 유입되는 홀이다.The
압축기(11)는 고온-고압의 냉매를 절환밸브(12)로 안내한다.The compressor 11 guides the high-temperature-high pressure refrigerant to the
절환밸브(12)는 복수의 배관이 연결되고, 스위칭하여 냉매유로를 절환하는 장치이다. 도 1을 참조하면, 절환밸브(12)는 압축기(11), 실외열교환기(14), 실내열교환기(16) 및 어큐뮬레이터(13)와 연결된다. 절환밸브(12)는 스위칭함에 따라 냉방운전과 난방운전으로 전환할 수 있다.The
도 1은 난방운전시 절환밸브(12)를 나타낸 것이다. 난방운전시, 절환밸브(12)는 압축기의 토출포트(113)와 실내열교환기(16)를 연결하고, 어큐뮬레이터(13)와 실외열교환기(14)를 연결한다.1 shows the
도시하지 않았으나, 냉방운전시 절환밸브(12)는 압축기의 토출포트(113)와 실외열교환기(14)를 연결하고, 어큐뮬레이터(13)와 실내열교환기(16)를 연결한다.Although not shown, during the cooling operation, the
압축기(115)의 냉매유입방향에는 어큐뮬레이터(13,accumulator)가 배치될 수 있다. 어큐뮬레이터(13)는 압축기(115)에 필요이상의 냉매가 과도하게 유입되는 것을 방지하여 압축기(115)의 손상을 방지하는 장치이다. 어큐뮬레이터(13)에서는 냉매가 액상 및 기상으로 존재할 수 있으며, 기상냉매만을 압축기(115)로 유동시켜 압축기(115)의 손상을 방지한다.An
실내열교환기(16)는 고온-고압의 냉매와 실내공기를 열교환하고, 실내공기로 열을 전달하여 실내공기를 가열시키는 장치이다. 실내열교환기(16)는 실내기에 배치된다. 실내열교환기(16)는 난방운전시 냉매를 응축하는 응축기로 작용한다. 실내열교환기(16)에서 배출되는 냉매는 팽창기구(15)로 유동한다.The
팽창기구(15)는 냉매를 팽창시켜 저온-저압의 냉매를 토출하는 장치이다. 팽창기구(15)는 실외기에 배치될 수도 있고, 실내기에 배치될 수도 있으나, 바람직하게는 실내기의 소음을 감소시키고 실내기의 크기를 소형화하기 위하여 실외기에 배치될 수 있다. 난방운전시 팽창기구(15)는 완전 개방되어 냉매를 통과시키므로, 실내열교환기(16)에서 토출된 저온-고압의 냉매는 극저온-저압의 상태로 토출된다. 팽창기구(15)에서 토출된 저온-저압의 냉매는 실외열교환기(14)로 유동한다.The
실외열교환기(14)는 실외공간에 배치되며, 난방운전을 기준으로 팽창기구(15)에서 공급된 저온-저압의 냉매를 실외공기와 열교환한다. 난방운전시 실외열교환기(14)는 냉매를 가열시키는 증발기로 작용한다. 실외열교환기(14)는 실외기 내에 배치된다. 실외열교환기(14)는 극저온-저압의 냉매를 실외공기와 열교환하여 저온-저압의 냉매로 토출한다. 실외열교환기(14)에서 토출된 중온-저압의 냉매는 압축기(115)로 유동한다.The
공기조화기(1)가 한랭지에 설치되는 경우, 실외열교환기(14)를 유동하는 냉매는 매우 낮은 실외공기로 인하여 과도하게 냉각될 수 있다. 이에 따라 실외열교환기(14)를 유동하는 냉매의 비체적이 증가할 수 있다. When the
도 2는 건도와 압력손실의 관계를 나타낸 도이다. 도 2를 참조하면, 냉매의 상이 대부분 액상인 경우에는 압력손실이 적다. 마찬가지로, 냉매의 상이 대부분 기상인 경우에도 압력손실이 적다. 하지만, 액상냉매와 기상냉매가 병존하는 2상냉매인 경우에는 압력손실이 커진다. 예를 들어, 건도가 약 0.7인 경우에는 냉매의 압력손실은 약 25kPa에 달한다. 냉매의 압력손실이 증가하는 경우, 공기조화기(1)의 성능이 저하되고, 운전효율이 감소되는 문제가 발생한다.2 is a diagram showing the relationship between dryness and pressure loss. Referring to FIG. 2 , when the phase of the refrigerant is mostly liquid, the pressure loss is small. Similarly, even when the phase of the refrigerant is mostly gaseous, the pressure loss is small. However, in the case of a two-phase refrigerant in which the liquid refrigerant and the gaseous refrigerant coexist, the pressure loss increases. For example, when the dryness is about 0.7, the pressure loss of the refrigerant reaches about 25 kPa. When the pressure loss of the refrigerant increases, the performance of the
이에, 본 발명에 따른 공기조화기(1)는 실외열교환기(14)에서 배치되어, 실외열교환기(14)를 유동하는 냉매 중 일부 기상냉매를 바이패스시키는 바이패스배관(110,210)을 구비한다. Accordingly, the
실외열교환기(14)에서 상변화된 2상냉매 중 기상냉매는 바이패스배관(110,210)을 통해 바이패스된다. 바이패스배관을 통해 비체적이 큰 기상냉매를 분리시켜, 실외열교환기(14) 내부의 압력손실이 감소하는 효과가 있다. 또한, 냉매의 전체적인 유량이 줄어들어 압력손실이 감소되는 효과도 있다. 또한, 기상냉매가 토출됨에 따라 실외열교환기(14)를 유동하는 냉매의 건도가 적어지는 바, 압력손실이 감소한다. 또한, 실외열교환기(14)의 열교환효율이 향상될 수 있다.The gas phase refrigerant among the phase-changed two-phase refrigerant in the
본 발명에 따른 공기조화기(1)는 적어도 2개의 바이패스배관(110,210)을 구비한다. 이를 제1바이패스배관(110)과 제2바이패스배관(210)이라고 정한다. 제1바이패스배관(110)과 제2바이패스배관(210)은 실외열교환기(14)에 연결되는 위치가 상이하고, 바이패스되는 위치가 상이하다.The
제1바이패스배관(110)은 일 단이 실외열교환기(14)에 연결되고, 타 단이 압축기의 입구배관(112)에 연결된다. 제1바이패스배관(110)의 타 단에는 제1분리수단(120)이 배치된다. 제1분리수단(120)에서는 2상냉매에서 기상냉매와 액상냉매를 분리하고, 기상냉매를 제1바이패스배관(110)을 통하여 바이패스한다. 바이패스된 냉매는 압축기 입구배관(112)으로 유동한다.The
제2바이패스배관(210)은 일 단이 실외열교환기(14)에 연결되고, 타 단이 압축기 인젝션포트(115)에 연결된다. 제2바이패스배관(210)의 타 단에는 제2분리수단(220)이 배치된다. 제2분리수단(220)에서는 2상냉매에서 기상냉매와 액상냉매를 분리하고, 기상냉매를 제2바이패스배관(210)을 통하여 바이패스한다. 바이패스된 냉매는 압축기 인젝션포트(115)로 유동한다.The
실외열교환기(14)를 유동하는 냉매는 제2바이패스배관(210)과 제1바이패스배관(110)을 통하여 차례로 바이패스된다. 따라서 2상냉매에 존재하는 기상냉매를 보다 효과적으로 분리하여, 압력손실을 감소시키고 효율을 향상시킬 수 있다.The refrigerant flowing through the
제2바이패스배관(210)을 유동하는 냉매는 압축기 입구배관(112)으로 유동하여 다른 냉매와 혼합된다. 제1바이패스배관(110)을 유동하는 냉매는 압축기 인젝션포트(115)로 유동하여 다른 냉매와 혼합된다. 제2바이패스배관(210)에서 바이패스된 냉매와 제1바이패스배관(110)에서 바이패스된 냉매는 차례로 다른 냉매와 혼합됨으로써, 냉매 합류시에 발생할 수 있는 성능하락을 감소시킬 수 있다.The refrigerant flowing through the
이하, 각 구성요소별로 자세히 설명한다.Hereinafter, each component will be described in detail.
바이패스배관(110,210)은 일 단이 실외열교환기(14)에 배치되고, 실외열교환기(14)를 유동하는 냉매의 적어도 일부를 바이패스시키는 구성요소이다. 바이패스배관은 제1바이패스배관(110) 또는 제2바이패스배관(210)으로 구분할 수 있다. 제1바이패스배관(110) 또는 제2바이패스배관(210) 중 적어도 하나는 실외열교환기(14)를 유동하는 냉매의 적어도 일부를 바이패스시킨다.One end of the
제1바이패스배관(110)은 일 단이 실외열교환기(14)에 연결되고, 타 단이 압축기의 입구포트(111)에 연결된 압축기 입구배관(112)에 연결된다.The
제1바이패스배관(110)의 일 단은 실외열교환기(14)에 연결된다. One end of the
도 3을 참조하면, 제1바이패스배관(110)의 일 단과 실외열교환기(14) 사이에는 제1분리수단(120)이 배치된다. 제1바이패스배관(110)은 제1분리수단(120)에서 분리된 기상냉매를 안내한다. 상기 분리된 기상냉매는 도 5에서 냉매3을 가리킨다.Referring to FIG. 3 , the first separating means 120 is disposed between one end of the
제1바이패스배관(110)의 일 단과 제1분리수단(120) 사이에는 제1헤더(130)가 배치된다. 제1헤더(130)는 복수의 제1분리수단(120)에서 분리된 기상냉매를 충분히 혼합하고, 제1바이패스밸브(140)로 안내한다.A
제1바이패스배관(110)의 타 단은 압축기 입구배관(112)에 연결된다. 실외열교환기(14)에서 분리된 기상냉매는 실외열교환기(14)를 모두 통과한 나머지 냉매들과 압축기 입구배관(112)에서 혼합된다. 실외열교환기(14)를 모두 통과한 나머지 냉매들이라 함은, 도 5에서 냉매4를 가리킨다.The other end of the
제2바이패스배관(120)은 일 단이 실외열교환기(14)에 연결되고, 타 단이 압축기(115)에 형성된 인젝션포트(115)에 연결된다.The
제2바이패스배관(210)의 일 단은 실외열교환기(14)에 연결된다. One end of the
도 3을 참조하면, 제2바이패스배관(210)의 일 단과 실외열교환기(14) 사이에는 제2분리수단(220)이 배치된다. 제2바이패스배관(210)은 제2분리수단(220)에서 분리된 기상냉매를 안내한다. 상기 분리된 기상냉매는 도 5에서 냉매1을 가리킨다.Referring to FIG. 3 , a second separating means 220 is disposed between one end of the
제2바이패스배관(210)의 일 단과 제2분리수단(220) 사이에는 제2헤더(230)가 배치된다. 제2헤더(230)는 복수의 제2분리수단(220)에서 분리된 기상냉매를 충분히 혼합하고, 제2바이패스밸브(240)로 안내한다.A
제2바이패스배관(210)의 타 단은 압축기 인젝션포트(115)에 연결된다. 실외열교환기(14)에서 분리된 기상냉매는 압축중인 다른 냉매들과 압축기(115) 내부에서 혼합된다. 압축중인 다른 냉매들이라 함은, 도 5에서 냉매2를 가리킨다.The other end of the
제1바이패스배관(110)과 실외열교환기(14)의 연결부는, 난방운전을 기준으로, 제2바이패스배관(210)과 실외열교환기(14)의 연결부보다 하류에 배치된다. 도 3을 참조하면, 실외열교환기(14)로 유입된 냉매는 제2분리수단(220)을 통과한 후 제1분리수단(120)을 통과한다. The connection part of the
실외열교환기(14)로 유입된 냉매는 제2분리수단(220)에서 기상냉매(냉매1)와 액상냉매(냉매2)로 분리된다. 액상냉매는 실외열교환기(14)를 유동하며 일부가 기화힐 수 있고, 다시 2상냉매로 될 수 있다. 상기 2상냉매는 제1분리수단(120)에서 기상냉매(냉매3)와 액상냉매(냉매4)로 분리된다.The refrigerant flowing into the
상기 제2분리수단(220)에서 분리된 기상냉매인 냉매1은 상기 제1분리수단(120)에서 분리된 기상냉매인 냉매3보다 압력이 높다. 다시 말해, 제1바이패스배관(110)을 유동하는 냉매의 압력은, 제2바이패스배관(210)을 유동하는 냉매의 압력보다 높지 않다. 따라서, 보다 압력이 낮은 냉매3을 압축기 입구배관(112)으로 안내하고, 보다 압력이 높은 냉매1을 압축기 인젝션포트(115)로 안내하는 것이 바람직하다. 따라서, 보다 압력이 낮은 냉매3은 압축기 입구배관(112)으로 바이패스되고, 냉매3과 냉매4의 혼합냉매는 압축기로 유입되고, 냉매1은 압축중인 냉매3/냉매4의 혼합냉매와 혼합된다.The
헤더(130)는 복수개의 관을 취합하는 구성요소이다.The
실외열교환기(14)는 복수개의 단위유로(141,142)를 포함하고, 헤더는 바이패스배관과 복수개의 단위유로(141.142) 사이에 배치되어, 복수개의 단위유로에서 토출되는 기상냉매를 혼합한다. The
제1헤더(130)는 제1바이패스배관(110)과 복수개의 단위유로(141,142) 사이에 배치되어, 복수개의 단위유로에서 토출되는 기상냉매를 혼합한다. 제2헤더(230)는 제2바이패스배관(210)과 복수개의 단위유로 사이에 배치되어, 복수개의 단위유로에서 토출되는 기상냉매를 혼합한다. 실외열교환기(14)의 출구단에 헤더가 배치될 수 있고, 실외열교환기(14)의 출구단에 배치된 헤더는 각 단위유로에서 배출된 냉매를 혼합하여 어큐뮬레이터(13)로 안내한다.The
헤더는 각 단위유로(141,142)를 유동하는 냉매를 혼합하여, 일정한 상태의 냉매를 압축기 인젝션포트(115) 또는 압축기 입구배관(112)에 안내한다. 예를 들어, 제2단위유로(142)는 제1단위유로(141)보다 아래에 위치하며, 상기 위치차이로 인하여 교환되는 열에 차이가 발생할 수 있고, 이에 따라 압축기 인젝션포트(115) 또는 압축기 입구배관(112)에 바이패스되는 냉매의 온도/압력이 요동하여, 압축기(115)의 압축효율이 요동하거나, 공기조화기(1)의 성능이 요동할 수 있다. 따라서, 헤더를 배치하여, 각 단위유로에서 분리된 기상냉매를 충분히 혼합하여, 요동하지 않는 일정한 상태의 온도/압력을 갖는 냉매를 바이패스시킨다.The header mixes the refrigerant flowing through each
바이패스배관(110,210)에는 바이패스배관의 냉매유동을 개폐하는 바이패스밸브(140,240)가 설치된다. 제1바이패스밸브(140)는 제1바이패스배관(110)에 배치되며, 압축기 입구배관(112)으로 바이패스되는 냉매를 제어한다. 제2바이패스밸브(240)는 제2바이패스배관(210)에 배치되며, 압축기 인젝션포트(115)로 바이패스되는 냉매를 제어한다.Bypass
바이패스밸브(140,240)는 실외열교환기(14)가 증발기로 기능하는 경우, 즉 난방운전시 개방된다. 바이패스밸브는 실외열교환기(14)가 응축기로 기능하는 경우, 즉 냉방운전시 폐쇄된다. 따라서, 바이패스밸브는 난방운전시 바이패스배관이 실외열교환기(14)가 증발기로 사용되는 경우에만 사용되게 한다.The
바이패스밸브(140,240)는 실외열교환기(14)가 난방운전시 증발기로 기능하는 경우에도 바이패스배관을 폐쇄할 수 있다. 예를 들어, 냉매의 유량이 적거나, 실외온도가 비교적 높은 경우에는 바이패스배관을 사용하지 않을 수 있다.The
바이패스밸브(140,240)는 제어부에 의하여 제어될 수 있다. 제어부는 제1바이패스밸브(140)와 제2바이패스밸브(240)를 선택적으로 개폐하여 바이패스되는 냉매의 양을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제1바이패스배관(110)만을 개방하여, 분리된 냉매를 압축기 입구배관(112)에만 바이패스할수 있다 또한, 제2바이패스배관(210)만을 개방하여, 분리된 냉매를 압축기 인젝션포트(115)에만 바이패스할 수 있다. 또한, 제1바이패스배관(110)과 제2바이패스배관(210)을 모두 개방하여, 분리된 냉매를 압축기 입구배관(112)과 압축기 인젝션포트(115)에 단계적으로 바이패스할 수 있다.The
바이패스밸브(140,240)는 헤더의 하류에 배치될 수 있다. 보다 상세하게, 제1바이패스밸브(140)는 제1헤더(130)의 하류에 배치되고, 제2바이패스밸브(240)는 제2헤더(230)의 하류에 배치된다.The
분리수단(120,220)은 제1바이패스배관(110)의 일 단 또는 제2바이패스밸브(240)의 일 단에 배치되고, 2상냉매를 기상과 액상으로 분리하는 구성요소이다. 제1분리수단(120)과 제2분리수단(220)은 동일한 형상으로 형성되는 바, 이하 제1분리수단(120)을 중심으로 설명하고, 특별한 사정이 없는 한 제2분리수단(220)에도 적용될 수 있다.The separation means 120 and 220 are disposed at one end of the
제1분리수단(120)은 제1바이패스배관(110)과 실외열교환기(14) 사이에 배치된다. 제1헤더(130)가 배치된 경우, 제1분리수단(120)은 제1헤더(130)와 실외열교환기(14) 사이에 배치된다. 제1분리수단(120)은 제2분리수단(220)을 통과한 냉매 중에서 기상냉매와 액상냉매를 분리하고, 기상냉매를 제1헤더(130) 및 제1바이패스배관(110)으로 안내하고, 액상냉매를 다시 실외열교환기(14)로 안내한다.The first separation means 120 is disposed between the
제2분리수단(220)은 제2바이패스배관(210)과 실외열교환기(14) 사이에 배치된다. 제1헤더(130)가 배치된 경우, 제1분리수단(120)은 제1헤더(130)와 실외열교환기(14) 사이에 배치된다. 제2분리수단(220)은 실외열교환기(14)를 유동하는 냉매 중에서 기상냉매와 액상냉매를 분리하고, 기상냉매를 제2헤더(230) 및 제2바이패스배관(210)으로 안내하고, 액상냉매를 다시 실외열교환기(14)로 안내한다.The second separation means 220 is disposed between the
제2분리수단(220)은 제1분리수단(120)보다 상류에 배치된다. 실외열교환기(14)에 냉매가 유입되면, 냉매는 제1분리수단(120)을 통과하고, 제2분리수단(220)을 통과하고, 실외열교환기(14) 외부로 배출된다. 냉매는 제2분리수단(220)에서 일부가 바이패스되는 바, 제1분리수단(120)을 통과하는 냉매의 유량은 제2분리수단(220)을 통과하는 냉매의 유량보다 적다.The second separating means 220 is disposed upstream of the first separating means 120 . When the refrigerant flows into the
제1분리수단(120)과 제2분리수단(220)은 단위유로(141,142)에 각각 배치된다. 예를 들어, 제1단위유로(141)에는 제1분리수단(120)과 제2분리수단(220)이 각각 적어도 하나 이상 배치되고, 제2단위유로(142)에도 제1분리수단(120)과 제2분리수단(220)이 각각 적어도 하나 이상 배치된다.The first separating means 120 and the second separating means 220 are respectively disposed in the
분리수단(120)은 입구관(121), 기상출구관(122) 및 액상출구관(123)으로 구분될 수 있다.The separation means 120 may be divided into an
입구관(121)은 내부에 중공을 구비한 관 형상으로 형성된다. 입구관(121)은 금속재질로 형성될 수 있다. 입구관(121)의 일 단인 입구관(121)의 입구는 실외열교환기(14)의 상류측 튜브에 연결된다. 입구관(121)은 실외열교환기(14)의 튜브 중 직선부와 곡선부의 연결점에 연결될 수 있다. 입구관(121)은 실외열교환기(14)의 튜브 중 직선부에서 곡선부로 바뀌는 연결점에 연결될 수 있다. 실외열교환기(14)를 유동하는 냉매는 입구관(121)을 통해 분리수단으로 유입된다.The
기상출구관(122)은 내부에 중공을 구비한 관 형상으로 형성된다. 기상출구관(122)은 금속재질로 형성될 수 있다. 기상출구관(122)의 일 단인 기상출구관(122)의 입구는 입구관(121)의 타 단에 삽입된다. 기상출구관(122)의 타 단인 기상출구관(122)의 출구는 제1바이패스배관(110) 또는 제2바이패스배관(210)에 연결된다. 헤더가 배치된 경우, 기상출구관(122)의 출구는 제1헤더(130) 또는 제2헤더(230)에 연결된다. The
기상출구관(122)의 입구의 직경은 출구의 직경보다 작을 수 있다. The diameter of the inlet of the gas
기상출구관(122)의 입구의 직경은 입구관(121)의 출구의 직경보다 작을 수 있다. 따라서, 입구관(121)을 유동하는 냉매 중 기상냉매가 기상출구관(122)의 입구로 유입된다.The diameter of the inlet of the
액상출구관(123)은 내부에 중공을 구비한 관 형상으로 형성된다. 액상출구관(123)은 금속재질로 형성될 수 있다. 액상출구관(123)은 입구관(121)과 일체로 형성될 수 있다.The
액상출구관(123)은 굴곡부를 포함할 수 있다. 액상출구관(123)의 입구는 입구관(121)의 일 측에서 입구관(121)과 수직으로 연결되고, 액상출구관(123)의 출구는 실외열교환기(14)로 냉매를 안내하고, 액상출구관(123)의 입구와 출구 사이에는 굴곡부를 포함하여 냉매의 유동방향을 변경한다.The liquid-
액상출구관(123)의 일 단인 액상출구관(123)의 입구는 입구관(121)의 일 측벽에 결합된다. 액상출구관(123)의 타 단인 액상출구관(123)의 출구는 실외열교환기(14)의 하류측 튜브에 연결된다.The inlet of the liquid-
액상출구관(123)은 입구관(121)의 일 측단에 연결될 수 있다. 액상출구관(123)은 입구관(121)의 일 측 벽면에 연결되어 연통된다. 액상출구관(123)은 입구관(121)의 하단에 연결될 수 있다. 액상출구관(123)은 기상출구관(122)의 입구보다 하류에 연결될 수 있다. 액상출구관(123)의 입구는 기상출구관(122)의 입구와 기상출구관(122)의 출구 사이에 위치할 수 있다. 따라서, 기상냉매는 기상출구관(122)으로 용이하게 유동하고, 액상냉매는 액상출구관(123)으로 용이하게 유동할 수 있다. The
입구관(121)과 기상출구관(122)은 일 직선상에 배치되고, 입구관(121)과 액상출구관(123)은 교차로 배치되고, 기상출구관(122)과 액상출구관(123)은 교차로 배치된다. 입구관(121) 또는 기상출구관(122)은 액상출구관(123)과 수직으로 배치될 수 있다. 입구관(121)과 기상출구관(122)은 일 직선상에 배치하여, 기상냉매를 용이하게 바이패스시키고, 액상출구관(123)은 입구관(121)과 교차하게 배치하여, 액상냉매를 다시 실외열교환기(14)로 안내한다. 분리수단은 h-형상으로 형성될 수 있다.The
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 공기조화기(1)의 작용을 설명하면 다음과 같다.The operation of the
도 1 및 도 5를 참조하여, 본 발명에 따른 공기조화기(1) 내부를 유동하는 냉매순환을 설명한다.The refrigerant circulation flowing inside the
난방운전을 기준으로, 냉매는 압축기(115)에서 고온-고압으로 압축되고[루트(1)], 실내열교환기(16)에서 실내공기로 열을 전달하고[루트(2)], 팽창기구(15)에서 팽창되고[루트(3)], 실외열교환기(14)에서 실외공기로부터 열을 전달받고[루트(4)], 다시 압축기(115)로 향한다. Based on the heating operation, the refrigerant is compressed at high temperature and high pressure in the compressor 115 [route (1)], heat is transferred from the
냉매는 실외열교환기(14)를 유동하며 실외공기로부터 열을 전달받고, 액상냉매는 기상냉매로 기화된다. 도 5를 참조하여, 냉매 중 기상 냉매는 냉매1, 액상 냉매는 냉매2로 정한다.The refrigerant flows through the
제2분리수단(220)에서 유입되는 냉매는 기상과 액상의 2상의 냉매이다. 냉매는 제2분리수단(220)에서 기상의 냉매1과 액상의 냉매2로 분리된다. The refrigerant flowing in from the second separating means 220 is a two-phase refrigerant of a gaseous phase and a liquid phase. The refrigerant is separated into a
냉매1은 제2기상출구관(222)-제2헤더(230)-제2바이패스배관(210)을 거쳐 압축기 인젝션포트(115)로 유동한다. 냉매1은 압축기(115) 내부에서 냉매2와 합류한다.
냉매2는 다시 실외열교환기(14)로 안내된다. 냉매2는 실외열교환기(14)를 유동하며 실외공기로부터 열을 전달받고, 액상냉매와 기상냉매로 기화된다. 도 5를 참조하여, 냉매2 중 기상냉매는 냉매3, 액상냉매는 냉매4로 정한다.
제1분리수단(120)에서 유입되는 냉매는 기상과 액상의 2상의 냉매2이다. 냉매2는 제1분리수단(120)에서 기상의 냉매3과 액상의 냉매4로 분리된다.The refrigerant flowing in from the first separating means 120 is a two-
냉매3은 제1기상출구관(122)-제1헤더(130)-제1바이패스배관(110)을 거쳐 압축기 입구배관(112)으로 유동한다. 냉매3은 압축기 입구배관(112)에서 냉매4와 합류하고, 압축기(115)로 유입된다.
냉매4는 다시 실외열교환기(14)로 안내된다. 냉매4는 실외열교환기(14)를 끝까지 유동하며 실외공기로부터 열을 전달받고, 액상냉매와 기상냉매로 기화한다. 냉매4는 어큐뮬레이터(13)를 통과하여 압축기 입구배관(112)으로 유동한다. 냉매4는 압축기입구배관(112)에서 냉매3과 합류한다. 따라서, 냉매3과 냉매4의 혼합냉매의 유량은 냉매2의 유량과 동일하다.
냉매2는 압축기(115)로 유입되고, 압축된다. 압축중인 냉매2는 압축기 인젝션포트(115)에서 바이패스된 냉매1과 합류한다. 따라서, 압축기 인젝션포트(115) 이후의 냉매는 총 냉매의 유량과 동일하다.
본 발명에 따르면, 실외열교환기(14)를 유동하는 냉매는 기상과 액상의 2상의 상태를 갖는다. 2상냉매는 압력손실이 증가하여 공기조화기(1)의 성능을 저해하는 바, 기상냉매를 분리하고 액상냉매만이 실외열교환기(14)를 유동하게 하여, 압력손실을 감소할 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면 제2분리수단(220)과 제1분리수단(120)에서 단계적으로 기상냉매를 분리하는 바, 압력손실을 보다 더 감소할 수 있다.According to the present invention, the refrigerant flowing through the outdoor heat exchanger (14) has two phases: a gaseous phase and a liquid phase. Since the two-phase refrigerant increases the pressure loss and impairs the performance of the
본 발명에 따르면, 상류인 제2분리수단(220)에서 분리된 냉매1의 압력은 제1분리수단(120)에서 분리된 냉매3의 압력보다 크다. 따라서, 제1분리수단(120)에서 분리된 냉매3을 압축기 입구배관(112)으로 바이패스하고, 제2분리수단(220)에서 분리된 냉매1을 압축기 인젝션포트(115)로 바이패스한다. 따라서, 냉매3은 압축기 입구포트(111)를 통해 처음부터 압축되고, 압축중인 냉매3에 냉매1이 합류된다. 이에 따라, 냉매1과 냉매3이 합류할 때, 냉매1과 냉매3의 압력이 거의 동등하게 맞춰지는 바, 압축기(115)의 효율을 향상시키고, 압축기(115)의 손상을 방지하는 효과가 있다.According to the present invention, the pressure of the refrigerant 1 separated by the upstream second separating means 220 is greater than the pressure of the refrigerant 3 separated by the first separating means 120 . Accordingly, the
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.In the above, preferred embodiments of the present invention have been illustrated and described, but the present invention is not limited to the specific embodiments described above, and in the technical field to which the present invention belongs, without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims Various modifications may be made by those of ordinary skill in the art, and these modifications should not be individually understood from the technical spirit or perspective of the present invention.
1: 공기조화기
11: 압축기
112: 압축기 입구배관
114: 압축기 출구배관
115: 압축기 인젝션포트
12: 절환밸브
13: 어큐뮬레이터
14: 실외열교환기
15: 팽창기구
16: 실내열교환기
110: 제1바이패스배관
120: 제1분리수단
130: 제1헤더
140: 제1바이패스밸브
210: 제2바이패스배관
220: 제2분리수단
230: 제1헤더
240: 제1바이패스밸브1: Air conditioner
11: Compressor 112: Compressor inlet pipe
114: compressor outlet pipe 115: compressor injection port
12: selector valve 13: accumulator
14: outdoor heat exchanger 15: expansion mechanism
16: indoor heat exchanger
110: first bypass pipe 120: first separation means
130: first header 140: first bypass valve
210: second bypass pipe 220: second separation means
230: first header 240: first bypass valve
Claims (9)
상기 냉매를 실내공기와 열교환시키는 실내열교환기;
상기 냉매를 팽창시키는 팽창기구;
상기 냉매를 실외공기와 열교환시키는 실외열교환기;
일 단이 상기 실외열교환기에 연결되고, 타 단이 상기 압축기의 입구포트에 연결된 압축기 입구배관에 연결되는 제1바이패스배관;
일 단이 상기 실외열교환기에 연결되고, 타 단이 상기 압축기에 형성된 인젝션포트에 연결되는 제2바이패스배관;을 포함하고,
상기 제1바이패스배관 또는 상기 제2바이패스배관 중 적어도 하나는 상기 실외열교환기를 유동하는 냉매의 적어도 일부를 바이패스시키는 공기조화기.a compressor that compresses the refrigerant;
an indoor heat exchanger for exchanging the refrigerant with indoor air;
an expansion mechanism for expanding the refrigerant;
an outdoor heat exchanger for exchanging the refrigerant with outdoor air;
a first bypass pipe having one end connected to the outdoor heat exchanger and the other end connected to the compressor inlet pipe connected to the inlet port of the compressor;
a second bypass pipe having one end connected to the outdoor heat exchanger and the other end connected to the injection port formed in the compressor; and
At least one of the first bypass pipe and the second bypass pipe bypasses at least a portion of the refrigerant flowing through the outdoor heat exchanger.
상기 제1바이패스배관과 상기 실외열교환기의 연결부는,
난방운전을 기준으로, 상기 제2바이패스배관과 상기 실외열교환기의 연결부보다 하류에 배치되는 공기조화기.According to claim 1,
A connection part between the first bypass pipe and the outdoor heat exchanger,
An air conditioner disposed downstream of a connection part between the second bypass pipe and the outdoor heat exchanger based on a heating operation.
상기 제1바이패스배관을 유동하는 냉매의 압력은,
상기 제2바이패스배관을 유동하는 냉매의 압력보다 높지 않은 공기조화기.According to claim 1,
The pressure of the refrigerant flowing through the first bypass pipe is,
The air conditioner that is not higher than the pressure of the refrigerant flowing through the second bypass pipe.
상기 실외열교환기는 복수개의 단위유로를 포함하고,
상기 제1바이패스배관 또는 상기 제2바이패스배관과 상기 복수개의 단위유로 사이에 배치되는 헤더;를 더 포함하는 공기조화기.According to claim 1,
The outdoor heat exchanger includes a plurality of unit flow paths,
and a header disposed between the first bypass pipe or the second bypass pipe and the plurality of unit flow passages.
상기 제1바이패스배관 또는 상기 제2바이패스배관 중 적어도 어느 하나에 배치되는 바이패스밸브;를 더 포함하는 공기조화기.The method of claim 1,
and a bypass valve disposed on at least one of the first bypass pipe and the second bypass pipe.
상기 제1바이패스배관의 일 단 또는 상기 제2바이패스밸브의 일 단에 배치되고, 2상 냉매를 기상과 액상으로 분리하는 분리수단;을 더 포함하는 공기조화기.According to claim 1,
and a separation means disposed at one end of the first bypass pipe or one end of the second bypass valve and separating the two-phase refrigerant into a gas phase and a liquid phase.
상기 분리수단은,
일 단이 상기 실외열교환기의 상류측에 연결되는 입구관;
일 단이 상기 입구관의 타 단에 삽입되고, 타 단이 상기 제1바이패스배관 또는 상기 제2바이패스배관에 연결되는 기상출구관;
일 단이 상기 입구관의 일 측에 결합되고, 타 단이 상기 실외열교환기의 하류측에 연결되는 액상출구관;을 포함하는 공기조화기.7. The method of claim 6,
The separation means,
an inlet pipe having one end connected to an upstream side of the outdoor heat exchanger;
a vapor outlet pipe having one end inserted into the other end of the inlet pipe and the other end connected to the first bypass pipe or the second bypass pipe;
An air conditioner comprising a; one end coupled to one side of the inlet pipe and the other end connected to a downstream side of the outdoor heat exchanger.
상기 액상출구관은 굴곡부를 포함하는 공기조화기.8. The method of claim 7,
The liquid outlet pipe is an air conditioner including a bent portion.
상기 입구관과 상기 기상출구관은 일 직선상에 배치되는 공기조화기.
8. The method of claim 7,
The inlet pipe and the gaseous outlet pipe are disposed on a straight line.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
KR1020200102545A KR20220021679A (en) | 2020-08-14 | 2020-08-14 | Airconditioner |
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KR1020200102545A KR20220021679A (en) | 2020-08-14 | 2020-08-14 | Airconditioner |
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- 2020-08-14 KR KR1020200102545A patent/KR20220021679A/en unknown
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