KR100901961B1 - The cooling-heating system for use of water heat-exchanging type cooling instrument - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 수열교환식 냉방기기를 이용한 냉난방 시스템에 관한 것으로서, 좀더 상세하게 설명하면 보통 냉방용으로 사용하는 냉방기기를 동절기 난방의 용도로 활용 가능하게 하고 에너지 소모율을 줄이기 위하여 개발된 수열교환식 냉방기기를 이용한 냉난방 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a cooling and heating system using a water heat exchanger type air conditioner, and in more detail, a water heat exchanger type air conditioner developed to reduce the energy consumption rate and to utilize the air conditioner used for cooling in winter. It relates to a cooling and heating system used.
흔히 냉방과 난방을 겸용한다고 하면 음식점이나 사무실과 같은 곳에서 에어컨과 온풍기의 기능을 같이 하는 장치를 떠올리게 된다.If you combine cooling and heating, you might think of a device that functions as both an air conditioner and a warmer in a restaurant or office.
하지만 이러한 장치는 소용량을 목적으로 만들어졌으며 에너지 소비율을 고려한다면 정말 엄청난 양의 에너지 소모를 하면서도 상대적인 냉방 또는 난방의 효과는 작은 장치이다.However, these devices are designed for small capacities and, given the energy consumption rate, are devices that consume a tremendous amount of energy but have relatively little effect of cooling or heating.
특히 냉방에서 소형 에어컨을 많이 사용하는 가정에서는 하절기 전기사용료가 몇 배로 증가할 정도이며 이에 따라 냉방을 위한 비교적 큰 용량의 시설을 갖추어 냉방을 실시할 경우에는 에너지 소비율을 어느 정도 절감할 수 있게 된다.In particular, households that use a lot of small air conditioners in the air-conditioning will increase the electricity bill several times in the summer, and accordingly, it is possible to reduce energy consumption to some extent when cooling with a relatively large capacity for cooling.
도 7은 종래 수열교환식 냉방기기를 나타낸 개념도로서, 내부에 증발기(11) 와 응축기(12)가 장착되는 본체(1)와, 송풍팬이 장착되어 냉방하고자 하는 실내에 냉풍을 공급하는 제1 열교환기(2)와, 송풍팬이 장착되어 열을 대기중에 방열하는 제2 열교환기(3)로 구성되고, 상기 증발기(11)와 제1 열교환기(2)를 연결하여 제1 순환펌프(41)에 의하여 순환하도록 하며 왕복 순환로에는 각각 제1 및 제2 밸브(42, 43)가 형성되는 방냉 제1 유로(4)와, 상기 응축기(12)와 제2 열교환기(3)를 연결하여 제2 순환펌프(51)에 의하여 순환하도록 하며 왕복 순환로에는 각각 제3 및 제4 밸브(52, 53)가 형성되는 방열 제1 유로(5)와, 상기 본체(1) 내부의 증발기(11)와 응축기(12)를 연결하여 순환하도록 하며 왕복 순환로에는 각각 팽창밸브(61)와 압축기(62)가 구비된 순환관로(6)로 이루어진다.7 is a conceptual view illustrating a conventional water heat exchange cooling device, wherein a
상기 장치는 냉방을 위한 냉수를 생산하여 공기조화기, FCU 등의 형태로 구현되는 제1 열교환기(2)에서 찬 공기로 바꾸어 냉방을 실시하도록 하는 것이다.The apparatus is to produce the cold water for cooling to the cooling by changing to cold air in the first heat exchanger (2) implemented in the form of an air conditioner, FCU and the like.
반면에 냉수를 생산하기 위하여 발생하는 열은 방열기, 쿨링타워의 형태로 구현되는 제2 열교환기(3)를 통하여 외부로 방열하는 것이다.On the other hand, the heat generated to produce cold water is to radiate heat to the outside through the second heat exchanger (3) implemented in the form of a radiator, a cooling tower.
하지만 이러한 장치는 발생되는 열의 전부를 대기중에 방열하고, 또 방열을 위한 송풍팬은 별도의 전기에너지에 의하여 가동되는 것으로 에너지 효율이 극히 적은 단점을 가지고 있다.However, such a device dissipates all of the heat generated in the atmosphere, and the blower fan for heat dissipation is operated by a separate electric energy, which has an extremely low energy efficiency.
또한 동절기에는 이러한 장치의 활용을 못하고 별도의 난방설비를 운용해야하며 사용하지 않더라도 이를 관리할 관리비용이 계속 지출이 되는 문제점 또한 있었다.In addition, there was a problem that the management cost to manage this even if you do not use these devices and need to operate a separate heating facility in winter.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 개발된 것으로서, 그 목적은 수열교환식 냉방기기를 동절기 난방용으로 사용가능한 냉난방 시스템을 개발하는 것이다.The present invention was developed to solve the above problems, the object of the present invention is to develop a cooling and heating system that can be used for heating the water-heat exchange type air conditioner for the winter.
또한 외기로 방출되던 열을 효과적으로 재활용할 수 있는 냉난방 시스템을 개발하는 것이다.It is also to develop a cooling and heating system that can effectively recycle the heat released to the outside air.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 내부에 증발기(11)와 응축기(12)가 장착되는 본체(1)와, 송풍팬이 장착되어 냉방하고자 하는 실내에 냉풍을 공급하는 제1 열교환기(2)와, 송풍팬이 장착되어 열을 대기중에 방열하는 제2 열교환기(3)로 구성되고, 상기 증발기(11)와 제1 열교환기(2)를 연결하여 제1 순환펌프(41)에 의하여 순환하도록 하며 왕복 순환로에는 각각 제1 및 제2 밸브(42, 43)가 형성되는 방냉 제1 유로(4)와, 상기 응축기(12)와 제2 열교환기(3)를 연결하여 제2 순환펌프(51)에 의하여 순환하도록 하며 왕복 순환로에는 각각 제3 및 제4 밸브(52, 53)가 형성되는 방열 제1 유로(5)와, 상기 본체(1) 내부의 증발기(11)와 응축기(12)를 연결하여 순환하도록 하며 왕복 순환로에는 각각 팽창밸브(61)와 압축기(62)가 구비된 순환관로(6)로 이루어지는 수열교환식 냉방기기에 있어서;
상기 제1 열교환기(2)와 상기 방열 제1 유로(5)를 연결하여 상기 응축기(12)와 제1 열교환기(2)의 사이를 제3 및 제4 밸브(52, 53)를 폐쇄하고 추가로 형성되는 제5 및 제6 밸브(71, 72)의 개방에 의하여 순환하도록 하는 방열 제2 유로(7);
상기 제2 열교환기(3)와 상기 방냉 제1 유로(4)를 연결하여 상기 증발기(11)와 제2 열교환기(3)의 사이를 제1 및 제2 밸브(42, 43)를 폐쇄하고 추가로 형성되는 제7 및 제8 밸브(81, 82)의 개방에 의하여 순환하도록 하는 방냉 제2 유로(8); 를 더 포함하여 구성되되,
제1 축열탱크(9)가 추가로 형성되어 상기 방열 제1 유로(5)와 상기 제1 축열탱크(9)를 연결하는 방열 제3 유로(91)가 형성되고, 상기 방열 제1 유로(5)에 추가로 형성되는 제9 및 제10 밸브(54, 55)를 폐쇄하고 상기 방열 제3 유로(91)에 추가로 형성되는 제11 및 제12 밸브(911, 912)의 개방에 의하여 응축기(12)와 제1 축열탱크(9)가 연결되도록 구성되며,
상기 방열 제1 유로(5)에는 제3 열교환기(92)가 추가로 형성되어, 상기 응축기(12)와 제2 열교환기(3)를 각각 개별적으로 순환하는 두 개의 유로로 분리되며;
상기 제2 열교환기(3)와 제3 열교환기(92)를 순환하는 유로에는 제3 순환펌프(921)가 추가로 형성되되,
상기 방냉 제1 유로(4)의 상기 증발기(11)로 물이 유입되는 유로는 보조가열기(94)에 의하여 가열된 물이 순환하는 제4 열교환기(95)와 연결됨을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a main heat exchanger (1) having an evaporator (11) and a condenser (12) mounted therein, and a blower fan (1) for supplying cold air to a room to be cooled ( 2) and a second heat exchanger (3) mounted with a blower fan to dissipate heat in the atmosphere, wherein the evaporator (11) and the first heat exchanger (2) are connected to the first circulation pump (41). The first cooling passage (4) having the first and second valves (42, 43) formed thereon in the reciprocating circulation passage, and the second circulation by connecting the condenser (12) and the second heat exchanger (3). The heat dissipation
The
The first and
A first
A third heat exchanger (92) is further formed in the heat dissipation first flow path (5), and is separated into two flow paths for circulating the condenser (12) and the second heat exchanger (3) separately;
A
The flow path through which water flows into the
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상술한 바와 같이 본 발명은 동절기에는 가동하지 않고 별도의 난방설비를 이용해야 했던 불편함을 해소하여 하나의 장치로 냉난방을 이룰 수 있는 효과가 있다.As described above, the present invention eliminates the inconvenience of having to use a separate heating facility without operating during the winter season, thereby achieving the effect of heating and cooling with one device.
또한 제2 열교환기에 의하여 외부로 방출되던 열을 저장하여 재활용함으로 에너지의 소모를 줄이는 효과가 있다.In addition, there is an effect of reducing the consumption of energy by storing and recycling the heat discharged to the outside by the second heat exchanger.
이에 본 발명의 구성을 첨부된 도면에 의하여 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세하게 설명하면 다음과 같다.Accordingly, the configuration of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily understand and reproduce.
도 1a은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 하절기 장치의 흐름을 나타낸 개념도이며, 도 1b는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 동절기 장치의 흐름을 나타낸 개념도로서, 내부에 증발기(11)와 응축기(12)가 장착되는 본체(1)와, 송풍팬이 장착되어 냉방하고자 하는 실내에 냉풍을 공급하는 제1 열교환기(2)와, 송풍팬이 장착되어 열을 대기중에 방열하는 제2 열교환기(3)로 구성되고, 상기 증발기(11)와 제1 열교환기(2)를 연결하여 제1 순환펌프(41)에 의하여 순환하도록 하며 왕복 순환로에는 각각 제1 및 제2 밸브(42, 43)가 형성되는 방냉 제1 유로(4)와, 상기 응축기(12)와 제2 열교환기(3)를 연결하여 제2 순환펌프(51)에 의하여 순환하도록 하며 왕복 순환로에는 각각 제3 및 제4 밸브(52, 53)가 형성되는 방열 제1 유로(5)와, 상기 본체(1) 내부의 증발기(11)와 응축기(12)를 연결하여 순환하도록 하며 왕복 순환로에는 각각 팽창밸브(61)와 압축기(62)가 구비된 순환관로(6)로 이루어지는 수열교환식 냉방기기에 있어서;Figure 1a is a conceptual diagram showing the flow of the summer apparatus according to the first embodiment of the present invention, Figure 1b is a conceptual diagram showing the flow of the winter apparatus according to the first embodiment of the present invention, the
상기 제1 열교환기(2)와 상기 방열 제1 유로(5)를 연결하여 상기 응축기(12)와 제1 열교환기(2)의 사이를 제3 및 제4 밸브(52, 53)를 폐쇄하고 추가로 형성되는 제5 및 제6 밸브(71, 72)의 개방에 의하여 순환하도록 하는 방열 제2 유로(7)와;The
상기 제2 열교환기(3)와 상기 방냉 제1 유로(4)를 연결하여 상기 증발기(11)와 제2 열교환기(3)의 사이를 제1 및 제2 밸브(42, 43)를 폐쇄하고 추가로 형성되는 제7 및 제8 밸브(81, 82)의 개방에 의하여 순환하도록 하는 방냉 제2 유로(8)가 추가로 형성됨을 특징으로 하는 수열교환식 냉방기기를 이용한 냉난방 시스템을 나타내었다.The first and
상기 시스템은 일반 하절기 냉방을 필요로 할 경우에는 상기 제1 내지 제4 밸브(42, 43, 52, 53)는 열고 상기 제5 내지 제8 밸브(71, 72, 81, 82)는 닫도록 하여 본래 냉방의 용도로 활용하도록 하며, 동절기에는 반대로 상기 제1 내지 제4 밸브(42, 43, 52, 53)는 닫고 상기 제5 내지 제8 밸브(71, 72, 81, 82)는 열도록 하여 냉난방수의 흐름을 바꾸어주는 구조를 가지고 있다.When the system requires general summer cooling, the first to
즉 제1 열교환기(2)는 하절기에는 차가운 물이 흐르게 되어 냉방의 기능을 하게 되지만 동절기에는 뜨거운 물이 흐르도록 하여 난방의 기능을 하게 되는 것이다.In other words, the first heat exchanger (2) is a cooling water flows in the summer to function as a cooling, but the hot water flows in the winter to function as a heating.
이러한 두 가지 기능을 하는 장치는 초기 설치 비용의 거의 절반으로 절감할 수 있을 뿐만 아니라 상기 제2 열교환기를 통하여 대기중에 방열되었던 에너지를 별도의 축열기구를 사용하여 저장을 한다면 에너지를 보다 효과적으로 활용하는 방안이 될 것이다.The two function device can reduce the initial installation cost to almost half of the initial installation cost, and use the energy more effectively if the energy stored in the air through the second heat exchanger is stored using a separate heat storage device. Will be
도 2a은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 하절기 장치의 흐름을 나타낸 개념도이며, 도 2b는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 동절기 장치의 흐름을 나타낸 개념도로서, 상기 냉난방 시스템에는 제1 축열탱크(9)가 추가로 형성되어 상기 방열 제1 유로(5)와 상기 제1 축열탱크(9)를 연결하는 방열 제3 유로(91)가 형성되고;Figure 2a is a conceptual diagram showing the flow of the summer apparatus according to the second embodiment of the present invention, Figure 2b is a conceptual diagram showing the flow of the winter apparatus according to the second embodiment of the present invention, the heating and cooling system in the first heat storage tank (9) is further formed to form a heat radiation third flow path (91) connecting the heat radiation first flow path (5) and the first heat storage tank (9);
상기 방열 제1 유로(5)에 추가로 형성되는 제9 및 제10 밸브(54, 55)를 폐쇄하고 상기 방열 제3 유로(91)에 추가로 형성되는 제11 및 제12 밸브(911, 912)의 개방에 의하여 응축기(12)와 제1 축열탱크(9)가 연결되도록 구성되는 실시 예를 나타내었다.Eleventh and
상기 실시 예는 응축기(12)의 열을 상기 방열 제3 유로(91)를 통하여 상기 제1 축열탱크(9)에 일차로 저장하도록 하고 상기 제1 축열탱크(9)에 충분한 열이 저장되면 상기 제1 열교환기(2)를 통하여 외부로 방열되도록 한 것이다.According to the embodiment, the heat of the
이러한 실시 예는 냉방 과정에서 생성되는 열이 기존의 경우 외부로 배출되 었지만 별도의 축열탱크를 통하여 열을 저장할 수 있도록 한 것이다.In this embodiment, the heat generated during the cooling process is discharged to the outside in the conventional case, but the heat is stored through a separate heat storage tank.
상기 제1 축열탱크(9)는 하절기에도 가정에 온수를 공급하는 용도로의 사용이 가장 일반적인 활용 예일 것이다.The first heat storage tank (9) will be the most common use of the use for the purpose of supplying hot water to the home even in the summer.
도 3a은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 하절기 장치의 흐름을 나타낸 개념도이며, 도 3b는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 동절기 장치의 흐름을 나타낸 개념도로서, 상기 방열 제1 유로(5)에는 제3 열교환기(92)가 추가로 형성되어, 상기 응축기(12)와 제2 열교환기(3)를 각각 개별적으로 순환하는 두 개의 유로로 분리되며;3A is a conceptual diagram illustrating a flow of a summer device according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 3B is a conceptual view illustrating a flow of a winter device according to a third embodiment of the present invention. A
상기 제2 열교환기(3)와 제3 열교환기(92)를 순환하는 유로에는 제3 순환펌프(921)가 추가로 형성됨을 특징으로 하는 수열교환식 냉방기기를 이용한 냉난방 시스템을 나타내었다. 즉, 도 3a 및 도 3b의 실시예에서는 방열 제1 유로(5)에 제3 열 교환기(92)를 설치함으로써 열교환을 통하여 제2 열교환기(3)를 통해 외부로 배출되는 열의 방열량을 감소시키는 동시에 열을 별도의 다른 용도로 사용하거나 축열기(9)에 저장할 수 있도록 구성한 것이고, 여기에 더하여 제3 순환펌프(921)를 구비하여 보다 열의 순환을 원활히 하도록 구성한 것이다.In the flow path circulating the
도 4는 본 발명의 제4 실시 예에 따른 동절기 장치의 흐름을 나타낸 개념도로서, 상기 제2 열교환기(3)는 별도의 열원을 가지는 제1 열원(93)으로 대체 구성됨을 특징으로 하는 수열교환식 냉방기기를 이용한 냉난방 시스템을 나타내었다.4 is a conceptual diagram illustrating a flow of a winter apparatus according to a fourth embodiment of the present invention, wherein the
동절기에는 외기의 온도가 낮기에 한정된 열을 가지고 있는 축열탱크(9)이외에도 별도의 열원을 가져야 할 필요성이 있기에 형성된 것이다.In winter, it is formed because there is a need to have a separate heat source in addition to the
상기 제1 열원(93)은 일반적인 화석에너지를 이용한 보일러를 사용할 수도 있으나 지열, 오폐수열, 해수열, 태양열, 지하수열 등 여러 가지 자연에너지를 열원으로 하는 것이 가능할 것이다.The
도 5는 본 발명의 제5 실시 예에 따른 동절기 장치의 흐름을 나타낸 개념도로서, 상기 방냉 제1 유로(4)의 상기 증발기(11)로 물이 유입되는 유로는 보조가열기(94)에 의하여 가열된 물이 순환하는 제4 열교환기(95)와 연결되는 실시 예를 나타내었다.FIG. 5 is a conceptual diagram illustrating a flow of a winter apparatus according to a fifth embodiment of the present invention, in which water flows into the
상기 보조가열기(94)는 상술한 제4 실시 예의 제1 열원(93)과 같은 에너지를 사용하여 제2 열교환기(3)에서 1차적으로 가온된 물을 2차로 가온하여 증발기 내의 냉매증발을 활성화 시키고 열효율을 높이는 역할을 하게 된다.The
도 6은 본 발명의 제5 실시 예에 따른 동절기 장치의 흐름을 나타낸 개념도로서, 상기 방열 제2 유로(7)는 중간의 제2 축열탱크(96)에 의하여 개별적으로 순환하는 두 개의 유로로 분리되고;6 is a conceptual diagram illustrating a flow of a winter apparatus according to a fifth embodiment of the present invention, wherein the heat dissipation second flow
상기 제2 축열탱크(96)과 제1 열교환기(2)를 순환하는 유로에는 제4 순환펌프(961)가 추가로 형성되는 실시 예를 나타내었다.An embodiment in which a
상기 제2 축열탱크(96)는 낮에 외부 온도가 높아 난방을 위한 에너지의 소모가 적을 때 또는 저가의 심야전기를 이용하여 열에너지를 저장하여 일반 난방시에 사용하도록 하기 위하여 형성한 것이다.The second
도 1a은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 하절기 장치의 흐름을 나타낸 개념도Figure 1a is a conceptual diagram showing the flow of the summer device according to the first embodiment of the present invention
도 1b는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 동절기 장치의 흐름을 나타낸 개념도Figure 1b is a conceptual diagram showing the flow of the winter apparatus according to the first embodiment of the present invention
도 2a은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 하절기 장치의 흐름을 나타낸 개념도Figure 2a is a conceptual diagram showing the flow of the summer apparatus according to the second embodiment of the present invention
도 2b는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 동절기 장치의 흐름을 나타낸 개념도Figure 2b is a conceptual diagram showing the flow of the winter apparatus according to the second embodiment of the present invention
도 3a은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 하절기 장치의 흐름을 나타낸 개념도Figure 3a is a conceptual diagram showing the flow of the summer device according to a third embodiment of the present invention
도 3b는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 동절기 장치의 흐름을 나타낸 개념도Figure 3b is a conceptual diagram showing the flow of the winter apparatus according to a third embodiment of the present invention
도 4는 본 발명의 제4 실시 예에 따른 동절기 장치의 흐름을 나타낸 개념도4 is a conceptual diagram illustrating a flow of a winter apparatus according to a fourth embodiment of the present invention
도 5는 본 발명의 제5 실시 예에 따른 동절기 장치의 흐름을 나타낸 개념도5 is a conceptual diagram showing the flow of a winter apparatus according to a fifth embodiment of the present invention
도 6은 본 발명의 제6 실시 예에 따른 동절기 장치의 흐름을 나타낸 개념도6 is a conceptual diagram illustrating a flow of a winter apparatus according to a sixth embodiment of the present invention
도 7은 종래 수열교환식 냉방기기를 나타낸 개념도7 is a conceptual view showing a conventional water heat exchange cooling device
<도면 중 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for main parts of the drawings>
1 : 본체1: main body
11 : 증발기 12 : 응축기 11: evaporator 12: condenser
2 : 제1 열교환기2: first heat exchanger
3 : 제2 열교환기3: second heat exchanger
4 : 방냉 제1 유로4: 1st flow path cooling
41 : 제1 순환펌프 42 : 제1 밸브 41: first circulation pump 42: first valve
43 : 제2 밸브 43: second valve
5 : 방열 제1 유로5: heat dissipation first flow path
51 : 제2 순환펌프 52 : 제3 밸브 51: second circulation pump 52: third valve
53 : 제4 밸브 54 : 제9 밸브 53: fourth valve 54: ninth valve
55 : 제10 밸브 55: tenth valve
6 : 순환관로6: circulation pipe
61 : 팽창밸브 62 : 압축기 61: expansion valve 62: compressor
7 : 방열 제2 유로7: heat dissipation second flow path
71 : 제5 밸브 72 : 제6 밸브 71: fifth valve 72: sixth valve
8 : 방냉 제2 유로8: the second cooling path
81 : 제7 밸브 82 : 제8 밸브 81: seventh valve 82: eighth valve
9 : 제1 축열탱크9: first heat storage tank
91 : 방열 제3 유로 91: heat dissipation third flow path
911 : 제11 밸브 912 : 제 12 밸브 911: eleventh valve 912: twelfth valve
92 : 제3 열교환기 92: third heat exchanger
921 : 제3 순환펌프 921: third circulation pump
93 : 제1 열원 93: first heat source
94 : 보조가열기 94: auxiliary heater
95 : 제4 열교환기 95: fourth heat exchanger
96 : 제2 축열탱크 96: second heat storage tank
961 : 제4 순환펌프 961: 4th circulation pump
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KR1020080005555A KR100901961B1 (en) | 2008-01-18 | 2008-01-18 | The cooling-heating system for use of water heat-exchanging type cooling instrument |
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KR101110139B1 (en) | 2009-12-03 | 2012-02-06 | 주식회사 제이앤지 | Cooling and Heating Apparatus with Air Heat Pump |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR100734904B1 (en) * | 2005-11-30 | 2007-07-06 | 공항시설관리 주식회사 | Heat pump system for cooling and heating |
KR20070084876A (en) * | 2006-02-22 | 2007-08-27 | 윤영선 | Complex heating and cooling system |
KR20070096993A (en) * | 2007-08-28 | 2007-10-02 | 오은영 | Cooling/heating and hot water supply system by using heat pump |
-
2008
- 2008-01-18 KR KR1020080005555A patent/KR100901961B1/en not_active IP Right Cessation
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