KR20120081716A - Closed cooling and heating and cool and hot water system using ground source - Google Patents
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Abstract
본 발명은 지열원을 이용한 밀폐형 냉난방 및 냉온수 생성시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 지열원으로 하여 온수와 냉수를 동시에 생산하고, 이 생산된 냉온수로서 난방 및 냉방이 가능하도록 함으로써 냉방 시에도 온수를 항시 사용할 수 있도록 하는 한편, 히트펌프에서 지열원의 온도가 일정 온도가 되지 않을 경우 펌핑된 지하수를 외부로 약 80%를 지하 굴착지 맨 아래 지역으로 토출시키고, 나머지 20%의 펌핑된 지하수는 지하 상부 지역에 토출시켜 상기 토출된 지하수가 굴착지 상하에서 열원이 고르게 흡수되도록 함으로써 지열원이 부족하여 냉.난방 효율이 떨어질 경우 지열원을 용이하게 상승시킬 수 있을 뿐만 아니라, 냉온수가 저장되는 밀폐형 냉온수 탱크 내부에 열교환 매체의 체류 시간을 길게 유지시키고 표면적이 증대되도록 'S'형의 지그재그 형태로 구성된 열교환기를 설치하여 열교환의 효율을 높임과 동시에 상기 열교환기의 열교환 매체를 히터펌프에서 공급되는 온수를 사용함으로써 열교환기 내벽면에 스케일이 생성되지 않아 열교환 효율을 높이고 염분 및 염소성분으로 인하여 히트펌프시스템 응축기 외 기타 기기의 시스템의 수명을 연장하고 연료절감에 기여할 수 있도록 하는 지열원을 이용한 밀폐형 냉난방 및 냉온수 생성시스템에 관한 것이다.
본 발명은 펌프가 설치되어 있는 지하수 급수관과, 상부배출구 및 하부배출구가 형성되어 있는 지하수배출관이 설치되어 있는 지하수 굴착관과, 지하수의 열원으로 부터 열을 수집하여 냉난방을 수행하는 히터펌프장치와, 냉수 및 온수가 저장되는 밀폐형 냉.온수저장탱크가 구비되고, 상기 지하수 급수관은 밀폐형 냉.온수저장탱크의 일측에 설치되고, 상기 히터펌프장치 및 밀폐형 냉수저장탱크의 냉수배출구에는 냉방유로에 냉방수를 공급하는 냉수공급관이 설치되고, 상기 냉방유로의 타측에는 상기 냉방유로를 경유한 냉방수를 밀폐형 냉수저장탱크와 히터펌프장치의 냉수유입구에 공급하는 냉수유입관이 설치되고, 상기 히터펌프장치와 밀폐형 온수저장탱크의 온수배출구에는 난방유로에 난방수를 공급하는 온수공급관이 설치되고, 상기 난방유로의 타측에는 상기 난방유로를 경유한 난방수를 밀폐형 온수저장탱크와 히터펌프장치의 온수유입구에 공급하는 온수유입관이 설치되고, 상기 밀폐형 냉.온수저장탱크의 타측에는 상기 냉.온수 생산 시 지열원이 부족할 경우 냉.온수를 외부로 배출하거나 미토출시에 냉난방수가 계속 지하굴착지에 순환시 지하수 오염이 되므로 외부토출을 시키므로 지하수 오염문제 해결을 하게 하였으며, 상.하부배출구를 통해 지하로 배출하는 지하수배출관이 설치되고, 상기 밀폐형 온수저장탱크의 내부에는 열교환기가 고정 설치되고, 상기 열교환기의 일측에는 생활용수가 공급되는 용수공급관이 설치되고, 상기 열교환기의 타측에는 생활용수가 열교환이 이루어져 온수로 상승되어 배출되는 용수배출관이 설치되어 이루어지는 것에 특징이 있다.The present invention relates to a closed type heating and cooling system using a geothermal source, and more particularly, to produce hot water and cold water at the same time as a geothermal source, by heating and cooling the produced cold and hot water to enable hot water even during cooling If the temperature of the geothermal source does not reach a certain temperature in the heat pump, about 80% of the pumped groundwater is discharged to the bottom of the underground pit, and the remaining 20% of the pumped groundwater is underground. By discharging to the upper area so that the discharged groundwater is absorbed evenly above and below the excavation site, when the geothermal heat source is insufficient and the cooling and heating efficiency drops, the geothermal source can be easily raised, and the sealed cold / hot water that stores the cold and hot water. In order to keep the residence time of the heat exchange medium in the tank longer and increase the surface area, S 'type zigzag heat exchanger is installed to increase the efficiency of heat exchange and at the same time, the heat exchange medium of the heat exchanger uses hot water supplied from the heater pump so that no scale is generated on the inner wall surface of the heat exchanger to increase heat exchange efficiency and salt And it relates to a sealed air-conditioning and cold and hot water generation system using a geothermal source to extend the life of the system of the heat pump system condenser and other equipment due to the chlorine component and contribute to fuel savings.
The present invention provides a groundwater water supply pipe with a pump installed, an groundwater excavation pipe with a groundwater discharge pipe formed with an upper discharge port and a lower discharge hole, and a heater pump device that collects heat from a heat source of groundwater to perform cooling and heating; A sealed cold / hot water storage tank for storing cold water and hot water is provided, and the ground water supply pipe is installed at one side of the sealed cold / hot water storage tank, and cooling water is provided in a cooling flow path at a cold water outlet of the heater pump device and the sealed cold water storage tank. The cold water supply pipe for supplying the cooling water supply pipe is installed, and the other side of the cooling flow passage is provided with a cold water inlet pipe for supplying the cooling water via the cooling flow passage to the cold water inlet of the sealed cold water storage tank and the heater pump device, and the heater pump device and The hot water outlet of the sealed hot water storage tank is provided with a hot water supply pipe for supplying heating water to the heating passage, and the heating On the other side of the flow path is installed a hot water inlet pipe for supplying the heating water via the heating flow path to the sealed hot water storage tank and the hot water inlet of the heater pump device, and the other side of the sealed cold and hot water storage tank when the cold and hot water production When there is not enough geothermal source, cold and hot water is discharged to the outside or when unheated, cooling and heating continue to circulate in the underground excavation ground, which causes groundwater contamination. Therefore, it solves the groundwater pollution problem and discharges underground through the upper and lower outlets. An underground water discharge pipe is installed, and a heat exchanger is fixedly installed inside the sealed hot water storage tank, and a water supply pipe for supplying living water is installed on one side of the heat exchanger, and the living water is heat-exchanged on the other side of the heat exchanger to rise to hot water. It is characterized in that the water discharge pipe is discharged is installed.
Description
본 발명은 지열원을 이용한 밀폐형 냉난방 및 냉온수 생성시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 지열원으로 하여 온수와 냉수를 동시에 생산하고, 이 생산된 냉온수로서 난방 및 냉방이 가능하도록 함으로써 냉방 시에도 온수를 항시 사용할 수 있도록 하는 한편, 히트펌프에서 지열원을 계속 이용시에 지열원의 온도가 적정 범위에 도달되지 않을 경우 펌핑된 지하수를 외부로 토출을 시키고 지열원의 온도가 일정온도 이상일 경우에는 약 80%를 지하 굴착지 맨 아래 지역으로 토출시키고, 나머지 20%의 펌핑된 지하수는 지하 상부 지역에 토출시켜 상기 토출된 지하수가 굴착지 상하에서 열원이 고르게 흡수되도록 함으로써 지열원이 하강 또는 상승하여 냉.난방 효율이 떨어질 경우 지열원을 용이하게 이용할 수 있도록 하는 지열원을 이용한 밀폐형 냉난방 및 냉온수 생성시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a closed type heating and cooling system using a geothermal source, and more particularly, to produce hot water and cold water at the same time as a geothermal source, by heating and cooling the produced cold and hot water to enable hot water even during cooling When using the geothermal source continuously in the heat pump, if the temperature of the geothermal source does not reach the proper range, the pumped groundwater is discharged to the outside and about 80% when the geothermal source temperature is above a certain temperature. Is discharged to the bottom of the underground excavation site, and the remaining 20% of the pumped groundwater is discharged to the upper underground area so that the discharged groundwater is absorbed evenly above and below the excavation site. Hermetic type using geothermal source that makes it easy to use geothermal source when efficiency is low The present invention relates to a heating, cooling and hot and cold water generation system.
일반적으로 지하수(地下水)는 지표면 밑을 흐르는 물을 이르는 말로서, 지구의 외부는 암석으로 이루어진 지각으로 덮여있고, 식물이 자라는 지표면 바로 밑에는 암석을 관통하여 물이 흐르고 있다. 대부분의 지하수는 흙 속으로 스며든 비와 눈 녹은 물이 모여서 형성이 된다. 물은 암석에 도달하면 암석 사이의 열려 있는 틈을 통해 흐른다. 지하수가 흐르는 속도는 지하의 환경에 따라 일정하지 않아서 하루 평균 1.5m 정도로 흐르는 곳도 있지만, 어떤 곳의 지하수는 연평균 약 1.5m의 속도로 아주 천천히 흐르기도 한다.In general, groundwater refers to water flowing below the surface of the earth, and the outer surface of the earth is covered with rocky crust, and water flows through the rock just below the ground where plants grow. Most groundwater is formed by the gathering of rain and snow melts that seep into the soil. When water reaches the rock, it flows through open gaps between the rocks. The speed of groundwater flow is not constant depending on the environment of the underground, so in some places it flows about 1.5m per day, but some groundwater flows very slowly at an average speed of about 1.5m per year.
또한, 지하 열은 태양열의 약 47%가 지표를 통하여 지하에 저장이 된 것을 말하며, 이는 우리가 사용하는 에너지양의 500%에 해당하는 량이다. 이와 같은 지하 열은 공해가 없고 계속적인 자연 충전이 가능하며 더운 여름동안 저축된 에너지를 겨울 동안 약 400%정도 사용할 수 있으며, 현재 사용 중인 에너지의 대부분은 발전전력에 의존하고 있는데 상기와 같은 지하 열과 대비하였을 경우 약 48%의 에너지 효과를 낼 수 있으며 가스나 오일인 경우 36%에서 43%전후의 열을 낼 수 있으나 지하 열을 사용할 때는 약 75% 전후의 열을 낼 수 있다.In addition, underground heat means that about 47% of solar heat is stored underground through the surface, which is 500% of the amount of energy we use. Such underground heat is free from pollution, can be continuously charged naturally, and can use about 400% of the energy saved during the hot summer during the winter, and most of the energy currently used depends on the generation power. By contrast, it can produce about 48% energy efficiency, and in the case of gas or oil, it can produce around 36% to 43% of heat, but when using underground heat, it can produce about 75% of heat.
따라서 지하수가 지표면으로 토출될 때 전술한 지하 열을 흡수하게 되며, 지하 굴착하여 지열을 흡수한 지하수 열원의 이용하여 히트펌프 시스템으로 지하수 열원을 이동시켜 냉방 및 난방을 할 수 있는 장치가 다수 제안되어 있다.Therefore, when the groundwater is discharged to the ground surface, it absorbs the above-mentioned underground heat, and a number of devices that can cool and heat the groundwater heat source by moving the groundwater heat source to the heat pump system by using the groundwater heat source that absorbed the ground heat by underground excavation have been proposed. have.
상기와 같이 히트펌프에서 지하수 열원을 이동시켜 냉.난방이 이루어지는 시스템에서는 난방 시에 히트펌프에서 지하수를 이동시켜 지하수에 포함된 온열원을 흡수하여 난방을 하고, 온열원이 제거된 지하수는 다시 지하로 이동시키며, 반대로 냉방 시에는 히트펌프에서 지하수를 이동시켜 지하수에 포함된 냉열원을 흡수하여 냉방을 하고 냉열원이 제거된 지하수는 다시 지하로 이동시키는 방식을 사용하고 있다.In the system where cooling and heating is performed by moving the groundwater heat source in the heat pump as described above, the groundwater is moved by the heat pump during heating to absorb and heat the heat source included in the groundwater, and the groundwater from which the heat source is removed is again underground. On the contrary, during cooling, the ground water is moved from the heat pump to absorb the cooling heat source included in the ground water to cool the ground water, and the ground water from which the cooling heat source is removed is moved back to the ground.
이와 같이 히트펌프 시스템으로 지하수 열원을 이동시켜 냉난방 할 수 있는 종래의 시스템에서는 지하수의 양이 많을 경우에는 높은 냉난방 효율을 얻을 수 있으나, 지하수가 적게 나오는 장소에서 동일 조건으로 운영할 경우 지하수 열원이 부족하여 히트펌프에서 필요한 열원을 이동시키지 못하므로 냉난방을 하지 못하는 문제점이 발생하게 된다.Thus, in the conventional system that can move and heat the groundwater heat source by the heat pump system, the cooling and cooling efficiency can be obtained when the amount of groundwater is large, but the groundwater heat source is insufficient when operated under the same conditions in the place where the groundwater is low. This does not move the required heat source in the heat pump is a problem that can not be cooled and heated.
또한, 종래 지하수 열원을 이용한 냉난방 시스템에서는 냉수의 생산은 가능하지만 온수를 동시에 생산할 수 있는 시스템이 없어 온수가 필요한 사업장의 경우 별도의 온수공급장치를 설치하여야 하는 문제점이 있는 것이다.In addition, in the conventional heating and cooling system using the groundwater heat source, it is possible to produce cold water, but there is no system capable of producing hot water at the same time, so there is a problem in that a separate hot water supply device needs to be installed in a workplace requiring hot water.
또한, 지하수에 석회질이 포함되어 있을 경우 이 석회질에 의해 열교환기에 스케일이 생성되어 열교환 효율과 수명을 급격히 저하시킬 뿐만 아니라, 지하수가 바다가 가까운 곳에 위치해 염소(염분)성분이 포함되어 있을 경우 이 염소(염분)성분에 의해 히트펌프시스템의 모든 기기들이 부식이 빨리 진행되어 시스템의 수명을 현저히 단축시키는 문제점이 있는 것이다.In addition, if the groundwater contains calcite, the calcification generates scale in the heat exchanger, which drastically decreases the heat exchange efficiency and lifespan, and if the groundwater is located near the sea and contains chlorine, (Salt) component is a problem that all the components of the heat pump system corrosion is fast progressed significantly shortening the life of the system.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 지하수를 열원으로 하여 온수와 냉수를 동시에 생산하여 이 생산된 냉온수로서 난방 및 냉방이 이루어지게 함음 물론, 냉방 시에도 온수를 항시 사용할 수 있게 하며, 상기 생산된 냉온수를 축열할 수 있는 밀폐형 냉온수 탱크를 구비하여 냉난방 시 냉난방 공간이 적을 경우 히트펌프가 자주 작동 정지되는 것을 방지할 수 있도록 하는 것을 기술적 과제로 한다.The present invention is to produce the hot water and cold water at the same time by using the ground water as a heat source in order to solve the above problems to make the heating and cooling as the produced cold and hot water, as well as to enable the use of hot water at all times, the production The technical problem is to provide a sealed cold and hot water tank that can accumulate the hot and cold water is used to prevent the heat pump is frequently stopped when there is less air-conditioning space during heating and cooling.
또한, 본 발명은 히트펌프에서 지열원의 온도가 온.냉수 생산 시 효율을 높일 수 있는 적정 온도에 도달하지 않을 경우 펌핑된 지하수를 외부로 토출시킴으로써 미토출시에 냉난방수가 계속 지하굴착지에 순환될 경우 발생되는 지하수 오염문제 해결을 하는 한편, 지열원의 온도가 일정온도 이상일 경우에는 약 80%를 지하 굴착지 맨 아래 지역으로 토출시키고, 나머지 20%의 펌핑된 지하수는 지하 상부 지역에 토출시켜 상기 토출된 지하수가 굴착지 상하에서 열원이 고르게 흡수되도록 하고 지열원이 필요한 적정 온도가 되지 않아 냉.난방 효율이 떨어질 경우 토출된 지하수를 외부로 토출시켜 지하열을 고르게 흡수할 수 있도록 하는 것을 기술적 과제로 한다.In addition, the present invention is to discharge the pumped ground water to the outside when the temperature of the geothermal source in the heat pump does not reach the appropriate temperature to increase the efficiency in the production of hot and cold water when the cooling and heating water is circulated in the underground dig at the time of discharge While solving the groundwater pollution problem generated, when the temperature of the geothermal source is above a certain temperature, about 80% of the groundwater is discharged to the bottom of the underground excavation site, and the remaining 20% of the pumped groundwater is discharged to the upper ground area. The technical task is to ensure that the groundwater is absorbed evenly above and below the excavation site and that the groundwater source is not at the required temperature, so that the discharged groundwater is discharged to the outside to evenly absorb underground heat. do.
또한, 본 발명은 상기의 밀폐형 냉온수 탱크 내부에 지하수에 석회질이 포함되어 있을 경우 상기 석회질에 의한 스케일 생성을 방지하고, 지하수가 바다와 가까운 곳에 위치하여 (염분)염소성분이 포함되어 있을 경우에도 부식이 발생되지 않으며, 열 교환 매체의 체류 시간을 길게 유지시키고 표면적이 증대되도록 'S'형의 지그재그 형태로 구성된 열교환기를 모두 또는 선택적으로 설치하여 열교환의 효율을 높이고 연료절감에 기여할 뿐만 아니라, 히트펌프시스템의 수명을 연장할 수 있도록 하는 것을 기술적 과제로 한다.In addition, the present invention prevents the generation of scale due to the calcification when the groundwater is contained in the sealed cold and hot water tank, and even when the groundwater is located near the sea and contains (chlorine) chlorine component corrosion Is not generated, and the heat exchanger composed of all of the 'S' type zigzag shape is selectively installed to maintain the residence time of the heat exchange medium and increase the surface area, thereby increasing the efficiency of heat exchange and contributing to fuel saving, as well as the heat pump. It is a technical task to extend the life of the system.
본 발명은 펌프가 설치되어 있는 지하수 급수관과, 상부배출구 및 하부배출구가 형성되어 있는 지하수배출관이 설치되어 있는 지하수 굴착관과, 지하수의 열원으로 부터 열을 수집하여 냉난방을 수행하는 히터펌프장치와, 냉수 및 온수가 저장되는 밀폐형 냉.온수저장탱크가 구비되고, 상기 지하수 급수관은 밀폐형 냉.온수저장탱크의 일측에 설치되고, 상기 히터펌프장치 및 밀폐형 냉수저장탱크의 냉수배출구에는 냉방유로에 냉방수를 공급하는 냉수공급관이 설치되고, 상기 냉방유로의 타측에는 상기 냉방유로를 경유한 냉방수를 밀폐형 냉수저장탱크와 히터펌프장치의 냉수유입구에 공급하는 냉수유입관이 설치되고, 상기 히터펌프장치와 밀폐형 온수저장탱크의 온수배출구에는 난방유로에 난방수를 공급하는 온수공급관이 설치되고, 상기 난방유로의 타측에는 상기 난방유로를 경유한 난방수를 밀폐형 온수저장탱크와 히터펌프장치의 온수유입구에 공급하는 온수유입관이 설치되고, 상기 밀폐형 냉.온수저장탱크의 타측에는 상기 냉.온수 생산 시 지열원이 부족할 경우 냉.온수를 외부로 배출하거나 상.하부배출구를 통해 지하로 배출하는 지하수배출관이 설치되고, 상기 밀폐형 온수저장탱크의 내부에는 열교환기가 고정 설치되고, 상기 열교환기의 일측에는 생활용수가 공급되는 용수공급관이 설치되고, 상기 열교환기의 타측에는 생활용수가 열교환이 이루어져 온수로 상승되어 배출되는 용수배출관이 설치되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.The present invention provides a groundwater water supply pipe with a pump installed, an groundwater excavation pipe with a groundwater discharge pipe formed with an upper discharge port and a lower discharge hole, and a heater pump device that collects heat from a heat source of groundwater to perform cooling and heating; A sealed cold / hot water storage tank for storing cold water and hot water is provided, and the ground water supply pipe is installed at one side of the sealed cold / hot water storage tank, and cooling water is provided in a cooling flow path at a cold water outlet of the heater pump device and the sealed cold water storage tank. The cold water supply pipe for supplying the cooling water supply pipe is installed, and the other side of the cooling flow passage is provided with a cold water inlet pipe for supplying the cooling water via the cooling flow passage to the cold water inlet of the sealed cold water storage tank and the heater pump device, and the heater pump device and The hot water outlet of the sealed hot water storage tank is provided with a hot water supply pipe for supplying heating water to the heating passage, and the heating On the other side of the flow path is installed a hot water inlet pipe for supplying the heating water via the heating flow path to the sealed hot water storage tank and the hot water inlet of the heater pump device, and the other side of the sealed cold and hot water storage tank when the cold and hot water production If the geothermal source is insufficient, the ground water discharge pipe for discharging the cold or hot water to the outside or through the upper and lower outlets is installed, the heat exchanger is fixed inside the sealed hot water storage tank, the one side of the heat exchanger for living A water supply pipe for supplying water is installed, and the other side of the heat exchanger is provided with a water discharge pipe for discharging the living water to be heated and discharged by hot water.
본 발명의 다른 실시예로서 상기 밀폐형 냉수저장탱크에 설치된 냉수공급관과 냉수유입관 사이에 두 개의 열교환기가 직렬 설치되며, 상기 밀폐형 온수저장탱크에 설치된 온수공급관과 온수유입관 사이에 두 개의 열교환기가 직렬 설치된 것이다.In another embodiment of the present invention, two heat exchangers are installed in series between a cold water supply pipe and a cold water inlet pipe installed in the sealed cold water storage tank, and two heat exchangers are connected between the hot water supply pipe and the hot water inlet pipe installed in the sealed hot water storage tank. It is installed.
본 발명은 지하수를 열원으로 하여 온수와 냉수를 동시에 생산하고, 이 생산된 냉.온수로서 난방 및 냉방이 가능하도록 함으로써 냉방 시에도 온수를 항시 사용할 수 있도록 하는 한편, 히트펌프에서 지열원의 온도가 온.냉수생산 시 효율을 높일 수 있는 적정 온도가 되지 않을 경우 펌핑된 지하수를 외부로 토출을 시키고, 미토출시에 냉난방수가 계속 지하굴착지에 순환시 지하수 오염이 되므로 외부토출을 시키므로 지하수 오염문제 해결을 하게 되며, 지열원의 온도가 일정온도 이하일 경우에는 약 80%를 지하 굴착지 맨 아래 지역으로 토출시키고, 나머지 20%의 펌핑된 지하수는 지하 상부 지역에 토출시켜 상기 토출된 지하수가 굴착지 상하에서 열원이 고르게 흡수되도록 함으로써 지열원이 부족하여 냉.난방 효율이 떨어질 경우 지열을 최대한 상승시키는 효과가 있는 것이다. The present invention is to produce hot water and cold water at the same time using the ground water as a heat source, and to enable heating and cooling as the produced cold and hot water, so that hot water can be used at all times during cooling, while the temperature of the geothermal source in the heat pump If the temperature does not reach the proper temperature to improve the efficiency of hot and cold water production, the pumped ground water is discharged to the outside, and when the air is not discharged, the ground and water are continuously polluted when circulating to the underground excavation site. When the temperature of the geothermal source is below a certain temperature, about 80% of the groundwater is discharged to the bottom of the underground pit, and the remaining 20% of the pumped groundwater is discharged to the upper area of the underground to discharge the groundwater above and below the rig. By allowing heat sources to be absorbed evenly, geothermal heat is increased as much as possible due to lack of geothermal sources and low cooling and heating efficiency. It is effective to let.
또한, 본 발명은 상기의 밀폐형 냉온수 탱크 내부에 지하수에 석회질이 포함되어 있을 경우 상기 석회질에 의한 스케일 생성을 방지하고, 지하수가 바다와 가까운 곳에 위치하여 (염분)염소성분이 포함되어 있을 경우에도 부식이 발생되지 않으며, 열 교환 매체의 체류 시간을 길게 유지시키고 표면적이 증대되도록 'S'형의 지그재그 형태로 구성된 열교환기를 모두 또는 선택적으로 설치하여 열교환의 효율을 높이고 연료절감에 기여할 뿐만 아니라, 히트펌프시스템의 수명을 연장하는 효과가 있는 것이다.In addition, the present invention prevents the generation of scale due to the calcification when the groundwater is contained in the sealed cold and hot water tank, and even when the groundwater is located near the sea and contains (chlorine) chlorine component corrosion Is not generated, and the heat exchanger composed of all of the 'S' type zigzag shape is selectively installed to maintain the residence time of the heat exchange medium and increase the surface area, thereby increasing the efficiency of heat exchange and contributing to fuel saving, as well as the heat pump. It has the effect of extending the life of the system.
도 1a는 본 발명에 따른 지하수열원을 이용한 밀폐형 냉난방 및 냉온수 생성시스템의 구성도.
도 1b는 도 1a에 도시된 밀폐형온수저장탱크의 단면도.
도 2a는 본 발명에 따른 지하수열원을 이용한 밀폐형 냉난방 및 냉온수 생성시스템의 다른 실시예를 나타낸 구성도.
도 2b의 (가), (나)는 도 2a에 도시된 밀폐형 냉.온수저장탱크의 단면도.
도 3a는 본 발명에 적용되는 열교환기의 사시도.
도 3b의 (가), (나)는 도 3a에 도시된 열교환기의 정면도 및 평면도.Figure 1a is a block diagram of a closed air-conditioning and cold and hot water generation system using the groundwater heat source according to the present invention.
Figure 1b is a cross-sectional view of the closed hot water storage tank shown in Figure 1a.
Figure 2a is a block diagram showing another embodiment of the sealed air-conditioning and cold and hot water generation system using the groundwater heat source according to the present invention.
Figure 2b (a), (b) is a cross-sectional view of the sealed cold / hot water storage tank shown in Figure 2a.
Figure 3a is a perspective view of a heat exchanger applied to the present invention.
(A) and (b) of FIG. 3b are front and plan views of the heat exchanger shown in FIG. 3a.
이하 본 발명에 따른 지열원을 이용한 밀폐형 냉난방 및 냉온수 생성시스템을 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the air-cooled and hot and cold water generating system using a geothermal source according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
먼저, 본 발명에 사용되는 용어 중에서 '밀폐형'이라 함은 냉수 및 온수를 저장하는 냉.온수저장탱크(12)(13)가 완전히 밀폐된 상태로서 이하 '밀폐형 냉.온수저장탱크(12)(13)'라 칭한다.First, the term 'sealed' in the term used in the present invention is a cold and hot
또한, 냉수공급관(4) 및 온수공급관(7)은 냉.난방유로(17)(18)에 냉.난방 순환수를 공급하는 배관 라인이며, 냉수유입관(3) 및 온수유입관(6)은 냉.난방유로(17)(18)를 경유한 순환수가 밀폐형 냉.온수저장탱크(12)(13)에 유입되는 배관 라인을 의미한다.In addition, the cold water supply pipe (4) and the hot water supply pipe (7) is a piping line for supplying the cooling and heating circulation water to the cooling and heating flow paths (17) (18), the cold water inlet pipe (3) and hot water inlet pipe (6) The circulating water passing through the cooling and
도 1a는 본 발명에 따른 지열원을 이용한 밀폐형 냉난방 및 냉온수 생성시스템의 구성도이며, 도 1b는 도 1a에 도시된 밀폐형 온수저장탱크의 단면도로서, 펌프(2)가 설치되어 있는 지하수 급수관(5)과, 상부배출구(10a) 및 하부배출구(10b)가 형성되어 있는 지하수배출관(10)이 설치되어 있는 지하수 굴착관(1)이 구비되고, 지하수의 열원으로 부터 열을 수집하여 온도가 낮은 곳에서 높은 곳으로 이동시키거나, 온도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동하여 냉난방을 수행하는 히터펌프장치(11)가 구비된다.Figure 1a is a block diagram of a closed air-conditioning and cold and hot water generation system using a geothermal source according to the present invention, Figure 1b is a cross-sectional view of the sealed hot water storage tank shown in Figure 1a, the groundwater water supply pipe 5 is installed with a pump (2) ), And groundwater excavation pipe (1) provided with the groundwater discharge pipe (10) in which the upper discharge port (10a) and the lower discharge port (10b) are formed, where the temperature is low by collecting heat from the heat source of the groundwater.
상기 지하수 급수관(5)에는 밀폐형 냉수저장탱크(12)와 밀폐형 온수저장탱크(13)의 일측에 연결되어 펌핑되는 지하수를 밀폐형 냉.온수저장탱크(12)(13)에 공급하도록 되어 있으며, 상기 히터펌프장치(11)의 냉수배출구와 밀폐형 냉수저장탱크(12)의 냉수배출구에는 냉방유로(17)에 냉방수를 공급하는 냉수공급관(4)이 설치되며, 이 냉방유로(17)의 타측에는 상기 냉방유로(17)를 경유한 냉방수를 밀폐형 냉수저장탱크(12)와 히터펌프장치(11)의 냉수유입구에 공급하는 냉수유입관(3)이 설치된다.The ground water supply pipe 5 is connected to one side of the hermetic cold
또한, 상기 히터펌프장치(11)의 온수배출구와 밀폐형 온수저장탱크(13)의 온수배출구에는 난방유로(18)에 난방수를 공급하는 온수공급관(7)이 설치되며, 이 난방유로(18)의 타측에는 상기 난방유로(18)를 경유한 난방수를 밀폐형 온수저장탱크(13)와 히터펌프장치(11)의 온수유입구에 공급하는 온수유입관(6)이 설치된다.In addition, the
또한, 상기 밀폐형 냉.온수저장탱크(12)(13)의 타측에는 지하수배출관(10)이 설치되어 냉.온수 생산 시 지열원이 부족할 경우 냉수 또는 온수를 외부로 배출하거나 상부배출구(10a) 및 하부배출구(10b)를 통해 지하로 배출하는 지하수배출관(10)이 설치된다.In addition, the ground
또한, 상기 밀폐형 온수저장탱크(13)의 내부에는 열교환 매체의 체류 시간이 길게 유지되고 표면적이 증대되어 열교환의 효율이 높도록 'S'형의 지그재그 형태로 이루어진 열교환기(14)가 고정 설치되며, 상기 열교환기(14)의 일측에는 수돗물과 같은 생활용수가 공급되는 용수공급관(8)이 설치되고, 상기 열교환기(14)의 타측에는 생활용수가 열교환이 이루어져 온수로 상승되어 배출되는 용수배출관(9)이 설치된다.In addition, inside the hermetic hot
여기서 미설명부호 V1, V2, V3는 상기 히터펌프장치(11)에 의해 제어되는 전동밸브로서 V1, V2는 냉.온수 생산 시 지열원이 부족할 경우 밀폐형 냉.온수저장탱크(12)(13)에 저장된 냉수 또는 온수를 외부로 배출하거나 상부배출구(10a) 및 하부배출구(10b)를 통해 지하로 배출하기 위한 전동밸브이며, V3는 냉.온수 생산 시 지열원이 부족할 경우 밀폐형 냉.온수저장탱크(12)(13)에 저장된 냉수 또는 온수를 외부로 배출하기 위한 전동밸브이고, 미설명부호 P1~P5는 순환펌프로서 상기 히터펌프장치(11)에 의해 제어된다.Here, reference numerals V1, V2, and V3 are electric valves controlled by the
상기와 같이 이루어진 본 발명에 따른 지열원을 이용한 밀폐형 냉난방 및 냉온수 생성시스템은 먼저, 펌프(2)를 통해 펌핑된 지하수는 지하수 급수관(5)을 통해 밀폐형 냉.온수저장탱크(12)(13)에 저장된다.The sealed air-conditioning and cold / hot water generation system using the geothermal source according to the present invention made as described above, the groundwater pumped through the pump (2) through the groundwater water supply pipe (5) sealed cold and hot water storage tank (12) (13) Are stored in.
이때, 상기 밀폐형 냉수저장탱크(12)에 저장된 지하수는 냉수공급관(4)을 통해 실내에 배관된 냉방유로(17)에 공급되어 실내를 냉방한 후, 순환펌프(P3)의 동작에 따라 냉수유입관(3)을 통해 밀폐형 냉수저장탱크(12) 및 히터펌프장치(11)의 냉수유입구로 유입되며, 상기 히터펌프장치(11)의 냉수유입구로 유입된 냉방순환수는 온도가 더욱 낮게 형성되어 냉수공급관(4)을 통해 실내에 배관된 냉방유로(17)에 다시 공급되어 실내를 냉방하는 과정을 반복하게 된다.At this time, the ground water stored in the sealed cold
한편, 상기 밀폐형 온수저장탱크(13)에 저장된 지하수는 온수공급관(7)을 통해 실내에 배관된 난방유로(18)에 공급되어 실내를 난방한 후, 순환펌프(P4)의 동작에 따라 온수유입관(6)을 통해 밀폐형 온수저장탱크(13) 및 히터펌프장치(11)의 온수유입구로 유입되며, 상기 히터펌프장치(11)의 온수유입구로 유입된 난방순환수는 온도가 더욱 높게 온수로 형성되어 온수공급관(7)을 통해 실내에 배관된 난방유로(18)에 다시 공급되어 실내를 난방하는 과정을 반복하게 된다.On the other hand, the ground water stored in the sealed hot
상기의 난방과정을 반복 수행하게 되면 밀폐형 온수저장탱크(13)의 내부에 저장된 물은 일정한 이상의 온도를 유지하는 온수상태를 유지하게 되며, 상기 밀폐형 온수저장탱크(13)에 저장된 온수를 이용하여 생활용수를 온수로 생산할 수 있게 되는 것이다.When the heating process is repeatedly performed, the water stored in the sealed hot
즉, 용수공급관(8)을 통해 공급되는 수돗물과 같은 생활용수는 밀폐형 온수저장탱크(13) 내부에 고정 설치되는 열교환기(14)를 거치는 과정에서 밀폐형 온수저장탱크(13)에 저장된 온수의 열을 흡수하게 됨으로써 열교환기(14)를 통해 흐르는 생활용수는 온수로 변환되어 용수배출관(9)을 통해 배출되는 것이다.That is, the living water such as tap water supplied through the
따라서 본 발명에서는 지열원으로 하여 난방 및 냉방이 이루어질 뿐만 아니라, 온수와 냉수를 동시에 생산 가능하게 됨으로서 온수가 필요한 사업장의 경우 별도의 온수공급장치를 설치하여야 하는 번거로움이 해소될 수 있는 것이다.Therefore, in the present invention, not only heating and cooling is performed as the geothermal source, but also hot water and cold water can be produced at the same time, so that the trouble of having to install a separate hot water supply device in case of hot water is required.
도 2a는 본 발명에 따른 지열원을 이용한 밀폐형 냉난방 및 냉온수 생성시스템의 다른 실시예를 나타낸 구성도이며, 도 2b의 (가), (나)는 도 2a에 도시된 밀폐형 냉.온수저장탱크의 단면도로서, 밀폐형 냉.온수저장탱크(12)(13)에 두 개의 열교환기(14a)(14b)를 직렬 설치하여 히터펌프장치(11)로부터 배출되는 냉온수 및 냉.난방유로(17)(18)를 경유한 순환수로서 냉.온수저장탱크(12)(13)에 저장된 물을 냉수 또는 온수로 만들도록 한 것이다.Figure 2a is a block diagram showing another embodiment of the hermetic heating and cooling and hot and cold water generation system using a geothermal source according to the present invention, Figure 2b (a), (b) of the sealed cold and hot water storage tank shown in Figure 2a. As a cross-sectional view, the cold and hot water and the cooling and
즉, 상기 밀폐형 냉수저장탱크(12)에 설치된 냉수공급관(4)과 냉수유입관(3) 사이에 두 개의 열교환기(14a)(14b)가 직렬 설치되며, 상기 밀폐형 온수저장탱크(13)에 설치된 온수공급관(7)과 온수유입관(6) 사이에 두 개의 열교환기(14c)(14d)가 직렬 설치된 것이다.That is, two
이러한 다른 실시예는 히터펌프장치(11)로부터 공급되는 냉수가 냉수공급관(4)을 통해 냉방유로(17)를 경유하게 되며, 이 냉방유로(17)를 경유한 냉방순환수는 냉수유입관(3)을 통해 두 개의 열교환기(14a)(14b)를 차례로 경유함으로써 밀폐형 냉수저장탱크(12)내에 저장된 물이 상기 열교환기(14a)(14b)를 통해 냉열을 흡수하는 열교환이 일어나게 되어 밀폐형 냉수저장탱크(12)내에 저장된 물을 냉수로 만들게 된다.In another embodiment of the present invention, the cold water supplied from the
또한, 상기 히터펌프장치(11)로부터 공급되는 온수가 온수공급관(7)을 통해 난방유로(18)를 경유하게 되며, 이 난방유로(18)를 경유한 난방순환수는 온수유입관(6)을 통해 두 개의 열교환기(14c)(14d)를 차례로 경유함으로써 밀폐형 온수저장탱크(13) 내에 저장된 물이 상기 열교환기(14c)(14d)를 통해 온열을 흡수하는 열교환이 일어나게 되어 밀폐형 온수저장탱크(13)내에 저장된 물을 온수로 만들게 된다.In addition, the hot water supplied from the
즉, 도 1a에 도시된 일실시예는 밀폐형 냉.온수저장탱크(12)(13)에 저장된 물을 냉.난방순환수로서 직접 사용하고 있으나, 도 2a에 도시된 다른 실시예는 밀폐형 냉.온수저장탱크(12)(13)에 저장된 물은 냉.난방순환수로서 사용하지 않고 열교환 매체로서 사용하고 있다는 점이 다른 것으로서, 상기 밀폐형 냉.온수저장탱크(12)(13)에 항시 냉수와 온수의 열교환 매체가 저장되어 있는 상태이므로 지열원으로 하여 난방 및 냉방이 이루어질 뿐만 아니라, 온수와 냉수를 동시에 생산 가능하게 됨으로서 온수가 필요한 사업장의 경우 별도의 온수공급장치를 설치하여야 하는 번거로움이 해소될 수 있는 것이다.That is, one embodiment shown in Figure 1a is directly using the water stored in the sealed cold and hot
본 발명의 다른 실시예에서 밀폐형 냉.온수저장탱크(12)(13)에는 각각 두 개의 열교환기(14a, 14b)(14c, 14d)를 직렬 설치한 것을 예로 들었으나, 냉.온수저장탱크(12)(13)의 용량에 따라 3~5개를 직렬 또는 병렬로 연결할 수 있으므로 열교환기의 설치 대수는 한정하지 않는다.In another embodiment of the present invention, the sealed cold and hot
한편, 도 1a 및 도 2a에 도시된 본 발명의 실시예에서는 히트펌프에서 지열원의 온도가 온.냉수 생산 시 효율이 높일 수 있는 적정 온도에 도달하지 않을 경우 펌핑된 지하수의 약 80%를 지하 굴착지 맨 아래 지역으로 토출시키고, 나머지 20%의 펌핑된 지하수는 지하 상부 지역에 토출시켜 상기 토출된 지하수가 굴착지 상하에서 열원이 고르게 흡수되도록 함으로써 지하수의 량이 적거나 지열원이 부족하여 냉.난방 효율이 떨어질 경우 지열원을 용이하게 상승시킬 수 있도록 하였다.On the other hand, in the embodiment of the present invention shown in Figures 1a and 2a when the temperature of the geothermal source in the heat pump does not reach the appropriate temperature which can increase the efficiency in the production of hot and cold water, about 80% of the pumped groundwater underground The discharged groundwater is discharged to the bottom of the excavation site, and the remaining 20% of the pumped groundwater is discharged to the upper ground area so that the discharged groundwater is absorbed evenly by the heat source above and below the excavation site. When the heating efficiency drops, the geothermal source can be easily increased.
즉, 히터펌프장치(11)에서 펌핑되는 지하수의 온도를 측정하여 지하수의 열원이 부족할 경우 전동밸브(V1)(V2)를 선택적으로 개방하여 밀폐형 냉.온수저장탱크(12)(13)에 저장된 물을 지하수배출관(10)을 통해 지하로 다시 보내게 된다.That is, when the heat source of the ground water is insufficient by measuring the temperature of the ground water pumped by the
상기 밀폐형 냉.온수저장탱크(12)(13)에 저장된 물이 지하로 배출될 때 상부배출구(10a)를 통해 약 20% 배출하며, 하부배출구(10b)를 통해 약 80%를 배출시키게 되며, 이때 상부배출구(10a)를 통해 배출되는 약 20%는 지하수 굴착관(1)의 하부로 하강하면서 지열을 1차 흡수하게 되고, 펌핑에 의해 상승될 때 지열을 2차 흡수하도록 함으로써 지하수의 량이 적거나 지열원이 필요온도가 되지 않아 부족하여 냉.난방 효율이 떨어질 경우 토출된 지하수가 최대한으로 지하열의 흡수할 수 있도록 한 것이다.When the water stored in the sealed cold and hot
상기 밀폐형 냉.온수저장탱크(12)(13)에 저장된 물을 지하로 배출 시 냉방을 목적으로 할 경우에는 밀폐형 온수저장탱크(13)에 저장된 온수를 배출하고, 난방을 목적으로 할 경우에는 밀폐형 냉수저장탱크(12)에 냉수를 배출하여 필요한 열원을 얻게 된다.When the water stored in the sealed cold and hot
또한, 히터펌프장치(11)에서 냉.온수를 생산함에 있어 지하수의 열원이 매우 부족할 경우 전동밸브(V3)를 개방하여 밀폐형 냉.온수저장탱크(12)(13)에 저장된 물을 선택적으로 지상에 배출시킴으로써 지열의 부족함을 보충토록 하였다.In addition, in the case of producing cold and hot water in the
여기서 상기 히터펌프장치(11)에서 냉.난방에 필요한 온도 범위는 밀폐형 냉.온수저장탱크(12)(13)의 용량과 냉.난방 용량에 따라 다양하게 달라질 수 있으므로 온도범위는 제한하지 않는다.Here, the temperature range required for cooling and heating in the
도 3a는 상기 밀폐형 냉.온수저장탱크(12)(13)에 내장 설치되는 열교환기(14)(14a~14d)를 나타낸 사시도이며, 도 3b의 (가), (나)는 도 3a의 정면도 및 평면도로서 'S'자형의 지그재그 형태로 형성된 다수의 S형 배관(21a~21f)이 일정한 간격으로 상.하로 배치되고, 이 S형 배관(21a~21f)의 일측 끝단부에는 내부가 관통되어 열교환 매체가 유입되는 유입관(22)이 설치되고, 상기 S형 배관(21a~21f)의 타측 끝단부에는 내부가 관통되어 열교환 매체가 유출되는 유출관(23)이 설치되며, 일정한 간격으로 배치된 다수의 S형 배관(21a~21f)에는 유동과 처짐을 방지하기 위한 밴드(24a)(24b)가 설치되어 구성된다.3A is a perspective view showing heat exchangers 14 (14a to 14d) installed in the sealed cold and hot
상기와 같이 열교환기(14)(14a~14d)는 S형 배관(21a~21f)의 일측 끝단부에 설치된 유입관(22)으로부터 열전달 매체가 유입되면 각각의 S형 배관(21a~21f)의 유로를 통해 이동한 후, 상기 S형 배관(21a~21f)의 타측단에 설치된 유출관(23)을 통해 배출된다.As described above, when the heat transfer medium flows in from the
이때, 상기 각각의 S형 배관(21a~21f)을 통해 이동하는 열전달 매체는 S형의 지그재그 형태로 길게 구성됨으로 인해 체류시간이 길어짐과 동시에 표면적이 증대되어져 열교환기(14)(14a~14d) 주변의 열전달 대상에 효율적으로 열의 전달이 가능하게 되는 것이다.At this time, the heat transfer medium moving through each of the S-type pipes (21a ~ 21f) is formed in a zigzag form of the S-shaped long residence time and at the same time the surface area is increased to heat exchanger 14 (14a ~ 14d) It is possible to efficiently transfer heat to the surrounding heat transfer object.
1 : 지하수 굴착관 2 : 펌프
3 : 냉수유입관 4 : 냉수공급관
5 : 지하수 급수관 6 : 온수유입관
7 : 온수공급관 8 : 용수공급관
9 : 용수배출관 10 : 지하수배출관
11 : 히터펌프장치 12 : 밀폐형 냉수저장탱크
13 : 밀폐형 온수저장탱크 14, 14a~14d : 열교환기
17 : 냉방유로 18 : 난방유로
V1~V4 : 전동밸브 P1~P4 : 순환펌프1: groundwater drilling rig 2: pump
3: cold water inlet pipe 4: cold water supply pipe
5: groundwater water supply pipe 6: hot water inlet pipe
7: hot water supply pipe 8: water supply pipe
9: water discharge pipe 10: groundwater discharge pipe
11: heater pump device 12: sealed cold water storage tank
13: sealed hot
17: cooling passage 18: heating passage
V1 ~ V4: Electric valve P1 ~ P4: Circulation pump
Claims (3)
상기 지하수 급수관(5)은 밀폐형 냉.온수저장탱크(12)(13)의 일측에 설치되고,
상기 히터펌프장치(11) 및 밀폐형 냉수저장탱크(12)의 냉수배출구에는 냉방유로(17)에 냉방수를 공급하는 냉수공급관(4)이 설치되고,
상기 냉방유로(17)의 타측에는 상기 냉방유로(17)를 경유한 냉방수를 밀폐형 냉수저장탱크(12)와 히터펌프장치(11)의 냉수유입구에 공급하는 냉수유입관(3)이 설치되고,
상기 히터펌프장치(11)와 밀폐형 온수저장탱크(13)의 온수배출구에는 난방유로(18)에 난방수를 공급하는 온수공급관(7)이 설치되고,
상기 난방유로(18)의 타측에는 상기 난방유로(18)를 경유한 난방수를 밀폐형 온수저장탱크(13)와 히터펌프장치(11)의 온수유입구에 공급하는 온수유입관(6)이 설치되고,
상기 밀폐형 냉.온수저장탱크(12)(13)의 타측에는 상기 냉.온수 생산 시 지열원이 부족할 경우 냉.온수를 외부로 배출하거나 상.하부배출구(10a)(10b)를 통해 지하로 배출하는 지하수배출관(10)이 설치되고,
상기 밀폐형 온수저장탱크(13)의 내부에는 열교환기(14)가 고정 설치되고,
상기 열교환기(14)의 일측에는 생활용수가 공급되는 용수공급관(8)이 설치되고,
상기 열교환기(14)의 타측에는 생활용수가 열교환이 이루어져 온수로 상승되어 배출되는 용수배출관(9)이 설치되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 지열원을 이용한 밀폐형 냉난방 및 냉온수 생성시스템.Groundwater water supply pipe (5) provided with the pump (2), groundwater excavation pipe (1) provided with the groundwater discharge pipe (10) in which the upper discharge port (10a) and the lower discharge port (10b) are formed, and the heat source of groundwater. Heater pump device (11) for performing the heating and cooling by collecting heat from the cold, hot and cold water storage tank (12, 13) is provided is stored,
The ground water supply pipe 5 is installed on one side of the sealed cold and hot water storage tanks 12 and 13,
Cold water supply pipes (4) for supplying cooling water to the cooling flow path (17) are installed in the cold water discharge ports of the heater pump device (11) and the sealed cold water storage tank (12),
The other side of the cooling passage 17 is provided with a cold water inlet pipe (3) for supplying cooling water via the cooling passage (17) to the cold water inlet of the sealed cold water storage tank 12 and the heater pump device (11) ,
Hot water supply pipes 7 for supplying heating water to the heating flow path 18 are installed at the hot water outlets of the heater pump device 11 and the sealed hot water storage tank 13,
The other side of the heating passage 18 is provided with a hot water inlet pipe 6 for supplying the heating water via the heating passage 18 to the closed hot water storage tank 13 and the hot water inlet of the heater pump device 11. ,
The other side of the sealed cold and hot water storage tanks 12 and 13 discharges cold and hot water to the outside or underground through the upper and lower outlets 10a and 10b when the geothermal source is insufficient when producing the cold and hot water. Groundwater discharge pipe 10 is installed,
The heat exchanger 14 is fixedly installed in the sealed hot water storage tank 13,
One side of the heat exchanger 14 is provided with a water supply pipe (8) for supplying living water,
Sealed heating and cooling and hot and cold water generation system using a geothermal heat source, characterized in that the other side of the heat exchanger 14 is provided with a water discharge pipe (9) which is discharged to the hot water is discharged by the living water is heat-exchanged.
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|---|---|---|---|
| KR1020110002986A KR20120081716A (en) | 2011-01-12 | 2011-01-12 | Closed cooling and heating and cool and hot water system using ground source |
Applications Claiming Priority (1)
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2011
- 2011-01-12 KR KR1020110002986A patent/KR20120081716A/en not_active Withdrawn
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Legal Events
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| PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20110112 |
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| PN2301 | Change of applicant |
Patent event date: 20110311 Comment text: Notification of Change of Applicant Patent event code: PN23011R01D |
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