KR101357766B1

KR101357766B1 - 히트파이프용 열전달장치

Info

Publication number: KR101357766B1
Application number: KR1020130080585A
Authority: KR
Inventors: 김상석
Original assignee: 아이엘지에너지기술(주)
Priority date: 2013-07-09
Filing date: 2013-07-09
Publication date: 2014-02-03
Anticipated expiration: 2033-07-09
Also published as: WO2015005580A1; CN105378418B; CN105378418A

Abstract

본 발명은 히트파이프용 열전달장치에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 진공의 몸체 내부에 가열용액을 충진하고 가열하여 가스를 대류현상으로 열을 전달하는 난방용 히트파이프의 내부에 파이프형태의 열전달장치를 마련하여 진공의 몸체 내부로 열전달을 용이하게 하여 균일한 난방을 가능케 하는 것으로,
진공상태의 히트파이프 내부에 가열용액이 충진되는 중공부가 형성하고, 일측에는 배기부를 형성하며, 타측에는 충진되는 가열용액을 기화시키는 발열부재를 삽입하여 발열부재에 의해 열을 전달하거나 발열부재 없이 발열부재를 마련한 히트파이프와 밀착되어 밀착된 부위로 열을 전달시키는 진공상태의 히트파이프 내부에 중공을 형성한 파이프를 마련하되 상기 파이프가 배기부와 밀착고정되도록 완충재를 마련하며 상기 파이프의 외주연에는 다수개의 간격유지구를 마련하여 히트파이프의 내부면과 간격을 유지하여 히트파이프를 수평으로 설치시 내부의 가열용액이 바닥에 깔리더라도 파이프의 중공과 간격유지구의 간극을 통해 가열용액의 공급이 원할하게 이루어져 히트파이프로 전달되는 열원이 파이프의 중공을 통해 신속하게 열원을 전달가능케 하여 히트파이프의 내부 전체를 균일하게 하여 균일한 난방을 가능케 하는 이점이 있는 것이다.

Description

히트파이프용 열전달장치{HEAT TRANSFER DEVICE FOR HEATER PIPE}

본 발명은 히트파이프용 열전달장치에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 몸체의 내부 중공부에 진공으로 가열용액을 충진하고 가열하여 가스를 대류현상으로 열을 전달하는 난방용 히트파이프의 중공부 내부에 파이프형태의 열전달장치를 마련하여 신속하게 진공의 몸체 내부로 열전달을 용이하게 하는 것이다.

일반적으로 난방은 가정이나 실내의 바닥 또는 벽면과 천정 등과 같은 벽체의 내부에 마련하여 열을 가해 실내로 공기를 데우는 것으로, 최근에는 온수관을 바닥에 일정간격을 유지하면서 지그재그로 연결하여 온수관을 통해 흐르는 온수의 열로 바닥을 데우는 방법이 있는 것이다.

그러나, 이러한 온수관을 이용하여 바닥을 데우는 난방은 먼저 물을 끓여 온수로 만들기 위한 시간과 온수를 온수관을 통해 흐르게 하여 난방을 시작하는 것으로 높은 비용과 난방의 시점이 늦어지는 문제점이 있어, 최근에는 본인의 선등록된 특허등록 10-0962979호(2011.06.01)의 히트유닛 및 이를 이용한 난방패널에 사용되는 히트파이프를 난방면적에 일정간격으로 다수개의 히트파이프를 배열한 후 히트의 발열부재를 통해 몸체 내부에 충진되는 가열용액을 가열시켜 가스의 대류현상에 의해 균일하게 가열되도록 하여 바닥 또는 벽면과 천정 등과 같은 벽체를 데워 실내 난방을 가능케 하였다.

이러한 히트파이프는 일선상의 몸체 내부에 충진되는 가열용액을 가열시켜 가스의 대류현상에 의해 열을 신속하게 전달하도록 하여 히트파이프에 의해 난방을 용이하게 하는 것이다.

이러한 히트파이프를 벽면에 수직방향으로 세워 히트파이프를 설치하게 되면 내부에 마련한 가열용액은 하부로 가열용액이 차이게 되는 것이다.

이렇게 히트파이프가 수직방향으로 설치된 경우에는 히트파이프의 일측에 마련한 발열부재의 열원으로 인해 가열용액을 가열시켜 대류현상이 원할하여 신속하게 히트파이프의 내부로 균일하게 열의 전달을 가능케 하는 것이다.

그러나, 히트파이프를 수평으로 설치할 경우에는 히트파이프의 내부에 마련한 가열용액이 히트파이프의 내부 바닥에 깔리게 되면서 발열부재와 접촉하는 가열용액의 부족으로 발열부재가 노출되면서 발열부재의 열원이 히트파이프의 내부를 신속하게 가열하기 어려운 실정이다.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 히트파이프 내부에 가열용액을 많이 넣게 되면 진공공간이 줄어들게 되므로 이때 발열부재에 의해 가열용액을 가열시키더라도 기화된 가스가 대류운동이 원할하지 못하여 열전달이 떨어짐과 동시에 열 전달되는 온도가 떨어지게 되는 것이다.

따라서, 이러한 히트파이프를 수평으로 설치할 경우 일측에 마련한 발열부재의 열원으로 인해 가열용액을 가열시켜 대류현상이 원할하여 신속하게 히트파이프의 내부로 균일하게 열의 전달이 어려운 전체적으로 균일한 난방이 어려웠다.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 위와 같이 가정이나 실내의 바닥 또는 벽면과 천정 등과 같은 벽체 내부에 균일한 난방을 하기 위해 마련하는 일선상의 히트파이프를 수평으로 설치시 히트파이프의 내부에 마련한 가열용액이 바닥으로 깔리게 되면서 발열부재를 완전하게 침수시키지 못하여 발열부재의 열원으로 히트파이프의 난방이 균일하게 이루어 지지 않는 문제점을 해결하기 위해,

가열용액이 충진되는 중공부가 형성하고, 일측에는 배기부를 형성하며, 타측에는 충진되는 가열용액을 기화시키는 발열부재를 삽입하여 발열부재에 의해 열을 전달하거나 발열부재 없이 히트파이프와 밀착되어 밀착된 부위로 열을 전달시키는 진공상태의 히트파이프 내부에 중공을 마련한 파이프를 마련하되 상기 파이프가 배기부와 밀착고정되도록 완충재를 마련하며 상기 파이프의 외주연에는 다수개의 간격유지구를 마련하여 히트파이프의 내부면과 간격을 유지하도록 하여 히트파이프를 수평으로 설치시 내부의 가열용액이 바닥에 깔리더라도 히트파이프의 내부에 마련한 파이프의 간격유지구와 내부의 중공을 통해 가열용액을 수용하여 지속적으로 가열하므로 파이프의 중공을 통해 열원을 신속하게 전달하는 히트파이프용 열전달장치를 발명한 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 일선상의 몸체(2) 내부에 중공부(3)를 형성하고, 일측에는 배기부(5)를 형성하고, 타측에는 커버(7)로 진공으로 마감하는 히트파이프용 열전달장치에 있어서,
상기 배기부(5) 내부 일측단에는 쿠션용 완충재(30)를 마련하고,
몸체(2)의 중공부(3) 내부에는 중공(12)으로 형성된 파이프(11)를 내설하며 파이프(11)의 양측으로 통공(21)을 갖는 열전달부재(20)를 마련한 열전달장치(10)의 마련하되 상기 열전달장치(10)의 양측 열전달부재(20)의 하나와 쿠션용 완충재(30)를 밀착고정하여,
상기 파이프(11)와 열전달부재(20)의 일부가 잠기도록 가열용액(4)을 채운 상태로 구성하여서,
히트파이프(1)로 전달되는 열원에 의한 가열된 가열용액(4)으로부터 생긴 기화가스가 열전달부재(20)의 통공(21)과 열전달용 파이프(11)의 중공(12)을 거친 후에 중공부(3) 내에서 대류현상을 일으켜 중공부(3) 내부 전체로 열을 전달되게 구성함을 특징으로 하는 것이다.

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따라서, 본 발명은 상기한 바와 같이 진공상태의 히트파이프 내부에 가열용액이 충진되는 중공부가 형성하고, 일측에는 배기부를 형성하며, 타측에는 충진되는 가열용액을 기화시키는 발열부재를 삽입하여 발열부재에 의해 열을 전달하거나 발열부재 없이 발열부재를 마련한 히트파이프와 밀착되어 밀착된 부위로 열을 전달시키는 진공상태의 히트파이프 내부에 중공을 형성한 파이프를 마련하되 상기 파이프가 배기부와 밀착고정되도록 완충재를 마련하며 상기 파이프의 외주연에는 한개 또는 다수개의 간격유지구를 마련하여 히트파이프의 내부면과 간격을 유지하여 히트파이프를 수평으로 설치시 내부의 가열용액이 바닥에 깔리더라도 파이프의 중공과 간격유지구의 간극을 통해 가열용액의 공급이 원할하게 이루어져 히트파이프로 전달되는 열원이 파이프의 중공을 통해 신속하게 열원을 전달가능케 하여 히트파이프의 내부 전체를 균일하게 하여 균일한 난방을 가능케 하는 이점이 있는 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예를 나타낸 예시도
도 2는 본 발명의 실시예를 분해한 분해 사시도
도 3,4,5,6은 본 발명의 또 다른 실시예를 나타낸 예시도
도 7,8,10은 본 발명의 열전달장치의 다른 실시예를 나타낸 예시도
도 9는 본 발명의 열전달부재 사용상태를 나타낸 예시도
도 11,12는 본 발명의 열전달부재의 또 다른 실시예를 나타낸 예시도
도 13,14는 종래의 히트파이프를 나타낸 예시도이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 사용되는 난방용 히트파이프(1)를 먼저 설명하자면,

도 13에서 보는 바와 같이 몸체(2) 내부에 가열용액(4)을 소정높이까지 충진되는 중공부(3)를 형성하고, 중공부(3) 일측에는 배기부(5)가 형성되며, 중공부(3) 타측에는 충진되는 가열용액(4)을 기화시키는 발열부재(6)를 삽입하여 밀폐시키는 커버(7)를 마련하여 발열부재(6)에 의해 히트파이프(1)를 발열가능케 하는 것이다.

그리고, 난방용 히트파이프의 또 다른 실시예로는 도 14에서 보는 바와 같이 몸체(2) 내부에 가열용액(4)이 소정 높이까지 충진하여 커버(7)로 진공으로 마감하며 상기 가열용액(4)을 기화시키기 위해서는, 발열부재(6)를 마련한 히트파이프(1)를 몸체(2)와 밀착시켜 발열부재(6)를 마련한 히트파이프(1)가 가열됨에 따라 밀착된 몸체(2)로 열을 전달시켜 내부의 가열용액(4)을 기화시켜 히트파이프(1)를 발열가능케 하여 발열부재(6)를 마련한 히트파이프(1)의 열원을 전달하는 보조역할로 사용할 수 있는 것이다.

상기 히트파이프(1)의 몸체(2)는 일정한 직경을 갖도록 형성되는 것이 바람직하고, 일측의 단부는 배기부(5)의 형성을 위하여 점진적으로 직경이 작아져서 그 단부에 히트파이프(1)의 몸체(2) 직경보다 상당히 작은 정도의 배기부(5)가 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 히트파이프(1)의 중공부(3)에 충진되는 가열용액(4)은 기화가 잘 이루어지도록 끊는점이 비교적 낮은 액체로 사용하며 그 바람직한 실시 예로는 에탄올, 아세톤 또는 증류수 등을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있는 것이다.

그리고, 히트파이프(1)에 충진되는 가열용액(4)의 용량은 히트파이프(1)를 세로방향으로 세우면 발열부재(6)가 완전하게 침수시키는 정도이고, 가로방향으로 눕히면 배기부(5)가 형성되는 위치보다 낮은 수준으로 채우는 것이다.

바람직하게는 히트파이프(1)를 가로방향으로 눕혀 히트파이프(1)의 중공부(3) 높이의 약 30% 수준까지 가열용액(4)을 채워서 히트파이프(1) 내부에 가열용액(4)이 기화된 가스가 대류되는 공간을 확보하고, 히트파이프(1) 내부의 공기를 상기 배기부(5)를 통하여 배기시킬 때 가열용액(4)이 함께 배출되는 것을 방지하는 것이다.

이러한 상기 히트파이프(1)는 타측에 커버(7)로 밀폐하고 중공부(3)에 가열용액(4)을 원하는 만큼 충진한 다음 배기부(5)를 통하여 중공부(3)의 공기를 배기시켜 중공부(3)가 진공상태로 된다.

본 발명의 목적을 달성하기 위한 열전달장치(10)의 실시예로는 도 3에서 보는 바와 같이 일선상의 몸체(2) 내부에 가열용액(4)이 충진되는 중공부(3)를 형성하고, 일측에는 배기부(5)를 형성하고, 타측에는 커버(7)로 진공으로 마감하며, 상기 몸체(2)의 중공부(3) 내부에는 중공(12)으로 형성된 파이프(11)를 마련하고 배기부(5) 내부에는 완충재(30)를 상기 파이프(11)와 밀착고정 하는 열전달장치(10)를 마련하는 것이다.

상기 열전달장치(10)의 또 다른 실시예로는 도 1에서 보는 바와 같이 상기 커버(7)의 외부면에는 충진되는 가열용액(4)을 기화시키는 발열부재(6)를 삽입하는 것으로,

일선상의 몸체(2) 내부에 가열용액(4)이 충진되는 중공부(3)를 형성하고, 일측에는 배기부(5)를 형성하며, 타측에는 충진되는 가열용액(4)을 기화시키는 발열부재(6)를 삽입한 커버(7)로 진공으로 마감한 히트파이프(1)의 중공부(3) 내부에는 중공(12)으로 형성된 파이프(11)를 마련하고 상기 파이프(11)의 외주연 양끝단에는 간격유지구(14)를 히트파이프(1)의 내부 중공부(3)와 간격을 유지시키고 배기부(5) 내부에는 완충재(30)를 마련하여 상기 파이프(11)와 밀착고정 하는 열전달장치(10)를 마련하는 것이다.

상기와 같은 본 발명의 열전달장치(10)의 또 다른 실시예로는 도 3에서 보는 바와 같이 일선상의 몸체(2) 내부에 가열용액(4)이 충진되는 중공부(3)를 형성하고, 일측에는 배기부(5)를 형성하고, 타측에는 커버(7)로 진공으로 마감한 히트파이프(1)의 중공부(3) 내부에는 중공(12)을 마련한 파이프(11)를 마련하고 파이프(11)의 외주연 양측 끝단에는 다수개의 간격유지구(14)를 마련하여 히트파이프(1)의 내부 중공부(3)와 간격을 유지시키고 배기부(5) 내부에는 완충재(30)를 마련하여 상기 파이프(11)와 밀착고정 하는 열전달장치(10)를 마련하는 것이다.

상기 히트파이프(1)의 내부 중공부(3)에 마련한 파이프(11)의 길이는 배기부(5)에 마련한 완충재(30)와 커버(7) 사이에 마련하여 히트파이프(1)의 몸체(2) 내부의 중공부(3)에서 파이프(11)가 흔들림을 방지하도록 하는 것이다.

상기 열전달장치(10)의 또 다른 실시예로는 도 4,5에서 보는 바와 같이 상기 히트파이프(1)의 중공부(3) 내부에는 중공(12)으로 형성된 파이프(11)를 마련하고 파이프(11)의 일측에는 완충재(30)를 배기부(5)의 내부에 마련하고 타측에는 커버(7)로 진공으로 마련하되 상기 완충재(30)와 커버(7) 사이에는 중공(12)으로 형성된 파이프(11)의 양측으로 통공(21)을 형성한 열전달부재(20)를 마련하는 것이다.

상기 열전달장치(10)의 또 다른 실시예로는 도 10에서 보는 바와 같이 상기 몸체(2)의 중공부(3) 내부에는 중공(12)으로 형성된 파이프(11)를 다수개 마련하고 상기 각각의 파이프(11) 경계부에는 통공(21)을 형성한 열전달부재(20)를 마련하는 것이다.

상기 열전달부재(20)의 바람직한 실시예로는 통공(21)을 형성한 열전달부재(20)를 다수개 서로 밀착시켜 끈(22)으로 고정하는 것이다.

상기와 같은 본 발명의 열전달장치(10)의 또 다른 실시예로는 도 10에서 보는 바와 같이 상기 몸체(2)의 중공부(3) 내부에 중공(12)을 마련하고 외주연에 다수개의 간격유지구(14)를 마련한 파이프(11)를 다수개로 일렬로 마련하고 상기 다수개 파이프(11)의 사이사이에는 열전달부재(20)를 마련하여 히트파이프(1)의 내부 중공부(3)와 간격을 유지시키고 배기부(5) 내부에는 완충재(30)를 마련하여 파이프(11)와 밀착고정하는 것이다.

이렇게 히터파이프(1) 내부에 다수개의 열전달부재(20)와 파이프(1)를 일렬로 마련하면 상기 히트파이프(1) 중앙부에 발열부재(6)를 마련한 히트파이프(1)의 표면을 서로 밀착시키면 히트파이프(1)의 발열부재(6) 열원이 히트파이프(1)의 중공부(3) 내부에 마련한 다수개의 열전달부재(20)와 파이프(11)에 의해 발열부재(6)의 열원을 신속하게 전달시켜 히트파이프(1)의 내부로 균일한 열을 전달시켜 전체적으로 난방을 가능케 하는 것이다.

상기 열전달부재(20)의 바람직한 실시예로는 도 9에서 보는 바와 같이 통공(21)을 형성한 열전달부재(20)를 다수개 마련하여 서로 밀착시켜 외부에 끈(22)으로 고정시키게 하는 것이다.

또한, 외부의 끈(22)으로 고정시키는 다수개의 열전달부재(20)의 또 다른 실시 예로는 도 11에서 보는 바와 같이 길이방향으로 통공(21)을 형성한 스프링(23) 또는 도 12에서 보는 바와 같이 길이방향으로 통공(21)을 형성한 망(24)으로 형성하여도 무방한 것이다.

그리고, 상기 커버(7)와 완충재(30) 사이에 마련하는 파이프(11)의 또 다른 실시예로는 도 7에서 보는 바와 같이 파이프(11)의 양끝단에 피난홈(13)을 형성하여 커버(7)와 완충재(30) 사이에 밀착고정시 완충재(30)에 의해 중공(12)이 막히지 않도록 하여 가열용액(4)을 가열시킨 가스가 중공(12)의 피난홈(13)을 통해 대류현상을 원할하게 하는 것이다.

상기 완충재(30)는 쿠션이 용이한 스펀지 등의 재질로 사용하여 파이프(11) 또는 열전달부재(20)를 밀착시 완충재(30)에서 쿠션으로 파이프(11) 또는 열전달부재(20)를 고정가능케 하는 것이 바람직하다.

상기 열전달부재(20)는 탄소성분이 다량 함유한 흑연 또는 열전달이 용이한 알루미늄, 동 등의 금속재 또는 천이나 종이로 형성하여 열의 전달을 용이하게 할 수 있도로 하는 것이다.

상기 몸체(2)의 중공부(3)에 마련한 파이프(11)의 바람직한 실시예로는 알루미늄, 동 등의 금속재 또는 천이나 종이를 사용하여 발열부재(6)에 의한 열원이 중공(12)을 통해 거치면서 신속하게 파이프(11)를 예열시켜 또 하나의 발열부재(6) 역할을 할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 구성된 본 발명은 난방용 히트파이프(1)를 실내바닥 등에 설치시 수평으로 설치하여 몸체(2) 내부에 마련한 가열용액(4)이 중공부(3)의 내부 바닥으로 깔리게 되더라도 발열부재(6)의 열원이 히트파이프(1)의 중공부(3) 하부면에 마련한 파이프(11)로 발열부재(6)의 열원을 신속하게 전달시켜 히트파이프(1)의 내부로 균일한 열을 전달시켜 전체적으로 난방을 가능케 하는 것이다.

이러한 본 발명은 실내 바닥이나 벽면에 수평으로 설치시 히트파이프(1)의 내부에 마련한 가열용액(4)이 발열부재(6)를 침수시키지 못하더라도 발열부재(6)의 열원이 몸체(2)의 내부 중공부(3)를 가열시키면 가열용액(4)이 기화된 가스가 파이프(11)의 내부 중공(12)을 거치면서 대류현상으로 파이프(11) 전체를 가열시키게 하는 것이다.

이때, 상기 히트파이프(1)의 내부에 파이프(11) 및 열전달부재(20)를 마련하여 가정이나 실내의 바닥에 설치시 수평으로 설치하더라도 히트파이프(1)의 발열부재(6)가 가열용액(4) 부족현상을 충족시키므로 신속하게 내부 전체로 열을 전달가능케 하는 것이다.

상기와 같은 열전달장치(10)는 커버(7)의 일측에 발열부재(6)를 마련하여 발열부재(6)에 의해 열을 전달시키는 히트파이프(1)에도 적용가능하며 또한, 발열부재(6)를 제거하여 발열부재(6)를 마련한 히트파이프(1)와 밀착시켜 발열부재(6)에 의한 열을 간접적으로 전달가능케 하는 히트파이프(1)에도 적용가능케 하는 것이다.

상기 히트파이프(1)는 도 2에 도시된 바와 같이 히트파이프(1) 내부 중공부(3)에 마련하는 중공(12)을 내부에 형성하고 외주연에 간격유지구(14)를 마련한 파이프(11)를 마련한 후 히트파이프(1)의 일측에 커버(7)로 밀폐한 다음 중공부(3)에 가열용액(4)을 채우고, 타측의 배기부(5) 내부에 완충재(30)를 마련하여 히트파이프(1) 내부를 진공상태로 밀봉시켜 고정하는 것이다.

또한, 일측에 발열부재(6)가 없는 커버(7)로 형성된 히트파이프(1)의 내부에 삽입시에는 도 3에서 보는 바와 같이 열전달부재(20)를 파이프(11) 양측으로 마련하여 발열부재(6)의 열원을 파이프(11)의 내부 중공(12)을 거치면서 예열가능케 하여 신속하게 열을 전달가능케 하는 것이다.

따라서, 히트파이프(1)의 내부에 마련하는 중공(12)을 내부에 형성한 파이프(11)와 통공(21)을 형성한 다수개의 열전달부재(20)를 길이방향으로 연결하여 서로 밀착가능케 하여 실내 바닥 등의 수평방향으로 히트파이프(1)를 설치시 히트파이프(1)의 내부 가열용액(4)이 바닥에 깔리게 되어도 히트파이프(1)의 열원을 진공상태의 내부에서 열전달부재(20)의 통공(21)과 파이프(11)의 중공(12)을 거치면서 신속하게 전체적으로 균일한 열원을 전달하도록 하는 것이다.

1 : 히트파이프 2 : 몸체
3 : 중공부 4 : 가열용액
5 : 배기부 6 : 발열부재
7 : 커버 10 : 열전달장치
11 : 파이프 12 : 중공
13 : 피난홈 14 : 간격유지구
20 : 열전달부재 21 : 통공
22 : 끈 23 : 스프링
24 : 망 30 : 완충재

Claims

일선상의 몸체(2) 내부에 중공부(3)를 형성하고, 일측에는 배기부(5)를 형성하고, 타측에는 커버(7)로 진공으로 마감하는 히트파이프용 열전달장치에 있어서,
상기 배기부(5) 내부 일측단에는 쿠션용 완충재(30)를 마련하고,
몸체(2)의 중공부(3) 내부에는 중공(12)으로 형성된 파이프(11)를 내설하며 파이프(11)의 양측으로 통공(21)을 갖는 열전달부재(20)를 마련한 열전달장치(10)의 마련하되 상기 열전달장치(10)의 양측 열전달부재(20)의 하나와 쿠션용 완충재(30)를 밀착고정하여,
상기 파이프(11)와 열전달부재(20)의 일부가 잠기도록 가열용액(4)을 채운 상태로 구성하여서,
히트파이프(1)로 전달되는 열원에 의한 가열된 가열용액(4)으로부터 생긴 기화가스가 열전달부재(20)의 통공(21)과 열전달용 파이프(11)의 중공(12)을 거친 후에 중공부(3) 내에서 대류현상을 일으켜 중공부(3) 내부 전체로 열을 전달되게 구성함을 특징으로 하는 히트파이프용 열전달장치.
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