KR101140215B1 - 전열히터 - Google Patents

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KR101140215B1
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Abstract

본 발명은 발열부재가 내장되는 편평튜브와 방열핀을 감싸는 방열핀 지지 플레이트가 보다 강력하게 접착제에 의해 접착되도록 구성하여 조립 강도를 향상시키고, 제1,제2 지지플레이트와 제1,제2 캡간의 체결 구조를 개량하여 조립성을 향상시킴과 아울러 편평튜브와 방열부재의 이탈방지 및 밀착성을 향상시켜 접촉성 및 열전달 촉진을 향상시킬수 있도록 하며, 외부의 충격 및 진동으로부터 보호할 수 있도록 한 전열히터를 제공하는 것을 목적으로 하며,
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 방열핀과, 상기 방열핀을 감싸도록 형성된 방열핀 지지 플레이트를 일체로 브레이징 접합하여서 된 다수의 방열부재와; 상기 방열부재 사이에 배치되어 상기 방열핀 지지 플레이트와 접착제를 매개로 하여 접촉되며, 내부에 발열부재가 내장된 편평튜브와; 상기 방열부재중 양쪽 최외측의 방열부재의 외측면에 각각 대향되게 배치되어 상기 방열부재와 발열부재를 지지하여 고정하는 제1, 제2 지지프레임과; 상기 제1, 제2 지지프레임의 각 양단부와 상기 편평튜브의 양단부를 지지하여 고정하는 제1, 제2 캡을 포함하여 이루어진 전열히터에 있어서, 상기 방열핀 지지 플레이트중 상기 편평튜브에 접촉되는 부분에 접착력을 증대시키기 위해 접착제를 수용할 수 있는 다수의 접착제 수용부를 형성한 것을 특징으로 한다.
방열부재, 편평튜브, 접착제, 수용부, 전열히터

Description

전열히터{Electric heater}
도 1은 종래 기술에 의한 전열히터의 구성을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 의한 전열히터의 정면도.
도 3은 본 발명에 의한 전열히터의 분해 사시도.
도 4는 본 발명에 의한 전열히터를 구성하는 방열부재와의 편평튜브의 분해 사시도.
도 5는 도 4에 도시된 방열부재와 편평튜브와의 결합 상태를 일부분만 발췌하여 도시한 일부 단면도.
도 6은 본 발명의 전열히터의 하단부가 조립 상태를 도시한 단면도.
도 7은 본 발명에 의한 전열히터의 구성중 제1,2프레임의 상하단부와 제1, 제2 캡간의 결합구조의 제1 실시예를 도시한 단면도.
도 8은 본 발명에 의한 전열히터의 구성중 제1,2프레임의 상하단부와 제1,제2 캡간의 결합구조의 제2 실시예를 도시한 단면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
110 : 방열부재
111 : 방열핀
112 : 방열핀 지지 플레이트
120 : 발열부재
121 : 편평튜브
130,140 : 제1, 제2 지지프레임
160,170 : 제1, 제2 캡
본 발명은 전열히터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 발열부재가 내장되는 편평튜브와 방열핀을 감싸는 방열핀 지지 플레이트가 보다 강력하게 접착제에 의해 접착되도록 구성하여 조립 강도를 향상시키고, 제1,제2 지지플레이트와 제1,제2 캡간의 체결 구조를 개량하여 조립성을 향상시킴과 아울러 편평튜브와 방열부재의 이탈방지 및 밀착성을 향상시켜 접촉성 및 열전달 촉진을 향상시킬수 있도록 하며, 외부의 충격 및 진동으로부터 보호할 수 있도록 한 전열히터에 관한 것이다.
일반적으로 자동차용 공조장치는, 자동차의 실내를 냉방하기 위한 냉방시스템과, 자동차의 실내를 난방하기 위한 난방시스템을 포함한다. 냉방시스템은 엔진의 동력을 전달받아 구동되는 압축기에 의하여 냉매를 압축하여 응축기로 보내고, 이 응축기에서 냉각팬의 강제송풍에 의하여 냉매를 응축시킨 다음, 이 냉매를 리시버 드라이어, 팽창밸브 및 증발기를 차례로 거치도록 하여 다시 압축기로 복귀시킨다. 이 과정에서 공조케이스의 입구단에 설치되는 블로어 유니트(Blower Unit)의 송풍팬에 의해 송풍되는 공기와 증발기를 거치는 냉매를 열교환시켜 송풍공기를 냉 기상태로 차량 실내로 토출시킴으로써 차량 실내를 냉방한다.
한편, 난방시스템은 엔진의 냉각수를 히터코어를 거쳐 엔진으로 복귀시키는 과정에서 블로어 유니트의 송풍팬에 의해 송풍되는 공기와 히터 코어를 거치는 냉각수를 열교환시켜, 송풍공기를 온기상태로 차량 실내로 토출시킴으로써 자동차 실내를 난방한다.
특히, 상기 난방시스템은, 엔진이 가동된 후 엔진의 주위를 흐르는 냉각수가 충분히 가열된 상태에서 자동차 실내를 난방하는 것이나, 동절기에는 엔진과 냉각수가 영하의 온도로 냉각되어 있는 상태이므로, 엔진의 열이 일정온도 이상으로 상승되기 까지는 장시간이 소요됨으로써 엔진 가동후 초기 난방의 효과를 기대할 수 없다.
이에 따라 자동차의 초기 난방을 위해, 온도 상승에 따라 저항값이 증가하는 정온도특성을 갖는 PTC(Positive Temperature Coefficient) 소자를 이용한 전열히터가 개발되어 왔다.
상기 PTC 소자를 이용한 전열히터는, 공조장치의 케이스내에 설치된 통상의 히터코어 근방에 배치되어 공기를 직접 가열하므로, 엔진의 초기구동시부터 정상구동시까지 자동차 실내의 온도를 상승시킬 수 있다.
도 1은, 그 일례로서, 종래 기술에 의한 자동차용 전열히터의 단면도를 도시한 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 전열히터는 서로 대향하는 상?하부 프레임(501)(502) 사이에 일정한 길이를 갖는 코루게이트형(Corrugated) 방열핀(503)이 소정의 간격을 두고 복수개 배열되어 있고, 상기 방열핀(503) 사이에 발열체(504)들이 개재되어 있고, 상기 상?하부 프레임(501)(502)측에 각각 인접한 방열핀(503)의 외측에는 내방웹(505)이 배치되어 있으며, 상기 상부 프레임(501) 또는 하부 프레임(502)과 내방웹(505) 사이에는 파형 스프링(506)이 장착된 구조로 되어 있다.
또한, 상기 발열체(504)는 상하로 이격된 금속띠편(504a)과, 이 금속띠편(504a) 사이에서 PTC소자(504b)를 고정하는 절연재인 고정부재(504c)로 이루어져 있다.
상기와 같이 적층된 구성요소들은 측면 프레임(507)에 의해 하나의 조립체로 고정되어 있다. 한편, 상기 금속띠편(504a)의 일단부에는 배선에 연결되기 위한 단자(508)가 연설되어 상기 측면 프레임(507)의 외측으로 소정 길이 돌출되어 있다. 미설명 부호 '509'는 내부의 방열핀(503)에 견고하게 고정된 지지띠를 표시한 것이다.
상기한 종래의 전열히터는 엔진의 초기구동시부터 엔진의 온도가 상승되기 까지 난방성능을 높일수는 있으나, 상기 상?하부 프레임(501)(502)은 파형 스프링(506)과 방열핀(503)을 가압한 상태에서 측면 프레임(507)에 의해서만 고정되어 있기 때문에, 측면 프레임(507)은 과도한 압력을 받게 되고, 상대적으로 전열히터 중앙부에 가해지는 외력은 줄어들어, 발열체(504)를 구성하는 금속띠편(504a)과 방열핀(503)이 잘 밀착되지 않아 열전도성이 저하되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 발열부재가 내장되는 편평튜브와 방열핀을 감싸는 방열핀 지지 플레이트가 보다 강력하게 접착제에 의해 접착되도록 구성하여 조립 강도를 향상시키고, 제1,제2 지지플레이트와 제1,제2 캡간의 체결 구조를 개량하여 조립성을 향상시킴과 아울러 편평튜브와 방열부재의 이탈방지 및 밀착성을 향상시켜 접촉성 및 열전달 촉진을 향상시킬수 있도록 하며, 외부의 충격 및 진동으로부터 보호할 수 있도록 한 전열히터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 방열핀과, 상기 방열핀을 감싸도록 형성된 방열핀 지지 플레이트를 일체로 브레이징 접합하여서 된 다수의 방열부재와; 상기 방열부재 사이에 배치되어 상기 방열핀 지지 플레이트와 접착제를 매개로 하여 접촉되며, 내부에 발열부재가 내장된 편평튜브와; 상기 방열부재중 양쪽 최외측의 방열부재의 외측면에 각각 대향되게 배치되어 상기 방열부재와 발열부재를 지지하여 고정하는 제1, 제2 지지프레임과; 상기 제1, 제2 지지프레임의 각 양단부와 상기 편평튜브의 양단부를 지지하여 고정하는 제1, 제2 캡을 포함하여 이루어진 전열히터에 있어서, 상기 방열핀 지지 플레이트중 상기 편평튜브에 접촉되는 부분에 접착력을 증대시키기 위해 접착제를 수용할 수 있는 다수의 접착제 수용부를 형성한 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 의한 전열히터의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 의한 전열히터의 정면도이고, 도 3은 본 발명에 의한 전열히터의 분해 사시도이며, 도 4는 본 발명에 의한 전열히터를 구성하는 방열부재와의 편평튜브의 분해 사시도이며, 도 5는 도 4에 도시된 방열부재와 편평튜브와의 결합 상태를 일부분만 발췌하여 도시한 일부 단면도이며, 도 6은 본 발명의 전열히터의 하단부가 조립 상태를 도시한 단면도이며, 도 7은 본 발명에 의한 전열히터의 구성중 제1,2프레임의 상하단부와 제1, 제2 캡간의 결합구조의 제1 실시예를 도시한 단면도이며, 도 8은 본 발명에 의한 전열히터의 구성중 제1,2프레임의 상하단부와 제1,제2 캡간의 결합구조의 제2 실시예를 도시한 단면도이다.
본 발명의 전열히터의 전체 구조는 도 2에 도시된 바와 같이. 방열부재(110)와, 전원공급에 의해 발열되는 발열부재(120)가 내장된 편평튜브(121)와, 제1, 제2 지지프레임(130)(140)과, 제1, 제2 캡(160)(170)을 포함하여 이루어진다.
상기 방열부재(110)는 도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 복수개의 방열핀(111)과, 각 방열핀(111)을 감싸는 상기 방열핀(111)과 일체로 브레이징 접합되는 방열핀 지지플레이트(112)로 이루어진다.
상기 편평튜브(121)는 도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 방열부재(110) 사이에 배치되어 상기 방열핀 지지플레이트(112)와 접착제를 매개로 하여 접촉되며, 내부에 발열부재(120)가 내장된다.
상기 제1, 제2 지지프레임(130)(140)은 도 3 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 방열부재(110)중 양쪽 최외측의 방열부재(110)의 외측면에 각각 대향되게 배치되어 상기 방열부재(110)와 발열부재(120)를 밀착 지지하여 고정하도록 구성된 다.
상기 제1, 제2 캡(160)(170)은 상기 제1, 제2 지지프레임(130)(140)의 각 양단부와 상기 편평튜브(121)의 양단부를 지지하여 고정하도록 구성된다.
본 발명은 상기와 같이 구성된 전열히터에서 상기 방열핀 지지 접착제(112)중 상기 편평튜브(121)에 접촉되는 부분에 접착력을 증대시키기 위해 접착제(112b)를 수용할 수 있는 다수의 접착제 수용부를 형성한 것이 특징이다.
상기 접착제 수용부는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 방열핀 지지플레이트(112)에 형성된 수용홈(112a)이다.
여기서, 상기 접착제 수용부를 그루브(groove) 형상으로 형성할수도 있고, 방열핀 지지 플레이트(112)를 관통하여 형성할 수도 있음은 물론이다.
상기와 같이 방열핀 지지 플레이트(112)에 수용홈(112a)을 형성함으로써, 접착제가 오버플로우되면서 접착되기 때문에 기존 면접촉에 비해 편평튜브(121)에 보다 강하게 접착되는 잇점이 있으며, 조립 강도를 향상시킬 수 있다.
따라서, 상기 발열부재(120)가 내장되는 편평튜브(121)와 방열핀(111)을 감싸는 방열핀 지지플레이트(112)가 보다 강력하게 접착제에 의해 접착되도록 구성함으로써 이들의 접촉성 및 열전달 촉진을 향상시킬 수 있게 된다.
한편, 본 발명에 의한 전열히터의 구성중 제1,2프레임의 상하단부와 제1, 제2 캡간의 결합구조의 제1 실시예를 도 3 및 도 7을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
상기 제1, 제2 지지프레임(130)(140)의 하단에 대응되는 상기 제1 캡(160)의 양단에는 너트(200)가 인서트 사출되어 설치되고, 상기 제1, 제2 지지프레임(130)(140)의 하단과 제1 캡(160)의 양단은 체결볼트(145)가 상기 체결공(130c)(140c)을 통과하여 상기 너트(200)에 나사 결합되어 고정된다.
그리고, 상기 제1, 제2 지지프레임(130)(140)의 상단에 대응되는 상기 제2 캡(170)의 양단에는 너트(200)가 인서트 사출되어 설치되고, 상기 제1, 제2 지지프레임(130)(140)의 하단과 제2 캡(170)의 양단은 체결볼트(145)가 상기 체결공(130c)(140c)을 통과하여 상기 너트(200)에 나사 결합되어 고정된다.
한편, 본 발명에 의한 전열히터의 구성중 제1,2프레임의 상하단부와 제1, 제2 캡간의 결합구조를 전술한 제1 실시예와 같이 하지 않고, 도 8에 도시된 바와 같이 실시할 수도 있다.
도시된 바와 같이, 상기 제1, 제2 지지프레임(130)(140)의 양단에는 체결공(130c)(140c)이 형성되고, 상기 제1, 제2 지지프레임(130)(140)의 양단에 대응되는 상기 제1, 제2 캡(160)(170)의 양단에는 단차부(161)(171)가 형성된다.
그리고, 상기 단차부(161)(171)의 수평면(161a)(171a)에는 통공(162a)(172a)을 갖는 지지부(162)(172)이 돌출 형성된다.
상기 지지부(162)(172)와 단차부(161)(171)의 수직면(161b)(171b) 사이의 공간에는 너트(210)가 개재된다.
상기 제1, 제2 지지프레임(130)(140)의 양단과 제1, 제2 캡(160)(170)의 양단은 체결볼트(145)가 상기 체결공(130c)(140c)을 통과한 후 상기 지지부(162)(172)의 통공(162a)(172a)을 통과하여 상기 너트(210)에 나사 결합되어 고정된다.
이상과 같이, 상기 제1,제2 지지프레임(130)(140)과 제1,제2 캡(160)(170)간의 체결 구조를 개량하여 조립성을 향상시킴과 아울러 편평튜브(121)와 방열부재(110)의 이탈방지 및 밀착성을 향상시켜 접촉성 및 열전달 촉진을 향상시킬수 있도록 하며, 외부의 충격 및 진동으로부터 보호할 수 있게 된다.
그리고, 상기 제1 캡(160)의 양측에 설치된 너트(166) 사이에는 도 3,도 6,도 7, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 복수개의 편평튜브(121)의 하단부가 삽입되도록 복수개의 홈(163)(164)(165)이 형성된다.
그리고, 상기 홈(163)(164)(165)의 각 하단부에는 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 복수개의 편평튜브(121)의 하단부를 유동없이 확실하게 고정할 수 있도록 상기 편평튜브(121)의 하단부로부터 돌출된 발열부재(120)를 구성하는 지지턱(122d)이 삽입되기 위한 복수개의 홈(163a)(164a)(165a)이 형성된다.
상기 홈(163a)(164a)(165a)은 상기 홈(163)(164)(165)의 폭보다 좁게 형성되어 있다.
한편, 상기 제2 캡(170)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 이의 양측에 설치된 너트(166) 사이에 상기 복수개의 편평튜브(121)에 각각 돌출된 발열부재(120)의 상단부가 통과하도록 복수개의 통공(173)과, 이 통공(173)과 연통되는 개구(174)가 형성된다.
상기 제2 캡(170)의 상면에는 도 3에 도시된 바와 같이, 후술하는 커버(190)를 향하여 돌출된 지지판(176)이 형성되어 있고, 이 지지판(176)의 일면 중앙에는 제1 배선이 삽입되는 제1 삽입홈(177)이 형성되어 있으며, 상기 제1 삽입홈(177)의 좌우측에는 상기 제1 배선과 다른 극성을 갖는 제2 배선이 각각 삽입되는 제2 삽입홈(178a)(178b)이 형성되어 있다. 상기 제1 삽입홈(177)을 1개만 도시하였으나, 그 개수는 이에 한정되지 않는다.
이러한 구조를 갖는 상기 제1 및 제2 캡(160)(170)은 상기 발열부재(110)와 발열부재(120)와 전기적으로 절연 상태로 되도록 절연성 재질로 되어 있다.
한편, 제2 캡(170)의 상측에는 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제2 캡(170)에 형성된 복수개의 개구(174)를 통과하여 돌출된 상기 복수개의 발열부재(120)에 각각 전기적으로 연결하여 전원공급이 이루어지도록 도전성이 우수한 금속제의 공통단자판(180)이 배치되어 있다.
상기 공통단자판(180)은 상기 제2 캡(170)에 형성된 개구(174)를 통과하여 돌출된 상기 복수개의 편평튜브(121)내에 설치된 발열부재(120)를 구성하는 전극판의 상단부에 결합된 제1 배선연결부(126)에 상기 편평튜브(121)의 길이 방향과 수직한 방향으로 자동차의 전원장치의 양극단자에 접속되는 제1배선을 연결하도록, 상기 복수개의 편평튜브(121)의 상단부가 각각 삽입되는 복수개의 삽입공(181a)을 갖는 일자형의 튜브삽입부(181)와, 상기 튜브삽입부(181)의 일면으로부터 상기 편평튜브(121)의 길이방향으로 연장되어 직각으로 절곡된 절곡부(182)에 상기 제1 배선과 다른 극성을 갖는 제2 배선을 상기 편평튜브(121)의 길이 방향과 수직한 방향으로 연결하기 위한 제2 배선연결부(185)를 구비한다.
이와 같이 제1 및 제2 배선연결부(126)(185)의 구조를 채택함으로써 자동차 의 전원장치에 접속된 양극 및 음극 배선을 편평튜브의 길이방향과 수직한 방향으로 전열히터에 간단히 연결할 수 있으므로, 종래와 같이 배선들을 어느 정도 꺽은 상태에서 전열히터의 단자에 직립되게 연결해야 하는 번거로운 작업을 해결할 수 있게 된다.
한편, 이러한 공통단자판(180)을 외부로부터 보호하기 위해 상기 공통단자판(180)을 수용하기 위한 내부공간을 갖고, 상기 제2 캡(170)과 착탈 가능하게 고정되도록 양측면에 상기 제2 캡(170)의 양측부에 각각 돌출 형성된 탄성걸림부(179)에 결합되는 후크부(191)를 각각 구비하는 'ㄷ'자형 구조의 커버(190)가 구비된다.
이와 같이, 상기 방열부재(110)와 발열부재(120)를 제1 및 제2 지지프레임(130)(140)과 상기 제1 및 제2 캡(160)(170)에 의해 착탈 가능하게 견고히 고정할 수 있으므로, 상기 부재(110)(120)가 자동차 주행에 발생되는 진동에 의해 쉽게 이탈되는 것을 방지할 수 있고, 또한 전열히터의 조립 및 분해가 용이함은 물론 상기 부재(110)(120)의 구성부품간의 접촉성도 증대시킬 수가 있다.
이상 살펴본 바와 같이, 본 발명은 발열부재가 내장되는 편평튜브와 방열핀을 감싸는 방열핀 지지 플레이트가 보다 강력하게 접착제에 의해 접착되도록 구성하여 조립 강도를 향상시키고, 제1,제2 지지프레임과 제1,제2 캡간의 체결 구조를 개량하여 조립성을 향상시킴과 아울러 편평튜브와 방열부재의 이탈방지 및 밀착성을 향상시켜 접촉성 및 열전달 촉진을 향상시킬수 있도록 하며, 외부의 충격 및 진동으로부터 보호할 수 있게 된다.
본 발명은 상술한 바와 같이 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정하지 아니하며, 당업자라면 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지로 그 변형과 응용이 가능할 것이다.

Claims (4)

  1. 방열핀(111)과, 상기 방열핀(111)을 감싸도록 형성된 방열핀 지지 플레이트(112)를 일체로 브레이징 접합하여서 된 다수의 방열부재(110)와;
    상기 방열부재(110) 사이에 배치되어 상기 방열핀 지지 플레이트(112)와 접착제를 매개로 하여 접촉되며, 내부에 발열부재(120)가 내장된 편평튜브(121)와;
    상기 방열부재(110)중 양쪽 최외측의 방열부재의 외측면에 각각 대향되게 배치되어 상기 방열부재(110)와 발열부재(120)를 지지하여 고정하는 제1, 제2 지지프레임(130)(140)과;
    상기 제1, 제2 지지프레임(130)(140)의 각 양단부와 상기 편평튜브(121)의 양단부를 지지하여 고정하는 제1, 제2 캡(160)(170)을 포함하여 이루어진 전열히터에 있어서,
    상기 방열핀 지지 플레이트(112)중 상기 편평튜브(121)에 접촉되는 부분에 접착력을 증대시키기 위해 접착제(112b)를 수용할 수 있는 다수의 접착제 수용부를 형성하며,
    상기 접착제 수용부는 상기 방열핀 지지 플레이트(112)에 형성된 수용홈(112a)인 것을 특징으로 하는 전열히터.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제1, 제2 지지프레임(130)(140)의 양단에는 체결공(130c)(140c)이 형성되고,
    상기 제1, 제2 지지프레임(130)(140)의 양단에 대응되는 상기 제1, 제2 캡(160)(170)의 양단에는 너트(200)가 인서트 사출되어 설치되고,
    상기 제1, 제2 지지프레임(130)(140)의 양단과 제1, 제2 캡(160)(170)의 양단은 체결볼트(145)가 상기 체결공(130c)(140c)을 통과하여 상기 너트(200)에 나사 결합되어 고정되는 것을 특징으로 하는 전열히터.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제1, 제2 지지프레임(130)(140)의 양단에는 체결공(130c)(140c)이 형성되고,
    상기 제1, 제2 지지프레임(130)(140)의 양단에 대응되는 상기 제1, 제2 캡(160)(170)의 양단에는 단차부(161)(171)가 형성되며,
    상기 단차부(161)(171)는 수평면에는 통공(162a)(172a)을 갖는 지지부(162)(172)가 돌출 형성되며,
    상기 지지부(162)(172)와 단차부(161)(171)의 수직면 사이의 공간에는 너트(210)가 개재되며,
    상기 제1, 제2 지지프레임(130)(140)의 양단과 제1, 제2 캡(160)(170)의 양단은 체결볼트(145)가 상기 체결공(130c)(140c)을 통과한 후 상기 지지부(162)(172)의 통공(162a)(172a)을 통과하여 상기 너트(210)에 나사 결합되어 고정되는 것을 특징으로 하는 전열히터.
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