KR101479163B1 - 진공변기시스템의 스프링식 배출장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 진공변기시스템의 스프링식 배출장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 진공시스템의 진공압력에 의한 배출장치의 개방동작이 신속하고 진공계통의 진공압력을 해제시 자동으로 밸브를 차단시켜 악취 등의 역류를 차단할 수 있게 된다. 이에 본 발명은, 변기(1)의 하부 배출구(2)에 배수관(10)이 결합되고 이 배수관(10)의 말단에 연결되는 오수배관(7)을 통한 진공계통의 진공압력에 의해 배수관(10)을 개방하기 위한 개폐밸브가 구비된 진공변기시스템의 스프링식 배출장치에 있어서, 상기 개폐밸브(100)는, 배수관(10)이 하우징(20)의 내측 제1챔버(22)를 관통한 채 측면의 입구(24)와 출구(25)에 결합되고 상기 하우징(20)의 내측 제1챔버(22)에는 벨로우즈(34)와 일체화된 플레이트(30)가 배수관(10)의 양측에 대칭으로 구비되며 이 벨로우즈(34)의 내측 제2챔버(35)에 구비되는 제2포트(36)에 제2진공라인(66)이 결합하여 상기 플레이트(30)에 진공압력이 작용시 배수관(10)을 개방하게 되며; 상기 커버(28)와 플레이트(30) 사이에 구비되는 탄성체(40)에 의해 제2챔버(35)에 진공압력이 해제시 상기 플레이트(30)에 조립된 가압구(32)가 배수관(10)을 가압하여 차단하며; 상기 하우징(20)의 측면에 제1오리피스(27)를 가지는 제1포트(26)를 형성하여 제1챔버(22)에 대기압이 작용하며 상기 플레이트(30)에는 제1오리피스(27)보다 단면적이 큰 제2오리피스(37)가 형성된 것을 특징으로 한다.

Description

진공변기시스템의 스프링식 배출장치{Spring type evacuation device of vacuum toilet system}
본 발명은 진공변기시스템의 스프링식 배출장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 진공시스템의 진공압력에 의한 배출장치의 개방동작이 신속하고 진공계통의 진공압력을 해제시 자동으로 밸브를 차단시켜 악취 등의 역류를 차단할 수 있게 되는 진공변기시스템의 스프링식 배출장치에 관한 것이다.
일반적인 진공변기시스템의 변기의 하부 배출구에는 진공압력이 작용하는 오수배관이 연결되고 상기 배수관에는 개폐수단이 구비되며, 이 개폐수단에는 진공계통에 연계되는 진공라인을 통해 진공압력이 작용함에 따라 배수관의 통로는 개방되고 진공압력이 해제됨에 따라 소정의 탄성수단에 의해 자동으로 차단된다.
이러한, 진공변기시스템의 배출장치는 진공압력이 작용함에 따라 배수관의 통로가 개방되는 과정에서, 진공압력이 작용하는 오수배관과 대기압이 작용하는 변기의 하부 배출구의 압력 차이에 의해서, 배수관의 탄성부가 스스로 수축되어 배수관의 통로가 차단되는 문제점이 있었다.
여기서, 상기와 같은 진공변기시스템의 배출장치에 관한 종래의 선행기술(특허문헌)을 살펴보면, 본원 발명과 동일한 출원인(발명자)에 의해 선 제안된 바에 있는 국내등록특허 제1190379호(2012.10.05.) 또는 국내등록특허 제1343694호(2013.12.13.) 등이 널리 등록공고된 바에 있으며, 이를 참조하면 보다 용이하게 이해가 될 것이다.
1.국내등록특허 제1190379호(2012.10.05., 본원 발명과 동일한 출원인에 의한 발명) 2.국내등록특허 제1343694호(2013.12.13.,본원 발명과 동일한 출원인에 의한 발명)
본 발명의 목적은 배수관에 결합되고 진공계통에 연계되는 개폐밸브가 제1 및 제2오리피스를 통한 제1 및 제2챔버의 진공압력 차이에 의해 배수관을 신속히 개방시켜 배수소음을 줄일 뿐만 아니라, 변기에 연계되는 진공계통의 진공압력이 해제되더라도 배수관이 자동으로 차단되어 악취 등의 역류를 자동으로 방지하게 되는 진공변기시스템의 스프링식 배출장치를 제공하는 데 있다.
또한 본 발명의 다른 목적은 개폐밸브가 결합된 배수관과 오수배관을 용이하게 연결할 수 있는 연결배관을 구비함과 함께 이 연결배관을 통해서 개폐밸브 및 진공라인의 유지관리가 용이하게 되는 진공변기시스템의 스프링식 배출장치를 제공하는 데 있다.
본 발명은, 변기(1)의 하부 배출구(2)에 배수관(10)이 결합되고 이 배수관(10)의 말단에 연결되는 오수배관(7)을 통한 진공계통의 진공압력에 의해 배수관(10)을 개방하기 위한 개폐밸브가 구비된 진공변기시스템의 스프링식 배출장치에 있어서,
상기 개폐밸브(100)는, 배수관(10)이 하우징(20)의 내측 제1챔버(22)를 관통한 채 측면의 입구(24)와 출구(25)에 결합되고 상기 하우징(20)의 내측 제1챔버(22)에는 벨로우즈(34)와 일체화된 플레이트(30)가 배수관(10)의 양측에 대칭으로 구비되며 이 벨로우즈(34)의 내측 제2챔버(35)에 구비되는 제2포트(36)에 제2진공라인(66)이 결합하여 상기 플레이트(30)에 진공압력이 작용시 배수관(10)을 개방하게 되며; 상기 하우징(20)의 상부 및 하부 커버(28)와 내측의 플레이트(30) 사이에 구비되는 탄성체(40)에 의해 제2챔버(35)에 진공압력이 해제시 상기 플레이트(30)에 조립된 가압구(32)가 배수관(10)을 가압하여 차단하며; 상기 하우징(20)의 측면에 제1오리피스(27)를 가지는 제1포트(26)를 형성하여 제1챔버(22)에 대기압이 작용하며 상기 플레이트(30)에는 제1오리피스(27)보다 단면적이 큰 제2오리피스(37)가 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 배출장치는 배수관을 개방시 벨로우즈의 제2챔버에 작용하는 진공압력에 의해 플레이트가 당겨짐과 함께 제1 및 제2오리피스를 통한 제1챔버 내의 압력차이로 탄성부를 신속히 개방시켜 배수를 원활히 하고 또 배수시의 소음발생을 방지하여 불쾌감이 없는 효과가 있다. 그리고 상기 플레이트 및 벨로우즈가 진공라인을 통한 진공계통의 진공압력이 해제된 상태(진공계통의 고장발생을 포함)에서 배수관의 배출통로를 완전히 차단시켜 누설을 방지하고 오수배관을 통한 악취의 역류를 차단시켜 쾌적하고 위생적인 효과를 제공한다.
또한, 본 발명은 개폐밸브가 출구 측의 연결배관을 통해 오수배관과 연결 및 설치가 용이하며 또 역으로 간편하게 분리하고 내부 청소 및 유지관리 등이 쉬운 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 진공변기시스템의 자동 차단형 스프링식 배출장치를 개략적으로 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 따른 개폐장치의 주요부인 개폐밸브(100)의 구성을 분리하여 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 개폐밸브(100)가 진공압력이 작용한 상태에서 열려 있는 동작상태도.
이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
상기의 도면에 따르면 본 발명은, 변기(1)의 하부 배출구(2)에 배수관(10)이 결합되고 이 배수관(10)의 말단에 연결되는 오수배관(7)을 통한 진공계통의 진공압력에 의해 배수관(10)을 개방하기 위한 개폐밸브가 구비된 진공변기시스템의 자동 차단형 스프링식 배출장치에 있어서, 상기 개폐밸브(100)는, 배수관(10)이 하우징(20)의 내측 제1챔버(22)를 관통한 채 측면의 입구(24)와 출구(25)에 결합되고 상기 하우징(20)의 내측 제1챔버(22)에는 벨로우즈(34)와 일체화된 플레이트(30)가 배수관(10)의 양측에 대칭으로 구비되며 이 벨로우즈(34)의 내측 제2챔버(35)에 구비되는 제2포트(36)에 제2진공라인(66)이 결합하여 상기 플레이트(30)에 진공압력이 작용시 배수관(10)을 개방하게 되며; 상기 하우징(20)의 상부 및 하부 커버(28)와 내측의 플레이트(30) 사이에 구비되는 탄성체(40)에 의해 제2챔버(35)에 진공압력이 해제시 상기 플레이트(30)에 조립된 가압구(32)가 배수관(10)을 가압하여 차단하며; 상기 하우징(20)의 측면에 제1오리피스(27)를 가지는 제1포트(26)를 형성하여 제1챔버(22)에 대기압이 작용하며 상기 플레이트(30)에는 제1오리피스(27)보다 단면적이 큰 제2오리피스(37)가 형성된 것을 특징으로 한다.
위를 더욱 자세하게 설명하면 다음과 같다.
먼저, 본 발명에 따르면 진공변기시스템의 밸브장치는 수세노즐(3)을 가지는 변기(1), 상기 변기의 하부 배출구(2)에 결합하여 오수배관(7)을 연결하는 'L'자형 배수관(10), 상기 배수관을 개폐하기 위한 개폐밸브(100), 오수배관이 접속되는 연결배관(50), 진공라인(60) 및 컨트롤밸브(62), 장치의 동작을 제어하기 위한 컨트롤러(8) 등으로 구성된다.
상기 변기(1)는 내 측면에 구비되는 다수 개의 수세노즐(3)이 물을 분사하여 분뇨를 씻어 내려서 하부 배출구(2)에 결합된 배수관(10)으로 배출시킨다. 이때 상기 수세노즐(3)에는 급수밸브(6)를 가지는 급수라인(4)이 연결되어 있다. 그리고 상기 급수밸브(6)는 컨트롤러(8)의 전기적인 신호에 따라 물을 공급 또는 차단하게 되는 전자밸브가 바람직하다.
상기 배수관(10)은 'L'자형으로 형성되고 가로방향으로 구비되는 탄성부(12)에 개폐밸브(100)가 관통 결합되며, 이 탄성부(12)의 양측으로 형성되는 제1플랜지부(14)와 제2플랜지부(15)가 입구(24)와 출구(25)에 각각 결합된다. 그리고 상기 제2플랜지부(15)는 말단에 형성되어 진공(-)압력이 작용하는 오수배관(7)이 연결된다.
상기 개폐밸브(100)는 진공압력에 의해 배수관을 차단 또는 개방하기 위한 개폐수단으로, 제1챔버(22)를 가지는 실린더형의 하우징(20), 플레이트(30) 및 신축성 벨로우즈(34, Bellows), 탄성체(40)로 구성된다.
상기 하우징(20)은 상부와 하부가 개방된 수직형 실린더로 형성되고 상면과 하면에 개폐 가능한 커버(28)가 결합하여 내측에 제1챔버(22)를 형성한다. 그리고 양 측면에 대칭으로 형성된 입구(24) 및 출구(25)에 배수관(10)이 삽입되어 관통하고 체결구(16)로 고정된다. 그리고 어느 일측에 대기압이 작용하는 제1포트(26)가 구비되고 이 제1포트(26)에 소정의 구멍을 가지는 제1오리피스(27)가 결합된다.
상기 플레이트(30)는 일체로 조립된 벨로우즈(34)가 하우징(20)의 내측 상부와 하부에서 커버(28)와 함께 각각 조립되어 배수관의 양측에 대칭으로 구비되며, 상기 벨로우즈(34)의 내측 제2챔버(35)가 커버(28)에 형성된 제2포트(36)로 개통된다. 상기 제2포트(36)에는 제2진공라인(66)이 결합하여 진공라인(60)을 통한 진공압력이 작용하게 된다. 그리고 상기 플레이트(30)는 일면에 결합된 가압구(32)가 서로 대향하고 그 사이로 탄성부(12)를 통과시켜 가압하게 되며, 상기 플레이트(30)가 벨로우즈의 내측 탄성체(40)에 의해 탄력적으로 밀착되어 진다. 상기 가압구(32)는 어느 일측 선단에 홈부(33)를 형성하고 타측 단부가 끼워져 맞물리도록 구성하여 고정력을 증대시킨다.
상기 벨로우즈(34)는 제2챔버(35) 내에 작용하는 진공압력에 의해 탄력적으로 축소되면서 플레이트(30)를 당겨 배수관을 개방한다. 상기 플레이트(30)에는 제2오리피스(37)를 형성하여 제1챔버(22)와 벨로우즈 내의 제2챔버(35) 사이에 압력차이를 유발한다. 즉 상기 제2챔버에 진공압력이 작용함에 따라 벨로우즈와 가압구(32)가 조립된 플레이트(30)가 배수관의 탄성부에 작용하는 탄성체(40)의 밀착력을 이기고 상하로 잡아 당겨져 배수관(10)을 개방시키게 되는데 이때, 제2오리피스(37)를 통해 제1챔버(22) 내에 진공압력이 작용함에 따라 상기 탄성부(12)를 확장시켜 신속히 개방된다.
이때, 상기 제1챔버(22)에는 제2오리피스(37)를 통한 진공압력과 이보다 작은 제1오리피스(27)의 대기압이 작용하면서 적절한 진공압력이 유지되는데, 이를 위해 상기 제2오리피스(37)의 구멍의 단면적이 제1오리피스(27)보다 크게 형성되어 있다.
다음, 상기 플레이트(30)는 벨로우즈의 내측에 구비되는 탄성체(40)에 의해 탄성부(12)에 탄력적으로 접촉하는 밀착력이 작용하게 된다. 즉, 상기 제2챔버(35)의 진공압력이 해제됨과 함께 벨로우즈의 내측에 구비되는 탄성체(40)의 탄성 복원력에 의해 플레이트(30)에 조립된 가압구(32)가 탄성부(12)를 눌러 통로가 차단된다. 한편, 상기 하우징(20)은 플레이트(30)의 직선운동을 안내하기 위한 안내수단이 구비되며, 상기 안내수단은 하우징의 내 측면에 수직 안내부(39)를 형성하고 이 안내부를 따라 가압구(32)의 측면 가이드(38)가 끼워진 채 미끄럼 접촉하면서 상하 수직으로 작동하도록 된다.
상기 커버(28)와 플레이트(30)는 내 측면에 탄성체시트(42)를 돌출 형성하여 탄성체(40)가 커버와 플레이트의 정해진 위치에서 이탈하지 않고 안정적으로 동작하도록 된다. 그리고 상기 탄성체(40)는 적어도 하나 또는 복수 개가 동일한 간격으로 구비되며, 코일스프링, 판스프링, 쿠션부재 등으로 구성이 된다. 바람직하게는 상기 코일스프링의 양단을 탄성체시트에 결합시켜 정해진 위치에 이탈하지 않고 안정적으로 동작하도록 된다. 이와 함께 상기 탄성체시트(42) 역시 탄성(쿠션)을 가지는 쿠션소재로 이루어져 완충작용을 하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에 따르면, 상기 배수관(10)의 출구(25) 측과 오수배관(7)의 사이에 구비되는 연결배관(50) 및 이 연결배관(50)을 결합시키기 위한 고정수단을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다. 즉, 상기 연결배관(50)은 합성고무, 합성수지, 우레탄과 같은 내식성 소재로 이루어져 수명이 길고 연결 및 조립이 용이하며, 상기 배수관(10)의 말단 제2플랜지부(15)와 오수배관(7)의 사이에 구비되어 고정수단에 의해 고정 또는 역으로 분리가 용이하도록 구성된다.
또한 본 발명에 따르면, 상기 연결배관(50)은 출구(25)에 결합되는 제1연결관(52)과 오수배관(7)에 결합되는 제2연결관(54)으로 분할 구성된 것을 특징으로 한다. 다시 말해서, 상기 연결배관(50)은 제1연결관(52)과 제2연결관(54)으로 분리가 되고 서로 끼움 조립하도록 구성이 되며, 상기 제1연결관(52)과 제2연결관(54)의 사이에는 제2트랩(58)을 삽입하여 고정하고 또 역으로 분리하기도 용이하여 내부 청소 및 유지관리가 편리하다. 또한, 상기 제1연결관(52)은 일측의 플랜지부를 제2플랜지부(15)에 밀착하여 체결구로 고정하고 타측 단부가 제2연결관(54)의 내측으로 삽입되며, 상기 제2연결관의 타측 단부에 오수배관를 삽입하여 결합된다. 이때 결합부위를 억지 끼움으로 조립하여 긴밀하게 연결하고 결합부위에 체결구(16)를 결합시켜 누설을 방지한다. 한편, 상기 체결구(16)는 클램프밴드를 포함하는 고정수단으로 구성된다.
또한 본 발명에 따르면, 상기 연결배관(50)은 상면에 진공라인(60)을 연결하기 위한 진공포트(55)가 구비된 것을 특징으로 한다. 다시 말해, 상기 진공포트(55)는 연결배관(50)을 구성하고 있는 제1연결관(52) 또는 제2연결관(54)의 상면에 선택된 어느 곳에 구비되고 진공라인(60)에 진공압력이 작용한다. 상기 진공라인(60)은 체크밸브(64)를 거쳐 컨트롤밸브(62)에 연결되고 이 컨트롤밸브(62)를 통해 두 개의 제2진공라인(66)으로 분기하여 제2포트(36)에 연결된다.
상기 컨트롤밸브(62)는 3방향(3-Way)밸브로 컨트롤러(8)의 전기적인 신호에 따라 진공압력을 공급 또는 차단한다. 그리고 상기 진공라인(60)은 체크밸브에 의해 오수배관으로부터 오수의 역류가 차단된다.
상기 변기로 투입되는 이물질(물티슈, 생리대, 양말 등)의 배출구(2)에 구비되는 제1트랩(57) 및 상기 연결관(50)의 내측에 구비되는 제2트랩(58)으로 걸러서 배관의 막힘을 방지한다. 이때 상기 제1트랩(57)의 경우 배수관(10)의 탄성부 내면이 이물질로 인한 막힘을 방지하는 데 효과적이다. 이에 상기 제1, 제2트랩(57,58)은 테두리를 이루는 고정링의 중앙에 후크가 형성된 구성이다.
다음, 상기 컨트롤러(8)는 장치의 전반적인 동작을 제어하기 위한 것으로, 상기의 급수밸브(6) 및 컨트롤밸브(62) 등의 동작을 제어하며, 밸브의 동작시간을 제어하는 타이머, 릴레이 및 전원공급부 및 전원스위치, 동작버튼 및 동작전환 스위치 등으로 구성된다. 한편 상기의 급수밸브(6) 및 컨트롤밸브(62)는 컨트롤러의 전기적인 신호에 의해 작동되는 솔레노이드밸브가 바람직하며 수동으로 조작되는 밸브를 포함하여 구성된다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 진공변기시스템의 자동 차단형 스프링식 배출장치(100)는 이어지는 작동상태의 설명을 통해 보다 용이하게 이해가 될 것이다.
먼저, 본 발명의 개폐밸브(100) 내에 진공라인(60)을 통한 진공압력이 해제된 상태에서 플레이트(30)에 조립된 가압구(32)가 탄성체(40)에 의해 탄성부(12)를 가압시켜 배수관(10)을 차단한다. 이때 진공변기시스템의 진공계통에 고장이 발생하여 오작동시에도 차단된 상태로 오수배관을 통한 역류가 방지된다.
이후, 변기(1)를 사용한 후 오수를 배출하기 위해 컨트롤러(8)를 작동시킴에 따라, 급수밸브(6)가 개방되어 수세노즐(3)이 물을 뿜어낸다. 이와 함께 상기 진공라인(60)을 통한 진공계통의 진공압력이 컨트롤밸브(62)가 개방되면서 공급라인(66)을 통해 제2챔버(35)에 작용하므로 벨로우즈(34) 및 플레이트(30)를 당겨 탄성부를 개방시킨다. 이때 상기의 제2오리피스(37)를 통해 제1챔버에 진공압력(-)이 작용하여 탄성부(12)를 당기는 팽창력이 작용하여 배출이 신속하도록 돕는다. 이로써, 상기의 배수관을 통해 오수가 배출될 때 배출압력으로 인해 발생하는 소음을 효과적으로 줄이고, 사용자가 변기를 사용한 후에 느끼는 배수소음의 불쾌감을 없애고 편안히 사용할 수 있게 된다.
다음, 상기와 같이 변기의 배수가 완료되고 나면 컨트롤밸브(62)가 차단되어 제2챔버(35)의 진공압력이 해제됨과 함께 탄성체(40)의 복원력에 의해 플레이트(30)의 가압구(32)가 탄성부(12)를 눌러 배수관(10)이 차단된다. 이때, 상기 진공라인(60) 및 제2챔버(35)에는 진공압력이 해제된 상태에서도 자동으로 차단된 상태로 유지됨으로 진공계통의 고장이 발생시에도 역류가 방지된다.
10:배수관 12:탄성부 14:제1플랜지부
15:제2플랜지부 16:체결구 20:하우징
22:제1챔버 24:입구 25:출구
26:제1포트 27:제1오리피스(Orifice)
28:커버 30:플레이트
32:가압구 34:벨로우즈(Bellows)
35:제2챔버 36:제2포트 37:제2오리피스
40:탄성체 42:탄성체시트 50:연결배관
52:제1연결관 54:제2연결관 55:진공포트
57:제1트랩 58:제2트랩 60:진공라인
62:컨트롤밸브 64:체크밸브 66:제2진공라인
100:개폐밸브

Claims (5)

  1. 변기(1)의 하부 배출구(2)에 배수관(10)이 결합되고 이 배수관(10)의 말단에 연결되는 오수배관(7)을 통한 진공계통의 진공압력에 의해 배수관(10)을 개방하기 위한 개폐밸브가 구비된 진공변기시스템의 스프링식 배출장치에 있어서,
    상기 개폐밸브(100)는,
    배수관(10)이 하우징(20)의 내측 제1챔버(22)를 관통한 채 측면의 입구(24)와 출구(25)에 결합되고 상기 하우징(20)의 내측 제1챔버(22)에는 벨로우즈(34)와 일체화된 플레이트(30)가 배수관(10)의 양측에 대칭으로 구비되며 이 벨로우즈(34)의 내측 제2챔버(35)에 구비되는 제2포트(36)에 제2진공라인(66)이 결합하여 상기 플레이트(30)에 진공압력이 작용시 배수관(10)을 개방하게 되며;
    상기 하우징(20)의 상부 및 하부 커버(28)와 내측의 플레이트(30) 사이에 구비되는 탄성체(40)에 의해 제2챔버(35)에 진공압력이 해제시 상기 플레이트(30)에 조립된 가압구(32)가 배수관(10)을 가압하여 차단하며;
    상기 하우징(20)의 측면에 제1오리피스(27)를 가지는 제1포트(26)를 형성하여 제1챔버(22)에 대기압이 작용하며 상기 플레이트(30)에는 제1오리피스(27)보다 단면적이 큰 제2오리피스(37)가 형성된 것을 특징으로 하는 진공변기시스템의 스프링식 배출장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배수관(10)의 출구(25) 측과 오수배관(7)의 사이에 구비되는 연결배관(50) 및 이 연결배관(50)을 결합시키기 위한 고정수단을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 진공변기시스템의 스프링식 배출장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 연결배관(50)은 출구(25)에 결합되는 제1연결관(52)과 오수배관(7)에 결합되는 제2연결관(54)으로 분할 구성된 것을 특징으로 하는 진공변기시스템의 스프링식 배출장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 연결배관(50)은 상면에 진공라인(60)을 연결하기 위한 진공포트(55)가 구비된 것을 특징으로 하는 진공변기시스템의 스프링식 배출장치.
  5. 제1항에 있어서,
    변기의 배출구(2)에 구비되는 제1트랩(57) 및 상기 하우징(20)의 출구(25) 측 연결배관(50)의 내측에 제2트랩(58)이 구비되며, 상기 제1 및 제2트랩(57,58)은 테두리를 이루는 고정링의 중앙에 후크가 형성되어 이물질로부터 배관의 막힘을 방지하는 진공변기시스템의 진공식 배출장치.
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