KR101917349B1 - 복합 히팅 기화장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따르면, 열매체수가 내부에 충만된 기화챔버(111) 및, 상기 기화챔버(111) 내에 배치되며 일측으로 공급된 액화가스를 타측으로 배출하는 가스가열관(112)을 포함하는 기화기(110); 열매체수가 내부에 충만된 스팀챔버(121)와, 상기 스팀챔버(121) 내에 배치되어 일측으로 공급되어 타측으로 배출되는 스팀에 의해 상기 열매체수를 가열하는 스팀관(122) 및, 가열된 열매체수를 상기 기화챔버(111)로 공급하는 제1공급관(129)을 포함하는 스팀열교환기(120); 열매체수를 가열하는 보일러본체(131) 및, 가열된 열매체수를 상기 기화챔버(111)로 공급하는 제2공급관(137)을 포함하는 보일러(130); 상기 기화기(110), 스팀열교환기(120) 및 보일러(130) 간에 상호 연결된 관로 상에 각각 배치되며 제어신호에 따라 개폐제어되어 열매체수의 유량을 제어하는 밸브부; 및 상기 밸브부를 구동제어하여 상기 기화챔버(111)로 유입되는 열매체수의 대상 및 유량을 조절하는 제어모듈(150);을 포함하는 복합 히팅 기화장치가 개시된다.

Description

복합 히팅 기화장치{Hybrid Heating Vaporizer}
본 발명은 복합 히팅 기화장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 액화가스를 기화하는데 필요한 열을 제공하는 열매체수에 스팀을 주입하여 직접 가열하지 않고 스팀에 의해 가열되는 스팀관을 이용하여 간접 가열함으로써 안정적인 열조절이 가능하며, 기화기의 구동정지 상태에서 초기구동시 즉각적인 기화공정이 이루어질 수 있도록 가열된 열매체수를 공급가능한 복합 히팅 기화장치에 관한 것이다.
일반적으로 기화기는 액체상태인 액화가스를 소비처에서 사용할 수 있도록 기체형태로 기화시키는 장치로서, 물 등의 열매체수가 만충된 기화챔버 내부에 가스관이 관통삽입된 구조로 이루어져 열매체수를 가열함으로써 가스관의 일측으로 공급되어 타측으로 배출되는 액화가스에 기화열을 전달하여 기화공정이 이루어질 수 있었다.
종래에는 상기 열매체수를 가열하기 위한 수단으로 기화챔버의 내부에 전기히터를 설치하여 발열구동시킴으로써 요구되는 온도로 열매체를 승온시킬 수 있었으나, 일정 가열온도를 유지하기 위해 지속적으로 전력소모가 이루어짐으로써 전기료가 과도하게 지출되는 문제점이 있었다.
또한, 상기 열매체수를 가열하기 위한 수단으로 기화챔버의 내부로 고온의 스팀을 주입하는 스팀발생기를 이용하기도 하였으나, 이 경우 전력소모는 상대적으로 절감할 수 있으나 공급되는 스팀의 온도가 매우 높아 열매체수의 온도조절 폭이 지나치게 커서 일정한 온도유지가 제한되는 문제점이 있었다.
등록특허공보 제10-0596172호(2006.06.26), 증기를 이용하여 가열하는 기화기
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 액화가스를 기화시키는데 필요한 기화열을 제공하는 열매체수를 가열함에 있어서 스팀에 의해 가열되는 스팀관을 이용하여 간접 가열함으로써 안정적인 온도조절이 가능하며, 기화기의 구동정지 상태에서 초기구동시 보일러의 온수나 전기히터를 발열구동시켜 열매체수를 가열할 수 있어 즉각적인 기화공정이 이루어질 수 있는 복합 히팅 기화장치를 제공하는 것에 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 복합 히팅 기화장치는, 열매체수가 내부로 주입되는 기화챔버(111) 및, 상기 기화챔버(111) 내에 배치되며 일측으로 공급된 액화가스를 타측으로 배출하는 가스가열관(112)을 포함하는 기화기(110); 열매체수가 내부에 충만된 스팀챔버(121)와, 상기 스팀챔버(121) 내에 배치되며 일측으로 공급되어 타측으로 배출되는 스팀에 의해 상기 열매체수를 가열하는 스팀관(122)과, 가열된 열매체수를 상기 기화챔버(111)로 공급하는 제1공급관(129) 및, 상기 제1공급관(129)을 통해 이송되는 열매체수에 순환압력을 제공하는 제1순환모터(124)를 포함하는 스팀열교환기(120); 열매체수를 가열하는 보일러본체(131)와, 가열된 열매체수를 상기 기화챔버(111)로 공급하는 제2공급관(137) 및, 상기 제2공급관(137)을 통해 이송되는 열매체수에 순환압력을 제공하는 제2순환모터(133)를 포함하는 보일러(130); 및 상기 제1순환모터(124) 및 제2순환모터(133)를 구동제어하여 상기 기화챔버(111)로 공급되는 열매체수의 대상 및 유량을 조절하는 제어모듈(150);을 포함한다.
여기서, 상기 스팀공급라인에는 공급되는 스팀의 스팀압력을 측정하여 압력측정정보를 제어모듈(150)로 전송하는 압력센서(126)가 장착되며, 상기 제어모듈(150)은, 상기 스팀관(122)으로 고온의 스팀이 공급되지 않는 구동초기에는 상기 제1순환모터(124)는 정지시키고 제2순환모터(133)는 구동시켜 상기 보일러(130)의 열매체수가 기화챔버(111)로 공급되도록 하며, 상기 압력센서(126)로부터 고온 스팀이 공급될때의 스팀압력이 측정되면 상기 제1순환모터(124)는 구동시키고 제2순환모터(133)는 정지시켜 상기 스팀열교환기(120)의 열매체수가 기화챔버(111)로 공급되도록 구동제어할 수 있다.
또한, 상기 기화챔버(111)에는 내부온도를 측정하여 온도측정정보를 제어모듈(150)로 전송하는 기화챔버 온도센서부(162)가 장착되며, 상기 제어모듈(150)은, 상기 기화챔버(111)의 내부온도가 설정된 기화하한온도에 도달하면 상기 제1순환모터(124)와 제2순환모터(133)를 각각 구동시켜 상기 스팀열교환기(120)의 열매체수와 상기 보일러(130)의 열매체수가 동시에 기화챔버(111)로 공급되도록 구동제어할 수 있다.
또한, 상기 기화챔버 온도센서부(162)는, 전자식 온도센서와 바이메탈을 이용한 기계식 온도센서를 포함할 수 있다.
한편, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 복합 히팅 기화장치는, 열매체수가 내부에 충만된 기화챔버(210); 상기 기화챔버(210) 내에 배치되며 일측으로 공급된 액화가스를 타측으로 배출하는 가스가열관(220); 상기 기화챔버(210) 내에 배치되어 발열구동하며 상기 열매체수를 가열하는 전기히터(230); 상기 기화챔버(210) 내에 배치되며 일측으로 공급되어 타측으로 배출되는 스팀에 의해 상기 열매체수를 가열하는 스팀관(240); 상기 스팀관(240)의 일측이 연결된 스팀공급라인 상에 배치되며 제어신호에 따라 개폐제어되어 상기 스팀의 유량을 제어하는 스팀밸브(250): 및 상기 전기히터(230) 및 스팀밸브(250)를 구동제어하여 상기 열매체수를 가열하는 가열수단의 대상을 조절하는 제어모듈(260);을 포함한다.
여기서, 상기 스팀공급라인에는 공급되는 스팀의 스팀압력을 측정하여 압력측정정보를 제어모듈(260)로 전송하는 압력센서(241)가 장착되고, 상기 제어모듈(260)은, 상기 스팀관(122)으로 고온의 스팀이 공급되지 않는 구동초기에는 상기 전기히터(230)를 구동시켜 상기 열매체수를 가열하고, 상기 압력센서(241)로부터 고온 스팀이 공급될때의 스팀압력이 측정되면 상기 전기히터(230)를 정지시키고 스팀관(240)으로 공급되는 스팀에 의해 열매체수가 가열되도록 상기 스팀밸브(250)를 구동제어할 수 있다.
또한, 상기 기화챔버(210)에는 내부온도를 측정하여 온도측정정보를 제어모듈(260)로 전송하는 기화챔버 온도센서부(211)가 장착되며, 상기 제어모듈(260)은, 상기 기화챔버(210)의 내부온도가 기화하한온도에 도달하면 상기 전기히터(230)를 발열구동시키고 동시에 상기 스팀관(240)으로 스팀이 공급되도록 상기 스팀밸브(250)를 구동제어할 수 있다.
한편, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 복합 히팅 기화장치는, 열매체수가 내부로 주입되는 기화챔버(311) 및, 상기 기화챔버(311) 내에 배치되며 일측으로 공급된 액화가스를 타측으로 배출하는 가스가열관(312)을 포함하는 기화기(310); 상기 기화챔버(311) 내에 배치되며 일측으로 공급되어 타측으로 배출되는 스팀에 의해 상기 열매체수를 가열하는 스팀관(320); 열매체수를 가열하는 보일러본체(331)와, 가열된 열매체수를 상기 기화챔버(311)로 공급하는 공급관(336) 및, 상기 공급관(336)을 통해 이송되는 열매체수에 순환압력을 제공하는 순환모터(333)를 포함하는 보일러(330); 상기 스팀관(320)의 일측에 연결된 스팀공급라인 상에 배치되며 제어신호에 따라 개폐되어 상기 스팀의 유량을 제어하는 스팀밸브(340); 상기 스팀밸브(340) 및 순환모터(333)를 구동제어하여 상기 기화챔버(311)로 유입되는 열매체수의 대상 및 유량을 조절하는 제어모듈(350);을 포함한다.
여기서, 상기 스팀공급라인에는 공급되는 스팀의 스팀압력을 측정하여 압력측정정보를 제어모듈(350)로 전송하는 압력센서(321)가 장착되고, 상기 제어모듈(350)은, 상기 스팀관(122)으로 고온의 스팀이 공급되지 않는 구동초기에는 상기 순환모터(333)를 구동시켜 상기 보일러(330)의 열매체수가 기화챔버(311)로 공급되도록 하며, 상기 압력센서(321)로부터 고온 스팀이 공급될때의 스팀압력이 측정되면 상기 순환모터(333)는 정지시키고 스팀관(320)에 공급되는 스팀에 의해 열매체수가 가열되도록 상기 스팀밸브(340)를 구동제어할 수 있다.
또한, 상기 기화챔버(311)에는 내부온도를 측정하여 온도측정정보를 제어모듈(350)로 전송하는 기화챔버 온도센서부(313)가 장착되며, 상기 제어모듈(350)은, 상기 기화챔버(311)의 내부온도가 기화하한온도에 도달하면 스팀관(320)으로 스팀이 공급되도록 스팀밸브(340)를 구동제어하고 동시에 상기 보일러(330)의 열매체수가 기화챔버(311)로 공급되도록 순환모터(333)를 구동제어할 수 있다.
본 발명에 따른 복합 히팅 기화장치에 의하면, 액화가스를 기화시키는데 필요한 열을 제공하는 열매체수를 가열함에 있어서, 스팀에 의해 가열되는 스팀관(122,240,320)을 이용하여 열매체수를 간접적으로 가열함으로써 종래에 스팀을 열매체수에 직접 주입하는 방식과 비교하여 안정적인 온도조절이 가능하며, 기화기의 구동이 정지되어 고온의 스팀이 가열되지 않는 초기구동시 보일러(130,330)의 온수를 기화챔버(111,311)에 주입하거나 전기히터(230)를 발열구동시킴으로써 즉각적인 기화공정이 이루어질 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 기화장치에 의해 기화되는 액화가스의 기화량이 적정치를 초과하여 기화챔버(111,210,311) 내부의 온도가 급강하하는 경우, 스팀관(122,320)에 의해 가열된 열매체수와 보일러(130,330)에 의해 가열된 열매체수를 동시에 기화챔버(111,311)에 공급하거나, 전기히터(230)를 발열구동시키면서 스팀관(240)에 스팀이 공급되도록 구동제어함으로써, 단시간 내에 기화챔버(111,210,311)의 내부온도를 기화가 가능한 적정수준으로 승온시킬 수 있으며 이에 따라 대량으로 액화가스를 기화시킬 수 있는 여건을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 복합 히팅 기화장치의 구성을 나타낸 개략도,
도 2는 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 복합 히팅 기화장치의 기능적 구성을 나타낸 블럭도,
도 3은 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 복합 히팅 기화장치의 구성을 나타낸 개략도,
도 4는 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 복합 히팅 기화장치의 기능적 구성을 나타낸 블럭도,
도 5는 본 발명의 바람직한 제3실시예에 따른 복합 히팅 기화장치의 구성을 나타낸 개략도,
도 6은 본 발명의 바람직한 제3실시예에 따른 복합 히팅 기화장치의 기능적 구성을 나타낸 개략도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 복합 히팅 기화장치는, 액화가스를 기화시키는데 필요한 기화열을 제공하는 열매체수를 가열함에 있어서 스팀에 의해 가열되는 스팀관을 이용하여 간접적으로 가열함으로써 안정적인 온도조절이 가능하며, 스팀관에 고온의 스팀이 공급되지 않는 기화장치의 구동초기시 보일러의 온수나 전기히터를 이용하여 열매체수를 가열할 수 있어 즉각적인 기화공정이 이루어질 수 있는 복합 히팅 기화장치로서, 이하에서는 상기 열매체수를 가열하기 위한 가열수단의 대상에 따라 실시예를 구분하여 설명하기로 한다.
먼저, 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 복합 히팅 기화장치(100)는, 기화열을 제공하는 열매체수의 가열수단으로 보일러(130)의 온수와 스팀열교환기(120)의 온수를 이용하는 기화장치로서, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 기화기(110), 스팀열교환기(120), 보일러(130) 및 제어모듈(150)을 포함하여 구비된다.
상기 기화기(110)는 공급된 액화가스가 기화되도록 가열하여 기화가스를 소비처에 공급하는 장치로서, 도 1에 도시된 바와 같이 스팀열교환기(120)의 열매체수와 보일러(130)의 열매체수가 내부로 주입되는 기화챔버(111) 및, 상기 기화챔버(111) 내에 배치되며 일측으로 공급되는 액화가스를 타측으로 배출하는 가스가열관(112)을 포함하여 구비된다.
여기서, 상기 열매체수로는 가격이 저렴하고 쉽게 획득할 수 있는 물을 이용하는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니며 본 발명이 속하는 기술분야에서 기화열을 제공하기 위한 열매체수로 이용되는 다양한 액체가 이용될 수 있다.
또한, 상기 가스가열관(112)의 일측은 가스공급라인을 통해 가스공급기(113)와 연결되어 기화시키기 위한 액화가스를 공급받으며 타측은 기화가스를 공급받는 소비처의 공급관로와 연결되고, 일측과 타측의 사이의 관로는 기화챔버(111)의 내부에 배치되면서 기화챔버(111)에 충만된 열매체수로부터 기화열을 제공받으며 도시된 바와 같이 열매체수와의 열접촉 면적이 상대적으로 넓어지도록 코일형태로 꼬아진 형상으로 이루어진 것이 바람직하다.
더불어, 상기 가스공급기(113)는 제어모듈(150)의 제어신호에 따라 구동제어되어 가스공급라인을 통해 가스가열관(112)의 일측으로 공급되는 액화가스량이 조절될 수 있다.
그리고, 기화챔버(111)에는 내부온도를 측정하기 위한 기화챔버 온도센서부(162)가 장착되며, 측정된 온도정보는 제어모듈(150)로 전송된다.
상기 스팀열교환기(120)는 스팀에 의해 가열된 열매체수(온수)를 기화기(110)의 기화챔버(111)로 공급하는 가열수단으로서, 상기 열매체수가 내부에 충만된 스팀챔버(121)와, 상기 스팀챔버(121) 내에 배치되며 일측으로 고온(예를 들면, 110도씨)의 스팀이 공급되어 스팀챔버(121)에 충만된 열매체수를 가열하는 스팀관(122)과, 가열된 열매체수를 기화챔버(111)로 공급하는 제1공급관(129) 및, 상기 제어모듈(150)의 제어신호에 따라 구동되어 상기 제1공급관(129)을 통해 이송되는 열매체수에 순환압력을 제공하는 제1순환모터(124)를 포함하여 구비된다.
여기서, 상기 스팀챔버(121)에서 열매체수가 가열되는 온도는 이송간에 손실되는 열손실율을 고려하여 상기 기화기(110)에서 요구되는 기화열의 온도(적정기화온도)보다 상대적으로 높도록 설정되는 것이 바람직한데, 예를 들어 상기 기화열이 63도씨 내지 68도씨인 경우 상기 스팀챔버(121)에서는 이보다 높은 75도씨 내지 80도씨로 열매체수를 가열하는 것이다.
또한, 상기 스팀관(122)의 일측은 스팀공급라인을 통해 스팀발생기(125)와 연결되어 고온의 스팀을 공급받으며, 상기 스팀공급라인에는 공급되는 스팀의 스팀압력을 측정하여 제어모듈(150)로 전송하는 압력센서(126)와, 제어모듈(150)의 제어신호에 따라 개폐동작하면서 스팀공급량을 조절하는 스팀밸브(127) 및 공급되는 스팀의 스팀압력을 표시하는 압력계(128)가 장착되는 것이 바람직하다.
더불어, 상기 스팀공급라인 상에서 상기 압력센서(126)의 전단과 후단에는 비상시 스팀공급을 차단하기 위한 개폐밸브(171)가 장착되며, 상기 스팀발생기(125)는 제어모듈(150)의 제어신호에 따라 구동제어되어 스팀공급라인을 통해 스팀관(122)의 일측으로 공급되는 스팀량이 조절될 수 있다.
그리고, 상기 스팀관(122)의 일측과 타측의 사이의 관로는 스팀챔버(121)의 내부에 배치되며 도시된 바와 같이 열매체수와의 열접촉 면적이 상대적으로 넓어지도록 코일형태로 꼬아진 형상으로 이루어지고, 상기 스팀챔버(121)와 기화챔버(111) 사이에는 기화챔버(111)로 공급되어 냉각된 열매체수를 스팀챔버(121)의 내부로 회수하기 위한 회수관(123)이 배치된다.
또한, 상기 회수관(123) 상에는 상기 제1순환모터(124)가 장착될 수 있으며, 이 밖에 기화챔버(111)로 회수된 열매체수가 역류하지 않도록 하는 체크밸브(173)가 장착되며, 제1순환모터(124)의 전단과 후단에는 비상시 기화챔버(111)로 공급되는 열매체수를 차단하기 위한 개폐밸브(174)가 장착된다.
더불어, 상기 스팀챔버(121)에는 내부온도를 측정하기 위한 스팀챔버 온도센서부(161)가 장착되며, 획득된 측정온도정보는 제어모듈(150)로 전송된다.
상기 보일러(130)는 평상시 난방용으로 이용되다 복합 히팅 기화장치(100)의 구동초기에 가열되지 않은 스팀열교환기(120)를 대체하여 기화챔버(111)에 가열된 열매체수(온수)를 공급하는 가열수단으로서, 상기 열매체수를 가열하는 보일러본체(131)와, 가열된 열매체수를 상기 기화챔버(111)로 공급하는 제2공급관(137) 및, 상기 제어모듈(150)의 제어신호에 따라 구동되어 상기 제2공급관(137)을 통해 이송되는 열매체수에 순환압력을 제공하는 제2순환모터(133)를 포함하여 구비된다.
여기서, 상기 보일러본체(131)의 내부에는 제어모듈(150)의 제어신호에 따라 구동되어 내부의 열매체수를 가열하는 보일러구동부(134)가 배치되며, 상기 보일러(130)에서 열매체수가 가열되는 온도는 스팀열교환기(120)에서와 마찬가지로 이송간에 손실되는 열손실율을 고려하여 상기 기화기(110)에서 요구되는 기화열의 온도보다 상대적으로 높도록 설정되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 보일러본체(131)와 기화챔버(111) 사이에는 기화챔버(111)로 공급되는 열매체수를 보일러본체(131)로 회수하기 위한 회수관(132)이 배치되고, 상기 회수관(132) 상에는 상기 제2순환모터(133)가 장착될 수 있으며, 이 밖에 회수된 열매체수가 역류하지 않도록 하는 체크밸브(135)가 장착되고, 상기 제2순환모터(133)의 전단과 후단에는 비상시 기화챔버(111)로 공급되는 열매체수를 차단하기 위한 개폐밸브(136)가 장착된다.
더불어, 상기 스팀열교환기(120)의 회수관(123)과 보일러(130)의 회수관(132) 사이에는 두 관로를 연결시키기 위한 연결관(175)이 배치되고, 이 연결관(175) 상에는 두 관로를 선택적으로 연통시키기 위한 개폐밸브(176)가 장착되며, 상기 개폐밸브(176)를 이용하여 제1순환모터(124)와 제2순환모터(133) 중 어느 하나의 순환모터에 기능고장이 발생한 경우 두 관로로 연통시킴으로써 정상동작하는 순환모터에 의해 보일러(130)의 열매체수 또는 스팀열교환기(120)의 열매체수가 다른 관로를 통해 스팀챔버(121)으로 공급되도록 할 수 있다.
상기 제어모듈(150)은 복합 히팅 기화장치(100)의 전반적인 구동을 제어하는 마이크로컨트롤러로서, 상기 스팀열교환기(120)의 제1순환모터(124) 및 보일러(130)의 제2순환모터(133)를 구동제어하여 상기 기화챔버(111)로 공급되는 열매체수의 대상 및 유량을 조절한다.
여기서, 상기 제어모듈(150)은 가스공급기(113)를 구동제어하여 기화기(110)의 가스가열관(112)으로 공급되는 액화가스량을 조절할 수 있고, 상기 스팀발생기(125) 또는 스팀밸브(127)를 구동제어하여 스팀열교환기(120)의 스팀관(122)으로 공급되는 스팀량 및 스팀이 공급되는 타이밍을 조절할 수 있으며, 상기 보일러구동부(134)를 구동제어하여 보일러본체(131)로부터 공급되는 열매체수의 온도, 유량 및 공급되는 타이밍을 조절할 수 있다.
또한, 상기 스팀챔버 온도센서부(161)와 기화챔버 온도센서부(162)로부터 측정된 온도측정정보를 이용하여 기화챔버(111)의 열매체수와 스팀챔버(121)의 열매체수가 적정온도 즉, 75도씨 내지 80도씨와 같이 공급가능온도가 유지되도록 제어할 수 있으며, 압력센서(126)로부터 측정된 압력측정정보를 이용하여 스팀공급라인을 통해 공급되는 고온의 스팀이 적정압력으로 유지되도록 제어할 수 있다.
더불어, 상기 제어모듈(150)은 설정된 정상공급압력 데이터를 기준으로 압력센서(126)에서 측정된 압력측정정보를 이용하여 스팀발생기(125)로부터 고온의 스팀이 정상적으로 공급되는지 여부를 판단할 수 있으며, 이에 따라 스팀이 정상공급되는 평상시에는 스팀열교환기(120)에서 가열된 열매체수가 기화챔버(111)로 공급되도록 스팀열교환기(120)의 제1순환모터(124)는 구동시키고 보일러(130)의 제2순환모터(133)는 정지하도록 구동제어한다.
그리고, 도 2에 도시된 바와 같이 사용자의 조작에 따라 사용자입력신호를 제어모듈(150)로 입력하기 위한 조작부(151)가 구비되며, 상기 제어모듈(150)은 조작부(151)로부터 입력되는 사용자입력신호에 따라 각종 설정사항 및 동작상태가 조절될 수 있도록 한다.
한편, 복합 히팅 기화장치(100)가 장시간 정지된 경우와 같이 스팀관(122)으로 고온의 스팀이 공급되지 않는 구동초기에는 스팀열교환기(120)는 기화챔버(111)로 고온으로 가열된 열매체수를 공급할 수 없으므로 스팀관(122)으로 고온으로 스팀이 공급되기전까지는 기화공정이 이루어지지 않게 된다.
또한, 상기 보일러(130)의 경우 난방용이나 온수용으로 상시 구동되어 있는 경우가 많으며 구동시작으로부터 온수공급까지 소요되는 시간(예를 들면, 1~2분)이 매우 짧다.
이에 상기 제어모듈(150)은 상기와 같은 구동초기에는 상기 제1순환모터(124)는 정지시키고 제2순환모터(133)는 구동시켜 상기 보일러(130)의 가열된 열매체수가 기화챔버(111)로 공급되도록 구동제어하여 보일러(130)의 열매체수에 의해 기화기(110)의 가스가열관(112)이 액화가스의 기화적정온도(예를 들면, 63도씨 내지 68도씨)로 가열되면서 기화열에 의해 액화가스가 기화될 수 있도록 한다.
그리고, 상기 제어모듈(150)은 스팀발생기(125)로부터 고온(110도씨)의 스팀이 스팀관(122)으로 공급되면서 상기 압력센서(126)로부터 고온 스팀(예를 들면, 110도씨)이 공급될때의 스팀압력이 측정되면 상기 제1순환모터(124)는 구동시키고 제2순환모터(133)는 정지시켜 상기 스팀열교환기(120)의 열매체수가 기화챔버(111)로 공급되록 구동제어한다.
더불어, 상기 보일러(130)의 열매체수를 기화챔버(111)에 공급함과 동시에 상기 스팀발생기(125)를 구동개시하여 스팀관(122)으로 공급되기 위한 스팀이 생성되도록 한다.
한편, 상기 기화기(110)로부터 기화가스를 공급받는 소비처에서 다량의 기화가스를 단시간 내에 소비하여 기화량이 대폭 증가하면서 기화챔버(111)의 내부온도가 급강하하는 경우, 스팀열교환기(120)의 열매체수만으로 기화챔버(111)의 내부온도를 기화적정온도까지 승온시키기 위해서는 장시간이 소요되거나 스팀열교환기(120)의 열매체수에 의한 가열정도보다 기화열의 방출에 따른 냉각정도가 큰 경우 상기 기화적정온도까지 승온시키기가 제한되어 기화기(110)의 기화량이 대폭 감소할 수 있어 기화가스 공급에 차질이 발생할 수 있다.
이에 상기 제어모듈(150)은 기화챔버 온도센서부(162)의 측정온도정보에 따라 기화챔버(111)의 내부온도가 설정된 기화하한온도(예를 들면, 62도씨 이하)에 도달하면 상기 제1순환모터(124)와 제2순환모터(133)를 각각 구동시켜 상기 스팀열교환기(120)의 열매체수와 보일러(130)의 열매체수가 동시에 기화챔버(111)로 공급되도록 구동제어하며, 상기 기화챔버(111)의 내부온도가 기화적정온도를 안정적으로 유지할 수 있을 때까지 이 상태가 유지되도록 하며 이후에는 다시 스팀챔버(121)의 열매체수만이 기화챔버(111)로 공급되도록 제어한다.
더불어, 도시된 바와 같이 상기 스팀챔버(121) 및 기화챔버(111)에는 내부에 저장된 열매체수의 온도를 측정하기 위한 온도감지수단으로 스팀챔버 온도센서(161) 및 기화기 온도센서(162)가 구비되며, 상기 제어모듈(150)은 각 온도센서부(161,162)로부터 측정된 온도측정정보를 이용하여 각 순환모터(124,133), 스팀열교환기(120), 및 보일러(130)를 구동제어하는데 필요한 기초데이터로 이용한다.
여기서, 상기 스팀챔버 온도센서부(161)와 기화챔버 온도센서부(162)는 각각 전자식 온도센서와 바이메탈을 이용한 기계식 온도센서가 함께 혼용되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 전자식 온도센서에서 전달된 온도측정정보와 기계식 온도센서에서 전달된 동작감지신호를 비교하여 서로 오차가 발생한 경우 기계식 온도센서에 의한 동작감지신호를 기준으로 각 장치를 구동제어함으로써 전기신호의 왜곡이나 감쇄, 또는 노이즈신호의 혼합으로 인해 오작동되는 것을 미연에 방지할 수 있다.
다음으로는, 도 3 및 도 4를 참고하여 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 복합 히팅 기화장치(200)의 구성 및 기능을 설명하기로 한다.
본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 복합 히팅 기화장치(200)는 기화열을 제공하는 열매체수의 가열수단으로 스팀에 의해 가열되는 스팀관(240)과 전기히터(230)를 이용하는 기화장치로서, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 복합 히팅 기화장치(200)는 기화챔버(210), 가스가열관(220), 전기히터(230), 스팀관(240), 스팀밸브(250) 및 제어모듈(260)을 포함하여 구비된다.
먼저, 상기 기화챔버(210)는 액화가스를 기화시키기 위한 공간을 제공하는 챔버로서 내부에는 열매체수가 충만하게 주입되며, 상기 가스가열관(220)은 액화시키고자 하는 액화가스가 열매체수에 의해 가열될 수 있도록 기화챔버(210)의 내부에 배치되는 관로로서 상기 기화챔버(210) 내에 배치되며 일측으로 공급된 액화가스를 타측으로 배출한다.
여기서, 상기 기화챔버(210)에는 내부온도를 측정하기 위한 기화챔버 온도센서부(211)가 장착되며 측정된 온도정보는 제어모듈(260)로 전송된다.
또한, 상기 가스가열관(220)의 일측은 가스공급라인을 통해 가스공급기(221)와 연결되어 기화시키기 위한 액화가스를 공급받으며 타측은 기화가스를 공급받는 소비처의 공급관로와 연결되고, 일측과 타측의 사이의 관로는 기화챔버(210)의 내부에 배치되면서 기화챔버(210)에 충만된 열매체수로부터 기화열을 제공받는다.
더불어, 상기 가스공급기(221)는 제어모듈(260)의 제어신호에 따라 구동제어되어 가스공급라인을 통해 가스가열관(220)의 일측으로 공급되는 액화가스량이 조절될 수 있다.
상기 전기히터(230)는 기화챔버(210)의 열매체수를 가열하기 위한 가열수단의 하나로서, 기화챔버(210) 내에 배치되며 제어모듈(260)의 제어신호에 따라 발열구동하여 열매체수를 가열한다.
여기서, 상기 전기히터(230)에 의해 열매체수가 가열되는 온도는 열손실율을 고려하여 액화가스가 원활하게 기화하는데 요구되는 기화적정온도보다 상대적으로 높도록 설정되는 것이 바람직한데, 예를 들어 상기 기화적정온도가 63도씨 내지 68도씨인 경우 상기 전기히터(230)에서는 이보다 높은 75도씨 내지 80도씨로 열매체수를 가열하는 것이다.
상기 스팀관(240)은 기화챔버(210)의 열매체수를 가열하기 위한 다른 가열수단으로서, 기화챔버(210) 내에 배치되며 일측으로 스팀이 공급되어 열매체수를 가열한다.
여기서, 상기 스팀관(240)의 일측은 스팀공급라인을 통해 스팀발생기(242)와 연결되어 고온의 스팀을 공급받으며, 상기 스팀공급라인에는 공급되는 스팀의 스팀압력을 측정하여 제어모듈(260)로 전송하는 압력센서(241) 및 공급되는 스팀의 스팀압력을 표시하는 압력계(243)가 장착되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 스팀공급라인 상에서 상기 압력센서(243)의 전단과 후단에는 비상시 스팀공급을 차단하기 위한 개폐밸브(244)가 장착되며, 상기 스팀발생기(242)는 제어모듈(260)의 제어신호에 따라 구동제어되어 스팀공급라인을 통해 스팀관(240)의 일측으로 공급되는 스팀량이 조절될 수 있다.
상기 스팀밸브(250)는 스팀공급량을 조절하기 위한 밸브수단으로서, 상기 스팀관(240)의 일측이 연결된 스팀공급라인 상에 배치되며 제어모듈(260)의 제어신호에 따라 개폐제어되어 스팀관(240)으로 공급되는 스팀의 유량을 제어한다.
상기 제어모듈(260)은 복합 히팅 기화장치(200)의 전반적인 구동을 제어하는 마이크로 컨트롤러로서, 상기 전기히터(230) 및 스팀밸브(250)를 구동제어하여 상기 열매체수를 가열하는 가열수단의 대상을 조절한다.
여기서, 상기 제어모듈(260)은 가스공급기(221)를 구동제어하여 가스가열관(112)으로 공급되는 액화가스량을 조절할 수 있고, 전기히터(230)를 구동제어하여 가열온도 및 가열되는 타이밍을 조절할 수 있으며, 스팀밸브(250) 또는 스팀발생기(242)를 구동제어하여 스팀관(240)으로 공급되는 스팀량, 가열온도 및 스팀이 공급되는 타이밍을 조절할 수 있다.
또한, 상기 기화챔버 온도센서부(211)의 온도측정정보를 이용하여 기화챔버(210)의 열매체수가 적정가열온도(예를 들면, 75도씨 내지 80도씨)가 유지되도록 제어할 수 있으며 이에 따라 기화챔버(111)의 내부를 적정기화온도(예를 들면, 63도씨 내지 68도씨)로 가열할 수 있다.
그리고, 상기 압력센서(241)로부터 측정된 압력측정정보를 이용하여 스팀공급라인을 통해 공급되는 고온의 스팀이 적정가열압력(예를 들면, 스팀의 온도가 110도씨를 유지할 수 있는 압력)으로 유지되도록 제어할 수 있다.
더불어, 상기 제어모듈(260)은 설정된 정상공급압력 데이터를 기준으로 압력센서(241)에서 측정된 압력측정정보를 이용하여 스팀발생기(242)로부터 고온의 스팀이 정상적으로 공급되는지 여부를 판단할 수 있으며, 이에 따라 스팀이 정상공급되고 기화챔버(210)의 내부온도가 기화적정온도(63도씨 내지 68도씨)를 유지하는 평상시에는 스팀관(240)으로 스팀이 공급되도록 스팀밸브(250)를 구동제어하고 전기히터(230)는 구동되지 않도록 하여 스팀관(240)에 공급되는 스팀에 의해 기화챔버(210)의 내부의 열매체수가 가열되도록 구동제어한다.
한편, 상기 제어모듈(260)은, 상기 스팀관(240)으로 고온의 스팀이 공급되지 않는 구동초기에는 상기 전기히터(230)를 구동시켜 상기 열매체수를 가열하고, 상기 압력센서(241)로부터 고온 스팀이 공급될때의 스팀압력이 측정되면 상기 전기히터(230)를 정지시키고 스팀관(240)으로 공급되는 스팀에 의해 열매체수가 가열되도록 상기 스팀밸브(250)를 구동제어한다.
더불어, 상기 제어모듈(260)은, 상기 기화챔버(210)의 내부온도가 기화하한온도에 도달하면 상기 전기히터(230)를 발열구동시키고 동시에 상기 스팀관(240)으로 스팀이 공급되도록 스팀밸브(250)를 구동제어하여 단시간 내에 내부온도를 상승시킬 수 있도록 한다.
다음으로는, 도 5 및 도 6을 참고하여 본 발명의 바람직한 제3실시예에 따른 복합 히팅 기화장치(300)의 구성 및 기능을 설명하기로 한다.
본 발명의 바람직한 제3실시예에 따른 복합 히팅 기화장치(300)는 기화열을 제공하는 열매체수의 가열수단으로 보일러(330)에 의해 가열된 열매체수 및, 스팀에 의해 가열되는 스팀관(320)을 이용하는 기화장치로서, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 기화기(310), 스팀관(320), 보일러(330), 스팀밸브(340) 및 제어모듈(350)을 포함하여 구비된다.
상기 기화기(310)는 액화가스를 가열하여 기화된 가스를 소비처에 공급하는 장치로서, 도 5에 도시된 바와 같이 열매체수가 충만된 기화챔버(311) 및, 상기 기화챔버(311) 내에 배치되며 일측으로 공급된 액화가스를 타측으로 배출하는 가스가열관(312)을 포함하여 구비된다.
여기서, 상기 가스가열관(312)의 일측은 가스공급라인을 통해 가스공급기(314)와 연결되어 기화시키기 위한 액화가스를 공급받으며 타측은 기화가스를 공급받는 소비처의 공급관로와 연결되고, 일측과 타측의 사이의 관로는 기화챔버(311)의 내부에 배치되면서 기화챔버(311)에 충만된 열매체수로부터 기화열을 제공받는다.
상기 스팀관(320)은 기화챔버(311)의 열매체수를 가열하기 위한 가열수단으로서, 상기 기화챔버(311) 내에 배치되며 일측으로 공급되어 타측으로 배출되는 스팀에 의해 상기 열매체수를 가열한다.
여기서, 상기 스팀관(320)의 일측은 스팀공급라인을 통해 스팀발생기(322)와 연결되어 고온의 스팀을 공급받으며, 상기 스팀공급라인에는 공급되는 스팀의 스팀압력을 측정하여 제어모듈(350)로 전송하는 압력센서(321) 및 공급되는 스팀의 스팀압력을 표시하는 압력계(323)가 장착되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 스팀공급라인 상에서 상기 압력센서(321)의 전단과 후단에는 비상시 스팀공급을 차단하기 위한 개폐밸브(324)가 장착되며, 상기 스팀발생기(322)는 제어모듈(350)의 제어신호에 따라 구동제어되어 스팀공급라인을 통해 스팀관(320)의 일측으로 공급되는 스팀량이 조절될 수 있다.
상기 스팀밸브(340)는 스팀공급량을 조절하기 위한 밸브수단으로서, 상기 스팀관(320)의 일측이 연결된 스팀공급라인 상에 배치되며 제어모듈(350)의 제어신호에 따라 개폐제어되어 스팀관(320)으로 공급되는 스팀의 유량을 제어한다.
상기 보일러(330)는 소비처에서 난방용으로 이용되며 상기 기화챔버(311)에 충만된 열매체수를 가열하기 위한 다른 가열수단으로서, 열매체수를 가열하는 보일러본체(331)와, 가열된 열매체수를 상기 기화챔버(311)로 공급하는 공급관(336) 및, 상기 공급관(336)을 통해 이송되는 열매체수의 순환압력을 제공하는 순환모터(333)를 포함하여 구비된다.
여기서, 상기 보일러본체(131)의 내부에는 제어모듈(350)의 제어신호에 따라 구동되어 내부의 열매체수를 가열하는 보일러구동부(334)가 배치되며, 상기 보일러본체(331)와 기화챔버(311) 사이에는 기화챔버(311)로 공급되는 열매체수를 보일러본체(331)로 회수하기 위한 회수관(332)이 배치된다.
여기서, 상기 회수관(332)의 관로 상에서 순환모터(333)가 장착될 수 있으며, 순환모터(333)의 전단과 후단에는 비상시 기화챔버(311)로 공급되는 열매체수를 차단하기 위한 개폐밸브(335) 및 회수된 열매체수가 역류하지 않도록 체크밸브가 장착되 수 있다.
상기 스팀밸브(340)는 스팀공급량을 조절하기 위한 밸브수단으로서, 상기 스팀관(320)의 일측이 연결된 스팀공급라인 상에 배치되며 제어모듈(350)의 제어신호에 따라 개폐제어되어 스팀관(320)으로 공급되는 스팀의 유량을 제어한다.
상기 제어모듈(350)은 복합 히팅 기화장치(300)의 전반적인 구동을 제어하는 마이크로 컨트롤러로서, 스팀밸브(340) 및 순환모터(333)를 구동제어하여 상기 기화챔버(311)로 유입되는 열매체수의 대상 및 유량을 조절한다.
여기서, 상기 제어모듈(350)은 상기 스팀관(320)에 공급되는 스팀이 설정된 적정가열압력으로 승압되지 않으며 상기 기화챔버(311)의 열매체수가 설정된 적정가열온도로 가열되지 않은 구동초기에는 상기 순환모터(333)를 구동시켜 상기 보일러(330)의 열매체수가 기화챔버(311)로 공급되도록 하며, 상기 열매체수가 적정 가열온도에 도달하면 상기 순환모터(333)는 정지시키고 스팀관(320)에 공급되는 스팀에 의해 열매체수가 가열되도록 상기 스팀밸브(340)를 구동제어한다.
또한, 상기 제어모듈(350)은 상기 스팀관(320)으로 고온의 스팀이 공급되지 않는 구동초기에는 상기 순환모터(333)를 구동시켜 상기 보일러(330)의 열매체수가 기화챔버(311)로 공급되도록 하며, 상기 압력센서(321)로부터 고온 스팀이 공급될때의 스팀압력이 측정되면 상기 순환모터(333)는 정지시키고 스팀관(320)에 공급되는 스팀에 의해 열매체수가 가열되도록 상기 스팀밸브(340)를 구동제어한다.
또한, 상기 제어모듈(350)은, 상기 기화챔버(311)의 내부온도가 기화하한온도에 도달하면 스팀관(320)으로 스팀이 공급되도록 스팀밸브(340)를 구동제어하고 동시에 상기 보일러(330)의 열매체수가 기화챔버(311)로 공급되도록 순환모터(333)를 구동제어한다.
상술한 바와 같은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 복합 히팅 기화장치(100,200,300)의 각 구성 및 기능에 의해, 액화가스를 기화시키는데 필요한 열을 제공하는 열매체수를 가열함에 있어서, 스팀에 의해 가열되는 스팀관(122,240,320)을 이용하여 열매체수를 간접적으로 가열함으로써 종래에 스팀을 열매체수에 직접 주입하는 방식과 비교하여 안정적인 온도조절이 가능하며, 기화기의 구동이 정지되어 고온의 스팀이 가열되지 않는 초기구동시 보일러(130,330)의 온수를 기화챔버(111,311)에 주입하거나 전기히터(230)를 발열구동시킴으로써 즉각적인 기화공정이 가능한 효과를 구현할 수 있다.
또한, 기화장치에 의해 기화되는 액화가스의 기화량이 적정치를 초과하여 기화챔버(111,210,311) 내부의 온도가 급강하하는 경우, 스팀관(122,320)에 의해 가열된 열매체수와 보일러(130,330)에 의해 가열된 열매체수를 동시에 기화챔버(111,311)에 공급하거나, 전기히터(230)를 발열구동시키면서 스팀관(240)에 스팀이 공급되도록 구동제어함으로써, 단시간 내에 기화챔버(111,210,311)의 내부온도를 기화가 가능한 적정수준으로 승온시킬 수 있으며 이에 따라 대량으로 액화가스를 기화시킬 수 있는 여건을 제공할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
100,200,300...복합 히팅 기화장치 110,310...기화기
111,210,311...기화챔버 112,220,312...가스가열관
120...스팀열교환기 121...스팀챔버
122,240,320...스팀관 130,330...보일러
150,260,350...제어모듈 230...전기히터

Claims (10)

  1. 열매체수가 내부로 주입되는 기화챔버(111) 및, 상기 기화챔버(111) 내에 배치되며 일측으로 공급된 액화가스를 타측으로 배출하는 가스가열관(112)을 포함하는 기화기(110);
    열매체수가 내부에 충만된 스팀챔버(121)와, 상기 스팀챔버(121) 내에 배치되며 일측으로 공급되어 타측으로 배출되는 스팀에 의해 상기 열매체수를 가열하는 스팀관(122)과, 가열된 열매체수를 상기 기화챔버(111)로 공급하는 제1공급관(129)과, 상기 제1공급관(129)을 통해 이송되는 열매체수에 순환압력을 제공하는 제1순환모터(124) 및, 상기 스팀관(122)으로 공급되는 스팀의 스팀압력을 측정한 압력측정정보를 전송하는 압력센서(126)를 포함하는 스팀열교환기(120);
    평상시 난방용으로 이용되다 구동초기에 가열되지 않은 스팀열교환기(120)를 대체하여 기화챔버(111)에 가열된 열매체수를 공급하는 가열수단으로서, 열매체수를 가열하는 보일러본체(131)와, 가열된 열매체수를 상기 기화챔버(111)로 공급하는 제2공급관(137) 및, 상기 제2공급관(137)을 통해 이송되는 열매체수에 순환압력을 제공하는 제2순환모터(133)를 포함하는 보일러(130); 및
    설정된 정상공급압력 데이터를 기준으로 압력센서(126)에서 측정된 압력측정정보를 이용하여 고온 스팀의 정상공급 여부를 판단하되, 상기 스팀관(122)으로 고온의 스팀이 공급되지 않는 구동초기에는 상기 제1순환모터(124)는 정지시키고 제2순환모터(133)는 구동시켜 상기 보일러(130)의 열매체수가 기화챔버(111)로 공급되도록 하며, 상기 압력센서(126)로부터 고온 스팀이 공급될 때의 스팀압력이 측정되면 상기 제1순환모터(124)는 구동시키고 제2순환모터(133)는 정지시켜 상기 스팀열교환기(120)의 열매체수가 기화챔버(111)로 공급되도록 구동제어하는 제어모듈(150);을 포함하며,
    상기 스팀챔버(121)와 기화챔버(111) 사이에는 기화챔버(111)로 공급되어 냉각된 열매체수를 스팀챔버(121)의 내부로 회수하기 위한 회수관(123)이 배치되고 상기 회수관(123) 상에는 상기 제1순환모터(124)가 장착되며,
    상기 보일러본체(131)와 기화챔버(111) 사이에는 기화챔버(111)로 공급되는 열매체수를 보일러본체(131)로 회수하기 위한 회수관(132)이 배치되고 상기 회수관(132) 상에는 상기 제2순환모터(133)가 장착되며,
    상기 스팀챔버(121)의 회수관(123)과 보일러(130)의 회수관(132) 사이에는 두 관로를 연결하는 연결관(175)이 배치되고 상기 연결관(175)에는 두 관로를 선택적으로 연통시키기 위한 개폐밸브(176)가 장착되며, 상기 개폐밸브(176)를 이용하여 상기 제1순환모터(124)와 제2순환모터(133) 중 어느 하나의 순환모터에 기능고장이 발생한 경우 두 관로를 연통시켜 정상동작하는 순환모터에 의해 보일러(130)의 열매체수 또는 스팀열교환기(120)의 열매체수가 스팀챔버(121)로 공급되도록 하는 것을 특징으로 하는 복합 히팅 기화장치.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 기화챔버(111)에는 내부온도를 측정하여 온도측정정보를 제어모듈(150)로 전송하는 기화챔버 온도센서부(162)가 장착되며,
    상기 제어모듈(150)은, 상기 기화챔버(111)의 내부온도가 설정된 기화하한온도에 도달하면 상기 제1순환모터(124)와 제2순환모터(133)를 각각 구동시켜 상기 스팀열교환기(120)의 열매체수와 상기 보일러(130)의 열매체수가 동시에 기화챔버(111)로 공급되도록 구동제어하는 것을 특징으로 하는 복합 히팅 기화장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 기화챔버 온도센서부(162)는, 전자식 온도센서와 바이메탈을 이용한 기계식 온도센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 히팅 기화장치.
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