KR101921414B1

KR101921414B1 - 고온 기체에 의한 액체 가열 장치

Info

Publication number: KR101921414B1
Application number: KR1020170020041A
Authority: KR
Inventors: 정규태
Original assignee: 정규태
Priority date: 2016-03-21
Filing date: 2017-02-14
Publication date: 2018-11-22
Also published as: KR20170109489A

Abstract

본 발명은 고온의 기포에 의해 액체를 가열하는 고온 기체에 의한 액체 가열 장치에 관한 것으로, 물을 가열하여 스팀을 발생시키는 스팀발생부와, 스팀발생부의 일측에 형성되며 가열 대상인 액체가 저장되는 액체저장부와, 일단이 스팀발생부와 연통하고 타단이 액체저장부의 액체에 잠기도록 연장 형성되며 타단 외주면에 형성되는 복수 개의 통공을 통해 액체에 고온의 기포를 분사하는 스팀공급관을 포함한다.

Description

고온 기체에 의한 액체 가열 장치{Apparatus of liquid heating with high temperature gas}

본 발명은 가열 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고온의 기포에 의해 액체를 가열하는 고온 기체에 의한 액체 가열 장치에 관한 것이다.

일반적으로 액체를 가열하기 위해서는 대개 액체를 용기에 넣고 그 용기를 외부에서 가열하며, 경우에 따라서는 용기 내의 액체 속에 히터를 넣어 액체를 직접 가열하기도 한다.

그런데, 이러한 종래의 가열 장치는 중간 매개체인 용기의 온도를 높이는데 열이 소모되고, 열전도율이 높은 용기로 인해 열에너지가 용기의 외부로 쉽게 방출되어 열효율이 떨어진다. 또한, 용기에 담긴 액체의 전체 온도를 상승시키기 위해 용기 내부의 대류 현상을 이용하므로 가열속도가 느리고, 열효율 향상에 한계가 있다.

또한, 열원에서 발생되는 열을 충분히 용기와 접촉시키기 위해 용기의 열전달 면적을 넓게 하면 용기 자체의 크기가 증가하고 용기 형상이 복잡하여, 이로 인한 제작, 관리 면에서의 비능률이 새롭게 발생하게 되는 문제점이 있다.

또한, 열전달율이 높은 용기는 대개 내화학성이 약하여 쉽게 부식되거나 액체 속의 불순물이 서로 결합하여 내벽에 스케일이라는 불순물층을 이루어 열전달을 방해함으로써 열효율을 떨어뜨리고 수명을 감소시키며, 잦은 내부 청소를 실시해야 하는 문제점이 있다.

아울러, 액체 내부에 히터를 장착하는 방식은, 특히 액체가 기름인 경우 국부 가열에 의해 히터 주변의 기름이 쉽게 산화되어 변질되는 우려가 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 액체 내부에 고온의 기포를 토출시킴으로써 액체를 가열할 수 있는 장치를 제공함에 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 기포에 의해 가열되는 액체의 표면적을 넓혀서 열교환 효율이 향상되는 고온 기체에 의한 액체 가열 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 고온의 국부 가열에 의한 기름의 연소를 방지하여 기름의 산패를 완화할 수 있는 고온 기체에 의한 액체 가열 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 기름의 아래층에 결로수층이 형성됨으로써, 기름의 산화가 완화되는 고온 기체에 의한 액체 가열 장치를 제공함에 있다.

전술한 본 발명의 목적은, 물을 가열하여 스팀을 발생시키는 스팀발생부; 상기 스팀발생부의 일측에 형성되며 가열 대상인 액체가 저장되는 액체저장부; 및 일단이 상기 스팀발생부와 연통하고 타단이 상기 액체저장부의 액체에 잠기도록 연장 형성되며, 타단 외주면에 형성되는 복수 개의 통공을 통해 상기 액체에 고온의 기포를 분사하는 스팀공급관을 포함하는 고온 기체에 의한 액체 가열 장치를 제공함에 의해 달성될 수 있다.

본 발명의 일 특징에 의하면, 상기 스팀발생부의 일측에 형성되어 상기 스팀발생부로부터 발생된 스팀을 재가열하는 재가열부를 더 포함하며, 상기 스팀공급관이 상기 스팀발생부로부터 상기 재가열부를 거쳐 상기 액체저장부로 연장될 수 있다.

본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 스팀발생부와 재가열부 및 액체저장부는 함체 형태의 몸체가 상하 방향으로 복수 개의 공간부를 갖도록 구획되어 형성될 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 스팀발생부는, 외부로부터 물을 공급받기 위해 설치되는 물 공급관과, 상기 물 공급관으로부터 공급된 물을 가열하기 위해 설치되는 제1 가열장치를 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 스팀발생부는, 내부에 설치되는 수위감지기와, 내부의 물을 외부로 배출하기 위해 설치되는 제1 드레인 밸브를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 재가열부는, 상기 스팀공급관에 열전달을 위해 설치되는 제2 가열장치를 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 제2 가열장치는 상기 스팀공급관의 외주면을 코일 형태로 둘러싸는 히터로 이루어질 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 액체저장부는, 내부에 저장된 액체의 외부 배출을 위해 일측에 설치되는 제2 드레인 밸브를 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 스팀공급관은, 상기 액체저장부의 바닥면과 평행하게 연장 형성되며 길이 방향을 따라 외주면 상측에 서로 이격하여 복수 개의 통공이 형성되는 기포발생부를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 고온 기체에 의한 액체 가열 장치에 의하면, 가열되는 액체의 표면적을 넓혀 열교환 효율을 높일 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 고온 기체에 의한 액체 가열 장치에 의하면, 고온의 국부 가열에 의한 기름의 연소를 방지하여 기름의 산패를 완화할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 고온 기체에 의한 액체 가열 장치에 의하면, 기름층의 하부에 형성되는 결로수층에 의해 기름의 산화를 완화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고온 기체에 의한 액체 가열 장치의 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고온 기체에 의한 액체 가열 장치의 단면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고온 기체에 의한 액체 가열 장치의 사용 상태도.

이하에서는 본 발명의 실시예에 관하여 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 이하에서 설명되는 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 쉽게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로 인해 본 발명의 보호범위가 한정되는 것을 의미하지는 않는다. 그리고 본 발명의 여러 실시예를 설명함에 있어서, 동일한 기술적 특징을 갖는 구성요소에 대하여는 동일한 도면부호를 사용하기로 한다.

실시예

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고온 기체에 의한 액체 가열 장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고온 기체에 의한 액체 가열 장치의 단면도이다.

도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 고온 기체에 의한 액체 가열 장치(이하, '가열장치')(100)는 상부가 개방된 함체 형태의 몸체(200)를 가지며, 몸체(200)의 내부는 상하 방향으로 복수 개의 공간부가 형성되도록 구획된다. 도면에 도시된 실시예의 경우 육면체 형태의 몸체(200)를 도시하고 있으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 몸체(200)의 외관 등 구체적인 형태는 필요에 따라 적절히 선택될 수 있다.

몸체(200) 내부의 최하단에 형성되는 공간부는 스팀발생부(300)를 형성하며, 제1 바닥판(210)에 의해 스팀발생부(300)의 상측에 구획 형성되는 공간부는 재가열부(400)를 형성한다. 또한, 제2 바닥판(220)에 의해 재가열부(400)의 상측에 구획 형성되는 공간부는 액체저장부(500)를 형성하며, 액체저장부(500)의 상부는 개방된다.

여기서, 스팀발생부(300)는 물을 가열하여 스팀을 발생시키는 역할을 한다. 스팀발생부(300)에서 발생된 스팀은 재가열부(400)로 유입되며, 재가열부(400)에서 고온으로 재가열된다. 재가열부(400)를 거치면서 고온으로 가열된 스팀은 액체저장부(500)로 유입되며, 액체저장부(500)에 저장된 액체에 고온의 열을 전달하여 액체를 가열시키게 된다.

이때, 스팀발생부(300)에서 생성된 스팀은 스팀공급관(600)을 통해 재가열부(400)를 거쳐 액체저장부(500)로 공급된다. 이를 위해, 스팀공급관(600)의 일단이 스팀발생부(300)와 연통하도록 설치되고, 스팀공급관(600)의 타단은 재가열부(400)를 통과하여 액체저장부(500)까지 연장된다. 액체저장부(500)로 연장된 스팀공급관(600)의 타단은 액체저장부(500)의 액체 속에 잠기도록 형성되며, 스팀공급관(600)의 타단으로부터 토출되는 고온의 기포에 의해 액체저장부(500)의 액체가 가열된다.

여기서, 스팀발생부(300)와 재가열부(400) 및 액체저장부(500)의 배치 형태, 그리고 스팀발생부(300)에서 재가열부(400)를 거쳐 액체저장부(500)로 연장되는 스팀공급관(600)의 형태와 경로는 필요에 따라 적절히 선택될 수 있다. 즉, 스팀발생부(300)와 재가열부(400) 및 액체저장부(500)는 도면에 도시된 실시예와 달리, 상하 적층 방식 이외의 형태로 구성될 수도 있다. 예컨대, 스팀발생부(300)와 재가열부(400) 및 액체저장부(500)는 각각 별도의 구성으로 서로 이격하여 배치되고 스팀공급관(600)에 의해 연통될 수 있으며, 다른 예로서, 스팀발생부(300)와 재가열부(400)가 하나의 유닛으로 결합 구성되고, 액체저장부(500)는 별도의 유닛으로 이들과 이격하여 배치되는 것도 가능하다. 또한, 스팀발생부(300)에서 충분히 높은 온도로 가열된 스팀이 재가열부(400)를 거치지 않고 액체저장부(500)로 공급되는 것도 가능하며, 이 경우 재가열부(400)를 삭제함으로써 가열장치(100)를 더욱 컴팩트하게 구성할 수도 있다.

이하, 도면에 도시된 실시예를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 가열장치(100)의 구성을 상세히 설명하기로 한다.

몸체(200)의 최하단에 형성되는 스팀발생부(300)는 물을 가열하여 스팀을 생성시킨다. 이를 위해, 스팀발생부(300)의 일측에는 외부로부터 물을 공급받기 위한 물 공급관(310)이 설치될 수 있으며, 바닥면이나 내측면에는 공급된 물을 가열하기 위해 히터 등의 제1 가열장치(320)가 설치될 수 있다.

또한, 스팀발생부(300)의 내부 일측에는 스팀발생부(300)에 채워지는 물의 수위를 감지하기 위한 수위감지기(330)가 설치될 수 있는데, 이 경우 몸체(200)의 일측에 설치되는 제어부(700)가 수위감지기(330)로부터 측정되는 값에 근거하여 물 공급관(310)의 개폐밸브를 작동시키도록 구성될 수 있다. 예컨대, 수위감지기(330)에서 측정된 물의 수위가 기준값보다 높아지면 물 공급관(310)을 폐쇄하여 더 이상 물이 공급되지 않도록 할 수 있으며, 스팀의 유출에 의해 수위가 기준값보다 낮아지면 다시 물 공급관(310)이 개방되도록 할 수 있다. 아울러, 스팀발생부(300)로 공급된 물이 제1 가열장치(320)에 의해 신속하게 스팀으로 전환되도록 하기 위해서는 스팀발생부(300)로 유입되는 물의 공급량을 적절히 조절할 필요가 있는데, 이 경우에도 수위감지기(330)로부터 측정된 값에 근거하여 제어부(700)가 적절한 타이밍에 물 공급관(310)을 개폐하거나, 물 공급관(310) 개폐밸브의 개도량을 적절히 제어할 수 있다.

한편, 스팀발생부(300)의 바닥면 또는 측벽의 일측에는 내부에 채워진 물을 외부로 배출하기 위한 제1 드레인 밸브(340)가 설치될 수 있으며, 몸체(200)의 외측면 일측에 마련되는 제어부(700)에 의해 스팀발생부(300)의 제1 가열장치(320)와 후술하는 재가열부(400)의 제2 가열장치(410)의 작동 및 발열온도를 제어할 수 있다. 이때, 제어부(700)의 일측에는 액체저장부(500)에 저장된 액체의 가열온도 설정을 위한 입력버튼과, 현재 온도 확인을 위한 디스플레이가 구비될 수 있다.

스팀발생부(300)의 상측에 재가열부(400)가 구획 형성되며, 스팀발생부(300)에서 생성된 스팀은 스팀공급관(600)을 통해 스팀발생부(300)에서 재가열부(400)로 유입된다. 이를 위해 스팀공급관(600)의 일단이 스팀발생부(300)와 연통하도록 설치되며, 스팀공급관(600)의 타단은 재가열부(400)를 통과하도록 연장 형성된다.

도면에 도시된 실시예의 경우, 스팀공급관(600)의 일단이 스팀발생부(300)의 외측면 일측에 연통하도록 결합되고, 타단이 절곡되어 재가열부(400)의 내부로 연장되는 모습을 도시하였으나, 이는 본 발명의 일 실시예에 불과하며, 스팀공급관(600)은 몸체(200)의 외부로 노출되지 않도록 스팀발생부(300)에서 제1 바닥판(210)을 상향 관통하여 재가열부(400)의 내부로 연장되는 것도 가능하다.

재가열부(400)의 일측을 관통하여 내부로 인입된 스팀공급관(600)은 재가열부(400)의 타측을 관통하여 외부로 연장된다. 이때, 스팀공급관(600)은 재가열부(400) 내에 설치된 제2 가열장치(410)로부터 열을 전달받으며, 스팀공급관(600)을 따라 흐르는 스팀은 재가열부(400)를 통과하는 과정에서 고온의 기체로 다시 가열된다.

재가열부(400)의 내부에 설치되는 제2 가열장치(410)는, 예컨대 전기공급에 의해 열을 발산하는 히터로 이루어질 수 있으며, 도면에 도시된 실시예의 경우, 제2 가열장치(410)가 재가열부(400)를 관통하는 스팀공급관(600)의 외주면을 코일 형태로 둘러싸는 히터로 구성된 예를 도시하고 있다. 다만, 이는 본 발명의 일 실시예에 불과하며, 제2 가열장치(410)는 재가열부(400)의 바닥면 또는 내측벽에 설치되는 적어도 하나 이상의 히터로 구성될 수도 있다.

아울러, 도면에 도시된 실시예는 스팀공급관(600)이 재가열부(400)의 길이 방향을 따라 직선 형태로 관통하는 예를 도시하고 있으나, 이는 본 발명의 일 실시예에 불과하며, 열전달 효율의 향상을 위해 스팀공급관(600)이 재가열부(400) 내에서 상하 또는 좌우 방향 지그재그 형태로 연장 형성되는 것도 가능하다.

재가열부(400)에서 나온 스팀공급관(600)은 재가열부(400) 상측의 액체저장부(500)로 연장된다. 도면에 도시된 실시예의 경우, 재가열부(400)를 통과한 스팀공급관(600)이 몸체(200)의 외측벽을 따라 상향 연장되며, 액체저장부(500)의 상단을 넘어서 액체저장부(500)의 내부 바닥면 방향으로 하향 연장되는 예를 도시하고 있다. 다만, 이는 본 발명의 일 실시예에 불과하며, 재가열부(400)를 거친 스팀공급관(600)이 몸체(200)의 외부로 노출되지 않도록 제2 바닥판(220)을 관통하여 액체저장부(500)로 상향 연장될 수도 있으며, 재가열부(400)를 관통한 스팀공급관(600)이 액체저장부(500)의 외측 하단으로 관통 삽입되어 액체저장부(500)의 바닥면과 평행하게 연장되는 것도 가능하다.

액체저장부(500)에는 가열하고자 하는 액체가 저장된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 가열장치(100)는 예컨대 튀김 음식의 조리를 위한 튀김 장치에 적용될 수 있으며, 이 경우 가열 대상인 액체는 식용유 등의 튀김기름이다. 다만, 이는 본 발명의 일 실시예에 불과하며, 본 발명의 가열 대상인 액체는 필요에 따라 자유롭게 선택될 수 있다.

액체저장부(500)로 연장된 스팀공급관(600)의 단부에는 액체저장부(500)의 바닥면으로부터 소정 간격 이격하여 바닥면과 평행하게 기포발생부(610)가 연장 형성되며, 기포발생부(610)는 액체저장부(500)에 저장된 액체 속에 잠기게 된다. 이때, 기포발생부(610)의 외주면 상측에는 기포발생부(610)의 길이 방향을 따라 서로 이격하여 복수 개의 통공(611)이 형성되며, 스팀공급관(600)을 통해 액체저장부(500)로 유입된 스팀이 통공(611)을 통해 고온의 기포 형태로 토출된다.

기포발생부(610)에서 토출된 고온의 기포는 액체저장부(500)에 저장된 액체를 가열하게 된다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 가열장치(100)에 의하면, 가열되는 액체의 표면적을 넓혀 열교환 효율을 높일 수 있는 효과가 있으며, 또한 고온의 국부 과열에 의한 기름의 연소를 방지하여 기름의 산패를 완화할 수 있다.

아울러, 액체에 열을 전달하고 냉각에 의해 응축된 수분들은 액체저장부(500)의 하부로 낙하하여 기름층(510) 밑에서 결로수층(520)을 형성하게 되는데, 이에 따라 결로수층(520)에 누적되는 물에 의해 기름의 산화가 완화되는 효과가 있다.

한편, 액체저장부(500)의 하단 외측에는 내부와 연통하도록 제2 드레인 밸브(530)가 설치되며, 액체저장부(500)에 저장된 액체는 제2 드레인 밸브(530)를 통해 외부로 배출될 수 있다. 또한, 액체저장부(500)의 내부 일측에는 저장된 액체의 온도를 측정할 수 있도록 온도센서(미도시)가 설치될 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고온 기체에 의한 액체 가열 장치의 사용 상태도이며, 이하, 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 가열장치의 작동을 상세히 설명하기로 한다.

먼저, 액체저장부(500)에 식용유 등 가열하고자 하는 액체를 저장하고, 물 공급관(310)을 통해 스팀발생부(300)로 물을 공급한다. 이때, 스팀발생부(300)에 설치된 수위감지기(330)를 통해 스팀발생부(300)로 공급되는 물의 공급량이 조절될 수 있다.

스팀발생부(300)로 공급된 물은 제1 가열장치(320)에 의해 가열되어 스팀으로 변환되며, 스팀공급관(600)을 통해 재가열부(400)로 유입된다. 스팀공급관(600)을 통해 재가열부(400)를 거치는 과정에서 스팀은 제2 가열장치(410)에 의해 재가열되어 고온의 기체로 변화하게 되며, 고온의 기체는 스팀공급관(600)을 통해 액체저장부(500)로 유입된다. 여기서, 제1 가열장치(320)와 제2 가열장치(410)의 발열온도는 제어부(700)를 통해 적절히 제어될 수 있으며, 이에 따라 액체저장부(500)의 액체 가열온도 역시 미리 설정될 수 있다.

액체저장부(500)로 유입된 고온의 기체는 액체 속에 잠긴 기포발생부(610)의 통공(611)을 통해 기포의 형태로 토출되며, 액체저장부(500)에 저장된 액체는 이렇게 토출되는 고온의 기포로부터 열을 전달받아 가열된다. 액체에 열을 빼앗긴 기포는 수분으로 응축되며, 응축된 수분은 액체저장부(500)의 하부로 낙하하여 기름층(510) 밑에 결로수층(520)을 형성하게 된다.

사용자는 필요한 경우 제2 드레인 밸브(530)를 개방하여 결로수를 외부로 배출하거나, 결로수와 함께 식용유 등 액체저장부(500)의 액체를 외부로 배출할 수 있으며, 사용 후에는 제1 드레인 밸브(340)를 개방하여 스팀발생부(300)의 물을 외부로 배출할 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양하게 변형 실시할 수 있을 것으로 이해된다.

100 : 가열장치 200 : 몸체
300 : 스팀발생부 310 : 물 공급관
320 : 제1 가열장치 330 : 수위감지기
400 : 재가열부 410 : 제2 가열장치
500 : 액체저장부 510 : 기름층
520 : 결로수층 600 : 스팀공급관
610 : 기포발생부 611 : 통공
700 : 제어부

Claims

상하 방향으로 복수 개의 공간부가 구획 형성되며, 상부가 개방된 함체 형태의 몸체;
상기 몸체의 최하단 공간부에 형성되며, 물을 가열하여 스팀을 발생시키는 스팀발생부;
제1 바닥판에 의해 상기 스팀발생부의 상측에 구획 형성되며, 상기 스팀발생부에서 발생된 스팀을 재가열하는 재가열부;
제2 바닥판에 의해 상기 재가열부의 상측에 구획 형성되며, 가열 대상인 기름이 저장되는 액체저장부; 및
상기 스팀발생부의 외측면 일측에 일단이 연통하도록 결합되고, 타단이 절곡되어 상기 재가열부를 관통한 후 상기 몸체의 외측벽을 따라 상향 연장되며, 상기 액체저장부의 상단을 넘어서 상기 액체저장부의 내부 바닥면 방향으로 연장되고, 상기 기름에 잠겨서 상기 바닥면으로부터 소정 간격 이격하여 상기 바닥면과 평행하게 연장 형성되는 구간의 외주면 상측에 고온의 기포를 분사하기 위한 복수 개의 통공이 형성되는 스팀공급관을 포함하며,
상기 기름에 열을 전달하고 냉각에 의해 응축되어 상기 액체저장부의 하부로 낙하한 상기 기포의 수분들이, 기름층 밑에 결로수층을 형성하여 상기 기름의 산화를 방지하는 것을 특징으로 하는 고온 기체에 의한 액체 가열 장치.
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청구항 1에 있어서,
상기 스팀발생부는, 외부로부터 물을 공급받기 위해 설치되는 물 공급관과, 상기 물 공급관으로부터 공급된 물을 가열하기 위해 설치되는 제1 가열장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 고온 기체에 의한 액체 가열 장치.
청구항 4에 있어서,
상기 스팀발생부는, 내부에 설치되는 수위감지기와, 내부의 물을 외부로 배출하기 위해 설치되는 제1 드레인 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고온 기체에 의한 액체 가열 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 재가열부는, 상기 스팀공급관에 열전달을 위해 설치되는 제2 가열장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 고온 기체에 의한 액체 가열 장치.
청구항 6에 있어서,
상기 제2 가열장치는 상기 스팀공급관의 외주면을 코일 형태로 둘러싸는 히터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고온 기체에 의한 액체 가열 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 액체저장부는, 내부에 저장된 액체의 외부 배출을 위해 일측에 설치되는 제2 드레인 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 고온 기체에 의한 액체 가열 장치.
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