KR101982703B1 - 진공 단열 용기 - Google Patents

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Abstract

바닥이 있는 외통(2)과, 외통(2)의 내측에 배치되어, 바닥이 있는 내통(3)을 구비하고, 외통(2)과 내통(3)의 사이에 진공 공간(8)이 형성된 진공 단열 용기(1)로서, 내통(3)의 개구면(3d)이 외통(2)의 개구면(2d)보다 외측이 되도록, 외통(2)에 대하여 내통(3)이 배치되고, 외통(2)에는, 제 1 환 형상 벽(2e)이 형성되며, 내통(3)에는, 제 2 환 형상 벽(3e)이 형성되고, 외통(2) 및 내통(3)보다 열전도율이 낮은 탄성체로 형성되어, 제 1 환 형상 벽(2e)과 제 2 환 형상 벽(3e)의 사이에 끼워 눌려져 진공 공간(8)을 밀봉하는 환 형상의 밀봉 부재(5)를 더 구비한다.

Description

진공 단열 용기{VACUUM HEAT-INSULATING CONTAINER}
본 발명은, 진공 단열 용기에 관한 것이다.
바닥을 가지는 내통이, 동일하게 바닥을 가지는 외통의 내측에 배치되어, 내통과 외통의 사이에 진공 공간이 형성된 진공 단열 용기가 알려져 있다. 일본 공개특허 특개2011-219125에는, 상기 진공 단열 용기에 있어서, 금속제의 내통과 금속제의 외통이 개구부에 있어서 일체적으로 연결되는 진공 단열 용기가 기재되어 있다.
일본 공개특허 특개2011-219125에 기재된 진공 단열 용기와 같이, 내통과 외통이 개구부에 있어서 일체적으로 연결되면, 내통의 열이 외통으로 열전도되어 버리므로 진공 단열 용기의 단열성이 충분하지 않다고 할 가능성이 있었다. 또한, 내통을 가열하여 고온으로 하는 경우 등, 내통과 외통의 온도차가 커지는 경우, 내통의 열팽창에 의한 치수 변화와 외통의 열팽창에 의한 치수 변화의 차에 의해, 개구부에 있어서의 내통과 외통이 연결되어 있는 부분(결합 부분)이 파괴되어, 진공 단열 용기가 파손될 가능성이 있었다.
본 발명은, 내통이 열팽창했을 때에 외통과 내통의 결합 부분이 파손되는 것을 억제함과 함께, 단열성을 충분히 높일 수 있는 진공 단열 용기를 제공한다.
본 발명은, 바닥을 가지는 외통과, 상기 외통의 내측에 배치되어, 바닥을 가지는 내통을 구비하고, 상기 외통과 상기 내통의 사이에 진공 공간이 형성된 진공 단열 용기로서, 상기 내통의 개구면이 상기 외통의 개구면보다 외측이 되도록, 상기 외통에 대하여 상기 내통이 배치되고, 상기 외통에는, 상기 외통의 개구면을 따라 내측으로 연장되어, 선단 부분이 상기 내통의 외주면으로부터 이간된 제 1 환 형상 벽이 형성되며, 상기 내통에는, 상기 내통의 개구면을 따라 상기 내통의 외측으로 연장되어, 상기 제 1 환 형상 벽과 대향하는 제 2 환 형상 벽이 형성되고, 상기 외통의 열전도율 및 상기 내통의 열전도율보다 열전도율이 낮은 탄성체로 형성되어, 상기 제 1 환 형상 벽과 상기 제 2 환 형상 벽의 사이에 끼워 눌려져 상기 진공 공간을 밀봉하는 환 형상의 밀봉 부재를 구비하는 것이다.
외통과 내통은 밀봉 부재를 개재하여 결합되어 있다. 밀봉 부재는, 외통 및 내통보다 열전도율이 낮은 재질로 형성되어 있다. 외통의 내주면 및 내통의 외주면은 진공 공간과 접하고 있다. 이 때문에, 내통이 열을 받은 경우에도, 내통의 열이 외통에 전달되는 것을 억제할 수 있다. 이에 따라, 진공 단열 용기의 단열성을 충분히 높일 수 있다. 또한, 내통이 열팽창하여, 내통의 외주면이 직경 방향의 외측으로 이동하면, 이에 따라, 제 2 환 형상 벽도 직경 방향의 외측으로 이동한다. 한편, 외통은 거의 열팽창하지 않으므로, 제 1 환 형상 벽은 직경 방향으로 거의 이동하지 않는다. 이 때문에, 제 1 환 형상 벽과 제 2 환 형상 벽의 사이에 끼워 눌려진 밀봉 부재에는, 전단 응력이 미치게 된다. 그러나, 밀봉 부재는, 탄성체로 형성되어 있기 때문에, 내통의 열팽창에 의해 직경 방향으로 전단 응력을 받아도 탄성 변형되므로 파손되지 않는다. 이에 따라, 내통이 열팽창되었을 때에 외통과 내통의 결합 부분이 파손되는 것을 억제한다.
또한, 상기 외통은, 상기 외통의 개구면이 연직 방향을 따르도록 배치되어 있으며, 상기 진공 공간의 연직 하방측에는, 상기 내통의 외주면이 상기 외통의 내주면의 쪽으로 이동하는 것을 규제하는 규제 부재가 배치되고, 상기 규제 부재는, 상기 외통의 열전도율 및 상기 내통의 열전도율보다 열전도율이 낮은 재질로 형성되어 있는 것으로 해도 된다.
외통의 개구면이 연직 방향을 따르도록 외통이 배치되는 경우, 내통이 중력에 의해 연직 하방으로 이동하고, 내통의 외주면이 외통의 내주면의 쪽으로 이동하여, 외통의 제 1 환 형상 벽에 있어서의 선단 부분이 내통의 외주면에 접촉할 가능성이 있다. 외통의 개구면이 연직 방향을 따르도록 외통이 배치된 진공 단열 용기에 있어서, 진공 공간의 연직 하방측에 내통의 외주면이 외통의 내주면의 쪽으로 이동하는 것을 규제하는 규제 부재를 배치함으로써, 내통의 외주면이 외통의 제 1 환 형상 벽에 있어서의 선단 부분에 접촉하여, 진공 단열 용기의 단열 성능이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 규제 부재는, 상기 내통과 대향하는 표면에 있어서, 다른 부분의 마찰력보다 마찰력이 낮은 저마찰 부분을 가지고 있는 것으로 해도 된다.
내통이 열을 받은 경우에, 내통은 열팽창하지만, 내통과 단열되어 있는 외통에는 내통의 열은 거의 전달되지 않기 때문에, 외통은 거의 열팽창하지 않는다. 즉, 내통이 열을 받은 경우에, 내통은 진공 단열 용기의 길이 방향으로 연장되지만, 외통은 진공 단열 용기의 길이 방향으로 연장되지 않는다. 이 때문에, 내통이 열을 받아 열팽창할 때에, 규제 부재에 있어서의 내통의 외주면과 대향하는 표면과, 내통의 외주면의 사이에서 마찰이 발생한다. 규제 부재가 내통의 외주면과 대향하는 표면에 있어서 저마찰 부분을 가지고 있으면, 내통이 열을 받은 경우에 규제 부재에 있어서의 내통과 대향하는 표면과, 내통의 외주면과의 사이에 있어서 발생하는 마찰을 저감할 수 있다.
상기 규제 부재는, 상기 내통의 외주면과 대향하는 표면에 있어서, 상기 규제 부재의 마찰계수보다 마찰계수가 낮은 저마찰 부분을 가지고 있는 것으로 해도 된다.
규제 부재는, 단면이 원호 형상이며, 진공 단열 용기의 길이 방향으로 소정의 폭을 가지는 것으로 해도 된다.
본 발명에 의하면, 내통이 열팽창했을 때에 외통과 내통의 결합 부분이 파손되는 것을 억제함과 함께, 단열성을 충분히 높일 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시 형태의 특징, 이점, 및 기술적 그리고 산업적 중요성이 첨부 도면을 참조하여 하기에 기술될 것이며, 첨부 도면에서 동일한 도면 부호는 동일한 요소를 지시한다.
도 1은 실시 형태 1과 관련된 진공 단열 용기의 구성에 대해 설명하는 모식도이다.
도 2는 도 1의 II-II선을 따르는 단면도이다.
도 3은 실시 형태 1과 관련된 진공 단열 용기에 있어서, 내통이 수용 공간으로부터 열을 받은 상태에 대해 설명하는 모식도이다.
도 4는 실시 형태 1과 관련된 진공 단열 용기에 있어서, 내통이 수용 공간으로부터 열을 빼앗긴 상태에 대해 설명하는 모식도이다.
도 5는 실시 형태 2와 관련된 진공 단열 용기의 개략 구성을 나타내는 모식도이다.
도 6은 도 5의 VI-VI선을 따르는 단면도이다.
실시 형태 1 이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태 1에 대해 설명한다. 우선, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 실시 형태와 관련된 진공 단열 용기(1)의 구성에 대해 설명한다. 도 1은, 진공 단열 용기(1)의 구성에 대해 설명하는 모식도이다. 도 2는, 도 1의 II-II선을 따르는 단면도이다. 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 진공 단열 용기(1)는, 바닥을 가지는 외통(2)과, 외통(2)의 내측에 배치되어, 바닥을 가지는 내통(3)을 구비하고 있다. 내통(3)의 개구면(3d)이 외통(2)의 개구면(2d)보다 외측이 되도록, 외통(2)에 대하여 내통(3)이 배치되어 있다.
외통(2) 및 내통(3)의 재질은, 예를 들면 스테인리스강이나 철강이다. 외통(2)에는, 외통(2)의 개구면(2d)을 따라 내측으로 연장되어, 선단 부분(2c)이 내통(3)의 외주면(3b)으로부터 이간된 제 1 환 형상 벽(2e)이 형성되어 있다. 내통(3)에는, 내통(3)의 개구면(3d)을 따라 외측으로 연장되어, 제 1 환 형상 벽(2e)과 대향하는 제 2 환 형상 벽(3e)이 형성되어 있다.
밀봉 부재(5)는, 환 형상이며, 외통(2) 및 내통(3)보다 열전도율이 낮은 탄성체로 형성되어 있다. 밀봉 부재(5)는, 예를 들면, 실리콘 수지나 테플론(등록 상표) 수지로 형성되어 있다. 밀봉 부재(5)는, 제 1 환 형상 벽(2e)과 제 2 환 형상 벽(3e)의 사이에 끼워 눌려져, 외통(2)과 내통(3)의 사이의 공간을 밀봉한다. 이 상태에서, 외통(2)과 내통(3)의 사이의 밀폐된 공간을, 진공 펌프(7)에 의해 외통(2)의 측면에 설치된 포트(6)를 통하여 배기함으로써, 외통(2)과 내통(3)의 사이에는 진공 공간(8)이 형성된다.
외통(2)의 외측은 외기이며, 내통(3)의 내측의 수용 공간(113)은 가열되는 공간이다. 즉, 외통(2)의 외주면(2b)은 외기와 접하고, 내통(3)의 내주면(3a)은 가열되는 공간인 수용 공간(113)과 접하고 있다. 외통(2)과 내통(3)은, 외통(2) 및 내통(3)보다 열전도율이 낮은 재질로 형성된 밀봉 부재(5)만을 개재하여 접하고 있다. 또한 외통(2)의 내주면(2a) 및 내통(3)의 외주면(3b)은 진공 공간(8)과 접하고 있다. 이 때문에, 내통(3)이 수용 공간(113)으로부터 열을 받은 경우에도, 내통(3)의 열이 외통(2)에 전달되는 것을 억제할 수 있다. 진공 단열 용기(1)를 상기 서술의 구성으로 함으로써, 진공 단열 용기(1)의 단열성을 충분히 높일 수 있다.
도 3은, 내통(3)이 수용 공간(113)으로부터 열을 받은 상태에 대해 설명하는 모식도이다. 여기서, 도면 중의 파선은, 열을 받기 전의 상태의 내통(3)을 나타내고 있다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 내통(3)은 열팽창하여, 내통(3)의 외주면(3b)이 직경 방향의 외측으로 이동한다. 이에 따라, 제 2 환 형상 벽(3e)도 직경 방향의 외측으로 이동한다. 한편, 외통(2)은 거의 열팽창하지 않으므로, 제 1 환 형상 벽(2e)은 직경 방향으로 거의 이동하지 않는다. 이 때문에, 제 1 환 형상 벽(2e)과 제 2 환 형상 벽(3e)의 사이에 끼워 눌려진 밀봉 부재(5)에는, 직경 방향으로 전단 응력(F1)이 미치게 된다. 그러나, 밀봉 부재(5)는, 탄성체로 형성되어 있으며, 내통(3)의 열팽창에 의해 직경 방향으로 전단 응력을 받아도 탄성 변형되므로 파손되지 않는다. 이에 따라, 내통(3)이 열팽창했을 때에 외통(2)과 내통(3)의 결합 부분이 파손되는 것을 억제할 수 있다.
상기 실시 형태에서는, 진공 단열 용기에 있어서의 내통의 내측의 수용 공간을 가열되는 공간으로 했지만, 수용 공간이 냉각되는 공간이어도, 마찬가지로, 진공 단열 용기(1)의 열수축에 의한 파손을 억제할 수 있다. 도 4는, 내통(3)이 냉각되는 공간인 수용 공간(113)에 의해 열을 빼앗긴 상태에 대해 설명하는 모식도이다. 도면 중의 파선은, 열을 빼앗기기 전의 상태의 내통(3)을 나타내고 있다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 내통(3)은 열수축하여, 내통(3)의 외주면(3b)이 직경 방향의 내측으로 이동한다. 이에 따라, 제 2 환 형상 벽(3e)도 직경 방향의 내측으로 이동한다. 한편, 외통(2)은 거의 열수축하지 않으므로, 제 1 환 형상 벽(2e)은 직경 방향으로 거의 이동하지 않는다. 이 때문에, 제 1 환 형상 벽(2e)과 제 2 환 형상 벽(3e)의 사이에 끼워 눌려진 밀봉 부재(5)에는, 전단 응력(F2)이 미친다. 그러나, 밀봉 부재(5)는, 탄성체로 형성되어 있기 때문에, 내통(3)의 열수축에 의해 직경 방향으로 전단 응력을 받아도 탄성 변형되므로 파손되지 않는다. 이에 따라, 내통(3)이 열수축하였을 때에 외통(2)과 내통(3)의 결합 부분이 파손되는 것을 억제할 수 있다.
밀봉 부재(5)는 밀착하여 고정되므로, 밀봉 부재(5)를 접착제 등에 의해 고정할 필요가 없다. 즉, 진공 단열 용기(1)의 제조에 있어서, 외통(2) 및 내통(3)에 밀봉 부재(5)를 접착하는 공정이 불필요해지므로, 진공 단열 용기(1)의 제조가 용이해진다. 또한, 밀봉 부재(5)의 교환을 용이하게 행할 수 있으므로, 진공 단열 용기(1)의 메인터넌스성도 향상된다.
상기 실시 형태에서는, 외통(2)의 개구면(2d)이 연직 방향을 따르도록 외통(2)을 배치, 즉, 진공 단열 용기(1)를 가로 놓기 하고 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 외통(2)의 개구면(2d)이 수평 방향을 따르도록 외통(2)을 배치, 즉, 진공 단열 용기(1)를 세로 놓기 해도 된다.
실시 형태 2 이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태 2에 대해 설명한다. 또한, 실시 형태 1과 공통인 부분에 대해서는 공통의 부호를 부여하여 그 설명을 생략한다. 우선, 도 5 및 도 6을 참조하여 본 실시 형태와 관련된 진공 단열 용기(101)의 개략 구성에 대해 설명한다.
도 5는, 진공 단열 용기(101)의 개략 구성을 나타내는 모식도이다. 도 6은, 도 5의 VI-VI선을 따르는 단면도이다. 도 5 및 도 6에 나타내는 바와 같이, 진공 단열 용기(101)의 구성은, 기본적으로는, 실시 형태 1에 있어서, 도 1을 이용하여 설명한 진공 단열 용기(1)와 동일하다. 실시 형태 1과 관련된 진공 단열 용기(1)와의 차이는, 외통(2)의 개구면(2d)이 연직 방향을 따르도록 외통(2)이 배치되고, 진공 공간(8)의 연직 하방측에는, 내통(3)의 외주면(3b)이 외통(2)의 내주면(2a)의 쪽으로 이동하는 것을 규제하는 규제 부재(10a, 10b)가 배치되어 있는 점이다. 규제 부재(10a, 10b)는, 외통(2) 및 내통(3)보다 열전도율이 낮은 재질로 형성되어 있다.
규제 부재(10a, 10b)는, 도 5의 VI-VI선을 따르는 단면(도 6 참조)이 원호 형상이며, 진공 단열 용기(101)의 길이 방향(도 5에 있어서 화살표 X로 나타내는 방향)으로 소정의 폭을 가진다. 규제 부재(10a, 10b)는, 각각, 내통(3)의 외주면(3b) 및 외통(2)의 내주면(2a)과 접촉하고 있으며, 내통(3)의 하중을 지지함과 함께, 내통(3)의 외주면(3b)이 외통(2)의 내주면(2a)의 쪽으로 이동하는 것을 규제한다. 이에 따라, 내통(3)의 외주면(3b)과 외통(2)의 내주면(2a)의 간격이 유지된다.
외통(2)의 개구면(2d)이 연직 방향을 따르도록 외통(2)이 배치되는 경우, 즉, 진공 단열 용기(1)를 가로 놓기 하는 경우에, 내통(3)이 중력에 의해 연직 하방으로 이동하고, 내통(3)의 외주면(3b)이 외통(2)의 내주면(2a)의 쪽으로 이동하여, 외통(2)에 있어서의 제 1 환 형상 벽(2e)의 선단 부분(2c)이 내통(3)의 외주면(3b)에 접촉할 가능성이 있다. 이러한 경우에도, 내통(3)의 외주면(3b)이 외통(2)의 내주면(2a)의 쪽으로 이동하는 것을 규제하는 규제 부재(10a, 10b)를 진공 공간(8)의 연직 하방측에 배치함으로써, 외통(2)에 있어서의 제 1 환 형상 벽(2e)의 선단 부분(2c)이 내통(3)의 외주면(3b)에 접촉하는 것을 방지할 수 있다.
규제 부재(10a, 10b)는, 내통(3)의 하중을 지지하는 역할을 담당하기 때문에, 규제 부재(10a, 10b)의 재질로서, 내통(3)의 하중에 견딜 수 있는 강도를 구비한 것을 선택하는 것으로 해도 된다. 규제 부재(10a, 10b)의 재질로서, 예를 들면, 유리 섬유로 강화된 규산 칼슘을 이용할 수 있다.
규제 부재(10a, 10b)는, 내통(3)의 외주면(3b)과 대향하는 표면에 있어서, 다른 부분의 마찰력보다 마찰력이 낮은 저마찰 부분을 가지고 있는 것으로 해도 된다. 바꿔 말하면, 규제 부재(10a, 10b)는, 내통(3)의 외주면(3b)과 대향하는 표면에 있어서, 규제 부재(10a, 10b)의 마찰계수보다 마찰계수가 낮은 저마찰 부분을 가지고 있는 것으로 해도 된다. 예를 들면, 규제 부재(10a, 10b)에 있어서의 내통(3)의 외주면(3b)과 대향하는 표면에 이구스사제(製) 트라이보 테이프(Tribo-Tape) 등의 저마찰 계수의 부재를 배치할 수 있다.
내통(3)이 열을 받은 경우에, 내통(3)은 열팽창하지만, 내통(3)과 단열되어 있는 외통(2)에는 내통(3)의 열은 거의 전달되지 않기 때문에, 외통(2)은 거의 열팽창하지 않는다. 즉, 내통(3)이 열을 받은 경우에, 내통(3)은 진공 단열 용기(101)의 길이 방향으로 연장되지만, 외통(2)은 진공 단열 용기(101)의 길이 방향으로 거의 연장되지 않는다. 이 때문에, 내통(3)이 열을 받아 열팽창할 때에, 규제 부재(10a, 10b)에 있어서의 내통(3)의 외주면(3b)과 대향하는 표면과, 내통(3)의 외주면(3b)의 사이에서 마찰이 발생한다. 규제 부재(10a, 10b)가 내통(3)의 외주면(3b)과 대향하는 표면에 있어서 저마찰 부분을 가지고 있으면, 내통(3)이 열을 받은 경우에 규제 부재(10a, 10b)에 있어서의 내통(3)의 외주면(3b)과 대향하는 표면과, 내통(3)의 외주면(3b)과의 사이에 있어서 발생하는 마찰을 저감할 수 있다.
또한, 규제 부재(10a, 10b)가 내통(3)의 외주면(3b)과 대향하는 표면에 있어서 저마찰 부분을 가지고 있음으로써, 진공 단열 용기(101)의 제조 과정에 있어서의, 외통(2)의 내부에 내통(3)을 삽입하는 공정에서, 내통(3)의 외주면(3b)에 규제 부재(10a, 10b)가 접촉했을 때에, 내통(3)의 외주면(3b)이 마찰에 의해 손상될 가능성을 저감할 수 있다.
또한, 도 5에 나타내는 진공 단열 용기(101)에서는, 외통(2)의 내주면(2a)과 내통(3)의 외주면(3b)의 사이에 있어서, 규제 부재가 진공 단열 용기(101)의 길이 방향으로 2개소 배치되어 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 외통(2)의 내주면(2a)과 내통(3)의 외주면(3b)의 사이에 있어서, 규제 부재를 진공 단열 용기(101)의 길이 방향으로 2개소 이상 배치해도 된다. 또한, 규제 부재는, 단면 형상이 도 6에 나타내는 원호 형상으로 한정되는 것은 아니다. 규제 부재에 의해, 내통(3)이 열팽창했을 때에 제 1 환 형상 벽(2e)의 선단 부분(2c)이 내통(3)의 외주면(3b)에 접촉하지 않도록, 내통(3)의 외주면(3b)이 외통(2)의 내주면(2a)의 쪽으로 이동하는 것을 규제할 수 있으면, 규제 부재는, 단면 형상이 원호 형상 이외의 것이어도 된다.
이상에서, 진공 공간(8)에 있어서, 외통(2)의 내주면(2a)과 내통(3)의 외주면(3b)의 사이에 상기 서술한 규제 부재를 배치함으로써, 내통(3)의 외주면(3b)이 외통(2)의 제 1 환 형상 벽(2e)에 있어서의 선단 부분(2c)에 접촉하여, 진공 단열 용기(101)의 단열 성능이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 취지를 일탈하지 않는 범위에서 적절히 변경하는 것이 가능하다.

Claims (5)

  1. 진공 단열 용기(1)는,
    바닥을 가지는 외통(2)과,
    상기 외통(2)의 내측에 배치되어, 바닥을 가지는 내통(3)을 구비하고,
    상기 외통(2)과 상기 내통(3)의 사이에 진공 공간(8)이 형성되며,
    상기 내통(3)의 개구면(3d)이 상기 외통(2)의 개구면(2d)보다 외측이 되도록, 상기 외통(2)에 대하여 상기 내통(3)이 배치되고,
    상기 외통(2)에는, 상기 외통(2)의 개구면(2d)을 따라 내측으로 연장되어, 선단 부분(2c)을 구비하는 제 1 환 형상 벽(2e)이 형성되며,
    상기 내통(3)에는, 상기 내통(3)의 개구면(3d)을 따라 상기 내통(3)의 외측으로 연장되어, 상기 제 1 환 형상 벽(2e)과 대향하는 제 2 환 형상 벽(3e)이 형성되고,
    상기 외통(2)의 열전도율 및 상기 내통(3)의 열전도율보다 열전도율이 낮은 탄성체로 형성되어, 상기 제 1 환 형상 벽(2e)과 상기 제 2 환 형상 벽(3e)의 사이에 끼워 눌려져 상기 진공 공간(8)을 밀봉하는 환 형상의 밀봉 부재(5)를 구비하며,
    상기 선단 부분(2c)이 상기 내통(3)의 외주면으로부터 이간되어 배치되며,
    상기 외통(2)과 상기 내통(3)은 상기 환 형상의 밀봉 부재(5)만을 개재하여 접하고 있는 것을 특징으로 하는 진공 단열 용기(1).
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