KR20200093717A - 온수용 가열기 및 제조방법 - Google Patents

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Abstract

이 발명은 절연층에 히터가 접착된 파이프를 하우징으로 감싸면서 히터에 전원 공급단자의 연결 및 고정 상태를 유지할 수 있어 조립 공정이 매우 간단해지면서 전체 제조 단가를 낮추고, 외부 충격에 따른 파손과 히터 접착 시 발생할 수 있는 불량을 보완하여 품질을 높게 유지하도록, 중공된 내부로 물이 통과하며, 표면에 절연층(111)을 형성시킨 금속 재질의 파이프(110)와; 상기 파이프(110)의 절연층(111)에 접착되어 통과하는 물을 외부에서 가열하게, 내열 필름 위의 금속 박막을 에칭하여 형성시킨 저항체(121)에 전원을 공급하여 열을 발생하게 하는 히터(120); 및, 상기 하우징(130)에, 상기 히터(120)의 저항체(121) 단부들이 노출되게 대응하여 개방부(131-2)를 각각 형성시키고, 상기 개방부(131-2)를 통해 상기 전원 공급단자(151)가 각각 상기 히터(120)의 저항체(121) 단부들과 접촉되게 한 상태에서, 상기 개방부(131-2)를 덮어 상기 전원 공급단자(151)를 눌러 상기 히터(120)의 저항체(121) 단부들에 밀착되면서 견고하게 고정시키는 개방부 마개(140);를 더 구비한 것을 특징으로 하는 온수용 가열기(100)를 제공한다.

Description

온수용 가열기 및 제조방법{The heater for hot water and its manufacturing method}
이 발명은 온수용 가열기 및 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 히터에 전원 공급단자를 연결하는 공정이 매우 간단해지면서 조립이 용이하여 전체 제조 단가를 낮추고, 또한 외부 충격에 따른 파손과 히터 접착 시 발생할 수 있는 불량을 보완하여 품질을 높게 유지하는 온수용 가열기 및 제조방법에 관한 것이다.
온수 매트나 정수기, 비데, 샤워기 등에는 유입된 냉수를 빠르게 가열하여 사용자가 온수를 바로 사용할 수 있도록 가열기가 설치되어 편리함을 더하고 있다.
도 1 및 도 2는 종래 온수용 가열기를 나타낸 도면들이다.
도 1에 나타낸 바와 같은 종래 온수용 가열기(10)는, 열전달이 좋은 알루미늄과 같은 금속재질로 이루어지며, 상부와 하부에는 길이 방향으로 중공이 각각 형성되는 하우징(11)을 구비하는데, 상기 하우징(11)의 상부에는 히터 장착용 중공이 형성되고, 하부에는 배관 통과용 중공이 형성된다.
그리고 상기 하우징(11)의 상부에 형성되어 있는 히터 장착용 중공에 PTC(Positive Temperature Coefficient thermistor) 히터(12)를 장착시키고, 상기 PTC 히터(12)에 의해 유입되는 물을 상기 배관 통과용 중공 내에서 가열시킨다.
여기서 상기 PTC 히터(12)는, 극히 단시간 동안 소정 전원에 의한 과도 전류가 흐르면 전기 저항이 자체적으로 커져 전류를 차단하는 물성을 가진다.
이와 같이 상부에 상기 PTC 히터(12)를 장착시켜 소형에 적용할 수 있으며, 보다 큰 발열이 요구되는 경우에는, 도 2에 나타낸 바와 같이 상부와 하부에 PTC 히터(12)를 각각 장착한 종래 온수용 가열기(10')에 의해 유입되는 물을 가열시키게 된다.
그리고 온도를 제어하는 온도 센서(도면에 도시하지 않음)의 작동에 의해, 가열 후 배출되는 온수의 온도를 측정하여 소정 온도를 초과하면 공급되는 전원을 차단하고 소정 시간 경과한 후 다시 동작되도록 하면서 일정 온도로 유지시킬 수 있다.
여기서, 바이메탈과 같은 온도 퓨즈를 설치하여 가열기를 안정적으로 제어할 수 있으며, 상기와 같은 작동을 통해 대략 65∼85℃ 정도의 온수를 계속적으로 공급할 수 있게 된다.
그러나 상기의 온수 매트, 정수기, 비데, 샤워기 등에 온수를 제공하기 위해 발열하는 상기 PTC 히터(12)는, 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 하우징(11)의 히터 고정용 중공에 고정되도록 누름 접합을 하는데, 열이 반복하여 오랜 시간 가해지면 팽창에 의해 변형되면서 벌어져 상기 PTC 히터(12)에서 발생되는 열의 전달이 저하되는 문제점이 있었다.
또한 상기 PTC 히터(12)를 사용하면서 저항이 커지는 방향으로 변화가 일어날 수 있는데, 이 경우 반응이 느려져 전체적으로 고른 열전달이 이루어지지 않게 된다.
더욱이 도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 PTC 히터(12)를 2개 설치하는 경우에는, 상기와 같은 저항값 변화의 차이로 고르지 못한 열전달이 더욱 심해지는 현상이 발생하는 문제점이 있었다.
이로부터 표면에 절연층을 형성시킨 금속 재질의 파이프에 필름 형태의 히터를 접착하고, 여기에 전원을 공급하여 파이프의 중공된 내부로 통과하는 물을 외부에서 가열하게 할 수 있지만, 이 경우 히터에 전원을 공급하는 단자를 고정시키는데 어려움이 있어 작업성이 낮아지며 고정된 이후에도 외부 충격에 의해 떨어지는 문제점이 있었다.
이 발명은 위의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 절연층에 히터가 접착된 파이프를 하우징으로 감싸면서 히터에 전원 공급단자의 연결 및 고정 상태를 유지할 수 있어 조립 공정이 매우 간단해지면서 전체 제조 단가를 낮추고, 외부 충격에 따른 파손과 히터 접착 시 발생할 수 있는 불량을 보완하여 품질을 높게 유지하는 온수용 가열기 및 제조방법의 제공을 과제로 한다.
상기의 과제를 해결하기 위해 이 발명은, 중공된 내부로 물이 통과하며, 표면에 절연층(111)을 형성시킨 금속 재질의 파이프(110)와; 상기 파이프(110)의 절연층(111)에 접착되어 통과하는 물을 외부에서 가열하게, 내열 필름 위의 금속 박막을 에칭하여 형성시킨 저항체(121)에 전원을 공급하여 열을 발생하게 하는 히터(120); 및, 상기 하우징(130)에, 상기 히터(120)의 저항체(121) 단부들이 노출되게 대응하여 개방부(131-2)를 각각 형성시키고, 상기 개방부(131-2)를 통해 상기 전원 공급단자(151)가 각각 상기 히터(120)의 저항체(121) 단부들과 접촉되게 한 상태에서, 상기 개방부(131-2)를 덮어 상기 전원 공급단자(151)를 눌러 상기 히터(120)의 저항체(121) 단부들에 밀착되면서 견고하게 고정시키는 개방부 마개(140);를 더 구비한 것을 특징으로 하는 온수용 가열기(100)를 제공한다.
또한 상기의 과제를 해결하기 위해 이 발명은, 중공된 내부로 물이 통과하는 금속 재질의 파이프(110) 표면에 절연층(111)을 형성시키는 공정(S1)과; 상기 공정(S1)으로 절연층(111)이 형성된 파이프(110)의 표면에, 내열 필름 위의 금속 박막을 에칭하여 저항체(121)를 형성시킨 히터(120)를 접착하는 공정(S2); 상기 공정(S2)으로 파이프(110)에 접착된 히터(120)를, 상기 히터(120)의 저항체(121) 단부들이 노출되게 대응하여 개방부(131-2)가 각각 형성된 하우징(130)으로 감싸는 공정(S3); 및, 상기 공정(S3)으로 히터(120)의 저항체(121) 단부들이 노출된 개방부(131-2)를 통해, 전원 공급단자(151)가 각각 히터(120)의 저항체(121) 단부들과 접촉되게 한 상태에서, 개방부 마개(140)로 상기 개방부(131-2)를 덮어 상기 전원 공급단자(151)를 눌러 상기 히터(120)의 저항체(121) 단부들에 밀착되면서 견고하게 고정시키는 공정(S4);으로 이루어진 것은 특징으로 하는 온수용 가열기 제조방법을 제공한다.
상기의 해결 수단을 갖는 이 발명의 온수용 가열기 및 제조방법에 의하면, 절연층에 히터가 접착된 파이프를 하우징으로 감싸면서, 하우징에 개방부를 형성하고 여기에 히터의 저항체 단부들을 노출시킨 상태에서 전원 공급단자를 위치시킨 후, 개방부 마개로 개방부를 덮어 전원 공급단자를 눌러 히터의 저항체 단부들에 밀착되면서 견고하게 고정시킴으로써, 히터에 전원 공급단자를 연결하는 공정이 매우 간단해지면서 조립이 용이하여 전체 제조 단가를 낮추고, 외부 충격에 따른 파손과 히터 접착 시 발생할 수 있는 불량을 보완하여 품질을 높게 유지하는 효과가 있게 된다.
도 1 및 도 2는 종래 온수용 가열기를 나타낸 도면들이고,
도 3은 이 발명의 실시 예에 따른 온수용 가열기를 구성하는 파이프에 절연 코팅하는 과정을 나타낸 도면이고,
도 4는 도 3에서 절연 코팅된 파이프에 접착시키는 히터를 나타낸 도면이고,
도 5는 도 3의 절연 코팅된 파이프에 도 4의 히터를 접착시킨 상태를 나타낸 도면이고,
도 6 및 도 7은 도 5의 히터를 접착시킨 파이프를 하우징으로 감싸 결합하는 과정을 나타낸 도면이고,
도 8은 도 7의 하우징에 개방부 마개로 개방부를 막으면서 전원 공급단자를 히터의 저항체 단부들에 견고하게 고정시킨 상태를 나타낸 도면이고,
도 9는 도 8에서 A-A'단면을 나타낸 도면이고,
도 10은 이 발명의 실시 예에 따른 온수용 가열기의 제조 공정을 나타낸 도면이다.
이하에서는, 이 발명의 바람직한 실시 예를 첨부하는 도면들을 참조하여 상세하게 설명하는데, 이는 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 이 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다. 그리고 사용되는 전후, 좌우, 상하, 내외와 같은 상대적인 위치를 정의하는 용어는 첨부된 도면을 기준으로 한다.
도 3은 이 발명의 실시 예에 따른 온수용 가열기를 구성하는 파이프에 절연 코팅하는 과정을 나타낸 도면이고, 도 4는 도 3에서 절연 코팅된 파이프에 접착시키는 히터를 나타낸 도면이고, 도 5는 도 3의 절연 코팅된 파이프에 도 4의 히터를 접착시킨 상태를 나타낸 도면이고, 도 6 및 도 7은 도 5의 히터를 접착시킨 파이프를 하우징으로 감싸 결합하는 과정을 나타낸 도면이고, 도 8은 도 7의 하우징에 개방부 마개로 개방부를 막으면서 전원 공급단자를 히터의 저항체 단부들에 견고하게 고정시킨 상태를 나타낸 도면이고, 도 9는 도 8에서 A-A'단면을 나타낸 도면이다.
이 발명의 실시 예에 따른 온수용 가열기(100)는, 도 3 내지 도 8에 나타낸 바와 같이, 파이프(110)와, 히터(120)와, 하우징(130)과, 개방부 마개(140) 그리고 전원 공급부(150)를 포함한다.
상기 파이프(110)는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 알루미늄, 스테인리스 등과 같은 열전달 특성이 우수한 금속성 재질로 이루어지고, 중공된 내부로 물이 통과한다.
여기서, 상기 파이프(110)에는, 상기 히터(120)가 접착되는 표면에 50~70㎛ 두께의 세라믹 코팅으로 절연층(111)을 형성시킨다.
상기 히터(120)는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 상기 파이프(110)의 절연층(111)에 접착되어 통과하는 물을 외부에서 가열하게, 내열 필름 위의 금속 박막을 에칭하여 형성시킨 저항체(121)에 전원을 공급하여 열을 발생하게 한다.
이 발명의 실시 예에서는 상기의 내열 필름은, 폴리이미드 필름(Polyimide Film, PI 필름)을 시트 형태로 사용할 수 있는데, PI 필름은 내열성 및 내화학성이 우수하여 전자산업 분야를 비롯하여 다양한 산업 분야에서 사용되고 있으며, 고온인 약 250℃에서도 견딜 수 있고 저온에서도 특성 변화가 적다.
또한 이 발명의 실시 예에서는 상기 금속 박막은, 20~50㎛ 두께의 박막 스테인리스를 에칭하여 저항 값을 만드는데, 여기서 만든 저항체(121)에 전원을 공급하면 열을 발생하는 히터(120)가 된다.
상기와 같이 PI 필름 위의 스테인리스 박막의 저항체(121)를 형성시킨 상기 히터(120)는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 상기 파이프(110)의 절연층(111) 위에 실리카 계열의 무기질 접착제로 접착 고정시킨다.
이로부터 상기 파이프(110)는, 표면 전체를 상기 히터(120)가 접촉되면서 가열 면적이 최대로 되어 통과하는 물을 가열하므로 보다 빨리 원하는 온도의 온수를 얻을 수 있게 된다.
또한 상기 히터(120)를 전체적으로 밀착되게 덮으므로, 상기 파이프(110) 이외로 배출되면서 손실되는 열에너지도 최소로 되어 온수를 얻는데 필요한 가열 시간을 더욱 단축시켜 적은 소비전력으로 온수를 얻을 수 있으므로 효율이 높아지게 된다.
따라서 상기 파이프(110)의 절연층(111) 위에 접착되는 상기 히터(120)가 미세한 공간이 생기지 않도록 밀착시키는 게 중요한데, 그렇지 않은 경우에는 해당 부분에 상기 파이프(110)로의 열전달이 되지 않아 박리가 되면서 히터의 본래 역할을 하지 못하기 때문이다.
그리고 상기 히터(120)는, 컨트롤 박스(도면에 나타내지 않음)에서 시간 및 온도 등을 설정한 상태에서 자동으로 제어하게 할 수 있다.
상기 하우징(130)은, 나일론과 같은 열경화성 소재로 사출 제조되며, 도 6에 나타낸 바와 같이, 길이 방향으로 개방된 상태를 유지하는 몸체(131)와, 이러한 몸체(131)의 개방된 상태를 결합하거나 결합된 상태를 분리하여 개방시키는 결합 분리부(132)로 구성된다.
상기 몸체(131)는, 절반으로 분할하고 길이 방향으로 타 면을 외향의 탄발력을 갖게 연결하여 일 면이 개방된 상태에서, 내부에 상기 파이프(110)에 접착된 상기 히터(120)를 수납하고 상기 결합 분리부(132)를 통해 일 면을 결합시켜 감싸게 한다.
그리고, 상기 몸체(131)의 분할된 절반 상하에는, 도 7에 나타낸 바와 같이, 바이메탈(도면에 나타내지 않음)과 같은 온도 조절기를 장착하고, 상기 히터(120)의 발열 온도를 소정 구간 내에서 유지되도록 온 오프 작동시키도록 바이메탈 장착부(131-1)가 형성될 수 있고, 상기 히터(120)의 저항체(121) 단부들이 노출되게 개방부(131-2)가 각각 형성된다. 또한 상기 몸체(131)의 상하 측단은, 상기 히터(120)가 접착되지 않은 상기 파이프(110) 부분이 외부로 노출될 수 있게 개방 형성된다.
상기 개방부(131-2)는, 개방된 사각형상의 주변을 소정 높이로 둘러싸며 상부 벽면에 슬롯을 형성하여 상기 전원 공급부(150)의 전선이 통과할 수 있게 한다.
상기 결합 분리부(132)는, 상기 몸체(131)의 일 면에 형성되고, 개방된 상기 몸체(131)를 결합하여 체결시키거나 결합 체결된 몸체(131)를 분리하여 개방시킨다.
이로부터, 상기 하우징(130)은, 상기 결합 분리부(132)를 분리하여 상기 몸체(131)가 개방된 상태에서 내부에 놓여진 상기 파이프(110)에 접착된 상기 히터(120)를 닫아 전체적으로 감싸게 된다.
상기 개방부 마개(140)는, 상기 개방부(131-2)를 통해 상기 전원 공급부(150)의 전원 공급단자(151)가 각각 상기 히터(120)의 저항체(121) 단부들과 접촉되게 한 상태에서, 도 8 및 도 9에 나타낸 바와 같이, 개방된 주변을 소정 높이로 둘러싸는 상기 개방부(131-2)를 충분하게 밀폐시켜 상기 전원 공급단자(151)가 눌려 상기 히터(120)의 저항체(121) 단부들에 견고하게 고정시킬 수 있게 한다. 이를 위해 상기 개방부 마개(140)는, 상기 개방부(131-2)에 대응하여 소정 두께로 형성될 수 있다.
상기 전원 공급부(150)는, 전원을 공급하는 전선에 연결되는 상기 전원 공급단자(151)를 구비하며, 상기 개방부(131-2)의 개방된 주변을 소정 높이로 둘러싸며 상부 벽면에 형성된 슬롯에 상기 전원 공급부(150)의 전선이 통과하면서 상기 개방부(131-2)에 상기 전원 공급단자(151)가 상기 히터(120)의 저항체(121) 단부들과 접촉되게 위치시킨다.
이러한 상태에서, 상기 개방부 마개(140)로 개방부(131-2)를 밀폐시키면 상기 전원 공급단자(151)가 눌리면서 상기 저항체(121) 단부들과의 접촉을 견고하게 유지한다.
상기와 같은 구성을 갖는 이 발명의 실시 예에 따른 온수용 가열기의 제조과정을 첨부하는 도면들을 참조하면서 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 10은 이 발명의 실시 예에 따른 온수용 가열기의 제조 공정을 나타낸 도면이다.
이 발명의 실시 예에 따른 온수용 가열기(100)는, 도 10에 나타낸 바와 같이, 먼저, 중공된 내부로 물이 통과하는 알루미늄, 스테인리스 재질의 파이프(110) 표면에 50~70㎛ 두께의 세라믹 코팅으로 절연층(111)을 형성시킨다.(S1)
다음으로, 상기 공정(S1)으로 절연층(111)이 형성된 파이프(110)의 표면에, 내열성 및 내화학성이 우수한 PI 필름 위의 20~50㎛ 두께의 박막 스테인리스를 에칭하여 저항 값을 만드는 저항체(121)를 형성시킨 히터(120)를 실리카 계열의 무기질 접착제로 접착 고정시킨다.(S2)
다음으로, 상기 파이프(110)에 접착된 히터(120)를 개방부(131-2)가 형성된 하우징(130)으로 감싼다.(S3)
이를 위해 상기 몸체(131)가 개방된 상태에서 내부에 상기 히터(120)가 접착된 상기 파이프(110)를 위치시키고 상기 몸체(131)가 오므려지도록 힘을 가해 상기 결합 분리부(132)가 체결시켜, 상기 파이프(110)에 접착된 히터(120)를 감싸면서 상기 히터(120)가 접착되지 않은 상기 파이프(110) 부분이 외부로 노출될 수 있게 한다.
따라서 상기 하우징(130)은, 단열 처리에 의해 열의 외부 배출을 억제시켜 효율을 높일 수 있으며, 외부 충격으로부터의 파손을 방지할 수 있게 된다. 더욱이 상기 파이프(110)의 절연층(111) 위에 접착되는 상기 히터(120)가 미세한 공간이 생기지 않도록 밀착시켜야 하지만 그렇지 않은 경우 해당 부분에 상기 파이프(110)로의 열전달이 되지 않을 수 있던 것을 방지하여 품질을 유지시킬 수 있게 된다.
또한 상기 히터(120)의 저항체(121) 단부들이 노출되게 개방부(131-2)가 각각 형성되어, 상기 개방부(131-2)를 통해 전선에 연결된 상기 전원 공급단자(151)가 상기 히터(120)의 저항체(121) 단부들에 접촉되게 한다.
다음으로 상기 전원 공급단자(151)가 상기 개방부(131-2)를 통해 각각 히터(120)의 저항체(121) 단부들과 접촉되게 한 상태에서, 상기 개방부 마개(140)로 상기 개방부(131-2)를 덮어 상기 전원 공급단자(151)를 눌러 상기 히터(120)의 저항체(121) 단부들에 밀착되면서 견고하게 고정시킨다.(S4)
이로부터 상기 히터(120)에 상기 전원 공급단자(151)를 연결하는 공정이 매우 간단해지면서 조립이 용이하여 전체 제조비용이 적어지게 된다.
이 발명은 상기의 실시 예에 한정되지 않으며, 청구범위에 기재되는 발명의 범위 내에서 다양한 변형이 가능하고, 이러한 변형도 이 발명의 범위 내에 포함된다.
10, 10'; 종래 온수용 가열기
11 ; 하우징
12 ; PTC 히터
100 : 이 발명의 실시 예에 따른 온수용 가열기
110 ; 파이프
111 ; 절연층
120 ; 히터
121 ; 저항체
130 ; 하우징
131 ; 몸체
131-1 ; 바이메탈 장착부
131-2 ; 개방부
132 ; 결합 분리부
140 ; 개방부 마개
150 ; 전원 공급부
151 ; 전원 공급단자

Claims (2)

  1. 중공된 내부로 물이 통과하며, 표면에 절연층(111)을 형성시킨 금속 재질의 파이프(110)와;
    상기 파이프(110)의 절연층(111)에 접착되어 통과하는 물을 외부에서 가열하게, 내열 필름 위의 금속 박막을 에칭하여 형성시킨 저항체(121)에 전원을 공급하여 열을 발생하게 하는 히터(120); 및,
    상기 파이프(110)에 접착된 상기 히터(120)를 감싸면서 상기 히터(120)에 전원을 공급하는 전원 공급단자(151)를 고정 및 보호하는 하우징(130);을 포함하고,
    상기 하우징(130)에, 상기 히터(120)의 저항체(121) 단부들이 노출되게 대응하여 개방부(131-2)를 각각 형성시키고,
    상기 개방부(131-2)를 통해 상기 전원 공급단자(151)가 각각 상기 히터(120)의 저항체(121) 단부들과 접촉되게 한 상태에서, 상기 개방부(131-2)를 덮어 상기 전원 공급단자(151)를 눌러 상기 히터(120)의 저항체(121) 단부들에 밀착되면서 견고하게 고정시키는 개방부 마개(140);를 더 구비한 것을 특징으로 하는 온수용 가열기(100).
  2. 중공된 내부로 물이 통과하는 금속 재질의 파이프(110) 표면에 절연층(111)을 형성시키는 공정(S1)과;
    상기 공정(S1)으로 절연층(111)이 형성된 파이프(110)의 표면에, 내열 필름 위의 금속 박막을 에칭하여 저항체(121)를 형성시킨 히터(120)를 접착하는 공정(S2);
    상기 공정(S2)으로 파이프(110)에 접착된 히터(120)를, 상기 히터(120)의 저항체(121) 단부들이 노출되게 대응하여 개방부(131-2)가 각각 형성된 하우징(130)으로 감싸는 공정(S3); 및,
    상기 공정(S3)으로 히터(120)의 저항체(121) 단부들이 노출된 개방부(131-2)를 통해, 전원 공급단자(151)가 각각 히터(120)의 저항체(121) 단부들과 접촉되게 한 상태에서, 개방부 마개(140)로 상기 개방부(131-2)를 덮어 상기 전원 공급단자(151)를 눌러 상기 히터(120)의 저항체(121) 단부들에 밀착되면서 견고하게 고정시키는 공정(S4);으로 이루어진 것은 특징으로 하는 온수용 가열기 제조방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2001102159A (ja) * 1999-07-27 2001-04-13 Toto Ltd 温水加熱用金属ヒータ、これを用いた温水装置、及びこれを備えた衛生洗浄装置
KR101139364B1 (ko) * 2010-12-06 2012-04-26 주식회사 엑사이엔씨 파이프 히터 터미널 캡 및 이를 구비한 파이프 히터

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