KR20210098012A - 펌프 - Google Patents

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KR20210098012A
KR20210098012A KR1020200011688A KR20200011688A KR20210098012A KR 20210098012 A KR20210098012 A KR 20210098012A KR 1020200011688 A KR1020200011688 A KR 1020200011688A KR 20200011688 A KR20200011688 A KR 20200011688A KR 20210098012 A KR20210098012 A KR 20210098012A
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김창준
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명은 펌프에 관한 것이다.
본 발명에 따른 펌프는, 하우징; 상기 하우징 내부에 배치되고, 회전으로 유체의 유동을 형성하는 임펠러; 및 상기 임펠러를 회전시키는 펌프모터를 포함하고, 상기 임펠러는, 원판형상을 가지는 제1판; 상기 제1판의 중심에서 수직하게 연장되고, 상기 펌프모터의 회전축에 연결되는 보스; 상기 보스의 외주면에서 상기 제1판의 반경방향으로 연장되는 복수의 블레이드; 및 상기 제1판과 평행한 면을 가지고, 상기 제1판으로부터 일정간격 이격 배치되며, 상기 복수의 블레이드에 연결되는 제2판을 포함한다.

Description

펌프{Pump}
본 발명은 펌프에 관한 것으로, 보다 상세하게는 의류처리장치에 사용되는 펌프에 관한 것이다.
일반적으로 펌프용 임펠러는 원심블레이드(Centrifugal Blade)를 주로 사용하며, 블레이드의 형태는, 방사형 블레이드(Radial Blade)와 터보 블레이드(Turbo Blade)로 구별될 수 있다.
방사형 블레이드는, 모터의 회전방향을 반대로해도 (대칭 스크롤 사용시) 성능이 유지되어 모델공용화등에 편리하여 생산원가를 줄이는 효과가 있다. 반면 터보 블레이드는 효율이 우수한 반면 회전방향이 고정되고 주변의 유로 구조와 매칭되는 블레이드 설계 정도에 따라 성능의 변화가 다르다.
국내 공개특허 KR10-2018-0097389호는, 방사형 블레이드가 적용된 펌프를 개시하고 있다. 다만, 이러한 펌프가 의류처리장치 등에서 사용될 때, 세척수를 외부로 배출하거나, 건조시 발생하는 응축수를 외부로 배출하거나, 내부의 일정 구성으로 보내는 동작과정에서, 소음이 발생할 수 있다. 이러한 소음은, 유량이 부족한 경우 특히 심하게 발생되므로 사용자에게 불편을 제공하는 문제가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 유량을 증가시켜서 회전수를 낮추어 소음의 절대적 크기를 줄일 수 있는 임펠러를 구비한 펌프를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 과제는 임펠러를 구성하는 구성의 배치 및 형태를 통해 최적성능을 실현하는 펌프를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 과제는 임펠러의 회전에서 유량대비 정압효율을 극대화하는 임펠러를 구비한 펌프를 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 하우징과, 상기 하우징 내부에 배치되고, 회전으로 유체의 유동을 형성하는 임펠러와, 상기 임펠러를 회전시키는 펌프모터를 포함한다. 본 발명에서의 임펠러는, 원판형상을 가지는 제1판과, 상기 제1판의 중심에서 수직하게 연장되고, 상기 펌프모터의 회전축에 연결되는 보스와, 상기 보스의 외주면에서 상기 제1판의 반경방향으로 연장되는 복수의 블레이드와, 상기 제1판과 평행한 면을 가지고, 상기 제1판으로부터 일정간격 이격 배치되며, 상기 복수의 블레이드에 연결되는 제2판을 포함하여, 안정적인 구조를 가지고, 유량을 확보할 수 있다.
상기 복수의 블레이드는, 상기 보스의 둘레면으로부터 돌출된 형상을 가지고, 상기 제1판의 외둘레보다 반경방향 외측으로 돌출되어, 유량을 증가시킬 수 있다.
상기 복수의 블레이드는 상기 제1판에 수직하게 배치되고, 복수의 블레이드 각각은, 밴딩된 형태를 가지므로, 일방향으로 회전시 유체에 작용하는 회전력이 증가될 수 있다.
상기 복수의 블레이드가 상기 보스의 둘레면에서 형성하는 접선과의 경사각은, 상기 복수의 블레이드가 상기 제2판의 외둘레의 접선과의 경사각보다 크게 형성되어, 임펠러의 회전에 따른 소음을 저감할 수 있다.
상기 복수의 블레이드 각각은, 상기 제1판과 접촉하는 내측블레이드와, 상기 제2판과 접촉하는 외측블레이드와, 상기 내측블레이드와 상기 외측블레이드 사이에 배치되는 연결블레이드를 포함하고, 상기 내측블레이드가 반경방향으로 형성하는 길이는, 상기 외측블레이드가 반경방향으로 형성하는 길이보다 길게 형성되고, 상기 외측블레이드가 반경방향으로 형성하는 길이는, 상기 연결블레이드가 반경방향으로 형성하는 길이보다 길게 형성된다.
상기 제2판은, 내측이 상하방향으로 개방된 고리형상을 가지고, 상기 제2판은, 상부면과 하부면에서 상기 복수의 블레이드 각각과 연결된다.
상기 제2판은, 상기 제1판의 외둘레보다 반경방향으로 이격 배치되고, 상기 제2판은, 상기 제1판에서 상기 보스가 돌출되는 방향으로 상기 제1판으로부터 이격배치된다.
상기 제2판은, 상기 제2판이 반경방향으로 형성되는 폭의 길이의 1/3 내지 1/2의 길이만큼 상기 제1판으로부터 반경방향 외측으로 이격되게 배치된다.
상기 제2판은, 상기 복수의 블레이드가 상기 제1판으로부터 수직하게 돌출되는 높이의 1/3 내지 1/2의 길이만큼 상기 제1판으로부터 이격 배치된다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 펌프에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.
첫째, 제1판에 수직하게 배치되고, 곡면을 형성하는 복수의 블레이드가 일정간격으로 배치되고, 복수의 블레이드 외측에서 제2판에 배치되는 구조를 가짐으로써, 펌프의 유량을 증가시키므로, 펌프에서 발생하는 소음을 최소화하는 장점이 있다.
둘째, 복수의 블레이드가 곡면형상을 가지고, 제1판의 반경방향 외측으로 배치되며, 회전중심을 기준으로 형성되는 가상의 원과 형성되는 접선이 블레이드의 반경방향 외측으로 달라지는 구조를 가짐으로써, 임펠러의 최적성능을 실현할 수 있는 장점도 있다.
셋째, 제2판이 제1판으로부터 이격배치되는 구조를 통해, 동일한 유량범위에서, 임펠러의 회전에서 유량대비 정압효율을 극대화할 수 있는 장점도 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 펌프의 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 펌프의 단면도이다.
도 3a는, 본 발명의 일 실시예에 따른 임펠러의 사시도이다.
도 3b는, 도 3a의 다른 측면의 사시도이다.
도 3c는, 도 3a의 평면도이다.
도 3d는, 도 3a의 측면도이다.
도 4는, 본 발명의 제2판의 두께 증가에 따른 정압효율을 나타낸 도면이다.
도 5는, 종래기술에 따른 임펠러의 사시도이다.
도 6은, 본 발명의 임펠러와 도 5의 임펠러 간의 동일회전수에서 유량대비 정압을 나타낸 것이다.
도 7은, 본 발명의 임펠러와 도 5의 임펠러 간의 동일회전수에서 정압효율을 나타낸 것이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 임펠러를 포함하는 펌프를 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.
<펌프>
본 발명의 펌프(10)는, 의류건조기나 세탁기에 배치될 수 있다. 본 발명의 펌프(10)는, 의류건조기에서 발생하는 응축수를 외부로 배출하거나, 청소를 위해 특정구역으로 압송하는 펌프로 작동할 수 있다.
펌프(10)는, 하우징(12)과, 펌프모터안착부(14)와, 임펠러(100) 및 펌프 케이스(44)를 포함할 수 있다.
하우징(12)은 바닥부와 바닥부의 가장자리에서 상향 연장되는 측면부로 이루어져 내부에 상기 펌프모터안착부(14)를 수용하는 공간을 형성할 수 있다.
또한, 하우징(12)의 바닥부에는 펌프모터안착부(14)가 안착되는 펌프모터안착부(14)가 형성되며, 펌프모터안착부(14)는 하측으로 소정 깊이 단차지게 형성될 수 있다. 펌프모터안착부(14)의 내측에는 임펠러(100)가 관통하는 임펠러홀(12a)이 소정 크기로 형성될 수 있다. 임펠러홀(12a)의 직경은 펌프모터안착부(14)의 직경보다 작게 형성되어, 펌프모터안착부(14)에 펌프모터안착부(14)가 안착되도록 할 수 있다.
펌프모터안착부(14)로부터 이격되는 하우징(12)의 바닥부 어느 지점에는 배출포트(16)가 소정 길이로 돌출되고, 배출포트(16)에는 배수호스(미도시)가 연결될 수 있다. 배출포트(16)는 하우징(12)의 저면에 결합되는 펌프케이스(24)와 연통하여, 펌프케이스(24)에서 펌핑되는 세척수가 상기 배출포트(16)를 통하여 배수호스로 배출될 수 있다.
하우징(12)을 형성하는 바닥부의 저면에는 유동가이드리브(18)가 하방으로 연장되고, 유동가이드리브(18)에 내측으로 형성되는 공간에 임펠러(100)가 수용된다. 펌프케이스(24)가 하우징(12)의 저면에 결합되면, 유동가이드리브(18)의 하단부는 펌프케이스(24)의 바닥에 밀착될 수 있다.
펌프케이스(24)는 유동가이드리브(18)를 수용하는 크기로 형성된다. 펌프케이스(24)는 유동가이드리브(18)보다 크되 유동가이드리브(18)와 실질적으로 동일한 형상으로 형성될 수 있다.
펌프케이스(24)의 바닥에는 흡입홀(24a)이 형성된다. 임펠러(100)의 회전으로 세척수가 흡입홀(24a)을 통해 유동가이드리브(18) 내측으로 유동하고, 배출포트(16)로 배출될 수 있다.
<임펠러>
임펠러(22)는, 원판형상을 가지고, 펌프모터안착부(14)와 연결되는 제1판(102), 제1판(102)에서 수직하게 배치되고, 제1판(102)의 중심에서 소정의 길이로 연장되며, 펌프모터안착부(14)의 회전축에 연결되는 보스(110), 보스(110)의 외주면에서 제1판(102)의 반경방향으로 연장되는 복수의 블레이드(120a, 120b, 120c, 120d, 120e, 120f, 120g, 120h, 120i), 제1판(102)으로부터 일정간격 이격배치되고, 제1판(102)과 평행한 면을 가지고, 복수의 블레이드(120a, 120b, 120c, 120d, 120e, 120f, 120g, 120h, 120i)에 연결되는 제2판(130)을 포함한다.
제1판(102)은, 원판형상을 가진다. 제1판(102)에는, 펌프모터(20)와 마주하는 일면에서 보스(110)방향으로 개구된 보스홀(104)이 형성된다. 제1판(102)의 중심에는, 보스(110)가 배치된다.
보스(110)는, 제1판(102)의 중심에서, 하측방향으로 돌출형성된다. 보스(110)는, 펌프모터안착부(14)와 체결되어, 임펠러(22) 전체를 회전시킨다. 보스(110)는, 하측방향으로 돌출된 원기둥형상을 가질 수 있다.
제1판(102)에는, 보스(110)가 돌출된 방향으로 복수의 블레이드(120a, 120b, 120c, 120d, 120e, 120f, 120g, 120h, 120i)가 배치된다. 복수의 블레이드(120a, 120b, 120c, 120d, 120e, 120f, 120g, 120h, 120i)는, 보스(110)의 둘레면(112)으로부터 반경방향으로 돌출형성된다. 도 3c를 참조하면, 복수의 블레이드(120a, 120b, 120c, 120d, 120e, 120f, 120g, 120h, 120i)는, 9개로 구성될 수 있다. 다만, 이는 하나의 실시예에 따른 것으로, 복수의 블레이드 개수가 5개 내지 8개로 형성되는 것도 가능하다. 또한, 블레이드 개수가 9개를 초과하여 형성되는 것도 가능하다.
복수의 블레이드(120a, 120b, 120c, 120d, 120e, 120f, 120g, 120h, 120i)는, 제1판(102)의 일측면에서 돌출된 형상을 가진다. 복수의 블레이드(120a, 120b, 120c, 120d, 120e, 120f, 120g, 120h, 120i)는, 보스(110)의 둘레면(112)으로부터 돌출된 형상을 가진다. 복수의 블레이드(120a, 120b, 120c, 120d, 120e, 120f, 120g, 120h, 120i)는 제1판(102)에 수직하게 배치된다.
복수의 블레이드(120a, 120b, 120c, 120d, 120e, 120f, 120g, 120h, 120i) 각각은, 제1판(102)에 수직한 면을 가질 수 있고, 상기 면은, 복수의 블레이드(120a, 120b, 120c, 120d, 120e, 120f, 120g, 120h, 120i) 각각은, 밴딩된 형태를 가질 수 있다. 복수의 블레이드(120a, 120b, 120c, 120d, 120e, 120f, 120g, 120h, 120i)는, 보스(110)의 둘레면(112)에서 형성하는 접선과의 경사각이 줄어드는 방향으로 밴딩된 형태를 가진다. 즉, 도 3c를 참조하면, 복수의 블레이드(120a, 120b, 120c, 120d, 120e, 120f, 120g, 120h, 120i)가 보스(110)의 둘레면(112)에서 형성되는 접선과의 경사각(θ1, 이하 ‘입구각’)은, 복수의 블레이드(120a, 120b, 120c, 120d, 120e, 120f, 120g, 120h, 120i)가 제2판(130)의 외둘레에서 형성되는 접선과의 경사각(θ2, 이하 ‘출구각’)보다 크게 형성된다.
복수의 블레이드(120a, 120b, 120c, 120d, 120e, 120f, 120g, 120h, 120i) 각각은, 동일한 방향으로 볼록한 곡면을 형성할 수 있다. 복수의 블레이드(120a, 120b, 120c, 120d, 120e, 120f, 120g, 120h, 120i) 각각의 내측단(121a)은, 보스(110)의 둘레면에 접촉한다. 복수의 블레이드(120a, 120b, 120c, 120d, 120e, 120f, 120g, 120h, 120i) 각각의 외측단(121b)은, 보스(110)의 둘레면(112)으로부터 가장 원거리에 배치된다.
복수의 블레이드(120a, 120b, 120c, 120d, 120e, 120f, 120g, 120h, 120i)가 제1판(102)으로부터 돌출된 높이(H!)는, 제1판(102)으로부터 보스(110)가 돌출된 높이(H3)보다 낮게 형성된다. 복수의 블레이드(120a, 120b, 120c, 120d, 120e, 120f, 120g, 120h, 120i)가 보스(110)의 둘레면(112)으로부터 반경방향으로 돌출된 길이(120L)는, 제1판(102)이 보스(110)로부터 반경방향으로 돌출된 길이(102R)보다 길게 형성된다.
복수의 블레이드(120a, 120b, 120c, 120d, 120e, 120f, 120g, 120h, 120i) 각각은, 동일한 형태 및 크기를 가진다. 복수의 블레이드(120a, 120b, 120c, 120d, 120e, 120f, 120g, 120h, 120i)는, 보스(110)의 둘레면(112)에서 동일 간격으로 이격배치될 수 있다.
복수의 블레이드(120a, 120b, 120c, 120d, 120e, 120f, 120g, 120h, 120i) 각각은, 제1판(102)과 접촉하는 내측블레이드(122)와, 제2판(130)과 접촉하는 외측블레이드(124)와, 내측블레이드(122)와 외측블레이드(124) 사이에 배치되는 연결블레이드(126)를 포함할 수 있다. 내측블레이드(122)의 곡면이 형성하는 길이(122L)는, 외측블레이드(124)의 곡면이 형성하는 길이(124L)보다 길게 형성된다. 외측블레이드(124)의 곡면이 형성하는 길이(124L)는, 연결블레이드(126)의 곡면이 형성하는 길이(126L)보다 길게 형성된다.
도 3b를 참조하면, 복수의 블레이드(120a, 120b, 120c, 120d, 120e, 120f, 120g, 120h, 120i)는, 제1판(102)의 외측으로 형성된 부분에서 제1판(102)의 상측면과 동일한 면을 형성할 수 있다.
제2판(130)은, 내측이 상하방향으로 개방된 고리형상을 가질 수 있다. 제2판(130)은, 제1판(102)의 외둘레보다 반경방향으로 이격배치될 수 있다. 제2판(130)은, 제2판(130)이 반경방향으로 형성되는 폭의 길이(130R)의 1/3 내지 1/2의 길이() 만큼 제1판(102)으로부터 반경방향 외측으로 이격배치된다.
제2판(130)은, 제1판(102)보다 하측으로 이격배치될 수 있다. 제2판(130)은, 제1판(102)으로부터 블레이드가 하측으로 형성되는 높이(H1)의 1/3 내지 1/2의 길이(H2)만큼 이격배치될 수 있다.
도 4를 참조하면, 제2판(130)의 폭의 크기(130R)가 클수록 정압효율이 크게 형성됨을 파악할 수 있다. 다만, 제1판(102)의 반경방향으로 이격된 범위에서 형성되고, 너무 커지는 경우, 펌프모터(20)에 작용하는 하중이 증가되므로, 2판(130)의 폭의 크기(130R)는, 제1판(102)이 보스(110)로부터 반경방향으로 형성되는 길이(102R)의 1/3 내지 1/2의 길이로 형성될 수 있다.
제2판(130)은, 복수의 블레이드(120a, 120b, 120c, 120d, 120e, 120f, 120g, 120h, 120i) 각각의 외측블레이드(124)와 접촉한다. 제2판(130)은, 상측면과 하측면에서 복수의 블레이드(120a, 120b, 120c, 120d, 120e, 120f, 120g, 120h, 120i)가 배치된다.
<비교 및 효과>
도 6를 참조하면, 본 발명에 따른 임펠러(22)를 사용하는 경우, 기존 임펠러에 비해 동일압력에서 많은 유량이 발생함을 파악할 수 있다. 도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 임펠러(22)를 사용하는 경우, 기존 임펠러에 비해 정압효율이 증가함을 파악할 수 있다. 특히, 펌프모터(20)가 주로 사용되는 0.0166CMM 내지 0.022CMM에서는, 정압효율이 10% 이상 크게 형성됨을 파악할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.
10 : 펌프 12 : 하우징
14 : 펌프모터안착부 16 : 배출포트
18 : 유동가이드리브 24 : 펌프케이스
100 : 임펠러 102 : 제1판
104 : 보스홀 110 : 보스
112 : 둘레면
120a, 120b, 120c, 120d, 120e, 120f, 120g, 120h, 120i : 블레이드
122 : 내측블레이드 124 : 외측블레이드
126 : 연결블레이드 130 : 제2판

Claims (10)

  1. 하우징;
    상기 하우징 내부에 배치되고, 회전으로 유체의 유동을 형성하는 임펠러;
    상기 임펠러를 회전시키는 펌프모터를 포함하고,
    상기 임펠러는,
    원판형상을 가지는 제1판;
    상기 제1판의 중심에서 수직하게 연장되고, 상기 펌프모터의 회전축에 연결되는 보스;
    상기 보스의 외주면에서 상기 제1판의 반경방향으로 연장되는 복수의 블레이드; 및
    상기 제1판과 평행한 면을 가지고, 상기 제1판으로부터 일정간격 이격 배치되며, 상기 복수의 블레이드에 연결되는 제2판을 포함하는 펌프.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 블레이드는, 상기 보스의 둘레면으로부터 돌출된 형상을 가지고, 상기 제1판의 외둘레보다 반경방향 외측으로 돌출되는 펌프.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 블레이드는 상기 제1판에 수직하게 배치되고,
    복수의 블레이드 각각은, 밴딩된 형태를 가지는 펌프.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 블레이드가 상기 보스의 둘레면에서 형성하는 접선과의 경사각은, 상기 복수의 블레이드가 상기 제2판의 외둘레의 접선과의 경사각보다 크게 형성되는 펌프.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 블레이드 각각은, 상기 제1판과 접촉하는 내측블레이드와, 상기 제2판과 접촉하는 외측블레이드와, 상기 내측블레이드와 상기 외측블레이드 사이에 배치되는 연결블레이드를 포함하는 펌프.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 내측블레이드가 반경방향으로 형성하는 길이는, 상기 외측블레이드가 반경방향으로 형성하는 길이보다 길게 형성되고,
    상기 외측블레이드가 반경방향으로 형성하는 길이는, 상기 연결블레이드가 반경방향으로 형성하는 길이보다 길게 형성되는 펌프.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2판은, 내측이 상하방향으로 개방된 고리형상을 가지고,
    상기 제2판은, 상부면과 하부면에서 상기 복수의 블레이드 각각과 연결되는 펌프.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2판은, 상기 제1판의 외둘레보다 반경방향으로 이격 배치되고,
    상기 제2판은, 상기 제1판에서 상기 보스가 돌출되는 방향으로 상기 제1판으로부터 이격배치되는 펌프.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2판은, 상기 제2판이 반경방향으로 형성되는 폭의 길이의 1/3 내지 1/2의 길이만큼 상기 제1판으로부터 반경방향 외측으로 이격되게 배치되는 펌프.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2판은, 상기 복수의 블레이드가 상기 제1판으로부터 수직하게 돌출되는 높이의 1/3 내지 1/2의 길이만큼 상기 제1판으로부터 이격 배치되는 펌프.
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