KR20210115512A - 판형 열교환기 - Google Patents

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KR20210115512A
KR20210115512A KR1020200031399A KR20200031399A KR20210115512A KR 20210115512 A KR20210115512 A KR 20210115512A KR 1020200031399 A KR1020200031399 A KR 1020200031399A KR 20200031399 A KR20200031399 A KR 20200031399A KR 20210115512 A KR20210115512 A KR 20210115512A
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plate
plates
fastening part
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adhesive
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KR1020200031399A
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최지원
이한춘
이응열
이수경
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명은 복수의 제1마루 및 제1골이 형성된 복수의 제1플레이트; 복수의 제2마루 및 제2골이 형성된 복수의 제2플레이트; 상기 복수의 제1마루가 상기 복수의 제2골과 마주하는 부분 및 상기 복수의 제2마루가 상기 복수의 제1골과 마주하는 부분으로 정의되는 접착부; 및 상기 접착부의 적어도 일부에 배치되는 복수의 스페이서를 포함하고, 상기 복수의 제1플레이트 및 상기 복수의 제2플레이트는, 상기 복수의 스페이서가 배치된 접착부에 도포된 접착제에 의해 서로 결합되는 판형 열교환기에 관한 것으로써, 스페이서를 통해 접착면적을 확보하여 플레이트간 접착 강도를 증대시킨 특징이 있다.

Description

판형 열교환기{PLATE HEAT EXCHANGER}
본 발명은 판형 열교환기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 접착 강도를 증대시킨 판형 열교환기에 관한 것이다.
일반적으로, 열교환기는 공기 조화기의 응축기 또는 증발기 등으로 사용되어, 고온의 유체로부터 저온의 유체로 열을 전달하여, 공기 조화기 등의 시스템이 요구하는 유체에 대하여 가열 또는 냉각 작용을 수행하는 장치이다.
열교환기 중 판형 열교환기는 서로 다른 온도를 형성하는 유체가 유동하는 적어도 2개 이상의 유로가 포함되며, 상기 2개 이상의 유로는 서로 교번하여 배치될 수 있다.
상기 판형 열교환기는 다른 열교환기에 비하여 열교환 효율이 높고, 그 구조에 있어서 소형화 및 경량화가 가능하다는 장점이 있다.
한편, 이러한 판형 열교환기와 관련한 공개특허 10-2008-0006122 (2008.01.16)에 의하면, 고온의 진공 로에서 복수의 플레이트와 브레이징용 메탈 용가재를 적층한 후 브레이징 용접을 수행하는 공정을 통하여 제조되는데, 이러한 제조방법을 이용하면 제조비용이 높고 생산 효율이 낮다는 단점이 있다.
또한, 판형 열교환기에 유체가 유동할 때, 상기 유체에 포함된 이물이 브레이징 용접된 부분에 부착되어, 플레이트에 오염이 발생되고 이에 따라 판형 열교환기의 부식이 나타나고 열교환 성능이 저하되는 문제점이 있다.
이를 해결하고자 접착제를 이용하여 플레이트를 결합하는 방식이 존재하나, 브레이징 방식에 비하여 접착 강도가 낮아 유체의 내압에 대한 인장강도, 박리강도, 전단강도 등의 신뢰성을 확보하기 어렵다는 문제점이 있었다.
공개특허 10-2008-0006122 (2008.01.16)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 접착제를 이용하여 플레이트를 결합함으로써, 제조비용을 낮출 수 있는 판형 열교환기를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 과제는 접착 면적을 확보할 수 있는 구조를 가짐으로써, 접착강도를 개선할 수 있는 판형 열교환기를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 과제는 접착제의 접착 강도를 보완하도록 플레이트간에 체결되는 구조를 포함하는 판형 열교환기를 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 발명의 일 실시예에 따른 판형 열교환기는, 복수의 제1마루 및 제1골이 형성된 복수의 제1플레이트와, 복수의 제2마루 및 제2골이 형성된 복수의 제2플레이트와, 상기 복수의 제1마루가 상기 복수의 제2골과 마주하는 부분 및 상기 복수의 제2마루가 상기 복수의 제1골과 마주하는 부분으로 정의되는 접착부와, 상기 접착부의 적어도 일부에 배치되는 복수의 스페이서를 포함한다.
상기 복수의 제1플레이트 및 상기 복수의 제2플레이트는, 상기 복수의 스페이서가 배치된 접착부에 도포된 접착제에 의해 결합될 수 있다.
상기 복수의 스페이서는, 상기 제1플레이트 및 제2플레이트 중 어느 하나로부터 돌출되어 일체로 형성될 수 있다.
상기 복수의 스페이서는, 상기 제1플레이트 및 제2플레이트의 둘레측에 위치한 접착부에 배치될 수 있다.
상기 복수의 스페이서는, 상기 제1마루로부터 돌출되어 일측으로 절곡된 복수의 상측제1체결부와, 상기 제1골로부터 돌출되어 타측으로 절곡된 복수의 하측제1체결부와, 상기 제2마루로부터 돌출되고, 일측으로 절곡되어 상기 복수의 하측제1체결부와 체결되는 복수의 상부제2체결부와, 상기 제2골로부터 돌출되고, 타측으로 절곡되어 상기 복수의 상측제1체결부에 체결되는 복수의 하부제2체결부를 포함할 수 있다.
상기 상측제1체결부, 상기 하측제1체결부, 상측제2체결부 및 하측제2체결부는, 각각 "L"형상으로 형성되고, 순서대로 각각의 일면이 상기 제2골, 상기 제2마루, 상기 제1골 및 상기 제1마루와 접촉할 수 있다.
상기 판형 열교환기는, 상기 제1골과 상기 제1골의 상측에 배치된 상기 제2마루가 형성하는 제1유로와, 상기 제2골과 상기 제2골의 상측에 배치된 상기 제1마루가 형성하는 제2유로를 더 포함할 수 있다.
상기 제1플레이트는, 상기 제1플레이트로부터 제1유로를 향해 돌출되어 일부가 절곡된 상측제3체결부와 제2유로를 향해 돌출되어 일부가 절곡된 하측제3체결부를 포함할 수 있다.
상기 제2플레이트는, 상기 제2플레이트로부터 제2유로를 향해 돌출되고 일부가 절곡되어 상기 하측제3체결부와 체결되는 상측제4체결부 및 상기 제1유로를 향해 돌출되고 일부가 절곡되어 상기 상측제3체결부와 체결되는 하측제4체결부를 포함할 수 있다.
상기 복수의 제1플레이트 및 상기 복수의 제2플레이트는, 각각 네 모서리측에 유체가 유입되는 제1유입구와 제2유입구 및 유체가 배출되는 제1배출구와 제2배출구가 형성될 수 있다.
상기 제1골은, 상기 제1유입구 및 제1배출구를 둘러싸는 제1함몰부를 형성하고, 상기 제2마루는, 상기 제1유입구 및 제1배출구를 둘러싸는 제1돌출부를 형성하고, 상기 복수의 스페이서 중 적어도 일부는, 상기 제1함몰부 및 제1돌출부가 서로 마주하는 부분에 배치될 수 있다.
상기 제1마루는, 상기 제2유입구 및 제2배출구를 둘러싸는 제2돌출부를 형성하고, 상기 제2골은, 상기 제2유입구 및 제2배출구를 둘러싸는 제2함몰부를 형성하고, 상기 복수의 스페이서 중 적어도 일부는, 상기 제2함몰부 및 제2돌출부가 서로 마주하는 부분에 배치될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 판형 열교환기는, 복수의 제1마루 및 제1골이 형성된 복수의 제1플레이트와, 복수의 제2마루 및 제2골이 형성된 복수의 제2플레이트와, 상기 복수의 제1마루가 상기 복수의 제2골과 마주하는 부분 및 상기 복수의 제2마루가 상기 복수의 제1골과 마주하는 부분으로 정의되는 접착부와, 상기 제1골과 상기 제1골의 상측에 배치된 상기 제2마루가 형성하는 제1유로와, 상기 제2골과 상기 제2골의 상측에 배치된 상기 제1마루가 형성하는 제2유로를 포함하고, 상기 제1플레이트는, 상기 제1플레이트로부터 제1유로를 향해 돌출되어 일부가 절곡된 상측제3체결부와 제2유로를 향해 돌출되어 일부가 절곡된 하측제3체결부를 포함하고, 상기 제2플레이트는, 상기 제2플레이트로부터 제2유로를 향해 돌출되고 일부가 절곡되어 상기 하측제3체결부와 체결되는 상측제4체결부 및 상기 제1유로를 향해 돌출되고 일부가 절곡되어 상기 상측제3체결부와 체결되는 하측제4체결부를 포함하고, 상기 복수의 제1플레이트 및 상기 복수의 제2플레이트는, 상기 접착부에 도포된 접착제에 의해 결합될 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 판형 열교환기에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.
첫째, 접착제를 이용하여 플레이트를 서로 결합하는 바, 브레이징 방식에 비하여 제조비용을 낮출 수 있는 장점이 있다.
둘째,　접착제가 도포되는 영역에 스페이서를 배치하여 접착 면적을 넓힘으로써, 플레이트 간 접착 강도가 증가하는 장점도 있다.
셋째,　플레이트에 형성된 체결구조를 통해 플레이트 간 서로 결합함으로써 상기 접착 강도를 보완하는 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 실시예에 따른 판형 열교환기(10)의 구성을 도시한 측면도이다.
도 2는 도 1의 플레이트(100)에 포함되는 제1플레이트(100a) 및 제2플레이트(100b)의 전면을 도시한 도면이다.
도 3은 도 2의 복수의 제1플레이트(100a) 및 복수의 제2플레이트(100b)가 교대로 접착된 모습을 도시한 도면이다.
도 4는 도 3의 I-II'를 따라 절개한 단면의 제1실시예를 도시한 도면이다.
도 5은 도 3의 I-II'를 따라 절개한 단면의 제2실시예를 도시한 도면이다.
도 6은 도 3의 I-II'를 따라 절개한 단면의 제3실시예를 도시한 도면이다.
도 7은 도 2의 제1플레이트(100a) 및 복수의 제2플레이트(100b)에 형성된 제1유입구(120)와 제2배출구(130)를 보여주는 도면이다.
도 8은 도 2의 제1플레이트(100a) 및 복수의 제2플레이트(100b)에 형성된 제2유입구(140)와 제1배출구(150)를 보여주는 도면이다.
도 9은 도 3의 I-I'를 따라 절개한 단면도이다.
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.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성 요소들과 다른 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작 시 구성요소의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 구성요소를 뒤집을 경우, 다른 구성요소의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 구성요소는 다른 구성요소의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 구성요소는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계 및/또는 동작은 하나 이상의 다른 구성요소, 단계 및/또는 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
도면에서 각 구성요소의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기와 면적은 실제크기나 면적을 전적으로 반영하는 것은 아니다.
본 발명은, 도면에 도시된 서로 직교하는 상하방향, 좌우방향, 전후방향의 공간 좌표계를 기준으로 설명될 수도 있다. 각 축 방향(상하방향, 좌우방향, 전후방향)은, 각 축이 뻗어나가는 양쪽 방향을 의미한다. 상측방향 및 하측방향 각각은, 상하방향 축이 뻗어나가는 방향 중 어느 한 방향과 그 반대 방향을 의미한다. 좌측방향 및 우측방향 각각은, 좌우방향 축이 뻗어나가는 방향 중 어느 한 방향과 그 반대 방향을 의미한다. 전측방향 및 후측방향 각각은, 전후방향 축이 뻗어나가는 방향 중 어느 한 방향과 그 반대 방향을 의미한다.
이하, 도 1을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 판형 열교환기(10)의 구성을 설명한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 판형 열교환기(10)에는, 복수의 플레이트(100)를 포함하는 플레이트 패키지 및 상기 플레이트 패키지의 양측에 구비되는 2개의 엔드 플레이트(20,30)가 포함된다. 일례로, 상기 플레이트(100) 및 상기 2개의 엔드 플레이트(20,30)는 4각 패널의 형상을 가질 수 있다.
상기 플레이트(100)는 열전도율이 우수하고 압력에 대한 내압성이 우수한 금속 소재로 구성될 수 있다. 일례로, 상기 플레이트(100)는 스테인리스 소재로 구성될 수 있다.
상기 복수의 플레이트(100)는 전후 방향으로 적층하도록 배치되며, 상기 복수의 플레이트(100)의 사이에는, 유체가 유동하는 유로가 형성된다. 상기 유로에는, 제 1 유체가 유동하는 제 1 유로 및 제 2 유체가 유동하는 제 2 유로가 포함된다. 상기 제 1,2 유로는 서로 교번하여 차례로 배치될 수 있다.
상기 2개의 엔드 플레이트(20,30)에는, 상기 플레이트 패키지의 일측에 구비되는 제 1 엔드 플레이트(20) 및 상기 플레이트 패키지의 타측에 구비되는 제 2 엔드 플레이트(30)가 포함된다. 즉, 상기 2개의 엔드 플레이트(20,30)의 사이에는, 상기 플레이트 패키지가 설치될 수 있다.
상기 2개의 엔드 플레이트(20,30)는 체결부재(40)에 의하여 체결될 수 있다. 상기 체결부재(40)에는 볼트가 포함될 수 있다. 상기 플레이트 패키지는 상기 2개의 엔드 플레이트(20,30)에 의하여 가압될 수 있다. 상기 체결부재(40)는 복수 개가 구비되어, 각각 상기 판형 열교환기(10)의 상부 및 하부에 구비될 수 있다.
상기 판형 열교환기(10)에는, 제 1 유체가 상기 플레이트 패키지의 내부로 유입 또는 배출되도록 하는 제 1 입출포트(60) 및 제 2 유체가 상기 플레이트 패키지의 내부로 유입 또는 배출되도록 하는제 2 입출포트(70)가 더 포함된다. 상기 제 1 입출포트(60) 및 상기 제 2 입출포트(70)는 상기 제 2 엔드 플레이트(30)에 결합될 수 있다. 상기 제 1,2 유체는 온도 차이를 가지며, 서로 열교환 될 수 있다.
상기 제 1 입출포트(60)는 2개가 구비되며, 상기 2개의 제 1 입출포트(60)는 상기 제 2 엔드 플레이트(30)의 상부 및 하부에 각각 배치될 수 있다. 그리고, 상기 제 2 입출포트(70)는 2개가 구비되며 상기 2개의 제 2 입출포트(70)는 상기 제 2 엔드 플레이트(30)의 상부 및 하부에 각각 배치될 수 있다.
일례로, 상기 2개의 제 1 입출포트(60)는 상기 제 2 엔드 플레이트(30)의 네 모서리 중 대각선 방향으로 배열되는 제 1,4 모서리측에 배치될 수 있다. 그리고, 상기 2개의 제 2 입출포트(70)는 상기 제 2 엔드 플레이트(30)의 네 모서리 중 다른 대각선 방향으로 배열되는 제 2,3 모서리측에 배치될 수 있다.
이하, 도 2 및 도 3을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 판형 열교환기(10)를 구성하는 플레이트(100)의 구성을 설명한다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 플레이트(100a, 100b)는, 서로다른 제1플레이트(100a)와 제2플레이트(100b)를 포함할 수 있따. 상기 플레이트(100a,100b) 각각은, 상기 플레이트(100a,100b)의 네 모서리측에 배열되며 상기 제 1,2 입출포트(60, 70)에 연통하여 유체의 유동을 가이드 하는 복수의 유입구(120, 140) 및 배출구(130, 150)를 포함할 수 있다.
제1유입구(120)는 제1플레이트(100a)에 형성되는 제1유입구(120a)와 제2플레이트(100b)에 형성되는 제1유입구(120b)를 포함할 수 있다. 제1배출구(150)는 제1플레이트(100a)에 형성되는 제1배출구(150a)와 제2플레이트(100b)에 형성되는 제2배출구(150b)를 포함할 수 있다. 상기 제1유입구(120)와 제1배출구(150)는 서로 대각선 방향으로 배열될 수 있다. 혹은 상기 제1유입구(120)와 제1배출구(150)는 서로 상하로 배열될 수 있다
제2유입구(140)는 제1플레이트(100a)에 형성되는 제2유입구(140a)와 제2플레이트(100b)에 형성되는 제2유입구(140b)를 포함할 수 있다. 제2배출구(130)는 제1플레이트(100a)에 형성되는 제2배출구(130a)와 제2플레이트(100b)에 형성되는 제2배출구(130b)를 포함할 수 있다. 상기 제2유입구(140) 및 상기 제2배출구(130)는 서로 대각선 방향으로 배열될 수 있다. 혹은 상기 제2유입구(140) 및 상기 제2배출구(130)는 서로 상하로 배열될 수 있다.
일례로, 도 2에 도시된 플레이트(100a, 100b)와 같이, 제1유입구(120)와 제1배출구(150)가 서로 대각선 방향으로 배열되고, 제2유입구(140)와 제2배출구(130)이 서로 대각선방향으로 배열될 수 있다. 또한, 다른 예로, 도 3에 도시된 플레이트(100a, 100b)와 같이 제1유입구(120)과 제1배출구(150)가 일측에서 서로 상하로 배열되고, 제2유입구(140)와 제2배출구(130)가 타측에서 서로 상하로 배열될 수도 있다.
제1유체는 상기 제1유입구(120)를 통하여 상기 플레이트(100a,100b)의 전방으로부터 후방으로 유동하며, 상기 제1배출구(150)를 통하여 상기 플레이트(100a,100b)의 후방으로부터 전방으로 유동할 수 있다.
제2유체는 상기 제2유입구(140)를 통하여 상기 플레이트(100a,100b)의 전방으로부터 후방으로 유동하며, 상기 제2배출구(130)를 통하여 상기 플레이트(100)의 후방으로부터 전방으로 유동할 수 있다.
상기 제1플레이트(100a)의 전방 및 제2플레이트(100b)의 후방 사이에 제1유체가 유동하고 상기 제2플레이트(100b)의 전방 및 제1플레이트(100a)의 후방 사이에 제2유체가 유동할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1유체는 상기 제1플레이트(100a)의 전방 및 제2플레이트(100b)의 후방 사이에서, 제1유입구(120)를 통해 유입되어, 제1배출구(150)를 향해 유동할 수 있다. 이 때, 상기 제2유체는 상기 제2플레이트(100b)의 전방 및 제1플레이트(100a)의 후방 사이에서, 제2유입구(140)를 통해 유입되어 제2배출구(130)를 향해 유동할 수 있다.
상기 플레이트(100a, 100b)의 전면에는, 상기 유체의 유동을 가이드하기 위한 요철이 포함된다. 상세히, 상기 요철에는, 상기 플레이트(100a, 100b)의 전면으로부터 전방으로 돌출되는 마루(112a, 112b) 및 상기 플레이트(100a, 100b)의 전면으로부터 후방으로 함몰되는 골(114a, 114b)이 포함된다. 상기 마루(112a, 112b)와 상기 골(114a, 114b)는 다수 개가 구비되며, 서로 교번하여 배치될 수 있다. 그리고, 상기 플레이트(100a, 100b)의 후면에는, 상기 요철이 포함될 수 있다.
일례로, 상기 다수 개의 마루(112a, 112b) 및 다수 개의 골(114a, 114b)에 의하여, 상기 플레이트(100a, 100b)의 전면 및 후면에는, 헤링본(herringbone) 무늬가 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 복수의 제1플레이트(100a) 및 복수의 제2플레이트(100b)는 전후 방향으로 적층되며 그 사이에 제공되는 접착제에 의하여 결합될 수 있다. 엔드플레이트(20, 30)측을 제외하면, 상기 제1플레이트(100a)는 전후면에 제2플레이트(200b)가 적층될 수 있고, 상기 제2플레이트(200b)의 전후면에 제1플레이트(100a)가 적층될 수 있다.
상기 제1플레이트(100a)에는, 돌출 및 함몰된 구조가 교번하여 형성되는 요철(112a,114a)이 포함된다. 상기 요철(112a,114a)에는, 제1마루(112a) 및 제1골(114a)가 포함된다. 복수의 제1마루(112a) 및 복수의 제1골(114a)는 교번하여 배치되어, 헤링본(herringbone) 무늬를 형성할 수 있다. 상기 요철(112a,114a)은 상기 제1플레이트(100a)의 전면 및 후면에 모두 형성될 수 있다.
상기 제2플레이트(100b)에는, 돌출 및 함몰된 구조가 교번하여 형성되는 요철(112b,114b)이 포함된다. 상기 요철(112b,114b)에는, 제2마루(112b) 및 제2골(114b)가 포함된다. 복수의 제2마루(112b) 및 복수의 제2골(114b)는 교번하여 배치되어, 헤링본(herringbone) 무늬를 형성할 수 있다. 상기 요철(112b,114b)은 상기 제2플레이트(100b)의 전면 및 후면에 모두 형성될 수 있다.
상기 플레이트(100a, 100b)의 요철은, 인접한 다른 플레이트(100b, 100a)에 구비되는 요철에 접촉하도록 구비될 수 있다. 그리고, 접촉된 요철들의 사이에는 후술하는 접착부(200)가 구비될 수 있다. 상기 접착부(200)는 상기 제1플레이트(100a)와 상기 제2플레이트(100b)의 사이에 배치되고, 상기 접착부에 접착제가 도포되어 상기 제1플레이트(100a) 및 제2플레이트(100b)가 서로 결합될 수 있다.
이하, 도 4 내지 도 6을 참고하여, 본 발명의 실시예에 따른 복수의 제1플레이트(100a) 및 복수의 제2플레이트(100b)가 교대로 접착되는 것을 설명한다.
상기 제2플레이트(100b)의 제2마루(112b)는 상기 제1플레이트(100a)의 제1골(114a)의 전방 및 후방에 위치될 수 있다. 상기 제2마루(112b)는 전방에 위치한 상기 제1골(114a)과 마주할 수 있다.
상기 제2골(114b)는 상기 제1플레이트(100a)의 제1마루(112a)의 전방 및 후방에 위치될 수 있다. 그리고, 상기 제2골(114b)는 상기 제2골의 전방에 위치한 상기 제1마루(112a)와 마주할 수 있다.
접착부(200)는 상기 복수의 제1마루(112a)가 상기 복수의 제2골(114b)과 마주하는 부분 및 상기 복수의 제2마루(112b)가 상기 복수의 제1골(112a)과 마주하는 부분으로 정의된다.
상기 제1플레이트(100a) 및 제2플레이트(100b)는 상기 접착부(200)에 도포된 접착제에 의해 서로 결합될 수 있다. 즉, 상기 제2마루(112b)는 접착부(200)에 의해 도포된 접착제에 의해 상기 제1골(114a)에 접착될 수 있다. 즉, 상기 제2골(114b)는 상기 접착부(200)에 도포된 접착제에 의하여 상기 제1마루(112a)에 접착될 수 있다.
상기 접착제는 상기 접착부(100)에 디스펜싱(dispensing) 또는 도포될 수 있다. 일례로, 상기 접착제는 소정의 점도를 가지는 액상 형태로 상기 플레이트 본체(110)에 스프레이 또는 디핑(dipping)될 수 있다.
헤링본 무늬를 형성하는 제 1,2 플레이트(100a,100b)의 구성에 의하여, 상기 접착부(200)는 복수로 구비되며, 상기 복수의 접착부(200)는 서로 이격되어 배치될 수 있다. 상기 다수 개의 접착부(200)의 구성에 의하여, 상기 제 1,2 플레이트(100a,100b)는 견고하게 결합될 수 있다.
상기 제2마루(112b), 상기 제1골(114a) 및 양측 2개의 접착부(200)에 의하여 정의되는 공간은 유체가 유동하는 제1유로(P1)를 형성한다. 상기 제1마루(112a), 상기 제2골(114b) 및 양측 2개의 접착부(200)에 의하여 정의되는 공간은 유체가 유동하는 제2유로(P2)를 형성한다. 상기 제1유로(P1) 및 상기 제2유로(P2)는 복수로 형성될 수 있다. 상기 제1유로(P1) 및 제2유로(P2)에는 서로 다른 유체가 유동할 수 있다. 일례로, 상기 제1유로(P1)에는 물이 유동할 수 있고, 상기 제2유로(P2)에는 상기 물과 열교환을 위한 냉매가 유동할 수 있다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 판형 열교환기는, 상기 접착부(200)의 적어도 일부에 배치되는 복수의 스페이서(160)를 포함할 수 있다.
스페이서(160)는 복수의 제1마루(112a)와 복수의 제2골(114b)이 마주하는 접착부(200)의 각각에 배치될 수 있다. 즉, 각각의 상기 스페이서(160)는 상기 제1마루(112a) 및 상기 제2골(114b)과 동시에 접촉할 수 있다.
스페이서(160)는 복수의 제2마루(112b) 및 복수의 제1골(114a)이 마주하는 접착부(200)의 각각에 배치될 수 있다. 즉, 각각의 상기 스페이서(160)는 상기 제2마루(112b) 및 상기 제1골(114a)과 동시에 접촉할 수 있다.
상기 스페이서(160)는 소정의 높이(t1)를 가져, 접착부(200)에서 제1, 2플레이트(100a, 100b)를 스페이서(160)의 높이만큼 서로 이격시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 스페이서(160)는 플레이트(100a, 100b)의 두께(t2)가 0.5mm 이내인 것을 기준으로, 70~100μm의 높이(t1)을 가지는 것이 바람직하다.
스페이서(160)는 상기 제1마루(112a), 제2마루(112b), 제1골(114a) 및 제2골(114b)과 접촉하는 면이 평평하게 형성될 수 있다. 일례로, 상기 스페이서(160)는 납작한 육면체 혹은 원통형상으로 형성될 수 있다.
접착제를 사용하여 상기 제1플레이트(100a) 및 제2플레이트(100b)를 결합하는 경우, 제조공정이 간편해지고 생산단가를 줄일 수 있으나, 브레이징 방식에 비하여, 접착 강도가 낮아지게 된다. 접착 강도를 확보하기 위하여, 접착 면적 확보는 중요한 인자중 하나로써, 상기 스페이서(160)는, 접착부(200)에 배치되어 접착제가 도포되는 접착 면적을 넓일 수 있다. 즉, 상기 스페이서(160)는 제1플레이트(100a)와 제2플레이트(100b)가 접착되는 면적을 넓힘으로써 접착제에 의한 접착 강도를 증가시킬 수 있다. 이하에서, 접착부(200)에 도포된
스페이서(160)는, 제1플레이트(100a) 및 제2플레이트(100b) 중 적어도 어느 하나로부터 돌출되어 일체로 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 스페이서(160)는 도시된 바와 같이 상기 제1플레이트(100a)에 형성된 제1마루(112a)로부터 상측으로 돌출되어 형성될 수 있다. 상기 스페이서(160)는 제2플레이트(100b)에 형성된 제2마루(112b)로부터 상측으로 돌출되어 형성될 수 있다. 또는 상기 스페이서(160)는 제1플레이트(100a)에 형성된 제1골(114a)로부터 하측으로 돌출되어 형성될 수 있다. 상기 스페이서(160)는 제2플레이트(100b)에 형성된 제2골(114b)로부터 하측으로 돌출되어 형성될 수 있다.
스페이서(160)가 상기 플레이트(100a, 100b)와 일체로 형성되지 않는 경우, 제1마루(112a) 및 제2마루(112b)에 접착제를 도포한 후, 상기 스페이서(160)를 그 위에 안착시켜 상기 제2골(114b) 및 제1골(114a)과 접촉시켜야 하는 바, 스페이서(160)를 고정시키는 작업이 까다로울 수 있다. 스페이서(160)를 상기 플레이트와 일체로 형성하는 경우, 거푸집을 통해 플레이트를 주조할 때 거푸집에 스페이서 형상을 만들어 일체로 제조할 수 있는 바, 스페이서(160)를 별도로 제작하여 상기 제1마루(112a) 및 제2마루(112b)에 하나씩 올려서 접착할 필요가 없어 제작공정이 간편해지는 장점이 있다.
스페이서(160)는 제1플레이트(100a) 및 제2플레이트(100b)의 둘레측에 위치한 접착부(200)에 배치될 수 있다. 여기서 둘레측이라 함은, 도 3에 도시된 직교좌표계를 기준으로 제1플레이트(100a) 및 제2플레이트(100b)의 상하방향의 끝단에 인접한 접착부(200) 및 좌우방향의 끝단에 인접한 접착부(200)를 의미한다.
도 5를 참조하면, 스페이서(160)는 제1마루(112a)로부터 돌출되어 일측으로 절곡된 상측제1체결부(162a) 및 제1골(114a)로부터 돌출되어 타측으로 절곡된 하측제1체결부(164a)를 포함할 수 있다. 또한 상기 스페이서(160)는 제2마루(112b)로부터 돌출되고, 일측으로 절곡되는 상부제2체결부(162b) 및 제2골(114b)로부터 돌출되고, 타측으로 절곡되는 하부제2체결부(164b)를 포함할 수 있다. 상기 체결부(162a,162b,164a,164b)는 플레이트(100a, 100b)와 일체로 형성될 수 있다.
도시된 바와 같이, 상기 상부제2체결부(162b)는 절곡되어 상기 하측제1체결부(164a)와 체결되는 구조를 가질 수 있다. 또한 상기 하부제2체결부(164b)는 절곡되어 상기 상측제1체결부(162a)에 체결되는 구조를 가질 수 있다. 상기 체결부(162a,162b,164a,164b)는 서로 체결되어, 접착제의 인장강도, 박리강도, 전단강도 등에 대한 낮은 신뢰성을 보완할 수 있다.
상기 체결부(162a,162b,164a,164b)가 절곡되는 부분은, 상기 스페이서(160)의 높이(t1)와 동일할 수 있다. 예를 들어, 상기 체결부(162a,162b,164a,164b)는 상기 플레이트(100a, 100b)로부터 70~100μm의 높이(t1)에서 일측 또는 타측으로 절곡될 수 있다.
상기 체결부(162a,162b,164a,164b)는 각각 "L"형상으로 형성될 수 있다. 즉, 상기 상측제1체결부(162a), 상기 하측제1체결부(164a), 상측제2체결부(164b) 및 히측제2체결부(162b)는, 각각 "L"형상으로 형성될 수 있다.
상측제1체결부(162a), 상기 하측제1체결부(164a), 상측제2체결부(164b) 및 히측제2체결부(162b)는 순서대로 각각의 일면이 상기 제2골(114b), 상기 제2마루(112b), 상기 제1골(114a) 및 상기 제1마루(112a)와 접촉할 수 있다. 이때, 접촉되는 일면의 단면 길이는 스페이서(160)의 높이(t1)보다 더 길 수 있다. 즉, "L"형상에서 짧은 부분은 높이(t1)이고, 긴 부분은 상기 접착부(200)에서 접촉하는 일면을 형성하는 부분일 수 있다.
상측제1체결부(162a)는 제1마루(112a)로부터 상측으로 돌출되어 우측방향으로 수직하게 절곡될 수 있다. 상기 상측제1체결부(162a)는 절곡되어 연장된 일면이 상기 제1마루(112a)로부터 이격되어 상기 제2골(114b)에 접촉될 수 있다. 상기 상측제1체결부(162a)는 접착제를 통해 상기 제2골(114b)에 접착될 수 있다.
상측제2체결부(164b)는 제2마루(112b)로부터 상측으로 돌출되어 우측방향으로 수직하게 절곡될 수 있다. 상기 상측제2체결부는 절곡되어 연장된 일면이 상기 제2마루(112b)로부터 이격되어 상기 제1골(114a)에 접촉될 수 있다. 상기 상측제2체결부(164b)는 접착제를 통해 상기 제1골(114a)에 접착될 수 있다.
하측제1체결부(164a)는 제1골(114a)로부터 하측으로 돌출되어 좌측방향으로 수직하게 절곡될 수 있다. 상기 하측제1체결부(164a)는 절곡되어 연장된 일면이 상기 제1골(114a)로부터 이격되어 상기 제2마루(112b)에 접촉될 수 있다. 상기 하측제1체결부(164a)는 접착제를 통해 상기 제2마루(112b)에 접착될 수 있다.
히측제2체결부(162b)는 제2골(114b)로부터 하측으로 돌출되어 좌측방향으로 수직하게 절곡될 수 있다. 상기 히측제2체결부(162b)는 절곡되어 연장된 일면이 상기 제2골(114b)로부터 이격되어 상기 제1마루(112a)에 접촉될 수 있다. 상기 히측제2체결부(162b)는 접착제를 통해 상기 제1마루(112a)에 접착될 수 있다.
도 6을 참고하면, 제1플레이트(100a)는, 상기 제1플레이트로부터 제1유로(P1)를 향해 돌출되어 일부가 절곡된 상측제3체결부(172a)를 포함할 수 있다. 상기 제1플레이트(100a)는 제2유로(P2)를 향해 돌출되어 일부가 절곡된 하측제3체결부(174a)를 포함할 수 있다. 상기 제2플레이트(100b)는, 상기 제2플레이트로부터 제2유로(P2)를 향해 돌출되고 일부가 절곡되어 상기 하측제3체결부(174a)와 체결되는 상측제4체결부(172b)를 포함할 수 있다. 상기 제2플레이트(100b)는 제1유로(P1)를 향해 돌출되고 일부가 절곡되어 상기 상측제3체결부(172a)와 체결되는 하측제4체결부(174b)를 포함할 수 있다.
상기 상측제3체결부(172a) 및 하측제4체결부(174b)는 플레이트(100a, 100b)의 둘레측에 형성된 제1유로(P1) 배치될 수 있다. 상기 하측제3체결부(174a) 및 상측제4체결부(172b)는 플레이트(100a, 100b)의 둘레측에 형성된 제2유로(P2)에 배치될 수 있다. 상기 상측제3체결부(172a), 하측제3체결부(174a), 상측제4체결부(172b) 및 하측제4체결부(174b)는 접착부(200)가 아닌 곳에 배치될 수 있다.
상기 상측제3체결부(172a) 및 하측제4체결부(174b) 사이에는 접착부(200)가 형성될 수 있다. 마찬가지로, 상기 하측제3체결부(174a) 및 상측제4체결부(172b) 사이에는 접착부(200)가 형성될 수 있다. 상기 접착부(200)상에 접착제가 도포되어 상기 제3, 4체결부(172a, 172b, 174a, 174b)가 서로 결합될 수 있다.
이하, 도 7 내지 도 9를 참고하여, 유입구(120, 140) 및 배출구(130, 150)의 접착구조에 대하여 설명한다.
도 3에 대하여 전술한 바와 같이, 제1플레이트(100a) 및 제2플레이트(100b)는, 각각 네 모서리측에 유체가 유입되는 제1유입구(120a, 120b)와 제2유입구(140a, 140b) 및 유체가 배출되는 제1배출구(150a, 150b)와 제2배출구(130a, 130b)가 형성될 수 있다.
도 7 및 도 8을 참고하면, 제1플레이트(100a)에 형성된 제1골(114a)은, 상기 제1플레이트의 제1유입구(120a) 및 제1배출구(150a)를 둘러싸는 제1함몰부(124a, 154a)를 형성할 수 있다. 또한, 제2플레이트(100b)에 형성된 제2마루(112b)는, 상기 제2플레이트의 제1유입구(120b) 및 제1배출구(150b)를 둘러싸는 제1돌출부(122b, 152b)를 형성할 수 있다.
제1플레이트(100a)에 형성된 제1마루(112a)는, 상기 제1플레이트의 제2유입구(140a) 및 제2배출구(130a)를 둘러싸는 제2돌출부(142a, 132a)를 형성할 수 있다. 또한, 제2플레이트(100b)에 형성된 제2골(114b)은, 상기 제2플레이트의 제2유입구(140b) 및 제2배출구(130b)를 둘러싸는 제2함몰부(144b, 134b)를 형성할 수 있다.
상기 제1돌출부(122b, 152b) 및 제1함몰부(124a, 154a)가 서로 마주하는 부분은, 제2마루(112b) 및 제1골(114a)이 서로 마주하는 부분이므로, 접착부(200)이다. 마찬가지로, 상기 제2돌출부(132a, 142a) 및 제2함몰부(134b, 144b)가 서로 마주하는 부분은, 제1마루(112a) 및 제2골(114b)이 서로 마주하는 부분이므로, 접착부(200)이다. 상기 접착부(200)를 형성하는 제1돌출부(122b, 152b) 및 제1함몰부(124a, 154a)가 서로 마주하는 부분은 접착제를 통해 서로 결합될 수 있다. 또한, 상기 접착부(200)를 형성하는 제2돌출부(132a, 142a) 및 제2함몰부(134b, 144b)가 서로 마주하는 부분은 접착제를 통해 서로 결합될 수 있다.
도 7 내지 도 9를 참고하면, 스페이서(160) 중 적어도 일부는, 상기 제1함몰부(124a, 154a) 및 제1돌출부(122b, 152b)가 서로 마주하는 부분에 배치될 수 있다. 스페이서(160) 중 적어도 일부는 상기 제2함몰부(134b, 144b) 및 제2돌출부(132a, 142a)가 서로 마주하는 부분에 배치될 수 있다.
상기 스페이서(160)는 제1플레이트(100a) 및 제2플레이트(100b)와 일체로 형성될 수 있다. 일례로, 상기 스페이서(160)는 제1플레이트(100a)의 제1마루(112a)가 형성하는 제2돌출부(132a, 142a)로부터 돌출되어 형성될 수 있다. 또한, 상기 스페이서(160)는 제2플레이트(100b)의 제2마루가 형성하는 제1돌출부(122b, 152b)로부터 돌출되어 형성될 수 있다. 상기 스페이서(160)는 도시된 바와 같이 상기 돌출부가 형성하는 원을 따라 복수로 배열될 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: 판형 열교환기 20, 30: 엔드 플레이트
40: 체결부재 60, 70: 입출포트
100: 플레이트(100) 100a: 제1플레이트(100a)
100b: 제2플레이트(100b) 110: 플레이트 본체
112: 마루(112) 114: 골(114)
120: 제1유입구(120) 130: 제2배출구(130)
140: 제2유입구(140) 150: 제1배출구(150)
122b, 152b: 제1돌출부 124a, 154a: 제1함몰부
132a, 142a: 제2돌출부 134b, 144b: 제2함몰부
160: 스페이서
112a: 제1마루(112a) 162a: 상측제1체결부
112b: 제2마루(112b) 164b: 상측제2체결부
114a: 제1골(114a) 164a: 하측제1체결부
114b: 제2골(114b) 162b: 하측제2체결부
172a: 상측제3체결부 172b: 상측제4체결부
174a: 하측제3체결부 174b: 하측제4체결부
200: 접착부

Claims (9)

  1. 복수의 제1마루 및 제1골이 형성된 복수의 제1플레이트;
    복수의 제2마루 및 제2골이 형성된 복수의 제2플레이트;
    상기 복수의 제1마루가 상기 복수의 제2골과 마주하는 부분 및 상기 복수의 제2마루가 상기 복수의 제1골과 마주하는 부분으로 정의되는 접착부; 및
    상기 접착부의 적어도 일부에 배치되는 복수의 스페이서를 포함하고,
    상기 복수의 제1플레이트 및 상기 복수의 제2플레이트는,
    상기 복수의 스페이서가 배치된 접착부에 도포된 접착제에 의해 서로 결합되는 판형 열교환기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 스페이서는,
    상기 제1플레이트 및 제2플레이트 중 적어도 어느 하나로부터 돌출되어 일체로 형성되는 판형 열교환기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 스페이서는,
    상기 제1플레이트 및 제2플레이트의 둘레측에 위치한 접착부에 배치되는 판형 열교환기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 복수의 스페이서는,
    상기 제1마루로부터 돌출되어 일측으로 절곡된 복수의 상측제1체결부;
    상기 제1골로부터 돌출되어 타측으로 절곡된 복수의 하측제1체결부;
    상기 제2마루로부터 돌출되고, 일측으로 절곡되어 상기 복수의 하측제1체결부와 체결되는 복수의 상부제2체결부; 및
    상기 제2골로부터 돌출되고, 타측으로 절곡되어 상기 복수의 상측제1체결부에 체결되는 복수의 하부제2체결부를 포함하는 판형 열교환기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 상측제1체결부, 상기 하측제1체결부, 상측제2체결부 및 하측제2체결부는,
    각각 "L"형상으로 형성되고, 순서대로 각각의 일면이 상기 제2골, 상기 제2마루, 상기 제1골 및 상기 제1마루와 접촉하는 판형 열교환기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2마루, 상기 제1골 및 양측의 접착부에 의해 형성되고, 유체가 유동하는 제1유로; 및
    상기 제1마루, 상기 제2골 및 양측의 접착부에 의해 형성되고, 유체가 유동하는 제2유로를 더 포함하고,
    상기 제1플레이트는,
    상기 제1플레이트로부터 상기 제1유로를 향해 돌출되어 일부가 절곡된 상측제3체결부; 및
    상기 제1플레이트로부터 상기 제2유로를 향해 돌출되어 일부가 절곡된 하측제3체결부를 포함하고,
    상기 제2플레이트는,
    상기 제2플레이트로부터 상기 제2유로를 향해 돌출되고 일부가 절곡되어 상기 하측제3체결부와 체결되는 상측제4체결부; 및
    상기 제2플레이트로부터 상기 제1유로를 향해 돌출되고 일부가 절곡되어 상기 상측제3체결부와 체결되는 하측제4체결부를 포함하는 판형 열교환기.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 제1플레이트 및 상기 복수의 제2플레이트는,
    각각 네 모서리측에 유체가 유입되는 제1유입구와 제2유입구 및 유체가 배출되는 제1배출구와 제2배출구가 형성되고,
    상기 제1골은,
    상기 제1유입구 및 제1배출구를 둘러싸는 제1함몰부를 형성하고,
    상기 제2마루는,
    상기 제1유입구 및 제1배출구를 둘러싸는 제1돌출부를 형성하고,
    상기 복수의 스페이서 중 적어도 일부는,
    상기 제1함몰부 및 제1돌출부가 서로 마주하는 부분에 배치되는 판형 열교환기.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 제1플레이트 및 제2플레이트는,
    각각 네 모서리측에 유체가 유입되는 제1유입구와 제2유입구 및 유체가 배출되는 제1배출구와 제2배출구가 형성되고,
    상기 제1마루는,
    상기 제2유입구 및 제2배출구를 둘러싸는 제2돌출부를 형성하고,
    상기 제2골은,
    상기 제2유입구 및 제2배출구를 둘러싸는 제2함몰부를 형성하고,
    상기 복수의 스페이서 중 적어도 일부는,
    상기 제2함몰부 및 제2돌출부가 서로 마주하는 부분에 배치되는 판형 열교환기.
  9. 복수의 제1마루 및 제1골이 형성된 복수의 제1플레이트;
    복수의 제2마루 및 제2골이 형성된 복수의 제2플레이트;
    상기 복수의 제1마루가 상기 복수의 제2골과 마주하는 부분 및 상기 복수의 제2마루가 상기 복수의 제1골과 마주하는 부분으로 정의되는 접착부;
    상기 제1골과 상기 제1골의 상측에 배치된 상기 제2마루가 형성하는 제1유로; 및
    상기 제2골과 상기 제2골의 상측에 배치된 상기 제1마루가 형성하는 제2유로를 포함하고,
    상기 제1플레이트는,
    상기 제1플레이트로부터 제1유로를 향해 돌출되어 일부가 절곡된 상측제3체결부와 제2유로를 향해 돌출되어 일부가 절곡된 하측제3체결부를 포함하고,
    상기 제2플레이트는,
    상기 제2플레이트로부터 제2유로를 향해 돌출되고 일부가 절곡되어 상기 하측제3체결부와 체결되는 상측제4체결부 및 상기 제1유로를 향해 돌출되고 일부가 절곡되어 상기 상측제3체결부와 체결되는 하측제4체결부를 포함하고,
    상기 복수의 제1플레이트 및 상기 복수의 제2플레이트는,
    상기 접착부에 도포된 접착제에 의해 결합되는 판형 열교환기.
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