WO2020111653A1 - 서지 영역에서의 운전이 가능한 터보 블로어 - Google Patents

서지 영역에서의 운전이 가능한 터보 블로어 Download PDF

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surge
air
turbo
machine means
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김민수
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터보윈 주식회사
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Definitions

  • the present invention relates to a turbo blower capable of driving in a surge region, and more specifically, to allow the turbo blower to operate for a certain period of time in a surge region in addition to the normal region in which normal operation is performed, to temporarily generate surge.
  • the present invention relates to a turbo blower capable of driving in a surge area, which improves performance continuity and efficiency of a turbo blower by preventing a stoppage of the turbo blower.
  • the turbo blower is a device that increases and discharges the pressure of air sucked from the outside in a certain range.
  • the cause of the surge is when the flow rate of the suction part for sucking air is small, when the pressure of the suction part rises, and when the discharge flow rate is suppressed by a valve or the like and the pressure increases as the flow rate decreases and the control system It occurs when the speed suddenly increases due to a malfunction.
  • the present invention while maintaining the operation of the turbo blower, it is to provide a turbo blower device that solves the conventional problem that can overcome the temporary surge (surge) caused by various factors.
  • a pressure sensing unit that detects a differential pressure of the turbo blower
  • an air volume acquisition unit that converts the differential pressure of the turbo blower into the air volume of the turbo blower, obtains surge and overload detection conditions input by the user
  • An abnormality detection condition setting unit to store, adjusts the air volume of the turbo blower based on the calculated air volume, analyzes the calculated air volume according to the surge and overload detection conditions, detects a surge or overload occurrence, and detects a surge or
  • the air volume control unit for immediately stopping the operation of the turbo blower and the air volume control unit and the motor of the turbo blower under the control of the air volume control unit are operated to control the air volume of the turbo blower or the operation of the turbo blower It relates to a motion control device of a turbo blower that can simplify the control by simplifying the surge or overload detection method, which may include an air volume control unit to determine whether or not, to enable the non-professional operator to perform the corresponding task.
  • a pressure sensing unit that detects a differential pressure of the turbo blower
  • an air volume acquisition unit that converts the differential pressure of the turbo blower into the air volume of the turbo blower, obtains surge and overload detection conditions input by the user
  • An abnormality detection condition setting unit that stores, adjusts the air volume of the turbo blower based on the calculated air volume, analyzes the calculated air volume according to the surge and overload detection conditions, detects occurrence of surge or overload, and then detects surge or overload When it occurs, the air volume control unit immediately stops the operation of the turbo blower and the motor of the turbo blower under the control of the air volume control unit to control the air volume of the turbo blower, or the air volume control to determine whether to operate the turbo blower
  • the present invention relates to an entry-level turbo blower that simplifies control by simplifying a surge or overload detection method, which may include a part, and allows an unprofessional operator to perform the corresponding task.
  • the prior art 1 to the prior art 2 are the same technical field as the present invention, and there are published means and methods for coping with the occurrence of surge, but the present invention is to solve the problem (object of the invention) It is different from.
  • the prior art 1 to the prior art 2 is an invention for stopping the operation of the turbo blower when a surge or overload occurs, within a range that does not damage the turbo blower even when a surge occurs. There is a difference in technical features from the present invention for maintaining driving.
  • Patent Document 1 Republic of Korea Patent Publication No. 10-2014-0017925 (2014.02.12.)
  • Patent Document 2 Republic of Korea Patent Publication No. 10-2016-0022061 (2016.02.29.)
  • An object of the present invention is to provide a turbo blower device that allows a turbo blower to operate for a certain period of time in a surge region as well as a normal region.
  • An object of the present invention is to provide a turbo blower device for instantaneous enlargement and control.
  • Another object of the present invention is to provide a turbo blower device that improves performance continuity and efficiency of a turbo blower by controlling operation in a surge region of the turbo blower.
  • Turbo blower machine means for increasing and discharging the pressure of the incoming external air
  • turbo blower machine means is operated stably for a certain period of time even in a surge area.
  • An inverter that supplies power to the turbo blower machine means
  • a surge region detection and moving unit that controls the turbo blower machine to operate stably for a certain period of time even within a surge region
  • a data storage unit for storing data on the operation history, surge operation history, and surge history of the turbo blower machine means
  • control unit for controlling the inverter, the operation panel, the surge area detection and moving unit, and the data storage unit
  • the operating range of the turbo blower is expanded so that the turbo blower is operated for a certain period of time in the surge region as well as the normal region.
  • the turbo blower is not stopped unconditionally, and it is determined whether the operation is in a temporary surge area, and the control is performed to move from the operation of the surge area to the operation of the normal area. By doing so, the operation of the turbo blower is maintained within a wider operating range.
  • FIG. 1 is a block diagram of a turbo blower capable of driving in the surge area according to the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a turbo blower capable of driving in the surge area of the present invention.
  • FIG. 3 shows a schematic piping and instrumentation diagram for a turbo blower capable of operation in the surge area of the present invention.
  • Figure 4 is a simplified flow chart showing the operation flow for the turbo blower capable of driving in the surge area of the present invention.
  • FIG. 5 shows an example of a performance table of a gauge pressure-volume flow rate relationship for a turbo blower capable of operation in the surge region according to the present invention.
  • FIG. 1 is a block diagram of a turbo blower capable of driving in the surge region of the present inventor
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a turbo blower capable of driving in the surge region of the inventor
  • FIG. It shows a schematic piping and instrumentation diagram for a turbo blower that can be operated.
  • Turbo blower machine means 100 for increasing and discharging the pressure of the incoming external air
  • turbo blower control means 200 for driving the turbo blower machine means 100
  • turbo blower machine means 100 is operated stably for a certain period of time even in the surge area SR.
  • the operation of the turbo blower machine means 100 is not stopped even in the surge region SR, and operation can be stably maintained.
  • it is to provide a turbo blower device that maximizes the operation continuity and efficiency of the turbo blower machine means (100).
  • the present invention solves the above conventional problems
  • the operation of the turbo blower machine means 100 is continuously maintained, thereby being supplied to the turbo blower 130 and the line.
  • the operation in the surge region SR of the turbo blower machine means 100 caused by the temporary surge that does not damage the turbo blower machine means 100 is driven to the operation in the normal region CR.
  • the turbo blower machine means 100 is not stopped even in a temporary surge, so that it can stably maintain operation.
  • turbo blower control means 200 for controlling the operation of the turbo blower mechanical means 100 in the normal area CR and the surge area SR due to temporary surge will be described in more detail.
  • An inverter 210 that supplies power to the turbo blower machine means 100;
  • a data storage unit 240 for storing data on the operation history, surge operation (SR) history, and surge history of the turbo blower machine means 100;
  • It consists of an inverter 210, a control panel 220, a surge area detection and moving unit 230, a control unit 250 for controlling the data storage unit 240;
  • the surge region detection and moving unit 230 controls to operate stably even within the surge region SR for a predetermined time set by the administrator.
  • a surge region detection unit 231 that detects whether the operation state of the turbo blower machine means 100 is an operation in the normal region CR or an operation that has entered the surge region SR;
  • An automatic control valve activating unit that automatically adjusts the electric valve 160 according to the degree of opening/closing set by the administrator when it is detected by the surge region detecting unit 231 as an operation entering the surge region SR ( 232);
  • a surge area operation maintenance unit 233 which maintains the operation of the turbo blower mechanical means 100 by the operation of the automatic control valve activation unit 232;
  • the turbo blower machine means 100 operating in the surge region SR by the surge region operation maintenance unit 233 causes damage to the turbo blower machine means 100 rather than a temporary surge operation. If it is determined that the surge (surge), the surge blower operation unit 234 to stop the operation of the turbo blower machine means 100;
  • the automatic control valve activation unit 232 for automatically adjusting the electric valve 160 according to the degree of opening and closing set by the administrator,
  • the first automatic control valve range is set to set the degree of opening and closing of the electric valve 160 according to the duration of the surge generated in the turbo blower machine means 100 so that it operates in the surge area SR.
  • the range of the first automatic control valve range setting module 233a is such that when the surge persists within 1 [sec] to 5 [sec], the electric valve 160 is opened from 1 [%] to 40 [%]. Set it up,
  • the range of the second automatic control valve range setting module 233b is such that when the surge persists within 6 [sec] to 10 [sec], the electric valve 160 is opened from 40 [%] to 70 [%]. Set it up,
  • the range of the third automatic control valve range setting module 233c is such that when the surge persists within 10 [sec] to 13 [sec], the electric valve 160 is opened to 70 [%] to 100 [%].
  • the degree of opening and closing of the electric valve 160 in steps of the duration of the surge is normal area CR ) To flexibly expand the operating range so that it can be moved by driving.
  • 0 [%] means the complete closing of the electric valve 160
  • 100 [%] means the complete opening of the electric valve 160.
  • turbo blower control means 200 In addition, the turbo blower control means 200,
  • the administrator can use the dedicated terminal (SP) to set the operation information of the turbo blower machine means (100), to check the operation status Dedicated terminal communication unit 260; further comprising, by configuring,
  • the state of the turbo blower machine means 100 can be monitored in real time at any time within the area connected to the communication network IT. By checking and setting, stable operation can be maintained.
  • control unit 250 should also be configured to control the dedicated terminal communication unit 260.
  • turbo blower machine means 100 for suctioning the inflow of air and increasing and discharging the pressure
  • a body housing 110 having a predetermined size in which a certain space is formed
  • An air inlet part 120 formed on one side of the main body housing 110;
  • a turbo blower 130 located inside the main body housing 110 to suck and discharge air flowing into the air inlet part 120;
  • An air discharge cone pipe 140 coupled to the turbo blower 130 to flow air discharged through the turbo blower 130 to the outside of the body housing 110;
  • a turbo blower silencer 150 that suppresses and reduces noise generated from the inside of the body housing 110;
  • An electric valve 160 that automatically adjusts the degree of opening and closing due to surge
  • the turbo blower 130 is large,
  • a turbo blower casing 131 formed with an air intake duct IA and an air exhaust duct OA;
  • An impeller 132 that sucks air into the turbo blower casing 131 and increases pressure to discharge it;
  • a turbo blower motor 133 formed of a rotor R and a stator S rotating the impeller 132;
  • the turbo blower machine means 100 is operated. ( ⁇ S400, Turboblower machine means operation step)
  • the surge area detection and moving unit 230 automatically opens and closes the electric valve 160 in the range of 0 [%] to 100 [%], ( ⁇ S800, step of opening and closing the electric valve)
  • the turbo blower control means 200 determines whether the operation is in the surge area SR due to a temporary surge, or in the surge area SR that may be damaged by the turbo blower mechanical means 100, The operation of the turbo blower machine means 100 is determined.
  • the turbo blower machine means 100 is completely stopped to protect it from surge. ( ⁇ S1000, Operation stop step)
  • the windproof valve 170 For reference, among the components of the present invention, the windproof valve 170,
  • It is installed on the air discharge cone pipe 140, and is formed to effectively suppress the pulsation phenomenon generated when the turbo blower 130 is started and the pulsation phenomenon that may occur during operation of the next rank during driving.
  • the pressure is It is for temporarily discharging the pressure-rising air to the outside by preventing the raised air from returning to the reverse direction, thereby causing the air to flow backwards and instantaneously decrease in operating efficiency (flow rate).
  • the turbo blower 130 applied to the present invention based on the inlet and outlet static pressure ratio, the pressure ratio is less than 1.1 to 2.0, the pressure rise of the air within the range of 10 [kPa] to 100 [kPa] Refers to a device that discharges elevated air.
  • stop means the state in which the turbo blower machine means 100 is completely stopped
  • stop means the turbo blower 130 among the components of the turbo blower machine means 100.
  • the pressure unit “kPa” is expressed as “[kPa]” so that it can be recognized immediately in a specific unit.
  • a state of the turbo blower machine means 100 is output to the operation panel 220 so that the administrator can immediately check the flow rate, pressure, rotation speed, temperature, and the like.
  • the present invention relates to a turbo blower capable of driving in a surge area, and can be applied to contribute to the enhancement of various industrial fields to which a turbo blower is applied, including manufacturing, sales, and management industries for manufacturing the same.

Abstract

본 발명은 서지 영역에서의 운전이 가능한 터보 블로어에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 터보 블로어가 정상 운전되는 정상 영역 이외에, 서지 영역에서도 일정시간 동안 운전되도록 하여, 일시적으로 발생하는 서지(surge)에 의한 터보 블로어의 휴지(休止)를 방지함으로서, 터보 블로어의 성능 지속성 및 효율성을 제고시키는 서지 영역에서의 운전이 가능한 터보 블로어에 관한 것이다.

Description

서지 영역에서의 운전이 가능한 터보 블로어
본 발명은 서지 영역에서의 운전이 가능한 터보 블로어에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 터보 블로어가 정상 운전되는 정상 영역 이외에, 서지 영역에서도 일정시간 동안 운전되도록 하여, 일시적으로 발생하는 서지(surge)에 의한 터보 블로어의 휴지(休止)를 방지함으로서, 터보 블로어의 성능 지속성 및 효율성을 제고시키는 서지 영역에서의 운전이 가능한 터보 블로어에 관한 것이다.
터보 블로어는 외부로부터 흡입되는 공기의 압력을 일정범위 상승시켜, 토출시키는 장치이다.
서지(surge)는, 이러한 터보 블로어의 유량 대비 압축비가 높을 때 발생되는 것으로, 터보 블로어의 회전체가 공회전을 하게 되어, 유동의 흐름이 불규칙하게 되고, 결국 제어가 안 되는 불안정한 상태가 되는 것을 말한다.
서지(surge)의 발생 원인은, 공기를 흡입하는 흡입부의 유량이 적을 경우와, 흡입부 압력이 올라가는 경우, 그리고, 토출 유량이 밸브 등에 의해 억제되어 유량이 줄어들면서 압력이 올라가는 경우 및 컨트롤 시스템의 오작동으로 속도가 갑자기 올라가는 경우에 발생된다.
이렇게, 운전 중에 발생되는 서지(surge)는, 터보 블로어에 치명적인 손상을 입히므로, 종래의 터보 블로어의 경우, 서지(surge)가 발생되면, 바로 시스템을 차단, 터보 블로어의 운전을 정지시키는 시스템으로 구성되어 있다.
이는, 터보 블로어를 보호하기 위한 가장 적절한 방법이라 할 수 있지만, 종래의 터보 블로어의 시스템과 같은 무조건적인 정지는, 오히려, 터보 블로어에 큰 무리가 없는 일시적인 서지(surge)의 경우에도, 터보 블로어의 가동을 중단시킨다는 문제점이 있다.
이러한, 종래의 문제점은, 터보 블로어를 정지시키고, 안정화시킨 후, 재차 라인에 공기를 공급하기 위해서 터보 블로어 및 시스템을 재가동시켜야 하므로, 라인의 재 안정화를 도모해야 하는 작업이 반드시 필요하다는 번거로움이 있다.
즉, 극복할 수 있는 일시적인 서지(surge)에 의한 라인의 재 안정화를 위해, 에너지 및 시간이 낭비된다.
따라서, 본 발명은, 터보 블로어의 운전을 유지한 채로, 다양한 요인으로 발생되는 일시적인 서지(surge)를 극복할 수 있는, 종래의 문제점을 해결한 터보 블로어 장치를 제공하고자 한다.
이에, 서지 영역에서의 운전이 가능한 터보 블로어에 관한 선행기술로서, 대한민국 공개특허공보 제10-2014-0017925호의 "터보 블로워의 동작 제어 장치"(이하, '선행기술 1'이라 함.)는,
터보 블로워의 외압과 내압을 비교하여, 터보 블로워 차압을 검출하는 압력 센싱부, 상기 터보 블로워 차압을 상기 터보 블로워의 풍량으로 환산하는 풍량 획득부, 사용자에 의해 입력되는 써지 및 과부하 검출 조건을 획득 및 저장하는 이상 검출 조건 설정부, 상기 산출된 풍량을 기반으로 상기 터보 블로워의 풍량을 조절하고, 상기 써지 및 과부하 검출 조건에 따라 상기 산출된 풍량을 분석하여 써지 또는 과부하 발생을 감지한 후, 써지 또는 과부하 발생시에는 상기 터보 블러워의 운전을 즉각 중지시키는 풍량 제어부 및 상기 풍량 제어부 및 상기 풍량 제어부의 제어하에 상기 터보 블로워의 모터를 동작 제어하여, 상기 터보 블로워의 풍량을 결정하거나, 상기 터보 블로워의 운전 여부를 결정하는 풍량 조절부를 포함할 수 있는, 써지 또는 과부하 검출 방식을 간단화하여 제어 단순화가 가능하도록 하고, 비전문적인 작업자도 해당 작업을 수행할 수 있도록 하는 터보 블로워의 동작 제어 장치에 관한 것이다.
또 다른 선행기술로는, 대한민국 공개특허공보 제10-2016-0022061호의 "보급형 터보블로워"(이하, '선행기술 2'라 함.)로,
터보 블로워의 외압과 내압을 비교하여, 터보 블로워 차압을 검출하는 압력 센싱부, 상기 터보 블로워 차압을 상기 터보 블로워의 풍량으로 환산하는 풍량 획득부, 사용자에 의해 입력되는 써지 및 과부하 검출 조건을 획득 및 저장하는 이상 검출 조건 설정부, 상기 산출된 풍량을 기반으로 상기 터보 블로워의 풍량 조절하고, 상기 써지 및 과부하 검출 조건에 따라 상기 산출된 풍량을 분석하여 써지 또는 과부하 발생을 감지한 후, 써지 또는 과부하 발생시에는 상기 터보 블로워의 운전을 즉각 중지시키는 풍량 제어부 및 상기 풍량 제어부의 제어하에 상기 터보 블로워의 모터를 동작 제어하여, 상기 터보 블로워의 풍량을 결정하거나, 상기 터보 블로워의 운전 여부를 결정하는 풍량 조절부를 포함할 수 있는, 써지 또는 과부하 검출 방식을 간단화하여 제어 단순화가 가능하도록 하고, 비전문적인 작업자도 해당 작업을 수행할 수 있도록 하는 보급형 터보블로워에 관한 것이다.
살펴본 바와 같이, 상기 선행기술 1 내지 선행기술 2는 본 발명과 동일한 기술분야로서, 서지(surge) 발생을 대처하기 위한 수단 및 방법이 게시되어 있지만, 본 발명이 해결하고자 하는 과제(발명의 목적)와는 차이가 있다.
즉, 상기 선행기술 1 내지 선행기술 2는 서지(surge) 또는 과부하가 발생할 경우, 터보 블로어의 운전을 중지시키기 위한 발명으로, 서지(surge)가 발생하여도 터보 블로어에 손상이 되지 않는 범위 내에서 운전을 유지시키기 위한 본 발명과는 기술적 특징에 차이가 있다.
이는, 곧, 발명의 해결하고자 하는 과제, 이를 해결하기 위한 해결수단, 이로 인해 발휘되는 효과에 있어 차이가 있다 할 것이다.
*선행기술문헌*
(특허문헌 1) 대한민국 공개특허공보 제10-2014-0017925호 (2014.02.12.)
(특허문헌 2) 대한민국 공개특허공보 제10-2016-0022061호 (2016.02.29.)
이에, 본 발명은 상기 전술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서,
정상 영역뿐만 아니라, 서지 영역에서도 터보 블로어가 일정시간 동안 운전되도록 하는 터보 블로어 장치를 제공하는 데에 목적이 있다.
즉, 서지(surge)가 발생되면, 터보 블로어의 운전이 바로 중단되지 않고, 일시적인 서지 영역에서의 운전인지를 판단하여, 터보 블로어의 서지 영역의 운전이, 정상 영역의 운전으로 이동할 수 있도록 운용범위를 순간적으로 확대, 제어하는 터보 블로어 장치를 제공하는 데 목적이 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 터보 블로어의 서지 영역에서의 운전을 제어함으로서, 터보 블로어의 성능 지속성 및 효율성을 제고시키는 터보 블로어 장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.
상기 목적을 이루기 위한 본 발명은 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위해 안출된 것으로서,
서지 영역에서의 운전이 가능한 터보 블로어에 있어서,
유입되는 외부 공기의 압력을 상승, 토출시키는 터보블로어기계수단;
상기 터보블로어기계수단을 구동시키는 터보블로어제어수단;으로 구성되어,
터보블로어기계수단이 서지 영역 내에서도, 일정시간 동안 안정적으로 운전되도록 하는 것을 특징으로 한다.
이때, 터보블로어제어수단은,
터보블로어기계수단에 전원을 공급하는 인버터;
상기 인버터를 통해 전원이 인가된 터보블로어기계수단의 실시간 상태를 설정, 확인하는 조작패널;
터보블로어기계수단이 서지 영역 내에서도, 일정시간 동안 안정적으로 운전되도록 제어하는 서지영역검출가동부;
터보블로어기계수단의 운전 이력, 서지 운전 이력, 서지 이력에 대한 데이터를 저장하는 데이터저장부;
인버터, 조작패널, 서지영역검출가동부, 데이터저장부를 제어하는 제어부;로 구성되어,
서지 영역 내에서도 일정시간 동안, 터보블로어기계수단의 안정적인 운전이 유지되도록 제어함으로서, 서지 영역에서의 운전을 정상 영역에서의 운전으로 유도한다.
한편, 이에 앞서 본 명세서는 특허등록청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이상의 구성 및 작용에서 상기 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면,
정상 영역뿐만 아니라, 서지 영역에서도 터보 블로어가 일정시간 동안 운전되도록, 터보 블로어의 운용범위를 확대시킨다.
즉, 터보 블로어 운전 중, 서지(surge)가 발생되면, 무조건 터보 블로어의 운용이 중단되지 않고, 일시적인 서지 영역에서의 운전인지를 판단하여, 서지 영역의 운전에서 정상 영역의 운전으로 이동할 수 있도록 제어함으로서, 보다 넓은 운용범위 내에서 터보 블로어의 운전이 유지되도록 한다.
또한, 서지 영역에서의 터보 블로어의 운전을 제어하므로, 터보 블로어의 성능 지속성 및 효율성을 제고시킨다.
즉, 터보 블로어의 운용범위를 안정적으로 확대시켜, 라인으로 공급되는 공기가 일시적인 서지(surge)로 인해 차단되는 것을 방지하여, 라인의 지속성 및 이로 인한 라인의 생산성이 극대화되도록 하는 매우 효과적인 발명이라 하겠다.
도 1은 본 발명인 서지 영역에서의 운전이 가능한 터보 블로어에 대한 구성도를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명인 서지 영역에서의 운전이 가능한 터보 블로어에 대한 개략도를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명인 서지 영역에서의 운전이 가능한 터보 블로어에 대한 개략적인 배관 및 계장도를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명인 서지 영역에서의 운전이 가능한 터보 블로어에 대한 작동 흐름을 간략하게 순서도로 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명인 서지 영역에서의 운전이 가능한 터보 블로어에 대한 게이지 압력-체적 유량 관계의 성능 표를 실시 예로 나타낸 것이다.
*도면의 주요부호에 대한 상세한 설명*
1: 서지 영역에서의 운전이 가능한 터보 블로어
100: 터보블로어기계수단
110: 본체하우징
120: 공기유입부
130: 터보블로어
131: 터보블로어케이싱
132: 임펠러
133: 터보블로어모터
134: 냉각수단부
140: 공기토출콘파이프
150: 터보블로어소음기
160: 전동밸브
170: 방풍밸브
200: 터보블로어제어수단
210: 인버터
220: 조작패널
230: 서지영역검출가동부
231: 서지영역감지부
232: 자동제어밸브활성화부
233: 서지영역운전유지부
233a: 제 1자동제어밸브범위설정모듈
233b: 제 2자동제어밸브범위설정모듈
233c: 제 3자동제어밸브범위설정모듈
234: 서지영역운전차단부
240: 데이터저장부
250: 제어부
260: 전용단말기통신부
S100: 전원 인가단계
S200: 터보블로어기계수단 정지단계
S300: 터보블로어기계수단 확인단계
S400: 터보블로어기계수단 가동단계
S500: 정상 영역 내의 운전 확인단계
S600: 서지 영역 내의 운전 감지단계
S700: 서지 영역 내의 운전 허용단계
S800: 전동밸브 개폐단계
S900: 터보블로어기계수단 중지단계
S1000: 운전 정지단계
R: 로터
S: 스테이터
CR: 정상 영역
IA: 공기흡입덕트
OA: 공기배출덕트
SP: 전용단말기
SR: 서지 영역
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명인 서지 영역에서의 운전이 가능한 터보 블로어에 대한 기능, 구성 및 작용을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명인 서지 영역에서의 운전이 가능한 터보 블로어에 대한 구성도를 나타낸 것이며, 도 2는 본 발명인 서지 영역에서의 운전이 가능한 터보 블로어에 대한 개략도를, 도 3은 본 발명인 서지 영역에서의 운전이 가능한 터보 블로어에 대한 개략적인 배관 및 계장도를 나타낸 것이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명은,
서지 영역에서의 운전이 가능한 터보 블로어(1)에 있어서,
유입되는 외부 공기의 압력을 상승, 토출시키는 터보블로어기계수단(100);
상기 터보블로어기계수단(100)을 구동시키는 터보블로어제어수단(200);으로 구성되어,
터보블로어기계수단(100)이 서지 영역(SR) 내에서도, 일정시간 동안 안정적으로 운전되도록 하는 것을 특징으로 한다.
즉, 본 발명은, 도 5에 도시된 게이지 압력-체적 유량에 관한 성능 표에서와 같이, 서지 영역(SR) 내에서도 터보블로어기계수단(100)의 운전이 중지되지 않고, 안정적으로 운전을 유지할 수 있도록, 운용범위를 일시적으로 확대시킴으로서, 터보블로어기계수단(100)의 운전 지속성 및 효율성이 극대화된 터보 블로어 장치를 제공하기 위한 것이다.
좀 더 구체적으로는, 종래, 터보 블로어의 경우, 터보 블로어를 보호하기 위한다는 명목 아래, 터보 블로어의 운전이 서지 영역(SR)에 근접하게 되면, 무조건 터보 블로어에 손상을 주지 않는 일시적인 서지(surge)임에도 불구, 터보 블로어의 운전을 중지시켜, 터보 블로어를 통해 라인에 공급되는 공기의 흐름을 오히려, 더욱 불안정하게 하는 등의 문제점을 발생시키는 반면, 본 발명은, 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하여, 일시적인 서지(surge)에 의한 서지 영역(SR) 내에서의 운전으로 판단될 경우에는, 터보블로어기계수단(100)의 운전이 계속 유지되게 함으로서, 보다 터보블로어(130) 및 라인에 공급되는 공기의 흐름을 안정적으로 운전, 유동되게 하여 터보블로어(130)의 효율성을 극대화시킨다.
즉, 터보블로어기계수단(100)에 손상이 되지 않는 일시적인 서지(surge)로 인해 발생되는 터보블로어기계수단(100)의 서지 영역(SR) 내에서의 운전이 정상 영역(CR)에서의 운전으로 이동할 수 있도록 대기(待期), 유도하여, 터보블로어기계수단(100)이 일시적인 서지(surge)에서도 중지되지 않고, 안정적으로 운전을 유지할 수 있도록 한다.
한편, 이러한, 정상 영역(CR) 및 일시적인 서지(surge)에 의한 서지 영역(SR)에서의 터보블로어기계수단(100)의 운전을 제어하는 터보블로어제어수단(200)을 좀 더 구체적으로 살펴보면,
터보블로어제어수단(200)은,
터보블로어기계수단(100)에 전원을 공급하는 인버터(210);
상기 인버터(210)를 통해 전원이 인가된 터보블로어기계수단(100)의 실시간 상태를 설정, 확인하는 조작패널(220);
터보블로어기계수단(100)이 서지 영역(SR) 내에서도, 일정시간 동안 안정적으로 운전되도록 제어하는 서지영역검출가동부(230);
터보블로어기계수단(100)의 운전 이력, 서지 운전(SR) 이력, 서지(surge) 이력에 대한 데이터를 저장하는 데이터저장부(240);
인버터(210), 조작패널(220), 서지영역검출가동부(230), 데이터저장부(240)를 제어하는 제어부(250);로 구성되어,
상술한 바와 같이, 서지 영역(SR) 내에서도 일정시간 동안, 터보블로어기계수단(100)의 안정적인 운전이 유지되도록 제어함으로서, 서지 영역(SR)에서의 운전을 정상 영역(CR)에서의 운전으로 유도한다.
특히, 터보블로어기계수단(100)의 성능 및 공기가 공급되는 라인의 상태를 고려하여, 관리자가 미리 설정한 일정시간 동안 서지 영역(SR) 내에서도, 안정적으로 운전되도록 제어하는 서지영역검출가동부(230)는 더욱 상세하게,
터보블로어기계수단(100)의 운전 상태가 정상 영역(CR)에서의 운전인지, 서지 영역(SR) 내로 들어온 운전인지를 감지하는 서지영역감지부(231);
상기 서지영역감지부(231)에 의해 서지 영역(SR) 내로 들어온 운전으로 감지될 경우, 관리자에 의해 설정된 개폐(開閉) 정도에 따라 전동밸브(160)를 자동으로 조절하는 자동제어밸브활성화부(232);
상기 자동제어밸브활성화부(232)의 작동으로 터보블로어기계수단(100)의 운전을 유지시키는 서지영역운전유지부(233);
상기 서지영역운전유지부(233)에 의해 서지 영역(SR) 내에서 운전되고 있는 터보블로어기계수단(100)이 일시적인 서지(surge)에 의한 운전이 아닌 터보블로어기계수단(100)에 손상을 가하게 되는 서지(surge)로 판단될 경우, 터보블로어기계수단(100)의 운전을 중지시키는 서지영역운전차단부(234);로 구성되되,
관리자에 의해 설정된 개폐(開閉) 정도에 따라 전동밸브(160)를 자동으로 조절하는 자동제어밸브활성화부(232)는,
전동밸브(160)의 개폐(開閉) 정도를 0[%] 내지 100[%]로 기준할 때,
터보블로어기계수단(100)에 발생된 서지(surge)의 지속시간에 따른 전동밸브(160)의 개폐(開閉) 정도를 설정하여, 서지 영역(SR) 내에서도 운전되도록 하는 제 1자동제어밸브범위설정모듈(233a);
상기 제 1자동제어밸브범위설정모듈(233a)로부터 설정된 범위 이외의, 터보블로어기계수단(100)에 발생된 서지(surge)의 지속시간에 따른 전동밸브(160)의 개폐(開閉) 정도를 설정하여, 서지 영역(SR) 내에서도 운전되도록 하는 제 2자동제어밸브범위설정모듈(233b);
상기 제 1자동제어밸브범위설정모듈(233a) 및 제 2자동제어밸브범위설정모듈(233b)로부터 설정된 범위 이외의, 터보블로어기계수단(100)에 발생된 서지(surge)의 지속시간에 따른 전동밸브(160)의 개폐(開閉) 정도를 설정하여, 서지 영역(SR) 내에서도 운전되도록 하는 제 3자동제어밸브범위설정모듈(233c);로 구성되어,
서지(surge) 발생, 지속시간에 따른 전동밸브(160)의 개폐(開閉) 정도를 설정, 제어하여, 터보블로어기계수단(100)에 손상이 일어나지 않는 범주 내에서 서지 영역(SR) 내에서의 운전이 허용되도록 운용범위를 확대시킨다.
좀 더 구체적으로, 예를 들면,
도 4에 도시된 바와 같이,
제 1자동제어밸브범위설정모듈(233a)의 범위를, 서지(surge)가 1[sec] 내지 5[sec] 내로 지속될 경우, 전동밸브(160)가 1[%] 내지 40[%] 개방되도록 설정하고,
제 2자동제어밸브범위설정모듈(233b)의 범위를, 서지(surge)가 6[sec] 내지 10[sec] 내로 지속될 경우, 전동밸브(160)가 40[%] 내지 70[%] 개방되도록 설정하고,
제 3자동제어밸브범위설정모듈(233c)의 범위를, 서지(surge)가 10[sec] 내지 13[sec] 내로 지속될 경우, 전동밸브(160)가 70[%] 내지 100[%] 개방되도록 설정하여, 서지(surge)의 지속시간을 단계별로 전동밸브(160)의 개폐(開閉) 정도를 설정하여, 서지 영역(SR) 내에서의 터보블로어기계수단(100)의 운전이 정상 영역(CR)의 운전으로 이동할 수 있도록 운용범위를 탄력적으로 확대시킨다.
이때, 0[%]는 전동밸브(160)의 완전 폐쇄, 100[%]는 전동밸브(160)의 완전 개방을 의미한다.
또한, 터보블로어제어수단(200)에,
관리자의 직접적인 조작패널(220)의 조작 이외에, 통신망(IT)을 통해, 관리자가 전용단말기(SP)를 이용하여, 터보블로어기계수단(100)의 운전 정보를 설정, 운전 상태를 확인할 수 있도록 하는 전용단말기통신부(260);를 더 포함, 구성함으로서,
관리자에 의한 본 발명인 서지 영역에서의 운전이 가능한 터보 블로어(1)의 관리의 용이성을 향상시킴과 동시에, 통신망(IT)과 연결되는 구역 내에서 언제든지 실시간으로 터보블로어기계수단(100)의 상태를 확인, 설정하여, 안정적인 운전이 유지되도록 할 수 있다.
이때, 터보블로어제어수단(200)에 전용단말기통신부(260)가 부가될 경우, 제어부(250)도 전용단말기통신부(260)를 제어할 수 있도록 구성되어야 한다.
한편, 유입된 공기를 흡입하여, 압력을 상승, 토출시키는 터보블로어기계수단(100)은,
내부에 일정공간이 형성되는 일정크기의 본체하우징(110);
상기 본체하우징(110)의 일측에 형성되는 공기유입부(120);
상기 본체하우징(110) 내부에 위치하여 공기유입부(120)로 유입되는 공기를 흡입, 토출시키는 터보블로어(130);
상기 터보블로어(130)와 결합되어, 터보블로어(130)를 통해 토출되는 공기를 본체하우징(110) 외부로 유동시키는 공기토출콘파이프(140);
상기 본체하우징(110) 내부로부터 발생되는 소음을 억제, 저하시키는 터보블로어소음기(150);
서지(surge)로 인해 자동으로 개폐(開閉) 정도가 조절되는 전동밸브(160);
터보블로어(130)의 상태에 따라 자동으로 개폐(開閉)되는 방풍밸브(170);로 구성되고,
상기 터보블로어(130)는 크게,
공기흡입덕트(IA) 및 공기배출덕트(OA)가 형성된 터보블로어케이싱(131);
상기 터보블로어케이싱(131) 내부로 공기를 흡입, 압력을 상승시켜, 토출시키는 임펠러(132);
상기 임펠러(132)를 회전시키는 로터(R) 및 스테이터(S)로 형성된 터보블로어모터(133);
상기 터보블로어케이싱(131) 내부의 온도 상승을 방지하는 냉각수단부(134);로 구성되어,
임펠러(132)의 회전으로 공기흡입덕트(IA)로 흡입되는 공기에 에너지를 가하여 공기량과 압력을 상승시켜, 공기배출덕트(OA)로 압력이 상승된 공기가 토출되도록 한다.
한편, 도 4를 참조하여, 본 발명인 서지 영역에서의 운전이 가능한 터보 블로어(1)에 대한 작동 흐름을 간략하게 살펴보면,
메인차단기를 이용하여, 조작패널(220) 및 인버터(210)에 전원을 인가시키고,(◀ S100, 전원 인가단계)
아직 정지되어 있는 터보블로어기계수단(100)의 상태를 유지시켜,(◀ S200, 터보블로어기계수단 정지단계)
관리자가 조작패널(220)로부터 출력되는 터보블로어기계수단(100)의 상태를 파악한 후,(◀ S300, 터보블로어기계수단 확인단계)
터보블로어기계수단(100)을 운전시킨다.(◀ S400, 터보블로어기계수단 가동단계)
이때, 관리자에 의해 운전되는 터보블로어기계수단(100)이 정상 영역(CR) 내의 운전일 경우, 개방된 방풍밸브(170)를 폐쇄하고, 운전이 유지되도록 하고,(◀ S500, 정상 영역 내의 운전 확인단계)
운전 중, 일시적인 부하 감소로 인해 터보블로어기계수단(100)의 운용범위가 서지 영역(SR)으로 변경되면 이를 감지하여,(◀ S600, 서지 영역 내의 운전 감지단계)
서지 영역(SR) 내에서도 운전이 일정시간 동안 유지되도록 하되,(◀ S700, 서지 영역 내의 운전 허용단계)
서지영역검출가동부(230)에 의해 전동밸브(160)를 자동으로 0[%] 내지 100[%]의 범위로 개폐(開閉)하여,(◀ S800, 전동밸브 개폐단계)
일시적인 서지(surge)에 의한 서지 영역(SR) 내의 운전인지, 터보블로어기계수단(100)에 손상이 될 만한 서지 영역(SR) 내에서의 운전인지를 터보블로어제어수단(200)에서 판단하여, 터보블로어기계수단(100)의 운전을 결정한다.
만약, 서지영역검출가동부(230)에서 제어하지 못하는 서지 영역(SR) 내의 운전일 경우, 터보블로어기계수단(100)을 중지시키고, 방풍밸브(170)를 개방하여,(◀ S900, 터보블로어기계수단 중지단계)
터보블로어기계수단(100)을 완전히 정지시켜, 서지(surge)로부터 보호한다.(◀ S1000, 운전 정지단계)
참고하여, 본 발명의 구성요소 중, 방풍밸브(170)는,
공기토출콘파이프(140) 상에 설치되고, 터보블로어(130) 기동(起動) 시, 발생되는 맥동 현상과 운전 중 차순위의 운전 시, 발생될 수 있는 맥동 현상을 효과적으로 억제하기 위해 형성된다.
즉, 터보블로어(130)로 흡입되는 공기의 압력을 일시적으로 외부로 방출하는 기능으로, 터보블로어(130)를 통해 압력이 상승된 공기가 공기토출콘파이프(140)로 유동될 때, 압력이 상승된 공기가 역으로 돌아가 공기가 역류, 순간적으로 운전 효율(유량)이 떨어지는 것을 방지하여, 일시적으로 압력이 상승된 공기를 외부로 방출시키기 위한 것이다.
재차 설명하면, 흡입되는 공기와 방출되는 압력이 상승된 공기가 충돌하지 않게 하는 구성요소로서, 압력이 상승된 공기의 방출 시간을 지연시키는 효과가 있으며, 또한, 터보블로어(130)의 임펠러(132)의 손상을 방지, 터보블로어(130)를 보호한다.
또한, 본 발명에 적용되는 터보블로어(130)라 함은, 입, 출구 정압비를 기준으로, 압력비가 1.1 내지 2.0 미만, 공기의 압력상승이 10[kPa] 내지 100[kPa]의 범위 내에서 상승된 공기를 토출시키는 장치를 말한다.
또한, 본 발명에서의 "정지"라 함은, 터보블로어기계수단(100)이 완전 정지된 상태를, "중지"라 함은, 터보블로어기계수단(100)의 구성요소 중, 터보블로어(130)만이 정지된 상태를 의미한다.
또한, 본 발명에서는 특정 단위를 표시할 때, 대괄호를 이용하여 숫자와 단위를 분리하였다.
즉, 예를 들면, 압력 단위인 "kPa"을 "[kPa]"로 표현하여, 특정 단위로 즉시 인지할 수 있도록 하였다.
또한, 조작패널(220)에는, 유량, 압력, 회전수, 온도 등, 관리자가 즉시 확인할 수 있도록 터보블로어기계수단(100)의 상태가 출력된다.
이상에서와 같이, 본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다.
따라서, 기술적 사상 또는 주요한 특징으로부터 벗어남이 없이 다른 여러가지 형태로 실시될 수 있으므로, 본 발명의 실시 예들은 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며 한정적으로 해석되어서는 아니되며, 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.
본 발명은 서지 영역에서의 운전이 가능한 터보 블로어에 관한 것으로서, 이를 제작하는 제작업, 판매업 및 관리업, 나아가, 터보 블로어가 적용되는 다양한 산업분야 증진에 기여하는 데에 적용할 수 있다.

Claims (1)

  1. 유입되는 외부 공기의 압력을 상승, 토출시키는 터보블로어기계수단(100), 상기 터보블로어기계수단(100)을 구동시키는 터보블로어제어수단(200)으로 구성되어,
    터보블로어기계수단(100)이 서지 영역(SR) 내에서도, 일정시간 동안 안정적으로 운전되도록 하는,
    서지 영역에서의 운전이 가능한 터보 블로어(1)에 있어서,
    유입된 공기를 흡입하여, 압력을 상승, 토출시키는 터보블로어기계수단(100)은,
    내부에 일정공간이 형성되는 일정크기의 본체하우징(110);
    상기 본체하우징(110)의 일측에 형성되는 공기유입부(120);
    상기 본체하우징(110) 내부에 위치하여 공기유입부(120)로 유입되는 공기를 흡입, 토출시키는 터보블로어(130);
    상기 터보블로어(130)와 결합되어, 터보블로어(130)를 통해 토출되는 공기를 본체하우징(110) 외부로 유동시키는 공기토출콘파이프(140);
    상기 본체하우징(110) 내부로부터 발생되는 소음을 억제, 저하시키는 터보블로어소음기(150);
    서지(surge)로 인해 자동으로 개폐(開閉) 정도가 조절되는 전동밸브(160);
    상기 터보블로어(130)를 통해 압력이 상승된 공기가 공기토출콘파이프(140)로 유동될 때, 압력이 상승된 공기가 역으로 돌아가 공기가 역류, 순간적으로 운전 효율(유량)이 떨어지는 것을 방지하기 위해, 일시적으로 압력이 상승된 공기를 외부로 방출시키는, 공기토출콘파이프(140) 상에 설치되고, 터보블로어(130) 기동(起動) 시, 발생되는 맥동 현상과 운전 중 차순위의 운전 시, 발생될 수 있는 맥동 현상을 효과적으로 억제하기 위해 형성되어, 흡입되는 공기와, 방출되는 압력이 상승된 공기가 충돌하지 않게 함으로서, 압력이 상승된 공기의 방출 시간을 지연시켜, 터보블로어(130)의 임펠러(132)의 손상을 방지, 터보블로어(130)를 보호하는, 터보블로어(130)의 상태에 따라 자동으로 개폐(開閉)되는 방풍밸브(170);로 구성되되,
    터보블로어(130)는,
    공기흡입덕트(IA) 및 공기배출덕트(OA)가 형성된 터보블로어케이싱(131);
    상기 터보블로어케이싱(131) 내부로 공기를 흡입, 압력을 상승시켜, 토출시키는 임펠러(132);
    상기 임펠러(132)를 회전시키는 로터(R) 및 스테이터(S)로 형성된 터보블로어모터(133);
    상기 터보블로어케이싱(131) 내부의 온도 상승을 방지하는 냉각수단부(134);로 구성되어,
    임펠러(132)의 회전으로 공기흡입덕트(IA)로 흡입되는 공기에 에너지를 가하여 공기량과 압력을 상승시켜, 공기배출덕트(OA)로 압력이 상승된 공기가 토출되도록 하고,
    정상 영역(CR) 및 일시적인 서지(surge)에 의한 서지 영역(SR)에서의 터보블로어기계수단(100)의 운전을 제어하는 터보블로어제어수단(200)은,
    터보블로어기계수단(100)에 전원을 공급하는 인버터(210);
    상기 인버터(210)를 통해 전원이 인가된 터보블로어기계수단(100)의 실시간 상태를 설정, 확인하는 조작패널(220);
    터보블로어기계수단(100)이 서지 영역(SR) 내에서도, 일정시간 동안 안정적으로 운전되도록 제어하는 서지영역검출가동부(230);
    터보블로어기계수단(100)의 운전 이력, 서지 운전(SR) 이력, 서지(surge) 이력에 대한 데이터를 저장하는 데이터저장부(240);
    인버터(210), 조작패널(220), 서지영역검출가동부(230), 데이터저장부(240)를 제어하는 제어부(250);로 구성되어,
    서지 영역(SR) 내에서도 일정시간 동안, 터보블로어기계수단(100)의 안정적인 운전이 유지되도록 제어함으로서, 서지 영역(SR)에서의 운전을 정상 영역(CR)에서의 운전으로 유도하고,
    서지영역검출가동부(230)는,
    터보블로어기계수단(100)의 운전 상태가 정상 영역(CR)에서의 운전인지, 서지 영역(SR) 내로 들어온 운전인지를 감지하는 서지영역감지부(231);
    상기 서지영역감지부(231)에 의해 서지 영역(SR) 내로 들어온 운전으로 감지될 경우, 관리자에 의해 설정된 개폐(開閉) 정도에 따라 전동밸브(160)를 자동으로 조절하는 자동제어밸브활성화부(232);
    상기 자동제어밸브활성화부(232)의 작동으로 터보블로어기계수단(100)의 운전을 유지시키는 서지영역운전유지부(233);
    상기 서지영역운전유지부(233)에 의해 서지 영역(SR) 내에서 운전되고 있는 터보블로어기계수단(100)이 일시적인 서지(surge)에 의한 운전이 아닌 터보블로어기계수단(100)에 손상을 가하게 되는 서지(surge)로 판단될 경우, 터보블로어기계수단(100)의 운전을 중지시키는 서지영역운전차단부(234);로 구성되되,
    관리자에 의해 설정된 개폐(開閉) 정도에 따라 전동밸브(160)를 자동으로 조절하는 자동제어밸브활성화부(232)는,
    전동밸브(160)의 개폐(開閉) 정도를 0[%] 내지 100[%]로 기준할 때,
    터보블로어기계수단(100)에 발생된 서지(surge)의 지속시간에 따른 전동밸브(160)의 개폐(開閉) 정도를 설정하여, 서지 영역(SR) 내에서도 운전되도록 하는 제 1자동제어밸브범위설정모듈(233a);
    상기 제 1자동제어밸브범위설정모듈(233a)로부터 설정된 범위 이외의, 터보블로어기계수단(100)에 발생된 서지(surge)의 지속시간에 따른 전동밸브(160)의 개폐(開閉) 정도를 설정하여, 서지 영역(SR) 내에서도 운전되도록 하는 제 2자동제어밸브범위설정모듈(233b);
    상기 제 1자동제어밸브범위설정모듈(233a) 및 제 2자동제어밸브범위설정모듈(233b)로부터 설정된 범위 이외의, 터보블로어기계수단(100)에 발생된 서지(surge)의 지속시간에 따른 전동밸브(160)의 개폐(開閉) 정도를 설정하여, 서지 영역(SR) 내에서도 운전되도록 하는 제 3자동제어밸브범위설정모듈(233c);로 구성되어,
    서지(surge) 발생, 지속시간에 따른 전동밸브(160)의 개폐(開閉) 정도를 설정, 제어하여, 터보블로어기계수단(100)에 손상이 일어나지 않는 범주 내에서 서지 영역(SR) 내에서의 운전이 허용되도록 운용범위를 확대, 터보블로어기계수단(100)의 성능 및 공기가 공급되는 라인의 상태를 고려하여, 관리자가 미리 설정한 일정시간 동안 서지 영역(SR) 내에서도, 안정적으로 운전되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 서지 영역에서의 운전이 가능한 터보 블로어.
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