KR102262816B1 - Air-conditioning apparatus using phase change material - Google Patents

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Abstract

본 발명은 증발기와 압축기와 응축기 및 팽창밸브를 포함하여 냉각사이클을 형성하는 제1 유닛과, 상변화물질을 내부에 수용하여 냉기가 취출되는 증발기의 전방측에 배치되는 제2 유닛과, 증발기의 후방측 또는 제2 유닛의 전방측에 배치되어 냉기를 취출시키는 기류를 형성하기 위한 제3 유닛을 포함하여, 압축기의 가동시간 및 가동부하를 줄여 동력과 에너지 낭비를 최소화하고 에너지의 효율적인 관리가 가능하도록 한 상변화물질을 이용한 공조장치에 관한 것이다.The present invention includes a first unit for forming a cooling cycle including an evaporator, a compressor, a condenser, and an expansion valve, a second unit arranged on the front side of the evaporator to accommodate a phase change material therein, and from which cold air is taken out; Including a third unit disposed on the rear side or on the front side of the second unit to form an airflow for blowing out cold air, it reduces the operating time and operating load of the compressor to minimize power and energy waste and enables efficient energy management It relates to an air conditioning device using a phase change material.

Description

상변화물질을 이용한 공조장치{AIR-CONDITIONING APPARATUS USING PHASE CHANGE MATERIAL}Air conditioning device using phase change material {AIR-CONDITIONING APPARATUS USING PHASE CHANGE MATERIAL}

본 발명은 상변화물질을 이용한 공조장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 건물이나 창고 등 공기조화가 필요한 개소에서 상변화물질의 특성을 이용하여 냉각사이클의 효율을 높일 수 있도록 한 상변화물질을 이용한 공조장치에 관한 것이다.The present invention relates to an air conditioning apparatus using a phase change material, and more particularly, to an air conditioning system using a phase change material to increase the efficiency of the cooling cycle by using the characteristics of the phase change material in places requiring air conditioning such as a building or warehouse. It's about air conditioning.

조명을 포함한 전자장비를 가동하면 시간이 지남에 따라 전자장비 내부에서 열이 발생한다.Operating electronic equipment, including lighting, generates heat inside the electronic equipment over time.

이렇듯, 열이 과도하게 발생하면 전자장비에 손상이 오기 쉬우므로 전자장비를 냉각하여 전자장비가 위치한 공간의 온도를 일정하게 유지시킬 필요가 있다.As such, when excessive heat is generated, it is easy to damage the electronic equipment, so it is necessary to keep the temperature of the space in which the electronic equipment is located constant by cooling the electronic equipment.

종래에는 열발생원인 전자장비를 냉각하기 위해서 주로 에어콘을 사용하였다. Conventionally, an air conditioner is mainly used to cool electronic equipment, which is a heat generating source.

그러나 에어콘을 사용할 경우에는 에어콘의 전력소모가 많아 비용이 많이 들었으며, 에어콘이 고장났을 경우 전자장비를 냉각할 수 있는 별도의 장치가 없어 문제가 있었다.However, when an air conditioner is used, the cost is high because the power consumption of the air conditioner is high, and there is a problem because there is no separate device to cool the electronic equipment when the air conditioner is broken.

이러한 문제점을 해결하고자 등록실용신안 제20-0219702호의 "통신장비의 온도 조절을 위한 냉각장치"(이하 선행기술)가 있다. To solve this problem, there is a "cooling device for temperature control of communication equipment" (hereinafter referred to as prior art) of Utility Model Registration No. 20-0219702.

그러나 선행기술은 냉매로서의 PCM의 역할이 특정되지 않았고, PCM이 충진되는 PCM 셀이나 PCM 관의 구조를 명확히 하지 못했으며, PCM이 자연적으로 원활히 순환하도록 파이프와 방열기 등의 구조를 특징짓지 못했다.However, the prior art did not specify the role of PCM as a refrigerant, did not clarify the structure of the PCM cell or PCM tube filled with PCM, and did not characterize the structure of pipes and radiators so that the PCM naturally circulates smoothly.

또한, 이상기온 현상으로 외부의 온도가 너무 높거나 너무 낮아질 때는 급격한 온도 변화에도 온도 편차가 크지 않으면서 전자장비가 위치한 공간의 온도를 어느정도 일정하게 유지하게 할 수 없었다.In addition, when the outside temperature becomes too high or too low due to an abnormal temperature phenomenon, the temperature of the space where the electronic equipment is located cannot be kept constant to some extent without a large temperature deviation even with a sudden temperature change.

등록실용신안 제20-0219702호Registered Utility Model No. 20-0219702

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 발명된 것으로, 상변화물질의 특성을 이용하여 불필요한 동력소모와 에너지 낭비를 줄이고 냉각사이클의 효율을 높일 수 있도록 하는 상변화물질을 이용한 공조장치를 제공하기 위한 것이다.The present invention was invented to improve the above problems, and to provide an air conditioner using a phase change material that uses the characteristics of the phase change material to reduce unnecessary power consumption and energy waste and increase the efficiency of the cooling cycle it is for

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 액냉매가 공기 또는 물질로부터 증발에 필요한 증발잠열을 흡수하여 증발하는 증발과정이 이루어지는 증발기와, 상기 증발기와 연결되고 냉매증기를 압축하는 압축과정이 이루어지는 압축기와, 상기 압축기와 연결되고 냉매가 응축되는 응축과정이 이루어지는 응축기와, 상기 응축기 및 상기 증발기와 연결되고 액냉매가 통과하며 상변화하는 팽창과정이 이루어지는 팽창밸브를 포함하며, 상기 냉매가 순차적으로 상기 증발과정과 상기 압축과정과 상기 응축과정 및 상기 팽창과정을 반복하는 냉각사이클을 형성하는 제1 유닛; 상변화물질(Phase Change Material, 이하 PCM)이 내부에 수용되어 냉기가 취출되는 상기 증발기와 온기가 취출되는 상기 응축기의 전방측에 배치되고, 상기 압축기의 가동시간 및 가동부하를 저감시키는 제2 유닛; 및 상기 증발기의 후방측 또는 상기 제2 유닛의 전방측에 배치되어 상기 냉기를 목적 공간인 챔버로 취출시키도록 기류를 형성시키는 팬(fan)을 포함하는 제3 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 상변화물질을 이용한 공조장치를 제공할 수 있다.In order to achieve the above object, the present invention provides an evaporator in which the liquid refrigerant absorbs the latent heat of evaporation required for evaporation from air or material and evaporates, and the evaporator is connected to the evaporator and the compression process of compressing the refrigerant vapor is performed. a compressor, a condenser connected to the compressor and performing a condensation process in which the refrigerant is condensed, and an expansion valve connected to the condenser and the evaporator and undergoing a phase change expansion process by passing a liquid refrigerant, wherein the refrigerant is sequentially discharged a first unit for forming a cooling cycle that repeats the evaporation process, the compression process, the condensation process, and the expansion process; A phase change material (hereinafter referred to as PCM) is accommodated therein and is disposed on the front side of the evaporator from which cold air is blown out and the condenser from which warm air is blown out, and a second unit that reduces the operating time and operating load of the compressor ; and a third unit disposed on the rear side of the evaporator or on the front side of the second unit to form an airflow to blow out the cold air to a chamber that is a target space. It is possible to provide an air conditioner using a change material.

여기서, 상기 제2 유닛은, 상기 PCM이 수용되는 내부 공간을 형성하는 PCM 블록을 포함하는 것을 특징으로 한다.Here, the second unit, characterized in that it includes a PCM block forming an internal space in which the PCM is accommodated.

이때, 상기 제2 유닛은, 상기 PCM이 수용되는 내부 공간을 형성하며 상기 증발기의 전방측에 배치되는 제1 PCM 블록과, 상기 PCM이 수용되는 내부 공간을 형성하며 상기 응축기의 전방측에 배치되는 제2 PCM 블록을 포함하며, 상기 제1 PCM 블록을 통과하는 상기 냉기를 상기 챔버로 취출시킴으로써 냉방이 이루어지고, 상기 제2 PCM 블록을 통과하는 온기를 상기 챔버로 취출시킴으로써 난방이 이루어지며, 상기 압축기에 의하여 압축되는 냉매증기의 이송 방향은 상기 냉방 또는 상기 난방에 따라 절환되는 것을 특징으로 한다.In this case, the second unit forms an internal space in which the PCM is accommodated, and a first PCM block disposed on the front side of the evaporator, and an internal space in which the PCM is accommodated, and is disposed on the front side of the condenser A second PCM block is included, and cooling is made by blowing out the cold air passing through the first PCM block into the chamber, and heating is made by blowing out the warm air passing through the second PCM block into the chamber, the The transfer direction of the refrigerant vapor compressed by the compressor is characterized in that it is switched according to the cooling or the heating.

또한, 상기 제1 PCM 블록을 통과하는 상기 냉기가 상기 챔버 내부로 유입되도록 상기 증발기측으로부터 연결되는 냉방 배관과, 상기 제2 PCM 블록을 통과하는 상기 온기가 상기 챔버 내부로 유입되도록 상기 응축기측으로부터 연결되는 난방 배관과, 상기 냉방 배관 및 상기 난방 배관과 연결되어 상기 냉기 또는 상기 온기를 선택적으로 또는 혼합하여 상기 챔버 내부로 분배 취출시키는 디스트리뷰터와, 상기 냉방 배관에 장착되어 상기 디스트리뷰터측으로 향하는 유로를 선택적으로 개폐하는 제1 전자밸브와, 상기 난방 배관에 장착되어 상기 디스트리뷰터측으로 향하는 유로를 선택적으로 개폐하는 제2 전자밸브와, 상기 압축기와 연결되어 상기 냉매증기의 이송 방향을 절환하는 냉난방 스위치와, 상기 챔버의 일측에 장착되어 상기 챔버 내부의 온도를 실시간으로 측정하는 온도 센서와, 상기 제1 전자밸브와 상기 제2 전자밸브와 상기 압축기와 상기 냉난방 스위치 및 상기 온도 센서와 전기적으로 연결되며, 상기 제1 전자밸브와 상기 제2 전자밸브의 개폐 조작과, 상기 냉난방 스위치의 조작에 따른 상기 압축기의 냉매증기 이송 방향 조작과, 상기 온도 센서에 의하여 실시간으로 수집되는 온도값과 기설정값과의 비교 분석을 실시하는 컨트롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, a cooling pipe connected from the evaporator side so that the cold air passing through the first PCM block flows into the chamber, and from the condenser side so that the warm air passing through the second PCM block flows into the chamber A heating pipe connected to the cooling pipe and a distributor connected to the cooling pipe and the heating pipe for selectively or mixing the cold air or the warm air to distribute and blow out the cold air or the warm air into the chamber, and a flow path mounted on the cooling pipe and directed toward the distributor a first solenoid valve for opening and closing with a , a second solenoid valve mounted on the heating pipe to selectively open and close a flow path toward the distributor; a heating/cooling switch connected to the compressor to switch the transfer direction of the refrigerant vapor; A temperature sensor mounted on one side of the chamber to measure the temperature inside the chamber in real time, the first solenoid valve, the second solenoid valve, the compressor, the air conditioning switch, and the temperature sensor are electrically connected, Comparative analysis between the opening and closing operation of the first solenoid valve and the second solenoid valve, the operation of the refrigerant vapor transport direction of the compressor according to the operation of the air conditioning switch, and the temperature value collected in real time by the temperature sensor and the preset value It is characterized in that it further comprises a controller to implement.

아울러, 상기 제2 유닛은, 상기 PCM이 수용되는 내부 공간을 형성하며 상기 증발기의 전방측에 배치되는 제1 PCM 블록과, 상기 PCM이 수용되는 내부 공간을 형성하며 상기 응축기의 전방측에 배치되는 제2 PCM 블록을 포함하며, 상기 제3 유닛은, 상기 증발기의 후방측 또는 상기 제1 PCM 블록의 전방측에 배치되어 상기 냉기를 취출시키는 기류를 형성하는 제1 팬과, 상기 응축기의 후방측 또는 상기 제2 PCM 블록의 전방측에 배치되어 상기 온기를 취출시키는 기류를 형성하는 제2 팬을 포함하며, 상기 제1 PCM 블록과 상기 증발기와 상기 제1 팬은 제1 모듈 하우징에 탈착 가능하게 수납되고, 상기 제2 PCM 블록과 상기 응축기와 상기 제2 팬은 상기 제1 모듈 하우징과 별개로 구비된 제2 모듈 하우징에 탈착 가능하게 수납되는 것을 특징으로 한다.In addition, the second unit forms an internal space in which the PCM is accommodated, and a first PCM block disposed on the front side of the evaporator, and an internal space in which the PCM is accommodated and is disposed on the front side of the condenser a second PCM block, wherein the third unit includes: a first fan disposed on a rear side of the evaporator or a front side of the first PCM block to form an airflow for taking out the cold air; and a rear side of the condenser or a second fan disposed on the front side of the second PCM block to form an airflow for taking out the warmth, wherein the first PCM block, the evaporator, and the first fan are detachably attached to the first module housing and the second PCM block, the condenser, and the second fan are detachably accommodated in a second module housing provided separately from the first module housing.

상기와 같은 구성의 본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과를 도모할 수 있다.According to the present invention having the configuration as described above, the following effects can be achieved.

우선, 본 발명은 냉각사이클을 형성하는 기존의 공조기에 상변화물질의 특성을 이용하여 압축기의 가동시간과 가동부하를 줄여줌으로써 동력과 에너지의 불필요한 낭비를 줄일 수 있음은 물론, 에너지의 효율적인 관리를 도모할 수 있게 될 것이다.First, the present invention can reduce unnecessary waste of power and energy by reducing the operation time and operation load of the compressor by using the characteristics of the phase change material in the conventional air conditioner forming the cooling cycle, as well as the efficient management of energy. will be able to promote

특히, 본 발명은 창고나 거실 또는 사무실 등 공조가 필요한 공간의 희망 온도값에 신속하게 도달하여 해당 희망 온도값을 장시간 유지할 수 있는 효과를 도모할 수 있게 될 것이다.In particular, the present invention will be able to achieve the effect of quickly reaching the desired temperature value of a space requiring air conditioning, such as a warehouse, living room, or office, and maintaining the desired temperature value for a long time.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 상변화물질을 이용한 공조장치의 전체적인 구조를 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 상변화물질을 이용한 공조장치의 전체적인 구조를 나타낸 개념도이다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 상변화물질을 이용한 공조장치의 주요부인 제2 유닛의 구조를 나타낸 개념도이다.
도 6은 도 5(d)의 VI-VI 선 단면 구조를 나타낸 단면 개념도이다.1 is a conceptual diagram showing the overall structure of an air conditioner using a phase change material according to an embodiment of the present invention.
2 is a conceptual diagram showing the overall structure of an air conditioner using a phase change material according to another embodiment of the present invention.
3 to 5 are conceptual views illustrating a structure of a second unit, which is a main part of an air conditioner using a phase change material according to various embodiments of the present invention.
6 is a cross-sectional conceptual view illustrating a cross-sectional structure taken along line VI-VI of FIG. 5(d).

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.Advantages and features of the present invention, and methods for achieving them, will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings.

그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예로 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다.However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various different forms.

본 명세서에서 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.In the present specification, the present embodiment is provided to complete the disclosure of the present invention, and to fully inform those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains to the scope of the present invention.

그리고 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.And the invention is only defined by the scope of the claims.

따라서, 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.Accordingly, in some embodiments, well-known components, well-known operations, and well-known techniques have not been specifically described to avoid obscuring the present invention.

또한, 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭하고, 본 명세서에서 사용된(언급된) 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.In addition, like reference numerals refer to like elements throughout the specification, and terms used (referred to) in this specification are for the purpose of describing the embodiments and are not intended to limit the present invention.

본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함하며, '포함(또는, 구비)한다'로 언급된 구성 요소 및 동작은 하나 이상의 다른 구성요소 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.In this specification, the singular also includes the plural unless specifically stated in the phrase, and elements and operations referred to as 'comprising (or having)' do not exclude the presence or addition of one or more other elements and operations. .

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used herein may be used with meanings commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs.

또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Also, terms defined in commonly used dictionary are not to be interpreted ideally or excessively unless defined.

이하, 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

우선, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 상변화물질을 이용한 공조장치의 전체적인 구조를 나타낸 개념도이다.First, FIG. 1 is a conceptual diagram showing the overall structure of an air conditioner using a phase change material according to an embodiment of the present invention.

그리고, 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 상변화물질을 이용한 공조장치의 전체적인 구조를 나타낸 개념도이다.And, FIG. 2 is a conceptual diagram showing the overall structure of an air conditioner using a phase change material according to another embodiment of the present invention.

또한, 도 3 내지 도 5는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 상변화물질을 이용한 공조장치의 주요부인 제2 유닛(200)의 구조를 나타낸 개념도이다.In addition, FIGS. 3 to 5 are conceptual views illustrating the structure of the second unit 200, which is a main part of an air conditioner using a phase change material according to various embodiments of the present invention.

아울러, 도 6은 도 5(d)의 VI-VI 선 단면 구조를 나타낸 단면 개념도이다.In addition, FIG. 6 is a cross-sectional conceptual view illustrating a cross-sectional structure taken along line VI-VI of FIG. 5(d).

참고로, 도 2에서 실선 화살표는 냉방시 냉매의 이송 방향을, 일점쇄선 화살표는 난방시 냉매의 이송 방향을 각각 나타낸다.For reference, in FIG. 2 , a solid arrow indicates a transfer direction of the refrigerant during cooling, and a dashed-dotted arrow indicates a transfer direction of the refrigerant during heating, respectively.

본 발명은 도시된 바와 같이 제1, 2, 3 유닛(100, 200, 300)을 포함하는 구조임을 파악할 수 있다.It can be understood that the present invention has a structure including the first, second, and third units 100, 200, and 300 as shown.

제1 유닛(100)은 냉매가 순차적으로 증발과정과 압축과정과 응축과정 및 팽창과정을 반복하는 냉각사이클을 형성하는 것이다.The first unit 100 forms a cooling cycle in which the refrigerant sequentially repeats an evaporation process, a compression process, a condensation process, and an expansion process.

이러한 제1 유닛(100)은 액냉매가 공기 또는 물질로부터 증발에 필요한 증발잠열을 흡수하여 증발하는 증발과정이 이루어지는 증발기(110)를 포함할 수 있다.The first unit 100 may include an evaporator 110 in which the liquid refrigerant absorbs latent heat of evaporation required for evaporation from air or material and evaporates.

제1 유닛(100)은 증발기(110)와 연결되고 냉매증기를 압축하는 압축과정이 이루어지는 압축기(120)를 포함할 수 있다.The first unit 100 may include a compressor 120 connected to the evaporator 110 and performing a compression process for compressing refrigerant vapor.

제1 유닛(100)은 압축기(120)와 연결되고 냉매가 응축되는 응축과정이 이루어지는 응축기(130)를 포함할 수 있다.The first unit 100 may include a condenser 130 connected to the compressor 120 and performing a condensation process in which the refrigerant is condensed.

또한 제1 유닛(100)은 응축기(130) 및 증발기(110)와 연결되고 액냉매가 통과하며 상변화하는 팽창과정이 이루어지는 팽창밸브(140)를 포함할 수 있다.In addition, the first unit 100 may include an expansion valve 140 connected to the condenser 130 and the evaporator 110 , through which a liquid refrigerant passes, and an expansion process of phase change is performed.

한편, 제2 유닛(200)은, 상변화물질(Phase Change Material, 이하 PCM)이 내부에 수용되어 냉기가 취출되는 증발기(110)와 온기가 취출되는 응축기(130)의 전방측에 배치되고, 압축기(120)의 가동시간 및 가동부하를 저감시키기 위하여 마련된 것이다.On the other hand, the second unit 200, the phase change material (Phase Change Material, hereinafter PCM) is accommodated therein is disposed on the front side of the evaporator 110 from which cold air is blown out and the condenser 130 from which warm air is blown out, It is provided to reduce the operating time and operating load of the compressor 120 .

아울러, 제3 유닛(300)은, 증발기(110)의 후방측 또는 제2 유닛(200)의 전방측에 배치되어 냉기를 목적 공간인 챔버(400)로 취출시키도록 기류를 형성시키는 팬(301, fan)을 포함하는 것이다.In addition, the third unit 300 is disposed on the rear side of the evaporator 110 or on the front side of the second unit 200 to form an airflow to blow out cold air into the chamber 400 which is a target space 301 . , fans).

본 발명은 상기와 같은 실시예의 적용이 가능하며 다음과 같은 다양한 실시예의 적용 또한 가능함은 물론이다.It goes without saying that the present invention can be applied to the above-described embodiments, and can also be applied to the following various embodiments.

우선, 제2 유닛(200)은, 도 2와 같이 PCM이 수용되는 내부 공간을 형성하며 증발기(110)의 전방측에 배치되는 제1 PCM 블록(201)과, PCM이 수용되는 내부 공간을 형성하며 응축기(130)의 전방측에 배치되는 제2 PCM 블록(202)을 포함할 수 있다.First, the second unit 200 forms an internal space in which the PCM is accommodated as shown in FIG. 2 and forms the first PCM block 201 disposed on the front side of the evaporator 110, and an internal space in which the PCM is accommodated. and a second PCM block 202 disposed on the front side of the condenser 130 .

여기서, 제1 PCM 블록(201)을 통과하는 냉기를 챔버(400)로 취출시킴으로써 냉방이 이루어지고, 제2 PCM 블록(202)을 통과하는 온기를 챔버(400)로 취출시킴으로써 난방이 이루어지며, 압축기(120)에 의하여 압축되는 냉매증기의 이송 방향은 냉방 또는 난방에 따라 절환되는 것을 파악할 수 있다.
이때, 압축기(120)에 의하여 압축되는 냉매증기의 이송 방향 절환에 따라 바로 앞 문단에서 기술한 냉매증기의 이송 방향을 제1 방향(도 2의 실선 화살표 방향 참조)이라 할 때, 냉난방 스위치(122)에 의한 이송 방향 절환에 따른 냉매증기의 이송 방향을 제2 방향(도 2의 일점쇄선 화살표 방향 참조)이라 정의한다.
따라서, 제1 PCM 블록(201)을 통과하는 온기를 챔버(400)로 취출시킴으로써 난방이 이루어지며, 제2 PCM 블록(202)을 통과하는 냉기를 챔버(400)로 취출시킴으로써 냉방이 이루어짐은 물론이다.Here, cooling is made by blowing out the cold air passing through the first PCM block 201 into the chamber 400, and heating is made by blowing out the warm air passing through the second PCM block 202 into the chamber 400, It can be understood that the transfer direction of the refrigerant vapor compressed by the compressor 120 is switched according to cooling or heating.
At this time, when the transfer direction of the refrigerant vapor described in the immediately preceding paragraph is the first direction (refer to the direction of the solid arrow in FIG. 2 ) according to the transfer direction switching of the refrigerant vapor compressed by the compressor 120 , the air conditioning switch 122 ) is defined as the second direction (refer to the dashed-dotted arrow direction in FIG. 2) as the transfer direction of the refrigerant vapor according to the transfer direction switching.
Therefore, heating is made by blowing out the warm air passing through the first PCM block 201 into the chamber 400 , and cooling is made by blowing out the cold air passing through the second PCM block 202 into the chamber 400 , of course. to be.

한편, 본 발명에서는 도 2와 같이 냉난방을 선택적으로 실시할 수 있도록, 제1 PCM 블록(201)을 통과하는 냉기가 챔버(400) 내부로 유입되도록 증발기(110)측으로부터 연결되는 냉방 배관(310)과, 제2 PCM 블록(202)을 통과하는 온기가 챔버(400) 내부로 유입되도록 응축기(130)측으로부터 연결되는 난방 배관(320)을 더 구비할 수 있다.Meanwhile, in the present invention, as shown in FIG. 2 , the cooling pipe 310 connected from the evaporator 110 side so that the cold air passing through the first PCM block 201 flows into the chamber 400 so as to selectively perform heating and cooling as shown in FIG. 2 . ) and the second PCM block 202 may further include a heating pipe 320 connected from the condenser 130 side so that the heat passing through the chamber 400 is introduced into the interior.

여기서, 본 발명은 냉방 배관(310) 및 난방 배관(320)과 연결되어 냉기 또는 온기를 선택적으로 또는 혼합하여 챔버(400) 내부로 분배 취출시키는 디스트리뷰터(600)를 더 구비할 수 있다.Here, the present invention may further include a distributor 600 connected to the cooling pipe 310 and the heating pipe 320 to selectively or mix cold air or warm air to distribute and blow out into the chamber 400 .

이때, 본 발명은 냉방 배관(310)에 장착되어 디스트리뷰터(600)측으로 향하는 유로를 선택적으로 개폐하는 제1 전자밸브(311)와, 난방 배관(320)에 장착되어 디스트리뷰터(600)측으로 향하는 유로를 선택적으로 개폐하는 제2 전자밸브(321)를 더 구비할 수도 있다.At this time, the present invention is mounted on the cooling pipe 310, the first solenoid valve 311 for selectively opening and closing the flow path toward the distributor 600, and the heating pipe 320 is mounted on the distributor 600 toward the flow path. A second solenoid valve 321 that selectively opens and closes may be further provided.

또한, 본 발명은 압축기(120)와 연결되어 냉매증기의 이송 방향을 절환하는 냉난방 스위치(122)와, 챔버(400)의 일측에 장착되어 챔버(400) 내부의 온도를 실시간으로 측정하는 온도 센서(410)를 더 구비할 수도 있다.In addition, the present invention is connected to the compressor 120, the air-conditioning switch 122 for switching the transfer direction of the refrigerant vapor, and a temperature sensor mounted on one side of the chamber 400 to measure the temperature inside the chamber 400 in real time. (410) may be further provided.

아울러, 본 발명은 제1 전자밸브(311)와 제2 전자밸브(321)와 압축기(120)와 냉난방 스위치(122) 및 온도 센서(410)와 전기적으로 연결되는 컨트롤러(500)를 더 구비할 수도 있다.In addition, the present invention may further include a controller 500 electrically connected to the first solenoid valve 311 , the second solenoid valve 321 , the compressor 120 , the air conditioning switch 122 , and the temperature sensor 410 . may be

컨트롤러(500)는 제1 전자밸브(311)와 제2 전자밸브(321)의 개폐 조작과, 냉난방 스위치(122)의 조작에 따른 압축기(120)의 냉매증기 이송 방향 조작과, 온도 센서(410)에 의하여 실시간으로 수집되는 온도값과 기설정값과의 비교 분석을 실시하게 된다.The controller 500 includes an opening/closing operation of the first solenoid valve 311 and the second solenoid valve 321 , an operation of the refrigerant vapor transport direction of the compressor 120 according to the operation of the air-conditioning switch 122 , and a temperature sensor 410 . ), the temperature value collected in real time and the preset value are compared and analyzed.

한편, 제3 유닛(300)은, 증발기(110)의 후방측 또는 제1 PCM 블록(201)의 전방측에 배치되어 냉기를 취출시키는 기류를 형성하는 제1 팬(301)과, 응축기(130)의 후방측 또는 제2 PCM 블록(202)의 전방측에 배치되어 온기를 취출시키는 기류를 형성하는 제2 팬(302)을 포함할 수 있다.On the other hand, the third unit 300 is disposed on the rear side of the evaporator 110 or on the front side of the first PCM block 201 to form an airflow for blowing out cold air, the first fan 301 and the condenser 130 ) may include a second fan 302 disposed on the rear side or on the front side of the second PCM block 202 to form an airflow for taking out the warmth.

따라서, 제1 PCM 블록(201)과 증발기(110)와 제1 팬(301)은 제1 모듈 하우징(300a)에 탈착 가능하게 수납되고, 제2 PCM 블록(202)과 응축기(130)와 제2 팬(302)은 제1 모듈 하우징(300a)과 별개로 구비된 제2 모듈 하우징(300b)에 탈착 가능하게 모듈 형태로 수납될 수도 있을 것이다.Accordingly, the first PCM block 201, the evaporator 110, and the first fan 301 are detachably accommodated in the first module housing 300a, and the second PCM block 202, the condenser 130 and the second The second fan 302 may be detachably accommodated in a module form in the second module housing 300b provided separately from the first module housing 300a.

한편, 제2 유닛(200)은 도 3(a)와 같이 PCM이 수용되는 내부 공간을 형성하는 PCM 블록(200)을 포함할 수 있으며, 도 3(b) 내지 도 3(d)와 같이 PCM 블록(200)의 전면 및 후면에 복수로 관통되는 전열 슬롯(210)을 포함하는 구조의 실시예를 적용할 수도 있음은 물론이다.On the other hand, the second unit 200 may include a PCM block 200 forming an internal space in which the PCM is accommodated as shown in Fig. 3(a), and as shown in Figs. 3(b) to 3(d), the PCM Of course, it is also possible to apply an embodiment of a structure including a plurality of heat transfer slots 210 through the front and rear surfaces of the block 200 .

전열 슬롯(210)은, 구체적으로는 도 3(b)와 같이 복수의 행과 열을 이루어 배열되는 직사각 형상으로 형성되거나, 도 3(c)와 같이 복수의 행과 열을 이루어 배열되는 원 또는 타원 형상으로 형성되거나, 도 3(d)와 같이 장공 또는 직사각 형상으로 형성되어 복수로 평행하게 배치되도록 함으로써, PCM의 상변화를 늦추고 전열 면적을 늘려 압축기(120)의 가동시간 및 가동부하를 저감시키는데 도움을 줄 수 있게 될 것이다.The heat transfer slot 210 is specifically formed in a rectangular shape arranged in a plurality of rows and columns as shown in Fig. 3(b), or a circle arranged in a plurality of rows and columns as shown in Fig. 3(c). It is formed in an elliptical shape, or is formed in a long hole or rectangular shape as shown in FIG. 3( d ) and arranged in parallel in plurality, thereby slowing the phase change of the PCM and increasing the heat transfer area to reduce the operating time and operating load of the compressor 120 . will be able to help you do it.

한편, 제2 유닛(200)은, 도 4(a)와 같이 PCM이 수용되는 내부 공간을 형성하는 제1 PCM 바(221)와, 제1 PCM 바(221)와 평행하며 제1 PCM 바(221)의 하부측에 배치되고 PCM이 수용되는 내부 공간을 형성하는 제2 PCM 바(222)와, 제1 PCM 바(221) 및 제2 PCM 바(222) 각각의 내부 공간과 연통되는 상하 양단부를 구비하며 평행하게 배치되는 기둥 형상으로 형성된 복수의 제1 연통관(230)을 포함할 수 있다.On the other hand, the second unit 200 is parallel to the first PCM bar 221 and the first PCM bar 221 forming an internal space in which the PCM is accommodated as shown in FIG. 4(a), and the first PCM bar ( The second PCM bar 222 disposed on the lower side of 221 and forming an internal space in which the PCM is accommodated, and both upper and lower ends communicating with the internal space of each of the first PCM bar 221 and the second PCM bar 222 . and may include a plurality of first communication tubes 230 formed in a columnar shape disposed in parallel.

여기서, 제2 유닛(200)은 도 4(b)와 같이 복수의 제1 연통관(230) 각각의 외주면에 상하 방향으로 이격하여 복수로 평행하게 장착되는 원판 형상의 제1 핀(241)을 더 구비할 수도 있다.Here, the second unit 200 is a disk-shaped first pin 241 mounted in parallel to a plurality of spaced apart in the vertical direction on the outer peripheral surface of each of the plurality of first communication tubes 230, as shown in Fig. 4(b). may be provided.

이때, 제2 유닛(200)은 도 4(c)와 같이 복수의 제1 연통관(230) 각각의 외주면에 상하 방향으로 이격하여 복수로 평행하게 장착되는 주름진 원판 형상의 제2 핀(242)을 더 구비할 수도 있다.At this time, the second unit 200 is a corrugated disk-shaped second pin 242 that is mounted in parallel in a plurality of spaced apart in the vertical direction on the outer circumferential surface of each of the plurality of first communication tubes 230 as shown in FIG. 4(c). More may be provided.

또한, 제2 유닛(200)은 도 4(d)와 같이 복수의 제1 연통관(230) 각각의 외주면을 따라 상하 방향으로 나선 형상을 형성하며 장착되는 제3 핀(243)을 더 구비할 수도 있음은 물론이다.In addition, the second unit 200 may further include a third pin 243 that is mounted while forming a spiral shape in the vertical direction along the outer circumferential surface of each of the plurality of first communication tubes 230 as shown in FIG. 4(d). of course there is

한편, 제2 유닛(200)은, 도 5 및 도 6과 같이 PCM이 수용되는 내부 공간을 형성하는 사각 액자 형상의 PCM 프레임(250)에 제2 연통관(261) 또는 제3 연통관(262)을 포함하는 구조의 실시예를 적용할 수도 있을 것이다.On the other hand, the second unit 200, as shown in FIGS. 5 and 6, a second communication pipe 261 or a third communication pipe 262 in the PCM frame 250 of a rectangular frame shape that forms an internal space in which the PCM is accommodated. Embodiments of the structure including the structure may be applied.

제2 연통관(261)은 PCM 프레임(250)의 내측 영역에 복수로 배치되는 것으로, PCM 프레임(250)의 내부 공간과 연통되는 양단부를 가지며, 상하 방향으로 평행하게 복수로 이격 배치된다.A plurality of second communication tubes 261 are disposed in the inner region of the PCM frame 250 , have both ends communicating with the internal space of the PCM frame 250 , and are arranged in a plurality in parallel in the vertical direction.

제3 연통관(262)은 PCM 프레임(250)의 내측 영역에 복수로 배치되는 것으로, PCM 프레임(250)의 내부 공간과 연통되는 양단부를 가지며, 좌우 방향으로 평행하게 복수로 이격 배치된다.A plurality of third communication tubes 262 are disposed in the inner region of the PCM frame 250 , have both ends communicating with the internal space of the PCM frame 250 , and are arranged in a plurality in parallel in the left and right direction.

즉, 제2 유닛(200)은 도 5(a)와 같이 PCM 프레임(250)과 복수의 제2 연통관(261)을 포함하는 조합, 또는 도 5(b)와 같이 PCM 프레임(250)과 복수의 제3 연통관(262)을 포함하는 조합으로 이루어질 수 있을 것이다.That is, the second unit 200 is a combination including a PCM frame 250 and a plurality of second communication tubes 261 as shown in Fig. 5(a), or a PCM frame 250 and a plurality of them as shown in Fig. 5(b). It may be made of a combination including a third communication pipe 262 of the.

한편, 복수의 제2 연통관(261)과 복수의 제3 연통관(262) 각각의 중심은 도 5(c)와 같이 동일 평면 상에 존재하며, 복수의 제2 연통관(261)과 복수의 제3 연통관(262) 각각의 내부 공간은 서로 연통되어 PCM 프레임(250)의 내측 영역에서 격자 형상을 형성하도록 제작될 수도 있다.On the other hand, the center of each of the plurality of second communication tubes 261 and the plurality of third communication tubes 262 is present on the same plane as in FIG. 5 (c), and the plurality of second communication tubes 261 and the plurality of third The internal space of each of the communication tubes 262 may be manufactured to communicate with each other to form a lattice shape in the inner region of the PCM frame 250 .

아울러, 복수의 제3 연통관(262)은, 도 5(d) 및 도 6과 같이 복수의 제3 연통관(262)중 최상단의 제3 연통관(262)으로부터 상하 방향으로 지그 재그로 배치될 수 있다.In addition, the plurality of third communication tubes 262 may be arranged in a zigzag in the vertical direction from the third communication tube 262 at the top of the plurality of third communication tubes 262 as shown in FIGS. 5(d) and 6 . .

여기서, 복수의 제2 연통관(261)은, 상하 방향을 따라 지그재그로 배치된 복수의 제3 연통관(262)들 사이에 평행하게 이격 배치됨으로써, PCM의 상변화를 늦추고 전열 면적을 늘려 압축기(120)의 가동시간 및 가동부하를 저감시키는데 도움을 줄 수 있게 될 것이다.Here, the plurality of second communication tubes 261 are spaced apart from each other in parallel between the plurality of third communication tubes 262 arranged in a zigzag along the vertical direction, thereby slowing the phase change of the PCM and increasing the heat transfer area of the compressor 120 ) will be able to help reduce the operating time and operating load.

이상과 같이 본 발명은 상변화물질의 특성을 이용하여 불필요한 동력소모와 에너지 낭비를 줄이고 냉각사이클의 효율을 높일 수 있도록 하는 상변화물질을 이용한 공조장치를 제공하는 것을 기본적인 기술적 사상으로 하고 있음을 알 수 있다.As described above, it is understood that the basic technical idea of the present invention is to provide an air conditioner using a phase change material that can reduce unnecessary power consumption and energy waste and increase the efficiency of the cooling cycle by using the characteristics of the phase change material. can

그리고, 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서 당해 업계 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형 및 응용 또한 가능함은 물론이다.And, within the scope of the basic technical spirit of the present invention, many other modifications and applications are also possible for those of ordinary skill in the art.

100...제1 유닛
110...증발기
120...압축기
122...냉난방 스위치
130...응축기
140...팽창밸브
200...제2 유닛, PCM 블록
201...제1 PCM 블록
202...제2 PCM 블록
210...전열 슬롯
221...제1 PCM 바
222...제2 PCM 바
230...제1 연통관
241...제1 핀
242...제2 핀
243...제3 핀
250...PCM 프레임
261...제2 연통관
262...제3 연통관
300...제3 유닛
300a...제1 모듈 하우징
300b...제2 모듈 하우징
301...제1 팬
302...제2 팬
310...냉방 배관
311...제1 전자밸브
320...난방 배관
321...제2 전자밸브
400...챔버
410...온도 센서
500...컨트롤러
600...디스트리뷰터100...first unit
110...evaporator
120...compressor
122...air conditioning switch
130...Condenser
140...expansion valve
200...2nd unit, PCM block
201...first PCM block
202...Second PCM block
210... heat slot
221...first PCM bar
222...Second PCM bar
230...First communication pipe
241...1st pin
242...2nd pin
243...3rd pin
250...PCM frame
261...Second communication pipe
262...The third communication pipe
300...3rd unit
300a...first module housing
300b...Second module housing
301...first fan
302...second fan
310...cooling piping
311... 1st solenoid valve
320...Heating piping
321...2nd solenoid valve
400...chamber
410...Temperature sensor
500...controller
600...Distributor

Claims (5)

액냉매가 공기 또는 물질로부터 증발에 필요한 증발잠열을 흡수하여 증발하는 증발과정이 이루어지는 증발기와, 상기 증발기와 연결되고 냉매증기를 압축하는 압축과정이 이루어지는 압축기와, 상기 압축기와 연결되고 냉매가 응축되는 응축과정이 이루어지는 응축기와, 상기 응축기 및 상기 증발기와 연결되고 액냉매가 통과하며 상변화하는 팽창과정이 이루어지는 팽창밸브를 포함하며, 상기 냉매가 순차적으로 상기 증발과정과 상기 압축과정과 상기 응축과정 및 상기 팽창과정을 반복하는 냉각사이클을 형성하는 제1 유닛;
상변화물질(Phase Change Material, 이하 PCM)이 내부에 수용되어 냉기가 취출되는 상기 증발기와 온기가 취출되는 상기 응축기의 전방측에 배치되고, 상기 압축기의 가동시간 및 가동부하를 저감시키는 제2 유닛; 및
상기 증발기의 후방측 또는 상기 제2 유닛의 전방측에 배치되어 상기 냉기를 목적 공간인 챔버로 취출시키도록 기류를 형성시키는 팬(fan)을 포함하는 제3 유닛을 포함하며,
상기 제2 유닛은,
상기 PCM이 수용되는 내부 공간을 형성하며 상기 증발기의 전방측에 배치되는 제1 PCM 블록과,
상기 PCM이 수용되는 내부 공간을 형성하며 상기 응축기의 전방측에 배치되는 제2 PCM 블록을 포함하며,
상기 제3 유닛은,
상기 증발기의 후방측 또는 상기 제1 PCM 블록의 전방측에 배치되어 상기 냉기를 취출시키는 기류를 형성하는 제1 팬과,
상기 응축기의 후방측 또는 상기 제2 PCM 블록의 전방측에 배치되어 상기 온기를 취출시키는 기류를 형성하는 제2 팬을 포함하며,
상기 제1 PCM 블록과 상기 증발기와 상기 제1 팬은 제1 모듈 하우징에 탈착 가능하게 수납되고,
상기 제2 PCM 블록과 상기 응축기와 상기 제2 팬은 상기 제1 모듈 하우징과 별개로 구비된 제2 모듈 하우징에 탈착 가능하게 수납되는 것을 특징으로 하는 상변화물질을 이용한 공조장치.
An evaporator in which the liquid refrigerant absorbs latent heat of evaporation required for evaporation from air or material and evaporates; a compressor connected to the evaporator and performing a compression process of compressing refrigerant vapor; and an expansion valve connected to the condenser and the evaporator, through which a liquid refrigerant passes and undergoes a phase-changed expansion process, wherein the refrigerant sequentially flows through the evaporation process, the compression process, the condensation process, and a first unit forming a cooling cycle that repeats the expansion process;
A phase change material (hereinafter referred to as PCM) is accommodated therein and is disposed on the front side of the evaporator from which cold air is blown out and the condenser from which warm air is blown out, and a second unit that reduces the operating time and operating load of the compressor ; and
a third unit including a fan disposed on the rear side of the evaporator or on the front side of the second unit to form an airflow to blow out the cold air to a chamber that is a target space,
The second unit is
a first PCM block forming an internal space in which the PCM is accommodated and disposed on the front side of the evaporator;
and a second PCM block that forms an internal space in which the PCM is accommodated and is disposed on the front side of the condenser,
The third unit is
a first fan disposed on the rear side of the evaporator or on the front side of the first PCM block to form an airflow for taking out the cold air;
and a second fan disposed on the rear side of the condenser or on the front side of the second PCM block to form an airflow for taking out the warmth,
The first PCM block, the evaporator, and the first fan are detachably accommodated in the first module housing,
The air conditioner using a phase change material, characterized in that the second PCM block, the condenser, and the second fan are detachably accommodated in a second module housing provided separately from the first module housing.
 청구항 1에 있어서,
상기 제2 유닛은,
상기 PCM이 수용되는 내부 공간을 형성하는 PCM 블록을 포함하는 것을 특징으로 하는 상변화물질을 이용한 공조장치.
The method according to claim 1,
The second unit is
The air conditioner using a phase change material, characterized in that it comprises a PCM block forming an internal space in which the PCM is accommodated.
 청구항 1에 있어서,
상기 제2 유닛은,
상기 PCM이 수용되는 내부 공간을 형성하며 상기 증발기의 전방측에 배치되는 제1 PCM 블록과,
상기 PCM이 수용되는 내부 공간을 형성하며 상기 응축기의 전방측에 배치되는 제2 PCM 블록을 포함하며,
상기 제1 PCM 블록을 통과하는 상기 냉기를 상기 챔버로 취출시킴으로써 냉방이 이루어지고,
상기 제2 PCM 블록을 통과하는 온기를 상기 챔버로 취출시킴으로써 난방이 이루어지며,
상기 압축기에 의하여 압축되는 냉매증기의 이송 방향은 상기 냉방 또는 상기 난방에 따라 절환되는 것을 특징으로 하는 상변화물질을 이용한 공조장치.
The method according to claim 1,
The second unit is
a first PCM block forming an internal space in which the PCM is accommodated and disposed on the front side of the evaporator;
and a second PCM block that forms an internal space in which the PCM is accommodated and is disposed on the front side of the condenser,
Cooling is made by blowing out the cold air passing through the first PCM block into the chamber,
Heating is made by blowing out the heat passing through the second PCM block into the chamber,
The air conditioner using a phase change material, characterized in that the transfer direction of the refrigerant vapor compressed by the compressor is switched according to the cooling or the heating.
 청구항 3에 있어서,
상기 제1 PCM 블록을 통과하는 상기 냉기가 상기 챔버 내부로 유입되도록 상기 증발기측으로부터 연결되는 냉방 배관과,
상기 제2 PCM 블록을 통과하는 상기 온기가 상기 챔버 내부로 유입되도록 상기 응축기측으로부터 연결되는 난방 배관과,
상기 냉방 배관 및 상기 난방 배관과 연결되어 상기 냉기 또는 상기 온기를 선택적으로 또는 혼합하여 상기 챔버 내부로 분배 취출시키는 디스트리뷰터와,
상기 냉방 배관에 장착되어 상기 디스트리뷰터측으로 향하는 유로를 선택적으로 개폐하는 제1 전자밸브와,
상기 난방 배관에 장착되어 상기 디스트리뷰터측으로 향하는 유로를 선택적으로 개폐하는 제2 전자밸브와,
상기 압축기와 연결되어 상기 냉매증기의 이송 방향을 절환하는 냉난방 스위치와,
상기 챔버의 일측에 장착되어 상기 챔버 내부의 온도를 실시간으로 측정하는 온도 센서와,
상기 제1 전자밸브와 상기 제2 전자밸브와 상기 압축기와 상기 냉난방 스위치 및 상기 온도 센서와 전기적으로 연결되며, 상기 제1 전자밸브와 상기 제2 전자밸브의 개폐 조작과, 상기 냉난방 스위치의 조작에 따른 상기 압축기의 냉매증기 이송 방향 조작과, 상기 온도 센서에 의하여 실시간으로 수집되는 온도값과 기설정값과의 비교 분석을 실시하는 컨트롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상변화물질을 이용한 공조장치.
4. The method according to claim 3,
a cooling pipe connected from the evaporator side so that the cold air passing through the first PCM block flows into the chamber;
a heating pipe connected from the condenser side so that the heat passing through the second PCM block flows into the chamber;
a distributor connected to the cooling pipe and the heating pipe to selectively or mix the cold air or the warm air to distribute and blow out into the chamber;
a first solenoid valve mounted on the cooling pipe to selectively open and close the flow path toward the distributor;
a second solenoid valve mounted on the heating pipe to selectively open and close the flow path toward the distributor;
a heating/cooling switch connected to the compressor to switch a transfer direction of the refrigerant vapor;
a temperature sensor mounted on one side of the chamber to measure the temperature inside the chamber in real time;
The first solenoid valve, the second solenoid valve, the compressor, the heating/cooling switch, and the temperature sensor are electrically connected to each other for opening/closing of the first solenoid valve and the second solenoid valve, and for operating the heating/cooling switch. The air conditioner using a phase change material according to claim 1, further comprising: a controller configured to perform comparative analysis between the operation of the refrigerant vapor transport direction of the compressor and the temperature value collected in real time by the temperature sensor and a preset value.
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