KR102106714B1 - 복합 열교환기 - Google Patents

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박승욱
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Abstract

본 발명은 배기가스를 냉각함과 동시에 오일을 예열할 수 있는 복합 열교환기에 관한 것이다.

Description

복합 열교환기{Composite heat exchanger}
본 발명은 배기가스를 냉각함과 동시에 오일을 예열할 수 있는 복합 열교환기에 관한 것이다.
차량 내에는 엔진의 냉각수를 냉각시키는 라디에이터, 변속기 오일을 냉각시키는 변속기용 오일 쿨러, 엔진 오일을 냉각시키는 엔진 오일 쿨러, 배기가스 재순환가스(이하, EGR이라 함)를 냉각시키는 EGR쿨러, 연료를 냉각시키는 연료쿨러, 엔진 측으로 흡입되는 공기를 냉각하는 차지 에어쿨러(charge air cooler) 등과 같은 다양한 열교환기가 설치되어 있다.
이중에서, 차량의 전방 측에 배치되는 라디에이터의 주변에 변속기용 오일 쿨러, 엔진 오일 쿨러, 차지 에어쿨러, 연료쿨러 등 뿐만 아니라 공조장치의 응축기 등과 같이 다양한 열교환기가 집중적으로 설치되어 있다.
이와 같이 차량의 라디에이터 주변에 다양한 열교환기가 집중적으로 설치됨에 따라, 차량의 전방측 공간이 매우 협소해질 뿐만 아니라 각종 배관의 레이아웃이 복잡하게 이루어진다. 이에 각종 부품의 설치 내지 교체가 매우 어려운 단점이 있었다.
그리고, EGR쿨러의 경우는 차량의 배기계측에 설치되고, EGR쿨러 측으로 엔진의 냉각수를 전달하는 냉각수라인이 설치되지만, EGR쿨러는 엔진으로부터 멀리 떨어져 있고 또한 냉각수라인은 오일쿨러를 거치도록 구성됨에 따라 냉각수라인이 매우 길어질 뿐만 아니라 매우 복잡하게 구성되는 단점이 있었다.
이러한 문제를 해결하기 위하여 대한민국 등록특허 제10-1321064호에서는 도 9에 도시된 바와 같이, 냉각수에 의해 배기가스를 열교환시키는 배기가스 열교환부; 및 냉각수에 의해 오일을 열교환시키는 오일 열교환부;를 포함하고, 상기 배기가스 열교환부는 일측에 냉각수가 유입되는 냉각수 유입배관이 연결된 하우징 및 상기 하우징 내에서 일정간격으로 적층되는 복수의 배기가스튜브를 가지고, 각 배기가스튜브 내에는 배기가스채널이 형성되며, 인접한 배기가스튜브들 사이에는 상기 냉각수 유입배관과 소통하는 제1냉각수채널이 형성되고, 상기 오일 열교환부는 일정간격으로 적층된 복수의 플레이트를 가지며, 상기 복수의 플레이트들 사이에는 복수의 오일채널 및 복수의 제2냉각수채널이 교대로 형성되고, 상기 오일 열교환부의 상단 일측에는 냉각수가 배출되는 냉각수 배출배관이 연결되며, 상기 오일 열교환부의 하단과 상기 배기가스 열교환부의 하우징 상면은 하나 이상의 장착플레이트를 매개로 결합되고, 상기 배기가스 열교환부의 제1냉각수채널과 상기 오일 열교환부의 제2냉각수채널은 상기 장착플레이트 측에서 밀봉적으로 소통하고, 상기 제2냉각수채널은 상기 냉각수 배출배관과 소통하되, 상기 오일 열교환부의 오일배관들은 차량의 변속기의 오일라인과 접속되어 상기 오일 열교환부 내에서 상기 복수의 오일채널을 통과하여 열교환된 오일이 상기 변속기 측으로 순환하도록 구성됨을 특징으로 하는 통합형 열교환기가 개시되어 있다.
다만, 상기 등록특허의 경우 장착 플레이트(51)가 얇기 때문에 배기가스 열교환부에서 발생한 열이 오일 열교환부로 전도되면서 상당한 열이 방열되기 때문에 냉각수의 열교환 효율이 저하되고, 조립과정에서 한 쌍의 고정브라켓(15a, 15b)을 별도로 설치하는 데에 따른 조립성도 저하되는 문제가 있다.
대한민국 등록특허 제10-1321064호
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 열교환 성능 및 조립성을 향상시킬 수 있는 복합 열교환기를 제공하는 것이다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
이를 위해 본 발명에 따른 복합 열교환기는 일면에 냉각수 유입구 및 냉각수 배출구가 마련되는 하우징과, 상기 하우징 내에 수용되어 배기가스 통로 및 제1냉각수 통로를 제공하는 튜브 어세이를 포함하며 냉각수에 의해 배기가스를 열교환시키는 배기가스 열교환부와; 하면은 상기 하우징에 결합하며, 상면에는 요입된 홈 형상의 단열 공간부가 형성되고, 일측에는 상기 냉각수 배출구가 삽입되는 결합홀이 관통 형성되는 플랜지부와; 상기 플랜지부의 상면에 결합하고 상기 결합홀과 대응하는 위치에 냉각수 유입홀이 형성되는 베이스 플레이트와, 상기 베이스 플레이트 상에 교대로 적층되어 제2냉각수 통로 및 오일 통로를 제공하는 플레이트 어세이를 포함하며, 상기 배기가스 열교환부를 통과한 냉각수에 의해 오일을 열교환시키는 오일 열교환부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 복합 열교환기에 있어서, 플랜지부는 상기 베이스 플레이트의 2~4배의 두께로 이루어지고, 상기 단열 공간부는 상기 베이스 플레이트의 1~3배의 두께로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 복합 열교환기에 있어서, 하우징과 플랜지부는 가결합수단에 의해 가결합된 상태에서 브레이징 접합되되, 상기 가결합수단은 상기 하우징의 상면에 마련된 고정돌기가 상기 플랜지부의 하면에 마련된 고정홈에 끼워지는 제1가결합수단과, 상기 냉각수 배출구의 끝단이 상기 결합홀 내주면에 마련된 절곡홈부에 끼움 결합되는 제2가결합수단으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 복합 열교환기에 있어서, 튜브 어세이는 복수의 튜브 플레이트가 상하로 적층된 구조로 이루어지되, 상기 튜브 플레이트의 내부에는 배기가스 통로인 이너핀이 삽입되며, 상기 튜브 플레이트 상하면에는 각각 복수의 상부 이격돌기 및 하부 이격돌기가 형성되고, 상기 제1냉각수 통로는 상하로 이웃하는 튜브 플레이트의 상부 이격돌기와, 하부 이격돌기가 서로 맞닿아 형성되는 공간으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명에 따른 복합 열교환기는 열교환 성능 및 조립성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 복합 열교환기를 도시하는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 배기가스 열교환부 및 플랜지부의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 하우징 내에 적층된 튜브 어세이를 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 튜브 어세이 결합 구조를 도시하는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 오일 열교환부의 분해 사시도이다.
도 6a는 본 발명의 배기가스 열교환부 및 플랜지부가 조립되는 과정을 도시한 도면이고, 도 6b는 본 발명의 하우징에 플랜지가 접합된 모습을 도시한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 오일 열교환부가 조립되는 과정을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 배기가스 열교환부, 플랜지부 및 오일 열교환부가 조립되는 과정을 도시한 도면이다.
도 9a 및 도 9b는 종래 통합형 열교환기를 도시하는 도면들이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 판례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 복합 열교환기를 도시하는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 배기가스 열교환부 및 플랜지부의 분해 사시도이며, 도 3은 본 발명의 하우징 내에 적층된 튜브 어세이를 도시하는 도면이고, 도 4는 본 발명의 튜브 어세이 결합 구조를 도시하는 단면도이다. 그리고 도 5는 본 발명의 오일 열교환부의 분해 사시도이고, 도 6a는 본 발명의 배기가스 열교환부 및 플랜지부가 조립되는 과정을 도시한 도면이고, 도 6b는 본 발명의 하우징에 플랜지가 접합된 모습을 도시한 단면도이며, 도 7은 본 발명의 오일 열교환부가 조립되는 과정을 도시한 도면이고, 도 8은 본 발명의 배기가스 열교환부, 플랜지부 및 오일 열교환부가 조립되는 과정을 도시한 도면이다.
도 1 내지 도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 복합 열교환기는 냉각수로 배기가스를 냉각시키는 배기가스 열교환부(110)와, 배기가스와의 열교환에 의해 가열된 냉각수를 이용하여 오일을 가열하는 오일 열교환부(150)와, 상기 배기가스 열교환부(110)와 오일 열교환부(150) 사이에 배치되어 상호 결합할 수 있도록 해주는 플랜지부(130)로 이루어진다. 여기서 오일은 미션 오일, 건설기계장치의 작동유 등을 예시할 수 있다.
상기 배기가스 열교환부(110)는 도 2에 도시된 바와 같이 일면에 냉각수 유입구(111a) 및 냉각수 배출구(111b)가 마련되고 전단 및 후단이 개방된 통 형상의 하우징(111)과, 상기 하우징(111) 내에 수용되어 배기가스 통로 및 제1냉각수 통로를 제공하는 튜브 어세이(112)와, 상기 하우징(111)의 전단 및 후단에 배치되는 한 쌍의 헤더(116)와, 상기 한 쌍의 헤더(116)에 각각 결합하는 한 쌍의 탱크(117)와, 상기 한 쌍의 탱크(117)에 각각 결합하는 한 쌍의 플랜지(118)를 포함한다.
상기 튜브 어세이(112)는 도 3에 도시된 바와 같이 복수의 튜브 플레이트(113)가 상하로 적층된 구조로 이루어진다.
상기 튜브 플레이트(113)의 내부에는 배기가스 통로인 이너핀(115)이 삽입되며, 상기 튜브 플레이트(113) 상하면에는 각각 복수의 상부 이격돌기(113a) 및 하부 이격돌기(114a)가 형성된다.
상기 제1냉각수 통로는 상하로 이웃하는 튜브 플레이트의 상부 이격돌기(113a)와, 하부 이격돌기(114a)가 서로 맞닿아 형성되는 공간으로 이루어진다.
서로 맞닿는 상부 이격돌기(113a)와, 하부 이격돌기(114a)는 조립성 및 치수 안정성을 높이기 위해 도 4에 도시된 바와 같이 튜브 플레이트 적층시 서로 끼움결합하는 구조로 이루어지는 것이 바람직하다. 예를 들어 상부 이격돌기(113a)의 하단에는 홈부(113b)가 형성되고, 하부 이격돌기(114a)의 상단에는 상기 홈부(113b)에 끼워지는 돌부(114b)가 형성되도록 구성하는 것이다.
상기 플랜지부(130)는 하면은 상기 하우징(111)에 결합하며 상면은 상기 오일 열교환부(150)에 결합하되 요입된 홈 형상의 단열 공간부(131)와, 상기 단열 공간부(131)의 외곽을 둘러싸는 테두리부(138)로 구성되고, 상기 테두리부(138)의 일측에는 상기 냉각수 배출구(111b)가 삽입되는 결합홀(132)이 관통 형성되며 각 모서리에는 체결홀(133)이 마련된다.
상기 오일 열교환부(150)는 도 5 및 도 7에 도시된 바와 같이 플랜지부(130)의 상면에 결합하고 상기 결합홀(132)과 대응하는 위치에 냉각수 유입홀(153)이 형성되는 베이스 플레이트(151)와, 상기 베이스 플레이트(151) 상에 적층되어 제2냉각수 통로 및 오일 통로를 제공하는 플레이트 어세이(154)와, 상기 플레이트 어세이(154) 상단에 결합하는 엔드 플레이트 어세이(155)를 포함한다.
상기 플레이트 어세이(154)는 튜브 플레이트(154a)와, 터뷸레이터(154b)가 교대로 적층된 구조로 이루어진다.
상기 엔드 플레이트 어세이(155)는 엔드 플레이트(156)와, 엔드 플레이트(156)에 결합하는 3개의 파이프로 이루어진다. 상기 파이프는 오일 유입 파이프(157a)와, 오일 배출 파이프(157b)와, 냉각수 배출 파이프(157c)로 구성된다.
이하에서는 냉각수가 배기가스 열교환부(110)와 오일 열교환부(150)를 거치면서 배기가스 및 오일과 각각 열교환을 하는 흐름을 살펴본다.
냉각수는 배기가스 열교환부(110)의 냉각수 유입구(111a)를 통해 유입되어 배기가스와 열교환을 통해 가열된 다음, 냉각수 배출구(111b) 및 결합홀(132)을 거쳐 오일 열교환부(150)로 공급된다. 배기가스 열교환부(110)에서 공급된 가열된 냉각수는 오일 열교환부(150)의 베이스 플레이트(151)에 마련된 냉각수 유입홀(153)과, 플레이트 어세이(154)를 거치면서 오일과의 열교환을 통해 오일을 가열한 다음 냉각수 배출 파이프(157c)를 통해 배출된다.
한편, 대한민국 등록특허 제10-1321064호에서는 배기가스 열교환부와 오일 열교환부를 일체형으로 조립하는 구조가 개시되어 있으나, 본 발명에서는 상기 등록특허의 냉각수에 의한 열교환 효율 및 조립 구조를 개선하기 위해 플랜지부에 단열 공간부를 형성한 것을 특징으로 한다.
상기 단열 공간부(131)는 배기가스 열교환부(110)의 하우징(111)을 통해 방출되는 열이 플랜지부(130)를 통해 오일 열교환부(150)로 열전도되는 것을 줄이는 역할을 한다.
즉, 배기가스의 열이 냉각수를 통해 냉각이 이루어져야 하는데, 하우징과, 플랜지부를 통해 과도한 방열이 이루어지는 경우 배기가스 열교환부 내에서 냉각수에 의한 열교환 효율은 낮아지게 된다. 또한, 상기 과도한 방열에 의해 배기가스 열교환부에서 배출되는 냉각수 온도도 낮아지기 때문에 오일 열교환부에서 가열된 냉각수가 오일을 가열하는 열교환 효율도 저하된다.
이러한 냉각수의 열교환 효율 저하를 방지하기 위해 본 발명에서는 배기가스 열교환부(110)에서 방출되는 열이 플랜지부(130)를 통해 방열되는 양을 줄이기 위해 플랜지부(130)를 두껍게 만들되, 상면에 단열 공간부(131)를 형성하였다.
한편, 본 발명의 복합 열교환기(100) 조립 과정을 살펴보면, 도 6a 내지 도 8에 도시된 바와 같이 크게 배기가스 열교환부(110)에 플랜지부를 가결합한 조립체(101)를 마련하는 S1단계와, 상기 조립체(101)를 브레이징 접합하는 S2단계와, 상기 플랜지부(130)를 매개로 조립체(101)와 오일 열교환부(150)를 조립하는 S3단계로 이루어진다.
상기 S1단계에서 상기 하우징(111)과 플랜지부(130)는 가결합수단에 의해 가결합된 상태에서 브레이징 접합된다.
상기 가결합수단은 상기 하우징(111)의 상면에 마련된 고정돌기(111c)가 상기 플랜지부(130)의 하면에 마련된 고정홈(135)에 끼워지는 제1가결합수단과, 상기 냉각수 배출구(111b)를 상기 결합홀(132) 내주면에 마련된 절곡홈부(132b)에 끼운 다음 코킹(caulking) 결합하는 제2가결합수단으로 이루어지는 것이 조립성 및 치수 안정성 향상을 위해 바람직하다.
상기 제2가결합수단에 있어서, 코킹 결합의 효율성을 보다 향상시키기 위해 상기 결합홀(132)의 내주면에는 도 6b에 도시된 바와 같이 상기 냉각수 배출구(111b)가 삽입되는 메인홈부(132a)와, 상기 메인홈부(132a)의 상단에서 내측으로 요입된 구조의 절곡홈부(132b)로 구성될 수 있다.
상기 코킹 결합시 지그로 상기 냉각수 배출구(111b)를 확장시켜 메인홈부에 밀착시킬 때 냉각수 배출구의 상단은 절곡되면서 절곡홈부(132b)로 삽입된다. 따라서 상기 냉각수 배출구는 가결합시 구조적으로 견고하게 메인홈부에 결합한 상태에서 브레이징 접합이 이루어지므로 씰링 성능을 크게 향상시킬 수 있다.
상기 S2단계에서 배기가스 열교환부(110)와 플랜지부(130)를 브레이징 접합할 때 공급되는 열이 플랜지부(130)를 통해 접합면으로 잘 전달되어야 하는데, 상기 플랜지부가 단열 공간부 없이 두꺼운 평판 형상으로 이루어지는 경우에는, 접합면에 충분히 전달되지 않아 접합이 잘 이루어지지 않게 된다. 그러나, 상기 플랜지부(130)에 요입된 홈 구조의 단열 공간부(131)를 형성하게 되면 도 6b에 도시된 바와 같이 플랜지부 중앙 영역의 실제 두께는 얇아지기 때문에 접합면까지 열전달이 잘 이루어진다.
이와 같이, 단열 공간부(131)는 열교환기로 작동시에는 냉각수의 열교환 효율을 높이고, 조립 과정에서는 하우징과 플랜지부의 접합이 잘 되도록 하는 역할을 한다.
보다 구체적으로, 상기 플랜지부(130)는 상기 베이스 플레이트(151)의 3~5배의 두께로 이루어지고, 상기 단열 공간부(131)는 상기 베이스 플레이트(151)의 1~3배의 두께로 이루어지는 것이 바람직하다. 예를 들어 상기 베이스 플레이트가 3mm인 경우, 상기 플렌지부의 두께는 12mm로 구성하고, 단열 공간부는 8mm로 구성하게 된다. 이 경우 하우징(111) 및 플랜지부(130)와의 접합면으로부터 단열 공간부(131) 바닥면까지의 거리는 4mm가 되기 때문에 브레이징시 열전달이 빠르게 이루어질 수 있다. 그리고 냉각수에 의한 열교환시 단열 공간부(131)는 상단에 배치된 베이스 플레이트(151)에 의해 밀폐되기 때문에 내부에 공기층이 형성되어 하우징(111)을 통해 베이스 플레이트(151)로 전도되는 열을 최소화할 수 있다.
상기 S3단계는 플랜지부(130)의 결합홀(132) 외곽에 배치된 오링홈(136)에 오링(137)을 끼운 다음, 사각 형상의 플랜지부(130) 및 베이스 플레이트(151)의 모서리에 마련된 체결홀(152)에 볼트(134)를 체결하면 조립이 완료된다.
한편, 본 발명의 상세한 설명 및 첨부도면에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명은 개시된 실시예에 한정되지 않고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다. 따라서, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들을 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 복합 열교환기 101 : 조립체
110 : 배기가스 열교환부 111 : 하우징
111a : 냉각수 유입구 111b : 냉각수 배출구
111c : 고정돌기 112 : 튜브 어세이
113 : 튜브 플레이트 113a : 상부 이격돌기
113b : 홈부 114a : 하부 이격돌기
114b : 돌부 115 : 이너핀
116 : 헤더 117 : 탱크
118 : 플랜지 130 : 플랜지부
131 : 단열 공간부 132 : 결합홀
132a : 메인홈부 132b : 절곡홈부
133 : 체결홀 134 : 볼트
135 : 고정홈 136 : 오링홈
137 : 오링 150 : 오일 열교환부
151 : 베이스 플레이트 152 : 체결홀
153 : 냉각수 유입홀 154 : 플레이트 어세이
154a : 튜브 플레이트 154b : 터뷸레이터
155 : 엔드 플레이트 어세이 156 : 엔드 플레이트
157a : 오일 유입 파이프 157b : 오일 배출 파이프
157c : 냉각수 배출 파이프

Claims (4)

  1. 일면에 냉각수 유입구 및 냉각수 배출구가 마련되는 하우징과, 상기 하우징 내에 수용되어 배기가스 통로 및 제1냉각수 통로를 제공하는 튜브 어세이를 포함하며 냉각수에 의해 배기가스를 열교환시키는 배기가스 열교환부와;
    하면은 상기 하우징에 결합하며, 상면은 요입된 홈 형상의 단열 공간부와, 상기 단열 공간부를 외곽을 둘러싸는 테두리부로 구성되고, 상기 테두리부의 일측에는 상기 냉각수 배출구가 삽입되는 결합홀이 관통 형성되는 플랜지부와;
    상기 플랜지부의 상면에 결합하고 상기 결합홀과 대응하는 위치에 냉각수 유입홀이 형성되는 베이스 플레이트와, 상기 베이스 플레이트 상에 교대로 적층되어 제2냉각수 통로 및 오일 통로를 제공하는 플레이트 어세이를 포함하며, 상기 배기가스 열교환부를 통과한 냉각수에 의해 오일을 열교환시키는 오일 열교환부;를 포함하고,
    상기 하우징과 플랜지부는 가결합수단에 의해 가결합된 상태에서 브레이징 접합되며,
    상기 가결합수단은 상기 하우징의 상면에 마련된 고정돌기가 상기 플랜지부의 하면에 마련된 고정홈에 끼워지는 제1가결합수단과, 상기 냉각수 배출구의 끝단이 상기 결합홀 내주면에 마련된 메인홈부에 끼워진 다음, 상기 메인홈부의 상단에서 요입된 구조의 절곡홈부로 절곡되면서 코킹 결합되는 제2가결합수단으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 복합 열교환기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 플랜지부는 상기 베이스 플레이트의 3~5배의 두께로 이루어지고,
    상기 단열 공간부는 상기 베이스 플레이트의 1~3배의 두께로 이루어지는 것을 특징으로 하는 복합 열교환기.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 튜브 어세이는,
    복수의 튜브 플레이트가 상하로 적층된 구조로 이루어지되,
    상기 튜브 플레이트의 내부에는 배기가스 통로인 이너핀이 삽입되며,
    상기 튜브 플레이트 상하면에는 각각 복수의 상부 이격돌기 및 하부 이격돌기가 형성되고,
    상기 제1냉각수 통로는 상하로 이웃하는 튜브 플레이트의 상부 이격돌기와, 하부 이격돌기가 서로 맞닿아 형성되는 공간으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 복합 열교환기.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4177559A1 (en) * 2021-11-09 2023-05-10 Caterpillar Inc. Heat exchanger with coolant manifold

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100473498B1 (ko) * 2004-08-30 2005-03-09 주식회사 스펙 단열형 열교환기 및 그 제조방법
JP2008144977A (ja) * 2006-12-06 2008-06-26 Mahle Filter Systems Japan Corp オイルクーラ
KR101321064B1 (ko) 2011-12-13 2013-10-22 주식회사 코렌스 차량용 통합형 열교환기
JP2017089937A (ja) * 2015-11-05 2017-05-25 株式会社ティラド 熱交換器

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100473498B1 (ko) * 2004-08-30 2005-03-09 주식회사 스펙 단열형 열교환기 및 그 제조방법
JP2008144977A (ja) * 2006-12-06 2008-06-26 Mahle Filter Systems Japan Corp オイルクーラ
KR101321064B1 (ko) 2011-12-13 2013-10-22 주식회사 코렌스 차량용 통합형 열교환기
JP2017089937A (ja) * 2015-11-05 2017-05-25 株式会社ティラド 熱交換器

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4177559A1 (en) * 2021-11-09 2023-05-10 Caterpillar Inc. Heat exchanger with coolant manifold

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