KR20240003605A - 열교환기 장치 - Google Patents

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KR20240003605A
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이형기
이상민
이원상
김도규
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현대위아 주식회사
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Abstract

본 발명에서는 복수의 냉각수가 유통되는 제1 열교환판과 냉매가 유통되는 제2 열교환판이 각각의 독립된 유로를 가지고 유통되어 냉각수 또는 냉매의 혼류가 방지된다. 특히, 제1 열교환판과 제2 열교환판은 각각의 가이드부가 중첩 구조를 이룸에 따라, 상호 적층된 상태에서 용접시 결합성 및 내구성이 증대되는 열교환기 장치가 소개된다.

Description

열교환기 장치 {HEAT EXCHANGER APPARATUS}
본 발명은 냉각수와 냉매가 열교환되도록 하는 열교환기 장치에 관한 것이다.
일반적으로 열교환기는 서로 다른 열교환매체 간에 흡열 또는 방열하는 방식으로 열교환을 수행하는 장치이다. 이러한 열교환기는 냉매를 열교환매체로 사용하는 응축기와 증발기, 그리고 냉각수를 열교환매체로 사용하는 라디에이터와 히터코어, 또한 엔진 및 변속기 등에서 사용된 오일을 열교환 매체로 사용하는 오일쿨러 등 사용목적과 용도에 따라 다양하게 제작되고 있다.
최근에는 전기 모빌리티의 기술 개발이 이루어지고 있음에 따라 열교환기를 통한 공조 기술이 화두되고 있다. 즉, 전기 모빌리티에서 공조 효율을 확보하기 위해, 냉매와 냉각수의 효율적인 열교환을 통해 에너지 소비율을 절감하도록 한다.
일반적으로 열교환기는 냉각수가 유통되는 냉각수 판과 냉매가 유통되는 냉매 판을 운용하여, 냉각수 판과 냉매 판을 통해 냉매와 냉각수가 열교환되도록 한다. 그러나 냉매가 유통되는 냉매 판에는 냉매의 순환 구조를 형성하기 위한 냉매용 격벽이 형성되고, 냉각수가 유통되는 냉각수 판에는 냉각수의 순환 구조를 형성하기 위한 냉각수용 격벽이 형성되는데, 각각의 격벽에 의해 서로 다른 유체가 순환될 수 있는 경로를 형성할 수는 있으나, 각 격벽을 형성하기 위해 냉매 판과 냉각수 판에는 데드존이 존재하게 된다. 즉, 냉각수 판과 냉매 판의 접합시 냉각수용 격벽과 냉매용 격벽은 서로 접합하기 위한 대상이 필요하고, 해당 부분이 데드존으로 작용되어 열교환 미발생 영역이 생성된다. 이는, 열교환 성능을 저하시키는 문제를 발생한다.
또한, 냉각수 판과 냉매 판을 결합시, 냉각수용 격벽과 냉매용 격벽이 교차되는 부분의 경우 어느 한쪽에 홈을 형성하여 교차 구조를 구성해야 함에 따라, 해당 홈을 통해 유체가 혼입되는 문제가 발생될 수 있다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-2021-0019775 A (2021.02.23)
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 복수의 냉각수 및 냉매가 각각의 독립된 유로를 가지고 순환되도록 하고, 냉각수 팬과 냉매 팬의 결합성 및 내구성이 확보되며 열교환 매체의 혼류가 차단되는 열교환기 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 열교환기 장치는 냉각수가 유통되는 냉각수 유입구와 냉각수 유출구가 구비되고, 냉매가 유통되는 냉매 유입구와 냉매 유출구가 구비된 하우징; 냉각수 유입구와 냉각수 유출구가 연결되며, 냉각수 유로를 형성하는 제1 가이드부가 형성된 제1 열교환판; 및 냉매 유입구와 냉매 유출구가 연결되며, 냉매 유로를 형성하는 제2 가이드부가 형성된 제2 열교환판;을 포함하며, 제1 열교환판과 제2 열교환판은 복수로 구성되어 순차적으로 적층되고, 제1 가이드부와 제2 가이드부는 제1 열교환판과 제2열교환판의 적층시 일부가 삽입되어 중첩 구조를 이루는 것을 특징으로 한다.
하우징은 상부의 일측으로 제1 냉각수 유입구 및 제1 냉각수 유출구가 구비되고, 타측으로 제2 냉각수 유입구 및 제2 냉각수 유출구가 구비되며, 제1 냉각수 유입구 또는 제 2 냉각수 유입구와 겹치지 않는 부분에 냉매 유입구와 냉매 유출구가 구비된 것을 특징으로 한다.
제1 열교환판에는 일측과 타측에 각각 제1 냉각수 유입구 및 제1 냉각수 유출구와 제2 냉각수 유입구 및 제2 냉각수 유출구가 연통되는 냉각수홀이 형성되어 냉각수가 유통되고, 중앙부에 냉매 유입구 및 냉매 유출구가 관통되는 제1 관통홀이 형성된 것을 특징으로 한다.
제2 열교환판에는 일측과 타측에 각각 제1 냉각수 유입구 및 제1 냉각수 유출구와 제2 냉각수 유입구 및 제2 냉각수 유출구가 통과되는 제2 관통홀이 형성되고, 중앙부에 냉매 유입구 및 냉매 유출구가 연통되는 냉매홀이 형성되어 냉매가 유통되는 것을 특징으로 한다.
제1 가이드부는 제1 열교환판의 중앙부에서 일측과 타측을 분기하도록 연장된 제1 중앙 격벽과, 제1 열교환판의 일측부에서 타측으로 연장되어 제1 냉각수 유입구에서 제1 냉각수 유출구로 냉각수 유로를 형성하는 제1 사이드 격벽과, 제1 열교환판의 타측부에서 일측으로 연장되어 제2 냉각수 유입구에서 제2 냉각수 유출구로 냉각수 유로를 형성하는 제2 사이드 격벽으로 형성된 것을 특징으로 한다.
제2 가이드부는 냉매 유입구와 냉매 유출구 사이에 배치되는 제2 중앙 격벽과, 제2 중앙 격벽에서 일측으로 연장된 제3 사이드 격벽과, 제2 중앙 격벽에서 타측으로 연장된 제4 사이드 격벽으로 형성된 것을 특징으로 한다.
제1 중앙 격벽과 제2 중앙 격벽은 상하방향으로 매칭되도록 위치되고, 매칭되는 부분이 상호 삽입되도록 형성된 것을 특징으로 한다.
제1 중앙 격벽은 제2 중앙 격벽과 매칭되는 부분이 제2 중앙 격벽의 하측으로 삽입되도록 돌출되고 나머지 부분이 제2 열교환판의 하면에 접하도록 돌출되며, 제2 중앙 격벽은 제1 중앙 격벽의 하측에 삽입되도록 돌출된 것을 특징으로 한다.
제1 열교환판에는 제1 중앙 격벽에서 높이 차이가 발생되는 위치에 상방으로 폭이 점차 작아지는 형태의 제1 삽입부가 형성되고, 제2열교환판에는 제2 중앙 격벽에서 제1 삽입부와 매칭되는 위치에 제1 삽입부와 동일 형상의 제2 삽입부가 형성된 것을 특징으로 한다.
제1 사이드 격벽과 제3 사이드 격벽은 상하방향으로 매칭되도록 위치되고 매칭되는 부분이 상호 삽입되도록 형성되며, 제2 사이드 격벽과 제4 사이드 격벽은 상하방향으로 매칭되도록 위치되고 매칭되는 부분이 상호 삽입되도록 형성된 것을 특징으로 한다.
제1 사이드 격벽은 제3 사이드 격벽과 매칭되는 부분이 제3 사이드 격벽의 하측으로 삽입되도록 돌출되고 나머지 부분이 제2 열교환판에 접하도록 돌출되며, 제3 사이드 격벽은 제1 사이드 격벽과 매칭되는 부분이 제1 사이드 격벽의 하측으로 삽입되도록 돌출되고 나머지 부분이 제1 열교환판에 접하도록 돌출된 것을 특징으로 한다.
제1 열교환판에는 제1 사이드 격벽에서 높이 차이가 발생되는 위치와 끝단에 상방으로 폭이 점차 작아지는 형태의 제1 삽입부가 형성되고, 제2열교환판에는 제3 사이드 격벽에서 제1 삽입부와 매칭되는 위치에 제1 삽입부와 동일 형상의 제2 삽입부가 형성된 것을 특징으로 한다.
제2 사이드 격벽은 제4 사이드 격벽과 매칭되는 부분이 제4 사이드 격벽의 하측으로 삽입되도록 돌출되고 나머지 부분이 제2 열교환판에 접하도록 돌출되며, 제4 사이드 격벽은 제2 사이드 격벽과 매칭되는 부분이 제2 사이드 격벽의 하측으로 삽입되도록 돌출되고 나머지 부분이 제1 열교환판에 접하도록 돌출된 것을 특징으로 한다.
제1 열교환판에는 제2 사이드 격벽에서 높이 차이가 발생되는 위치와 끝단에 상방으로 폭이 점차 작아지는 형태의 제1 삽입부가 형성되고, 제2열교환판에는 제4 사이드 격벽에서 제1 삽입부와 매칭되는 위치에 제1 삽입부와 동일 형상의 제2 삽입부가 형성된 것을 특징으로 한다.
제1 가이드부에서 제1 열교환판의 테두리에 접하는 부분과 제2 가이드부에서 제2 열교환판의 테두리에 접하는 부분은 폭이 점차 증대되는 형태를 이루는 것을 특징으로 한다.
제1 열교환판과 제2 열교환판에는 복수의 돌기부가 형성된 것을 특징으로 한다.
제1 열교환판과 제2 열교환판은 테두리에서 상방 또는 하방으로 경사지게 연장된 연장부가 형성되고, 제1 열교환판과 제2 열교환판의 적층시 각각의 연장부가 접하여 적층된 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 열교환기 장치는 복수의 냉각수가 유통되는 제1 열교환판과 냉매가 유통되는 제2 열교환판이 각각의 독립된 유로를 가지고 유통되어 냉각수 또는 냉매의 혼류가 방지된다.
특히, 제1 열교환판과 제2 열교환판은 각각의 가이드부가 중첩 구조를 이룸에 따라, 상호 적층된 상태에서 용접시 결합성 및 내구성이 증대된다.
도 1은 본 발명에 따른 열교환기 장치를 나타낸 도면.
도 2는 도 1에 도시된 열교환기 장치의 제1 열교환판을 나타낸 내부도.
도 2는 도 1에 도시된 열교환기 장치의 제2 열교환판을 나타낸 내부도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 제1 열교환판을 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 제2 열교환판을 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 열교환장치의 측면도.
도 7은 본 발명에 따른 제1 열교환판과 제2 열교환판의 연결을 나타낸 도면.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 열교환기 장치에 대하여 살펴본다.
도 1은 본 발명에 따른 열교환기 장치를 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 열교환기 장치의 제1 열교환판을 나타낸 내부도이며, 도 2는 도 1에 도시된 열교환기 장치의 제2 열교환판을 나타낸 내부도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 제1 열교환판을 나타낸 도면이며, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 제2 열교환판을 나타낸 도면이고, 도 6은 본 발명의 열교환장치의 측면도이며, 도 7은 본 발명에 따른 제1 열교환판과 제2 열교환판의 연결을 나타낸 도면이다.
본 발명에 따른 열교환기 장치는 도 1 내지 6에 도시된 바와 같이, 냉각수가 유통되는 냉각수 유입구(110)와 냉각수 유출구(120)가 구비되고, 냉매가 유통되는 냉매 유입구(130)와 냉매 유출구(140)가 구비된 하우징(100); 냉각수 유입구(110)와 냉각수 유출구(120)가 연결되며, 냉각수 유로를 형성하는 제1 가이드부(210)가 형성된 제1 열교환판(200); 및 냉매 유입구(130)와 냉매 유출구(140)가 연결되며, 냉매 유로를 형성하는 제2 가이드부(310)가 형성된 제2 열교환판(300);을 포함한다
여기서, 하우징(100)은 내부에 제1 열교환판(200)과 제2 열교환판(300)에 포함되는 것으로, 상부 케이스(100a)와 하부 케이스(100b)로 구성될 수 있다. 즉, 하우징(100)의 상부 케이스(100a)에 냉각수 유입구(110)와 냉각수 유출구(120)가 구비되고, 하부 케이스(100b)에 냉매 유입구(130)와 냉매 유출구(140)가 구비될 수 있다.
한편, 제1 열교환판(200)과 제2 열교환판(300)은 복수로 구성되어 순차적으로 적층됨으로써, 제1 열교환판(200)과 제2 열교환판(300)을 매개로 냉각수와 냉매가 열교환된다. 여기서, 제1 열교환판(200)의 단면에는 제1 가이드부(210)가 형성됨에 따라, 냉각수 유입구(110)에서 냉각수 유출구(120)까지 냉각수가 유통되는 냉각수 유로가 형성된다. 또한, 제2 열교환판(300)의 단면에는 제2 가이드부(310)가 형성됨에 따라, 냉매 유입구(130)에서 냉매 유출구(140)까지 냉매가 유통되는 냉매 유로가 형성된다. 이러한 제1 가이드부(210)와 제2 가이드부(310)는 각각 냉각수와 냉매가 제1 열교환판(200)과 제2 열교환판(300)에서 단면 전체에 순환됨에 따라 냉각수와 냉매 간의 열교환 효율이 향상되도록 한다.
특히, 본 발명에서 제1 가이드부(210)와 제2 가이드부(310)는 제1 열교환판(200)과 제2 열교환판(300)의 적층시 일부가 삽입되는 중첩 구조로 구성된다. 즉, 제1 가이드부(210)는 냉각수 유로를 형성하도록 연장되고, 제2 가이드부(310)는 냉매 유로를 형성하도록 연장되되 제1 가이드부(210)와 제2 가이드부(310)의 경우 일부 또는 전체가 제1 열교환판(200) 및 제2 열교환판(300)의 적층 방향으로 매칭되도록 형성된다. 여기서, 제1 가이드부(210)와 제2 가이드부(310)는 상호 매칭되는 부분(A)이 중첩되도록 삽입되는 구조로 이루어짐으로써, 냉각수 또는 냉매의 유통이 차단되고, 제1 열교환판(200)과 제2 열교환판(300)의 결합성이 향상되며, 기존의 데드존이 제거된다. 즉, 종래에는 냉각수 유로 또는 냉매 유로를 형성하기 위한 격벽을 형성시, 각 격벽의 간섭을 회피하기 위한 데드존이 존재하고, 별도의 간섭 회피용 홀을 형성해야 했는데, 본 발명은 제1 가이드부(210)와 제2 가이드부(310)가 중첩 구조를 이룸에 따라 데드존이 삭제되고 별도의 홀이 삭제되어 해당 홀을 통한 열교환매체 간의 혼류가 방지되는 것이다.
이와 같이, 제1 가이드부(210)와 제2 가이드부(310)는 각각 냉각수 유로와 냉매 유로를 형성하도록 연장되되 동일한 위치의 경우 상호 삽입되는 중첩 구조를 이루고, 나머지 부분(B)의 경우 제1 열교환판(200) 또는 제2 열교환판(300)에 접합됨으로써, 제품의 강성이 증대되고 열교환매체 간의 혼류가 방지된다.
상술한 본 발명에 대해서 구체적으로 설명하면, 하우징(100)은 상부의 일측으로 제1 냉각수 유입구(111) 및 제1 냉각수 유출구(121)가 구비되고, 타측으로 제2 냉각수 유입구(112) 및 제2 냉각수 유출구(122)가 구비되며, 제1 냉각수 유입구(111) 또는 제 2 냉각수 유입구(112)와 겹치지 않는 부분에 냉매 유입구(130)와 냉매 유출구(140)가 구비된다.
본 발명에서 냉각수는 제1 냉각수 유입구(111)와 제1 냉각수 유출구(121)를 통해 순환되는 냉각수와 제2 냉각수 유입구(112)와 제2 냉각수 유출구(122)를 통해 순환되는 냉각수로서, 서로 다른 온도로 관리되는 복수의 냉각수로 구성될 수 있다. 이러한 각각의 냉각수는 냉각수 회로 상에서 독립적으로 순환되거나 혼류되어 온도가 관리될 수 있다. 냉매는 냉매 유입구(130)와 냉매 유출구(140)를 통해 순환된다.
또한, 하우징(100)의 상부에 각각의 냉각수 유입구(110)와 냉각수 유출구(120)가 구비되고, 하부에 냉매 유입구(130)와 냉매 유출구(140)가 구비됨으로써, 냉각수와 냉매의 순환 유로를 단순화하기가 용이하다. 이와 같이, 본 발명은 서로 다른 온도로 관리되는 복수의 냉각수와 냉매가 열교환되도록 구성된다.
이에 따라, 본 발명의 일실시예에 따른 제1 열교환판(200)에는 일측과 타측에 각각 제1 냉각수 유입구(111) 및 제1 냉각수 유출구(121)와 제2 냉각수 유입구(112) 및 제2 냉각수 유출구(122)가 연통되는 냉각수홀(220)이 형성되어 냉각수가 유통되고, 중앙부에 냉매 유입구(130) 및 냉매 유출구(140)가 관통되는 제1 관통홀(230)이 형성될 수 있다.
즉, 도 2 및 도 4에서 볼 수 있듯이, 제1 열교환판(200)에는 일측과 타측에 각각 냉각수홀(220)이 형성됨으로써, 제1 냉각수 유입구(111) 및 제1 냉각수 유출구(121)를 통해 순환되는 냉각수와 제2 냉각수 유입구(112) 및 제2 냉각수 유출구(122)를 통해 순환되는 냉각수가 제1 열교환판(200)에 유통될 수 있다. 또한, 제1 열교환판(200)의 중앙부에는 제1 관통홀(230)이 형성됨으로써, 냉매 유입구(130) 및 냉매 유출구(140)가 제1 열교환판(200)을 통과하여 제2 열교환판(300)에 연통되게 연결될 수 있다.
한편, 제2 열교환판(300)에는 일측과 타측에 각각 제1 냉각수 유입구(111) 및 제1 냉각수 유출구(121)와 제2 냉각수 유입구(112) 및 제2 냉각수 유출구(122)가 통과되는 제2 관통홀(330)이 형성되고, 중앙부에 냉매 유입구(130) 및 냉매 유출구(140)가 연통되는 냉매홀(320)이 형성되어 냉매가 유통될 수 있다.
즉, 도 3 및 도 5에서 볼 수 있듯이, 제2 열교환판(300)에는 중앙부에 냉매 유입구(130)와 냉매 유출구(140)가 형성됨으로써, 냉매 유입구(130)와 냉매 유출구(140)를 통해 순환되는 냉매가 제2 열교환판(300)에 유통될 수 있다. 또한, 제2 열교환판(300)의 일측과 타측에는 각각 제2 관통홀(330)이 형성됨으로써, 일측으로 제1 냉각수 유입구(111) 및 제1 냉각수 유출구(121)가 통과되고, 타측으로 제2 냉각수 유입구(112) 및 제2 냉각수 유출구(122)가 통과되어 제1 열교환판(200)에 연통되게 연결될 수 있다.
이를 통해, 제1 열교환판(200)과 제2 열교환판(300)에는 각각 냉각수와 냉매가 구분되어 유통될 수 있으며, 제1 열교환판(200) 및 제2 열교환판(300)을 매개로 냉각수와 냉매가 열교환될 수 있다.
한편, 제1 가이드부(210)는 제1 열교환판(200)의 중앙부에서 일측과 타측을 분기하도록 연장된 제1 중앙 격벽(211)과, 제1 열교환판(200)의 일측부에서 타측으로 연장되어 제1 냉각수 유입구(111)에서 제1 냉각수 유출구(121)로 냉각수 유로를 형성하는 제1 사이드 격벽(212)과, 제1 열교환판(200)의 타측부에서 일측으로 연장되어 제2 냉각수 유입구(112)에서 제2 냉각수 유출구(122)로 냉각수 유로를 형성하는 제2 사이드 격벽(213)으로 형성된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 제1 가이드부(210)는 제1 중앙 격벽(211), 제1 사이드 격벽(212), 제2 사이드 격벽(213)으로 구성된다. 여기서, 제1 중앙 격벽(211)은 제1 열교환판(200)의 중앙부를 가로지르도록 연장되어 제1 냉각수 유입구(111) 및 제1 냉각수 유출구(121)를 통해 유통되는 냉각수와 제2 냉각수 유입구(112) 및 제2 냉각수 유출구(122)를 통해 유통되는 냉각수가 분류되어 혼류가 차단되도록 한다. 제1 사이드 격벽(212)은 제1 열교환판(200)의 일측부에서 타측으로 일정길이 연장됨으로써, 제1 냉각수 유입구(111)를 통해 유입된 냉각수가 제1 냉각수 유출구(121)에 바로 이동되지 않고 제1 사이드 격벽(212)을 따라 우회하여 이동됨에 따라 제1 열교환판(200)에 대한 열교환 면적이 확보되도록 한다. 또한, 제2 사이드 격벽(213)은 제2 열교환판(300)의 일측부에서 타측으로 일정길이 연장됨으로써, 제2 냉각수 유입구(112)를 통해 유입된 냉각수가 제2 냉각수 유출구(122)에 바로 이동되지 않고 제2 사이드 격벽(213)을 따라 우회하여 이동됨에 따라 제1 열교환판(200)에 대한 열교환 면적이 확보될 수 있다.
이를 통해, 제1 열교환판(200)은 제1 가이드부(210)에 의해 서로 다른 냉각수 유입구(110) 및 냉각수 유출구(120)를 통해 유입된 각각의 냉각수가 구분되어 순환됨으로써, 각각의 냉각수가 제2 열교환판(300)에 순환되는 냉매와 열교환될 수 있다.
한편, 제2 가이드부(310)는 냉매 유입구(130)와 냉매 유출구(140) 사이에 배치되는 제2 중앙 격벽(311)과, 제2 중앙 격벽(311)에서 일측으로 연장된 제3 사이드 격벽(312)과, 제2 중앙 격벽(311)에서 타측으로 연장된 제4 사이드 격벽(313)으로 형성될 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제2 가이드부(310)는 제2 중앙 격벽(311), 제3 사이드 격벽(312), 제4 사이드 격벽(313)으로 구성된다. 여기서, 제2 중앙 격벽(311)은 제2 열교환판(300)의 중앙부에서 제1 열교환판(200)의 제1 중앙 격벽(211)과 매칭되는 위치에 형성될 수 있다. 특히, 제2 중앙 격벽(311)의 경우 냉매 유입구(130)와 냉매 유출구(140) 사이에 위치될 수 있으며, 중앙부를 일정길이 가로지르도록 연장될 수 있다. 이러한 제2 중앙 격벽(311)에는 일측으로 제3 사이드 격벽(312)이 일정길이 연장되고, 타측으로 제4 사이드 격벽(313)이 일정길이 연장된다. 이로 인해, 냉매 유입구(130)를 통해 유입된 냉매는 냉매 유출구(140)에 바로 이동되지 않고 제3 사이드 격벽(312)과 제4 사이드 격벽(313)을 따라 우회하여 냉매 유출구(140)로 이동됨에 따라 제2 열교환판(300)에 대한 열교환 면적이 확보된다.
이를 통해, 제2 열교환판(300)은 제2 가이드부(310)에 의해 냉매 유입구(130) 및 냉매 유출구(140)를 통해 유입된 냉매가 순환됨으로써, 냉매가 제1 열교환판(200)에 순환되는 냉각수와 열교환될 수 있다.
이러한 제1 가이드부(210)와 제2 가이드부(310)에 대해서 상세히 설명하면, 제1 중앙 격벽(211)과 제2 중앙 격벽(311)은 상하방향으로 매칭되도록 위치되고, 매칭되는 부분(A)이 상호 삽입되도록 형성될 수 있다.
이렇게, 제1 중앙 격벽(211)과 제2 중앙 격벽(311)은 상하방향으로 매칭되는 부분(A)이 상방으로 삽입되도록 형성되어 중첩 구조를 이룸에 따라 냉각수 또는 냉매의 유통이 차단되고, 제1 열교환판(200)과 제2 열교환판(300)의 접합성이 확보된다. 또한, 제1 열교환판(200)과 제2 열교환판(300)의 용접시 브레이징 용접이 적용될 수 있는데, 제1 중앙 격벽(211)과 제2 중앙 격벽(311)이 서로 삽입되어 중첩되는 구조를 이름에 따라 접촉 면적이 확보되어 결합 강성이 증대된다.
상세하게, 제1 중앙 격벽(211)은 제2 중앙 격벽(311)과 매칭되는 부분(A)이 제2 중앙 격벽(311)의 하측으로 삽입되도록 돌출되고 나머지 부분(B)이 제2 열교환판(300)의 하면에 접하도록 돌출되며, 제2 중앙 격벽(311)은 제1 중앙 격벽(211)의 하측에 삽입되도록 돌출될 수 있다.
즉, 제1 중앙 격벽(211)은 제2 중앙 격벽(311)과 매칭되는 부분(A)이 상방으로 돌출되고, 제2 중앙 격벽(311)도 제1 중앙 격벽(211)과 매칭되는 부분(A)이 상방으로 돌출되어, 제1 중앙 격벽(211)과 제2 중앙 격벽(311)은 상하방향으로 삽입되어 중첩 구조를 이룬다. 본 발명에 따른 일실시예에서는 제1 중앙 격벽(211)의 경우 제2 중앙 격벽(311)과 매칭되는 부분(A)만 제2 중앙 격벽(311)에 삽입될 수 있도록 높게 돌출되며, 제2 중앙 격벽(311)과 매칭되지 않는 나머지 부분(B)은 짧게 돌출되어 제2 열교환판(300)의 하면에 접합될 수 있다. 이로 인해, 제1 중앙 격벽(211)과 제2 중앙 격벽(311)은 상호 매칭되는 부분(A)의 경우 제1 열교환판(200)과 제2 열교환판(300)에서 각각 냉각수와 냉매가 유통되지 못하고, 제1 중앙 격벽(211)에서 낮게 돌출된 부분의 경우 제2 열교환판(300)의 하면에 접합되는 것으로 냉매의 유로에 간섭되지 않는다.
또한, 제1 열교환판(200)에는 제1 중앙 격벽(211)에서 높이 차이가 발생되는 위치에 상방으로 폭이 점차 작아지는 형태의 제1 삽입부(240)가 형성되고, 제2 열교환판(300)에는 제2 중앙 격벽(311)에서 제1 삽입부(240)와 매칭되는 위치에 제1 삽입부(240)와 동일 형상의 제2 삽입부(340)가 형성될 수 있다.
도 4 및 도 5에서는 제1 삽입부(240)와 제2 삽입부(340)의 경우 상방으로 폭이 점차 작아지는 형태로서 원뿔 기둥 형태로 도식되어 있으나, 삼각형, 마름모 등 다양한 형태로 적용될 수 있다. 또한, 제1 삽입부(240)와 제2 삽입부(340)는 상방으로 폭이 점차 작아지는 형태로 형성됨에 따라, 각 삽입부 간의 삽입 및 접촉 면적 확보가 용이하다.
이처럼, 제1 열교환판(200)에는 제1 삽입부(240)가 형성되고, 제2 열교환판(300)에는 제2 삽입부(340)가 형성되며, 제1 삽입부(240)와 제2 삽입부(340)가 서로 삽입되어 중첩되는 구조를 이룸으로써, 제1 열교환판(200)과 제2 열교환판(300)의 용접시 접촉 면적 증대에 의해 결합 강성이 증대될 수 있다. 또한, 제1 중앙 격벽(211)에서 높이 차이가 발생되는 위치에 제1 삽입부(240)가 형성되고, 제2 중앙 격벽(311)에는 제1 삽입부(240)와 매칭되는 위치에 제2 삽입부(340)가 형성됨으로써, 각 중앙 격벽의 강성을 확보할 수 있다.
한편, 제1 사이드 격벽(212)과 제3 사이드 격벽(312)은 상하방향으로 매칭되도록 위치되고 매칭되는 부분(A)이 상호 삽입되도록 형성되며, 제2 사이드 격벽(213)과 제4 사이드 격벽(313)은 상하방향으로 매칭되도록 위치되고 매칭되는 부분(A)이 상호 삽입되도록 형성될 수 있다.
이렇게, 제1 사이드 격벽(212)과 제3 사이드 격벽(312), 제2 사이드 격벽(213)과 제4 사이드 격벽(313)은 각각 상하방향으로 매칭되는 부분(A)이 상방으로 삽입되도록 형성되어 중첩 구조를 이룸에 따라 냉각수 또는 냉매의 유통이 차단되고, 제1 열교환판(200)과 제2 열교환판(300)의 접합성이 확보된다. 또한, 제1 열교환판(200)과 제2 열교환판(300)의 용접시 브레이징 용접이 적용될 수 있는데, 제1 사이드 격벽(212)과 제3 사이드 격벽(312)이 서로 삽입되고, 제2 사이드 격벽(213)과 제4 사이드 격벽(313)이 서로 삽입되어 중첩되는 구조를 이름에 따라 접촉 면적이 확보되어 결합 강성이 증대된다.
상세하게, 제1 사이드 격벽(212)은 제3 사이드 격벽(312)과 매칭되는 부분(A)이 제3 사이드 격벽(312)의 하측으로 삽입되도록 돌출되고 나머지 부분(B)이 제2 열교환판(300)에 접하도록 돌출되며, 제3 사이드 격벽(312)은 제1 사이드 격벽(212)과 매칭되는 부분(A)이 제1 사이드 격벽(212)의 하측으로 삽입되도록 돌출되고 나머지 부분(B)이 제1 열교환판(200)에 접하도록 돌출될 수 있다.
즉, 제1 사이드 격벽(212)과 제3 사이드 격벽(312)은 매칭되는 부분(A)이 상방으로 돌출되고, 제3 사이드 격벽(312)도 제1 사이드 격벽(212)과 매칭되는 부분(A)이 상방으로 돌출되어, 제1 사이드 격벽(212)과 제3 사이드 격벽(312)은 상하방향으로 삽입되는 중첩 구조를 이룬다. 마찬가지로, 제2 사이드 격벽(213)과 제4 사이드 격벽(313)도 상하방향으로 삽입되는 중첩 구조를 이룬다.
본 발명에 따른 일실시예에서는 제1 사이드 격벽(212)의 경우 제3 사이드 격벽(312)과 매칭되는 부분(A)만 제3 사이드 격벽(312)에 삽입될 수 있도록 높게 돌출되며, 제3 사이드 격벽(312)과 매칭되지 않는 나머지 부분(B)은 짧게 돌출되어 제2 열교환판(300)의 하면에 접합될 수 있다. 이로 인해, 제1 사이드 격벽(212)과 제3 사이드 격벽(312)은 상호 매칭되는 부분(A)으로 제1 열교환판(200)과 제2 열교환판(300)에서 각각 냉각수와 냉매가 유통되지 못한다. 또한, 제1 사이드 격벽(212)에서 낮게 돌출된 부분의 경우 제2 열교환판(300)의 하면에 접합되는 것으로 제2 열교환판(300)의 상면에는 냉매의 유로가 형성될 수 있고, 제3 사이드 격벽(312)에서 낮게 돌출된 부분의 경우 제1 열교환판(200)의 하면에 접합되는 것으로 제1 열교환판(200)의 상면에는 냉각수의 유로가 형성될 수 있다.
마찬가지로, 제2 사이드 격벽(213)과 제4 사이드 격벽(313)은 상호 매칭되는 부분(A)으로 제1 열교환판(200)과 제2 열교환판(300)에서 각각 냉각수와 냉매가 유통되지 못한다. 또한, 제2 사이드 격벽(213)에서 낮게 돌출된 부분의 경우 제2 열교환판(300)의 하면에 접합되는 것으로 제2 열교환판(300)의 상면에는 냉매의 유로가 형성될 수 있고, 제4 사이드 격벽(313)에서 낮게 돌출된 부분의 경우 제1 열교환판(200)의 하면에 접합되는 것으로 제1 열교환판(200)의 상면에는 냉각수의 유로가 형성될 수 있다.
한편, 제1 열교환판(200)에는 제1 사이드 격벽(212)에서 높이 차이가 발생되는 위치와 끝단에 상방으로 폭이 점차 작아지는 형태의 제1 삽입부(240)가 형성되고, 제2열교환판에는 제3 사이드 격벽(312)에서 제1 삽입부(240)와 매칭되는 위치에 제1 삽입부(240)와 동일 형상의 제2 삽입부(340)가 형성될 수 있다.
이처럼, 제1 열교환판(200)에는 제1 삽입부(240)가 형성되고, 제2 열교환판(300)에는 제2 삽입부(340)가 형성되며, 제1 삽입부(240)와 제2 삽입부(340)가 서로 삽입되어 중첩되는 구조를 이룸으로써, 제1 열교환판(200)과 제2 열교환판(300)의 용접시 접촉 면적 증대에 의해 결합 강성이 증대될 수 있다. 또한, 제1 사이드 격벽(212)에서 높이 차이가 발생되는 위치에 제1 삽입부(240)가 형성되고, 제3 사이드 격벽(312)에는 제1 삽입부(240)와 매칭되는 위치에 제2 삽입부(340)가 형성됨으로써, 각 사이드 격벽의 강성을 확보할 수 있다.
한편, 제2 사이드 격벽(213)은 제4 사이드 격벽(313)과 매칭되는 부분(A)이 제4 사이드 격벽(313)의 하측으로 삽입되도록 돌출되고 나머지 부분(B)이 제2 열교환판(300)에 접하도록 돌출되며, 제4 사이드 격벽(313)은 제2 사이드 격벽(213)과 매칭되는 부분(A)이 제2 사이드 격벽(213)의 하측으로 삽입되도록 돌출되고 나머지 부분(B)이 제1 열교환판(200)에 접하도록 돌출될 수 있다.
즉, 제2 사이드 격벽(213)의 경우 제4 사이드 격벽(313)과 매칭되는 부분(A)만 제4 사이드 격벽(313)에 삽입될 수 있도록 높게 돌출되며, 제4 사이드 격벽(313)과 매칭되지 않는 나머지 부분(B)은 짧게 돌출되어 제2 열교환판(300)의 하면에 접합될 수 있다. 이로 인해, 제2 사이드 격벽(213)과 제4 사이드 격벽(313)은 상호 매칭되는 부분(A)으로 제1 열교환판(200)과 제2 열교환판(300)에서 각각 냉각수와 냉매가 유통되지 못한다. 또한, 제2 사이드 격벽(213)에서 낮게 돌출된 부분의 경우 제2 열교환판(300)의 하면에 접합되는 것으로 제2 열교환판(300)의 상면에는 냉매의 유로가 형성될 수 있고, 제4 사이드 격벽(313)에서 낮게 돌출된 부분의 경우 제1 열교환판(200)의 하면에 접합되는 것으로 제1 열교환판(200)의 상면에는 냉각수의 유로가 형성될 수 있다.
마찬가지로, 제4 사이드 격벽(313)과 제2 사이드 격벽(213)은 상호 매칭되는 부분(A)으로 제1 열교환판(200)과 제2 열교환판(300)에서 각각 냉각수와 냉매가 유통되지 못한다. 또한, 제2 사이드 격벽(213)에서 낮게 돌출된 부분의 경우 제2 열교환판(300)의 하면에 접합되는 것으로 제2 열교환판(300)의 상면에는 냉매의 유로가 형성될 수 있고, 제4 사이드 격벽(313)에서 낮게 돌출된 부분의 경우 제1 열교환판(200)의 하면에 접합되는 것으로 제1 열교환판(200)의 상면에는 냉각수의 유로가 형성될 수 있다.
여기서, 제1 열교환판(200)에는 제2 사이드 격벽(213)에서 높이 차이가 발생되는 위치와 끝단에 상방으로 폭이 점차 작아지는 형태의 제1 삽입부(240)가 형성되고, 제2열교환판에는 제4 사이드 격벽(313)에서 제1 삽입부(240)와 매칭되는 위치에 제1 삽입부(240)와 동일 형상의 제2 삽입부(340)가 형성될 수 있다.
이처럼, 제1 열교환판(200)에는 제1 삽입부(240)가 형성되고, 제2 열교환판(300)에는 제2 삽입부(340)가 형성되며, 제1 삽입부(240)와 제2 삽입부(340)가 서로 삽입되어 중첩되는 구조를 이룸으로써, 제1 열교환판(200)과 제2 열교환판(300)의 용접시 접촉 면적 증대에 의해 결합 강성이 증대될 수 있다. 또한, 제2 사이드 격벽(213)에서 높이 차이가 발생되는 위치에 제1 삽입부(240)가 형성되고, 제4 사이드 격벽(313)에는 제1 삽입부(240)와 매칭되는 위치에 제2 삽입부(340)가 형성됨으로써, 각 사이드 격벽의 강성을 확보할 수 있다.
한편, 제1 가이드부(210)에서 제1 열교환판(200)의 테두리에 접하는 부분과 제2 가이드부(310)에서 제2 열교환판(300)의 테두리에 접하는 부분은 폭이 점차 증대되는 형태를 이루도록 형성된다.
도 4 및 도 5에서 볼 수 있듯이, 제1 가이드부(210)는 제1 열교환판(200)의 테두리에서 연장되고, 제2 가이드부(310)는 제2 열교환판(300)의 테두리에서 연장될 수 있다. 여기서, 제1 가이드부(210)와 제2 가이드부(310)는 각각 제1 열교환판(200)과 제2 열교환판(300)의 테두리에 접하는 부분이 폭이 점차 증대되는 'Y' 형상으로 형성됨에 따라 제1 가이드부(210)와 제2 가이드부(310)의 성형성 및 내구성을 확보할 수 있다.
한편, 제1 열교환판(200)과 제2 열교환판(300)에는 복수의 돌기부(D)가 형성될 수 있다. 즉, 제1 열교환판(200)과 제2 열교환판(300)의 단면에는 복수의 돌기부(D)가 형성됨으로써, 냉각수 또는 냉매와 열교환 효율이 향상된다. 이러한 돌기부(D)는 제1 열교환판(200)과 제2 열교환판(300)의 상면 또는 상면과 하면에 모두 형성될 수 있으며, 제1 가이드부(210)와 제2 가이드부(310)의 형성 위치를 제외한 단면에 분포되도록 형성될 수 있다.
한편, 제1 열교환판(200)과 제2 열교환판(300)은 테두리에서 상방 또는 하방으로 경사지게 연장된 연장부(C)가 형성되고, 제1 열교환판(200)과 제2 열교환판(300)의 적층시 각각의 연장부(C)가 접하여 적층될 수 있다.
도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 열교환판(200)과 제2 열교환판(300)은 테두리에 연장부(C)가 형성되고, 연장부(C)는 상방 또는 하방으로 경사지게 연장됨으로써 제1 열교환판(200)과 제2 열교환판(300)의 적층시 접합 면적이 확보되어 결합성이 증대될 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 도 6에서 볼 수 있듯이, 제1 열교환판(200)과 제2 열교환판(300)이 중첩 구조를 이루며, 냉각수 유입구(110)와 냉각수 유출구(120)를 통해 제1 열교환판(200)에 냉각수가 유동되고, 냉매 유입구(130)와 냉매 유출구(140)를 통해 제2 열교환판(300)에 냉매가 유동됨으로써, 각각의 제1 열교환판(200) 및 제2 열교환판(300)을 매개로 냉각수와 냉매가 열교환될 수 있다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 열교환기 장치는 복수의 냉각수가 유통되는 제1 열교환판(200)과 냉매가 유통되는 제2 열교환판(300)이 각각의 독립된 유로를 가지고 유통되어 냉각수 또는 냉매의 혼류가 방지된다.
특히, 제1 열교환판(200)과 제2 열교환판(300)은 각각의 가이드부가 중첩 구조를 이룸에 따라, 상호 적층된 상태에서 용접시 결합성 및 내구성이 증대된다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
100:하우징 100a:상부 케이스
100b:하부 케이스 110:냉각수 유입구
111:제1 냉각수 유입구 112:제2 냉각수 유입구
120:냉각수 유출구 121:제1 냉각수 유출구
122:제2 냉각수 유출구 130:냉매 유입구
140:냉매 유출구 200:제1 열교환판
210:제1 가이드부 211:제1 중앙 격벽
212:제1 사이드 격벽 213:제2 사이드 격벽
220:냉각수홀 230:제1 관통홀
240:제1 삽입부 300:제2 열교환판
310:제2 가이드부 311:제2 중앙 격벽
312:제3 사이드 격벽 313:제4 사이드 격벽
320:냉매홀 330:제2 관통홀
340:제2 삽입부

Claims (17)

  1. 냉각수가 유통되는 냉각수 유입구와 냉각수 유출구가 구비되고, 냉매가 유통되는 냉매 유입구와 냉매 유출구가 구비된 하우징;
    냉각수 유입구와 냉각수 유출구가 연결되며, 냉각수 유로를 형성하는 제1 가이드부가 형성된 제1 열교환판; 및
    냉매 유입구와 냉매 유출구가 연결되며, 냉매 유로를 형성하는 제2 가이드부가 형성된 제2 열교환판;을 포함하며,
    제1 열교환판과 제2 열교환판은 복수로 구성되어 순차적으로 적층되고, 제1 가이드부와 제2 가이드부는 제1 열교환판과 제2열교환판의 적층시 일부가 삽입되어 중첩 구조를 이루는 것을 특징으로 하는 열교환기 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    하우징은 상부의 일측으로 제1 냉각수 유입구 및 제1 냉각수 유출구가 구비되고, 타측으로 제2 냉각수 유입구 및 제2 냉각수 유출구가 구비되며, 제1 냉각수 유입구 또는 제 2 냉각수 유입구와 겹치지 않는 부분에 냉매 유입구와 냉매 유출구가 구비된 것을 특징으로 하는 열교환기 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    제1 열교환판에는 일측과 타측에 각각 제1 냉각수 유입구 및 제1 냉각수 유출구와 제2 냉각수 유입구 및 제2 냉각수 유출구가 연통되는 냉각수홀이 형성되어 냉각수가 유통되고, 중앙부에 냉매 유입구 및 냉매 유출구가 관통되는 제1 관통홀이 형성된 것을 특징으로 하는 열교환기 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    제2 열교환판에는 일측과 타측에 각각 제1 냉각수 유입구 및 제1 냉각수 유출구와 제2 냉각수 유입구 및 제2 냉각수 유출구가 통과되는 제2 관통홀이 형성되고, 중앙부에 냉매 유입구 및 냉매 유출구가 연통되는 냉매홀이 형성되어 냉매가 유통되는 것을 특징으로 하는 열교환기 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    제1 가이드부는 제1 열교환판의 중앙부에서 일측과 타측을 분기하도록 연장된 제1 중앙 격벽과, 제1 열교환판의 일측부에서 타측으로 연장되어 제1 냉각수 유입구에서 제1 냉각수 유출구로 냉각수 유로를 형성하는 제1 사이드 격벽과, 제1 열교환판의 타측부에서 일측으로 연장되어 제2 냉각수 유입구에서 제2 냉각수 유출구로 냉각수 유로를 형성하는 제2 사이드 격벽으로 형성된 것을 특징으로 하는 열교환기 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    제2 가이드부는 냉매 유입구와 냉매 유출구 사이에 배치되는 제2 중앙 격벽과, 제2 중앙 격벽에서 일측으로 연장된 제3 사이드 격벽과, 제2 중앙 격벽에서 타측으로 연장된 제4 사이드 격벽으로 형성된 것을 특징으로 하는 열교환기 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    제1 중앙 격벽과 제2 중앙 격벽은 상하방향으로 매칭되도록 위치되고, 매칭되는 부분이 상호 삽입되도록 형성된 것을 특징으로 하는 열교환기 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    제1 중앙 격벽은 제2 중앙 격벽과 매칭되는 부분이 제2 중앙 격벽의 하측으로 삽입되도록 돌출되고 나머지 부분이 제2 열교환판의 하면에 접하도록 돌출되며,
    제2 중앙 격벽은 제1 중앙 격벽의 하측에 삽입되도록 돌출된 것을 특징으로 하는 열교환기 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    제1 열교환판에는 제1 중앙 격벽에서 높이 차이가 발생되는 위치에 상방으로 폭이 점차 작아지는 형태의 제1 삽입부가 형성되고,
    제2열교환판에는 제2 중앙 격벽에서 제1 삽입부와 매칭되는 위치에 제1 삽입부와 동일 형상의 제2 삽입부가 형성된 것을 특징으로 하는 열교환기 장치.
  10. 청구항 6에 있어서,
    제1 사이드 격벽과 제3 사이드 격벽은 상하방향으로 매칭되도록 위치되고 매칭되는 부분이 상호 삽입되도록 형성되며,
    제2 사이드 격벽과 제4 사이드 격벽은 상하방향으로 매칭되도록 위치되고 매칭되는 부분이 상호 삽입되도록 형성된 것을 특징으로 하는 열교환기 장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    제1 사이드 격벽은 제3 사이드 격벽과 매칭되는 부분이 제3 사이드 격벽의 하측으로 삽입되도록 돌출되고 나머지 부분이 제2 열교환판에 접하도록 돌출되며,
    제3 사이드 격벽은 제1 사이드 격벽과 매칭되는 부분이 제1 사이드 격벽의 하측으로 삽입되도록 돌출되고 나머지 부분이 제1 열교환판에 접하도록 돌출된 것을 특징으로 하는 열교환기 장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    제1 열교환판에는 제1 사이드 격벽에서 높이 차이가 발생되는 위치와 끝단에 상방으로 폭이 점차 작아지는 형태의 제1 삽입부가 형성되고,
    제2열교환판에는 제3 사이드 격벽에서 제1 삽입부와 매칭되는 위치에 제1 삽입부와 동일 형상의 제2 삽입부가 형성된 것을 특징으로 하는 열교환기 장치.
  13. 청구항 10에 있어서,
    제2 사이드 격벽은 제4 사이드 격벽과 매칭되는 부분이 제4 사이드 격벽의 하측으로 삽입되도록 돌출되고 나머지 부분이 제2 열교환판에 접하도록 돌출되며,
    제4 사이드 격벽은 제2 사이드 격벽과 매칭되는 부분이 제2 사이드 격벽의 하측으로 삽입되도록 돌출되고 나머지 부분이 제1 열교환판에 접하도록 돌출된 것을 특징으로 하는 열교환기 장치.
  14. 청구항 13에 있어서,
    제1 열교환판에는 제2 사이드 격벽에서 높이 차이가 발생되는 위치와 끝단에 상방으로 폭이 점차 작아지는 형태의 제1 삽입부가 형성되고,
    제2열교환판에는 제4 사이드 격벽에서 제1 삽입부와 매칭되는 위치에 제1 삽입부와 동일 형상의 제2 삽입부가 형성된 것을 특징으로 하는 열교환기 장치.
  15. 청구항 1에 있어서,
    제1 가이드부에서 제1 열교환판의 테두리에 접하는 부분과 제2 가이드부에서 제2 열교환판의 테두리에 접하는 부분은 폭이 점차 증대되는 형태를 이루는 것을 특징으로 하는 열교환기 장치.
  16. 청구항 1에 있어서,
    제1 열교환판과 제2 열교환판에는 복수의 돌기부가 형성된 것을 특징으로 하는 열교환기 장치.
  17. 청구항 1에 있어서,
    제1 열교환판과 제2 열교환판은 테두리에서 상방 또는 하방으로 경사지게 연장된 연장부가 형성되고, 제1 열교환판과 제2 열교환판의 적층시 각각의 연장부가 접하여 적층된 것을 특징으로 하는 열교환기 장치.
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