KR20200042539A - 차량의 엔진 블록 또는 변속기 블록에 삽입된 열 교환기를 위한 냉각기 코어 및 커버 유닛 - Google Patents

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마르티네즈 로베르토 페르난데스
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라 푸엔테 호세 안토니오 드
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발레오 테르미코 에스.에이.
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Abstract

본 발명은 차량의 엔진 블록(5) 또는 변속기 블록 내로 삽입된 열 교환기를 위한 냉각기 코어(2) 및 커버(3) 유닛(1)과 관련된다. 상기 커버(3)는, 상기 차량의 엔진 블록(5) 또는 변속기 블록에 삽입된 캐비티(4)의 개구부(6)를 폐쇄하도록 치수설정된 플레이트(9)로서, 상기 캐비티(4)는 상기 냉각기 코어(2)를 수용할 수 있는, 상기 플레이트(9)와, 상기 플레이트(9)를 보강하기 위한 보강 프레임(10)과, 상기 플레이트(9) 또는 보강 프레임(10)을 통해 상기 냉각기 코어(2)에 결합될 수 있는, 냉각될 유체를 위한 입구 포트(11) 및 출구 포트(12)를 포함한다.

Description

차량의 엔진 블록 또는 변속기 블록에 삽입된 열 교환기를 위한 냉각기 코어 및 커버 유닛
본 발명은 일반적으로, 제 1 양태에서, 엔진 또는 변속기(transmission)의 유체 열 교환기를 위한 냉각기 코어 및 커버 유닛(cooler core and cover unit)과 관련되며, 열 교환기 케이싱은 차량의 엔진 블록 또는 변속기 블록 내로 삽입되어 있다.
제 2 양태에서, 본 발명은 상기 냉각기 코어 및 커버 유닛과, 엔진 블록 또는 변속기 블록에 삽입되고 냉각기 코어를 수용하도록 설계되며 상기 커버에 의해 폐쇄될 수 있는 캐비티(cavity)를 포함하는 엔진 또는 변속기의 유체 열 교환기와 관련된다. 특히, 본 발명은 차량의 엔진 블록에 삽입된 캐비티와, 상기 캐비티에 장착될 수 있는 냉각기 코어 및 커버 유닛을 포함하는 차량 엔진의 배기 가스를 위한 열 교환기와 관련된다.
본 발명은 특히 엔진의 배기 가스 재순환 교환기("배기 가스 재순환 냉각기(Exhaust Gas Recirculation Cooler)" 또는 EGRC)에 적용된다. 그러나, 본 발명은 차량의 변속기의 오일 재순환 교환기에도 적용될 수 있다.
EGRC 교환기의 주요 기능은 상기 가스를 냉각시키기 위해 배기 가스와 냉각제 유체 사이의 열 교환이다. 현재, EGRC 열 교환기는 배출가스(emission)를 감소시키기 위해 디젤 응용에서 널리 사용되고, 연료 소비를 감소시키기 위해 가솔린 응용에서도 사용된다.
시중에 있는 EGRC 교환기의 현재 구성은 일반적으로 스테인리스강 또는 알루미늄으로 제조된 케이싱을 갖는 금속 열 교환기의 구성이다. 기본적으로, 두 가지 유형의 EGR 열 교환기가 있다: 제 1 유형은 배기 가스의 통과를 위한 평행 파이프의 다발이 내부에 있는 케이싱으로 구성되고, 냉각제가 파이프 외부의 케이싱을 통해 순환하며, 제 2 유형은 배기 가스 및 냉각제가 교대 층으로 2 개의 플레이트 사이를 순환하도록 열 교환 표면을 구성하는 일련의 평행 플레이트를 포함한다.
배기 가스 열 교환기는 종래 기술에 공지되어 있고, 차량에 통합되어 있다. 특허 US 2017/138320A는 실제 차량의 엔진 블록에 삽입되거나 통합된 열 교환 케이싱이 제공되는 이러한 유형의 EGR 열 교환기를 개시하며, 열 교환 케이싱을 통해, 엔진 블록에 마찬가지로 통합된 파이프로부터 공급된 냉각제 유체가 순환한다. 이러한 열 교환기의 냉각기 코어는 엔진 블록에 삽입된 캐비티 내부에 수용되며, 캐비티의 개구부는 커버에 의해 기밀 방식(leaktight manner)으로 폐쇄된다. 배기 가스를 위한 입구 및 출구 파이프는 상기 커버에 제공된 오리피스(orifice)에 의해 냉각기 코어의 가스 순환 회로에 결합된다. 엔진 블록에 삽입된 캐비티 및 그것의 커버는 냉각제 유체가 순환하는 열 교환 케이싱을 한정한다.
가스 및 냉각제의 온도에 의해 발생된 열 충격 및 압력 변화에 대한 저항성을 보장하기 위해, 상기에 언급된 교환기를 위한 엔진 블록에 삽입된 캐비티를 폐쇄하는 커버는 이러한 변화 및 열 충격에 견디도록 사전결정된 두께로 설계되어야 한다. 그러나, 이러한 해결책은 교환기의 중량과, 또한 그 비용을 증대시킨다.
언급된 문제점을 해결할 목적으로, 제 1 양태에 따르면, 본 발명은 엔진 또는 변속기의 유체 열 교환기를 위한 냉각기 코어 및 커버 유닛을 제공하며, 상기 커버는,
- 상기 차량의 엔진 블록 또는 변속기 블록에 삽입된 캐비티의 개구부를 폐쇄하도록 치수설정된 감소된 두께의 플레이트로서, 상기 캐비티는 상기 냉각기 코어를 수용할 수 있는, 상기 플레이트와,
- 상기 플레이트를 보강하기 위한 보강 프레임과,
- 상기 플레이트 또는 보강 프레임을 통해 냉각기 코어에 결합될 수 있는, 냉각될 유체를 위한 입구 포트 및 출구 포트를 포함하는 것을 특징으로 한다.
청구된 유닛은 종래 기술의 교환기의 중량 및 비용을 감소시키는 것을 가능하게 하며, 이는 냉각기 코어를 수용하는 캐비티가 보강 프레임에 의해 외부적으로 보강되는 감소된 두께의 플레이트를 포함하는 커버에 의해 기밀 방식으로 폐쇄되기 때문이다. 따라서, 최종 제품의 비용을 증가시키고 취급하기 어려운 무거운 커버의 사용이 회피된다.
또한, 이러한 해결책은 유닛에 대한 최적의 기밀성을 보장하기 위해 엔진 블록 또는 변속기 블록의 캐비티의 개구부 주변부를 모방하는 개스킷의 사용과 호환 가능하다는 장점을 제공한다.
바람직한 실시예에 따르면, 플레이트의 두께는 0.0004 m 내지 0.004 m이며, 유리하게는 보강 프레임은 플라스틱 및 알루미늄으로부터 선택된 재료를 사용하여 성형함으로써 얻어진다.
바람직하게는, 보강 프레임은 플레이트의 주변부를 보강하기 위한 외주 구조체(perimeter structure)를 포함하며, 이는 차량의 엔진 블록 또는 변속기 블록에 삽입된 캐비티에 대한 최적의 기밀성을 보장한다.
유리하게는, 상기 보강 프레임은 보강 프레임의 기계적 강도를 증가시키고 플레이트의 주변부뿐만 아니라 플레이트의 표면의 나머지를 보호하기 위해 상기 외주 구조체의 일 측부로부터 다른 측부로 횡방향으로 연장되는 복수의 칸막이(partition)를 추가로 포함한다.
동일한 바람직한 실시예에 따르면, 청구된 유닛은 상기 유닛의 이송 동안에 플레이트 상에 보강 프레임을 고정시키기 위한 고정 수단을 포함한다. 이러한 방식으로, 보강 프레임의 위치는 유닛이 차량의 엔진 블록 또는 변속기 블록에 삽입된 캐비티에 장착될 때까지 이송 동안에 고정된다.
유리하게는, 상기 보강 프레임의 고정 수단은 플레이트의 주변부, 또는 대안적으로 개스킷의 주변부에 제공된 복수의 고정 러그를 포함한다. 일 실시예에 따르면, 이러한 러그는 플레이트 또는 개스킷의 주변부에서 수직으로 연장되고 프레임을 유지하기 위한 유지 탭(retaining tab)을 각각 포함하도록 설계될 수 있다.
바람직하게는, 플레이트의 주변부는 체결 요소의 통과를 위한 복수의 오리피스를 포함하고, 유리하게는, 플레이트를 보강하는 프레임은 플레이트의 복수의 오리피스에 대응하도록 배열된, 상기 체결 요소의 통과를 위한 추가의 복수의 오리피스를 포함한다. 또 다시, 유리하게는, 개스킷은 청구된 유닛의 이송 위치에서, 플레이트 및 상기 플레이트를 보강하기 위한 프레임의 복수의 오리피스에 대응하도록 배열된, 상기 체결 요소의 통과를 위한 추가의 복수의 오리피스를 포함한다.
이러한 방식으로, 플레이트, 보강 프레임 및 개스킷 유닛은 엔진 블록의 캐비티의 개구부의 주변에 나사결합되는 나사를 사용하여 엔진 블록에 용이하고 편리하게 체결될 수 있다.
이전에 언급된 바와 같이, 프레임 및 플레이트에 부가하여, 청구된 유닛의 커버는 플레이트를 통해 또는 대안적으로 보강 프레임을 통해 냉각기 코어에 결합될 수 있는, 냉각될 유체를 위한 입구 포트 및 출구 포트를 포함한다. 일 실시예에 따르면, 이러한 입구 및 출구 포트 각각은 플레이트에 제공된 오리피스를 통해 냉각기 코어의 유체 입구 또는 출구에 결합될 수 있는 유체 입구 또는 출구 파이프와, 상기 유체 입구 또는 출구 파이프를, 차량의 유체를 위한 입구 또는 출구 파이프에 결합시키기 위한 플랜지를 포함한다.
동일한 실시예에 따르면, 냉각기 코어는 냉각될 유체의 순환을 위한 파이프 다발을 포함하고, 엔진 블록 또는 변속기 블록에 삽입된 캐비티 내부에 수용될 수 있도록 구성되며, 상기 캐비티는 유닛이 사용중일 때 상기 파이프 다발의 냉각제 유체 회로를 한정할 수 있다.
바람직하게는, 본 발명은 냉각기 코어가 상기 플레이트에 제공된 유체 입구 및 출구 파이프에 결합되고 보강 프레임이 사전결정된 장착 위치에서 플레이트에 고정되는 조립된 유닛을 제공한다. 이 결과로서, 유닛은 장착 준비가 되고, 용이하게 이송되어, 플레이트 및 개스킷 상의 프레임의 위치를 보장할 수 있게 된다.
제 2 양태에 따르면, 본 발명은 엔진의 유체를 위한 열 교환기, 특히 엔진의 배기 가스 열 교환기를 제공하며, 상기 열 교환기는 청구된 것과 같은 냉각기 코어 및 커버 유닛과, 냉각기 코어를 수용하기 위해 상기 엔진의 블록에 삽입된 캐비티를 포함한다.
기술된 것의 보다 양호한 이해를 위해, 첨부 도면은, 개략적으로 그리고 비제한적인 예로서만, 차량의 엔진의 배기 가스 열 교환기를 위한 냉각기 코어 및 커버 유닛의 실시예의 실제 경우를 도시한다.
도 1은 차량의 엔진 블록 내로 삽입되는, 교환기의 냉각기 코어를 수용하도록 설계된 캐비티의 사시도를 도시한다.
도 2는 도 1에 도시된 캐비티에 장착할 준비가 된 조립된 냉각기 코어 및 커버 유닛을 도시한다.
도 3은 도 1의 엔진 블록의 캐비티 내부에 조립 및 장착된 도 2의 유닛을 도시한다.
도 4는 도 2의 냉각기 코어 및 커버 유닛의 확대도이다.
차량의 엔진 블록 내로 삽입된 열 교환기를 위한 냉각기 코어 및 커버 유닛의 바람직한 실시예의 도 1 내지 도 4를 참조하여 하기에서 설명이 제공된다. 이러한 열 교환기는 냉각제 유체에 의해 엔진의 배기 가스를 냉각시키기에 적합하다.
청구된 냉각기 코어(2) 및 커버(3) 유닛(1)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 냉각제 유체를 공급하기 위한 파이프(8)를 포함하는 차량의 엔진 블록(5)에 삽입된 캐비티(4)에 장착되도록 설계된다. 도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 엔진 블록(5)의 캐비티(4)에는 개구부(6)가 제공되며, 이 개구부(6)의 주변부는 유닛(1)의 체결 및 커버(3)에 의한 상기 개구부(6)의 폐쇄를 허용하는 나사의 나사결합을 위한 복수의 오리피스(16a)를 포함한다.
청구된 유닛(1)의 커버(3)는,
- 엔진 블록(5)에 삽입된 캐비티(4)의 개구부(6)를 폐쇄하도록 치수설정된 감소된 두께의 플레이트(9)와,
- 플레이트(9)를 보강하기 위한 보강 프레임(10)과,
- 플레이트(9) 또는 보강 프레임(10)을 통해 냉각기 코어(2)에 결합될 수 있는, 냉각될 유체를 위한 입구 포트(11) 및 출구 포트(12)를 포함한다.
설명된 실시예에서, 커버(3)는 캐비티(4)의 최적 기밀성을 보장하기 위해 캐비티(4)의 개구부(6)의 주변부의 형상을 모방하는 개스킷(13)을 더 포함한다.
본 발명의 설명에서 언급된 바와 같이, 청구된 유닛은 종래 기술의 교환기의 중량 및 비용을 감소시키는 것을 가능하게 하며, 이는 엔진 블록(5)에 삽입된 캐비티(4)를 폐쇄하는 플레이트(9)가 보강 프레임(10)에 의해 외부적으로 보강되므로 감소된 두께로 설계될 수 있기 때문이다. 바람직하게는, 플레이트(9)의 두께는 0.4 ㎜ 내지 4 ㎜이다.
플레이트(9)를 보강하기 위한 보강 프레임(10)은 엔진 블록(5)에 삽입된 캐비티(4)의 개구부(6)의 주변부를 모방하는 외주 구조체(14)로 설계되며, 이에 의해 전술한 개스킷(13)의 적절한 기능에 필요한 강성을 제공한다. 이러한 보강 프레임(10)은 또한, 프레임(10)의 기계적 강도를 증가시키고 플레이트(9)의 주변부뿐만 아니라 플레이트(6)의 표면의 나머지를 보호하기 위해 외주 구조체(14)의 일 측부로부터 다른 측부로 횡방향으로 연장되는 복수의 칸막이(15)를 포함할 수 있다.
도 4에서 알 수 있는 바와 같이, 플레이트(9)의 주변부뿐만 아니라 보강 프레임(10) 및 개스킷(13)의 주변부는 상기 유닛(1)을 엔진 블록(5) 상에 체결하는 나사(도시되지 않음)의 통과를 허용하기 위해, 유닛(1)이 조립될 때, 캐비티(4)의 개구부(6)의 주변부의 오리피스(16a)에 대응하도록 배열된 복수의 오리피스(16b, 16c, 16d)를 포함한다.
커버(3)의 일부를 또한 형성하는, 냉각될 유체를 위한 입구 부분(11) 및 출구 부분(12) 각각은 오리피스를 통해 냉각기 코어(2)의 유체 입구 또는 유체 출구에 결합될 수 있는 유체 입구 파이프(17) 또는 유체 출구 파이프(18)와, 상기 유체 입구 파이프(17) 또는 유체 출구 파이프(18)를 차량의 가스 입구 파이프 또는 가스 출구 파이프에 연결하기 위한 플랜지(20)를 포함한다.
적절한 냉각기 코어(2)는 엔진 블록(5)에 삽입된 캐비티(4) 내부에 수용되도록 구성되는, 배기 가스의 순환을 위한 파이프 다발을 포함한다. 일 실시예에 따르면, 냉각될 유체를 위한 냉각기 코어(2)의 파이프 각각은 2개의 "U"자형 플레이트로 형성될 수 있다. 그러나, 이들 파이프가 이들을 수용하도록 설계된 캐비티(4)의 형상에 적합하다면 다른 유형의 파이프 구성이 가능할 것이다.
설명된 실시예에서, 냉각기 코어(2)는 상기 플레이트(9)의 오리피스(19)에 제공된 각각의 가스 입구 파이프(17) 및 가스 출구 파이프(18)를 통해 커버(3)의 플레이트(9)에 결합되는 반면, 보강 프레임(10)은 개스킷(13)의 주변부로부터 수직으로 연장되는 고정 러그(21)에 의해 사전결정된 장착 위치에서 플레이트(9)에 고정된다(도 4 참조). 고정 러그(21) 각각은 보강 프레임(10)의 외주 구조체(14) 상에 압력 끼워맞춤된 유지 탭(retaining tab)(22)을 포함한다.
본 발명의 설명에서 언급된 바와 같이, 고정 러그(21)는 냉각기 코어(2) 및 커버(3) 유닛(1)의 조립된 위치를 고정시키고, 상기 커버는 플레이트(9), 보강 프레임(10) 및 개스킷(13)에 의해 형성되며, 그에 따라 유닛(1)이 장착 준비가 되고, 용이하게 이송될 수 있다. 이로 인해, 체결 요소의 통과를 허용하도록 제공된 오리피스(16b, 16c, 16d) 및 플레이트 상의 보강 프레임(10)의 위치가 보장된다.
본 발명의 특정 실시예가 참조되었다는 사실에도 불구하고, 당업자에게는, 청구된 냉각기 코어(2) 및 커버(3) 유닛이 수많은 변경 및 변형을 겪을 수 있으며, 언급된 모든 세부사항이 첨부된 청구범위에 의해 규정된 보호 범위로부터 벗어남이 없이 기술적으로 동등한 다른 세부사항으로 대체될 수 있다는 것이 명백하다. 예를 들어, 예시들의 설명에서는 고정 러그(21)로서 구성된 플레이트(9)에 보강 프레임(10)을 고정시키기 위한 수단을 언급하고 있지만, 이러한 동일한 고정 수단은, 전술한 러그 이외의 다른 유형의 요소가 또한 플레이트(9) 상의 보강 프레임(10)의 위치를 고정시키는 것을 가능하게 한다면, 이러한 요소로서 구성될 수 있다. 유사하게, 설명된 유닛(1) 예는 차량의 엔진 블록(5) 내로 삽입된 배기 가스 교환기를 위한 것이지만, 청구된 상기 유닛(1)은 차량의 변속기 블록의 오일 재순환 교환기에 적합할 것이다.

Claims (16)

  1. 차량의 엔진 블록(5) 또는 변속기 블록 내로 삽입된 열 교환기를 위한 냉각기 코어(2) 및 커버(3) 유닛(1)에 있어서,
    상기 커버(3)는,
    상기 차량의 엔진 블록(5) 또는 변속기 블록에 삽입된 캐비티(4)의 개구부(6)를 폐쇄하도록 치수설정된 플레이트(9)로서, 상기 캐비티(4)는 상기 냉각기 코어(2)를 수용할 수 있는, 상기 플레이트(9)와,
    상기 플레이트(9)를 보강하기 위한 보강 프레임(10)과,
    상기 플레이트(9) 또는 보강 프레임(10)을 통해 상기 냉각기 코어(2)에 결합될 수 있는, 냉각될 유체를 위한 입구 포트(11) 및 출구 포트(12)를 포함하는 것을 특징으로 하는
    유닛.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 엔진 블록(5) 또는 변속기 블록의 캐비티(4)의 개구부(6)의 주변부를 위한 개스킷(13)을 포함하는
    유닛.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 보강 프레임(10)은 상기 플레이트(9)의 주변부를 보강하기 위한 외주 구조체(14)를 포함하는
    유닛.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 보강 프레임(10)은 상기 외주 구조체(14)의 일 측부로부터 다른 측부로 횡방향으로 연장되는 복수의 칸막이(15)를 포함하는
    유닛.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보강 프레임(10)은 플라스틱 및 알루미늄으로부터 선택된 재료를 사용하여 성형함으로써 얻어지는
    유닛.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유닛(1)의 이송 동안에 상기 보강 프레임(10)을 상기 플레이트(9)에 고정시키기 위한 고정 수단(21, 22)을 포함하는
    유닛.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항을 인용하는 경우의 제 6 항에 있어서,
    상기 고정 수단은 상기 플레이트(9)의 주변부 또는 상기 개스킷(13)의 주변부 상에 제공된, 상기 보강 프레임(10)을 고정시키기 위한 복수의 고정 러그(21)를 포함하는
    유닛.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 고정 러그(21) 각각은 상기 보강 프레임(10)을 유지하기 위한 적어도 하나의 탭(22)을 포함하는
    유닛.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플레이트(9)의 주변부는 상기 플레이트(9)를 체결하기 위한 체결 요소의 통과를 위한 복수의 오리피스(16c)를 포함하는
    유닛.
  10. 제 3 항을 인용하는 경우의 제 9 항에 있어서,
    상기 플레이트(9)를 보강하기 위한 보강 프레임(10)은 상기 플레이트(9)의 복수의 오리피스(16c)에 대응하도록 배열된, 체결 요소의 통과를 위한 추가의 복수의 오리피스(16b)를 포함하는
    유닛.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 개스킷은 상기 플레이트(9) 및 상기 플레이트(9)를 보강하기 위한 보강 프레임(10)의 복수의 오리피스(16b, 16c)에 대응하도록 배열된, 체결 요소의 통과를 위한 추가의 복수의 오리피스(16d)를 포함하는
    유닛.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플레이트(9)는 0.0004 m 내지 0.004 m의 두께를 갖는
    유닛.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 입구 및 출구 포트(11, 12) 각각은 상기 냉각기 코어(2)의 냉각될 유체의 순환을 위한 회로의 유체 입구 또는 출구에, 상기 플레이트(9)에 제공된 오리피스를 통해 결합될 수 있는 유체 입구 또는 출구 파이프(17, 18)와, 상기 유체 입구 또는 출구 파이프(17, 18)를, 차량의 냉각될 유체를 위한 각각의 입구 또는 출구 파이프에 결합시키기 위한 플랜지(19, 20)를 포함하는
    유닛.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉각기 코어(2)는 냉각될 유체의 순환을 위한 파이프 다발을 포함하고, 상기 파이프 다발은 상기 엔진 블록(5) 또는 변속기 블록에 삽입된 캐비티(4) 내부에 수용되도록 구성되며, 상기 엔진 블록(5) 또는 변속기 블록의 캐비티(4)는 상기 파이프 다발을 위한 냉각제 유체의 회로를 상기 커버(3)와 함께 한정할 수 있는
    유닛.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 기재된 조립된 유닛에 있어서,
    상기 냉각기 코어(2)는 상기 플레이트(9)에 제공된 각각의 유체 입구 및 출구 파이프(17, 18)를 통해 상기 커버(3)에 결합되고, 상기 보강 프레임(10)은 상기 차량의 엔진 블록(5) 또는 변속기 블록의 상기 유닛(1)의 사전결정된 장착 위치에서 상기 플레이트(9)에 고정되는
    조립된 유닛.
  16. 엔진의 유체 열 교환기, 특히 엔진의 배기 가스를 위한 열 교환기에 있어서,
    제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 기재된 냉각기 코어(2) 및 커버(3) 유닛(1)과, 상기 냉각기 코어(2)를 수용하기 위해 엔진 블록(5) 내로 삽입된 캐비티(4)를 포함하며, 상기 캐비티(4)는 상기 배기 가스를 냉각시키기 위한 유체를 위한 회로를 상기 커버(3)와 함께 한정할 수 있는
    열 교환기.
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