JP2617076B2 - Rotary heat exchanger - Google Patents

Rotary heat exchanger

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JP2617076B2
JP2617076B2 JP5022885A JP2288593A JP2617076B2 JP 2617076 B2 JP2617076 B2 JP 2617076B2 JP 5022885 A JP5022885 A JP 5022885A JP 2288593 A JP2288593 A JP 2288593A JP 2617076 B2 JP2617076 B2 JP 2617076B2
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shaped hollow
hollow body
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新潟コンバーター株式会社
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  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は回転式熱交換器に関
し、特に、減速機等の回転軸に取付け、循環する潤滑油
から放熱させるのに適した回転式熱交換器に関するもの
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a rotary heat exchanger, and more particularly to a rotary heat exchanger which is mounted on a rotating shaft of a reduction gear or the like and is suitable for radiating heat from circulating lubricating oil.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の回転式熱交換器1は、図5に示さ
れるように、冷却用空気Aの導入口8とその排出口9と
を有するフード7の中に、回転可能に配置された、外側
面にフィン3を有する円盤状中空体2と、この円盤状中
空体2の中空軸4内に挿設され、円盤状中空体2内に配
置された環状案内板5を有する高温流体用の案内管6と
からなっている。図示しない駆動機構からベルトを介し
て、プーリ10によって円盤状中空体2を回転させた状
態で、案内管6内に高温流体Fを導くと、この高温流体
Fは、円盤状中空体2の側壁2aと案内板5との間に形
成された流路Pに流れ込み、この流体の熱はフィン3を
有する側壁2aを介して空気A(冷却媒体)との熱交換
を行い、中空軸4と案内管6との間の流路を通って排出
管11から排出され、必要な箇所に循環するものである
(特開昭56ー138684号公報参照)。
2. Description of the Related Art As shown in FIG. 5, a conventional rotary heat exchanger 1 is rotatably disposed in a hood 7 having an inlet 8 for cooling air A and an outlet 9 therefor. A high-temperature fluid having a disc-shaped hollow body 2 having fins 3 on the outer surface and an annular guide plate 5 inserted into a hollow shaft 4 of the disc-shaped hollow body 2 and arranged in the disc-shaped hollow body 2 And a guide tube 6. When the high-temperature fluid F is guided into the guide tube 6 while the disk-shaped hollow body 2 is rotated by the pulley 10 via a belt from a drive mechanism (not shown), the high-temperature fluid F is applied to the side wall of the disk-shaped hollow body 2. The fluid flows into a flow path P formed between the guide 2 and the guide plate 5, and the heat of this fluid exchanges heat with the air A (cooling medium) through the side wall 2 a having the fins 3, and the fluid is guided to the hollow shaft 4. It is discharged from the discharge pipe 11 through a flow path between the pipe 6 and circulates to a required portion (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 56-138684).

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】従来の回転式熱交換装
置にあっては、高温流体と冷却媒体である空気との熱交
換が、高温流体が円盤状中空体の側壁と案内板との間に
形成された流路を通過する間に行われているが、多数の
フィンが突設された側壁外面の伝熱面積に比して、側壁
内面の伝熱面積が小さく、冷却性能が悪いという問題が
あった。
In a conventional rotary heat exchanger, heat exchange between a high-temperature fluid and air as a cooling medium is carried out between a high-temperature fluid and a side wall of a disc-shaped hollow body and a guide plate. It is performed while passing through the flow path formed in the side wall, but the heat transfer area of the inner surface of the side wall is smaller than the heat transfer area of the outer surface of the side wall where a large number of fins are protruded, and the cooling performance is poor. There was a problem.

【0004】また、冷却性能を向上させるために、側壁
内面の伝熱面積を大きくしようとすると、円盤状中空体
が大径化し、その流路内の流体による遠心力が増大する
ので、円盤状中空体の剛性を大きくする必要が生じ、熱
交換器の重量が急激に増加し、高速回転で使用するには
適さないという問題もあった。さらに、従来の回転式熱
交換器にあっては、流路が流体の流れを急激に反転する
部分があるように構成され、流体の圧力損失が大きくな
り、熱交換効率が低下するという問題を有していた。
If the heat transfer area of the inner surface of the side wall is increased in order to improve the cooling performance, the diameter of the disc-shaped hollow body increases, and the centrifugal force due to the fluid in the flow passage increases. It is necessary to increase the rigidity of the hollow body, and the weight of the heat exchanger rapidly increases, and there is a problem that it is not suitable for use at high speed rotation. Furthermore, in the conventional rotary heat exchanger, the flow path is configured so as to have a portion where the flow of the fluid is suddenly reversed, so that the pressure loss of the fluid increases and the heat exchange efficiency decreases. Had.

【0005】この発明は、このような問題点を解消する
ためになされたもので、小型で高速回転で使用でき、か
つ、冷却性能に優れた回転式熱交換器を提供することを
目的としている。
[0005] The present invention has been made to solve such problems, and an object of the present invention is to provide a rotary heat exchanger which is small, can be used at high speed, and has excellent cooling performance. .

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明は、少なくとも1個の入口流路と少なくと
1個の出口流路とを有する回転軸と、この回転軸に取
り付けられた円盤状中空体であって、前記入口流路と出
口流路にそれぞれ連絡し、かつその径方向先端部で連
絡する、往路用および復路用の隔壁で区切られた渦巻状
流路を有する円盤状中空体とからなり、前記渦巻状流路
を流れる流体と円盤状中空体の外側の流体との熱交換を
行うものである。また、前記渦巻状流路は隔壁により区
切られた複数の溝から構成することができるものであ
る。さらに、複数の円盤状中空体が前記回転軸に直列に
取り付けられ、各円盤状中空体の渦巻状流路が連絡して
いる熱交換器とすることにより、数倍の熱交換能力を持
たせることもできるものである。
To achieve the above object of the Invention The, present invention, when less and at least one inlet channel
Also a rotation shaft having a one outlet channel, a disc-shaped hollow body which is attached to the rotary shaft, and contact each of the inlet passage and the outlet passage, and, at its radially distal portion contact, Ri Do from a disc-shaped hollow body having a spiral flow path separated by outward path and return-path of the partition wall, the spiral flow path
Exchange between the fluid flowing through the fluid and the fluid outside the disc-shaped hollow body
Is what you do . Further, the spiral flow path can be constituted by a plurality of grooves separated by partition walls. Further, a plurality of disc-shaped hollow bodies are attached in series to the rotating shaft, and a heat exchanger having several times the heat exchange capacity is provided by using a heat exchanger in which the spiral flow paths of each disc-shaped hollow body are connected. It can also be.

【0007】[0007]

【作用】熱交換を行う流体は、回転軸に取り付けられた
円盤状中空体であって、その径方向先端部で連絡する、
往路用および復路用の隔壁で区切られた渦巻状流路を有
する円盤状中空体の渦巻状流路を流れて、外側の流体と
の熱交換を行うので、伝熱面積を大きくしても、急激な
反転もなく、圧力損失が少ない。したがって、熱交換器
熱交換効率が高まり、熱交換器小型化でき、高速回
させることができる。
[Function] The fluid for heat exchange is attached to the rotating shaft.
A disc-shaped hollow body, contacting at its radial tip,
It has a spiral flow path separated by partitions for outbound and return
Flows through the spiral flow path of the discoid hollow body
Heat exchange, even if the heat transfer area is large,
There is no reversal and little pressure loss. Therefore, the heat exchanger
The heat exchange efficiency can be increased , the heat exchanger can be downsized, and high-speed rotation can be achieved .

【0008】[0008]

【実施例】以下、この発明の実施例を図に示された、減
速機の潤滑油冷却装置として使用される回転式熱交換器
について説明する。図中、同一符号は、同一または相当
部分を示す。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a perspective view showing a rotary heat exchanger used as a lubricating oil cooling device for a speed reducer according to an embodiment of the present invention. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.

【0009】図1に示される熱交換器1は、減速機の入
力軸、すなわち回転軸4に固着された固定具12に取付
ボルト13により一体に締着された円筒部材14と、こ
の円筒部材14にボルト15で締着された円盤状中空体
2とからなっている。なお、固定具12は、図示されて
いないが、回転軸4にキー嵌めされ、かつ、径方向から
ねじ止めされて回転軸4に固着されている。また、回転
軸4には、その軸方向に穿設された入口流路16と出口
流路17とが形成されており、入口流路16は、図示し
ない油圧ポンプの吐出側に連通しており、出口流路17
は、図示しない、歯車、軸受等の各潤滑部に連通してい
る。
A heat exchanger 1 shown in FIG. 1 includes a cylindrical member 14 integrally fastened to a fixing member 12 fixed to an input shaft of a reduction gear, that is, a rotating shaft 4 by a mounting bolt 13, and a cylindrical member 14. 14 and the disc-shaped hollow body 2 fastened by bolts 15. Although not shown, the fixing tool 12 is key-fitted to the rotating shaft 4 and is fixed to the rotating shaft 4 by being screwed from a radial direction. The rotary shaft 4 has an inlet passage 16 and an outlet passage 17 formed in the axial direction thereof. The inlet passage 16 communicates with the discharge side of a hydraulic pump (not shown). , Outlet channel 17
Communicates with lubrication parts (not shown) such as gears and bearings.

【0010】円盤状中空体2は、左右に分割されたケー
シング部18,19と、これらのケーシング部18,1
9の間に配置された仕切板20と、回転軸4に嵌合さ
れ、入口および出口流路16,17をケーシング部1
8,19に形成された往路用の渦巻状流路21と復路用
の渦巻状流路22とに連通させるための径方向流路2
3,24と環状溝25,26を有する円筒部材14とか
らなっている。なお、この円筒部材14は、回転軸4と
別体に作られているが、鍛造により軸と一体に形成する
こともできる。
The disk-shaped hollow body 2 is composed of casing parts 18 and 19 divided into right and left, and these casing parts 18 and 1.
9 and a partition plate 20 which is fitted to the rotating shaft 4 and connects the inlet and outlet flow passages 16 and 17 to the casing portion 1.
The radial flow path 2 for communicating with the spiral flow path 21 for the outward path and the spiral flow path 22 for the return path formed at 8, 19
3 and 24 and a cylindrical member 14 having annular grooves 25 and 26. Although the cylindrical member 14 is formed separately from the rotating shaft 4, it can be formed integrally with the shaft by forging.

【0011】この円筒部材14には、図2および図3に
示されるように、4個の軸方向貫通孔27が設けられ、
冷却媒体である空気Aの流通が行われるようになってい
る。特に、後述する円盤状中空体2を直列に連設する場
合には、この軸方向貫通孔27の断面積を大きくするの
がよい。
As shown in FIGS. 2 and 3, the cylindrical member 14 is provided with four axial through holes 27,
The circulation of the air A as the cooling medium is performed. In particular, when the disk-shaped hollow bodies 2 described later are connected in series, it is preferable to increase the cross-sectional area of the axial through hole 27.

【0012】ケーシング部18,19は、円盤をその円
形面と平行な面で2分割した平らな環状をなし、その外
面には多数のフィン3が放射状に設けられ、一方、その
内面には、往路用の渦巻状流路21および復路用の渦巻
状流路22を構成する渦巻状の溝21a,22aが隔壁
21b,22bに区切られて形成されている。図2に示
されるように、往路用の渦巻状流路21は、環状溝25
と連絡する径方向流路23,23にそれぞれ連絡する2
本の溝21a,21aからなる二重溝に構成されてい
る。また、復路用の渦巻状流路22も、同様に、環状溝
26と連絡する径方向流路24,24と連絡する2本の
溝22a,22aからなっている。
Each of the casings 18 and 19 has a flat annular shape in which a disk is divided into two by a plane parallel to the circular surface, and a large number of fins 3 are radially provided on an outer surface thereof, while an inner surface thereof has Spiral grooves 21a, 22a constituting a spiral path 21 for the outward path and a spiral path 22 for the return path are formed by being partitioned by partition walls 21b, 22b. As shown in FIG. 2, the spiral flow path 21 for the outward path has an annular groove 25.
2 which respectively communicates with the radial flow paths 23, 23 which communicate with
It is configured as a double groove composed of the grooves 21a, 21a. Similarly, the spiral flow path 22 for the return path is also composed of two grooves 22a, 22a communicating with the radial flow paths 24, 24 communicating with the annular groove 26.

【0013】ケーシング部18と19とは、その外径が
ケーシング部18,19の最外周の溝までの距離よりも
小さい環状の仕切板20をその間に挟んで円盤状中空体
2を構成されている。なお、ケーシング部18と19と
は、前述のように仕切板20を挟み、その外周部の両者
の接する部分にはOーリング28を介し、また、円筒部
材14との間にはOリング29を介して、円筒部材14
にボルト15および30によって固定されている。
The casing portions 18 and 19 constitute a disc-shaped hollow body 2 with an annular partition plate 20 whose outer diameter is smaller than the distance to the outermost grooves of the casing portions 18 and 19 interposed therebetween. I have. The casing portions 18 and 19 sandwich the partition plate 20 as described above, and an O-ring 28 is interposed between the outer peripheral portions thereof and an O-ring 28 therebetween. Through the cylindrical member 14
Are fixed by bolts 15 and 30.

【0014】したがって、高温流体は、回転軸4の入口
流路16から、それに連通する円筒部材14の環状溝2
5に入り、その径方向流路23,23から各渦巻状溝2
1a、21aに入り、フィン3を有するケーシング部1
8の側壁18aを介して放熱し、さらに、環状の仕切板
20の周囲からケーシング部19の渦巻状溝22a,2
2aに流入してフィン3を有するケーシング部19の側
壁19aを介して放熱し、円筒部材14の径方向流路2
4および環状溝26を経て、出口流路17から再循環さ
れるものである。
Therefore, the high-temperature fluid flows from the inlet passage 16 of the rotating shaft 4 to the annular groove 2 of the cylindrical member 14 communicating therewith.
5 and from each of the radial channels 23, 23,
1a, 21a, casing part 1 having fins 3
The heat is radiated through the side wall 18 a of the casing 8, and furthermore, the spiral grooves 22 a and 2
2a, the heat is radiated through the side wall 19a of the casing 19 having the fins 3, and the radial flow path 2 of the cylindrical member 14 is formed.
It is recirculated from the outlet channel 17 through the fourth groove 4 and the annular groove 26.

【0015】なお、この例では、各ケーシング部18,
19の内面に、隔壁21b,22bのあることにより、
その伝熱面積が拡大されたが、仕切板20に隔壁を設け
て渦巻状流路を形成し、隔壁とケーシング部とを接触さ
せることによりケーシング部の伝熱面積を拡大しても、
同様の作用、効果を得ることができる。
In this example, in each of the casing portions 18,
By having partition walls 21b and 22b on the inner surface of 19,
Although the heat transfer area was enlarged, even if the partition plate 20 is provided with a partition wall to form a spiral flow path, and the partition wall and the casing portion are brought into contact with each other, the heat transfer area of the casing portion is increased.
Similar functions and effects can be obtained.

【0016】図4に示される熱交換器1の例は、円盤状
中空体2,2を2個直列に連設したものであって、前位
の円盤状中空体2と後位の円盤状中空体2’とが、回転
軸1の軸方向に連なって取付けられている。円盤状中空
体2と2’との間には、円筒部材14の軸方向通路32
と円筒部材14’の軸方向通路32’と連通する軸方向
の連絡流路33を有する中間部材31が回転軸4に嵌合
固着されている。図4に矢印で示されているように、前
位の円盤状中空体2で冷却された高温流体Fは、円筒部
材14の径方向流路24から軸方向通路32、と中間部
材31の連絡通路33を通って後位の円盤状中空体2’
に入り、さらに冷却されて、その径方向流路24’から
出口流路17に入り、再循環するものである。したがっ
て、回転軸4に設けられた入口流路16や出口流路17
の長さや円筒部材14に軸方向通路が形成される点のよ
うな細部の設計以外は、図1〜3に示される熱交換器1
を直列に連設したものである。しかしながら、このよう
に直列に連設することによって、冷却能力を2倍近くに
増大させ、かつ、外径寸法を大きくすることなく達成で
きるので、遠心力も増加することがなく、高速回転での
使用が可能である。
The example of the heat exchanger 1 shown in FIG. 4 has two disk-shaped hollow bodies 2 and 2 connected in series, and the front disk-shaped hollow body 2 and the rear disk-shaped hollow body 2 are arranged in series. The hollow body 2 ′ is attached so as to extend in the axial direction of the rotating shaft 1. An axial passage 32 of the cylindrical member 14 is provided between the disc-shaped hollow bodies 2 and 2 ′.
An intermediate member 31 having an axial communication passage 33 communicating with an axial passage 32 ′ of the cylindrical member 14 ′ is fitted and fixed to the rotating shaft 4. As shown by the arrows in FIG. 4, the high temperature fluid F cooled by the disk-shaped hollow body 2 at the front position is connected between the radial passage 24 of the cylindrical member 14, the axial passage 32, and the intermediate member 31. Disc-shaped hollow body 2 ′ passing through passage 33
, Is further cooled, enters the outlet channel 17 from the radial channel 24 ′, and is recirculated. Therefore, the inlet channel 16 and the outlet channel 17 provided on the rotating shaft 4 are provided.
The heat exchanger 1 shown in FIGS. 1 to 3 except for the design of details such as the length of the
Are connected in series. However, since the cooling capacity can be increased to nearly twice and the outer diameter can be increased without increasing the outer diameter by using the serial connection in this manner, the centrifugal force does not increase, and the motor can be used at high speed. Is possible.

【0017】[0017]

【発明の効果】この発明によれば、回転軸に取り付けら
れた円盤状中空体であって、その径方向先端部で連絡す
る、往路用および復路用の隔壁で区切られた渦巻状流路
を有する円盤状中空体の渦巻状流路を流体が流れて、外
側の流体との熱交換を行うので、内側の伝熱面積が大き
く取れ、しかも渦巻状流路内の流体の急激な反転がな
く、圧力損失も少ない。したがって、熱交換器の熱交換
効率が高まり、熱交換器小型化でき、高速回転させる
ことができる。また、循環流量の大小によっては、渦巻
状流路を構成する溝の数を増減して流体の通過面積を調
整し、流体の圧力損失および流速を最適の設計とするこ
とができる。さらに、円盤状中空体を直列に取り付ける
ことにより、熱交換器を強化して大径化することなく、
熱交換器の交換熱量を増大することができる。
According to the present invention, it is possible to attach
Disc-shaped hollow body, contacted at its radial tip.
The fluid flows through the spiral flow path of the disc-shaped hollow body having the spiral flow path separated by the outward and return partitions,
Heat exchange with the fluid on the side makes the inner heat transfer area large.
In addition, the fluid in the spiral flow path does not suddenly reverse.
And low pressure loss. Accordingly, increased heat exchange efficiency of the heat exchanger, the heat exchanger can be downsized, makes high-speed rotation
be able to. Further, depending on the magnitude of the circulating flow rate, the number of grooves constituting the spiral flow path can be increased or decreased to adjust the passage area of the fluid, and the pressure loss and the flow velocity of the fluid can be optimized. Furthermore, by attaching the disk-shaped hollow body in series, without strengthening the heat exchanger and increasing the diameter,
The heat exchange capacity of the heat exchanger can be increased.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】図1はこの発明の実施例を示す回転式熱交換器
の図2の線IーIに沿う断面図である。
FIG. 1 is a sectional view of a rotary heat exchanger according to an embodiment of the present invention, taken along line II of FIG. 2;

【図2】図2は図1の線IIーIIに沿う断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II of FIG.

【図3】図1の矢印IIIーIIIの方向から見た側面図であ
る。
FIG. 3 is a side view as seen from the direction of arrows III-III in FIG. 1;

【図4】図4はこの発明の他の実施例を示す回転式熱交
換器の図1と同様な断面図である。
FIG. 4 is a sectional view similar to FIG. 1 of a rotary heat exchanger showing another embodiment of the present invention.

【図5】図5は従来の回転式熱交換器の断面図である。FIG. 5 is a sectional view of a conventional rotary heat exchanger.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 熱交換器 2 円盤状中空体 3 フィン 4 回転軸 12 固定具 13,15 ボルト 14 円筒部材 16 入口流路 17 出口流路 18,19 ケーシング部 18a,19a 側壁 20 仕切板 21 往路用の渦巻状流路 21a 渦巻状溝 21b 隔壁 22 復路用の渦巻状流路 22a 渦巻状溝 22b 隔壁 23,24 径方向流路 25,26 環状溝 27 軸方向貫通孔 28,29 Oーリング 31 中間部材 32,32’ 軸方向通路 33 連通通路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Heat exchanger 2 Disc-shaped hollow body 3 Fin 4 Rotating shaft 12 Fixture 13, 15 Bolt 14 Cylindrical member 16 Inlet flow path 17 Outlet flow path 18, 19 Casing part 18a, 19a Side wall 20 Partition plate 21 Spiral shape for outward path Flow path 21a Spiral groove 21b Partition wall 22 Spiral flow path for return path 22a Spiral groove 22b Partition wall 23, 24 Radial flow path 25, 26 Annular groove 27 Axial through hole 28, 29 O-ring 31 Intermediate member 32, 32 '' Axial passage 33 Communication passage

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 少なくとも1個の入口流路と少なくとも
1個の出口流路とを有する回転軸と、この回転軸に取り
付けられた円板状中空体であって、前記入口流路と出口
流路にそれぞれ連絡し、かつ、その径方向先端部で連絡
する、往路用および復路用の隔壁で区切られた渦巻状流
路を有する円盤状中空体とからなり、前記渦巻状流路を
流れる流体と円盤状中空体の外側の流体との熱交換を行
ことを特徴とする回転式熱交換器。
1. A rotary shaft having at least one inlet channel and at least one outlet channel, and a disc-shaped hollow body attached to the rotary shaft, wherein the inlet channel and the outlet flow are provided. contact each of the road, and communicates at its radially distal portion, Ri Do from a disc-shaped hollow body having a spiral flow path separated by outward path and the return path for the partition wall, the spiral flow path
Heat exchange between the flowing fluid and the fluid outside the disc-shaped hollow body.
Cormorant rotating heat exchanger, characterized in that.
【請求項2】 前記各渦巻状流路が、隔壁により区切ら
れた複数の溝からなることを特徴とする請求項1記載の
回転式熱交換器。
2. The rotary heat exchanger according to claim 1, wherein each of the spiral flow paths comprises a plurality of grooves separated by partition walls.
【請求項3】 複数の円盤状中空体が前記回転軸に直列
に取り付けられ、前位の円盤状中空体の復路用の渦巻状
流路と後位の円盤状中空体の往路用の渦巻状流路とがそ
れぞれ連絡していることを特徴とする請求項1記載の回
転式熱交換器。
3. A plurality of disk-shaped hollow bodies are attached in series to the rotating shaft, and a spiral flow path for returning the disk-shaped hollow body in the front position and a spiral flow path for the outward movement of the disk-shaped hollow body in the rear position. 2. The rotary heat exchanger according to claim 1, wherein the flow paths are in communication with each other.
JP5022885A 1993-02-10 1993-02-10 Rotary heat exchanger Expired - Lifetime JP2617076B2 (en)

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JPH06241673A JPH06241673A (en) 1994-09-02
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5397658A (en) * 1977-02-04 1978-08-26 Urajimirouitsuchi Arekusandoru Rotorrtype thin membrane mass and heat exchanger
JPS56138684A (en) * 1980-03-31 1981-10-29 Toshiba Corp Heat exchanging device

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