JPH01169295A - 熱交換器 - Google Patents
熱交換器Info
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- JPH01169295A JPH01169295A JP62328118A JP32811887A JPH01169295A JP H01169295 A JPH01169295 A JP H01169295A JP 62328118 A JP62328118 A JP 62328118A JP 32811887 A JP32811887 A JP 32811887A JP H01169295 A JPH01169295 A JP H01169295A
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- Japan
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- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
- F28D1/02—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
- F28D1/04—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits
- F28D1/053—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being straight
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
- F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
- F28F1/12—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
- F28F1/34—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending obliquely
- F28F1/36—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending obliquely the means being helically wound fins or wire spirals
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F2260/00—Heat exchangers or heat exchange elements having special size, e.g. microstructures
- F28F2260/02—Heat exchangers or heat exchange elements having special size, e.g. microstructures having microchannels
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
この発明は、伝熱管にフィンを付設することなく熱交換
効率を高めることのできる細管により構成した熱交換器
に関する。
効率を高めることのできる細管により構成した熱交換器
に関する。
通常、加熱流体と被加熱流体との間の熱交換を行う熱交
換器においては、その熱交換効率を向上させるために、
受熱部もしくは放熱部を形成する多数の伝熱管に多数の
伝熱フィンを設けることが一般に行われている。
換器においては、その熱交換効率を向上させるために、
受熱部もしくは放熱部を形成する多数の伝熱管に多数の
伝熱フィンを設けることが一般に行われている。
そして、このような従来の伝熱フィン付熱交換器として
は、例えば第８図に示すような板状フィンを改良した提
案（特開昭５９−１４７９９５号公報）や第９図に示す
ような網状フィンを改良した提案（実開昭６０−２１８
６号公報）等がなされている。
は、例えば第８図に示すような板状フィンを改良した提
案（特開昭５９−１４７９９５号公報）や第９図に示す
ような網状フィンを改良した提案（実開昭６０−２１８
６号公報）等がなされている。
第８図に示したものは板状フィン１１に多数のルーバ板
１５を切り起こして開口部１６を設け、ルーバ状に形成
し、この板状フィン１１に伝熱管１２を嵌挿するととも
に隣り合う板状フィン１１の、流体の流れ方向Ｘに対し
てその前端部１３同士及び後端部１４同士を図示の如く
に閉じて構成したものである。
１５を切り起こして開口部１６を設け、ルーバ状に形成
し、この板状フィン１１に伝熱管１２を嵌挿するととも
に隣り合う板状フィン１１の、流体の流れ方向Ｘに対し
てその前端部１３同士及び後端部１４同士を図示の如く
に閉じて構成したものである。
また、第９図に示したものは、細線を編組して形成した
網状フィン２１に伝熱管２２を同図（ｂ）に示す如く嵌
挿するとともに、隣り合う網状フィン２１の、流体の流
れ方向Ｘに対してその前端部２１ａ同士及びその後端部
２１ｂ同士を同図（ａ）に示す如く閉じて蛇行状に形成
したものである。
網状フィン２１に伝熱管２２を同図（ｂ）に示す如く嵌
挿するとともに、隣り合う網状フィン２１の、流体の流
れ方向Ｘに対してその前端部２１ａ同士及びその後端部
２１ｂ同士を同図（ａ）に示す如く閉じて蛇行状に形成
したものである。
しかし、上記第８図、第９図に示したものは、いずれも
フィンの形状が複雑で製作上、多大の工数と時間とを要
し高価な製品となるという問題があった。
フィンの形状が複雑で製作上、多大の工数と時間とを要
し高価な製品となるという問題があった。
そこで本発明者らは、さきに内径５．５ 璽ｍφ、外径
が６龍φ以下の極細管熱交換器において、第５図に示す
ように流通抵抗体を細管にむしろ状に編組して性能向上
を図った装置を提案した（特開昭６１−１５３３８８号
公報参照）。
が６龍φ以下の極細管熱交換器において、第５図に示す
ように流通抵抗体を細管にむしろ状に編組して性能向上
を図った装置を提案した（特開昭６１−１５３３８８号
公報参照）。
この熱交換器は、第５図において、供給ヘッダ２と排出
へフグ３とが、多数の平面的に並列した細管１を介して
連通ずる如く構成し、さらに多数の細線からなる流通抵
抗体５を緯とし細管１を経とする如く両者をむしろ編み
状に編組して熱交換部を構成したものである。そして、
このような構成とすることによって、細管１の外側を通
過する加熱流体又は被加熱流体の流れ（矢印４で示す）
は、流通抵抗体５の抵抗によりその向きを変え、細管１
の表面に接触しつつその軸方向および周方向に沿って流
れることにより、上記流体の細管１との接触面積及び時
間を多くして熱交換効率を向上せしめる装置としたもの
である。
へフグ３とが、多数の平面的に並列した細管１を介して
連通ずる如く構成し、さらに多数の細線からなる流通抵
抗体５を緯とし細管１を経とする如く両者をむしろ編み
状に編組して熱交換部を構成したものである。そして、
このような構成とすることによって、細管１の外側を通
過する加熱流体又は被加熱流体の流れ（矢印４で示す）
は、流通抵抗体５の抵抗によりその向きを変え、細管１
の表面に接触しつつその軸方向および周方向に沿って流
れることにより、上記流体の細管１との接触面積及び時
間を多くして熱交換効率を向上せしめる装置としたもの
である。
また、第６図、第７図は、流体の流れ（矢印４で示す）
の抵抗を少なくして性能向上を図るために、並列した伝
熱管１を、第６図のものは格子状をなすごとく２段に、
第７図のものは各伝熱管群を独立に３段に並存せしめる
ように、伝熱管群が複数段からなる装置を提案したもの
である（特開昭６１−１５３３８３号公報参照）。
の抵抗を少なくして性能向上を図るために、並列した伝
熱管１を、第６図のものは格子状をなすごとく２段に、
第７図のものは各伝熱管群を独立に３段に並存せしめる
ように、伝熱管群が複数段からなる装置を提案したもの
である（特開昭６１−１５３３８３号公報参照）。
〔発明が解決しようとする問題点］
しかしながら、第５図の特開昭６１−１５３３８８号に
提案した装置は、流通抵抗体の設置によって流体の流れ
が抵抗を受けることにより流体が流れにくくなって効率
が向上しないという欠点があり、また第６図、第７図の
特開昭６１−１５３３８３号に提案した装置は、伝熱管
が複数段となるために装置が立体的に大型になるという
欠点があった。
提案した装置は、流通抵抗体の設置によって流体の流れ
が抵抗を受けることにより流体が流れにくくなって効率
が向上しないという欠点があり、また第６図、第７図の
特開昭６１−１５３３８３号に提案した装置は、伝熱管
が複数段となるために装置が立体的に大型になるという
欠点があった。
この発明は、このような従来の問題点にかんがみてなさ
れたものであって、複数の細管群を格子状に層成する等
により、上記問題点を解決することを目的としている。
れたものであって、複数の細管群を格子状に層成する等
により、上記問題点を解決することを目的としている。
この発明は、非直線状の流体の供給ヘッダ及び排出へフ
グと、平面状に多数の細管をほぼ同間隔に並列してなる
複数の細管群とを備え、且つ該細管群の一方の管端を前
記供給ヘッダに連通ずるとともに他方の管端を前記排出
ヘッダに連通してなる熱交換器であって、前記複数の細
管群はその細管の向きが一方向のものと、これに交差す
る他方向のものとが交互に層成されて格子状をなすとと
もに、前記他方向の細管群を介して隣り合う前記一方向
の細管群同士は、細管の並列ピッチが互いに約１／２ず
つずれて配設されている熱交換器としたものである。
グと、平面状に多数の細管をほぼ同間隔に並列してなる
複数の細管群とを備え、且つ該細管群の一方の管端を前
記供給ヘッダに連通ずるとともに他方の管端を前記排出
ヘッダに連通してなる熱交換器であって、前記複数の細
管群はその細管の向きが一方向のものと、これに交差す
る他方向のものとが交互に層成されて格子状をなすとと
もに、前記他方向の細管群を介して隣り合う前記一方向
の細管群同士は、細管の並列ピッチが互いに約１／２ず
つずれて配設されている熱交換器としたものである。
この発明は上記のような構成としたので、複数層に格子
状に層成された細管群は、極めて表面積、すなわち伝熱
面積が大きくなるとともに、この細管群を通過する流体
は複雑にその流路を変更しながら且つ細管群を構成する
すべての細管とその周方向及び軸方向に接触するため一
定流速でありながら細管との接触時間が長いため、熱交
換効率が従来に比して大きく向上し、また熱交換を行う
部分は細管群によりコンパクトに構成されているため、
小型化した装置となる。
状に層成された細管群は、極めて表面積、すなわち伝熱
面積が大きくなるとともに、この細管群を通過する流体
は複雑にその流路を変更しながら且つ細管群を構成する
すべての細管とその周方向及び軸方向に接触するため一
定流速でありながら細管との接触時間が長いため、熱交
換効率が従来に比して大きく向上し、また熱交換を行う
部分は細管群によりコンパクトに構成されているため、
小型化した装置となる。
以下この発明を図面に基づいて説明する。第１図〜第４
図はこの発明の一実施例を説明する図である。
図はこの発明の一実施例を説明する図である。
本実施例においては、非直線状の流体の供給ヘッダ及び
排出ヘッダとして共にＬ字形に形成した例について説明
する。
排出ヘッダとして共にＬ字形に形成した例について説明
する。
図において、３２はＬ字形を成す流体の供給ヘッダで長
辺３２ａと短辺３２ｂ及び流体の供給口３２ｃとからな
り、３３は供給ヘッダ３２と対称形をなす流体の排出ヘ
ッダであって、長辺３３ａと短辺３３ｂ及び流体の排出
口３３ｃとからなる。
辺３２ａと短辺３２ｂ及び流体の供給口３２ｃとからな
り、３３は供給ヘッダ３２と対称形をなす流体の排出ヘ
ッダであって、長辺３３ａと短辺３３ｂ及び流体の排出
口３３ｃとからなる。
そしてこの供給ヘッダ３２と排出ヘッダ３３とは第１図
に示す如く組付けられて四角形を形成している。
に示す如く組付けられて四角形を形成している。
３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃは第１図のｎ−ｎ断面図及びそ
の部分詳細図である第３図に示す如く、多数の細管３１
がピッチＬ、の間隔で平面状に並列して形成された細管
群であって、それぞれ一方の管端は供給ヘッダ３２の短
辺３２ｂと連通し、他方の管端は排出ヘッダ３３の短辺
３３ｂと連通している。
の部分詳細図である第３図に示す如く、多数の細管３１
がピッチＬ、の間隔で平面状に並列して形成された細管
群であって、それぞれ一方の管端は供給ヘッダ３２の短
辺３２ｂと連通し、他方の管端は排出ヘッダ３３の短辺
３３ｂと連通している。
３４Ａ、３４Ｂは第１図〜第３図に示す如く、多数の細
管３４がピッチＬ２の間隔で平面状に並列して形成され
た細管群であって、それぞれ一方の管端は供給ヘッダ３
２の長辺３２ａに連通し、他方の管端は排出ヘッダ３３
の長辺３３ａに連通している。
管３４がピッチＬ２の間隔で平面状に並列して形成され
た細管群であって、それぞれ一方の管端は供給ヘッダ３
２の長辺３２ａに連通し、他方の管端は排出ヘッダ３３
の長辺３３ａに連通している。
また細管３１はすべてＡ−Ａ方向に配列され、細管３４
はすべてＢ−Ｂ方向に配列されていて、これらより成る
細管群は、例えば３１Ａの下に３４八が、３４Ａの下に
３１Ｂが、３１Ｂの下に３４Ｂが、３４Ｂの下に３ＩＣ
がそれぞれ互いに格子状をなす如く層状に配設されてい
る。
はすべてＢ−Ｂ方向に配列されていて、これらより成る
細管群は、例えば３１Ａの下に３４八が、３４Ａの下に
３１Ｂが、３１Ｂの下に３４Ｂが、３４Ｂの下に３ＩＣ
がそれぞれ互いに格子状をなす如く層状に配設されてい
る。
また、第２図、第３図に示すように、細管群３１Ａの配
置に対して細管群３１Ｂは、３１Ｂの細管３１が３１Ａ
の細管３１のピッチＬ、のほぼ中間に存在するように配
置される。これは細管群３４Ａと３４Ｂとにおいても上
記と同様な関係位置に配置される。
置に対して細管群３１Ｂは、３１Ｂの細管３１が３１Ａ
の細管３１のピッチＬ、のほぼ中間に存在するように配
置される。これは細管群３４Ａと３４Ｂとにおいても上
記と同様な関係位置に配置される。
Ｌ３は細管３１と細管３４との配設ピッチを示す（第３
図）。
図）。
以上の構成によって、第２図に矢印４で示した流体の流
れは、細管群３１Ｃ→３４Ｂ→３１Ｂ→３４Ａ→３１Ａ
の順に接触しつつ通過することによって、複雑にその流
路を変更しながら、且つ上記細管群を構成するすべての
細管とその周方向及び軸方向に接触するため、一定流速
を保ちつつも多数の細管との接触時間が長いため、熱交
換効率が従来に比して大きく向上し、また熱交換を行う
要部は細管群によりコンパクトに構成されている ゛た
め、小型化可能な装置となる。
れは、細管群３１Ｃ→３４Ｂ→３１Ｂ→３４Ａ→３１Ａ
の順に接触しつつ通過することによって、複雑にその流
路を変更しながら、且つ上記細管群を構成するすべての
細管とその周方向及び軸方向に接触するため、一定流速
を保ちつつも多数の細管との接触時間が長いため、熱交
換効率が従来に比して大きく向上し、また熱交換を行う
要部は細管群によりコンパクトに構成されている ゛た
め、小型化可能な装置となる。
また本実施例においては、供給５ツダ及び排出ヘッダを
Ｌ字形としたが、本発明はこの形状に限定するものでは
なく、例えば半円形、半楕円形。
Ｌ字形としたが、本発明はこの形状に限定するものでは
なく、例えば半円形、半楕円形。
半画形その他、非直線形であればすべて適用できるもの
である。
である。
なお、本実施例を次に示すような条件で行った実験結果
を以下に示す。
を以下に示す。
流体は常温空気、細管内液体は８０℃温水、細管径は外
径Ｄ＝２ｍ、内径＝ １．８ ａｍの実験条件において
、最低限必要な熱通過率（Ｗ ／ ｍ・”Ｃ）として２
０００Ｗ／ｎ？・°Ｃを確保するためには、交差する細
管の距離（Ｌ３）÷細管径（Ｄ）＝２．０〜５．０（第
４図参照）であり、且つ異方向の細管群を挟んだ上下の
同方向細管群、例えば第３図において３１Ａと３１Ｂと
は、Ｌ、／２だけ図において左右方向にずれた位置に配
設することにより、伝熱効率である熱通過率を最も高め
ることができる結果を得た。
径Ｄ＝２ｍ、内径＝ １．８ ａｍの実験条件において
、最低限必要な熱通過率（Ｗ ／ ｍ・”Ｃ）として２
０００Ｗ／ｎ？・°Ｃを確保するためには、交差する細
管の距離（Ｌ３）÷細管径（Ｄ）＝２．０〜５．０（第
４図参照）であり、且つ異方向の細管群を挟んだ上下の
同方向細管群、例えば第３図において３１Ａと３１Ｂと
は、Ｌ、／２だけ図において左右方向にずれた位置に配
設することにより、伝熱効率である熱通過率を最も高め
ることができる結果を得た。
なお、前記実施例では、細管内液体として温水を、細管
に接触させる流体を空気とした例について説明したが、
これらをそれぞれ排ガス、高温気体、高温流体、冷媒な
ど、冷却側、被冷却側のいずれにも設備及び目的に応じ
て同様に適用できることはいうまでもない。
に接触させる流体を空気とした例について説明したが、
これらをそれぞれ排ガス、高温気体、高温流体、冷媒な
ど、冷却側、被冷却側のいずれにも設備及び目的に応じ
て同様に適用できることはいうまでもない。
以上説明したように、本発明に係る熱交換器によれば、
従来のように製作に多大の手間と費用を要するフィンを
取付けることもな（、また流通抵抗体のような流体の通
過を妨害するような障害物がないため圧力損失も小さく
、しかも熱交換効率の高い小型で安価な熱交換器を得る
ことができる。
従来のように製作に多大の手間と費用を要するフィンを
取付けることもな（、また流通抵抗体のような流体の通
過を妨害するような障害物がないため圧力損失も小さく
、しかも熱交換効率の高い小型で安価な熱交換器を得る
ことができる。
第１図は本発明に係る実施例の斜視図、第２図は第１図
におけるｎ−ｎ断面図、第３図は第２図における部分拡
大説明図、第４図は実施例の効果を示すグラフ、第５図
は細線を編組した従来例の斜視図、第６図は伝熱管群を
上下２段に使用した従来例の斜視図、第７図は伝熱管群
を３段に使用した従来例の斜視図、第８図はルーバ状フ
ィンを使用した従来例の部分断面図、第９図（ａ）は網
状フィンを使用した従来例の部分図、同図（ｂ）は同図
（ａｌのＩＸ−ＩＸ断面図である。 ２・・・・・・流体の供給ヘッダ、３・・・・・・流体
の排出ヘッダ、３１．３４・・・・・・細管、３１Ａ、
３１Ｂ、３１Ｃ，３４Ａ、３４Ｂ・・・・・・細管群、
Ｌ、、Ｌ、・・・・・・ピッチ。 特許出願人 川崎製鉄株式会社 代理人 弁理士 森 哲 也 代理人 弁理士 内 藤 嘉 昭 代理人 弁理士 清 水 正 熱通過率（Ｗ／ｍ”・Ｃ）
におけるｎ−ｎ断面図、第３図は第２図における部分拡
大説明図、第４図は実施例の効果を示すグラフ、第５図
は細線を編組した従来例の斜視図、第６図は伝熱管群を
上下２段に使用した従来例の斜視図、第７図は伝熱管群
を３段に使用した従来例の斜視図、第８図はルーバ状フ
ィンを使用した従来例の部分断面図、第９図（ａ）は網
状フィンを使用した従来例の部分図、同図（ｂ）は同図
（ａｌのＩＸ−ＩＸ断面図である。 ２・・・・・・流体の供給ヘッダ、３・・・・・・流体
の排出ヘッダ、３１．３４・・・・・・細管、３１Ａ、
３１Ｂ、３１Ｃ，３４Ａ、３４Ｂ・・・・・・細管群、
Ｌ、、Ｌ、・・・・・・ピッチ。 特許出願人 川崎製鉄株式会社 代理人 弁理士 森 哲 也 代理人 弁理士 内 藤 嘉 昭 代理人 弁理士 清 水 正 熱通過率（Ｗ／ｍ”・Ｃ）
Claims (1)
- 非直線状の流体の供給ヘッダ及び排出ヘッダと、平面
状に多数の細管をほぼ同間隔に並列してなる複数の細管
群とを備え、且つ該細管群の一方の管端を前記供給ヘッ
ダに連通するとともに他方の管端を前記排出ヘッダに連
通してなる熱交換器であって、前記複数の細管群はその
細管の向きが一方向のものと、これに交差する他方向の
ものとが交互に層成されて格子状をなすとともに、前記
他方向の細管群を介して隣り合う前記一方向の細管群同
士は、細管の並列ピッチが互いに約１／２ずつずれて配
設されたことを特徴とする熱交換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62328118A JPH01169295A (ja) | 1987-12-24 | 1987-12-24 | 熱交換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62328118A JPH01169295A (ja) | 1987-12-24 | 1987-12-24 | 熱交換器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01169295A true JPH01169295A (ja) | 1989-07-04 |
Family
ID=18206687
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62328118A Pending JPH01169295A (ja) | 1987-12-24 | 1987-12-24 | 熱交換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01169295A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0566073A1 (en) | 1992-04-17 | 1993-10-20 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Zoom lens assembly |
| EP0802383A2 (en) * | 1996-04-18 | 1997-10-22 | Sanden Corporation | Multitubular heat exchanger having an appropriate tube arrangement pattern |
| US6802364B1 (en) * | 1999-02-19 | 2004-10-12 | Iowa State University Research Foundation, Inc. | Method and means for miniaturization of binary-fluid heat and mass exchangers |
| JP2005337548A (ja) * | 2004-05-25 | 2005-12-08 | Daikin Ind Ltd | 熱交換器 |
| JP2005337545A (ja) * | 2004-05-25 | 2005-12-08 | Daikin Ind Ltd | 熱交換器 |
| JP2008537088A (ja) * | 2005-04-01 | 2008-09-11 | フィウィヘックス・ベスローテン・フェンノートシャップ | 熱交換器およびその適用 |
| US8240365B2 (en) | 2006-03-23 | 2012-08-14 | Rolls-Royce Plc | Heat exchanger |
-
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