JPS6238639B2 - - Google Patents
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- JPS6238639B2 JPS6238639B2 JP54012263A JP1226379A JPS6238639B2 JP S6238639 B2 JPS6238639 B2 JP S6238639B2 JP 54012263 A JP54012263 A JP 54012263A JP 1226379 A JP1226379 A JP 1226379A JP S6238639 B2 JPS6238639 B2 JP S6238639B2
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Classifications
-
- 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
- F28F1/24—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 transversely
- F28F1/32—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 transversely the means having portions engaging further tubular elements
- F28F1/325—Fins with openings
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S165/00—Heat exchange
- Y10S165/454—Heat exchange having side-by-side conduits structure or conduit section
- Y10S165/50—Side-by-side conduits with fins
- Y10S165/501—Plate fins penetrated by plural conduits
- Y10S165/502—Lanced
- Y10S165/503—Angled louvers
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
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- Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
- Y10T29/4935—Heat exchanger or boiler making
- Y10T29/49377—Tube with heat transfer means
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- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は多数個の曲折細片を設けたクロスフイ
ンチユーブ式熱交換器に関するものである。クロ
スフインチユーブ式熱交換器は、適宜面積を有す
るフインを多数個並設し、この並設フインに複数
本の銅管等の伝熱管を貫通し、貫通部を拡管等に
て密着し、必要に応じ伝熱管端部をU字形のベン
ド管にて接続し、蛇行状に延長した適数本の伝熱
管通路を形成している。
ンチユーブ式熱交換器に関するものである。クロ
スフインチユーブ式熱交換器は、適宜面積を有す
るフインを多数個並設し、この並設フインに複数
本の銅管等の伝熱管を貫通し、貫通部を拡管等に
て密着し、必要に応じ伝熱管端部をU字形のベン
ド管にて接続し、蛇行状に延長した適数本の伝熱
管通路を形成している。
上記伝熱管内には冷水・温水あるいは冷媒等を
流通させ、一方管外にはフイン間に空気等を流通
させ、両流体を管壁およびフインを介して互いに
熱交換させる。
流通させ、一方管外にはフイン間に空気等を流通
させ、両流体を管壁およびフインを介して互いに
熱交換させる。
而してこの種熱交換器に要望されることは伝熱
性能の向上と、フイン強度の増加であり、この要
望にそつてフインに切起し片を設けたもの、更に
この切起しフインを波形に形成した熱交換器も提
案されている。
性能の向上と、フイン強度の増加であり、この要
望にそつてフインに切起し片を設けたもの、更に
この切起しフインを波形に形成した熱交換器も提
案されている。
しかるに、前者の平板状のフイン基板に切起し
片を設けたものは、フインの伝熱性能は優れてい
るが、切起し片の存在でフインの強度が低下し、
フインの板厚をうすくできないと共に、生産性に
問題が生じやすい等の欠点を有する。また、後者
の波形状のフイン基板に切起し片を設けたものは
フインの伝熱性能は、前者のフインより更に向上
すると共に、フインの強度についてもフイン基板
が波形のため、やゝ優れている。しかし、切起し
片そのものは外部からの圧力に屈しやすく、生産
性に難点があり、従つて大巾にフインの板厚をう
すくすることはできない。
片を設けたものは、フインの伝熱性能は優れてい
るが、切起し片の存在でフインの強度が低下し、
フインの板厚をうすくできないと共に、生産性に
問題が生じやすい等の欠点を有する。また、後者
の波形状のフイン基板に切起し片を設けたものは
フインの伝熱性能は、前者のフインより更に向上
すると共に、フインの強度についてもフイン基板
が波形のため、やゝ優れている。しかし、切起し
片そのものは外部からの圧力に屈しやすく、生産
性に難点があり、従つて大巾にフインの板厚をう
すくすることはできない。
本発明の目的は、フインの伝熱性能を更に向上
すると共にフイン強度を増加し薄板化を可能なら
しめるものである。
すると共にフイン強度を増加し薄板化を可能なら
しめるものである。
本発明の構成の説明に先だつて従来のクロスフ
インチユーブ式熱交換器につき説明する。
インチユーブ式熱交換器につき説明する。
第1図はクロスフインチユーブ式熱交換器を示
し、図において、1は適宜面積を有するフイン
で、アルミ板等で形成され、伝熱管を挿入する複
数個の孔(図示せず)が開口され、このフイン1
は数mmピツチで多数個並設され、複数本の伝熱管
(図示せず)が上記孔を貫通して配設され、拡管
等の手段により伝熱管とフイン1を密着して形成
し、伝熱管端部をU字形のベンド管2にて接続
し、蛇行状に延長した適数本の伝熱管通路を形成
している。
し、図において、1は適宜面積を有するフイン
で、アルミ板等で形成され、伝熱管を挿入する複
数個の孔(図示せず)が開口され、このフイン1
は数mmピツチで多数個並設され、複数本の伝熱管
(図示せず)が上記孔を貫通して配設され、拡管
等の手段により伝熱管とフイン1を密着して形成
し、伝熱管端部をU字形のベンド管2にて接続
し、蛇行状に延長した適数本の伝熱管通路を形成
している。
上記適数本の伝熱管内には、冷水・温水あるい
は冷媒などの熱交換流体を流通させ、一方管外に
は空気にて代表される他の熱交換流体を多数の並
設フイン1間を適宜流速にて流通せしめ、両流体
が管壁およびフインを介し互いに熱交換を行う。
は冷媒などの熱交換流体を流通させ、一方管外に
は空気にて代表される他の熱交換流体を多数の並
設フイン1間を適宜流速にて流通せしめ、両流体
が管壁およびフインを介し互いに熱交換を行う。
しかしてこの場合、フイン1間を流れる空気流
には流れの境界層ができ、境界層内の熱伝導は著
しく悪い。この温度境界層はフイン先端部より下
流に向うに従つて厚く発達し、対抗するフイン面
上に発達する温度境界層はフイン先端よりやゝ下
流位置で合致し、同位置より下流部分では著しく
熱伝達が低下する。上述の如くフラツトなフイン
を用いたクロスフインチユーブ式熱交換器ではフ
イン表面に生ずる空気流れの層流温度境界層の為
熱伝達率は低い。この空気側伝達率を向上させる
為には、温度境界層の形成を妨げることが有効で
ある。
には流れの境界層ができ、境界層内の熱伝導は著
しく悪い。この温度境界層はフイン先端部より下
流に向うに従つて厚く発達し、対抗するフイン面
上に発達する温度境界層はフイン先端よりやゝ下
流位置で合致し、同位置より下流部分では著しく
熱伝達が低下する。上述の如くフラツトなフイン
を用いたクロスフインチユーブ式熱交換器ではフ
イン表面に生ずる空気流れの層流温度境界層の為
熱伝達率は低い。この空気側伝達率を向上させる
為には、温度境界層の形成を妨げることが有効で
ある。
上記観点からフインに切起し片を設け、熱伝達
性能を向上する切起しフインが知られている。第
2図はこのフインの平面図、第3図は切起し片部
分の拡大断面図を示し、平板状のフイン基板3に
管挿入孔4の管列方向と平行に複数の切込みを入
れ、この切込み細片を押し上げて複数個の切起し
片5を形成すると共に、切起し後のフイン基板に
スリツト6が開口されている。
性能を向上する切起しフインが知られている。第
2図はこのフインの平面図、第3図は切起し片部
分の拡大断面図を示し、平板状のフイン基板3に
管挿入孔4の管列方向と平行に複数の切込みを入
れ、この切込み細片を押し上げて複数個の切起し
片5を形成すると共に、切起し後のフイン基板に
スリツト6が開口されている。
このフインを用いた熱交換器は、切起し片5お
よびスリツト6により空気流れの温度境界層を切
断し、その形成および発達を妨げ、伝熱性能の向
上を図つているが、切起し片5の存在でフインの
強度が低下し、生産性に問題が生じやすいと共
に、フインの板厚を薄くできないという欠点があ
る。
よびスリツト6により空気流れの温度境界層を切
断し、その形成および発達を妨げ、伝熱性能の向
上を図つているが、切起し片5の存在でフインの
強度が低下し、生産性に問題が生じやすいと共
に、フインの板厚を薄くできないという欠点があ
る。
また、強度を増す為に、第4図、第5図に示す
ように、波形の切起しフインも提案されている。
第4図はこのフインの平面図、第5図は切起し片
部分の拡大断面図を示し、管列方向と平行に山と
谷の稜線7を形成した波形フイン基板8に第2図
の従来列と同様に切起し片5′およびスリツト
6′が形成されている。
ように、波形の切起しフインも提案されている。
第4図はこのフインの平面図、第5図は切起し片
部分の拡大断面図を示し、管列方向と平行に山と
谷の稜線7を形成した波形フイン基板8に第2図
の従来列と同様に切起し片5′およびスリツト
6′が形成されている。
このフインを用いた熱交換器は、伝熱性能は波
形基板の乱流促進作用で第2図のフインよりやゝ
向上すると共に、フインの強度についても波形基
板により第2図のフインより優れている。しかし
乍ら切起し片5′そのものは平板状であるため、
板厚を薄くすると外部からの圧力に屈しやすく、
生産性に欠けることになり、大巾にフイン板厚を
薄くすることはできない。また、フイン基板は波
形基板を用いる為、フイン基板製作工数がわり原
価が割高になるなどの問題点を有する。
形基板の乱流促進作用で第2図のフインよりやゝ
向上すると共に、フインの強度についても波形基
板により第2図のフインより優れている。しかし
乍ら切起し片5′そのものは平板状であるため、
板厚を薄くすると外部からの圧力に屈しやすく、
生産性に欠けることになり、大巾にフイン板厚を
薄くすることはできない。また、フイン基板は波
形基板を用いる為、フイン基板製作工数がわり原
価が割高になるなどの問題点を有する。
本発明は上記に鑑みて、従来の欠点を改善し、
熱交換効率の向上と、フインの薄板化および材料
費の低減をはかる最も好ましいクロスフインチユ
ーブ式熱交換器を提供するもので、その構成は流
体の流れの方向と交差する方向に切込まれた多数
の細片を有するフインを前記流体の流れの方向と
交差する方向に積層し、これに伝熱管を接触させ
た熱交換器において、前記切込み細片は、いずれ
も前記流れの方向、積層方向に交差する方向に伸
びる山、谷を有する〓形細片であり、各フインの
〓形細片の隣り合う縁部の高さ位置を互いにずら
すと共に、〓形細片の高さは前記流れの方向にお
いて波形に配列されており、前記積層方向におけ
る細片間の距離が前記流れの方向においてほゞ一
定となるようにフインを積層した特徴を有し、所
期の目的を達成するものである。
熱交換効率の向上と、フインの薄板化および材料
費の低減をはかる最も好ましいクロスフインチユ
ーブ式熱交換器を提供するもので、その構成は流
体の流れの方向と交差する方向に切込まれた多数
の細片を有するフインを前記流体の流れの方向と
交差する方向に積層し、これに伝熱管を接触させ
た熱交換器において、前記切込み細片は、いずれ
も前記流れの方向、積層方向に交差する方向に伸
びる山、谷を有する〓形細片であり、各フインの
〓形細片の隣り合う縁部の高さ位置を互いにずら
すと共に、〓形細片の高さは前記流れの方向にお
いて波形に配列されており、前記積層方向におけ
る細片間の距離が前記流れの方向においてほゞ一
定となるようにフインを積層した特徴を有し、所
期の目的を達成するものである。
以下本発明の一実施例を図面にもとずき説明す
る。
る。
第6図、第7図(図はフイン1枚のみを示す)
は本発明の一実施例を示すクロスフインチユーブ
式熱交換器のフインの部分平面図で、平板状のフ
イン基板11には多数個の伝熱管挿入孔12を形
成し、伝熱管の管列方向に隣設した伝熱管挿入孔
12の間の平板部に、フイン間を流通する流体の
流通方向とほゞ直交する方向(管列方向)に平行
に多数の切込み13を入れ、この切込みにより形
成された細片14は、第8図に示す如く、基本的
には両側縁部の高さを変え中間部を斜視した角度
θ1・θ2に曲折され、〓形に形成された細片1
4aと、上記細片が全体的に波形になる様、山形
細片14bと谷形細片14cを組合せて形成され
ている。山形細片14bは上記〓形細片14aの
斜片を対称的に接続した山形に角度θ3に曲折さ
れ、また谷形細片14cは上記〓形細片14aの
低位の側縁片を対称的に接続した谷形に曲折さ
れ、これらの細片は適宜フイン基板11の面位か
ら橋状に起し上げ、細片14が全体的には波形に
形成され、各細片14の隣り合う縁部は高さ位置
が互にずれるように形成されている。
は本発明の一実施例を示すクロスフインチユーブ
式熱交換器のフインの部分平面図で、平板状のフ
イン基板11には多数個の伝熱管挿入孔12を形
成し、伝熱管の管列方向に隣設した伝熱管挿入孔
12の間の平板部に、フイン間を流通する流体の
流通方向とほゞ直交する方向(管列方向)に平行
に多数の切込み13を入れ、この切込みにより形
成された細片14は、第8図に示す如く、基本的
には両側縁部の高さを変え中間部を斜視した角度
θ1・θ2に曲折され、〓形に形成された細片1
4aと、上記細片が全体的に波形になる様、山形
細片14bと谷形細片14cを組合せて形成され
ている。山形細片14bは上記〓形細片14aの
斜片を対称的に接続した山形に角度θ3に曲折さ
れ、また谷形細片14cは上記〓形細片14aの
低位の側縁片を対称的に接続した谷形に曲折さ
れ、これらの細片は適宜フイン基板11の面位か
ら橋状に起し上げ、細片14が全体的には波形に
形成され、各細片14の隣り合う縁部は高さ位置
が互にずれるように形成されている。
上記の如く形成されたフインを用いたクロスフ
インチユーブ式熱交換器の作用について説明す
る。
インチユーブ式熱交換器の作用について説明す
る。
熱交換流体がA方向に熱交換器に流入すると、
各フイン間に分配されてフイン間を流通する。フ
インは前記したようにフイン間の流通流体の流れ
方向に対しほゞ直交するように多数の細片14
a,14b,14cが形成されているので第8図
の矢印に示すように流れる。この結果第11図に
示すように、空気流の温度境界層20は、細片1
4aの先端から後端までの間で十分発達すること
ができず、第10図に示す従来の切り起し片5に
生ずる温度境界層21に比較すると非常に薄いも
のになる。このような流れの様相は、フイン面と
空気流間の熱交換効率を向上させる上で著しい効
果がある。実際に本発明によるフインを用いた熱
交換器の熱交換効率(熱伝達率)を実験で求める
と、第13図に示すように、従来フインに比較し
て著しく向上している。なお、空気流が複雑にな
るため、通気抵抗が第3図に示す従来フイン型
に比較するとやゝ向上するが、第5図に示す従来
フイン型のそれと同程度にとゞまり、熱交換効
率増加の効果の方が実用上大きくなる。さらに、
本発明による熱交換器のフインは前述したように
多数の細片そのものが階段状に曲折されているた
め、切り込みを入れたことによるフイン強度の低
下は全く生ぜず、むしろ強度が向上する要因の方
が大きい。この結果、フインの大巾な薄肉化が実
現可能で、材料費の低減が可能である。
各フイン間に分配されてフイン間を流通する。フ
インは前記したようにフイン間の流通流体の流れ
方向に対しほゞ直交するように多数の細片14
a,14b,14cが形成されているので第8図
の矢印に示すように流れる。この結果第11図に
示すように、空気流の温度境界層20は、細片1
4aの先端から後端までの間で十分発達すること
ができず、第10図に示す従来の切り起し片5に
生ずる温度境界層21に比較すると非常に薄いも
のになる。このような流れの様相は、フイン面と
空気流間の熱交換効率を向上させる上で著しい効
果がある。実際に本発明によるフインを用いた熱
交換器の熱交換効率(熱伝達率)を実験で求める
と、第13図に示すように、従来フインに比較し
て著しく向上している。なお、空気流が複雑にな
るため、通気抵抗が第3図に示す従来フイン型
に比較するとやゝ向上するが、第5図に示す従来
フイン型のそれと同程度にとゞまり、熱交換効
率増加の効果の方が実用上大きくなる。さらに、
本発明による熱交換器のフインは前述したように
多数の細片そのものが階段状に曲折されているた
め、切り込みを入れたことによるフイン強度の低
下は全く生ぜず、むしろ強度が向上する要因の方
が大きい。この結果、フインの大巾な薄肉化が実
現可能で、材料費の低減が可能である。
第9図は本発明の更に他の実施例のフイン断面
図を示し、第8図の実施例の細片14は折曲部が
適宜角度θ1,θ2,θ3にて形成されているも
のに対し、本実施例はこの折曲部をわん曲状に曲
設されたわん曲状細片14a′,14b′,14c′に
て形成したものである。
図を示し、第8図の実施例の細片14は折曲部が
適宜角度θ1,θ2,θ3にて形成されているも
のに対し、本実施例はこの折曲部をわん曲状に曲
設されたわん曲状細片14a′,14b′,14c′に
て形成したものである。
本実施例の作用も本質的には第8図の実施例の
作用と大差なく、フイン間を流通する空気流の温
度境界層は第12図に温度境界層20′にて示す
ようになり、ほゞ同様な効果を奏する。
作用と大差なく、フイン間を流通する空気流の温
度境界層は第12図に温度境界層20′にて示す
ようになり、ほゞ同様な効果を奏する。
以上説明したように本発明によれば、多数の階
段状もしくは曲面状切り起し細片により、フイン
間を流通する熱交換流体の流れが著しく乱され、
温度境界層の成層化が妨げられるとともに、流れ
の全体的な方向はほゞ平行になるので余分な剥
離、渦等が生じることがない。この結果熱交換器
の熱交換効率が著しく向上し、圧力損失が小さく
抑えられる。
段状もしくは曲面状切り起し細片により、フイン
間を流通する熱交換流体の流れが著しく乱され、
温度境界層の成層化が妨げられるとともに、流れ
の全体的な方向はほゞ平行になるので余分な剥
離、渦等が生じることがない。この結果熱交換器
の熱交換効率が著しく向上し、圧力損失が小さく
抑えられる。
また切り起し片がすべて、階段状もしくは曲面
状に成形されているためフインの強度が増し、フ
インの薄肉化が実現でき、熱交換器の材料費が低
減できる。同時にハンドリングが優れているので
生産効率が向上する等の数多の効果を有する。
状に成形されているためフインの強度が増し、フ
インの薄肉化が実現でき、熱交換器の材料費が低
減できる。同時にハンドリングが優れているので
生産効率が向上する等の数多の効果を有する。
第1図はクロスフインチユーブ式熱交換器の斜
視図、第2図は従来のフイン(形)の平面図、
第3図は第2図の―線矢視拡大断面図、第4
図は従来の他のフイン(形)の平面図、第5図
は第4図の―線矢視拡大断面図、第6図は本
発明の一実施例を示すフインの平面図、第7図は
第6図の―線矢視断面図、第8図は同じく
―線矢視拡大断面図、第9図は本発明の他の実
施例を示すフインの拡大断面図、第10図は第3
図のB部の細片の温度境界層を示す図、第11
図、第12図は夫々第8図のC部、第9図のD部
の細片の温度境界層を示す図、第13図は本発明
の熱交換器と従来の熱交換器との熱交換効率の比
較図である。 11……フイン基板、12……伝熱管挿入孔、
13,13′……切込み、14,14′……細片、
14a……〓形の細片、14b……山形の細片、
14c……谷形の細片、14a′……わん曲状の〓
形細片、14b′……わん曲状の山形細片、14
c′……わん曲状の谷形細片、20,20′……温
度境界層。
視図、第2図は従来のフイン(形)の平面図、
第3図は第2図の―線矢視拡大断面図、第4
図は従来の他のフイン(形)の平面図、第5図
は第4図の―線矢視拡大断面図、第6図は本
発明の一実施例を示すフインの平面図、第7図は
第6図の―線矢視断面図、第8図は同じく
―線矢視拡大断面図、第9図は本発明の他の実
施例を示すフインの拡大断面図、第10図は第3
図のB部の細片の温度境界層を示す図、第11
図、第12図は夫々第8図のC部、第9図のD部
の細片の温度境界層を示す図、第13図は本発明
の熱交換器と従来の熱交換器との熱交換効率の比
較図である。 11……フイン基板、12……伝熱管挿入孔、
13,13′……切込み、14,14′……細片、
14a……〓形の細片、14b……山形の細片、
14c……谷形の細片、14a′……わん曲状の〓
形細片、14b′……わん曲状の山形細片、14
c′……わん曲状の谷形細片、20,20′……温
度境界層。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 流体の流れの方向と交差する方向に切込まれ
た多数の細片を有するフインを前記流体の流れの
方向と交差する方向に積層し、これに伝熱管を接
触させた熱交換器において、前記切込み細片は、
いずれも前記流れの方向、積層方向に交差する方
向に伸びる山、谷を有する〓形細片であり、各フ
インの〓形細片の隣り合う縁部の高さ位置を互い
にずらすと共に、〓形細片の高さは前記流れの方
向において波形に配列されており、前記積層方向
における細片間の距離が前記流れの方向において
ほゞ一定となるようにフインを積層したことを特
徴とする熱交換器。 2 〓形細片が、わん曲状に形成されている特許
請求の範囲第1項記載の熱交換器。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1226379A JPS55105194A (en) | 1979-02-07 | 1979-02-07 | Heat-exchanger |
US06/118,723 US4365667A (en) | 1979-02-07 | 1980-02-05 | Heat exchanger |
GB8003918A GB2042708B (en) | 1979-02-07 | 1980-02-06 | Finned-tube heat exchanger |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1226379A JPS55105194A (en) | 1979-02-07 | 1979-02-07 | Heat-exchanger |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS55105194A JPS55105194A (en) | 1980-08-12 |
JPS6238639B2 true JPS6238639B2 (ja) | 1987-08-19 |
Family
ID=11800477
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP1226379A Granted JPS55105194A (en) | 1979-02-07 | 1979-02-07 | Heat-exchanger |
Country Status (3)
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GB (1) | GB2042708B (ja) |
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- 1980-02-06 GB GB8003918A patent/GB2042708B/en not_active Expired
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