DE7818517U1 - Condenser for a hot water system - Google Patents
Condenser for a hot water systemInfo
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Description
Helmut Genkinger
Grundstraße 13Helmut Genkinger
Grundstrasse 13
7293 Pfalzgrafenweiler7293 Pfalzgrafenweiler
Verflüssiger für eine WarmwasseranlageCondenser for a hot water system
Die Erfindung betrifft einen Verflüssiger für eine Warmwasseranlage mit einem über Verdampfer, Verdichter, Verflüssiger und Drosselorgan wieder zum Verdampfer führenden Kältemittelkreislauf, bei der das Kältemittel mittels der zur Verfügung stehenden Wärme im Verdampfer verdampft wird und das zu erwärmende Wasser mittels der im Verflüssiger beim Verflüssigen des Kältemittels freiwerdenden Wärme erwärmt wird.The invention relates to a condenser for a hot water system with one leading back to the evaporator via evaporator, compressor, condenser and throttle device Refrigerant circuit in which the refrigerant evaporates using the available heat in the evaporator and the water to be heated is released in the condenser when the refrigerant is liquefied Heat is heated.
Eine derartige Warmwasseranlage hat einen Kältemittelkreislauf, der nach dem Prinzip der Kompressionswärmepumpe arbeitet. Das Kältemittel mit geeigneten thermodynamischen Eigenschaften wird im Verdampfer auf einem solchen Druck gehalten, daß die Verdampfungstemperatur unter der Temperatur des abzukühlenden Stoffes liegt, der die Wärme zurSuch a hot water system has a refrigerant circuit that works on the principle of the compression heat pump. The refrigerant with suitable thermodynamic properties is at such a pressure in the evaporator held that the evaporation temperature is below the temperature of the substance to be cooled, the heat to
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Verfügung stellt. Durch diese Temperaturdifferenz entsteht ein Wärmefluß in dem Verdampfer und das Kältemittel verdampft unter Wärmeaufnahme. Die entstehenden Dämpfe werden vom Verdichter abgesaugt und auf einen so hohen Druck verdichtet, daß die zu diesem Druck gehörende Verflüssigungstemperatur über der Temperatur des zu erwärmenden Wassers liegt. Durch diese Temperaturdifferenz wird im Verflüssiger Wärme entzogen und der gesamte Kältemitteldampf verflüssigt sich unter Wärmeabgabe. Das flüssigeProvides. This temperature difference arises a heat flow in the evaporator and the refrigerant evaporates under heat absorption. The resulting vapors are sucked off by the compressor and compressed to such a high pressure that the condensing temperature associated with this pressure is above the temperature of the water to be heated. Due to this temperature difference, the Heat is removed from the condenser and the entire refrigerant vapor is liquefied, releasing heat. The liquid one
\J Kältemittel wird anschließend im Drosselorgan auf den niedrigen Verdampferdruck entspannt und kann so im Verdampfer wieder Wärme aufnehmen. Der Kältemittelkreislauf ist damit geschlossen. \ J The refrigerant is then expanded in the throttle device to the low evaporator pressure and can thus absorb heat again in the evaporator. The refrigerant circuit is thus closed.
Bei den bekannten Warmwasseranlagen wird im Verflüssiger das zu erwärmende Wasser durch eine Rohrschlange oder ein Röhrensystem geleitet, welches durch die Kondensatorschlange aufgeheizt wird. Dabei kann die Kondensatorschlange auch in der Rohrschlange verlaufen. Dieser Aufbau des Verflüssigers bringt nur einen Verbraucherkreis für das erwärmte Wasser. Sollen mehrere Verbraucherkreise mit unterschiedlich warmem Wasser gespeist werden, dann sind mehrere Verflüssiger in Reihe zu schalten, wobei jeder Verflüssiger einen eigenen Verbraucherkreis steuert. Dieser Mehraufwand an Verflüssigern ist beachtlich und außerdem sind die Leistungen der in Reihe geschalteten Verflüssiger fest vorgegeben. Eine derartige Anlage ist für eine Warmwasseranlage für einen oder mehrere Warmwasserheizkreise und einen Warmwasserverbraucherkreis daher nicht geeignet, d.h. nicht || optimal, da der Bedarf im Warmwasserverbraucherkreis nicht stetig ist. Ein entsprechend ausgelegter Speicherbehälter mit Regelung für jeden Verbraucherkreis wäre für einen wirtschaftlichen Betrieb unumgänglich. "In the known hot water systems, the water to be heated is in the condenser through a coil or a Pipe system, which is heated by the condenser coil. The condenser coil can also do this run in the pipe coil. This structure of the condenser only brings one consumer circuit for the heated one Water. If several consumer circuits are to be fed with water of different temperatures, then several condensers are required to be connected in series, with each condenser controlling its own consumer circuit. This extra effort on condensers is considerable and, moreover, the performance of the condensers connected in series is fixed. Such a system is for a hot water system for one or more hot water heating circuits and one Hot water consumer circuit therefore not suitable, i.e. not || optimal, since the demand in the hot water consumer circuit is not is steady. A correspondingly designed storage tank with regulation for each consumer circuit would be economical Operation inevitable. "
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Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Verflüssiger für eine Warmwasseranlage der eingangs erwähnten Art so zu gestalten, daß auf einfache Weise an diesem mehrere Verbraucherkreise mit unterschiedlicher Wassertemperatur abgezweigt werden können und außerdem die Bevorratung bzw. Pufferung der Wärme auf verschiedenen Temperaturen auf die gleiche einfache Weise erfolgen kann.It is the object of the invention to design a condenser for a hot water system of the type mentioned at the outset in such a way that that in a simple way branched off at this several consumer circuits with different water temperatures can be and also the storage or buffering of the heat at different temperatures at the same can be done easily.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Verflüssiger als Speicherbehälter für das zu erwärmende Wasser ausgebildet ist, daß in dem Behälter eine Rohrschlange stehend angeordnet ist, die mit einem oberen Einlauf zum Ausgang des Verdichters und mit einem unteren Auslauf zum Eingang des Drosselorganes versehen ist, daß an dem Behälter Anschlüsse für mindestens einen Verbraucherkreis für erwärmtes Wasser angebracht sind und daß in dem oberen Bereich der Rohrschlange ein zusätzlicher Verbraucherkreis für Wasser mit höherer Temperatur angeordnet ist.This object is achieved according to the invention in that the condenser is used as a storage container for the to be heated Water is designed that a pipe coil is arranged standing in the container, which with an upper inlet for Output of the compressor and is provided with a lower outlet to the inlet of the throttle element that on the container Connections for at least one consumer circuit for heated water are attached and that in the upper area An additional consumer circuit for water with a higher temperature is arranged on the pipe coil.
Mit diesem Verflüssigeraufbau sind die verschiedenen Verbraucherkraise über den Wasserinhalt des Behälters noch miteinander gekoppelt, so daß die Leistungen der verschiedenen Verbraucherkreise dennoch variieren können. Es stellt sich im Behälter unter dem Einfluß des Temperaturgefälles im Wasser des Behälters stets ein entsprechender Gleichgewichtszustand ein.With this condenser setup, the various consumer crises are via the water content of the tank still coupled with each other, so that the services of the various Consumer groups can still vary. It arises in the container under the influence of the temperature gradient in the water the container is always in a corresponding state of equilibrium a.
Für den Verbraucherkreis mit dem erwärmten Wasser wird die überhitzungswärme des Kältemitteldampfes beim Einlauf in die Rohrschlange des Verflüssigers ausgenützt, so daß ein Teil des Wassers im oberen Bereich des Behälters auf eine höhere Temperatur erwärmt werden kann. Die übrigen Verbraucherkreise sind direkt am Behälter angeschlossen und erhalten das weniger wärme Wasser. Diese Verbraucherkreise speisen Heiz-For the consumer circuit with the heated water, the superheating heat of the refrigerant vapor when entering the The condenser coil is exploited, so that some of the water in the upper area of the tank is at a higher level Temperature can be heated. The other consumer circuits are connected directly to the container and receive that less warm water. These consumer circuits feed heating
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körper oder dgl., während der im wesentlichen von der Überhitzungswärme höher erwärmte Wasseranteil z.B. als Warmwasser für die Warmwasserlextungen verwendet wird.body or the like., During the substantially from the overheating higher heated water content is used e.g. as hot water for hot water expansions.
Nach einer Ausgestaltung ist vorgesehen, daß das auf höhere Temperatur zu erwärmende Wasser in einem Einsatzbehälter untergebracht ist, der vom oberen Bereich der Rohrschlange umschlossen ist. Auf diese Weise lassen sich Heizwasser und Brauchwasser eindeutig voneinander trennen, jedoch in dem *-' einzigen Verflüssiger auf verschiedene Temperaturen erwärmen. According to one embodiment it is provided that the water to be heated to a higher temperature is housed in an insert container which is enclosed by the upper region of the pipe coil. In this way, heating water and Clearly separate domestic water from each other, but heat them to different temperatures in the only condenser.
Zur Vorwärmung des dem Einsatzbehälter zugeführten Kaltwassers ist nach einer Ausgestaltung vorgesehen, daß von diesem Einsatzbehälter eine Abflußleitung für wärmeres Wasser abgeht und daß das zufließende kalte Wasser über einen im unteren Bereich des Behälters angeordneten Wärmetauscher der Zuflußleitung des Einsatzbehälters zuführbar ist. Ist dieser Wärmetauscher nach einer weiteren Ausgestaltung von dem unteren Bereich der Rohrschlange umschlossen, dann wird die Unterkühlung des Kältemittels in der flüssigen Phase zur Vorwär- ζ~\ mung des Kaltwassers mit ausgenützt, welches dem Einsatzbehälter zur stärkeren Erwärmung zugeführt wird.In order to preheat the cold water supplied to the insert container, one embodiment provides that a drain line for warmer water exits from this insert container and that the inflowing cold water can be fed to the inflow line of the insert container via a heat exchanger located in the lower region of the container. If this heat exchanger enclosed in a further embodiment of the lower region of the coil, the subcooling of the refrigerant in the liquid phase to the preheating ζ ~ \ mung of the cold water is utilized with, which is fed to the feed container for greater heating.
Da sich in dem Wasser des Behälters von oben nach unten ein Temperaturgefälle ausbildet, ergibt sich die Möglichkeit, an dem Behälter in unterschiedlichen Höhen verschiedene Verbraucherkrerse anzuschließen. Die Abflußleitung liegt dabei stets höher als die Rückflußleitung. Die Verbraucherkreise erhalten dann Wasser mit unterschiedlicher Temperatur.Since a temperature gradient develops in the water in the container from top to bottom, there is the possibility of an the container in different heights different consumer prices to connect. The drain line is always higher than the return line. Get the consumer circles then water at different temperatures.
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Nach einer Weiterbildung ist vorgesehen, daß im unteren Bereich des Behälters weitere Wärmetauscher angeordnet sind, die zur Zuführung von externer Wärme an das zu erwärmende Wasser im Behälter bzw. zur Entnahme von Wärme aus dem erwärmten Wasser im Behälter verwendbar ist. Auf diese Weise lassen sich weitere externe Wärmequellen zur Erwärmung des Wassers im Behälter mit ausnützen oder es kann das Wasser eines externen Kreislaufes erwärmt werden. Für einen innigen Wärmeaustausch ist dabei vorgesehen, daß zumindest ein V Teil dieser Wärmetauscher vom unteren Bereich der Rohrschlange umschlossen ist.According to a further development it is provided that further heat exchangers are arranged in the lower area of the container, those for supplying external heat to the water to be heated in the container or for removing heat from the heated one Water in the container can be used. In this way, additional external heat sources can be used to heat the Take advantage of the water in the tank or the water of an external circuit can be heated. For an intimate Heat exchange is provided that at least a V part of this heat exchanger from the lower region of the pipe coil is enclosed.
Der Wirkungsgrad des Kältemittelkreislaufes läßt sich dadurch noch verbessern, daß das flüssige Kältemittel nach Verlassen der Kondensatorschlange über einen im Verdampfer eingebauten Wärmetauscher geführt wird. Dadurch wird neben'der Rückgewinnung der Wärme aus dem flüssigen Kältemittel auch noch eine Erhöhung der volumetrisehen Kälteleistung beim Verdampfen des Kältemittels erreicht.The efficiency of the refrigerant circuit can be further improved by leaving the liquid refrigerant the condenser coil is routed through a heat exchanger built into the evaporator. This is in addition to the recovery The heat from the liquid refrigerant also increases the volumetric refrigeration capacity during evaporation of the refrigerant reached.
Reicht bei extremen Bedingungen die Uberhitzungswärme des Käl- r temittels nicht aus, den Wasservorrat für den Warmwasserverbraucherkreis mit höherer Temperatur voll auf die gewünschte Temperatur zu erwärmen, dann kann weiterhin vorgesehen sein, daß das Wasser in dem Einsatzbehälter mittels einer elektrischen Heizeinrichtung zusätzlich erwärmbar ist.Sufficient at extreme conditions, the Uberhitzungswärme the coldest not r temittels out to heat the supply of water for the hot water consumer circuit having a higher temperature fully to the desired temperature, then can further be provided that the water is additionally heatable in the feed vessel by means of an electric heater.
Im Gegensatz zu bekannten Warmwasseranlagen wird gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung in dem Kältemittelkreislauf ein Kältemittel verwendet, das sich beim Verdichten stark erhitzt. Auf diese Weise ist der Wärmebedarf für die Erwärmung des Warmwasser-Brauchwassers auf höhere Temperatur in den meisten Fällen ohne zusätzliche elektrische Heizeinrichtung zu erreichen.In contrast to known hot water systems, according to a particularly advantageous embodiment in the refrigerant circuit uses a refrigerant that heats up strongly when it is compressed. In this way the heat demand for warming is of the domestic hot water to a higher temperature in most cases without an additional electrical heating device reach.
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Für eine zufriedenstellende und gleichbleibende Arbeitsweise des einzigen Verflüssigers für die verschiedenen Verbraucherkreise mit unterschiedlich erwärmtem Wasser ist nach einer weiteren Ausgestaltung vorgesehen, daß der Inhalt des Behälters und die Anschlußquerschnitte der Abflußleitungen und der Rückflußleitungen der Verbraucherkreise so groß ausgelegt sind, daß bei der Zirkulation des erwärmten Wassers in den Verbraucherkreisen im Behälter das Temperaturgefälle im erwärmten Wasser möglichst unverändert aufrechterhal-V' ten ist.For a satisfactory and consistent way of working the only condenser for the various consumer groups with differently heated water is provided according to a further embodiment that the contents of the container and the connection cross-sections of the drain lines and the return lines of the consumer circuits are designed to be large enough for the heated water to circulate Maintain the temperature gradient in the heated water as unchanged as possible in the consumer circuits in the tank. ten is.
Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels einer von einem Sonnenkollektor gespeisten Warmwasserheizungsanlage näher erläutert, die auch auf höhere Temperatur erwärmtes Warmwasser-Brauchwasser abgeben kann.The invention is illustrated schematically with the aid of one in the drawing illustrated embodiment of a hot water heating system fed by a solar collector explained in more detail, which can also deliver domestic hot water heated to a higher temperature.
Bei der Warmwasserheizungsanlage nach dem Auürführungsbeispiel wird ein Sonnenkollektor SK zur Erwärmung von Wasser verwendet, über die geöffneten Ventile V1 und V2 wird mit Hilfe der Umwälzpumpe P1 das erwärmte Wasser in Zirkulation versetzt.For the hot water heating system according to the implementation example a solar collector SK is used to heat water, via the opened valves V1 and V2, with the help of the Circulation pump P1 puts the heated water into circulation.
f~ Der Hauptanteil des erwärmten Wassers wird mit Hilfe des f ~ The main part of the heated water is with the help of the
j Mischventils MV1 dem Eingangskreis des Verdampfers VD zugeführt. Der Ausgangskreis des Verdampfers VD, der vom Kältemittel beaufschlagt ist, führt über den Verdichter KD und die Leitung L3 zu einer stehend in einem Behälter B angeordneten Rohrschlange HS. Der untere Auslauf der Rohrschlange HS führt über den Wärmetauscher im Verdampfer zum Eingang des Drosselorgans DR. Der Ausgang des Drosselorgans DR führt zum Ausgangskreis des Verdampfers VD, so daß der Kältemittelkreis entsprechend dem Aufbau einer Kompressionswärmepumpe geschlos-j Mixing valve MV1 is fed to the input circuit of the evaporator VD. The output circuit of the evaporator VD, which is acted upon by the refrigerant, leads via the compressor KD and the line L3 to a pipe coil HS arranged upright in a container B. The lower outlet of the pipe coil HS leads via the heat exchanger in the evaporator to the inlet of the throttle element DR. The outlet of the throttle element DR leads to Output circuit of the evaporator VD, so that the refrigerant circuit is closed according to the structure of a compression heat pump.
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sen ist. In dem Verdampfer VD wird unter Wärmeentzug aus dem erwärmten Wasser der Sonnenkollektorschleife das Kältemittel verdampft. In dem Verdichter KD wird der Kältemitteldampf auf hohen Druck gebracht und in dem Verflüssiger VF wird der Kältemitteldampf unter Abgabe von Wärme verflüssigt. Die Wärme wird dabei an das in den Behälter B eingebrachte Wasser abgegeben. Da ein Kältemittel verwendet ist, das sich beim Verdichten stark erhitzt, entsteht in den oberen Windungen der Rohrschlange HS eine erhöhte Temperatur, die über der Verflüssigungstemperatur des Kältemittels liegt. Damit läßt sich eine kleinere Wassermenge auf höhere Temperatur erwärmen.sen is. In the evaporator VD, the refrigerant is extracted from the heated water in the solar collector loop evaporates. The refrigerant vapor is brought to high pressure in the compressor KD and in the condenser VF, the refrigerant vapor is liquefied while releasing heat. The heat is transferred to the in the container B released water. Since a refrigerant is used that heats up strongly when it is compressed, it is produced in the upper turns of the pipe coil HS an increased temperature which is above the condensation temperature of the refrigerant lies. This allows a smaller amount of water to be heated to a higher temperature.
Aus diesem Grunde ist in dem oberen Bereich des Behälters B ein Einsatzbehälter EB eingebracht, der von den oberen Windungen der Rohrschlange HS umschlossen wird. Das Kaltwasser K wird diesem Einsatzbehälter EB über einen Wärmetauscher VW1 zugeführt, der im unteren Bereich des Behälters B von den unteren Windungen der Rohrschlange HS \ mschlossen ist. Das Kaltwasser wird über diesen Wärmetauscher VW1 vorgewärmt und über die Leitung L3 der Zuflußleitung ZL des Einsatzbehälters EB zugeführt, die nahe des Bodens des Einsatzbehälters EB endet. DieAbflußleitung AL des Einsatzbehälters EB führt zur Entnahmestelle E für Warmwasser mit höherer Temperatur. Dieser Warmwasser-Verbraucherkreis speist die Warmwasser-Brauchwasserleitungen der Heizungsanlage. Für extreme Bedingungen kann das Wasser in dem Einsatzbehälter EB mittels einer elektrischen Heizeinrichtung ZH bei Bedarf zusätzlich erwärmt werden.For this reason, an insert container EB is placed in the upper region of the container B, which is enclosed by the upper turns of the coiled pipe HS. The cold water K is fed to this insert container EB via a heat exchanger VW1, which is closed in the lower area of the container B by the lower turns of the pipe coil HS \ m. The cold water is preheated via this heat exchanger VW1 and fed via line L3 to the inflow line ZL of the insert container EB, which ends near the bottom of the insert container EB. The discharge line AL of the insert container EB leads to the withdrawal point E for hot water with a higher temperature. This hot water consumer circuit feeds the hot water service water pipes of the heating system. For extreme conditions, the water in the insert container EB can be additionally heated by means of an electrical heating device ZH, if required.
In der stehenden Rohrschlange HS verflüssigt sich das Kältemittel, so daß von oben nach unten ein Temperaturgefälle auf-The refrigerant liquefies in the standing pipe coil HS, so that a temperature gradient from top to bottom
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tritt, das sich auch auf das Wasser im Behälter B überträgt. Wie die Leitungen L4 und L5 zeigen, kann ein Heiz-Verbraucherkreis mit dem Heizkörper HK direkt an dem Behälter B angeschlossen werden. Die Abflußleitung L4 ist dabei über der Rückflußleitung L5 angeordnet. Mit dem Mischventil MV2 *ann der Wärmefluß über den Heizkörper HK geregelt werden. Die Ventile V3 und V4 mit der Umwälzpumpe P2 vervollständigen den Heiz-Verbraucherkreis. Die Temperatur des Wassers in diesem Verbraucherkreis hängt von der Höhe der Abflußleitung L4 am Behälter B ab. Auf diese Weise lassen sich in unterschiedlicher Höhe am Behälter B auch weitere Verbraucherkreise anschließen, wobei die Temperatur des zirkulierenden Wassers mit zunehmender Höhe der Abflußleitung L4 am Behälter B ansteigt.occurs, which is also transferred to the water in container B. As lines L4 and L5 show, a heating consumer circuit can be connected directly to container B with the heating element HK. The drain line L4 is above the Return line L5 arranged. The mixing valve MV2 * can be used to regulate the heat flow through the heating element HK. the Valves V3 and V4 with the circulation pump P2 complete the heating consumer circuit. The temperature of the water in this consumer circuit depends on the height of the discharge line L4 on container B. In this way, the different heights on container B also other consumer circuits connect, the temperature of the circulating water increasing with the height of the drain line L4 increases at container B.
Wie der im unteren Teil des Behälters B untergebrachte Wärmetauscher VWZ zeigt, kann bei entsprechender Sonneneinstrahlung diese Wärme dem Speicher direkt zugeführt werden und zur Erwärmung genützt werden.Like the heat exchanger housed in the lower part of tank B. VWZ shows, this heat can be fed directly to the storage tank and to the Warming can be used.
Im unteren Bereich des Behälters B können weitere Wärmetauscher, z.B. VW3, untergebracht sein, die zum Teil auch von den unteren Windungen der Rohrschlange HS umschlossen sein können. Diese Wärmetauscher können wahlweise zur Zuführung von externer Wärme an das Wasser des Behälters B oder zum Entzug von Wärme aus dem erwärmten Wasser des Behälters B für einen externen Verbraucherkreis VK oder dgl. verwendet werden.In the lower area of the container B, further heat exchangers, e.g. VW3, can be accommodated, some of which are also from the lower turns of the coil HS can be enclosed. These heat exchangers can optionally be used for supply of external heat to the water of the container B or for the extraction of heat from the heated water of the container B For an external consumer circuit VK or the like. Be used.
Der Verflüssiger in dieser Form beinhaltet einen Warmwasserboiler/ der unter Ausnützung der Überhitzungswärme desThe condenser in this form includes a hot water boiler / which utilizes the overheating of the
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verdichteten Kältemxtteldarapfes direkt ein Warmwasser-Brauchwasser mit einer Temperatur liefern kann, die über der Temperatur der an dem Behälter B direkt angeschlossenen Haupt-Verbraucherkreise liegt.compressed cold water directly a hot water service water with a temperature that is above the temperature of the tank B directly connected Main consumer circles.
Claims (8)
Publications (1)
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DE (1) | DE7818517U1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3302901A1 (en) * | 1982-01-29 | 1983-08-25 | Mitsubishi Denki K.K., Tokyo | COMBINED HEATING / COOLING AND HOT WATER SUPPLY SYSTEM |
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DE3302901A1 (en) * | 1982-01-29 | 1983-08-25 | Mitsubishi Denki K.K., Tokyo | COMBINED HEATING / COOLING AND HOT WATER SUPPLY SYSTEM |
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