JPH04172172A - 熱交換器の製造方法 - Google Patents

熱交換器の製造方法

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JPH04172172A
JPH04172172A JP30129290A JP30129290A JPH04172172A JP H04172172 A JPH04172172 A JP H04172172A JP 30129290 A JP30129290 A JP 30129290A JP 30129290 A JP30129290 A JP 30129290A JP H04172172 A JPH04172172 A JP H04172172A
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、たとえば夏季には冷房に用いられるととも
に、冬季には暖房に用いられる冷暖房装置に使用される
熱交換器の製造方法に関し、さらに詳しくは夏季に冷房
用の冷媒として利用されるフレオン等を、冬季には石油
バーナまたはガスバーナ等の燃焼熱により加熱して蒸発
させ、その潜熱を利用して暖房を行う冷暖房装置におい
て、冷媒をバーナの燃焼熱により加熱するのに使用され
る熱交換器を製造する方法に関する。
この明細書において、「アルミニウム」という語には、
純アルミニウムのほかにアルミニウム合金を含むものと
する。
従来の技術 このような冷暖房装置としては、第9図に示すように、
燃焼ガスにより冷媒を加熱する熱交換器(40)と、放
熱器(41)と、熱交換器(4o)と放熱器(41)と
を連結する密閉管路(42)と、密閉管路(42)の途
中に設けられて冷媒を強制循環させる冷媒搬送機(43
)とよりなるものが用いられている。
従来、このような冷暖房装置の熱交換器としては、第1
0図に示すように、内部が燃焼室とされるアルミニウム
押出型材製円筒状燃焼胴(50)の周壁(50a)に、
燃焼胴(50)の軸線方向に伸びる貫通孔(51)が円
周方向に所定間隔をおいて複数形成され、燃焼胴(50
)の周壁(50a)内面に、長さ方向にのびる複数のフ
ィン(52)が円周方向に所定間隔をおいて一体に形成
され、複数のヘアピン状冷媒流通管(53)の直管部が
隣り合う貫通孔(51)内に挿通させられ、各ヘアピン
状冷媒流通管(53)がU字状連結管(54)で連結さ
れ、燃焼胴(50)の一端開口にバーナ(55)が取付
けられたものが使用されていた。
発明が解決しようとする課題 ところが、上記従来の熱交換器では、冷媒の通路が冷媒
流通管(53)の屈曲部および連結管(54)において
それぞれU形に屈曲されたものとなっているので、圧力
損失が大きくなるという問題があった。また、冷媒通路
の断面積が小さいという問題があった。
そこで、上記問題を解決する熱交換器として、アルミニ
ウム製円筒状燃焼胴と、内部に複数の冷媒通路を有し、
かつ冷媒通路が円周方向または燃焼胴の軸線方向に伸び
るように燃焼胴の外周面に密着させられて燃焼胴にろう
付されたアルミニウム製円弧管状冷媒通路部材とを備え
たものが提案されている(実開昭63−97066号公
報)。この熱交換器では、上述した従来の熱交換器の有
する問題点は解消できるが、次のような問題が生じると
考えられる。すなわち、燃焼胴が円筒状であるとともに
冷媒通路部材が円弧状であるので、このような熱交換器
を製造するためには、複雑な構造の治具を、多く必要と
するとともに、治具による燃焼胴と冷媒通路部材との固
定作業が面倒になるという問題がある。
また、治具による固定時に燃焼胴と冷媒通路部材とを完
全に密着させることはできず、その結果製造された熱交
換器における燃焼胴の外周面と冷媒通路部材との間に隙
間ができることは避は得ない。そして、このような隙間
が存在すると、熱伝達効率が低下する。また、上記隙間
が存在すると、冷媒通路部材における燃焼胴側の壁に孔
食が発生した場合、フレオンなどの冷媒が洩れて上記隙
間に入り込み、これが燃焼胴に孔食を発生させる原因と
なる。その結果、上記フレオンが燃焼胴内に侵入し、フ
レオンと燃焼ガスとが反応して有毒ガスが発生する。
この発明者らは、上記の問題を解決するために、先に、
一端にバーナが取付けられる筒状燃焼胴と、燃焼胴の他
端開口を閉鎖するアルミニウム製伝熱隔壁と、伝熱隔壁
の前面にろう付けされかつ内部に複数の冷媒通路を有す
るアルミニウム製偏平管状冷媒通路部材と、伝熱隔壁の
後面にろう付けされている高温ガス流腓制部材とを備え
た熱交換器の製造方法を提案した(特願平2−1438
19号)。
しかしながら、この先提案の方法では、伝熱隔壁と偏平
管状冷媒通路部材との接合面積が広いために、部品精度
とくに平坦度が良くないと、空気溜まりが生じ、接合率
が下がるという問題があった。
この発明の目的は、上記の従来技術の問題を解決し、ろ
う付のさい、構造の簡単なろう付治具を用いればよく、
しかもその数も少なくてすみ、治具による固定作業が簡
単であるとともに、例え部品精度が良くない場合であっ
ても、空気溜まりを生じることなく、接合率を大幅に向
上し、かつ熱伝達率が向上し、さらに有毒ガスの発生を
防止できる、熱交換器の製造方法を提供しようとするに
ある。
課題を解決するための手段 この発明による熱交換器の製造方法は、一端にバーナが
取付けられる筒状燃焼胴と、燃焼胴の他端開口を閉鎖す
るアルミニウム製伝熱隔壁と、伝熱隔壁の前面にろう付
けされかつ内部に複数の冷媒通路を有するアルミニウム
製偏平管状冷媒通路部材と、伝熱隔壁の後面にろう付け
されている高温ガス流規制部材とを備えた熱交換器を製
造する方法であって、偏平管状冷媒通路部材の後壁表面
に、多数の空気排出用兼ろう材充填用凹条を並列状に設
け、該冷媒通路部材の後壁表面に伝熱隔壁の前面をろう
付けすることを特徴とする、熱交換器の製造方法を要旨
としている。
作     用 この発明の熱交換器の製造方法によれば、ろう付のさい
、構造の簡単なろう付治具を用いればよく、しかもその
数も少なくてすみ、治具による固定作業が簡単である。
そして、この発明では、とくに偏平管状冷媒通路部材の
後壁表面に、多数の空気排出用兼ろう材充填用四条を並
列状に設けて、該冷媒通路部材の後壁表面に伝熱隔壁の
前面をろう付けするものであるから、いわゆる面接合を
線接合に、できるだけ近付けることができて、例え部品
の精度が良くない場合であっても、空気溜まりを生じる
ことなく、接合率を大幅に向上し得るとともに、燃焼胴
から伝熱隔壁を介して冷媒通路部材への熱伝達率が向上
する。また仮に、冷媒通路部材に孔食が発生して、フレ
オンなどの冷媒が洩れたとしても、伝熱隔壁の存在によ
って燃焼胴への孔食の発生を未然に防止することができ
るので、フレオンと燃焼ガスとの反応による有毒ガスの
発生を防止できるものである。
実  施  例 つぎに、この発明の実施例を、図面を参照して説明する
以下の説明において、前後、左右は第2図を基準とし、
前とは第2図上側を指し、後とはこれと反対側を指すも
のとする。また、左とは第2図左側を指し、右とはこれ
と反対側を指すものとする。
第1図〜第5図において、熱交換器(1)は、両端が開
口した横向き筒状燃焼胴(2)と、燃焼胴(2)の後端
に取付けられかつ石油、ガス等を燃料とするバーナ(B
)と、燃焼胴(2)の前端開口を閉鎖するアルミニウム
製伝熱隔壁(3)と、伝熱隔壁(3)の内側に形成され
ている高温ガス通路(4)と、内部に上下方向にのびる
複数の冷媒通路(6)を有しかつ後壁(5a)表面に並
列状の、多数の空気排出用兼ろう材充填用凹条(7)を
有するとともに、伝熱隔壁(3)の前面にろう付された
アルミニウム押出型材製偏平管よりなる冷媒通路部材(
5)とよりなる。
なお、偏平管状冷媒通路部材(5)の凹条(7)の深さ
は、0.2■以下とするのが、好ましい。
燃焼胴(2)は、円筒部(2a)と、円筒部(2a)の
前端部に形成された拡開部(2b)とを備えており、円
筒部(2a)内が燃焼室(8)となされている。また、
円筒部(2a)の内周面は断熱材(21)で覆われてい
る。拡開部(2b)内に高温ガス通路(4)が設けられ
ている。
伝熱隔壁(3)は、第3図に示すような芯材(3a)お
よび芯材(3a)の両面を覆うろう材製皮材(3b)か
らなるプレージングシートで形成されている。プレージ
ングシートの芯材(3a)は、亜鉛0゜9〜1.4重量
%、マンガン1.0〜1.5重量%、クロム0.03〜
0.12重量%を含み、残部アルミニウムおよび不可避
不純物からなるアルミニウム合金で形成されている。
皮材(3b)は、ケイ素7.9〜9.5重量%、鉄0.
4〜0.5重量%、亜鉛0.5〜3重量%を含み、残部
アルミニウムおよび不可避不純物からなるアルミニウム
合金ろう材で形成されている。皮材(3b)中の亜鉛含
有量は、0.9〜1.4重量%の範囲内にあることが好
ましい。
伝熱隔壁(3)の上端部には、排気管(9)が接続され
ている。
高温ガス通路(4)は、上下に所定間隔をおいテ装置さ
れた2つのアルミニウム押出型材製高温ガス流規制部材
(11)を備えている。
各高温ガス流規制部材(11)は、上下方向にのびる左
右側壁部(lla) 、左右側壁部(lla)の後縁部
どうしを連結する後壁部(llb) 、および左右側壁
部(lla)の幅の中央部どうしを連結する中間壁部(
lie)を備えており、後壁部(llb)と中間壁部(
lie)との間、および中間壁部(lie)の前面にそ
れぞれこれらと直角をなすように、第1伝熱フイン(l
id)および第2伝熱フイン(lle)が一体に設けら
れ、隣り合う両伝熱フィン(lld)(lle)間およ
び左右両端の両伝熱フィン(11d)(lle)と左右
側壁部(lla)との間の通路部分く13)に高温の燃
焼排気ガスが流れるようになっている。
下側の高温ガス流規制部材(11)の隣り合う伝熱フィ
ン(lid)(lie)間のピッチは、上側の高温ガス
流規制部材(11)のそれよりも小さくされて、伝熱フ
ィン(lid)(lie)の数が多くなっており、伝熱
面積が大きくなるようになされていることが好ましい。
上下の高温ガス流規制部材(11)の左右側壁部(ll
a)どうしの間には、後端が左右側壁部(lla)の後
縁まで達しており、かつ両高温ガス流規制部材(11)
間からの排気ガスの側方への流出を防止するガス漏れ防
止部分(17)が設けられている。各高温ガス流規制部
材(11)は、その第2伝熱フイン(lie)の先端が
伝熱隔壁(3)にろう付されるとともに、左右両側縁部
において上下にのびる固定部材(16)を介して伝熱隔
壁(3)に固定されており、後壁部(llb)の後面に
、円筒部(2a)の前端部周縁が当接している。
したがって、燃焼室(8)内で生じた高温の燃焼排気ガ
スは、上下の高温ガス流規制部材(11)の間に形成さ
れた連通口(30)を通って高温ガス通路(4)内に流
入するようになっている。
固定部材(16)は、芯材(lea)および芯材(16
a)の両面を覆うろう材製皮材(16b)からなるプレ
ージングシートで形成されている。プレージングシート
の芯材(16a)は、銅0.05〜0.20重量%、マ
ンガン1.0〜165重量%を含み、残部アルミニウム
および不可避不純物からなるアルミニウム合金で形成さ
れている。皮材(16b)は、ケイ素8.0〜10.0
重量%、鉄0.2〜0.5重量%を含み、残部アルミニ
ウムおよび不可避不純物からなるアルミニウム合金ろう
材で形成されている。
固定部材(16)は横断血路り字形で、伝熱隔壁(3)
の内面に密接する第1部分(14)と、この第1部分(
14)の互いに対向する縁部から後方に突出した第2部
分(15)とより構成されている。第2部分(15)は
、高温ガス流規制部材(11)の左右側壁部(lla)
の内面に密接せしめられている。
左右側壁部(lla)の前側縁部は第1部分(14)の
厚さ分だけ切断されており、第2伝熱フイン(lle)
と伝熱隔壁(3)との間に隙間が生じないようになって
いる。
また、第1部分(14)および第2部分(15)に連な
ってガス洩れ防止部分(17)が一体向に設けられてい
る。第2部分(15)の上下両端部には、後方突出部(
15a)が一体向に設けられており、この後方突出部(
15a)が中間壁部(lie)の端部に当たっている。
また、第2部分(15)には、上下方向に所定間隔をお
いて複数の孔(18)が形成されており、これらの孔(
18)に、伝熱隔壁(3)に一体向に設けられた突起(
19)を嵌め入れた状態で伝熱隔壁(3)にろう付され
ている。
突起(19)は横断血路り字形で、伝熱隔壁(3)にコ
字形の切込みを入れ、この切込みに囲まれた部分を後方
に曲げかつ高温ガス流規制部材(11)側に曲げること
により形成されたものである。
突起(19)の後方屈曲部(19a)に、孔(18)の
高温ガス流規制部材(11)側の縁部が当接することに
より、突起(19)を形成するためにできた孔(20)
が塞がれている。
また、高温ガス通路(4)には、上側の高温ガス流規制
部材(11)の上方に存在し、かつ上側の高温ガス流規
制部材(11)の通路部分(13)の上端と排気管(9
)とを連通させる案内路(31)が設けられるとともに
、下側の高温ガス流規制部材(ll)の下側および両高
温ガス流規制部材(11)の左右両側に存在し、かつ下
側の高温ガス流規制部材(11)の通路部分(13)の
下端と排気管(9)とを連通させる案内路(32)が設
けられている。
冷媒通路部材(5)の上下両端部は、それぞれ前方に水
平に向くように曲げられており、その先端がヘッダ(2
2)に接続されている。上記屈曲部を(5b)で示す。
下側のヘッダ(22)が入口側ヘッダであり、その左端
部に冷媒入口管(23)が接続されている。冷媒中には
コンプレッサのオイルが常に溶存しており、冷媒を加熱
気化させると次第にこのオイルが溜まり、その粘性と低
伝熱性により冷媒の気化および循環を阻害する、ので、
これを防止する目的で入口側ヘッダ(22)の右端部に
オイル抜き管(24)が接続されている。
上側のヘッダ(22)が出口側ヘッダであり、その左端
部に冷媒出口管(25)が接続されている。
両ヘッダ(22)の周壁には、それぞれ軸線方向にのび
る長孔(26)が形成されており、冷媒通路部材(5)
の屈曲部(5b)の先端がこの長孔(2B)を通−って
ヘッダ(22)内に挿入され、ヘッダ(22)の周壁に
ろう付されている。両ヘッダ(22)は、第5図に示す
ように、芯材(Oa)の両面がろう材製皮材(22b)
で覆われたブレージングシー) (22)の両側縁に、
それぞれ相互に重ね合わされる傾斜部(28)が形成さ
れ、傾斜部(28)どうしが重なり合うようにプレージ
ングシート(22)が円筒状に成形されてヘッダ素材と
され、ヘッダ素材の傾斜部(28)どうしがろう付され
ることにより形成されたものである。傾斜部(28)ど
うしのろう付はヘッダ(22)と冷媒通路部材(5)お
よび他の部材のろう付と同時に行われる。
このような構成において、バーナ(B)の燃焼ガスは、
上下の高温ガス流規制部材(11)間に形成された連通
口(30)を通って高温ガス通路(4)内に入り、上側
の高温ガス流規制部材(11)の通路部分(13)内を
上方に流れ、さらに案内路(31)を通って排気管(9
)から排出される。また、同じく下側の高温ガス流規制
部材(11)の通路部分く13)内を下方に流れ、さら
に案内路(32)を通って排気管(9)から排出される
。排気ガスの有する熱は、高温ガス通路(4)内を流れ
る間に、直接または伝熱フィン(lid)(lle)を
経て伝熱隔壁(3)に伝わり、伝熱隔壁(3)および冷
媒通路部材(5)の周壁を通って冷媒通路部材(5)の
冷媒通路(6)内を流れる冷媒に伝わる。冷媒は、バー
ナ(B)の燃焼熱により加熱気化せしめられ、その潜熱
を利用して暖房が行われる。このとき、冷媒は、まず冷
媒通路部材(5)内の下部において加熱されて部分的に
気化し、気化した冷媒の作用によって冷媒通路(6)内
を自然に上昇し、全体が気化する。
そして、下側の高温ガス流規制部材(11)の隣り合う
伝熱フィン(lid)(lie)間のピッチが、上側の
高温ガス流規制部材(11)のそれよりも小さくされて
、伝熱面積が大きくなっていると、下部における冷媒へ
の伝熱量が大きくなって上記自然上昇力が大きくなる。
以下、熱交換器(1)を製造する方法について、第4図
および第6図〜第8図を参照して説明する。
予め、アルミニウムプレージングシート製伝熱隔壁(3
)、後壁(5a)表面に並列状の空気排出用前ろう材充
填用凹条(7)を有する偏平管状冷媒通路部材(5)(
第4図参照)、高温ガス流規制部材(11)、アルミニ
ウムプレージングシート製固定部材(1B)、アルミニ
ウムプレージングシートを円筒状に成形してなりかっ長
孔(26)を有するヘッダ素材(29)を用意しておく
伝熱隔壁(8)には、突起(19)を形成しておく。
また固定部材(16)には、孔(18)を形成しておく
そして、まず固定部材(IB)の孔(18)に伝熱隔壁
(3)の突起(19)を通すことにより、固定部材(1
6)を伝熱隔壁(3)に仮止めする。このとき、突起(
IB)の後方屈曲部(19a)を固定部材(16)の孔
(18)の高温ガス流規制部材(11)側の縁に当接さ
せて突起(19)を形成するために伝熱隔壁(3)にで
きた孔(20)を塞いでおく。
ついで、左右側壁部(lla)が固定部材(16)の第
2部分(15)の外面に密接するように、両高温ガス流
規制部材(11)を配置する。このとき、第2部分(I
5)の上下両端部に一体的に設けられた後方突出部(1
5a)が中間壁部(llc)の端部に当たるとともに、
ガス漏れ防止部分(17)が後壁部(flb)および中
間壁部(lie)に当たる。したがって、固定部材(1
B)により、高温ガス流規制部材<11)の左右方向お
よび上下方向の位置決めがなされる。
その後、伝熱隔壁(3)の反対側の面に冷媒通路部材(
5)を配置するとともに、ヘッダ素材(29)の長孔(
26)に屈曲部(5b)の先端を挿入し、これらを図示
しない適当な治具で固定する。
そして、伝熱隔壁(3)と固定部材(16)、伝熱隔壁
(3)と高温ガス流規制部材(11)、固定部材(1B
)と高温ガス流規制部材(11)、伝熱隔壁(3)と冷
媒通路部材(5)、ヘッダ素材(29)の傾斜部(28
)どうし、および冷媒通路部材(5)と長孔(2G)の
周縁部をそれぞれろう付する。
この発明では、とくに偏平管状冷媒通路部材(5)の後
壁(5a)表面に、多数の空気排出用兼ろう材充填用四
条(7)を並列状に設けて、該冷媒通路部材(5)の後
壁(5a)表面に伝熱隔壁(3)の前面をろう付けする
ものであるから、いわゆる面接合を線接合にできるだけ
近付けることができて、例え部品の精度が良くない場合
であっても、空気溜まりを生じることない。これによっ
て接合率を大幅に向上し得るものである。
また、このろう付工程時の加熱によって、伝熱隔壁(3
)の皮材(3b)に含まれていた亜鉛が芯材(3a)の
アルミニウム中に拡散させられて、防食のための亜鉛拡
散層が形成される。
さらに、伝熱隔壁(3)を燃焼胴(2)に固定すること
によって、熱交換器(1)が製造される。
なお、上記実施例においては、偏平管状冷媒通路部材(
5)の後壁(5a)表面に、多数の空気排出用兼ろう材
充填用凹条(7)を並列状に設けられているが、このよ
うな空気排出用兼ろう材充填用凹条(7)の位置、およ
び数は、とくに限定されるものではなく、任意である。
また実施例では、ろう付工程時の加熱によって、伝熱隔
壁(3)の表面側に、防食のための亜鉛拡散層が形成さ
れるようになされているが、凹条(7)を有する偏平管
状冷媒通路部材(5)の表面側にも、防食のために亜鉛
メツキ層(7)を設ける場合もある。
発明の効果 この発明は、上述のように、一端にバーナが取付けられ
る筒状燃焼胴と、燃焼胴の他端開口を閉鎖するアルミニ
ウム製伝熱隔壁と、伝熱隔壁の前面にろう付けされかつ
内部に複数の冷媒通路を有するアルミニウム製偏平管状
冷媒通路部材と、伝熱隔壁の後面にろう付けされている
高温ガス流規制部材とを備えた熱交換器を製造する方法
であって、偏平管状冷媒通路部材の後壁表面に、多数の
空気排出用兼ろう材充填用凹条を並列状に設け、該冷媒
通路部材の後壁表面に伝熱隔壁の前面をろう付けするも
ので、この発明の方法によれば、ろう付のさい、構造の
簡単なろう付治具を用いればよく、しかもその数も少な
くてすみ、治具による固定作業が簡単である。
そして、この発明では、とくに偏平管状冷媒通路部材の
後壁表面に、多数の空気排出用兼ろう材充填用凹条を並
列状に設けて、該冷媒通路部材の後壁表面に伝熱隔壁の
前面をろう付けしているから、いわゆる面接合を線接合
に、できるだけ近付けることができて、例え部品の精度
が良くない場合であっても、空気溜まりを生じることな
く、接合率を大幅に向上し得るとともに、燃焼胴から伝
熱隔壁を介して冷媒通路部材への熱伝達率が向上する。
また仮に、冷媒通路部材に孔食が発生して、フレオンな
どの冷媒が洩れたとしても、伝熱隔壁の存在によって燃
焼胴への孔食の発生を未然に防止することができるので
、フレオンと燃焼ガスとの反応による有毒ガスの発生を
防止できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の方法により製造した熱交換器の一部
切欠き斜視図、第2図は同水平拡大断面図、第3図は偏
平管状冷媒通路部材の要部拡大図、第4図は第2図の要
部拡大図、第5図はヘッダ部分の拡大横断面図、第6図
〜第8図はこの発明による熱交換器の製造方法を工程順
に示すもので、第6図は伝熱隔壁、高温ガス流規制部材
、および固定部材の仮組前の配置状態を示す部分拡大斜
視図、第7図は伝熱隔壁、冷媒通路部材、高温ガス流規
制部材およびヘッダのろう付前の状態を示す概略断面図
、第8図は同じくろう付後の状態を示す概略断面図、第
9図は冷暖房装置を示すブロック図、第10図は従来の
熱交換器の一例を示す斜視図である。 (1)・・・熱交換器、(2)・・・筒状燃焼胴、(3
)・・・伝熱隔壁、(5)・・・偏平管状冷媒通路部材
、(5a)・・・後壁、(6)・・・冷媒通路、(7)
・・・空気排出用兼ろう材充填用凹条、(11)・・・
高温ガス流規制部材、(B)・・・バーナ。 以  上 第11:!!J 第4図 第6図 第7図 第8図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 一端にバーナが取付けられる筒状燃焼胴(2)と、燃焼
    胴(2)の他端開口を閉鎖するアルミニウム製伝熱隔壁
    (3)と、伝熱隔壁(3)の前面にろう付けされかつ内
    部に複数の冷媒通路(6)を有するアルミニウム製偏平
    管状冷媒通路部材(5)と、伝熱隔壁(3)の後面にろ
    う付けされている高温ガス流規制部材(11)とを備え
    た熱交換器を製造する方法であって、偏平管状冷媒通路
    部材(5)の後壁(5a)表面に、多数の空気排出用兼
    ろう材充填用凹条(7)を並列状に設け、該冷媒通路部
    材(5)の後壁(5a)表面に伝熱隔壁(3)の前面を
    ろう付けすることを特徴とする、熱交換器の製造方法。
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JP2012102951A (ja) * 2010-11-11 2012-05-31 Mitsubishi Alum Co Ltd 熱交換器用チューブ及び熱交換器
JP2013170730A (ja) * 2012-02-20 2013-09-02 Keihin Thermal Technology Corp 蓄冷機能付きエバポレータの製造方法
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