JPH0429843B2 - - Google Patents
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- JPH0429843B2 JPH0429843B2 JP20087984A JP20087984A JPH0429843B2 JP H0429843 B2 JPH0429843 B2 JP H0429843B2 JP 20087984 A JP20087984 A JP 20087984A JP 20087984 A JP20087984 A JP 20087984A JP H0429843 B2 JPH0429843 B2 JP H0429843B2
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- 239000002918 waste heat Substances 0.000 claims description 13
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 8
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 4
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 2
- 208000025174 PANDAS Diseases 0.000 claims 1
- 208000021155 Paediatric autoimmune neuropsychiatric disorders associated with streptococcal infection Diseases 0.000 claims 1
- 240000000220 Panda oleosa Species 0.000 claims 1
- 235000016496 Panda oleosa Nutrition 0.000 claims 1
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
- F01K7/00—Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
- F01K25/00—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for
- F01K25/06—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for using mixtures of different fluids
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F01K25/00—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for
- F01K25/08—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for using special vapours
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04C29/00—Component parts, details or accessories of pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C18/00 - F04C28/00
- F04C29/0007—Injection of a fluid in the working chamber for sealing, cooling and lubricating
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
この発明は油噴射式スクリユーエキスパンダを
使用した廃熱回収装置に関するもので、工場から
排出される廃熱の回収等に利用することができ
る。
使用した廃熱回収装置に関するもので、工場から
排出される廃熱の回収等に利用することができ
る。
従来の技術
工場で排出される温排水等から小温度差利用の
ランキンサイクルによつて熱回収を行い発電等に
利用するようにした廃熱回収装置を第７図に示
す。この装置は温排水等を熱源として作動媒体例
えばフロンを加熱して蒸発せしめるための蒸発器
１、蒸発器で発生したフロン蒸気によつて回転す
るタービン２、タービンから排出されるフロン蒸
気を冷却して凝縮せしめるための凝縮器３、およ
びフロンを系内で循環させるためのフロン循環ポ
ンプ４を包含している。タービン２の出力軸は発
電機等の負荷５に連結されている。
ランキンサイクルによつて熱回収を行い発電等に
利用するようにした廃熱回収装置を第７図に示
す。この装置は温排水等を熱源として作動媒体例
えばフロンを加熱して蒸発せしめるための蒸発器
１、蒸発器で発生したフロン蒸気によつて回転す
るタービン２、タービンから排出されるフロン蒸
気を冷却して凝縮せしめるための凝縮器３、およ
びフロンを系内で循環させるためのフロン循環ポ
ンプ４を包含している。タービン２の出力軸は発
電機等の負荷５に連結されている。
発明が解決しようとする問題点
この装置の欠点は、熱源たる温排水等の低温度
のゆえに作動媒体を充分に加熱することができ
ず、換言すれば大きな温度差を確保することがで
きず、そのため充分な動力回収を行い難いという
ことである。
のゆえに作動媒体を充分に加熱することができ
ず、換言すれば大きな温度差を確保することがで
きず、そのため充分な動力回収を行い難いという
ことである。
かかる欠点を補うために、蒸発器１から得られ
るフロン蒸気を追加の熱交換器に導いてそこでス
ーパーヒートした上でターピン２へ供給するよう
にすれば、動力回収量の増大が期待できる。しか
し、この場合、フロンは蒸気の状態で追加の熱交
換器に入るため、そのフロン蒸気をスーパーヒー
トするための当該熱交換器は大型のものとならざ
るを得ない。したがつて蒸発器１とタービン２と
の間に当該熱交換用の大きなスペースを要し装置
全体が非常に大型化してしまうという難点があ
る。
るフロン蒸気を追加の熱交換器に導いてそこでス
ーパーヒートした上でターピン２へ供給するよう
にすれば、動力回収量の増大が期待できる。しか
し、この場合、フロンは蒸気の状態で追加の熱交
換器に入るため、そのフロン蒸気をスーパーヒー
トするための当該熱交換器は大型のものとならざ
るを得ない。したがつて蒸発器１とタービン２と
の間に当該熱交換用の大きなスペースを要し装置
全体が非常に大型化してしまうという難点があ
る。
この発明は、工場温排水のような低温度の熱源
を利用して作動媒体を蒸発させ、その作動媒体蒸
気によつて動力回収を行うようにした廃熱回収装
置において、装置の大型化を伴うことなく、作動
媒体蒸気をスーパーヒートできるようにし、しか
して動力回収量の増大を図らんとするものであ
る。
を利用して作動媒体を蒸発させ、その作動媒体蒸
気によつて動力回収を行うようにした廃熱回収装
置において、装置の大型化を伴うことなく、作動
媒体蒸気をスーパーヒートできるようにし、しか
して動力回収量の増大を図らんとするものであ
る。
問題点を解決するための手段
この発明は、出力軸を発電機のごとき負荷に連
結した油噴射式スクリユーエキスパンダと、廃熱
を熱源として作動媒体を蒸発せしめてスクリユー
エキスパンダへ供給すべき作動媒体蒸気を発生さ
せるための蒸発器と、スクリユーエキスパンダか
ら排出された作動媒体蒸気を凝縮せしめるための
凝縮器と、作動媒体を凝縮器、蒸発器、およびス
クリユーエキスパンダで構成される系内で循環さ
せるための作動媒体循環ポンプと、スクリユーエ
キスパンダに油を供給するための油循環ポンプ
と、スクリユーエキスパンダに供給される油を作
動媒体蒸気よりも高温に加熱するための加熱器と
を包含してなる廃熱回収装置であつて、作動媒体
蒸気がスクリユーエキスパンダの収入孔から吐出
孔に至る過程において多段にわたつて、作動媒体
蒸気と油とが直接接触するようにして油を噴射す
るようにしたことを特徴とする。
結した油噴射式スクリユーエキスパンダと、廃熱
を熱源として作動媒体を蒸発せしめてスクリユー
エキスパンダへ供給すべき作動媒体蒸気を発生さ
せるための蒸発器と、スクリユーエキスパンダか
ら排出された作動媒体蒸気を凝縮せしめるための
凝縮器と、作動媒体を凝縮器、蒸発器、およびス
クリユーエキスパンダで構成される系内で循環さ
せるための作動媒体循環ポンプと、スクリユーエ
キスパンダに油を供給するための油循環ポンプ
と、スクリユーエキスパンダに供給される油を作
動媒体蒸気よりも高温に加熱するための加熱器と
を包含してなる廃熱回収装置であつて、作動媒体
蒸気がスクリユーエキスパンダの収入孔から吐出
孔に至る過程において多段にわたつて、作動媒体
蒸気と油とが直接接触するようにして油を噴射す
るようにしたことを特徴とする。
実施例
以下、図面に示すこの発明の実施例について述
べる。
べる。
まず第１図を参照すると、廃熱回収装置は出力
軸を負荷（例えば発電機）１２に連結した油噴射
式スクリユーエキスパンダ１１を使用している。
このエキスパンダ１１に供給されるフロンのごと
き作動媒体は、温排水等を熱源として作動媒体を
加熱して蒸発せしめるための蒸発器１３、エキス
パンダ１１から排出された作動媒体蒸気と油とを
分離せしめるための油分離器１４および、油分離
器１４からの作動媒体蒸気を冷却して凝縮せしめ
るための凝縮器１５でもつて構成される系内を、
作動媒体循環ポンプ１６により循環せしめられ
る。エキスパンダ１１には潤滑およびシールの作
用をなすと共に、作動媒体蒸気をスーパーヒート
するために、油も供給される。この油は、作動媒
体蒸気よりも高温に加熱するための加熱器１７
と、エキスパンダ１１および、油分離器１４でも
つて構成される系内を、油循環ポンプ１８により
循環せしめられる。なお、加熱器１７の熱源に
は、図示のごとく蒸発器１３用のものを共用して
もよいが、別の熱源を使用することもできる。
軸を負荷（例えば発電機）１２に連結した油噴射
式スクリユーエキスパンダ１１を使用している。
このエキスパンダ１１に供給されるフロンのごと
き作動媒体は、温排水等を熱源として作動媒体を
加熱して蒸発せしめるための蒸発器１３、エキス
パンダ１１から排出された作動媒体蒸気と油とを
分離せしめるための油分離器１４および、油分離
器１４からの作動媒体蒸気を冷却して凝縮せしめ
るための凝縮器１５でもつて構成される系内を、
作動媒体循環ポンプ１６により循環せしめられ
る。エキスパンダ１１には潤滑およびシールの作
用をなすと共に、作動媒体蒸気をスーパーヒート
するために、油も供給される。この油は、作動媒
体蒸気よりも高温に加熱するための加熱器１７
と、エキスパンダ１１および、油分離器１４でも
つて構成される系内を、油循環ポンプ１８により
循環せしめられる。なお、加熱器１７の熱源に
は、図示のごとく蒸発器１３用のものを共用して
もよいが、別の熱源を使用することもできる。
エキスパンダ１１は第２〜４図に示すように、
作動媒体の吸入孔２２および吐出孔２３を有する
ケーシング２１と、ケーシング内に互いに平行に
かつ回転自在に延在する一対の雄ロータ２４およ
び雌ロータ２５とを主要な溝成要素としている。
両ロータ２４，２５は互いに噛み合つて両者間に
歯形空間２６を形成する。ロータ２４，２５の形
状は歯形空間２６が吸入孔側から吐出孔側へ移動
するにしたがつてその容量が増大するように設定
してある。ロータ２４，２５の外周はケーシング
２１により囲繞されており、吸入孔２２および吐
出孔２３はロータ２４，２５の端面に向けて開口
している。作動媒体蒸気が吸入孔２２から吐出孔
２３に至る過程で多段（第１図および第５図図示
例は３段）の油の噴射を受けるように、ケーシン
グ２１の適当な位置にノズレ１９（第１図参照）
を配設してある。
作動媒体の吸入孔２２および吐出孔２３を有する
ケーシング２１と、ケーシング内に互いに平行に
かつ回転自在に延在する一対の雄ロータ２４およ
び雌ロータ２５とを主要な溝成要素としている。
両ロータ２４，２５は互いに噛み合つて両者間に
歯形空間２６を形成する。ロータ２４，２５の形
状は歯形空間２６が吸入孔側から吐出孔側へ移動
するにしたがつてその容量が増大するように設定
してある。ロータ２４，２５の外周はケーシング
２１により囲繞されており、吸入孔２２および吐
出孔２３はロータ２４，２５の端面に向けて開口
している。作動媒体蒸気が吸入孔２２から吐出孔
２３に至る過程で多段（第１図および第５図図示
例は３段）の油の噴射を受けるように、ケーシン
グ２１の適当な位置にノズレ１９（第１図参照）
を配設してある。
次に上記構成の廃熱回収装置の作用について述
べる。
べる。
蒸発器１３からエキスパンダ１１の吸入孔２２
へ供給される作動媒体蒸気はロータ２２，２５間
の歯形空間２６内に流入し、膨張しつつ吐出孔２
３へ進み、しかしてロータ２４，２５を回転せし
める。この動力はエキスパンダ１１の出力軸を介
して発電機等の負荷１２へ伝えられる。
へ供給される作動媒体蒸気はロータ２２，２５間
の歯形空間２６内に流入し、膨張しつつ吐出孔２
３へ進み、しかしてロータ２４，２５を回転せし
める。この動力はエキスパンダ１１の出力軸を介
して発電機等の負荷１２へ伝えられる。
また、加熱器１７で作動媒体蒸気よりも高温に
加熱された油は、エキスパンダ１１のケーシング
２１に設けられたノズル１９から噴射される。こ
れによりエキスパンダ１１内の作動媒体蒸気はそ
れよりも高温の油と直接接触してスーパーヒート
される。このことを第５図Ｐ−Ｈ線図を参照して
説明すると、同図においてａおよびa′はエキスパ
ンダ１１の作動媒体吸入孔（つまり蒸発器１３出
口）、ｂおよびb′はエキスパンダ１１の作動媒体
吐出孔（つまり凝縮器１５入口）、ｃは凝縮器１
５出口、ｄは蒸発器１３入口における作動媒体の
状態を示す。作動媒体蒸気をスーパーヒートしな
い場合の熱力学サイクルはａ→ｂ→ｃ→ｄとな
り、そのとき動力回収量は△Ｈ〓Ha−Hbで表さ
れる。これに対して作動媒体をスーパーヒートす
る場合の熱力学サイクルつまり再熱サイクルは、
a′→b′→ｃ→ｄとなり、動力回収量は△H′〓
Ha′−Hb′と表される。かくて、△H′／△Ｈ＞1.0
なる関係が成り立つ。ちなみにエキスパンダ１１
の入口での作動媒体温度が60℃、出口で30℃とい
う条件において、油噴射によつて作動媒体蒸気を
20℃スーパーヒートすると、△H′／△Ｈ≒1.1と
なり、約10％の動力回収量増加が実現する。
加熱された油は、エキスパンダ１１のケーシング
２１に設けられたノズル１９から噴射される。こ
れによりエキスパンダ１１内の作動媒体蒸気はそ
れよりも高温の油と直接接触してスーパーヒート
される。このことを第５図Ｐ−Ｈ線図を参照して
説明すると、同図においてａおよびa′はエキスパ
ンダ１１の作動媒体吸入孔（つまり蒸発器１３出
口）、ｂおよびb′はエキスパンダ１１の作動媒体
吐出孔（つまり凝縮器１５入口）、ｃは凝縮器１
５出口、ｄは蒸発器１３入口における作動媒体の
状態を示す。作動媒体蒸気をスーパーヒートしな
い場合の熱力学サイクルはａ→ｂ→ｃ→ｄとな
り、そのとき動力回収量は△Ｈ〓Ha−Hbで表さ
れる。これに対して作動媒体をスーパーヒートす
る場合の熱力学サイクルつまり再熱サイクルは、
a′→b′→ｃ→ｄとなり、動力回収量は△H′〓
Ha′−Hb′と表される。かくて、△H′／△Ｈ＞1.0
なる関係が成り立つ。ちなみにエキスパンダ１１
の入口での作動媒体温度が60℃、出口で30℃とい
う条件において、油噴射によつて作動媒体蒸気を
20℃スーパーヒートすると、△H′／△Ｈ≒1.1と
なり、約10％の動力回収量増加が実現する。
さらにこの発明は、既に述べたとおり作動媒体
蒸気がエキスパンダ１１の吸入孔２２から吐出孔
２３にる至る過程において複数回、つまり多段
の、油噴射による再熱を行う。例えば、第１図お
よび第６図に示すように、加熱器１７からの油を
エキスパンダ１１内の作動媒体蒸気に対して噴射
することによる再熱を３回行う場合、作動媒体蒸
気の膨張仕事は3 〓1 △Hiで表される。しかも、等
エントロピー線（S1〜S4）の傾きは圧力が下がる
ほど緩やかになるため、エキスパンダ１１の吸入
孔２２付近のみならず吐出孔２３付近に至るまで
数段にわたつて油の噴射を行うことにより、動力
回収量が増大する。
蒸気がエキスパンダ１１の吸入孔２２から吐出孔
２３にる至る過程において複数回、つまり多段
の、油噴射による再熱を行う。例えば、第１図お
よび第６図に示すように、加熱器１７からの油を
エキスパンダ１１内の作動媒体蒸気に対して噴射
することによる再熱を３回行う場合、作動媒体蒸
気の膨張仕事は3 〓1 △Hiで表される。しかも、等
エントロピー線（S1〜S4）の傾きは圧力が下がる
ほど緩やかになるため、エキスパンダ１１の吸入
孔２２付近のみならず吐出孔２３付近に至るまで
数段にわたつて油の噴射を行うことにより、動力
回収量が増大する。
作動媒体蒸気と油とはエキスパンダ１１の吐出
孔２３から排出されて油分離器１４へ入る。油分
離器１４にて作動媒体蒸気は油と分離し、凝縮器
１５へ進む。凝縮器１５にて凝縮した作動媒体は
作動媒体循環ポンプ１６で蒸発器１３へ送られ
る。一方、油分離器１４にて作動媒体から分離し
た油は、油循環ポンプ１８で再びエキスパンダ１
１のノズル１９へ送られる。
孔２３から排出されて油分離器１４へ入る。油分
離器１４にて作動媒体蒸気は油と分離し、凝縮器
１５へ進む。凝縮器１５にて凝縮した作動媒体は
作動媒体循環ポンプ１６で蒸発器１３へ送られ
る。一方、油分離器１４にて作動媒体から分離し
た油は、油循環ポンプ１８で再びエキスパンダ１
１のノズル１９へ送られる。
発明の効果
この発明によれば、作動媒体蒸気に対する高温
油噴射による再熱を多段にわたつて、しかもとり
わけエキスパンダの吐出孔付近においても行うこ
とにより、熱効率が向上する。したがつて、比較
的低温の廃熱からも効率良く動力回収を達成する
ことができる。
油噴射による再熱を多段にわたつて、しかもとり
わけエキスパンダの吐出孔付近においても行うこ
とにより、熱効率が向上する。したがつて、比較
的低温の廃熱からも効率良く動力回収を達成する
ことができる。
第１図はこの発明の一実施例たる廃熱回収装置
のブロツク図、第２〜４図はそれぞれスクリユー
エキスパンダの縦断面略図、横断面略図および模
式的斜視図、第５図および第６図は縦軸に圧力
Ｐ、横軸にエンタルピＨをとつた作動媒体のPH線
図、第７図は廃熱回収装置の従来例を示すブロツ
ク図である。 １１……油噴射式スクリユーエキスパンダ、１
２……負荷、１３……蒸発器、１４……油分離
器、１５……凝縮器、１６……作動媒体循環ポン
プ、１７……油加熱器、１８……油循環ポンプ、
１９……ノズル、２２……作動媒体吸入孔、２３
……作動媒体吐出孔。
のブロツク図、第２〜４図はそれぞれスクリユー
エキスパンダの縦断面略図、横断面略図および模
式的斜視図、第５図および第６図は縦軸に圧力
Ｐ、横軸にエンタルピＨをとつた作動媒体のPH線
図、第７図は廃熱回収装置の従来例を示すブロツ
ク図である。 １１……油噴射式スクリユーエキスパンダ、１
２……負荷、１３……蒸発器、１４……油分離
器、１５……凝縮器、１６……作動媒体循環ポン
プ、１７……油加熱器、１８……油循環ポンプ、
１９……ノズル、２２……作動媒体吸入孔、２３
……作動媒体吐出孔。
Claims (1)
- １ 出力軸を負荷に連結したり油噴射式スクリユ
ーエキスパンダと、廃熱を熱源として作動媒体を
蒸発せしめて前記エキスパンダへ供給すべき作動
媒体蒸気を発生させるための蒸発器と、前記エキ
スパンダから排出された作動媒体蒸気を凝縮せし
めるための凝縮器と、作動媒体を前記凝縮器、蒸
発器、およびエキスパンダで構成される系内で循
環されるための作動媒体循環ポンプと、前記エキ
スパンダに油を供給するための油循環ポンプと、
前記エキスパンダに供給される油を作動媒体蒸気
よりも高温に加熱するための加熱器とを包含して
なり、作動媒体蒸気が前記エキスパンダの吸入孔
から吐出孔に至る過程で多段にわたつて、作動媒
体蒸気と油とが直接接触するようにして前記の加
熱に油を噴射するようにしたことを特徴とする廃
熱回収装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20087984A JPS6179811A (ja) | 1984-09-26 | 1984-09-26 | 廃熱回収装置 |
| SE8500022A SE456835B (sv) | 1984-01-05 | 1985-01-03 | Anordning foer vaermeaatervinning innefattande en expansionsskruvmotor av injektionstyp |
| US06/688,941 US4608829A (en) | 1984-01-05 | 1985-01-04 | Waste heat recovering device |
| DE3500170A DE3500170C1 (de) | 1984-01-05 | 1985-01-04 | Vorrichtung für die Rückgewinnung von Wärme |
| FR8500078A FR2557921B1 (fr) | 1984-01-05 | 1985-01-04 | Dispositif de recuperation de chaleur perdue utilisant un detendeur a vis a injection d'huile. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20087984A JPS6179811A (ja) | 1984-09-26 | 1984-09-26 | 廃熱回収装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6179811A JPS6179811A (ja) | 1986-04-23 |
| JPH0429843B2 true JPH0429843B2 (ja) | 1992-05-20 |
Family
ID=16431756
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20087984A Granted JPS6179811A (ja) | 1984-01-05 | 1984-09-26 | 廃熱回収装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6179811A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63215804A (ja) * | 1987-03-03 | 1988-09-08 | Hisaka Works Ltd | スクリユ−エキスパンダ−の最適運転方法 |
| CN104989471A (zh) * | 2015-07-21 | 2015-10-21 | 上海齐耀膨胀机有限公司 | 抽气回热式螺杆膨胀机有机朗肯循环发电机组 |
| CN109631602A (zh) * | 2018-12-28 | 2019-04-16 | 山东金艺珠宝有限公司 | 一种贵金属加工用余热回收装置及工艺 |
-
1984
- 1984-09-26 JP JP20087984A patent/JPS6179811A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6179811A (ja) | 1986-04-23 |
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