JPH0491400A - 圧力波機械 - Google Patents
圧力波機械Info
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- JPH0491400A JPH0491400A JP2400436A JP40043690A JPH0491400A JP H0491400 A JPH0491400 A JP H0491400A JP 2400436 A JP2400436 A JP 2400436A JP 40043690 A JP40043690 A JP 40043690A JP H0491400 A JPH0491400 A JP H0491400A
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- JP
- Japan
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- pressure wave
- cell wheel
- wave machine
- gap
- longitudinal axis
- Prior art date
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Links
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04F—PUMPING OF FLUID BY DIRECT CONTACT OF ANOTHER FLUID OR BY USING INERTIA OF FLUID TO BE PUMPED; SIPHONS
- F04F13/00—Pressure exchangers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Supercharger (AREA)
- 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
［０００１］
本発明は縦軸線を有するセルホイールを備えた圧力波機
械であって、セルホイールが軸受によってケーシング内
に支承されており、セルホイールの一方の端面が、半径
方向に向けられた第１のシール隙間を介して熱ガス案内
ケーシングと協働しており、セルホイールの他方の端面
が半径方向に向けられた第２のシール隙間を介してガス
案内通路と協働している形式のものに関する。 ［０００２］
械であって、セルホイールが軸受によってケーシング内
に支承されており、セルホイールの一方の端面が、半径
方向に向けられた第１のシール隙間を介して熱ガス案内
ケーシングと協働しており、セルホイールの他方の端面
が半径方向に向けられた第２のシール隙間を介してガス
案内通路と協働している形式のものに関する。 ［０００２］
【従来の技術】
スイス国特許明細書第３７８５９５号によれば、熱ガス
案内ケーシングとセルホイールとの間、並びにガス案内
ケーシングとセルホイールとの間に、半径方向に延びる
シール隙間を有する圧力波機械が公知である。このシー
ル隙間は、加熱時に膨張するセルホイール若しくはその
端面がその都度の最高稼働温度到達後も熱ガスケーシン
グ又はガスケーシングを擦過しないような寸法で形成さ
れなければならない。冷間運転状態、要するに圧力波機
械の出力上昇運転状態ではこのシール隙間が最初比較的
広く、そのため、圧縮された熱ガス又は圧縮された空気
などの作業媒体がこのシール隙間から漏れ出し、従って
この出力上昇運転状態の開始時の不所望な出力低下を招
く。暖機状態ではシール隙間が減少するため、作業媒体
の不可避の漏れが最小限度に軽減される。 ［０００３］
案内ケーシングとセルホイールとの間、並びにガス案内
ケーシングとセルホイールとの間に、半径方向に延びる
シール隙間を有する圧力波機械が公知である。このシー
ル隙間は、加熱時に膨張するセルホイール若しくはその
端面がその都度の最高稼働温度到達後も熱ガスケーシン
グ又はガスケーシングを擦過しないような寸法で形成さ
れなければならない。冷間運転状態、要するに圧力波機
械の出力上昇運転状態ではこのシール隙間が最初比較的
広く、そのため、圧縮された熱ガス又は圧縮された空気
などの作業媒体がこのシール隙間から漏れ出し、従って
この出力上昇運転状態の開始時の不所望な出力低下を招
く。暖機状態ではシール隙間が減少するため、作業媒体
の不可避の漏れが最小限度に軽減される。 ［０００３］
本発明の課題は上記の不具合を排除することにある。
［０００４］
上記課題を解決した本発明の要旨は半径方向に向けられ
たシール隙間の少なくともいずれか１つが、縦軸線に対
して傾いた隙間延長部を備えており、この隙間延長部が
２つのフランクを備えており、少なくともいずれか一方
の隙間延長部のセルホイール側のフランク並びにこれと
対向して位置するケーシング側のフランクが、セルホイ
ールの内部で縦軸線上に先端を有している円錐の円錐面
上に位置していることにある。 ［０００５］ 本発明のその他の構成が他の請求項に記載されている。 ［０００６］
たシール隙間の少なくともいずれか１つが、縦軸線に対
して傾いた隙間延長部を備えており、この隙間延長部が
２つのフランクを備えており、少なくともいずれか一方
の隙間延長部のセルホイール側のフランク並びにこれと
対向して位置するケーシング側のフランクが、セルホイ
ールの内部で縦軸線上に先端を有している円錐の円錐面
上に位置していることにある。 ［０００５］ 本発明のその他の構成が他の請求項に記載されている。 ［０００６］
図面において同じ部分は同じ符号で示されている。
［０００７］
第１図は本発明の圧力波機械の原理を略示したものであ
る。セルホイール２が縦軸線３を中心として回転可能に
配置されている。セルホイール２は端面４，５を備えて
おり、これら端面ば縦軸線３に対して半径方向に延びて
いる。端面４はこれに対向して位置する熱ガス案内ケー
シング６と共に、半径方向に向いたシール隙間を軸方向
に形成している。端面５はこれと対向して位置するガス
案内ケーシングと共に、半径方向に向いたシール隙間９
を軸方向に形成している。 ［０００８］ 熱ガス案内ケーシング６及びガス案内ケーシング８は、
図面の見易さのために互いにねじられて示されており、
圧力波機械１を貫流するガスの案内のために通路１０．
１１を備えている。 ［０００９］ 図示のセルホイール２は１段のセル１２を備えているが
、多段の構成を有していてもよい。セルホイールはさら
に内部にハブ１３を備えている。このハブ１３２内に図
示しない軸受の配置場所が設けられている。この軸受は
ハブ１３に固定的に結合されるとともに、ガス案内ケー
シング８に支持される。この軸受は、軸方向の軸受遊び
が回避されるように形成される。セルホイール２は、図
示しないジャケットケーシングによって外部から遮蔽さ
れる。このジャケットケーシング［００１０］ シール隙間９は第１及び第２の隙間延長部２０．２１を
備えており、この隙間延長部は縦軸線３に対してセルホ
イール１の内部へ向かって傾いている。隙間延長部２０
は２つのフランクによって制限されている。フランク２
２は、セルホイール１の外側に設けた厚肉部の表面を加
工して形成されている。このフランク２２は第１の円錐
の円錐面上の環状のセグメントと見なされる。この第１
の円錐が縦軸線３上の点２４にその仮想の先端を有する
ことが破線２５によって示されている。 ［００１，１］ フランク２３は、ガス案内ケーシング８に結合されて半
径方向の閉鎖部材として役立つ回転対称的なフランジ２
６の内周部に形成されている。このフランク２３は第２
の円錐の円錐面上の環状のセグメントと見なされる。こ
の第２の円錐が縦軸線３上の点２４に仮想の先端を有す
ることが破線２７で示されている。隙間延長部２１は２
つのフランク２８．２９によって制限されており、フラ
ンク２８はセホイール２の表面の一部と見なされ、フラ
ンク２９は回転対称的にガス案内ケーシング８に加工さ
れている。この両方のフランク２８．２９はそれぞれ円
錐の円錐面上の環状のセグメントと見なされる。 ［００１２］ フランク２８に対応する円錐は破線３０で示されており
、この円錐は同様に点２４にその仮想の先端を有してい
る。フランク２９に対応する円錐は同様に点２４にその
先端を有しており、破線３１によって示されている。 ［００１３］ 圧力波機械の左側のシール隙間７は同様に隙間延長部を
有しており、この隙間延長部は隙間延長部２０．２１に
相応して形成されている。外側の隙間延長部の半径方向
の閉鎖はフランジ２６と同様のフランジ３２によって形
成されている。 このフランジ３２は熱ガス案内ケーシング６に結合され
ている。シール隙間７゜８並びにその隙間延長部は図面
の見易さのため正しい尺度では示されていない。 ［００１４］ この圧力波機械１は左右対称的に形成されているように
図示されており、セルホイール２の中央に点２４が示さ
れている。一般に、この種の効果的な対称的な構造は実
現されず、従ってハブ１３は軸方向で右又は左へずらさ
れる。このずらしによって点２４も縦軸線３上で移動す
る。しかし、いかなる場合でも、この点２４はセルホイ
ール２の軸受の中心に位置するように配置される。 ［００１５］ セルホイール２の左側に、運転上の都合により右側とは
異なる形状のシール隙間が設けられてもよい。さらに、
外側の隙間延長部２０だけを設け、内側の隙間延長部２
１を省いてもよい。 ［００１６］ 第２図は別の実施例の圧力波機械の一部分を示す。熱ガ
ス案内ケーシング６内にはこの場合擦過リング３３が設
けられている。この擦過リング３３は、セルホイール２
が膨張してシール隙間７が狭まった際に、セルホイール
２の端面４が熱ガス案内ケーシング６とじかに接触する
のを阻止する。 ［００１７］ 擦過リング３３は全周にわたって形成されなくともよく
、周方向に均一に分配された複数の滑り体から成ること
ができる。この滑り体若しくは擦過リング３３は金属合
金、グラファイトを含む材料又はセラミック、特に酸化
ジルコンから成ることができる。 ［００１８］ 端面４又はこれに向かい合って位置する、熱ガス案内ケ
ーシング６の領域に被覆によって滑り性を与えてもよい
。接触に対する上述の手段はシール隙間９にも施すこと
ができる。 ［００１９］ この圧力波機械の作用を第１図に基づいて説明する。セ
ルホイール２のセル１２内で行われる圧力波過程による
ガスの過給作用については説明を省く。 ［００２０］ セル１２内への又はセル１２からのガスの流入又は流失
時に失われる加圧下の作業媒体量が少なければ少ないだ
け、圧力波機械の効率は増大する。半径方向に向けられ
たシール隙間によって、減圧が強制的に生じる。圧力波
機械の冷間運転状態ではこのシール隙間が比較的大きく
、圧力波機械の加熱増大につれてシール隙間が小さくな
り、圧力波機械が運転温度に達すると、シール隙間が最
良の大きさなる。本発明圧力波機械によれば、シール機
能が半径方向に延びるシール隙間７．８によって生じる
のみならず、隙間延長部もシール箇所を形成する。 ［００２１］ セルホイール２は加熱時に、固定点と見なされる中央の
点２４から放射状に膨張する。破線２５．３０は因子面
上のそのような放射を示す。この放射の線に沿ってフラ
ンク２２．２８が延びている。さらに、セルホイールの
周囲が加熱されるとガス案内ケーシング８がフランジ２
６と一緒に膨張する。フランジ２６に加工されたフラン
ク２３並びにガス案内ケーシング８に加工されたフラン
ク２９は同様に破線２３．３１で示す方向に膨張する。 この膨張の挙動はセルホイール２の材料若しくはその材
料の膨張係数に合わせてガス案内ケーシング８、フラン
ジ２６、ジャケットケーシング、熱ガス案内ケーシング
６及びフランジ３２の材料を選択することにより調整す
ることができる。 ［００２２］ 隙間延長部２０のフランク２２と２３との間隔並びに隙
間延長部２１のフランク２８と２９との間隔は温度に影
響されずコンスタントに保たれる。これにより、すでに
述べた擦過の危険が回避されるため、この間隔を比較的
小さく選ぶことができる。これによりシール性が良好と
なり、ひいては運転温度までの温度範囲全体にわたって
圧力波機械の均一な出力が得られる。 ［００２３］ 半径方向に向けられたシール隙間から隙間延長部への移
行部の折れ曲がりはシール性を付加的に改善する。それ
というのは、ラビリンスシールのように作用するこの折
れ曲がりによって、圧力ガスが流出し難くなるからであ
る。半径方向に向けられたシール隙間７，９の幅は圧力
波機械のこの構成では二次的な意味しか有しない。それ
ゆえ、製作公差を比較的大きくとることができ、製作費
が安価となる。 ［００２４］ セルホイールが少しでも熱ガス案内ケーシングを擦過す
ると損傷が生じるのでこれを阻止するために擦過リング
３３が設けられる。この擦過リング３３はセルホイール
の両側に組込まれることができる。この擦過リング３３
は耐摩耗性の材料から成ることができる。 ［００２５］
る。セルホイール２が縦軸線３を中心として回転可能に
配置されている。セルホイール２は端面４，５を備えて
おり、これら端面ば縦軸線３に対して半径方向に延びて
いる。端面４はこれに対向して位置する熱ガス案内ケー
シング６と共に、半径方向に向いたシール隙間を軸方向
に形成している。端面５はこれと対向して位置するガス
案内ケーシングと共に、半径方向に向いたシール隙間９
を軸方向に形成している。 ［０００８］ 熱ガス案内ケーシング６及びガス案内ケーシング８は、
図面の見易さのために互いにねじられて示されており、
圧力波機械１を貫流するガスの案内のために通路１０．
１１を備えている。 ［０００９］ 図示のセルホイール２は１段のセル１２を備えているが
、多段の構成を有していてもよい。セルホイールはさら
に内部にハブ１３を備えている。このハブ１３２内に図
示しない軸受の配置場所が設けられている。この軸受は
ハブ１３に固定的に結合されるとともに、ガス案内ケー
シング８に支持される。この軸受は、軸方向の軸受遊び
が回避されるように形成される。セルホイール２は、図
示しないジャケットケーシングによって外部から遮蔽さ
れる。このジャケットケーシング［００１０］ シール隙間９は第１及び第２の隙間延長部２０．２１を
備えており、この隙間延長部は縦軸線３に対してセルホ
イール１の内部へ向かって傾いている。隙間延長部２０
は２つのフランクによって制限されている。フランク２
２は、セルホイール１の外側に設けた厚肉部の表面を加
工して形成されている。このフランク２２は第１の円錐
の円錐面上の環状のセグメントと見なされる。この第１
の円錐が縦軸線３上の点２４にその仮想の先端を有する
ことが破線２５によって示されている。 ［００１，１］ フランク２３は、ガス案内ケーシング８に結合されて半
径方向の閉鎖部材として役立つ回転対称的なフランジ２
６の内周部に形成されている。このフランク２３は第２
の円錐の円錐面上の環状のセグメントと見なされる。こ
の第２の円錐が縦軸線３上の点２４に仮想の先端を有す
ることが破線２７で示されている。隙間延長部２１は２
つのフランク２８．２９によって制限されており、フラ
ンク２８はセホイール２の表面の一部と見なされ、フラ
ンク２９は回転対称的にガス案内ケーシング８に加工さ
れている。この両方のフランク２８．２９はそれぞれ円
錐の円錐面上の環状のセグメントと見なされる。 ［００１２］ フランク２８に対応する円錐は破線３０で示されており
、この円錐は同様に点２４にその仮想の先端を有してい
る。フランク２９に対応する円錐は同様に点２４にその
先端を有しており、破線３１によって示されている。 ［００１３］ 圧力波機械の左側のシール隙間７は同様に隙間延長部を
有しており、この隙間延長部は隙間延長部２０．２１に
相応して形成されている。外側の隙間延長部の半径方向
の閉鎖はフランジ２６と同様のフランジ３２によって形
成されている。 このフランジ３２は熱ガス案内ケーシング６に結合され
ている。シール隙間７゜８並びにその隙間延長部は図面
の見易さのため正しい尺度では示されていない。 ［００１４］ この圧力波機械１は左右対称的に形成されているように
図示されており、セルホイール２の中央に点２４が示さ
れている。一般に、この種の効果的な対称的な構造は実
現されず、従ってハブ１３は軸方向で右又は左へずらさ
れる。このずらしによって点２４も縦軸線３上で移動す
る。しかし、いかなる場合でも、この点２４はセルホイ
ール２の軸受の中心に位置するように配置される。 ［００１５］ セルホイール２の左側に、運転上の都合により右側とは
異なる形状のシール隙間が設けられてもよい。さらに、
外側の隙間延長部２０だけを設け、内側の隙間延長部２
１を省いてもよい。 ［００１６］ 第２図は別の実施例の圧力波機械の一部分を示す。熱ガ
ス案内ケーシング６内にはこの場合擦過リング３３が設
けられている。この擦過リング３３は、セルホイール２
が膨張してシール隙間７が狭まった際に、セルホイール
２の端面４が熱ガス案内ケーシング６とじかに接触する
のを阻止する。 ［００１７］ 擦過リング３３は全周にわたって形成されなくともよく
、周方向に均一に分配された複数の滑り体から成ること
ができる。この滑り体若しくは擦過リング３３は金属合
金、グラファイトを含む材料又はセラミック、特に酸化
ジルコンから成ることができる。 ［００１８］ 端面４又はこれに向かい合って位置する、熱ガス案内ケ
ーシング６の領域に被覆によって滑り性を与えてもよい
。接触に対する上述の手段はシール隙間９にも施すこと
ができる。 ［００１９］ この圧力波機械の作用を第１図に基づいて説明する。セ
ルホイール２のセル１２内で行われる圧力波過程による
ガスの過給作用については説明を省く。 ［００２０］ セル１２内への又はセル１２からのガスの流入又は流失
時に失われる加圧下の作業媒体量が少なければ少ないだ
け、圧力波機械の効率は増大する。半径方向に向けられ
たシール隙間によって、減圧が強制的に生じる。圧力波
機械の冷間運転状態ではこのシール隙間が比較的大きく
、圧力波機械の加熱増大につれてシール隙間が小さくな
り、圧力波機械が運転温度に達すると、シール隙間が最
良の大きさなる。本発明圧力波機械によれば、シール機
能が半径方向に延びるシール隙間７．８によって生じる
のみならず、隙間延長部もシール箇所を形成する。 ［００２１］ セルホイール２は加熱時に、固定点と見なされる中央の
点２４から放射状に膨張する。破線２５．３０は因子面
上のそのような放射を示す。この放射の線に沿ってフラ
ンク２２．２８が延びている。さらに、セルホイールの
周囲が加熱されるとガス案内ケーシング８がフランジ２
６と一緒に膨張する。フランジ２６に加工されたフラン
ク２３並びにガス案内ケーシング８に加工されたフラン
ク２９は同様に破線２３．３１で示す方向に膨張する。 この膨張の挙動はセルホイール２の材料若しくはその材
料の膨張係数に合わせてガス案内ケーシング８、フラン
ジ２６、ジャケットケーシング、熱ガス案内ケーシング
６及びフランジ３２の材料を選択することにより調整す
ることができる。 ［００２２］ 隙間延長部２０のフランク２２と２３との間隔並びに隙
間延長部２１のフランク２８と２９との間隔は温度に影
響されずコンスタントに保たれる。これにより、すでに
述べた擦過の危険が回避されるため、この間隔を比較的
小さく選ぶことができる。これによりシール性が良好と
なり、ひいては運転温度までの温度範囲全体にわたって
圧力波機械の均一な出力が得られる。 ［００２３］ 半径方向に向けられたシール隙間から隙間延長部への移
行部の折れ曲がりはシール性を付加的に改善する。それ
というのは、ラビリンスシールのように作用するこの折
れ曲がりによって、圧力ガスが流出し難くなるからであ
る。半径方向に向けられたシール隙間７，９の幅は圧力
波機械のこの構成では二次的な意味しか有しない。それ
ゆえ、製作公差を比較的大きくとることができ、製作費
が安価となる。 ［００２４］ セルホイールが少しでも熱ガス案内ケーシングを擦過す
ると損傷が生じるのでこれを阻止するために擦過リング
３３が設けられる。この擦過リング３３はセルホイール
の両側に組込まれることができる。この擦過リング３３
は耐摩耗性の材料から成ることができる。 ［００２５］
本発明によれば、圧力波機械の出力が冷間運転状態でも
暖機運転状態でも同じとなる。セルホイールとこれに隣
合うケーシングとの間のシール隙間は温度変化に無関係
に広い温度範囲内でコンスタントに又はほぼコンスタン
トに保たれるように形成される。本発明の圧力波機械で
は従来のものに比して漏れ損失がこのシール隙間によっ
て始動状態でも著しく小さくなるため、圧力波機械の効
率が増大する。
暖機運転状態でも同じとなる。セルホイールとこれに隣
合うケーシングとの間のシール隙間は温度変化に無関係
に広い温度範囲内でコンスタントに又はほぼコンスタン
トに保たれるように形成される。本発明の圧力波機械で
は従来のものに比して漏れ損失がこのシール隙間によっ
て始動状態でも著しく小さくなるため、圧力波機械の効
率が増大する。
【回目
本発明の１実施例の略示部分縦断面図である。
【図２】
本発明の別の１実施例の略示部分縦断面図である。
１ 圧力波機械、２ セルホイール、３ 縦軸線、４，
５ 端面、６ 熱ガス案内ケーシング、７ シール隙間
、８ ガス案内ケーシング、９ シール隙間１０．１１
通路、１２ セル、１３ ハブ、２０．２１ 隙
間延長部、２２２３ フランク、２４ 点、２５ 破線
、２６ フランジ、２７ 破線、２８２９ フランク、
３０．３１ 破線、３２ フランジ、３３ 擦過リン
グ
５ 端面、６ 熱ガス案内ケーシング、７ シール隙間
、８ ガス案内ケーシング、９ シール隙間１０．１１
通路、１２ セル、１３ ハブ、２０．２１ 隙
間延長部、２２２３ フランク、２４ 点、２５ 破線
、２６ フランジ、２７ 破線、２８２９ フランク、
３０．３１ 破線、３２ フランジ、３３ 擦過リン
グ
図面
【図１】
Claims (7)
- 【請求項１】縦軸線（３）を有するセルホイール（２）
を備えた圧力波機械であって、セルホィールが軸受によ
ってケーシング内に支承されており、セルホィールの一
方の端面（４）が、半径方向に向けられた第１のシール
隙間（７）を介して熱ガス案内ケーシング（６）と協働
しており、セルホィールの他方の端面（５）が半径方向
に向けられた第２のシール隙間（９）を介してガス案内
ケーシング（８）と協働している形式のものにおいて、
半径方向に向けられたシール隙間（７、８）の少なくと
もいずれか１つが、縦軸線（３）に対して傾いた隙間延
長部（２０）を備えており、この隙間延長部が２つのフ
ランク（２２、２３）を備えており、少なくともいずれ
か一方の隙間延長部（２０）のセルホィール側のフラン
ク（２２）並びにこれと対向して位置するケーシング側
のフランク（２３）が、セルホィール（２）の内部で前
記縦軸線上に先端を有している円錐の円錐面上に位置し
ていることを特徴とする圧力波機械。 - 【請求項２】セルホィール側のフランク（２２）並びに
ケーシング側のフランク（２３）がそれぞれの円錐面上
の環状のセグメントとして形成されている請求項１記載
の圧力波機械。 - 【請求項３】第１の円錐の先端並びに第２の円錐の先端
が縦軸線（３）上の同じ点（２４）に位置している請求
項１記載の圧力波機械。 - 【請求項４】第１の円錐の先端並びに第２の円錐の先端
が縦軸線（３）上の同じ点（２４）に位置しており、こ
の点（２４）がセグメントホィール（２）の軸受の中央
に位置している請求項１記載の圧力波機械。 - 【請求項５】熱ガス案内ケーシング（６）及び／又はガ
ス案内ケーシング（８）に、セルホィールのそれぞれの
端面（４、５）に向かい合って滑り体が固定されている
請求項１記載の圧力波機械。 - 【請求項６】上記滑り体が金属合金、グラファイトを含
む材料又はセラミックから成っている請求項５記載の圧
力波機械。 - 【請求項７】滑り体が環状に擦過リングとして形成され
ている請求項６記載の圧力波機械。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CH4374/89A CH680150A5 (ja) | 1989-12-06 | 1989-12-06 | |
| CH4374/89-8 | 1989-12-06 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0491400A true JPH0491400A (ja) | 1992-03-24 |
Family
ID=4274918
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2400436A Pending JPH0491400A (ja) | 1989-12-06 | 1990-12-05 | 圧力波機械 |
Country Status (7)
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