JPS60253768A - ボルテツクスチユ−ブを組合せた逆ランキンサイクル装置 - Google Patents
ボルテツクスチユ−ブを組合せた逆ランキンサイクル装置Info
- Publication number
- JPS60253768A JPS60253768A JP10966284A JP10966284A JPS60253768A JP S60253768 A JPS60253768 A JP S60253768A JP 10966284 A JP10966284 A JP 10966284A JP 10966284 A JP10966284 A JP 10966284A JP S60253768 A JPS60253768 A JP S60253768A
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- JP
- Japan
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- temperature side
- refrigerant
- rankine cycle
- circuit
- compressor
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- Engine Equipment That Uses Special Cycles (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
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は圧縮機と凝縮器間の冷媒回路にボルテックスチ
ー−ブを組み入れることによシ熱ポンプあるいは冷凍・
冷房機としての性能を向上させた新規な逆ランキンサイ
クル装置に関する。
ー−ブを組み入れることによシ熱ポンプあるいは冷凍・
冷房機としての性能を向上させた新規な逆ランキンサイ
クル装置に関する。
一般に、熱ポンプ薄の逆ランキンサイクルにおいて、凝
縮器で放出される熱量は蒸発器において取入れた熱量と
圧縮機の仕事量によって定まる。
縮器で放出される熱量は蒸発器において取入れた熱量と
圧縮機の仕事量によって定まる。
従って、従来の逆ランキンサイクル装置において蒸発器
で取入れる熱量が一定の場合高温側のエンタルピを増加
させるには圧縮機に多大な仕事をさせなければならず、
しかもこの場合、サイクルのp、七線図が縦長とな)冷
媒が過冷却液の領域に深く入り込むため成績係数を大き
くとれないという問題があった。まだ、圧縮機の耐熱性
に限界がある場合には仕事量を犬き、<シてエンタルピ
を増加させるには自から限度があった。
で取入れる熱量が一定の場合高温側のエンタルピを増加
させるには圧縮機に多大な仕事をさせなければならず、
しかもこの場合、サイクルのp、七線図が縦長とな)冷
媒が過冷却液の領域に深く入り込むため成績係数を大き
くとれないという問題があった。まだ、圧縮機の耐熱性
に限界がある場合には仕事量を犬き、<シてエンタルピ
を増加させるには自から限度があった。
本発明の目的は逆ランキンサイクルの圧縮機で高圧高温
にした冷媒過熱蒸気をさらに、ボルテックスチー−プで
高温、低温にエネルギー分離して熱ポンプあるいは冷凍
、冷房機どしての性能を向上させることにちる。
にした冷媒過熱蒸気をさらに、ボルテックスチー−プで
高温、低温にエネルギー分離して熱ポンプあるいは冷凍
、冷房機どしての性能を向上させることにちる。
高圧で供給した気体を高速過流にして高温−低温にエネ
ルギー分離し対向する二つの出口から排出する装置とし
てピルテックスチー−プが知られている。従来、これら
ボルテックスチ、−−ブは分・離した低温側気体の利用
を目的とし、高温側は大気中に放出していたものである
が、本発明者は?ルテックスチーーブに供給した高圧気
体のごくわずかを低温側出口から排出し、残シを高温側
出口から排出することによシ供給した高圧気体のほとん
どを供給口の温度よシもはるかに高温にして取出せるこ
とに着目し、これを逆ランキンサイクルに組み合せるこ
とによシ熱ポンプあるいは冷凍機(冷房装置)の性能を
向上できることを見出し、本発明をなした砲のである。
ルギー分離し対向する二つの出口から排出する装置とし
てピルテックスチー−プが知られている。従来、これら
ボルテックスチ、−−ブは分・離した低温側気体の利用
を目的とし、高温側は大気中に放出していたものである
が、本発明者は?ルテックスチーーブに供給した高圧気
体のごくわずかを低温側出口から排出し、残シを高温側
出口から排出することによシ供給した高圧気体のほとん
どを供給口の温度よシもはるかに高温にして取出せるこ
とに着目し、これを逆ランキンサイクルに組み合せるこ
とによシ熱ポンプあるいは冷凍機(冷房装置)の性能を
向上できることを見出し、本発明をなした砲のである。
しかして、その要旨は逆ランキンサイクルの圧縮機の吐
出側冷媒回路をポルテックスチー−ブの圧縮気体供給口
に接続し、凝縮器の高温側冷媒回路を該ポルテックスチ
−ブの高温出口に接続するとともに、ボルテックスチー
−ブの低温出口と前記凝縮器の低温側冷媒回路を・ぐイ
ブを介して接続したことにある。
出側冷媒回路をポルテックスチー−ブの圧縮気体供給口
に接続し、凝縮器の高温側冷媒回路を該ポルテックスチ
−ブの高温出口に接続するとともに、ボルテックスチー
−ブの低温出口と前記凝縮器の低温側冷媒回路を・ぐイ
ブを介して接続したことにある。
本発明の実施例を添付の図面に基づいて説明する。
第1図は本発明による逆ランキンサイクルの基本的な構
成を示すフローチャートであって、例えばフロン22等
の冷媒を動作流体として蒸発器l→圧縮機2→凝縮器4
→受液器5→絞シ弁6→蒸発器lに循環させる逆ランキ
ンサイクルの圧縮機2と凝縮器3の間に、圧縮機2から
吐出される冷媒過熱蒸気をさらに高温と低温にエネルギ
ー分離するメルテックスチーープ3を組み入れてなるも
のである。即ち、図のように、圧縮機2の吐出側冷媒回
路2′をポルテックスチューブ3の高圧気体供給口3a
に接続し、凝縮器4の高温側冷媒回路4aをボルテック
スチー−プ3の高温出口3bに接続するとともに、ボル
テックスチー−ブ3の低温出口3cと凝縮器4の低温側
冷媒回路4bとを回路7を介して接続する。
成を示すフローチャートであって、例えばフロン22等
の冷媒を動作流体として蒸発器l→圧縮機2→凝縮器4
→受液器5→絞シ弁6→蒸発器lに循環させる逆ランキ
ンサイクルの圧縮機2と凝縮器3の間に、圧縮機2から
吐出される冷媒過熱蒸気をさらに高温と低温にエネルギ
ー分離するメルテックスチーープ3を組み入れてなるも
のである。即ち、図のように、圧縮機2の吐出側冷媒回
路2′をポルテックスチューブ3の高圧気体供給口3a
に接続し、凝縮器4の高温側冷媒回路4aをボルテック
スチー−プ3の高温出口3bに接続するとともに、ボル
テックスチー−ブ3の低温出口3cと凝縮器4の低温側
冷媒回路4bとを回路7を介して接続する。
第1図は説明を簡単にするためポルテックスチー−ブ3
を1個として表わしているが、本発明はこの構成に限定
される趣旨ではなく、圧縮機1機に対し、複数のボルテ
ックスチー−ブ3を並列8るいは直列もしくは並列・直
列併用にして組合せる場合を含むことはもちろんである
。
を1個として表わしているが、本発明はこの構成に限定
される趣旨ではなく、圧縮機1機に対し、複数のボルテ
ックスチー−ブ3を並列8るいは直列もしくは並列・直
列併用にして組合せる場合を含むことはもちろんである
。
ボルテックスチー−ゾ3は高温側出口の流量割合が比較
的大きいところで高温側冷媒の温度上昇が大きくなシ、
それに伴って低温側の温度降下も大きく々シ、高温側と
低温側との温度が最大になる。従って、本発明の逆ラン
キンサイクルt−熱ポンプや冷凍機に使用してその成績
係数を向上させるにはポルテックスチューブ3の高温側
冷媒と低温側冷媒の温度差ができるだけ大きくなるよう
に高温側出口と低温側出口の流量比を設定することが重
要である。本発明では実験の結果、逆ランキンサイクル
に組み入れたボルテックスチー−プ3の高温側流量割合
を95乃至98係程度とし、従って低温側流量割合を5
乃至2係程度とするのが成績係数の向上に有利であるこ
とが判明した。
的大きいところで高温側冷媒の温度上昇が大きくなシ、
それに伴って低温側の温度降下も大きく々シ、高温側と
低温側との温度が最大になる。従って、本発明の逆ラン
キンサイクルt−熱ポンプや冷凍機に使用してその成績
係数を向上させるにはポルテックスチューブ3の高温側
冷媒と低温側冷媒の温度差ができるだけ大きくなるよう
に高温側出口と低温側出口の流量比を設定することが重
要である。本発明では実験の結果、逆ランキンサイクル
に組み入れたボルテックスチー−プ3の高温側流量割合
を95乃至98係程度とし、従って低温側流量割合を5
乃至2係程度とするのが成績係数の向上に有利であるこ
とが判明した。
第2図は第1図の逆ランキンサイクル装置を熱ポンプサ
イクルとして使用した場合のp、c線図であって、特に
ボルテックスチー−プの低温側に分離された冷媒温度が
外部温度よシ低い場合に関するものである。尚、同図は
摩擦損失を考慮しない理想サイクルとして示しである。
イクルとして使用した場合のp、c線図であって、特に
ボルテックスチー−プの低温側に分離された冷媒温度が
外部温度よシ低い場合に関するものである。尚、同図は
摩擦損失を考慮しない理想サイクルとして示しである。
jノ下、第1図及び第2図に基づいて本発明による逆ラ
ンキンサイクルの作用を説明する。
ンキンサイクルの作用を説明する。
絞り弁6によシ等エントロピ膨張をした冷媒(第2 図
6→1)は蒸発器lにおいて外から熱を取入れて等温蒸
発し、エンタルピが増加して圧縮機に吸込まれる(第2
図1→2)。
6→1)は蒸発器lにおいて外から熱を取入れて等温蒸
発し、エンタルピが増加して圧縮機に吸込まれる(第2
図1→2)。
冷媒は圧縮機2で断熱圧縮され、高圧高温の過熱蒸気と
なってボルテックスチー−プ3の供給口]3aに導入さ
れる(第2図2→3)。
なってボルテックスチー−プ3の供給口]3aに導入さ
れる(第2図2→3)。
ピルテックスチー−ブ3に高圧で送られた冷媒はポルテ
ックス3の特性によシ予め設定した流量比に応じて(例
えば高温側97%、低温側3%)に分離され、胃温出口
3b側へ分離された高温側冷媒はエンタルピおよびよど
み点圧力が上昇する(第2図3→4)。
ックス3の特性によシ予め設定した流量比に応じて(例
えば高温側97%、低温側3%)に分離され、胃温出口
3b側へ分離された高温側冷媒はエンタルピおよびよど
み点圧力が上昇する(第2図3→4)。
ボルテックスチー−ブ3で昇温されだ高温側冷媒は凝縮
器4において等圧凝縮し保有していた熱を放出する(第
2図4→5)。
器4において等圧凝縮し保有していた熱を放出する(第
2図4→5)。
他方、ポルテックスチューブ3の低温出口3C側へ分離
された低温側冷媒はエンタルピ及び圧力が減少する(第
2図3→7)0 凝縮後の高温側冷媒は低温側冷媒との混合により圧力が
減少し、エンタルピが増加する(第2図5→6)。同時
に、低温側冷媒は高温側冷媒との混合によシエンタルピ
が減少し圧力が回復する。
された低温側冷媒はエンタルピ及び圧力が減少する(第
2図3→7)0 凝縮後の高温側冷媒は低温側冷媒との混合により圧力が
減少し、エンタルピが増加する(第2図5→6)。同時
に、低温側冷媒は高温側冷媒との混合によシエンタルピ
が減少し圧力が回復する。
特に、第1図の構成においてボルテックスチー−プ3の
低温側冷媒温度即ち、回路7内の冷媒温度が外気温よシ
も低い場合には低温側冷媒は回路7において外から吸熱
するためエンタルピが増加しく第2図7→8)、これが
高温側冷媒と混合される(第2図8→6)ので、絞り弁
6の入口における冷媒全体は高温側冷媒の凝縮終了時点
よシも一層高いエンタルピを有して絞シ膨張がなされる
(第2図6→1)。
低温側冷媒温度即ち、回路7内の冷媒温度が外気温よシ
も低い場合には低温側冷媒は回路7において外から吸熱
するためエンタルピが増加しく第2図7→8)、これが
高温側冷媒と混合される(第2図8→6)ので、絞り弁
6の入口における冷媒全体は高温側冷媒の凝縮終了時点
よシも一層高いエンタルピを有して絞シ膨張がなされる
(第2図6→1)。
従って、混合された冷媒全体は高温側冷媒の凝縮終了時
点よシもエンタルピが増加したところで側冷媒回路7に
該低温側冷媒に熱を供給するだめ□の熱交換器9を設け
たもので、これにより混合後の冷媒のエンタルピをさら
に増加させることができるので熱ポンプサイクルとして
利用する場合に11′1″″″・ 7 第4図実施例は第3図実施例の熱交換器9を圧縮機2の
外周に設け、圧縮機2の表面温度を熱交換器9の熱源と
して利用したもので、熱交換器9に特別な熱源回路を循
環させる必要がないだけでなく圧縮機2を冷却できるの
で一石二鳥の効果がある。
点よシもエンタルピが増加したところで側冷媒回路7に
該低温側冷媒に熱を供給するだめ□の熱交換器9を設け
たもので、これにより混合後の冷媒のエンタルピをさら
に増加させることができるので熱ポンプサイクルとして
利用する場合に11′1″″″・ 7 第4図実施例は第3図実施例の熱交換器9を圧縮機2の
外周に設け、圧縮機2の表面温度を熱交換器9の熱源と
して利用したもので、熱交換器9に特別な熱源回路を循
環させる必要がないだけでなく圧縮機2を冷却できるの
で一石二鳥の効果がある。
また、回路7内の冷媒温度が高い場合には上記熱供給用
の熱交換器9に代えて、第5図のように回路7に吸熱用
の熱交換器9′を設けることもできる。この実施例では
熱ポンプサイクルとして用いる場合に回路7内の冷−媒
の熱を直接暖房用に利用できるとともに、冷凍サイクル
として運転する場合には凝縮後の冷媒温度を低下させて
冷凍効果を上げるのに役立つ。
の熱交換器9に代えて、第5図のように回路7に吸熱用
の熱交換器9′を設けることもできる。この実施例では
熱ポンプサイクルとして用いる場合に回路7内の冷−媒
の熱を直接暖房用に利用できるとともに、冷凍サイクル
として運転する場合には凝縮後の冷媒温度を低下させて
冷凍効果を上げるのに役立つ。
本発明の逆ランキンサイクル装置は圧縮機で高圧高温に
した冷媒過熱蒸気をボルテ、クスチ一一ブによってその
大部分をより高温に引き上げて凝縮させるので凝縮器に
おける熱交換効率が上昇し、高温の熱を取出すことがで
きる。
した冷媒過熱蒸気をボルテ、クスチ一一ブによってその
大部分をより高温に引き上げて凝縮させるので凝縮器に
おける熱交換効率が上昇し、高温の熱を取出すことがで
きる。
本発明による逆ランキンサイクル装置を熱ポンプサイク
ルで使用した場合の成績係数εhを第2b図の実施例で
めると、 (mはボルテックスチー−ブの高温側に流れる流量割合
〈1) となシmキエの場合従来の熱ポンプサイクルの成加する
。従って、すでに述べたように本発明の逆ランキンサイ
クルでは高温側冷媒の流量割合を95乃至98チ程度に
して運転するので成績係数の向上、は甚大である。
ルで使用した場合の成績係数εhを第2b図の実施例で
めると、 (mはボルテックスチー−ブの高温側に流れる流量割合
〈1) となシmキエの場合従来の熱ポンプサイクルの成加する
。従って、すでに述べたように本発明の逆ランキンサイ
クルでは高温側冷媒の流量割合を95乃至98チ程度に
して運転するので成績係数の向上、は甚大である。
従来のように圧縮機のみで冷媒のエントロピを第2b図
と同等まで上げるには圧縮機に多大な仕事をさせなけれ
ばならず、圧縮機の耐熱性および消費電力の点で問題が
あり、しか゛もp−L線が縦長と々って絞シ膨張に無理
が生じ、予期した成績係数が得られないのに対し、本発
明では圧縮機から吐出された冷媒のエンタルピをボルテ
ックスチュ−プによって引き上げるのでこのような問題
は生じない。をらに、本発明ではポルテックスチ−ブの
低温側冷媒が回路において外気または熱交換器の熱源か
らもエネルギーを取得できるので成績係数の向上に一層
寄与できることになる。尚、熱ポンプサイクルとしての
成績係数εhと冷凍機のサイクルとしての成績係数ε。
と同等まで上げるには圧縮機に多大な仕事をさせなけれ
ばならず、圧縮機の耐熱性および消費電力の点で問題が
あり、しか゛もp−L線が縦長と々って絞シ膨張に無理
が生じ、予期した成績係数が得られないのに対し、本発
明では圧縮機から吐出された冷媒のエンタルピをボルテ
ックスチュ−プによって引き上げるのでこのような問題
は生じない。をらに、本発明ではポルテックスチ−ブの
低温側冷媒が回路において外気または熱交換器の熱源か
らもエネルギーを取得できるので成績係数の向上に一層
寄与できることになる。尚、熱ポンプサイクルとしての
成績係数εhと冷凍機のサイクルとしての成績係数ε。
の関係はε。−εh−1であるから、熱ポンプサイクル
の成績係数の向上は即ち、冷凍機のサイクルにおける成
績係数の向上を意味し、本発明は熱ボ石へ冷凍機のいず
れに使用した場合にも性能を向上できるものである。
の成績係数の向上は即ち、冷凍機のサイクルにおける成
績係数の向上を意味し、本発明は熱ボ石へ冷凍機のいず
れに使用した場合にも性能を向上できるものである。
第3図及び第4図に示す実施例ではボルテックスチー−
ブの低温側冷媒が熱交換器を介して吸熱して高温側冷媒
と混合されるので前記式1における(CG−も5)のエ
ンタルピが高くなシ、従って、熱ポンプとして使用した
場合の成績係数を一層向上させ′ることかできる。特に
第4図の実施例では圧縮器の外周を回路7の熱交換部と
し、高温となった圧縮器の外周の熱を吸熱するので系外
からの特別な熱源を必要としない利点があシ、さらに圧
縮機を冷却して過熱を防止する効果がある。
ブの低温側冷媒が熱交換器を介して吸熱して高温側冷媒
と混合されるので前記式1における(CG−も5)のエ
ンタルピが高くなシ、従って、熱ポンプとして使用した
場合の成績係数を一層向上させ′ることかできる。特に
第4図の実施例では圧縮器の外周を回路7の熱交換部と
し、高温となった圧縮器の外周の熱を吸熱するので系外
からの特別な熱源を必要としない利点があシ、さらに圧
縮機を冷却して過熱を防止する効果がある。
また、第5図の実施例ではボルテックスチー−プの低温
側冷媒を熱交換器で冷却して高温側冷媒と混合するので
蒸発器に入る冷媒温度が低下し、従って、冷凍機あるい
は冷房機として使用した場合の性能が一層向上する。
側冷媒を熱交換器で冷却して高温側冷媒と混合するので
蒸発器に入る冷媒温度が低下し、従って、冷凍機あるい
は冷房機として使用した場合の性能が一層向上する。
第1図は本発明の基本的な構成を示すフローチャート、
第2図は本発明による逆ランキンサイクルのP、i線図
、第3図は本発明第2実施例の70−チヤニト、第4図
は法発明の第3実施例のフローチャート、第5図は本発
明の第4実施例のフローチャートである。 1・・・蒸発器、2・・・圧縮機、3・・・ボルテノク
スチー−プ、4・・・凝縮器、5・・・受液器、6・・
・絞シ弁、7・・・回路、9・・・熱交換器。 特許出願人 株式会社ジャンチック 代理人弁理士 佐 藤 直 義 $ 1 凹 Et+エンタルC1 第 2 訊 第 3 口 第 4 父
第2図は本発明による逆ランキンサイクルのP、i線図
、第3図は本発明第2実施例の70−チヤニト、第4図
は法発明の第3実施例のフローチャート、第5図は本発
明の第4実施例のフローチャートである。 1・・・蒸発器、2・・・圧縮機、3・・・ボルテノク
スチー−プ、4・・・凝縮器、5・・・受液器、6・・
・絞シ弁、7・・・回路、9・・・熱交換器。 特許出願人 株式会社ジャンチック 代理人弁理士 佐 藤 直 義 $ 1 凹 Et+エンタルC1 第 2 訊 第 3 口 第 4 父
Claims (4)
- (1)逆ランキンサイクルにおける圧縮機2の吐出側冷
媒回路2′を?ルテックスチーーブ3の圧縮気体供給口
3aに接続し、逆ランキンサイクルの凝縮器4の高温側
冷媒回路4aを前記がルテックスチー−7/′3の高温
側出口3bに接続するとともに、前記ポルテックスチュ
ーブ3の低温側出口3cと前記凝縮器4の低温側冷媒回
路4bを回路7を介して接続したことを特徴とする逆ラ
ンキンサイクル装置 - (2) ポルテックスチューブ3の低温側出口3cと凝
縮器4の低温側冷媒回路4bを接続する回路7に該回路
内の冷媒に熱を供給するだめの熱交換器9を設けたこと
を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の逆ランキンサ
イクル装置 - (3)熱交換器9を圧縮機2の外周に設けたことを特徴
とする特許請求の範囲第2項記載の逆ランキンサイクル
装置 - (4)ボルテックスチーーブの低温側出口と凝縮器の低
温側冷媒回路を接続する回路に該回路内の冷媒の熱を放
出収する熱交換器9′を設けたことを特徴とする特許請
求の範囲第1項記載の逆ランキンサイクル装置
Priority Applications (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10966284A JPS60253768A (ja) | 1984-05-31 | 1984-05-31 | ボルテツクスチユ−ブを組合せた逆ランキンサイクル装置 |
US06/807,895 US4646524A (en) | 1984-03-23 | 1985-03-22 | Method of intensifying heat in reversed Rankine cycle and reversed Rankine cycle apparatus for conducting the same |
AU41555/85A AU4155585A (en) | 1984-03-23 | 1985-03-22 | Method of increasing heat in inverse rankine cycle and inverse rankine cycle system for practicing same method |
EP19850901568 EP0180645A4 (en) | 1984-03-23 | 1985-03-22 | METHOD FOR INCREASING HEAT IN A REVERSE RANKINE CYCLE AND REVERSE RANKINE CYCLE SYSTEM FOR CARRYING OUT THIS PROCESS. |
PCT/JP1985/000139 WO1985004465A1 (en) | 1984-03-23 | 1985-03-22 | Method of increasing heat in inverse rankine cycle and inverse rankine cycle system for practicing same method |
CA000479599A CA1247376A (en) | 1984-04-20 | 1985-04-19 | Method of intensifying heat in reversed rankine cycle and reversed rankine apparatus for conducting the same |
KR1019850700319A KR860700058A (ko) | 1984-03-23 | 1985-11-20 | 역랭킨 사이클에 있어서의 증열방법 및 이것을 실시하기 위한 역랭킨 사이클장치 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10966284A JPS60253768A (ja) | 1984-05-31 | 1984-05-31 | ボルテツクスチユ−ブを組合せた逆ランキンサイクル装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS60253768A true JPS60253768A (ja) | 1985-12-14 |
Family
ID=14515979
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10966284A Pending JPS60253768A (ja) | 1984-03-23 | 1984-05-31 | ボルテツクスチユ−ブを組合せた逆ランキンサイクル装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS60253768A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008510121A (ja) * | 2004-08-12 | 2008-04-03 | ブロムクビスト、ペーター | ヒートポンプ |
-
1984
- 1984-05-31 JP JP10966284A patent/JPS60253768A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008510121A (ja) * | 2004-08-12 | 2008-04-03 | ブロムクビスト、ペーター | ヒートポンプ |
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