JPS61174382A - 選択吸収面の製造方法 - Google Patents
選択吸収面の製造方法Info
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- JPS61174382A JPS61174382A JP61002133A JP213386A JPS61174382A JP S61174382 A JPS61174382 A JP S61174382A JP 61002133 A JP61002133 A JP 61002133A JP 213386 A JP213386 A JP 213386A JP S61174382 A JPS61174382 A JP S61174382A
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- oxidation treatment
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
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- Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)
- Chemical Treatment Of Metals (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】
本発明は、不銹鋼に黒色酸化処理を施し、太陽熱集熱板
として好適な選択吸収面を製造するに際し、前記黒色酸
化処理前の不銹鋼の表面状態を特定のあらさにし、その
不銹鋼に前記黒色酸化処理を施して集熱板としての選択
吸収性をさらに向上させる選択吸収面の製法に関する。
として好適な選択吸収面を製造するに際し、前記黒色酸
化処理前の不銹鋼の表面状態を特定のあらさにし、その
不銹鋼に前記黒色酸化処理を施して集熱板としての選択
吸収性をさらに向上させる選択吸収面の製法に関する。
不銹鋼を黒色酸化処理し、不銹ｆｉｌ基板上に不銹鋼の
酸化物の皮膜を生成させたものは、太陽熱集熱板として
優れた選択吸収性を有することは公知である。
酸化物の皮膜を生成させたものは、太陽熱集熱板として
優れた選択吸収性を有することは公知である。
本発明は、このような不銹鋼の酸化物の皮膜を有する太
陽熱集熱板の選択吸収性をさらに向上させることを目的
とするものである０本発明者等はこの目的のため各種の
実験を行ない、その結果不銹鋼表面をエメリー研磨、羽
布研慶、化学研磨、電解研磨等の研磨方法により、均一
かつ鏡面に仕上げた後、黒色酸化処理することにより、
太陽熱集熱板としての選択吸収性が向上されることを見
出し、本発明に到達した。即ち、不銹鋼基板上に黒色酸
化処理を施し、不銹鋼の酸化皮膜を生成させる場合、処
理前に不銹鋼表面を鏡面にすることにより、特にＪＩＳ
−Ｂ−０６０１で規定するＲａ（中心線平均あらさ）で
は０．０７μ以下あるいは同じ＜Ｒｚ（十点平均あらさ
）では０．２μ以下になるように仕上げることにより選
択吸収面の特性である赤外領域で高い反射率を持つ集熱
面を得ることができる。また不銹鋼表面における酸化物
皮膜の生長は表面状態で左右されるが、表面が鏡面であ
ることにより、酸化処理によってできた酸化物皮膜も平
滑になり、緻密でしかも密着性のよいものが得られる利
点がある。
陽熱集熱板の選択吸収性をさらに向上させることを目的
とするものである０本発明者等はこの目的のため各種の
実験を行ない、その結果不銹鋼表面をエメリー研磨、羽
布研慶、化学研磨、電解研磨等の研磨方法により、均一
かつ鏡面に仕上げた後、黒色酸化処理することにより、
太陽熱集熱板としての選択吸収性が向上されることを見
出し、本発明に到達した。即ち、不銹鋼基板上に黒色酸
化処理を施し、不銹鋼の酸化皮膜を生成させる場合、処
理前に不銹鋼表面を鏡面にすることにより、特にＪＩＳ
−Ｂ−０６０１で規定するＲａ（中心線平均あらさ）で
は０．０７μ以下あるいは同じ＜Ｒｚ（十点平均あらさ
）では０．２μ以下になるように仕上げることにより選
択吸収面の特性である赤外領域で高い反射率を持つ集熱
面を得ることができる。また不銹鋼表面における酸化物
皮膜の生長は表面状態で左右されるが、表面が鏡面であ
ることにより、酸化処理によってできた酸化物皮膜も平
滑になり、緻密でしかも密着性のよいものが得られる利
点がある。
次に本発明において表面あらさを上記した値に限定した
理由について詳述する。
理由について詳述する。
市販されている同一の不銹鋼片を用意し、次表に示す各
表面あらさとなるように鏡面に仕上げた。
表面あらさとなるように鏡面に仕上げた。
ついで各試料を以下の条件で黒色酸化処理した。
重クロム酸ナトリウム １００〜４００ ｇ／ｌ硫
酸 ４００〜８００ ｇ／ｌ
温 度 ５０〜ｂ処理時
間 ３〜４０分この実験では上記の
酸性酸化法により着色を行なったが、他に、たとえば以
下のアルカリ酸化法によっても着色できる。
酸 ４００〜８００ ｇ／ｌ
温 度 ５０〜ｂ処理時
間 ３〜４０分この実験では上記の
酸性酸化法により着色を行なったが、他に、たとえば以
下のアルカリ酸化法によっても着色できる。
水酸化ナトリウム １３０〜２００ｇ／ｌリン酸三
ナトリウム ３０〜４０ｇ／ｆｆｉ亜硝酸ナトリウ
ム ２０〜３０ ｇ／ｌ水酸化第二鉄
１〜 ３ｇ／ｌ過酸化鉛 ２０〜３
０ ｇ／ｌ温 度 １００〜１
１０℃処理時間 ３〜３０分第１図は
上記の如くして得られた選択吸収面の分光反射率曲線を
示す、第１図から明らかなように表面粗さの変化に対し
可視領域で余り影響しないのに対し、赤外領域では反射
率に大きく影響し、Ｒａ（ｉおよびＲｚ値が小さければ
小さい程高い反射率を示す事がわかる。第２図は上記試
料についてのＲａ値と吸収率（α）、放射率（謔）およ
び効率（Ｖ）との関係をあられしたグラフである。ここ
で効率（η）は運転温度を１００℃とし、１００℃の黒
体の放射エネルギーＥｂ （Ｅｂ−σＴ’Ｓ σ（ス
テファン−ボルツマン定数） ＝４．８８ ｘ １０−
”Ｋｃａｊ／ｒＩＩ−ｈ ″に’、Ｔ−絶対温度〕を
９４４．６Ｋｃａｌ／ｒｄ−ｈとし、日射量（Ｊ）を８
００Ｋｃａｂ １／ｒｒｒ−ｈとして、式η−α−−εより計算した。
ナトリウム ３０〜４０ｇ／ｆｆｉ亜硝酸ナトリウ
ム ２０〜３０ ｇ／ｌ水酸化第二鉄
１〜 ３ｇ／ｌ過酸化鉛 ２０〜３
０ ｇ／ｌ温 度 １００〜１
１０℃処理時間 ３〜３０分第１図は
上記の如くして得られた選択吸収面の分光反射率曲線を
示す、第１図から明らかなように表面粗さの変化に対し
可視領域で余り影響しないのに対し、赤外領域では反射
率に大きく影響し、Ｒａ（ｉおよびＲｚ値が小さければ
小さい程高い反射率を示す事がわかる。第２図は上記試
料についてのＲａ値と吸収率（α）、放射率（謔）およ
び効率（Ｖ）との関係をあられしたグラフである。ここ
で効率（η）は運転温度を１００℃とし、１００℃の黒
体の放射エネルギーＥｂ （Ｅｂ−σＴ’Ｓ σ（ス
テファン−ボルツマン定数） ＝４．８８ ｘ １０−
”Ｋｃａｊ／ｒＩＩ−ｈ ″に’、Ｔ−絶対温度〕を
９４４．６Ｋｃａｌ／ｒｄ−ｈとし、日射量（Ｊ）を８
００Ｋｃａｂ １／ｒｒｒ−ｈとして、式η−α−−εより計算した。
グラフが示すように吸収率（α）はＲａ値にあまり影響
を受けないが、放射率（ε）はＲａ値が０．０７μ以下
で急激に減り、０．０７μ以上では比例的に増大する。
を受けないが、放射率（ε）はＲａ値が０．０７μ以下
で急激に減り、０．０７μ以上では比例的に増大する。
又効率（η）もＲａ値が０．０７μ付近から急激に増大
し、７５％以上の高い値を示す、この様にＲａ値が０．
０７μ以下の表面状態を有する不銹鋼を黒色酸化処理し
て得られる選択吸収面は非常に優れている。
し、７５％以上の高い値を示す、この様にＲａ値が０．
０７μ以下の表面状態を有する不銹鋼を黒色酸化処理し
て得られる選択吸収面は非常に優れている。
第３図は上記試料についてのＲ値と吸収率（α）、放射
率（ε）、効率（η）（前記と同条件）との関係を示し
たグラフである。グラフが示すように吸収率（α）はＲ
ｚ値に余り影響を受けないのに対し放射率はＲｚ値が０
．２μ以下で急激に減り、効率（η）も０．２μ以下で
７５％以上の高い値を示すことがわかる。この様にＲｚ
値が０．２μ以下の表面状態を有する不銹鋼を黒色酸化
処理して得られる選択吸収面は非常に優れている。
率（ε）、効率（η）（前記と同条件）との関係を示し
たグラフである。グラフが示すように吸収率（α）はＲ
ｚ値に余り影響を受けないのに対し放射率はＲｚ値が０
．２μ以下で急激に減り、効率（η）も０．２μ以下で
７５％以上の高い値を示すことがわかる。この様にＲｚ
値が０．２μ以下の表面状態を有する不銹鋼を黒色酸化
処理して得られる選択吸収面は非常に優れている。
前記の表面あらさを有する鏡面は、赤外域において十分
、平滑であり、拡散反射の半球反射（正反射と拡散反射
とを合わせた反射）に対する比を小さくし、くり返し反
射による反射率の低下を防ぐ結果７μｍ以上の波長の赤
外領域に対し８０％以上の半球反射率を示し、太陽熱集
熱板としての選択吸収性の向上に大きく寄与するもので
ある。
、平滑であり、拡散反射の半球反射（正反射と拡散反射
とを合わせた反射）に対する比を小さくし、くり返し反
射による反射率の低下を防ぐ結果７μｍ以上の波長の赤
外領域に対し８０％以上の半球反射率を示し、太陽熱集
熱板としての選択吸収性の向上に大きく寄与するもので
ある。
また不銹鋼の黒色酸化処理を行なう際、安定でしかも均
一な酸化物皮膜を得る為に、金属素地の表面状態が均一
であることが必要である。不銹鋼は厳密には組織、成分
、加工方法、局部的熱処理、内部応力の分布が不均一で
、表面状態が均一でないのが普通であるから、その点を
解決しないと均一な酸化皮膜が得られず、むらを生ずる
原因になっていたが、本発明は、不銹鋼表面を上記の表
面あらさで鏡面仕上げすることにより太陽熱集熱板とし
てのｉ（択吸収性を向上させるのみならず、研磨によっ
て表面を均一にすることにより、前記の不均一性の欠点
を解消せしめるなど、その効果の重要性は大きい。
一な酸化物皮膜を得る為に、金属素地の表面状態が均一
であることが必要である。不銹鋼は厳密には組織、成分
、加工方法、局部的熱処理、内部応力の分布が不均一で
、表面状態が均一でないのが普通であるから、その点を
解決しないと均一な酸化皮膜が得られず、むらを生ずる
原因になっていたが、本発明は、不銹鋼表面を上記の表
面あらさで鏡面仕上げすることにより太陽熱集熱板とし
てのｉ（択吸収性を向上させるのみならず、研磨によっ
て表面を均一にすることにより、前記の不均一性の欠点
を解消せしめるなど、その効果の重要性は大きい。
本発明方法で使用できる不銹鋼の種類は特に制限されな
いが、本発明方法で好適に使用できる不銹鋼としてはＳ
ＯＳ ３０４．３１６．４３０および４３４がある。
いが、本発明方法で好適に使用できる不銹鋼としてはＳ
ＯＳ ３０４．３１６．４３０および４３４がある。
本発明の好適な具体例について以下に詳述するが、本発
明はこれに限定されない、第４図は不銹鋼を利用した集
熱部材の一例を示す、熱媒体が流通する中空部を有する
よう局部的に溶接にて接合した二枚の不銹鋼の表面に黒
色酸化処理を施すにあたっては、従来法の如く表面を研
磨することなく処理する場合には局部的に黒色酸化処理
に時間的遅れを生じ、集熱面が不均一となって、その性
能が充分に発揮されない欠点を有していた。これにつき
第４図および第５図を参照して詳述すると、不銹鋼を使
用した太陽熱集熱器の集熱板を製作する際、熱交換効率
モ高める為に、第４図に示すような熱媒流路を定めるの
が好適である。第４図に示す通り、この形状を持ち合せ
た集熱板では、熱媒体は矢印方向の流路をたどる。この
ような熱媒体流路を持つ集熱板を製造するには、２枚の
不銹鋼を熱媒体が流通する中空部を有するよう局部的に
接合して形成することがおこなわれる。即ち、第５図に
示すように不銹！１ｉ１６と７とを重ね合せ、所定の幾
つかの接合箇所８にて溶接により接合した後、気体又は
液体加圧状態にて熱媒体が流通する中空部９を形成せし
めるか、もしくは不銹鋼６と７とをあらかじめプレス加
工した後に重合箇所８にて溶接により接合し中空部９を
作っている。
明はこれに限定されない、第４図は不銹鋼を利用した集
熱部材の一例を示す、熱媒体が流通する中空部を有する
よう局部的に溶接にて接合した二枚の不銹鋼の表面に黒
色酸化処理を施すにあたっては、従来法の如く表面を研
磨することなく処理する場合には局部的に黒色酸化処理
に時間的遅れを生じ、集熱面が不均一となって、その性
能が充分に発揮されない欠点を有していた。これにつき
第４図および第５図を参照して詳述すると、不銹鋼を使
用した太陽熱集熱器の集熱板を製作する際、熱交換効率
モ高める為に、第４図に示すような熱媒流路を定めるの
が好適である。第４図に示す通り、この形状を持ち合せ
た集熱板では、熱媒体は矢印方向の流路をたどる。この
ような熱媒体流路を持つ集熱板を製造するには、２枚の
不銹鋼を熱媒体が流通する中空部を有するよう局部的に
接合して形成することがおこなわれる。即ち、第５図に
示すように不銹！１ｉ１６と７とを重ね合せ、所定の幾
つかの接合箇所８にて溶接により接合した後、気体又は
液体加圧状態にて熱媒体が流通する中空部９を形成せし
めるか、もしくは不銹鋼６と７とをあらかじめプレス加
工した後に重合箇所８にて溶接により接合し中空部９を
作っている。
したがって、このような集熱部材を作るにあたり接合箇
所８の位置にて溶接した場合溶接部近傍にテンパーカラ
ーと一般に称されている安定な不銹鋼の酸化皮膜が生ず
る。この溶接にて生じた局部的酸化皮膜の部分は黒色酸
化処理の際に非溶接部との間に処理時間に著しい差を生
じる為に、集熱面は不均一になり、したがってその性能
が充分に発揮されない欠点があった。集熱部としての性
能を充分に発揮させるために溶接にて生じたこの局部的
酸化皮膜を黒色酸化処理を施す前にあらかじめ除去する
必要があるが、従来この局部的酸化皮膜を除去する方法
としてブラスト法等で代表される機械的除去法、酸洗い
で代表される化学的除去法が使用されていた。しかしな
がら、これらの方法を用いる場合には、不銹鋼表面を過
度に粗面化し、特に赤外領域での反射率が極度に低下す
るため、選択吸収性が著しく低下する欠点を有していた
。この場合、以上の欠点を補なうために、前記の除去法
を施した後本発明で規定している表面状態に研磨して鏡
面仕上げするか、もしくは前記の除去法を用いず最初か
らこの局部的酸化皮膜を研磨によって取り除きしかも本
発明に規定している表面状態に仕上げ黒色酸化処理を施
すと優れた選択吸収面が得られる。第６図において曲線
ａは機械的除去法の一例として粒径２０〜１００μのガ
ラスパウダーを使用した液体ホーミング法によりこの局
部的酸化皮膜を除去したのちＲａ値が０．２μおよびＲ
ｚ値が１．０μの表面あらさのものを黒色酸化処理した
場合の分光反射率曲線である。同様に曲線すは化学的除
去法として硝酸１０％、弗酸２％を含む水溶液中に浸漬
してこの局部的酸化皮膜を除去したのちのＲａ値が０．
１４μ、Ｒｚ値が０．６μの表面あらさのものを黒色酸
化処理した場合の分光反射率曲線である０曲１ｉｃは機
械的除去法あるいは化学的除去法によって局部的酸化皮
膜を除去した後研磨して、あるいは前記機械的除去法、
化学的除去法を用いず、研磨によってこの局部的酸化皮
膜を除去して本発明で規定する表面状態に面仕上げをし
、それを黒色酸化処理した場合の分光反射率曲線である
。第６図から明らかなように、本発明によれば局部的酸
化皮膜の機械的及び化学的除去法の欠点を解消し、赤外
域で高い反射率を維持、向上させ、集熱板の性能を１０
０％発揮させることが出来る。
所８の位置にて溶接した場合溶接部近傍にテンパーカラ
ーと一般に称されている安定な不銹鋼の酸化皮膜が生ず
る。この溶接にて生じた局部的酸化皮膜の部分は黒色酸
化処理の際に非溶接部との間に処理時間に著しい差を生
じる為に、集熱面は不均一になり、したがってその性能
が充分に発揮されない欠点があった。集熱部としての性
能を充分に発揮させるために溶接にて生じたこの局部的
酸化皮膜を黒色酸化処理を施す前にあらかじめ除去する
必要があるが、従来この局部的酸化皮膜を除去する方法
としてブラスト法等で代表される機械的除去法、酸洗い
で代表される化学的除去法が使用されていた。しかしな
がら、これらの方法を用いる場合には、不銹鋼表面を過
度に粗面化し、特に赤外領域での反射率が極度に低下す
るため、選択吸収性が著しく低下する欠点を有していた
。この場合、以上の欠点を補なうために、前記の除去法
を施した後本発明で規定している表面状態に研磨して鏡
面仕上げするか、もしくは前記の除去法を用いず最初か
らこの局部的酸化皮膜を研磨によって取り除きしかも本
発明に規定している表面状態に仕上げ黒色酸化処理を施
すと優れた選択吸収面が得られる。第６図において曲線
ａは機械的除去法の一例として粒径２０〜１００μのガ
ラスパウダーを使用した液体ホーミング法によりこの局
部的酸化皮膜を除去したのちＲａ値が０．２μおよびＲ
ｚ値が１．０μの表面あらさのものを黒色酸化処理した
場合の分光反射率曲線である。同様に曲線すは化学的除
去法として硝酸１０％、弗酸２％を含む水溶液中に浸漬
してこの局部的酸化皮膜を除去したのちのＲａ値が０．
１４μ、Ｒｚ値が０．６μの表面あらさのものを黒色酸
化処理した場合の分光反射率曲線である０曲１ｉｃは機
械的除去法あるいは化学的除去法によって局部的酸化皮
膜を除去した後研磨して、あるいは前記機械的除去法、
化学的除去法を用いず、研磨によってこの局部的酸化皮
膜を除去して本発明で規定する表面状態に面仕上げをし
、それを黒色酸化処理した場合の分光反射率曲線である
。第６図から明らかなように、本発明によれば局部的酸
化皮膜の機械的及び化学的除去法の欠点を解消し、赤外
域で高い反射率を維持、向上させ、集熱板の性能を１０
０％発揮させることが出来る。
以上述べた如く、本発明によれば産業上極めて有益な太
陽熱集熱の製造法が提供される。
陽熱集熱の製造法が提供される。
第１図は種々の表面あらさの不銹鋼の選択吸収面の分光
反射率曲線を示すグラフ、第２図はＲａ値の変化による
選択吸収面の吸収率（α）、放射率（ε）、効率（η）
の変化を示すグラフ、第３図はＲＺ値の変化による選択
吸収面の吸収率（α）、放射率（ε）、効率（η）の変
化を示すグラフ、第４図および第５図は本発明方法の実
施に好適な１具体例を示す図、第６図は前記第４図およ
び第５図に示す太陽熱集熱部材を製造する際における表
面の仕上げ状態による分光特性の影響を示すグラフであ
る。 第５図；６，７・・・不銹鋼、８・・・接合部、９・・
・中空部。
反射率曲線を示すグラフ、第２図はＲａ値の変化による
選択吸収面の吸収率（α）、放射率（ε）、効率（η）
の変化を示すグラフ、第３図はＲＺ値の変化による選択
吸収面の吸収率（α）、放射率（ε）、効率（η）の変
化を示すグラフ、第４図および第５図は本発明方法の実
施に好適な１具体例を示す図、第６図は前記第４図およ
び第５図に示す太陽熱集熱部材を製造する際における表
面の仕上げ状態による分光特性の影響を示すグラフであ
る。 第５図；６，７・・・不銹鋼、８・・・接合部、９・・
・中空部。
Claims (1)
- 不銹鋼の表面に黒色酸化処理を施して太陽熱集熱板の
選択吸収面を製造する方法において、不銹鋼表面を研磨
することによりＪＩＳＢ０６０１に規定されている表面
あらさＲａ値０．０７μ以下またはＲｚ値０．２μ以下
に鏡面仕上げした後、前記黒色酸化処理を施すことを特
徴とする選択吸収面の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61002133A JPS61174382A (ja) | 1986-01-10 | 1986-01-10 | 選択吸収面の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61002133A JPS61174382A (ja) | 1986-01-10 | 1986-01-10 | 選択吸収面の製造方法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP50113748A Division JPS5238653A (en) | 1975-09-22 | 1975-09-22 | Manufacturing method of selective absoption face |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61174382A true JPS61174382A (ja) | 1986-08-06 |
| JPS6331712B2 JPS6331712B2 (ja) | 1988-06-24 |
Family
ID=11520834
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61002133A Granted JPS61174382A (ja) | 1986-01-10 | 1986-01-10 | 選択吸収面の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61174382A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004167602A (ja) * | 2002-11-08 | 2004-06-17 | Nittetsu Drum Kk | 亜鉛メッキ鋼板の端末処理方法及び端末処理装置 |
| JP2014141715A (ja) * | 2013-01-24 | 2014-08-07 | Yazaki Energy System Corp | 高性能な選択吸収処理膜の形成方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS529641A (en) * | 1975-07-15 | 1977-01-25 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Surface treatment for providing material having selectively absorbong ability of electromagnetic waves |
-
1986
- 1986-01-10 JP JP61002133A patent/JPS61174382A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS529641A (en) * | 1975-07-15 | 1977-01-25 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Surface treatment for providing material having selectively absorbong ability of electromagnetic waves |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004167602A (ja) * | 2002-11-08 | 2004-06-17 | Nittetsu Drum Kk | 亜鉛メッキ鋼板の端末処理方法及び端末処理装置 |
| JP2014141715A (ja) * | 2013-01-24 | 2014-08-07 | Yazaki Energy System Corp | 高性能な選択吸収処理膜の形成方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6331712B2 (ja) | 1988-06-24 |
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