JPS62190393A - 熱交換器 - Google Patents
熱交換器Info
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- JPS62190393A JPS62190393A JP3026286A JP3026286A JPS62190393A JP S62190393 A JPS62190393 A JP S62190393A JP 3026286 A JP3026286 A JP 3026286A JP 3026286 A JP3026286 A JP 3026286A JP S62190393 A JPS62190393 A JP S62190393A
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- JP
- Japan
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- heat transfer
- heat exchanger
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- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims abstract description 12
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 17
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- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 8
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- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract 1
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- 101700004678 SLIT3 Proteins 0.000 description 5
- 102100027339 Slit homolog 3 protein Human genes 0.000 description 5
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- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
- F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
- F28F1/12—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
- F28F1/24—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending transversely
- F28F1/32—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending transversely the means having portions engaging further tubular elements
- F28F1/325—Fins with openings
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
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- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (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
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、熱交換器に係り、特に空気調和装置、冷気冷
凍機あるいは除湿機など、空気との熱交換を行うのに通
した熱交換器に関する。
凍機あるいは除湿機など、空気との熱交換を行うのに通
した熱交換器に関する。
従来の熱交換器は、第６図に示されるように、流体流れ
方向（符号Ａで示す）に直交する方向（紙面垂直方向）
に複数のフィン基板２が所定間隔に積層配置され、この
フィン基板群に伝熱管４が挿通された構造となっている
。伝熱管群は各伝熱管４が流れと直接接触して熱伝達を
促進できるように千鳥状に配列されている。また各フィ
ン基板２には流体流れと直交する方向にスリット３が入
れられて細片が切起こされており、フィン基板表面に層
流温度境界層が形成されるのを防ぐとともに、フィン基
板２゛の構造強度を高めるようになっている。また各細
片は第７図に示すように、山型細片３Ａとなっており各
山型細片３Ａは流れ方向に高さが波型に変化した構造と
なっている。
方向（符号Ａで示す）に直交する方向（紙面垂直方向）
に複数のフィン基板２が所定間隔に積層配置され、この
フィン基板群に伝熱管４が挿通された構造となっている
。伝熱管群は各伝熱管４が流れと直接接触して熱伝達を
促進できるように千鳥状に配列されている。また各フィ
ン基板２には流体流れと直交する方向にスリット３が入
れられて細片が切起こされており、フィン基板表面に層
流温度境界層が形成されるのを防ぐとともに、フィン基
板２゛の構造強度を高めるようになっている。また各細
片は第７図に示すように、山型細片３Ａとなっており各
山型細片３Ａは流れ方向に高さが波型に変化した構造と
なっている。
従来のスリットを形成していない一般的な平板フィンを
備えた熱交換器（図示せず）や、第６図に示すようなス
リットの形成されたフィン（以下、これをスリットフィ
ンという）を備えた熱交換器では、伝熱管群を千鳥状に
配置した方が伝熱管群を碁盤目状とするよりも伝熱管群
によって流れが乱れ、これによって伝熱効果を高めると
いう利点があった。しかし第６図に示すようなスリット
フィンを有し、伝熱管を千鳥状に配置した構造にあって
は、伝熱管の後流域（第６同筒号５参照）で流れがよど
み、流速が遅くなるため熱伝達が妨げられる。そしてフ
ィン全体としては伝導管後部の流れの乱れによる熱伝達
促進効果よりも伝熱管後流域のよどみ領域に入ったスリ
ット形成領域５Ａの流速低下による熱伝達抑制作用のほ
うが顕著で全体として熱伝達効率が低下するという問題
が明らかになった。また伝熱管後方の流れの乱れは圧力
損失としても表われるのでこれも熱伝達効率を低下させ
る要因となるという問題もある。
備えた熱交換器（図示せず）や、第６図に示すようなス
リットの形成されたフィン（以下、これをスリットフィ
ンという）を備えた熱交換器では、伝熱管群を千鳥状に
配置した方が伝熱管群を碁盤目状とするよりも伝熱管群
によって流れが乱れ、これによって伝熱効果を高めると
いう利点があった。しかし第６図に示すようなスリット
フィンを有し、伝熱管を千鳥状に配置した構造にあって
は、伝熱管の後流域（第６同筒号５参照）で流れがよど
み、流速が遅くなるため熱伝達が妨げられる。そしてフ
ィン全体としては伝導管後部の流れの乱れによる熱伝達
促進効果よりも伝熱管後流域のよどみ領域に入ったスリ
ット形成領域５Ａの流速低下による熱伝達抑制作用のほ
うが顕著で全体として熱伝達効率が低下するという問題
が明らかになった。また伝熱管後方の流れの乱れは圧力
損失としても表われるのでこれも熱伝達効率を低下させ
る要因となるという問題もある。
本発明は前記従来技術の問題点に鑑みなされたもので、
その目的は熱伝達効率の優れた熱交換器を提供すること
にある。
その目的は熱伝達効率の優れた熱交換器を提供すること
にある。
第６図に示すように伝熱管が千鳥状に配置された従来の
熱交換器において、伝熱管４後方の領域までスリット３
を形成してスリット形成領域を拡大し、これによって熱
伝達効率を高めることも考えられる。しかし伝熱管４の
後方には必ずよどみ領域が生じ、このよどみ領域では流
速が遅くなるためフィン基板全体としてはそれほど熱伝
達の向上は望めない。
熱交換器において、伝熱管４後方の領域までスリット３
を形成してスリット形成領域を拡大し、これによって熱
伝達効率を高めることも考えられる。しかし伝熱管４の
後方には必ずよどみ領域が生じ、このよどみ領域では流
速が遅くなるためフィン基板全体としてはそれほど熱伝
達の向上は望めない。
そこでフィン基板の全面積に対する、伝熱管後流域であ
る熱伝達効率の悪い領域の占める割合をできるだけ小さ
くするようにしようとするのが本発明の着眼点である。
る熱伝達効率の悪い領域の占める割合をできるだけ小さ
くするようにしようとするのが本発明の着眼点である。
本発明は、第１図に示すように、伝熱管１０を碁盤目状
にし、かつ流れ方向（Ａ方向）に間隔を詰めて、すなわ
ち流れ方向の伝熱管で挟まれた距離Ｑ、を伝熱管１ｏの
外径の０．７倍以下となるように配列し、この直列伝熱
管群で相挾まれた領域にスリット３を形成するようにし
た。さらに流体流れ直交方向に相隣接する伝熱管の外周
面間距離Ｑ２を伝熱管４の外径の１．４倍以上としてス
リット形成領域を大きくとるようにした。
にし、かつ流れ方向（Ａ方向）に間隔を詰めて、すなわ
ち流れ方向の伝熱管で挟まれた距離Ｑ、を伝熱管１ｏの
外径の０．７倍以下となるように配列し、この直列伝熱
管群で相挾まれた領域にスリット３を形成するようにし
た。さらに流体流れ直交方向に相隣接する伝熱管の外周
面間距離Ｑ２を伝熱管４の外径の１．４倍以上としてス
リット形成領域を大きくとるようにした。
本発明によれば、細片の切起こされたスリット形成領域
に伝熱管後方の流れのよどみ領域（第６同筒号５で示す
領域）がかからないので、スリット３を形成したことに
よる熱伝達の促進効果を有効に発揮することができる。
に伝熱管後方の流れのよどみ領域（第６同筒号５で示す
領域）がかからないので、スリット３を形成したことに
よる熱伝達の促進効果を有効に発揮することができる。
また伝熱管１０は流体流れ方向に直列状態ｉ二装置され
ているので、千鳥状に配置した場合に比べ伝熱管による
流体抵抗が著（２く小さくなってそれだけ圧力損失が減
する。
ているので、千鳥状に配置した場合に比べ伝熱管による
流体抵抗が著（２く小さくなってそれだけ圧力損失が減
する。
次に本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第２図は本発明の一実施例を示す平面図で、符号１２は
フィン基板で、流体流れ方向（符号へ方向）と直交する
方向に複数枚積層配置されており、このフィン基板１２
に伝熱管１４が挿通して設けられている。各伝熱管１４
は流体流れ方向と直交してのびているが、その配列状態
は流体流れ方向と平行となるように直列状態に配列され
、全体として碁盤目形状を呈している。フィン基板１２
の直列伝熱管群で挟まれた領域１３には、スリット３が
形成され、各細片は第７図に示されるような山型細片と
されるとともに、山の高さは流体流れ方向に波型に変化
する構造となっており、フィン基板１２からの放熱を促
すようになっている。
フィン基板で、流体流れ方向（符号へ方向）と直交する
方向に複数枚積層配置されており、このフィン基板１２
に伝熱管１４が挿通して設けられている。各伝熱管１４
は流体流れ方向と直交してのびているが、その配列状態
は流体流れ方向と平行となるように直列状態に配列され
、全体として碁盤目形状を呈している。フィン基板１２
の直列伝熱管群で挟まれた領域１３には、スリット３が
形成され、各細片は第７図に示されるような山型細片と
されるとともに、山の高さは流体流れ方向に波型に変化
する構造となっており、フィン基板１２からの放熱を促
すようになっている。
流体流れ方向長さ１０．４ｄのフィン基板１２中に、伝
熱管１４は流体流れ方向に７本配設されている。流体流
れ方向の伝熱管ピッチＰ□は伝熱管の外径をｄとしてＰ
□＝１．５ｄ、すなわち隣接する伝熱管外周面間距離は
０．５ｄに設定されている。また流体流れ直交方向の伝
熱管ピッチＰ２はＰ２＝５．２５ｄ、すなわち流れ直交
方向隣接伝熱管外周面間距離は４．２５ ｄに設定され
ている。
熱管１４は流体流れ方向に７本配設されている。流体流
れ方向の伝熱管ピッチＰ□は伝熱管の外径をｄとしてＰ
□＝１．５ｄ、すなわち隣接する伝熱管外周面間距離は
０．５ｄに設定されている。また流体流れ直交方向の伝
熱管ピッチＰ２はＰ２＝５．２５ｄ、すなわち流れ直交
方向隣接伝熱管外周面間距離は４．２５ ｄに設定され
ている。
本実施例では流体流れ上流側の伝熱管１４のよどみ領域
に下流側伝熱管を順次位置させ、流れ方向の伝熱管間隔
をできるだけ詰めるようにして、フィン基板１２の全面
積におけるよどみ領域の占める割合を小さくするように
なっている・また流体流れ方向と直交する方向の伝熱管
間隔を太きくし、フィン基板１２の全面積におけるスリ
ット形成領域を拡げるようになっている。そのため本実
施例では、フィン基板全面積の中でのスリット形成領域
の占める割合が大きいが、スリット形成領域が伝熱管１
４のよどみ領域にかかることもないので、スリット３を
形成することによる熱伝達の促進効果を著しく高めるこ
とができる。さらに下流側伝熱管１４は上流側の伝熱管
１４の真後ろに配置されているため、熱交換器としての
圧力損失が千鳥配置のものに比べて著しく小さく、それ
だけ伝熱効果もあがる。
に下流側伝熱管を順次位置させ、流れ方向の伝熱管間隔
をできるだけ詰めるようにして、フィン基板１２の全面
積におけるよどみ領域の占める割合を小さくするように
なっている・また流体流れ方向と直交する方向の伝熱管
間隔を太きくし、フィン基板１２の全面積におけるスリ
ット形成領域を拡げるようになっている。そのため本実
施例では、フィン基板全面積の中でのスリット形成領域
の占める割合が大きいが、スリット形成領域が伝熱管１
４のよどみ領域にかかることもないので、スリット３を
形成することによる熱伝達の促進効果を著しく高めるこ
とができる。さらに下流側伝熱管１４は上流側の伝熱管
１４の真後ろに配置されているため、熱交換器としての
圧力損失が千鳥配置のものに比べて著しく小さく、それ
だけ伝熱効果もあがる。
次に本実施例に係る熱交換器と従来の熱交換器とを実験
データに基づいて比較する。
データに基づいて比較する。
第３図は従来の熱交換器を示すもので伝熱管１４は千鳥
状に配置されており、流体流れ直交方向に隣接する伝熱
管１４のピッチＰ２は伝熱管の径をｄとしてＰ２＝３ｄ
、すなわち隣接伝熱管外周面間距離は２ｄに設定され、
斜め方向に隣接する伝熱管１４のピッチは同じ＜３ｃｌ
、すなわち斜め方向隣接伝熱管外周面間距離は２ｄに設
定されている。そしてフィン基板１２上に形成されてい
るスリット形成領域は流体流れ方向に２．６ｄ、流体流
れ方向直交方向に１．４ｄの大きさとされている。対比
させる本実施例装置と従来例装置の要部寸法を表１に示
している。
状に配置されており、流体流れ直交方向に隣接する伝熱
管１４のピッチＰ２は伝熱管の径をｄとしてＰ２＝３ｄ
、すなわち隣接伝熱管外周面間距離は２ｄに設定され、
斜め方向に隣接する伝熱管１４のピッチは同じ＜３ｃｌ
、すなわち斜め方向隣接伝熱管外周面間距離は２ｄに設
定されている。そしてフィン基板１２上に形成されてい
るスリット形成領域は流体流れ方向に２．６ｄ、流体流
れ方向直交方向に１．４ｄの大きさとされている。対比
させる本実施例装置と従来例装置の要部寸法を表１に示
している。
第１表に示す本実施例装置と従来例装置とを比較すると
、スリット形成領域のフィン基板全面積での占める割合
は従来例では （（２，６ｃｌ Ｘ ４） Ｘ １．４ｄ） ／ （１
０，４ｄ Ｘ ３ｃｌ） ＝ ０．４６６７より４６．
７％、本実施例では （３，６５ｄ Ｘ １０．４ｄ）／ （５，２５ｄ Ｘ
１０．４ｄ） ＝ ０．６９５より６９．５％となっ
て、従来例の約１．５倍となる。したがって、それだけ
熱伝達効果が高いといえる。前面風速（Ｕｆ）に対する
伝熱管群間最大風速Ｕｍａｘも、従来の千鳥配列では であるのに対し、本発明の場合には となって、伝熱管群間最大風速の比は となり、本発明の方が１７．６％も低下する。
、スリット形成領域のフィン基板全面積での占める割合
は従来例では （（２，６ｃｌ Ｘ ４） Ｘ １．４ｄ） ／ （１
０，４ｄ Ｘ ３ｃｌ） ＝ ０．４６６７より４６．
７％、本実施例では （３，６５ｄ Ｘ １０．４ｄ）／ （５，２５ｄ Ｘ
１０．４ｄ） ＝ ０．６９５より６９．５％となっ
て、従来例の約１．５倍となる。したがって、それだけ
熱伝達効果が高いといえる。前面風速（Ｕｆ）に対する
伝熱管群間最大風速Ｕｍａｘも、従来の千鳥配列では であるのに対し、本発明の場合には となって、伝熱管群間最大風速の比は となり、本発明の方が１７．６％も低下する。
また、本実施例では、伝熱管１４が流体流れ方向に密接
に（０，５ｄの間隔）に配置されていると、伝熱管１４
によって形成される凹凸が見かけ上、小さくなるので、
１０４以下の低レイノルズ数の流れでは平面壁と同程度
の圧力損失に抑えられる。
に（０，５ｄの間隔）に配置されていると、伝熱管１４
によって形成される凹凸が見かけ上、小さくなるので、
１０４以下の低レイノルズ数の流れでは平面壁と同程度
の圧力損失に抑えられる。
本実施例と従来例とで圧力損失を比較すると、となって
従来例と同じ流速下での圧力損失に比べ３０〜４０％減
少することとなる。
従来例と同じ流速下での圧力損失に比べ３０〜４０％減
少することとなる。
このように本実施例では、フィン基板面積、伝熱管数を
従来例と同一とすると、圧力損失は３０〜４０％減少し
、前述のようにスリット形成領域の伝熱有効面積が１．
５倍になり熱伝達量を従来例に比し５０％も増加させる
ことができる。
従来例と同一とすると、圧力損失は３０〜４０％減少し
、前述のようにスリット形成領域の伝熱有効面積が１．
５倍になり熱伝達量を従来例に比し５０％も増加させる
ことができる。
第４図は、従来の千鳥構造の熱交換器と本発明に係る熱
交換器とを、隣接伝熱管間隔を変化させた場合にスリッ
トフィン形成部面積がどのように変化するかを示す図で
、横軸に空気流れ方向の伝熱管外周面間距離Ｑ□を縦軸
にスリット形成面積の増加率を示しており、■は本発明
を、■は従来例をそれぞれ示している。但し、各値にお
ける空気流れ直交方向の伝熱管外周面間距離Ｑ、２は、
■ではｆ１２＝Ｏ，！Ｍ、１、■ではΩ２＝０．６６６
Ｑ□としている。この図から解るように、流体流れ方
向に隣接する伝熱管外周面間距離Ｑ１が小さくなればな
る程、１．ＩＩのいずれの場合にもフィン基板面積中の
スリット形成領域の占める割合は増加し、この距離Ｑ１
が０．７ ｄ （但し、ｄは伝熱管の外径である）以下
となるとＩ （本発明）の方が■（従来例）より大きく
なる。
交換器とを、隣接伝熱管間隔を変化させた場合にスリッ
トフィン形成部面積がどのように変化するかを示す図で
、横軸に空気流れ方向の伝熱管外周面間距離Ｑ□を縦軸
にスリット形成面積の増加率を示しており、■は本発明
を、■は従来例をそれぞれ示している。但し、各値にお
ける空気流れ直交方向の伝熱管外周面間距離Ｑ、２は、
■ではｆ１２＝Ｏ，！Ｍ、１、■ではΩ２＝０．６６６
Ｑ□としている。この図から解るように、流体流れ方
向に隣接する伝熱管外周面間距離Ｑ１が小さくなればな
る程、１．ＩＩのいずれの場合にもフィン基板面積中の
スリット形成領域の占める割合は増加し、この距離Ｑ１
が０．７ ｄ （但し、ｄは伝熱管の外径である）以下
となるとＩ （本発明）の方が■（従来例）より大きく
なる。
また第５図は、本発明に係る熱交換器について、流体流
れ方向に隣接する伝熱管外周面間距離Ω、と圧力損失低
下九との関係を示す図で、この図に示すように、伝熱管
距離０□が小さくなればなる程、圧力損失の低下が著し
くなることが解る。
れ方向に隣接する伝熱管外周面間距離Ω、と圧力損失低
下九との関係を示す図で、この図に示すように、伝熱管
距離０□が小さくなればなる程、圧力損失の低下が著し
くなることが解る。
このように、第４図、第５図から、流体流れ方向の隣接
伝熱管の外周面間の距離は伝熱管外径の０．７倍以下と
することが熱交換器の熱伝達を向上させる上で有効なこ
とがわかる。
伝熱管の外周面間の距離は伝熱管外径の０．７倍以下と
することが熱交換器の熱伝達を向上させる上で有効なこ
とがわかる。
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、スリ
ットを形成することによる熱伝達促進効果を著しく高め
ることができる。
ットを形成することによる熱伝達促進効果を著しく高め
ることができる。
第１図は本発明の詳細な説明する平面図、第２図は本発
明の１実施例を示す平面図、第３図は本発明の実施例と
の対比説明のために示す従来の熱交換器の平面図、第４
図は本発明と従来例において、伝熱管ピッチを変化させ
た場合のスリット形成部のフィン基板に対して占める割
合の変化を示す図、第５図は伝熱管ピッチを変化させた
場合の圧力損失の低下率を示す図、第６図は従来例の熱
交換器の要部平面図、第７図は第６図に示す線■−■に
沿う断面図である。 ３・・・スリット、 １２・・・フィン基板、１３
・・スリット形成領域、１０．１４・・・伝熱管。
明の１実施例を示す平面図、第３図は本発明の実施例と
の対比説明のために示す従来の熱交換器の平面図、第４
図は本発明と従来例において、伝熱管ピッチを変化させ
た場合のスリット形成部のフィン基板に対して占める割
合の変化を示す図、第５図は伝熱管ピッチを変化させた
場合の圧力損失の低下率を示す図、第６図は従来例の熱
交換器の要部平面図、第７図は第６図に示す線■−■に
沿う断面図である。 ３・・・スリット、 １２・・・フィン基板、１３
・・スリット形成領域、１０．１４・・・伝熱管。
Claims (2)
- （１）流体の流れ方向と交差する方向に切起こされた複
数の細片と、残余部分に形成された複数の細片とを有す
るフィン基板を、前記流体の流れ方向に交差する方向に
積層し、これに複数の伝熱管を接触させた熱交換器にお
いて、前記伝熱管を碁盤目状に配設し、かつ流体流れ方
向に平行となるように直列配置するとともに、この直列
伝熱管群に相挾まれたフィン基板領域を切り起こしてな
り、流体流れ方向に隣接する伝熱管の外周面間距離を伝
熱管の外径の０．７倍以下としたことを特徴とする熱交
換器。 - （２）前記流体流れ直交方向に隣接する伝熱管の外周面
間距離を伝熱管の外径の１．４倍以上としたことを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の熱交換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3026286A JPS62190393A (ja) | 1986-02-14 | 1986-02-14 | 熱交換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3026286A JPS62190393A (ja) | 1986-02-14 | 1986-02-14 | 熱交換器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62190393A true JPS62190393A (ja) | 1987-08-20 |
Family
ID=12298789
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3026286A Pending JPS62190393A (ja) | 1986-02-14 | 1986-02-14 | 熱交換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62190393A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5117902A (en) * | 1989-02-01 | 1992-06-02 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Fin tube heat exchanger |
| US5170842A (en) * | 1988-07-22 | 1992-12-15 | Matsushita Refrigeration Company | Fin-tube type heat exchanger |
| US5975198A (en) * | 1997-05-31 | 1999-11-02 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Air conditioner heat-exchanger |
-
1986
- 1986-02-14 JP JP3026286A patent/JPS62190393A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5170842A (en) * | 1988-07-22 | 1992-12-15 | Matsushita Refrigeration Company | Fin-tube type heat exchanger |
| US5117902A (en) * | 1989-02-01 | 1992-06-02 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Fin tube heat exchanger |
| US5975198A (en) * | 1997-05-31 | 1999-11-02 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Air conditioner heat-exchanger |
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