JPS6142194B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6142194B2 JPS6142194B2 JP55008743A JP874380A JPS6142194B2 JP S6142194 B2 JPS6142194 B2 JP S6142194B2 JP 55008743 A JP55008743 A JP 55008743A JP 874380 A JP874380 A JP 874380A JP S6142194 B2 JPS6142194 B2 JP S6142194B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- tube
- fluid
- channel
- temperature
- outlet
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
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
- F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
- F28F9/02—Header boxes; End plates
- F28F9/0202—Header boxes having their inner space divided by partitions
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D7/06—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits having a single U-bend
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は高温、高圧流体を適用する熱交換器の
厚い管板の温度勾配を小さくし、それにより発生
する熱応力を軽減させた熱交換器に関する。
厚い管板の温度勾配を小さくし、それにより発生
する熱応力を軽減させた熱交換器に関する。
化学工業プラントまたはその他の各種産業プラ
ントにおいては燃焼および反応等において生成さ
れた高温ガスからの熱回収および熱交換に一般に
熱交換器が使用される。
ントにおいては燃焼および反応等において生成さ
れた高温ガスからの熱回収および熱交換に一般に
熱交換器が使用される。
従来より熱交換器は種々の形式のものが使用さ
れているが、その一つとしてＵ字管を使用するも
のがある。この形式のものは熱交換器の管と胴と
の間に生ずる温度差により発生する熱膨張の差が
原因である熱応力の発生を防止する点において優
れている。
れているが、その一つとしてＵ字管を使用するも
のがある。この形式のものは熱交換器の管と胴と
の間に生ずる温度差により発生する熱膨張の差が
原因である熱応力の発生を防止する点において優
れている。
このＵ字管式熱交換器の従来より使用されてい
る形式を第１図ａ，a′，ｂ，b′に示す。第１図ａ
は従来のＵ字管式熱交換器の一例の説明断面図
で、低温の第１流体の入口および出口を有する胴
１内にＵ字管２が配置され、胴１の下端部には管
板３が固着し、該管板３にはＵ字管２の両端２
ａ，２ｂが貫通固定され、胴１の外方に開口す
る。管板３の胴１と反対側にはチヤンネル胴４、
蓋５にて隔離されたチヤンネルがあり、このチヤ
ンネルは隔壁６により２室に分割されている。こ
の２室の一方には第２流体入口７、他方には第２
流体の出口８が設置され、また前記Ｕ字管２の第
２流体の流入する一方の端２ａは前記２室の一方
の室に全部開口し、Ｕ字管２の第２流体の流出す
る他の端２ｂは他方の室に全部開口している。第
１図a′はａのＡ−Ａ断面を示したものである。
る形式を第１図ａ，a′，ｂ，b′に示す。第１図ａ
は従来のＵ字管式熱交換器の一例の説明断面図
で、低温の第１流体の入口および出口を有する胴
１内にＵ字管２が配置され、胴１の下端部には管
板３が固着し、該管板３にはＵ字管２の両端２
ａ，２ｂが貫通固定され、胴１の外方に開口す
る。管板３の胴１と反対側にはチヤンネル胴４、
蓋５にて隔離されたチヤンネルがあり、このチヤ
ンネルは隔壁６により２室に分割されている。こ
の２室の一方には第２流体入口７、他方には第２
流体の出口８が設置され、また前記Ｕ字管２の第
２流体の流入する一方の端２ａは前記２室の一方
の室に全部開口し、Ｕ字管２の第２流体の流出す
る他の端２ｂは他方の室に全部開口している。第
１図a′はａのＡ−Ａ断面を示したものである。
また第１図ｂは、従来のＵ字管式熱交換器の他
の形式の説明断面図である。この形式は、第１図
ａのものと同様に胴１内にＵ字管２が収容されチ
ヤンネル胴４、蓋５により隔離されたチヤンネル
を有するものであるが、該チヤンネル内に第２流
体入口７を有する内部チヤンネル９が設けられ、
内部チヤンネル９の管板には第２流体が流入する
Ｕ字管２の一方の管端２ａが開口し、内部チヤン
ネル９とチヤンネル胴４との間にある管板３の環
状部分に、第２流体が流出するＵ字管２の他方の
管端２ｂが開口している。第１図b′はｂのＢ−Ｂ
断面を示す。
の形式の説明断面図である。この形式は、第１図
ａのものと同様に胴１内にＵ字管２が収容されチ
ヤンネル胴４、蓋５により隔離されたチヤンネル
を有するものであるが、該チヤンネル内に第２流
体入口７を有する内部チヤンネル９が設けられ、
内部チヤンネル９の管板には第２流体が流入する
Ｕ字管２の一方の管端２ａが開口し、内部チヤン
ネル９とチヤンネル胴４との間にある管板３の環
状部分に、第２流体が流出するＵ字管２の他方の
管端２ｂが開口している。第１図b′はｂのＢ−Ｂ
断面を示す。
これらの熱交換器を操作する場合第１図ａの形
式においては第２流体入口７より高温の第２流体
がチヤンネル内に入りＵ字管端２ａよりＵ字管２
に流入し、胴１内の第１流体と熱交換後管端２ｂ
より低温になつてチヤンネルに入り、出口８より
排出される。
式においては第２流体入口７より高温の第２流体
がチヤンネル内に入りＵ字管端２ａよりＵ字管２
に流入し、胴１内の第１流体と熱交換後管端２ｂ
より低温になつてチヤンネルに入り、出口８より
排出される。
この場合チヤンネルは隔壁６により２分されて
いるので第２流体入口側のチヤンネルには高温の
第２流体が充満し、そのため管板３が高温にな
る。
いるので第２流体入口側のチヤンネルには高温の
第２流体が充満し、そのため管板３が高温にな
る。
また第２流体出口側チヤンネルには低温の第２
流体が入るので、この部分の管板３は入口側に比
較して低温になる。この温度分布状態は第１図
a″に示すごとく、非対称となりこのため管板３に
は大きい熱応力が発生する。この熱応力は熱交換
器の設計に困難を生じさせる原因となる。
流体が入るので、この部分の管板３は入口側に比
較して低温になる。この温度分布状態は第１図
a″に示すごとく、非対称となりこのため管板３に
は大きい熱応力が発生する。この熱応力は熱交換
器の設計に困難を生じさせる原因となる。
第１図ｂの形式のものは高温の第２流体は入口
７より内部チヤンネル９に入りＵ字管入口よりＵ
字管２内に入り、胴１内の第１流体と熱交換後、
温度が低下して出口２ｂより内部チヤンネル９の
外周部のチヤンネル内に入り出口８より装置外に
排出される。この場合内部チヤンネル９内には高
温の第２流体が充満するので、それに接する管板
３の温度は高温になり、一方内部チヤンネル９の
外側の管板３は熱交換後の低温の第２流体に接す
るので低温となり、管板の温度分布は第２図
b″に示すごとく中央部が高く、外周部が低くな
る。この温度差により管板３は熱応力が発生す
る。この熱応力は第１図ａの場合より多少低めで
あるが、この第１図ｂの場合の管配列を形成する
のは難しい。
７より内部チヤンネル９に入りＵ字管入口よりＵ
字管２内に入り、胴１内の第１流体と熱交換後、
温度が低下して出口２ｂより内部チヤンネル９の
外周部のチヤンネル内に入り出口８より装置外に
排出される。この場合内部チヤンネル９内には高
温の第２流体が充満するので、それに接する管板
３の温度は高温になり、一方内部チヤンネル９の
外側の管板３は熱交換後の低温の第２流体に接す
るので低温となり、管板の温度分布は第２図
b″に示すごとく中央部が高く、外周部が低くな
る。この温度差により管板３は熱応力が発生す
る。この熱応力は第１図ａの場合より多少低めで
あるが、この第１図ｂの場合の管配列を形成する
のは難しい。
本発明の目的は、上記Ｕ字管型熱交換器に発生
する問題点を解消し、特に管板の発生する熱応力
を小さくした新規な熱交換器を提供するにある。
する問題点を解消し、特に管板の発生する熱応力
を小さくした新規な熱交換器を提供するにある。
以下本発明をその一実施例について図面を参照
しつつ説明する。
しつつ説明する。
第２図は本発明の熱交換器の一実施例の説明断
面図であつて、胴１１には第１流体入口１２、出
口１３があり、下端部に管板１４が固着されてい
る。管板１４の胴と反対側にはチヤンネル胴１５
が結合され、該チヤンネル胴１５の下端は蓋１６
により覆われ、このチヤンネル胴１５、蓋１６お
よび管板１４によつて隔離されたチヤンネルが形
成される。このチヤンネルは仕切り管板１７によ
り上下２室１８，１９に分割される。上室１８に
は第２流体出口２０、下室、即ちチヤンネル空間
の管板１４からの隔離部には第２流体入口２１が
設置される。多数のＵ字管２２は胴１１内に配置
され、各部の一端は仕切管板１７の下面に開口し
てチヤンネル下室１９と通じ、他端は管板１４下
面に開口してチヤンネル上室１８と通じている。
面図であつて、胴１１には第１流体入口１２、出
口１３があり、下端部に管板１４が固着されてい
る。管板１４の胴と反対側にはチヤンネル胴１５
が結合され、該チヤンネル胴１５の下端は蓋１６
により覆われ、このチヤンネル胴１５、蓋１６お
よび管板１４によつて隔離されたチヤンネルが形
成される。このチヤンネルは仕切り管板１７によ
り上下２室１８，１９に分割される。上室１８に
は第２流体出口２０、下室、即ちチヤンネル空間
の管板１４からの隔離部には第２流体入口２１が
設置される。多数のＵ字管２２は胴１１内に配置
され、各部の一端は仕切管板１７の下面に開口し
てチヤンネル下室１９と通じ、他端は管板１４下
面に開口してチヤンネル上室１８と通じている。
第３図は管端部を仕切管板１７に取り付ける方
法の説明断面図である。図に示すごとくＵ字管２
２の管端は管板１４に固着され、その管端部に別
の直管２３を拡管法等を用いてＵ字管に連結し、
上チヤンネル１８を通し中空ネジ等を用いて仕切
管板１７に直管２３を固着させる。
法の説明断面図である。図に示すごとくＵ字管２
２の管端は管板１４に固着され、その管端部に別
の直管２３を拡管法等を用いてＵ字管に連結し、
上チヤンネル１８を通し中空ネジ等を用いて仕切
管板１７に直管２３を固着させる。
第４図ａ，ｂは第２図のＡ−Ａ断面Ｂ−Ｂ断面
を示しh1〜８は高温第２流体流入側、l1〜８は低
温第２流体流出側の管を示す。このようにしてｈ
と１がより近く隣り合うものが互いに異種である
よう、即ち例えばh3の周囲にはh1，l1，h2，l4，
h6，l5，h5及びl3が配置され何れもh3に隣り合つ
ているが、l1，l4，l5及びl3の方がh1，h2，h6及び
h5よりもh3に近く配置され他の何れのｈ又はｌに
ついても同様である如く、交互になるように配置
される。管はh1とl2、l1とh2とが上部で連通し、
他の列も同様に連通している。
を示しh1〜８は高温第２流体流入側、l1〜８は低
温第２流体流出側の管を示す。このようにしてｈ
と１がより近く隣り合うものが互いに異種である
よう、即ち例えばh3の周囲にはh1，l1，h2，l4，
h6，l5，h5及びl3が配置され何れもh3に隣り合つ
ているが、l1，l4，l5及びl3の方がh1，h2，h6及び
h5よりもh3に近く配置され他の何れのｈ又はｌに
ついても同様である如く、交互になるように配置
される。管はh1とl2、l1とh2とが上部で連通し、
他の列も同様に連通している。
上記本発明実施例の熱交換器を使用する場合、
第１流体は入口１２より胴１１内に入り、第２流
体との熱交換により加熱されて出口１３より装置
外に排出される。一方高温の第２流体はチヤンネ
ル下室１９にある入口２１より前記下室１９に入
り仕切り管板１７に開口しているＵ字管入口２２
ａよりＵ字管内に入り、胴１１内のＵ字管２２部
にて前記第１流体と熱交換後温度が降下し、管板
１４に開口しているＵ字管出口２２ｂよりチヤン
ネル上室に入り、さらに出口２０より装置外に排
出される。
第１流体は入口１２より胴１１内に入り、第２流
体との熱交換により加熱されて出口１３より装置
外に排出される。一方高温の第２流体はチヤンネ
ル下室１９にある入口２１より前記下室１９に入
り仕切り管板１７に開口しているＵ字管入口２２
ａよりＵ字管内に入り、胴１１内のＵ字管２２部
にて前記第１流体と熱交換後温度が降下し、管板
１４に開口しているＵ字管出口２２ｂよりチヤン
ネル上室に入り、さらに出口２０より装置外に排
出される。
この際管板１４は第１流体と熱交換後の低温の
第２流体と接し、高温の第２流体に直接触れるこ
とはない。管板１４の温度分布は第４図ｃに示す
ごときものとなり、Ｕ字管入口側h1〜８に接する
部分の温度は高めになり、出口側l1〜８に接する
部分の温度は低めになるが、従来の第１図a″，
b′に示されたものにくらべて、上下の温度差は少
なく、分布比較的平担にならされた形となる。従
つて管板１４に発生する熱応力は極めて小さいも
のになる。
第２流体と接し、高温の第２流体に直接触れるこ
とはない。管板１４の温度分布は第４図ｃに示す
ごときものとなり、Ｕ字管入口側h1〜８に接する
部分の温度は高めになり、出口側l1〜８に接する
部分の温度は低めになるが、従来の第１図a″，
b′に示されたものにくらべて、上下の温度差は少
なく、分布比較的平担にならされた形となる。従
つて管板１４に発生する熱応力は極めて小さいも
のになる。
Ｕ字管の配列は第５図ａ，ｂに示すごとく、曲
部の曲率径を小さくして、個々のＵ字管の入口側
と出口側との管を隣り合わせた型にすることもで
きる。
部の曲率径を小さくして、個々のＵ字管の入口側
と出口側との管を隣り合わせた型にすることもで
きる。
第６図は本発明の他の実施例の説明断面図であ
つて、本実施例ではチヤンネル３０に内部チヤン
ネル室３１を配し、高温の第２流体は内部チヤン
ネル室３１に入りその後Ｕ字管を通つて熱交換し
温度降下後チヤンネル３０内の内部チヤンネル室
３１外周部に入り出口より排出される。この場合
内部チヤンネル室３１の内面を断熱材で被覆して
おくのがよい。こうすることにより内部チヤンネ
ル室３１の外壁は直接高温の第２流体に接するこ
とはないので、この内部チヤンネル室３１の外壁
の材質は特に高温用のものを使用する必要がな
く、チヤンネル３０ももちろん高温の第２流体に
呈されることがないので、設計的にも材質的にも
低温ベースで実施し得る。
つて、本実施例ではチヤンネル３０に内部チヤン
ネル室３１を配し、高温の第２流体は内部チヤン
ネル室３１に入りその後Ｕ字管を通つて熱交換し
温度降下後チヤンネル３０内の内部チヤンネル室
３１外周部に入り出口より排出される。この場合
内部チヤンネル室３１の内面を断熱材で被覆して
おくのがよい。こうすることにより内部チヤンネ
ル室３１の外壁は直接高温の第２流体に接するこ
とはないので、この内部チヤンネル室３１の外壁
の材質は特に高温用のものを使用する必要がな
く、チヤンネル３０ももちろん高温の第２流体に
呈されることがないので、設計的にも材質的にも
低温ベースで実施し得る。
上記実施例ではＵ字管を使用した熱交換器につ
いて説明したが高温の第２流体の入るチヤンネル
を隔離して、高温の第２流体が直接厚肉の管板に
接触しない本発明の構造は、Ｕ字管式熱交換器以
外の熱交換器にも適用可能で、それらも本発明の
範囲内である。
いて説明したが高温の第２流体の入るチヤンネル
を隔離して、高温の第２流体が直接厚肉の管板に
接触しない本発明の構造は、Ｕ字管式熱交換器以
外の熱交換器にも適用可能で、それらも本発明の
範囲内である。
第１図ａ，ｂは従来のＵ字管型熱交換器の説明
縦断面図、a′はａのＡ−Ａ断面図b′はｂのＢ−Ｂ
断面図、a″，b″はａ，ｂそれぞれの管板の温度
分布図、第２図は本発明熱交換器の説明縦断面
図、第３図は管端部の管板取付部の詳細説明断面
図、第４図ａは第２図のＡ−Ａ断面、ｂはＢ−Ｂ
断面図、ｃは第２図の管板の温度分布図、第５図
ａ，ｂは他の実施例の配管説明図、第６図は本発
明のその他の実施例の説明縦断面図である。 １１：胴、１４：管板、１５：チヤンネル胴、
１６：蓋、１７：仕切管板、１８：上室、１９：
下室、２０：第２流体出口、２１：第２流体入
口、２２：Ｕ字管。
縦断面図、a′はａのＡ−Ａ断面図b′はｂのＢ−Ｂ
断面図、a″，b″はａ，ｂそれぞれの管板の温度
分布図、第２図は本発明熱交換器の説明縦断面
図、第３図は管端部の管板取付部の詳細説明断面
図、第４図ａは第２図のＡ−Ａ断面、ｂはＢ−Ｂ
断面図、ｃは第２図の管板の温度分布図、第５図
ａ，ｂは他の実施例の配管説明図、第６図は本発
明のその他の実施例の説明縦断面図である。 １１：胴、１４：管板、１５：チヤンネル胴、
１６：蓋、１７：仕切管板、１８：上室、１９：
下室、２０：第２流体出口、２１：第２流体入
口、２２：Ｕ字管。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 第１流体を収容する胴と、前記第１流体と熱
交換する高温の第２流体を内部に流し、前記胴内
に配置された管と、管板とを有する熱交換器にお
いて、前記管板の前記胴と反対側に、前記第２流
体出口および、入口を配置したチヤンネルが配置
され、該チヤンネルには前記第２流体の熱交換後
の管出口が前記管板を貫通して開口し、前記チヤ
ンネルには前記管板との間に空隙を設けた隔離部
があり、該隔離部には前記高温の第２流体入口と
前記管板を貫通して前記胴内に配置された前記管
の高温側入口とが配置され、前記管板において高
温入口側管と低温出口側管とがより近く隣り合う
ものが互いに異種であるように交互に配置される
ことにより管板の熱応力を減ずることを特徴とす
る熱交換器。 ２ 前記チヤンネルを仕切管板により分割して作
られた隔離部を有する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。 ３ 前記チヤンネル内に別に設けたチヤンネル室
によつて隔離部を構成する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 (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP874380A JPS56108097A (en) | 1980-01-30 | 1980-01-30 | Heat exchanger |
| US06/196,627 US4368778A (en) | 1980-01-30 | 1980-10-14 | Heat exchanger with U-tubes |
| DE19803039745 DE3039745A1 (de) | 1980-01-30 | 1980-10-22 | Waermeaustauscher |
| GB8034351A GB2068525B (en) | 1980-01-30 | 1980-10-24 | Heat exchanger |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP874380A JPS56108097A (en) | 1980-01-30 | 1980-01-30 | Heat exchanger |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56108097A JPS56108097A (en) | 1981-08-27 |
| JPS6142194B2 true JPS6142194B2 (ja) | 1986-09-19 |
Family
ID=11701413
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP874380A Granted JPS56108097A (en) | 1980-01-30 | 1980-01-30 | Heat exchanger |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4368778A (ja) |
| JP (1) | JPS56108097A (ja) |
| DE (1) | DE3039745A1 (ja) |
| GB (1) | GB2068525B (ja) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5878095A (ja) * | 1981-11-02 | 1983-05-11 | Mitsui Toatsu Chem Inc | 熱交換器 |
| GB2138119B (en) * | 1983-03-15 | 1986-07-02 | Asahi Glass Co Ltd | Joint structure for a tube and a header |
| DE3323987A1 (de) * | 1983-07-02 | 1985-01-10 | Balcke-Dürr AG, 4030 Ratingen | Mehrstufiger waermetauscher |
| JPS6239193U (ja) * | 1985-08-21 | 1987-03-09 | ||
| DE3640970A1 (de) * | 1986-11-29 | 1988-06-09 | Gutehoffnungshuette Man | Rohrbuendelwaermetauscher |
| GB2230594B (en) * | 1989-04-21 | 1993-09-01 | Rolls Royce Plc | Heat exchanger |
| US5596877A (en) * | 1995-08-16 | 1997-01-28 | Baltimore Aircoil Company, Inc. | Header and coil arrangement for cooling apparatus |
| EP1844285A4 (en) * | 2005-02-02 | 2011-12-21 | Carrier Corp | MULTI-CHANNEL FLAT TUBE HEAT EXCHANGERS |
| FR2889298B1 (fr) * | 2005-07-28 | 2010-11-26 | Airbus France | Echangeur thermique, ensemble propulseur, et aeronef comportant un tel ensemble propulseur |
| WO2007104580A2 (de) * | 2006-03-16 | 2007-09-20 | Behr Gmbh & Co. Kg | Wärmetauscher für ein kraftfahrzeug |
| JP7695072B2 (ja) * | 2020-12-17 | 2025-06-18 | 三星電子株式会社 | 熱交換器及びこの熱交換器を用いた空気調和機 |
| US12061052B2 (en) * | 2020-12-17 | 2024-08-13 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Heat exchanger and air conditioner having the same |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US130088A (en) * | 1872-07-30 | Improvement in radiators for steam-heaters | ||
| GB191328847A (en) * | 1913-12-15 | 1914-04-02 | George Wilkinson | Improvements in Apparatus for Heating Water or other Liquids. |
| US2502675A (en) * | 1946-12-23 | 1950-04-04 | Modine Mfg Co | Cleanable type heat exchanger |
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| US3231013A (en) * | 1961-01-27 | 1966-01-25 | Licencia Talalmanyokat | Controlling the heat exchangers of air condensation apparatus |
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-
1980
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- 1980-10-24 GB GB8034351A patent/GB2068525B/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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