JP2003079704A - 殺菌フィルタユニットおよび空気清浄システム - Google Patents
殺菌フィルタユニットおよび空気清浄システムInfo
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Abstract
染および異臭の発生を防止し、メンテナンス時の安全性
を確保すると共に、省エネルギーを実現できる殺菌フィ
ルタユニットおよび空気清浄システムを提供する。 【解決手段】 集塵濾材2と、この集塵濾材2の上流側
面に沿うように取り付けられた光触媒活性殺菌濾材3と
からなる。
Description
トおよび空気清浄システムに関する。
として、空気清浄機やエアコンなどの空調機器に用いら
れるものがある。これらのエアフィルタの中には空気中
に漂う塵や埃などの異物を除去して清浄な空気を生成す
るのみならず、細菌やカビなどの微生物を濾過して除去
することができるものもある。とりわけ、病院や産業用
クリーンルームなどではHEPAフィルタ(比色法で9
0%以上、計数法では0.3μm以上の粒子を99.9
7%以上取ることができる)やULPAフィルタと呼ば
れる高性能の集塵濾材からなる集塵フィルタを用いてほ
ゞ無菌状態の空気を吐出させることが行われている。
細菌などの微生物を死滅させることができないので、こ
れらの微生物が集塵フィルタ上で増殖する虞れがあっ
た。とりわけ、空気感染する病原菌などを捕獲した場合
には、集塵フィルタ上で増殖した菌が集塵フィルタの下
流側面まで移動すると、二次汚染を引き起こすことが懸
念される。また、集塵フィルタに捕獲された塵埃を栄養
素にしてカビが発生し、異臭が生じることがあった。
換して、二次感染の発生や異臭の発生を抑えることが行
われている。また、集塵フィルタの交換時には集塵フィ
ルタ上で増殖した微生物が周囲に飛散したり作業者に付
着することが懸念される。
線を発光できる光源(以下、UVランプという)を配置
し、この紫外線を用いて集塵フィルタに捕獲された微生
物を死滅させることも行われている。また、紫外線を用
いて直接的に殺菌するものだけでなく、集塵フィルタの
上流側に酸化チタンなどを用いた紫外線触媒フィルタを
配置し、この紫外線触媒フィルタに紫外線を照射するこ
とにより、殺菌効果を発揮させるものも存在する。
菌効果を有する酵素を固定化させて、酵素によって微生
物を分解することを可能とする酵素添加型の集塵フィル
タも考えられている。
Vランプを用いた殺菌法では、UVランプの性能による
制約を受けるという問題があった。つまり、一般的にU
Vランプは電力を紫外線に変換する際の変換効率が悪
く、十分の性能を発揮させるためには多くの電力を消費
する必要があった。また、UVランプは連続使用時の寿
命が短いために、高価格部品を短い周期で交換しなけれ
ばならないことから、ランニングコストや維持費が引き
上げられるという問題があった。そして、UVランプに
よる紫外線の照射光量の低下時や消灯時には殺菌効果が
期待できないという問題もあった。
生物の捕獲率が低いため、微生物をそのまま通過させる
ことがあった。これにより、生きた微生物がそのまま集
塵フィルタに捕獲されることにより、二次感染やカビに
よる異臭の発生が懸念される。加えて、光触媒フィルタ
は集塵フィルタに対して、その上流側に別途設置される
ので、システム構造が複雑になり、設置スペースが大き
くなることが避けられなかった。
造やその触媒特性の制約があり、捕獲した塵埃などによ
って触媒表面が汚れたときには触媒作用が落ちるので、
この光触媒フィルタを長期間にわたって使用した場合
は、十分な殺菌を行うことが困難となり、その後段に設
置された集塵フィルタの面に付着した塵埃内に生きた微
生物が存在する可能性があった。したがって、集塵フィ
ルタの交換作業には依然として危険が伴っていた。
用した場合には、集塵フィルタに確実に捕獲された微生
物については殺菌可能であるが、集塵フィルタを透過し
てしまった微生物については殺菌効果を望むことができ
なかった。このため、酵素添加型の集塵フィルタは極め
て高い塵埃捕獲機能を有する必要があり、それだけ酵素
添加型の集塵フィルタの製造コストが引き上げられと共
に、この特殊な集塵フィルタをより頻繁に交換する必要
があり、それだけランニングコストや維持費が引き上げ
られるという問題があった。
されたものであって、より確実に殺菌性能を維持して、
二次感染および異臭の発生を防止し、メンテナンス時の
安全性を確保すると共に、省エネルギーを実現できる殺
菌フィルタユニットおよび空気清浄システムを提供する
ことを目的としている。
決するための手段を以下のように構成している。第1発
明の殺菌フィルタユニットは、集塵濾材と、この集塵濾
材の上流側面に沿うように取り付けられた光触媒活性殺
菌濾材とからなることを特徴としている。(請求項1)
者が発明し、平成12年3月17日付けで特許出願され
ている発明(特願2000−77196号)に明示して
いる「光触媒活性を有するフィルタ」であり、その構成
は、繊維を立体的に集合して、繊維の間に空気または水
などの液体が通過できる濾過空隙を設けてなるフィルタ
において、繊維が、抗菌活性金属化合物を含有するアク
リロニトリル系繊維を、pH1〜6の範囲内で熱処理を
してなる光触媒活性を有するアクリロニトリル系繊維を
含むものである。
菌活性金属化合物が、銀系化合物であることが好まし
い。さらに、この抗菌活性金属化合物のアクリロニトリ
ル系繊維がアニオン性官能基を有するものであることが
より好ましい。加えて、抗菌性アクリロニトリル系繊維
が、アクリロニトリル系繊維を100〜160℃の湿熱
または乾熱で熱処理してなるものであるが更に望まし
い。
%以上含むことが好ましく、繊維が抗菌性アクリロニト
リル系繊維とバインダ繊維を含むことが望ましい。ま
た、バインダ繊維は未延伸ポリエステル繊維で、バイン
ダ繊維の含有率が20〜90重量%であることがより望
ましい。
光を照射した状態で光触媒反応により連続的にヒドロキ
シラジカルを生成し、微生物を殺菌する。また、暗室下
においても、細菌やカビなどの微生物が透過するときに
この微生物内に抗菌活性金属として例えば銀を取り込む
ように作用し、微生物に対して、強い抗菌力および殺菌
力を有している。図4は銀担持アクリル繊維を80%配
合した光触媒活性殺菌濾材を用いて、その殺菌力を大腸
菌によって試験した結果を示している。
光触媒活性殺菌濾材は、紫外線のような特殊な波長の光
を用いなくても、室内の可視光のエネルギを用いて17
分後には全ての菌(99.99%以上)を死滅させるこ
とができる。また、□印が示すように、暗室下において
も17分後には菌の生存数が2桁少なくなり(99%が
死滅し)、1時間後には全ての菌(99.99%以上)
を死滅させることができる。つまり、本発明に用いる光
触媒活性殺菌濾材は、室内光のような可視光であっても
光が当たることにより、より優れた殺菌力を発揮するこ
とができるが、暗室下においても微生物を殺菌すること
ができる。
た光触媒活性殺菌濾材を透過した大腸菌に対する殺菌効
果の持続性を実験した結果を示している。図5が示すよ
うに、光触媒活性殺菌濾材を透過した後であっても、3
0分後には大部分の菌を殺菌することができ、120分
後には確実に殺菌することができる。
微生物は、ヒドロキシラジカルおよび抗菌活性金属であ
る銀などが微生物内に取り込まれるので、光触媒活性殺
菌濾材から離れたとしても所定の時間内に死滅し、集塵
濾材内で繁殖することがないだけでなく、光触媒活性殺
菌濾材を透過した微生物がたとえ集塵濾材によって捕獲
されなかったとしても、この微生物は所定時間内に確実
に死滅する。つまり、本発明の殺菌フィルタユニットを
用いることにより細菌などの微生物の繁殖を確実に抑え
て、これを減少させることができる。
生物は何れ死滅するものであるから、その全てを確実に
集塵濾材によって捕獲する必要性が低くなり、集塵濾材
のフィルタとしての精度を適宜調整することにより、コ
ストを抑えることができる。また、作業者は集塵濾材を
メンテナンスするときにも、集塵濾材内で繁殖した生き
た微生物に触れる恐れがなく、安全である。
一般の空調機器に用いられるフィルタに代えて取り付け
ることが可能であり、一般の空調機器を極めて容易に微
生物の繁殖を防止可能な滅菌効果のある空気清浄システ
ムとすることができる。とりわけ本発明の殺菌フィルタ
ユニットを用いる光触媒活性殺菌濾材にはこれに触れた
菌を所定時間内に確実に死滅させることが可能であるか
ら、大量の空気を強制循環させるような空調機器に取付
けるだけで、極めて高い滅菌効果のある空気清浄システ
ムを形成することができる。
フィルタユニットと、この殺菌フィルタユニットの光触
媒活性殺菌濾材に対して光を照射する光源とを有するこ
とを特徴としている。(請求項2)
光を照射することにより、より優れた殺菌力を発揮でき
るだけでなく、可視光を発光する光源は高効率、長寿命
かつ安価である汎用のものを用いることができる。すな
わち、製造コストおよびランニングコストや維持費を抑
えられると共に、省エネルギに寄与できる。
ィルタユニットに照射する光の強度を調節するための調
光手段を有する場合には(請求項3)、不必要に強力な
光を照射することがないので、それだけ、エネルギの消
費量を抑えることができ、省エネルギに寄与できる。
は、例えば、適当な殺菌力を発揮するための光量を得る
ために周囲から入射する光の強さにあわせて光量が足り
ないときに足りない分だけ発光させるように調整するこ
とや、微生物の浮遊量に合わせて殺菌力を調整するため
に、殺菌フィルタユニットに照射する光の強度を時間帯
に応じて調整することが考えられる。
フィルタユニットと、この殺菌フィルタユニットに光を
取り入れる光入射窓とを有することを特徴としている。
(請求項4)
ィルタユニットの殺菌力を高めることができる。殺菌フ
ィルタユニットのために別途の光源を設ける必要がない
ので、省エネルギに寄与できる。とりわけ、空気清浄シ
ステムを病院などに設置する場合には、周囲照度が患者
の活動量および微生物の浮遊量の目安となり、微生物が
多く浮遊している状態ではより強力な殺菌力を得ること
ができる。
ット1の構成を示す断面図である。図1において、2は
例えばHEPAクラスの集塵濾材、3はこの集塵濾材2
の上流側面に沿うようにラミネートされた光触媒活性殺
菌濾材、4はこれらの濾材2,3の縁部を隙間なく固定
するフィルタユニット枠である。この殺菌フィルタユニ
ット1は空気が矢印Aに示す方向に流れるように取り付
けられる。
濾材3による複合のフィルタの生成を説明する図であ
る。図2(A)に示すように、本例の集塵濾材2は、例
えば厚みtが1mmの濾材であり、その精度は殺菌フィ
ルタユニット1の使用目的に合わせて適宜選択可能であ
るが、本例では係数法によって0.3μm以上の粒子を
99.97%捕獲できる程度(HEPAクラス)の高性
能な濾材である。
ルタであるから、空気感染する病原菌を扱う研究室や、
隔離室に配置する空気清浄機に用いることが可能であ
る。なお、集塵濾材2の精度は、殺菌フィルタユニット
1を取付ける場所として、例えば、食品衛生管理用、半
導体製造工程管理用、病院による衛生管理用などにわけ
て、適宜の濾過精度を選定することにより、コストパフ
ォーマンスを実現できる。
維は、抗菌活性金属化合物としての例えば銀系化合物な
どの金属イオンを1〜200m・mol/kg含有する
アクリロニトリル系繊維であり、このアクリロニトリル
系繊維としてアニオン系官能基を0.1〜20重量%含
有するものを、pH1〜6好ましくはpH2〜4の範囲
内で、100〜160℃の熱湯または乾熱で熱処理して
なる光触媒活性を有する抗菌性アクリロニトリル系繊維
(銀担持アクリル繊維)を、例えば10〜100重量
%、一般的には10〜90重量%、好ましくは20〜7
0重量%、さらに好ましくは30〜60重量%、最適に
は40〜60重量%使用する繊維である。
とえば、1〜25mm、好ましくは3〜15mmとし
て、太さをたとえば、0.1〜20デニール、好ましく
は0.3〜6デニールとする前記繊維を、60重量%以
上含んで形成された不織布である。そして、その厚み
t’は0.08〜0.3mmである。
材2の少なくとも上流側の面2aにラミネートされるこ
とにより、複合の濾材を形成する。そして、この複合の
濾材は集塵濾材2に捕獲される細菌やカビなどの微生物
を殺菌する。また、殺菌フィルタユニット4の交換時に
おける安全性をさらに高めることができる。
の下流側の面2bにもラミネートされていてもよい。こ
の場合、集塵濾材2に捕獲される微生物が確実に殺菌さ
れると共に、仮に微生物が集塵濾材2を生きて透過する
ことができたとしてもこれを光触媒活性殺菌濾材3によ
って確実に死滅させることができる。とりわけ、集塵濾
材2の下流側の面2bにラミネートされた光触媒活性殺
菌濾材3には、集塵濾材2によって塵埃が取り除かれた
空気が透過するので、光触媒活性殺菌濾材3が塵埃によ
って汚れることがなく、それだけ殺菌力が長期間に渡っ
て持続する。
た複合の濾材は、プリーツ加工が施されることにより複
数の屈曲部1aを形成する。このプリーツ加工は単位面
積当たりの空気の通過面積を拡大し、殺菌フィルタユニ
ット1を透過する際の圧力損失によって生じる空気抵抗
を減少させるものである。
は図1に示すフィルタユニット枠4に固定されることに
より、殺菌フィルタユニット1を構成する。この殺菌フ
ィルタユニット1は、市販されているエアコンや空気清
浄機のエアフィルタと差し替えて使用することも可能で
ある。
フィルタユニット枠4が取り付けられているので、殺菌
フィルタユニット1の取り扱いが容易となり、より信頼
性の高い集塵および殺菌を行うことが可能となるが、本
発明の殺菌フィルタユニット1には必ずしもフィルタユ
ニット枠4が取り付けられている必要はない。
の場合には、純正のエアフィルタに枠がない場合があ
り、その大きさも種々であり、厳密な殺菌性能を必要と
していないので、殺菌フィルタユニット1にはフィルタ
ユニット枠4がない方が取扱いが容易となる。また、家
庭用のエアコンや空気清浄機の場合には、メンテナンス
を少なくすると共に製造コストを引き下げることができ
るように集塵濾材2の精度も荒くすることが可能であ
る。
性殺菌濾材3を透過するときには、光照射下ではヒドロ
キシラジカルを連続的に生成して、これによって微生物
を死滅させることができる。また、暗室下にあっても微
生物内に抗菌活性金属が取り込まれるので、この微生物
に対して、強い抗菌力および殺菌力を発揮できる。特
に、本発明において使用する光触媒活性殺菌濾材3は、
紫外線のような特殊な波長の光ではなく、可視光のエネ
ルギであってもこれを活用して殺菌力を高めることがで
きるので、殺菌フィルタユニット1を既存のエアコンや
空気清浄機のフィルタに差し替えて用いるだけで、効果
的な殺菌作用を得ることができ、既存のエアコンや空気
清浄機が殺菌機能を有する空気清浄システムとなる。
過した微生物には抗菌活性金属が取り込まれるので、こ
の微生物は所定時間内(図5参照)には死滅する。した
がって、たとえ光触媒活性殺菌濾材3を透過した微生物
の幾らかが集塵濾材2によって捕獲されることなく再び
循環したとしても、この微生物は何れ死滅することにな
る。
捕獲性能は、殺菌フィルタユニット1による殺菌性能に
多大の影響を与えることがなく、殺菌力の高い殺菌フィ
ルタユニット1を安価にて製造することができる。した
がって、家庭用エアコンや空気清浄機の場合のように、
大量の空気を循環させながら殺菌作用を得るような空気
清浄システムにおいて、とりわけ有用な殺菌フィルタユ
ニット1となる。
しての空気清浄機5の構成を示す図である。図3におい
て、6は空気清浄機5の本体であり、この本体6は、空
気を吸い込むための吸込グリル6aと、清浄化された空
気を吹き出すための吹出グリル6bとを有し、本体6内
は互いに隔離された第1室6A,第2室6B,第3室6
Cに分けられている。
流側に設けられた殺菌フィルタユニット、9は殺菌フィ
ルタユニット7,8の間に配置されて可視光を発光する
ための蛍光灯、10は殺菌フィルタユニット8に照射さ
れる光の強度を測定する光センサ、11はこの空気清浄
機5の制御回路(調光手段)、12は第2室6B下流端
に配置されて空気の流れを作るためのファンである。
殺菌濾材13と集塵濾材14とからなり、矢印A1 に示
すように吸込グリル6aから第1室6Aに吸い込まれる
空気から大きな粒子の塵埃を取り除くためのプレフィル
タである。このプレフィルタ7は吸込グリル6aに沿う
ように取り付けられるので、その光触媒活性殺菌濾材1
3は周囲の可視光からのエネルギを受けて殺菌作用を高
めることができる。すなわち、この吸込グリル6aが光
照射窓となる。
性殺菌濾材15と、これにラミネートされた集塵素材1
6と、これらの複合の濾材15,16を隙間なく保持す
るフィルタユニット枠17とからなり、このフィルタユ
ニット枠17を第1室と第2室の連通口6cに隙間なく
取り付けられる。なお、この殺菌フィルタユニット8を
構成する集塵濾材16は計数法で0.3μm以上の粒子
を99.97%捕獲できるHEPAクラスの濾材であ
る。
6cを介して第2室6Bに流れ込む空気は、集塵素材1
6の濾過精度に応じた粉塵粒子が取り除かれた、除塵除
菌気体となる。
用のものであり、安価で長寿命かつ高効率のものを用い
ることができる。本例では蛍光灯ランプ9を5本で一つ
の蛍光灯ユニットとしており、これが、殺菌フィルタユ
ニット8および7に光を照射するための光源である。そ
してこの光源9に供給する電力が光センサ10によって
測定される光の強度に応じて制御回路11によって調整
されている。
ニット8に照射される光の強度を測定し、これが光触媒
活性殺菌濾材15による殺菌性能を適切に保つ事ができ
る程度の照度となるように、制御回路11が光源9に供
給する、例えばインバータ出力の電力を調節することに
より、調光を行っている。つまり、前記制御回路11が
調光手段である。この調光手段11が設けられることに
より、空気清浄機5は無駄な電力を浪費することなく、
殺菌に必要な可視光を殺菌フィルタユニット8および7
に照射することができる。
光入射窓6aを介して殺菌フィルタユニット7を透過し
た周囲の光が殺菌フィルタユニット8にも照射されるの
で、調光手段11は光源9に対して電力を全く供給しな
くてもよい。つまり、それだけ光源9の寿命を長くする
ことができる。また、光源9は蛍光灯である必要はな
く、可視光を発光できる所望の光源としてハロゲンラン
プやタングステンランプ、さらには発光ダイオードなど
を用いてもよい。
菌フィルタユニット8に照射される光の強度を所定値以
上になるように行なう例を示しているが、本発明はこの
点を限定するものではない。例えば、細菌やカビなどが
飛び交う量に応じて、殺菌力を高めるように調光するこ
とも可能である。すなわち、一日のうち人がよく活動す
る時間帯により強力な殺菌能力を得られるように光強度
を調節することや、気温や湿度など様々な要素から微生
物の活動が活発になる条件で強い殺菌力を得られるよう
にすることなど、様々な構成が考えられる。
ば運転プログラムによって行うことができる。例えば、
前記空気清浄機5を間欠的に動作させる場合は、空気清
浄機の運転中および直後は、光源9を用いて殺菌フィル
タユニット8に光を照射し、殺菌フィルタユニット8に
捕獲した細菌類の殺菌速度を速めたり、光照射による殺
菌が終了した段階で光源9を消灯して次回の運転まで待
機するなどの動作をプログラムする事ができる。
との連通部に隙間なく取り付けられて、空気清浄機5の
全体的な空気の流れを形成するものである。すなわち、
ファン12の動作によって、矢印A1 に示すように吸込
グリル6aから空気を吸入し、濾過され殺菌された空気
を矢印A2 ,A3 ,A4 に示すように空気清浄機5内に
流して、矢印A5 に示すように吹出グリル6bから吹き
出すことができる。なお、前記ファン12の動作は制御
回路11の運転プログラムによって制御可能である。
5を用いることにより、吸込グリル6aから吸い込んだ
大気中に浮遊する塵埃、および細菌やカビなどの微生物
を殺菌フィルタユニット7,8によって捕らえて除去す
るだけでなく、捕らえた微生物を確実に死滅させること
ができるので、これが空気清浄機5内で繁殖することを
確実に防ぐことができる。
それぞれ可視光による光触媒作用のなる光触媒活性殺菌
濾材13,15を用いて形成されているので、紫外線の
ような特別な光を発光する必要がなく、それだけ効率よ
く殺菌を行うことができる。特に人が活動する場所にお
いては、周囲照度が高くなるので、人の活動によって浮
遊する微生物を効率的に殺菌できる。
7,8を2段構えとすることにより、殺菌フィルタユニ
ット7,8の交換サイクルを長くすることができると共
に、より確実に微生物を殺菌することができる。さら
に、殺菌フィルタユニット7,8内における微生物の繁
殖を確実に防ぐことができるので、殺菌フィルタユニッ
ト7,8の交換時における安全性を確保することも可能
である。
材14,16と、光触媒活性殺菌濾材13,15をラミ
ネートすることにより、光触媒活性機能と、塵埃捕獲機
能を一つの殺菌フィルタユニットに持たせることがで
き、それだけ、省スペース化を図ることができる。
ィルタユニット7,8さえも透過でき、本例の空気清浄
装置5から吹き出される空気中に僅かな微生物が混入し
ていたとしても、この微生物内には光触媒活性殺菌濾材
13,15を透過した時点で既に抗菌活性金属が取り込
まれており、所定時間後には死滅する。したがって、微
生物の繁殖を効果的に抑えることができる。
いることにより、極めて効率的で安全性の高い除塵およ
び殺菌を行って、信頼性の高い衛生管理を行うことがで
きる。また、可視光の利用によって光源9による光の照
射を最小限に抑えることが可能であるから、省エネルギ
に寄与できるだけなく、光源9の寿命を延ばすことがで
き、維持管理にかかる手間や費用を可及的に抑えること
ができる。
ット7,8は、集塵濾材13,16の上流側面に沿うよ
うに光触媒活性殺菌濾材14,15を取り付けた例を示
しているが、この光触媒活性殺菌濾材を集塵濾材13,
16の下流側面にも沿うように取り付けてもよい。すな
わち、集塵濾材13,16の下流側面に取り付けられた
光触媒活性殺菌濾材は上流側に取り付けられた光触媒活
性殺菌濾材14,15に比べて、塵埃が付着しにくく、
殺菌力をより長期間にわたって持続させることができ
る。
ト7の下流側面(裏面側)に光触媒活性殺菌濾材を取り
付けた場合には、光源9からの光が当たることにより、
より強力な殺菌を行うことができる。
ルタユニットおよび空気清浄システムによれば、可視光
のエネルギを用いた強力な殺菌力を有する光触媒活性殺
菌濾材を用いて殺菌を行うことにより、殺菌性能を確実
に維持して、二次感染および異臭の発生を防止し、メン
テナンス時の安全性を確保すると共に、消費エネルギー
の削減を行うことができる。
面図である。
す図である。
る。
す図である。
殺菌作用を示す図である。
集塵濾材、3,13,15…光触媒活性殺菌濾材、5…
空気清浄システム、9…光源(蛍光灯)、11…調光手
段(制御手段)、6a…光入射窓(吸込グリル)。
Claims (4)
- 【請求項1】 集塵濾材と、この集塵濾材の上流側面に
沿うように取り付けられた光触媒活性殺菌濾材とからな
ることを特徴とする殺菌フィルタユニット。 - 【請求項2】 請求項1に記載の殺菌フィルタユニット
と、この殺菌フィルタユニットの光触媒活性殺菌濾材に
対して光を照射する光源とを有することを特徴とする空
気清浄システム。 - 【請求項3】 前記光源から殺菌フィルタユニットに照
射する光の強度を調節するための調光手段を有する請求
項2に記載の空気清浄システム。 - 【請求項4】 請求項1に記載の殺菌フィルタユニット
と、この殺菌フィルタユニットに光を取り入れる光入射
窓とを有することを特徴とする空気清浄システム。
Priority Applications (1)
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JP2001281099A JP4113345B2 (ja) | 2001-09-17 | 2001-09-17 | 殺菌フィルタユニットおよび空気清浄システム |
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ID=19104989
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- 2001-09-17 JP JP2001281099A patent/JP4113345B2/ja not_active Expired - Lifetime
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