JP3756980B2 - 吸収式冷凍機のためのプレート型吸収器 - Google Patents
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- Y02B30/62—Absorption based systems
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Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、吸収式冷凍機に用いるプレート型吸収器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１は、吸収式冷凍機１の原理を説明するための系統図である。再生器２では、加熱源たとえば都市ガスによって希吸収液３が加熱され、冷媒蒸気が分離されて濃吸収液が得られる。冷媒蒸気は凝縮器４で冷却凝縮され冷媒液５となる。冷媒液５は、減圧弁６で減圧され、蒸発器７で被冷却液、たとえば水を冷却し、冷媒液自身は蒸発する。蒸発器７を減圧に保ち、冷媒液の蒸発を促進するために冷媒蒸気は、吸収器８で再生器２からの濃吸収液で吸収される。濃吸収液は、冷媒蒸気を吸収して希吸収液９となり、溶液ポンプ１０で加圧され、熱交換器１１を介して再生器２へ送られる。再生器２からの濃吸収液３は、減圧弁１２で減圧され、熱交換器１１を介して吸収器８に送られる。吸収液が冷媒蒸気を吸収するときに発熱するので、吸収器８は冷却水で冷却される。蒸発器７には冷媒ポンプ１１が設けられ、未蒸発の冷媒液１２が循環される。
【０００３】
従来技術の典型的な吸収器は、吸収液が上部から噴霧され、その下に水平多管式の冷却水管が設けられ、その冷却水管の外側を吸収液が滴下しながら冷媒蒸気を吸収するものである。この方式の吸収器では、伝熱面積を大きくするために冷却水管を密に設けねばならず、このため冷却水管の間隔を狭くする必要がある。一方、冷却水管の間は、蒸発器からの冷媒蒸気が流れる。冷媒蒸気の流速は、最も蒸発器寄りが最大で、一般に５０ｍ／ｓを超えると抵抗が増え、吸収器の性能が低下する。したがって冷却水管の間隔は、一般に蒸気流速が５０ｍ／ｓを超えないように設計されており、このため単位断面積当りの冷却水管の数が制限され、吸収器のコンパクト化が図れないという問題がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、吸収式冷凍機に用いる吸収効率が高くコンパクトなプレート型吸収器を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、希吸収液から冷媒蒸気を分離して濃吸収液を得る再生器と、前記冷媒蒸気を冷却し、冷媒液を得る凝縮器と、冷媒液を減圧下で蒸発させ、被冷却液を冷却する蒸発器と、蒸発器で発生した冷媒蒸気を濃吸収液で吸収する吸収器とを含み、吸収液を再生器と吸収器との間で熱交換器を介して循環する吸収式冷凍機において、
水平に波状の凹凸を有し、両側部を閉じられた垂直な２枚の波板で構成され、
上部に吸収液分散トレーが設けられ、吸収液分散トレーから吸収液が、前記２枚の波板の外面に沿って流下し、
２枚の波板で挟まれた内部に、冷却水が一方側下部から供給され、他方側上部から排出され、
前記２枚の波板が凹部同志および凸部同志が相対するように組合わされ、冷却水通路に心材が配置されていることを特徴とする吸収式冷凍機のためのプレート型吸収器である。
本発明に従えば、水平に波状の凹凸を有し、両側部を閉じられた２枚の波板で構成されたプレート型吸収器を用い、プレートを冷媒蒸気の流れ方向と平行にできるので、冷媒蒸気通路の吸収器入口の流速はどの部分も一定であり、この流速を５０ｍ／ｓに設計すれば、プレート間隔（隣接プレート型吸収器との間隔）を１４ｍｍ程度と狭くできる。またプレートの外形が水平波状であるので、縦横同一の長さの平板と比較して２０〜３０％伝熱面積を増加できる。これらによって水平多管式の従来型吸収器に比して約１／２の大きさにできる。
【０００６】
また、２枚の波板が凹部同志、凸部同志が相対し、内部に心材が配置されているので、冷却水の流れに乱流を起こさせ伝熱性能を向上することができる。また心材は、補強材としても作用し、吸収器内外面の大きい圧力差（たとえば外面０．０１気圧、内面６〜８気圧）に耐える。
【０００７】
また本発明は、前記吸収液分散トレーが樋状であり、両側面上部に多数のスリットが等間隔で上下方向に設けられていることを特徴とする。
本発明に従えば、吸収液分散の方法が樋状トレーであって、両側面上部に多数のスリットが等間隔に設けられている。この樋状トレーに吸収液が供給されるので、スリットから吸収液が均等に波板の外面に流下し、冷媒蒸気が効率よく吸収される。また従来技術のように吸収液が吸収器の上部から噴射されるものに比し、吸収液が蒸発器側へ流出することが防がれる。
【０００８】
また本発明は、前記波板が、ピッチ２〜５ｍｍ、波の深さ０．５〜２ｍｍ、凸部の曲げ半径０．２〜２ｍｍであることを特徴とする。
本発明に従えば、波板の好ましい形状が示されている。この形状は、本発明者らが実験の結果求めたもので、吸収効率を高く保ち、かつ加工のし易いものである。なお、この形状では、吸収液が波板の外面から離脱することがなく、外面全体が濡れ、吸収液が冷媒蒸気を吸収した際にその濃度差から生じるマランゴニ対流を阻害しない。このため熱貫流率が２０００〜２５００ｋｃａｌ／ｍ2ｈ℃に向上する（従来の水平多管式の熱貫流率は１５００ｋｃａｌ／ｍ2ｈ℃程度である）。
【０００９】
また本発明は、前記吸収液分散トレーには、０．５〜１．５ｍｍのスリットが５〜２０ｍｍ間隔で設けられることを特徴とする。
本発明に従えば、吸収液分散トレーの好ましい形状が示されている。この形状は、本発明者らが実験の結果求めたもので、この範囲で吸収液が水平方向に均等に波板外面を流下する。
吸収器の材質は、本発明では特に限定しないが、熱伝導率の高い金属製であることが好ましく、水平多管式の冷却管と同様に銅製であることが加工の面からも好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明を実施の形態によってより具体的に説明する。なお吸収式冷凍機の構成は、図１に基づいて従来技術で説明したものと同一である。
【００１１】
図２は本発明のプレート型吸収器２１の正面図、図３は平面図、図４は一部拡大断面図である。２枚の波板２２ａ，２２ｂは、凹部同志、凸部同志が対向するように設けられ、両側部２３ａ，２３ｂが閉じられている。また上部は冷却水出口ヘッダ２４を形成しており、下部も同様の冷却水入口ヘッダ２５を形成している。冷却水は、冷却水供給管２６から冷却水入口ヘッダ２５に入り、２枚の波板２２ａ，２２ｂの間を上昇し、冷却水出口ヘッダ２４から冷却水排出管２７へ導かれ、さらに凝縮器４を冷却する。
【００１２】
一方、吸収液は、冷却水出口ヘッダ２４の上部に設けられた樋状の吸収液分散トレー２８に供給され、トレー２８に設けられたスリット２９から、波板の外側に沿って均一の厚さの膜状に流下する。
【００１３】
吸収器２１は、図３に示すように複数枚が矢符３１で示す冷媒蒸気の流れる方向に平行に設けられる。吸収器２１の大きさは、たとえば幅Ａ＝３６５ｍｍ、縦Ｂ＝６００ｍｍとされ、１枚で１ＲＴ（冷凍トン）の吸収器として用いられる。したがって１００ＲＴの吸収式冷凍機に対しては、図３の５枚並べられたものが、その２０倍の１００枚並ぶことになる。
【００１４】
図５は、本発明の吸収器２１に用いる波板の形状を示す断面図である。２枚の波板２２ａ，２２ｂの内面を冷却水が上昇し、吸収液は波板２２ａ，２２ｂの外面を波板２２ａ，２２ｂに沿って流下する。図５では、波板２２ｂ上の吸収液膜は省略してある。一般の吸収式冷凍機の吸収液には、ＬｉＢｒの濃厚水溶液（ＬｉＢｒ 約６３％）が用いられる。この液の表面張力は８６ｄｙｎ／ｃｍと高く、吸収液に吸収された冷媒が速やかに均一に混ざるのを防ぐ。このためｎ−オクチルアルコールのような表面活性剤が添加され、表面張力を２０〜３０ｄｙｎ／ｃｍに低下している。この表面張力の吸収液に対し波板２２ａ，２２ｂの上向きの部分３２ａと下向の部分３２ｂとで略等しい厚さの吸収液の膜を作るために種々の形の波板について実験をして、波板のピッチＰ＝２〜５ｍｍ、好ましくは３〜４ｍｍ、波の深さｈ＝０．５〜２ｍｍ、好ましくは０．７〜１．５ｍｍ、山部曲げ半径ｒ＝０．２〜２ｍｍ、好ましくは１．０ｍｍを得た。
【００１５】
図６は、本発明の吸収器２１に用いる吸収液分散トレーの溝の形状を示す正面図である。前記吸収液を用いて流下実験を行った結果、スリット幅Ｗ＝０．５〜１．５ｍｍ、好ましくは１ｍｍ、スリット間隔Ｓ＝５〜２０ｍｍ、好ましくは１０〜１５ｍｍのものが、吸収液が吸収器２１の幅方向に均一な厚さの膜を作ることが判明した。
【００１６】
図５に示すように、冷却水通路には、心材３５が上下方向に設けられており、凹部同志が対向する部分には邪魔板３６が設けられている。邪魔板３６によって冷却水の上下方向の流れが制限される。図７は、図６の切断面線ＶＩＩ−ＶＩＩによる断面図である。心材３５は、波板２２ａ，２２ｂの凸部が相対する部分で、ダンボール状に屈曲し、波板２２ａ，２２ｂの形を保持するとともに、冷却水の幅方向の流れを制限する。心材３５と邪魔板３６とによって冷却水は、その流れが制限され乱流となり伝熱効率を上昇する。
【００１７】
また本発明の吸収器は、１ＲＴ当り１枚または２ＲＴ当り１枚という設計にでき、多量生産でコストダウンを図ることができる。
【００１８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、吸収式冷凍機の吸収器の大きさを、約半分にでき、吸収式冷凍機の大きさを大幅に縮小できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】吸収式冷凍機１の原理を説明するための系統図である。
【図２】本発明の一実施例の吸収式冷凍機のためのプレート型吸収器２１の正面図である。
【図３】吸収器２１の平面図である。
【図４】吸収器２１の上部の部分断面図である。
【図５】吸収器２１の波板２２ａ，２２ｂと心材３５と邪魔板３６との関係を示す拡大断面図である。
【図６】吸収液分散トレー２８の拡大正面図である。
【図７】図５の切断面線ＶＩＩ−ＶＩＩによる断面図である。
【符号の説明】
１ 吸収式冷凍機
２ 再生器
４ 凝縮器
７ 蒸発器
８ 吸収器
２１ 本発明の一実施例のプレート型吸収器
２２ 波板
２３ 側部
２６ 冷却水供給管
２７ 冷却水排出管
２８ 吸収液分散トレー
２９ スリット
３５ 心材
３６ 邪魔板
【発明が属する技術分野】
本発明は、吸収式冷凍機に用いるプレート型吸収器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１は、吸収式冷凍機１の原理を説明するための系統図である。再生器２では、加熱源たとえば都市ガスによって希吸収液３が加熱され、冷媒蒸気が分離されて濃吸収液が得られる。冷媒蒸気は凝縮器４で冷却凝縮され冷媒液５となる。冷媒液５は、減圧弁６で減圧され、蒸発器７で被冷却液、たとえば水を冷却し、冷媒液自身は蒸発する。蒸発器７を減圧に保ち、冷媒液の蒸発を促進するために冷媒蒸気は、吸収器８で再生器２からの濃吸収液で吸収される。濃吸収液は、冷媒蒸気を吸収して希吸収液９となり、溶液ポンプ１０で加圧され、熱交換器１１を介して再生器２へ送られる。再生器２からの濃吸収液３は、減圧弁１２で減圧され、熱交換器１１を介して吸収器８に送られる。吸収液が冷媒蒸気を吸収するときに発熱するので、吸収器８は冷却水で冷却される。蒸発器７には冷媒ポンプ１１が設けられ、未蒸発の冷媒液１２が循環される。
【０００３】
従来技術の典型的な吸収器は、吸収液が上部から噴霧され、その下に水平多管式の冷却水管が設けられ、その冷却水管の外側を吸収液が滴下しながら冷媒蒸気を吸収するものである。この方式の吸収器では、伝熱面積を大きくするために冷却水管を密に設けねばならず、このため冷却水管の間隔を狭くする必要がある。一方、冷却水管の間は、蒸発器からの冷媒蒸気が流れる。冷媒蒸気の流速は、最も蒸発器寄りが最大で、一般に５０ｍ／ｓを超えると抵抗が増え、吸収器の性能が低下する。したがって冷却水管の間隔は、一般に蒸気流速が５０ｍ／ｓを超えないように設計されており、このため単位断面積当りの冷却水管の数が制限され、吸収器のコンパクト化が図れないという問題がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、吸収式冷凍機に用いる吸収効率が高くコンパクトなプレート型吸収器を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、希吸収液から冷媒蒸気を分離して濃吸収液を得る再生器と、前記冷媒蒸気を冷却し、冷媒液を得る凝縮器と、冷媒液を減圧下で蒸発させ、被冷却液を冷却する蒸発器と、蒸発器で発生した冷媒蒸気を濃吸収液で吸収する吸収器とを含み、吸収液を再生器と吸収器との間で熱交換器を介して循環する吸収式冷凍機において、
水平に波状の凹凸を有し、両側部を閉じられた垂直な２枚の波板で構成され、
上部に吸収液分散トレーが設けられ、吸収液分散トレーから吸収液が、前記２枚の波板の外面に沿って流下し、
２枚の波板で挟まれた内部に、冷却水が一方側下部から供給され、他方側上部から排出され、
前記２枚の波板が凹部同志および凸部同志が相対するように組合わされ、冷却水通路に心材が配置されていることを特徴とする吸収式冷凍機のためのプレート型吸収器である。
本発明に従えば、水平に波状の凹凸を有し、両側部を閉じられた２枚の波板で構成されたプレート型吸収器を用い、プレートを冷媒蒸気の流れ方向と平行にできるので、冷媒蒸気通路の吸収器入口の流速はどの部分も一定であり、この流速を５０ｍ／ｓに設計すれば、プレート間隔（隣接プレート型吸収器との間隔）を１４ｍｍ程度と狭くできる。またプレートの外形が水平波状であるので、縦横同一の長さの平板と比較して２０〜３０％伝熱面積を増加できる。これらによって水平多管式の従来型吸収器に比して約１／２の大きさにできる。
【０００６】
また、２枚の波板が凹部同志、凸部同志が相対し、内部に心材が配置されているので、冷却水の流れに乱流を起こさせ伝熱性能を向上することができる。また心材は、補強材としても作用し、吸収器内外面の大きい圧力差（たとえば外面０．０１気圧、内面６〜８気圧）に耐える。
【０００７】
また本発明は、前記吸収液分散トレーが樋状であり、両側面上部に多数のスリットが等間隔で上下方向に設けられていることを特徴とする。
本発明に従えば、吸収液分散の方法が樋状トレーであって、両側面上部に多数のスリットが等間隔に設けられている。この樋状トレーに吸収液が供給されるので、スリットから吸収液が均等に波板の外面に流下し、冷媒蒸気が効率よく吸収される。また従来技術のように吸収液が吸収器の上部から噴射されるものに比し、吸収液が蒸発器側へ流出することが防がれる。
【０００８】
また本発明は、前記波板が、ピッチ２〜５ｍｍ、波の深さ０．５〜２ｍｍ、凸部の曲げ半径０．２〜２ｍｍであることを特徴とする。
本発明に従えば、波板の好ましい形状が示されている。この形状は、本発明者らが実験の結果求めたもので、吸収効率を高く保ち、かつ加工のし易いものである。なお、この形状では、吸収液が波板の外面から離脱することがなく、外面全体が濡れ、吸収液が冷媒蒸気を吸収した際にその濃度差から生じるマランゴニ対流を阻害しない。このため熱貫流率が２０００〜２５００ｋｃａｌ／ｍ2ｈ℃に向上する（従来の水平多管式の熱貫流率は１５００ｋｃａｌ／ｍ2ｈ℃程度である）。
【０００９】
また本発明は、前記吸収液分散トレーには、０．５〜１．５ｍｍのスリットが５〜２０ｍｍ間隔で設けられることを特徴とする。
本発明に従えば、吸収液分散トレーの好ましい形状が示されている。この形状は、本発明者らが実験の結果求めたもので、この範囲で吸収液が水平方向に均等に波板外面を流下する。
吸収器の材質は、本発明では特に限定しないが、熱伝導率の高い金属製であることが好ましく、水平多管式の冷却管と同様に銅製であることが加工の面からも好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明を実施の形態によってより具体的に説明する。なお吸収式冷凍機の構成は、図１に基づいて従来技術で説明したものと同一である。
【００１１】
図２は本発明のプレート型吸収器２１の正面図、図３は平面図、図４は一部拡大断面図である。２枚の波板２２ａ，２２ｂは、凹部同志、凸部同志が対向するように設けられ、両側部２３ａ，２３ｂが閉じられている。また上部は冷却水出口ヘッダ２４を形成しており、下部も同様の冷却水入口ヘッダ２５を形成している。冷却水は、冷却水供給管２６から冷却水入口ヘッダ２５に入り、２枚の波板２２ａ，２２ｂの間を上昇し、冷却水出口ヘッダ２４から冷却水排出管２７へ導かれ、さらに凝縮器４を冷却する。
【００１２】
一方、吸収液は、冷却水出口ヘッダ２４の上部に設けられた樋状の吸収液分散トレー２８に供給され、トレー２８に設けられたスリット２９から、波板の外側に沿って均一の厚さの膜状に流下する。
【００１３】
吸収器２１は、図３に示すように複数枚が矢符３１で示す冷媒蒸気の流れる方向に平行に設けられる。吸収器２１の大きさは、たとえば幅Ａ＝３６５ｍｍ、縦Ｂ＝６００ｍｍとされ、１枚で１ＲＴ（冷凍トン）の吸収器として用いられる。したがって１００ＲＴの吸収式冷凍機に対しては、図３の５枚並べられたものが、その２０倍の１００枚並ぶことになる。
【００１４】
図５は、本発明の吸収器２１に用いる波板の形状を示す断面図である。２枚の波板２２ａ，２２ｂの内面を冷却水が上昇し、吸収液は波板２２ａ，２２ｂの外面を波板２２ａ，２２ｂに沿って流下する。図５では、波板２２ｂ上の吸収液膜は省略してある。一般の吸収式冷凍機の吸収液には、ＬｉＢｒの濃厚水溶液（ＬｉＢｒ 約６３％）が用いられる。この液の表面張力は８６ｄｙｎ／ｃｍと高く、吸収液に吸収された冷媒が速やかに均一に混ざるのを防ぐ。このためｎ−オクチルアルコールのような表面活性剤が添加され、表面張力を２０〜３０ｄｙｎ／ｃｍに低下している。この表面張力の吸収液に対し波板２２ａ，２２ｂの上向きの部分３２ａと下向の部分３２ｂとで略等しい厚さの吸収液の膜を作るために種々の形の波板について実験をして、波板のピッチＰ＝２〜５ｍｍ、好ましくは３〜４ｍｍ、波の深さｈ＝０．５〜２ｍｍ、好ましくは０．７〜１．５ｍｍ、山部曲げ半径ｒ＝０．２〜２ｍｍ、好ましくは１．０ｍｍを得た。
【００１５】
図６は、本発明の吸収器２１に用いる吸収液分散トレーの溝の形状を示す正面図である。前記吸収液を用いて流下実験を行った結果、スリット幅Ｗ＝０．５〜１．５ｍｍ、好ましくは１ｍｍ、スリット間隔Ｓ＝５〜２０ｍｍ、好ましくは１０〜１５ｍｍのものが、吸収液が吸収器２１の幅方向に均一な厚さの膜を作ることが判明した。
【００１６】
図５に示すように、冷却水通路には、心材３５が上下方向に設けられており、凹部同志が対向する部分には邪魔板３６が設けられている。邪魔板３６によって冷却水の上下方向の流れが制限される。図７は、図６の切断面線ＶＩＩ−ＶＩＩによる断面図である。心材３５は、波板２２ａ，２２ｂの凸部が相対する部分で、ダンボール状に屈曲し、波板２２ａ，２２ｂの形を保持するとともに、冷却水の幅方向の流れを制限する。心材３５と邪魔板３６とによって冷却水は、その流れが制限され乱流となり伝熱効率を上昇する。
【００１７】
また本発明の吸収器は、１ＲＴ当り１枚または２ＲＴ当り１枚という設計にでき、多量生産でコストダウンを図ることができる。
【００１８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、吸収式冷凍機の吸収器の大きさを、約半分にでき、吸収式冷凍機の大きさを大幅に縮小できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】吸収式冷凍機１の原理を説明するための系統図である。
【図２】本発明の一実施例の吸収式冷凍機のためのプレート型吸収器２１の正面図である。
【図３】吸収器２１の平面図である。
【図４】吸収器２１の上部の部分断面図である。
【図５】吸収器２１の波板２２ａ，２２ｂと心材３５と邪魔板３６との関係を示す拡大断面図である。
【図６】吸収液分散トレー２８の拡大正面図である。
【図７】図５の切断面線ＶＩＩ−ＶＩＩによる断面図である。
【符号の説明】
１ 吸収式冷凍機
２ 再生器
４ 凝縮器
７ 蒸発器
８ 吸収器
２１ 本発明の一実施例のプレート型吸収器
２２ 波板
２３ 側部
２６ 冷却水供給管
２７ 冷却水排出管
２８ 吸収液分散トレー
２９ スリット
３５ 心材
３６ 邪魔板
Claims (4)
- 希吸収液から冷媒蒸気を分離して濃吸収液を得る再生器と、前記冷媒蒸気を冷却し、冷媒液を得る凝縮器と、冷媒液を減圧下で蒸発させ、被冷却液を冷却する蒸発器と、蒸発器で発生した冷媒蒸気を濃吸収液で吸収する吸収器とを含み、吸収液を再生器と吸収器との間で熱交換器を介して循環する吸収式冷凍機において、
水平に波状の凹凸を有し、両側部を閉じられた垂直な２枚の波板で構成され、
上部に吸収液分散トレーが設けられ、吸収液分散トレーから吸収液が、前記２枚の波板の外面に沿って流下し、
２枚の波板で挟まれた内部に、冷却水が一方側下部から供給され、他方側上部から排出され、
前記２枚の波板が凹部同志および凸部同志が相対するように組合わされ、冷却水通路に心材が配置されていることを特徴とする吸収式冷凍機のためのプレート型吸収器。 - 前記吸収液分散トレーが樋状であり、両側面上部に多数のスリットが等間隔で上下方向に設けられていることを特徴とする請求項１記載の吸収式冷凍機のためのプレート型吸収器。
- 前記波板が、ピッチ２〜５ｍｍ、波の深さ０．５〜２ｍｍ、凸部の曲げ半径０．２〜２ｍｍであることを特徴とする請求項１または２記載の吸収式冷凍機のためのプレート型吸収器。
- 前記吸収液分散トレーには、０．５〜１．５ｍｍのスリットが５〜２０ｍｍ間隔で設けられることを特徴とする請求項２記載の吸収式冷凍機のためのプレート型吸収器。
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| JP08344496A JP3756980B2 (ja) | 1996-04-05 | 1996-04-05 | 吸収式冷凍機のためのプレート型吸収器 |
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| JP08344496A Expired - Fee Related JP3756980B2 (ja) | 1996-04-05 | 1996-04-05 | 吸収式冷凍機のためのプレート型吸収器 |
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| JP (1) | JP3756980B2 (ja) |
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1996
- 1996-04-05 JP JP08344496A patent/JP3756980B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09273828A (ja) | 1997-10-21 |
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