JP2004347046A - Sealing construction in damper gear - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば排気ガスが流通されるダクトの流路切替等を行うダンパ装置におけるシール構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般に、ガスタービン等の排気ガスを利用した熱電併給(コージェネレーション)設備においては、電気需要はあるが熱需要が無くなったときに、ダンパ装置の切替操作により、排気ガスを熱回収装置へと導く熱回収用流路から、排気ガスを直接に煙突へと導く排気ガス放出用流路に切り替えることで発電を持続させるようにされている。このダンパ装置の切替操作にて排気ガス放出用流路が選択されているときに、そのダンパ装置において排気ガスのリーク量が多いと、熱需要が無いにもかかわらず熱回収装置が加熱され続けるため、熱回収装置の熱を逃がすための機器の設置が必要になるという問題が発生し、逆にダンパ装置の切替操作にて熱回収用流路が選択されているときに、そのダンパ装置において排気ガスのリーク量が多いと、十分な熱の回収ができないという問題が発生する。
【0003】
従来、これらの問題の発生の原因である排気ガスのリークを防止するためのシール手段としては、メタルタッチを利用したもの(例えば特許文献1参照)や、エアシールを利用したもの(例えば特許文献2参照)、ガスケットを利用したもの(例えば特許文献3参照)などが知られている。
【0004】
ここで、特許文献1に係るメタルタッチを利用したシール手段は、図9に示されるように、ダンパ胴体101に形成された内向きフランジ102の全周に弁座の座面となる丸棒103を溶接するとともに、この丸棒103に当接するリング状の薄い金属シート板104を弁体105の外周に取り付け、4節回転機構106の駆動により、前記金属シート板104を弾性変形させるように前記丸棒103に押し付けることでシールするようにされている。
【0005】
【特許文献1】
特許第3125831号公報
【特許文献2】
特開平9−203468号公報
【特許文献3】
特公昭63−667号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記特許文献1に係るメタルタッチ式のシール手段では、弁体105の外周に取り付けられた金属シート板104を丸棒103で形成される座面に押し付けてシールする際に、その金属シート板104の四辺部分はその押し付け力によってその丸棒103に良好に密着しつつ弾性変形されるものの、その金属シート板104の四隅部分D(図9(b)参照)には四辺部分の弾性変形の皺寄せが作用するため、その四隅部分Dと座面との間に隙間が生じてしまい、排気ガスがリークしてしまうという問題点がある。なお、その四隅部分Dと座面との間に生じる隙間を考慮して、座面の形状寸法を厳密に設定することで排気ガスのリークを防止することも考えられるが、この場合、製作コストの増加を招くという問題点がある。一方、特許文献2に係るエアシール式のシール手段では、エア供給設備が別に必要であるため、コスト高であるという問題点がある。他方、ガスケット式のシール手段では、通常、静止箇所におけるガスの漏れ止めに好適に使用されるガスケットを、流路開閉動作部の閉止時のガス漏れを防止する目的で使用するようにされているために、ガスケットの劣化が進行し易く、そのためシール性能が早期に低下するという問題点がある。
【0007】
本発明は、このような問題点を解消するためになされたもので、低コストでシール性能を向上させることができるとともに、そのシール性能を長期に亘り保持することのできるダンパ装置におけるシール構造を提供することを目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段および作用・効果】
前記目的を達成するために、本発明によるダンパ装置におけるシール構造は、ダクトの流路途中に弁座と弁体とが接離自在に設けられ、前記弁座に前記弁体を押し付けることにより、そのダクトの流路を閉止し、前記弁座に押し付けられた前記弁体をその弁座から引き離すことにより、そのダクトの流路を開放するように構成されるダンパ装置におけるシール構造であって、
前記弁座の座面を、その弁座に対する前記弁体の押し付け方向に凹の円弧面に沿わせるような形状に形成するとともに、
前記弁座に前記弁体を押し付けたときにその弁座の座面に沿って弾性変形し、かつその弁座の開口部を塞ぐシート状部材を、前記弁体の本体部分に湾曲可能に取り付けることを特徴とするものである(第1発明)。
【0009】
本発明によれば、弁座に弁体を押し付けてダクトを閉止する際に、シート状部材が弁座の座面に沿って弾性変形されてその弁座の開口部がそのシート状部材によって塞がれるとともに、弁座に対する弁体の押し付け方向に凹の円弧面に沿わせるような形状に形成された弁座の座面の反り上がり方向に向かうにつれて増加されるシート状部材の反発力によってシート状部材と弁座の座面とが強力に密着されるので、閉止したダクト内に流体をリークさせることなく確実にシールすることが可能になる。また、このシール時のシート状部材の変形はそのシート状部材の弾性域で行われるから、当該シート状部材は殆ど劣化することがないため、シール性能を長期に亘り保持することが可能になる。また、弁座の歪や形状寸法誤差等がシート状部材の弾性変形と反発力とによって吸収され、加工精度の等級を多少下げても必要十分なシール性能を確保することができるので、製作コストを削減することができる。また、従来のエアシール式のシール手段におけるエア供給設備のような特別の設備が不要であるため、イニシャルコストおよびランニングコストの双方を著しく削減することができる。
【0010】
本発明において、前記シート状部材は、前記弁体の本体部分に弾性体を介して取り付けられているのが好ましい(第2発明)。このようにすれば、弁座と弁体との間の取付位置関係に多少の誤差があっても、その誤差が弾性体によって吸収されるので、シール性能を安定に保持することができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
次に、本発明によるダンパ装置におけるシール構造の具体的な実施の形態につき、図面を参照しつつ説明する。
【0012】
図1には、本発明の一実施形態に係る熱電併給設備における排気ガス利用システムの概略構成図が示されている。
【0013】
本実施形態に係る熱電併給(コージェネレーション)設備においては、図1に示されるように、図示省略されるガスタービンからの排気ガスをダンパ装置1を介して直接に煙突2へと導く排気ガス放出用流路3(図において一点鎖線矢印で示される流路)と、同排気ガスをダンパ装置1および熱回収装置4を介して煙突2へと導く熱回収用流路5(図において破線矢印で示される流路)を備えている。ここで、前記排気ガス放出用流路3においては、ガスタービンの排気ガス導出口(図示省略)とダンパ装置1の排気ガス導入口6とがダクト7で接続されるとともに、ダンパ装置1の一側の排気ガス導出口8と煙突2の排気ガス導入口9とがダクト10で接続されている。一方、前記熱回収用流路5においては、ダンパ装置1の他側の排気ガス導出口11と熱回収装置4の排気ガス導入口12とがダクト13で接続されるとともに、熱回収装置4の排気ガス導出口14と前記ダクト10におけるダクト接続口15とがダクト16で接続されている。
【0014】
次に、前記ダンパ装置1の構造および作動について以下に説明する。図2には本実施形態におけるダンパ装置の概略構造説明図が、図3にはダンパ装置の作動説明図がそれぞれ示されている。
【0015】
前記ダンパ装置1は、図2に示されるように、排気ガス導入口6、一側の排気ガス導出口8および他側の排気ガス導出口11のそれぞれが三方に配置されてなる筐体17と、前記一側の排気ガス導出口8と連通し前記筐体17の内側面から突出するように形成される四角筒状(円筒状の場合もある)の一側の弁座18と、前記他側の排気ガス導出口11と連通し前記筐体17の内側面から突出するように形成される四角筒状(円筒状の場合もある)の他側の弁座19と、前記筐体17内に回動自在に配される弁体20を備え、前記弁体20を一側(図2において右側)の方向に回動させてその弁体20を一側の弁座18に押し付けることによってダクト10が閉止され(図3(a)参照)、これとは逆に前記弁体20を他側(図2において左側)の方向に回動させてその弁体20を他側の弁座19に押し付けることによってダクト13が閉止される(図3(b)参照)ように構成されている。
【0016】
前記各弁座18,19の座面18a,19aは、図2および図4に示されるように、各弁座18,19に対する前記弁体20の押し付け方向Pに凹の円弧面に沿わせるような形状に形成されている。また、各弁座18,19の座面18a,19aにおいては、各座面18a,19aに係合接触する各金属シート板(後に詳述する)23,23の変形が各金属シート板23,23の弾性域で行われるように、その曲率の大きさが設定されている。
【0017】
前記弁体20は、図示省略される電動モータを駆動源とする駆動機構によってθ=0°〜90°の範囲で回動操作されるダンパシャフト21と、このダンパシャフト21の周面に溶接固着され、当該弁体20の本体部分を構成する矩形状のダンパブレード22と、このダンパブレード22における一側の面および他側の面のそれぞれに間隔を存して相対するように配される2組の金属シート板23,23(シート状部材)を備えている。
【0018】
前記ダンパブレード22における一側の面および他側の面のそれぞれには、図5(a)(b)に示されるように、前記各金属シート板23,23の中央部分を支持する複数個(5個)の段付きねじ軸24,24,・・・が突設されている。各段付きねじ軸24には、同図(b)に示されるように、圧縮コイルばね25、スプリングシート26、金属シート板23、ワッシャ27およびナット28が順に嵌め込まれ、圧縮コイルばね25からの付勢力を受けるスプリングシート26と、ナット28の締め付けによってその段付きねじ軸24の段付き部(図示省略)に固定されるワッシャ27との間に、金属シート板23が挟み込まれた状態で取り付けられている。ここで、ダンパブレード22と各金属シート板23,23との離間距離Lは、各弁座18,19に対する弁体20の押し付け動作にて各金属シート板23,23が各弁座18,19の座面18a,19aに沿って湾曲しても、各金属シート板23,23がダンパブレード22に干渉しないような長さ寸法に設定されている。また、本実施形態では、ダンパブレード22と各金属シート板23,23との間に圧縮コイルばね25,・・・を介在させることによって、図6に示されるように、弁体20と各弁座18,19との間の取付位置関係に多少の誤差(例えば平行度不良等)があってもその誤差をそれら圧縮コイルばね25,・・・で吸収させてシール性能を安定に保持するようにされている。
【0019】
前記各金属シート板23,23は、各弁座18,19に弁体20を押し付けたときに各座面18a,19aに沿って容易に変形し得るようにその厚みが比較的薄肉(0.5〜1mm程度)に設定されるとともに、各座面18a,19aに沿って変形したときに各弁座18,19の開口部H(図4参照)を塞ぎ得る外形寸法に設定されている。また、各金属シート板23,23においては、各弁座18,19に弁体20を押し付けたときには各座面18a,19aに沿って弾性変形し、逆に各弁座18,19に押し付けられた弁体20を引き離したときには元の状態に戻る必要があるため、例えばばね鋼等のように薄肉でも弾力性が強い材質のもので作製される。なお、本実施形態のように高温で腐食性を有するガス雰囲気で金属シート板23,23が用いられるような場合には、当該金属シート板23,23の材料としてステンレス材(例えばSUS304)を採用するのが好ましい。
【0020】
以上に述べたように構成されるダンパ装置1において、電気需要はあるが熱需要が無くなったときには、図3(b)に示されるように、弁体20を他側(図2において左側)の方向に回動させてその弁体20を他側の弁座19に押し付けることによってダクト13が閉止され、これによって熱回収用流路5から排気ガス放出用流路3へと切り替えられる。この際、金属シート板23が他側の弁座19の座面19aに沿って弾性変形されてその他側の弁座19の開口部Hがその金属シート板23によって塞がれるとともに、他側の弁座19の座面19aの反り上がり方向Tにいくにつれて増加される金属シート板23の反発力によってその金属シート板23と他側の弁座19の座面19aとが強力に密着される。一方、熱需要が多くなったときには、図3(a)に示されるように、弁体20を一側(図2において右側)の方向に回動させてその弁体20を一側の弁座18に押し付けることによってダクト10が閉止され、これによって排気ガス放出用流路3から熱回収用流路5へと切り替えられる。この際、金属シート板23が一側の弁座18の座面18aに沿って弾性変形されてその一側の弁座18の開口部Hがその金属シート板23によって塞がれるとともに、一側の弁座18の座面18aの反り上がり方向Tにいくにつれて増加される金属シート板23の反発力によってその金属シート板23と一側の弁座18の座面18aとが強力に密着される。
【0021】
本実施形態によれば、各弁座18,19に弁体20を押し付けてダクト10,13を閉止する際に、各金属シート板23,23が各弁座18,19の座面18a,19aに強力に密着されるので、閉止したダクト内に排気ガスをリークさせることなく確実にシールすることが可能になる。したがって、排気ガスのリークが原因で、熱需要が無いにもかかわらず熱回収装置14が加熱され続けたり、熱回収装置14において十分な熱の回収ができなかったりするといった不具合が確実に防止される。
【0022】
さらに、本実施形態によれば、以下の(1)〜(5)に述べるような利点がある。
(1)シール時の各金属シート板23,23の変形は各金属シート板23,23の弾性域で行われるから、それら金属シート板23,23は殆ど劣化することがなく、そのためシール性能を長期に亘り保持することができる。
(2)各弁座18,19の歪や形状寸法誤差が各金属シート板23,23の弾性変形と反発力によって吸収され、加工精度の等級を多少下げても必要十分なシール性能を確保することができるので、製作コストを削減することができる。
(3)従来のエアシール式のシール手段におけるエア供給設備のような特別の設備が不要であるため、イニシャルコストおよびランニングコストの双方を著しく削減することができる。
(4)圧縮コイルばね25からの付勢力を受けるスプリングシート26と、ナット28の締め付けによって段付きねじ軸24の段付き部に固定されるワッシャ27との間に、金属シート板23が挟持される取付構造とされるので、溶接にて取り付けた場合における熱変形などの悪影響を受けることがなく、シール性能が損なわれる要因を製作段階で生じることがない。
(5)万一、金属シート板23を交換する必要が生じた場合でも、ナット28の締結を解除することにより金属シート板23を簡単に取り外すことができるので、メンテナンスが行い易い。
【0023】
なお、本実施形態においては、排気ガス放出用流路3と熱回収用流路5とを切り替える三方向切替ダンパ装置に本発明が適用された例を示したが、本発明の主旨に沿えば、例えば図7に示されるような、並列に設置された複数基のボイラ29,29のそれぞれの運転状況に合わせて各ボイラ29,29から送り出される排気ガスの流路(同図において実線矢印で示されるそれぞれの流路)を開放・閉止する二方向切替ダンパ装置30,30に対しても本発明を適用できる。
【0024】
また、本実施形態においては、弁体20におけるダンパブレード22と各金属シート板23,23との間に介挿される弾性体が圧縮コイルばね25,・・・である例を示したが、これに限られず、その弾性体が図8(a)に示されるような波形形状の板ばね31,31とされた弁体20Aや、その弾性体が同図(b)に示されるようなゴム製のクッション材32,・・・とされた弁体20Bであっても、基本的に本実施形態と同様の作用効果を得ることができる。なお、弁座18,19の形状寸法、並びに弁座18,19と弁体20との間の取付位置寸法を高精度に設定することが可能である場合には、同図(c)に示されるような、ダンパブレード22と各金属シート板23,23との間にスペーサ33,・・・が介挿された構造の弁体20Cを採用することも可能である。
【0025】
また、本実施形態においては、排気ガスの流路を切り替えるダンパ装置に本発明が適用された例を示したが、空気、その他の流体の流路を切り替えるダンパ装置に対しても本発明を適用し得るのは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の一実施形態に係る熱電併給設備における排気ガス利用システムの概略構成図である。
【図2】図2は、本実施形態におけるダンパ装置の概略構造説明図である。
【図3】図3は、ダンパ装置の作動説明図である。
【図4】図4は、弁座の形状を説明する外観斜視図である。
【図5】図5は、図2におけるA矢視図(a)および(a)におけるB矢視図(b)である。
【図6】図6は、弁体に具備される弾性体の機能説明図である。
【図7】図7は、本発明が適用し得る他の態様のダンパ装置が使用される排気ガス利用システムの概略構成図である
【図8】図8(a)〜(c)は、弁体の他の態様例を表わす図である。
【図9】図9は、従来技術に係るシール構造を具備するダンパ装置の構造説明図(a)および(a)におけるE矢視図(b)である。
【符号の説明】
1 ダンパ装置
7,10,13 ダクト
18 一側の弁座
19 他側の弁座
18a 座面(一側の弁座)
19a 座面(他側の弁座)
20 弁体
23 金属シート板(シート状部材)
H 開口部
P 押し付け方向[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a seal structure in a damper device that performs, for example, switching of a flow path of a duct through which exhaust gas flows.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Generally, in a cogeneration system using exhaust gas such as a gas turbine, when there is demand for electricity but no heat demand, the exhaust gas is led to a heat recovery device by switching a damper device. Power generation is maintained by switching from the heat recovery flow path to an exhaust gas discharge flow path that directly guides exhaust gas to the chimney. When the exhaust gas discharge flow path is selected by the switching operation of the damper device, if the amount of leakage of the exhaust gas in the damper device is large, the heat recovery device continues to be heated even though there is no heat demand. Therefore, there is a problem that it is necessary to install a device for releasing the heat of the heat recovery device. Conversely, when the heat recovery flow path is selected by the switching operation of the damper device, the If the amount of leakage of the exhaust gas is large, a problem that sufficient heat cannot be recovered occurs.
[0003]
Conventionally, as a sealing means for preventing the leakage of the exhaust gas which causes these problems, those using a metal touch (for example, see Patent Document 1) and those using an air seal (for example, Patent Document 2) See, for example, those using gaskets (for example, see Patent Document 3).
[0004]
Here, as shown in FIG. 9, a sealing means using a metal touch according to Patent Document 1 includes a round bar 103 serving as a seat surface of a valve seat all around an
[0005]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 3125831 [Patent Document 2]
JP-A-9-203468 [Patent Document 3]
JP-B-63-667 [0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the metal touch type sealing means according to Patent Document 1, when the
[0007]
The present invention has been made in order to solve such a problem, and a seal structure in a damper device capable of improving sealing performance at low cost and maintaining the sealing performance for a long period of time. It is intended to provide.
[0008]
[Means for Solving the Problems and Functions / Effects]
In order to achieve the object, a seal structure in the damper device according to the present invention is provided such that a valve seat and a valve body are provided to be able to freely contact and separate in the middle of the flow path of the duct, and by pressing the valve body against the valve seat, A seal structure in a damper device configured to close the flow path of the duct and to separate the valve body pressed against the valve seat from the valve seat to open the flow path of the duct,
A seating surface of the valve seat is formed in a shape along a concave arc surface in a pressing direction of the valve body against the valve seat,
When the valve body is pressed against the valve seat, a sheet-like member that elastically deforms along the seat surface of the valve seat and closes an opening of the valve seat is attached to the main body of the valve body in a bendable manner. (1st invention).
[0009]
According to the present invention, when closing the duct by pressing the valve body against the valve seat, the sheet-shaped member is elastically deformed along the seat surface of the valve seat, and the opening of the valve seat is closed by the sheet-shaped member. The seat is released by the repulsive force of the sheet-like member which is increased in the direction of warping of the seat surface of the valve seat formed so as to follow the concave arc surface in the pressing direction of the valve body against the valve seat. Since the shape member and the seat surface of the valve seat are strongly adhered to each other, it is possible to surely seal the closed duct without causing the fluid to leak into the closed duct. In addition, since the deformation of the sheet-like member at the time of sealing is performed in the elastic region of the sheet-like member, the sheet-like member hardly deteriorates, and thus the sealing performance can be maintained for a long time. . In addition, the valve seat distortion and shape dimensional error are absorbed by the elastic deformation and repulsive force of the sheet-like member, and the necessary and sufficient sealing performance can be secured even if the grade of processing accuracy is slightly reduced, so that the manufacturing cost is reduced. Can be reduced. Further, since special equipment such as air supply equipment in the conventional air seal type sealing means is not required, both initial costs and running costs can be significantly reduced.
[0010]
In the present invention, it is preferable that the sheet-like member is attached to a main body portion of the valve body via an elastic body (a second invention). With this configuration, even if there is a slight error in the mounting positional relationship between the valve seat and the valve element, the error is absorbed by the elastic body, so that the sealing performance can be stably maintained.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, a specific embodiment of a seal structure in a damper device according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[0012]
FIG. 1 shows a schematic configuration diagram of an exhaust gas utilization system in a cogeneration system according to an embodiment of the present invention.
[0013]
In the cogeneration facility according to the present embodiment, as shown in FIG. 1, the exhaust gas discharged from a gas turbine (not shown) is guided directly to a
[0014]
Next, the structure and operation of the damper device 1 will be described below. FIG. 2 is a schematic structural explanatory view of the damper device in the present embodiment, and FIG. 3 is an operational explanatory diagram of the damper device.
[0015]
As shown in FIG. 2, the damper device 1 includes a
[0016]
As shown in FIGS. 2 and 4, the seat surfaces 18a and 19a of the
[0017]
The
[0018]
As shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b), each of the one side surface and the other side surface of the
[0019]
Each of the
[0020]
In the damper device 1 configured as described above, when there is an electric demand but no heat demand, as shown in FIG. 3B, the
[0021]
According to the present embodiment, when the
[0022]
Further, according to the present embodiment, there are the following advantages (1) to (5).
(1) Since the deformation of each
(2) The distortion and shape dimensional error of each
(3) Since special equipment such as air supply equipment in the conventional air seal type sealing means is not required, both initial costs and running costs can be significantly reduced.
(4) The
(5) Even if the
[0023]
In the present embodiment, an example in which the present invention is applied to a three-way switching damper device that switches between the exhaust
[0024]
Further, in the present embodiment, an example is shown in which the elastic body interposed between the
[0025]
Further, in the present embodiment, the example in which the present invention is applied to the damper device that switches the flow path of the exhaust gas is described, but the present invention is also applied to a damper device that switches the flow path of the air and other fluids. Needless to say, it can be done.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an exhaust gas utilization system in a cogeneration facility according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic structural explanatory view of a damper device in the present embodiment.
FIG. 3 is an explanatory diagram of an operation of the damper device.
FIG. 4 is an external perspective view illustrating the shape of a valve seat.
FIG. 5 is a view as seen from the direction of the arrow A in FIG. 2 (a) and a view as viewed from the direction of the arrow B in FIG. 2 (a).
FIG. 6 is a functional explanatory view of an elastic body provided in the valve body.
FIG. 7 is a schematic configuration diagram of an exhaust gas utilization system using a damper device of another embodiment to which the present invention can be applied. FIGS. 8 (a) to 8 (c) show valves. It is a figure showing the other example of a body.
FIGS. 9A and 9B are explanatory diagrams of a structure of a damper device having a seal structure according to a conventional technique, and FIGS.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
19a Seat (other side valve seat)
20
H Opening P Pressing direction
Claims (2)
前記弁座の座面を、その弁座に対する前記弁体の押し付け方向に凹の円弧面に沿わせるような形状に形成するとともに、
前記弁座に前記弁体を押し付けたときにその弁座の座面に沿って弾性変形し、かつその弁座の開口部を塞ぐシート状部材を、前記弁体の本体部分に湾曲可能に取り付けることを特徴とするダンパ装置におけるシール構造。A valve seat and a valve element are provided to be able to freely contact and separate in the middle of the flow path of the duct, and by pressing the valve element against the valve seat, the flow path of the duct is closed and the valve pressed against the valve seat A seal structure in a damper device configured to open a flow path of the duct by separating a body from the valve seat,
A seating surface of the valve seat is formed in a shape along a concave arc surface in a pressing direction of the valve body against the valve seat,
When the valve body is pressed against the valve seat, a sheet-like member that elastically deforms along the seat surface of the valve seat and closes an opening of the valve seat is attached to the main body of the valve body in a bendable manner. A seal structure in a damper device.
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JP2003145772A Pending JP2004347046A (en) | 2003-05-23 | 2003-05-23 | Sealing construction in damper gear |
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JP (1) | JP2004347046A (en) |
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2003
- 2003-05-23 JP JP2003145772A patent/JP2004347046A/en active Pending
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