JP2008223625A - 送風装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 円板摩擦ファン作用の低減と漏れ流れ加速作用の低減とを図ることにより、効率向上および風量アップを図り得るようにする。
【解決手段】 軸流羽根車1の外周面側の所定位置に配置された仕切り板5の吸込側に位置して該仕切り板5に対向し且つ径方向に所定長さを有する鍔部4aを備えたシュラウド4が設けられている送風装置において、前記仕切り板5と前記鍔部4aとの間に、空洞部6を設けて、仕切り板5と鍔部4aとの間の空洞部6が、円板摩擦ファン作用を低減するとともに、逆流漏れ流れEを加速する作用をも低減するようにしている。
【選択図】 図1
【解決手段】 軸流羽根車1の外周面側の所定位置に配置された仕切り板5の吸込側に位置して該仕切り板5に対向し且つ径方向に所定長さを有する鍔部4aを備えたシュラウド4が設けられている送風装置において、前記仕切り板5と前記鍔部4aとの間に、空洞部6を設けて、仕切り板5と鍔部4aとの間の空洞部6が、円板摩擦ファン作用を低減するとともに、逆流漏れ流れEを加速する作用をも低減するようにしている。
【選択図】 図1
Description
本願発明は、送風装置に関し、さらに詳しくは軸流羽根車の外周面側の所定位置に配置された仕切り板の吸込側に位置して該仕切り板に対向し且つ径方向に所定長さを有する鍔部を備えたシュラウドが設けられている送風装置に関するものである。
軸流羽根車の外周面側の所定位置に配置された仕切り板の吸込側に位置して該仕切り板に対向し且つ径方向に所定長さを有する鍔部を備えたシュラウドが設けられている送風装置(即ち、シュラウド付き送風装置)は従来からよく知られており、堅牢である、運転音の音質が優れている、騒音レベルが低い(特に、中風量域で)という特徴があるが、ファンの回転に同期して回転するシュラウドの摺動摩擦損失が発生するために効率に課題があり、現在もっぱらシュラウドレス(換言すれば、シュラウドを有しない)送風装置が多用されている。なお、所要軸動力が大風量域では中風量域に比べて小さくなるところから、それに占める摺動摩擦損失の割合が大きくなり、効率面の課題が更に大きくなる。
ところで、従来のシュラウド付き送風装置は、騒音レベル低減のために、シュラウド前端部(即ち、鍔部)の背面側に仕切り板を配設して、逆流する漏れ流れを外周方向に拡散させるものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
また、効率改善のために、シュラウド前端部(即ち、鍔部)の外周部を包設するガイド部を形成し、前記逆流漏れ流れのもつエネルギーを拡散させないで羽根車の吸込側に還流させるとともに、その周囲の空気流を誘引加速させて効率の向上を図り、さらには、吸込空気流がシュラウド内壁に沿って吹き出されるようにして、より大きな風量域でも主流がシュラウド内周に沿って流れるようにし、より大きな静圧上昇を実現し、更に大きな効率の改善を図るようにしたものが提案されている(特許文献2参照)。
しかし、上記したいずれの送風装置においても、回転するシュラウド前端部(即ち、鍔部)の背面と仕切り板との間の隙間は、該隙間を介しての漏れ流れを少なくするためにできるだけ小さくする必要があるが、該隙間を小さくすると、鍔部と仕切り板とが円板摩擦ファンとして作用し、ファン動力の増大を招くとともに、逆流漏れ流れを加速して効率を低下させることが分かった。
本願発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、円板摩擦ファン作用の低減により円板摩擦ファン動力の低減と漏れ流れ加速作用の低減とを図ることにより、効率向上および風量アップを図り得るようにすることを目的としている。
本願発明では、上記課題を解決するための第1の手段として、軸流羽根車1の外周に、該軸流羽根車1の外周面側の所定位置に配置された仕切り板5の吸込側に位置して該仕切り板5に対向し且つ径方向に所定長さを有する鍔部4aを備えたシュラウド4を設けてなる送風装置において、前記仕切り板5と前記鍔部4aとの間に、空洞部6を設けている。
上記のように構成したことにより、仕切り板5と鍔部4aとの間の空洞部6が、円板摩擦ファン作用を低減することによる円板摩擦ファン動力の低減を図るとともに、逆流漏れ流れEを加速する作用を低減することとなる。従って、ファン動力の低減を図り得るとともに、逆流漏れ流れEの流量の低減を図り得ることとなり、ファン効率の向上と風量アップによる比騒音レベルの低減とを図り得る。
本願発明では、さらに、上記課題を解決するための第2の手段として、上記第1の手段を備えた送風装置において、前記空洞部6を、前記鍔部4aの背面と対向する前記仕切り板5の仕切り面5aを窪ませて形成することもでき、そのように構成した場合、空洞部6が固定部材である仕切り板5側に形成されることとなるところから、空洞部6が変動することがないので、空洞部6を形成することによる作用効果(即ち、円板摩擦ファン作用の低減による円板摩擦ファン動力の低減および逆流漏れ流れEの加速作用を抑制するという作用効果)を確実ならしめることができる。
本願発明では、さらに、上記課題を解決するための第3の手段として、上記第2の手段を備えた送風装置において、前記空洞部6を、径方向に複数個並べて形成することもでき、そのように構成した場合、径方向に複数個並ぶ空洞部6,6・・の存在によって、逆流漏れ流れEの加速がより効果的に抑制されることとなり、逆流漏れ流れEの流量がより一層低減する。
本願発明では、さらに、上記課題を解決するための第4の手段として、上記第1、第2又は第3の手段を備えた送風装置において、前記シュラウド4の鍔部4aを包設して該鍔部4aと前記仕切り板5との間の隙間から漏れ出る逆流漏れ流れEを前記軸流羽根車1の吸込側へ誘導するガイド部7を形成することもでき、そのように構成した場合、シュラウド鍔部4aと仕切り板5との間の隙間から漏れ出る逆流漏れ流れEがガイド部7によって軸流羽根車1の吸込側へ誘導されることとなり、逆流漏れ流れEの持つエネルギーが外周方向に拡散されてしまうことがなくなる。従って、この逆流漏れ流れEの持つ動圧を有効に利用することが可能となり、ファン効率が大幅に向上する。また、還流した逆流漏れ流れEがシュラウド4内壁に沿って吹き出されるところから、より大きな風量域でも主流f1がシュラウド4内周に沿って流れることとなり、より大きな静圧上昇を実現し、更に大きな効率の改善を図ることができる。
本願発明の第1の手段によれば、軸流羽根車1の外周面側の所定位置に配置された仕切り板5の吸込側に位置して該仕切り板5に対向し且つ径方向に所定長さを有する鍔部4aを備えたシュラウド4が設けられている送風装置において、前記仕切り板5と前記鍔部4aとの間に、空洞部6を設けて、仕切り板5と鍔部4aとの間の空洞部6が、円板摩擦ファン作用を低減することによる円板摩擦ファン動力の低減を図るとともに、逆流漏れ流れEを加速する作用を低減するようにしたので、ファン動力の低減を図り得るとともに、逆流漏れ流れEの流量の低減を図り得ることとなり、ファン効率の向上と風量アップによる比騒音レベルの低減とを図り得るという効果がある。
本願発明の第2の手段におけるように、上記第1の手段を備えた送風装置において、前記空洞部6を、前記鍔部4aの背面と対向する前記仕切り板5の仕切り面5aを窪ませて形成することもでき、そのように構成した場合、空洞部6が固定部材である仕切り板5側に形成されることとなるところから、空洞部6が変動することがないので、空洞部6を形成することによる作用効果(即ち、円板摩擦ファン作用の低減による円板摩擦ファン動力の低減および逆流漏れ流れEの加速作用を抑制するという作用効果)を確実ならしめることができる。
本願発明の第3の手段におけるように、上記第2の手段を備えた送風装置において、前記空洞部6を、径方向に複数個並べて形成することもでき、そのように構成した場合、径方向に複数個並ぶ空洞部6,6・・の存在によって、逆流漏れ流れEの加速がより効果的に抑制されることとなり、逆流漏れ流れEの流量がより一層低減する。
本願発明の第4の手段におけるように、上記第1、第2又は第3の手段を備えた送風装置において、前記シュラウド4の鍔部4aを包設して該鍔部4aと前記仕切り板5との間の隙間から漏れ出る逆流漏れ流れEを前記軸流羽根車1の吸込側へ誘導するガイド部7を形成することもでき、そのように構成した場合、シュラウド鍔部4aと仕切り板5との間の隙間から漏れ出る逆流漏れ流れEがガイド部7によって軸流羽根車1の吸込側へ誘導されることとなり、逆流漏れ流れEの持つエネルギーが外周方向に拡散されてしまうことがなくなる。従って、この逆流漏れ流れEの持つ動圧を有効に利用することが可能となり、ファン効率が大幅に向上する。また、還流した逆流漏れ流れEがシュラウド4内壁に沿って吹き出されるところから、より大きな風量域でも主流f1がシュラウド4内周に沿って流れることとなり、より大きな静圧上昇を実現し、更に大きな効率の改善を図ることができる。
以下、添付の図面を参照して、本願発明の幾つかの好適な実施の形態について説明する。
第1の実施の形態
図1には、本願発明の第1の実施の形態にかかる送風装置の半断面が示されている。
図1には、本願発明の第1の実施の形態にかかる送風装置の半断面が示されている。
この送風装置は、円筒形のハブ2、該ハブ2の周りに所定間隔で放射方向に延びて設けられた子午面形状が略扇形の複数枚の羽根3,3・・、該羽根3,3・・の外周に固定して設けられた筒状のシュラウド4よりなる軸流羽根車1(外径D2)を備えて構成されている。なお、該軸流羽根車1を回転駆動させるファンモータは図示省略されている。
前記軸流羽根車1の外周には、該軸流羽根車1の外周面側の所定位置に配置された仕切り板5の吸込側に位置して該仕切り板5に対向し且つ径方向に所定長さを有する鍔部4aを備えたシュラウド4が設けられている。前記仕切り板5は、送風装置の吸込側と吹出側とを仕切るものであり、本実施の形態においては、吸込側と吹出側とを仕切る平板状の仕切り面5aのみによって構成されている。
仕切り板5(口径D1)内には、前記軸流羽根車1におけるシュラウド4を含む羽根3,3・・の部分が、所定の隙間(クリアランス寸法G)を保って回転可能に遊嵌する形で支持されている。
本実施の形態の場合、前記シュラウド4は、その筒状の本体部4bの空気吸込側前縁に前記仕切り板5の仕切り面(即ち、開口縁部)の前側(即ち、吸込側)で半径方向外方に所定幅フランジ状に起立して略直角に曲成された鍔部4aを備えており、該鍔部4aの内周側アール面状の曲成部基部(吸込境界部分)が、例えば軸流羽根車1の羽根3,3・・の外周端部の翼弦幅の1/4〜3/4程度前縁3a側に寄った位置に位置するように、前記筒状の本体部4b部分が前記羽根3,3・・の外周端部面に固定して設けられている。そして、前記フランジ状の鍔部4aは、その背面側が前記仕切り板5の仕切り面5aに対して所定の隙間Sを保って対向するように配設されている。
前記シュラウド4の鍔部4aがフランジ状に起立する羽根3,3・・の前記翼弦位置(1/4〜3/4)は、羽根3,3・・の外周端部(その前縁外周〜後縁側)において空気の吸込力がもっとも大きい領域である。従って、同部分にシュラウド4の吸込流ガイド作用を果たす半径方向にフランジ状に起立曲成した鍔部4aがあると、軸流羽根車1の外周部において有効な吸気作用が生じ、可及的に送風性能が向上する。
また、その結果、羽根3,3・・の外周端および後縁部3b,3b・・との干渉も生じにくくなり、有効に騒音が低減される。
一方、前記仕切り板5の開口縁部に所定の隙間を置いて対接する前記シュラウド4の鍔部4aの半径方向の起立幅(換言すれば、重なり幅)は、例えば、前記軸流羽根車1の外径D2の0.05倍から0.15倍程度の大きさであることが好ましい。この幅が大きすぎると、摩擦摺動音が増加し、小さすぎると、逆流漏れ流れEが鍔部4a側へ回り込み易くなり、干渉音が大きくなる。なお、図1中の矢印f1は、羽根車前方からの主たる吸込気流の流れを示している。
そして、本実施の形態にかかる送風装置においては、前記仕切り板5と前記シュラウド鍔部4aとの間には、該鍔部4aの背面と対向する仕切り板5の側面(即ち、仕切り面5a)を窪ませて形成された空洞部6が設けられている。該空洞部6は、仕切り板5における仕切り面5aの周方向に形成された環状溝形状とされており、その外周端6aは、前記シュラウド鍔部4aの外周端より外側に位置せしめられている。また、前記空洞部6の内周端6bは、仕切り板5の仕切り面5aの内端より少し外周よりとされており、シュラウド4の鍔部4aとの間に小さな隙間S(逆流漏れ流れEの流量低減のために必要)が確保されるようになっている。
上記のように構成された送風装置においては、次のような作用効果が得られる。
即ち、仕切り板5とシュラウド鍔部4aとの間の空洞部6が、仕切り板5とシュラウド鍔部4aとの間において生ずる円板摩擦ファン作用を低減することによる円板摩擦ファン動力の低減を図るとともに、逆流漏れ流れEを加速する作用を低減することとなる。従って、ファン動力の低減を図り得るとともに、逆流漏れ流れEの流量の低減を図り得ることとなり、ファン効率の向上と風量アップによる比騒音レベルの低減とを図り得る。しかも、本実施の形態においては、空洞部6が固定部材である仕切り板5側に形成されることとなるところから、空洞部6が変動することがないので、空洞部6を形成することによる作用効果(即ち、円板摩擦ファン作用および逆流漏れ流れEの加速作用を抑制するという作用効果)を確実ならしめることができる。
第2の実施の形態
図2には、本願発明の第2の実施の形態にかかる送風装置の半断面が示されている。
図2には、本願発明の第2の実施の形態にかかる送風装置の半断面が示されている。
この場合、仕切り板5は、吸込側と吹出側とを仕切る仕切り面5aと、該仕切り面5aの内周端から一体に延設された前後方向の筒状部5bとからなっている。このようにすると、仕切り板5の筒状部5bとシュラウド4の本体部4bとの間には、所定寸法(即ち、極小の)クリアランスGが存在することとなり、逆流漏れ流れEの流量が制限されることとなる。従って、ファン効率の向上および風量アップを図ることができ、比騒音レベルが低減する。その他の構成および作用効果は、第1の実施の形態におけると同様なので説明を省略する。
第3の実施の形態
図3には、本願発明の第3の実施の形態にかかる送風装置の半断面が示されている。
図3には、本願発明の第3の実施の形態にかかる送風装置の半断面が示されている。
この場合、シュラウド4の鍔部4aを包設して該鍔部4aと仕切り板5の仕切り面(即ち、開口縁部)5aとの間の隙間から漏れ出る逆流漏れ流れEを軸流羽根車1の吸込側へ誘導するガイド部7が形成されている。該ガイド部7は、前記仕切り板5の仕切り面5aにおける空洞部6の外周端近傍から吸込側に向かって立設された水平部7aと該水平部7aの先端から一体に羽根車中心方向に垂設された鉛直部7bとからなるL字状部材とされており、前記水平部7aは、前記シュラウド鍔部4の外周端との間に所定の隙間を介在させるとともに、前記鉛直部7bは、前記シュラウド鍔部4aの外周部を所定幅だけ覆う形状とされている。このようにすると、シュラウド鍔部4aと仕切り板5との間の隙間から漏れ出る逆流漏れ流れEがガイド部7によって軸流羽根車1の吸込側へ誘導され、逆流漏れ流れEの持つエネルギーが外周方向に拡散されてしまうことがなくなる。その結果、この逆流漏れ流れEの持つ動圧を有効に利用することが可能となり、ファン効率が大幅に向上することとなる。また、還流した逆流漏れ流れEがシュラウド4内壁に沿って吹き出されるところから、より大きな風量域でも主流がシュラウド4内周に沿って流れることとなり、より大きな静圧上昇を実現し、更に大きな効率の改善を図ることができる。その他の構成および作用効果は、第1の実施の形態におけると同様なので説明を省略する。
第4の実施の形態
図4には、本願発明の第4の実施の形態にかかる送風装置の半断面が示されている。
図4には、本願発明の第4の実施の形態にかかる送風装置の半断面が示されている。
この場合、仕切り板5の仕切り面5aには、径方向に並ぶ複数個(例えば、2個)の空洞部6,6が形成されている。つまり、中間部に位置する隔壁8を介して内周側および外周側に2個の空洞部6,6が形成されているのである。なお、本実施の形態においては、仕切り板5は、第2の実施の形態におけると同様に、吸込側と吹出側とを仕切る仕切り面5aと、該仕切り面5aの内周端から一体に延設された前後方向の筒状部5bとからなっている。このようにすると、径方向に複数個並ぶ空洞部6,6の存在によって、逆流漏れ流れEの加速がより効果的に抑制されることとなり、逆流漏れ流れEの流量がより一層低減する。その他の構成および作用効果は、第1および第2の実施の形態におけると同様なので説明を省略する。
第5の実施の形態
図5には、本願発明の第5の実施の形態にかかる送風装置の半断面が示されている。
図5には、本願発明の第5の実施の形態にかかる送風装置の半断面が示されている。
この場合、仕切り板5には、シュラウド本体部4bの外周側にあってクリアランスGを介在させてシュラウド本体部4bに沿う第1の筒状部5bと、該第1の筒状部5bの吹出側端部から外周方向に起立する環状部5cと、該環状部5cの外周端部から吸込側に延設されて仕切り面5aの内周端部に至る第2の筒状部5dとによって構成された空洞部6が形成されている。このようにすると、空洞部6を構成する環状部5cが吹出流れf1の整流安定化に寄与することとなり、ファン効率の向上および騒音低下を図り得る。その他の構成および作用効果は、第1および第2の実施の形態におけると同様なので説明を省略する。
第6の実施の形態
図6には、本願発明の第6の実施の形態にかかる送風装置の半断面が示されている。
図6には、本願発明の第6の実施の形態にかかる送風装置の半断面が示されている。
この場合、第5の実施の形態にかかる送風装置において、第3の実施の形態におけると同様に、シュラウド4の鍔部4aを包設して該鍔部4aと仕切り板5の仕切り面(即ち、開口縁部)5aとの間の隙間から漏れ出る逆流漏れ流れEを軸流羽根車1の吸込側へ誘導するガイド部7が形成されている。該ガイド部7は、前記仕切り板5の仕切り面5aにおける空洞部6の外周端近傍から吸込側に向かって立設された水平部7aと該水平部7aの先端から一体に羽根車中心方向に垂設された鉛直部7bとからなるL字状部材とされており、前記水平部7aは、前記シュラウド鍔部4の外周端との間に所定の隙間を介在させるとともに、前記鉛直部7bは、前記シュラウド鍔部4aの外周部を所定幅だけ覆う形状とされている。このようにすると、シュラウド鍔部4aと仕切り板5との間の隙間から漏れ出る逆流漏れ流れEがガイド部7によって軸流羽根車1の吸込側へ誘導され、逆流漏れ流れEの持つエネルギーが外周方向に拡散されてしまうことがなくなる。その結果、この逆流漏れ流れEの持つ動圧を有効に利用することが可能となり、ファン効率が大幅に向上することとなる。また、還流した逆流漏れ流れEがシュラウド4内壁に沿って吹き出されるところから、より大きな風量域でも主流がシュラウド4内周に沿って流れることとなり、より大きな静圧上昇を実現し、更に大きな効率の改善を図ることができる。その他の構成および作用効果は、第1および第5の実施の形態におけると同様なので説明を省略する。
第7の実施の形態
図7には、本願発明の第7の実施の形態にかかる送風装置の半断面が示されている。
図7には、本願発明の第7の実施の形態にかかる送風装置の半断面が示されている。
この場合、第5の実施の形態にかかる送風装置において、仕切り板5における環状部5cの外周よりの位置には、吹出側に向かって突出する環状リブ9が突設されている。このようにすると、環状部5cと環状リブ9とによって構成される断面L字状の壁面によって、吹出流れf1の整流安定化とディフューザ効果とを期待することができる。ここで、ディフューザ効果とは、シュラウド4が回転することによる大きな周速度をもつ翼端付近(即ち、軸流羽根車1の外周側)の流れ(大きな動圧をもつ)が外向き(即ち、軸方向向き)に矯正される過程で減速される効果をいう。その他の構成および作用効果は、第1および第5の実施の形態におけると同様なので説明を省略する。
第8の実施の形態
図8には、本願発明の第8の実施の形態にかかる送風装置の半断面が示されている。
図8には、本願発明の第8の実施の形態にかかる送風装置の半断面が示されている。
この場合、第7の実施の形態にかかる送風装置において、第3の実施の形態におけると同様に、シュラウド4の鍔部4aを包設して該鍔部4aと仕切り板5の仕切り面(即ち、開口縁部)5aとの間の隙間から漏れ出る逆流漏れ流れEを軸流羽根車1の吸込側へ誘導するガイド部7が形成されている。該ガイド部7は、前記仕切り板5の仕切り面5aにおける空洞部6の外周端近傍から吸込側に向かって立設された水平部7aと該水平部7aの先端から一体に羽根車中心方向に垂設された鉛直部7bとからなるL字状部材とされており、前記水平部7aは、前記シュラウド鍔部4の外周端との間に所定の隙間を介在させるとともに、前記鉛直部7bは、前記シュラウド鍔部4aの外周部を所定幅だけ覆う形状とされている。このようにすると、シュラウド鍔部4aと仕切り板5との間の隙間から漏れ出る逆流漏れ流れEがガイド部7によって軸流羽根車1の吸込側へ誘導され、逆流漏れ流れEの持つエネルギーが外周方向に拡散されてしまうことがなくなる。その結果、この逆流漏れ流れEの持つ動圧を有効に利用することが可能となり、ファン効率が大幅に向上することとなる。また、還流した逆流漏れ流れEがシュラウド4内壁に沿って吹き出されるところから、より大きな風量域でも主流がシュラウド4内周に沿って流れることとなり、より大きな静圧上昇を実現し、更に大きな効率の改善を図ることができる。その他の構成および作用効果は、第1および第7の実施の形態におけると同様なので説明を省略する。
第9の実施の形態
図9には、本願発明の第9の実施の形態にかかる送風装置の半断面が示されている。
図9には、本願発明の第9の実施の形態にかかる送風装置の半断面が示されている。
この場合、仕切り板5における仕切り面5aは、筒状部5bの吹出側端部から延設されており、仕切り面5aとシュラウド鍔部4aとの間に空洞部6が形成されることとなっている。このようにすると、仕切り板5の筒状部5bとシュラウド4の本体部4bとの間には、所定寸法(即ち、極小の)クリアランスGが存在することとなり、逆流漏れ流れEの流量が制限されることとなる。従って、ファン効率の向上および風量アップを図ることができ、比騒音レベルが低減する。その他の構成および作用効果は、第1の実施の形態におけると同様なので説明を省略する。
上記各実施の形態においては、空洞部6を仕切り板5側に形成したものについて説明したが、空洞部6は、シュラウド鍔部4a側に形成することもできる。
本願発明は、上記各実施の形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜設計変更可能なことは勿論である。
1は軸流羽根車
4はシュラウド
4aは鍔部
5は仕切り板
5aは仕切り面
6は空洞部
7はガイド部
4はシュラウド
4aは鍔部
5は仕切り板
5aは仕切り面
6は空洞部
7はガイド部
Claims (4)
- 軸流羽根車(1)の外周には、該軸流羽根車(1)の外周面側の所定位置に配置された仕切り板(5)の吸込側に位置して該仕切り板(5)に対向し且つ径方向に所定長さを有する鍔部(4a)を備えたシュラウド(4)を設けてなる送風装置であって、前記仕切り板(5)と前記鍔部(4a)との間には、空洞部(6)を設けたことを特徴とする送風装置。
- 前記空洞部(6)を、前記鍔部(4a)の背面と対向する前記仕切り板(5)の仕切り面(5a)を窪ませて形成したことを特徴とする請求項1記載の送風装置。
- 前記空洞部(6)を、径方向に複数個並べて形成したことを特徴とする請求項2記載の送風装置。
- 前記シュラウド(4)の鍔部(4a)を包設して該鍔部(4a)と前記仕切り板(5)との間の隙間から漏れ出る逆流漏れ流れ(E)を前記軸流羽根車(1)の吸込側へ誘導するガイド部(7)を形成したことを特徴とする請求項1、2および3のいずれか一項記載の送風装置。
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- 2007-03-13 JP JP2007063636A patent/JP2008223625A/ja active Pending
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