JP2023108318A - Fluid tank - Google Patents
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Abstract
Description
本明細書に開示の技術は、流体用のタンクに関する。 TECHNICAL FIELD The technology disclosed herein relates to tanks for fluids.
特許文献1に、流体用のタンクが記載されている。このタンクは、円筒部の両端にドーム部を有するタンク本体と、ドーム部の外面に固定されたプロテクタとを備える。プロテクタは、タンクが地面等へ落下したときに、タンク本体の変形を抑制する。 US Pat. No. 6,300,000 describes a tank for fluids. This tank includes a tank body having dome portions at both ends of a cylindrical portion, and a protector fixed to the outer surface of the dome portion. The protector suppresses deformation of the tank body when the tank drops to the ground or the like.
通常、タンクが地面等へ落下したときは、タンクが地面に対して斜めの姿勢で衝突することが多い。この場合、落下による衝突荷重は、プロテクタを介してタンク本体のドーム部に入力される。しかしながら、稀ではあるとしても、タンクが地面に対して水平な姿勢で衝突することも想定される。この場合、落下による衝突荷重は、プロテクタを介してタンク本体の円筒部に入力され得る。落下による衝突荷重は、円筒部の中でも、円筒部とドーム部との境界に隣接する肩部に入力されやすい。円筒部の肩部は、ドーム部と比較して剛性が低いことから、円筒部の肩部に衝突荷重が入力されると、タンク本体の変形を招くおそれがある。本明細書では、タンクが地面に対して水平な姿勢で衝突したときでも、タンク本体の変形を抑制し得る技術を提供する。 Normally, when a tank falls to the ground or the like, it often collides with the ground in an oblique posture. In this case, the impact load due to the drop is input to the dome portion of the tank body via the protector. However, it is also conceivable that the tank collides with the ground in a horizontal position, albeit rarely. In this case, the impact load due to the drop can be input to the cylindrical portion of the tank body via the protector. The impact load due to the drop is likely to be input to the shoulder portion adjacent to the boundary between the cylindrical portion and the dome portion, even in the cylindrical portion. Since the shoulder portion of the cylindrical portion has lower rigidity than the dome portion, if a collision load is input to the shoulder portion of the cylindrical portion, the tank body may be deformed. The present specification provides a technique capable of suppressing deformation of the tank body even when the tank collides with the ground in a horizontal posture.
本明細書が開示する流体用のタンクは、タンク本体と、プロテクタと、を備える。タンク本体は、円筒部と前記円筒部の両端に位置するドーム部とを有する。プロテクタは、前記タンク本体の前記ドーム部の外面に沿って設けられている。前記プロテクタは、周方向に沿って延びる外周面を有し、前記外周面は、前記ドーム部に対して径方向外側に位置する範囲内に、その外形が最大となる最大外形部を有する。 A tank for fluid disclosed herein includes a tank body and a protector. The tank body has a cylindrical portion and dome portions positioned at both ends of the cylindrical portion. A protector is provided along the outer surface of the dome portion of the tank body. The protector has an outer peripheral surface extending in a circumferential direction, and the outer peripheral surface has a maximum outer shape portion having a maximum outer shape within a range located radially outwardly of the dome portion.
上記した構成によると、タンクが地面に対して水平な姿勢で衝突したときに、タンクは最初にプロテクタの最大外形部で地面に衝突する。プロテクタの最大外形部は、タンク本体のドーム部に対して径方向外側に位置するので、落下による衝突荷重は、プロテクタを介して主にドーム部に伝達される。ドーム部は、例えばドーム状(即ち、球状)に湾曲していることから、比較的に高い剛性を有する。従って、タンクが地面に対して水平な姿勢で衝突したときでも、タンク本体の変形が抑制される。なお、タンクが地面に対して斜めの姿勢で衝突したときは、従来のプロテクタと同様に、落下による衝突荷重は、プロテクタを介してタンク本体のドーム部に入力される。 According to the above configuration, when the tank collides with the ground in a horizontal position, the tank first collides with the ground at the maximum outer shape of the protector. Since the maximum outer shape of the protector is located radially outside the dome portion of the tank body, the impact load caused by the drop is transmitted mainly to the dome portion via the protector. Since the dome portion is curved in a dome shape (that is, a spherical shape), it has relatively high rigidity. Therefore, deformation of the tank body is suppressed even when the tank collides with the ground in a horizontal posture. When the tank collides with the ground obliquely, the impact load due to the drop is input to the dome portion of the tank body through the protector, as in the case of the conventional protector.
本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。 Details and further improvements of the technique disclosed in this specification are described in the following "Mode for Carrying Out the Invention".
本技術の一実施形態では、前記タンク本体は、前記円筒部において、第1の厚みを有するとともに、前記ドーム部の少なくとも一部において、前記第1の厚みよりも大きい第2の厚みを有してもよい。その場合、前記プロテクタの前記最大外形部は、前記ドーム部の前記少なくとも一部に対して径方向内側に位置してもよい。このような構成によると、ドーム部の第2の厚みを有する部分の剛性が向上し、タンクが地面に対して水平な姿勢で衝突したときの衝突荷重が、最大外形部を介して当該部分に伝達される。このため、落下時におけるタンク本体の変形が、さらに抑制される。 In one embodiment of the present technology, the tank body has a first thickness in the cylindrical portion and a second thickness that is greater than the first thickness in at least a portion of the dome portion. may In that case, the maximum profile portion of the protector may be located radially inwardly with respect to the at least part of the dome portion. With such a configuration, the rigidity of the portion of the dome portion having the second thickness is improved, and when the tank collides with the ground in a horizontal position, the collision load is applied to the portion through the maximum outer shape portion. transmitted. Therefore, the deformation of the tank body when dropped is further suppressed.
本技術の一実施形態では、前記タンク本体の前記ドーム部は、前記円筒部との境界部と隣接する部分において、前記第1の厚みよりも小さい第3の厚みを有してもよい。その場合、前記プロテクタの前記最大外形部は、前記中心軸に平行な方向に関して、前記境界部と隣接する部分から離れて位置してもよい。このような構成によると、落下による衝突荷重が、プロテクタを介して第3の厚みを有する部分に伝達されることを避けることができる。このため、落下によるタンク本体の変形が抑制される。 In one embodiment of the present technology, the dome portion of the tank body may have a third thickness smaller than the first thickness at a portion adjacent to a boundary portion with the cylindrical portion. In that case, the maximum outer shape portion of the protector may be located away from the portion adjacent to the boundary portion with respect to the direction parallel to the central axis. With such a configuration, it is possible to prevent the collision load due to the drop from being transmitted to the portion having the third thickness via the protector. Therefore, deformation of the tank body due to dropping is suppressed.
本技術の一実施形態では、前記タンク本体は、前記中心軸上に位置するとともに、前記ドーム部に固定されたボスをさらに備えてもよい。その場合、前記最大外形部は、前記プロテクタの前記ボス側の端部に位置してもよい。但し、他の実施形態として、最大外形部は、反ボス側に位置する他方の端部に位置してもよいし、両端部から離れた中間部分に位置してもよい。 In an embodiment of the present technology, the tank body may further comprise a boss positioned on the central axis and fixed to the dome portion. In that case, the maximum outline portion may be positioned at the boss-side end of the protector. However, as another embodiment, the maximum outline portion may be located at the other end located on the side opposite to the boss, or may be located at an intermediate portion away from both ends.
本技術の一実施形態では、前記プロテクタは、硬質樹脂を用いて構成されてもよい。このような構成によると、比較的に軽量なプロテクタによって、流体用のタンクを十分に保護することができる。但し、プロテクタを構成する材料については、特に限定されない。 In one embodiment of the present technology, the protector may be configured using hard resin. With such a configuration, a relatively lightweight protector can adequately protect the fluid tank. However, the material constituting the protector is not particularly limited.
本技術の一実施形態では、前記タンク本体が、長尺のフィラメントが複数層に亘って巻き付けられた構造を有する補強層を有してもよい。この場合、前記補強層の前記ドーム部に位置する部分では、前記フィラメントがヘリカル巻きされていてもよい。但し、他の実施形態として、フィラメントは、ヘリカル巻とは異なる巻き方でドーム部に巻かれてもよい。 In one embodiment of the present technology, the tank body may have a reinforcing layer having a structure in which a long filament is wound in multiple layers. In this case, the filament may be helically wound in the portion of the reinforcing layer located in the dome portion. However, as another embodiment, the filament may be wound around the dome portion in a manner different from helical winding.
(第1実施形態)
図1は、第1実施例の高圧タンク2aの斜視図を示す。高圧タンク2aは、例えば、燃料電池車両(図示省略)に搭載される。高圧タンク2aは、燃料電池車両が発電をするために用いる高圧の水素ガスを貯留する。すなわち、高圧タンク2aは、流体用のタンクである。高圧タンク2aは、タンク本体4と、口金8vと、プロテクタ10v、10eと、を備える。以下では、高圧タンク2aの中心軸CLに平行な方向(すなわち、図中座標軸におけるX軸の正方向及び負方向)を「軸方向」と称することがある。また、中心軸CLに直交する平面において、当該平面と中心軸CLとの交点を通過する直線に平行な方向に関して「径方向」と称し、当該平面上における高圧タンク2aの外周の方向を「周方向」と称することがある。
(First embodiment)
FIG. 1 shows a perspective view of a high-
図2に示されるように、円筒部4cと、円筒部4cの両端に位置するドーム部4dと、を有する。円筒部4cは、軸方向に一定の外形で延びる円筒形状を有する。ドーム部4dの外形は、円筒部4cとの境界部4bから、徐々に、中心軸CLに向かって湾曲する。すなわち、ドーム部4dは、球状(すなわち、ドーム状)に湾曲する。X軸方向正側(すなわち、図2の紙面右側)のドーム部4dには、口金8vが固定される。X軸方向負側(すなわち、図2の紙面左側)のドーム部4dには、エンドボス8eが固定される。口金8v、エンドボス8eは、ともに金属で構成されており、ライナ5の内面に固定される。口金8v、エンドボス8eは、ともに中心軸CL上に位置する。口金8vには、貫通孔を備えており、この貫通孔を水素ガスが通過する。
As shown in FIG. 2, it has a
タンク本体4は、ライナ5と、ライナ5の外面を覆う補強層6と、によって構成される。ライナ5は、樹脂で構成されており、水素ガスを密封するための空間を形成する。補強層6は、炭素繊維強化プラスチック(CFRP)(Carbon Fiber Reinforced Plasticsの略)で構成される。より詳細には、補強層6は、樹脂を含浸させたフィラメントを、フィラメントワインディング法によってライナ5の外面に複数層にわたって巻き付けた後、樹脂を硬化させることによって形成される。本実施形態の高圧タンク2aでは、円筒部4cに位置する補強層6は、フィラメントがフープ巻きされ、ドーム部4dに位置する補強層6は、ヘリカル巻きされている。なお、変形例では、補強層6は、例えば、ガラス繊維強化プラスチック(Glass Fiber Reinforced Plastics)で構成されてもよい。
The
プロテクタ10v、10eは、タンク本体4の先端部を覆う保護材である。プロテクタ10v、10eは、ともに硬質樹脂で構成される。ここで、硬質樹脂とは、軟質樹脂(例えば、ポリウレタン、EVA(Ethylene-Vinyl Acetateの略)樹脂等)よりも圧縮値が高い樹脂である。硬質樹脂は、例えば、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリアセタール、ABS(acrylonitrile-butadiene-styreneの略)樹脂等が含まれる。
The
プロテクタ10v、10eは、タンク本体4のドーム部4dの外面に接着により固定される。プロテクタ10v、10eは、ドーム部4dの外面に沿って設けられる。図1に示されるように、プロテクタ10v、10eは、ドーム部4dを環状に覆っている。プロテクタ10v、10eは、周方向に沿って延びる外周面10sを備える。プロテクタ10v、10eは、ともに同様の構造を有するため、本明細書では、口金8v側のドーム部4dに設けられるプロテクタ10vについて主に説明する。
The
図2に示されるように、高圧タンク2aは、地面GLに対して水平な姿勢で管理されることがある。例えば、地面GLに対して水平な姿勢で管理される高圧タンク2aを燃料自動車に搭載する際に、高圧タンク2aが落下することも想定される。この場合、高圧タンク2aは、地面GLに対して水平な姿勢で衝突することが推定される。以下では、本実施形態の高圧タンク2aが、自身が地面GLに対して水平な姿勢で衝突したときでも、タンク本体4の変形を抑制するために有する構造について説明する。
As shown in FIG. 2, the high-
図3に示されるように、プロテクタ10vは、外周面10sと、複数の立壁12、14、16と、を備える。複数の立壁12、14、16は、それぞれ、径方向にドーム部4dに向かって延びている。複数の立壁12、14、16のドーム部4d側の端面と、ドーム部4dの外面とが接着される。これにより、プロテクタ10vがドーム部4dに固定される。
As shown in FIG. 3, the
プロテクタ10vの外周面10sは、口金8v側ほど、中心軸CLから離れるように傾斜する。このため、プロテクタの外周面10sは、口金8v側の端部において、その外形が最大となる。すなわち、外周面10sの最大外形部P1は、外周面10sの口金8v側の端部となる。外周面10sの最大外形部P1は、軸方向に関して、ドーム部4dと一致する。別言すれば、最大外形部P1は、ドーム部4dに対して径方向外側(すなわち、図3の紙面下側)に位置する範囲A1内に位置している。
An outer
このため、図3に示されるように、高圧タンク2aが地面GLに対して水平な姿勢で方向D1に落下した場合、高圧タンク2aは、最初にプロテクタ10vの最大外形部P1で地面GLと衝突する。その結果、落下による衝突荷重F1は、プロテクタ10vを介して、ドーム部4dに伝達される。ここで、プロテクタ10vの立壁12は、最大外形部P1からドーム部4dに向かって径方向に延びている。このため、落下による衝突荷重F1は、特に、プロテクタ10vの立壁12を介して、ドーム部4dに伝達される。
Therefore, as shown in FIG. 3, when the high-
先に述べたように、ドーム部4dは、球状に湾曲しているため、径方向の衝突荷重F1に対して、円筒部4cよりも高い剛性を有する。そのため、ドーム部4dは、円筒部4cに比べて、衝突荷重F1によって変形しにくい。このように、本実施形態の高圧タンク2aは、高い剛性を有するドーム部4dの径方向外側にプロテクタ10vの最大外形部P1を配置することによって、地面GLに対して水平な姿勢で落下した場合に、タンク本体4の変形を抑制することができる。
As described above, the
さらに、タンク本体4は、フィラメントワインディング法によって補強層6を形成する際に、その厚みが変化する。フープ巻きされる円筒部4cでは、ライナ5の軸方向にわたって同数層のフィラメントを積層することができるため、比較的安定して第1の厚みT1で形成される。これに対し、ドーム部4dでは、ライナ5が湾曲していることから、部分ごとにフィラメントが積層される層数が変化する。このため、ドーム部4dは、口金8v側の端部では、円筒部4cの第1の厚みT1よりも大きい第2の厚みT2を有し、円筒部4cとの境界部4bに隣接する部分では、円筒部4cの第1の厚みT1よりも小さい第3の厚みT3を有する。
Furthermore, the thickness of the
図3に示されるように、本実施形態の高圧タンク2aでは、プロテクタ10vの最大外形部P1が、ドーム部4dの第2の厚みT2を有する部位の径方向外側に位置する。これにより、落下による衝突荷重F1が、ドーム部4dの剛性が高い部分に伝達される。その結果、タンク本体4の変形をさらに抑制することができる。
As shown in FIG. 3, in the high-
また、プロテクタ10vの最大外形部P1が、ドーム部4dの第3の厚みT3を有する部分から軸方向に関して離れて位置している。すなわち、落下による衝突荷重F1がドーム部4dの剛性が低い部分に伝達されない。その結果、タンク本体4の変形を抑制することができる。
In addition, the maximum outer shape portion P1 of the
(対応関係)本実施形態では、高圧タンク2aが、「タンク」の一例である。口金8v、エンドボス8eが、「ボス」の一例である。
(Correspondence) In this embodiment, the high-
(第2実施形態)
図4を参照して第2実施形態の高圧タンク2bについて説明する。第2実施形態の高圧タンク2bは、第1実施形態のプロテクタ10vに代えて、プロテクタ20vを有するが、その他の点においては、第1実施形態の高圧タンク2cと同様の構造を有する。
(Second embodiment)
A high-
プロテクタ20vは、第1の外周面20sと、第2の外周面22sと、複数の立壁22、24、26と、28と、を備える。複数の立壁22、24、26、28は、それぞれ、ドーム部4dに向かって径方向に延びている。プロテクタ20vの第1の外周面20sは、口金8v側ほど、中心軸CLから離れるように傾斜している。第2の外周面22sは、口金8v側ほど、中心軸CLに近づくように傾斜している。その結果、第2実施形態のプロテクタ20vでは、各外周面20s、22sの境界が、最大外形部P2となる。図4に示されるように最大外形部P2は、ドーム部4dの径方向外側に位置する範囲A1内に位置する。その結果、第2実施形態の高圧タンク2bが地面GLに対して水平な姿勢で衝突した場合に、衝突荷重F1は、プロテクタ20vを介してタンク本体4のドーム部4dに伝達される。衝突荷重F1は、特に、最大外形部P2から、径方向にドーム部4dに向かって延びる立壁24を介して、ドーム部4dに伝達される。その結果、第2実施形態の高圧タンク2bは、タンク本体4の変形を抑制することができる。
The
(第3実施形態)
図5を参照して第3実施形態の高圧タンク2cについて説明する。第3実施形態の高圧タンク2cは、第1実施形態のプロテクタ10vに代えて、プロテクタ30vを有するが、その他の点においては、第1実施形態の高圧タンク2cと同様の構造を有する。
(Third Embodiment)
A high-
プロテクタ30vは、外周面30sと、複数の立壁32、34と、を備える。複数の立壁32、34は、それぞれ、ドーム部4dに向かって径方向に延びている。プロテクタ30vの外周面30sは、口金8v側ほど、中心軸CLに近づくように傾斜している。その結果、第3実施形態のプロテクタ20vでは、最大外形部P3が、外周面30sの口金8vと反対側の端部に位置する。
The
しかしながら、最大外形部P3は、ドーム部4dの径方向外側に位置する範囲A1内に位置する。その結果、第3実施形態の高圧タンク2cが地面GLに対して水平な姿勢で衝突した場合に、衝突荷重F1は、プロテクタ30vを介してタンク本体4のドーム部4dに伝達される。衝突荷重F1は、特に、最大外形部P3から、径方向にドーム部4dに向かって延びる立壁32を介して、ドーム部4dに伝達される。その結果、第3実施形態の高圧タンク2cは、タンク本体4の変形を抑制することができる。
However, the maximum outer shape portion P3 is located within a range A1 located radially outward of the
以上、本明細書が開示する技術の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。上記の実施例の変形例を以下に列挙する。 Although specific examples of the technology disclosed in this specification have been described above in detail, these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above. Modifications of the above embodiment are listed below.
(変形例1)高圧タンク2aは、高圧の水素ガスを収容したが、変形例では、例えば、ヘリウムガス、CNG(圧縮天然ガス)等の各種圧縮ガス、を収容してもよい。さらに、高圧タンク2aは、例えば、LNG(液化天然ガス)、LPG(液化石油ガス)等の各種液化ガスを収容してもよく、その他の各種加圧物質の燃料ガスを収容してもよい。
(Modification 1) Although the high-
(変形例2)第1実施形態のプロテクタ10v、10eは、ドーム部4dの外面に接着によって固定されるが、本変形例では、例えば、プロテクタ10v、10eは、溶着によってドーム部4dに固定されてもよい。
(Modification 2) The
(変形例3)第1実施形態のプロテクタ10v、10eは、それぞれ、分割された構造を有してもよい。例えば、第1実施形態のプロテクタ10v、10eは、中心軸CLに直交する方向から見たときに、タンク本体4の周方向で4個に分割されてもよい。その場合、分割された各プロテクタは、周方向に等間隔に配置されてもよい。
(Modification 3) The
(変形例4)タンク本体4は、補強層6を備えなくてもよい。その場合、タンク本体4は、円筒部4cとドーム部4dとにおいて、同一の厚みを有してもよい。
(Modification 4) The
(変形例5)第1実施形態のプロテクタ10v、10eは、硬質樹脂で構成されなくてもよい。その場合、プロテクタ10v、10eは、例えば、発泡系のウレタン剤、軟質樹脂で形成されてもよい。その場合、プロテクタ10v、10eの内部は、それらの材料で充填されていてもよい。すなわち、プロテクタ10v、10eは、中実形状を有してもよく、複数の立壁12、14、16を備えなくてもよい。
(Modification 5) The
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。 The technical elements described in this specification or in the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims as of the filing. In addition, the techniques exemplified in this specification or drawings can simultaneously achieve a plurality of purposes, and achieving one of them has technical utility in itself.
2a、2b、2c :高圧タンク
4 :タンク本体
4b :境界部
4c :円筒部
4d :ドーム部
5 :ライナ
6 :補強層
8e :エンドボス
8v :口金
10e、10v、20v、30v :プロテクタ
10s、30s :外周面
20s :第1の外周面
22s :第2の外周面
A1 :範囲
CL :中心軸
P1~P3 :最大外形部
T1 :第1の厚み
T2 :第2の厚み
T3 :第3の板厚
2a, 2b, 2c: high-pressure tank 4:
Claims (6)
前記タンク本体の前記ドーム部の外面に沿って設けられたプロテクタと、
を備え、
前記プロテクタは、周方向に沿って延びる外周面を有し、
前記外周面は、前記ドーム部に対して径方向外側に位置する範囲内に、その外形が最大となる最大外形部を有する、
流体用のタンク。 a tank body having a cylindrical portion and dome portions positioned at both ends of the cylindrical portion;
a protector provided along the outer surface of the dome portion of the tank body;
with
The protector has an outer peripheral surface extending along the circumferential direction,
The outer peripheral surface has a maximum outer shape portion having a maximum outer shape within a range located radially outwardly of the dome portion.
Tank for fluid.
前記プロテクタの前記最大外形部は、前記ドーム部の前記少なくとも一部に対して径方向内側に位置する、
請求項1に記載の流体用のタンク。 the tank body has a first thickness in the cylindrical portion and a second thickness larger than the first thickness in at least a part of the dome portion;
wherein the maximum outline portion of the protector is located radially inwardly with respect to the at least part of the dome portion;
A tank for fluids according to claim 1 .
前記プロテクタの前記最大外形部は、前記タンク本体の中心軸に平行な方向に関して、前記境界部と隣接する部分から離れて位置する、請求項2に記載の流体用のタンク。 the dome portion of the tank body has a third thickness smaller than the first thickness at a portion adjacent to a boundary portion with the cylindrical portion;
3. A tank for fluid according to claim 2, wherein said maximum contour portion of said protector is located away from a portion adjacent to said boundary portion in a direction parallel to the central axis of said tank body.
前記最大外形部は、前記プロテクタの前記ボス側の端部に位置する、請求項1から3のいずれか一項に記載の流体用のタンク。 the tank body further includes a boss positioned on the central axis of the tank body and fixed to the dome portion;
4. A fluid tank according to any one of claims 1 to 3, wherein said maximum profile portion is located at said boss-side end of said protector.
前記補強層の前記ドーム部に位置する部分では、前記フィラメントがヘリカル巻きされている、請求項1から5のいずれか一項に記載の流体用のタンク。
The tank body has a reinforcing layer having a structure in which long filaments are wound in multiple layers,
6. A fluid tank according to any one of the preceding claims, wherein the filament is helically wound in the portion of the reinforcement layer located in the dome portion.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2022009375A JP2023108318A (en) | 2022-01-25 | 2022-01-25 | Fluid tank |
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2022
- 2022-01-25 JP JP2022009375A patent/JP2023108318A/en active Pending
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