JP3552008B2 - 建築構造物の制振構造 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄骨造やＳＲＣ造等の建築構造物の制振構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、建築構造物の制震安定性を高めるための技術として免震構造や制振構造が注目を集めている。高度に情報化の進んだ現在の社会においては、建築構造物だけでなく、その内部に収納されているコンピューター等の電子機器や通信施設といった設備が非常に重要な意味をもつようになってきたためである。もしも大地震によってこれらの設備の機能が停止あるいは破壊されたならば社会に与える影響は極めて大きなものになると予想される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の制振構造は非常に複雑であるため、この制振構造を備える建築構造物を構築する場合には、資材も多く必要となるばかりでなく工期も長引き、施工コストが嵩むといった問題があった。
【０００４】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、構造が単純でありながら制振性に優れた鉄骨造やＳＲＣ造の建築構造物の制振構造を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するための手段として、複数の階層を有する建築構造物において、１層もしくは複数の階層を挟んで離間した階層の間にブレースを配設し、ブレースが固定されてこれと一体化された階層と、ブレースと一体化されずに分離した階層とを設け、さらにブレースが跨がる階層とブレースとの間にダンパーを設置する。
ブレースと一体化された階層は水平剛性が大きく、ブレースと分離された階層は水平剛性が小さくなるため、この建築構造物には、水平剛性の大きい階層と小さい階層とが積層した構造的なスキップフロアが構築される。
この建築構造物に地震による振動（横揺れ）が伝わると、ブレースと一体化された階層は振動せず、ブレースと分離された階層のみが振動し、さらにこの分離された階層の振動をダンパーが吸収して振動が制御される。
なお、ブレースに替えて耐震壁を配設してもよい。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明に係る建築構造物の制振構造の第１の実施形態を図１ないし図４に示して説明する。
図１ないし図３は鉄骨造の建築構造物の一部を示している。この建築構造物は複数の階層を有しており、立設された柱１間に各階層を形成する大梁２が上下に離間して配設され、各大梁２上にはそれぞれ床スラブ３が配設されている。
【０００７】
各階層をなす大梁２のうち、１階層おきに配設された大梁２Ａの間に鉄骨ブレース（ブレース）４が交差して架設されている。これら鉄骨ブレース４は両端が柱１と大梁２Ａとの接合部分に剛結されているが、大梁２Ａの間に配設された大梁２Ｂには接合されておらず、大梁２Ｂによって形成された階層を跨ぐようにして架設されている。
【０００８】
大梁２Ｂで形成される階層と鉄骨ブレース４との間には制振装置としてオイルダンパー５が設置されている。大梁２Ｂの高さには、その上下の一体階に接合された鉄骨ブレース４の交差部分が位置しており、オイルダンパー５は、両側の柱１から大梁２Ｂに連続して突設された突設部材５ａと鉄骨ブレース４の交差部分に設けられたリブ５ｂとの間にそれぞれ介装され、鉄骨ブレース４の交差部分を挟んで直列に配列されている。
これらオイルダンパー５は突設部材５ａ、リブ５ｂから取り外し可能に設置されており、必要に応じて交換できるようになっている。
【０００９】
鉄骨ブレース４の交差部分を挟んで直列に配列されたオイルダンパー５の両側にはオイルダンパー５を挟むように小梁２Ｃが配設されており、この階層に配設される床スラブ３を支持している。
【００１０】
この建築構造物には、各柱１と１階層おきに配設された大梁２Ａとによって構成される矩形の空間にそれぞれ上記の制振構造が設けられている。
【００１１】
上記のように構成された制振構造を備える建築構造物の振動形態を多質点モデルとして図４に示す。
図において、大梁２Ａによって形成された各階層は鉄骨ブレース４が架設されることによって一体化が図られており、水平剛性が大きい。この階層を一体階とする。また、大梁２Ｂによって形成された各階層は鉄骨ブレース４と分離されており、一体階に比べて水平剛性が小さい。この階層を分離階とする。
【００１２】
この建築構造物に地震による振動が伝わると、１階層おきに設けられた一体階は水平剛性が大きく、各一体層が一体となった耐力構造的な要素を残しており振動しにくい。これに対して分離階は水平剛性が小さく積極的に振動するが、この振動が各分離階に設置されているオイルダンパー５によって吸収される。
【００１３】
上記のように構成された制振構造を備える建築構造物は、オイルダンパー５が設置された分離階以外に振動する部分がなく、エネルギーロスのほとんどない単純な構造を有しており、効果的に減衰性能を発揮することができる。
【００１４】
一体階を設けることにより建築構造物の剛性が確保されているので、地震応答解析により検出される鉄骨ブレース４の残留変形は最大変形と比較して十分小さい。したがって、地震後に有害な残留変形を残さず、建築構造物としての機能を維持することができる。
【００１５】
しかも、この制振構造は外観上の形態は鉄骨ブレース４を用いた一般的な鉄骨耐震構造とほぼ同じであり、構造計画、建築計画上の特別な制約を受けないため、従来の耐震設計と同様の設計作業でこの制振構造を盛り込むことができる。さらに、制振装置を設けることにより地震時の応答が小さくなるので、通常の鉄骨構造と比較して各部材の断面を小さくすることができ、資材コストの削減が可能になる。
【００１６】
また、この制振構造を構成するオイルダンパー５は交換可能なように設置されているので、地震や火災等によってダンパーが損傷した場合にこのダンパー部分のみを交換することで、建築構造物に常に安定した制振性能をもたせることができる。
【００１７】
ところで、本実施形態においては制振装置としてオイルの粘性を利用したオイルダンパー５を採用したが、これに限らず、建築構造物の形態や用途、設計仕様に応じてゴムアルファルトや高減衰ゴム等を利用した粘弾性体ダンパー、鋼材の降伏を利用した鋼材ダンパー、接触面の摩擦力を利用した摩擦ダンパー、鉛ダンパー等を採用しても構わない。また、粘弾性体ダンパーと鋼材ダンパーというように種類の異なるダンパーを組み合わせて使用してもよい。
【００１８】
次に、本発明に係る建築構造物の制振構造の第２の実施形態を図５ないし図７に示して説明する。なお、前記第１の実施形態において説明した構成要素には同一の符号を付してその説明を省略する。
図に示すように、１階層おきに配設された大梁２Ａの間にはＲＣ耐震壁（耐震壁）１４が架設されている。このＲＣ耐震壁１４は上下の辺部１４ａが大梁２Ａに接合されているが、大梁２Ａの間に配設された大梁２Ｂには一切接合されていない。また、ＲＣ耐震壁１４の両側の辺部１４ｂは柱１との間に僅かに間隔を空けて離間している。
【００１９】
大梁２Ｂ上に配設された床スラブ３とＲＣ耐震壁１４との間には制振装置として粘弾性体ダンパー１５が設置されている。この粘弾性体ダンパー１５は、ＲＣ耐震壁１４に固定されたＬ型プレート１５ａと、床スラブ３上面に固定された下部プレート１５ｂと、これらプレート間の間隙に介装された粘弾性体１５ｃとから構成されている。
Ｌ型プレート１５ａは、一方のリブ面を床スラブ３上面に対向させ、他方のリブ面をＲＣ耐震壁１４の側面に固定されている。下部プレート１５ｂはＬ型プレート１５ａの一方のリブ面との間に間隙を設けて対向するように床スラブ３上面に貼設されている。これらのプレートは床スラブ３、ＲＣ耐震壁１４にそれぞれケミカルアンカー１６を使用して固定されており、これらプレート間の間隙に粘弾性体１５ｃが介装されることによって床スラブ３とＲＣ耐震壁１４とが接続されている。
【００２０】
上記のように構成された制振構造を備える建築構造物の振動形態を多質点モデルは、図４の第１の実施形態の場合とほぼ同じになる。すなわち、この制振構造を備える建築構造物は第１の実施形態の場合と同様に粘弾性体ダンパー１５が設置された分離階以外に振動する部分がなく、エネルギーロスのほとんどない単純な構造を有しており、効果的に減衰性能を発揮することができる。
【００２１】
しかも、この制振構造は外観上の形態は耐震壁を用いた一般的な鉄骨耐震構造とほぼ同じであり、構造計画、建築計画上の特別な制約を受けないため、従来の耐震設計と同様の設計作業でこの制振構造を盛り込むことができる。さらに、制振装置を設けることにより地震時の応答が小さくなるので、通常の構造躯体と比較して各部材の断面を小さくすることができ、施工コストの削減が可能になる。
【００２２】
また、制振装置に粘弾性体ダンパー１５を採用することで、微少変形や風荷重時にも有効な制振構造とすることができ、居住性の向上が図れる。
【００２３】
なお、上記第１、第２の各実施形態においては鉄骨造の建築構造物を例に挙げているが、鉄骨造構造物に限らず、ＳＲＣ造構造物にこの制振構造を採用しても構わない。また、各実施形態においては一体階と分離階とを一階層おきに構成したが、ブレースもしくは耐震壁を複数の階層を跨ぐように設置し、一体階の間に２層、３層の分離階を設けてもよい。
【００２４】
【発明の効果】
本発明の建築構造物の制振構造によれば、制振装置が設置された分離階以外に振動する部分がなく、エネルギーロスのほとんどない単純な構造を有しており、効果的に減衰性能を発揮することができる。すなわち、一体階を設けることにより建築構造物の剛性が確保され、地震応答解析により検出されるブレースや耐震壁の残留変形が非常に小さいので、地震後に有害な残留変形を残さず、建築構造物としての機能を維持することができる。
しかも、この制振構造は外観上の形態はブレースや耐震壁を用いた一般的な鉄骨造やＳＲＣ造の耐震構造とほぼ同じであり、構造計画、建築計画上の特別な制約を受けないため、従来の耐震設計と同様の設計作業でこの制振構造を盛り込むことができる。さらに、制振装置を設けることにより地震時の応答が小さくなるので、通常の構造躯体と比較して各部材の断面を小さくすることができ、資材コストの削減が可能になる。
以上のように本発明によれば、従来の鉄骨造やＳＲＣ造等の耐震構造において多用されているブレースや耐震壁を従来と同様の施工の仕方で利用して、地震エネルギーの吸収効率のより大きな制振構造を容易に、かつ施工コストを抑えて構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る建築構造物の制振構造の第１の実施形態を示す側方図である。
【図２】図１におけるＩＩ−ＩＩ線矢視断面図である。
【図３】図１におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視断面図である。
【図４】本発明の制振構造を備える建築構造物の振動形態を示す多質点モデル図である。
【図５】本発明に係る建築構造物の制振構造の第２の実施形態を示す側方図である。
【図６】図５におけるＶＩ−ＶＩ線矢視断面図である。
【図７】図６の要部を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 柱
２Ａ、２Ｂ 大梁
２Ｃ 小梁
３ 床スラブ
４ 鉄骨ブレース（ブレース）
５ オイルダンパー（ダンパー）
１４ ＲＣ耐震壁（耐震壁）
１５ 粘弾性体ダンパー（ダンパー）
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄骨造やＳＲＣ造等の建築構造物の制振構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、建築構造物の制震安定性を高めるための技術として免震構造や制振構造が注目を集めている。高度に情報化の進んだ現在の社会においては、建築構造物だけでなく、その内部に収納されているコンピューター等の電子機器や通信施設といった設備が非常に重要な意味をもつようになってきたためである。もしも大地震によってこれらの設備の機能が停止あるいは破壊されたならば社会に与える影響は極めて大きなものになると予想される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の制振構造は非常に複雑であるため、この制振構造を備える建築構造物を構築する場合には、資材も多く必要となるばかりでなく工期も長引き、施工コストが嵩むといった問題があった。
【０００４】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、構造が単純でありながら制振性に優れた鉄骨造やＳＲＣ造の建築構造物の制振構造を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するための手段として、複数の階層を有する建築構造物において、１層もしくは複数の階層を挟んで離間した階層の間にブレースを配設し、ブレースが固定されてこれと一体化された階層と、ブレースと一体化されずに分離した階層とを設け、さらにブレースが跨がる階層とブレースとの間にダンパーを設置する。
ブレースと一体化された階層は水平剛性が大きく、ブレースと分離された階層は水平剛性が小さくなるため、この建築構造物には、水平剛性の大きい階層と小さい階層とが積層した構造的なスキップフロアが構築される。
この建築構造物に地震による振動（横揺れ）が伝わると、ブレースと一体化された階層は振動せず、ブレースと分離された階層のみが振動し、さらにこの分離された階層の振動をダンパーが吸収して振動が制御される。
なお、ブレースに替えて耐震壁を配設してもよい。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明に係る建築構造物の制振構造の第１の実施形態を図１ないし図４に示して説明する。
図１ないし図３は鉄骨造の建築構造物の一部を示している。この建築構造物は複数の階層を有しており、立設された柱１間に各階層を形成する大梁２が上下に離間して配設され、各大梁２上にはそれぞれ床スラブ３が配設されている。
【０００７】
各階層をなす大梁２のうち、１階層おきに配設された大梁２Ａの間に鉄骨ブレース（ブレース）４が交差して架設されている。これら鉄骨ブレース４は両端が柱１と大梁２Ａとの接合部分に剛結されているが、大梁２Ａの間に配設された大梁２Ｂには接合されておらず、大梁２Ｂによって形成された階層を跨ぐようにして架設されている。
【０００８】
大梁２Ｂで形成される階層と鉄骨ブレース４との間には制振装置としてオイルダンパー５が設置されている。大梁２Ｂの高さには、その上下の一体階に接合された鉄骨ブレース４の交差部分が位置しており、オイルダンパー５は、両側の柱１から大梁２Ｂに連続して突設された突設部材５ａと鉄骨ブレース４の交差部分に設けられたリブ５ｂとの間にそれぞれ介装され、鉄骨ブレース４の交差部分を挟んで直列に配列されている。
これらオイルダンパー５は突設部材５ａ、リブ５ｂから取り外し可能に設置されており、必要に応じて交換できるようになっている。
【０００９】
鉄骨ブレース４の交差部分を挟んで直列に配列されたオイルダンパー５の両側にはオイルダンパー５を挟むように小梁２Ｃが配設されており、この階層に配設される床スラブ３を支持している。
【００１０】
この建築構造物には、各柱１と１階層おきに配設された大梁２Ａとによって構成される矩形の空間にそれぞれ上記の制振構造が設けられている。
【００１１】
上記のように構成された制振構造を備える建築構造物の振動形態を多質点モデルとして図４に示す。
図において、大梁２Ａによって形成された各階層は鉄骨ブレース４が架設されることによって一体化が図られており、水平剛性が大きい。この階層を一体階とする。また、大梁２Ｂによって形成された各階層は鉄骨ブレース４と分離されており、一体階に比べて水平剛性が小さい。この階層を分離階とする。
【００１２】
この建築構造物に地震による振動が伝わると、１階層おきに設けられた一体階は水平剛性が大きく、各一体層が一体となった耐力構造的な要素を残しており振動しにくい。これに対して分離階は水平剛性が小さく積極的に振動するが、この振動が各分離階に設置されているオイルダンパー５によって吸収される。
【００１３】
上記のように構成された制振構造を備える建築構造物は、オイルダンパー５が設置された分離階以外に振動する部分がなく、エネルギーロスのほとんどない単純な構造を有しており、効果的に減衰性能を発揮することができる。
【００１４】
一体階を設けることにより建築構造物の剛性が確保されているので、地震応答解析により検出される鉄骨ブレース４の残留変形は最大変形と比較して十分小さい。したがって、地震後に有害な残留変形を残さず、建築構造物としての機能を維持することができる。
【００１５】
しかも、この制振構造は外観上の形態は鉄骨ブレース４を用いた一般的な鉄骨耐震構造とほぼ同じであり、構造計画、建築計画上の特別な制約を受けないため、従来の耐震設計と同様の設計作業でこの制振構造を盛り込むことができる。さらに、制振装置を設けることにより地震時の応答が小さくなるので、通常の鉄骨構造と比較して各部材の断面を小さくすることができ、資材コストの削減が可能になる。
【００１６】
また、この制振構造を構成するオイルダンパー５は交換可能なように設置されているので、地震や火災等によってダンパーが損傷した場合にこのダンパー部分のみを交換することで、建築構造物に常に安定した制振性能をもたせることができる。
【００１７】
ところで、本実施形態においては制振装置としてオイルの粘性を利用したオイルダンパー５を採用したが、これに限らず、建築構造物の形態や用途、設計仕様に応じてゴムアルファルトや高減衰ゴム等を利用した粘弾性体ダンパー、鋼材の降伏を利用した鋼材ダンパー、接触面の摩擦力を利用した摩擦ダンパー、鉛ダンパー等を採用しても構わない。また、粘弾性体ダンパーと鋼材ダンパーというように種類の異なるダンパーを組み合わせて使用してもよい。
【００１８】
次に、本発明に係る建築構造物の制振構造の第２の実施形態を図５ないし図７に示して説明する。なお、前記第１の実施形態において説明した構成要素には同一の符号を付してその説明を省略する。
図に示すように、１階層おきに配設された大梁２Ａの間にはＲＣ耐震壁（耐震壁）１４が架設されている。このＲＣ耐震壁１４は上下の辺部１４ａが大梁２Ａに接合されているが、大梁２Ａの間に配設された大梁２Ｂには一切接合されていない。また、ＲＣ耐震壁１４の両側の辺部１４ｂは柱１との間に僅かに間隔を空けて離間している。
【００１９】
大梁２Ｂ上に配設された床スラブ３とＲＣ耐震壁１４との間には制振装置として粘弾性体ダンパー１５が設置されている。この粘弾性体ダンパー１５は、ＲＣ耐震壁１４に固定されたＬ型プレート１５ａと、床スラブ３上面に固定された下部プレート１５ｂと、これらプレート間の間隙に介装された粘弾性体１５ｃとから構成されている。
Ｌ型プレート１５ａは、一方のリブ面を床スラブ３上面に対向させ、他方のリブ面をＲＣ耐震壁１４の側面に固定されている。下部プレート１５ｂはＬ型プレート１５ａの一方のリブ面との間に間隙を設けて対向するように床スラブ３上面に貼設されている。これらのプレートは床スラブ３、ＲＣ耐震壁１４にそれぞれケミカルアンカー１６を使用して固定されており、これらプレート間の間隙に粘弾性体１５ｃが介装されることによって床スラブ３とＲＣ耐震壁１４とが接続されている。
【００２０】
上記のように構成された制振構造を備える建築構造物の振動形態を多質点モデルは、図４の第１の実施形態の場合とほぼ同じになる。すなわち、この制振構造を備える建築構造物は第１の実施形態の場合と同様に粘弾性体ダンパー１５が設置された分離階以外に振動する部分がなく、エネルギーロスのほとんどない単純な構造を有しており、効果的に減衰性能を発揮することができる。
【００２１】
しかも、この制振構造は外観上の形態は耐震壁を用いた一般的な鉄骨耐震構造とほぼ同じであり、構造計画、建築計画上の特別な制約を受けないため、従来の耐震設計と同様の設計作業でこの制振構造を盛り込むことができる。さらに、制振装置を設けることにより地震時の応答が小さくなるので、通常の構造躯体と比較して各部材の断面を小さくすることができ、施工コストの削減が可能になる。
【００２２】
また、制振装置に粘弾性体ダンパー１５を採用することで、微少変形や風荷重時にも有効な制振構造とすることができ、居住性の向上が図れる。
【００２３】
なお、上記第１、第２の各実施形態においては鉄骨造の建築構造物を例に挙げているが、鉄骨造構造物に限らず、ＳＲＣ造構造物にこの制振構造を採用しても構わない。また、各実施形態においては一体階と分離階とを一階層おきに構成したが、ブレースもしくは耐震壁を複数の階層を跨ぐように設置し、一体階の間に２層、３層の分離階を設けてもよい。
【００２４】
【発明の効果】
本発明の建築構造物の制振構造によれば、制振装置が設置された分離階以外に振動する部分がなく、エネルギーロスのほとんどない単純な構造を有しており、効果的に減衰性能を発揮することができる。すなわち、一体階を設けることにより建築構造物の剛性が確保され、地震応答解析により検出されるブレースや耐震壁の残留変形が非常に小さいので、地震後に有害な残留変形を残さず、建築構造物としての機能を維持することができる。
しかも、この制振構造は外観上の形態はブレースや耐震壁を用いた一般的な鉄骨造やＳＲＣ造の耐震構造とほぼ同じであり、構造計画、建築計画上の特別な制約を受けないため、従来の耐震設計と同様の設計作業でこの制振構造を盛り込むことができる。さらに、制振装置を設けることにより地震時の応答が小さくなるので、通常の構造躯体と比較して各部材の断面を小さくすることができ、資材コストの削減が可能になる。
以上のように本発明によれば、従来の鉄骨造やＳＲＣ造等の耐震構造において多用されているブレースや耐震壁を従来と同様の施工の仕方で利用して、地震エネルギーの吸収効率のより大きな制振構造を容易に、かつ施工コストを抑えて構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る建築構造物の制振構造の第１の実施形態を示す側方図である。
【図２】図１におけるＩＩ−ＩＩ線矢視断面図である。
【図３】図１におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視断面図である。
【図４】本発明の制振構造を備える建築構造物の振動形態を示す多質点モデル図である。
【図５】本発明に係る建築構造物の制振構造の第２の実施形態を示す側方図である。
【図６】図５におけるＶＩ−ＶＩ線矢視断面図である。
【図７】図６の要部を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 柱
２Ａ、２Ｂ 大梁
２Ｃ 小梁
３ 床スラブ
４ 鉄骨ブレース（ブレース）
５ オイルダンパー（ダンパー）
１４ ＲＣ耐震壁（耐震壁）
１５ 粘弾性体ダンパー（ダンパー）
Claims (2)
- 複数の階層を有する建築構造物の制振構造であって、１層もしくは複数の階層を挟んで離間した階層の間にブレースを配設し、該ブレースが跨がる１もしくは複数の階層とブレースとの間にはそれぞれダンパーを設置することを特徴とする建築構造物の制振構造。
- 複数の階層を有する建築構造物の制振構造であって、１もしくは複数の階層を挟んで離間した階層の間に耐震壁を配設し、該耐震壁が跨がる１層もしくは複数の階層と耐震壁との間にはそれぞれダンパーを設置することを特徴とする建築構造物の制振構造。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP32895696A JP3552008B2 (ja) | 1996-12-09 | 1996-12-09 | 建築構造物の制振構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32895696A JP3552008B2 (ja) | 1996-12-09 | 1996-12-09 | 建築構造物の制振構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10169243A JPH10169243A (ja) | 1998-06-23 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP32895696A Expired - Fee Related JP3552008B2 (ja) | 1996-12-09 | 1996-12-09 | 建築構造物の制振構造 |
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|---|---|---|---|---|
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| JP5181251B2 (ja) * | 2009-01-15 | 2013-04-10 | 株式会社熊谷組 | 振動エネルギー吸収材を有する建物 |
| JP2013164245A (ja) * | 2012-02-13 | 2013-08-22 | Toshiba Corp | 復水器 |
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1996
- 1996-12-09 JP JP32895696A patent/JP3552008B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JPH10169243A (ja) | 1998-06-23 |
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