JP3556099B2 - 空気調和機の制御方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、制御対象の室内温度や湿度を、精度高く、追従性良く、しかも安定して制御する空気調和機の制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の空気調和機は、例えば図５に示すようなものであり、本体ケーシング１の内部に、空気の流れる方向に沿って上流側から下流側に順次に、エアフィルタ２と、冷却用熱交換コイル３と、加熱用熱交換コイル４と、加湿器５と、送風機６とを配置している。冷却用熱交換コイル３は冷水を供給する冷水管路系３ａに冷水の流量を制御する冷水制御用電動バルブ３ｂを有し、加熱用熱交換コイル４は温水を供給する温水管路系４ａに温水の流量を制御する温水制御用電動バルブ４ｂを有し、加湿器５は蒸気を供給する蒸気管路系５ａに蒸気の流量を制御する蒸気制御用電動バルブ５ｂを有し、送風機６はモータを制御する起動器６ａを有している。
【０００３】
空調コントローラ７は、ＤＩ端子（デジタルインプット端子）７ａ、およびＤＯ端子（デジタルアウトプット端子）７ｂに起動器６ａを接続し、ＡＩ端子（アナログインプット端子）７ｃに空調対象の室内に配置する温度センサ８および湿度センサ９を接続し、ＡＯ端子（アナログアウトプット端子）７ｄに冷水制御用電動バルブ３ｂ、温水制御用電動バルブ４ｂ、蒸気制御用電動バルブ５ｂを接続している。
【０００４】
送風機６の駆動により空気調和機１に流入する外気１０および室内空気１１は、エアフィルタ２、冷却用熱交換コイル３、加熱用熱交換コイル４、加湿器５を順次に通り、温度および湿度を設定値に調整されて室内に流れ込む。
【０００５】
空調コントローラ７は、温度センサ８および湿度センサ９で検出する温度および湿度が設定値となるように、冷房時において冷水制御用電動バルブ３ｂを、暖房時において温水制御用電動バルブ４ｂおよび蒸気制御用電動バルブ５ｂを制御し、冷水、温水、蒸気の各量を調整する。
【０００６】
この制御は、一般にプロセス制御であり、制御量である室内の温度、湿度を制御するために、冷水量、温水量、蒸気量を操作している。この制御動作には、比例積分動作（ＰＩ）や比例積分微分動作（ＰＩＤ）がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述した構成の制御において、比例積分動作（ＰＩ）においてはＰ（比例幅）およびＩ（積分時間）を設定する必要があり、比例積分微分動作（ＰＩＤ）においてはＰ（比例帯）、Ｉ（積分時間）およびＤ（微分時間）を設定する必要がある。
【０００８】
最適制御は、制御量を目標値に高精度に、早く近づけ、しかも安定させることであり、空気調和においては、空調する部屋や空気調和機の容量、冷却・加熱の熱負荷などの大きさに応じて、Ｐ（比例帯）、Ｉ（積分時間）およびＤ（微分時間）を適宜に変化させることが望ましいが、実際上は不可能であった。
【０００９】
また、各電動バルブの制御操作はアナログ信号で行なっているが、電気的なノイズのために、空調コントローラ７の指令値と各電動バルブにおける受信値にずれが生じることがあった。さらに、各電動バルブの開閉速度はバルブの開度に関係なく、常に一定であるために、追従性が悪かった。
【００１０】
本発明は上記した課題を解決するものであり、バルブの開閉速度を偏差量の大きさと現在のバルブ開度に応じて変化させることにより、制御量を目標値に高精度に、早く近づけて安定させることができる空気調和機の制御方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決するために、本発明の空気調和機の制御方法は、操作流体の流量を電動バルブを操作して調整し、電動バルブの開閉に要する操作時間を操作量とし、対象室内における制御対象の制御量を計測し、制御量の現在値と目標値との偏差量ΔＴに基づいて電動バルブの操作時間ＴＯＮを決定する空気調和機の制御において、予め比例動作における偏差量ΔＴの比例帯Ｐと、比例帯Ｐに相応する所定操作時間ＴＢとを設定し、この比例帯Ｐと所定操作時間ＴＢとの比例関係において現在の偏差量ΔＴ＝ａに対応するバルブ操作時間ＴＯＮ＝ｂを求め、この求めたバルブ操作時間ＴＯＮ＝ｂと電動バルブの現在開度Ｓとを乗算して実操作時間Ｔｓを求め、所定操作時間ＴＢの間毎に実操作時間Ｔｓだけ電動バルブを開閉操作することにより、偏差量ΔＴ及び電動バルブの現在開度Ｓに基づき、電動バルブの開閉速度を制御するものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１において、空気調和機１０は本体ケーシング１１の内部に、空気の流れる方向に沿って上流側から下流側に順次に、エアフィルタ１２と、冷却用熱交換コイル１３と、加熱用熱交換コイル１４と、加湿器１５と、送風機１６とを配置している。
【００１３】
冷却用熱交換コイル１３は冷水を供給する冷水管路系１３ａに冷水の流量を制御する冷水制御用電動バルブ１３ｂを有し、加熱用熱交換コイル１４は温水を供給する温水管路系１４ａに温水の流量を制御する温水制御用電動バルブ１４ｂを有し、加湿器１５は蒸気を供給する蒸気管路系１５ａに蒸気の流量を制御する蒸気制御用電動バルブ１５ｂを有し、送風機１６はモータを制御する起動器１６ａを有している。
【００１４】
空調コントローラ１７は、ＤＩ端子（デジタルインプット端子）１７ａに起動器１６ａを接続し、ＤＯ端子（デジタルアウトプット端子）１７ｂに、冷水制御用電動バルブ１３ｂ、温水制御用電動バルブ１４ｂ、蒸気制御用電動バルブ１５ｂの開閉回路および起動器１６ａを接続し、ＡＩ端子（アナログインプット端子）１７ｃ、に冷水制御用電動バルブ１３ｂ、温水制御用電動バルブ１４ｂ、蒸気制御用電動バルブ１５ｂの開度計回路を接続し、空調対象の室内Ｒに配置する温度センサ１８および湿度センサ１９をＡＩ端子（アナログインプット端子）１７ｃに接続している。
【００１５】
以上の構成に係る空気調和機１０の基本的な動作は、先に説明したものと同様であるので説明を省略し、本実施の形態において特徴的である、空調コントローラ１７の機能について以下に説明する。
【００１６】
空調コントローラ１７は、冷房時の冷水、暖房時の温水および蒸気等の操作流体の流量を各電動バルブ１３ｂ、１４ｂ、１５ｂを操作して調整することにより、対象室内Ｒの室温、湿度等の制御対象の制御量を目標値に制御するものである。空調コントローラ１７による各電動バルブ１３ｂ、１４ｂ、１５ｂの操作は、各電動バルブ１３ｂ、１４ｂ、１５ｂの開閉速度を一定とし、必要な開度を得るに掛かるバルブの開閉に要する操作時間を操作量として行なっている。
【００１７】
空調コントローラ１７は、温度センサ１８および湿度センサ１９により対象室内Ｒにおける制御対象の制御量である室温および湿度を計測し、制御量の現在値と目標値との偏差量ΔＴに基づいて電動バルブの操作時間を決定する。
【００１８】
この際に以下に示す手順の演算を行なう。始めに、図２に示すように、予め比例動作における偏差量ΔＴの比例帯Ｐと、この比例帯Ｐに相応する所定操作時間ＴＢとを設定しておく。そして、温度センサ１８および湿度センサ１９で室温および湿度を計測し、現在の偏差量ΔＴ＝ａを求め、比例帯Ｐと所定操作時間ＴＢとの比例関係において、現在の偏差量ΔＴ＝ａに対応するバルブ操作時間ＴＯＮ＝ｂを求める。所定操作時間ＴＢは温度センサ１８および湿度センサ１９のサンプリング周期であってもよく、別途に設定する値でも良い。
【００１９】
図３〜図４に示すように、求めたバルブ操作時間ＴＯＮ＝ｂと各電動バルブ１３ｂ、１４ｂ、１５ｂの現在開度Ｓ（全閉を０とし、全開を１として０〜１の係数として示す）とを乗算して実操作時間Ｔｓを求める。そして、所定操作時間ＴＢの間毎に実操作時間Ｔｓだけ各電動バルブ１３ｂ、１４ｂ、１５ｂを開閉操作する。この制御操作を繰り返して目標値を達成する。
【００２０】
したがって、偏差量ΔＴが大きい程に、各電動バルブ１３ｂ、１４ｂ、１５ｂの現在開度Ｓが大きい程に、所定操作時間ＴＢにおける実操作時間Ｔｓが長くなり、見かけ上各電動バルブ１３ｂ、１４ｂ、１５ｂのスピードが早くなる。特に開度Ｓが大きい場合、開度の変化量に対して冷水、温水や蒸気の流量変化が少ないので制御の追従性が良くなる。
【００２１】
また、偏差量ΔＴが小さい程に、各電動バルブ１３ｂ、１４ｂ、１５ｂの現在開度Ｓが小さい程に、所定操作時間ＴＢにおける実操作時間Ｔｓが短くなり、見かけ上各電動バルブ１３ｂ、１４ｂ、１５ｂのスピードが遅くなり、制御の行き過ぎが無くなり、特にバルブの全閉近傍においては、バルブ開度の変化量に対して、操作流体の流量変化は著しいが、優れた安定制御を実現できる。
【００２２】
また、フローティング制御であるために、非常に単純な制御ロジックで良く、対象室の容量、空気調和機の容量、熱負荷の大小による影響が少なく、電気的なノイズの問題がない。
【００２３】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、現在の偏差量ΔＴに対応するバルブ操作時間ＴＯＮに、電動バルブの現在開度Ｓを乗算して求めた実操作時間Ｔｓにおいてバルブを操作するので、偏差量ΔＴおよび現在開度Ｓに応じて、実操作時間Ｔｓが変化し、制御量を目標値に高精度に、早く近づけて、しかも安定させることができ、追従性の向上と、安定制御とを同時に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態による空気調和機の構成を示す摸式図である。
【図２】同実施の形態における偏差量ΔＴとバルブ操作時間ＴＯＮ＝ｂの関係を示す図である。
【図３】同実施の形態における所定操作時間ＴＢとバルブ操作時間ＴＯＮ＝ｂの関係を示す図である。
【図４】同実施の形態における所定操作時間ＴＢと実操作時間Ｔｓの関係を示す図である。
【図５】従来の空気調和機の構成を示す摸式図である。
【符号の説明】
１０ 空気調和機
１１ 本体ケーシング
１２ エアフィルタ
１３ 冷却用熱交換コイル
１３ｂ 冷水制御用電動バルブ
１４ 加熱用熱交換コイル
１４ｂ 温水制御用電動バルブ
１５ 加湿器
１５ｂ 蒸気制御用電動バルブ
１６ 送風機
１７ 空調コントローラ
【発明の属する技術分野】
本発明は、制御対象の室内温度や湿度を、精度高く、追従性良く、しかも安定して制御する空気調和機の制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の空気調和機は、例えば図５に示すようなものであり、本体ケーシング１の内部に、空気の流れる方向に沿って上流側から下流側に順次に、エアフィルタ２と、冷却用熱交換コイル３と、加熱用熱交換コイル４と、加湿器５と、送風機６とを配置している。冷却用熱交換コイル３は冷水を供給する冷水管路系３ａに冷水の流量を制御する冷水制御用電動バルブ３ｂを有し、加熱用熱交換コイル４は温水を供給する温水管路系４ａに温水の流量を制御する温水制御用電動バルブ４ｂを有し、加湿器５は蒸気を供給する蒸気管路系５ａに蒸気の流量を制御する蒸気制御用電動バルブ５ｂを有し、送風機６はモータを制御する起動器６ａを有している。
【０００３】
空調コントローラ７は、ＤＩ端子（デジタルインプット端子）７ａ、およびＤＯ端子（デジタルアウトプット端子）７ｂに起動器６ａを接続し、ＡＩ端子（アナログインプット端子）７ｃに空調対象の室内に配置する温度センサ８および湿度センサ９を接続し、ＡＯ端子（アナログアウトプット端子）７ｄに冷水制御用電動バルブ３ｂ、温水制御用電動バルブ４ｂ、蒸気制御用電動バルブ５ｂを接続している。
【０００４】
送風機６の駆動により空気調和機１に流入する外気１０および室内空気１１は、エアフィルタ２、冷却用熱交換コイル３、加熱用熱交換コイル４、加湿器５を順次に通り、温度および湿度を設定値に調整されて室内に流れ込む。
【０００５】
空調コントローラ７は、温度センサ８および湿度センサ９で検出する温度および湿度が設定値となるように、冷房時において冷水制御用電動バルブ３ｂを、暖房時において温水制御用電動バルブ４ｂおよび蒸気制御用電動バルブ５ｂを制御し、冷水、温水、蒸気の各量を調整する。
【０００６】
この制御は、一般にプロセス制御であり、制御量である室内の温度、湿度を制御するために、冷水量、温水量、蒸気量を操作している。この制御動作には、比例積分動作（ＰＩ）や比例積分微分動作（ＰＩＤ）がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述した構成の制御において、比例積分動作（ＰＩ）においてはＰ（比例幅）およびＩ（積分時間）を設定する必要があり、比例積分微分動作（ＰＩＤ）においてはＰ（比例帯）、Ｉ（積分時間）およびＤ（微分時間）を設定する必要がある。
【０００８】
最適制御は、制御量を目標値に高精度に、早く近づけ、しかも安定させることであり、空気調和においては、空調する部屋や空気調和機の容量、冷却・加熱の熱負荷などの大きさに応じて、Ｐ（比例帯）、Ｉ（積分時間）およびＤ（微分時間）を適宜に変化させることが望ましいが、実際上は不可能であった。
【０００９】
また、各電動バルブの制御操作はアナログ信号で行なっているが、電気的なノイズのために、空調コントローラ７の指令値と各電動バルブにおける受信値にずれが生じることがあった。さらに、各電動バルブの開閉速度はバルブの開度に関係なく、常に一定であるために、追従性が悪かった。
【００１０】
本発明は上記した課題を解決するものであり、バルブの開閉速度を偏差量の大きさと現在のバルブ開度に応じて変化させることにより、制御量を目標値に高精度に、早く近づけて安定させることができる空気調和機の制御方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決するために、本発明の空気調和機の制御方法は、操作流体の流量を電動バルブを操作して調整し、電動バルブの開閉に要する操作時間を操作量とし、対象室内における制御対象の制御量を計測し、制御量の現在値と目標値との偏差量ΔＴに基づいて電動バルブの操作時間ＴＯＮを決定する空気調和機の制御において、予め比例動作における偏差量ΔＴの比例帯Ｐと、比例帯Ｐに相応する所定操作時間ＴＢとを設定し、この比例帯Ｐと所定操作時間ＴＢとの比例関係において現在の偏差量ΔＴ＝ａに対応するバルブ操作時間ＴＯＮ＝ｂを求め、この求めたバルブ操作時間ＴＯＮ＝ｂと電動バルブの現在開度Ｓとを乗算して実操作時間Ｔｓを求め、所定操作時間ＴＢの間毎に実操作時間Ｔｓだけ電動バルブを開閉操作することにより、偏差量ΔＴ及び電動バルブの現在開度Ｓに基づき、電動バルブの開閉速度を制御するものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１において、空気調和機１０は本体ケーシング１１の内部に、空気の流れる方向に沿って上流側から下流側に順次に、エアフィルタ１２と、冷却用熱交換コイル１３と、加熱用熱交換コイル１４と、加湿器１５と、送風機１６とを配置している。
【００１３】
冷却用熱交換コイル１３は冷水を供給する冷水管路系１３ａに冷水の流量を制御する冷水制御用電動バルブ１３ｂを有し、加熱用熱交換コイル１４は温水を供給する温水管路系１４ａに温水の流量を制御する温水制御用電動バルブ１４ｂを有し、加湿器１５は蒸気を供給する蒸気管路系１５ａに蒸気の流量を制御する蒸気制御用電動バルブ１５ｂを有し、送風機１６はモータを制御する起動器１６ａを有している。
【００１４】
空調コントローラ１７は、ＤＩ端子（デジタルインプット端子）１７ａに起動器１６ａを接続し、ＤＯ端子（デジタルアウトプット端子）１７ｂに、冷水制御用電動バルブ１３ｂ、温水制御用電動バルブ１４ｂ、蒸気制御用電動バルブ１５ｂの開閉回路および起動器１６ａを接続し、ＡＩ端子（アナログインプット端子）１７ｃ、に冷水制御用電動バルブ１３ｂ、温水制御用電動バルブ１４ｂ、蒸気制御用電動バルブ１５ｂの開度計回路を接続し、空調対象の室内Ｒに配置する温度センサ１８および湿度センサ１９をＡＩ端子（アナログインプット端子）１７ｃに接続している。
【００１５】
以上の構成に係る空気調和機１０の基本的な動作は、先に説明したものと同様であるので説明を省略し、本実施の形態において特徴的である、空調コントローラ１７の機能について以下に説明する。
【００１６】
空調コントローラ１７は、冷房時の冷水、暖房時の温水および蒸気等の操作流体の流量を各電動バルブ１３ｂ、１４ｂ、１５ｂを操作して調整することにより、対象室内Ｒの室温、湿度等の制御対象の制御量を目標値に制御するものである。空調コントローラ１７による各電動バルブ１３ｂ、１４ｂ、１５ｂの操作は、各電動バルブ１３ｂ、１４ｂ、１５ｂの開閉速度を一定とし、必要な開度を得るに掛かるバルブの開閉に要する操作時間を操作量として行なっている。
【００１７】
空調コントローラ１７は、温度センサ１８および湿度センサ１９により対象室内Ｒにおける制御対象の制御量である室温および湿度を計測し、制御量の現在値と目標値との偏差量ΔＴに基づいて電動バルブの操作時間を決定する。
【００１８】
この際に以下に示す手順の演算を行なう。始めに、図２に示すように、予め比例動作における偏差量ΔＴの比例帯Ｐと、この比例帯Ｐに相応する所定操作時間ＴＢとを設定しておく。そして、温度センサ１８および湿度センサ１９で室温および湿度を計測し、現在の偏差量ΔＴ＝ａを求め、比例帯Ｐと所定操作時間ＴＢとの比例関係において、現在の偏差量ΔＴ＝ａに対応するバルブ操作時間ＴＯＮ＝ｂを求める。所定操作時間ＴＢは温度センサ１８および湿度センサ１９のサンプリング周期であってもよく、別途に設定する値でも良い。
【００１９】
図３〜図４に示すように、求めたバルブ操作時間ＴＯＮ＝ｂと各電動バルブ１３ｂ、１４ｂ、１５ｂの現在開度Ｓ（全閉を０とし、全開を１として０〜１の係数として示す）とを乗算して実操作時間Ｔｓを求める。そして、所定操作時間ＴＢの間毎に実操作時間Ｔｓだけ各電動バルブ１３ｂ、１４ｂ、１５ｂを開閉操作する。この制御操作を繰り返して目標値を達成する。
【００２０】
したがって、偏差量ΔＴが大きい程に、各電動バルブ１３ｂ、１４ｂ、１５ｂの現在開度Ｓが大きい程に、所定操作時間ＴＢにおける実操作時間Ｔｓが長くなり、見かけ上各電動バルブ１３ｂ、１４ｂ、１５ｂのスピードが早くなる。特に開度Ｓが大きい場合、開度の変化量に対して冷水、温水や蒸気の流量変化が少ないので制御の追従性が良くなる。
【００２１】
また、偏差量ΔＴが小さい程に、各電動バルブ１３ｂ、１４ｂ、１５ｂの現在開度Ｓが小さい程に、所定操作時間ＴＢにおける実操作時間Ｔｓが短くなり、見かけ上各電動バルブ１３ｂ、１４ｂ、１５ｂのスピードが遅くなり、制御の行き過ぎが無くなり、特にバルブの全閉近傍においては、バルブ開度の変化量に対して、操作流体の流量変化は著しいが、優れた安定制御を実現できる。
【００２２】
また、フローティング制御であるために、非常に単純な制御ロジックで良く、対象室の容量、空気調和機の容量、熱負荷の大小による影響が少なく、電気的なノイズの問題がない。
【００２３】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、現在の偏差量ΔＴに対応するバルブ操作時間ＴＯＮに、電動バルブの現在開度Ｓを乗算して求めた実操作時間Ｔｓにおいてバルブを操作するので、偏差量ΔＴおよび現在開度Ｓに応じて、実操作時間Ｔｓが変化し、制御量を目標値に高精度に、早く近づけて、しかも安定させることができ、追従性の向上と、安定制御とを同時に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態による空気調和機の構成を示す摸式図である。
【図２】同実施の形態における偏差量ΔＴとバルブ操作時間ＴＯＮ＝ｂの関係を示す図である。
【図３】同実施の形態における所定操作時間ＴＢとバルブ操作時間ＴＯＮ＝ｂの関係を示す図である。
【図４】同実施の形態における所定操作時間ＴＢと実操作時間Ｔｓの関係を示す図である。
【図５】従来の空気調和機の構成を示す摸式図である。
【符号の説明】
１０ 空気調和機
１１ 本体ケーシング
１２ エアフィルタ
１３ 冷却用熱交換コイル
１３ｂ 冷水制御用電動バルブ
１４ 加熱用熱交換コイル
１４ｂ 温水制御用電動バルブ
１５ 加湿器
１５ｂ 蒸気制御用電動バルブ
１６ 送風機
１７ 空調コントローラ
Claims (1)
- 操作流体の流量を電動バルブを操作して調整し、電動バルブの開閉に要する操作時間を操作量とし、対象室内における制御対象の制御量を計測し、制御量の現在値と目標値との偏差量ΔＴに基づいて電動バルブの操作時間ＴＯＮを決定する空気調和機の制御において、予め比例動作における偏差量ΔＴの比例帯Ｐと、比例帯Ｐに相応する所定操作時間ＴＢとを設定し、この比例帯Ｐと所定操作時間ＴＢとの比例関係において現在の偏差量ΔＴ＝ａに対応するバルブ操作時間ＴＯＮ＝ｂを求め、この求めたバルブ操作時間ＴＯＮ＝ｂと電動バルブの現在開度Ｓとを乗算して実操作時間Ｔｓを求め、所定操作時間ＴＢの間毎に実操作時間Ｔｓだけ電動バルブを開閉操作することにより、偏差量ΔＴ及び電動バルブの現在開度Ｓに基づき、電動バルブの開閉速度を制御することを特徴とする空気調和機の制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19349398A JP3556099B2 (ja) | 1998-07-09 | 1998-07-09 | 空気調和機の制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19349398A JP3556099B2 (ja) | 1998-07-09 | 1998-07-09 | 空気調和機の制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000028178A JP2000028178A (ja) | 2000-01-25 |
| JP3556099B2 true JP3556099B2 (ja) | 2004-08-18 |
Family
ID=16308969
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19349398A Expired - Fee Related JP3556099B2 (ja) | 1998-07-09 | 1998-07-09 | 空気調和機の制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
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|---|---|---|---|---|
| CN111594997B (zh) * | 2020-06-05 | 2021-07-13 | 吴美君 | 一种基于物联网的公共建筑空调的控制系统及其控制方法 |
-
1998
- 1998-07-09 JP JP19349398A patent/JP3556099B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JP2000028178A (ja) | 2000-01-25 |
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