JP4503756B2 - コイルボビン式巻鉄心変圧器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種電気機器の電源トランス等に使用されるコイルボビン式巻鉄心変圧器で、詳しくは、各々に一次側および二次側巻線が装着された一対のリング状コイルボビンからなる２重リング構造で、両コイルボビンの一部に磁気導板を多重に巻回して鉄心を形成したコイルボビン式巻鉄心変圧器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コイルボビンに導線を巻回して形成された巻線の外周に鉄心を嵌着したコイルボビン式巻鉄心変圧器は、鉄心に導線を巻回して巻線を形成した変圧器に比べて小型・軽量・薄型である等の利点があることから、電力設備の強電用電源トランスや電子回路設備の弱電用電源トランス、変流器等に使用され、その用途は拡がる傾向にある。このコイルボビン式巻鉄心変圧器の基本的な構造を、図５（Ａ）（Ｂ）に示し説明する。
【０００３】
図５に示されるコイルボビン式巻鉄心変圧器は各種電気機器の電源トランス等に使用されているもので、各々が略矩形のリング形状を有する一対の内側コイルボビン１１と外側コイルボビン２１を有する。
【０００４】
内側コイルボビン１１は略矩形枠の樹脂成形品で、内側コ字状溝１２に導線を巻回して内側巻線１３が形成される。この内側巻線１３は、例えば電源トランスにおける一次側巻線で、以下、一次側巻線１３と称する。
【０００５】
外側コイルボビン２１も略矩形枠の樹脂成形品で、外側コ字状溝２２に巻線を巻回して外側巻線２３が形成される。この外側巻線２３は、内側コイルボビン１１の一次側巻線１３に対応した電源トランスの二次側巻線であり、以下、二次側巻線２３と称する。
【０００６】
一次側巻線１３が装着された内側コイルボビン１１が外側コイルボビン２１の中に嵌入されて、両コイルボビン１１，２１が二重リング構造で合体される。合体された両コイルボビン１１，２１の外周部分の二箇所に、方向性珪素鋼帯等の長尺な磁気導板が多重に巻回されて一対の鉄心（巻鉄心）３１，３１が形成される。この磁気導板は、磁路を形成する薄板である。一対の鉄心３１，３１の間に必要に応じて絶縁スペーサ３２が嵌着されて、全体が図示しないフレームに固定される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図５のコイルボビン式巻鉄心変圧器は、巻線に磁気導板を巻回した鉄心の漏洩磁束が少なく、鉄心の磁路が短くて鉄心性能が良い、また、コイルボビンの鉄心が巻回される部分の外周を鉄心の内周と同一曲率にすることで鉄心の適正な巻回が容易である、さらに、このように巻回される鉄心は外径が小さくできて変圧器全体が小型化される等の利点を有する。
【０００８】
この利点からコイルボビン式巻鉄心変圧器が強電用や弱電用の電源トランスに賞用されているが、実用段階で要求されることのある耐雷機能に対する配慮がなく、特に、雷サージ対策が重要視される電源トランスとしての用途に問題を残していた。
【０００９】
そこで、本発明は前記改善点に鑑みて提案されたもので、その目的は、耐雷機能を持たせたコイルボビン式巻鉄心変圧器を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する請求項１の発明は、内側コ字状溝に導線を巻回して内側巻線を形成したリング状の内側コイルボビンと、この内側コイルボビンを囲うリング状で、外側コ字状溝に導線を巻回して外側巻線を形成した外側コイルボビンと、前記内側コイルボビンと外側コイルボビンを嵌合させてその外周部分の一部に磁気導板を複層に巻回して鉄心を形成した変圧器であって、前記内側巻線と外側巻線の少なくとも一方を絶縁状態で囲撓する耐雷用シールド体を、その巻線が形成されたコイルボビンのコ字状溝に配設し、前記シールド体は、コイルボビンのコ字状溝の側面とこの側面の上下両側から延びて対向する天面および底面とに配置されてアース接続されたテープ状またはメッシュ状のシールド板と、巻線の外周面に配置されてアース接続されたテープ状またはメッシュ状のシールド板とで構成すると共に、巻線と各シールド板との間に絶縁薄膜を介在させたことを特徴とする。
【００１１】
ここで、シールド体はテープ状またはメッシュ状の銅板などであり、コイルボビンの巻線を囲撓してリード線などによりアース接続される。このシールド体により耐雷作用が機能することにより、巻線とアース間および巻線間に侵入する雷サージを大幅に低減させる。このような耐雷機能は、一対のコイルボビンの巻線の一方だけにシールド体を設けても発揮され、一対のコイルボビンの巻線の両方にシールド体を設ければ耐雷機能が強化される。また、このシールド体をテープ状またはメッシュ状の各シールド板で構成したことにより、シールド体を簡易な構造でもって実現することができる。さらに、この場合の絶縁薄膜は、絶縁シート、絶縁塗料等であり、シールド板と巻線間の絶縁を確実なものにして、耐雷機能をより安定したものにする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を図１乃至図４を参照して説明すると、同図に示されるコイルボビン式巻鉄心変圧器は、図５のコイルボビン式巻鉄心変圧器の電源トランスに適用したもので、図５と同一または相当部分には同一符号を付して重複説明は省略する。
【００１５】
図１に示す変圧器が図５の変圧器と相違する特徴は、外側コイルボビン２１に形成された外側巻線である二次側巻線２３にシールド板４１を添設して、変圧器外部でシールド板４１をアース接続した構造である。
【００１６】
シールド板４１はテープ状またはメッシュ状の銅板などで、二次側巻線２３の全周を囲撓するように絶縁状態で添設される。この複数のシールド板４１は、例えば外側コイルボビン２１の外側コ字状溝２２の側面２２ａに被着形成されたシールド板４１ａと、コ字状溝２２の天面２２ｂおよび底面２２ｃに被着形成されたシールド板４１ｂ、４１ｃと、コ字状溝２２に巻回された二次側巻線２３の外周面に被着形成されたシールド板４１ｄとでシールド体を構成する。これら各シールド板４１ａ〜４１ｄは、例えば図２に示すように形成される。
【００１７】
図２（Ａ）に示すように、コ字状溝２２の側面２２ａに、この底面２２ａのほぼ全周の長さで底面２２ａの幅より少し小さい幅の長尺なテープ状のシールド板４１ａを接着等で固着する。このシールド板４１ａは、例えば図３に示すような１枚の銅製テープ材で、これの一端部に予め、或いは、後付けでアース接続のためのリード線４２が接続される。略矩形断面の側面２２ａのほぼ全周に亘り１枚のテープ状内側シールド板４１ａが、一部を電気的に断絶した非コイル状態で固着される。
【００１８】
次に、コ字状溝２２の天面２２ｂに、この天面２２ｂの幅より少し小さい幅のシールド板４１ｂを固着する。天面２２ｂが略矩形の枠状面であることから、天面２２ｂに矩形枠の一部を切り欠いた１枚の略Ｃ形のシールド板４１ｂを固着するか、略矩形枠状の天面２２ｂの四辺の面の各々に計４枚の直線状シールド板を固着して、天面２２ｂに一部が電気的に断絶された非コイル状のシールド板４１ｂを形成する。同様にしてコ字状溝２２の略矩形枠状の底面２２ｃに対応するシールド板４１ｃが、略矩形枠状で一部が電気的に断絶された非コイル状態で固着される。
【００１９】
コ字状溝２２の側面２２ａ、天面２２ｂ、底面２２ｃへのシールド板４１ａ、４１ｂ、４１ｃの取付けが終了すると、図２（Ｂ）に示すようにコ字状溝２２内に導線を巻回して二次側巻線２３を形成する。最後に、図２（Ｃ）に示すように二次側巻線２３の外周面に１枚のテープ状シールド板４１ｄを、一部を電気的に断絶した非コイル状態で固着する。この後、各々のシールド板４１ａ〜４１ｄから導出された各リード線をアース接続する。
【００２０】
以上のように外側コイルボビン２１の二次側巻線２３をシールド板４１ａ〜４１ｄで囲うようにすると、シールド板４１ａ〜４１ｄが、一次側巻線１３から二次側巻線２３へ誘導しようとする雷サージを大幅に低減させる耐雷機能を持たせることができる。このことにより、二次側巻線２３側に移ってこようとする雷サージを確実に減少させる効果が発揮される。
【００２１】
なお、前記実施形態では、外側コイルボビン２１の二次側巻線２３にシールド板４１ａ〜４１ｄを装着した場合について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、内側コイルボビン１１の一次側巻線１３のみに、二次側巻線２３の場合と同様なシールド板を添設してもよく、その場合も同様な耐雷効果が得られる。
【００２２】
なお、一次側又は二次側の選定については、雷サージから保護すべき電気機器類との組み合わせにより決定すればよい。また、両コイルボビン１１，２１の一次側巻線１３と二次側巻線２３の両方にシールド板を添設すれば、さらに耐雷効果が大きなものとなる。上記以外に、一次側巻線１３、二次側巻線２３の各々にシールド板を添設し、両シールド板の中間に更にもう一つのシールド板を装着した三層のシールド構造にすれば、最も大きな耐雷効果が得られる。
【００２３】
また、以上の実施形態において、二次側巻線２３と各シールド板４１ａ〜４１ｄとの電気的絶縁状態をより安定させるため、図４に示すように各シールド板４１ａ〜４１ｄと二次側巻線２３の間に絶縁薄膜４３，…を介在させることが必要である。この絶縁薄膜４３は、樹脂テープや絶縁塗料等であり、コ字状溝２２の内面に形成されるシールド板４１ａ、４１ｂ、４１ｃにおいてはその表面を覆うように絶縁薄膜４３が形成され、残りのシールド板４１ｄにおいてはその両面に絶縁薄膜４３が形成される。
【００２４】
なお、本発明は、内側コイルボビンに二次側巻線を、外側コイルボビンに一次側巻線を巻回した電源トランスであっても適用は可能である。さらに、本発明は電源トランスに限らず、要は耐雷機能の付加が望ましいコイルボビン式巻鉄心変圧器であれば有効に適用できる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、コイルボビンの巻線にシールド板を添設したので、巻線とアース間および巻線間に侵入しようとする雷サージを大幅に低減させる耐雷機能を発揮して、耐雷機能が付加されたコイルボビン式巻鉄心変圧器が提供でき、特に、この変圧器を雷サージ対策が必要な電源トランスとして使用した場合に有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は本発明の一実施形態を示す変圧器の部分断面を含む要部の正面図
（Ｂ）は図１（Ａ）のＴ1−Ｔ1線に沿う拡大断面図
【図２】図１の変圧器における外側コイルボビンの部分拡大断面図で、（Ａ）はシールド板装着時、（Ｂ）は巻線装着時、（Ｃ）は最終シールド板装着時を示す図
【図３】シールド板の斜視図
【図４】本発明の他の実施形態を示す外側コイルボビンの部分断面図
【図５】（Ａ）は従来のコイルボビン式巻鉄心変圧器の部分断面を含む要部の正面図
（Ｂ）は図５（Ａ）のＴ2−Ｔ2線に沿う拡大断面図
【符号の説明】
１１ 内側コイルボビン
１２ 内側コ字状溝
１３ 内側巻線（一次側巻線）
２１ 外側コイルボビン
２２ 外側コ字状溝
２２ａ 側面
２２ｂ 天面
２２ｃ 底面
２３ 外側巻線（二次側巻線）
３１ 鉄心
４１ シールド板
４３ 絶縁薄膜
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種電気機器の電源トランス等に使用されるコイルボビン式巻鉄心変圧器で、詳しくは、各々に一次側および二次側巻線が装着された一対のリング状コイルボビンからなる２重リング構造で、両コイルボビンの一部に磁気導板を多重に巻回して鉄心を形成したコイルボビン式巻鉄心変圧器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コイルボビンに導線を巻回して形成された巻線の外周に鉄心を嵌着したコイルボビン式巻鉄心変圧器は、鉄心に導線を巻回して巻線を形成した変圧器に比べて小型・軽量・薄型である等の利点があることから、電力設備の強電用電源トランスや電子回路設備の弱電用電源トランス、変流器等に使用され、その用途は拡がる傾向にある。このコイルボビン式巻鉄心変圧器の基本的な構造を、図５（Ａ）（Ｂ）に示し説明する。
【０００３】
図５に示されるコイルボビン式巻鉄心変圧器は各種電気機器の電源トランス等に使用されているもので、各々が略矩形のリング形状を有する一対の内側コイルボビン１１と外側コイルボビン２１を有する。
【０００４】
内側コイルボビン１１は略矩形枠の樹脂成形品で、内側コ字状溝１２に導線を巻回して内側巻線１３が形成される。この内側巻線１３は、例えば電源トランスにおける一次側巻線で、以下、一次側巻線１３と称する。
【０００５】
外側コイルボビン２１も略矩形枠の樹脂成形品で、外側コ字状溝２２に巻線を巻回して外側巻線２３が形成される。この外側巻線２３は、内側コイルボビン１１の一次側巻線１３に対応した電源トランスの二次側巻線であり、以下、二次側巻線２３と称する。
【０００６】
一次側巻線１３が装着された内側コイルボビン１１が外側コイルボビン２１の中に嵌入されて、両コイルボビン１１，２１が二重リング構造で合体される。合体された両コイルボビン１１，２１の外周部分の二箇所に、方向性珪素鋼帯等の長尺な磁気導板が多重に巻回されて一対の鉄心（巻鉄心）３１，３１が形成される。この磁気導板は、磁路を形成する薄板である。一対の鉄心３１，３１の間に必要に応じて絶縁スペーサ３２が嵌着されて、全体が図示しないフレームに固定される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図５のコイルボビン式巻鉄心変圧器は、巻線に磁気導板を巻回した鉄心の漏洩磁束が少なく、鉄心の磁路が短くて鉄心性能が良い、また、コイルボビンの鉄心が巻回される部分の外周を鉄心の内周と同一曲率にすることで鉄心の適正な巻回が容易である、さらに、このように巻回される鉄心は外径が小さくできて変圧器全体が小型化される等の利点を有する。
【０００８】
この利点からコイルボビン式巻鉄心変圧器が強電用や弱電用の電源トランスに賞用されているが、実用段階で要求されることのある耐雷機能に対する配慮がなく、特に、雷サージ対策が重要視される電源トランスとしての用途に問題を残していた。
【０００９】
そこで、本発明は前記改善点に鑑みて提案されたもので、その目的は、耐雷機能を持たせたコイルボビン式巻鉄心変圧器を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する請求項１の発明は、内側コ字状溝に導線を巻回して内側巻線を形成したリング状の内側コイルボビンと、この内側コイルボビンを囲うリング状で、外側コ字状溝に導線を巻回して外側巻線を形成した外側コイルボビンと、前記内側コイルボビンと外側コイルボビンを嵌合させてその外周部分の一部に磁気導板を複層に巻回して鉄心を形成した変圧器であって、前記内側巻線と外側巻線の少なくとも一方を絶縁状態で囲撓する耐雷用シールド体を、その巻線が形成されたコイルボビンのコ字状溝に配設し、前記シールド体は、コイルボビンのコ字状溝の側面とこの側面の上下両側から延びて対向する天面および底面とに配置されてアース接続されたテープ状またはメッシュ状のシールド板と、巻線の外周面に配置されてアース接続されたテープ状またはメッシュ状のシールド板とで構成すると共に、巻線と各シールド板との間に絶縁薄膜を介在させたことを特徴とする。
【００１１】
ここで、シールド体はテープ状またはメッシュ状の銅板などであり、コイルボビンの巻線を囲撓してリード線などによりアース接続される。このシールド体により耐雷作用が機能することにより、巻線とアース間および巻線間に侵入する雷サージを大幅に低減させる。このような耐雷機能は、一対のコイルボビンの巻線の一方だけにシールド体を設けても発揮され、一対のコイルボビンの巻線の両方にシールド体を設ければ耐雷機能が強化される。また、このシールド体をテープ状またはメッシュ状の各シールド板で構成したことにより、シールド体を簡易な構造でもって実現することができる。さらに、この場合の絶縁薄膜は、絶縁シート、絶縁塗料等であり、シールド板と巻線間の絶縁を確実なものにして、耐雷機能をより安定したものにする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を図１乃至図４を参照して説明すると、同図に示されるコイルボビン式巻鉄心変圧器は、図５のコイルボビン式巻鉄心変圧器の電源トランスに適用したもので、図５と同一または相当部分には同一符号を付して重複説明は省略する。
【００１５】
図１に示す変圧器が図５の変圧器と相違する特徴は、外側コイルボビン２１に形成された外側巻線である二次側巻線２３にシールド板４１を添設して、変圧器外部でシールド板４１をアース接続した構造である。
【００１６】
シールド板４１はテープ状またはメッシュ状の銅板などで、二次側巻線２３の全周を囲撓するように絶縁状態で添設される。この複数のシールド板４１は、例えば外側コイルボビン２１の外側コ字状溝２２の側面２２ａに被着形成されたシールド板４１ａと、コ字状溝２２の天面２２ｂおよび底面２２ｃに被着形成されたシールド板４１ｂ、４１ｃと、コ字状溝２２に巻回された二次側巻線２３の外周面に被着形成されたシールド板４１ｄとでシールド体を構成する。これら各シールド板４１ａ〜４１ｄは、例えば図２に示すように形成される。
【００１７】
図２（Ａ）に示すように、コ字状溝２２の側面２２ａに、この底面２２ａのほぼ全周の長さで底面２２ａの幅より少し小さい幅の長尺なテープ状のシールド板４１ａを接着等で固着する。このシールド板４１ａは、例えば図３に示すような１枚の銅製テープ材で、これの一端部に予め、或いは、後付けでアース接続のためのリード線４２が接続される。略矩形断面の側面２２ａのほぼ全周に亘り１枚のテープ状内側シールド板４１ａが、一部を電気的に断絶した非コイル状態で固着される。
【００１８】
次に、コ字状溝２２の天面２２ｂに、この天面２２ｂの幅より少し小さい幅のシールド板４１ｂを固着する。天面２２ｂが略矩形の枠状面であることから、天面２２ｂに矩形枠の一部を切り欠いた１枚の略Ｃ形のシールド板４１ｂを固着するか、略矩形枠状の天面２２ｂの四辺の面の各々に計４枚の直線状シールド板を固着して、天面２２ｂに一部が電気的に断絶された非コイル状のシールド板４１ｂを形成する。同様にしてコ字状溝２２の略矩形枠状の底面２２ｃに対応するシールド板４１ｃが、略矩形枠状で一部が電気的に断絶された非コイル状態で固着される。
【００１９】
コ字状溝２２の側面２２ａ、天面２２ｂ、底面２２ｃへのシールド板４１ａ、４１ｂ、４１ｃの取付けが終了すると、図２（Ｂ）に示すようにコ字状溝２２内に導線を巻回して二次側巻線２３を形成する。最後に、図２（Ｃ）に示すように二次側巻線２３の外周面に１枚のテープ状シールド板４１ｄを、一部を電気的に断絶した非コイル状態で固着する。この後、各々のシールド板４１ａ〜４１ｄから導出された各リード線をアース接続する。
【００２０】
以上のように外側コイルボビン２１の二次側巻線２３をシールド板４１ａ〜４１ｄで囲うようにすると、シールド板４１ａ〜４１ｄが、一次側巻線１３から二次側巻線２３へ誘導しようとする雷サージを大幅に低減させる耐雷機能を持たせることができる。このことにより、二次側巻線２３側に移ってこようとする雷サージを確実に減少させる効果が発揮される。
【００２１】
なお、前記実施形態では、外側コイルボビン２１の二次側巻線２３にシールド板４１ａ〜４１ｄを装着した場合について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、内側コイルボビン１１の一次側巻線１３のみに、二次側巻線２３の場合と同様なシールド板を添設してもよく、その場合も同様な耐雷効果が得られる。
【００２２】
なお、一次側又は二次側の選定については、雷サージから保護すべき電気機器類との組み合わせにより決定すればよい。また、両コイルボビン１１，２１の一次側巻線１３と二次側巻線２３の両方にシールド板を添設すれば、さらに耐雷効果が大きなものとなる。上記以外に、一次側巻線１３、二次側巻線２３の各々にシールド板を添設し、両シールド板の中間に更にもう一つのシールド板を装着した三層のシールド構造にすれば、最も大きな耐雷効果が得られる。
【００２３】
また、以上の実施形態において、二次側巻線２３と各シールド板４１ａ〜４１ｄとの電気的絶縁状態をより安定させるため、図４に示すように各シールド板４１ａ〜４１ｄと二次側巻線２３の間に絶縁薄膜４３，…を介在させることが必要である。この絶縁薄膜４３は、樹脂テープや絶縁塗料等であり、コ字状溝２２の内面に形成されるシールド板４１ａ、４１ｂ、４１ｃにおいてはその表面を覆うように絶縁薄膜４３が形成され、残りのシールド板４１ｄにおいてはその両面に絶縁薄膜４３が形成される。
【００２４】
なお、本発明は、内側コイルボビンに二次側巻線を、外側コイルボビンに一次側巻線を巻回した電源トランスであっても適用は可能である。さらに、本発明は電源トランスに限らず、要は耐雷機能の付加が望ましいコイルボビン式巻鉄心変圧器であれば有効に適用できる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、コイルボビンの巻線にシールド板を添設したので、巻線とアース間および巻線間に侵入しようとする雷サージを大幅に低減させる耐雷機能を発揮して、耐雷機能が付加されたコイルボビン式巻鉄心変圧器が提供でき、特に、この変圧器を雷サージ対策が必要な電源トランスとして使用した場合に有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は本発明の一実施形態を示す変圧器の部分断面を含む要部の正面図
（Ｂ）は図１（Ａ）のＴ1−Ｔ1線に沿う拡大断面図
【図２】図１の変圧器における外側コイルボビンの部分拡大断面図で、（Ａ）はシールド板装着時、（Ｂ）は巻線装着時、（Ｃ）は最終シールド板装着時を示す図
【図３】シールド板の斜視図
【図４】本発明の他の実施形態を示す外側コイルボビンの部分断面図
【図５】（Ａ）は従来のコイルボビン式巻鉄心変圧器の部分断面を含む要部の正面図
（Ｂ）は図５（Ａ）のＴ2−Ｔ2線に沿う拡大断面図
【符号の説明】
１１ 内側コイルボビン
１２ 内側コ字状溝
１３ 内側巻線（一次側巻線）
２１ 外側コイルボビン
２２ 外側コ字状溝
２２ａ 側面
２２ｂ 天面
２２ｃ 底面
２３ 外側巻線（二次側巻線）
３１ 鉄心
４１ シールド板
４３ 絶縁薄膜
Claims (1)
- 内側コ字状溝に導線を巻回して内側巻線を形成したリング状の内側コイルボビンと、この内側コイルボビンを囲うリング状で、外側コ字状溝に導線を巻回して外側巻線を形成した外側コイルボビンと、前記内側コイルボビンと外側コイルボビンを嵌合させてその外周部分の一部に磁気導板を複層に巻回して鉄心を形成した変圧器であって、
前記内側巻線と外側巻線の少なくとも一方を絶縁状態で囲撓する耐雷用シールド体を、その巻線が形成されたコイルボビンのコ字状溝に配設し、前記シールド体は、コイルボビンのコ字状溝の側面とこの側面の上下両側から延びて対向する天面および底面とに配置されてアース接続されたテープ状またはメッシュ状のシールド板と、巻線の外周面に配置されてアース接続されたテープ状またはメッシュ状のシールド板とで構成すると共に、巻線と各シールド板との間に絶縁薄膜を介在させたことを特徴とするコイルボビン式巻鉄心変圧器。
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| JP2008028221A (ja) * | 2006-07-24 | 2008-02-07 | Takaoka Kasei Kogyo Kk | モールド変圧器 |
Citations (5)
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2000
- 2000-01-20 JP JP2000011360A patent/JP4503756B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| JP2001203116A (ja) | 2001-07-27 |
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