JPH0471985B2 - - Google Patents
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- JPH0471985B2 JPH0471985B2 JP1236687A JP23668789A JPH0471985B2 JP H0471985 B2 JPH0471985 B2 JP H0471985B2 JP 1236687 A JP1236687 A JP 1236687A JP 23668789 A JP23668789 A JP 23668789A JP H0471985 B2 JPH0471985 B2 JP H0471985B2
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- hydrogen
- alloy
- pressure
- hydrogen storage
- ticr
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C27/00—Alloys based on rhenium or a refractory metal not mentioned in groups C22C14/00 or C22C16/00
- C22C27/06—Alloys based on chromium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen; Reversible storage of hydrogen
- C01B3/0005—Reversible storage of hydrogen, e.g. by hydrogen getters or electrodes
- C01B3/001—Reversible storage of hydrogen, e.g. by hydrogen getters or electrodes characterised by the uptaking media; Treatment thereof
- C01B3/0018—Inorganic elements or compounds, e.g. oxides, nitrides, borohydrides or zeolites; Solutions thereof
- C01B3/0031—Intermetallic compounds; Metal alloys
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/32—Hydrogen storage
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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- Y02P20/129—Energy recovery, e.g. by cogeneration, H2recovery or pressure recovery turbines
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- Inorganic Chemistry (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
Description
[産業上の利用分野]
この発明は水素吸蔵用の合金素材に係り、この
合金素材は特に従来に比べて低温での水素吸蔵用
途に用いることができる。 [従来の技術] 水素ガスと直接反応して、速やかに多量の水素
を吸収し、さらに可逆的にその水素を放出できる
ような水素吸蔵合金は、エネルギー関連技術を中
心に多様な利用技術が開発されている。水素吸蔵
合金の水素化には大きな反応熱が伴うため、熱−
化学エネルギー変換に用いることができ、水素圧
力を利用すれば熱−機械エネルギー変換に、ある
いは電極として用いることで化学−電気エネルギ
ー変換に応用される。また、エネルギー貯蔵とし
ては、水素を液化水素よりも高い密度で貯蔵で
き、種々の形態のエネルギーを化学エネルギーに
変換して貯蔵するため、水素貯蔵のみならず熱貯
蔵、機械エネルギー貯蔵、電力貯蔵などが可能と
されている。具体的にはヒートポンプなどの熱利
用システムや蓄電池などの水素電極としての実用
化が進められている。 このような水素吸蔵合金に求められる水素吸蔵
特性には次の項目が挙げられる。 (1) 使用温度条件下で扱い易い水素吸蔵圧および
水素放出圧を有する。 (2) 使用温度条件下で水素吸蔵速度および水素放
出速度が速い。 (3) 使用温度条件および扱い易い圧力条件下で繰
り返し吸蔵・放出できる水素量が多い。 (4) 初期水素化時の活性化が容易である。 (5) 水素吸蔵および水素放出に要する水素圧力の
差が小さい。 (6) 長期繰り返し吸蔵・放出できるだけの耐久性
がある。 (7) 原料コストが低い。 この種の水素吸蔵合金としては、LaNi5や
FeTi等が知られているが、常温以下でこれらの
条件を満たす合金は少なくて、TiCr1.8
(Inorganic Chemistry 第17巻3103〜3108頁,
1978年)およびTi1.2Cr1.2Mn0.8(特公昭59−7774)
などが知られているにすぎない。 [発明が解決しようとする課題] 上記公知の金属材料のうち最も低温で可逆的に
水素を吸蔵・放出する合金はTiCr1.8であり、そ
の水素放出圧は−78℃で約2気圧であるが、低温
域で水素放出による冷却機能を利用するにはより
一層低温で高い放出圧力を示すことが要求され
る。 さらに所定の性能を有するTiCr1.8の製造には
1000℃で3〜4週間の熱処理を必要とするため製
造コストがかさむ難点があつた。 そこで本発明は水素吸蔵合金に求められる上記
特性項目(1)〜(7)のすべてをTiCr1.8よりもさらに
低い温度領域で満たすことができる合金を長期の
熱処理無しに提供することを目的とする。 [課題を解決するための手段] 本発明の水素吸蔵合金は、TiCr1.8のCrの一部
分をCuで置き換えるとともにCrとCuの合計量対
Ti量の比率を変えることにより、優れた水素吸
蔵特性を有することが見いだされた合金である。
ただしTiCrxCuy合金において、yが0.01未満で
ある場合は、低温で高放出圧を示すためには長時
間の熱処理を必要とし、yが0.4を上回る場合に
は有効水素吸蔵量が少なくなりすぎるため、実用
性が大きく損なわれる。さらに、x+yが1.4未
満の場合あるいは2.0を上回る場合にも有効水素
吸蔵量が少なくなりすぎるため、TiCrxCuy合金
の実用性は乏しくなる。 また特に短時間の熱処理工程のみで製造できる
合金であつてより一層低温において高放出圧を示
し、かつ有効水素吸蔵量がより多い合金であるた
めには、yは0.02≦y≦0.3の範囲であることが
好ましく、かつx+yは1.5≦x+y≦1.9の範囲
であることが好ましい。 これらのTiCrxCuy合金の製造法は何ら制限さ
れず公知の方法をすべて適用できるが、好ましい
のは不活性ガス中でのアーク溶融法と不活性ガス
中での高周波溶融法である。すなわちTi,Crお
よびCu金属を秤量して混合し、アーク溶融炉あ
るいは高周波溶融炉に入れ、アルゴン等の雰囲気
下で加熱溶融後に放冷して合金鋳塊を得る。 合金鋳塊は真空あるいは不活性ガス雰囲気下で
3〜6時間800℃に加熱して熱処理し、均質化す
ることが望ましい。 得られた合金試料は30メツシユ以下に機械粉砕
した後にステンレス製の耐圧容器に入れ、80℃で
1時間真空脱気した後に、−60℃で25気圧の水素
を導入することにより、速やかに活性化できる。
活性化後は、例えば−60℃においては10気圧の水
素圧を加えれば本発明の合金は水素を吸蔵し、5
気圧に下げれば水素を放出することができ、さら
にこの吸蔵と放出を可逆的に繰り返すことができ
る。 [作用] 本発明による水素吸蔵合金に水素を吸蔵させた
状態から、常圧まで圧力を低下させて水素を放出
させれば、−80℃以下まで冷却できる冷凍作用が
期待できる。また水素を吸蔵させた状態で常温ま
で加温すれば、100気圧以上の水素圧力を発生で
きるため水素ガスの圧縮機や高圧発生装置として
も利用できる。さらに長期の熱処理を必要としな
いため、TiCr1.8に比べて製造コストが低減でき
る。 [実施例 1] 市販のTi,CrおよびCu塊を原子比がTi:Cr:
Cu=1:1.6:0.1となるように総量約6gを分取
し、水冷銅るつぼ内でアルゴンアーク溶融した。
得られた鋳塊は真空中800℃で6時間熱処理した。
鋳塊表面は研磨して酸化物等を除去し、残りを
100〜200メツシユに粉砕することにより、TiCr1.
6Cu0.1合金粉末試料を得た。 粉末X線回折法により試料の結晶構造を調べた
結果、TiCr1.8と同様の立方晶ラーベス相構造
(格子定数a=6.93Å)の単一相であつた。 合金試料粉末1gを容積1c.c.のステンレス製耐
圧容器に充填し、80℃で1時間真空脱気した後
に、−60℃で25気圧の水素を導入したところ、水
素は速やかに吸蔵された。試料の水素吸蔵特性は
ジーベルツ型の装置で測定し、第1図に示す圧力
−組成等温線が得られた。この曲線から−60℃で
の放出圧が7気圧であり、その時の有効水素吸蔵
量はプラトー部分だけでも0.75重量%であること
がわかる。さらに吸蔵圧と放出圧の差であるヒス
テリシスも小さい。
合金素材は特に従来に比べて低温での水素吸蔵用
途に用いることができる。 [従来の技術] 水素ガスと直接反応して、速やかに多量の水素
を吸収し、さらに可逆的にその水素を放出できる
ような水素吸蔵合金は、エネルギー関連技術を中
心に多様な利用技術が開発されている。水素吸蔵
合金の水素化には大きな反応熱が伴うため、熱−
化学エネルギー変換に用いることができ、水素圧
力を利用すれば熱−機械エネルギー変換に、ある
いは電極として用いることで化学−電気エネルギ
ー変換に応用される。また、エネルギー貯蔵とし
ては、水素を液化水素よりも高い密度で貯蔵で
き、種々の形態のエネルギーを化学エネルギーに
変換して貯蔵するため、水素貯蔵のみならず熱貯
蔵、機械エネルギー貯蔵、電力貯蔵などが可能と
されている。具体的にはヒートポンプなどの熱利
用システムや蓄電池などの水素電極としての実用
化が進められている。 このような水素吸蔵合金に求められる水素吸蔵
特性には次の項目が挙げられる。 (1) 使用温度条件下で扱い易い水素吸蔵圧および
水素放出圧を有する。 (2) 使用温度条件下で水素吸蔵速度および水素放
出速度が速い。 (3) 使用温度条件および扱い易い圧力条件下で繰
り返し吸蔵・放出できる水素量が多い。 (4) 初期水素化時の活性化が容易である。 (5) 水素吸蔵および水素放出に要する水素圧力の
差が小さい。 (6) 長期繰り返し吸蔵・放出できるだけの耐久性
がある。 (7) 原料コストが低い。 この種の水素吸蔵合金としては、LaNi5や
FeTi等が知られているが、常温以下でこれらの
条件を満たす合金は少なくて、TiCr1.8
(Inorganic Chemistry 第17巻3103〜3108頁,
1978年)およびTi1.2Cr1.2Mn0.8(特公昭59−7774)
などが知られているにすぎない。 [発明が解決しようとする課題] 上記公知の金属材料のうち最も低温で可逆的に
水素を吸蔵・放出する合金はTiCr1.8であり、そ
の水素放出圧は−78℃で約2気圧であるが、低温
域で水素放出による冷却機能を利用するにはより
一層低温で高い放出圧力を示すことが要求され
る。 さらに所定の性能を有するTiCr1.8の製造には
1000℃で3〜4週間の熱処理を必要とするため製
造コストがかさむ難点があつた。 そこで本発明は水素吸蔵合金に求められる上記
特性項目(1)〜(7)のすべてをTiCr1.8よりもさらに
低い温度領域で満たすことができる合金を長期の
熱処理無しに提供することを目的とする。 [課題を解決するための手段] 本発明の水素吸蔵合金は、TiCr1.8のCrの一部
分をCuで置き換えるとともにCrとCuの合計量対
Ti量の比率を変えることにより、優れた水素吸
蔵特性を有することが見いだされた合金である。
ただしTiCrxCuy合金において、yが0.01未満で
ある場合は、低温で高放出圧を示すためには長時
間の熱処理を必要とし、yが0.4を上回る場合に
は有効水素吸蔵量が少なくなりすぎるため、実用
性が大きく損なわれる。さらに、x+yが1.4未
満の場合あるいは2.0を上回る場合にも有効水素
吸蔵量が少なくなりすぎるため、TiCrxCuy合金
の実用性は乏しくなる。 また特に短時間の熱処理工程のみで製造できる
合金であつてより一層低温において高放出圧を示
し、かつ有効水素吸蔵量がより多い合金であるた
めには、yは0.02≦y≦0.3の範囲であることが
好ましく、かつx+yは1.5≦x+y≦1.9の範囲
であることが好ましい。 これらのTiCrxCuy合金の製造法は何ら制限さ
れず公知の方法をすべて適用できるが、好ましい
のは不活性ガス中でのアーク溶融法と不活性ガス
中での高周波溶融法である。すなわちTi,Crお
よびCu金属を秤量して混合し、アーク溶融炉あ
るいは高周波溶融炉に入れ、アルゴン等の雰囲気
下で加熱溶融後に放冷して合金鋳塊を得る。 合金鋳塊は真空あるいは不活性ガス雰囲気下で
3〜6時間800℃に加熱して熱処理し、均質化す
ることが望ましい。 得られた合金試料は30メツシユ以下に機械粉砕
した後にステンレス製の耐圧容器に入れ、80℃で
1時間真空脱気した後に、−60℃で25気圧の水素
を導入することにより、速やかに活性化できる。
活性化後は、例えば−60℃においては10気圧の水
素圧を加えれば本発明の合金は水素を吸蔵し、5
気圧に下げれば水素を放出することができ、さら
にこの吸蔵と放出を可逆的に繰り返すことができ
る。 [作用] 本発明による水素吸蔵合金に水素を吸蔵させた
状態から、常圧まで圧力を低下させて水素を放出
させれば、−80℃以下まで冷却できる冷凍作用が
期待できる。また水素を吸蔵させた状態で常温ま
で加温すれば、100気圧以上の水素圧力を発生で
きるため水素ガスの圧縮機や高圧発生装置として
も利用できる。さらに長期の熱処理を必要としな
いため、TiCr1.8に比べて製造コストが低減でき
る。 [実施例 1] 市販のTi,CrおよびCu塊を原子比がTi:Cr:
Cu=1:1.6:0.1となるように総量約6gを分取
し、水冷銅るつぼ内でアルゴンアーク溶融した。
得られた鋳塊は真空中800℃で6時間熱処理した。
鋳塊表面は研磨して酸化物等を除去し、残りを
100〜200メツシユに粉砕することにより、TiCr1.
6Cu0.1合金粉末試料を得た。 粉末X線回折法により試料の結晶構造を調べた
結果、TiCr1.8と同様の立方晶ラーベス相構造
(格子定数a=6.93Å)の単一相であつた。 合金試料粉末1gを容積1c.c.のステンレス製耐
圧容器に充填し、80℃で1時間真空脱気した後
に、−60℃で25気圧の水素を導入したところ、水
素は速やかに吸蔵された。試料の水素吸蔵特性は
ジーベルツ型の装置で測定し、第1図に示す圧力
−組成等温線が得られた。この曲線から−60℃で
の放出圧が7気圧であり、その時の有効水素吸蔵
量はプラトー部分だけでも0.75重量%であること
がわかる。さらに吸蔵圧と放出圧の差であるヒス
テリシスも小さい。
【表】
[実施例 2]
Ti,CrおよびCu塊を原子比がTi:Cr:Cu=
1:1.4:0.1となるように分取して実施例1と同
様の方法で合金を作製することによりTiCr1.
4Cu0.1合金粉末試料を得た。 またTi,CrおよびCu塊を原子比がTi:Cr:Cu
=1:1.8:0.1となるように分取して実施例1と
同様の方法で合金を作製することによりTiCr1.
8Cu0.1合金粉末試料を得た。いずれの合金試料も
結晶構造は実施例1と同様であり、水素化も同様
に容易に進行した。これら合金の水素吸蔵特性は
第1表にまとめた。 [実施例 3] Ti,CrおよびCu塊を原子比がTi:Cr:Cu=
1:1.7:0.02となるように分取して実施例1と
同様の方法で合金を作製することによりTiCr1.
7Cu0.02合金粉末試料を得た。 またTi,CrおよびCu塊を原子比がTi:Cr:Cu
=1:1.5:0.3となるように分取して実施例1と
同様の方法で合金を作製することによりTiCr1.
5Cu0.3合金粉末試料を得た。いずれの合金試料も
結晶構造は実施例1と同様であり、水素化も同様
に容易に進行した。これら合金の水素吸蔵特性は
第1表にまとめた。 [比較例 1] TiおよびCr塊を原子比がTi:Cr=1:1.8とな
るように分取して実施例1と同様の方法で合金を
作製することによりTiCr1.8合金粉末試料を得た。
熱処理も実施例1と同様に真空中800℃で6時間
行つた。実施例1と同様の方法によつて本比較合
金も水素を吸蔵したが、−60℃での圧力−組成等
温線は図1に示すようにプラトーが傾いおてお
り、放出圧力は4気圧であつた。 [発明の効果] 以上のように本発明によれば、従来の合金では
不可能であつた低温域での水素吸蔵・放出が可能
になり、−80℃以下の冷熱の熱貯蔵や−80℃以下
に冷却できるヒートポンプ式冷凍機などの低温シ
ステムが実現できる。さらにこれまでに知られて
いたTiCr1.8合金よりも低温に冷却できるだけで
はなく、合金製造時の長期間の熱処理工程が不必
要なため、製造コストも引き下げられる。
1:1.4:0.1となるように分取して実施例1と同
様の方法で合金を作製することによりTiCr1.
4Cu0.1合金粉末試料を得た。 またTi,CrおよびCu塊を原子比がTi:Cr:Cu
=1:1.8:0.1となるように分取して実施例1と
同様の方法で合金を作製することによりTiCr1.
8Cu0.1合金粉末試料を得た。いずれの合金試料も
結晶構造は実施例1と同様であり、水素化も同様
に容易に進行した。これら合金の水素吸蔵特性は
第1表にまとめた。 [実施例 3] Ti,CrおよびCu塊を原子比がTi:Cr:Cu=
1:1.7:0.02となるように分取して実施例1と
同様の方法で合金を作製することによりTiCr1.
7Cu0.02合金粉末試料を得た。 またTi,CrおよびCu塊を原子比がTi:Cr:Cu
=1:1.5:0.3となるように分取して実施例1と
同様の方法で合金を作製することによりTiCr1.
5Cu0.3合金粉末試料を得た。いずれの合金試料も
結晶構造は実施例1と同様であり、水素化も同様
に容易に進行した。これら合金の水素吸蔵特性は
第1表にまとめた。 [比較例 1] TiおよびCr塊を原子比がTi:Cr=1:1.8とな
るように分取して実施例1と同様の方法で合金を
作製することによりTiCr1.8合金粉末試料を得た。
熱処理も実施例1と同様に真空中800℃で6時間
行つた。実施例1と同様の方法によつて本比較合
金も水素を吸蔵したが、−60℃での圧力−組成等
温線は図1に示すようにプラトーが傾いおてお
り、放出圧力は4気圧であつた。 [発明の効果] 以上のように本発明によれば、従来の合金では
不可能であつた低温域での水素吸蔵・放出が可能
になり、−80℃以下の冷熱の熱貯蔵や−80℃以下
に冷却できるヒートポンプ式冷凍機などの低温シ
ステムが実現できる。さらにこれまでに知られて
いたTiCr1.8合金よりも低温に冷却できるだけで
はなく、合金製造時の長期間の熱処理工程が不必
要なため、製造コストも引き下げられる。
第1図はTiCr1.6Cu0.1合金およびTiCr1.8合金の
−60℃における圧力−組成等温線図であり、これ
ら合金の水素吸蔵平衡特性を示している。
−60℃における圧力−組成等温線図であり、これ
ら合金の水素吸蔵平衡特性を示している。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 組成式 TiCrxCuy (式中、x,yは0.01≦y≦0.4および1.3≦x
+y≦2.0である) で表される、チタン−クロム−銅系水素吸蔵合
金。 2 特許請求の範囲第1項に記載のチタン−クロ
ム−銅系水素吸蔵合金において、yが0.02≦y≦
0.3である水素吸蔵合金。 3 特許請求の範囲第1項に記載のチタン−クロ
ム−銅系水素吸蔵合金において、1.5≦x+y≦
1.9である水素吸蔵合金。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1236687A JPH0397827A (ja) | 1989-09-11 | 1989-09-11 | チタン―クロム―銅系水素吸蔵合金 |
| US07/571,865 US5100615A (en) | 1989-09-11 | 1990-08-24 | Alloys of Ti-Cr-Cu for occluding hydrogen |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1236687A JPH0397827A (ja) | 1989-09-11 | 1989-09-11 | チタン―クロム―銅系水素吸蔵合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0397827A JPH0397827A (ja) | 1991-04-23 |
| JPH0471985B2 true JPH0471985B2 (ja) | 1992-11-17 |
Family
ID=17004287
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1236687A Granted JPH0397827A (ja) | 1989-09-11 | 1989-09-11 | チタン―クロム―銅系水素吸蔵合金 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5100615A (ja) |
| JP (1) | JPH0397827A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9272752B1 (en) | 2013-03-15 | 2016-03-01 | Correct Craft Ip Holdings, Llc | Boat with reconfigurable running surface for wake adjustment |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5533309A (en) * | 1994-01-03 | 1996-07-09 | Rivin; Evgeny I. | Method and means for enhancement of beam stiffness |
| KR20060014069A (ko) * | 2003-06-07 | 2006-02-14 | 아프릴리스, 인크. | 높은 면적 밀도를 가지는 홀로그래픽 데이터 저장 시스템 |
| US7344676B2 (en) * | 2003-12-19 | 2008-03-18 | Ovonic Hydrogen Systems Llc | Hydrogen storage materials having excellent kinetics, capacity, and cycle stability |
| CN106688104B (zh) * | 2015-04-20 | 2020-03-17 | 富士电机株式会社 | 半导体装置 |
| CN106716601B (zh) | 2015-04-20 | 2019-08-06 | 富士电机株式会社 | 半导体装置 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1577830A (en) * | 1977-06-06 | 1980-10-29 | Us Energy | Titanium chromium hydrides |
| JPS61176067A (ja) * | 1985-01-30 | 1986-08-07 | Sanyo Electric Co Ltd | 水素吸蔵電極 |
| KR920010422B1 (ko) * | 1987-05-15 | 1992-11-27 | 마쯔시다덴기산교 가부시기가이샤 | 수소흡수저장전극 및 그 제조법 |
-
1989
- 1989-09-11 JP JP1236687A patent/JPH0397827A/ja active Granted
-
1990
- 1990-08-24 US US07/571,865 patent/US5100615A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9272752B1 (en) | 2013-03-15 | 2016-03-01 | Correct Craft Ip Holdings, Llc | Boat with reconfigurable running surface for wake adjustment |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5100615A (en) | 1992-03-31 |
| JPH0397827A (ja) | 1991-04-23 |
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| JPS633019B2 (ja) | ||
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