JPS6045722A - 排気タ−ビン過給機 - Google Patents
排気タ−ビン過給機Info
- Publication number
- JPS6045722A JPS6045722A JP15155983A JP15155983A JPS6045722A JP S6045722 A JPS6045722 A JP S6045722A JP 15155983 A JP15155983 A JP 15155983A JP 15155983 A JP15155983 A JP 15155983A JP S6045722 A JPS6045722 A JP S6045722A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- bearing
- melting point
- lubricating oil
- supercharger
- turbine
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
- F01D25/08—Cooling; Heating; Heat-insulation
- F01D25/12—Cooling
- F01D25/125—Cooling of bearings
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2220/00—Application
- F05D2220/40—Application in turbochargers
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は内燃機関用の排気タービン過給機に関するもの
である。
である。
排気タービン過給機はタービンロータと圧縮機ロータと
が共通な軸上に配置されて構成され、内燃機関からの排
気ガスをタービンロータに供給することにより圧縮機ロ
ータを超高速回転させて内燃機関に給気する過給装置で
ある。
が共通な軸上に配置されて構成され、内燃機関からの排
気ガスをタービンロータに供給することにより圧縮機ロ
ータを超高速回転させて内燃機関に給気する過給装置で
ある。
過給装置の軸受潤滑は内燃機関の回転によって駆動され
る給油ポンプから内燃機関各部へ給油する給油管路より
分岐され供給されその後内燃機関に戻される。
る給油ポンプから内燃機関各部へ給油する給油管路より
分岐され供給されその後内燃機関に戻される。
タービンロータに供給される排気ガス温度は８００Ｃ以
上に達し、タービンロータ、タービンハウジングは赤熱
状態となり、タービンロータ側の軸受やシール部を加熱
する。しかし、軸受自体は潤滑油の供給によって許容温
度以下に抑制することが可能であるが、軸受周縁の温度
が２５０Ｃ以上になると、飛散した潤滑油は炭化して軸
受、ゾール部の周縁に付着堆積して耐久性が著しく損わ
れる。そこで、従来はタービンロータ側よりの伝熱全遮
断する隔壁を配置すると共に、潤滑油の一部を軸受ハウ
ジングのタービンロータ側の壁面に噴射し冷却すること
が行われている。
上に達し、タービンロータ、タービンハウジングは赤熱
状態となり、タービンロータ側の軸受やシール部を加熱
する。しかし、軸受自体は潤滑油の供給によって許容温
度以下に抑制することが可能であるが、軸受周縁の温度
が２５０Ｃ以上になると、飛散した潤滑油は炭化して軸
受、ゾール部の周縁に付着堆積して耐久性が著しく損わ
れる。そこで、従来はタービンロータ側よりの伝熱全遮
断する隔壁を配置すると共に、潤滑油の一部を軸受ハウ
ジングのタービンロータ側の壁面に噴射し冷却すること
が行われている。
ところが、内燃機関が停止すると給油ポンプも同時に停
止してしまい、潤滑油の供給が断たれ、タービンロータ
側からの伝熱によって焼付きを生じる恐れがある。この
ため、排気タービン過給機付きの内燃機関は高負荷運転
の状態から急停止することが禁じられており、数分間の
無負荷運転を紅でから停止するよう義務付けられている
。ところが、負荷変動の激しい建設機械用の内燃機関で
は過負荷等に基づく機関停止、所謂エンス）ｋ生じ易く
、これは過負荷運転状態での急停止であり、軸受の焼付
き、損傷が一挙に進行する恐れがある。
止してしまい、潤滑油の供給が断たれ、タービンロータ
側からの伝熱によって焼付きを生じる恐れがある。この
ため、排気タービン過給機付きの内燃機関は高負荷運転
の状態から急停止することが禁じられており、数分間の
無負荷運転を紅でから停止するよう義務付けられている
。ところが、負荷変動の激しい建設機械用の内燃機関で
は過負荷等に基づく機関停止、所謂エンス）ｋ生じ易く
、これは過負荷運転状態での急停止であり、軸受の焼付
き、損傷が一挙に進行する恐れがある。
本発明の目的とするところは内燃機関の停止時に潤滑油
による供給が断たれてもタービンロータ側よりの伝熱を
吸収し、軸受、ノール部が過度に加熱されるのを防ぐよ
うにした排気タービン過給機を提供することにある。
による供給が断たれてもタービンロータ側よりの伝熱を
吸収し、軸受、ノール部が過度に加熱されるのを防ぐよ
うにした排気タービン過給機を提供することにある。
本発明は金属が融解する際に大きな熱量を吸収する事実
に着目して、タービンロータ及び圧縮機ロータの共通な
軸を支承する軸受周縁の過給機部材に低融点金属を封入
して構成し、内燃機関の運転停止時にタービンロータ側
からの伝熱を低融点金属の融解によって吸収し、軸受、
プール部周縁の温度上昇を抑制する技術手段を講じたも
のである。
に着目して、タービンロータ及び圧縮機ロータの共通な
軸を支承する軸受周縁の過給機部材に低融点金属を封入
して構成し、内燃機関の運転停止時にタービンロータ側
からの伝熱を低融点金属の融解によって吸収し、軸受、
プール部周縁の温度上昇を抑制する技術手段を講じたも
のである。
以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。
第１図は本発明の排気タービン過給機の縦断面図を示す
。
。
排気タービン過給機は以下の過給機部材から構成される
。タービンロータ１及び圧縮機ロータ２は共通な回転軸
３上に配置されており、この回転軸３は軸受ハウジング
４に取付けたラジアル軸受５．６及びスラスト軸受７に
支承されている。軸受ハウジング４の一端にはクランプ
リング８によってタービンハウジング９が取付けられタ
ービンロータ１を収納している。タービンハウジング９
には内燃機関の排気ガスが導入されタービンロータ１を
駆動する。軸受ハウジング４とタービンハウジング９と
の間には遮蔽壁１０が配置され軸受ハウジング４への熱
全遮断している。また、軸受ハウジング４の他端にはク
ランプリング１１によって圧縮機ハウジング１２が取付
けられ圧縮機ロータ２を収納している。回転軸３上に形
成されたシール部３ａ、３ｂは軸受ノ・ウジフグ４内を
タービンハウジング９及び圧縮機ハウジング１２より隔
絶する。軸受ハウジング４には軸受５，６に潤滑油を供
給する軸受潤滑油供給孔１３が設けられている。軸受ハ
ウジング４のタービンロータ１側には空洞部が設けられ
低ｒ独点金属１４が封入されている。１５は低融点金属
１４の封入部である。
。タービンロータ１及び圧縮機ロータ２は共通な回転軸
３上に配置されており、この回転軸３は軸受ハウジング
４に取付けたラジアル軸受５．６及びスラスト軸受７に
支承されている。軸受ハウジング４の一端にはクランプ
リング８によってタービンハウジング９が取付けられタ
ービンロータ１を収納している。タービンハウジング９
には内燃機関の排気ガスが導入されタービンロータ１を
駆動する。軸受ハウジング４とタービンハウジング９と
の間には遮蔽壁１０が配置され軸受ハウジング４への熱
全遮断している。また、軸受ハウジング４の他端にはク
ランプリング１１によって圧縮機ハウジング１２が取付
けられ圧縮機ロータ２を収納している。回転軸３上に形
成されたシール部３ａ、３ｂは軸受ノ・ウジフグ４内を
タービンハウジング９及び圧縮機ハウジング１２より隔
絶する。軸受ハウジング４には軸受５，６に潤滑油を供
給する軸受潤滑油供給孔１３が設けられている。軸受ハ
ウジング４のタービンロータ１側には空洞部が設けられ
低ｒ独点金属１４が封入されている。１５は低融点金属
１４の封入部である。
低融点金属１４の封入部／・ウジング４には潤滑油の一
部を導く潤滑油噴射孔１６が穿設されている。
部を導く潤滑油噴射孔１６が穿設されている。
潤滑油排出孔１７は軸受５，６及び低融点金属封入部の
ハウジングの冷却に費した潤滑油を排出し内燃機関に戻
す。
ハウジングの冷却に費した潤滑油を排出し内燃機関に戻
す。
次に、本発明実施例の作用について説明する。
排気タービン過給機は内燃機関の過給系統に接続されタ
ービンを通過する内燃機関の排気ガスの膨張によって圧
縮機を駆動すると共に、圧縮機出口と内燃機関の吸気マ
ニホールドとを接続して内燃機関の給気を行う。
ービンを通過する内燃機関の排気ガスの膨張によって圧
縮機を駆動すると共に、圧縮機出口と内燃機関の吸気マ
ニホールドとを接続して内燃機関の給気を行う。
機関の運転時にはタービンロータ１、タービンハウジン
グ９は約８００Ｃの排気ガスに晒らされ高温になるが、
軸受ハウジング４内部、特にラジアル軸受５，６は潤滑
油で潤滑されて冷却されており、潤滑油の炭化は生じな
い。シール部３ａ付近についても潤滑油噴射孔１６より
の潤滑油によって浸されこの油の炭化は生じない。この
場合、低融点金属１４を封入した軸受／・ウジング４は
約１５０〜１８０Ｃであり、低融点金属１４は機関の運
転時に凝固している融解温度２００Ｃ前後の低融点金属
を選定するのが望しい。
グ９は約８００Ｃの排気ガスに晒らされ高温になるが、
軸受ハウジング４内部、特にラジアル軸受５，６は潤滑
油で潤滑されて冷却されており、潤滑油の炭化は生じな
い。シール部３ａ付近についても潤滑油噴射孔１６より
の潤滑油によって浸されこの油の炭化は生じない。この
場合、低融点金属１４を封入した軸受／・ウジング４は
約１５０〜１８０Ｃであり、低融点金属１４は機関の運
転時に凝固している融解温度２００Ｃ前後の低融点金属
を選定するのが望しい。
この状態で内燃機関を急停止させた場合、潤滑油を供給
する給油ポンプも同時に停止させるため、潤滑油に冷却
効果は無くなり、タービン部の高熱がゾール部３ａ及び
ラジアル軸受５に伝熱するが、タービン側のシール部３
ａの温度は例えば第２図のＴ２の特性の低融点金属を利
用することによって過度の温度上昇を防ぐことができる
。内燃機関の停止後、凝固している低融点金属が融解全
開始し融解潜熱を奪うため過度の温度上昇を抑制する。
する給油ポンプも同時に停止させるため、潤滑油に冷却
効果は無くなり、タービン部の高熱がゾール部３ａ及び
ラジアル軸受５に伝熱するが、タービン側のシール部３
ａの温度は例えば第２図のＴ２の特性の低融点金属を利
用することによって過度の温度上昇を防ぐことができる
。内燃機関の停止後、凝固している低融点金属が融解全
開始し融解潜熱を奪うため過度の温度上昇を抑制する。
これによって、タービン側の軸受、シール部に付着する
潤滑油の炭化堆積を防ぎ、回転部の耐久性、信頼性を向
上させることができる。
潤滑油の炭化堆積を防ぎ、回転部の耐久性、信頼性を向
上させることができる。
低融点金属は鉛、錫、ビスマス、カドミウムなどの合金
でなり、例えば融点１５０Ｃの合金としてはビスマス６
０％、カドミウム４０％、融点２００Ｃの合金は錫７０
％、鉛３０％、融点２５０Ｃの合金は鉛８２．５％、カ
ドミウム１７．５％、また、融点３００Ｃの合金は鉛９
７．５％、銀２．５％の成分のものがある。
でなり、例えば融点１５０Ｃの合金としてはビスマス６
０％、カドミウム４０％、融点２００Ｃの合金は錫７０
％、鉛３０％、融点２５０Ｃの合金は鉛８２．５％、カ
ドミウム１７．５％、また、融点３００Ｃの合金は鉛９
７．５％、銀２．５％の成分のものがある。
融解時に吸収する熱量、すなわち融解潜熱は１ｇ当り錫
で１４．５ｍ、鉛で６．３ｄであり、１ｇの鉄を１υ加
熱する熱量０．１Ｑ１ｊＫ比較して非常に大きく融解時
に大きな熱量を奪うため、前述のように過度の温度上昇
を防ぐことができる。適用する低融点金属は内燃機関、
過給機の使用状態により異なるが、内燃機関運転時の温
度よりも５０Ｃ程度高い融点で、内燃機関運転時には完
全に凝固していることが望しい。
で１４．５ｍ、鉛で６．３ｄであり、１ｇの鉄を１υ加
熱する熱量０．１Ｑ１ｊＫ比較して非常に大きく融解時
に大きな熱量を奪うため、前述のように過度の温度上昇
を防ぐことができる。適用する低融点金属は内燃機関、
過給機の使用状態により異なるが、内燃機関運転時の温
度よりも５０Ｃ程度高い融点で、内燃機関運転時には完
全に凝固していることが望しい。
第２図は各種低融点金属の適用における内燃機関急停止
の場合のシール部温度特性を示すものである。この場合
、内燃機関運転時のシール部３ａの温度は約１４００で
おる。Ｔ３は融点１５０Ｃの低融点金属を適用した場合
の特性である。この場合は融点温度が運転時にシール部
温度と接近しており、その金属の一部が溶融している状
態であるため、機関停止後の温度上昇に即応し融解も早
く、機関停止直後は低温度に保たれるが、温度が上昇す
る。Ｔ４は融点３００Ｃ，Ｔ２は融点２００℃の低融点
金属の場合の的性で、両方とも融点温度に保たれるが、
３００℃では潤滑油が炭化を起し、冷却効果が得られな
い。したがって、低融点金属の溶解後温度上昇が生じな
いようにするには適用する低融点金属の融点温度を機関
運転時におけるシール部温度よりある程度高くする必要
があり、また余り高く設定しすぎても冷却効果がなくな
る。よって、低融点金属の融点温度はシール部あるいは
軸受部温度より約５０Ｃ程度高く設定するのがよく、実
際の過給機では融点２００Ｃ近傍の低融点金属の適用が
好適である。尚、ＴＸは低融点金属を封入しない場合の
温度特性である。
の場合のシール部温度特性を示すものである。この場合
、内燃機関運転時のシール部３ａの温度は約１４００で
おる。Ｔ３は融点１５０Ｃの低融点金属を適用した場合
の特性である。この場合は融点温度が運転時にシール部
温度と接近しており、その金属の一部が溶融している状
態であるため、機関停止後の温度上昇に即応し融解も早
く、機関停止直後は低温度に保たれるが、温度が上昇す
る。Ｔ４は融点３００Ｃ，Ｔ２は融点２００℃の低融点
金属の場合の的性で、両方とも融点温度に保たれるが、
３００℃では潤滑油が炭化を起し、冷却効果が得られな
い。したがって、低融点金属の溶解後温度上昇が生じな
いようにするには適用する低融点金属の融点温度を機関
運転時におけるシール部温度よりある程度高くする必要
があり、また余り高く設定しすぎても冷却効果がなくな
る。よって、低融点金属の融点温度はシール部あるいは
軸受部温度より約５０Ｃ程度高く設定するのがよく、実
際の過給機では融点２００Ｃ近傍の低融点金属の適用が
好適である。尚、ＴＸは低融点金属を封入しない場合の
温度特性である。
第３図は本発明の他の実施例を示すものである。
図において、第１図と同じ部分には同じ符号を付して説
明する。
明する。
低融点金属が封入された隔壁１８は軸受ハウジング４と
遮蔽壁１０との間に配置され軸受ハウジング４とは別体
に設けられている。また、圧縮機ロータ２出口の圧縮機
ハウジング１２と軸受ハウジング４を管路１９で接続し
ている。管路１９には制御弁２０が設けられ軸受ハウジ
ング４に流入する圧縮空気量を制御するように構成され
ている。
遮蔽壁１０との間に配置され軸受ハウジング４とは別体
に設けられている。また、圧縮機ロータ２出口の圧縮機
ハウジング１２と軸受ハウジング４を管路１９で接続し
ている。管路１９には制御弁２０が設けられ軸受ハウジ
ング４に流入する圧縮空気量を制御するように構成され
ている。
圧縮機ロータ２出口の圧縮空気の一部を管路１９全通し
て低融点金属を封入した隔壁１８の壁面に導入し機関運
転時に低融点金属を融点以下に冷却する。内燃機関の低
速運転域では排気ガス温度が低く′冷却の必要がないた
め制御弁２０を閉鎖し、冷却用の圧縮空気の遮断をし、
内燃機関の高速運転域だけ制御弁２０を開口するように
制御すれば圧縮機出口の圧縮空気を有効に利用できる。
て低融点金属を封入した隔壁１８の壁面に導入し機関運
転時に低融点金属を融点以下に冷却する。内燃機関の低
速運転域では排気ガス温度が低く′冷却の必要がないた
め制御弁２０を閉鎖し、冷却用の圧縮空気の遮断をし、
内燃機関の高速運転域だけ制御弁２０を開口するように
制御すれば圧縮機出口の圧縮空気を有効に利用できる。
制御弁２０の制御は圧縮機出口圧力、内燃機関回転数、
内燃機関の排気ガス温度等を検出することによって自動
化が可能である。低融点金属の封入隔壁１８を軸受ハウ
ジングと別体構成にすることによって軸受ハウジング４
の構成を簡略化できる利点があり、また低融点金属の封
入が容易になる効果がある。
内燃機関の排気ガス温度等を検出することによって自動
化が可能である。低融点金属の封入隔壁１８を軸受ハウ
ジングと別体構成にすることによって軸受ハウジング４
の構成を簡略化できる利点があり、また低融点金属の封
入が容易になる効果がある。
尚、実施例では低融点金属の封入全ハウジング、隔壁に
施した場合について示したが軸受によって支承される共
通軸に封入することも可能である。
施した場合について示したが軸受によって支承される共
通軸に封入することも可能である。
以上説明したように、本発明によれば軸受周縁の過給機
部材に低融点金属を封入するようにしたので、過度の温
度上昇に対し低融点金属が融解し融解潜熱を啄うことに
より軸受、シール部に潤滑油が炭化堆積するのが避けら
れ、また回転部の耐久性、信頼性が向上できる。
部材に低融点金属を封入するようにしたので、過度の温
度上昇に対し低融点金属が融解し融解潜熱を啄うことに
より軸受、シール部に潤滑油が炭化堆積するのが避けら
れ、また回転部の耐久性、信頼性が向上できる。
第１図は本発明の排気タービン過給機の縦断面図、第２
図は各種低融点金属の適用における内燃機関急停止の場
合のシール部温度特性線図、第３図は本発明の排気ター
ビン過給機の他の実施例を示す縦断面図である。 １・・・タービンロータ、２・・・圧縮機ロータ、３・
・・回転軸、４・・・軸受ハウジング、５，６・・・ラ
ジアル軸受、９１０．タービンハウジング、１２・・・
圧縮機ハウジング、１３・・・軸受潤滑油供給孔、１４
・・・低融点金属。 第 １ 図 箔 Ｚ 図 時開（舎ジ
図は各種低融点金属の適用における内燃機関急停止の場
合のシール部温度特性線図、第３図は本発明の排気ター
ビン過給機の他の実施例を示す縦断面図である。 １・・・タービンロータ、２・・・圧縮機ロータ、３・
・・回転軸、４・・・軸受ハウジング、５，６・・・ラ
ジアル軸受、９１０．タービンハウジング、１２・・・
圧縮機ハウジング、１３・・・軸受潤滑油供給孔、１４
・・・低融点金属。 第 １ 図 箔 Ｚ 図 時開（舎ジ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、 タービンロータ及び圧縮機ロータが共通な軸上に
配置された内燃機関の排気タービン過給機において、前
記共通な軸を支承する軸受周縁の過給機部材に低融点金
属を封入したことを特徴とする排気タービン過給機。 ２、前記過給機部材は軸受周縁のノ）ウジングであるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の排気タービ
ン過給機。 ３、前記軸受周縁のハウジングはタービンロータ側の軸
受と該タービンロータ間に突出する隔壁であることを特
徴とする特許請求の範囲第２項記載の排気タービン過給
機。 ４、 前記過給機部材は前記軸受によって支承される前
記共通な軸であることを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の排気タービン過給機。 ５、前記低融点金属は２００Ｃ近傍で融解することを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の排気タービン過給
機。 ６、前記低融点金属は錫７０％、鉛３０％成分の合金で
あることを特徴とする特許請求の範囲第５項記載の排気
タービン過給機。 ７、前記低融点金属を封入した過給機部材の壁面には冷
却流体が導入されていることを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載の排気タービン過給機。 ８、前記冷却流体は前記軸受の潤滑油の一部であること
を特徴とする特許請求の範囲第７項記載の排気タービン
過給機。 ９、前記冷却流体は圧縮機出口の圧縮空気であることを
特徴とする特許請求の範囲第７項記載の排気タービン過
給機。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15155983A JPS6045722A (ja) | 1983-08-22 | 1983-08-22 | 排気タ−ビン過給機 |
| DE19843430146 DE3430146A1 (de) | 1983-08-22 | 1984-08-16 | Abgasturbolader |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15155983A JPS6045722A (ja) | 1983-08-22 | 1983-08-22 | 排気タ−ビン過給機 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6045722A true JPS6045722A (ja) | 1985-03-12 |
Family
ID=15521168
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15155983A Pending JPS6045722A (ja) | 1983-08-22 | 1983-08-22 | 排気タ−ビン過給機 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6045722A (ja) |
| DE (1) | DE3430146A1 (ja) |
Cited By (5)
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| US4717318A (en) * | 1984-12-14 | 1988-01-05 | The Garrett Corporation | Turbocharger heat transfer control method and apparatus |
| US4784586A (en) * | 1986-10-16 | 1988-11-15 | Allied-Signal Inc. | Turbocharger having controlled heat transfer for bearing protection |
| US4907952A (en) * | 1986-12-05 | 1990-03-13 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Turbocharger |
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| WO2019171431A1 (ja) * | 2018-03-05 | 2019-09-12 | 三菱重工エンジン＆ターボチャージャ株式会社 | ターボ過給機及び内燃機関 |
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| FR2589520B1 (fr) * | 1985-10-30 | 1989-07-28 | Snecma | Carter de turbomachine muni d'un accumulateur de chaleur |
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| US10844902B2 (en) | 2015-02-09 | 2020-11-24 | Mitsubishi Heavy Industries Engine & Turbocharger, Ltd. | Turbocharger |
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-
1983
- 1983-08-22 JP JP15155983A patent/JPS6045722A/ja active Pending
-
1984
- 1984-08-16 DE DE19843430146 patent/DE3430146A1/de not_active Withdrawn
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Also Published As
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|---|---|
| DE3430146A1 (de) | 1985-03-14 |
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