JPS6210108B2 - - Google Patents
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- JPS6210108B2 JPS6210108B2 JP54065361A JP6536179A JPS6210108B2 JP S6210108 B2 JPS6210108 B2 JP S6210108B2 JP 54065361 A JP54065361 A JP 54065361A JP 6536179 A JP6536179 A JP 6536179A JP S6210108 B2 JPS6210108 B2 JP S6210108B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- voltage
- transistor
- capacitors
- circuit
- switch elements
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- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 41
- 238000009499 grossing Methods 0.000 claims description 13
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 7
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 12
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 4
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 3
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
- H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
- H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
- H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
- H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
- H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、直流電圧を異る直流電圧に変換する
ためにコンデンサの充放電を利用したDC−DCコ
ンバータに関し、特別な安定回路や大電力のトラ
ンジスタを要することなく、簡単な構成で安定化
された出力電圧を得ることを目的とするものであ
る。
ためにコンデンサの充放電を利用したDC−DCコ
ンバータに関し、特別な安定回路や大電力のトラ
ンジスタを要することなく、簡単な構成で安定化
された出力電圧を得ることを目的とするものであ
る。
第1図は従来のこの種のDC−DCコンバータを
示す回路図である。
示す回路図である。
第1図に示すように、直流電源1と、トランジ
スタ2、抵抗3、ツエナーダイオード4より成る
安定化回路5と、電圧変換のためのコンデンサ
6,7,8と、コンデンサ6〜8を並列接続する
ためのスイツチ素子9〜14及び、コンデンサ6
〜8を直列接続するためのスイツチ素子15〜1
7と、スイツチ素子9〜17を駆動するための駆
動回路18と、コンデンサ6〜8の放電路に設け
たダイオード19とコンデンサ20より成る整流
平滑回路21と、整流平滑回路21の出力に接続
された負荷22より構成されている。
スタ2、抵抗3、ツエナーダイオード4より成る
安定化回路5と、電圧変換のためのコンデンサ
6,7,8と、コンデンサ6〜8を並列接続する
ためのスイツチ素子9〜14及び、コンデンサ6
〜8を直列接続するためのスイツチ素子15〜1
7と、スイツチ素子9〜17を駆動するための駆
動回路18と、コンデンサ6〜8の放電路に設け
たダイオード19とコンデンサ20より成る整流
平滑回路21と、整流平滑回路21の出力に接続
された負荷22より構成されている。
以下動作について説明する。直流電源1が印加
されると、安定化回路5を介して駆動回路18が
動作し、この駆動回路18の端子a,bにスイツ
チ素子9〜17の駆動信号が発生する。この時、
端子a,bは図において破線で示すように、端子
aはスイツチ素子9〜14に接続され、端子bは
スイツチ素子15〜17に接続されており、端子
aとbはそれぞれ反対の状態にスイツチ素子9〜
17を駆動する駆動信号が発生するようになる。
すなわち、スイツチ素子9〜14がオンの時にス
イツチ素子15〜17はオフとなり、交互にそれ
ぞれの状態をくり返す動作をする。図に示すスイ
ツチ素子9〜17の状態、すなわち、スイツチ素
子9〜14がオンでスイツチ素子15〜17がオ
フの時、コンデンサ6〜8は並列接続されている
ため直流電源1によりそれぞれ安定化回路18を
介して、安定化回路18の出力電圧をVとすると
それぞれVの電圧に充電される。スイツチ素子9
〜14がオフし、スイツチ素子15〜17がオン
すると、コンデンサ6〜8は直列接続に切り換わ
り、コンデンサ8→スイツチ素子17→コンデン
サ7→スイツチ素子16→コンデンサ6→スイツ
チ素子15→整流平滑回路21のコンデンサ20
及びダイオード19→コンデンサ8の放電路が形
成される。このためコンデンサ6〜8にそれぞれ
充電されていた電圧Vは加えられて約3Vの電圧
となり、コンデンサ20に蓄えられる。この動作
を駆動回路18により繰り返して行ない安定化回
路5の出力電圧の約3倍の電圧が整流平滑回路2
1のコンデンサ20の両端に発生する。この電圧
が負荷22に供給され、負荷22に約3Vの電圧
が印加されることになる。このようにして直流電
圧を異る直流電圧に変換することができる。この
時安定化回路5はツエナーダイオード4のアノー
ドが、整流平滑回路21の出力であるダイオード
19のアノードに接続されている。このため直流
電源1及び負荷22の変動によつて負荷22に供
給される電圧がツエナーダイオード4のツエナー
電圧で決まる設定値より高くなると、安定化回路
5は出力電圧Vを下げるように動作する。この出
力電圧Vの低下によつて、負荷22に供給される
電圧も下がる。又、負荷22への供給電圧が低く
なつた場合は前述と逆の動作により、負荷22の
供給電圧を高くするように安定化回路5が動作す
る。すなわち、負荷22の供給電圧は一定となり
安定化される。このように供給電圧の安定化を行
なうためには安定化回路5が必要であり、制御用
のためのトランジスタ2にはコンデンサ6〜8の
充電電流が流れるため、大電流、大電力のトラン
ジスタが必要となるという欠点があつた。
されると、安定化回路5を介して駆動回路18が
動作し、この駆動回路18の端子a,bにスイツ
チ素子9〜17の駆動信号が発生する。この時、
端子a,bは図において破線で示すように、端子
aはスイツチ素子9〜14に接続され、端子bは
スイツチ素子15〜17に接続されており、端子
aとbはそれぞれ反対の状態にスイツチ素子9〜
17を駆動する駆動信号が発生するようになる。
すなわち、スイツチ素子9〜14がオンの時にス
イツチ素子15〜17はオフとなり、交互にそれ
ぞれの状態をくり返す動作をする。図に示すスイ
ツチ素子9〜17の状態、すなわち、スイツチ素
子9〜14がオンでスイツチ素子15〜17がオ
フの時、コンデンサ6〜8は並列接続されている
ため直流電源1によりそれぞれ安定化回路18を
介して、安定化回路18の出力電圧をVとすると
それぞれVの電圧に充電される。スイツチ素子9
〜14がオフし、スイツチ素子15〜17がオン
すると、コンデンサ6〜8は直列接続に切り換わ
り、コンデンサ8→スイツチ素子17→コンデン
サ7→スイツチ素子16→コンデンサ6→スイツ
チ素子15→整流平滑回路21のコンデンサ20
及びダイオード19→コンデンサ8の放電路が形
成される。このためコンデンサ6〜8にそれぞれ
充電されていた電圧Vは加えられて約3Vの電圧
となり、コンデンサ20に蓄えられる。この動作
を駆動回路18により繰り返して行ない安定化回
路5の出力電圧の約3倍の電圧が整流平滑回路2
1のコンデンサ20の両端に発生する。この電圧
が負荷22に供給され、負荷22に約3Vの電圧
が印加されることになる。このようにして直流電
圧を異る直流電圧に変換することができる。この
時安定化回路5はツエナーダイオード4のアノー
ドが、整流平滑回路21の出力であるダイオード
19のアノードに接続されている。このため直流
電源1及び負荷22の変動によつて負荷22に供
給される電圧がツエナーダイオード4のツエナー
電圧で決まる設定値より高くなると、安定化回路
5は出力電圧Vを下げるように動作する。この出
力電圧Vの低下によつて、負荷22に供給される
電圧も下がる。又、負荷22への供給電圧が低く
なつた場合は前述と逆の動作により、負荷22の
供給電圧を高くするように安定化回路5が動作す
る。すなわち、負荷22の供給電圧は一定となり
安定化される。このように供給電圧の安定化を行
なうためには安定化回路5が必要であり、制御用
のためのトランジスタ2にはコンデンサ6〜8の
充電電流が流れるため、大電流、大電力のトラン
ジスタが必要となるという欠点があつた。
本発明は上記欠点を解決するものであり、コン
デンサの充放電路を形成するスイツチ素子として
すくなくとも1つ以上をトランジスタとすると共
に、その駆動信号のパルス幅を出力電圧により変
化させることにより、トランジスタを能動状態に
して動作させることで出力電圧を安定化するもの
である。
デンサの充放電路を形成するスイツチ素子として
すくなくとも1つ以上をトランジスタとすると共
に、その駆動信号のパルス幅を出力電圧により変
化させることにより、トランジスタを能動状態に
して動作させることで出力電圧を安定化するもの
である。
第2図は本発明の一実施例を示す回路図であ
る。直流電源1と、発振器23、パルス幅制御器
24、トランジスタ25、ダイオード26、抵抗
27,28より成る駆動回路29と、電圧変換の
ためのコンデンサ6〜8と、コンデンサ6〜8を
並列接続するためのトランジスタ30〜32及び
ダイオード33〜35と、コンデンサ6〜8を直
列接続するためのトランジスタ36〜38と、コ
ンデンサ6〜8の放電路に設けたダイオード19
とコンデンサ20より成る整流平滑回路21と、
整流平滑回路21の出力に接続された負荷22と
出力電圧を検出する検出回路39により構成さ
れ、検出回路39の出力を駆動回路29のパルス
幅制御器24に接続したものである。なお、40
〜47はそれぞれ、トランジスタ30,31,3
2,37,38のバイアス用の抵抗である。
る。直流電源1と、発振器23、パルス幅制御器
24、トランジスタ25、ダイオード26、抵抗
27,28より成る駆動回路29と、電圧変換の
ためのコンデンサ6〜8と、コンデンサ6〜8を
並列接続するためのトランジスタ30〜32及び
ダイオード33〜35と、コンデンサ6〜8を直
列接続するためのトランジスタ36〜38と、コ
ンデンサ6〜8の放電路に設けたダイオード19
とコンデンサ20より成る整流平滑回路21と、
整流平滑回路21の出力に接続された負荷22と
出力電圧を検出する検出回路39により構成さ
れ、検出回路39の出力を駆動回路29のパルス
幅制御器24に接続したものである。なお、40
〜47はそれぞれ、トランジスタ30,31,3
2,37,38のバイアス用の抵抗である。
以下本実施例の動作について第3図を参照しな
がら説明する。直流電源1が印加されると、発振
器23が動作しパルス幅制御器24を介してトラ
ンジスタ25が第3図イの実線で示すようにオ
ン、オフをくり返えす動作を行う。このため、駆
動回路29の端子a,bに駆動信号が発生し、端
子aの駆動信号によりトランジスタ30〜32が
駆動され、端子bの駆動信号によりトランジスタ
36が駆動される。トランジスタ25がオンの時
(第3図イのt1期間)、端子aに接続された抵抗4
1,43,46を介してトランジスタ30〜32
は順バイアスされオンとなる。この時トランジス
タ36は端子bに接続されているためベース、エ
ミツタは短絡されオフである。トランジスタ30
〜32がオンすると、ダイオード33〜35を介
してコンデンサ6〜8はそれぞれ並列状態となり
直流電源1で充電される。次にトランジスタ25
がオフ(第3図イのt2期間)すると、トランジス
タ30〜32はオフになる。又、トランジスタ3
6は抵抗27を介して順バイアスされオンとな
る。トランジスタ36がオンすると、コンデンサ
6の充電電圧により、ダイオード33は逆バイア
スとなりオフとなると共にトランジスタ36のコ
レクタ・エミツタ→抵抗44→トランジスタ37
のベース・エミツタの経路で電流が流れトランジ
スタ37はオンになる。このトランジスタ37の
オンにより前述と同様にダイオード34がオフと
なり、トランジスタ38がオンとなると共にダイ
オード35がオフとなる。このためコンデンサ6
〜8は直列接続となり、整流平滑回路21を介し
て充電電荷が放電される。
がら説明する。直流電源1が印加されると、発振
器23が動作しパルス幅制御器24を介してトラ
ンジスタ25が第3図イの実線で示すようにオ
ン、オフをくり返えす動作を行う。このため、駆
動回路29の端子a,bに駆動信号が発生し、端
子aの駆動信号によりトランジスタ30〜32が
駆動され、端子bの駆動信号によりトランジスタ
36が駆動される。トランジスタ25がオンの時
(第3図イのt1期間)、端子aに接続された抵抗4
1,43,46を介してトランジスタ30〜32
は順バイアスされオンとなる。この時トランジス
タ36は端子bに接続されているためベース、エ
ミツタは短絡されオフである。トランジスタ30
〜32がオンすると、ダイオード33〜35を介
してコンデンサ6〜8はそれぞれ並列状態となり
直流電源1で充電される。次にトランジスタ25
がオフ(第3図イのt2期間)すると、トランジス
タ30〜32はオフになる。又、トランジスタ3
6は抵抗27を介して順バイアスされオンとな
る。トランジスタ36がオンすると、コンデンサ
6の充電電圧により、ダイオード33は逆バイア
スとなりオフとなると共にトランジスタ36のコ
レクタ・エミツタ→抵抗44→トランジスタ37
のベース・エミツタの経路で電流が流れトランジ
スタ37はオンになる。このトランジスタ37の
オンにより前述と同様にダイオード34がオフと
なり、トランジスタ38がオンとなると共にダイ
オード35がオフとなる。このためコンデンサ6
〜8は直列接続となり、整流平滑回路21を介し
て充電電荷が放電される。
この動作をくり返し第1図と同様に整流平滑回
路21のコンデンサ20の両端に直流電源1の電
圧の約3倍の直流電圧が発生し、負荷22に供給
される。この時、検出回路39は負荷22の電圧
を検出しており、直流電源1及び負荷22の変動
により負荷電圧が変化し、上昇した場合、検出回
路39の出力により駆動回路29のパルス幅制御
器24に端子cを介して入力される。この入力に
よりパルス幅制御器24はパルス幅を変化させ、
第3図イの破線で示すようにトランジスタ25の
オン期間がt3になるように動作させる。この時コ
ンデンサ6〜8に流れる充放電電流は第3図ロに
示すように実線の状態から破線の状態に変化す
る。すなわち、この第3図ロに示す充電電流(斜
線で示した側)がI1からI2に増加する。このため
トランジスタ30〜32はこの増加した充電電流
I2が流れることとなる。ここでトランジスタ30
〜32は充電電流がI1の状態では飽和状態で、ま
たI1の状態より増加すると能動状態となるような
駆動状態で駆動されている。パルス幅が変化し充
電電流が増加するためI2の状態ではトランジスタ
30〜32は能動状態で動作し、コレクタ・エミ
ツタ間に電圧降下を生じる。この電圧降下により
コンデンサ6〜8の充電電圧は第3図ハに示すよ
うに実線で示す電圧から破線で示す電圧に低下す
る。このためコンデンンサ6〜8の充電電圧の和
に相当する負荷22の供給電圧も低下することに
なる。以上の動作により負荷22の供給電圧は駆
動信号のパルス幅を制御することにより安定化さ
れることになる。
路21のコンデンサ20の両端に直流電源1の電
圧の約3倍の直流電圧が発生し、負荷22に供給
される。この時、検出回路39は負荷22の電圧
を検出しており、直流電源1及び負荷22の変動
により負荷電圧が変化し、上昇した場合、検出回
路39の出力により駆動回路29のパルス幅制御
器24に端子cを介して入力される。この入力に
よりパルス幅制御器24はパルス幅を変化させ、
第3図イの破線で示すようにトランジスタ25の
オン期間がt3になるように動作させる。この時コ
ンデンサ6〜8に流れる充放電電流は第3図ロに
示すように実線の状態から破線の状態に変化す
る。すなわち、この第3図ロに示す充電電流(斜
線で示した側)がI1からI2に増加する。このため
トランジスタ30〜32はこの増加した充電電流
I2が流れることとなる。ここでトランジスタ30
〜32は充電電流がI1の状態では飽和状態で、ま
たI1の状態より増加すると能動状態となるような
駆動状態で駆動されている。パルス幅が変化し充
電電流が増加するためI2の状態ではトランジスタ
30〜32は能動状態で動作し、コレクタ・エミ
ツタ間に電圧降下を生じる。この電圧降下により
コンデンサ6〜8の充電電圧は第3図ハに示すよ
うに実線で示す電圧から破線で示す電圧に低下す
る。このためコンデンンサ6〜8の充電電圧の和
に相当する負荷22の供給電圧も低下することに
なる。以上の動作により負荷22の供給電圧は駆
動信号のパルス幅を制御することにより安定化さ
れることになる。
すなわち、第1図における安定化回路5のトラ
ンジスタ2の機能をスイツチ素子としてのトラン
ジスタ30〜32に持たせるようにしたものであ
る。
ンジスタ2の機能をスイツチ素子としてのトラン
ジスタ30〜32に持たせるようにしたものであ
る。
以上の説明からわかるように本実施例において
は、スイツチ素子としてトランジスタを用いてこ
のトランジスタの動作状態をスイツチ状態及び能
動状態を駆動信号のパルス幅によつて制御するこ
とによつて出力電圧の安定化を行なうことができ
る。このため特別な安定化回路を別に必要としな
い。又、複数のトランジスタを同時に能動状態に
することが簡単に行なえると共にコンデンサ一つ
に流れる電流だけであり小電流となり、制御のた
めの電力を複数のトランジスタが分担させること
ができるため小電力小電流のトランジスタを用い
て安定化を行うことができる。
は、スイツチ素子としてトランジスタを用いてこ
のトランジスタの動作状態をスイツチ状態及び能
動状態を駆動信号のパルス幅によつて制御するこ
とによつて出力電圧の安定化を行なうことができ
る。このため特別な安定化回路を別に必要としな
い。又、複数のトランジスタを同時に能動状態に
することが簡単に行なえると共にコンデンサ一つ
に流れる電流だけであり小電流となり、制御のた
めの電力を複数のトランジスタが分担させること
ができるため小電力小電流のトランジスタを用い
て安定化を行うことができる。
なお、上記の実施例においては、3個のコンデ
ンサを用いて入力電圧の3倍の出力電圧を得る3
段の構成で説明したが、段数はいくらでも同様の
効果が得られる。さらに入力から見れば出力の電
圧極性が負になる回路構成を用いたが正の出力電
圧を得る構成でも同様であり、充電側の制御でも
放電側の制御でも同じである。
ンサを用いて入力電圧の3倍の出力電圧を得る3
段の構成で説明したが、段数はいくらでも同様の
効果が得られる。さらに入力から見れば出力の電
圧極性が負になる回路構成を用いたが正の出力電
圧を得る構成でも同様であり、充電側の制御でも
放電側の制御でも同じである。
以上のように本発明は、特別な安定化回路や大
電力のトランジスタのない簡単な構成により、安
定化された出力電圧を得ることができる優れた
DC−DCコンバータを提供するものである。
電力のトランジスタのない簡単な構成により、安
定化された出力電圧を得ることができる優れた
DC−DCコンバータを提供するものである。
第1図は従来のDC−DCコンバータを示す回路
図、第2図は本発明の一実施例を示す回路図、第
3図は第2図の動作説明のための波形図である。 1……直流電源、5……安定化回路、6〜8…
…コンデンサ、9〜17……スイツチ素子、1
8,29……駆動回路、21……整流平滑回路、
22……負荷、30〜32,36〜38……トラ
ンジスタ、33〜35……ダイオード、39……
検出回路、40〜47……抵抗。
図、第2図は本発明の一実施例を示す回路図、第
3図は第2図の動作説明のための波形図である。 1……直流電源、5……安定化回路、6〜8…
…コンデンサ、9〜17……スイツチ素子、1
8,29……駆動回路、21……整流平滑回路、
22……負荷、30〜32,36〜38……トラ
ンジスタ、33〜35……ダイオード、39……
検出回路、40〜47……抵抗。
Claims (1)
- 1 複数個のコンデンサと、前記複数個のコンデ
ンサを直列接続及び並列接続するための複数個の
スイツチ素子と、前記複数個のコンデンサの接続
状態を交互に直列と並列にくり返すための駆動信
号を前記複数個のスイツチ素子に与える駆動回路
と、前記複数個のコンデンサの放電路に設けた整
流平滑回路と、前記整流平滑回路の出力電圧を検
出する検出回路とを具備して成り、前記複数個の
スイツチ素子をそれぞれトランジスタとし、前記
トランジスタをコレクタ電流が設定値を越えると
能動状態となる如く駆動状態を設定すると共に、
出力電圧が上昇したことを示す検出回路出力によ
り駆動信号のパルス幅を制御して前記コンデンサ
への充電時間を短縮し、増加した充電電流により
トランジスタを能動状態で動作させそのコレクタ
−エミツタ間の電圧降下によりコンデンサへの充
電電圧を低下させて出力電圧を下げるように構成
したことを特徴とするDC−DCコンバータ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6536179A JPS55157974A (en) | 1979-05-25 | 1979-05-25 | Dc-dc converter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6536179A JPS55157974A (en) | 1979-05-25 | 1979-05-25 | Dc-dc converter |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS55157974A JPS55157974A (en) | 1980-12-09 |
JPS6210108B2 true JPS6210108B2 (ja) | 1987-03-04 |
Family
ID=13284736
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6536179A Granted JPS55157974A (en) | 1979-05-25 | 1979-05-25 | Dc-dc converter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS55157974A (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5392205A (en) * | 1991-11-07 | 1995-02-21 | Motorola, Inc. | Regulated charge pump and method therefor |
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JPS49105126A (ja) * | 1973-02-14 | 1974-10-04 |
-
1979
- 1979-05-25 JP JP6536179A patent/JPS55157974A/ja active Granted
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS49105126A (ja) * | 1973-02-14 | 1974-10-04 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS55157974A (en) | 1980-12-09 |
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