JPS62131478A - 燃料電池の保温装置 - Google Patents
燃料電池の保温装置Info
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- JPS62131478A JPS62131478A JP60270915A JP27091585A JPS62131478A JP S62131478 A JPS62131478 A JP S62131478A JP 60270915 A JP60270915 A JP 60270915A JP 27091585 A JP27091585 A JP 27091585A JP S62131478 A JPS62131478 A JP S62131478A
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- Japan
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- heat
- fuel cell
- storage tank
- temperature
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
-
- 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- 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
- Y02E60/50—Fuel cells
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- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
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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
この発明は、主としてりん酸型燃料電池を対象に、該燃
料電池の運転休止中に電池本体を保温して所定の温度以
上に維持するようにした燃料電池の保温装置に関する。
料電池の運転休止中に電池本体を保温して所定の温度以
上に維持するようにした燃料電池の保温装置に関する。
周知のように頭記りん酸型燃料電池は、運転休止中に電
池本体の温度が成る温度以下に低下すると、電解質であ
るりん酸が凍結して燃料電池の特性を低下させるおそれ
がある。しがも燃料電池の運転、休止を頻繁に操り返す
とこのりん酸の凍結が大きく影響を及ぼして電池の出方
特性低下が著しく増大する。このために燃料電池は運転
休止中に電池本体を加温して所定温度以下に低下しない
よう保温を行う必要がある。 かかる燃料電池の保温装置として、従来では電池本体に
電気ヒータを装備し、燃料電池の運転休止中には前記電
気ヒータを通電して電池本体を加温するものが知られて
いる。しかしてこの保温装置では電気ヒータの電源が必
要であり、例えば非常用電源として使用される移動用、
携帯用の燃料電池のように周辺に独立した別を源の無い
ものでは前記の電気ヒータ式の保温装置を採、用するこ
とができない、したがって特に前記移動用、携帯用のり
ん酸型燃料電池については独立した別ｉＩ源ないし熱源
を必要としない燃料電池の保温装置の出現が望まれてい
る。
池本体の温度が成る温度以下に低下すると、電解質であ
るりん酸が凍結して燃料電池の特性を低下させるおそれ
がある。しがも燃料電池の運転、休止を頻繁に操り返す
とこのりん酸の凍結が大きく影響を及ぼして電池の出方
特性低下が著しく増大する。このために燃料電池は運転
休止中に電池本体を加温して所定温度以下に低下しない
よう保温を行う必要がある。 かかる燃料電池の保温装置として、従来では電池本体に
電気ヒータを装備し、燃料電池の運転休止中には前記電
気ヒータを通電して電池本体を加温するものが知られて
いる。しかしてこの保温装置では電気ヒータの電源が必
要であり、例えば非常用電源として使用される移動用、
携帯用の燃料電池のように周辺に独立した別を源の無い
ものでは前記の電気ヒータ式の保温装置を採、用するこ
とができない、したがって特に前記移動用、携帯用のり
ん酸型燃料電池については独立した別ｉＩ源ないし熱源
を必要としない燃料電池の保温装置の出現が望まれてい
る。
この発明は上記の点にがんがみなされたものであり、主
としてりん酸型燃料電池を対象に、独立した別電源ない
し２８源を必要とすることなしに、燃料電池の運転休止
中に電池本体の温度が電解質の凍結温度以下に低下しな
いように保温維持するこ−とができる新規な燃料電池の
保温装置を提供することを目的とする。
としてりん酸型燃料電池を対象に、独立した別電源ない
し２８源を必要とすることなしに、燃料電池の運転休止
中に電池本体の温度が電解質の凍結温度以下に低下しな
いように保温維持するこ−とができる新規な燃料電池の
保温装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、この発明は熱媒を収容した
蓄熱槽を備え、燃料電池の運転中には電池の排熱を前記
熱媒に与えて蓄熱槽に回収蓄熱し、燃料電池の運転休止
に伴う電池本体の温度低下に際して前記蓄熱槽から取出
した熱媒の放熱を電池本体に与えて保温を行うようにし
たものであり、これにより従来の保温装置のように独立
した別電源ないし熱源を必要とすることなしに電池本体
の効果的な保温が可能となる。
蓄熱槽を備え、燃料電池の運転中には電池の排熱を前記
熱媒に与えて蓄熱槽に回収蓄熱し、燃料電池の運転休止
に伴う電池本体の温度低下に際して前記蓄熱槽から取出
した熱媒の放熱を電池本体に与えて保温を行うようにし
たものであり、これにより従来の保温装置のように独立
した別電源ないし熱源を必要とすることなしに電池本体
の効果的な保温が可能となる。
第１図および第２図はそれぞれこの発明の異なる実施例
の構成配置を示すものである。まず第１図に示す実施例
において、１は燃料電池の電池本体であり、反応ガスと
しての燃料ガス、酸化剤の空気がそれぞれ燃料入口管２
ａ、空気入口管３ａを通じて電池本体１に供給されて燃
料電池が発電する。 また電池反応に消費されなかった分の燃料ガス。 空気および反応生成熱、水等は燃料出口管２ｂ、空気出
口管３ｂより系外に排出される。なお４ａ、 ４ｂは燃
料電池の運転開始に際して加熱流体を電池本体に通流し
て電池本体１を運転温度にまで昇温させ、一方では運転
中の電池の発熱を除熱して所定の運転温度（りん酸型燃
料電池では約２００ｔ）に維持するように冷却流体を通
流する加熱、冷却用熱媒体用配管の入口管および出口管
である。なおこの加熱、冷却用熱媒体としては一般に空
気、水、オイル等が使用される。 ところで上記燃料電池の構成に対して、この発明により
電池本体１を包囲してその外周側に熱媒・５を収容した
蓄熱槽６が設置されている。なお７は蓄熱槽６の外周を
覆った断熱材である。ここで前記した熱媒５は、その凝
固点がりん酸型燃料電池の電解質として採用されている
りん酸の凝固温度である３０’Ｃ，望ましくはそれより
若干高い４０℃以上で、かつ沸点が前記した燃料電池の
運転温度である２００ を以上の無機ないしを様化合物
が使用される。このような熱媒条件を満たす材料として
は、例えば無機化合物としてりん酸、有機化合物としで
はナフタレン、ビフェニル、ベンゾフェノン、１−ナフ
トール等が挙げられる。 次に上記構成による保温動作について説明する。 まず燃料電池の運転中には電池本体１自身から周囲に放
出される放散熱により、蓄熱ｆｆ６内の熱媒５が加熱さ
れて蓄熱槽６に回収蓄熱される。この場合に熱媒５は２
００℃程度の温度まで昇温するが、熱媒５の沸点が２０
０℃以上であることから蓄熱槽６を構成している容器内
の圧力が異常に高まることはない、一方、燃料電池が運
転休止に入ると運転に伴う発熱が無くなるので電池本体
１の温度が次第に低下するようになる。なおこの場合の
温度低下は電池本体１の周囲が蓄熱槽６で包囲されてい
てその熱媒５に蓄熱されている熱が顕熱の形で放出し、
さらに蓄熱槽６の外周が断熱材７で覆われているので急
速に温度が低下することな（緩やかに進行する。一方、
運転休止時間の経過とともに電池本体１の温度が熱媒５
の凝固点近くまで低下するようになると、今度は熱媒５
の蓄熱が凝固熱の形で多量に電池本体１に与えられるよ
うになリ、これにより電池本体１は熱媒の凝固点近くの
温度に長時間保温維持できることになる。なお蓄熱槽６
の熱媒量は設計上、断熱材７の断熱性、燃料電池の運転
休止時間の長さ等を勘案して決定される。また熱媒５の
凝固点は、燃料電池の電解質であるりん酸の凝固を防止
するためには４０℃以上であることが望ましいが、燃料
電池の運転試験等から得た経験からすれば、熱媒５の凝
固点は３０℃以上であればよい、なおこの熱媒の凝固点
はＷ熱槽の蓄熱を最大限利用する面からもできるだけ高
くない温度の方が存効である。 次に第２図により前記実施例と異なるこの発明の詳細な
説明する。すなわち第２図の実施例では、電池本体１に
対して熱媒５を収容した蓄熱槽６が別置して配備され、
かつ電池本体１を包囲して収容した断熱容器８と蓄熱槽
６の外周を包囲した断熱容器９との間を連通して連通配
管１ｏおよび１１が上下に振り分けて接続配管されてい
る。なお１２は連通配管１１に介装した弁であり、かつ
前記各配管１０．１１はその周囲が断熱材で覆われてい
るものが使用される。また電池１と蓄熱槽６を包囲する
断熱容器９の下部との間には、電池本体１がら引き出し
た例えば空気出口管３ｂが接続配管されており、燃料電
池の運転中に空気出口管３ｂを通じて系外に排出される
排熱で蓄熱槽６の熱媒５を加熱するようにしている。一
方、断熱容器９の上方には排気管１３が引出してあり、
ここに排気弁１４が設置されている。 かかる構成において、燃料電池の運転中はπＩ記した弁
１２を閉じ、１４を開放して置く、これにより運転中に
空気出口管３ｂを通じて空気とともに系外に排出される
排気熱は排気空気が断熱容器９内を通過する過程で蓄熱
槽６の熱媒５に与えられてこの蓄熱槽に回収蓄熱される
。一方、燃料電池が運転休止状態に入ると弁１２を開放
し、１４を閉じる。 これにより電池本体ｌの温度が低下して来ると、蓄熱槽
６からの熱放出により電池本体１を収容した断熱容器８
と９との間で連通配管１１．１２を通じて点線矢印で示
すように自然熱対流が行われ、これにより電池本体１は
先記実施例と同様に保温されるようになる。しかもこの
場合の蓄熱槽側から電池本体側への熱移動は自然熱対流
によって行われるので、ファン等の送風手段を使用する
場合のような動力源は一切必要としない、またこの蓄熱
槽別置方式によれば、第１図の実施例と比べて燃料電池
の起動時には熱容量の大きな蓄熱槽６に熱が奪われるこ
とがないので短時間での起動が可能となる利点がある。 なお、第２図の実施例では蓄熱槽６の加熱源として電池
本体１から排気される空気の排気熱を利用したものを示
したが、それ以外に加熱源として燃料出口管２ｂを通じ
て排気される燃料ガスの排気熱、あるいは運転中に電池
本体１を冷却して流体出口管４ｂより系外に排出される
熱媒体の排熱を利用して蓄熱槽６に回収蓄熱することも
可能であることは云うまでもない。
の構成配置を示すものである。まず第１図に示す実施例
において、１は燃料電池の電池本体であり、反応ガスと
しての燃料ガス、酸化剤の空気がそれぞれ燃料入口管２
ａ、空気入口管３ａを通じて電池本体１に供給されて燃
料電池が発電する。 また電池反応に消費されなかった分の燃料ガス。 空気および反応生成熱、水等は燃料出口管２ｂ、空気出
口管３ｂより系外に排出される。なお４ａ、 ４ｂは燃
料電池の運転開始に際して加熱流体を電池本体に通流し
て電池本体１を運転温度にまで昇温させ、一方では運転
中の電池の発熱を除熱して所定の運転温度（りん酸型燃
料電池では約２００ｔ）に維持するように冷却流体を通
流する加熱、冷却用熱媒体用配管の入口管および出口管
である。なおこの加熱、冷却用熱媒体としては一般に空
気、水、オイル等が使用される。 ところで上記燃料電池の構成に対して、この発明により
電池本体１を包囲してその外周側に熱媒・５を収容した
蓄熱槽６が設置されている。なお７は蓄熱槽６の外周を
覆った断熱材である。ここで前記した熱媒５は、その凝
固点がりん酸型燃料電池の電解質として採用されている
りん酸の凝固温度である３０’Ｃ，望ましくはそれより
若干高い４０℃以上で、かつ沸点が前記した燃料電池の
運転温度である２００ を以上の無機ないしを様化合物
が使用される。このような熱媒条件を満たす材料として
は、例えば無機化合物としてりん酸、有機化合物としで
はナフタレン、ビフェニル、ベンゾフェノン、１−ナフ
トール等が挙げられる。 次に上記構成による保温動作について説明する。 まず燃料電池の運転中には電池本体１自身から周囲に放
出される放散熱により、蓄熱ｆｆ６内の熱媒５が加熱さ
れて蓄熱槽６に回収蓄熱される。この場合に熱媒５は２
００℃程度の温度まで昇温するが、熱媒５の沸点が２０
０℃以上であることから蓄熱槽６を構成している容器内
の圧力が異常に高まることはない、一方、燃料電池が運
転休止に入ると運転に伴う発熱が無くなるので電池本体
１の温度が次第に低下するようになる。なおこの場合の
温度低下は電池本体１の周囲が蓄熱槽６で包囲されてい
てその熱媒５に蓄熱されている熱が顕熱の形で放出し、
さらに蓄熱槽６の外周が断熱材７で覆われているので急
速に温度が低下することな（緩やかに進行する。一方、
運転休止時間の経過とともに電池本体１の温度が熱媒５
の凝固点近くまで低下するようになると、今度は熱媒５
の蓄熱が凝固熱の形で多量に電池本体１に与えられるよ
うになリ、これにより電池本体１は熱媒の凝固点近くの
温度に長時間保温維持できることになる。なお蓄熱槽６
の熱媒量は設計上、断熱材７の断熱性、燃料電池の運転
休止時間の長さ等を勘案して決定される。また熱媒５の
凝固点は、燃料電池の電解質であるりん酸の凝固を防止
するためには４０℃以上であることが望ましいが、燃料
電池の運転試験等から得た経験からすれば、熱媒５の凝
固点は３０℃以上であればよい、なおこの熱媒の凝固点
はＷ熱槽の蓄熱を最大限利用する面からもできるだけ高
くない温度の方が存効である。 次に第２図により前記実施例と異なるこの発明の詳細な
説明する。すなわち第２図の実施例では、電池本体１に
対して熱媒５を収容した蓄熱槽６が別置して配備され、
かつ電池本体１を包囲して収容した断熱容器８と蓄熱槽
６の外周を包囲した断熱容器９との間を連通して連通配
管１ｏおよび１１が上下に振り分けて接続配管されてい
る。なお１２は連通配管１１に介装した弁であり、かつ
前記各配管１０．１１はその周囲が断熱材で覆われてい
るものが使用される。また電池１と蓄熱槽６を包囲する
断熱容器９の下部との間には、電池本体１がら引き出し
た例えば空気出口管３ｂが接続配管されており、燃料電
池の運転中に空気出口管３ｂを通じて系外に排出される
排熱で蓄熱槽６の熱媒５を加熱するようにしている。一
方、断熱容器９の上方には排気管１３が引出してあり、
ここに排気弁１４が設置されている。 かかる構成において、燃料電池の運転中はπＩ記した弁
１２を閉じ、１４を開放して置く、これにより運転中に
空気出口管３ｂを通じて空気とともに系外に排出される
排気熱は排気空気が断熱容器９内を通過する過程で蓄熱
槽６の熱媒５に与えられてこの蓄熱槽に回収蓄熱される
。一方、燃料電池が運転休止状態に入ると弁１２を開放
し、１４を閉じる。 これにより電池本体ｌの温度が低下して来ると、蓄熱槽
６からの熱放出により電池本体１を収容した断熱容器８
と９との間で連通配管１１．１２を通じて点線矢印で示
すように自然熱対流が行われ、これにより電池本体１は
先記実施例と同様に保温されるようになる。しかもこの
場合の蓄熱槽側から電池本体側への熱移動は自然熱対流
によって行われるので、ファン等の送風手段を使用する
場合のような動力源は一切必要としない、またこの蓄熱
槽別置方式によれば、第１図の実施例と比べて燃料電池
の起動時には熱容量の大きな蓄熱槽６に熱が奪われるこ
とがないので短時間での起動が可能となる利点がある。 なお、第２図の実施例では蓄熱槽６の加熱源として電池
本体１から排気される空気の排気熱を利用したものを示
したが、それ以外に加熱源として燃料出口管２ｂを通じ
て排気される燃料ガスの排気熱、あるいは運転中に電池
本体１を冷却して流体出口管４ｂより系外に排出される
熱媒体の排熱を利用して蓄熱槽６に回収蓄熱することも
可能であることは云うまでもない。
以上述べたようにこの発明によれば、熱媒を収容した蓄
熱槽を備え、燃料電池の運転中には電池の排熱を前記熱
媒に与えて蓄熱槽に回収蓄熱し、燃料電池の運転休止に
伴う電池本体の温度低下に際して前記蓄熱槽から取出し
た熱媒の放熱を電池本体に与えて保温を行うようにした
ことにより、燃料電池の運転休止中に行う電池本体の保
温を従来装置のように独立した別ｔａ、＝ａ等を必要と
せずに効果的に行うことができ、省エネルギー効果とと
もに非常電源として使用する移動用、携帯用燃料電池の
保温装置として極めてを効となる。
熱槽を備え、燃料電池の運転中には電池の排熱を前記熱
媒に与えて蓄熱槽に回収蓄熱し、燃料電池の運転休止に
伴う電池本体の温度低下に際して前記蓄熱槽から取出し
た熱媒の放熱を電池本体に与えて保温を行うようにした
ことにより、燃料電池の運転休止中に行う電池本体の保
温を従来装置のように独立した別ｔａ、＝ａ等を必要と
せずに効果的に行うことができ、省エネルギー効果とと
もに非常電源として使用する移動用、携帯用燃料電池の
保温装置として極めてを効となる。
第１図および第２図はそれぞれこの発明の異なる実施例
の構成配置図である０図において、１：燃料電池の電池
本体、５：熱媒、６：蓄熱槽、８．９：断熱容器、１０
，１１：連通配管、１２゜１４：弁。 第１図 第２図 手続補正書（自発） 昭和６１年５月２５日 口 特許庁−一−長−−−−官 −寸−二二二葭−殿１
、事件の表示 特願昭≦ｏ−Ｚ７ｏ９／右住 所
川””Ｌ ： ：ｌ ｌ ｌ ！ 、’、、
、１丁訂二二＋’ ｒ２ Ｌ ：Ｊ１号名 称
（５２３１Ｑ士ら（，（水式会社（ほか 名） ４、代 理 人 住 所 川崎市川崎区Ｈ１辺新１１１１番１号補
正 の 内 容 １、明細４第９頁第８行目に記載の「利点がある、」と
「なお、」との間に下記の文を挿入する。
の構成配置図である０図において、１：燃料電池の電池
本体、５：熱媒、６：蓄熱槽、８．９：断熱容器、１０
，１１：連通配管、１２゜１４：弁。 第１図 第２図 手続補正書（自発） 昭和６１年５月２５日 口 特許庁−一−長−−−−官 −寸−二二二葭−殿１
、事件の表示 特願昭≦ｏ−Ｚ７ｏ９／右住 所
川””Ｌ ： ：ｌ ｌ ｌ ！ 、’、、
、１丁訂二二＋’ ｒ２ Ｌ ：Ｊ１号名 称
（５２３１Ｑ士ら（，（水式会社（ほか 名） ４、代 理 人 住 所 川崎市川崎区Ｈ１辺新１１１１番１号補
正 の 内 容 １、明細４第９頁第８行目に記載の「利点がある、」と
「なお、」との間に下記の文を挿入する。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）りん酸を電解質として用いる燃料電池において、電
池の運転中に電池の排熱を熱媒に与えて回収蓄熱し、燃
料電池の運転休止中に前記熱媒の放熱を電池本体に与え
て保温を行う蓄熱槽を有することを特徴とする燃料電池
の保温装置。 ２）特許請求の範囲第１項記載の装置において、蓄熱槽
の熱媒はその凝固点が３０℃以上、沸点が２００℃以上
の無機ないし有機化合物であることを特徴とする燃料電
池の保温装置。 ３）特許請求の範囲第１項記載の装置において、蓄熱槽
が燃料電池本体を包囲してその外周側に構成されており
、かつ燃料電池の運転中に電池本体自身からの放熱を熱
媒に与えて蓄熱を行うようにしたことをことを特徴とす
る燃料電池の保温装置。 ４）特許請求の範囲第１項記載の保温装置において、蓄
熱槽を燃料電池本体と別置配備して電池本体を包囲した
断熱容器との間で連通接続し、かつ燃料電池の運転中に
は燃料電池より系外に排出される排熱を前記蓄熱槽の熱
媒に与えて蓄熱するとともに、燃料電池の運転休止時に
蓄熱槽内の熱媒の放熱を自然熱対流により電池本体へ与
えるようにしたことを特徴とする燃料電池の保温装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60270915A JPS62131478A (ja) | 1985-12-02 | 1985-12-02 | 燃料電池の保温装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60270915A JPS62131478A (ja) | 1985-12-02 | 1985-12-02 | 燃料電池の保温装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62131478A true JPS62131478A (ja) | 1987-06-13 |
Family
ID=17492760
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60270915A Pending JPS62131478A (ja) | 1985-12-02 | 1985-12-02 | 燃料電池の保温装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62131478A (ja) |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03257763A (ja) * | 1990-03-08 | 1991-11-18 | Fuji Electric Co Ltd | リン酸形燃料電池の保温装置 |
| WO1998024138A1 (de) * | 1996-11-29 | 1998-06-04 | Siemens Aktiengesellschaft | Flüssigkeitsgekühlte brennstoffzellenbatterie |
| JP2001118593A (ja) * | 1999-08-06 | 2001-04-27 | Denso Corp | 燃料電池システム |
| JP2002042846A (ja) * | 2000-07-19 | 2002-02-08 | Nippon Soken Inc | 燃料電池の冷却／暖機設備 |
| WO2001048848A3 (de) * | 1999-12-23 | 2002-04-25 | Emitec Emissionstechnologie | Brennstoffzellenanlage als antriebseinheit für ein fahrzeug |
| WO2002054520A1 (de) * | 2000-12-29 | 2002-07-11 | Siemens Aktiengesellschaft | Für den mobilen einsatz vorgesehenen brennstoffzellenanlage mit latentwärmespeicher und verfahren zur wärmeisolierung derselben |
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-
1985
- 1985-12-02 JP JP60270915A patent/JPS62131478A/ja active Pending
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