JPH0581828B2 - - Google Patents
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- JPH0581828B2 JPH0581828B2 JP60075209A JP7520985A JPH0581828B2 JP H0581828 B2 JPH0581828 B2 JP H0581828B2 JP 60075209 A JP60075209 A JP 60075209A JP 7520985 A JP7520985 A JP 7520985A JP H0581828 B2 JPH0581828 B2 JP H0581828B2
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- JP
- Japan
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- heat
- wick
- inner tube
- outer tube
- tube
- Prior art date
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
- F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
- F28D15/0233—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes the conduits having a particular shape, e.g. non-circular cross-section, annular
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
- F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
- F28D15/04—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes with tubes having a capillary structure
- F28D15/046—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes with tubes having a capillary structure characterised by the material or the construction of the capillary structure
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は熱ダイオード型ヒートパイプおよびこ
れを利用した蓄熱装置に関する。
れを利用した蓄熱装置に関する。
周知の如く、ヒートパイプはその中に封入した
作動流体によつて熱輸送を行う伝熱器であり、作
動流体の蒸気流が熱輸送を肩代わりし、作動流体
の液体流はウイツクによつて熱源側に移動するよ
うにしたものであるが、ヒートパイプ内では気液
平衡が成立しており且つ蒸発潜熱がそのまま伝達
されるので小さな温度差で大きな熱輸送を行うこ
とができる。
作動流体によつて熱輸送を行う伝熱器であり、作
動流体の蒸気流が熱輸送を肩代わりし、作動流体
の液体流はウイツクによつて熱源側に移動するよ
うにしたものであるが、ヒートパイプ内では気液
平衡が成立しており且つ蒸発潜熱がそのまま伝達
されるので小さな温度差で大きな熱輸送を行うこ
とができる。
本発明の目的は、このようなヒートパイプの本
来の機能に加えて、さらに熱篩分け機能をもたせ
た熱ダイオード型ヒートパイプを提供することで
あり、そしてこれを応用した効率のよい蓄熱装置
を提供することである。
来の機能に加えて、さらに熱篩分け機能をもたせ
た熱ダイオード型ヒートパイプを提供することで
あり、そしてこれを応用した効率のよい蓄熱装置
を提供することである。
本発明に係るヒートパイプは、両端が開口した
内管の外側に、長さが内管と同等かまたはこれよ
り短い両端が閉塞した外管を、内管と同軸に且つ
気密に接合し、内管と外管との間で形成される気
密空間に作動流体を封入してなるヒートパイプで
あつて、内管の外周壁にウイツク層を被着させる
と共にこのウイツク層に連結してフイン状ウイツ
クを取付け、このフイン状ウイツクを内管のウイ
ツク層から気密空間内に半径方向に張り出させる
と共にこのフイン状ウイツクと外管の内壁（ウイ
ツク無しの露出面）との間に狭間隙を設けたこと
を特徴とする。
内管の外側に、長さが内管と同等かまたはこれよ
り短い両端が閉塞した外管を、内管と同軸に且つ
気密に接合し、内管と外管との間で形成される気
密空間に作動流体を封入してなるヒートパイプで
あつて、内管の外周壁にウイツク層を被着させる
と共にこのウイツク層に連結してフイン状ウイツ
クを取付け、このフイン状ウイツクを内管のウイ
ツク層から気密空間内に半径方向に張り出させる
と共にこのフイン状ウイツクと外管の内壁（ウイ
ツク無しの露出面）との間に狭間隙を設けたこと
を特徴とする。
この構成になるヒートパイプの複数個を、蓄熱
槽内に収容した蓄熱物質中に、おのおの軸を実質
上水平にして多段に配設し、各ヒートパイプの内
管同士を連結配管し、そして、この連結配管内に
熱媒を循環させるようにすると、熱の篩分け機能
を発揮して非常に効率よく蓄熱運転ができる蓄熱
装置に構成することができる。
槽内に収容した蓄熱物質中に、おのおの軸を実質
上水平にして多段に配設し、各ヒートパイプの内
管同士を連結配管し、そして、この連結配管内に
熱媒を循環させるようにすると、熱の篩分け機能
を発揮して非常に効率よく蓄熱運転ができる蓄熱
装置に構成することができる。
以下に図面の実施例に従つて本発明を具体的に
説明する。
説明する。
第１図は、本発明のヒートパイプの一例を示し
た一部切り欠き全体図である。図示のように、本
発明のヒートパイプは、内管１と外管２とからな
る同軸二重管構造を有している。内管１は両端が
開口した金属管であり、外管２は両端が閉塞した
金属管である。外管２の長さは内管１と等しいか
または短い。外管２の両端の端壁円板７と内管１
の外表面は溶接によつて気密に接合されており、
したがつて、この端壁円板７、内管１の外表面お
よび外管２の内表面との間で環管状の閉鎖した気
密空間（第３図の３で示される）が形成されてい
る。この気密空間に作動流体が封入され、次に説
明するようにウイツクが装着される。
た一部切り欠き全体図である。図示のように、本
発明のヒートパイプは、内管１と外管２とからな
る同軸二重管構造を有している。内管１は両端が
開口した金属管であり、外管２は両端が閉塞した
金属管である。外管２の長さは内管１と等しいか
または短い。外管２の両端の端壁円板７と内管１
の外表面は溶接によつて気密に接合されており、
したがつて、この端壁円板７、内管１の外表面お
よび外管２の内表面との間で環管状の閉鎖した気
密空間（第３図の３で示される）が形成されてい
る。この気密空間に作動流体が封入され、次に説
明するようにウイツクが装着される。
第２図は、第１図のヒートパイプの斜視分解図
である。図示のように、内管１の外周壁（外管２
内にある外周壁）にはウイツク層４とフイン状ウ
イツク５が取付けてある。ウイツク層４は作動液
がその表面張力でその中に付着含浸するに充分な
細孔または細溝をもつ層であり、好ましくは網状
体を多層（例えば３層）にして内管１の外表面に
被着してある。フイン状ウイツク５は、第２図の
例では、多数枚の平板状フインを使用しており、
この多数枚の平板状フインを、内管１の軸と平行
にして、ウイツク層４の上に等間隔で且つ管の半
径方向に放射状に立ち上げた構造を有している。
である。図示のように、内管１の外周壁（外管２
内にある外周壁）にはウイツク層４とフイン状ウ
イツク５が取付けてある。ウイツク層４は作動液
がその表面張力でその中に付着含浸するに充分な
細孔または細溝をもつ層であり、好ましくは網状
体を多層（例えば３層）にして内管１の外表面に
被着してある。フイン状ウイツク５は、第２図の
例では、多数枚の平板状フインを使用しており、
この多数枚の平板状フインを、内管１の軸と平行
にして、ウイツク層４の上に等間隔で且つ管の半
径方向に放射状に立ち上げた構造を有している。
第３図は、前例のヒートパイプの軸と直角な断
面を示したものであり、作動中の作動液の流れを
矢印で表示してある。第３図に見られるように、
ウイツク層４から放射状に立ち上げた各フイン状
ウイツク５と外管２のウイツク無し内表面との間
に狭い間隙６を有している。すなわちウイツク層
４とフイン状ウイツク５は内管１の側に接するが
外管２とはこの狭間隙６によつて接触を絶たれて
いる。
面を示したものであり、作動中の作動液の流れを
矢印で表示してある。第３図に見られるように、
ウイツク層４から放射状に立ち上げた各フイン状
ウイツク５と外管２のウイツク無し内表面との間
に狭い間隙６を有している。すなわちウイツク層
４とフイン状ウイツク５は内管１の側に接するが
外管２とはこの狭間隙６によつて接触を絶たれて
いる。
このようにして本発明のヒートパイプは、両端
が開口した内管１の外側に、長さが内管１と同等
かまたはこれより短い両端閉塞の外管２を、内管
１と同軸的に且つ気密に接合し、この内管１と外
管２との間で形成される気密空間３に作動流体を
封入すると共に、内管１の外周壁にウイツク層４
を被着させ且つのウイツク層４に連結してフイン
状ウイツク５を取付け、そのさい、このフイン状
ウイツク５を内管１のウイツク層４から気密空間
３内に半径方向に張り出させ、このフイン状ウイ
ツク５と外管２の内壁（ウイツク無しの露出面）
との間に狭間隙６を設けた構造を有している。
が開口した内管１の外側に、長さが内管１と同等
かまたはこれより短い両端閉塞の外管２を、内管
１と同軸的に且つ気密に接合し、この内管１と外
管２との間で形成される気密空間３に作動流体を
封入すると共に、内管１の外周壁にウイツク層４
を被着させ且つのウイツク層４に連結してフイン
状ウイツク５を取付け、そのさい、このフイン状
ウイツク５を内管１のウイツク層４から気密空間
３内に半径方向に張り出させ、このフイン状ウイ
ツク５と外管２の内壁（ウイツク無しの露出面）
との間に狭間隙６を設けた構造を有している。
この構造のヒートパイプを軸を実質上水平にし
て据え付け、内管１の内表面に高温側の熱媒を、
そして外管２の外表面に低温側の熱媒を接触させ
るようにすると、第３図の矢印に示されるような
作動液の流れが生じて熱の輸送が行われる。すな
わち内管１の内表面から収得した熱によりウイツ
ク層４に含浸されている作動液が蒸発して低温側
の外管２の内表面に凝縮して熱を放出する。外管
２の内表面に凝縮した作動液はその液滴が凝集す
ると重力によつてその内表面を滑り落ちて外管２
の底部に溜まる。この底部に溜まつた作動液の液
面の高さが狭間隙６を埋めるようになると、フイ
ン状ウイツク５にこの作動液が吸い上げられ、ウ
イツク層４に拡散して再び蒸発に供される。
て据え付け、内管１の内表面に高温側の熱媒を、
そして外管２の外表面に低温側の熱媒を接触させ
るようにすると、第３図の矢印に示されるような
作動液の流れが生じて熱の輸送が行われる。すな
わち内管１の内表面から収得した熱によりウイツ
ク層４に含浸されている作動液が蒸発して低温側
の外管２の内表面に凝縮して熱を放出する。外管
２の内表面に凝縮した作動液はその液滴が凝集す
ると重力によつてその内表面を滑り落ちて外管２
の底部に溜まる。この底部に溜まつた作動液の液
面の高さが狭間隙６を埋めるようになると、フイ
ン状ウイツク５にこの作動液が吸い上げられ、ウ
イツク層４に拡散して再び蒸発に供される。
第４図は螺線状のフインをウイツク層４の表面
に取付けたフイン状ウイツク５の構造例を示して
いる。この場合には、ヒートパイプを軸の廻りに
任意の角度で回転しても、外管２の底部に溜まる
作動液とフイン状ウイツク５の先端との距離が変
化しないという利点がある。
に取付けたフイン状ウイツク５の構造例を示して
いる。この場合には、ヒートパイプを軸の廻りに
任意の角度で回転しても、外管２の底部に溜まる
作動液とフイン状ウイツク５の先端との距離が変
化しないという利点がある。
いずれにしても、本発明のヒートパイプは内管
１の内側から外管２の外側に熱を輸送し、外管２
の外側から内管１の内側には熱を輸送しないとい
う熱篩い機能を発揮する。この機能により、本発
明のヒートパイプを用いて蓄熱装置を構成すると
蓄熱運転において非常に良好な蓄熱効率を示す。
これを第５図および第６図により説明する。
１の内側から外管２の外側に熱を輸送し、外管２
の外側から内管１の内側には熱を輸送しないとい
う熱篩い機能を発揮する。この機能により、本発
明のヒートパイプを用いて蓄熱装置を構成すると
蓄熱運転において非常に良好な蓄熱効率を示す。
これを第５図および第６図により説明する。
第５図および第６図は、蓄熱槽１０に蓄熱物質
１１（例えば水）を収容し、この蓄熱物質１１に
熱を付与する場合の蓄熱運転の態様を示したもの
で、第５図は通常の熱交換器１２（例えばフイン
チユーブ式熱交換器）を使用した例、第６図は本
発明のヒートパイプを使用した例を示す。
１１（例えば水）を収容し、この蓄熱物質１１に
熱を付与する場合の蓄熱運転の態様を示したもの
で、第５図は通常の熱交換器１２（例えばフイン
チユーブ式熱交換器）を使用した例、第６図は本
発明のヒートパイプを使用した例を示す。
第５図のように、温度成層を生じている水１１
に図示のように配置した熱交換器１２に熱媒を流
して水１１に熱を付与する場合、例えば熱媒の温
度が60℃であるとすると、70℃の温度層の位置に
配置された熱交換器では熱媒側が受熱することに
なり、成層が乱れて蓄熱効率が低下する。これに
対し、第６図に示すように、熱交換器１２に代え
て本発明のヒートパイプ１３を同様の配置で設置
し、その内管同士を接続してその中に熱媒を流す
と、熱媒の温度（例えば60℃）よりも低温の成層
のところに（例えば最下部の最も低い温度の層の
ところで）配置されたヒートパイプだけ放熱し、
ほかの高温の成層のところに配置されたヒートパ
イプでは熱媒側が受熱しないので、温度成層を乱
すようなことが防止され、効率的に蓄熱ができ
る。
に図示のように配置した熱交換器１２に熱媒を流
して水１１に熱を付与する場合、例えば熱媒の温
度が60℃であるとすると、70℃の温度層の位置に
配置された熱交換器では熱媒側が受熱することに
なり、成層が乱れて蓄熱効率が低下する。これに
対し、第６図に示すように、熱交換器１２に代え
て本発明のヒートパイプ１３を同様の配置で設置
し、その内管同士を接続してその中に熱媒を流す
と、熱媒の温度（例えば60℃）よりも低温の成層
のところに（例えば最下部の最も低い温度の層の
ところで）配置されたヒートパイプだけ放熱し、
ほかの高温の成層のところに配置されたヒートパ
イプでは熱媒側が受熱しないので、温度成層を乱
すようなことが防止され、効率的に蓄熱ができ
る。
以上は蓄熱物質側に温度差がある例であるが、
熱媒側に経時的に温度変化が生じる場合も同様に
効率的に蓄熱ができる。例えば第７図に示したよ
うに、熱媒配管１４に太陽熱集熱器１５を挿入し
てこの集熱器１５で採集した熱を蓄熱層１０内の
蓄熱物質（例えば水）１１に、第６図と同様に配
置した本発明のヒートパイプ１３を介して蓄熱す
る場合、熱媒温度は日射時間や日射量に応じて常
に経時変化するが、この熱媒温度が蓄熱物質１１
の温度より高くなつたときだけに蓄熱物質１１に
放熱し、蓄熱物質１１の温度より低いときには蓄
熱物質側からこの熱媒へ熱が移動することが防止
される。したがつて第８図に示したように、例え
ば熱媒の温度が曲線Ａのように経時変化しても、
ある温度Ｂ以上となつたときだけに放熱ができ
（図のハツチ部）、熱篩いの効果を発揮しながら蓄
熱できる。
熱媒側に経時的に温度変化が生じる場合も同様に
効率的に蓄熱ができる。例えば第７図に示したよ
うに、熱媒配管１４に太陽熱集熱器１５を挿入し
てこの集熱器１５で採集した熱を蓄熱層１０内の
蓄熱物質（例えば水）１１に、第６図と同様に配
置した本発明のヒートパイプ１３を介して蓄熱す
る場合、熱媒温度は日射時間や日射量に応じて常
に経時変化するが、この熱媒温度が蓄熱物質１１
の温度より高くなつたときだけに蓄熱物質１１に
放熱し、蓄熱物質１１の温度より低いときには蓄
熱物質側からこの熱媒へ熱が移動することが防止
される。したがつて第８図に示したように、例え
ば熱媒の温度が曲線Ａのように経時変化しても、
ある温度Ｂ以上となつたときだけに放熱ができ
（図のハツチ部）、熱篩いの効果を発揮しながら蓄
熱できる。
このように、本発明のヒートパイプはこれを蓄
熱用に使用する場合、蓄熱槽内に収容した蓄熱物
質中に、本発明のヒートパイプの複数個を、おの
おの軸を実質上水平にして多段に配設し、各ヒー
トパイプの内管同士を連結配管し、この連結配管
内に熱媒を循環させるようにすると非常に蓄熱効
率のよい蓄熱装置となる。
熱用に使用する場合、蓄熱槽内に収容した蓄熱物
質中に、本発明のヒートパイプの複数個を、おの
おの軸を実質上水平にして多段に配設し、各ヒー
トパイプの内管同士を連結配管し、この連結配管
内に熱媒を循環させるようにすると非常に蓄熱効
率のよい蓄熱装置となる。
第１図は本発明のヒートパイプの一部切り欠き
全体図、第２図は第１図のヒートパイプの分解斜
視図、第３図は本発明のヒートパイプの軸と直角
方向の断面図、第４図はフイン状ウイツクの例を
示す側面図、第５図は従来の蓄熱槽の蓄熱運転状
態を示す図、第６図は本発明に従う蓄熱槽の蓄熱
運転状態を示す図、第７図は本発明のヒートパイ
プを用いた太陽熱蓄熱装置の例を示す略断面図、
第８図は本発明のヒートパイプの熱篩い機能を説
明するための時間温度変化図である。 １……内管、２……外管、３……気密空間、４
……ウイツク層、５……フイン状ウイツク、６…
…狭間隙、７……外管の端壁、１０……蓄熱槽、
１１……蓄熱物質、１３……本発明のヒートパイ
プ。
全体図、第２図は第１図のヒートパイプの分解斜
視図、第３図は本発明のヒートパイプの軸と直角
方向の断面図、第４図はフイン状ウイツクの例を
示す側面図、第５図は従来の蓄熱槽の蓄熱運転状
態を示す図、第６図は本発明に従う蓄熱槽の蓄熱
運転状態を示す図、第７図は本発明のヒートパイ
プを用いた太陽熱蓄熱装置の例を示す略断面図、
第８図は本発明のヒートパイプの熱篩い機能を説
明するための時間温度変化図である。 １……内管、２……外管、３……気密空間、４
……ウイツク層、５……フイン状ウイツク、６…
…狭間隙、７……外管の端壁、１０……蓄熱槽、
１１……蓄熱物質、１３……本発明のヒートパイ
プ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 両端が開口した内管１の外側に、長さが内管
１と同等かまたはこれより短い両端が閉塞した外
管２を、内管１と同軸的に且つ気密に接合し、内
管１と外管２との間で形成される気密空間３に作
動流体を封入してなるヒートパイプであつて、外
管２の内壁面をウイツク無しの露出面とし、内管
１の外周壁にウイツク層４を被着させると共にこ
のウイツク層４に連結してフイン状ウイツク５を
取付け、このフイン状ウイツク５を内管１のウイ
ツク層４から気密空間３内に半径方向に張り出さ
せると共にこのフイン状ウイツク５と外管２の内
壁との間に狭間隙６を設けてなり、軸を実質上水
平方向にして作動させる熱ダイオード型のヒート
パイプ。 ２ 両端が開口した内管１の外側に、長さが内管
１と同等かまたはこれより短い両端が閉塞した外
管２を、内管１と同軸的に且つ気密に接合し、内
管１と外管２との間で形成される気密空間３に作
動流体を封入してなるヒートパイプであつて、外
管２の内壁面をウイツク無しの露出面とし、内管
１の外周壁にウイツク層４を被着させると共にこ
のウイツク層４に連結してフイン状ウイツク５を
取付け、このフイン状ウイツク５を内管１のウイ
ツク層４から気密空間３内に半径方向に張り出さ
せると共にこのフイン状ウイツク５と外管２の内
壁との間に狭間隙６を設けてなるヒートパイプの
複数個を、蓄熱槽内に収容した蓄熱物質中に、お
のおの軸を実質上水平にして多段に配設し、各ヒ
ートパイプの内管同士を連結配管し、この連結配
管内に熱媒を循環させるようにした蓄熱装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60075209A JPS61235687A (ja) | 1985-04-09 | 1985-04-09 | ヒ−トパイプおよびこれを利用した蓄熱装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60075209A JPS61235687A (ja) | 1985-04-09 | 1985-04-09 | ヒ−トパイプおよびこれを利用した蓄熱装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61235687A JPS61235687A (ja) | 1986-10-20 |
| JPH0581828B2 true JPH0581828B2 (ja) | 1993-11-16 |
Family
ID=13569575
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60075209A Granted JPS61235687A (ja) | 1985-04-09 | 1985-04-09 | ヒ−トパイプおよびこれを利用した蓄熱装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61235687A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5077932B2 (ja) * | 2007-05-10 | 2012-11-21 | 原嶋 友子 | ヒートパイプ |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5318932Y2 (ja) * | 1974-01-29 | 1978-05-19 | ||
| JPS53113357A (en) * | 1977-03-16 | 1978-10-03 | Oki Electric Cable | Heat exchanging means |
-
1985
- 1985-04-09 JP JP60075209A patent/JPS61235687A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61235687A (ja) | 1986-10-20 |
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