JPH06105654B2 - 電気機器 - Google Patents
電気機器Info
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- JPH06105654B2 JPH06105654B2 JP2179670A JP17967090A JPH06105654B2 JP H06105654 B2 JPH06105654 B2 JP H06105654B2 JP 2179670 A JP2179670 A JP 2179670A JP 17967090 A JP17967090 A JP 17967090A JP H06105654 B2 JPH06105654 B2 JP H06105654B2
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- insulating medium
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- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
- H01F27/08—Cooling; Ventilating
- H01F27/10—Liquid cooling
- H01F27/12—Oil cooling
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- H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
- H01F27/08—Cooling; Ventilating
- H01F27/10—Liquid cooling
- H01F27/12—Oil cooling
- H01F27/14—Expansion chambers; Oil conservators; Gas cushions; Arrangements for purifying, drying, or filling
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
- H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
- H01F27/32—Insulating of coils, windings, or parts thereof
- H01F27/321—Insulating of coils, windings, or parts thereof using a fluid for insulating purposes only
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Transformer Cooling (AREA)
- Gas-Insulated Switchgears (AREA)
- Insulating Of Coils (AREA)
- Motor Or Generator Frames (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電気機器に係り、さらに詳しくは不燃性液体を
冷却及び絶縁媒体として用いた静止誘導電器等の電気機
器に関する。
冷却及び絶縁媒体として用いた静止誘導電器等の電気機
器に関する。
従来の不燃性液体を冷却、及び、絶縁媒体として用いた
静止誘導電器は、特開昭63−241909号公報に記載のよう
に、密閉タンクに収納された鉄心・巻線からなる誘導電
器本体と、誘導電器本体を浸漬するように密閉タンクに
封入された不燃性液体と、この不燃性液体の液面上に形
成された空間部とからなり、空間部には加圧された絶縁
性気体が封入されている。
静止誘導電器は、特開昭63−241909号公報に記載のよう
に、密閉タンクに収納された鉄心・巻線からなる誘導電
器本体と、誘導電器本体を浸漬するように密閉タンクに
封入された不燃性液体と、この不燃性液体の液面上に形
成された空間部とからなり、空間部には加圧された絶縁
性気体が封入されている。
上記従来技術は、加圧して充填した絶縁性気体を溶解し
た不燃性液体によつて、電気機器の絶縁を行い、絶縁特
性の向上を図つているが、実際の誘導電器の負荷変動や
設置されている周囲環境の温度の変化により密閉タンク
の内圧が変動し、内圧が低下することにより、不燃性液
体に溶解していた絶縁性気体が過飽和状態となり、膨張
・遊離した気泡が、巻線内部のコイル間水平液道中に停
滞し、コイル間を気泡が橋絡するという点について考慮
されておらず、コイル間の絶縁破壊の問題があつた。
た不燃性液体によつて、電気機器の絶縁を行い、絶縁特
性の向上を図つているが、実際の誘導電器の負荷変動や
設置されている周囲環境の温度の変化により密閉タンク
の内圧が変動し、内圧が低下することにより、不燃性液
体に溶解していた絶縁性気体が過飽和状態となり、膨張
・遊離した気泡が、巻線内部のコイル間水平液道中に停
滞し、コイル間を気泡が橋絡するという点について考慮
されておらず、コイル間の絶縁破壊の問題があつた。
本発明の目的は、気泡の発生を防止し、絶縁信頼性を向
上させる電器機器を提供することにある。
上させる電器機器を提供することにある。
本発明は上記の目的を達成するために、密閉容器に、絶
縁媒体と、この媒体中に浸漬する電気機器本体とを収容
した電気機器において、前記密閉容器に、その内部の媒
体の圧力変動に応動して前記絶縁媒体に大気圧以上の圧
力を加える加圧装置を設けたものである。
縁媒体と、この媒体中に浸漬する電気機器本体とを収容
した電気機器において、前記密閉容器に、その内部の媒
体の圧力変動に応動して前記絶縁媒体に大気圧以上の圧
力を加える加圧装置を設けたものである。
上記のように構成したことにより、加圧装置は絶縁媒体
の圧力変動に応動して絶縁媒体中への気体の溶解を抑え
ると共に、前述した絶縁媒体への加圧によつて絶縁媒体
の沸点を上昇させることができる。その結果、電気機器
の負荷変動や周囲環境の温度変化により密閉容器内の絶
縁媒体の圧力が変動しても、これに対応して絶縁信頼性
を向上させることができる。
の圧力変動に応動して絶縁媒体中への気体の溶解を抑え
ると共に、前述した絶縁媒体への加圧によつて絶縁媒体
の沸点を上昇させることができる。その結果、電気機器
の負荷変動や周囲環境の温度変化により密閉容器内の絶
縁媒体の圧力が変動しても、これに対応して絶縁信頼性
を向上させることができる。
以下本発明の実施例を図面を用いて説明する。
第１図は本発明の電気機器の一実施例を示すもので、こ
の実施例においては、電気機器として静止誘導電器の場
合について説明する。この第１図において、タンク１内
には鉄心2,巻線３からなる誘導電器本体４が収納されて
いる。タンク１内には誘導電器本体４を冷却すると共に
その絶縁媒体となる不燃性液体５が充填されている。こ
の不燃性液体としては、例えばパーフルオロカーボン液
（主成分がC8F16O）が用いられる。タンク１には誘導電
器本体４の運転によつて温度上昇した不燃性液体５を冷
却するための放熱器６が設けられている。タンク１の上
部にはタンク１内の不燃性液体５に大気圧以上の圧力を
加える加圧装置７が設けられている。この加圧装置７は
タンク１に取付けられる容器71と、この容器71内に前述
した不燃性液体５と隔離する気体空間を形成する可撓体
72とを備えており、前述した気体空間には前述した可撓
体72を介してタンク内の不燃性液体５に大気圧以上の圧
力を加えるための気体73が封入されている。この気体73
としては空気，絶縁性ガス等を使用することができる。
前述した加圧装置７における可撓体72は気体73が不燃性
液体５内に溶解することを防止すると共に、気体73の圧
力を不燃性液体５に作用させる働きを有している。
の実施例においては、電気機器として静止誘導電器の場
合について説明する。この第１図において、タンク１内
には鉄心2,巻線３からなる誘導電器本体４が収納されて
いる。タンク１内には誘導電器本体４を冷却すると共に
その絶縁媒体となる不燃性液体５が充填されている。こ
の不燃性液体としては、例えばパーフルオロカーボン液
（主成分がC8F16O）が用いられる。タンク１には誘導電
器本体４の運転によつて温度上昇した不燃性液体５を冷
却するための放熱器６が設けられている。タンク１の上
部にはタンク１内の不燃性液体５に大気圧以上の圧力を
加える加圧装置７が設けられている。この加圧装置７は
タンク１に取付けられる容器71と、この容器71内に前述
した不燃性液体５と隔離する気体空間を形成する可撓体
72とを備えており、前述した気体空間には前述した可撓
体72を介してタンク内の不燃性液体５に大気圧以上の圧
力を加えるための気体73が封入されている。この気体73
としては空気，絶縁性ガス等を使用することができる。
前述した加圧装置７における可撓体72は気体73が不燃性
液体５内に溶解することを防止すると共に、気体73の圧
力を不燃性液体５に作用させる働きを有している。
前述した巻線３の構成を第２図に示す。この第２図にお
いて、31はコイルである。このコイル31間には寸法Ｄを
有する不燃性液体５の液道32が半径方向に設けられてい
る。
いて、31はコイルである。このコイル31間には寸法Ｄを
有する不燃性液体５の液道32が半径方向に設けられてい
る。
前述したように構成した静止誘導電器においては、タン
ク１内の不燃性液体５は誘導電器本体４の運転によつて
発生する損失によつて温度上昇するが、放熱器６によつ
て冷却されてタンク１内に戻り、誘導電器本体４を冷却
すると共に絶縁性を維持する。また、不燃性液体５は、
タンク１内において可撓体72によつて気体73とは隔離さ
れているので、気体73が不燃性液体５に溶解しない状態
となつている。さらに、不燃性液体５は、気体73の保有
する圧力すなわち第３図に示すように例えば0.1〜0.3MP
aの圧力の作用により、その沸点が上昇されている。こ
のため、誘導電器が停止状態から運転状態になつた場合
や、低負荷運転から過負荷運転された場合に、巻線の温
度が急激に上昇するが、この温度上昇に伴つて不燃性液
体５の温度が上昇しても、それによる気泡は発生しな
い。これにより、第２図に示すコイル31間の液道32にも
気泡は発生しない。その結果、絶縁性を向上させること
ができる。
ク１内の不燃性液体５は誘導電器本体４の運転によつて
発生する損失によつて温度上昇するが、放熱器６によつ
て冷却されてタンク１内に戻り、誘導電器本体４を冷却
すると共に絶縁性を維持する。また、不燃性液体５は、
タンク１内において可撓体72によつて気体73とは隔離さ
れているので、気体73が不燃性液体５に溶解しない状態
となつている。さらに、不燃性液体５は、気体73の保有
する圧力すなわち第３図に示すように例えば0.1〜0.3MP
aの圧力の作用により、その沸点が上昇されている。こ
のため、誘導電器が停止状態から運転状態になつた場合
や、低負荷運転から過負荷運転された場合に、巻線の温
度が急激に上昇するが、この温度上昇に伴つて不燃性液
体５の温度が上昇しても、それによる気泡は発生しな
い。これにより、第２図に示すコイル31間の液道32にも
気泡は発生しない。その結果、絶縁性を向上させること
ができる。
また、周囲環境の温度変化によつてタンク１内の不燃性
液体５の液圧が変動しても、上述と同様に可撓体72によ
る気体73の不燃性液体５への溶解防止と気体73の加圧に
よる不燃性液体５の沸点上昇との効果によつて、不燃性
液体５内で気泡発生を防止し、絶縁性を向上させること
ができる。
液体５の液圧が変動しても、上述と同様に可撓体72によ
る気体73の不燃性液体５への溶解防止と気体73の加圧に
よる不燃性液体５の沸点上昇との効果によつて、不燃性
液体５内で気泡発生を防止し、絶縁性を向上させること
ができる。
さらに、巻線３のコイル31間の液道32の大きさＤも気泡
や熱バブルの発生を防止できること、及び、不燃性液体
５、例えば、パーフルオロカーボン液（C8F16O）の動粘
度が0.8cstと鉱油の動粘度7.5cstに比べて非常に小さい
ことなどの理由により、従来の油入静止誘導電器のコイ
ル31間の液道32の大きさＤが5mm程度であつたものを、2
mm以下に形成することが可能となり、 小形化が図れる。
や熱バブルの発生を防止できること、及び、不燃性液体
５、例えば、パーフルオロカーボン液（C8F16O）の動粘
度が0.8cstと鉱油の動粘度7.5cstに比べて非常に小さい
ことなどの理由により、従来の油入静止誘導電器のコイ
ル31間の液道32の大きさＤが5mm程度であつたものを、2
mm以下に形成することが可能となり、 小形化が図れる。
また、誘導電器の運転温度範囲で、加圧装置７における
気体空気内の気体73の圧力を、第３図に示すように0.1M
Pa以上で、0.3MPa未満となる様に気体空間の容積を設定
することにより、気体73の加圧による不燃性液体５の沸
点上昇効果も確保し、かつ、タンク１を特別な耐圧力容
器とする必要もない。
気体空気内の気体73の圧力を、第３図に示すように0.1M
Pa以上で、0.3MPa未満となる様に気体空間の容積を設定
することにより、気体73の加圧による不燃性液体５の沸
点上昇効果も確保し、かつ、タンク１を特別な耐圧力容
器とする必要もない。
次に、加圧装置７における気体空間部の容積の設定に関
して、不燃性液体として、パーフルオロカーボン液（主
成分がC8F16O）を用いた場合を、第４図及び第５図を用
いて説明する。いま、第４図に示すように、周囲温度θ
＝−25℃のとき、不燃性液体５の体積をVL、気体73の体
積をVG、気体73の圧力をPG、気体73の温度をＴとし、第
５図に示すように、周囲温度θ＝85℃のとき、不燃性液
体５の体積をVL′、気体73の体積をVG′、気体73の圧力
をPG′、気体73の温度をＴ′とすると、ボイル・シヤル
ルの法則により第４図及び第５図に示す条件において、
次の（１）式が成立する。
して、不燃性液体として、パーフルオロカーボン液（主
成分がC8F16O）を用いた場合を、第４図及び第５図を用
いて説明する。いま、第４図に示すように、周囲温度θ
＝−25℃のとき、不燃性液体５の体積をVL、気体73の体
積をVG、気体73の圧力をPG、気体73の温度をＴとし、第
５図に示すように、周囲温度θ＝85℃のとき、不燃性液
体５の体積をVL′、気体73の体積をVG′、気体73の圧力
をPG′、気体73の温度をＴ′とすると、ボイル・シヤル
ルの法則により第４図及び第５図に示す条件において、
次の（１）式が成立する。
次に、気体73の体積VG，VG′はそれぞれ次の（２）式，
（３）式として表される。
（３）式として表される。
VG＝ｘ×VL …（２） VG′＝ｘ×VL−VL・β・（θ′−θ） …（３） 上記（２）式，（３）式を（１）式に代入すると、 ここで、上記（５）式に次の値 PG＝0.1MPa T＝273−20 ＝253°Ｋ θ＝−20℃ PG′＝0.3MPa Ｔ′＝273＋85 ＝358°Ｋ θ′＝85℃ β＝15.4×10-4（1/℃） を代入すると、 ｘ＝0.3となる。
つまり、加圧装置７の気体空間部は周囲温度θが−20℃
のときを基準にして不燃性液体５の体積の30％の容積を
設ければ良いことになる。
のときを基準にして不燃性液体５の体積の30％の容積を
設ければ良いことになる。
この実施例によれば、絶縁信頼性が向上し、安定した絶
縁特性を確保できる。さらに巻線の小形化が図れ、また
特別な耐圧力容器を必要とせず、経済的な密閉タンクを
提供することができる。
縁特性を確保できる。さらに巻線の小形化が図れ、また
特別な耐圧力容器を必要とせず、経済的な密閉タンクを
提供することができる。
第６図は、本発明の他の実施例を示すもので、この実施
例においては、加圧装置７はタンク１に対して着脱可能
に取付けた別置形の容器74と、この容器74内に設けられ
た気体73を封入する可撓体75とで構成している。この加
圧装置７は、タンク１の上部に設けても良いし、側面部
に設けても良い。
例においては、加圧装置７はタンク１に対して着脱可能
に取付けた別置形の容器74と、この容器74内に設けられ
た気体73を封入する可撓体75とで構成している。この加
圧装置７は、タンク１の上部に設けても良いし、側面部
に設けても良い。
この実施例によれば、上述した実施例と同様に絶縁性を
向上させることができると共に、加圧装置７の着脱可能
な構成により、輸送時の寸法も小さくすることができ
る。
向上させることができると共に、加圧装置７の着脱可能
な構成により、輸送時の寸法も小さくすることができ
る。
第７図は、本発明のさらに他の実施例を示すもので、こ
の実施例は、鉄心2,巻線３からなる誘導電器本体４とタ
ンク１との間の不燃性液体５中に、不燃性液体５の膨
張，収縮により体積変化する気体73を封入した可撓体76
を設けた加圧装置７を備えたものである。
の実施例は、鉄心2,巻線３からなる誘導電器本体４とタ
ンク１との間の不燃性液体５中に、不燃性液体５の膨
張，収縮により体積変化する気体73を封入した可撓体76
を設けた加圧装置７を備えたものである。
この実施例によれば、上述の実施例と同様に絶縁性を向
上できると共に、不燃性液体５の液量も低減できるとい
う効果がある。また、不燃性液体５の液量を低減できる
ことにより、気体73の体積も減少し、小形化が図れる。
上できると共に、不燃性液体５の液量も低減できるとい
う効果がある。また、不燃性液体５の液量を低減できる
ことにより、気体73の体積も減少し、小形化が図れる。
第８図は、本発明の他の実施例を示すもので、この実施
例は鉄心2,巻線３からなる誘導電器本体４とタンク１と
の間の空間部に、固体絶縁物10を配置したものである。
例は鉄心2,巻線３からなる誘導電器本体４とタンク１と
の間の空間部に、固体絶縁物10を配置したものである。
この実施例によれば、上述した実施例と同様に絶縁性を
向上させることができる共に、不燃性液体５の液量が低
減されるという効果がある。液量が低減されると、加圧
装置７の気体空間部の体積も減少し、小形化が図れる。
向上させることができる共に、不燃性液体５の液量が低
減されるという効果がある。液量が低減されると、加圧
装置７の気体空間部の体積も減少し、小形化が図れる。
第９図は、本発明のさらに他の実施例を示すもので、こ
の実施例は加圧装置７の容器71と別に設けた液溜タンク
11を放圧弁12を介して接続配管13で接続したものであ
る。この実施例によれば、絶縁性を向上し得ると共に、
誘導電器本体の内部故障により巻線３の内部でアーク発
生，タンク１の内部圧力の上昇や、加圧装置７の気体空
間部の内部圧力の上昇により、タンク１、または、容器
71が破壊して、不燃性液体５が外部に流出するのを防ぐ
という効果がある。つまり、タンク１や容器71の耐圧強
度以下で働くような放圧弁12を設け、この放圧弁12に電
気的接点を設け、放圧弁12の動作により静止誘導電器を
回路から遮断し、内部故障の継続を遮断するとともに、
放圧弁12からの液流出分は液溜タンク11にて受け止めら
れ外部流出を防止することができる。
の実施例は加圧装置７の容器71と別に設けた液溜タンク
11を放圧弁12を介して接続配管13で接続したものであ
る。この実施例によれば、絶縁性を向上し得ると共に、
誘導電器本体の内部故障により巻線３の内部でアーク発
生，タンク１の内部圧力の上昇や、加圧装置７の気体空
間部の内部圧力の上昇により、タンク１、または、容器
71が破壊して、不燃性液体５が外部に流出するのを防ぐ
という効果がある。つまり、タンク１や容器71の耐圧強
度以下で働くような放圧弁12を設け、この放圧弁12に電
気的接点を設け、放圧弁12の動作により静止誘導電器を
回路から遮断し、内部故障の継続を遮断するとともに、
放圧弁12からの液流出分は液溜タンク11にて受け止めら
れ外部流出を防止することができる。
第10図は、本発明の他の実施例を示すもので、この実施
例は、不燃性液体５の圧力を加える装置としてベローズ
76を有するピストン77にばね78で加圧する加圧装置７に
構成したものである。
例は、不燃性液体５の圧力を加える装置としてベローズ
76を有するピストン77にばね78で加圧する加圧装置７に
構成したものである。
この実施例によれば、上述の実施例と同様に絶縁性を向
上し得る。また、ピストン77の応動体積としては、不燃
性液体５の膨張分のみで良いことになる。すなわち、そ
の応動体積Ｖは Ｖ＝β・（θ′−θ）VL ＝15.4×10-4×105×VL＝0.16VL となる。
上し得る。また、ピストン77の応動体積としては、不燃
性液体５の膨張分のみで良いことになる。すなわち、そ
の応動体積Ｖは Ｖ＝β・（θ′−θ）VL ＝15.4×10-4×105×VL＝0.16VL となる。
つまり、不燃性液体５の16％の体積で済むことになり小
形化を図ることができる。
形化を図ることができる。
以上述べたように、本発明によれば、タンク内に充填し
た冷却絶縁媒体への気体の溶解を抑えて、前記の冷却絶
縁媒体に大気圧以上の圧力を加えたので、温度変化が生
じても、不燃性液体中での気泡発生防止と加圧による不
燃性液体の沸点上昇とにより、絶縁性を向上させること
ができる。
た冷却絶縁媒体への気体の溶解を抑えて、前記の冷却絶
縁媒体に大気圧以上の圧力を加えたので、温度変化が生
じても、不燃性液体中での気泡発生防止と加圧による不
燃性液体の沸点上昇とにより、絶縁性を向上させること
ができる。
第１図は本発明の電気機器の一実施例を示す断面図、第
２図は第１図に示される電気機器における巻線部の断面
図、第３図は本発明に用いられる不燃性液体であるパー
フルオロカーボン液の圧力と沸点との関係を示す特性
図、第４図および第５図はそれぞれ周囲温度が変化した
ときの電気機器内の絶縁媒体と加圧気体との変化状況を
説明する図、第６図ないし第10図はそれぞれ本発明の電
気機器の他の実施例を示す断面図である。 １…タンク、２…鉄心、３…巻線、４…誘導電器本体、
５…不燃性液体、６…放熱器、７…加圧装置、71…容
器、72…可撓体、73…気体。
２図は第１図に示される電気機器における巻線部の断面
図、第３図は本発明に用いられる不燃性液体であるパー
フルオロカーボン液の圧力と沸点との関係を示す特性
図、第４図および第５図はそれぞれ周囲温度が変化した
ときの電気機器内の絶縁媒体と加圧気体との変化状況を
説明する図、第６図ないし第10図はそれぞれ本発明の電
気機器の他の実施例を示す断面図である。 １…タンク、２…鉄心、３…巻線、４…誘導電器本体、
５…不燃性液体、６…放熱器、７…加圧装置、71…容
器、72…可撓体、73…気体。
Claims (10)
- 【請求項１】密閉容器内に、絶縁媒体とこの絶縁媒体中
に浸漬する電気機器本体とを収容した電気機器におい
て、前記密閉容器内に、その内部の絶縁媒体の圧力変動
に応動して前記絶縁媒体に大気圧以上の圧力を加える加
圧装置を設けたことを特徴とする電気機器。 - 【請求項２】請求項１記載の電気機器において、前記加
圧装置は、密閉容器内を可撓体によつて絶縁媒体と空間
部とに区画し、前記空間部内に大気圧以上の気体を封入
したことを特徴とする電気機器。 - 【請求項３】請求項１記載の電気機器において、前記加
圧装置は、大気圧以上の圧力を有する気体を封入した可
撓体で構成され、この可撓体を前記密閉容器内に収容し
たことを特徴とする電気機器。 - 【請求項４】請求項１記載の電気機器において、前記加
圧装置は、前記密閉容器内に連通する別置の容器を備
え、この容器内を可撓体によつて絶縁媒体と空間部とに
区画し、前記空間部に大気圧以上の気体を封入したこと
を特徴とする電気機器。 - 【請求項５】請求項１記載の電気機器において、前記加
圧装置は、前記密閉容器内に連通する別置の容器を備
え、この容器内に大気圧以上の圧力を有する気体を封入
した可撓体を収納したことを特徴とする電気機器。 - 【請求項６】請求項２ないし５のいずれかに記載の電気
機器において、前記気体を封入した可撓体は放圧弁を介
して液溜タンクに連通したことを特徴とする電気機器。 - 【請求項７】請求項１ないし６のいずれかに記載の電気
機器において、絶縁媒体は不燃性液体であることを特徴
とする電気機器。 - 【請求項８】請求項７記載の電気機器において、不燃性
液体はパーフルオロカーボン液であることを特徴とする
電気機器。 - 【請求項９】請求項１記載の電気機器において、前記加
圧装置は、絶縁媒体の圧力変動に応動するベロー体と、
このベロー体に圧力を加えるばねとで構成したことを特
徴とする電気機器。 - 【請求項１０】密閉容器内に、絶縁媒体とこの絶縁媒体
中に浸漬する電気機器本体とを収容した電気機器におい
て、前記密閉容器内における絶縁媒体とこの絶縁媒体に
大気圧以上の圧力を加える加圧装置とを区分する可撓体
を備えたことを特徴とする電気機器。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1-175481 | 1989-07-10 | ||
| JP17548189 | 1989-07-10 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03129710A JPH03129710A (ja) | 1991-06-03 |
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