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【発明の名称】 線巻式圧力容器及びプレスフレーム
【発明者】 【氏名】西本 武雄

【氏名】仲井 伯享

【目的】
【構成】
【特許請求の範囲】
【請求項1】 筒状の成型容器(5)の両外端部全周に筒径方向外方に突出する鍔部(7)を備え、該鍔部(7)間の溝に高耐力の線材(4)を巻き付けてなる線巻式圧力容器において、前記鍔部(7)は、成形容器(5)の最外径よりも大きい外径を有する鍔部本体(7A)と、該鍔部本体(7A)よりも成形容器(5)の筒軸方向内方に位置して鍔部本体(7A)の外径よりも小さい外径を有する嵌合部(8)とからなり、鍔部本体(7A)と嵌合部(8)とは成形容器(5)の両外端部に嵌合されるとともに線材(4)が嵌合部(8)にまでかかって巻付けられることを特徴とする線巻式圧力容器。
【請求項2】 前記成型容器(5)の両外端部に、該容器(5)の最外径よりも小径の被嵌合部(6)を段部(6a)を介して形成し、該段部(6a)は、嵌合部(8)の径方向の厚さと略同一の深さを有しており、鍔部本体(7A)及び嵌合部(8)は、該嵌合部(8)が段部(6a)に当接するように被嵌合部(6)に嵌合されることを特徴とする請求項1に記載の線巻式圧力容器。
【請求項3】 前記鍔部本体(7A)と前記嵌合部(8)とは別体として形成され、連結手段(9)により一体的に結合されることを特徴とする請求項1又は2に記載の線巻式圧力容器。
【請求項4】 前記鍔部本体(7A)の外周に、凹溝(10)を形成し、該凹溝(10)に線材(4)を巻き付けることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の線巻式圧力容器。
【請求項5】 環状のフレーム部(11)の幅方向両側部全周に、フレーム部(11)の周方向に垂直な方向に突出する鍔部(16)を備え、該鍔部(16)間の溝に高耐力の線材(4)を巻き付けてなる線巻式プレスフレームにおいて、前記鍔部(16)は、フレーム部(11)の最大周長さよりも長い周長さを有する鍔部本体(16A)と、該鍔部本体(16A)よりもフレーム部(11)の幅方向内方に位置して鍔部本体(16A)の周長さよりも短い周長さを有する嵌合部(17)とからなり、鍔部本体(16A)と嵌合部(17)とはフレーム(11)の幅方向両端部に嵌合されるとともに線材(4)が嵌合部(17)にまでかかって巻付けられることを特徴とする線巻式プレスフレーム。
【請求項6】 前記フレーム部(11)の幅方向両側部に、フレーム部(11)の最大周長さより短い周長さとなる被嵌合部(15)を段部(15a)を介して形成し、該段部(15a)は、嵌合部(17)の内外方向の厚さと略同一の深さを有しており、鍔部本体(16A)及び嵌合部(17)は、該嵌合部(17)が段部(15a)に当接するように被嵌合部(15)に嵌合されることを特徴とする請求項5に記載の線巻式プレスフレーム。
【請求項7】 前記鍔部本体(16A)と前記嵌合部(17)とは別体に形成され、連結手段(18)により一体的に結合されることを特徴とする請求項5又は6に記載の線巻式プレスフレーム。
【請求項8】 前記鍔部本体(16A)の外周に凹溝(19)を形成し、該凹溝(19)に線材(4)を巻き付けることを特徴とする請求項5〜7のいずれかに記載の線巻式プレスフレーム。
【発明の詳細な説明】【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、CIP、HIP等の等方加圧装置や、食品等の加圧殺菌装置に用いられる線巻式の圧力容器及びプレスフレームに関するものである。
【0002】
【従来の技術】CIP、HIP装置や食品等の加圧殺菌装置に用いられる圧力容器は、その内部に高圧がかかることから、圧力容器の外周にピアノ線等の高耐力の線材を張力を加えながら層状に巻き付け、容器を圧縮する方向に予応力を付与して該容器の歪変動を小さくし、疲労強度の上昇、脆性破壊の抑制を図るものがある。
【0003】また、圧力容器の上下を挟持するプレスフレームについては、フレームの外周に線材を張力を加えながら層状に巻き付け、圧力容器からの軸力を前記線材により受け、歪変動を小さくできるとともに、軽量化を図るものがある。具体的には、図7(a)に示すように従来の線巻式圧力容器31は、筒状に形成した成型容器32の両外端部全周に筒径方向外方に突出する鍔部33を形成するように、筒軸方向中央部に機械加工により溝34を形成し、この溝34に線材35を巻き付けてなり、また、図7(b)に示すように、成型容器32の両外端部に、該容器32の最大外径よりも小径となる被嵌合部37を形成し、該被嵌合部37に輪状に形成した鍔部33を焼ばめ嵌合し、該鍔部33間の溝に線材35を巻き付けてなるものがある。
【0004】また、図8に示すように従来のプレスフレーム41については、環状のフレーム部42の幅方向両側部全周に、フレーム部42の周方向に垂直な方向に突出する鍔部43を形成するように溝44を機械加工により形成し、該溝44に線材45を巻き付けることによりなるものがある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来の線巻式圧力容器31は、図7(a)に示すものについては、成型容器32の外周に溝34を形成するために多量の機械加工をする必要があり、したがって、成型容器32の素材に無駄が多く、また、製造時間、コストの増大を招く原因となっている。そして、肉厚の厚い成型容器32の素材を必要とすることからこの素材の製造も困難である等種々の問題がある。
【0006】また、図7(b)に示すものについては、機械加工を少なくすることができ、上述の問題は解消されるものの、鍔部33を成型容器32に強固に嵌合するために、焼ばめ等の処理が必要でコスト増の原因となり、また、圧力容器31の使用時に鍔部33に高応力がかかり、焼ばめ等の嵌合のみではこの応力に耐えることができないことがあり、使用条件によっては使用できない場合がある。また、鍔部33を強固に取り付けるために成形容器32と鍔部33とをボルトにて連結することが考えられるが、成形容器32は通常硬質材料にてなることからボルト孔等を形成すると割れが発生する恐れがある。
【0007】線巻式のプレスフレーム41については、フレーム部42に鍔部43を形成するために溝44を機械加工によって形成しており、そのため上述の圧力容器の場合と同様に、多量の機械加工が必要となり、製造時間及びコストの増大を招いている。そこで本発明は、上述の問題を解決すべく、成型容器及びフレーム部に鍔部を強固に設けることができるとともに、圧力容器及びプレスフレームの製造時間及び製造コストの減少を図る線巻式圧力容器及びプレスフレームを提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を達成するために以下の技術的手段を講じている。すなわち、本発明に係る線巻式圧力容器は、筒状の成型容器5の両外端部全周に筒径方向外方に突出する鍔部7を備え、該鍔部7間の溝に高耐力の線材4を巻き付けてなる線巻式圧力容器において、前記鍔部7は、成形容器5の最外径よりも大きい外径を有する鍔部本体7Aと、該鍔部本体7Aよりも成形容器5の筒軸方向内方に位置して鍔部本体7Aの外径よりも小さい外径を有する嵌合部8とからなり、鍔部本体7Aと嵌合部8とは成形容器5の両外端部に嵌合されるとともに線材4が嵌合部8にまでかかって巻付けられることを特徴としている。
【0009】これによれば、鍔部7は、嵌合部8において線材4の巻き付ける際の張力によって成形容器5に圧接して固定されることとなり、成形容器5と鍔部との嵌合は強固となる。これにより使用条件にされずに圧力容器を用いることが可能となる。さらに、成形容器5に多大な加工を必要としないため素材の形状と仕上がり形状とが近く、熱処理等を効果的におこなうことができて該容器5の品質向上を図ることができる(請求項1)。
【0010】そして、本発明は、前記成型容器5の両外端部に、該容器5の最外径よりも小径の被嵌合部6を段部6aを介して形成し、該段部6aは、嵌合部8の径方向の厚さと略同一の深さを有しており、鍔部本体7A及び嵌合部8は、該嵌合部8が段部6aに当接するように被嵌合部6に嵌合されることを特徴としており、嵌合部8が段部6aに当接することで、鍔部7の位置決めが容易であるとともに線材4を上下均一に巻付けることができ、強度を均一なものとして遍歪み等を防止することができる(請求項2)。
【0011】また、本発明は、前記鍔部本体7Aと前記嵌合部8とは別体として形成され、連結手段9により一体的に結合されることを特徴としている。これによれば、鍔部本体7Aと嵌合部8との境界部分において応力集中が生じるのを防ぐことができ、さらに高圧力での使用に耐えることが可能となり、また、鍔部本体7Aと嵌合部8とをそれぞれ別に成形することで、それぞれの構造は簡素なものとなり、製造が容易でコスト低減を図ることができる(請求項3)。
【0012】さらに、本発明は、前記鍔部本体7Aの外周に、凹溝10を形成し、該凹溝10に線材4を巻き付けることを特徴としており、これによれば、この鍔部本体7A部分においても線材4の巻き付ける張力によって成形容器5に圧接されることとなり、強固な嵌合を可能とする(請求項4)。本発明に係る線巻式プレスフレームは、環状のフレーム部11の幅方向両側部全周に、フレーム部11の周方向に垂直な方向に突出する鍔部16を備え、該鍔部16間の溝に高耐力の線材4を巻き付けてなる線巻式プレスフレームにおいて、前記鍔部16は、フレーム部11の最大周長さよりも長い周長さを有する鍔部本体16Aと、該鍔部本体16Aよりもフレーム部11の幅方向内方に位置して鍔部本体16Aの周長さよりも短い周長さを有する嵌合部17とからなり、鍔部本体16Aと嵌合部17とはフレーム11の幅方向両端部に嵌合されるとともに線材4が嵌合部17にまでかかって巻付けられることを特徴としている。
【0013】これによれば、上記の圧力容器の場合と同様に、鍔部16は、嵌合部17において線材4によってフレーム部11に圧接して強固に固定され、さらに、フレーム部11の素材の加工量を少なくすることができ、プレスフレーム3の製造時間及び製造コストを低減している(請求項5)。そして、本発明は、前記フレーム部11の幅方向両側部に、フレーム部11の最大周長さより短い周長さとなる被嵌合部15を段部15aを介して形成し、該段部15aは、嵌合部17の内外方向の厚さと略同一の深さを有しており、鍔部本体16A及び嵌合部17は、該嵌合部17が段部15aに当接するように被嵌合部15に嵌合されることを特徴としており、嵌合部17が段部15aに当接することで鍔部16の位置決めが容易であるとともに線材4を上下均一に巻付けることができ、強度を均一なものとして遍歪み等を防止することができる(請求項6)。
【0014】また、本発明は、前記鍔部本体16Aと前記嵌合部17とは別体に形成され、連結手段18により一体的に結合されることを特徴としており、これについても、上記の圧力容器の場合と同様に、鍔部本体16Aと嵌合部17との境界部分において応力集中が生じるのを防ぐことができ、さらに高圧力での使用に耐えることが可能となり、また、鍔部本体16Aと嵌合部17とをそれぞれ別に成形することで、それぞれの構造は簡素なものとなり、製造が容易でコスト低減を図ることができる(請求項7)。
【0015】さらに、本発明は、前記鍔部本体16Aの外周に凹溝19を形成し、該凹溝19に線材4を巻き付けることを特徴としており、これによれば、この鍔部本体16A部分においても線材4の巻き付ける張力によってフレーム部11に圧接されることとなり、強固な嵌合を可能とする(請求項8)。
【0016】
【発明の実施の形態】本発明の実施実施の形態を図面を参照して説明する。図1乃至図3は本発明の第1の実施形態を示しており、図3において本発明に係る線巻式圧力容器2及びプレスフレーム3を用いた加圧装置1を示している。線巻式圧力容器2は、筒状に形成しており、該圧力容器2上下の開口部には、これを塞ぐ上蓋21及び下蓋22を嵌着するようになっている。また、プレスフレーム3は、環状に形成して、前記圧力容器2に嵌着した上、下蓋21、22部分をボトムサポータ20を介して挟持している。
【0017】前記圧力容器2は、図1に示すように、筒状の成型容器5と、該成型容器5の外周面に張力を加えながら巻き付けられる線材4とからなっており、前記成型容器5は、その軸方向両端部外周に、成型容器5の中央部の外径(最大外径)よりも小径となる段付部(被嵌合部)6を段部6aを介して形成しており、該被嵌合部6に成型容器5の径方向外方に突出した形状の鍔部7を備えている。
【0018】前記鍔部7は、輪状に形成しており、前記被嵌合部6に嵌合して成型容器5の軸内方向へ折曲する嵌合部8を有している。すなわち、鍔部7は、成形容器5の最大外径よりも大径の鍔部本体7Aと、該鍔部本体7Aよりも成形容器5の軸方向内方に位置して鍔部本体7Aの外径よりも小径の外径を有する嵌合部8とからなり、該鍔部本体7Aと嵌合部8とは、一体成形されてなり、この鍔部7の断面形状は、略L字状となっている。
【0019】該線材4は、ピアノ線等の高耐力のものであって成型容器5外周の鍔部7間の溝に層状に巻き付けられ、成型容器5内部にかかる高圧力に抗するものである。成型容器5に鍔部7を嵌合した状態において、成型容器5の外周面と嵌合部8の折曲した部分の外周面とを略同一面状に位置すべく、被嵌合部6の段部6aの深さは嵌合部8の径方向厚さと略同一寸法に形成しており、段部6aに嵌合部8が当接するように嵌合されている。この当接により鍔部7が成形容器5に嵌合する際に位置決めがなされるようになっている。
【0020】そして、上下の鍔部本体7A間において線材4は嵌合部8にまでかかって巻き付けられる。従って、前記線材4を、鍔部7の嵌合部8にまでかかって巻き付けることにより、線材4を巻き付ける際の張力によって鍔部7は成型容器5に圧接して固定されることとなり、成型容器5の嵌合部6と鍔部7の嵌合部8とは、焼ばめ等の処理がなくとも強固に嵌合される。また、これにより、使用条件に左右されずにこの圧力容器を用いることができる。
【0021】また、成型容器5は、筒状の素材に被嵌合部6のみを機械加工すればよくその加工量を少なくしており、また、加工量が少なくなることから素材の形状と仕上がり形状とが近いため、熱処理等を効果的に行うことができて該容器5の品質向上を図ることができる。なお、成形容器5の外周と、嵌合部8の外周とが略同一面上に位置していることから線材4を上下均一して層状に巻き付けることが可能であり、圧力容器2の強度を均一として偏歪みを防止している。
【0022】前記プレスフレーム3は、環状のフレーム部11と、該フレーム部11に張力を加えながら巻き付けた線材4よりなり、フレーム部11は、分割形状となっており、上半円形ピース13と、下半円形ピース14と、該上下半円形ピース13、14の間隔を設定するディスタンスピース12とで構成しており、フレーム部11の幅方向両側部に、フレーム部11の幅方向中央部の周長さ(最大周長さ)より短い周長さとなる段付部(被嵌合部15)を機械加工により形成し、該被嵌合部15に、フレーム部11の周方向に垂直な方向に突出する鍔部16を備えている。
【0023】前記鍔部16は、環状に形成しており、前記被嵌合部15に嵌合してフレーム部11の幅方向内方へ折曲する嵌合部17を有している。すなわち、鍔部16は、フレーム部11の最大周長さよりも長い周長さを有する鍔部本体16Aと、該鍔部本体16Aよりもフレーム部11幅方向内方に位置して鍔部本体16Aの周長さよりも短い周長さを有する嵌合部17とからなり、該鍔部本体16Aと嵌合部17とは一体成形されてなり、この鍔部16の断面形状は、略L字状となっている。
【0024】前記線材4は、前述の圧力容器2の外周に巻き付けるものと同等のものであり、フレーム部11外周の鍔部16間の溝に層状に巻き付けて、圧力容器2からの軸力をこの線材4によって受けるようにしている。前記フレーム部11に鍔部16を嵌合した状態において、フレーム部11の外周面と嵌合部17の折曲した部分の外周面とを略同一面状に位置すべく、被嵌合部15の段部15aの上下方向の深さを嵌合部17の内外方向の厚さ(内周と外周の差)と略同一寸法に形成しており、嵌合部17が段部15aに当接するように鍔部16が被嵌合部15に嵌合している。
【0025】そして、前記線材4は、左右の鍔部本体16A間において嵌合部17にまでかかって巻き付けられる。従って、前述した圧力容器の場合と同様に、前記線材4を鍔部16の嵌合部17にまでかかって巻き付けることにより、線材4を巻き付ける際の張力によって鍔部16はフレーム部11に圧接して強固に固定され、また、フレーム部11の素材の加工量を少なくすることができ、プレスフレーム3の製造時間及び製造コストを減少することができる。
【0026】なお、フレーム部11の外周と、嵌合部8の外周とが略同一面上に位置していることから線材4を左右均一に層状に巻き付けることが可能であり、プレスフレーム3の強度を均一として偏歪みを防止している。上記のように、圧力容器2及びプレスフレーム3は、成形容器5、フレーム部11と鍔部7,16とを別部材にて形成していることから、両者の材質を異なるものにて形成することができ、例えば成形容器5、フレーム部11は、高硬質材料により形成し、鍔部7,16は、延性材料にて形成する等それぞれの特性に合わせて形成することができる。また、鍔部7,16に損傷等が生じた場合は該鍔部7,16のみの交換、補修等をすれば足り、圧力容器2,プレスフレーム3全体としての交換、補修等の必要がなくなる。また、線材4にて鍔部7,16を固定していることから、成形容器5,フレーム部11と鍔部7,16とをボルト等にて連結する必要はないため成形容器5,フレーム部11にボルト孔等を形成することはなく成形容器5,フレーム部11の割れ等を防止することができる。
【0027】図4は、本発明の第2の実施形態を示しており、図4(a)は圧力容器2、(b)はプレスフレーム3をそれぞれ示している。先ず、圧力容器2について説明すると、鍔部7は、上記第1実施形態と同様に鍔部本体7Aと、嵌合部8とからなっており、両者はそれぞれ別体となって成形され、連結手段9により連結されて一体となっている。
【0028】すなわち、鍔部本体7A及び嵌合部8はそれぞれ平坦な輪状に形成されており、両者を連通するネジ孔7b,8bに連結手段たるボルト9を螺合することで一体的に結合されて被嵌合部6に嵌合されている。プレスフレーム3についても、鍔部本体16Aと嵌合部17はそれぞれ別体の平坦な環状に形成され、両者16A,17に設けたネジ孔16b,17bに連結手段18たるボルトが螺合されて一体的に結合されて被嵌合部15に嵌合されている。
【0029】上記のように、圧力容器2及びプレスフレーム3の鍔部7,16は、鍔部本体7A,16Aと嵌合部8,17とを別体に形成することからそれぞれを簡素な構造にて形成することができるため、その加工を容易なものとし、製造コスト等を低減可能としている。また、上記第1の実施形態において、図1及び図2に示すような鍔部本体7A,16Aと嵌合部8,17との屈曲隅部Pにて応力集中が生じやすいが、本実施形態においては、鍔部本体7A,16Aと嵌合部8,17とを別部材としているのでこのような応力集中を回避できる。従って、さらに高圧力での使用が可能となる。
【0030】なお、鍔部7,16は、鍔部本体7A,16Aと嵌合部8,17とを別体としているため、両者の材質等をそれぞれ異なるものとすることができ、また損傷した場合等の交換もそれぞれについて行うことができる。図5は、本発明の第3の実施形態を示しており、(a)に示すものは、成形容器5に被嵌合部6を形成せずに両該端部に鍔部7を嵌合しているものであり、また、(b)に示すものは、同じくフレーム部11には被嵌合部15を形成せずに両側部に鍔部16を嵌合しているものである。
【0031】また、圧力容器2及びプレスフレーム3の鍔部7,16は、上記第2の実施形態と同様に鍔部本体7A,16Aと嵌合部8,17とを別体にて形成し、ボルト(連結手段)9,18によって一体的に結合されており、鍔部7,16の構造の簡素化及び応力集中の回避等を可能としている。本実施形態においては、成形容器2及びフレーム部11に被嵌合部6,15の加工を施しておらず、それぞれ成形容器2、フレーム部11の外周面は平坦面となっているため、その形状を簡素なものとし製造時間,製造コストの低減を図るとともに、それぞれ成形容器2、フレーム部11は全体に亘って略均一な応力を受けるため、応力集中による局部的な損傷等が生じにくくなっている。
【0032】なお、本実施形態においては、第1の実施形態のように、鍔部本体7,16と嵌合部8,17とを一体成形したものであってもよい。図6は、本発明の第4の実施形態で、これは、圧力容器2及びプレスフレーム3の鍔部7、16部分を拡大して示している。図6(a)は、第1実施形態における圧力容器2の鍔部7(鍔部本体7A)の外周に凹溝10を形成して、これに線材4を巻き付けているもので、これにより、鍔部7を、鍔部本体7A部分においても成型容器5の被嵌合部6に更に圧接して強固に嵌合、固定することができる。
【0033】図6(b)は、第1実施形態におけるプレスフレーム3の鍔部16(鍔部本体16A)の外周に凹溝19を形成して、これに線材4を巻き付けているもので、圧力容器の場合と同様に鍔部16を、鍔部本体16A部分においてもフレーム部11に更に圧接して強固に嵌合、固定することができる。なお、本実施形態においても、第2の実施形態のように、鍔部7,16の鍔部本体7A,16Aと、嵌合部8,17とを別体に形成してもよい。
【0034】本発明は、上記実施形態に限ることなく適宜設計変更可能である。
【0035】
【発明の効果】以上詳述したように本発明に係る線巻式圧力容器は、鍔部が嵌合部において線材の巻き付ける際の張力によって成形容器に圧接して固定されることとなり、成形容器と鍔部との嵌合は強固となり、使用条件にされずに圧力容器を用いることが可能となる。さらに、成形容器に多大な加工を必要としないため素材の形状と仕上がり形状とが近く、熱処理等を効果的におこなうことができて該容器の品質向上を図ることができる(請求項1)。
【0036】そして、本発明は、前記成型容器の両外端部に段部を介して形成した被嵌合部に、鍔部の嵌合部部分が段部に当接するように鍔部を嵌合しているため、鍔部の位置決めが容易であるとともに線材を上下均一に巻付けることができ、強度を均一なものとして遍歪み等を防止することができる(請求項2)。また、本発明は、鍔部本体と嵌合部とは別体として形成され、連結手段により一体的に結合されるため、鍔部本体と嵌合部との境界部分において応力集中が生じるのを防ぎ、さらに高圧力での使用に耐えることが可能となり、また、鍔部本体と嵌合部とをそれぞれ別に成形することで、それぞれの構造は簡素なものとなり、製造が容易でコスト低減を図ることができる(請求項3)。
【0037】さらに、本発明は、鍔部本体の外周に形成した凹溝に線材を巻き付けているため、鍔部本体部分においても線材の巻き付ける張力によって成形容器に圧接されることとなり、強固な嵌合を可能とする(請求項4)。本発明に係る線巻式プレスフレームの鍔部は、嵌合部において線材の巻付ける際の張力によってフレーム部に圧接して固定されることとなり、フレーム部との嵌合は強固となり、さらに、フレーム部の素材の加工量を少なくすることができ、プレスフレームの製造時間及び製造コストを低減している(請求項5)。
【0038】そして、本発明は、前記フレーム部の幅方向両側部に段部を介して形成した被嵌合部に、鍔部の嵌合部部分が段部に当接するように鍔部を嵌合しているため、鍔部の位置決めが容易であるとともに線材を上下均一に巻付けることができ、強度を均一なものとして遍歪み等を防止することができる(請求項6)。また、本発明は、鍔部本体と嵌合部とは別体に形成され、連結手段により一体的に結合されるため、鍔部本体と嵌合部との境界部分において応力集中が生じるのを防ぎ、さらに高圧力での使用に耐えることが可能となり、また、鍔部本体と嵌合部とをそれぞれ別に成形することで、それぞれの構造は簡素なものとなり、製造が容易でコスト低減を図ることができる(請求項7)。
【0039】さらに、本発明は、鍔部本体の外周に形成した凹溝に線材を巻き付けているため、鍔部本体部分においても線材の巻き付ける張力によってフレーム部に圧接されることとなり、強固な嵌合を可能とする(請求項8)。
【出願人】 【識別番号】000001199
【氏名又は名称】株式会社神戸製鋼所
【出願日】 平成7年(1995)12月26日
【代理人】 【弁理士】
【氏名又は名称】安田 敏雄
【公開番号】 特開平9−38797
【公開日】 平成9年(1997)2月10日
【出願番号】 特願平7−339603