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【発明の名称】 ガス遮断装置
【発明者】 【氏名】植木 浩一

【氏名】浅野 一高

【要約】 【課題】需要家でガス使用中にガス漏れが発生しても即座にガスを停止する。

【解決手段】流速検出手段11によりガスを供給する流路の流速を検出し、流速検出手段11の信号より流速演算手段12で流速値に換算し、更に流量演算手段13で流速より流量を演算する。一方ガス漏れ検出手段9でガス漏れを検出すると遮断判定手段14はガス漏れか否か判定し、かつ流量演算手段13の信号とからガス使用を停止するかどうか判定し、ガス漏れ時に器具を使用すると遮断手段4を駆動し流路を遮断する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】ガスを供給する流路の流速を検出する流速検出手段と、前記流速検出手段より流体の流速を求める流速演算手段と、前記流速より流体の流量を演算する流量演算手段と、ガス漏れを検出するガス漏れ検出手段と、前記流量演算手段とガス漏れか否か判定する前記ガス漏れ検出手段の信号とからガス使用を停止するかどうか判定する遮断判定手段と、前記遮断判定手段の信号で流路を遮断する遮断手段とを備えたガス遮断装置。
【請求項2】ガスを供給する流路の流速を検出する流速検出手段と、前記流速検出手段を周期的に駆動する間欠駆動手段と、前記流速検出手段より流体の流速を求める流速演算手段と、前記流速より流体の流量を演算する流量演算手段と、ガス漏れを検出するガス漏れ検出手段と、前記流量演算手段とガス漏れか否か判定する前記ガス漏れ検出手段の信号とからガス使用を停止するかどうか判定する遮断判定手段と、前記遮断判定手段の信号で流路を遮断する遮断手段とを備えたガス遮断装置。
【請求項3】流速検出手段は、上流と下流とに超音波の伝播方向と流体の流れ方向とが斜交するように設置された一対の振動子と、前記振動子から超音波を送信する送信手段と、前記振動子で超音波を受信する受信手段と、前記振動子の送信、受信を切替える切替手段と、前記振動子間相互の超音波伝達を複数回繰返して行う繰返手段と、前記切替手段と連動して超音波伝播時間を計測する伝播時間計測手段とを備えた請求項1記載のガス遮断装置。
【発明の詳細な説明】【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば超音波を用いて配管内を流れる各種都市ガスあるいはLPGガス等の使用量及び使用状態が安全か否かを監視するガス遮断装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のこの種のガス遮断装置は、ガス漏れ検知時にガスの遮断を行う遮断装置が特公平6−12172号公報に開示されている。以下、その構成について図4〜8を参照しながら説明する。図4は従来のガス遮断装置のブロック図を示す。
【0003】図4において、1はガスメータで、2の導入配管と3のガス吐出配管とを有し、4はその間のガス供給を遮断するガス遮断弁である。5は計量手段で、ガス遮断弁4の下流でガスの使用量を計数する。更にガスメータ1の下流に6の燃焼器具が接続され、燃焼器具6は例えば部屋を暖房するファンヒータ、或いは風呂にお湯を供給するガス給湯器であったり、ガステーブルであったりする。7は流量信号発生手段で、計量手段5よりガスメータを通流するガス流量を検知する毎に電気的なパルス信号を出力する。8は制御手段で、流量信号発生手段7が接続され流量を計測したり、又9のガス漏れ警報器が電気的に接続されている。10は各種センサで、例えば地震検知の感震器センサや圧力を検出する圧力センサ等で制御手段4に接続される。又、制御手段4よりガス遮断弁4に、ガス漏れ信号や異常なガス流量を検出した時に遮断信号を出力する。
【0004】次に従来例の構成の動作を説明する。ガスメータ1を介しガス使用中に、例えば冬季ガス暖房機を使用し部屋を暖房中にガス漏れを生じ、ガス使用場所のガス濃度が限界濃度を超えた場合、ガス漏れ警報器9から制御手段8にガス漏れ検知信号が入力されたり、ガスホースがはずれ異常な流量を計量手段5を介し流量信号発生手段7より制御手段8に入力されたり、あるいは各種センサ10から異常を示す信号が制御手段8に入力されると、制御手段8はガス遮断弁4に対し遮断信号を出力し燃焼器具6に対するガスの供給を停止する。
【0005】ガスメータ1の流量特性を図5で説明する。ガスメータ1のガス器具異常使用監視領域は500Kcal/h〜最大使用流量Mであり、ガスメータ1はガス流量として最大使用流量Mまでガスを流すことができる。それを越えるとガスホース抜けや配管の折損等の不安定な状態が発生したものとして無条件にガスメータ1が所有するガス遮断弁4を付勢しガスを遮断する。
【0006】一番少ない流量である500Kcal/hという値は、ガス器具使用上での一番小さい値であるガスコンロを絞って使った時の値に相当し、また一般的な部屋でそのガス流量が連続して流れても部屋の喚起回数との関連で部屋が爆発限界に達しない流量値でもあり、従って500Kcal/h以下の領域は非爆発域Sになる。ガスメータ1の制御手段8はガス器具異常使用監視領域D内において所定条件と比較しながらガスの異常な増加の有無およびガスの異常な連続使用を監視し、異常と判断するとガス遮断弁4を付勢してガスを遮断する。ガスメータ1の計量手段5は一定の容積を有する2つの袋が交互にガスを吸入吐出する機構的動きを計数するものであり、前記の500Kcal/hを計数するのに2分程度かかる。
【0007】次に、ガス漏れ発生時の警報器遮断の動作を説明する。図6は同装置のガス漏れ発生時にガス器具の使用がなかった場合のタイムチャートであり、ガス漏れがT1で発生してガス漏れ警報器9から制御手段8にガス漏れ情報が入力してもT1の2分前であるT0からT1迄の間に500Kcal/h以上のガス流量が流れてなかった場合には制御手段10はガス遮断弁4を付勢しない。この機能を前監視と称す。この機能の理由はガスを使用していない時には元々ガスが流れていないのであらためてガスを遮断する必要がないことと、もし遮断すると遮断した家庭のガス器具の状況を全て確認した上で各ガス弁の復帰作業を行う必要があるため、ガスの復旧に膨大な時間がかかり、不要なガス遮断を行うと返って迷惑がかかるためである。また前監視の時間が2分である理由は前記のような計量手段5が500K cal/hを計量するのに要する時間であり、これより長い計量時間を要する500Kcal/hより小さい燃焼においてはガス器具使用とは認められず、かつ爆発限界外であるので監視する必要がない。
【0008】図7はガス漏れ発生時にガス器具の使用がなかったが、ガス漏れ検知後にガス流量が検出された場合のタイムチャートである。ガス漏れが時間T1で発生してから2分後のT2迄の間に500Kcal/h以上の流量が計量手段5で計量されると制御手段10はガス遮断弁4を付勢してガスを遮断するものである。この機能を後監視と称す。この機能の理由はガス漏れ検知の前には流量がなかったのにガス漏れ検知後に流量が計量されるということは、何らかの理由で配管とガス器具とを接続するホースが外れたりして、ガス漏れが発生したのに別のガス器具を使用した可能性が大きいという判断による。
【0009】図8はガス漏れ発生時にガス器具の使用があった場合のタイムチャートである。この場合、ガス漏れ発生と同時にガスの遮断が行われる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来の構成では、次のような課題が考えられた。その課題とは、ガス供給監視手段1の計量手段5は一定の容積を有する2つの袋が交互にガスを吸入吐出する機構的動きを計数するものであり、ガス漏れ発生時ガスコンロを使用中であり500Kcal/h程度の使用流量であった場合、その流量を計数するのに2分もかかるが、たまたまガス漏れをしているところで更にガス器具を使用するため最悪ガス引火する可能性が考えられる。本発明は上記課題を解決するもので、ガス漏れ発生時に早く確実に、漏れたガスへの引火を防止すると共に、できるだけ不要な遮断を防止してガスの復旧を早くすることにあるガス遮断装置を提供することを目的としたものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するために本発明は、ガス遮断装置に超音波振動子等による流速検出手段を設け、流速検出手段により流量計測しガス漏れ発生時、ガス器具を使用中か否かを判断し遮断するかどうかを判定する構成にしている。
【0012】このことにより、ガス漏れ発生時素早くガスの使用中かどうかを判断し、ガス使用中ならば漏れたガスに引火する前に遮断するので引火による火災を引き起こすのを防止できる。
【0013】
【発明の実施の形態】本発明は上記目的を達成するため、ガスを供給する流路の流速を検出する流速検出手段と、前記流速検出手段より流体の流速を求める流速演算手段と、前記流速より流体の流量を演算する流量演算手段と、ガス漏れを検出するガス漏れ検出手段と、前記流量演算手段とガス漏れか否か判定する前記ガス漏れ検出手段の信号とからガス使用を停止するかどうか判定する遮断判定手段と、前記遮断判定手段の信号で流路を遮断する遮断手段とからなる。
【0014】これによって、流路を流れる流速を流速検出手段により検出し流速値に換算し流速値より流れている流量を求める。一方、ガス漏れ検出手段によりガス漏れ信号を検出しガス漏れかどうかを判定し遮断判定手段でガス漏れ検出時流量があるか、またガス漏れ検出後ガス流量があるかどうかを素早く判断し、ガス流量がありガス器具使用中と判断したら遮断手段に遮断出力するので、漏れたガスへの引火を防げる。
【0015】更に本発明は上記目的を達成するため、ガスを供給する流路の流速を検出する流速検出手段と、前記流速検出手段を周期的に駆動する間欠駆動手段と、前記流速検出手段より流体の流速を求める流速演算手段と、前記流速より流体の流量を演算する流量演算手段と、ガス漏れを検出するガス漏れ検出手段と、前記流量演算手段とガス漏れか否か判定する前記ガス漏れ検出手段の信号とからガス使用を停止するかどうか判定する遮断判定手段と、前記遮断判定手段の信号で流路を遮断する遮断手段とからなる。
【0016】これによって、間欠駆動手段により流速検出手段を駆動し、流速検出手段により流路を流れる流速を検出し流速値に換算し流速値より流れている流量を求める。一方、ガス漏れ検出手段によりガス漏れ信号を検出しガス漏れかどうかを判定し遮断判定手段でガス漏れ検出時流量があるか、またガス漏れ検出後ガス流量があるかどうかを素早く判断し、ガス流量がありガス器具使用中と判断したら遮断手段に遮断出力するので、漏れたガスへの引火を防げる。
【0017】
【実施例】以下、本発明の実施例を図1〜図3を参照して説明する。従来例と同一構成要素に関しては同一の符号を付し説明は省略する。
【0018】(実施例1)図1は本発明の実施例1のガス遮断装置で、11は流速検出手段で、例えば超音波信号を用いて流路を伝搬する伝搬時間を計測し求める方法がある。又、フルイディック素子等を用いて、流路に沿って交互に流体が流れる周波数を検出する方法もある。12は流速演算手段で、流速検出手段11で求めた流速信号より流速値に換算し求める。13は流量演算手段で、流速演算手段12で求めた流速値より流量換算を行う。14は遮断判定手段で、ガス漏れ検出手段9からの出力信号でガス漏れか否かを判定すると共に、流量演算手段13との出力信号より遮断手段4に遮断出力するかどうかを判定する。15は報知手段で、遮断した場合遮断内容をLCDやLED等により表示すると共に通信手段によりガス販売事業者に通報する。
【0019】次に上記構成の動作を説明する。ガス遮断装置設置後、流量計測は以下のように行う。流速検出手段11で流路を介し使用している媒体の流速を検出する。更に検出した流速信号を流速演算手段12で流速値に換算し、流量演算手段13で流量値を求める。求めた流量値を積算し需要家のガス使用量を求め、ガス販売事業者がガス料金の請求を行ったり、又LPGならばガス容器の交換の目安とする。
【0020】一方で、ガス漏れ検出手段9でガス器具使用場所が所定濃度以上のガス漏れ状態であるのを検知するとその信号を遮断判定手段22に出力する。遮断判定手段14ではガス漏れ検出信号と共に流量演算手段13からの流量信号が流量ゼロかどうかを判定する。その結果流量ゼロでないならば、ガス器具使用中であり、遮断信号を遮断手段4に出力する。流速検出手段11により例えば数秒間隔で或いは連続して流速検知を行うと、その時の流速がわかりかつ流量が求めることができる。
【0021】従って、ガス器具の使用流量が500Kcal/hと小さくなっても従来の計量手段5では1回計測するのに2分かかっていたが、今回は数秒で500Kcal/h相当の流量を検出できる。即ち流量の大小に計測時間が延びたりすることが無く同じ計測周期で流量値を求めることが出来る。ガスコンロ等で低流量で使用中に何らかの原因でガス漏れが発生しても、従来流量検知に2分と長時間かかっていたが、今回数秒と短時間で検出できるので即座に流路を遮断しガス流量の使用停止できるので、2分中に既に充分ガス漏れを発生しているところへ他のガス器具を使用し漏れているガスに引火するということがなく、火災の危険性を防止できる。尚、ガス漏れ検知時に定期的に流量計測を行った時、ガス未使用中だった場合でも遮断手段4を即遮断せず、即ち不要な遮断をさせないのでいちいちガス漏れがおさまった後遮断手段4を開けに客先に赴くという不要な出動を防ぐことができる。
【0022】このようにして前述のガス遮断装置によりガス使用量の大きさにかかわらず定期的にガス流量を検出するので、ガス漏れ最中に更にガス器具の使用が発生しても即座にガス供給を停止でき漏れたガスへの引火を防止できる。
【0023】(実施例2)図2は本発明の実施例2のガス遮断装置である。図2において、図1及び図4と同一機能を有する構成要素には同一番号を付し説明は省略する。
【0024】16は間欠駆動手段で、流速検出手段を定期的に駆動し極力電源(例えば、電源に電池を使用している場合等)容量を削減する。
【0025】次に上記構成の動作を説明する。ガス遮断装置設置後、流量計測は以下のように行う。間欠駆動手段16が流速検出手段11を定期的に駆動する。又、間欠駆動手段16は使用している流量域毎に間欠駆動周期を変えて計測する。流速検出手段11で流路を介し使用している媒体の流速を検出する。更に検出した流速信号を流速演算手段12で流速値に換算し、流量演算手段13で流量値を求める。求めた流量値を積算し需要家のガス使用量を求め、ガス販売事業者がガス料金の請求を行ったり、又LPGならばガス容器の交換の目安とする。
【0026】一方で、ガス漏れ検出手段9でガス器具使用場所が所定濃度以上のガス漏れ状態であるのを検知するとその信号を遮断判定手段14に出力する。遮断判定手段14ではガス漏れ検出信号と共に流量演算手段13からの流量信号が流量ゼロかどうかを判定する。その結果流量ゼロでないならば、ガス器具使用中であり、遮断信号を遮断手段4に出力する。流速検出手段11により間欠的に例えば数秒間隔で流速検知を行うと、その時の流速がわかりかつ流量が求めることができる。従って、ガス器具の使用流量が500Kcal/hと小さくなっても従来の計量手段5では1回計測するのに2分かかっていたが、今回は数秒で500Kcal/h相当の流量を検出できる。
【0027】即ち流量の大小に計測時間が延びたりすることが無く同じ計測周期で流量値を求めることが出来る。ガスコンロ等で低流量で使用中に何らかの原因でガス漏れが発生しても、従来流量検知に2分と長時間かかっていたが、今回間欠駆動手段16で数秒間隔で定期的に流速検出手段11を駆動しているので短時間で流速を検出でき、即座に流路を遮断しガス流量の使用停止できるので、2分中に既に充分ガス漏れを発生しているところへ他のガス器具を使用し漏れているガスに引火するということがなく、火災の危険性を防止できる。尚、ガス漏れ検知時に定期的に流量計測を行った時、ガス未使用中だった場合でも遮断手段4を即遮断せず、即ち不要な遮断をさせないのでいちいちガス漏れがおさまった後遮断手段4を開けに客先に赴くという不要な出動を防ぐことができる。
【0028】このようにして前述のガス遮断装置によりガス使用量の大きさにかかわらず定期的にガス流量を検出するので、ガス漏れ最中に更にガス器具の使用が発生しても即座にガス供給を停止でき漏れたガスへの引火を防止できる。
【0029】(実施例3)図3は本発明の実施例3のガス遮断装置である。図3において、図1、図2及び図4と同一機能を有する構成要素には同一番号を付し説明は省略する。
【0030】図3は、流速検出手段11の一実施例で、超音波を用いて流速を検出する場合で以下の様に構成される。
【0031】図2で、16、17は振動子で、流路(配管)18の上流側および下流側に設けた超音波信号送受信の振動子である。振動子16は上流側に設置され、振動子17は下流側に設置される。19は切替手段で、振動子16、17は切替手段19により送信手段20や受信手段21に接続される。例えば、送信手段20より出力されたバースト信号が上流側の振動子16より下流側の振動子17に伝達される。下流側振動子16は受信手段21に伝送する。22は繰返手段で、前述の動作を繰返し行い、いわゆるシングアラウンド計測系を構成する。23は伝播時間計測手段で、上流側振動子16から下流側振動子17への伝達時間を累積し伝達時間を求める。次に、切替手段19は下流側振動子17に送信手段20を接続し上流側振動子16に向かって超音波を送信し、上流側振動子16は超音波を検出すると、受信手段21に伝送する。後は前述と同じ動作を実施する。検出した伝搬時間は流速演算手段15に出力され、求めた伝播時間をもとに流速を求める。
【0032】次に上記構成の動作を説明する。ガス遮断装置設置後、流量計測は以下のように行う。流路18内で、斜交設置された上流側の振動子16、下流側の振動子17との間で繰返し超音波信号を送受信する。即ち、切替手段19により上流側の振動子17に送信手段20が接続され、一方受信手段21が下流側の振動子17に接続され、送信手段20より発射された信号を振動子16から振動子17を介し受信する。この動作を繰返手段22で設定された回数だけ行う。送信手段20より発射された超音波信号を受信手段21が受信する迄の伝搬時間を累積し伝搬時間計測手段23で求める。
【0033】次に切替手段19は、振動子16、17に接続する送信手段20および受信手段21を切替える。即ち、下流側の振動子21に送信手段24を接続し発射した超音波信号を上流側の振動子16に接続された受信手段21を介し受信する。同様に、繰返手段22で設定された回数だけ行う。送信手段20より発射された超音波信号を受信手段21が受信する迄の伝搬時間を累積し伝搬時間計測手段23で求める。以上から上流から下流へ超音波信号を発射した時の伝播時間と下流から上流へ超音波信号を発射した時の伝播時間とから流速演算手段15で流速を求める。求めた流速値より流量演算手段16で流量を求める。図3でAは流量の流れる方向を示している。
【0034】従って、器具を使用していない時は伝播時間差はないが、器具を使用している時は伝播時間差を生じ、下式で流量が求められる。流速V、流路断面積S、信号伝播距離D信号伝播方向とガス流れ方向との角度θ、上流から下流振動子への信号伝播時間t1、下流から上流振動子への信号伝播時間t2とすると流量値Q(L/h)は流量Q=V×S=(D/(2COSθ))×(1/t1−1/t2) ×S(L/h)となる。
【0035】一方で、ガス漏れ検出手段9でガス器具使用場所が所定濃度以上のガス漏れ状態であるのを検知するとその信号を遮断判定手段14に出力する。遮断判定手段14ではガス漏れ検出信号と共に流量演算手段13からの流量信号が流量ゼロかどうかを判定する。その結果流量ゼロでないならば、ガス器具使用中であり、遮断信号を遮断手段4に出力する。流速検出手段12により例えば数秒間隔で或いは連続して流速検知を行うと、その時の流速がわかりかつ流量が求めることができる。従って、ガス器具の使用流量が500Kcal/hと小さくなっても従来の計量手段5では1回計測するのに2分かかっていたが、今回は数秒で500Kcal/h相当の流量を検出できる。即ち流量の大小に計測時間が延びたりすることが無く同じ計測周期で流量値を求めることが出来る。ガスコンロ等で低流量で使用中に何らかの原因でガス漏れが発生しても、従来流量検知に2分と長時間かかっていたが、今回流速検出手段11で数秒毎或いは連続して流速検知し、或いは間欠駆動手段16等により数秒間隔で定期的に流速検出手段11を駆動しているので短時間で流速を検出でき、即座に流路18を遮断しガス流量の使用停止できるので、2分中に既に充分ガス漏れを発生しているところへ他のガス器具を使用し漏れているガスに引火するということがなく、火災の危険性を防止できる。尚、ガス漏れ検知時に定期的に流量計測を行った時、ガス未使用中だった場合でも遮断手段4を即遮断せず、即ち不要な遮断をさせないのでいちいちガス漏れがおさまった後遮断手段4を開けに客先に赴くという不要な出動を防ぐことができる。
【0036】このようにして前述のガス遮断装置によりガス使用量の大きさにかかわらず定期的にガス流量を検出するので、ガス漏れ最中に更にガス器具の使用が発生しても即座にガス供給を停止でき漏れたガスへの引火を防止できる。
【0037】
【発明の効果】以上の説明から明らかのように本発明の請求項1によれば、ガスを供給する流路の流速を検出する流速検出手段と、前記流速検出手段より流体の流速を求める流速演算手段と、前記流速より流体の流量を演算する流量演算手段と、ガス漏れを検出するガス漏れ検出手段と、前記流量演算手段とガス漏れか否か判定する前記ガス漏れ検出手段の信号とからガス使用を停止するかどうか判定する遮断判定手段と、前記遮断判定手段の信号で流路を遮断する遮断手段とを設けており、流速検出手段により流速を検出し流速検出手段で流速を求め更に流量演算手段で流量値を求めるので流量の大小に係わらず計測周期が変化しないためガス漏れ発生時流量値が零以外ならば即座にガスの使用を停止させ、即ち既にガス器具は燃焼停止しており漏れたガスに引火する危険性がなく且つ火災防止となり、一方ガス流量監視を行いつつ遮断するので不要な遮断によるガス販売事業者の出動を抑制できガスの復旧も速くでき使い勝手も向上し、安全性も向上する効果がある。
【0038】また請求項2によれば、ガスを供給する流路の流速を検出する流速検出手段と、前記流速検出手段を周期的に駆動する間欠駆動手段と、前記流速検出手段より流体の流速を求める流速演算手段と、前記流速より流体の流量を演算する流量演算手段と、ガス漏れを検出するガス漏れ検出手段と、前記流量演算手段とガス漏れか否か判定する前記ガス漏れ検出手段の信号とからガス使用を停止するかどうか判定する遮断判定手段と、前記遮断判定手段の信号で流路を遮断する遮断手段とを設けており、間欠駆動手段により定期的に流速検出手段を駆動し、流速検出手段により流速を検出し流速検出手段で流速を求め更に流量演算手段で流量値を求めるので流量の大小に係わらず計測周期が変化しないためガス漏れ発生時流量値が零以外ならば即座にガスの使用を停止するので、漏れたガスにおり引火する危険性がなく且つ火災防止となり、一方ガス流量監視を行いつつ遮断するので不要な遮断によるガス販売事業者の出動を抑制できガスの復旧も速くでき使い勝手も向上し、安全性も向上する効果がある。
【0039】また請求項3によれば、流速検出手段は、上流と下流とに超音波の伝播方向と流体の流れ方向とが斜交するように設置された一対の振動子と、前記振動子から超音波を送信する送信手段と、前記振動子で超音波を受信する受信手段と、前記振動子の送信、受信を切替える切替手段と、前記振動子間相互の超音波伝達を複数回繰返して行う繰返手段と、前記切替手段と連動して超音波伝播時間を計測する伝播時間計測手段とを設けており、定期的に斜交設置した振動子間で超音波信号を伝送しあい超音波信号の伝搬時間を計測し求めた伝搬時間より流量演算手段で流量値を求め、流量零以外が継続しているのを判定するので元圧変動があったり或いは流量の大小に係わらず計測周期が変化しないのでガス漏れ発生時流量値が零以外ならば即座にガスの使用を停止するため漏れたガスに引火する危険性がなく且つ火災防止となり、一方ガス流量監視を行いつつ遮断するので不要な遮断によるガス販売事業者の出動を抑制できガスの復旧も速くでき使い勝手も向上し、安全性も向上する効果がある。
【出願人】 【識別番号】000005821
【氏名又は名称】松下電器産業株式会社
【出願日】 平成10年10月12日(1998.10.12)
【代理人】 【識別番号】100097445
【弁理士】
【氏名又は名称】岩橋 文雄 (外2名)
【公開番号】 特開2000−121050(P2000−121050A)
【公開日】 平成12年4月28日(2000.4.28)
【出願番号】 特願平10−289098