| 【発明の名称】 |
小型風力発電装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】児山 仁
【氏名】本間 博和
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| 【要約】 |
【課題】運搬が容易であると共に風車回転時の安全性が高く、容易に電力を増加させることができ、電力を蓄積可能で任意電圧が出力可能な小型風力発電装置を提供することにある。
【解決手段】風の通路を形成する筒体と、電力を入出力するための連結部とを備えた筐体と、筒体から中心方向に突出する支持腕に回転自在に軸支されて筒体内に配設された風車と、風車の回転を電力に変換する発電手段とを備える風力発電ユニットが、連結部を介して他の風力発電ユニットと着脱自在に連結可能であると共に他の風力発電ユニットとの間で電力の授受が可能であることを特徴とする。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】人力で運搬移動が可能で、風力を電力に変換することで発電を行う小型風力発電装置において、風の通路を形成する筒体と、該電力を入出力するための連結部とを備えた筐体と、該筒体から中心方向に突出する支持腕に回転自在に軸支されて該筒体内に配設された風車と、該風車の回転を該電力に変換する発電手段とを備える風力発電ユニットが、該連結部を介して他の風力発電ユニットと着脱自在に連結可能であると共に他の風力発電ユニットとの間で電力の授受が可能であることを特徴とする小型風力発電装置。
【請求項２】前記電力を蓄積するために二次電池を前記風力発電ユニットに備えることを特徴とする請求項１記載の小型風力発電装置。
【請求項３】複数の前記風力発電ユニットを前記連結部を介して連結したことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の小型風力発電装置。
【請求項４】前記電力を蓄積するための二次電池と、該電力を入出力するための電池連結部を少なくとも１つ有する二次電池ユニットを備え、前記連結部及び該電池連結部を介して、少なくとも１つの前記風力発電ユニットと該二次電池ユニットとを連結すると共に該風力発電ユニットで発電した電力を該二次電池ユニットに蓄えることを特徴とする請求項１〜請求項３記載の小型風力発電装置。
【請求項５】前記電力を昇圧又は降圧するための変圧手段を、前記二次電池ユニットに備えたことを特徴とする請求項４記載の小型風力発電装置。
【請求項６】人力で運搬移動が可能で、風力を電力に変換することで発電を行う小型風力発電装置において、風の通路を形成する筒体と該電力を入出力するための連結部とを備えた筐体と、該筒体から中心方向に突出する支持腕に回転自在に軸支されて該筒体内に配設された風車と、該風車の回転を該電力に変換する発電手段とを備える風力発電ユニットと、該電力を入力するための電池連結部と、該電力を蓄積するための二次電池と、該電力を外部に出力するコネクタ部とを有する二次電池ターミナルとを備え、該連結部及び該電池連結部を介して、該二次電池ターミナルに少なくとも１つの該風力発電ユニットを着脱自在に連結すると共に該風力発電ユニットで発電した電力を該二次電池ターミナルに蓄えることを特徴とする小型風力発電装置。
【請求項７】前記電力を昇圧又は降圧するための変圧手段を、前記二次電池ターミナルに備えたことを特徴とする請求項６記載の小型風力発電装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、人力で運搬移動が可能な大きさで、風力により風車を回転させて発電を行う小型風力発電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、風力を電力に変換し電力を得るための風力発電装置としては、風車の羽根が大きい地上固定設置型のものがある。
【０００３】この風力発電装置の一例として実用新案登録第３０５４８１１号がある。同公報記載の発電装置は、翼とハブを有する風車と、該風車に直結される動力軸、増速機、軸受及び発電機と、これらを地上に固定支持する支柱とを備えている。増速機の出力軸は、発電機のロータに取り付けられている。また、発電機のコイルは増速機の本体に固定されている。
【０００４】翼に風を受けることにより風車が回転し、この回転が動力軸を介して増速機に伝えられる。増速機では、動力軸の回転をさらに増速させて発電機のロータを回転させる。ロータが回転することにより、発電機のコイルに電力が誘起され発電が行われる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記風力発電装置では、風車が大きく地上固定設置型であることから、大電力を必要とする場合には有効であるものの、キャンプなどの折に持ち運んでラジオを聞いたり小さな電灯を点灯する程度に使用することは困難である。
【０００６】また、風車の翼がむきだしになっていることから、高速で回転している風車に人が接触すると危険である。
【０００７】本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、運搬が容易であると共に風車回転時の安全性が高く、容易に電力を増加させることができ、電力を蓄積可能で任意電圧が出力可能な小型風力発電装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の小型風力発電装置は、風の通路を形成する筒体と、電力を入出力するための連結部とを備えた筐体と、筒体から中心方向に突出する支持腕に回転自在に軸支されて筒体内に配設された風車と、風車の回転を電力に変換する発電手段とを備える風力発電ユニットが、連結部を介して他の風力発電ユニットと着脱自在に連結可能であると共に他の風力発電ユニットとの間で電力の授受が可能であることを特徴とする。
【０００９】請求項２記載の小型風力発電装置は、電力を蓄積するために二次電池を風力発電ユニットに備えることを特徴とする。
【００１０】請求項３記載の小型風力発電装置は、複数の風力発電ユニットを連結部を介して連結したことを特徴とする。
【００１１】請求項４記載の小型風力発電装置は、電力を蓄積するための二次電池と、電力を入出力するための電池連結部を少なくとも１つ有する二次電池ユニットを備え、連結部及び電池連結部を介して、少なくとも１つの風力発電ユニットと二次電池ユニットとを連結すると共に風力発電ユニットで発電した電力を二次電池ユニットに蓄えることを特徴とする。
【００１２】請求項５記載の小型風力発電装置は、電力を昇圧又は降圧するための変圧手段を、二次電池ユニットに備えたことを特徴とする。
【００１３】請求項６記載の小型風力発電装置は、風の通路を形成する筒体と、電力を入出力するための連結部とを備えた筐体と、筒体から中心方向に突出する支持腕に回転自在に軸支されて筒体内に配設された風車と、風車の回転を電力に変換する発電手段とを備える風力発電ユニットと、電力を入力するための電池連結部と、電力を蓄積するための二次電池と、電力を外部に出力するコネクタ部とを有する二次電池ターミナルとを備え、連結部及び電池連結部を介して、二次電池ターミナルに少なくとも１つの風力発電ユニットを着脱自在に連結すると共に風力発電ユニットで発電した電力を二次電池ターミナルに蓄えることを特徴とする。
【００１４】請求項７記載の小型風力発電装置は、電力を昇圧又は降圧するための変圧手段を、二次電池ターミナルに備えたことを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の形態について図面を参照しながら具体的に説明する。図１〜図９は、第１の実施の形態を示す図面であり、図１０〜図１３は、第２の実施の形態を示す図面である。
【００１６】（実施の形態１）図１は（ａ）が本発明に係る小型風力発電装置の正面図、（ｂ）がその左側面図、（ｃ）がその底面図である。図２は図１のII−II線矢視概略断面図、図３は同電気配線図、図４は図１のIV−IV線矢視概略断面図、図５は同電気回路図である。図６は本発明に係る小型風力発電装置の一実施例を示す斜視図である。図７は本発明に係る小型風力発電装置の二次電池ユニットの一実施例を示す電気配線図、図８は同電気回路図である。図９は本発明に係る小型風力発電装置の風力発電ユニットを連結した状態を示す部分断面図である。
【００１７】図１〜図９において、小型風力発電装置１は、人力で運搬移動可能で、風力を電力に変換することで発電を行う発電装置である。風力発電ユニット５は、縦横約１２０ｍｍで厚み約２５ｍｍの直方体の筐体１０，１１で形成された風力発電を行うためのユニットである。風力発電ユニット５の重量は、約３００ｇである。風力発電ユニット５は、正面から背面に開口して貫通する筒体１０ａを備えている。この筒体１０ａは風の通路として形成されている。
【００１８】筐体１１から筒体１０ａの中心方向に向けて４本の支持腕１１ａが伸び、筒体１０ａの中心で連結されている。支持腕１１ａの中心には、風車２０が回転自在に軸支されており、筒体１０ａを通過する風によって回転させられる。尚、支持腕１１ａには筒体１０ａから中央方向に突出する支持腕カバー１０ｂにより覆われている。後述するコイル２２から伸びる電線は、この支持腕１１ａと支持腕カバー１０ｂとの間を通って、筐体１０，１１内の空間に導かれている。
【００１９】風車２０は、椀状のヨーク２３と、ヨーク２３の内底中央から起立するシャフト２４と、円筒状で周方向にＳ極とＮ極とが交互に形成されヨーク２３に挿嵌された磁石２５を備え、ヨーク２３の外側に、椀状の支持椀２８の周囲に面積の合計が約６０ｃｍ２の４枚の羽根２９を有する羽根部材２７が嵌着されている。
【００２０】風車２０の内側の支持椀１１ａの中央には、固定子鉄心２１が固定されている。固定子鉄心２１は、円盤状の鉄板を数枚重ね合わせ、軸を貫通するように穿設された軸孔と外周方向に開口する複数のスロットを有している。このスロットには電線が巻設されコイル２２が形成されている。尚、風車２０のシャフト２４は、固定子鉄心２１の軸孔を通過して、支持椀１１ａに軸支されている。そして、固定子鉄心２１の外周に、風車２０の磁石２５が位置している。風車２０及び固定子鉄心２１とにより発電手段が形成されている。この発電手段による発電量は電圧約４Ｖ、電流約３０ｍＡである。尚、本実施例で示す筐体１０，１１、羽根２９の大きさ及び発電量は、あくまでも一例であり、本実施例で示すような携帯可能な大きさは当然であるが、人力で運搬移動可能な範囲の大きさのものであれば、本発明に係わる各発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることはいうまでもない。
【００２１】風力発電ユニット５の内部には、図２、図３及び図５に示すように、基板１８及び二次電池１７が納められている。基板１８には、発電した電気を整流するためのダイオードＤ１〜Ｄ６やコンデンサＣ１が実装されている。二次電池１７は、発電した電力を蓄えるためのものである。尚、本実施の形態では二次電池１７を備えているが、必ずしも備えている必要はない。また、風力発電ユニット５の左側面に設けられた出力コネクタ１６は、他の風力発電ユニット５以外に電力を出力するためのコネクタであり、本実施の形態では丸ピン形状のコネクタを用いているが、風力発電ユニット５の電力を出力するのに十分な電気的耐久性を有するコネクタであれば、その種類を問わない。
【００２２】筐体１０，１１の上底面及び左右側面には、連結部１２，１３が設けられている。連結部１２，１３は、他の風力発電ユニット５と機械的及び電気的に連結するためのものである。連結部１３は、底面及び右側面に突出して設けられた凹型のソケット形状をしている。連結部１３の底面には、金属板を凸状に折り曲げた電極状の連結ピン１４ａ，１４ｂが突設されている。
【００２３】連結部１２は、上面及び左側面に突出して設けられた凸型のプラグ形状をしている。連結部１２の端面には、連結部１３に設けられた連結ピン１４ａ，１４ｂを挿嵌するための長方形の開口１２ａが設けられている。開口１２ａの内側には、連結ピン１４ａ，１４ｂを保持連結する金属板を凹状に折り曲げた連結プラグ１５ａ，１５ｂが設けられている。
【００２４】図３及び図５に示すように、連結ピン１４ａと連結プラグ１５ａとが接続されて正電極となっており、連結ピン１４ｂと連結プラグ１５ｂとが接続されて負電極となっている（図２、図４では連結ピン１４ａと連結プラグ１５ａ及び連結ピン１４ｂと連結プラグ１５ｂを接続する電線の図示を省略）。即ち、連結ピン１４ａと連結プラグ１５ａ及び連結ピン１４ｂと連結プラグ１５ｂはそれぞれ基板１８に対して並列接続されている。尚、本実施の形態においては、連結部１２，１３を各２個設けたが、連結部１２，１３の数は、他の風力発電ユニット５と連結可能な最低限の数（例えば、どちらか１つ）で構わない。また、連結部１２，１３の形状もこれに限られるものではなく、他の風力発電ユニット５と電気的及び機械的に連結可能の構造であればよい。
【００２５】二次電池ユニット７は、風力発電ユニット５に連結し、風力発電ユニット５で発電した電力を蓄えたり、電圧を調節するためのユニットである。二次電池ユニット７の上底面及び左側面には、風力発電ユニット５の連結部１２，１３と同型状の電池連結部３３，３４が設けられている。二次電池ユニット７の内部には、二次電池３０及び基板３２が設けられている。基板３２には、図８に示すように、電圧を昇圧又は降圧するためのレギュレータＤＣ及びコンデンサＣ１，Ｃ２が実装されている。レギュレータＤＣの規格は、例えば、二次電池３０として電圧１．５Ｖのアルカリ電池を用いた場合で、接続する機器が電圧３Ｖを必要とする場合には、入力電圧１．５Ｖで出力電圧３Ｖの昇圧型である。また、二次電池ユニット７の右側面に設けられた出力コネクタ３１は、電力を二次電池ユニット７の外部に取り出すためのコネクタであり、本実施の形態では丸ピン形状のコネクタを用いているが、二次電池ユニット７の電力を出力するのに十分な電気的耐久性を有するコネクタであれば、その種類を問わない。
【００２６】次に、本実施の形態における小型風力発電装置１の使用方法を説明する。１つの使用方法としては、風力発電ユニット５を単体で携帯運搬し、例えばキャンプ場などに持っていき、風当たりのよい場所に置く。そして、出力コネクタ１６を介してラジオや電灯を接続し、風力発電ユニット５で発電した電力で、それらの電気機器を動作させる。
【００２７】他の使用方法としては、図６に示すような方法がある。すなわち、８個の風力発電ユニット５と１つの二次電池ユニット７とを、連結部１２，１３及び電池連結部３３，３４を介して、正方形状に連結する（図９）。そして、屋外の風当たりのよい場所に置いて発電させる。また、発電した電力は二次電池１７，３０に蓄積されると共に、出力コネクタ３１を介して外部に出力される。
【００２８】本実施の形態で示す風力発電ユニット５及び二次電池ユニット７の電気回路構成によれば、各発電手段及び二次電池１７，３０が並列に接続されていることから、風力発電ユニット５が１つの場合と比べて、風力発電ユニット５の個数倍の電流容量の電力を得ることができる。尚、図６では風力発電ユニット５が８個と１つの二次電池ユニット７とを連結して一体とし、小型風力発電装置１を形成しているが、連結する数はこれに限定されるものではない。例えば、風力発電ユニット５を２つ連結して小型風力発電装置１を形成してもいいし、風力発電ユニット５と二次電池ユニット７とを１つづつ連結して小型風力発電装置１を形成してもよく、接続する電気機器の電源仕様にあわせた構成とすればよい。尚、本実施の形態においては、連結部１２，１３をもっぱら他の風力発電ユニット５と接続するためのものとして説明しているが、発電した電力を外部の電気機器に対して出力する出力コネクタとして使用することも可能である。
【００２９】本実施の形態に示す小型風力発電装置１によれば、風車２０が筐体１０，１１の筒体１０ａ内に収まっていることから、風車２０が運搬の邪魔になることなく運搬が容易であると共に、人体が風車２０に接触しにくく回転時の安全性を向上させることができる。
【００３０】また、風力発電ユニット５は他の風力発電ユニット５と連結可能になっていることから、１個の風力発電ユニット５では所望の電力を得られない場合には、風力発電ユニット５外での結線をすることなく、風力発電ユニット５を連結増設するのみで容易に電力を増加させることができる。
【００３１】また、容易に着脱可能であることから、各風力発電ユニット５及び二次電池ユニット７を連結させない状態にしておけば、運搬が容易である。
【００３２】また、風力発電ユニット５に二次電池１７を備えていることから、あらかじめ発電して蓄積した電力を使いたいときに使用することができる。そして、二次電池ユニット７を連結することにより、より大きな電力を蓄積可能である。また、二次電池ユニット７に変圧手段を備えることで、任意の電圧の電力を得ることが可能であり、電源電圧に制限されることなく各種の電気機器を駆動可能である。
【００３３】（実施の形態２）図１０は（ａ）が本発明に係る小型風力発電装置の風力発電ユニットの他の例を示す正面図、（ｂ）がその右側面図、（ｃ）がその底面図、図１１は同電気配線図である。図１２は本発明に係る小型風力発電装置の他の実施例を示す斜視図、図１３は同電気配線図である。
【００３４】図１０〜図１３において、風力発電ユニット６は、縦約１５０ｍｍ、横約１２０ｍｍで厚み約２５ｍｍの風力発電を行うためのユニットである。尚、風車４２及びその支持構造は実施の形態１と同様なので説明を省略する。また、発電能力につにいても実施の形態１の場合と同様である。
【００３５】風力発電ユニット６の内部には、図１０及び図１１に示すように、基板４５及び二次電池４３が納められている。基板４５には、発電した電気を整流するためのダイオードやコンデンサが実装されている。二次電池４３は、発電した電気を蓄えるためのものである。尚、本実施の形態では二次電池４３を備えているが、必ずしも備えている必要はない。風力発電ユニット６の底面には、連結板４１ａ，４１ｂが設けられている。連結板４１ａは金属製の正電極板であり、連結板４１ｂは金属製の負電極板であり、基板４５及び二次電池４３に接続されている。連結板４１ａ，４１ｂにより、風力発電ユニット６で発電した電力を、後述する二次電池ターミナル８に出力する。即ち、連結板４１ａ，４１ｂが二次電池ターミナル８との連結部となっている。
【００３６】また、風力発電ユニット６の底面に設けられた出力コネクタ４４は、風力発電ユニット６を単体で使用する場合に、外部に電力を出力するためのコネクタであり、本実施の形態では丸ピン形状のコネクタを用いているが、風力発電ユニット６の電力を出力するのに十分な電気的耐久性を有するコネクタであれば、その種類を問わない。風力発電ユニット６を単体で使用することがなければ、出力コネクタ４４自体を備える必要がない。尚、連結板４１ａ，４１ｂを出力コネクタ４４と同様の目的で使用することも可能である。
【００３７】二次電池ターミナル８は、図１２に示すように、直方体で両側面に風力発電ユニット６を連結支持するための電池連結部４７を計６個備えている。二次電池ターミナル８の底面には、円柱状の脚４９が設けられており、小型風力発電装置２を所望の高さを有して地面に載置可能している。電池連結部４７には、風力発電ユニット６の連結板４１ａ，４１ｂとピンコンタクトするための連結ピン４８ａ，４８ｂが突出して設けられている。また、二次電池ターミナル８の内部には、図１３に示すように、基板５１及び二次電池５２を備えている。そして、基板５１を介して、連結板４１ａと二次電池５２の正電極とが接続され、連結板４１ｂと二次電池５２の負電極とが接続されている。二次電池ターミナル８の左側面に設けられた出力コネクタ５０は、外部に電力出力するためのコネクタであり、本実施の形態では丸ピン形状のコネクタを用いているが、二次電池ターミナル８６の電力を出力するのに十分な電気的耐久性を有するコネクタであれば、その種類を問わない。
【００３８】次に、本実施の形態における小型風力発電装置２の使用方法を説明する。まず、図１２の矢印ｇに示すように、二次電池ターミナル８に風力発電ユニット６を電池連結部４７を介して勘合連結させる。そして、小型風力発電装置２の向きを、風車４２が風に向かうような向きにする。風車４２が回ることにより風力発電ユニット６で発電が行われ、電力が連結板４１ａ，４１ｂ及び連結ピン４８ａ，４８ｂを介して二次電池ターミナル８の二次電池５２に蓄えられる。また、出力コネクタ５０にラジオや電灯などを接続し、それらの電気機器に電力を供給する。
【００３９】本実施の形態の小型風力発電装置２によれば、風車４２が筐体内に収まっていることから、風車４２が運搬の邪魔になることなく運搬が容易であると共に、人体が風車４２に接触しにくく回転時の安全性を向上させることができる。
【００４０】また、電池連結部４７を介して二次電池ターミナル８に少なくとも１つの風力発電ユニット６を着脱自在に連結している。このため、１個の風力発電ユニット６では所望の電力を得られない場合には、二次電池ターミナル８と風力発電ユニット６との間で結線をすることなく、風力発電ユニット６を二次電池ターミナル８に連結増設するのみで容易に電力を増加させることができる。
【００４１】また、基板５１に電圧の昇圧又は降圧するための変圧手段であるレギュレータを設けることにより、任意の電圧の電力を得ることが可能であり、電源電圧に制限されることなく各種の電気機器を駆動可能である。
【００４２】尚、本実施の形態においては、６個の風力発電ユニット６を二次電池ターミナル８に連結したが、これに限られるものではなく、風力発電ユニット６の個数は必要な電力量により任意に設定することが可能である。また、風力発電ユニット６を２列に並べているが、配置も限定されるものではなく、例えば、放射状に配列してもよい。
【００４３】また、上記２つの実施の形態における風力発電ユニット５，６には、増速機構などの発電効率を向上させる機構を付加していないが、本発明に係わる各発明の要旨を逸脱しない範囲において増速機構などを種々追加可能であることはいうまでもない。
【００４４】尚、実施の形態１及び実施の形態２で使用している発電した電気を蓄えるための二次電池１７，３０，４３，５２は、ニッケルカドミニウム二次電池、ニッケル水素二次電池、リチウムイオン二次電池等の蓄電池の他、電気二重層キャパシタ等のコンデンサ等の電気を充放電可能なものであればよい。
【００４５】
【発明の効果】請求項１の発明によれば、風力発電ユニットは、風の通路を形成し風車を収容する筒体と、電力を入出力すると共に他の風力発電ユニットと連結可能とする連結部を備えた筐体を有している。このため、風車が筐体内に収まっており、風車が運搬の邪魔になることなく運搬が容易であると共に、人体が風車に接触しにくく回転時の安全性を向上させることができる。また、風力発電ユニットは他の風力発電ユニットと連結可能になっていることから、１個の風力発電ユニットでは所望の電力を得られない場合には、風力発電ユニット外での結線をすることなく、風力発電ユニットを連結増設するのみで容易に電力を増加させることができる。
【００４６】請求項２記載の発明によれば、風力発電ユニットに二次電池を備えていることから、あらかじめ発電して蓄積した電力を使いたいときに使用することができる。
【００４７】請求項４の発明によれば、小型風力発電装置が二次電池ユニットを有していることから、請求項２の効果に増して、より大きな電力を蓄積可能である。
【００４８】請求項５の発明によれば、二次電池ユニットに変圧手段を有していることから、任意の電圧の電力を得ることが可能であり、電源電圧に制限されることなく各種の電気機器を駆動可能である。
【００４９】請求項６の発明によれば、風力発電ユニットは、風の通路を形成し風車を収容する筒体と、電力を入出力する筐体を有している。このため、風車が筐体内に収まっており、風車が運搬の邪魔になることなく運搬が容易であると共に、人体が風車に接触しにくく回転時の安全性を向上させることができる。また、連結部を介して二次電池ターミナルに少なくとも１つの風力発電ユニットを着脱自在に連結している。このため、１個の風力発電ユニットでは所望の電力を得られない場合には、二次電池ターミナルと風力発電ユニットとの間で結線をすることなく、風力発電ユニットを二次電池ターミナルに連結増設するのみで容易に電力を増加させることができる。
【００５０】請求項７の発明によれば、二次電池ターミナルに変圧手段を有していることから、任意の電圧の電力を得ることが可能であり、電源電圧に制限されることなく各種の電気機器を駆動可能である。
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| 【出願人】 |
【識別番号】３９６０２０１３２
【氏名又は名称】株式会社システック
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| 【出願日】 |
平成１２年１０月２６日（２０００．１０．２６） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００９５６１４
【弁理士】
【氏名又は名称】越川 隆夫
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| 【公開番号】 |
特開２００１−２００７８０（Ｐ２００１−２００７８０Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年７月２７日（２００１．７．２７） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−３２６８３３（Ｐ２０００−３２６８３３） |
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