| 【発明の名称】 |
収納容器 |
| 【発明者】 |
【氏名】入野 光博
【氏名】入江 隆之
【氏名】松岡 寿浩
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| 【要約】 |
【課題】搬送が容易であるとともに、使用済燃料を効率良く冷却可能な収納容器を提供することにある。
【解決手段】キャスク１０は、使用済燃料集合体１４が収納されたほぼ円筒状のキャニスタ１６と、キャニスタの周囲を覆ったほぼ円筒状の外部容器１８と、を備え、この外部容器には、フィンユニット１２が脱着自在に装着されている。フィンユニットは、それぞれ外部容器の外面に対して放射状に延出しているとともに外部容器の軸方向に沿って延びた複数のフィン３０と、フィンを外部容器の外周面に保持した保持枠体３２と、各フィンを容器本体の外周面に押圧した押圧部３４と、を備えている。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】使用済燃料集合体が収納されたほぼ円筒状のキャニスタと、上記キャニスタの周囲を覆ったほぼ円筒状の外部容器と、上記外部容器に脱着自在に装着された冷却用のフィンユニットと、を備え、上記フィンユニットは、それぞれ上記外部容器の外面に対して放射状に延出しているとともに上記外部容器の軸方向に沿って延びた複数のフィンと、上記フィンを外部容器の外周面に保持した保持枠体と、上記フィンを上記容器本体の外周面に押圧した押圧手段と、を備えていることを特徴とする収納容器。
【請求項２】上記各フィンは、それぞれ上記外部容器の中心軸に対し傾斜して延びた分割面により、上記外部容器の放射方向に並んだ内側フィンおよび外側フィンに分割され、上記保持枠体は、上記複数のフィンの外周に設けられ上記外側フィンの径方向外方への移動を規制した環状枠を有し、上記押圧手段は、上記各フィンの内側あるいは外側フィンを上記外部容器の軸方向に沿って押圧し、上記分割面を介して上記内側フィンを上記外部容器の外周面に押付けた押圧部材を有していることを特徴とする請求項１に記載の収納容器。
【請求項３】上記各フィンの分割面は、上記外部容器の上端から下端に向かって外側に傾斜して延び、上記押圧部材は、上記保持枠体にねじ込まれているとともに、上記外側フィンの上端部を上記外部容器の下端側に向かって押圧した押圧ボルトを備えていることを特徴とする請求項２に記載の収納容器。
【請求項４】上記各フィンの分割面は、上記外部容器の上端から下端に向かって内側に傾斜して延び、上記押圧部材は、上記保持枠体にねじ込まれているとともに、上記内側フィンの上端部を上記外部容器の下端側に向かって押圧した押圧ボルトを備えていることを特徴とする請求項２に記載の収納容器。
【請求項５】上記各フィンの分割面は、上記外部容器の上端から下端に向かって外側に傾斜して延び、上記押圧部材は、上記保持枠体を通して上記内側フィンの上端部にねじ込まれ上記内側フィンを上記外部容器の軸方向に沿って外部容器の上端方向に押圧した押圧ボルトを備えていることを特徴とする請求項２に記載の収納容器。
【請求項６】上記各フィンの分割面は、上記外部容器の上端から下端に向かって内側に傾斜して延び、上記押圧部材は、上記保持枠体を通して上記外側フィンの上端部にねじ込まれ上記外側フィンを上記外部容器の軸方向に沿って外部容器の上端方向に押圧した押圧ボルトを備えていることを特徴とする請求項２に記載の収納容器。
【請求項７】上記各フィンは、それぞれ上記外部容器の中心軸に対し傾斜して延びた分割面により、径方向に並んだ内側フィン、中間フィン、外側フィンに分割され、上記中間フィンは、上記外部容器の下端側から上端側に向かって先細に形成され、上記保持枠体は、上記複数のフィンの外周に設けられ上記フィンの径方向外方への移動を規制した環状枠を有し、上記押圧手段は、上記保持枠体を通して上記中間フィンの上端部にねじ込まれ上記中間フィンを上記外部容器の軸方向に沿って外部容器の上端方向に引き上げ上記分割面を介して上記内側フィンを上記外部容器の外周面に押圧した押圧ボルトを備えていることを特徴とする請求項１に記載の収納容器。
【請求項８】上記各フィンは、それぞれ上記外部容器の中心軸に対し傾斜して延びた分割面により、径方向に並んだ内側フィン、中間フィン、外側フィンに分割され、上記中間フィンは、上記外部容器の上端端側から下端側に向かって先細に形成され、上記保持枠体は、上記複数のフィンの外周に設けられ上記フィンの径方向外方への移動を規制した環状枠を有し、上記押圧手段は、上記保持枠体にねじ込まれているとともに、上記中間フィンの上端部を上記外部容器の下端側に向かって押圧し上記分割面を介して上記内側フィンを上記外部容器の外周面に押付けた押圧ボルトを備えていることを特徴とする請求項１に記載の収納容器。
【請求項９】上記外部容器は、下端から上端に向かって先細のテーパ状に形成された外周面を有し、上記各フィンは、上記外部容器の軸方向に対し傾斜して延び上記外部容器の外周面に接触し内側縁と、上記外部容器の軸方向とほぼ平行に延びた外側縁と、を有し、上記保持枠体は、上記複数のフィンの外周に設けられ上記フィンの径方向外方への移動を規制した環状枠を有し、上記押圧手段は、上記各フィンを上記外部容器の軸方向に沿って押圧し、上記各フィンの内側縁を上記外部容器の外周面に押付けた押圧部材を有していることを特徴とする請求項１に記載の収納容器。
【請求項１０】上記外部容器は、中性子を遮蔽する樹脂により形成され上記キャニスタの外面を覆った樹脂容器と、上記樹脂容器の外側を覆った金属容器と、を備えていることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の収納容器。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、発熱を伴う放射性物質を搬送および収納するための収納容器、特に、脱着自在な冷却用のフィン構造体を備えた収納容器に関する。
【０００２】
【従来の技術】原子炉の使用済燃料に代表される高放射性物質は、解体処理されるとともに、プルトニウム等の再度燃料として使用可能な有用物質を回収するため、再処理される。そして、これらの使用済燃料は、再処理を行うまでの間、密閉された状態で貯蔵されている。このような高放射性物質の貯蔵方法としては、貯蔵プール等による湿式法、あるいは、金属収納容器等による乾式法が知られている。
【０００３】その内、乾式法は、水に代わり空気によって自然冷却を行う貯蔵方法であり、湿式法に比較して運転コストが低いことから注目を集め、開発が進められている。乾式法に用いる収納容器としては、使用済燃料が封入された筒状の金属密閉容器、いわゆるキャニスタと、このキャニスタの周囲を覆った外部容器とで構成されたものが提案されている。
【０００４】上記のような収納容器への使用済燃料の収納作業は、貯蔵プール内で行われる。そして、使用済燃料が封入された収納容器は、貯蔵プールから引き上げられた後、所定の貯蔵施設まで搬送され貯蔵される。
【０００５】収納容器に収納された使用済燃料は発熱するため、使用済燃料を長期間に亘って安全に貯蔵するためには、収納容器は、使用済燃料および収納容器自体を冷却する構造を備えていることが必要となる。冷却構造としては、収納容器の外面に複数の放熱フィンを取り付けて伝熱面積を増大し、対流冷却効率を向上させることが考えられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、通常、使用済燃料を収納した収納容器は、それ自体で数十トンないし百トンと非常に重く、また、放熱フィン自体も数トンの重さとなる。従って、冷却効率の向上を図るため大型の放熱フィンを収納容器に取り付けた場合、全体の重量が増加し、使用済燃料の収納作業、および収納容器の搬送作業に大掛かりな設備が必要になるとともに、作業に多大な時間を要する。
【０００７】また、重量を低減するために放熱フィンを小さくすると、冷却効率が低下し、収納容器の健全性を長期間に渡って維持することが困難になるとともに、使用済燃料の収納量を低減しなければならない。
【０００８】この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、搬送が容易であるとともに、使用済燃料を効率良く冷却可能な収納容器を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため、この発明に係る収納容器は、使用済燃料集合体が収納されたほぼ円筒状のキャニスタと、上記キャニスタの周囲を覆ったほぼ円筒状の外部容器と、上記外部容器に脱着自在に装着された冷却用のフィンユニットと、を備え、上記フィンユニットは、それぞれ上記外部容器の外面に対して放射状に延出しているとともに上記外部容器の軸方向に沿って延びた複数のフィンと、上記フィンを外部容器の外周面に保持した保持枠体と、上記フィンを上記容器本体の外周面に押圧した押圧手段と、を備えていることを特徴としている。
【００１０】上記のように構成された収納容器によれば、フィンユニットは外部容器に対して脱着自在に装着されているため、使用済燃料の収納作業時、および収納容器の搬送時には外部容器から取り外され、所定の貯蔵施設に搬送された後、外部容器に装着される。そのため、フィンユニットを取り外した状態で収納作業および搬送作業を行うことができ、重量増加による弊害を低減することができる。
【００１１】また、フィンユニットにおけるフィンを大型にした場合でも、収納作業および搬送作業に悪影響が及ぶことがなく、作業性を低下させることなく冷却効率の向上を図ることができる。従って、使用済燃料を長期間に亘って安全に貯蔵可能な収納容器を得ることができる。
【００１２】更に、各フィンは押圧手段によって外部容器の外周面に押圧されていることから、各フィンと外部容器との接触状態を改善し、すなわち、各フィンを外部容器に隙間なく接触させ、放熱性の向上を図ることができる。
【００１３】また、この発明に係る収納容器によれば、上記各フィンは、それぞれ上記外部容器の中心軸に対し傾斜して延びた分割面により、上記外部容器の放射方向に並んだ内側フィンおよび外側フィンに分割され、上記保持枠体は、上記外部容器に脱着自在に取り付けられているとともに、上記複数のフィンの外周に設けられ上記外側フィンの径方向外方への移動を規制した環状枠を有し、上記押圧手段は、上記各フィンの内側あるいは外側フィンを上記外部容器の軸方向に沿って押圧し、上記分割面を介して上記内側フィンを上記外部容器の外周面に押付けた押圧部材を有していることを特徴としている。
【００１４】更に、この発明に係る収納容器によれば、上記各フィンは、それぞれ上記外部容器の中心軸に対し傾斜して延びた分割面により、径方向に並んだ内側フィン、中間フィン、外側フィンに分割され、上記中間フィンは、上記外部容器の下端側あるいは上端側に向かって先細に形成され、上記保持枠体は、上記複数のフィンの外周に設けられ上記フィンの径方向外方への移動を規制した環状枠を有し、上記押圧手段は、上記保持枠体を通して上記中間フィンの上端部にねじ込まれ上記中間フィンを上記外部容器の軸方向に沿って外部容器の上端方向あるいは下端方向に押圧し上記分割面を介して上記内側フィンを上記外部容器の外周面に押圧した押圧ボルトを備えていることを特徴としている。
【００１５】上記構成の収納容器によれば、押圧部材あるいは押圧ボルトによって各フィンの一部を外部容器の軸方向に沿って押圧することにより、外部容器の外周面にフィンを押付け伝熱効率の向上を図ることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下図面を参照しながら、この発明の第１の実施の形態に係る収納容器について詳細に説明する。図１ないし図３に示すように、収納容器は、容器本体としてのキャスク１０と、このキャスクに脱着自在に装着されたフィンユニット１２と、を備えている。キャスク１０は、使用済燃料集合体１４が封入された円筒状のキャニスタ１６と、キャニスタの周囲を覆った外部容器１８と、によって構成されている。
【００１７】キャニスタ１６は、下端が閉塞されているとともに上端開口を有したほぼ筒状の容器本体２０を備えている。この容器本体２０は、例えばステンレス等の金属によって形成されている。また、容器本体２０の上端開口は、１次蓋２２および２次蓋２３によって気密に閉塞されている。そして、このキャニスタ１６内には、バスケット２４により支持された状態で、使用済燃料集合体１４が複数体封入されている。これらの使用済燃料集合体１４は、例えば、原子炉の使用済燃料であり、崩壊熱に伴う発熱と放射線の発生を伴う放射性物質を含んでいる。そして、キャニスタ１６は、封入された放射性物質が外部に漏洩しないよう、密閉構造を有している。
【００１８】外部容器１８は、キャニスタ１６の外面全体を覆った円筒状の樹脂容器２６を備え、この樹脂容器はボロンを含有した樹脂により形成され、中性子遮蔽体として機能する。更に、樹脂容器２６の外面は、例えば、炭素鋼等からなる金属容器２８によって覆われている。
【００１９】一方、キャスク１０を冷却するためのフィンユニット１２は、それぞれキャスクの外面に対して放射状に延出しているとともにキャスクの軸方向に沿って延びた複数、例えば、８枚のフィン３０と、これらのフィンをキャニスタの外周面に保持した保持枠体３２と、各フィンをキャスクの外周面に押圧した押圧部３４と、を備えている。
【００２０】各フィン３０は、キャスク１０の中心軸に対し傾斜して延びた分割面３６により、キャニスタの放射方向に並んだ内側フィン３０ａおよび外側フィン３０ｂに分割されている。各フィン３０の分割面３６は、キャスク１０の上端側から下端側に向かって外側に傾斜して延びている。また、図４に示すように、分割面３６において、内側フィン３０ａには分割面に沿って延びた断面Ｔ字状のガイド溝３８が形成され、外側フィン３０ｂには分割面に沿って延びているとともにガイド溝３８に摺動自在に係合したガイドリブ４０が形成されている。これにより、内側フィン３０ａおよび外側フィン３０ｂは、分割面３６に沿って互いに相対移動可能となっている。
【００２１】図１ないし図３に示すように、保持枠体３２は、互いに同軸的に配置された３つの環状枠４２と、それぞれ軸方向に延びこれらの環状枠を互いに連結した複数本の縦枠４４と、を有し、ほぼ円筒状の籠状に形成されている。最下端に位置した環状枠４２は内側に延出したフランジ４３を有している。
【００２２】そして、各フィン３０は外側フィン３０ｂが環状枠４２の内周面に接した状態に配置され、それぞれ環状枠により放射方向外方への移動が規制されている。また、各フィン３０は、各環状枠４２の内周面に設けられたガイド突起４６により、円周方向の移動が規制され所定位置に位置決めされている。
【００２３】また、押圧部３４は押え枠４８を備え、この押え枠は、環状の本体５０と本体から内方に向かって放射状に延びた８本の押えアーム５２とを有している。各押えアーム５２の基端部および先端部には、それぞれねじ孔が形成されている。そして、押圧部３４は、押え枠４８をキャスク１０に取り付けるための８本の固定ボルト５３、およびそれぞれフィン３０を押圧する８本の押圧ボルト５４を備えている。なお、フィンユニット１２の各構成部材は、例えば、炭素鋼等の金属によって形成されている。
【００２４】使用済燃料集合体が封入されているキャスク１０にフィンユニット１２を取り付ける場合、保持枠体３２によって放射状に保持されたフィン３０の中央に、キャスク１０を上方から同軸的に挿入した後、固定ボルト５５を用いて、最下部の環状枠４２に形成されたフランジ４３をキャスク１０の底壁に固定する。
【００２５】続いて、押え枠４８をキャスク１０の上端壁上に同軸的に配置するとともに、各押えアーム５２がフィン３０と整列するように位置合わせした後、固定ボルト５３を用いて、各押えアーム５２の先端部をキャスク１０の上端壁に固定する。この状態で、各押えアーム５２の基端部に形成されたねじ孔に押圧ボルト５４をねじ込み、その先端を外側フィン３０ｂの上端に押し当てる。
【００２６】そして、押圧ボルト５４を更にねじ込み外側フィン３０ｂをキャスク１０の軸方向に沿って下方へ押圧することにより、この外側フィンは分割面３６を介して内側フィン３０ａをキャスク１０の外周面に向かって押圧する。従って、内側フィン３０ａを含めて、各フィン３０は、キャスク１０の外周面、つまり、金属容器２８の外周面に押付けられ、密着した状態に保持される。
【００２７】以上の作業によりキャスク１０に対するフィンユニット１２の取り付けが完了する。フィンユニット１２を取り外す場合には、固定ボルト５３、５５を取り外し、押え枠４８をキャスクから取り外した後、キャスクを引き上げることにより、容易に取り外すことができる。
【００２８】以上のように構成された収納容器によれば、フィンユニット１２はキャスク１０に対して脱着自在であることから、フィンユニットを取り外した状態で、キャスクに対する使用済燃料の収納作業およびキャスクの搬送を行い、所定の貯蔵施設まで搬送された後、キャスクにフィンユニットを装着することができる。従って、収納作業および搬送時、フィンユニットに起因する重量増加を無くし、作業効率の向上および作業設備の簡素化を図ることが可能となる。
【００２９】また、フィンユニット１２におけるフィン３０を大型にした場合でも、収納作業および搬送作業に悪影響が及ぶことがなく、作業性を低下させることなく冷却効率の向上を図ることができる。更に、各フィンは押圧部３４によってキャスク１０の外周面に押圧されていることから、各フィン３０をキャスク１０の外周面に隙間なく接触させ、放熱性の向上を図ることができる。
【００３０】従って、冷却効率が高く、使用済燃料を長期間に亘って安全に貯蔵可能な収納容器を得ることができる。例えば、上記フィンユニット１２を用いることにより、発熱量が３２ｋｗ級の収納容器を設計可能となる。
【００３１】また、上述したように、フィンユニット１２を取り外した状態で、キャスク１０に対する使用済燃料の収納作業を行うことにより、キャスク１０を燃料貯蔵プールに浸漬した際、およびキャスク１０を燃料貯蔵プールから引き上げる際、放射性物質の付着を無くすことができ、安全性が向上する。
【００３２】なお、上述した第１の実施の形態では、各フィン３０の内、外側フィン３０ｂを軸方向下方に押圧することにより内側フィン３０ａをキャスク１０の外周面に押付ける構成としたが、図５（ａ）に示すように、内側フィン３０ａにねじ込まれた押圧ボルト５４により、この内側フィンを上方へ引き上げ分割面３６を介してキャスク１０の外周面に押付ける構成としてもよい。この場合、保持ボルト５７によって外側フィン３０ｂの軸方向の移動を規制する必要がある。
【００３３】また、各フィン３０の分割面３６は、キャスク１０の上端側から下端側に向かって内側に傾斜して延びた構成としても良く、この場合、図５（ｂ）に示すように、押圧ボルト５４により内側フィン３０ａを下方に押圧し、分割面３６を介してキャスク１０の外周面に押付ける構成、あるいは、図５（ｃ）に示すように、押圧ボルト５４により外側フィン３０ｂを上方に引き上げ、分割面３６を介してキャスク１０の外周面に押付ける構成とすることができる。
【００３４】次に、この発明の第２の実施の形態に係る収納容器について説明する。図６および図７に示すように、第２の実施の形態によれば、フィンユニット１２の各フィン３０は、それぞれキャスク１０の中心軸に対し傾斜して延びた２つの分割面３６により、径方向に並んだ内側フィン３０ａ、中間フィン３０ｃ、および外側フィン３０ｂに分割されている。中間フィン３０ｃは、キャスク１０の下端側から上端側に向かって先細に形成され、分割面３６を介して、内側および外側フィン３０ａ、３０ｂに摺動自在に密着している。
【００３５】また、押圧部３４の押え枠４８は、保持枠体３２における最上端の環状枠４２と一体に形成されている。そして、押圧部３４の各押圧ボルト５４は、押え枠４８を通して中間フィン３０ｃの上端にねじ込まれている。
【００３６】上記構成の第２の実施の形態によれば、キャスク１０にフィンユニット１２を装着した後、各押圧ボルト５４をねじ込んで中間フィン３０ｃを上方へ押圧することにより、分割面３６を介して内側フィン３０ａがキャスク１０側に押圧されキャスクの外周面に押付けられる。これにより、フィンユニット１２は、各フィン３０がキャスク１０の外周面に密着した状態で取り付けられる。
【００３７】なお、上記第２の実施の形態において、各フィン３０の中間フィン３０ｃは、キャスク１０の上端側から下端側に向かって先細に形成されていても良い。この場合、押圧ボルト５４によって中間フィン３０ｃの上端部を下方へ押圧し、分割面３６を介して内側フィン３０ａをキャスク１０の外周面に押付けるように構成される。
【００３８】図８および図９に示すように、この発明の第３の実施の形態に係る収納容器によれば、キャスク１０の樹脂容器および金属容器は、その外周面が、下端から上端に向かって先細のテーパ状に形成されている。
【００３９】また、フィンユニット１２の各フィン３０は、キャスク１０の軸方向に対し傾斜して延びキャスクの外周面に接触した内側縁と、キャスクの軸方向とほぼ平行に延びた外側縁と、を有している。各フィン３０の外側縁は、保持枠体３２を構成する環状枠４２の内周面に当接している。
【００４０】押圧部３４は押え枠４８は、複数の固定ボルト５３によってキャスク１０の上端面に取り付けられている。そして、押え枠４８にねじ込まれた８本の押圧ボルト５４は、それぞれの先端が対応するフィン３０の上端に当接している。
【００４１】上記構成の第３の実施の形態によれば、キャスク１０にフィンユニット１２を装着した後、各押圧ボルト５４をねじ込んでフィン３０ｃを下方へ押圧することにより、各フィン３０はキャスク１０側に押圧されキャスクの外周面に押付けられる。これにより、フィンユニット１２は、各フィン３０がキャスク１０の外周面に密着した状態で取り付けられる。
【００４２】上記のようにように構成された第２および第３の実施の形態に係る収納容器においても、前述した第１の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。すなわち、フィンユニット１２はキャスク１０に対して脱着自在であることから、フィンユニットを取り外した状態で、キャスクに対する使用済燃料の収納作業およびキャスクの搬送を行い、所定の貯蔵施設まで搬送された後、キャスクにフィンユニットを装着することができる。従って、収納作業および搬送時、フィンユニットに起因する重量増加を無くし、作業効率の向上および作業設備の簡素化を図ることが可能となる。
【００４３】また、フィンユニット１２におけるフィン３０を大型にした場合でも、収納作業および搬送作業に悪影響が及ぶことがなく、作業性を低下させることなく冷却効率の向上を図ることができる。更に、各フィンは押圧部３４によってキャスク１０の外周面に押圧されていることから、各フィン３０をキャスク１０の外周面に隙間なく接触させ、放熱性の向上を図ることができる。
【００４４】従って、冷却効率が高く、使用済燃料を長期間に亘って安全に貯蔵可能な収納容器を得ることができる。
【００４５】第２および第３の実施の形態において、他の構成は、前述した第１の実施の形態と同一であり、同一の部分には同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００４６】その他、この発明は上述した実施の形態に限定されることなく、この発明の範囲内で種々変形可能である。例えば、フィンユニットにおけるフィン数は必要に応じて増減可能であるとともに、フィンの形状、材質等は種々選択可能である。
【００４７】
【発明の効果】以上詳述したように、この発明の収納容器によれば、外部容器に対して脱着自在なフィンユニットを備え、このファンユニットは、使用済燃料の収納作業時、および収納容器の搬送時には外部容器から取り外され、所定の貯蔵施設に搬送された後、外部容器に装着される。そのため、フィンユニットにおけるフィンを大型にした場合でも、収納作業および搬送作業に悪影響が及ぶことがなく、作業性を低下させることなく冷却効率の向上を図ることができ、使用済燃料を長期間に亘って安全に貯蔵可能な収納容器を得ることができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００６２０８
【氏名又は名称】三菱重工業株式会社
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| 【出願日】 |
平成１２年９月１２日（２０００．９．１２） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００５８４７９
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴江 武彦 （外５名）
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| 【公開番号】 |
特開２００２−９０４９５（Ｐ２００２−９０４９５Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１４年３月２７日（２００２．３．２７） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−２７６７１７（Ｐ２０００−２７６７１７） |
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