JPH0777720B2 - ウォータージェット用ノズル - Google Patents
ウォータージェット用ノズルInfo
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- JPH0777720B2 JPH0777720B2 JP63295513A JP29551388A JPH0777720B2 JP H0777720 B2 JPH0777720 B2 JP H0777720B2 JP 63295513 A JP63295513 A JP 63295513A JP 29551388 A JP29551388 A JP 29551388A JP H0777720 B2 JPH0777720 B2 JP H0777720B2
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- jet nozzle
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- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 9
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 description 12
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
- B05B17/00—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups
- B05B17/04—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods
- B05B17/06—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods using ultrasonic or other kinds of vibrations
- B05B17/0607—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods using ultrasonic or other kinds of vibrations generated by electrical means, e.g. piezoelectric transducers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
- B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
- B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
- B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
- B06B1/06—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
- B06B1/0644—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using a single piezoelectric element
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B26—HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
- B26F—PERFORATING; PUNCHING; CUTTING-OUT; STAMPING-OUT; SEVERING BY MEANS OTHER THAN CUTTING
- B26F3/00—Severing by means other than cutting; Apparatus therefor
- B26F3/004—Severing by means other than cutting; Apparatus therefor by means of a fluid jet
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
- F16K31/004—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by piezoelectric means
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
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- Forests & Forestry (AREA)
- Perforating, Stamping-Out Or Severing By Means Other Than Cutting (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、高速で流体を噴射し、そのエネルギーによ
り各種材料の切削あるいは加工を行なう目的で使用され
るウォータージェット用ノズルに関し、特に、噴射する
流体の流量または圧力に変動または脈動を与える機構を
備えることにより、切削効率の改善を図ったウォーター
ジェット用ノズルに関するものである。
り各種材料の切削あるいは加工を行なう目的で使用され
るウォータージェット用ノズルに関し、特に、噴射する
流体の流量または圧力に変動または脈動を与える機構を
備えることにより、切削効率の改善を図ったウォーター
ジェット用ノズルに関するものである。
［従来の技術］ これまでの噴射する流体の流量または圧力に変動または
脈動を与える機構を備えたウォータージェット用ノズル
としては、Paper presented at 7th International Sym
posium on Jet Cutting Technologyに記載されたような
構造のものが知られている。
脈動を与える機構を備えたウォータージェット用ノズル
としては、Paper presented at 7th International Sym
posium on Jet Cutting Technologyに記載されたような
構造のものが知られている。
すなわち、発振器を用いて磁わい変換器の励磁コイルに
高周波電流を流し、この時発生する磁場の力により振動
子を振動させ、この振動をウォータージェット用ノズル
内の流体に伝え、もってウォータージェット用ノズルか
ら噴射する流体の流量または圧力を変動または脈動せし
める構造である。
高周波電流を流し、この時発生する磁場の力により振動
子を振動させ、この振動をウォータージェット用ノズル
内の流体に伝え、もってウォータージェット用ノズルか
ら噴射する流体の流量または圧力を変動または脈動せし
める構造である。
このような従来のウォータージェット用ノズルでは、励
磁コイルを流れる電流の変動をいったん励磁コイル内に
発生する磁場の変動におきかえ、この磁場の力により振
動子を振動させ、その振動をウォータージェット用ノズ
ル内の流体に伝えているために、ウォータージェット用
ノズルから噴射する流体に非常に高い周波数の変動また
は脈動を与えることはできなかった。
磁コイルを流れる電流の変動をいったん励磁コイル内に
発生する磁場の変動におきかえ、この磁場の力により振
動子を振動させ、その振動をウォータージェット用ノズ
ル内の流体に伝えているために、ウォータージェット用
ノズルから噴射する流体に非常に高い周波数の変動また
は脈動を与えることはできなかった。
すなわち、ウォータージェット用ノズルの流体に非常に
高い周波数の変動を与えるため、励磁コイルに流れる高
周波電流の周波数を高くしたとしても、振動子の慣性の
ため、振動子が磁場の変化に追従せず、ある一定の周波
数以上の変動または脈動をウォータージェット用ノズル
から噴射する流体に与えることはできなかった。
高い周波数の変動を与えるため、励磁コイルに流れる高
周波電流の周波数を高くしたとしても、振動子の慣性の
ため、振動子が磁場の変化に追従せず、ある一定の周波
数以上の変動または脈動をウォータージェット用ノズル
から噴射する流体に与えることはできなかった。
さらに、変動または脈動を与える機構は励磁コイルと振
動子の２つの部品からなり、構造が複雑であった。
動子の２つの部品からなり、構造が複雑であった。
［発明が解決しようとする課題］ この発明が解決しようとする課題は、簡単な機構で、か
つ、噴射する流体に非常に高い周波数の変動または脈動
を与えることができるウォータージェット用ノズルを提
供することにある。
つ、噴射する流体に非常に高い周波数の変動または脈動
を与えることができるウォータージェット用ノズルを提
供することにある。
［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するため、この発明に係るウォータージ
ェット用ノズルにおいては、次のような手段を採用して
いる。
ェット用ノズルにおいては、次のような手段を採用して
いる。
すなわち、高圧の流体の入口である開口部を有する胴
と、胴により外部と隔てられ高圧の流体が流通する圧力
室と、胴を貫通して圧力室を外部に開口させる細孔とを
有するウォータージェット用ノズルにおいて、その胴の
内部の圧力室内に、中空の筒状とした圧電素子を、その
中空部分が高圧の流体の流れの方向に向くようにし、か
つ圧電素子の内外側に高圧の流体の流路を形成して取付
け、この圧電素子に時間とともに変化する電圧を印加す
るための電圧源を接続している。
と、胴により外部と隔てられ高圧の流体が流通する圧力
室と、胴を貫通して圧力室を外部に開口させる細孔とを
有するウォータージェット用ノズルにおいて、その胴の
内部の圧力室内に、中空の筒状とした圧電素子を、その
中空部分が高圧の流体の流れの方向に向くようにし、か
つ圧電素子の内外側に高圧の流体の流路を形成して取付
け、この圧電素子に時間とともに変化する電圧を印加す
るための電圧源を接続している。
［作 用］ この発明に係るウォータージェット用ノズルにおいて
は、ウォータージェット用ノズルの開口部より圧力室内
に高圧の流体を供給して細孔より噴射せしめ、取付けら
れた圧電素子に非常に高い周波数の高周波交流電圧等を
印加する。それによってウォータージェット用ノズルの
細孔から噴射する流体の流量または圧力を非常に高い周
波数で変動または脈動させることができる。
は、ウォータージェット用ノズルの開口部より圧力室内
に高圧の流体を供給して細孔より噴射せしめ、取付けら
れた圧電素子に非常に高い周波数の高周波交流電圧等を
印加する。それによってウォータージェット用ノズルの
細孔から噴射する流体の流量または圧力を非常に高い周
波数で変動または脈動させることができる。
また、圧電素子は、それをウォータージェット用ノズル
の圧力室内で用いる場合に、一方向からの水圧の作用に
対して非常に脆いことが実験的に確かめられているが、
圧電素子の断面形状を中空筒状として、ウォータジェッ
ト用ノズルの胴内の圧力室内に、その圧電素子の中空部
分が高圧の流体の流れの方向に向くようにし、かつ圧電
素子の内外側に高圧の流体の流路を形成し、内外両方向
から水圧が均等に作用する構造としているので、その問
題の解決を図ることができるばかりでなく、高圧の流体
に接する圧電素子の振動面の面積が大きくなるので、圧
電素子の振動の振幅が非常に小さいという問題にも対処
することができる。
の圧力室内で用いる場合に、一方向からの水圧の作用に
対して非常に脆いことが実験的に確かめられているが、
圧電素子の断面形状を中空筒状として、ウォータジェッ
ト用ノズルの胴内の圧力室内に、その圧電素子の中空部
分が高圧の流体の流れの方向に向くようにし、かつ圧電
素子の内外側に高圧の流体の流路を形成し、内外両方向
から水圧が均等に作用する構造としているので、その問
題の解決を図ることができるばかりでなく、高圧の流体
に接する圧電素子の振動面の面積が大きくなるので、圧
電素子の振動の振幅が非常に小さいという問題にも対処
することができる。
［実施例］ 第１図はこの発明の一実施例を示すものである。この実
施例のウォータージェット用ノズルは、高圧の流体の入
口である開口部１を有する胴２と、胴２により外部と隔
てられ高圧の流体が流通する圧力室３と、胴２を貫通し
圧力室３を外部に開口させる細孔４とを有し、その胴２
の内部の圧力室３内に、中空の筒状とした圧電素子５
を、その中空部分が圧力室３内における高圧の流体の流
れの方向に向くように、かつ圧電素子５の内外側に高圧
の流体の流路を形成して、支え７により取付けている。
そして、この圧電素子５の極板８から導出されたリード
線９は、リード線付高圧用ブッシング11を介してウォー
タージェット用ノズルの胴２の外部に引き出し、時間と
ともに変化する電圧を印加するための電圧源10に接続し
ている。
施例のウォータージェット用ノズルは、高圧の流体の入
口である開口部１を有する胴２と、胴２により外部と隔
てられ高圧の流体が流通する圧力室３と、胴２を貫通し
圧力室３を外部に開口させる細孔４とを有し、その胴２
の内部の圧力室３内に、中空の筒状とした圧電素子５
を、その中空部分が圧力室３内における高圧の流体の流
れの方向に向くように、かつ圧電素子５の内外側に高圧
の流体の流路を形成して、支え７により取付けている。
そして、この圧電素子５の極板８から導出されたリード
線９は、リード線付高圧用ブッシング11を介してウォー
タージェット用ノズルの胴２の外部に引き出し、時間と
ともに変化する電圧を印加するための電圧源10に接続し
ている。
なお、圧電素子５の極板８及びリード線９は、エポキシ
樹脂等を用いて絶縁被覆しておく必要がある。支え７の
構造は、図示したものに限らず、適宜の形状・構造に形
成することができる。また、圧電素子５に印加する電圧
は、その電圧値が時間とともに振動または脈動する任意
波形のものであればよく、そのため電圧源10としては、
高周波交流電圧源、パルス電圧源等を用いることがで
き、それによって、例えば、立ち上がりの鋭い波形やパ
ルス状波形の振動または脈動を加え、加工速度等を向上
させることもできる。
樹脂等を用いて絶縁被覆しておく必要がある。支え７の
構造は、図示したものに限らず、適宜の形状・構造に形
成することができる。また、圧電素子５に印加する電圧
は、その電圧値が時間とともに振動または脈動する任意
波形のものであればよく、そのため電圧源10としては、
高周波交流電圧源、パルス電圧源等を用いることがで
き、それによって、例えば、立ち上がりの鋭い波形やパ
ルス状波形の振動または脈動を加え、加工速度等を向上
させることもできる。
上記構成を有するウォータージェット用ノズルにおいて
は、その胴２の開口部より圧力室３内に高圧の流体を供
給して細孔４より噴射せしめ、この時、圧電素子５に非
常に高い周波数の高周波交流電圧等を印加すれば、ウォ
ータージェット用ノズルの細孔４から噴射する流体の流
量または圧力が高い周波数で変動または脈動する。
は、その胴２の開口部より圧力室３内に高圧の流体を供
給して細孔４より噴射せしめ、この時、圧電素子５に非
常に高い周波数の高周波交流電圧等を印加すれば、ウォ
ータージェット用ノズルの細孔４から噴射する流体の流
量または圧力が高い周波数で変動または脈動する。
圧電素子５は、それをウォータージェット用ノズルの圧
力室３内で用いる場合に、一方向からの水圧の作用に対
して非常に脆いことが実験的に確かめられているが、圧
電素子５を上述したような中空の筒状とし、それをウォ
ータジェット用ノズルの圧力室３内に、その圧電素子５
の中空部分が高圧の流体の流れの方向に向くようにし、
かつ圧電素子５の内外側に高圧の流体の流路を形成させ
て支え７により保持させ、内外両方向から水圧が均等に
作用する構造とすると、上述の圧電素子の脆さの問題の
解決を図ることができると同時に、圧電素子５の振動が
面積の大きい振動面から高圧の流体に直接伝えられ、内
部の流体に振動を加える効果を高めることができる。
力室３内で用いる場合に、一方向からの水圧の作用に対
して非常に脆いことが実験的に確かめられているが、圧
電素子５を上述したような中空の筒状とし、それをウォ
ータジェット用ノズルの圧力室３内に、その圧電素子５
の中空部分が高圧の流体の流れの方向に向くようにし、
かつ圧電素子５の内外側に高圧の流体の流路を形成させ
て支え７により保持させ、内外両方向から水圧が均等に
作用する構造とすると、上述の圧電素子の脆さの問題の
解決を図ることができると同時に、圧電素子５の振動が
面積の大きい振動面から高圧の流体に直接伝えられ、内
部の流体に振動を加える効果を高めることができる。
特に、上記ウォータージェット用ノズルにおいては、圧
電素子５を用いているため、従来の磁わい変換器を用い
たものに比べて、その細孔４から噴射する流体の流量ま
たは圧力の振動または脈動の周波数を、数MHzのオーダ
ーの非常に高い周波数まで上げるとができ、それによっ
て切削等の加工速度を飛躍的に向上させることができ
る。
電素子５を用いているため、従来の磁わい変換器を用い
たものに比べて、その細孔４から噴射する流体の流量ま
たは圧力の振動または脈動の周波数を、数MHzのオーダ
ーの非常に高い周波数まで上げるとができ、それによっ
て切削等の加工速度を飛躍的に向上させることができ
る。
［発明の効果］ ウォータージェット用ノズルより高速で流体を噴射し、
そのエネルギーにより各種材料の切削、掘削あるいは加
工を行なう場合、その切削機構として、対象物に衝突す
る流体の圧力または流量が振動または脈動することによ
り対象物が繰り返し疲労破壊し、破壊された部分が流体
の流れにより次々と除去されることにより切削が進行し
ていくことが知られている。
そのエネルギーにより各種材料の切削、掘削あるいは加
工を行なう場合、その切削機構として、対象物に衝突す
る流体の圧力または流量が振動または脈動することによ
り対象物が繰り返し疲労破壊し、破壊された部分が流体
の流れにより次々と除去されることにより切削が進行し
ていくことが知られている。
したがって、対象物に衝突する流体の流量または圧力の
振動または脈動の周波数を高くすればするほど、切削速
度は向上するわけではあるが、従来の方法では、磁わい
変換器の励磁コイルに高周波電流を流し、発生する磁場
により振動子を振動させてノズル内の流体に伝えるよう
にしているため、励磁コイルに流れる高周波電流の周波
数を高くしても、振動子の慣性のため、振動子が磁場の
変化に追従できず、振動または脈動の周波数を数十kHz
程度までしか上げることができなかった。
振動または脈動の周波数を高くすればするほど、切削速
度は向上するわけではあるが、従来の方法では、磁わい
変換器の励磁コイルに高周波電流を流し、発生する磁場
により振動子を振動させてノズル内の流体に伝えるよう
にしているため、励磁コイルに流れる高周波電流の周波
数を高くしても、振動子の慣性のため、振動子が磁場の
変化に追従できず、振動または脈動の周波数を数十kHz
程度までしか上げることができなかった。
しかるに、上述した本発明のウォータージェット用ノズ
ルによれば、圧電素子を用いてその振動または脈動を直
接的にウォータージェット用ノズル内の流体に伝えるた
め、その細孔から噴射する流体の流量または圧力の振動
または脈動の周波数を数MHzのオーダーの非常に高い周
波数まで上げることができ、それによって切削等の加工
速度を飛躍的に向上させることができる。
ルによれば、圧電素子を用いてその振動または脈動を直
接的にウォータージェット用ノズル内の流体に伝えるた
め、その細孔から噴射する流体の流量または圧力の振動
または脈動の周波数を数MHzのオーダーの非常に高い周
波数まで上げることができ、それによって切削等の加工
速度を飛躍的に向上させることができる。
しかも、本発明によれば、ウォータージェット用ノズル
内の流体に任意の波形の振動または脈動を加えることが
できるので、立ち上がりの鋭い波形やパルス状波形の振
動または振動を加えるなどの手段により、加工速度を向
上させることもできる。
内の流体に任意の波形の振動または脈動を加えることが
できるので、立ち上がりの鋭い波形やパルス状波形の振
動または振動を加えるなどの手段により、加工速度を向
上させることもできる。
第１図は本発明の実施例の構成を示す要部断面図、第２
図は第１図のＡ−Ａ′線での断面図である。 １……開口部、２……胴、３……圧力室、４……細孔、 ５……圧電素子、10……電圧源。
図は第１図のＡ−Ａ′線での断面図である。 １……開口部、２……胴、３……圧力室、４……細孔、 ５……圧電素子、10……電圧源。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 半田 啓二 茨城県つくば市小野川16番３ 工業技術院 公害資源研究所内 (56)参考文献 実開 昭61−205800（ＪＰ，Ｕ)
Claims (1)
- 【請求項１】高圧の流体の入口である開口部を有する胴
と、胴により外部と隔てられ高圧の流体が流通する圧力
室と、胴を貫通して圧力室を外部に開口させる細孔とを
有するウォータージェット用ノズルにおいて、その胴の
内部の圧力室内に、中空の筒状とした圧電素子を、その
中空部分が高圧の流体の流れの方向に向くようにし、か
つ圧電素子の内外側に高圧の流体の流路を形成して取付
け、この圧電素子に時間とともに変化する電圧を印加す
るための電圧源を接続したことを特徴とするウォーター
ジェット用ノズル。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63295513A JPH0777720B2 (ja) | 1988-11-22 | 1988-11-22 | ウォータージェット用ノズル |
| US07/428,938 US5020724A (en) | 1988-11-22 | 1989-10-30 | Nozzle for water jet cutting |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63295513A JPH0777720B2 (ja) | 1988-11-22 | 1988-11-22 | ウォータージェット用ノズル |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02145296A JPH02145296A (ja) | 1990-06-04 |
| JPH0777720B2 true JPH0777720B2 (ja) | 1995-08-23 |
Family
ID=17821591
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63295513A Expired - Lifetime JPH0777720B2 (ja) | 1988-11-22 | 1988-11-22 | ウォータージェット用ノズル |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5020724A (ja) |
| JP (1) | JPH0777720B2 (ja) |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0591173U (ja) * | 1992-05-08 | 1993-12-10 | 三相電機株式会社 | モ−タ−のロ−タ−の冷却用羽根 |
| GB9304626D0 (en) * | 1993-03-06 | 1993-04-21 | Bournemouth University Higher | A device for cleaning macroscopic structures |
| US5934389A (en) * | 1993-07-06 | 1999-08-10 | Ramsey; Mark S. | Method for increasing hydraulic efficiency of drilling |
| JPH10213041A (ja) | 1997-01-31 | 1998-08-11 | Yamaha Motor Co Ltd | 内燃機関用液体噴射装置 |
| DE19904640A1 (de) * | 1999-02-05 | 2000-08-10 | Wittenstein Gmbh & Co Kg | Verfahren zum Trennen oder Entfernen einer biologischen Struktur, insbesondere Knochen |
| US6634928B2 (en) | 2001-11-09 | 2003-10-21 | International Business Machines Corporation | Fluid jet cutting method and apparatus |
| CA2543714C (en) | 2003-11-03 | 2011-06-07 | Vln Advanced Technologies Inc. | Ultrasonic waterjet apparatus |
| US7896539B2 (en) * | 2005-08-16 | 2011-03-01 | Bacoustics, Llc | Ultrasound apparatus and methods for mixing liquids and coating stents |
| DE102005060715A1 (de) * | 2005-12-19 | 2007-06-21 | Siemens Ag | Papiermaschine mit einer oder mehreren Ventilvorrichtungen |
| JP4311483B2 (ja) * | 2007-08-10 | 2009-08-12 | セイコーエプソン株式会社 | 液体噴射装置およびそれを用いた手術器具 |
| DE102013005857A1 (de) * | 2013-04-08 | 2014-10-09 | Schwindt Hydraulik Gmbh | Verfahren zur meißellosen Erstellung von Bohrlöchern für Tiefbohrungen sowie meißelloses Bohrsystem zur Durchführung des Verfahrens |
| CZ2013871A3 (cs) | 2013-11-11 | 2015-08-19 | Ăšstav geoniky AV ÄŚR, v. v. i. | Nástroj a hydrodynamická tryska pro generování vysokotlakého pulzujícího paprsku kapaliny bez kavitace a nasycených par |
| DE102014225247A1 (de) * | 2014-12-09 | 2016-06-09 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zum Flüssigkeitsstrahlschneiden |
| DE102014225904A1 (de) * | 2014-12-15 | 2016-06-16 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zum Flüssigkeitsstrahlschneiden |
| JP7396824B2 (ja) * | 2019-07-02 | 2023-12-12 | 株式会社ディスコ | 超音波水噴射装置 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
1988
- 1988-11-22 JP JP63295513A patent/JPH0777720B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1989
- 1989-10-30 US US07/428,938 patent/US5020724A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02145296A (ja) | 1990-06-04 |
| US5020724A (en) | 1991-06-04 |
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