説明

冷凍冷蔵庫

【課題】高価なコンデンサーや結露水で電気抵抗が低下する高抵抗な抵抗器を使用することなく、ユーザーが棚板に接触して起こす感電を確実に防止する。極めて高い安全性を確保しながら、棚板の近傍を均一な交流の電場にする。
【解決手段】冷凍冷蔵庫は、冷凍冷蔵庫内に交流の電場を発生させる電極2と、この電極2に接続してなる交流電源3とを備えており、交流電源3から供給される交流電圧を電極2に印加して、冷凍冷蔵庫内を交流の電場としている。冷凍冷蔵庫は、交流電源3の片方の出力端子3aを、どこにも接続しないオープン状態として、他方の出力端子3bのみを電極2に接続して、電極2で庫内に交流の電場を発生させている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、収納される食品などの収納物を交流の電場に配置して冷蔵ないし冷凍状態で保存する冷凍冷蔵庫に関する。
【背景技術】
【0002】
食品などの収納物を交流電場を与えて収納する冷凍冷蔵庫は開発されている。(特許文献1及び2参照)
【0003】
特許文献1の冷凍冷蔵庫は、図1に示すように、長期間鮮度を保って保存するために、ステンレス板の外壁81と樹脂板で構成した内壁82の間に断熱層86を設けた三層構造のパネルで冷蔵室80を形成し、樹脂板で構成した内壁82上に導電材で形成した棚受け85を設て、棚受け85に金属製の棚板84を取り付けている。棚板84の上を交流の電場とするために、交流電源83の一方の出力端子を外壁81に、他方の出力端子を棚板84に接続している。この冷凍冷蔵庫は、交流の高電圧が外壁81と棚板84に印加されて、交流の電場を発生させて、庫内の食品の鮮度を保持する。
【0004】
特許文献2の冷凍冷蔵庫は、食材を電場に置くことで、−3℃〜0℃の温度帯で、凍結させることなく保存する。この冷凍冷蔵庫は、図2に示すように、交流電源93のアース側を外壁91に、他方を外壁91から絶縁された金属製の棚板94に接続して、棚板94の上面から1cmの距離にある空間の空間電位を200V〜500Vとしている。さらに、交流電源93の周波数を50Hz〜100Hzとしている。この冷凍冷蔵庫は、棚板94と外壁91との間に高電圧の交流を印加して、0℃以下としても真水が凍らない状態を作り出して冷蔵する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2001−215074号公報
【特許文献2】特開2002−364968号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
以上の冷凍冷蔵庫は、外壁と棚板との間に高電圧の交流を印加する。この冷凍冷蔵庫は、棚板と外壁との間に交流の電場を発生させるので、棚板の表面全体に均一な交流の電場を発生できない。対向して配置する外壁と電極との間に静電場が形成されるからである。このため、この冷凍冷蔵庫は、食品を棚板のどこに置くかで電場による影響が変化してしまう欠点がある。
【0007】
ところで、以上の冷凍冷蔵庫は、交流の電場の空間電位を高くするために、交流電源の出力電圧を相当に高くする必要がある。ちなみに、特許文献1の冷凍冷蔵庫は、棚板に供給する電圧を500V〜1000Vとしている。外壁と棚板との間に高電圧を印加している冷凍冷蔵庫は、感電や漏電によって安全性が著しく阻害される欠点がある。冷凍冷蔵庫の外壁と棚板とに1000Vもの高電圧を印加している冷凍冷蔵庫は、外壁と棚板との間を長期間にわたって絶縁状態に保持するのは極めて難しい。とくに、冷凍冷蔵庫は冷却によって空気が過飽和な状態となって結露しやすく、結露水が絶縁を破壊して漏電の原因となる。さらに、外壁は相当に広い面積となるので、全ての領域において長期間にわたって絶縁状態を保持するのが極めて難しい。
【0008】
さらに、引用文献2の冷凍冷蔵庫は、図2に示すように、外壁91を交流電源93のシャーシーアース99に接続しているので、棚板94に電圧を印加する状態でユーザーが棚板94に接触すると感電する危険性がある。この弊害を避けるために、特許文献2の冷凍冷蔵庫は、冷凍冷蔵庫のドアを開くとオフになるドアスイッチ98を交流電源93の一次側に接続して、ドアを開くと交流電源93をオフに切り換えるようにしている。この冷凍冷蔵庫は、ドアスイッチ98が確実に動作する状態においてはユーザーの感電を防止できるが、ドアスイッチ98が故障して、ドアを開いてもオフに切り換えできなくなると、ドアを開いた状態で棚板94に高い電圧が印加されて、極めて危険な状態となる。
【0009】
さらに、特許文献2の冷凍冷蔵庫は、図2に示すように、トランス95の2次側に、アース抵抗96とアースコンデンサー97との直列回路を接続して2次側の電流を制限し、また、トランス95の2次側がショートする状態での1次側の電流も少なく制限している。アース抵抗96とアースコンデンサー97は、出力と直列に接続されるので、ユーザーが棚板94に接触して感電するときの電流を小さくできる。電気抵抗を5MΩとするアース抵抗96は、交流電源93の出力電圧を1000Vとしても、最大電流を0.5mAに制限する。ただ、アース抵抗96の電気抵抗は極めて高いので、結露水や付着する異物の吸湿などが原因で電気抵抗が低下することがあり、とくに経時的に電気抵抗が小さくなって、いつまでも高抵抗を保持できないことがある。アース抵抗96の電気抵抗が小さくなると、感電するときの電流を小さく制限できなくなって、危険な状態となることがある。さらに、引用文献2の冷凍冷蔵庫は、アースコンデンサー97を直列に接続しているので、このアースコンデンサー97のインピーダンスでもって、交流の平均電流を制限する作用はあるが、ユーザーが感電した直後の瞬間電流を制限することはできず、ドアスイッチ98がオフに切り換えられない状態で、ユーザーが棚板94に接触すると、極めて大きな感電ショックを受ける弊害がある。
【0010】
さらに、アースコンデンサーには極めて高耐圧のものを使用するので、部品コストが極めて高くなる欠点もある。ちなみに、引用文献2の冷凍冷蔵庫は、耐圧を2500V、静電容量を0.01μFとするアースコンデンサーを使用するが、このコンデンサーは極めて高耐圧で、しかも静電容量が大きいので、特殊なコンデンサーを使用することになって極めて高価となる。
【0011】
本発明は、以上の欠点を一挙に解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、高価なコンデンサーや結露水で電気抵抗が低下する高抵抗な抵抗器を使用することなく、ユーザーが棚板に接触して起こす感電を確実に防止でき、極めて高い安全性を確保しながら、棚板の近傍を均一な交流の電場にできるという理想的な特性を実現する冷凍冷蔵庫を提供することにある。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【0012】
本発明の冷凍冷蔵庫は、冷凍冷蔵庫内に交流の電場を発生させる電極2と、この電極2に接続してなる交流電源3とを備えており、交流電源3から供給される交流電圧を電極2に印加して、冷凍冷蔵庫内を交流の電場としている。冷凍冷蔵庫は、交流電源3の片方の出力端子3aを、どこにも接続しないオープン状態として、他方の出力端子3bのみを電極2に接続して、電極2で庫内に交流の電場を発生させている。
【0013】
以上の冷凍冷蔵庫は、高価なコンデンサーや結露水で電気抵抗が低下する高抵抗な抵抗器を使用することなく、ユーザーが棚板に接触して起こす感電を確実に防止でき、極めて高い安全性を確保しながら、棚板の近傍を均一な交流の電場にできるという理想的な特性を実現する。それは、以上の冷凍冷蔵庫が、交流電源の片方の出力端子のみを電極に接続して、他方の出力端子を外壁や棚板に接続することなくオープン状態としているからである。
【0014】
以上の冷凍冷蔵庫は、交流電源の片方の出力端子をオープン状態としているが、片方の出力端子を電極に接続しているので、交流電源に接続している電極からは電気力線が放射されて、その近傍に静電場を発生させる。交流電源3に接続されないオープン状態の出力端子3aは、等価回路としては、図8に示すように、極めて高い電気抵抗の抵抗21とコンデンサー22とを介して電極2に接続された状態となる。コンデンサー22は、直流に対しては無限大のインピーダンスを有するが、交流に対しては所定のインピーダンスとなって交流電流を流す。したがって、片方の出力端子3aをオープン状態としても、他方の出力端子3bを電極2に接続して、この電極2に交流を印加することで、電極2がアンテナのように庫内に交流の電場を発生させる。
【0015】
電極に交流電圧を印加する状態で、電極からの距離を波長λの1/100とする、いわゆる波長に対して電極に近い領域においては、交流の周波数で変化する静電場となる。交流電源の周波数を30Hz〜500Hzとすれば、この周波数における波長は10,000Km〜600Kmとなる。したがって、波長λの1/100は、電極から10Km〜6Km離れた位置となり、この領域にあっては、交流の周波数で変化する静電場となる。
【0016】
たとえば、携帯電話などの通信に使用される電波の周波数は、数MHz〜数GHzと極めて周波数が高いので、波長λの1/100は極めて電極に近い位置となる。たとえば、通信に使用される3GHzの交流は、波長がわずかに10cmとなるので、その1/100の範囲は、電極からわずかに1mm離れた領域となって、電極に極めて近い領域に特定される。ところが、本発明の冷凍冷蔵庫に使用する交流は、極めて周波数が低いので波長の1/100が10Km〜6Kmと極めて広い領域となり、この範囲が静電場となって、この領域を均一な交流の電場とすることができる。
【0017】
さらに、以上の冷凍冷蔵庫は、従来の冷凍冷蔵庫のように、板状の電極を対向して配置して、その間に静電場を発生させるのではない。一対の電極を対向するように配置する冷凍冷蔵庫は、電気力線が対向する電極の間に放射されて、外部にはほとんど放射されなくなるので、電極の間には均一に交流の電場を発生できるが、電極の外側には均一に交流の電場を発生できない。本発明の冷凍冷蔵庫は、片方の電極のみを、電波を放射するアンテナのように使用して、その電極の周囲に交流の電場を発生させる。以上の冷凍冷蔵庫は、以上の構造によって、電極の周囲には均一に交流の電場を発生でき、庫内を均一な交流の電場とすることができる。
【0018】
さらに、以上の冷凍冷蔵庫は、従来の冷凍冷蔵庫が、高抵抗な抵抗器と、高耐圧のコンデンサーを接続していたのに対し、片方の出力端子をオープン状態として何も接続しないので、これらの部品を使用する必要がない。さらに、交流電源の片方の出力端子をオープン状態として何も接続しないので、ユーザーが棚板に直接に接触しても感電することがない。それは、従来のように、交流電源の出力端子のシャーシーアース側を外壁等に接続することなく、オープン状態としているからである。片方の出力端子をオープン状態としている冷凍冷蔵庫は、棚板に接触してもユーザーを介して電流が流れることがない。ユーザーが棚板に接触して電流が流れるには、交流電源の両方の出力端子に電気的に接続される必要があるからである。
【0019】
さらに、本発明の冷凍冷蔵庫は、電極2を、冷凍冷蔵庫本体1から絶縁して配置してなる金属製の網材からなる金網電極5、又は複数の金属ロッド6Aを互いに離して平行に配置してなる格子電極6のいずれかからなる両面に貫通する孔やスリットを有する多孔プレートとすることができる。
【0020】
以上の冷凍冷蔵庫は、電極を金網電極や格子電極のいずれかとする多孔プレートとして電極の表面積を小さくして、交流電源の出力電流を小さくできる。また、交流電源の出力電流を小さくするにもかかわらず、庫内には均一に交流の電場を発生できる。それは、金網電極や格子電極の隙間が、交流電源の波長である10,000Km〜600Kmに比較して無視できる間隔となるからである。電極に隙間を設けても、その隙間が波長に比較して充分に小さい形状では、電極としての作用は隙間のないものと同じになる。したがって、多孔プレートとして電池に隙間を設けて流れる電流を少なくしながら、庫内に発生する交流の電場を板状の電極2と同じように均一にできる特徴がある。
【0021】
さらに、本発明の冷凍冷蔵庫は、電極2を冷凍冷蔵庫の棚に配置することができる。
以上の冷凍冷蔵庫は、電極を棚板に配置するので、棚板近傍を均一な交流の電場とすることができる。
【0022】
さらに、本発明の冷凍冷蔵庫は、交流電源3の出力電圧を3000V以上とすることができる。
以上の冷凍冷蔵庫は、電極に印加する交流電源の電圧を3000V以上と高くするので、庫内に発生させる交流の電場の空間電位を充分に高くできる。
【0023】
さらに、本発明の冷凍冷蔵庫は、交流電源3の出力周波数を30Hzないし500Hzとすることができる。
以上の冷凍冷蔵庫は、電極に供給する交流の周波数を30Hz〜500Hzとするので、食材をマイナス温度で凍結させることなく保存し、また、長期間鮮度を保って保存できる特徴がある。
【0024】
さらに、本発明の冷凍冷蔵庫は、電極2の面積を100平方センチ以上とすることができる。
以上の冷凍冷蔵庫は、電極の面積を100平方センチ以上と大きくするので、庫内に均一に交流の電場を発生できる。
【図面の簡単な説明】
【0025】
【図1】従来の冷凍冷蔵庫を示す垂直断面図である。
【図2】従来の他の冷凍冷蔵庫を示す概略構成図である。
【図3】本発明の一実施例にかかる冷凍冷蔵庫の概略構成図である。
【図4】棚板を金網電極とする一例を示す斜視図である。
【図5】棚板を格子電極とする一例を示す斜視図である。
【図6】交流電源の他の一例を示す回路図である。
【図7】図6に示す交流電源の交流出力の一例を示すグラフである。
【図8】本発明の一実施例にかかる冷凍冷蔵庫が電極近傍に静電場を発生させる原理図である。
【発明を実施するための形態】
【0026】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための冷凍冷蔵庫を例示するものであって、本発明は冷凍冷蔵庫を以下のものに特定しない。さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
【0027】
本発明の冷凍冷蔵庫は、例えば、野菜、果物、肉類、魚介類、穀類、加工食料品、ケーキ類などの食品を、鮮度や風味を保持しながら保存するのに使用される。図3の冷凍冷蔵庫は、食品を入れる庫内に交流の電場を発生させる電極2と、この電極2に接続している交流電源3とを備える。図の冷凍冷蔵庫は、交流電源3から供給される交流電圧を電極2に印加して、冷凍冷蔵庫内を交流の電場として食品を保存する。
【0028】
図3の冷凍冷蔵庫は、食品を載せる複数段の棚板4を庫内に水平に設けている。棚板4は、その上面に、あるいは下面に電極2を積層して配置している。電極2は、両面に貫通する孔やスリットを有する多孔プレートである。多孔プレートは、冷凍冷蔵庫本体1から絶縁して配置している金属製の網材である金網電極5、又は複数の金属ロッドを互いに離して平行に配置している格子電極6のいずれかである。
【0029】
金網電極5の網目と、格子電極6の金属ロッドの間隔は、孔やスリットの隙間を大きくして、交流電源3の隙間を広くするために、1cm〜3cmとする。ただし、この間隔は、5mm〜5cmとすることもできる。間隔を広くして、金網電極5と格子電極6の孔やスリットで設けられる隙間を大きくして、交流電源3の電流を少なくできる。反対に間隔を狭くすることで、棚板上面の交流の電場をより均一にできる。さらに、電極2は、好ましくは、全体の面積を100平方センチ以上とする。このように、電極の面積を100平方センチ以上と大きくすることで、庫内に均一に交流の電場を発生できる。
【0030】
図3の冷凍冷蔵庫は、棚板4に電極2を積層している。この電極2は、金網電極5を細い線材の金網とすることができ、また、格子電極6の金属ロッドを細いロッドとすることができる。ただし、本発明の冷凍冷蔵庫は、棚板を電極に併用することもできる。この棚板は、金属製の金網電極や格子電極で実現できる。棚板4の金網電極5は、図4に示すように、太い金属製の線材からなる枠体5Aを周囲に設けて、この枠体5Aに金網5Bを固定している。格子電極6は、図5に示すように、金属ロッド6Aの両端を端ロッド6Bに固定して、これを棚板4として使用する。
【0031】
電極2は、冷凍冷蔵庫本体1から絶縁して庫内に配置される。図3の冷凍冷蔵庫は、冷凍冷蔵庫本体1の外壁11を金属板とし、外壁11の内側に断熱材13を積層し、さらに断熱材13の内面にはプラスチック製の内壁12を設けている。棚板4は、内壁12に連結具14を固定して、この上に脱着できるように載せている。
【0032】
図3の冷凍冷蔵庫は、棚板4の電極2にリード線7を介して交流電源3を接続している。交流電源3は、片方の出力端子3aを全く何にも接続されないオープン状態として、他方の出力端子3bのみを電極2に接続して、高電圧の交流が印加される電極2でもって、庫内に交流の電場を発生させる。
【0033】
図3の冷凍冷蔵庫は、リード線7を電極2に接続している。この冷凍冷蔵庫は、電極2を確実に交流電源3に電気接続できる。ただ、図示しないが、連結具を金属製として、この連結具を、リード線を介して交流電源に接続することもできる。連結具14は絶縁材であるプラスチック製の内壁12に固定しているので、冷凍冷蔵庫本体1の外壁11から絶縁する状態で冷凍冷蔵庫本体1に固定される。この冷凍冷蔵庫は、電極2を連結具14に載せて連結具14とリード線7を介して交流電源3に接続できるので、電極2や棚板4を簡単に脱着して清掃などができる特徴がある。
【0034】
図3に示す交流電源3は、入力される商用電源を高電圧の交流に昇圧する電源トランス8を備えている。さらに、交流電源は、電源トランスの1次側に絶縁トランスを接続することもできる。この交流電源は、1次側に接続している絶縁トランスでもって、電源トランスの絶縁を向上してより安全に使用できる。
【0035】
交流電源3は、庫内の交流の電場を所定の電場とすることができるように、出力電圧を3000V以上とする。冷凍冷蔵庫は、空間電位を200V〜500Vとして、氷点を降下できる。本発明の冷凍冷蔵庫は、従来の冷凍冷蔵庫のように対向する電極2を設けて交流の電場を発生させるのではない。交流電源3の一方の出力端子3bにのみを電極2に接続して、庫内に交流の電場を発生させる。この冷凍冷蔵庫は、対向電極を交流電源に接続している従来の冷凍冷蔵庫よりも交流電源3の出力電圧を高くすることで、庫内を均一に所定の空間電位とすることができる。したがって、本発明の冷凍冷蔵庫は、出力電圧を3000V以上として、庫内の空間電位を設定値とする。好ましくは、交流電源3の出力電圧を30000Vとして、庫内を好ましい空間電位とすることができる。交流電源3の出力電圧を高くして、庫内の空間電位を高くすることができる。ただ、交流電源の出力電圧を高くすると、交流電源の絶縁が難しくなる。したがって、交流電源の出力電圧は、たとえば3000Vないし50000V、さらに好ましくは、5000Vないし40000Vとする。
【0036】
図3の交流電源3は、電源トランス8で商用電源を昇圧するので、出力電圧や周波数を変更できない。図6は出力電圧と周波数を調整できする交流電源3を示している。この交流電源3は、入力される商用電源を整流する整流回路31と、この整流回路31で整流された直流を交流に変換するDC/ACインバータ32を備えている。DC/ACインバータ32は、昇圧トランス33と、この昇圧トランス33の1次側に接続しているスイッチング素子34と、このスイッチング素子34をオンオフに接続して、出力電圧と周波数とを調整する制御回路35と、昇圧トランス34の2次側に接続しているフィルター36とを備えている。
【0037】
昇圧トランス33は、1次側巻き線33Aの中間タップ33aを整流回路31のプラス側に、1次側巻き線33Aの両端をスイッチング素子34を介して整流回路31のマイナス側に接続している。制御回路35は、一方のスイッチング素子34をオンオフに切り換えるタイミングと、他方のスイッチング素子34をオンオフに切り換えるタイミングとを繰り返して、2次側巻き線33Bに、図7に示すパルス状の交流を出力する。パルス状の交流は、フィルター36を通過して、サイン波に近い交流信号に変換される。フィルター36は、交流電源3から出力される周波数よりも高い周波数を減衰させる低域通過フィルターで、パルス状の交流を綺麗な交流として出力する。
【0038】
この交流電源3は、制御回路35がスイッチング素子34をオンオフに切り換えるデューティーで、出力電圧を調整できる。オフ時間に対してオン時間を長くして、交流電源3の出力電圧を高くできる。また、制御回路35が、スイッチング素子34を交互にオンオフに切り換えるタイミングの周期で、出力される交流の周波数を調整できる。したがって、制御回路35でスイッチング素子34をオンオフに制御して、出力電圧と周波数を自由に調整できる。この交流電源3は、出力電圧と周波数とを調整して、保存する食品に最適な交流の電場の空間電位と周波数とに設定できる。
【産業上の利用可能性】
【0039】
本発明は、収納される食品などの収納物を交流の電場に配置して保存する冷凍冷蔵庫として、感電を確実に防止しながら極めて高い安全性を確保できる。
【符号の説明】
【0040】
1…冷凍冷蔵庫本体
2…電極
3…交流電源 3a…出力端子
3b…出力端子
4…棚板
5…金網電極 5A…枠体
5B…金網
6…格子電極 6A…金属ロッド
6B…端ロッド
7…リード線
8…電源トランス
11…外壁
12…内壁
13…断熱材
14…連結具
21…抵抗
22…コンデンサー
31…整流回路
32…DC/ACインバータ
33…昇圧トランス 33A…1次側巻き線
33a…中間タップ
33B…2次側巻き線
34…スイッチング素子
35…制御回路
36…フィルター
80…冷蔵室
81…外壁
82…内壁
83…交流電源
84…棚板
85…棚受け
86…断熱層
91…外壁
93…交流電源
94…棚板
95…トランス
96…アース抵抗
97…アースコンデンサー
98…ドアスイッチ
99…シャーシーアース

【特許請求の範囲】
【請求項1】
冷凍冷蔵庫内に交流の電場を発生させる電極(2)と、この電極(2)に接続してなる交流電源(3)とを備え、交流電源(3)から供給される交流電圧が電極(2)に印加されて、冷凍冷蔵庫内を交流の電場とする冷凍冷蔵庫において、
前記交流電源(3)の片方の出力端子(3a)がどこにも接続されないオープン状態であって、他方の出力端子(3b)にのみが電極(2)に接続されて、電極(2)で庫内に交流の電場を発生させるようにしてなることを特徴とする冷凍冷蔵庫。
【請求項2】
前記電極(2)が、冷凍冷蔵庫本体(1)から絶縁して配置してなる金属製の網材からなる金網電極(5)、又は複数の金属ロッド(6A)を互いに離して平行に配置してなる格子電極(6)のいずれかからなる両面に貫通する孔やスリットを有する多孔プレートである請求項1に記載される冷凍冷蔵庫。
【請求項3】
前記電極(2)が冷凍冷蔵庫の棚に配置されてなる請求項1又は2に記載される冷凍冷蔵庫。
【請求項4】
前記交流電源(3)の出力電圧が3000V以上である請求項1ないし3のいずれかに記載される冷凍冷蔵庫。
【請求項5】
前記交流電源(3)の出力周波数が30Hzないし500Hzである請求項1ないし4のいずれかに記載される冷凍冷蔵庫。
【請求項6】
前記電極(2)の面積が100平方センチ以上である請求項1ないし5のいずれかに記載される冷凍冷蔵庫。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【公開番号】特開2012−241970(P2012−241970A)
【公開日】平成24年12月10日(2012.12.10)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−111894(P2011−111894)
【出願日】平成23年5月18日(2011.5.18)
【出願人】(592197108)徳島県 (30)
【出願人】(391017931)株式会社山本鉄工所 (8)
【Fターム(参考)】