多出力電源回路

【課題】過電圧検出時におけるサイリスタの導通状態を簡単に解除することができる多出力電源回路を提供する。
【解決手段】入力電圧Viをスイッチングしたスイッチング電圧が入力される一次巻線N1および二次巻線N2、N3を有するトランスTと、二次巻線N3に誘起された交流電圧を直流化手段6で直流化して出力電圧Vo2を出力する直流出力回路5と、直流化手段の出力側に接続されたトランジスタQ2を、サイリスタSCRを導通状態にしてオフさせて過電圧保護動作する過電圧保護回路7と、過電圧保護回路の出力側に分離自在に設けられ、該過電圧保護回路から出力された直流電圧が入力されるDC−DCコンバータ9と、過電圧保護回路の出力側とDC−DCコンバータの入力側を分離可能にする接続手段8とが備えられ、接続手段で過電圧保護回路の出力側とDC−DCコンバータの入力側とが分離されるとき、サイリスタを通じて流れる電流経路が遮断される。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、多出力電源回路、より詳細には、接続手段を介して過電圧保護回路の出力側に着脱自在に接続されたDC/DCコンバータを備えた多出力電源回路に関するものである。
【背景技術】
【0002】
近年、一次巻線および複数の二次巻線を有するトランスと、複数の二次巻線のそれぞれに接続された複数の直流出力回路とを備えた多出力電源回路が知られている(例えば、特許文献1の図6参照)。
この複数の直流出力回路の少なくとも1つは、二次巻線に誘起された交流電圧を、当該二次巻線に接続された一対の出力ラインに設けられた直流化手段(整流平滑回路)およびDC/DCコンバータによって直流安定化して、所定の出力電圧を出力するようになっている。
【0003】
また、このような出力電圧の過電圧を検出する過電圧検出回路(一対の出力ライン間に直列接続されたツェナーダイオードおよび抵抗からなる回路)と、この過電圧検出回路が過電圧を検出した場合に、一対の出力ラインに接続された負荷回路を保護する(過電圧保護動作を実行する)過電圧保護回路を備えた電源回路が知られている(例えば、特許文献2の図1参照)。
この過電圧保護回路は、一方の出力ラインに介装されたトランジスタと、このトランジスタの入力端とベースの間に接続された抵抗と、アノード側がこのベースに接続され、カソード側が他方の出力ラインに接続され、ゲートが過電圧検出回路に接続されたサイリスタとを備える。この過電圧保護回路では、過電圧検出時(過電圧保護動作時)に、サイリスタが導通状態となって、トランジスタがオフ状態となる。
【0004】
さらに、図4に示すように、特許文献1のような多出力電源回路において、コネクタを介して特許文献2のような過電圧保護回路の出力側に着脱自在に接続されたDC/DCコンバータを備えたものが応用化されている。
この多出力電源回路1’は、一次巻線N1および複数の二次巻線N2、N3を有するトランスTと、複数の二次巻線N2、N3にそれぞれ接続された直流出力回路2、5’とを備える。
直流出力回路2は、整流ダイオードD1および平滑コンデンサC1からなる直流化手段3と、制御回路4とを備える。
直流出力回路5’は、二次巻線N3に接続された一対の出力ラインL1、L2に設けられた、整流ダイオードD2および平滑コンデンサC2からなる直流化手段6と、過電圧保護回路7’およびDC/DCコンバータ9からなる電圧安定化手段と、過電圧検出回路10とを備える。
【0005】
一次巻線N1には、FETQ1からなるスイッチング手段によって入力電圧Viがスイッチングされたスイッチング電圧が入力される。
直流出力回路2は、二次巻線N2に誘起された交流電圧を直流化手段3で直流化して、出力電圧Vo1を出力する。この出力電圧Vo1は、制御回路4が出力側の電圧に基づいてFETQ1をPWM制御するフィードバック制御により、安定化される。
直流出力回路5’は、二次巻線N3に誘起された交流電圧を、直流化手段6および電圧安定化手段(7’、9)によって直流安定化して、一対の出力端子から所定の出力電圧Vo2を出力する。
【0006】
過電圧保護回路7’は、トランジスタ(NPNトランジスタ)Q2、抵抗R2、サイリスタSCR、ツェナーダイオードZD2およびコンデンサC3を含む。
トランジスタQ2は、直流化手段6からのびる一方の出力ラインL1に介装されている。抵抗R2は、トランジスタQ2の入力端(コレクタ)とベースの間に接続されている。サイリスタSCRのアノード側はトランジスタQ2のベースに接続され、カソード側は直流化手段6からのびる他方の出力ラインL2に接続されている。ツェナーダイオードZD2は、他方の出力ラインL2とトランジスタQ2のベースの間に接続されている。コンデンサC3は、他方の出力ラインL2とサイリスタSCRのゲートの間に接続されている。
【0007】
DC/DCコンバータ9は、コネクタ8’を介して過電圧保護回路7’に着脱自在に接続される。DC/DCコンバータ9は一対の入力部および出力部を有する。
【0008】
過電圧検出回路10は、DC/DCコンバータ9の出力部から出力される過電圧(コンデンサC5の両端間電圧)を検出するものであって、一対の出力ラインL1、L2間に直列接続された抵抗R1、ツェナーダイオードZD1および抵抗R3からなる。
【0009】
コネクタ8’は、過電圧保護回路7’の出力側に接続された第1コネクタ8A’と、DC/DCコンバータ9の入力側(入力部)に接続された第2コネクタ8B’とからなる。
第1コネクタ8A’は、トランジスタQ2の出力端(エミッタ)に接続された端子P1と、サイリスタSCRのカソードに接続された端子P2と、サイリスタSCRのゲートに接続された端子P3を有する。
第2コネクタ8B’は、DC/DCコンバータ9の一方の入力部に接続された端子P4と、DC/DCコンバータ9の他方の入力部に接続された端子P5と、過電圧検出回路10のツェナーダイオードZD1および抵抗R3の接続点に接続された端子P6とを有する。
第1コネクタ8A’の端子P1、P2およびP3は、それぞれ第2コネクタ8B’の端子P4、P5およびP6と接続可能になっている。
【0010】
次に、この多出力電源回路1’の一連の動作(過電圧検出から過電圧保護解除に至るまでの動作)について説明する。なお、多出力電源回路1’は入力電圧Viの供給を受けているものとする。
【0011】
まず、コネクタ8’(第1コネクタ8A’および第2コネクタ8B’)を接続する。
この接続状態(端子P1、P2およびP3がそれぞれ端子P4、P5およびP6に接続された状態)において、DC/DCコンバータ9の故障等によって出力電圧Vo2が過電圧となると、抵抗R3の両端に電圧が生じ、過電圧検出回路10が出力電圧Vo2の過電圧を検出する。
そして、サイリスタSCRのゲート電圧がゲートトリガ電圧以上になって、サイリスタSCRが導通状態となり、当該導通状態を維持する保持電流が一方の出力ラインL1から抵抗R2およびサイリスタSCRを経由して他方の出力ラインL2へ至る電流経路で流れる。この時、トランジスタQ2のベースが他方の出力ラインL2に短絡され、トランジスタQ2はオフ状態となる。その結果、出力電圧Vo2はゼロとなる。
なお、出力電圧Vo2がゼロとなると、抵抗R3の両端電圧がゼロとなって、サイリスタSCRのゲート電圧もゲートトリガ電圧以下となるが、平滑コンデンサC2の両端電圧が比較的高い状態では、上記電流経路で保持電流が流れ続けるので、サイリスタSCRは導通状態となったままである。このため、この導通状態を解除するためには、(1)入力電圧Viの供給を一時的に停止して、平滑コンデンサC2の両端電圧を十分低下させて、保持電流をゼロにするか、あるいは、(2)保持電流と逆方向の逆電流を強制的に流して、サイリスタSCRを強制的に消弧させる消弧手段(図示略)を用いなければならない。
【0012】
次に、コネクタ8A’、8B’の分離(切り離し)を行う。
最後に、故障の原因と推定されるDC/DCコンバータ9を交換して新たなDC/DCコンバータ9を接続した第2コネクタ8B’と第1コネクタ8A’を再び接続する。
【0013】
しかしながら、この多出力電源装置1’では、DC/DCコンバータ9を交換した後に、上記(1)または(2)の方法により、サイリスタSCRの導通状態を解除しなければ出力電圧Vo2の出力を再開することができないので、必要以上の手間や時間がかかり、Vo2以外の出力Vo1も停止する必要があったり、余分な消弧手段が必要となったりする等、過電圧検出時におけるサイリスタSCRの導通状態を簡単に解除することができないという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0014】
【特許文献1】特開2001−268908号公報
【特許文献2】特開平5−30747号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0015】
本発明の目的は、過電圧検出時におけるサイリスタの導通状態を簡単に解除することができる多出力電源回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0016】
上記課題を解決するため、本発明は、入力電圧をスイッチング手段によってスイッチングしたスイッチング電圧が入力される一次巻線、および、複数の二次巻線を有するトランスと、前記複数の二次巻線のうちの少なくとも1つに誘起された交流電圧を直流化手段で直流化して、所定の出力電圧を出力する直流出力回路と、前記直流化手段の出力側に接続されたトランジスタを、サイリスタを非導通状態から導通状態にしてオフさせることで過電圧保護動作を実行する過電圧保護回路と、前記過電圧保護回路の出力側に分離自在に設けられ、該過電圧保護回路から出力された直流電圧が入力されるDC−DCコンバータと、前記過電圧保護回路の出力側と前記DC−DCコンバータの入力側とを分離可能にする接続手段とを備え、前記接続手段によって前記過電圧保護回路の出力側と前記DC−DCコンバータの入力側とが分離されるとき、前記サイリスタを通じて流れる電流経路が遮断されることを特徴とする多出力電源回路としたものである。
【0017】
この構成では、トランスと、直流化手段を含む直流出力回路と、直流化手段に接続されたトランジスタを、サイリスタを導通状態にしてオフさせて過電圧保護動作する過電圧保護回路と、DC/DCコンバータと、接続手段とが備えられ、接続手段によって過電圧保護回路の出力側とDC−DCコンバータの入力側とが分離されるとき、導通状態のサイリスタを通じて流れる電流経路が遮断されるように構成した。
したがって、この構成によれば、従来技術のように、入力電圧の供給を一時的に停止したり消弧手段を用いたりすることなく、接続手段による過電圧保護回路とDC−DCコンバータの分離のみを行うことによって、過電圧保護動作を実行する過電圧保護回路におけるサイリスタの導通状態を簡単に解除することができる。
【0018】
上記構成において、前記DC/DCコンバータから出力される出力電圧の過電圧を検出する過電圧検出回路をさらに備え、前記過電圧保護回路が、前記直流化手段からのびる一対の出力ラインのうちの一方の出力ラインに介装されたトランジスタ、前記トランジスタの入力端とベースの間に接続された抵抗、および、前記トランジスタのベースにアノード側が接続されたサイリスタを含み、前記接続手段の接続状態において、前記サイリスタのカソード側と前記一対の出力ラインのうちの他方の出力ラインとが接続され、前記サイリスタのゲートと前記過電圧検出回路とが接続され、前記接続手段の分離状態において、前記サイリスタのカソード側と前記他方の出力ラインとの接続が切り離されることが好ましい。
【0019】
この構成では、過電圧検出回路がさらに備えられ、過電圧保護回路がトランジスタ、抵抗およびサイリスタを含み、接続手段の接続状態において、サイリスタのカソード側と他方の出力ラインとが接続されるとともにサイリスタのゲートと過電圧検出回路とが接続され(より詳細には、過電圧検出回路の過電圧検出時に、一方の出力ラインから抵抗およびサイリスタを通じて他方の出力ラインへと流れる電流経路が形成され)、接続手段の分離状態において、サイリスタのカソード側と他方の出力ラインとの接続が切り離される(より詳細には、過電圧検出回路の過電圧検出時に、導通状態となったサイリスタを通じて流れる上記電流経路が遮断される)ように構成した。
したがって、過電圧検出回路による過電圧検出時に、過電圧保護動作を実行する過電圧保護回路におけるサイリスタの導通状態を簡単に解除することができる。
【0020】
上記構成において、前記接続手段は前記過電圧保護回路の出力側と前記DC−DCコンバータの入力側とを着脱自在なコネクタからなることが好ましい。
この構成によれば、コネクタは一般的に回路間(過電圧保護回路およびDC−DCコンバータ間)の複数の接続および分離(切り離し)を同時的に安定して行うことができるものであるため、サイリスタの導通状態の解除をより瞬時に確実に行うことができる。
【発明の効果】
【0021】
本発明によれば、過電圧検出時におけるサイリスタの導通状態を簡単に解除することができる。
【図面の簡単な説明】
【0022】
【図1】本発明に係る多出力電源回路を示す回路図である。
【図2】本発明に係る多出力電源回路の動作を示すフローチャートである。
【図3】本発明に係る多出力電源回路の変形例を示す回路図である。
【図4】従来の多出力電源回路を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【0023】
以下、本発明の好ましい実施例について図面を参照しながら説明する。
【0024】
(実施例)
図1は、本発明に係る多出力電源回路を示す回路図である。図1に示すように、この多出力電源回路1は、一次巻線N1および複数の二次巻線N2、N3を有するトランスTと、複数の二次巻線N2、N3にそれぞれ接続された直流出力回路2、5とを備える。
直流出力回路2は、整流ダイオードD1および平滑コンデンサC1からなる直流化手段(整流平滑回路)3と、制御回路4とを備える。
直流出力回路5は、二次巻線N3に接続された一対の出力ラインL1、L2に設けられた、整流ダイオードD2および平滑コンデンサC2からなる直流化手段6と、過電圧保護回路7およびDC/DCコンバータ9からなる電圧安定化手段と、過電圧検出回路10とを備える。
【0025】
一次巻線N1には、FETQ1からなるスイッチング手段によって入力電圧Viがスイッチングされたスイッチング電圧が入力される。
直流出力回路2は、二次巻線N2に誘起された交流電圧を直流化手段3によって直流化して、出力電圧Vo1を出力する。この出力電圧Vo1は、制御回路4が出力側の電圧に基づいてFETQ1をPWM制御するフィードバック制御により、安定化される。
直流出力回路5は、二次巻線N3に誘起された交流電圧を、直流化手段6および電圧安定化手段(7、9)によって直流安定化して、一対の出力端子から所定の出力電圧Vo2を出力する。
【0026】
過電圧保護回路7は、直流化手段6の出力側に接続されたトランジスタQ2を、サイリスタSCRを非導通状態から導通状態にしてオフさせることで過電圧保護動作を実行するものである。過電圧保護回路7は、トランジスタ(NPNトランジスタ)Q2、抵抗R2、サイリスタSCR、ツェナーダイオードZD2およびコンデンサC3を含む。
【0027】
トランジスタQ2は、直流化手段6からのびる一対の出力ラインL1、L2のうちの一方の出力ラインL1に介装されている。抵抗R2は、トランジスタQ2の入力端(コレクタ)とベースの間に接続されている。サイリスタSCRの一端(アノード側)はトランジスタQ2のベースに接続され、他端(カソード側)は、後述するコネクタ8の端子P7、P8を介して、直流化手段6からのびる他方の出力ラインL2(後述する第2コネクタ8B側)に接続される。ツェナーダイオードZD2は、他方の出力ラインL2とトランジスタQ2のベースの間に接続され、トランジスタQ2の出力端(エミッタ)の電圧が所定電圧を超えないようにするものである。コンデンサC3は、他方の出力ラインL2とサイリスタSCRのゲートの間に接続され、ゲート電圧が急変動することによるサイリスタSCRの誤動作を防止するものである。
【0028】
DC/DCコンバータ9は、コネクタ8からなる接続手段を介して、過電圧保護回路7の出力側に分離自在に設けられ(着脱自在に接続され)、該過電圧保護回路7から出力された直流電圧が入力される一対の入力部、および出力部を有する。
【0029】
過電圧検出回路10は、DC/DCコンバータ9の出力部から出力される出力電圧の過電圧(コンデンサC5の両端間電圧)を検出するものであって、一対の出力ラインL1、L2間に直列接続された抵抗R1、ツェナーダイオードZD1および抵抗R3からなる。
【0030】
コネクタ8は、過電圧保護回路7の出力側とDC−DCコンバータ9の入力側とを分離可能にするものであって、過電圧保護回路7の出力側に接続された第1コネクタ8Aと、DC/DCコンバータ9の入力側(入力部)に接続された第2コネクタ8Bとからなる。
第1コネクタ8Aは、トランジスタQ2の出力端に接続された端子P1と、ツェナーダイオードZD2のアノードに接続された端子P2と、サイリスタSCRのゲートに接続された端子P3と、サイリスタSCRのカソードに接続された端子P7とを有する。
第2コネクタ8Bは、DC/DCコンバータ9の一方の入力部に接続された端子P4と、DC/DCコンバータ9の他方の入力部に接続された端子P5と、過電圧検出回路10のツェナーダイオードZD1および抵抗R3の接続点に接続された端子P6と、他方の出力ラインL2(DC/DCコンバータ9の他方の入力部)に接続された端子P8と、を有する。
第1コネクタ8Aの端子P1、P2、P3およびP7は、それぞれ第2コネクタ8Bの端子P4、P5、P6およびP8と接続可能になっている。
【0031】
図2は、この多出力電源回路の動作を示すフローチャートである。
ここで、図1および図2を参照して、この多出力電源回路1の一連の動作(過電圧検出から過電圧保護解除に至るまでの動作)について、詳細に説明する。なお、多出力電源回路1は入力電圧Viの供給を受けているものとする。
【0032】
まず、コネクタ8(第1コネクタ8Aおよび第2コネクタ8B)を接続する。
この接続状態(端子P1、P2、P3およびP7がそれぞれ端子P4、P5、P6およびP8に接続された状態)において、DC/DCコンバータ9の故障等によって出力電圧Vo2が過電圧となると、抵抗R3の両端に電圧が生じ、過電圧検出回路10が出力電圧Vo2の過電圧を検出する(図2のステップS1参照)。
【0033】
そして、サイリスタSCRのゲート電圧がゲートトリガ電圧以上になって、サイリスタSCRが導通状態となり(図2のステップS2参照)、当該導通状態を維持する保持電流が一方の出力ラインL1から抵抗R2、サイリスタSCR、端子P7および端子P8を通じて他方の出力ラインL2(第2コネクタ8B側)へ至る電流経路で流れる。この時、トランジスタQ2のベースが他方の出力ラインL2に短絡され、トランジスタQ2はオフ状態となる(図2のステップS3参照)。その結果、出力電圧Vo2はゼロとなる。
【0034】
次に、コネクタ8の分離(過電圧保護回路7の出力側とDC−DCコンバータ9の入力側の分離)を行う(図2のステップS4参照)。この分離状態(端子P1、P2、P3およびP7がそれぞれ端子P4、P5、P6およびP8と分離された状態)において、サイリスタSCRのカソード側と他方の出力ラインL2との接続が切り離されるので(端子P7と端子P8が分離されるので)、サイリスタSCRの保持電流の電流経路が遮断され、サイリスタSCRの導通状態が解除される(図2のステップS5参照)。
【0035】
最後に、故障の原因と推定されるDC/DCコンバータ9を交換して新たなDC/DCコンバータ9を接続した第2コネクタ8Bと第1コネクタ8Aを再び接続する(図2のステップS6参照)。その結果、直流出力回路5の出力端子から出力電圧Vo2が再び出力される。
【0036】
この多出力電源回路1によれば、従来技術のように、入力電圧Viの供給を一時的に停止したり消弧手段を用いたりすることなく、コネクタ8による過電圧保護回路7とDC−DCコンバータ9の分離のみを行うことによって、過電圧保護動作の実行時(過電圧検出回路による過電圧検出時)におけるサイリスタSCRの導通状態を簡単に解除することができる。そのため出力Vo2の過電圧異常時に、出力Vo1を停止することなく、出力Vo2を復旧することも可能となる。
また、コネクタ8は一般的に回路間(過電圧保護回路7およびDC−DCコンバータ9間)の複数の接続および分離(切り離し)を同時的に安定して行うことができるものであるため、サイリスタSCRの導通状態の解除をより瞬時に確実に行うことができる。
【0037】
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明の構成はこれらの実施形態に限定されるものではない。
例えば、以下の変形例のように、接続手段8の構成を適宜変更してもよい。
【0038】
(変形例)
図3は、本発明に係る多出力電源回路の変形例を示す回路図である。図3の多出力電源回路1Bは、接続手段8を、機械的な接続を行うコネクタの代わりに、電気的な接続を行うリレースイッチ等のスイッチ回路に変更した点のみが、図1のものと異なる。
この多出力電源回路1Bによれば、スイッチ回路8が切り離されると、その各スイッチが制御信号等によって同時にオフすることにより、サイリスタSCRの保持電流の電流経路が遮断されるので、サイリスタSCRの導通状態が簡単に解除される。但し、本発明に係る多出力電源回路では、出力電圧Vo2に過電圧が発生した場合、DC/DCコンバータ9の破損が疑われ、その対応にはスイッチ回路よりコネクタが適している。
【符号の説明】
【0039】
1、1B、1’ 多出力電源回路
2 直流出力回路
3 直流化手段(整流平滑回路)
4 制御回路
5 直流出力回路
6 直流化手段(整流平滑回路)
7、7’ 過電圧保護回路
8 接続手段(コネクタ、スイッチ回路)
8’ コネクタ
8A、8A’ 第1コネクタ
8B、8B’ 第2コネクタ
9 DC/DCコンバータ
10 過電圧検出回路
C1、C2 平滑コンデンサ
Ci、C3〜C5 コンデンサ
D1、D2 整流ダイオード
L1 一方の出力ライン
L2 他方の出力ライン
N1 一次巻線
N2、N3 二次巻線
P1〜P8 端子
Q1 FET(スイッチング手段)
Q2 トランジスタ(スイッチング手段)
R1〜R3 抵抗
SCR サイリスタ
ZD1、ZD2 ツェナーダイオード(定電圧素子)

【特許請求の範囲】
【請求項1】
入力電圧をスイッチング手段によってスイッチングしたスイッチング電圧が入力される一次巻線、および、複数の二次巻線を有するトランスと、
前記複数の二次巻線のうちの少なくとも1つに誘起された交流電圧を直流化手段で直流化して、所定の出力電圧を出力する直流出力回路と、
前記直流化手段の出力側に接続されたトランジスタを、サイリスタを非導通状態から導通状態にしてオフさせることで過電圧保護動作を実行する過電圧保護回路と、
前記過電圧保護回路の出力側に分離自在に設けられ、該過電圧保護回路から出力された直流電圧が入力されるDC−DCコンバータと、
前記過電圧保護回路の出力側と前記DC−DCコンバータの入力側とを分離可能にする接続手段と
を備え、
前記接続手段によって前記過電圧保護回路の出力側と前記DC−DCコンバータの入力側とが分離されるとき、前記サイリスタを通じて流れる電流経路が遮断されることを特徴とする多出力電源回路。
【請求項2】
前記DC/DCコンバータから出力される出力電圧の過電圧を検出する過電圧検出回路
をさらに備え、
前記過電圧保護回路が、
前記直流化手段からのびる一対の出力ラインのうちの一方の出力ラインに介装されたトランジスタ、前記トランジスタの入力端とベースの間に接続された抵抗、および、前記トランジスタのベースにアノード側が接続されたサイリスタを含み、
前記接続手段の接続状態において、
前記サイリスタのカソード側と前記一対の出力ラインのうちの他方の出力ラインとが接続され、前記サイリスタのゲートと前記過電圧検出回路とが接続され、
前記接続手段の分離状態において、
前記サイリスタのカソード側と前記他方の出力ラインとの接続が切り離されることを特徴とする請求項1に記載の多出力電源回路。
【請求項3】
前記接続手段は前記過電圧保護回路の出力側と前記DC−DCコンバータの入力側とを着脱自在なコネクタからなることを特徴とする請求項1または2に記載の多出力電源回路。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【公開番号】特開2013−115962(P2013−115962A)
【公開日】平成25年6月10日(2013.6.10)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−261319(P2011−261319)
【出願日】平成23年11月30日(2011.11.30)
【出願人】(000004606)ニチコン株式会社 (656)
【Fターム(参考)】