JP3404827B2 - Ceramic heater - Google Patents
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、例えば、セラミックグ
ロープラグに用いられるセラミックヒータ等に関するも
のである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a ceramic heater used for a ceramic glow plug, for example.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、セラミックグロープラグなどに用
いられているセラミックヒータには、例えば、特開平１
−３１７１０号公報に示されるように、絶縁性セラミッ
ク体中に発熱体と、該発熱体に結合された電極とが埋設
され、発熱体に電極を介して電力を供給することによっ
て、発熱体を発熱させる構造を有したものがある。2. Description of the Related Art Ceramic heaters conventionally used for ceramic glow plugs and the like have been disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No.
As disclosed in JP-A-31710, a heating element and an electrode coupled to the heating element are embedded in an insulating ceramic body, and electric power is supplied to the heating element via the electrode to thereby fix the heating element. Some have a structure to generate heat.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
如き構造のセラミックヒータは、近年のエンジンの高出
力化に伴い、高い温度にまで発熱できるセラミックヒー
タが、必要とされてきているのであるが、発熱体と電極
との接合部で、発熱体側にクラックを発生することがあ
るために、更に、耐久性を向上させる必要が有る。However, for the ceramic heater having the above-mentioned structure, a ceramic heater capable of generating heat up to a high temperature has been required with the recent increase in output of the engine. Since cracks may occur on the heating element side at the joint between the heating element and the electrode, it is necessary to further improve the durability.
【０００４】[0004]
【課題を解決するための手段】そこで、本願発明では、
絶縁性セラミックから成る絶縁性セラミック体と、該絶
縁性セラミック体中に埋設され、しかも電圧印加によっ
て発熱する導電性セラミックからなる発熱体と、前記絶
縁性セラミック体中に埋設され、上記発熱体に電気的に
接続された高融点金属線からなる電極とから構成された
セラミックヒータにおいて、前記発熱体と前記電極との
接合部分である発熱体側接合部の前記発熱体の単位長さ
当たりの抵抗値を、前記発熱体の発熱部の単位当たりの
抵抗値よりも小さくしたセラミックヒータを提供する。Therefore, in the present invention,
An insulating ceramic body made of insulating ceramic is embedded in the insulating ceramic body, moreover a heating element comprising a conductive ceramic which generates heat by applying a voltage, the absolute
In a ceramic heater, which is embedded in an edging ceramic body and is composed of an electrode made of a refractory metal wire electrically connected to the heating element, a heating element side bonding which is a bonding portion between the heating element and the electrode. the resistance per unit length of the heating element parts, to provide a ceramic heater which is smaller than the resistance value per unit of the heat generating portion of the heating element.
【０００５】また、絶縁性セラミックから成る絶縁性セ
ラミック体と、該絶縁性セラミック体中に埋設され、し
かも電圧印加によって発熱する導電性セラミックからな
る発熱体と、前記絶縁性セラミック体中に埋設され、上
記発熱体に電気的に接続された高融点金属線からなる電
極とから構成されたセラミックヒータにおいて、前記発
熱体と前記電極との接合部分である発熱体側接合部の前
記発熱体の断面積を、前記発熱体の発熱部の断面積より
も大きくしたセラミックヒータを提供するものである。Moreover, the insulating ceramic body made of an insulating ceramic, embedded in the insulating ceramic body, yet it electrically conductive ceramic which generates heat by applying a voltage
That the heating element is embedded in the insulating ceramic material, the upper
In the ceramic heater is composed of a serial-heating body electrically connected to the electrostrictive <br/> electrode of a refractory metal wire, the heat generating side bonding portion which is a connecting portion between the electrode and the heating element Provided is a ceramic heater in which a cross-sectional area of a heating element is larger than a cross-sectional area of a heating portion of the heating element.
【０００６】さらに、絶縁性セラミックから成る絶縁性
セラミック体と、該絶縁性セラミック体中に埋設され、
しかも電圧印加によって発熱する導電性セラミックから
なる発熱体と、前記絶縁性セラミック体中に埋設され、
上記発熱体に電気的に接続された高融点金属線からなる
電極とから構成されたセラミックヒータにおいて、前記
発熱体が、少なくとも２本以上の並列に配置された抵抗
体からなり、しかも前記発熱体と前記電極との接合部分
である発熱体側接合部の前記発熱体の単位長さ当たりの
抵抗値を、前記発熱体の発熱部の単位当たりの抵抗値よ
りも小さくしたセラミックヒータを提供するものであ
る。Furthermore, an insulating ceramic body made of an insulating ceramic, and embedded in the insulating ceramic body,
Moreover, from conductive ceramics that generate heat when voltage is applied
And a heating element that is embedded in the insulating ceramic body,
In a ceramic heater composed of an electrode made of a refractory metal wire electrically connected to the heating element, the heating element is composed of at least two resistors arranged in parallel, Moreover, a ceramic heater in which the resistance value per unit length of the heating element of the heating element side joint portion that is the junction portion of the heating element and the electrode is smaller than the resistance value per unit of the heating element of the heating element is provided. It is provided.
【０００７】そして、前記発熱耐接合部の軸方向長さＬ
は、１ｍｍ以上、好ましくは、２ｍｍ以上とする。The axial length L of the heat resistant joint is L
Is 1 mm or more, preferably 2 mm or more.
【０００８】[0008]
【作用】請求項１乃至２に記した如く、前記発熱体と前
記電極との接合部分である発熱体側接合部の前記発熱体
の単位長さ当たりの抵抗値を、前記発熱体の発熱部の単
位当たりの抵抗値よりも小さくしたり、前記発熱体と前
記電極との接合部分である発熱体側接合部の前記発熱体
の断面積を、前記発熱体の発熱部の断面積よりも大きく
したセラミックヒータを提供することによって、前記発
熱体の前記発熱体側接合部の温度が抑えられ、クラック
の発生が抑制される。As described in claims 1 and 2, the resistance value per unit length of the heating element of the heating element side joining portion, which is the joining portion between the heating element and the electrode, is calculated as follows. Ceramic whose resistance value is smaller than the unit value or whose cross-sectional area of the heating element of the heating element-side joining portion that is the joining portion between the heating element and the electrode is larger than the cross-sectional area of the heating element of the heating element By providing the heater, the temperature of the joint portion of the heating element on the heating element side is suppressed, and the generation of cracks is suppressed.
【０００９】また、請求項３に記した如く、前記発熱体
が、少なくとも２本以上の並列に配置された抵抗体から
なり、しかも前記発熱体と前記電極との接合部分である
発熱体側接合部の前記発熱体の単位長さ当たりの抵抗値
を、前記発熱体の発熱部の単位当たりの抵抗値よりも小
さくすることにより、前記発熱体の前記発熱体側接合部
の温度が抑えられ、クラックの発生が抑制されるととも
に、抵抗体の１本が断線しても十分な発熱を得ることが
できる。Further, as described in claim 3, the heating element is composed of at least two or more resistors arranged in parallel, and is a joint portion between the heating element and the electrode.
By making the resistance value of the heating element side joint portion per unit length of the heating element smaller than the resistance value of the heating element side of the heating element per unit, the heating element side joint portion of the heating element. The temperature is suppressed, the occurrence of cracks is suppressed, and sufficient heat generation can be obtained even if one of the resistors is disconnected.
【００１０】そして、前記発熱耐接合部の軸方向長さＬ
を、１ｍｍ以上、好ましくは、２ｍｍ以上とすることに
より、よりクラックの発生を抑制することができるとい
う効果を有する。The axial length L of the heat resistant joint is L
Is 1 mm or more, preferably 2 mm or more, which has the effect of further suppressing the occurrence of cracks.
【００１１】[0011]
【発明の効果】以上のように本願発明を採用することに
よって、クラックの発生が抑制されることから、耐久性
が改善される。As described above, by adopting the present invention, the occurrence of cracks is suppressed, and the durability is improved.
【００１２】[0012]
【実施例】以下、実施例について記す。[Examples] Examples will be described below.
【００１３】図１は、本実施例のセラミックヒータ２の
断面図を記したものである。また、図２は、本実施例の
セラミックヒータの部分断面図を表したものである。FIG. 1 is a sectional view of a ceramic heater 2 of this embodiment. Further, FIG. 2 shows a partial cross-sectional view of the ceramic heater of this embodiment.
【００１４】セラミックヒータ２は、略円形断面を有す
る棒状の窒化珪素を主成分とする絶縁性セラミック体１
２の内部に、略Ｕ字形状をなす導電性セラミックからな
る発熱体１１と、一端がこの発熱体１１に電気的に結合
され、他端がセラミックヒータ２の側面に露出して形成
される、タングステンなどの高融点金属線よりなる一対
の電極１３、１４とが埋設されている。The ceramic heater 2 is an insulating ceramic body 1 which has a rod-shaped silicon nitride having a substantially circular cross section as a main component.
A heating element 11 made of a conductive ceramic having a substantially U-shape is formed inside 2, and one end is electrically coupled to this heating element 11 and the other end is exposed on a side surface of the ceramic heater 2. A pair of electrodes 13 and 14 made of a refractory metal wire such as tungsten is buried.
【００１５】さらに、電極１３，１４の一端には、発熱
体１１と電極１３，１４との発熱体側接合部１１ａの通
電時の発熱量が、単位長さ当たりの抵抗値を小さくする
ことで他の発熱体部分である発熱部１１ｂの発熱量より
も小さくなるように、発熱体側接合部１１ａの断面積を
他の発熱体部分１１ｂの断面積よりも１．３倍大きく作
製した。Furthermore, the amount of heat generated when electricity is applied to one end of each of the electrodes 13 and 14 at the heating element side joint 11a between the heating element 11 and the electrodes 13 and 14 is reduced by reducing the resistance value per unit length. The cross-sectional area of the heating-element- side joining portion 11a was made 1.3 times larger than the cross-sectional area of the other heating element portion 11b so as to be smaller than the heating value of the heating portion 11b which is the heating element portion.
【００１６】そしてセラミックヒータ２の電極１３の他
端１３ａが露出するセラミックヒータ２の側面２ａに
は、ニッケルメッキが施されており、セラミックヒータ
２を保持するための金属製中空パイプ３がろう付けによ
り固定されている。また、セラミックヒータ２の電極１
４の他端１４ａが露出するセラミックヒータ２の端部２
ｂにもニッケルメッキが施されており、コイル状の金属
線５がろう付け固定されている。そして、中空パイプ３
の一部が、エンジンへの取り付けねじ部４ａを備えた筒
状の金属製ハウジング４に、ろう付け接合されている。The side surface 2a of the ceramic heater 2 from which the other end 13a of the electrode 13 of the ceramic heater 2 is exposed is nickel-plated, and a metal hollow pipe 3 for holding the ceramic heater 2 is brazed. It is fixed by. Also, the electrode 1 of the ceramic heater 2
End 2 of the ceramic heater 2 in which the other end 14a of 4 is exposed
Nickel plating is also applied to b, and the coiled metal wire 5 is fixed by brazing. And the hollow pipe 3
Is brazed to a tubular metal housing 4 having a screw portion 4a for mounting on the engine.
【００１７】また、金属線５の一端は、図３に示される
ように、ねじ部６ａを備えた中軸６に溶接され、そし
て、ガラスシール７によって封着されるとともに、固定
されている。さらに、絶縁ブッシュ８によって位置固定
され、ナット９を締めつけて、中軸６は強固に固定され
ている。Also, as shown in FIG. 3, one end of the metal wire 5 is welded to a center shaft 6 having a threaded portion 6a, and is sealed and fixed by a glass seal 7. Further, the position is fixed by the insulating bush 8, the nut 9 is tightened, and the center shaft 6 is firmly fixed.
【００１８】以上の如くセラミックグロープラグ１を作
製した。The ceramic glow plug 1 was manufactured as described above.
【００１９】ここで、図１に記したＬは、発熱体側接合
部１１ａの軸方向長さであり、この長さＬを０から５ｍ
ｍ迄の物を作製して評価試験に供した。Here, L shown in FIG. 1 is the axial length of the heating element side joint portion 11a, and this length L is 0 to 5 m.
Items up to m were prepared and subjected to an evaluation test.
【００２０】評価試験は、セラミックヒータ２を１２０
０℃に発熱し、この発熱状態でセラミックヒータ２を水
中に投入し、その繰り返しにより、セラミックヒータ２
にクラックが発生するまで続け、クラックが発生するま
での繰り返し数をもって寿命とした。In the evaluation test, the ceramic heater 2 is set to 120
The ceramic heater 2 generates heat at 0 ° C., and the ceramic heater 2 is put into water in this heating state, and the ceramic heater 2 is
Was continued until a crack was generated, and the life was defined as the number of repetitions until the crack was generated.
【００２１】評価結果を、図４に記す。図４より明らか
なように、従来例であるＬ＝０ｍｍの場合は、１５回の
繰り返しで寿命に至ったが、Ｌが大きくなるに連れて、
寿命の改善が図られ、Ｌ＝１ｍｍ以上とすることによっ
て、大きな効果が得られる。尚、本評価試験をエンジン
使用環境と比較した場合、評価の繰り返し数が２０サイ
クル以上であれば、およそ、車自体の寿命まで保証され
る程度の耐久性を具備できたと言える。これより、Ｌ≧
２ｍｍとすることにより、耐久寿命を大幅に改善でき
る。The evaluation results are shown in FIG. As is apparent from FIG. 4, in the case of L = 0 mm which is a conventional example, the life is reached by repeating 15 times, but as L becomes larger,
The life is improved, and a large effect can be obtained by setting L = 1 mm or more. When this evaluation test is compared with the engine operating environment, it can be said that if the number of repetitions of the evaluation is 20 cycles or more, the durability can be provided to the extent that the life of the vehicle itself is guaranteed. From this, L ≧
By setting it to 2 mm, the durability life can be greatly improved.
【００２２】[0022]
【００２３】（第２実施例） 次に、第２実施例について図５に一例を記す。(Second Embodiment) Next, FIG. 5 shows an example of the second embodiment.
【００２４】図において、（ア）は、第２実施例を説明
するための断面図，（イ）は、Ａ−Ａ断面を説明するた
めの断面図，（ウ）は、Ｂ−Ｂ断面を説明するための断
面図である。In the figure, (A) is a sectional view for explaining the second embodiment, (A) is a sectional view for explaining the AA section, and (C) is a BB section. It is sectional drawing for demonstrating.
【００２５】セラミックヒータ２は、略円形断面を有す
る棒状の窒化珪素を主成分とする絶縁性セラミック体１
２の内部に、略Ｕ字形状をなす導電性セラミックからな
る３本の並列な発熱体１１１、１１２、１１３と、発熱
体接続部１１ａを構成する３ｍｍ以上の長さである発熱
部接続体１１４、１１５と、発熱体１１１、１１２、１
１３及び、一端が発熱部接続体１１４、１１５に電気的
に結合され、他端がセラミックヒータ２の側面に露出し
ている、タングステンなどの高融点金属線よりなる一対
の電極１３、１４を埋設して有している。The ceramic heater 2 is an insulating ceramic body 1 containing rod-shaped silicon nitride as a main component and having a substantially circular cross section.
In the inside of 2, there are three parallel heating elements 111, 112, 113 made of a conductive ceramic having a substantially U-shape, and a heating section connecting body 114 having a length of 3 mm or more and forming the heating body connecting section 11a. , 115 and heating elements 111, 112, 1
13 and a pair of electrodes 13 and 14 made of a refractory metal wire such as tungsten, which is electrically coupled to the heating portion connectors 114 and 115 at one end and is exposed at the side surface of the ceramic heater 2 at the other end. And have it.
【００２６】以上の如く作製されたセラミックヒータ２
は、上述の実施例と同様にセラミックグロープラグ１と
して組付けられている。The ceramic heater 2 manufactured as described above
Are assembled as a ceramic glow plug 1 as in the above-described embodiments.
【００２７】このような構成においても、並列な発熱体
が３本以上備えられ、且つ寸法Ｌ≧１ｍｍであれば、接
合部の温度を抑えることによるクラックの発生の抑制と
いう効果のみでなく、抵抗耐の１本が断線したとしても
十分な発熱を得ることができるという効果を得ることが
できる。Also in such a structure, if three or more parallel heating elements are provided and the dimension L ≧ 1 mm, not only the effect of suppressing the generation of cracks by suppressing the temperature of the joint but also the resistance can be obtained. Even if one of the resistance wires is broken, it is possible to obtain the effect that sufficient heat can be obtained.
【００２８】尚、上記実施例においては、グロープラグ
の例をとったことから、発熱体を、少なくとも３本以上
の並列に配置された抵抗体としたが、２本以上の並列に
配置された抵抗体としても充分な耐久性を有したセラミ
ックヒータとすることができる。In the above embodiment, since the glow plug is taken as an example, the heating element is at least three or more resistors arranged in parallel, but two or more resistors are arranged in parallel. A ceramic heater having sufficient durability as a resistor can be obtained.
【図１】第１実施例のセラミックヒータの断面図を表し
たものである。FIG. 1 shows a sectional view of a ceramic heater according to a first embodiment.
【図２】第１実施例のセラミックヒータの部分断面図を
表したものである。FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the ceramic heater of the first embodiment.
【図３】第１実施例のセラミックヒータを装着したセラ
ミックグロープラグである。FIG. 3 is a ceramic glow plug equipped with the ceramic heater of the first embodiment.
【図４】第１実施例の評価試験結果を記したグラフであ
る。FIG. 4 is a graph showing the evaluation test results of the first example.
【図５】（ア）は、第２実施例を説明するための断面図
である。（イ）は、Ａ−Ａ断面を説明するための断面図
である。（ウ）は、Ｂ−Ｂ断面を説明するための断面図
である。FIG. 5A is a sectional view for explaining the second embodiment. (A) is a sectional view for explaining an AA section. (C) is sectional drawing for demonstrating a BB cross section.
２ セラミックヒータ １１ 発熱体 １１ａ 発熱体接合部 １１ｂ 発熱部 １２ セラミック絶縁体 １３、１４ 電極 １３ａ，１４ａ 電極の一端 2 Ceramic heater 11 heating element 11a heating element joint 11b heating part 12 Ceramic insulator 13, 14 electrodes 13a, 14a One end of electrode
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−75188（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−237918（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−297924（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−78174（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−169090（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−257615（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−284387（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−359710（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−198358（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F23Q 7/00 H05B 3/18 H05B 3/48 Continuation of front page (56) Reference JP-A-2-75188 (JP, A) JP-A-61-237918 (JP, A) JP-A-63-297924 (JP, A) JP-A-2-78174 (JP , A) JP 4-169090 (JP, A) JP 4-257615 (JP, A) JP 4-284387 (JP, A) JP 4-359710 (JP, A) 62-198358 (JP, U) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) F23Q 7/00 H05B 3/18 H05B 3/48
Claims (5)
ック体と、該絶縁性セラミック体中に埋設され、しかも
電圧印加によって発熱する導電性セラミックからなる発
熱体と、前記絶縁性セラミック体中に埋設され、上記発
熱体に電気的に接続された高融点金属線からなる電極と
から構成されたセラミックヒータにおいて、 前記発熱体と前記電極との接合部分である発熱体側接合
部の前記発熱体の単位長さ当たりの抵抗値を、前記発熱
体の発熱部の単位当たりの抵抗値よりも小さくしたこと
を特徴とするセラミックヒータ。1. An insulating ceramic body made of an insulating ceramic, a heat generating body made of a conductive ceramic embedded in the insulating ceramic body and generating heat when a voltage is applied, and the insulating ceramic. A ceramic heater, which is embedded in a body and is composed of an electrode made of a refractory metal wire electrically connected to the heat-generating body, comprising: a heat generating portion which is a joint portion between the heat-generating body and the electrode. Body-side joining
Ceramic heater, wherein a resistance value per unit length of the heating element parts were smaller than the resistance value per unit of the heat generating portion of the heating element.
ック体と、該セラミック体中に埋設され、しかも電圧印
加によって発熱する導電性セラミックからなる発熱体
と、前記絶縁性セラミック体中に埋設され、上記発熱体
に電気的に接続された高融点金属線からなる電極とから
構成されたセラミックヒータにおいて、 前記発熱体と前記電極との接合部分である発熱体側接合
部の前記発熱体の断面積を、前記発熱体の発熱部の断面
積よりも大きくしたことを特徴とするセラミックヒー
タ。2. An insulating ceramic body made of an insulating ceramic, a heating element embedded in the ceramic body and made of a conductive ceramic which generates heat when a voltage is applied, and an insulating ceramic body embedded in the insulating ceramic body. A ceramic heater composed of an electrode made of a refractory metal wire electrically connected to a heating element, wherein a heating element side joint is a joint portion between the heating element and the electrode.
The cross-sectional area of the heating element parts, a ceramic heater, characterized in that the sectional area of the heat generating portion of the heating element.
ック体と、該セラミック体中に埋設され、しかも電圧印
加によって発熱する導電性セラミックからなる発熱体
と、前記絶縁性セラミック体中に埋設され、上記発熱体
に電気的に接続された高融点金属線からなる電極とから
構成されたセラミックヒータにおいて、 前記発熱体が、少なくとも２本以上の並列に配置された
抵抗体からなり、しかも前記発熱体と前記電極との接合
部分である発熱体側接合部の前記発熱体の単位長さ当た
りの抵抗値を、前記発熱体の発熱部の単位当たりの抵抗
値よりも小さくしたことを特徴とするセラミックヒー
タ。3. An insulating ceramic body made of an insulating ceramic, a heating element embedded in the ceramic body and made of a conductive ceramic that generates heat when a voltage is applied, and an insulating ceramic body embedded in the insulating ceramic body. A ceramic heater comprising an electrode made of a high melting point metal wire electrically connected to a heating element, wherein the heating element is at least two resistors arranged in parallel, and A ceramic heater characterized in that a resistance value per unit length of the heating element of a heating element side bonding portion which is a bonding portion with the electrode is set to be smaller than a resistance value per unit of the heating element of the heating element.
ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１乃至３の少な
くとも１項記載のセラミックヒータ。4. The axial length L of the heating element joint portion is 1
The ceramic heater according to claim 1, wherein the ceramic heater has a thickness of at least mm.
ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１乃至３の少な
くとも１項記載のセラミックヒータ。5. The axial length L of the heating element joint portion is 2
The ceramic heater according to claim 1, wherein the ceramic heater has a thickness of at least mm.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26266493A JP3404827B2 (en) | 1993-10-20 | 1993-10-20 | Ceramic heater |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26266493A JP3404827B2 (en) | 1993-10-20 | 1993-10-20 | Ceramic heater |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07119970A JPH07119970A (en) | 1995-05-12 |
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Family
ID=17378906
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26266493A Ceased JP3404827B2 (en) | 1993-10-20 | 1993-10-20 | Ceramic heater |
Country Status (1)
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Families Citing this family (3)
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|---|---|---|---|---|
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1993
- 1993-10-20 JP JP26266493A patent/JP3404827B2/en not_active Ceased
Also Published As
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| JPH07119970A (en) | 1995-05-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20030204 |
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