JP2007093472A - Electric contact material and sliding liquid level detector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電気接点材料、特に摺動接点に適した電気接点材料に関する。また、このような電気接点材料を用いた摺動式液面検出器に関する。 The present invention relates to an electrical contact material, particularly an electrical contact material suitable for a sliding contact. The present invention also relates to a sliding liquid level detector using such an electrical contact material.
自動車のガソリンタンクなどの摺動式液面検出器(液面計)としては、液面の変動に追従して動作するフロート、及び、そのフロートの動きに連動して大きくなる、あるいは、小さくなる電気抵抗値を出力する可変抵抗器を備えてなる摺動式液面検出器が用いられてきた。 As a sliding-type liquid level detector (liquid level gauge) such as an automobile gasoline tank, a float that operates following the fluctuation of the liquid level, and increases or decreases in conjunction with the movement of the float. A sliding liquid level detector provided with a variable resistor that outputs an electric resistance value has been used.
可変抵抗器としては、フロートの動きに連動する摺動接点と、電気抵抗体を有する固定接点とを備え、固定接点上を摺動する摺動接点の位置に応じて出力される電気抵抗値により該タンク内の液面位置を検知する液面検出器が用いられている。 As a variable resistor, it has a sliding contact that interlocks with the movement of the float and a fixed contact that has an electric resistor, and depends on the electrical resistance value that is output according to the position of the sliding contact that slides on the fixed contact. A liquid level detector for detecting the liquid level position in the tank is used.
ここで、従来技術(特開平11−337387号公報(特許文献1))に係る液面検出器で用いられる可変抵抗器について、図3を用いて説明する。 Here, a variable resistor used in a liquid level detector according to a conventional technique (Japanese Patent Laid-Open No. 11-337387 (Patent Document 1)) will be described with reference to FIG.
図3は、上記公開公報に開示されている摺動式液面検出器の可変抵抗器の構成を示し、図3(A)および図3(B)は、それぞれ要部正面図および要部断面図である。これらの図において、摺動式液面検出器は、セラミックよりなる絶縁基板106上に適宜間隔をおいて、複数の導体パターン104からなる放射状の配列を、例えば印刷により形成し、かつ、導体パターン104からなる配列の一部を電気抵抗体105が複数列に渡ってたとえば印刷により被着している。
FIG. 3 shows the configuration of the variable resistor of the sliding type liquid level detector disclosed in the above-mentioned publication. FIGS. 3 (A) and 3 (B) are a front view and a cross section of the main part, respectively. FIG. In these drawings, the sliding type liquid level detector is formed by forming a radial array of a plurality of
導体パターン104上からなる固定接点上を摺動する摺動接点である2つの摺動接点111及び112が摺動接点として、加締め手段によって固定されている接点板108は液面の位置に従うフロートの動きと連動して図示しない軸を中心に回動し、液面の位置に応じた、複数列の導体パターン104の導体のいずれかと摺動により接触し、電気抵抗体105の一方の端と摺動接点を備えた接点板108との間に形成される電気抵抗値は液面に応じた値となる。
Two
ここで、接点同士が摺動により摩耗し、接点の消滅等によって測定ができなくなる、誤った値となる等の障害が発生することがある。 Here, the contacts may be worn due to sliding, and a failure such as an incorrect value may occur due to loss of contact or the like.
さらに、これら接点部がガソリン等に含まれる硫黄分によって硫化、劣化による接触不良になり、やはり測定ができなくなる、誤った値となる等の障害が発生することがある。 Furthermore, these contact portions may become poor in contact due to sulfuration or deterioration due to sulfur contained in gasoline or the like, and failure such as measurement being impossible or incorrect values may occur.
後者の問題点に関しては、この従来公報記載の技術では、2つの摺動接点111及び112としては、銀パラジウム(AgPd)合金、銀ニッケル(AgNi)合金、銀錫(AgSn)合金、ニッケル(Ni)、ニッケルクロム(NiCr)合金のうち、いずれかを組み合わせた接点材料を用いるよう提案されてる。これらの材料による摺動接点111及び112は、加締め手段によって固定され、任意の組み合わせで用いられる。材質の異なる2接点による接触により、個々の材料の特性を補完して、耐久性および接触信頼性を向上させている。
Regarding the latter problem, in the technique described in this prior art publication, the two
しかしながら、上述の従来技術では、2接点化によって接点材料費が上昇すると共に、加締めなど組付け費用が増加するという問題が生じるとともに、前者の問題点である、接点同士が摺動により摩耗して生じる、接点の消滅等による障害の防止はできなかった。 However, in the above-mentioned prior art, there are problems that the contact material cost increases due to the two contact points, and that the assembly cost such as caulking increases, and the former problem is that the contacts wear due to sliding. The failure caused by the disappearance of the contacts, etc., could not be prevented.
また、ここで特開2002−202179公報(特許文献2)に開示されているように、摺動接点に耐硫化性と耐摩耗性を両立させる合金としてAu−Coを用いた場合、高価な金を使用しているため、コストアップとなるとともに、硬度が低い金合金を使用しているため、摩耗が激しく寿命が短いと云う問題が生じる。
本発明は、上記した従来の問題点を改善する、即ち、通常の環境での使用ではもちろん、ガソリンなどの硫黄成分存在下での使用であっても、長期に亘って信頼性の高い電気接点材料、及び、組付け費用を増加させることなく1つの接点であっても、長寿命で信頼性の高い摺動式液面検出器を提供することを提供することを目的とする。 The present invention improves the above-described conventional problems, that is, it can be used in a normal environment, as well as in the presence of a sulfur component such as gasoline, and has a highly reliable electrical contact over a long period of time. It is an object of the present invention to provide a sliding liquid level detector having a long life and high reliability even with one contact point without increasing the material and the assembly cost.
本発明の電気接点材料は、上記課題を解決するために、請求項1に記載の通り、クロムを13重量%以上で、かつ、30重量%以下含む鉄−クロム合金とモリブデンとからなり、かつ、モリブデンを0.5重量%以上3重量%以下含有することを特徴とする。 In order to solve the above problems, the electrical contact material of the present invention comprises an iron-chromium alloy containing 13 wt% or more and 30 wt% or less of chromium and molybdenum as described in claim 1, and Further, it is characterized by containing molybdenum in an amount of 0.5 wt% to 3 wt%.
本発明の電気接点材料は、請求項2に記載の通り、請求項1に記載の電気接点材料において、上記鉄−クロム合金がクロムを16重量%以上含有することを特徴とする。
さらに本発明の電気接点材料は、請求項3に記載の通り、請求項2に記載の電気接点材料において、上記鉄−クロム合金がクロムを25重量%以上含有することを特徴とする。
As described in
Furthermore, as described in
また、本発明の摺動式液面検出器は、上記課題を解決するために、請求項4に記載の通り、液面の変動に追従して動作するフロートと、該フロートの動きに連動する摺動接点と、電気抵抗体を有する固定接点とを備え、固定接点上を摺動する摺動接点と、電気抵抗体とによって生じる電気抵抗値により該タンク内の液面位置を検知する液面検出器であって、上記固定接点と摺動接点との少なくとも一方が請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の電気接点材料からなることを特徴とする。 Further, in order to solve the above-mentioned problem, the sliding type liquid level detector of the present invention is linked to a float that operates following the fluctuation of the liquid level, and to the movement of the float. A liquid surface having a sliding contact and a fixed contact having an electric resistor, and detecting a liquid surface position in the tank by an electric resistance value generated by the sliding contact sliding on the fixed contact and the electric resistor It is a detector, Comprising: At least one of the said stationary contact and a sliding contact consists of the electrical contact material in any one of Claim 1 thru | or 3.
請求項1に記載の、本発明に係る電気接点材料は、通常の環境での使用ではもちろん、ガソリンなどの硫黄成分存在下での使用であっても、耐摩耗性が高く、かつ、極めて腐食を受けにくいので信頼性の高い電気接点材料であるとともに、硫黄成分存在下での摺動される接点への応用において、硫黄成分とモリブデンとの化学反応によって生じる二硫化モリブデン(MoS2)が母材金属である高クロム鋼と硫黄との反応のバリアとして機能するため、さらに耐硫化性が向上する。 The electrical contact material according to the present invention according to claim 1 has high wear resistance and is extremely corrosive not only in use in a normal environment but also in the presence of a sulfur component such as gasoline. In addition to being a highly reliable electrical contact material, it is a highly reliable electrical contact material, and molybdenum disulfide (MoS 2 ) generated by the chemical reaction between the sulfur component and molybdenum is applied to the sliding contact in the presence of the sulfur component. Since it functions as a barrier for the reaction between high chromium steel, which is a metal material, and sulfur, sulfidation resistance is further improved.
さらに生じた二硫化モリブデンは潤滑剤として機能するため、摺動接点としての摺動において動作がなめらかであり、かつ、接点の摩耗が防止されると云う効果も同時に得られる。 Furthermore, since the generated molybdenum disulfide functions as a lubricant, the operation is smooth in sliding as a sliding contact, and the effect that the wear of the contact is prevented is also obtained.
請求項4に記載の、本発明に係る液面検出器は、通常の環境での使用ではもちろん、ガソリンなどの硫黄成分存在下での使用であっても、接点が極めて腐食を受けにくいので信頼性の高い液面検出器であり、さらに硫黄存在下での使用では硫黄成分とモリブデン成分との化学反応によって生じる二硫化モリブデンが潤滑剤として機能するため、接点に連動するフロートの動きも動作がなめらかで液面の変動への追随が良好となってより正確な計測が可能となり、かつ、接点の摩耗が防止され、長寿命となる。
The liquid level detector according to the present invention according to
本発明の電気接点材料は、クロムを13重量%以上、かつ、30重量%以下含む鉄−クロム合金とモリブデンとからなり、かつ、モリブデンを0.5重量%以上3重量%以下含有する。 The electrical contact material of the present invention comprises an iron-chromium alloy containing 13 wt% or more and 30 wt% or less of chromium and molybdenum, and contains 0.5 wt% or more and 3 wt% or less of molybdenum.
上記の鉄−クロム合金においてクロムの含有量が13重量%未満であると硫化などに対する充分な防食性が得られない。クロムの含有量が16重量%以上であるとより高い防食性が得られるが、さらに高い防食性を得るためはクロムを25重量%以上含有することが好ましい。なお、クロムの含有量は30重量%以下であることが、加工性及び組み付け性を確保するため、また、材料費を抑えるために好ましい。 In the above iron-chromium alloy, if the chromium content is less than 13% by weight, sufficient corrosion resistance against sulfuration or the like cannot be obtained. When the chromium content is 16% by weight or more, higher corrosion resistance can be obtained, but in order to obtain higher corrosion resistance, it is preferable to contain chromium by 25% by weight or more. In addition, it is preferable that the chromium content is 30% by weight or less in order to secure processability and assembling property and to suppress material costs.
本発明の電気接点材料においてモリブデンの添加量は全体の0.5重量%以上3重量%以下とすることが必要である。モリブデンの添加量が0.5重量%未満であると充分に高い耐食性が得られず、また3重量%超であると加工性、組み付け性が著しく劣る。 In the electrical contact material of the present invention, it is necessary that the addition amount of molybdenum be 0.5 wt% or more and 3 wt% or less of the whole. If the amount of molybdenum added is less than 0.5% by weight, a sufficiently high corrosion resistance cannot be obtained, and if it exceeds 3% by weight, workability and assemblability are remarkably deteriorated.
このような合金としては、JIS規格中SUS434、SUS447JI、SUSXM27等が知られており、用いることができる。また、鉄、クロム及びモリブデンの各金属を、あるいは、鉄及びクロムからなる合金及びモリブデンを、黒鉛坩堝にいれ、高周波溶解炉等にて、真空または不活性ガス雰囲気中で溶融(1600〜1700℃程度)し、5〜20分攪拌し、黒鉛やセラミックスの型を用いて鋳造することでも作製することができる。 As such an alloy, SUS434, SUS447JI, SUSXM27, etc. are known in the JIS standard and can be used. Further, each metal of iron, chromium and molybdenum, or an alloy and molybdenum made of iron and chromium are put in a graphite crucible and melted in a vacuum or an inert gas atmosphere (1600 to 1700 ° C.) in a high frequency melting furnace or the like. It can also be produced by stirring for 5 to 20 minutes and casting using a graphite or ceramic mold.
本発明に係る電気接点材料は原則として、鉄、クロム及びモリブデンから構成されるが、本発明の効果が損なわれない限りにおいて微量な他の成分が含まれていても良い。 In principle, the electrical contact material according to the present invention is composed of iron, chromium, and molybdenum, but may contain trace amounts of other components as long as the effects of the present invention are not impaired.
上記のようにして得られる、本発明に係る電気接点材料は、一般に板状、棒状などの素材形状を経て、所望の接点形状とすることができ、あるいは、溶融させた合金を鋳型を用いて鋳造するなどして、直接、所望の接点形状とすることができる。 The electrical contact material according to the present invention obtained as described above can be made into a desired contact shape through a material shape such as a plate shape or a rod shape, or a molten alloy is used as a mold. The desired contact shape can be obtained directly by casting or the like.
ここで本発明に係る電気接点材料を用いた摺動式液面検出器の例について図を用いて述べる。 Here, an example of a sliding liquid level detector using the electrical contact material according to the present invention will be described with reference to the drawings.
図1および図2は、それぞれ、本発明に係る摺動式液面検出器1を示す正面図および部分拡大断面図である。摺動式液面検出器1は、液面の変動に追従して動作するフロート、該フロートの動きに連動する摺動接点と、電気抵抗体を有する固定接点とを備え、電気抵抗体にはその長手方向に複数の固定接点が接続され、これら固定接点上を摺動する摺動接点と、電気抵抗体とによって生じる電気抵抗値により該タンク内の液面位置を検知する液面検出器であって、上記固定接点と摺動接点との少なくとも一方が本発明に係る電気接点材料からなる。この摺動式液面検出器1は樹脂製のフレーム2、金属製のフロートアーム3、樹脂製のホルダー4、接点板5、フロート6および抵抗体7とから構成される。
1 and 2 are a front view and a partially enlarged sectional view showing a sliding liquid level detector 1 according to the present invention, respectively. The sliding-type liquid level detector 1 includes a float that operates following changes in the liquid level, a sliding contact that moves in conjunction with the movement of the float, and a fixed contact that has an electrical resistor. A liquid level detector that detects a liquid level position in the tank based on an electric resistance value generated by a sliding contact that slides on the fixed contact and an electric resistor, and a plurality of fixed contacts are connected in the longitudinal direction. Then, at least one of the fixed contact and the sliding contact is made of the electrical contact material according to the present invention. The sliding type liquid level detector 1 includes a
フロートアーム3の一方の端部、つまり、摺動軸部3aは、ホルダー4の取付部4aに設けられる取付穴4a1に挿入され、かつ、フロートアーム3の中間部3bは、取付部4aから延長して形成される爪部4bで挟持固定されると共に、フレーム2の取付部2aに設けられた取付穴2a1に回動可能に挿入される。また、フロートアーム3の他方の端部、つまり先端部3cには、フロート6が取り付けられている。
One end portion of the
ホルダー4は、フロートアーム3の摺動軸部3aでフレーム2に連結されかつフレーム2の取付部2aに取り付けられるコイルバネ8で付勢されることにより、フレーム2の取付部2aとホルダー4の取付部4aが接触しないが、ホルダー4の爪部4bからさらに折り曲げ延長された断面コ字状部4cが、フレーム2の円弧状端部2bを挟み込むようにフロートアーム3の揺動ストロークにわたって接触することにより、フレーム2に対してフロートアーム3と一体になって回動できるように取り付けられている。接点板5は弾性を有し、ホルダー4に固定され、その先端部に加締め手段等によって摺動接点5aが固定されている。摺動接点5aは、接点板5の弾性により付勢されて、それぞれがフレーム2に取り付けられている抵抗体7に接続されている複数の固定接点7aのうち、フロートアーム3の回動位置に対応する接点と接触している。
The
この摺動式液面検出器1は、液体を貯蔵するタンク(図示しない)内に取り付けられ、液面の変動によりフロート6が上下動すると、フロートアーム3は、取付穴2a1の回りに所定の角度範囲(すなわち、液面の最低点と最高点(F点)の範囲)内で回動する。この回動によりフロート6の位置に対応して接点板5の摺動接点5aの端面が抵抗体7に接続されている複数の固定接点7a上を摺動し、このとき摺動接点5aとは複数の固定接点7aのうちのいずれか1つと電気的に接触し、抵抗体7の一端と摺動接点5a間の抵抗値の変化はセンサ回路(図示せず)で検出されるので、液面変動量を示す検出信号を取り出すことができる。この例では複数の摺動接点5aが本発明に係る電気接点材料からなっている。
The sliding type liquid level detector 1 is mounted in a tank (not shown) for storing liquid, and when the
電気接点材料はクロムを5重量%、10重量%、13重量%、16重量%、20重量%、25重量%あるいは30重量%を含む7種類のクロム−鉄合金を原料として、これらに対して、得られる材料のモリブデン含有量が0.3、0.5、1、2、3あるいは5重量%となるように配合した合金を得て表1及〜表3に合金組成として示す材料を得た。 The electrical contact material is made of seven types of chromium-iron alloys containing 5%, 10%, 13%, 16%, 20%, 25%, or 30% by weight of chromium. Then, an alloy blended so that the molybdenum content of the obtained material is 0.3, 0.5, 1, 2, 3, or 5% by weight is obtained, and the materials shown in Tables 1 to 3 as alloy compositions are obtained. It was.
なお、表1〜表3の合金組成欄において「Cr」の直前の「%」が付された数字が原料のクロム−鉄合金中のクロム含有量を重量%で示し、「Mo」の直前の「%」が付された数字が得られた材料中のモリブデン含有量を重量%で示す。 In Tables 1 to 3, the number with “%” immediately before “Cr” in the alloy composition column indicates the chromium content in the raw chromium-iron alloy by weight%, and immediately before “Mo”. Molybdenum content in the material from which numbers with “%” are obtained is expressed in weight%.
また、比較のため、これら鉄、クロム及びモリブデンからなる材料以外に1重量%のコバルトと99重量%の金からなる金合金(特開2002−202179公報に係る)からなる電気接点材料(表3中「Au−1%Co」)、及び、銀70重量%とパラジウム30重量%とからなる銀合金(腐食性環境下に用いられている一般的な摺動接点用材料)(表3中「Ag−30%Pd」)とを用いた。 For comparison, in addition to these materials made of iron, chromium and molybdenum, an electrical contact material made of a gold alloy (according to Japanese Patent Laid-Open No. 2002-202179) made of 1 wt% cobalt and 99 wt% gold (Table 3). "Au-1% Co") and a silver alloy composed of 70% by weight of silver and 30% by weight of palladium (general materials for sliding contacts used in corrosive environments) (" Ag-30% Pd ").
これら材料を切削や棒引きにより加工して直径約2mm、高さ約4mmの円柱形状の接点材料として、加締めによって図1及び図2に示す摺動式液面検出器の摺動接点5aとして固定した。このとき加工性が低く加工できなかったもの、あるいは、加工性は充分であったが加締めによる摺動式液面検出器への組み付けができなかったものは、「加工性・組み付け性」を「不良」として評価し、以降の耐久試験は行わなかった。また固定接点7aとしては上記金70重量%とパラジウム30重量%とからなる金合金を用いた。
These materials are processed by cutting or sticking to form a cylindrical contact material having a diameter of about 2 mm and a height of about 4 mm, and fixed as a sliding
耐久試験は、ガソリン(硫黄含有量100ppm)内で、液面の最低点と最高点(F点)との間に該当する範囲での、長期間での使用を想定した100万回摺動試験によって行った。 The endurance test is a 1,000,000 sliding test that assumes long-term use in gasoline (with a sulfur content of 100 ppm) and falls between the lowest and highest points (F point) of the liquid level. Went by.
ここで摺動接点の摩耗量が60μm以下、固定接点の摩耗量が4μm以下であると、それぞれ摺動式液面検出器での接点として、充分な耐久性があると評価され、また、増加接触抵抗が100Ω以下であるとそれぞれ摺動式液面検出器での接点として、充分な電気的な接続安定性があると評価される。 Here, if the wear amount of the sliding contact is 60 μm or less and the wear amount of the fixed contact is 4 μm or less, it is evaluated that it has sufficient durability as a contact in the sliding liquid level detector, and increases. When the contact resistance is 100Ω or less, it is evaluated that there is sufficient electrical connection stability as a contact point in the sliding liquid level detector.
また、摺動面の目視観察において変色がないと摺動式液面検出器での接点として充分な耐食性があると評価される。 Moreover, if there is no discoloration in the visual observation of the sliding surface, it is evaluated that there is sufficient corrosion resistance as a contact point in the sliding liquid level detector.
さらに、接点材料費は原料として貴金属を用いてない場合を「安価」、貴金属を用いている場合を「高価」として評価した。これら評価結果を表1〜表3に示す。 Further, the contact material cost was evaluated as “inexpensive” when no noble metal was used as a raw material, and “expensive” when noble metal was used as a raw material. These evaluation results are shown in Tables 1 to 3.
表1及び表2により本発明に係る電気接点材料を用いた摺動接点では、充分な加工性・組み付け性を有しながら、摺動接点としての自らの摩耗性が少なく、また、形成される硫化モリブデンによる優れた潤滑性効果により相手側の固定接点の摩耗量も低く抑えることができ、接触抵抗の増加量も小さく、さらに、腐食の程度を示す、外観の変色も少ない、あるいは、全くない、安価なものとなることが理解できる。ここで、固定接点は一般に印刷等により形成されている、非常に薄いものであり、このような固定接点の摩耗量を抑制することは接点の寿命・信頼性向上のため、極めて重要である。 According to Tables 1 and 2, the sliding contact using the electrical contact material according to the present invention is formed with less wear and wear as a sliding contact while having sufficient workability and assembly. Due to the excellent lubricity effect of molybdenum sulfide, the wear amount of the fixed contact on the other side can be kept low, the increase in contact resistance is small, and the degree of corrosion is little, or there is little discoloration of the appearance. It can be understood that it will be inexpensive. Here, the fixed contact is generally formed by printing or the like and is very thin, and it is extremely important to suppress the wear amount of the fixed contact in order to improve the life and reliability of the contact.
なお、上記においては摺動式液面検出器での接点として評価を行ったが、本発明の電気接点材料は、硫黄酸化物(SOX)の多い都市環境はもとより、工業地帯、温泉や火山地帯などの硫化雰囲気下における、モーター、スイッチあるいはリレー等で用いられる電気接点の電気接点材料として好適に用いることができる。 In the above, evaluation was made as a contact with a sliding liquid level detector. However, the electrical contact material of the present invention is not only an urban environment rich in sulfur oxide (SOX), but also an industrial zone, a hot spring or a volcanic zone. It can be suitably used as an electrical contact material for electrical contacts used in motors, switches, relays, and the like in a sulfurized atmosphere.
本発明の電気接点材料は、耐摩耗性、耐食性に優れている上、硫黄成分を含む燃料の液面を検出する摺動式液面検出器等、硫黄成分存在環境で用いた場合には潤滑性が向上するので、摺動される相手方金属の摩耗をも防止するので、一般の電気接点としては勿論、特に硫黄成分を含む環境下等で特に好適に用い得る。 The electrical contact material of the present invention is excellent in wear resistance and corrosion resistance and is lubricated when used in an environment where a sulfur component is present, such as a sliding liquid level detector for detecting the liquid level of a fuel containing a sulfur component. Since this improves the wear, it is possible to prevent wear of the counterpart metal to be slid, so that it can be used particularly suitably not only as a general electric contact but also in an environment containing a sulfur component.
1 本発明に係る摺動式液面検出器
2 フレーム
3 フロートアーム
4 ホルダー
5 接点板
5a 摺動接点
6 フロート
7 抵抗体
7a 固定接点
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Sliding liquid level detector according to the
Claims (4)
上記固定接点と摺動接点との少なくとも一方が請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の電気接点材料からなることを特徴とする摺動式液面検出器。
A float that operates following the fluctuation of the liquid level, a sliding contact that interlocks with the movement of the float, and a fixed contact that has an electric resistor, a sliding contact that slides on the fixed contact, and an electric resistance A liquid level detector for detecting a liquid level position in the tank based on an electrical resistance value generated by the body,
A sliding liquid level detector, wherein at least one of the fixed contact and the sliding contact is made of the electrical contact material according to any one of claims 1 to 3.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20081202 |