JP3690662B2 - 高電圧貫通型コンデンサ及びマグネトロン - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、高電圧貫通型コンデンサ及びこの高電圧貫通型コンデンサでなるフィルタを有するマグネトロンに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のこの種の高電圧貫通型コンデンサは、例えば、特開平8−316099号公報、実開平4ー40524号公報等でよく知られている。その一般的な構造は以下のようなものである。
【0003】
コンデンサを構成する誘電体磁器に、2つの貫通孔を間隔をおいて形成する。誘電体磁器の貫通孔を開口させた両面に、互いに独立した個別電極、及び個別電極に対して共通となる共通電極を設ける。共通電極は、接地金具の浮き上り部上に半田付け等の手段によって固着される。コンデンサの貫通孔及び接地金具の貫通孔を通って、貫通導体を貫通させる。この貫通導体は、コンデンサの個別電極に、電極接続体等を用いて半田付けされる。接地金具の浮き上り部の外周に、コンデンサを包囲するように、絶縁ケースが挿着される。接地金具の他面側に、貫通導体を包囲するように、絶縁カバーが挿着される。絶縁カバーは接地金具の浮き上り部の内周面に密着するように装着される。そして、絶縁ケース及び絶縁ケースで包囲されたコンデンサの内外に、エポキシ樹脂等の熱硬化性絶縁樹脂が充填され、それによって耐湿性及び絶縁性が確保される。
【0004】
この種の高電圧貫通型コンデンサは、電子レンジのマグネトロンのフィルタとしての重要な用途があり、湿気や塵埃の多い環境で使用されることが多いため、高度な加湿耐電圧性能、難燃性及び耐トラッキング性が要求される。また、マグネトロンの耐電圧試験時は実働時の数倍にも及ぶ電圧で試験されることもある。
【0005】
高電圧貫通型コンデンサがマグネトロンに実装された場合、接地金具はアースされ、フィルタボックス内においては貫通導体とチョークコイルが溶着されて、貫通導体に例えば10kV程度の高電圧が印加される。絶縁カバーは、貫通導体から接地金具に至る経路内に位置するので、絶縁カバーには、上述した高電圧が印加される。従って、絶縁カバーには、高度な加湿耐電圧性能、難撚性及び耐トラッキング性が要求される。
【0006】
これらの性能を満たし得る絶縁カバーの材料として、従来は、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリエチレンテレフタレート(PET)あるいは変性メラミン等が用いられていた。
【0007】
しかしながら、チョークコイルの取付け方によっては充分な絶縁距離を維持することができず、UL−94 V−0を取得した材料であっても、マグネトロンの耐電圧試験等における予測しえない継続的なスパークにより、絶縁カバーが焼損してしまう点で問題があった。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、マグネトロンの耐電圧試験または使用状態において、仮に過電圧等の印加により、継続的なスパークが発生しても、優れた耐電圧性能を有し、焼損しない高電圧貫通型コンデンサ、及び、この高電圧貫通型コンデンサでなるフィルタを有するマグネトロンを提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するため、本発明に係る高電圧貫通型コンデンサは、少なくとも1つの接地金具と、少なくとも1つのコンデンサと、少なくとも1つの貫通導体と、少なくとも1つの絶縁チューブと、少なくとも1つの絶縁ケースと、少なくとも1つの絶縁管と、絶縁樹脂とを含む。
【0010】
前記接地金具は、一面側に浮き上り部を有し、前記浮き上り部は前記一面側から他面側に貫通する少なくとも1つの貫通孔を有している。
【0011】
前記コンデンサは、少なくとも1つの貫通孔を有する誘電体磁器を含み、前記誘電体磁器の前記貫通孔の開口する両面に電極を備えて構成され、前記電極の一方が前記接地金具に導通接続されている。
【0012】
前記貫通導体は、前記コンデンサ及び前記接地金具を貫通し、前記電極の他方に導通接続されている。前記絶縁チューブは、前記貫通導体に被せて設けられている。前記絶縁ケースは、前記接地金具の前記一面側に備えられている。前記絶縁樹脂は、前記絶縁ケースの内部及び前記コンデンサの周りに充填される。
【0013】
前記絶縁管は、セラミックからなり、前記絶縁チューブに被せて設けられ、一端部が前記絶縁樹脂によって支持されている。
【0014】
上記構造の高電圧貫通型コンデンサによれば、電子レンジのマグネトロンに使用した場合、貫通導体を給電端子とし、前記貫通導体とアース電位となる接地金具との間にコンデンサを接続し、貫通導体を通るノイズをコンデンサのフィルタ作用によって吸収することができる。
【0015】
また、接地金具は、貫通孔を有しており、コンデンサも誘電体磁器を貫通する貫通孔を有しているから、アースに対して高電位となる貫通導体を、アース電位となる接地金具及びコンデンサの電極の一方との間に、貫通孔による充分な電気絶縁を確保して取り付けることができる。
【0016】
また、絶縁樹脂がコンデンサの周りに充填されているから、高温負荷試験や耐湿負荷試験等の信頼性試験または高温多湿の環境で使用された場合等の信頼性が向上する。
【0017】
更に、絶縁管はセラミックからなり、絶縁チューブに被せて設けられているから、マグネトロンの耐電圧試験等において、仮に過電圧等の印加により継続的なスパークが発生しても、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリエチレンテレフタレート(PET)あるいは変性メラミン等で構成された従来の絶縁カバーと異なって、焼損しない。
【0018】
本発明の他の目的、構成及び利点については、添付図面を参照し、更に詳しく説明する。添付された図面は単なる例示に過ぎない。
【0019】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明に係る高電圧貫通型コンデンサの一実施例を示す正面断面図である。図2は、図1に示した高電圧貫通型コンデンサの分解斜視図である。
【0020】
図示のように、本発明に係る高電圧貫通型コンデンサは、接地金具1と、コンデンサ2と、貫通導体5及び6と、絶縁チューブ7及び8と、絶縁ケース9と、絶縁管10及び11と、絶縁樹脂12及び13とを含む。
【0021】
接地金具1は、一面側に浮き上り部111を有し、浮き上り部111は、一面側から他面側に貫通する貫通孔112を有している。
【0022】
コンデンサ2は誘電体磁器210を有し、誘電体磁器210は貫通孔211及び212を含む。コンデンサ2は、誘電体磁器210の貫通孔211、212の開口する両面に電極213乃至215を備えて構成される。コンデンサ2は、電極215が接地金具1に導通接続されている。詳しくは、コンデンサ2は、接地金具1の浮き上り部111上に配置され、電極215が浮き上り部111に半田付け等の手段によって固着されている。
【0023】
コンデンサ2を構成する誘電体磁器210の組成は周知である。具体例としては、BaTi03ーBaZrO3ーCaTiO3ーMgTiO3を主成分とし、一種または複数種を添加物を含む組成をあげることができる。
【0024】
貫通導体5、6は、コンデンサ2及び接地金具1を貫通し、それぞれ、電極213、214に導通接続されている。具体的には、貫通導体5は、貫通孔211及び貫通孔112の内部を貫通し、電極213に電極接続体3を介して導通接続されている。貫通導体6は、貫通孔212及び貫通孔112の内部を貫通し、電極に電極接続体4を介して導通接続されている。図示の貫通導体5、6は、コンデンサ2を貫通する貫通部52及び62と、タブ接続子として用いられるタブ部51、61とを有する。
【0025】
図1に示した高電圧貫通型コンデンサの特徴は、貫通導体5、6が、丸棒の成形体でなり、丸棒のプレス加工により形成されたタブ部51、61を有することである。貫通導体5、6と同様に、貫通部52、62も丸棒の成形体でなり、丸棒のプレス加工により形成されたタブ部51、61を有する。具体的には、図示の貫通導体5、6は、直径2mmの丸棒の成形体でなり、前記直径2mmの丸棒をプレス加工することにより、幅5.2mm、厚さ0.5mmのタブ部51、61を形成してある。図示のタブ部51、61の断面積が上述した寸法よりも小さくてよい場合は、タブ部51、61は、直径2mmの丸棒をプレス加工することにより形成できる。例えば、幅4.75mm、厚さ0.6mmのタブ部51、61を形成することもできる。
【0026】
かかる構造の貫通導体5、6では、コンデンサ2を貫通する貫通部52、62と、タブ部51、61とを接続するかしめ等の接続手段が不要となる。従って、絶縁ケース9の高さ寸法の小さな高電圧貫通型コンデンサを実現できる。
【0027】
但し、上記は好ましい数値の例示にすぎない。また、本発明は貫通部52及び62とタブ部51、61とを別個に製造した後、かしめ等の接合手段で接合する構造を排除するものではない。
【0028】
絶縁チューブ7、8は、貫通導体5、6の貫通孔211、212内に位置する部分に被せて設けられている。絶縁チューブ7、8は、シリコーン等により構成される。
【0029】
絶縁ケース9は、接地金具1の一面側に備えられている。この絶縁ケース9は、一端が浮き上り部111の外周側に挿着されている。
【0030】
絶縁管10、11は、接地金具1の他面側において、絶縁チューブ7、8に被せられている。この絶縁管10、11は、後端が絶縁樹脂13の内部にあって、絶縁樹脂13に接着され、且つ、支持されている。絶縁管10、11はセラミックの管で構成する。絶縁管10、11を構成するセラミックの例としては、アルミナ、ステアタイト、フォルステライト、ジルコン、ムライト、スピネル、マグネシア、長石、結晶化ガラス等を挙げることができる。
【0031】
絶縁樹脂12、13は、絶縁ケース9の内部及び絶縁管10、11の内外部に充填されるとともに、コンデンサ2の周りに充填されている。詳説すれば、絶縁樹脂12、13は、接地金具1の一面側でコンデンサ2の周りに充填され、誘電体磁器210の表面に密着している。絶縁樹脂12、13は、接地金具1に備えられた浮き上り部111の内側及びコンデンサ2の貫通孔211、212の内部に充填され、誘電体磁器210の表面に密着している。
【0032】
絶縁樹脂12、13は、ウレタン樹脂や、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂で構成できる。更に、フェノール樹脂やシリコン樹脂等も用いることができる。
【0033】
図示実施例において、絶縁管10、11の一端面は、接地金具1の浮き上り部111の内面(天面)と、間隔を隔てて対向させてあり、間隔の内部には絶縁樹脂12、13が充填されている。
【0034】
上述した高電圧貫通型コンデンサにおいて、コンデンサ2は、電極215が接地金具1の一面上に固着されて、接地金具1上に備えられている。貫通導体5、6は、コンデンサ2及び接地金具1を貫通し、電極213、214に導通接続されている。従って、電子レンジのマグネトロンに使用した場合、貫通導体5、6を給電端子とし、この貫通導体5、6と、アース電位となる接地金具1との間にコンデンサ2を接続し、貫通導体5、6を通るノイズをコンデンサ2のフィルタ作用によって吸収する高電圧貫通型コンデンサ2が得られる。
【0035】
接地金具1は、少なくとも一つの貫通孔112を有しており、コンデンサ2は誘電体磁器210を貫通する少なくとも一つの貫通孔211、212を有しているから、アースに対して高電位となる貫通導体5、6を、アース電位となる接地金具1及びコンデンサ2の電極215との間に、貫通孔211、212による充分な電気絶縁を確保することができる。
【0036】
絶縁樹脂12、13がコンデンサ2の周りに充填されているから、高温負荷試験や耐湿負荷試験等の信頼性試験で使用された場合の信頼性、または高温多湿の環境で使用された場合等の信頼性が向上する。
【0037】
更に、絶縁管10、11をセラミックによって構成し、これを絶縁チューブ10、11に被せて設け、その一端部を絶縁樹脂13によって支持した構造を採用しているので、絶縁管10、11が焼損することはない。従って、本発明の高電圧貫通型コンデンサ19を、高温多湿の環境で用いられる電子レンジのマグネトロンに組み込んだ場合、マグネトロンの信頼性が向上する。
【0038】
高電圧貫通型コンデンサをマグネトロンに使用した場合、接地金具1はアースされ、貫通導体5、6に高電圧が印加される。絶縁ケース9は、貫通導体5、6から接地金具1に至る経路内に位置するので、絶縁ケース9には、上述の高電圧が印加される。従って、絶縁ケース9には、高度な加湿耐電圧性能が要求される。
【0039】
絶縁ケース9の加湿耐電圧性能を向上させる手段として、絶縁ケース9を、ポリブチレンテレフタレートと無機物との混合物により構成してある。無機物は、ガラス粉とセラミック粉とを含み、混合物の全量に対する含有量が15wt%〜45wt%の範囲、好ましくは20wt%〜40wt%、更に好ましくは30wt%前後である。
【0040】
混合物の全量に対する無機物の含有量が15wt%未満の場合、充分な加湿耐電圧性能が得られない。また、無機物の含有量が45wt%を越えた場合、ポリブチレンテレフタレートの含有量が55wt%未満となり、絶縁ケース9の機械的強度が不充分となる。
【0041】
ガラス粉としては、通常の工業用ガラス粉を用いることができる。セラミック粉としては、SiO2粉、Al2O3粉、もしくはこれらの混合物を用いることができる。
【0042】
実施例の絶縁ケース9において、無機物は、ガラス粉及びセラミック粉により構成され、混合物の全量に対する含有量が30wt%である。ガラス粉及びセラミック粉は、ともに、混合物の全量に対する含有量が15wt%である。
【0043】
実験によれば、絶縁管10、11をセラミックによって構成し、これを絶縁チューブ10、11に被せて設ける構造にすることにより、フィルタボックス内における加湿耐電圧性能が大幅に向上することが解った。
【0044】
本発明者らは、実施例の高電圧貫通型コンデンサのフィルタボックス内における外部絶縁性能を確認するため、加湿耐電圧試験を行った。加湿耐電圧試験において、高電圧貫通型コンデンサの絶縁ケース9を、ポリブチレンテレフタレートと無機物との混合物を加熱成型して構成した。無機物は、ガラス粉及びセラミック粉により構成し、混合物の全量に対する含有量を30wt%とした。ガラス粉及びセラミック粉は、ともに、混合物の全量に対する含有量を15wt%とした。
【0045】
比較のため、従来の高電圧貫通型コンデンサにも加湿耐電圧試験を行った。試験に供された従来高電圧貫通型コンデンサは、ウィンティックポリマー株式会社製の高品質ポリエチレンテレフタレート樹脂FR−PET CN9015により、絶縁ケース9を構成した。接地金具1の他面側に、貫通導体5、6を包囲するように、絶縁カバーを挿着した。絶縁カバーには、高品質ポリエチレンテレフタレート樹脂FR−PET CN9015を用いた。
【0046】
加湿耐電圧試験に当たっては、アクリルボックス内に高電圧貫通型コンデンサを設置し、加湿器によりアクリルボックス内を常時加湿した。そして、電子レンジ電源により高電圧貫通型コンデンサに電圧を印加した。但し、絶縁管10、11あるいは絶縁カバーの評価を行なうため、通常はフィルターボックス内に入る側を外側に出して評価した。
【0047】
具体的には、10秒間ON−5秒間OFFを1印加サイクルとして、高電圧貫通型コンデンサに直流電圧10kVを印加し、高電圧貫通型コンデンサが焼損導通するまでこの印加サイクルを繰り返した。焼損導通したときの印加サイクル数(以下、導通印加サイクル数と称する)を表1に示してある。
【0048】
但し、この導通印加サイクル数は、10個のサンプルのうち、最も少ない印加サイクル数で焼損導通したサンプルの印加サイクル数である。導通印加サイクル数が大きい程、加湿耐電圧性能が優れていると解釈できる。
表1において、実施例の高電圧貫通型コンデンサと、従来の高電圧貫通型コンデンサに関し、導通印加サイクル数を比較する。従来の高電圧貫通型コンデンサに比較して、実施例の高電圧貫通型コンデンサは、空間距離が短いにも係わらず、1000回でも焼損しておらず、加湿耐電圧性能が大幅に向上していることがわかる。
【0049】
図3は、本発明に係る高電圧貫通型コンデンサをフィルタとして組込んだマグネトロンの部分破断面図である。図示において、15は陰極ステム、16はフィルタボックス、17及び18はインダクタ、19はインダクタ17及び18と共にフィルタとして使用された本発明に係る高電圧貫通型コンデンサである。
【0050】
フィルタボックス16は陰極ステム15を覆うように配置してあり、また高電圧貫通型コンデンサ19は、フィルタボックス16の側面板161に設けた貫通孔112、211、212を通して、絶縁樹脂12、13が外部に出るように貫通して設けられ、接地金具1の部分で、フィルタボックス16の側面板161に取付け固定されている。インダクタ17、18はフィルタボックス16の内部において、陰極ステム15の陰極端子と、高電圧貫通型コンデンサ19の貫通導体5、6との間に直列に接続されている。21は冷却フィン、22はガスケット、23はRF出力端、24は磁石である。
【0051】
電子レンジのマグネトロンを発振させるために、商用周波数または20kHz〜40kHzの周波数を持つ4kV0ーP程度の電圧が、高電圧貫通型コンデンサ19の貫通導体5、6に供給される。供給された高電圧は、貫通導体5、6からインダクタ17、18を通してマグネトロンに供給される。貫通導体5、6を通るノイズはコンデンサ及びインダクタ17、18のフィルタ作用によって吸収される。
【0052】
また、絶縁樹脂12、13がコンデンサ2の周りに充填されているから、高温多湿の環境である電子レンジに使用された場合も、充分な信頼性を確保できる。
【0053】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、マグネトロンの耐電圧試験等において、仮に過電圧等の印加により継続的なスパークが発生しても、優れた耐電圧性能を有し、焼損しない高電圧貫通型コンデンサ、及び、この高電圧貫通型コンデンサでなるフィルタを有するマグネトロンを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る高電圧貫通型コンデンサの一実施例を示す正面断面図である。
【図2】図1に示した高電圧貫通型コンデンサの分解斜視図である。
【図3】本発明に係る高電圧貫通型コンデンサをフィルタとして組込んだマグネトロンの部分破断面図である。
【符号の説明】
1 接地金具
111 浮き上り部
112 貫通孔
2 コンデンサ
210 誘電体磁器
211、212 貫通孔
213〜215 電極
3、4 電極接続体
5、6 貫通導体
51、61 タブ部
52、62 貫通部
7、8 絶縁チューブ
9 絶縁ケース
10、11 絶縁管
12、13 絶縁樹脂
Claims (3)
- 接地金具と、コンデンサと、2つの貫通導体と、2つの絶縁チューブと、絶縁ケースと、2つの絶縁管と、絶縁樹脂とを含む高電圧貫通型コンデンサであって、
前記接地金具は、一面側に浮き上り部を有し、前記浮き上り部は前記一面側から他面側に貫通する少なくとも1つの貫通孔を有しており、
前記コンデンサは、少なくとも1つの貫通孔を有する誘電体磁器を含み、前記誘電体磁器の前記貫通孔の開口する両面に電極を備えて構成され、
前記電極の一方が前記接地金具に導通接続されており、
前記貫通導体は、前記コンデンサ及び前記接地金具を貫通し、前記電極の他方に導通接続されており、
前記絶縁チューブのそれぞれは、前記貫通導体のそれぞれに被せて設けられており、
前記絶縁ケースは、前記接地金具の前記一面側に備えられており、
前記絶縁樹脂は、前記絶縁ケースの内部において前記コンデンサの周りに充填されており、
前記絶縁管のそれぞれは、セラミックからなり、前記絶縁チューブのそれぞれを被覆し、一端部が前記絶縁樹脂の内部にあって、前記絶縁樹脂によってのみ接着され、且つ、支持されている
高電圧貫通型コンデンサ。 - 請求項1に記載された高電圧貫通型コンデンサであって、
前記絶縁管は、アルミナ、ステアタイト、フォルステライト、ジルコン、ムライト、スピネル、マグネシア、長石、結晶化ガラスのいずれかからなる
高電圧貫通型コンデンサ。 - 高電圧貫通型コンデンサをフィルタとして組込んだマグネトロンであって、
前記高電圧貫通型コンデンサは、請求項1または2の何れかに記載されたものでなる
マグネトロン。
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