JPH05133933A - 限界電流式酸素センサ - Google Patents
限界電流式酸素センサInfo
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- JPH05133933A JPH05133933A JP3295434A JP29543491A JPH05133933A JP H05133933 A JPH05133933 A JP H05133933A JP 3295434 A JP3295434 A JP 3295434A JP 29543491 A JP29543491 A JP 29543491A JP H05133933 A JPH05133933 A JP H05133933A
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- Japan
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- lead wire
- plate
- film
- electrode film
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 限界電流式酸素センサの生産性を向上させる
ことを目的とする。 【構成】 電極膜２ａ・２ｂを両面に形成した酸素イオ
ン伝導性固体電解質板１に酸素拡散孔用の螺旋型スペー
サ３を介して、リード線膜８ａ付きシール板４を積層し
た構成である。電極膜２ａとリード線膜８ａが、固体電
解質板１またはシール板４に設けた貫通孔７ａを介して
導電性接着剤９ａで結合されるため、その固定結合が簡
単にでき、工程および時間の短縮化で生産性が向上す
る。
ことを目的とする。 【構成】 電極膜２ａ・２ｂを両面に形成した酸素イオ
ン伝導性固体電解質板１に酸素拡散孔用の螺旋型スペー
サ３を介して、リード線膜８ａ付きシール板４を積層し
た構成である。電極膜２ａとリード線膜８ａが、固体電
解質板１またはシール板４に設けた貫通孔７ａを介して
導電性接着剤９ａで結合されるため、その固定結合が簡
単にでき、工程および時間の短縮化で生産性が向上す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、雰囲気中の酸素濃度を
測定するための限界電流式酸素センサに関するもので、
特に量産性に優れた製造しやすいセンサ構造体を提供す
ることを目的とする。
測定するための限界電流式酸素センサに関するもので、
特に量産性に優れた製造しやすいセンサ構造体を提供す
ることを目的とする。
【０００２】
【従来の技術】限界電流式酸素センサは、従来さまざま
の構造が考案されている。従来の限界電流式酸素センサ
の１例の一部破断斜視図構造を図５に示す。１は酸素イ
オン伝導性を示す固体電解質板であり、両面に電極膜２
ａ・２ｂ（記載せず）が形成されている。この固体電解
質板１の一方の面に電極膜２ａを囲み、始端と終端がお
互いに間隔を有する螺旋型スペーサ３が配置され、さら
にシール板４がその上部に配置されている。酸素拡散通
路５は、螺旋型スペーサ３の相対向する隔壁と固体電解
質板１とシール板４で囲まれる螺旋型の空間で形成さ
れ、酸素は酸素拡散通路５を経由して電極膜２ａへ拡散
する。シール板４には加熱部６が形成されており、固体
電解質板１を加熱して酸素イオンの伝導を良くしてい
る。
の構造が考案されている。従来の限界電流式酸素センサ
の１例の一部破断斜視図構造を図５に示す。１は酸素イ
オン伝導性を示す固体電解質板であり、両面に電極膜２
ａ・２ｂ（記載せず）が形成されている。この固体電解
質板１の一方の面に電極膜２ａを囲み、始端と終端がお
互いに間隔を有する螺旋型スペーサ３が配置され、さら
にシール板４がその上部に配置されている。酸素拡散通
路５は、螺旋型スペーサ３の相対向する隔壁と固体電解
質板１とシール板４で囲まれる螺旋型の空間で形成さ
れ、酸素は酸素拡散通路５を経由して電極膜２ａへ拡散
する。シール板４には加熱部６が形成されており、固体
電解質板１を加熱して酸素イオンの伝導を良くしてい
る。
【０００３】これら限界電流式酸素センサの電気的接続
は、電極膜２ａ・２ｂ（記載せず）および加熱部６に極
細白金線のリード線（記載せず）をあてがって導電性接
着剤で固定し、さらに実装体のニッケル線端子（記載せ
ず）に前記白金リード線をあてがって溶接することで行
われている。この電気的接続法は、（１）電極膜および
加熱部に白金リード線を直接溶接することが出来ないこ
と（溶接しても外れるため）、（２）実装体のニッケル
線端子（記載せず）の直接固定が出来ないこと（固定す
ることと電気的導通を保つことの両立が困難なため）の
ための方法である。
は、電極膜２ａ・２ｂ（記載せず）および加熱部６に極
細白金線のリード線（記載せず）をあてがって導電性接
着剤で固定し、さらに実装体のニッケル線端子（記載せ
ず）に前記白金リード線をあてがって溶接することで行
われている。この電気的接続法は、（１）電極膜および
加熱部に白金リード線を直接溶接することが出来ないこ
と（溶接しても外れるため）、（２）実装体のニッケル
線端子（記載せず）の直接固定が出来ないこと（固定す
ることと電気的導通を保つことの両立が困難なため）の
ための方法である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の構
成において、電極膜や加熱部の電気的接続は、電極に極
細白金線からなるリード線をあてがい導電性接着剤で固
定する工程と、ニッケル線からなる端子に前記の白金リ
ード線をあてがい溶接する工程とからなるため、リード
線接続が煩雑となり、この電気的接続に多くの工程と時
間とを要し生産性が上がらないという課題がある。
成において、電極膜や加熱部の電気的接続は、電極に極
細白金線からなるリード線をあてがい導電性接着剤で固
定する工程と、ニッケル線からなる端子に前記の白金リ
ード線をあてがい溶接する工程とからなるため、リード
線接続が煩雑となり、この電気的接続に多くの工程と時
間とを要し生産性が上がらないという課題がある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の限界電流式酸素センサは、電極膜を両面に
形成しさらに前記電極膜の部分に貫通孔を設けた酸素イ
オン伝導性固体電解質板と、前記電極膜のカソード側を
囲み始端と終端がお互いに間隔を有するように配置した
螺旋型スペーサと、一対のリード線膜を同一面に形成し
さらに加熱部を有するシール板とから構成される。そし
て、前記固体電解質板と前記螺旋型スペーサと前記シー
ル板を積層して前記螺旋型スペーサの相対向する隔壁と
前記固体電解質板と前記シール板で囲まれる螺旋型の空
間で酸素拡散通路を形成するとともに、前記電極膜と前
記リード線膜を前記貫通孔を介して導電性接着剤にて電
気的導通させた。
め、本発明の限界電流式酸素センサは、電極膜を両面に
形成しさらに前記電極膜の部分に貫通孔を設けた酸素イ
オン伝導性固体電解質板と、前記電極膜のカソード側を
囲み始端と終端がお互いに間隔を有するように配置した
螺旋型スペーサと、一対のリード線膜を同一面に形成し
さらに加熱部を有するシール板とから構成される。そし
て、前記固体電解質板と前記螺旋型スペーサと前記シー
ル板を積層して前記螺旋型スペーサの相対向する隔壁と
前記固体電解質板と前記シール板で囲まれる螺旋型の空
間で酸素拡散通路を形成するとともに、前記電極膜と前
記リード線膜を前記貫通孔を介して導電性接着剤にて電
気的導通させた。
【０００６】また、上記課題を解決する他の限界電流式
酸素センサは、電極膜を両面に形成した酸素イオン伝導
性固体電解質板と、前記電極膜のカソード側を囲み始端
と終端がお互いに間隔を有するように配置した螺旋型ス
ペーサと、加熱部を有しさらに一対のリード線膜をお互
いに反対面に形成し前記リード線膜の部分に貫通孔を設
けたシール板とから構成される。そして、前記固体電解
質板と前記螺旋型スペーサと前記シール板を積層して前
記螺旋型スペーサの相対向する隔壁と前記固体電解質板
と前記シール板で囲まれる螺旋型の空間で酸素拡散通路
を形成するとともに、前記電極膜と前記リード線膜を前
記貫通孔を介して導電性接着剤にて電気的導通させた。
酸素センサは、電極膜を両面に形成した酸素イオン伝導
性固体電解質板と、前記電極膜のカソード側を囲み始端
と終端がお互いに間隔を有するように配置した螺旋型ス
ペーサと、加熱部を有しさらに一対のリード線膜をお互
いに反対面に形成し前記リード線膜の部分に貫通孔を設
けたシール板とから構成される。そして、前記固体電解
質板と前記螺旋型スペーサと前記シール板を積層して前
記螺旋型スペーサの相対向する隔壁と前記固体電解質板
と前記シール板で囲まれる螺旋型の空間で酸素拡散通路
を形成するとともに、前記電極膜と前記リード線膜を前
記貫通孔を介して導電性接着剤にて電気的導通させた。
【０００７】
【作用】上記構成にすることにより電極膜とリード線膜
との電気的導通が、固体電解質板またはシール板に設け
た貫通孔を介して行われるため、電気的導通が簡単にで
き工程および時間の短縮化で生産性が向上する。
との電気的導通が、固体電解質板またはシール板に設け
た貫通孔を介して行われるため、電気的導通が簡単にで
き工程および時間の短縮化で生産性が向上する。
【０００８】また、電極膜や螺旋型スペーサさらにリー
ド線膜が、厚膜印刷技術を用いて形成されるため簡単に
でき、工程時間の短縮化で生産性が向上する。
ド線膜が、厚膜印刷技術を用いて形成されるため簡単に
でき、工程時間の短縮化で生産性が向上する。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面にもとづい
て説明する。
て説明する。
【００１０】図１は本発明の一実施例である限界電流式
酸素センサの分解組立図、図２は図１の組立図である。
限界電流式酸素センサは、対となる電極膜２ａ（記載せ
ず）・２ｂを両面に形成しさらに前記カソード側電極膜
２ａの部分に貫通孔７ａを設けた酸素イオン伝導性固体
電解質板１と、前記カソード側電極膜２ａを囲み始端と
終端がお互いに間隔を有するように配置した螺旋型スペ
ーサ３と、２本のリード線膜８ａ・８ｂを同一表面に形
成しさらに加熱部６を有するシール板４と、から構成さ
れる。
酸素センサの分解組立図、図２は図１の組立図である。
限界電流式酸素センサは、対となる電極膜２ａ（記載せ
ず）・２ｂを両面に形成しさらに前記カソード側電極膜
２ａの部分に貫通孔７ａを設けた酸素イオン伝導性固体
電解質板１と、前記カソード側電極膜２ａを囲み始端と
終端がお互いに間隔を有するように配置した螺旋型スペ
ーサ３と、２本のリード線膜８ａ・８ｂを同一表面に形
成しさらに加熱部６を有するシール板４と、から構成さ
れる。
【００１１】材料について説明する。図１において、固
体電解質板１としてＺｒＯ２・Ｙ２Ｏ３（Ｙ２Ｏ３８ｍ
ｏ１％添加）、電極膜２ａ・２ｂして白金、螺旋型スペ
ーサ３として硝子（熱膨張係数はＺｒＯ２・Ｙ２Ｏ３と
概略同一であり、所定粒径の耐熱性粒子を微量含有）、
シール板４としてフォルステライト、加熱部６として白
金ヒータ、２本のリード線膜８ａ・８ｂして白金を用い
た。
体電解質板１としてＺｒＯ２・Ｙ２Ｏ３（Ｙ２Ｏ３８ｍ
ｏ１％添加）、電極膜２ａ・２ｂして白金、螺旋型スペ
ーサ３として硝子（熱膨張係数はＺｒＯ２・Ｙ２Ｏ３と
概略同一であり、所定粒径の耐熱性粒子を微量含有）、
シール板４としてフォルステライト、加熱部６として白
金ヒータ、２本のリード線膜８ａ・８ｂして白金を用い
た。
【００１２】製法について説明する。まず、電極膜２ａ
・２ｂを固体電解質板１のうえに、さらに螺旋型スペー
サ３を固体電解質板１のうえに厚膜印刷技術および焼成
技術を用いて形成した。一方、シール板４のうえには加
熱部６および２本のリード線膜８ａ・８ｂを厚膜印刷技
術および焼成技術を用いて形成した。次に、シール板４
に螺旋型スペーサ３を介して固体電解質板１を積層し加
熱溶融することで、酸素拡散通路５（記載せず）がこの
固体電解質板１と螺旋型スペーサ３とシール板４とで形
成される。そして、カソード側電極膜２ａとリード線膜
８ａが、カソード側電極膜２ａの部分に設けた貫通孔７
ａを介して金ペーストの導電性接着剤９ａで結合され、
アノード側電極膜２ｂとリード線膜８ｂも金ペーストの
導電性接着剤９ｂで結合される。
・２ｂを固体電解質板１のうえに、さらに螺旋型スペー
サ３を固体電解質板１のうえに厚膜印刷技術および焼成
技術を用いて形成した。一方、シール板４のうえには加
熱部６および２本のリード線膜８ａ・８ｂを厚膜印刷技
術および焼成技術を用いて形成した。次に、シール板４
に螺旋型スペーサ３を介して固体電解質板１を積層し加
熱溶融することで、酸素拡散通路５（記載せず）がこの
固体電解質板１と螺旋型スペーサ３とシール板４とで形
成される。そして、カソード側電極膜２ａとリード線膜
８ａが、カソード側電極膜２ａの部分に設けた貫通孔７
ａを介して金ペーストの導電性接着剤９ａで結合され、
アノード側電極膜２ｂとリード線膜８ｂも金ペーストの
導電性接着剤９ｂで結合される。
【００１３】図３は本発明の他の実施例である限界電流
式酸素センサの分解組立図、図４は図３の組立図であ
る。限界電流式酸素センサは、対となる電極膜２ａ（記
載せず）・２ｂを両面に形成した酸素イオン伝導性固体
電解質板１と、前記カソード側電極膜２ａを囲み始端と
終端がお互いに間隔を有するように配置した螺旋型スペ
ーサ３と、一対のリード線膜８ａ・８ｂをお互いに反対
面に形成しておりリード線膜８ａの部分に貫通孔７ｂを
設けさらに加熱部６を有するシール板４と、から構成さ
れる。
式酸素センサの分解組立図、図４は図３の組立図であ
る。限界電流式酸素センサは、対となる電極膜２ａ（記
載せず）・２ｂを両面に形成した酸素イオン伝導性固体
電解質板１と、前記カソード側電極膜２ａを囲み始端と
終端がお互いに間隔を有するように配置した螺旋型スペ
ーサ３と、一対のリード線膜８ａ・８ｂをお互いに反対
面に形成しておりリード線膜８ａの部分に貫通孔７ｂを
設けさらに加熱部６を有するシール板４と、から構成さ
れる。
【００１４】材料は前述と同じである。製法について説
明する。まず、電極膜２ａ・２ｂを固体電解質板１のう
えに、さらに螺旋型スペーサ３を固体電解質板１のうえ
に厚膜印刷技術および焼成技術を用いて形成した。一
方、シール板４のうえには加熱部６および２本のリード
線膜８ａ・８ｂを厚膜印刷技術および焼成技術を用いて
形成した。次に、シール板４に螺旋型スペーサ３を介し
て固体電解質板１を積層し加熱溶融することで、酸素拡
散通路５（記載せず）がこの固体電解質板１と螺旋型ス
ペーサ３とシール板４とで形成される。そして、カソー
ド側電極膜２ａとリード線膜８ａが、シール板４に設け
た貫通孔７ｂを介して導電性接着剤９ａで結合され、ア
ノード側電極膜２ｂとリード線膜８ｂも導電性接着剤９
ｂで結合される。
明する。まず、電極膜２ａ・２ｂを固体電解質板１のう
えに、さらに螺旋型スペーサ３を固体電解質板１のうえ
に厚膜印刷技術および焼成技術を用いて形成した。一
方、シール板４のうえには加熱部６および２本のリード
線膜８ａ・８ｂを厚膜印刷技術および焼成技術を用いて
形成した。次に、シール板４に螺旋型スペーサ３を介し
て固体電解質板１を積層し加熱溶融することで、酸素拡
散通路５（記載せず）がこの固体電解質板１と螺旋型ス
ペーサ３とシール板４とで形成される。そして、カソー
ド側電極膜２ａとリード線膜８ａが、シール板４に設け
た貫通孔７ｂを介して導電性接着剤９ａで結合され、ア
ノード側電極膜２ｂとリード線膜８ｂも導電性接着剤９
ｂで結合される。
【００１５】図１〜図２の実施例にもとづき本発明の効
果を説明する。シール板４として１０×５０×０．５mm
のフォルステライト製の板を用いた。まず表面に白金の
リード線膜８ａ・８ｂを、さらに白金ヒータ製の加熱部
６を厚膜印刷技術と焼成技術を用いて形成した。一方、
ジルコニア製固体電解質板１はその寸法が１０×１０×
０．５mmであり、白金製のアノード側電極２ｂとカソー
ド側電極２ａを両面に厚膜印刷技術と焼成技術を用いて
形成した。その後、カソード側電極膜２ａ側の固体電解
質板１に、カソード側電極膜２ａを囲み始端と終端がお
互いに間隔を有するように配置した硝子製の螺旋型スペ
ーサ３を厚膜印刷技術と焼成技術を用いて形成した。そ
して、シール板４に螺旋型スペーサ３を介して固体電解
質板１を積層し加熱溶融することで、螺旋型スペーサ３
の硝子が溶融接着し酸素拡散通路５（記載せず）がこの
固体電解質板１と螺旋型スペーサ３とシール板４とで形
成された。そして、カソード側電極膜２ａとリード線膜
８ａを、カソード側電極膜２ａの部分に設けた貫通孔７
を介して導電性接着剤９ａで結合し、アノード側電極膜
２ｂとリード線膜８ｂも導電性接着剤９ｂで結合して完
成である。なお、このカソード側電極膜２ａとリード線
膜８ａとの電気的導通は、固体電解質板またはシール板
に設けた貫通孔７を介して行われるため、電気的導通が
簡単にでき工程および時間の短縮化で生産性が向上し
た。最後に、このセンサは、断熱材で、外包しさらにこ
の断熱材をステンレスとセラミックで外包して実装構造
体としている。
果を説明する。シール板４として１０×５０×０．５mm
のフォルステライト製の板を用いた。まず表面に白金の
リード線膜８ａ・８ｂを、さらに白金ヒータ製の加熱部
６を厚膜印刷技術と焼成技術を用いて形成した。一方、
ジルコニア製固体電解質板１はその寸法が１０×１０×
０．５mmであり、白金製のアノード側電極２ｂとカソー
ド側電極２ａを両面に厚膜印刷技術と焼成技術を用いて
形成した。その後、カソード側電極膜２ａ側の固体電解
質板１に、カソード側電極膜２ａを囲み始端と終端がお
互いに間隔を有するように配置した硝子製の螺旋型スペ
ーサ３を厚膜印刷技術と焼成技術を用いて形成した。そ
して、シール板４に螺旋型スペーサ３を介して固体電解
質板１を積層し加熱溶融することで、螺旋型スペーサ３
の硝子が溶融接着し酸素拡散通路５（記載せず）がこの
固体電解質板１と螺旋型スペーサ３とシール板４とで形
成された。そして、カソード側電極膜２ａとリード線膜
８ａを、カソード側電極膜２ａの部分に設けた貫通孔７
を介して導電性接着剤９ａで結合し、アノード側電極膜
２ｂとリード線膜８ｂも導電性接着剤９ｂで結合して完
成である。なお、このカソード側電極膜２ａとリード線
膜８ａとの電気的導通は、固体電解質板またはシール板
に設けた貫通孔７を介して行われるため、電気的導通が
簡単にでき工程および時間の短縮化で生産性が向上し
た。最後に、このセンサは、断熱材で、外包しさらにこ
の断熱材をステンレスとセラミックで外包して実装構造
体としている。
【００１６】この実装構造体において、加熱部６に２．
７Ｗの電力を印加してガス感知体を約４５０℃に保持
し、さらにアノード側電極２ｂとカソード側電極２ａに
１．４Ｖの電圧を印加したところ１９０μＡ（酸素２０
％中）の限界電流が得られ、この限界電流値は酸素濃度
に概略比例した。
７Ｗの電力を印加してガス感知体を約４５０℃に保持
し、さらにアノード側電極２ｂとカソード側電極２ａに
１．４Ｖの電圧を印加したところ１９０μＡ（酸素２０
％中）の限界電流が得られ、この限界電流値は酸素濃度
に概略比例した。
【００１７】図３〜図４の実施例もほぼ同じ製造方法で
あり、１３０μＡ（酸素２０％中）の限界電流が得られ
た。
あり、１３０μＡ（酸素２０％中）の限界電流が得られ
た。
【００１８】
【発明の効果】以上のように本発明の限界電流式酸素セ
ンサによると、次の効果が得られる。
ンサによると、次の効果が得られる。
【００１９】（１）電極膜とリード線膜との電気的導通
が、固体電解質板またはシール板に設けた貫通孔を介し
て行われるため、電気的導通が簡単にでき工程および時
間の短縮化で生産性が向上する。
が、固体電解質板またはシール板に設けた貫通孔を介し
て行われるため、電気的導通が簡単にでき工程および時
間の短縮化で生産性が向上する。
【００２０】（２）電極膜や螺旋型スペーサさらにリー
ド線膜が、厚膜印刷技術を用いて形成されるため簡単に
でき、工程時間の短縮化で生産性が向上する。
ド線膜が、厚膜印刷技術を用いて形成されるため簡単に
でき、工程時間の短縮化で生産性が向上する。
【図１】本発明の一実施例である限界電流式酸素センサ
の分解組立図
の分解組立図
【図２】図１の組立図
【図３】本発明の他の実施例である限界電流式酸素セン
サの分解組立図
サの分解組立図
【図４】図３の組立図
【図５】従来の限界電流式酸素センサの一部破断斜視図
１ 酸素イオン伝導性固体電解質板 ２ａ・２ｂ 電極膜 ３ 螺旋型スペーサ ４ シール板 ５ 酸素拡散通路 ６ 加熱部 ７ａ・７ｂ 貫通孔 ８ａ・８ｂ リード線膜 ９ａ・９ｂ 導電性接着剤
Claims (2)
- 【請求項１】電極膜を両面に形成しさらに前記電極膜の
部分に貫通孔を設けた酸素イオン伝導性固体電解質板
と、前記電極膜のカソード側を囲み始端と終端がお互い
に間隔を有するように配置した螺旋型スペーサと、一対
のリード線膜を同一面に形成しさらに加熱部を有するシ
ール板とから構成され、前記固体電解質板と前記螺旋型
スペーサと前記シール板を積層して前記螺旋型スペーサ
の相対向する隔壁と前記固体電解質板と前記シール板で
囲まれる螺旋型の空間で酸素拡散通路を形成するととも
に、前記電極膜と前記リード線膜を前記貫通孔を介して
導電性接着剤にて電気的導通させた限界電流式酸素セン
サ。 - 【請求項２】電極膜を両面に形成した酸素イオン伝導性
固体電解質板と、前記電極膜のカソード側を囲み始端と
終端がお互いに間隔を有するように配置した螺旋型スペ
ーサと、加熱部を有しさらに一対のリード線膜をお互い
に反対面に形成し前記リード線膜の部分に貫通孔を設け
たシール板とから構成され、前記固体電解質板と前記螺
旋型スペーサと前記シール板を積層して前記螺旋型スペ
ーサの相対向する隔壁と前記固体電解質板と前記シール
板で囲まれる螺旋型の空間で酸素拡散通路を形成すると
ともに、前記電極膜と前記リード線膜を前記貫通孔を介
して導電性接着剤にて電気的導通させた限界電流式酸素
センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3295434A JPH05133933A (ja) | 1991-11-12 | 1991-11-12 | 限界電流式酸素センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3295434A JPH05133933A (ja) | 1991-11-12 | 1991-11-12 | 限界電流式酸素センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05133933A true JPH05133933A (ja) | 1993-05-28 |
Family
ID=17820553
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3295434A Pending JPH05133933A (ja) | 1991-11-12 | 1991-11-12 | 限界電流式酸素センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05133933A (ja) |
-
1991
- 1991-11-12 JP JP3295434A patent/JPH05133933A/ja active Pending
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