JP2833405B2 - セラミックフィルタ - Google Patents
セラミックフィルタInfo
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- JP2833405B2 JP2833405B2 JP5074585A JP7458593A JP2833405B2 JP 2833405 B2 JP2833405 B2 JP 2833405B2 JP 5074585 A JP5074585 A JP 5074585A JP 7458593 A JP7458593 A JP 7458593A JP 2833405 B2 JP2833405 B2 JP 2833405B2
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- JP
- Japan
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- molten metal
- flow path
- metal flow
- ceramic filter
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Filtering Materials (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、セラミックフィルタに
関するものである。
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に金属溶湯中には、金属酸化物、非
金属介在物あるいは耐火物等の微小粒子が含有されてい
るので、鋳造体の品質を向上させるためには、このよう
な微小粒子を除去する必要がある。
金属介在物あるいは耐火物等の微小粒子が含有されてい
るので、鋳造体の品質を向上させるためには、このよう
な微小粒子を除去する必要がある。
【０００３】溶湯中の微小粒子を除去する方法として、
ガラスクロスフィルタ、セラミックチューブフィルター
等を用いて濾過することが行われている。かかるフィル
タにおいて，前者は濾過面が単層であるため濾過能力が
小さく、また、後者はセラミックチューブを１０数本用
い、これらを二枚の鏡板で固定して用いるので製作が困
難でしかも熱衝撃に弱く破損しやすい欠点があった。
（たとえば特開平１−１８４２３７号参照） 発明者らは種々の産業分野で提案されているフィルタに
ついて調査したところ、ディーゼルエンジンの排気ガス
の浄化にハニカム状のセラミックフィルタが提案されて
いるのを見出した。（「環境調和型材料に関する講演
会」による講演概要集（平成４年１１月２７日）主催：
名古屋工業技術協会） この概要集によれば、該フィルタは多孔性隔壁を有する
ハニカム状筒体であって、ハニカム管路の開放端部が交
互に目封じされている。排気ガスはハニカム管路の開口
から流入し、隔壁を透過する際に粉塵を濾過して浄化さ
れ、隣接管路の開口から排出される。
ガラスクロスフィルタ、セラミックチューブフィルター
等を用いて濾過することが行われている。かかるフィル
タにおいて，前者は濾過面が単層であるため濾過能力が
小さく、また、後者はセラミックチューブを１０数本用
い、これらを二枚の鏡板で固定して用いるので製作が困
難でしかも熱衝撃に弱く破損しやすい欠点があった。
（たとえば特開平１−１８４２３７号参照） 発明者らは種々の産業分野で提案されているフィルタに
ついて調査したところ、ディーゼルエンジンの排気ガス
の浄化にハニカム状のセラミックフィルタが提案されて
いるのを見出した。（「環境調和型材料に関する講演
会」による講演概要集（平成４年１１月２７日）主催：
名古屋工業技術協会） この概要集によれば、該フィルタは多孔性隔壁を有する
ハニカム状筒体であって、ハニカム管路の開放端部が交
互に目封じされている。排気ガスはハニカム管路の開口
から流入し、隔壁を透過する際に粉塵を濾過して浄化さ
れ、隣接管路の開口から排出される。
【０００４】発明者らはこのような構造のフィルタを作
成し、金属溶湯濾過に試みた。すなわち図４に示すよう
に、溶湯流路２の隔壁１は、多孔質セラミックで形成さ
れており、各溶湯流路２は、開放部両端のいずれかが閉
塞される。溶湯流路２の閉塞部位８は、たとえば上端で
閉塞される溶湯流路２と下端で閉塞される溶湯流路２が
交互に配列されるように決定されており、上下端面に各
々の開放端３と閉塞端４とでいわゆる市松模様が構成さ
れるのは上述したディーゼルエンジンの排気ガスの浄化
に提案されているハニカム状セラミックスフィルタと同
様である。
成し、金属溶湯濾過に試みた。すなわち図４に示すよう
に、溶湯流路２の隔壁１は、多孔質セラミックで形成さ
れており、各溶湯流路２は、開放部両端のいずれかが閉
塞される。溶湯流路２の閉塞部位８は、たとえば上端で
閉塞される溶湯流路２と下端で閉塞される溶湯流路２が
交互に配列されるように決定されており、上下端面に各
々の開放端３と閉塞端４とでいわゆる市松模様が構成さ
れるのは上述したディーゼルエンジンの排気ガスの浄化
に提案されているハニカム状セラミックスフィルタと同
様である。
【０００５】以上の構成の下、溶湯は図４において矢印
で示すように、下端面の入側開放部３ａから溶湯流路２
に導入された後、隔壁１により瀘過されて隣接する溶湯
流路２に流れ込み、該溶湯流路２の上端の開放部３ｂか
ら溢れ出す。
で示すように、下端面の入側開放部３ａから溶湯流路２
に導入された後、隔壁１により瀘過されて隣接する溶湯
流路２に流れ込み、該溶湯流路２の上端の開放部３ｂか
ら溢れ出す。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】発明者らは金属溶湯に
よる実験の結果、上記提案のフィルタを金属溶湯に転用
するには、所期の濾過能力に未達であり、フィルタ内の
隔壁１の上端部近傍は、瀘過壁としては全く機能せず、
これが全体の瀘過能力を著しく低下させているものと思
われた。このデッドスペースは、実験では全長の２／３
にも達しており、フィルタ性能を低下させる重要な要因
となっていた。
よる実験の結果、上記提案のフィルタを金属溶湯に転用
するには、所期の濾過能力に未達であり、フィルタ内の
隔壁１の上端部近傍は、瀘過壁としては全く機能せず、
これが全体の瀘過能力を著しく低下させているものと思
われた。このデッドスペースは、実験では全長の２／３
にも達しており、フィルタ性能を低下させる重要な要因
となっていた。
【０００７】このような現象は以下のように考えられ
る。すなわち、濾過作業前においては、溶湯流路２内に
は空気が入っており、下端に開口を有する側の溶湯流路
２から溶湯が導入されると、該溶湯流路２内の空気は溶
湯に押されて溶湯流路２の上端部に滞留し、その後、隔
壁１を経由して隣接する溶湯流路２に移動し、その上端
開口からフィルタ外部に抜けようとする。
る。すなわち、濾過作業前においては、溶湯流路２内に
は空気が入っており、下端に開口を有する側の溶湯流路
２から溶湯が導入されると、該溶湯流路２内の空気は溶
湯に押されて溶湯流路２の上端部に滞留し、その後、隔
壁１を経由して隣接する溶湯流路２に移動し、その上端
開口からフィルタ外部に抜けようとする。
【０００８】一方、下端の開放部３ａから導入された溶
湯は、上端部滞留空気圧が上昇するとそれ以上には滞留
空気内には入り込めず直ちに隔壁１を抜けて隣接する溶
湯流路２内に流れ込み、該隣接する溶湯流路２を溶湯で
満たすために、上記溶湯流路２の上端に滞留した空気５
は、出口を塞がれた状態となってそのまま溶湯流路２の
上端に滞留することとなる。
湯は、上端部滞留空気圧が上昇するとそれ以上には滞留
空気内には入り込めず直ちに隔壁１を抜けて隣接する溶
湯流路２内に流れ込み、該隣接する溶湯流路２を溶湯で
満たすために、上記溶湯流路２の上端に滞留した空気５
は、出口を塞がれた状態となってそのまま溶湯流路２の
上端に滞留することとなる。
【０００９】以上はフィルタを垂直方向に設置して濾過
した場合の濾過能力低下とその現象を考察したが，水平
方向に設定して濾過した場合も同様の濾過能力低下があ
り、その現象も垂直設置の場合と同様のものと考察され
る。しかし、水平設置の場合は、溶湯流入流路の径が小
さいほど垂直設置の結果に近づくようであった。
した場合の濾過能力低下とその現象を考察したが，水平
方向に設定して濾過した場合も同様の濾過能力低下があ
り、その現象も垂直設置の場合と同様のものと考察され
る。しかし、水平設置の場合は、溶湯流入流路の径が小
さいほど垂直設置の結果に近づくようであった。
【００１０】本発明は、以上の欠点を解消すべくなされ
たものであって、瀘過性能を向上させることのできるセ
ラミックフィルタを提供することを目的とする。
たものであって、瀘過性能を向上させることのできるセ
ラミックフィルタを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】図１に示すように、セラ
ミックフィルタは、マトリクス状に配列され、隔壁１が
多孔質のセラミックにより形成される複数の溶湯流路２
を備える。各溶湯流路２の開放部は、たとえば上端また
は下端のいずれかで閉塞される。
ミックフィルタは、マトリクス状に配列され、隔壁１が
多孔質のセラミックにより形成される複数の溶湯流路２
を備える。各溶湯流路２の開放部は、たとえば上端また
は下端のいずれかで閉塞される。
【００１２】ディーゼルエンジンの排気ガスフィルタの
ところで説明したと同様に、溶湯流路２の閉塞部位８
は、たとえば上端で閉塞される溶湯流路２と下端で閉塞
される溶湯流路２が交互に配列されるように決定されて
おり、上下端面に各々の開放端と閉塞端とで市松模様が
構成される。
ところで説明したと同様に、溶湯流路２の閉塞部位８
は、たとえば上端で閉塞される溶湯流路２と下端で閉塞
される溶湯流路２が交互に配列されるように決定されて
おり、上下端面に各々の開放端と閉塞端とで市松模様が
構成される。
【００１３】本発明は、隣接する溶湯流路２の隔壁１
を、溶湯出側の方向に行くにしたがって瀘過抵抗が小さ
くなるように形成するもので、瀘過抵抗の変化は、溶湯
出側の方向に行くにしたがって隔壁１の肉厚を連続的
に、あるいは不連続に薄肉にすることにより実現され
る。
を、溶湯出側の方向に行くにしたがって瀘過抵抗が小さ
くなるように形成するもので、瀘過抵抗の変化は、溶湯
出側の方向に行くにしたがって隔壁１の肉厚を連続的
に、あるいは不連続に薄肉にすることにより実現され
る。
【００１４】また、瀘過抵抗を変化させるには、隔壁１
を構成する多孔質セラミックの骨材粒度を溶湯出側の方
向に行くにしたがって連続的に、あるいは不連続に大き
くして行くことにより実現することも可能であり、これ
らの実現手段は、単独に、あるいは併用して利用され
る。
を構成する多孔質セラミックの骨材粒度を溶湯出側の方
向に行くにしたがって連続的に、あるいは不連続に大き
くして行くことにより実現することも可能であり、これ
らの実現手段は、単独に、あるいは併用して利用され
る。
【００１５】
【作用】本発明に係るセラミックフィルタの要部断面図
を図１に示す。溶湯は、図１において矢印で示すよう
に、開放部３ａから溶湯流路２内に導入され、溶湯流路
２内の空気を閉塞端４側に追いやりながら溶湯流路２内
に導入する。
を図１に示す。溶湯は、図１において矢印で示すよう
に、開放部３ａから溶湯流路２内に導入され、溶湯流路
２内の空気を閉塞端４側に追いやりながら溶湯流路２内
に導入する。
【００１６】溶湯流路２内に導入された溶湯は、隔壁１
により微小粒子が瀘過されながら隣接する溶湯流路２に
流れ出す。一方、隣接する溶湯流路２の隔壁１の肉厚
は、溶湯出側の方向に向かうにしたがって徐々に薄肉と
されているために、溶湯の瀘過抵抗は溶湯入側ほど大き
くなり、開放部３ａ近傍における隔壁１からの溶湯の濾
過速度を規制する。
により微小粒子が瀘過されながら隣接する溶湯流路２に
流れ出す。一方、隣接する溶湯流路２の隔壁１の肉厚
は、溶湯出側の方向に向かうにしたがって徐々に薄肉と
されているために、溶湯の瀘過抵抗は溶湯入側ほど大き
くなり、開放部３ａ近傍における隔壁１からの溶湯の濾
過速度を規制する。
【００１７】このように溶湯入側において溶湯の濾過速
度を規制することにより、隣接する溶湯流路２への溶湯
の充填時期がわずかに遅延し、溶湯流路２の閉塞端４側
に滞留している空気が隣接する溶湯流路２に抜ける時間
が確保される。
度を規制することにより、隣接する溶湯流路２への溶湯
の充填時期がわずかに遅延し、溶湯流路２の閉塞端４側
に滞留している空気が隣接する溶湯流路２に抜ける時間
が確保される。
【００１８】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。 （実施例１）平均粒子径が２０００μｍの骨材材料を無
機質結合材で結合させ、断面が１１０×１５０ｍｍ、高
さ１００ｍｍ、溶湯流路４×６＝２４、平均隔壁１厚が
１０ｍｍのセラミックフィルタを以下の手順で作製し
た。
機質結合材で結合させ、断面が１１０×１５０ｍｍ、高
さ１００ｍｍ、溶湯流路４×６＝２４、平均隔壁１厚が
１０ｍｍのセラミックフィルタを以下の手順で作製し
た。
【００１９】すなわち、先ず、断面正方形の角パイプ材
を等間隔で基台上にマトリクス状に立設し、その外周を
側板で囲って成形用金型を作製する。角パイプは、１．
５／１００程度のテーパで自由端に行くにしたがって断
面積が小さくなるように形成される。
を等間隔で基台上にマトリクス状に立設し、その外周を
側板で囲って成形用金型を作製する。角パイプは、１．
５／１００程度のテーパで自由端に行くにしたがって断
面積が小さくなるように形成される。
【００２０】この後、成形用金型内の角パイプ間に上述
したフィルタ材料を投入し、次いで、振動成形法によっ
て充填する。次いで、フィルタ材料を乾燥後、成形用金
型から取り出し、電気炉により焼成して角パイプ材に対
応した複数の貫通孔（溶湯流路２）を備える縦長の焼成
体を得る。
したフィルタ材料を投入し、次いで、振動成形法によっ
て充填する。次いで、フィルタ材料を乾燥後、成形用金
型から取り出し、電気炉により焼成して角パイプ材に対
応した複数の貫通孔（溶湯流路２）を備える縦長の焼成
体を得る。
【００２１】次に、この焼成体を所定長さに切断した
後、上記溶湯流路２の端面を一本おきに閉塞する。溶湯
流路２の端面の閉塞は、細かな褐色電融アルミナと微粒
アルミナ、および保形材の混合物を溶湯流路２の端面近
傍で突き固め、再度焼成することにより行う。
後、上記溶湯流路２の端面を一本おきに閉塞する。溶湯
流路２の端面の閉塞は、細かな褐色電融アルミナと微粒
アルミナ、および保形材の混合物を溶湯流路２の端面近
傍で突き固め、再度焼成することにより行う。
【００２２】以上のようにして得られたセラミックフィ
ルタは、図３（ａ）に示すように、１．５／１００の傾
斜で、上端に行くにしたがって薄肉となる隔壁１で溶湯
流路２間を仕切ったハニカム形状を有する。この傾斜は
溶湯流路２内の閉塞端側の空気が抜け出る値で適宜定め
るものであって、本発明の場合は１／２００以上好まし
くは１／１００以上に設けることが望ましい。
ルタは、図３（ａ）に示すように、１．５／１００の傾
斜で、上端に行くにしたがって薄肉となる隔壁１で溶湯
流路２間を仕切ったハニカム形状を有する。この傾斜は
溶湯流路２内の閉塞端側の空気が抜け出る値で適宜定め
るものであって、本発明の場合は１／２００以上好まし
くは１／１００以上に設けることが望ましい。
【００２３】図３（ｂ）に上記供試フィルタの性能試験
に使用した瀘過装置を示す。この瀘過装置は、溶湯導入
部６に連通する溶湯溜７と、該溶湯溜７にセラミックフ
ィルタＡを介して対峙する溶湯導出部９とを備えてお
り、図示しない入口樋から溶湯溜７に溶湯を導入し、セ
ラミックフィルタＡにより瀘過された溶湯を溶湯導出部
９の出口樋から排出するように構成される。なお、装置
内に配置される溶湯の加熱装置等は図示が省略されてい
る。
に使用した瀘過装置を示す。この瀘過装置は、溶湯導入
部６に連通する溶湯溜７と、該溶湯溜７にセラミックフ
ィルタＡを介して対峙する溶湯導出部９とを備えてお
り、図示しない入口樋から溶湯溜７に溶湯を導入し、セ
ラミックフィルタＡにより瀘過された溶湯を溶湯導出部
９の出口樋から排出するように構成される。なお、装置
内に配置される溶湯の加熱装置等は図示が省略されてい
る。
【００２４】かかる瀘過装置に６０６３合金の溶湯を供
給してヘッド差が５〜５５ｍｍとなる程度の速度で鋳造
を行い、鋳造終了後のセラミックフィルタを接断して溶
湯流路２への金属の充填状態を観察したところ、いずれ
も溶湯流路２内には上端までメタルが充填していること
が認められた。
給してヘッド差が５〜５５ｍｍとなる程度の速度で鋳造
を行い、鋳造終了後のセラミックフィルタを接断して溶
湯流路２への金属の充填状態を観察したところ、いずれ
も溶湯流路２内には上端までメタルが充填していること
が認められた。
【００２５】また、上記セラミックフィルタにより瀘過
して製造されたインゴット内には、該セラミックフィル
タがターゲットとする微小粒子の存在は確認されなかっ
た。 （実施例２）上述した実施例における隔壁１の肉厚を上
端から下端まで１０ｍｍに一定させ、骨材粒度のみを下
部１／３が１５００μｍ、中間部１／３が２０００μ
ｍ、上部１／３が３０００μｍと３段階に変化するセラ
ミックフィルタを製造し、該供試フィルタで上述したと
同一条件で瀘過試験を行ったところ、溶湯流路２内全体
へのメタルの充填が確認され、さらに、インゴット内で
の有害な微小粒子の存在は確認されなかった。
して製造されたインゴット内には、該セラミックフィル
タがターゲットとする微小粒子の存在は確認されなかっ
た。 （実施例２）上述した実施例における隔壁１の肉厚を上
端から下端まで１０ｍｍに一定させ、骨材粒度のみを下
部１／３が１５００μｍ、中間部１／３が２０００μ
ｍ、上部１／３が３０００μｍと３段階に変化するセラ
ミックフィルタを製造し、該供試フィルタで上述したと
同一条件で瀘過試験を行ったところ、溶湯流路２内全体
へのメタルの充填が確認され、さらに、インゴット内で
の有害な微小粒子の存在は確認されなかった。
【００２６】（実施例３）実施例１における隔壁１の骨
材粒度を、下部１／３が１５００μｍ、中間部１／３が
２０００μｍ、上部１／３が３０００μｍと３段階に変
化させたセラミックフィルタを製造し、該供試フィルタ
で上述したと同一条件で瀘過試験を行ったところ、溶湯
流路２内全体へのメタルの充填が確認され、さらに、イ
ンゴット内での有害な微小粒子の存在は確認されなかっ
た。
材粒度を、下部１／３が１５００μｍ、中間部１／３が
２０００μｍ、上部１／３が３０００μｍと３段階に変
化させたセラミックフィルタを製造し、該供試フィルタ
で上述したと同一条件で瀘過試験を行ったところ、溶湯
流路２内全体へのメタルの充填が確認され、さらに、イ
ンゴット内での有害な微小粒子の存在は確認されなかっ
た。
【００２７】（比較例）実施例２における骨材粒度を２
０００μｍで一定させて上記条件の下で瀘過試験を行っ
たところ、下端に開口する溶湯流路２の上部２／３にメ
タルの充填がなく、空気が滞留していたことが確認され
た。
０００μｍで一定させて上記条件の下で瀘過試験を行っ
たところ、下端に開口する溶湯流路２の上部２／３にメ
タルの充填がなく、空気が滞留していたことが確認され
た。
【００２８】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、隣接する溶湯流路２の隔壁１を溶湯の出側方
向に行くにしたがって瀘過抵抗が小さくなるように形成
したので、溶湯流路２の閉塞端４側に溜まった空気を、
確実に隣接する溶湯流路２に押し出すことができる。
によれば、隣接する溶湯流路２の隔壁１を溶湯の出側方
向に行くにしたがって瀘過抵抗が小さくなるように形成
したので、溶湯流路２の閉塞端４側に溜まった空気を、
確実に隣接する溶湯流路２に押し出すことができる。
【００２９】この結果、溶湯流路２間の隔壁１を全長に
渡って瀘過壁として使用することができるので、瀘過効
率を向上させることができる。
渡って瀘過壁として使用することができるので、瀘過効
率を向上させることができる。
【図１】本発明の実施例を示す要部断面図である。
【図２】本発明の他の実施例を示す要部断面図である。
【図３】セラミックフィルタの外観図と、瀘過装置を示
す図である。
す図である。
【図４】従来例を示す図である。
１ 隔壁 ２ 溶湯流路 ３ 開放部 ４ 閉塞端 ６ 溶湯導入部 ７ 溶湯溜 ８ 閉塞部位 ９ 溶湯導出部
フロントページの続き (72)発明者 望月 博 静岡県庵原郡蒲原町蒲原161番地 日本 軽金属株式会社蒲原製造所内 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B01D 39/20 C22B 9/02
Claims (3)
- 【請求項１】マトリクス状に配列され、隔壁が多孔質の
セラミックにより形成される複数の溶湯流路の開放端部
を互い違いに閉塞してなり、 溶湯の入側が開放された溶湯流路から導入された溶湯を
隔壁により瀘過して隣接する溶湯流路の溶湯出側の開口
から瀘過溶湯を得るセラミックフィルタであって、 前記隣接する溶湯流路の隔壁は、溶湯出側の方向に行く
にしたがって瀘過抵抗が小さくなるように形成されるセ
ラミックフィルタ。 - 【請求項２】前記隣接する溶湯流路の隔壁は、溶湯出側
の方向に行くにしたがって薄肉とされる請求項１記載の
セラミックフィルタ。 - 【請求項３】前記隣接する溶湯流路の隔壁は、溶湯出側
の方向に行くにしたがって骨材粒度が大きくなる請求項
１または２記載のセラミックフィルタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5074585A JP2833405B2 (ja) | 1993-03-31 | 1993-03-31 | セラミックフィルタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5074585A JP2833405B2 (ja) | 1993-03-31 | 1993-03-31 | セラミックフィルタ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06287650A JPH06287650A (ja) | 1994-10-11 |
| JP2833405B2 true JP2833405B2 (ja) | 1998-12-09 |
Family
ID=13551391
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5074585A Expired - Fee Related JP2833405B2 (ja) | 1993-03-31 | 1993-03-31 | セラミックフィルタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2833405B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7510588B2 (en) | 2002-03-29 | 2009-03-31 | Ibiden Co., Ltd. | Ceramic filter and exhaust gas decontamination unit |
-
1993
- 1993-03-31 JP JP5074585A patent/JP2833405B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06287650A (ja) | 1994-10-11 |
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