JP2569143B2 - 斜流圧縮機 - Google Patents
斜流圧縮機Info
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- JP2569143B2 JP2569143B2 JP63228744A JP22874488A JP2569143B2 JP 2569143 B2 JP2569143 B2 JP 2569143B2 JP 63228744 A JP63228744 A JP 63228744A JP 22874488 A JP22874488 A JP 22874488A JP 2569143 B2 JP2569143 B2 JP 2569143B2
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- Japan
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- diffuser
- mixed flow
- impeller
- flow
- outlet
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- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、斜流圧縮機に係り、特に小形化及び性能向
上に好適な斜流圧縮機に関する。
上に好適な斜流圧縮機に関する。
従来、斜流圧縮機においては、プロシイーデングス
オブ ザ シイクシス ターボマシナリーシンポジユウ
ム（1977年10月），第61頁から第62頁（Proceedings of
the Sixth Turbomachinery Symposium）に論じられて
いるように、斜流デイフユーザ（デイフユーザが子午面
において流出方向が半径方向から傾いているもの）は流
路に案内羽根を備えておらず、又、例え備えていても
（実公昭56−38240号）心板側に設けられていた。更
に、デイフユーザを半径方向（回転軸に対して直角の方
向）に折曲げたものも知られているが（日本機械学会
誌，昭和62年３月号の第16頁から第20頁）、案内羽根を
備えたものはない。
オブ ザ シイクシス ターボマシナリーシンポジユウ
ム（1977年10月），第61頁から第62頁（Proceedings of
the Sixth Turbomachinery Symposium）に論じられて
いるように、斜流デイフユーザ（デイフユーザが子午面
において流出方向が半径方向から傾いているもの）は流
路に案内羽根を備えておらず、又、例え備えていても
（実公昭56−38240号）心板側に設けられていた。更
に、デイフユーザを半径方向（回転軸に対して直角の方
向）に折曲げたものも知られているが（日本機械学会
誌，昭和62年３月号の第16頁から第20頁）、案内羽根を
備えたものはない。
一般に、次式で示される如く、比速度nsが高くなる
と、羽根車入口先端径と出口先端径との比が大きくな
り、遠心羽根車を用いた場合には曲率が大きくなるので
性能低下をきたし、これを回避するために、一般には羽
根車出口を半径方向から傾けた斜流羽根車が用いられ
る。
と、羽根車入口先端径と出口先端径との比が大きくな
り、遠心羽根車を用いた場合には曲率が大きくなるので
性能低下をきたし、これを回避するために、一般には羽
根車出口を半径方向から傾けた斜流羽根車が用いられ
る。
ここで、N:回転数（rbm）、Q:気体の体積流量（m3/mi
n）、Hod:断熱ヘツド（ｍ） 斜流羽根車では子午面流路の曲率が小さくなるので羽
根車出口、すなわちデイフユーザ入口において流れは幅
方向においてほぼ一様となり、前述の心板側に片寄つた
流れは防止できるという効果はあるものの、旋回成分を
もつた流れが斜流デイフユーザに流入すると、流路に垂
直方向の曲率のため、デイフユーザの中間部から出口部
までの区間で流れは側板側に片寄つてしまう。極端な場
合には、心板側で逆流が発生しデイフユーザ損失が大幅
に増加する。又、このような羽根なしデイフユーザを用
いた斜流圧縮機では軸方向の長さが長くなるもので圧縮
機が大計化し、流路における摩擦損失も増加する。更に
軸系の危険速度が低下する。そこで、これら問題を解決
する目的で、デイフユーザの心板側で子午面流路幅へ10
％〜50％の高さの案内羽根を設けるものであるがそ効果
は不充分であり、依然として、小形化に対する問題，摩
擦損失の増加，危険速度の低下等に関する問題が解決さ
れていない。
n）、Hod:断熱ヘツド（ｍ） 斜流羽根車では子午面流路の曲率が小さくなるので羽
根車出口、すなわちデイフユーザ入口において流れは幅
方向においてほぼ一様となり、前述の心板側に片寄つた
流れは防止できるという効果はあるものの、旋回成分を
もつた流れが斜流デイフユーザに流入すると、流路に垂
直方向の曲率のため、デイフユーザの中間部から出口部
までの区間で流れは側板側に片寄つてしまう。極端な場
合には、心板側で逆流が発生しデイフユーザ損失が大幅
に増加する。又、このような羽根なしデイフユーザを用
いた斜流圧縮機では軸方向の長さが長くなるもので圧縮
機が大計化し、流路における摩擦損失も増加する。更に
軸系の危険速度が低下する。そこで、これら問題を解決
する目的で、デイフユーザの心板側で子午面流路幅へ10
％〜50％の高さの案内羽根を設けるものであるがそ効果
は不充分であり、依然として、小形化に対する問題，摩
擦損失の増加，危険速度の低下等に関する問題が解決さ
れていない。
本発明の目的は上述の問題点を解決し、小形でかつ高
性能な斜流圧縮機を提供することにある。
性能な斜流圧縮機を提供することにある。
上記目的は、羽根車の子午面における流出方向が半径
方向から傾いた斜流羽根車と、この斜流羽根車の下流に
設けられた側板側及び心板側に位置する一対のディフュ
ーザ板を有し、流路が入口部で前記斜流羽根車の流出方
向と一致し、出口部で半径方向を向いたディフューザを
備える斜流圧縮機において、ディフューザ流路を前記斜
流羽根車の出口近傍で半径方向に曲げ、前記側板側ディ
フューザ板の流路表面の曲がり部もしくは側板側ディフ
ューザ板の流路表面に部分高さの案内羽根を円形翼列状
に配置する、ことによって達成される。
方向から傾いた斜流羽根車と、この斜流羽根車の下流に
設けられた側板側及び心板側に位置する一対のディフュ
ーザ板を有し、流路が入口部で前記斜流羽根車の流出方
向と一致し、出口部で半径方向を向いたディフューザを
備える斜流圧縮機において、ディフューザ流路を前記斜
流羽根車の出口近傍で半径方向に曲げ、前記側板側ディ
フューザ板の流路表面の曲がり部もしくは側板側ディフ
ューザ板の流路表面に部分高さの案内羽根を円形翼列状
に配置する、ことによって達成される。
側板側のデイフユーザ板流路表面曲がり部に部分高さ
の案内羽根を設け、入口角度と出口角度を羽根車出口の
平均流れ角に等しくしたので、斜流羽根車出口の側板側
の流体は案内羽根にほぼ無衝突で流入する。そして、案
内羽根に流入した流体は案内羽根により強制的に導かれ
るので、側板側壁面から剥離することなく流れ、案内羽
根出口部に到る。案内羽根出口つまり曲がりの終わり部
では子午面流路の曲率は小さいので、流れは幅方向に一
様化される。
の案内羽根を設け、入口角度と出口角度を羽根車出口の
平均流れ角に等しくしたので、斜流羽根車出口の側板側
の流体は案内羽根にほぼ無衝突で流入する。そして、案
内羽根に流入した流体は案内羽根により強制的に導かれ
るので、側板側壁面から剥離することなく流れ、案内羽
根出口部に到る。案内羽根出口つまり曲がりの終わり部
では子午面流路の曲率は小さいので、流れは幅方向に一
様化される。
以下、本発明の実施例を図面によつて説明する。
第１図は斜流圧縮機の一実施例の縦断面図、第２図は
第１図のＣ−Ｃ線に沿う断面図で、子午面流路において
曲率の小さい斜流羽根車１は回転軸にナツト３によつて
固定されている。前記羽根車１の外方には羽根車１の出
口近傍において曲率を有する一対のデイフユーザ板4,5
が設けられ、このデイフユーザ板4,5が羽根車１の出口
の近傍において曲率を有する流路すなわちデイフユーザ
６を形成している。一方のデイフユーザ板４は一般に呼
称されるところの側板側に位置し、他方、デイフユーザ
板５は心板側に位置しており、デイフユーザ板４の流路
表面にはその曲がり部に円形翼形状に配置した案内羽根
７が設けられる。この案内羽根７の流路の幅方向に部分
的に設けられ、その高さは流路幅の20％から50％の範囲
にすることが好ましく、かつ入口羽根角度α１と出口角
度α２とは斜流羽根車１の出口の設計点の平均流れ角
（設計流量点において羽根車出口の絶対速度が接線
（周）方向となす角度の平均値）に等しくなつている。
案内羽根７の高さを20％から50％の範囲にする理由は、
高さが20％以下では曲がり部での逆流防止作用がなくな
るし、50％以上では（例えば、流路幅と同じ）と、設計
点以外の流量点で入射損失（流れ角と羽根角度との差に
より生ずる損失）が増加し、圧縮機の性能向上を妨げる
ためである。
第１図のＣ−Ｃ線に沿う断面図で、子午面流路において
曲率の小さい斜流羽根車１は回転軸にナツト３によつて
固定されている。前記羽根車１の外方には羽根車１の出
口近傍において曲率を有する一対のデイフユーザ板4,5
が設けられ、このデイフユーザ板4,5が羽根車１の出口
の近傍において曲率を有する流路すなわちデイフユーザ
６を形成している。一方のデイフユーザ板４は一般に呼
称されるところの側板側に位置し、他方、デイフユーザ
板５は心板側に位置しており、デイフユーザ板４の流路
表面にはその曲がり部に円形翼形状に配置した案内羽根
７が設けられる。この案内羽根７の流路の幅方向に部分
的に設けられ、その高さは流路幅の20％から50％の範囲
にすることが好ましく、かつ入口羽根角度α１と出口角
度α２とは斜流羽根車１の出口の設計点の平均流れ角
（設計流量点において羽根車出口の絶対速度が接線
（周）方向となす角度の平均値）に等しくなつている。
案内羽根７の高さを20％から50％の範囲にする理由は、
高さが20％以下では曲がり部での逆流防止作用がなくな
るし、50％以上では（例えば、流路幅と同じ）と、設計
点以外の流量点で入射損失（流れ角と羽根角度との差に
より生ずる損失）が増加し、圧縮機の性能向上を妨げる
ためである。
ケーシング８は前記デイフユーザ板4,5の間に設けら
れ、吐出流路９を形成する。又、デイフユーザ板４の気
体吸込側には吸込管10を固定している。
れ、吐出流路９を形成する。又、デイフユーザ板４の気
体吸込側には吸込管10を固定している。
次に、上記構成による斜流圧縮機によつて気体を圧縮
した場合の作用について説明する。
した場合の作用について説明する。
気体は吸込管10を通つて羽根車１に吸込まれ、昇圧さ
れた後羽根車１から吐出されデイフユーザ６に入る。デ
イフユーザ６内で流れは減速されケーシング８に入る。
しかし、斜流羽根車１の子午面流路の曲率は小さいから
羽根車出口の流れは幅方向にほぼ一様になる。従つて、
設計点における羽根車出口のデイフユーザ板４側の流体
の流れ角は平均流れ角とほぼ等しくなり、デイフユーザ
板４側の流体は案内羽根７にほぼ無衝突で流入する。流
入した流体は案内羽根７により強制的に導かれるのでデ
イフユーザ板４の壁面から剥離することなく流れ、案内
羽根７の出口部に到る。案内羽根７の出口部すなわち曲
がりの終り部では子午面流路の曲率は小さいために、流
れは案内羽根７（高さデイフユーザ６の流路幅の40％）
によつて強制的に導かれ、第３図に示すように、幅方向
にほぼ一様になる。
れた後羽根車１から吐出されデイフユーザ６に入る。デ
イフユーザ６内で流れは減速されケーシング８に入る。
しかし、斜流羽根車１の子午面流路の曲率は小さいから
羽根車出口の流れは幅方向にほぼ一様になる。従つて、
設計点における羽根車出口のデイフユーザ板４側の流体
の流れ角は平均流れ角とほぼ等しくなり、デイフユーザ
板４側の流体は案内羽根７にほぼ無衝突で流入する。流
入した流体は案内羽根７により強制的に導かれるのでデ
イフユーザ板４の壁面から剥離することなく流れ、案内
羽根７の出口部に到る。案内羽根７の出口部すなわち曲
がりの終り部では子午面流路の曲率は小さいために、流
れは案内羽根７（高さデイフユーザ６の流路幅の40％）
によつて強制的に導かれ、第３図に示すように、幅方向
にほぼ一様になる。
第４図は、本実施例による具体的な効果を示した図で
あり、従来の半径方向移行形羽根なしデイフユーザを用
いた斜流圧縮機と本実施例による斜流圧縮機の断熱効率
比を示すものである。曲線Ｆが従来の斜流圧縮機の各吸
込流量時における断熱効率比，曲線Ｅが本実施例による
斜流圧縮機の各吸込流量時における断熱効率比である。
基準値は本実施例による斜流圧縮機の断熱効率の最高値
を1.0にした。図から明らかなように、従来の羽根なし
デイフユーザを備える斜流圧縮機に比較して断熱効率が
大幅に改善される。
あり、従来の半径方向移行形羽根なしデイフユーザを用
いた斜流圧縮機と本実施例による斜流圧縮機の断熱効率
比を示すものである。曲線Ｆが従来の斜流圧縮機の各吸
込流量時における断熱効率比，曲線Ｅが本実施例による
斜流圧縮機の各吸込流量時における断熱効率比である。
基準値は本実施例による斜流圧縮機の断熱効率の最高値
を1.0にした。図から明らかなように、従来の羽根なし
デイフユーザを備える斜流圧縮機に比較して断熱効率が
大幅に改善される。
このように、本実施例によれば、デイフユーザ曲がり
部での流れの剥離を防止できるので、曲がり部の損失が
大幅に減少するとともに、案内羽根出口部における流れ
が幅方向に一様化されるので、案内羽根出口部以後のデ
イフユーザ性能が大幅に向上する。さらに、デイフユー
ザの子午面流路を半径方向に曲げているので、従来の斜
流デイフユーザに比べて流路長さも短くなり、摩擦損失
も減少する。その結果、斜流圧縮機の性能を従来より大
幅に向上し、更に圧縮機の軸系の危険速度を上げられる
という効果もある。
部での流れの剥離を防止できるので、曲がり部の損失が
大幅に減少するとともに、案内羽根出口部における流れ
が幅方向に一様化されるので、案内羽根出口部以後のデ
イフユーザ性能が大幅に向上する。さらに、デイフユー
ザの子午面流路を半径方向に曲げているので、従来の斜
流デイフユーザに比べて流路長さも短くなり、摩擦損失
も減少する。その結果、斜流圧縮機の性能を従来より大
幅に向上し、更に圧縮機の軸系の危険速度を上げられる
という効果もある。
第５図は他の実施例の縦断面図で、第６図は第５図の
Ｃ−Ｃ線に沿う断面図である。この実施例では、デイフ
ユーザ６は第１図と同様、子午面で曲率のある１対のデ
イフユーザ板4,5と、デイフユーザ板４の流路表面上に
円形翼列状に設けられた案内羽根11により構成される。
案内羽根11はデイフユーザ板４の流路表面の曲がり部だ
けでなく、下流の平行部にも設けられて、入口角度と出
口角度は羽根車出口の設計点平均流れ角にほぼ等しい。
また、案内羽根11の高さは第１図の場合と同じ理由から
流路幅の20％から50％の範囲である。
Ｃ−Ｃ線に沿う断面図である。この実施例では、デイフ
ユーザ６は第１図と同様、子午面で曲率のある１対のデ
イフユーザ板4,5と、デイフユーザ板４の流路表面上に
円形翼列状に設けられた案内羽根11により構成される。
案内羽根11はデイフユーザ板４の流路表面の曲がり部だ
けでなく、下流の平行部にも設けられて、入口角度と出
口角度は羽根車出口の設計点平均流れ角にほぼ等しい。
また、案内羽根11の高さは第１図の場合と同じ理由から
流路幅の20％から50％の範囲である。
この斜流圧縮機においても、第１図の場合と同様、斜
流羽根車１の出口のデイフユーザ板４側の流体は、案内
羽根11により剥離することなく導かれ、曲がり部出口に
到る。曲がり部出口では流れは幅方向にほぼ一様化され
る。曲がり部下流の平行部では案内羽根11がない場合、
入口流れの歪が下流に向つて拡大する傾向がある。従つ
て、この平行部まで案内羽根11を延長して設けることに
より、平行部の流れを一様に保つことができるので、第
１図の場合よりデイフユーザ性能つまり斜流圧縮機の性
能が向上する。
流羽根車１の出口のデイフユーザ板４側の流体は、案内
羽根11により剥離することなく導かれ、曲がり部出口に
到る。曲がり部出口では流れは幅方向にほぼ一様化され
る。曲がり部下流の平行部では案内羽根11がない場合、
入口流れの歪が下流に向つて拡大する傾向がある。従つ
て、この平行部まで案内羽根11を延長して設けることに
より、平行部の流れを一様に保つことができるので、第
１図の場合よりデイフユーザ性能つまり斜流圧縮機の性
能が向上する。
なお、この実施例でもデイフユーザ６の子午面流路が
半径方向に向けられているので、圧縮機の軸方向長さは
短くなる。従つて、やはりこの実施例でも、斜流圧縮機
の小形化が可能であるとともに、軸系の危険速度が上昇
する。
半径方向に向けられているので、圧縮機の軸方向長さは
短くなる。従つて、やはりこの実施例でも、斜流圧縮機
の小形化が可能であるとともに、軸系の危険速度が上昇
する。
本発明によれば、デイフユーザ内の流れを一様に保つ
ことができるので、斜流圧縮機の性能を大幅に向上でき
るばかりでなく、軸方向長さも短くできるので斜流圧縮
機の小形化が図れるという効果がある。
ことができるので、斜流圧縮機の性能を大幅に向上でき
るばかりでなく、軸方向長さも短くできるので斜流圧縮
機の小形化が図れるという効果がある。
第１図は本発明の一実施例の縦断面図、第２図は第１図
のＣ−Ｃ線に沿う断面図、第３図は実施例の子午面速度
の分布図、第４図は実施例と従来のものの断熱効率比の
比較図、第５図は本発明の他の実施例の縦断面図、第６
図は第５図のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。 １……斜流羽根車、２……回転軸、4,5……デイフユー
ザ板、６……デイフユーザ、7,11……案内羽根、８……
ケーシング、10……吸込管。
のＣ−Ｃ線に沿う断面図、第３図は実施例の子午面速度
の分布図、第４図は実施例と従来のものの断熱効率比の
比較図、第５図は本発明の他の実施例の縦断面図、第６
図は第５図のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。 １……斜流羽根車、２……回転軸、4,5……デイフユー
ザ板、６……デイフユーザ、7,11……案内羽根、８……
ケーシング、10……吸込管。
フロントページの続き (72)発明者 高木 武夫 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所機械研究所内 (56)参考文献 実開 昭55−146898（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭56−38240（ＪＰ，Ｙ２)
Claims (6)
- 【請求項１】羽根車の子午面における流出方向が半径方
向から傾いた斜流羽根車と、この斜流羽根車の下流に設
けられた側板側及び心板側に位置する一対のディフュー
ザ板を有し、流路が入口部で前記斜流羽根車の流出方向
と一致し、出口部で半径方向を向いたディフューザを備
える斜流圧縮機において、ディフューザ流路を前記斜流
羽根車の出口近傍で半径方向に曲げ、前記側板側ディフ
ューザ板の流路表面の曲がり部に部分高さの案内羽根を
円形翼列状に配置することを特徴とする斜流圧縮機。 - 【請求項２】請求項１記載のものにおいて、案内羽根の
入口角度と出口角度とは斜流羽根車の出口の設計点平均
流れ角に等しいことを特徴とする斜流圧縮機。 - 【請求項３】請求項１もしくは２記載のものにおいて、
案内羽根の高さをディフューザ流路幅の20％から50％の
範囲に設けることを特徴とする斜流圧縮機。 - 【請求項４】羽根車の子午面における流出方向が半径方
向から傾いた斜流羽根車と、この斜流羽根車の下流に設
けられた側板側及び心板側に位置する一対のディフュー
ザ板を有し、流路が入口部で前記斜流羽根車の流出方向
と一致し、出口部で半径方向を向いたディフューザを備
える斜流圧縮機において、ディフューザ流路を前記斜流
羽根車の出口近傍で半径方向に曲げ、前記側板側ディフ
ューザ板の流路表面に部分高さの案内羽根を円形翼列状
に配置することを特徴とする斜流羽根車。 - 【請求項５】請求項４記載のものにおいて、案内羽根の
入口角度と出口角度とは斜流羽根車の設計点平均流れ角
に等しいことを特徴とする斜流圧縮機。 - 【請求項６】請求項４もしくは５記載のものにおいて、
案内羽根の高さをディフューザ流路幅の20％から50％の
範囲に設けることを特徴とする斜流圧縮機。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63228744A JP2569143B2 (ja) | 1988-09-14 | 1988-09-14 | 斜流圧縮機 |
| US07/406,299 US5062766A (en) | 1988-09-14 | 1989-09-12 | Turbo compressor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63228744A JP2569143B2 (ja) | 1988-09-14 | 1988-09-14 | 斜流圧縮機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0278794A JPH0278794A (ja) | 1990-03-19 |
| JP2569143B2 true JP2569143B2 (ja) | 1997-01-08 |
Family
ID=16881147
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63228744A Expired - Lifetime JP2569143B2 (ja) | 1988-09-14 | 1988-09-14 | 斜流圧縮機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2569143B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100959418B1 (ko) | 2008-08-14 | 2010-05-24 | 한국생산기술연구원 | 원심 및 사류펌프용 디퓨저의 설계 방법 및 시스템 |
| WO2013108712A1 (ja) | 2012-01-17 | 2013-07-25 | 三菱重工業株式会社 | 遠心圧縮機 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110878768A (zh) * | 2019-12-20 | 2020-03-13 | 中国北方发动机研究所(天津) | 一种具有变进口叶片角型导流叶片的有叶扩压器结构 |
| JP2021124046A (ja) * | 2020-02-04 | 2021-08-30 | 三菱重工業株式会社 | 遠心圧縮機のディフューザ構造及び遠心圧縮機 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55146898U (ja) * | 1979-04-11 | 1980-10-22 | ||
| JPS5638240U (ja) * | 1979-09-03 | 1981-04-10 | ||
| JPS5756698A (en) * | 1980-09-19 | 1982-04-05 | Hitachi Ltd | Diffuser for centrifugal compressor |
| US4626168A (en) * | 1985-05-15 | 1986-12-02 | Dresser Industries, Inc. | Diffuser for centrifugal compressors and the like |
| JPS63198798A (ja) * | 1987-02-13 | 1988-08-17 | Hitachi Ltd | タ−ボ形流体機械の羽根付デイフユ−ザ |
-
1988
- 1988-09-14 JP JP63228744A patent/JP2569143B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100959418B1 (ko) | 2008-08-14 | 2010-05-24 | 한국생산기술연구원 | 원심 및 사류펌프용 디퓨저의 설계 방법 및 시스템 |
| WO2013108712A1 (ja) | 2012-01-17 | 2013-07-25 | 三菱重工業株式会社 | 遠心圧縮機 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0278794A (ja) | 1990-03-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
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| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
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| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
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| EXPY | Cancellation because of completion of term |