JP4394812B2 - 車両用空調装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用空調装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、車両用空調装置では、エンジン冷却水を車内側の空調ユニット内に配設したヒータコアに供給することにより、車内を暖房できるようにしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年の高効率ディーゼルエンジン等では、エンジン自体の温度上昇を抑える構成となっているため、エンジン冷却水の温度上昇もそれ程望めない。このため、前記ヒータコアでは、特にエンジン始動直後に車内を迅速に暖房することができず、早期に快適な空調状態を得ることが困難である。
【0004】
そこで、本発明は、高効率ディーゼルエンジン等を搭載した車両であっても、車内を迅速に暖房することのできる車両用空調装置を提供することを課題とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するための手段として、
空調ユニット内に、エンジンの冷却水が流動するヒータコアを備えた車両用空調装置において、
前記エンジンの冷却水温度を検出する水温検出手段と、
前記エンジンからの動力をコンプレッサに伝達又は遮断するクラッチと、
前記コンプレッサからの吐出圧力を検出する圧力検出手段と、
ブロア風量を検出する風量検出手段と、
前記コンプレッサ、該コンプレッサから吐出された熱交換媒体の流量を調整する第1流量調整手段、該第1流量調整手段を通過した熱交換媒体と周囲の空気とで熱交換する熱交換器を環状に接続した第1経路、前記流量調整手段及び熱交換器に第1減圧手段及び第2流量調整手段を並列接続した第2経路、並びに、前記流量調整手段及び熱交換器に第3流量調整手段、車外側熱交換器及び第2減圧手段を並列接続した第3経路からなる熱交換媒体回路と、
前記第3流量調整手段を閉じて暖房運転を行う場合、前記水温検出手段で検出されるエンジンの冷却水温度に基づいて、前記ヒータコアのみでは暖房が不十分であると判断すれば、前記クラッチを接続してコンプレッサを駆動させることにより補助暖房運転を開始し、前記圧力検出手段での検出圧力が、第1基準圧力以下であれば、第2流量調整手段を閉鎖することにより、熱交換媒体を第1経路を介してコンプレッサに還流させ、第1基準圧力を超えれば、第2流量調整手段を開放することにより、熱交換媒体を第2経路を介して車内側熱交換器に流動させ、第1基準圧力を越えてから、設定時間経過する前に第2基準圧力を越えれば、コンプレッサが故障に至る恐れがあると判断し、前記クラッチを遮断すると共に、その旨を表示手段に表示させる一方、ヒータコアのみで暖房が十分であると判断すれば、前記クラッチを遮断する制御手段と、
を備えたものである。
【0006】
この構成により、コンプレッサの始動直後で、エンジン冷却水温度が低い状態であっても、車内側熱交換器に十分な量の熱交換媒体を供給して早期に車内暖房を開始することができる。また、コンプレッサの始動から圧力検出手段での検出圧力が第1基準圧力を越えた後、設定時間経過する前に第2基準圧力を越えることにより、流量調整手段等に故障が発生し、コンプレッサからの吐出圧力を制御不能であると判断することができる。
【0007】
さらに、前記圧力検出手段での検出圧力が第1基準圧力を越えてから、設定時間経過する前に第2基準圧力を越えることにより、前記クラッチを遮断した後、前記コンプレッサを再起動させるためのリセットスイッチを備え、
前記制御装置は、前記故障判断した後は、前記リセットスイッチを操作しない限り、前記コンプレッサの再起動を禁止すると、コンプレッサが故障に至ることをも未然に防止することができる点で好ましい。
【0008】
前記制御手段は、外気温度が高ければ高いほど、前記第2基準圧力を高く補正し、前記設定時間を短く補正すればよい。
さらに、車速を検出する車速検出手段を備え、
前記制御手段は、前記設定時間及び前記第2基準圧力のうち、少なくともいずれか一方を、前記車速検出手段で検出される車速に基づいて、車速が速ければ速いほど、前記第2基準圧力を高く補正し、前記設定時間を短く補正すればよい。
前記制御手段は、前記設定時間及び前記第2基準圧力のうち、少なくともいずれか一方を、前記ブロア風量検出手段で検出されるブロア風量に基づいて、ブロア風量が多ければ多いほど、前記第2基準圧力を低く補正し、前記設定時間を長く補正すればよい。
これらの構成により、より一層適切に故障判断を行うことが可能となる。
【0009】
前記制御手段により、第3流量調整手段を開けることにより冷房運転を行う場合、前記暖房運転を行う場合に比べて設定時間を短くするか、あるいは、第2基準圧力を高くすればよい。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施形態を添付図面に従って説明する。
図1は、本実施形態に係る車両用空調装置の概略図である。この車両用空調装置では、車内側の空調ユニット1内に、ブロア2、車内側熱交換器3、エアミックスダンパ4、及び、ヒータコア5が配設されている。
【0011】
ブロア2はブロアモータ6の駆動により回転駆動し、外気又は内気を空調ユニット1内に導入する。
【0012】
車内側熱交換器3は、コンプレッサ7の駆動により熱交換媒体が循環する熱交換媒体回路Bの途中に接続されている。コンプレッサ7は、後述するエンジン22によって駆動するようになっており、その駆動力はクラッチ8により接続又は遮断可能となっている。また、熱交換媒体回路Bは、第1キャピラリーチューブ9、第1流量調整バルブ10及びマフラー11が接続される第1経路b1と、第2キャピラリーチューブ12及び第2流量調整バルブ13が接続される第2経路b2と、第3流量調整バルブ14、車外側熱交換器15及び第3キャピラリーチューブ16が接続される第3経路b3とで構成されている。前記コンプレッサ7の吐出口の近傍には、圧力検出センサ17が設けられ、コンプレッサ7から吐出される熱交換媒体の圧力を検出できるようになっている。前記マフラー11は、第1流量調整バルブ10を通過した熱交換媒体が車内側熱交換器3内で異音を発生させないようにするためのものである。なお、19及び20は、第1逆止弁及び第2逆止弁であり、21は、コンプレッサ7に液体が流入することを防止するためのアキュムレータである。
【0013】
エアミックスダンパ4は、車内側熱交換器3で加熱又は冷却した空気を分流する割合を変更する。すなわち、ヒータコア5により加熱する空気量を調整することにより、車内側への送風温度を調整するために使用される。
【0014】
ヒータコア5は、エアミックスダンパ4によって分流された流路の一方に配設され、エンジン22の冷却水をラジエータ23で冷却する冷却水回路Aより分岐した回路に接続され、内部をエンジン冷却水が流動するようになっている。ラジエータには、バイパス通路aが並列接続されている。ラジエータ23への冷却水の流動は、三方弁24によって許容又は遮断されるようになっている。また、エンジン22側から流出する冷却水の温度は、水温検出センサ25によって検出されるようになっている。
【0015】
前記コンプレッサ7の駆動及び停止させるためのクラッチ8の接続及び遮断、三方弁24の切替え、流量調整バルブ10の開度の調整等は、前記水温検出センサ25での検出温度tや、圧力検出センサ17での検出圧力pに基づいて制御装置26によって行われるようになっている。また、制御装置26は、後述するようにして故障表示部27にコンプレッサ7の故障状況を表示させる。なお、28は後述するようにしてコンプレッサ7の再起動禁止を解除するために使用する。
【0016】
次に、前記制御装置26による車両用空調装置の駆動制御について図2及び図3のフローチャートに従って説明する。
【0017】
エンジン22が始動され、車両用空調装置による暖房が開始されれば(ステップS1)、水温検出センサ25での検出温度tを読み込む(ステップS2)。そして、この検出温度tが第1設定温度T1よりも高いか否かを判断する(ステップS3)。第1設定温度T1は、冷却水をラジエータ23で放熱して冷却する必要がない最大値(例えば、80℃)としている。
【0018】
検出温度tが第1設定温度T1よりも高ければ、エンジン冷却水を冷却する必要があるので、三方弁24を切り替えることにより、ラジエータ23に通水させて冷却する(ステップS4)。そして、クラッチ8を遮断してコンプレッサ7の駆動を停止する(ステップS5)。
【0019】
一方、検出温度tが第1設定温度T1以下であれば、冷却水がラジエータ23に通水しないように三方弁24を切り替え(ステップS6)、さらに、検出温度tが第2設定温度T2よりも高いか否かを判断する(ステップS7)。第2設定温度T2は、ヒータコア5による空調ユニット1内を通過する空気の加熱が十分に行える最小値としている。
【0020】
検出温度tが第2設定温度T2よりも高ければ、ヒータコア5のみによって十分に車内暖房が行えると判断し、前記同様、クラッチ8を遮断してコンプレッサ7の駆動を停止する(ステップS8)。一方、検出温度tが第2設定温度T2以下であれば、ヒータコア5のみによっては十分に車内を暖房できないため、クラッチ8を接続し、コンプレッサ7を駆動して補助暖房を開始する(ステップS9)。
【0021】
補助暖房では、熱交換媒体が車内側熱交換器3で冷却されるので、前記モータバルブの開度調整によっては、コンプレッサ7からの吐出圧力の低下を防止できず、異常停止又は故障に至る第1設定圧力P1(例えば、8kgf/cm2G)よりも低い値まで低下することがある。そこで、コンプレッサ7からの吐出圧力pを読み込み(ステップS10)、この検出圧力pが、第1設定圧力P1よりも低いか否かを判断し(ステップS11)、検出圧力pが第1設定圧力P1よりも低くなれば、流量調整バルブ10を閉塞する(ステップS12)。これにより、車内側熱交換器3への流入が阻止され、第2キャピラリーチューブ12を通過してコンプレッサ7に還流する流量が増大する。この結果、コンプレッサ7の作動条件が満たされ、異常停止や故障等が防止される。
【0022】
また、これら一連の補助暖房の開始及び停止中、前記検出圧力pが第2設定圧力P2(例えば、20kgf/cm2G)よりも高いか否かを判断する(ステップS13)。検出圧力pが第2設定圧力P2よりも高ければ、コンプレッサ7内の駆動を続行すると、故障に至る恐れがあると判断し、クラッチ8によりエンジン22からの動力を遮断し、コンプレッサ7を停止する(ステップS14)。これにより、エンジン22に無理な負荷がかからず、又、消費燃料の抑制が可能となる。
【0023】
このとき、流量調整バルブ10の開度を上方修正(又は全開)することにより、熱交換媒体の冷却を促進させる。すなわち、熱交換媒体は、車内側熱交換器3側に比べてコンプレッサ7側の方が圧力(温度)が高い状態にあるため、コンプレッサ7側から車内側熱交換器3側に流入する。また、車内側熱交換器3の外部には、車内空調を行っている限り空気の流れがある。したがって、流量調整バルブ10の開度を上方修正(又は全開)すると、熱交換媒体の放熱が促進され、早期に、その温度及び圧力を降下させ、コンプレッサ7を作動条件を満足するまで復帰させることが可能となる。例えば、流量調整バルブ10として電磁開閉弁を使用し、コンプレッサ7の停止後、この電磁開閉弁を閉状態とした場合と開状態とした場合とで熱交換媒体の圧力及び温度の変化を比較した。その結果は、図5(a)のグラフに示す通り、電磁開閉弁を開状態とすることにより、コンプレッサ7の停止時間を短くすることができた。また、図5(b)のグラフに示す通り、コンプレッサ7の駆動時間が長くなるため、早期に送風温度を上昇させることが可能となった。
【0024】
その後、エンジン22の駆動が続行されると、それ自身の温度が上昇し、前記水温検出センサ25での検出温度tも上昇してくるので、前述のように、前記ステップ3で、自動的に三方弁24が切り替えられ、エンジン冷却水がラジエータ23で冷却される(ステップS4)。
【0025】
また、前記補助暖房では、図4のフローチャートに示すようにして故障診断を行う。すなわち、圧力検出センサ17での検出圧力pすなわちコンプレッサ7からの吐出圧力を読み込む(ステップS21)。そして、この検出圧力pが第1基準圧力Ps1(例えば、11kgf/cm2G)を越えたか否かを判断する(ステップS22)。検出圧力pが第1基準圧力Ps1を越えれば、その時点からカウントを開始すると共に(ステップS23)、検出圧力pが第2基準圧力Ps2(例えば、20kgf/cm2G)を越えたか否かを判断する(ステップS24)。検出圧力pが第1基準圧力Ps1を越えてから設定時間Tsが経過するまでの間に(ステップS25)、第2基準圧力Ps2を越えれば、第1流量調整バルブ10、第2流量調整バルブ13又は第3流量調整バルブ14のいずれかが損傷しているためにコンプレッサ7からの吐出圧力が高くなり過ぎていると判断し、リセットスイッチ28が操作されない限り(ステップS26)、故障表示部27に故障である旨を表示し(ステップS27)、クラッチ8を遮断してコンプレッサ7を停止すると共に(ステップS28)、コンプレッサ7の再起動を禁止する(ステップS29)。
【0026】
このように、前記実施形態によれば、コンプレッサ7の駆動後、検出圧力pに基づいて第1流量調整バルブ10等の故障を適切に診断することができるので、故障のままで補助暖房が続行されることはない。また、一旦故障と診断された後は、コンプレッサ7の再起動が禁止されるので、コンプレッサ7が熱交換媒体を吸引し過ぎて損傷に至る、いわゆるロック状態となることもない。
【0027】
なお、前記第2基準圧力Ps2及び設定時間Tsは、図6ないし図8に示すグラフに従って、外気温度、車速、又は、ブロア風量のうち、いずれか1つのパラメータに応じて変更するのが好ましい。
【0028】
また、前記実施形態では、三方弁24によって流路を切り替えるようにしたが、適宜開閉弁等を設けることにより、ラジエータ23のみならず、ヒータコア5への流水を停止するようにしてもよい。
【0029】
また、前記実施形態では、車内暖房について説明したが、前記構成の車両用空調装置によれば、第1流量調整バルブ10及び第2流量調整バルブ13を閉じ、第3流量調整バルブ14を開放することにより、車外側熱交換器15で放熱させ、車内側熱交換器3を冷却用として利用することが可能である。この場合、前述の暖房時に比べて、設定時間Tsを短くするか、あるいは、第2基準圧力Psを高くする必要がある。
【0030】
【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、ヒータコアのみでは暖房が不十分であると判断すれば、クラッチを接続してコンプレッサを駆動させるようにしたので、熱交換器を補助暖房に利用することにより、早期に車内暖房を開始することができる。
【0031】
特に、圧力検出手段での検出圧力が第1設定圧力を越えてから、設定時間経過する前に第2設定圧力を越えることにより、流量調整手段等が故障していると判断するようにしたので、正確な故障判定が可能となり、故障したままで駆動して付随的な問題が発生することもない。
【0032】
また、設定時間及び第2設定圧力のうち、少なくともいずれか一方を、外気温度、車速検出手段での検出速度、ブロア風量に基づいて補正したので、より一層正確な故障診断が可能となる。
【0033】
さらに、第3流量調整手段を開けることにより冷房運転を行う場合、暖房運転を行う場合に比べて設定時間を短くするか、あるいは、第2設定圧力を高くするようにしたので、冷暖房いずれの場合であっても適切に故障検出を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本実施形態に係る車両用空調装置の概略図である。
【図2】 図1の制御装置による空調制御を示すフローチャートである。
【図3】 図1の制御装置による空調制御を示すフローチャートである。
【図4】 図1の制御装置による故障診断処理を示すフローチャートである。
【図5】 図1の流量調整バルブを開状態又は閉状態とした場合で比較した熱交換媒体の圧力の変化(a)及び温度の変化(b)を示すグラフである。
【図6】 外気温度と、第2基準圧力との関係(a)及び設定時間との関係(b)を示すグラフである。
【図7】 車速と、第2基準圧力との関係(a)及び設定時間との関係(b)を示すグラフである。
【図8】 ブロア風量と、第2基準圧力との関係(a)及び設定時間との関係(b)を示すグラフである。
【符号の説明】
1…空調ユニット
2…ブロア
3…車内側熱交換器
5…ヒータコア
6…ブロアモータ
7…コンプレッサ
8…クラッチ
9…第1キャピラリーチューブ
10…第1流量調整バルブ
12…第2キャピラリーチューブ
13…第2流量調整バルブ
14…第3流量調整バルブ
15…車外側熱交換器
16…第3キャピラリーチューブ
17…圧力検出センサ
22…エンジン
23…ラジエータ
24…三方弁
25…水温検出センサ
26…制御装置
27…故障表示部
Claims (6)
- 空調ユニット内に、エンジンの冷却水が流動するヒータコアを備えた車両用空調装置において、
前記エンジンの冷却水温度を検出する水温検出手段と、
前記エンジンからの動力をコンプレッサに伝達又は遮断するクラッチと、
前記コンプレッサからの吐出圧力を検出する圧力検出手段と、
ブロア風量を検出する風量検出手段と、
前記コンプレッサ、該コンプレッサから吐出された熱交換媒体の流量を調整する第1流量調整手段、該第1流量調整手段を通過した熱交換媒体と周囲の空気とで熱交換する熱交換器を環状に接続した第1経路、前記流量調整手段及び熱交換器に第1減圧手段及び第2流量調整手段を並列接続した第2経路、並びに、前記流量調整手段及び熱交換器に第3流量調整手段、車外側熱交換器及び第2減圧手段を並列接続した第3経路からなる熱交換媒体回路と、
前記第3流量調整手段を閉じて暖房運転を行う場合、前記水温検出手段で検出されるエンジンの冷却水温度に基づいて、前記ヒータコアのみでは暖房が不十分であると判断すれば、前記クラッチを接続してコンプレッサを駆動させることにより補助暖房運転を開始し、前記圧力検出手段での検出圧力が、第1基準圧力以下であれば、第2流量調整手段を閉鎖することにより、熱交換媒体を第1経路を介してコンプレッサに還流させ、第1基準圧力を超えれば、第2流量調整手段を開放することにより、熱交換媒体を第2経路を介して車内側熱交換器に流動させ、第1基準圧力を越えてから、設定時間経過する前に第2基準圧力を越えれば、コンプレッサが故障に至る恐れがあると判断し、前記クラッチを遮断すると共に、その旨を表示手段に表示させる一方、ヒータコアのみで暖房が十分であると判断すれば、前記クラッチを遮断する制御手段と、
を備えたことを特徴とする車両用空調装置。 - さらに、前記圧力検出手段での検出圧力が第1基準圧力を越えてから、設定時間経過する前に第2基準圧力を越えることにより、前記クラッチを遮断した後、前記コンプレッサを再起動させるためのリセットスイッチを備え、
前記制御装置は、前記故障判断した後は、前記リセットスイッチを操作しない限り、前記コンプレッサの再起動を禁止することを特徴とする請求項1に記載の車両用空調装置。
ことを特徴とする請求項1に記載の車両用空調装置。 - 前記制御手段は、外気温度が高ければ高いほど、前記第2基準圧力を高く補正し、前記設定時間を短く補正することを特徴とする請求項1に記載の車両用空調装置。
- さらに、車速を検出する車速検出手段を備え、
前記制御手段は、前記設定時間及び前記第2基準圧力のうち、少なくともいずれか一方を、前記車速検出手段で検出される車速に基づいて、車速が速ければ速いほど、前記第2基準圧力を高く補正し、前記設定時間を短く補正することを特徴とする請求項1又は2に記載の車両用空調装置。 - 前記制御手段は、前記設定時間及び前記第2基準圧力のうち、少なくともいずれか一方を、前記ブロア風量検出手段で検出されるブロア風量に基づいて、ブロア風量が多ければ多いほど、前記第2基準圧力を低く補正し、前記設定時間を長く補正することを特徴とする請求項1に記載の車両用空調装置。
- 前記制御手段は、第3流量調整手段を開けることにより冷房運転を行う場合、前記暖房運転を行う場合に比べて設定時間を短くするか、あるいは、第2基準圧力を高くすることを特徴とする請求項1に記載の車両用空調装置。
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