JP5628695B2 - 換気装置 - Google Patents
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前記筐体の内部に、内部に前記第1通気風路の一部を構成する第1通路及び前記第2通気風路の一部を構成する第2通路を各別に有し、前記第1通路と前記第2通路との間で、前記室外から前記筐体の内部に吸い込んだ空気と前記室内から前記筐体の内部に吸い込んだ空気との熱交換を許容する顕熱熱交換器と、通過する空気を調湿する調湿体、及び、当該調湿体を回転させる回転駆動手段を有する調湿ローターと、加熱作動させることで前記第1通気風路を通流する空気を加熱可能な第1加熱手段と、加熱作動させることで前記第2通気風路を通流する空気を加熱可能な第2加熱手段と、前記顕熱熱交換器において前記室外から前記筐体の内部に吸い込んだ空気と前記室内から前記筐体の内部に吸い込んだ空気との熱交換を行わせる熱交換実施状態と、前記顕熱熱交換器において前記室外から前記筐体の内部に吸い込んだ空気と前記室内から前記筐体の内部に吸い込んだ空気との熱交換を停止させる熱交換停止状態とに切り替える熱交換状態切替機構とを備え、
前記第1通気風路は、前記室外から前記筐体の内部に吸い込んだ空気が、前記第1加熱手段、前記調湿体の一部の領域、及び、前記顕熱熱交換器の前記第1通路を順に通流して前記室内へ供給されるように前記筐体の内部で区画形成され、
前記第2通気風路は、前記室内から前記筐体の内部に吸い込んだ空気が、前記顕熱熱交換器の前記第2通路、前記第2加熱手段、及び、前記調湿体の前記一部の領域とは別の他の領域を順に通流して室外に排出されるように前記筐体の内部で区画形成され、
前記調湿ローターは、前記調湿体の前記一部の領域を前記第1通気風路に位置させ且つ前記他の領域を前記第2通気風路に位置させるように配置され、並びに、前記調湿体における前記第1通気風路に位置させる部分及び前記第2通気風路に位置させる部分が前記調湿体の回転に伴って変更するように前記回転駆動手段によって運転され、
前記熱交換状態切替機構は、前記第1通気風路及び前記第2通気風路の少なくとも一方の途中に、通流する空気が前記顕熱熱交換器をバイパスするバイパス風路と、通流する空気が前記顕熱熱交換器をバイパスするか否かを切り替えるバイパス切替機構とを有し、
前記バイパス切替機構を、通流する空気が前記顕熱熱交換器をバイパスしないように切り替えることで前記熱交換実施状態を実施し、前記バイパス切替機構を、通流する空気が前記顕熱熱交換器をバイパスするように切り替えることで前記熱交換停止状態を実施し、
前記第1加熱手段を加熱作動させず、及び、前記第2加熱手段を加熱作動させず、及び、前記バイパス切替機構を、通流する空気が前記顕熱熱交換器をバイパスする状態に切り替えて、前記第1通路を通流する空気と前記第2通路を通流する空気同士を熱交換させない状態で非熱交換換気運転を行い、
前記第1加熱手段を加熱作動させず、及び、前記第2加熱手段を加熱作動させず、及び、前記バイパス切替機構を、通流する空気が前記顕熱熱交換器をバイパスしない状態に切り替えて、前記第1通路を通流する空気と前記第2通路を通流する空気同士を熱交換させる状態で熱交換換気運転を行っているとき、前記室内から前記筐体の内部に吸い込んだ空気の状態と前記室外から前記筐体の内部に吸い込んだ空気の状態とが、前記顕熱熱交換器での熱交換によって結露が発生し得る結露発生条件を満たすと、前記非熱交換換気運転に切り替える点にある。
従って、装置構成の複雑化を抑制しながら、1台の装置で例えば除湿換気運転と加湿換気運転とを切り替えて実施可能な換気装置を提供できる。
非熱交換換気運転を行うことで、室外から筐体の内部に吸い込まれた外気を、ほぼそのままの温度及び湿度で室内に供給する換気運転を実施できる。また、本特徴構成における非熱交換換気運転ではなく、顕熱熱交換器で第1通路を通流する空気と第2通路を通流する空気同士を熱交換させる運転が行われた場合、何れかの空気に含まれていた水分が凝縮(即ち、結露)して顕熱熱交換器の第1通路又は第2通路を閉塞させる可能性もある。例えば、室外から筐体の内部に吸い込まれた外気と室内から吸い込まれた室内空気との一方が相対的に高温高湿の状態であり、他方の空気が相対的に低温の状態である場合、顕熱熱交換器での熱交換によって相対的に高温高湿の状態の空気に含まれる水分が凝縮する可能性がある。ところが、本特徴構成では、バイパス切替機構の動作によって、顕熱熱交換器では第1通路を通流する空気と第2通路を通流する空気同士の熱交換は行われないので、顕熱熱交換器の第1通路又は第2通路が凝縮水によって閉塞されるといった問題の発生を抑制できる。
上記熱交換換気運転を行うことで、室外から筐体の内部に吸い込まれた空気は、顕熱熱交換器での熱交換によってその温度が室内の温度に近づけられた上で室内に供給される。そのため、室内空気と大きな温度差の無い空気で、室内空気の換気を行うことができる。但し、この熱交換換気運転を行っているとき、顕熱熱交換器で第1通路を通流する空気と第2通路を通流する空気同士の熱交換が行われると、何れかの空気に含まれていた水分が凝縮(即ち、結露)して顕熱熱交換器の第1通路又は第2通路を閉塞させる可能性もある。ところが、本特徴構成によれば、室内から筐体の内部に吸い込んだ空気の状態と室外から筐体の内部に吸い込んだ空気の状態とが上記結露発生条件を満たすと、上述した非熱交換換気運転に切り替えられる。その結果、顕熱熱交換器の第1通路又は第2通路が凝縮水によって閉塞されるといった問題の発生を適切なタイミングで抑制できる。加えて、換気を一時停止したり、結露しないように温水による熱投入することなどをなくすことができる。
また、室内から吸い込まれた室内空気は、上述したように第1加熱手段で加熱された高温の空気と顕熱熱交換器において熱交換されず、相対的に低温のままで(即ち、相対湿度が高いままで)顕熱熱交換器を通過する。その後、顕熱熱交換器の下流側に到達した室内空気は、加熱停止状態の第2加熱手段を通過した後、調湿体を通過して室外に排気される。上述したように、調湿体における第1通気風路に位置される部分は、第1加熱手段で加熱された空気(高温空気)によって乾燥させられる。更に、調湿ローターは、調湿体における第1通気風路に位置させる部分及び第2通気風路に位置させる部分が調湿体の回転に伴って変更するように回転駆動手段によって運転されている。つまり、調湿体における第2通気風路へと回転してきた部分は、第1加熱手段で加熱された空気(高温空気)によって乾燥させられている部分である。そのため、調湿体における第2通気風路に位置する部分では、第2通気風路を通過する空気(相対湿度が高いままの空気)が保持する水分の吸着が促進される。その後、調湿体の回転に伴って水分を吸着した調湿体の部分が第1通気風路に位置変更され、そこで、第2通気風路を通過する空気から吸着した水分が第1通気風路を通流する空気の加湿に用いられる。このように、調湿ローターでは、調湿体の回転に伴って、第2通気風路を通流する空気からの水分の除去と、第1通気風路を通流する空気への水分の放出とが繰り返し行われる。従って、換気装置を継続的に加湿換気運転させることができる。
図1は、換気装置1の構成を示す図である。この換気装置1は、筐体2の内部に、室内へ供給する空気が通流する第1通気風路12と、室内から排出する空気が通流する第2通気風路13とが形成され、室外から筐体2の内部に吸い込んだ空気を第1通気風路12を介して室内に空気を供給し且つ室内から筐体2の内部に吸い込んだ空気を第2通気風路13を介して室外に排出する換気運転を行う装置である。筐体2には、外気を筐体2の内部に吸い込むための外気吸込口14、筐体2の内部に吸い込んだ外気を給気として空調対象空間としての室内に供給するための給気送出口15、室内空気を筐体2の内部に吸い込むための内気吸込口16、及び、筐体2の内部に吸い込んだ室内空気を排気として室外に排出するための排気送出口17が形成される。換気装置1は例えば住宅の天井裏等に配置され、そこから給気送出口15及び内気吸込口16が室内側に接続され、外気吸込口14及び排気送出口17が室外側に接続される。
これに対して、可動部材10が下方に移動した場合には図2(b)に示した状態(即ち、バイパス風路11が第1通気風路12の一部となる)となるため、空気は熱交換器5の上方のバイパス風路11を流れ、第1通路5eに空気は流れない。つまり、熱交換器5の第2通路5fには空気は流れるが、第1通路5eに空気は流れないため、熱交換器5において熱交換は行われない。
このように、可動部材10は、図2(a)に示したようなバイパス風路11を閉鎖し且つ熱交換器5の第1空気流入面5a(第1通路5e)を開放するための役割と、図2(b)に示したようなバイパス風路11を開放し且つ熱交換器5の第1空気流入面5a(第1通路5e)を閉鎖するための役割とを交互に担っている。共に可動部材10で覆うことができるように、バイパス風路11の断面形状と、熱交換器5の第1空気流入面5aの形状とはほぼ同じになっている。
換気装置1は、第1加熱手段7、第2加熱手段8、熱交換状態切替機構Tとしてのバイパス切替機構Mの動作を制御することで、複数の運転モードで運転させることができる。以下に、運転制御部Uが切り替えて実施する複数の運転モードについて説明する。運転制御部Uは、換気装置1の使用者が操作入力部(図示せず)を用いて各運転モードの実行指令を行ったとき、その実行指令に応じた運転モードでの運転を行う。或いは、運転制御部Uは、外気吸込口14から筐体2の内部に吸い込まれた外気及び内気吸込口16から吸い込まれた室内空気の温度及び湿度に基づいて自動的に運転モードを切り替えることも行う。
以下の説明では、運転制御部Uが、換気装置1を、除湿換気運転モード、加湿換気運転モード、顕熱交換換気運転モード、結露防止換気運転モード、及び、熱交換停止換気運転モードの何れかに切り替えて運転する例を説明する。
図3は、換気装置1を除湿換気運転させている状態を説明する図である。図3では、加熱作用状態にある第2加熱手段8と熱交換実施状態にある熱交換器5とに色を付け、加熱停止状態にある第1加熱手段7には色を付けていない。尚、換気装置1の構成を一部簡略化して図示している。
図4は、換気装置1を加湿換気運転させている状態を説明する図である。図4では、加熱作用状態にある第1加熱手段7に色を付け、加熱停止状態にある第2加熱手段8と熱交換停止状態にある熱交換器5には色を付けていない。尚、換気装置1の構成を一部簡略化して図示している。
図5は、換気装置1を顕熱交換換気運転(本発明の「熱交換換気運転」に対応)させている状態を説明する図である。図5では、熱交換実施状態にある熱交換器5に色を付け、加熱停止状態にある第1加熱手段7及び第2加熱手段8には色を付けていない。尚、換気装置1の構成を一部簡略化して図示している。
図6は、換気装置1を結露防止換気運転(本発明の「非熱交換換気運転」に対応)させている状態を説明する図である。図6では、加熱停止状態にある第1加熱手段7及び第2加熱手段8と熱交換停止状態にある熱交換器5には色を付けていない。尚、換気装置1の構成を一部簡略化して図示している。
運転制御部Uは、換気装置1の使用者が操作入力部(図示せず)を用いて熱交換停止換気運転モードの実行指令を行うと、その指令に応じて、第1加熱手段7を加熱停止状態にさせ、第2加熱手段8を加熱停止状態にさせ、バイパス風路11を開放する(即ち、熱交換器5の第1通路5eを閉鎖することで、第1通路5eを通流する空気と第2通路5fを通流する空気同士を熱交換させない)ように可動部材10を動作させる。つまり、第1加熱手段7の状態、第2加熱手段8の状態、及び、バイパス風路11の開閉状態は、上述した結露防止換気運転モードの場合と同じである。但し、上述した結露防止換気運転モードは、運転制御部Uが、顕熱交換換気運転モードを実施しているときに結露発生条件が満たされたと判定すると自動的に切り替えるものであったが、この熱交換停止換気運転モードは、換気装置1の使用者からの実行指令があったときに行われる。つまり、運転制御部Uは、換気装置1の使用者が操作入力部(図示せず)を用いて例えば「熱交換無しの換気運転」を指令したとき、その指令に応じてこの熱交換停止換気運転モードで換気装置1の運転を行う。
<1>
上記実施形態では、熱交換状態切替機構Tが、1枚の板状の蓋部材(可動部材10)を用いて構成されるバイパス切替機構Mである例を説明したが、熱交換状態切替機構Tの構成は適宜変更可能である。図7〜図10は、上記実施形態で説明したのとは別の熱交換状態切替機構Tの構成を説明する図である。尚、以下の説明では、熱交換実施状態と熱交換停止状態とを切り替えて実施できることのみを説明し、上述した運転モードについての個別の説明は省略する。
上記実施形態では、熱交換状態切替機構Tとしてのバイパス切替機構Mが熱交換器5の第1通路5eにおける空気の通流を遮断可能な機構である場合を説明したが、バイパス切替機構Mは、熱交換器5の第1通路5e及び第2通路5fの少なくとも一方における空気の通流を遮断可能な機構であればよい。バイパス切替機構Mが熱交換器5の第1通路5e及び第2通路5fの少なくとも一方における空気の通流を遮断すれば、熱交換器5において、室外から2筐体の内部に吸い込んだ空気と室内から筐体2の内部に吸い込んだ空気との熱交換を停止させるという熱交換状態切替機構Tの機能を達成できるからである。
上記実施形態では、換気装置1の筐体2の内部に収容される熱交換器5、調湿ローター6、第1加熱手段7及び第2加熱手段8などの構造を例示して説明したが、例示したのとは異なる他の構造のものに変更してもよい。また、筐体2の形状を他の形状に変更してもよい。
2 筐体
5 熱交換器
5e 第1通路
5f 第2通路
6 調湿ローター
6a 調湿体
6b 回転駆動手段
7 第1加熱手段
8 第2加熱手段
10 可動部材(バイパス切替機構 M)
11 バイパス風路
12 第1通気風路
13 第2通気風路
20 レール(バイパス切替機構 M(熱交換状態切替機構 T))
21 電動モータ(バイパス切替機構 M(熱交換状態切替機構 T))
22 電動モータ(バイパス切替機構 M(熱交換状態切替機構 T))
23 シャフト(バイパス切替機構 M(熱交換状態切替機構 T))
24 スクリーン(バイパス切替機構 M(熱交換状態切替機構 T))
25 可動部材(バイパス切替機構 M(熱交換状態切替機構 T))
26 可動部材(バイパス切替機構 M(熱交換状態切替機構 T))
27 可動部材(バイパス切替機構 M(熱交換状態切替機構 T))
28 可動部材(バイパス切替機構 M(熱交換状態切替機構 T))
29 可動部材(バイパス切替機構 M(熱交換状態切替機構 T))
30 可動部材(バイパス切替機構 M(熱交換状態切替機構 T))
31 可動部材(バイパス切替機構 M(熱交換状態切替機構 T))
32 可動部材(バイパス切替機構 M(熱交換状態切替機構 T))
R ロールスクリーンユニット(バイパス切替機構 M(熱交換状態切替機構 T))
Claims (4)
- 筐体の内部に、室内へ供給する空気が通流する第1通気風路と、前記室内から排出する空気が通流する第2通気風路とが形成され、室外から前記筐体の内部に吸い込んだ空気を前記第1通気風路を介して前記室内に供給し且つ前記室内から前記筐体の内部に吸い込んだ空気を前記第2通気風路を介して室外に排出する換気運転を行う換気装置であって、
前記筐体の内部に、
内部に前記第1通気風路の一部を構成する第1通路及び前記第2通気風路の一部を構成する第2通路を各別に有し、前記第1通路と前記第2通路との間で、前記室外から前記筐体の内部に吸い込んだ空気と前記室内から前記筐体の内部に吸い込んだ空気との熱交換を許容する顕熱熱交換器と、
通過する空気を調湿する調湿体、及び、当該調湿体を回転させる回転駆動手段を有する調湿ローターと、
加熱作動させることで前記第1通気風路を通流する空気を加熱可能な第1加熱手段と、
加熱作動させることで前記第2通気風路を通流する空気を加熱可能な第2加熱手段と、
前記顕熱熱交換器において前記室外から前記筐体の内部に吸い込んだ空気と前記室内から前記筐体の内部に吸い込んだ空気との熱交換を行わせる熱交換実施状態と、前記顕熱熱交換器において前記室外から前記筐体の内部に吸い込んだ空気と前記室内から前記筐体の内部に吸い込んだ空気との熱交換を停止させる熱交換停止状態とに切り替える熱交換状態切替機構とを備え、
前記第1通気風路は、前記室外から前記筐体の内部に吸い込んだ空気が、前記第1加熱手段、前記調湿体の一部の領域、及び、前記顕熱熱交換器の前記第1通路を順に通流して前記室内へ供給されるように前記筐体の内部で区画形成され、
前記第2通気風路は、前記室内から前記筐体の内部に吸い込んだ空気が、前記顕熱熱交換器の前記第2通路、前記第2加熱手段、及び、前記調湿体の前記一部の領域とは別の他の領域を順に通流して室外に排出されるように前記筐体の内部で区画形成され、
前記調湿ローターは、前記調湿体の前記一部の領域を前記第1通気風路に位置させ且つ前記他の領域を前記第2通気風路に位置させるように配置され、並びに、前記調湿体における前記第1通気風路に位置させる部分及び前記第2通気風路に位置させる部分が前記調湿体の回転に伴って変更するように前記回転駆動手段によって運転され、
前記熱交換状態切替機構は、前記第1通気風路及び前記第2通気風路の少なくとも一方の途中に、通流する空気が前記顕熱熱交換器をバイパスするバイパス風路と、通流する空気が前記顕熱熱交換器をバイパスするか否かを切り替えるバイパス切替機構とを有し、
前記バイパス切替機構を、通流する空気が前記顕熱熱交換器をバイパスしないように切り替えることで前記熱交換実施状態を実施し、前記バイパス切替機構を、通流する空気が前記顕熱熱交換器をバイパスするように切り替えることで前記熱交換停止状態を実施し、
前記第1加熱手段を加熱作動させず、及び、前記第2加熱手段を加熱作動させず、及び、前記バイパス切替機構を、通流する空気が前記顕熱熱交換器をバイパスする状態に切り替えて、前記第1通路を通流する空気と前記第2通路を通流する空気同士を熱交換させない状態で非熱交換換気運転を行い、
前記第1加熱手段を加熱作動させず、及び、前記第2加熱手段を加熱作動させず、及び、前記バイパス切替機構を、通流する空気が前記顕熱熱交換器をバイパスしない状態に切り替えて、前記第1通路を通流する空気と前記第2通路を通流する空気同士を熱交換させる状態で熱交換換気運転を行っているとき、前記室内から前記筐体の内部に吸い込んだ空気の状態と前記室外から前記筐体の内部に吸い込んだ空気の状態とが、前記顕熱熱交換器での熱交換によって結露が発生し得る結露発生条件を満たすと、前記非熱交換換気運転に切り替える換気装置。 - 前記第1加熱手段を加熱作動させず、及び、前記第2加熱手段を加熱作動させ、及び、前記バイパス切替機構を、通流する空気が前記顕熱熱交換器をバイパスしない状態に切り替えて、前記第1通路を通流する空気と前記第2通路を通流する空気同士を熱交換させる状態で除湿換気運転を行う請求項1に記載の換気装置。
- 前記第1加熱手段を加熱作動させ、及び、前記第2加熱手段を加熱作動させず、及び、前記バイパス切替機構を、通流する空気が前記顕熱熱交換器をバイパスする状態に切り替えて、前記第1通路を通流する空気と前記第2通路を通流する空気同士を熱交換させない状態で加湿換気運転を行う請求項1又は2に記載の換気装置。
- 前記バイパス切替機構は、前記顕熱熱交換器の前記第1通路及び前記第2通路の少なくとも一方における空気の通流を遮断可能な機構である請求項1〜3の何れか一項に記載の換気装置。
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