JP6365066B2 - 空調システム - Google Patents
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Description
図1は、空調システム100の概略構成図である。空調システム100は、主として、複数(2つ)の空調ユニット110(具体的に空調ユニット111及び112)と、集中管理装置120と、を備えている。
各空調ユニット110(空調ユニット111及び112)は、1台の室外ユニット10と、1台の室内ユニット20と、を含む。空調ユニット110は、蒸気圧縮方式の冷凍サイクル運転を行うことで、対象空間の空気調和を実現する。各空調ユニット110は、冷房モード及び暖房モード等の駆動モードを有しており、選択された駆動モードに応じて冷房運転又は暖房運転等を行う。各空調ユニット110においては、室外ユニット10と室内ユニット20とが冷媒配管RPで接続されることで冷媒回路が構成されている。
室外ユニット10は、室外に設置される。室外ユニット10は、その内部に、主として、圧縮機11と、四路切換弁12と、室外熱交換器13と、室外ファン14と、膨張弁15と、室外制御部16と、を有している。
室内ユニット20は、例えば、いわゆる天井埋込み型、天井吊下げ型又は壁掛け型の室内機である。室内ユニット20は、主として、室内熱交換器21、室内ファン22及び室内制御部23等を有している。
冷媒配管RPは、例えば銅製の配管であり、内部を冷媒が通過する。具体的に、冷媒配管RPは、第1配管P1、第2配管P2、第3配管P3、第4配管P4、第5配管P5及び第6配管P6を含む。
集中管理装置120(特許請求の範囲記載の「集中管理機器」に相当)は、空調システム100の運転を統括的に管理する装置であり、例えばパーソナルコンピュータや他のコンピュータである。集中管理装置120は、状況に応じて、各空調ユニット110の運転を制御する。集中管理装置120は、主として、入力部31と、表示部32と、統括制御部33と、を有している。
以下、膨張弁15について説明する。図2は、膨張弁15の断面図である。
膨張弁15は、主として、第4配管P4及び第5配管P5に接続される本体部41と、棒状の弁体42と、ステッピングモータ43と、を備えている。
膨張弁15においては、室外制御部16から出力されるパルス信号に基づいて、ステッピングモータ43のロータ53が回転する。具体的に、室外制御部16から出力されるパルス信号には、正回転パルスと負回転パルスとがある。膨張弁15では、正回転パルスを出力されると、正回転パルスの個数に応じて、ロータ53が正回転(時計回りに回転)する。また、膨張弁15では、負回転パルスを出力されると、負回転パルスの個数に応じて、ロータ53が負回転(反時計回りに回転)する。
膨張弁15においては、弁室SP1内における先端部421の進入の程度が、「弁開度」として定義される。具体的に、弁室SP1内における先端部421の進入の程度が大きくなればなるほど弁開度は小さくなり、弁室SP1内における先端部421の進入の程度が小さくなればなるほど弁開度は大きくなる。
図4は、室外制御部16の概略構成図である。
室外電源生成部61は、外部電源200から供給される交流電源V1を、直流に整流するとともに所定の電源電圧に変換して、各部に供給される駆動電源を生成する機能部である。
室外記憶部62は、ROMやRAM等のメモリを含む。室外記憶部62は、不揮発性の記憶領域において、室外制御部16内の各部において適用される制御プログラムを保持している。当該制御プログラムには、室外制御部16内における各部の処理がプログラミングされている。また、室外記憶部62は、ワーキングメモリとしての揮発性の記憶領域に、各部から出力される情報を格納される。
室外通信制御部63は、室内制御部23(室内ユニット20)及び統括制御部33(集中管理装置120)との通信を制御する機能部である。室外通信制御部63は、室内制御部23及び統括制御部33から出力された信号を受信して解読し、解読した情報を室外記憶部62の所定の記憶領域に格納する。また、室外通信制御部63は、所定の状況に応じて、室内制御部23又は統括制御部33に制御信号を送信する。
圧縮機制御部64は、圧縮機11(圧縮機モータ11a)の発停及び回転数を制御する機能部である。圧縮機制御部64は、インバータ等を含む。圧縮機制御部64は、運転時には、運転制御部68からの指示を受けて、圧縮機11に対し、圧縮機11の回転数に対応する駆動電圧の供給若しくは供給停止を行う。
室外ファン制御部65は、室外ファン14(室外ファンモータ14a)の発停及び回転数を制御する機能部である。室外ファン制御部65は、インバータ等を含む。室外ファン制御部65は、運転時には、運転制御部68からの指示を受けて、室外ファン14に対し、室外ファン14の回転数に対応する駆動電圧の供給若しくは供給停止を行う。
四路切換弁制御部66は、四路切換弁12の動作を制御する機能部である。四路切換弁制御部66は、運転時には、運転制御部68からの指示を受けて、四路切換弁12の状態を切り換えるための駆動電圧を、四路切換弁12に対して出力する。
膨張弁制御部67は、膨張弁15の弁開度(ステッピングモータ43の動作)を制御する機能部である。膨張弁制御部67は、運転時には、運転制御部68からの指示を受けて、膨張弁15の弁開度に対応するパルス信号をステッピングモータ43に対して出力して、膨張弁15の弁開度を切り換えさせる。
運転制御部68は、制御プログラムに沿って、室外制御部16内の各部に対して指示を出力する機能部である。運転制御部68は、制御モードとして、起動モード、待機モード、運転モード及び停止モードを有しており、各制御モードにおいて所定の処理を実行する。
運転制御部68は、待機モード時には、運転開始指示が入力されるまで待機する。
運転制御部68は、運転モード時には、制御プログラムに沿って、各部に対して指示を出力する。
運転制御部68は、停止モード時には、以下の停止処理を実行する。
運転制御部68は、駆動電源が遮断されている状態において駆動電源が供給された時に、起動モードに遷移する。例えば、運転制御部68は、空調ユニット110の設置完了後、外部電源200と電気的に接続されて、交流電源V1を供給された時に、起動モードに遷移する。また、運転制御部68は、外部電源200から交流電源V1を供給されている状態において、何らかの原因により交流電源V1が遮断される事象(以下、当該事象を「停電」と称する)が発生した場合には、復電時(交流電源V1の供給再開時)に、起動モードに遷移する。
図5は、統括制御部33の概略構成図である。
電源生成部71は、外部電源300から供給される交流電源V2を、直流に整流するとともに所定の電源電圧に変換して、各部に供給される駆動電源を生成する機能部である。
記憶部72(特許請求の範囲記載の「記憶部」に相当)は、ROM(Read Only Memory)やRAM(Random Access Memory)等のメモリを含む。記憶部72は、不揮発性の記憶領域において、統括制御部33内の各部において適用される制御プログラムを保持している。当該制御プログラムには、統括制御部33内における各部の処理がプログラミングされている。記憶部72は、ワーキングメモリとしての揮発性の記憶領域に、各部から出力される情報を格納される。
通信制御部73は、各空調ユニット110における室外制御部16との通信を制御する機能部である。通信制御部73は、各室外制御部16から出力された信号を受信して解読し、解読した情報を記憶部72の所定の記憶領域に格納する。
第1ユニット制御部74(特許請求の範囲記載の「停電継続時間算出部」に相当)は、空調ユニット111の運転を統括的に制御する機能部である。
第2ユニット制御部75(特許請求の範囲記載の「停電継続時間算出部」に相当)は、空調ユニット112の運転を統括的に制御する機能部である。
時刻検知部76は、時刻をリアルタイムに検知する機能部である。時刻検知部76は、定期的(例えば1sec毎)に、検知した時刻を、時刻データとして記憶部72の所定の記憶領域に格納する。なお、時刻データは、記憶部72に格納される際、過去の時刻データに上書きされるため、記憶部72に格納される時刻データは、最新の状態にある。
図6は、起動モード時における室外制御部16の処理の流れの一例を示したフローチャートである。
以下、空調システム100における室外制御部16及び統括制御部33の動作について説明する。なお、室外制御部16については、説明の便宜上、一方の室外制御部16(16a又は16b)の動作について説明する。図7及び図8は、室外制御部16(16a又は16b)及び統括制御部33の動作の一例を示したシーケンス図である。
(7−1)
上記実施形態では、長期停電が発生した場合、統括制御部33が停電継続時間を算出し、復電時に、室外制御部16が、起動処理を実行して、停電継続時間に基づき弁開度変化量及び推定弁開度を算出し、推定弁開度に基づいて弁開度を最小開度に設定する短縮初期化処理を実行する。これにより、長期停電が発生した場合には、復電時に、停電継続時間に基づき弁開度変化量及び推定弁開度が算出され、推定弁開度に基づいて膨張弁15の初期化が行われるようになっている。その結果、冷媒をバイパスするためのバイパス配管等を設けることなく、復電時における膨張弁15の初期化及び再起動に係る時間が高精度に短縮されている。
上記実施形態では、室外制御部16は、起動処理において、停電継続時間が第1閾値ΔTh1以上の時には短縮初期化処理を実行する。これにより、復電時において、膨張弁15の初期化が、必要な時(すなわち長期停電からの復電時)に限って行われるようになっている。換言すると、復電時において、膨張弁15の初期化が不要な時(すなわち短期停電からの復電時)には、初期化が行われないようになっている。その結果、短期停電からの復電時には、再起動に係る時間がさらに短縮されるようになっている。
上記実施形態では、外部電源200とは系統が異なる外部電源300から交流電源V2を供給される統括制御部33は、停電継続時間を算出する第1ユニット制御部74及び第2ユニット制御部75を含み、復電時に停電継続時間を室外制御部16へ送信している。これにより、停電が発生した場合でも、停電継続時間、弁開度変化量及び推定弁開度が高精度に算出されるようになっている。
上記実施形態では、運転中、室外制御部16が、統括制御部33に対し、運転状況通知信号を定期的に送信している。これにより、停電が発生した場合でも、停電継続時間、弁開度変化量及び推定弁開度が高精度に算出されるようになっている。
上記実施形態では、統括制御部33が、室外制御部16から送信された運転状況通知信号を受信し、受信した運転状況通知信号を時刻と関連付けて記憶部72に格納している。これにより、停電が発生した場合でも、停電継続時間、弁開度変化量及び推定弁開度が高精度に算出されるようになっている。
上記実施形態では、弁開度に関する情報を含む運転状況通知信号を格納される記憶部72と、停電継続時間を算出する第1ユニット制御部74及び第2ユニット制御部75と、は集中管理装置120に含まれている。これにより、施工後の空調システムにおいても、制御プログラムを更新又は新たに集中管理装置120を設置すれば、停電が発生した場合の復電時における膨張弁15の初期化及び再起動に係る時間を高精度に短縮することが可能となっている。
(8−1)変形例A
上記実施形態では、空調システム100は、2つの空調ユニット110を含んでいた。しかし、空調ユニット110の数については、特に限定されない。例えば、空調ユニット110は、一つであってもよい。また、空調システム100は、3つ以上の空調ユニット110を含んでいてもよい。なお、係る場合、統括制御部33には、空調ユニット110の数に応じて制御部が設けられる。
上記実施形態では、空調ユニット110は、1台の室外ユニット10と、1台の室内ユニット20と、を含んでいた。しかし、空調ユニット110に含まれる室外ユニット10及び室内ユニット20の数については、特に限定されない。例えば、空調ユニット110は、2台以上の室外ユニット10を含んでいてもよいし、2台以上の室内ユニット20を含んでいてもよい。
上記実施形態では、統括制御部33と、各室外制御部16とは、ケーブルcb2を介して、直接的に接続されていた。しかし、統括制御部33と、各室外制御部16との接続態様は、特に限定されない。例えば、統括制御部33は、各室内制御部23とケーブルで電気的に接続されて、各室外制御部16とは室内制御部23を介して間接的に接続されるように構成してもよい。また、統括制御部33は、無線LANやインターネット等を介して、各室外制御部16と接続されるように構成してもよい。
上記実施形態では、統括制御部33は、室外制御部16に電源を供給する外部電源200とは異なる系統に属する外部電源300から、電源を供給されていた。しかし、これに限定されず、統括制御部33は、室外制御部16に電源を供給する外部電源200と同一系統に属する電源から、電源を供給されるように構成してもよい。係る場合、停電時において統括制御部33に駆動電源を供給する他の電源や電池等の予備電源が配設されるのが好ましい。
上記実施形態では、膨張弁15の初期化を行う際、膨張弁15の弁開度は最小開度に設定されていた。しかし、これに限定されず、膨張弁15の初期化を行う際、膨張弁15の弁開度は最大開度に設定されてもよい。すなわち、膨張弁15の原点は、「0パルス」ではなく、「480パルス」に設定されてもよい。
上記実施形態では、膨張弁15は、室外ユニット10内に配置されていた。しかし、膨張弁15は、室内ユニット20内に配置されてもよい。係る場合、膨張弁15は、室内制御部23によって弁開度等を制御されるのが好ましい。
上記実施形態では、第1閾値ΔTh1は、10minに設定されていた。しかし、第1閾値ΔTh1は、特に限定されず、10minより短くても長くてもよい。例えば、第1閾値ΔTh1は、5minに設定されてもよいし、15minに設定されてもよい。
上記実施形態では、室外制御部16は、運転中、10sec毎に、運転状況通知信号を統括制御部33に送信していた。しかし、室外制御部16が運転状況通知信号を統括制御部33に送信するタイミングについては、特に限定されない。例えば、室外制御部16は、運転状況通知信号を5sec毎に統括制御部33に送信してもよいし、20sec毎に統括制御部33に送信してもよい。また、室外制御部16は、運転状況通知信号を不定期に統括制御部33に送信してもよく、例えば、弁開度の変化があったタイミングで運転状況通知信号を統括制御部33に送信するようにしてもよい。
上記実施形態では、停電が起こった場合、統括制御部33が停電継続時間を算出していた。しかし、室外制御部16が停電継続時間を算出するように構成してもよい。例えば、統括制御部33は、室外制御部16に送信する運転履歴情報に第1時刻及び第2時刻に係る情報を組み入れ、室外制御部16が第1時刻及び第2時刻に基づいて停電継続時間を算出するように構成してもよい。
上記実施形態では、停電が起こった場合、室外制御部16が弁開度変化量及び推定弁開度を算出していた。しかし、弁開度変化量及び/又は推定弁開度については、統括制御部33が算出するように構成してもよい。例えば、統括制御部33の第1ユニット制御部74又は第2ユニット制御部75が、停電継続時間算出後に、弁開度変化量及び/又は推定弁開度を算出し、算出したデータを運転履歴情報に含めて室外制御部16へ送信するように構成してもよい。
上記実施形態では、統括制御部33は、最新の運転開始通知信号が記憶部72に格納された時間と、最新の運転停止通知信号が記憶部72に格納された時間と、の前後関係に基づいて、停電の有無を判断していた。しかし、統括制御部33は、他の方法によって、停電の有無を判定するように構成してもよい。例えば、統括制御部33は、運転開始通知信号を受信後、運転停止通知信号を受信する前に、運転状況通知信号が定期的に送信されなくなった場合には、停電が発生したと判断し、その後、通電通知信号を受信した際に、停電継続時間を算出するように構成してもよい。
上記実施形態では、統括制御部33内に時刻検知部76が配置されていた。しかし、時刻検知部76は、室外制御部16又は室内制御部23内に配置されてもよい。
上記実施形態では、弁開度変化量を算出するうえで用いられる基準変化量は、6secあたり1パルス(1minあたり10パルス)として設定されていた。しかし、基準変化量は、他の値に設定されてもよく、適宜変更が可能である。例えば、基準変化量は、10secあたり1パルス(1minあたり6パルス)として設定されてもよく、4secあたり1パルス(1minあたり15パルス)として設定されてもよい。
11 :圧縮機
15 :膨張弁(電子膨張弁)
16(16a、16b) :室外制御部(第1制御部)
20 :室内ユニット
23 :室内制御部
33 :統括制御部(第2制御部)
43 :ステッピングモータ
61 :室外電源生成部
62 :室外記憶部
63 :室外通信制御部
64 :圧縮機制御部
65 :室外ファン制御部
66 :四路切換弁制御部
67 :膨張弁制御部
68 :運転制御部
71 :電源生成部
72 :記憶部
73 :通信制御部
74 :第1ユニット制御部(停電継続時間算出部)
75 :第2ユニット制御部(停電継続時間算出部)
76 :時刻検知部
100 :空調システム
110(111、112) :空調ユニット
120 :集中管理装置(集中管理機器)
200 :外部電源
300 :外部電源
V1 :交流電源(駆動用電源)
V2 :交流電源(電源)
ΔTh1 :第1閾値(閾値)
Claims (6)
- 外部電源(200)から駆動用電源(V1)を供給される空調システム(100)であって、
弁開度を調整され、高圧の冷媒を減圧する電子膨張弁(15)と、
前記電子膨張弁の駆動を制御し、運転時における前記弁開度を含む情報である弁開度情報を所定のタイミングで出力する第1制御部(16a、16b)と、
前記弁開度情報を格納される記憶部(72)と、
前記駆動用電源が遮断される停電が発生した場合、前記記憶部に最新の前記弁開度情報が格納されてから復電時までの時間である停電継続時間を算出する停電継続時間算出部(74、75、16a、16b)と、
を備え、
前記第1制御部は、
運転時において前記停電が発生した場合には、復電時に再起動処理を実行し、
前記再起動処理においては、前記記憶部に格納された最新の前記弁開度情報を取得し、前記停電継続時間に基づき弁開度変化量を推定し、取得した前記弁開度情報に含まれる前記弁開度に前記弁開度変化量を加算した推定弁開度を算出し、前記推定弁開度に基づいて前記弁開度を最小開度に設定する初期化処理を実行し、
前記弁開度変化量は、取得した最新の前記弁開度情報が前記記憶部に格納されてから前記停電発生時までの前記弁開度の変化量である、
空調システム(100)。 - 前記第1制御部は、前記再起動処理において、前記停電継続時間が所定の閾値(ΔTh1)以上の時に、前記初期化処理を実行する、
請求項1に記載の空調システム(100)。 - 前記外部電源とは異なる電源部(300)から電源(V2)を供給され、前記第1制御部と相互に信号の送受信を行う第2制御部(33)をさらに備え、
前記第2制御部は、前記停電継続時間算出部(74、75)を含み、運転時において前記停電が発生した場合には、前記復電時に前記停電継続時間を前記第1制御部へ送信する、
請求項1又は2に記載の空調システム(100)。 - 前記第1制御部は、運転中、定期的に、前記第2制御部に対して信号を送信する、
請求項3に記載の空調システム(100)。 - 前記第2制御部は、前記第1制御部から出力された前記弁開度情報を受信し、受信した前記弁開度情報を時刻と関連付けて前記記憶部に格納する、
請求項3又は4に記載の空調システム(100)。 - 複数の室内ユニット(20)と、
各前記室内ユニットの運転を統括的に制御する集中管理機器(120)と、
をさらに備え、
前記記憶部及び前記第2制御部は、前記集中管理機器に含まれる、
請求項3から5のいずれか1項に記載の空調システム(100)。
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