JP6634259B2 - 柱梁架構 - Google Patents

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本発明は、例えば、建物の1階または中間階に大空間の居室を構築するための柱梁架構に関する。
建物では、幅広い用途に対応できるように、大空間の居室を確保することが要請される。さらに、近年では、居住環境を向上するため、外光や自然風を建物内部の奥まで採り入れることができるような大空間が要請されている。
そこで、柱サイズを細径とし、さらに、隣接する柱同士の間隔(スパン長)を長くすることが考えられる。長スパン化する方法として、柱に高強度コンクリートを用いたり、柱間に架設する大梁を曲げ剛性に優れたプレストレストコンクリート梁や鉄骨梁としたりすることが行われてきた。
例えば、特許文献1には、梁部と、柱の上面に載置されるパネル部と、が一体化されたプレキャスト製の梁部材が示されている。この特許文献1の梁部材によれば、柱梁架構を効率よく構築できる。
また、特許文献2には、プレキャストコンクリート造の梁を柱の頂部間に架設する逆梁工法が示されている。このプレキャストコンクリート梁は、梁の両側面の下端にスラブが設けられたスラブ付き逆梁である。逆梁とは、一般の鉄筋コンクリート造の建物では、梁の上端側にスラブが接合されるのに対し、梁の下端側にスラブが接合される梁である。
特許文献2の建物では、建物の長手方向に沿ってバルコニーが設けられ、このバルコニーには、スラブ付き逆梁が用いられる。また、建物の短手方向にも、スラブ付き逆梁が用いられている。また、建物の短手方向は、1スパン毎に戸境壁が設けられている。
特許文献2の建物によれば、プレキャストコンクリート梁を使用することで、高品質のスラブ付き梁を短期間で構築することができる。
特許第5602455号公報 特開平11−50527号公報
しかしながら、特許文献2の建物では、戸境壁を短スパンで配置する必要があるため、大空間の居室を確保することはできなかった。
本発明は、大空間の居室を確保できる柱梁架構を提供することを目的とする。
第一の発明の柱梁架構(例えば、後述の柱梁架構1)は、複数の柱と、複数の大梁と、当該大梁に連結されたスラブと、を備え、当該スラブの中央部が柱で支持されていない鉄筋コンクリート造建物(例えば、後述の建物2)の柱梁架構であって、所定方向に少なくとも二列に並んで設けられた複数の柱(例えば、後述の柱10A、10B)と、当該柱同士の間に架設された少なくとも二列の第1の大梁(例えば、後述の大梁20A、20B)と、当該第1の大梁同士の間に架設された小梁(例えば、後述の小梁30)と、当該小梁の下部側面に接合されたスラブ(例えば、後述のスラブ40)と、を備え、当該小梁付きスラブの両端部は、柱間距離が2スパン以上離れた前記第1の大梁に接合されていることを特徴とする。
第一の発明によれば、2スパン以上離れた第1の大梁同士の間に、逆梁形式の小梁付きスラブを架設した。スラブは、スラブの自重およびスラブ上の積載荷重によってスラブ中央付近をピークとして下方側に撓みが生じるが、このスラブの下部側面に小梁を接合したので、小梁に接合されたスラブの一定幅の部分(有効スラブ幅)が小梁とともに曲げに抵抗することになる。つまり、梁にスラブが加わることで曲げ剛性が増大される。よって、このスラブに生じる鉛直方向の撓みを低減できる。スラブが小梁の下部に接合されることで、有効スラブ幅内の鉄筋およびコンクリートが曲げ剛性の増大に大きな役割を果たすことになる。よって、スラブの下面に柱を設ける必要がなく、この小梁付きスラブの直下を大空間の居室として使用できる。
第二の発明の柱梁架構は、前記小梁は、緊張力が導入されたプレキャストプレストレストコンクリート造であり、当該小梁に隣接して設けられた第2の大梁(例えば、後述の第2の大梁20C)よりも長スパンであることを特徴とする。
大梁は、地震発生時の水平地震力に抵抗させる主要な構造部材であり、隣接する柱の頂部に架設して、大梁と柱とで強固な柱梁架構を構築する必要がある。しかし、大梁の補助部材である小梁は、水平地震力に抵抗させる主要な構造部材ではないので、小梁を柱部材に直接架設し、双方を強固に接合させて柱梁架構体を構成する必要はない。
そこで、第二の発明によれば、プレストレストコンクリート造の小梁に導入した緊張力により、小梁を上方に向かって膨出するように湾曲させることで(むくり)、スラブの自重や積載荷重により生じるスラブの鉛直変形量を相殺して、低減できる。
また、小梁をプレストレストコンクリート造としたので、優れた曲げ剛性および強度が確保された構造体でありながら、水平地震力を負担する必要がないので、大梁に比べて、長スパン化を容易に実現できる。さらに、梁せい(梁高さ)を低くでき、小梁を二重床の床下空間に収めることができる。また、小梁が長スパンであっても、クリープやクラックの発生を防止できる。
第三の発明の柱梁架構は、建物外周部を構成する前記第1の大梁および第2の大梁は、建物外周面(例えば、後述の外装ガラス60)の内側に設けられ、当該大梁の建物内部側の下部側面には、前記スラブが接合され、当該大梁の建物外部側の上部側面には、片持ちスラブ(例えば、後述の片持ちスラブ50)が接合されることを特徴とする。
第三の発明によれば、建物外周面に大梁が位置しないので、片持ちスラブの先端に大きな採光窓を設けることにより、採光面積を大きく確保して、外光を建物内部に容易に採り込むことができる。
第四の発明の柱梁架構は、前記小梁の下部側面には、長さ方向に沿って凹部(例えば、後述の凹部31)が形成され、当該小梁に接合される前記スラブの側面には、前記凹部に係合する係合部(例えば、後述の係合部41)が形成されることを特徴とする。
第四発明の発明によれば、小梁の凹部にスラブの係合部を係合させたので、小梁とスラブはシヤキーによる幾何学的な噛み合わせ効果により強固に一体化された小梁付きスラブとなる。よって、自重により小梁およびスラブがそれぞれ鉛直方向に撓んでも、小梁によりスラブを確実に支持できる。
本発明によれば、スラブの下面に柱を設けることなく、建物の1階または中間階に大空間居室を構築することが可能で、かつ、曲げモーメントに対する抵抗に優れた逆梁形式の小梁付きスラブを備えた柱梁架構を実現できる。
本発明の一実施形態に係る柱梁架構を備える建物の平面図である。 図1のA−A断面図である。 図1のB−B断面図である。 前記実施形態に係る柱梁架構における小梁とスラブとの接合部を示す断面図である。 前記実施形態に係る柱梁架構における小梁の拡大断面図である。 前記実施形態に係る柱梁架構における床下空間の断面図である。 前記実施形態に係る柱梁架構を構築する手順のフローチャートである。 前記実施形態に係る柱梁架構を構成する小梁の設置状況を示す図面代用写真である。 本発明の第1の変形例に係る小梁とスラブとの接合部を示す断面図である。 本発明の第2の変形例に係る小梁とスラブとの接合部を示す断面図である。 本発明の第3の変形例に係る小梁とスラブとの接合部を示す断面図である。 本発明の第4の変形例に係る小梁とスラブとの接合部を示す断面図である。
本発明者らは、建物の1階または中間階に大空間居室を形成することができる柱梁架構として、複数の柱と、複数の大梁と、対向する柱間距離が2スパン以上離れた大梁間に、
プレストレストコンクリート造の逆梁形式の小梁とスラブとを一体化させた小梁付きスラブと、を設けることで、スラブの下面に柱を設けることなく大空間居室を構築できることに着目し、柱梁架構の本発明に至った。
実施形態の柱梁架構は、二列以上に並んで設けられた複数の柱と、少なくとも二列の大梁と、2スパン以上離れた対向する大梁間に架設された逆梁形式の小梁付きスラブと、を備える。本発明の特徴は、小梁がプレキャストプレストレストコンクリート部材であり、小梁に並設された第2の大梁よりも長スパンである点である。
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る柱梁架構1を備える建物2の平面図である。図2は、図1のA−A断面図である。図3は、図1のB−B断面図である。
建物2は、鉄筋コンクリート造であり、柱梁架構1を有している。この柱梁架構1は、柱10A、10B、第1の大梁としての大梁20A、20B、第2の大梁としての大梁20C、小梁30、スラブ40、片持ちスラブ50を備える。
柱10A、10Bは、所定方向に二列に並んで設けられている。具体的には、一方の列(図1中上側の列)は、柱10Aで構成され、他方の列(図1中下側の列)は、柱10Bで構成される。各列には、柱10A、10Bがそれぞれ3本ずつ設けられている。
また、一方の列の両端に位置する柱10Aと、他方の列の両端に位置する柱10Bと、の間には、柱10Cが設けられている。
大梁20A、20B、20Cは、各列の複数の柱10A、10B同士の間に架設されている。これら大梁20A〜20Cは、建物2の外周に沿って配置されている。
このうち、第1の大梁20Aは、所定方向に延びて柱10A同士の間に架設されている。
また、第1の大梁20Bは、所定方向に延びて柱10B同士の間に架設されている。
また、第2の大梁20Cは、所定方向に交差する方向に延びて一方の列の両端に位置する柱10Aと柱10Cとの間、および、他方の列の両端に位置する柱10Bと柱10Cとの間に架設される。
以上より、第1の大梁20A、20Bは、所定方向に交差する方向に2スパン離れて配置されている。
小梁30は、第1の大梁20Aと第1の大梁20Bとの間に架設されている。小梁30は、プレテンション方式のプレストレス(緊張力)が導入されたプレキャスト部材、つまり、プレキャストプレストレストコンクリート梁(以降、PCaPC梁と呼ぶ)である。この小梁30は、小梁30に隣接して設けられた第2の大梁20Cよりも長スパンである。
スラブ40は、第1の大梁20A、20Bおよび第2の大梁20Cに囲まれた部分に設けられて、大梁20A、20B、20C、および小梁30により支持されており、大梁20A、20B、20C、および小梁30の下部に接合されている。これにより、スラブ40は、柱間距離が2スパン以上離れた第1の大梁20A、20Bに接合されている。
また、このスラブ40の中央部は、柱で支持されていない。
なお、言い換えると、スラブ40の小梁30と第1の大梁20A、20Bで囲まれた部分のスラブについては、長辺方向の両端部とは、第1の大梁20A、20Bに接合される部分となる。
片持ちスラブ50は、大梁20A〜20Cに支持されるスラブであり、これら大梁20A〜20Cの外側の側面の上部に接合されている。つまり、大梁20A、20B、20Cの建物内部側の下部側面には、スラブ40が接合され、建物外部側の上部側面には、片持ちスラブ50が接合される。
これにより、建物2の外周部を構成する第1の大梁20A、20Bおよび第2の大梁20Cは、建物2の外周面の内側に設けられている。
片持ちスラブ50の先端には、この当階の片持ちスラブ50の上面から上階の片持ちスラブ50の下面まで延びる外装ガラス60が設けられており、この外装ガラス60は、建物2の外周面を構成している。
図4は、小梁30とスラブ40との接合部の断面図である。
小梁30の下部の側面には、長さ方向に沿って延びる凹部31が形成され、スラブ40の側面のうち小梁30に接合される部分には、この凹部31に係合する係合部41が形成されている。
図5は、小梁30の拡大断面図である。
小梁30の下部の両側面には、この小梁30を幅方向に貫通したスラブ定着筋34が所定長さ突出している。このスラブ定着筋34は、小梁30に接合されるスラブ40内に定着される。
スラブ40の下面つまり下階の天井面には、仕上が施されていない。
一方、スラブ40の上面には、仕上床70が設けられて、二重床となっている。仕上床70は、スラブ40上に所定間隔おきに設置された支持脚71と、これら支持脚71に支持された床パネル72と、を備える。この床パネル72は、小梁30を跨ぐように配置されている。
仕上床70の床下空間には、例えば、図6に示すように、設備配管73を収容してもよい。また、小梁30に貫通孔32を形成し、この貫通孔32に設備配線74を挿通してもよい。また、スラブ40上に、配管42を打ち込んでコンクリート体43を構築し、配管42に冷水あるいは温水を流通させて、下階の天井面から輻射冷暖房を行ってもよい。また、仕上床70の床パネル72に吹出口75を設けて、この吹出口75から空調空気を吹き出してもよい。
以下、柱梁架構1の構築方法について、図7のフローチャートを参照しながら説明する。
ステップS1では、現場にて、柱10A、10Bを構築する。
ステップS2では、大梁20A、20B、20Cの型枠を建て込むとともに、スラブ40、50の型枠を建て込む。
ステップS3では、小梁30を取り付ける。この小梁30は、PCaPC梁であるので、予めPC工場などで製作しておく。
また、小梁30を取り付けた状態で、小梁30の両端部の2箇所を下からサポートで支持しておく(図1中白抜き三角で示す)。
小梁30は、導入したプレストレスにより上方に反っているので、小梁30の両端を大梁20A、20Bに支持させた状態で所定期間経過させることで、小梁30の中央部を小梁30の自重により沈下させて、むくりを補正する。
ステップS4では、大梁20A〜20Cおよびスラブ40、50に配筋して、コンクリート打設する。これにより、スラブ40には、小梁30に係合する係合部41が形成される。
以上のステップS1〜S4を繰り返すことで、各階毎に柱梁架構1を構築してゆく。
図8は、柱梁架構を構成する柱梁架構を構成する小梁の設置状況を示す図面代用写真である。
。PCaPCである小梁は、この小梁の下端面とスラブの下面とを同一面とする型枠を設置し、この状態で、揚重機を使用して、型枠上の所定位置に設置する。図8に示すように、小梁の側面には、この小梁の矩形断面を貫通したスラブ定着筋が所定長さで突出している。このスラブ定着筋は、小梁に接合されるスラブ内に定着される。
本実施形態によれば、以下のような効果がある。
(1)スラブ40の自重およびスラブ上の荷重によって、スラブ40に鉛直変形が生じようとしても、スラブ40を小梁30の下端部側面に接合して一体にしたので、小梁30の曲げ剛性により、スラブ40の鉛直変形量を低減できる。よって、スラブ40の下面に柱を設ける必要がなく、この小梁付きスラブ40の直下を大空間の居室として使用できる。
また、大梁20A、20B同士の間に小梁30を設けたので、間仕切壁を設ける場合でも、この間仕切壁の位置が小梁30の位置に影響されないから、室内の間仕切壁のレイアウトの自由度が高くなる。
(2)スラブ40の上に仕上床70を設けて二重床としたので、この二重床の床下空間に、給水・排水などの設備配管73や、電気・電話などの設備配線74を収容できる。また、下階の天井面を、仕上材を省略した構造とすることができる。また、当階と下階との間の設備配管73や設備配線74の設置やメンテナンスを、全て当階の床下で行うことができるので、下階の居住者の執務に与える影響を小さくできる。
(3)小梁30にプレストレスを導入することで、梁せいを低くでき、さらに、逆梁形式の小梁付きスラブ構造とすることで、小梁30を二重床の床下空間に収めることができる。また、小梁30をプレキャストプレストレストコンクリート部材としたので、スパンを長くしても、クリープやクラックの発生を防止できる。
(4)建物2の外周面に大梁が設けられていないので、片持ちスラブ50の先端に設ける外装ガラス60の採光面積を大きく確保できる。
(5)スラブ40の側面の係合部41が小梁30の側面の凹部31に係合するので、スラブ40の自重や積載荷重を確実に小梁30に伝達して、小梁30によりスラブ40を確実に支持できる。
(6)小梁30の断面を貫通するスラブ定着筋34を、この小梁30の両側のスラブ40に定着させるとともに、スラブ40の側面の係合部41を小梁30の側面の凹部31に係合することで、小梁30およびこの小梁30の両側のスラブ40を強固に一体化でき、スラブ40の鉛直変形を小梁30で確実に支持できる。
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、上述の実施形態では、小梁30に凹部31を設け、スラブ40にこの凹部31に係合する係合部41を設けたが、これに限らない。例えば、図9(a)に示すように、小梁30の側面の下端部に、外側に突出する突出部33を設け、スラブ40の側面に切欠き部44を設けて、この切欠き部44に突出部33が係合するようにしてもよい。この構成によれば、小梁30の側面の突出部33がスラブ40内に係合することで、小梁30とスラブ40を強固に接合できる。また、図9(b)に示すように、小梁30を断面Iの字形状としてもよい。
また、図10に示すように、小梁30にスラブ40Aを設けて、スラブ付きの断面逆T字形状のPCaPC梁としてもよい。この場合、現場で構築するスラブ40の面積は小さくなるので、スラブ40をプレキャストコンクリート造としてもよい。また、図11に示すように、小梁30に、スラブ40Aよりも大きいスラブ40Bを設けて、小梁30のスラブ40B同士を接合してもよい。図10および図11に示すT字形状の小梁30によれば、現場でのコンクリート打設量を削減できるので、工期短縮が可能となる。
また、図12に示すように、小梁30の側面の下端部に、外側に突出する突出部33を設け、この突出部33に係合されるプレキャストコンクリート造のスラブ版40Cを設けてもよい。このスラブ版40Cは、スラブ型枠を兼ねており、このスラブ版40Cの上にトップコンクリート45を打設する。この構成によれば、複数のコンクリート体が積層されてスラブが構成されるので、比較的容易に、優れた床遮音性能を備えたスラブを構築できる。
1…柱梁架構 2…建物
10A、10B…柱
20A、20B…第1の大梁 20C…第2の大梁
30…小梁 31…小梁の側面に設けられた凹部 32…貫通孔
33…小梁の側面に設けられた突出部 34…スラブ定着筋
40…スラブ 40A、40B…小梁に付くスラブ
40C…スラブ版 41…スラブの側面に設けられた係合部
42…配管(温水配管または冷水配管) 43…コンクリート体
44…スラブの側面に設けられた切欠き部 45…トップコンクリート
50…片持ちスラブ 60…外装ガラス
70…仕上床 71…支持脚 72…床パネル
73…設備配管 74…設備配線 75…吹出口

Claims (3)

  1. 複数の柱と、複数の大梁と、当該大梁に連結されたスラブと、を備え、当該スラブの中央部が柱で支持されていない鉄筋コンクリート造建物の柱梁架構であって、
    所定方向に少なくとも二列に並んで設けられた複数の柱と、
    当該柱同士の間に架設された少なくとも二列の第1の大梁と、
    当該第1の大梁同士の間に架設された小梁と、
    当該小梁の下部側面に接合されたスラブと、を備え、
    前記小梁は、緊張力が導入されたプレキャストプレストレストコンクリート造であり、
    前記スラブの両端部は、柱間距離が2スパン以上離れた前記第1の大梁に接合され
    前記スラブの下面は、前記小梁の下端面と面一であることを特徴とする柱梁架構。
  2. 前記小梁には、当該小梁の下部側面から突出して前記スラブに定着するスラブ定着筋が設けられることを特徴とする請求項1に記載の柱梁架構。
  3. 建物外周部を構成する前記第1の大梁および第2の大梁は、建物外周面の内側に設けられ、
    当該大梁の建物内部側の下部側面には、前記スラブが接合され、
    当該大梁の建物外部側の上部側面には、片持ちスラブが接合されるとともに、
    前記小梁の下部側面には、軸方向に沿って凹部が形成され、
    当該小梁に接合される前記スラブの側面には、前記凹部に係合する係合部が形成され、
    当該係合部の上下面は、前記凹部の上下の内壁面に当接していることを特徴とする請求項1または2に記載の柱梁架構。
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