JP6966690B2 - 空気調和システム - Google Patents
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Description
本発明の一実施形態に係る空気調和システムについて図1及び図2を用いて説明する。図1及び図2に示されている空気調和システム10は、屋内98の1つの空調対象空間である部屋RMの空調を行うために、部屋RMの周囲の屋内98に配置されている空調対象外の共通空間である天井裏ATの空気との間で熱交換を行う。屋内98は例えばビル90の内部であり、屋外99は例えばビル90の外部である。なお、例えばビル90の1階の天井裏と2階の天井裏のように独立した複数の共通空間のそれぞれに対応した複数の空調対象空間を1台のシステム制御部で制御することは可能である。しかし、その場合には、システム制御部は、1つの空調対象空間に割り当てられる複数の空気調和機と、他の1つの空調対象空間に割り当てられる他の複数の空気調和機とを区別して制御する。以下においては、1つの空調対象空間と1つの共通空間に割り当てられた複数の空気調和機をシステム制御部で制御する場合を例に挙げて説明する。
(2−1)空気調和機21〜29
空気調和機21〜29は、互いに異なる構造の機器とすることもできるが、ここでは全て同じ構造の機器で構成されているものとして説明する。従って、ここでは全ての空気調和機21〜29の代表として空気調和機21を例に挙げて図4及び図5を用いて説明する。
システム制御部30は、図3に示されているように、マイクロプロセッシングユニット(MPU)30aとメモリ30bと通信部30cとを含んでいる。システム制御部30は、空気調和機21〜29の各機器制御部31〜39に接続されている。システム制御部30は、換気ファン151,152にも接続されている。また、空気調和機21〜29の運転状態に関する情報が機器制御部31〜39からシステム制御部30に送信される。そのため、システム制御部30は、空気調和機21〜29がそれぞれ運転されているか否かを検知することができる。
(3−1)概要
正常な状態の空気調和機21〜29では、サーモオン状態において、圧縮機41〜49が駆動されており、空気調和機21〜29の空調対象空間側熱交換器210と共通空間側熱交換器220を循環する冷媒を圧縮機41〜49が圧縮している。空気調和機21〜29の空調対象空間側熱交換器210は、利用側熱交換器として、空調対象空間である部屋RMの空気と冷媒の熱交換を行う。また、空気調和機21〜29の共通空間側熱交換器220は、熱源側熱交換器として、共通空間である天井裏ATの空気と冷媒の熱交換を行う。
風向の変更についての説明を分かり易くするために、図2において、換気ファン151,152によって天井裏ATにおいて気流が流れる向きを東から西であるとする。また、空気調和機21〜29は、いずれも図6に示されているように4つの部屋側吹出口350a〜350dを有しており、部屋側吹出口350aが北側、部屋側吹出口350bが南側、部屋側吹出口350cが東側、部屋側吹出口350dが西側に配置されているものとする。さらに、各部屋側吹出口350a〜350dのルーバ71〜79は、それぞれに角度を調整することができるように構成されているとする。
風速の変更についての説明を分かり易くするために、空気調和機21〜29は、いずれも「大」、「中」及び「小」の3つの風速のタップを有し、「大」が最も速く、「小」が最も遅いものとする。風速の変更は、空調対象空間側ファン61〜69の回転数を変更することによって行われる。例えば、異常空気調和機24が検知される前は、異常空気調和機24の北側にある正常空気調和機27の風速が「小」、異常空気調和機24の南側にある正常空気調和機21の風速が「中」、及び異常空気調和機24の東側にある正常空気調和機25の風速が「小」になっていたとする。このような状態で異常空気調和機24が検知されると、システム制御部30は、正常空気調和機21,27の風速を「中」に変更し、正常空気調和機25の風速を「大」に変更する。つまり、システム制御部30は、異常空気調和機24が発生したときに、異常空気調和機24が発生する前に比べて正常空気調和機21,25,27の風速を速くすることで異常空気調和機24の方により多くの調和空気を正常空気調和機21,25,27から供給する制御を行う。これら正常空気調和機21,25,27は、異常空気調和機24の近くにある正常空気調和機である。その結果、異常空気調和機24の周囲の空調能力の低下が緩和される。
システム制御部30は、異常空気調和機の発生に応答して正常空気調和機の能力を上げる制御を行う。例えば、空気調和機24が異常空気調和機24となったときには、正常空気調和機21〜23,25〜29の能力を上げる。ここで能力を上げるとは、圧縮機の運転周波数の増加及び/または共通空間側ファンの回転数の増加をいう。正常空気調和機21〜23,25〜29の能力を上げるには、例えば、正常空気調和機21〜23,25〜29の圧縮機41〜43,45〜49の全ての運転周波数を上げてもよい。運転周波数を上げる正常空気調和機は、例えば、異常空気調和機24の近くの正常空気調和機21,25,27の圧縮機41,45,47に限ってもよい。また、正常空気調和機の能力を上げるには、共通空間側ファン51〜53,55〜59の全ての回転数を上げて正常空気調和機の能力を上げてもよく、例えば異常空気調和機24の近くの正常空気調和機21,25,27の共通空間側ファン51,55,57に限ってもよい。
空気調和システム10において、異常空気調和機の発生による空調能力の低下を、正常空気調和機で緩和する制御フローの具体例について図7を用いて説明する。なお、ここで説明する空気調和システム10の制御フローの具体例は一例であって本発明の技術的範囲をこの具体例に限定するものではない。システム制御部30は、図2に示されている同じグループの9台の空気調和機21〜29の機器制御部31〜39との通信により、異常空気調和機の発生に関する情報を取得する(ステップS1)。
(4−1)変形例1A
上記実施形態では、空気調和機21〜29がセパレート型である場合について説明したが、空気調和システム10に用いられる空気調和機図8に示されているような一体型の空気調和機であってもよい。
上記実施形態では、システム制御部30が空気調和機21〜29の外部に設けられる場合について説明したが、システム制御部30の機能が空気調和機21〜29の中の親機に設けられるようにしてもよい。その場合には空気調和機21〜29の中の親機以外の子機と親機とがグループ化されて、空気調和機21〜29が互いに通信可能な複数のグループ内空気調和機となるように構成されてもよい。この場合には、親機のシステム制御部30が、複数のグループ内空気調和機同士の通信によって複数のグループ内空気調和機の中で異常空気調和機と正常空気調和機とを特定する。
上記実施形態では、室内温度を検出するために、空調対象空間である部屋RMの室内温度を設けられた9台の温度センサ282を用いる場合について説明したが、室内温度を検出する温度センサは、空気調和機21〜29と同じ台数には限られず、空気調和機の台数よりも多くてもよく、また少なくてもよい。また、例えば、空気調和機21〜29の温度センサ282を代表する1台の空調対象空間用温度センサを部屋RMの天井CEの中央に設けてもよい。ただし、1台の空調対象空間用温度センサで部屋RMの室内温度を検出する場合には、異常空気調和機の発生に起因する空調能力の低下を補う正常空気調和機の選択を部屋RMの温度分布に基づいては行わない。
上記実施形態の説明では、全ての空気調和機21〜29の設定温度が個別に設定される場合について説明したが、全ての空気調和機21〜29の設定温度が同じに設定されるように構成されていてもよい。
図4には、1台の空気調和機21において、一つの共通空間側熱交換器220と一つの空調対象空間側熱交換器210との間で熱の伝達が行われる構成について説明したが、1台の空気調和機21において、第1ケーシング301とその中に収納されている機器を複数設けて、一つの共通空間側熱交換器220と複数の空調対象空間側熱交換器210との間で熱の伝達が行われるように構成してもよい。その場合に複数の第1ケーシング301は同一の空調空間の空調に用いられる。
図7に示したフローチャートでは、風向と風速の両方を変更する場合について説明したが、風向及び風速のいずれか一方を変更するように構成してもよい。
なお、異常空気調和機は、圧縮機を動かすことができないが、空調対象空間側ファンを動かせる場合には、異常空気調和機が空調対象空間側ファンを駆動するように構成してもよい。
(5−1)
以上説明したように、システム制御部30は、例えば図2の配置において異常空気調和機24が発生したときに例えば正常空気調和機21,25の風向及び/または風速を異常空気調和機24が発生する前に比べて変更することによって、異常空気調和機24が停止することで調和空気の供給が低下した箇所に正常空気調和機21,25から、異常空気調和機24が停止して低下したときよりも多くの調和空気を供給することができる。その結果、異常空気調和機24の発生に起因して空気調和システム10の空気調和機能が低下するのを抑制することができる。
例えば図2の配置において異常空気調和機24が発生したときに正常空気調和機21,25の風向を変更する場合、システム制御部30により正常空気調和機21,25の風向が異常空気調和機24の方に向けられ、正常空気調和機21,25から異常空気調和機25の周囲に、変更前に比べてより多くの調和空気が供給される。正常空気調和機21,25の風向を上に向ける変更も、異常空気調和機24に調和空気を多く届けるための変更であり、異常空気調和機24の方に風向を向ける風向の変更である。
例えば、図4〜図6を用いて説明した空気調和機21〜29では、複数の部屋側吹出口350a〜350dを有することから、部屋側吹出口350a〜350dのうちの異常空気調和機の周囲に向いているもので異常空気調和機の周囲に調和空気を供給し易くなる。例えば、空気調和機25が正常空気調和機であれば、空気調和機22が異常空気調和機になれば南側の部屋側吹出口350bを使い、空気調和機24が異常空気調和機になれば西側の部屋側吹出口350dを使い、空気調和機26が異常空気調和機になれば東側の部屋側吹出口350cを使い、空気調和機28が異常空気調和機になれば北側の部屋側吹出口350aを使って異常空気調和機の発生に起因した空気調和システム10の空気調和機能の低下をカバーすることができる。
システム制御部30のメモリ30bに記憶されている位置情報に基づいて、例えば図2の配置において異常空気調和機24が発生したときに、その異常空気調和機24の近くの正常空気調和機21,25,27の風向及び/または風速を変更することにより、異常空気調和機24の周囲の空気調和機能を効果的に補償するような風向及び/または風速を変更することができる。また、空調対象空間である部屋RMにおける空気調和機21〜29の位置を特定する位置情報を、例えばリモートコントローラから通信部30cを介してシステム制御部30に設定できることから、部屋RMに空気調和機21〜29が設置されたときに行われる初期設定時に、システム制御部30に位置情報を設定すれば、空気調和機21〜29がどのように配置されても対応することができる。例えば、部屋RMが平面視において三角形状で、図2のように格子状に並べるのが難しい場合でも、対応することができる。その結果、空気調和機能低下を効果的に抑制することができ、また空気調和システム10が適用できる空気調和機21〜29の配置の自由度が向上して空気調和システム10が使い易いものになる。
例えば、図2の配置において異常空気調和機24が発生したとすると、異常空気調和機24の近くの1または複数の例えば正常空気調和機21,25,27の風向及び/または風速を変更する方が、遠くにある例えば正常空気調和機23,29の風向及び/または風速を変更するよりも、異常空気調和機24の周囲の空気調和機能の低下の抑制効果を引き出し易い。このように、異常空気調和機の近くの1または複数の正常空気調和機の風向及び/または風速を変更することにより、異常空気調和機の発生したときの空気調和機能の低下の抑制を効果的に行うことができる。
システム制御部30は、メモリ30bから読み出した位置情報より異常空気調和機から正常空気調和機までの距離を認識する。例えば、異常空気調和機24が発生したときに正常空気調和機21または正常空気調和機25で異常空気調和機24の発生に起因する空調能力の低下を補う場合、異常空気調和機24から正常空気調和機21までの距離が、異常空気調和機24から正常空気調和機25までの距離より短いとすると、風速及び/または風向を同じように変更すると距離の違いに起因した空調能力を補う機能に差が生じる。そこで、距離の違いに起因して一方の空調能力の補償機能が小さくならないように、距離に応じた適切な風速及び/または風向の変更をシステム制御部30により設定する。このように設定することにより、異常空気調和機の発生したときの空気調和機能の低下の抑制を効果的に行うことができる。
システム制御部30は、空気調和機21〜29を複数のグループ内空気調和機として、これらグループ内空気調和機同士の通信を仲介しているとみなすことができる。その結果、複数のグループ内空気調和機の中で異常空気調和機と正常空気調和機とを特定することができる。例えば現在グループ化されている空気調和機21〜29のうちの空気調和機25を削減する場合には、リモートコントローラを使って通信部30cを介してシステム制御部30のメモリ30bの内容を書き換えるなどのグループの設定だけの簡単な操作で、異常空気調和機の発生に起因して空気調和機能が低下するのを適切に抑制することができるようになる。例えば図2の配置において異常空気調和機24が発生すると、空気調和機25が除去されていることをシステム制御部30がメモリ30bの内容によって認識して、空気調和機25の代わりに正常空気調和機21,27を使って異常空気調和機24の発生に起因して空気調和機能が低下するのを抑制することができる。
システム制御部30が異常空気調和機の発生に応答して正常空気調和機の能力を上げる制御を行うことができるように構成されていると、異常空気調和機の発生にともなって部屋RMの状態が不快な状態の方向に変化するのをフィードフォワード制御によって抑制できる。例えば部屋RMの室内温度が設定温度から乖離するのを緩和することができ、異常空気調和機の発生にともなうユーザの不快感を緩和することができる。
21〜29 空気調和機
30 システム制御部
31〜39 機器制御部
41〜49 圧縮機
51〜59 共通空間側ファン
61〜69 空調対象空間側ファン
71〜79 ルーバ
210 空調対象空間側熱交換器(利用側熱交換器の例)
220 共通空間側熱交換器(熱源側熱交換器の例)
350,350a〜350d 部屋側吹出口
410,420,430 機器制御部
Claims (9)
- 屋内の1つの空調対象空間の空調を行うために、前記空調対象空間の周囲の前記屋内に配置されている空調対象外の共通空間の空気との間で熱交換を行う空気調和システム(10)であって、
前記空調対象空間の空気と冷媒の熱交換を行う利用側熱交換器(210)、前記共通空間の空気と冷媒の熱交換を行う熱源側熱交換器(220)、及び前記利用側熱交換器と前記熱源側熱交換器を循環する冷媒を圧縮する圧縮機(41〜49)を有する空気調和機(21〜29)を複数備え、
前記複数の空気調和機の中に前記圧縮機を動かせない状態である異常空気調和機が発生していることを検知可能に構成され、前記異常空気調和機が発生したときには、前記異常空気調和機以外の正常空気調和機の風向及び/または風速を前記異常空気調和機が発生する前に比べて変更する制御を行うシステム制御部(30,410,420,430)をさらに備え、
前記システム制御部は、前記異常空気調和機から前記正常空気調和機までの距離に応じて前記正常空気調和機の風向及び/または風速の変更の程度を異ならせる、空気調和システム。 - 屋内の1つの空調対象空間の空調を行うために、前記空調対象空間の周囲の前記屋内に配置されている空調対象外の共通空間の空気との間で熱交換を行う空気調和システム(10)であって、
前記空調対象空間の空気と冷媒の熱交換を行う利用側熱交換器(210)、前記共通空間の空気と冷媒の熱交換を行う熱源側熱交換器(220)、及び前記利用側熱交換器と前記熱源側熱交換器を循環する冷媒を圧縮する圧縮機(41〜49)を有する空気調和機(21〜29)を複数備え、
前記複数の空気調和機の中に前記圧縮機を動かせない状態である異常空気調和機が発生していることを検知可能に構成され、前記異常空気調和機が発生したときには、前記異常空気調和機以外の正常空気調和機の風向及び/または風速を前記異常空気調和機が発生する前に比べて変更する制御を行うシステム制御部(30,410,420,430)をさらに備え、
前記複数の空気調和機は、グループ化されて互いに通信可能な複数のグループ内空気調和機を含み、
前記システム制御部は、前記複数のグループ内空気調和機同士の通信によって前記複数のグループ内空気調和機の中で前記異常空気調和機と前記正常空気調和機とを特定する、空気調和システム。 - 屋内の1つの空調対象空間の空調を行うために、前記空調対象空間の周囲の前記屋内に配置されている空調対象外の共通空間の空気との間で熱交換を行う空気調和システム(10)であって、
前記空調対象空間の空気と冷媒の熱交換を行う利用側熱交換器(210)、前記共通空間の空気と冷媒の熱交換を行う熱源側熱交換器(220)、及び前記利用側熱交換器と前記熱源側熱交換器を循環する冷媒を圧縮する圧縮機(41〜49)を有する空気調和機(21〜29)を複数備え、
前記複数の空気調和機の中に前記圧縮機を動かせない状態である異常空気調和機が発生していることを検知可能に構成され、前記異常空気調和機が発生したときには、前記異常空気調和機以外の正常空気調和機の風向及び/または風速を前記異常空気調和機が発生する前に比べて変更する制御を行うシステム制御部(30,410,420,430)をさらに備え、
前記複数の空気調和機は、それぞれ、前記共通空間から取り入れられる空気を前記熱源側熱交換器に流して再び前記共通空間に吹出させる共通空間側ファン(51〜59)を有し、
前記システム制御部は、前記異常空気調和機の発生に応答して前記正常空気調和機の前記圧縮機の運転周波数の増加及び/または前記共通空間側ファンの回転数の増加により前記正常空気調和機の能力を上げる制御を行う、空気調和システム。 - 屋内の1つの空調対象空間の空調を行うために、前記空調対象空間の周囲の前記屋内に配置されている空調対象外の共通空間の空気との間で熱交換を行う空気調和システム(10)であって、
前記空調対象空間の空気と冷媒の熱交換を行う利用側熱交換器(210)、前記共通空間の空気と冷媒の熱交換を行う熱源側熱交換器(220)、及び前記利用側熱交換器と前記熱源側熱交換器を循環する冷媒を圧縮する圧縮機(41〜49)を有する空気調和機(21〜29)を複数備え、
前記複数の空気調和機の中に前記圧縮機を動かせない状態である異常空気調和機が発生していることを検知可能に構成され、前記異常空気調和機が発生したときには、前記異常空気調和機以外の正常空気調和機の風向及び/または風速を前記異常空気調和機が発生する前に比べて変更する制御を行うシステム制御部(30,410,420,430)をさらに備え、
前記異常空気調和機は、前記空調対象空間から取り入れられる空気を前記利用側熱交換器に流して再び前記空調対象空間に吹き出させる空調対象空間側ファン(61〜69)を有し、
前記異常空気調和機は、前記圧縮機を動かすことができないけれども前記空調対象空間側ファンを動かせる場合には、前記空調対象空間側ファンを駆動する、空気調和システム。 - 屋内の1つの空調対象空間の空調を行うために、前記空調対象空間の周囲の前記屋内に配置されている空調対象外の共通空間の空気との間で熱交換を行う空気調和システム(10)であって、
前記空調対象空間の空気と冷媒の熱交換を行う利用側熱交換器(210)、前記共通空間の空気と冷媒の熱交換を行う熱源側熱交換器(220)、及び前記利用側熱交換器と前記熱源側熱交換器を循環する冷媒を圧縮する圧縮機(41〜49)を有する空気調和機(21〜29)を複数備え、
前記複数の空気調和機の中に前記圧縮機を動かせない状態である異常空気調和機が発生していることを検知可能に構成され、前記異常空気調和機が発生したときには、前記異常空気調和機以外の正常空気調和機の風向及び/または風速を前記異常空気調和機が発生する前に比べて変更する制御を行うシステム制御部(30,410,420,430)をさらに備え、
前記複数の空気調和機は、それぞれ、前記システム制御部と通信を行い、前記各空気調和機を制御するための機器制御部(31〜39)を有し、
前記複数の機器制御部は、運転中に、サーモオフ条件が満たされていない状態で前記圧縮機を停止する場合を異常により前記圧縮機を動かせなくなったと判断するように構成されている、空気調和システム。 - 前記システム制御部は、前記異常空気調和機が発生したときには、前記異常空気調和機が発生する前に比べて前記正常空気調和機の風向を前記異常空気調和機の方に向ける制御を行う、
請求項1から5のいずれか一項に記載の空気調和システム。 - 前記複数の空気調和機は、それぞれ、前記空調対象空間の天井に設置され、複数の吹出口(350a〜350d)を有し、前記複数の吹出口から同時に複数方向に調和空気を吹出せるように構成されている、
請求項1から6のいずれか一項に記載の空気調和システム。 - 前記システム制御部は、前記空調対象空間における前記複数の空気調和機の位置を特定する位置情報を設定可能に構成され、前記位置情報に基づいて、前記異常空気調和機以外の前記正常空気調和機の風向及び/または風速を前記異常空気調和機が発生する前に比べて変更する制御を行う、
請求項1から7のいずれか一項に記載の空気調和システム。 - 前記システム制御部は、前記異常空気調和機の近くの1または複数の前記正常空気調和機の風向及び/または風速を変更する、
請求項8に記載の空気調和システム。
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