JP3739199B2 - 電子または電気機器 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、電源の制御回路を備えたAV機器や洗濯機等の電子または電気機器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、洗濯機の電源制御装置としては、特許第2523798号等に開示されたような技術が知られている。これは、電源プラグをコンセントに差し込むと、制御回路に交流電源が接続されて制御回路が動作状態となり、その後運転開始指示により負荷回路と交流電源間に設けたリレー接点が閉じて、負荷回路に交流電源が供給されるものである。
【0003】
運転終了時の自動電源OFF、または使用者による電源OFFが指示された場合は、制御回路によりリレー接点が開成され、負荷回路への交流電源の供給を遮断するが、制御回路には電源プラグを抜かない限り交流電源を供給し続ける構成になっている。
【0004】
上記電源制御装置においては、運転終了後等の電源を切った状態の待機時においても制御回路へ交流電源を供給しているため、少量ではあるが電力を消費し続けている。近年、一般家庭における洗濯機等の電気機器でもマイコン内蔵のものが増えており、これらの機器は電源に接続しただけで電力の消費を伴う待機電力が発生し、その合計は無視できない値になってきている。将来、電力の供給不足が生じることを考慮して、エネルギーの消費を削減するため、上記のような待機電力をも削減する必要がある。
【0005】
上記のような問題点を考慮して、洗濯機の待機時に洗濯モータ等の負荷回路とこれを制御する制御回路への電力供給を遮断し消費電力をゼロにする電源制御装置が、特願平9−051379号公報で開示されている。ここで開示されている電源制御装置のブロック図を図7に示す。
【0006】
図7において、待機時の消費電力をゼロにするための制御に関わりのある回路部分についてのみ説明する。この回路において、常開のプッシュスイッチからなる電源スイッチ3が押圧されると、電源スイッチ3は閉成され、交流電源4が制御回路2に接続される。よって、制御回路2が動作状態となる。制御回路2が動作を開始すると、電源リレー接点5が閉成され電源スイッチ3の押圧をやめる(指をはなす)と電源スイッチ3は開成状態に復帰する。
【0007】
制御回路2による動作の全工程が終了すると、もしくは制御回路2の動作中に電源スイッチ3が押圧されると、負荷動作が停止した後、電源リレー接点5は開成される。そして、押圧をやめると電源スイッチ3は開成状態に復帰する。このように、洗濯動作の終了後は全ての回路が交流電源4より遮断されるので、待機時の消費電力はゼロとなる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術の特願平9−051379号公報に開示されている電源制御装置においては、電源リレー接点5の閉成時、開成時に動作音がするため、静粛性に欠ける。また、電源を投入してから(制御回路2を動作状態にしてから)所定時間放置状態になる予約タイマーを用いた場合には、制御回路2を動作状態に保つため電源リレー5を閉成状態に保つ必要がある。よって、この場合は待機時に電力が消費され続ける。
【0009】
本発明は、上記問題点を鑑みて、洗濯機等の電子又は電気機器において、待機時における消費電力をなくすとともに電源スイッチ操作時及び負荷回路動作終了時に電源リレーにより発生する動作音を除去することを目的とする。さらに、予約待機時における消費電力を削減することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、第1の回路、第2の回路、電源とが直列に接続され、第1の回路は電子または電気機器本体の負荷回路とこれを制御する制御手段との並列回路であり、第2の回路は常開のプッシュスイッチからなる電源スイッチ手段と半導体素子からなる第1のスイッチング素子との並列回路でありかつ第1の回路と前記電源との接続・遮断を切り替える回路である電子または電気機器において、第1のスイッチング素子と電源スイッチ手段は閉成状態のときは第1の回路と前記電源とを接続するものであり、前記制御手段は前記電源スイッチ手段の操作に応答して第1のスイッチング素子を開閉切り替えするとともに、さらに第2の回路には第1のスイッチング素子よりも通電容量の小さい半導体素子からなる第2のスイッチング素子が並列に配されており、第2のスイッチング素子は閉成状態のときは第1の回路と前記電源とを接続するものであり、前記制御手段は前記電源スイッチ手段の操作に応答していずれのスイッチング素子も開成状態のときはまず第2のスイッチング素子を閉成状態にし前記負荷回路を動作させるときは第1のスイッチング素子を閉成状態にした後第2のスイッチング素子を開成状態にし、少なくとも一方のスイッチング素子が閉成状態のときは閉成状態のスイッチング素子を開成状態にする構成とする。
【0011】
上記構成においては、制御手段が通電されていない状態、すなわちスイッチング素子とスイッチがともに開成状態のときに、電源スイッチ手段を閉成状態すなわち押圧(操作)すると、電源と制御手段が接続され、制御手段が動作状態になる。制御手段が動作を開始すると、制御手段は第1のスイッチング素子を閉成状態(ON)とし、電源スイッチ手段が開成した状態に復帰しても第1のスイッチング素子を介して制御手段に電源が接続されている。第1のスイッチング素子は、制御手段よりOFFするための信号が発生されるまでON状態を保持する。従って、電源スイッチ手段が一旦閉成された後開成されても、制御手段は動作を維持することができ、負荷回路を動作させることができる。
【0012】
制御手段の動作中に電源スイッチ手段が押圧されると、制御手段は第1のスイッチング素子を開成(OFF)するための信号を出力し、第1のスイッチング素子をOFFさせる。以上の動作において、スイッチング素子は半導体素子よりなるので、スイッチング素子の開閉動作に伴う不快な機械音は発生しない。
【0014】
いずれのスイッチング素子も開成状態すなわち制御手段に通電されていない状態で電源スイッチ手段が操作されると、電源と制御手段が接続され制御手段が動作状態となる。制御手段が動作を開始すると、まず第2のスイッチング素子を閉成するので、電源スイッチ手段が開成状態に復帰しても第2のスイッチング素子を介して制御手段に電源が接続されている。このとき負荷回路は動作していないので、第2のスイッチング素子の通電容量は少なくてすむし、これを制御する電流も小さい。例えば、第2のスイッチング素子のみ閉成された状態で負荷回路動作の予約待機をする場合は、先述のように消費電力が削減される。
【0015】
負荷回路が動作する際には、制御手段はモーター等の負荷に応じた容量を有する第1のスイッチング素子を閉成し、第2のスイッチング素子を開成する。この状態で、負荷回路を動作させることができるようになる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、図面とともに本発明の実施形態を説明する。
【0018】
(実施形態1)
図1は本発明を洗濯機に適用した実施形態1のブロック図であり、図7に示す従来例に対応する部分には同一符号を付す。図1において、負荷回路1と制御回路2からなる第1の回路と、第1の半導体スイッチング素子16と電源スイッチ3からなる第2の回路と、交流電源4は直列に接続されている。また、第1の回路内において、負荷回路1と制御回路2は並列に接続され、第2の回路内において第1の半導体スイッチング素子16と電源スイッチ3は並列に接続されている。
【0019】
負荷回路1は、排水弁7、給水弁8および洗濯機モーター9より成る負荷10と、負荷10を制御する負荷制御素子群11で構成される。図中、12は制御回路2に対して負荷10の制御状態を指示する制御指示装置であり、13は制御指示装置12より指示された洗濯機の制御状態を表示する表示装置、14は電源スイッチ3の開閉状態を検出する検出回路、17は制御回路2からの制御信号により、第1の半導体スイッチング素子16をON/OFF制御する第1の半導体スイッチング素子制御回路である。制御回路2、制御指示装置12、表示装置13、電源スイッチ開閉検出回路14、第1の半導体スイッチング素子制御回路17を合わせて制御手段ということにする。
【0020】
図1に示す構成によれば、常開のプッシュスイッチより成る電源スイッチ3を押圧すると、該電源スイッチ3は閉成し、交流電源4と制御回路2を接続して制御回路2を動作状態にする。制御回路2は、動作を開始すると、第1の半導体スイッチング素子制御回路17に対して第1の半導体スイッチング素子16をONすべく制御電流を出力するよう信号を供給する。そして、第1の半導体スイッチング素子16はONとなる。
【0021】
第1の半導体スイッチング素子16がONすると、電源スイッチ3の押圧が解除され、該電源スイッチ3が開成状態に復帰しても、第1の半導体スイッチング素子16を介して制御回路2と負荷回路1に交流電源4が供給される。上記のような第1の半導体スイッチング素子16のON状態は、制御回路2から第1の半導体スイッチング素子16をOFFするための信号が第1の半導体スイッチング素子制御回路17に出力されるまで自己保持される。
【0022】
従って、電源スイッチ3が一旦閉成されると、その後開成されても制御回路2は動作状態を維持することができる。制御回路2は負荷回路制御素子群11を制御して負荷10を動作させ、また制御指示装置12からの入力、および表示装置13への出力を可能にし、一連の洗濯機の動作が行える状態となる。
【0023】
制御指示装置12からの入力により、例えば洗い、すすぎ、脱水等の一連の洗濯動作が開始され、実行されて、全工程を終了すると、制御回路2は第1の半導体スイッチング素子制御回路17に、第1の半導体スイッチング素子16をOFFさせるべく信号を出力する。そして、第1の半導体スイッチング素子16はOFFとなる。これにより、交流電源4は制御回路2と負荷回路1より遮断され、一連の洗濯動作が終了する。そして、この洗濯動作の終了後は、洗濯機の消費電力をゼロにすることができる。
【0024】
また、制御回路2の動作中に電源スイッチ3を閉成すると、電源スイッチ3の開閉を検出する検出回路14がこれを検出し、制御回路2に検出信号を伝える。制御回路2は上記検出信号を受けて、負荷回路が動作中であればこれを停止させた後第1の半導体スイッチング素子制御回路17に、第1の半導体スイッチング素子16をOFFさせるべく信号を出力する。そして、第1の半導体スイッチング素子16はOFFとなる。
【0025】
第1の半導体スイッチング素子16のOFFにより、制御回路2と負荷回路1が交流電源4から遮断され、洗濯機の消費電力がゼロになる。以上のように、本実施形態のスイッチング素子16は半導体素子からなるため、スイッチング素子の切り替え動作において不快な機械音は発生しない。
【0026】
図2は、本実施形態のフローチャートである。以下、このフローチャートを用いて説明する。ステップS1で電源スイッチ3を押圧すると、ステップS2で制御回路2が動作を開始し、ステップS3で第1の半導体スイッチング素子16をONする。次に、ステップS4で電源スイッチ3の開閉を判断し、閉成ならば開成信号を待つステップへ戻り、開成ならば次のステップS5へ移り、電源スイッチ3が開いているとステップS6へ進み洗濯工程の指示を待つ。
【0027】
上記ステップS5で、電源スイッチ3が閉成していることを示す閉成信号の入力が行われると開成信号を待つステップS13へ移行し、開成信号が入力されればステップS10で第1の半導体スイッチング素子16をOFFする。ステップS6で、洗濯工程のスタートの指示が制御装置12で行われると、一連の工程が開始されるステップS7へ移る。一定時間経過後に運転を開始する予約運転が指示された場合は、一定時間経過後にステップS7へ移行する。
【0028】
ステップS8で洗濯工程を実行中に電源スイッチ3を閉成する閉成信号が入力されると、制御回路2ではまずステップS12で負荷回路素子群11の制御により負荷回路10の停止を行う。そして、次にステップS13で電源スイッチ3が開成したことを示す開成信号が入力されるのを待ち、この開成信号が入力されるとステップS10で第1の半導体スイッチング素子16をOFFする。
【0029】
ステップS8で電源スイッチが開成していることを検出すると、次のステップS9へ進み、洗濯工程が終了したか否かを判断する。洗濯工程が終了していない場合はステップS8へ戻る。洗濯工程が終了した場合は、ステップS10へ進み第1の半導体スイッチング素子16をOFFする。
【0030】
(実施形態2)
図3は本発明を洗濯機に適用した実施形態2のブロック図であり、図1に対応する部分には同一符号を付し説明を省略する。本実施形態の実施形態1と相違する点は、第1の半導体スイッチング素子16よりも通電容量が小さい第2の半導体スイッチング素子18が第1の半導体スイッチング素子16に並列接続され、さらに第2の半導体スイッチング素子18に制御電流を与える第2の半導体スイッチング素子制御回路19が制御手段に構成されている点である。
【0031】
第1の半導体スイッチング素子16と第2の半導体スイッチング素子18がともにOFFすなわち制御回路2と負荷回路1が交流電源4から遮断された状態で電源スイッチ3を押圧して閉成すると、前述のように制御回路2が動作を開始する。制御回路2は、動作を開始すると、第2の半導体スイッチング素子制御回路19に第2の半導体スイッチング素子18をONさせるべく信号を供給する。そして、第2の半導体スイッチング素子18はONとなる。
【0032】
制御回路2は、第2の半導体スイッチング素子18のON状態を自己保持する。第2の半導体スイッチング素子18は、負荷回路1の動作時にON状態となるものではないので、通電電流定格は少なくてすむし、これを制御する電流も少なくてすむ。
【0033】
制御指示装置12からの入力により、例えば洗い、すすぎ、脱水等の一連の洗濯動作が開始されると、制御回路2は、まず、負荷10の電流に見合った定格の第1の半導体スイッチング素子16をONさせるべく第1の半導体スイッチング素子制御回路17に信号を出力し、第1の半導体スイッチング素子16はONされる。次に、第2の半導体スイッチング素子18をOFFさせるべく第2の半導体スイッチング素子制御回路19に信号を出力し、第2の半導体スイッチング素子18はOFFされる。
【0034】
これにより、制御回路2は第1の半導体スイッチング素子16を介して動作状態を自己保持するとともに、負荷回路制御素子群11を制御して負荷10を動作させ、一連の洗濯動作を行う。以上のような構成により、本実施形態においては、実施形態1の効果に加えて、例えば一定時間経過後に洗濯動作を開始する予約運転待機時の半導体スイッチング素子の制御電流を削減でき、消費電力を削減することができる。
【0035】
図4は、本実施形態のフローチャートである。図2と相違する部分のみを説明する。ステップS2で制御回路2が動作を開始すると、ステップS31で第2の半導体スイッチング素子18をONする。ステップS6で洗濯工程のスタート指示が行われると、ステップS61で第1の半導体スイッチング素子16をONとし、ステップS62で第2の半導体スイッチング素子18をOFFとし、ステップS7の洗濯工程に移行する。
【0036】
尚、ステップS6で一定時間経過後の運転を開始する予約運転が指示された場合は、一定時間経過後にステップS61へ移行する。ステップS9で洗濯工程が終了したと判断された場合は、ステップS11でON状態である第1の半導体スイッチング素子16をOFFする。ステップS15で電源スイッチが開成したらステップS11で第1の半導体スイッチング素子16または第2の半導体スイッチング素子18の内、ON状態にあるスイッチング素子をOFFとする。
【0037】
(実施形態3)
図5は本発明を洗濯機に適用した実施形態3のブロック図であり、図1に対応する部分には同一符号を付し説明を省略する。本実施形態においては、実施形態1の第1の半導体スイッチング素子16と第1の半導体スイッチング素子制御回路17として、具体的にトライアック16aとトライアック16aのゲートを駆動するゲート駆動回路17aが用いられている。その他の構成は、実施形態1と同様である。
【0038】
ゲート駆動回路17aによりゲートがOFFされた状態すなわち制御回路2と負荷回路1が交流電源4から遮断された状態で電源スイッチ3を押圧して閉成すると、前述のように制御回路2が動作を開始する。制御回路2は、動作を開始すると、ゲート駆動回路17aにトライアック16aをON状態とさせるべく信号を供給し、トライアック16aはON状態とされる。制御回路2は、トライアック16aのON状態を自己保持する。
【0039】
尚、制御回路2は、トライアック16aをON状態に自己保持するため、具体的にはゲートを交流電源4電流のゼロ点を挟んでONとなるように駆動させる。ゲート駆動回路17aのタイミングチャートを例示する。図6(a)を電源電流の波形図とする。このとき、ゲート駆動回路17aによるゲート駆動のタイミングを例えば図6(b)に示す波形図のようにする。このようにゲートを駆動することで、トライアック16aはOFFされることなくON状態を継続する。
【0040】
本実施形態においては、パルスでゲートを駆動するので、トライアック16aをON状態に保持するための消費電力が削減される。勿論、このことは、予約運転待機中の消費電力を削減することにもなる。その他の制御方法は、実施形態1と同様なので説明を省略する。
【0041】
以上の説明は、本発明を洗濯機に適用した場合について述べたものであるが、本発明は、一般の電気機器は勿論のことAV機器等の電子機器にも適用することができる。また、実施形態では電源に交流電源を用いたものを示しているが直流電源でも同様に実施することができる。
【0042】
【発明の効果】
本発明は、以上の構成であるので、電源投入時には電源スイッチを介し制御手段に通電し、その後は制御手段によって制御される半導体スイッチング素子により通電を保持し、負荷の動作が終了または中断すると半導体スイッチング素子をOFFして負荷及び制御手段への全ての電源を遮断するので待機電力をゼロにすることができるとともに、半導体スイッチング素子には機械式の接点を使用しないので、開閉時に不快な機械音が発生しない。
【0043】
また、負荷が動作していない場合は、通電電流定格の小さい半導体スイッチング素子で制御手段の動作状態を保持するので、半導体スイッチング素子の制御電流が低減でき、負荷が動作していないとき例えば一定時間経過後に洗濯工程の運転がスタートする予約運転の待機中の消費電力が低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施形態1のブロック図。
【図2】 実施形態1のフローチャート。
【図3】 実施形態2のブロック図。
【図4】 実施形態2のフローチャート。
【図5】 実施形態3のブロック図。
【図6】 実施形態3を説明するための波形図。
【図7】 従来例のブロック図。
【符号の説明】
1 負荷回路
2 制御回路
3 電源スイッチ
4 交流電源
5 電源リレー接点
7 排水弁
8 給水弁
9 モーター
10 負荷
11 負荷制御素子群
12 制御指示装置
13 表示装置
14 電源スイッチ開閉検出回路
15 電源リレー制御コイル
16 第1の半導体スイッチング素子
17 第1の半導体スイッチング素子制御回路
18 第2の半導体スイッチング素子
19 第2の半導体スイッチング素子制御回路
16a トライアック
17a ゲート駆動回路
Claims (2)
- 第1の回路、第2の回路、電源とが直列に接続され、第1の回路は電子または電気機器本体の負荷回路とこれを制御する制御手段との並列回路であり、第2の回路は常開のプッシュスイッチからなる電源スイッチ手段と半導体素子からなる第1のスイッチング素子との並列回路でありかつ第1の回路と前記電源との接続・遮断を切り替える回路である電子または電気機器において、
第1のスイッチング素子と電源スイッチ手段は閉成状態のときは第1の回路と前記電源とを接続するものであり、前記制御手段は前記電源スイッチ手段の操作に応答して第1のスイッチング素子を開閉切り替えするとともに、
さらに第2の回路には第1のスイッチング素子よりも通電容量の小さい半導体素子からなる第2のスイッチング素子が並列に配されており、第2のスイッチング素子は閉成状態のときは第1の回路と前記電源とを接続するものであり、前記制御手段は前記電源スイッチ手段の操作に応答していずれのスイッチング素子も開成状態のときはまず第2のスイッチング素子を閉成状態にし前記負荷回路を動作させるときは第1のスイッチング素子を閉成状態にした後第2のスイッチング素子を開成状態にし、少なくとも一方のスイッチング素子が閉成状態のときは閉成状態のスイッチング素子を開成状態にすることを特徴とする電子または電気機器。 - 前記負荷回路の動作の予約待機時に第2のスイッチング素子は閉成状態となり第1のスイッチング素子は開成状態となることを特徴とする請求項1に記載の電子または電気機器。
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