JP4366543B2 - ガス詰め充填機 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明はガス詰め充填機に関し、より詳しくはスニフト時にガス通路から容器内に排出されるガスによって起こる液の発泡を回避するガス詰め充填機に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、ガス詰め充填機として、ガスと液とを貯留する貯留タンクと、この貯留タンクに接続された充填バルブと、この充填バルブの下方に設けられて、容器を載置する載置台と、液の充填量を検出する充填量検出手段とを備え、
上記充填バルブは、上記貯留タンクに連通されてガスを供給するガス通路と、このガス通路を開閉するガスバルブと、上記貯留タンクに連通されて液を供給する液通路と、この液通路を開閉する液バルブとを備え、
さらに上記充填量検出手段からの信号を入力して容器内の充填量が所定量となったら上記液バルブを閉じる制御装置とを備えたものは知られている。
そして従来一般に、この種のガス詰め充填機では、充填バルブの液通路を外部に連通させるスニフト通路を設け、具体的には液バルブよりも下流側において液通路に連通するスニフト通路を設けるとともに、該スニフト通路にこれを開閉するスニフトバルブを設けている(特開平8-295396号公報)。
すなわち、この種のガス詰め充填機では高圧状態で充填を行なっているために、容器内の圧力を一気に低下させると内容液が発泡してしまうことから、スニフトバルブにより容器内の圧力を徐々に下げて発泡を回避するようにしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のスニフト構成ではスニフトに時間を要することから充填機の処理能力が損なわれていた。
本発明はそのような事情に鑑み、発泡に至る1次原因を解明し、かつその1次原因を解消することで、従来に比較してスニフト時間を短縮して処理能力に優れたガス詰め充填機を提供するものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明では、上記ガス詰め充填機と同一の構成を有するガス詰め充填機において、
上記ガスバルブよりも下流側のガス通路に接続されて該ガス通路内のガスを外部に排出させる第1スニフト通路を設けるとともに、該第1スニフト通路にこれを開閉する第1スニフトバルブを設け、また上記充填バルブに容器内に連通して該容器内のガスを外部に排出させる第2スニフト通路を設けるとともに、該第2スニフト通路にこれを開閉する第2スニフトバルブを設け、
さらに上記第1スニフトバルブの開口面積を第2スニフトバルブの開口面積よりも大きく設定するとともに、上記第1スニフトバルブを第2スニフトバルブと同時かそれよりも早く開放させるように設定し、
また上記制御装置により、上記容器内の液面がガス通路の下端に到達する前に液バルブを閉じて液の充填を停止させるように設定したものである。
【0005】
【作用】
上述した構成によれば、ガス通路に設けた第1スニフト通路を第1スニフトバルブにより外部に開放させれば、該第1スニフト通路を介してガス通路内に残留するガスおよび容器に残留するガスを放出することができる。
このとき、ガス通路の下端、すなわちガス通路の開口部に対して液はそれよりも下方で充填を停止されているので、ガス通路内に液を吸い込むことなく容器内に残留するガスだけを外部に放出することできる。このとき、ガス通路の開口部と液面との間に充分な空寸を設定しておくのが望ましい。
すなわち、充填バルブの液通路にスニフト通路を設けていた従来では、液の発泡の原因は容器内の圧力低下の進行と密接な関係があると考えられていたが、実際には圧力低下の進行による発泡よりも先にガス通路内から容器内に排出されるガスが原因で発泡に至ることが今回解明されたからである。
したがって、本発明のようにガス通路からガスを排出することによって発泡の1次原因を回避することができるので、従来に比較してスニフトバルブの開口面積を大きく設定して処理能力を向上させることができる。
【0006】
【実施例】
以下図示実施例について本発明を説明すると、図1において、1は本発明を適用した回転式ガス詰め充填機であって、該回転式ガス詰め充填機1は回転自在に設けた回転体2を備えており、この回転体2の円周方向等間隔位置に充填液を充填するための充填バルブ3と、各充填バルブ3の下方位置で容器4を載置するための載置台5が設けられている。
図2に示すように、上記各充填バルブ3は、上部板6に下方を向けて取付けられ、他方、載置台5は図示しない下部板に連結された昇降機構のシリンダピストン7上端に上方を向けて取付けられており、この昇降機構により昇降されるようになっている。
【0007】
上記各充填バルブ3は、図3に示すように、上部板6に連結した概略筒状のハウジング10と、このハウジング10の段付孔10A内に昇降自在に設けられ、後に詳述するシリンダ機構11により昇降される中空の液バルブ12と、この液バルブ12の外周とハウジング10の内周との間に形成された液通路13と、この液バルブ12の軸部に形成されてガス通路14の一部を構成する貫通孔12aとを備えている。そして、上記ハウジング10の段付孔10Aの段部を弁座15とするとともに、上記液バルブ12の下端にリング状の弾性素材からなる弁体16を取付け、該弁体16を上記弁座15に接離させることにより、液通路13を開閉することができるようにしている。
【0008】
上記シリンダ機構11は、ハウジング10の上端に連結された概略筒状のシリンダハウジング20と、このシリンダハウジング20の軸部に形成した段付孔20Aと、この段付孔20A内の中間の中径部20aと下方の小径部内20bに気密を保持して摺動自在に嵌合されたピストン21とを備えており、上記小径部20bを貫通して下方に伸びるピストン21の下端に上記液バルブ12を連結している。
また上記ピストン21の小径な上端は、シリンダハウジング20の上端を封鎖する蓋部材22を気密を保持して摺動自在に貫通させて上方に突出させている。
そして上記ピストン21の中間部外周に設けられて、該ピストン21とシリンダハウジング20の中径部20aとをシールするシール部材23と上記蓋部材22の内周面に設けられて、該蓋部材22とピストン21とをシールするシール部材24との間に密閉した空間を形成し、この空間を第1圧力室25とするとともに、該第1圧力室25を図示しない切換弁を介して圧力流体供給源に連通させている。
また上記シール部材23とシリンダハウジング20の小径部20bに設けられて、該小径部20bとピストン21とをシールするシール部材26との間に密閉された空間を形成し、この空間を第2圧力室27とするとともに、該第2圧力室27を図示しない切換弁を開して上記圧力流体供給源に連通させている。
これにより上方の第1圧力室25を圧力流体供給源に連通させ、下方の第2圧力室27を大気に連通させた場合には、ピストン21および液バルブ12は下降するので、弁体16が弁座15に着座して液通路13を閉鎖するようになる。
他方、上方の第1圧力室25を大気に連通させ、下方の第2圧力室27を圧力流体供給源に連通させた場合には、ピストン21および液バルブ12は上昇するので、弁体16が弁座15から離座して液通路13を開放するようになる。
なお、上記切換弁は後に詳述する制御装置28により切換制御されるようになっている。
【0009】
上記ハウジング10と液バルブ12との間に形成した液通路13は、ハウジング10に接続したパイプ30を介してリング状の貯留タンク31に連通させてあり、このパイプ30は実質的に液通路13の一部を構成している。
また上記液バルブ12とピストン21との間にベローズ32の内周面を液密を保持して挟持させるとともに、このベローズ32の外周部をハウジング10とシリンダハウジング20との間で液密を保持して挟持させており、このベローズ32も液通路13の一部を構成するものである。
そして上記パイプ30には、充填液の流量を測定する充填量検出手段としての流量計33が設けられており、この流量計33で検出された検出値を上記制御装置28に入力するようになっている。
なお充填量検出手段は上記流量計に限定されるものではなく、容器内に充填される充填液の液面を検出するレベルセンサ等であってもよい。
【0010】
次に上記ピストン21の軸部には、液バルブ12の貫通孔12aに連通する同径の貫通孔21aが形成されるとともに、該ピストン21の上端にはその一端が貯留タンク31に接続されるパイプ34の他端が接続されており、該パイプ34、ピストン21の貫通孔21aおよび液バルブ12の貫通孔12aとで貯留タンク31内上部の炭酸ガスを供給するガス通路14を構成している。
上記パイプ34は、フレキシブルホースで構成されており、これにより昇降するピストン21に合わせて動くことができるようになっている。
図2に示すように、上記パイプ34の途中には上記制御装置28によって切換制御されるガスバルブ35が設けられており、該ガスバルブ35を開放した際にはガス通路14を介して貯留タンク31内の炭酸ガスを容器4内に供給するとともに、ガスバルブ35を閉鎖した際には該ガスバルブ35の手前側で炭酸ガスを遮断するようになっている。
また上記ガスバルブ35の下流側には、充填が終了した後に加圧状態にある容器4内の炭酸ガスを大気に逃がすための第1スニフト通路36と、この第1スニフト通路36に設けられて、上記制御装置28により開閉される第1スニフトバルブ37が設けられており、該第1スニフトバルブ37をカウンタープレッシャー時および充填時には閉鎖し、スニフト時には開放させるようになっている。
さらに上記ハウジング10の下方位置には、弁座15よりも下流側で液通路13に連通されて容器4内の炭酸ガスを大気に逃がす第2スニフト通路38と、この第2スニフト通路38に設けられて、上記制御装置28によって開閉される第2スニフトバルブ39が設けられており、第2スニフトバルブ39をカウンタープレッシャ時および充填時には閉鎖し、スニフト時には開放させるようになっている。
【0011】
上記制御装置28には、図示しないが載置台5を昇降させる昇降機構の高さ位置を検出する昇降位置検出器と、回転体2の回転位置を検出するロータリエンコーダとからそれぞれ検出値を入力されるようになっており、該制御装置28は、容器4の供給位置Aにおいて昇降位置検出器で載置台5が所定の上昇位置よりも上昇したときには容器4無しと判定してその後のカウンタープレッシャおよび充填を回避するようになっている。
他方制御装置28は、供給位置Aにおいて存在を確認していた容器4が充填開始位置C以降に存在が確認されなくなったとき、より具体的には充填開始位置C以降に載置台5の高さが所定位置よりも上昇した際には容器4が破損したと判定して図示しない水噴射手段を作動させて載置台5上から容器の破片を除去するようになっている。
【0012】
次に上記ハウジング10には、容器4の口部を保持して、該口部を充填バルブ3の直下位置に案内するガイドコーン44が昇降可能に設けられている。
上記ガイドコーン44は、ハウジング10の外側に摺動自在に設けられて、鉛直方向に昇降する昇降ロッド45と、この昇降ロッド45の下端に設けられて、容器4の口部を保持する環状のガイド部46と、昇降ロッド45の下端に設けられて、回転体2の同心上に設けた円弧状のカム部材47に係合するカムフォロワ48とを備えており、該カムフォロワ48がカム部材47に係合しているときにはガイド部46を上昇位置に位置させることができるようになっている。
ところで上記載置台5には、容器4の首部に係合するネックガイド49が設けられており、このネックガイド49によって供給スターホイール55から供給される容器4の暫定的な位置決めを行なうとともに、充填時には首部を下から支持するようになっている。
【0013】
以上の構成において、図示しない洗浄装置からコンベア56上に供給された容器は、このコンベア56の下流側に設けたタイミングスクリュウ57により所定の間隔に分離された後、供給スターホイール55を介してガス詰め充填機1の各載置台5上に順次供給されるようになっている。
容器4を載置した載置台5とこの上方に位置する充填バルブ3とは回転体2の回転に伴って同期して時計方向に回転されるようになっており、該載置台5および充填バルブ3が拘束位置Bに位置すると、それまでカム部材47に係合して上方位置に位置していたガイドコーン44が降下してガイド部46が容器4の口部に嵌合される。
このようにガイド部46が容器4の口部に嵌合されたら、昇降機構が作動されて載置台5を上昇させるようになっており、これにより容器4はガイド部46、昇降ロッド45およびカムフォロワ47を押上げながらテーパ状の内周面を有するガイド部46により充填バルブの真下にセンタリングされる。そして上記昇降機構は、ガイドコーン44を充填バルブ3のハウジング10下端に液密を保持することができる力で圧接させて上昇位置で停止する。
この状態では、ガイド部46材の内側に設けたシール部材50によりハウジング10の下端と容器4の口部との間がシールされており、それにより容器4内は完全に密閉される一方、液バルブ12の先端、すなわちガス通路14の先端が容器4内に挿入される。
そして、この状態からさらに回転体2が回転されて容器4を供給された載置台5および充填バルブ3がカウンタープレッシャー開始位置Cに位置したことがロータリエンコーダから入力されると、制御装置28はそれまで閉鎖していたガスバルブ35を開放させて容器4内に炭酸ガスを供給する。
このとき、上記制御装置28は同時に第2スニフトバルブ39を開放させて容器4内のエアを追出すことで完全に容器4内を炭酸ガスに置き換えるようになっている。
なお、充填液によっては必ずしも完全に炭酸ガスに置き換える必要はなく、空気が存在していても問題のない充填液については第2スニフトバルブ39を開放させる必要はない。
そして回転体2がさらに回転されて載置台5および充填バルブ3が充填開始位置Dに位置すると、制御装置28は、ガスバルブ35と第2スニフトバルブ39とを閉鎖して置換を停止し、他方シリンダ機構11の第1圧力室25を大気に開放させるともに第2圧力室27に圧力流体を供給してピストン21および液バルブ12を上昇させる。
これにより液バルブ12の弁体16がハウジング10の弁座15から離座するので、該弁体16と弁座15との間を介して充填液が下方に流れ落ちるようになる。このとき、充填液は液バルブ12の外周面を伝わりながら流れ落ちるが、やがて充填液は充填バルブ3の下端に設けたテーパ状のスプレッダによって360度周囲に拡散されることで容器4の内周面を伝って充填されるようになっている。
このように充填開始位置Dにおいて充填が開始された容器4は、その後充填終了位置Eに位置するまでに充填が完了するようになっており、この間制御装置28は各流量計33から入力される流量をそれぞれ連続して監視して所定の供給量に達したものについては、シリンダ機構11の第2圧力室27の圧力流体を逃がすとともに第1圧力室25に圧力流体を供給してピストン21および液バルブ12を下降させる。
これにより、液バルブ12の弁体16がハウジング10の弁座15に着座して液通路13を閉鎖するので、充填液の充填は終了される。この際、充填液は予めガス通路14の下端、すなわち開口部よりも下方で停止されており、本実施例では図3に示すようにガス通路14の下端と充填液との間に充分な空寸を設定しており、これによりガス通路14の開口部から吸い出される炭酸ガスの影響をより小さくしている。
そして、充填が終了してスニフト開始位置Fに充填バルブ3および載置台5が位置すると、制御装置28は第1スニフトバルブ37を先に開放させてから第2スニフトバルブ39をこれよりも後に開放させて容器4内の圧力を低下させ、この状態でスニフト終了位置Gに位置したら両スニフトバルブ37、39を閉鎖してスニフトを停止させる。
その後、載値台5および充填バルブ3が移動して降下位置Hに位置したら、制御装置28は昇降機構を作動させて載置台5および容器4を下降させ、他方ガイドコーン44はカム部材47に係合されて上昇されるようになっており、これにより容器4は下流側の排出位置Iにおいて排出スターホイール58を介して排出されるようになっている。
【0014】
ところで従来では、本発明の第2スニフト通路38および第2スニフトバルブ39が設けられている位置に同様にスニフト通路およびこれを開閉するスニフトバルブを設け、このスニフトバルブを開放させることで加圧状態にある充填後の容器内の圧力を徐々に低下させるようにしていた。
しかしながら、この構成では、ガス通路内に残留する炭酸ガスが容器内に排出されて液面に衝撃を与えてしまうことになるが、このことについては全く考慮されていなかった。その結果、従来では単にスニフト通路の径を小さく形成することで静かに炭酸ガスを放出させるようにしていたため、スニフトに時間がかかっていた。
このような従来に対して本発明では、充填が終了すると、制御装置28は先ず第1スニフトバルブ37を開放させ、その後に第2スニフトバルブ39を開放させるようになっており、これによりガス通路14内に残留する炭酸ガスを第1スニフト通路36を介して大気に放出し、他方容器4内の炭酸ガスを第2スニフト通路38を介して大気に放出している。
このとき、第1スニフトバルブ37を第2スニフトバルブ39よりも先に開放させるのは、ガス通路14内の炭酸ガスが容器4内に排出されるのを防止するためであり、このようにガス通路14から容器4内に排出される炭酸ガスを防止することで従来よりも圧力の低下ペースを速く設定しても問題なく発泡を回避することができるのである。
すなわち、従来ではガス通路14内に残留するガスについては全く考慮されておらず、充填液が発泡するのは容器4内の圧力低下の進行が速すぎるために起こるものと考えられていたが、実際には上述したようにガス通路14内から容器4内に排出される炭酸ガスが1次原因であり容器4内の圧力低下の進行による発泡はこれよりも後の段階で起こるのである。
したがって、本実施例のように1次原因であるガス通路14から容器4内に排出される炭酸ガスを防止すれば、2次原因である圧力低下の進行による発泡限界まで圧力低下の進行を速くすることができるので、スニフト時間が短縮して処理能力を向上させることができる。
【0015】
なお、上記実施例では第1スニフトバルブ37を第2スニフトバルブ39よりも先に開放させていたがこれに限定されるものではなく、第1スニフトバルブ37の開口面積を第2スニフトバルブ39の開口面積よりも大きく設定すれば両バルブを同時に開放させるようにしてもよい。
さらに上記実施例では、ガス通路14内に残留するガスが容器4内に吹き出さないようにしていたが、充填液によっては多少の残留ガスが容器4内に吹き出してもよいが、その際には充分にガスの吹き出しの勢いを弱くしておかなければならない。
【0016】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、従来に比較してスニフト時間を短縮して処理能力を向上させることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を概略平面図。
【図2】充填バルブ3および貯留タンク31を示す断面図。
【図3】液バルブ12の要部を示す拡大断面図。
【符号の説明】
1…ガス詰め充填器 3…充填バルブ
5…載置台 13…液通路
14…ガス通路 28…制御装置
31…貯留タンク 33…流量計
36…第1スニフト通路 37…第1スニフトバルブ
38…第2スニフト通路 39…第2スニフトバルブ
Claims (1)
- ガスと液とを貯留する貯留タンクと、この貯留タンクに接続された充填バルブと、この充填バルブの下方に設けられて、容器を載置する載置台と、液の充填量を検出する充填量検出手段とを備え、
上記充填バルブは、上記貯留タンクに連通されてガスを供給するガス通路と、このガス通路を開閉するガスバルブと、上記貯留タンクに連通されて液を供給する液通路と、この液通路を開閉する液バルブとを備え、
さらに上記充填量検出手段からの信号を入力して容器内の充填量が所定量となったら上記液バルブを閉じる制御装置とを備えたガス詰め充填機において、
上記ガスバルブよりも下流側のガス通路に接続されて該ガス通路内のガスを外部に排出させる第1スニフト通路を設けるとともに、該第1スニフト通路にこれを開閉する第1スニフトバルブを設け、また上記充填バルブに容器内に連通して該容器内のガスを外部に排出させる第2スニフト通路を設けるとともに、該第2スニフト通路にこれを開閉する第2スニフトバルブを設け、
さらに上記第1スニフトバルブの開口面積を第2スニフトバルブの開口面積よりも大きく設定するとともに、上記第1スニフトバルブを第2スニフトバルブと同時かそれよりも早く開放させるように設定し、
また上記制御装置により、上記容器内の液面がガス通路の下端に到達する前に液バルブを閉じて液の充填を停止させるように設定したことを特徴とするガス詰め充填機。
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