JP2000157840A - 排ガス処理方法およびその装置 - Google Patents

排ガス処理方法およびその装置

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JP2000157840A
JP2000157840A JP10338674A JP33867498A JP2000157840A JP 2000157840 A JP2000157840 A JP 2000157840A JP 10338674 A JP10338674 A JP 10338674A JP 33867498 A JP33867498 A JP 33867498A JP 2000157840 A JP2000157840 A JP 2000157840A
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dust
ceramic filter
temperature
filter
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JP10338674A
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Ryoji Samejima
良二 鮫島
Tomonobu Aso
知宣 麻生
Hidekazu Ukai
英一 鵜飼
Shinichi Yamaguchi
新一 山口
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Takuma Co Ltd
株式会社タクマ
Kyocera Corp
京セラ株式会社
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    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters

Abstract

(57)【要約】 【課題】 廃棄物の燃焼等による高温排ガス中に含まれ
ている未燃分、ダイオキシン類を完全燃焼して大気や土
壌への汚染物質の排出を抑制する。 【解決手段】 廃棄物焼却炉1出口の排ガス煙道2内
に、500℃以上の高温域で集塵を行うとともに、有機
化合物および有機塩素化合物を完全分解する触媒を担持
したセラミックフィルター3を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、廃棄物焼却炉、焼
却残渣の溶融炉もしくは焼却残渣溶融炉の2次燃焼室等
にて発生する排ガスを処理する排ガス処理方法およびそ
の装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、都市ごみの処理方式としては、衛
生処理および減量・減容化のために、焼却方式によるも
のが主流を占めている。しかし、この焼却方式において
は、焼却に伴なって発生する排ガスが新たな2次公害と
なることから、その対策技術がいろいろと提案され、ま
た実用化されてきている。
【0003】排ガスに含まれる有害物には、ばいじん、
塩化水素・硫黄酸化物等の酸性ガス、窒素酸化物のほ
か、最近大きな社会問題となっている微量有害物質のダ
イオキシン等がある。このうち、ばいじんの処理には電
気集塵機やバグフィルターが用いられ、また酸性ガスの
処理には乾式、半乾式の消石灰吹込みもしくは湿式のス
クラバーが用いられている。さらに、窒素酸化物に対し
ては、炉内での燃焼抑制、無触媒脱硝装置もしくは触媒
脱硝装置の使用が挙げられ、ダイオキシン類に対して
は、炉内での積極的な酸化燃焼、バグフィルターによる
捕集もしくは活性炭による吸着等が挙げられる。このよ
うに有害物の種別に応じてそれぞれ異なった装置や方法
が用いられている。なお、窒素酸化物の抑制とダイオキ
シン類の分解とは相反する燃焼技術である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、例えば廃棄
物焼却炉においては、処理される廃棄物の組成が一定で
ないために燃焼を安定して行わせるのが困難であり、そ
の排ガス中に一酸化炭素(CO)、炭化水素(HC)、
更にはダイオキシン類等の微量有害物質が含まれること
となる。また、排ガスがボイラを通過する300℃〜4
00℃の温度域で、その排ガス中の未燃分を核としてダ
イオキシン類の合成が起こると言われている。このダイ
オキシン類は、バグフィルター等の集塵装置でダスト除
去を行った場合には、集塵温度によって排ガス中に残留
するか、ダスト側へ移行するかの割合が変わる。集塵温
度が150℃以下の場合には、その大部分がダストに吸
着されて排出されることになる。このためダストを未処
理で排出した場合には、埋立地やその周辺土壌が汚染さ
れることになる。
【0005】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、廃棄物の燃焼等による高温排ガス中に含まれ
ているダストをボイラ通過前の高温で低濃度まで効率良
く除去することができ、しかもダスト中に付着している
未燃分や排ガス中の未燃分を完全に燃焼分解して大気や
土壌への汚染物質の排出を抑制することのできる排ガス
処理方法およびその装置を提供することを目的とするも
のである。
【0006】
【課題を解決するための手段および作用・効果】前述の
目的を達成するために、本発明による排ガス処理方法
は、廃棄物焼却炉出口もしくは焼却残渣の溶融炉出口の
排ガス煙道内に燃焼触媒を担持したセラミックフィルタ
ーを設けて、500℃以上の高温域で集塵を行うととも
に、有機化合物および有機塩素化合物を完全分解するこ
とを特徴とするものである。
【0007】また、前記排ガス処理方法を具体的に実現
するための、本発明による排ガス処理装置は、廃棄物焼
却炉出口もしくは焼却残渣の溶融炉出口の排ガス煙道内
に、500℃以上の高温域で集塵を行うとともに、50
0〜700℃の通常燃焼が進行しにくい温度域でも有機
化合物および有機塩素化合物を完全分解する触媒を担持
したセラミックフィルターを設けることを特徴とするも
のである。
【0008】本発明によれば、廃棄物焼却炉出口もしく
は焼却残渣の溶融炉出口の排ガス煙道内に配されたセラ
ミックフィルターにより、高温排ガス中に含まれるダス
トが500℃以上の高温状態のまま除去されるととも
に、ダスト中の未燃分や排ガスに随伴してくる未燃分が
完全燃焼される。こうして、セラミックフィルターを通
過後の排ガスおよび捕集されたダスト中のダイオキシン
等の未燃分は完全分解されており、大気および土壌に対
する汚染物質の排出を抑制することができる。また、こ
の未燃分を燃焼する際に窒素酸化物(NOx)も還元さ
れるので、窒素酸化物の低減効果もある。
【0009】本発明による排ガス処理装置においては、
前記セラミックフィルターの後流側の煙道に、前記触媒
を他の担体に担持してなる触媒装置を設け、集塵と有機
化合物、有機塩素化合物の分解を分けて行うこともでき
る。こうすることで、排ガス中の窒素酸化物(NOx)
の還元をより確実に行うことができる。
【0010】
【発明の実施の形態】次に、本発明による排ガス処理方
法およびその装置の具体的な実施の形態につき、図面を
参照しつつ説明する。
【0011】図1に、本発明の一実施例に係る排ガス処
理装置の全体構成図が示されている。本実施例は、都市
ごみを焼却する廃棄物焼却炉1に適用されるものであ
る。この都市ごみの中には種々の形で塩素化合物が含ま
れている。この塩素化合物の代表的なものとして、ポリ
塩化ビニル(PVC)等のプラスチック類に含まれる有
機塩素化合物と、厨芥等に含まれている塩化ナトリウム
(NaCl)に代表される無機塩素化合物とがある。
【0012】このような都市ごみを焼却炉1で焼却する
と、有機塩素化合物のほぼ全量と、無機塩素化合物の一
部とが塩化水素ガス(HCl)の形で燃焼排ガス中に放
散する。この塩化水素ガスの濃度は、ごみの発生源によ
って異なるが、ほぼ300〜1500ppmであること
が知られている。このHClガス中の塩素(Cl)と、
不完全燃焼の炭化水素とが焼却炉内で反応し、前駆物質
のクロロベンゼン(CBs)、クロロフェノール(CP
s)およびダイオキシン類が発生する。こうして、ばい
じんとそれら未燃ガスを含んだ排ガスは煙道2に入る。
【0013】この煙道2の最上流部にはセラミックフィ
ルター(高温フィルター)3が設置されている。このセ
ラミックフィルター3の具体例が図2,図3に示されて
いる。ここで、図2はセラミックフィルター3のアセン
ブリーの模式図であり、図3はフィルター管の部分拡大
図である。図示のように、このセラミックフィルター3
においては、耐熱材で内面を覆われた円筒型もしくは角
柱型容器で構成されるシェル31内の上部に隔壁32が
設けられ、この隔壁32に多数本のフィルター管33が
千鳥状もしくは碁盤目状に吊持され、下部にガス入口3
4が、上部にガス出口35がそれぞれ設けられている。
なお、必要に応じガス整流のための邪魔板が設けられ
る。また、前記フィルター管33の配置は縦型であって
も、横型であっても良い。また、ガス出口35はフィル
ター管33の両側にあっても良く、片方を盲にして片側
だけにあっても良い。
【0014】図3に示されているように、前記フィルタ
ー管33は、通常、円筒形状とされるとともに、多孔性
のセラミックで構成される。また、このフィルター管3
3には触媒36が担持されている。また、本実施例にお
いては、セラミックフィルター3の後流側にも、ハニカ
ム形状の担体にその触媒36を担持してなる触媒装置3
7が配されている。ここで、この触媒36としては、酸
化活性を有する材料が好ましく、Cu,Co,Ni,F
e等の遷移金属酸化物およびPt,Pd,Ag等の貴金
属あるいは貴金属酸化物が挙げられる。なお、これらは
単独に用いても良いし、あるいは複合化して用いても良
い。また、排ガス中の未燃のCO,炭化水素を還元剤と
して用いて、窒素酸化物を同時に分解除去できるという
点から、金属イオン交換ゼオライト,金属担持アルミ
ナ,Ni−Gaスピネル系複合酸化物等の窒素酸化物還
元触媒を用い、また未燃ガス等の炭化水素系燃料を添加
すると、窒素酸化物の還元により効果的である。
【0015】前記フィルター管33の寸法の一例とし
て、外径を100mm,厚さを10mmとすることがで
きる。また、高温排ガス温度が通常500℃〜1000
℃であることから、セラミックの耐熱性としては100
0℃程度であれば良い。さらに、気孔径はばいじんの粒
度からみて3μ程度であれば良く、濾過速度を0.5〜
2.0m/minとすることによって、ばいじんを3〜
6g/Nmから10〜50mg/Nm以下に落とす
ことができる。なお、本実施例では、高温排ガスはフィ
ルター管33の管外面より内面に通過させる。
【0016】このように構成されるセラミックフィルタ
ー3において、未燃分、ダイオキシン類およびばいじん
を含む高温燃焼排ガスはガス入口34よりシェル31に
入り、高温排ガス中の気体成分(N,O,CO
Oおよびその他少量・微量成分ガス体)はフィルタ
ー管33を経てガス出口35から出る。このとき、ばい
じんはフィルター管33を通過することができず、この
フィルター管33の外部に付着するか、あるいは下方に
落下する。また、未燃分(CO,HC,炭素,ダイオキ
シン類等)はフィルター管33を通過する際に触媒36
によって燃焼分解し、COとHOとになる。
【0017】前記フィルター管33は使用中にばいじん
が外壁に滞留して目詰まりを起こすことがあるので、清
浄な排ガスもしくは空気で逆洗することが必要である。
また、この逆洗作業のために、フィルターアセンブリー
は2個もしくはそれ以上を並列設置し、1個の逆洗中に
他を運転するようにするのが良い。
【0018】このようにしてセラミックフィルター3を
通過して清浄になった排ガスは、ダイオキシン等の未燃
分が完全燃焼されているので、後段のガス処理、ダスト
処理にてダイオキシン類の処理を施さずに排出すること
ができる。また、この排ガスは、500℃〜1000℃
の高温を保持し、ばいじん量が10〜50mg/Nm
となっているので、もはやHClガスとばいじんとの複
合腐蝕も激しいものではない。したがって、このセラミ
ックフィルター3の後流側にボイラ5の過熱器(スーパ
ーヒーター)4を配置することにより500℃レベルの
高温高圧の過熱蒸気を発生させることができる。こうし
て、タービンおよび発電機よりなる発電設備10による
高効率発電(発電効率20〜40%レベル)を実現する
ことができる。
【0019】この過熱器4を通過後の排ガスはボイラ5
に入り、300℃レベルまでその温度を下げる。この排
ガスは過熱器4の中は勿論のこと、ボイラ5内において
も清浄であるため、腐蝕もしくはばいじん付着の不具合
が大幅に軽減される。
【0020】次に、このボイラ5を出た300℃レベル
の排ガスは脱硝装置6に入る。この脱硝装置6は、ばい
じん成分が少ないことと、触媒が最も効果的にその能力
を発揮し得る300℃レベルの排ガス温度であること、
また前段の触媒を担持したセラミックフィルタにより窒
素酸化物も低減されていることから、装置を大幅に縮小
できる。したがって、従来のように排ガス処理装置の末
尾に設け、しかもガス再加熱の必要がない。
【0021】この脱硝装置6から出た排ガスはなお30
0℃レベルの温度を保持しているので、この脱硝装置6
の後流側にボイラ5の節炭器(エコノマイザー)7を設
置し、熱回収によってボイラ給水を加熱するのが良い。
また、この節炭器7を出た排ガスは、それまでの熱回収
によって200℃レベルの温度まで低下しており、かつ
ばいじんは10〜50mg/Nmまで低下している。
この節炭器7の後流側には補足的に排ガス処理設備8と
して湿式もしくは乾式のHCl除去装置が設けられる。
そして、この排ガス処理設備8により処理されたガスは
煙突9から大気に放出される。
【0022】本実施例の排ガス処理装置により、プラン
ト末尾に設けるべき排ガス処理設備8は大幅に縮小し得
るか、あるいは設置不要となる。少なくとも、ばいじん
除去装置としての例えば電気集塵器もしくはバグフィル
ターは必要としない。
【0023】本実施例においては、焼却炉1の中で85
0℃以上に達した燃焼ガスをそのまま煙道2に排出する
ものとしたが、焼却炉1の燃焼室壁にボイラ5の一部を
構成する水冷壁を設けて熱回収を行うこともできる。た
だし、この熱回収量は、高効率発電を行うためのボイラ
5と過熱器4との関連において設計しなければならず、
また水冷壁面温度は腐蝕を起こさない200℃〜300
℃の範囲内とすることが望ましい。
【0024】本実施例において、焼却炉1は、ストーカ
式であっても、流動床式であっても、ロータリーキルン
式であっても、乾留溶融炉式であっても良い。また、廃
棄物は都市ごみに限らず、塩素化合物、特に有機塩素化
合物を含有する各種産業廃棄物(固体,液体)であって
も良い。
【0025】セラミックフィルター3の形状は、製作と
強度の許す範囲において、外径を増減させ、あるいは厚
さを増減(好ましくは減少)させても良い。また、板状
に製作してプレート型熱交換器と同様の形状としても、
ハニカム状としても良い。また、本実施例では、このセ
ラミックフィルター3の目詰まり対策として、ガス体に
よる逆洗について説明したが、その他、機械的洗浄,液
体洗浄,表面活性剤溶液による洗浄を単独または併用し
て使用しても良い。さらに、このセラミックフィルター
3のアセンブリーとしては、並列配置と直列配置との併
用、例えば一次フィルターと二次フィルターを直列と
し、目詰まりを起こしやすい一次フィルターを並列配置
するなどの変形例が可能である。また、ブロック区分し
たフィルター装置を採用することもできる。
【0026】本実施例において、ボイラ5の形式として
は、自然循環式,強制循環式もしくは貫流式のいずれを
用いても良い。
【0027】本実施例において、セラミックフィルター
3の後流側に設けられる触媒装置37は省略することが
できる。
【0028】前記脱硝装置6は、NOx 規制の厳しくな
い場合には省略したり、あるいは選択接触還元法以外の
ものを採用することができる。この後者の場合、設置場
所は、本実施例による設置場所に限定されることはな
い。
【0029】本実施例では、燃焼排ガスの熱エネルギー
により高効率発電を行うものとしたが、前述のようなセ
ラミックフィルター3の配置は、図4に示されるような
発電設備を有しない系に対しても有効である。ただし、
この系の場合、燃焼室内に水が噴射され、脱硝装置6に
400℃程度の排ガスが導かれる。この脱硝装置6は温
度が高い程処理効率を向上させることができるので、こ
の系においては脱硝装置6の小型化が図れ、ランニング
コストも少なくてすむという利点がある。なお、図4に
おいて、図1に示される実施例と共通する部分には図に
同一符号が付されている。
【0030】本実施例においては、廃棄物焼却炉に適用
したものについて説明したが、本発明は、焼却残渣の溶
融炉もしくは焼却残渣溶融炉の2次燃焼室等にて発生す
る排ガスを処理する装置に対しても適用することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の一実施例に係る排ガス処理装
置の全体構成図である。
【図2】図2は、セラミックフィルターのアセンブリー
の模式図である。
【図3】図3(a)(b)は、フィルター管の部分拡大
図である。
【図4】図4は、本発明の他の実施例に係る排ガス処理
装置の全体構成図である。
【符号の説明】
1 廃棄物焼却炉 2 煙道 3 セラミックフィルター(高温フィルター) 4 過熱器(スーパーヒーター) 5 ボイラ 6 脱硝装置 7 節炭器(エコノマイザー) 8 排ガス処理設備 9 煙突 10 発電設備 31 シェル 32 隔壁 33 フィルター管 34 ガス入口 35 ガス出口 36 触媒 37 触媒装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) B01J 23/89 B01J 29/064 A 29/064 B01D 53/36 103C F23J 15/00 F23J 15/00 H J (72)発明者 麻生 知宣 兵庫県尼崎市金楽寺町2丁目2番33号 株 式会社タクマ内 (72)発明者 鵜飼 英一 京都市伏見区竹田鳥羽殿町6番地 京セラ 株式会社内 (72)発明者 山口 新一 鹿児島県国分市山下町1番1号 京セラ株 式会社鹿児島国分工場内 Fターム(参考) 3K070 DA05 DA07 DA26 DA32 DA49 4D019 AA01 AA10 BA05 BC07 CA03 CB04 4D048 AA06 AA13 AA14 AA17 AA18 AB01 AB02 AB03 AB05 AB06 BA10X BA11X BA17X BA30X BA31X BA34X BA35X BA36X BA37X BA38X BA41X BA42X BB05 BB17 CA07 CC11 CC25 CC32 CC52 CC57 CD05 EA07 4G069 AA01 AA04 AA11 BA01B BA13A BA13B BC17B BC31B BC32B BC66B BC67B BC68B BC72B BC75B BD02B CA02 CA04 CA07 CA08 CA10 CA13 CA14 CA15 CA18 CA19 DA06 EA06 EB10 ED06 EE07 ZA01B

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 廃棄物焼却炉出口もしくは焼却残渣の溶
    融炉出口の排ガス煙道内に触媒を担持したセラミックフ
    ィルターを設けて、500℃以上の高温域で集塵を行う
    とともに、有機化合物および有機塩素化合物を完全分解
    することを特徴とする排ガス処理方法。
  2. 【請求項2】 廃棄物焼却炉出口もしくは焼却残渣の溶
    融炉出口の排ガス煙道内に、500℃以上の高温域で集
    塵を行うとともに、有機化合物および有機塩素化合物を
    完全分解する触媒を担持したセラミックフィルターを設
    けることを特徴とする排ガス処理装置。
  3. 【請求項3】 前記セラミックフィルターの後流側の煙
    道に、前記触媒を他の担体に担持してなる触媒装置が設
    けられる請求項2に記載の排ガス処理装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002079057A (ja) * 2000-09-04 2002-03-19 Meidensha Corp 脱硝方法及びその装置
JP2013177658A (ja) * 2012-02-28 2013-09-09 Central Research Institute Of Electric Power Industry 多孔質構造体及びその製造方法
KR101860633B1 (ko) * 2016-05-25 2018-05-24 주식회사 글로벌스탠다드테크놀로지 플라즈마와 촉매를 적용한 하이브리드 건식 유해가스 처리 시스템 및 이의 운전방법

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