JPH08299765A - 平膜エレメント - Google Patents
平膜エレメントInfo
- Publication number
- JPH08299765A JPH08299765A JP11154095A JP11154095A JPH08299765A JP H08299765 A JPH08299765 A JP H08299765A JP 11154095 A JP11154095 A JP 11154095A JP 11154095 A JP11154095 A JP 11154095A JP H08299765 A JPH08299765 A JP H08299765A
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- JP
- Japan
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- membrane
- flat
- liq
- membrane element
- porous layer
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- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 構造が簡単でしかも透過流速の低下が少ない
平膜エレメントを提供する。 【構成】 所定間隔をおいて対向する一対の平板状金属
膜と、前記金属膜の外周部を支持するスペーサ部材と、
前記金属膜対間に封止されたメッシュ状スペーサ部材と
を有する平膜エレメントにおいて、前記金属膜は、厚さ
方向に網目を有し、圧下されたオーステナイト系ステン
レス鋼製金網からなる厚さ０．２〜０．４mmの基板とそ
の表面にオーステナイト系ステンレス鋼からなる粉末を
塗布、焼結して得られた、０．１〜０．５μｍの平均空
孔径を有しかつ０．０１〜０．１mmの厚さを有する多孔
質層を有し、前記スペーサ部材は原液通路と透過液排出
口とを有する。
平膜エレメントを提供する。 【構成】 所定間隔をおいて対向する一対の平板状金属
膜と、前記金属膜の外周部を支持するスペーサ部材と、
前記金属膜対間に封止されたメッシュ状スペーサ部材と
を有する平膜エレメントにおいて、前記金属膜は、厚さ
方向に網目を有し、圧下されたオーステナイト系ステン
レス鋼製金網からなる厚さ０．２〜０．４mmの基板とそ
の表面にオーステナイト系ステンレス鋼からなる粉末を
塗布、焼結して得られた、０．１〜０．５μｍの平均空
孔径を有しかつ０．０１〜０．１mmの厚さを有する多孔
質層を有し、前記スペーサ部材は原液通路と透過液排出
口とを有する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、下水や排水等の分離処
理や食品、化学工業等における溶液の濃縮又は濾過処理
等に使用される平膜エレメントに関する。
理や食品、化学工業等における溶液の濃縮又は濾過処理
等に使用される平膜エレメントに関する。
【０００２】
【従来の技術】下水や工場排水等の分離処理や食品、化
学工業における溶液の分離又は濃縮処理などのために、
精密濾過膜（ＭＦ膜）、限外濾過膜（ＵＦ膜）、逆浸透
膜（ＲＯ膜）等の分離膜を用いた濾過装置が使用されて
いる。この種装置にも種々の構造があるが、平膜状分離
膜を有する平膜エレメントを積層した平膜式濾過装置が
多用されている。しかし上述した平膜装置においては、
原液供給口から濃縮液排出口に行くに従って濾過液を排
出した分だけ、分離膜の表面における線流速が低下する
ことになる。その結果濃縮液排出口にある分離膜が最も
目詰りし易くなるので、濾過性能が低下してしまう。こ
のような不具合を解消するために、分離膜の処理液側に
乱流促進手段を設けることや処理液通路を処理液の流れ
方向に対して蛇行させることなどが提案されている。
学工業における溶液の分離又は濃縮処理などのために、
精密濾過膜（ＭＦ膜）、限外濾過膜（ＵＦ膜）、逆浸透
膜（ＲＯ膜）等の分離膜を用いた濾過装置が使用されて
いる。この種装置にも種々の構造があるが、平膜状分離
膜を有する平膜エレメントを積層した平膜式濾過装置が
多用されている。しかし上述した平膜装置においては、
原液供給口から濃縮液排出口に行くに従って濾過液を排
出した分だけ、分離膜の表面における線流速が低下する
ことになる。その結果濃縮液排出口にある分離膜が最も
目詰りし易くなるので、濾過性能が低下してしまう。こ
のような不具合を解消するために、分離膜の処理液側に
乱流促進手段を設けることや処理液通路を処理液の流れ
方向に対して蛇行させることなどが提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前述した構成
では平膜装置の構造が複雑化、あるいは大型化するとい
った欠点があり、実用的ではない。したがって本発明の
目的は、従来技術の欠点を排除し、簡単な構造であって
しかも透過流速の低下が少ない平膜エレメントを提供す
ることである。
では平膜装置の構造が複雑化、あるいは大型化するとい
った欠点があり、実用的ではない。したがって本発明の
目的は、従来技術の欠点を排除し、簡単な構造であって
しかも透過流速の低下が少ない平膜エレメントを提供す
ることである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明においては、所定間隔をおいて対向する一対
の平板状金属膜と、前記金属膜の外周部を支持するスペ
ーサ部材と、前記金属膜間に封止されたメッシュ状スペ
ーサ部材とを有する平膜エレメントにおいて、前記金属
膜は、厚さ方向に網目を有し、圧下されたオーステナイ
ト系ステンレス製金属網からなる厚さ０．２〜０．４mm
の基板とその表面にオーステナイト系ステンレス鋼から
なる粉末を塗布、焼結して得られた、０．１〜０．５μ
ｍの平均空孔径を有しかつ０．０１〜０．１mmの厚さを
有する多孔質層とを有し、前記スペーサ部材は原液通路
と透過膜排出口とを有する、という技術的手段を採用し
た。
に、本発明においては、所定間隔をおいて対向する一対
の平板状金属膜と、前記金属膜の外周部を支持するスペ
ーサ部材と、前記金属膜間に封止されたメッシュ状スペ
ーサ部材とを有する平膜エレメントにおいて、前記金属
膜は、厚さ方向に網目を有し、圧下されたオーステナイ
ト系ステンレス製金属網からなる厚さ０．２〜０．４mm
の基板とその表面にオーステナイト系ステンレス鋼から
なる粉末を塗布、焼結して得られた、０．１〜０．５μ
ｍの平均空孔径を有しかつ０．０１〜０．１mmの厚さを
有する多孔質層とを有し、前記スペーサ部材は原液通路
と透過膜排出口とを有する、という技術的手段を採用し
た。
【０００５】
【作用】分離膜が特定の金網と特定の多孔質層とを有
し、かつ、原液通路と透過液排出口が支持部材に設けら
れているので、高い透過性能が得られる。
し、かつ、原液通路と透過液排出口が支持部材に設けら
れているので、高い透過性能が得られる。
【０００６】
【実施例】以下本発明の詳細を図面により説明する。図
１は本発明の一実施例に係る平膜エレメントの正面図、
図２は図１のＡ−Ａ断面図、図３は図２のＢ部拡大図で
ある。図１及び図２において、１は平膜エレメントであ
り、長方形に形成された一対の濾過膜２、２とこれらの
周縁部を支持するスペーサ３とを有する。濾過膜２、２
とスペーサ３とで囲まれた集液空間４の内部には、濾過
膜間の間隔を維持するためのギャップスペーサ５が嵌装
されている。スペーサ３の上、下にはそれぞれ通液孔
６、７が形成され、又スペーサ３の側部には集液空間４
と連通する集液孔８及び排液口９が形成されている。
１は本発明の一実施例に係る平膜エレメントの正面図、
図２は図１のＡ−Ａ断面図、図３は図２のＢ部拡大図で
ある。図１及び図２において、１は平膜エレメントであ
り、長方形に形成された一対の濾過膜２、２とこれらの
周縁部を支持するスペーサ３とを有する。濾過膜２、２
とスペーサ３とで囲まれた集液空間４の内部には、濾過
膜間の間隔を維持するためのギャップスペーサ５が嵌装
されている。スペーサ３の上、下にはそれぞれ通液孔
６、７が形成され、又スペーサ３の側部には集液空間４
と連通する集液孔８及び排液口９が形成されている。
【０００７】次に濾過膜２の構造を図３により説明す
る。濾過膜２は、オーステナイト系ステンレス鋼（SUS
304、SUS316等）製金網からなる基体２１とその上に形
成された多孔質層２２とを有する。基体２１は平面とほ
ぼ直交する方向に網目を有する金網で形成されている。
このような金網としては、縦線が横線よりも太く、その
横線を互いに相接して並べた平畳織り金網（JIS G 3555
DW）、太い縦線と横線とで織り、その横線を互いに相接
して並べかつ縦線、横線を互いに２本以上づつ乗り越し
て交らせた綾畳織り金網（JIS G 3555）あるいは縦に５
本程度、横に７本程度の線をそれぞれ一括して織った綾
畳織り金網（JIS G 3555）を用い得る。
る。濾過膜２は、オーステナイト系ステンレス鋼（SUS
304、SUS316等）製金網からなる基体２１とその上に形
成された多孔質層２２とを有する。基体２１は平面とほ
ぼ直交する方向に網目を有する金網で形成されている。
このような金網としては、縦線が横線よりも太く、その
横線を互いに相接して並べた平畳織り金網（JIS G 3555
DW）、太い縦線と横線とで織り、その横線を互いに相接
して並べかつ縦線、横線を互いに２本以上づつ乗り越し
て交らせた綾畳織り金網（JIS G 3555）あるいは縦に５
本程度、横に７本程度の線をそれぞれ一括して織った綾
畳織り金網（JIS G 3555）を用い得る。
【０００８】本発明において、上記金網はその表面に金
属微粉末を保持できるようにするために網目はある程度
微細であることが必要なので、上述した特定の織り方を
した金網を用い、さらに金網の表面に均一な厚さの多孔
質層を形成できるようにするため圧延することが必要で
ある。その圧延率は２０〜５０％の範囲とすることが望
ましい。圧延率が２０％未満ではその効果がなく、一方
圧延率が５０％を越えると、網目が必要以上に微細化さ
れて、濾過抵抗が過大になる。圧延後の金網の厚さは
０．２〜０．４mmとすることが望ましい。これは金網の
厚さが０．２mm未満であると、剛性が不足し、一方０．
４mmを越える濾過抵抗が大きくなりすぎてしまうからで
ある。
属微粉末を保持できるようにするために網目はある程度
微細であることが必要なので、上述した特定の織り方を
した金網を用い、さらに金網の表面に均一な厚さの多孔
質層を形成できるようにするため圧延することが必要で
ある。その圧延率は２０〜５０％の範囲とすることが望
ましい。圧延率が２０％未満ではその効果がなく、一方
圧延率が５０％を越えると、網目が必要以上に微細化さ
れて、濾過抵抗が過大になる。圧延後の金網の厚さは
０．２〜０．４mmとすることが望ましい。これは金網の
厚さが０．２mm未満であると、剛性が不足し、一方０．
４mmを越える濾過抵抗が大きくなりすぎてしまうからで
ある。
【０００９】多孔質層２２は、オーステナイト系ステン
レス鋼（例えばSUS 316）からなる金属粉末を溶媒（例
えば水）と混合して得られたスラリー（固形分６０〜８
０重量％）を基体２１の表面に塗布し、乾燥後８００〜
１０００℃の温度で焼結することによって得られる。こ
こで濾過性能の点から、上記金属粉末として粒径の異な
る２種類の粒子を使用し、基体の表面に大粒径金属粒子
からなる第１の多孔質層２２ａを形成し、次いでその上
に小粒径金属粒子からなる第２の多孔質層２２ｂを形成
することが望ましい。例えば細孔径が０．５μｍの濾過
膜（Ｎｏ．１）を得ようとする場合は、厚さ０．４mmの
平畳織り金網（＃４０／２００メッシュ、SUS 316）を
圧下率３０％でロール圧延して厚さ０．２８mm、網目径
４２μｍの基体２１を作成し、その表面に粒径７μｍ以
上の粒子からなるSUS 316粉末を水と混合したスラリー
（固形分濃度８０重量％）を塗布、乾燥後大気中で９５
０℃の温度で１ｈｒ焼結し、次いでその表面に粒径７μ
ｍより小さい粒子からなるSUS 316粉末を水と混合した
スラリー（固形分濃度８０重量％）を塗布、乾燥後８４
０℃の温度で１０ｈｒ焼結すればよい。
レス鋼（例えばSUS 316）からなる金属粉末を溶媒（例
えば水）と混合して得られたスラリー（固形分６０〜８
０重量％）を基体２１の表面に塗布し、乾燥後８００〜
１０００℃の温度で焼結することによって得られる。こ
こで濾過性能の点から、上記金属粉末として粒径の異な
る２種類の粒子を使用し、基体の表面に大粒径金属粒子
からなる第１の多孔質層２２ａを形成し、次いでその上
に小粒径金属粒子からなる第２の多孔質層２２ｂを形成
することが望ましい。例えば細孔径が０．５μｍの濾過
膜（Ｎｏ．１）を得ようとする場合は、厚さ０．４mmの
平畳織り金網（＃４０／２００メッシュ、SUS 316）を
圧下率３０％でロール圧延して厚さ０．２８mm、網目径
４２μｍの基体２１を作成し、その表面に粒径７μｍ以
上の粒子からなるSUS 316粉末を水と混合したスラリー
（固形分濃度８０重量％）を塗布、乾燥後大気中で９５
０℃の温度で１ｈｒ焼結し、次いでその表面に粒径７μ
ｍより小さい粒子からなるSUS 316粉末を水と混合した
スラリー（固形分濃度８０重量％）を塗布、乾燥後８４
０℃の温度で１０ｈｒ焼結すればよい。
【００１０】また細孔径が０．１μｍの濾過膜（Ｎｏ．
２）を得ようとする場合は、上記と同様の基体を作成
し、上記と同様の第１の多孔質層を形成後圧下率１０％
でロール圧延し、次いで粒径５μｍ以下の粒子からなる
SUS 316粉末を水と混合したスラリー（固形分濃度８０
重量％）を塗布、乾燥後７９０℃の温度で１０ｈｒ焼結
して第２の多孔質層を形成し、次いで圧下率１５％でロ
ール圧延すればよい。このようにして得られた多孔質層
は、０．１〜０．５μｍの空孔径と１０〜１００μｍの
厚さを有することが好ましい。空孔径が小さすぎると濾
過抵抗が大きくなりすぎて透過流速が低下し、空孔径が
大きすぎると、下水処理や排水処理に使用しても微細な
異物を阻止できなくなり、清浄な透過液を得ることがで
きない。多孔質層の厚さは、全体として、１０〜１００
μｍの範囲とする。多孔質層の厚さが薄いと強度が不足
し、一方多孔質の厚さが大であると、濾過抵抗が大きく
なり、透過流速が低下してしまう。
２）を得ようとする場合は、上記と同様の基体を作成
し、上記と同様の第１の多孔質層を形成後圧下率１０％
でロール圧延し、次いで粒径５μｍ以下の粒子からなる
SUS 316粉末を水と混合したスラリー（固形分濃度８０
重量％）を塗布、乾燥後７９０℃の温度で１０ｈｒ焼結
して第２の多孔質層を形成し、次いで圧下率１５％でロ
ール圧延すればよい。このようにして得られた多孔質層
は、０．１〜０．５μｍの空孔径と１０〜１００μｍの
厚さを有することが好ましい。空孔径が小さすぎると濾
過抵抗が大きくなりすぎて透過流速が低下し、空孔径が
大きすぎると、下水処理や排水処理に使用しても微細な
異物を阻止できなくなり、清浄な透過液を得ることがで
きない。多孔質層の厚さは、全体として、１０〜１００
μｍの範囲とする。多孔質層の厚さが薄いと強度が不足
し、一方多孔質の厚さが大であると、濾過抵抗が大きく
なり、透過流速が低下してしまう。
【００１１】次に上記平膜エレメントを用いた精密濾過
装置の一例を図４に示す。この精密濾過装置は、複数の
平膜ユニット３０ａ、３０ｂ、３０ｃを有し、各平膜ユ
ニットは下部に連通口３１ａ、３１ｂを有する仕切板３
２ａ、３２ｂで仕切られている。第１の平膜ユニット３
０ａには原液流入口３３ａが設けられ、第２の平膜ユニ
ット３０ｂにも原液流入口３３ｂが設けられ、第３の平
膜ユニット３０ｃには、原液流入口３３ｃと濃縮液流出
口３４が設けられ、各原液流入口３３ａ、３３ｂ、３３
ｃは原液容器（図示せず）に接続されている。各平膜ユ
ニット３０ａ、３０ｂ、３０ｃは、図１に示す平膜エレ
メント１を複数個有し、各平膜エレメントの間にスペー
サ３５を設けて各平膜エレメントの表面に流路を形成し
ている。上記の精密濾過装置によれば、原液の供給口３
３ａ、３３ｂ、３３ｃから各平膜ユニット３０ａ、３０
ｂ、３０ｃに原液が供給され、原液の一部は平膜エレメ
ントを透過して透過液排出口（図示せず）から排出さ
れ、平膜エレメントを透過しない原液は濃縮液排出口３
４から系外に排出される。
装置の一例を図４に示す。この精密濾過装置は、複数の
平膜ユニット３０ａ、３０ｂ、３０ｃを有し、各平膜ユ
ニットは下部に連通口３１ａ、３１ｂを有する仕切板３
２ａ、３２ｂで仕切られている。第１の平膜ユニット３
０ａには原液流入口３３ａが設けられ、第２の平膜ユニ
ット３０ｂにも原液流入口３３ｂが設けられ、第３の平
膜ユニット３０ｃには、原液流入口３３ｃと濃縮液流出
口３４が設けられ、各原液流入口３３ａ、３３ｂ、３３
ｃは原液容器（図示せず）に接続されている。各平膜ユ
ニット３０ａ、３０ｂ、３０ｃは、図１に示す平膜エレ
メント１を複数個有し、各平膜エレメントの間にスペー
サ３５を設けて各平膜エレメントの表面に流路を形成し
ている。上記の精密濾過装置によれば、原液の供給口３
３ａ、３３ｂ、３３ｃから各平膜ユニット３０ａ、３０
ｂ、３０ｃに原液が供給され、原液の一部は平膜エレメ
ントを透過して透過液排出口（図示せず）から排出さ
れ、平膜エレメントを透過しない原液は濃縮液排出口３
４から系外に排出される。
【００１２】次に図４に示す精密濾過装置（膜面積１．
２５ｍ2）を用いて、平均粒径０．５μｍの樹脂粒子を
清水に分散させた後（濃縮５０mg／ｌ）を原液として濾
過試験を行い、透過水量及び阻止率（透過液中に樹脂粒
子が検出されない場合を１００％とする）を測定した。
ここで濾過試験は、原液供給量を３０ｌ／min、原液供
給圧力（初期）を２．０ｋｇ／ｃｍ2、膜間差圧を２．
０ｋｇ／ｃｍ2として行った。本発明の平膜エレメント
（濾過膜Ｎｏ．１を使用）によれば粗止率は１００％
で、また透過水量は３０ｍ3／ｍ2ｈと市販の樹脂膜の約
２倍の透過流速が得られることを確認した。次に原液と
して平均粒径０．１μｍの樹脂粒子を清水に分散させた
液を用いかつ濾過膜Ｎｏ．２を使用した以外は、上記と
同様の条件で実験を行った結果、本発明の平膜エレメン
トによれば粗止率は１００％で、また透過水量は２２ｍ
3／ｍ2ｈと市販の樹脂膜の約３倍の透過流速が得られる
ことを確認した。
２５ｍ2）を用いて、平均粒径０．５μｍの樹脂粒子を
清水に分散させた後（濃縮５０mg／ｌ）を原液として濾
過試験を行い、透過水量及び阻止率（透過液中に樹脂粒
子が検出されない場合を１００％とする）を測定した。
ここで濾過試験は、原液供給量を３０ｌ／min、原液供
給圧力（初期）を２．０ｋｇ／ｃｍ2、膜間差圧を２．
０ｋｇ／ｃｍ2として行った。本発明の平膜エレメント
（濾過膜Ｎｏ．１を使用）によれば粗止率は１００％
で、また透過水量は３０ｍ3／ｍ2ｈと市販の樹脂膜の約
２倍の透過流速が得られることを確認した。次に原液と
して平均粒径０．１μｍの樹脂粒子を清水に分散させた
液を用いかつ濾過膜Ｎｏ．２を使用した以外は、上記と
同様の条件で実験を行った結果、本発明の平膜エレメン
トによれば粗止率は１００％で、また透過水量は２２ｍ
3／ｍ2ｈと市販の樹脂膜の約３倍の透過流速が得られる
ことを確認した。
【００１３】
【発明の効果】以上に記述の如く、本発明によれば、透
過膜が特定の構造を有し、かつ、原液通路と透過膜排出
口が透過膜を支持するスペーサに設けられているので、
高い透過性能を得ることができる。
過膜が特定の構造を有し、かつ、原液通路と透過膜排出
口が透過膜を支持するスペーサに設けられているので、
高い透過性能を得ることができる。
【図１】本発明の一実施例に係る平膜エレメントの正面
図である。
図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図２のＢ部拡大図である。
【図４】本発明の平膜エレメントを用いた濾過装置の断
面図である。
面図である。
１ 平膜エレメント、 ２ 透過膜、 ３ スペーサ、
４ 内部スペーサ
４ 内部スペーサ
Claims (1)
- 【請求項１】 所定間隔をおいて対向する一対の平板状
金属膜と、前記金属膜の外周部を支持するスペーサ部材
と、前記金属膜対間に封止されたメッシュ状スペーサ部
材とを有する平膜エレメントにおいて、前記金属膜は、
厚さ方向に網目を有し、圧下されたオーステナイト系ス
テンレス網製金網からなる厚さ０．２〜０．４mmの基板
とその表面にオーステナイト系ステンレス鋼からなる粉
末を塗布、焼結して得られた、０．１〜０．５μｍの平
均空孔径を有しかつ０．０１〜０．１mmの厚さを有する
多孔質層とを有し、前記スペーサ部材は原液通路と透過
液排出口とを有することを特徴とする平膜エレメント。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11154095A JPH08299765A (ja) | 1995-05-10 | 1995-05-10 | 平膜エレメント |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11154095A JPH08299765A (ja) | 1995-05-10 | 1995-05-10 | 平膜エレメント |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08299765A true JPH08299765A (ja) | 1996-11-19 |
Family
ID=14563961
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11154095A Pending JPH08299765A (ja) | 1995-05-10 | 1995-05-10 | 平膜エレメント |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08299765A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1299808C (zh) * | 2005-03-03 | 2007-02-14 | 上海一鸣过滤技术有限公司 | 管式变径不锈钢微孔膜及其制备方法 |
| JP2016511144A (ja) * | 2013-02-22 | 2016-04-14 | バテル メモリアル インスティチュート | 質量交換、分離、および濾過のための膜デバイスおよびプロセス |
| CN106474937A (zh) * | 2016-11-28 | 2017-03-08 | 南京工业大学 | 多孔不锈钢膜的烧制工艺 |
-
1995
- 1995-05-10 JP JP11154095A patent/JPH08299765A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1299808C (zh) * | 2005-03-03 | 2007-02-14 | 上海一鸣过滤技术有限公司 | 管式变径不锈钢微孔膜及其制备方法 |
| JP2016511144A (ja) * | 2013-02-22 | 2016-04-14 | バテル メモリアル インスティチュート | 質量交換、分離、および濾過のための膜デバイスおよびプロセス |
| CN106474937A (zh) * | 2016-11-28 | 2017-03-08 | 南京工业大学 | 多孔不锈钢膜的烧制工艺 |
| CN106474937B (zh) * | 2016-11-28 | 2019-07-19 | 南京工业大学 | 多孔不锈钢膜的烧制工艺 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20040312 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |