JPH11226432A - 混床式脱塩装置の再生方法 - Google Patents
混床式脱塩装置の再生方法Info
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- JPH11226432A JPH11226432A JP10037506A JP3750698A JPH11226432A JP H11226432 A JPH11226432 A JP H11226432A JP 10037506 A JP10037506 A JP 10037506A JP 3750698 A JP3750698 A JP 3750698A JP H11226432 A JPH11226432 A JP H11226432A
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Abstract
当り、イオン交換樹脂に付着した金属酸化物を効果的に
剥離除去すると共に、イオン交換樹脂の酸化劣化を防止
する。 【解決手段】 混床式脱塩装置のイオン交換樹脂床に水
と気体を供給して、イオン交換樹脂を逆洗、分離又は移
送する際に、該供給水として、炭酸ガスと窒素ガスとの
混合気体により溶存酸素減少処理された水を使用し、該
供給気体として、炭酸ガスと窒素ガスとの混合気体を使
用する。
Description
用復水処理設備等に用いられている混床式脱塩装置のイ
オン交換樹脂床の再生方法に係り、特に該樹脂床の再生
に当り、イオン交換樹脂に付着した金属酸化物を効率的
に除去すると共に、イオン交換樹脂からの溶出物の生成
を防止して、効果的な再生を行う方法に関する。
場合、復水中の鉄錆などの懸濁性物質を除去する電磁フ
ィルタよりなる復水フィルタと、復水中に含まれる不純
物イオンを除去する復水脱塩装置とから構成される。こ
の復水脱塩装置は、水素形強酸性カチオン交換樹脂(H
形カチオン交換樹脂)と、遊離塩基形強塩基性アニオン
交換樹脂(OH型アニオン交換樹脂)とが混合状態で充
填された混床式イオン交換樹脂装置(混床式脱塩装置。
以下「脱塩塔」と称す場合もある。)で構成されてい
る。
再生に当たっては、再生剤等の薬品がボイラ等へ混入す
るのを防止するために、混床塔内のイオン交換樹脂を再
生専用の塔へ移送し、一般的には、次のような工程を経
ることにより再生処理が行われる。
床の逆洗)→第1移送工程(脱塩塔から分離再生塔への
イオン交換樹脂の移送)→逆洗分離工程(分離再生塔で
のイオン交換樹脂の逆洗とアニオン交換樹脂/カチオン
交換樹脂分離)→第2移送工程(分離再生塔から再生塔
へのアニオン交換樹脂又はカチオン交換樹脂の移送)→
スクラビング工程(再生塔及び分離再生塔における各イ
オン交換樹脂のスクラビング)→再生工程(再生塔及び
分離再生塔における各イオン交換樹脂の再生)→押し出
し・水洗工程(再生剤の押し出しと洗浄)→第3移送工
程(再生塔及び分離再生塔から貯槽へのイオン交換樹脂
の移送)→混合工程(貯槽でのアニオン交換樹脂とカチ
オン交換樹脂の混合)逆洗工程は、脱塩塔内に水を上向
流で通水してイオン交換樹脂床をほぐす工程であり、こ
の水と共に空気を供給する場合もある。逆洗・分離工程
は、分離再生塔に水を上向流で通水した後静置してカチ
オン交換樹脂とアニオン交換樹脂とを比重差で分離して
成層化する工程であり、この際、十分な撹拌作用を得る
ために空気を同時に供給することもある。この逆洗・分
離は、脱塩塔内で行う場合もあるが、一般的には分離再
生塔において行われる。そして、逆洗分離を分離再生塔
で行う場合に、逆洗分離に先立ち、脱塩塔内のイオン交
換樹脂を移送水によって分離再生塔に移送するのが、第
1移送工程である。この移送に当っては、通常水と気体
(通常は空気)が併用される。なお、逆洗工程及び逆洗
分離工程においては、復水の脱塩処理で捕捉した金属酸
化物などの濁質分の剥離除去も行われる。
チオン交換樹脂とが分離成層化された後、いずれか一方
のイオン交換樹脂を水或いは水と気体(空気)により再
生塔へ移送するのが第2移送工程である。
て、第2移送工程後残留するイオン交換樹脂の再生が、
また、再生塔において、第2移送工程で移送されたイオ
ン交換樹脂の再生が行われる。この再生に先立ち、イオ
ン交換樹脂床下方から気体を供給し、次いで水を上向流
で供給する操作を数回繰り返すスクラビングを行う。こ
のスクラビング工程で、イオン交換樹脂に付着している
金属酸化物を十分に除去する。その後、再生剤を供給し
てイオン交換樹脂の再生を行う。
洗工程にて、各塔に純水を通水し、再生剤の押し出しと
水洗浄を行う。
オン交換樹脂は、イオン交換樹脂貯槽に移送され(第3
移送工程)、貯槽内で混合された後、次の使用時まで貯
留される。
酸化物などの金属酸化物(クラッド)をイオン交換樹脂
との電荷的な作用でイオン交換樹脂に付着させることに
より除去しており、従って、脱塩処理により、イオン交
換樹脂には金属酸化物が徐々に蓄積してその付着量が増
加する。
物の除去性能は、イオン交換樹脂の表面が清浄であり、
金属酸化物の付着量が少ない場合には高いが、イオン交
換樹脂の表面が汚染してくると、金属酸化物の付着能力
が低下し、金属の除去機能も低下する。
は、イオン交換樹脂の逆洗工程及び再生工程のスクラビ
ング処理でイオン交換樹脂を水中で十分に撹拌すること
により付着している金属酸化物を剥離除去し、イオン交
換樹脂の表面を清浄化している。
とにより、より一層効果的な金属酸化物の剥離除去を行
えることが確認されており、特開平9−99244号公
報には、イオン交換樹脂の逆洗に先立ち、或いは、逆洗
時に炭酸ガスを供給し、金属酸化物の剥離効果を高める
ことが記載されている。
に酸化されることが明らかとなり、PWR(加圧水型原
子炉)の混床式脱塩装置におけるイオン交換樹脂の再生
時の酸化については、火力原子力発電誌Vol.45N
o.8に報告されている。この研究報告によれば、ヒド
ラジン形やアンモニア形のイオン交換樹脂(カチオン交
換樹脂)が酸化物の共存下で十分な酸素供給を受けるこ
とにより酸化剤が生成し、この酸化剤によりカチオン交
換樹脂が酸化分解を受けると推定されている。しかし
て、本発明者らは、検討の結果、この酸化物は、主にイ
オン交換樹脂に付着している金属酸化物が触媒として作
用することで、金属酸化物の存在下にカチオン交換樹脂
に吸着したヒドラジンと水中の溶存酸素とが反応して生
成する過酸化水素であることを知見した。
といわれてきたが、近年の水質の高度化の要求に応じて
イオン交換樹脂からの微量な有機物の溶出に関する調査
がなされ、イオン交換樹脂はカチオン交換樹脂、アニオ
ン交換樹脂を問わずその一部が溶出することが解明され
た。即ち、カチオン交換樹脂からはその官能基であるス
ルホン酸を主成分とする有機物が溶出し、アニオン交換
樹脂からは同様にその官能基に由来するトリメチルアミ
ンが溶出してくる。
題とされないが、高度な処理水が要求される系統では、
これら溶出物によるイオン交換樹脂の性能低下が問題と
なっている。
るスルホン酸系の有機物は、混床内でアニオン交換樹脂
に強く吸着するが、その吸着容量は小さく、比較的短期
間のうちにこのスルホン酸系の溶出物を吸着除去し得な
くなる。そして、このスルホン酸系の溶出物を吸着した
アニオン交換樹脂は脱塩能力が低下し使用に耐えなくな
る。この場合には、アニオン交換樹脂で除去し得なくな
ったカチオン交換樹脂からのスルホン酸系の溶出物が徐
々に処理水中に含まれることによって、処理水の水質が
低下する。このため、イオン交換樹脂を早目に新品に交
換する必要があった。
に、次のような原理で発生する。
の復水の混床式脱塩装置では、復水の水質管理薬剤とし
て注入されているアンモニアやヒドラジンがカチオン交
換樹脂に吸着される。脱塩が終了したイオン交換樹脂
は、前述の如く、脱塩塔から分離再生塔及び再生塔に移
送されるが、この際、イオン交換樹脂の移送には、加圧
空気や水が使用される。この移送操作時において、移送
水中にはほぼ飽和状態の酸素が存在し、一方でカチオン
交換樹脂にはアンモニアやヒドラジンが吸着されている
と共に、金属酸化物が付着している。従って、前述の研
究報告にあるように、ヒドラジンと金属酸化物と溶存酸
素との共存で酸化剤が生成し、カチオン交換樹脂が酸化
される。
スチレンの鎖や架橋剤が酸化分解されて低分子化するた
め、スチレンの鎖と鎖の間隔が広がることとなり、この
間隙から低分子化した有機物が外部に流出しやすくな
る。このようなことから、酸化されたカチオン交換樹脂
からの有機溶出物が増加することとなる。
である金属酸化物の剥離除去には、前述の如く、逆洗や
スクラビングを行うのが好ましく、この際の樹脂混合動
力源としては、最も安価であることから空気の使用が望
ましいが、空気中には約20%の酸素が含まれているた
め、むしろ酸素を供給することとなり、酸化剤の生成量
が増してイオン交換樹脂の酸化が促進される。
ように、炭酸ガスを用いるならば、金属酸化物の剥離効
果も高い上に、酸素の増加も防止できる。
9−99244号公報記載の方法では、一連の再生工程
における酸化剤の生成及びそれによるイオン交換樹脂の
酸化について認識されておらず、このため、逆洗前の移
送工程の水等についての配慮がなされていないために、
イオン交換樹脂の酸化を十分に防止することはできな
い。しかも、炭酸ガスはその気化時や膨張時に吸熱する
ため、炭酸ガスの供給のためには気化装置(この気化装
置には加熱のための熱量を必要とし、この熱量は炭酸ガ
ス使用量に比例する。)が必要となること、更には最近
の地球温暖化防止の観点から、その使用量は極力少ない
ことが望まれる。
式脱塩装置のイオン交換樹脂床の再生に当り、イオン交
換樹脂に付着した金属酸化物を効果的に剥離除去すると
共に、イオン交換樹脂の酸化劣化を防止することができ
る混床式脱塩装置の再生方法を提供することを目的とす
る。
置の再生方法は、混床式脱塩装置のイオン交換樹脂床に
水を供給して、イオン交換樹脂を逆洗、分離又は移送す
る際に、該樹脂床に供給する水として、炭酸ガスと窒素
ガスとの混合気体により溶存酸素減少処理された水を使
用することを特徴とする。
混床式脱塩装置のイオン交換樹脂床に水と気体を供給し
て、イオン交換樹脂を逆洗、分離又は移送する際に、該
樹脂床に供給する水として、炭酸ガスと窒素ガスとの混
合気体により溶存酸素減少処理された水を使用し、該樹
脂床に供給する気体として、炭酸ガスと窒素ガスとの混
合気体を使用することを特徴とする。
ガスと窒素ガスとの混合気体(以下「N2−CO2混合ガ
ス」と称す。)により溶存酸素減少処理された水を用い
ることにより、再生系内に金属酸化物とヒドラジンが存
在しても、溶存酸素の供給が抑制されるため、前述の過
酸化水素等の酸化剤の生成は防止され、結果として、イ
オン交換樹脂の酸化劣化、イオン交換樹脂からの溶出物
の生成は低減される。
た水は、炭酸ガスの溶解でpHが酸性となるため、イオ
ン交換樹脂の荷電を中和してイオン交換樹脂に付着して
いる金属酸化物を剥離し易くする。そして、このよう
に、再生時に過酸化水素等の酸化剤生成の触媒として作
用する金属酸化物を容易に剥離除去することができ、イ
オン交換樹脂から金属酸化物が早期に除去されることか
らも、より一層酸化剤の生成は防止される。
気体としてN2−CO2混合ガスを用いることにより、上
記と同様に、系内の酸素量を低減して酸化剤の生成及び
それによるイオン交換樹脂の酸化劣化を防止すると共
に、炭酸ガスのpH低減効果で金属酸化物を効率的に剥
離除去することができるようになる。
用するため、炭酸ガスのみを用いる場合に比べて、炭酸
ガス使用量を大幅に低減できる。
に説明する。
ン交換樹脂の再生に当り、逆洗、分離又は移送時に供給
する水(以下「再生用水」と称する場合がある。)とし
て、N2−CO2混合ガスにより溶存酸素減少処理された
水(一般的には純水を用いる。)を用いる。
次のような方法が挙げられる。
O2混合ガスでシールして、空気との接触を防止し、水
中への酸素の溶解を防止する。
タンク内の水中にN2−CO2混合ガスを供給して溶存酸
素を低減する。
酸素減少処理により、溶存酸素量が4ppm以下、特に
2ppm以下程度に低減されたものが好ましい。なお、
通常イオン交換樹脂の再生に用いられる水は、溶存酸素
8ppm程度の飽和状態となっている。
スで処理されることにより炭酸ガスが溶解してpHが低
下し、これにより金属酸化物の剥離効果が得られるが、
本発明では、この金属酸化物の剥離効果の面から、再生
水のpHは2〜5、特に3〜4に低減されていることが
好ましい。
のN2/CO2混合比(容積比)は、4/1〜19/1で
あることが好ましい。この混合比よりも窒素ガスが多い
とイオン性が損われ、上記pHの低減効果が得られず、
金属酸化物の剥離促進効果が得られない。この混合比よ
りも炭酸ガスが多いと、N2−CO2混合ガスを用いるこ
とによる炭酸ガス使用量低減効果が得られず、気化装置
の熱量コスト等が高騰する。一般に、上記混合比でN2
−CO2混合ガスを用いることにより、炭酸ガスのみを
使用する場合に比べて、炭酸ガス使用量を1/5〜1/
20に削減することができ、極めて有利である。
ガスで溶存酸素減少処理した水を用いると共に、再生時
に供給する気体としてN2−CO2混合ガスを用いること
で、水中への酸素の溶解を防止し、イオン交換樹脂と酸
素との接触を防止して、酸化剤の生成を抑制すると共
に、炭酸ガスの作用で金属酸化物の剥離を促進する。
樹脂の再生処理は、一般に、逆洗工程、第1移送工程、
逆洗分離工程、第2移送工程、スクラビング工程、再生
工程、押し出し・水洗工程、第3移送工程の手順で実施
される。本発明においては、特に、これらの工程のう
ち、スクラビング工程までに供給する再生水としてN2
−CO2混合ガスで溶存酸素減少処理した水を用いると
共に、気体としてN2−CO2混合ガスを用いるのが好ま
しい。特に、スクラビング工程において、N2−CO2混
合ガスとN2−CO2混合ガスで溶存酸素減少処理した水
を用いることにより、優れた金属酸化物の剥離促進効果
と酸化剤の生成防止効果を得ることができる。なお、再
生工程以降においては、既に金属酸化物も除去され、ま
た、ヒドラジンも再生工程で除去されるため、酸化剤の
生成量も比較的少ないことから、必ずしもN2−CO2混
合ガス及びN2−CO2混合ガスで溶存酸素減少処理した
水を使用する必要はない。
用した使用済のN2−CO2混合ガスを回収して後工程で
再使用するようにしても良い。
発明をより具体的に説明する。
ラムに、カチオン交換樹脂(三菱化学(株)製「ダイヤ
イオンPK228」)1.5Lとアニオン交換樹脂(三
菱化学(株)製「ダイヤイオンPA312」)0.75
Lを十分再生した状態で充填し、実際の復水処理におい
て流入する鉄量の2倍量に相当するクラッド(Fe
3O4)1g(Fe換算)とNH336g(13Nのアン
モニア水163g)を投入し、加圧空気を下部から導入
して均一に混合した後、1ケ月間放置した。
し、水逆洗分離して、カチオン交換樹脂、アニオン交換
樹脂それぞれを個別に塩酸と苛性ソーダで再生した。再
生後、それぞれの再生樹脂を取り出してビーカー内で混
合し、上記アクリルカラムに再度充填した。
ン交換樹脂再生排水、アニオン交換樹脂再生排水、及
び、ビーカー内で混合しカラムに充填した際の排水(混
合、充填時排水)について、その鉄濃度を測定した結
果、以下のような値を得た。
換樹脂に残留した鉄量は、(1000−580−26−
24−10)=360mgであることがわかる。
(Fe3O4)1g(Fe換算)とNH336gを投入し
加圧空気を下部から導入してよく均一に混合した後、1
ケ月間放置した。
8/2のN2−CO2混合ガスを用いて曝気したこと以外
は、上記と同様にして再生し、同様に各排水の鉄濃度
を測定した結果、以下のような値を得た。
拌による一連の再生操作でイオン交換樹脂に残留した鉄
量は、(1000−819−17−14−3)=147
mgと、上記の空気撹拌による場合に比べて著しく少
なく、イオン交換樹脂に付着したクラッドを効果的に剥
離除去できることがわかる。
ガス撹拌による再生において、各々、鉄を新たに負荷す
ることなく、NH3負荷と一連の再生操作(曝気、水逆
洗、分離、再生、再混合、充填)とを30回繰り返し実
施した後、NH30.5ppmを添加した模擬復水を通
水し、得られる処理水(イオン交換水)の水質(導電
率)の経時変化を調べ、結果を図1に示した。
した場合の方が、空気撹拌の場合よりもイオン交換樹脂
のイオン交換性能を長期間維持することができ、良好な
水質の処理水を得ることができることがわかる。
ジン吸着量である、N2H5形樹脂量:10%,NH4形
樹脂量60%,H形樹脂量30%のカチオン交換樹脂
(樹脂の付着金属量:Fe3O40.1g,CuO 0.
02g)1Lを、表3に示す水(水の成分:NH31p
pm,N2H40.2ppm)2Lに、撹拌下、30分間
接触させた後の水中の過酸化水素濃度及び鉄濃度を測定
し、結果を表3に示した。
酸素濃度が低減されると共にpHが弱酸性とされた水を
用いることにより、再生中の過酸化水素の発生を大幅に
低減でき、その結果、イオン交換樹脂の酸化分解及びそ
れによる溶出物の発生を有効に防止できると共に、金属
酸化物を効果的に剥離除去できることがわかる。
ジン吸着量である、N2H5形樹脂量:10%,NH4形
樹脂量60%,H形樹脂量30%のカチオン交換樹脂
(樹脂の付着金属量:Fe3O40.1g,CuO 0.
02g)1Lを、表4に示す水(水の成分:NH31p
pm,N2H40.2ppm)2Lに入れ、表4に示す気
体を散気ノズルで供給して30分間撹拌した後の、水中
の過酸化水素濃度及び鉄濃度を測定し、結果を表4に示
した。
酸素濃度が低減された水を用いると共に、N2−CO2混
合ガスで撹拌することにより、再生中の過酸化水素の発
生を大幅に低減できると共に、金属酸化物を効果的に除
去できることがわかる。
用いているため、過酸化水素の発生の低減効果、金属酸
化物の剥離効果も得られるが、この比較例3では、実施
例3,4の場合に比べて、5〜20倍ものCO2を必要
とする。
装置の再生方法によれば、混床式脱塩装置のイオン交換
樹脂の再生に当り、イオン交換樹脂に付着している金属
酸化物を効率的に剥離除去すると共に、イオン交換樹脂
の酸化劣化を防止して、イオン交換樹脂を極めて良好な
状態に再生することができる。このため、本発明方法に
より再生されたイオン交換樹脂によれば、長期に亘りイ
オン交換性能及び金属酸化物の濾過性能を高く維持して
良好な水質の処理水を得ることができる。
を用いるため、CO2ガス単独で用いる場合に比べて、
CO2使用量を大幅に低減することができ、処理コスト
の低減、地球温暖化防止に有効である。
Claims (2)
- 【請求項1】 混床式脱塩装置のイオン交換樹脂床に水
を供給して、イオン交換樹脂を逆洗、分離又は移送する
際に、該樹脂床に供給する水として、炭酸ガスと窒素ガ
スとの混合気体により溶存酸素減少処理された水を使用
することを特徴とする混床式脱塩装置の再生方法。 - 【請求項2】 混床式脱塩装置のイオン交換樹脂床に水
と気体を供給して、イオン交換樹脂を逆洗、分離又は移
送する際に、該樹脂床に供給する水として、炭酸ガスと
窒素ガスとの混合気体により溶存酸素減少処理された水
を使用し、該樹脂床に供給する気体として、炭酸ガスと
窒素ガスとの混合気体を使用することを特徴とする混床
式脱塩装置の再生方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3750698A JP3598798B2 (ja) | 1998-02-19 | 1998-02-19 | 混床式脱塩装置の再生方法 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP3750698A JP3598798B2 (ja) | 1998-02-19 | 1998-02-19 | 混床式脱塩装置の再生方法 |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH11226432A true JPH11226432A (ja) | 1999-08-24 |
JP3598798B2 JP3598798B2 (ja) | 2004-12-08 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112295611A (zh) * | 2020-11-06 | 2021-02-02 | 兖矿鲁南化工有限公司 | 一种混床再生改进工艺、系统及应用 |
-
1998
- 1998-02-19 JP JP3750698A patent/JP3598798B2/ja not_active Expired - Fee Related
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CN112295611A (zh) * | 2020-11-06 | 2021-02-02 | 兖矿鲁南化工有限公司 | 一种混床再生改进工艺、系统及应用 |
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