JP2002105506A - 通電加圧焼結装置における電流制御装置および電流制御方法 - Google Patents
通電加圧焼結装置における電流制御装置および電流制御方法Info
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- JP2002105506A JP2002105506A JP2000296099A JP2000296099A JP2002105506A JP 2002105506 A JP2002105506 A JP 2002105506A JP 2000296099 A JP2000296099 A JP 2000296099A JP 2000296099 A JP2000296099 A JP 2000296099A JP 2002105506 A JP2002105506 A JP 2002105506A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】昇温中の電流のハンチングおよびオーバーシュ
ートを防ぐことができ、焼結体の内部の結晶構造を均一
にすることができ、製品の品質がバラつくことを抑える
ことができる通電加圧焼結装置における電流制御装置お
よび電流制御方法を提供する。 【解決手段】焼結されるべき被焼結粉末を入れた焼結型
を真空内で加圧しながら通電し、通電により焼結型を発
熱させ被焼結粉末を焼結させるための通電加圧焼結装置
における電流制御装置９０であって、焼結されるべき被
焼結粉末を入れた焼結型の温度を検出する温度センサ９
１と、温度センサ９１で検出された検出温度Ｔの値に応
じて、焼結型に通電する通電電流Ｉを制御する電流制御
部９２とからなり、昇温時には、通電する電流値を一定
の所定電流値とし、昇温後には、検出温度Ｔに基いたPI
D 制御で電流を制御する。
ートを防ぐことができ、焼結体の内部の結晶構造を均一
にすることができ、製品の品質がバラつくことを抑える
ことができる通電加圧焼結装置における電流制御装置お
よび電流制御方法を提供する。 【解決手段】焼結されるべき被焼結粉末を入れた焼結型
を真空内で加圧しながら通電し、通電により焼結型を発
熱させ被焼結粉末を焼結させるための通電加圧焼結装置
における電流制御装置９０であって、焼結されるべき被
焼結粉末を入れた焼結型の温度を検出する温度センサ９
１と、温度センサ９１で検出された検出温度Ｔの値に応
じて、焼結型に通電する通電電流Ｉを制御する電流制御
部９２とからなり、昇温時には、通電する電流値を一定
の所定電流値とし、昇温後には、検出温度Ｔに基いたPI
D 制御で電流を制御する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、通電加圧焼結装置
における電流制御装置および電流制御方法に関する。通
電加圧焼結装置は、内部に金属やセラミックス等の被焼
結粉末が入れられた焼結型を真空内で加圧しながら通電
し、通電により焼結型を発熱させ被焼結粉末を焼結させ
るための装置である。本発明は、かかる通電加圧焼結装
置の電流制御装置および電流制御方法に関する。
における電流制御装置および電流制御方法に関する。通
電加圧焼結装置は、内部に金属やセラミックス等の被焼
結粉末が入れられた焼結型を真空内で加圧しながら通電
し、通電により焼結型を発熱させ被焼結粉末を焼結させ
るための装置である。本発明は、かかる通電加圧焼結装
置の電流制御装置および電流制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】図４は通電加圧焼結装置１の説明図であ
る。同図において、符号２６、２７は、上下一対の加圧
電極軸を示しており、焼結軸を構成している。上下一対
の加圧電極軸２６、２７の間には焼結型８０が挟まれて
いる。この焼結型８０はモールド８１および上下一対の
ダイス８２，８３から構成されたものであり、いずれも
黒鉛等の電気伝導性の素材でできている。モールド８１
は、中空部分を備えた円筒状に形成されている。各ダイ
ス８２，８３は、モールド８１の中空部分と同一径の円
柱状に形成されている。前記モールド８１の中空部分に
おける上下一対のダイス８２，８３間の空間に、銅（Ｃ
ｕ）やニッケル（Ｎｉ）、アルミナ（Al2O3 ）等の被焼
結粉末ｍが気密に収容されている。符号２は、真空チャ
ンバであり、焼結型８０の周囲を真空に保つための容器
である。
る。同図において、符号２６、２７は、上下一対の加圧
電極軸を示しており、焼結軸を構成している。上下一対
の加圧電極軸２６、２７の間には焼結型８０が挟まれて
いる。この焼結型８０はモールド８１および上下一対の
ダイス８２，８３から構成されたものであり、いずれも
黒鉛等の電気伝導性の素材でできている。モールド８１
は、中空部分を備えた円筒状に形成されている。各ダイ
ス８２，８３は、モールド８１の中空部分と同一径の円
柱状に形成されている。前記モールド８１の中空部分に
おける上下一対のダイス８２，８３間の空間に、銅（Ｃ
ｕ）やニッケル（Ｎｉ）、アルミナ（Al2O3 ）等の被焼
結粉末ｍが気密に収容されている。符号２は、真空チャ
ンバであり、焼結型８０の周囲を真空に保つための容器
である。
【０００３】前記加圧電極軸２７は、例えば油圧シリン
ダによって上方に押し上げられるようになっている。加
圧電極軸２７を上方に押し上げることによって、上下一
対の加圧電極軸２６、２７間で焼結型８０とともに被焼
結粉末ｍを圧縮することができる。
ダによって上方に押し上げられるようになっている。加
圧電極軸２７を上方に押し上げることによって、上下一
対の加圧電極軸２６、２７間で焼結型８０とともに被焼
結粉末ｍを圧縮することができる。
【０００４】また、モールド８１およびダイス８２，８
３は、いずれも電気伝導性があるので、焼結型８０は直
流電源によって通電すると、焼結型８０が発熱するか
ら、この熱によって被焼結粉末ｍを焼結させることがで
きる。
３は、いずれも電気伝導性があるので、焼結型８０は直
流電源によって通電すると、焼結型８０が発熱するか
ら、この熱によって被焼結粉末ｍを焼結させることがで
きる。
【０００５】前記被焼結粉末ｍの素材が異なれば、被焼
結粉末ｍが焼結する温度が異なる。被焼結粉末ｍが十分
に焼結するために維持せねばならない温度を被焼結粉末
ｍの保持温度という。被焼結粉末ｍの素材が異なれば、
被焼結粉末ｍの保持温度は異なるので、被焼結粉末ｍの
素材に応じて温度値、すなわち通電の電流値を決める必
要がある。
結粉末ｍが焼結する温度が異なる。被焼結粉末ｍが十分
に焼結するために維持せねばならない温度を被焼結粉末
ｍの保持温度という。被焼結粉末ｍの素材が異なれば、
被焼結粉末ｍの保持温度は異なるので、被焼結粉末ｍの
素材に応じて温度値、すなわち通電の電流値を決める必
要がある。
【０００６】図５は、従来の通電加圧焼結装置における
電流制御装置の問題点を示すグラフである。同図に示す
ように、従来の電流制御装置は、焼結型８０の温度を被
焼結粉末ｍの保持温度まで上昇させる昇温時には、一般
的に、焼結型８０の表面温度に基づいて通電する電流値
のPID 制御を行っている。これにより、温度を平滑に保
持温度まで上昇させることができる。
電流制御装置の問題点を示すグラフである。同図に示す
ように、従来の電流制御装置は、焼結型８０の温度を被
焼結粉末ｍの保持温度まで上昇させる昇温時には、一般
的に、焼結型８０の表面温度に基づいて通電する電流値
のPID 制御を行っている。これにより、温度を平滑に保
持温度まで上昇させることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、従来の電流
制御装置には、以下の(i) 〜(ii)に示すという問題があ
る。 (i) 昇温時には、温度を平滑に保持温度まで上昇させる
ことができるけれども、焼結型８０内の被焼結粉末ｍの
内部温度と表面温度の差が大きいため、昇温中に電流値
のハンチングやオーバーシュートが発生する。このた
め、焼結された後の焼結体が溶解してしまうことがあ
る。 (ii)また、焼結された後の焼結体の内部の結晶構造が不
均一となり、製品の品質にバラツキが生じる。
制御装置には、以下の(i) 〜(ii)に示すという問題があ
る。 (i) 昇温時には、温度を平滑に保持温度まで上昇させる
ことができるけれども、焼結型８０内の被焼結粉末ｍの
内部温度と表面温度の差が大きいため、昇温中に電流値
のハンチングやオーバーシュートが発生する。このた
め、焼結された後の焼結体が溶解してしまうことがあ
る。 (ii)また、焼結された後の焼結体の内部の結晶構造が不
均一となり、製品の品質にバラツキが生じる。
【０００８】本発明はかかる事情に鑑み、昇温中の電流
のハンチングおよびオーバーシュートを防ぐことがで
き、昇温後の焼結温度を一定に保つことができ、この結
果、焼結体の内部の結晶構造を均一にすることができ、
製品の品質がバラつくことを抑えることができる通電加
圧焼結装置における電流制御装置および電流制御方法を
提供することを目的とする。
のハンチングおよびオーバーシュートを防ぐことがで
き、昇温後の焼結温度を一定に保つことができ、この結
果、焼結体の内部の結晶構造を均一にすることができ、
製品の品質がバラつくことを抑えることができる通電加
圧焼結装置における電流制御装置および電流制御方法を
提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１の通電加圧焼結
装置における電流制御装置は、焼結されるべき被焼結粉
末を入れた焼結型を真空内で加圧しながら通電し、通電
により焼結型を発熱させ被焼結粉末を焼結させるための
通電加圧焼結装置における電流制御装置であって、前記
焼結型の温度を検出する温度センサと、該温度センサで
検出された検出温度の値に応じて、前記焼結型に通電す
る通電電流を制御する電流制御部とからなり、昇温時に
は、前記通電する電流値を一定の所定電流値とし、昇温
後には、前記検出温度に基づいたPID 制御で電流を制御
することを特徴とする。請求項２の通電加圧焼結装置に
おける電流制御装置は、請求項１記載の発明において、
前記所定電流値が、前記保持温度を保つのに必要な保持
電流値に乗じる電流制御率αが以下の範囲である0.88≦
α≦0.92ことを特徴とする。請求項３の通電加圧焼結装
置における電流制御方法は、焼結されるべき被焼結粉末
を入れた焼結型を真空内で加圧しながら通電し、通電に
より焼結型を発熱させ被焼結粉末を焼結させるための通
電加圧焼結装置における電流制御方法であって、昇温時
には、前記通電する電流値を一定の所定電流値とし、昇
温後には、前記検出温度に基づいたPID 制御で電流を制
御することを特徴とする。
装置における電流制御装置は、焼結されるべき被焼結粉
末を入れた焼結型を真空内で加圧しながら通電し、通電
により焼結型を発熱させ被焼結粉末を焼結させるための
通電加圧焼結装置における電流制御装置であって、前記
焼結型の温度を検出する温度センサと、該温度センサで
検出された検出温度の値に応じて、前記焼結型に通電す
る通電電流を制御する電流制御部とからなり、昇温時に
は、前記通電する電流値を一定の所定電流値とし、昇温
後には、前記検出温度に基づいたPID 制御で電流を制御
することを特徴とする。請求項２の通電加圧焼結装置に
おける電流制御装置は、請求項１記載の発明において、
前記所定電流値が、前記保持温度を保つのに必要な保持
電流値に乗じる電流制御率αが以下の範囲である0.88≦
α≦0.92ことを特徴とする。請求項３の通電加圧焼結装
置における電流制御方法は、焼結されるべき被焼結粉末
を入れた焼結型を真空内で加圧しながら通電し、通電に
より焼結型を発熱させ被焼結粉末を焼結させるための通
電加圧焼結装置における電流制御方法であって、昇温時
には、前記通電する電流値を一定の所定電流値とし、昇
温後には、前記検出温度に基づいたPID 制御で電流を制
御することを特徴とする。
【００１０】請求項１の発明によれば、電流制御部によ
って、昇温時には、通電電流を一定の所定電流とし、昇
温後には、検出温度を用いたPID 制御で電流を制御す
る。このため、昇温中の電流のハンチングおよびオーバ
ーシュートを防ぐことができ、昇温後の焼結温度を一定
に保つことができ、この結果、被焼結体の内部の結晶構
造を均一にすることができ、製品の品質がバラつくこと
を抑えることができる。請求項２の発明によれば、昇温
時の所定電流値が好適なので、ハンチングおよびオーバ
ーシュートをいずれも防止することができ、効率的に電
流制御することができる。請求項３の発明によれば、昇
温時には、通電電流を一定の所定電流とし、昇温後に
は、検出温度を用いたPID 制御で電流を制御する。この
ため、昇温中の電流のハンチングおよびオーバーシュー
トを防ぐことができ、昇温後の焼結温度を一定に保つこ
とができ、この結果、被焼結体の内部の結晶構造を均一
にすることができ、製品の品質がバラつくことを抑える
ことができる。
って、昇温時には、通電電流を一定の所定電流とし、昇
温後には、検出温度を用いたPID 制御で電流を制御す
る。このため、昇温中の電流のハンチングおよびオーバ
ーシュートを防ぐことができ、昇温後の焼結温度を一定
に保つことができ、この結果、被焼結体の内部の結晶構
造を均一にすることができ、製品の品質がバラつくこと
を抑えることができる。請求項２の発明によれば、昇温
時の所定電流値が好適なので、ハンチングおよびオーバ
ーシュートをいずれも防止することができ、効率的に電
流制御することができる。請求項３の発明によれば、昇
温時には、通電電流を一定の所定電流とし、昇温後に
は、検出温度を用いたPID 制御で電流を制御する。この
ため、昇温中の電流のハンチングおよびオーバーシュー
トを防ぐことができ、昇温後の焼結温度を一定に保つこ
とができ、この結果、被焼結体の内部の結晶構造を均一
にすることができ、製品の品質がバラつくことを抑える
ことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】つぎに、本発明の実施形態を図面
に基づき説明する。図１は本実施形態の通電加圧焼結装
置における電流制御装置９０のブロック図である。同図
において、本実施形態の通電加圧焼結装置における電流
制御装置９０（以下単に電流制御装置９０という）は、
温度センサ９１および電流制御部９２から構成されたも
のである。符号９３は直流電源を示している。
に基づき説明する。図１は本実施形態の通電加圧焼結装
置における電流制御装置９０のブロック図である。同図
において、本実施形態の通電加圧焼結装置における電流
制御装置９０（以下単に電流制御装置９０という）は、
温度センサ９１および電流制御部９２から構成されたも
のである。符号９３は直流電源を示している。
【００１２】温度センサ９１は、焼結型８０の温度を検
出するためのセンサである。
出するためのセンサである。
【００１３】電流制御部９２は、温度センサ９１の検出
信号を入力信号としており、焼結型８０に通電する電流
を制御するための回路である。
信号を入力信号としており、焼結型８０に通電する電流
を制御するための回路である。
【００１４】つぎに、電流制御部９２の制御アルゴリズ
ムを説明する。図２は電流制御部９２のフローチャート
である。同図において、符号Ｔは、温度センサ９１によ
って検出された焼結型８０の検出温度である。符号Ｔｏ
は、被焼結粉末ｍが十分に焼結するために維持せねばな
らない保持温度である。保持温度Ｔｏを保つのに必要な
電流を、保持電流Ｉｏで示している。符号αは電流抑制
率である。
ムを説明する。図２は電流制御部９２のフローチャート
である。同図において、符号Ｔは、温度センサ９１によ
って検出された焼結型８０の検出温度である。符号Ｔｏ
は、被焼結粉末ｍが十分に焼結するために維持せねばな
らない保持温度である。保持温度Ｔｏを保つのに必要な
電流を、保持電流Ｉｏで示している。符号αは電流抑制
率である。
【００１５】電流制御部９２は以下のごときステップで
焼結型８０への通電電流を制御している。昇温時には
（Ｓ１）、電流Ｉを保持電流Ｉｏ×電流抑制率α（一
定）にして制御する（Ｓ２）。昇温後には（Ｓ１）、検
出温度Ｔに基づいたPID 制御に切り換える（Ｓ３）。前
記ステップＳ１、Ｓ２、Ｓ３を、焼結処理が終了するま
で繰り返し行う（Ｓ４）。なお、ステップＳ１での昇温
中かどうかの判断は、温度センサ９１によって検出され
た焼結型８０の検出温度Ｔが、予め定めた温度に達した
かどうかにより制御すればよい。
焼結型８０への通電電流を制御している。昇温時には
（Ｓ１）、電流Ｉを保持電流Ｉｏ×電流抑制率α（一
定）にして制御する（Ｓ２）。昇温後には（Ｓ１）、検
出温度Ｔに基づいたPID 制御に切り換える（Ｓ３）。前
記ステップＳ１、Ｓ２、Ｓ３を、焼結処理が終了するま
で繰り返し行う（Ｓ４）。なお、ステップＳ１での昇温
中かどうかの判断は、温度センサ９１によって検出され
た焼結型８０の検出温度Ｔが、予め定めた温度に達した
かどうかにより制御すればよい。
【００１６】そして、前記電流抑制率αは、0.88〜0.92
が好適である。電流抑制率αが0.88未満の場合には、低
い温度でPID 制御が始まるから、PID制御によるハンチ
ングが生じやすい。逆に電流抑制率αが0.92を超える場
合には、PID 制御に切替わるときの温度が保温温度Ｔｏ
に非常に接近するので、PID制御に切替えても制御遅れ
によりオーバーシュートが生じやすい。よって、電流抑
制率αは0.88〜0.92が好適であり、この場合、ハンチン
グおよびオーバーシュートをいずれも防止することがで
き、効率的に電流制御することができる。
が好適である。電流抑制率αが0.88未満の場合には、低
い温度でPID 制御が始まるから、PID制御によるハンチ
ングが生じやすい。逆に電流抑制率αが0.92を超える場
合には、PID 制御に切替わるときの温度が保温温度Ｔｏ
に非常に接近するので、PID制御に切替えても制御遅れ
によりオーバーシュートが生じやすい。よって、電流抑
制率αは0.88〜0.92が好適であり、この場合、ハンチン
グおよびオーバーシュートをいずれも防止することがで
き、効率的に電流制御することができる。
【００１７】したがって、本実施形態の電流制御装置９
０のによれば、昇温中の電流のハンチングおよびオーバ
ーシュートを防ぐことができ、昇温後の焼結温度を一定
に保つことができ、この結果、焼結体の内部の結晶構造
を均一にすることができ、製品の品質がバラつくことを
抑えることができるという効果を奏する。
０のによれば、昇温中の電流のハンチングおよびオーバ
ーシュートを防ぐことができ、昇温後の焼結温度を一定
に保つことができ、この結果、焼結体の内部の結晶構造
を均一にすることができ、製品の品質がバラつくことを
抑えることができるという効果を奏する。
【００１８】
【発明の効果】請求項１の発明によれば、電流制御部に
よって、昇温時には、通電電流を一定の所定電流とし、
昇温後には、検出温度を用いたPID 制御で電流を制御す
る。このため、昇温中の電流のハンチングおよびオーバ
ーシュートを防ぐことができ、焼結体の内部の結晶構造
を均一にすることができ、製品の品質がバラつくことを
抑えることができる。請求項２の発明によれば、昇温時
の所定電流値が好適なので、ハンチングおよびオーバー
シュートをいずれも防止することができ、効率的に電流
制御することができる。請求項３の発明によれば、昇温
時には、通電電流を一定の所定電流とし、昇温後には、
検出温度を用いたPID 制御で電流を制御する。このた
め、昇温中の電流のハンチングおよびオーバーシュート
を防ぐことができ、昇温後の焼結温度を一定に保つこと
ができ、この結果、被焼結体の内部の結晶構造を均一に
することができ、製品の品質がバラつくことを抑えるこ
とができる。
よって、昇温時には、通電電流を一定の所定電流とし、
昇温後には、検出温度を用いたPID 制御で電流を制御す
る。このため、昇温中の電流のハンチングおよびオーバ
ーシュートを防ぐことができ、焼結体の内部の結晶構造
を均一にすることができ、製品の品質がバラつくことを
抑えることができる。請求項２の発明によれば、昇温時
の所定電流値が好適なので、ハンチングおよびオーバー
シュートをいずれも防止することができ、効率的に電流
制御することができる。請求項３の発明によれば、昇温
時には、通電電流を一定の所定電流とし、昇温後には、
検出温度を用いたPID 制御で電流を制御する。このた
め、昇温中の電流のハンチングおよびオーバーシュート
を防ぐことができ、昇温後の焼結温度を一定に保つこと
ができ、この結果、被焼結体の内部の結晶構造を均一に
することができ、製品の品質がバラつくことを抑えるこ
とができる。
【図１】本実施形態の通電加圧焼結装置における電流制
御装置９０のブロック図である。
御装置９０のブロック図である。
【図２】電流制御部９２のフローチャートである。
【図３】本実施形態の通電加圧焼結装置における電流制
御装置９０の効果を示すグラフである。
御装置９０の効果を示すグラフである。
【図４】通電加圧焼結装置１の説明図である。
【図５】従来の通電加圧焼結装置における電流制御装置
の問題点を示すグラフである。
の問題点を示すグラフである。
【符号の説明】 ９０ 電流制御装置 ９１ 温度センサ ９２ 電流制御部 Ｔ 検出温度 Ｔｏ 保持温度 α 電流抑制率 Ｉ 通電電流
Claims (3)
- 【請求項１】焼結されるべき被焼結粉末を入れた焼結型
を真空内で加圧しながら通電し、通電により焼結型を発
熱させ被焼結粉末を焼結させるための通電加圧焼結装置
における電流制御装置であって、前記焼結型の温度を検
出する温度センサと、該温度センサで検出された検出温
度の値に応じて、前記焼結型に通電する通電電流を制御
する電流制御部とからなり、昇温時には、前記通電する
電流値を一定の所定電流値とし、昇温後には、前記検出
温度に基づいたPID 制御で電流を制御することを特徴と
する通電加圧焼結装置における電流制御装置。 - 【請求項２】前記所定電流値が、 前記保持温度を保つのに必要な保持電流値に乗じる電流
制御率αが以下の範囲である 0.88≦α≦0.92 ことを特徴とする請求項１記載の通電加圧焼結装置にお
ける電流制御装置。 - 【請求項３】焼結されるべき被焼結粉末を入れた焼結型
を真空内で加圧しながら通電し、通電により焼結型を発
熱させ被焼結粉末を焼結させるための通電加圧焼結装置
における電流制御方法であって、昇温時には、前記通電
する電流値を一定の所定電流値とし、昇温後には、前記
検出温度に基づいたPID 制御で電流を制御することを特
徴とする通電加圧焼結装置における電流制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000296099A JP2002105506A (ja) | 2000-09-28 | 2000-09-28 | 通電加圧焼結装置における電流制御装置および電流制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000296099A JP2002105506A (ja) | 2000-09-28 | 2000-09-28 | 通電加圧焼結装置における電流制御装置および電流制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002105506A true JP2002105506A (ja) | 2002-04-10 |
Family
ID=18778424
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000296099A Pending JP2002105506A (ja) | 2000-09-28 | 2000-09-28 | 通電加圧焼結装置における電流制御装置および電流制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002105506A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102325615A (zh) * | 2008-12-19 | 2012-01-18 | 埃波斯有限公司 | 烧结过程和对应的烧结系统 |
-
2000
- 2000-09-28 JP JP2000296099A patent/JP2002105506A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102325615A (zh) * | 2008-12-19 | 2012-01-18 | 埃波斯有限公司 | 烧结过程和对应的烧结系统 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040323 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040720 |