(57)【要約】【課題】空調空気で構成された渦輪を断続的に放出すことが出来る流体搬送装置を提供することを目的とする。【解決手段】ケーシング５と渦輪押し出しピストン６、渦輪押し出しピストン駆動部７で構成されるアクチュエータ４を有し、ケーシング５に空調空気導入孔１１を設け、その孔を開閉する弁機構１８、空調空気圧送ピストン１３を設け、渦輪押し出しピストン６が下死点から上死点に移動するときに空調空気導入孔１１および弁機構１８を介して、空調空気圧送ピストン１３によりケーシング５の内部の空調空気充填部１７に空調空気を導入することにより、放出する渦輪３１を空調空気で構成するようにする。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の筐体と、前記筐体に接続されたノズル部を有した流体搬送装置であって、
前記ノズル部は、
一端に断続的に渦輪状に流体を一方向に放出する吹出口と、
前記渦輪を創り出すアクチュエータと、
前記アクチュエータ内に空調空気を送り込む弁機構、および空調空気圧送部を有し、
前記アクチュエータは、筒状のケーシングと渦輪押し出しピストンと渦輪押し出しピストン駆動部を有し、
前記渦輪押し出しピストン駆動部は、前記渦輪押し出しピストンを前記ケーシングの軸方向に往復運動させることにより前記吹出口より渦輪状の流体を空間内に放出するものであって、
前記ケーシングは、筒状の壁面に空調空気導入孔を有し、
前記弁機構は、前記空調空気導入孔を開閉させ、
前記空調空気圧送部は、前記空調空気導入孔が開放状態のときに空調空気を前記ケーシング内に押し込み、
前記渦輪押し出しピストンは、前記空調空気導入孔が閉鎖状態のときに渦輪を放出する流体搬送装置。
【請求項２】
前記弁機構は、
前記ケーシングの外周側に接するように設けられた開閉筒と、
前記渦輪押し出しピストンの周縁を反吹出口側に延出した円筒延出部により構成されている請求項１記載の流体搬送装置。
【請求項３】
前記空調空気圧送部は、前記開閉筒の周囲を往復運動する空調空気圧送ピストンとし、
前記渦輪押し出しピストン駆動部には、ひとつのクランクを接続し、
前記渦輪押し出しピストン、前記空調空気圧送ピストンおよび前記開閉筒を前記クランクに連結させ、
前記渦輪押し出しピストン駆動部を稼動させることにより、前記渦輪押し出しピストン、前記空調空気圧送ピストンおよび前記開閉筒が連動して往復運動する請求項２記載の流体搬送装置。
【請求項４】
前記空調空気導入孔では、
前記開閉筒による外側閉鎖の次に前記円筒延出部による内側閉鎖することによって閉鎖動作が行われ、
前記開閉筒による外側開放の次に前記円筒延出部による内側開放することによって開放動作が行われる請求項３記載の流体搬送装置。
【請求項５】
複数の前記流体搬送装置を空調ダクトに設置し、それぞれの前記流体搬送装置から順次渦輪を放出することを特徴とした請求項１〜４記載の流体搬送装置。
【請求項６】
前記ノズル部を囲むように設けられ、前記筐体内の流体を連続的に、かつ、前記一方向に噴出するスリットを前記筐体の前記吹出口側に有する請求項１〜５記載の流体搬送装置。
【請求項７】
前記筐体内に複数の前記ノズル部を有した請求項１〜６記載の流体搬送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷暖房などの目的で空気などの流体を効率よく搬送するための流体搬送装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
空気調和を目的として渦輪の利用が検討されている。渦輪を放出する装置を、たとえば空調ダクトなどに装着して、空調された渦輪形状の空気を冷暖房が必要な箇所に向けて放出する構成が検討されている。
【０００３】
このような渦輪を放出する装置は、たとえば特許文献１に記載されているように、空気の渦輪を発生させる開口ノズルと、開口ノズルを先端部に配置し排出する空気を内部に蓄える内室を備えた本体と、本体の後端部に内室を圧縮し開口ノズルより空気を押し出す圧縮部とを備えている。そして、圧縮部は筒状体であり、外周部は軸方向に伸縮する蛇腹で構成され、後端面は受板で封止されるとともに、受板に衝突させ押し込む打板を主バネの伸縮動作で駆動する駆動部を有している。このような構成によって、開口ノズルの先端から渦輪を噴出し、この渦輪は長距離まで到達するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−１９８４３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような渦輪によって空調の対象となっている空間を空調し続けるためには、噴出する渦輪を断続的に放出し続ける必要がある。しかしながら、特許文献１に示される空気渦輪発生装置は、主バネの伸縮動作で受板を押し込むことによって渦輪を離散的に作り出すものである。すなわち、吹出口から遠方位置まで空調空気を到達させ、かつ、その遠方位置で所望の空調を実現するため、断続的に渦輪を発生させる必要がある。また、特許文献１に記載された空気渦輪発生装置でできるだけ連続的に渦輪を発生させようとすると、押し出した蛇腹が復帰するときに、噴出した渦輪を吸い込むようになり、噴出した渦輪を崩し、結果として遠方まで空調空気を送り出すことができなくなるという課題がある。
【０００６】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、渦輪を空調空気で構成するとともに、渦輪を断続的に発生させることによって、空調対象空間を適切に空調することが可能な流体搬送装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的を達成するために、本発明の流体搬送装置は、
筒状の筐体と、前記筐体に接続されたノズル部を有し、
前記ノズル部は、
一端に断続的に渦輪状に流体を一方向に放出する吹出口と、
前記渦輪を創り出すアクチュエータと、
前記アクチュエータ内に空調空気を送り込む弁機構、および空調空気圧送部を有し、
前記アクチュエータは、筒状のケーシングと渦輪押し出しピストンと渦輪押し出しピストン駆動部を有し、
前記渦輪押し出しピストン駆動部は、前記渦輪押し出しピストンを前記ケーシングの軸方向に往復運動させることにより前記吐出口より渦輪状の流体を空間内に放出するものであ
って、
前記ケーシングは、筒状の壁面に空調空気導入孔を有し、
前記弁機構は、前記空調空気導入孔を開閉させ、
前記空調空気圧送部は、前記空調空気導入孔が開放状態のときに空調空気を前記ケーシング内に押し込み、
前記渦輪押し出しピストンは、前記空調空気導入孔が閉鎖状態のときに渦輪を放出する構成により、所期の目的を達成する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、渦輪押し出しピストンと空調空気圧送部と弁機構とが連係して断続的に空調空気をケーシング内に送り込むとともに渦輪を放出することができる。従って、空調空気充填部に導入された空調空気で構成された渦輪状の空調空気を、断続的に空気調和必要空間に供給し続けることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１の流体搬送装置の概略図
【図２】本発明の実施の形態１の流体搬送装置の断面構造図
【図３】本発明の実施の形態１の流体搬送装置の説明図
【図４】本発明の実施の形態１の流体搬送装置の説明図
【図５】本発明の実施の形態１の流体搬送装置の説明図
【図６】本発明の実施の形態１の流体搬送装置の説明図
【図７】本発明の実施の形態１の流体搬送装置の説明図
【図８】本発明の実施の形態１の流体搬送装置の説明図
【図９】本発明の実施の形態１の流体搬送装置の説明図
【図１０】本発明の実施の形態１の流体搬送装置の概念図
【図１１】本発明の実施の形態１の流体搬送装置の概念図
【図１２】本発明の実施の形態１の流体搬送装置の概念図
【図１３】本発明の実施の形態１の流体搬送装置の概念図
【図１４】本発明の実施の形態２の流体搬送装置の概略図
【図１５】本発明の実施の形態３の流体搬送装置の断面構造図
【図１６】本発明の実施の形態４の流体搬送装置の概略図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明にかかる流体搬送装置は、筒状の筐体と、前記筐体に接続されたノズル部を有し、前記ノズル部は、一端に断続的に渦輪状に流体を一方向に放出する吹出口と、前記渦輪を創り出すアクチュエータと、前記アクチュエータ内に空調空気を送り込む弁機構、および空調空気圧送部を有し、前記アクチュエータは、筒状のケーシングと渦輪押し出しピストンと渦輪押し出しピストン駆動部を有し、前記渦輪押し出しピストン駆動部は、前記渦輪押し出しピストンを前記ケーシングの軸方向に往復運動させることにより前記吐出口より渦輪状の流体を空間内に放出するものであって、前記ケーシングは、筒状の壁面に空調空気導入孔を有し、前記弁機構は、前記空調空気導入孔を開閉させ、前記空調空気圧送部は、前記空調空気導入孔が開放状態のときに空調空気を前記ケーシング内に押し込み、前記渦輪押し出しピストンは、前記空調空気導入孔が閉鎖状態のときに渦輪を放出するものである。
【００１１】
このような構成により、渦輪押し出しピストンと空調空気圧送部と弁機構とが連係して断続的に空調空気をケーシング内に送り込むとともに渦輪を放出することができる。従って、空調空気充填部に導入された空調空気で構成された渦輪状の空調空気を、断続的に空気調和必要空間に供給し続けることが可能となる。
【００１２】
ただし、渦輪を断続的に放出する本発明の機構であると、渦輪放出による圧力開放と、蓄圧とを空調ダクトおよび流体搬送装置内で繰り返すことになり、空調機や送風ファンに負荷変動を与え、故障などの不具合を生じさせる可能性がある。このような課題を回避するために、複数の当該流体搬送装置を空調ダクトに装着し、それらから順次渦輪を放出させる構成にする。この構成により、空調ダクトおよび流体搬送装置の圧力変動を軽減させることが出来るので、空調機や送風ファンの故障を防ぐことが出来る。
【００１３】
また、前記ノズル部を囲むようにスリットを設け、前記筐体の流体を連続的に噴出しても設けてもよい。
【００１４】
このような構成により、前記スリットよりエアカーテン状の空調空気が連続的に放出される。連続的に空調空気を放出することにより、空調ダクト内の圧力変動を軽減し、空調機や送風ファンの負荷変動を抑制できるので、これらの故障を防ぐことが出来る。また、連続的に吹き出されるエアカーテンで囲まれた複数の渦輪を構成することができるので、エアカーテン効果の内側の閉空間はその外側の外乱の影響を受けにくくすることができ、大空間の中の限定された空間だけに渦輪による空調の効果が得られるような空気調和を提供することができる。
【００１５】
また、前記筐体内に複数の前記ノズル部を有する構成としてもよい。これにより、エアカーテン効果の内側の空間を大きくすることできるので、空調機や送風ファンなどの故障を防ぎ、且つ、大空間の中において少し広い空間に対し渦輪による空調の効果が得られるような空気調和を提供することができる。
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について図を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
図１に示すように、本発明の一実施形態となる流体搬送装置１は、空調ダクト２に接続されている。すなわち、本実施の形態において、流体搬送装置１は、空調空気の吹出口となっている。図２は、流体搬送装置１の断面斜視図である。流体搬送装置１は、筐体２１とノズル部３０を有している。そして、筐体２１は、一方の開口を空調ダクト２に接続し、他方の開口をノズル部３０に接続し、その先端を吹出口３としている。ノズル部３０は、吹出口３を空調空気を送出する方向に向けることができるよう、筐体２１に対し動かすことができるようになっている。
【００１７】
ノズル部３０の内部にはアクチュエータ４が備えられている。アクチュエータ４は、円筒状のケーシング５と、渦輪押し出しピストン６と、渦輪押し出しピストン駆動部７より構成され、全体としてエアシリンダのような構成となっている。渦輪押し出しピストン６は、ケーシング５内に設けられ、エアシリンダのピストンの役割となっている。渦輪押し出しピストン駆動部７は、渦輪押し出しピストン６の駆動源である。詳しくは後述するが、吹出口３からは、渦輪状の流体が、渦輪押し出しピストン６のピストン運動によって放出される。また、渦輪押し出しピストン６には、吹出口３とは反対の方向に延出した円筒形状の円筒延出部１６が連接されている。言い換えると、渦輪押し出しピストン６と円筒延出部１６は一体になっており、円筒延出部１６の吹出口３側に渦輪押し出しピストン６の渦輪押し出し面が設けられている。この円筒延出部１６は、その外周面がケーシング５の内壁面に接するように設けられている。
【００１８】
ケーシング５の壁面には空調空気導入孔１１が少なくとも１つ設けられている。空調空気導入孔１１は、複数設けられていてもよい。
【００１９】
また、ケーシング５の外側には開閉筒１２が設けられており、さらにその開閉筒１２の外側には、空調空気圧送部として空調空気圧送ピストン１３が設けられている。開閉筒１
２は、ケーシング５と同心にして、その内壁面がケーシング５の外壁面と接するような円筒形状である。また、ケーシング５の外周には、空調空気圧送ピストン１３の幅を空けた内周を有したガイド１９が設けられている。すなわち、ガイド１９の内周と開閉筒１２の外周の間には、空調空気圧送ピストン１３が嵌合するように移動する空間ができている。なお、空調空気圧送ピストン１３が後述する上死点に位置するときには、空調空気圧送ピストン１３は、ガイド１９の上端から外れ、ガイド１９の内周側に空調空気が導入されることになる。なお、ガイド１９は、ノズル部３０の外郭によって構成してもよい。
【００２０】
また、空調空気導入孔１１は、ガイド１９とケーシング５で囲まれたドーナツ状の空間の下部に設けられていることになる。そして、ガイド１９とケーシング５で囲まれたドーナツ状の空間は、上部（空調空気圧送ピストン１３の出入口）と空調空気導入孔１１のみ開口している。ただし、空調空気導入孔１１と吹出口３は、ケーシング５の軸方向において接するような位置関係でなくてもよい。すなわち、空調空気圧送ピストン１３が後述する下死点に到達した際、圧縮した空気が空調空気導入孔１１からケーシング５内部に押し込まれるような位置関係にあればよい。
【００２１】
そして、図２に示すように、渦輪押し出しピストン６、開閉筒１２、空調空気圧送ピストン１３は、一つのクランク１４に連結されており、そのクランク１４の一端は、渦輪押し出しピストン駆動部７と接続している。つまり、渦輪押し出しピストン駆動部７を稼動させることにより、クランク１４を介して、渦輪押し出しピストン６、開閉筒１２、空調空気圧送ピストン１３を連係動作させる構成となっている。渦輪押し出しピストン６、開閉筒１２、空調空気圧送ピストン１３は、クランク１４によって、ケーシング５の円筒軸方向に往復運動を行う。また、渦輪押し出しピストン６と空調空気圧送ピストン１３は逆位相の関係となるように一本のクランク１４およびロッド１５でそれぞれ連結されている。開閉筒１２と、渦輪押し出しピストン６および空調空気圧送ピストン１３とは位相をずらしている。本実施の形態では、その位相のずれを４０〜５０度程度としている。
【００２２】
図２は、渦輪押し出しピストン６で渦輪（図示せず）を放出した直後の状態である。このときには、渦輪押し出しピストン６が下死点に位置、すなわち、渦輪押し出しピストン６が吹出口３に最接近した状態になる。その際には、空調空気圧送ピストン１３は上死点（吹出口３から最も離れた位置）に位置し、開閉筒１２はそのストロークのほぼ中間に位置している状態である。
【００２３】
図２において、空調空気導入孔１１の内面は、円筒延出部１６により閉じられている。ただし、開閉筒１２は前述の通りそのストロークのほぼ中間位置であり、空調空気導入孔１１の外面は既に開いている。
【００２４】
図３〜図５は、渦輪押し出しピストン６が下死点（図２の状態）から上死点に移動する過程を示している。
【００２５】
図２の状態から、渦輪押し出しピストン駆動部７の稼動により、渦輪押し出しピストン６は上死点側に移動し、空調空気圧送ピストン１３は下死点側に移動していく。図３に示すように、渦輪押し出しピストン６の移動によって、円筒延出部１６で塞がれていた空調空気導入孔１１が開き、ケーシング５の内外の空気流路が形成される。そのとき、空調空気圧送ピストン１３が下死点に向かって移動していくことで、ケーシング５の内部よりも外部空間（ガイド１９の内周と開閉筒１２の外周の間）のほうが相対的に正圧となる。従って、空調空気がケーシング５の外部からケーシング５の内部の空調空気充填部１７（吹出口３、ケーシング５、渦輪押し出しピストン６で構成される空間）に導入されていく。図４の段階では、開閉筒１２が上死点の位置であり、図５の段階では、開閉筒１２は既に空調空気導入孔１１を閉じかけている。図５の段階は、渦輪押し出しピストン６が上死点
、空調空気圧送ピストン１３が下死点に位置している。この状態になるまで空調空気がケーシング５の外部から空調空気充填部１７に圧送され続ける。
【００２６】
図６〜図９は渦輪押し出しピストン６が上死点の位置から下死点側に移動する過程を示している。図６の状態は、渦輪押し出しピストン６が下死点に移動し始めている段階であり、そのときには開閉筒１２が下方に移動することにより空調空気導入孔１１が閉じかけの状態となる。図７から図８にかけて、渦輪押し出しピストン６が下死点に移動することで、吹出口３より渦輪（図示せず）が放出される。図６〜図９にかけて空調空気圧送ピストン１３は下死点から上死点に移動していくが、その初期段階では、開閉筒１２が空調空気導入孔１１を閉じているので、空調空気充填部１７に充填された空調空気は空調空気導入孔１１を介してケーシング５の外部に向けて逆流すること無く、渦輪（図示せず）が空気調和必要空間（図示せず）に放出される。
【００２７】
上記説明の通り、開閉筒１２と円筒延出部１６とで、弁機構１８を構成しており、適切なタイミングで空調空気導入孔１１の開閉を行っている。
【００２８】
図１０〜図１３は、図２〜図９に示す過程における空調空気の流れを示している。図１０は渦輪押し出しピストン６が下死点から上死点に向けて移動し始めるときを示している。そのとき、空調空気圧送ピストン１３は上死点から下死点に向けて移動し始めるタイミングであり、その動きにより空調空気が図中に記載の矢印に従い流れ、ガイド１９を介してケーシング５の内部に空調空気が送られていく。
【００２９】
図１１は空調空気圧送ピストン１３が下死点に近づいたときを示している。その際には弁機構１８が空調空気導入孔１１を開状態にしており、空調空気が図中に記載の矢印に従い流れ、空調空気充填部１７に圧送される。
【００３０】
図１２は渦輪押し出しピストン６が上死点から下死点に移動し始めた時であり、そのときには既に弁機構１８により空調空気導入孔１１が閉状態となっており、空調空気がケーシング５の外部に逆流することはない。
【００３１】
図１３は、渦輪押し出しピストン６が下死点に近づいたときであり、図中に示すように渦輪３１が空気調和必要空間３２に放出される。
【００３２】
吹出口３から放出される渦輪３１は、円形状にそれ自身で閉じた渦構造であり、持続的に並進運動し、渦輪３１の内外の流体の交換が少ない。従って、渦輪３１を構成している空気調和された流体は、周囲空気とあまり混合すること無く遠方に搬送されるという特徴を有している。また、図２〜９（図１０〜１３）の一連の過程をある一定のインターバルで動作させることにより、渦輪３１が断続的に放出される。放出された渦輪３１は、既に放出されている渦輪３１と空間内で干渉すること無く、次々と空気調和必要空間３２に向けて移動する。このような構成により、渦輪状の空調空気を断続的に供給し続ける流体搬送装置を提供することができる。
（実施の形態２）
図１４に示すように、第２の実施の形態の流体搬送装置は、ひとつの空調ダクト２に複数の流体搬送装置１を設置したものである。第１の実施の形態の流体搬送装置１の場合、渦輪３１を空気調和必要空間３２に断続的に繰り返すことにより、空調ダクト２や流体搬送装置１の内部の圧力変動が繰り返されることになり、空調機や送風ファン（図示せず）に負荷変動を与え、故障などの不具合を生じさせる可能性がある。このような課題を回避するために、複数の流体搬送装置１を空調ダクト２に装着し、流体搬送装置１からの渦輪３１を順次放出させる構成にする。この構成により、空調ダクト２および流体搬送装置１の圧力変動を軽減させることが出来るので、空調機や送風ファンの故障を防ぐことが出来
る。
（実施の形態３）
図１５に示すように、第３の実施の形態の流体搬送装置は、ノズル部３０の先端部分に吹出口３を囲むようにスリット４１を設けたものである。第１の実施の形態の流体搬送装置１の場合、図１５の場合は、ガイド１９の下端外周にスリット４１を設けている。
【００３３】
前述の通り、第１の実施の形態の流体搬送装置１の場合、空調ダクト２や流体搬送装置１の内部の圧力変動により、空調機や送風ファン（図示せず）に負荷変動を与え、故障などの不具合を生じさせる可能性がある。このような課題を回避するために、スリット４１より空調空気を噴流４２の状態で連続的に放出する。連続的に空調空気を放出することにより、空調ダクト２、流体搬送装置１内の圧力変動を軽減し、空調機や送風ファンの負荷変動を抑制できるので、これらの故障を防ぐことが出来る。また、連続的に吹き出される噴流４２は、いわば筒状のエアカーテンであり、そのエアカーテンで渦輪３１を囲う構成とすることができる。エアカーテン効果の内側の閉空間はその外側の外乱の影響を受けにくくすることができ、大空間の中の限定された空間だけに渦輪３１による空調の効果が得られるような空気調和を提供することができる。なお、本実施の形態では、スリット４１は吹出口３を囲うような円環状となっているが、吹出口３を囲うような環状の多角形でもよい。
（実施の形態４）
図１６に示すように、第４の実施の形態の流体搬送装置は、ひとつの筐体５１内に渦輪３１を放出する流体搬送装置１を複数設けたものである。そして、その複数の吹出口３を囲うようにスリット４１を設ける構成とする。この構成により、空調空気を噴流４２の状態で連続的に放出する。連続的に空調空気を放出することにより、空調ダクト２、流体搬送装置１内の圧力変動を軽減し、空調機や送風ファンの負荷変動を抑制できるので、これらの故障を防ぐことが出来る。また、噴流４２の内側、すなわち、エアカーテン効果の内側の閉空間を大きくすることできるので、大空間の中において、第１〜３の実施の形態よりも広い空間に対し成層空調の効果が得られるような空気調和を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明は、空気調和などを目的とした流体搬送に用いることが可能である。
【符号の説明】
【００３５】
１  流体搬送装置
２  空調ダクト
３  吹出口
４  アクチュエータ
５  ケーシング
６  渦輪押し出しピストン
７  渦輪押し出しピストン駆動部
１１  空調空気導入孔
１２  開閉筒
１３  空調空気圧送ピストン
１４  クランク
１５  ロッド
１６  円筒延出部
１７  空調空気充填部
１８  弁機構
１９  ガイド
２１  筐体
３０  ノズル部
３１  渦輪
３２  空気調和必要空間
４１  スリット
４２  噴流
５１  筐体
【図１】
2020165580.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2020165580.tif 000013
【図１２】
2020165580.tif 000014
【図１３】
2020165580.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
2020165580.tif 000017
【図１６】
2020165580.tif 000018