(57)【要約】【課題】建屋内の空気中に浮遊する塵埃等の汚染原因物質を効率良く除去すると同時に、その除去の際に温度上昇した空気を元の温度近くまで戻して元に戻す空気清浄機を提供する。【解決手段】汚染物質捕集部と冷却部とを一体化して構成する。冷却部は汚染物質捕集部の収容カバー上に配置して両者間には隔壁を設ける。隔壁には汚染物質捕集部にて汚染原因物質を除去した空気を冷却部に直接通す空気通過口を設ける。汚染物質捕集部の収容カバー外壁に設けた空気取入口から取り入れた空気を汚染物質捕集部内で汚染原因物質を除去し、除去した空気を空気通過口を通過して冷却部に直接送り込み、冷却部にて冷却して温度低下させた後、冷却部の収容カバー外壁に設けた空気排出口から建屋内に戻す。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
建屋内の空気中に浮遊する塵埃、ハウスダスト等の汚染原因物質を除去・清浄化して元に戻す建屋内環境維持のための空気清浄機であって、
該空気清浄機は汚染物質捕集部と冷却部とを一体化して構成され、
前記冷却部は前記汚染物質捕集部の収容カバー上に配置され、両者間には隔壁が設けられ、該隔壁には汚染物質捕集部にて汚染原因物質を除去した空気を冷却部に直接通す空気通過口が設けられており、
前記汚染物質捕集部の収容カバー外壁に設けた空気取入口から取り入れた空気は汚染物質捕集部内で汚染原因物質が除去され、除去された空気は前記空気通過口を通過して冷却部に入り、該冷却部にて冷却されて温度低下した後、冷却部の収容カバー外壁に設けた空気排出口から排出されるように構成されていることを特徴とする空気清浄機。
【請求項２】
請求項１に記載の空気清浄機において、前記冷却部は空気通過口を通して取り入れた空気を熱交換体の表側に導き、該熱交換体を表側から裏側に通過させ、通過した空気を前記空気排出口から排出するように構成され、前記熱交換体は表面積を大きくするフィンを外面に取り付けたパイプを縦横に折り返して冷却部内の中間断面を塞ぐように構成され、該パイプには冷却水を流して熱交換体を表側から裏側に通過する空気を冷却するように構成されており、更に、前記熱交換体の表側に向けて洗浄水を間欠的に吹きつける噴射ノズルが取り付けてあることを特徴とする空気清浄機。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の空気清浄機において、前記汚染物質捕集部は空気取入口から取り入れた空気を前段フィルタ、円形ファンフィルタ、捕捉吸気ファンの順に通過させた後、前記空気通過口を通って前記冷却部に吹き出すように構成されており、
前記前段フィルタは保持板に取り付けた網状金属メッシュの前面に気流衝突板を取り付けて構成され、該気流衝突板は金属板に多数の細長開口を形成し、該開口部分の板を斜め下方に折り曲げて開口を覆う庇状とし、前記空気取入口から入った空気が該庇状部に衝突するよう空気取入口の下方に垂直面から傾斜した姿勢で取り付けてあり、前段フィルタの前側、後側には前段フィルタの前後表面に洗浄水を間欠的に吹きつける噴射ノズルが取り付けてあり、
前記円形ファンフィルタは金属網で形成され、前記前段フィルタの背後に設けた垂直隔壁の中央円形穴に取り付けてあり、
前記捕捉吸気ファンは前記垂直隔壁の背面に取り付けたファンケーシング内で垂直回転する円形ファンで、該円形ファンの背面と外周縁部を囲う背面囲い部と外周囲い部とからなるファンケーシング内に収納され、背面囲い部の裏側中央に取り付けたモータの背面囲い部表側に突出する回転軸に取り付けられて垂直回転するように構成されており、円形ファン自体は円形の前板、後板間に多数のフィンを放射状、且つ円弧状に板と垂直に固定して形成され、その回転により前記垂直隔壁の中央円形穴に取り付けた前記円形ファンフィルタを通して空気を吸引し、吸引した空気をファンの外周方向に遠心力で吹き飛ばす遠心ファンを構成しており、
該捕捉吸気ファンの回転によりファン外周方向に遠心力で吹き飛ばされた空気は前記外周囲い部に衝突して方向を変え、背面囲い部に設けた排気穴からファンケーシング背面のモータ室に入り込み、該モータ室の天井に設けた前記冷却部に通ずる空気通過口を通って冷却部に入り込むように構成されていることを特徴とする空気清浄機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は工場内、大型建屋内の空気中に浮遊する塵埃、ハウスダスト、臭気等の汚染原因物質を除去・清浄化して元に戻すことにより建屋内空気を清浄状態に維持することを目的とする空気清浄機に関する。なお、このような機能を発揮する装置には集塵機、浮遊粒子状物補足装置等の名称で呼ばれるものもあり、本願の空気清浄機はそのような名称で呼ばれる装置も含む。
【背景技術】
【０００２】
紡織工場、製鉄所、化学工場などには製造設備や製造段階の材料・製品等から空気中に多量の粉塵や油煙が発生して工場内の作業環境を悪化させるものがある。また、ホテル、レストラン、スーパーマッケットなどでもハウスダスト、煙、臭気等が発生して室内空気が汚れることがある。こうした工場内、室内の汚れた空気に含まれる粉塵、煙、ハウスダスト等の汚染原因物質を除去・清浄化して元に戻し、作業環境、居住環境を維持・改善するための装置として空気清浄機がある。
【０００３】
工場内、大型室内で使用される空気清浄機は比較的大容量の装置であり、それらは濾過、遠心分離、凝集、放電などにより空気中の汚染物質の除去を行なう。こうした浄化の過程では空気流が乱れ、乱れの際の機械エネルギーが熱エネルギーに変換されて建屋内に戻す空気の温度を上昇させる。また、空気清浄機内のモータの発熱、放電による発熱なども通過空気を温め、浄化方法によっては排出空気の湿度も上昇します。（例えば、特許文献１、２）
【０００４】
こうした温度上昇した空気、湿度の上昇した空気の工場内、建屋内への放出は作業環境、居住環境を悪化させ、工場では製造設備の耐用年数を縮めることもある。温度上昇した工場内、建屋内の空気は空調設備により上昇を抑えることは可能である。しかし、温度上昇した空気を建屋内に放出して他の空気と混ぜ合わせてしまうと、建屋内空気全体の温度を下げる装置が必要になる。そのためには大容量の空調設備を必要とするため不経済である上、全体的な空調効率も低下する問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−２０８５７７号公報
【特許文献２】特開２００８−２３４１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は従来技術のこうした問題点を解決するためになされたもので、その課題は、建屋内の空気中に浮遊する塵埃、ハウスダスト等を除去・清浄化して元に戻す空気清浄機であって、空気中の汚染原因物質を効率良く除去した上で、更に、その除去の際に温められた空気を元の温度近くにまで戻して建屋内に再放出することにより建屋内の作業環境、居住環境を一層良好に維持することを目的とする空気清浄機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するための請求項１に記載の発明は、建屋内の空気中に浮遊する塵埃、ハウスダスト等の汚染原因物質を除去・清浄化して元に戻す建屋内環境維持のための空気清浄機であって、該空気清浄機は汚染物質捕集部と冷却部とを一体化して構成され、前記冷却部は前記汚染物質捕集部の収容カバー上に配置され、両者間には隔壁が設けられ、該隔壁には汚染物質捕集部にて汚染原因物質を除去した空気を冷却部に直接通す空気通過口が設けられており、前記汚染物質捕集部の収容カバー外壁に設けた空気取入口から取り入れた空気は汚染物質捕集部内で汚染原因物質が除去され、除去された空気は前記空気通過口を通過して冷却部に入り、該冷却部にて冷却されて温度低下した後、冷却部の収容カバー外壁に設けた空気排出口から排出されるように構成されていることを特徴とする空気清浄機である。
【０００８】
このように空気を浄化する汚染物質捕集部と冷却部とを一体化した構成とすれば、汚染物質捕集部を通過する際に空気が受け取った熱を冷却部で取り除いて元の温度に戻して建屋内に戻すことができる。これにより汚染物質捕集部で温められた空気をそのまま建屋内に戻すことで生ずる建屋内作業環境、居住環境の悪化を防ぐことができる。また、汚染物質捕集部を通過した空気のみを一体化構成により直接、冷却部に移して冷却するため、別置き冷房装置で冷却する場合に比べて冷却部の冷却能力は小さくてすむ。また、汚染物質捕集部と冷却部を別置き装置にしてその間を空気ダクトで繋ぐ方式と比べても、空気ダクト設置の必要がないことから設備費を少なくできる利点がある。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の空気清浄機において、前記冷却部は空気通過口を通して取り入れた空気を熱交換体の表側に導き、該熱交換体を表側から裏側に通過させ、通過した空気を前記空気排出口から排出するように構成され、前記熱交換体は表面積を大きくするフィンを外面に取り付けたパイプを縦横に折り返して冷却部内の中間断面を塞ぐように構成され、該パイプには冷却水を流して熱交換体を表側から裏側に通過する空気を冷却するように構成されており、更に、前記熱交換体の表側に向けて洗浄水を間欠的に吹きつける噴射ノズルが取り付けてあることを特徴とする空気清浄機である。
【００１０】
冷却部は前段の汚染物質捕集部で温度上昇した空気のみを冷却すればよいので、このような簡単な構成で、冷却能力の低い水冷式冷却部で必要機能を果たすことができる。冷却部の冷却能力を高め、建屋内空気温度により冷却部内熱交換体に流す冷却水量を調節するようにすれば、空気清浄機兼冷房装置として使用することも可能である。
【００１１】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の空気清浄機において、前記汚染物質捕集部は空気取入口から取り入れた空気を前段フィルタ、円形ファンフィルタ、捕捉吸気ファンの順に通過させた後、前記空気通過口を通って前記冷却部に吹き出すように構成されており、前記前段フィルタは保持板に取り付けた網状金属メッシュの前面に気流衝突板を取り付けて構成され、該気流衝突板は金属板に多数の細長開口を形成し、該開口部分の板を斜め下方に折り曲げて開口を覆う庇状とし、前記空気取入口から入った空気が該庇状部に衝突するよう空気取入口の下方に垂直面から傾斜した姿勢で取り付けてあり、前段フィルタの前側、後側には前段フィルタの前後表面に洗浄水を間欠的に吹きつける噴射ノズルが取り付けてあり、前記円形ファンフィルタは金属網で形成され、前記前段フィルタの背後に設けた垂直隔壁の中央円形穴に取り付けてあり、前記捕捉吸気ファンは前記垂直隔壁の背面に取り付けたファンケーシング内で垂直回転する円形ファンで、該円形ファンの背面と外周縁部を囲う背面囲い部と外周囲い部とからなるファンケーシング内に収納され、背面囲い部の裏側中央に取り付けたモータの背面囲い部表側に突出する回転軸に取り付けられて垂直回転するように構成されており、円形ファン自体は円形の前板、後板間に多数のフィンを放射状、且つ円弧状に板と垂直に固定して形成され、その回転により前記垂直隔壁の中央円形穴に取り付けた前記円形ファンフィルタを通して空気を吸引し、吸引した空気をファンの外周方向に遠心力に吹き飛ばす遠心ファンを構成しており、該捕捉吸気ファンの回転によりファン外周方向に遠心力で吹き飛ばされた空気は前記外周囲い部に衝突して方向を変え、背面囲い部に設けた排気穴からファンケーシング背面のモータ室に入り込み、該モータ室の天井に設けた前記冷却部に通ずる空気通過口を通って冷却部に入り込むように構成されていることを特徴とする空気清浄機である。
【００１２】
このような構成の汚染物質捕集部を使用すれば、空気取入口から取り入れた空気に含まれる汚染原因物質を効率良く除去し、清浄化することができる。捕捉吸気ファンは空気を遠心力で外周方向に吹き飛ばす構造になっているため、強い空気吸引力を発生することかできる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る空気清浄機１の全体斜視図である。
【図２】空気清浄機１の汚染物質捕集部２と冷却部３を分離した状態を描いた斜視図である。
【図３】熱交換体８の構成図である。
【図４】汚染物質捕集部２の内部構造図である。
【図５】噴射ノズル１１ｄ、１１ｅ、１０ａ、１０ｂの配管系統図である。
【図６】捕捉吸気ファン１３の部分正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る空気清浄機１の一実施形態について図面を参照して説明する。図１は空気清浄機１の全体斜視図である。本実施形態の空気清浄機１は、汚染物質捕集部２と冷却部３とを備え、それらを一体化して構成したものである。図２は空気清浄機１の汚染物質捕集部２と冷却部３を分離した状態を描いた斜視図である。汚染物質捕集部２は工場内、建屋内の空気を吸引して取り入れ、取り入れた空気に含まれる塵埃、ハウスダスト、臭気等を除去・清浄化する部分である。冷却部３は汚染物質捕集部２で清浄化された空気を冷却して工場内、建屋内に戻す部分である。
【００１５】
汚染物質捕集部２と冷却部３は何れも収容カバーで覆われており、冷却部３は汚染物質捕集部２の収容カバー２ａの上に設置されている。冷却部３の底面側も収容カバーで覆われており、冷却部３を汚染物質捕集部２の上に設置した状態では、冷却部３の底面カバーと汚染物質捕集部２の上面カバーとの重なり部分が両者間の隔壁を構成する。該隔壁には、汚染物質捕集部２内で清浄化された空気を冷却部３内に通す空気通過口６が設けてある。空気通過口６は汚染物質捕集部２の空気排出口と、冷却部３の空気取入口を兼ねる。
【００１６】
冷却部３の底面面積は汚染物質捕集部２の上面面積より小さく、冷却部３は汚染物質捕集部２の略長方形上面の片側短辺寄りに取り付けてある。汚染物質捕集部２の上面カバーにおける前記短辺とは反対側の短辺寄り部分は冷却部３に覆われておらず、その部分には清浄化対象である建屋内空気を汚染物質捕集部２に取り入れるための空気取入口５が設けてある。冷却部３の収容カバーには、冷却部３内で温度低下させた空気を建屋内に戻すための空気排出口７が設けてある。
【００１７】
このような構成により、清浄化対象である工場内、大型室内の空気は汚染物質捕集部２の空気取入口５から汚染物質捕集部２内に取り入れられ、汚染物質捕集部２内で汚染原因物質を除去されて清浄化した後、空気通過口６を通過して冷却部３内に入る。冷却部３に入った空気は、汚染物質捕集部２内での処理の際に上昇した温度を下げる処理を受け、空気排出口７から工場内、建屋内に戻される。
【００１８】
冷却部３は空気通過口６から流入した空気を中間断面を塞いで取り付けられている熱交換体８の表側に導き、該熱交換体８を表側から裏側に通過させ、通過した空気を空気排出口７から排出するように構成されている。図３は熱交換体８の構成図である。熱交換体８は、表面積を大きくするフィンを外面に取り付けたパイプ９を縦横に折り返して冷却部３内の中間断面を塞ぐ大きさに構成されている。図３はフィンを省略して描いてある。パイプ９には外部より冷却水を流し、熱交換体８を表側から裏側に通過する空気を冷却する。
【００１９】
更に、熱交換体８の表側に向けて洗浄水を吹きつける噴射ノズル（図５の１０ａ、１０ｂ）が取り付けてある。噴射ノズル１０ａ、１０ｂは熱交換体８に付着した汚れを洗浄するためのもので、一定時間おきに水を噴射させる。冷却部３の底部には外部のドレン配管につながるドレン口が設けてある。冷却部３は、前段の汚染物質捕集部２での処理の際に温度上昇した空気を元の温度に戻した上で建屋内に戻すことを目的としたものであり、その温度上昇は比較的小さいため水冷式で温度を下げる構成にしてある。
【００２０】
図４は汚染物質捕集部２の内部構造を示す断面図であり、図２のＡ−Ａ線に沿った縦断面図である。汚染物質捕集部２は図４中の太い鎖線で示すように、収容カバーの上面に設けた空気取入口５から取り入れた空気を、前段フィルタ１１、円形ファンフィルタ１２、捕捉吸気ファン１３の順に通過させて汚染原因物質を除去・清浄化し、空気通過口６を通って冷却部３に送り込む。
【００２１】
前段フィルタ１１は板状で、空気取入口５の下方に垂直面から傾けた姿勢で取り付けてある。前段フィルタ１１は、保持板１１ａの切り抜き部に網状金属メッシュフィルタ１１ｂを取り付け、その前面に気流衝突板１１ｃを取り付けたものである。気流衝突板１１ｃは、金属板に多数の細長水平開口を形成し、該開口部を形成していた板を斜め下方に折り曲げ、開口を覆う庇状にしたものである。空気取入口５から入った空気は気流衝突板１１ｃの庇状部に衝突した後、庇状部を回り込んで網状金属メッシュフィルタ１１ｂを通過し、前段フィルタ１１の背面に抜ける。気流衝突板１１ｃは網状金属メッシュフィルタ１１ｂに入る空気の速度を下げ、網状金属メッシュフィルタ１１ｂによる汚染原因物質除去の効率を高める。
【００２２】
前段フィルタ１１の前面側、背面側には、前段フィルタ１１の前面、背面に向けて洗浄水を吹きつける噴射ノズル１１ｄ、１１ｅが取り付けてある。図５は噴射ノズル１１ｄ、１１ｅ、及び前述した冷却部３の噴射ノズル１０ａ、１０ｂの配管系統図である。噴射ノズル１１ｄ、１１ｅは、気流衝突板１１ｃ、網状金属メッシュフィルタ１１ｂに付着した汚れを洗浄するためのもので、一定時間おきに自動で水を噴射させる。汚染物質捕集部２の底面には外部のドレン配管につながるドレン口が設けてある。
【００２３】
前段フィルタ１１の背後には円形ファンフィルタ１２が配置されている。円形ファンフィルタ１２は比較的目の粗い金属網で形成され、前段フィルタ１１の背後に設けた垂直隔壁１４の中央部に設けた円形穴に取り付けてある。前段フィルタ１１を通過した空気は、円形ファンフィルタ１２を通過する過程で汚染原因物質の除去・清浄化を受け、次の捕捉吸気ファン１３部に移る。
【００２４】
捕捉吸気ファン１３は円形ファンフィルタ１２の背後に配置されている。捕捉吸気ファン１３は円形ファンで、垂直隔壁１４の背面に取り付けたファンケーシング１５内で垂直回転する。ファンケーシング１５は、捕捉吸気ファン１３の背面を囲う背面囲い部と、円形ファンの外周縁部を囲う外周囲い部からなるカバー状のケーシングである。背面囲い部の裏側中央にはモータ１６が取り付けられ、その回転軸は背面囲い部表側に突出している。円形ファンフィルタ１２は、その回転軸に取り付けられている。
【００２５】
捕捉吸気ファン１３自体は、円形の前板１２ａ、後板１２ｂ間に多数のフィン１２ｃを放射状、且つ円弧状に前板１２ａ、後板１２ｂと垂直に固定したものである。図６は捕捉吸気ファン１３の部分正面図である。フィン１２ｃの表面には回転方向に向けて多数の捕捉ワイヤ１２ｄが、間隔をあけてブラシ状に植設されている。捕捉ワイヤ１２ｄは、隣り合うフィン１２ｃとフィン１２ｃの間隔が軸芯位置に近づく程狭くなるため、軸芯位置に近くなる程短くされている。
【００２６】
捕捉吸気ファン１３が回転すると、垂直隔壁１４の中央円形穴に取り付けた円形ファンフィルタ１２を通して空気が吸引され、吸引された空気は捕捉吸気ファン１３の外周方向に遠心力で吹き飛ばされる。外周方向に吹き飛ばされた空気は、ファンケーシング１５の外周囲い部に衝突して方向を変え、ファンケーシング１５の背面囲い部に設けた排気穴１５ａを通ってファンケーシング１５の背面側のモータ室１７に入り込む。そしてモータ室１７の天井に設けた前記冷却部３に通ずる空気通過口６を通って冷却部３に入り込む。
【００２７】
以上説明した構成により、捕捉吸気ファン１３の回転により汚染物質捕集部２の空気取入口５から取り入れられた空気は図４中の太い鎖線で示したように、前段フィルタ１１、円形ファンフィルタ１２、捕捉吸気ファン１３を順に通過し、その過程で汚染原因物質を除去・清浄化され、空気通過口６を通って冷却部３に入り込む。冷却部３に入った空気は水冷式の熱交換体８で冷やされ、その温度は空気取入口５から取り入れられた時の温度近くにまで戻される。そして空気排出口７から建屋内に戻される。
【００２８】
本実施形態の空気清浄機１の最大の特徴は、汚染物質捕集部２と冷却部３とを備え、それらを一体化して構成している点にある。汚れた空気からその原因物質を除去する方式には、濾過式、遠心分離式、凝集式、電気集塵式等、様々な方式がある。そうした方式の空気浄化装置内では空気流が乱され、空気が装置から受けた運動エネルギーは熱エネルギーに変換されて空気温度を上昇させる。また、温度上昇したモータ、ファン等の機械装置からの熱伝達、電気集塵の場合は放電から受ける熱、等によっても通過する空気の温度は上昇する。こうした温度上昇した空気を建屋、室内等にそのまま戻したのでは、建屋内、室内の環境を悪化させる。場合によっては建屋内設置設備の寿命を縮めることもある。
【００２９】
こうした温度上昇した空気を戻すことによる環境悪化を防ぐには、空気浄化部を通過する際に空気が受け取った熱を取り除いてから建屋内に戻す必要がある。その方法としては、空気浄化部で温められた空気をそのまま建屋内に放出し、別置きの空調設備、冷房設備を使用して建屋内の温度を下げる方法が考えられる。しかし、一旦、建屋内に戻して他の空気と混じり合った空気の温度を多少なりとも下げるには、建屋内の大量の空気を吸い込んで処理する必要がある。そのためには大きな吸気能力、大量の空気を通過させる熱交換器が必要で、設備費用、ランニングコストが高くなる。空気浄化部と冷却部とを独立した別置き設備とし、それらの間を空気ダクトで繋ぐ方式も考えられる。そうすれば空気浄化部からでた空気だけを効率よく冷却できるため、冷却部は小容量設備で済む利点がある。しかし別置き設備にしたのでは、それらを繋ぐ空気ダクトの設置工事に費用がかかる。
【００３０】
こうした問題の解決のため本願の空気清浄機では、空気を浄化する汚染物質捕集部と、汚染物質捕集部を通過する際に空気が受け取った熱を取り除く冷却部とを一体化した構成とし、汚染物質捕集部を通過した空気を直接、冷却部に送り込む方式とした。これにより、空気浄化部と冷却部を別置きにした場合に必要となる空気ダクトは不用となり、設備コストを下げることができる。また、空気浄化部内を通過した空気のみを冷却するため、冷却部の冷却能力は小さくて済む。必要なら、冷却部の能力を高め、建屋内空気温度を検出して冷却部内熱交換体に流す冷却水量を自動調節するようにすれば、空気清浄機兼冷房装置として使用することも可能になる。
【符号の説明】
【００３１】
図面中、１は空気清浄機、２は汚染物質捕集部、３は冷却部、５は空気取入口、６は空気通過口、８は熱交換体、１０ａ、１０ｂ、１１ｄ、１１ｅは噴射ノズル、１１は前段フィルタ、１１ａは保持板、１１ｂは網状金属メッシュ、１１ｃは気流衝突板、１２は円形ファンフィルタ、１２ｃはフィン、１３は捕捉吸気ファン、１４は垂直隔壁、１５はファンケーシング、１５ａは排気穴、１6はモータ、１７はモータ室を示す。
【図１】
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【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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