(57)【要約】      （修正有）【課題】構成部材を固定して単一の一体型構造体にするのにボルト及びガスケットではなく、溶接接続を使用する、水冷式空気冷却用インタークーラーを提供する。【解決手段】往復式空気圧縮機に用いられる水冷式空気冷却用インタークーラー１０が、複数の空気通路管を含む内側部分と、冷却水入口と、少なくとも１つの冷却水出口とを有する中央コアユニット２０を備える。第１のマニホールド３０は、複数の空気通路管に連通し、少なくとも１つの空気入口５０から空気を受け入れてこの空気を複数の空気通路管へ誘導する。第２のマニホールド４０は、空気出口６０を有し、複数の空気通路管に連通し、複数のフィン付きの空気通路管から空気を受け入れてこの空気を少なくとも１つの空気出口６０へ誘導する。中央コアユニット２０、第１のマニホールド３０及び第２のマニホールド４０は、溶接によって一体に接続されて単一の部品を形成する。【選択図】図２
2010014111.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
往復式空気圧縮機に用いられる水冷式空気冷却用インタークーラーであって、
対向する第１の側部及び第２の側部、対向する第３の側部及び第４の側部、並びに、対向する第５の側部及び第６の側部を有する中央コアユニットであって、前記側部は一体に接続されて該中央コアユニット内に内側部分を画定し、該中央コアユニットは前記内側部分に複数の空気通路管を含み、該中央コアユニットには少なくとも１つの冷却水入口及び少なくとも１つの冷却水出口が設けられる、中央コアユニットと、
前記中央コアユニットの前記第１の側部に設けられる第１のマニホールドであって、該第１のマニホールドには少なくとも１つの空気入口が設けられ、該第１のマニホールドが前記複数の空気通路管に連通し前記少なくとも１つの空気入口から空気を受け入れてこの空気を前記複数の空気通路管へ誘導する、第１のマニホールドと、
前記中央コアユニットの前記第２の側部に設けられる第２のマニホールドであって、該第２のマニホールドには少なくとも１つの空気出口が設けられ、該第２のマニホールドが前記複数の空気通路管に連通し前記複数のフィン付きの空気通路管から空気を受け入れてこの空気を前記少なくとも１つの空気出口へ誘導する、第２のマニホールドと
を備え、
前記中央コアユニット、前記第１のマニホールド及び前記第２のマニホールドは、溶接によって一体に接続されて単一の部品を形成する、水冷式空気冷却用インタークーラー。
【請求項２】
前記少なくとも１つの冷却水入口は、溶接によって前記中央コアユニットの前記第１の側部に近接して前記中央コアユニットに一体に接続され、前記中央コアユニットの前記内側部分に連通し、
前記少なくとも１つの冷却水出口は、溶接によって前記中央コアユニットの前記第２の側部に近接して前記中央コアユニットに一体に接続され、前記中央コアユニットの前記内側部分に連通する、請求項１に記載の水冷式空気冷却用インタークーラー。
【請求項３】
前記中央コアユニットの前記内側部分は、前記少なくとも１つの冷却水入口を介して供給部から冷却水を受け入れると共に、前記少なくとも１つの冷却水出口を介して前記供給部へ前記冷却水を戻すようになっており、
前記冷却水は、前記中央コアユニットの前記内側部分を通って流れ前記複数の空気通路管の上を通過するようになっている、請求項２に記載の水冷式空気冷却用インタークーラー。
【請求項４】
空気は、前記中央コアユニットの前記内側部分の前記複数の空気通路管を介して前記第１のマニホールドから前記第２のマニホールドまで通過することによって、前記中央コアユニットの前記内側部分を通って流れると共に前記複数の空気通路管の上を通過する水によって冷却される、請求項３に記載の水冷式空気冷却用インタークーラー。
【請求項５】
前記冷却水の供給部はエンジンの冷却水の供給部である、請求項３に記載の水冷式空気冷却用インタークーラー。
【請求項６】
前記中央コアユニット、前記第１のマニホールド及び前記第２のマニホールドはアルミニウムから構成される、請求項１に記載の水冷式空気冷却用インタークーラー。
【請求項７】
前記少なくとも１つの空気入口は、第１の圧縮段からの圧縮空気を受け入れるようになっている、請求項１に記載の水冷式空気冷却用インタークーラー。
【請求項８】
前記少なくとも１つの空気入口は、
溶接によって前記第１のマニホールドに一体に接続される入口導管であって、前記第１のマニホールドの内側部分に連通する入口導管と、
溶接によって前記入口導管に一体に接続される入口取付プレートと
を備える、請求項１に記載の水冷式空気冷却用インタークーラー。
【請求項９】
前記入口導管及び前記入口取付プレートはアルミニウムから構成される、請求項８に記載の水冷式空気冷却用インタークーラー。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの空気入口は２つの空気入口から構成される、請求項８に記載の水冷式空気冷却用インタークーラー。
【請求項１１】
前記第１のマニホールドは、前記第１の側部に沿って前記中央コアユニットの前記第３の側部及び前記第４の側部を越えて延びることにより、前記中央コアユニットの幅よりも広い幅を有し、それによって、前記中央コアユニットの方に向いた前記第１のマニホールドの表面が、前記中央コアユニットの前記第３の側部及び前記第４の側部のそれぞれに隣接する露出した部分を有し、
前記入口導管が、前記中央コアユニットの前記第３の側部及び前記第４の側部のそれぞれに隣接する、前記第１のマニホールドの前記表面の露出した部分に、それぞれ一体に接続され、それにより、前記空気入口が前記第１のマニホールドの前記表面に設けられる、請求項１０に記載の水冷式空気冷却用インタークーラー。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの空気出口は、圧縮空気を第２の圧縮段へ誘導するようになっている、請求項１に記載の水冷式空気冷却用インタークーラー。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの空気出口は、
溶接によって前記第２のマニホールドに一体に接続される出口導管であって、前記第２のマニホールドの内側部分に連通する出口導管と、
溶接によって前記出口導管に一体に接続される出口取付プレートと
を備える、請求項１に記載の水冷式空気冷却用インタークーラー。
【請求項１４】
前記出口導管及び前記出口取付プレートはアルミニウムから構成される、請求項１３に記載の水冷式空気冷却用インタークーラー。
【請求項１５】
前記第２のマニホールドは隆起している中央部分を有し、前記出口導管は、前記第２のマニホールドの前記隆起している中央部分に一体に接続される、請求項１３に記載の水冷式空気冷却用インタークーラー。
【請求項１６】
複数の圧縮段を有する往復式空気圧縮機において、
第１の圧縮段にある少なくとも１つの低圧圧縮シリンダと、
第２の圧縮段にある少なくとも１つの高圧圧縮シリンダと、
前記少なくとも１つの低圧圧縮シリンダ及び前記少なくとも１つの高圧圧縮シリンダに連通する水冷式空気冷却用インタークーラーとを備え、
前記水冷式空気冷却用インタークーラーは、
対向する第１の側部及び第２の側部、対向する第３の側部及び第４の側部、並びに、対向する第５の側部及び第６の側部を有する中央コアユニットであって、前記側部は一体に接続されて該中央コアユニット内に内側部分を画定し、該中央コアユニットは前記内側部分に複数の空気通路管を含み、該中央コアユニットには少なくとも１つの冷却水入口及び少なくとも１つの冷却水出口が設けられる、中央コアユニットと、
前記中央コアユニットの前記第１の側部に設けられる第１のマニホールドであって、該第１のマニホールドには少なくとも１つの空気入口が設けられ、該第１のマニホールドが前記複数の空気通路管に連通し前記少なくとも１つの空気入口から空気を受け入れてこの空気を前記複数の空気通路管へ誘導する、第１のマニホールドと、
前記中央コアユニットの前記第２の側部に設けられる第２のマニホールドであって、該第２のマニホールドには少なくとも１つの空気出口が設けられ、該第２のマニホールドが前記複数の空気通路管に連通し前記複数のフィン付きの空気通路管から空気を受け入れてこの空気を前記少なくとも１つの空気出口へ誘導する、第２のマニホールドと
を備え、
前記少なくとも１つの低圧圧縮シリンダからの空気は、前記少なくとも１つの空気入口を介して前記インタークーラーに入り、前記中央コアユニット内の前記複数の空気通路管内で冷却され、次いで前記少なくとも１つの空気出口を介して前記少なくとも１つの高圧圧縮シリンダに入り、
前記中央コアユニット、前記第１のマニホールド及び前記第２のマニホールドは、溶接によって一体に接続されて単一の部品を形成する、往復式空気圧縮機。
【請求項１７】
前記少なくとも１つの冷却水入口は、溶接によって前記中央コアユニットの前記第１の側部に近接して前記中央コアユニットに一体に接続され、前記中央コアユニットの前記内側部分に連通し、
前記少なくとも１つの冷却水出口は、溶接によって前記中央コアユニットの前記第２の側部に近接して前記中央コアユニットに一体に接続され、前記中央コアユニットの前記内側部分に連通する、請求項１６に記載の往復式空気圧縮機。
【請求項１８】
前記中央コアユニットの前記内側部分は、前記少なくとも１つの冷却水入口を介して供給部から冷却水を受け入れると共に、前記少なくとも１つの冷却水出口を介して前記供給部へ前記冷却水を戻すようになっており、
前記冷却水は、前記中央コアユニットの前記内側部分を通って流れ前記複数の空気通路管の上を通過するようになっている、請求項１７に記載の往復式空気圧縮機。
【請求項１９】
空気は、前記中央コアユニットの前記内側部分の前記複数の空気通路管を介して前記第１のマニホールドから前記第２のマニホールドまで通過することによって、前記中央コアユニットの前記内側部分を通って流れると共に前記複数の空気通路管の上を通過する水によって冷却される、請求項１８に記載の往復式空気圧縮機。
【請求項２０】
前記冷却水の供給部はエンジンの冷却水の供給部である、請求項１８に記載の往復式空気圧縮機。
【請求項２１】
前記中央コアユニット、前記第１のマニホールド及び前記第２のマニホールドはアルミニウムから構成される、請求項１６に記載の往復式空気圧縮機。
【請求項２２】
前記少なくとも１つの空気入口は、
溶接によって前記第１のマニホールドに一体に接続される入口導管であって、前記第１のマニホールドの内側部分に連通する入口導管と、
溶接によって前記入口導管に一体に接続される入口取付プレートと
を備える、請求項１６に記載の往復式空気圧縮機。
【請求項２３】
前記入口導管及び前記入口取付プレートはアルミニウムから構成される、請求項２２に記載の往復式空気圧縮機。
【請求項２４】
前記少なくとも１つの低圧圧縮シリンダは２つの低圧圧縮シリンダから構成され、前記少なくとも１つの空気入口は２つの空気入口から構成される、請求項２２に記載の往復式空気圧縮機。
【請求項２５】
前記第１のマニホールドは、前記第１の側部に沿って前記中央コアユニットの前記第３の側部及び前記第４の側部を越えて延びることにより、前記中央コアユニットの幅よりも広い幅を有し、それによって、前記中央コアユニットの方に向いた前記第１のマニホールドの表面が、前記中央コアユニットの前記第３の側部及び前記第４の側部のそれぞれに隣接する露出した部分を有し、
前記入口導管が、前記中央コアユニットの前記第３の側部及び前記第４の側部のそれぞれに隣接する、前記第１のマニホールドの前記表面の露出した部分に、それぞれ一体に接続され、それにより、前記空気入口が前記第１のマニホールドの前記表面に設けられる、請求項２４に記載の往復式空気圧縮機。
【請求項２６】
前記少なくとも１つの空気出口は、
溶接によって前記第２のマニホールドに一体に接続される出口導管であって、前記第２のマニホールドの内側部分に連通する出口導管と、
溶接によって前記出口導管に一体に接続される出口取付プレートと
を備える、請求項１６に記載の往復式空気圧縮機。
【請求項２７】
前記出口導管及び前記出口取付プレートはアルミニウムから構成される、請求項２６に記載の往復式空気圧縮機。
【請求項２８】
前記第２のマニホールドは隆起している中央部分を有し、前記出口導管は、前記第２のマニホールドの前記隆起している中央部分に一体に接続される、請求項２６に記載の往復式空気圧縮機。
【請求項２９】
一体型水冷式空気冷却用インタークーラーを製造する方法であって、
中央コアユニットの第１の側部、第２の側部、第３の側部、第４の側部、第５の側部及び第６の側部に対応するアルミニウム板を提供するステップと、
複数の空気通路管を前記第１の側部及び前記第２の側部の表面に一体に接続して、前記空気通路管が、前記第１の側部及び前記第２の側部の前記表面に対して密封されるようにし、且つ前記第１の側部及び前記第２の側部の反対側の表面に連通するようにするステップと、
少なくとも１つの冷却水入口及び少なくとも１つの冷却水出口を設けるステップと、
前記少なくとも１つの冷却水入口及び前記少なくとも１つの冷却水出口を、溶接接続によって前記第５の側部の表面に一体に接続して、前記少なくとも１つの冷却水入口及び前記少なくとも１つの冷却水出口が前記第５の側部の反対側の表面に連通するようにするステップと、
前記第１の側部、前記第２の側部、前記第３の側部、前記第４の側部、前記第５の側部及び前記第６の側部を溶接接続によって一体に接続し、中に密封された内側部分を画定する箱構造を有する中央コアユニットを形成するステップと
を備え、
前記空気通路管は、前記中央コアユニットの前記密封された内側部分に含まれ、前記第１の側部及び前記第２の側部で前記中央コアユニットの外側部分に連通し、前記少なくとも１つの冷却水入口及び前記少なくとも１つの冷却水出口は、前記中央コアユニットの前記外側部分に設けられており、
さらに、アルミニウムの第１のマニホールドを提供するステップと、
前記第１のマニホールドを、溶接接続によって前記中央コアユニットの前記第１の側部に一体に接続して、前記第１のマニホールドの内側部分が、前記中央コアユニットに対して密封されるようにし、且つ前記複数の空気通路管に連通するようにするステップと、
アルミニウムの第２のマニホールドを提供するステップと、
前記第２のマニホールドを、溶接接続によって前記中央コアユニットの前記第２の側部に一体に接続して、前記第２のマニホールドの内側部分が、前記中央コアユニットに対して密封されるようにし、且つ前記複数の空気通路管に連通するようにするステップと、
アルミニウムの少なくとも１つの空気入口導管、及び、アルミニウムの少なくとも１つの入口取付具であって、前記インタークーラーを往復式空気圧縮機に接続するようになっている入口取付具を提供するステップと、
前記少なくとも１つの空気入口導管を、溶接接続によって前記第１のマニホールドに一体に接続して、前記少なくとも１つの空気入口導管が、前記第１のマニホールドに対して密封されるようにし、且つ前記第１のマニホールドの前記内側部分に連通するようにするステップと、
前記少なくとも１つの入口取付具を、溶接接続によって前記少なくとも１つの空気入口導管に一体に接続するステップと、
アルミニウムの少なくとも１つの空気出口導管、及び、アルミニウムの少なくとも１つの出口取付具であって、前記インタークーラーを前記往復式空気圧縮機に接続するようになっている出口取付具を提供するステップと、
前記少なくとも１つの空気出口導管を、溶接接続によって前記第２のマニホールドに一体に接続して、前記少なくとも１つの空気出口導管が、前記第２のマニホールドに対して密封されるようにし、且つ前記第２のマニホールドの前記内側部分に連通するようにするステップと、
前記少なくとも１つの出口取付具を、溶接接続によって前記少なくとも１つの空気出口導管に一体に接続するステップと
を備える一体型水冷式空気冷却用インタークーラーを製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、往復式空気圧縮機内の圧縮空気を冷却するための、一体型水冷式空気冷却用インタークーラー（single piece water over air intercooler）に関する。より詳細には、本発明は、複数の空気通路管を含む中央コアユニットと、空気入口及び空気出口並びに第１のマニホールド及び第２のマニホールドと、冷却水入口及び冷却水出口とを有し、これら全てが共に溶接されて一体構造体を形成する、水冷式空気冷却用インタークーラーに関する。第１の圧縮段からの空気はインタークーラーに誘導され、インタークーラーにおいて、第１の圧縮段からの空気は、複数の空気流通管の上を流れるエンジン冷却水からの冷却水によって冷却される。冷却された空気は次いで、インタークーラーから第２の圧縮段に誘導される。
【背景技術】
【０００２】
多段空気圧縮機は、大型車両及び／又は機関車のエアーブレーキシステムに圧縮空気を提供する等の目的で、当該技術分野において一般的に既知である。そのような圧縮機の１つが、Goettel他の特許文献１（参照によってその全体が本明細書に援用される）に開示されている。当業者によって理解され得るように、エアーブレーキシステムにおいて使用するために必要なレベルまで空気を加圧することは、圧縮システム内の空気の大幅な温度上昇にもつながり、これによって、ブレーキシステム内の潤滑油が化学変化（breakdown）を起こし、ブレーキの様々な装置が損傷する。このとき、圧縮空気の周囲温度を好適なレベルまで下げるために、そのような圧縮機内の圧縮シリンダ間に冷却装置を設けることが好ましい。
【０００３】
インタークーラーは、エンジンから供給される冷却水を利用し、圧縮機内の圧縮段同士の間で空気の周囲温度を下げることで知られている。しかし、従来技術の構造では、ボルト及びガスケットによって共に固定される複数の構成部材が使用されている。そのような構造では、ガスケット及びボルトを頼りにしてインタークーラー内の種々の接続部をシールし、空気又は水が漏れること、並びに、水及び圧縮空気が混合してしまうことを防止している。しかし、ガスケットを用いるシーリングは完璧ではなく、そのような多くの従来技術のインタークーラーでは、漏れる可能性がある経路が非常に多く存在するため、漏れは一般的な故障の形態である。
【０００４】
また、これらの構造は、多くのボルトによる接続（bolted connections）を必要とし、その結果、多くの別々になった部品を有する複雑な構造となり、この複雑な構造は多くの生産労力を必要とする。さらに、そのような多くの従来技術のインタークーラーは鋳鉄から構成されているため、重く扱い難い上に交換するのが困難となる。
【０００５】
よって、溶接による接続は好ましいがボルト及びガスケットによる接続は用いない、一体型水冷式空気冷却用インタークーラーが一般的に必要とされている。この一体型水冷式空気冷却用インタークーラーは、漏れの可能性のある経路を減らし、インタークーラーからの空気漏れの低減、並びに、圧縮空気及び冷却水の混合の低減をおこない、全体の組立時間を短縮し、そして、新しい圧縮機アセンブリにおける使用に対して、また既存のインタークーラーの交換部品として、従来技術のインタークーラーに代わる軽量な物を提供する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第５，１０６，２７０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、構成部材を固定して単一の一体型構造体（single piece, unitary construction）にするのにボルト及びガスケットではなく溶接接続を使用する、水冷式空気冷却用インタークーラーを提供することである。
【０００８】
本発明の目的は、従来技術のインタークーラーと比較して、漏れの可能性のある経路を減らし、且つ、インタークーラーからの圧縮空気の漏れの低減、並びに、空気及び冷却水の混合の低減をおこなうインタークーラーを提供することである。
【０００９】
本発明の目的は、重量を減らし、インタークーラーの取扱い、設置及び維持を容易にするためにアルミニウム構成部材から構成されるインタークーラーを提供することである。
【００１０】
本発明の目的は、複数の空気通路管に圧縮空気を受け入れ、またエンジンの冷却水の供給部から冷却水を受け入れて、空気通路管の上に水を流し空気通路管内の圧縮空気を冷却するようにする中央コアユニットを有するインタークーラーを提供することである。
【００１１】
本発明の目的は、一般的な接続（common interface）位置を有することによって、交換部品として種々のタイプの既存の圧縮機に直接ボルトで固定することができるインタークーラーを提供することである。
【００１２】
本発明の目的は、多段圧縮する複数の圧縮シリンダを有する往復式空気圧縮機と、圧縮段間で圧縮空気を冷却するための単一の部品であるインタークーラーとを提供することである。
【００１３】
本発明の目的は、溶接接続を使用して、漏れの可能性のある経路を減らし、且つ、インタークーラーからの圧縮空気の漏れの低減、並びに、圧縮空気及び冷却水の混合の低減をおこなう、一体型水冷式空気冷却用インタークーラーを製造する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の一実施の形態によると、往復式空気圧縮機に用いられる水冷式空気冷却用インタークーラーが提供される。水冷式空気冷却用インタークーラーは、対向する第１の側部及び第２の側部、対向する第３の側部及び第４の側部、並びに、対向する第５の側部及び第６の側部を有する中央コアユニットであって、これらの側部は一体に接続されて中央コアユニット内に内側部分を画定し、中央コアユニットは内側部分に複数の空気通路管を含み、中央コアユニットには少なくとも１つの冷却水入口及び少なくとも１つの冷却水出口が設けられる、中央コアユニットと、中央コアユニットの第１の側部に設けられる第１のマニホールドであって、第１のマニホールドには少なくとも１つの空気入口が設けられ、第１のマニホールドが複数の空気通路管に連通し少なくとも１つの空気入口から空気を受け入れてこの空気を複数の空気通路管へ誘導する、第１のマニホールドと、中央コアユニットの第２の側部に設けられる第２のマニホールドであって、第２のマニホールドには少なくとも１つの空気出口が設けられ、第２のマニホールドが複数の空気通路管に連通し複数のフィン付きの空気通路管から空気を受け入れてこの空気を少なくとも１つの空気出口へ誘導する、第２のマニホールドとを備える。中央コアユニット、第１のマニホールド及び第２のマニホールドは、溶接によって一体に接続されて単一の部品を形成する。
【００１５】
少なくとも１つの冷却水入口は、溶接によって中央コアユニットの第１の側部に近接して中央コアユニットに一体に接続され、中央コアユニットの内側部分に連通し、少なくとも１つの冷却水出口は、溶接によって中央コアユニットの第２の側部に近接して中央コアユニットに一体に接続され、中央コアユニットの内側部分に連通する。
【００１６】
中央コアユニットの内側部分は、少なくとも１つの冷却水入口を介して供給部から冷却水を受け入れると共に、少なくとも１つの冷却水出口を介して供給部へ冷却水を戻すようになっており、冷却水は、中央コアユニットの内側部分を通って流れ複数の空気通路管の上を通過するようになっている。空気は、中央コアユニットの内側部分の複数の空気通路管を介して第１のマニホールドから第２のマニホールドまで通過することによって、中央コアユニットの内側部分を通って流れると共に複数の空気通路管の上を通過する水によって冷却される。冷却水の供給部はエンジンの冷却水の供給部であり、中央コアユニット、第１のマニホールド及び第２のマニホールドはアルミニウムから構成されることが好ましい。
【００１７】
少なくとも１つの空気入口は、第１の圧縮段からの圧縮空気を受け入れるようになっている。少なくとも１つの空気入口は、溶接によって第１のマニホールドに一体に接続される入口導管であって、第１のマニホールドの内側部分に連通する入口導管と、溶接によって入口導管に一体に接続される入口取付プレートとを備える。入口導管及び入口取付プレートはアルミニウムから構成され、少なくとも１つの空気入口には２つの空気入口が含まれることが好ましい。
【００１８】
第１のマニホールドは、第１の側部に沿って中央コアユニットの第３の側部及び第４の側部を越えて延びることにより、中央コアユニットの幅よりも広い幅を有し、それによって、中央コアユニットの方に向いた第１のマニホールドの表面が、中央コアユニットの第３の側部及び第４の側部のそれぞれに隣接する露出した部分を有し、入口導管が、中央コアユニットの第３の側部及び第４の側部のそれぞれに隣接する、第１のマニホールドの表面の露出した部分に、それぞれ一体に接続され、それにより、空気入口が第１のマニホールドの表面に設けられる。
【００１９】
少なくとも１つの空気出口は、圧縮空気を第２の圧縮段へ誘導するようになっている。少なくとも１つの空気出口は、溶接によって第２のマニホールドに一体に接続される出口導管であって、第２のマニホールドの内側部分に連通する出口導管と、溶接によって出口導管に一体に接続される出口取付プレートとを備える。出口導管及び出口取付プレートはアルミニウムから構成されることが好ましい。第２のマニホールドは隆起している中央部分を有し、出口導管は、第２のマニホールドの隆起している中央部分に一体に接続される。
【００２０】
本発明のさらなる実施の形態によると、複数の圧縮段を有する往復式空気圧縮機が提供される。往復式空気圧縮機は、第１の圧縮段にある少なくとも１つの低圧圧縮シリンダと、第２の圧縮段にある少なくとも１つの高圧圧縮シリンダと、少なくとも１つの低圧圧縮シリンダ及び少なくとも１つの高圧圧縮シリンダに連通する水冷式空気冷却用インタークーラーとを備える。このインタークーラーは、対向する第１の側部及び第２の側部、対向する第３の側部及び第４の側部、並びに、対向する第５の側部及び第６の側部とを有する中央コアユニットであって、これらの側部は一体に接続されて中央コアユニット内に内側部分を画定し、中央コアユニットは内側部分に複数の空気通路管を含み、中央コアユニットには少なくとも１つの冷却水入口及び少なくとも１つの冷却水出口が設けられる、中央コアユニットと、中央コアユニットの第１の側部に設けられる第１のマニホールドであって、第１のマニホールドには少なくとも１つの空気入口が設けられ、第１のマニホールドが複数の空気通路管に連通し少なくとも１つの空気入口から空気を受け入れてこの空気を複数の空気通路管へ誘導する、第１のマニホールドと、中央コアユニットの第２の側部に設けられる第２のマニホールドであって、第２のマニホールドには少なくとも１つの空気出口が設けられ、第２のマニホールドが複数の空気通路管に連通し複数のフィン付きの空気通路管から空気を受け入れてこの空気を少なくとも１つの空気出口へ誘導する、第２のマニホールドとを備える。少なくとも１つの低圧圧縮シリンダからの空気は、少なくとも１つの空気入口を介してインタークーラーに入り、中央コアユニット内の複数の空気通路管内で冷却され、次いで少なくとも１つの空気出口を介して少なくとも１つの高圧圧縮シリンダに入る。中央コアユニット、第１のマニホールド及び第２のマニホールドは、溶接によって一体に接続されて単一の部品を形成する。
【００２１】
少なくとも１つの冷却水入口は、溶接によって中央コアユニットの第１の側部に近接して中央コアユニットに一体に接続され、中央コアユニットの内側部分に連通し、少なくとも１つの冷却水出口は、溶接によって中央コアユニットの第２の側部に近接して中央コアユニットに一体に接続され、中央コアユニットの内側部分に連通する。
【００２２】
中央コアユニットの内側部分は、少なくとも１つの冷却水入口を介して供給部から冷却水を受け入れると共に、少なくとも１つの冷却水出口を介して供給部へ冷却水を戻すようになっており、冷却水は、中央コアユニットの内側部分を通って流れ複数の空気通路管の上を通過するようになっている。空気は、中央コアユニットの内側部分の複数の空気通路管を介して第１のマニホールドから第２のマニホールドまで通過することによって、中央コアユニットの内側部分を通って流れると共に複数の空気通路管の上を通過する水によって冷却される。冷却水の供給部はエンジンの冷却水の供給部であり、中央コアユニット、第１のマニホールド及び第２のマニホールドはアルミニウムから構成されることが好ましい。
【００２３】
少なくとも１つの空気入口は、溶接によって第１のマニホールドに一体に接続される入口導管であって、第１のマニホールドの内側部分に連通する入口導管と、溶接によって入口導管に一体に接続される入口取付プレートとを備える。入口導管及び入口取付プレートはアルミニウムから構成され、少なくとも１つの低圧圧縮シリンダには２つの低圧圧縮シリンダが含まれ、少なくとも１つの空気入口には２つの空気入口が含まれることが好ましい。
【００２４】
第１のマニホールドは、第１の側部に沿って中央コアユニットの第３の側部及び第４の側部を越えて延びることにより、中央コアユニットの幅よりも広い幅を有し、それによって、中央コアユニットの方に向いた第１のマニホールドの表面が、中央コアユニットの第３の側部及び第４の側部のそれぞれに隣接する露出した部分を有し、入口導管が、中央コアユニットの第３の側部及び第４の側部のそれぞれに隣接する、第１のマニホールドの表面の露出した部分に、それぞれ一体に接続され、それにより、空気入口が第１のマニホールドの表面に設けられる。
【００２５】
少なくとも１つの空気出口は、溶接によって第２のマニホールドに一体に接続される出口導管であって、第２のマニホールドの内側部分に連通する出口導管と、溶接によって出口導管に一体に接続される出口取付プレートとを備える。出口導管及び出口取付プレートはアルミニウムから構成されることが好ましい。第２のマニホールドは隆起している中央部分を有し、出口導管は、第２のマニホールドの隆起している中央部分に一体に接続される。
【００２６】
本発明のさらなる態様では、一体型水冷式空気冷却用インタークーラーを製造する方法が提供される。この方法は、中央コアユニットの第１の側部、第２の側部、第３の側部、第４の側部、第５の側部及び第６の側部に対応するアルミニウム板を提供するステップと、複数の空気通路管を第１の側部及び第２の側部の表面に一体に接続して、これらの管が、第１の側部及び第２の側部の表面に対して密封されるようにし、且つ第１の側部及び第２の側部の反対側の表面に連通するようにするステップと、少なくとも１つの冷却水入口及び少なくとも１つの冷却水出口を設けるステップと、少なくとも１つの冷却水入口及び少なくとも１つの冷却水出口を、溶接接続によって第５の側部の表面に一体に接続して、少なくとも１つの冷却水入口及び少なくとも１つの冷却水出口が第５の側部の反対側の表面に連通するようにするステップと、第１の側部、第２の側部、第３の側部、第４の側部、第５の側部及び第６の側部を溶接接続によって一体に接続し、中に密封された内側部分を画定する箱構造を有する中央コアユニットを形成するステップとを備え、そこで、空気通路管は、中央コアユニットの密封された内側部分に含まれ、第１の側部及び第２の側部で中央コアユニットの外側部分に連通し、少なくとも１つの冷却水入口及び少なくとも１つの冷却水出口は、中央コアユニットの外側部分に設けられており、さらに、アルミニウムの第１のマニホールドを提供するステップと、第１のマニホールドを、溶接接続によって中央コアユニットの第１の側部に一体に接続して、第１のマニホールドの内側部分が、中央コアユニットに対して密封されるようにし、且つ複数の空気通路管に連通するようにするステップと、アルミニウムの第２のマニホールドを提供するステップと、第２のマニホールドを、溶接接続によって中央コアユニットの第２の側部に一体に接続して、第２のマニホールドの内側部分が、中央コアユニットに対して密封されるようにし、且つ複数の空気通路管に連通するようにするステップと、アルミニウムの少なくとも１つの空気入口導管、及び、アルミニウムの少なくとも１つの入口取付具であって、インタークーラーを往復式空気圧縮機に接続するようになっている入口取付具を提供するステップと、少なくとも１つの空気入口導管を、溶接接続によって第１のマニホールドに一体に接続して、少なくとも１つの空気入口導管が、第１のマニホールドに対して密封されるようにし、且つ第１のマニホールドの内側部分に連通するようにするステップと、少なくとも１つの入口取付具を、溶接接続によって少なくとも１つの空気入口導管に一体に接続するステップと、アルミニウムの少なくとも１つの空気出口導管、及び、アルミニウムの少なくとも１つの出口取付具であって、インタークーラーを往復式空気圧縮機に接続するようになっている出口取付具を提供するステップと、少なくとも１つの空気出口導管を、溶接接続によって第２のマニホールドに一体に接続して、少なくとも１つの空気出口導管が、第２のマニホールドに対して密封されるようにし、且つ第２のマニホールドの内側部分に連通するようにするステップと、少なくとも１つの出口取付具を、溶接接続によって少なくとも１つの空気出口導管に一体に接続するステップとを備える。
【００２７】
本発明のさらなる詳細及び利点は、添付の図面と共に以下の詳細な説明を読めば明らかになるであろう。図面を通して、同様の部品は同様の参照符号を用いて示す。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施形態による一体型水冷式空気冷却用インタークーラーを有する往復式空気圧縮機を概略的に示す図である。
【図２】図１に示される実施形態による往復式空気圧縮機のための一体型水冷式空気冷却用インタークーラーの前面図である。
【図３】図２に示される一体型水冷式空気冷却用インタークーラーの平面図である。
【図４】図２に示される一体型水冷式空気冷却用インタークーラーの右側面図である。
【図５】図４に示される基準線５−５に沿った、水冷式空気冷却用インタークーラーの中央コアユニットの内側部分を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下で説明するために、空間での向きを示す用語が使用される場合、この用語は、参照される実施形態が添付の図面において方向付けられているか又は以下の詳細な説明において別途説明されているように、この参照される実施形態に関連するものとなっている。しかし、以下で説明される実施形態から多くの代替となる変形形態及び代替となる実施形態が想定され得ることは、理解されるはずである。また、添付の図面に示され、本明細書において説明される特定の装置が、例示に過ぎず、限定するものとしてみなされるべきではないことは、理解されるはずである。
【００３０】
図１には、本発明の好ましい実施形態による一体型水冷式空気冷却用インタークーラー１０を有する、往復式空気圧縮機Ｃが示されている。図１に示されるように、往復式空気圧縮機Ｃは、３気筒の水冷式であり且つ複式（compound）の多段圧縮機である。インタークーラー１０は、第１の圧縮段及び第２の圧縮段の間において圧縮機Ｃに直接取り付けられるが、好ましい実施形態におけるインタークーラーは、いずれの圧縮段でもその前又は後で圧縮空気を冷却するのに使用することができることが、理解されるはずである。図１に示されるように、往復式空気圧縮機Ｃは、インタークーラー１０の少なくとも１つの入口に連通する２つの低圧圧縮シリンダＬと、インタークーラー１０の少なくとも１つの出口に連通する高圧圧縮シリンダＨとを有している。
【００３１】
図２には、本発明の好ましい実施形態による一体型水冷式空気冷却用インタークーラーの前面図が示されている。図２に示されるように、インタークーラー１０は、箱型形状をした中央コアユニット２０を有している。中央コアユニット２０は、第１の側部或いは底部側の側部２１と、第２の側部或いは上部側の側部２２と、第３の側部２３と、第４の側部２４と、第５の側部或いは前部側の側部２５と、（図４に示す）第６の側部或いは後部側の側部２６とを有している。中央コアユニット２０の側部２１、２２、２３、２４、２５、２６は、アルミニウムから構成されており、溶接接続によって一体に接続されて、（図５に示す）内側部分２７を有する中央コアユニット２０の箱型構造を形成する。
【００３２】
中央コアユニット２０は、冷却水入口７０を有している。冷却水入口７０は、中央コアユニット２０の底部側の側部２１に近接して中央コアユニット２０の前部側の側部２５に一体に接続されており、中央コアユニット２０の内側部分２７に連通する。冷却水入口７０は、（図示しない）冷却水の供給部に接続されており、冷却水の供給部は、車両のエンジンのための冷却水の供給部であることが好ましい。冷却水の供給部からの冷却水は、冷却水入口を介して中央コアユニット２０の内側部分２７に入り、それによって、内側部分２７を水で実質的に満たすと共に中央コアユニット２０内に冷却水の流れを発生させる。
【００３３】
中央コアユニット２０はまた、２つの冷却水出口８０、８５を有している。冷却水出口８０、８５は、上部側の側部２２に近接して中央コアユニット２０の前部側の側部２５に一体に接続されており、中央コアユニットの内側部分２７に連通する。冷却水出口は、中央コアユニット２０の前部側の側部２５において互いに対照的に配置されている。冷却水出口８０、８５は、冷却水の供給部にも接続されており、それによって、冷却水入口７０から中央コアユニット２０の内側部分２７を上方へ流れた冷却水を冷却水の供給部へ戻す。理解され得るように、水は、冷却水入口７０から内側部分２７に流入し、中央コアユニット２０の内側部分２７を上に向かって流れ、そして、冷却水出口８０、８５を介して内側部分２７から流出する。
【００３４】
図５は、中央コアユニット２０の後方から中央コアユニット２０の内側部分２７を見た、図４の基準線５−５に沿った図である。図５に示されるように、中央コアユニット２０の内側部分２７には、複数のラジエータ型の空気通路管９０が設けられている。この空気通路管９０は、図５に示す矢印「Ａ」によって示されるように、中央コアユニット２０の底部側の側部２１から中央コアユニット２０の上部側の側部２２に延びる空気の通路である。空気通路管９０は、図示しないアルミニウムの冷却フィンによって間隔を開けて設けられている。そのような管は、当業者に既知であり、説明のみを目的として概略的に示されている。そのような管は、通常鋳鉄で構成されるが、当業者によりその目的に適していると知られてる、アルミニウムを含む任意の材料から作製されてもよい。中央コアユニット２０の内側部分２７に含まれる空気通路管９０の数及び構成は、当業者によりその目的に適していると知られているどのような数又は構成であってもよいことが、理解されるはずである。
【００３５】
図２に示されるように、第１のマニホールド３０が、溶接によって、中央コアユニット２０の底部側の側部２１に一体に取り付けられている。第１のマニホールド３０の（図示しない）内側部分は、中央コアユニット２０の内側部分２７に含まれている空気通路管９０に連通する。第１のマニホールド３０は、第３の側部２３及び第４の側部２４の双方において中央コアユニットを越えて延びるため、中央コアユニット２０の幅よりも広い幅を有している。それ故、第１のマニホールド３０は、第１のマニホールド３０の両端において表面部分３１を露出させている。表面部分３１は、上方又は中央コアユニット２０の方へ向いており、中央コアユニット２０の第３の側部２３及び第４の側部２４の双方に隣接している。第１のマニホールド３０は、アルミニウムから構成されており、そして、その底面に排水口を有していてもよい。それによって、第１のマニホールド３０は、第１のマニホールドの内側部分内で形成される凝縮液を、定期的なメンテナンス作業中に第１のマニホールド３０から排出することを可能にする。
【００３６】
第１の空気入口５０及び第２の空気入口５５が、第１のマニホールド３０の露出した表面部３１上に設けられており、第１のマニホールド３０の内部に連通する。それによって、第１の圧縮段から出る低圧空気が第１のマニホールド３０に入ることができる。第１の空気入口５０及び第２の空気入口５５は、第１の空気入口導管５１及び第２の空気入口導管５６をそれぞれ有している。空気入口導管５１、５６はアルミニウムから構成されている。そして、空気入口導管５１、５６は、中央コアユニット２０の第３の側部２３及び第４の側部２４に隣接する位置で、溶接によって第１のマニホールド３０の露出した表面部３１にそれぞれ一体に接続されている。図３及び図４に示すように、第１の空気入口導管５１及び第２の空気入口導管５６は湾曲したパイプであり、この湾曲したパイプは、第１のマニホールド３０の露出した表面部３１から上方に延び、且つ中央コアユニット２０の前部側の側部２５から離れるように延びる。第１の圧縮段において別々になっている２つの低圧圧縮シリンダＬ（図１参照）によって圧縮された空気が、１つの共通のインタークーラー装置１０によって冷却されることができるように、２つの空気入口５０、５５を設けることが好ましい。しかしながら、本発明の範囲から逸脱することなくさまざまな数の空気入口を設けてもよいことが理解されるはずである。
【００３７】
図２〜図４に示されるように、アルミニウムから構成される、第１の空気入口取付具５２及び第２の空気入口取付具５７が、溶接によって、第１の空気入口導管５１及び第２の空気入口導管５６に一体に接続されている。入口取付具５２、５７は矩形板であり、この矩形板によって、インタークーラー１０は、直接圧縮機システム内にボルトで固定されることができる。取付具５２、５７は、既存のインタークーラーと同じ接続位置を使用できるように、サイズが決められると共に構成される。それ故、インタークーラー１０は、新たに製造される圧縮機システムと共に使用されるだけでなく、既存の圧縮機システムの交換部品として使用されることができる。取付具５２、５７は、中央に大きな穴を有しており、それによって、第１の圧縮段から出る空気は、空気入口導管５１、５６に入ってこれらを通過することができる。
【００３８】
図２に示されるように、第２のマニホールド４０が、溶接によって、中央コアユニット２０の上部側の側部２２に一体に取り付けられている。第２のマニホールド４０の（図示しない）内側部分は、中央コアユニット２０の内側部分２７に含まれる通路管９０に連通する。第２のマニホールド４０は隆起している中央部分４１を有している。第２のマニホールド４０はアルミニウムから構成されている。第２のマニホールド４０は、その上面において、隆起している中央部分４１の上にポートを有してもよく、それによって、圧力逃がし弁アセンブリをインタークーラー１０に取り付けることができる。
【００３９】
空気出口６０が、第２のマニホールド４０の隆起している中央部分４１上に配置され、第２のマニホールド４０の内部に連通する。それによって、中央コアユニット２０及び第２のマニホールド４０から出る冷却された低圧空気が、第２の圧縮段に入ることが可能になる。空気出口６０は空気出口導管６１を有している。空気出口導管６１は、アルミニウムから構成されており、溶接によって第２のマニホールド４０の隆起している中央部分４１に一体に接続されている。図３及び図４に示されるように、空気出口導管６１は直管であり、この直管は、第２のマニホールド４０の隆起している中央部分４１から外方に延び、且つ中央コアユニット２０の前部側の側部２５から離れるように延びる。中央コアユニット２０内で冷却された空気が、第２の圧縮段において（図１に示す）単一の高圧圧縮シリンダＨに入ることができるように、１つの空気入口６０を設けることが好ましい。しかしながら、本発明の範囲から逸脱することなくさまざまな数の空気出口を設けてもよいことが理解されるはずである。
【００４０】
図２〜図４に示されるように、アルミニウムから構成される空気出口取付具６２が、溶接によって、空気出口導管６１に一体に接続されている。出口取付具６２は矩形板であり、この矩形板によって、インタークーラー１０は、直接圧縮機システム内にボルトで固定されることが可能になる。出口取付具６２は、既存のインタークーラーと同じ接続位置を使用できるように、サイズが決められると共に構成される。それ故、インタークーラー１０は、新たに製造される圧縮機システムと共に使用されるだけでなく、既存の圧縮機システムの交換部品として使用されることができる。出口取付具６２は、中央に大きな穴を有しており、それによって、インタークーラー１０から出る空気は、空気出口導管６１を通過しここから出ることができる。
【００４１】
ここで、図２〜図５を参照して、一体型インタークーラー１０の動作を詳細に説明する。インタークーラー１０は、複数の圧縮段を有する往復式空気圧縮機に直接取り付けられており、この取り付けは、第１の入口取付具５２及び第２の入口取付具５７、並びに出口取付具６２を、適切な接続位置で往復式空気圧縮機にボルトで固定することによっておこなわれている。インタークーラー１０は、冷却水入口７０並びに第１の冷却水出口８０及び第２の冷却水出口８５においてエンジンの冷却水の供給部にも接続されている。そして、冷却水は、中央コアユニット２０の内側部分２７を実質的に満たすまでこの内側部分２７へ流される。冷却水は次に、第１の冷却水出口８０及び第２の冷却水出口８５を介してエンジンの冷却水の供給部へ戻る。それ故、中央コアユニット２０の内側部分２７を流通し、中央コアユニット２０の内側部分２７に含まれる複数の空気通路管９０上を流通する冷却水の流れが生成される。
【００４２】
低圧で圧縮された空気は、圧縮機Ｃにおける第１の圧縮段に空気をおくための圧縮シリンダから、第１の空気入口５０及び第２の空気入口５５を介して受け入れられる。空気は次に、第１の空気入口導管５１及び第２の空気入口導管５６を介して第１のマニホールド３０の内側部分に入る。低圧の圧縮空気が第１のマニホールド３０内に集まると、空気は、中央コアユニット２０の第１の側部２１で中央コアユニット２０の内側部分２７に含まれている複数の空気通路管９０内を上方へ向かって流通する。空気が、中央コアユニット２０の内側部分２７に含まれている空気通路管９０を通って上方へ流れるとき、内側部分２７を流通する水が、空気通路管９０及び取り付けられているアルミウムフィンの上を流れる。それ故、空気通路管９０内の空気が、流れる水の周囲温度近くまで冷却される。
【００４３】
冷却された空気は次いで、中央コアユニット２０の第２の側部２２において空気通路管９０を出て第２のマニホールド４０内に集まる。空気は、第２のマニホールド４０内に集まると、空気出口導管６１内に入り、空気出口６０を介してインタークーラー１０から出て、圧縮機における第２の圧縮段に空気をおくための圧縮シリンダに流れる。
【００４４】
中央コアユニット２０、第１のマニホールド３０、第２のマニホールド４０、第１の入口導管５１、第２の入口導管５６、第１の入口取付プレート５２、第２の入口取付プレート５７、出口導管６１、出口取付プレート６２、冷却水入口７０、並びに第１の冷却水出口８０及び第２の冷却水出口８５を有する、インタークーラー１０の構成部材は、当業者に既知の技法によって共に溶接される。それによって、単一の一体部品が形成される。そのような一体構造は、種々の構成部材間の接続部を密封することによって、インタークーラー１０からの圧縮空気が漏れる可能性を低減し、そして、インタークーラー１０内で圧縮空気と冷却水とが混合される可能性を低減する。インタークーラー１０の構成部材はアルミニウムから構成されることが好ましく、それによって、従来技術のインタークーラーと比較して軽量化が実現される。インタークーラー１０はまた、一般的な接続位置を維持しているため、さまざまな型の圧縮機における交換部品として使用することができる。
【００４５】
図２〜図５を参照して、本発明の好ましい実施形態による一体型水冷式空気冷却用インタークーラー１０を製造する方法を詳細に説明する。中央コアユニット２０の第１の側部２１、第２の側部２２、第３の側部２３、第４の側部２４、第５の側部２５及び第６の側部２６に対応するアルミニウム板を準備する。複数の空気通路管９０が第１の側部２１及び第２の側部２２の表面に一体に接続される、それによって、この管９０が、これらの表面に対してシールされ、且つ、第１の側部２１及び第２の側部２２の反対側の表面に連通する。冷却水入口７０及び２つの冷却水出口８０、８５が、溶接接続によって第５の側部２５の表面に一体に接続される、このとき、冷却水入口７０及び２つの冷却水出口８０、８５が、第５の側部２５の反対側の表面に連通する。次いで、中央コアユニット２０の第１の側部２１、第２の側部２２、第３の側部２３、第４の側部２４、第５の側部２５及び第６の側部２６が、溶接接続によって一体に接続され、その中に密封された内側部分２７を画定する箱構造体を形成する。空気通路管９０は、中央コアユニット２０の密封された内側部分２７内に含まれ、第１の側部２１及び第２の側部２２において中央コアユニット２０の外側に連通する。冷却水入口７０及び冷却水出口８０、８５は、中央コアユニット２０の外面上に配置されている。
【００４６】
次に、アルミニウムから構成される第１のマニホールド３０が、溶接接続によって中央コアユニット２０の第１の側部２１に一体に接続される、このとき、第１のマニホールド３０の内側部分が、中央コアユニット２０に対して密封されると共に、中央コアユニット２０の内側部分２７の複数の空気通路管９０に連通する。次いで、アルミニウムから構成される第２のマニホールド４０が、溶接接続によって中央コアユニット２０の第２の側部２２に一体に接続される、このとき、第２のマニホールド４０の内側部分が、中央コアユニット２０に対して密封されると共に、中央コアユニット２０の内側部分２７の複数の空気通路管９０に連通する。
【００４７】
アルミニウムから構成される空気入口導管５１、５６が、溶接接続によって第１のマニホールド３０に一体に接続される、このとき、空気入口導管５１、５６が、第１のマニホールド３０に対して密封されると共に、第１のマニホールド３０の内側部分に連通する。次いで、アルミニウムから構成される入口取付具５２、５７が、溶接接続によって空気入口導管５１、５６にそれぞれ一体に接続され、この接続は、インタークーラー１０を往復式空気圧縮機Ｃに接続するためにおこなわれる。アルミニウムから構成される空気出口導管６１が、溶接接続によって第２のマニホールド４０に一体に接続される、このとき、空気出口導管６１が、第２のマニホールド４０に対して密封されると共に、第２のマニホールド４０の内側部分に連通する。次に、アルミニウムから構成される出口取付具６２が、溶接接続によって空気出口導管６１に一体に接続され、この接続は、インタークーラー１０を往復式空気圧縮機に接続するためにおこなわれる。
【００４８】
本発明の特定の実施形態を詳細に説明したが、本開示による教示全体を鑑みて、これらの詳細に対するさまざまな変更形態及び代替形態を展開させることができることを当業者は理解するであろう。本明細書中で記載される目下好ましい実施形態は、例示に過ぎないものであることが意図され、添付の特許請求の範囲及びそのあらゆる均等物からなる全範囲（breadth）を与えられるべきである本発明の範囲について限定するものではない。
【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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【外国語明細書】
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