(57)【要約】【課題】正イオンと負イオンとのイオンバランスを保つ機能を備えたイオンバランス調整型イオナイザの設計を容易にする。【解決手段】短針電極４ａ，５ｂと長針電極４ｂ，５ａとから発生する正及び負のイオン量をリング状のセンサ１３で検出し、検出抵抗１５を流れるイオン電流に基づくフィードバック制御によってイオンバランスを保つようにしたイオナイザにおいて、上記短針電極４ａ，５ｂと長針電極４ｂ，５ａとの先端間距離をＬとし、短針電極先端の基準位置からセンサ１３までの距離をｄとし、ｄ／Ｌを位置率ｒとしたとき、上記検出抵抗１５の抵抗値Ｒを３．８７ｒ３−１．３７ｒ２−１．３３ｒ＋１．４２≦Ｒ≦−１０．２８ｒ３＋４８．４２ｒ２−３８．６１ｒ＋９．５０なる範囲内に定める。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
異極性のイオンを発生させる二つの放電電極の組み合わせからなる放電電極対と、これらの放電電極で発生した正イオン及び負イオンを含むイオン化エアを送風口から送り出すファンと、正イオンと負イオンとのイオンバランスを検出するセンサと、該センサをフレームグランドに接続する検出抵抗と、該検出抵抗を流れるイオン電流に基づいて上記放電電極に印加される正又は負の高電圧を制御することによって正イオン又は負イオンの発生量を制御する制御装置とを備え、
上記放電電極対における二つの放電電極は、上記送風口の中心の回りの互いに隣接する位置に配設されていて、一方の放電電極が、電極先端から送風口の中心までの距離を表す先端−中心間距離の長い短針電極であると共に、他方の放電電極が、上記先端−中心間距離の短い長針電極であり、
上記センサは、リング状をしていて、上記放電電極より風下側の位置に、リングの中心を上記送風口の中心に一致させて配設され、
上記放電電極対における短針電極と長針電極との先端間距離をＬとし、短針電極先端の基準位置から上記センサまでの送風口半径方向の距離であるセンサ距離をｄとし、ｄ／Ｌを位置率ｒとしたとき、上記検出抵抗の抵抗値Ｒが、
３．８７ｒ３−１．３７ｒ２−１．３３ｒ＋１．４２≦Ｒ≦−１０．２８ｒ３＋４８．４２ｒ２−３８．６１ｒ＋９．５０
の範囲内にあることを特徴とするイオンバランス調整型イオナイザ。
【請求項２】
異極性の高電圧の印加により異極性のイオンを発生する複数の放電電極と、これらの放電電極で発生した正イオン及び負イオンを含むイオン化エアを送風口から送り出すファンと、正イオンと負イオンとのイオンバランスを検出するセンサと、該センサをフレームグランドに接続する検出抵抗と、該検出抵抗を流れるイオン電流に基づいて上記放電電極に印加される正又は負の高電圧を制御することによって正イオン又は負イオンの発生量を制御する制御装置とを備え、
上記放電電極は、上記送風口の中心の回りに異極性のもの同士が互いに隣接するように配設されていて、全ての放電電極における電極先端から送風口の中心までの距離を表す先端−中心間距離は互いに等しく、
上記センサは、リング状をしていて、上記放電電極より風下側の位置に、リングの中心を上記送風口の中心に一致させて配設され、
隣接する異極性の放電電極の先端間距離をＬとし、放電電極の先端の基準位置から上記センサまでの送風口半径方向の距離であるセンサ距離をｄとし、ｄ／Ｌを位置率ｒとしたとき、上記検出抵抗の抵抗値Ｒが、
２．２６ｒ３＋３．８７ｒ２−０．１９ｒ＋０．４２≦Ｒ≦１０．２７ｒ３＋３．５９ｒ２＋０．７０ｒ＋０．６５
の範囲内にあることを特徴とするイオンバランス調整型イオナイザ。
【請求項３】
上記位置率ｒが０≦ｒ≦０．５の範囲内にあることを特徴とする請求項１又は２に記載のイオナイザ。
【請求項４】
上記送風口に、上記放電電極と異物との接触を防止するためのネット状の防護部材が設けられ、この防護部材と上記放電電極との間に上記センサが配設されていることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載のイオナイザ。
【請求項５】
上記送風口に、上記放電電極と異物との接触を防止するためのネット状の防護部材が設けられ、この防護部材は、同心状に配置された複数の金属リングを有していて、リングの中心を上記送風口の中心に一致させて配設され、何れか一つの金属リングが上記センサを代用していることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載のイオナイザ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気中の静電気を制御したり帯電したワークから静電気を除去する場合などに使用されるイオナイザに関するものであり、更に詳しくは、放出する正イオンと負イオンとのイオンバランスを保つ機能を備えたイオンバランス調整型のイオナイザに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
空気中の静電気を制御したり、帯電したワークから静電気を除去する場合などに、コロナ放電を利用したイオナイザが使用されている。このコロナ放電式のイオナイザには、大きく分けると直流式と交流式とがある。このうち、例えば直流式のイオナイザは、針状をした正の放電電極と負の放電電極とを有していて、これらの放電電極に正及び負の高電圧を印加することにより電極の放電部でコロナ放電を生じさせ、そのとき発生する正及び負のイオンをファンからのエアで外部に放出するように構成されている。
【０００３】
上記コロナ放電式のイオナイザは、長期間の使用によって放電電極に汚れや摩耗等が発生し、その結果、放出する正及び負のイオンのイオンバランスが崩れることが知られている。このため、センサによってイオンバランスの状態を検出し、イオンバランスが崩れた場合に、その崩れ具合に応じて正又は負の高電圧を制御し、正又は負のイオンの発生量を調整することによってイオンバランスを保つ技術が提案されている。
【０００４】
このような技術の一例として、例えば特許文献１に記載された除電装置においては、放電電極の近くにセンサの機能を持ったグランドプレートを配設し、このグランドプレートとワークのフィールドグランドとを検出抵抗で接続し、この検出抵抗を流れるイオン電流又は該検出抵抗両端の電位差を検出してその検出信号を制御装置にフィードバックし、この検出信号で高電圧回路を制御することによってイオンバランスが保たれるようにしている。この場合、上記イオン電流が大きすぎると、検出信号が飽和状態となって制御不能となり、逆に、イオン電流が小さすぎると、制御精度が悪くなって適正な制御が不能になってしまう。このため、イオンバランス制御のために適正なイオン電流（有効イオン電流）が得られるようにすることが重要である。
【０００５】
ここで、上記イオン電流の大きさは、放電電極とセンサとの位置関係によって変化し、検出抵抗の抵抗値によっても変化する。従って、制御に利用可能なイオン電流を得るためには、放電電極とセンサとの位置関係と、検出抵抗の抵抗値とを、互いに関連付けて決める必要がある。
一方で、イオナイザは、用途に応じて各種外形寸法のものが使用されたり、急速なコンパクト化によって外形寸法の変更が頻繁に行われるといったような事情があるため、設計時に、各種の外形寸法に合わせて、上記放電電極及びセンサの適正な配置を模索しなければならない。
【０００６】
しかし、上述したように、上記放電電極とセンサとの位置関係は、検出抵抗値と共にイオン電流の大きさに影響を与えるため、イオナイザの設計段階で、各種の外形寸法に応じて、上記放電電極とセンサとの位置関係と、検出抵抗の抵抗値とを、相互に関連付けながら適正に決めるのは非常に面倒な作業である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−２１６９９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、本発明者らは、種々の実験を重ねることにより、放電電極とセンサとの位置関係と、検出抵抗の抵抗値とを、近似式によって関連付けられることを見出し、それによって本発明をなすに至ったものである。
即ち、本発明の目的は、放電電極とセンサとの位置関係と、検出抵抗の抵抗値とを、近似式で互いに関連付けることにより、イオナイザの各種外形寸法に応じて、上記放電電極とセンサとの位置関係と、上記検出抵抗の抵抗値とを、相互に関連付けながら容易にかつ適正に決めることができるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明によれば、異極性のイオンを発生させる二つの放電電極の組み合わせからなる放電電極対と、これらの放電電極で発生した正イオン及び負イオンを含むイオン化エアを送風口から送り出すファンと、正イオンと負イオンとのイオンバランスを検出するセンサと、該センサをフレームグランドに接続する検出抵抗と、該検出抵抗を流れるイオン電流に基づいて上記放電電極に印加される正又は負の高電圧を制御することにより正イオン又は負イオンの発生量を制御する制御装置とを有するイオナイザが提供される。
上記放電電極対における二つの放電電極は、上記送風口の中心の回りの互いに隣接する位置に配設されていて、一方の放電電極が、電極先端から送風口の中心までの距離を表す先端−中心間距離の長い短針電極であると共に、他方の放電電極が、上記先端−中心間距離の短い長針電極である。また、上記センサは、リング状をしていて、上記放電電極より風下側の位置に、リングの中心を上記送風口の中心に一致させて配設されている。
そして、上記放電電極対における短針電極と長針電極との先端間距離をＬとし、短針電極先端の基準位置からセンサまでの送風口半径方向の距離であるセンサ距離をｄとし、ｄ／Ｌを位置率ｒとしたとき、上記検出抵抗の抵抗値Ｒが、３．８７ｒ３−１．３７ｒ２−１．３３ｒ＋１．４２≦Ｒ≦−１０．２８ｒ３＋４８．４２ｒ２−３８．６１ｒ＋９．５０の範囲内に設定されている。
【００１０】
また、本発明によれば、異極性の高電圧の印加により異極性のイオンを発生する複数の放電電極と、これらの放電電極で発生した正イオン及び負イオンを含むイオン化エアを送風口から送り出すファンと、正イオンと負イオンとのイオンバランスを検出するセンサと、該センサをフレームグランドに接続する検出抵抗と、該検出抵抗を流れるイオン電流に基づいて上記放電電極に印加される正又は負の高電圧を制御することによって正イオン又は負イオンの発生量を制御する制御装置とを有するイオナイザが提供される。
上記放電電極は、上記送風口の中心の回りに異極性のもの同士が互いに隣接するように配設されていて、全ての放電電極における電極先端から送風口の中心までの距離を表す先端−中心間距離は互いに等しく、また、上記センサはリング状をしていて、上記放電電極より風下側の位置に、リングの中心を上記送風口の中心に一致させて配設されている。
そして、隣接する異極性の放電電極の先端間距離をＬとし、放電電極の先端の基準位置から上記センサまでの送風口半径方向の距離であるセンサ距離をｄとし、ｄ／Ｌを位置率ｒとしたとき、上記検出抵抗の抵抗値Ｒが、２．２６ｒ３＋３．８７ｒ２−０．１９ｒ＋０．４２≦Ｒ≦１０．２７ｒ３＋３．５９ｒ２＋０．７０ｒ＋０．６５の範囲内に設定されている。
【００１１】
本発明においては、上記位置率ｒが０≦ｒ≦０．５の範囲内にあることが好ましい。
また、本発明の一つの具体的な構成態様によれば、上記送風口に、上記放電電極と異物との接触を防止するためのネット状の防護部材が設けられ、この防護部材と上記放電電極との間に上記センサが配設されている。
【００１２】
本発明の他の具体的な構成態様によれば、上記送風口に、上記放電電極と異物との接触を防止するためのネット状の防護部材が設けられ、この防護部材は、同心状に配置された複数の金属リングを有していて、リングの中心を上記送風口の中心に一致させて配設され、何れか一つの金属リングが上記センサを代用している。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、放電電極とセンサとの位置関係と、検出抵抗の抵抗値とを、近似式で互いに関連付けることにより、イオナイザの各種外形寸法に応じて、イオンバランス制御のための適正なイオン電流が得られる上記放電電極とセンサとの位置関係と、上記検出抵抗の抵抗値とを、容易にかつ適正に決めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明のイオナイザの第１実施形態を模式的に示す構成図である。
【図２】図１の右側面図である。
【図３】放電電極の構成を示す断面図である。
【図４】近似式を得るための実験装置の構成図である。
【図５】図４の側面図である。
【図６】図５の一部を拡大して示す要部拡大図である。
【図７】検出抵抗の最小抵抗値及び最大抵抗値と位置率との関係を示す線図である。
【図８】（Ａ）は最小抵抗値検出時におけるイオンバランス波形と検出信号波形とを示す線図、（Ｂ）は最大抵抗値検出時におけるイオンバランス波形と検出信号波形とを示す線図である。
【図９】本発明のイオナイザの第２実施形態を模式的に示す構成図である。
【図１０】図９の右側面図である。
【図１１】本発明のイオナイザの第３実施形態を模式的に示す構成図である。
【図１２】図１１の右側面図である。
【図１３】放電電極の構成を示す断面図である。
【図１４】近似式を得るための実験装置の構成図である。
【図１５】図１４の側面図である。
【図１６】図１５の一部を拡大して示す要部拡大図である。
【図１７】検出抵抗の最小抵抗値及び最大抵抗値と位置率との関係を示す線図である。
【図１８】（Ａ）は最小抵抗値検出時におけるイオンバランス波形と検出信号波形とを示す線図、（Ｂ）は最大抵抗値検出時におけるイオンバランス波形と検出信号波形とを示す線図である。
【図１９】本発明のイオナイザの第４実施形態を模式的に示す構成図である。
【図２０】図１９の右側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１には、本発明に係るイオンバランス調整型イオナイザの第１実施形態が模式的に示されている。このイオナイザ１は直流式のものである。直流式のイオナイザには、放電電極に一定大きさの高電圧を連続的に印加するＤＣ方式と、パルス状の高電圧を断続的に印加するＤＣパルス方式とがあるが、本実施形態はそのどちらでも良い。
【００１６】
上記イオナイザ１は、図２からも明らかなように、ケース２に形成された円形の送風口３の内部に、正の高電圧の印加により正イオンを発生する複数の正側放電電極４ａ，５ａと、負の高電圧の印加により負イオンを発生する複数の負側放電電極４ｂ，５ｂと、正イオン及び負イオンを含むイオン化エアを送風口３から外部に送り出すファン６とを有している。
また、上記送風口３の入口には、上記ファン６と異物との接触を防止するネット状の防護部材７が設けられ、上記送風口３の出口側にも、上記放電電極４ａ，４ｂ及び５ａ，５ｂと異物との接触を防止するネット状の防護部材８が設けられている。これらの防護部材７，８は、金属製又は合成樹脂製の線条７ａ，８ａをリング状又は格子状に組み合わせた構造のものであるが、それ以外の構造であっても良い。防護部材７，８が金属製の線条７ａ，８ａで形成されている場合は、安全のためにフレームグランドに接地しておくことが望ましい。
【００１７】
上記放電電極４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂは、図３に一つの放電電極４ａについて代表的に示すように、先細りをなす円錐部９ａと該円錐部９ａに連なる基端側の円柱部９ｂとからなる導電性の電極本体９と、この電極本体９の円錐部９ａを除くその他の部分を被覆する電気絶縁体１０とからなるもので、上記円錐部９ａにおいてコロナ放電を生じるものである。
【００１８】
上記正側放電電極４ａ，５ａは、正の高電圧源１１ａに接続され、負側放電電極４ｂ，５ｂは、負の高電圧源１１ｂに接続されていて、これらの高電圧源１１ａ，１１ｂは制御装置１２に接続されている。そして、この制御装置１２で上記正及び負の高電圧源１１ａ及び１１ｂを制御することにより、上記正側放電電極４ａ，５ａ及び負側放電電極４ｂ，５ｂから放出される正イオン及び負イオンのイオン量が制御されるようになっている。この場合、正側放電電極４ａ，５ａと負側放電電極４ｂ，５ｂとから交互にイオンが放出されるように構成されていても、両極性の放電電極から同時にイオンが放出されるように構成されていても構わない。
【００１９】
上記複数の放電電極４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂは、上記送風口３の内周に、電極先端を該送風口３の中心Ｏ又はその近傍に向けた姿勢で、該中心Ｏを取り囲むように配設されている。そして、互いに隣接しかつ近接する正側放電電極４ａ，５ａと負側放電電極４ｂ，５ｂとによって放電電極対４，５が形成されている。図示の例では、四つの正側放電電極４ａ，５ａと四つの負側放電電極４ｂ，５ｂとの組み合わせにより、全部で四組の放電電極対４，５が形成されている。
【００２０】
上記放電電極対４，５の正側放電電極４ａ，５ａと負側放電電極４ｂ，５ｂとは、電極先端から送風口３の中心Ｏまでの距離、即ち先端−中心間距離が、互いに相違している。即ち、四組の放電電極対４及び５のうち、相対する二組の放電電極対４においては、正側放電電極４ａの先端−中心間距離ａが負側放電電極４ｂの先端−中心間距離ｂより長く、他の相対する二組の放電電極対５においては、正側放電電極５ａの先端−中心間距離ａ’が負側放電電極５ｂの先端−中心間距離ｂ’より短い。
【００２１】
換言すれば、上記放電電極対４及び５が、長さの異なる二つの放電電極４ａと４ｂ及び５ａと５ｂによって形成されているということである。この場合、当然ながら、長さの短い放電電極４ａ，５ｂの先端−中心間距離ａ，ｂ’は、長さの長い放電電極４ｂ，５ａの先端−中心間距離ｂ，ａ’より長くなる。以下の説明においては、必要に応じて、長さの短い放電電極４ａ，５ｂを「短針電極」と呼び、長さの長い放電電極４ｂ，５ａを「長針電極」と呼ぶこととする。
なお、上記四組の放電電極対４，５において、四つの短針電極４ａ，５ｂの先端−中心間距離ａ，ｂ’は互いに等しく、また、他の四つの長針電極４ｂ，５ａの先端−中心間距離ｂ，ａ’も互いに等しい。
【００２２】
また、図示した例では、隣接する放電電極対４と５との間で、正側放電電極４ａと負側放電電極５ｂとが互いに隣り合い、かつ、負側放電電極４ｂと正側放電電極５ａとが互いに隣り合っているが、正側放電電極４ａと５ａ同士及び負側放電電極４ｂと５ｂ同士が互いに隣り合っていても良い。
更に、全ての放電電極対４及び５において、正側放電電極４ａ，５ａと負側放電電極４ｂ，５ｂとの電極先端間距離Ｌは互いに等しく、かつ、この電極先端間距離Ｌは、隣接する放電電極対４と５との隣り合う短針電極４ａと５ｂとの電極先端間距離ｍよりも、長針電極４ｂと５ａとの電極先端間距離ｎよりも小さい。
【００２３】
上記送風口３の出口側には、上記放電電極４ａ，４ｂ及び５ａ，５ｂと上記防護部材８との間に、金属等の導電性を有する素材で形成されたリング状のセンサ１３が、リングの中心を送風口３の中心Ｏに一致させた状態に配設されている。このセンサ１３は、上記放電電極の風下側に位置し、上記送風口３から送り出されるイオン化エア中の正イオンと負イオンとのイオンバランスを、イオンバランスが崩れたとき発生するイオン電流によって検出するものである。このセンサ１３は、検出抵抗１５を介してフレームグランドＦＧに接続され、この検出抵抗１５のセンサ１３側の端子１５ａが、増幅器１４を介して上記制御装置１２に接続されている。
上記センサ１３は、上記防護部材８に取り付けられていても良い。この防護部材８が金属製の線条８ａで形成されている場合は、センサ１３との間に絶縁部材を介在させることが望ましい。
【００２４】
図１において、上記正側放電電極４ａ，５ａ及び負側放電電極４ｂ，５ｂから正イオン及び負イオンが同時に又は交互に放出され、これらのイオンを含むイオン化エアがファン６によって送風口３から送出されると、イオンバランスの状態に応じて上記センサ１３にイオン電流が発生し、このイオン電流が、上記検出抵抗１５を通じてセンサ１３とフレームグランドＦＧとの間を流れる。即ち、イオンバランスが崩れ、正イオンのイオン量が負イオンのイオン量より多い場合には、その差に応じた大きさのイオン電流Ｉ１が図１に実線で示す方向に流れ、負イオンのイオン量が正イオンのイオン量より多い場合には、その差に応じた大きさのイオン電流Ｉ２が図１に二点鎖線で示す方向に流れる。イオンバランスが保たれている状態、即ち正及び負のイオンのイオン量がバランスしていると、上記イオン電流Ｉ１及びＩ２は流れない。
【００２５】
そして、上記イオン電流Ｉ１、Ｉ２又は検出抵抗１５の両側の電位差Ｖが検出信号として上記増幅器１４で増幅されたあと、この検出信号が上記制御装置１２にフィードバックされ、この検出信号の大きさ即ちイオンバランスの崩れ具合に応じてこの制御装置１２で正の高電圧源１１ａ又は負の高電圧源１１ｂが制御され、正及び負のイオンの放出量が調整されてイオンバランスが保たれる。
【００２６】
実験によると、上記イオン電流Ｉ１，Ｉ２の大きさは、センサ１３と各放電電極４ａ、４ｂ及び５ａ，５ｂとの位置関係、及び、検出抵抗１５の抵抗値Ｒに応じて変化する。特に、正側放電電極４ａ，５ａと負側放電電極４ｂ，５ｂとの先端−中心間距離ａ，ａ’とｂ，ｂ’とが異なる場合には、上記イオン電流Ｉ１，Ｉ２が、短針電極の先端とセンサ１３との位置関係に影響を受けることが分かっている。このため、イオナイザを実際に設計する段階で、イオンバランスの制御に利用可能な大きさのイオン電流（有効イオン電流）が得られるようにするには、上記センサ１３と放電電極との位置関係、及び、上記検出抵抗１５の抵抗値Ｒを、相互に関連付けて適正に決めることが必要である。
【００２７】
そこで、実験を重ねた結果、センサ１３のリング径を種々に変えることにより、該センサ１３と放電電極対４，５における短針電極４ａ，５ｂの先端との位置関係を送風口３の半径方向に変化させながら、それらの位置関係が変わる毎に、有効イオン電流が得られる検出抵抗１５の最小抵抗値と最大抵抗値とを測定することにより、上記センサ１３と放電電極４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂとの位置関係と、検出抵抗１５の抵抗値Ｒとが、以下の近似式によって互いに関係付けられることを見出した。そしてこの近似式から、上記センサ１３の配置に見合う適正な抵抗値Ｒの選択を容易に行うことができるようになったものである。
なお、放電電極対４と５とにおける二つの放電電極４ａ，４ｂと５ａ，５ｂとの長短の関係は同じであるため、以下の説明では、必要時以外は放電電極対４についてのみ符号を記載し、放電電極対５に関する符号の併記は省略するものとする。
【００２８】
即ち、図２において、
Ｌ＝放電電極対における短針電極と長針電極との先端間距離
ｄ＝短針電極の先端を基準位置とした場合の、該基準位置からセンサまでの送風口半        径方向の距離（センサ距離）
位置率ｒ＝ｄ／Ｌ
とした場合、上記センサ１３と放電電極４ａ，４ｂの位置関係と、上記検出抵抗１５の最小抵抗値Ｒｓと最大抵抗値Ｒｂとは、以下の近似式で表すことができる。
Ｒｓ＝３．８７ｒ３−１．３７ｒ２−１．３３ｒ＋１．４２            ・・（１）
Ｒｂ＝−１０．２８ｒ３＋４８．４２ｒ２−３８．６１ｒ＋９．５０    ・・（２）
そこで、上記短針電極４ａと長針電極４ｂとの配置と、短針電極４ａに対するセンサ１３の位置が決まったら、位置率ｒを上記近似式に代入して最小抵抗値Ｒｓと最大抵抗値Ｒｂとを求め、それらの範囲内に検出抵抗１５の抵抗値Ｒを設定すれば良い。換言すれば、上記抵抗値Ｒを、３．８７ｒ３−１．３７ｒ２−１．３３ｒ＋１．４２≦Ｒ≦−１０．２８ｒ３＋４８．４２ｒ２−３８．６１ｒ＋９．５０なる値に設定すれば良い。
【００２９】
上記近似式は、図４及び図５に模式的に示す実験装置により、次のようにして得ることができる。
この実験装置は、図１に示す実施形態の装置にチャージプレート１７を付設したものと実質的に同じ構成であり、このチャージプレート１７にファン６からのイオン化エアを吹き付けて帯電させることにより、このチャージプレート１７でイオンバランスの状態を測定し、測定したイオンバランス波形１９をモニタ１８に表示させる。図中１６は増幅器である。
また、リング状のセンサ１３と検出抵抗１５とにより、イオンバランスの状態に応じて発生するイオン電流Ｉ１，Ｉ２を検出し、検出したイオン電流による信号波形２０を上記モニタ１８に表示させ、イオンバランス波形１９と近似した信号波形２０が得られる検出抵抗１５の最小抵抗値Ｒｓと最大抵抗値Ｒｂとを測定する。
【００３０】
上記センサ１３は、リング径の異なるものを複数用意し、それらを順次交換してリング径を変えることで、該センサ１３と放電電極４ａ，４ｂの先端との位置関係を送風口３の半径方向に変化させ、センサ１３を交換する毎に、上記最小抵抗値Ｒｓと最大抵抗値Ｒｂとの測定を行った。実際には、図６に一組の放電電極対４について代表的に示すように、短針電極４ａの先端を基準位置（０ｍｍ位置）とし、２ｍｍピッチでセンサ１３と電極先端とのセンサ距離ｄを変化させて上記測定を行った。上記基準位置より内側方向がプラス方向、外側方向がマイナス方向である。
【００３１】
この場合の、具体的な実験条件は以下のようなものである。
センサ−チャージプレート間距離ｘ＝３００ｍｍ
放電電極−センサ間距離ｙ＝１０ｍｍ
正側高電圧源の制御電圧＝５Ｖ
電極先端間距離Ｌ＝１８ｍｍ
正側及び負側の放電電極の先端−中心間距離差（ａ−ｂ）＝８ｍｍ
ファン駆動電圧＝７．０Ｖ（最小風量）
【００３２】
上記実験によって得られた最小抵抗値Ｒｓ及び最大抵抗値Ｒｂと位置率ｒ＝ｄ／Ｌとの関係を図７に示す。
また、図８Ａ及び図８Ｂには、イオンバランス波形１９及び検出信号波形２０の一例として、上記センサ１３が短針電極４ａの先端から２ｍｍの位置にある場合の、最小抵抗値検出時及び最大抵抗値検出時のイオンバランス波形１９と検出信号波形２０とが示されている。図８Ａが最小抵抗値検出時、図８Ｂが最大抵抗値検出時である。これらの波形が得られた時の図７における位置率ｒの値は、ｄ＝２、Ｌ＝１８であるから、ｒ＝２／１８≒０．１１となる。
【００３３】
ここで、図７に示された最小抵抗値Ｒｓ及び最大抵抗値Ｒｂの線図を近似式に変換すると、上記（１）式及び（２）式のようになる。この近似式は、上記短針電極４ａと長針電極４ｂとの先端間距離Ｌと、上記短針電極４ａに対するセンサ１３の位置と、上記検出抵抗１５の抵抗値Ｒとを相互に関係付けるもので、イオンバランス制御のための適正なイオン電流Ｉ１，Ｉ２が得られるセンサ配置と抵抗値Ｒとを決定する際の目安となるものである。即ち、イオナイザの設計段階で、上記短針電極４ａに対するセンサ１３の位置の目安をつけたあと、位置率ｒを上記近似式に代入して最小抵抗値Ｒｓと最大抵抗値Ｒｂとを求めることにより、上記センサ１３の配置に見合う検出抵抗１５の抵抗値Ｒの適正範囲を簡単に知ることができる。
【００３４】
上記先端間距離Ｌは、正及び負のイオンを発生させる正及び負の高電圧の適正値と密接な関係を有していて、先端間距離Ｌが大きい場合には、正側放電電極４ａ及び負側放電電極４ｂに印加される正及び負の高電圧は高く設定され、先端間距離Ｌが小さい場合には、絶縁破壊が生じないように正側放電電極４ａ及び負側放電電極４ｂに印加される正及び負の高電圧は低く設定される。このため、上記先端間距離Ｌが変わっても、イオン分布やイオンバランスの状態は同じような傾向を示すため、上記近似式は成り立つ。
従って、イオナイザの外形寸法が各種異なる場合であっても、イオンバランス制御のための適正なイオン電流が得られる上記放電電極４ａ，４ｂとセンサ１３との位置関係と、上記検出抵抗１５の抵抗値Ｒとを、上記近似式に基づいて容易にかつ適正に決めることが可能である。
なお、実際のイオナイザの設計において、上記抵抗値Ｒを決める際の位置率ｒの好ましい範囲は０≦ｒ≦０．５の範囲である。これは、上記センサ１３が、短針電極４ａ，５ｂの先端から長針電極４ｂ，５ａの先端あるいは該先端を僅かに越えた先端近傍までの範囲内に配置されることが好ましいことを意味している。
【００３５】
図９及び図１０には、イオナイザの第２実施形態が示されている。この第２実施形態のイオナイザ１Ａが上記第１実施形態のイオナイザ１と相違するのは、送風口３の出口側の防護部材８がセンサ１３を兼ねているということである。従ってこのイオナイザ１Ａにおいては、上記イオナイザ１にあるような防護部材８とは別のセンサ１３が設けられていない。
【００３６】
図９及び図１０において、上記防護部材８は、指を挿入できない間隔を保って同心状に配置された複数の金属リング２３，２３ａを有し、リングの中心を送風口３の中心Ｏに一致させた状態でこの防護部材８が上記送風口３に取り付けられている。上記金属リング２３，２３ａは、放射方向に延びる複数の金属線条２４により相互に結合されている。
図示の例では、上記防護部材８が大小三つの金属リング２３，２３ａを有していて、このうちの一つである中間の金属リング２３ａが、上記センサ１３を代用するものとして、先端−中心間距離の大きい短針電極４ａ，５ｂの電極先端の近傍に配置されている。これは、複数の金属リングからなる防護部材をイオンバランスを検出するセンサに兼用する場合、短針電極の最も近くに位置する金属リングがイオン電流の発生について最も支配的であるという実験結果に基づくものである。
上記防護部材８（従って金属リング２３ａ）は、検出抵抗１５を介してフレームグランドＦＧに接続され、この検出抵抗１５の防護部材側の端子１５ａが、増幅器１４を介して制御装置１２に接続されている。
【００３７】
この第２実施形態のイオナイザ１Ａの上記以外の構成及び作用は第１実施形態のイオナイザ１と実質的に同じであるため、それらの主要な同一構成部分に上記イオナイザ１で用いたものと同じ符号を付してその説明は省略する。
【００３８】
上記イオナイザ１Ａにおいては、上述したようにイオン電流を支配する上記中間の金属リング２３ａが上記センサ１３を代用していると考えることができるから、この金属リング２３ａと短針電極４ａ，５ｂとの位置関係と、検出抵抗１５の抵抗値Ｒとを、上記（１）及び（２）の近似式によって互いに関係付けることができる。そしてこの近似式から、上記短針電極４ａ，５ｂに対する金属リング２３ａの配置と、この金属リング２３ａの配置に見合う適正な抵抗値Ｒの選択とを、容易に行うことができるものである。
また、このイオナイザ１Ａにおいては、防護部材８が検出抵抗１５を介してフレームグランドＦＧに接続されているため、イオンバランスが大きく崩れてこの防護部材８に大きなイオン電流が流れた場合でも感電の心配はない。
【００３９】
なお、上記送風口３の入口に設けられた防護部材７は、センサの機能を兼備している必要はなく、単に防護部材としてだけの機能を有していれば良いため、金属又は合成樹脂など、防護機能を発揮し得る任意の素材によって形成することができる。また、その網目の形状も任意であり、上記出口側の防護部材８と同様にリング状をしていても良いが、格子状をしていても良い。
【００４０】
図１１には、本発明に係るイオナイザの第３実施形態が模式的に示されている。この第３実施形態のイオナイザ３０が上記第１実施形態のイオナイザ１と相違する点は、正側放電電極３４ａと負側放電電極３４ｂとが交互に等間隔で配設されていて、全ての放電電極の先端−中心間距離ａが等しいということである。以下、このイオナイザ３０の構成を改めて説明する。
図１１及び図１２からも明らかなように、このイオナイザ３０は、ケース３２に形成された円形の送風口３３の内部に、正の高電圧の印加により正イオンを発生する複数の上記正側放電電極３４ａと、負の高電圧の印加により負イオンを発生する複数の上記負側放電電極３４ｂと、正イオン及び負イオンを含むイオン化エアを送風口３３から外部に送り出すファン３６とを有している。
【００４１】
また、上記送風口３３の入口には、上記ファン３６と異物との接触を防止するネット状の防護部材３７が設けられ、上記送風口３３の出口側にも、上記放電電極３４ａ，３４ｂと異物との接触を防止するネット状の防護部材３８が設けられている。これらの防護部材３７，３８は、金属製又は合成樹脂製の線条３７ａ，３８ａをリング状又は格子状に組み合わせた構造のものであるが、それ以外の構造であっても良い。防護部材３７，３８が金属製の線条３７ａ，３８ａで形成されている場合は、安全のためにフレームグランドに接地しておくことが望ましい。
【００４２】
上記放電電極３４ａ，３４ｂは、図１３に示すように、先細りをなす円錐部３９ａとこの円錐部３９ａに連なる円柱部３９ｂとからなる導電性の電極本体３９と、この電極本体３９の円錐部３９ａを除くその他の部分を被覆する電気絶縁体４０とからなるもので、上記円錐部３９ａにおいてコロナ放電を生じるものである。
【００４３】
上記正側放電電極３４ａは、正の高電圧源４１ａに接続され、負側放電電極３４ｂは、負の高電圧源４１ｂに接続されていて、これらの高電圧源４１ａ，４１ｂは制御装置４２に接続されている。そして、この制御装置４２で上記正及び負の高電圧源４１ａ及び４１ｂを制御することにより、上記正側放電電極３４ａ及び負側放電電極３４ｂから放出される正イオン及び負イオンのイオン量が制御されるようになっている。この場合、正側放電電極３４ａと負側放電電極３４ｂとから交互にイオンが放出されるように構成されていても、両極性の放電電極から同時にイオンが放出されるように構成されていても構わない。
【００４４】
上記正側放電電極３４ａと負側放電電極３４ｂとは、上記送風口３３の内周に、電極先端を該送風口３３の中心Ｏに向けた姿勢で、該中心Ｏを取り囲むように等間隔で交互に配設され、全ての放電電極３４ａ，３４ｂの電極先端から送風口３３の中心Ｏまでの距離即ち先端−中心間距離ａは互いに等しい。図示の例では、四つの正側放電電極３４ａと四つの負側放電電極３４ｂとを有している。
【００４５】
上記送風口３３の出口側には、上記放電電極３４ａ，３４ｂと上記防護部材３８との間に、金属等の導電性を有する素材で形成されたリング状のセンサ４３が、リングの中心を送風口３３の中心Ｏに一致させた状態に配設されている。このセンサ４３は、上記放電電極の風下側に位置し、上記送風口３３から送り出されるイオン化エア中の正イオンと負イオンとのイオンバランスを、イオンバランスが崩れたとき発生するイオン電流によって検出するものである。このセンサ４３は、検出抵抗４５を介してフレームグランドＦＧに接続され、この検出抵抗４５のセンサ４３側の端子４５ａが、増幅器４４を介して上記制御装置４２に接続されている。
上記センサ４３は、上記防護部材３８に取り付けられていても良い。この防護部材３８が金属製の線条３８ａで形成されている場合は、センサ４３との間に絶縁部材を介在させることが望ましい。
【００４６】
図１１において、上記正側放電電極３４ａ及び負側放電電極３４ｂから正イオン及び負イオンが同時に又は交互に放出され、これらのイオンを含むイオン化エアがファン３６によって送風口３３から送出されると、イオンバランスの状態に応じて上記センサ４３にイオン電流が発生し、このイオン電流が、上記検出抵抗４５を通じてセンサ４３とフレームグランドＦＧとの間を流れる。即ち、イオンバランスが崩れ、正イオンのイオン量が負イオンのイオン量より多い場合には、その差に応じた大きさのイオン電流Ｉ１が図１１に実線で示す方向に流れ、負イオンのイオン量が正イオンのイオン量より多い場合には、その差に応じた大きさのイオン電流Ｉ２が図１１に二点鎖線で示す方向に流れる。イオンバランスが保たれている状態、即ち正及び負のイオンのイオン量がバランスしていると、上記イオン電流Ｉ１及びＩ２は流れない。
【００４７】
そして、上記イオン電流Ｉ１、Ｉ２か又は検出抵抗４５の両側の電位差Ｖが検出信号として上記増幅器４４で増幅されたあと、この検出信号が制御装置４２にフィードバックされ、この検出信号の大きさ即ちイオンバランスの崩れ具合に応じてこの制御装置４２で正の高電圧源４１ａ又は負の高電圧源４１ｂが制御され、正及び負のイオンの放出量が調整されてイオンバランスが保たれる。
【００４８】
実験によると、上記イオン電流Ｉ１，Ｉ２の大きさは、上記センサ４３と正負の放電電極３４ａ，３４ｂとの位置関係、及び、検出抵抗４５の抵抗値Ｒに応じて変化する。このため、イオナイザを実際に設計する段階で、イオンバランスの制御に利用可能な大きさのイオン電流（有効イオン電流）が得られるようにするには、上記センサ４３と正負の放電電極との位置関係、及び、上記検出抵抗４５の抵抗値Ｒを、相互に関連付けて決めることが必要である。
【００４９】
そこで、実験を重ねた結果、センサ４３のリング径を種々に変えることにより、このセンサ４３と放電電極３４ａ，３４ｂの先端との位置関係を送風口３３の半径方向に変化させながら、それらの位置関係が変わる毎に、有効イオン電流が得られる検出抵抗４５の最小抵抗値と最大抵抗値とを測定することにより、上記センサ４３と放電電極３４ａ，３４ｂとの位置関係と、検出抵抗４５の抵抗値Ｒとが、以下の近似式によって互いに関係付けられることを見出した。そしてこの近似式から、上記センサ４３の配置に見合う適正な抵抗値Ｒの選択を容易に行うことができるようになったものである。
【００５０】
即ち、図１２において、
Ｌ＝正側放電電極と負側放電電極との先端間距離
ｄ＝放電電極の先端を基準位置とした場合の、該基準位置からセンサまでの送風口半        径方向の距離（センサ距離）
位置率ｒ＝ｄ／Ｌ
とした場合、上記センサ４３と放電電極３４ａ，３４ｂの位置関係と、上記検出抵抗４５の最小抵抗値Ｒｓと最大抵抗値Ｒｂとは、以下の近似式で表すことができる。
Ｒｓ＝２．２６ｒ３＋３．８７ｒ２−０．１９ｒ＋０．４２            ・・（３）
Ｒｂ＝１０．２７ｒ３＋３．５９ｒ２＋０．７０ｒ＋０．６５          ・・（４）
そこで、上記正側放電電極３４ａと負側放電電極３４ｂとの配置、及びこれらの放電電極に対するセンサ４３の配置が決まったら、位置率ｒを上記近似式に代入して最小抵抗値Ｒｓと最大抵抗値Ｒｂとを求め、それらの範囲内にあるように検出抵抗４５の抵抗値Ｒを設定すれば良い。換言すれば、上記抵抗値Ｒを、２．２６ｒ３＋３．８７ｒ２−０．１９ｒ＋０．４２≦Ｒ≦１０．２７ｒ３＋３．５９ｒ２＋０．７０ｒ＋０．６５なる範囲内に設定すれば良い。
【００５１】
上記近似式は、図１４及び図１５に模式的に示す実験装置により、次のようにして得ることができる。
この実験装置は、図１１に示す実施形態の装置にチャージプレート４７を付設したものと実質的に同じ構成で、このチャージプレート４７にファン３６からのイオン化エアを吹き付けて帯電させることにより、このチャージプレート４７でイオンバランスの状態を測定し、測定したイオンバランス波形４９をモニタ４８に表示させる。図中４６は増幅器である。
また、リング状のセンサ４３と検出抵抗４５とにより、イオンバランスの状態に応じて発生するイオン電流Ｉ１，Ｉ２を検出し、検出したイオン電流による信号波形５０を上記モニタ４８に表示させ、イオンバランス波形４９と近似した信号波形５０が得られる検出抵抗４５の最小抵抗値Ｒｓと最大抵抗値Ｒｂとを測定する。
【００５２】
上記センサ４３は、リング径の異なるものを複数用意し、それらを順次交換してリング径を変えることで、該センサ４３と放電電極３４ａ，３４ｂの先端との位置関係を送風口３３の半径方向に変化させ、センサ４３を交換する毎に、上記最小抵抗値Ｒｓと最大抵抗値Ｒｂとの測定を行った。実際には、図１６に一組の正側放電電極３４ａと負側放電電極３４ｂとについて代表的に示すように、該放電電極３４ａ，３４ｂの先端を基準位置（０ｍｍ位置）とし、３ｍｍピッチでセンサ４３と電極先端との距離であるセンサ距離ｄを変化させて上記測定を行った。上記基準位置より内側方向がプラス方向、外側方向がマイナス方向である。
【００５３】
この場合の、具体的な実験条件は以下のようなものである。
センサ−チャージプレート間距離ｘ＝３００ｍｍ
放電電極−センサ間距離ｙ＝１０ｍｍ
正側高電圧源の制御電圧＝５Ｖ
電極先端間距離Ｌ＝５１．５ｍｍ
ファン駆動電圧＝１１．２Ｖ（最小風量）
【００５４】
上記実験によって得られた最小抵抗値Ｒｓ及び最大抵抗値Ｒｂと位置率ｒ＝ｄ／Ｌとの関係を図１７に示す。
また、図１８Ａ及び図１８Ｂには、イオンバランス波形４９及び検出信号波形５０の一例として、センサ４３が放電電極３４ａ，３４ｂの先端から１０ｍｍの位置にある場合の、最小抵抗値検出時及び最大抵抗値検出時のイオンバランス波形４９と検出信号波形５０とが示されている。図１８Ａが最小抵抗値検出時、図１８Ｂが最大抵抗値検出時である。これらの波形が得られた時の図１７における位置率ｒの値は、ｄ＝１０、Ｌ＝５１．５であるから、ｒ＝１０／５１．５≒０．１９となる。
【００５５】
ここで、図１７に示された最小抵抗値Ｒｓ及び最大抵抗値Ｒｂの線図を近似式に変換すると、上記（３）式及び（４）式のようになる。この近似式は、上記正側放電電極３４ａと負側放電電極３４ｂとの先端間距離Ｌと、これらの放電電極３４ａ，３４ｂに対するセンサ４３の位置と、上記検出抵抗４５の抵抗値Ｒとを相互に関係付けるもので、イオンバランス制御のための適正なイオン電流Ｉ１，Ｉ２が得られるセンサ配置と抵抗値Ｒとを決定する際の目安となるものである。即ち、イオナイザの設計段階で、上記放電電極３４ａ，３４ｂに対するセンサ４３の位置の目安をつけたあと、位置率ｒを上記近似式に代入して最小抵抗値Ｒｓと最大抵抗値Ｒｂとを求めることにより、上記センサ４３の配置に見合う検出抵抗４５の抵抗値Ｒの適正範囲を簡単に見つけることができる。
【００５６】
上記先端間距離Ｌは、正及び負のイオンを発生させる正及び負の高電圧の適正値と密接な関係を有していて、先端間距離Ｌが大きい場合には、正側放電電極３４ａ及び負側放電電極３４ｂに印加される正及び負の高電圧は高く設定され、先端間距離Ｌが小さい場合には、絶縁破壊が生じないように正側放電電極３４ａ及び負側放電電極３４ｂに印加される正及び負の高電圧は低く設定される。このため、上記先端間距離Ｌが変わっても、イオン分布やイオンバランスの状態は同様の傾向を示すため、上記近似式は成り立つ。
従って、イオナイザの外形寸法が各種異なる場合であっても、イオンバランス制御のための適正なイオン電流が得られる上記放電電極３４ａ，３４ｂとセンサ４３との位置関係と、上記検出抵抗４５の抵抗値Ｒとを、上記近似式に基づいて容易にかつ適正に決めることが可能である。
なお、実際のイオナイザの設計において、上記抵抗値Ｒを決める際の位置率ｒの好ましい範囲は０≦ｒ≦０．５の範囲である。これは、上記センサ４３が、放電電極３４ａ，３４ｂの先端よりも送風口３３の中心Ｏ寄りの位置に配置されていることが好ましいことを意味する。
【００５７】
図１９及び図２０にはイオナイザの第４実施形態が示されている。この第４実施形態のイオナイザ３０Ａが上記第３実施形態のイオナイザ３０と相違するのは、送風口３３の出口側の防護部材３８がセンサ４３を兼ねていることである。従ってこのイオナイザ３０Ａにおいては、上記イオナイザ３０にあるような防護部材３８とは別のセンサ４３が設けられていない。
【００５８】
図１９及び図２０において、上記防護部材３８は、指を挿入できない間隔を保って同心状に配置された複数の金属リング５３，５３ａを有し、リングの中心を送風口３３の中心Ｏに一致させた状態でこの防護部材３８が上記送風口３３に取り付けられている。上記金属リング５３，５３ａは、放射方向に延びる複数の金属線条５４により相互に結合されている。
図示の例では、上記防護部材３８が大小三つの金属リング５３，５３ａを有していて、このうちの一つである中間の金属リング５３ａが、上記センサ４３を代用するものとして放電電極３４ａ，３４ｂの近傍に配置されている。これは、複数の金属リングからなる防護部材をイオンバランスを検出するセンサに兼用する場合、放電電極の先端部近く位置する金属リングがイオン電流の発生について最も支配的であるという実験結果に基づくものである。
上記防護部材３８（従って金属リング５３ａ）は、検出抵抗４５を介してフレームグランドＦＧに接続され、この検出抵抗４５の防護部材側の端子４５ａが、増幅器４４を介して制御装置４２に接続されている。
【００５９】
このイオナイザ３０Ａの上記以外の構成及び作用は第３実施形態のイオナイザ３０と実質的に同じであるため、それらの主要な同一構成部分に第３実施形態のイオナイザ３０で用いたものと同じ符号を付してその説明は省略する。
【００６０】
上記イオナイザ３０Ａにおいては、上述したようにイオン電流を支配する上記中間の金属リング５３ａが上記センサ４３を代用していると考えることができるから、この金属リング５３ａと放電電極３４ａ，３４ｂとの位置関係と、検出抵抗４５の抵抗値Ｒとを、上記（３）及び（４）の近似式によって互いに関係付けることができる。そしてこの近似式から、上記放電電極３４ａ，３４ｂに対する金属リング５３ａの配置と、この金属リング５３ａの配置に見合う適正な抵抗値Ｒの選択とを、容易に行うことができるものである。
また、このイオナイザ３０Ａにおいては、防護部材３８が検出抵抗４５を介してフレームグランドＦＧに接続されているため、イオンバランスが大きく崩れてこの防護部材３８に大きなイオン電流が流れた場合でも感電の心配はない。
【００６１】
なお、上記送風口３３の入口に設けられた防護部材３７は、センサの機能を兼備している必要はなく、単に防護部材としてだけの機能を有していれば良いため、金属又は合成樹脂など、防護機能を発揮し得る任意の素材によって形成することができる。また、その網目の形状も任意であり、上記出口側の防護部材３８と同様にリング状をしていても良いが、格子状をしていても良い。
【００６２】
上記各実施形態のイオナイザ１，１Ａ，３０，３０Ａは直流式であるが、本発明は交流式のイオナイザにも適用することができる。この場合には、上記正側の放電電極４ａ，５ａ，３４ａと負側の放電電極４ｂ，５ｂ，３４ｂとに、極性が互いに逆になるようなタイミングで交流の高電圧が印加されるように構成すれば良い。
【符号の説明】
【００６３】
１，１Ａ，３０，３０Ａ      イオナイザ
３，３３      送風口
４，５      放電電極対
４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂ，３４ａ，３４ｂ      放電電極
４ａ，５ｂ      短針電極
４ｂ，５ａ      長針電極
６，３６      ファン
８，３８      防護部材
１２，４２      制御装置
１３，４３      センサ
１５，４５      検出抵抗
２３，２３ａ，５３，５３ａ      金属リング
Ｏ      送風口の中心
Ｒ      抵抗値
ＦＧ      フレームグランド
Ｉ１，Ｉ２      イオン電流
ａ，ａ’，ｂ，ｂ’      先端−中心間距離
【図１】
2010198777.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】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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