(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
乾燥剤（５）を内部に有するローター（４）を回転自在に内部に設けた容器（３）を備えたタイプのドライヤー（２）と、該ローター（４）を回転させるための駆動手段を備え、それによって、該乾燥剤（５）が乾燥領域と再生領域と冷却領域を連続的に通って動くようにし、前記ローター（４）の第１軸端において前記容器が、少なくとも主流、冷却流及び再生流の３つの気流の各々を案内するための少なくとも３つの区画室に分割され、第１区画室（６）は前記主流の主出口を構成し、第２区画室（７）は冷却流の入口を構成し、第３区画室（８）は再生流の入口を構成し、前記容器（３）は前記ローター（４）の第２軸端において２つの区画室、すなわち、前記主流の入口を構成する第１区画室（９）と、前記冷却流と前記再生流の共通の出口を構成する第２区画室（１０）とを備えた気体乾燥装置において、前記ローター（４）の第１端に設けた第２区画室（７）が、前記主流のさらなる出口を構成すると同時に、２つのサブ区画室、すなわち、前記冷却流の入口を構成する第１サブ区画室（７Ａ）と、前記主流のさらなる出口を構成する第２サブ区画室（７Ｂ）とを、備えていて、これら２つのサブ区画室（７Ａ及び７Ｂ）は連通手段によって互いに通じていることを特徴とする、気体乾燥装置。
【請求項２】
前記第２サブ区画室を、前記ローター（４）の第２端に設けた第１区画室（９）の一部と、軸線方向の反対側に位置させたことを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記ローター（４）が円筒形であって、それにより、該ローター（４）の両端に設けた区画室（６乃至１０）が、前記気流を、該ローター（４）の１つの円区画を通るように案内することを特徴とする、先行する請求項のいずれか一つに記載の装置。
【請求項４】
前記ローター(４)の第１端において、前記第１サブ区画室（７Ａ）、前記第３区画室（７）及び第２サブ区画室（７Ｂ）が、それらに対応する気流を、前記ローター（４）において互いに隣接させて配置した複数の円区画を通るように案内することを特徴とする、請求項２及び３に記載の装置。
【請求項５】
前記第１サブ区画室及び第２サブ区画室（７Ａ及び７Ｂ）が、少なくとも部分的に前記第３区画室（８）を取り囲んでいることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記装置が、前記冷却流の入口の状態を制御するための調整手段を備えていることを特徴とする、先行する請求項のいずれかに記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気体を乾燥させる装置、より具体的に言うと、圧縮気体を乾燥させる装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、特に、乾燥剤を内部に備え回転自在に設けられたローターを内部に有する容器を利用したドライヤーを備えたタイプの装置に関するものである。
【０００３】
すでに知られている気体乾燥装置は、2つの領域を有するドライヤーを備えた装置であって、該2つの乾燥領域とは、気体の相当な量を冷却させた後に乾燥させるべく主流として案内するための乾燥領域と、飽和した乾燥剤を再生させるために熱い再生気体の流れを通すための再生領域のことをいう。
【０００４】
前記の乾燥領域と再生領域は、前記容器の内部に備えたローターの両端に複数の区画室を作ることによって実現される。該ローターの第１端部に作られた一つの区画室が乾燥領域の入り口を形成し、該ローターの第２端部は該入り口の反対側にあって、前記主流の出口を形成する。前記再生領域の入り口を形成するための、さらなる区画室が設けられており、該再生領域の入り口は、該ローターの他端に設けた再生領域の出口と反対側に位置している。
【０００５】
これらの公知の装置においては、前記再生領域の出口が主流の出口の反対側に位置しているため、前記乾燥剤を再生させるための気体の流れは主流の方向に関して逆の流れでドライヤーを通って案内される。
【０００６】
この場合に、圧縮気体は高温であって水分が比較的少ないので、その一部が前記乾燥剤を再生させるために用いることができる、という事実が利用されている。
【０００７】
再生のために用いられる気体は、乾燥剤を加熱し、従って該乾燥剤に含まれている水分は蒸発する。その気体は、できれば冷却した後に、前記主流と共に乾燥領域を通って案内されるために、気流と共に排出される。
【０００８】
前記ローターの回転を可能にすることによって、ローターの中の乾燥剤は乾燥領域と再生領域を交互に通って案内される。そのように乾燥剤が交互に用いられる理由は、乾燥領域にある乾燥剤は、飽和状態又は部分的飽和状態になった後、該乾燥領域内で再び乾燥効果を発揮する状態で用いることができるように、再生領域で再生させるからである。
【０００９】
この装置の最適な操作のためには、前記乾燥領域内の乾燥剤が、前記主流と接触する時には出来るだけ低温であることが望ましい。さもなければ、この乾燥剤は主流を加熱し、そのことが、該乾燥領域からの出口における乾燥気体の露点の望ましくない上昇を引き起こしてしまう。
【００１０】
従来の技術においては、乾燥剤が乾燥領域で主流と接触する前に、再生領域と乾燥領域との間の移行場所において、前記冷却された主流の一部が、再生した高温の乾燥剤を冷却するのに用いられている。
【００１１】
その装置の正常な作動状態の下では、再生領域の出口が、ローターの反対側に位置する乾燥領域の出口よりも低い圧力を維持するようにしてあるので、冷温の主流の一部は、乾燥領域の出口から、乾燥領域と再生領域の間の領域を通って、再生領域の出口へと流れる。
【００１２】
この気流を乾燥領域と再生領域との間にある領域を通るように案内することによって、その再生した高温の乾燥剤が、効果的に冷却された後に前記主流を乾燥するのに用いられるのである。
【００１３】
それについての不利な点は、前記装置に部分的に負荷が掛けられた状態のように、装置の全てが作動している状態でない場合においても、十分に低い圧力を用いて、前記主流を乾燥領域と再生領域との間に位置する前記領域を経由させて案内し、再生した高温の乾燥剤を冷却する、ということである。
【００１４】
さらなる不利な点は、乾燥領域と再生領域との間に位置する前記領域を通って流れる気流を制御することができないということである。しかしながら、詳しく研究した結果、入口の状態、特にこの気流の温度並びにそこに含まれている水分がその装置のパフォーマンスに重要な影響力を持っている、ということが判明した。
【００１５】
米国特許第６１６５２５４号の装置においては、ドライヤーから出てくる乾燥させた空気の一部が、該ドライヤーの冷却領域へ吹き返され、そこで乾燥剤を冷却させるために用いられることが記載されている。
【００１６】
これは、設ける必要のある管及び連結ポイントの量や設置すべき送風機のことを考慮すると、比較的複雑な構成である。
【００１７】
再生流の入口を構成する区画室の圧力は、乾燥領域の出口を構成する区画室の圧力よりも、常に高い。その理由は、一方において、主流を冷却するために用いられるクーラーの全域で圧力の低下があり、他方において、ローターの全域でも圧力の低下があるからである。
【００１８】
このことは不利なことである。なぜならば、再生のために用いられる高温の気体の一部が、乾燥した気体を排出する他の区画室に漏れてしまうことが起こる場合があり、それによって、乾燥気体の露点の望ましくない上昇を引き起こすからである。
【発明の概要】
【００１９】
本発明は、上記及び／又はそれら以外の不利な点の１つ又はそれ以上を克服することを目的とする。
【００２０】
この目的のため、本発明は、乾燥剤（５）を内部に有するローター（４）を回転自在に内部に設けた容器（３）を備えたタイプのドライヤー（２）と、該ローター（４）を回転させるための駆動手段を備え、それによって、該乾燥剤（５）が乾燥領域と再生領域と冷却領域を連続的に通って動くようにし、前記ローター（４）の第１軸端において前記容器が、少なくとも主流、冷却流及び再生流の３つの気流の各々を案内するための少なくとも３つの区画室に分割され、第１区画室（６）は前記主流の主出口を構成し、第２区画室（７）は冷却流の入口を構成し、第３区画室（８）は再生流の入口を構成し、前記容器（３）は前記ローター（４）の第２軸端において２つの区画室、すなわち、前記主流の入口を構成する第１区画室（９）と、前記冷却流と前記再生流の共通の出口を構成する第２区画室（１０）とを備えた気体乾燥装置において、前記ローター（４）の第１端に設けた第２区画室（７）が、前記主流のさらなる出口を構成すると同時に、２つのサブ区画室、すなわち、前記冷却流の入口を構成する第１サブ区画室（７Ａ）と、前記主流のさらなる出口を構成する第２サブ区画室（７Ｂ）とを、備えていて、これら２つのサブ区画室（７Ａ及び７Ｂ）は連通手段によって互いに通じていることを特徴とする、気体乾燥装置に関するものである。
【００２１】
この場合に、前記「区画室」は互いに分離された空間を画成する。別の表現をするならば、前記冷却流の入口は、主流の主出口と完全に分離され、また再生流の入口とも完全に分離されている。
【００２２】
本発明の一つの有利な点は、上記のように冷却流を、ドライヤーを通って流れる他の気流から分離させているので、該冷却流の制御を向上させることができる、ということである。例えば、その目的のために設ける制御バルブや熱交換器などの調節手段を用いることによって、該冷却流の入口の状態をより良く制御することができる。
【００２３】
このことは実用的なやり方で行われる。なぜならばドライヤーに係る気流や管のためのさらなる連結ポイントに気を配る必要がなく、また、さらなる送風機を設けることも不要だからである。
【００２４】
前記連通手段は、例えば、前記第１サブ区画室と前記第２サブ区画室との間の仕切り壁に空けた１つ又はそれ以上の孔によって構成してもよい。
【００２５】
さらなる望ましいバリエーションによれば、前記２つのサブ区画室の間の仕切り壁の寸法を選択して、前記仕切り壁の上端と前記ドライヤーの上壁との間に、前記主流の一部が案内される通路又はチャネルを設けるようにすることによって、前記連通手段が実現される。
【００２６】
その結果、前記主流の一部は、ローターを通って流れた後、冷却流として用いられる。
【００２７】
それの有利な点は、冷却流が一つの同じ装置の中で利用可能なので、装置自体の大きさをコンパクトに出来ることである。別の表現をすれば、外部からの冷却流を供給するための導管などを設ける必要がないのである。
【００２８】
さらに別の望ましい特徴によれば、前記第２サブ区画室が前記ローターの第２端の第１区画室の一部と軸方向に反対側に位置している。
【００２９】
その実施例の一つの有利な点は、その装置が、乾燥させた気体の一部を集めるための別個の区画室（特に、前記ローターの第１端に設けた前記第２区画室）を備えていることである。そのようにして、その気体部分は、乾燥させた気体の主流から分離され、その結果、その気体部分は、その次に冷却流として用いられるので、最良の方法で処理することが出来ることになる。
【００３０】
再生流の入口を構成する前記第３区画室は、前記第２区画室によって部分的に、或いは完全に囲まれているのが望ましい。
【００３１】
別の表現をすれば、望ましい実施例によれば、前記装置の使用中、前記第３区画室の多くの部分が、前記主流から分離させた気体部分に囲まれている。この気体部分は、前記乾燥剤を冷却するための気流として、その次に用いるべき該第３区画室を経由して流れる。
【００３２】
それの重要な有利な点は、再生のために用いられる高温の気流が前記主流の方に漏れるのを全て防止できることである。
【００３３】
本発明は、さらに、乾燥剤を内部に有し第１端と第２端を有するローターが回転自在に設けられた容器を備えたタイプのドライヤーと、該ローターの回転を可能にさせる駆動手段とを使用した気体乾燥方法であって、気体の主流が、前記第２端に設けた第１区画室を経由して前記ローター内に案内され、そして前記第１端に設けた第１区画室を通して部分的に排出され、再生流が、前記第１端に設けた第２区画室を経由して前記ローター内に案内され、そして前記第２端に設けた第２区画室を通して排出され、冷却流が、少なくとも前記第１端に設けた第３区画室を経由して前記ローター内に案内され、そして前記第２端に設けた第２区画室を通して排出され、前記主流の一部が前記ローターを通って流れた後、冷却流として用いられ、そしてそれが、前記ローターの第１端に設けた第２区画室の一部を形成し且つ前記主流のさらなる出口を構成する第２サブ区画室から、前記ローターの第１端に設けた第２区画室の一部を形成し且つ前期冷却流の入り口を構成する第１区画室へ、流れるようにした、気体乾燥方法に関するものである。
【００３４】
その方法の有利な点は、本発明による装置の有利な点と同様である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明による装置の断面を模式的に示す。
【図２】本発明による装置のローターを備えた容器の一部分を模式的に示す。
【図３】図２の別のバリエーションを示す。
【図４】図２におけるIV−IV線に沿った容器の断面図を示す。
【図５】図２におけるVIV線に沿った容器の断面図を示す。
【図６】図３におけるVI-VI線に沿った容器の断面図を示す。
【図７】図２のもう一つ別のバリエーションを示す。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
本発明の特徴をより良く説明するために、本発明による以下の好適な実施形態を、添付図面を参照して、あくまでも限定的ではなく、単なる例として示す。
【００３７】
図１において本発明による気体乾燥装置１が示されており、該装置１は、主に、容器３を利用したタイプのドライヤー２から成るものであって、該容器３の内部には円筒形が望ましいローター４を回転自在に設け、該ローター４は、例えば該ローター４の軸線方向に伸びた複数の溝の中に配置したシリカゲル等の再生可能な乾燥剤５を有している。
【００３８】
図２に示したように、容器３は、ローター４の第１端、つまりこの場合には上端に少なくとも３つの区画室、すなわち第１、第２及び第３の区画室をそれぞれ備えている。それによって、第１区画室６は、気体を乾燥させた後その気体を主流として指定するためのメイン出口を構成し、第２区画室７は冷却流の入口を構成し、第３区画室は再生流の入口を構成するものである。尚、必ずしも必要というわけではないが、例えば再生流を、乾燥させるべき気体から分岐させてもよい。
【００３９】
前記ローター４の他端、つまり第２端部、すなわち図２においては底部において、容器３は少なくとも２つの区画室を備えていて、第１区画室９は前記主流の入口を構成し、第２区画室１０は冷却流と再生流の共通の出口を構成する。
【００４０】
図２に示したように、前記ローター４の両端部の区画室は、気体の流れをローター４の一つの円形の区画を通って案内するように構成されている。
【００４１】
このようにして、前記ローター４は主として３つの領域、すなわち、前記主流の入口とメイン出口との間に伸びた乾燥領域と、再生のために使われる気流（すなわち、再生流）の入口と出口の間にある再生領域と、冷却のために使われる気体（すなわち冷却流）の入口と出口の間に配置された冷却領域、に分割されている。
【００４２】
本件においては、前記装置１がさらに第１配管１１を備え、該第１配管は、この実施例ではコンプレッサ１２の出口になっている気体供給口と前記主流の入口との間の連結部を構成する。
【００４３】
さらに、この実施例による前記装置１は、前記コンプレッサ１２の出口の一定量の気体を枝分かれさせるための分岐管１３を備えていて、その一定量の気体は乾燥剤５の再生のために用いられる。その目的のため、該分岐管１３は前記ローター４の第１端に配置された第３区画室８に連結されていて、該第３区画室は前記再生流の入口を構成する。
【００４４】
前記乾燥剤５を冷却するために用いられる気流は、第２配管１４を介して、冷却流の入口を構成する区画室７に供給される。
【００４５】
本件においては、前記冷却流は、図には示されていない外部の装置から供給される。前記第２配管１４は、該冷却流の入口の状態を確実に制御するためのクーラー１５及び制御バルブ１６のような調整手段を備えているのが望ましい。
【００４６】
さらに、再生及び冷却に用いる気流のためのフィードバック管１７が設けられている。該フィードバック管は、前記ローター４の第２端に配置された第２区画室１０を、前記第１配管１１に繋げるものであり、前記第１配管１１に適用されるベンチュリー管１８の近くで第１配管に入り込むようになっている。この実施例では、クーラー１９が前記フィードバック管の中に設けられている。
【００４７】
すでに知られているように、ドライヤー２は、さらに、前記ローター４の回転を可能にするための駆動手段を備えている。しかし、該駆動手段は、該ローターの回転速度を例えば毎時７回転というように制限するためのリダクションケースを備えた電気式モーターの形で構成されている必要は必ずしもない。
【００４８】
ここに示した実施例では、前記装置１は凝縮液を排出するために必要な排出手段を備えている。図１の例では、該手段は、前記クーラー１９から来る凝縮液並びに前記ローター４の第２端に配置された第１区画室９の底にある凝縮液を集める複数の導管２１から成る。
該凝縮液は導管によってタンク２２に排出されるか、又はさらなる処理を可能にするための排出設備に排出される。
【００４９】
前記の再生のための気流がここでは９０度の円区画を通して案内され、前記冷却流が例えばローター４の１５度の円区画を通して案内され、それにより前記主流が例えばローター４の残りの部分である２５５度の円区画を通して案内されるような形で、前記複数の区画室が構成されているのが望ましい。再生及び冷却のために用いられる気流の出口を備えた前記第２区画室は、該実施例においては１０５度の角度に亘っている。
【００５０】
図４は、ローター４の第１端に配置された複数の区画室の断面図を示すものである。図５は、ローター４の第２端に配置された区画室の断面図を示すものである。
【００５１】
他の比率は排除されていないことに注意すべきである。
【００５２】
前記３つの気流が容器３を通して流れる方向が図の中で表示されていて、矢印Ｒは再生流を示し、矢印Ｃは冷却流を示し、矢印Ａは主流の流れる方向を示すものである。
【００５３】
前記装置の作動の仕方は次のように説明することが出来る。
【００５４】
先ず、気体がコンプレッサ１２によって圧縮され、その後、この実施例では、圧縮気体の流れが主流と、分岐された再生流とに分流される。
【００５５】
前記主流は、クーラー２３及びベンチュリ管１８が設けられた第１配管１１を経由して、容器３の底側に配置された第１区画室９によって構成された乾燥領域の入口に案内される。
【００５６】
前記主流は、その後前記乾燥領域の中の乾燥剤５を通り、前記主出口を経由して容器３の出口２４に流れる。出口２４から乾燥された気体を分岐させて、下流に位置する圧縮空気用に用いることも可能である。
【００５７】
前記主流が乾燥剤５と接触するため、主流に含まれる水分は乾燥剤５に吸収される。
【００５８】
前記クーラー２３は、前記主流が乾燥剤５に水分を容易に運べるようにする。この場合に、前記主流の温度が低いほど、より多くの水分が乾燥剤５によって吸収されることになる。
【００５９】
前記の分岐された気流は、分岐管を経由して、前記再生領域の入口を形成する第３区画室へと案内される。
【００６０】
ローター４は、水分を含んだ乾燥剤５を前記再生領域に移動させ、そこで乾燥剤５を、分岐させた気流（すなわち、再生流）に触れさせることによって、乾燥剤５に含まれている水分を蒸発させる。それにより、この再生流は、そこに取り込まれた水分と共に、フィードバック管１７内のクーラー１９を経由して、第１配管１１内のベンチュリ１８へと案内され、そしてその水分はクーラー１９内で凝結して、導管２１を経由してタンク２２へと排出される。
【００６１】
ローター４がさらに回転すると、乾燥剤５が、吸収した水分のない乾燥領域に達するまで、さらに多くの水分が乾燥剤５によって抽出され、それによって、再生させた乾燥剤５は、該乾燥領域内での次のサイクルの乾燥操作のために用いることが出来る。
【００６２】
そのようにして、乾燥剤５は、連続又は非連続の回転運動をする乾燥領域とその次の再生領域を交互に通るように案内される。
【００６３】
前記冷却流は、第２配管１４を経由して、前記圧縮容器３の上側に設けた第２区画室７へと案内され、その次に、前記冷却領域を経由し、乾燥剤５を通って、前記出口へと案内される。その出口では、該冷却流は、前記再生流と共に、クーラー１９を経由して前記乾燥領域の上流の主流へと案内される。
【００６４】
冷却領域を設けることによって、再生後の乾燥剤５の温度が十分に低下すると、乾燥剤５は前記乾燥領域内の主流と接触し、そのことが設備１の性能に優れた効果をもたらす。
【００６５】
本発明の特徴は、容器３が、前記冷却流の入り口を有する第２区画室７を備えていて、その第２区画室７が第１区画室６及び第３区画室から完全に分離されていることである。このことによって、冷却流の入口の状態をより制御しやすくなる。なぜならば、該区画室７を設けたことによって、入口側の冷却流が、前記主流の主出口及び前記再生流の入口から完全に分離され、それによって前記設備の性能に優れた効果をもたらすからである。
【００６６】
制御バルブ１６によって、乾燥剤５を冷却するために外部から供給する気体の所望の量を決めることができる。
【００６７】
図３は本発明による装置１の望ましい１つの実施例を示すものであり、該装置１は、ローター４の第１軸端に、２つのサブ区画室、すなわち前記冷却流の入口を構成する第１サブ区画室７Ａと前記主流のさらなる出口を構成する第２サブ区画室７Ｂからなる第２区画室７を備えている。
【００６８】
しかしながら、乾燥させた気体の大部分は、ローター４を通って流れた後は、結局第１区画室６に行くことになり、その後、この気体は装置１を出て行き、下流に位置する適用装置においてさらに用いられる。
【００６９】
前記の望ましい実施例によれば、前記冷却流の入口を構成する第１サブ区画室７Ａは、乾燥させた気体の主流の一部のために用いられるさらなる出口を構成する第２サブ区画室７Ｂに通じている。
【００７０】
該実施例は、前記主流の一部が、ローター４を通って流れた後、乾燥剤５を乾燥させるための気流として用いられる。
【００７１】
図３に示した実施例によれば、第１サブ区画室７Ａと第２サブ区画室７Ｂが、前記再生流の入口を形成する第３区画室８を完全に取り囲んでいる。
【００７２】
その結果、再生のために用いられる気流が隣の区画室に漏れる場合は、区画室間の気圧の差によって、前記主流に、再生領域の入口から流れて来る湿った熱い気体が混ざることはなくなる。
【００７３】
前記の望ましい実施例によれば、前記の３つの気流はローター４の、隣接する複数の円区画を通って案内され、それにより、前記再生流は、例えば９０度の円区画を通って案内され、冷却のために用いられる冷却流は、例えば１５度の円区画を通って案内される。
【００７４】
尚、必ずしも必要というわけではないが、図６に示したように、第２サブ区画室７Ｂが１５度の円区画に亘っているのが望ましい。
【００７５】
図７において、本発明によるドライヤーの別のバリエーションが示されている。第１サブ区画室７Ａと第２サブ区画室７Ｂは互いに隣同士に配置され、第２サブ区画室７Ｂは前記乾燥させた気体のためのさらなる出口を構成し、その出口は、連通手段によって該第１サブ区画室７Ａに通じている。
【００７６】
図７において非限定例として示したように、前記連通手段は、前記第１サブ区画室７Ａと前記第２サブ区画室７Ｂとの間に設けた仕切り壁２５によって実現される。仕切り壁２５は、この仕切り壁２５の上端とドライヤー２の上端壁との間に通路２６又はチャネルが形成されるのに適した寸法になっている。前記主流の一部は第２サブ区画室７Ｂから該仕切り壁を通って第１サブ区画室７Ａへと案内される。本発明によれば、そのような仕切り壁２５の存在は必ず必要なものというわけではない。
【００７７】
上記の説明により、図３及び図７の幾つかのバリエーションにおいて、前記主流の一部がローター４を通って流れた後、冷却流として用いられることは明らかである。
【００７８】
従って、装置１は、外部から冷却流を別途供給することを厳格に要求するものでないため、従来のものに比べてより簡単に製造でき、またよりコンパクトな装置にすることができる。第１配管１１内のベンチュリ１８は厳格に必要とされるものでないことは明らかであり、例えば、クーラー２３の後の第１配管１１は容器３の底部の側に直接通じるようにすることができる。
【００７９】
本発明は、明細書に記載され又は図面に描かれた実施例に決して限定されるものではない。しかしながら、本発明による気体を乾燥させるための装置及び方法は、発明の範囲から離れることなく別のバリエーションによって実現することもできる。
【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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【図７】
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