(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を燃焼させるバーナと、燃焼に必要な空気を送るファンと、前記バーナで発生した熱を水に伝達させる熱交換器と、前記熱交換器で加熱された水の温度を検出する出湯サーミスタと、前記出湯サーミスタの信号によって設定温度になるように前記バーナの出力を調節する比例制御弁と、前記出湯サーミスタの信号により前記比例制御弁と前記ファンの出力を制御する制御手段と、前記ファンの電流値を検出し予め定められたしきい値と比較するファン電流比較回路とを備え、前記制御手段は、給湯を停止した場合、最初ファンを強回転としその後弱回転に切り替えて所定時間回転させるファン残しシーケンスを行い、前記ファン残しシーケンスが終了すると、ファンの回転速度を前記強回転より大きく設定した最大設定回転速度で所定時間回転させるとともにファンの電流値を検出し、前記ファン電流値がしきい値以下の場合には再運転を不可能にした給湯装置。
【請求項２】
ファンの電流値がしきい値以下の場合にはメモリーに記憶され、この記憶の回数が連続且つ設定された回数以上のとき再運転を不可能にした請求項１記載の給湯装置。
【請求項３】
外部制御手段に備えられた報知手段によって、その旨を報知する請求項２記載の給湯装置。
【請求項４】
ファンの電流値がしきい値以下の場合にはメモリーに記憶され、この記憶の回数が連続且つ設定された回数以上になった時点より、所定時間を計時する異常発生タイマーをスタートさせるとともに、外部制御手段に備えられた報知手段によってその旨を報知し、前記異常発生タイマーが終了するまで再運転を可能にし、異常発生タイマー終了後は再運転を禁止する請求項１記載の給湯装置。
【請求項５】
ファンの電流値がしきい値以下の場合にはメモリーに記憶され、この記憶の回数が連続且つ設定された回数以上になった時点より、比例制御弁の最大出力を制限（ダウン）させる命令をメモリーに記憶するとともに、所定時間を計時する異常発生タイマーをスタートさせて外部制御手段に備えられた報知手段によってその旨を報知し、かつ前記異常発生タイマーが終了するまで前記比例制御弁の最大出力を制限（ダウン）させた状態で再運転を可能にし、前記異常発生タイマーの終了後は再運転を禁止する請求項１記載の給湯装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ファンの電流値を検出し、不完全燃焼で器具が不安全な状態になる前に、再運転を禁止する給湯装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の給湯装置の構成を図９に示す。
【０００３】
図において、水栓１６を開けることにより、給水口１１より、水量センサ９を経由して熱交換器５に水が流れ、水量センサ９の信号が点火水量以上であれば、ファン３が回転し、点火電極１５の放電開始後元電磁弁１，比例制御弁２が開きバーナ４に点火する。バーナ４に点火された火炎は、火炎検出装置１４にて検出され、燃焼を保持する。
【０００４】
バーナ４の火炎で加熱された熱交換器５内の水は湯となり、出湯サーミスタ１０，出湯口１２を経て、水栓１６から出湯される。出湯される湯の温度は、出湯サーミスタ１０の信号を制御手段８が演算し、遠隔操作用の外部制御手段１７（リモコン）で設定した設定温度（図示せず）と比較して、比例制御弁２の出力，ファン３の出力を調節し、設定温度になるように制御する。燃焼に必要な空気は外装ケース１８の一部に設けた給気部７より吸入され、ファン３，バーナ４，熱交換器５，排気部６を通り、排気ガスとして排出される。
【０００５】
次に、この給湯装置のフローチャートを１０に、制御手段８をブロック図として図１１に示す。Ｓ１の外部制御手段１７で湯温の設定（図示せず）を行い、Ｓ２で水栓１６を開くとＳ３〜Ｓ１１に示すように、水量センサ９，火炎検出装置１４，出湯サーミスタ１０の信号を入力として、各設定値としきい値との判定を行い、プロセッサによってファン３，元電磁弁１，比例制御弁２を制御する。Ｓ１２で消火水量になったことを判断し、Ｓ１３で比例制御弁２と元電磁弁１を閉じる。燃焼が停止すると、Ｓ１４でファン残しタイマがスタートする。
【０００６】
ファン残しとは、水栓１６の閉止時に発生するバーナ４の余熱による熱交換器５内の異常加熱を防止する働きがある。また、再出湯時の点火動作は水量センサ９のＯＮ信号でファン３が回転し、点火電極１５が放電しバーナ４に点火し熱交換器５を加熱する。この時、水量センサ９がＯＮしてファン３が回転し、点火に必要な回転数まで上昇させるのに時間を要し、再出湯時の湯温の安定化を悪化させることから、一定時間内において燃焼が停止してもファンを停止せず、再出湯時の点火動作の遅れを防止し、湯温の安定化を図る働きがある。
【０００７】
Ｓ１５でファン残しタイマが終了するとＳ２０でファン３は停止し、Ｓ２１の再運転待機状態となる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなシーケンスでは給気部７，ファン３，熱交換器５及び排気部６がほこり等で目詰まりし、空気不足により燃焼異常が発生する状態でも、給湯装置の異常を検出することはできない。
【０００９】
火炎の状態を検出できる手段として火炎検出装置１４が設けてあるが、この機能は、火炎の有無の検出に用いているだけである。火炎検出装置にはその速応性から一般的にはフレームロッドが用いられるが、このフレームロッドの発生電流と燃焼性（ＣＯ／ＣＯ２）との相関はなく、燃焼が不完全燃焼状態にあっても検出することはできないという課題を有していた。
【００１０】
そこで本発明は、燃焼が不完全燃焼状態になる前に、給湯装置を安全に停止させることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の給湯装置の第１の手段は、給湯停止により燃焼が停止した場合、最初ファンを強回転としその後弱回転に切り替えて所定時間回転させるファン残しシーケンスを行い、前記ファン残しシーケンスが終了すると、ファンの回転速度を前記強回転より大きく設定した最大設定回転速度で所定時間回転させるとともにファンの電流値を検出し、前記ファン電流値が予め設定されたしきい値以下の場合には再運転を不可能とする制御手段を備えている。
【００１２】
また本発明の第２の手段は、燃焼が停止しファン残しが終了した時点より、ファンを一定時間最大回転速度にて回転させる。その時の電流を制御手段に設けたファン電流比較回路で、予め設定されたファン電流のしきい値と比較し、しきい値以下であれば制御手段のメモリに記憶される。その記憶回数が予め制御手段に設定された記憶回数以上連続してしきい値以下であれば、ファンを停止し運転を禁止するシーケンスを制御手段に備えている。
【００１３】
本発明の第３の手段は、再運転を禁止した時に、外部制御手段に備えられた報知手段によって異常を表示及び報知するシーケンスを制御手段に備えている。
【００１４】
本発明の第４の手段は、ファン電流値が制御手段に設けたファン電流比較回路で、予め設定されたしきい値以下であるか判定する。しきい値以下であるという判定回数が、制御手段に予め設定された回数以上連続してなると、異常発生タイマをスタートさせる。同時に使用者に報知手段によって表示及び報知し、異常発生タイマが終了するまで通常使用できるシーケンスを制御手段、及び外部制御手段に備えている。
【００１５】
本発明の第５の手段は、ファン電流値が制御手段に設けたファン電流比較回路で、予め設定されたしきい値以下に、予め制御手段に設定された回数以上連続してなると、比例制御弁の出力を制御手段に設定された出力まで制限（ダウン）させる命令をメモリに記憶させる。同時に異常発生タイマをスタートさせ、使用者に外部制御手段に設けた報知手段によって表示及び報知し、異常発生タイマが終了するまでは、比例制御弁出力の最大出力が制限（ダウン）された状態で使用できるシーケンスを制御手段、及び外部制御手段に備えている。
【００１６】
【作用】
本発明は、上記した第１の手段によれば、燃焼が停止した後にファンの回転速度を強回転から弱回転に切り替えて行われるファン残しシーケンスの終了後に、ファンの回転速度を強回転より大きく設定した最大設定回転速度で所定時間回転させるとともにファンの電流値を検出しているため、安定したファン電流を正確に検出することができる。この時、給湯装置の給気から排気経路にホコリ等が詰まり、空気不足による燃焼異常が発生している場合、ファン電流は低下しているため、このファン電流の低下値を検出することが可能になる。制御手段で予め設定されたしきい値と比較することにより、安全に燃焼を停止させ、運転を禁止させることができる。
【００１７】
また本発明の第２の手段によれば、ファン残し終了後のファン電流判定中に、ファン電流が一時的に外的要因（例えば給湯装置の設置不良により、強風時に排気部に強い逆圧が加わる）により低下することが考えられる。この場合、ファン電流値がしきい値以下に、制御手段に設定された回数以上、連続してならないと燃焼異常と判定しないため、誤作動を防止することができる。しかも確実かつ安全に燃焼を停止し運転を禁止させることができる。
【００１８】
本発明の第３の手段によれば、給湯装置が強風等による外的要因で、設置不良と判断して再運転禁止シーケンスになった時に、使用者に外部制御手段に設けた報知手段によって報知するので、使用者が給湯装置の設置状態を正確に把握することができ、素早く的確な対応が可能になる。
【００１９】
本発明の第４の手段によれば、給湯装置がファン残し後のファン電流の判定で、異常が発生したことを制御手段のファン電流比較回路で判断し、報知手段にて使用者が給湯装置が異常であることを認知することができる。同時に異常が発生してから制御手段に設定された一定期間、給湯装置は使用可能であるため、故障修理できるまでにある程度の時間的余裕があり、故障修理するまでの給湯装置の使用不可能な期間が減少できる。
【００２０】
本発明の第５の手段によれば、給湯装置がファン残し後のファン電流の判定で、異常が発生したことを制御手段で判断した時点より、給湯装置の最大出力を制限（ダウン）させているので、給湯装置の故障修理までの期間を安全（初期燃焼状態とＣＯ／ＣＯ２が同レベルにする等）に使用することができる。
【００２１】
また、給湯装置の燃焼状態を初期燃焼状態と同レベルにすることにより、これより給湯装置が不安全な状態になるまでに相応の時間を要するため、設置してから第一回メンテ修理迄の期間が長くなり使用者に長期間安全に使用してもらえる。
【００２２】
特に、ファン電流の判定を燃焼終了後のファン残し後に設定したのは次の理由による。
【００２３】
第１に、ファン電流の判定を燃焼中に設定した場合、燃焼負荷によりファン回転速度が大きく変化し、しきい値を設定するのは困難である。
【００２４】
第２に、ファン電流の判定を燃焼前に設定した場合、外気温の差、特に低温時にファンの軸受けグリスの硬化によるファン電流の変化が大きく、この場合もしきい値を設定するのは困難である。
【００２５】
第３に、燃焼終了後のファン残し直後にファン電流の判定を設定した場合、ファン残しに入る前にどれだけ燃焼装置が燃焼しているかによってファン残し中のファン電流値にバラツキが発生する。
【００２６】
以上のことから、ファン電流を判定するタイミングは燃焼後ファン残しタイマーが終了する直前、ファン残し中に燃焼装置が冷却されていて、且つ、ファンの軸受けグリスが安定している場合、最もファン回転速度とファン電流との相関とれるタイミングである。
【００２７】
【実施例】
以下、本発明の第１の実施例について図１，図２，図３及び図９を参照しながら説明する。本発明における給湯機の構成は、従来の技術で説明した図９の構成と同一であるため、説明を省略する。図１でシーケンスのＳ１〜Ｓ１５までは従来の技術で説明した動作と同一であるので、説明を省略する。
【００２８】
図において、Ｓ１５のファン残しタイマが終了すると、ファン３は停止せず、最大設定回転速度になる。これと同時にＳ１７の判定タイマがスタートし、Ｓ１８のファン電流のしきい値の判定を図３に示す制御手段８のファン電流比較回路８ｂで行う。
【００２９】
この時、給湯装置の給気から排気径路が、ホコリ等で閉塞状態にあった場合で、ファン電流比較回路８ｂで判定された結果、ファン電流が制御手段８で設定されたしきい値以下である場合、Ｓ２２でファン３を停止し、Ｓ２３で再運転禁止命令が図３に示す制御手段８のメモリ８ａに記憶され、給湯装置を再使用できない状態にする。
【００３０】
Ｓ１４のファン残し時のファン３の電流値は図２の様に変化する。ファン３の電流は最初高く、途中から低くなっているのは、水栓１６を開から閉にすると、熱交換器５内はバーナ４の余熱により加熱され、外部制御装置１７で設定された温度より高くなる。この時点で再出湯をすると熱交換器５内の高温な湯が出湯されることになる。この現象を軽減するため、出湯を停止した場合、最初ファン３の回転速度を大きく（強回転）して熱交換器５内が設定温度より高くなることを防止している。またファン３がこのまま強回転であると、今度は熱交換器５内の温度が外部制御装置１７で設定した温度より低くなるため、熱交換器５内の温度低下を防止するためファン回転速度を低くしている。
【００３１】
ファン３のファン残し時間は、シャワー使用実態のモニター調査などから、５分程度に設定されている。ファン残しタイマが終了後Ｓ１６でファン回転速度を最大にし、Ｓ１７で判定タイマをスタートさせ、タイマが終了するまでにファン電流値を制御手段８にて設定してあるファン電流しきい値と、最大速度で回転させてあるファン電流値とをＳ１８で比較判定する。この結果、電流値がしきい値以下であれば、Ｓ２２でファン３を停止し、Ｓ２３で制御手段８のメモリ８ａに再運転禁止命令を記憶させる。
【００３２】
Ｓ１８でファン電流値がしきい値以上であれば、Ｓ２０，Ｓ２１と通常使用状態でファン３は停止し、再運転待機状態となる。
【００３３】
以上、ファン残し後のファン電流値を監視することにより、給湯装置が安全な状態で使用されているか、また、給湯装置が異常な状態にあるかを判断し、即座に停止することができる。
【００３４】
次に第２の実施例について、図４を参照しながら説明する。シーケンスのＳ１からＳ１７までは第１の実施例の動作と同一である。
【００３５】
制御手段８のファン電流比較回路８ｂでＳ１８でファン電流がしきい値以下であると判定した場合、Ｓ２４で制御手段８のメモリ８ａに回数を記憶する。次に、Ｓ２５でメモリ８ａに記憶した回数と、制御手段８に予め設定されている設定回数とを比較して、記憶回数が連続且つ設定回数以上であれば、Ｓ２２でファン３を停止しＳ２３で制御手段８のメモリ８ａに再運転禁止命令を記憶させる。
【００３６】
また、Ｓ１８でファン３の電流がしきい値以上であれば、メモリ８ａに記憶されている情報はＳ３０で消去される。これは、ファン電流判定時に排気部への強い逆風等によるファン電流低下を判別することができ、このシーケンスによる誤動作を防止し、給湯装置の給気から排気経路までの目詰まり異常のみを検出することができる。
【００３７】
そして、Ｓ１９で判定タイマが終了した後、Ｓ２０でファン３が停止し、Ｓ２１で再運転待機状態となる。
【００３８】
次に、第３の実施例について、図５を参照しながら説明する。シーケンスのＳ１からＳ１７までは第１の実施例の動作と同一である。
【００３９】
制御手段８のファン電流比較回路８ｂでＳ１８でファン電流がしきい値以下であると判定した場合、Ｓ２４で制御手段８のメモリ８ａに回数を記憶する。そしてＳ２５でメモリ８ａに記憶した回数と、制御手段８に設定されている設定回数とを比較して、記憶回数が連続且つ設定回数以上であれば、Ｓ２２でファン３を停止しＳ２６でリモコン（外部制御手段１７）に異常を報知させる。ここで使用者は給湯装置の異常を素早く認識できる。
【００４０】
また、異常報知と同時にＳ２３で制御手段８のメモリ８ａに再運転禁止命令を記憶させることにより、使用者が給湯装置が異常なまま使用するということを防止できる。
【００４１】
また、Ｓ１８でファン３の電流がしきい値以上であれば、メモリ８ａに記憶されている情報はＳ３０で消去され、Ｓ１９で判定タイマが終了した後、Ｓ２０でファン３が停止し、Ｓ２１で再運転待機状態となる。
【００４２】
次に、第４の実施例について、図６を参照しながら説明する。シーケンスのＳ１からＳ１７までは第１の実施例の動作と同一である。
【００４３】
制御手段８のファン電流比較回路８ｂでＳ１８でファン電流がしきい値以下であると判定した場合、Ｓ２４で制御手段８のメモリ８ａに回数を記憶する。そして、Ｓ２５でメモリ８ａに記憶した回数と、制御手段８に設定されている設定回数とを比較して、記憶回数が連続且つ設定回数以上であれば、Ｓ２７で異常発生タイマをスタートし、同時にリモコン（外部制御手段１７）に異常を報知させる。
【００４４】
また、Ｓ２８で異常発生タイマーが終了するとファン３を停止しＳ２３で制御手段８のメモリ８ａに再運転禁止命令を記憶させる。これは、ファン電流判定しきい値を安全側に設定すれば、異常発生タイマの時間を自由に選択する事が可能になり、給湯装置に使用禁止にするまでの時間を任意に設定できるということになる。このことにより使用者は、給湯装置が突然使用できなくなるのではなく、給湯装置の異常を認識して故障修理を依頼、点検するまでの間、給湯装置を安全に使用することができる。
【００４５】
また、Ｓ１８でファン３の電流がしきい値以上であれば、メモリ８ａに記憶されている情報はＳ３０で消去され、Ｓ１９で判定タイマが終了した後、Ｓ２０でファン３が停止し、Ｓ２１で再運転待機状態となる。同じくＳ２７でスタートさせた異常発生タイマーが終了するまでは、Ｓ１９からＳ２１の再運転待機シーケンスを実行する。
【００４６】
次に第５の実施例について、図７と図８を参照しながら説明する。シーケンスのＳ１からＳ１７までは第１の実施例の動作と同一である。
【００４７】
制御手段８のファン電流比較回路８ｂでＳ１８でファン電流がしきい値以下であると判定した場合、Ｓ２４で制御手段８のメモリ８ａに回数を記憶する。そして、Ｓ２５でメモリ８ａに記憶した回数と、制御手段８に設定されている設定回数とを比較して、記憶回数が連続且つ設定回数以上であれば、Ｓ２９で比例制御弁２の最大出力を図８に示すＡ０からＡ１まで制限（ダウン）させる命令を制御手段８のメモリ８ａに記憶させる。同時にリモコン（外部制御手段１７）に異常を報知させる。このとき使用者は給湯装置の異常を認識し、素早く対応することができる。
【００４８】
また、Ｓ２７で異常発生タイマをスタートし、異常発生タイマーが終了するまでは、Ｓ１９からＳ２１の再運転待機シーケンスを実行するので、使用者が給湯装置を使用できなくなるということはない。Ｓ２８で異常発生タイマーが終了し、ファン３を停止、Ｓ２３で制御手段８のメモリ８ａに再運転禁止命令を記憶させる。この時点で使用者は給湯装置が使用不可能になる。
【００４９】
また、Ｓ１８でファン３の電流がしきい値以上であれば、メモリ８ａに記憶されている情報はＳ３０で消去される。これは、ファン電流がしきい値以下になることが連続して発生しない限り、給湯装置の異常と判定しないことになり、一時的な排気部等へ逆圧が加わっての異常か、給湯装置の目詰まり等による異常かを判断することができる。給湯装置に異常がない場合は、Ｓ１９で判定タイマが終了し、Ｓ２０でファン３が停止し、Ｓ２１で再運転待機状態となる。
【００５０】
続いて、Ｓ２９で能力を制限（ダウン）させた時の燃焼特性について図８を用いて説明する。Ｘ軸は比例制御弁２の出力、第１Ｙ軸は排気部６から排出されるＣＯ／ＣＯ２、第２Ｙ軸は判定タイマ中のファン３の電流値を表す。点線は、給湯装置が正常燃焼しているときの燃焼特性である。実線は、給気部７から排気部６までの給気から排気までの経路にホコリ等が詰まった状態を示す。
【００５１】
給湯装置が正常燃焼時と目詰まり時では、比例制御弁２が最大出力した時のＣＯ／ＣＯ２はＣ0 からＣ1 まで変化する。これは、給・排気経路が目詰まり状態にあるため、ファン３から供給される空気量が減少するためである。ファン３から送り出される空気量が減少すると、ファン３の仕事量が減少しファン電流もＢ0 からＢ1 まで減少する。これは、燃焼が停止している場合にも同現象が発生しているため、この電流低下を検出して制御手段８のファン電流比較回路８ｂにより給湯装置が異常であることを判定している。
【００５２】
異常が発生した時点より比例制御弁２の最大出力をＡ0 からＡ1 に制限（ダウン）させることにより、ＣＯ／ＣＯ２の値はＣ1 からＣ2 に低減され正常燃焼時のＣＯ／ＣＯ２と同レベルとなる。このことにより、使用者は故障修理までの間、給湯装置を安全に使用することが可能となる。
【００５３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかのように本発明の給湯装置によれば次の効果が得られる。
【００５４】
本発明の請求項１による給湯装置では、給湯装置の給気部から排気部の径路にホコリ等が詰まり、空気不足による燃焼異常が発生した場合においても、燃焼装置が危険な状態になる前に、自動的且つ安全に器具を停止できるので、使用者が給湯装置を不安全な状態のまま使用することを防止することができる。
【００５５】
本発明の請求項２による給湯装置では、給湯装置の給気部から排気部の径路にホコリ等が詰まり、給湯装置が空気不足による不完全燃焼を起こす状態か、一時的な現象（強風により排気部へ逆風圧がかかった場合など）による不完全燃焼かを、複数回異常検出が連続することと条件づけすることにより判断することができ、燃焼装置の異常を的確に判断できるため、このシーケンスによる誤動作を防止することができる。
【００５６】
本発明の請求項３による給湯装置では、給湯装置の異常を的確に判断でき、給湯装置が何故使用できないのか、外部制御手段に設けた報知手段にて使用者に報知することができるので、故障修理が迅速且つ故障内容も的確に判断することができ、使用者が給湯装置の使用不可能な時間を短くすることができる。
【００５７】
本発明の請求項４による給湯装置では、給湯装置の異常を前もって使用者に報知することができるので、給湯装置が突然使用不能になることを防止でき、また、給湯装置に異常が発生し危険な状態になる前に故障修理が可能になり、外部制御手段によって故障内容も的確に把握することができるので、修理に要する時間も短くできる。
【００５８】
本発明の請求項５による給湯装置では、給湯装置に異常が発生した場合に、使用者が給湯装置の異常を認識して、故障修理を依頼し完了するまでの期間、給湯装置の燃焼状態を初期の状態に戻しているので、例えば、給湯装置の故障修理までに時間がかかったり、使用者が給湯装置の異常を認知するのが遅れた場合などに、給湯装置が異常で危険な状態になるのを防止することができる。且つ安全に燃焼装置を停止し、再使用禁止することができる。
【００５９】
また、ファン電流しきい値をファン残し終了後に設定したことにより、ファン電流と回転速度の相関が、環境温度や燃焼装置の停止する前の燃焼状態等に影響を受けにくくなり、このシーケンスによる精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例における給湯装置のフローチャート
【図２】同装置において、シーケンスのファン残し中のファン電流値を示す特性図
【図３】同装置の制御手段のブロック図
【図４】本発明の第２の実施例における給湯装置のフローチャート
【図５】本発明の第３の実施例における給湯装置のフローチャート
【図６】本発明の第４の実施例における給湯装置のフローチャート
【図７】本発明の第５の実施例における給湯装置のフローチャート
【図８】同装置において給・排気径路目詰まり時の燃焼特性図
【図９】給湯装置の構成図
【図１０】従来の給湯装置のフローチャート
【図１１】同装置のブロック図
【符号の説明】
１  比例制御弁
３  ファン
４  バーナ
５  熱交換器
８  制御手段
８ａ  メモリ
８ｂ  ファン電流比較回路
１０  出湯サーミスタ
１７  外部制御手段
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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