(57)【要約】      （修正有）【課題】固定プレートスクロールおよび旋回プレートスクロールのうちの一方のスクロールブレードの軸方向端部と、他方のプレートとの間に新品の先端シールを設置しやすいスクロールポンプを提供する。【解決手段】旋回プレートスクロール230は中心部分230Cと、中心部分の周りに延びてそこに着座している外周部分230Pとを有する。外周部分は、外周部分が中心部分に対して回転できず、しかも中心部分から軸方向に取外し可能なように、中心部分に楔止および／または締結されている。スクロールブレード232,221の軸方向端部と、対向するプレート222,231との間に先端シール260が設置されている。中心部分から旋回プレートスクロールの外周部分を取り外すことによって先端シール（２６０）に容易にアクセスでき、先端シールを交換することができる。【選択図】図２Ｂ
2014199054.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレーム（２１０）と、
前記フレーム（２１０）によって支持されている偏心駆動機構（２４０）と、
前記フレーム（２１０）に固定されており、外面および内面を有する固定プレート（２２２）と、前記固定プレート（２２２）の前記外面から前記ポンプ（１００）の長手軸に平行な第１方向に軸方向に突出している固定スクロールブレード（２２１）とを含む内側固定プレートスクロール（２２０Ａ）と、
外面および内面を有する旋回プレート（２３１）と、前記旋回プレート（２３１）の前記内面から、前記ポンプ（１００）の前記長手軸に平行で前記第１方向とは逆の第２方向に軸方向に突出している旋回スクロールブレード（２３２）とを含む旋回プレートスクロール（２３０）とを備えており、
前記旋回スクロールブレード（２３２）は、前記固定スクロールブレードおよび旋回スクロールブレードが入れ子式に重ね合わせられるように、前記ポンプ（１００）の半径方向に前記固定スクロールブレード（２２１）と並置されており、
前記旋回プレートスクロール（２３０）は前記ポンプ（１００）の前記長手軸を中心とする軌道に前記偏心駆動機構（２４０）によって駆動されるように前記偏心駆動機構（２４０）に連結されており、前記旋回プレートスクロール（２３０）は、中心部分（２３０Ｃ）と、前記中心部分（２３０Ｃ）に対して回転しないがそこから軸方向に取外し可能なように前記中心部分（２３０Ｃ）の周りに延びているとともにそこに着座している外周部分（２３０Ｐ）とを有しており、
前記中心部分（２３０Ｃ）は、前記偏心駆動機構（２４０）が前記旋回プレートスクロール（２３０）に接続されている前記旋回プレート（２３１）の中心区画を備えており、
前記外側部分は、前記旋回スクロールブレード（２３２）と前記旋回プレート（２３１）の環状区画とを備えており、
前記固定プレートスクロールおよび旋回プレートスクロール（２３０）のうちの一方の前記スクロールブレード（２２１）の軸方向端部と、前記固定プレート（２２２）および旋回プレートスクロール（２３０）のうちの他方の前記プレート（２２２）との間に挿置されている先端シール（２６０）をさらに備えており、
それによって前記先端シール（２６０）は、前記旋回プレートスクロール（２３０）の前記外周部分（２３０Ｐ）をその前記中心部分（２３０Ｃ）から取り外すことによってアクセス可能であることを特徴とするスクロールポンプ（１）。
【請求項２】
前記固定プレート（２２２）は環状であり、前記内側固定プレートスクロール（２２０Ａ）は前記偏心駆動機構（２４０）の周りに延びていることを特徴とする、請求項１に記載のスクロールポンプ（１）。
【請求項３】
前記偏心駆動機構（２４０）は、その軸方向中心が前記長手軸に対してずれているクランク（２４３）と、前記旋回プレート（２３１）を前記クランク（２４３）に取り付けている軸受（２４６）のセットとを含み、前記内側固定プレートスクロール（２２０Ａ）は前記軸受（２４６）の周りに延びていることを特徴とする、請求項２に記載のスクロールポンプ（１）。
【請求項４】
第１端部および第２端部を有する管状部材（２５０）をさらに備えており、前記管状部材（２５０）はその前記第１端部で前記フレーム（２１０）に固定されているとともに、その前記第２端部で前記旋回プレート（２３１）の前記内面で前記旋回プレート（２３１）の前記中心区画に固定されていることを特徴とする、請求項１に記載のスクロールポンプ（１）。
【請求項５】
前記管状部材（２５０）は金属製ベローズ（２５０）であることを特徴とする、請求項４に記載のスクロールポンプ（１）。
【請求項６】
前記偏心駆動機構（２４０）は、その軸方向中心が前記長手軸に対してずれているクランク（２４３）と、前記旋回プレート（２３１）を前記クランク（２４３）に取り付けている軸受（２４６）のセットとを含むクランクシャフト（２４３）を含んでおり、
前記管状部材（２５０）は前記軸受（２４６）を取り囲んでおり、
前記固定プレート（２２２）は環状であり、前記内側固定プレートスクロール（２２０Ａ）は前記管状部材（２５０）の周りに延びていることを特徴とする、請求項４に記載のスクロールポンプ（１）。
【請求項７】
前記管状部材（２５０）は金属製ベローズ（２５０）であることを特徴とする、請求項６に記載のスクロールポンプ（１）。
【請求項８】
前記旋回プレートスクロール（２３０）の前記外周部分（２３０Ｐ）はその前記中心部分（２３０Ｃ）に楔止されていることを特徴とする、請求項１に記載のスクロールポンプ（１）。
【請求項９】
前記旋回プレート（２３１）の前記外周部分（２３０Ｐ）をその前記中心部分に着脱可能に締結している留め具（２３８）をさらに備える、請求項１に記載のスクロールポンプ（１）。
【請求項１０】
前記旋回プレートスクロール（２３０）の前記外周部分（２３０Ｐ）の内周縁は前記旋回プレートスクロール（２３０）の前記中心部分（２３０Ｃ）の外周縁に着座されており、前記旋回プレートスクロール（２３０）の前記中心部分（２３０Ｃ）の前記外周縁と前記外周部分（２３０Ｐ）の前記内周縁との間にシールをさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載のスクロールポンプ（１）。
【請求項１１】
フレーム（２１０）と、
前記フレーム（２１０）によって支持されている偏心駆動機構（２４０）と、
前記フレーム（２１０）に固定されており、外面および内面を有する第１固定プレート（２２２）と、前記第１固定プレート（２２２）の前記外面から前記ポンプ（１００）の長手軸に平行な第１方向に軸方向に突出している第１固定スクロールブレード（２２１）とを含む内側固定プレートスクロール（２２０Ａ）と、
前記フレーム（２１０）に着脱可能に取り付けられており、外面および内面を有する第２固定プレート（２２４）と、前記第２固定プレート（２２４）の前記内面から、前記長手軸に平行で前記第１方向とは逆の第２方向に軸方向に突出している第２固定スクロールブレード（２２３）とを含む外側固定プレートスクロール（２２０Ｂ）と、
前記内側固定プレートスクロールと外側固定プレートスクロール（２２０Ａ、２２０Ｂ）との間に挿置されており、外面および内面を有する旋回プレート（２３１）と、前記旋回プレート（２３１）の前記内面から前記第２方向に軸方向に突出している第１旋回スクロールブレード（２３２）と、前記旋回プレート（２３１）の前記外面から前記第１方向に軸方向に突出している第２旋回スクロールブレード（２３３）とを含む旋回プレートスクロール（２３０）とを備えており、
前記第１旋回スクロールブレード（２３２）は、前記第１固定スクロールブレード（２２１）および前記第１旋回スクロールブレード（２３２）が入れ子式に重ね合わさるように、前記ポンプ（１００）の半径方向に前記第１固定スクロールブレード（２２１）と並置されており、
前記第２旋回スクロールブレード（２３３）は、前記第２固定スクロールブレード（２２３）および前記第２旋回スクロールブレード（２３３）が入れ子式に重ね合わさるように、前記ポンプ（１００）の前記半径方向に前記第２固定スクロールブレード（２２３）と並置されており、
前記旋回プレートスクロール（２３０）は、前記ポンプ（１００）の前記長手軸を中心とする軌道に前記偏心駆動機構（２４０）によって駆動されるように前記偏心駆動機構（２４０）に連結されており、
前記旋回プレートスクロール（２３０）は中心部分（２３０Ｃ）と、前記中心部分（２３０Ｃ）に対して回転しないがそれから軸方向に取外し可能なように前記中心部分（２３０Ｃ）の周りに延びているとともにそこに着座している外周部分（２３０Ｐ）とを有しており、
前記中心部分（２３０Ｃ）は前記旋回プレート（２３１）の中心区画を備えており、そこで前記偏心駆動機構（２４０）は前記旋回プレートスクロール（２３０）、および前記第２旋回スクロールブレード（２３３）のある部分に接続されており、
前記外周部分（２３０Ｐ）は前記旋回プレート（２３１）の環状区画、前記第１旋回スクロールブレード（２３２）および前記第２旋回スクロールブレード（２３３）の別の部分を備えており、
前記第１固定プレートスクロールおよび旋回プレートスクロール（２３０）のうちの一方の前記スクロールブレード（２２１）の軸方向端部と、前記第１固定プレートスクロールおよび旋回プレートスクロール（２３０）のうちの他方の前記プレート（２２２）との間に挿置されている先端シール（２６０）をさらに備えており、
それによって前記先端シール（２６０）は、前記旋回プレートスクロール（２３０）にアクセスするために前記フレーム（２１０）から前記外側固定プレートスクロール（２２０Ｂ）を取り外してから、さらに前記旋回プレートスクロール（２３０）の前記中心部分（２３０Ｃ）から前記旋回プレートスクロール（２３０）の前記外周部分（２３０Ｐ）を取り外すことによってアクセス可能であることを特徴とする、多段スクロールポンプ（１）。
【請求項１２】
前記第１旋回スクロールブレード（２３２）および前記第２旋回スクロールブレード（２３３）の前記別の部分は、前記旋回プレート（２３１）を通って前記ポンプ（１００）の前記半径方向に延びている平面に対して対称であることを特徴とする、請求項１１に記載の多段スクロールポンプ（１）。
【請求項１３】
前記第１旋回スクロールブレード（２３２）および前記第２旋回スクロールブレード（２３３）の前記別の部分は、前記旋回プレート（２３１）を通って前記ポンプ（１００）の前記半径方向に延びている平面に対して非対称であることを特徴とする、請求項１１に記載の多段スクロールポンプ（１）。
【請求項１４】
前記旋回プレートスクロール（２３０）の前記外周部分（２３０Ｐ）は、その前記中心部分（２３０Ｃ）に楔止されていることを特徴とする、請求項１１に記載の多段スクロールポンプ（１）。
【請求項１５】
前記旋回プレート（２３１）の前記外周部分（２３０Ｐ）をその前記中心部分（２３０Ｃ）に着脱可能に締結している留め具（２３８）をさらに備える、請求項１１に記載の多段スクロールポンプ（１）。
【請求項１６】
前記旋回プレートスクロール（２３０）の前記外周部分（２３０Ｐ）の内周縁は前記旋回プレートスクロール（２３０）の前記中心部分（２３０Ｃ）の外周縁に着座されており、前記旋回プレートスクロール（２３０）の前記中心部分（２３０Ｃ）の前記外周縁と前記外周部分（２３０Ｐ）の前記内周縁との間にシールをさらに備えることを特徴とする、請求項１１に記載の多段スクロールポンプ（１）。
【請求項１７】
前記ポンプ（１００）によって作動させられる流体が前記ポンプ（１００）の入口から前記ポンプ（１００）の出口まで選択的に流れることのできる流体流路を有しており、
前記流体流路は、前記流体が前記ポンプ（１００）の前記入口から、前記旋回プレートスクロール（２３０）の前記外周部分（２３０Ｐ）と前記内側固定プレートスクロール（２２０Ａ）との間に画成される前記ポンプ（１００）の第１領域（１）まで流れることのできる第１流路と、
前記流体が、前記ポンプ（１００）の前記第１領域（１）から、前記旋回プレートスクロール（２３０）の前記外周部分（２３０Ｐ）と前記外側固定プレートスクロール（２２０Ｂ）との間に画成される前記ポンプ（１００）の第２領域（２）まで流れることのできる第２流路と、
前記流体が、前記ポンプ（１００）の前記第２領域（２）から、前記旋回プレートスクロール（２３０）の前記中心部分（２３０Ｃ）と前記外側固定プレートスクロール（２２０Ｂ）との間に画成される前記ポンプ（１００）の第３領域（３）まで流れることのできる第３流路と、
前記流体が、前記ポンプ（１００）の前記第１領域（１）を迂回しながら、前記ポンプ（１００）の前記入口から前記ポンプ（１００）の前記第２領域（２）まで流れることのできる第４流路と、
前記流体が、前記ポンプ（１００）の前記第２領域（２）を迂回しながら、前記ポンプ（１００）の前記第１領域（１）から前記ポンプ（１００）の前記第３領域（３）まで流れることのできる第５流路とを含むことを特徴とする、請求項１１に記載の多段スクロールポンプ（１）。
【請求項１８】
前記第１、第２および第３流路が開放されているとともに前記第４および第５流路は閉鎖している三段動作モードと、前記第１、第３、第４および第５流路が開放されているとともに前記第２流路が閉鎖している二段動作モードとに、前記ポンプ（１００）を選択的に配置する流体流れ制御手段をさらに備える、請求項１７に記載の多段スクロールポンプ（１）。
【請求項１９】
前記流制御手段は三方弁（５００）を備えることを特徴とする、請求項１７に記載の多段スクロールポンプ（１）。
【請求項２０】
多段スクロールポンプ（１）の先端シール（２６０）を交換する方法であって、
フレーム（２１０）、前記フレーム（２１０）に固定されている内側固定プレートスクロール（２２０Ａ）、前記フレーム（２１０）に固定されている外側固定プレートスクロール（２２０Ｂ）、および前記内側固定プレートスクロールと外側固定プレートスクロール（２２０Ａ，２２０Ｂ）との間に挿置されており、旋回プレートスクロール（２３０）が偏心駆動機構（２４０）によって支持されている中心部分（２３０Ｃ）を有する旋回プレートスクロール（２３０）を有する前記ポンプ（１００）のポンプヘッドアセンブリ（２００）にアクセスするステップと、
前記フレーム（２１０）から前記外側固定プレートスクロール（２２０Ｂ）を切り離して、それを前記ポンプヘッドアセンブリ（２００）から取り外して、前記旋回プレートスクロール（２３０）にアクセスするステップと、
その後、前記中心部分（２３０Ｃ）を前記偏心駆動機構（２４０）で支持したままで、前記旋回プレートスクロール（２３０）の前記中心部分（２３０Ｃ）から前記旋回プレートスクロール（２３０）の外周部分（２３０Ｐ）を取り外すことによって、前記内側固定プレートスクロールおよび旋回プレートスクロールのうちの一方（２２０Ａ）の前記スクロールブレード（２２１）の軸方向端部で先端シール（２６０）を露出させるステップと、
前記スクロールブレード（２２１）の前記軸方向端部で前記先端シール（２６０）を新品の先端シール（２６０）と交換するステップと、
前記旋回プレートスクロール（２３０）の前記外周部分（２３０Ｐ）を前記旋回プレートスクロール（２３０）の前記中心部分（２３０Ｃ）に嵌め戻すステップと、
前記外側固定プレートスクロール（２２０Ｂ）を前記フレーム（２１０）に再び装着するステップと、
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入れ子式に重ね合わされているスクロールブレードを有するプレートスクロールと、プレートスクロールの一方のスクロールブレードの先端と他方のプレートスクロールのプレートとの間にシールを提供する先端シールとを含むスクロールポンプに関するものである。本発明は、ポンプの旋回プレートスクロールがその両側にスクロールブレードを有する多段ドライ式スクロールポンプにも関するものである。
【背景技術】
【０００２】
スクロールポンプとは、渦巻き形固定スクロールブレードを有する固定プレートスクロールと、渦巻き形旋回スクロールブレードとを含む種類のポンプである。固定スクロールブレードおよび旋回スクロールブレードは、スクロールブレードによって、その間にポケット（または複数のポケット）が画定されるように、隙間を設けて所定の相対角度位置を決めて入れ子式に重ね合わされる。スクロールポンプは、また、固定プレートスクロールが固定されているフレームと、フレームによって支持されている偏心駆動機構とを有する。これらの部品は一般に、スクロールポンプのポンプヘッド（アセンブリ）と呼ばれるアセンブリを構成する。
【０００３】
旋回スクロールプレート、またそのため旋回スクロールブレードは、固定スクロールブレードの軸方向中心を通過しているポンプの長手軸を中心に旋回するように、偏心駆動機構に連結されており、それによって駆動される。ポンプのスクロールブレードが画定する（複数の）ポケットの容積は、旋回スクロールブレードが固定スクロールブレードに対して移動するのに従って変化する。旋回スクロールブレードの旋回運動は、（複数の）ポケットもポンプヘッドアセンブリ内で移動させるので、（複数の）ポケットは選択的にスクロールポンプの入口および出口に開放連通した状態に置かれる。
【０００４】
このようなスクロールポンプの動作例では、旋回スクロールブレードの固定スクロールブレードに対する動きは、ポンプの出口から密封されて、ポンプの入口に開放連通しているポケットを膨張させる。したがって、流体が入口を通してポケットに引き込まれる。次に、ポケットはポンプの入口から密封される位置に移動して、ポンプの出口に開放連通すると同時に、ポケットが崩壊する。こうして、ポケット内の流体が圧縮され、それによってポンプの出口から排出される。固定旋回スクロールブレードの側壁面は互いに接触して十分な（複数の）ポケットを形成する必要はない。むしろ、（複数の）ポケットの両端部で側壁面間に微小な隙間を維持してもよい。
【０００５】
固定プレートスクロールブレードと旋回プレートスクロールブレードとの間にシールを作るために、つまり、スクロールブレードとともに（複数の）ポケットを画定する（複数の）シールを形成するためにオイルを使用してもよい。
【０００６】
他方で、「ドライ」スクロールポンプと呼ばれる一定の種類のスクロールポンプは、オイルがポンプによって作動される流体を汚染するおそれがあるため、オイルの使用を避ける。オイルの代わりに、ドライスクロールポンプは、スクロールブレードのそれぞれ１つの先端（軸方向端部）に、その長さに沿って延びている溝（そのため、溝は渦巻き形の形状を有する）にそれぞれ着座している先端シールまたは複数のシールを採用する。より具体的には、各先端シールは、プレートスクロールのそれぞれ１つのスクロールブレードの先端と、プレートスクロールの他方のプレートとの間に設けられているので、固定スクロールブレードと旋回スクロールブレードとの間に（複数の）ポケットを維持するシールを作る。当該先端シールは長時間の間に摩耗することがあり、そのため定期的な交換を要する。
【０００７】
上記説明したスクロールポンプは真空型であってもよく、その場合ポンプの入口が排気するべきチャンバに接続されている。逆に、スクロールポンプは圧縮機型であってもよく、その場合ポンプの出口がポンプによって流体を供給されるべきチャンバに接続されている。
【０００８】
また、スクロールポンプは多段階の圧縮を提供するために、および／またはポンプにさらに大きな容量（押しのけ量）を提供するために、多段式として構成してもよい。このために、スクロールポンプは２つの固定プレートスクロールと、固定プレートスクロール間に挿置されている旋回プレートスクロールとを有してもよい。旋回プレートスクロールはプレートと、プレートの両側からそれぞれ突出している旋回スクロールブレードとを有する。旋回スクロールブレードはそれぞれが固定プレートスクロールのそれぞれ１つの固定スクロールブレードと入れ子式に重ね合わされている。そのため、ドライ式の多段スクロールポンプには複数の先端シールが設けられていてもよい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、内側固定プレートスクロールと旋回プレートスクロールとを有しており、固定プレートスクロールおよび旋回プレートスクロールのうちの一方のスクロールブレードの軸方向端部と、固定プレートスクロールおよび旋回プレートスクロールのうちの他方のプレートとの間に新品の先端シールを設置しやすいスクロールポンプを提供することである。
【００１０】
本発明の別の目的は、軸受の分解／再組立てなどの複雑なおよび／または難しい分解／再組立てを必要としない、スクロールポンプの先端シールを交換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】
【００１１】
本発明の第１の側面によると、中心部分と、中心部分の周りに延びているとともにそこに着座している外周部分とを有する旋回プレートスクロールを備えるドライ式スクロールポンプが提供される。さらに、旋回プレートスクロールの外周部分は、外周部分が中心部分に対して回転できないように、しかも中心部分から軸方向に取外し可能なように、中心部分に楔止および／または締結されている。
【００１２】
本発明の第１の側面によるスクロールポンプは、また、フレームと、フレームに固定されている内側固定プレートスクロールと、フレームによって支持されている偏心駆動機構と、先端シールとを有する。内側固定プレートスクロールは外面および内面を有する固定プレートと、固定プレートの外面から第１方向に軸方向（ポンプの長手軸に平行）に突出している固定スクロールブレードとを含む。旋回プレートスクロールは、外面および内面を有する旋回プレートと、旋回プレートの内面から、第１方向とは逆の第２方向に軸方向に突出している旋回スクロールブレードとを含む。旋回スクロールブレードは、固定スクロールブレードおよび旋回スクロールブレードが入れ子式に重ね合わされるように、ポンプの半径方向に固定スクロールブレードに並置されている。
【００１３】
先端シールは、固定プレートスクロールおよび旋回プレートスクロールのうちの一方のスクロールブレードの軸方向端部と、固定プレートスクロールおよび旋回プレートスクロールのうちの他方のプレートとの間に挿置されている。この場合、旋回プレートスクロールの中心部分は旋回プレートの中心区画によって構成されている。偏心駆動機構は旋回プレートの中心区画で旋回プレートスクロールに接続されている。他方で、旋回スクロールプレートの外側部分は、旋回プレートおよび旋回スクロールブレードの環状区画によって構成されている。
【００１４】
したがって、先端シールは、旋回プレートスクロールの外周部分をその中心部分から取り外すことによってアクセス可能である。
【００１５】
スクロールポンプは多段スクロールポンプであってもよい。この場合、スクロールポンプはフレームに固定されている内側固定プレートスクロールおよびフレームに着脱可能に取り付けられている外側固定プレートスクロールの両方を有する。内側固定プレートスクロールは外面および内面を有する第１固定プレートと、第１固定プレートの外面から第１方向に軸方向（ポンプの長手軸に平行）に突出している第１固定スクロールブレードとを含む。外側固定プレートスクロールは外面および内面を有する第２固定プレートと、第２固定プレートの内面から、第１方向とは逆の第２方向に軸方向に突出している第２固定スクロールブレードとを含む。
【００１６】
旋回プレートスクロールは内側固定プレートスクロールと外側固定プレートスクロールとの間に挿置されており、外面および内面を有する旋回プレートと、旋回プレートの内面から第２方向に軸方向に突出している第１旋回スクロールブレードと、旋回プレートの外面から第１方向に軸方向に突出している第２旋回スクロールブレードとを含む。第１旋回スクロールブレードは、第１固定スクロールブレードおよび第１旋回スクロールブレードが入れ子式に重ね合わされるように、ポンプの半径方向に第１固定スクロールブレードと並置されており、第２旋回スクロールブレードは、第２固定スクロールブレードおよび第２旋回スクロールブレードが入れ子式に重ね合わされるように、ポンプの半径方向に第２固定スクロールブレードと並置されている。さらに、旋回プレートスクロールの中心部分は、旋回プレートの中心区画と第２旋回スクロールブレードのある部分とによって構成されている。旋回プレートスクロールの外周部分は、旋回プレートの環状区画、第１旋回スクロールブレードおよび第２旋回スクロールブレードの別の部分によって構成されている。
【００１７】
先端シールは、第１固定プレートスクロールおよび旋回プレートスクロールのうちの一方のスクロールブレードの軸方向端部と、第１固定プレートスクロールおよび旋回プレートスクロールのうちの他方のプレートとの間に挿置されている。
【００１８】
本発明のある側面による多段スクロールポンプの先端シールを交換する方法は、まず、ポンプのポンプヘッドアセンブリにアクセスする。次に、外側固定プレートスクロールをフレームから切り離しポンプヘッドアセンブリから取り外して、旋回プレートスクロールにアクセスする。その後、中心部分を偏心駆動機構によって支持したままで、旋回プレートスクロールの外周部分を旋回プレートスクロールの中心部分から取り外す。その結果、先端シールが露出する。先端シールはそれが延びている溝から取り外して、新品の先端シールを溝に挿入する。次に、旋回プレートスクロールの外周部分を旋回プレートスクロールの中心部分に嵌め戻す。最後に、外側固定プレートスクロールをフレームに再び装着する。
【００１９】
本発明の以上および他の側面、特徴ならびに利点は、添付の図面を参照してなされる本発明の好適な実施形態の以下の詳細な説明からより明確に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態に係るスクロールポンプの模式的な縦断面図である。
【図２Ａ】図１のスクロールポンプのポンプヘッドアセンブリを示す模式的な縦断面図である。
【図２Ｂ】図２Ａに図示するポンプヘッドアセンブリの旋回プレートスクロールの一部の断面であり、旋回プレートスクロールの中心部分と外周部分との間の継手を示す図である。
【図２Ｃ】図２Ａに図示するポンプヘッドアセンブリの別の部分の断面図であり、内側固定プレートスクロールと旋回プレートスクロールとの間の先端シールを示す図である。
【図３】スクロールポンプの旋回スクロールプレートの中心部分を示す縦断面図である。
【図４】スクロールポンプの旋回スクロールプレートの外周部分を示す縦断面図である。
【図５】スクロールポンプの旋回スクロールプレートの外周部分の別のバージョンを示す縦断面図である。
【図６】スクロールポンプの外側固定スクロールプレートを示す縦断面図である。
【図７】スクロールポンプの内側固定スクロールプレートを示す縦断面図である。
【図８】アセンブリの一端から見た、本発明によるスクロールポンプのポンプヘッドアセンブリのうちの選択されたコンポーネントを示す分解斜視図である。
【図９】アセンブリの他端から見た、本発明によるスクロールポンプのポンプヘッドアセンブリのうちの選択されたコンポーネントを示す分解斜視図である。
【図１０Ａ】多段スクロールポンプのプレートスクロールの模式図であり、ポンプを通って設けられてもよい第１、第２および第３の流体流路を示す図である。
【図１０Ｂ】多段スクロールポンプのプレートスクロールの別の模式図であり、ポンプを通って設けられてもよい第４および第５の流体流路を示す図である。
【図１０Ｃ】三段動作モードの多段スクロールポンプを示す模式図である。
【図１０Ｄ】二段動作モードの多段スクロールポンプを示す模式図である。
【図１１】多段スクロールポンプにおいて先端シールを交換する方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
発明概念の様々な実施形態および実施形態の実施例を、添付の図面を参照して以下詳細に説明する。図面において、明確にするために、要素のサイズおよび相対的なサイズは誇張していることがある。同様に、明確にして理解しやすくするために、要素の形状は誇張および／または簡略化していることがある。また、図面を通して同じ要素を指すために同じ数字および参照文字を使用している。
【００２２】
また、発明概念の特定の実施例または実施形態を説明するために本明細書で使用する用語は、文脈で解釈されるべきである。例えば、本明細書で使用されるとき、「備える(comprises)」または「備える(comprising)」という用語は、記載される特徴またはプロセスの存在を示すが、追加の特徴またはプロセスの存在を排除しない。「ポンプ」という用語は流体の圧力等を駆動する、または上昇もしくは低下させる装置を言及してもよい。「固定されている(fixed)」という用語は、部品が互いに対して動かないように２つの部品の互いに対する直接接続、または部品が互いに対して動かないように１もしくは複数の追加部品の媒介を介した部品の接続を記述するために使用してもよい。また、他の記載がない限り、「固定されている(fixed)」という用語はポンプの２つの単体部品または一体部品間の関係を記述してもよく、一体部品の場合は部品のうちの一方が他方から着脱可能である可能性を排除しない。最後に、「スクロールブレード」という用語は、渦巻き形またはコイルの少なくとも一部の形態を有するブレードをいう。
【００２３】
ここで図１を参照すると、一般に、本発明を適用することのできるスクロールポンプ１は、ハウジング１００と、ハウジング１００内に配設されているポンプヘッドアセンブリ２００、ポンプモータ３００および冷却ファン４００とを含む。また、ハウジング１００はその対向する端部にそれぞれ空気入口１００Ａおよび空気出口１００Ｂを画成する。ハウジング１００はまた、ポンプヘッドアセンブリ２００およびポンプモータ３００を覆うカバー１１０と、ポンプヘッドアセンブリ２００およびポンプモータ３００を支持しているベース１２０とを含んでもよい。カバー１１０は１以上の部品からなってもよく、カバー１１０をベース１２０から取り外してポンプヘッドアセンブリ２００にアクセスできるように、ベース１２０に着脱可能に接続されている。
【００２４】
図２Ａを参照すると、ポンプヘッドアセンブリ２００はフレーム２１０と、内側（第１）固定プレートスクロール２２０Ａと、旋回プレートスクロール２３０と、外側（第２）固定プレートスクロール２２０Ｂと、モータ３００による回転出力の結果として駆動される偏心駆動機構２４０と、管状部材２５０と、固定プレートスクロール２２０Ａおよび２２０Ｂをフレーム２１０に固定し、管状部材２５０をフレーム２１０および旋回プレートスクロール２２０の両方に固定している留め具（図示せず）とを含む。図２Ａに図示するように、外側固定プレートスクロール２２０Ｂは、内側固定プレートスクロール２２０Ａの媒介を介してフレーム２１０に固定されていてもよい。
【００２５】
内側固定プレートスクロール２２０Ａ（図７も参照）は、ポンプの第１固定スクロールブレード２２１と、外（前）面および内（後）面を有する第１固定プレート２２２とを含む。第１固定スクロールブレード２２１は第１固定プレート２２２の外面から第１方向に軸方向（ポンプの長手軸に平行）に突出している。外側固定プレートスクロール２２０Ｂ（図６も参照）は、ポンプの第２固定スクロールブレード２２３と、外（後）面および内（前）面を有する第２固定プレート２２４とを含む。第２固定スクロールブレード２２３は第２固定プレート２２４の内面から、第１方向とは逆の第２方向に軸方向に突出している。
【００２６】
旋回プレートスクロール２３０は、内側固定プレートスクロール２２０Ａと外側固定プレートスクロール２２０Ｂとの間にポンプの軸方向に挿置されて、ポンプの長手軸を中心とする軌道に偏心駆動機構２４０によって駆動されるように、偏心駆動機構２４０に連結されている。
【００２７】
旋回プレートスクロール２３０は、外面および内面を有する旋回プレート２３１と、旋回プレート２３１の内面から第２方向に軸方向に突出している第１旋回スクロールブレード２３２と、旋回プレート２３１の外面から第１方向に軸方向に突出している第２旋回スクロールブレード２３３とを含む。第１旋回スクロールブレード２３２は、第１固定スクロールブレード２２１および第１旋回スクロールブレード２３２が入れ子式に重ね合わされるように、ポンプの半径方向に第１固定スクロールブレード２２１と並置している。第２旋回スクロールブレード２３３は、第２固定スクロールブレード２２３および第２旋回スクロールブレード２３３が入れ子式に重ね合わされるように、ポンプの半径方向にポンプの第２固定スクロールブレード２２３と並置している。
【００２８】
図２Ａ、図２Ｂおよび図４を参照すると、旋回プレートスクロール２３０は、中心部分２３０Ｃと、中心部分２３０Ｃの周りに延びているとともにそこに着座している外周部分２３０Ｐとを有する。具体的には、旋回プレートスクロールの外周部分２３０Ｐは、外周部分２３０Ｐが中心部分２３０Ｃに対して回転できないが、それでも後で説明する理由のために中心部分２３０Ｃから取外し可能なように、中心部分２３０Ｃに楔止および／または締結されている。
【００２９】
図２Ａおよび図２Ｂに図示する旋回プレートスクロール２３０の中心部分と外側部分との間のキー継手の実施例において、旋回プレートスクロール２３０の中心部分２３０Ｃはその外周から半径方向外側に延びている少なくとも１つのスプライン２３５（そのうちの２つを図に図示する）を有する。
【００３０】
外周部分２３０Ｐはその内周縁に少なくとも１つの相補的なキー溝２３６を画成する。あるいは、旋回プレートスクロール２３０の中心部分２３０Ｃはその外周縁にキー溝を画成してもよく、外周部分２３０Ｐがその内周から半径方向内側に延びているスプラインを有してもよい。
【００３１】
いずれの場合も、スプライン２３５はそれぞれキー溝２３６に受け止められているので、旋回プレートスクロール２３０の外周部分２３０Ｐが中心部分２３０Ｃに着座しているだけでなく、旋回プレートスクロール２３０の外周部分２３０Ｐは中心部分２３０Ｃに対して回転するのを防止している。
【００３２】
さらに、旋回スクロールプレート２３０の中心部分２３０Ｃの外周縁と外周部分２３０Ｐの内周縁との間にシールが設けられており、そこに中心部分および外周部分が着座している。シールは前述した周縁によって形成されるラビリンスシールであってもよく、および／または縁部間に挿置されているリングシール２３７を備えてもよい。
【００３３】
図２Ｂを参照すると、旋回プレートスクロール２３０の中心部分２３０Ｃと外周部分２３０Ｐとの間には、上記説明したキー継手に追加して、またはその代わりに、留め具２３８が設けられていてもよい。キー継手の代わりに留め具２３８を設けている実施例において、旋回プレートスクロール２３０の中心部分２３０Ｃはその外縁に沿って延びている環状溝を画成してもよく、外周部分２３０Ｐは溝に受け止められている相補的な環状突起を有してもよい（または、その逆も同様）。
【００３４】
留め具２３８は外周部分２３０Ｐ（または中心部分）の環状突起を貫通し、それとねじ係合されている中心部分２３０Ｃ（または外周部分）まで延びて、中心部分および外周部分を互いに締結している小ねじであってもよい。これらの場合のいずれにおいても、同様に、旋回プレートスクロール２３０の外周部分２３０Ｐは中心部分２３０Ｃに着座しているだけでなく、旋回プレートスクロール２３０の外周部分２３０Ｐは留め具２３７によって中心部分２３０Ｃに対して回転するのも防止されている。
【００３５】
さらに、図２Ａ、図３および図９で明らかになるように、旋回プレートスクロール２３０の中心部分２３０Ｃは、旋回プレート２３１の中心区画および第２旋回スクロールブレード２３３のある部分によって構成されている。他方で、図２Ａ、図４および図８から明らかなように、旋回プレートスクロール２３０の外周部分２３０Ｐは、旋回プレート２３１の環状区画、第１旋回スクロールブレード２３２および第２旋回スクロールブレード２３３の別の部分によって構成されている。
【００３６】
また、図２Ａおよび図４に図示する実施例では、第１旋回スクロールブレード２３２と旋回プレートスクロール２３０の外周部分２３０Ｐによって担持されている第２旋回スクロールブレード２３３の部分とは、旋回プレート２３１を通ってポンプの半径方向に延びている平面に対して対称である。あるいは、図５に図示するように、第１旋回スクロールブレード２３２と、旋回プレートスクロール２３０の外周部分２３０Ｐ’によって担持されている第２旋回スクロールブレード２３３の部分とは、旋回プレート２３１を通ってポンプの半径方向に延びている平面に対して非対称であってもよい。
【００３７】
図２Ａを参照すると、偏心駆動機構２４０は駆動シャフトおよび軸受２４６を含む。この実施例では、駆動シャフトは、モータ３００に接続されているとともに、ポンプ１００の長手軸を中心にモータ３００によって回転させられる主要部分２４２と、その中心長手軸が長手軸から半径方向にずれているクランク２４３とを有するクランクシャフトである。軸受２４６は複数の回転エレメントのセットを備えていてもよい。
【００３８】
また、この実施例では、クランクシャフトの主要部分２４２はフレーム２１０に対して回転可能なように１以上の軸受２４６のセットを介してフレーム２１０によって支持されている。旋回プレートスクロール２３０は別の１以上の軸受２４６のセットを介してクランク２４３に取り付けられている。このように、旋回プレートスクロール２３０は、主要シャフト２４２がモータ３００によって回転させられるときポンプの長手軸を中心に旋回するようにクランク２４３によって担持されており、旋回プレートスクロール２３０はクランク２４３の中心長手軸を中心に回転可能なようにクランク２４３によって支持されている。また、内側固定プレートスクロール２２０Ａは偏心駆動機構２４０、具体的には、旋回プレートスクロール２３０がクランク２４３に取り付けられている軸受２４６の周りに延びている。
【００３９】
管状部材２５０は、旋回プレートスクロール２３０の中心部分２３０Ｃの後面に固定されている第１端部と、フレーム２１０に固定されている第２端部とを有する。管状部材２５０は偏心駆動機構２４０のクランクシャフト２４３および軸受２４６の一部の周りにも延びている。
【００４０】
このように、管状部材２５０はまた軸受２４６および軸受面を管状部材２５０とフレーム２１０との間に半径方向に画成される空間から密閉してもよく、該空間はポンプによって作動される流体が通過する作動チャンバＣ、例えばポンプの真空チャンバを構成してもよい。したがって、管状部材２５０によって、軸受２４６が採用する潤滑油および／または軸受面によって発生する粒子状物質がチャンバＣに進入するのを防止することができる。管状部材２５０は、その第１端部を旋回プレートスクロール２３０に追従させながら、その第２端部をフレーム２１０に固定したままにさせられる程度に半径方向にしなやかである。
【００４１】
図示する実施例では、管状部材２５０は金属製ベローズであり、そのねじり剛性がその第１端部をベローズの中心長手軸に対して著しく回転するのを防止し、つまり、その円周方向に著しく回転するのを防止しながら、ベローズの第２端部はフレーム２１０に固定されたままである。したがって、金属製ベローズ２５０は、ポンプの動作中、固定スクロールブレード２２１および２２３と、それぞれ第１および第２の旋回スクロールブレード２３２および２３３との間の角度同期を提供する本質的に唯一の手段であってもよい。
【００４２】
さらに、簡潔にするために図２Ａ、図２Ｂおよび図３〜図９には図示していないが、スクロールポンプは、スクロールブレードのそれぞれ１つの先端（軸方向端部）に、その長さに沿って延びている溝にそれぞれ着座している１以上の先端シールを含むドライスクロールポンプである（そのため、溝もスクロールの形状を有する）。
【００４３】
図２Ｃは、本発明のある側面により第１固定プレートスクロール２２０Ａおよび旋回プレートスクロール２３０に関連付けられている少なくとも１つの当該先端シール２６０を示す。各先端シール２６０は、第１固定プレートスクロールおよび旋回プレートスクロール２２０Ａ，２３０のうちの一方のスクロールブレード２２１，２３２の先端と、第１固定プレートスクロールおよび旋回プレートスクロール２２０Ａ，２３０のうちの他方のプレート２３１，２２２との間に挿置されているプラスチック部材である。
【００４４】
前述したように、外側固定プレートスクロール２２０Ｂは留め具でフレーム２１０に固定されている。そのため、後で詳細に説明するように（複数の）先端シール２６０を交換しやすくするために、外側固定プレートスクロール２２０Ｂはフレーム２１０から切り離すことができる。
【００４５】
次に、本発明による多段スクロールポンプの実施例における流体流路のシステムを、図２Ａ、図９および図１０Ａ〜図１０Ｄを参照して詳細に説明する。
【００４６】
スクロールポンプには、ポンピングが起こる３つの領域１，２および３がある。ポンプの第１領域１は、旋回プレートスクロール２３０の外周部分２３０Ｐと第１固定プレートスクロールとの間に画成されている。そのため、領域１では、内側固定プレートスクロール２２０Ａの固定スクロールブレード２２１および旋回プレートスクロール２３０の外周部分２３０Ｐを構成している第１旋回スクロールブレード２３２の作用によって、流体がポンピングされる。ここで、共働するスクロールブレードの範囲は限られており、渦巻き形またはコイルの最も外側の部分のみの形であることを意味する。
【００４７】
ポンプの第２領域２は、旋回プレートスクロール２３０の外周部分２３０Ｐと外側固定プレートスクロール２２０Ｂとの間に画成されている。そのため、領域２では、固定スクロールブレード２２３の半径方向外側部分と、旋回プレートスクロール２３０の外周部分２３０Ｐを構成する第２旋回スクロールブレード２３３の半径方向外側部分との作用によって、流体がポンピングされる。そのため、ここでも、共働するスクロールブレードの範囲は限られている。また、領域１は領域２と形状が同一でも、または異なっていてもよい。
【００４８】
ポンプの第３領域は、旋回プレートスクロール２３０の中心部分２３０Ｃと外側固定プレートスクロール２２０Ｂとの間に画成されている。そのため、領域３では、固定スクロールブレード２２３の半径方向内側部分と、旋回プレートスクロール２３０の中心部分２３０Ｃを構成している第２旋回スクロールブレード２３３の半径方向内側部分との作用によって、流体がポンピングされる。しかし、ここでは、共働するスクロールブレードはポンプの中心付近まで渦巻き状を呈し、範囲が大きく、それぞれが領域１および２の共働するスクロールブレードの巻き数（例、２以上）より多くの巻き数（例、少なくとも４巻き）を有することを意味する。ポンプによって作動される流体は、領域３からポンプヘッドアセンブリから排出される。
【００４９】
本発明によるこの多段スクロールポンプの利点は、二段または三段ポンプとして選択的に構成できることである。したがって、二段および三段のスクロールポンプを同一のコンポーネントを使用して、工場で流路のポートを開閉するだけで製造することができる。これは、安価なプラグの設置または取外しによって行うことができよう。
【００５０】
図１０Ａは、三段動作用に構成されている３つの領域１，２および３を示す。この動作モードでは、領域１，２および３は直列に接続されており、つまり、流路は、流体がポンプの入口から第１領域１に流れることのできる第１流路と、流体が第１領域から第２領域２に流れることができる第２流路と、流体が第２領域２から第３領域３に流れることができる第３流路とを含む。そのため、流体は領域１の出口から領域２の入口に、領域２の出口から領域３の入口に流れてもよい。この三段動作モードは二段動作モードよりも押しのけ量は低いが、圧縮率は高い。
【００５１】
図１０Ｂは二段動作用に構成されている３つの領域１，２および３を示す。この動作モードでは、領域１および２は並列に接続されている。そのため、第１流路に加えて、流路は流体が第１領域１を迂回しながらポンプの入口から第２領域２に流れることのできる第４流路と、流体が第２領域２を迂回しながら第１領域１から第３領域３に流れることのできる第５流路とを含む。この二段動作モードは最高の押しのけ量と最低の圧縮比を提供する。また、領域１および２が同一の構成を有しているこのポンプの実施例において、ポンプは三段動作モードでは二段動作モードの半分の押しのけ量を提供するであろう。
【００５２】
ここで図１０Ｃおよび図１０Ｄを参照すると、領域１，２および３を有する多段スクロールポンプは、二段動作モードおよび三段動作モードでポンプを選択的に動作することのできる制御機構５００を含む流体流制御手段も設けられていてもよい。例えば、制御機構は三方弁５００である。図１０Ｃに図示するように、三方弁５００は第１位置に移動でき、そこで第１、第２および第３の流路が開放されているが第４および第５の流路は閉鎖されて、三段動作モードを設定する。他方で、図１０Ｄに図示するように、三方弁５００は第２位置に移動でき、そこで第１、第３、第４および第５の流路は開放されているが第２流路は閉鎖されて、二段動作モードを設定する。
【００５３】
流体制御手段は、制御機構を制御するため、例えば三方弁５００を図１０Ｃおよび図１０Ｄに図示する位置に移動するための様々なセンサ／コントローラも含んでもよい。例えば、流体の圧力を使用して弁５００の位置を設定および／または移動するように、（複数の）圧力センサを三方弁５００（または同等の制御機構）に作動接続していてもよい。このような（複数の）圧力センサはポンプの入口および／または流路のうちの１つに沿ってある地点に設けられていてもよい。あるいは、弁５００の位置を設定および／または移動するために、外部スイッチまたは同様なものを三方弁５００（または同等な制御機構）に作動接続していてもよい。また、圧力センサまたはスイッチが生じる電気信号の結果として弁を動作できるように、弁５００にソレノイドまたは同様な他のものが設けられていてもよい。
【００５４】
二段動作モードと三段動作モードとを交替するために弁５００を使用する利点は、単一のパッケージで低い到達圧力と高いポンピング速度（押しのけ量）の機会を提供することである。真空ポンプの一般的な用途は、相当な容積のチャンバから空気を除去することである。これらの用途の一部はチャンバ内の圧力をドライラフポンプで達成可能な最低に近い低レベル、例えば０．００５トル未満に減じる必要もある。制御弁５００を設けることにより、ポンプは、高い質量流量を達成することが第一の要件である大型チャンバからポンピングする初期段階中に最大押しのけ量を得るために二段モードで動作し、質量流量は低くてもよいが、高い圧縮率を達成することが第一の要件である後の段階中に三段モードに切り換えることができる。
【００５５】
ここで図１、図２Ａ、図２Ｃ、図８、図９および図１１を参照して、本発明による（複数の）先端シールの交換方法を詳細に説明する。
【００５６】
まず、ポンプのポンプヘッドアセンブリ２００にアクセスする（５１０）。このために、ポンプのハウジング１００の少なくとも一部をポンプヘッドアセンブリ２００およびモータ３００の周りから取り外す。そのため、ハウジング１００は、ポンプヘッドアセンブリ２００およびモータ３００を支持しているベース、例えばトレイと、ポンプヘッドアセンブリ２００およびモータ３００などのポンプのコンポーネントを覆い、ベースから取外し可能なカバーとを含んでもよい。
【００５７】
次に、外側固定プレートスクロール２２０Ｂをフレーム２１０から切り離して、ポンプヘッドアセンブリ２００から取り外し、旋回プレートスクロール２３０にアクセスする（５２０）。
【００５８】
その後、中心部分２３０Ｃを偏心駆動機構２４０によって支持したままで、旋回プレートスクロール２３０Ｃの外周部分２３０Ｐを旋回プレートスクロール２３０の中心部分２３０Ｃから取り外す（５３０）。上記説明した実施例によると、これには外周部分２３０Ｐおよび中心部分２３０Ｃを合わせて締結している留め具２３８を取り外して、外周部分２３０Ｐを中心部分２３０Ｃから軸方向に引き抜く必要があってもよい。いずれにしても、その結果、内側固定プレートスクロール２２０Ａおよび旋回プレートスクロール２３０のうちの一方のスクロールブレードの軸方向端部にある溝内部の先端シール２６０は、管状部材２５０、軸受２４６等を分解する必要なく露出させることができる。
【００５９】
次に、摩耗した（複数の）先端シールを取り外して、新品の（複数の）先端シールを設置する（（複数の）スクロールブレードの（複数の）軸方向端部の（複数の）溝に挿入する）（５４０）。
【００６０】
次に、旋回プレートスクロール２３０の外周部分２３０Ｐは中心部分２３０Ｃに嵌め戻して（５５０）、必要ならそれに締結し、外側固定プレートスクロール２２０Ｂをフレーム２１０に再び装着する（５６０）。
【００６１】
次に、ハウジングをポンプヘッドアセンブリ２００およびモータの上に戻す。ポンプを運転して新品の（複数の）先端シール２６０をならすバニシング動作（５７０）をさらに行ってもよい。
【００６２】
最後に、発明概念の実施形態およびその実施例を上記詳細に説明してきた。しかし、発明概念は多くの異なる形態で具現してもよく、上記説明した実施形態に制限されると解釈してはならない。むしろ、これらの実施形態は、本開示が余すところなく完全であり、発明概念を当業者に十分に伝えるように説明した。そのため、発明概念の真の精神および範囲は上記説明した実施形態および実施例によって制限されるのではなく、以下の請求項によって制限される。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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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１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【図１１】
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【外国語明細書】
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【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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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１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【図１１】
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