(57)【要約】      （修正有）【課題】ガス及び蒸気タービン・エンジンの検査、保守、修繕又は交換作業の場合、オペレータがケーシングの内部にアクセスすることが容易なタービン・ケーシングを提供する。【解決手段】タービン・ケーシング１０は、互いに取外し可能に結合されるように構成された第１及び第２のタービン・ケーシング部分１１、１２を含む。前記第１及び第２のタービン・ケーシング部分の内の少なくとも一方は、アクセス・スロット２０を画成するように形成される。少なくとも１つのサービス・ウェッジ３０が、前記アクセス・スロット内に取外し可能に取り付けられるように構成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに取外し可能に結合されるように構成された第１及び第２のタービン・ケーシング部分であって、該前記第１及び第２のタービン・ケーシング部分の内の少なくとも一方が、アクセス・スロットを画成するように形成されている、第１及び第２のタービン・ケーシング部分と、
前記アクセス・スロット内に取外し可能に取り付けられるように構成された少なくとも１つのサービス・ウェッジと、
を有するタービン・ケーシング。
【請求項２】
前記第１のタービン・ケーシング部分は下側半円形ケーシングを構成し、また前記第２のタービン・ケーシング部分は上側半円形ケーシングを構成していて、前記アクセス・スロットを画成するように形成されている、請求項１記載のタービン・ケーシング。
【請求項３】
前記アクセス・スロットは前記第１及び第２のタービン・ケーシング部分の内の少なくとも一方の中心線に沿って画成されている、請求項１記載のタービン・ケーシング。
【請求項４】
前記アクセス・スロットの位置は、該アクセス・スロットが前記第１及び第２のタービン・ケーシング部分の内の少なくとも一方の中心線からずれるように定められている、請求項１記載のタービン・ケーシング。
【請求項５】
前記第１及び第２のタービン・ケーシング部分の内の少なくとも一方は、複数のアクセス・スロットを画成するように形成され、また前記少なくとも１つのサービス・ウェッジは複数のサービス・ウェッジを有し、前記複数のサービス・ウェッジの各々が、前記複数のアクセス・スロットの内の対応する１つに取外し可能に取り付けられるように構成されている、請求項１記載のタービン・ケーシング。
【請求項６】
前記複数のアクセス・スロットは、前記第１及び第２のタービン・ケーシング部分の内の少なくとも一方の中心線に対して対称に配列されている、請求項５記載のタービン・ケーシング。
【請求項７】
前記アクセス・スロットは、前記第１及び第２のタービン・ケーシング部分の内の少なくとも一方の軸方向に細長いスロットである、請求項１記載のタービン・ケーシング。
【請求項８】
複数のサービス・ウェッジが、前記アクセス・スロットに取外し可能に取り付けられるように構成されている、請求項１記載のタービン・ケーシング。
【請求項９】
前記複数のサービス・ウェッジは、前記タービン・ケーシングの円周方向及び軸方向の内の１つ以上の方向に配列されている、請求項８記載のタービン・ケーシング。
【請求項１０】
下側タービン・ケーシング部分と、
前記下側タービン・ケーシング部分に取外し可能に結合されるように構成された上側タービン・ケーシング部分であって、当該上側タービン・ケーシング部分の中心線の周りに対称に少なくとも１つのアクセス・スロットを画成するように構成された上側タービン・ケーシング部分と、
前記少なくとも１つのアクセス・スロット内に取外し可能に取り付けられるように構成された少なくとも１つのサービス・ウェッジと、
を有するタービン・ケーシング。
【請求項１１】
前記上側タービン・ケーシング部分は、前記中心線の周りに対称に複数のアクセス・スロットを画成するように形成されており、また前記少なくとも１つのサービス・ウェッジは複数のサービス・ウェッジを有し、これらの複数のサービス・ウェッジの各々は、前記複数のアクセス・スロットの内の対応する１つに取外し可能に取り付けられるように構成されている、請求項１０記載のタービン・ケーシング。
【請求項１２】
前記少なくとも１つのアクセス・スロットは前記上側タービン・ケーシング部分の軸方向に細長いスロットである、請求項１０記載のタービン・ケーシング。
【請求項１３】
複数のサービス・ウェッジが、前記少なくとも１つのアクセス・スロットに取外し可能に取り付けられるように構成されている、請求項１０記載のタービン・ケーシング。
【請求項１４】
前記複数のサービス・ウェッジは前記タービン・ケーシングの円周方向及び軸方向の１つ以上の方向に配列されている、請求項１３記載のタービン・ケーシング。
【請求項１５】
前記少なくとも１つのサービス・ウェッジは前記上側タービン・ケーシング部分に蝶番結合されている、請求項１０記載のタービン・ケーシング。
【請求項１６】
タービン内部にアクセスする方法であって、
アクセス・スロットを画成するように形成されたタービン・ケーシング部分に対して、該アクセス・スロットに嵌合する大きさを持つサービス・ウェッジを手動で取外し可能に取り付ける工程と、
前記サービス・ウェッジを前記アクセス・スロットから取り外してタービン内部に手動でアクセスする工程と、
を有する方法。
【請求項１７】
前記サービス・ウェッジを手動で取外し可能に取り付ける前記工程は、ホイスト又はクレーンの１つからの支援を受けることを有している、請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
更に、前記タービン・ケーシング部分の周りに実質的に対称にアクセス・スロットを形成する段階を有している請求項１６記載の方法。
【請求項１９】
前記アクセス・スロットを形成する前記段階は、複数のアクセス・スロットを形成する段階を有し、また前記サービス・ウェッジが、前記複数のアクセス・スロットの内の対応する１つにそれぞれ受け入れられる複数のサービス・ウェッジとして設けられる、請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
前記複数のアクセス・スロットを形成する前記段階は、前記タービン・ケーシング部分の中心線に対して対称に前記複数のアクセス・スロットを形成する段階を有している、請求項１８記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本書に開示される内容は、タービン・ケーシングに関し、より詳しく云えば、アクセス・スロット及び該アクセス・スロット内に取外し可能に取り付けられるように構成された少なくとも１つのサービス・ウェッジ(service wedge) を持つタービン・ケーシングに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ガス及び蒸気タービン・エンジンは、典型的には、該エンジンの水平中心線に沿って分割型ケーシング(casing/shell)を持つように設計されている。重要な保守検査、部品交換などのために、上側ケーシング半部が通常取り外される。分解及びその後の組み立てプロセスは機械的に非常に込み入っていると共に、多くの資源及び時間を必要とする。例えば、クレーンによって下側ケーシング半部から離すように上側ケーシング半部を持ち上げることができるように、上側ケーシング半部をクレーンに取り付け且つ分割型ケーシングの両半部の軸方向長さ全体に沿った締結要素を取り除くことが必要である。
【０００３】
小規模乃至中規模の検査、保守、修繕又は交換作業の場合、オペレータがケーシングの内部にアクセスする能力が屡々損なわれる。このような場合、内部の部分へのアクセスが必要とされたときは、比較的規模の小さい作業であっても、完全な取外しプロセスを行うことが不可欠であることがある。この問題は、比較的小規模の保守、修繕又は交換作業の範囲と比べて、特に多くの資源及び時間を必要とする虞がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第８２４６２９８号明細書
【発明の概要】
【０００５】
本発明の一面によれば、タービン・ケーシングが提供され、該タービン・ケーシングは、互いに取外し可能に結合されるように構成された第１及び第２のタービン・ケーシング部分を含む。前記第１及び第２のタービン・ケーシング部分の内の少なくとも一方は、アクセス・スロットを画成するように形成される。少なくとも１つのサービス・ウェッジが、前記アクセス・スロット内に取外し可能に取り付けられるように構成される。
【０００６】
本発明の別の面によれば、タービン・ケーシングが提供され、該タービン・ケーシングは、下側タービン・ケーシング部分と、前記下側タービン・ケーシング部分に取外し可能に結合されるように構成された上側タービン・ケーシング部分であって、当該上側タービン・ケーシング部分の中心線の周りに対称に少なくとも１つのアクセス・スロットを画成するように構成された上側タービン・ケーシング部分と、前記少なくとも１つのアクセス・スロット内に取外し可能に取り付けられるように構成された少なくとも１つのサービス・ウェッジとを含む。
【０００７】
本発明の更に別の面によれば、タービン内部にアクセスする方法が提供される。この方法は、アクセス・スロットを画成するように形成されたタービン・ケーシング部分に対して、該アクセス・スロットに嵌合する大きさを持つサービス・ウェッジを手動で取外し可能に取り付ける工程と、前記サービス・ウェッジを前記アクセス・スロットから取り外すことによりタービン内部に手動でアクセスする工程とを含む。
【０００８】
これらの及び他の利点及び特徴は、図面についての以下の説明からより一層明らかになろう。
【０００９】
発明と見なされる技術的内容は「特許請求の範囲」に具体的に指摘して明瞭に記載している。本発明の前述の及び他の特徴及び利点は、添付の図面を参照した以下の詳しい説明から明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、様々な実施形態に従ったタービン・ケーシングの軸方向断面図である。
【図２】図２は、図１のタービン・ケーシングの斜視図である。
【図３】図３は、代替実施形態に従ったタービン・ケーシングの斜視図である。
【図４】図４は、図１のタービン・ケーシングの一部分及びサービス・ウェッジの拡大軸方向断面図である。
【図５】図５は、蝶番(hinge) を持つサービス・ウェッジの軸方向断面図である。
【図６】図６は、実施形態に従った複数のサービス・ウェッジの概略斜視図である。
【図７】図７は、代替実施形態に従った複数のサービス・ウェッジの概略斜視図である。
【図８】図８は、更に別の実施形態に従った複数のサービス・ウェッジの概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下の詳しい説明では、例として図面を参照して、利点及び特徴と共に本発明の様々な実施形態を説明する。
【００１２】
様々な面によれば、ガス及び蒸気タービン・エンジンの回転及び／又は静止部分の検査、交換及び修繕についての資源及び時間を劇的に低減することができる。これを達成するために、少なくとも１つ以上の取外し可能なウェッジ・セグメントを、完全な下側又は上側ケーシング部分の内の比較的小さい部分として用いることができる。比較的小さいウェッジ・セグメントは、運転停止中に下側又は上側ケーシング部分よりも効率よく取り外すことができ、この結果、オペレータが、小さい直径（典型的には、２ｃｍ以下）のボアスコープ用開口を介して達成することができる場合よりも一層完全な検査、清掃又は修繕のために羽根列に直接接近することが可能になる。更に、適切な先見により、羽根列は、ウェッジ・セグメントのために形成されたアクセス・スロットを介して交換できるように設計することができ、これによって、貴重な停止時間を少なくし、持上げの必要条件を低減し、且つ上側ケーシングの完全な取外しによる一層完全な検査を利用可能にする。
【００１３】
図１、図２及び図３について説明すると、タービン・ケーシング１０が提供される。タービン・ケーシング１０は、第１の又は下側の半円形タービン・ケーシング部分１１（以後、「下側タービン・ケーシング部分」と呼ぶ）と、第２の又は上側の半円形タービン・ケーシング部分１２（以後、「上側タービン・ケーシング部分」と呼ぶ）と、少なくとも１つのサービス・ウェッジ３０とを含む。上側タービン・ケーシング部分１２は、水平方向継手１３及び１４に沿って配列された複数の締結要素によって、下側タービン・ケーシング部分１１に取外し可能に結合されるように構成される。上側タービン・ケーシング部分１２を下側タービン・ケーシング部分１１に結合し取外しするプロセスは、多くの資源及び時間を必要とし、また、それを行うには、最初に、タービン・ケーシング部分を持ち上げるために特別に設計されたクレーンに、上側タービン・ケーシング部分１２を取り付ける。該プロセスは次いで、水平方向継手１３及び１４の軸方向長さ全体に沿った複数の締結要素を取り外して、上側タービン・ケーシング部分１２を下側タービン・ケーシング部分１１から持ち上げることができるようにする。
【００１４】
或る従来の事例では、通常の検査及び修繕作業を行うために、上側タービン・ケーシング部分１２を下側タービン・ケーシング部分１１から取り外すことは必ずしも必要ではない。このような事例では、タービン・ケーシング１０の内部へのアクセスは、上側タービン・ケーシング部分１２に形成することのできる小さい（すなわち、２ｃｍ以下の）ボアスコープ用開口１５を介して行うことができる。ターボ機械の運転モード中、ボアスコープ用開口１５は、ボアスコープ用開口１５にネジ止めされた密閉要素によって密閉されている。そこで、密閉要素をその半径方向寸法の周りに回転させることによって、密閉要素はボアスコープ用開口１５から取り外すことができる。このような場合、タービン・ケーシング１０の製造の容易さ及び曲率に起因して、ボアスコープ用開口１５は典型的には円形であり、その直径は比較的小さい寸法に維持して、ケーシングについての応力集中を低減し且つ密閉要素がネジと整合できるようにすることが必要とされる。また、ボアスコープ用開口１５は、タービン・ケーシング１０の構造強度を不必要に低減するのを防止するために小さい直径のボアスコープ自体よりも大きくする必要はない。
【００１５】
ボアスコープ用開口１５の直径が小さいので、一般に、下側タービン・ケーシング部分から上側タービン・ケーシング部分１２を取り外すことなくボアスコープ用開口１５を介して行えるものに比べて、ターボ機械内部に対するアクセスをより大きくする必要のある完全な検査及び修繕（すなわち、小規模乃至中規模の検査及び修繕）を行うことはできない。その結果、小規模乃至中規模の検査及び修繕には、屡々、多くの資源及び時間を必要とする上述の取外しプロセスに伴って、莫大なコストがかかり且つターボ機械１０が停止される。そこで、上側及び下側タービン・ケーシング部分１２及び１１の内の少なくとも一方が、アクセス・スロット２０を画成するように形成され、また該アクセス・スロット２０に嵌合する大きさを持つサービス・ウェッジ３０が設けられる。従って、サービス・ウェッジ３０は、素速く又は少なくとも上述の完全な上側タービン・ケーシング部分１２の取外しプロセスよりも素速く実行することのできる手動手順によって、アクセス・スロット２０に対して取外し可能に取り付けることができる。
【００１６】
様々な面によれば、手動手順は、一般的に完全なケーシング部分の取外しのために使用されるものよりは小型のホイスト又はクレーンの支援により実行することができる。上側及び下側タービン・ケーシング部分１２及び１１は重量が数トンのこともあるので、完全な取外しのために必要とされるホイスト又はクレーンは数トン又はそれ以上を持ち上げる能力を持っていなければならない。対照的に、サービス・ウェッジの取外しを支援するために必要と考えられるホイスト又はクレーンは、実質的に小さい重量（例えば、約数百ポンド以下の重量）を持ち上げる能力を持っていればよい。
【００１７】
ターボ機械の運転中、サービス・ウェッジ３０はアクセス・スロット２０内に取り付けられている。サービス・ウェッジ３０は、下側タービン・ケーシング部分１１から上側タービン・ケーシング部分１２全体を取り外すことなく小規模乃至中規模の検査及び修繕を行うことができるように、アクセス・スロット２０から取り外すことができる。従って、アクセス・スロット２０は、修繕及び検査をより低いコストで行えるようにすると共に、ターボ機械の停止時間を短くする。
【００１８】
アクセス・スロット２０は上側及び下側タービン・ケーシング部分１２及び１１の内の一方又は両方に画成することができるが、模範的な事例についての以下の説明では、アクセス・スロット２０は上側タービン・ケーシング部分１２に画成されるものとする。これは説明を明確に且つ簡潔にするためであり、本発明の用途又は特許請求の範囲を制限しようとするものではない。
【００１９】
様々な実施形態に従って、アクセス・スロット２０は、特定の内部部品に対するアクセス及び／又は取外しを可能にし、しかも素速い効率の良い取外しを行える大きさにするのに適切な寸法の円周方向の円弧長を持つように、上側タービン・ケーシング部分１２に画成することができる。たとえアクセス・スロット２０がタービン・ケーシング１０のほぼ軸方向長さ全体に沿って（例えば、前側フランジ４０から後側フランジ４１まで）延在している場合でも、アクセス・スロット２０は比較的短い円弧長を持つことができ、この結果、対応するサービス・ウェッジ３０を対応的に軽い重量に保つことができる。サービス・ウェッジ３０は（前述のホイスト又はクレーンによる何らかの支援を受けて又は受けずに）手動手順によってアクセス・スロット２０内に取外し可能に取り付けられるように構成されているので、サービス・ウェッジ３０の軽量特性により、サービス・ウェッジ３０は手動で又は比較的小さなホイスト又はクレーンによってアクセス・スロット２０から外へ持ち上げることができる。
【００２０】
当然のことであるが、図面に示したアクセス・スロット２０は単なる模範的な例であるに過ぎず、また対応するサービス・ウェッジ３０が手動手順又はホイスト／クレーン支援手順によって素速く且つ効率よく取り外しできる程に充分に軽量である限り、他のより大きい又はより小さい形状及び寸法のアクセス・スロット２０を用いることができることを理解されたい。また、アクセス・スロット２０は均一な形状を持つものとして例示されているが、それは不可欠ではなく、またアクセス・スロット２０は、均一な、不規則な、角のある、丸みのある、又は図３に示されるように他の複雑な形状を持つことが可能であることを理解されたい。
【００２１】
アクセス・スロット２０は、上側タービン・ケーシング部分１２の中心線１２０に沿って、又は中心線１２０に対してオフセット位置に、画成することができる。いずれの場合にも、アクセス・スロット２０は、不可欠ではないが、中心線１２０を中心に対称に画成することができ、これによってタービン・ケーシング１０の熱膨張収縮特性を維持することができる。アクセス・スロット２０がオフセット位置に画成される場合、アクセス・スロット２０は複数のアクセス・スロット２０として定義することができる。この場合、複数のアクセス・スロット２０の内の１つは、中心線１２０に対して第１のオフセット位置に画成することができ、また別のアクセス・スロット２０は、第１のオフセット位置から中心線１２０の反対側の第２のオフセット位置に画成することができる。様々な実施形態では、第１及び第２のオフセット位置は、上側タービン・ケーシング部分１２の曲げ接点位置（例えば、それぞれ、時計の１時３０分及び１０時３０分の位置）又はその近くに定めることができる。
【００２２】
上側タービン・ケーシング部分１２に複数のアクセス・スロット２０が画成される場合、サービス・ウェッジ３０は複数のサービス・ウェッジ３０及び／又は複数のダミー・ウェッジ３１として設けることができる。いずれの場合でも、複数のサービス・ウェッジ３０又はダミー・ウェッジ３１の各々は、複数のアクセス・スロット３０の内の対応する１つに取外し可能に取り付けられるように構成される。
【００２３】
図４について説明すると、様々な実施形態によれば、サービス・ウェッジ３０は、ウェッジ締結要素５０によってアクセス・スロット２０内に固定することができる。ウェッジ締結要素５０は、上側タービン・ケーシング部分１２及びサービス・ウェッジ３０の両方の対応する長い縁部分から延在するフランジ５１と、ボルト５２及びナット５３の組合せとを含む。ボルト５２は、それぞれのフランジ５１に画成された貫通孔を通って延在して、ナット５３とネジ係合することにより、それらのフランジ５１を一緒に固定し、これによってサービス・ウェッジ３０をアクセス・スロット２０内に固定する。
【００２４】
フランジ５１は図４に上側タービン・ケーシング部分１２及びサービス・ウェッジ３０の対応する長い縁部分に沿って軸方向に延在するものとして示されているが、この構成は不可欠なものではなく、他の配置構成が可能であることを理解されたい。例えば、フランジ５１は、長い縁部分、又は短い縁部、又は長い縁部分及び短い縁部の両方に沿って配列することができる。いずれの場合でも、ボルト／ナットの組合せの数は、サービス・ウェッジ３０の取り外しに必要な時間が望ましい短い時間に維持されるようにサービス・ウェッジ３０がアクセス・スロット２０に固定され得る限り、所定の数以下に維持することができる。様々な実施形態によれば、ボルト／ナットの組合せは、ボルト５２が（半径方向とは異なる）軸方向又は円周方向に沿って延在するように配列することができる。
【００２５】
図５について説明すると、サービス・ウェッジ３０は、蝶番組立体６０を介して上側タービン・ケーシング部分１２に蝶番結合することができる。例えば、サービス・ウェッジ３０は、サービス・ウェッジ３０の側部から半径方向外向き且つ円周方向に突き出す蝶番アーム６１を含むことができ、また上側タービン・ケーシング部分１２は、案内要素６２を含むことができる。ボス又は蝶番ピン６３を、蝶番アーム６１及び案内要素６２の中を通って延在するように配置することができる。このような場合、サービス・ウェッジ３０は、使用中の任意の締結要素を取り外し、次いで蝶番ピン６３が案内要素６２の遠位端に達するまでサービス・ウェッジ３０を半径方向外向きに引っ張ることによって、アクセス・スロット２０から取り外すことができる。このとき、サービス・ウェッジ３０を蝶番ピン６３の周りに旋回させることにより、サービス・ウェッジ３０の取外しプロセスを完了することができる。
【００２６】
更に別の実施形態によれば、アクセス・スロット２０が形成される場合、ボアスコープ用開口１５が必要とされないことがあることを理解されたい。このような場合、ボアスコープは、サービス・ウェッジ３０を取り外したアクセス・スロット２０を簡単に通り抜けることができる。もしボアスコープを所定の場所に固定する必要がある場合、適切な工具を設けて、この開示の範囲内でそうすることができる。
【００２７】
図６〜図８について説明すると、更に別の実施形態によれば、複数のサービス・ウェッジ３０を、１つのアクセス・スロット２０に取外し可能に取り付けることができる。このような場合、複数のサービス・ウェッジ３０は、上述の手順と同様な手動手順によって、単一のユニットとして又は一度に一つずつ取り外すことができる。１つのアクセス・スロット２０に複数のサービス・ウェッジ３０を使用することにより、アクセス・スロット２０の寸法設定の融通性をより大きくすることができ、またサービス手順の融通性をより大きくすることができる。すなわち、所与のサービスのために必要とされるアクセスが限られている場合は、複数のサービス・ウェッジ３０の内の１つのみを取り外すことができ、他方、より大幅なサービス手順を行う場合は複数のサービス・ウェッジ３０の全てを取り外すことができる。
【００２８】
図６はアクセス・スロット２０内に円周方向に配列された複数のサービス・ウェッジ３０を例示しているが、これは不可欠ではないこと、また複数のサービス・ウェッジ３０を他の方向に配列できることを理解されたい。例えば、複数のサービス・ウェッジ３０は、円周方向（すなわち、２×１の行列（図６参照））に、軸方向（すなわち、１×２の行列（図７参照））に、或いは軸方向及び円周方向（すなわち、２×２の行列（図８参照））に配列することができる。 
【００２９】
以上、本発明を限られた数の実施形態のみに関連して詳しく説明したが、本発明がこのような開示した実施形態に制限されるものではないことは容易に理解されよう。むしろ、本発明は、これまで説明していないが本発明の精神及び範囲に相応する任意の数の変形、変更、置換又は等価な構成を取り入れるように修正することができる。更に、本発明の様々な実施形態を説明したが、本発明の様々な面が説明した実施形態の幾つかのみを含み得ることを理解されたい。従って、本発明は、上記の説明によって制限されるものと考えるべきではなく、「特許請求の範囲」に記載の範囲によって制限される。
【符号の説明】
【００３０】
１０  タービン・ケーシング
１１  第１の又は下側の半円形タービン・ケーシング部分
１２  第２の又は上側の半円形タービン・ケーシング部分
１３  水平方向継手
１４  水平方向継手
１５  ボアスコープ用開口
２０  アクセス・スロット
３０  サービス・ウェッジ
３１  ダミー・ウェッジ
４０  前側フランジ
４１  後側フランジ
５０  ウェッジ締結要素
５１  フランジ
５２  ボルト
５３  ナット
６０  蝶番組立体
６１  蝶番アーム
６２  案内要素
６３  蝶番ピン
【図１】
2014101882.tif 000003
【図２】
2014101882.tif 000004
【図３】
2014101882.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2014101882.tif 000008
【図７】
2014101882.tif 000009
【図８】
2014101882.tif 000010