(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
潤滑油を貯溜した密閉容器内に、固定子と回転子を備えた電動要素と、前記電動要素の上方に配置され、前記電動要素によって駆動される圧縮要素を収容し、前記潤滑油の油面は、起動時に、停止時の油面から発泡で上昇するものであって、
前記圧縮要素を、前記回転子が固定された主軸部と偏心軸部を有するシャフトと、シリンダを備えたシリンダブロックと、前記シリンダの内部に往復動可能に挿設されたピストンと、前記ピストンと前記偏心軸部を連結する連結手段と、前記シリンダブロックに形成され、前記シャフトの前記主軸部を軸支する主軸受と、前記シリンダに形成された圧縮室に連通する消音空間を有する吸入マフラを具備する構成とし、
さらに、前記吸入マフラを、一端が前記消音空間に開口し、他端が前記圧縮室に開口する出口管と、一端が前記消音空間に開口し、他端であって、起動時に、発泡で上昇した前記潤滑油の油面より、少なくとも一部は上方に開口した吸入口が前記密閉容器内において略水平方向に開口する入口管と、前記吸入口を囲うように設けられ、前記吸入口の２倍以上の高さ寸法を有し、起動時に、一部が、発泡で上昇した前記潤滑油の油面より下になる漏斗状の冷媒受け部と、を備える構成とし、
前記密閉容器へ冷媒が流入する吸入管の開口部に対して、前記冷媒受け部は隙間を介して対向する構成とし、
前記入口管の断面積が前記出口管の断面積よりも大きく、
かつ、前記吸入口は、水平方向の幅寸法よりも鉛直方向の幅寸法が大きく、
前記吸入口の中心を、前記冷媒受け部の中心より上側に配置した密閉型圧縮機。
【請求項２】
前記電動要素は、突極集中巻方式のＤＣブラシレスモータである請求項１に記載の密閉型圧縮機。
【請求項３】
請求項１または２に記載の密閉型圧縮機を備えた冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、密閉型圧縮機の内部に配置される吸入マフラを改良した密閉型圧縮機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境に対する要求から家庭用冷蔵庫やエアコンは、ますます省エネ化への動きが加速されている。
【０００３】
従来、この種の密閉型圧縮機としては、マフラ内の出口管開口部の周囲に延出部を設けることで、圧縮室へのオイルの吸入を防止し、騒音を低減し、性能を改善したものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
以下、図面を参照しながら上記従来の密閉型圧縮機について説明する。なお以下の説明において、上下の関係は、密閉型圧縮機を正規の姿勢に設置した状態を基準とする。
【０００５】
図６は、特許文献１に記載された従来の密閉型圧縮機の縦断面図、図７は、図６のＢ−Ｂ線における断面図、図８は、同圧縮機に用いられている吸入マフラの断面図である。
【０００６】
図６、７において、密閉容器２の底部には潤滑油４を貯留しており、圧縮機本体６は、サスペンションスプリング８によって密閉容器２に対して弾性的に支持されている。
【０００７】
圧縮機本体６は、電動要素１０と、電動要素１０の上方に配設される圧縮要素１２から構成されている。電動要素１０は、積層した鋼板に巻線を巻回した固定子１４および永久磁石１５を備えた回転子１６とから構成されるＤＣブラシレスモータであり、導線（図示せず）によりインバータ回路（図示せず）に接続されている。
【０００８】
圧縮要素１２のシャフト１８は、主軸部２０と、主軸部２０の上側に延出する偏心軸部２２を備えており、主軸部２０はシリンダブロック２４の主軸受２６に回転自在に軸支されるとともに、回転子１６が嵌装されている。また、シャフト１８は、主軸部２０外表面の螺旋溝２８等からなる給油機構２９を備えている。
【０００９】
吸入マフラ４６は、シリンダ３４端面に取り付けられたバルブプレート４０と、バルブプレート４０を包囲するシリンダヘッド４４により、挟持されている。
【００１０】
また、吸入マフラ４６は、ＰＢＴ等の樹脂で成型され、図８に示すように、内部に消音空間５０を有し、一端５２ａが消音空間５０に開口し、他端の吸入口５１が密閉容器２内空間に開口する入口管５２と、一端５４ａが消音空間５０に開口し、他端が圧縮室４２と連通する出口管５４と、消音空間５０下端に排出孔５６を有している。また、入口管５２と出口管５４の消音空間５０への開口部５２ａ、５４ａは、水平方向に配置されており、出口管５４の開口部５４ａ近傍は、外径側へ延出した延出部５８を有している。
【００１１】
以上のように構成された従来の密閉型圧縮機について、以下にその動作を説明する。
【００１２】
電動要素１０は、インバータ回路により駆動され、回転子１６の回転に伴ってシャフト１８も回転し、圧縮要素１２は所定の圧縮動作を行う。
【００１３】
潤滑油４は、給油機構２９によって、圧縮要素１２の各部を潤滑しながら、密閉容器２
底部よりシャフト１８の上端まで汲み上げられ、密閉容器２内の空間に飛散する。
【００１４】
密閉容器２内空間に飛散した潤滑油４の飛沫は、冷媒ガスとともに吸入口５１より入口管５２を経由して吸入マフラ４６内の消音空間５０へ吸入されるが、一部が入口管５２の出口に近接して配置される出口管５４の外表面に付着する。
【００１５】
付着した潤滑油４は、入口管５２から流入する冷媒ガスの流れによって、出口管５４の開口部５４ａの方向へ移動するが、延出部５８で遮られることにより、潤滑油４は消音空間５０底部へ滴下し、排出孔５６から吸入マフラ４６の外へ排出される。この結果、出口管５４より圧縮室４２へ余分な潤滑油４が吸入されることを防止する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２００７−５１５６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかしながら、前記従来の構成では、密閉型圧縮機の起動時に潤滑油４に溶け込んだ冷媒ガスが発泡し液面が入口管５２の吸入口５１近傍まで上昇した場合、泡状の潤滑油４が吸入マフラ４６から圧縮室４２へ吸入され、圧縮室４２で潤滑油４が圧縮されるので異音が発生するという課題を有していた。
【００１８】
特に、ＤＣブラシレスモータの採用により、密閉容器２の高さが低く抑えられ、冷蔵庫での使い勝手を改善した圧縮機においては、密閉容器２底部の潤滑油４の油面に対して吸入口５１が低い位置に配置されることになり、起動時の発泡により泡状の潤滑油４が吸入され易くなっていた。
【００１９】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、起動時発泡による泡状の潤滑油吸入による異音の発生を防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記従来の課題を解決するために、本発明の密閉型圧縮機は、潤滑油を貯溜した密閉容器内に、固定子と回転子を備えた電動要素と、前記電動要素の上方に配置され、前記電動要素によって駆動される圧縮要素を収容し、前記潤滑油の油面は、起動時に、停止時の油面から発泡で上昇するものであって、前記圧縮要素を、前記回転子が固定された主軸部と偏心軸部を有するシャフトと、シリンダを備えたシリンダブロックと、前記シリンダの内部に往復動可能に挿設されたピストンと、前記ピストンと前記偏心軸部を連結する連結手段と、前記シリンダブロックに形成され、前記シャフトの前記主軸部を軸支する主軸受と、前記シリンダに形成された圧縮室に連通する消音空間を有する吸入マフラを具備する構成とし、さらに、前記吸入マフラを、一端が前記消音空間に開口し、他端が前記圧縮室に開口する出口管と、一端が前記消音空間に開口し、他端であって、起動時に、発泡で上昇した前記潤滑油の油面より、少なくとも一部は上方に開口した吸入口が前記密閉容器内において略水平方向に開口する入口管と、前記吸入口を囲うように設けられ、前記吸入口の２倍以上の高さ寸法を有し、起動時に、一部が、発泡で上昇した前記潤滑油の油面より下になる漏斗状の冷媒受け部と、を備える構成とし、前記密閉容器へ冷媒が流入する吸入管の開口部に対して、前記冷媒受け部は隙間を介して対向する構成とし、前記入口管の断面積が前記出口管の断面積よりも大きく、かつ、前記吸入口は、水平方向の幅寸法よりも鉛直方向の幅寸法が大きく、前記吸入口の中心を、前記冷媒受け部の中心より上側に配置した
ものである。
【００２１】
これによって、起動時等において、密閉容器底部に貯留された潤滑油が冷媒ガスに溶け込んで発泡し、泡状となって冷媒受け部の高さまで到達しても、吸入口が上側寄りに配置されているため、吸入マフラへ吸入される潤滑油の量を低減することができる。その結果、吸入マフラから圧縮室へ多量の潤滑油が吸入されることを防止することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の密閉型圧縮機は、起動時等において、吸入マフラからの潤滑油の吸入を抑制することができ、圧縮室への潤滑油の吸入を低減することができる。その結果、潤滑油の圧縮を軽減し、潤滑油の圧縮に起因した異音等の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の形態１における密閉型圧縮機の縦断面図
【図２】同実施の形態１における密閉型圧縮機の図１のＡ−Ａ線による断面図
【図３】同実施の形態１における密閉型圧縮機の吸入マフラの断面図
【図４】同実施の形態１における密閉型圧縮機の吸入マフラの吸入口方向からの側面図
【図５】同実施の形態１における密閉型圧縮機の潤滑油が発泡した場合の冷媒の流れを示す模式図
【図６】従来の密閉型圧縮機の縦断面図
【図７】図６のＢ−Ｂ線による断面図
【図８】従来の密閉型圧縮機の吸入マフラの断面図
【発明を実施するための形態】
【００２４】
第１の発明は、潤滑油を貯溜した密閉容器内に、固定子と回転子を備えた電動要素と、前記電動要素の上方に配置され、前記電動要素によって駆動される圧縮要素を収容し、前記潤滑油の油面は、起動時に、停止時の油面から発泡で上昇するものであって、前記圧縮要素を、前記回転子が固定された主軸部と偏心軸部を有するシャフトと、シリンダを備えたシリンダブロックと、前記シリンダの内部に往復動可能に挿設されたピストンと、前記ピストンと前記偏心軸部を連結する連結手段と、前記シリンダブロックに形成され、前記シャフトの前記主軸部を軸支する主軸受と、前記シリンダに形成された圧縮室に連通する消音空間を有する吸入マフラを具備する構成とし、さらに、前記吸入マフラを、一端が前記消音空間に開口し、他端が前記圧縮室に開口する出口管と、一端が前記消音空間に開口し、他端であって、起動時に、発泡で上昇した前記潤滑油の油面より、少なくとも一部は上方に開口した吸入口が前記密閉容器内において略水平方向に開口する入口管と、前記吸入口を囲うように設けられ、前記吸入口の２倍以上の高さ寸法を有し、起動時に、一部が、発泡で上昇した前記潤滑油の油面より下になる漏斗状の冷媒受け部と、を備える構成とし、前記密閉容器へ冷媒が流入する吸入管の開口部に対して、前記冷媒受け部は隙間を介して対向する構成とし、
前記入口管の断面積が前記出口管の断面積よりも大きく、かつ、前記吸入口は、水平方向の幅寸法よりも鉛直方向の幅寸法が大きく、前記吸入口の中心を、前記冷媒受け部の中心より上側に配置したものである。
【００２５】
かかることにより、起動時等において、密閉容器底部に貯留された潤滑油に冷媒ガスが
溶け込み、発泡した泡状の潤滑油が冷媒受け部の高さまで到達しても、上側寄りに配置された吸入口から冷媒ガスを吸入することができる。その結果、吸入マフラへ吸入される潤滑油の量を低減でき、吸入マフラから圧縮室へ多量の潤滑油が吸入されることを防止することができる。したがって、潤滑油の圧縮に起因した異音の発生等を防止することができる。
また、かかることにより、起動時等において入口管へ泡状の潤滑油が流入しても、入口管断面の全面に亘って泡状の潤滑油が満たされることを抑制することができる。したがって、潤滑油の発泡状態においても、入口管の上部を流動抵抗が小さい冷媒ガスが流れるため、吸入マフラから圧縮室へ潤滑油の吸入を軽減し、より確実に起動時の異音の発生を防止することができる。
また、かかることにより、入口管を扁平な長方形の断面形状とし、出口管に比べて断面積に対する管壁との摩擦を大きくすることができる。その結果、入口管と出口管を同じ断面積とした場合、出口管に比べて入口管の抵抗が大きく、冷媒ガスが流れにくくなることで性能が低下する恐れがあるが、入口管の断面積を大きくすることで、性能の低下を防止することができる。
第２の発明は、第１の発明において、前記電動要素は、突極集中巻方式のＤＣブラシレスモータである。
第３の発明は、第１または２の発明の密閉型圧縮機を備えた冷凍装置である。
【００３０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００３１】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における密閉型圧縮機の縦断面図である。図２は、図１のＡ−Ａ線による密閉型圧縮機の断面図、図３は、吸入マフラの断面図、図４は吸入マフラの吸入口方向の側面図である。
【００３２】
図１から図４において、密閉容器１０２の内底部には、潤滑油１０４を貯留している。また、密閉容器１０２の内部には、圧縮機本体１０６がサスペンションスプリング１０８によって弾性懸架されているとともに、温暖化係数の低い冷媒であるＲ６００ａ（イソブタン）が充填されている。
【００３３】
圧縮機本体１０６は、電動要素１１０と、これによって駆動される圧縮要素１１２とからなり、密閉容器１０２には、電動要素１１０に電源を供給するための電源端子１１３が取り付けられている。
【００３４】
まず、電動要素１１０について説明する。
【００３５】
電動要素１１０は、鋼板を積層した鉄心の複数の磁極歯に絶縁材を介して巻線（図示せず）を直接巻回した固定子１１４と、固定子１１４の内径側に配置され、かつ永久磁石１１５を内蔵した回転子１１６を備えた突極集中巻方式のＤＣブラシレスモータである。そして、固定子１１４の巻線が電源端子１１３を経由して密閉型圧縮機外のインバータ回路（図示せず）と導線により接続されている。
【００３６】
次に、圧縮要素１１２について説明する。
【００３７】
圧縮要素１１２は、電動要素１１０の上方に配設されている。そして、圧縮要素１１２を構成するシャフト１１８は、主軸部１２０と、主軸部１２０の上端から延出し、主軸部１２０と平行な偏心軸部１２２を備えている。また、主軸部１２０には、回転子１１６が焼嵌め等の適宜方法で固定されている。
【００３８】
シリンダブロック１２４は、円筒形の内面を有する主軸受１２６を備え、主軸受１２６に、シャフト１１８の主軸部１２０を回転自在に挿入することにより、シャフト１１８が支持されている。そして、圧縮要素１１２は、偏心軸部１２２に作用した荷重を偏心軸部１２２の下側に配置された主軸部１２０と主軸受１２６で支持する片持ち軸受の構成になっている。また、シャフト１１８は、主軸部１２０表面に形成された螺旋溝１２８等からなり、かつシャフト１１８の下端から上端に至る給油機構１２９を備えている。
【００３９】
また、シリンダブロック１２４は、円筒状の穴部であるシリンダ１３４を備えており、ピストン１３０がシリンダ１３４に往復自在に挿入されている。
【００４０】
さらに、連結手段１３６は、両端に設けた穴部がそれぞれピストン１３０に取り付けられたピストンピン１３８と偏心軸部１２２に嵌挿されることで、偏心軸部１２２とピストン１３０とを連結している。
【００４１】
シリンダ１３４の端面には、バルブプレート１４０が取り付けられ、シリンダ１３４およびピストン１３０とともに圧縮室１４２を形成している。さらに、バルブプレート１４０を覆って蓋をするようにシリンダヘッド１４４が固定されている。
【００４２】
吸入マフラ１４６は、バルブプレート１４０とシリンダヘッド１４４に挟持されることで固定され、主にガラス繊維を添加した結晶性樹脂であるＰＢＴ（ポリブチレンテレフタ
レート）等の合成樹脂で形成されている。
【００４３】
吸入マフラ１４６は、内部に形成された消音空間１５０と、一端が消音空間１５０に開口し、他端の吸入口１５１が密閉容器１０２内に開口する入口管１５２と、一端が消音空間１５０に開口し、他端が圧縮室１４２に連通する出口管１５４を具備している。
【００４４】
消音空間１５０の形状や容積、入口管１５２、出口管１５４の長さ、断面積や開口位置は、適切な消音効果が得られるように設計されている。
【００４５】
また、消音空間１５０は、横幅に比べて高さが低い、所謂略長方形の形状を成し、消音空間１５０の底部近傍に排出孔１５６が穿設されている。そして、高さの低い吸入マフラ１４６や、インダクションモータに比べて高さの低いＤＣブラシレスモータである電動要素１１０等の採用と合わせることにより、密閉容器１０２の高さを低くすることが可能となり、冷蔵庫に搭載した際には、庫内容積を広く確保できる。
【００４６】
吸入口１５１の周囲には、漏斗のように吸入口１５１から周囲に広がった凹形状の冷媒受け部１６０が設けられている。そして、冷凍サイクル（図示せず）から密閉容器１０２へ冷媒が流入する吸入管（図示せず）の開口部（図示せず）に対して、冷媒受け部１６０はわずかな隙間を介して対向するように配置されている。
【００４７】
さらに、冷媒受け部１６０は、吸入口１５１の２倍以上の高さ寸法を有しているが、吸入口１５１の中心は、冷媒受け部１６０の中心より上側に位置している。したがって、吸入口１５１は、冷媒受け部１６０の中心より上側寄りで開口している。具体的には、吸入口１５１より上側に延出した冷媒受け部１６０の延出幅寸法Ｃに比べ、下側の延出幅寸法Ｄは２倍以上大きい。
【００４８】
また、断面の縦横の幅がほぼ等しい出口管１５４に対して、入口管１５２は横幅Ｅに比べ、高さＦが２倍以上大きい扁平な長方形状の断面を有し、断面積が出口管１５４より大きくなるように選択されている。
【００４９】
以上のように構成された密閉型圧縮機について、以下その動作、作用を説明する。
【００５０】
電源端子１１３より電動要素１１０に通電されると、固定子１１４に発生する磁界によって回転子１１６がシャフト１１８とともに回転する。
【００５１】
シャフト１１８の回転に伴って機能する給油機構１２９により、密閉容器１０２底部に貯留された潤滑油１０４は、シャフト１１８の下端より上端へ上昇し、圧縮要素１１２各摺動部を潤滑するとともに、潤滑油１０４の一部は、偏心軸部１２２の上端から、密閉容器１０２の内部空間へ飛散する。
【００５２】
また、主軸部１２０の回転に伴う偏心軸部１２２の偏心回転は、連結手段１３６により変換され、ピストン１３０をシリンダ１３４内で往復運動させる。そして、圧縮室１４２が容積変化することで、密閉容器１０２内の冷媒を圧縮室１４２内に吸入し、圧縮する圧縮動作を行う。
【００５３】
この圧縮動作の前の吸入行程において、冷凍サイクルから冷媒ガスが吸入管を経由して密閉容器１０２の内部へ流入する。流入した冷媒ガスは、吸入管の開口部に近接対向して配置された冷媒受け部１６０の壁に沿って流れ、吸入口１５１より入口管１５２を経由して消音空間１５０へ流入する。さらに、冷媒ガスは、消音空間１５０より出口管１５４を経由して圧縮室１４２内に間欠的に吸入される。その後冷媒ガスは、圧縮室１４２内で圧
縮された後、高温高圧の状態で吐出配管１４８等を経由して冷凍サイクルへ再び送られる。
【００５４】
冷媒受け部１６０は、漏斗状に形成され、その高さ寸法は、吸入口１５１の高さ寸法に比べて２倍程度大きく、冷媒受け部１６０の内側の空間容積が大きいので、冷凍サイクルから流入した比較的温度の低い冷媒ガスが冷媒受け部１６０周辺に滞留し易い構成となっている。冷媒ガスの吸入が間欠的であるにもかかわらず、吸入マフラ１４６の内部へ温度の低い冷媒ガスを導入することができる。また、吸入マフラ１４６は、金属等に比べて熱伝導率が低い合成樹脂で形成されているので、圧縮室１４２まで、温度の低い冷媒ガスを送ることができる。その結果、圧縮機の効率を向上することができる。
【００５５】
また、入口管１５２は、扁平な長方形の断面を有しているので、出口管１５４に比べると、断面積に対する管壁との摩擦が大きい。そのため、入口管１５２と出口管１５４が同じ断面積の場合、出口管１５４に比べて入口管１５２の抵抗が大きく、冷媒ガスが流れ難くなることで性能が低下する恐れがある。そこで、入口管１５２の断面積を大きくすることで、性能の低下が防止できる。
【００５６】
次に、起動時の挙動について図５を用いて説明する。
【００５７】
圧縮機が停止しているときには、密閉容器１０２内の空間の圧力は、運転中の圧力より高く、温度が低いため、密閉容器１０２底部に貯留された潤滑油１０４に冷媒ガスが溶け込んでいる。この状態から、圧縮機が起動すると、密閉容器１０２内の圧力が低下するとともに、潤滑油１０４がシャフト１１８により撹拌されることで、潤滑油１０４に溶け込んでいた冷媒ガスが急激に蒸発し、多量の泡が発生する。その結果、停止時の油面Ｇから、発泡で上昇した油面Ｈまで油面が急激に上昇し、冷媒受け部１６０の一部が油面より下になる。
【００５８】
ところが、吸入口１５１は、冷媒受け部１６０の中心より上方に配置されていることから、少なくとも吸入口１５１の一部は、泡状の潤滑油１０４で形成された液面Ｈより上方に開口している。そのため、吸入口１５１の上方から冷媒ガスを吸入することができる。その結果、泡状の潤滑油が吸入マフラ１４６へ流入することを軽減することができる。
【００５９】
さらに、入口管１５２は、図４に示すように、横幅寸法Ｅに比べて高さ寸法Ｆが大きいので、泡状の潤滑油１０４が入口管１５２の底部へ流れ込んでも、図５に示すように、入口管１５２の上部を経由して冷媒ガスが流れる空間を確保しやすい構成となっている。しかも、冷媒ガスは、泡状の潤滑油１０４より流動抵抗が小さいので、泡状の潤滑油１０４は、冷媒ガスの流速より遅く、また重いことから、消音空間１５０の内部において下方へ落下し、冷媒ガスは、上方の出口管１５４から圧縮室１４２へ送られる。
【００６０】
なお、このような発泡現象は、圧縮機起動の直後の短い時間にのみ発生するので、消音空間１５０が吸入された潤滑油１０４で満たされることは無く、消音空間１５０内の潤滑油は、排出孔１５６より徐々に排出される。
【００６１】
したがって、多量の潤滑油１０４が圧縮室１４２へ吸入され、冷媒ガスとともに圧縮されることに起因して異音が発生等の不都合を防止することができる。
【００６２】
特に、ＤＣブラシレスモータを用いて高さ寸法を低くした圧縮機においては、油面に対して吸入マフラ１４６の吸入口１５１が低く配置されるため、起動時に発泡した泡状の潤滑油が吸入口１５１近傍まで上昇しやすくなるが、本実施の形態による構成を採用することにより、異音発生の防止の効果が顕著に得られる。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
以上のように、本発明にかかる密閉型圧縮機は、潤滑油を圧縮することに起因した起動時の異音の発生を防止することができ、家庭用電気冷凍冷蔵庫に限らず、エアーコンディショナー、自動販売機やその他の冷凍装置等に広く適用できる。
【符号の説明】
【００６４】
１０２  密閉容器
１０４  潤滑油
１１０  電動要素
１１２  圧縮要素
１１４  固定子
１１６  回転子
１１８  シャフト
１２０  主軸部
１２２  偏心軸部
１２４  シリンダブロック
１２６  主軸受
１３０  ピストン
１３４  シリンダ
１３６  連結手段
１４２  圧縮室
１４６  吸入マフラ
１５０  消音空間
１５１  吸入口
１５２  入口管
１５４  出口管
１６０  冷媒受け部
【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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