(57)【要約】【課題】熱交換を行う複数のヒートパイプ内の作動流体を共通の熱源で加熱することにより、少ない電熱ヒーターで作動流体を加熱できるようにすると共に、ヒートパイプを細くでき、且つ作動流体を加熱する加熱手段の交換補修が容易にできるようにする。【解決手段】融雪ユニット２０に真空密封され低温で気化される作動流体３３が封入された複数本のヒートパイプ２１、２２、２３、２４をヒートパイプより大なる径を有する加熱パイプ２６で互いに連通させ、加熱パイプの端部に設けられたヒーター取付管２７に作動流体３３を加熱する電熱ヒーター３５とを設け、両端部に設けたヒートパイプの取付部付近を傾斜させ、ヒートパイプの先端部を加熱パイプの端部より外方に位置させる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空密封され低温で気化される作動流体が封入された複数本のヒートパイプと、
前記ヒートパイプより大なる径を有し、一端を連通させ各ヒートパイプを互いに連通させた加熱パイプと、
前記加熱パイプの端部に設けられたヒーター取付管と、
前記ヒーター取付管のヒートパイプと直交方向に位置する開口から挿入し設けられ前記作動流体を加熱する電熱ヒーターとを備えた融雪ユニットよりなり、
前記電熱ヒーターで加熱された作動流体が真空密封により効率的に蒸気移動させ、前記複数本のヒートパイプに加熱された熱を迅速に伝達することを特徴とするヒートパイプ式融雪装置。
【請求項２】
真空密封され低温で気化される作動流体が封入された複数本のヒートパイプと、
前記ヒートパイプより大なる径を有し、一端を連通させ各ヒートパイプを互いに連通させた加熱パイプと、
前記加熱パイプの端部に設けられたヒーター取付管と、
前記ヒーター取付管のヒートパイプと直交方向に位置する開口から挿入し設けられ前記作動流体を加熱する電熱ヒーターとを備えた融雪ユニットよりなり、
前記加熱パイプの両端部に設けたヒートパイプの取付部付近を外方に向かって傾斜させ、前記ヒートパイプの先端部を加熱パイプの端部より外方に位置させ、前記ヒートパイプを隣接して設置したときに電熱ヒーターを隣接する融雪ユニットの加熱パイプに邪魔されることなく取出すことが出来るようにしたことを特徴とするヒートパイプ式融雪装置。
【請求項３】
前記電熱ヒーターを加熱パイプの両端のヒーター取付管に設けたことを特徴とする請求項２記載のヒートパイプ式融雪装置。
【請求項４】
前記ヒートパイプを路面又は踏切面を構成する融雪装置に埋設し、
少なくとも前記電熱ヒーターを設けたヒーター取付管の開口を前記融雪装置から露出させたことを特徴とする請求項２記載のヒートパイプ式融雪装置。
【請求項５】
前記融雪装置を融雪が必要とされる路面または踏切面の面積に応じて複数個設け、
前記各融雪装置の融雪ユニットに設けられた１又は２個の電熱ヒーターをブロックに区分けし、各ブロックをそれぞれ電源に配線したことを特徴とする請求項２記載のヒートパイプ式融雪装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、降雪又は積雪を融解させる融雪装置で、ヒートパイプに電熱ヒーターを用いることにより効率的に融雪できるヒートパイプ式融雪装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、多雪地帯の道路、又は鉄道踏切等においては積雪が車両又は人の交通障害あるいは鉄道の運行に支障をきたしたので、降雪した雪を遂次融解し除去する必要があった。融雪手段として融雪する路面又は踏切面の下部に電熱ヒーターあるいはヒートパイプを埋設し、路面又は踏切面を加熱し降雪した雪を融解し除去している。
【０００３】
従来のヒートパイプを用いた融雪装置は例えば特開昭６０−２３３２０４号公報に記載されている。
【０００４】
図９から図１２に示すように、従来の融雪装置はコンクリートパネル１にヒートパイプ２が埋設され、ヒートパイプ２は放熱部と両端に直交状に交叉して通管接続されたヘッダー４、５を有する。
【０００５】
図１２に示すように、融雪するにはポンプＰ１、Ｐ２を起動し、融雪用熱媒循環回路Ｃ１、Ｃ２を作動させる。それにより蓄熱槽８に予め蓄えられた熱エネルギーを吸収した熱媒が蒸気ヘッダー４、５内の熱媒流通管６、７を流通することにより、蒸発ヘッダー４、５内でヒートパイプ２の作動流体を蒸発させる。そして蒸気は凝縮管部３を流れ、ここで蒸発潜熱を放出してコンクリート製パネル本体１の融雪を行う。
【０００６】
従来の融雪装置は作動流体を加熱するのに蒸気を用いていたので、長年使用している内に熱媒流通管６、７と熱循環回路Ｃ１、Ｃ２との結合部等が緩み、蒸気が漏れることがあった。また蒸気を加熱するのにボイラーを用いていたため燃料の補給が必要とし、特に山間部の踏切等に融雪装置を用いたときには不便を来した。
【０００７】
そこでコイル状に巻回した電熱ヒーターを用い、融雪する踏切部分を加熱する融雪装置があるが、コイル状のヒーターを用いると磁気を発生し、信号機を誤動作させることがあり、踏切面の融雪装置としては不適切であった。
【０００８】
図１３に示すように、蒸気で作動流体を加熱させる代わりに電熱ヒーターを用いて作動流体を加熱させるヒートパイプ式融雪装置がある。
【０００９】
ヒートパイプは作動流体１２が封入されている金属製のヒートパイプ１３とヒートパイプ１３の下端部の開口に設けられたカートリッジ式の電熱ヒーター１４と電熱ヒーター１４を発熱させる電源１５とよりなる。
【００１０】
図１４に示すように、ヒートパイプは路面または踏切面を敷き詰められるために適当な大きさに形成された舗装ブロック１６に埋設される。前述ようにして形成された舗装ブロック１６は融雪する必要がある路面または踏切面に敷き詰められる。そして舗装ブロック１６に埋設されたヒートパイプ１３の電熱ヒーター１４に電源１５から電力を供給することにより、電熱ヒーター１４を発熱させる。電熱ヒーター１４が発熱されると、電熱ヒーター１４近傍の作動流体１２が蒸発しヒートパイプ１３内を蒸気移動し放熱する。放熱されたヒートパイプ１３から外方に放熱され、舗装ブロック１６を加熱し降雪を融解し除去する。放熱された作動流体１２は凝縮し降下して電熱ヒーター１４付近に帰還される。
【特許文献１】特開昭６０−２３３２０４号公報
【特許文献２】特開２０００−３８７０３号公報
【特許文献３】特開平５−１７９８３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
前述したように電熱ヒーター１４ーで作動流体を加熱させるヒートパイプ式融雪装置では、前記各ヒートパイプ１３に電熱ヒーター１４を設ける必要があったため、ヒートパイプ１３は太くなる。しかもヒートパイプ１３は凝縮された作動液が降下され電熱ヒーター１４に浸かるようにするために傾斜させる必要があるので、ヒートパイプ１３を埋設する舗装ブロック１６はヒートパイプ１３の太さと傾斜させるために厚くしなくてはならなかった。
【００１２】
またヒートパイプ１毎にカートリッジ式の電熱ヒーター１４を設けていたので、電源１５から各電熱ヒーター１４に電力を供給するため、配電線が多数必要として設置、保守管理に手間取った。
【００１３】
図１５に示すように融雪する路面の部分が広いときに舗装ブロック１６Ａ、１６Ｂを並べて設置することがあるが、ヒートパイプ１３に電熱ヒーター１４Ａを挿入するために、舗装ブロック１６Ａと舗装ブロック１６Ｂとに間隔を設ける必要があり、ヒートパイプ１３Ａ、１３Ｂとの間隔が大きくなり、ヒートパイプ１３Ａ、１３Ｂが設置されない融雪面１７が広くなり、十分に融雪できず雪が残る恐れがあった。
【００１４】
またヒートパイプ１３は路面に埋設する必要があったので、ヒートパイプ１３に設けられた電熱ヒーター１４も路面下に埋設され、保守、管理に手間取った。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は熱交換を行う複数のヒートパイプ内の作動流体を共通の熱源で加熱することにより、電熱ヒーターを少なくし、且つヒートパイプを細くできるようにすると共に、作動流体を加熱する加熱手段の交換補修が容易にできるようにしたもので、
真空密封され低温で気化される作動流体が封入された複数本のヒートパイプと、前記ヒートパイプより大なる径を有し、一端を互いに連通させヒートパイプを連通させる加熱パイプと、前記加熱パイプの端部に設けられたヒーター取付管と、前記ヒーター取付管のヒートパイプと直交方向に位置する開口から挿入し設けられ前記作動流体を加熱する電熱ヒーターとを備えた融雪ユニットよりなり、前記電熱ヒーターで加熱された作動流体が真空密封により効率的に蒸気移動させ、前記複数本のヒートパイプに加熱された熱を迅速に伝達するヒートパイプ式融雪装置を提供する。
【００１６】
本発明は融雪ユニットを隣接し設けたときにでも、電熱ヒーターが隣接ユニットに邪魔されることなく取出すことが出来るようにしたもので、
真空密封され低温で気化される作動流体が封入された複数本のヒートパイプと、前記ヒートパイプより大なる径を有し、ヒートパイプの一端を互いに連通させる加熱パイプと、前記加熱パイプの端部に設けられたヒーター取付管と、前記ヒーター取付管のヒートパイプと直交方向に位置する開口から挿入し設けられ前記作動流体を加熱する電熱ヒーターとを備えた融雪ユニットよりなり、前記加熱パイプの両端部に設けたヒートパイプの取付部付近を外方に傾斜させ、前記ヒートパイプの先端部を加熱パイプより外方に位置させたヒートパイプ式融雪装置を提供する。
【００１７】
本発明は前記電熱ヒーターを加熱パイプの両端のヒーター取付管に設けたことを特徴とするヒートパイプ式融雪装置を提供する。
【００１８】
本発明は前記融雪ユニットの内ヒートパイプを路面又は踏切面を構成する舗装部材に埋設し、少なくとも前記電熱ヒーターを設けたヒーター取付管の開口を前記舗装部材から露出させたヒートパイプ式融雪装置を提供する。
【００１９】
本発明は前記融雪ユニットを融雪が必要とされる路面または踏切面の面積に応じて複数個設け、前記融雪ユニットに設けられた１又は２個の電熱ヒーターをブロックに区分けし、ブロック毎に電源に配線し前記電熱ヒーターに電力を供給するヒートパイプ式融雪装置を提供する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明のヒートパイプ式融雪装置は複数本のヒートパイプの下端を連通させユニット化したので、路面等の広い範囲に容易にヒートパイプを埋設できる。
【００２１】
本発明のヒートパイプ式融雪装置は作動流体が移動するヒートパイプ及び加熱パイプを真空にしたので、電熱ヒーターを各ヒートパイプ毎に設けず、ヒートパイプを連通させた加熱パイプの端部に１又は２箇所設けてもヒートパイプ内の抵抗が少なく作動流体が迅速に移動され熱効率を良くできる。
【００２２】
本発明のヒートパイプ式融雪装置は、電熱ヒーターを加熱パイプのみに設けヒートパイプに設ける必要がないので、ヒートパイプを細くでき、且つヒートパイプのみを傾斜させればよいので埋設する路面または踏切面を薄くできる。
【００２３】
また本発明のヒートパイプ式融雪装置は数本のヒートパイプを加熱する電熱ヒーターを共用したので少なくでき融雪ユニットを多数併設したときでも電源から各電熱ヒーターに供給する配線を少なくでき、設置、保守、管理が容易となる。
【００２４】
さらに本発明のヒートパイプ式融雪装置はヒートパイプと別にされた加熱パイプのヒーター取付管に電熱ヒーターを設けたので、融雪ユニットを路面または踏切面に埋設するときにヒーター取付管の開口部を露出できる。従って電熱ヒーターの保守、管理が容易となる。
【００２５】
本発明のヒートパイプ式融雪装置のヒートパイプは作動流体を加熱する電熱ヒーターをヒーター取付管のヒートパイプと直交方向に位置する開口から挿入し設け、且つ最外側のヒートパイプを外方に向かって先端を傾斜させたので、融雪面積に応じて融雪ユニットを縦横並べ敷き詰めても、隣接する融雪ユニットに邪魔されることがなく電熱ヒーターの着脱ができるので、融雪するヒートパイプを等間隔に配置でき、道路面又は踏切面等をむらなく融雪できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
図１〜図８は本発明のヒートパイプ式融雪装置に関するものである。
【００２７】
図１は本発明のヒートパイプ式融雪装置の断面図である。
【００２８】
融雪ユニット２０はヒートパイプ２１、２２、２３、２４、加熱パイプ２６及びヒーター取付管２７等からなる。
【００２９】
ヒートパイプ２１、２２、２３、２４は銅、ステンレス又は鉄等の熱伝導性が良い金属で形成されており、キャップ２８、２９、３０、３１で密封されている。ヒートパイプ２１、２２、２３、２４は図１では４本が併設されているが、９本、１０本と必要に応じた数のヒートパイプ設ければよい。また最外側のヒートパイプ２１、２４は後述する電熱ヒーターの挿入、取出しが出来るように取付部付近が外側に向かって傾斜し、先端部が加熱パイプ２６の端部より外方に位置されるようにしている。
【００３０】
加熱パイプ２６はヒートパイプ２１、２２、２３、２４より大なる径を有し、各ヒートパイプ２１、２２、２３、２４とは直交し下端を連通させることにより、各ヒートパイプ２１、２２、２３、２４を連通させている。ヒートパイプ２１、２２、２３、２４は開放する先端から真空吸引し内部を真空にしてから作動流体３３を封止し、キャップ２８、２９、３０、３１を溶接することにより真空密封している。作動流体３３は低温で蒸発するアルコール、メタノール等が用いられている。
【００３１】
加熱パイプ２６の両端にはヒートパイプ２１、２２、２３、２４と直交方向に開口が位置されるヒーター取付管２７が設けられている。ヒーター取付管２７は作動流体３３と隔離されるようにすると共に、作動流体３３が漏洩しないように端部外周が加熱パイプ２６の内周に密着するように設けられている。
【００３２】
ヒーター取付管２７にはヒートパイプ２１、２２、２３、２４と直交方向に位置される開口からカートリッジ式の電熱ヒーター３５が挿入され取付けられている。電熱ヒーター３５には電源３６から電線３７を介して電力が供給される。電源３６には制御装置が内蔵されており、積雪された雪の量、温度、時間等を検知して電熱ヒーター３５への通電量を制御し、節電している。
【００３３】
尚図１では電熱ヒーター３５は加熱パイプ２６の一方のヒーター取付管２７にのみ取付けたが、１つの融雪ユニット２０に１０本、１１本と多数のヒートパイプ２１、２２、２３、２４・・・を設け加熱容量が不足する場合には、加熱パイプ２７の両端のヒーター取付管２７に電熱ヒーター３５を設けてもよい。
【００３４】
図２から図４は本発明のヒートパイプ式融雪装置の横断面図、平面図及び一部省略した縦断面図である。融雪ユニット２０は融雪する路面または踏切面の下に直接埋設し使用する場合と、前述の融雪ユニット２０を適当な大きなに形成された舗装部材に埋設し融雪装置ブロック４０を形成し、その融雪装置ブロック４０を融雪する路面または踏切面に敷き詰めて使用する場合がある。
【００３５】
図２から図４に示すように、融雪装置ブロック４０は最下部に舗装の基礎となる切込路盤４１が設けられ、切込路盤４１はアスファルト４２で安定処理される。その安定処理されたアスファルト４２上にヒートパイプ２１、２２、２３、２４が置かれ、そのヒートパイプ２１、２２、２３、２４・・・を粗密度アスコン４３で埋没させる。最後にヒートパイプ２１、２２、２３、２４を埋没させた粗密度アスコン４３上を粗密度ギャップアスコン４４で補強し、融雪装置ブロック４０を形成する。
【００３６】
図４の拡大した融雪装置ユニットの縦断面図に示すように、ヒートパイプ２１、２２２３、２４は凝縮された作動流体３３が加熱パイプ２７に降下される必要があるので傾斜させている。しかし加熱パイプ２７は凝縮された作動流体３３を蓄積させ、加熱させるだけであるので傾斜させる必要がない。またヒートパイプ２１、２２、２３、２４と加熱パイプ２７とを分けたので、ヒートパイプ２１、２２、２３、２４は細くされる。従って図１４の従来に比して粗密度アスコン４３を薄くし、融雪装置ブロック４０を薄く出来る。
【００３７】
本発明の融雪ユニット２０はヒートパイプ２１、２２、２３、２４と加熱パイプ２７と分けたので、従来のヒートパイプが２７．２ｍｍあったのを本発明のヒートパイプ２１、２２、２３、２４は１２ｍｍとなり、ヒートパイプ２１、２２、２３、２４を埋設する粗密度アスコン４３の層を従来に比して半分以下にできる。従って融雪装置ブロック４０を軽量化且つ、薄型化できる。
【００３８】
図５に示すようように、加熱パイプ２６を融雪装置ブロック４０から露出させることにより、ヒーター取付管２６の開口を露出させることが出来、舗装後でも電熱ヒーター３５の挿入、取出が簡単に行える。
【００３９】
本発明のヒートパイプ式融雪装置の動作を説明する。前述ようにして融雪ユニット２０は融雪する路面または踏切面の下に直接埋設し使用する場合があるが、ここでは融雪装置ブロック４０、４０・・・を融雪する路面または踏切面に敷き詰めて使用する場合について説明する。
【００４０】
融雪ブロック４０、４０を融雪する必要がある路面または踏切面に敷き詰める。そして敷き詰められた融雪装置ブロック４０、４０に埋設された融雪ユニット２０、２０の電熱ヒーター３５、３５に電源３６から電線３７を介して通電されると、電熱ヒーター３５、３５は発熱し、付近の作動流体３３、３３を加熱する。加熱された作動流体３、３３は蒸発し、蒸気移動する。加熱パイプ２６、２６及びヒートパイプ２１、２２、２３、２４の内部は真空にされている。従って作動流体３３、３３は端部の加熱ヒーター３５一つのみで加熱されて蒸発されても抵抗が小さいため迅速且つ均一に移動し、加熱パイプ２６、２６を通ってヒートパイプ２１、２２、２３、２４内を上昇し、ヒートパイプ２１、２２、２３、２４を加熱する。
【００４１】
ヒートパイプ２１、２２、２３、２４が加熱されることにより、周囲の融雪装置ブロック４０、４０を温めることにより、融雪装置ブロック４０、４０に降雪した雪が融解される。ヒートパイプ２１、２２、２３、２４を加熱した作業流体３３は冷却され凝縮され、ヒートパイプ２１、２２、２３、２４を降下し、電熱ヒーター３５付近に集められ、再び加熱される。斯かる動作が繰り返され融雪作業を行う。
【００４２】
図６は融雪する路面あるいは踏切面が広い場合で、本発明のヒートパイプ式融雪装置は多数個埋設した例を示す模型図である。融雪装置ブロック４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ・・・は融雪する路面又は踏切面の巾と長さに必要な数縦横に並べられる。
【００４３】
図７に示すように、融雪装置ブロック４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃに埋設された融雪ユニット２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ・・・の各電熱ヒーター３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃは複数個づつ並列接続され、電源３６からブロック毎に電線３７Ａ、３７Ｂ、３７Ｃを介して電力が供給される。融雪ユニット２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ・・・にはヒートパイプ２１Ａ、２２Ａ、２３Ａ・・・が多数あっても電熱ヒーター３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃは一つもしくは２つであるので、配線３７Ａ、３７Ｂ、３７Ｃが簡単となる。
【００４４】
電源３６には制御装置が内蔵されており、融雪量、気温、時間等を検知して電熱ヒーター３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃへの通電時間を制御し、節電を計っている。
【００４５】
図８は前述に示した融雪装置ブロック４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ・・・を多数横に設けた場合のヒーターユニットの拡大断面図である。融雪ユニット２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ・・・の加熱パイプ２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ・・・を融雪ブロック４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ・・・から露出させ、さらに路面等の側溝から外部に露出させておけば、舗装後においても加熱管２７Ａ、２７Ｂ、２７Ｃ・・・の開口から電熱ヒーター３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃ・・・の着脱ができる。しかし例えば融雪装置ブロック４０Ｂに埋設された融雪ユニット２０Ｂのヒーター取付管２７Ｂの開口から電熱ヒーター３５Ｂを取出す場合に隣接するヒーターユニット２０Ａのヒーター取付管２７Ａ等が邪魔され、電熱ヒーター３５Ｂがヒーター取付管２７Ｂから引き出せず交換が出来ない恐れがある。
【００４６】
しかし本発明では最外側のヒートパイプ２１Ｂ、２４Ａの下方を外方に傾斜させ、ヒーター取付管２７Ａ、２７Ｂの端部より外方に位置させている。従って路面を均一に加熱させるため、融雪ユニット２０Ｂのヒートパイプ２１Ｂと隣の融雪ユニット２０Ａのヒートパイプ２４Ａとを等間隔に配置しても、ヒーター取付パイプ２７Ｂとヒーター取付パイプ２７Ａの間隔を電熱ヒータ３５Ｂの長さより大きく取れ、電熱ヒーター３５Ｂは隣接する融雪ユニット２０Ａのヒーター取付管２７Ａに当たることなく取出され交換ができる。
【００４７】
因みにヒートパイプ間の間隔は１５０ｍｍ〜２００ｍｍであるのに対して、電熱ヒーターの長さは２００ｍｍ程度である。
【００４８】
前述において、ヒーターパイプ２１、２２、２３、２４を融雪装置ブロック４０に埋設して使用することを記述したが、融雪ユニット２０、２０のヒーターパイプ２１、２２、２３、２４を路面等の舗装するために準備されたアスファルト上に配置し、配置されたヒートパイプ２１、２２、２３、２４・・・を粗密度アスコン４３で埋没させ、直接道路等設置してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明のヒートパイプ式融雪装置に用いた融雪ユニットの断面図である。
【図２】本発明のヒートパイプ式融雪装置の実施例を示す横断面図である。
【図３】本発明のヒートパイプ式融雪装置の実施例を示す平面図である。
【図４】本発明のヒートパイプ式融雪装置の一部省略した実施例を示す縦断面図である。
【図５】本発明のヒートパイプ式融雪装置の他の実施例を示す断面図である。
【図６】本発明のヒートパイプ式融雪装置の使用例を示す平面図である。
【図７】図６の本発明のヒートパイプ式融雪装置の使用例における配線図である。
【図８】本発明のヒートパイプ式融雪装置の使用例を示す部分断面図である。
【図９】従来のヒートパイプ式融雪装置の斜面図である。
【図１０】従来のヒートパイプ式融雪装置の断面図である。
【図１１】従来のヒートパイプ式融雪装置の部分側面図である。
【図１２】従来のヒートパイプ式融雪装置の使用例を示す模型図である。
【図１３】従来のヒートパイプ式融雪装置に用いたヒートパイプの断面図である。
【図１４】従来のヒートパイプ式融雪装置の部分断面図である。
【図１５】従来のヒートパイプ式融雪装置の使用例を示す平面図である。
【符号の説明】
【００５０】
２０                        融雪ユニット
２１                        ヒートパイプ
２２                        ヒートパイプ
２３                        ヒートパイプ
２４                        ヒートパイプ
２６                        加熱パイプ
２７                        ヒーター取付管
３３                        作動流体
３５                        電熱ヒーター
３６                        電源
３７                        配線
４０                        融雪装置
【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】
2006241862.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
2006241862.tif 000015
【図１４】
2006241862.tif 000016
【図１５】
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