(57)【要約】【課題】スピナヘッド内で原料をフラッシュフロー加工及び液化フラッシュ加工する改善された方法及び装置を提供することにある。【解決手段】本発明のスピニング機械は、原料を受け入れるチャンバ（２５）を備えたスピナヘッド（１０）と、チャンバの境界を形成する複数の別々の加熱要素（２０）とを有し、加熱要素が、これらの隣接加熱要素間に空間を形成し、加熱要素のうちの選択されたものを、材料を加工するのに充分な温度に個々に加熱する手段と、原料を、チャンバから加熱要素間の空間を通して放出させるべくスピナヘッドを回転させる手段とを更に有することを特徴とする。【選択図】図１
2006204313.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料を受け入れるチャンバを備えたスピナヘッドと、
該チャンバの境界を形成する複数の別々の加熱要素とを有し、該加熱要素が、これらの隣接加熱要素間に空間を形成し、
前記加熱要素のうちの選択されたものを、材料を加工するのに充分な温度に個々に加熱する手段と、
前記原料を、前記チャンバから前記加熱要素間の前記空間を通して放出させるべく前記スピナヘッドを回転させる手段とを更に有する、
ことを特徴とするスピニング機械。
【請求項２】
互いに間隔を隔てた関係をなして配置された複数の長い別々の加熱要素により形成される円筒壁を備えたチャンバを有するスピナヘッドを設け、
原料を前記チャンバ内に導入し、
原料を加工するのに充分な高温に前記加熱要素のうちの選択したものを個々に加熱し、
原料を前記別々の加熱要素に押しやって、原料を加工し且つ前記加熱要素間から放出させるべく、前記スピナヘッドを回転させるステップからなる、
ことを特徴とする原料の加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広くは、原料を加熱及びスピニング（回転）する方法及び装置に関し、より詳しくは、コーンシロップ固形物、スクロース、ポリマー等のように、熱及び力を加えることにより粒子内流動（ｉｎｔｒａｐａｒｔｉｃｌｅ  ｆｌｏｗ）を生じさせることができる固形不溶性原料を加熱及びスピニングする方法及び装置であって、これらの原料の加熱を正確に制御して、所望の形態（ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ）をもつスピニング加工製品を製造できる方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
可溶性原料、より詳しくは砂糖を溶融し且つスピニングする種々の機械が考えられている。可溶性原料は、固形状でスピニング機械のスピニングヘッド内に導入される。原料は、スピニングヘッドから放出される直前にスピニングヘッド内で溶融され、空気中で凝固される。砂糖を溶融スピニングする方法は、フロス（真綿）状綿菓子の製造に最も一般的に使用されている。
【０００３】
一般的な綿菓子スピニング機械は、孔が穿けられた全体として円筒状の壁を備えたスピナヘッドを有している。固形状の砂糖がスピナヘッド内に導入され、該スピナヘッド内で溶融される。溶融砂糖は、スピナヘッドのスピニングにより、円筒壁の孔を通ってスピンアウトされ、これにより、綿菓子として知られているフロス状構造に凝固される。スピニング加工製品の特徴的形状及び粘稠度は幾つかのファクタによる影響を受ける。これらのファクタとして、スピナヘッドのサイズ及び構造、スピナヘッドの円筒壁の孔のサイズ、形状及び位置、並びにスピナヘッドに熱を加える方法がある。
特に綿菓子をスピニングすべく設計された多くの機械は、スピニング加工製品を製造するスピナヘッド構造に多くの改良がなされてきた。
【０００４】
米国特許第４，８７２，８２１号には、互いに重ねられたスロット付き円筒壁及び各円筒壁に隣接するコイル状加熱要素を備えたスピナヘッドを備えた綿菓子スピニング機械が開示されている。固形状の砂糖は、スピナヘッド内に導入され且つ加熱要素に向かって押しやられ、ここで溶融される。溶融砂糖はスロットを通って放出され、綿菓子として知られたフロス状物質に凝固される。
【０００５】
米国特許第３，９３０，０４３号には、細かい孔が穿けられたシェル内に配置された螺旋状の抵抗加熱要素を備えた機械が開示されている。加熱要素は、スペーサ要素を介してシェルの内壁に支持されている。シェルが回転すると、溶融砂糖が孔を通って放出される。同様な機械が、米国特許第３，０７３，２６２号及び第３，０７０，０４５号に開示されている。
【０００６】
米国特許第３，８５６，４４３号には、砂糖が放出される孔穿きシェルが加熱手段の抵抗要素として機能する別の形式のスピニング機械が開示されている。
米国特許第１，５４１，３７８号には、螺旋状に巻かれたワイヤ内に配置された加熱リボンを備えたスピニング機械が開示されている。砂糖は加熱リボンにより溶融され、次に、該加熱リボンの間隙を通り、更に、螺旋状に巻かれたワイヤからなるコイル間を通る。
【０００７】
米国特許第１，４８９，３４２号には、電気抵抗材料のストリップからなる環状加熱要素を備えたスピナヘッドが開示されている。ストリップは、加熱要素の傾斜伸縮体を形成する平らな螺旋構造に曲げられており、傾斜伸縮体の間には狭いスロットが形成されている。砂糖は加熱要素により溶融され、次に加熱要素の伸縮体の間を通り、更に該伸縮体の周囲に配置された孔穿きシェルを通って流出する。同様な機械が、米国特許第８１６，０５５号にも開示されている。
【０００８】
米国特許第８１６，１１４号の技術も、リボン形抵抗ヒータの密に配置されたコイル又は折曲げ部からなる加熱要素を形成するものである。ヒータは環状構造に構成され且つ密に間隔を隔てて配置された複数のガラスロッドで形成された外側スピナヘッドシェルに当接して配置されている。砂糖は環状加熱要素により溶融され且つ加熱要素及びガラスロッドの間を通る。
【０００９】
上記機械の幾つかは、綿菓子製造時にグラニュ糖をフロス状物質に変換するのには満足できる作動をするけれども、砂糖とは全く異なる特性をもつ他の物質又は砂糖と混合された他の物質をスピニングする機能には全く満足できない。また、上記機械は、所望の形状及びサイズをもつ製品を製造することはできない。近年では、砂糖及び砂糖と組み合わされた物質等の原料だけでなく、非糖類をもスピニングできることが望まれている。
【００１０】
米国特許第４，８５５，３２６号には、薬理学的特性をもつ物質を製造するための最近開発された１つの方法が開示されている。この特許は、砂糖と薬剤とを組み合わせ、該組合せをスピニングして、容易に水に融ける真綿すなわち繊維にする技術を開示している。米国特許第５，０１１，５３２号は、植物油、ベビーオイル、マーガリン、ラノリン、ココアバター等の油性物質を開示すると共に、これらの油性物質の水との親和性の無さを、油性物質と砂糖とを混合し且つ該混合物を綿菓子スピニング機械又はこれと均等物で溶融スピニングすることにより如何にして変えるかを開示している。このように改質されると、該製品は水中に分散して、コロイド状又は疑似コロイド状分散を形成する。
【００１１】
米国特許第４，８７３，０５８号、第５，０３４，４２１号、第５，０２８，６３２号及び第４，９９７，８５６号には、一種類以上の砂糖とのフロス状スピニング物質に関する他の開示がなされている。上記特許に開示の製品は、全て、慣用的な綿菓子製造機で加工することにより製造される。しかしながら、慣用的な機械では、或る用途の或る物質をスピニングするには不適当である。また、慣用的な機械では、原料がスピナヘッドから放出される前に通される開口のサイズの選択をユーザに与えない。
【００１２】
上記各米国特許の開示は本願に援用する。
特に、非砂糖並びに非砂糖と組み合わされる砂糖を含む原料のスピニングに関する慣用的機械の好ましくない欠点を無くす１つの試みが、「熱流動性物質をスピニングする方法及び装置（Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  Ｓｐｉｎｎｉｎｇ  Ｔｈｅｒｍｏ−Ｆｌｏｗ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）」という名称に係る一般譲渡された係属中の米国特許出願第０８／１９２，１３３号（該出願も本願に援用する）に示され且つ記載されている。該出願に記載されたスピナヘッドは、「ケーブルヘッド」スピナと呼ばれている。スピナヘッドの円筒壁は、スピナヘッドの回転軸線の回りで螺旋状に巻かれたケーブルからなる加熱要素により形成されている。この方法では、加熱要素自体がスピナヘッドの壁として使用され、該壁を通って原料が放出される。
【００１３】
上記米国特許出願に示され且つ記載された装置は、従来技術の装置に見られる多くの欠点を解消するけれども、螺旋状に巻かれたケーブルの加熱では、或る用途に必要とされる充分な均一加熱が得られない。連続的に巻かれた抵抗形加熱要素は電源から離れた大きな熱損失を与え、これが不均一加熱をもたらすことがある。均一加熱は、スピニング加工製品の形態を正確に制御する上で特に重要な一ファクタであることが判明している。
【００１４】
この点に関し、ユーザが種々の物質を加工及びスピニングして、微小球からフロス状繊維に至る範囲の制御された所望の形態をもつスピニング加工製品を製造する能力をユーザに与えるスピニング機械に対する明らかな要望が存在する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明の目的は、スピナヘッド内で原料をフラッシュフロー加工及び液化フラッシュ加工する改善された方法及び装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、原料が通って放出される、正確に制御される孔を備えたスピナヘッドを提供することにある。
本発明の更に別の目的は、原料が通って放出される、正確な間隔を隔てた加熱要素を提供することにある。
本発明の更に別の目的は、選択された加熱要素を個々に加熱して、スピナヘッドに供給される熱を均一に制御する複数の加熱要素を備えたスピナヘッドを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、ベースと、該ベース上に配置されるカバーとを備えたスピナヘッドを提供する。ベースとカバーとの間には、複数の長い別々の加熱要素が互いに間隔を隔てて並べられた形態をなして延びている。ベース、カバー及び加熱要素は、これらの中に原料を収容し且つ加工するためのチャンバを形成する。加熱要素のうちの選択されたものを、原料を加工できる充分な高温に個々に加熱される。
スピナヘッドは一回転軸線の回りで回転され、原料を、制御バリヤとして機能する加熱要素に向けて押しやり且つ加熱要素間の空間の間から放出する。
本発明の結果として、原料が通らなくてはならないバリヤに熱エネルギを効率的且つ制御可能に供給して原料を加工できる。加熱要素の全ての領域又は選択された領域を加熱することにより、熱を強い強度で供給することができる。付勢される加熱要素の個数及び位置を選択することにより、供給される熱量の制御を有効且つ入念に行なうことができる。
また、加熱要素間の間隔のサイズを制御することにより、原料の加工を更に制御できる。加熱要素間の間隔を縮小させるため、円筒状スリーブ又はフィンのような装置を加熱要素の周囲に配置できる。
【００１７】
本発明の別の実施例では、スクリーン材料からなるウェブが加熱要素間に介在される。原料は、スクリーン材料のウェブを通ってスピニングされる。
本発明の装置及び方法は、非常に狭いサイズ範囲の微小球、繊維質フロス状材料又はこれらの両極端性状の間の或る形状をなす粒子を形成するのに使用できる。条件の入念な制御により、本発明の装置は、所定形状の粒子の形成に使用できる。制御すべき条件として、原料を溶融流動状態にし且つ溶融原料の粘度を得るのに必要な熱と、原料を粒子に細分化する周囲大気の抵抗に抗して原料を移動させるのに必要な遠心力と、細分化すべく原料が放出される大気の温度及び相対流れと、放出された原料粒子が所望形状に事実上再凝固できるようにするため、周囲大気に対して必要とされる距離とがある。
当業者ならば、本発明に従って加工すべき原料を選択できる。原料を液化フラッシュ（ｌｉｑｕｉｆｌａｓｈ  ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ）状態にするのに必要な熱及び遠心力に従って、周囲大気に対する出口オリフィス（通常はスリット状）の適当なサイズ及び形状を選択し、微小球、フロス又はこれらの間の任意の粒子状のものを事実上製造できる。
【００１８】
本発明の装置及び方法に使用できる原料に関する更なる詳細については、本願の譲受人が所有し且つ本願と同日に出願された米国特許出願（代理人の事件番号４４７−１２０）を参照されたい。この米国特許出願は、その全部を本願に援用する。
スピナヘッドからの原料の放出を制御する別の実施例により他の技術を開示する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明は、粒子内フラッシュフロー加工（ｉｎｔｒａｐａｒｔｉｃｌｅ  ｆｌａｓｈ  ｆｌｏｗ  ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）又は液化フラッシュ加工（ｌｉｑｕｉｆｌａｓｈ  ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）できる固形不溶性原料物質（原料）を充分に加熱して、原料を変形すなわち液化し且つ力の作用の下で開口に通すことを意図するものである。本発明に使用される力はスピナヘッドにより付与される遠心力であり、スピナヘッドから原料が高速で放出される。原料がスピナヘッドから放出された後は、周囲大気により付与される抵抗以外にいかなる外力も原料に付与されないことが好ましい。このようにして放出される原料は、原料がスピナヘッドから放出されたことにより変化した形態をもつ固体として、瞬間的にリフォームされる。
【００２０】
本発明の現象は、１秒を超えない短時間（好ましくは１０分の数秒程）に生じる。この現象は、原料を、スピナヘッドの高速回転により発生される一定の力の下で、高温の環境に比較的高速で分散させることにより生じる。前述のように、リフォームされた製品の形態は、開口（リフォームされた製品は、該開口を通ってスピナヘッドから出る）のサイズ及び形状により影響を受ける。本発明は、スピナヘッドに加えられる熱量並びに開口（該開口を通って、溶融製品が放出される）を制御することにより、スピナヘッドから放出される原料の形態を制御する能力を与える。微小球を形成するためには、粒子は、表面張力及び温度低下によって固体球となるのに充分な自由飛行をしなければならない。
【００２１】
ここで図面を参照すると、図１及び図２には、本発明のスピナヘッド１０が示されている。スピナヘッド１０は、加工される原料を収集受け皿又は収集びん（図示せず）内に放出する慣用的な綿菓子製造機と同様に使用できる。砂糖からフロス状綿菓子を作るのに、スピナヘッドと組み合わせて収集びんを使用することは、従来技術において良く知られている。
【００２２】
スピナヘッド１０は、平らな底部断熱リング１４を備えた全体として円筒状のベース１２を有している。該ベース１２から間隔を隔てて、全体として円筒状のカバー１６が設けられており、該カバー１６は平らな頂部断熱リング１８を備えている。カバー１６をベース１２の上方に間隔を隔てた関係に支持するのに、ボルト１７のような適当な機械的構造を使用できる。ベース１２及びカバー１６は、ステンレス鋼又は他の適当な材料で形成できる。断熱リング１４、１８は、セラミック又は耐熱ポリマー等の断熱材で形成するのが好ましい。
【００２３】
ベース１２とカバー１６との間には複数の管状加熱要素２０が設けられており、該管状加熱要素２０は、回転軸線Ａの回りで全体として円形配列２０ａをなして配置されている。ベース１２、カバー１６及び管状加熱要素２０は、原料を収容するためのチャンバ２５を形成する。スピナヘッド１０のチャンバ２５内に原料を入れるため、カバー１６はそのほぼ中央を貫通する開口を有し、該開口内にはファンネル２２が支持されている。ステム２６が、ベース１２の中央から下方に延びており、ステム２６は、スピナヘッド１０が当業者に良く知られた方法で軸線Ａの回りで回転できるようにする適当な機構（図示せず）を備えている。また、ベース１２は電気接続組立体２８を収容しており、該電気接続組立体２８は、後で詳述するようにして管状加熱要素２０に給電する。
【００２４】
また図４及び図５に示すように、管状加熱要素２０は、高ワット密度熱伝導金属（ｈｉｇｈ  ｗａｔｔ  ｄｅｎｓｉｔｙ  ｈｅａｔ  ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  ｍｅｔａｌ）で形成された全体として長い中空円筒状部材である。好ましい態様では、管状ヒータは合金鋼で作ることができる。また、管状加熱要素２０には、高温耐久性を有する鉱物質断熱構造を設けることができる。管状加熱要素２０は、ベース１２とカバー１６との間に円筒状の壁を形成すべく、密に間隔を隔てた円形配列２０ａに配置されている。このように、管状加熱要素は、一体化された強力マスからなるヘッド構造を形成するタイ支柱又はトーション支柱として使用できる。管状加熱要素２０は、垂直、すなわちベース１２及びカバー１６に対して垂直に配置するのが好ましいけれども、僅かに傾斜させることもできる。管状加熱要素２０は、あらゆる作動条件の下で締まり嵌めを維持できるように、カバー１６とベース１２との間に圧力嵌めの方法で挿入される。
【００２５】
管状加熱要素２０間の空間は、原料が通ってスピニングされる開口２１を形成する。開口２１は、互いに隣接する管状加熱要素２０の隣接接点（ａｄｊａｃｅｎｔ  ｔａｎｇｅｎｔ  ｐｏｉｎｔｓ）に形成される。開口２１のサイズは、原料の流れがスピナヘッド１０から出ることを部分的に制限する流れダムを形成するように選択される。従来技術によるスピナヘッドは、原料が通って放出される孔穿きシェルの加熱を目的とする別個のヒータを有するのに対し、本発明では、管状加熱要素２０は、事実上、加工中に原料が通らなければならないバリヤを形成する。本発明の管状加熱要素２０は、スピナヘッド１０内の原料を加熱するだけでなく、加工により形成される製品の最終形状にも寄与する。
【００２６】
更に本発明は、管状加熱要素２０の使用により、スピナヘッド１０内に制御された均一な加熱を行なうことができる。従来技術による多くのスピナヘッドは、電気抵抗形の加熱要素を用いている。ヒータワイヤの長さは、スピナヘッドと組み合わせて使用される所望の形状に形成されるかコイル状に形成される。しかしながら、多くのこれらの従来技術の設計では、ヒータは単一箇所から給電されるため、電源から離れたヒータに熱損失をもたらす傾向がある。このような熱損失は、スピナヘッド内でスピニングされる原料への均一加熱を妨げる。また、このような設計では、高度に制御される加熱能力が得られない。不均一加熱により引き起こされるスピナヘッド内の原料の過小加熱又は過大加熱は、スピニング加工製品の均一性及び形状を大幅に低下させる。本発明は、スピナヘッドの壁を形成する個別給電形加熱要素２０（該要素を通って、原料が加工され且つ放出される）を構成することにより、これらの欠点を緩和することを試みるものである。従って、熱は、この加工バリヤにより、より効率的に且つ予測性に優れた方法で供給される。
【００２７】
図３には、本発明の電気接続組立体２８の一部が示されている。電気接続組立体２８は、個々の電気ワイヤ（図示せず）の端末を形成する複数の電気ターミナル３０を有している。各電気ターミナル３０は、個々の管状加熱要素２０内に収容された抵抗加熱装置３１（図２）に個々に接続されている。抵抗加熱装置３１は、管の内部を通る誘導巻線で構成できる。巻線に加える周波数又は電圧は、管の外面に所望温度を与え且つ維持すべく、当業界で知られた方法で制御される。また、管状加熱要素２０には、電気ワイヤによりターミナル３０を介して、当業界で良く知られた方法で電力が供給される。このような電力は、管状加熱要素２０内の抵抗加熱装置３１の加熱を行なう。管状加熱要素２０は、充分な周波数及び電圧の交流電流の下で単相又は多相作動できるように手作業で配線替え（ｈａｎｄ−ｗｉｒｅｄ）できる。
【００２８】
ここに説明するように、各管状加熱要素２０に個々に給電することにより、各管状加熱要素２０を正確に制御された温度に加熱できる。この温度は、ベース１２とカバー１６との間で円形配列２０ａを形成する多数の管状加熱要素２０間で均一になる。上記構造の結果、ハイパワースピナヘッドの設計が可能になる。従って、スピナヘッド１０は、現在使用されているスピナヘッドのサイズより小さなサイズに構成でき、且つ管状加熱要素２０の個々の均一加熱により、同サイズの従来のスピナヘッドでこれまで達成できなかった出力定格を達成できる。好ましい実施例では、配列２０ａを形成する各管状加熱要素２０が個々に給電されるけれども、特定目的に対しては管状加熱要素２０のうちの選択したもののみに給電することを考えることもできる。
【００２９】
特に図４及び図５に示すように、互いに隣接する管状加熱要素２０間の間隔を正確に制御することが好ましい。この間隔は０．００２〜０．０２０インチが好ましいことが判明しているけれども、これより小さい（又は大きい）間隔にすることもできる。管状加熱要素２０のこの構造及び配置が、間隔の厳格な均一制御を可能にする。均一な形態をもつスピニング加工製品を作るには、均一加熱と相まって、均一間隔が要求される。図４に示す例では、管状加熱要素２０は、好ましくは約０．０２０インチの距離だけ間隔を隔てている。この間隔にすると、他の加工パラメータに従って、所与の形式の均一形態をもつスピニング加工製品が得られる。
【００３０】
図１〜図５に示す実施例の作動を以下に説明する。砂糖又は他の物質と混合した砂糖のような原料が、ファンネル２２を通ってスピナヘッド１０のチャンバ２５内に導入される。スピナヘッド１０は、ステム２６により、軸線Ａの回りで、選択された速度で回転される。スピナヘッド１０内の原料は、管状加熱要素２０の円形配列２０ａにより形成された円筒壁に対して、遠心力により直接押しやられる。適正な加工条件を与えるのに充分な温度に均一に加熱された管状加熱要素２０が、該管状加熱要素２０に対して押しやられる原料を加熱し且つ固形原料を縮小させて迅速に加工できるようにする。次に、原料は、管状加熱要素２０間の小さな開口２１を強制的に通されて、周囲大気中に放出され、ここでリフォームされ且つ凝固される。このような放出により、スピニング加工製品には物理的及び／又は化学的変化が生じる。スピナヘッドを出るときに固体としてリフォームされるスピニング加工製品のサイズ及び形状は、スピナヘッドの回転速度、管状加熱要素、原料が通って放出される開口のサイズ、スピナヘッドを出るときに物質がバリヤを通る経路、並びにスピナヘッド内に導入される物質に種類によるところが極めて大きい。本発明は、これらの多くのファクタを調整することにより、スピニング加工製品の種々の形状を形成することを意図している。個々の管状加熱要素２０により加えられる均一な熱と組み合わせて、管状加熱要素２０間の間隔を狭めることにより、或いはスピナヘッド１０からの物質の放出を制限することにより、スピニング加工製品の形状変更を考えることができる。
【００３１】
図６には、管状加熱要素２０の他の構成が示されている。管状加熱要素２０は、複数の円形配列にすることを考えることができる。図６に示すように、第２円形配列２０ｂは、第１円形配列２０ａと同心状に設計されている。好ましい形態では、配列２０ｂの各管状加熱要素２０は、配列２０ａの管状加熱要素２０からオフセットしている。これにより、スピニング加工製品がスピナヘッド１０から放出される前に通らなくてはならない曲がりくねった経路が形成される。管状加熱要素２０の２列の同心状配列を示したけれども、他の配列構成及び配列数も、本発明の意図する範囲内にある。例えば、管状加熱要素２０は、内方に向かって螺旋状をなすパターンに構成できる。
【００３２】
ここで図７に示すように、原料が通って放出される開口サイズを変える一技術は、１本以上の管状加熱要素２０上に管状スリーブ３２を被せることである。管状スリーブ３２は、適当な熱伝導金属で形成された長い中空円筒状部材である。管状スリーブ３２のサイズ及び形状は、互いに隣接する管状加熱要素２０上に配置される隣接スリーブ３２間の間隔が正確に制御された開口を形成するように、正確に制御される。隣接する管状スリーブ３２間に形成される開口は、図１〜図５に示した実施例に関して説明した態様と同じ態様で、管状スリーブ３２の隣接接点により形成される。管状スリーブ３２は熱伝導材料で形成されているので、管状加熱要素２０により発生される熱は、均一に管状スリーブ３２に伝熱される。図７に示す実施例では、管状スリーブ３２は、約０．００２インチの隣接スリーブ間隔を形成するように構成されている。このように正確に形成される小さな開口は、加熱要素を用いて原料が放出される開口を形成する従来の装置では達成されていない。このように正確な間隔を得ることができる程度まで、このような加熱要素の公差を制御することは困難である。しかしながら、管状スリーブ３２の形成時に、隣接管状スリーブ間の間隔がこのように調節されるように公差を制御できることが判明している。
【００３３】
開口２１が、管状加熱要素２０又は該管状加熱要素上にスリーブ３２を備えた管状加熱要素２０等の互いに隣接する円筒状構造により形成される構成の図１〜図７に示す実施例での原料加工は、条件の適正制御により、本願出願人の共有する係属中の上記米国特許出願（代理人の事件番号４４７−１２０）に記載された球状製品を作ることを可能にする。球の形成は、管状加熱要素２０間の間隔が充分に小さい場合に達成される。球の形成は、スリーブ３２を用いると特に容易になる。スピナヘッド１０の構造は、製品がスピニングされるときの物質と加熱表面との間の面接触を最小にする。スピナヘッド１０からのスピニング加工製品の放出時にスピニング加工製品がリフォームするとき、スピニング加工製品と接触する「冷却」表面は存在しない。従って、熱い溶融製品は、管状加熱要素２０から千切れ易く且つ表面張力により大気中で球状パール又はビードとしてリフォームする。
【００３４】
溶融製品はスピナヘッド２０を出るときに周囲大気中でリフォームできることが好ましいけれども、本発明は、原料がスピナヘッド１０を出るときに原料に空気流を加えることも考える。空気流は、適当な温度に加熱又は冷却される。空気流は、スピナヘッドの移動方向に対して逆方向又は順方向に加えることができる。慣用的な空気ジェットとして加えられる空気流は、リフォームされる製品に種々の特性を付与する。
【００３５】
図８には、管状加熱要素２０間に形成される開口を通る原料の放出を減少すなわち制限する別の技術が示されている。図８に示す実施例は、スクリーン材料からなる長いウェブ３４を用いている。ウェブ３４は、細かい孔を備えた３０〜１２０メッシュの金属織成スクリーンが好ましい。好ましい形態では、管状加熱要素２０の長さとほぼ同延の横方向に延びる約６０メッシュのスクリーン材料のストリップが、曲がりくねった態様で管状加熱要素２０間に介在される。かくして、ウェブ３４は、隣接開口２１を横切って出入りする波形形状になっている。スピナヘッド１０の回転により、原料はスクリーンウェブ３４に対して押やられ且つ該スクリーンウェブ３４に通される。ウェブ３４は金属で形成され且つ管状加熱要素２０と係合しているので、ウェブ３４自体も高温になる。
【００３６】
図９には、隣接する管状加熱要素２０間の開口のサイズを縮小させる更に別の技術が示されている。図９の実施例は、各管状加熱要素２０の周囲に配置できる開端形ベーン又はフィン３６を用いている。フィン３６は熱伝導金属で形成された長い部材である。フィン３６は全体としてＵ形の断面形状を有し、内方を向いた湾曲面３６ａと、外方に延びた全体として平行な１対の対向アーム３６ｂとを備えている。フィン３６は、内方を向いた面３６ａがチャンバ２５（図２）の内部に配置され且つ対向平行アーム３６ｂがチャンバ２５の外方に延びるようにして、管状加熱要素２０の周囲に配置される。フィン３６は、隣接管状加熱要素２０間の開口すなわち間隔を縮小させる機能を有する。また、フィン３６の形状、特に外方に延びたアーム３６ｂは、適当な条件下でフロスを形成することが判明している。原料がスピナヘッド１０から放出されるとき、製品は、該製品が冷却し且つリフォームするときに、外方に延びたアーム３６ｂと係合し且つ該アーム３６ｂに沿って移動する。図７に示した実施例と同様に、フィン３６は、これらの間の間隔を正確に制御すべく精密に構成されている。隣接フィン３６間には、約０．００５０〜０．００７０インチの間隔を設けるのが好ましい。
【００３７】
アーム３６ｂは、好ましい構造では、長く且つチャンバ２５から外方に延びているものとして示されているけれども、本発明は、截頭形アーム３６ｃ（図９に破線で示す）を備えたフィン３６を形成することも考えている。截頭形アーム３６ｃはチャンバ２５の外方に延びることはない。この実施例は、アーム３６ｂにより形成される、延びた冷却面を省略するので、種々の製品形態を形成することができる。
【００３８】
図１０には、スピナヘッド１０からの原料の放出を制限すなわち減少させる別の技術が示されている。スピナヘッド１０は、管状加熱要素２０の円形配列２０ａの周囲を包囲する関係をなして配置される円筒状の外側シェル３８を有している。シェル３８は、スピナヘッド技術分野において良く知られたものと同じ構造に構成できる。シェル３８は熱伝導金属で構成するのが好ましく且つシェル３８を貫通する一定パターンの開口３９を有している。開口３９の１つの特定パターンが図１０に示されている。原料は、管状加熱要素２０間の開口２１を通って強制的に放出されることに加え、シェル３８の開口４０を通って更にスピニングされる。
【００３９】
図１１及び図１２には、スピナヘッド１０の更に別の実施例が示されている。スピナヘッド１０は、管状加熱要素２０の個数がより少数になるように変更されている。管状加熱要素２０は、前の実施例に示されたものと同様な円形配列２０ａに配置されているけれども、隣接する管状加熱要素２０間の間隔は拡大されている。これは、このように配置された管状加熱要素２０を備えたスピナヘッド１０を形成するか、前の実施例に示されたスピナヘッド１０の管状加熱要素２０を交互に１つずつ除去すべく変更することにより達成される。いずれの場合でも、図１１に示す管状加熱要素２０間の間隔は、前の実施例の管状加熱要素２０の間隔に比べ非常に拡大されている。
【００４０】
原料が通って放出される開口を縮小するため、この実施例は環状ハウジング組立体４０を備えている。環状ハウジング組立体４０は、熱伝導金属で形成された環状ハウジング４２を備えている。環状ハウジング４２は直立環状壁４４を備え、該環状壁４４は、対向する上下壁面４４ａ、４４ｂの間に延びた複数の長手方向円筒状通路４６を備えている。円筒状通路４６のサイズ及び位置は、管状加熱要素２０のサイズ及び位置に一致するように環状壁４４内に配置されている。環状ハウジング４２は、個々の管状加熱要素２０を通路４６内に入れ、図１１に示す管状加熱要素２０の配列２０ａ上に嵌合されるように設計されている。この実施例では、原料を収容するチャンバ２５が、ハウジング４２の円筒状内壁４２ａにより形成される。原料をスピナヘッド１０から放出できるようにするため、環状ハウジング４２の壁４４には、長手方向及び半径方向に延びた複数の貫通スロット４８が設けられている。スロット４８は、上面４４ａと下面４４ｂとの間で壁４４を貫通して延びている。スロット４８は、スピナヘッド１０内のチャンバ２５及びスピナヘッド１０の外部と連通しており、スロット４８を通って原料を放出できるようになっている。
【００４１】
スロット４８は、壁４４の内径と外径との間に延びた対向面４８ａ、４８ｂにより形成される。ハウジング４２は熱伝導材料で形成されているので、管状加熱要素２０を加熱するとハウジング４２が加熱され、これにより原料がチャンバ２５内で加工される。加工される原料は、対向壁４８ａ、４８ｂの間のスロット４８を通って放出される。原料は、これがスピナヘッド１０からスピニングされるとき、対向壁４８ａ、４８ｂと接触する。適当な条件下で、製品はフロス状になる。
【００４２】
スピナヘッド１０を出るスピニング加工製品の形態に更に影響を与えるため、環状ハウジング組立体４０に、１つ以上の環状リングすなわち板５０を組み合わせることができる。図１１及び図１２に示す板５０は、全体としてワッシャ状の平らな環状板５０ａと、該環状板５０ａと交互に重ねられるリム付き板５０ｂとからなる。
【００４３】
図１２により明瞭に示すように、板５０ａは、環状ハウジング４２の周囲を包囲する関係をなして嵌合される寸法を有している。板５０ａにはリム付き板５０ｂが重ね合わされ、該リム付き板５０ｂは、図１２に示すように、全体としてＴ形の断面を有する。板５０ａ、５０ｂを、環状ハウジング４２の周囲で重ね合わせた構成に支持するのに、適当な固定手段（図示せず）を使用できる。原料がスロット４８（図１１）を出ると、原料は両板５０ａ、５０ｂの間の空間内で一層粘度が高くなる。板５０は管状加熱要素２０から間隔を隔てているので、冷却器として機能する。板５０ｂのＴ形リムは、スピニング加工製品の移動のための非リニア経路を形成する。製品は、スピナヘッド１０を出てリフォームするときに、曲がりくねった経路を移動しなければならない。これは、フロス状スピニング加工製品の製造を容易にする。
【００４４】
環状ハウジング組立体４０は、環状ハウジング４２及び重ね形板５０の両者からなるものが示されているけれども、所望により、環状ハウジング４２及び重ね形板５０を互いに独立して使用することを考えることができる。
【００４５】
また、他の形態の重ね形環状板５０を使用することを考えることもできる。図１３及び図１４に示すように、環状ハウジング組立体４０は、異なる形状をもつ１つ以上の環状リングすなわち板５１の組合せで構成できる。板５１の配列は、概略的に、互いに交互に重ね合わされる第１組の大きな環状板５１ａと、第２組の小さな環状板５１ｂとからなる。特に図１３に示すように、環状板５１ａは、環状ハウジング４２の周囲を包囲する関係をなして嵌合される寸法を有している。環状板５１ａは、互いに重ね合わせられる２枚の板５１ａの間にテーパ状通路５５を形成すべく、半径方向に拡がる上下の対向壁面５３を備えた全体として平らな板状部材である。重ね合わせられる板５１ａを間隔を隔てた関係に維持するため、板５１ａの間には小さな環状板５１ｂが介在される。板５１ａ、５１ｂを、環状ハウジング４２の周囲で重ね合わせられた関係に支持するのに、ボルト１７ｂのような適当な固定手段を使用できる。
【００４６】
特に図１４には、大きな環状板５１ａの間に小さな環状板５１ｂを介在させた状態が示されている。各板５１ａ、５１ｂは、それぞれ、半径方向内方に位置する垂下隆起部５７ａ、５７ｂを有している。それぞれの隆起部は互いに上下方向に配置され、各板５１ａ、５１ｂの間に曲がりくねった開放経路５９を形成する。未加工原料が通過してスピナヘッド１０から放出されることを防止するため、特別な形状の曲がりくねった経路５９が形成される。かくして、加工された原料のみが、大きな環状板５１ａ間に形成されるテーパ状通路５５に入る。
【００４７】
加工される原料が通路５９を通るとき、原料は冷却され且つ通路５５を形成する対向拡開面５３に沿って形成される。長手方向面５３に沿う加工材料の冷却によっても、或る加工パラメータの下でフロス状スピニング加工製品の形成が容易になる。図１３及び図１４に示す特定実施例は、ビード形成を最小にするか又は無くすと同時に、このようなフロスの製造を容易にする。
【００４８】
環状ハウジング組立体４０の使用は、スピニング加工薬剤製品（ｓｐｕｎ  ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ  ｐｒｏｄｕｃｔ）の製造に特に有効である。本願に開示する多くの実施例において、原料は、加熱された管状加熱要素２０と直接接触する。別の原料を加工するため、スピナヘッド１０を掃除するには、管状加熱要素２０を含むヘッド全体を掃除しなければならない。図１１及び図１２に示した実施例では、環状ハウジング組立体４０が、薬剤原料と接触する部品を構成する。これらの部品は、掃除及び再組立てのためにスピナヘッド１０から容易に取り外すことができる。また、種々の加工パラメータに基づいて、種々のサイズのスロットを備えた種々のハウジングを互換可能に使用することもできる。
【００４９】
図１５及び図１６に示すように、本発明のスピナヘッド１０の別の変更例を考えることができる。前述のように、各管状加熱要素２０は個々に加熱されて、スピナヘッド１０のチャンバ２５内に制御可能な均一熱を付与する。しかしながら、このような均一熱にも係わらず、管状加熱要素２０は主として金属で形成されるベース１２とカバー１６との間に支持されるので、ベース１２及びカバー１６は、管状加熱要素２０により発生された幾分かの熱を消散させるヒートシンクとして機能する。これは、管状加熱要素２０と、ベース１２と、カバー１６との間の接触領域について特に当てはまることである。これらの位置にはコールドスポットが存在することがあり、該コールドスポットと接触する原料が完全に加工されないことがある。これにより、残留粒子がスピナヘッド１０から放出され、スピナヘッド１０の効率を低下させることがある。また、適当な条件下では、管状加熱要素２０の外方領域の近くでフロス状製品を製造し、且つ中央領域で球状製品（ビード）を製造する傾向が高まることが判明している。フロスではなくビードを製造するため、原料を完全に加工するのに充分な熱が存在する位置のみで、原料が個々の加熱要素２０間の開口２１を通るようにするため、スピナヘッド１０に互いに間隔を隔てた１対の断熱ディスク６０を設けることができる。
【００５０】
断熱ディスク６０は、歯車状の外壁面６２を備えた全体として環状をなしている。歯車状外面６２の波形部６２ａの形状は、管状加熱要素２０により形成される内周円形パターンと一致している。各断熱ディスクは、全体として平らな第１面６４と、ディスク６０の中心に向かって内方にテーパしている反対側の第２面６６とを有している。使用に際し、一方のディスク６０が、底部断熱リング１４に当接するようにしてチャンバ２５内に配置される。ディスク６０は、平らな面６４が底部断熱リング１４に当接し且つ反対側のテーパ状面６６がチャンバ２５に向かって内方を向くようにして配置される。同様に、他方の断熱ディスク６０は、平らな面６４が頂部断熱リング１８に当接し且つ反対側のテーパ状面６６がチャンバ２５に向かって内方を向くようにして、断熱リング１８に隣接して配置される。好ましい実施例では、断熱ディスク６０は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）のような非粘着性ポリマーで形成される。
【００５１】
使用に際し、断熱ディスク６０は２つの機能を発揮する。管状加熱要素２０の結合部に隣接して断熱リングを配置し且つ断熱リングがベース１２及びカバー１６とそれぞれ係合することによって、コールドスポットが覆われ、これにより管状加熱要素２０間の開口を通って未加工原料がスピニングされることが防止される。また、ディスク６０のテーパ状非粘着性表面６６は、未加工の原料を管状加熱要素２０のより熱い中央領域に向かわせ、これにより加工された製品のみが管状加熱要素２０間の開口から放出されるようにする機能を有する。
【００５２】
図１７には、本発明のスピナヘッドの更に別の実施例が示されている。ここに示すスピナヘッド１０′は、上記スピナヘッド１０と同様なものであり、同様な構成部品には対応する参照番号を使用する。スピナヘッド１０′は、ベース１２′と、該ベース１２′から上方に間隔を隔てたカバー１６′とを有している。カバー１６′はファンネル形構造１８′を有する中央開口を備え、カバー１６とベース１２との間に形成されたチャンバ２５′内に原料を入れることができるようになっている。ベース１２′とカバー１６′との間には、中間環状板１５′が設けられている。該中間環状板１５′は、適当な取付け手段１７′によりベース１２′とカバー１６′との間に支持されている。
【００５３】
本発明の例示実施例では、周方向に配置された管状加熱要素２０′の重ね組が設けられている。第１配列２０ｃ′の管状加熱要素２０′はカバー１６′と中間部材１５′との間に延びており、一方、第１配列２０ｄ′の管状加熱要素２０′は中間部材１５′とベース１２′との間に延びている。管状加熱要素２０′の両配列は個々に加熱されて、スピナヘッド１０′に制御された均一熱を付与する。管状加熱要素２０′の１対の重ね配列２０ｃ′、２０ｄ′を示したが、中間環状板１５′を貫通してカバー１６′とベース１２′との間に延びる加熱要素を備えた単一配列を用いることを考えることもできる。理解されようが、このスピナヘッド１０′の構造は、原料が加工及びスピニングされる大形チャンバ２５′を形成する。管状加熱要素２０′の個々の加熱により得られる均一熱と組み合せて、図１７に示す構造により高い製造能力が得られる。
【００５４】
図１８及び図１９には、上記のように薬剤製造に特に有効なスピナヘッド１０の別の変更例が示されている。スピナヘッド１０は、図１１及び図１２に示す方法と同様に変更され、管状加熱要素２０の個数が減少されている。原料が通って放出される開口を狭めるため、この実施例は、管状加熱要素２０に被せて配置される個々のモジュラーブロック７０を用いている。
【００５５】
各モジュラーブロック７０は貫通する中央円筒状通路７２を備えた熱伝導金属製本体を有し、通路７２は、個々の管状加熱要素２０を収容すべく構成及び配置されている。モジュラーブロック７０は全体として台形の断面形状を有し、チャンバ２５に向かって内方に面する小さい方の壁７４と、反対側の幅広の外壁７６とを備えている。好ましい形態では、外壁７６には傾斜面７８を設けることができ、該傾斜面７８は、モジュラーブロック７０のマスを過度に増大させることなく、より長い対向側壁８０、８２を与える。モジュラーブロック７０は、管状加熱要素２０上に滑り込ませることができる。図１９に示すように、壁８０、８２は、互いに隣接するモジュラーブロック７０間に、半径方向のスロット８４を形成し、図１１及び図１２に示した実施例のスロット４８と同様にして、原料がスロット８４を通って加工され且つ放出される。ブロック７０間のスロット８４のサイズを調節して、原料が通って放出される通路のサイズを変えることができる。
【００５６】
図１９に示すように、ブロック７０は管状加熱要素２０の回りで矢印Ｂ方向に回転し、ブロックを傾斜すなわち捩じることができ、これにより、スロット８４の間隔及び／又は方向を変えることができる。ブロック７０の回転は、適当な機構（図示せず）を用いて、個々に行なうこともできるし、一体に行なうこともできる。このような機構により、モジュラーブロック７０はカメラのアイリス絞りと同様に移動され、スロット８４により形成される通路のサイズを増減させることができる。
【００５７】
図２０にはブロック７０の別の構造が示されており、この場合には横方向のスロットが形成されている。モジュラーブロック９０は、垂直方向に間隔を隔てて配置された水平方向に延びる一連のフィン９２をもつように形成された本体を有する。モジュラーブロック９０は、１組のフィン９２ａが、隣接するモジュラーブロック９０のフィン９２ｂの隣接組とが重なり合うように構成できる。このようにすれば、垂直方向に間隔を隔てた横方向スロット９４（該スロット９４を通って原料が加工される）が形成される。
【００５８】
前述のように、加工中に原料と接触する構成部品（モジュラーブロック７０）は容易に取り外すことができるので、図１８〜図２０に示す実施例は薬剤製造に首尾よく使用できる。
【００５９】
図２１には、本発明のスピナヘッドの更に別の実施例が示されている。本発明のスピナヘッド９５は、水平に配置された管状加熱要素９６からなる全体として周方向の配列９５ａを有している。垂直方向に延びる支持要素９７の隣接対の間には、垂直方向に間隔を隔てて配置された水平方向に延びる１組の加熱要素９６が配置されている。各支持要素９７は、ベース９５ｂの回りで周方向に間隔を隔てて配置される。支持要素９７を収容するための適当な形状の保持開口９５ｃが設けられている。図２１には示されていないけれども、チャンバ９７を形成するため、配列９５ａの上方にはスピナヘッド９５を閉鎖するカバーが配置される。
【００６０】
水平方向に配置される管状加熱要素９６は、前述の管状加熱要素２０と同様な構造のものでよい。本発明により、全ての又は選択された管状加熱要素９２が個々に給電される。また、垂直支持要素９７は、水平方向に延びる管状加熱要素９６を支持することに加え、個々の加熱要素を付勢する共通給電バスを構成することもできる。垂直支持要素９７は、該要素に沿って間隔を隔てて配置された適当な開口を有し、該開口内には、管状加熱要素９６と垂直支持要素９７との間の固定が大気温度及び運転温度の両者により達成されるようにして、管状加熱要素９６の端部が収容される。原料が通って放出される開口を変化させるため、水平方向に配置された隣接する管状加熱要素９６間の間隔を調節することができる。
【００６１】
均一サイズ及び構造又は異なるサイズ又は構造をもつ管状加熱要素を同じスピナヘッド内に設けることを考えることもできる。同サイズ又は異なるサイズの管状加熱要素の配置は、スピナヘッドを静的及び／又は動的にバランスさせることができる。垂直に配置された管状加熱要素を備えたスピナヘッドに関連して前述したように、本実施例の水平に配置された管状加熱要素９６も、支持要素９７に対して傾斜させることができる。
【００６２】
また、図２１は１つの周方向配列９５ａの構成を示すけれども、他の構成も本発明の範囲内にある。更に、水平方向に配置される管状加熱要素からなる複数の同心状配列組も本発明の意図する範囲内にある。
【００６３】
また、図２１に示す実施例は、薬剤製造に特に適したものである。なぜならば、垂直支持要素９７のような共通バス間に支持された個々の管状加熱要素９６が、薬剤製品の加工中に必要に応じて掃除のために容易に取り外しできるからである。
当業者には、以上に示し且つ説明した構造について種々の変更が明らかであろう。従って、本発明の特別に開示される範囲は、特許請求の範囲の記載により定められる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明のスピナヘッドを示す斜視図である。
【図２】図１のスピナヘッドを図１の２−２線に沿って切断した断面図である。
【図３】図１のスピナヘッドのベースの内部の底面図であり、スピナヘッドへの個々の電気的接続を示すものである。
【図４】図１のスピナヘッドの平面図であり、スピナヘッドの頂部を取り外して、間隔を隔てて配置された管状加熱要素の円形配列を明らかに示すものである。
【図５】図４に示したスピナヘッドの部分拡大平面図である。
【図６】本発明のスピナヘッドの別の実施例を示す、図５と同様な部分拡大平面図である。
【図７】管状加熱要素間の空間内に介在される種々の構造と組み合わせて使用される図１のスピナヘッドを示す部分斜視図である。
【図８】管状加熱要素間の空間内に介在される種々の構造と組み合わせて使用される図１のスピナヘッドを示す部分斜視図である。
【図９】管状加熱要素間の空間内に介在される種々の構造と組み合わせて使用される図１のスピナヘッドを示す部分斜視図である。
【図１０】管状加熱要素の周囲を囲む関係に配置された環状シェルと組み合わせて使用される図１のスピナヘッドを示す部分斜視図である。
【図１１】管状加熱要素の上方に配置される多コンポーネンツ環状ハウジング組立体を備えた図１のスピナヘッドの変更例を示す分解斜視図である。
【図１２】図１１の組立体を図１１の１１−１１線に沿って切断した断面図である。
【図１３】図１１に示した環状ハウジングの変更例を示すものである。
【図１４】図１３に示した環状ハウジングの一部を示す拡大断面図である。
【図１５】本発明のスピナヘッドの別の実施例を示す拡大斜視図である。
【図１６】図１５のスピナヘッドを図１５の１３−１３線に沿って切断した断面図である。
【図１７】本発明のスピナヘッドの別の実施例を示す部分断面図である。
【図１８】本発明のスピナヘッドの更に別の実施例を示す分解斜視図である。
【図１９】図１８のスピナヘッドの部分平面図である。
【図２０】図１８のスピナヘッドの断面図である。
【図２１】本発明のスピナヘッドの更に別の実施例の一部を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
【００６５】
１０  スピナヘッド
１２  ベース
１４  断熱リング
１６  カバー
１８  断熱リング
２０  管状加熱要素
２１  開口
２２  ファンネル
２５  チャンバ
２８  電気接続組立体
３０  ターミナル
３２  スリーブ
３４  ウェブ
３６  フィン
３８  シェル
４０  環状ハウジング組立体
４２  環状ハウジング
４８  スロット
５０  板
【図１】
2006204313.tif 000003
【図２】
2006204313.tif 000004
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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