(57)【要約】篩装置（１０）はベース（３）と、篩スクリーンフレーム（４）と、フレームに実質的に水平になるように取り付けられた篩スクリーン（１２）とを有する。第一振動器（１）は４００Ｈｚ未満の第一周波数でベースに対し略水平方向にフレームを振動させる。第二振動器（２）は、篩スクリーンおよび励振源に直接取り付けられた振動伝達部材（６）を持ち、励振源は４００Ｈｚ未満の第二周波数で振動伝達部材を作動させて、篩スクリーンをフレームに対して実質的に垂直方向に振動させる。結果的に得られるスクリーンの動作は、使用中の目詰まりを低減する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースと、
篩スクリーンフレームと、
実質的に水平になるように前記フレームに取り付けられた篩スクリーンと、
前記ベースに対して相対的に前記フレームを水平方向にかつ第一周波数で振動させるように配設された第一振動器と、
前記篩スクリーンに直接取り付けられた振動伝達部材と、前記フレームに対して相対的に前記篩スクリーンを実質的に垂直方向にかつ第二周波数で振動させるように前記振動伝達部材を起動させるように配設された励振源とを有する第二振動器と、
を備えており、
前記第一および第二周波数が４００Ｈｚ未満である、篩装置。
【請求項２】
前記第一および第二周波数が相互に異なる、請求項１に記載の篩装置。
【請求項３】
前記第二周波数が前記第一周波数の調波でない、請求項２に記載の篩装置。
【請求項４】
前記第一周波数が前記第二周波数の調波でない、請求項２または請求項３に記載の篩装置。
【請求項５】
前記第二周波数前記第一周波数より高い、請求項１ないし４のいずれかに記載の篩装置。
【請求項６】
前記第二周波数が前記第一周波数より少なくとも約一桁高い、請求項５に記載の篩装置。
【請求項７】
前記第一および第二周波数の少なくとも一方が調整可能である、請求項１ないし６のいずれかに記載の篩装置。
【請求項８】
前記第一振動器が第一振幅で前記ベースに対して相対的に前記フレームを主として水平方向に振動させるように配設され、前記第二振動器が第二振幅で前記フレームに対して相対的に前記篩スクリーンを振動させるように配設され、前記第一および第二振幅が相互に異なる、請求項１ないし７のいずれかに記載の篩装置。
【請求項９】
前記第二振幅が前記第一振幅より小さい、請求項８に記載の篩装置。
【請求項１０】
前記第二振幅が前記第一振幅より少なくとも約一桁小さい、請求項９に記載の篩装置。
【請求項１１】
前記第一および第二振幅の少なくとも一方が調整可能である、請求項８ないし１０のいずれか一つに記載の篩装置。
【請求項１２】
前記第二振動器が空気圧アクチュエータを含む、請求項１ないし１１のいずれかに記載の篩装置。
【請求項１３】
前記第二振動器が電動アクチュエータを含む、請求項１ないし１２のいずれかに記載の篩装置。
【請求項１４】
前記第二振動器が回転錘を含むアクチュエータを含む、請求項１ないし１３のいずれかに記載の篩装置。
【請求項１５】
前記第二振動器が往復錘を含むアクチュエータを含む、請求項１ないし１４のいずれかに記載の篩装置。
【請求項１６】
前記励振源が前記振動伝達部材に取り付けられた、請求項１ないし１５のいずれかに記載の篩装置。
【請求項１７】
前記励振源が前記振動伝達部材に取り付けられず、前記励振源が付勢されたときに前記振動伝達部材に突き当たるように配設された衝当面を有する、請求項１ないし１５のいずれか一つに記載の篩装置。
【請求項１８】
前記励振源が前記振動伝達部材に取り付けられず、前記励振源が付勢されたときに前記振動伝達部材に圧力を加えて振動を前記部材に伝達するように配設された接触面を有する、請求項１ないし１５のいずれか一つに記載の篩装置。
【請求項１９】
前記振動伝達部材が前記スクリーンに固定された少なくとも一本の横棒を含む、請求項１７に記載の篩装置。
【請求項２０】
前記振動伝達部材が、前記篩スクリーンに固定された平坦面を持つ円形部分を含む、請求項１６ないし１８のいずれか一つに記載の篩装置。
【請求項２１】
前記励振源が前記フレームに不動に連結された、請求項１２ないし２０のいずれか一つ項に記載の篩装置。
【請求項２２】
前記第二振動器が複数の励振源を含む、請求項１ないし２１のいずれかに記載の篩装置。
【請求項２３】
前記篩スクリーンが第一スクリーンと、前記第一スクリーンの上に配設されかつそれによって支持される第二スクリーンとを含み、前記第二振動器が前記第一および第二スクリーンの少なくとも一方を振動させるように作動する、請求項１ないし２２のいずれかに記載の篩装置。
【請求項２４】
前記第一スクリーンが前記第二スクリーンより目が粗く、前記振動伝達部材が前記第一スクリーンに取り付けられた、請求項２３に記載の篩装置。
【請求項２５】
前記第一および第二スクリーンが、一方が前記第二振動器によって直接振動され、他方が前記直接振動されるスクリーンとの接触によって振動されるように構成された、請求項２３および２４のいずれか一つに記載の篩装置。
【請求項２６】
前記第一振動器が少なくとも一つの回転不平衡錘を含む、請求項１ないし２５のいずれかに記載の篩装置。
【請求項２７】
前記または各スクリーンフレームが円形である、請求項１ないし２６のいずれかに記載の篩装置。
【請求項２８】
前記篩スクリーンが前記フレームによって少なくとも二直交方向に緊張された、請求項１ないし２７のいずれかに記載の篩装置。
【請求項２９】
前記篩スクリーンが前記フレーム内で半径方向に緊張された、請求項２７に記載の篩装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、篩面（篩スクリーン）をサブ超音波(sub-supersonic)周波数で振動させて篩選別性能を改善する篩装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
大部分の産業用篩機は、アクティブ篩選別領域の最大限の利用が達成され、排除すべき過大サイズの製品が過大サイズ出口に移送されるように、スクリーンを通過する製品の移動を促進し、かつスクリーンアパーチャサイズの上または下の製品をスクリーン全体で運動させるために、一次振動運動を篩スクリーンに加える何らかの手段を含む。一次振動運動はしばしば、数ミリメートル程度の水平および垂直方向の往復運動の組合せであり、通常は本質的に篩機全体に加えられ、様々な手段によって達成されてきた。
【０００３】
しかし、この一次運動はしばしば、スクリーンアパーチャサイズより小さい粒子の蓄積によるか、またはスクリーンアパーチャサイズよりわずかに大きい粒子によるか、または二つの組み合わせによる篩アパーチャの閉塞である目詰まりを防止するには不充分である。目詰まりは、粉体および液体の両方の産業用篩選別の重要な問題である。目詰まりの問題を克服しようとして、スクリーンに二次振動を加える多くの方法が長年にわたって考案され、様々な程度に成功してきた。
【０００４】
二次振動をもたらす一方法は、メッシュの下のトレイに含まれる円筒状スライダまたは球状ボールを提供することである。これは一部の製品の篩選別には効果的であるが、騒音が大きく、より急速なメッシュの摩耗を招き、かつスライダまたはボールが摩耗するにつれて製品を汚損するおそれがある。
【０００５】
別の方法は、メッシュが取り付けられているフレーム内に玉軸受を導入することであり、それは一次運動の結果フレームに衝突し、こうして衝撃波をメッシュに伝える。再びこれは騒音が大きく、かつ商業的にはほとんど活用されていない。
【０００６】
より成功している方法は、超音波エネルギをメッシュに供給することであった。典型的な超音波周波数は２０ＫＨｚ以上であり、メッシュに供給される超音波振動の典型的な振幅は数（１〜１０）ミクロンである。これは上記の他の先行技術より効果的であるが、より高価であり、オペレータのより高い熟練を必要とし、かつ比較的高い電圧を必要とし、そのため、一部の製品を篩選別するときに示現する潜在的に爆発性の雰囲気では不適切である。さらに、それは１ｍｍを超えるメッシュアパーチャサイズには効果が低く、超音波エネルギがすばやくスクリーンに消散し、大きいスクリーン面積を超音波で励振させることが困難になる。
【０００７】
また、超音波励振の結果一般的に、波節および波腹を持つ共振パターンがスクリーン上に形成される。これは長期使用後にスクリーンの（例えば同心円の形の）パターン化されたマーキングまたは摩耗を引き起こすおそれがある。
【０００８】
我々は、メッシュスクリーンの超音波振動にさらなる問題を突き止めた。超音波振動は、ワイヤのセットの一つに平行なスクリーンに沿った方向により良く（すなわち、より低い減衰で）伝搬する。メッシュの構成ワイヤのいずれにも平行でない方向に沿って、減衰は大きくなる。実際問題としてこれが意味するものは、中心部で超音波励振される矩形のワイヤメッシュを含む円形スクリーンの場合、超音波源を中心とし、かつワイヤ方向に沿って伸長するアームを持つ十字形の領域では、この励振は目詰まりを防止するのに効果的であるが、これらのアームの間の象限では目詰まり防止の効果が低い。言い換えると、該メッシュ構成は結果的に異方性超音波減衰特性を引き起こし、したがって、単一の超音波源を使用した場合、スクリーン面積全体における不均一な振動エネルギ分布を引き起こす。
【０００９】
下記特許文献１は、典型的な周波数３００ｒｐｍ（５Ｈｚ）および振幅２”（５ｃｍ）の水平方向の一次振動、および典型的な周波数３０００〜４０００ｒｐｍ（５０〜６７Ｈｚ）および約１／４”（０．６４ｃｍ）の振幅の垂直方向の二次振動が篩スクリーンフレームに加えられる、二重周波数振動スクリーンを開示している。しかし、この装置は大きく、扱いにくく、かつ使用中に比較的大量の電力を消費する。
【００１０】
下記特許文献２は、矩形スクリーンを持つ分類装置を開示している。振動モータが高周波数で低振幅の振動（１０００〜７０００ｒｐｍ、すなわち約１７〜１１７Ｈｚ）をタペットによってスクリーンに直接加える。スクリーンはタペット全体にわたって緊張する。さらなる振動モータは低周波数で高振幅の振動（９００〜３６００ｒｐｍ、すなわち約１５〜６０Ｈｚ）をスクリーンデッキに加える。
【００１１】
【特許文献１】
米国特許第４，４８２，４５５号
【特許文献２】
米国特許第５，２３２，０９９号
【発明の概要】
【００１２】
本発明の目的は、先行技術の篩に関連付けられる問題の一つまたはそれ以上を少なくとも部分的に克服する篩装置を提供することである。
【００１３】
本発明では、ベースと、篩スクリーンフレームと、実質的に水平になるようにフレームに装着された篩スクリーンと、ベースに対して相対的にフレームを水平方向にかつ第一周波数で振動させるように配設された第一振動器と、篩スクリーンに直接取り付けられた振動伝達部材およびフレームに対して相対的に篩スクリーンを実質的に垂直方向にかつ第二周波数で振動させるように前記振動伝達部材を起動させるように配設された励振源を有する第二振動器とを備えており、第一および第二周波数が４００Ｈｚ未満である篩装置を提供する。
【００１４】
第一振動器によってベースに対して相対的にフレームに伝えられる振動は、実質的に水平面に閉じ込めることができ、あるいは垂直方向の実質的な成分をも持つことができる。好適な実施形態では、第一振動器は、フレームに一次運動を伝え、その運動は水平および垂直運動の組合せであり、スクリーン全体における製品の分布および過大サイズ粒子の除去を容易にする。
【００１５】
本発明は、篩スクリーンを振動させるために超音波技術を使用しない。４００Ｈｚは超音波しきい値よりほぼ２桁低い。
【００１６】
驚くべきことに、４００Ｈｚ未満の周波数でのスクリーンの直接二次垂直振動は、以前は超音波技術だけが適切な性能を達成すると教示されていた適用分野で、目詰まりを防止／低減するのに有効であることが判明した。４００Ｈｚ未満の周波数の使用はまた、スクリーン面積全体における振動エネルギのいっそう均等な分布をももたらす。それは、超音波技術に関連付けられるパターン化される汚損／摩耗および異方性エネルギ分布の問題を解決する。４００Ｈｚ未満では、スクリーンは共振を充分に避け、全点が実質的に同調して運動する。中心部で励振される円形スクリーンは、円錐形の二次垂直振動を受ける。
【００１７】
第二振動器は篩選別面を直接励振し、それを保持するスクリーンフレームに対して相対的にスクリーンに垂直振動を伝える。スクリーンのこの直接励振は、例えば振動が篩スクリーンフレームを振動することによって篩スクリーンに伝達される間接励振とは対照的である。
【００１８】
篩スクリーンの垂直方向のこの直接励振は、垂直スクリーン振動がスクリーンフレームの適切な振動によって行なわれた先行技術のシステムに比較して、必要な電力消費が低減されるので有利である。
【００１９】
本発明の篩装置では、水平振動は、篩スクリーン全体に物質を分散させるのに特に効果的であり、垂直振動は目詰まりを抑制するのに特に効果的である。
【００２０】
４００Ｈｚ未満（および特に１００〜１５０Ｈｚの領域）の周波数におけるスクリーンの直接垂直励振は特に効果的であり、垂直振動がスクリーンフレームを解して間接的に加えられる先行技術のシステムに比較して、大幅に改善された目詰まり防止性能をもたらすことが判明した。
【００２１】
さらに、第二振動器の振動伝達部材がスクリーンに取り付けられるので、スクリーンの摩耗が低減される。
【００２２】
第一および第二周波数は相互に異なることが好ましく、一方が他方の調波ではないことがさらに好ましい。
【００２３】
第二周波数は、第一より高くすることができ、１桁またはそれ以上高くすることができるのが有利である。
【００２４】
好適な実施形態では、篩装置をチューニング／調整して任意の製品に対して最適性能が得られるように、第一および第二周波数の一方または両方が調整可能である。
【００２５】
好ましくは、第一周波数は１５〜６０Ｈｚの範囲内である。
【００２６】
好ましくは、第二周波数は１００Ｈｚを超える。
【００２７】
篩スクリーンに加えられる水平および垂直振動の振幅は同一にすることができ、特定の好適な実施形態では、相互に異なる。
【００２８】
特に好適な実施形態では、第二周波数の垂直振動の振幅は、第一周波数の水平振動の振幅より小さく、１０分の１またはそれ以下に小さくすることができる。しかし、これらの垂直振動の振幅は、先行技術の二次振動の典型的な振幅より１桁以上大きい。
【００２９】
水平および／または垂直振動の振幅は調整可能であることが好ましい。
【００３０】
振幅は一般的に、製品およびスクリーンのアパーチャサイズに合わせて選択／調整される。
【００３１】
スクリーンフレームが水平および垂直運動の組合せである一次運動を受ける特定の実施形態では、一次垂直振動の振幅は、第二振動器によって生じる二次垂直振動より小さくすることができる。これは、一次運動が実質的に水平であり、垂直運動がほとんど無い、特定の小型の篩装置では一般的である。
【００３２】
第二振動器は空気圧アクチュエータを含むことが有利である。これは、電気アクチュエータの使用が火災または爆発の危険性を引き起こす用途では、特に有利である。
【００３３】
代替実施形態では、言うまでもなく第二振動器で電動アクチュエータを使用することができる。したがって、本発明の実施形態の第二振動器では、機械的、電気機械的、空気圧式および他の形態のアクチュエータを使用することができる。
【００３４】
第二振動器は、回転または往復錘を含む圧縮空気を備えることができることが有利である。
【００３５】
本発明の実施形態では、第二振動器の励振源を伝達部材に直接結合することができる。しかし、代替的に、励振源を振動伝達部材に取り付けないこともできる。その場合、源は、源が付勢されたときに、振動伝達部材に突き当たるように配設された衝当面を持つことができる。
【００３６】
特定の好適な実施形態では、伝達部材は適切な手段によって篩スクリーンに固定される板状面を持つ円形部分を備える。
【００３７】
篩スクリーンの強度および第二振動器の錘に応じて、第二振動器は全体的にスクリーンによって支持する（すなわちスクリーンから懸吊するかまたはスクリーン上に載置する）ことができ、あるいは少なくとも部分的に、フレームまたは固定されたベースとの剛性連結によって支持することができる。
【００３８】
特定の好適な構成では、第二振動器は複数の励振源を含むことができる。したがって、篩スクリーンはそのアクティブ篩選別領域の大部分または事実上全部を直接励振させることができる。大きい領域にわたる励振は、例えば単一励振器によって駆動される適切に伸長した伝達部材を使用することによって達成することもできる。
【００３９】
「篩スクリーン」は多数の層を含むことができる。例えば、それは第一スクリーンおよび第一スクリーンの上に配設されかつそれによって支持された第二スクリーンを含むことができる。そのようなマルチスクリーン篩装置では、スクリーン層の一つまたはそれ以上を第二振動器によって直接励振させることができる。
【００４０】
例えば、一構成では、二つのスクリーンがあり、一つは目が比較的粗く、もう一つは目が比較的細かい。上部または下部スクリーンは第二振動器に直接結合することができ、網一つのスクリーンは、直接駆動されるスクリーンとの接触によって間接的に励振される。
【００４１】
特定の実施形態では、篩スクリーンは二つまたはそれ以上の分離したスクリーン層を含むことができる。多層スクリーンの全ての層、および単層スクリーンの単層は、任意のスクリーン材料製、例えばステンレス鋼メッシュ、布帛メッシュ、穿孔プレート、または一般的に使用されているいずれかの他のスクリーン材料とすることができる。
【００４２】
第一振動器は少なくとも一つの回転錘を含むことができることが好都合である。
【００４３】
第一振動器は単数または複数の不平衡錘を含むことができる。当業界で公知の他の錘構成を使用することができ、特定の実施形態では、第一振動器は、不平衡錘を使用するのではなく、直接確実に連結された偏心ドライブを使用する。
【００４４】
第一振動器は、例えば篩スクリーン付近の材料の分散を助け、過大サイズの材料を過大サイズシュートに移送させるために、フレームに実質的に水平面内で旋回運動を伝達するように配設することができることが好都合である。
【００４５】
第一振動器は、静止時にその主軸が実質的に垂直となるように取り付けられたモータを含むことが好ましい。単一の偏心錘をモータによって回転させることができ、あるいは、第一および第二錘を主軸の上端および下端にそれぞれ結合することがさらに好ましい。第一錘は第二錘より大きくすることができることが好都合である。
【００４６】
少なくとも一つの錘の主軸への連結は、主軸上の錘の相対位置を変化させて一次運動を最適化するように調整可能であることが好ましい。
【００４７】
特定の好適な実施形態では、篩スクリーンは円形であるが、本発明はその最も一般的な意味であらゆる形状およびサイズの水平スクリーンに適用される。
【好適な実施形態の詳細な説明】
【００４８】
以下に、本発明の実施形態を添付図面に基づき説明する。
【００４９】
図１を参照すると、この図は本発明を具現する篩装置１０を非常に図式化した形で示す。篩装置１０は、篩スクリーンフレーム１４に保持（例えば締着）されたメッシュの形の篩スクリーン１２を含む。スクリーン１２は、一般的にスクリーンメッシュのワイヤ方向に対応する少なくとも二つの直交方向にフレーム１４内で緊張される。フレーム１４は矩形とすることができるが、円形であることが好ましい。篩スクリーンフレーム１４はそれ自体内部フレーム４に不動に取り付けられる。篩装置１０は固定されたベース３を含み、内部フレーム４はばね１１０によってベース３上に取り付けられる。第一振動器１は内部フレームに取り付けられる。使用中、ベース上の内部フレームのばね取付けと組み合わされた第一振動器の動作は、内部フレームに伝えられる振動運動を結果的に生じ、該運動は水平および垂直成分の両方を持つ。したがって、動作中、第一振動器は、固定されたベース３に対し水平および垂直方向に内部フレーム４を振動させ、したがって水平および垂直振動をスクリーンフレーム１４およびスクリーン１２自体に伝える。この一次水平および垂直振動はこの例では２５Hzである。
【００５０】
内部フレーム４の内側には、スクリーン面１２に取り付けられた第二振動器２がある。使用中、第二振動器２は、スクリーン１２に直接伝達される振動を発生し、結果的に、スクリーン１２を保持するフレーム１４に対するスクリーン１２の垂直振動を生じる。第二振動器２とスクリーン１２との間の連結は、中心位置Ａでスクリーン１２の垂直振動を駆動する。代替実施形態では、駆動／励振は、スクリーンフレームに対して別の位置で、実際に単一スクリーン上の複数の位置で適用することができる。使用中、第二振動器２は、第一振動器１によって内部フレーム４に伝えられる水平および垂直振動をも受ける。第二振動器２によって発生した垂直振動は、スクリーン１２のみに伝達され、そのフレーム１４には伝達されない。後でさらに詳述するように、第二振動器２は、スクリーン１２に直接取り付けられた振動伝達部材６、および伝達部材を作動させてスクリーン１２を振動させる励振源８を含む。図示するように、該源８は伝達部材６に取り付けられるが、これが重要ではないことは明らかであろう。
【００５１】
図２を参照すると、この図は本発明を具現する別の篩装置を図式的に示す。これは二つのデッキを含むマルチデッキスクリーンである。他の実施形態はもっと多く持つことができる。上部デッキは、それ自体環状篩デッキ４０１ａによって支持された円形フレーム１４ａ内で半径方向に緊張された、円形粗目スクリーン１２ａを含む。上部デッキの二次振動器２ａは、目の粗いスクリーン１２ａの下側に取り付けられる。簡潔にするために、スクリーンスタックへ材料を供給したりそこから材料を除去する手段は、図には示されていない。図示した篩装置は、下部の細かい目の篩スクリーンメッシュ１２、固定されたベース３、および第一振動器１を含む。図示した装置は略円筒形である。下部篩スクリーンメッシュ１２ｂもまた円形であり、リングの形のスクリーンフレーム１４ｂ内で半径方向に緊張される。下部スクリーン二次振動器２ｂは、スクリーン１２６の下側に取り付けられる。スクリーンフレーム１４ｂはそれ自体、環状篩デッキ４０１ｂに支持される。篩デッキ４０１ｂの下縁は上部ベース４０２に不動に連結される。二次振動器２ａおよび２ｂは、図１の実施形態の場合と同じ形を取り、それぞれの伝達部材６ａおよび６ｂ、ならびにそれぞれの励振源８ａおよび８ｂを持つことができる。
【００５２】
円筒形ハウジング４０３が上部ベース４０２から下向きに伸長し、電気モータ４０４を収容する。この例では、上部ベース４０２およびハウジング４０３は一体であるが、他の実施形態では、（例えば溶接によって）不動に結合された別個の構成部品から作製することができる。スクリーンスタックの底部には、下部スクリーン１２ｂを通して落下した材料がモータ４０４および回転錘４０６を汚損するのを防止するために、円錐体４１０が配置される。円錐体４１０は落下した材料を取り出すためにスタックの縁に向かわせる。他の実施形態では、「円錐体」は田の適切な形状、たとえばドーム形を持つことができる。モータ４０４は、剛性継手４０９によって円筒形ハウジング４０３に不動に取り付けられる。モータ４０４の主軸４０５は、モータが静止しているときに略垂直である。主軸４０５の上端には、偏心錘４０６がボルト４０７によって取り付けられる。主軸４０５上の該錘の位置は調整可能であり、錘が主軸から略水平面内に伸長する回転角度を変化させることができる。第二の下部錘４０８はモータ主軸４０５の下端に取り付けられる。この例では、下部錘の質量は上部錘のそれより低い。代替実施形態では、錘の一方または両方が調整可能であり、言うまでもなく下部錘は上部錘より重くすることができる。上部錘の主軸への調整可能な取付けによって、主軸における二つの錘の相対角位置は、特定の用途に対し最適な篩選別性能がもたらされるように変化させることができる。
【００５３】
篩装置はまた、この例では工場の床３０１に取り付けられる固定ベース３をも含む。代替実施形態では、ベースは単に適切な表面（例えば工場の床）上に載置することができ、それに固定することができ、あるいはキャスタ付きまたはその他の台上に配設することができる。上部ベース４０２は、ばねまたは他の弾性部材１１０上に固定ベース３によって支持される。これらのばね１１０は、固定ベース３に対する上部ベース（およびしたがって篩フレーム１４ａおよび１４ｂならびにスクリーン１２ａおよび１２ｂ自体）の水平および垂方向両方の運動を可能にする。使用時にモータ主軸４０５は回転し、不平衡錘４０６および４０８の結果として、振動力を発生させる。錘は異なる質量を持ち、これらの振動力が水平および垂直成分をもつように、主軸に対して異なる角度に向き付けられることが有利である。その結果生じるスクリーン１２の運動は、篩選別性能を改善する。
【００５４】
各端に不平衡錘を持つ振動モータ４０５は一般的に５０Ｈｚ領域では２５Ｈｚで、６０Ｈｚ領域では１５または３０Ｈｚで作動する。頂部および底部錘の間の角度（それらが主軸の軸線と交わるので）は結果的に振動の垂直成分およびしたがってスクリーンの垂直運動を発生させ、モータが回転すると、それはスクリーンを傾斜させる。振動の垂直成分はまた、回転する錘の動作の水平面が振動構造体全体の重心より上または下（この例の場合のように）である場合にも発生することができる。錘の質量および／または位置を調整して、スクリーン面１２ａおよび１２ｂへの製品の運動のパターンを調整することができる。
【００５５】
二次振動器２ａおよび２ｂは、それらのそれぞれのスクリーン１２ａおよび１２ｂに垂直振動を伝え、これらの垂直振動は４００Ｈｚ未満の周波数を持ち、かつ調整可能である。これらの周波数では、スクリーン面上に実質的な共振状態が誘発される問題は生じない。代わりに、各円形スクリーンに対し、全ての点が実質的に相互に同調して運動する。各スクリーンの縁は言うまでもなくフレーム１４によって拘束されるが、（この例では）スクリーンの中心は最大振幅の位置であり、第二振動器２によって直接駆動される。したがって、各スクリーンは、二次振動器２によって振動するので、実質的に円錐体状の変形を経験する。
【００５６】
この例では、（ばね取付け１１０と共に）モータ４０４および錘４０６、４０８によって発生する一次振動は、およそ数ミリメートルの振幅を有する。二次的垂直振動は、１００ミクロンから１ｍｍの範囲の振幅を有する。
【００５７】
図３および４を参照すると、本発明を具現する篩装置１０の成分が図示されている。該装置１０は、上で概説したので簡潔にするためにここで再度は記述しない公知の種類の振動運動の一次手段と、後述する振動運動の二次手段とを含む。
【００５８】
篩装置１０は、フレーム１４内で半径方向に緊張され、実質的に水平に保持された篩面、この場合はメッシュ１２を有する。接着剤（図示せず）または例えば締着およびボルト留めなどいずれかの他の適切な手段によってメッシュ１２に固定されているのは振動伝達手段１６であり、それに公知の種類であるが後述する空気圧アクチュエータ１８が接続される。この実施形態では伝達手段またはトランスミッタ１６は、裏面に空気圧アクチュエータ１８の接続用の中央円形フランジを持つメッシュ１２に取り付けられた平坦な円形の正面の形を取る。空気圧アクチュエータ１８は、供給管２０を通して提供される圧縮空気によって駆動される。空気は標準工場ライン圧力から供給され、それは零から最高７×１０5Ｎｍ-2（１００ｐｓｉ）までのいずれかとすることができる。
【００５９】
使用中に空気圧アクチュエータ１８は、後述するように振動を発生させ、それはトランスミッタ１６に伝達され、それは次いで振動をメッシュ１２に受け渡し、メッシュは表面全体で篩選別される製品を振動して移動させ、こうして篩装置の目詰まりを防止し、かつ製品のスループットを高めるのに役立つ。
【００６０】
図１０は、上記の実施形態の多少の変形を示しており、図中、同様の部品は同様の番号で表わされている。図１０の実施形態ではメッシュ１２の上に配置されているアクチュエータ１８およびトランスミッタ１６の支持を助けるため、例えばばね２２の形とすることができる弾性要素がメッシュ１２の下に配置され、篩装置の支持構造体２４の一部に固定される。図１１は図１０と同様の変形を示すが、ばね２２がアクチュエータ１８とメッシュ１２との間に配置されている。
【００６１】
図１２では、アクチュエータ１８およびばね２２がメッシュ１２と支持構造体２４との間に配置された同様の構造を示す。
【００６２】
図１０、１１および１２に示した変形は、本発明で使用可能なあらゆる形態のトランスミッタに適用可能であることを理解されたい。
【００６３】
本発明の実施形態で使用するためのトランスミッタは他の形態を取ることができ、代替トランスミッタを図５ないし９に示す。ここで図３および４と共通する部品は同様の番号で表わされている。
【００６４】
図５に示した装置３０は、装置１０と同様であるが、メッシュをその表面積全体にわたって作動させるのを助けるために、トランスミッタ１６に四つの延出ロッド状要素３２が追加されている。希望するならば他の個数のロッド上要素３２をディスク要素１６に追加することができ、それらはディスク全体に等間隔に配置するか、または他の方法で配設することができる。図５の例では、ロッド状要素３２はスクリーンフレーム１４のショートを停止する。ロッド状要素が剛性であり、ディスク１６に不動に取り付けられた場合、それらの端とフレーム１４との間の間隙は、トランスミッタがフレーム１４に対して運動するときにスクリーンが損傷しないように充分に大きくしなければならない。
【００６５】
図６に示す装置３２は、装置３０と同様であるが、トランスミッタの円形部分が無く、アクチュエータ１８からフレーム１４に向かって延出する三つのロッド状要素３３があるだけである。図では、ロッド状要素３３は等間隔に配置されているが、それらは他の方法で配設することができ、そのようなロッド状要素は他の個数とすることができる。要素３３は剛性である。しかし、トランスミッタおよびアクチュエータ（すなわち第二振動器）のためのフレームからの支持をもたらすような仕方で、弾性延出片３３１が各要素３３をフレームに接続している。延出片３３１の長さは一般的に、スクリーンの強度および二次振動の振幅に適するように選択される。
【００６６】
図７に示すトランスミッタ３４は雪の結晶形であり、中心部分３４ａおよびそこから延出する六つの等間隔の一体的ロッド状部品３４ｂを持つ。単一の空気圧アクチュエータ１８が中心部分３４ａに固定される。トランスミッタ３４に類似したさらなる代替トランスミッタは、他の個数のロッド状部品３４ｂを含むことができ、それらは等角的でない方法で配設することができる。
【００６７】
図８は、三つの等間隔に配置された湾曲要素３６ｃを持つ中心要素３６ｂ、および半曲要素３６ｃを環状スクリーンフレーム１４に固定する（可撓性ウェブの形の）三つの指示要素３６ｄを含むトランスミッタ３６を示す。単一の空気圧アクチュエータ１８が中心要素３６ｂに固定される。
【００６８】
トランスミッタ３８が図９に示されており、環状フレーム１４と同心的に配設された内部環状要素３８ｂを有する。内部環状要素３８ｂは、四つの等間隔に配置された可撓性支持要素３８ｃによって環状フレーム１４に連結される。トランスミッタ３８には、内部環状要素３８ｂ上で直径方向に相互に対向する二つの空気圧アクチュエータ１８が固定されている。
【００６９】
トランスミッタ３２、３４、３６および３８は、トランスミッタ１６の場合と同様に接着剤によってメッシュ１２に接着することができる。代替的に、それらは溶接などいずれかの他の適切な手段によって接着することができる。図６，８および９から明らかな通り、本発明の実施形態では、トランスミッタは必要ならば、特にそれらがメッシュ１２を損傷することなくそれだけによって支持するには重過ぎる場合、フレーム１４への物理的接続によって少なくとも部分的に支持することができる。フレームへの物理的接続は、空気圧アクチュエータによって生じる振動が必要以上に減衰されないことを確実にするために、可撓性であるか、または可撓性要素を組み込まなければならない。
【００７０】
トランスミッタ１６、３２、３４、３６および３８はステンレス鋼から形成するのが便利であるが、それらが使用される環境に応じていずれかの適切な材料から形成することができる。
【００７１】
以上の説明から明らかな通り、本発明の第二振動器で使用することのできる多くの形態のトランスミッタがある。トランスミッタは単一部品として製造することができ、あるいは二つまたはそれ以上の部品から組み立てることができる。しかし、後者の場合、部品間の接続は、振動の適正な伝達を確実にするために充分に剛性でなければならない。
【００７２】
上記のトランスミッタは円形であるか、または円形を基本にしているが、他の形状のトランスミッタを使用することができる。例えば、トランスミッタは正方形または長方形とするか、あるいはそのような基本形状に基づくことができる。
【００７３】
トランスミッタのサイズは、それを使用するメッシュおよびフレーム組立体のサイズおよび強度によって決定される。しかし、トランスミッタは一般的に１００ｍｍないし２０００ｍｍの範囲の寸法を持つ。
【００７４】
本発明の実施形態では、スクリーンおよびトランスミッタの寸法が、第二振動器の周波数（すなわち４００Ｈｚ未満）で、スクリーンまたはトランスミッタのどちらも共振状態になる問題を生じないようなものであることは明らかである。これらの周波数で、スクリーンおよびトランスミッタの全ての部分は実質的に相互に同調して運動するが、振幅はフレームに対する位置に依存する。
【００７５】
本発明を具現する篩装置では、トランスミッタは、各々の場合に適宜、単一アクチュエータ１８によって、または複数のアクチュエータによって駆動することができる。さらに、希望するならば、単一のメッシュおよびフレーム組立体で二つ以上のトランスミッタを使用することができる。
【００７６】
本発明に係る篩装置の実施形態はまた、より小型で目の細かいメッシュの下に目の粗い第一メッシュを有する、先行技術で公知の類の二重メッシュを組み込むこともできる。図１９にその一例を示すそのような実施形態では、アクチュエータ１８は、目の粗い第一メッシュＭ1の下に配置され、粗いメッシュを駆動し、そのメッシュにトランスミッタが取り付けられる。次に、目の細かい第二メッシュＭ2は、目の粗い第一メッシュによって駆動される。そのような実施形態は、篩選別において適切な結果を達成するために必要なメッシュが極めて細かく、かつ直接駆動するには繊細すぎるような場合に特に適している。用途によっては、細かいメッシュおよび粗いメッシュを逆転して細かいメッシュが粗いメッシュの下に来るようにし、細かいメッシュを直接駆動し、次いで粗いメッシュを駆動することが適切であるかもしれない。
【００７７】
言うまでもなく、メッシュ１２またはメッシュＭ1／Ｍ2は図示するような円形である必要は無く、例えば多角形、長方形、または正方形など、任意の所望の形状にすることができ、それぞれのフレームはそれに応じて整形される。
【００７８】
図１９では、略十字形のトランスミッタがハブ３４ａ、および内部剛性部分３４ｂとメッシュフレーム１４に接続された外部可撓性部分３４ｃとを含む半径方向に伸長するアームを有する。
【００７９】
上記の篩面は全てメッシュの形状であり、それは一般的にステンレス鋼メッシュである。しかし、貫通孔付きの平板から作製された篩面のような他の形状の篩スクリーンを使用することができる。一般的にこれは、そこに孔が穿孔されたステンレス鋼平板である。そのような平板は、唯一の層の篩面として、または他の平板または一つもしくはそれ以上のメッシュ層のいずれかとの多層篩面の中の一層として使用することができる。
【００８０】
合成繊維メッシュは、本発明の実施形態に使用するのに適した別の篩面である。
【００８１】
図１３を参照しながら、本発明の実施形態で二次振動器の励振源として使用するのに適した空気圧アクチュエータ１８について述べる。該アクチュエータ１８は、シリンダ４２内で移動可能なピストン４０を含み、図１４に示すようにピストンの右側に可変体積４４の第一空間、および図１３に示すようにピストンの左側に可変体積４６の第二空間を画定する。入口ポート４８がシリンダ４２の側部に設けられ、第一および第二入口通路５０、５２がピストン４０を通ってそれぞれ空間４６および４４まで設けられる。
【００８２】
アクチュエータ１８はさらに、シリンダ４２の右側の端に配置された排気ポート５４を含む。ピストン４０の位置によって空間４４，４６にそれぞれ接続する排気通路５６および５８がシリンダ４２に設けられる。排気通路５６、５８は通路６０に接続され、通路６０が今度は排気ポート５４に接続される。
【００８３】
空間４６に圧縮ばね６２が配置され、アクチュエータが使用されていないときに、ピスト４０を図１３に示す静止位置に維持する。ばね６２はスチフネスが比較的低く、したがって使用中にアクチュエータの動作に対する影響がたとえあっても非常に低い。
【００８４】
次に、空気圧アクチュエータ１８の動作について、アクチュエータ１８の動作中の様々な位置におけるピストン４０を示し、かつガスの関連流路をも示す、図１３ないし１８を参照しながら説明する。
【００８５】
図１４は、ガスが入口ポート４８から流入し、第一入口通路５０を通過して第一空間４４に入り、かつピストン４０を矢印Ｌで示すようにシリンダ４２の右側から左側に推進させる状態を示す。
【００８６】
ピスト４０がシリンダ４２内で左に移動すると、排気通路５６が第一空間４４に接続され、その空間の圧力が大気圧まで低下する（図１５）。ピストン４０の推力はそれを左の方向に運び、第二空間４６の大きさを低減する。ピストン４０が移動するにつれて、第二排気通路５８は第二空間４６から遮断され、したがって次いで第二空間４６の圧力は、ピストン４０連続運動と共に大気圧より上に上昇するので、それはバッファとして作用する。ピストン４０の左側への移動は、ばね６２をも圧縮する。
【００８７】
ピストン４０がシリンダ４２の左端に近づくにつれて、第二入口通路５２が第二空間４６に接続されるようになり、ガスがその空間内に流入する。これはピストン４０を停止させ、次いでその運動の方向を逆転させるので、次いでそれは矢印Ｔ１（図１６）によって示されるように右側に戻り、空間４４の大きさを低減させる。ピストン４０の右への移動はばね６２によってわずかに補助される。
【００８８】
矢印Ｒによって示されるようにピストン４０の右側への移動中に、排気ポート５６は空間４４から遮断される。次いで、入口ポート４８が第一入口通路５０と短時間整列し、ガスがそこを通って第一空間４４内に入り、その空間を加圧する（図１７）。この時点で、両方の空間４４および４６が加圧されるが、ピストン４０の推力（ばね６２によってわずかに補助される）は、それが右側に移動し続けるのを確実にする。
【００８９】
第二排気通路５８は次いで第二空間４６に接続され、その空間を大気圧にする。これによりピストン４０は速度を落として停止し、次いで、図１８に矢印Ｔ２で示すように、その運動の方向を逆転して左側に戻る。該プロセスが繰り返される。
【００９０】
シリンダ４２内のピストン４０の往復運動は振動を発生させ、それが伝達されてトランスミッタを作動させる。こうして伝達される振動の方向は明らかに、アクチュエータ１８がトランスミッタに固定される向きに依存する。一般的に、これはメッシュ１２に実質的に直角なピストンの運動の軸線と同じであるが、用途によっては、多少横方向の運動が望ましい。
【００９１】
アクチュエータ１８の周波数は、それに供給される空気の圧力を変化させることによって、関連用途に応じて数ヘルツから数百ヘルツまで変化させることができる。特定の用途に対する適正な周波数は試行錯誤の問題であり、経験のある選別業者には周知である。
【００９２】
トランスミッタの励起振動は一般的に共振ではなく強制され、ほとんどの用途では、組立体の損傷を防止するかまたは最小限にとどめるために、メッシュおよびフレーム組立体の基本周波数の調波を回避することが好ましい。しかし、状況によっては、本発明に係る篩装置は、強制振動ではなく、共振で作動することができる。空気圧アクチュエータ１８の動作は連続するかまたはパルス化することができ、駆動周波数の変化を含むことができる。
【００９３】
しかし、アクチュエータ、トランスミッタ、およびメッシュの振動は、制御回路によって所望の周波数に維持することができる。
【００９４】
トランスミッタの振動の大きさは、振幅の増大および装置の損傷を防止するために制御することができる。適切な回路７０を図２０に示す。回路７０は、トランスミッタの振動を感知するようにトランスミッタ１６に取り付けられた振動センサ７２を含む。センサ７２からの出力は、空気圧アクチュエータ１８の範囲外の周波数範囲の振動を除去するフィルタ７４を通過する。アクチュエータが作動する周波数範囲が一次篩モータの周波数範囲と重ならないことが好ましい。フィルタから信号は整流器７６を通過して、サーボ増幅器７８への一入力を形成する。
【００９５】
所望の振動レベルは活動要求制御装置８０によって設定され、そこからの出力はサーボ増幅器７８への第二入力を形成する。サーボ増幅器７８からの出力はモータドライブ８２へ渡され、そこからの出力はモータ８４を駆動する。次にモータ８４はギヤボックス８６を駆動し、それは空気供給ライン２０に配置された制御弁８８を制御するために使用される。
【００９６】
回路７０は次のように作動する。活動要求制御装置８０からの出力がサーボ増幅器７８で、整流後にフィルタ７４からの出力と比較される。差異は増幅され、モータ８４を駆動するために使用され、それはギヤボックス８６を介して空気制御弁８８を回転させて、必要に応じて空気流量を増加または減少させることによって振動で感知される差異を低減させる。
【００９７】
振動をパルス化することを希望する場合、希望する周波数で供給のオン・オフを切り替えることができるように、空気供給ライン２０にソレノイド弁を含めることができる。そのような弁の制御は単純であり、簡潔にするために説明しない。
【００９８】
上記の本発明の例では、二次振動器の励振源は振動伝達部材に取り付けられており、振動伝達部材は励振源からの振動の直接伝達によって作動する。図２１および２２は、励振源が振動伝達部材に取り付けられていない、代替構成を示す。
【００９９】
図２１および２２では、振動伝達部材９０ａ、９０ｂおよび９０ｃは、フレームリング１４上で半径方向に緊張された円形メッシュ１２の下に結合される。伝達部材９０ａ、９０ｂおよび９０ｃはこの例では、図２１に示すように半径方向に配設された長尺ロッドである。図２１では、伝達部材は、篩装置の二次振動器の励振源を構成するアクチュエータ９２の半径方向に延在する部品９２ａ、９２ｂおよび９２ｃによってスクリーン１２の下からは不透明であるので、破線の輪郭で示されている。アクチュエータ９２は例えば、特に図１３ないし１８に関連して上記のものと同一構造を有する空気圧アクチュエータとすることができる。
【０１００】
アクチュエータ９２はラジアル部９２ａ、９２ｂおよび９２ｃの径方向外端とフレームリング１４との間の比較的可撓性の連結部９４ａ、９４ｂによって支持される。連結部９４ａ、９４ｂおよび９４ｃは一般的に、各端をアクチュエータ９２のそれぞれのラジアルアームおよびフレームリング１４に溶接された薄い金属から形成される。該連結部は、アクチュエータ９２の重量を支持しながら、同時にアーム９２ａ、９２ｂおよび９２ｃが振動伝達部材９０ａ、９０ｂおよび９０ｃに繰り返し衝突するように、アクチュエータ全体を実質的に垂直方向に振動させることができ、それによって垂直方向の振動がフレーム１４に対して篩スクリーン１２に伝えられるように設計される。
【０１０１】
図示するように連結部９４ａ、９４ｂおよび９４ｃによって支持する代わりに、アクチュエータ９２は、図１０ないし１２に図示する可撓性ばね構成によって支持し、アクチュエータ９２の垂直方向の振動運動を可能にするが、一次振動器（図２１および２２には図示せず）によって引き起こされる篩スクリーンの主振動動作によって誘発されることのあるアクチュエータの水平方向の運動を抑制することができる。
【０１０２】
振動伝達部材９０ａ、９０ｂおよび９０ｃは篩スクリーン１２に直接取り付けられるので、二次振動器が、例えばスクリーンと擦れ合うことによって、篩スクリーン１２に直接摩耗を引き起こさないことが重要である。
【０１０３】
上記の本発明の実施例は空気圧アクチュエータを使用しているが、本発明は多くの他の形態のアクチュエータでも実施することができる。例えば往復質量体アクチュエータは空気圧式ではなく電気機械式であり、質量（すなわちピストン）の各端に一個ずつ、二個の電磁石を備え、運動およびしたがって振動をもたらすように切り替えられる。この種のアクチュエータは、例えばベル、電気かみそり、小型粉体供給装置、および振動供給装置など、家庭用および産業用の両方の多くの適用分野で公知である。他の形態のアクチュエータは空気または電気によって付勢される回転式不平衡錘、または大部分の拡声器の場合のような電動式運動コイルを組み込むことができる。
【０１０４】
上記の本発明に係る特定の実施形態は、装置が所望の周波数で作動するのを補助するために設けられた制御回路を組み込んでいるが、本発明に係る篩装置の実施形態はそのような制御回路を含む必要は無い。
【０１０５】
図９に示すように複数のアクチュエータを含む本発明に係る実施形態は、同一周波数または異なる周波数のアクチュエータで作動することができる。
【０１０６】
上記の本発明の実施例では、スクリーンは少なくとも二つの直交方向に、特に円形スクリーンの場合は半径方向に緊張される。しかし、スクリーンの面には顕著な張力を掛けずに、スクリーンフレームに実質的に支持されるだけの非緊張スクリーンを使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】本発明の一実施形態に係る篩装置の大略図である。
【図２】本発明の実施形態で使用するのに適した篩スクリーンおよび第一振動器の略図である。
【図３】さらなる実施形態の篩スクリーン、フレーム、および第二振動器の平面図である。
【図４】図３に示した装置の断面図である。
【図５】さらなる実施形態のスクリーン、フレーム、および第二振動器の平面図である。
【図６】さらに別の実施形態のスクリーン、フレーム、および第二振動器の平面図である。
【図７】本発明の実施形態で使用するのに適したトランスミッタおよび空気圧アクチュエータの斜視図である。
【図８】本発明の実施形態で使用するのに適したトランスミッタおよび空気圧アクチュエータの斜視図である。
【図９】本発明の実施形態で使用するのに適したトランスミッタおよび空気圧アクチュエータの斜視図である。
【図１０】本発明の実施形態における第二振動器と篩スクリーンとの間の直接連結の簡易断面図である。
【図１１】本発明の実施形態における第二振動器と篩スクリーンとの間の直接連結の簡易断面図である。
【図１２】本発明の実施形態における第二振動器と篩スクリーンとの間の直接連結の簡易断面図である。
【図１３】本発明の実施形態で使用するのに適した空気圧アクチュエータの断面図である。
【図１４】本発明の実施形態で使用するのに適した空気圧アクチュエータの断面図である。
【図１５】本発明の実施形態で使用するのに適した空気圧アクチュエータの断面図である。
【図１６】本発明の実施形態で使用するのに適した空気圧アクチュエータの断面図である。
【図１７】本発明の実施形態で使用するのに適した空気圧アクチュエータの断面図である。
【図１８】本発明の実施形態で使用するのに適した空気圧アクチュエータの断面図である。
【図１９】さらなる実施形態の二重層スクリーン、そのフレーム、および第二振動器の斜視図である。
【図２０】第二振動器の空気圧アクチュエータおよびトランスミッタを制御する装置を示す、さらなる実施形態の一部の略図である。
【図２１】本発明の別の実施形態の底面図である。
【図２２】図２１の線２２−２２に沿って切った断面図である。
【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】
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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】
2005502465.tif 000022
【図２１】
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【図２２】
2005502465.tif 000024
【国際公開パンフレット】
2005502465.tif 000025
2005502465.tif 000026
2005502465.tif 000027
2005502465.tif 000028
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【国際調査報告】
2005502465.tif 000066
2005502465.tif 000067
2005502465.tif 000068