(57)【要約】【課題】流体のガスへの及び液体への改善された分離を行い、コンテナ内におけるガスの均一な分配を実現することが可能な、コンテナ内に流体を分配するための装置を提供すること。【解決手段】コンテナ３の内部スペース４内に流体２を案内及び分配するための装置１が、注入通路５及び分配通路６を備え、注入通路５は、流体が注入通路５から分配通路６内に誘導され得るように、分配通路６内に開口する。分配通路６は、少なくとも１つの排出開口１１、１２を有するジャケット１０を有する。注入通路５は、分配通路６のジャケット１０中に設置された少なくとも１つの開口８を介して分配通路６に連結される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンテナ（３）の内部スペース（４）内に流体（２）を案内及び分配するための装置（１）であって、注入通路（５）及び分配通路（６）を備え、前記注入通路（５）は、前記流体が前記注入通路（５）から前記分配通路（６）内に誘導され得るように、前記分配通路（６）内に開口し、前記分配通路（６）は、少なくとも１つの排出開口（１１、１２）を有するジャケット（１０）を有する、装置（１）において、前記注入通路（５）は、前記分配通路（６）の前記ジャケット（１０）中に設置された少なくとも１つの開口（８）を介して前記分配通路（６）と連通状態にあり、前記開口（８）は、前記分配通路（６）の前記内部スペース内において回転流が生成され得るように、前記開口（８）に対して接線方向に前記分配通路（６）内に前記流体が進入するように設置されることを特徴とする、装置（１）。
【請求項２】
前記分配通路（６）は、前記注入通路（５）に対して０°を上回り１８０°を下回る角度を、とりわけ前記注入通路（５）に対して６０°を上回り１２０°を下回る角度を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記分配通路（６）は、チューブ要素（９）として作製される、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記開口（８）は、ガイド要素（２８）を有する、請求項１から３までのいずれか一項に記載の装置。
【請求項５】
前記開口（８）は、前記ジャケット（１０）の上半部及び／又は下半部中に設置される、請求項１から４までのいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
前記流体は、ガス及び液体を含み、前記液体は、滴の形態にて前記ガス中に分散され、前記液体は、前記ジャケット（１０）内において少なくとも部分的に分離され得る、請求項１から５までのいずれか一項に記載の装置。
【請求項７】
液体収集要素（５、１３）が設けられる、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
事前分離要素（２９）が、前記液体収集要素（５、１３）の環境内に又は上流に設置される、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
分配要素（７）が、前記分配通路（６）に接合され、前記分配通路（６）及び前記分配要素（７）は、前記流体が前記分配通路（６）から前記分配要素（７）内に誘導され得るように、前記排出開口（２１、３１）を介して連結される、請求項１から８までのいずれか一項に記載の装置。
【請求項１０】
前記分配要素（７）は、ジャケット（１４）を有し、突破口（１５）が、前記ジャケット（１４）中に設けられ、前記突破口（１５）を介して、前記流体は前記コンテナ（３）の前記内部スペース（４）内に誘導され得る、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記分配要素（７）は、前記ジャケット（１４）の内方壁部（２７）にて前記分配要素（７）の前記ジャケット（１４）の外側部（１７）の方に分離された液体を誘導するための液体収集要素（１３）を有する、請求項９又は１０に記載の装置。
【請求項１２】
複数の分配通路（６）が、前記注入通路（５）中に設置される、請求項１から１１までのいずれか一項に記載の装置。
【請求項１３】
少なくとも１つの第１の分配通路及び少なくとも１つの第２の分配通路（６、１６）が設けられ、前記第１の分配通路（６）は、前記注入開口に対して前記第２の分配通路（１６）とは異なる高さに設置される、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
請求項１から１３までのいずれか一項に記載の装置を備える分離デバイス。
【請求項１５】
請求項１から１４までのいずれか一項に記載の装置を備える質量伝達デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１のプリアンブルに記載のコンテナ内に流体、とりわけ液体を含むガスを案内及び分配するための、装置及び方法に関する。このコンテナは、デバイス又は分離デバイスとして作製することが可能である。さらに、本発明は、かかる装置を有するコンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
コンテナ内に流体を案内する最も簡易な可能な手段は、コンテナ壁部に装着された注入スタブである。流体は、液滴の形態にて細かい状態で分散された液体を含むガスである。コンテナ内への流体のこの分配は、注入スタブの下流においては作用を受けられない。流体は、コンテナの内部スペース内に均一には分配されない。例えば特許文献１などにより、流体の分配を改善した流体注入装置が知られている。この装置は、注入スタブに接合され、コンテナのほぼ全直径にわたって延在する垂直方向の通路を備える。この分配通路は、複数のガイド・プレートを有する。ガイド・プレートはそれぞれ、第１の流体の一部の流れのそれぞれを位置合わせし、この第１の流体を実質的に９０°だけ偏向させる。これにより、流体は、コンテナの左側及び右側にて、コンテナ内に案内される。同時に、残留液体の一部分を含むガスとしてガイド・プレートを去る流体からの、液体の分離が行われる。
【０００３】
ガスは、コンテナを通り流れ、接触表面に到達し、そこにおいて、ガスと残留液体とは、それらの密度差によって分離される。液体は、この接触表面にて分離され、ガスは、接触表面を通り流れる。この接触表面は、例えば編成セパレータとして作製され得る。
【０００４】
特許文献１による装置においては、ガスがコンテナ内により均一に分配されることにより、注入スタブに関する改善が見られる。しかし、液体のこの分離は、十分には行われず、液体が、接触表面の下流に配置されたコンテナの部分内に引き込まれることが判明している。
【０００５】
さらに、特許文献１による装置の下流のコンテナの断面は、ガスの流速が、断面の残りの部分においてよりも速い、それぞれの２つの領域を有することが判明している。
【０００６】
つまり、特許文献１による装置は、コンテナ壁部における従来の注入スタブに対しては改善が明らかに見られるが、コンテナ内におけるガスの非均一な分配、いわゆる不均衡分配が依然としてあり、装置の下流に位置するコンテナの部分内に液体が引き込まれるために、依然として不十分なものとなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第０６／１２２９４０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、本発明の目的は、流体のガスへの及び液体への改善された分離を行い、コンテナ内におけるガスの均一な分配を実現することが可能な、コンテナ内に流体を分配するための装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的は、コンテナの内部スペース内に流体を案内及び分配するための装置によって果たされる。この装置は、注入通路及び分配通路を備える。注入通路は、流体が注入通路から分配通路内に誘導され得るように、分配通路内に開口する。分配通路は、少なくとも１つの排出開口を有するジャケットを有する。注入通路は、分配通路のジャケット中に設置された少なくとも１つの開口を介して分配通路に連結される。したがって、この開口は、分配通路の内部スペース内において回転流が生成され得るように、開口に対して接線方向に分配通路内に流体が進入するように設置される。分配通路は、有利には、チューブ要素として作製され、このチューブ要素は、とりわけ回転対称断面を、好ましくは円形断面を有する。この開口は、とりわけチューブ要素として形成される分配通路のチューブ・ジャケットであるジャケット中に設置され、したがって、流体は、開口を介してチューブ・ジャケットに対して接線方向に流れる。
【００１０】
流体は、とりわけ、圧縮可能流体であり、典型的には、液滴の形態にてガス中に分散される液体を含むガスである。したがって、このガスは、注入通路からもたらされ、開口を通り、少なくとも１つの分配通路中に、好ましくは複数の分配通路中に送られる。分配通路は、注入通路に対して０°を上回り１８０°を下回る角度を、とりわけ注入通路に対して６０°を上回り１２０°を下回る角度を有する。ある特定の好ましい一実施例によれば、注入通路と分配通路との間の角度は、約９０°となる。
【００１１】
重要なことは、先行技術との比較において、分配通路中の開口の設置が異なることである。開口は、特に、ジャケットの上半部及び／又は下半部中に設置することが可能である。これにより、分配通路への流れが、接線方向となる。これは、一方においては、一部の流れが後の分配通路の方に分岐され得るが、他方においては、この流体が開口を通り分配通路内に接線方向に進入するという利点を有する。この点において、接線方向とは、流体が、注入通路の上部又はベースに対して最も近い分配通路のポイントにおける接線に対して実質的に平行な開口を通り流れることを意味する。流体が、分配通路中に位置する場合には、この流体は、分配通路の内方壁部によって進路を支えられる。これにより、流体は、回転状態になされ、ガス中の液体の液滴は、チューブ壁部の方向に加速され、次いでジャケットの内側部にて分離され、液体収集要素を通り出される。この点において、ガスからの液体の分離の有効性は、分配通路の内方壁部とのより強力な接触によって、高められる。したがって、液体は、その時までに分離され、コンテナ内への注入口の前で出され、したがって、ガスの主流には達しない。好ましい一実施例によれば、複数の開口が、とりわけジャケットの上半部中に設置され、とりわけ好ましい一実施例によれば、２つの開口が、ジャケットの上半部中に設置される。
【００１２】
さらに、この開口は、ガイド要素を有することが可能である。ガイド要素は、とりわけ、分配通路の壁部からスタンプ加工され、その後曲げられた、タブとして作製される。代替として、又はこれに加えて、複数のガイド要素を設けることも可能である。ガイド要素は、分配通路の内部中に突出することが可能であるが、さらに、流体注入口の方向に分配通路の外側に延在することも可能である。ガイド要素は、とりわけ、分配通路の内部スペースの方向に、及び流体流が初めに届く開口の端部にて、突出することが可能であり、流体流が最後に到達する（ｒｅｇｉｓｔｅｒ）開口の端部にて上流に配向され得る。これにより、回転流において液体の分離に対して不利な影響を与え得る境界渦が殆ど発生しなくなるように、より正確に規定された流れ方向を流体に与えるための流入通路を形成することが可能となる。さらに、ガイド要素は、分配通路を形成するチューブ要素に対して個別に溶接することも可能である。
【００１３】
有利には、注入通路自体であることが可能な、又は分配通路若しくは分配要素の壁部に配置され、分配通路若しくは分配要素の壁部中の液体排出開口に連結される、通路部材であることが可能な、液体収集要素が設けられる。ジャケットの内方壁部にて分離された液体は、液体ガイド要素により、分配要素又は分配通路のジャケットの外側に導かれ得る。液体収集要素は、少なくとも１つの穴を含むことが可能であり、この穴は、液体の排出を見越したものである。
【００１４】
事前分離要素は、液体収集要素の環境内に又は液体収集要素の上流に設置することが可能である。さらに、この液体分離は、この事前分離要素により改善され得る。事前分離要素が、スクリーン、編成材料、織成材料、又はフェルトなどの中空スペースを含む構造物として作製される場合には、液滴は、この構造物中に捕獲され、そこで合着し、液体排出開口の方向に誘導され得る。この代替として、事前分離要素は、ブロック要素として作製することが可能であり、このブロック要素に対して、流体は衝突し、強制的な偏向を被る。さらに、ブロック要素は、制限効果を有することも可能である。さらに、ブロック要素は、分離された液体が、液体排出開口に直接的に誘導されるように、設置され得る。開口の幅が変わらない状態で開口の長さが短くなるほど、回転流はより明白なものとなる。これは、比較的短い開口では、開口から排出開口までの経路長が長くなり、流体が排出開口に達するまで、回転工程の回数がより増えるためである。この開口は、とりわけスリットとして作製することが可能であり、この開口の第１のスリット端部と第２のスリット端部との間の間隔が、開口の長さとなる。この開口の第１の壁部と第２の壁部との間の間隔が、開口幅となる。この点において、第１の壁部及び第２の壁部は、第１のスリット端部と第２のスリット端部との間に延在する。
【００１５】
好ましい一実施例によれば、分配要素を分配通路に接合することが可能であり、分配通路及び分配要素は、流体が分配通路から分配要素内に誘導され得るように、排出開口を介して連結される。
【００１６】
分配要素は、ジャケットを有し、突破口が、ジャケット中に設けられ、この突破口を介して、流体がコンテナの内部スペース内に送られ得る。突破口は、ガス流が実質的にコンテナの長手方向軸の方向に生じるように、分配要素に設置される。つまり、液体から分離されたガスは、とりわけスリット様開口として設計され得る突破口を出て、コンテナの長手方向軸の方向に進むこととなる。とりわけ、分配要素は、チューブ要素として構成することが可能である。
【００１７】
分配要素のジャケットは、第１のジャケット端部及び第２のジャケット端部を有し、そのためジャケットは、第１のジャケット端部と第２のジャケット端部との間に延在する。ジャケットは、ジャケットが注入要素内に分配通路を形成するように、注入通路を通り誘導され得る。この代替として、分配要素は、分配通路を通り誘導されてよく、分配通路の内側部中に切欠部を含むことが可能である。この代替として、分配要素の第１のジャケット端部は、分配通路と接合することが可能であり、又は分配通路内に突出することが可能である。
【００１８】
突破口は、スリットとして作製することが可能であり、このスリットは、スリットの第１の端部と第２の端部との間に延在する長手方向次元を有する。第１の壁部及び第２の壁部が、スリットの第１の端部と第２の端部との間に延在する。スリットの第１の壁部と第２の壁部との間の平均間隔が、スリット幅となる。長手方向次元は、スリット幅の少なくとも２倍、好ましくは３倍、特に好ましくは少なくとも５倍の大きさであり、これにより、コンテナの断面に対して可能な限り均一なガスの分配が実現される。
【００１９】
好ましくは、分配通路中の開口の開口幅は、とりわけ突破口の長手方向次元が開口の幅よりも大きいか、又は複数の突破口が互いに隣接して設けられる場合には、突破口のスリット幅よりも大きい。
【００２０】
有利には、先述の実施例のいずれか１つによるこの装置は、分離デバイスにおいて、又は質量伝達デバイスにおいて使用される。
【００２１】
先述の態様のいずれか１つによる装置を有する質量伝達デバイスの内部スペース内に流体を分配するための方法が、以下のステップ、すなわち、分配通路及び複数の分配要素中に注入通路を介して流体を誘導するステップと、分配通路から分配要素内に流体を偏向させるステップと、分配要素の少なくとも１つの各スリット様開口のそれぞれを介して質量伝達デバイスの内部スペース内に流体を排出するステップとを含み、スリット様開口は、第１の流体の流れ方向がコンテナの長手方向軸に対して実質的に平行となるように設置される。
【００２２】
図面を参照として、本発明を以下において説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明によるコンテナの一部及び装置を示す図である。
【図２】図１による、本発明による装置の上面図である。
【図３】第２の実施例による、本発明による装置の注入装置の方向における図である。
【図４】第３の実施例による、本発明による装置の注入装置の方向における図である。
【図５】第４の実施例による、本発明による装置の平面図である。
【図６】第５の実施例による、本発明による装置の側面図である。
【図７ａ】図１による装置の断面図である。
【図７ｂ】図７ａによる装置の線Ａ−Ａに沿った断面図である。
【図８ａ】第６の実施例による、本発明による装置の断面図である。
【図８ｂ】図８ａによる装置による線Ａ−Ａに沿った断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１による本発明の第１の実施例による、コンテナ３の内部スペース４内に流体２を案内及び分配するための装置は、注入通路５及び複数の分配通路６を備える。注入通路５は、コンテナの外部にて、流体２を供給するための通路（図示せず）に連結される。この代替として、通路は、コンテナ３の内部スペース内に延在することも可能である。注入通路５は、流体が注入通路５から分配通路６内に誘導され得るように、分配通路６内に開口する。分配通路６は、少なくとも１つの排出開口１１、１２を有するジャケット１０を有する。注入通路５は、分配通路６のジャケット１０中に設置された少なくとも１つの開口８を介して、分配通路６に連結される。分配通路６は、コンテナ内に流体を分配するための役割を果たす。流体は、注入通路５を過ぎ開口８を通り分配通路６内に移動する。分配通路６はそれぞれ、少なくとも１つのかかる開口８を含む。一般的には、この流体は、中に液体が液滴の形態で分散されたガスである。開口８は、分配通路６の内部スペース内において回転流が生成され得るように、開口に対して接線方向に分配通路内へと流体が進入するように、設置される。この流体は、コンテナ軸及び中央に配置された注入通路５の長手方向軸を含む平面に対して対称的に図１において配置される排出開口１１、１２まで、分配通路６の内部内を流れる。排出開口１１、１２は、分配通路６のジャケット１０中の突破口１５として作製される。
【００２５】
分配通路６は、ヘッド端部１８とフット端部１９とを有し、これらは、流体２が排出開口１１、１２からのみ出ることが可能となるように、少なくとも部分的に閉鎖される。
【００２６】
図１は、参照符号を伴う分配通路に対して平行に延在する複数の分配通路６を示す。これらの分配通路６は、長さにおいて互いに異なり、さらに、異なる直径を有することも可能であり、そのことが図３において示される。コンテナ内におけるこれらの分配通路の配置は、コンテナの断面の可能な限り広い部分が、分配通路６によって覆われるようになされる。
【００２７】
図２は、図１による、本発明による装置の上面図である。図２は、分配通路６の上半部中に位置する開口８の配置を示す。さらに、分配通路のジャケットは、対応する排出開口１１、１２を含む。垂直方向の通路６は、図２によれば、互いに対して隣接して位置し、すなわち、隣り合う分配通路間には、隙間は存在しない。代替の実施例によれば、隣り合う分配通路間に、隙間が与えられてもよい。図３は、第２の実施例による、本発明による装置の注入通路の方向における図を示す。注入通路５は、円筒状断面を有する。注入通路６の直径は、中空スペース内の流体が分配通路の上方及び下方を流れることが可能となるように、分配通路の直径よりも大きい。これにより、流体が全ての分配通路に届くようになる。第２の実施例は、分配通路６の直径がそれぞれ異なる点において、第１の実施例と異なるに過ぎない。さらに、開口８は、ジャケット１０の下半部中に配置される。
【００２８】
図４は、第３の実施例による、本発明による装置の注入通路の方向における図である。図３とは異なり、注入通路５は、箱型形状である。さらに、開口８は、ジャケット１０の下半部中に配置される。さらに、図には示さないが、ジャケット１０の上方及び下方に開口８を設置することが可能である。
【００２９】
図５は、第４の実施例による、本発明による装置の平面図を示す。先述の実施例とは異なり、複数の排出開口１１、１２が、各分配通路６の各側部上に配置される。これらの排出開口は、当然ながら、異なる配置とすることが可能であり、例えば、互いに偏移させて配置することが可能であり、また、図には示さないが、ジャケット１０の上側が穿孔された金属シートの態様で形成されるように、穴として作製することも可能である。さらに、排出開口は、互いに対して平行に配置されなくともよい。さらに、各排出開口の長さ及び／又は幅は、様々であることが可能である。
【００３０】
図６は、第５の実施例による、本発明による装置の側面図である。分配通路は、この側面図においては断面の形態で示される。注入通路５は、概略的にのみ示され、分配通路６の開口８が見えるように、分配通路の領域において破断されている。分配通路６は、互いに対して偏移させて配置され、すなわち、異なる高さに配置される。注入開口２０に最も近い分配通路が、最も低い位置を占め、それに続く各分配通路６は、前の分配通路よりも高い位置を占める。この配置は、開口８がジャケット１０の上半部中に設置される場合に有利である。この場合には、これらの開口のそれぞれに向かう流体の流れは、妨げを受けない。
【００３１】
図７ａは、図１による装置の断面図を示す。注入通路５と分配通路６の中の１つとの両方が、断面において示されている。この断面図は、開口８が断面の前方に位置し、したがって見ることができないように、配置される。流体２の流れの程度が、図７ａにおいて示される。流体２は、図７ｂに図示される態様で開口８を通り進み、ジャケット１０により偏向されて、回転流が生じる。さらに、この回転流は、軸方向成分を有し、それにより、流体は、開口８から始まり、排出開口１１、１２の方向に誘導される。液体の一部分は、この回転移動に従うことができず、ジャケット１０の内方壁部２７に付着する。この液体は、液体収集要素１３内に開口した液体排出開口２１まで内方壁部に沿って流れる。さらに、この液体収集要素は、注入通路５内に設置することも可能である。液体収集要素１３は、ジャケットの外側部１７に設置される。
【００３２】
さらに、事前分離要素２９が、液体収集要素１３の上流に設置され得る。この事前分離要素は、とりわけ、分配通路６中に設置することが可能である。図７ａに図示される実施例によれば、この事前分離要素は、チューブ要素９の断面の少なくとも一部分にわたって延在する、スクリーン、編成材料、織成材料、又はフェルト様構造物などの、中空スペースを含む構造物である。図７ｂは、図７ａによる装置の線Ａ−Ａに沿った断面図を示す。開口８が、断面において示される。この開口は、分配通路６の上半部中に位置する。この開口は、注入通路５の上部２４に対して最も近くに配設された分配通路６のポイント２２に可能な限り近くに設置される。したがって、流体２の流れ方向は、この位置において、この図においては水平である接線方向に実質的に対応する。この理由により、この流体は、開口８に対して接線方向に分配通路６内に進入する。さらに、開口８は、ガイド要素２８を有することが可能である。このガイド要素２８は、図７ｂに図示される。ガイド要素２８は、とりわけタブとして作製され得る。ガイド要素２８は、開口８を作製するためにチューブ要素９から切り出される又はスタンプ加工されるチューブ要素９の壁部部分から形成される。したがって、この壁部部分は、タブが形成されるように、３つの部分のみにて切り込まれる。タブは、開口８が得られるように、第４の辺を中心として曲げられる。
【００３３】
図８ａは、第６の実施例による、本発明による装置の断面図を示す。図８ａは、注入通路５内に設置された分配通路６を示す。この分配通路６は、注入通路５の外部にかなりの度合いに延在する分配要素７に合体する。分配要素７は、少なくとも１つの突破口１５を含むジャケット１４を有する。
【００３４】
同様に、分配通路は、ヘッド端部１８及びフット端部１９を含むジャケット１０を有する。ヘッド端部１８は、この場合には、排出開口２１を含み、フット端部１９は、排出開口３１を含む。したがって、分配要素７の直径は、分配通路６の直径よりも小さい。これにより、各排出開口２１、３１はそれぞれ、リング形状ギャップとして作製されることとなる。さらに、図示されないが、排出開口２１、３１は、注入通路の側壁部に設置されることも可能である。
【００３５】
排出開口２１、３１が、注入通路５内に設置される場合には、ジャケット１０の内方壁部にて分離されたガス中の液体の少なくとも幾分かが、この排出開口２１、３１を通り注入通路内に戻ることが可能となるという追加の利点がもたらされる。したがって、注入通路５は、液体収集要素の機能を引き継ぐ。
【００３６】
図８ｂは、図８ａによる装置の線Ａ−Ａに沿った断面図を示す。さらに、流体流の程度が、図８ｂに図示される。破線は、液体の流れを示す。この図から、液体は、ガス流に比べて容易には回転移動に従うことができないことが、明らかである。したがって、液体は、リング・ギャップを介して排出され、注入通路５のベース２５まで移動する。
【符号の説明】
【００３７】
１  装置
２  流体
３  コンテナ
４  内部スペース
５  注入通路
６  分配通路
７  分配要素
８  開口
９  チューブ要素
１０  ジャケット
１１  排出開口
１２  排出開口
１３  液体収集要素
１４  ジャケット
１５  突破口
１６  分配通路
１７  外側部
１８  ヘッド端部
１９  フット端部
２０  注入開口
２１  液体排出開口
２２  ポイント
２４  上部
２５  ベース
２７  内方壁部
２８  ガイド要素
２９  事前分離要素
３１  排出開口
【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】
2011110551.tif 000007
【図６】
2011110551.tif 000008
【図７ａ】
2011110551.tif 000009
【図７ｂ】
2011110551.tif 000010
【図８ａ】
2011110551.tif 000011
【図８ｂ】
2011110551.tif 000012