(57)【要約】【課題】内管が加熱されたときに、内管の中心軸が外管の中心軸からずれるのを抑制することができる真空断熱容器を提供する。【解決手段】底を有する外管２と、外管２の内側において、中心軸が外管２の中心軸と一致するように配置され、底を有する内管３と、を備え、外管２および内管３は中心軸が水平方向になるように配置され、外管２と内管３とは底と反対側の開口端同士で接合され、外管２と内管３との間には減圧された密閉空間８が形成されている真空断熱容器１であって、内管３を外管２に支持させるための荷重受け部７をさらに備え、荷重受け部７の鉛直方向における位置が、外管２の中心軸の位置と一致している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
底を有する外管と、前記外管の内側において、中心軸が前記外管の中心軸と一致するように配置され、底を有する内管と、を備え、前記外管および前記内管は中心軸が水平方向になるように配置され、前記外管と前記内管とは底と反対側の開口端同士で接合され、前記外管と前記内管との間には減圧された密閉空間が形成されている真空断熱容器であって、
前記内管を前記外管に支持させるための荷重受け部をさらに備え、
前記荷重受け部の鉛直方向における位置が、前記外管の中心軸の位置と一致している、真空断熱容器。
【請求項２】
前記荷重受け部は、前記内管の外周において突出する第１突出部と、前記外管の内周において突出し、前記第１突出部を介して前記内管の荷重を受ける第２突出部と、を有する、請求項１に記載の真空断熱容器。
【請求項３】
前記第１突出部は、前記内管の外周の両側において水平に突出し、
前記第２突出部は、前記第１突出部と鉛直方向で対向するように、前記外管の内周の両側において水平に突出し、
前記第１突出部と前記第２突出部との間には、前記外管及び前記内管よりも熱伝導率の低い材質で形成された挿入部材が挿入され、
前記第２突出部は、前記第１突出部及び前記挿入部材を介して前記内管の荷重を受けている、請求項２に記載の真空断熱容器。
【請求項４】
前記第１突出部は、円柱状の部材で、前記内管の外周の底部において軸方向に突出し、
前記第２突出部は、円筒状の部材で、前記外管の内周の底部において軸方向に突出し、
前記第２突出部の筒穴には、前記第１突出部が摺動可能に嵌合している、請求項２に記載の真空断熱容器。
【請求項５】
前記第１突出部は、板状の部材で、前記内管の外周の底部において主面が水平になるように軸方向に突出し、
前記第２突出部は、前記外管の内周の底部において、主面が前記第１突出部の主面と対向して接触するように軸方向に突出している、請求項２に記載の真空断熱容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空断熱容器に関する。
【背景技術】
【０００２】
底を有する内管が、同じく底を有する外管の内側に配置され、内管と外管との間に真空空間が形成された真空断熱容器が知られている。特許文献１には、上記真空断熱容器において、金属製の内管と金属製の外管が開口部において一体的につながっている真空断熱容器が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２１９１２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図１０は、本発明が解決しようとする課題にかかる真空断熱容器の一例について説明する模式図である。図１１は、図１０におけるＸＩ−ＸＩ線に沿う断面図である。なお、これらの図に示した右手系ｘｙｚ座標は、構成要素の位置関係を説明するための便宜的なものである。
【０００５】
図１０及び図１１に示すように、真空断熱容器５０１は、底を有する外管５０２及び内管５０３を備えている。また、外管５０２及び内管５０３における、底と軸方向の反対側の端部は開口している。外管５０２及び内管５０３の材質はステンレス鋼などの金属である。内管５０３は、外管５０２の内側において、中心軸が外管５０２の中心軸と一致するように配置されている。また、外管５０２および内管５０３は中心軸が水平方向になるように配置されている。内管５０３の内側は加熱空間５１３である。外管５０２と内管５０３とは、底とは反対側にある開口端において、環状の接合部５０３ｅを介して接合され、外管５０２と内管５０３との間には減圧された密閉空間５０８が形成されている。これにより、内管５０３から外管５０２へ熱が伝わるのを妨げられる。内管５０３における鉛直下方の位置の下側には、内管５０３の荷重や加熱空間５１３に収容されている被加熱物などの荷重を支えるための土台５１０が配置されている。土台５１０は、外管５０２及び内管５０３よりも熱伝導率の低い素材、例えば耐熱レンガで形成されている。
【０００６】
図１２は、加熱空間５１３において加熱が行われたときの真空断熱容器５０１の状態について示す模式図である。図１２に示すように、加熱空間５１３において加熱が行われると、内管５０３は加熱されて径方向（矢印Ａ５１）及び軸方向（矢印Ｂ５１）に熱膨張する。一方、外管５０２は、減圧された密閉空間５０８により内管５０３から断熱されているので、内管５０３が加熱されたときにほとんど熱膨張しない。また、真空断熱容器５０１では、内管５０３の鉛直方向下側の部分は土台５１０によって固定されているので、内管５０３は、加熱されたときに、土台５１０に支持されている位置よりも鉛直方向上方（矢印Ａ５１）に向かって熱膨張する。よって、内管５０３と外管５０２との距離は、専ら鉛直方向上側において近づく。すなわち、内管５０３の中心軸Ｌ２は、外管５０２の中心軸Ｌ１に対して鉛直方向上方にずれる。このため、内管５０３が高温（例えば１０００℃）に加熱されて内管５０３と外管５０２との温度差が大きくなった場合には、専ら、接合部５０３ｅの鉛直方向上側にある部分５０３ｅＡに、内管５０３の熱膨張による変形の歪みが集中する。このようなことから、真空断熱容器５０１を繰り返し使用した場合に、接合部５０３ｅの鉛直上側にある部分５０３ｅＡが繰り返し歪むことによって破損するおそれがあった。
【０００７】
本発明は、以上の背景に鑑みなされたものであり、内管が加熱されたときに、内管の中心軸が外管の中心軸からずれるのを抑制することができる真空断熱容器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、底を有する外管と、前記外管の内側において、中心軸が前記外管の中心軸と一致するように配置され、底を有する内管と、を備え、前記外管および前記内管は中心軸が水平方向になるように配置され、前記外管と前記内管とは底と反対側の開口端同士で接合され、前記外管と前記内管との間には減圧された密閉空間が形成されている真空断熱容器であって、前記内管を前記外管に支持させるための荷重受け部をさらに備え、前記荷重受け部の鉛直方向における位置が、前記外管の中心軸の位置と一致しているものである。
【０００９】
内管の内部が加熱されると、内管は径方向及び軸方向に熱膨張する。一方、外管は、減圧された密閉空間により内管から断熱されているので、内管の内部が加熱されたときにもほとんど熱膨張しない。荷重受け部の鉛直方向における位置は、外管の中心軸の位置と一致している。すなわち、内管は、鉛直方向における位置が外管の中心軸と同じである荷重受け部により外管に支持されている。このため、内管が加熱されたときに、内管の中心軸は外管の中心軸と一致したまま維持される。加熱されたときに、内管は、荷重受け部を熱膨張の中心として鉛直方向の上方及び下方に均等に熱膨張するので、内管の中心軸が、外管の中心軸に対してずれるのを抑制することができる。
【００１０】
さらに、前記荷重受け部は、前記内管の外周において突出する第１突出部と、前記外管の内周において突出し、前記第１突出部を介して前記内管の荷重を受ける第２突出部と、を有していてもよい。第１突出部及び第２突出部を有する荷重受け部は、鉛直方向における位置が、外管の中心軸の位置と一致している。第２突出部が第１突出部を介して内管の荷重を受けることにより、内管は、加熱されたときに、荷重受け部を熱膨張中心として鉛直方向の上方と下方に均等に熱膨張する。これにより、内管が加熱されたときに、内管の中心軸が外管の中心軸からずれるのを抑制することができる。
【００１１】
さらに、前記第１突出部は、前記内管の外周の両側において水平に突出し、前記第２突出部は、前記第１突出部と鉛直方向で対向するように、前記外管の内周の両側において水平に突出し、前記第１突出部と前記第２突出部との間には、前記外管及び前記内管よりも熱伝導率の低い材質で形成された挿入部材が挿入され、前記第２突出部は、前記第１突出部及び前記挿入部材を介して前記内管の荷重を受けていてもよい。第１突出部及び第２突出部を有する荷重受け部は、鉛直方向における位置が、外管の中心軸の位置と一致している。第２突出部が第１突出部を介して内管の荷重を受けることにより、内管は、加熱されたときに、荷重受け部を熱膨張中心として鉛直方向の上方と下方に均等に熱膨張する。これにより、内管が加熱されたときに、内管の中心軸が外管の中心軸からずれるのを抑制することができる。また、第１突出部と第２突出部との間に外管及び内管よりも熱伝導率の低い材質で形成された挿入部材が挿入されていることで、荷重受け部を介して内管から外管に熱が伝わるのを抑制することができる。
【００１２】
さらに、前記第１突出部は、円柱状の部材で、前記内管の外周の底部において軸方向に突出し、前記第２突出部は、円筒状の部材で、前記外管の内周の底部において軸方向に突出し、前記第２突出部の筒穴には、前記第１突出部が摺動可能に嵌合していてもよい。第１突出部及び第２突出部を有する荷重受け部は、鉛直方向における位置が、外管の中心軸の位置と一致している。第２突出部の筒穴に第１突出部を嵌合させることで、第２突出部が第１突出部を介して内管の荷重を受けることができる。第２突出部が第１突出部を介して内管の荷重を受けることにより、内管は、加熱されたときに、荷重受け部を熱膨張中心として鉛直方向の上方と下方に均等に熱膨張する。これにより、内管が加熱されたときに、内管の中心軸が外管の中心軸からずれるのを抑制することができる。
【００１３】
さらに、前記第１突出部は、板状の部材で、前記内管の外周の底部において主面が水平になるように軸方向に突出し、前記第２突出部は、前記外管の内周の底部において、主面が前記第１突出部の主面と対向して接触するように軸方向に突出していてもよい。第１突出部及び第２突出部を有する荷重受け部は、鉛直方向における位置が、外管の中心軸の位置と一致している。第２突出部の主面と第１突出部の主面とを接触させることで、第２突出部が第１突出部を介して内管の荷重を受けることができる。第２突出部が第１突出部を介して内管の荷重を受けることにより、内管は、加熱されたときに、荷重受け部を熱膨張中心として鉛直方向の上方と下方に均等に熱膨張する。これにより、内管が加熱されたときに、内管の中心軸が外管の中心軸からずれるのを抑制することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、内管が加熱されたときに、内管の中心軸が外管の中心軸からずれるのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施の形態１にかかる真空断熱容器の構成について説明する模式図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。
【図３】実施の形態１にかかる真空断熱容器の加熱空間において加熱が行われる前後の真空断熱容器の状態について示す模式図である。
【図４】実施の形態２にかかる真空断熱容器の構成について説明する模式図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。
【図６】実施の形態２にかかる真空断熱容器の加熱空間において加熱が行われる前後の真空断熱容器の状態について示す模式図である。
【図７】実施の形態３にかかる真空断熱容器の構成について説明する模式図である。
【図８】図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う断面図である。
【図９】実施の形態３にかかる真空断熱容器における荷重受け部の変形例について示す模式図である。
【図１０】本発明が解決しようとする課題にかかる真空断熱容器の一例について説明する模式図である。
【図１１】図１０におけるＸＩ−ＸＩ線に沿う断面図である。
【図１２】加熱空間において加熱が行われたときの本発明が解決しようとする課題にかかる真空断熱容器の状態について示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。
【００１７】
実施の形態１
以下、図面を参照して本発明の実施の形態１について説明する。
まず、図１及び図２を参照して本実施の形態にかかる真空断熱容器１の構成について説明する。
図１は、真空断熱容器１の構成について説明する模式図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。図１及び図２に示すように、真空断熱容器１は、底を有する外管２と、外管２の内側に配置され、底を有する内管３と、を備えている。
【００１８】
内管３は、外管２の内側において、中心軸が外管２の中心軸Ｌ１と一致するように配置されている。また、外管２及び内管３は、中心軸が水平方向になるように配置されている。内管３の内側は加熱空間１３である。外管２及び内管３の材質は、例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６Ｌなど）や鉄鋼である。外管２と内管３とは、開口端において環状の接合部３ｅを介して接合されている。これにより、外管２と内管３との間には減圧された密閉空間８が形成される。外管２及び内管３と接合部３ｅとの接合は、例えば溶接によってなされる。
【００１９】
荷重受け部７は、第１突出部７ａと、第２突出部７ｂと、を有する。荷重受け部７の鉛直方向における位置は、外管２の中心軸Ｌ１の位置と一致している。第１突出部７ａは、内管３の外周の両側において水平に突出している。第２突出部７ｂは、第１突出部７ａと鉛直方向で対向するように、外管２の内周の両側において水平に突出している。第１突出部７ａ及び第２突出部７ｂは軸方向に延在している。第１突出部７ａと第２突出部７ｂとの間には、外管２及び内管３よりも熱伝導率の低い材質で形成された挿入部材６が挿入されている。挿入部材６は、例えば、セラミックスで形成されている。これにより、外管２の内周に設けられた第２突出部７ｂは、内管３の外周に設けられた第１突出部７ａ及び挿入部材６を介して内管３の荷重を受ける。このように、内管３は、荷重受け部７により外管２に支持されている。
【００２０】
なお、図１において、第１突出部７ａ及び第２突出部７ｂは、開口側の端部から底側の端部に亘って軸方向に延在しているが、これに限るものではなく、軸方向に沿って開口側の端部から底側の端部に至る経路の一部分に延在するものであってもよい。また、第１突出部７ａ及び第２突出部７ｂは、例えば、内管３及び外管２の一端と他端の２箇所、といった具合に、軸方向において複数に分割して設けられていてもよい。
【００２１】
次に、加熱空間１３において加熱が行われる前後の真空断熱容器１の状態について説明する。
図３は、加熱空間１３において加熱が行われる前後の真空断熱容器１の状態について示す模式図である。図３において、上段には加熱空間１３において加熱が行われる前の状態（非加熱状態）、下段には加熱空間１３において加熱が行われている状態（加熱状態）の真空断熱容器１を示す。
【００２２】
図３に示すように、加熱空間１３において加熱が行われると、内管３は加熱されて径方向（矢印Ａ１、Ａ２）及び軸方向（矢印Ｂ１）に熱膨張する。一方、外管２は、減圧された密閉空間８により内管３から断熱されているので、内管３が加熱されたときにほとんど熱膨張しない。
【００２３】
上述したように、荷重受け部７の鉛直方向における位置は、外管２の中心軸Ｌ１の位置と一致している。すなわち、内管３は、外管２の中心軸Ｌ１と鉛直方向における位置が同じである荷重受け部７により外管２に支持されている。このため、内管３が加熱されたときに、内管３の中心軸は外管２の中心軸Ｌ１と一致したまま維持される。よって、内管３は、加熱されたときに、荷重受け部７を熱膨張の中心として鉛直方向の上方（矢印Ａ１）及び下方（矢印Ａ２）に均等に熱膨張する。これにより、内管３の熱膨張による変形の歪みが接合部３ｅにおける特定の箇所に集中するのを抑制することができ、真空断熱容器１を繰り返し使用した場合にも、接合部３ｅが破損するのを抑制することができる。
【００２４】
以上より、本実施の形態にかかる真空断熱容器１によれば、加熱されたときに、内管３は、荷重受け部７を熱膨張の中心として鉛直方向の上方及び下方に均等に熱膨張するので、内管３の中心軸が、外管２の中心軸Ｌ１に対してずれるのを抑制することができる。
【００２５】
実施の形態２
以下、図面を参照して本発明の実施の形態２について説明する。
まず、図４及び図５を参照して本実施の形態にかかる真空断熱容器１０１の概略構成について説明する。
【００２６】
図４は、真空断熱容器１０１の構成について説明する模式図である。図５は、図４のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。図４及び図５に示すように、真空断熱容器１０１は、底を有する外管１０２と、外管１０２の内側に配置され、底を有する内管１０３と、を備えている。
【００２７】
真空断熱容器１０１の基本的な構造は、図１及び図２を用いて説明した実施の形態１にかかる真空断熱容器１の構造と同じである。すなわち、内管１０３は、外管１０２の内側において、中心軸が外管１０２の中心軸Ｌ１と一致するように配置され、外管１０２及び内管１０３は、中心軸が水平方向になるように配置されている。外管１０２及び内管１０３の材質は、例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６Ｌなど）や鉄鋼である。外管１０２と内管１０３とは、開口端において環状の接合部１０３ｅを介して接合され、外管１０２と内管１０３との間には減圧された密閉空間１０８が形成される。
【００２８】
真空断熱容器１０１は、実施の形態１にかかる真空断熱容器１に対して、荷重受け部の構造及び配置が異なる。荷重受け部１０７は、第１突出部１０７ａと、第２突出部１０７ｂと、を有する。荷重受け部１０７の鉛直方向における位置は、外管１０２の中心軸Ｌ１の位置と一致している。第１突出部１０７ａは、円柱状の部材で、内管１０３の外周の底部において軸方向に突出している。第２突出部１０７ｂは、円筒状の部材で、外管１０２の内周の底部において軸方向に突出し、筒穴に第１突出部１０７ａが摺動可能に嵌合している。内管１０３の外周における底部に設けられた第１突出部１０７ａが外管１０２の内周における底部に設けられた第２突出部１０７ｂの筒穴に嵌合していることで、第２突出部１０７ｂは、第１突出部１０７ａを介して内管１０３の荷重を受ける。
【００２９】
次に、加熱空間１１３において加熱が行われる前後の真空断熱容器１０１の状態について説明する。
図６は、加熱空間１１３において加熱が行われる前後の真空断熱容器１０１の状態について示す模式図である。図６において、上段には加熱空間１１３において加熱が行われる前の状態（非加熱状態）、下段には加熱空間１１３において加熱が行われている状態（加熱状態）の真空断熱容器１０１を示す。
【００３０】
図６に示すように、加熱空間１１３において加熱が行われると、内管１０３は加熱されて径方向（矢印Ａ１１、Ａ１２）及び軸方向（矢印Ｂ１１）に熱膨張する。一方、外管１０２は、減圧された密閉空間１０８により内管１０３から断熱されているので、内管１０３が加熱されたときにほとんど熱膨張しない。
【００３１】
上述したように、荷重受け部１０７の鉛直方向における位置は、外管１０２の中心軸Ｌ１の位置と一致している。すなわち、内管１０３は、鉛直方向における位置が外管１０２の中心軸Ｌ１と同じである荷重受け部１０７により外管１０２に支持されている。このため、内管１０３が加熱されたときに、内管１０３の中心軸は外管１０２の中心軸Ｌ１と一致したまま維持される。よって、内管１０３は、加熱されたときに、荷重受け部１０７を熱膨張の中心として鉛直方向の上方（矢印Ａ１１）及び下方（矢印Ａ１２）に均等に熱膨張する。これにより、内管１０３の熱膨張による変形の歪みが接合部１０３ｅにおける特定の箇所に集中するのを抑制することができ、真空断熱容器１０１を繰り返し使用した場合にも、接合部１０３ｅが破損するのを抑制することができる。
【００３２】
以上より、本実施の形態にかかる真空断熱容器１０１によれば、加熱されたときに、内管１０３は、荷重受け部１０７を熱膨張の中心として鉛直方向の上方及び下方に均等に熱膨張するので、内管１０３の中心軸が、外管１０２の中心軸Ｌ１に対してずれるのを抑制することができる。
【００３３】
実施の形態３
以下、図面を参照して本発明の実施の形態３について説明する。
まず、図７及び図８を参照して本実施の形態にかかる真空断熱容器２０１の概略構成について説明する。
【００３４】
図７は、真空断熱容器２０１の構成について説明する模式図である。図８は、図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う断面図である。図７及び図８に示すように、真空断熱容器２０１は、底を有する外管２０２と、外管２０２の内側に配置され、底を有する内管２０３と、を備えている。
【００３５】
真空断熱容器２０１の基本的な構造は、図４及び図５を用いて説明した実施の形態２にかかる真空断熱容器１０１の構造と同じである。すなわち、内管２０３は、外管２０２の内側において、中心軸が外管２０２の中心軸Ｌ１と一致するように配置され、外管２０２及び内管２０３は、中心軸が水平方向になるように配置されている。外管２０２及び内管２０３の材質は、例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６Ｌなど）や鉄鋼である。外管２０２と内管２０３とは、開口端において環状の接合部２０３ｅを介して接合され、外管２０２と内管２０３との間には減圧された密閉空間２０８が形成される。
【００３６】
真空断熱容器２０１は、実施の形態２にかかる真空断熱容器１０１に対して、荷重受け部の構造のみが異なる。荷重受け部２０７は、第１突出部２０７ａと、第２突出部２０７ｂと、を有する。荷重受け部２０７の鉛直方向における位置は、外管２０２の中心軸Ｌ１の位置と一致している。真空断熱容器２０１における荷重受け部の配置は、真空断熱容器１０１の荷重受け部の配置と同じである。すなわち、第１突出部２０７ａは、板状の部材で、内管２０３の外周の底部において主面が水平になるように軸方向に突出している。第２突出部２０７ｂは、外管２０２の内周の底部において、主面が第１突出部２０７ａの主面と対向して接触するように軸方向に突出している。これにより、第２突出部２０７ｂは、第１突出部２０７ａを介して内管２０３の荷重を受ける。
【００３７】
内管２０３は、鉛直方向における位置が外管２０２の中心軸Ｌ１と同じである荷重受け部２０７により外管２０２に支持されている。このため、内管２０３が加熱されたときに、内管２０３の中心軸は外管２０２の中心軸Ｌ１と一致したまま維持される。これにより、加熱されたときに、内管２０３は、荷重受け部２０７を熱膨張の中心として鉛直方向の上方及び下方に均等に熱膨張するので、内管２０３の中心軸が、外管２０２の中心軸Ｌ１に対してずれるのを抑制することができる。
【００３８】
［変形例１］
図９は、真空断熱容器２０１における荷重受け部２０７の変形例について示す模式図である。図９に示すように、荷重受け部２０７は、第１突出部２０７ａＡと、第２突出部２０７ｂＡと、を有する。第１突出部２０７ａＡは、円柱状の部材で、内管２０３の外周の底部において軸方向に突出している。第２突出部２０７ｂＡは、Ｕ字状の部材で、外管２０２の内周の底部において軸方向に突出し、曲率部分で第１突出部２０７ａＡを支える。これにより、第２突出部２０７ｂＡは、第１突出部２０７ａＡを介して内管２０３の荷重を受ける。
【００３９】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００４０】
１、１０１、２０１  真空断熱容器
２、１０２、２０２  外管
３、１０３、２０３  内管
３ｅ、１０３ｅ、２０３ｅ  接合部
６  挿入部材
７、１０７、２０７  荷重受け部
７ａ、１０７ａ、２０７ａ、２０７ａＡ  第１突出部
７ｂ，１０７ｂ、２０７ｂ、２０７ｂＡ  第２突出部
８、１０８、２０８  密閉空間
１３、１１３  加熱空間
【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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