(57)【要約】【課題】簡単な構造で耐久性を向上し得る摩耗粉の監視装置を提供する。【解決手段】摩耗粉の監視装置は、潤滑油配管２０に装着されるケース２５と、ケース２５に装着される第１の電極板２６と第２の電極板２７とを有し、第１の電極板２６の先端部２６ａと第２の電極板２７の先端部２７ａとの間には、油通過隙間３０が形成される。ケース２５内には、潤滑油から離隔して永久磁石３３が配置されており、第１の電極板２６と第２の電極板２７とに油通過隙間３０を横断する磁路が形成される。潤滑油に混入した磁性体粉が油通過隙間３０に取り込まれて、第１の電極板２６と第２の電極板２７とが電気的に接続され、磁性体粉が潤滑油に混入したことが検出される。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
潤滑油を案内する潤滑油配管に装着され、機械部品から剥離して潤滑油に混入した磁性体粉を検出する摩耗粉の監視装置であって、
前記潤滑油配管に装着されるケースと、
前記潤滑油配管内に突出する第１の先端部が設けられ、前記ケースに装着される第１の電極板と、
前記第１の先端部との間で油通過隙間を形成する第２の先端部が設けられ、前記ケースに装着される第２の電極板と、
前記ケース内に潤滑油から隔離して組み込まれ、前記第１の電極板と前記第２の電極板とに前記油通過隙間を横断する磁路を形成する永久磁石と、
前記第１の先端部と前記第２の先端部とが磁性体粉を介して電気的に接続されたときに検出信号を出力するように、前記第１の電極板と前記第２の電極板とに設けられた信号線と、
を有する摩耗粉の監視装置。
【請求項２】
請求項１記載の摩耗粉の監視装置において、前記第１の先端部と前記第２の先端部の少なくともいずれか一方は、前記油通過隙間に向けて潤滑油を案内する誘導部を有する、摩耗粉の監視装置。
【請求項３】
請求項２記載の摩耗粉の監視装置において、前記油通過隙間は、前記潤滑油の流れ方向に対して平行に形成され、前記誘導部は、前記第１の先端部と前記第２の先端部の両方に形成され前記潤滑油の流れ方向の上流側に向けて漸次離れる方向に傾斜する摩耗粉の監視装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の摩耗粉の監視装置において、前記潤滑油配管は潤滑油容器に収容された潤滑油を転動体が組み込まれた軸受に潤滑油を供給する上流側部と、前記軸受を通過した潤滑油を前記潤滑油容器に戻す下流側部とを有し、前記ケースは前記下流側部に設けられる、摩耗粉の監視装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作動機構から剥離して潤滑油に混入した鉄粉等の摩耗粉を検出する摩耗粉の監視装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
滑り接触したり回転接触したりする可動部を備えた作動機構には、接触部の摩耗を防止したり、作動機構から発生する熱を冷やしたりするために、潤滑油が供給される。金属製の可動部が摩耗して鉄粉等の摩耗粉が剥離すると、摩耗粉は潤滑油に混入し、摩耗粉が混入した潤滑油が可動部に循環供給され、可動部やシール部などをさらに摩耗させる。
【０００３】
例えば、金属製または樹脂製の板材を圧延ロールにより所定の厚みの製品を製造するための圧延装置においては、圧延ロールを回転自在に支持するための軸受が用いられる。軸受は、圧延ロールの回転軸に装着される内側軌道輪と、軸受ハウジングに固定される外側軌道輪と、両方の軌道輪の間に装着される複数の転動体とを有している。玉軸受は転動体としてボールを用いた転がり軸受であり、ころ軸受は転動体として円筒ころを用いた転がり軸受であり、円錐ころ軸受は転動体として円錐ころを用いた転がり軸受である。いずれのタイプの軸受においても、可動部である内外の軌道輪と転動体との潤滑および冷却を行うために潤滑油が軸受に供給される。
【０００４】
軸受を構成する転動体等が損耗して摩耗粉が剥離すると、摩耗粉は潤滑油に混入し、摩耗粉が混入した潤滑油が軸受に循環供給されると、転動体等をさらに摩耗させる。そして、回転軸などに亀裂が生じ、圧延ロールの交換作業が生じる。潤滑油に混入した摩耗粉を早期発見するため、監視作業が必要になる。定期的な監視作業では、摩耗粉の見落としの可能性があるため、摩耗粉の常時監視が必要である。
【０００５】
特許文献１には、機械の作動機構部において発生した摩耗鉄粉による潤滑油の汚濁を検知する方法が記載されている。特許文献２には、ヘリコプター用トランスミッション潤滑油系統に含まれるアルミニウム、銅等の非磁性の異物を検出する異物検出装置が記載されている。特許文献３には、転がり軸受から発生して潤滑油に含まれた摩耗粉等の異物を検出するための転がり軸受の異常検知装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−２８０１８０号公報
【特許文献２】特開平９−３０４３５３号公報
【特許文献３】特開２０１７−３２１１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載される鉄粉汚濁の検出方法においては、磁石が絶縁体を介して収容される筒形の金属ケースを有し、ケースはケースの端面と磁石の磁極面を潤滑油に露出させて潤滑油配管に取り付けられている。永久磁石の磁極面を潤滑油に露出させると、潤滑油の温度が永久磁石に伝達され、磁力が経年変化により低下することが避けられない。また、磁石を電磁石とすると、電磁石に給電するためのケーブルと、ケースの端面と磁極面との間に鉄粉堆積物が堆積したときに信号を出力する信号線とを設ける必要があり、汚濁検出装置が複雑となる。
【０００８】
特許文献２に記載される異物検出装置は、潤滑油の流れに直角に管体に間隔を隔てて取り付けられる２本の棒状電極を有し、それぞれの棒状電極に電極板が取り付けられ、電極板の相対向する面に設けられた突起の間に高圧の交流電圧を印加する電源回路を有している。異物が突起の間の距離を縮めて、突起の間に放電が生じると、棒状電極の間に流れる電流により異物が検出される。突起の間に放電を生じさせる異物は、潤滑油に流される可能性があり、異物を検出する電流は一時的にしか検出できない。また、突起の間の放電を生じさせる異物の大きさの最適値を設定するためには、突起の間の距離や潤滑油の種類などを考慮しなければならず、異物を検出するための設定が難しい。
【０００９】
特許文献３に記載される異常検知装置においては、転がり軸受の外輪に固定されたシールリングには、異物の通過を阻止し潤滑油を貫通させる複数の貫通穴が設けられ、シールリングの内側に異物を補足するようにしている。補足された異物を検知するために永久磁石がシールリングの内面に取り付けられている。このように、シールリングに永久磁石を取り付けると、永久磁石は潤滑油にさらされる。このため、潤滑油の温度が永久磁石に伝達され、磁力が経年変化により低下することが避けられない。
【００１０】
本発明の目的は、簡単な磁気回路を構成した構造で耐久性を向上し得る摩耗粉の監視装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の摩耗粉の監視装置は、潤滑油を案内する潤滑油配管に装着され、機械部品から剥離して潤滑油に混入した磁性体粉を検出する摩耗粉の監視装置であって、前記潤滑油配管に装着されるケースと、前記潤滑油配管内に突出する第１の先端部が設けられ、前記ケースに装着される第１の電極板と、前記第１の先端部との間で油通過隙間を形成する第２の先端部が設けられ、前記ケースに装着される第２の電極板と、前記ケース内に潤滑油から隔離して組み込まれ、前記第１の電極板と前記第２の電極板とに前記油通過隙間を横断する磁路を形成する永久磁石と、前記第１の先端部と前記第２の先端部とが磁性体粉を介して電気的に接続されたときに検出信号を出力するように、前記第１の電極板と前記第２の電極板とに設けられた信号線と、を有する。
【発明の効果】
【００１２】
第１電極板の先端部と第２電極板の先端部との間で油通過隙間が形成され、永久磁石より油通過隙間を横断する磁路が形成され、潤滑油に混入した磁性体粉は油通過隙間に取り込まれる。取り込まれた磁性体粉により第１の電極板と第２の電極板は電気的に接続され、第１の電極板と第２の電極板に設けられた信号線により検出信号が送られる。永久磁石は、潤滑油から隔離されて第１の電極板と第２の電極板との間に配置されており、潤滑油の温度は永久磁石には伝達されない。これにより、永久磁石の熱による劣化が抑制され、永久磁石を備えた監視装置の耐久性を向上させることができる。磁路を形成する第１の電極板と第２の電極板は、検出信号を出力する信号線の一部を構成しており、監視装置は簡単な構造となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】潤滑油配管が設けられた圧延装置の一部を示す概略図である。
【図２】一実施の形態である摩耗粉の監視装置の外観を示す斜視図である。
【図３】図２の正面図である。
【図４】図３の平面図である。
【図５】図３におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図６】図３におけるＢ−Ｂ線断面図である。
【図７】図６に示された電極板の先端部を示す斜視図である。
【図８】摩耗粉の監視装置の制御部を示すブロック図である。
【図９】他の実施の形態である摩耗粉の監視装置の正面図である。
【図１０】図９におけるＣ−Ｃ線断面図である。
【図１１】図１０に示された電極板の先端部を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は圧延装置１０の一部を示す概略図である。
【００１５】
この圧延装置１０は、第１の圧延ロール１１と第２の圧延ロール１２とを有し、金属製または樹脂製の板材Ｗを塑性加工して板材の厚みを薄くするために使用される。それぞれの圧延ロール１１、１２の両端部に設けられた回転軸１３は、機械部品としての軸受１４により回転自在に支持されており、軸受１４は軸受ハウジング１５内に組み込まれている。軸受１４は、回転軸１３に装着される内側軌道輪と、軸受ハウジングに固定される外側軌道輪と、内外の軌道輪の間に装着される複数の転動体とを備えた転がり軸受である。軸受１４は、転動体として円錐ころを備えた円錐ころ軸受である。内外の軌道輪と転動体は図示省略されている。軸受１４としては、ボールを転動体とした軸受、円筒ころを転動体とした軸受等を使用することができる。
【００１６】
それぞれの圧延ロール１１、１２は、回転軸１３を取り付けられる図示しない回転駆動装置により矢印で示すように回転駆動される。両方の圧延ロール１１、１２の間の隙間に板材Ｗを通過させることにより、板材Ｗが塑性加工される。
【００１７】
軸受１４に潤滑油を供給するために、潤滑油供給装置１６が圧延装置１０に設けられている。潤滑油供給装置１６は、潤滑油容器１７に収容された潤滑油Ｌを吐出するポンプ１８を有し、ポンプ１８は吸入側配管１９により潤滑油容器１７内の潤滑油Ｌを吸引して潤滑油配管２０に突出する。潤滑油配管２０は、それぞれの軸受ハウジング１５の吸入口に接続される上流側部２０ａと、軸受ハウジング１５の吐出口に接続される下流側部２０ｂとを有している。上流側部２０ａから軸受ハウジング１５内に供給された潤滑油Ｌは、内側軌道輪と外側軌道輪との間を通過し、これらと転動体とを潤滑した後に、下流側部２０ｂに吐出される。それぞれの下流側部２０ｂに吐出された潤滑油Ｌは潤滑油容器１７に戻される。
【００１８】
図１においては、それぞれの圧延ロール１１、１２の一端部に設けられた軸受ハウジング１５が示されているが、他端部にも同様の軸受ハウジングが設けられており、その軸受ハウジングの軸受にも同様に潤滑油が供給される。さらに、図１においては、２つの圧延ロール１１、１２からなる一対のロールが示されているが、複数対の圧延ロールが設けられる圧延装置においては、それぞれの圧延ロールの両端部に同様の軸受ハウジングが設けられ、軸受ハウジング内の軸受に潤滑油が循環供給される。
【００１９】
圧延装置１０により板材Ｗを加工するために、圧延ロール１１、１２が駆動されると、可動部を有する機械部品である軸受の転動体は、内側軌道輪と外側軌道輪とに転がり接触する。このため、圧延装置１０が長期間に渡って使用されると、転動体等が損耗して摩耗粉が剥離することがある。このように、機械部品としての軸受１４から摩耗粉が発生すると、発生した摩耗粉は潤滑油の中に混入する。混入した摩耗粉を常時監視するために、監視装置２１が潤滑油配管２０の下流側部２０ｂに設けられる。下流側部２０ｂに監視装置２１を設けることで、どの軸受１４から摩耗粉が発生したのか判別できる。また、監視装置２１がそれぞれの軸受１４に設けられる場合と比べて、下流側部２０ｂの一定の場所に設けられる方が、監視装置２１のメンテナンスや配線などの管理が容易である。
【００２０】
図２〜図７は、一実施の形態である摩耗粉の監視装置２１を示す。図３および図６に示されるように、切り欠き部２２が潤滑油配管２０に設けられており、監視装置２１は切り欠き部２２に取り付けられる台座２３を有している。切り欠き部２２は潤滑油配管２０の長手方向に延びるストレート部２２ａと、ストレート部２２ａの両端部に連なる半円形の円弧部２２ｂ、２２ｃとを有している。台座２３は潤滑油配管２０の幅方向に延びる基部２３ａと、基部２３ａの両端部に一体となった脚部２３ｂとを有している。脚部２３ｂは、図５および図６において円弧部２２ｂ、２２ｃよりも下方に突出し、突出部は潤滑油配管２０の外面に対向している。潤滑油配管２０の外面に突き当てられる複数のねじ部材２４が脚部２３ｂに設けられ、ねじ部材２４により台座２３は潤滑油配管２０に取り付けられる。
【００２１】
潤滑油配管２０は、図２〜図４において、左側が上流側となっており、潤滑油Ｌは矢印で示されるように、左側から右側に流れる。潤滑油Ｌの漏出を防止するために、台座２３と切り欠き部２２との間には図示しないシール部材が設けられている。
【００２２】
円筒形状のケース２５が台座２３にねじ部材２４ａにより取り付けられ、ケース２５は台座２３を介して潤滑油配管２０に装着される。台座２３とケース２５の間は図示しないシール部材によりシールされる。第１の電極板２６と第２の電極板２７とがケース２５内に組み込まれ、それぞれの電極板２６、２７はケース２５内に充填される樹脂製の封止部２８により相互に離してケース２５に固定される。封止部２８によりケース２５内から外部への潤滑油の漏出が防止される。図示するケース２５は台座２３とは別部材であるが、ケース２５と台座２３とを一体としても良い。
【００２３】
第１の電極板２６は、潤滑油配管２０内に突出する第１の先端部２６ａと、封止部２８内に埋め込まれるとともに封止部２８からケース２５の上端内部に突出する基端部２６ｂとを有している。同様に、第２の電極板２７は、潤滑油配管２０内に突出する第２の先端部２７ａと、封止部２８内に埋め込まれるとともに封止部２８からケース２５の上端内部に突出する基端部２７ｂとを有している。
【００２４】
第１の電極板２６の先端部２６ａは、図７に示されるように、基端部２６ｂに真っ直ぐに連なった平行部３１ａと、平行部３１ａから第２の電極板２７に向けて折り曲げられた屈曲部３１ｂと、屈曲部３１ｂから図７において下方に屈曲した対向部３１ｃとを有している。同様に、第２の電極板２７の先端部２７ａは、基端部２７ｂに真っ直ぐに連なって平行部３１ａに平行となった平行部３２ａと、屈曲部３１ｂに向けて突出する屈曲部３２ｂと、対向部３２ｃとを有している。両方の対向部３１ｃ、３２ｃの間において、潤滑油が通過する油通過隙間３０が形成される。対向部３１ａ、３１ｂ、および油通過隙間３０は、潤滑油の流れ方向に対して平行に伸びている。
【００２５】
第１の電極板２６の対向部３１ｃには誘導部３１ｄが設けられ、誘導部３１ｄは潤滑油配管２０の上流側に向けて対向部３１ｃから突出するとともに平行部３１ａ側に向けて傾斜している。誘導部３１ｄは、潤滑油配管２０内を流れる潤滑油を油通過隙間３０に向けて案内する。同様に、第２の電極板２７の対向部３２ｃには誘導部３２ｄが設けられ、誘導部３２ｄは潤滑油配管２０の上流側に向けて対向部３２ｃから突出するとともに平行部３２ａ側に向けて傾斜している。誘導部３２ｄは、潤滑油配管２０内を流れる潤滑油を油通過隙間３０に向けて案内する。このように、２つの誘導部３１ｄ、３２ｄは、潤滑油配管２０の上流側に向けて漸次離れる方向に傾斜しており、潤滑油は誘導部３１ｄ、３２ｄに案内されて油通過隙間３０に流れる。ただし、第１の電極板２６と第２の電極板２７のいずれか一方に誘導部を設けるようにしても良く、誘導部は両方の電極板の少なくともいずれか一方に設けられる。
【００２６】
図６に示されるように、永久磁石３３がケース２５内に組み込まれており、永久磁石３３は第１の電極板２６の基端部２６ｂと、第２の電極板２７の基端部２７ｂとの間に配置される。したがって、永久磁石３３は封止部２８により潤滑油から隔離され、潤滑油は永久磁石３３に接触しない。さらに、永久磁石３３は封止部２８により熱的に遮断されており、高い温度の潤滑油が潤滑油配管２０の内部に流れても、永久磁石３３に潤滑油の温度が伝達されることが防止される。これにより、永久磁石３３が熱により劣化することが防止され、監視装置２１の耐久性を向上することができる。樹脂製の絶縁層３４が永久磁石３３の一端部と第２の電極板２７の基端部２７ｂとの間に設けられており、永久磁石３３の一方の磁極面は第２の電極板２７に接触していない。なお、絶縁層３４を第１の電極板２６の基端部２６ｂと永久磁石３３の他端部との間に設けるようにしても良い。
【００２７】
両方の基端部２６ｂ、２７ｂとの間に配置される永久磁石３３により、第１の電極板２６と第２の電極板２７には油通過隙間３０を横断する磁路が形成される。図６においては、永久磁石３３の左端側をＮ極とした場合の磁路の方向が矢印により示されている。
【００２８】
金属製の摩耗粉つまり磁性体粉が軸受１４から剥離して潤滑油の中に混入すると、磁性体粉は潤滑油配管２０内の潤滑油により下流側部２０ｂを流れ、油通過隙間３０に磁性体粉が入り込む。入り込んだ磁性体粉は、対向部３１ｃ、３２ｃに吸着されて油通過隙間３０に取り込まれる。これにより、第１の電極板２６の先端部２６ａと第２の電極板２７の先端部２７ａは磁性体粉を介して電気的に接続される。磁性体粉は、対向部３１ｃ、３２ｃに吸着されて堆積する。そのため、油通過隙間３０の隙間を調整すれば、僅かな量の磁性体粉でも、先端部２６ａと先端部２７ａは、磁性体粉を介して電気的に接続される。
【００２９】
鉄粉等の磁性体粉は潤滑油に比して比重が大きいので、潤滑油配管２０の下流側部２０ｂが水平となっている場合には、潤滑油の流速が遅いと、磁性体粉は潤滑油配管２０内の下側部分を流れる傾向がある。下流側部２０ｂが水平となっている場合には、図６に示されるように、油通過隙間３０は、潤滑油配管内の下部に配置されるので、潤滑油配管２０内の下側部分を流れる磁性体粉が油通過隙間３０に案内される。
【００３０】
信号線３５が第１の電極板２６と第２の電極板２７に接続されており、第１の電極板２６と第２の電極板２７とが磁性体粉を介して電気的に接続されると、信号線３５により外部に検出信号が出力される。このように、先端部に油通過隙間３０が形成され、基端部に永久磁石３３が配置された第１の電極板２６と第２の電極板２７は、磁路を形成するとともに、検出信号を出力する信号線３５の一部を構成しており、監視装置２１を簡単な構造とすることができる。
【００３１】
図８は摩耗粉の監視装置の制御部を示すブロック図であり、図１に示されたそれぞれの監視装置２１からはコントローラ４１に検出信号が送られる。コントローラ４１は、監視装置２１からの検出信号に基づいて警報表示部４２を作動させる。警報表示部４２は、複数の監視装置２１のうち、油通過隙間３０に磁性体粉が付着した監視装置２１を番号等により点灯表示する。これとともに、警報ブザーを作動させるようにしても良い。作業者は警報表示部４２を目視することによって、複数の軸受１４のうち、どの軸受１４から摩耗粉が発生したかを確認することができる。
【００３２】
図１には、２つの監視装置２１が示されているが、圧延ロール１１、１２の他端部にも上述したように、軸受が設けられており、それぞれの軸受を通過した潤滑油を案内する潤滑油配管に設けられた監視装置２１からもコントローラ４１に検出信号が送られる。
【００３３】
図９は他の実施の形態である摩耗粉の監視装置２１の正面図である。図１０は図９におけるＣ−Ｃ線断面図であり、図１１は図１０に示された電極板の先端部を示す斜視図である。
【００３４】
監視装置２１は、上述したものと同様に、台座２３とケース２５とを有し、ケース２５の内部構造は図６に示されたものと同様である。
【００３５】
第１の電極板２６の先端部２６ａは、図１０および図１１に示されるように、平行部３１ａと、平行部３１ａから第２の電極板２７に向けて折り曲げられた対向部３１ｃとを有している。同様に、第２の電極板２７の先端部２７ａは、平行部３２ａと、平行部３２ａから第１の電極板２６に向けて折り曲げられた対向部３２ｃとを有している。両方の対向部３１ｃ、３２ｃは相互に平行となっており、潤滑油が通過する油通過隙間３０が対向部３１ｃ、３２ｃの間に形成される。鉄粉等の磁性体粉が油通過隙間３０に入り込むと、監視装置２１からはコントローラ４１に検出信号が送られる。
【００３６】
図５および図６に示される油通過隙間３０が、平行部３１ａ、３２ａと平行となっているのに対し、図１０に示される油通過隙間３０は、平行部３１ａ、３２ａに対して直角方向となっている。ただし、油通過隙間３０の方向は、平行部３１ａ、３２ａに対して傾斜させても良い。
【００３７】
軸受１４に供給される潤滑油は、軸受１４を通過するときに加熱されて高温となる。上記実施の形態においては、第１の電極板２６と第２の電極板２７との間に配置される永久磁石３３は、封止部２８により潤滑油から隔離されており、潤滑油の温度は永久磁石３３には伝達されない。これにより、永久磁石３３の熱による劣化が抑制され、永久磁石３３を備えた監視装置の耐久性を向上させることができる。しかも、磁路を形成する第１の電極板２６と第２の電極板２７は、検出信号を出力する信号線３５の一部を構成しており、監視装置２１は簡単な構造となる。
【００３８】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。監視装置２１は軸受１４に潤滑油を供給するための潤滑油配管２０に設けられているが、鉄製部材が滑り接触したり、転がり接触したりする機械部品に潤滑油を供給する潤滑油配管に監視装置２１を設ければ、種々の機械部品の摩耗状態を監視することができる。
【符号の説明】
【００３９】
１４    軸受
１５    軸受ハウジング
１６    潤滑油供給装置
１７    潤滑油容器
２０    潤滑油配管
２０ａ    上流側部
２０ｂ    下流側部
２１    監視装置
２２    切り欠き部
２３    台座
２３ａ    基部
２３ｂ    脚部
２５    ケース
２６    第１の電極板
２６ａ    第１の先端部
２６ｂ    基端部
２７    第２の電極板
２７ａ    第２の先端部
２７ｂ    基端部
２８    封止部
３０    油通過隙間
３１ｃ    対向部
３１ｄ    誘導部
３２ｃ    対向部
３２ｄ    誘導部
３３    永久磁石
３４    絶縁層
３５    信号線
【図１】
2019074170.tif 000003
【図２】
2019074170.tif 000004
【図３】
2019074170.tif 000005
【図４】
2019074170.tif 000006
【図５】
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【図６】
2019074170.tif 000008
【図７】
2019074170.tif 000009
【図８】
2019074170.tif 000010
【図９】
2019074170.tif 000011
【図１０】
2019074170.tif 000012
【図１１】
2019074170.tif 000013