(57)【要約】  コイルボディ中の巻きが可変ピッチ角および半径を有する螺旋コイルスプリングの形態である、マットレスおよびその他のフレキシブル支持構造用の非対称スプリング部品であって、片面マットレスにおける片面インナースプリングに使用されるための単一の支持端を有している。コイルスプリングはコイルの軸または水平基準面あるいはその両方に関して非対称であり、コイルスプリングの各端部は、異なる装着および支持配置に適応するために異なる形およびサイズにされている。非対称コイルスプリングは、個々のポケットまたはポケットのストリング内に収容され得、片面マットレスに使用するための非対称ポケット化コイルインナースプリングを形成するように互いに配置され得る。
2008511391.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
片面マットレス用の片面インナースプリングに使用されるために適応された非対称ワイヤ状コイルスプリングであって、
ワイヤの複数の巻きを有する略螺旋コイルボディであって、各巻きは前記コイルボディの軸から測定された半径とピッチ角とを有し、前記巻きのピッチ角のうち少なくとも１つは別の１つの巻きのピッチ角よりも大きい、コイルボディと、
前記コイルボディの下部領域と連続し、かつ前記コイルボディの軸に略垂直な平面内にある下端と、
前記コイルボディの上部領域と連続し、かつ前記コイルボディの軸に略垂直な平面内にある上部支持端であって、前記コイルの単一の支持端として作用する上端と、
を備えた非対称コイルスプリング。
【請求項２】
前記コイルボディの前記巻きのうち少なくとも１つは、前記コイルボディの前記巻きのうち別の１つの半径と異なる、請求項１に記載の非対称コイルスプリング。
【請求項３】
前記コイルボディは、異なる半径を持つ巻きを少なくとも２つ有する、請求項１に記載の非対称コイルスプリング。
【請求項４】
前記コイルボディの下部領域における少なくとも１つの巻きは、前記コイルボディの上部領域における１つの巻きよりも大きな半径を有する、請求項１に記載の非対称コイルスプリング。
【請求項５】
前記コイルボディの前記巻きの半径は、前記コイルボディの前記上端に向かって漸進的に小さくなる、請求項１に記載の非対称コイルスプリング。
【請求項６】
前記コイルボディの下部領域における１つのピッチ角は、前記コイルボディの上部領域における１つのピッチ角より大きい、請求項１に記載の非対称コイルスプリング。
【請求項７】
前記コイルボディのピッチ角は、前記コイルボディの前記上端に向かって漸進的に減少する、請求項１に記載の非対称コイルスプリング。
【請求項８】
前記コイルボディの軸の中点より上には、前記コイルボディの軸の前記中点より下よりも大きな巻き数が存在する、請求項１に記載の非対称コイルスプリング。
【請求項９】
最も大きなピッチ角が前記コイルボディの下部領域に存在し、最も小さなピッチ角が前記コイルボディの上部領域に存在する、請求項１に記載の非対称コイルスプリング。
【請求項１０】
マトリックス状に配置され、かつ、互いに接続されることにより、上端が片面インナースプリングアッセンブリの単一の支持面を形成している複数の非対称コイルスプリングからなる片面インナースプリングアッセンブリにおける請求項１に記載の非対称コイルスプリング。
【請求項１１】
前記コイルスプリング全体を封じ込めるポケットと組み合わされた、請求項１に記載の非対称コイルスプリング。
【請求項１２】
ポケットに入れられた複数の非対称コイルスプリングと組み合わされ、片面マットレス用のポケット化非対称インナースプリングを形成している、請求項１１に記載の非対称コイルスプリング。
【請求項１３】
支持端においてのみ荷重を支持するように設計された非対称ワイヤ状コイルスプリングであって、前記コイルスプリングは、
ワイヤの複数の巻きを有する螺旋コイルボディであって、各巻きは前記コイルボディの軸から測定された半径を有し、前記コイルボディの前記巻きのうち１つの半径は前記コイルボディの前記巻きのうち別の１つの半径よりも大きい、コイルボディと、
前記コイルボディの上部領域と連続し、かつ前記コイルボディの軸に略垂直な平面内にある支持端であって、前記コイルスプリングへの荷重の印加のために向けられた支持端と、
前記コイルボディの下部領域と連続し、前記コイルボディの軸に略垂直な平面内にある基端とを備え、
前記支持端および基端はそれぞれ、前記コイルボディの軸から測定された半径を有し、前記コイルボディの前記巻きのうち少なくとも１つの前記半径は、前記支持端または基端の半径とは異なっている、
コイルスプリング。
【請求項１４】
前記コイルボディの前記巻きのうちの１つの半径は、前記支持端の前記半径より大きく、前記基端の前記半径以上である、請求項１３に記載の非対称ワイヤ状コイルスプリング。
【請求項１５】
前記基端の前記半径は、前記コイルボディの巻きの最も大きな半径より大きく、かつ前記支持端の前記半径より大きい、請求項１３に記載の非対称ワイヤ状コイルスプリング。
【請求項１６】
前記コイルボディの前記巻きのうち１つは、固有のピッチ角および半径を有する、請求項１３に記載の非対称ワイヤ状コイルスプリング。
【請求項１７】
前記基端は前記支持端よりも大きい半径を有する、請求項１３に記載の非対称ワイヤ状コイルスプリング。
【請求項１８】
前記コイルボディの前記巻きの前記ピッチ角は、前記支持端に向かって減少する、請求項１３に記載の非対称ワイヤ状コイルスプリング。
【請求項１９】
前記コイルボディの最も小さなピッチ角は前記支持端近傍にある、請求項１３に記載の非対称ワイヤ状コイルスプリング。
【請求項２０】
前記コイルボディの最も大きなピッチ角は前記基端近傍にある、請求項１３に記載の非対称ワイヤ状コイルスプリング。
【請求項２１】
最も大きな半径を有する前記コイルボディの前記巻きは前記基端近傍にある、請求項１３に記載の非対称ワイヤ状コイルスプリング。
【請求項２２】
前記支持端または基端はオフセットして形成されている、請求項１３に記載の非対称ワイヤ状コイルスプリング。
【請求項２３】
複数の同様なコイルスプリングと組み合わされて非対称インナースプリングアッセンブリを形成しており、前記コイルの前記支持端のそれぞれは、前記非対称インナースプリングアッセンブリの単一の支持表面である平面内に配置されている、請求項１３に記載の非対称ワイヤ状コイルスプリング。
【請求項２４】
前記複数のコイルスプリングは、レーシングワイヤによって互いに接続されて非対称インナースプリングアッセンブリを形成している、請求項２３に記載の非対称ワイヤ状コイルスプリング。
【請求項２５】
フレキシブル材料に封入された、請求項１３に記載の非対称ワイヤ状コイルスプリング。
【請求項２６】
複数の相互に接続された非対称ワイヤ状コイルスプリングを有する非対称インナースプリングであって、前記コイルスプリングの各々は、複数の巻きを有する略螺旋コイルボディであって前記巻きのうち少なくとも２つは固有のピッチまたは半径を有しているコイルボディと、前記コイルボディの一端と連続する支持端と、前記コイルボディの反対端と連続する基端とを有しており、前記コイルスプリングの前記支持端は平面内に配置されて前記非対称インナースプリングに対する単一の支持面を規定する、非対称インナースプリング。
【請求項２７】
前記インナースプリングの下半分よりも前記インナースプリングの上半分において、より大きな密度のワイヤが存在している、請求項２６に記載の非対称インナースプリング。
【請求項２８】
前記コイルスプリングは螺旋レーシングワイヤによって相互に接続されている、請求項２６に記載の非対称インナースプリング。
【請求項２９】
前記コイルスプリングはフレキシブルエンクロージャに収容されている、請求項２６に記載の非対称インナースプリング。
【請求項３０】
前記コイルスプリングの前記支持端および前記基端はオフセットして形成されている、請求項２６に記載の非対称インナースプリング。
【請求項３１】
前記コイルスプリングの前記支持端および前記基端は略円形である、請求項２６に記載の非対称インナースプリング。
【請求項３２】
前記コイルスプリングの最も大きなピッチ角は前記コイルスプリングの前記基端近傍にある、請求項２６に記載の非対称インナースプリング。
【請求項３３】
前記コイルスプリングの最も小さなピッチ角は前記コイルスプリングの前記支持端近傍にある、請求項２６に記載の非対称インナースプリング。
【請求項３４】
マットレスパッド材および張り地と組み合わされて単一の支持面を有する片面マットレスを形成している請求項２６に記載の非対称インナースプリングであって、前記非対称インナースプリングの前記支持面は前記片面マットレスの前記支持面近傍にある。
【請求項３５】
単一の就寝用表面を有する片面マットレスであって、前記片面マットレスは複数の非対称コイルスプリングを有する非対称インナースプリングを備え、各非対称コイルスプリングは支持端および基端ならびに前記支持端と前記基端との間の非対称コイルスプリングボディを有しており、前記支持端近傍の前記コイルスプリングの形状は前記基端近傍の前記コイルスプリングの形状と異なっており、前記非対称コイルスプリングの前記支持端は平面内に配置されて前記非対称インナースプリングに対する単一の支持面を規定し、前記非対称インナースプリングの前記単一の支持面は前記片面マットレスの前記単一の就寝用表面の下側かつ近傍にある、片面マットレス。
【請求項３６】
前記非対称インナースプリングは、１つ以上のレーシングワイヤで互いに接続された複数の非対称コイルスプリングを備えてなる、請求項３５に記載の片面マットレス。
【請求項３７】
前記非対称インナースプリングの前記非対称コイルスプリングは、基端と異なる形状にされた支持端を有する、請求項３５に記載の片面マットレス。
【請求項３８】
前記非対称インナースプリングの前記非対称スプリングコイルの前記ボディは螺旋巻きを備えてなり、各螺旋巻きはピッチ角を有しており、前記スプリングコイルの前記ボディの前記螺旋巻きに対して少なくとも２つの異なるピッチ角を有する、請求項３５に記載の片面マットレス。
【請求項３９】
前記非対称インナースプリングの前記非対称コイルスプリングの前記ボディは螺旋巻きを備えてなり、各螺旋巻きは半径を有しており、前記コイルスプリングの前記ボディの前記螺旋巻きに対して少なくとも２つの異なる半径を有する、請求項３５に記載の片面マットレス。
【請求項４０】
前記非対称インナースプリングの前記コイルスプリングは、基端と異なる形状にされた支持端を有する、請求項３５に記載の片面マットレス。
【請求項４１】
前記非対称インナースプリングの前記コイルスプリングは、前記端部の少なくとも１つにおいてオフセットを有する、請求項３５に記載の片面マットレス。
【請求項４２】
前記非対称インナースプリングの前記コイルスプリングは、フレキシブルエンクロージャまたはポケットに封入されている、請求項３５に記載の片面マットレス。
【請求項４３】
前記非対称インナースプリングは、前記非対称コイルスプリングの上半分によって形成された上部領域と前記非対称コイルスプリングの下半分によって形成された下部領域とを有しており、前記非対称コイルスプリングのそれぞれの下半分は前記上半分よりも前記コイルボディ中においてより少ない巻きを有していることによって、前記非対称インナースプリングは、前記上部領域よりも前記下部領域においてより少ない量のコイルスプリング材料を有している、請求項３５に記載の片面マットレス。
【請求項４４】
前記非対称インナースプリングは、前記非対称コイルスプリングの上部領域によって形成された上部領域と前記非対称コイルスプリングの下部領域によって形成された下部領域とを有しており、前記非対称コイルスプリングのそれぞれの上部領域は、前記非対称コイルスプリングのそれぞれの下部領域におけるよりもより少ない巻きを前記コイルボディ中に有している、請求項３５に記載の片面マットレス。
【請求項４５】
前記非対称インナースプリングの前記非対称コイルスプリングは、基端よりも小さい支持端を有している、請求項３５に記載の片面マットレス。
【請求項４６】
前記非対称インナースプリングの前記非対称コイルスプリングは、基端と実質的に同じ形状にされた支持端を有する、請求項３５に記載の片面マットレス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マットレスおよび座席などの反発支持構造の分野一般に属し、より詳細には反発支持構造の内部の個々のスプリング部品およびスプリングアッセンブリの分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
何十年にもわたって、マットレスおよびその他のタイプのクッションは「両面型」、すなわち断面が対称であって、材料および部品の形状および配置が各面において同一であるように構成されてきた。両面対称構成は、クッションまたはマットレスを裏返すことにより、圧縮されていない側において同じ支持特性を得ることを可能にする。このことは、反対面を支持面として使用している間に、パッド材（特にコットン芯または鳥類の羽毛などの天然材料）の圧縮された層を非圧縮させるために必要であると長年考えられていた。しかし、圧縮されていないまたは実質的に圧縮されていない状態に素早く戻る優れた弾性を有するフォーム材料などの、パッド材層の改良された材料の出現により、パッドを有する支持面は、反対面に裏返すことによる長い回復期間をもはや必要とせず、また非圧縮時に実際素早く回復し、この性能を製品寿命にわたって維持することができる。このことから最近、「片面」マットレスが開発された。「片面」マットレスは、支持永久支持面または表面を１つだけ有するように設計および構成され、かつ反対面がボックススプリングあるいは基礎体の上面によって永久的に支持され接触されるように設計されている。このように、片面あるいは「非裏返し型（no-flip）」マットレスは、支持および快適性特徴を実質的にすべて単一の支持面またはその付近に集中させ、かつ反対面あるいは底面は、基礎体による支持のためのプラットフォームとしてのみ作用するように設計されている。したがって、支持面またはその付近におけるパッド材その他の充填材料の量および質は、反対側の底面におけるよりも劇的に高い。
【０００３】
マットレス、座席およびその他のフレキシブル支持構造は従来、多数の相互に接続されたスプリング部品（様々な形状のスチールワイヤスプリングなど）が、インナースプリングの支持面（単数または複数）において上述のパッド材および張り地層によって覆われたもので構成されている。各反対面において上述の対称な材料層を有している両面マットレスにおいて、インナースプリング部品は垂直および水平次元の両方について対称であり、各端において同じ抵抗力を提供し、またマットレスの各支持面に対し集合的に同じ抵抗力を提供する。また対称スプリング設計は、螺旋コイルスプリングボディを形成したのちスプリングの端部をインパクトダイによって形成する、ワイヤ成形機によるオートメーション製造において好適かつ普遍的である。水平面に関してのスプリング部品の対称性とは、コイルの上部（面の上側）が、コイルの底部（面の下側）と同じ対応する部材のサイズ、形、および位置関係が同様であることを意味する。「対称」の語は、対応する部材のサイズ、形および位置関係について同様さを有することとして定義される。Webster's Revised Unabridged Dictionary，１９９６。
【０００４】
マットレス基礎体、「ボックススプリング」、またはソファなどの固定の向きを有するフレキシブル支持構造においては、スプリングはその一端において木製のフレームなどのフレームワークに装着され得、反対端の方はパッド材が載置されるためのフレキシブル支持表面を規定する。この種の用途に用いられるスプリングは、反対側の支持端とは異なる形状あるいは形にされた装着端を有し得、コイルのボディが装着端から支持端へ遷移するようにされ得る。コイル化されたワイヤ状タイプのスプリングは典型的には、コイルの端部間に延びる螺旋ボディを有する。コイルボディを形成する螺旋は固定の螺旋角あるいはピッチであるが、これは主として、固定の歯車装置あるいはカムを用いてワイヤをコイル状螺旋として形成する、ワイヤ成形機器のためである。このため、コイルスプリングにはその全長および圧縮範囲にわたって固定のスプリングレートが与えられ、圧縮されたときにコイルは一定の支持特性または感触を有する。また重要なのは、このタイプのコイルスプリングにおいて、コイルはその全長の上側１／４または１／３においてだけ圧縮されるにも関わらず、スプリングを形成するために用いられる材料の量がコイルの全長にわたって同じであることである。コイルスプリングの圧縮の大部分はコイル高さの上側１／４または１／３のみで起こるので、良好なスプリング性能のためには、コイルスプリングの下側の３／４または２／３は同一の形状にされる必要がない。スプリングが対称であるのは単に、対称な両面マットレスに設置されているため、支持面として上向きにされたときのマットレスの各面に対して同じ反発支持を提供しなければならないからである。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、片面マットレスまたはクッション具のために専用に設計された非対称マットレス部品を提供するものであり、ここで、前記マットレスまたはクッション具はその片面だけが反発支持表面として作用するように設計かつ意図されており、反対面は、基礎体、ボックススプリング、またはその他の構造または表面によって永久的に支持されるように設計かつ意図されているものとする。本発明の一局面において、コイルボディの垂直軸を通る垂直面に対してまたはコイルボディの軸に垂直な水平面に対して非対称な略螺旋コイルボディを有する、コイルスプリング（例えば成形ワイヤ）などの、非対称マットレススプリング部品が提供される。「非対称」は、２つ以上の同様な部材間において対称性が欠如していること、すなわち対称でないことを意味する。American Heritage Dictionary，４th Ed．２０００。本発明の非対称コイルスプリングはそれぞれ、片面マットレスの支持面近傍に載置されるための形状にされた基端と、片面マットレスの支持面近傍に載置されるための形状にされた、基端の略反対側の上端あるいは支持端とを有する。複数の本発明の非対称スプリング部品が互いに接続されて、片面マットレスに用いられるための非対称インナースプリングアッセンブリを形成する。本明細書においてこれは、非対称インナースプリングアッセンブリまたは単に非対称インナースプリングとも呼ぶ。
【０００６】
本発明の一例において、片面マットレスインナースプリングアッセンブリにおける非対称コイル型スプリングは、第１の直径を有する基端と、第１の直径より大きい第２の直径を有する支持端とを有する。本明細書においてさらに説明されるように、装着端および支持端間のコイルのボディは、基端付近よりも支持端付近においてより大きな材料密度を有するような形状にされることによって、コイルボディの軸に垂直な平面に対して非対称である。このタイプのコイルスプリングの一つの具体的な実施形態において、コイルのワイヤの巻き数は、スプリングの下部領域（基端あるいは装着端近傍）におけるよりもスプリングの上部領域（支持端近傍）において大きい。コイルの非対称形状は、片面マットレスなどの片面支持構造における最適な性能のために理想的に適している。本発明の非対称スプリングコイルはまた、大量生産および取り扱い作業において用いられる標準的なベイリング処理にしたがって、ベイリングが可能である。本発明の別の局面において、片面マットレス用の片面インナースプリングに使用されるために適応された非対称ワイヤ状コイルスプリングは、ワイヤの複数の巻きを有する略螺旋コイルボディであって、各巻きは前記コイルボディの軸から測定された半径とピッチ角とを有し、前記巻きのピッチ角のうち少なくとも１つは別の１つの巻きのピッチ角よりも大きい、コイルボディと、前記コイルボディの下部領域と連続し、かつ前記コイルボディの軸に略垂直な平面内にある下端と、前記コイルボディの上部領域と連続し、かつ前記コイルボディの軸に略垂直な平面内にある上部支持端であって、前記コイルの単一の支持端として作用する上端と、を有している。
【０００７】
本発明の別の局面において、相互に接続された成形ワイヤスプリングからなる非対称マットレスインナースプリングは、インナースプリングの基面近傍よりも、インナースプリングの支持面近傍においてより大きなワイヤ状材料密度を有することにより、設計上単一の支持表面のみを有するインナースプリングを提供する。インナースプリングの支持面におけるより大きなワイヤ状材料密度は、インナースプリングの設計された反発支持機能を実行し、インナースプリングの基面におけるワイヤ状材料のより小さな密度は、マットレスの単一の支持表面の構造的支持を提供する。
【０００８】
また本発明の別の局面において、複数の相互に接続された非対称ワイヤ状コイルスプリングを有する非対称インナースプリングであって、前記コイルスプリングの各々は、複数の巻きを有する略螺旋コイルボディであって前記巻きのうち少なくとも２つは固有のピッチまたは半径を有しているコイルボディと、前記コイルボディの一端と連続する支持端と、前記コイルボディの反対端と連続する基端とを有しており、前記コイルスプリングの前記支持端は平面内に配置されて前記非対称インナースプリングに対する単一の支持面を規定する、非対称インナースプリングが提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明のこれらおよびその他の局面を、添付の図面を参照して説明する。図面は、本発明の原理および概念を実現するいくつかの部品設計を代表しており、請求項に定義される本発明の範囲をその他限定するものではない。
【００１０】
本発明の非対称スプリング部品の１タイプの例として、図１Ａに、基端あるいは下端１０２と上端あるいは支持端１０４との間に延びる略螺旋形状のコイルボディ１０６を有する、ワイヤ状コイル型スプリング（全体を１００に示す）の側面図を示す。基部１０２は、スプリング１００の底面あるいは装着端とも呼ばれる。コイル１００の基部１０２および上部１０４は、末端巻き部とも呼ばれる。コイルボディ１０６は、図示するコイルの軸Ａを垂直に通る略水平な基準面ＨＰに関して／対して略非対称である。コイルボディ１０６の、基準面ＨＰの上端あるいは支持端１０４近傍側の部分は、コイルボディ１０６の「上部領域」とも呼ばれる。コイルボディ１０６の、基準面ＨＰの基端あるいは下端１０２近傍側の部分は、「下部領域」とも呼ばれる。本発明の非対称スプリングコイルにおいて、平面ＨＰの一方側におけるコイルボディ１０６の物理的形状は、平面ＨＰの他方側におけるコイルボディ１０６の物理的形状とは異なる。図１Ａの特定の実施形態では、コイルボディ１０６内の異なる巻き数の結果として、基準面ＨＰの一方側（すなわちコイルボディ１０６の上部領域）における方が、他方側（すなわち下部領域）よりも、コイルボディ１０６中により多くのワイヤ材料が存在する。他の実施形態においては、コイルボディの支持端または上部１０４近傍側または領域においてより多くの材料が存在し得るが、他の実施形態においては、コイルボディの基端あるいは装着端１０２近傍側または領域においてより多くの材料が存在し得、いずれにせよコイルボディおよびコイル全体としての非対称性が得られる。コイルボディ中における材料の量の差は一般に、コイルボディの各上部または下部領域における螺旋巻きの数およびサイズ（例えば半径）によって支配される。螺旋ワイヤ状コイルスプリング技術において、スプリングのスプリングレートおよび得られる感触を決定する主要なファクターは、コイルの螺旋巻きのワイヤゲージならびに、数、サイズ（直径）およびピッチ（またはピッチ角）であることは周知である。一般に、コイルの巻きが多い方がスプリングレートは低くなり、得られる感触と支持がより柔らかくなる。またコイル中の巻きの直径が大きいほど、やはりより低いスプリングレートならびに結果としてのより柔らかい感触に寄与するが、コイル直径はたいていの場合製造およびインナースプリングアッセンブリパラメータによって制限される。コイルの各巻きのピッチまたはピッチ角は、コイルを形成するワイヤが、コイル成形機内の成形型を通って引っ張られる速度によって制御され得る。より大きいあるいは急峻なピッチは、ワイヤの垂直向きが増加することで、より固いスプリングを作る。より浅いピッチはより低いスプリングレートを作りだし、コイルボディのより大きな総巻き数を可能にする。コイルボディ中の巻き数がより多いことおよびより小さなピッチは、特にコイルの上支持端付近において、コイルが非軸上荷重に対して関節運動するあるいは側方に屈曲する能力を高める。本発明の非対称スプリング部品および非対称スプリング部品からなるインナースプリングアッセンブリについて、コイルスプリングのワイヤゲージは、１０〜２０ａｗｇの範囲であり得、好適な範囲は１１〜１７ａｗｇであり、より好適な範囲は１２〜１６ａｗｇである。
【００１１】
図１Ａおよび１Ｂの非対称スプリングコイル１００は、広い基部支持表面を（例えばインナースプリングアッセンブリの下側端に、あるいは、ボックススプリング型基礎体もしくは家具または座席におけるようにフレームまたはその他の支持構造に直接装着するために）作製するための、比較的大きな直径の基部１０２を組み合わせることにより、これらの設計パラメータの利点を合わせ持っている。端部１０２および１０４間の略螺旋コイルボディ１０６は、ピッチ角（本明細書において「ピッチ」とも呼ぶ）をそれぞれ持つ多数の巻きを有する、螺旋である。ピッチ角は、基部１０２からのコイルの上方向への渦巻きパターンにおける巻きの傾きあるいはスロープである。本発明において、コイルボディの巻きのピッチは、基部１０２から延びる第１の巻き１０７に対する初期ピッチ角αから始まって、単一のコイルボディ内で異なり得る。初期ピッチ角αは一般にコイルボディ１０６のすべてのピッチ角のなかで最も大きなピッチ角であり、このことにより、非対称コイルスプリング１００のボディ１０６に比較的固い下部領域を提供し、下部領域においてより少ないワイヤ材料を用いている。この特定の実施形態において、コイルボディ１０６の巻きのピッチ角は上部１０４に向かって減少し、巻き１０８に至るピッチ角βはピッチ角αよりも若干小さい。このコイルボディのピッチ角のだんだんの減少により、スプリングレートがコイルボディ１０６の上部領域に向かって小さくなり、少なくとも初期圧縮において、スプリングにより柔らかい感触あるいは支持を与える。このコイルボディのピッチ角の漸進的な減少は上部１０４へと続き、巻き１０９、１１０、１１１および１１２におけるピッチ角ε、ηおよびλはそれぞれその前のピッチ角よりも若干小さい。図１Ｂに示すように、コイル１００の末端巻き部または端部１０２および１０４は円形形状に形成され得るが、同じサイズ、直径、半径または形である必要はない。この特定の非対称スプリングコイル１００において、基部１０２が最も大きな半径（コイル軸Ａから測定した）を有しており、上部１０４が最も小さな半径を有している。
【００１２】
図１Ｂにさらに示すように、コイルスプリング１００は半径方向に、あるいは基準面ＨＰに対してもまた非対称な形状にされる。巻き１０７がコイルボディ１０６の中心軸Ａに対し最も大きな半径範囲を有しているが、基部１０２の半径範囲内には収まっている。連続する巻き１０８〜１１２は、コイルの中心軸から漸進的に小さくなる半径を有している。コイルスプリングの巻きの半径が小さくなると一般にはスプリングレートを増加させてより固い感触となるため、この設計パラメータと変化するピッチ角とが組み合わせられて、コイルスプリング１００の全体的な固さおよび感触を決定する。
【００１３】
図２Ａおよび２Ｂは、コイルスプリング２００の形態である、本発明の非対称スプリング部品の別の実施形態を示す。コイルのボディ２０６の巻きは、コイルボディ２０６の軸Ａを通る水平基準面ＨＰに関して非対称であるが、図２Ｂに示すように略等しい半径および直径を有する。等しい直径の巻きが、良好な側方安定性を有するコイルを生みだし、その一方で可変ピッチ角α〜λにより得られるコイルボディの長さに反った非対称性が、巻き２０９〜２１２の上部領域においてより柔らかい感触を生みだし、コイルボディの下部領域の巻き２０７〜２０８においてより少ない材料を用いている。本発明の非対称スプリングコイルの上部および下部領域は、概して、コイルボディの巻きのうちコイルの支持端および上端にそれぞれ最も近いあるいは近傍のものからなる領域として、あるいはコイルスプリングの軸Ａを通る基準面ＨＰの反対側として定義される。このように、基準面ＨＰの一方側と他方側についてコイルボディの巻きの数、ピッチ角または半径に差が存在する本発明の非対称コイルスプリングにおいて、非対称コイルスプリングは、基準面の一方側において第１の形状を有しかつ基準面の他方側において第２の形状を有しており、第１の形状は第２の形状とは異なっている。
【００１４】
図３Ａおよび３Ｂは、全体を３００に示すワイヤ状コイルなどである、本発明の非対称コイルスプリングの別の実施形態を示す。コイルのボディ３０６の最も大きな巻き３１０は、コイルの上部領域に位置しており、基部または底部３０２よりも、上部３０４側に近い。したがって、最も大きな巻き３１０の位置のため、コイル３００はコイルボディ軸Ａのある点または中点を通る水平基準面ＨＰに関して対称でない。巻き３１０の比較的大きな直径は、より低いスプリングレートおよびコイル３００のより柔らかな感触に寄与する。コイルボディ３０６はまた、コイルボディ３０６の上部および下部領域において、最も大きな巻き３１０の近傍に、少なくとも１つの次に最も大きな巻き（例えば巻き３０９および３１１）を有する。これらのより小さな直径である２次的な巻きもまた、コイルボディのこれらの領域におけるスプリングレートを増大させる。また図示するように、コイルの下部の基部領域におけるスプリングレートと得られる固さとをさらに増大させるため、またコイルスプリングを形成するために必要なワイヤ材料の量を減少させるため、巻き３０９におけるピッチ角γは、巻き３１１におけるピッチ角εよりも若干大きい。スプリングレートのより低くしてより柔らかい感触を得るために、巻き３０７、３０８および３１２、３１３におけるピッチ角は、コイルの末端部に向かって漸進的に小さくなっている。これは特に、柔らかい初期感触を持ちコイルが圧縮されるにつれスプリングレートがだんだん増加し、かつ非軸上荷重に応じて関節運動を行うインナースプリングに用いられる、支持上端３０４において望ましい。コイルボディの中央領域におけるより大きなピッチ角は、対称なコイルに比較して、コイルを形成するために用いられるワイヤまたはその他の材料の総量を減少させる。本発明の非対称コイル設計およびインナースプリングはしたがって、より低い製造コストであり、また非対称スプリング部品を有する片面マットレスを製造するための総コストがより低くなる。
【００１５】
図４Ａ〜４Ｄは、ワイヤ状コイルとしても製造され得る、本発明の非対称コイルスプリング４００の別の実施形態を示す。コイルスプリング１００と同様に、巻き４０７、４０８ならびに最も大きなピッチ角αおよびβは、コイルボディ４０６の下部領域に位置しているが、巻き４０７〜４１１のそれぞれは実質的に等しい直径である。コイルスプリングの端部４０２および４０４は、図４Ｂおよび４Ｄに示すようにオフセットして形成されることにより、当該分野で公知のように多数のコイルスプリングをレーシングしてインナースプリングアッセンブリを形成することを容易にしている。ただし本発明は、本明細書においてさらに詳述するように、レーシングまたはその他に組み合わせられあるいは互いに配置されて非対称インナースプリングアッセンブリを形成する、非対称コイルスプリングの新規な構成を提供する。コイル４００の端部４０２および４０４の末端は、所望に応じてコイルボディ４０６の同じ側にあってもよい。
【００１６】
図５Ａ〜５Ｄは、垂直および水平の両方について非対称性を有する非対称コイルスプリング５００の別の実施形態を示す。すなわち、コイルスプリング５００の形あるいは形状は、コイルボディ５０６の軸Ａに対して垂直に通る水平面ＨＰに関して対称でなく、かつ、コイルボディ５０６の軸Ａを通る垂直面に関して対称でない。本明細書において、コイルが「非対称」あるいは「対称でない」と言う記述は、水平基準面ＨＰまたはコイルボディの垂直軸Ａを通る垂直基準面などの基準面の一方側におけるコイルの形状が、平面の一方側と他方側とでは異なっていることを意味する。前述のように、基準面の互いに反対側におけるコイル形状の主要な差は、巻き数、巻きの半径、巻きのピッチ角、ならびに末端巻き部または端部５０２、５０４のサイズおよび形である。コイルボディ５０６の下部領域（コイル基部５０２近傍）における巻き５０７、５０８、５０９は、コイルボディ５０６の上部領域における残りの巻き５１０〜５１３よりも大きなピッチ角および大きな半径を有している。これにより、全方向に優れた安定性を有し、より急峻なピッチに起因して比較的固い下部領域を有し、かつそのようなスプリングを含んだインナースプリングに対してより柔らかい初期感触を生み出すより低いスプリングレートの上部領域を有するコイルスプリングが提供され、また各々のコイルの関節運動を高めてより良い適応性が得られる。上部領域の比較的小さなピッチ角が、比較的小さな半径と組み合わせられる。この水平および垂直次元の両方における非対称性により、マットレスインナースプリング、家具またはその他の座席あるいはフレキシブル支持体などの任意の特定の用途において望まれる感触のタイプおよび性能に対して、コイルスプリング設計を微調整することが可能になる。端部５０２および５０４は、図６に示すようにインナースプリングアッセンブリ中において互いにレーシングされる目的で、オフセットされた端部を形成するように示している。コイル端の基部５０２および上部５０４における末端は、コイルボディ５０６の同じ側あるいは反対側にあってよく、同じ形状を共有していてもよいしそうでなくてもよい。
【００１７】
図６は、全体を５０００に示す非対称インナースプリングアッセンブリの一部分の斜視図である。この非対称インナースプリングアッセンブリは、図示のようにマトリックスに配置されかつ平行に走る螺旋レーシングワイヤ５００１によって互いにレーシングされた、複数の非対称コイルスプリング５００を含んでいる。コイルボディ５０６の上部領域におけるより小さなピッチの巻きの結果として、非対称インナースプリングアッセンブリの上部領域（上側コイル端５０４近傍）が、下部領域（下側コイル端５０２近傍）よりも大きな成形ワイヤ材料の密度を有していることが、この図より明らかである。このことと、下部領域におけるコイルのより大きな半径の巻きとの組み合わせにより、比較的柔らかい上部領域と比較的固い下部領域とを有するインナースプリングアッセンブリが得られる。上側コイル端５０４はインナースプリング５０００中において互いにレーシングされているが、コイル５００の上部の巻き５１１〜５１３のより小さな半径に一部起因して、依然として多次元に関節運動または移動し得る。またこの図から、コイルスプリング５００の上端５０４（インナースプリング５０００の単一の支持面である）近傍のインナースプリング５０００の形状が、コイルスプリング５００の下端５０２近傍の形状とは異なることが明らかである。すなわち、巻き５１０〜５１３を含むコイルスプリング５００の上部領域からなるインナースプリング５０００の上部領域が、巻き５０７、５０８を含むコイルスプリング５００の下部領域からなるインナースプリングの下部領域に対して対称でない。したがって、非対称インナースプリング５０００は、コイルスプリングの上端５０４が片面非対称インナースプリング５０００の単一の支持表面５００１を形成するような片面マットレスに理想的に適している。
【００１８】
非対称スプリング部品および単一の支持面を有する非対称インナースプリングの発明の着想は、各非対称コイルスプリングが織地または不織布または他のフレキシブル材料からなるシェルまたはポケットまたは容器などのエンクロージャに個別に封入された、ポケット化コイルスプリングインナースプリングを含む異なる形態で実現し得る。
【００１９】
図７Ａ〜７Ｄは、例えばMarshall型コイルにおけるように、ポケット、パッケージ、ケーシング、ハウジング、封入体（containment）またはカプセル体（encapsulation）６５０に封入された、本発明のポケット化非対称コイルスプリング６００の別の実施形態を示す。各個々のコイルスプリング６００を封入し、かつ図７Ｅに示すように多数のコイルスプリングをアレイあるいは配列(array or alignment)に維持することによって非対称インナースプリング６０００を形成する、織地または不織布もしくはその他の材料からなるエンクロージャ内に、コイルが封じ込められる。非対称インナースプリング６０００は、片面マットレスとしての使用のために、コイルスプリング６００の支持端６０４の同一平面上の配置によって形成された単一の支持面６００１を有しており、インナースプリングの支持面６００１はマットレスの単一の支持面の下側かつ近傍にある。当該分野で公知のように、各コイルスプリングのエンクロージャは一般に織地またはその他のフレキシブル材料の円柱形の筒として形成されるため、本発明の非対称コイルスプリングの様々な実施形態の略円柱または円錐形は、そのような封入に理想的に適しており、スプリングレートおよび感触のためのコイル設計の可変直径およびピッチ、ならびにコイルスプリングの製造におけるワイヤ材料の節約という上述した利点のいずれも失うことがない。また、コイルスプリングがより小さな直径またはより低いピッチの巻きの周りに関節運動するように設計されているぶん、関節運動の範囲はポケットカプセル体６５０によって制御される。図７Ｅに示すように、コイルスプリング６００の端部６０２、６０４は好ましくは円形の形態である。ポケット封入されているため、端部６０２、６０４は、スプリングを互いにレーシングするためにオフセットを有するように形成される必要がない。本発明の非対称コイルスプリングはしたがって、ポケット化コイルまたはMarshall型インナースプリングにおける使用に理想的に適している。
【００２０】
図８Ａ〜８Ｄは、エンクロージャ７５０中に示すように、ポケット化コイルとしての使用にも適している、本発明の非対称コイルスプリング７００の別の実施形態を示す。コイルスプリング６００と比較して、特にコイルスプリングの下部領域において、巻き７０７〜７１２のピッチ角は比較的より均一であり、かつ略等しい半径を有している。ポケット化非対称インナースプリングにおいては、より大きくかつ等しい半径の巻きを有するコイルスプリングを、スプリングの巻き間の干渉の懸念無しに用いることができ、かつ可変ピッチおよび半径の利点を有している。図８Ｅは、片面マットレスとしての使用のために、コイルスプリング７００の支持端７０４の同一平面上の配置によって形成された単一の支持面７００１を有する非対称インナースプリング７０００を示しており、この単一の支持面は片面マットレスの単一の支持面の下側かつ近傍にある。スプリングの均一な向きおよび配列を維持してインナースプリングを形成するように、各コイルスプリング７００のポケットまたはエンクロージャ７５０は、形成、縫い合わせまたはその他互いに接合され、典型的には当該分野で公知のようにストランド状である。封入されたコイルスプリングの各々が非対称設計であることから、インナースプリングのワイヤ状部分の形状がインナースプリングの支持面近傍の上部領域と下部領域とでは異なっている、非対称ポケット化インナースプリングが提供される。非対称インナースプリングの上部領域は、片面マットレスの支持面下に設置される。すなわち、片面マットレスの単一の就寝用表面が、インナースプリング７０００の支持面７００１上に構成される。この実施形態において、コイルスプリングの支持端７０４の比較的小さな直径により、非軸上荷重に応じて、特に身体の輪郭に適応するように、支持端７０４がグループとして関節運動またはその他側方に屈曲することが可能になる。
【００２１】
図９Ａ〜９Ｅは、エンクロージャ８５０中に示すように、ポケット化コイルとしての使用にも適している、本発明の非対称スプリングコイル８００の別の実施形態を示す。巻き８０７〜８１２のピッチ角は、図７Ａ〜７Ｅのスプリングコイル６００と同様であるが、コイルの上部８０４は実質的により大きな直径および半径であり、下端８０２の直径および半径と同じだけ大きくてもよい。これにより、コイル８００の側方安定性が増大し、図９Ｅに示すようにインナースプリング８０００により大きな構造的支持表面８００１が与えられる。上記のように、ポケット化非対称インナースプリングにおいては、より大きくかつ等しい半径の巻きおよび端部を有するコイルスプリングを、スプリングの巻き間の干渉の懸念無しに用いることができ、かつ可変ピッチおよび半径の利点を有している。図９Ｅは、片面マットレスとしての使用のために、コイルスプリング８００のより大きな直径の支持端８０４の同一平面上の配置によって形成された単一の支持面８００１を有する非対称インナースプリング８０００を示しており、この単一の支持面は片面マットレスの単一の支持面の下側かつ近傍にある。スプリングの均一な向きおよび配列を維持してインナースプリングを形成するように、各コイルスプリング８００周りのポケットまたはエンクロージャ８５０は、形成、縫い合わせまたはその他互いに接合され、典型的には当該分野で公知のようにストランド状である。封入されたコイルスプリングの各々が非対称設計であることから、インナースプリングのワイヤ状部分の形状がインナースプリングの支持面の近傍の上部領域と下部領域とでは異なっている、非対称ポケット化インナースプリングが提供される。非対称インナースプリングの上部領域は、片面マットレスの支持面下に設置される。すなわち、片面マットレスの単一の就寝用表面が、非対称ポケット化インナースプリング８０００の支持面８００１上に構成される。この実施形態において、支持端８０４の大きな直径が、より大きな側方安定性を有する支持面８００１を生みだし、かつ一方で非軸上荷重に応じて身体の輪郭に適応するようにコイルが若干の関節運動をすることを可能にしている。片面非対称ポケット化コイルインナースプリング８０００は、ポケット化コイル８００の列をある形態に配置することあるいはマットレスの周囲の壁部内に配置した後、パッド材および張り地によって覆うことにより、形成することができる。
【００２２】
図１０は、その全体を９００に示す本発明の片面マットレスを示している。この片面マットレスは、マットレス９００の単一の就寝用表面９０４側を向きかつその近傍にある単一の支持表面５００４を形成する複数の非対称スプリングコイル５００からなる、非対称インナースプリング（図６に全体を５０００として示す）を有している。スプリングコイル５００の下端５０２は、非対称インナースプリング５０００に対して、非対称片面マットレス９００の底部または基部９０２側を向きかつその近傍にある底部または基部５００２を形成する。当該産業において公知であるように、多数の内部パッド材層９０８がマットレスの上部領域中に設けられており、インナースプリング支持表面５００４の上かつ就寝用表面９０４の下に位置し、張り地またはカバー(tick)９１０によって覆われている。
【００２３】
図１１は、その全体を１０００に示す本発明の片面マットレスを示している。この片面マットレスは、図８Ｅに示すものと同様な、その全体を７０００に示す非対称ポケット化コイルインナースプリングを有している。非対称ポケット化コイルインナースプリングは、織地またはその他のフレキシブル材料などのポケットまたは容器７５０にそれぞれ封入された複数の非対称スプリングコイル７００からなり、複数の非対称スプリングコイル７００がアレイ状に接続その他互いに配置され、上端７０４がマットレス１０００の単一の就寝用表面１００４側を向きかつその近傍にある単一の支持表面７００４を形成している。スプリングコイル７００の下端７０２は、非対称ポケット化インナースプリング７０００に対して、非対称ポケット化コイル片面マットレス１０００の底部または基部１００２側を向きかつその近傍にある底部または基部７００２を形成する。図８Ａ〜８Ｅを参照して説明したように、上端７０４近傍の上部領域におけるスプリングコイル７００の形状は、下端７０２近傍の下部領域における形状とは異なっており、この点でスプリングコイル７０４およびインナースプリング７０００は非対称である。当該産業において公知であるように、多数の内部パッド材層１００８がマットレスの上部領域中に設けられており、インナースプリング支持表面７００４の上かつ就寝用表面１００４の下に位置し、張り地またはカバー(tick)１０１０によって覆われている。
【００２４】
このように、本発明は新しいタイプの螺旋コイルスプリングを提供する。この螺旋コイルスプリングは、コイルの軸上の一端において反発支持を提供するように専用に設計され、かつ、片面マットレスあるいは単一の向きを有するように設計された他の任意のフレキシブル支持表面に使用されるための、やはり単一の支持表面を有するよう設計されたインナースプリングアッセンブリに含まれるために専用に設計されている。コイルの軸に対して垂直な水平基準面に対して（すなわちコイルの巻きに対して可変ピッチ）あるいは垂直基準面に対して（すなわちコイルの巻きに対して可変半径）のコイルスプリングの非対称性は、コイルを片面マットレスなどの片面用途専用に設計し、また最適な固さ、応答、および関節運動具合に調整し、特にコイルの下部領域において材料節約の利点を得ることを可能にする。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１Ａ】本発明の非対称スプリング部品の側面図である。
【図１Ｂ】図１Ａの非対称スプリング部品の端面図である。
【図２Ａ】本発明の他の非対称スプリング部品の側面図である。
【図２Ｂ】図２Ａの非対称スプリング部品の端面図である。
【図３Ａ】オフセットされた端部を有する非対称コイル化ワイヤスプリングの側面図である。
【図３Ｂ】図３Ａの非対称コイルの端面図である。
【図４Ａ】オフセットされた端部を有するコイル化ワイヤスプリングの形態である、本発明の非対称スプリング部品の側面図である。
【図４Ｂ】図４Ａの非対称スプリング部品の斜視図である。
【図４Ｃ】図４Ａの非対称スプリング部品の別の側面図である。
【図４Ｄ】図４Ａの非対称スプリング部品の端面図である。
【図５Ａ】オフセットされた端部を有するコイル化ワイヤスプリングの形態である、本発明の非対称スプリング部品の別の実施形態の側面図である。
【図５Ｂ】図５Ａの非対称スプリング部品の斜視図である。
【図５Ｃ】図５Ａの非対称スプリング部品の別の側面図である。
【図５Ｄ】図５Ｄの非対称スプリング部品の端面図である。
【図６】本発明による非対称コイルスプリング部品で構成された非対称インナースプリングアッセンブリの一部分の斜視図である。
【図７Ａ】ポケット化非対称スプリング部品とも呼ばれる、カバーまたはその他の容器と組み合わされたコイル化ワイヤスプリングの形態である、本発明の非対称スプリング部品の側面図である。
【図７Ｂ】図７Ａのポケット化非対称スプリング部品の斜視図である。
【図７Ｃ】図７Ａのポケット化非対称スプリング部品の別の側面図である。
【図７Ｄ】図７Ａのポケット化非対称スプリング部品の端面図である。
【図７Ｅ】ポケット化非対称インナースプリングまたはポケット化インナースプリングアッセンブリとも呼ばれる、複数の図７Ａのポケット化非対称スプリング部品で構成された非対称インナースプリングの斜視図である。
【図８Ａ】ポケット化非対称スプリング部品とも呼ばれる、カバーまたはその他の容器と組み合わされたコイル化ワイヤスプリングの形態である、本発明の非対称スプリング部品の別の実施形態の側面図である。
【図８Ｂ】図８Ａのポケット化非対称スプリング部品の斜視図である。
【図８Ｃ】図８Ａのポケット化非対称スプリング部品の別の側面図である。
【図８Ｄ】図８Ａのポケット化非対称スプリング部品の端面図である。
【図８Ｅ】ポケット化非対称インナースプリングまたはインナースプリングアッセンブリとも呼ばれる、複数の図８Ａのポケット化非対称スプリング部品で構成された非対称インナースプリングの斜視図である。
【図９Ａ】ポケット化非対称スプリング部品とも呼ばれる、カバーまたはその他の容器と組み合わされたコイル化ワイヤスプリングの形態である、本発明の非対称スプリング部品の別の実施形態の側面図である。
【図９Ｂ】図９Ａのポケット化非対称スプリング部品の斜視図である。
【図９Ｃ】図９Ａのポケット化非対称スプリング部品の別の側面図である。
【図９Ｄ】図９Ａのポケット化非対称スプリング部品の端面図である。
【図９Ｅ】ポケット化非対称インナースプリングまたはポケット化インナースプリングアッセンブリとも呼ばれる、複数の図９Ａのポケット化非対称スプリング部品で構成された非対称インナースプリングの斜視図である。
【図１０】本発明の非対称スプリングコイルを有する非対称インナースプリングで構成された、片面マットレスの透視部分破断図である。
【図１１】本発明のポケット化非対称スプリングコイルを有するポケット化非対称インナースプリングで構成された、片面マットレスの透視部分破断図である。
【図１Ａ】
2008511391.tif 000003
【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
2008511391.tif 000009
【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
2008511391.tif 000011
【図４Ｄ】
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【図５Ａ】
2008511391.tif 000013
【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図６】
2008511391.tif 000017
【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図７Ｅ】
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【図８Ａ】
2008511391.tif 000023
【図８Ｂ】
2008511391.tif 000024
【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図８Ｅ】
2008511391.tif 000027
【図９Ａ】
2008511391.tif 000028
【図９Ｂ】
2008511391.tif 000029
【図９Ｃ】
2008511391.tif 000030
【図９Ｄ】
2008511391.tif 000031
【図９Ｅ】
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【図１０】
2008511391.tif 000033
【図１１】
2008511391.tif 000034
【国際調査報告】
2008511391.tif 000035
2008511391.tif 000036