(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の流路板が積層された中央流路部材と、
前記中央流路部材の両側にそれぞれ接合された第１側部流路部材及び第２側部流路部材と、
を備え、
積層方向に隣り合う前記流路板同士の間を交互に第１流体と第２流体とが流通する流路に形成され、前記流路板を介して前記第１流体と前記第２流体とが熱交換する熱交換素子であって、
前記流路板の平面方向における積層された前記流路板の縁部に、前記流路の一部を遮断する切り欠き部が形成され、
前記切り欠き部の表面には、気密処理が施される熱交換素子。
【請求項２】
前記気密処理は、粘性を有する気密処理剤を用いて施される請求項１に記載の熱交換素子。
【請求項３】
前記気密処理は、熱発泡性気密処理剤を用いて施される請求項１に記載の熱交換素子。
【請求項４】
前記切り欠き部は、前記中央流路部材の縁部に形成される請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の熱交換素子。
【請求項５】
前記切り欠き部は、前記第１側部流路部材及び前記第２側部流路部材における前記中央流路部材との接合箇所の縁部に形成される請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の熱交換素子。
【請求項６】
前記切り欠き部は、積層された前記流路板の全部に貫通して形成される請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の熱交換素子。
【請求項７】
前記切り欠き部は、前記流路板の平面方向に対して直交した前記流路板の積層方向に沿って形成される請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の熱交換素子。
【請求項８】
前記切り欠き部は、前記流路板の積層方向に対して傾斜して形成される請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の熱交換素子。
【請求項９】
前記切り欠き部における前記流路板の平面方向の幅は、前記流路板の中心部に向かって広くなる請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の熱交換素子。
【請求項１０】
前記切り欠き部に挿通されるレール部材を備える請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載の熱交換素子。
【請求項１１】
当該熱交換素子を嵌め込む枠体を備え、
前記枠体には、前記レール部材が前記切り欠き部とともに挿通された凹部が形成される請求項１０に記載の熱交換素子。
【請求項１２】
前記切り欠き部は、前記流路板の平面方向における積層された前記流路板の対向する１対の縁部にそれぞれ形成される請求項１〜請求項１１のいずれか１項に記載の熱交換素子。
【請求項１３】
１対の縁部にそれぞれ形成される前記切り欠き部は、同形状である請求項１２に記載の熱交換素子。
【請求項１４】
１対の縁部にそれぞれ形成される前記切り欠き部は、それぞれの縁部にて異形状である請求項１２に記載の熱交換素子。
【請求項１５】
前記中央流路部材と前記第１側部流路部材及び前記第２側部流路部材のそれぞれとが接合された接合箇所には、密封部材が設けられる請求項１〜請求項１４のいずれか１項に記載の熱交換素子。
【請求項１６】
請求項１〜請求項１５のいずれか１項に記載の熱交換素子を備え、室内と室外との空気を換気しつつ熱交換を行う熱交換換気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層方向に隣り合う流路板同士の間を交互に第１流体と第２流体とが流通する流路に形成され、流路板を介して第１流体と第２流体とが熱交換する熱交換素子及び熱交換換気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、省エネルギーの観点から室内を換気する熱交換換気装置が採用されている。熱交換換気装置は、室内の空気の温度及び湿度、すなわち併せて全熱と、室外の温度及び湿度、すなわち併せて全熱とを、熱交換素子を介して交換する装置である。換気に伴う熱の消失を低減するために、熱交換素子には、透湿性を有する紙部材が採用されている。また、熱交換効率を上げるために、給気と排気とが熱交換素子で向かい合わせに流れる対向流型の熱交換素子が採用されている。【０００３】
対向流型の熱交換素子は、たとえば、特許文献１に開示されたように、流路板と間隔板とを接合した伝熱体を用いて製造されている。流路板は、熱交換する２つの流体を仕切る紙材などから構成され、複数積層されている。間隔板は、隣り合う流路板同士の間にて複数の平行流路を構成する紙材などから構成されている。伝熱体は、この伝熱体を方形に切り出した対向流路部となった中央流路部材と、中央流路部材の一端部に接続された第１側部流路部材と、他端部に接続された第２側部流路部材とを備える。また、伝熱体は、中央流路部材と第１側部流路部材との接合箇所を表面上の１周にて密封する第１接合テープと、中央流路部材と第２側部流路部材との接合箇所を表面上の１周にて密封する第２接合テープとを備える。さらに、熱交換素子は、中央流路部材と第１側部流路部材及び第２側部流路部材それぞれとの接合箇所に気密処理が施されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１６／１４７３５９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
熱交換素子を構成する流路板は、紙材などの柔軟な材料で構成される場合がある。紙材などの柔軟な流路板を積層する際には、流路板に反りが生じ易い。そのため、流路板と間隔板とが接着された後に、経年劣化によって流路板の反りの力によって熱交換素子の端部から剥がれが生じる。剥がれが生じると、熱交換素子の構造及びその内部を流通する２つの流体の流路で２つの流体の混合が生じる。【０００６】
特許文献１の技術では、中央流路部材と第１側部流路部材及び第２側部流路部材それぞれとの接合箇所に気密処理を施している。しかし、経年使用に伴う積層間の接着力の低下などによって、中央流路部材と第１側部流路部材又は第２側部流路部材それぞれとの接合箇所の端部に剥がれが生じる。剥がれが生じた端部では、２つの流体の流路幅がずれ、２つの流体が混合する不都合が生じる。特許文献１の技術では、中央流路部材と第１側部流路部材又は第２側部流路部材それぞれとの接合箇所の端部が剥がれた場合に、２つの流体の混合の防止措置が対策されていない。【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためのものであり、中央流路部材と第１側部流路部材又は第２側部流路部材それぞれとの接合箇所の端部に剥がれが生じた場合に、２つの流体の混合が確実に防止できる熱交換素子及び熱交換換気装置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】
本発明に係る熱交換素子は、複数の流路板が積層された中央流路部材と、前記中央流路部材の両側にそれぞれ接合された第１側部流路部材及び第２側部流路部材と、を備え、積層方向に隣り合う前記流路板同士の間を交互に第１流体と第２流体とが流通する流路に形成され、前記流路板を介して前記第１流体と前記第２流体とが熱交換する熱交換素子であって、前記流路板の平面方向における積層された前記流路板の縁部に、前記流路の一部を遮断する切り欠き部が形成され、前記切り欠き部の表面には、気密処理が施されるものである。【０００９】
本発明に係る熱交換換気装置は、上記の熱交換素子を備え、室内と室外との空気を換気しつつ熱交換を行うものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る熱交換素子及び熱交換換気装置によれば、流路板の平面方向における積層された流路板の縁部に、流路の一部を遮断する切り欠き部が形成され、切り欠き部の表面には、気密処理が施されている。これにより、中央流路部材と第１側部流路部材及び第２側部流路部材それぞれとの接合箇所の端部の流路は、切り欠き部及び気密処理にて２つの流体の流通が予め遮断されている。したがって、中央流路部材と第１側部流路部材又は第２側部流路部材それぞれとの接合箇所の端部に剥がれが生じた場合に、２つの流体の混合が確実に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１に係る熱交換素子を備える熱交換換気装置の設置例を示す説明図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る熱交換素子を備える熱交換換気装置を示す説明図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る熱交換素子を示す斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る熱交換素子を示す正面図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る熱交換素子の伝熱体を示す説明図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る熱交換素子に形成された切り欠き部を示す拡大斜視図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る熱交換素子に形成された切り欠き部に気密処理を施した状態を示す拡大斜視図である。
【図８】本発明の実施の形態１に係る伝熱体の単体における第１流体の流れを示す説明図である。
【図９】本発明の実施の形態１に係る伝熱体の単体における第２流体の流れを示す説明図である。
【図１０】本発明の実施の形態１に係る熱交換素子内での第１流体及び第２流体の流れを示す図４のＡ−Ａ線での断面図である。
【図１１】従来例の熱交換素子を示す斜視図である。
【図１２】従来例の熱交換素子における流路の破綻の様子を示す説明図である。
【図１３】本発明の実施の形態１の変形例１に係る熱交換素子を示す斜視図である。
【図１４】本発明の実施の形態１の変形例２に係る熱交換素子を示す斜視図である。
【図１５】本発明の実施の形態１の変形例３に係る熱交換素子を示す斜視図である。
【図１６】本発明の実施の形態１の変形例４に係る熱交換素子を示す斜視図である。
【図１７】本発明の実施の形態１の変形例４に係る熱交換素子を図１６の矢視Ｃ方向から見て示す下面図である。
【図１８】本発明の実施の形態１の変形例５に係る熱交換素子を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において、同一の符号を付したものは、同一の又はこれに相当するものであり、これは明細書の全文において共通している。また、断面図の図面においては、視認性に鑑みて適宜ハッチングを省略している。さらに、明細書全文に示す構成要素の形態は、あくまで例示であってこれらの記載に限定されるものではない。
【００１３】
実施の形態１．
＜熱交換換気装置の設置例＞
図１は、本発明の実施の形態１に係る熱交換素子１４を備える熱交換換気装置２０の設置例を示す説明図である。図１に示すように、熱交換換気装置２０は、熱交換素子１４を備え、室内Ｉと室外Ｏとの空気を換気しつつ熱交換を行う。
【００１４】
熱交換換気装置２０は、空気調和装置の一種である。熱交換換気装置２０は、室外Ｏの空気を室内Ｉへ給気し、室内Ｉの空気を室外Ｏに排気する換気機能を有する。また、熱交換換気装置２０は、換気機能に加え、排気する空気から熱を回収して吸気する空気へ熱を与えることにより、エアコンディショナなどといった室内温度を調整する装置のエネルギー負担を軽減する熱交換機能も有する。
【００１５】
熱交換換気装置２０は、室内Ｉの天井内に収納されている。室内美観の点から、天井内に熱交換換気装置２０を含む空調機器をまとめて収納する住宅が多い。天井内に空調機器を設置する場合には、一般に室内Ｉに設置する場合と比較し、空調機器のための広い設置スペースが確保できる。
【００１６】
室外壁面には、室外Ｏの空気を取り入れる室外吸気口２９が形成されている。室外壁面には、室外Ｏへと空気を排出する室外排気口３０が形成されている。一方、室内Ｉの天井には、室内Ｉへと空気を流入させる室内給気口３１が形成されている。室内Ｉの天井には、室内Ｉの空気を排出する室内排気口３２が形成されている。
【００１７】
後述する図２に示すように、室外吸気口２９は、外気ダクト２５と連結されている。室内給気口３１は、給気ダクト２６と連結されている。室内排気口３２は、還気ダクト２７と連結されている。室外排気口３０は、排気ダクト２８と連結されている。
【００１８】
＜熱交換換気装置２０の動作＞
図２は、本発明の実施の形態１に係る熱交換素子１４を備える熱交換換気装置２０を示す説明図である。図２に示すように、熱交換換気装置２０内には、熱交換素子１４が搭載されている。熱交換換気装置２０では、室内外の空気が熱交換素子１４を通過することにより、熱交換が行われる。
【００１９】
熱交換換気装置２０内部には、室外Ｏから室内Ｉに向けて空気を送風する給気ファン２２が設けられている。熱交換換気装置２０内部には、室内Ｉから室外Ｏに向けて空気を送風する排気ファン２１が設けられている。給気ファン２２及び排気ファン２１が運転されることによって、室内Ｉへの給気と排気が行われる。
【００２０】
後述するように、熱交換素子１４には、第１流体１０の流入口１５及び流出口１６が形成されている。熱交換素子１４には、第２流体１１の流入口１７及び流出口１８が形成されている。そして、熱交換素子１４が熱交換換気装置２０に搭載される場合には、第１流体１０の流入口１５が外気を取り入れる外気ダクト２５と連結されている。第１流体１０の流出口１６が室内Ｉへの給気を行う給気ダクト２６と連結されている。第２流体１１の流入口１７が室内排気を通す還気ダクト２７と連結されている。第２流体１１の流出口１８が室外Ｏへ排気を行う排気ダクト２８と連結されている。
【００２１】
室外Ｏの空気は、給気ファン２２が稼働されることにより、外気ダクト２５から取り入れられ、熱交換素子１４を介して給気ファン２２に給気され、給気ダクト２６から給気として室内Ｉに導入される。一方、室内Ｉの空気は、排気ファン２１が稼働されることにより、還気ダクト２７から取り入れられ、熱交換素子１４を介して排気ファン２１によって排気され、排気ダクト２８から排気として室外Ｏに排気される。給気流と排気流とが熱交換素子１４の中央流路部材５の部分で対向する気流となり、給気流と排気流とが全熱交換され、効率的に熱交換が実施される。
【００２２】
＜熱交換素子１４の構成＞
図３は、本発明の実施の形態１に係る熱交換素子１４を示す斜視図である。図４は、本発明の実施の形態１に係る熱交換素子１４を示す正面図である。図３では、正面方向Ｆが紙面上方を向いている。後述の図面では、正面方向Ｆ、背面方向Ｂ、左方Ｌ、右方Ｒ、上方Ｕ、下方Ｄが示されている。
【００２３】
図３及び図４に示すように、熱交換素子１４は、複数の流路板１が積層された中央流路部材５と、中央流路部材５の両側にそれぞれ接合された第１側部流路部材６及び第２側部流路部材７と、を備える。第１側部流路部材６及び第２側部流路部材７では、複数の流路板１が積層されている。中央流路部材５、第１側部流路部材６及び第２側部流路部材７のそれぞれは、伝熱体３に構成されている。
【００２４】
伝熱体３は、後述する図５に示すように、流路板１と間隔板２とを接合して製造されている。流路板１は、熱交換する第１流体１０及び第２流体１１を仕切り、複数積層されている。間隔板２は、隣り合う流路板１同士の間にて複数の平行流路を構成している。間隔板２は、隣り合う流路板１同士の間隔幅を維持する役割を果たす。熱交換素子１４は、積層方向に隣り合う流路板１同士の間を交互に第１流体１０と第２流体１１とが流通する流路に形成され、流路板１を介して第１流体１０と第２流体１１とが熱交換する。
【００２５】
中央流路部材５は、伝熱体３を四角形に切断して成形されている。第１側部流路部材６及び第２側部流路部材７のそれぞれは、伝熱体３を三角形に切断して成形されている。中央流路部材５の左方Ｌの端部に接合されたものが第１側部流路部材６である。中央流路部材５の右方Ｒの端部に接合されたものが第２側部流路部材７である。中央流路部材５の流路板１は、第１側部流路部材６及び第２側部流路部材７のそれぞれの流路板１と一平面になるように接合されている。
【００２６】
中央流路部材５と第１側部流路部材６とが接合された接合箇所には、第１接合テープ８が設けられている。中央流路部材５と第２側部流路部材７とが接合された接合箇所には、第２接合テープ９が設けられている。第１接合テープ８及び第２接合テープ９は、一方の片面に接着面を有するとともに、他方の片面に外表面を有するテープ材である。第１接合テープ８及び第２接合テープ９は、接着面を接合箇所に貼り付けている。
【００２７】
第１接合テープ８は、中央流路部材５の端部と第１側部流路部材６の端部とが当接し、当接した双方の端面の周りを一周して接合している。中央流路部材５と第１側部流路部材６とは、同じ数で流路板１が積層されて同様な端面を有することから、第１接合テープ８によって双方の当接した端面の周りを一周して貼り付けることによって接合されている。これにより、中央流路部材５と第１側部流路部材６とは、等しい間隔で積層された流路板１同士が合わさった状態になっている。
【００２８】
第２接合テープ９は、中央流路部材５の端部と第２側部流路部材７の端部とが当接し、当接した双方の端面の周りを一周して接合している。中央流路部材５と第２側部流路部材７とは、同じ数で流路板１が積層されて同様な端面を有することから、第２接合テープ９によって双方の当接した端面の周りを一周して貼り付けることによって接合されている。これにより、中央流路部材５と第２側部流路部材７とは、等しい間隔で積層された流路板１同士が合わさった状態になっている。
【００２９】
中央流路部材５では、内部の間隔板２の貼り付け角度が第１側部流路部材６と第２側部流路部材７とに対して平行な間隔板２の貼り付け角度を有する。第１側部流路部材６と第２側部流路部材７とでは、内部の間隔板２の貼り付け角度が平行に傾斜した角度を有する。また、第１流体１０が流通する流路と第２流体１１が流通する流路とでは、第１側部流路部材６と第２側部流路部材７との内部の間隔板２の貼り付け角度が第１側部流路部材６と第２側部流路部材７とにわたる直線に対して線対称な角度を有する。
【００３０】
隣り合う流路板１同士の間が間隔板２に支持されて空間が形成されている。そして、間隔板２を介して流路板１が積層されて第１流体１０と第２流体１１とが交互に流通する空間が積層して形成されている。このような交互に第１流体１０と第２流体１１とが流通する空間が流路板１を挟んで積層して存在し、第１流体１０と第２流体１１とが挟まれた流路板１によって熱交換できる。
【００３１】
第１流体１０と第２流体１１との出入口が第１側部流路部材６と第２側部流路部材７とで反対側に形成されている。これにより、図３に示すように、熱交換素子１４には、第１流体１０の流入口１５と、第１流体１０の流出口１６と、第２流体１１の流入口１７と、第２流体１１の流出口１８とが形成されている。
【００３２】
＜切り欠き部３３＞
熱交換素子１４には、流路板１の平面方向における積層された流路板１の縁部に、流路の一部を遮断する切り欠き部３３が形成されている。切り欠き部３３は、中央流路部材５の縁部に形成されている。切り欠き部３３は、流路板１の平面方向における積層された流路板１の対向する１対の縁部にそれぞれ１つずつ形成されている。１対の縁部にそれぞれ１つずつ形成された切り欠き部３３は、同形状である。１つの切り欠き部３３は、積層された流路板１の全部に貫通して形成されている。１つの切り欠き部３３は、流路板１の平面方向に対して直交した流路板１の積層方向に沿って形成されている。１つの切り欠き部３３における流路板１の平面方向の幅は、流路板１の中心部に向かって広くなっている。すなわち、１つの切り欠き部３３は、いわゆるあり溝に形成されている。後述の図１３のように、１つの切り欠き部３３には、１つのレール部材３４が挿通されても良い。
【００３３】
＜伝熱体３＞
図５は、本発明の実施の形態１に係る熱交換素子１４の伝熱体３を示す説明図である。図５に示すように、伝熱体３の単体は、１つの流路板１と１つの間隔板２とから構成されている。伝熱体３は、流路板１の両面に面する第１流体１０及び第２流体１１を仕切りながら、第１流体１０及び第２流体１１の有する全熱を熱交換する。
流路板１は、薄紙などから構成されている。間隔板２は、積層された流路板１を平行に保持するために波板状の形状を有する厚紙などから構成されている。間隔板２の波形状の山部分と流路板１とが接するように接合して積層されることにより、流路板１と間隔板２とに囲まれる空間を第１流体１０又は第２流体１１の流路に形成した伝熱体３が構成されている。
【００３４】
流路板１は、伝熱性と透湿性とを有する素材又は伝熱性のみを有する薄紙などの素材で形成されている。間隔板２は、構造保持のために、折り曲げ加工などによって変形され、間隔板２自体の形状を保持できる形状保持性能を有する素材で形成されていることが望ましい。また、間隔板２の厚みが増すと、間隔板２が流路を閉塞し、圧力損失の増大につながるため、間隔板２の膜厚が薄い方が望ましい。
【００３５】
流路板１と間隔板２とは、このような性状を満たす、セルロースなどからなるパルプ材といった紙材から構成されている。しかし、伝熱性のみを重視する場合には、流路板１と間隔板２とは、樹脂の薄膜又は金属の薄膜から構成されても良い。金属の具体例は、アルミニウム、鉄又はステンレスなどである。間隔板２は、積層後に複数の流路板１に挟まれつつその間に間隔を形成するため、略波形状を有する。間隔板２の略波形状は、コルゲートマシン又はラック及びピニオンなどを用いて、間隔板２の平板状の原板を挟み込むことによって略波形状に加工できる。
【００３６】
平板状の流路板１は、略波形状を有する間隔板２の山部分と接着剤などで接合され、ダンボール状の伝熱体３の単体を構成する。流路板１と間隔板２との接合により、剛性の低い流路板１が平面に保たれる効果も奏する。伝熱体３の単体は、１つの流路板１と１つの略波状の間隔板２との全ての端が一致し、流路板１の全体に間隔板２が接合されている。ここでは、接合に用いる接着剤とは、流体状の粘着性のある部材又は溶着において溶加材を溶解させて接着する場合の溶加材を含む。
【００３７】
なお、伝熱体３の構成は、流路板１と間隔板２とのそれぞれが１対応ずつで構成されなくても良い。たとえば、伝熱体３全体は、樹脂成型で製造されても良い。また、中央流路部材５と第１側部流路部材６又は第２側部流路部材７との接合は、第１接合テープ８又は第２接合テープ９によって接合されなくても良い。たとえば、中央流路部材５、第１側部流路部材６及び第２側部流路部材７は、一体成型されても良い。
【００３８】
＜切り欠き部３３の詳細＞
図６は、本発明の実施の形態１に係る熱交換素子１４に形成された切り欠き部３３を示す拡大斜視図である。図７は、本発明の実施の形態１に係る熱交換素子１４に形成された切り欠き部３３に気密処理１３を施した状態を示す拡大斜視図である。図６及び図７に示すように、伝熱体３の完成後に切り欠き部３３が形成される。そして、切り欠き部３３の表面には、気密処理１３が施される。気密処理１３は、粘性を有する気密処理剤を用いて施されても良い。また、気密処理１３は、熱発泡性気密処理剤を用いて施されても良い。
【００３９】
図６に示すように、中央流路部材５には、第１流体１０及び第２流体１１が平行に流れる積層された流路を横断する方向に、正面方向Ｆの上層から背面方向Ｂの下層まで全部にわたって連続して、切り欠き部３３が形成されている。切り欠き部３３は、流路方向の左方Ｌと右方Ｒとの間の幅が中心に向かって広くなるあり溝形状である。
【００４０】
図７に示すように、切り欠き部３３には、気密処理１３が施されている。ここで、気密処理１３は、気密処理剤を用いて施される。気密処理剤としては、ウレタン系、アクリル系又はシリコーン系のシーラント剤が挙げられる。シーラント剤は、切り欠き部３３の表面に塗布されるだけでも良い。しかし、望ましくは、シーラント剤が粘性を有し、塗布後に押し込んで隣り合う流路板１同士の隙間を埋めるものが良い。また、気密処理剤は上記に限られない。たとえば、気密処理剤は、発泡剤を含有した塗料などを用い、塗布後に熱を付与して発泡処理を行い、隣り合う流路板１同士の隙間を埋めても良い。発泡剤としては、熱膨張性の中空弾性体微小球、無機発泡剤、ニトロソ系発泡剤、アゾ系発泡剤又はスルホニルヒドラジド系発泡剤などがある。
【００４１】
このような気密処理１３とは、気密処理剤が流路断面に塗布され、隣り合う流路板１同士の間の流路を遮断する処理である。切り欠き部３３に対して気密処理１３が行われることにより、切り欠き部３３内に含まれる流路が遮断される。中央流路部材５と第１側部流路部材６及び第２側部流路部材７それぞれとの接合箇所の端部には、予め切り欠き部３３によって遮断された流路が形成されている。このため、中央流路部材５と第１側部流路部材６又は第２側部流路部材７それぞれとの接合箇所の端部が剥がれた場合でも、剥がれた端部の流路に切り欠き部３３及び切り欠き部３３の表面に施された気密処理１３によって当該流路が遮断されているため、第１流体１０及び第２流体１１の混合が確実に防止できる。
【００４２】
なお、切り欠き部３３は、複数個設けられても良い。しかし、切り欠き部３３は、最小でも中央流路部材５の１つの縁部に１つ設けられる。また、切り欠き部３３の全てに気密処理１３が施される。
【００４３】
切り欠き部３３は、複数の流路板１が積層された伝熱体３が構成された後に、ノコギリ又はウォーターカッターなどを用いた切断工程によって切除されて良い。しかし、これに限られない。たとえば、積層前の流路板１あるいは１つの流路板１と１つの間隔板２とから構成された伝熱体３の単体の各層をカッター又はトムソンによる切断工程によって切除してからこれらを積層しても良い。いずれの工程を経ても、各層の切り欠き部３３の位置は、熱交換素子１４の正面方向Ｆから見て同一の箇所に形成され、流路板１の積層方向では揃っている。
【００４４】
＜熱交換素子１４の動作＞
図８は、本発明の実施の形態１に係る伝熱体３の単体における第１流体１０の流れを示す説明図である。図９は、本発明の実施の形態１に係る伝熱体３の単体における第２流体１１の流れを示す説明図である。図１０は、本発明の実施の形態１に係る熱交換素子１４内での第１流体１０及び第２流体１１の流れを示す図４のＡ−Ａ線での断面図である。
【００４５】
図３に示すように、複数の流路板１を積層する際に、隣り合う流路板１が間隔板２を介して交互に接着されて積層される。これにより、１つの流路板１とそれに対向して隣り合う流路板１との間に、間隔板２が挟み込まれて流路となる空間が形成されている。図８に示すように、伝熱体３の単体には、第１側部流路部材６から流入し、中央流路部材５を経由し、第２側部流路部材７へと通じる第１流体１０の第１流路が形成される。一方、図９に示すように、第１流路に対して流路板１を挟んだ伝熱体３の単体には、第２側部流路部材７から流入し、中央流路部材５を経由し、第１側部流路部材６へと通じる第２流体１１の第２流路が形成される。
【００４６】
これら第１流路及び第２流路内に熱交換する第１流体１０及び第２流体１１を各層にそれぞれ交互に流すことにより、流路板１を通じて隣り合う層ごとに熱交換を行う。熱交換素子１４は、室外Ｏの空気と室内Ｉの空気とを内部に流通させて熱交換する。熱交換を行うに際し、熱交換素子１４は、室外Ｏの空気を室内Ｉに取り込む第１流路と、室内Ｉの空気を室外Ｏに出す第２流路とが形成される。第１流路には、室外Ｏから流入する空気である第１流体１０が流通する。第２流路には、室内Ｉから流出する空気である第２流体１１が流通する。
【００４７】
第１流体１０は、流入口１５から第１側部流路部材６内の第１流路を通り、中央流路部材５内の第１流路へと進み、第２側部流路部材７内の第１流路を通り、流出口１６から排出される。一方、第２流体１１は、流入口１７から第２側部流路部材７内の第２流路を通り、中央流路部材５内の第２流路へと進み、第１側部流路部材６内の第２流路を通り、流出口１８から排出される。
【００４８】
第１流体１０の流入口１５と第２流体１１の流入口１７とは、中央流路部材５を挟んで反対側に配置されている。一方、第１流体１０の流出口１６と第２流体１１の流出口１８とは、中央流路部材５を挟んで反対側に配置されている。第１流体１０の流入口１５と第２流体１１の流出口１８とは、第１側部流路部材６と第２側部流路部材７とにわたる直線に対して線対称に第１側部流路部材６に形成されている。第１流体１０の流出口１６と第２流体１１の流入口１７とは、第１側部流路部材６と第２側部流路部材７とにわたる直線に対して線対称に第２側部流路部材７に形成されている。
【００４９】
このため、中央流路部材５内では、第１流体１０の流れ方向と第２流体１１の流れ方向とが逆方向となる。この様子を図１０の断面図を用いて説明すると、１つの伝熱体３の単体は、流路板１と間隔板２とで囲まれた１層に形成された複数の第１流路を有する。これらの第１流路内を流れる第１流体１０の向きは、全て同じ方向であり、図１０では紙面手前から紙面奥方向へと流れる。
【００５０】
一方、上記伝熱体３の単体に連続して重なる伝熱体３の単体も、同じく流路板１と間隔板２とで囲まれた１層に形成された複数の第２流路を有する。これらの第２流路内を流れる第２流体１１の向きは、全て同じ向きであり、図１０では紙面奥から紙面手前方向へと流れる。
【００５１】
このように、第１流体１０と第２流体１１とが交互に流通する積層された各層の第１流体１０又は第２流体１１の流れが交互に逆方向であり、第１流体１０と第２流体１１とが流路板１を挟んで対面して全熱交換が行われる。これにより、熱交換素子１４は、高い全熱交換効率が達成できる。
【００５２】
＜従来例の熱交換素子１４＞
図１１は、従来例の熱交換素子１４を示す斜視図である。図１１に示すように、従来例の熱交換素子１４には、切り欠き部３３が形成されず、気密処理１３が施されていない。
【００５３】
＜従来例の熱交換素子１４の課題＞
図１２は、従来例の熱交換素子１４における流路の破綻の様子を示す説明図である。図１２では、第１側部流路部材６における中央流路部材５との接合箇所にて、第２流路が破綻した状態を示す。図１２では、第１流路は、第１流体１０が紙面手前から紙面奥方向へ流れる。一方、図１２では、第２流路は、第２流体１１が紙面右方から紙面左方へ流れる。つまり、第１側部流路部材６では、図８及び図９に示すように、第１流体１０が流入口１５から中央流路部材５に流れ、第２流体１１が第１流体１０と逆方向かつ交差方向である、中央流路部材５から流出口１８に流れる。第１流体１０と第２流体１１とは、流路板１を介して分断された第１流路と第２流路とをそれぞれ流通し、本来は第１流体１０と第２流体１１とが混合されることはない。
【００５４】
図１２に示すように、経年使用に伴う伝熱体３での反りが生じた流路板１と間隔板２との密着状態の剥がれが生じると、流路板１と間隔板２との間に、反りが生じた流路板１と間隔板２とが離間した流入隙間１９が発生する。ここでは、第２流路に流入隙間１９が発生した場合を述べる。流入隙間１９が発生すると、中央流路部材５と第１側部流路部材６との間で本来平坦に繋がって同じ幅で隣り合う流路板１同士の間の第２流路の間隔が第１側部流路部材６にて大きくなる。これにより、中央流路部材５の第１流路と流入隙間１９を有する第１側部流路部材６の第２流路とが繋がる。そして、中央流路部材５の第１流体１０が第１側部流路部材６の第２流路に侵入できる状態となる。あるいは、第１側部流路部材６の第２流体１１が中央流路部材５の第１流路に侵入できる状態となる。このように、間隔板２による第１流路及び第２流路の相互間隔の規制が不十分となる。それゆえ、中央流路部材５と第１側部流路部材６とのそれぞれの本来平坦に繋がるべき流路板１同士の位置ずれ箇所から第１流体１０と第２流体１１との混合が生じる。
【００５５】
＜実施の形態１での従来例の課題の解決方法＞
実施の形態１では、熱交換素子１４に切り欠き部３３が形成されている。このため、中央流路部材５と第１側部流路部材６及び第２側部流路部材７それぞれとの接合箇所の端部の流路は、切り欠き部３３及び気密処理１３にて第１流体１０及び第２流体１１の流通が予め遮断されている。したがって、中央流路部材５と第１側部流路部材６又は第２側部流路部材７それぞれとの接合箇所の端部にて、反りが生じた流路板１と間隔板２とが離間した流入隙間１９が発生しても、中央流路部材５と第１側部流路部材６又は第２側部流路部材７とのそれぞれの本来平坦に繋がるべき流路板１同士の位置ずれ箇所からの第１流体１０及び第２流体１１の混合が効果的に遮断できる。よって、実施の形態１の熱交換素子１４では、経年劣化しても第１流体１０及び第２流体１１の換気機能と熱交換機能とが効果的に発揮できる。
【００５６】
＜変形例１＞
図１３は、本発明の実施の形態１の変形例１に係る熱交換素子１４を示す斜視図である。ここでは、上記実施の形態と同様な事項を省略し、その特徴部分のみ説明する。
【００５７】
図１３に示すように、熱交換素子１４は、切り欠き部３３に挿通されるレール部材３４を備える。レール部材３４は、あり溝状の切り欠き部３３に熱交換素子１４の流路板１の積層方向の全体にわたって挿通されている。切り欠き部３３が１対形成されているので、レール部材３４も１対設けられている。切り欠き部３３の表面には、気密処理１３が施されている。
【００５８】
レール部材３４は、金属又は樹脂で構成されている。このため、レール部材３４は、環境の温湿度などの変化による体積変化が小さい。レール部材３４は、切り欠き部３３のあり溝形状と同様な断面台形形状の四角柱形状である。レール部材３４は、熱交換素子１４の流路板１の積層方向の長さよりも長く、熱交換素子１４の両端の流路板１から両端部を突出させている。つまり、レール部材３４は、熱交換素子１４から両端部を飛び出させている。
【００５９】
レール部材３４は、熱交換素子１４の流路板１の積層方向の一端から切り欠き部３３に挿入される。このとき、レール部材３４は、切り欠き部３３のあり溝形状の断面台形の斜辺部の面によって切り欠き部３３からの離脱が規制される。このため、中央流路部材５の流路板１の端の上方Ｕ又は下方Ｄの方向には抜けない。
【００６０】
熱交換素子１４は、レール部材３４を支持する支持材３５を備える。支持材３５は、１対のレール部材３４のそれぞれの両端部を熱交換素子１４の流路板１の平面部を跨いで繋げている。支持材３５は、金属又は樹脂から構成されている。支持材３５は、環境の温湿度などの変化による体積変化が小さい。支持材３５とレール部材３４との接触部は、面で触れており、レール部材３４に中央流路部材５の中心方向へと力がかかった際に、支持材３５が触れた面で支える構造である。
【００６１】
このように、レール部材３４及び支持材３５を備えることにより、熱交換素子１４の経年劣化により、中央流路部材５の中心方向への変形が防止でき、製品寿命が延長できる。具体的には、中央流路部材５が中心方向へ変形する際に、中央流路部材５の切り欠き部３３からレール部材３４に中央流路部材５の中心方向への力がかかる。その力により、レール部材３４が中央流路部材５の中心方向に移動しようとするが、支持材３５が支持してレール部材３４の移動を規制する。これにより、レール部材３４の移動が生じず、熱交換素子１４の変形が生じない。
【００６２】
なお、レール部材３４の形状は、中央流路部材５の端部の方向よりも中心方向に近い位置にて、中央流路部材５内を流れる流路と平行となる方向に長い形状であれば、断面台形だけでなく、断面多角形又は断面略円形などでも良い。
【００６３】
＜変形例２＞
図１４は、本発明の実施の形態１の変形例２に係る熱交換素子１４を示す斜視図である。ここでは、上記実施の形態などと同様な事項を省略し、その特徴部分のみ説明する。図１４に示すように、熱交換素子１４は、当該熱交換素子１４を嵌め込む枠体３６を備える。枠体３６には、レール部材３４が切り欠き部３３とともに挿通された凹部３７が形成されている。切り欠き部３３の表面には、気密処理１３が施されている。
【００６４】
レール部材３４は、切り欠き部３３に挿通される断面多角形形状に加え、別の断面多角形形状が合わされた形状を有する。レール部材３４の双方の断面多角形状の間には、くびれ部が設けられている。レール部材３４の一例として断面台形形状が合わされた形状の場合には、断面台形の短辺部分が合わさり、長辺部分である端部よりも短い部分が存在する。この短い部分がくびれ部になる。
【００６５】
レール部材３４のくびれ部を挟んで、熱交換素子１４の切り欠き部３３に挿通されている側を第１多角形部と称し、逆側に突き出た部分を第２多角形部と称する。
【００６６】
熱交換素子１４には、枠体３６が設けられている。枠体３６は、熱交換素子１４が枠体３６内に配置される際に、熱交換素子１４を案内する。枠体３６は、熱交換素子１４が挿入される方向に沿って設けられた箱部材である。
【００６７】
枠体３６には、レール部材３４の第２多角形部と同形状の凹部３７が形成されている。熱交換素子１４が枠体３６に挿入され、レール部材３４が熱交換素子１４の切り欠き部３３及び凹部３７の双方に挿通される。これにより、熱交換素子１４が枠体３６に固定される。このように固定された熱交換素子１４では、当該熱交換素子１４を変形する力が生じても、熱交換素子１４が枠体３６に保持される。このため、熱交換素子１４の変形が抑制できる。
【００６８】
＜変形例３＞
図１５は、本発明の実施の形態１の変形例３に係る熱交換素子１４を示す斜視図である。ここでは、上記実施の形態などと同様な事項を省略し、その特徴部分のみ説明する。図１５に示すように、熱交換素子１４は、当該熱交換素子１４を嵌め込む枠体３６を備える。枠体３６には、レール部材３４が切り欠き部３３とともに挿通された凹部３７が形成されている。切り欠き部３３の表面には、気密処理１３が施されている。
【００６９】
熱交換素子１４は、１対の切り欠き部３３の形状及び枠体３６の１対の凹部３７の形状が対となるもの同士でそれぞれ違う形状である。１対のレール部材３４は、それぞれ対となる切り欠き部３３及び凹部３７の形状の組み合わせと同形状である。しかし、１対のレール部材３４同士は、異なる形状である。
【００７０】
熱交換素子１４の１対の縁部にそれぞれ形成される切り欠き部３３は、それぞれの縁部にて異形状である。この異形状の切り欠き部３３には、対応した形状のレール部材３４が挿通される。熱交換素子１４に挿通されたレール部材３４は、挿通時に枠体３６に形成された凹部３７にも挿通される。
【００７１】
このとき、熱交換素子１４の枠体３６への設置向きが正しくないと、熱交換素子１４にレール部材３４が挿通できない。これにより、熱交換素子１４の枠体３６への設置方向が規定され、誤った向きでの取り付けが防止できる。
【００７２】
＜変形例４＞
図１６は、本発明の実施の形態１の変形例４に係る熱交換素子１４を示す斜視図である。図１７は、本発明の実施の形態１の変形例４に係る熱交換素子１４を図１６の矢視Ｃ方向から見て示す下面図である。ここでは、上記実施の形態などと同様な事項を省略し、その特徴部分のみ説明する。
【００７３】
図１６及び図１７に示すように、切り欠き部３３は、熱交換素子１４の流路板１の積層方向に対して傾斜して形成されている。これにより、切り欠き部３３が流路板１の積層方向に沿って形成できない場合などにでも、切り欠き部３３が形成できる。切り欠き部３３の表面には、気密処理１３が施されている。
【００７４】
＜変形例５＞
図１８は、本発明の実施の形態１の変形例５に係る熱交換素子１４を示す斜視図である。ここでは、上記実施の形態などと同様な事項を省略し、その特徴部分のみ説明する。図１８に示すように、切り欠き部３３は、第１側部流路部材６及び第２側部流路部材７に設けられても良い。切り欠き部３３の表面には、気密処理１３が施されている。
【００７５】
切り欠き部３３は、第１側部流路部材６及び第２側部流路部材７における中央流路部材５との接合箇所に隣接して形成されている。切り欠き部３３が第１側部流路部材６及び第２側部流路部材７における中央流路部材５との接合箇所に隣接するので、中央流路部材５と第１側部流路部材６又は第２側部流路部材７それぞれとの接合箇所の端部に剥がれが生じた場合に、切り欠き部３３によって剥がれる端部の流路が予め遮断され、第１流体１０及び第２流体１１の混合が防止される。
【００７６】
＜実施の形態１の効果＞
実施の形態１によれば、熱交換素子１４は、複数の流路板１が積層された中央流路部材５を備える。熱交換素子１４は、中央流路部材５の両側にそれぞれ接合された第１側部流路部材６及び第２側部流路部材７を備える。熱交換素子１４は、積層方向に隣り合う流路板１同士の間を交互に第１流体１０と第２流体１１とが流通する流路に形成され、流路板１を介して第１流体１０と第２流体１１とが熱交換する。流路板１の平面方向における積層された流路板１の縁部に、流路の一部を遮断する切り欠き部３３が形成されている。切り欠き部３３の表面には、気密処理１３が施されている。
【００７７】
この構成によれば、中央流路部材５と第１側部流路部材６及び第２側部流路部材７それぞれとの接合箇所の端部の流路は、切り欠き部３３及び気密処理１３にて第１流体１０及び第２流体１１の流通が予め遮断されている。したがって、中央流路部材５と第１側部流路部材６又は第２側部流路部材７それぞれとの接合箇所の端部に剥がれが生じた場合に、第１流体１０及び第２流体１１の混合が確実に防止できる。よって、熱交換素子１４では、経年劣化しても第１流体１０及び第２流体１１の換気機能と熱交換機能とが確実に発揮できる。
【００７８】
実施の形態１によれば、気密処理１３は、粘性を有する気密処理剤を用いて施されている。
【００７９】
この構成によれば、気密処理剤が粘性を有することにより、気密処理剤の塗布後に気密処理剤が切り欠き部３３の内部に押し込んで埋め込まれ、切り欠き部３３の気密処理１３がより確実に施せる。
【００８０】
実施の形態１によれば、気密処理１３は、熱発泡性気密処理剤を用いて施されている。
【００８１】
この構成によれば、気密処理剤が熱発泡性を有することにより、気密処理剤の塗布後に気密処理剤が加熱されて発泡して切り欠き部３３の内部に埋め込まれ、切り欠き部３３の気密処理１３がより確実に施せる。
【００８２】
実施の形態１によれば、切り欠き部３３は、中央流路部材５の縁部に形成されている。
【００８３】
たとえば第１側部流路部材６に切り欠き部３３が形成された場合には、中央流路部材５と第２側部流路部材７との接合箇所の端部に剥がれが生じた場合に、第１流体１０及び第２流体１１の混合が生じる。この構成によれば、切り欠き部３３が中央流路部材５の縁部に形成されているので、中央流路部材５と第１側部流路部材６又は第２側部流路部材７それぞれとのどちらの接合箇所の端部に剥がれが生じた場合でも、第１流体１０及び第２流体１１の混合が防止できる。このように、切り欠き部３３の製造個数が削減でき、熱交換素子１４の製造が容易になる。
【００８４】
実施の形態１によれば、切り欠き部３３は、第１側部流路部材６及び第２側部流路部材７における中央流路部材５との接合箇所の縁部に形成されている。
【００８５】
この構成によれば、第１側部流路部材６における中央流路部材５との接合箇所の縁部に形成された切り欠き部３３及び気密処理１３は、中央流路部材５と第１側部流路部材６との接合箇所の端部に剥がれが生じた場合に、第１流体１０及び第２流体１１の混合が防止できる。第２側部流路部材７における中央流路部材５との接合箇所の縁部に形成された切り欠き部３３及び気密処理１３は、中央流路部材５と第２側部流路部材７との接合箇所の端部に剥がれが生じた場合に、第１流体１０及び第２流体１１の混合が防止できる。このように、中央流路部材５と第１側部流路部材６又は第２側部流路部材７それぞれとの接合箇所の端部に剥がれが生じた場合に、第１流体１０及び第２流体１１の混合が確実に防止できる。
【００８６】
実施の形態１によれば、切り欠き部３３は、積層された流路板１の全部に貫通して形成されている。
【００８７】
この構成によれば、１つの切り欠き部３３は、積層された流路板１の全部にわたって第１流体１０及び第２流体１１の混合が確実に防止できる。また、切り欠き部３３の形状が単純化でき、熱交換素子１４の製造が容易である。
【００８８】
実施の形態１によれば、切り欠き部３３は、流路板１の平面方向に対して直交した流路板１の積層方向に沿って形成されている。
【００８９】
この構成によれば、切り欠き部３３の形状が単純化でき、熱交換素子１４の製造が容易である。
【００９０】
実施の形態１によれば、切り欠き部３３は、流路板１の積層方向に対して傾斜して形成されている。
【００９１】
この構成によれば、切り欠き部３３が流路板１の積層方向に沿って形成できない場合などにでも、切り欠き部３３が形成できる。
【００９２】
実施の形態１によれば、切り欠き部３３における流路板１の平面方向の幅は、流路板１の中心部に向かって広くなる。
【００９３】
この構成によれば、切り欠き部３３にレール部材３４を挿通した場合に、レール部材３４が外側に抜け難くなる。
【００９４】
実施の形態１によれば、熱交換素子１４は、切り欠き部３３に挿通されるレール部材３４を備える。
【００９５】
この構成によれば、熱交換素子１４が切り欠き部３３を有すると、熱交換素子１４が変形に弱くなるが、レール部材３４に支えられることにより、熱交換素子１４の変形が抑制できる。
【００９６】
実施の形態１によれば、熱交換素子１４は、熱交換素子１４を嵌め込む枠体３６を備える。枠体３６には、レール部材３４が切り欠き部３３とともに挿通された凹部３７が形成されている。
【００９７】
この構成によれば、切り欠き部３３とともに枠体３６の凹部３７にレール部材３４を挿通した場合に、レール部材３４によって熱交換素子１４が枠体３６に確実に固定できる。
【００９８】
実施の形態１によれば、切り欠き部３３は、流路板１の平面方向における積層された流路板１の対向する１対の縁部にそれぞれ形成されている。
【００９９】
この構成によれば、中央流路部材５と第１側部流路部材６又は第２側部流路部材７それぞれとの接合箇所の１対の縁部の端部に剥がれが生じた場合に、第１流体１０及び第２流体１１の混合が確実に防止できる。
【０１００】
実施の形態１によれば、１対の縁部にそれぞれ形成される切り欠き部３３は、同形状である。
【０１０１】
この構成によれば、切り欠き部３３の形状が単純化でき、熱交換素子１４の製造が容易である。また、熱交換素子１４の左右上下の形状が同じにでき、熱交換換気装置２０に搭載する際の方向が規定されず、搭載が容易になる。
【０１０２】
実施の形態１によれば、１対の縁部にそれぞれ形成される切り欠き部３３は、それぞれの縁部にて異形状である。
【０１０３】
この構成によれば、切り欠き部３３の形状が異なることにより、熱交換素子１４の左右上下の見分けがつき、熱交換換気装置２０に搭載する際の方向が確実に規定できる。
【０１０４】
実施の形態１によれば、中央流路部材５と第１側部流路部材６及び第２側部流路部材７のそれぞれとが接合された接合箇所には、密封部材としての第１接合テープ８及び第２接合テープ９が設けられている。
【０１０５】
この構成によれば、中央流路部材５と第１側部流路部材６及び第２側部流路部材７のそれぞれとが接合された接合箇所が第１接合テープ８及び第２接合テープ９によって密封できる。
【０１０６】
実施の形態１によれば、熱交換換気装置２０は、上記の熱交換素子１４を備え、室内Ｉと室外Ｏとの空気を換気しつつ熱交換を行う。
【０１０７】
この構成によれば、熱交換素子１４を備える熱交換換気装置２０では、中央流路部材５と第１側部流路部材６又は第２側部流路部材７それぞれとの接合箇所の端部に剥がれが生じた場合に、第１流体１０及び第２流体１１の混合が確実に防止できる。
【符号の説明】
【０１０８】
１  流路板、２  間隔板、３  伝熱体、５  中央流路部材、６  第１側部流路部材、７  第２側部流路部材、８  第１接合テープ、９  第２接合テープ、１０  第１流体、１１  第２流体、１３  気密処理、１４  熱交換素子、１５  流入口、１６  流出口、１７  流入口、１８  流出口、１９  流入隙間、２０  熱交換換気装置、２１  排気ファン、２２  給気ファン、２５  外気ダクト、２６  給気ダクト、２７  還気ダクト、２８  排気ダクト、２９  室外吸気口、３０  室外排気口、３１  室内給気口、３２  室内排気口、３３  切り欠き部、３４  レール部材、３５  支持材、３６  枠体、３７  凹部。
【要約】
熱交換素子は、複数の流路板が積層された中央流路部材と、中央流路部材の両側にそれぞれ接合された第１側部流路部材及び第２側部流路部材と、を備え、積層方向に隣り合う流路板同士の間を交互に第１流体と第２流体とが流通する流路に形成され、流路板を介して第１流体と第２流体とが熱交換する熱交換素子であって、流路板の平面方向における積層された流路板の縁部に、流路の一部を遮断する切り欠き部が形成され、切り欠き部の表面には、気密処理が施される。【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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