(57)【要約】      （修正有）【課題】シリンダの軸方向長い範囲に渡って、磁力による付勢力を付与できる磁力式アクチュエータを提供すると共に、このアクチュエータによって開閉補助力を与える開閉補助装置を提供する。【解決手段】シリンダ１１が、シリンダ用永久磁石２１によって軸方向にＮ極とＳ極とに分極され、その分極ラインがαとされる。ピストン３１が、ピストン用永久磁石３２によって軸方向にＮ極とＳ極とに分極され、その分極ラインがβとされる。両永久磁石２１と３１との間での磁力の影響によって、αとβとが一致した基準位置以外では、両永久磁石２１と３１との間での磁力の影響によって、ピストン３１がシリンダ１１に対して軸方向の付勢力を受けることになる。この付勢力を、ドアの開動作補助用として、あるいは閉動作補助用として用いることができる。【選択図】図４
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
シリンダと、該シリンダ内に摺動自在に嵌合されたピストンと、該ピストンに一体化されて該シリンダの外部へ延びるピストンロッドと、を備え、
前記シリンダが、シリンダ用永久磁石を有して、該シリンダ用永久磁石によって該シリンダが軸方向にＮ極とＳ極とに分極されており、
前記ピストンが、ピストン用永久磁石を有して、該ピストン用永久磁石によって軸方向にＮ極とＳ極とに分極されている、
ことを特徴とする磁力式アクチュエータ。
【請求項２】
請求項１において、
前記シリンダの分極ラインに対して前記ピストンの分極ラインが一致する位置を基準位置としたとき、該ピストンが該基準位置からシリンダ軸方向に変位された状態では、磁力によって該ピストンが該基準位置に復帰される力を受けるようにされている、
ことを特徴とする磁力式アクチュエータ。
【請求項３】
請求項１において、
前記シリンダの分極ラインに対して前記ピストンの分極ラインが一致する位置を基準位置としたとき、該ピストンが該基準位置からシリンダ軸方向に変位された状態では、磁力によって該ピストンが該基準位置からさらに離れる方向の力を受けるようにされている、
ことを特徴とする磁力式アクチュエータ。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、
前記シリンダ用永久磁石が、筒状とされて、前記シリンダの軸方向ほぼ全長に渡って伸びている、ことを特徴とする磁力式アクチュエータ。
【請求項５】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、
筒状とされた前記シリンダ用永久磁石と筒状の磁性部材とが互いにその端面をつきあわせた状態で組み合わされて、該シリンダ用永久磁石と筒状の磁性部材との組み合わせ体が前記シリンダのほぼ全長に渡って伸びている、ことを特徴とする磁力式アクチュエータ。
【請求項６】
請求項５において、
筒状とされると共に軸方向にＮ極とＳ極とに分極された補助永久磁石をさらに備え、
前記磁性部材の一端部側に前記永久磁石が設けられると共に、該磁性部材の他端部側に前記補助永久磁石が設けられ、
前記補助永久磁石が、前記磁性部材の端面と突き合わせた状態で配設され、
前記補助永久磁石は、少なくとも前記ピストン用永久磁石が接近した状態において、該ピストン用永久磁石に対して前記シリンダ用永久磁石から受ける磁力の影響を補助する方向の磁力を与えるように設定されている、
ことを特徴とする磁力式アクチュエータ。
【請求項７】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、
前記シリンダ用永久磁石が、それぞれ前記シリンダの軸方向に伸びる複数の棒状永久磁石によって構成され、
前記複数の棒状永久磁石が、前記シリンダの周方向に間隔をあけて配設されている、
ことを特徴とする磁力式アクチュエータ。
【請求項８】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、
前記基準位置が、前記シリンダの軸方向中間位置よりも一方側部側に片寄った位置とされている、ことを特徴とする磁力式アクチュエータ。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれか１項において、
前記シリンダの一端部側は、前記ピストンロッドが貫通しないボトムフランジ部で閉じられており、
前記シリンダの他端部側は、前記ピストンロッドが摺動自在に貫通するヘッドフランジ部で閉じられている、
ことを特徴とする磁力式アクチュエータ。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項８のいずれか１項において、
前記ピストンロッドが、一対設けられて、前記ピストンを境に互いに離間する方向に伸びており、
前記一対のピストンロッドのうち、一方のピストンロッドが前記シリンダの一方側端部から外部へ伸びており、他方のピストンロッドが前記シリンダの他方側端部から外部へ伸びている、
ことを特徴とする磁力式アクチュエータ。
【請求項１１】
本体部材に形成された開口部が、開閉部材によって開閉されるようにされ、
磁力式アクチュエータによって、開閉部材の開動作または閉動作に補助力が与えられるようにされており、
前記磁力式アクチュエータは、シリンダ用永久磁石を有するシリンダと、該シリンダ内に摺動自在に嵌合されると共にピストン用永久磁石を有するピストンと、該ピストンに一体化されて該シリンダの外部へ延びるピストンロッドと、を備え、
前記シリンダが、前記シリンダ用永久磁石によって該シリンダが軸方向にＮ極とＳ極とに分極されており、
前記ピストンが、前記ピストン用永久磁石によって軸方向にＮ極とＳ極とに分極されており、
前記シリンダとピストンロッドとのいずれか一方が前記本体部材に連結されると共に、他方が前記開閉部材に連結されている、
ことを特徴とする開閉補助装置。
【請求項１２】
請求項１１において、
前記開閉部材が、ドアとされている、
ことを特徴とする開閉補助装置。
【請求項１３】
請求項１２において、
前記本体部材が車両の車体とされている、ことを特徴とする開閉補助装置。
【請求項１４】
請求項１１ないし請求項１３のいずれか１項において、
前記開閉部材は、上方へ持ち上げたときに開とされ、
前記磁力式アクチュエータによって、前記開閉部材の開動作に対して補助力が与えられる、
ことを特徴とする開閉補助装置。
【請求項１５】
請求項１４において、
前記シリンダの分極ラインに対して前記ピストンの分極ラインが一致する位置を基準位置としたとき、該ピストンが該基準位置からシリンダ軸方向に変位された状態では、磁力によって該ピストンが該基準位置からさらに離れる方向の力を受けるようにされ、
前記開閉部材を開閉させたとき、前記ピストンは前記基準位置を横切らない範囲で作動されるように設定されて、前記磁力式アクチュエータから開方向の補助力のみを受けるようにされている、
ことを特徴とする開閉補助装置。
【請求項１６】
請求項１４において、
前記シリンダの分極ラインに対して前記ピストンの分極ラインが一致する位置を基準位置としたとき、該ピストンが該基準位置からシリンダ軸方向に変位された状態では、磁力によって該ピストンが該基準位置からさらに離れる方向の力を受けるようにされ、
前記開閉部材の開閉に応じて、前記ピストンが前記基準位置を横切って作動するように設定され、
前記開閉部材が閉位置にあるときは、磁力によって閉位置を保持するようにされ、
前記開閉部材を閉位置から開位置へと変位させたとき、前記ピストンが前記基準位置を横切った時点から磁力によって該開閉部材の開動作が補助される、
ことを特徴とする開閉補助装置。
【請求項１７】
請求項１５または請求項１６において、
前記シリンダ側の前記分極ラインが、該シリンダの軸方向中間位置よりも前記開閉部材の閉位置となる方向に片寄った位置となるように設定されている、ことを特徴とする開閉補助装置。
【請求項１８】
請求項１１ないし請求項１３のいずれか１項において、
前記シリンダの分極ラインに対して前記ピストンの分極ラインが一致する位置を基準位置としたとき、該ピストンが該基準位置からシリンダ軸方向に変位された状態では、磁力によって該ピストンが該基準位置からさらに離れる方向の力を受けるようにされ、
前記開閉部材の開閉に応じて、前記ピストンが前記基準位置を横切るように設定され、
前記開閉部材が閉位置にあるときは、磁力によって該閉位置を保持するようにされ、
前記開閉部材を閉位置から開位置へと変位させたとき、前記ピストンが前記基準位置を横切った時点から磁力によって該開閉部材の開動作が補助される、
ことを特徴とする開閉補助装置。
【請求項１９】
請求項１１ないし請求項１３のいずれか１項において、
前記シリンダの分極ラインに対して前記ピストンの分極ラインが一致する位置を基準位置としたとき、該ピストンが該基準位置からシリンダ軸方向に変位された状態では、磁力によって該ピストンが該基準位置からさらに離れる方向の力を受けるようにされ、
前記開閉部材の開閉に応じて、前記ピストンが前記基準位置を横切るように設定され、
前記開閉部材が開位置にあるときは、磁力によって該開位置を保持するようにされ、
前記開閉部材を開位置から閉位置へと変位させたとき、前記ピストンが前記基準位置を横切った時点から磁力によって該開閉部材の閉動作が補助される、
ことを特徴とする開閉補助装置。
【請求項２０】
請求項１１または請求項１２において、
前記開閉部材が、閉位置から一方側へ変位したときおよび他方側へ変位したときのいずれも開位置となるように設定され、
前記シリンダの分極ラインに対して前記ピストンの分極ラインが一致する位置を基準位置としたとき、該ピストンが該基準位置からシリンダ軸方向に変位された状態では、磁力によって該ピストンが該基準位置に戻る力を受けるようにされ、
前記開閉部材が前記閉位置とされたときに、前記ピストンが前記基準位置に位置するように設定されている、
ことを特徴とする開閉補助装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、磁力式アクチュエータおよびこの磁力式アクチュエータを利用した開閉補助装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば自動車のドア等の開閉部材を開動作させる際に、開方向への補助力を与えるために、ガススプリングが多く利用されている。特に、トランクリッドやバックドアのように、開動作がドアを上方へ持ち上げる動作となる場合に、補助力が望まれることになる。ガススプリングは、シリンダ形式とされて、シリンダとシリンダから伸びるピストンロッドとのいずれか一方が車体に連結される一方、他方がドアに連結される。そして、ピストンロッドは、シリンダ内に封入したガス圧を受けて常時伸び方向に付勢されていて、ドアを開動作させる際に、ピストンロッドを介してガス圧が開動作の補助力として作用することになる。このようなガススプリングは、シリンダ内にガスを封入することから、長期間使用するとガスもれの問題があり、またシール等の関係から精密な作りが要求され、高価なものとなる。
【０００３】
一方、磁力、特に安価かつ簡単な構成となる永久磁石を利用したアクチュエータも提案されている。特許文献１には、シリンダ内面とピストン外面とにそれぞれ相対向するようにして一対の永久磁石を配置して、この一対の永久磁石をシリンダの径方向にＮ極とＳ極とに分極させると共に、対面する側の極性が互いに異極（つまり吸引関係）となるようにしたものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−５４６７１号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載のような磁力式アクチュエータは、シリンダ側の永久磁石とピストン側の永久磁石とが軸方向に互いにずれた位置となったときにのみ磁力による吸引作用が働くものであり、長いストロークに渡って磁力による吸引作用を得ることが事実上難しいものとなる。
【０００６】
本考案は以上のような事情を勘案してなされたもので、その目的は、永久磁石を利用して、長いストローク範囲に渡って磁力による反発作用あるいは吸引作用が得られるようにした磁力式アクチュエータを提供することにある。
【０００７】
本考案の別の目的は、上記磁力式アクチュエータを利用して開閉部材の開動作あるいは閉動作に補助力を与えることのできるようにした開閉補助装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するため、本考案における磁力式アクチュエータにあっては次のような解決手法を採択してある。すなわち、実用新案登録請求の範囲における請求項１に記載のように、
シリンダと、該シリンダ内に摺動自在に嵌合されたピストンと、該ピストンに一体化されて該シリンダの外部へ延びるピストンロッドと、を備え、
前記シリンダが、シリンダ用永久磁石を有して、該シリンダ用永久磁石によって該シリンダが軸方向にＮ極とＳ極とに分極されており、
前記ピストンが、ピストン用永久磁石を有して、該ピストン用永久磁石によって軸方向にＮ極とＳ極とに分極されている、
ようにしてある。
【０００９】
上記解決手法によれば、シリンダ内におけるピストン位置が、シリンダの分極ライン（Ｎ極とＳ極との境）とピストンの分極ラインとが一致した基準位置にあるときのみ、シリンダ内で静止される。そして、ピストンが上記基準位置から軸方向にずれた位置では、シリンダ用永久磁石とピストン用永久磁石との間での軸方向に作用する磁力を受けて、基準位置からさらに離れる方向かあるいは基準位置へ戻ろうとする力（付勢力）を受けることになる。つまり、磁力によって、基準位置以外では、ピストンロッドは伸び方向または縮み方向に付勢されることになる（アクチュエータとしての機能の確保）。そして、ピストン用永久磁石が、基準位置からずれた位置にある限り、シリンダ用永久磁石の長さ範囲のどの位置にあっても、上記付勢力を確保することができる。なお、ピストンロッドが伸び方向に付勢されるか縮み方向に付勢されるかは、軸方向一端側（つまり他端側）におけるシリンダ用永久磁石とピストン用永久磁石との極性の異動関係によって決定されることになる。
【００１０】
上記解決手法を前提とした好ましい態様は、実用新案登録請求の範囲における請求項２以下に記載のとおりである。すなわち、
前記シリンダの分極ラインに対して前記ピストンの分極ラインが一致する位置を基準位置としたとき、該ピストンが該基準位置からシリンダ軸方向に変位された状態では、磁力によって該ピストンが該基準位置に復帰される力を受けるようにされている、
ようにしてある（請求項２対応）。この場合、磁力によってピストンが基準位置に向けて復帰付勢される形式の磁力式アクチュエータが提供される。
【００１１】
前記シリンダの分極ラインに対して前記ピストンの分極ラインが一致する位置を基準位置としたとき、該ピストンが該基準位置からシリンダ軸方向に変位された状態では、磁力によって該ピストンが該基準位置からさらに離れる方向の力を受けるようにされている、
ようにしてある（請求項３対応）。この場合、磁力によってピストンが基準位置から離れる方向に付勢される形式の磁力式アクチュエータが提供される。
【００１２】
前記シリンダ用永久磁石が、筒状とされて、前記シリンダの軸方向ほぼ全長に渡って伸びている、ようにしてある（請求項４対応）。この場合、極めて簡単な構成によって、シリンダを軸方向おいて分極することができる。また、磁力による駆動力を大きく確保する上でも好ましいものとなる。
【００１３】
筒状とされた前記シリンダ用永久磁石と筒状の磁性部材とが互いにその端面をつきあわせた状態で組み合わされて、該シリンダ用永久磁石と筒状の磁性部材との組み合わせ体が前記シリンダのほぼ全長に渡って伸びている、ようにしてある（請求項５対応）。この場合、例えば鉄部材等の安価な磁性部材を利用して、コストを極力低減しつつシリンダを軸方向に分極することができる。また、シリンダの分極ラインを、シリンダ用永久磁石側に近づける上でも好ましいものとなる。
【００１４】
筒状とされると共に軸方向にＮ極とＳ極とに分極された補助永久磁石をさらに備え、
前記磁性部材の一端部側に前記永久磁石が設けられると共に、該磁性部材の他端部側に前記補助永久磁石が設けられ、
前記補助永久磁石が、前記磁性部材の端面と突き合わせた状態で配設され、
前記補助永久磁石は、少なくとも前記ピストン用永久磁石が接近した状態において、該ピストン用永久磁石に対して前記シリンダ用永久磁石から受ける磁力の影響を補助する方向の磁力を与えるように設定されている、
ようにしてある（請求項６対応）。この場合、シリンダ軸方向において部分的にシリンダ用永久磁石を用いつつも、補助永久磁石によりシリンダ用永久磁石の機能を実質的に高めることができる。
【００１５】
前記シリンダ用永久磁石が、それぞれ前記シリンダの軸方向に伸びる複数の棒状永久磁石によって構成され、
前記複数の棒状永久磁石が、前記シリンダの周方向に間隔をあけて配設されている、
ようにしてある（請求項７対応）。この場合、シリンダ用永久磁石として棒状のものを用いて、シリンダ用永久磁石の形状簡単化等の上で好ましいものとなる。
【００１６】
前記基準位置が、前記シリンダの軸方向中間位置よりも該一方側部側に片寄った位置とされている、ようにしてある（請求項８対応）。この場合、基準位置を横切ることなくピストンが異動できるストローク範囲を長く確保する上で好ましいものとなる。
【００１７】
前記シリンダの一端部側は、前記ピストンロッドが貫通しないボトムフランジ部で閉じられており、
前記シリンダの他端部側は、前記ピストンロッドが摺動自在に貫通するヘッドフランジ部で閉じられている、
ようにしてある（請求項９対応）。この場合、極く一般的なシリンダ形式として、汎用性確保等の上で好ましいものとなる。
【００１８】
前記ピストンロッドが、一対設けられて、前記ピストンを境に互いに離間する方向に伸びており、
前記一対のピストンロッドのうち、一方のピストンロッドが前記シリンダの一方側端部から外部へ伸びており、他方のピストンロッドが前記シリンダの他方側端部から外部へ伸びている、
ようにしてある（請求項１０対応）。この場合、ピストンロッドを一対有する形式とすることができる。
【００１９】
前記別の目的を達成するため、本考案における開閉補助装置にあっては、次のような解決手法を採択してある。すなわち、実用新案登録請求の範囲における請求項１１に記載のように、
本体部材に形成された開口部が、開閉部材によって開閉されるようにされ、
磁力式アクチュエータによって、開閉部材の開動作または閉動作に補助力が与えられるようにされており、
前記磁力式アクチュエータは、シリンダ用永久磁石を有するシリンダと、該シリンダ内に摺動自在に嵌合されると共にピストン用永久磁石を有するピストンと、該ピストンに一体化されて該シリンダの外部へ延びるピストンロッドと、を備え、
前記シリンダが、前記シリンダ用永久磁石によって該シリンダが軸方向にＮ極とＳ極とに分極されており、
前記ピストンが、前記ピストン用永久磁石によって軸方向にＮ極とＳ極とに分極されており、
前記シリンダとピストンロッドとのいずれか一方が前記本体部材に連結されると共に、他方が前記開閉部材に連結されている、
ようにしてある。上記解決手法によれば、磁力式アクチュエータを、開閉部材の開動作への補助力付与または閉動作への補助力付与のために用いた開閉補助装置が提供される。
【００２０】
上記解決手法を前提とした好ましい態様は、実用新案登録請求の範囲における請求項１２以下に記載のとおりである。すなわち、
前記開閉部材が、ドアとされている、ようにしてある（請求項１２対応）。この場合、ドアの開動作または閉動作をについての補助力付与を行うことができる。
【００２１】
前記本体部材が車両の車体とされている、ようにしてある（請求項１３対応）。この場合、車両のドアはかなり大型かつ重量物となるので、磁力式アクチュエータによる開動作あるいは閉動作の補助を与えることは、乗員等にとってドアを開くあるいは閉じる際の操作力低減となって、極めて好ましいものとなる。
【００２２】
前記開閉部材は、上方へ持ち上げたときに開とされ、
前記磁力式アクチュエータによって、前記開閉部材の開動作に対して補助力が与えられる、
ようにしてある（請求項１４対応）。この場合、開閉部材を持ち上げつつ開くために要する操作力を低減する上で極めて好ましいものとなる。また、開閉部材を閉じる際には、開閉部材の重量を利用して行うことができるので、磁力式アクチュエータによる抵抗が事実上問題とならないものとなる。
【００２３】
前記シリンダの分極ラインに対して前記ピストンの分極ラインが一致する位置を基準位置としたとき、該ピストンが該基準位置からシリンダ軸方向に変位された状態では、磁力によって該ピストンが該基準位置からさらに離れる方向の力を受けるようにされ、
前記開閉部材を開閉させたとき、前記ピストンは前記基準位置を横切らない範囲で作動されるように設定されて、前記磁力式アクチュエータから開方向の補助力のみを受けるようにされている、
ようにしてある（請求項１５対応）。この場合、磁力式アクチュエータが、もっぱらピストンロッドの伸び方向（つまり開動作補助の方向）への駆動力付与のために作用して、不用意に閉方向への駆動力が与えられてしまう事態を防止する上でも好ましいものとなる。
【００２４】
前記シリンダの分極ラインに対して前記ピストンの分極ラインが一致する位置を基準位置としたとき、該ピストンが該基準位置からシリンダ軸方向に変位された状態では、磁力によって該ピストンが該基準位置からさらに離れる方向の力を受けるようにされ、
前記開閉部材の開閉に応じて、前記ピストンが前記基準位置を横切って作動するように設定され、
前記開閉部材が閉位置にあるときは、磁力によって閉位置を保持するようにされ、
前記開閉部材を閉位置から開位置へと変位させたとき、前記ピストンが前記基準位置を横切った時点から磁力によって該開閉部材の開動作が補助される、
ようにしてある（請求項１６対応）。この場合、それぞれ磁力を利用して、開動作への補助力付与作用と、閉位置の保持作用とを共に得ることができる。特に、閉位置にあるドアが、不用意に開方向へ変位されてしまう事態を防止する上で好ましいものとなる。
【００２５】
前記シリンダ側の前記分極ラインが、該シリンダの軸方向中間位置よりも前記開閉部材の閉位置となる方向に片寄った位置となるように設定されている、ようにしてある（請求項１７対応）。この場合、ドアの開閉に伴うピストンストロークのうち、極力長いストローク範囲を開動作への補助力付与のために使用することができる。
【００２６】
前記シリンダの分極ラインに対して前記ピストンの分極ラインが一致する位置を基準位置としたとき、該ピストンが該基準位置からシリンダ軸方向に変位された状態では、磁力によって該ピストンが該基準位置からさらに離れる方向の力を受けるようにされ、
前記開閉部材の開閉に応じて、前記ピストンが前記基準位置を横切るように設定され、
前記開閉部材が閉位置にあるときは、磁力によって該閉位置を保持するようにされ、
前記開閉部材を閉位置から開位置へと変位させたとき、前記ピストンが前記基準位置を横切った時点から磁力によって該開閉部材の開動作が補助される、
ようにしてある（請求項１８対応）。この場合、それぞれ磁力を利用して、開動作への補助力付与作用と、閉位置の保持作用とを共に得ることができる。特に、閉位置にあるドアが、不用意に開方向へ変位されてしまう事態を防止する上で好ましいものとなる。
【００２７】
前記シリンダの分極ラインに対して前記ピストンの分極ラインが一致する位置を基準位置としたとき、該ピストンが該基準位置からシリンダ軸方向に変位された状態では、磁力によって該ピストンが該基準位置からさらに離れる方向の力を受けるようにされ、
前記開閉部材の開閉に応じて、前記ピストンが前記基準位置を横切るように設定され、
前記開閉部材が開位置にあるときは、磁力によって該開位置を保持するようにされ、
前記開閉部材を開位置から閉位置へと変位させたとき、前記ピストンが前記基準位置を横切った時点から磁力によって該開閉部材の閉動作が補助される、
ようにしてある（請求項１９対応）。この場合、請求項１８の場合とは逆に、開位置の保持作用と、閉動作への補助力付与の作用とを共に得ることができる。
【００２８】
前記開閉部材が、閉位置から一方側へ変位したときおよび他方側へ変位したときのいずれも開位置となるように設定され、
前記シリンダの分極ラインに対して前記ピストンの分極ラインが一致する位置を基準位置としたとき、該ピストンが該基準位置からシリンダ軸方向に変位された状態では、磁力によって該ピストンが該基準位置に戻る力を受けるようにされ、
前記開閉部材が前記閉位置とされたときに、前記ピストンが前記基準位置に位置するように設定されている、
ようにしてある（請求項２０対応）。この場合、開閉部材を、２方向のうちいずれの方向に開いたときでも、開閉部材を閉位置に復帰させることができる。
【考案の効果】
【００２９】
本考案によれば、磁力による付勢力が得られるストロークを長く確保した磁力式アクチュエータを提供することができる。また、この磁力式アクチュエータを、開閉部材の開動作補助または閉動作補助のために利用した開閉補助装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】基準位置からピストンが離れる方向に付勢される反発場となる場合の一例を示す断面図。
【図２】ピストンが基準位置へ復帰する方向に付勢される吸引場となる場合の一例を示す断面図。
【図３】本考案による磁力式アクチュエータを自動車のバックドアの開動作補助用として適用した場合の一例を示す側面図。
【図４】図３に示す磁力式アクチュエータの一例を示す断面図。
【図５】磁力式アクチュエータを水平方向に移動されるドアの開閉補助用として適用する場合の一例を示す簡略説明図。
【図６】閉位置から２方向へ開かれるドアの一例を示す簡略平面図。
【図７】図６に示すドアに連結される磁力式アクチュエータの一例を示す要部平面図。
【図８】両開き式の一対のドアを磁力式アクチュエータによって開動作補助する場合の例を示す図。
【図９】シリンダ用永久磁石を棒状とした場合の一例を示す断面図。
【図１０】図９のＸ１０−Ｘ１０線相当断面図。
【図１１】シリンダ用永久磁石と磁性部材とを組み合わせた一例を示す断面図。
【図１２】シリンダ用永久磁石と磁性部材と補助永久磁石とを組み合わせた一例を示す断面図。
【図１３】ピストン用永久磁石を筒状とした場合の一例を示す断面図。
【図１４】図１３に示すピストン用永久磁石とピストンロッドとの結合例を示す要部断面図。
【考案を実施するための形態】
【００３１】
図１、図２は、本考案の基本原理を示すものである。図中、Ａは円筒状とされた第１永久磁石であり、Ｂは円柱状とされた第２永久磁石である。第２永久磁石Ｂは、第１永久磁石Ａ内に摺動自在に嵌合されている。つまり、第１永久磁石Ａがシリンダとして機能され、第２永久磁石Ｂがピストンとして機能する設定となっている。
【００３２】
第１永久磁石Ａは、軸方向にＮ極とＳ極とが分極されており、図１，図２の場合共に、上端側がＳ極、下端側がＮ極とされている。第２永久磁石Ｂも、軸方向にＮ極とＳ極とに分極されている。図１では、第２永久磁石Ｂは、上端側がＳ極、下端側がＮ極とされている。これに対して、図２においては、第２永久磁石Ｂは、上端側がＮ極、下端側がＳ極とされている。また、図中、αは第１永久磁石Ａの分極ライン（軸方向でのＮ極とＳ極との境界）を示し、βは第２永久磁石Ｂの分極ラインを示す。そして、図１，図２では、それぞれ、両分極ラインαとβとが一致している場合が示される。
【００３３】
図１においては、筒状の第１永久磁石Ａの上端面よりも若干上側の空芯部分（第１永久磁石Ａの軸線延長線上にある空間部分）はＮ極となる。また、第１永久磁石Ａの下端面よりも若干下側の空芯部分はＳ極となる。上記上側の空芯部分の極性となるＮ極は、第２永久磁石Ｂの上端面側の極性となるＳ極を引きつける作用をなす。同様に、上記下側の空芯部分の極性となるＳ極は、第２永久磁石Ｂの下端面側の極性となるＮ極を引きつける作用をなす。そして、分極ラインαとβとが一致している基準位置では、第２永久磁石Ｂは、第１永久磁石Ａに対して、この基準位置を保持しようとすることになる。
【００３４】
第２永久磁石Ｂが第１永久磁石Ａに対して、上記基準位置からずれた場合において、第２永久磁石Ａの第１永久磁石Ａに対する動きは、図１，図２の場合では逆の関係となる。まず、図１の場合は、分極ラインαとβとが一致している基準位置から、第２永久磁石Ｂが第１永久磁石Ａの軸方向にわずかにでも変位された場合は、第２永久磁石Ｂが第１永久磁石Ａに対して、上記変位がさらに大きくなる方向に移動（磁力による付勢）されることになる。具体的には、分極ラインαとβとが一致している基準位置から、第２永久磁石Ｂを第１永久磁石Ａに対して図１上方へ変位させた場合は、第２永久磁石Ｂは、さらに上方へ移動しようとする力（磁力による付勢力）を受けることになる。また、上記基準位置から、第２永久磁石Ｂを第１永久磁石Ａに対して図１下方へ変位させた場合は、第２永久磁石Ｂは、さらに下方へ移動しようとする力を受けることになる。このように、図１中矢印で示すように、第２永久磁石Ｂが基準位置から離れるような力を受ける場合を、以下の説明において反発場と呼ぶ場合がある。
【００３５】
図２は、図１の場合とは逆に、第２永久磁石Ｂが第１永久磁石Ａに対して基準位置からずれると、元の基準位置に復帰する方向の力を受けることになる。すなわち、第２永久磁石Ｂは、基準位置から図２中上方へ変位して場合あるいは下方へ変位した場合のいずれにあっても、基準位置に復帰することになる。このように、図２中矢印で示すように、第２永久磁石Ｂが基準位置に復帰するような力を受ける場合を、以下の説明において吸引場と呼ぶこともある。
【００３６】
図３は、図１に示すような反発場を利用した磁力式アクチュエータを、自動車のドア開閉補助用として適用した例を示す。すなわち、図３において、自動車Ｖは、その車体２の後端面に形成された後部開口が、水平方向に伸びる軸線を中心として上下方向に揺動されるバックドア１によって開閉されるようになっている。図３では、バックドア１が開状態にあるときが示され、この開状態からバックドア１を下方へ揺動させることにより、閉位置とされる。換言すれば、閉状態にあるバックドア１を開状態にするときは、バックドア１の重量に抗して行う必要があり、かなり大きな操作力が必要とされる。なお、実用新案登録請求の範囲との関係において、バックドア１が開閉部材に相当し、車体２が本体部材に相当するものとなる。
【００３７】
バックドア１の開動作を補助するために、磁力式アクチュエータ１０が設けられている。この磁力式アクチュエータ１０は、シリンダ１１とピストンロッド１２とを有し、シリンダ１１が車体２に回動自在に連結され、ピストンロッド１２がバックドア１に回動自在に連結されている。
【００３８】
磁力式アクチュエータ１０の詳細が、図４に示される。この図４において、シリンダ１１は、円筒状のシリンダ用永久磁石２１と、シリンダ用永久磁石２１の内面に一体化された円筒状の内筒部材２２と、シリンダ用永久磁石２１の外側に配置されたボトム側外筒部材２３と、シリンダ用永久磁石２１の外側に位置されたヘッド側外筒部材２４と、を有する。そして、シリンダ２１内、より具体的には内筒部材２２内には、ピストン３１が摺動自在に嵌合されている。
【００３９】
内筒部材２２は、低摩擦部材としての非磁性部材（実施形態では合成樹脂）によって形成されて、ピストン３１との間での摩擦が小さくなるようにされている。この内筒部材２２およびシリンダ用永久磁石２１は、シリンダ１１のほぼ全長に渡って存在するように設定されている。
【００４０】
ボトム側外筒部材２３は、有底筒状とされて、シリンダ用永久磁石２１と内筒部材２２の下側の開口部を閉塞するボトムフランジ部２３ａを有する。また、ボトム側外筒部材２３は、シリンダ用永久磁石２１の外周に嵌合されてシリンダ用永久磁石２１の上端部付近にまで伸びる外側カバー部２３ｂを有する。そして、外側カバー部２３ｂの上端外周面には、雄ねじ部２３ｃが形成されている。
【００４１】
ヘッド側外筒部材２４は、シリンダ用永久磁石２１と内筒部材２２の上側開口部を塞ぐヘッド側フランジ部２４ａを有して、このヘッド側フランジ部２４ａに、ピストンロッド１２が摺動自在に貫通するガイド孔２４ｂが形成されている。また、ヘッド側外筒部材２４は、シリンダ用永久磁石２１の上端部外周を覆う外側カバー部２４ｃを有し、この外側カバー部２４ｃの内面には、前記雄ねじ部２３ｃに螺合される雌ねじ部２４ｄが形成されている。上記各外筒部材２３と２４は、例えば合成樹脂やアルミニウム合金等の非磁性部材によって形成されている。
【００４２】
シリンダ用永久磁石２１は、軸方向に分極されて、その上端側がＳ極、下端側がＮ極とされ、その分極ラインがαで示される。シリンダ用永久磁石２１は、シリンダ１１のほぼ全長に渡って伸びて、実質的にシリンダ１１を軸方向に分極する機能を有している。
【００４３】
シリンダ１１内に延びるピストンロッド１２の基端部には、円盤状の取付フランジ部１２ａが形成されている。この取付フランジ部１２ａに、円柱状のピストン用永久磁石３２が着座された状態で固定されている（例えば、接着やねじ等の固定具による固定）。このように、実施形態では、ピストンロッド１２の基端部側に構成されるピストン３１が、実質的にピストン用永久磁石３２によって構成されている。このピストン用永久磁石３２は、軸方向に分極されて、その上端側がＳ極、下端側がＮ極とされている。ピストンロッド１２は、例えば合成樹脂、アルミニウム合金、ステンレス鋼等の非磁性部材によって形成されている。
【００４４】
上述の説明から既に明かなように、図４に示す磁力式アクチュエータ１０は、図１の場合と同様に、反発場とされている。すなわち、図４では、シリンダ１１（シリンダ用永久磁石２１）の分極ラインαとピストン３１（ピストン用永久磁石３２）の分極ラインβとが一致した基準位置にある場合が示される。そして、ピストン３１が基準位置から上方（ピストンロッド伸び方向）あるいは下方（ピストンロッド縮み方向）に変位したとき、この変位が大きくなる方向の磁力を受けるようになっている。なお、図４中、１３、１４は、バックドア１や車体２に対して連結するための取付リングである。
【００４５】
図４に示すような磁力式アクチュエータ１０は、バックドア１の閉状態では、ピストン３１（ピストン用永久磁石３２）の下端面位置が図４中ＣＬで示す位置とされる。また、バックドア１が全開状態のときは、ピストン３１（ピストン用永久磁石３２）の下端面位置が図４中ＯＰで示す位置とされる。ピストン３１がＣＬとＯＰとの間の範囲で変位するとき、ピストン側分極ラインβが、シリンダ側分極ラインαを横切ることになる。つまり、ピストン３１が、基準位置よりもバックドア１の閉方向へ変位されたときは、バックドア１を閉方向に付勢する力が作用し（ピストンロッド１２が縮む方向の力を受ける）、バックドア１が不用意に大きく開かないような設定となっている。そして、バックドア１を閉状態から若干開いて、ピストン３１の分極ラインβが基準位置を超えて上方（ピストンロッド１２の伸び方向）へ変位すると、ピストンロッド１２が伸び方向の力を受けて、バックドア１の開動作を補助することになる。
【００４６】
分極ラインαとＣＬとの間でのピストン３１（ピストンロッド１２）のストロークは、分極ラインαとＯＰとの間でのピストン３１のストロークに比して、十分小さくなっている。つまり、バックドア１の開動作に補助力を付与するストローク範囲が十分大きくなるように設定してある。なお、分極ラインαとＣＬとの間のストロークが０以下になるように設定して、磁力式アクチュエータ１０が常時バックドア１の開動作を補助する設定とすることもできる。
【００４７】
図５は、磁力式アクチュエータ１０の別の適用例を示す。この図５において、４１は、鉄道車両における乗降用ドアであり、車体４２の側面に形成された乗降用開口部を開閉するようになっている。このドア４１は、図示を略す電動式、空気圧式あるいは油圧式等の
アクチュエータによって自動的に閉状態とされるようになっている。この一方、ドア４１の開動作は、乗降希望者（お客）がマニュアル操作によって行うようになっている。つまり、寒冷地等では、暖房効果維持のために、乗降希望者がマニュアル操作でドア４１を開くようになっている。そして、車両が発車する際には、車掌等によるスイッチ操作に基づいて、ドア４１が自動的に閉じられることになる。
【００４８】
上記ドア４１と車体４２との間に、磁力式アクチュエータ１０が介在されている。すなわち、例えばシリンダ１１が車体４２に連結される一方、ピストンロッド１２が、リンク機構、歯車機構、ワイヤ機構等あるいはこれらの組み合わせからなる連動機構４３を介して、ドア４１に連結されている。ピストンロッド４１の伸び方向（図５矢印Ｘ４で示す）が、ドア４１の開方向（図５矢印Ｙ４で示す）となるようにされている。そして、磁力式アクチュエータ１０によって、ドア４１の開動作に補助力が与えられるようになっている。なお図５の例では、図４の場合と同様に、分極ラインαとＣＬとの間のストロークを確保して、磁力式アクチュエータ１０によって閉状態を保持させつつ、ドア４１の開動作に補助力を与えるようになっている。なお、分極ラインαとＣＬとの間のストロークが０以下になるようにして、磁力式アクチュエータ１０は、ドア４１の開動作を補助する作用のみを有するようにしてもよい。
【００４９】
図６は、磁力式アクチュエータ１０の別の適用例を示すものである。本例では、室の仕仕切壁４５に形成された通路４６が、ドア４７によって開閉されるようになっている。このドア４７は、上下方向に伸びる揺動軸４８に固定されて、この揺動軸４８を中心として揺動される。ドア４７を、図６に実線で示す閉位置から、一方側へ揺動させたときおよび他方側へ揺動させたときの両方共に、開状態とされるようになっている。
【００５０】
磁力式アクチュエータ１０が、ドア４６の揺動軸４７に対して連結されている。磁力式アクチュエータ１０の例えばシリンダ１１が仕切壁４５に連結され、ピストンロッド１２が揺動軸４８に連結されている。図７に示すように、ピストンロッド１２にはラック部１２ｂが形成される一方、揺動軸４８にはラック部１２ｂに噛合する歯車４９が固定されている。これにより、ピストンロッド１２の伸縮動に応じて、揺動軸４８（つまりドア４７）が揺動されるようになっている。
【００５１】
磁力式アクチュエータ１０は、ドア４７が図６実線で示す閉位置にあるとき、分極ラインαとβとが一致した基準位置となるように設定されている。つまり、ドア４７は、閉状態から、一方側あるいは他方側いずれの方向にも、磁力式アクチュエータ１０によって開方向へ補助力が与えられるようになっている。
【００５２】
図６，図７の変形例として、磁力式アクチュエータ１０を図２で説明した吸引場のものに変更した場合がある。すなわち、図４において、ピストン用永久磁石３２の上端面側をＮ極とし、下端面側をＳ極とすることにより、ピストン３１が基準位置に復帰しようとする吸引場形式の磁力式アクチュエータとなる。そして、ドア４７が閉位置にあるときに、ピストン３１が基準位置にあるように設定される。この場合は、反発場の場合とは逆に、ドア４７を開いたときに、磁力式アクチュエータ１０によってドア４７が閉位置に復帰する補助力が与えられることになる（ドアクローザの機能）。
【００５３】
図６，図７のさらに別の変形例として、ドア４７が、閉位置から一方向にのみ揺動されて（例えば図６上方へのみ揺動可能）、開とされる場合を考える。このようなドア４７は、一般家庭やホテル等のドアにおいてよくみられる設定である。なお、磁力式アクチュエータ１０は、図４の場合と同様に反発場とされている。ただし、磁力式アクチュエータ１０は、図４中ＣＬの位置がドア４７の全開位置とされ、図４中ＯＰの位置がドア４７の全閉位置となるように設定される。ドア４７を開いている途中で、ドア４７から開動作のための操作力を解放したとき、ドア４７は磁力式アクチュエータ１０によって閉位置に向けて付勢されることになる（磁力式アクチュエータ１０がいわゆるドアクローザの作用で、ドア４７の閉め忘れ防止）。ただし、ドア４７を全開位置にしたときは、ピストン３１が基準位置を超えるため、磁力式アクチュエータ１０はドア４７に対して開方向への補助力を与えることとなって、ドア４７を全開位置に保持する機能を果たすことになる。
【００５４】
図８は、鉄道車両の乗降用ドアが、左右一対のドア５１，５２によって形成された両開き式とされている。このドア５１，５２は、それぞれ、自動的に閉状態とされ、開動作は乗降希望者がマニュアル操作することにより行うようになっている。また、磁力式アクチュエータ１０Ｂ（１０に相当で、反発場である）は、一対のピストンロッド１２Ａ、１２Ｂを有している。つまり、ピストン３１の各端面からそれぞれピストンロッド１２Ａ、１２Ｂが一体的に伸びている。各ピストンロッド１２Ａ、１２Ｂには、ラック１２ｃあるいは１２ｄが形成されている。このラック１２ｃに噛合する歯車５３が、連動機構４３Ｂを介して、一方のドア５１に連結されている。ラック１２ｄに螺合する歯車５４が、連動機構４３Ｃを介して、他方のドア５２に連結されている。ピストンロッド１２Ａが伸び方向に変位したときに、一方のドア５１が開かれるようになっている。同様に、他方のピストンロッド１２Ｂが伸び方向に変位したときに、他方のドア５２が開かれるようになっている。そして、ピストン３１が基準位置にあるときは、ドア５１，５２が共に閉状態となるように設定されている。
【００５５】
一方のドア５１の開動作（Ｘ２方向の動き）は、ピストン３１の図中右方（Ｘ１方向）への変位となり、このドア５１の開動作に対して磁力式アクチュエータＢから補助力が与えられる。ピストン３１が右方へ変位したとき、ラック１２ｄと歯車５４との噛合が外れて、他方のドア５２は閉状態を保持したままとされる。
【００５６】
同様に、他方のドア５２を開動作（Ｙ２方向の動き）は、ピストン３１の図中左方（Ｙ１方向）への変位となり、このドア５２の開動作に対して磁力式アクチュエータＢから補助力が与えられる。ピストン３１が左方へ変位したとき、ラック１２ｃと歯車５３との噛合が外れて、一方のドア５１は閉状態を保持したままとされる。
【００５７】
図９、図１０は、シリンダ１１をシリンダ用永久磁石によって軸方向に分極させる場合の別の例を示すものである。すなわち、シリンダ用永久磁石として、複数本（実施形態では４本）の棒状永久磁石２１Ａ〜２１Ｄを用いてある。各棒状永久磁石２１Ａ〜２１Ｄは、シリンダ１１のほぼ全長に渡るように伸びている。そして、各棒状永久磁石１２Ａ〜１２Ｄは、シリンダ１１の周方向等間隔に配置されている。このような複数本の棒状永久磁石２１Ａ〜２１ｄを保持するために、非磁性部材としての例えば合成樹脂からなるホルダ部材６０が設けられている。このホルダ部材６０は、図４における内筒部材２２の機能をも有する。
【００５８】
図１１は、シリンダ１１を軸方向に分極させる場合に、円筒状のシリンダ用永久磁石２１を用いつつ、シリンダ用永久磁石２１のシリンダ軸方向長さを短くできるようにしたものである。すなわち、円筒状のシリンダ用永久磁石２１の一端面２１ａに対して、円筒状の磁性部材（例えば鉄系部材）の一端面７０ａを突き合わせた構造としてある。これにより、磁性部材７０の他端面７０ｂには、シリンダ用永久磁石２１の一端面２１ａの極性（実施形態ではＳ極）と同種の極性が現れることになる。図１１の場合は、シリンダ用永久磁石２１の短縮化（コスト低減）と、シリンダ１１の分極ラインαを極力シリンダ１１の軸方向一端側（シリンダ用永久磁石２１が存在する側）に片寄らせる（オフセット）ことができる。
【００５９】
図１２は、図１１の変形例となるもので、円筒状の磁性部材７０の他端面７０ｂに対して、円筒状の補助永久磁石７５の一端面７５ａを突き合わせ構造としてある。補助永久磁石７５は、軸方向に分極されており、その極性の設定は、シリンダ用永久磁石２１と同じになるようにしてある。すなわち、軸方向一端面側の極性が、シリンダ用永久磁石２１と補助永久磁石７５とで同じになるようにしてある。より具体的には、シリンダ用永久磁石２１、補助永久磁石７５共に、図１２右方側がＳ極となるように設定してある。これにより、シリンダ１１のうち、シリンダ用永久磁石２１とは反対側の端部付近での磁力を確保することができる。
【００６０】
図１２の変形例として、補助永久磁石７０の軸方向の極性を、図１２の場合とは逆に設定することもできる。具体的には、補助永久磁石７５の図中右端面側の極性をＮ極とすることができる。この場合は、反発場としたときに、図１２では図示を略すピストンがシリンダ用永久磁石２１によって図中右方への力を受けたときに、ピストン３１が補助永久磁石７５に近づくことにより、図中右方への力が低減されることになる（ピストン３１に対してブレーキ力の付与）。
【００６１】
図１３，図１４は、ピストン３１を、円筒状のピストン用永久磁石３２Ｂ（３２に相当）を利用して構成した場合の例を示す。本例では、ピストンロッド１２の基端部側に、フランジ部１２ｅとフランジ部１２ｅから伸びる軸部１２ｆとを形成してある。そして、軸部１２ｆに円筒状のピストン用永久磁石３２Ｂをがたつきなく嵌合させ、この嵌合状態では、ピストン３２Ｂ、フランジ部１２ｅに着座される。そして、軸部１２ｆの先端面に対して、板状の押さえ部材８０をねじ８１によって固定して、この押さえ部材８０とフランジ部１２ｅとでピストン用永久磁石３２Ｂを軸方向にがたつきなく挟持、固定するようにしてある。なお、押さえ部材８０は非磁性部材によって形成されている。ねじ８１も非磁性部材によって形成するのが好ましいものである。
【００６２】
筒状とされたピストン用永久磁石３２Ｂは、その軸方向端部付近の空芯部の極性が、柱状（中実状）とされた図１，図２に示す第２永久磁石Ｂの場合とは逆になる。したがって、図４の場合において、円柱状のピストン用永久磁石３２に代えて円筒状のピストン用永久磁石３２Ｂを用いた場合は、この円筒状のピストン用永久磁石第３２Ｂの図４上端面側の極性をＮ極とすることにより、反発場が得られることになる。勿論、円筒状のピストン用永久磁石３２Ｂの図４上端面側の極性をＳ極としたときは、吸引場が得られることになる。
【００６３】
以上実施形態について説明したが、本考案は、実施形態に限定されるものではなく、実用新案登録請求の範囲の記載された範囲において適宜の変更が可能であり、例えば次のような場合をも含むものである。ピストン用永久磁石３２（３２Ｂ）の外側面（シリンダ１１との摺動面）に、例えば円筒状の低摩擦部材を嵌合一体化したり、低摩擦部材の皮膜を形成しておくことにより、シリンダ１１に対する摺動抵抗を低減するようにしてもよい。非磁性部材は、強度や剛性が要求される部位については、例えばアルミニウム合金やステンレス鋼等の金属部材を用いるのが好ましいものである。
【００６４】
磁力式アクチュエータによって開閉補助されるドアとしては、例えば鉄道車両における車両間のドア、自動車Ｖにおける前後方向にスライド動されるスライドドア、一般家庭やホテル等の各種ドア等、全てのドアを適用範囲とすることができる。また、磁力式アクチュエータによって補助力を受ける対象物は、例えば、蓋付の容器（例えば蓋付の灰皿）において、開閉部材としての蓋部材の開動作を補助したり、あるいは閉動作を補助するために用いることができる。また、磁力式アクチュエータは、例えばプレス装置において、押圧ストロークの際に、磁力式アクチュエータによって押圧の補助力を与えるようにすることができる等、種々の分野における補助力付与のために用いることができる。磁力式アクチュエータは、スプリングとしての機能をも発揮するので、スプリングの代々物として使用することもできる。勿論、本考案の目的は、明記されたものに限らず、実質的に好ましいあるいは利点として表現されたものを提供することをも暗黙的に含むものである。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本考案による磁力式アクチュエータは、補助力付与等のために種々の分野で用いることができる。
【符号の説明】
【００６６】
Ａ：第１永久磁石（シリンダ用永久磁石相当で、図１、図２）
Ｂ：第２永久磁石（ピストン用永久磁石相当で、図１，図２）
α：分極ライン（シリンダ）
β：分極ライン（ピストン）
１：バックドア（開閉部材で、図１）
２：車体（本体部材で、図１）
１０：磁力式アクチュエータ
１０Ｂ：磁力式アクチュエータ（図８）
１１：シリンダ
１２：ピストンロッド
１２Ａ、１２Ｂ：ピストンロッド（図８）
２１：シリンダ用永久磁石
２１Ａ〜２１Ｄ：棒状永久磁石（図９，図１０）
３１：ピストン
３２：ピストン用永久磁石
３２Ｂ：ピストン用永久磁石（図１３，図１４）
４１：ドア（開閉部材で、図５）
４２：車体（本体部材で、図５）
４５：仕切壁（本体部材で、図６）
４７：ドア（開閉部材で、図６）
５１，５２：ドア（開閉部材で、図８）
７５：補助永久磁石（図１２）
【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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