(57)【要約】【課題】たとえば高温泉を加水せずに、しかも外気の条件に左右されずに迅速に冷却できるようにすること。【解決手段】高温泉を滴下させたのち、滴下された滴下液をフィルタ５１に接触させて、滴下液の気化および雰囲気との熱交換によって高温泉の冷却を行う高温液冷却装置１１であって、上記フィルタ５１が、外気と区切る筐体２１内に、相互間に隙間をあけた状態で上下方向に複数個収納される。フィルタ５１の配設は、一方向に傾けて行い、滴下する滴下液が順次接触するようにするとともに、各フィルタ５１間の雰囲気を強制的に流動させるべく筐体２１外の外気を吸入して噴射する噴孔６３，６４を有した支持軸５９ａがフィルタ５１の近傍に設けられた高温液冷却装置１１。フィルタ５１の近傍において筐体２１内よりも低温の外気を導入して吹き付けることができるので、雰囲気の冷却による気化の促進と、接触する雰囲気の増加による熱交換の促進とを図ることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温液を滴下させたのち、滴下された滴下液をフィルタに接触させて、滴下液の気化および雰囲気との熱交換によって高温液の冷却を行う高温液冷却装置であって、
上記フィルタが、外気と区切る筐体内に、相互間に隙間をあけた状態で上下方向に複数個収納されるとともに、
各フィルタ間の雰囲気を流動させる流動手段が設けられた
高温液冷却装置。
【請求項２】
前記フィルタが、先端側ほど下に向くように傾けた状態で配設された
請求項１に記載の高温液冷却装置。
【請求項３】
前記流動手段が、傾斜するフィルタの上方に向けて雰囲気を流動させるように設けられた
請求項２に記載の高温液冷却装置。
【請求項４】
前記流動手段が、筐体外の外気を噴射させるエア噴射手段である
請求項１から請求項３のうちのいずれか一項に記載の高温液冷却装置。
【請求項５】
前記筐体内に、高温液が導入される高温液導入部が設けられ、
該高温液導入部の下に、流下した高温液を受けるとともに、表面に断続的に形成された複数本の仕切り部と、厚み方向に貫通して高温水を滴下させる貫通孔とを有する拡散板が設けられた
請求項１から請求項４のうちのいずれか一項に記載の高温液冷却装置。
【請求項６】
前記フィルタが、角度調節可能に設けられた
請求項１から請求項５のうちのいずれか一項に記載の高温液冷却装置。
【請求項７】
前記フィルタが、傾斜方向上側であるフィルタの基端側位置でフィルタを支持する枢支軸と、傾斜方向下側であるフィルタの先端側位置でフィルタを支持する支持軸とで支えられ、
該支持軸に、前記流動手段が設けられた
請求項２から請求項６のうちのいずれか一項に記載の高温液冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、たとえば、そのままでは入浴できないほどに高温の温泉や、発電所あるいは工場等で冷却液として使用された廃液、機械加工で用いられた冷却液などの高温液を冷却して、使用や排出などを容易にするような高温液冷却装置に関する。なお、この発明において「高温液」とは、使用したりするのには高温である液体を意味し、高温であるか否かは液体の種類、用途等によって異なる。
【背景技術】
【０００２】
高温液の一例として、高温で湧出する高温泉の場合について説明すると、高温泉は、そのまま、つまり源泉１００％では入浴できないので、水を加えて冷却する加水という方法が採られている。
【０００３】
しかし、水を加えるためには水道料やそのための設備に費用がかかる問題がある。その上に、有馬温泉の金泉のように沈殿物が多いために加水しなければ入浴できない温泉は別として、一般に、加水によって冷却すれば温泉成分が希釈されることになり、温泉の効能が低下してしまう。
【０００４】
また、加水ではなく、浴槽を浅くして温泉を冷ますことも、非火山性型の高温泉として知られている和歌山県の白浜温泉などでは行われていた。しかし、この場合は、温度管理が難しいなどの問題点がある。同様の方法として、貯湯漕、曝気漕、湯溜め、湯畑を用いる方法があるが、冷却に時間がかかるなどのマイナス面がある。この他に、熱交換器やクーリングタワーを用いる方法もあるが、泉質によって使用できない場合があり、メンテナンスなどランニングコストも多くかかる問題点がある。
【０００５】
このため、下記特許文献１に開示されているような温泉冷却装置が案出された。この装置は、周囲の気温より高温の温泉を、竹や木など植物の枝部分に投下し、温泉を枝部分に伝わせて滴下させ、温泉から気化熱が奪われることと、温泉が大気と熱交換することによって温泉を冷却するというものである。この装置によれば、成分を薄めることなく短時間で温泉を冷却することができるとされている。
【０００６】
しかし、この装置は、大気中で気化と熱交換を行わせるものであるため、大気の温度や湿度、周囲の風などによる影響を直接受ける。このため、大気の状態に関わらず適切な温度設定をすることが難しい。
【０００７】
【特許文献１】登録実用新案第３１１２９７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、この発明は、加水によらない冷却が、大気による影響を抑制しながら適切に行えるようにすることを主たる課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そのための手段は、高温液を滴下させたのち、滴下された滴下液をフィルタに接触させて、滴下液の気化および雰囲気との熱交換によって高温液の冷却を行う高温液冷却装置であって、上記フィルタが、外気と区切る筐体内に、相互間に隙間をあけた状態で上下方向に複数個収納されるとともに、各フィルタ間の雰囲気を流動させる流動手段が設けられた高温液冷却装置である。
【００１０】
筐体内のフィルタに滴下された高温液の滴下液は、フィルタに接触することによって分割されて細かくなり、筐体内の雰囲気との間で熱交換をするとともに、気化しやすい状態となる。そして、気化が行われることによって以前よりも温度が低下した滴下液となってさらに落下する。この落下の過程において、さらに上記熱交換と気化とが行われるとともに、下に配設された別のフィルタに順次接触して上記と同様に熱交換と気化が行われ、高温液の温度は低下する。
【００１１】
このとき、各フィルタ間には、流動手段の作用により雰囲気が流動しているので、上段のフィルタから下段のフィルタに至る間において、滴下液には流動手段により積極的に雰囲気が接触する。このため、雰囲気はよどむことなく流動し、気化や熱交換が促進され、冷却は確実に行える。
【００１２】
このような温度低下（減温）の処理は、筐体内の蒸気が飽和状態に達しないように筐体の上端から筐体内の雰囲気（蒸気）を排出して行い、必要に応じて、筐体内の温度を適宜の冷却手段によって冷却したり、大量の外気を取り入れたりして、気化と熱交換を促進させる。
【００１３】
処理が筐体内で行われるので、筐体内の雰囲気の温度や湿度等の条件を、高温液の温度や量と、筐体外の雰囲気（大気）の温度や湿度の条件との関係において適宜設定することで、大気による影響を抑えながら、所望の温度低下を実現することができる。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように、この発明によれば、加水をせずとも、大気による直接的な影響を受けずに所望の冷却が行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
この発明を実施するための一形態を、以下図面を用いて説明する。  
図１は、特に高温泉を入浴に適した温度に冷却するのに好適な高温液冷却装置１１（以下、「装置」という。）の概略構造を示す断面図である。そして、図２はその正面図、図３は背面図、図４は側面図である。
【００１６】
これらの図に示したように、装置１１は、略直方体をなす箱状であり、上部から導入した高温泉などの高温液を滴下さながら冷却し、下部から排出するものである。冷却は、滴下する滴下液が気化することと、雰囲気との間で熱交換することにより行われる。
【００１７】
装置１１は、直方体状の筐体２１を有し、この筐体２１の中に、高温液を導入する高温液導入管３１と、高温液導入管３１から流下される高温液を受けるとともに拡散して滴下させる拡散板４１と、拡散板４１の下方に配設される複数個のフィルタ５１…と、フィルタ５１…間を含む筐体２１内の雰囲気を強制的に流動させる流動手段６１と、フィルタ５１を通って滴下された滴下液を受ける受液タンク７１とを有する。
【００１８】
高温液導入管３１は、ポンプやラッパ管でくみ上げられた高温液（源泉）を導入するもので、装置１１の前面側の側面から導入口３２が立ち上がるように取付けられている。そして、筐体２１内では、前面側の左右方向中央部分に向けて延びており、その先端部は、若干前後方向の中間位置に向けて延設されたのち、下方に向けて屈曲され、高温液を流下させる流下口３３が設けられている。
【００１９】
この流下口３３の下方に、上記拡散板４１が備えられる。  
拡散板４１は、図５に示したように、平面視長方形をなす薄い皿状で、前後方向の大きさは、筐体２１における前後方向の長さの３分の２程度に設定され、筐体２１内で高温液が滴下される範囲を制限している。
【００２０】
この拡散板４１は、図６に示したように、表面に複数本の仕切り部４２…を有するとともに、厚み方向に貫通する複数個の貫通孔４３…を有する。仕切り部４２は、互いに接触せずに断続的に存在する線状の膨らみであり、仕切り部４２によって囲まれる独立した空間ができないように適宜配置されている。この仕切り部４２は、流下された高温液を分散させながら拡散板４１の隅まで広げるのに資する。仕切り部４２の平面視形状は、図示したように偏平な略菱形に形成するとよい。貫通孔４３は、仕切り部４２とは重ならない部分に適宜形成される。
【００２１】
また、拡散板４１の周囲には図５に示したように周壁４４が形成されるとともに、拡散板４１の表面中央であって、上記流下口３３に対応する部位には、周囲よりも盛り上がる平面視円形の隆起部４５が形成される。隆起部４５の表面は平面で形成されるとよいが、その他の形状であるもよい。隆起部４５の存在により、流下する高温液はまず隆起部４５に当たるので、高温液の拡散に資することができる。図５中、４４ａは、筐体２１内に対する取付けのための取付け部である。
【００２２】
拡散板４１の製造に当たって具体的には、いわゆるチェッカープレートを用いるとよい。貫通孔４３を形成し、折曲等するだけで上記拡散板４１が得られる。
【００２３】
フィルタ５１は、滴下された滴下液を細分化して、気化と熱交換をしやすくするためのものである。複数個のフィルタ５１は、支持装置５５によって、相互間に隙間をあけた状態で上下方向に並べられ、着脱可能に保持される。配設は、フィルタ５１が水平になるように行うもよいが、この例では、すべて同一方向に傾斜させた場合を示す。すなわち、図１に示したように、３個のフィルタ５１…は、先端側ほど下に向くように傾けた状態で上下方向に並べられる。傾斜は、装置１１の前後方向での傾きであり、前面側ほど高く、背面側ほど低く設定される。
【００２４】
そして、３個のフィルタ５１…は、長さや鉛直方向に対する角度に違いをつけて保持される。具体的には、図７に示したように、３個のフィルタ５１…のうち、中段のものは上段のものよりも長く形成され（Ｌ１＜Ｌ２）、３個のフィルタ５１…のうち上段と中段のものは、鉛直方向に対する角度αが同一であるのに対して、下段のものは、その角度αよりも大きい角度βに設定される。下段のフィルタ５１の角度βが他のフィルタ５１の角度αよりも大きいため、下段のフィルタ５１の長さＬ３は、筐体２１内に収まるように中段のフィルタ５１の長さＬ２よりも短く形成されている。
【００２５】
このように長さと角度に違いをつけることによって、滴下液の細分化を効率よく行うことができる。
【００２６】
支持装置５５は、フィルタ５１の左右両端縁を保持すべく縦断面コ字型で先端が閉塞された２本の枠部材５６，５６と、これら枠部材５６，５６の後端側の下面に掛け渡される枢支軸５７と、この枢支軸５７の両端部を回転可能および着脱可能に受けるべく筐体２１に形成された受け部５８と、筐体２１内に立設された支柱５９に架設され枠部材５６の先端側を支持する支持軸５９ａとを有する。図７、図１中、最下段の支持軸５９ａよりも下であって受液タンク７１よりも上に設けられた５９ｂは、支持軸５９ａと同一の構造を有するエア噴射軸である。
【００２７】
フィルタ５１は、図８に示した如く左右両端縁が枠部材５６に収まる厚みの長方形マット状に形成され、枠部材５６，５６間に保持される。そして、枠部材５６の支持軸５９ａに対する支持の仕方を変えることによって、枠部材５６の角度、すなわちフィルタ５１の角度が変更可能である。図７に実線で示したように、枠部材５６を支持軸５９ａの上に取付けると角度αは大きくなり、逆に枠部材５６を支持軸５９ａの下に取付けると角度αは小さくなる。枠部材５６を支持軸５９ａの上に支持させる場合には、支持軸５９ａに載せるだけでもよく、枠部材５６を支持軸５９ａの下に支持させる場合には、たとえばＵ字状のフック等を用いて引っ掛ければよい。
【００２８】
フィルタ５１には、適宜の材料を使用することができるが、この例では、竹を用いたものを説明する。
【００２９】
竹には、孟宗竹など適宜のものが使用でき、先端側の枝葉部分、すなわち先端側ほど分岐する多数の枝状部を有する部分を利用する。利用に際しては、枝状部を有する部分を適宜本数束ね、この竹の束５２を、竹の先端側がフィルタ５１の先端側に位置するように左右方向に並べてマット状にする。マット状にするためには、図９に示したように、複数の束を長方形の網状部材５３，５３で上下に挟む。図示はしないが、網状部材５３には適宜のフック等が設けられており、竹の束５２を挟んだ状態で離間不能に保持される。
【００３０】
なお、フィルタ５１には竹のほか、たとえば、杉などの樹木の樹皮を圧縮してマット状にしたものや、ヤシやセルロース、セラミック等の繊維をマット状にしたもの、合成樹脂等をマット状にしたものなど、高温液の性質（泉質）等に応じて適宜選択して使用できる。
【００３１】
流動手段６１は、傾斜するフィルタ５１の上方に向けて雰囲気を流動させるようにすべく、筐体２１外の外気（大気）を噴射するエア噴射手段で構成される。すなわち、吸気ファン６２と、この吸気ファン６２に接続された上記支柱５９と、支柱５９に架設された上記支持軸５９ａおよびエア噴射軸５９ｂとを有するとともに、この支持軸５９ａおよびエア噴射軸５９ｂに、エア噴射手段としての噴孔６３，６４が形成されている。
【００３２】
上記吸気ファン６２には、筐体２１の左右両側面に形成された吸気窓部２２に臨む吸気管６２ａが設けられ、この吸気管６２ａから筐体２１外の外気が吸い込まれる。上記噴孔６３，６４は、フィルタ５１の上方に向く斜め上の位置と、真下の位置とに形成される（図１０参照）。真下の位置に形成された噴孔６４は、支持軸５９ａまたはエア噴射軸５９ｂ内に液体（滴下液）が入ったときにその液体を噴出して支持軸５９ａまたはエア噴射軸５９ｂ内に液体がたまるのを防ぐ。なお、支持軸５９ａまたはエア噴射軸５９ｂ内にたまった液体が噴出される時にはミスト状になって噴射されるので、気化や熱交換がされやすい。
【００３３】
なお、支持軸５９ａと流動手段６１とを兼用せずに、図１１に示したように、支柱５９に対して、フィルタ支持だけのための支持軸５９ｃと、エア噴射のための噴射管６５とを併設することもできる。この場合には、噴射管６５をフィルタ５１…間の隙間の中間位置に設けることが可能となる。
【００３４】
受液タンク７１は、上記吸気ファン６２を筐体２１内の前面側の底部に設ける関係上、吸気ファン６２の収容を許容するための傾斜板部７１ａを有するとともに、集まった被冷却液を排出するための排出管７２を有する。
【００３５】
そして、筐体２１の前面には、図２に示したように、開閉可能な扉体２３，２３が設けられ、フィルタ５１…の着脱やメンテナンス等が行えるようにしている。
【００３６】
また、扉体２３を含む筐体２１の前面と、筐体２１の背面の下部には、それぞれ図２、図３に示したように適宜の通気孔２４が形成される。通気孔２４は、図１に示したように切り起しによって形成されたものであるとよい。図１、図３中、２５は、５個のブロックに分けて形成した通気孔群を外面から見えないように隠蔽するカバーであって、通気孔群以外の部分には、縦長長方形の切欠２５ａが形成されている。
【００３７】
そしてまた、筐体２１の上面には、図１に示したように排気口２６が形成され、この排気口２６の上方に排気ファン２７が設けられている。すなわち、排気ファン２７を回転させることで、筐体２１内の雰囲気を強制的に排出して、筐体２１内が飽和状態になることを回避する。図中２８は上面が開放されたフードである。
【００３８】
なお、排気口２６とフード２８との間で、排気ファン２７の側方を覆う上面開口のベースフードを備えても良い。これにより、前記排気口２６付近の外気と、排出される雰囲気との気流の乱れによって生じる排気ファン２７の排気効率の低下を防止することができる。
【００３９】
以上のように構成された装置１１では、次のようにして高温液の冷却が行われる。
【００４０】
まず、吸気ファン６２と排気ファン２７を駆動する。そして、高温液導入管３１に対して高温液を流す。すると、高温液導入管３１から入った高温液は、拡散板４１の上に流れ込み、拡散板４１で一定の範囲に拡散しながら滴下する。滴下した滴下液は、図１に示したようにフィルタ５１上に落下し、フィルタ５１では、滴下液が細分化するとともに、斜め下に向けて枝を伝って落下し、支持軸５９ａおよびエア噴射軸５９ｂから噴射される筐体２１外の外気と、これに誘引されて流動する筐体２１内の雰囲気に曝され、さらに落下し、次段のフィルタ５１に落下する。このようにして落下しながら、図１２に模式的に示したように、滴下液は気化する。同時に、筐体２１内に存在する雰囲気と熱交換をする。気化と熱交換が継続的に行われ、滴下液は次第に冷却される。
【００４１】
このとき、排気ファン２７の駆動により、筐体２１内が飽和状態になることを回避でき、気化を維持できるとともに、吸気ファン６２から吸い込んだ外気をフィルタ５１…間に流すことによって気化を促進するとともに雰囲気の排気を促す。また、排気ファン２７や吸気ファン６２の駆動、通気孔２４を通してなされる筐体２１外の外気の吸入によって、筐体２１内の雰囲気の温度を下げる。このようにして、滴下液の気化と熱交換が維持されながら高温液の冷却が行われる。
【００４２】
冷却された被冷却液は、受液タンク７１から排出管７２をとおって、装置１１外に導出され、浴槽等の適宜の箇所で利用される。
【００４３】
筐体２１をステンレス鋼で製造した装置１１を用いて高温泉の冷却実験を行ったところ、以下の表１に示す実験結果を得ることができた。なお、実験は２回行い、それぞれの実験は表１上段に示す各温度の高温泉を流入し、排出管７２からの排出温度の計測を実施した。実験ＮＯ．１の実験条件は外気温２９度、外気湿度７５％、流量毎分５０Ｌであり、実験ＮＯ．２の実験条件は外気温３４度、外気湿度５０％、流量毎分５０Ｌであった。なお筐体２１の容積はおよそ３．６m3である。
【００４４】
【表１】
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上記表１からも分かるように、装置１１は、外気温に影響されず、高温液の温度を迅速に冷却できることが判明した。
【００４５】
しかも、高温液の冷却処理は筐体２１内で行われるので、外気の影響を直接受けることなく行え、安定した確実な冷却が可能となる。また、筐体２１内の雰囲気の温度や湿度等の条件を、高温液の温度や量と、筐体２１外の雰囲気（外気、大気）の温度や湿度の条件との関係において適宜設定することで、所望の温度低下を実現することができる。
【００４６】
また、３個のフィルタ５１…は、すべて同一方向に傾斜させているので、装置１１をコンパクトに構成することができる。
【００４７】
なお、図１３に示したようにすれば気化と熱交換をより一そう促進させることができる。図１３（ａ）は、筐体２１内の温度を、たとえば渦流の生成により低温空気を発生させる周知のエアクーラ８１などの冷却手段を取付けた例であり、主として熱交換を促進させる例である。図１３（ｂ）は、カーテン状の圧縮空気を生成する圧縮空気生成器８２を用いて筐体２１内に圧縮空気を供給し、主として気化を促進させる例である。カーテン状の圧縮空気を供給する時に、筐体２１外の空気も誘引するので、筐体２１内の雰囲気よりも低温の大量の外気を供給できる。
【００４８】
以下、その他の例を説明する。説明あたって、先の構成と同一または同等の部位については同一の符号を付してその詳しい説明を省略する。  
図１４は、フィルタ５１を水平に配設して構成する例を示す。すなわち、筐体２１内を前後方向において概念的に二分し、一方の上面に高温液を導入する高温液導入管３１が設けられ、他方の上面に、排気口２６と排気ファン２７が設けられている。そして、高温液導入管３１の下方位置に、拡散板４１と複数枚のフィルタ５１が適宜間隔の隙間をあけて配設される。また、拡散板４１とフィルタ５１を収納した部分の背面側には、拡散板４１とフィルタ５１、またフィルタ５１…間の雰囲気を排気口２６側の部分に送り込む流動手段としての送風機９１が設けられている。なお、送風機９１の吸気側（図１４右側）に、たとえばセルロースパッドなどからなる通気性と保水性を兼ね備えた冷却エレメント９２を配置し、さらには、冷却エレメント９２に対して上部から通水可能な注水設備９３を備えている。これにより、筐体２１内に送り込まれる外気は、注水設備９３によって湿潤状態である冷却エレメント９２を通過して筐体２１内に送り込まれるため、より冷却効果を向上することができる。
【００４９】
このような構成の装置１１においては、上記例の装置１１の場合も同様ではあるが、一つのユニットとして存在させれば、処理する高温液の流量と装置１１の処理能力、外気条件等に応じて、図１５に示したように装置１１の台数を増減することができ、この結果、所望の冷却を容易に実現できるようになる。
【００５０】
この発明の構成と、上記一形態の構成との対応において、  
この発明の流動手段は、上記構成における噴孔６３，６４または送風機９１に対応し、  
以下同様に、  
エア噴射手段は、噴孔６３，６４に対応し、  
高温液導入部は、高温液導入管３１に対応するも、  
この発明は、上記一形態の構成のみに限定されるものではなく、その他の形態を採用することができる。
【００５１】
たとえば、流動手段は、フィルタ間に設けられるファンで構成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】高温液冷却装置の構造を示す断面図。
【図２】高温液冷却装置の正面図。
【図３】高温液冷却装置の背面図。
【図４】高温液冷却装置の側面図。
【図５】拡散板の斜視図。
【図６】拡散板の部分拡大図。
【図７】フィルタ及びその支持構造を示す側面図。
【図８】フィルタの斜視図。
【図９】フィルタの分解斜視図。
【図１０】エア噴射手段の噴孔部分の断面図。
【図１１】他の例に係るフィルタとその近傍を示す断面図。
【図１２】作用状態の模式図。
【図１３】他の例の説明図。
【図１４】他の例に係る装置の構造を示す断面図。
【図１５】図１４に図示した装置の使用状態の説明図。
【符号の説明】
【００５３】
１１…高温液冷却装置
２１…筐体
３１…高温液導入管
４１…拡散板
４２…仕切り部
４３…貫通孔
５１…フィルタ
５７…枢支軸
５９ａ…支持軸
５９ｂ…エア噴射軸
５９ｃ…支持軸
６１…流動手段
６２…吸気ファン
６３，６４…噴孔
６５…噴射管
９１…送風
【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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