(57)【要約】【課題】部屋内に複数の輻射パネルを設置したり、部屋の任意の壁面付近に大型の輻射パネルを設置したりすることなく部屋全体を設定温度に保つように冷却又は暖房することができる輻射式空調装置を提供する。【解決手段】冷水又は温水を内部に設置した液媒循環パイプ６に循環させ、表面側に設けた放熱板８を介して室内空気と熱交換させることにより輻射によって冷房又は暖房を行う輻射パネル１と、室内の空気を攪拌するシーリングファン４と、を有し、輻射パネル１による冷房又は暖房の運転状況に応じてシーリングファン４を回転させ、かつ輻射パネル１による冷房運転時と暖房運転時とで輻射パネル１の前面側近傍での気流の向きが上下方向に対して逆方向となるような気流をシーリングファン４の回転によって発生させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷水又は温水を内部に設置した液媒循環パイプに循環させ、表面側に設けた放熱板を介して室内空気と熱交換させることにより輻射によって冷房又は暖房を行う輻射パネルと、  室内の空気を攪拌する少なくとも一つのファンと、を有し、
前記輻射パネルによる冷房又は暖房の運転状況に応じて前記ファンを回転させ、かつ前記輻射パネルによる冷房運転時と暖房運転時とで前記輻射パネルの前面側近傍での気流の向きが上下方向に対して逆方向となるような気流を前記ファンの回転によって発生させる、
ことを特徴とする輻射式空調装置。
【請求項２】
前記輻射パネルを室内の壁面に設置し、前記ファンを室内の天井の略中央部に設置した、
ことを特徴とする請求項１に記載の輻射式空調装置。
【請求項３】
前記ファンを前記放熱板の前面側の下部に設置し、前記ファンの回転によって前記放熱板の表面に沿って上下方向の気流を発生させる、
ことを特徴とする請求項１に記載の輻射式空調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、輻射式空調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
対流を利用する送風式空調装置（エアコン）では、冷風又は温風が直接人体にあたるので不快感を与えることがある。このため、送風式空調装置のように対流を利用するのではなく、輻射パネル内に冷水又は温水を循環させ、輻射パネルの表面を介して室内空気と熱交換を行う、いわゆる輻射式の空調装置が従来より知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
前記特許文献１のような輻射式の空調装置では、輻射パネル（熱交換パネル）を部屋の任意の壁面付近に衝立状に設置するようにして使用される。
【特許文献１】特開２００５−１２７６０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、前記特許文献１の空調装置に用いられる輻射パネル（熱交換パネル）の表面の熱交換効率は一般に高くなく、また、この輻射パネルは通常部屋の任意の壁面付近に衝立状に設置される。このため、部屋全体が設定温度になるように冷却又は暖房するには、部屋内に複数の輻射パネルを設置したり、部屋の任意の壁面付近に大型の輻射パネルを設置したりする必要があった。
【０００５】
そこで、本発明は、部屋内に複数の輻射パネルを設置したり、部屋の任意の壁面付近に大型の輻射パネルを設置したりすることなく部屋全体を設定温度に保つように冷却又は暖房することができる輻射式空調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】
【０００６】
前記目的を達成するために請求項１に係る発明は、冷水又は温水を内部に設置した液媒循環パイプに循環させ、表面側に設けた放熱板を介して室内空気と熱交換させることにより輻射によって冷房又は暖房を行う輻射パネルと、室内の空気を攪拌する少なくとも一つのファンと、を有し、前記輻射パネルによる冷房又は暖房の運転状況に応じて前記ファンを回転させ、かつ前記輻射パネルによる冷房運転時と暖房運転時とで前記輻射パネルの前面側近傍での気流の向きが上下方向に対して逆方向となるような気流を前記ファンの回転によって発生させることを特徴としている。
【０００７】
また、請求項２に係る発明は、前記輻射パネルを室内の壁面に設置し、前記ファンを室内の天井の略中央部に設置したことを特徴としている。
【０００８】
また、請求項３に係る発明は、前記ファンを前記放熱板の前面側の下部に設置し、前記ファンの回転によって前記放熱板の表面に沿って上下方向の気流を発生させることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る輻射式空調装置によれば、輻射パネルによる冷房又は暖房の運転状況に応じてファンを回転させ、かつ輻射パネルによる冷房運転時と暖房運転時とで輻射パネルの前面側近傍での気流の向きが上下方向に対して逆方向となるような気流をファンの回転によって発生させることにより、部屋内の空間に発生する対流によって輻射パネルの前面側近傍に生じた上向き又は下向きの気流によって放熱板の表面からの放射を促進することができるので、大面積の輻射パネルを用いることなく、部屋全体を輻射パネルによる輻射によって短時間で設定暖房温度以上に保つようにすることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を図示の実施形態に基づいて説明する。
〈実施形態１〉
図１は、本発明の実施形態１に係る輻射式空調装置を示す概略構成図、図２は、本発明の実施形態１に係る輻射式空調装置を設けた部屋を示す図である。
【００１１】
図１に示すように、本実施形態に係る輻射式空調装置は、部屋の任意の壁面Ａに設置された１枚の輻射パネル１と、屋外に設置された空調室外機２と、液媒（冷水や温水）を輻射パネル１と空調室外機２との間で循環させるための配管３ａ，３ｂと、部屋の天井Ｂに設置された低速回転するシーリングファン（天井扇）４と、空調室外機２の運転やシーリングファン４の回転のＯＮ／ＯＦＦなどを制御する操作盤５を備えている。なお、操作盤５は温度センサ（不図示）を有している。
【００１２】
輻射パネル１は、図２に示すように、部屋の壁面Ａの中央付近に固定されている。輻射パネル１は、その背面側（壁面側）に液媒循環パイプ６によって形成された液媒流路が表面側に埋設されている断熱板７と、断熱板７の表面側（壁面Ａと反対側）に設けた放熱板８とで構成されており、液媒循環パイプ６の一端側に液媒が供給される側の配管３ａが接続されるとともに、液媒循環パイプ６の他端側に液媒を空調室外機２側へ戻すための配管３ｂが接続されている。
【００１３】
また、放熱板８の下部にはドレインパン９が設けられており、液媒循環パイプ６に冷水（液媒）を循環させる冷房運転時に、放熱板８の表面に室内空気中の水分が結露してその結露水が床面Ｃに落下するのを防止するようにしている。
【００１４】
空調室外機２は、冷房運転時には冷水（液媒）を生成し、暖房運転時には温水（液媒）を生成するように構成されており、空調室外機２で生成された冷水又は温水は配管３ａを通して液媒循環パイプ６に供給され、液媒循環パイプ６を通った冷水又は温水は配管３ｂを通して再び空調室外機２に戻される。
【００１５】
シーリングファン４は、部屋の略中央部付近の天井Ｂに設けられており、操作ユニット５からの信号に基づいて、冷房運転時にはシーリングファン４の回転によりその直下に下向き気流を発生させ、暖房運転時にはシーリングファン４の回転によりその直下に上向き気流を発生させるように回転方向を切替えることができる。これにより、部屋内の空間に発生する対流によって輻射パネル１の前面側近傍に、冷房運転時には上向きの気流が発生し、暖房運転時には下向きの気流が発生する。なお、シーリングファン４の回転によってその直下に発生される下向き又は上向き気流は、人体に感じない程度の緩やかな気流である。シーリングファン４の能力としては、風速が３ｍ／ｓ以下で風量が４００ｍ３／ｈ以上であるものが好ましい。
【００１６】
本実施形態に係る輻射式空調装置は前記ように構成されており、冷房運転時には空調室外機２により生成された冷水が配管３ａを通して輻射パネル１の液媒循環パイプ６に供給される。液媒循環パイプ６に冷水が供給されると、放熱板８の表面を介して室内空気と熱交換されることにより、放熱板８の表面が冷やされる。これにより、放熱板８の表面からの輻射によって部屋内が冷却される。液媒循環パイプ６を流れた冷水は配管３ｂを通して再び空調室外機２に戻され、以下同様に冷水を液媒循環パイプ６に循環させる。なお、冷房運転時に放熱板８の表面に付着した結露水は、放熱板８の下部に設けたドレインパン９により回収される。
【００１７】
そして、図２に示すように、この冷房運転開始と同時に操作盤５からの信号に基づいてシーリングファン４を所定時間（例えば、冷房運転開始から３０分〜１時間程度）だけ所定方向に低速回転させて、シーリングファン４の直下に下向き気流を発生させる。また、冷房運転中（このときはシーリングファン４は停止状態）において、操作盤５の温度センサ（不図示）が、外気温度の上昇等により室温が予め設定している温度（設定冷房温度）から少し越えたことを検知した場合にも同様に、操作盤５からの信号に基づいてシーリングファン４を所定時間だけ所定方向に低速回転させて、シーリングファン４の直下に下向き気流を発生させる。
【００１８】
これにより、部屋の天井Ｂと床Ｃとの間で人体に感じない程度の緩やかな対流が発生することにより、輻射パネル１の放熱板８近傍に上向きの気流が発生する。また、天井Ｂと床Ｃとの間に発生した対流により、天井Ｂ付近よりも温度の低い床Ｃ付近の空気を部屋全体に均一に、かつ素早く拡散させることができる。よって、冷房運転開始直後から所定時間の間や、冷房運転中に室温が設定冷房温度を超えた場合に、輻射パネル１の放熱板８の表面に沿った上向き気流により放熱板８の表面からの放冷を促進することができるので、一壁面全体を覆うような大面積の輻射パネルを用いることなく、部屋全体を輻射パネル１による輻射によって短時間で設定冷房温度に保つようにすることが可能となる。
【００１９】
また、暖房運転時には空調室外機２により生成された温水が配管３ａを通して輻射パネル１の液媒循環パイプ６に供給される。液媒循環パイプ６に温水が供給されると放熱板８の表面を介して室内空気と熱交換されることにより、放熱板８の表面が温められる。これにより、放熱板８の表面からの輻射によって部屋内が暖房される。液媒循環パイプ６を流れた温水は配管３ｂを通して再び空調室外機２に戻され、以下同様に温水を液媒循環パイプ７に循環させる。
【００２０】
そして、前記した冷房時と同様に、この暖房運転開始と同時に操作盤５からの信号に基づいてシーリングファン４を所定時間（例えば、暖房運転開始から３０分〜１時間程度）だけ冷房時と逆方向に低速回転させて、シーリングファン４の直下に上向き気流を発生させる。また、暖房運転中（このときはシーリングファン４は停止状態）において、操作盤５の温度センサ（不図示）が、外気温度の低下等により室温が予め設定している温度（設定暖房温度）から少し下がったことを検知した場合にも同様に、操作盤５からの信号に基づいてシーリングファン４を所定時間だけ冷房時と逆方向に低速回転させて、シーリングファン４の直下に上向き気流を発生させる。
【００２１】
これにより、部屋の天井Ｂと床Ｃとの間で人体に感じない程度の緩やかな対流が発生することにより、輻射パネル１の放熱板８近傍に下向きの気流が発生する。また、天井Ｂと床Ｃとの間に発生した対流により、天井Ｂ付近よりも温度の低い床Ｃ付近の空気を部屋全体に均一に、かつ素早く拡散させることができる。よって、暖房運転開始直後から所定時間の間や、暖房運転中に室温が設定暖房温度よりも下がった場合に、輻射パネル１の放熱板８の表面に沿った下向き気流により放熱板８の表面からの放熱を促進することができるので、一壁面全体を覆うような大面積の輻射パネルを用いることなく、部屋全体を輻射パネル１による輻射によって短時間で設定暖房温度に保つようにすることが可能となる。
【００２２】
なお、実施形態１では、部屋の天井Ｂの略中央部付近にシーリングファン４を設置した構成であったが、この位置に限らず、例えばシーリングファン４を、壁面Ａに設置した輻射パネル１の上方付近の天井Ｂに設けてもよい。また、複数のシーリングファンを天井や壁面に設けてもよく、更に、冷房時に回転させるシーリングファンと暖房時に回転させるシーリングファンをそれぞれ別個に天井などに設けるようにしてもよい。
【００２３】
前記した実施形態１の輻射式空調装置の効果を評価するために、図３に示す比較例のように、部屋の壁面Ａに実施形態１と同様の輻射パネル１のみを設置して、冷房効果を比較した。なお、この比較例の輻射式空調装置は、天井にシーリングファンは設けていない以外は実施形態１と同様である。
【００２４】
運転条件は両方とも、外気温が３２℃で輻射パネル１に流す冷水の温度を１０℃、設定冷房温度を２７℃に設定し、また、実施形態１の輻射式空調装置では、室温が２８℃を超えるとシーリングファン４を回転させるように設定した。前記の運転条件において、実施形態１の輻射式空調装置を運転した場合は室温が２７℃であったが、輻射パネル１のみを設置した比較例の場合は室温が３２℃まで上昇し、実施形態１の輻射式空調装置による冷房効果が確認された。
【００２５】
〈実施形態２〉
図４は、本発明の実施形態２に係る輻射式空調装置を示す概略構成図、図５は、本発明の実施形態２に係る輻射式空調装置の輻射パネルを示す概略側面図である。なお、図１、図２に示した実施形態１に係る輻射式空調装置と同一機能を有する部材には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００２６】
前記実施形態１では部屋の天井にシーリングファンを設けた構成であったが、本実施形態２に係る輻射式空調装置では、図４、図５に示すように、部屋の壁面Ａに設置された輻射パネル１ａの前面側の下部に沿ってラインフローファン１０を設置した構成である。他の構成は実施形態１と同様である。
【００２７】
ラインフローファン１０を収納した容器１１の前面側と上面側には開口部１１ａ，１１ｂがそれぞれ形成されており、冷房運転時には前面側の開口部１１ａから容器１１内に導入した空気を上面側の開口部１１ｂから排出するようにラインフローファン１０が回転され、暖房運転時には逆に上面側の開口部１１ｂから容器１１内に導入した空気を前面側の開口部１１ａから排出するようにラインフローファン１０が回転される。
【００２８】
そして、本実施形態では、図５に示すように、冷房運転時において冷房運転開始と同時に操作盤５からの信号に基づいてラインフローファン１０を所定時間（例えば、冷房運転開始から３０分〜１時間程度）だけ所定方向に回転させて、輻射パネル１ａの放熱板８の表面に沿って上向き気流を発生させる。また、冷房運転中（このときはラインフローファン１０は停止状態）において、上記所定時間の経過後に、操作盤５の温度センサ（不図示）が、外気温度上昇等により室温が予め設定している温度（設定冷房温度）から少し越えたことを検知した場合にも同様に、操作盤５からの信号に基づいてラインフローファン１０を所定時間だけ所定方向に回転させて、輻射パネル１ａの放熱板８の表面に沿って上向き気流を発生させる。
【００２９】
これにより、輻射パネル１ａの放熱板８の表面に沿って発生された上向き気流により、部屋の天井Ｂと床Ｃとの間で人体に感じない程度の緩やかな対流が発生することによって、天井Ｂ付近よりも温度の低い床Ｃ付近の空気を部屋全体に均一に、かつ素早く拡散させることができる。よって、冷房運転開始直後から所定時間の間や、冷房運転中に室温が設定冷房温度を超えた場合に、輻射パネル１ａの放熱板８の表面に沿った上向き気流により放熱板８の表面からの放冷を促進することができるので、一壁面全体を覆うような大面積の輻射パネルを用いることなく、部屋全体を輻射パネル１ａによる輻射によって短時間で設定冷房温度に保つようにすることが可能となる。
【００３０】
そして、前記した冷房時と同様に、この暖房運転開始と同時に操作盤５からの信号に基づいてラインフローファン１０を所定時間（例えば、暖房運転開始から３０分〜１時間程度）だけ冷房時と逆方向に低速回転させて、輻射パネル１ａの放熱板８の表面に沿って下向き気流を発生させる。また、暖房運転中（このときはラインフローファン１０は停止状態）において、上記所定時間の経過後に、操作盤５の温度センサ（不図示）が、外気温度低下等により室温が予め設定している温度（設定暖房温度）から少し下がったことを検知した場合にも同様に、操作盤５からの信号に基づいてラインフローファン１０を所定時間だけ冷房時と逆方向に回転させて、輻射パネル１ａの放熱板８の表面に沿って下向き気流を発生させる。
【００３１】
これにより、部屋の天井Ｂと床Ｃとの間で人体に感じない程度の緩やかな対流が発生することにより、天井Ｂ付近よりも温度の低い床Ｃ付近の空気を部屋全体に均一に、かつ素早く拡散させることができる。よって、暖房運転開始直後から所定時間の間や、暖房運転中に室温が設定暖房温度よりも下がった場合に、輻射パネル１ａの放熱板８の表面に沿った下向き気流により放熱板８の表面からの放熱を促進することができるので、一壁面全体を覆うような大面積の輻射パネルを用いることなく、部屋全体を輻射パネル１ａによる輻射によって短時間で設定暖房温度に保つようにすることが可能となる。
【００３２】
実施の形態２の輻射式空調装置とファン無しの輻射式空調装置（以下、ファン無しの比較例と称する）と既存の対流式空調装置（以下、対流式の比較例と称する）とを用いて、冷房運転をおこなった場合の温度分布の測定結果を図６に示し、暖房運転を行った場合の温度分布の測定結果を図７に示している。
【００３３】
なお、この測定は、縦横が４．８ｍ、２．７ｍで、高さが２．４ｍの部屋を用い、輻射パネル１として、面積が４．５ｍ２程度（例えば、１．８ｍ×０．８５ｍ程度）のものを用いて行った。
また、冷房運転は、平均外気温２６．４℃、運転設定温度２６℃で行い、一方、暖房運転は、平均外気温４．１℃、運転設定２３℃で行った。
【００３４】
そして、この測定時において、風速分布は、本実施の形態２ものが、高さ１８０ｃｍかつ装置からの距離が９０ｃｍの位置で０．００１ｍ／ｓ、同様に、高さ３０ｃｍで装置からの距離が９０ｃｍの位置で、０．０９ｍ／ｓであった。一方、対流式の比較例のものは、前者の位置で０．１４〜１．０ｍ／ｓ、後者の位置で０．０９ｍ／ｓであった。このように、風速分布は、実施の形態２のものは、２箇所の風速差が小さいのに対し、対流式の比較例のものは、２箇所の風速差が大きかった。なお、ファン無しの場合は、風速分布は測定していない。
【００３５】
冷房運転時には、図６に示されるように、実施の形態２の輻射式空調装置は、ファン無しの比較例および対流式の比較例と比べて、高さ方向の温度分布にばらつきが少ないのがわかる。
すなわち、図示のように、人の上半身程度に相当する１２０ｃｍの高さでは、いずれのものも、設定温度である２６℃付近で一致しているのに対し、●印で測定点を示す実施の形態２のものは、高さ方向の全体に亘って温度差が０．５℃程度の範囲内に収まっている。それに対し、▲印で測定点を示すファン無しの比較例ものは、高所ほど高温となり、全体で２．０℃程度の温度差が生じた。また、■印で測定点を示す対流式の比較例では、高所と低所の温度が高くなり、全体で１．５℃程度の温度差が生じた。
【００３６】
一方、暖房運転時にあっても、図７に示されるように、実施の形態２の輻射式空調装置では、高さ方向の温度分布のばらつきが少ないのが分かる。
すなわち、図示のように、人の上半身程度に相当する１２０ｃｍの高さでは、いずれの装置でも、設定温度である２３℃付近で一致しているのに対し、●印で測定点を示す実施の形態２のものは、高さ方向の全体に亘って温度差が２℃程度の範囲内に収まっている。それに対し、▲印で測定点を示すファン無しの比較例のものは、高所の天井部分が最も高温で、低所ほど低温となり、全体で４℃程度の温度差が生じた。また、■印で測定点を示す対流式の比較例のものでは、１８０ｃｍ程の高さが最も高温になり、全体で６℃程度の温度差が生じた。
【００３７】
また、図８は、実施の形態２の輻射式空調装置と対流式空調装置との冷房運転時の絶対湿度および外気湿度（二点差線で示す）を比較した湿度特性図であり、一点鎖線で示す実施の形態２のものは、実践で示す対流式のものと比較して、低湿度の環境を形成できるとともに、時間経過に伴う湿度変化が小さく安定しているのが分かる。
【００３８】
すなわち、実施の形態２のものは、対流式の比較例と比較して、面積の大きな輻射パネル１を備えているため、除湿性能が高く、低湿度の環境を形成できる。また、輻射ならびに微風により、室内空気を部屋全体に均一に拡散するため、時間経過に伴う湿度変化が小さく湿度の安定化を図ることができる。
【００３９】
また、図９は、実施の形態２の輻射式空調装置と、ファン無しの比較例と、対流式の比較例と、の快適指数（ＰＭＶ）の測定結果を示す特性比較図である。
快適指数（ＰＭＶ）は、一般に±０．５の範囲内が快適推奨域とされており、本実施の形態２のものおよびファン無しの比較例は、暖房時と冷房時とのいずれも、この快適推奨域に収まっている。
この快適指数（ＰＭＶ）は、高さ１８０ｃｍで各空調装置からの距離が９０ｃｍの位置における、各要素（室温、平均放射温度、相対湿度、平均風速、着衣量、作業量）から求めている。
【００４０】
この場合、実施の形態２の輻射式空調装置とファン無しの比較例とは、快適推奨域に収まっており、また、両者のうちでは、実施の形態２のものの方がその値が小さく、快適性が高かった。
これに対し、対流式の比較例では、暖房時に、この快適推奨域を超えた値（-0.70）であって、少し寒く感じる値となっており、一方、冷房時には、この快適推奨域を大幅に超えた値（-1.89）であって、寒く感じる値となっている。
【００４１】
すなわち、快適性（ＰＭＶ）の要素には、平均風速が含まれており、風速の小さな実施の形態２およびファン無しの比較例は、風速の大きな対流式の比較例よりも快適性が高い。さらに、実施の形態２とファン無しの比較例とでは、実施の形態２は、微風を生じるラインフローファン１０により、温度分布の均一化ならびに湿度の安定化を図ることができることから、より高い快適性が得られる。
【００４２】
以上説明したように、実施の形態２の輻射式空調装置は、既存のファン無しの輻射式空調装置や、既存の対流式空調装置と比較して、冷房時と暖房時のいずれにあっても、温度分布にばらつきが少なく、しかも、湿度が安定しており、さらに、快適指数（ＰＭＶ）も快適推奨域に収まっていて、快適性に優れているのが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施形態１に係る輻射式空調装置を示す概略構成図。
【図２】本発明の実施形態１に係る輻射式空調装置を設けた部屋の冷房時における気流の流れを示す図。
【図３】本発明の実施形態１に対する比較用の輻射式空調装置を示す概略構成図。
【図４】本発明の実施形態２に係る輻射式空調装置を示す概略構成図。
【図５】本発明の実施形態２に係る輻射式空調装置を設けた部屋の冷房時における気流の流れを示す図。
【図６】本発明の実施の形態に係る輻射式空調装置とファン無しの輻射式空調装置と既存の対流式空調装置とを用いて、冷房運転をおこなった場合の温度分布の測定結果を示す温度分布特性図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る輻射式空調装置とファン無しの輻射式空調装置と既存の対流式空調装置とを用いて、暖房運転をおこなった場合の温度分布の測定結果を示す温度分布特性図である。
【図８】実施の形態２の輻射式空調装置と対流式空調装置との冷房運転時の絶対湿度および外気湿度を比較した湿度特性図である。
【図９】実施の形態２の輻射式空調装置と、ファン無し輻射式空調装置と、対流式空調装置と、の快適指数（ＰＭＶ）の測定結果を示す特性比較図である。
【符号の説明】
【００４４】
１、１ａ      輻射パネル
２        空調室外機
４        シーリングファン（ファン）
５        操作盤
６        液媒循環パイプ
７        断熱板
８        放熱板
９        ドレインパン
１０      ラインフローファン（ファン）
【図１】
2008139007.tif 000003
【図２】
2008139007.tif 000004
【図３】
2008139007.tif 000005
【図４】
2008139007.tif 000006
【図５】
2008139007.tif 000007
【図６】
2008139007.tif 000008
【図７】
2008139007.tif 000009
【図８】
2008139007.tif 000010
【図９】
2008139007.tif 000011