(57)【要約】【課題】低周波数帯域から高周波数帯域までの幅広い周波数帯域の音を消音することができ、圧力損失が小さく、セルフノイズの発生を防止することが可能な消音器を提供する。【解決手段】超高密度グラスウール板で形成され屈曲する通気路と、この通気路に面して設けられる吸音材としてのグラスウールとを有し、前記通気路を伝播する騒音を消すための消音器であって、通気路は、断面積が一定のまま連続する部分であって、その断面形状が長方形Ａから正方形Ｂを経て長方形Ｃに連続して変化する部分を含み、長方形Ａの長軸と長方形Ｃの長軸は互いに交差する位置関係にあり、正方形Ｂの対称の中心を通る通気路の軸線方向に延びる直線を基準軸Ｂａ１としたときに、長方形Ａの長軸の中心Ｃ１１と長方形Ｃの長軸の中心Ｃ１３は、長方形Ａと長方形Ｃとの半分が正方形Ｂに重なる範囲で基準軸Ｂａ１から外れた位置関係にある消音器。【選択図】　　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
屈曲する通気路と、この通気路に面して設けられる吸音材とを有し、前記通気路を伝播する騒音を消すための消音器であって、
前記通気路は、断面積が一定のまま連続する部分であって、その断面形状が細長な形状である第一の形状から、点対称又は線対称な形状である第二の形状を経て、細長な形状である第三の形状に連続して変化する部分を含み、
前記第一の形状の長軸と前記第三の形状の長軸は互いに交差する位置関係にあり、
前記第二の形状における対称の中心を通る通気路の軸線方向に延びる直線を基準軸としたときに、前記第一の形状の長軸の中心と前記第三の形状の長軸の中心は、第一の形状と第三の形状との少なくとも各一部が前記第二の形状に重なる範囲で前記基準軸から外れた位置関係にあることを特徴とする消音器。
【請求項２】
前記第一の形状と第三の形状とが互いに重ならない位置関係にあることを特徴とする請求項１に記載の消音器。
【請求項３】
前記通気路の断面形状が第一の形状から第三の形状に連続して変化する部分を一つのユニットとしたときに、前記通気路はこのユニットを直列にｎ個有し、ｎ個のユニットに含まれる全ての断面形状を対象としたときに、少なくとも二つの断面形状が互いに重ならない位置関係にあることを特徴とする請求項１に記載の消音器。
【請求項４】
前記第二の形状の外縁上の少なくとも一点を含む直線を一方の基準線とし、前記一方の基準線と直交する直線であって前記第二の形状の外縁上の少なくとも一点を含む直線を他方の基準線としたときに、
前記第一の形状の長手方向に沿って延出すると共に第一の形状の外縁上の少なくとも一点を含む直線と前記一方の基準線とが重なる位置関係にあり、
前記第三の形状の長手方向に沿って延出すると共に第三の形状の外縁上の少なくとも一点を含む直線と前記他方の基準線とが重なる位置関係にあることを特徴とする請求項３に記載の消音器。
【請求項５】
前記第一の形状は、第一の形状の長軸の中心が前記他方の基準線上にある位置にあり、前記第三の形状は、第三の形状の長軸の中心が前記一方の基準線上にある位置にあることを特徴とする請求項４に記載の消音器。
【請求項６】
前記第一の形状及び前記第三の形状は長方形であり、前記第二の形状は正方形であることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の消音器。
【請求項７】
前記通気路は前記ユニットを並列に少なくとも二つ有し、各ユニットにおける第一の形状を形成する断面同士が隣接する位置関係にあり、かつ各ユニットにおける第三の形状を形成する断面同士が隣接する位置関係にあることを特徴とする請求項５又は６に記載の消音器。
【請求項８】
並列の位置関係にある前記二つのユニットを一つのブロックとしたときに、二つのブロックが直列に接続されていることを特徴とする請求項７に記載の消音器。
【請求項９】
前記二つのブロックは、互いに鏡像の関係にあり、各ブロック間において前記第二の形状同士が重ならない位置関係にあることを特徴とする請求項８に記載の消音器。
【請求項１０】
前記通気路は、超高密度グラスウール板で形成されており、前記吸音材は、前記通気路の通気側壁面に支持されるグラスウールであることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の消音器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は消音器に関し、特に送風機が発生するような、例えば空調用の給排気用ダクトを伝播する低周波数帯域の騒音に対しても有効な受動型消音器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
空調ダクトのような通気路を伝播する騒音を消音するための消音器としては、例えば、特開昭５７−１１９１２０号公報に記載されている消音装置が知られている。この消音装置は、内筒と外筒との間隙に螺旋状の仕切り板を設けたものであり、流体の一部が内筒内を流れるとともに残部が上記間隙を周方向に旋回しながら流れるものである。この消音装置は、消音対象の音の周波数に合わせて上記間隙による経路長を設定し、上記間隙と上記内筒の合流点で消音対象の音波を相互干渉させて消音対象の音を消音しようとするものである。
【０００３】
また消音器としては、例えば、特開昭６１−３８１１３号公報に記載されている、Ｘ型遮蔽板の開閉できる消音器が知られている。この消音器は、二枚以上の遮蔽、吸音板をそれぞれほぼ中央部で交互に交差し、自由な角度でＸ状に組み合わせ、遮蔽、吸音板の片方、又は中央部を支点として開閉できるものである。この消音器は、Ｘ型の開閉と角度の変更が自由にでき、周波数と減音量に合わせて調整して消音対象の音を消音しようとするものである。
【０００４】
また消音器としては、例えば、特開昭６３−２３３６７号公報に記載されている消音マフラーが知られている。この消音マフラーは、横長のほぼ箱型形状をなすマフラー本体と、マフラー本体の下側及び上側中央部にそれぞれ同心状に設けられる排気入口部及び排気出口部と、マフラー本体内部を水平盲板にて上下二室に仕切る水平盲板と、排気入口部から下室内に導入される排気を水平方向に分流させるそらせ板と、室内に適宜配置されるパンチングプレート及び共鳴管とを有するものである。この消音マフラーは、排気管からチャンバへ排気を急に膨張させ、チャンバ内で消音し、排出時に略反対方向から排気を合流、衝突させて、消音対象の音を消音しようとするものである。
【０００５】
特開昭５７−１１９１２０号公報に記載されている消音装置は、消音対象の音を消音する上では優れているが、消音対象の音の周波数によって上記間隙の経路長が設定される構造であり、消音対象となる音の周波数帯域が所定の範囲に限定されやすいという欠点を有する。
【０００６】
特開昭６１−３８１１３号公報に記載されている消音器は、遮蔽、吸音板の角度を調整することによって消音対象の音を適宜設定できるが、回転部分の劣化や故障が起こり得る構造であり、メンテナンスを必要とするという欠点を有する。またこの消音器は、遮蔽、吸音板の調整具合によっては、遮蔽、吸音板と本体との間に隙間ができ、この隙間を通過する気流によってセルフノイズを発生するという欠点を有する。
【０００７】
特開昭６３−２３３６７号公報に記載されている消音マフラーは、排気の膨張や衝突、及び通過中における消音により、より広い周波数帯域の音を消音する上で優れているが、水平盲板が排気の流れを遮ることから、圧力損失が生じやすく、この圧力損失を抑制する上で改善の余地が残されている。またこの消音マフラーは、それまでの排気の流れ方向に対して直交する方向に通気路を形成する構造であり、設置箇所が限定されやすいという欠点を有する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記事項に鑑みなされたものであり、低周波数帯域から高周波数帯域までの幅広い周波数帯域の音を消音することができ、圧力損失が小さく、セルフノイズの発生を抑制することが可能な消音器を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、吸音材による音の吸収と、断面積が一定であり向きや位置が連続して変化する断面形状の通気路における音の反射及び干渉とを利用し、低周波数帯域から高周波数帯域までの広い周波数帯域の音を低圧損で消音するものである。
【００１０】
すなわち本発明の消音器は、屈曲する通気路と、この通気路に面して設けられる吸音材とを有し、通気路を伝播する騒音を消すための消音器であって、通気路は、断面積が一定のまま連続する部分であって、その断面形状が細長な形状である第一の形状から、点対称又は線対称な形状である第二の形状を経て、細長な形状である第三の形状に連続して変化する部分を含み、第一の形状の長軸と第三の形状の長軸は互いに交差する位置関係にあり、第二の形状における対称の中心を通る通気路の軸線方向に延びる直線を基準軸としたときに、第一の形状の長軸の中心と第三の形状の長軸の中心は、第一の形状と第三の形状との少なくとも各一部が第二の形状に重なる範囲で基準軸から外れた位置関係にある。
【００１１】
前記構成によれば、通気路における通気面積が一定であり、かつ通気路における通気方向は、消音器導入前の通気方向に対して直角よりも緩やかな角度の範囲で変化することから、圧力損失を小さくすることが可能である。
【００１２】
また、前記構成によれば、通気路には様々な角度で傾斜する壁面が形成されることから音が衝突しやすく、様々な方向に音が反射しやすく干渉しやすい。またこのような通気路に面して吸音材が設けられていることから、壁面に衝突した音が吸収されやすい。
【００１３】
また、通気路において、断面積が一定であり、かつ細長な第一の形状から対称な第二の形状を経て細長な第三の形状に至る断面形状変化をし、第一及び第三の形状の長手方向（細長形状の、より長い側）がそれぞれ交差する位置関係に向けて断面形状が変化するということは、第一の形状から第三の形状に向けて、第一の形状の長手方向は縮小し短手方向は拡大する方向に通気路の断面形状が変化するということであり、このような通気路の断面形状変化によれば、通気路を伝播する音は、通気方向にしたがって断面形状が拡大する際に減衰しやすい。前記通気路には、通気方向にしたがって断面形状が拡大する方向として、第一の形状の長手方向及び第三の形状の長手方向の二方向を有しており、通気路を伝播する間に音を減衰させる上で有利である。したがって前述したような通気路の形状によれば、広い周波数帯域の音を消音することが可能となる。
【００１４】
また、前記構成によれば、通気路の断面積が一定に保たれ、また遮蔽板や反射板のように消音に際して適宜調整される可動部材を有さないことから、セルフノイズの発生を抑制することが可能である。
【００１５】
本発明の消音器は、屈曲する通気路と、この通気路に面して設けられる吸音材とを有する。前記通気路は、断面積が一定のまま連続する部分であって、その断面形状が細長な第一の形状から、点対称又は線対称な形状である第二の形状を経て、細長な形状である第三の形状に連続して変化する部分を含む。ここで「屈曲する」とは通気路の軸線が屈曲していることを言う。また、「断面積が一定」とは、連続して変化する断面形状の全ての面積がほぼ一定であることを言う。本発明では前記断面積は厳密に一致していなくても良い。また、通気路の軸線とは、通気路の断面形状の中心を結ぶ線を言う。
【００１６】
前記第一から第三の形状については、本発明では、第一の形状の長軸と第三の形状の長軸とが互いに交差する位置関係にあり、第二の形状における対称の中心を通る通気路の軸線方向に延びる直線を基準軸としたときに、第一の形状の長軸の中心と第三の形状の長軸の中心は、第一の形状と第三の形状との少なくとも各一部が第二の形状に重なる範囲で基準軸から外れた位置関係にある。
【００１７】
ここで第一の形状及び第三の形状における「長軸」とは、細長形状内部の中央部を通る線のうち長い方の線を言う（例えばバナナ形では、屈曲した端部を結び、形状の中央部を通る弓形の線である）。また、第二の形状における「対称の中心」とは、点対称における対称の中心、又は線対称の対称軸の形状内部における中点を言う。また、前記基準軸は、前記対称の中心を通り、かつ第二の形状を含む平面に対して直交する方向に延びる直線である。
【００１８】
前記第一の形状は、細長な形状であり、対称形であっても良いし、非対称形であっても良い。好ましい第一の形状としては、例えば楕円形や半円形、長方形等が挙げられる。前記第二の形状は、点対称又は線対称な形状である。好ましい第二の形状としては、例えば円や正方形等が挙げられる。前記第三の形状は、細長な形状であり、対称形であっても良いし、非対称形であっても良い。また第三の形状は、第一の形状と同じ形状であっても良いし、異なる形状であっても良い。好ましい第三の形状としては、例えば楕円形や半円形、長方形等が挙げられる。
【００１９】
なお、本発明に係る消音器は、以上のような部分を含むが、このような部分を通気路に形成するための適当な部材を備えていても良く、例えば第一の形状又は第三の形状に隣接して設けられる継手等の部材を備えていても良い。
【００２０】
前記第一から第三の各形状の位置関係について、本発明では、第一の形状と第二の形状、及び第二の形状と第三の形状が少なくとも一部で重なる位置関係にあれば良いが、第一の形状と第三の形状とが互いに重ならない位置関係にあると、通気路の壁面への音の衝突回数を増やす上で好ましい。
【００２１】
また第一、第二及び第三の形状の位置関係については、通気路を構成する連続する断面において、いずれか二つが互いに重ならない位置関係にあればよく、このような観点から本発明では、通気路の断面形状が第一の形状から第三の形状に連続して変化する部分を一つのユニットとし、前記通気路がこのユニットを直接にｎ個有する場合では、通気路の壁面への音の衝突回数を増やす上で好ましく、ｎ個のユニットに含まれる全ての断面形状を対象としたときに、少なくとも二つの断面形状が互いに重ならない位置関係にあることが好ましい。
【００２２】
このような位置関係としては、例えばあるユニットにおける第一の形状と他のユニットの第一の形状とが重ならない位置関係、あるユニットにおける第一の形状と他のユニットの第二の形状とが重ならない位置関係、あるユニットにおける第一の形状と他のユニットの第三の形状とが重ならない位置関係、あるユニットにおける第二の形状と他のユニットの第一の形状とが重ならない位置関係、あるユニットにおける第二の形状と他のユニットの第二の形状とが重ならない位置関係、あるユニットにおける第二の形状と他のユニットの第三の形状とが重ならない位置関係、あるユニットにおける第三の形状と他のユニットの第一の形状とが重ならない位置関係、あるユニットにおける第三の形状と他のユニットの第二の形状とが重ならない位置関係、あるユニットにおける第三の形状と他のユニットの第三の形状とが重ならない位置関係、等が挙げられる。
【００２３】
本発明では、前記第一の形状の長軸と第三の形状の長軸とは互いに直交する位置関係にあり、かつ第一の形状と第三の形状は、第二の形状の位置を基準として、互いに重なり合う方向に偏った位置関係にあることが、断面形状が複雑に変化する通気路を形成し、通気路を伝わる音を減衰させる上で好ましい。
【００２４】
すなわち、前記第二の形状の外縁上の少なくとも一点を含む直線を一方の基準線とし、この一方の基準線と直交する直線であって第二の形状の外縁上の少なくとも一点を含む直線を他方の基準線としたときに、前記第一の形状の長手方向に沿って延出すると共に第一の形状の外縁上の少なくとも一点を含む直線と一方の基準線とが重なる位置関係にあり、前記第三の形状の長手方向に沿って延出すると共に第三の形状の外縁上の少なくとも一点を含む直線と他方の基準線とが重なる位置関係にあることが好ましい。
【００２５】
ここで「外縁上の少なくとも一点を含む直線」とは、接線又は一辺を含む直線のいずれかを示す。すなわち、通気路の断面形状が多角形の場合では、一辺を含む直線、又は一角に接する直線を示すことができ、通気路の断面形状が円や楕円のように非角形である場合は接線を示す。また通気路の断面形状が半円形のように曲線と直線の両方を含む場合では、一辺を含む直線、一角に接する直線及び接線のいずれかから任意に選択することができる。
【００２６】
特に本発明では、前記第一の形状は、第一の形状の長軸の中心が他方の基準線上にある位置にあり、前記第三の形状は、第三の形状の長軸の中心が一方の基準線上にある位置にあることがより好ましい。このような構成によれば、前記ユニットを並列に並べたときに、ユニットの一端側では第一の形状を形成する断面同士が隣接し、ユニットの他端側では第三の形状を形成する断面同士が隣接し、かつユニットの一端面と他端面とは同軸線上に形成される。
【００２７】
このようなユニットの場合では特に、第一の形状及び第三の形状が長方形であり、第二の形状が正方形であると、製造が容易であり、また空調等で汎用されている矩形のダクトに適用する上で好ましい。さらに第一の形状と第三の形状は、第一の形状同士を隣接させたときに所定の前記ダクト形状になるような断面形状であることが好ましく、このような形状としては、例えば長方形や半円形が挙げられる。
【００２８】
前記並列の位置関係にある二つのユニットを一つのブロックとしたときに、本発明では二つのブロックが直列に接続されていることが、複雑に屈曲する通気路を形成し、使用時の収納性が良好で、かつ消音効果を高める上で好ましい。
【００２９】
前記ブロックの接続形態としては、ブロックの接続により形成される通気路中に直列に配列している全ての断面形状のうちの二つが互いに重ならない位置関係にあることが好ましく、このような接続は、ブロックの種類によって異なる。例えば同じ構造のブロックを接続する場合では、接続部において第一の形状と第三の形状とが合わさるようにブロックを接続することが好ましい。
【００３０】
本発明では、複雑に屈曲する通気路を形成する観点から、特に、互いに鏡像の関係にある二つのブロックを接続することが好ましい。このようなブロックを接続する場合では、第一の形状の長軸と第三の形状の長軸とが互いに直交するようにブロックを接続することが好ましい。ここで「鏡像の関係」とは、二つの物体の関係が、一方の物体と鏡に映ったその像との関係にある状態を言う。
【００３１】
本発明の消音器は、公知の材料によって構成することが可能である。本発明において前記通気路は、鉄板や樹脂製の板状部材等の板状部材や、樹脂製の一体成形品等によって構成することが可能である。通気路の材料は、本発明の消音器の使用条件等に応じて適宜選択される。本発明では、通気路は超高密度グラスウール板で形成されていることが、低周波数帯域の音を消音する上で好ましい。ここで「超高密度グラスウール板」とは、接着剤等を用いてグラスウールを圧着し、グラスの密度が２００ｋｇ／ｍ３程度のものを言う。超高密度グラスウール板は、通常使用されるグラスダクトの３倍強程度のグラス密度を有する。
【００３２】
超高密度グラスウール板で通気路を形成する場合では、超高密度グラスウール板の厚さは、１０〜１５ｍｍ程度であることが、低周波数帯域の音を消音する上で好ましい。超高密度グラスウール板の厚さが薄すぎると、音が透過しすぎて消音の効果が小さくなり、また通気路の強度が不十分となることがある。また超高密度グラスウール板の厚さが厚すぎると、通気路が重くなり、消音器の設置がより困難になることがあり好ましくない。
【００３３】
本発明に用いられる前記吸音材には、グラスウールやロックウール等のような綿状の繊維からなる公知の吸音材を用いることが可能である。本発明では、吸音材がグラスウールであると、高周波数帯域の音を消音する上で好ましい。吸音材は、本発明の消音器の使用条件等に応じて適宜選択される。例えば、本発明の消音器を内燃機関の排気系に使用する場合では、耐熱性がより高いロックウールを吸音材として使用することが好ましい。本発明において、通気側壁面に支持される吸音材の厚さは、吸音材の種類や消音対象となる音の大きさ等によって異なるが、例えばグラスウールであれば２５ｍｍ程度が好ましい。
【００３４】
前記吸音材は、例えば接着剤によって前記通気側壁面に接着することにより支持することが可能である。本発明では、通気路中の通気速度が速い場合に適用したときに吸音材の飛散を防止する観点から、吸音材を通気側壁面に向けて押さえる押さえ部材を用いることが好ましい。このような押さえ部材としては、例えばグラスクロス、フィラメントマット（グラスウールの板状成形品）、及びパンチングプレート等が挙げられる。
【００３５】
また、本発明では、前記ユニットや前記ブロック同士の接続や、消音器と通気系との接続において、適当な接続部材を用いても良い。接続部材には、ユニットやブロックの端面に現れる前記断面形状及びその数に応じて、適当な構成を有するものを使用すれば良く、例えばフランジ等が挙げられる。
【００３６】
また、本発明では、通気路の数は特に限定されず、例えば圧力損失の上昇やセルフノイズの発生を抑制できる範囲で、さらに多くの通気路を直列及び並列のいずれの方向に配置しても良い。
【００３７】
本発明の消音器は、圧力損失が小さく、セルフノイズも発生しにくく、優れた消音効果を奏し、軽量化が可能であり、また汎用性の観点からも優れていることから、様々な通気系に適用することが可能である。したがって、本発明の消音器は、例えば空調・換気設備において送風機が設けられているダクト系統、発電機、工作機械、工事車両等のエンジン排気管系統（煙道）、竪シャフトに納める給排気ダクト、及び、駐車場、地下鉄等の給排気ダクト等、様々な通気系へ適用することが可能である。
【００３８】
【発明の実施の形態】
本実施の形態における消音器は、図１に示すように、ブロック１と、ブロック１に直列に接続されるブロック２と、フランジ３と、フランジ４とを有する。ブロック１は、ユニット１Ａ及びユニット１Ｂから構成され、ブロック２は、ユニット２Ａ及びユニット２Ｂから構成されている。ブロック１の一端側にはフランジ３が接続されている。ブロック１の他端側にはブロック２の一端側が接続されている。またブロック２の他端側にはフランジ４が接続されている。なおブロック１とブロック２は、互いに鏡像の関係、すなわち二つのブロックが、一方のブロックと鏡に映ったその像との関係にあり、このような鏡像の関係にある以外は同じ構造のブロックである。
【００３９】
ブロック１は、図２及び図３に示すように、一端側では各ユニットの長方形の開口部が縦に並列して正方形状を形成し、他端側では各ユニットの長方形の開口部が横に並列して正方形状を形成している。なお図２中に示す斜線部は、ブロック１を矢印Ｘ方向から見たときに貫通して見える部分である。ブロック１において貫通して見える部分は、ブロック１の端面を縦方向に二分割する直線を基準線Ｂｌ１、基準線Ｂｌ１に直交しブロック１の端面を横方向に二分割する直線を基準線Ｂｌ２としたときに、これらの直線によって四分割されるブロック１端面の、図２中の紙面に対して左上及び右下の領域に形成されている。
【００４０】
ブロック２は、図４及び図５に示すように、一端側では各ユニットの長方形の開口部が縦に並列して正方形状を形成し、他端側では各ユニットの長方形の開口部が横に並列して正方形状を形成している。なお図４中に示す斜線部は、ブロック２を矢印Ｘ方向から見たときに貫通して見える部分である。ブロック２において貫通して見える部分は、基準線Ｂｌ１と基準線Ｂｌ２によって四分割されるブロック２端面の、図４中の紙面に対して左下及び右上の領域に形成されている。
【００４１】
ブロック１は、ユニット１Ａと、ユニット１Ａに並列するユニット１Ｂとから構成されている。ユニット１Ｂは、基準線Ｂｌ１と基準線Ｂｌ２の交点を対称の中心としてユニット１Ａを１８０°回転させたものであり、同じ構造のものである。
【００４２】
同様にブロック２は、ユニット２Ａと、ユニット２Ａに並列するユニット２Ｂとから構成されている。ユニット２Ｂは、基準線Ｂｌ１と基準線Ｂｌ２の交点を対称の中心としてユニット２Ａを１８０°回転させたものであり、同じ構造のものである。
【００４３】
ユニット１Ａは、図６及び図７に示すように、図１における矢印Ｘ方向から見たときに、第一の形状である縦長な長方形Ａから第二の形状である正方形Ｂを経て第三の形状である横長な長方形Ｃに断面形状が連続して変化している。長方形Ａ、正方形Ｂ、及び長方形Ｃは面積がほぼ同じであり、長方形Ａと長方形Ｃは同じ大きさの形状であり、長辺と短辺との比がほぼ２：１である。
【００４４】
図６に示すように、図１中の矢印Ｘ方向から見たときに、長方形Ａは、一本の長辺が基準線Ｂｌ１に重なり、長方形Ａの長軸の中心Ｃ１１が基準線Ｂｌ２上にある位置にある。正方形Ｂは、一辺が基準線Ｂｌ１に重なり、この一辺に隣接する他の一辺が基準線Ｂｌ２に重なる位置にある。長方形Ｃは、一本の長辺が基準線Ｂｌ２に重なり、長方形Ｃの長軸の中心Ｃ１３が基準線Ｂｌ１上にある位置にある。なお、図６中の斜線部は、ユニット１Ａにおいて前記貫通して見える部分を示している。
【００４５】
また図７に示すように、図１中の矢印Ｙ方向から見たときに、正方形Ｂの対称の中心Ｃ１２を通り正方形Ｂを含む面に垂直な直線を基準軸Ｂａ１としたときに、長方形Ａの中軸の中心Ｃ１１及び長方形Ｃの長軸の中心Ｃ１３は、基準軸Ｂａ１から外れた位置関係にある。
【００４６】
すなわちユニット１Ａは、基準線Ｂｌ１を含む壁面と基準線Ｂｌ２をそれぞれ含む平面を壁面として有しており、基準線Ｂｌ１を含む壁面を基準としたときに、図６中の紙面に対して、長方形Ａから上方に移行しながら高さを縮小しかつ左方向に拡大して正方形Ｂに至り、基準線Ｂｌ２を含む壁面を基準として、正方形Ｂから右方向に移行しながら拡大しかつ下方に縮小して長方形Ｃに至る断面形状の通気路が、通気路の壁面によって形成されている。
【００４７】
同様にユニット２Ａは、図８及び図９に示すように、図１における矢印Ｘ方向から見たときに、第一の形状である縦長な長方形Ａから第二の形状である正方形Ｂを経て第三の形状である横長な長方形Ｃに断面形状が連続して変化している。長方形Ａ、正方形Ｂ、及び長方形Ｃは面積がほぼ同じであり、長方形Ａと長方形Ｃは同じ大きさの形状であり、長辺と短辺との比がほぼ２：１である。
【００４８】
図８に示すように、図１中の矢印Ｘ方向から見たときに、長方形Ａは、一本の長辺が基準線Ｂｌ１に重なり、長方形Ａの長軸の中心Ｃ２１が基準線Ｂｌ２上にある位置にある。正方形Ｂは、一辺が基準線Ｂｌ１に重なり、この一辺に隣接する他の一辺が基準線Ｂｌ２に重なる位置にある。長方形Ｃは、一本の長辺が基準線Ｂｌ２に重なり、長方形Ｃの長軸の中心Ｃ２３が基準線Ｂｌ１上にある位置にある。なお、図８中の斜線部は、ユニット２Ａにおいて前記貫通して見える部分を示している。
【００４９】
また図９に示すように、図１中の矢印Ｙ方向から見たときに、正方形Ｂの対称の中心Ｃ２２を通り正方形Ｂを含む面に垂直な直線を基準軸Ｂａ２としたときに、長方形Ａの中軸の中心Ｃ２１及び長方形Ｃの長軸の中心Ｃ２３は、基準軸Ｂａ２から外れた位置関係にある。
【００５０】
すなわちユニット２Ａは、基準線Ｂｌ１を含む壁面と基準線Ｂｌ２をそれぞれ含む平面を壁面として有しており、基準線Ｂｌ１を含む壁面を基準としたときに、図８中の紙面に対して、長方形Ａから下方に移行しながら縮小しかつ左方向に拡大して正方形Ｂに至り、基準線Ｂｌ２を含む壁面を基準として、正方形Ｂから右方向に移行しながら拡大しかつ上方に縮小して長方形Ｃに至る断面形状の通気路が、通気路の壁面によって形成されている。
【００５１】
なお、ユニット１Ａは、図１０から図１３に示すセグメントによって構成されている。このセグメントは、ａ〜ｄ面の各面の形状に形成された超高密度グラスウール板と、この超高密度グラスウール板に内貼りされた吸音材であるグラスウールとによって構成されている。セグメントの一端面に形成されている長方形が長方形Ａ又は長方形Ｃとなり（図１０）、セグメントの他端面に形成されている正方形が正方形Ｂとなって（図１１）いる。このセグメントのｂ面とｄ面及びａ面とｃ面とが互いに隣接するように二つのセグメントを接続することにより、ユニット１Ａが構成されている。
【００５２】
同様に、ユニット２Ａは、図１４から図１７に示すセグメントによって構成されている。このセグメントは、ａ〜ｄ面の各面の形状に形成された超高密度グラスウール板と、この超高密度グラスウール板に内貼りされた吸音材であるグラスウールとによって構成されている。セグメントの一端面に形成されている長方形が長方形Ａ又は長方形Ｃとなり（図１４）、セグメントの他端面に形成されている正方形が正方形Ｂとなって（図１５）いる。このセグメントのｂ面とｄ面及びａ面とｃ面とが互いに隣接するように二つのセグメントを接続することにより、ユニット２Ａが構成されている。
【００５３】
前記セグメントにおける各面は、図１８に示されるように、超高密度グラスウール板をステープル５でとめ、接合縁に沿ってアルミ箔テープ６を貼ることによって接合されている。また内貼りされる吸音材としての前記グラスウールは、例えば接着剤等によって超高密度グラスウール板に全面接着されている。
【００５４】
また、各セグメントや各ブロックは、図１９及び図２０に示されるように、例えば酢酸ビニル系接着剤で超高密度グラスウール板同士を隙間のないように接着し、この接着縁に沿ってアルミ箔テープ６を貼ることによって接続されている。
【００５５】
また、ブロックとフランジは、図２１に示されるように、超高密度グラスウール板で構成されている接続用ダクト７を介して接続されている。接続用ダクト７は、セグメントにおける各面と同様に超高密度グラスウール板を接合して構成されており、ブロックと接続用ダクトは、各セグメントや各ブロックの接続と同様に、接着剤及びアルミ箔テープで接続されており、接続用ダクト７とフランジ４はボルト及びナットによって接続されている。
【００５６】
本実施の形態における消音器では、図１における矢印Ｘ方向から見たときに、基準線Ｂｌ１及び基準線Ｂｌ２が重なるようにブロック１及びブロック２が接続されている。より具体的には、ユニット１Ａが形成する通気路は、ユニット２Ａが形成する通気路とユニット２Ｂが形成する通気路とに分割され、かつユニット１Ｂが形成する通気路も、ユニット２Ａが形成する通気路とユニット２Ｂが形成する通気路とに分割されるように接続されている。その結果、各ユニットごとには前記斜線部で示すように貫通して見える部分がある通気路が形成されているが、本実施の形態における消音器には、矢印Ｘ方向から見たときに、それぞれのユニットの相互間において正方形Ｂが互いに重ならない位置関係にある通気路が形成される。
【００５７】
本実施の形態における消音器は、前述した構成を有することから、優れた消音効果を奏し、かつ圧力損失を小さくすることができる。まず、本実施の形態における消音器と公知の消音エルボとの圧力損失を評価した結果を以下に示す。
【００５８】
本実施の形態における消音器には、グラス密度が２００ｋｇ／ｍ３で厚さ１２ｍｍの超高密度グラスウール板を用い、前記吸音材としてグラス密度が３２ｋｇ／ｍ３のグラスウールを用いた。吸音材は厚さ２５ｍｍで超高密度グラスウール板に内貼りした。一方、比較用の消音エルボには、ダクト口径が４００ｍｍの外角エルボを用いた。なお、本実施の形態における消音器の口径は、消音エルボの口径に合わせた。
【００５９】
圧力損失は、前記消音器をダクトに接続し、ダクト内風速を変化させ、そのときの消音器前後における圧力差を測定することにより求められる。消音エルボについても同様である。結果を図２２に示す。本実施の形態における消音器の圧力損失は、消音エルボ一個と同等である。
【００６０】
これは、本実施の形態における消音器の通気路の断面積が一定であり、通気路が複雑に屈曲していても、図１中の矢印Ｘ方向に対して通気路の壁面は平行か又は斜めに傾斜するにとどまっており、通気路に導入される気流の通気方向が急激に又は直角以上に変えられることがなく、通気路中において気流が抵抗を受けにくいためと考えられる。
【００６１】
また、本実施の形態における消音器と公知の消音エルボとの消音効果を評価した結果を以下に示す。この評価では、前述した本実施形態の消音器と、消音器Ａと、消音器Ｂと、前記消音エルボとを用いた。消音器Ａは、超高密度グラスウール板に代えて鉄板を用いた以外は前記本実施形態の消音器と同様に構成されている。また消音器Ｂは、吸音材を有さない以外、すなわち超高密度グラスウール板のみで構成されている以外は前記本実施形態の消音器と同様に構成されている。公知の消音エルボとしては前記消音エルボを用いた。
【００６２】
消音効果は、測定しようとする前記消音器等をダクトに接続し、消音器の上流側及び下流側のそれぞれにおいて、所定の周波数帯域ごとに音の大きさを測定し、これらの差から求められる、消音器等による減衰量で評価した。結果を図２３に示す。本実施の形態における消音器は、測定されたすべての周波数帯域で、消音エルボ一個よりも優れた消音効果を示している。
【００６３】
より詳しくは、本実施の形態における消音器では、５００Ｈｚ未満の低音領域では、消音エルボを二個直列に接続したものと同等の消音効果を奏する。また５００Ｈｚ以上２ｋＨｚ未満の音域では、消音エルボを二個直列に接続したものと同等の消音効果を奏する。また２ｋＨｚ以上の高音域では、消音エルボを四個直列に接続したものと同等の消音効果を奏する。
【００６４】
なお、前記消音器Ａ及び消音器Ｂも、公知の消音エルボに比べて、周波数帯域によっては消音エルボ二個から四個に相当する優れた消音効果を示している。
【００６５】
本実施の形態における消音器が、前記のような優れた消音効果を奏する理由としては、通気路の構成材料や、通気路の断面形状や断面の配置等の、通気路の形状に起因するものと考えられる。
【００６６】
通気路の構成材料による消音のメカニズムとしては、以下に示すメカニズムが挙げられる。すなわち、通気路の壁面に衝突した音は、まず吸音材により吸収される。吸音材に吸収されない音は、超高密度グラスウール板によって通気路内に反射し、通気路を伝播する音と干渉し打ち消しあう。さらに超高密度グラスウール板で反射しない音は、超高密度グラスウール板を通過し、この間に減衰する。
【００６７】
本実施の形態における消音器では、前述した消音メカニズムによって騒音が消音されていると考えられるが、さらに通気路の形状が、前記構成材料による消音効果のそれぞれを相乗的に高めているものと考えられる。すなわち本実施の形態における消音器では、矢印Ｘ方向から見たときに、各ブロックの相互間において正方形Ｂが重ならない通気路が形成されていることから、通気路中を伝播する音が、通気路の壁面に衝突しやすい。
【００６８】
また本実施の形態における消音器では、通気路の断面形状において、長方形Ａの中心及び長方形Ｃの中心は、正方形Ｂの中心を通る基準線から外れた位置にあり、通気路の軸線を基準としたときに、この軸線をはさんで対向する通気路の壁面は、互いに非対称の位置関係にある。このように偏りのある断面形状を形成する通気路の壁面に通気路を伝播する音が衝突することから、様々な方向に音が反射し、干渉による減衰効果がより高められるものと考えられる。
【００６９】
また本実施の形態における消音器では、断面積は変わらないが、断面形状はＢｌ１又はＢｌ２に沿って細長く変化しており、通気路を伝播する音は、細長く変化する方向に沿って減衰しやすい。そしてこのように音が減衰しやすい方向性、すなわち長方形Ａの長手方向及び長方形Ｃの長手方向、が一つのユニット中に二つあることから、本実施の形態における消音器では、通気路を伝播することによる音の減衰により効果的であると考えられる。
【００７０】
また本実施の形態における消音器では、一つの通気路から二つの通気路に分割され、また一つの通気路に合流する通気路が形成されていることから、一つのブロック中に二つの通気路が形成され、二つに分岐、合流する通気路が形成されているので、合流箇所における音の衝突による減衰により効果的である。
【００７１】
また本実施の形態における消音器は、両端面が同一軸線上にあり、矢印Ｘ方向から見たときに両端面が重なる位置関係にあることから、直胴のダクトに代えて設置することができる。また矢印Ｙ方向に沿う消音器の拡大幅は、端部における幅に対して約１．４倍程度であり、公知の消音エルボに比べ、得られる消音効果当たりの占有空間がより一層小さい。
【００７２】
また本実施の形態における消音器は、消音エルボ一個と同等の重量であり、同口径の消音エルボに比べて、得られる消音効果当たりの重量を小さくすることができ、例えば音楽ホールの天井裏に吊り下げる場合等のように、設置に際して重量制限が課せられる場所に適用することができる。
【００７３】
また本実施の形態における消音器は、前述したように通気路の断面積が一定であり圧力損失が小さいことから、消音器の設置に伴う送風量を確保すべく送風動力を大きくする必要がなく、消音器の設置個数当たりの、騒音の発生源となる送風機の送風動力を小さくすることができる。
【００７４】
また本実施の形態における消音器は、通気路の壁面によって複雑に屈曲する通気路が形成されるので、前述した優れた消音効果を得るのに遮蔽板等の可動部材が不要であり、広範囲な周波数帯域においてメンテナンスフリーで優れた消音効果を奏する。
【００７５】
なお、本実施の形態では、正方形の空調ダクトに適用するのに好適な形態を例に説明したが、本発明の消音器はこのような実施形態に限定されず、例えば図２４に示すような断面形状に連続して変化する通気路を形成するものを含む。この通気路は、円を縦に二分割して形成される半円形であり第一の形状である半円形Ａから、第二の形状である円Ｂを経て、円を横に二分割して形成される半円形であり第三の形状である半円形Ｃに連続して変化する通気路である。
【００７６】
この通気路では、半円形Ａにおける直径である直線は基準線Ｂｌ１に重なり、半円形Ｃにおける直径である直線はＢｌ２に重なり、円Ｂは基準線Ｂｌ１に接しかつ基準線Ｂｌ２に接する位置関係にある。また半円形Ａの長軸の中心Ｃ１１は基準線Ｂｌ２上にあり、半円形Ｃの長軸の中心Ｃ１３は基準線Ｂｌ１上にある。例えばこのような断面形状を有するユニットを本実施の形態と同様に接続することにより、排気管等で通常使用される円形のダクトに好適に適用される消音器が構成される。
【００７７】
また、本実施の形態では、本発明における第一の形状や第三の形状が、消音器を接続しようとするダクトの断面形状を二分割した形状である形態を例に説明したが、本発明の消音器はこのような実施形態に限定されず、例えば図２５に示すような断面形状に連続して変化する通気路を形成するものを含む。この通気路は、第一の形状である縦長の楕円形Ａから、第二の形状である円Ｂを経て、第三の形状である横長の楕円形Ｃに連続して変化する通気路である。
【００７８】
この通気路では、楕円形Ａの長軸は基準線Ｂｌ１に平行でありかつ楕円形Ａは基準線Ｂｌ１に接し、楕円形Ｃの長軸は基準線Ｂｌ２に平行でありかつ楕円形Ｃは基準線Ｂｌ２に接し、円Ｂは基準線Ｂｌ１に接しかつ基準線Ｂｌ２に接する位置関係にある。また楕円形Ａの長軸の中心Ｃ１１は基準線Ｂｌ２上にあり、楕円形Ｃの長軸の中心Ｃ１３は基準線Ｂｌ１上にある。例えばこのような断面形状を有するユニットを、グラスウールの圧着時の成形等によって形成しこれを空調ダクト等に適用する場合では、楕円形Ａや楕円形Ｃに対応して隙間なくこれらの形状同士を接続できるフランジや接続用ダクトを用い、これらのユニットを接続することにより、より高度な音の反射及び干渉による減衰効果が期待される消音器を構成することが可能である。
【００７９】
また、本実施の形態では、本発明における第一、第二及び第三の形状が一部で重なる断面形状の通気路を有する形態を例に説明したが、本発明の消音器はこのような実施形態に限定されず、例えば図２６に示すような断面形状に連続して変化する通気路を形成するものを含む。この通気路は、第一の形状である縦長の長方形Ａから、第二の形状である正方形Ｂを経て、第三の形状である横長の長方形Ｃに連続して変化する点で、前述した本実施の形態の消音器における通気路と共通するが、第一及び第三の形状が互いに重ならない位置関係にある点で前述した実施の形態と異なる。
【００８０】
このような通気路では、一つのユニットに、互いに重ならない位置関係にある断面形状が含まれることから、通気路の壁面へ音を衝突させる上で有効である。このような形態は、一つのユニット、又は直列に接続される二つのユニット等、少ないユニット数で高い消音効果が求められる場合に好ましく、例えば小型機械へ適用する場合等において有効である。
【００８１】
【発明の効果】
本発明の消音器は、屈曲する通気路と、この通気路に面して設けられる吸音材とを有し、通気路を伝播する騒音を消すための消音器であって、通気路は、断面積が一定のまま連続する部分であって、その断面形状が細長な形状である第一の形状から、点対称又は線対称な形状である第二の形状を経て、細長な形状である第三の形状に連続して変化する部分を含み、第一の形状の長軸と第三の形状の長軸は互いに交差する位置関係にあり、第二の形状における対称の中心を通る通気路の軸線方向に延びる直線を基準軸としたときに、第一の形状の長軸の中心と第三の形状の長軸の中心は、第一の形状と第三の形状との少なくとも各一部が第二の形状に重なる範囲で基準軸から外れた位置関係にあることから、低周波数帯域から高周波数帯域までの幅広い周波数帯域の音を消音することができ、圧力損失が小さく、セルフノイズの発生を防止することができる。
【００８２】
また本発明では、第一の形状と第三の形状とが互いに重ならない位置関係にあると、低周波数帯域から高周波数帯域までの幅広い周波数帯域の音を消音する上でより一層効果的である。
【００８３】
また本発明では、通気路の断面形状が第一の形状から第三の形状に連続して変化する部分を一つのユニットとしたときに、通気路はこのユニットを直列にｎ個有し、ｎ個のユニットに含まれる全ての断面形状を対象としたときに、少なくとも二つの断面形状が互いに重ならない位置関係にあると、低周波数帯域から高周波数帯域までの幅広い周波数帯域の音を消音する上でより一層効果的である。
【００８４】
また本発明では、第二の形状の外縁上の少なくとも一点を含む直線を一方の基準線とし、一方の基準線と直交する直線であって第二の形状の外縁上の少なくとも一点を含む直線を他方の基準線としたときに、第一の形状の長手方向に沿って延出すると共に第一の形状の外縁上の少なくとも一点を含む直線と一方の基準線とが重なる位置関係にあり、第三の形状の長手方向に沿って延出すると共に第三の形状の外縁上の少なくとも一点を含む直線と他方の基準線とが重なる位置関係にあると、圧力損失が小さく、セルフノイズの発生を防止することができ、かつ幅広い周波数帯域の音を消音する上でより一層効果的である。
【００８５】
また本発明では、第一の形状は、第一の形状の長軸の中心が他方の基準線上にある位置にあり、第三の形状は、第三の形状の長軸の中心が一方の基準線上にある位置にあると、圧力損失を小さくする上でより一層効果的である。
【００８６】
また本発明では、二つの通気路を有し、かつ第一の形状同士及び第三の細長の形状同士が並列するように合体した構造を１ブロックとしたときに、二つのブロックが接続されて構成されていると、消音効果を高める上でより一層効果的である。
【００８７】
また本発明では、二つのブロックは、互いに鏡像の関係にあり、接続部においてそれぞれのブロックにおける長軸が直交するように接続されていると、圧力損失を小さくしつつ消音効果を高める上でより一層効果的である。
【００８８】
また本発明では、第一の形状及び前記第三の形状は長方形であり、第二の形状は正方形であると、幅広い周波数帯域の音を消音する上でより一層効果的である。
【００８９】
また本発明では、通気路は前記ユニットを並列に少なくとも二つ有し、各ユニットにおける第一の形状を形成する断面同士が隣接する位置関係にあり、かつ各ユニットにおける第三の形状を形成する断面同士が隣接する位置関係にあると、同じ経路長で分割及び合流する二つの通気路が形成され、幅広い周波数帯域の音を消音する上でより一層効果的である。
【００９０】
また本発明では、並列の位置関係にある二つのユニットを一つのブロックとしたときに、二つのブロックが直列に接続されていると、複雑に屈曲する通気路を形成し、幅広い周波数帯域の音を消音する上でより効果的であり、二つのブロックは、互いに鏡像の関係にあり、各ブロック間において前記第二の形状同士が重ならない位置関係にあるとより一層効果的である。
【００９１】
また本発明では、通気路は、超高密度グラスウール板で形成されており、吸音材は、通気路の通気側壁面に支持されるグラスウールであると、低周波数帯域から高周波数帯域までの幅広い周波数帯域の音を消音することができ、圧力損失が小さく、セルフノイズの発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態における消音器を示す斜視図である。
【図２】図１に示す消音器のブロック１を図１中の矢印Ｘ方向から見た状態を示す図である。
【図３】図１に示す消音器のブロック１を図１中の矢印Ｙ方向から見た状態を示す図である。
【図４】図１に示す消音器のブロック２を図１中の矢印Ｘ方向から見た状態を示す図である。
【図５】図１に示す消音器のブロック２を図１中の矢印Ｙ方向から見た状態を示す図である。
【図６】図１中の矢印Ｘ方向から見たときの、図１に示すユニット１Ａにおける断面形状の位置関係を示す図である。
【図７】図１中の矢印Ｙ方向から見たときの、図１に示すユニット１Ａを示す図である。
【図８】図１中の矢印Ｘ方向から見たときの、図１に示すユニット２Ａにおける断面形状の位置関係を示す図である。
【図９】図１中の矢印Ｙ方向から見たときの、図１に示すユニット２Ａを示す図である。
【図１０】図１に示すユニット１Ａを構成するセグメントの正面図である。
【図１１】図１に示すユニット１Ａを構成するセグメントの背面図である。
【図１２】図１に示すユニット１Ａを構成するセグメントの平面図である。
【図１３】図１に示すユニット１Ａを構成するセグメントの側面図である。
【図１４】図１に示すユニット２Ａを構成するセグメントの正面図である。
【図１５】図１に示すユニット２Ａを構成するセグメントの背面図である。
【図１６】図１に示すユニット２Ａを構成するセグメントの平面図である。
【図１７】図１に示すユニット２Ａを構成するセグメントの側面図である。
【図１８】各セグメントにおける超高密度グラスウール板の接合部分を示す要部拡大断面図である。
【図１９】各セグメント間及び各ブロック間の接続部分を示す要部拡大断面図である。
【図２０】各セグメント間及び各ブロック間の接続部分を示す要部拡大断面図である。
【図２１】ブロックとフランジとの接続部分を示す要部拡大断面図である。
【図２２】本実施の形態における消音器及び公知の消音エルボにおけるダクト内風速と圧力損失との関係を示すグラフである。
【図２３】本実施の形態における消音器及び公知の消音エルボにおける周波数帯域に対する減衰量の関係を示すグラフである。
【図２４】図１に示すユニット１Ａにおいて本発明に含まれる他の形態の例の、図１中の矢印Ｘ方向から見たときの断面形状の位置関係を示す図である。
【図２５】図１に示すユニット１Ａにおいて本発明に含まれる他の形態の例の、図１中の矢印Ｘ方向から見たときの断面形状の位置関係を示す図である。
【図２６】図１に示すユニット１Ａにおいて本発明に含まれる他の形態の例の、図１中の矢印Ｘ方向から見たときの断面形状の位置関係を示す図である。
【符号の説明】
１、２　ブロック
１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂ　ユニット
３、４　フランジ
５　ステープル
６　アルミ箔テープ
７　接続用ダクト
Ａ　第一の形状
Ｂ　第二の形状
Ｃ　第三の形状
Ｂａ１、Ｂａ２　基準軸
Ｂｌ１、Ｂｌ２　基準線
Ｃ１１〜Ｃ１３、Ｃ２１〜Ｃ２３　長軸の中心
【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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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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