(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒートポンプ式冷凍サイクルの一部を構成する圧縮機と、減圧機構と、熱源側熱交換器が配置されるとともに、室外送風機及び電気機器の運転を制御する制御器を備えた熱源ユニットと、
この熱源ユニットと分離して配置され、ヒートポンプ式冷凍サイクルの残り一部を構成する利用側熱交換器である水熱交換器と、この水熱交換器に水配管を介して水を導くポンプと、このポンプの運転を制御する制御器を備え、上記熱源ユニットと冷媒配管及び電気配線で接続される水熱交換ユニットと、
この水熱交換ユニットに水配管を介して接続され、上記水熱交換器で熱交換して得られた温水を貯留するタンクを備えたタンクユニットとを備え、
前記水熱交換ユニットは、前面と背面と上面及び左右両側面がパネルにて覆われるとともに、底板がパネル下端と所定距離を存した上部に設けられる筐体を具備し、
上記筐体内部に上記水熱交換器、ポンプ、水配管、冷媒配管及び制御器が収納され、上記筐体の底板下部に水配管及び冷媒配管の接続部が設けられることを特徴とするヒートポンプ式給湯装置。
【請求項２】
ヒートポンプ式冷凍サイクルの一部を構成する圧縮機と、減圧機構と、熱源側熱交換器が配置されるとともに、室外送風機及び電気機器の運転を制御する制御器を備えた熱源ユニットと、
この熱源ユニットと分離して配置され、ヒートポンプ式冷凍サイクルの残り一部を構成する利用側熱交換器である複数の水熱交換器と、これら水熱交換器にそれぞれ水配管を介して水を導く複数のポンプと、これらポンプの運転を制御する制御器を収納し、上記熱源ユニットと冷媒配管及び電気配線で接続される水熱交換ユニットと、
この水熱交換ユニットに水配管を介して接続され、各水熱交換器で熱交換して得られた温水をそれぞれ貯留する複数のタンクを備えたタンクユニットとを備え、
前記水熱交換ユニットは、前面と背面と上面及び左右両側面がパネルにて覆われるとともに、底板がパネル下端と所定距離を存した上部に設けられる筐体を具備し、
上記筐体内部の上部側に上記複数の水熱交換器の一方が配置され、下部側に他方の水熱交換器と水配管及び冷媒配管が配置されるとともに、下部前面側に上記制御器が配置され、上記前面パネルは上記制御器に対して開閉自在に取付けられることを特徴とするヒートポンプ式給湯装置。
【請求項３】
ヒートポンプ式冷凍サイクルの一部を構成する圧縮機と、減圧機構と、熱源側熱交換器が配置されるとともに、室外送風機及び電気機器の運転を制御する制御器を備えた熱源ユニットと、
この熱源ユニットと分離して配置され、ヒートポンプ式冷凍サイクルの残り一部を構成する利用側熱交換器である給湯用水熱交換器及び暖房用水熱交換器と、これら給湯用・暖房用水熱交換器に水配管を介して水を導く給湯用ポンプ及び暖房用ポンプと、これら給湯用・暖房用ポンプの運転を制御する制御器を収納し、上記熱源ユニットと冷媒配管及び電気配線で接続される水熱交換ユニットと、
この水熱交換ユニットに水配管を介して接続され、上記給湯用・暖房用水熱交換器でそれぞれ熱交換して得られた温水を貯留する給湯用タンク及び暖房用タンクを備えたタンクユニットとを備え、
前記水熱交換ユニットは、前面と背面と上面及び左右両側面がパネルにて覆われるとともに、底板が下端と所定距離を存した上部に設けられる筐体を具備し、
上記筐体内部は仕切り板によって上下二段に仕切られ、上記仕切り板の上部空間に上記給湯用水熱交換器が配置され、仕切り板の下部空間に上記暖房用水熱交換器、給湯用ポンプ、暖房用ポンプ、水配管、冷媒配管及び制御器が収納され、筐体の底板下部に水配管と冷媒配管の接続部が設けられることを特徴とするヒートポンプ式給湯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、ヒートポンプ式冷凍サイクルを備え、給湯用及び暖房用として温水を供給するヒートポンプ式給湯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  空気熱交換器に代って水熱交換器を備え、室外機とは分離して構成される分離形ヒートポンプシステムが多用される傾向にある。例えば、特開２００１−０８２８１８号公報には、利用側ユニットとして、給湯、浴槽水の追炊き、空調運転などの機能及び数を選択可能とし、既存ユニットの流用を考慮できる比較的簡易な構成のヒートポンプシステムとヒートポンプシステムの据付け方法が記載されている。【０００３】  具体的には、圧縮機と室外熱交換器と電子膨張弁を有する室外ユニットと、この室外ユニットと冷媒配管を介して接続される貯湯タンク及び給湯用水熱交換器を有する貯湯ユニットと、この貯湯ユニットを介して室外ユニットと冷媒配管で接続される追炊き用熱交換器を有する追炊きユニットと、貯湯ユニットを介して室外ユニットに冷媒配管を介して接続される暖房空調ユニットとから構成される。
【発明の開示】
【０００４】  特開２００１−０８２８１８号公報に記載された技術では、暖房用熱交換器を有する暖房空調ユニットが室内に配置されている以外は、給湯用熱交換器と貯湯タンクを収納する貯湯ユニットと、追炊き用熱交換器を有する追炊き用ユニットが、圧縮機や室外熱交換器を有する室外ユニットとともに屋外に配置される構成である（段落番号［００６５］及び図９参照）。
【０００５】  そして、貯湯ユニットと追炊き用ユニットにおいて、それぞれに備えられる水熱交換器は水配管を介してタンクや浴槽などと接続されている。このことから、水配管の少なくとも一部は屋外に延出されることになり、外気温の影響を直接受けてしまう。
【０００６】  当然、屋外にある水配管には断熱材が巻装され露出してはいないが、例えば装置が寒冷地に据付けられる場合や、寒冷地以外であっても気温が極端に低下する厳冬期などでは断熱材の断熱効果が低下して、内部の水が凍結する虞れがある。あるいは、長期の使用にともなう断熱材の劣化も考えられる。以上の点から、水配管は全て屋内に収納するのが好ましい。
【０００７】  また、特開２００１−０８２８１８号公報に記載された技術では、貯湯・追炊きの利用側ユニット毎に水熱交換器を備える構成になっている。しかしながら、上記水熱交換器は冷凍サイクル回路における利用側熱交換器でもあるので、ユニットとして利用側部位と冷凍サイクル回路部位に亘る著しく大型のユニットになり据付け条件が悪い。
【０００８】  そして、上述の構成ではそれぞれの利用側ユニットの負荷量に合わせた温水の供給を得られることができず、運転効率に影響を及ぼす。このような見地から、各利用側ユニットにおける水熱交換器は、それ自体が独立するユニットであることが望ましい。
【０００９】  本発明は上記事情に着目してなされたものであり、その目的とするところは、水配管の凍結を完全に防止して利用側ユニットの小型化と運転効率の向上を図り、配管接続部を遮蔽して美観の向上を得られるヒートポンプ式給湯装置を提供しようとするものである。
【００１０】  上述の目的を満足するため本発明は、熱源ユニットとして、ヒートポンプ式冷凍サイクルの一部を構成する圧縮機、減圧機構、熱源側熱交換器が配置され、室外送風機と電気機器の運転を制御する制御器を備え、水熱交換ユニットとして、熱源ユニットと分離して配置しヒートポンプ式冷凍サイクルの残り一部を構成する利用側熱交換器である水熱交換器、この水熱交換器に水配管を介して循環水を導くポンプ、このポンプの運転を制御する制御器を収納して、熱源ユニットと冷媒配管及び電気配線で接続し、タンクユニットとして、水熱交換ユニットに水配管を介し水熱交換器で熱交換して得られた温水を貯留するタンクを備え、水熱交換ユニットは、筐体として、前面と背面と上面及び左右両側面をパネルにて覆い、底板を筐体のパネル下端と所定距離を存した上部に設け、筐体内部に水熱交換ユニットを構成する水熱交換器、ポンプ、水配管、冷媒配管、制御器を収納し、筐体底板下部に水配管及び冷媒配管の接続部を設けることとした。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の一実施の形態に係る、ヒートポンプ式給湯装置の概略の基本構成図である。
【図２】図２は、同実施の形態に係る、ヒートポンプ式給湯装置の冷凍サイクル系統図と水配管系統図である。
【図３】図３は、同実施の形態に係る、ヒートポンプ式給湯装置の電気制御系の構成図である。
【図４】図４は、同実施の形態に係る、給湯用・暖房用ポンプの外観斜視図である。
【図５】図５は、同実施の形態に係る、水熱交換ユニットを分解して示す斜視図である。
【図６】図６は、同実施の形態に係る、組立てられた水熱交換ユニットの一部を省略して示す斜視図である。
【図７】図７は、同実施の形態に係る、水熱交換ユニットの完成直前状態の斜視図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】  以下、本発明におけるヒートポンプ式給湯装置に係る一実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１はヒートポンプ式給湯装置の概略構成図、図２はヒートポンプ式給湯装置の冷凍サイクル系統図と水配管系統図、図３は同実施の形態に係るヒートポンプ式給湯装置の電気制御系の構成図である。【００１３】  図１に示すヒートポンプ式給湯装置は、屋外Ｕに配置される熱源ユニット１と、家屋内の例えばユーティリティ室Ｒの壁面に取付けられる、いわゆる壁掛け式の後述する水熱交換ユニット２と、この水熱交換ユニット２の近傍に据付けられるタンクユニット３とから構成される。なお、上記水熱交換ユニット２は床置き式であっても支障は無い。【００１４】  上記タンクユニット３は、給湯用タンク４及び暖房用タンク５を備えていて、これら給湯用・暖房用タンク４，５のそれぞれと上記水熱交換ユニット２が水配管６と電気配線８を介して接続される。上記熱源ユニット１と水熱交換ユニット２は、冷媒配管７及び電気配線８を介して接続される。【００１５】  上記水熱交換ユニット２に備えられる制御器９は、後述する筐体２Ａの前面パネルに取付けられる給湯・暖房用リモコン（制御器）１０と電気的に接続される。上記熱源ユニット１にも制御器３０が備えられていて、上記給湯・暖房用リモコン１０は、水熱交換ユニット２の制御器９を介して熱源ユニット１の制御器３０及びタンクユニット３のそれぞれに収納される電気機器を制御するようになっている。【００１６】  図２に示すヒートポンプ式冷凍サイクル回路Ｈについて説明すると、この冷凍サイクル回路Ｈは熱源ユニット１と水熱交換ユニット２に亘って設けられていて、圧縮機１１と、利用側熱交換器である第１の水熱交換器１５及び第２の水熱交換器１６と、電子膨張弁（減圧機構）１３と、熱源側熱交換器１４が冷媒配管７を介して連通することにより構成される。【００１７】  上記圧縮機１１と、電子膨張弁１３及び熱源側熱交換器１４は、熱源ユニット１の構成部品として筐体１Ａ内に配置されている。さらに、上記熱源側熱交換器１４と対向して室外送風機Ｆが配置され、熱源側熱交換器１４に送風するようになっている。第１の水熱交換器１５及び第２の水熱交換器１６は、水熱交換ユニット２の構成部品として筐体２Ａ内に後述するようにして配置される。【００１８】  上記第１の水熱交換器１５は、圧縮機１１の吐出部と電子膨張弁１３とを連通する冷媒配管７の中途部に接続される。圧縮機１１の吐出部と第１の水熱交換器１５との間に第１の開閉弁１７が設けられ、第１の水熱交換器１５と電子膨張弁１３との間に第２の開閉弁１８が設けられる。【００１９】  上記水熱交換ユニット２内において、圧縮機１１の吐出部と第１の開閉弁１７とを連通する冷媒配管７の中途部に分岐管１００ａが分岐され、この分岐管１００ａに第３の開閉弁１９を介して第２の水熱交換器１６における一方の接続部が接続される。第２の開閉弁１８と電子膨張弁１３とを連通する冷媒配管７の中途部に分岐管１００ｂが分岐され、この分岐管１００ｂに第４の開閉弁２０を介して第２の水熱交換器１６における他方の接続部が接続される。このようにして、第１の水熱交換器１５と第２の水熱交換器１６は冷凍サイクル回路Ｈに対して並列に設けられることになる。【００２０】  第１の水熱交換器１５及び第２の水熱交換器１６��もに、水配管６に連通する水熱交換部１００ｃを備えていて、冷凍サイクル回路Ｈに設けられる冷媒熱交換部１００ｄと有効な熱交換作用をなすように構成される。ここでは、第１の水熱交換器を給湯用水熱交換器１５と呼び、第２の水熱交換器を暖房用水熱交換器１６と呼ぶ。【００２１】  さらに、水熱交換ユニット２内において、給湯用・暖房用水熱交換器１５，１６に連通する水配管６のそれぞれに、ポンプ２１，２２が接続される。給湯用水熱交換器１５に水配管６を介して接続されるポンプは給湯用ポンプ２１であり、暖房用水熱交換器１６に水配管６を介して接続されるポンプは暖房用ポンプ２２となる。【００２２】  上記給湯用ポンプ２１と給湯用水熱交換器１５は水配管６を介して給湯用タンク４と連通され、上記暖房用ポンプ２２と暖房用水熱交換器１６は水配管６を介して暖房用タンク５と連通される。【００２３】  図３の電気制御系に係る基本構成を説明すると、上記給湯・暖房用リモコン（制御器）１０と電気的に接続される水熱交換ユニット２の上記制御器９には、市中電源が供給される。水熱交換ユニット２の制御器９は熱源ユニット１に取付けられる制御器３０を介して各電気機器をインバータ制御する。【００２４】  さらに、水熱交換ユニット２の制御器９は給湯用・暖房用タンク４，５に設けられる制御器３１，３２と電気的に接続され、これら制御器３１，３２を介して各タンク４，５に備えられる補助加熱ヒータ３３，３４の加熱量制御などを行う。【００２５】  つぎに、上記水熱交換ユニット２について詳述する。【００２６】  図４は水熱交換ユニット２に備えられる給湯用・暖房用ポンプ２１，２２の斜視図、図５は水熱交換ユニット２を分解して示す斜視図、図６は組立てられた水熱交換ユニット２の一部を省略して示す斜視図、図７は水熱交換ユニット２の完成直前状態の斜視図である。【００２７】  上記水熱交換ユニット２の筐体２Ａは、正面視と側面視及び平面視において矩形状に形成される枠体４０と、この前面、背面、上面及び左右両側面に取付けられるパネル４１〜４４及び、底板４５から構成される。【００２８】  上記前面パネル４１は、一側端部が図示しないヒンジ具を介して枠体４０に回動自在に取付けられ、筐体２Ａ内部に対して容易に開閉できる。他のパネル４２〜４４は枠体４０の表面に取付け具を介して取付け固定される。上記底板４５は、枠体４０の下端から所定距離を存した上部に、かつ下端と平行に設けられていて、底板４５下部に空隙が形成される。【００２９】  上記背面パネル４２の裏面側で、この上下部に離間して図示しない据付け板が取付けられていて、これら据付け板は筐体２Ａをユーティリティ室Ｒの壁面に取付ける際に用いられる。【００３０】  上記筐体２Ａ内部は水平仕切り板４６によって上下二段に仕切られていて、この水平仕切り板４６の上部空間よりも下部空間の方が大に形成されている。水平仕切り板４６の上部空間には、全周面を断熱材４７によって囲まれた上記給湯用水熱交換器１５が配置される。【００３１】  なお給湯用水熱交換器１５について説明すると、これは冷媒が導通する冷媒管と、水が導通する水管とを上下に密接させるとともに、平面視で外側と内側の二重で、かつ長円状に巻回形成さ���る熱交換部からなる。このような熱交換部が平面視で左右に２セット並べられ、それぞれ１本の導入側と導出側の水配管及び冷媒配管から分岐して、各熱交換部の水管と冷媒管に接続される。【００３２】  一方、水平仕切り板４６の下方空間をなす筐体底板４５上には、２台のポンプ２１，２２が左右に離間して配置され、これらポンプ２１，２２相互間に暖房用水熱交換器１６が配置される。向かって右側のポンプが給湯用ポンプ２１であり、左側のポンプが暖房用ポンプ２２である。【００３３】  上記暖房用水熱交換器１６は、いわゆるプレート型熱交換器と呼ばれる構造をなしていて、水管と冷媒管が交互に設けられた複数枚のプレート（板体）が、ボックス内に収容されてなる。各プレートは互いに並列に並べられ、上記水管と冷媒管はそれぞれ１つの流路を構成するよう連通される。【００３４】  上記給湯用・暖房用ポンプ２１，２２は、吸込み部Ｓと吐出部Ｄを備えたポンプ本体５０と、このポンプ本体５０を支持し筐体底板４５上に載置固定される金属製のポンプベース５１と、このポンプベース５１に取付けられ上記ポンプ本体５０の両側面を挟み込むように覆う一対の金属板からなるカバー部材５２とを備えてなる。【００３５】  上記給湯用・暖房用ポンプ２１，２２の吸込み部Ｓに接続される水配管６は水平仕切り板４６の下方空間から筐体底板４５を貫通して底板４５下部へ突出され、それぞれの水配管６端部に水配管接続部６ａ，６ｂが設けられる。給湯用ポンプ２１の吐出部Ｄに接続される水配管６は、水平仕切り板４６を貫通して上部へ延出され、上記給湯用水熱交換器１５の水導入部に接続される。暖房用ポンプ２２の吐出部Ｄに接続される水配管６は、隣接して配置される暖房用水熱交換器１６の水導入部に接続される。【００３６】  給湯用水熱交換器１５の水導出部に接続される水配管６は水平仕切り板４６を貫通して下方空間へ延出される。さらに、この水配管６は底板４５を貫通して底板４５下部へ突出され、端部には水配管接続部６ｃが設けられる。底板４５上に配置される暖房用水熱交換器１６の水導出部に接続される水配管６は、底板４５を貫通して底板４５下部へ突出され、端部には水配管接続部６ｄが設けられる。【００３７】  このようにして、筐体２Ａ内部における水平仕切り板４６と底板４５との間に水配管６が収容されるとともに、給湯用水熱交換器１５と暖房用水熱交換器１６に接続され、中途部に第１〜第３の開閉弁１７〜１９が設けられる冷媒配管７が収容される。これら冷媒配管７は２本にまとめられ、底板４５を貫通して底板４５下部へ突出され、端部には冷媒配管接続部７ａ，７ｂが設けられる。【００３８】  上記冷媒配管接続部７ａ，７ｂには、それぞれ上記熱源ユニット１から延出される冷媒配管７が接続される。給湯用水熱交換器１５と給湯用ポンプ２１から延出される水配管６の接続部６ａ，６ｃには、上記給湯用タンク４と連通する水配管６が接続され、暖房用水熱交換器１６と暖房用ポンプ２２から延出される水配管６の接続部６ｂ，６ｄには、上記暖房用タンク５と連通する水配管６が接続される。【００３９】  これら配管６，７相互の接続作業が終了した後、配管カバー４８が筐体２Ａ前面側で、かつ底板４５の下部側に取付けられ、この配管カバー４８によって各配管接続部６ａ〜６ｄ，７ａ，７ｂが遮蔽される。そして、前面パネル４１が配管カバー４８とともに各配管接続部６ａ〜６ｄ，７ａ，７ｂをカバーすることとなり、水熱交換ユニット２を収容する筐体２Ａをユーティリティ室Ｒの壁面に取付けた状態で、筐体底板４５の下部空間が遮蔽され美観の向上を得られる。【００４０】  上記水平仕切り板４６の下方空間で、水配管６と冷媒配管７の配置スペースを避けた前面側に、上記制御器９が設けられる。この制御器９は、上述した電気部品である給湯用・暖房用ポンプ２１，２２や第１〜第４の開閉弁１７〜２０を制御する電気制御部品及びプリント基板等がボードに取付けられてなり、前面パネル４１を開放した状態で完全露出する位置にある。また、上述したように前面パネル４１に直接、リモコン１０が取付けられている。【００４１】  このようにして構成されるヒートポンプ式給湯装置であり、リモコン１０に対する運転開始操作にともない熱源ユニット１に備えられる圧縮機１１が駆動され、高温高圧化された冷媒ガスが圧縮機１１から吐出される。冷媒ガスは給湯用水熱交換器１５と暖房用水熱交換器１６に導かれて凝縮し、凝縮熱を放出して、さらにヒートポンプ式冷凍サイクル回路Ｈを循環する。【００４２】  同時に給湯用ポンプ２１と暖房用ポンプ２２が駆動され、それぞれに接続される水熱交換器１５，１６に給湯用タンク４と、暖房用タンク５から水が導かれる。各水熱交換器１５，１６において水は冷媒の凝縮熱を吸収し、温度上昇して温水に変る。温水は給湯用タンク４と、暖房用タンク５に導かれ貯溜される。【００４３】  給湯栓を開放することで、給湯用タンク４内の温水が供給され、給湯量と同一量の水が給湯用タンク４内に補充される。また、リモコン１０の暖房運転開始釦を押すことで、暖房用タンク５から床暖房パネルへ温水が供給される。温水は床暖房パネルで放熱して床暖房をなす。放熱して温度低下した温水は再び暖房用タンク５へ戻る。暖房用タンク５から床暖房パネルへ所定温度に上昇した温水が供給され、これらの間を循環する。【００４４】  本発明では、水熱交換ユニット２を屋外Ｕに配置する熱源ユニット１と別個の独立したユニット構成としたので、水熱交換ユニット２を家屋内のユーティリティ室Ｒに配置できる。通常の分離形エアコンと略同一の構成となり、そのエアコンに代って取付けが可能であって、据付け条件の拡大を図れる。【００４５】  ユーティリティ室Ｒに水熱交換ユニット２とタンクユニット３を設置する。これら水熱交換ユニット２とタンクユニット３は水配管６と電気配線８を介して接続している。そのため、全ての水配管６は家屋内に設置されることになり、外気温の影響を全く受けず、内部の水が凍結する虞れがなく使い勝手の向上を図れる。【００４６】  水熱交換ユニット２の筐体２Ａの底板４５から水配管６と冷媒配管７の接続部６ａ〜６ｄ，７ａ，７ｂを突出させたので、配管接続などの配管作業とサービス作業が容易に行える。筐体２Ａの前面パネル４１を開放することで、制御器９に備えられる電気制御部品の点検、サービスが容易に行えて作業性の向上を得るとともに、制御器９を取外せば内部の水配管６と冷媒配管７の点検が容易���行える。【００４７】  筐体２Ａ内を水平仕切り板４６で上下に区画し、上部空間に給湯用水熱交換器１５を配置し、下部空間に暖房用水熱交換器１６と給湯用・暖房用ポンプ２１，２２及び配管類等を配置したので、筐体２Ａを上下に薄型化できて、筐体２Ａの壁掛け据付けが可能となる。給湯用・暖房用ポンプ２１，２２の周辺スペースを広く確保でき、前面パネル４１を開放するだけでポンプ２１，２２に対するサービスが容易にできる。【００４８】  給湯用・暖房用ポンプ２１，２２を構成するポンプ本体５０の両側面を金属板からなるカバー部材５２で覆ったので、各ポンプ２１，２２の高耐水圧化を図ることができる。上記カバー部材５２を金属製のポンプベース５１に取付けたので、カバー部材５２の取付け性と安定性の向上を得られる。カバー部材５２は、両側面とも同一の板金形状であり、コスト及び型代の低減を得られる。【００４９】  なお、本発明は上述した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。そして、上述した実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】  水配管の凍結を完全に防止して使い勝手の向上化を図れて据付け条件の緩和と運転効率の向上化を図り、配管接続部を遮蔽して美観の向上を得られる。
【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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