(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱媒を加熱する熱源機と、
熱媒からの放熱により暖房する暖房機と、
熱媒を流動させる循環ポンプと、
熱源機と暖房機と循環ポンプが組み込まれた熱媒経路と、
熱媒を加熱するヒートポンプと、
熱媒経路からヒートポンプへ熱媒を送るための第１配管と、
ヒートポンプから熱媒経路へ熱媒を送るための第２配管と、
第１配管からヒートポンプに流入する熱媒の温度を検出する第１温度センサと、
ヒートポンプから第２配管に流出する熱媒の温度を検出する第２温度センサを備えており、
ヒートポンプの圧縮機を停止させており、循環ポンプを駆動し、かつ熱源機により熱媒を加熱させたときの、第１温度センサで検出される温度と第２温度センサで検出される温度に基づいて、第１配管と第２配管の接続の正誤を判定する、暖房システム。
【請求項２】
第２温度センサで検出される温度が第１温度センサで検出される温度よりも所定温度高くなった場合に、第１配管と第２配管が誤接続されていると判定する、請求項１の暖房システム。
【請求項３】
第２温度センサで検出される温度が判定基準温度を上回っており、かつ第２温度センサで検出される温度が第１温度センサで検出される温度よりも高くなった場合に、第１配管と第２配管が誤接続されていると判定する、請求項１の暖房システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、暖房システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、タンク内の液体を主熱源機に送り出す試運転時おいて、主熱源機の熱交換器の出口側の温度が上昇するか否かにより、水張りが適切に行われたか否かを判定する技術が提供されている。特許文献２には、流路を２種類設けておき、配管を誤接続したとしても、正接続の場合に液体が流れる流路を閉じて、もう一方の流路を開放することで、本来意図していた正しい流れにするようにした技術が提供されている。特許文献３には、ヒートポンプ加熱源の加熱開始から所定時間経過後、ヒートポンプ加熱源に入る入水配管の温度と出湯配管の温度を検出し、前者の方が高い場合に配管の誤接続であると判定する技術が提供されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−９８９６号公報
【特許文献２】特開２０１３−６８３９３号公報
【特許文献３】特開２０１１−４３３２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の技術では、主熱源機の熱交換器の出口側の温度が上昇しない場合、その原因として、水張りが適切に行われていないことや、機器類に故障がある場合等が考えられ、必ずしも配管が誤接続していることを判定することはできない。特許文献２の技術では、流路を２種類設けることで、回路構造が複雑となり、部品点数の増加によるコストの増加、機器の大型化によるスペースの増加という問題が生じる。特許文献３の技術では、ヒートポンプ加熱源に流入する水温がタンク内の温度状態により変化するので、その変化によっては誤接続の判定を誤るおそれがある。また、ヒートポンプ加熱源の加熱運転が安定し、入水温度と出湯温度の関係が安定するまでに時間がかかってしまうという問題もある。
【０００５】
本明細書では、配管の誤接続の判定ができる暖房システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書が開示する暖房システムは、熱媒を加熱する熱源機と、熱媒からの放熱により暖房する暖房機と、熱媒を流動させる循環ポンプと、熱源機と暖房機と循環ポンプが組み込まれた熱媒経路と、熱媒を加熱するヒートポンプと、熱媒経路からヒートポンプへ熱媒を送るための第１配管と、ヒートポンプから熱媒経路へ熱媒を送るための第２配管と、第１配管からヒートポンプに流入する熱媒の温度を検出する第１温度センサと、ヒートポンプから第２配管に流出する熱媒の温度を検出する第２温度センサを備えている。その暖房システムでは、ヒートポンプの圧縮機を停止させており、循環ポンプを駆動し、かつ熱源機により熱媒を加熱させたときの、第１温度センサで検出される温度と第２温度センサで検出される温度に基づいて、第１配管と第２配管の接続の正誤を判定する。
【０００７】
上記の暖房システムでは、配管接続の正誤を、必要最小限度の構造の器具で判断できる。また、温度が安定するまで長時間を要するヒートポンプによる加熱を必要とすることなく、配管接続の正誤を判定するので、判定にかかる時間を短縮することができる。
【０００８】
本明細書で開示される暖房システムは、第２温度センサで検出される温度が第１温度センサで検出される温度よりも所定温度高くなった場合に、第１配管と第２配管が誤接続されていると判定するように構成してもよい。
【０００９】
暖房システムにおいて、ヒートポンプの圧縮機を停止させた状態で、循環ポンプを駆動し、かつ熱源機により熱媒を加熱させると、熱源機により加熱された高温の熱媒が、熱媒経路からヒートポンプへ流入し、その後にヒートポンプから熱媒経路へ流出する。熱媒経路からヒートポンプへ熱源機により加熱された高温の熱媒が流入するまでは、ヒートポンプの内部の熱媒は低温に保たれている。従って、第１配管と第２配管が正しく接続されている場合、熱媒経路からヒートポンプへ熱源機により加熱された高温の熱媒が流入する前は、第１温度センサと第２温度センサはいずれも低温を検出し、熱媒経路からヒートポンプへ高温の熱媒が流入すると、第１温度センサは高温を検出し、第２温度センサは低温を検出し、ヒートポンプから熱媒経路へ高温の熱媒が流出すると、第１温度センサと第２温度センサはいずれも高温を検出する。逆に、第１配管と第２配管が誤って接続されている場合、熱媒経路からヒートポンプへ熱源機により加熱された高温の熱媒が流入する前は、第１温度センサと第２温度センサはいずれも低温を検出し、熱媒経路からヒートポンプへ高温の熱媒が流入すると、第２温度センサは高温を検出し、第１温度センサは低温を検出し、ヒートポンプから熱媒経路へ高温の熱媒が流出すると、第１温度センサと第２温度センサはいずれも高温を検出する。従って、第２温度センサで検出される温度が第１温度センサで検出される温度よりも高くなる状態は、第１配管と第２配管が誤って接続されている場合にのみ生じる。上記の暖房システムによれば、配管接続の正誤に起因する第１温度センサと第２温度センサの昇温タイミングの相違に基づいて、配管接続の正誤を正確に判定することができる。
【００１０】
あるいは、本明細書で開示される暖房システムは、第２温度センサで検出される温度が判定基準温度を上回っており、かつ第２温度センサで検出される温度が第１温度センサで検出される温度よりも高くなった場合に、第１配管と第２配管が誤接続されていると判定するように構成してもよい。
【００１１】
暖房システムにおいて、ヒートポンプの圧縮機を停止させた状態で、循環ポンプを駆動し、かつ熱源機により熱媒を加熱させると、熱源機により加熱された高温（判定基準温度を上回る温度）の熱媒が、熱媒経路からヒートポンプへ流入し、その後にヒートポンプから熱媒経路へ流出する。熱媒経路からヒートポンプへ熱源機により加熱された高温の熱媒が流入するまでは、ヒートポンプの内部の熱媒は低温（判定基準温度を下回る温度）に保たれている。従って、第１配管と第２配管が正しく接続されている場合、熱媒経路からヒートポンプへ熱源機により加熱された高温の熱媒が流入する前は、第１温度センサと第２温度センサはいずれも低温を検出し、熱媒経路からヒートポンプへ高温の熱媒が流入すると、第１温度センサは高温を検出し、第２温度センサは低温を検出し、ヒートポンプから熱媒経路へ高温の熱媒が流出すると、第１温度センサと第２温度センサはいずれも高温を検出する。逆に、第１配管と第２配管が誤って接続されている場合、熱媒経路からヒートポンプへ熱源機により加熱された高温の熱媒が流入する前は、第１温度センサと第２温度センサはいずれも低温を検出し、熱媒経路からヒートポンプへ高温の熱媒が流入すると、第２温度センサは高温を検出し、第１温度センサは低温を検出し、ヒートポンプから熱媒経路へ高温の熱媒が流出すると、第１温度センサと第２温度センサはいずれも高温を検出する。従って、第２温度センサで検出される温度が判定基準温度を上回っており、かつ第２温度センサで検出される温度が第１温度センサで検出される温度よりも高くなる状態は、第１配管と第２配管が誤って接続されている場合にのみ生じる。上記の暖房システムによれば、配管接続の正誤に起因する第１温度センサと第２温度センサの昇温タイミングの相違に基づいて、配管接続の正誤を正確に判定することができる。
【００１２】
上記の暖房システムにおいて、判定基準温度を用いる理由を説明する。暖房システムにおいては、もともと第１配管、第２配管、ヒートポンプ等に滞留していた熱媒の温度に場所によるばらつきがある場合があり、第２温度センサで検出される温度が第１温度センサで検出される温度よりも高くなった場合でも、それはもともとの熱媒の温度に場所によるばらつきがあった可能性を払拭することができない。
【００１３】
この可能性を払拭するために、上記の暖房システムでは、判定基準温度を導入する。判定基準温度とは、熱源機により加熱された後の熱媒の温度よりも低い温度であって、熱源機による加熱を行う前の熱媒経路、ヒートポンプ、第１配管および第２配管に残留する熱媒の温度よりも高い温度である。上記の暖房システムによれば、熱媒経路、ヒートポンプ、第１配管および第２配管に残留する熱媒の温度の場所によるばらつきに起因して、配管接続の正誤を誤判定してしまう事態を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】配管が正接続の場合の暖房システム１０の模式図。
【図２】配管が誤接続の場合の暖房システム１０の模式図。
【図３】配管接続の正誤を判定するための一例を示すフローチャート図。
【図４】配管接続の正誤を判定するための別の例を示すフローチャート図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（第１実施例）
図面を参照して実施例の暖房システム１０を説明する。図１に示すように、暖房システム１０は、ガス熱源ユニット２０、床暖房端末３０、熱媒経路４０、ヒートポンプユニット５０、第１配管８０、第２配管９０、第１温度センサ８２、第２温度センサ９２、制御装置１００を備えている。
【００１６】
ガス熱源ユニット２０は、ガスバーナー２２、循環ポンプ２４を備えている。ガス熱源ユニット２０は、熱媒経路４０に組み込まれている。ガス熱源ユニット２０は、暖房用水を加熱するために用いられる。本実施例の暖房用水は、例えば水または不凍液である。循環ポンプ２４は、熱媒経路４０において暖房用水を流動させる。なお、図に示す例では、循環ポンプ２４がガスバーナー２２よりも上流側の熱媒経路４０に設けられているが、循環ポンプ２４は熱媒経路４０の暖房用水を流動させることができればよく、熱媒経路４０のどのような位置に設けられていてもよい。ガスバーナー２２は、熱媒経路４０を流れる暖房用水を加熱する。
【００１７】
床暖房端末３０は、熱媒経路４０に組み込まれている。床暖房端末３０は、ガス熱源ユニット２０内のガスバーナー２２により温められた暖房用水からの放熱により、室内を暖房する。
【００１８】
ヒートポンプユニット５０は、冷媒を循環させるための冷媒循環路５２と、空気熱交換器（蒸発器）５４と、ファン５６と、圧縮機６２と、二流体熱交換器５８と、膨張弁６０を備えるヒートポンプサイクルである。
【００１９】
空気熱交換器５４は、ファン５６によって送風された外気と冷媒循環路５２内の冷媒との間で熱交換させる。空気熱交換器５４には、膨張弁６０を通過後の低圧低温の液体状態にある冷媒が供給される。空気熱交換器５４は、冷媒と外気とを熱交換させることによって、冷媒を加熱する。冷媒は、加熱されることにより気化し、比較的高温で低圧の気体状態となる。
【００２０】
圧縮機６２には、空気熱交換器５４を通過後の冷媒が供給される。即ち、圧縮機６２には、比較的高温で低圧の気体状態の冷媒が供給される。圧縮機６２によって冷媒が圧縮されることにより、冷媒は高温高圧の気体状態となる。圧縮機６２は、圧縮後の高温高圧の気体状態の冷媒を、二流体熱交換器５８に送り出す。
【００２１】
二流体熱交換器５８には、圧縮機６２から送り出された高温高圧の気体状態の冷媒が供給される。二流体熱交換器５８は、冷媒循環路５２内の冷媒と、暖房用水との間で熱交換を行うことができる。二流体熱交換器５８には流入口５８ａから暖房用水が流入し、二流体熱交換器５８を通過した暖房用水は流出口５８ｂから流出する。冷媒は、二流体熱交換器５８での暖房用水との間での熱交換の結果、熱を奪われて凝縮する。これにより、冷媒は、比較的低温で高圧の液体状態となる。
【００２２】
膨張弁６０には、二流体熱交換器５８を通過後の比較的低温で高圧の液体状態の冷媒が供給される。冷媒は、膨張弁６０を通過することによって減圧され、低温低圧の液体状態となる。膨張弁６０を通過した冷媒は、上記の通り、空気熱交換器５４に送られる。
【００２３】
ヒートポンプユニット５０において、ファン５６と圧縮機６２を作動させると、冷媒循環路５２内の冷媒は、空気熱交換器５４、圧縮機６２、二流体熱交換器５８、膨張弁６０の順に循環する。
【００２４】
第１配管８０は、一方の端部８０ａが熱媒経路４０の下流端４０ａに接続されており、他方の端部８０ｂがヒートポンプユニット５０の流入口５８ａに接続されている。すなわち、第１配管８０は、熱媒経路４０からヒートポンプユニット５０へ暖房用水を送る。
【００２５】
第２配管９０は、一方の端部９０ａがヒートポンプユニット５０の流出口５８ｂに接続されており、他方の端部９０ｂが熱媒経路４０の上流端４０ｂに接続されている。すなわち、第２配管９０は、ヒートポンプユニット５０から熱媒経路４０へ暖房用水を送る。
【００２６】
第１温度センサ８２は、ヒートポンプユニット５０の流入口５８ａの近傍に配置されている。第１温度センサ８２は、第１配管８０からヒートポンプユニット５０へ流入する暖房用水の温度を検出する。
【００２７】
第２温度センサ９２は、ヒートポンプユニット５０の流出口５８ｂの近傍に配置されている。第２温度センサ９２は、ヒートポンプユニット５０から第２配管９０へ流出する暖房用水の温度を検出する。
【００２８】
制御装置１００は、ヒートポンプユニット５０、ガス熱源ユニット２０、床暖房端末３０の各構成要素の動作を制御する。
【００２９】
暖房システム１０では、以下に説明するように、暖房運転を行うことができる。
【００３０】
（暖房運転）
暖房運転は、ヒートポンプユニット５０によって暖房用水を加熱し、高温となった暖房用水を用いて床暖房端末３０によって暖房する運転である。利用者によって暖房運転の実行が指示されると、制御装置１００は、循環ポンプ２４を駆動する。さらに、制御装置１００は、圧縮機６２およびファン５６を駆動する。これによって、二流体熱交換器５８で加熱された暖房用水が、第２配管９０、熱媒経路４０を経て、床暖房端末３０に供給される。床暖房端末３０で放熱した暖房用水は、熱媒経路４０、第１配管８０を経て、二流体熱交換器５８へ戻される。さらに、制御装置１００は、必要に応じてガスバーナー２２を作動して、暖房用水をさらに加熱する。これにより、床暖房端末３０には、ガスバーナー２２での加熱によってさらに高温となった暖房用水が供給される。
【００３１】
（暖房システム１０の試運転）
暖房システム１０を家屋へ設置する際には、ヒートポンプユニット５０およびガス熱源ユニット２０を家屋のレイアウトに応じた適切な設置場所へ据え付けた後、ユニット間の配管を接続し、各ユニットへの電力供給線の接続と、ガス熱源ユニット２０へのガス供給線の接続を行う。そして、以下に説明するような、暖房試運転等の準備運転を行って、異常がないことが確認されると、利用者は暖房システム１０を通常通りに使用することができる。以下では、図３を用いて暖房システム１０で実施する暖房試運転について説明する。
【００３２】
（暖房試運転）
暖房試運転を開始すると、ステップＳ１０において、制御装置１００は、ガスバーナー２２を燃焼させ、循環ポンプ２４を駆動する。これによって、暖房用水は、熱媒経路４０、第１配管８０、ヒートポンプユニット５０、第２配管９０を循環するようになる。なお、暖房試運転においては、制御装置１００は、ヒートポンプユニット５０内の圧縮機６２を停止させたままにする。圧縮機６２は停止しているので、ヒートポンプユニット５０内で冷媒は循環しない。
【００３３】
ステップＳ１２において、制御装置１００は、第１温度センサ８２で検出される温度（以下では「暖房入水温度」ともいう）が、第２温度センサ９２で検出される温度（以下では「暖房出湯温度」）よりも所定温度（例えば５℃）高くなったか否かを判断する。
【００３４】
ステップＳ１２において、制御装置１００が、暖房入水温度が、暖房出湯温度よりも所定温度高くなったと判定した場合（ＹＥＳの場合）、処理はステップＳ１４に進む。ステップＳ１４において、制御装置１００は、配管が正接続されていると判定する。すなわち、制御装置１００は、第１配管８０と第２配管９０は図１のように適切な関係で接続されていると判定する。図１のように第１配管８０と第２配管９０が接続されている場合、ガスバーナー２２で加熱された高温の暖房用水は、まず流入口５８ａを通過し、その後に二流体熱交換器５８を通過し、その後に流出口５８ｂを通過する。そのため、図１のように配管が正接続の場合であれば、ガスバーナー２２で加熱された高温の暖房用水が流入口５８ａを通過するタイミングで、暖房入水温度が暖房出湯温度よりも所定温度以上高くなると考えられる。このような理由から、ステップＳ１４に進んだ場合、制御装置１００は、配管が正接続されていると判定する。
【００３５】
暖房試運転開始前の暖房用水の温度の場所によるばらつきにより、配管が正接続されていなくても、暖房入水温度が暖房出湯温度をわずかに上回ることがあり得る。そこで、本実施例では、暖房入水温度が暖房出湯温度よりも所定温度高くなった場合に、制御装置１００は配管が正接続されているものと判断する。このような構成とすることによって、暖房用水の温度の場所によるばらつきに起因する配管接続の正誤の誤判定を防ぐことができる。
【００３６】
ステップＳ１２において、制御装置１００が、暖房入水温度が、暖房出湯温度よりも所定温度高くなっていないと判定した場合（ＮＯの場合）、処理はステップＳ１６に進む。ステップＳ１６において、制御装置１００は、暖房出湯温度が暖房入水温度より所定温度（例えば５℃）高くなったか否かを判定する。
【００３７】
ステップＳ１６において、制御装置１００が、暖房出湯温度が、暖房入水温度より所定温度高くなったと判定した場合、処理はステップＳ１８に進む。ステップＳ１８において、制御装置１００は、配管が誤接続されていると判定する。すなわち、制御装置１００は、第１配管８０と第２配管９０は図２のように誤った関係で接続されていると判定する。図２のように第１配管８０と第２配管９０が接続されている場合、ガスバーナー２２で加熱された高温の暖房用水は、まず流出口５８ｂを通過し、その後に二流体熱交換器５８を通過し、その後に流入口５８ａを通過する。そのため、図２のように配管が誤接続の場合であれば、ガスバーナー２２で加熱された高温の暖房用水が流出口５８ｂを通過するタイミングで、暖房出湯温度が暖房入水温度よりも所定温度以上高くなると考えられる。このような理由から、ステップＳ１８に進んだ場合、制御装置１００は、配管が誤接続されていると判定する。
【００３８】
（第２実施例）
本実施例の暖房システム１０は、図１に示す第１実施例１の暖房システム１０と同様の構成を備えており、暖房試運転の態様のみが異なっている。以下では、図４を用いて、本実施例の暖房システム１０で実施する暖房試運転について説明する。
【００３９】
暖房試運転を開始すると、ステップＳ２０において、制御装置１００は、ガスバーナー２２を燃焼させ、循環ポンプ２４を駆動する。これによって、暖房用水は、熱媒経路４０、第１配管８０、ヒートポンプユニット５０、第２配管９０を循環するようになる。なお、暖房試運転においては、制御装置１００は、ヒートポンプユニット５０内の圧縮機６２を停止させたままにする。圧縮機６２は停止しているので、ヒートポンプユニット５０内で冷媒は循環しない。
【００４０】
次に、ステップＳ２２において、制御装置１００は、暖房入水温度が判定基準温度以上であって、かつ暖房入水温度が暖房出湯温度よりも高くなったか否かを判定する。なお、ここでいう判定基準温度は、例えばガスバーナー２２による加熱後の暖房用水の温度として設定された目標加熱温度（例えば６０℃）から所定温度（例えば１０℃）を減算した温度に設定される。判定基準温度として目標加熱温度そのものではなく、目標加熱温度から所定温度を減算した温度を用いるのは、ガスバーナー２２からヒートポンプユニット５０まで暖房用水が流れる間の放熱を考慮してのものである。
【００４１】
ステップＳ２２において、暖房入水温度が判定基準温度以上であって、かつ暖房入水温度が暖房出湯温度よりも高くなった場合（ＹＥＳの場合）、処理はステップＳ２４に進む。ステップＳ２４において、制御装置１００は、配管が正接続であると判定する。
【００４２】
配管が正接続である場合、すなわち図１のように第１配管８０と第２配管９０が接続されている場合、ガスバーナー２２で加熱された高温の暖房用水は、まず流入口５８ａを通過し、その後に二流体熱交換器５８を通過し、その後に流出口５８ｂを通過する。そのため、図１のように配管が正接続の場合であれば、ガスバーナー２２で加熱された高温の暖房用水が流入口５８ａを通過するタイミングで、暖房入水温度が判定基準温度以上となり、あわせて暖房入水温度が暖房出湯温度よりも高くなる。このような理由から、ステップＳ２４に進んだ場合、制御装置１００は、配管が正接続されていると判定する。
【００４３】
ステップＳ２２において、暖房入水温度が判定基準温度に満たない場合、あるいは暖房入水温度が暖房出湯温度以下の場合（ＮＯの場合）、処理はステップＳ２６に進む。ステップＳ２６において、制御装置１００は、暖房出湯温度が判定基準温度以上であって、かつ暖房出湯温度が暖房入水温度よりも高くなったか否かを判定する。
【００４４】
ステップＳ２６において、暖房出湯温度が判定基準温度以上であって、かつ暖房出湯温度が暖房入水温度よりも高くなった場合（ＹＥＳの場合）、処理はステップＳ２８に進む。ステップＳ２８において、制御装置１００は、配管が誤接続であると判定する。
【００４５】
配管が誤接続である場合、すなわち図２のように第１配管８０と第２配管９０が接続されている場合、ガスバーナー２２で加熱された高温の暖房用水は、まず流出口５８ｂを通過し、その後に二流体熱交換器５８を通過し、その後に流入口５８ａを通過する。そのため、図２のように配管が誤接続の場合であれば、ガスバーナー２２で加熱された高温の暖房用水が流出口５８ｂを通過するタイミングで、暖房出湯温度が判定基準温度以上となり、あわせて暖房出湯温度が暖房入水温度よりも高くなる。このような理由から、ステップＳ２８に進んだ場合、制御装置１００は、配管が誤接続されていると判定する。
【００４６】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は、複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００４７】
１０  暖房システム；２０  ガス熱源ユニット；２２  ガスバーナー；２４  循環ポンプ；３０  床暖房端末；４０  熱媒経路；４０ａ  ：下流端；４０ｂ  ：上流端；５０  ヒートポンプユニット；５２  冷媒循環路；５４  空気熱交換器；５６  ファン；５８  二流体熱交換器；５８ａ  ：流入口；５８ｂ  ：流出口；６０  膨張弁；６２  圧縮機；８０  第１配管；８０ａ  ：端部；８０ｂ  ：端部；８２  第１温度センサ；９０  第２配管；９０ａ  ：端部；９０ｂ  ：端部；９２  第２温度センサ；１００  制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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