(57)【要約】【課題】冷却する対象となる部屋、または、大型の冷蔵庫毎に、冷却システムを専用設計する必要がなく、汎用性のある冷却ユニットを提供する。【解決手段】圧縮機４と、蒸発器１と、凝縮器２と、膨張手段５、蒸発器用ファンモータ１０１と、凝縮器用ファンモータ３とで形成される冷却ユニットと、外気温度を検出する外気温センサー１０４と、庫内温度センサー１１１を有する筐体とを組み合わせることで、外気温センサー１０４と庫内温度センサー１０５の検出結果をもとに、圧縮機４の運転範囲を決定する第１制御装置とを備えて冷蔵庫を簡単に作ることができ、また機種展開の対応も容易である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機と、蒸発器と、凝縮器と、膨張手段により構成される冷却システムと、前記蒸発器で発生する冷気を搬送する蒸発器用ファンモータと、前記凝縮器を冷却する凝縮器用ファンモータとを備えた冷却ユニットと、筐体を設置した外気温度を検出する外気温センサーと、筐体の室内の温度を検出する庫内温度センサーとを備えた筐体において、前記冷却ユニットと前記筐体を組み合わせることで冷蔵庫を形成し、前記外気温センサーと前記庫内温度センサーの検出結果をもとに、前記冷却ユニットの圧縮機の運転範囲を決定する制御装置を備えたことを特徴とする冷蔵庫。
【請求項２】
圧縮機をインバータ圧縮機とし、制御装置にインバータ制御部を備えたことを特徴とする請求項１記載の冷蔵庫。
【請求項３】
蒸発器の温度を検出する蒸発器温度センサーと、凝縮器の温度を検出する凝縮器温度センサーを備えたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の冷蔵庫。
【請求項４】
露付き防止ヒータを備え、庫内温度センサーの検出結果に応じて前記露付き防止ヒータへの通電を制御する機能と、凝縮器温度検出センサーの検出結果に連動して凝縮器用ファンモータへの印加電圧を制御する制御装置を備えたことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載の冷蔵庫。
【請求項５】
電源線に電流センサーを配置し、前記電流センサーの結果から、消費電力量を演算し、表示機能を備えたことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項記載の冷蔵庫。
【請求項６】
複数個の冷却ユニットを搭載する場合、それぞれを通信線で連結したことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項記載の冷蔵庫。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、架台上部に冷却システムの圧縮機や凝縮器を設置し、架台下部に蒸発器を設置する冷却ユニットと、本体上部に前記冷却ユニットを設けた業務用の大型冷凍冷蔵庫に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、大型の貯蔵庫や、業務用の大型冷凍冷蔵庫では、架台上部に冷却システムの圧縮機や凝縮器を設置し、架台下部に蒸発器を設置する冷却ユニットが各社独自の筐体に専用設計されて搭載されている。
【０００３】
従来の冷却ユニットの一例としては、特許文献１参照に示されているものがある。
【０００４】
以下、図面を参照しながら上記従来の冷却ユニットを説明する。
【０００５】
図４は従来の冷却ユニットを用いた時の大型冷蔵庫の構成例である。
【０００６】
図４において、１は蒸発器、２は凝縮器、３は凝縮器用ファンモータ、４は圧縮機、５は膨張手段、６はファンや圧縮機を駆動する駆動回路、１０１は蒸発器用ファンモータであり、前述の構成により、第１ユニット１０２を構成する。
【０００７】
第２ユニット１０３は、第１ユニット１０２と同一構成であるので、説明は割愛する。
【０００８】
１０４は外気温度を検出する外気温センサーであり、１０５は冷やすべき対象となる庫内の温度を検出する庫内温度センサーである。
【０００９】
１０７及び１０８は冷蔵庫を想定した場合の庫内を示している。
【００１０】
第１ユニット１０２が冷蔵室１０７を、第２ユニット１０３が庫内１０８を冷却するように取り付けられている。
【００１１】
７はメイン制御基板であり、外気温センサー１０４や、庫内温度センサー１０５の情報をもとに、庫内温度が一定になるように、第１ユニット１０２における駆動回路６や、第２ユニット１０３における駆動回路６を動かす命令を出す。
【００１２】
従来の冷却ユニットでは、圧縮機４から吐出されたガス冷媒は、凝縮器２に送られる。凝縮器２では、送られてきた高温のガス冷媒を凝縮液化し、得られた液冷媒は防諜手段５へ送られる。
【００１３】
このとき、凝縮器用ファンモータ３を駆動し、外気は、コンデンサ２を流過する過程でガス冷媒と熱交換することによって昇温したのち大気に放出されるようになされている。
【００１４】
膨張手段５では、気液二相の冷媒となり、蒸発器１へ入り、ここで庫内空気と熱交換し、蒸発器用ファンモータ１０１により、冷気を庫内に搬送する。
【００１５】
そして、蒸発気化した冷媒は、再び圧縮機４に戻る。
【００１６】
例えば、冷蔵室１０７を冷やす場合は、冷蔵室１０７に取り付けられた庫内温度センサー１０５の情報をメイン制御装置７に入力され、メイン制御装置７からの出力命令により、第１ユニット１０２の駆動回路６を動作させる。
【００１７】
庫内１０８を冷やす場合は、庫内１０８に取り付けられた庫内温度センサー１０５の情報をメイン制御装置７に入力され、メイン制御装置７からの出力命令により、第２ユニット１０３の駆動回路６を動作させる。
【００１８】
すなわち、複数台の冷却ユニットを一枚のメイン基板により制御する構成をとる。
【００１９】
【特許文献１】
特開２００２−３４０４４９号公報
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の冷却ユニットを用いた大型冷凍冷蔵庫では、冷却する対象となる部屋、例えば、冷蔵室一室につき冷却ユニットを１つ、冷凍室一室につき冷却ユニットを１つとして、複数個の冷却ユニットを搭載する場合においては、その制御を司るメイン制御基板は一つに集約するのが常であり、また、個別の庫内毎に設置されるセンサーなどにおいても、メイン制御基板に集約して、メイン制御基板７による一括管理で複数の冷却ユニットを駆動させている。
【００２１】
特に、大型冷凍冷蔵庫の省エネルギー化を図るためには、庫内温度や外気温度による圧縮機やファンモータの能力制御、蒸発器温度や凝縮器温度による圧縮機の保護制御、庫内温度や外気温度による露付き防止ヒーターのオン／オフ制御などを行う必要があり、入出力数の増大が見込まれる。
【００２２】
こうした構成をとる場合、機種毎に個別にメイン制御基板を作る必要があるばかりか、たとえ複数機種に対応出来るように、最大公約数的に入出力を多数取り付けたメイン制御基板７を作ったとしても、その大きさが巨大になるばかりか、非常に高価なものになってしまう欠点があった。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載の発明は、圧縮機と、蒸発器と、凝縮器と、膨張手段により構成される冷却システムと、前記蒸発器で発生する冷気を搬送する蒸発器用ファンモータと、前記凝縮器を冷却する凝縮器用ファンモータとを備えた冷却ユニットと、筐体を設置した外気温度を検出する外気温センサーと、筐体の室内の温度を検出する庫内温度センサーとを備えた筐体において、前記冷却ユニットと前記筐体を組み合わせることで冷蔵庫を形成し、前記外気温センサーと前記庫内温度センサーの検出結果をもとに、前記冷却ユニットの圧縮機の運転範囲を決定する制御装置を備えたものであり、筐体のみ設計し、冷却ユニットを設置していくだけで簡単に冷蔵庫を作ることができ、機種展開にも容易に対応できる。
【００２４】
請求項２に記載の発明は、請求項１の発明の圧縮機をインバータ圧縮機とし、制御装置にインバータ制御部を備えることにより、筐体毎に必要な冷凍能力を得ることができ、筐体内の負荷変動に応じて冷凍能力を可変できる。
【００２５】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明に、さらに、蒸発器の温度を検出する蒸発器温度センサーと、凝縮器の温度を検出する凝縮器温度センサーを備えたものであり、凝縮温度と蒸発温度より、冷蔵庫の運転状況を把握できるため、圧縮機の規定使用範囲外での運転を回避でき、圧縮機を保護できる。
【００２６】
請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれか一項記載の発明に、さらに、露付き防止ヒータを備え、庫内温度センサーの検出結果に応じて前記露付き防止ヒータへの通電を制御する機能と、凝縮器温度検出センサーの検出結果に連動して凝縮器用ファンモータへの印加電圧を制御する機能をもつ制御装置を備えることで、不必要なヒータ通電やファン駆動を抑制することができ、消費電力を低減できる。
【００２７】
請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれか一項記載の発明に、さらに、電源線に電流センサーを配置し、前記電流センサーの結果から、消費電力量を演算し、表示する機能を備えることで、使用者に電気代を認識させることができる。
【００２８】
請求項６に記載の発明は、請求項１から請求項５のいずれか一項記載の発明に、さらに、複数個の冷却ユニットを搭載する場合、それぞれを通信線で連結したことを特徴とし、お互いに制約が必要な現象に対して、制約を設けることができる。例えば、ブレーカーが落ちるのを防止するため、圧縮機が同時に起動する事を避けることができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による業務用の大型冷蔵庫の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００３０】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１による冷却ユニットを取り付けた大型冷蔵庫の構成図である。
【００３１】
図２は同実施の形態による冷蔵庫に用いられる制御装置の内部ブロック図である。なお、従来と同一の構成については、同一番号を付して詳細な説明は省略する。
【００３２】
図１において、１は蒸発器、２は凝縮器、３は凝縮器用ファンモータ、４は圧縮機、５は膨張手段、１０１は蒸発器用ファンモータであり、一つの冷却システムを構成している。
【００３３】
１０６は冷蔵庫の筐体であり、本実施の形態１では、冷やすべき部屋は二つあり、冷蔵室１０７と、冷凍室１０８に別れている。
【００３４】
さらに、本実施の形態１では、筐体１０６の上部は機械室１０９となっており、第１冷却ユニット１０２と第２冷却ユニット１０３が設置される。
【００３５】
冷却ユニットを構成する冷却システムのうち、蒸発器１と蒸発気用ファンモータ１０１は庫内側に設置、凝縮器２と凝縮器用ファンモータ３と圧縮機４は機械室側に設置される構造をとる。
【００３６】
一つの冷却ユニットは、例えば、第１冷却ユニット１０２は、前述の冷却システムと、冷却システムのアクチュエーターをコントロールする２０１の制御装置１とにより基本構成され独立で基本運転出来るものである。
【００３７】
第２冷却ユニット１０３も、第１冷却ユニット１０２と同一の基本構成であるため、センサーなどの詳細な動作についての説明は割愛する。
【００３８】
１０４は、ユニットの外気あるいはそれを搭載した冷蔵庫の周辺温度を検出する外気温センサーである。
【００３９】
１０５はユニットにより冷却される側の庫内温度（例えば冷蔵室１０７の空気温度）を検出する庫内温度センサーである。
【００４０】
１１０は凝縮器２の温度を検出する凝縮器温度センサー、１１１は蒸発器１の温度を検出する蒸発器温度センサーである。
【００４１】
１１２は、ユニットにより庫内が冷やされた時、冷蔵庫の前面ドアなどとの接合面などに結露する場合があるので、この結露を防ぐために、接合面を加熱する露付き防止ヒーターである。
【００４２】
１１３は、設定温度や、現在の庫内温度などを表示する表示手段である。
【００４３】
１１４は、電流センサーであり、１１５は通信手段である。
【００４４】
図２は第１制御装置２０１、第２制御装置３０１の構成ブロック図であり、本実施の形態１では、それぞれが通信手段１１５で連結された例を示すが、第１、第２制御装置は、おのおの単体でも冷却サイクルを制御出来るものであり、両者は同じものである。
【００４５】
また、本実施の形態１では、各種センサーや露付き防止ヒータ、表示手段などは予めユニットの一部として配線されたものであり、ユニット使用者は、それらを新たに取り付ける必要はない。
【００４６】
第１制御装置２０１は、センサーなどの検出値を電圧変換する入力部２０２と、制御ソフトが入っている２０４の第１マイコンと、ヒータやファンモータなどのアクチュエーターを駆動する出力部２０５と、圧縮機を制御するインバータ制御部２０６と、制御装置の運転情報を外部に発振する通信部２０３により構成される。
【００４７】
図１、図２、図３を用いて、以下に動作を説明する。
【００４８】
動作については、第１ユニット１０２と第２ユニット１０３は基本動作が同じであるので、第１ユニット１０２の動作を代表例として説明する。
【００４９】
まず、電源が投入されると、冷蔵室１０７の庫内温度を庫内温度センサー１０５で検出し、第１制御装置２０１の入力部２０２で電圧変換され、第１マイコン２０４へ送られる。検出した値をＴ１℃とする。
【００５０】
第１マイコン２０４では、検出した庫内温度Ｔ１を指定の値（例えば設定値Ｋ１）と比較し、例えば、Ｔ１＞Ｋ１であれば、冷蔵室１０７を冷やす必要があり、冷却システムを動作させるべく、第１マイコン２０４から出力部２０５、インバータ制御部２０６に信号が送られ、凝縮器用ファンモータ３、圧縮機４、蒸発器用ファンモータ１０１が動き、冷却システム内を冷媒が流れる。
【００５１】
蒸発器１で蒸発した冷媒は、周辺の空気と熱交換し、冷やされた空気は、蒸発器用ファンモータ１０１によって発生させる風によって、強制的に冷蔵室１０７へ送り込まれ、冷蔵室１０７が冷やされる。
【００５２】
最終的に第１マイコンでは、検出した庫内温度Ｔ１を指定の値（例えば設定値Ｋ１）と比較し、例えば、Ｔ１＝Ｋ１またはＴ１＜Ｋ１であれば、冷却システムを停止させるべく、第１マイコンから出力部２０５、インバータ制御部２０６に信号が送られ、凝縮器用ファンモータ３、圧縮機４、蒸発器用ファンモータ１０１が停止し、冷却システム内の冷媒の循環が停止する。
【００５３】
圧縮機４がインダクションの場合では、インバータ制御部２０６は不要となり、代わりにリレーなどを使って、圧縮機４を運転／停止させるだけでよい。
【００５４】
圧縮機４が停止中は、蒸発器用ファンモータ１０１は庫内の空気を循環させるために、回転動作を続けさせても良い。
【００５５】
外気温度を検出しているので、例えば、外気温が低い時は、凝縮器用ファンモータ３を圧縮機４の起動より遅延させて起動させても良い。
【００５６】
以上の運転を繰り返すことにより、冷蔵室１０７は設定温度を保つ事ができる。
【００５７】
外気温センサー１０４、庫内温度センサー１０５、蒸発器温度センサー１１１と、凝縮器温度センサー１１０は、常に、各温度を検出して、第１マイコン２０４へ情報が送られている。
【００５８】
例えば、ある圧縮機４の安定時の安全運転領域を図３に示すが、もし、蒸発器温度センサーと、凝縮器温度センサーで検出した温度データより算出した圧力が、図３の範囲の外にあると第１マイコン２０４で判断された場合（例えば、図３のポイント１）、凝縮圧力を低くするため、第１マイコン２０４からインバータ制御部２０６へ、圧縮機４の回転数を下げるべく信号が送られ、インバータ制御部２０６は、図４の安全運転領域内に入るまで、回転数を下げる。
【００５９】
また、冷蔵室１０７がいったん冷えると、冷やすべき熱量が少なくて済むことは明らかである。このとき、本実施の形態１では、圧縮機４を可変可能なインバータ圧縮機とすることで、随時冷却サイクルの冷凍能力を可変できる。
【００６０】
さらに、庫内温度センサー１０５での検出温度Ｔ１＜設定値Ｋ２かつ外気温度Ａ１＞設定値Ｋ３の時には、筐体とドアの接合部近傍で結露が発生するので、それを防止するため、露付き防止ヒータ１１２を動作させるため、出力部２０５から信号が出される。
【００６１】
Ｔ１＞Ｋ２の時は、露付きヒータ１１２は動作させない。
【００６２】
Ｋ２とＫ３の関係は、その時の露点温度を推定したテーブルを持っておくことで実現させるが、本実施の形態１では、詳細は説明しない。
【００６３】
また、庫内が冷えている時や、外気温度が低い時は、冷却システムの負荷量も減るため、凝縮温度も低くなり、凝縮器用ファンモーター３への印加電圧を抑制し、回転数を下げても良く、消費電力を低減できる。
【００６４】
また、同様に、蒸発器用ファンモーター１０１への印加電圧を抑制し、回転数を下げても良い。
【００６５】
また、電源線に電流センサー１１４を設けることで、ユニットで消費されている電力を演算出来る。
【００６６】
図１において電流センサー１１４は電源線に取り付ける例を示したが、電流センサー１１４は、制御装置内の制御基板のパターン上に配置しても良い。
【００６７】
電流センサー１１４の検出値は、制御装置２０１の入力部２０２に入り第１マイコンで演算され、出力部２０５を介して、電力や消費電力量を表示手段１１３で表示される。
【００６８】
本実施の形態１では、一つの冷蔵庫筐体に第１ユニット１０２、第２ユニット１０３を搭載している。
【００６９】
こうした同一の筐体に複数個の冷却ユニットを配置する場合、例えば、その総合電力が問題になってくる。
【００７０】
例えば、通常、電源コンセントがＡＣ１００Ｖ系の場合、ブレーカでの遮断電流は１５Ａである。すなわち、一つのコンセントからは１５００Ｗ以上の電力をとるとブレーカーが落ちるのである。
【００７１】
本実施の形態１のように一つの筐体に複数個のユニットが搭載され、ユニット内の圧縮機が同時に起動すると、瞬間の電力はブレーカー容量をオーバーする可能性があり、ブレーカーを落としてしまう場合がある。
【００７２】
このような現象をさけるため、それぞれのユニットの制御装置内に通信部を設け、制御装置同士が互いの運転状況を把握出来る構成になっている。
【００７３】
互いの通信部で常時データの授受がなされており、例えば、一方の圧縮機４が起動すると、もう一方の圧縮機４が起動しないように、通信部２０３からは、起動禁止命令を相手方の通信部２０３へ数分間送り続ける。
【００７４】
通信手段１１５により、互いに制約を設けることが出来き、安定した運転を実現出来る。
【００７５】
以上のように本実施の形態１では、圧縮機４と、蒸発器１と、凝縮器２と、膨張手段５により構成される冷却システムと、前記、蒸発器１で発生する冷気を搬送する風を送る蒸発器用ファンモータ１０１と、前記凝縮器２を冷やす風を送る凝縮器用ファンモータ３と、外気温度を検出する外気温センサー１０４と、前記蒸発器１の冷気で冷やす筐体の室内の温度を検出する庫内温度センサー１０５と、前記外気温センサー１０４と前記庫内温度センサー１０５の検出結果をもとに、前記冷却システムの圧縮機４の運転を決定する制御装置とを備えたものであり、冷却ユニットとして、単体で成立するため、例えば、大型の冷蔵庫等を設計する場合、その筐体のみ設計し、その筐体に、前記してきたものを備えたユニットを必要な分だけ、併設していくだけで簡単に大型の冷蔵庫を作ることができるし、機種展開の対応も容易である。
【００７６】
さらに、圧縮機４をインバータ圧縮機とし、制御装置１にインバータ制御部２０６を備えることにより、冷やす対象筐体毎に必要な冷凍能力を得ることができ、筐体内の負荷変動に応じて冷凍能力を可変できる。
【００７７】
さらに、蒸発器の温度を検出する蒸発器温度センサー１１１と、凝縮器の温度を検出する凝縮器温度センサー１１０を備えたものであり、凝縮温度と蒸発温度より、冷却ユニットの運転状況を把握できるため、圧縮機の規定使用範囲外での運転を回避でき、圧縮機を保護できる。
【００７８】
さらに、露付き防止ヒータ１１２を備え、庫内温度センサー１０５の検出結果に応じて前記露付き防止ヒータ１１２への通電を制御する機能と、凝縮器温度検出センサー１１０の検出結果に連動して凝縮器用ファンモーター３への印加電圧を制御する機能をもつ制御装置１を備えることで、不必要なヒータ通電やファン駆動を抑制することができ、冷却ユニットの消費電力を低減できる。
【００７９】
さらに、電源線に電流センサー１１４を配置し、前記電流センサー１１４の結果から、消費電力量を演算し、目視できるように表示する機能を備えることで、使用者に電気代を認識させることができる。
【００８０】
さらに、複数個の冷却ユニットを搭載する場合、それぞれを通信手段１１５で連結したことを特徴とし、お互いに制約が必要な現象に対して、制約を設けることができる。例えば、ブレーカーが落ちるのを防止するため、圧縮機が同時に起動する事を避けることができる。
【００８１】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１に記載の発明は、圧縮機と、蒸発器と、凝縮器と、膨張手段により構成される冷却システムと、前記蒸発器で発生する冷気を搬送する蒸発器用ファンモータと、前記凝縮器を冷却する凝縮器用ファンモータとを備えた冷却ユニットと、筐体を設置した外気温度を検出する外気温センサーと、筐体の室内の温度を検出する庫内温度センサーとを備えた筐体において、前記冷却ユニットと前記筐体を組み合わせることで冷蔵庫を形成し、前記外気温センサーと前記庫内温度センサーの検出結果をもとに、前記冷却ユニットの圧縮機の運転範囲を決定する制御装置を備えたものであり、機種展開を容易に行うことができる。
【００８２】
請求項２に記載の発明は、請求項１の発明の圧縮機をインバータ圧縮機とし、制御装置にインバータ制御部を備えることにより、機種の種類に係わらず適応することができる。
【００８３】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明に、さらに、蒸発器の温度を検出する蒸発器温度センサーと、凝縮器の温度を検出する凝縮器温度センサーを備えたものであり、凝縮温度と蒸発温度より、冷蔵庫の運転状況を把握できるため、圧縮機を保護できる。
【００８４】
請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれか一項記載の発明に、さらに、露付き防止ヒータを備え、庫内温度センサーの検出結果に応じて前記露付き防止ヒータへの通電を制御する機能と、凝縮器温度検出センサーの検出結果に連動して凝縮器用ファンモータへの印加電圧を制御する機能をもつ制御装置を備えることで、消費電力を低減できる。
【００８５】
請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれか一項記載の発明に、さらに、電源線に電流センサーを配置し、前記電流センサーの結果から、消費電力量を演算し、表示する機能を備えることで、使用者に省エネを啓蒙できる。
【００８６】
請求項６に記載の発明は、請求項１から請求項５のいずれか一項記載の発明に、さらに、複数個の冷却ユニットを搭載する場合、それぞれを通信線で連結したことを特徴とし、それぞれの運転状況を把握し圧縮機運転駆動を管理できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による冷却ユニット搭載冷蔵庫の構成図
【図２】本発明による制御装置のブロック図
【図３】本発明に使用する圧縮機の安全運転領域の範囲例を示す図
【図４】従来の冷却ユニットを用いた場合の大型冷蔵庫の構成例を示す図
【符号の説明】
１  蒸発器
２  凝縮器
３  凝縮器用ファンモータ
４  圧縮機
５  膨張手段
１０１  蒸発器用ファンモータ
１０２  第１ユニット
１０３  第２ユニット
１０４  外気温センサー
１０５  庫内温度センサー
１０６  冷蔵庫筐体
１０７  冷蔵室
１０８  冷凍室
１０９  機械室
１１０  凝縮器温度センサー
１１１  蒸発器温度センサー
１１２  露付き防止ヒータ
１１３  電力表示手段
１１４  電流センサー
１１５  通信手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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