(57)【要約】【課題】  臭気ガスの流路配管等の結露を防止し、臭気ガスを燃料とともに燃焼させる際の燃焼効率の低下を抑止する。【解決手段】  有機廃棄物Ｆを醗酵させて堆肥化する堆肥化装置１０と、上記堆肥化装置１０から発生する臭気ガスＧを燃料とともに燃焼して脱臭及び発電を行う脱臭発電装置２０と、を有する有機廃棄物処理システムにおいて、上記臭気ガスＧ中の水分を除去する除去装置４０を備える。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機廃棄物を醗酵させて堆肥化する堆肥化装置と、前記堆肥化装置から発生する臭気ガスを燃料とともに燃焼して脱臭及び発電を行う脱臭発電装置と、を有する有機廃棄物処理システムにおいて、
前記臭気ガス中の水分を除去する除去装置を備えることを特徴とする有機廃棄物処理システム。
【請求項２】
前記除去装置において除去された水分を前記堆肥化装置に戻す循環装置を備えることを特徴とする請求項１記載の有機廃棄物処理システム。
【請求項３】
前記除去装置は、遠心分離機であることを特徴とする請求項１または２記載の有機廃棄物処理システム。
【請求項４】
有機廃棄物を醗酵させて堆肥化する堆肥化装置と、前記堆肥化装置から発生する臭気ガスを燃料とともに燃焼して脱臭及び発電を行う脱臭発電装置と、を有する有機廃棄物処理システムにおいて、
前記臭気ガス中の水分を蒸発させる加熱装置を備えることを特徴とする有機廃棄物処理システム。
【請求項５】
前記加熱装置は、前記脱臭発電装置の排ガスと前記臭気ガスとの間において熱交換を行う熱交換器であることを特徴とする請求項４記載の有機廃棄物処理システム。
【請求項６】
前記臭気ガスを除湿する冷却装置を備えることを特徴とする請求項４または５記載の有機廃棄物処理システム。
【請求項７】
有機廃棄物を醗酵させて堆肥化し、この醗酵過程において発生する臭気ガスを燃料とともに燃焼して脱臭及び発電を行う有機廃棄物処理方法において、
前記臭気ガス中の水分を除去してから前記臭気ガスを燃料とともに燃焼して脱臭及び発電を行うことを特徴とする有機廃棄物処理方法。
【請求項８】
除去した前記臭気ガス中の水分を前記有機廃棄物に戻すことを特徴とする請求項７記載の有機廃棄物処理方法。
【請求項９】
有機廃棄物を醗酵させて堆肥化し、この醗酵過程において発生する臭気ガスを燃料とともに燃焼して脱臭及び発電を行う有機廃棄物処理方法において、
前記臭気ガス中の水分を蒸発させてから前記臭気ガスを燃料とともに燃焼し脱臭及び発電を行うことを特徴とする有機廃棄物処理方法。
【請求項１０】
前記臭気ガスを除湿してから前記臭気ガスを燃料とともに燃焼し脱臭及び発電を行うことを特徴とする請求項９記載の有機廃棄物処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機廃棄物処理システム及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
畜産農家等（養鶏場、養豚場、養牛場等）において発生する家畜糞（糞尿を含む）、又は生ゴミ等の有機廃棄物を醗酵させて堆肥化する技術において、処理過程で発生する臭気ガスの悪臭対策は、大きな問題となっている。
例えば、臭気ガスの脱臭方法としては、水（あるいは薬液）洗浄法、オガ粉吸着法、微生物分解法等が知られているが、これらの脱臭方法は、水（薬液）処理を伴ったり、比較的広い敷地面積を必要としたりすることから、一般の農家等においては、導入が困難な場合が多く、しかもアンモニア以外の臭気成分を除去することが難しい。
また、近年、臭気ガスを炉（脱臭炉）内で燃焼させて臭気成分を高温で熱分解する燃焼脱臭法が検討されているものの、燃焼装置及びその運転コストが高いため、普及は進んでいない。
そこで、特許文献１に示すように、堆肥化装置から発生する臭気ガスを内燃機関（ディーゼルエンジン）に導入して燃料とともに燃焼させることにより、臭気成分を高温で熱分解し、同時に、その内燃機関を駆動源として発電を行うことにより、低コスト化を図ることができる有機廃棄物処理システムが提案されている。
【特許文献１】特開２００３−１４８１８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、畜糞や生ゴミ等の有機廃棄物を醗酵させた場合には、その醗酵過程において多くの水分が発生する。このため、臭気ガス中に多くの水分が含まれることとなり、特に冬場等の温度が低い環境においては、臭気ガスの流路配管等が結露する場合がある。そして、このように臭気ガスの流路配管等が結露した場合には、臭気ガスを燃料とともに燃焼させる際に、結露した水分が燃焼環境に臭気ガスとともに供給されることとなり、燃焼効率等が低下する。
【０００４】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、臭気ガスの流路配管等の結露を防止し、臭気ガスを燃料とともに燃焼させる際の燃焼効率の低下を抑止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明では、有機廃棄物処理システムに係る第１の手段として、有機廃棄物を醗酵させて堆肥化する堆肥化装置と、上記堆肥化装置から発生する臭気ガスを燃料とともに燃焼して脱臭及び発電を行う脱臭発電装置と、を有する有機廃棄物処理システムにおいて、上記臭気ガス中の水分を除去する除去装置を備えるという構成を採用する。
【０００６】
また、有機廃棄物処理方法に係る第１の手段として、有機廃棄物を醗酵させて堆肥化し、この醗酵過程において発生する臭気ガスを燃料とともに燃焼して脱臭及び発電を行う有機廃棄物処理方法において、上記臭気ガス中の水分を除去してから上記臭気ガスを燃料とともに燃焼して脱臭及び発電を行うという構成を採用する。
【０００７】
このような構成を採用する本発明に係る有機廃棄物処理システム及び方法によれば、臭気ガス中の水分が除去されるため、臭気ガスの流路配管等の結露を防止することができ、また、水分が除去された状態で臭気ガスが燃料とともに燃焼されるため、臭気ガスを燃料とともに燃焼させる際の燃焼効率の低下を抑止することができる。
【０００８】
また、有機廃棄物処理システムに係る第２の手段として、上記第１の手段において、上記除去装置において除去された水分を上記堆肥化装置に戻す循環装置を備えるという構成を採用する。
また、有機廃棄物処理方法に係る第２の手段として、上記第１の手段において、除去した上記臭気ガス中の水分を上記有機廃棄物に戻すという構成を採用する。
臭気ガス中に含まれる水分は、多くのアンモニアを含んでいる。このため、臭気ガスから除去された水分をそのまま廃棄した場合には、悪臭対策及び水処理対策を行う必要がある。したがって、本発明に係る有機廃棄物処理システム及び方法のように、除去された水分を有機廃棄物に戻すことによって、悪臭源となる水分を外部に廃棄する必要がなくなり、悪臭対策及び水処理対策を行う必要がなくなる。
なお、臭気ガス中から除去される水分の量は、堆肥化装置において一度に処理される有機廃棄物に対してごく少量であるため、除去された水分を有機廃棄物に戻すことによって、有機廃棄物が水浸しになるような、醗酵環境の悪化を招くことはない。
【０００９】
また、有機廃棄物処理システムに係る第３の手段として、上記第１または第２の手段において、上記除去装置は、遠心分離機であるという構成を採用する。
このように有機廃棄物処理システムにおいては、臭気ガス中の水分を除去する除去装置として遠心分離機を用いることができる。なお、本発明に係る有機廃棄物処理システムにおいては、必ずしも除去装置として遠心分離機を用いる必要はなく、例えば、除去装置としてサイクロンスクラバ等を用いることもできる。
【００１０】
次に、有機廃棄物処理システムに係る第４の手段として、有機廃棄物を醗酵させて堆肥化する堆肥化装置と、上記堆肥化装置から発生する臭気ガスを燃料とともに燃焼して脱臭及び発電を行う脱臭発電装置と、を有する有機廃棄物処理システムにおいて、上記臭気ガス中の水分を蒸発させる加熱装置を備えるという構成を採用する。
【００１１】
また、有機廃棄物処理方法に係る第３の手段として、有機廃棄物を醗酵させて堆肥化し、この醗酵過程において発生する臭気ガスを燃料とともに燃焼して脱臭及び発電を行う有機廃棄物処理方法において、上記臭気ガス中の水分を蒸発させてから上記臭気ガスを燃料とともに燃焼し脱臭及び発電を行うという構成を採用する。
【００１２】
このような構成を採用する本発明に係る有機廃棄物処理システム及び方法によれば、臭気ガス中の水分が蒸発されるため、臭気ガスの流路配管等の結露を防止することができ、また、水分が蒸発された状態で臭気ガスが燃料とともに燃焼されるため、臭気ガスを燃料とともに燃焼させる際の燃焼効率の低下を抑止することができる。
【００１３】
また、有機廃棄物処理システムに係る第５の手段として、上記第４の手段において、上記加熱装置は、上記脱臭発電装置の排ガスと上記臭気ガスとの間において熱交換を行う熱交換器であるという構成を採用する。
このように有機廃棄物処理システムにおいては、臭気ガス中の水分を蒸発させる加熱装置として、脱臭発電装置の排ガスと臭気ガスとの間において熱交換を行う熱交換器を用いることができる。また、脱臭発電装置の排ガスと臭気ガスとの間において熱交換を行うため、新たにヒータ等を設置することなく、臭気ガス中の水分を蒸発させることができる。
【００１４】
また、有機廃棄物処理システムに係る第６の手段として、上記第４または第５の手段において、上記臭気ガスを除湿する冷却装置を備えるという構成を採用する。
また、有機廃棄物処理方法に係る第４の手段として、上記第３の手段において、上記臭気ガスを除湿してから上記臭気ガスを燃料とともに燃焼し脱臭及び発電を行うという構成を採用する。
このような構成を採用する本発明に係る有機廃棄物処理システム及び方法によれば、臭気ガス中が除湿されるため、臭気ガスの流路配管等の結露をより防止することを可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る有機廃棄物処理システム及び方法によれば、臭気ガスの流路配管等の結露を防止し、臭気ガスを燃料とともに燃焼させる際の燃焼効率の低下を抑止することができるため、より信頼性に優れた有機廃棄物処理システム及び方法を提供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】
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明に係る有機廃棄物処理システム及び方法の一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材の認識を容易とするために、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００１７】
（第１実施形態）
図１は、本第１実施形態に係る有機廃棄物処理システムＳ１の概略構成図を示すである。
この図に示す有機廃棄物処理システムＳ１は、外部から空気Ｘが供給されるコンポスト１１内において畜糞（有機廃棄物）Ｆを醗酵させて堆肥化させる堆肥化装置１０、畜糞Ｆの醗酵により発生した臭気ガスＧを燃焼して脱臭するとともに発電を行う脱臭発電装置２０、臭気ガスＧを堆肥化装置１０から脱臭発電装置２０に送気するガス送管３０（流路配管）、臭気ガスＧ中の水分を除去する遠心分離機４０（除去装置）等を備えて構成される。
【００１８】
堆肥化装置１０としては、例えば、畜糞Ｆを連続的に好気性醗酵させる連続式醗酵機が用いられる。堆肥化装置１０は、約１０〜３０ｍ３程度の容量のコンポスト１１、当該コンポスト１１の上部に形成される畜糞Ｆの投入口１２、コンポスト１１内において畜糞Ｆを常時あるいは定期的に攪拌する攪拌機１３、コンポスト１１内に外部から空気Ｘを供給するための送風管１５、送風管１５の途中部位に設置される空気加熱用の電気ヒータ１４及び給気ブロア１６等を含んで構成される。
なお、攪拌装置１３の内部は、中空状態とされている。そして、攪拌装置１３の下部には、図示するように、攪拌装置１３の上部に接続された送風管１５から攪拌装置１３内に一度供給された空気Ｘが攪拌装置１３の下部からコンポスト１１内に供給されるように、複数の通気孔１３ａが形成されている。
【００１９】
このコンポスト１１内において畜糞Ｆが醗酵すると、臭気成分（アンモニア、メチルメルカプタン、硫化メチル、二硫化メチル等）を含む気体（以下、臭気ガスＧ）が、コンポスト１１の容量の約１０〜３０％程度の量だけ発生する。
コンポスト１１の上部には、ガス送管３０が接続されており、コンポスト１１内で発生した臭気ガスＧは、ガス送管３０の途中部位に設置された排風ブロワ３１の駆動によって、ガス送管３０を介して脱臭発電装置２０に送られる。
【００２０】
ガス送管３０の途中部位には、遠心分離機４０が設置されている。図２は、遠心分離機４０の概略構成を示す断面図である。この図に示すように、遠心分離機４０は、箱状の本体部４１と、当該本体部４１の外部に設置されたモータ４２によって本体部４１内において回転駆動される回転部４３と、本体部４１内を冷却する冷却部４４（冷却装置）とを備えて構成されている。この遠心分離機４０は、冷却部４４によって臭気ガスＧの温度を低下させて除湿し、かつ、回転部４３によって臭気ガスＧを旋回させることによって、遠心力を用いて臭気ガスＧから水分を分離（除去）する。なお、遠心分離機４０は、臭気ガスＧに含まれる水分と同時に臭気ガスＧに含まれる異物（砂や埃等）も、遠心力によって分離（除去）する。
【００２１】
また、遠心分離機４０の後段には、臭気ガスＧ中に残存する異物を除去するためのエアフィルタ６０が設置されている。すなわち、本第１実施形態に係る有機廃棄物処理システムＳ１においては、コンポスト１１から排出される臭気ガスＧが、ガス送り管３０の途中部位に設置される遠心分離機４０及びエアフィルタ６０を介して脱臭発電装置２０に送られる。
【００２２】
遠心分離機４０には、遠心分離機４０によって分離した水分Ｈを堆肥化装置１０のコンポスト１１内の畜糞Ｆに対して戻す循環システム５０が接続されている。この循環システム５０（循環装置）は、図１及び図２に示すように、遠心分離機４０の下部とコンポスト１１の上部とを接続する接続配管５１、当該接続配管５１の途中部位に設置されるポンプ５２、当該ポンプ５２を駆動するためのモータ５３及び遠心分離機４０内に溜まった水分Ｈの水位を計測しこの計測結果に基づいてモータ５３に駆動信号を送る制御装置５４を備えて構成されている。また、接続配管５１の先端（コンポスト１１側）には、水分Ｈをコンポスト１１内に噴霧するための噴霧ノズル５５が接続されている。
【００２３】
脱臭発電装置２０は、臭気ガスＧを燃料とともに燃焼することによって、高温（約１０００℃）で熱分解して脱臭する燃焼機関２１と、燃焼機関２１を駆動源とする発電機２２とを含んで構成される。
燃焼機関２１としては、例えば、ディーゼル機関やガスタービン等が用いられる。適用される燃焼機関の種類やその特性については、畜糞Ｆの処理量や設置スペース等の周囲環境等に応じて定められる。
例えば、総排気量２０００ｃｃのディーゼル機関を用いた場合には、堆肥化装置１０において発生する臭気ガスＧを給気口から毎分約２ｍ３程度取り込んで灯油等の燃料とともに燃焼させることにより脱臭する。なお、臭気ガスＧとともに空気を燃焼機関２１に導入してもよい。
また、燃焼機関２１には、燃焼機関２１（脱臭発電装置２０）の排ガスＹを排気するための排気管２４が接続されており、この排気管２４の途中部位には、排ガスＹをクリーンガスとするための触媒２５が設置されている。
【００２４】
発電機２２は、燃焼機関２１の出力軸の回転を駆動源として駆動され発電（最大約２２ｋＷ）を行う。そして、発電機２２において発電された電力は、電圧調整器２３を介して本有機廃棄物処理システムＳ１（ヒータ１４、給気ブロワ１６、排風ブロワ３１、モータ４２，５３等）や畜産農家等の電源設備等（電灯設備等）に送られ、これらの設備において消費される。
このように、有機廃棄物処理システムＳ１は、堆肥化装置から発生する臭気ガスの脱臭を低コストに行うことができるようになっている。
【００２５】
次に、このように構成された本第１実施形態に係る有機廃棄物処理システムの動作である有機廃棄物処理方法について説明する。
【００２６】
まず、投入口１２からコンポスト１１内に投入された畜糞Ｆは、コンポスト１１内において、攪拌装置１３によって、空気Ｘと共に攪拌され貯留されることによって、醗酵する。そして、この醗酵過程において発生した臭気ガスＧは、排風ブロワ３１の駆動によってガス送管３０を介して脱臭発電装置２０に供給される。なお、コンポスト１１から排気されたばかりの臭気ガスＧは、６０〜７０℃程度の温度であり、醗酵過程において畜糞Ｆから発生した水分を多量に多量に含んでいる。
【００２７】
ここで、臭気ガスＧは、ガス送管３０の途中部位に設置された遠心分離機４０によって、自らが含む水分及び異物を分離（除去）される。
具体的には、遠心分離機４０に供給された臭気ガスＧは、遠心分離機４０の本体部４１の内部において、回転部４３の回転駆動に伴って旋回流とされる。そして、この際働く遠心力によって、臭気ガスＧから水分Ｈ及び異物が除去され、本体部４１の下部に溜まる。なお、冷却部４４によって、臭気ガスＧが冷却され、飽和水蒸気量が低下することにより臭気ガスＧが除湿されるため、より多くの水分を臭気ガスＧから分離することができる。
【００２８】
そして、このように水分Ｈ及び異物が除去された臭気ガスＧは、遠心分離機４０の外部にガス送管３０を介して排気され、さらに、エアフィルタ６０を介して脱臭発電装置２０に供給される。ここで、臭気ガスＧが遠心分離機４０によって、水分Ｈが除去されているため、例えば、ガス送管３０が冬場等の気温が低い環境にある場合であっても、ガス送管３０内に結露が生じることがない。このように、ガス送管３０内に結露が生じないことによって、水滴（水分）を含まない臭気ガスＧが脱臭発電装置２０に供給される。
また、遠心分離機４０によって、臭気ガスＧから異物が除去されているため、臭気ガスＧに残存する異物の量は、非常に少なくなる。このため、エアフィルタ４０が詰まることを抑止することが可能となる。
【００２９】
なお、遠心分離機４０によって除去された水分Ｈは、循環システム５０によって、コンポスト１１の畜糞Ｆに戻される。このように、水分Ｈを畜糞Ｆに戻すことによって、水分Ｈを本実施形態に係る有機廃棄物処理システムＳ１の外部に廃棄する必要がなくなり、水分Ｈに対する悪臭対策及び水処理対策を行う必要がなくなる。
なお、遠心分離機４０によって、除去される水分Ｈは、有機廃棄物処理システムＳ１を１日稼動させた場合において、約４リットル程度であるため、コンポスト１１の容量と比較してごく少量である。このため、除去された水分Ｈをコンポスト１１内に戻した場合であっても、コンポスト１１内を水浸しにするような、醗酵環境の悪化を招くことはない。
【００３０】
脱臭発電装置２０に供給された臭気ガスＧは、脱臭発電装置２０の燃焼機関２１に燃料とともに供給され、燃焼機関２１によって、燃焼され脱臭され、排ガスＹとして排気管２４及び触媒２５を介してクリーンガスとして脱臭発電装置２０の外部に排気される。
ここで、脱臭発電装置２０に供給される臭気ガスＧには、水滴が含まれていないため、燃焼機関２１における燃焼効率の低下を招くことを抑止することが可能となる。
【００３１】
このように、本実施形態に係る有機廃棄物処理システム及び方法によれば、臭気ガスＧの流路配管（ガス送管３０）等の結露を防止し、臭気ガスＧを燃料とともに燃焼させる際の燃焼効率の低下を抑止することができる。
【００３２】
なお、本第１実施形態においては、本発明の分離手段として遠心分離機４０を用いた。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、本発明の分離手段として、サイクロンスクラバを用いても良い。
【００３３】
また、本第１実施形態の遠心分離機４０を保温材によって覆う構造を採用しても良い。このように、遠心分離機４０を保温材によって覆うことによって、冬場等の気温が低い環境において、遠心分離機４０内の水分Ｈが凍結することを抑止することができる。
【００３４】
また、遠心分離機４０で分離した水分Ｈを加温してからコンポスト１１内の畜糞Ｆに戻しても良い。このように水分Ｈを加温してからコンポスト１１内の畜糞Ｆに戻すことによって、コンポスト１１内が加温されかつ高湿度となるため、畜糞Ｆの醗酵を促進させることができる。
【００３５】
（第２実施形態）
次に、図３及び図４を参照して、本発明の第２実施形態について説明する。なお、本第２実施形態の説明において、上記第１実施形態と同様の部分については、その説明を省略あるいは簡略化する。
【００３６】
図３は、本第２実施形態に係る有機廃棄物処理システムＳ２の概略構成を示す図である。
この図に示すように、本第２実施形態に係る有機廃棄物処理システムＳ２は、ガス送管３０の途中部位に、上記第１実施形態において示した遠心分離機４０（除去装置）の代わりに熱交換器７０（加熱装置）が設置されている。この熱交換器７０は、臭気ガスＧ中の水分を蒸発させるものであり、ガス送管３０の他に、燃焼機関２１から延在する排気管２４が接続されている。
【００３７】
図４は、熱交換器７０の概略構成を示した断面図である。この図に示すように、熱交換器７０は、排ガスＹを直流させる直通部７１と、当該直通部の周りを旋回するように臭気ガスＧを流す旋回部７２とを備えて構成されている。そして、旋回部７２を流れる臭気ガスＧが、排ガスＹによって加熱された直通部７１の周りを旋回することによって、加熱され、これによって、臭気ガスＧ中に含まれる水滴（水分）が蒸発される。
【００３８】
このような構成を有する本第２実施形態に係る有機廃棄処理システムＳ２の動作である有機廃棄処理方法では、熱交換器７０において、臭気ガスＧと排ガスＹとの間で熱交換が行われる。燃焼機関２１から排出される排ガスＹの温度は、約３００℃であり、上述のように、臭気ガスＧと排ガスＹとの間で熱交換を行うことによって、臭気ガスＧ中の水滴（水分）が蒸発される。
【００３９】
このように、熱交換器７０において臭気ガスＧ中の水滴を蒸発させることによって、ガス送管３０が結露することを防止することができる。そして、臭気ガスＧ中の水滴を蒸発させてから臭気ガスＧを燃料とともに燃焼し脱臭及び発電を行うことによって、臭気ガスＧを燃料とともに燃焼させる際の燃焼効率の低下を抑止することができる。
【００４０】
なお、本第２実施形態においては、本発明の加熱装置として熱交換器７０を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、本発明の加熱装置としてヒータ等を用いることもできる。
【００４１】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る有機廃棄物処理システム及び方法の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る有機廃棄物処理システムＳ１の概略構成を示した図である。
【図２】有機廃棄物処理システムＳ１が備える遠心分離機４０の概略構成を示した断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る有機廃棄物処理システムＳ２の概略構成を示した図である。
【図４】有機廃棄物処理システムＳ２が備える熱交換器７０の概略構成を示した断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１０……堆肥化装置
２０……脱臭発電装置
３０……ガス送管（流路配管）
４０……遠心分離機（除去装置）
４４……冷却部（冷却装置）
５０……循環システム（循環装置）
７０……熱交換器（加熱装置）
Ｓ１，Ｓ２……有機廃棄物処理システム
Ｆ……畜糞（有機廃棄物）
Ｇ……臭気ガス
Ｈ……水分
Ｙ……排ガス
【図１】
2005281060.tif 000003
【図２】
2005281060.tif 000004
【図３】
2005281060.tif 000005
【図４】
2005281060.tif 000006