(57)【要約】【課題】気泡量や気泡径を任意に可変できることにより、洗浄対象物により高い洗浄効果が得られる微細気泡発生装置を提供することを目的とする。【解決手段】整流管内８に配設した整流体９と、整流体９の下流側に設けた減圧機構２を備え、整流体９は上流側から下流側に貫通する複数の開口部１１を設けた複数の同一形状の整流板１２を積層した構成とし、各整流板１２を周方向にずらせて配設し、最上流側の整流板１２の開口部１６から最下流側の整流板１５の開口部１７に至るまでをねじれ通路１８として連通させたことにより、整流体９のねじれ通路１８のねじれ傾きを任意に変化させることにより、減圧機構２で発生する負圧の強弱を可変とすることができ、気泡量と気泡径を容易に変化させることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気液混合流体が流通する整流管内に配設した整流体と、整流体の下流側に設けたベンチュリー管で構成した減圧機構を備え、整流体は上流側から下流側に貫通する複数の開口部を設けた複数の同一形状の整流板を積層した構成とし、各整流板を周方向にずらせて配設し、最上流側の整流板の開口部から最下流側の整流板の開口部に至るまでをねじれ通路として連通させた微細気泡発生装置。
【請求項２】
整流体は、周方向に一定の角度で配設した複数の凹部、凸部を外周部に設けた複数の同一形状の整流板を、整流管内で上流側から下流側に至って順次周方向に一定の角度ずらせて積層させて構成した請求項１に記載の微細気泡発生装置。
【請求項３】
整流管の内周部は、整流体の複数の凹部、凸部に合致するように、周方向に一定の角度で配設した複数の凸部、凹部を構成した請求項２に記載の微細気泡発生装置。
【請求項４】
気体を液体中に溶解させる気液混合装置と、その下流側に設けた請求項１から３のいずれか１項に記載の微細気泡発生装置と、該微細気泡発生装置の下流側に複数の噴出孔を設けたシャワーヘッドを備えたシャワー装置。
【請求項５】
シャワーヘッドを微細気泡発生装置の出口側に直結した請求項４に記載のシャワー装置。
【請求項６】
気液混合装置に供給する液体として温水を供給する請求項４または５に記載のシャワー装置。
【請求項７】
気液混合装置の上流側に酸素富化装置を設け、空気中の酸素濃度より高濃度の酸素を含有する空気を気液混合装置に供給する請求項４から６のいずれか１項に記載のシャワー装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細気泡発生装置、および微細気泡発生装置を備えたシャワー装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来この種の微細気泡発生装置は、特許文献１に示すようなものがある。これは、図８、図９に示されているように、ポンプ等で加圧溶解された気液混合流体９０を噴出口９１から吐出させるもので、噴出口９１の入口９２と出口９３との間に設けられた気体吸込口９４と、気体吸込口９４を開閉させる開閉弁９５と、噴出口９１の気体吸込口９４と合流する位置よりも上流側に設けられ、噴出口９１内に流入する液体に渦流９６を発生させるひねり状の貫通孔９７が形成された整流体９８からなるものであり、その目的とするところは、気泡９９を微細気泡と大きな気泡の場合とで開閉弁９５によって切替え、開閉弁９５が閉状態の場合に微細気泡を発生させ、開閉弁９５が開状態の場合に、外気と噴出口９１内との間を連通状態にして、気液混合流体９０が整流体９８のひねり状の貫通孔９７から噴出口９１内に流入した際に渦流９６を発生させるようになっている。ただ、渦流９６を発生させて気泡９９を発生させることは公知の技術であるが、この渦流が第二の吸込口１００との合流点を通過する際には、直流状態で合流点を通過する場合より強い負圧が発生し、外気からより大量の気体を吸引することになり、その結果、気泡９９の気泡径や量を増大させることが可能となるとしている。
【特許文献１】特許第３２６４７１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら上記従来の微細気泡発生装置の場合、整流体９８の貫通孔９７のひねりの傾きは単一の種類であり、外気からの気体の吸引量や気泡９９の気泡径を変更するためには、違ったひねりの傾きの貫通孔を持つ別の整流体に交換する必要がある。したがって、空気の吸引量、ひいては気泡９９の気泡径、量そのもの必要仕様に応じて、整流体９８が一品一様となってしまい、気泡９９の状態を変える際には、整流体９８を多種類用意する必要があった。また、整流体９８のひねり状の貫通孔９７を成型する際には、単一工程でのプレス成型が困難であり、加工が複雑となるという課題もあった。
【０００４】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、整流体の種類を増やすことなく、かつ容易な加工によって、整流体に任意の傾きを持つねじれ通路を形成でき、気泡量や気泡径を任意に可変できる微細気泡発生装置を構成し、さらにそれを用いたシャワー装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記従来の課題を解決するために、本発明の微細気泡発生装置は、気体を液体中に溶解させた気液混合流体の流れの下流側に設けた整流管内に配設した整流体と、整流体の下流側に設けたベンチュリー管で構成した減圧機構を備え、整流体は、上流側から下流側に貫通する複数の開口部を設けた複数の同一形状の整流板を積層した構成とし、各整流板を周方向にずらせて配設し、最上流側の整流板の開口部から最下流側の整流板の開口部に至るまでをねじれ通路として連通させたものである。
【０００６】
また、この微細気泡発生装置の下流側に複数の噴出孔を設けたシャワーヘッドを配設したものである。
【０００７】
このように、複数の同一の整流板をある一定の割合で周方向にずらせて積層させて整流体を構成することにより、ある一定のねじれ傾きを持ったねじれ通路を形成できる。また、ねじれ傾きを変更した整流体とする場合には、同様に各整流板を周方向にずらせる割合を変化させて再度積層させることによって、同一の整流板でありながら違ったねじれ傾きを持ったねじれ通路を形成した整流体を構成できる。このようにして、整流体のねじれ通路のねじれ傾きを容易に変化させられるため、整流体の下流側で発生する旋回流の旋回状態を変化させ、減圧機構をベンチュリー管で構成したことにより、整流体を気液混合水流が旋回流として流出した後、ベンチュリー管の最狭小部を通過する際に急激に圧縮された後、テーパー部で急激に拡散することで発生する負圧によりキャビテーションを発生させ、その結果、微細気泡を含んだ液体流を生成することができる。
【０００８】
このように減圧機構で発生する負圧の強弱を可変でき、減圧機構の下流側で発生する気液混合流体のキャビテーションの状態を可変して、気泡量と気泡径を容易に変化させ得る微細気泡発生装置を提供することができる。
【０００９】
また、気体を空気とし、液体を温水とした気液混合流体である場合、この微細気泡発生装置の下流側に複数の噴出孔を設けたシャワーヘッドを配設したことにより、微細気泡を含有したシャワー水流を発生でき、微細気泡が人体の皮膚面などで破裂する際に発生する衝撃波とシャワー水流の水勢の相乗作用により、皮膚面の洗浄効果や保温効果が得られる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の微細気泡発生装置は、整流体を複数の同一形状の整流板を周方向に一定の角度でずらせて積層させることにより、整流体のねじれ通路のねじれ傾きを任意に変化させることが可能で、その結果整流体の下流側に設けた減圧機構で発生する負圧の強弱を可変でき、対象物に合わせて、気泡量と気泡径を容易に変化させることができる。また、気体を空気とし、液体を温水とした気液混合流体である場合、この微細気泡発生装置の下流側にシャワーヘッドを配設したことで、微細気泡が人体の皮膚面などで破裂する際に発生する衝撃波とシャワー水流の水勢の相乗作用により、皮膚面の洗浄効果や保温効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
第１の発明は、気液混合流体を流通する整流管内に配設した整流体と、整流体の下流側に設けた減圧機構を備え、整流体は上流側から下流側に貫通する複数の開口部を設けた複数の同一形状の整流板を積層した構成とし、各整流板を周方向にずらせて配設し、最上流側の整流板の開口部から最下流側の整流板の開口部に至るまでをねじれ通路として連通させたことにより、整流体のねじれ通路のねじれ傾きを任意に変化させることが可能で、その結果整流体の下流側で発生する旋回流の旋回状態を変化させて、整流体の下流側に設けた減圧機構で発生する負圧の強弱を可変でき、気泡量と気泡径を容易に変化させることができる。さらに、各整流体の複数の開口部の位置を一致させた形で積層させることも可能で、その場合、気液混合流体は整流体内を直線流に近い状態で通過させることができる。
【００１２】
第２の発明は、特に第１発明で、整流体は、周方向に一定の角度で配設した複数の複数の凹部、凸部を外周部に設けた複数の同一形状の整流板を、整流配管内で上流側から下流側に至って順次周方向に一定の角度ずらせて積層させて構成したことにより、各整流板の複数の凹部、凸部を周方向にずらせる角度を整数倍し、順次周方向にずらせて積層させるだけで、整流体のねじれ通路のねじれ傾きを容易に変えられ、その結果整流体の下流側で発生する旋回流の旋回状態を変化させて、整流体の下流側に設けた減圧機構で発生する負圧の強弱を可変でき、気泡量と気泡径を容易に変化させることができる。
【００１３】
第３の発明は、特に第２の発明で、整流管の内周部に、整流体の複数の凹部、凸部に合致するように、周方向に一定の角度で配設した複数の凸部、凹部を構成したことにより、整流板の外周部に配設した複数の凹部に整流管の複数の凸部が嵌合し、整流板の外周部に配設した複数の凸部に整流管の複数の凹部が嵌合し、各整流板の位置決めおよび固定が確実に行える。
【００１４】
第４の発明は、気体を液体中に溶解させる気液混合装置と、その下流側に第１から３のうちいずれか一つの発明に記載の微細気泡発生装置の下流側に、複数の噴出孔を設けたシャワーヘッドを配設したことにより、微細気泡が対象物の表面などで破裂する際に発生する衝撃波とシャワーの流勢の相乗作用により、対象物に対する高い洗浄効果が得られる。
【００１５】
第５の発明は、特に第４の発明のシャワー装置において、シャワーヘッドを微細気泡発生装置の出口側に直結したことにより、シャワーヘッドと微細気泡発生装置との間の配管長さが長い場合に比べ、発生した微細気泡の自然消滅を極少にして気泡量を保持できるため、結果として対象物の表面の洗浄効果を高めることができる。
【００１６】
第６の発明は、特に第４または５の発明のシャワー装置において、気液混合装置に供給する液体として温水を供給することにより、例えば気体が空気である場合、微細気泡が人体の皮膚面などで破裂する際に発生する衝撃波とシャワー温水流の水勢の相乗作用で、皮膚面の高い洗浄効果や保温効果が得られる。また、シャワーヘッドと微細気泡発生装置との間をホースなどで接続することで、市販のシャワーセットを応用でき、汎用性が拡大する。
【００１７】
第７の発明は、特に第４から６のいずれか一つの発明のシャワー装置において、気液混合装置の上流側に酸素富化装置を設け、気体として空気中の酸素濃度より高濃度の酸素を含有する空気を気液混合装置に供給することにより、人体の皮膚面の高い洗浄効果や保温効果が得られるだけでなく、浴室などでシャワーを使用する際に浴室内に比較的高濃度の酸素を放出できるため、浴室内に充満する水蒸気などによる不快感を緩和することができる。
【００１８】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における微細気泡発生装置の要部縦断面図、図２は、同実施の形態における整流体を上流側から見た正面図、図３は、同実施の形態における整流体の整流板の一定の積層状態を示す正面拡大図、図４は、同実施の形態における整流体の他の積層状態を示す正面拡大図である。
【００１９】
図１、図２、図３、図４において、微細気泡発生装置１は、黄銅、ステンレスなどの金属、または硬質樹脂からなる減圧機構２と、減圧機構２の上流側に接続した同様の材質からなる整流部３で構成している。
【００２０】
このうち減圧機構２は、上流側より徐々に内径が狭小化するテーパー部４、中間部に最狭小部５、下流側に内径が徐々に拡大化するテーパー部６を配設したベンチュリー管７で構成している。また整流部３は、外郭を形成する整流管８と、整流管８内に設けた整流体９と、整流体９を整流管８の下流側とベンチュリー管７の上流側に固定するための固定管１０で構成している。
【００２１】
また、整流体９は、周方向に一定の角度Ａ°（本実施の形態においては９０°）で配設した４箇所の円孔で構成した開口部１１を設けた、黄銅、ステンレスなどの金属、または硬質樹脂からなる４枚の略円板状の整流板１２、１３、１４、１５を、周方向に一定の角度Ｂ°（本実施の形態においては５°）ずらせて積層させると共に、最上流側の整流板１
２の開口部１６から、最下流側の整流板１５の開口部１７に至るまでを、４箇所のねじれ通路１８として連通させたものである。
【００２２】
さらに、整流板１２、１３、１４、１５の外周部には、周方向に一定の角度Ｂ°（本実施の形態においては５°）で配設した複数の整流体の凹部１９、整流体の凸部２０を構成し、整流管８の下流側の内周部には、周方向に一定の角度Ｂ°（本実施の形態においては５°）で配設した複数の整流管の凸部２１、整流管の凹部２２を構成し、整流板８の外周部に配設した複数の整流体の凹部１９に整流管の凸部２１が嵌合し、整流板８の外周部に配設した複数の整流体の凸部２０に整流管の凹部２２が嵌合している。この時、整流板１２、１３、１４、１５は周方向に一定の角度Ｃ°（本実施の形態においては５°）ずらせて積層させている。このように構成した４枚の整流板８は、整流管８内に設けた固定管６と、ベンチュリー管２の上流側に設けた弾性を有する固定環２３とにより、確実に積層固定された状態で整流体９を構成している。
【００２３】
以上のように構成された微細気泡発生装置について、以下動作、作用について説明する。
【００２４】
複数の同一形状の整流板１２、１３、１４、１５を、周方向に一定の角度Ｃ°（Ｃ°＝５°）でずらせて積層させ整流体９を構成することにより、一定のねじれ傾きを持った４箇所のねじれ通路１８を形成できる。なお、本実施の形態では、Ａ°を９０°、Ｂ°を５°にしているが、整流板１２、１３、１４、１５の開口部１１の配設個数を含め、任意に変化させることが可能である。
【００２５】
この状態で、気体として空気を、液体として水を用い、水中に空気を加圧溶解して形成された気液混合流体２４が整流管８の上流側から流入し、整流体９の４箇所のねじれ通路１８を通過することによって、ねじれ通路１８のねじれ傾きに沿って流出した気液混合流体２４がそれぞれ干渉しあうことによって旋回流状態を形成し、整流体９の下流側からベンチュリー管７の上流側に流出する。
【００２６】
さらに、旋回流状態の気液混合流体２３は、ベンチュリー管７の最狭小部５を通過する際に急激に圧縮された後、テーパー部６以降で急激に拡散することで発生する負圧により、気液混合流体２３に溶解していた空気の一部が過飽和となって大量の微細気泡２５に変化する。したがって、気液混合流体２４は、ベンチュリー管７の下流側では、大量の微細気泡２５が混入して乳白色に白濁した状態で流出する。
【００２７】
一方、図４に示すように、各整流板１２、１３、１４、１５を、周方向に一定の角度Ｄ°（Ｄ°＝１０°）でずらせて積層させ、整流体２６を構成することにより、他のねじれ傾きを持った４箇所のねじれ通路２７を形成できる。この場合、ねじれ通路２７のねじれ傾きは、図１に示した場合のねじれ通路１８のねじれ傾きよりも大きくなり、気液混合流体２４の旋回の程度を強くすることができ、結果としてベンチュリー管７のテーパー部６以降で発生する負圧を変化させて異なったキャビテーション状態を形成することによって、微細気泡２５の気泡径や気泡量を変化させることができる。
【００２８】
このように、同一の整流板１２、１３、１４、１５の積層状態を周方向にずらせて積層させる状態を用いながら、ねじれ傾きの異なった減圧機構２で発生する負圧の強弱を可変でき、減圧機構２の下流側で発生する気液混合流体２４のように、そのキャビテーションの状態を可変して、微細気泡２５の気泡径およぴ気泡量を、容易に変化させ得る微細気泡発生装置１を提供することができる。
【００２９】
（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態１における微細気泡発生装置１をガス給湯機３０に内蔵したシャワー装置３１の概念図である。
【００３０】
図５において、ガス給湯機３０は、ガスバーナ３２と、ガスバーナ３２の上方に、多数の曲部３３を構成した給水管３４と多数の集熱フィン３５とを一体構成にした熱交換部３６と、熱交換部３６の下流側に設けた気液混合装置３７と、気液混合装置３７の下流側に接続した本発明による微細気泡発生装置１と、気液混合装置３７に加圧空気を送入するエアポンプ３８とを、本体ケース３９内に内蔵したものである。また、気液混合装置３７には水中に溶解しきれなかった過剰空気を排出する排気管４０が設けられ、本体ケース３９から外気中に臨んでいる。
【００３１】
一方、微細気泡発生装置１の下流側に接続された給湯管４１の先端側には、複数の噴出孔４２を穿設したシャワーヘッド４３が構成されている。
【００３２】
以上の構成を包含したものをシャワー装置３１としている。
【００３３】
また、本実施の形態においては加熱源としてガスバーナ３２を用いたが、石油バーナであっても電気ヒータであっても差支えなく、加熱に使用するエネルギーの種類は多様に選択可能である。
【００３４】
なお実施の形態１と同一符号のものは同一構造を有し、説明は省略する。
【００３５】
以上のように構成されたシャワー装置３１について、以下その動作、作用について説明する。
【００３６】
図５に示すように、給水管３４内に液体流４３として水をを供給すると、ガスバーナ３２にガスが供給されてガスバーナ３２に点火され、集熱フィン３５を介してガスバーナ３２の燃焼熱が給水管３４内の液体流４４に吸収される。一定温度に昇温された液体流４４は熱交換部３６の下流側に設けた気液混合装置３７内に流入する。
【００３７】
一方、気液混合装置３７内には、エアポンプ３８からの加圧空気が圧送され、加圧空気は気液混合装置３７内に流入した液体流４４内に強制溶解し、液体流４４は気液混合流体４５として微細気泡発生装置１内に至る。また、液体流４４内に溶解しきれなかった過剰空気は、排気管４０から外気中に放出される。
【００３８】
このようにして微細気泡発生装置１内に流入した気液混合流体４５は、実施の形態１で説明した作用により、一定量かつ一定範囲の気泡径分布を持つ微細気泡（図示せず）を含んだものとなり、給湯管４１内を流通してその先端側に設けられたシャワーヘッド４３の噴出孔４２からシャワー水流４６として噴出し、シャワー水流４６中の微細気泡が、対象物の表面に衝突して破裂する際に発生する衝撃波とシャワーの流勢の相乗作用により、対象物に対する高い洗浄効果が得られる。特に、対象物が人体の皮膚面である場合、高い洗浄効果だけでなく、比較的長時間の保温効果が得られる。
【００３９】
（実施の形態３）
図６は、本発明の実施の形態１における微細気泡発生装置１を、ガス給湯機５０に接続されたシャワーヘッド５１の直前に配設したシャワー装置５２の概念図である。
【００４０】
図６において、ガス給湯機５０は、実施の形態２とほぼ同様に、ガスバーナ５３と、ガスバーナ５３の上方に、多数の曲部５４を構成した給水管５５と多数の集熱フィン５６とを一体構成にした熱交換部５７と、熱交換部５７の下流側に設けた気液混合装置５８と、
気液混合装置５８に加圧空気を送入するエアポンプ５９とを、本体ケース６０内に内蔵したものである。
【００４１】
さらに、気液混合装置５８の下流側に接続した給湯管６１を延長した先端部に、複数の噴出孔６２を穿設したシャワーヘッド５１が構成されており、シャワーヘッド５１の直前に、本発明による微細気泡発生装置１を直結している。
【００４２】
以上の構成を包含したものをシャワー装置５２としている。
【００４３】
なお実施の形態１と同一符号のものは同一構造を有し、説明は省略する。
【００４４】
以上のように構成されたシャワー装置５２について、以下その動作、作用について説明する。
【００４５】
図６に示すように、ガス給湯機５０で加熱された温水は、気液混合装置５８内に至り、空気を加圧溶解された気液混合流体６３として給湯管６１内を通過して、シャワーヘッド５１に直結された微細気泡発生装置１内に流入する。
【００４６】
この時、微細気泡発生装置１内に流入した気液混合流体６３は、実施の形態１で説明した作用により、シャワーヘッド５１の噴出孔６２から、一定量かつ一定範囲の気泡径分布を持つ微細気泡（図示せず）を含んだシャワー水流６４として噴出する。
【００４７】
この時、発生した微細気泡（図示せず）は、シャワーヘッド５１と微細気泡発生装置１との間の配管長が長い場合に比べ、自然消滅が極少で必要な気泡量を維持できる。したがって、対象物の表面で微細気泡（図示せず）が破裂する際に発生する衝撃波とシャワー水流６４の流勢との高い相乗作用が得られ、対象物に対するより高い洗浄効果が得られる。特に、対象物が人体の皮膚面である場合、高い洗浄効果だけでなく、さらに長時間の保温効果が得られる。
【００４８】
（実施の形態４）
図７は、本発明の実施の形態２におけるシャワー装置７０の概念図である。
【００４９】
図７において、実施の形態２と異なる点は、気液混合装置３７に加圧空気を送入するエアポンプ３８の上流側に酸素富化装置７１を配設したところである。
【００５０】
なお実施の形態１、２と同一符号のものは同一構造を有し、説明は省略する。
【００５１】
以上のように構成されたシャワー装置７０について、以下その動作、作用について説明する。
【００５２】
実施の形態２における作用とほぼ同様に、シャワーヘッド４３の噴出孔４２から、一定量かつ一定範囲の気泡径分布を持つ微細気泡（図示せず）を含んだシャワー水流７２が噴出する。この時、シャワー水流７２中には、酸素富化装置７１の作用によって、空気中の酸素濃度よりも高濃度（例えば２５〜３５％）の酸素濃度を有する空気が微細気泡（図示せず）となって含有されているため、シャワーヘッド４３が浴室などに設けられている場合、人体の皮膚面の高い洗浄効果や保温効果が得られるだけでなく、シャワー水流７２を使用する際に浴室内に比較的高濃度の酸素を放出することになり、浴室内に充満する水蒸気などによる不快感を緩和することができ、浴室内環境の快適化が図れる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
以上のように、本発明にかかる微細気泡発生装置は、対象物に合わせて気泡量と気泡径を容易に変化させることができるので、気体と液体の組合せを適正に選択することで、人体だけでなく多様な対象物の洗浄などに応用でき、シャワー装置だけでなく、食器洗浄機、洗濯機、工業用洗浄機など多くの用途に適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の実施の形態１における微細気泡発生装置の要部縦断面図
【図２】本発明の実施の形態１における整流体を上流側から見た正面図
【図３】本発明の実施の形態１における整流板の一定の積層状態を示す詳細正面図
【図４】本発明の実施の形態１における整流板の他の積層状態を示す詳細正面図
【図５】本発明の実施の形態２におけるシャワー装置の概念図
【図６】本発明の実施の形態３におけるシャワー装置の概念図
【図７】本発明の実施の形態４におけるシャワー装置の概念図
【図８】従来の微細気泡発生装置の要部縦断面図
【図９】従来の微細気泡発生装置における整流体を上流側から見た正面図
【符号の説明】
【００５５】
１  微細気泡発生装置
２  減圧機構
７  ベンチュリー管
８  整流管
９、２５  整流体
１１  開口部
１２、１３、１４、１５  整流板
１６  最上流側の整流板の開口部
１７  最下流側の整流板の開口部
１８、２６  ねじれ通路
１９  整流体の凹部
２０  整流体の凸部
２１  整流管の凸部
２２  整流管の凹部
２４、４５、６３  気液混合流体
３１、５２、７０  シャワー装置
３７、５８  気液混合装置
４２、６２  噴出孔
４３、５１  シャワーヘッド
７１  酸素富化装置
【図１】
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【図２】
2007050341.tif 000004
【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】
2007050341.tif 000009
【図８】
2007050341.tif 000010
【図９】
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