(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
渦巻き型のラップが夫々設けられた固定スクロール及び可動スクロールを備え、固定スクロールとこれを保持しているハウジングとの間において可動スクロールの自転を防止し、可動スクロールの所定半径の公転である旋回運動をおこなって固定スクロールと可動スクロールの重なり合った両ラップ間の密閉空間をその内容積を変化させつつ移動させるスクロール型ポンプにおいて、ハウジングと可動スクロールとの間に介装した自転防止部材に貫通孔を設け、貫通孔にスラスト軸受となる転がり部材を配設し、貫通孔の形状は、自転防止部材の運動方向に対して垂直な方向に長い長孔にして成ることを特徴とするスクロール型ポンプ。
【請求項２】
ハウジングには転がり部材が運動する軌跡上に溝を形成して成ることを特徴とする請求項１記載のスクロール型ポンプ。
【請求項３】
スラスト軸受を配設する貫通孔の形状は、複数個のスラスト軸受が配設される長い孔であることを特徴とする請求項１記載のスクロール型ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スクロール型ポンプに関し、詳しくは、渦巻き状のラップを備えた固定スクロールに同じく渦巻き状のラップを備えた可動スクロールを組合せて可動スクロールに自転を伴わない旋回運動を行わせることで、両スクロールの重ね合わせによって形成される密閉空間を渦巻き部の外側から中心側へ容積を漸次縮小させつつ移動させるスクロール型ポンプに関し、更に詳しくは、可動スクロールの運動時の摩擦抵抗を低減するための構成における部品点数を削減して小型化を図り、製造時の組立性を高めようとする技術に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
このようなスクロール型ポンプにおいて、図２１に示す特公平７ー５８０７０号公報には、ハウジング１と可動スクロール３との間に可動スクロール３の自転防止部材５を介装する他に、リテーナで保持したボールを収納して可動スクロール３の公転動をスムーズになものとする摺動部材６Ｘが介装されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来においては、自転防止部材５及び摺動部材６Ｘが必要となるものであり、部品点数が増し、構成が複雑となり、組立性も低下する等という問題があった。
【０００４】
本発明はこのような点に鑑みなされたものであって、その目的とするところは、可動スクロールの運動時の摩擦抵抗を低減するための構成における部品点数を削減して小型化を図り、製造時の組立性を高めることができるスクロール型ポンプを提供するにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１においては、ハウジング１と可動スクロール３との間に介装した自転防止部材５に貫通孔５ａを設け、貫通孔５ａにスラスト軸受６となる転がり部材６ａを配設し、貫通孔５ａの形状は、自転防止部材５の運動方向に対して垂直な方向に長い長孔５ｂにしていることを特徴とするものである。このような構成によれば、ハウジング１と可動スクロール３との間に介装した自転防止部材５を有効に利用してこれに貫通孔５ａを形成してスラスト軸受６を配設して、スラスト軸受６にて可動スクロール３の運動時の摩擦抵抗を低減させながら、スラスト軸受６を保持する部材を自転防止部材５に兼用させることができ、可動スクロールの運動時の摩擦抵抗を低減するための構成における部品点数を削減して小型化を図り、製造時の組立性を高めることができる。
また、スラスト部材６が転がり部材６ａであるから、ボール形の転がり部材６ａが可動スクロール３とハウジング１とに点接して可動スクロール３のスラスト荷重を受けるのであり、摩擦損失の低減と耐摩耗性を向上させることができる。
また、貫通孔５ａの形状は、自転防止部材５の運動方向に対して垂直な方向に長い長孔５ｂにしているから、可動スクロール３の運動に対してスラスト軸受６が移動するとき、転がりやすくなり、自転防止部材５の側壁に接しにくくなるために摩擦抵抗を減少させることができる。
【００１０】
請求項２においては、ハウジング１には転がり部材６ａが運動する軌跡上に溝１ａを形成していることを特徴とするものである。このような構成によれば、転がり部材６ａがハウジング１の溝１ａに沿って転がるため、貫通孔５ａの壁面に衝突しなくなって、衝突時の摩擦による負荷や、衝突時の雑音を減少させることができ、静かなスクロール型ポンプを得ることができる。
【００１２】
請求項３においては、スラスト軸受６を配設する貫通孔５ａの形状は、複数個のスラスト軸受６…が配設される長い孔５ｃであることを特徴とするものである。このような構成によれば、貫通孔５ａである長い孔５ｃにはスラスト軸受６を多く配置することができ、可動スクロール３に対する支持点数を増加させることができ、可動スクロール３の旋回運動を安定させることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下本発明を実施の形態の一例に基づいて詳述すると、このスクロール型ポンプは、図１に示すように、ハウジング１と、このハウジング１に固定される固定スクロール２と、ハウジング１に対して拘束された状態で移動自在となっている可動スクロール３、そして可動スクロール３の駆動源としてのモータ４とを主な構成部品としている。
【００１８】
ここで、ハウジング１の中央にはモータ４の出力軸に固着された軸１１が位置しているのであるが、この軸１１は偏心した位置に軸孔１２を備えており、この軸孔１２に可動スクロール３の一面から突出する軸３２を回転自由に遊嵌させているために、可動スクロール３はハウジング１及び固定スクロール２に対して、上記軸孔１２の偏心量を旋回半径Ｒとする旋回が自在となっている。
【００１９】
また、可動スクロール３の一面に設けたキー溝（図示せず）にオルダムリング５ｈを自転防止部材５としてスライド自在に係合させて、オルダムリング５ｈに対して可動スクロール３の１自由度の移動を可能とし、さらにオルダムリング５ｈは他面側をハウジング１にスライド自在に係合させてハウジング１に対してオルダムリング５ｈの１自由度の移動を可能としている。ここで、オルダムリング５ｈに対する可動スクロール３の１自由度の移動方向と、ハウジング１に対するオルダムリング５ｈの１自由度の移動方向とを平面内において直交させていて、ハウジング１に対し、可動スクロール３がオルダムリング５ｈを介して２自由度の移動が可能となっており、このために、上記軸１１による案内を受けて可動スクロール３が旋回する時、可動スクロール３は自転を行うことがなく、公転のみを行うようになっている。
【００２０】
そして、可動スクロール３はその一面に渦巻き状のラップ３０を備え、固定スクロール２は可動スクロール３のラップ３０と対向する面に同じく渦巻き状のラップ２０を備えて、両ラップ２０、３０が重なるように両者が組合されており、上記の軸１１とオルダムリング５ｈとによって拘束された動き、つまりは自転を伴うことなく一定の旋回半径Ｒの旋回（公転）運動を所定の回転方向において可動スクロール３が行う時、固定スクロール２のラップ２０と可動スクロール３のラップ３０とによって密閉された空間が外周側から中心側へとその容積を漸次小さくしつつ移動させるために、外周側に吸い込み口、中心部に吐出口を配した周知な構成の該スクロール型ポンプでは、吸い込み口から吸い込んだ流体を吐出口から吐出する。
【００２１】
なお、軸１１における偏心した軸孔１２は、図２に示すように、軸１１に直接形成するのではなく、軸１１の径方向にスライド自在なスライダー１３を軸１１に設けて、このスライダー１３を外周側へと弾性体１４で付勢し、可動スクロール３の軸３２が嵌まる軸孔１２は上記スライダー１３に設けておくと、弾性体１４による付勢で可動スクロール３のラップ３０は固定スクロール２のラップ２０に確実に接触し、ラップ２０、３０で囲まれた空間の密閉度を高くする。又、スライダー１３を使用することで、偏心量つまり旋回半径Ｒを可変にできる。なお、上記弾性体１４が無くとも、可動スクロール３が公転する時の遠心力で可動スクロール３及びスライダー１３は外周側へと移動しようとするために、高い密閉度を得ることができる。弾性体１４としては、図２に示すばねのほかにゴム系のものを用いてもよい。
【００２２】
図３及び図４に示すように、ハウジング１と可動スクロール３との間に介装したオルダムリング５ｈである自転防止部材５に貫通孔５ａを設け、貫通孔５ａにスラスト軸受６を配設している。スラスト軸受６としては、ボールやニードル等の転がり部材６ａであり、ＰＥ，ＰＯＭ，ＰＴＦＥ等の樹脂材料、油・二硫化モリブデン等の潤滑剤をブレンドした樹脂材料、カーボンなどの摺動用固体材料等のものでであり、軸１１と同心の円周上に配設するものとする。弾性体１４としては、図２に示すばねのほかにゴム系のものを用いてもよい。
【００２３】
しかして、スラスト軸受６によって可動スクロール３の運動時の摩擦抵抗を低減させながら、スラスト軸受６を保持する部材（リテーナ）を自転防止部材５に兼用させるのであり、可動スクロール３の運動時の摩擦抵抗を低減するための構成における部品点数を削減して小型化を図り、製造時の組立性を高めている。
【００２４】
図５はスラスト軸受６として、自転防止部材５で保持された転がり部材６ａとしてボールを用いたものを示しており、この時、複数個の転がり部材６ａを周方向において等間隔に配置している。
【００２５】
このような構成によれば、転がり部材６ａであるボールが可動スクロール３とハウジング１とに点接して可動スクロール３のスラスト荷重を受けるのであり、摩擦損失の低減と耐摩耗性を向上させることができるものである。
【００２６】
図４、図６及び図７の参考例において、転がり部材６ａが配設される貫通孔５ａの形状は円筒状にしてある。
【００２７】
転がり部材６ａを自転防止部材５の貫通孔５ａにおいて位置を固定して転がり部材６ａの動きを無くすことで、可動スクロール３のバタツキを低減できるのであり、貫通孔５ａは自転防止部材５の上面のキー溝あるいは突起１５と下面のキー溝あるいは突起１５の間に均等の間隔を隔てて形成するものである。
【００２８】
しかして、転がり部材６ａであるボールに対して円筒状の貫通孔５ａによって円周全体で保持することができ、スラスト軸受６が貫通孔５ａの内部で動くことがなく、所定の軌道のみで摺動させることができ、安定した保持が可能となり、可動スクロール３の運動による衝撃が発生することがなく、可動スクロール３のバタツキを低減することができるのである。
【００２９】
図８は本発明の実施の形態を示し、転がり部材６ａが配設される貫通孔５ａの形状は、自転防止部材５の運動方向に対して垂直な方向に長い長孔５ｂにしている。
【００３０】
図８（ａ）に示すように、自転防止部材５に形成される貫通孔５ａは、自転防止部材５の運動方向と略直交する方向に貫通孔５ａの長辺が向くように配置するものである。
【００３１】
図９に示すように、座標軸（Ｘ軸・Ｙ軸）を設定すると、ハウジング１からみると、自転防止部材５の貫通孔５ａはＹ軸方向にしか移動しない。可動スクロール３は、Ｙ軸方向には自転防止部材５と同じ動きをし、図９のイ位置に位置しているとすると、Ｘ軸の正の方向に最大旋回半径Ｒと同じだけ動き、Ｘ軸の負の方向にも同様に最大旋回半径Ｒと同じだけ移動する。図１０に示すように、ボール状の転がり部材６ａが可動スクロール３に対して純粋に転がり追従するとき、可動スクロール３が旋回半径Ｒだけ移動すると、転がり部材６ａはＲ／２移動することになる。このことから、転がり部材６ａは貫通孔５ａ内を、可動スクロール３の移動量の１／２移動することになる。
【００３２】
このことにより、自転防止部材５の貫通孔５ａの壁面が転がり部材６ａに接触しないためには、図８（ｂ）（ｃ）に示すように、貫通孔５ａの寸法は、貫通孔５ａが長方形の場合、可動スクロール３の旋回半径をＲ、転がり部材６ａの直径をＤとすると、Ｌ１＞Ｒ＋Ｄとなるようにする必要がある。また、貫通孔５ａの短辺Ｌ２は、転がり部材６ａが入る大きさ以上とする必要がある。
【００３３】
本実施の形態においては、可動スクロール３の運動に対してスラスト軸受６が移動するとき、転がりやすくなり、自転防止部材５の側壁に接しにくくなるために摩擦抵抗を減少させることができるのである。
【００３４】
図１２は他の参考例を示し、転がり部材６ａが配設される貫通孔５ａの形状は、可動スクロール３の旋回半径Ｒに転がり部材６ａの直径Ｄを加えた長さを直径とする円形状よりも大きくしたものである。
【００３５】
図１１（ａ）（ｂ）に可動スクロール３の旋回角度に対するハウジング１からみた自転防止部材５と可動スクロール３と転がり部材６ａのＸ軸、Ｙ軸方向の動きを示している。転がり部材６ａとしてボールを使用する。Ｘ軸方向には、旋回半径をＲとすると、自転防止部材５と可動スクロール３はＸ＝Ｒsinθで動き、転がり部材６ａはＸ＝（Ｒ／２）sinθで動く。また、Ｙ軸方向には、自転防止部材５はＹ＝０、可動スクロール３はＹ＝Ｒcosθ、転がり部材６ａはＹ＝（Ｒ／２）cosθで動く。
【００３６】
この関係から、自転防止部材５からみた転がり部材６ａの動きは、
Ｘ軸方向には、Ｘ＝（Ｒ／２）sinθ−Ｒsinθ＝（−Ｒ／２）sinθ
Ｙ軸方向には、Ｙ＝（Ｒ／２）cosθ−０＝（Ｒ／２）cosθ
として動くことがわかる。
【００３７】
図１２（ａ）に、自転防止部材５に設けた貫通孔５ａ内を転がり部材６ａが移動している状態であり、自転防止部材５からみた転がり部材６ａの動きを示した。
【００３８】
以上により、自転防止部材５の貫通孔５ａの壁面が転がり部材６ａに接触しないためには、自転防止部材５に設ける貫通孔５ａの形状は、旋回半径Ｒに転がり部材６ａの直径Ｄを加えた以上の直径の円形状より大きくすればよいことになる。
【００３９】
その他の例としては、図１２（ｂ）に示すように、一辺がＲ＋Ｄの正方形があげられる。その他条件を満たすものであればどのような形状でもよい。
【００４０】
本参考例においては、スラスト軸受６が貫通孔５ａの壁面に接触する回数が減少して転がり運動をおこないやすくなり、更に、スラスト軸受６が貫通孔５ａ内で転がりやすくなるため滑りが減少し摩擦抵抗を減少させるものである。
【００４１】
図１３の本発明の他の実施の形態においては、ハウジング１には転がり部材６ａが運動する軌跡上に溝１ａを形成しているものである。
【００４２】
ボールを使用する転がり部材６ａは、可動スクロール３の動きに合わせて運動し、ハウジング１上を旋回半径Ｒを直径とする円軌跡を描いて転がり運動する。この時、可動スクロール３と転がり部材６ａ間あるいはハウジング１と転がり部材６ａ間で滑りが生じた場合、転がり部材６ａの位置が所定の円軌跡からずれて自転防止部材５の壁面に衝突する可能性が発生する。この衝突を防止するためには、転がり部材６ａの軌道と同じ箇所に溝１ａをハウジング１に設けておけばよいものである。
【００４３】
このような構成によれば、転がり部材６ａはハウジング１に設けた溝１ａを転がり運動するため、自転防止部材５の壁面に衝突することがなくなる。衝突がなくなるため、衝突時の摩擦による負荷や、衝突時の雑音が減少することになる。
【００４４】
本実施の形態においては、転がり部材６ａがハウジング１の溝１ａに沿って転がるため、貫通孔５ａの壁面に衝突しなくなって、衝突時の摩擦による負荷や、衝突時の雑音を減少させることがき、静かなスクロール型ポンプを得ることができる。
【００４５】
図１４は他の参考例を示し、転がり部材６ａが配設される貫通孔５ａの形状は、自転防止部材５の厚さ方向の中間部が厚さ方向の両端部に比べて大径となる形状にしている。
【００４６】
貫通孔５ａの両端部の開口径は転がり部材６ａであるボールに対してやや小として圧入気味に圧入する締まりばねとなるようにするのが好ましい。
【００４７】
このようにすることで、挿入された転がり部材６ａは自転防止部材５と一体化されて外れることなく保持されることから、自転防止部材５がハウジング１とのスラスト面と接触しないようになり、摩擦損失を低減することができる。
【００４８】
また、貫通孔５ａの内面形状を自転防止部材５の曲率と等しくすることで、転がり部材６ａと自転防止部材５とのがたつきをなくして保持することができ、接触面積も増加することから、摩耗に対する耐久性を向上させることができるものである。
【００４９】
図１５は他の参考例を示し、自転防止部材５を二分割してこの分割体５ｆに貫通孔部分５ｅを形成し、分割体５ｆの貫通孔部分５ｅ、５ｅに転がり部材６ａを転がり自在に保持して分割体５ｆ、５ｆを一体化し、転がり部材６ａが外れることがないように転がり自在に保持するようにしたものである。
【００５０】
このような構成によれば、転がり部材６ａが自転防止部材５から外れることがないようにしながら組立が容易におこなえるものである。
【００５１】
この場合、転がり部材６ａであるボールの径Ｄに対して貫通孔５ａの孔形状を最適化することで、転がり部材６ａを自転防止部材５にて保持したときに転がり部材６ａが自転防止部材５からはみ出す状態にすることが好ましいものである。
【００５２】
このような条件下では、自転防止部材５はハウジング１及び可動スクロール３のスラスト面に接触しないので摩擦損失の低減が可能となる。また、貫通孔５ａの内面形状を自転防止部材５の曲率と等しくすることで、転がり部材６ａと自転防止部材５とのがたつきをなくして保持することができ、接触面積も増加することから、摩耗に対する耐久性を向上させることができるものである。
【００５３】
図１６は本発明の他の実施の形態を示し、スラスト軸受６を配設する貫通孔５ａの形状は、複数個のスラスト軸受６…が配設される長い孔５ｃとしたものである。
【００５４】
このような構成によれば、貫通孔５ａである長い孔５ｃにはスラスト軸受６を多く配置することができ、可動スクロール３に対する支持点数を増加させることができ、可動スクロール３の旋回運動を安定させることができるものである。
【００５５】
図１７は他の参考例を示し、スラスト軸受６は、転がり部材６ａを保持部材６ｂに予め転動自在に保持して構成されているものである。
【００５６】
このような構成によれば、スラスト軸受６は、転がり部材６ａを保持部材６ｂに予め転動自在に保持していて、スラスト軸受６の自転防止部材５への組込みを容易にして組立性を高めることができ、生産性を高めることができるものである。
【００５７】
図１８は他の参考例を示し、スラスト軸受６、６を可動スクロール３側とハウジング１側とに設けるとともに両スラスト軸受６、６間に弾性部材６ｅを配設したものである。スラスト軸受６はニードル状の転がり部材６ａが好ましいが、他の形状のものでもよいものである。
【００５８】
このような構成によれば、可動スクロール３及びハウジング１に摺接してスラスト軸受６、６が摩耗したとしても、両スラスト軸受６、６間に介装した弾性部材６ｅによって摩耗分を補完することができ、長期にわたって低摩耗化を図ることができるものである。この場合、スラスト軸受６を二分してもよいものである。
【００５９】
図１９は他の参考例を示し、スラスト軸受６を自転防止部材５の貫通孔５ａに圧入して保持しているものである。具体例としては、図２０（ａ）に示すように、自転防止部材５に形成した貫通孔５ａに受け段部５ｊを形成し、スラスト軸受６に載置段部６ｃを形成し、スラスト軸受６を貫通孔５ａに圧入するとともに、スラスト軸受６の載置段部６ｃを貫通孔５ａの受け段部５ｊに載置するようにしたものである。
【００６０】
また、同図（ｂ）に示すように、自転防止部材５に載置段部５ｊを形成し、スラスト軸受６に受段部６ｄを形成して、スラスト軸受６を自転防止部材５に圧入するとともに自転防止部材５の載置段部５ｋを転がり部材６ａの受段部６ｄに載置するようにしたものである。
【００６１】
このような構成によれば、スラスト軸受６が自転防止部材５から自重により落下するのを防止することができ、落下することでハウジング１との摩擦損失を防止することができるものである。
【００６２】
【発明の効果】
以上のように本発明の請求項１においては、ハウジングと可動スクロールとの間に介装した自転防止部材に貫通孔を設け、貫通孔にスラスト軸受を配設しているから、ハウジングと可動スクロールとの間に介装した自転防止部材を有効に利用してこれに貫通孔を形成してスラスト軸受を配設して、スラスト軸受にて可動スクロールの運動時の摩擦抵抗を低減させながら、スラスト軸受を保持する部材を自転防止部材に兼用させることができ、可動スクロールの運動時の摩擦抵抗を低減するための構成における部品点数を削減して小型化を図り、製造時の組立性を高めることができるという利点がある。
また、スラスト部材が転がり部材であるから、ボール形の転がり部材が可動スクロールとハウジングとに点接して可動スクロールのスラスト荷重を受けるのであり、摩擦損失の低減と耐摩耗性を向上させることができる。
また、転がり部材が配設される貫通孔の形状は、自転防止部材の運動方向に対して垂直な方向に長い長孔にしているから、可動スクロールの運動に対してスラスト軸受が移動するとき、転がりやすくなり、自転防止部材の側壁に接しにくくなるために摩擦抵抗を減少させることができるという利点がある。
【００６７】
請求項２においては、請求項１の構成に加えて、ハウジングには転がり部材が運動する軌跡上に溝を形成しているから、請求項１の効果に加えて、転がり部材がハウジングの溝に沿って転がるため、貫通孔の壁面に衝突しなくなって、衝突時の摩擦による負荷や、衝突時の雑音を減少させることができ、静かなスクロール型ポンプを得ることができるという利点がある。
【００６９】
請求項３においては、請求項１の構成に加えて、スラスト軸受を配設する貫通孔の形状は、複数個のスラスト軸受が配設される長い孔であるから、請求項１の効果に加えて、貫通孔である長い孔にはスラスト軸受を多く配置することができ、可動スクロールに対する支持点数を増加させることができ、可動スクロールの旋回運動を安定させることができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の一形態を示す概略側断面図である。
【図２】  （ａ）は同上の概略側断面図、（ｂ）は軸の斜視図、（ｃ）は概略平断面図である。
【図３】  同上の自転防止部材の参考例の平面図である。
【図４】  図３のＡ−Ａ′線断面図である。
【図５】  同上の部分拡大断面図である。
【図６】  （ａ）は同上の自転防止部材の概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ′線断面図である。
【図７】  同上の斜視図である。
【図８】  本発明の実施の形態を示し、（ａ）は自転防止部材の概略平面図、（ｂ）（ｃ）は説明図である。
【図９】  同上の作用を示す説明図である。
【図１０】  同上の作用を示す説明図である。
【図１１】  （ａ）（ｂ）は同上の作用を示す説明図である。
【図１２】  （ａ）は同上の他の参考例の作用説明図、（ｂ）は説明図である。
【図１３】  本発明の他の実施の形態の断面図である。
【図１４】  同上の他の参考例を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）（ｃ）（ｄ）は説明図である。
【図１５】  （ａ）は同上の分解斜視図、（ｂ）（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ′線断面図である。
【図１６】  本発明の他の実施の形態の自転防止部材の概略平面図である。
【図１７】  同上の他の参考例の概略断面図である。
【図１８】  同上の他の参考例の概略断面図である。
【図１９】  同上の他の参考例の概略断面図である。
【図２０】  同上の他の参考例を示し、（ａ）（ｂ）は概略断面図である。
【図２１】  従来例の断面図である。
【符号の説明】
１  ハウジング
２  固定スクロール
３  可動スクロール
５  自転防止部材
６  スラスト軸受
【図１】
0003956586.tif 000002
【図２】
0003956586.tif 000003
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
0003956586.tif 000016
【図１６】
0003956586.tif 000017
【図１７】
0003956586.tif 000018
【図１８】
0003956586.tif 000019
【図１９】
0003956586.tif 000020
【図２０】
0003956586.tif 000021
【図２１】
0003956586.tif 000022