(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数枚の熱交換板を適宜間隔をおいて互いに対面状態となるように連結し、これら熱交換板により湿式空間部と乾式空間部とを区画形成してなる充填材ブロックを多段に積み上げて形成する白煙防止型冷却塔用充填材において、
各段の充填材ブロックを冷却塔本体部等の固定構造部分に固定し、
ピース上端部に上方開口した固着溝を有し、ピース下端部に下方開口してなる嵌合受部を有してなる上側連結ピースの前記固着溝を、上段の充填材ブロックの乾式空間部形成熱交換板の下端部に固着し、
ピース上端部に差し込み片部を有し、ピース下端部に下方開口した固着溝を有してなる下側連結ピースの前記固着溝を、下段の充填材ブロックの乾式空間部形成熱交換板の上端部に固着し、
ピース上端部に差し込み片部を有し、ピース下端部に下方開口してなる嵌合受部を有してなる中間連結ピースの前記差し込み片部を、上記上側連結ピースの嵌合受部内に挿入して伸縮自在に連結すると共に、当該中間連結ピースの前記嵌合受部内に上記下側連結ピースの差し込み片部を挿入して伸縮自在に連結し、各段の充填材ブロックの乾式空間部を上下に連通してなる構成を有する白煙防止型冷却塔用充填材。
【請求項２】
上記構成において、中間連結ピースの差し込み片部又は下側連結ピースの差し込み片部の両側面に長手方向に伸びる複数のＶ溝を上下方向に連設し、当該Ｖ溝と嵌合受部の開口部とが係合するように形成してなる請求項１に記載の白煙防止型冷却塔用充填材。
【請求項３】
複数枚の熱交換板を適宜間隔をおいて互いに対面状態となるように連結し、これら熱交換板により湿式空間部と乾式空間部とを区画形成してなる充填材ブロックを多段に積み上げて形成する白煙防止型冷却塔用充填材において、
各充填材ブロックを冷却塔本体部等の固定構造部分に固定し、
上段の充填材ブロックの乾式空間部形成熱交換板の下端部に下方開口してなる嵌合受部を設け、
下段の充填材ブロックの乾式空間部形成熱交換板の上端部に差し込み片部を突設し、
ピース上端部に差し込み片部を有し、ピース下端部に下方開口してなる嵌合受部を有してなる中間連結ピースの前記差し込み片部を、上記熱交換板下端部の嵌合受部内に挿入して伸縮自在に連結し、当該中間連結ピースの前記嵌合受部内に上記熱交換板上端部の差し込み片部を挿入して伸縮自在に連結すると共に、
前記中間連結ピースの差し込み片部又は熱交換板の差し込み片部の両側面に長手方向に伸びる複数のＶ溝を上下方向に連設し、当該Ｖ溝と嵌合受部の開口部とを係合させて、各段の充填材ブロックの乾式空間部を上下に連通してなる構成を有する白煙防止型冷却塔用充填材。
【請求項４】
上記構成において、差し込み片部先端部と嵌合受部内の奥端部との間に伸縮空間部を設けておく構成を有する請求項１〜３の何れかに記載の白煙防止型冷却塔用充填材。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の白煙防止型冷却塔用充填材を熱交換部に組み込んでなる構成を有する白煙防止型冷却塔。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術の分野】
本発明は、特にレジャービル、電算センタービル、空港ビル、ヘリポート付ビル等の大型ビル、中でも売電事業、高炉、原子力発電用などの大型工業領域に用いるのに適した白煙防止型冷却塔及びこれの熱交換部を構成する白煙防止型冷却塔用充填材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
冷却塔は、ビル空調システムや冷凍システム等の一部をなし、一般的には図１に示すように、システム内部を循環して温まった温水（循環温水）Ａを温水槽２から熱交換部３に流下させる一方、この熱交換部３内に水の流下方向と直交する方向に空気を流通させ、空気と温水との直接接触による熱交換によって温水を冷却し、この冷却水Ｂを再びシステム内へ循環させるように構成される。
【０００３】
ところが、熱交換部３を流通する際に空気は湿気を吸収するため、外気の気温が低かったり、湿度が高かったりすると、冷却塔から外気に放出された際に過飽和状態に至り、霧を発生して白煙を生じるようになる。この白煙は、火災煙や有害物質の排出と誤認されることがあり、特に売電事業、高炉、原子力発電用などの大型工業領域においてはこのような些細な誤解から大問題に発展するおそれがある。また、冬季に周囲の森林の樹木に着氷を生じさせ樹木の枯れを引き起こすとの指摘もあった。
【０００４】
そこで従来より、白煙を発生しない白煙防止型冷却塔として、例えば図６に示すように、熱交換部３に配置する充填材（熱交換板を積層してなる構造体）５０に、熱交換板表面に温水を流下させて両側壁部表面に水膜を形成してなる湿式空間部５１、５１・・の間に、笠板５３によって当該温水の流下を遮断して水無し空間としてなる乾式空間部５２、５２・・を配設し、これら湿式空間部５１、５１・・及び乾式空間部５２、５２・・を通過した空気を混合させて不飽和状態とすることにより白煙の発生を防止する構造のものなどが開発されている。
【０００５】
他方、売電事業、高炉、原子力発電用などの大型工業領域で使用される冷却塔はもちろん、近年のオフィス内のハイテク化やインテリジェント化に伴って一般のビルで使用される冷却塔においても、大型化、言い換えれば冷却能力の増強化が求められるようになり、このような需要を背景として、充填材ブロックを多段式に積み上げて大型の充填材を構成する技術が開示されている。
【０００６】
充填材ブロックの積み上げ構造としては、例えば、図６に示すように、各段の乾式空間部５２の上端開口部に笠板５３を配設する一方、下端部に窄まり状の底蓋部５４を配設し、上段の充填材ブロック５５の底蓋部５４から下方に突出した板片部５６と、下段の充填材ブロック５５の笠板５３から上方に突出した板片部５７を溶接により固着して連結して積み上げる構造のものや、
【０００７】
図７に示すように、上段の充填材ブロック６１の乾式空間部６３を構成する熱交換板６４の下端縁部に下方に開いた二股係合部６５を形成し、下段の充填材ブロック６２の乾式空間部６３を構成する熱交換板６４の上端縁部を前記二股係合縁部６５の下面に当接し、上段の充填材ブロック６１の自重によって支持固定する構造のもの、或いは
【０００８】
図８に示すように、上段の充填材ブロック７１の乾式空間部７３を構成する熱交換板７４の下端部と、下段の充填材ブロック７２の乾式空間部７３を構成する熱交換板７４の上端部とを、上端部に上方に開いた二股係合縁部７５ａを有し、下端部に下方に開いた二股係合縁部７５ｂを有してなる連結部材７５で連結する構造のものなどが考え出されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図６に示すような積み上げ構造では、予め工場で各段の充填材ブロック間を溶接して充填材全体を組み立てておき、充填材全体として運搬及び冷却塔への組み付け作業を行う必要があるため、たいへんな労力がかかると言った問題があった。
また、図７及び図８に示すような積み上げ構造は、上段充填材ブロックの自重によって係合を固定するものであるから、各連結部のシール性が不足して湿式空間部から乾式空間部内に温水が浸入して白煙防止効果が低下するおそれがあったほか、地震などによって充填材がずれたり、崩れたりするおそれもあった。
更に、図６乃至図８のいずれの積み上げ構造においても、充填板に製作誤差が生じたり、湿式空間部を流下する水の重量によって長期間使用している間に充填材が沈み込んで変形を生じた場合には、これらの誤差や変形を吸収することができず、やはり乾式空間部の水無しを確保できないことになり白煙防止効果が低下するおそれがあった。
【００１０】
そこで、本発明は、上記課題を解決するため、充填材ブロックを多段に積み重ねて構成する充填材において、充填材の運搬及び冷却塔への組み付けを容易に行うことができ、地震などによってもずれたり崩れたりすることがなく、しかも必要時には確実に水無し空間を確保することができ、更には製造上の誤差や沈み込みなどによる変形を吸収することができる充填材及びこれを組み込んでなる白煙防止型冷却塔を提供せんとするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、
各段の充填材ブロックを冷却塔本体部等の固定構造部分に固定し、複数枚の熱交換板を適宜間隔をおき互いに対面状態となるように連結し、これら熱交換板により湿式空間部と乾式空間部とを区画形成してなる充填材ブロックを多段に積み上げて形成する白煙防止型冷却塔用充填材において、各段の充填材ブロックを冷却塔本体部等の固定構造部分に固定し、ピース上端部に上方開口した固着溝を有し、ピース下端部に下方開口してなる嵌合受部を有してなる上側連結ピースの前記固着溝を、上段の充填材ブロックの乾式空間部形成熱交換板の下端部に固着し、ピース上端部に差し込み片部を有し、ピース下端部に下方開口した固着溝を有してなる下側連結ピースの前記固着溝を、下段の充填材ブロックの乾式空間部形成熱交換板の上端部に固着し、ピース上端部に差し込み片部を有し、ピース下端部に下方開口してなる嵌合受部を有してなる中間連結ピースの前記差し込み片部を、上記上側連結ピースの嵌合受部内に挿入して伸縮自在に連結すると共に、当該中間連結ピースの前記嵌合受部内に上記下側連結ピースの差し込み片部を挿入して伸縮自在に連結し、各段の充填材ブロックの乾式空間部を上下に連通してなる白煙防止型冷却塔用充填材を構成した。
なお、上記「冷却塔本体部等の固定構造部分」とは、冷却塔本体部や冷却塔のフレーム構造など固定状態にある構造部材を意味している。
【００１２】
上記構成の白煙防止型冷却塔用充填材においては、上記の如く三つの部材からなる連結部材を使用する代わりに、上段の充填材ブロックの乾式空間部形成熱交換板の下端部に下方開口してなる嵌合受部を設け、下段の充填材ブロックの乾式空間部形成熱交換板の上端部に差し込み片部を突設し、ピース上端部に差し込み片部を有し、ピース下端部に下方開口してなる嵌合受部を有してなる中間連結ピースの前記差し込み片部を、上記熱交換板下端部の嵌合受部内に挿入して伸縮自在に連結すると共に、当該中間連結ピースの前記嵌合受部内に上記熱交換板上端部の差し込み片部を挿入して伸縮自在に連結して構成することもできる。
【００１３】
かかる構成の白煙防止型冷却塔用充填材は、各段の充填材ブロックを固定構造部分に固定するから、各段の充填材ブロックの支持強度が強く、地震などによってずれたり崩れたりすることがない。更に、冷却塔に組み付ける前段階では、充填材ブロック毎に運搬可能であるし、冷却塔に組み付ける際は、各段の充填材ブロックを固定した後、上下段の充填材ブロックを連結部材によって連結すればよいから、極めて簡単に組み付けることができる。また、修理や清掃の際も、連結部材を外して各充填材ブロックを取り外すことができるから極めて容易である。更に、各充填材ブロック間の連結構造においては、いずれの連結部も下方開口してなる嵌合受部内に下側部材の差し込み片部を挿入して連結する構造であるから、湿式空間部から乾式空間部内に水が侵入するおそれがなく、確実に水無し空間を確保することができる。また更に、各連結部は伸縮自在に連結してあるから、製造上の誤差や沈み込みなどによる変形を吸収することができる。
【００１４】
上記構成において、差し込み片部先端部と嵌合受部内の奥端部との間には伸縮空間部を設けておくのが好ましい。この伸縮空間部によって製造誤差等を吸収することができ、より一層確実に水無し空間を確保することができる。また、中間連結ピース又は下側連結ピース、或いは熱交換板の差し込み片部の両側に長手方向に伸びる複数のＶ溝を上下方向に連設し、このＶ溝と嵌合受部の開口部とが係合するように構成することもできる。このように形成すれば、各連結ピースを正しくかつ容易に連結することができる。
【００１５】
上記構成を有する充填材は、冷却塔の熱交換部に組み込んで白煙防止型冷却塔を構成することができる。この時、乾式空間部を湿式空間部に適宜切り替え可能に構成することもでき、例えば白煙が生じることがない夏場において、乾式空間部を湿式空間部に切り換えることにより、熱交換面積が拡大し冷却塔の冷却能力を高めることができるから、充填材及び冷却塔のコンパクト化を図ることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施の形態を、実施例に基づいて説明する。
【００１７】
図２に示す充填材１０は、複数の充填材ブロック１１、１１・・を垂直方向に多段式に積み上げて構成してある。
【００１８】
各充填材ブロック１１は、図２及び図３に示すように、複数の熱交換板１２、１２・・を所定間隔を置いて互いに対面するように立設し、各熱交換板１２の表裏面に設けられた凸部１２ａ、１２ａ同士を接着して隣接する熱交換板１２、１２間を連結して一つのブロック構造としてあり、各充填材ブロック１１には熱交換板１２、１２・・で区画する形で多数の湿式空間部１４、１４・・の間に所定間隔をおいて（図では３つの湿式空間部１４、１４、１４おきに一つ）乾式空間部１５、１５・・を形成してある。
【００１９】
いずれの熱交換板１２も、塩化ビニル製シートを真空成形するなどしてシート表裏面それぞれの所定箇所に上記凸部１２ａ、１２ａ・・・を突設して形成してあるが、乾式空間部１５、１５・・の側壁部を構成する熱交換板１２Ｂは、他の熱交換板１２Ａよりも上下に長尺に形成し、図に示すように、各充填材ブロック１１において熱交換板１２Ｂの下端部を熱交換板１２Ａの下端部より下方に突出させてある。
なお、熱交換板１２の材質は上記塩化ビニルなどが好ましいが、これに限定されるものではなく、耐水性、耐久性及び接着性が良好な樹脂であれば他の材質も採用可能である。また、熱交換板１２Ｂと熱交換板１２Ａと同じ長さに形成し、すべての熱交換板１２の下端部を揃えるように構成することもできる。
【００２０】
各充填材ブロック１１は、図２及び図３に示すように、湿式空間部１４、１４・・の両側壁部を構成する熱交換板１２Ａ、１２Ａ・・・を、両端部を冷却塔本体などの固定構造部分に固定し、各段において適宜間隔をおいて配設してなる支持サポート部材１６、１６・・上に載置し、これら支持サポート部材１６、１６の各間から乾式空間部１５、１５・・の側壁部を構成する熱交換板１２Ｂ、１２Ｂを垂下してある。このように、支持サポート部材１６で各段の充填材ブロック１１を支持して上段の充填材ブロック１１の荷重が下段の充填材ブロック１１にかからないようにしてある。
【００２１】
ここで、支持サポート部材１６は、図２及び図３に示すように、断面下向きコ字状を呈する長尺部材であり、この上面部には長手方向に適宜間隔をおいて開口部１６ａ，１６ａ・・を設けて梯子状に形成してあり、湿式空間部１４の両側壁を流下してきた水は開口部１６ａ，１６ａ・・を通過して下段の充填材ブロック１１に落下するようになっている。
【００２２】
次に、上下段の充填材ブロック１１、１１の連結構造について説明すると、上記の如く支持サポート部材１６、１６の各間から垂下された熱交換板１２Ｂの下端部と、下段の充填材ブロック１１においてこれと対応する熱交換板１２Ｂの上端部とを、連結部材２０を介して連接し、上下段の充填材ブロック１１、１１の乾式空間部１５、１５が上下に連通するように連結してある。
【００２３】
ここで、連結部材２０は、図２〜４に示すように、上段の充填材ブロック１１の熱交換板１２Ｂの下端部に固着される上側連結ピース２１と、下段の充填材ブロック１１の熱交換板１２Ｂの上端部に固着される下側連結ピース２３と、これら上側連結ピース２１、下側連結ピース２３間を連結する中間連結ピース２２とから構成してある。
【００２４】
上側連結ピース２１は、硬質塩化ビニル等の可撓性を有する素材から形成され、図４に示すように、ピース上端部に上方開口した固着溝２１ａを形成し、この固着溝２１ａの下側には下方開口してなる嵌合受部２１ｂを形成してなっている。嵌合受部２１ｂは、断面中空縦長矩形状の底面部に長さ方向に沿って挿入口２１ｃを設けてなっており、この挿入口２１ｃは素材の可撓性によって弾性的に開閉可能となっている。
【００２５】
中間連結ピース２２も同じく硬質塩化ビニル等から形成され、上記上側連結ピース２１の嵌合受部２１ｂの奥行きと同じか、若しくは若干それよりも短尺の差し込み片部２２ａを上方に突出すると共に、この差し込み片部２２ａの先端縁部を断面矢印形状の係合縁部２２ｂとして形成し、差し込み片部２２ａの下側には、上記嵌合受部２１ｂと同形状の下方開口した嵌合受部２２ｃを形成してなっている。この嵌合受部２２ｃは、上記嵌合受部２１ｂよりも長尺に形成されている。
【００２６】
下側ピース連結２３も同じく硬質塩化ビニル等から形成され、上記中間連結ピース２２の嵌合受部２２ｃの奥行きと同じか、若しくは若干それよりも短尺の差し込み片部２３ａを上方に突出すると共に、この差し込み片部２３ａの先端縁部を断面矢印形状の係合縁部２３ｂとして形成し、差し込み片部２３ａの下側には下方開口した固着溝２３ｃを形成してなっている。
【００２７】
このような構成からなる連結部材２０は、上段の充填材ブロック１１の熱交換板１２Ｂの下端部を上側連結ピース２１の固着溝２１ａ内に挿入し接着して当該熱交換板１２Ｂに上側連結ピース２１を固着する一方、下段の充填材ブロック１１の熱交換板１２Ｂの上端部を下側ピース連結２３の固着溝２３ｃ内に挿入し接着し、当該熱交換板１２Ｂに下側連結ピース２３を固着し、前記上側連結ピース２１の挿入口２１ｃに中間連結ピース２２の係合縁部２２ｂを押し込んで嵌合受部２１ｂ内に差し込み片部２２ａを挿入する一方、当該中間連結ピース２２の挿入口２２ｄに前記下側連結ピース２３の係合縁部２３ｂを押し込んで嵌合受部２２ｃ内に差し込み片部２３ａを挿入して連結することにより、上下段の熱交換板１２Ｂ、１２Ｂを連結すると同時に、各充填材ブロック１１、１１の乾式空間部１５、１５を上下に連通することができる。
【００２８】
この時、上記嵌合受部２１ｂと差し込み片部２２ａ及び嵌合受部２２ｃと差し込み片部２３ａはそれぞれ、相互に出入り自在すなわち上下方向に伸縮自在となるように嵌合されるから、例えば熱交換板１２、１２・・を流下する水の重量によって下段の充填材ブロック１１がより大きく沈み込み、上下充填材ブロック１１、１１間の距離が長くなる変形が生じてもこれを吸収することができる。
また、上側連結ピース２１の嵌合受部２１ｂ内の奥端部と中間連結ピース２２の差し込み片部２２ａの先端部との間には若干の空間すなわち「遊び」を設けるように設定してあり、例え製作誤差が生じてもこの「遊び」で誤差を吸収することができる。
【００２９】
図５は、上記連結部材２０の変形例を示している。
上記中間連結ピース２２の差し込み片部２２ａ、及び下側連結ピース２３の差し込み片部２３ａの両側面に長手方向に伸びる複数のＶ溝２４ａ，２４ａ・・を上下方向に連設し、嵌合受部２１ｂ内に差し込み片部２２ａ、嵌合受部２２ｃ内に差し込み片部２３ａを差し込む際、各Ｖ溝２４ａと挿入口２１ｃ又は２２ｄとが係合するように形成することもできる。このように形成すれば、各連結ピースが傾斜状態に装着されることを避け、容易かつ正しく連結することができる。
なお、上記差し込み片部２２ａ、差し込み片部２３ａの一方のみに上記Ｖ溝２４ａ，２４ａ・・を形成することもできる。
【００３０】
なお、連結部材２０の組み立て手順は、上述のように上段の熱交換板１２Ｂに上側連結ピース２１を固着する一方、下段の熱交換板１２Ｂに下側連結ピース２３を固着し、次いで上側連結ピース２１、下側連結ピース２３間を中間連結ピース２２で連結することもできるが、その他、各充填材ブロック１１を配設した後、上側連結ピース２１、中間連結ピース２２及び下側連結ピース２３の順に、或いはこれとは逆順に連結して組み立てることもできる。
【００３１】
連結部材２０は、上述のように３つの部材から構成するほか、充填材ブロック１１の熱交換板１２Ｂの下端部に上側連結ピース２１の嵌合受部２１ｂを一体に形成する一方、下段の充填材ブロック１１の熱交換板１２Ｂの上端部に下側ピース連結２３の差し込み片部２３ａを一体に形成するようにし、これらを上記中間連結ピース２２で連結するように構成することもできる。
【００３２】
上記構成の充填材１０は、各段の充填材ブロック１１、１１・・の乾式空間部１５、１５・・を上下に連通しているから、最上段の充填材ブロック１１の乾式空間部１５への水供給を切り換え式とすることにより、かかる乾式空間部１５を必要に応じて湿式空間に切り替えることができる。例えば、最上段の充填材ブロック１１の乾式空間部１５の上端開口部に開閉可能な蓋を配設し、冬場や湿度の高く白煙が発生する条件の場合には蓋を閉じて乾式空間部１５を無水空間部として使用し、夏場など白煙が発生しない条件の下では、蓋を開放して乾式空間部１５にも水を流下させて湿式空間とするように構成することができる。また、最上段の充填材ブロック１１の乾式空間部１５の上方に切り替え可能な散水ノズルを配設し、必要に応じて乾式空間部１５に水を散水できるように構成することもできる。このように乾式空間部１５を必要に応じて湿式空間に切り換えることができれば、特に空気と水との接触面積すなわち熱交換面積を拡大することができるから、冷却塔全体の冷却能力を高めることができ、これにより冷却塔及び冷却塔用充填材のコンパクト化を図ることができる。
なお、乾式空間部１５を乾湿切り換え式に構成する手段は、上記手段のほかにも最上段の充填材ブロック１１の乾式空間部１５への散水、散水遮断を切り換えることができる構成であれば任意に採用することができる。
【００３３】
上記構成の充填材１０は、例えば図１に示すような冷却塔１の熱交換部３に組み付けて白煙防止型冷却塔を構成することができる。この熱交換部３への組み付けは、各段の充填材ブロック１１、１１・・をそれぞれ支持サポート部材１６、１６・・上に載置し、その後上下段の充填材ブロック１１、１１間を連結部材２０で連結すればよいから、大型の充填材１０であっても容易に組み付けることができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の充填材は、充填材ブロックを多段式に積み上げて構成するものであるから大型の充填材すなわち大型の熱交換部を構成することができる。しかも上下段の充填材ブロックを連結する連結部分の構造を工夫することにより湿式空間部から乾式空間部内に水が浸入することがなく、白煙の発生を確実に防止することができ、更には、長年使用している間に充填材の沈み込みが発生したとしてもこれを吸収でき、また、地震などによってずれたり、崩れたりすることがない強固な積み上げ構造からなっているから、強力な冷却能力を必要とし、かつ白煙の発生を特に嫌う売電事業、高炉、原子力発電用などの大型工業領域で用いるのに適した冷却塔を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の冷却塔の構成例を示した模式図である。
【図２】本発明の一実施例にかかる充填材の一部を示した部分断面斜視図である。
【図３】図２の充填材の一部を示した側断面図である。
【図４】図２の充填材の連結部材を拡大して示した側断面図である。
【図５】図４の充填材の変形例を示した分解構成図である。
【図６】本発明の充填材とは異なる構成の充填材の一部を示した斜視図である。
【図７】本発明の充填材とは異なる充填材ブロックの連結構造の一例を示した模式図である。
【図８】図７の例とも異なる充填材ブロックの連結構造の一例を示した模式図である。
【符号の説明】
１      冷却塔
２      温水槽
３      熱交換部
１０    充填材
１１    充填材ブロック
１２    熱交換板
１４    湿式空間部
１５    乾式空間部
１６    支持サポート部材
２０    連結部材
２１    上側連結ピース
２２    中間連結ピース
２３    下側連結ピース
２４ａ  Ｖ溝
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図７】
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【図８】
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【図４】
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【図６】
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