(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラグファン室は直方体の形状であり、該直方体の前枠面には円形の空気が流入する固定開口部を設け、該前枠面に対向する後枠面の外部にはファン駆動モータを取り付けたプラグファンを内蔵するファン室において、前記の対向する前後枠面と直交する側枠面の内部にはプラグファンの送風口が位置し、該送風口の対向位置には底部がＵ字状の送風案内部材を設け、前記プラグファンの側周面から吹き出される空気を案内するとともに、該送風案内部材の両端は前記プラグファン室の直方体の上面の風量調整手段の移動部材に連結しているとともに、前記送風案内部材は前記プラグファンの送風口の半周以上に対向するようなＵ字状の形状であり、前記風量調整手段によってＵ字状の送風案内部材を平行移動させ、Ｕ字状の送風案内部材の中央からの前記プラグファンの回転中心の偏芯度合いを調整して風量を調整することを特徴とする空気調和機のプラグファン室における風量調整装置。
【請求項２】
プラグファン室は直方体の形状であり、該直方体の前枠面には円形の空気が流入する固定開口部を設け、該前枠面に対向する後枠面の外部にはファン駆動モータを取り付けたプラグファンを内蔵するファン室において、前記の対向する前後枠面と直交する側枠面の内部にはプラグファンの送風口が位置し、該送風口の対向位置には底部がＵ字状の送風案内部材を設け、前記プラグファンの側周面から吹き出される空気を案内するとともに、該送風案内部材の両端は前記プラグファン室の直方体の上面に固定されて前記プラグファンの送風口の半周以上に対向するようなＵ字状の形状であり、前記プラグファンを平行移動するファン移動手段を設け、プラグファンを平行移動することにより、Ｕ字状の送風案内部材の中央からの前記プラグファンの回転中心の偏芯度合いを調整して風量を調整することを特徴とする空気調和機のプラグファン室における風量調整装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気調和機の送風機、特に、二枚の回転円板へ回転中心から外側に向かう複数の翼部を配置して遠心力を用いて送風する空気調和機のプラグファン室における風量調整装置の技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、空気調和機の送風機は、二枚の回転円板に回転中心から外側に向かう複数の翼部を配置し、翼部と空気の遠心力を用いて送風するプラグファンが知られており、送風出力が大きく騒音も少ないのでクリーンルーム等の多くの空気調和機に設置されており、プラグファンの特徴は、シロッコファン等とは異なり翼の湾曲方向がファン回転方向とは反対であり、外周側が広く開放されていることである。
ところで、これら空気調和機のプラグファンは、外周円の周りの空気が吐き出されるが、外周にはそれを覆うように大きなチャンバーを設けて、更に方向を変えて空気をダクトや室内に供給していた。
そこで、本出願人は、空気調和機のプラグファンに大きなチャンバーを設けなくとも、コンパクトなファン室で一定方向の風量を得て、かつ、必要とする風量をコンパクトなファン室内のダンパで得ることができるＵ字状ダンパの風量案内装置を提案している（特許文献１）。
この本出願人による先行技術のファン室の構造は、図９、図１０に示すようなものであるが、このプラグファン室は壁面には断熱材を設けた直方体からなり、直方体の前枠面には円形の空気が流入するベルマウス状の固定開口部fが設けられ、その直後にプラグファンgが駆動モータｈに直結されて設けられプラグファンｇが回転する。
図９の直方体の右側枠面aと左側枠面bの内部には、送風口ｉの対向位置に底部d1がＵ字状のダンパｄが設けられ、このＵ字状ダンパdの両端は右側枠面aと左側枠面bの上部の壁面に固定手段e1、e2によって固定され、プラグファンｇによって排出される空気は、Ｕ字状ダンパdに沿って上部のダクト等に案内される。
【０００３】
ところで、図９、図１０に示す特許文献１のファン室の構造は、必要とする風量をコンパクトなファン室内のダンパで得ることができるＵ字状ダンパの風量案内部材を設けた空気調和機のプラグファン室においても、風向が乱れ送風効率を高める余地があり、本出願人は、更に、特許文献２の図１１に開示されているように、プラグファンｇの位置を偏芯させ風向の乱れを少なく送風効率を高める空気調和機のプラグファン室を提案しており、この装置の風量調整は、板状部材ｊをプラグファンｇの送風口iの半周以上を覆うように対向してＵ字状に吊り下げ、プラグファン室の直方体の上面にＵ字状ダンパの開口調整手段ｋを設け、開口調整手段ｋのハンドルｍを回動することによって、板状部材ｊの両端ｊ1,ｊ2の間隔Ｌ1,Ｌ2を調整することにより形成される開口面積Ｎを可変としたものであった。
【特許文献１】特開２００５−１８８４２６号公報
【特許文献２】特開２００５−３３１２１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献２の先行技術は、ファン室内でのファンｇの位置を偏芯させるという簡単な構成で、風向の乱れを少なく送風効率を高めているが、送風量を変化させるには、開口調整手段ｋのハンドルｍを回動して、板状部材ｊの両端j1,j2の間隔L1,L2を狭くして調整しているので、送風は狭くなった板状部材ｊに抵抗を受けることになり、プラグファンｇの負荷が増えるという問題点があった。
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、Ｕ字状ダンパの風量案内部材を設けた空気調和機のプラグファン室において、送風量を減少させる場合にもプラグファンの負荷を増加させることなく、風量調整を行うことができる空気調和機のプラグファン室を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、請求項１の発明は、空気調和機のプラグファン室における風量調整装置において、プラグファン室は直方体の形状であり、該直方体の前枠面には円形の空気が流入する固定開口部を設け、該前枠面に対向する後枠面の外部にはファン駆動モータを取り付けたプラグファンを内蔵するファン室において、前記の対向する前後枠面と直交する側枠面の内部にはプラグファンの送風口が位置し、該送風口の対向位置には底部がＵ字状の送風案内部材を設け、前記プラグファンの側周面から吹き出される空気を案内するとともに、該送風案内部材の両端は前記プラグファン室の直方体の上面の風量調整手段の移動部材に連結しているとともに、前記送風案内部材は前記プラグファンの送風口の半周以上に対向するようなＵ字状の形状であり、前記風量調整手段によってＵ字状の送風案内部材を平行移動させ、Ｕ字状の送風案内部材の中央からの前記プラグファンの回転中心の偏芯度合いを調整して風量を調整することを特徴とする。
【０００６】
請求項２の発明は、空気調和機のプラグファン室における風量調整装置において、プラグファン室は直方体の形状であり、該直方体の前枠面には円形の空気が流入する固定開口部を設け、該前枠面に対向する後枠面の外部にはファン駆動モータを取り付けたプラグファンを内蔵するファン室において、前記の対向する前後枠面と直交する側枠面の内部にはプラグファンの送風口が位置し、該送風口の対向位置には底部がＵ字状の送風案内部材を設け、前記プラグファンの側周面から吹き出される空気を案内するとともに、該送風案内部材の両端は前記プラグファン室の直方体の上面に固定されて前記プラグファンの送風口の半周以上に対向するようなＵ字状の形状であり、前記プラグファンを平行移動するファン移動手段を設け、プラグファンを平行移動することにより、Ｕ字状の送風案内部材の中央からの前記プラグファンの回転中心の偏芯度合いを調整して風量を調整することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の空気調和機のプラグファン室における風量調整装置によれば、ファン室内でのファンの位置を偏芯させて、送風がより整流化され送風効率の向上を図る空気調和機のプラグファン室において、送風量を減少調整させる場合にも、送風抵抗を少なくして、プラグファンの負荷を増加させることなく、風量調整を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の特徴は、送風案内部材をＵ字状の送風案内部とした空気調和機のファン室において、送風効率が最適なのはプラグファンの中心位置を、Ｕ字状の送風案内部の中心から所定距離に偏芯させれば良いことを見出した先行技術において、送風量を少なくするために送風開口面積を小さくしているが、逆に、空気調和機のプラグファンの最適偏芯位置からズラ(偏心でなは無くなる位置も含め)すことによって、送風の整流化がなされず送風量も低下するが、Ｕ字状の送風案内部の形状が変化しなければ送風抵抗は増加せず、逆に低減すること見出したもので、これに基づいて風量調整を行うことを想到したものである。
【０００９】
[実施例１]
以下、本発明を空気調和機のプラグファン室の風量調整装置好適な実施例を図面に沿って説明する。
図１は、本発明の実施例のプラグファン室１の壁面には断熱材を設けた直方体２の側枠面からの断面図であり、直方体２の前枠面21には円形の空気が流入するベルマウス状の固定開口部３を設け、ファン室１にはプラグファン４が駆動モータ５に直結されて設けられ、この駆動モータ５は前枠面21の対向する後枠面22の外部であって強固な駆動モータ取付架台51に取り付けられている。
固定開口部３は、図１,２,３に示すように、直方体２の前から空気を吸い込み、プラグファン４の回転中心の空洞部44に導くもので、前枠面21に固定されている。このプラグファン４は、ランナとなる二枚の外円形外枠41と内円形外枠42から構成され、この二枚の内外円形外枠41,42の間には複数のブレード43が固着され、固定開口部３に続く中心空洞部44の周りに回転中心から外側に向かうように、ブレード43の複数枚が円周上に等間隔に配置してあり、空気自体の遠心力によって、側面の送風口45から円周方向に放出される。
【００１０】
前述した対向する前後枠面21,22に直交する右側枠面23と左側枠面24の内部にはプラグファン４の送風口45が位置し、送風口45に対向するように送風案内部材６を設けるが、送風案内部材６における送風口45の下部の対向位置は底部61であって、柔軟な材質の板状部材よりなり、例えばステンレス等の板状部材を単に調整手段７の固定部材71,72に取付るだけで、プラグファン４の送風口45の半周以上に対向するようでき、且つ、左右対称のＵ字状の側断面形状に吊り下げられ、送風案内手段が形成される。また、Ｕ字状ダンパ６の上部の両端はファン室１の直方体の右側枠面23と左側枠面24の上部の調整手段７の固定部材71,72に取付られる。なお、送風案内部材６を柔軟な材質の板状部材にしたのは、取り扱いが容易でＵ字形状にすことも容易であるが、本実施例では送風案内部材６の形状を変える必要がないことから、例えば、硬い材質の鉄やプラスチックを使用して左右対称のＵ字状の側断面形状にしたものでもよい。
このＵ字状ダンパ(送風案内部材)６によって、プラグファン４から排出される空気は、特に下半分の領域の送風がＵ字状ダンパ６に沿ってスムーズにプラグファン室１の上部のダクト(図示せず)等に案内される。
【００１１】
プラグファン４及び駆動モータ５を駆動モータ取付架台51に固定するが、図２に示すように、駆動モータ取付架台51及び駆動モータ５は、最適位置である中央からずれた位置(Ｘ１)にあり、プラグファン４の回転中心も、前記Ｕ字状ダンパ(実線)の送風案内部材の中央からずらして偏芯するような位置にある。
ここで、プラグファン室１の右側枠面23と左側枠面24に対する偏芯させる側は、図２,３に示されるようなブレード43の形状、すなわち、ブレード43の湾曲方向が反時計方向である場合には、プラグファン４は時計回り(矢印Ａ)に回転してＵ字状ダンパ６に向けて空気を放出するが、ブレード43自体の回転方向の左側枠面22に空気量が多い傾向にある。したがって、実施例１においては、プラグファン４は図２に示すように右側に偏芯させた方が好ましい。
この偏芯の度合いは大きいほど整流効果が認められるが、余り片寄ってプラグファン４が右側枠面23や左側枠面24の壁に近接しすぎるとファンの送風作用に支障を来し結果として送風効率が低下する。この送風作用に支障を来す接近距離は一般にプラグファンのランナの直径に関連し、実施例１ではプラグファン４のランナ直径をＤとすると、送風作用に支障を来さない接近距離、即ち、性能確保保証条件は0.75Ｄであるので、実施例１でも図２に示すように、プラグファン４の中心から左側固定部材71までの距離は1.5Ｄとし、プラグファン４の中心から右側固定部材72までのの距離は0.75Ｄとしたもので、プラグファン室１の左側固定部材71と右側固定部材72の内部の距離を2.25Ｄとし、Ｘ１(偏心距離)＝0.375Ｄだけ偏芯している。
更に、直方体２の前枠面21,後枠面22,側面23,24と底枠面25の各壁面には断熱機能と防音機能を有する断熱材を設け、底枠面25にはチャンバー等に固定する固定枠体等を設けて容易に固定できるようにし、駆動モータ５は後枠面22の外部の強固な駆動モータ取付架台51に取り付けられていて、直方体２の強度の負担を軽くしている。
【００１２】
上述した実施例でのプラグファン４の位置を１.５Ｄ／０.７５Ｄ偏芯の比率にした場合と、図９、図１０に示す先行技術(特許文献１）での偏芯しない場合の比率１との比較実験結果を説明するが、両者の構成は偏芯以外は同じである。
図４のグラフは本実施例装置での[風量−静圧]の関係を表した図で、ファンの所定回転数におけるファンの性能特性を表したもので、ファンを中央に配置した先行技術である比較例の場合と、実施例の偏芯させた場合での同一回転数で性能を実測した実験結果であり、同じ風量で静圧が大きいほうが性能がよいことになる。
そこで、図４のグラフを検討すると、例えば、風量が10000ｍ3／ｈでは比較例に比べて実施例１の方が静圧がほぼ250Ｐa優り、全ての風量で実施例のほうが優っていることが判る。この際の必要な負荷動力を図５の[風量−軸動力]のグラフで表すが、先行技術の比較例の場合と実施例の場合とでは負荷動力はほぼ一致し、風量が10000ｍ3／ｈでは、かえって、実施例のほうが負荷動力が小さいことが判る。したがって、同じ風量で、静圧が高くてもより多くの軸動力を使っていては仕事量として変わらない場合があるが、実施例の場合は比較例の場合に比べて静圧が高く且つ仕事量も同じか、それ以下である。
これらのことから、[風量と回転数と軸動力の計算にて効率]を計算したのが図６のグラフであるが、風量を横軸に静圧効率を縦軸にしており、単純にグラフの線が上にあるほど効率が良いファンであると言えるが、図６のグラフから判るように、例えば、風量が10000ｍ3／ｈでは実施例の方がほぼ１５％程度静圧効率が優り、全ての風量で静圧効率は実施例１の構成の方が優っていることが判る。
上記の構成であるので、その作用は、従来の空気調和機のように大きなチャンバーを設けなくとも、コンパクトなファン室１で一定方向の風量を得て、かつ、ファン室１内のダンパで必要とする風量を得ることができ、この際に、Ｕ字状ダンパ６の板状部材は直方体２内に納められていることから、ダンパが側壁に密着していなくとも、送風が外に漏れることなく、全てが開口から吹き出されることになり、また、板状部材のＵ字状ダンパ６を設け、且つ、プラグファン４の回転中心もＵ字状ダンパ６の送風案内の中央からずれて偏芯するような位置にあるので、プラグファンの送風をより効率よく導くことができるという作用も有する。
この実施例の整流作用はＵ字状ダンパに沿って上部のダクト等に案内されるが、プラグファン室１内でプラグファン４の位置を偏芯することによって、空気の流れがより固定され整流効果が向上したものと考えられる。
【００１３】
また、プラグファン４が直方体のファン室に収納され、ファン室が直方体であることから設置が容易となり、このことは、平坦な底枠面にはファン室を固定する架台を設けることにより更に設置が容易となり、駆動モータ５は後枠面22の外部の強固な駆動モータ取付架台51に取り付けられ、架台51はチャンバー内や床に固定するので直方体２自体の強度はプラグファンに対応すればよく、プラグファン室自体を軽量にすることができる。
更に、プラグファン室１となる直方体２の壁枠面は、断熱材や防音材が設けられているので、プラグファン室１を直接外部に露出してもよい。
【００１４】
次に、本実施例の風量調整手段７について説明する。
水平移動が可動なＵ字状ダンパ６は図２に示すように、送風案内部材は、プラグファン４の送風口45の半周以上を、送風口45から所定以上の間隔を保ってＵ字状に覆ったもので、Ｕ字状の上端は一対の風量調整手段７の固定部材71,72に取り付けられ、送風開口部を形成している。
プラグファン４の装着位置は、駆動モータ取付架台51は中央からずれた位置にあり、プラグファン４の回転中心も、前記Ｕ字状ダンパの送風案内部材６の中央からずらして偏芯するような位置にあり、偏芯の比率は、前述したように、偏芯の比率を１.５Ｄ／０.７５Ｄである。
この開口部は、送風量調整が可能なように、Ｕ字状送風案内部材６の開口面積はそのままで送風案内部材６全体が水平方向に移動可能に風量調整手段７が設けられる。
この風量調整手段７は、プラグファン室１において対向する右側枠面23と左側枠面24とに軸受231,241とを介して調整ネジ棒73を掛け渡し、この調整ネジ棒73はネジの向きは全長に亘って同じ方向に設けられる。
この調整ネジ棒73に係合して前記固定部材71,72にそれぞれナット部711,721が設けられ、固定部材71,72には送風案内部材６の両端部62,63が取付られる。
また、調整ネジ棒73の右側枠面23と左側枠面24との一方の外側の端部にはハンドル74が設けられ、ハンドル74を回動することによって調整ネジ棒73が回動し、固定部材71,72を左右に平行移動することができる。
したがって、風量が最大の場合(100％)のＵ字状送風案内部材６に対するプラグファン４の偏芯の比率を１.５Ｄ／０.７５Ｄから、ハンドル７４を回動して、Ｕ字状ダンパの送風案内部材６の位置を図２の実線から一点鎖線の位置に移動し、固定部材71,72が71a,72aの位置に移動して、プラグファン４の位置がＵ字状ダンパの送風案内部材６の中心に位置するように、即ち、偏芯の比率を１.１２５Ｄ／１．１２５Ｄ＝１／１にすると、風量は約２０％少なくなる。この作用・効果を次の実験によって確認した。
【００１５】
[作用確認]
ここで、風量を最大風量(１００％)から２０％少なくする場合の、先行技術(特許文献２)の送風開口面積を絞る方式(１)での実験と、本発明の実施例のＵ字状ダンパの送風案内部材の平行移動方式(２)での実験との風量抵抗に関する数値を実験で計測し、その実験結果の数値を下記に示す。
(１)送風開口面積可変(絞り)方式(特許文献２)での場合
風量：100％時の風速＝5.57 m/s
風量：100％時の圧力損失＝18.52 Pa
風量： 80％時の風速＝13.38 m/s
風量： 80％時の圧力損失＝107 Pa
結果：圧力損失の増加分＝88.48 Pa(577.7％) 
(２)Ｕ字状ダンパ平行移動方式(本発明実施例)での場合
風量：100％時の風速＝5.56 m/s
風量：100％時の圧力損失＝18.47 Pa
風量： 80％時の風速＝ 4.45 m/s
風量： 80％時の圧力損失＝ 11.18 Pa
結果：圧力損失の増加分(減少分)＝−7.29 Pa(60.5％) 
以上のように、従来の(１)送風開口面積可変(絞り)方式では、Ｕ字状ダンパの送風案内部板の先端を狭くし、風量を絞るほど抵抗が増すので、風量を８０％にすると圧力損失は88.48 Pa(577.7％)に増加するが、(２)本発明でのＵ字状ダンパ平行移動方式では、開口面積を変化させないので風速が低下するため、風量を８０％にすると圧力損失は、逆に、−7.29 Pa(60.57％)に減少し、両方式の差は95.77 Paとなり、本発明の実施例１のＵ字状ダンパ平行移動方式では圧力損失が起こらず、逆に、圧力損失を少なくしながら送風量を減少調整できることが判る。
【００１６】
[実施例２]
本発明の特徴は、空気調和機のプラグファンの最適偏芯位置からズラすことによって、送風の整流化はなされなずに送風量も低下するが、Ｕ字状の送風案内部の形状が変化しなければ送風抵抗は増加せず、逆に、低減することを見出し、これに基づいて風量調整を行うことを基礎とするものであるから、実施例１のようにＵ字状の送風案内部を水平に移動させる代わりに、送風案内部を固定してプラグファンの最適偏芯位置から移動させても良く、このための構成が実施例２である。
実施例２を図７及び図８で説明するが、図７に示すように、直方体２内のＵ字状ダンパ（送風案内部材６)の両端部は、直方体２の右側枠面23と左側枠面24とにそれぞれ固定され、駆動モータ５a、５a'は水平方向は移動するモータ移動装置８によって水平方向に移動可能である。
【００１７】
駆動モータ５aの移動に伴って、プラグファン４、及び、空気吸い込み開口部(インレットコーン)３a、３a'も移動させなければならないが、これらを一体化してモータ・インレットコーンユニット９とし、これは、駆動モータ５の前面には矩形の移動ベース部９１が固着させ、これに対向して開口部固定用の移動ベース部９２を設け、互いに４本の連結シャフト９３で連結したものである。
したがって、駆動モータ５aが移動するとプラグファン４も開口部３aも水平方向に移動(３a')する。このように、開口部３aは前枠面２１上を滑って移動するが、移動しても開口部３a、３a'の外枠と前枠面２１とは気密性を維持するようにパッキン等を介在させている。
前記モータ移動装置８は、駆動モータ取付架台51aの上に固定部８１で固定し、固定部８１の上面に滑りベース８２を設けて、滑りベース８２に駆動モータを載置して固定し、移動用ボルト821を操作することによって滑りベース８２を所定の移動距離に移動して固定する。こうすることで、Ｕ字状ダンパの送風案内部材６の所望の位置にプラグファン４の中心を設定できる。こうして、図７に示すように、プラグファン４の最適偏芯位置(実線)から所望の位置(２点鎖線)の位置にＸ２の距離だけ移動することができる。
本実施例の風量調整の作用は、実施例１と同じであり、上記の説明にない部分は実施例１と同じであるので省略した。
【００１８】
なお、本発明の特徴を損うものでなければ、上記の実施例に限定されるものでないことは勿論であり、例えば、実施例１と実施例２を組み合わせて、Ｕ字状の送風案内部を水平に移動させる機構と、プラグファンの位置を移動させる機構とを組み合わせても良いことも勿論であり、また、実施例のように送風案内部材を柔軟な材質の板状部材でＵ字状に吊り下げるのではなく、硬い材質の鉄やプラスチックを使用して左右対称のＵ字状の側断面形状にしたものでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施例のプラグファン室の側断面図である。
【図２】図１の正面からの横断面図である。
【図３】図１の主要部の分解斜視図である。
【図４】第１の実施例の風量−全静圧の関係を表したグラフの図である。
【図５】第１の実施例の風量−軸動力の関係を表したグラフの図である。
【図６】第１の実施例の風量−静圧効率の関係を表したグラフの図である。
【図７】本発明の第２の実施例のプラグファン室の正面からの横面図である。
【図８】本発明の第２の実施例のプラグファン室の側断面図である。
【図９】先行技術１のＵ字状ダンパを用いたファン無偏芯の側断面図である。
【図１０】先行技術２のＵ字状ダンパを用いたファン偏芯の絞り方式の風量調整の側断面図である。
【図１１】先行技術２のＵ字状ダンパを用いた側断面図である。
【符号の説明】
【００２０】
１…プラグファン室、
２…直方体、21…前枠面、22…後枠面、23…右側枠面、231,241…軸受、
24…左側枠面、25…底枠面、
３,3a,3a'…固定開口部(インレットコーン)、
４…プラグファン、41…外円形外枠、42…内円形外枠、43…ブレード、
44…空洞部、45…送風口、
５,5a,5a'…駆動モータ、51,51a…駆動モータ取付架台、
６…送風案内部材(Ｕ字状ダンパ）、61…底部、62,63…端部
７…調整手段、71,72,71a,72a…固定部材、711,721…ナット部、
73…調整ネジ棒、74…ハンドル、
８…モータ移動装置、81…固定部、82…滑りベース、821…移動用ボルト、
９…モータ・インレットコーンユニット、91,92…移動ベース部、
93…連結シャフト
【図１】
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【図２】
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【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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