(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉容器内に電動要素と、該電動要素にて駆動される第１及び第２の回転圧縮要素を備え、前記第１の回転圧縮要素で圧縮され、密閉容器内に吐出された中間圧の冷媒ガスを前記第２の回転圧縮要素に吸引し、圧縮して吐出する多段圧縮式ロータリコンプレッサにおいて、
前記第１の回転圧縮要素で圧縮された中間圧の冷媒ガスの通過経路と前記第２の回転圧縮要素の冷媒吐出側とを連通する連通路と、該連通路を開閉する弁装置とを備え、
該弁装置は、前記中間圧の冷媒ガスと前記第２の回転圧縮要素の冷媒吐出側の冷媒ガスとの圧力差が所定の上限値以上になった場合、前記連通路を開放することを特徴とする多段圧縮式ロータリコンプレッサ。
【請求項２】
前記第２の回転圧縮要素を構成するシリンダと、
該シリンダ内で圧縮された冷媒ガスを吐出する吐出消音室とを備え、
前記連通路は前記吐出消音室を画成する壁内に形成され、前記密閉容器内と吐出消音室とを連通し、前記弁装置は前記壁内に設けられることを特徴とする請求項１の多段圧縮式ロータリコンプレッサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、第１の回転圧縮要素で圧縮されて吐出された冷媒ガスを第２の回転圧縮要素に吸引し、圧縮して吐出する多段圧縮式ロータリコンプレッサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種の多段圧縮式ロータリコンプレッサ、特に内部中間圧型多段圧縮式ロータリコンプレッサでは、第１の回転圧縮要素の吸込ポートから冷媒ガスがシリンダ内の低圧室側に吸入され、ローラとベーンの動作により圧縮されて中間圧となりシリンダの高圧室側より吐出ポート、吐出消音室を経て密閉容器内に吐出される。そして、この密閉容器内の中間圧の冷媒ガスは第２の回転圧縮要素の吸込ポートからシリンダの低圧室側に吸入され、ローラとベーンの回転により２段目の圧縮が行われて高温高圧の冷媒ガスとなり、高圧室側より吐出ポート、吐出消音室を経て外部の放熱器に流入する構成とされている。
【０００３】
係る多段圧縮式ロータリコンプレッサにおいて、第１及び第２の回転圧縮要素の吐出消音室には、シリンダ内で圧縮されて吐出消音室に吐出された冷媒の逆流を防ぐために吐出弁が設けられており、この吐出弁により吐出ポートが開閉される。
【０００４】
ここで、高低圧差の大きい冷媒、例えば二酸化炭素を冷媒として用いた場合、吐出冷媒圧力は図８に示すように高圧ＨＰとなる第２の回転圧縮要素で１２ＭＰａＧに達し、一方、低段側となる第１の回転圧縮要素で８ＭＰａＧ（中間圧ＭＰ）となる（第１の回転圧縮要素の吸入圧力ＬＰは４ＭＰａＧ）。その結果、２段目の段差圧（第２の回転圧縮要素の吸入圧力ＭＰと第２の回転圧縮要素の吐出圧力ＨＰの差）は４ＭＰａＧと大きくなる。また、外気温が低く冷媒の蒸発温度が低くなると第１の回転圧縮要素の回転圧縮要素の吐出圧力ＭＰが低くなってしまうため、２段目の段差圧（第２の回転圧縮要素の吸入圧力ＭＰと第２の回転圧縮要素の吐出圧力ＨＰ）がさらに大きくなる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように２段目の段差圧が大きくなると、第２の回転圧縮要素の吐出弁内外の圧力差が過大となり、この圧力差によって第２の回転圧縮要素の吐出弁等が破損してしまう問題があった。
【０００６】
本発明は、係る技術的課題を解決するために成されたものであり、２段目の段差圧によって生じる第２の回転圧縮要素の吐出弁等の破損故障を未然に回避することができる多段圧縮式ロータリコンプレッサを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明では密閉容器内に電動要素と、この電動要素にて駆動される第１及び第２の回転圧縮要素を備え、第１の回転圧縮要素で圧縮され、密閉容器内に吐出された中間圧の冷媒ガスを第２の回転圧縮要素に吸引し、圧縮して吐出するものであって、第１の回転圧縮要素で圧縮された中間圧の冷媒ガスの通過経路と第２の回転圧縮要素の冷媒吐出側とを連通する連通路と、この連通路を開閉する弁装置とを備え、当該弁装置は、中間圧の冷媒ガスと第２の回転圧縮要素の冷媒吐出側の冷媒ガスとの圧力差が所定の上限値以上になった場合、連通路を開放するようにしたので、第２の回転圧縮要素の吐出圧力と吸込圧力との圧力差、即ち、２段目の段差圧を所定の上限値より低く抑えることができるようになる。
【０００８】
これにより、第２の回転圧縮要素の吐出弁の破損等の故障発生を未然に回避することができるようになるものである。
【０００９】
請求項２の発明では上記に加えて、第２の回転圧縮要素を構成するシリンダと、このシリンダ内で圧縮された冷媒ガスを吐出する吐出消音室とを備え、連通路は吐出消音室を画成する壁内に形成して密閉容器内と吐出消音室とを連通し、弁装置は前記壁内に設けているので、第１の回転圧縮要素で圧縮された中間圧の冷媒ガスの通過経路と第２の回転圧縮要素の冷媒吐出側とを連通する連通路、及び、連通路を開閉する弁装置を第２の回転圧縮要素の壁内に集約することができるようになる。
【００１０】
これにより、構造の簡素化と全体寸法の小型化を実現することができるようになるものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に図面に基づき本発明の実施形態を詳述する。図１は本発明の多段圧縮式ロータリコンプレッサの実施例として、第１及び第２の回転圧縮要素３２、３４を備えた内部中間圧型多段（２段）圧縮式ロータリコンプレッサの縦断面図である。
【００１２】
図１において、１０は二酸化炭素を冷媒とする内部中間圧型多段圧縮式ロータリコンプレッサで、この多段圧縮式ロータリコンプレッサ１０は、鋼板からなる円筒状の容器本体１２Ａ、及びこの容器本体１２Ａの上部開口を閉塞する略椀状のエンドキャップ（蓋体）１２Ｂとで形成される密閉容器１２と、この密閉容器１２の容器本体１２Ａの内部空間の上側に配置収納された電動要素１４と、この電動要素１４の下側に配置され、電動要素１４の回転軸１６により駆動される第１の回転圧縮要素３２（１段目）及び第２の回転圧縮要素３４（２段目）からなる回転圧縮機構部１８とにより構成されている。尚、密閉容器１２は底部をオイル溜めとする。また、前記エンドキャップ１２Ｂの上面中心には円形の取付孔１２Ｄが形成され、この取付孔１２Ｄには電動要素１４に電力を供給するためのターミナル（配線を省略）２０が取り付けられている。
【００１３】
電動要素１４は、密閉容器１２の上部空間の内周面に沿って環状に取り付けられたステータ２２と、このステータ２２の内側に若干の間隔を設けて挿入設置されたロータ２４とからなる。そして、このロータ２４には鉛直方向に延びる回転軸１６が固定されている。
【００１４】
ステータ２２は、ドーナッツ状の電磁鋼板を積層した積層体２６と、この積層体２６の歯部に直巻き（集中巻き）方式によって巻装されたステータコイル２８を有している。また、ロータ２４もステータ２２と同様に電磁鋼板の積層体３０で形成され、この積層体３０内に永久磁石ＭＧを挿入して形成されている。
【００１５】
前記第１の回転圧縮要素３２と第２の回転圧縮要素３４との間には中間仕切板３６が挟持されている。即ち、第１の回転圧縮要素３２と第２の回転圧縮要素３４は、中間仕切板３６と、この中間仕切板３６の上下に配置されたシリンダ３８、シリンダ４０と、この上下シリンダ３８、４０内を１８０度の位相差を有して回転軸１６に設けた上下偏心部４２、４４に嵌合されて偏心回転する上下ローラ４６、４８と、この上下ローラ４６、４８に当接して上下シリンダ３８、４０内をそれぞれ低圧室側と高圧室側に区画する上下ベーン５０、５２と、上シリンダ３８の上側の開口面及び下シリンダ４０の下側の開口面を閉塞して回転軸１６の軸受けを兼用する支持部材としての上部支持部材５４及び下部支持部材５６にて構成される。
【００１６】
また、図４乃至図７に示す如く、上部支持部材５４及び下部支持部材５６には、吸込ポート１６１、１６２にて上下シリンダ３８、４０の内部とそれぞれ連通する吸込通路５８、６０と、上部支持部材５４及び下部支持部材５６の凹陥部を壁としてのカバーによって閉塞することにより形成された吐出消音室６２、６４とが設けられている。即ち、吐出消音室６２は吐出消音室６２を画成する壁としての上部カバー６６、吐出消音室６４は吐出消音室６４を画成する壁としての下部カバー６８にて閉塞される。
【００１７】
この場合、上部支持部材５４の中央には軸受け５４Ａが起立形成されている。また、下部支持部材５６の中央には軸受け５６Ａが貫通形成されており、回転軸１６は上部支持部材５４の軸受け５４Ａと下部支持部材５６の軸受け５６Ａに保持されている。
【００１８】
また、下部カバー６８はドーナッツ状の円形鋼板から構成されており、第１の回転圧縮要素３２の下シリンダ４０内部と連通する吐出消音室６４を画成するもので、これは周辺部の主ボルト１２９・・・によって下から下部支持部材５６に固定され、この主ボルト１２９・・・の先端は上部支持部材５４に螺合する。図４は下部支持部材５６の下面を示しており、１２８は吐出消音室６４内において吐出ポート４１を開閉する第１の回転圧縮要素３２の吐出弁である。
【００１９】
そして、第１の回転圧縮要素３２の吐出消音室６４と密閉容器１２内とは連通路にて連通しており、この連通路は上部カバー６６、上下シリンダ３８、４０、中間仕切板３６を貫通する図示しない孔である。この場合、連通路の上端には中間吐出管１２１が立設されており、この中間吐出管１２１から密閉容器１２内に中間圧の冷媒が吐出される。
【００２０】
また、上部カバー６６は第２の回転圧縮要素３４の上シリンダ３８内部と吐出ポート３９にて連通する吐出消音室６２を画成し、この上部カバー６６の上側には、上部カバー６６と所定間隔を存して、電動要素１４が設けられている。当該上部カバー６６は、図５に示す如く前記上部支持部材５４の軸受け５４Ａが貫通する孔が形成された略ドーナッツ状の円形鋼板から構成されており、周辺部が主ボルト７８・・・により固定されている。このため、この主ボルト７８・・・の先端は下部支持部材５６に螺合するものである。尚、図５において１２７は吐出消音室６２内において吐出ポート３９を開閉する第２の回転圧縮要素３４の吐出弁である。
【００２１】
ここで、吐出弁１２７、１２８は縦長略矩形状の金属板からなる弾性部材にて構成されており、吐出弁１２７、１２８の一側は吐出ポート３９、４１に当接して密閉すると共に、他側は吐出ポート３９、４１と所定の間隔を存して設けられた図示しないネジで固定されている。吐出弁１２７、１２８は、吐出ポート３９、４１に一定の付勢力で当接し、弾性力で吐出ポート３９、４１を開閉可能に閉塞する。
【００２２】
また、第２の回転圧縮要素３４の上部カバー６６内には、本発明の連通路２００が設けられている。当該連通路２００は、第１の回転圧縮要素３２で圧縮された中間圧の冷媒ガスの通過経路である密閉容器１２内と第２の回転圧縮要素の冷媒吐出側の吐出消音室６２とを連通する通路であり、図２に示すように水平に延在する第１の通路２０１の一端が密閉容器１２内に連通しており、第１の通路２０１の他端は弁装置収納室２０２に連通している。この弁装置収納室２０２は、上部カバー６６を鉛直方向に貫通する孔であり、弁装置収納室２０２の上面は密閉容器１２に開口すると共に、下面は吐出消音室６２に開口している。また、この弁装置収納室２０２の上下開口はそれぞれ封止材２０３、２０４により塞がれている。
【００２３】
そして、弁装置収納室２０２の下部に設けられた封止材２０４には、弁装置収納室２０２と吐出消音室６２とを連通する第２の通路２０５が設けられている。これら第１の通路２０１、弁装置収納室２０２及び第２の通路２０５によって連通路２００が構成される。更に、この連通路２００の弁装置収納室２０２内には球状の弁装置２０７が収納されており、この弁装置２０７の上面には伸縮自在なスプリング２０６（付勢部材）の一端が当接して設けられている。このスプリング２０６の他端は、上側の封止材２０３に固定され、弁装置２０７は係るスプリング２０６により常時下側に向けて付勢され、常には第２の通路２０５を閉塞している。
【００２４】
更に、密閉容器１２内の中間圧の冷媒が第１の通路２０１から弁装置収納室２０２内に流入し、弁装置２０７を下側に向けて付勢すると共に、吐出消音室６２内の高圧の冷媒が下側の封止材２０４に設けられた第２の通路２０５から弁装置収納室２０２内に流入して弁装置２０７の下面から弁装置２０７を上側に向けて付勢する構造とされている。
【００２５】
このように弁装置２０７は、スプリング２０６が当接する側、即ち上側から中間圧の冷媒ガスとスプリング２０６により下側に向けて付勢され、反対側からは高圧の冷媒ガスにより上側に向けて付勢される。そして、常には弁装置２０７の下面は第２の通路２０５に当接して密閉しており、これによって連通路２００は弁装置２０７により閉塞されている。
【００２６】
尚、スプリング２０６の付勢力は、密閉容器１２内の中間圧の冷媒ガスと吐出消音室６２内の高圧の冷媒ガスの圧力差が上限値である例えば８ＭＰａＧに達した場合に、第１の通路２０５に当接して密閉していた弁装置２０７が第２の通路２０５から流入する高圧の冷媒ガスにより上方に押し上げられるように設定されているものとする。従って、上記圧力差が８ＭＰａＧ（上限値）以上に開いた場合、弁装置収納室２０２を介して第１の通路２０１と第２の通路２０５が連通し、吐出消音室６２内の高圧の冷媒ガスが密閉容器１２内に流出する。そして、上記圧力差が８ＭＰａＧ未満まで縮まると、スプリング２０６は弁装置２０７を第２の通路２０５に当接させて密閉し、第１の通路２０１と第２の通路２０５は弁装置２０７によって塞がれることとなる。これにより、２段目の段差圧が過大となることを未然に回避する。
【００２７】
前述の如く冷媒としては地球環境にやさしく、可燃性及び毒性等を考慮して自然冷媒である前記二酸化炭素（ＣＯ２）を使用し、潤滑油としてのオイルは、例えば鉱物油（ミネラルオイル）、アルキルベンゼン油、エーテル油、エステル油等既存のオイルが使用される。
【００２８】
以上の構成で次に動作を説明する。ターミナル２０及び図示されない配線を介して電動要素１４のステータコイル２８に通電されると、電動要素１４が起動してロータ２４が回転する。この回転により回転軸１６と一体に設けられた上下偏心部４２、４４に嵌合されて上下ローラ４６、４８が上下シリンダ３８、４０内を偏心回転する。
【００２９】
これにより、下部支持部材５６に形成された吸込通路６０を経由して図５に示すように吸込ポート１６２から下シリンダ４０の低圧室側に吸入された低圧の冷媒は、下ローラ４８と下ベーン５２の動作により圧縮されて中間圧となり下シリンダ４０の高圧室側より吐出ポート４１、下部支持部材５６に形成された吐出消音室６４から図示しない連通路を経て中間吐出管１２１から密閉容器１２内に吐出される。
【００３０】
そして、密閉容器１２内の中間圧の冷媒ガスは、図示しない冷媒通路を通って、上部支持部材５４に形成された吸込通路５８を経由して図７に示すように吸込ポート１６１から上シリンダ３８の低圧室側に吸入される。吸入された中間圧の冷媒ガスは、上ローラ４６と上べーン５２の動作により２段目の圧縮が行われて高温高圧の冷媒ガスとなり、高圧室側から吐出ポート３９を通り上部支持部材５４に形成された吐出消音室６２に吐出される。
【００３１】
このとき、密閉容器１２内の中間圧の冷媒ガスと吐出消音室６２内の高圧の冷媒ガスの圧力差が８ＭＰａＧ未満であれば、前述の如く弁装置２０７は弁装置収納室２０２内の第２の通路２０５に当接して密閉するため、連通路２００は開放されることなく、吐出消音室６２に吐出された高圧の冷媒ガスは図示しない冷媒通路を通って全て多段圧縮式ロータリコンプレッサ１０の外部に設けられた図示しない放熱器に流入する。
【００３２】
放熱器に流入した冷媒はここで放熱して加熱作用を発揮する。放熱器を出た冷媒は図示しない減圧装置で減圧された後、これも図示しない蒸発器に入り、そこで蒸発する。そして、最終的には第１の回転圧縮要素３２の吸込通路６０に吸い込まれる循環を繰り返す。
【００３３】
ここで、外気温が低下して前記蒸発器における冷媒の蒸発温度が低くなると、前述の如く第１の回転圧縮要素３２から密閉容器１２内に吐出される冷媒の圧力（中間圧）も上がり難くなる。このようにして密閉容器１２内の中間圧の冷媒ガスと吐出消音室６２内の高圧の冷媒ガスの圧力差が８ＭＰａＧに達した場合、吐出消音室６２内の圧力により第２の通路２０５に当接している弁装置２０７はスプリング２０６に抗して押し上げられ、第２の通路２０５から離れるため、第１の通路２０１と第２の通路２０５が連通し、高圧の冷媒ガスが中間圧側の密閉容器１２内に流れ込む。そして、両者の圧力差が８ＭＰａＧ未満まで低下すると、弁装置２０７は第２の通路２０５に当接して密閉し、これにより第２の通路２０５は弁装置２０７により塞がれる。
【００３４】
このように、密閉容器１２内に電動要素１４と、この電動要素１４にて駆動される第１及び第２の回転圧縮要素３２、３４を備え、第１の回転圧縮要素３２で圧縮された中間圧の冷媒ガスを第２の回転圧縮要素３４に吸引し、圧縮して吐出するものであって、第１の回転圧縮要素３２で圧縮された中間圧の冷媒ガスの通過経路と第２の回転圧縮要素３４の冷媒吐出側とを連通する連通路２００と、この連通路２００を開閉する弁装置２０７とを備え、当該弁装置２０７は、中間圧の冷媒ガスと第２の回転圧縮要素３４の冷媒吐出側の冷媒ガスとの圧力差が所定の上限値である８ＭＰａＧ以上になった場合、連通路２００を開放するものとしているので、２段目の段差圧を上限値より低く抑え、第２の回転圧縮要素３４の吐出弁１２８の破損を未然に回避することができるようになる。
【００３５】
また、第２の回転圧縮要素３４を構成する上シリンダ３８と、この上シリンダ３８内で圧縮された冷媒ガスを吐出する吐出消音室６２と、この吐出消音室６２を画成する壁としての上部カバー６６とを備え、連通路２００は上部カバー６６内に形成され、密閉容器１２内と吐出消音室６２とを連通すると共に、弁装置２０７は上部カバー６６内に設けているので、連通路２００を複雑な構造とすることなく、２段目の段差圧を抑えることができるようになる。
【００３６】
実施例はいずれも回転軸１６を縦置型とした多段圧縮式ロータリコンプレッサ１０について説明したが、この発明は回転軸を横置型とした多段圧縮式ロータリコンプレッサにも適応できることは言うまでもない。
【００３７】
また、多段圧縮式ロータリコンプレッサを第１及び第２の回転圧縮要素を備えた２段圧縮式ロータリコンプレッサで説明したが、これに限らず回転圧縮要素を３段、４段或いはそれ以上の回転圧縮要素を備えた多段圧縮式ロータリコンプレッサに適応しても差し支えない。
【００３８】
尚、実施例では弁装置２０７を球状の弁装置としたが、これに限らず、図３に示すような円筒状の弁装置２１７としても差し支えない。この場合、弁装置２１７は弁装置収納室２０２の壁面に当接し密閉するように設けられており、通常、第１の通路２０１と第２の通路２０５の間の弁装置収納室２０２内に位置して、連通路２００を閉塞している。そして、圧力差が８ＭＰａＧを越えた場合、弁装置２１７が第１の通路２０１の上方に押し上げられることにより第１の通路２０１と第２の通路２０５が連通し、高圧の冷媒ガスが中間圧の密閉容器１２内に流れ込む。そして、両者の圧力差が８ＭＰａＧ未満になると弁装置２１７は第１の通路２０１の下方に戻り、第１の通路２０１と第２の通路２０５は弁装置２１７により塞がれる。
【００３９】
【発明の効果】
以上詳述した如く本発明によれば、密閉容器内に電動要素と、この電動要素にて駆動される第１及び第２の回転圧縮要素を備え、第１の回転圧縮要素で圧縮された中間圧の冷媒ガスを第２の回転圧縮要素に吸引し、圧縮して吐出するものであって、第１の回転圧縮要素で圧縮された中間圧の冷媒ガスの通過経路と第２の回転圧縮要素の冷媒吐出側とを連通する連通路と、この連通路を開閉する弁装置とを備え、当該弁装置は、中間圧の冷媒ガスと第２の回転圧縮要素の冷媒吐出側の冷媒ガスとの圧力差が所定の上限値以上になった場合、連通路を開放するようにしたので、第２の回転圧縮要素の吐出圧力と吸込圧力との圧力差、即ち、２段目の段差圧を所定の上限値より低く抑えることができるようになる。
【００４０】
これにより、第２の回転圧縮要素の吐出弁の破損等の故障発生を未然に回避することができるようになるものである。
【００４１】
請求項２の発明によれば、上記に加えて第２の回転圧縮要素を構成するシリンダと、このシリンダ内で圧縮された冷媒ガスを吐出する吐出消音室とを備え、第１の回転圧縮要素で圧縮された中間圧の冷媒ガスを密閉容器内に吐出し、第２の回転圧縮要素はこの密閉容器内の中間圧の冷媒ガスを吸引すると共に、連通路は吐出消音室を画成する壁内に形成して密閉容器内と吐出消音室とを連通し、弁装置は前記壁内に設けているので、第１の回転圧縮要素で圧縮された中間圧の冷媒ガスの通過経路と第２の回転圧縮要素の冷媒吐出側とを連通する連通路、及び、連通路を開閉する弁装置を第２の回転圧縮要素のカバー内に集約することができるようになる。
【００４２】
これにより、構造の簡素化と全体寸法の小型化を実現することができるようになるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の多段圧縮式ロータリコンプレッサの縦断面図である。
【図２】図１の多段圧縮式ロータリコンプレッサの第２の回転圧縮要素の連通路部分の拡大断面図である。
【図３】他の実施例の多段圧縮式ロータリコンプレッサの第２の回転圧縮要素の連通路部分の拡大断面図である。
【図４】図１の多段圧縮式ロータリコンプレッサの下部支持部材支持部材の下面図である。
【図５】図１の多段圧縮式ロータリコンプレッサの上部支持部材及び上部カバーの上面図である。
【図６】図１の多段圧縮式ロータリコンプレッサの下シリンダの下面図である。
【図７】図１の多段圧縮式ロータリコンプレッサの下シリンダの下面図である。
【図８】外気温度と各圧力の関係を示す図である。
【符号の説明】
１０  多段圧縮式ロータリコンプレッサ
１２  密閉容器
１４  電動要素
１６  回転軸
１８  回転圧縮機構部
２０  ターミナル
２２  ステータ
２４  ロータ
２６  積層体
２８  ステータコイル
３０  積層体
３２  第１の回転圧縮要素
３４  第２の回転圧縮要素
３６  中間仕切板
３８、４０  シリンダ
５４  上部支持部材
６２、６４  吐出消音室
６６  上部カバー
１２７、１２８  吐出弁
２００  連通路
２０１  第１の通路
２０２  弁装置収納室
２０３、２０４  封止材
２０５  第２の通路
２０６  スプリング
２０７  弁装置
【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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