JPH0339836A - 氷蓄熱槽装置 - Google Patents

氷蓄熱槽装置

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JPH0339836A
JPH0339836A JP1174392A JP17439289A JPH0339836A JP H0339836 A JPH0339836 A JP H0339836A JP 1174392 A JP1174392 A JP 1174392A JP 17439289 A JP17439289 A JP 17439289A JP H0339836 A JPH0339836 A JP H0339836A
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pipe
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Nobuo Matsuhisa
信夫 松久
Yoshihiko Kominami
小南 義彦
Kota Tanaka
田中 宏太
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MORIMATSU KOGYO KK
Takenaka Komuten Co Ltd
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MORIMATSU KOGYO KK
Takenaka Komuten Co Ltd
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明はオフィスビル、病院等の大規模な空気調和設
備の熱a蓄熱用に設置される氷蓄熱槽装置に関するもの
である。
[従来の技術] 従来、氷蓄熱槽装置において製氷機で生成された冷媒は
槽本体内に貫入される連結パイプにより蓄熱槽内へ送ら
れ、その連結パイプの先端開口部から冷媒を吐出するよ
うになっていた。
[発明が解決しようとする課趙] ところが、前記従来の氷蓄熱槽装置においては、蓄熱槽
内へ貫入された連結パイプの先端開口部から吐出される
冷媒のため槽内下部に乱流がおこり、そのため槽内の温
度分布が均一に保たれないので熱効率が低下するという
問題点があった。
この発明は従来の技術の有するこのような問題点を解消
するためになされたものであり、その目的とするところ
は製氷機より冷媒を蓄熱槽内へ乱流を起こすことなく層
流で流入させることができ、槽内の温度分布を均一に保
って熱効率を上げることのできる氷蓄熱槽装置を提供す
ることにある。
[課題を解決するための手段] 前記目的を遠戚するために、この発明は製氷機より蓄熱
槽内へ吐出管を貫入し、前記蓄熱槽内に位置する吐出管
の周面に吐出孔を形成してなるものである。なお、前記
吐出管は蓄熱槽内に水平に貫入されたパイプとし、その
吐出孔は蓄熱槽内においてパイプ周面上側に上向きに形
成された複数の長孔としてもよい。
[作用コ 上記のように構成された氷蓄熱槽装置においては製氷機
から送られてきた冷媒は吐出管の先端から主流速のまま
で吹き出されることなく、同吐出管の周面に形成された
複数の吐出孔から主流速が抑制されて吐出される。そし
て、槽内下部で乱流を起こすことなく吐出された冷媒は
層流で上方へ流動する。
[実施例] 以下、この発明を具体化した一実施例を第1図から第1
8図に従って説明する。
第3図に示すように氷蓄熱槽装置の蓄熱槽1は冷媒とし
てのスラリー状の水(以下、「氷」と略す、)Rを生成
する製氷機2と空調機3に対し相互に連結されている。
前記製氷機2は吸水管4を介して蓄熱槽1より吸入した
冷水を前記氷Rに生成し、量水Rを後述する吐出管5を
介して前記蓄熱槽1へ供給している。また、前記空調機
3は供給管6を介して蓄熱槽1下部より供給された冷水
を利用して冷房等のための熱交換を行うとともにその熱
交換により温度の高くなった水を送水管7を介して前記
蓄熱槽1へ送っている。
次に、この蓄熱槽1について説明すると第1゜2図に示
すように蓄熱槽1は槽内平断面形状が円形となる円筒形
状に形成され、ビルの屋上に設けられた突条のベースコ
ンクリート8に対し支持枠9等を介して支持固定されて
いる。
前記支持枠9は第6.8図に示すように周縁部9aと枝
部9b、補強部9C及び固定部9dとからなっている。
周縁部9aは断面積チャンネル状の鋼材にて形成され、
前記ベースコンクリート8上に蓄熱槽1の下端縁と略同
−の円形状に配置されている。なお、周縁部9aは4つ
の円弧部分に分割できるようになっている0弦部9bは
断面積短形状の鋼材にて形成され、前記周縁部9a内に
一定の間隔をおいて架設されている。補強部9cは断面
り字形状の鋼材にて形成され、前記枝部9bに直交して
各枝部9b及び周縁部9a間に等間隔に架設されている
。なお、周縁部9a、枝部9b及び補強部9cの各上端
面は同一平面を形成している。固定部9dは板状に形成
され、前記周縁部9aのベースコンクリート8と当接す
る下端縁内側に対し水平状態に突出して溶接固定されて
いる。そして、この支持枠9はベースコンクリート8に
埋設された基礎ボルト10に対し前記固定部9dにおい
て固定支持されている。
前記支持枠9の上端面には前記周縁部9aの上端面外周
縁と略同−の円形状に形成されたステンレス鋼製の基板
11が載置され、同基板11上には第7図に示す受台1
2が載置されている。
受台12は木枠13と保温材14とからなり、同木枠1
3は前記支持枠9の上端面形状と同一に形成され、同様
に周縁部13a、弦部13b及び補強部13Cとから構
成されている。なお、前記木枠13の周縁部13a内に
おいて弦部13bと補強部13Cとにより仕切られた空
間には発泡スチロール製の保温材13が嵌め込まれてい
る。そして、前記基板11と受台12とにより蓄熱槽1
の底板】、5に対する保温構造を構成している。
前記受台12上には第7図に二点鎖線で示すように同受
台12上面を覆う正十二角形に形成されたステンレス鋼
製の底板15が載置され、同底板15上には蓄熱槽1の
槽本体16が載置されている。
同槽本体16は同径に形成され四段に積層されたステン
レス鋼製の円筒から構成され、各円筒の接合部分は槽本
体16の外面側において互いに当接するフランジ部17
が等間隔をおいてクサビ止め溶接されるとともに槽本体
16の内面側においてその接合部分が溶接固定されてい
る。なお、前記積層された円筒のうち最上段の円筒のみ
その高さが他の円筒に比べて半分となっている。
前記槽本体16は下端縁を前記底板15に対し溶接固定
されるとともに、その下端外周縁部を固定部材18によ
り密着包囲されている。同固定部材18は断面り字状で
前記槽本体16の外周縁に沿う円弧状に形成されている
。なお、固定部材18には一定の間隔をおいて補強用リ
ブが設けられている。そして、固定部材18は第8図に
示すようにその下方に重合する底板15、受台12の木
枠周縁部13a及び基板11とともに前記支持枠9の周
縁部9aに対しボルト19とナツト20によりしめつけ
固定されている。
また、前記底板15の外縁を構成する各辺部15aには
第8図に示すように支持板21が取付けられている。同
支持板21は前記辺部15aから上方に延びる垂立片2
1aと同じく辺部15aから斜め下方に延びる斜状片2
1bとからなり、同斜状片21bの先端部は基板11と
木枠13との間に挟着固定されている。そして、支持板
21の斜状片21b、底板15及び木枠周縁部13aに
より囲まれる空間には保温材22が嵌め込まれている。
なお、支持板21の垂立片21aの内側、すなわち槽本
体16と対応する側には後述する保温パネル23のうち
最下部の保温パネル23の各下端部外面が当接し、この
垂立片21aにより前記gA温パネル23の下端部が位
置決め支持されている。
前記槽本体16の外周面には同槽本体16の形状に沿っ
て吹き付けられた発泡ポリスチレンによるラギング層2
4が施され、さらにその表面には第9.10図に示す多
数の保温パネル23が槽本体16の外周面全体を覆うよ
うに取付けられている。なお、前記保温パネル23は槽
本体16の外周面と対応する内面が凹状にプレス加工さ
れており、その凹部には同凹部に対し嵌合可能に成型さ
れた発泡ポリスチレン製の保温部材25が嵌め込まれて
いる。
第4.5図に示すように槽本体16の下部側面には製氷
機2と連結される吸水管4が貫設されるとともに同様に
空調機3と連結される供給管6が貫設され、また作業者
の視認可能な高さの位置に槽内部点検用の二重ガラス構
造の下部点検口26が設けられている。また、同じく下
部側面には前記吸水管4及び供給管6よりも上方となる
位置に製氷機2から延設された吐出管5が貫通されてい
る。
前記吐出管5は第2図に示すように先端が閉塞された4
本のパイプからなり、貫入された蓄熱槽1内において互
いに平行に配列され各パイプの周面上側にはパイプの長
手方向に一定の間隔をおいて上向きの吐出孔としての長
孔27が複数個形成されている。同長孔27は吐出され
る氷Rの流速による槽内下部における乱流を防止するた
め、同長孔27から吐出される氷Rが1m上昇するとそ
の流速による周囲への影響がなくなるようにその孔部分
が計算して求めた大きさに形成されている。
因に、この実施例においてはパイプ断面積を50CII
、氷Rのパイプ内流量Qを14 ofl /ninとし
、同パイプに幅2 C11,長さ50cmの長孔27を
3箇所設けている。したがって、長孔27により構成さ
れる吐出孔の面積AはA= (0,5x0゜02)x3
==o、03m2と求められ、同吐出孔からの氷Rの初
流速VOはVO=Q/Aから0゜078m/sと求めら
れる。そして、ここから静止流体内における粉流定数を
3.5(実験値)として、吐出孔からの距MXが1mの
位置での氷Rの流速Umを求めると、Um= (3,5
xUo )÷J7フ丁丁τイー2.73X10−”m/
sとなる。よって、長孔27から吐出された氷Rは1m
上昇した位置ではその流速により槽内周囲へ影響を与え
ることのない層流となる。
なお、前記吐出管5は各パイプ先端部を底板15から立
設した支持棒28により水平状態に固定支持されている
。
第13.14図に示すように槽本体16の中間部一部外
面には第一転倒防止部材29の先端が溶接固定され、同
第−転倒防止部材29はその基端がコンクリート梁Aに
ボルト着されている。また、槽本体16に対し前記第一
転倒防止部材29と180度反対間であって同槽本体1
6の上端近傍の位置には第二転倒防止部材30の先端が
溶接固定され、同第二転倒防止部材30はその基端がコ
ンクリート梁Bにボルト着されている。なお、前記mA
よりも梁Bの方が槽本体16の外周面に対し離間して設
けられているため、第一転倒防止部材29のアーム部2
9aよりも第二転倒防止部材30のアーム部30aの方
が長く形成されている。
また、槽本体、16の上部測面すなわち最上段の円筒部
分には前記下部点検口26と同様の上部点検口31が設
けられるとともに、槽本体16の平断面略中心点を通り
水平方向に延びる直線が同種本体16の上部側面を交差
する二位置には光センサ用窓32が設けられている。ま
た、熱交換後の水を送るために空調機3から配設された
送水管7が同槽本体16の上部側面に対し貫入されると
ともに、冷媒溶液給水用の給水管33が貫通されている
。
槽本体16の上端縁には断面すげ傘状の天板34が嵌合
され、その周縁部が槽本体i6に対し溶接固定されてい
る。同天板34の上面には第5図に示すように中央に後
述する支柱35の上端部が露出し、同支柱35を中心と
して四方に内部点検用入り口としてのマンホール36が
設けられている。なお、同図において37は天板34上
面に露出した槽内湯度検知用サーモパイプの上端であり
、38は検知用予備孔である。
また、前記天板34の上面には第15図に二点鎖線で示
すように保温性を有する発泡ポリスチレンによりラギン
グが施され、その上にステンレス鋼板が被覆されている
。そして、さらにその上面周縁部には手摺り39が設け
られ、回生摺り39と連結された手摺りばしご4oが槽
本体16の一側外面に沿って下方へ延設されている。
また、前記底板15、槽本体16及び天板34からなる
蓄熱槽1内の中央部には底板15がら天板34を貫通す
る筒状の支柱35が立設されている。また、同支柱35
と平行に蓄熱槽1内の一側部には槽内の温度検知用サー
モパイプ37が底板15から天板34を貫通して立設さ
れている。前記支柱35の天板34上方に露出した上端
部には通気孔41が設けられ、一方、支柱35の下端部
には底板15に対し支柱35を固定支持する支・持部材
42との接合部分に開口43が形成されている。
第15.16図に示すように蓄熱槽1内において前記支
柱35の上部には槽本体16内周面と水平状態で密着嵌
合する散水板としての主散水板44が貫装され、同主散
水板44よりさらに上部には断面が盆状であって主散水
板44に比較して小径に形成された副成水板45がその
中央部で貫装されている。なお、前記主散水板44は前
記槽本体16の上部開面に設けられた上部点検口31及
び光センサ用窓32の設置位置より上方であって、同じ
く給水管33及び送水管7の貫通位置よりも下方に位置
し、槽本体16の内周面間に架設したアングル46上に
スポット溶接されている。tた、副成水板45の上方に
は蓄熱槽1内において二叉に分岐された送水管7の注水
口7aが上方より注水可能に配置されている。
一方、前記支柱35には主散水板44と副成水板45と
の間にオーバーフロー穴47が設けられている。なお、
この実施例では主成水板44より10cm上方の位置に
設けられている。また、前記支柱35には前記主散水板
44の直近下方の位置に連通孔48が設けられている。
そして、前記通気孔41、オーバーフロー穴47、連通
孔48及び開口43は相互に連通状態となっており、支
柱35はオーバーフローパイプ及び槽内の負圧調整用パ
イプとしての機能らはたすようになっている。
なお、前記支柱35は前記連通孔48と開口43との間
の部分に内筒49が形成され、同支柱35内周面と内f
!’i49外周面との間の間隙には発泡ポリウレタン5
0が充填され、二重構造となっている。
前記主散水板44は第17図に示すように蓄熱槽1の平
面形状を分割して形成される10枚のパンチングボード
51から構成され、各パンチングボード51間の接合面
及び種本#16内周面との接合面はスポット溶接されて
いる。なお、同図において52は前記支柱35を貫通さ
せるための支柱貫通用孔であり、53は温度検知用サー
モパイプ貫通用孔、54は予備用貫通孔である。また、
55は前記マンホール36の下方に位置する点検孔であ
る。
前記主散水板44を構成する各パンチングボード51に
は第18図に示すような上方が小径の断面テーパ状に形
成された滴下孔56が設けられている。この滴下孔56
は蓄熱槽1内の水面へ水を均一に滴下させるための孔で
あり、前記送水管7より副成水板45を介して主散水板
44上に注水され滞留した水が水位を41から10cn
の間に保って均一滴下がはかれるようにその孔の大きさ
と数が計算されている。
因、この実施例では主散水板44の直径りを35501
11、滴下孔56の径を61とし、散水量Qを最大で2
2oo1771in、a小で440J2/ninと設定
した場合の前記均一滴下をするための滴下孔56を次の
ように配置している。
すなわち、流量計数Cを0.76 (実験値〉、滴下孔
56の面積Aを2.83X10’m2主散水板44上の
水位高さHを0.1mとして滴下孔56の一単位当たり
の散水量QlをQ1=CA許「7Kから求め、次に滴下
孔56の数NをN=Q/Qlから求めている。その計算
の結果はQ1=1.807.(/min 、N=121
7個である。そして、さらに第17図に示すような配置
パターンでのピッチPをD=1.15PN’°5用いて
求め、各滴下孔54間のピッチPを9oIlllとして
いる。
なお、前記のように計算上京められる孔の数は1217
個であるが、スポット溶接された各パンチングボード5
1のすき間がらも漏れることを考慮し、実際には109
8個の滴下孔56が設けられている。
また、前記主散水板44上、に設けられた副成水板45
には送水管7の注水口7aより注水され滞留した水を主
散水板44へ滴下するための断面テーパ状の副滴下孔5
7が12個設けられている。
なお、副滴下孔57は前記滴下孔56よりも径が大きく
形成されている。
次に、以上のように構成された氷蓄熱槽装置の作用につ
いて説明する。
まず初めに、給水管33から給水され蓄熱槽1内に蓄え
られた水は吸水管4を介して製氷812へ送られる。そ
して同製氷機2により生成された氷Rが吐出管5の長孔
27を介して蓄熱槽1内下部へ吐出される。吐出される
氷Rは長孔27から10上昇すると流速がほぼOlとな
り、その後は水と氷Rとの比重差により層流で上方へ流
動する。
したがって、蓄熱槽1内下部に乱流は起きずまた氷Rは
上方へ流動するので吐出管5の下方には常に冷水が貯留
される。
この状態から供給管6を介して蓄熱槽1内下部の冷水が
空調機3へ送られる。そしてこのとき、この実施例に係
る蓄熱槽1は槽内形状が円筒状となっているので、槽内
の氷R及び冷水は全体的に流動しその一部が停滞するこ
とはない。
また、前記吸水管4スは供給管6を介して蓄熱槽1内下
部の冷水が槽外へ送り出されると、これに伴い槽内水位
が下がる。すると槽内の水面上空間は負圧となるが通気
孔41及び連通孔48を介して外気と連通され負圧調整
がされる。
空調機3を経て温度の高くなった水が送水管7の注水口
7aを介して副散水板45上へ注水されると、その水は
副滴下孔57から主散水板44上へ滴下される。そして
主散水板44上に滞留した水は滴下孔56がら槽内全体
に均一に滴下される。
なお、主散水板44上に滞留する水が滴下能力を越える
所定の高さ以上(この実施例ではloCII以上)の水
位に達すると、支柱35のオーバーフロー穴47からオ
ーバーフロー水が支柱35内を通り蓄熱槽1内下部の冷
水側に開口4oを経て流出される。
主散水板44上の水が全部滴下されると、その際滴下孔
56は残存する水の表面張力により水の膜で塞がれる。
しがし、同滴下孔56は上方が小径の断面テーパ状とな
っているので塞がれるのは滴下孔56上方の小径部のみ
であり、その結果槽内下方からの冷気により凍結した場
合には滴下孔56の深さ方向の上方一部分だけが凍結さ
れる。
蓄熱槽1内の水位Wが主散水板44の直近下方まで上昇
すると、すなわち氷Rが多量となり体積膨脹した氷Rが
増えすぎると、光センサ用窓32を通して光センサ(図
示しない)がこれを検知し、製氷機2の稼動を制限する
。
また、保温パネル23は外部からの衝撃に対し蓄熱槽1
を保護し、同保温パネル23の内側の保温部材25は槽
本体16を通しての外部への熱放出を防止している。
さらに、受台12は底板15を通しての外部への熱放出
を防止するとともに、底板15と支持枠9間に介在する
ことによりWI撃を吸収し防諜構造を構成する。
このように、この実施例においては槽内形状を円筒状と
したことにより槽内に氷R及び冷水が停滞しないので槽
内容量を100%有効に利用することができる。しがち
、円筒状とすることにより同一容積なら種本#16を高
くすることにより設置面積を小さくでき、かつ槽内湯度
分布を上下で高温部、低温部に分けられるので、蓄熱槽
1の設置スペースを少なくできるとともにムラのない温
度分布で良好な熱効率を実現することができる。
また、吐出管5は先端が閉塞されたバイブの周面上側に
長平方向に上向きの長孔27を一定間隔をおいて形成し
、水Rを吐出管5の先端から主流速のままで吹き出すこ
となく、その長孔27がら上方へ主流速を抑制されて吐
出するようにしているので蓄熱槽1内下部に乱流を起こ
さず、層流で氷Rを上方へ流動させることができる。そ
の結果槽内高温部と低温部の混合を防ぎ、適切な温度分
布を維持できるとともに吐出管5の下方に常に冷水を貯
留できるので熟使用効率を上げることができる。
さらに、送水管7から温がい水の蓄熱槽1内への注水構
造を副成水板45と主散水板44との二段構成による滴
下構造としているので、蓄熱槽1内の水面全体により安
定的に均一に滴下させることができ、その結果槽内上部
の氷Rと滴下された温かい水との間で均一に効率よく速
やかに熱交換させることができる。また、滴下孔56を
上方が小径の断面テーバ状とし、表面張力により水の膜
が彊って凍結する部分をその滴下孔56の水掻部分のみ
としたので、装置稼動浸すぐに凍結部分を融解させるこ
とができ、均一滴下をさせることができる。
加えて、主散水板44上に滞留する水が滴下能力を越え
た水量となると、オーバーフロー穴47から支柱35内
を通りオーバーフローした水が支柱35下部の開口43
から蓄熱槽1内下部へ流入されるので主散水板44を通
して常に適切な滴下状態を鱈持させることができる。
また、吸水管4または供給管6から蓄熱槽1内の冷水が
槽外へ送り出され、槽内水位が下がると蓄熱槽1内の冷
水が槽外へ送り出され、槽内水位が下がると蓄熱槽1内
の水面上空間は負圧となるが、外気と連通ずる通気孔3
8及び連通孔44により槽内の負圧が調整されるので槽
本体16等が前記負圧により変形するのを防止すること
ができる。
また、槽本体16の外周面を覆う保温パネル23は内側
凹部23aに保温部材25を嵌め込み、しかも槽本体1
6の外周面には発泡スチレンによるラギング層24が施
されているので槽本体16を通しての熱放出を防止でき
るとともに、前記保温部材25とラギング層24が衝撃
吸収作用をするので外部からのWi撃による蓄熱槽1の
破損を防止することができる。
さらに、この実施例では蓄熱槽1の支持構造において底
板15と基板11間に木枠13と保温材14からなる受
台12を配置したことにより底板15を通しての熱放出
を防止することができるとともに、同受台12が19吸
収作用をらはたすので防諜構造としての機能をはたすこ
ともできる。
なお、この発明は前記実施例に限定されることなく、た
とえば吐出孔としての長孔を周面全体に設けられた複数
の細孔とするなどこの発明の趣旨を逸脱しない範囲で任
意に変更することも可能である。
[効果] この発明は以上説明したように構成されているので次の
ような特有の効果を奏する。
請求項1の氷W熟檀装置においては槽内に貫入された吐
出管の周面に複数の吐出孔を形成したので冷媒は吐出管
の先端から主流速のまま吹き出されることなく吐出孔か
ら主流速が抑制されて吐出され、その結果槽内下部に乱
流が生じないので槽内の高温部と低温部の温度分布が均
一に保たれ、良好な熱効率を維持することができる。
請求項2の氷蓄熱槽装置においては、槽内に対し吐出管
を水平に貫入させるとともに吐出管の周面上側に複数の
上向きの長孔を形成したので冷媒を同長孔から乱流を起
こさず層流で上方へ流動させ、槽内の温度分布を保ちつ
つ良好な熱効率を維持できるとともに吐出管の下方には
常に冷水を貯留させることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明を具体化した一実施例の蓄熱槽全#狂
面図、第2図は第1図のA−Aili面図、第3図はこ
の発明に係る氷蓄熱槽装置の概略図、第4図は第1図か
ら保温パネル等の外装を取除いた図、第5図は同平面図
、第6図は支持棒の平面図、第7図は受台平面図、第8
図は蓄熱槽の支持構造要部断面図、第9図は保温パネル
正面図、第10図は同平断面図、第11図は保温部材正
面図、第12図は同平断面図、第13図は転倒防止部材
の取付位置を示す1!!i略側面図、第14図は同平面
図、第15図は蓄熱槽内要部破断面図、第16図は同要
部平面図、第17図は主散水板平面図、第18図は同一
部断面図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、冷媒(R)を生成する製氷機(2)と、同製氷機(
    2)と連結され冷媒(R)を蓄える蓄熱槽(1)とを含
    む氷蓄熱槽装置において、 前記製氷機(2)より蓄熱槽(1)内へ吐出管(5)を
    貫入し、前記蓄熱槽(1)内に位置する吐出管(5)の
    周面に複数の吐出孔(27)を形成したことを特徴とす
    る氷蓄熱槽装置。 2、前記吐出管(5)は蓄熱槽(1)内に水平に貫入さ
    れたパイプからなり、その吐出孔(27)は蓄熱槽(1
    )内においてパイプ周面上側に上向きに形成された複数
    の長孔であることを特徴とする請求項1記載の氷蓄熱槽
    装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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