JP3194750B2 - 可塑化材料を送る密閉スクリュの摩耗の度合いを確かめる方法及び装置 - Google Patents

可塑化材料を送る密閉スクリュの摩耗の度合いを確かめる方法及び装置

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、可塑化された材料、特に合成樹脂材料を抵
抗体に送る密閉スクリュの摩耗の度合いを確かめる方法
に関するもので、この方法では、密閉スクリュは、軸線
方向に離れた２個のスクリュ部分の間でスクリュハウジ
ング内に軸受け支持されており、密閉スクリュのねじ山
のピッチが、これら２個のスクリュ部分のねじ山のピッ
チと反対向きであり、これら２個のスクリュ部分の各ハ
ウジングは、これら２個のスクリュ部分により搬送され
る可塑化材料を導く接続通路によって互いに接続され、
接続通路内を流れる可塑化材料を処理するステーショ
ン、特に濾過ステーションは、接続通路に接続され、抵
抗体は、接続通路が、可塑化材料が初めに流れるスクリ
ュ部分のハウジングから分岐する箇所と、密閉スクリュ
と間に設けられる。本発明は、また、この方法を実施す
る装置に関する。
スクリュハウジング内に軸受け支持される、全てのス
クリュと、これらよりも程度は低いが、これらのハウジ
ングは、補強されていても、摩耗にさらされ、とりわ
け、摩耗成分、たとえば、多かれ少なかれ、リサイクル
産業の、不純物を含んだ、主として熱可塑性合成樹脂材
料を運ぶスクリュでは顕著である。この状態で、スクリ
ュにより押し出しヘッドの方に搬送を行うと、可塑化材
料が、スクリュとハウジングとの間に摩耗により生ずる
周囲間隙を通って、制御不能な状態で逆流するので、可
塑化材料の適正な押し出しに必要な押し出しヘッドの前
での圧力が、確実には上昇しないという問題をもたら
す。最初に記載したように、スクリュ部分の間に設ける
密閉スクリュに、このような摩耗が生じることは取り分
け好ましくない。特に、密閉スクリュは、密閉スクリュ
を迂回する接続通路によって両端が直接結ばれている。
密閉スクリュの領域で生じる摩耗は、徐々に生じ、後段
の処理のために、特に押し出しヘッドに供給される可塑
化材料に若干の不純物が混じり、最終製品、大抵は、押
し出しヘッドで得られる粒状物に不純物が混じることに
よって、少しは分かる。こうなると、最終粒状物を処理
する会社から苦情が来ることになる。不純物が混じった
粒状物は、価値が低いだけでなく、数週間に渡る粒状物
の製造に、別の熱濾過処理を施す必要が生じ、このよう
な別の熱処理は、不必要なエネルギー消費となり、ま
た、合成樹脂材料の分子鎖が、悪影響を受けるといる問
題がある。
これらの問題を避けるには、密閉スクリュを定期的に
取り外して、密閉スクリュと共にハウジングが、摩耗又
は摩滅していないか否か確認する必要がある。しかしな
がら、このような作業は、経験が示すように、殆ど行わ
れておらず、これは、時間がかかるだけでなく、経験を
積んだ者により行われる必要があり、また、密閉スクリ
ュがある領域での摩耗は、円筒形スクリュハウジングと
ともに、密閉スクリュ自体、すなわち密閉スクリュのね
じ山の外径に関してのみならずその内径に関しても、生
じ得るためである。
本発明は、密閉スクリュの摩耗の程度を困難なく確認
できるようにして、密閉スクリュ又はこれと共にそのハ
ウジングの摩耗が、どの程度増加したかをいつでも、又
稼働中でも、分かるようにした方法を提供することを、
その目的とする。本発明は、この目的を、可塑化材料が
初めに通るスクリュ部分により運ばれる可塑化材料の圧
力と、密閉スクリュにより運ばれる可塑化材料の圧力と
を、それぞれ抵抗体の前で測定し、これら２個の圧力の
差を利用して摩耗の程度を表示する構成を採ることによ
って、達成する。つまり、本発明は、密閉スクリュによ
る搬送方向に、すなわち抵抗体の方向に密閉スクリュに
より運ばれる可塑化材料に加わる圧力は、密閉スクリュ
が問題なく機能している限り、絶えず増加するという知
見に基づいている。したがって、運ばれる可塑化材料が
初めに到達する測定点で圧力を、p1とし、他方の測定点
での測定圧力をp2とすると、p2がp1よりも大であるな
ら、スクリュの機能に問題はない。両圧力p1とp2とが、
等しいなら、摩耗が既に相当進んでおり、大抵の場合、
すでに限界値に達している。もし、p2がp1よりも小であ
るなら、密閉スクリュの機能は、もはや充分に果たされ
ていない。正常に稼働しているなら、すなわち、正常に
機能している密閉スクリュは、接続通路を通じて第２の
スクリュ部分に供給される可塑化材料のほんの一部を、
第１のスクリュ部分の方に戻すように絶えず搬送する。
密閉スクリュの機能に問題がないなら、密閉スクリュ近
傍の測定点での可塑化材料の圧力は、他方の測定点での
可塑化材料の圧力よりも常に大となる。両方の圧力が、
等しいなら、これは、密閉スクリュがニュウトラルに機
能していることを意味する。すなわち、合成樹脂材料の
溶融体は、少量たりとも、第１のスクリュ部分の方に密
閉スクリュにより運ばれていない。密閉スクリュ近傍の
測定点での溶融体の圧力が、他方の測定点より小である
こと、この場合は、いわば、密閉スクリュによりもたら
される密閉部を、濾過されていない溶融体が、押し出し
ヘッドの方向に、すなわち他端にある取り出し口の方に
通過していることを意味する。このため、密閉スクリュ
の密閉機能は、この時充分な程度になっておらず、可塑
化材料に、処理されていない、特に濾過されていない部
分が、最終製品に生じるが、これは、密閉スクリュが、
運ばれる可塑化材料の処理ステーション、特に濾材に至
る接続通路にとって好ましくないバイパスを、この時形
成するからである。
本明細書において、「ねじ山」は、密閉スクリュのう
ずの意味である。
合成樹脂材料を比較測定するに当たり、スクリュ部分
に続く直径が減少する管状部で互いに離れた２個の箇所
での可塑化材料の圧力を測定することが知られている。
この管状部の直径は、一定であるので、合成樹脂材料が
初めに到着する箇所での圧力は、管状部の内壁での合成
樹脂材料の壁との摩擦によって、他の箇所よりも大とな
る。さらに、これら２カ所での測定のいずれも、スクリ
ュのねじ山の領域又はスクリュハウジング内でなされて
おらず、得られる測定結果は、合成樹脂材料の特性を知
るためにのみ利用され、スクリュの摩耗の程度を確認す
るためには利用されていない。
本発明による方法を実施する、本発明による装置は、
軸線方向に互いに離れた２個のスクリュ部分が、密閉ス
クリュにより一緒に回転するように結合され、開口が、
可塑化材料が初めに通るスクリュ部分のハウジングの壁
を、このスクリュ部分のねじ山がある領域、又はこのね
じ山に近接した領域で貫通し、別の開口が、このハウジ
ングの壁又は密閉スクリュのハウジングの壁を貫通して
おり、これら２個の開口は、スクリュ部分の軸線方向に
おいて、互いに離れており、抵抗体が、両者の間の領域
に設けられ、２個の開口のそれぞれには、圧力センサが
接続されることを特徴とする。これら圧力センサによる
表示でも、上述した態様での密閉スクリュ又はそのハウ
ジングの摩耗の程度を確認するに十分である。しかしな
がら、本発明においては、ぞれぞれの圧力センサに、ト
ランスジューサを接続し、トランスジューサのそれぞれ
の出力から電気信号を比較回路に送り、比較回路の出力
に、表示装置を接続するのがより好ましい。この比較回
路により、上述した、p1とp2の圧力差を絶えず確認し
て、表示装置により圧力差を表示する。この表示装置
は、それ自体は公知であるが、この圧力差が、所定値分
減少するや否や、警告信号を出すように構成してよい。
この警告信号は、聴覚的又は視覚的なものでよく、所望
ならば、そのままプラントの運転を停止するのに利用し
てもよい。
本発明の別の実施態様によれば、スクリュハウジング
の壁に設ける少なくとも２個の開口は、スクリュ部分又
は密閉スクリュのねじ山に近接した環状溝から分岐する
ことが、特に好ましい。こうすると、測定結果又は各開
口に接続した圧力センサが、脈動の影響を受けないで済
むという利点がある。
本発明の別の実施態様によれば、抵抗体を、２個の開
口の間に設けられ、供給される可塑化材料をせき止める
バッフル体から構成し、抵抗体を、スクリュ部分を密閉
スクリュに結合するシャフトに設けるとよい。こうする
と、この抵抗体が、いくつかの構成に採りうるので、構
造が簡単になる。最も簡単な構造では、バッフル体が、
円盤であり、狭い環状間隙が、密閉スクリュのハウジン
グの壁と円盤の周囲部との間に設けられる。本発明によ
れば、このような構造の別の実施態様として、少なくと
も１個の環状溝を、円盤の周囲に設ける。この環状溝に
より、円盤を通過する可塑化材料に乱流を生じさせて、
可塑化材料の抵抗を増加する。こうする代わりに、本発
明では、バッフル体をねじ山部分で構成し、ねじ山部分
のねじ山が、密閉スクリュのねじ山と同じ搬送方向を持
つがこれよりも細かくしてもよい。このような細かいね
じ山では、密閉スクリュの比較的粗いねじ山により供給
される可塑化材料の全てを運び切ることはできなくな
る。このため、密閉スクリュにより運ばれる可塑化材料
の量における差分は、細かいねじ山の上を「移動」する
ことになり、細かいねじ山を通過させられ、密閉スクリ
ュの端部での圧力の増加を生じさせることになる。
本発明に係る方法及び装置を、例示的な実施態様とし
て添付図面に概略的に示す。図１は、密閉スクリュを備
えた装置を有する第１実施態様の長さ方向断面図であ
り、この装置内での可塑化される材料の圧力推移を、グ
ラフ化して示すものである。図２は、第１実施例の第１
変形例を示すもので、可塑化される材料の圧力推移も対
応してグラフ化して示し、さらに、図３は、可塑化され
る材料の各圧力推移を同様にグラフ化して示した、別の
実施態様を示すものである。図４は、図３の詳細を拡大
して示すものである。
図１に示した装置内では、処理すべき材料、特に、廃
棄製品から得られた、不純物を含む熱可塑性合成樹脂材
料は、好ましくは、予備粉砕処理後、ホッパ１に矢印２
の方向に入れられ、取り入れ口３を通ってスクリュハウ
ジング４であって、スクリュ５が軸受け支持されている
ものの内部に入る。このスクリュ５には、互いに軸線方
向に離れた２個のスクリュ部分６、７があり、これらの
間には、密閉スクリュ８が、設けられ、密閉スクリュの
ねじ山のピッチは、２個のスクリュ部分６、７のねじ山
のピッチとは反対向きである。２個のスクリュ部分６、
７と密閉スクリュ８とは、共通シャフト９に設けられて
おり、共通シャフトは、取り入れ口３から導入した可塑
化される材料を、２個のスクリュ部分６、７により、矢
印11の方向に、たとえば、押し出しヘッドの方に送るよ
うに、モータ10によって回転される。好ましくは、２個
のスクリュ部分６、７と密閉スクリュ８とは、ねじ山の
外径を等しくして、２個のスクリュ部分と密閉スクリュ
の全てを軸受け支持するスクリュハウジング４が、連続
して一定の内径を持つことができるようにする。スクリ
ュ５の取り入れ端には、２個のスクリュ部分６、７に比
べてピッチが短くリードも短い、密閉ねじ山14が設けら
れる。
密閉スクリュ８を迂回するため、接続通路13を設け
て、密閉スクリュ８の両側にある、スクリュ部分６、７
に対応する各ハウジング部分を接続し、２個のスクリュ
部分６、７により運ばれる、可塑化された材料が、矢印
15の方向に流れるようにする。ステーション16は、接続
通路13を流れる、可塑化された材料を処理するためのも
のである。この材料処理は、充填材の追加、着色、その
他の付加処理などの種々のものとすることができる。大
抵の場合、所望ならば、上述した付加処理に加えて、ス
テーション16を濾過ステーション17とし、可塑化された
合成樹脂材料から、濾材により、不純物、特に、種々の
固形物を濾過して、接続通路13からの濾過された合成樹
脂材料が、スクリュ部分７を囲むハウジング４の部分に
入り、スクリュ部分７により出口、特に押し出しヘッド
の方に運ばれるようにする。明らかなように、スクリュ
部分７により押し出しヘッドの方に運ばれる、可塑化さ
れた材料の純度は、密閉スクリュ８の密閉機能に依存す
る。もし、この密閉機能が、たとえば、密閉スクリュ８
及び／又はそのハウジングの摩耗により不十分であるな
ら、２個のスクリュ部分６、７間での充分な密閉がもた
らされなくなるので、スクリュ部分６により運ばれた、
不純物は、接続通路13及びその中に入れた濾材を通過す
ることなく、スクリュ部分７に達してしまう。つまり、
濾過されていないために不純物を含む、可塑化された材
料は、スクリュ部分７により、押し出しヘッドの方へ、
すなわち他端にある出口の方へ運ばれ、最終的には、製
造された最終製品の不純物、大抵は粒状物として認知さ
れる。ステーション16が、濾過ステーション17でない又
は濾過ステーション17専用でなく付加処理も行う場合に
は、押し出しヘッドなどに供給される、可塑化された材
料において、所望の混合比を、確実に保つことができな
くなり、密閉スクリュ８の密閉機能により変動させるこ
とになる。
密閉スクリュ８を密閉機能を連続して確かめるため、
２個の開口18、19であって、スクリュハウジング４の壁
30を貫通し、スクリュハウジング４の軸線方向におい
て、互いに離れて配置されたものを設ける。一方の開口
18は、スクリュ部分６のねじ山の末端領域又はこのねじ
山の末端の近傍に位置付けられ、他方の開口19は、開口
18に対して矢印11の方に位置がずれて、スクリュ部分６
のねじ山に近接したスクリュハウジング４の領域で、矢
印11の方向において密閉スクリュ８の前の箇所で設けら
れる。２個の開口18、19のそれぞれには、圧力センサ2
2、23を圧力管路21により接続する。このため、これら
２個の圧力センサ22、23によって、装置により運ばれ
る、可塑化された材料の圧力を、それぞれの箇所で測定
することができる。これら２個の開口18、19の間には、
共通シャフト９に取り付けた抵抗体12を設けるが、この
実施態様では、抵抗体は、円盤状バッフル体26から構成
され、抵抗体の外周囲と抵抗体12を囲むハウジング部分
の内壁と間には、狭い環状間隙35を設けて、密閉部８に
より運ばれる、可塑化された材料が、スクリュ部分６の
ハウジング部分に入ることができるようにする。この堰
き止め機能を果たすバッフル体26には、ねじが形成され
ていないので、密閉スクリュ８により運ばれる、可塑化
された材料に対する抵抗が順次蓄積して増加するように
機能するが、この抵抗は、密閉スクリュ８により克服さ
れる必要がある。
この結果、通常の動作において適正に機能している密
閉スクリュは、少量の濾過済みの可塑化された材料をス
クリュ部分６のハウジングに戻すように（矢印11の方向
とは反対方向に）、絶えず運ぶ。抵抗体12は、密閉スク
リュ８が、適正に機能しているならば、圧力センサ23に
より検出される可塑化材料の圧力p2が、圧力センサ22に
より検出される可塑化材料の圧力p1よりも絶えず大とな
るようにする。したがって、圧力差値p2−p1は、密閉ス
クリュ８の密閉条件に応じて導き出される値である。こ
れら２個の圧力p2とp1とが等しくなると、密閉スクリュ
８は、ニュートラル状態にあり、すなわち、密閉スクリ
ュ８により、合成樹脂溶融体は、矢印11の方向とは反対
方向に運ばれることはない。p2が、p1よりも小になる
と、密閉スクリュ８により構成される密閉部は、濾過さ
れていない合成樹脂溶融体が、押し出し方向（矢印11）
に通過する。この場合、密閉機能は、全くもたらされ
ず、最終製品には、好ましくない形で不純物を含むこと
になる。
図１には、スクリュ５の軸線方向に測定した通路ｓの
長さに対する圧力ｐの推移をグラフ化して示してある。
実線は、密閉スクリュが理想状態にある場合の圧力推移
を示し、破線は、濾過されていない可塑化合成樹脂材料
が、矢印11の方向に、密閉スクリュを通する場合を示
す。明らかなように、密閉スクリュが適正に機能してい
る場合には、抵抗体12に対する密閉スクリュ８の搬送機
能により、密閉スクリュ８の上流端、ひいては開口19
に、プラントの他の全ての箇所での、特に、矢印11の方
向において開口19の前方に位置する装置の箇所での圧力
よりも大きな圧力値をもたらす。しかしながら、密閉ス
クリュ８又はこれを囲むハウジング部分が、過度に摩擦
されすなわち摩耗すると、開口19での圧力が、それに応
じて低下し、この圧力は、開口18での圧力よりももはや
大きくならず、小さくなる。
好ましくは、環状溝24及び25のそれぞれを、ねじ山と
は別個に、２個の開口18、19がある領域に設けて、２個
の圧力センサ22、23の測定値が、ねじ山によりもたらさ
れる脈動の影響を受けないようにする。
トランスデューサ31、32（図１）を、圧力センサ22、
23の両方に接続して、圧力センサ22、23により測定した
圧力値を電気的な値に変換してもよい。２個のトランス
デューサ31、32の出力は、比較回路33に接続して、トラ
ンスデューサ31、32から送られてきた電気信号を公知の
ように比較し、これら２個の信号値の差を表示装置34に
視覚的又は聴覚的に表示する。摩耗の程度が、所定値を
越えていることが分かったら、比較回路33により得られ
た信号を利用して、装置の運転の自動的に停止すること
ができる。
図２に示しす実施態様は、図１に示した実施態様と
は、２個の溝36が、円盤状バッフル体26からなる抵抗体
12の周囲部に形成され、これらの溝が、間隙35内を流れ
る可塑化材料に乱流を引き起こすことによって、間隙35
内の流体抵抗を増加してある点でのみ相違する。この点
以外では、図２に示す装置は、図１に示した装置と対応
しており、２個の圧力センサ22、23に接続したトランス
デューサなどの部品、またステーション16は、簡明化の
ため図２に示していない。
図２にも、装置内の圧力推移を、グラフで示してあ
り、この図でも、実線は、適正に機能している密閉スク
リュ８の圧力推移を、点線は、密閉スクリュ８が適正に
機能していない場合の状態を示してある。
図３及び４に示す実施態様は、図１又は２に示した実
施態様とは、バッフル体26の周囲部に、細かなねじ山37
を設けた点で相違する。この細かなねじ山は、密閉スク
リュ８のねじ山、すなわちうずと同じピッチ方向を持つ
が、この細かなねじ山は、密閉スクリュのねじ山よりず
っと細かい。したがって、この細かいねじ山は、密閉ス
クリュ８によりもたらされる可塑化材料の全部を矢印11
とは反対方向に、つまりスクリュ部分６の方向に運ぶこ
とはできない。このため、可塑化材料の一部は、この細
かいねじ山37のうず38（図４）に沿って環状間隙35を通
って左側（図３）へ運ばれ、つまり、細かいねじ山37を
迂回することになる。したがって、密閉スクリュ８によ
り運ばれる可塑化材料に対する抵抗が、増加するので、
密閉スクリュ８が適正に機能しているなら、実線で示し
たグラフの圧力推移となり、この圧力推移は、密閉スク
リュ８及び／又はそのハウジング部分が、著しく摩耗す
ると、点線で示す圧力推移に変わる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 バッケル ヘルムト オーストリア共和国、サンクト．フロリ アン、Ａ―4490 ブルック／ハウスライ テン 17 (72)発明者 シュルツ ヘルムト オーストリア共和国、サンクト．フロリ アン、Ａ―4490 バットストラッセ 20 (72)発明者 ウエンデリン ジエオルグ オーストリア共和国、リンツ、Ａ―4033 ヴァルトボッテンヴェグ 84 (56)参考文献 特開 昭62−83027（ＪＰ，Ａ) 特表 平８−506290（ＪＰ，Ａ) 米国特許4708616（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B29C 47/00 - 47/96

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】密閉スクリュ（８）が、軸線方向に互いに
    離れた２個のスクリュ部分（６、７）間でスクリュハウ
    ジング（４）内に軸受け支持され、密閉スクリュのねじ
    山のピッチが、これら２個のスクリュ部分（６、７）の
    ねじ山のピッチと反対向きであり、これら２個のスクリ
    ュ部分（６、７）の各ハウジング（４）が、これら２個
    のスクリュ部分（６、７）により搬送される可塑化材料
    を導く接続通路（13）によって互いに接続され、接続通
    路内を流れる可塑化材料を処理するステーション（1
    6）、特に濾過ステーションが、接続通路に接続されて
    おり、抵抗体（12）は、接続通路（13）が、可塑化材料
    が初めに流れるスクリュ部分（６）のハウジング（４）
    から分岐する箇所と、密閉スクリュ（８）と間に設けら
    れる、可塑化された材料、特に合成樹脂材料を抵抗体
    （12）に送る密閉スクリュの摩耗の程度を確かめる方法
    において、後者のスクリュ部分（６）により運ばれる可
    塑化材料の圧力と、密閉スクリュ（８）により運ばれる
    可塑化材料の圧力とが、抵抗体（12）の前で測定され、
    これら２箇所の圧力の差を利用して摩耗の程度を表示す
    ることを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】軸線方向に互いに離れた２個のスクリュ部
    分（６、７）が、密閉スクリュ（８）により一緒に回転
    するように結合され、開口（18）が、可塑化材料が初め
    に通るスクリュ部分（６）のハウジング（４）の壁（2
    0）を貫通し、この開口は、このスクリュ部分のねじ山
    がある領域、又はこのねじ山に近接した領域に設けら
    れ、別の開口が、このハウジング（４）の壁（20）又は
    密閉スクリュ（８）のハウジングの壁（20）を貫通して
    おり、これら２個の開口（18、19）は、スクリュ部分
    （６、７）の軸線方向において、互いに離れており、抵
    抗体（12）が、両者の間の領域に設けられ、２個の開口
    （18、19）のそれぞれには、圧力センサ（22、23）が接
    続されることを特徴とする、請求項１に記載の方法を実
    施する装置。
  3. 【請求項３】圧力センサ（22、23）には、トランスデュ
    ーサ（31、32）が、接続され、トランスデューサは、そ
    れぞれの出力から電気信号を比較回路（32）に送り、比
    較回路の出力には、表示装置を接続することを特徴とす
    る、請求項２に記載の装置。
  4. 【請求項４】スクリュハウジング（４）の壁（20）に設
    けた２個の開口（18、19）の少なくとも一方は、スクリ
    ュ部分（６）又は密閉スクリュのねじ山に隣接する環状
    溝（24、25）から分岐することを特徴とする、請求項２
    又は３に記載の装置。
  5. 【請求項５】抵抗体（12）は、２個の開口（18、19）の
    間に設けたバッフル体（26）からなり、バッフル体は、
    スクリュ部分（６、７）を密閉スクリュ（８）に結合す
    るシャフト（９）に設けられることを特徴とする、請求
    項２乃至４のいずれか１に記載の装置。
  6. 【請求項６】バッフル体（26）は、円盤であり、狭い環
    状間隙（35）が、密閉スクリュ（８）のハウジングの壁
    （20）と円盤の周囲部との間に設けられることを特徴と
    する、請求項５に記載の装置。
  7. 【請求項７】少なくとも１個の環状溝（36）が、円盤の
    周囲部に設けられることを特徴とする、請求項６に記載
    の装置。
  8. 【請求項８】ねじ山（37）が、バッフル体（26）に設け
    られ、このねじ山は、密閉スクリュ（８）のねじ山と同
    じ送り方向を有するが、密閉スクリュ（８）のねじ山よ
    りも細かいことを特徴とする、請求項５に記載の装置。
  9. 【請求項９】２個のスクリュ部分（６、７）は、ねじ山
    の直径と同じ外径を有することを特徴とする、請求項２
    乃至８に記載の装置。
  10. 【請求項１０】密閉スクリュ（８）は、そのねじ山の外
    径が、２個のスクリュ部分（６、７）の少なくとも一方
    のねじ山の外径と等しいことを特徴とする、請求項２乃
    至９にいずれか１に記載の装置。
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