(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機で圧縮された冷媒を凝縮する凝縮器と、
前記凝縮器で凝縮された冷媒を減圧する減圧装置と、
前記減圧装置で減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器と、
を少なくとも備え、
前記蒸発器は、
少なくとも一部が鉛直方向の上下に分割された複数の冷媒流路と、
前記複数の冷媒流路の両端のうちの一方に冷媒を前記複数の冷媒流路に分流させる分配器と、
前記複数の冷媒流路の両端のうちの他方に前記複数の冷媒流路を流れる冷媒を合流させる合流器と、
前記複数の冷媒流路を連通させる連通路と、を有し、
前記冷媒流路は、水平方向に延びて熱交換を行う伝熱流路と、前記伝熱流路から出て他の前記伝熱流路に戻る曲がり流路とを有し、
前記連通路は、前記冷媒流路の途中で前記曲がり流路の外周側の面と連通していることを特徴とする空気調和機。
【請求項２】
冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機で圧縮された冷媒を凝縮する凝縮器と、
前記凝縮器で凝縮された冷媒を減圧する減圧装置と、
前記減圧装置で減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器と、
を少なくとも備え、
前記蒸発器は、
少なくとも一部が鉛直方向の上下に分割された複数の冷媒流路と、
前記複数の冷媒流路の両端のうちの一方に冷媒を前記複数の冷媒流路に分流させる分配器と、
前記複数の冷媒流路の両端のうちの他方に前記複数の冷媒流路を流れる冷媒を合流させる合流器と、
前記複数の冷媒流路を連通させる連通路と、を有し、
前記冷媒流路は、水平方向に延びて熱交換を行う伝熱流路と、前記伝熱流路から出て他の前記伝熱流路に戻る曲がり流路とを有し、
前記連通路は、前記冷媒流路の途中で前記曲がり流路の冷媒下流側の直後の外周側の面と連通していることを特徴とする空気調和機。
【請求項３】
前記連通路は、前記冷媒流路の前記分配器から略同じ距離に位置していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の空気調和機。
【請求項４】
前記連通路は、高さの異なる冷媒流路との間に設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の空気調和機。
【請求項５】
前記連通路は、互いの前記冷媒流路の圧力差が大きくなる位置に設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多パス型の熱交換器を備えた空気調和機に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱交換器の冷媒流路の細径化に伴い、冷媒側の流動損失が増大するため、冷媒流路を多パス化することで損失を低減することが行われている。また、蒸発器として機能する熱交換器では、多パス化した場合であっても、気液二相状態の冷媒の分配が適切でないと、空気調和機の性能が低下する問題がある。このような問題を解決する技術として、特許文献１では、複数のパスに分割された冷媒管（冷媒流路）の途中に各冷媒管を流れる冷媒を一旦合流させた直後に再び分流させる分流管を設ける技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−３１３１１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、パスを空気の流れる方向に対して前後（上流側と下流側）に分割しているため、前側（空気の流れ方向上流側）に位置するパスには暖かい空気が流れ、後側（空気の流れ方向下流側）に位置するパスには前側で冷やされた空気が流れ、効率的に熱交換を行うことができなかった。【０００５】
そこで、熱交換器の冷媒流路を、空気の流れる方向に対し前後ではなく上下に分割すると、上下に離れた冷媒管に分配管（分流管）を設けた場合、分配管が水平ではないため重力の影響により冷媒を均等に分配できず、蒸発器としての熱交換性能を改善できない問題がある。【０００６】
本発明は、前記した従来の問題を解決するためになされたものであり、蒸発器本来の熱交換能力を発揮させて、高性能な空気調和機を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明は、冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された冷媒を凝縮する凝縮器と、前記凝縮器で凝縮された冷媒を減圧する減圧装置と、前記減圧装置で減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器と、を少なくとも備え、前記蒸発器は、少なくとも一部が鉛直方向の上下に分割された複数の冷媒流路と、前記複数の冷媒流路の両端のうちの一方に冷媒を前記複数の冷媒流路に分流させる分配器と、前記複数の冷媒流路の両端のうちの他方に前記複数の冷媒流路を流れる冷媒を合流させる合流器と、前記複数の冷媒流路を連通させる連通路と、を有し、前記冷媒流路は、水平方向に延びて熱交換を行う伝熱流路と、前記伝熱流路から出て他の前記伝熱流路に戻る曲がり流路とを有し、前記連通路は、前記冷媒流路の途中で前記曲がり流路の外周側の面と連通していることを特徴とする。【０００８】
第２の発明は、冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された冷媒を凝縮する凝縮器と、前記凝縮器で凝縮された冷媒を減圧する減圧装置と、前記減圧装置で減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器と、を少なくとも備え、前記蒸発器は、少なくとも一部が鉛直方向の上下に分割された複数の冷媒流路と、前記複数の冷媒流路の両端のうちの一方に冷媒を前記複数の冷媒流路に分流させる分配器と、前記複数の冷媒流路の両端のうちの他方に前記複数の冷媒流路を流れる冷媒を合流させる合流器と、前記複数の冷媒流路を連通させる連通路と、を有し、前記冷媒流路は、水平方向に延びて熱交換を行う伝熱流路と、前記伝熱流路から出て他の前記伝熱流路に戻る曲がり流路とを有し、前記連通路は、前記冷媒流路の途中で前記曲がり流路の冷媒下流側の直後の外周側の面と連通していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、蒸発器本来の熱交換能力を発揮させて、高性能な空気調和機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】空気調和機を示す全体構成図である。
【図２】空気調和機の熱交換器の概略を示す分解斜視図である。
【図３】第１実施形態に係る熱交換器を示す斜視図である。
【図４】蒸発器内の冷媒の温度変化を示し、（ａ）は均等分配時の温度変化を示すグラフ、（ｂ）は不均等分配時の温度変化を示すグラフである。
【図５】蒸発器内の冷媒の圧力変化を示し、（ａ）は均等分配時の圧力変化、（ｂ）は不均等分配時の圧力変化を示すグラフである。
【図６】連通路の第１設置方式を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）はＡ−Ａ線断面図である。
【図７】連通路の第２設置方式を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）はＢ−Ｂ線断面図である。
【図８】連通路の第３設置方式を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）はＣ−Ｃ線断面図である。
【図９】連通路の第４設置方式を示す断面図である。
【図１０】気液二相流を示し、（ａ）は分離流であり、（ｂ）は環状流である。
【図１１】第２実施形態に係る熱交換器を示す側面図である。
【図１２】第３実施形態に係る熱交換器を示す側面図である。
【図１３】第４実施形態に係る熱交換器を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて具体的に説明する。まず、空気調和機１の全体構成について図１を参照して説明する。なお、図３に示す第１実施形態では、簡略化した熱交換器、図１１に示す第２実施形態では、家庭用の空気調和機の室外熱交換器、図１２に示す第３実施形態および図１３に示す第４実施形態では、家庭用の空気調和機の室内熱交換器を例に挙げて説明する。なお、家庭用に限定されるものではなく、業務用の空気調和機に適用することもできる。
【００１３】
図１に示すように、空気調和機１は、主に圧縮機２、室内熱交換器３、減圧装置４（膨張弁など）、室外熱交換器５、四方弁６などで構成されている。これらの要素機器は、冷媒配管１２０，１２１，１２２，１２３，１２４，１２５によって順に接続されている。なお、図示していないが、例えば、室内熱交換器３には貫流式のファンが設けられ、室外熱交換器５にはプロペラ式のファンが設けられている。
【００１４】
冷房運転時、室外熱交換器５は凝縮器、室内熱交換器３は蒸発器として機能する。このとき冷媒は、実線矢印で示すように、圧縮機２、冷媒配管１２０、四方弁６、冷媒配管１２１、室外熱交換器５、冷媒配管１２２、減圧装置４、冷媒配管１２３、室内熱交換器３、冷媒配管１２４、四方弁６、冷媒配管１２５、圧縮機２の順に状態変化をしながら空気調和機１内を循環する。
【００１５】
具体的には、圧縮機２によって圧縮され、高圧高温の蒸気状態で吐出された冷媒は、室外熱交換器５に流入し、その中で熱を放出し高圧中温の液冷媒に変化する。その液冷媒は、減圧装置４を通過し、低圧低温の気液二相状態（気液二相流）となった後、室内熱交換器３内で周囲（室内の空気）から熱を奪い低圧低温の蒸気状態（ガス状態）となり、再び圧縮機２に吸入されるというサイクルを繰り返す。
【００１６】
一方、冷媒の流れ方向を四方弁６によって切り替えると、暖房運転となる。その場合、室外熱交換器５は蒸発器、室内熱交換器３は凝縮器として機能する。このとき冷媒は、破線矢印で示すように、圧縮機２、冷媒配管１２０、四方弁６、冷媒配管１２４、室内熱交換器３、冷媒配管１２３、減圧装置４、冷媒配管１２２、室外熱交換器５、冷媒配管１２１、四方弁６、冷媒配管１２５、圧縮機２の順に空気調和機１内を循環する。
【００１７】
図２は、空気調和機の熱交換器の概略を示す分解斜視図である。
図２に示すように、室内熱交換器３や室外熱交換器５として使用される熱交換器は、例えば、クロスフィンチューブ型の熱交換器であり、複数枚のアルミニウム製のフィン１００を、Ｕ字状に曲げられた銅製のＵ字型伝熱管１１０（伝熱流路、以下、伝熱管１１０と略記する）が貫く構造となっている。フィン１００と伝熱管１１０とは、フィン１００に挿入された伝熱管１１０を液圧あるいは機械的に拡管することにより密着させている。なお、伝熱管１１０は、ほぼ水平方向（鉛直方向に直交する方向）に延びてフィン１００を貫く構造となっている。
【００１８】
また、伝熱管１１０の端部には、他の伝熱管１１０の端部と接続するためのリターンベンド（継手部品）１１１が溶接などで接合され、冷媒流路を構成している。このように熱交換器は、フィン１００の積層方向の両端部において、折り返しながら蛇行する流路を有している。なお、リターンベンド１１１は、後記するように、Ｕ字型に限定されるものではない。
【００１９】
なお、フィン１００と伝熱管１１０とが接して、フィン１００とフィン１００の間の空気が流れる部分が、熱交換器の熱交換領域に対応している。なお、フィン１００の積層方向の一端側の伝熱管１１０のＵ字管部と、他端側のリターンベンド１１１の部分とは、熱交換に寄与しない領域である。
【００２０】
（第１実施形態）
図３は、第１実施形態に係る熱交換器を示す斜視図である。なお、図中の矢印（実線）は、熱交換器が蒸発器として機能するときの冷媒の流れる方向を示している。例えば、図３に示す熱交換器は、室外熱交換器５で、暖房運転時の場合である。
【００２１】
図３に示すように、第１実施形態に係る熱交換器は、２パスに分けられた複数の冷媒流路３０，４０、分配器１１、合流器１２、連通管９９０（連通路）を含んで構成されている。
【００２２】
冷媒流路３０は、熱交換器の鉛直方向（上下方向）の中央部よりも上側の領域に配置され（一点鎖線に対して上向きの矢印参照）、冷媒流路４０は、熱交換器の鉛直方向（上下方向）の中央部よりも下側の領域に配置されている（一点鎖線に対して下向きの矢印参照）。このように、冷媒流路３０と冷媒流路４０は、空気の流れ方向に対して前後に配置されるものではなく、空気の流れ方向に対して直交する鉛直方向において上下に配置されるものである。
【００２３】
分配器１１は、冷媒流路３０，４０の両端部のうちの一方（入口１１０ａ，１１０ｂ）に接続される二又形状のものであり、減圧装置４（図１参照）によって減圧され、気液二相状態となった冷媒を冷媒流路３０と冷媒流路４０とに分流（分配）するものである。
【００２４】
合流器１２は、冷媒流路３０，４０の両端部のうちの他方（出口１１０ｃ，１１０ｄ）に接続される二又形状のものであり、蒸気状態となった冷媒を合流するものである。
【００２５】
連通管９９０は、冷媒流路３０の途中のリターンベンド１１１Ａ（１１１）と、冷媒流路４０の途中のリターンベンド１１１Ｂ（１１１）とを接続して、冷媒流路３０と冷媒流路４０とを連通する流路を構成している。なお、連通管９９０に示す矢印は、後記する不均等分配時に冷媒流路３０の圧力よりも冷媒流路４０の圧力が高い場合に冷媒が流れる方向を示している。また、連通管９９０の詳細な構成については後記する。
【００２６】
図３に示す冷媒流路３０では、例えば、冷媒が入口１１０ａから空気の流れる方向（図中矢印参照）に対して前側（上流側）に位置する流路を蛇行しながら鉛直方向上方に流れ、熱交換器の最上部において空気の流れる方向に対して後側（下流側）に位置する流路を蛇行しながら鉛直方向下方に流れ、出口１１０ｃを出て合流器１２に至る。
【００２７】
また、図３に示す冷媒流路４０では、例えば、冷媒が入口１１０ｂから空気の流れる方向に対して前側（上流側）に位置する流路を蛇行しながら鉛直方向下方に流れ、熱交換器の最下部において空気の流れる方向に対して後側（下流側）に位置する流路を蛇行しながら鉛直方向上方に流れ、出口１１０ｄを出て合流器１２に至り、冷媒流路３０と合流する。
【００２８】
このように構成された第１実施形態に係る熱交換器では、冷媒流路３０への冷媒は熱交換器（蒸発器）の上部を通り、冷媒流路４０への冷媒は熱交換器（蒸発器）の下部を通って、ファン（不図示）によって送られてくる空気と熱交換して冷媒が蒸発する。そして、冷媒は、合流器１２で合流し、圧縮機２へと流れる。
【００２９】
図４は、蒸発器内の冷媒の温度変化を示し、（ａ）は均等分配時の温度変化を示すグラフ、（ｂ）は不均等分配時の温度変化を示すグラフである。なお、図４（ｂ）の破線は、冷媒流路３０を通る冷媒の温度変化を示し、実線は、冷媒流路４０を通る冷媒の温度変化を示す。図４（ａ）は、冷媒流路３０の温度変化と冷媒流路４０の温度変化とが一致している場合である。
【００３０】
また、図４の横軸に示す「入口からの距離」とは、入口１１０ａ，１１０ｂを基準としたときの距離（長さ）である。また、「１パス当たりの全長」とは、それぞれの冷媒流路３０，４０の管の全長を意味し、入口１１０ａ，１１０ｂから出口１１０ｃ，１１０ｄまでの伝熱管１１０（図３参照）およびリターンベンド１１１（図３参照）を含めた長さである。よって、横軸（入口からの距離／１パス当たりの全長）の数値（百分率）が低いと、入口１１０ａ，１１０ｂに近く、数値（百分率）が高くなるにつれて、入口１１０ａ，１１０ｂから遠くなる（出口１１０ｃ，１１０ｄに近くなる）。
【００３１】
なお、「入口」については、図３に示す入口１１０ａ，１１０ｂに限定されるものではなく、分配器１１の分岐点Ｐ（図３参照）であってもよい。また、「１パス当たりの全長」について、フィン１００の積層方向の端部から外方に突出した伝熱管１１０のＵ字部分およびリターンベンド１１１の部分は、熱交換に寄与しない部分であるので、これらの部分を除いた部分を「１パス当たりの全長」としてもよい。
【００３２】
ところで、図４（ａ）に示すように、分配器１１で冷媒が均等に分流（各冷媒流路３０，４０への液冷媒の流量もガス冷媒の流量も同じである）する場合には、冷媒流路３０における冷媒温度と、冷媒流路４０における冷媒温度とがほぼ同じ変化を示し、蒸発器本来の熱交換能力を発揮することができる。
【００３３】
しかし、分配器１１の上流側に取り付けられる配管の形状などにより、気液二相流のガス冷媒と液冷媒とに偏りが生じる場合がある。なお、分配器１１の上流側に取り付けられる配管の形状とは、分配器１１の上流側のスペースは狭いのが一般的であり、入口１１０ａ，１１０ｂ（図３参照）に対して真っ直ぐな配管が取り付けられることは少なく、Ｌ字状など曲がった配管が取り付けられる場合があること、つまり冷媒に対して遠心力が発生する場合があることを意味している。
【００３４】
例えば、冷媒流路３０よりも冷媒流路４０へ流れる液冷媒の量が多くなる不均等な冷媒分配が発生した場合には、図４（ｂ）に示すように、冷媒流路４０において冷媒温度が出口１１０ｄ（図３参照）に向かって低下する。これに対して、冷媒流路３０では、冷媒流路３０の途中で液冷媒からガス冷媒への蒸発終了に伴って、冷媒温度が空気温度（不図示）付近まで上昇し、これ以降の流路（冷媒流路３０の出口１１０ｃ付近の流路）では有効な熱交換は行われなくなる。その結果、空気調和機としての性能は低下することになる。
【００３５】
そこで、図４（ｂ）に示すような不均等な冷媒分配に起因する蒸発器の熱交換性能の低下を防止するために、第１実施形態では、例えば、冷媒流路３０の途中のリターンベンド１１１Ａ（１１１）と、冷媒流路４０の途中のリターンベンド１１１Ｂ（１１１）とを接続する連通管９９０（連通路）を設けて、冷媒流路３０と冷媒流路４０とを連通するように構成したものである。
【００３６】
図５は、蒸発器内の冷媒の圧力変化を示し、（ａ）は均等分配時の圧力変化、（ｂ）は不均等分配時の圧力変化を示すグラフである。なお、図５（ｂ）の破線は、冷媒流路３０を通る冷媒の圧力変化を示し、実線は、冷媒流路４０を通る冷媒の圧力変化を示す。図５（ａ）は、冷媒流路３０の圧力変化と冷媒流路４０の圧力変化とが一致している場合である。
【００３７】
図５（ａ）に示すように、気液二相流の冷媒が均等に分配する場合には、冷媒流路３０と冷媒流路４０における冷媒の圧力変化は同じである。これに対して、不均等な冷媒分配が発生した場合には、より多くの液冷媒が流れ込んだ冷媒流路４０と比較して、冷媒流路３０に流れる液冷媒の流量が少ないため、蒸発の進行が速く、乾き度の増加も速い。したがって、冷媒流路３０においては、図５（ｂ）に示すように、冷媒圧力が初めにより速いペースで降下するが、ある位置（入口からの距離／１パス当たりの全長）を超えると冷媒圧力の降下速度が冷媒流路４０の圧力の降下速度よりも遅くなり、出口１１０ｃ，１１０ｄにおいて冷媒流路３０，４０の冷媒圧力が同じになる。つまり、冷媒流路３０，４０における冷媒の圧力変化が異なり、冷媒流路３０，４０の途中において、冷媒流路３０と冷媒流路４０との間で圧力差が存在している。
【００３８】
本実施形態では、前記した冷媒流路３０と冷媒流路４０との間で存在する圧力差を利用し、液冷媒を移動させることによって、蒸発器の熱交換性能を向上させるように構成したものである。
【００３９】
図５（ｂ）で示したように、各冷媒流路３０、４０に流れる液冷媒、ガス冷媒の流量が異なる場合には、冷媒流路３０，４０の途中において、冷媒流路３０と冷媒流路４０との間で圧力差が存在していることになる。そこで、連通管９９０（図３参照）を設けることにより、前記圧力差に応じて、冷媒は、連通管９９０を通して、圧力の高い冷媒流路４０から圧力の低い冷媒流路３０へと移動する（図３の矢印参照）。
【００４０】
連通管９９０を通る冷媒が液冷媒である場合には、蒸発の進行が速く、冷媒流路４０よりも冷媒乾き度が高い（すなわち、液冷媒の割合が少ない）冷媒流路３０に液冷媒が供給される。したがって、連通管９９０を設けない場合よりも蒸発の終了が遅くなる（図４（ｂ）参照）ので、熱交換器の伝熱面積を有効に利用できる。また、冷媒流路４０において、液冷媒が減少するので、蒸発が終了せず、液冷媒が圧縮機に戻る問題を解決できる。
【００４１】
しかし、連通管９９０を通る冷媒がガスである場合には、冷媒流路４０よりも冷媒乾き度が高い冷媒流路３０にガス冷媒が供給され、乾き度がさらに高くなるにつれて、連通管９９０を設けないよりも蒸発が早くに終了してしまい、有効に利用できない伝熱面積が増える。一方、冷媒流路４０において、ガス冷媒の減少に伴って、伝熱性能が損なわれ、蒸発の進行が連通管９９０を設けない場合よりも遅くなる。結果、熱交換器の性能が低下することになる。
【００４２】
そこで、連通管９９０にガス冷媒ではなく液冷媒のみを移動させる手段が必要となる。その手段について、図６ないし図１０を参照して説明する。図６は、連通路の第１設置方式を示す断面図、図７は、連通路の第２設置方式を示す断面図、図８は、連通路の第３設置方式を示す断面図、図９は、連通路の第４設置方式を示す断面図、図１０は、気液二相流を示し、（ａ）は分離流であり、（ｂ）は環状流である。
【００４３】
図６に示す第１設置方式は、連通管９９０の一端をリターンベンド１１１Ａ（１１１），１１１Ｂ（１１１）の半円状に湾曲している曲がり管１１１ａ（曲がり流路、１点鎖線で囲む範囲）の外周面１１１ｂ（外周側の面、曲がりの外側の面）に接続するものである。
【００４４】
このように、気液二相流が曲がり管１１１ａを通過する際、遠心力の作用により密度の高い液冷媒が曲がり管１１１ａの外周面１１１ｂ側の内壁面を移動する。これに対して、曲がり管１１１ａの内周面１１１ｃ側の内壁面をガス冷媒が移動する。したがって、冷媒流路３０の冷媒圧力が冷媒流路４０の冷媒圧力よりも低い場合には（図５（ｂ）参照）、リターンベンド１１１Ｂの曲がり管１１１ａの外周面１１１ｂに接続された連通管９９０に液冷媒が流れ、リターンベンド１１１Ａ側の冷媒流路４０に流れ込む。
【００４５】
このように、連通管９９０を、リターンベンド１１１Ａ，１１１Ｂに単に接続するのではなく、リターンベンド１１１Ａ，１１１Ｂの曲がり管１１１ａの外周面１１１ｂに接続することにより、遠心力の作用で、連通管９９０を通して移動する冷媒が気相であることを防止し、液冷媒を流すことが可能になる。
【００４６】
これにより、液冷媒が乾き度の低い冷媒流路４０から乾き度の高い冷媒流路３０へ流れることになる。したがって、乾き度の高い冷媒流路３０では液冷媒が供給され、それと同時に、乾き度の低い冷媒流路４０では液冷媒が減少する。すなわち、連通管９９０以降の冷媒流路では、冷媒状態の差が縮まり、冷媒流路３０と冷媒流路４０との間で存在する冷媒の蒸発進行の程度の違いも小さくなる。
【００４７】
なお、気液二相流の冷媒が均等に分配する場合には、図５（ａ）に示したように、冷媒流路３０と冷媒流路４０との間で圧力差が存在しないため、連通管９９０を設けても冷媒の移動が発生しない。つまり、連通管９９０の設置によって熱交換器の性能が損なわれることがない。
【００４８】
図６では、曲がり管１１１ａの一端と他端の中間位置に連通管９９０を接続した場合を図示しているが、遠心力によって液冷媒が曲がり管１１１ａの外周面１１１ｂ側の内壁面に移動できる位置であれば、前記中間位置に限定されるものではない。なお、第１設置方式の場合には、図６の破線で示すように、リターンベンド１１１Ａ，１１１Ｂの一方から冷媒が導入される場合であっても、図６の実線で示すように、リターンベンド１１１Ａ，１１１Ｂの他方から冷媒が導入される場合であってもどちらでも適用できる。
【００４９】
以上説明したように、第１実施形態では、複数の冷媒流路３０，４０が鉛直方向の上下に離れた熱交換器であっても、冷媒流路３０，４０の途中で連通管９９０を接続するとともに、その連通管９９０を曲がり管１１１ａの外周面１１１ｂに接続することで、液冷媒が移動するにつれて、連通管９９０以降の冷媒流路では、冷媒流路間に存在する冷媒の蒸発進行の程度の差を小さくすることができ、蒸発器としての熱交換性能および空気調和機１の機器性能を向上させることができる。しかも、連通管９９０の構造は極めてシンプルであるため、ごく低コストで製造できる。
【００５０】
また、第１実施形態では、連通管９９０を冷媒流路３０，４０の分配器１１から略同じ距離（例えば冷媒流路３０，４０とも、冷媒が２本目の伝熱管１１０の出口側）にすることが好ましい。
【００５１】
冷媒分配が不均等な場合（図５（ｂ）参照）には、例えば、冷媒流路３０の２本目の伝熱管１１０の出口と、冷媒流路４０の３本目の伝熱管１１０の出口を連通管９９０で接続すると、連通管の上流の冷媒流路３０と冷媒流路４０の長さが異なることになる。その場合、冷媒流路３０と冷媒流路４０との間で圧力差がほとんどないため、冷媒の移動が発生せず、連通管９９０を設ける効果が全くない。或いは、冷媒流路３０よりも冷媒流路４０のほうが圧力が低いため、液冷媒は冷媒流路３０から冷媒流路４０へと移動する。その結果、連通管９９０以降の冷媒流路３０では、液冷媒が連通管９９０を設けない場合よりも少なくなり、より早く過熱状態となってしまう。一方、連通管９９０以降の冷媒流路４０では、液冷媒が連通管９９０を設けない場合よりも多くなるため、冷媒の蒸発を終了できなくなる。
【００５２】
例えば、冷媒流路３０の３本目の伝熱管１１０の出口と、冷媒流路４０の２本目の伝熱管１１０の出口を連通管９９０で接続すると、連通管の上流における冷媒流路３０と冷媒流路４０との長さが異なることになる。その場合、冷媒流路３０と冷媒流路４０との間で存在する圧力差が大きいため、冷媒流路４０から多くの液冷媒が冷媒流路３０へと流れる。しかし、冷媒流路３０では、連通管９９０の下流には２本の伝熱管しかないため、冷媒の蒸発を終了できなくなる一方、冷媒流路４０では、冷媒が連通管９９０の下流の３本の伝熱管を経て、早くに過熱状態となる問題が発生する可能性がある。その結果、熱交換器の性能を改善することができなくなる。
【００５３】
また、冷媒分配が均等な場合（図５（ａ）参照）には、冷媒流路間に液冷媒の移動が発生すると、液冷媒が増加する冷媒流路では冷媒の蒸発を終了できなくなる一方、液冷媒が減少する冷媒流路では、冷媒の蒸発が早くに終了してしまう。したがって、熱交換器の性能が損なわれることになる。
【００５４】
このように、前記したいずれの場合であっても、熱交換器の入口からの距離が異なる場所に連通管を設けると、熱交換器の性能を改善することができない。そこで、第１実施形態のように、連通管９９０を冷媒流路３０，４０の分配器１１から略同じ距離にすることで、熱交換器の伝熱面積を有効に利用できるようになり、熱交換器の性能を改善できる。
【００５５】
また、第１実施形態では、連通管９９０を冷媒流路３０と冷媒流路４０との間の圧力差が大きくなる場所、例えば、図５（ｂ）に示す範囲Ｑに設けることが好ましい。ちなみに、圧力差がとても小さいところに連通管を設けたとしても、各冷媒流路３０，４０の圧力がほとんど変化せず、連通管を設ける効果が全くなくなる可能性がある。
【００５６】
なお、連通管９９０の設置方式は、図６に示すものに限定されるものではない。例えば、図７に示すように、第２設置方式として、リターンベンド１１１Ａ，１１１Ｂの曲がり管１１１ａ（曲がり流路）の冷媒下流側の直後の外周面１１１ｄに連通管９９１を接続するようにしてもよい。このような設置方式であっても、遠心力の作用で液冷媒が曲がり管１１１ａの外周面１１１ｂ側に移動した状態を維持しながら曲がり管１１１ａの直後の外周面１１１ｄまで移動できるので、連通管９９１には液冷媒のみが流れ込む。
【００５７】
また、図８に示すように、第３設置方式として、断面視Ｌ字形状を有する冷媒配管１４２，１４３において、第２設置方式と同様に、冷媒配管１４２，１４３の曲がり管１４２ａ，１４３ａ（曲がり流路、一点鎖線で囲む範囲）の冷媒下流側の直後の外周面１４２ｂ，１４３ｂに連通管９９１を接続するようにしてもよい（後記する図１１の連通管９９１を参照）。このような設置方式であっても、遠心力の作用によって液冷媒が連通管９９０に流れ込む。
【００５８】
また、図９に示すように、熱交換器のフィン１００を貫通して熱交換領域から突出する伝熱管１１０の底面１１０ｅに連通管９９１を接続するようにしてもよい。このような熱交換器では伝熱管１１０がほぼ水平に配置されているので、重力の影響で伝熱管１１０内の流動状態が、図１０（ａ）に示すように、液冷媒が伝熱管１１０の底部を、ガス冷媒が伝熱管１１０の上側を流れるいわゆる分離流、または図１０（ｂ）に示すように、液冷媒が伝熱管１１０の内壁面を、ガス冷媒が伝熱管１１０の輪切り断面の中心部を流れるいわゆる環状流のいずれの場合であっても、伝熱管１１０の底面１１０ｅ（管壁面）に接続された連通管９９１に液冷媒のみが流れ込む。
【００５９】
なお、第１実施形態では、連通管９９０をリターンベンド１１１Ａ，１１１Ｂに接続する場合を例に挙げて説明したが、熱交換器の熱交換領域を挟んでリターンベンド１１１Ａ，１１１Ｂとは反対側の伝熱管１１０のＵ字管部１１０ｓ（図２参照）に連通管９９０を接続するようにしてもよい。
【００６０】
また、連通管９９０は、溶接によってリターンベンド１１１Ａ，１１１Ｂ，冷媒配管１４２，１４３、伝熱管１１０と接合されるものに限定されず、一体成形のものを使用してもよい。
【００６１】
また、第１実施形態では、連通管９９０を１ヶ所のみに設けた場合を例に挙げて説明したが、１ヶ所に限定されるものではなく、後記するように２ヶ所以上に設けてもよい。これにより、冷媒流路３０，４０間の冷媒状態の差をさらに縮めることが可能になる。
【００６２】
（第２実施形態）
図１１は、第２実施形態に係る熱交換器を示す側面図である。なお、図１１は、家庭用の室外熱交換器の一例を示し、図１１の破線は、伝熱管（図２の伝熱管１１０に対応するもの）のＵ字管部を示し、太矢印は、熱交換器が蒸発器として機能するときの冷媒の流れる方向（暖房運転時、すなわち室外熱交換器５が蒸発器として機能し、室内熱交換器３が凝縮器として機能する時の冷媒の流れ方向）を示す。また、太実線で示す配管は、特許請求の範囲の連通路に対応する連通管９９１，９９２，９９３を示している。
【００６３】
図１１に示すように、第２実施形態に係る熱交換器（蒸発器）は、冷媒配管１２２を介して減圧装置４（図１参照）と分配器９３３とが接続され、分配器９３３において、２つの冷媒流路３１と冷媒流路４１とに分かれる。
【００６４】
一方の冷媒流路３１は、分配器９３３と伝熱管３５１の伝熱管開口端３０１（一端）とを接続する冷媒配管１４０を経て、熱交換器の下部の伝熱管３５１，３５２を通って、伝熱管３５２の伝熱管開口端３０４と接続する冷媒配管１４２を介して分配器９５３に至り、分配器９５３で２つの冷媒流路５１と冷媒流路６１とに分かれる。なお、冷媒流路５１と冷媒流路６１は、鉛直方向の上下に分割されている。
【００６５】
冷媒流路５１は、分配器９５３と伝熱管５５１の伝熱管開口端５０１とを接続する冷媒配管１４４を経て、熱交換器の最上部の伝熱管５５１，５５２，５５３，５５４，５５５，５５６を通って、合流器９５４（他端）に至る。
【００６６】
冷媒流路６１は、分配器９５３と伝熱管６５１の伝熱管開口端６０１とを接続する冷媒配管１４５を経て、熱交換器の上部の伝熱管６５１，６５２，６５３，６５４，６５５，６５６を通って、合流器９５４で冷媒流路５１と合流する。
【００６７】
他方の冷媒流路４１は、分配器９３３と伝熱管４５１の伝熱管開口端４０１（一端）とを接続する冷媒配管１４１を経て、熱交換器の最下部の伝熱管４５１，４５２を通って、伝熱管４５２の伝熱管開口端４０４と接続する冷媒配管１４３を介して分配器９７３に至り、分配器９７３で２つの冷媒流路７１と冷媒流路８１とに分かれる。冷媒流路７１と冷媒流路８１は、鉛直方向の上下に分割されている。また、冷媒流路７１と冷媒流路８１は、冷媒流路５１と冷媒流路６１よりも鉛直方向下方に位置している。
【００６８】
冷媒流路７１は、分配器９７３と伝熱管７５１の伝熱管開口端７０１とを接続する冷媒配管１４６を経て、熱交換器の中間部の伝熱管７５１，７５２，７５３，７５４，７５５，７５６を通って、合流器９７４（他端）に至る。
【００６９】
冷媒流路８１は、分配器９７３と伝熱管８５１の伝熱管開口端８０１とを接続する冷媒配管１４７を経て、熱交換器の下部の伝熱管８５１，８５２，８５３，８５４，８５５，８５６を通って、合流器９７４で冷媒流路７１と合流する。
【００７０】
合流器９５４では、冷媒流路５１と冷媒流路６１とが合流し、合流器９７４では、冷媒流路７１と冷媒流路８１とが合流し、さらに冷媒配管１４８、冷媒配管１４９を介して合流器９３４で単一の冷媒流路となった後、冷媒配管１２１を介して、圧縮機２（図１参照）と接続する。
【００７１】
このように、第２実施形態では、冷媒流路３１と冷媒流路４１の途中において、冷媒配管１４２と冷媒配管１４３とを連通管９９１によって接続して、冷媒流路３１と冷媒流路４１とを連通している。また、冷媒流路５１と冷媒流路６１の途中において、伝熱管５５２と伝熱管５５３とを接続するリターンベンド１１１Ｃ（１１１）と、伝熱管６５２と伝熱管６５３とを接続するリターンベンド１１１Ｄ（１１１）とを連通管９９２によって接続して、冷媒流路５１と冷媒流路６１とを連通している。また、冷媒流路７１と冷媒流路８１の途中において、伝熱管７５２と伝熱管７５３とを接続するリターンベンド１１１Ｅ（１１１）と、伝熱管８５２と伝熱管８５３とを接続するリターンベンド１１１Ｆ（１１１）とを連通管９９３によって接続して、冷媒流路７１と冷媒流路８１とを連通している。
【００７２】
また、連通管９９１は、冷媒配管１４２，１４３の曲がり管１４２ａ，１４３ａ（図８（ｂ）参照）の冷媒下流側の直後の外周面（外周側の面、曲がりの外側の面）１４２ｂ，１４３ｂ（図８（ｂ）参照）同士を接続している（図８参照）。連通管９９２は、リターンベンド１１１Ｃの曲がり管１１１ａの外周面（外周側の面、曲がりの外側の面）１１１ｂ（図６参照）、リターンベンド１１１Ｄの曲がり管１１１ａの外周面（外周側の面、曲がりの外側の面）１１１ｂ（図６参照）に接続されている。連通管９９３は、リターンベンド１１１Ｅの曲がり管１１１ａの外周面（外周側の面、曲がりの外側の面）１１１ｂ（図６参照）、リターンベンド１１１Ｆの曲がり管１１１ａの外周面（外周側の面、曲がりの外側の面）１１１ｂ（図６参照）に接続されている。
【００７３】
第２実施形態に係る熱交換器（蒸発器）によれば、第１実施形態と同様に、複数の冷媒流路３１，４１（５１，６１／７１，８１）が鉛直方向の上下に離れた熱交換器であっても、冷媒流路３１，４１（５１，６１／７１，８１）の途中で連通管９９１（９９２／９９３）を接続するとともに、その連通管９９１を冷媒配管１４２，１４３の曲がり管１４２ａ，１４３ａの冷媒の流れ方向下流側の直後の外周面１４２ｂ，１４３ｂ（連通管９９２，９９３をリターンベンド１１１Ｅ，１１１Ｆの曲がり管１１１ａの外周面１１１ｂ）に接続することで、熱交換性能を改善することができる。
【００７４】
また、連通管９９１によって分配器９５３前（上流）の冷媒の状態と、分配器９７３前（上流）の冷媒の状態とがほぼ同じになる。そして、連通管９９２および連通管９９３によって、冷媒流路５１と冷媒流路６１と冷媒流路７１と冷媒流路８１とを流れる冷媒は、ほぼ同じ状態変化を示し、蒸発器本来の熱交換能力を発揮でき、空気調和機１の性能が向上する。
【００７５】
このようにして冷媒流路間の冷媒の蒸発進行程度の違いを小さくすることができ、蒸発器としての熱交換性能および空気調和機１の機器性能を向上させることができる。しかも、連通管９９１，９９２，９９３の構造は極めてシンプルであるため、ごく低コストで製造できる。
【００７６】
また、第２実施形態では、連通管９９０を冷媒流路３０，４０の分配器１１から略同じ距離（冷媒流路３１，４１，５１，６１，７１，８１とも、冷媒が２本の伝熱管１１０を通った後）で接続することで、熱交換器の伝熱面積を有効に利用できる。
【００７７】
また、第２実施形態では、連通管９９１（９９２／９９３）を冷媒流路３１（５１／７１）と冷媒流路４１（６１／８１）との間の圧力差が大きくなる場所に設けることで、冷媒流路の間で液冷媒の移動が発生し、冷媒流路間の冷媒状態の差を小さくすることができる。
【００７８】
なお、第２実施形態では、連通管９９２（９９３）が、リターンベンド１１１Ｃ（１１１Ｅ）とリターンベンド１１１Ｄ（１１１Ｆ）の外周側の面（曲がりの外側の面）に接続された場合（図６参照）を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、連通管９９２，９９３を図１０に対応する位置に接続するようにしてもよい。
【００７９】
（第３実施形態）
図１２は、第３実施形態に係る熱交換器を示す側面図である。なお、図１２は、家庭用の室内熱交換器の一例を示し、図１２の破線は、伝熱管（図２の伝熱管１１０に対応するもの）のＵ字管部を示し、太矢印は、熱交換器が蒸発器として機能するときの冷媒の流れる方向（冷房運転時、すなわち室内熱交換器３が蒸発器として機能し、室外熱交換器５が凝縮器として機能する時の冷媒の流れ方向）を示す。また、太実線で示す配管は、特許請求の範囲の連通路に対応する連通管９９６を示している。
【００８０】
図１２に示すように、第３実施形態に係る熱交換器（蒸発器）は、主熱交換器Ｍ、サブクーラＡ、サブクーラＢ、二方弁７、分配器９３１，９５１、合流器９３２，９５２，９６２，９７２を図示しない筐体内に備えている。なお、熱交換器は、筐体に設けられた空気吸込口（不図示）から貫流式のファン（不図示）までの風路の途中に配設されている。
【００８１】
第３実施形態に係る熱交換器では、減圧装置４（図１参照）と接続された冷媒配管１２３が、サブクーラＡの伝熱管開口端２０１に接続されている。この伝熱管開口端２０１からの単一流路２３は、サブクーラＡ、サブクーラＡとサブクーラＢとを接続した冷媒配管１３０、サブクーラＢを通って、単一流路２３の出口の伝熱管開口端２０６に至る。そして、伝熱管開口端２０６は、冷媒配管１３１を介して分配器９３１と接続される。
【００８２】
そして、分配器９３１では、冷媒流路が２つに分けられる。一方の冷媒流路３３は、分配器９３１と伝熱管開口端３０１（一端）とを接続する冷媒配管１３２を経て、主熱交換器Ｍの背面側を通って、合流器９３２に至る。もう一方の冷媒流路４３は、分配器９３１と伝熱管開口端４０１（一端）とを接続する冷媒配管１３３を経て、主熱交換器Ｍの前面側上部および背面側を通り、合流器９３２に至り、冷媒流路３３と合流する。
【００８３】
その後、冷媒流路３３と冷媒流路４３とが合流した冷媒流路は、合流器９３２と二方弁７とを接続する冷媒配管１３４、二方弁７、二方弁７と分配器９５１とを接続する冷媒配管１３５を経てから、分配器９５１で４つの冷媒流路５３，６３，７３，８３に分けられる。
【００８４】
なお、二方弁７は、空気調和機１（図１参照）を除湿運転させる場合に作動させるものであり、絞り機能（減圧機能）を有している。除湿運転時には、減圧装置４（図１参照）で冷媒を絞らずに、室内熱交換器３（図１参照）の途中に設けた二方弁７で冷媒を絞って（減圧して）、二方弁７の下流の熱交換器で冷媒を冷却することにより、空気中の水分を取り除くようになっている。このとき室内熱交換器３（図１参照）では、二方弁７の上流側の熱交換器を通る熱い冷媒で暖められた空気と、二方弁７の下流側の熱交換器を通る冷たい冷媒で冷やされた空気とが混合され、室内熱交換器３（図１参照）の外部に排出される。
【００８５】
冷媒流路５３は、分配器９５１と伝熱管開口端５０４とを接続する冷媒配管１３６を経て、主熱交換器Ｍの前面側中間部の伝熱管５８１，５８２，５８３を通って、合流器９６２（他端）に至る。
【００８６】
冷媒流路６３は、分配器９５１と伝熱管開口端６０４とを接続する冷媒配管１３７を経て、主熱交換器Ｍの前面側中間部の伝熱管６８１，６８２，６８３を通って、合流器９６２に至り、冷媒流路５３と合流する。
【００８７】
冷媒流路７３は、分配器９５１と伝熱管開口端７０３とを接続する冷媒配管１３８を経て、主熱交換器Ｍの前面側下部の伝熱管７８１，７８２，７８３を通って、合流器９７２（他端）に至る。
【００８８】
冷媒流路８３は、分配器９５１と伝熱管開口端８０４とを接続する冷媒配管１３９を経て、主熱交換器Ｍの前面側最下部の伝熱管８８１，８８２，８８３を通って、合流器９７２に至り、冷媒流路７３と合流する。
【００８９】
合流器９６２において冷媒流路５３と冷媒流路６３とが合流し、合流器９７２において冷媒流路７３と冷媒流路８３とが合流した後、さらに冷媒配管１５１、冷媒配管１５２を介して合流器９５２において単一の冷媒流路となった後、冷媒配管１２４を介して、圧縮機２（図１参照）に至る。なお、冷媒流路５３と冷媒流路６３は、鉛直方向において上下に分割され、冷媒流路７３と冷媒流路８３は、鉛直方向において上下に分割されている。
【００９０】
第３実施形態では、冷媒流路５３と冷媒流路６３と冷媒流路７３と冷媒流路８３の途中において、伝熱管５８１と伝熱管５８２とを接続するリターンベンド１１１Ｍと、伝熱管６８１と伝熱管６８２とを接続するリターンベンド１１１Ｎと、伝熱管７８１と伝熱管７８２とを接続するリターンベンド１１１Ｏと、伝熱管８８１と伝熱管８８２とを接続するリターンベンド１１１Ｐとが連通管９９６によって接続されている。なお、連通管９９６は、リターンベンド１１１Ｍ，１１１Ｎ，１１１Ｏ，１１１Ｐの曲がり管１１１ａの外周面１１１ｂと接続されている（図６参照）。
【００９１】
これにより、連通管９９６以降の冷媒流路では、冷媒流路５３と冷媒流路６３と冷媒流路７３と冷媒流路８３との間に存在する冷媒の蒸発進行の程度の差を小さくして、蒸発器本来の熱交換能力を発揮でき、空気調和機１の性能を向上できる。
【００９２】
（第４実施形態）
図１３は、第４実施形態に係る熱交換器を示す側面図である。第４実施形態は、第３実施形態の連通管９９６に替えて、連通管９９７，９９８，９９９としたものであり、第３実施形態と同様の構成については同一の符号を付して重複した説明を省略する。なお、連通管９９７，９９８，９９９は、特許請求の範囲の連通路に対応する。
【００９３】
図１３に示すように、第４実施形態に係る熱交換器（蒸発器）は、冷媒流路５３と冷媒流路６３の途中において、伝熱管５８１と伝熱管５８２とを接続するリターンベンド１１１Ｍと、伝熱管６８１と伝熱管６８２とを接続するリターンベンド１１１Ｎとを接続する連通管９９７、また冷媒流路７３と冷媒流路８３の途中において、伝熱管７８１と伝熱管７８２とを接続するリターンベンド１１１Ｏと、伝熱管８８１と伝熱管８８２とを接続するリターンベンド１１１Ｐとを接続する連通管９９８、また冷媒流路６３と冷媒流路７３の途中において、伝熱管６８２と伝熱管６８３とを接続するリターンベンド１１１Ｑと、伝熱管７８２と伝熱管７８３とを接続するリターンベンド１１１Ｒとを接続する連通管９９９を備えている。
【００９４】
なお、連通管９９７，９９８，９９９は、いずれも、リターンベンド１１１Ｍ，１１１Ｎ，１１１Ｏ，１１１Ｐ，１１１Ｑ，１１１Ｒの曲がり管１１１ａの外周面（外周側の面、曲がりの外側の面）１１１ｂ（図６参照）と連通している。
【００９５】
これにより、連通管９９７と、連通管９９８と、連通管９９９によって、冷媒流路５３と冷媒流路６３と冷媒流路７３と冷媒流路８３で冷媒状態の変化がほぼ同じになることによって、蒸発器としての熱交換性能を向上させることができ、空気調和機１としての性能向上を図ることができる。
【００９６】
本発明は前記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々変更することができる。例えば、各実施形態において、連通管を接続する方法として第１設置方式ないし第４設置方式のうちの複数を選択して適用してもよい。
【符号の説明】
【００９７】
１      空気調和機
２      圧縮機
３      室内熱交換器
４      減圧装置
５      室外熱交換器
６      四方弁
３０，３１，４０，４１，５１，５３，６１，６３，７１，７３，８１，８３  冷媒流路
１００  フィン
１１０  Ｕ字型伝熱管（伝熱流路）
１１１ａ，１４２ａ，１４３ａ  曲がり管（曲がり流路）
１１１ｂ，１１１ｄ，１４２ｂ，１４３ｂ  外周面（外周側の面）
１１０ｅ  底面
１１１，１１１Ａ，１１１Ｂ，１１１Ｃ，１１１Ｄ，１１１Ｅ，１１１Ｆ，１１１Ｍ，１１１Ｎ，１１１Ｏ，１１１Ｐ，１１１Ｑ，１１１Ｒ，１４２，１４３  リターンベンド
１１，９３３，９５１，９５３，９７３  分配器
１２，９３４，９５２，９５４，９７４  合流器
９９０，９９１，９９２，９９３，９９６，９９７，９９８，９９９  連通管（連通路）
【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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【図１２】
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【図１３】
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