(57)【要約】【課題】全体的なパフォーマンスを向上させることのできる空気調和機を提供する。【解決手段】空気調和機は、圧縮機、凝縮器、膨張弁、および蒸発器の順で冷媒を循環させる冷凍サイクルを有するものであり、圧縮機の回転数に対する凝縮温度の上限値を規定する過熱ラインが複数設定されている。これら複数の過熱ラインは、空気調和機の使用条件に応じて使用する過熱ラインが切り替えられる。これら複数の過熱ラインは、凝縮温度が上昇しやすい使用条件下で使用される過熱ラインほど、凝縮温度が上昇しにくい使用条件下で使用される過熱ラインよりも下に設定されている。例えば、暖房運転後の内部清浄暖房運転時の過熱ラインは基準過熱ラインよりも下に設定されており、冷房運転後の内部清浄暖房運転時の過熱ラインは暖房運転後の内部清浄暖房運転時の過熱ラインよりもさらに下に設定されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、凝縮器、膨張弁、および蒸発器の順で冷媒を循環させる冷凍サイクルを有する空気調和機であって、
前記圧縮機の回転数に対する凝縮温度の上限値を規定する過熱ラインが複数設定されており、当該空気調和機の使用条件に応じて使用する前記過熱ラインが切り替えられるものであり、
これら複数の過熱ラインは、凝縮温度が上昇しやすい使用条件下で使用される過熱ラインほど、凝縮温度が上昇しにくい使用条件下で使用される過熱ラインよりも下に設定されていることを特徴とする空気調和機。
【請求項２】
請求項１に記載の空気調和機であって、
前記過熱ラインとして、通常の暖房もしくは冷房運転時に使用される基準過熱ラインと、冷房運転後の内部清浄暖房運転時の過熱ラインと、暖房運転後の内部清浄暖房運転時の過熱ラインとが設定されており、
暖房運転後の内部清浄暖房運転時の過熱ラインは、基準過熱ラインよりも下に設定されており、
冷房運転後の内部清浄暖房運転時の過熱ラインは、暖房運転後の内部清浄暖房運転時の過熱ラインよりもさらに下に設定されていることを特徴とする空気調和機。
【請求項３】
請求項１または２に記載の空気調和機であって、
前記過熱ラインとして、外気温に応じて切り替えられる複数の過熱ラインが設定されており、
これら複数の過熱ラインは、外気温が高い場合に使用される過熱ラインほど、外気温が低い場合に使用される過熱ラインよりも下に設定されていることを特徴とする空気調和機。
【請求項４】
請求項１から３の何れか１項に記載の空気調和機であって、
前記過熱ラインとして、当該空気調和機が設置される部屋の断熱係数に応じて切り替えられる複数の過熱ラインが設定されており、
これら複数の過熱ラインは、前記断熱係数が高い場合に使用される過熱ラインほど、前記断熱係数が低い場合に使用される過熱ラインよりも下に設定されていることを特徴とする空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮機を含む冷凍サイクルを有する空気調和機に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常の空気調和機は、圧縮機、凝縮器、膨張弁、および蒸発器の順で冷媒を循環させ、高温側から低温側へ熱を移動させる冷凍サイクルを利用したものとなっている。また、空気調和機に使用される圧縮機は、規定の圧力範囲内で運転されるように、凝縮温度と圧縮機回転数との関係が仕様として定められている。
【０００３】
例えば図５に示すように、圧縮機の仕様書などで、凝縮温度と圧縮機回転数との関係が仕様書範囲（図中、実線にて示す）として規定されている場合、通常は、この仕様書範囲を下回る過熱ライン（図中、破線にて示す）を設定し、この過熱ラインを越えないように圧縮機回転数が制御される。
【０００４】
具体例として、圧縮機が回転数３０００ｒｐｍで運転されているとき、過熱ラインにおける凝縮温度の限界（上限）は５０℃である。したがって、回転数３０００ｒｐｍでの運転時に凝縮温度が５０℃を越えた場合（もしくは越えそうになった場合）には、圧縮機の回転数を低下させ、凝縮温度が５０℃を越えないように制御する。このような制御を行うことで、凝縮温度が過熱ラインを大幅に超えることはなく、凝縮温度が過熱ラインよりも上にある仕様書範囲を超えることを防止できる。
【０００５】
一般に、空気調和機では、リモコンで設定した室温に到達するように、圧縮機の回転数制御が行われる。（例えば、特許文献１）。この制御を図５に当てはめた場合、通常運転時に圧縮機の回転数が２０００〜５０００ｒｐｍの範囲で運転されるとすれば、凝縮温度が５０℃を超えないように圧縮機の回転数を制御することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平２−１２６０４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の空気調和機では、空気調和機の使用条件に関わらず、過熱ラインは一種類のみ設定されている。そして、凝縮温度が仕様書範囲を超えることを確実に防止するために、この過熱ラインは空気調和機の使用条件が厳しい（凝縮温度が上昇しやすい場）場合に合わせて設定される。その結果、それほど厳しくない使用条件で空気調和機を運転する時に、空気調和機の性能が十分に発揮できず、パフォーマンス低下に繋がるといった問題が生じる。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、全体的なパフォーマンスを向上させることのできる空気調和機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明は、圧縮機、凝縮器、膨張弁、および蒸発器の順で冷媒を循環させる冷凍サイクルを有する空気調和機であって、前記圧縮機の回転数に対する凝縮温度の上限値を規定する過熱ラインが複数設定されており、当該空気調和機の使用条件に応じて使用する前記過熱ラインが切り替えられるものであり、これら複数の過熱ラインは、凝縮温度が上昇しやすい使用条件下で使用される過熱ラインほど、凝縮温度が上昇しにくい使用条件下で使用される過熱ラインよりも下に設定されていることを特徴としている。
【００１０】
上記の構成によれば、凝縮温度が上昇しやすい使用条件下において過熱ラインを下げることで凝縮温度が仕様書範囲を超えることをより低減できる一方、それぞれの条件下で過熱ラインを下げ過ぎることも低減でき、空気調和機の全体的なパフォーマンスを向上させることができる。
【００１１】
また、上記空気調和機は、前記過熱ラインとして、通常の暖房もしくは冷房運転時に使用される基準過熱ラインと、冷房運転後の内部清浄暖房運転時の過熱ラインと、暖房運転後の内部清浄暖房運転時の過熱ラインとが設定されており、暖房運転後の内部清浄暖房運転時の過熱ラインは、基準過熱ラインよりも下に設定されており、冷房運転後の内部清浄暖房運転時の過熱ラインは、暖房運転後の内部清浄暖房運転時の過熱ラインよりもさらに下に設定されている構成とすることができる。
【００１２】
上記の構成によれば、凝縮温度の上昇しやすい内部清浄暖房運転時には、過熱ラインを下げることで凝縮温度が仕様書範囲を超えることをより低減できる一方、通常運転時に使用する基準過熱ラインでは空気調和機の性能をより発揮できる。これにより、空気調和機の全体的なパフォーマンスを向上させることができる。
【００１３】
また、上記空気調和機は、前記過熱ラインとして、外気温に応じて切り替えられる複数の過熱ラインが設定されており、これら複数の過熱ラインは、外気温が高い場合に使用される過熱ラインほど、外気温が低い場合に使用される過熱ラインよりも下に設定されている構成とすることができる。
【００１４】
上記の構成によれば、凝縮温度の上昇しやすさ（外気温）に応じて過熱ラインを切り替えることにより、凝縮温度が仕様書範囲を超えることをより低減できる一方、過熱ラインが必要以上に下げられないため、空気調和機の性能をより発揮できる。これにより、空気調和機の全体的なパフォーマンスを向上させることができる。
【００１５】
また、上記空気調和機は、前記過熱ラインとして、当該空気調和機が設置される部屋の断熱係数に応じて切り替えられる複数の過熱ラインが設定されており、これら複数の過熱ラインは、前記断熱係数が高い場合に使用される過熱ラインほど、前記断熱係数が低い場合に使用される過熱ラインよりも下に設定されている構成とすることができる。
【００１６】
上記の構成によれば、凝縮温度の上昇しやすさ（部屋の断熱係数）に応じて過熱ラインを切り替えることにより、凝縮温度が仕様書範囲を超えることをより低減できる一方、過熱ラインが必要以上に下げられないため、空気調和機の性能をより発揮できる。これにより、空気調和機の全体的なパフォーマンスを向上させることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の空気調和機は、空気調和機の全体的なパフォーマンスを向上させることができるといった効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施の形態１に係る空気調和機の概略構成を示す図である。
【図２】実施の形態１に係る空気調和機において設定されている過熱ラインを示す図である。
【図３】実施の形態２に係る空気調和機において設定されている過熱ラインを示す図である。
【図４】実施の形態３に係る空気調和機において設定されている過熱ラインを示す図である。
【図５】従来の空気調和機において設定されている過熱ラインを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
〔実施の形態１〕
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。図１は、本実施の形態１に係る空気調和機１０の概略構成を示す図である。
【００２０】
空気調和機１０は、室内ユニット１００および室外ユニット１１０により構成されている。空気調和機１０における冷凍サイクルの経路上には、室内ユニット１００側に室内熱交換器１０１が備えられており、室外ユニット１１０側に圧縮機１１１、室外熱交換器１１２、四方弁１１３および膨張弁１１４が備えられている。また、室内ユニット１００には、室内熱交換器１０１で熱交換された空気を室内に送り出すための室内ファン１０２が備えられており、室外ユニット１１０には、室外熱交換器１１２に空気を送るための室外ファン１１５が備えられている。
【００２１】
四方弁１１３は、空気調和機１０の暖房／冷房運転に応じて、冷媒の循環の向きを切り替えるものである（図１は暖房運転時の状態を示している）。暖房運転時には、圧縮機１１１、四方弁１１３、室内熱交換器１０１、膨張弁１１４、室外熱交換器１１２、四方弁１１３、圧縮機１１１の順で冷媒が循環する。すなわち、暖房運転時には、室内熱交換器１０１が凝縮器、室外熱交換器１１２が蒸発器として機能する。
【００２２】
一方、冷房運転時には、圧縮機１１１、四方弁１１３、室外熱交換器１１２、膨張弁１１４、室内熱交換器１０１、四方弁１１３、圧縮機１１１の順で冷媒が循環する。すなわち、冷房運転時には、室外熱交換器１１２が凝縮器、室内熱交換器１０１が蒸発器として機能する。
【００２３】
さらに、空気調和機１０は、凝縮器出口冷媒温度を検出するために、室内ユニット１００側に第１温度センサ１２１を有しており、室外ユニット１１０側に第２温度センサ１２２を有している。第１温度センサ１２１は、暖房運転時に凝縮器出口冷媒温度を検出し、第２温度センサ１２２は、冷房運転時に凝縮器出口冷媒温度を検出する。本実施の形態では、この凝縮器出口冷媒温度が冷凍サイクルの凝縮温度に相当する。
【００２４】
圧縮機１１１においては、冷凍サイクルにおける凝縮温度と圧縮機回転数との関係が、仕様書などで規定された仕様書範囲を越えないように、仕様書範囲を下回る過熱ラインが設定されている。この過熱ラインは、圧縮機１１１の回転数に対する凝縮温度の上限値を規定するものである。すなわち、空気調和機１０では、第１温度センサ１２１または第２温度センサ１２２によって検出される凝縮温度（凝縮器出口冷媒温度）が過熱ラインを越えないように圧縮機１１１の回転数が制御される。
【００２５】
本実施の形態１に係る空気調和機１０は、この過熱ラインを複数設定し、使用条件に応じて過熱ラインを切り替えることを特徴としている。具体的には、空気調和機１０の冷房もしくは暖房運転後の内部清浄暖房運転時に過熱ラインを切り替える。図２は、本実施の形態１に係る空気調和機１０において設定されている過熱ラインを示す図である。
【００２６】
図２に示すように、本実施の形態１では、３種類の過熱ライン、すなわち、基準過熱ライン、冷房運転後の内部清浄暖房運転時の過熱ライン、および暖房運転後の内部清浄暖房運転時の過熱ラインが設定されている。これらの過熱ラインは、何れも仕様書範囲の凝縮温度−圧縮機回転数関係を下回るように設定される。また、基準過熱ラインは、空気調和機１０の通常運転時（通常の暖房もしくは冷房運転時）に使用される。
【００２７】
空気調和機１０の冷房運転時には、機器内部（特に室内熱交換器１０１の周囲）に多くの水分が存在しており、これを放置するとカビ等が発生する。このため、空気調和機１０は冷房運転後に内部清浄暖房運転を実施し、機器内部を乾燥させる。この冷房運転後の内部清浄暖房運転は、水分を飛ばすために多くの熱量および時間を要するが、室内を暖房するものではないため、室内ファン１０２は停止した状態で実施される。すなわち、内部清浄暖房運転時は、室内ファン１０２を停止することで凝縮温度が上昇しやすく、基準過熱ラインを用いて圧縮機１１１の回転数を制御すると、凝縮温度の抑制が間に合わずに仕様書範囲を越えてしまう恐れがある。
【００２８】
このため、冷房運転後の内部清浄暖房運転時は、過熱ラインを基準過熱ラインよりも下げて設定する。すなわち、圧縮機回転数が同じ場合の凝縮温度の上限が、冷房運転後の内部清浄暖房運転時の過熱ラインでは、基準過熱ラインよりも低くなる。このように、冷房運転後の内部清浄暖房運転時の過熱ラインを基準過熱ラインよりも下げることで、圧縮機１１１の回転数が早めに制御されることになり、凝縮温度が仕様書範囲を超えることをより低減できる。
【００２９】
空気調和機１０の暖房運転時には、機器内部に水分が存在しないが、念のため、暖房運転後も内部清浄暖房運転が実施される。暖房運転後の内部清浄暖房運転でも、室内ファン１０２が停止されて凝縮温度が上昇しやすくなるため、その時の過熱ラインは基準過熱ラインよりも下げて設定される。但し、暖房運転後の内部清浄暖房運転は、冷房運転後の内部清浄暖房運転に比べて必要な熱量および時間は少なくなる。そのため、暖房運転後の内部清浄暖房運転の過熱ラインは、冷房運転後の内部清浄暖房運転の過熱ラインよりは上に設定される。
【００３０】
このように、本実施の形態１に係る空気調和機１０では、凝縮温度の上昇しやすい内部清浄暖房運転時には、過熱ラインを下げることで凝縮温度が仕様書範囲を超えることをより低減できる一方、通常運転時に使用する基準過熱ラインでは空気調和機１０の性能をより発揮できる。これにより、空気調和機１０の全体的なパフォーマンスを向上させることができる。
【００３１】
〔実施の形態２〕
本実施の形態２に係る空気調和機１０では、外気温に応じて過熱ラインを切り替える。図３は、本実施の形態２に係る空気調和機１０において設定されている過熱ラインを示す図である。尚、本実施の形態２に係る空気調和機１０の基本構成は、図１に示す構成となる。
【００３２】
本実施の形態２では、外気温に応じて３種類の過熱ライン、すなわち、基準過熱ライン、外気温が低い場合の過熱ライン、および外気温が高い場合の過熱ラインが設定されている。これらの過熱ラインは、実施の形態１と同様に、何れも仕様書範囲の凝縮温度−圧縮機回転数関係を下回るように設定される。
【００３３】
この場合、空気調和機１０は、室外ユニット１１０において外気温を検出するための温度センサ（図示せず）を有している。そして、図３に示す３つの過熱ラインは、２つの温度閾値α１およびα２（α１＜α２とする）によって切り替え可能である。具体的には、検出された外気温が“α１≦外気温＜α２”の範囲にある場合は、基準過熱ラインを使用する。そして、“外気温＜α１”の範囲にある場合は外気温が低い場合の過熱ラインを使用し、“α２≦外気温”の範囲にある場合は外気温が高い場合の過熱ラインを使用する。あるいは、一つの温度閾値αのみを用い、外気温がαの場合は基準過熱ラインを使用し、外気温がαより低い場合は外気温が低い場合の過熱ラインを使用し、外気温がαより高い場合は外気温が高い場合の過熱ラインを使用するようにしてもよい。
【００３４】
外気温が低い場合の過熱ラインは、基準過熱ラインよりも上に設定される。これは、外気温が低い場合には、凝縮温度も上昇しにくくなり、過熱ラインを仕様書範囲にある程度近づけても凝縮温度が仕様書範囲を越える恐れはないためである。一方、外気温が高い場合の過熱ラインは、基準過熱ラインよりも下に設定される。これは、外気温が高い場合には、凝縮温度も上昇し易くなり、過熱ラインを仕様書範囲からある程度離さなければ凝縮温度が仕様書範囲を越える恐れがあるためである。
【００３５】
尚、空気調和機１０の冷房運転時には、外気温が凝縮器周囲の雰囲気温度となるため、外気温は凝縮温度に直接影響する。一方、空気調和機１０の暖房運転時には、外気温は蒸発器周囲の雰囲気温度となるが、蒸発器周囲の雰囲気温度が上昇すれば間接的に凝縮温度にも影響するため、暖房運転時であっても外気温に応じて過熱ラインを切り替えることが望ましい。但し、暖房運転時に外気温に応じて過熱ラインを切り替える場合、当然ながら、温度閾値の値は冷房運転時とは異なるものとされる。例えば、１つの温度閾値αを用いて過熱ラインの切替えを行う場合、冷房運転時の温度閾値αは３５℃とし、暖房運転時の温度閾値αは７℃とすることが考えられる。
【００３６】
また、上記説明では、過熱ラインの切替えに用いる温度閾値を２つとし、切替え可能な過熱ラインの設定数を３つとしている。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、１つの温度閾値を用いて過熱ラインの設定数を２つとしてもよい。あるいは、３つ以上の温度閾値を用いて過熱ラインの設定数を４つ以上としてもよい。また、ハンチングを防止するために、温度閾値にヒステリシスを設けてもよい。
【００３７】
このように、本実施の形態２に係る空気調和機１０では、凝縮温度の上昇しやすさ（外気温）に応じて過熱ラインを切り替えることにより、凝縮温度が仕様書範囲を超えることをより低減できる一方、過熱ラインが必要以上に下げられないため、空気調和機１０の性能をより発揮できる。これにより、空気調和機１０の全体的なパフォーマンスを向上させることができる。
【００３８】
〔実施の形態３〕
本実施の形態３に係る空気調和機１０では、空気調和機１０が設置される部屋の断熱係数に応じて過熱ラインを切り替える。図４は、本実施の形態３に係る空気調和機１０において設定されている過熱ラインを示す図である。尚、本実施の形態３に係る空気調和機１０の基本構成は、図１に示す構成となる。
【００３９】
本実施の形態３では、空気調和機１０が設置される部屋の断熱係数に応じて３種類の過熱ライン、すなわち、基準過熱ライン、断熱係数が低い場合の過熱ライン、および断熱係数が高い場合の過熱ラインが設定されている。これらの過熱ラインは、実施の形態１と同様に、何れも仕様書範囲の凝縮温度−圧縮機回転数関係を下回るように設定される。
【００４０】
この場合、空気調和機１０は、ユーザが操作入力部などから断熱係数を入力設定する手段、もしくは空気調和機１０自身が断熱係数を自動算出する手段を備えている。ユーザが断熱係数を入力設定する場合、ユーザ自身が部屋の断熱係数を求めて、求めた断熱係数を空気調和機１０に入力設定する。尚、ここでの断熱係数は、Ｑ値（熱損失係数）またはＵＡ値（外皮平均熱貫流率）などが使用でき、Ｑ値やＵＡ値の算出方法や計測方法は公知であるため、Ｑ値やＵＡ値の求め方についての詳細な説明は省略する。
【００４１】
空気調和機１０自身が断熱係数を自動算出する場合は、室温を検出するための温度センサ（図示せず）および外気温を検出するための温度センサを空気調和機１０に備える。また、空気調和機１０は、断熱係数を自動算出するための断熱係数算出モードを有する。この場合、空気調和機１０を断熱係数算出モードに設定すると、室温の変化、および室温と外気温との温度差の変化が所定時間計測される。そして、この計測結果を所定の計算プログラムに入力して演算することで断熱係数を算出することができる。尚、断熱係数の計算プログラムについても公知であるため、ここではその詳細な説明は省略する。
【００４２】
本実施の形態３では、図４に示す３つの過熱ラインは、２つの断熱係数閾値β１およびβ２（β１＜β２とする）によって切り替えられる。具体的には、断熱係数が“β１≦断熱係数＜β２”の範囲にある場合は、基準過熱ラインを使用する。そして、“断熱係数＜β１”の範囲にある場合は断熱係数が低い場合の過熱ラインを使用し、“β２≦断熱係数”の範囲にある場合は断熱係数が高い場合の過熱ラインを使用する。あるいは、一つの断熱係数閾値βのみを用い、断熱係数がβの場合は基準過熱ラインを使用し、断熱係数がβより低い場合は断熱係数が低い場合の過熱ラインを使用し、断熱係数がβより高い場合は断熱係数が高い場合の過熱ラインを使用するようにしてもよい。
【００４３】
断熱係数が低い場合の過熱ラインは、基準過熱ラインよりも上に設定される。これは、断熱係数が低い場合には部屋が暖まりにくく、したがって凝縮温度も上昇しにくくなり、過熱ラインを仕様書範囲にある程度近づけても凝縮温度が仕様書範囲を越える恐れはないためである。
【００４４】
一方、断熱係数が高い場合の過熱ラインは、基準過熱ラインよりも下に設定される。これは、断熱係数が高い場合には部屋が暖まりやすく、したがって凝縮温度も上昇し易くなり、過熱ラインを仕様書範囲からある程度離さなければ凝縮温度が仕様書範囲を越える恐れがあるためである。
【００４５】
尚、空気調和機１０の暖房運転時には、室内熱交換器１０１が凝縮器となるため、部屋の暖まりやすさは凝縮温度に直接影響する。一方、空気調和機１０の冷房運転時には、室内熱交換器１０１は蒸発器となるが、蒸発器側の部屋の暖まりやすさも間接的には凝縮温度に影響するため、冷房運転時であっても部屋の断熱係数に応じて過熱ラインを切り替えることが望ましい。
【００４６】
また、上記説明では、過熱ラインの切替えに用いる断熱係数閾値を２つとし、切替え可能な過熱ラインの設定数を３つとしている。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、１つの断熱係数閾値を用いて過熱ラインの設定数を２つとしてもよい。あるいは、３つ以上の断熱係数閾値を用いて過熱ラインの設定数を４つ以上としてもよい。
【００４７】
このように、本実施の形態３に係る空気調和機１０では、凝縮温度の上昇しやすさ（部屋の断熱係数）に応じて過熱ラインを切り替えることにより、凝縮温度が仕様書範囲を超えることをより低減できる一方、過熱ラインが必要以上に下げられないため、空気調和機１０の性能をより発揮できる。これにより、空気調和機１０の全体的なパフォーマンスを向上させることができる。
【００４８】
以上のように、実施の形態１〜３に係る空気調和機１０は、凝縮温度が上昇しやすい使用条件下において過熱ラインを下げることで凝縮温度が仕様書範囲を超えることをより低減できる一方、それぞれの条件下で過熱ラインを下げ過ぎることも防止できる。
【００４９】
今回開示した実施形態はすべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。従って、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。
【符号の説明】
【００５０】
１０    空気調和機
１００    室内ユニット
１０１    室内熱交換器
１０２    室内ファン
１１０    室外ユニット
１１１    圧縮機
１１２    室外熱交換器
１１３    四方弁
１１４    膨張弁
１１５    室外ファン
１２１    第１温度センサ
１２２    第２温度センサ
【図１】
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【図２】
2019190717.tif 000004
【図３】
2019190717.tif 000005
【図４】
2019190717.tif 000006
【図５】
2019190717.tif 000007