(57)【要約】【課題】各分流管に流入する冷媒の気液の比率及び分流量の均一化を図るとともに、その取付姿勢が一定の方向に縛られることのないようにした冷媒分流器、この冷媒分流器を備えた膨張装置及び冷凍装置を提供すること。【解決手段】冷媒分流器１は、断面円形の筒状容器の本体部２に対し、一端側に膨張弁からの冷媒を導入する入口配管３が接続され、他端側に複数の分流管４が接続される。本体部２は、入口配管３が接続される一端側から軸方向に第一室１０、第二室２０、及び第三室３０の三つの室に区分されるとともに、第二室２０と第三室３０との間に、第二室２０からの冷媒を旋回させながら第三室３０に流出させる頚部４０が形成されている。第一室１０では旋回流Ｓが形成され、第二室２０で旋回流Ｓが増速され、第三室３０では、中心部から外周壁３１に向かうにつれ液冷媒リッチとなるように冷媒を旋回させながら分流する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
断面円形の筒状容器の両端が蓋部で閉じられた本体部に対し、一端側に膨張弁からの冷媒を導入する入口配管が接続され、他端側に複数の分流管が接続されるように構成された冷媒分流器であって、
前記本体部は、入口配管が接続される一端側から軸方向に第一室、第二室、及び第三室の三つの室に区分され、前記第一室は、入口配管を接続する配管接続口を有するとともに、配管接続口から流入される冷媒を外周壁における内周面の接線方向に導入して、冷媒の旋回流を形成するように構成され、前記第二室は、第一室から流入される冷媒の旋回流を増速するように第三室に向かって縮径されるとともに、前記第二室と第三室との間には、第二室からの冷媒を旋回させながら前記第三室に導入するように頚部が形成され、前記第三室は、前記頚部から導入された冷媒の旋回流を液冷媒とガス冷媒との密度差により、中心部をガス冷媒リッチとし、中心部から外周壁に向かうにつれ液冷媒リッチとなる冷媒の旋回流が形成される大きさの直径に形成されるとともに、分流管を接続する複数の冷媒分流口がこの第三室の蓋部の外周付近または外周壁の蓋部付近において周方向に等間隔に形成されている
ことを特徴とする冷媒分流器。
【請求項２】
前記第一室は、外周壁が断面円形の筒状を成すとともに、第二室に向かって拡径するように形成されていることを特徴とする請求項１記載の冷媒分流器。
【請求項３】
前記第三室は、外周壁が前記頚部から蓋部に向かって拡径する円錐状に形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の冷媒分流器。
【請求項４】
前記頚部は、第二室と第三室とが滑らかな曲面により接続されるように形成されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の冷媒分流器。
【請求項５】
前記第二室と第三室とは前記頚部を含めて一体的に形成され、前記第一室はこれら第二室及び第三室とは別体に形成されて第二室に接合されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の冷媒分流器。
【請求項６】
前記第二室と第三室とは、別部材により形成されるとともに、前記頚部において両者が接続されるように構成されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の冷媒分流器。
【請求項７】
前記第一室は、前記蓋部の中心部が部分球状の形状を成して外側に膨らむように形成されていることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の冷媒分流器。
【請求項８】
前記第一室は、前記蓋部の中心部が部分球状の形状を成して内側に膨らむように形成されていることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の冷媒分流器。
【請求項９】
前記第三室は、前記蓋部の中心部が部分球状の形状を成して外側に膨らむように形成されていることを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の冷媒分流器。
【請求項１０】
前記第三室は、前記蓋部の中心部が部分球状の形状を成して内側に膨らむように形成されていることを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の冷媒分流器。
【請求項１１】
前記配管接続口には、入口配管から第一室に向けて湾曲する湾曲配管部が設けられていることを特徴とする請求項１〜１０の何れか１項に記載の冷媒分流器。
【請求項１２】
前記本体部内に、多孔質材料からなる冷媒フィルタが内蔵されていることを特徴とする請求項１〜１１の何れか１項に記載の冷媒分流器。
【請求項１３】
前記配管接続口に対し膨張弁からの冷媒を導入する入口配管が接続されるとともに、前記複数の冷媒分流口に対しそれぞれ分流管が接続された組み付け品として構成されていることを特徴とする請求項１〜１２の何れか１項に記載の冷媒分流器。
【請求項１４】
前記配管接続口に接続される入口配管は、前記本体部の中心軸からの偏心量が大きくなるように前記第一室の外方に張り出すように接続されていることを特徴とする請求項１〜１３の何れか１項に記載の冷媒分流器。
【請求項１５】
請求項１〜１４の何れか１項に記載の冷媒分流器が膨張弁の出口側に一体化されて接続されていることを特徴とする冷媒分流器一体型の膨張装置。
【請求項１６】
請求項１〜１４の何れか１項に記載の冷媒分流器が用いられていることを特徴とする冷凍装置。
【請求項１７】
請求項１５記載の冷媒分流器一体型の膨張装置が用いられていることを特徴とする冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、膨張弁で減圧された気液二相流の冷媒を複数の分流管に分岐する冷媒分流器、及び、この冷媒分流器を接続した膨張装置、並びにこのような冷媒分流器又は膨張装置を用いた冷凍装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、冷凍装置において膨張弁を通過して減圧された冷媒は、ガス冷媒と液冷媒とが流れる気液二相流の状態となっており、流路内を流れる冷媒の断面において不均一な密度分布を生じる場合があった。例えば、冷媒分流器内の冷媒流は、冷媒分流器に接続される入口流路の形状や冷媒分流器の取付状態によっては重力の影響を受け、液冷媒が一方の流路断面に偏る偏流現象となる場合があった。また、膨張弁を通過して流れてくる気液二相流は、時間的にも不均一な密度分布を生じる場合があった。例えば、膨張弁に流入する冷媒が不連続な気液二相流であるスラグ流やプラグ流であった場合には、膨張弁通過後の冷媒も時間的に不均一な密度分布を持った気液二相流となっていた。
【０００３】
したがって、このような冷媒分流器には、上記のような偏流現象が生じることなく気液二相流を均質に混合して、均等に分流する機能が要求される。また、一般に冷媒分流器を通過する気液二相流に時間的な不均一な流れが存在すると、これに起因して騒音が発生する場合があり、このような騒音の低減も要求されていた。
【０００４】
そこで、従来このような問題に対し、特許文献１の構造のものが提案されていた。これを図２３及び図２４に基づき説明する。冷媒分配器（本願発明における冷媒分流器に相当する）本体１０１は、図２３に示すように、一端側に入口流路（本願発明における入口配管に相当する）１０２、他端側に例えば２本の出口流路（本願発明における分流管に相当する）１０３がそれぞれ接続されている。また、冷媒分配器本体１０１の入口流路１０２側に入口流路１０２に接続される混合部１０４が設けられている。さらに、混合部１０４は、細管で構成されており、入口流路１０２の内径より小さく、この内径は混合部１０４の流れ方向の長さよりも大幅に小さく形成されている。そして、混合部１０４からの流入口１０４ａは、図２３に示すように、分岐室１０５の断面における中央部に接続されるとともに、２本の出口流路１０３への流出口１０３ａ、１０３ｂがこの流入口１０４ａに対して均等に重なる位置に配設されていた（図２４参照）。
【０００５】
特許文献１のものは、このように構成されることにより、混合部１０４における冷媒流れを均質化された高速流として、出口流路１０３へ直接的に均等に吹き込むように形成されたものである。なお、特許文献１のものでは、流入口１０４ａから噴出される冷媒が分岐室１０５の内壁に衝突するが、この衝突面１０６をできるだけ小さくすることにより冷媒分配器本体１０１が受ける冷媒流の力を小さくしている。
【０００６】
また、特許文献１以外のものとして特許文献２のものが知られている。特許文献２のものは、図２５及び図２６に示すように、円形断面の円筒状容器（本願発明における本体部に相当する）１１１に対し、その上部に入口管（本願発明における入口配管に相当する）１１２が円筒状容器１１１に対しその内壁の接線方向に接続され、その下部に複数の分配管（本願発明における分流管に相当する）１１３が接続されている。なお、この分配管は、周方向に等間隔に配置されて径方向に導出されている。
【０００７】
そして、膨張弁からの気液二相流の冷媒は、図２５に示すように、入口管１１２より円筒状容器１１１に対しその内壁の接線方向に流入されるため円筒状容器１１１内で旋回する。また、旋回する冷媒は、図２６に示すように、遠心力により重い液体ａが外周側に、軽い気体ｂが中央部に集められて、気液分離される。気体ｂは、旋回しながら移動する過程で均一な圧力となって流出口から分配管１１３に流入する。一方、液体ａは、円筒壁１１１ａの内面に沿って旋回しかつその重力により自由落下し、旋回しながら液膜を形成し、進むに従って表面張力作用により液膜の厚さが全周に亘って均一な厚さとなって各分配管１１３に流入する。このようにして、液体ａ及び気体ｂが各分配管１１３に流入することにより、気液二相冷媒が各々均等に分配される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−２４１０４７号公報
【特許文献２】特開２００８−８５９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、特許文献１の冷媒分配器は、混合部１０４を細い管とし高速で通過させることにより均質な流れを得るようにしているため、その部分におけるエネルギーロスが大きくなるという欠陥がある。また、入口流路１０２から出口流路１０３に向けて冷媒を直線方向に流通させるものであるため、重力による影響を受けやすいという問題があった。また、混合部１０４から流出される冷媒流が直接出口流路１０３に流入するように分流されるため、時間的に不均一な密度分布を持った気液二相流が冷媒分配器に流入してきた場合には、その影響が出口流路１０３の冷媒流にも現れるため、冷媒流動音が緩和されないという問題があった。さらに、このような構造のものでは、多くの出口流路１０３を必要とする大容量形の冷媒分流器に適用することが構造的に難しいという問題があった。
【００１０】
一方、特許文献２のものは、円筒状容器１１１の下部に分配管１１３が周方向に均等に配設される構造であって、エネルギーロスが特許文献１に比べて小さく、また、分配管１１３の数も増加しやすい構造ではある。しかしながら、このものでは、液体ａが円筒壁１１１ａの内面に沿って旋回しかつその重力により自由落下することを前提としているため、その取付姿勢は円筒状容器１１１の中心線が鉛直方向である場合に制約されていた。さらに、特許文献２のものは、円筒状容器１１１における冷媒の旋回流が１個所の入口管１１２からの冷媒流により形成されるため、この旋回流の中心軸が必ずしも円筒状容器１１１の中心軸に一致するとは限らず、安定させることが難しいという問題が残されている。なお、冷媒の旋回流の中心軸を円筒状容器１１１の中心軸に一致させることができない場合には、周方向に均等に配設された分配管１１３に対し、冷媒の気液の比率及び分流量を均一に分流することが困難となる。したがって、特許文献２のものでは、冷媒の旋回流の中心軸を円筒状容器１１１の中心軸に一致させる点においてなお工夫が必要とされる。
【００１１】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、各分流管に流入する冷媒の気液の比率及び分流量の均一化を図るとともに、その取付姿勢が一定の方向に縛られることのないようにした冷媒分流器、この冷媒分流器を備えた膨張装置並びにこのような冷媒分流器又は膨張装置を備えた冷凍装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る冷媒分流器は、このような課題を解決するものであって、断面円形の筒状容器の両端が蓋部で閉じられた本体部に対し、一端側に膨張弁からの冷媒を導入する入口配管が接続され、他端側に複数の分流管が接続されるように構成された冷媒分流器であって、前記本体部は、入口配管が接続される一端側から軸方向に第一室、第二室、及び第三室の三つの室に区分され、前記第一室は、入口配管を接続する配管接続口を有するとともに、配管接続口から流入される冷媒を外周壁における内周面の接線方向に導入して、冷媒の旋回流を形成するように構成され、前記第二室は、第一室から流入される冷媒の旋回流を増速するように第三室に向かって縮径されるとともに、前記第二室と第三室との間には、第二室からの冷媒を旋回させながら前記第三室に導入するように頚部が形成され、前記第三室は、前記頚部から導入された冷媒の旋回流を液冷媒とガス冷媒との密度差により、中心部をガス冷媒リッチとし、中心部から外周壁に向かうにつれ液冷媒リッチとなる冷媒の旋回流が形成される大きさの直径に形成されるとともに、分流管を接続する複数の冷媒分流口がこの第三室の蓋部の外周付近または外周壁の蓋部付近において周方向に等間隔に形成されていることを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、膨張弁を出た冷媒が配管接続口から第一室に導入される。この冷媒は、第一室に対しその外周壁における内周面の接線方向に導入されるので、第一室において液リッチな冷媒が外周壁側となりガス冷媒が本体部の中心部で旋回するように冷媒の旋回流が形成される。また、第二室が第三室に向かって縮径された形状に形成されているため、第二室を流通する冷媒の旋回流は、第三室に向かうにつれて旋回径が小さくなり、旋回流速が増加する。これにより、第二室内の円形流路断面における冷媒密度が、本体部の中心軸と同一の円形の等高線状に分布するようになる。その結果、冷媒の旋回流の中心軸が本体部の中心軸に近づくように作用されて、冷媒の旋回流の安定化が図られる。また、入口配管から脈動する冷媒流が流入してきた場合においても、その脈動の原因となる密度分布の不連続性が緩和される。また、第二室で増速された冷媒の旋回流は、旋回流を維持しながら第三室に流入するように頚部を通過する。また、頚部は冷媒を噴出するノズルとして作用するので、旋回流の中心がより一層本体部の中心軸に近づくように修正される。また、頚部を介して第三室に流入した冷媒は、旋回流が維持されることにより、中心部がガス冷媒リッチとなり外周壁の内周面付近が液冷媒リッチの密度分布となるとともに、旋回流の中心軸を本体部の中心軸に近づけた状態が維持されて安定化される。これにより、円周方向における冷媒の密度分布が均質化される。そして、中心付近のガス冷媒は、蓋部に衝突した後、外周壁付近の冷媒分流口に対し均等に吸い込まれる。また、外周壁の内周面に沿って旋回する液冷媒は、旋回しながら蓋部側へ進み複数の冷媒分流口に分流される。したがって、本発明に係る冷媒分流器は、各分流管に流入する冷媒の気液の比率及び分流量の均一化が図られる。また、上記のように配管接続口から流入した冷媒は、冷媒分流口に分流されるまで中心部でガス冷媒がリッチとなり、外周壁の内周面付近では液冷媒がリッチとなる旋回流が形成れている。したがって、本発明に係る冷媒分流器は、重力の影響を受けにくくなり、取付姿勢が一定の方向に縛られないものとすることができる。
【００１４】
また、前記第一室は、外周壁が断面円形の筒状を成すとともに、第二室に向かって拡径するように形成されていることが好ましい。このように構成されていると、第一室における冷媒の旋回流に対し第二室へ向かう流れ成分が付与されるので、第一室の外周壁が冷媒を第二室へ案内する案内部の役割を果たすことができる。
【００１５】
また、前記第三室は、外周壁が前記頚部から蓋部に向かって拡径する円錐状に形成されていることが好ましい。このように構成されていると、頚部から冷媒分流口への通路が滑らかな拡径通路となり、第三室における冷媒の旋回流を安定化する機能を発揮することができる。なお、仮にこのように拡径する形状ではなく頚部から第三室への入口部において急激に通路が拡大する段差部が形成されている場合には、この段差部において渦が発生する。このため、エネルギーロスが大きくなるとともに、渦が発生することにより旋回流が乱され易くなる。
【００１６】
また、前記頚部は、第二室と第三室とが滑らかな曲面により接続されるように形成されていることが好ましい。このように構成されていると、無駄なエネルギーロスがなくなり、冷媒の旋回流を強い状態で第三室へ持ち込むことができる。
前記第二室と第三室とは前記頚部を含めて一体的に形成され、前記第一室はこれら第二室及び第三室とは別体に形成されて第二室に接合されているようにしてもよい。このように構成すると、最も冷媒の流速が速くなる頚部で接合する必要がなく、この頚部での流体の乱れを回避することができる。したがって、冷媒の旋回流を安定した状態で第二室から第三室へ持ち込むことができる。
【００１７】
また、前記第二室と第三室とは、別部材により形成されるとともに、前記頚部において両者が接続されるようにしてもよい。このように構成すると、第一室、第二室及び第三室の構成部材の接続を細い径部分で行うことができるので、接続が容易となり、冷媒漏れ等の構造上の欠陥の出現を回避することが容易になる。
【００１８】
前記第一室は、前記蓋部の中心部が部分球状の形状を成して外側に膨らむように形成されていることが好ましい。このように構成されていると、第一室における冷媒の旋回流の中心が外側に膨らむ部分球状の中央方向に修正され、この旋回流の中心が本体部の中心軸付近で安定化される。
【００１９】
また、前記第一室は、前記蓋部の中心部が部分球状の形状を成して内側に膨らむように形成されているものでもよい。このように構成すると、第一室の蓋部における内側への張り出しによって第一室中心部の最も圧力が低くなる部分の占有面積が小さくなる。この結果、内側への膨らみに沿う流れが形成され、旋回流が安定され易くなる。
【００２０】
また、前記第三室は、前記蓋部の中心部が部分球状の形状を成して外側に膨らむように形成されていることが好ましい。このように構成されていると、第三室で形成される冷媒の旋回流の中心軸が外側に膨らむ部分球状の中央方向に修正され、この旋回流の中心が本体部の中心軸付近で安定化されるので、冷媒を安定して均等に分流することができる。
【００２１】
また、前記第三室は、前記蓋部の中心部が部分球状の形状を成して内側に膨らむように形成されているものでもよい。このように構成すると、第三室の蓋部における内側への張り出しによって第三室中心部の最も圧力が低くなる部分の占有面積が小さくなる。この結果、内側への膨らみに沿う流れが形成され、旋回流が安定され易くなる。
【００２２】
前記配管接続口には、入口配管から第一室に向けて湾曲する湾曲配管部が設けられていることが好ましい。このように構成されていると、配管接続口から流入する冷媒が湾曲配管部内を流通することにより、湾曲配管部の曲率半径方向の内方にガスリッチの冷媒が流れ、その外方に液リッチの冷媒が流れることになる。これにより第一室に流入する冷媒の密度分布が安定化されるため、第一室内に生起される冷媒の旋回流を安定化させることができる。
【００２３】
前記本体部内に、多孔質材料からなる冷媒フィルタが内蔵されていることが好ましい。このように構成されていると、冷媒回路内に別個に冷媒フィルタを設ける必要がなくなるので、冷媒回路を簡略化することができる。
【００２４】
前記配管接続口に対し膨張弁からの冷媒を導入する入口配管が接続されるとともに、前記複数の冷媒分流口に対しそれぞれ分流管が接続された組み付け品として構成されていることが好ましい。このような組み付け品として構成されていると、予め分流管と冷媒分流器との接続及び入口配管と冷媒分流器との接続が行われた状態で冷媒分流器を冷凍装置へ組み込むことができるので、冷媒分流器の冷凍装置内への組み込みが容易になる。
【００２５】
また、前記配管接続口に接続される入口配管は、前記本体部の中心軸からの偏心量が大きくなるように前記第一室の外方に張り出すように接続されたものとしてもよい。このように構成されていると、第一室に対し外周壁における内周面の接線方向に流入される冷媒の偏心量を大きくすることができるので、冷媒の旋回流の中心部への流れの影響を小さくすることができる。これにより、本体部の中心軸に近い中心を有する冷媒の旋回流が形成され易くなる。
【００２６】
また、本発明に係る冷媒分流器一体型の膨張装置は、上記何れかの構成の冷媒分流器が膨張弁の出口側に接続されて一体化されていることを特徴とする。このように構成されていると、膨張弁と冷媒分流器とが一体化されているので、冷凍装置への組み込み作業が簡略化されるとともに、膨張弁出口の冷媒流が導入される第一室において、膨張弁出口の噴流エネルギを有効活用して強力な冷媒の旋回流を形成することができる。したがって、本体部内に安定した冷媒の旋回流を形成することができ、各分流管への均等な分流を行うことができる。
【００２７】
また、本発明に係る冷凍装置は、上記何れかの構成の冷媒分流器或いは前記冷媒分流器一体型の膨張装置が用いられていることを特徴とする。このように構成されていると、各分流管への均等な分流を行うことができる冷凍装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、各分流管に流入する冷媒の気液の比率及び分流量の均一化を図るとともに、冷媒分流器の取付姿勢が一定の方向に縛られない冷媒分流器、この冷媒分流器を備えた膨張装置並びに冷凍装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る冷媒分流器の、軸方向に切断した断面図である。
【図２】同冷媒分流器の第三室の外側方向から見た側面図である。
【図３】同冷媒分流器における第二室及び第三室の外周壁を一体に構成する部材の図面であって、（ａ）は第三室の外側方向から見た、その側面図であり、（ｂ）は軸方向に切断した、その断面図である。
【図４】同冷媒分流器における第三室の蓋部材の図面であって、（ａ）は第三室の外側方向から見た側面図であり、（ｂ）は軸方向に切断した断面図である。
【図５】同冷媒分流器における冷媒流れ状態図であって、（ａ）は図１の断面図に表した冷媒流れ状態図であり、（ｂ）は当該図（ａ）のＡ−Ａ断面に表した冷媒流れ状態図である。
【図６】本発明の実施の形態２に係る冷媒分流器の、軸方向に切断した断面図である。
【図７】本発明の実施の形態３に係る冷媒分流器の、軸方向に切断した断面図である。
【図８】本発明の実施の形態４に係る冷媒分流器の、軸方向に切断した断面図である。
【図９】本発明の実施の形態５に係る冷媒分流器の、軸方向に切断した断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態６に係る冷媒分流器の、軸方向に切断した断面図である。
【図１１】同冷媒分流器の第三室の外側方向から見た側面図である。
【図１２】本発明の実施の形態７に係る冷媒分流器の、軸方向に切断した断面図である。
【図１３】同冷媒分流器の第三室の外側方向から見た側面図である。
【図１４】本発明の実施の形態８に係る冷媒分流器の、配管接続口の中心位置において中心軸方向に垂直な方向に切断した断面図である。
【図１５】本発明の実施の形態９に係る冷媒分流器の、配管接続口の中心位置において中心軸方向に垂直な方向に切断した断面図である。
【図１６】本発明の実施の形態１０に係る冷媒分流器の、配管接続口の中心位置において中心軸方向に垂直な方向に切断した断面図である。
【図１７】本発明の実施の形態１１に係る冷媒分流器の、配管接続口の中心位置において中心軸方向に垂直な方向に切断した断面図である。
【図１８】本発明の実施の形態１２に係る膨張装置の図面であって、（ａ）は同膨張装置の正面図であり、（ｂ）は同膨張装置の側面図である。
【図１９】同膨張装置の部分説明図であって、（ａ）は同膨張装置を構成する膨張弁の一部断面構造を示す部分断面図であり、（ｂ）は同膨張弁の、弁体が閉弁している状態の弁体付近の拡大図であり、（ｃ）は同膨張弁の、弁体が開弁している状態の弁体付近の拡大図である。
【図２０】本発明の実施の形態１３に係る冷凍装置の冷媒回路図である。
【図２１】変形例に係る冷媒分流器の軸方向に切断した断面図である。
【図２２】他の変形例に係る冷媒分流器の軸方向に切断した断面図である。
【図２３】従来例に係る冷媒分流器の軸方向に切断した断面図である。
【図２４】図２１におけるＢ―Ｂ断面図である。
【図２５】他の従来例に係る冷媒分流器の外形図である。
【図２６】同冷媒分流器の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
（実施の形態１）
以下本発明の実施の形態１に係る冷媒分流器について、図１〜図５に基づいて説明する。本実施の形態に係る冷媒分流器は、ヒートポンプ方式の冷凍装置などにおいて膨張弁と蒸発器との間に使用されるものである。
【００３１】
本実施の形態に係る冷媒分流器１は、断面円形の外周壁を備えた筒状容器からなる本体部２に対し、入口配管３が一端側に接続され、他端側に複数の分流管４が接続される。入口配管３は、上流側に接続される膨張弁の出口側に接続されるものであって、膨張弁で減圧された気液二相流の冷媒が搬送されてくる。
【００３２】
本体部２は、入口配管３が接続される一端側から軸方向に第一室１０、第二室２０、及び第三室３０の三つの室に区分されている。第一室１０は、断面円形の外周壁１１が第二室２０に向けて拡径されるとともに、この外周壁１１の端部に、この端部を閉じる蓋部１２が設けられている。この蓋部１２は、本体部２の中心軸Ｊ部分が外側へ膨らむ部分球状の如き形状を成して形成されている。そして、外周壁１１には、膨張弁の出口側から延びる入口配管３を接続するための配管接続口１３が形成されている。また、この配管接続口１３に接続される入口配管３から流入される冷媒は、外周壁１１の内周面に対して接線方向に導入され、導入された冷媒が旋回流Ｓ（図５参照）を形成するように構成されている。
【００３３】
また、第二室２０は、第一室１０の拡径された最大径部分で連続されるものであり、この部分から外周壁２１が第三室３０に向かって縮径されている。この第二室２０は、最小直径に縮径された部分を頚部４０として第三室３０に連続されている。第二室２０は、このように外周壁２１が第三室３０に向かって縮径されているので、第一室１０から流入してくる冷媒の旋回流Ｓの旋回流速が第三室３０に向かうにつれ増速される。
【００３４】
頚部４０は、滑らかな曲線を描いて第二室２０を第三室３０に接続するとともに、第二室で増速された旋回流Ｓを旋回させながら第三室３０へ流入させるように形成されている。また、無駄な乱れや渦などの発生をできるだけ抑え得るように滑らかな曲面により形成されている。
【００３５】
第三室３０は、外周壁３１が蓋部３２に向かうにつれ拡径する円錐状に形成されている。そして、蓋部３２の外周壁３１側には複数の分流管４が接続されている。第三室３０は、頚部４０から導入された旋回流Ｓを成す冷媒流が、液冷媒とガス冷媒との密度差により、中心部をガス冷媒リッチとし、中心部から外周壁３１に向かうにつれ液冷媒リッチとなるように、大きな直径に形成されている。したがって、この冷媒分流器１は、分流管４を多数接続するものに適しており、この実施の形態においては１８本の多数の分流管４が接続されている。また、第三室３０の外周壁３１において、蓋部３２の直前には中心軸Ｊと平行な短い直線部３１ｂが設けられている。
【００３６】
また、第三室３０の蓋部３２は、独立の部材として形成されている。蓋部３２は、図４に示すように周囲には外周壁３１の内周に嵌め込まれる立上り壁３２ａを備えた皿状部材であって、皿状の内部が外側を向いたものである。また、この蓋部３２の底壁３２ｂは、軸方向の断面で見ると中心軸部が外側に膨らむように形成されている。また、この蓋部３２の立上り壁３２ａ及び外周壁３１の開口端３１ａには、両者の間に分流管４を挿入して接続する冷媒分流口３３が形成されるように、１８個の半円周孔壁３２１と半円周孔壁３１１とがそれぞれに形成されている（図３及び図４参照）。このように構成されると分流管４が本体部２の中心軸Ｊと平行な方向に接続されることになるので、冷媒が旋回流Ｓの中心と平行な方向に分流されることになる。
【００３７】
以上のように構成されている本体部２は、図１に示すように、第一室１０の外周壁１１と蓋部１２とが一体の部材として形成されている。また、第二室２０の外周壁２１、頚部４０及び第三室３０の外周壁３１が、図３に示すように、一体の部材として構成され、第一室１０と第二室２０とは、第一室１０が拡径されて最大径となっている部分において、第二室２０の外周壁２１が第一室１０外周壁１１の開口端３１ａに差し込まれた状態でろう付接続されている。
【００３８】
ここで、本実施の形態に係る冷媒分流器における冷媒流れについて、図５を参照しながら説明する。
入口配管３から配管接続口１３を通じて流入する冷媒は、膨張弁で減圧された気液二相流であって外周壁１１の内周面に対し接線方向に導入される。これにより、冷媒分流器１の取付姿勢に関係なく第一室１０内において旋回流Ｓを成す冷媒流が形成される。このように旋回流Ｓが形成されると、密度差により外周壁１１側には液リッチな冷媒が旋回し、中心部にはガスリッチな冷媒が旋回するようになる。ただし、この旋回流Ｓは、一つの配管接続口１３から第一室１０に流入するように形成されているため、旋回流Ｓの中心が必ずしも本体部２の中心軸Ｊに一致しない。
【００３９】
しかしながら、本実施の形態においては、蓋部１２の中心軸Ｊ部分が部分球状の形状を成して外側に膨らむように形成され、旋回流Ｓの中心が外側に膨らむ部分球状により、その中心部で流出して行かずに旋回速度成分のみを持ったよどみ部ができることで本体部２の中心軸Ｊに近づく方向に修正されて安定するように構成されている。さらに、第一室１０の外周壁１１は、第二室２０に向かって拡径するように形成されている。このため旋回流Ｓに対し第二室へ向かう流れ成分が付与される。このように、外周壁１１が冷媒流を第二室２０へ案内する案内壁を成すので、冷媒分流器１の取付姿勢に関わりなく冷媒を円滑に第二室２０の方へ旋回させながら移動させることができる。
【００４０】
次に、第一室１０から第二室２０へ移動した冷媒の旋回流Ｓは、第二室２０の外周壁２１が第三室３０に向かって縮径されているので、第二室２０の外周壁２１に沿って流れることにより、第三室３０に向かうにしたがって冷媒の旋回流Ｓの旋回径が小さくなり、旋回流速が増加する。また、第二室２０が第三室３０に向かうにつれて冷媒の旋回流Ｓの旋回径が小さくなるため、冷媒の旋回流Ｓの中心を中心軸Ｊに近付けることができる。これにより、第二室２０内の円形流路断面における冷媒密度が、本体部２の中心軸Ｊと同心の円形線上に分布するようになる。その結果、冷媒の旋回流Ｓの中心が本体部２の中心軸Ｊに略近付けられて、冷媒の旋回流Ｓの安定化が図られる。また、膨張弁から脈動する冷媒流が流入してきた場合においても、その脈動の原因となる密度分布の不連続性が緩和される。
【００４１】
また、第二室２０で増速された冷媒の旋回流Ｓは、旋回流Ｓを維持しながら第三室３０に流入するように頚部４０を通過する。また、頚部４０は、冷媒を噴出するノズルとして作用するので、旋回流Ｓの中心がより一層本体部２の中心軸Ｊに近づくように修正される。また、頚部４０は、滑らかな曲面により第二室２０と第三室３０を接続しているため、この頚部４０を通過するときに無駄なエネルギーロスがなく、冷媒の旋回流Ｓを強く維持して第三室３０へ流出させることができる。
【００４２】
頚部４０を介して第三室３０に流入した冷媒は、旋回流Ｓが強く維持されることにより、中心部がガス冷媒リッチとなり外周壁３１の内周面付近が液冷媒リッチの密度分布となるとともに、旋回流Ｓの中心を本体部２の中心軸Ｊに近付けた状態が維持されて安定化される。特に、蓋部３２の中心軸Ｊ部分が部分球状の形状を成して外側に膨らむように形成されているので、頚部４０の中央付近から噴出するガス冷媒に多少の偏流があっても蓋部３２の中心軸Ｊ部分に導かれ、旋回流Ｓの中心が本体部２の中心軸Ｊに近づく方向に修正されて安定化される。また、第三室３０の外周壁３１は、蓋部３２に向かうにつれ拡径されているので、頚部４０から第三室３０にかけて急激な断面積変化を伴わずに大きな直径の第三室３０が形成されている。このため、エネルギーロスの少ない流路が形成されることになり、旋回流Ｓが安定化されるとともに、円周方向における冷媒の密度分布が均質化される。なお、中心付近のガス冷媒は、蓋部３２に衝突した後、外周壁３１付近の冷媒分流口３３に対し均等に吸い込まれる。また、外周壁３１の内周面に沿って旋回する液冷媒は、旋回しながら蓋部３２側へ進み複数の冷媒分流口３３に分流される。
【００４３】
なお、蓋部３２直前の直線部３１ｂは、基本的にはこの部分が存在しなくても発明が成立するが、次のような作用が期待できる。
外周壁３１が拡径している部分では、流速も変化し続けるため冷媒分流口３３へ冷媒が流入する直前に旋回流Ｓの流速を安定化させる役割を持つ。また、システムの循環量と分流管数との関係などにより、第三室３０の半径を変更することなく、直線部３１ｂの軸方向長さを調整することにより中央部を流れるガス冷媒が蓋部３２に衝突する速度の調整を行うことができる。したがって、底壁３２ｂの中央部に衝突する冷媒流速を小さくしたい場合には、この直線部３１ｂを長くすればよい。
【００４４】
このように、本発明に係る冷媒分流器１は、各冷媒分流口３３に流入する冷媒の気液の比率及び分流量の均一化が図られる。また、上記のように配管接続口１３から流入した冷媒は、冷媒分流口３３へ分流されるまで中心部でガス冷媒がリッチとなり、外周壁３１の内周面付近では液冷媒がリッチとなる旋回流Ｓが形成れている。したがって、本発明に係る冷媒分流器１は、重力の影響を受けにくくなり、取付姿勢が一定の方向に縛られないものとすることができる。
【００４５】
本実施の形態に係る冷媒分流器１は、以上のように構成されているので、次のような効果を奏することができる。
（１）配管接続口１３から流入した冷媒は、第一室１０に流入したときから冷媒分流口３３に分流されるまで旋回流Ｓを維持するとともに、途中の第二室２０では第三室３０に向かうにつれ旋回流Ｓの旋回径を小さくして旋回流速を速めるように構成されているので、冷媒の旋回流Ｓの中心を中心軸Ｊに近付けて安定させることができる。
【００４６】
（２）第三室３０において、中心部がガス冷媒リッチとなり外周壁１１の内周面付近が液冷媒リッチとなる強い旋回流Ｓが形成されているので、冷媒分流口３３が配置されている蓋部３２の外周壁周辺部においては、円周方向の密度分布も均一化されている。したがって、各冷媒分流口３３に流入する冷媒の気液の比率及び分流量の均一化が図られる。
【００４７】
（３）また、本体部２内に流入した冷媒は、冷媒分流口３３から分流されるまでの間において、中心部がガス冷媒リッチとなり外周壁１１の内周面付近が液冷媒リッチとなる旋回流Ｓを形成しながら流通しているので、重力の影響を受けにくくなり、取付姿勢が一定の方向に縛られないものとすることができる。
【００４８】
（４）頚部４０は、旋回流Ｓを維持しながらノズル作用により冷媒を第三室３０へ流出するように構成されているので、旋回流Ｓの中心が本体部２の中心軸に近づくように修正される。また、入口配管３から脈動する冷媒流が流入してきた場合においても、その脈動の原因となる密度分布の不連続性が緩和される。
【００４９】
（５）第一室１０は、外周壁１１が断面円形の筒状を成すとともに、第二室２０に向かって拡径するように形成されているので、第一室１０における冷媒の旋回流に対し第二室２０へ向かう流れ成分が付与される。したがって、第一室１０の外周壁１１が冷媒を第二室２０へ案内する案内部の役割を果たしている。
【００５０】
（６）第三室３０は、外周壁３１が頚部４０から蓋部３２に向かって拡径する円錐状に形成されているので、頚部４０から冷媒分流口３３への通路が滑らかな拡径通路となり、第三室３０における冷媒の旋回流Ｓを安定化する機能を発揮することができる。
【００５１】
（７）冷媒分流口３３は、第三室３０における蓋部３２の外周付近において、冷媒が軸方向に流出するように形成されているので、冷媒が旋回流Ｓの中心と平行な方向に分流されることになる。これにより、冷媒分流口３３への偏流が軽減されるとともに、本体部２に対する出入口の配管をコンパクトに収めることができる。
【００５２】
（８）頚部４０は、滑らかな曲面により第二室２０と第三室３０を接続しているため、この頚部４０を通過するときに無駄なエネルギーロスがなく、冷媒の旋回流Ｓを強く維持して第三室３０へ流出させることができる。
【００５３】
（９）第一室１０は、蓋部１２の中心軸Ｊ部分が部分球状の形状を成して外側に膨らむように形成されているので、第一室１０における冷媒の旋回流Ｓの中心が外側に膨らむ部分球状の中央方向に修正され、この旋回流Ｓの中心が本体部２の中心軸Ｊ付近に安定化される。
【００５４】
（１０）第三室３０は、蓋部３２の中心軸Ｊ部分が部分球状の形状を成して外側に膨らむように形成されているので、第三室３０で形成される冷媒の旋回流Ｓの中心が外側に膨らむ部分球状の中央方向に修正され、この旋回流Ｓの中心が本体部２の中心軸Ｊ付近に安定化されるので、冷媒を安定して均等に分流することができる。
【００５５】
（１１）配管接続口１３に対し冷媒を導入する入口配管３が接続されるとともに、複数の冷媒分流口３３に対しそれぞれ分流管４が接続された組み付け品として構成されていることが好ましい。このような組み付け品として構成されていると、予め分流管４と冷媒分流器１との接続及び入口配管３と冷媒分流器１との接続が行われた状態で冷媒分流器１を冷凍装置へ組み込むことができるので、冷媒分流器１の冷凍装置内への組み込みが容易になる。
【００５６】
（１２）本体部２は、第一室１０を構成する部材と、第二室２０の外周壁２１、頚部４０及び第三室３０の外周壁３１を構成する部材と、第三室３０の蓋部３２を構成する部材とから構成されている。したがって、頚部４０には外周壁２１，３１間の繋ぎ目がなく滑らかな形状に構成することができる。したがって、最も冷媒の流速が速くなる頚部４０で接続する必要がなく、この頚部４０での流体の乱れを回避することができる。したがって、冷媒の旋回流Ｓを安定した状態で第二室２０から第三室３０へ持ち込むことができる。
【００５７】
（１３）第三室３０は、外周壁３１と蓋部３２とが別部材で形成されるとともに、蓋部３２が、立上り壁３２ａと底壁３２ｂとを備えた皿状に構成されているので、外周壁３１の開口端３１ａと立上り壁３２ａとの間に冷媒分流口３３を構成して、加工の簡略化及び形状の小型化を図ることができる。
【００５８】
（実施の形態２）
次に、実施の形態２について、図６に基づき説明する。
実施の形態２は、実施の形態１において第一室１０の蓋部１２の形状を変更したものであって、他の構成は実施の形態１と同一のものである。
【００５９】
すなわち、前述の実施の形態１の冷媒分流器１においては、第一室１０の蓋部１２の中心軸Ｊ部分が部分球状の形状を成して外側に膨らむように形成されていたが、本実施の形態の冷媒分流器１においては、図６に示すように、蓋部１２の中心軸Ｊ部分が部分球状の形状を成して内側に膨らむように形成されている。
【００６０】
なお、図６においては、図面の記載を簡略化するために、一部の分流管４のみを仮想線で示し、他の分流管４の記載を省略している。なお、本明細書に添付の、本実施の形態又は他の実施の形態に関する他の図面において、図６と同様に一部の分流管４のみを仮想線で示すとともに他の分流管４の記載を省略したものが存在するが、これら図面は図６と同様の趣旨で簡略化して表現したものである。以下の説明においては、その都度の断りを省略する。
【００６１】
このような実施の形態２においては、第１実施の形態の場合と同様に、入口配管３から配管接続口１３を通じ流入する冷媒が外周壁１１の内周面に対し接線方向に導入されて旋回流Ｓが形成される。また、このように旋回流Ｓが形成される状態下、第一室１０の蓋部１２の内面における圧力が最も低くなる中心軸Ｊ部分の占有面積が小さくなるため、内側への膨らみの周りの窪みに沿う流れが形成されて旋回流Ｓが安定化される。
【００６２】
本実施の形態に係る冷媒分流器１によれば、実施の形態１に係る冷媒分流器１の効果（１）〜（８）及び（１０）〜（１３）に加え、次の効果を奏することができる。
（１４）旋回流Ｓが形成される第一室１０において、蓋部１２の中心軸Ｊ部分が部分球状の形状を成して内側に膨らむように形成されているため、蓋部１２の内面における圧力が最も低くなる中央部分の占有面積が小さくなる。その結果、内側への膨らみの周りの窪みに沿う流れが形成され、旋回流Ｓが安定化される。
【００６３】
（実施の形態３）
次に、実施の形態３について、図７に基づき説明する。
実施の形態３は、実施の形態１において第三室３０の蓋部３２の形状を変更したものであって、他の構成は実施の形態１と同一のものである。
【００６４】
すなわち、前述の実施の形態１の冷媒分流器１においては、第三室３０の蓋部３２の中心軸Ｊ部分が部分球状の形状を成して外側に膨らむように形成されていたが、本実施の形態の冷媒分流器１においては、図７に示すように、蓋部３２の中心軸Ｊ部分が部分球状の形状を成して内側に膨らむように形成されている。
【００６５】
このような実施の形態３においては、第１実施の形態の場合と同様に、頚部４０を介して第三室３０に流入した冷媒は、旋回流Ｓが強く維持されることにより、中心部がガス冷媒リッチとなり外周壁３１の内周面付近が液冷媒リッチの密度分布となるとともに、旋回流Ｓの中心を本体部２の中心軸Ｊに近付けた状態が維持されている。この場合において、第三室３０の蓋部３２の内面における圧力が最も低くなる中心軸Ｊ部分の占有面積が小さくなるため、内側への膨らみの周りの窪みに沿う流れが形成されて旋回流Ｓが安定化される。
【００６６】
本実施の形態に係る冷媒分流器１によれば、実施の形態１に係る冷媒分流器１の効果（１）〜（９）及び（１１）〜（１３）に加え、次の効果を奏することができる。
（１５）旋回流Ｓが維持されている第三室３０において、蓋部３２の内面における圧力が最も低くなる中心軸Ｊ部分の占有面積が小さくなるため、内側への膨らみの周りの窪みに沿う流れが形成されて旋回流Ｓが安定化される。
【００６７】
（実施の形態４）
次に、実施の形態４について、図８に基づき説明する。
実施の形態４は、実施の形態１において頚部４０を直管形状に形成するとともに、本体部２の構成部材の繋ぎ個所を変更したものである。
【００６８】
すなわち、本実施の形態の冷媒分流器１は、図８に示すように、頚部４０が直管形状に形成されている。また、本体部２は、第一室１０及び第二室２０を一体に構成する部材と、第三室３０の外周壁３１を構成する部材と、第三室３０の蓋部３２を構成する部材とから構成されている。また、頚部４０は、第一室１０及び第二室２０を一体に構成する部材と、第三室３０の外周壁３１を構成する部材との接続部において形成されている。
【００６９】
このような構成により、配管接続口１３から流入した冷媒は、第一室１０において旋回流Ｓとして形成され、第二室２０において旋回流速が増速され、頚部４０でノズル作用を受けつつ旋回流を維持しながら第三室３０に流入される。また、第三室３０においては、気液分離した状態で旋回流が継続される。このように、旋回流Ｓは、第一室１０及び第二室２０及び第三室３０において実施の形態１の場合と同様に旋回流の中心が本体部２の中心軸Ｊに近づくように修正されるとともに、旋回流Ｓの安定化が図られている。なお、頚部４０は、一定直径の通路として、実施の形態１の場合の頚部４０よりも長い通路として形成されているので、旋回速度が安定化される。また、ノズル作用が強くなるので、仮に入口配管３から脈動する冷媒流が流入してきた場合においても、その脈動の原因となる密度分布の不連続性が緩和される。
【００７０】
本実施の形態に係る冷媒分流器１によれば、実施の形態１に係る冷媒分流器１の効果（１）〜（４）、（６）〜（１１）及び（１３）に加え、次の効果を奏することができる。
（１６）頚部４０は、実施の形態１の場合より長い一定直径の通路として構成されているので、入口配管３から脈動する冷媒流が流入してきた場合においても、その脈動の原因となる密度分布の不連続性がより効果的に緩和される。
【００７１】
（１７）本体部２は、第一室１０及び第二室２０を一体に構成する部材と、第三室３０の外周壁３１を構成する部材と、第三室３０の蓋部３２を構成する部材とから構成され、第一室１０及び第二室２０を一体に構成する部材と、第三室３０の外周壁３１を構成する部材とが頚部４０において接続されている。こうすると、第一室１０、第二室２０及び第三室３０の構成部材の接続を細い径部分で行うことができるので、接続が容易となり、冷媒漏れ等の構造上の欠陥の出現を回避することが容易になる。
【００７２】
（実施の形態５）
次に、実施の形態５について図９に基づき説明する。
実施の形態５は、実施の形態４における第一室１０の蓋部１２の形状を変更したものである。以下実施の形態４との相違点について説明する。
【００７３】
すなわち、実施の形態４における蓋部１２は、中心軸Ｊに垂直な方向の面が全体的に外側に膨らむ構造に形成されていたが、これを本体部２の中心軸Ｊの付近のみを限定的に外側に膨らませた構造としたものである。
【００７４】
このようにしたものにおいても、よどみができることで第一室１０における冷媒の旋回流Ｓの中心が外側に膨らむ部分球状の中央方向に修正され、この旋回流Ｓの中心が本体部２の中心軸付近で安定化される。したがって、この外側への脹らみ部分の中心軸Ｊに垂直な方向の直径は、機能的には大きな影響がない。
【００７５】
本実施の形態に係る冷媒分流器１によれば、実施の形態４に係る冷媒分流器１と同様、前述の効果（１）〜（４）、（６）〜（１１）、（１３）、（１６）及び（１７）に準じた効果を奏することができる。
【００７６】
（実施の形態６）
次に、実施の形態６について、図１０及び図１１に基づき説明する。
この実施の形態に係る冷媒分流器１は、実施の形態１に係る冷媒分流器１において、第三室３０の開口端３１ａの形状を変更するとともに、第三室３０の蓋部３２の構成を変更したものである。以下実施の形態１との相違点について説明する。
【００７７】
すなわち、この実施の形態に係る冷媒分流器１は、第三室３０の開口端３１ａの中心軸Ｊに垂直な方向の形状を、図１０及び図１１に示すように円形としている。また、蓋部３２は、第三室３０の外側から見た側面図を図１１に示すように、立上り壁３２ａの形状を略円筒形状とするとともに、中心に冷媒分流口３３を有する複数の（この実施の形態においては８個）略円筒状のソケット部３２ｃが底壁３２ｂから立ち上げられたものである。このような蓋部３２の冷媒分流口３３に対し分流管４がそれぞれ接続されている。
【００７８】
実施の形態６に係る冷媒分流器は、実施の形態１に係る冷媒分流器１の効果（１）〜（１２）に加え、次の効果を奏することができる。
（１８）このように構成すると、開口端３１ａ及び蓋部３２の立上り壁３２ａの加工が容易となる。また、冷媒分流口３３の加工も容易になる。
【００７９】
（実施の形態７）
次に、実施の形態７について、図１２及び図１３に基づき説明する。
この実施の形態に係る冷媒分流器１は、実施の形態１に係る冷媒分流器１において、第三室３０の開口端３１ａの形状を変更するとともに、第三室３０の蓋部３２の構成を変更したものである。
【００８０】
すなわち、この実施の形態に係る冷媒分流器１は、第三室３０の開口端３１ａの中心軸Ｊに垂直な方向の形状を、図１２及び図１３に示すように円形としている。また、蓋部３２は、厚肉の板状部材により形成するとともに、その内壁面３２ｄを部分球状の曲面として外側に窪む形状として構成されている。この内壁面３２ｄは、実施の形態１における底壁３２ｂと同様の機能を奏する。また、蓋部３２は、第三室３０の外側から見た側面図を図１３に示すように、外周付近に複数の冷媒分流口３３（この実施の形態においては１８個の冷媒分流口３３）が形成されたものである。このような蓋部３２の冷媒分流口３３に対し分流管４がそれぞれ接続されている。
【００８１】
実施の形態７に係る冷媒分流器１は、実施の形態１に係る冷媒分流器１の効果（１）〜（１２）に加え、次の効果を奏することができる。
（１９）この実施の形態における蓋部３２を構成する部材は、厚肉の部材により構成されているが、開口端３１ａ及び蓋部３２の冷媒分流口３３の加工が単純化される。
【００８２】
（実施の形態８）
次に、実施の形態８について、図１４に基づき説明する。
本実施形態の冷媒分流器１は、実施形態１に係る冷媒分流器１において、入口配管３の配置位置を変更したものである。以下実施の形態１との相違点について説明する。なお、図１４は、図５（ｂ）と同じ向きの断面図である。
【００８３】
実施の形態１に係る冷媒分流器においては、入口配管３が配管接続口１３における外周壁１１に対し接線方向に接続されるように構成されていた。しかし、この実施の形態に係る冷媒分流器１は、図１４に示すように、入口配管３が配管接続口１３における外周壁１１よりも外方に張り出すように接続されている。このように入口配管３が接続されることにより、本体部２の中心軸Ｊからの偏心量Ｈを、実施の形態１の場合の偏心量Ｈ１（図５（ｂ）参照）よりも大きくなるように構成したものである。
【００８４】
より具体的には、
Ｈ＝本実施の形態における偏心量、すなわち、本体部２の中心軸Ｊから最も近い、入口配管３の内壁面と中心軸Ｊとの間隔（図１４参照）
Ｈ１＝入口配管３の外壁面が外周壁１１の内周面に対し接線方向に配置されている場合、すなわち実施の形態１における偏心量（図５（ｂ）参照）
ｒ＝配管接続口１３が配置されている位置における外周壁１１の内周面の半径
ｄ＝入口配管３の内径（図１４参照）
とした場合に、Ｈ＜ｒ＜Ｈ＋ｄを満たすように入口配管３を配置する。また、このようにするとＨ＞Ｈ１となる。
【００８５】
そして、入口配管３と外周壁１１との間には、入口配管３と外周壁１１とを互いに連結する連結部１４が設けられている。この連結部１４は、入口配管３内の冷媒を第一室１０の内周面に対し接線方向に案内する役割を果たしている。また、この連結部１４は、外周壁１１の内周面に対し厳密には接線方向に接続されることが好ましいが、この図１４に示されるように、製作上の容易性を加味して略接線方向に形成されたものとしてもよい。
【００８６】
このような構成により、入口配管３から第一室１０に流通する冷媒は、先ず入口配管３から連結部１４に沿った流れとなり、その後、外周壁１１の内周面に沿って流れることにより、実施形態１と同様に、旋回流Ｓが形成される。なお、本実施形態に係る冷媒分流器１は、第二室２０、頚部４０及び第三室３０における冷媒の流れは、実施形態１と基本的に同様である。
【００８７】
実施の形態８に係る冷媒分流器１は、以上のように構成されているので、実施形態１に係る冷媒分流器１の効果（１）〜（１３）に加え、次の効果を奏することができる。
（２０）第一室１０内に安定した旋回流を形成するには、入口配管３から流入する冷媒の流速が高すぎると、配管接続口１３周辺において局所的な渦が発生し、旋回流Ｓの中心が中心軸Ｊからずれ易くなる。この場合に入口配管３の内径ｄを大きくすることによって、入口配管３から流入する冷媒の流速を下げることができる。しかしながら、入口配管３の内径ｄを大きくすることによって偏心量Ｈが小さくなってしまうので、旋回力が小さくなるという問題がある。また、この場合に、第一室１０の外周壁１１の内径を大きくすることによって、旋回力の低下を防止することができる。しかしながら、このような構成とした場合には、冷媒分流器１が大型化してしまうという問題が生ずる。そこで、本実施形態では、入口配管３を第一室１０の外方に張り出して配置することにより入口配管３の内径ｄを大きくして第一室１０に流入する冷媒の流速を下げることを可能とするとともに、外周壁１１の内径を大きくすることなく入口配管３の中心軸Ｊに対する偏心量Ｈを大きくしている。したがって、本実施の形態に係る冷媒分流器１によれば、第一室１０内において本体部２の中心軸Ｊに近い中心を有する冷媒の旋回流Ｓが形成され易くなる。
【００８８】
（実施の形態９）
次に、実施の形態９について、図１５に基づき説明する。
本実施形態の冷媒分流器１は、実施形態１に係る冷媒分流器１において、入口配管３と第一室１０との間に気液を予め分離する構成を付加したものである。以下実施の形態１との相違点について説明する。なお、図１５は、図５（ｂ）と同じ向きの断面図である。
【００８９】
実施の形態１に係る冷媒分流器１においては、入口配管３が配管接続口１３における外周壁１１に対し接線方向に直接接続されるように構成されていた。しかし、この実施の形態に係る冷媒分流器１においては、図１５に示すように、入口配管３が第一室１０の外周壁１１よりも外方に配設されるとともに、この入口配管３から外周壁１１に形成されている配管接続口１３に向けて湾曲する湾曲配管部１５と、この湾曲配管部１５と配管接続口１３とを接続する接続配管部１６とが設けられている。この接続配管部１６は、配管接続口１３との接続位置において外周壁１１の内周面に対し接線方向に延びる連結部として形成されている。
【００９０】
このような構成により、入口配管３内の冷媒は、湾曲配管部１５を通過する際に遠心力の作用により、この湾曲配管部１５の外周側に液冷媒リッチの冷媒が流通し、同湾曲配管部１５の内周側にガス冷媒リッチの冷媒が流通するようになり、接続配管部１６を介して第一室１０内に流入する。したがって、冷媒の密度分布が予め径方向に安定化た状態で冷媒が流入するため、第一室１０内に形成される旋回流Ｓが安定化される。なお、本実施形態に係る冷媒分流器１は、第二室２０、頚部４０及び第三室３０における冷媒の流れは、実施形態１と基本的に同様である。
【００９１】
実施の形態９に係る冷媒分流器１は、以上のように構成されているので、実施形態１に係る冷媒分流器１の効果（１）〜（１３）に加え、次の効果を奏することができる。
（２１）本実施形態に係る冷媒分流器１によれば、第一室１０の外周壁１１よりも外方に配設された入口配管３と配管接続口１３との間に設けられた湾曲配管部１５により予め気液分離され、液冷媒が外周壁１１よりに、また、ガス冷媒が中心軸Ｊよりに導入される。したがって、第一室１０内に流入する冷媒の不安定性が低減され、第一室１０内に形成される冷媒の旋回流がより安定化される。
【００９２】
（実施の形態１０）
次に、実施の形態１０について、図１６に基づき説明する。
本実施形態の冷媒分流器１は、実施形態１に係る冷媒分流器１において、入口配管３と第一室１０との間に気液を予め分離する構成を付加したものである。以下実施の形態１との相違点について説明する。なお、図１６は、図５（ｂ）と同じ向きの断面図である。
【００９３】
実施の形態１に係る冷媒分流器１においては、入口配管３が配管接続口１３における外周壁１１に対し接線方向に直接接続されるように構成されていた。しかし、この実施の形態に係る冷媒分流器１においては、図１６に示すように、入口配管３が第一室１０の外周壁１１よりも外方に配設されるとともに、この入口配管３から外周壁１１に形成されている配管接続口１３に向けて湾曲する湾曲配管部１５が設けられている。また、この湾曲配管部１５から第一室１０の内方に延設する内側配管部１７が設けられている。この内側配管部１７は、湾曲配管部１５の出口側を第一室１０内に延設するものであって、外側壁は第一室１０の外周壁１１と一体化されるとともに、内側壁が本体部２の中心軸Ｊ付近に位置するように構成されている。したがって、内側配管部１７は、湾曲配管部１５と配管接続口１３を経由して第一室１０内とを接続する連結部としての機能を有する。
【００９４】
このような構成により、入口配管３内の冷媒は、湾曲配管部１５を通過する際に遠心力の作用により、この湾曲配管部１５の外周側に液冷媒リッチの冷媒が流通し、同湾曲配管部１５の内周側にガス冷媒リッチの冷媒が流通するようになり、接続配管部１６を介して第一室１０内に流入する。そして、このように予め気液分離された液冷媒が外周壁１１に沿って流入されるとともに、ガス冷媒が中心軸Ｊ付近に流入されるように構成されているため、第一室１０内に流入する冷媒が安定化されるとともに、中心軸Ｊ付近を中心とし旋回流Ｓが形成され易くなる。なお、本実施形態に係る冷媒分流器１は、第二室２０、頚部４０及び第三室３０における冷媒の流れは、実施形態１と基本的に同様である。
【００９５】
実施の形態１０に係る冷媒分流器１は、以上のように構成されているので、実施形態１に係る冷媒分流器１の効果（１）〜（１３）に加え、次の効果を奏することができる。
（２２）本実施形態に係る冷媒分流器１によれば、第一室１０の外周壁１１よりも外方に配設された入口配管３と配管接続口１３との間に設けられた湾曲配管部１５により予め気液分離される。また、予め分離された液冷媒が外周壁１１に沿って流入されるとともに、分離されたガス冷媒が内側配管部１７により中心軸Ｊ付近に導入されるため、第一室１０内に導入される冷媒の密度分布の不安定性が低減されるとともに、中心軸Ｊ付近を中心とし旋回流Ｓが形成され易くなるので、第一室１０内に形成される冷媒の旋回流がより安定化される。
【００９６】
（実施の形態１１）
次に、実施の形態１１について、図１７に基づき説明する。
本実施形態の冷媒分流器１は、実施形態１に係る冷媒分流器１において、入口配管３の第一室１０に対する接続構造を変更したものである。以下実施の形態１との相違点について説明する。なお、図１７は、図５（ｂ）と同じ向きの断面図である。
【００９７】
実施の形態１に係る冷媒分流器１においては、入口配管３が配管接続口１３に対し接続されていたが、この実施の形態に係る冷媒分流器１においては、図１７に示すように、入口配管３を第一室１０の内部に延設するとともに、この延設された延設部３ａを外周壁１１の内周面に沿うように形成している。なお、この延設部３ａを含む入口配管３は、外周壁１１と一体的に形成されている。
【００９８】
このような構成により、入口配管３内の冷媒は、延設部３ａにより効果的に旋回力が効果的に付与された後に第一室１０内に流出されるので、第一室１０内において強力な旋回流Ｓが形成され易くなる。なお、本実施形態に係る冷媒分流器１は、第二室２０、頚部４０及び第三室３０における冷媒の流れは、実施形態１と同様である。
【００９９】
実施の形態１１に係る冷媒分流器１は、以上のように構成されているので、実施形態１に係る冷媒分流器１の効果（１）〜（１３）に加え、次の効果を奏することができる。
（２３）本実施の形態に係る冷媒分流器１によれば、入口配管３の延設部３ａにより効果的に旋回力が付与された状態で第一室１０内に導入されるので、冷媒分流器１を大型化することなく第一室１０内に形成される冷媒の旋回流が強力化されるともにより一層安定化される。
【０１００】
（実施の形態１２）
次に、実施の形態１２に係る膨張装置について、図１８及び図１９に基づき説明する。
本実施形態に係る膨張装置は、実施形態１に係る冷媒分流器１が膨張弁５の出口側に接続された、膨張弁５と冷媒分流器１とが一体化された一体化構造品である。以下この実施の形態に係る膨張装置ついて説明する。なお、冷媒分流器１については実施の形態１と同様のものであるので、その個別的な説明は省略する。なお、この実施の形態の説明において上下左右方向をいうときは、各図における上下左右方向をいうものとする。また、各図における実線矢印は、冷媒分流器１を冷媒分流器として作用させるときの冷媒の流れ方向を示すものとする。
【０１０１】
膨張弁５は、弁機構が内蔵された弁本体部５１と、膨張弁５の入口に接続される入口側冷媒配管５２と、膨張弁の出口に接続される出口側冷媒配管５３とを備えるものである。しかしながら、この実施の形態における膨張装置においては、冷媒分流器１の入口配管３がこの膨張弁５の出口側冷媒配管５３を兼用している。また、この入口配管３はできるだけ短く設定され、膨張弁５と冷媒分流器１とが近接するように一体化されている。
【０１０２】
弁本体部５１は、上下方向に長い略通常容器の内部に弁室５４を有するとともに、その中心部にニードル弁５５が配置されている。このニードル弁５５は、図示しないステッピングモータにより駆動されるように構成されている。また、弁室５４の下方には弁孔５６を備えた弁座５７が設けられ、この弁孔５６に対しニードル弁５５が進退自在に移動することにより、開度可変の絞り部５８が形成されている。絞り部５８は、図示しない制御装置により開度調整されている。また、弁室５４における下方の側部には入口側冷媒配管５２を接続する入口５２ａが設けられるとともに、弁座５７の下方には出口側冷媒配管５３（すなわち、冷媒分流器１の入口配管３）が接続される出口５３ａが設けられている。
【０１０３】
このような構成により、図示しない凝縮器により凝縮液化された高圧液冷媒が入口側冷媒配管５２から入口５２ａを介し弁室５４に搬送される。弁室５４に搬送された冷媒は、前記制御装置により開度調整される絞り部５８により減圧調整され、弁孔５６から気液二相流となって噴出される。そして、噴出された気液二相流は、入口配管３を通過して冷媒分流器１に流入し、実施の形態１において説明したような冷媒流れ作用を受けて複数の分流管４に対し気液比率及び分流量を均等にして分流される。
【０１０４】
本実施の形態に係る膨張装置は、以上のように構成されているので、次のような効果を奏することができる。
（２４）膨張弁５と冷媒分流器１とが各別に設けられる場合には、膨張弁５と冷媒分流器１とを接続するための膨張弁５の出口側冷媒配管５３に連絡配管を接続する必要があるが、本実施の形態に係る膨張装置では、膨張弁５と冷媒分流器１とが一体化構造として形成されているため、上記連絡配管を省略することができる。また、膨張弁５の出口側冷媒配管５３と冷媒分流器１の入口配管３とを兼用することができる。このように、本実施の形態に係る膨張装置によれば、膨張弁５及び冷媒分流器１を含む配管装置をコンパクト化することができる。
【０１０５】
（２５）膨張弁５の出口５３ａに近接して冷媒分流器１が配置されているため、膨張弁５から噴出される冷媒流の流動エネルギを有効利用して、冷媒分流器１における第一室１０内に強力な冷媒の旋回流Ｓを形成することができる。これにより、本体部２内に安定した冷媒の旋回流Ｓを形成することができ、各分流管４への均等な分流を行うことができる。
【０１０６】
（２６）膨張弁５の出口に近接して本発明に係る冷媒分流器１が接続されている。したがって、図示しない凝縮器を介して入口側冷媒配管５２から不連続性のあるスラグ流やプラグ流が流入し、これにより膨張弁出口側の冷媒流が不連続性を帯びるようになったとしても、各分流管４に対しは、気液の比率及び分流量を均一化された均等な分流を行うことができる。
【０１０７】
（実施の形態１３）
次に、実施の形態１３に係る冷凍装置について、図２０に基づき説明する。
本実施形態に係る冷凍装置は、実施形態１２に係る膨張装置を利用したものである。以下この実施の形態に係る冷凍装置について説明する。
【０１０８】
本実施の形態に係る冷凍装置は、図２０に示すようなヒートポンプ式冷凍サイクルを備えた分離型冷暖房装置として形成されている。この冷凍装置は、圧縮機６１の出入り口に対し四路切換弁６２の高圧ポート６２ａ及び低圧ポート６２ｂが接続されている。また、四路切換弁の２個の切換えポート６２ｃ，６２ｄ間に、室外側熱交換器６３、冷媒分流器１及び膨張弁５からなる室外側膨張装置６４、冷媒分流器１及び膨張弁５からなる室内側膨張装置６５、室内側熱交換器６６が順次接続されている。室外側膨張装置６４及び室内側膨張装置６５は、前述の実施の形態１２に係る膨張装置と同様の構成を有したものであって、室外側膨張装置６４と室内側膨張装置６５とを接続する室内外連絡配管６７がそれぞれの膨張弁５の入口に接続されている。
【０１０９】
このように構成された冷凍装置は、冷房運転時には実線矢印のように冷媒が循環するように構成されている。すなわち、圧縮機６１から吐出された冷媒は、四路切換弁６２、室外側熱交換器６３、室外側膨張装置６４、室内側膨張装置６５、室内側熱交換器６６、四路切換弁６２、圧縮機６１の順に循環し、室外側熱交換器６３が凝縮器として作用するとともに室内側熱交換器６６が蒸発器として作用するように構成されている。この場合、室内側膨張装置６５における冷媒分流器１及び膨張弁５はそれぞれ本来の機能を果たすように作用するが、室外側膨張装置６４における冷媒分流器１は、分流管４から冷媒が流入するように配置されており冷媒分流器としては作用しない。また、室外側膨張装置６４における膨張弁５は、室外側熱交換器６３から流出する液冷媒の過冷却度を調整するように作用している。したがって、この冷房運転時には、室内空気は蒸発器として作用する室内側熱交換器６６により冷却される。
【０１１０】
また、この冷凍装置は、暖房運転時には四路切換弁６２の切り換えにより破線矢印で示すように冷媒が循環する。すなわち、圧縮機６１から吐出された冷媒は、四路切換弁６２、室内側熱交換器６６、室内側膨張装置６５、室外側膨張装置６４、室外側熱交換器６３、四路切換弁６２、圧縮機６１の順に冷媒が循環し、室内側熱交換器６６が凝縮器として作用するとともに室外側熱交換器６３が蒸発器として作用するように構成されている。この場合、室外側膨張装置６４における冷媒分流器１及び膨張弁５はそれぞれ本来の機能を果たすように作用するが、室内側膨張装置６５における冷媒分流器１は、分流管４から冷媒が流入するように配置されており冷媒分流器としては作用しない。また、室内側膨張装置６５における膨張弁５は、室内側熱交換器６６から流出する液冷媒の過冷却度を調整するように作用している。したがって、この暖房運転時には、室内空気は凝縮器として作用する室内側熱交換器６６により加熱される。
【０１１１】
本実施の形態に係る冷凍装置は、以上のように構成されているので、次のような効果を奏することができる。
（２７）この冷凍装置には実施の形態１２に係る膨張装置が用いられているので、気液の比率及び分流量を均一化した冷媒を、蒸発器として作用する室外側熱交換器６３または室内側熱交換器６６の複数の冷媒通路に供給することができるので、冷凍装置を効率よく運転することができるとともに、冷媒流動音を低減することができる。
【０１１２】
（変形例）
本発明は、上記各実施の形態に限定されることなく以下のように変更することも可能である。なお、以下の変形例は、上記各実施の形態についてのみ適用されるものでなく、異なる変形例同士を互いに組み合わせて実施する場合にも適用することもできる。
【０１１３】
・上記各実施の形態では、冷媒分流器１における第三室３０の外周壁３１は蓋部３２に向かって拡径するように構成されていたが、本発明は、このような構成に限定されずに、頚部４０を介し一定半径の外周壁からなる第三室に急拡大する構造としたものも包含する。その一例を図２１に示す。この例は、実施の形態４における第三室３０を一定半径の外周壁３１からなるものに変更したものである。したがって、この外周壁３１は、実施の形態４における直線部３１ｂを延長して外周壁としたようなものである。なお、この例のように変更した場合は、頚部４０から急拡大するため、この拡大部に図に示すように渦ｕが発生してエネルギーロスを生じる欠点がある。しかしながら、この変形例のものも、基本的には図８に示した実施の形態４と同様の作用効果を奏することができる。
【０１１４】
・各実施の形態において、本体部２内に多孔質材料からなる冷媒フィルタを設けてもよい。図２２はその一例を示すものであって、実施の形態１の冷媒分流器１において、第二室２０内に円錐状の冷媒フィルタ２５を設けたものである。冷媒フィルタ２５の素材としては、発泡金属、セラミック、発泡性樹脂、メッシュ状のもの、多孔板などが用いられている。なお、第一室１０、第二室２０、第三室３０等の本体部２内における冷媒の流れは、実施形態１と同様である。
【０１１５】
このような構成とすることにより、第一室１０から第二室２０に流通する冷媒は、冷媒フィルタ２５により冷媒に含まれた塵埃等が捕捉されるようになる。また、このように冷媒分流器１内のスペースに冷媒フィルタ２５を設けることにより、別個に冷媒フィルタ２５を設けていた従来一般のものと比較すると、膨張装置や冷凍装置の小型化を図ることができる。
【０１１６】
・上記各実施の形態では、第二室２０の外周壁２１が第三室３０に向かって一定の割合にて縮径する略円錐形状に形成されていたが、この外周壁２１は、傾斜角度が途中で変わる二つの傾斜面により形成されるようにしたものでもよい。また、内方または外方に湾曲する曲面状のものとしてもよい。
【０１１７】
・各実施の形態において分流管４の本数が具体的に示されているが、本発明は、このように具体的に示された本数の分流管４を有するものに限定されることなく、適宜の本数に増減してもよい。また、各分流管４が本体部２の中心軸Ｊと平行な方向に伸びるように接続されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、第三室３０の蓋部３２付近から半径方向や接線方向に分流管４を引き出すように接続してもよい。
【０１１８】
・本発明に係る冷媒分流器１は、本体部２を構成する部材として、実施の形態１や実施の形態４に記載のような区分で部材を構成していたがこれに限定されるものではない。例えば、実施の形態１において、第一室１０の外周壁１１と蓋部１２とが一体の部材として形成されているものを、第一室１０の外周壁１１、蓋部１２及び第二室２０の円錐状の外周壁２１の途中までを一つの部材とし、この第二室２０の外周壁２１の途中を区分け部としてもよい。また、実施の形態１のように滑らかな曲面からなる頚部４０において第二室２０と第三室３０とを接合する形状としてもよい。また、実施の形態４及び５において、頚部４０と第二室２０との境界部及び頚部４０と第三室３０との境界部を滑らかな曲面となる構造としてもよい。
【０１１９】
・また、第一室１０、第二室２０、及び第三室３０をそれぞれ別体とし、これらをろう付により接合するなどしてもよい。このような構造を得るためには、例えば、第一室１０と第二室２０との接合部を実施の形態１のようにし、また、第二室２０と第三室３０との接合部を実施の形態４のようにすればよい。また、このように第一室１０、第二室２０、及び第三室３０をそれぞれ別体として製作し、その後にこれらを接合する構造とした場合には、組立ての手間は増えるが、それぞれの部品は作り易くなるというメリットがある。
【０１２０】
・実施の形態８〜１１において、本体部２と入口配管３とはつなぎ目のない一体化した構造として図示されているが、このように一体化したものに限定されるものではなく、個別の部材にて構成されたものを互い連結する構成としてもよい。また、これら実施の形態に示されるような入口配管３の接続構造は、実施の形態１のみならず他の実施の形態において適用してもよい。
【０１２１】
・本発明に係る膨張装置は、膨張弁の出口側に本発明に係る冷媒分流器１を接続したものであり、実施の形態１２に示すような膨張弁に限定されるものではない。例えば、実施の形態１２に示したようなニードル弁を用いた膨張弁５以外の膨張弁を用いてもよい。また、実施の形態１２における膨張弁５は、冷媒を逆方向に流して使用することも可能である。したがって、膨張弁５における冷媒流れを逆方向として使用する場合には、図１８における入口側冷媒配管５２が出口側となるので、冷媒分流器１を出口側として使用される入口側冷媒配管５２に対し接続すればよい。なお、このように接続しても実施の形態１２と同様の効果が得られることは言うまでもない。
【０１２２】
・また、本発明に係る膨張装置は、実施の形態１２においては、実施の形態１に係る冷媒分流器１を用いていたが、他の実施の形態に係る冷媒分流器１を用いてもよい。
・本発明に係る冷凍装置は、実施の形態１３に示したヒートポンプ式の分離型空気調和機に限定されるものではない。例えば、一体型空気調和機、分離型冷房専用機などの他形式の空気調和機や、冷蔵庫、冷凍庫などの冷凍装置であってもよい。
【０１２３】
・また、前記実施の形態１３においては、実施の形態１２に係る膨張装置が用いられていたが、本発明に係る冷凍装置は、このような膨張弁５と冷媒分流器１とが一体化された膨張装置を用いるものに限定されるものではない、膨張弁５及び冷媒分流器１がそれぞれ独立の部材として製作されたものであってもよい。また、このような冷媒分流器１としては、実施の形態１のものに限らず他の実施の形態のものを用いてもよい。
【符号の説明】
【０１２４】
Ｈ、Ｈ１…偏心量、Ｊ…中心軸、Ｓ…旋回流、１…冷媒分流器、２…本体部、３…入口配管、４…分流管、５…膨張弁、１０…第一室、１１，２１，３１…外周壁、１２，３２…蓋部、１３…配管接続口、１５…湾曲配管部、２０…第二室、２５…冷媒フィルタ、３０…第三室、３３…冷媒分流口、４０…頚部、５３ａ…出口。
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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