JP2009222006A - 冷凍装置 - Google Patents

Abstract

【課題】分子式がＣ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ（但し、ｍ＝１〜５，ｎ＝１〜５且つｍ＋ｎ＝６）で表される化合物から成る冷媒を用いる冷凍装置において、圧縮機（10）が高温になることに起因して冷媒が分解してしまうのを防止する。
【解決手段】冷媒の圧縮行程を行う圧縮機（10）を、シリンダ室（25）を有するシリンダ（21）と、シリンダ（21）の内周面に沿って公転する揺動ピストン（28）とを有し、揺動ピストン（28）には径方向外方へ突出するブレード(28b）が形成されるとともに、ブレード（28b）を進退可能に保持する揺動ブッシュ（26，27）がシリンダ（21）に回動可能に保持された揺動ピストン型圧縮機にする。
【選択図】図３

Description

本発明は、冷凍装置に関し、特に、Ｃ_３Ｈ_ｍＦ_ｎの分子式で表される化合物から成る冷媒を用いる冷凍装置における圧縮機の構造に関するものである。

従来より、冷凍サイクルを行う冷媒回路を備えた冷凍装置は、空気調和装置等に広く適用されている。特許文献１には、冷媒回路の冷媒として、Ｃ_３Ｈ_ｍＦ_ｎの分子式で表される化合物から成る冷媒を用いることが開示されている。この冷媒は、冷凍サイクルの冷媒として優れた特性を有しており、冷凍装置の成績係数（ＣＯＰ）の向上が図られている。また、この冷媒は、塩素原子や臭素原子等を含まず、オゾン層の破壊への影響が小さいことが知られている。

一方、特許文献２には、冷媒の圧縮行程を行う圧縮機として、ローリングピストン型の圧縮機が開示されている。このローリングピストン型の圧縮機は、シリンダ室を有するシリンダと、該シリンダの内周面に沿って公転するローリングピストンとを有している。シリンダには、一端（先端）がローリングピストンの外周面に圧接するブレードが保持されている。
特開平４−１１０３８８号公報 特開２００６−３０００１５号公報

上記のように、特許文献１に開示される冷媒（Ｃ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ）は、理論上のＣＯＰが比較的高く、且つ地球温暖化係数（ＧＷＰ）が低い特性を有している。従って、この冷媒を冷凍サイクルに用いると、運転効率が高く、且つ地球環境に優しい冷凍装置を提供することが可能になると考えられる。

しかし、この冷媒は、高温になると分解しやすいため、高温になりにくい状況で使用することが望ましい。これに対して、上記ローリングピストン型圧縮機の場合、ローリングピストンの外周とブレードの先端とが摺動して熱を発生することに起因して、圧縮機構内が高温になりやすい。そのため、上記冷媒を用いると、冷媒が分解してしまうおそれがあった。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、分子式がＣ_３Ｈ_ｍＦ_ｎで表される化合物から成る冷媒を用いる冷凍装置において、圧縮機構の内部が高温になることに起因して冷媒が分解してしまうのを防止することである。

第１の発明は、冷媒回路（2）の冷媒が、分子式：Ｃ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ（但し、ｍ及びｎは１以上５以下の整数で、ｍ＋ｎ＝６の関係が成立する。）で示され且つ分子構造中に二重結合を１個有する冷媒から成る単一冷媒又は該冷媒を含む混合冷媒である冷凍装置を前提としている。

そして、この冷凍装置は、冷媒の圧縮行程を行う圧縮機（10）が、シリンダ室（25）を有するシリンダ（21）と、該シリンダ（21）の内周面に沿って公転する揺動ピストン（28）とを有し、揺動ピストン（28）には径方向外方へ突出するブレード（28b）が形成されるとともに、該ブレード（28b）を進退可能に保持する支持部材（26，27）が上記シリンダ（21）に回動可能に保持された揺動ピストン型圧縮機（10）であることを特徴としている。

この第１の発明では、冷媒が高温で分解しやすいのに対して、揺動ピストン型圧縮機（10）を用いているので、ピストン（28a）とブレード（28b）が摺動せず、その部分での発熱が生じない。したがって、冷媒が熱の影響を受けにくくなる。

第２の発明は、第１の発明において、揺動ピストン（28）の外周面形状が円形を基にして変形した異形形状に形成され、且つ、シリンダ室（25）の内周面形状が揺動ピストン（28）の揺動時における揺動ピストン（28）の外周面の包絡線に基づいて形成され、揺動ピストン（28）の外周面形状及びシリンダ室（25）の内周面形状は、揺動ピストン（28）が、その揺動中に下死点に位置したときに、ブレード（28b）に対して吸入側に位置する吸入室（25a）の容積が、ブレード（28b）に対して吐出側に位置する圧縮室（25b）の容積よりも大きくなる形状に形成されていることを特徴としている。

この第２の発明では、シリンダ室（25）を吸入側の容積が吐出側の容積よりも大きくなるように形成しているので、吸い込み量を増やすことができる。

第３の発明は、第１または第２の発明において、上記揺動ピストン（28）を駆動する駆動手段が電動機（30）により構成され、上記電動機（30）の回転速度を可変に制御する回転速度制御機構（34）を備えていることを特徴としている。

この第３の発明では、電動機（30）の回転速度を可変にしているので、電動機（30）を高速回転にすることにより圧縮機（10）における吸い込み量を増やすことができる。

第４の発明は、第３の発明において、電動機（30）のコイル（31b)の巻線方式が磁極集中巻き方式であることを特徴としている。

この第４の発明では、磁極集中巻き方式の電動機（30）を採用することにより、漏れ電流が発生しにくくなるので、上記冷媒の電気絶縁性が比較的低い特性を補うことができる。

第５の発明は、第１から第４の発明の何れか１つにおいて、上記分子式：Ｃ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ（但し、ｍ及びｎは１以上５以下の整数で、ｍ＋ｎ＝６の関係が成立する。）で示され且つ分子構造中に二重結合を１個有する冷媒が、２，３，３，３−テトラフルオロ−１−プロペンであることを特徴としている。

第６の発明は、第１から第５の発明の何れか１つにおいて、上記冷媒回路（2）の冷媒が、さらにジフルオロメタンを含む混合冷媒であることを特徴としている。

第７の発明は、第１から第６の発明の何れか１つにおいて、上記冷媒回路（2）の冷媒が、さらにペンタフルオロエタンを含む混合冷媒であることを特徴としている。

上記第５〜第７の発明においても、第１の発明と同様、冷媒が高温で分解しやすいのに対して、揺動ピストン型圧縮機（10）を用いているので、冷媒が熱の影響を受けにくくなる。

上記第１の発明によれば、冷媒が高温で分解しやすいのに対して、揺動ピストン型圧縮機（10）を用いているので、ピストンとブレード（28b）が摺動せず、その部分での発熱が生じない。したがって、冷媒が熱の影響を受けにくくなり、分解しにくくなる。

上記第２の発明によれば、冷媒が低圧冷媒で十分な循環量を稼ぎにくいのに対して、シリンダ室（25）を吸入側の容積が吐出側の容積よりも大きくなるように形成して吸い込み量を増やすことができるようにしているので、運転容量を増大させて十分な循環量を確保できる。したがって、上記冷媒を使った冷凍装置では十分な能力を得にくいのに対して、冷凍装置として十分な能力を得ることが容易に可能となる。また、吸入側の容積を吐出側の容積よりも大きくすると、両容積が同じ場合よりも冷媒の吐出速度が遅くなって冷媒の過圧縮が生じにくくなるので、冷媒が熱で分解する問題も生じにくくなる。

上記第３の発明によれば、冷媒が低圧冷媒で十分な循環量を稼ぎにくいのに対して、電動機（30）を高速回転にすることにより圧縮機（10）における吸い込み量を増やすことができるようにしているので、運転容量を増大させて十分な循環量を確保できる。したがって、上記冷媒を使った冷凍装置では十分な能力を得にくいのに対して、冷凍装置として十分な能力を得ることが容易に可能となる。

上記第４の発明によれば、磁極集中巻き方式の電動機（30）を採用することにより、漏れ電流が発生しにくくなるので、上記冷媒の電気絶縁性が比較的低い特性を補うことができる。また、磁極集中巻き方式の電動機（30）は分布巻き方式の電動機（30）よりも駆動効率が高く、発熱しにくいため、冷媒が熱で劣化するのも抑えられる。

上記第５から第７の発明によれば、第１の発明と同様、冷媒が高温で分解しやすいのに対して、揺動ピストン型圧縮機（10）を用いているので、冷媒が熱の影響を受けにくくなり、分解しにくくなる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

《発明の実施形態１》
本発明の実施形態１について説明する。

図１は、この実施形態の冷凍装置（空調機）（1）の冷媒回路図である。この冷媒回路（2）は、圧縮機（10）と、熱源側熱交換器（3）と、膨張機構である電子膨張弁（4）と、利用側熱交換器（5）とを備え、これらを配管接続することによって閉回路に構成されている。また、この冷媒回路（2）は冷媒の流れ方向を切り換える流れ方向切換機構として四路切換弁（6）を備えている。

圧縮機（10）の吐出ポートは四路切換弁（6）の第１ポート（P1）に接続され、四路切換弁（6）の第２ポート（P2）は熱源側熱交換器（3）のガス側端に接続されている。熱源側熱交換器（3）の液側端は電子膨張弁（4）を介して利用側熱交換器（5）の液側端に接続されている。利用側熱交換器（5）のガス側端は四路切換弁（6）の第３ポート（P3）に接続され、四路切換弁（6）の第４ポート（P4）は圧縮機（10）の吸入ポートに接続されている。

四路切換弁（6）は、第１ポート（P1）と第２ポート（P2）が連通して第３ポート（P3）と第４ポート（P4）が連通する第１状態（図１の実線の状態）と、第１ポート（P1）と第３ポート（P3）が連通して第２ポート（P2）と第４ポート（P4）が連通する第２状態（図１の破線の状態）とに切り換わるように構成されている。

本実施形態の冷媒回路（2）には、冷媒としてＨＦＯ−１２３４ｙｆ（２，３，３，３−テトラフルオロ−１−プロペン）から成る単一冷媒が充填されている。なお、ＨＦＯ−１２３４ｙｆの化学式は、ＣＦ_３−ＣＦ＝ＣＨ_２で表される。つまり、この冷媒は、分子式がＣ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ（但し、ｍ及びｎは１以上５以下の整数で、ｍ＋ｎ＝６の関係が成立する。）で示され且つ分子構造中に二重結合を１個有する冷媒から成る単一冷媒の一種である。

図２及び図３に示すように、本実施形態１に係る圧縮機は、いわゆる揺動ピストン型圧縮機（10）である。この揺動ピストン型圧縮機（10）は、ケーシング（11）内に、圧縮機構（20）と電動機（30）とが収納され、全密閉型に構成されている。上記揺動ピストン型圧縮機（10）は、冷媒回路（2）で圧縮行程を行うものであって、冷媒を吸入、圧縮して吐出するように構成されている。

ケーシング（11）は、円筒状の胴部（12）と、この胴部（12）の上下の端部にそれぞれ固定された鏡板（13，14）とによって構成されている。胴部（12）には、下方寄りの所定の位置に、この胴部（12）を貫通する吸入管（15）が設けられている。一方、上部の鏡板（13）には、ケーシング（11）の内外を連通する吐出管（16）が設けられている。

圧縮機構（20）は、ケーシング（11）内の下部側に配置されている。圧縮機構（20）は、シリンダ（21）と、このシリンダ（21）のシリンダ室（25）の内部に収納された揺動ピストン（28）とを備えている。シリンダ（21）は、シリンダ本体（22）と、このシリンダ本体（22）の上部開口を閉塞するフロントヘッド（23）と、シリンダ本体（22）の下部開口を閉塞するリヤヘッド（24）とから構成されている。そして、シリンダ本体（22）の内周面と、フロントヘッド（23）の下端面と、リヤヘッド（24）の上端面との間に、シリンダ室（25）が区画形成されている。

電動機（30）は、巻線方式を直巻（磁極集中巻）にしたブラシレスＤＣモータが用いられている（図４参照）。ブラシレスＤＣモータ（30)は、ステータ（31）とロータ（32）とを備えている。ステータ（31）は、圧縮機構（20）の上方でケーシング（11）の胴部（12）に固定されている。

ブラシレスＤＣモータ（30)のステータ（31)は、プレス加工により打ち抜かれた電磁鋼板を積層したステータコア（31a）と、該ステータコア（31a）に装着されたコイル（31b）とから構成されている。一方、ロータ（32)は、プレス加工により打ち抜かれた電磁鋼板を積層したロータコア（32a）と、該ロータコア（32a）の中に埋設された永久磁石（32b）とから構成されている。

この実施形態のブラシレスＤＣモータ（30）は集中巻方式であるため、ステータコア（31a）のスロット（31c）間に存在する１本のティース（31d）ごとにコイル（31b）が個別に直接に巻き付けられている。図の例では、ステータコア（31a）に９本のティース（31d）が等間隔で設けられ、それぞれにコイル（31b）が個別に巻き付けられている。

なお、電動機（30)には、このブラシレスＤＣモータ（30）の代わりにスイッチドリラクタンスモータを用いてもよい。スイッチドリラクタンスモータは、ブラシレスＤＣモータ（30）と概ね同じ構造であるが、ロータ（32)には永久磁石（32b）は使用されず、突極鉄心が用いられる。

また、この電動機（30）は、インバータ（回転速度制御機構）（34）を介して電源（35）と接続されており、駆動周波数を変えることにより回転速度を調整することができるようになっている。したがって、電動機（30）の回転速度を調整することにより圧縮機（10）の運転容量を変更することができる。

ロータ（32）には駆動軸（33）が連結されていて、ロータ（32）と共に駆動軸（33）が回転するようになっている。駆動軸（33）は、シリンダ室（25）を上下方向に貫通している。フロントヘッド（23）とリヤヘッド（24）には、駆動軸（33）を支持するための軸受部（23a，24a）がそれぞれ形成されている。

また、駆動軸（33）には、その軸方向に縦貫する給油路（図示省略）が設けられている。さらに、駆動軸（33）の下端部には、油ポンプ（36）が設けられている。そして、この油ポンプ（36）によって、ケーシング（11）内の底部に貯留されている潤滑油を、上記給油路内を流通させて圧縮機構（20）の摺動部へ供給するように構成されている。

駆動軸（33）には、シリンダ室（25）の中に位置する部分に偏心部（33a）が形成されている。偏心部（33a）は、駆動軸（33）における偏心部（33a）の上下の部分よりも大径に形成され、駆動軸（33）の軸心から所定量偏心している。そして、偏心部（33a）には、圧縮機構（20）の揺動ピストン（28）が摺動自在に嵌め込まれている。

揺動ピストン（28）は、図２に示すように、環状の本体部（28a）と、本体部（28a）の外周面の１箇所から径方向外側に突出して延びる板状のブレード（28b）とが一体的に形成されたものである。揺動ピストン（28）のブレード（28b）と本体部（28a）とは、一体形成か、または別部材を一体的に固着することにより形成されている。本体部（28a）はシリンダ室（25）の内部で公転可能に構成され、ブレード（28b）はシリンダ（21）に揺動可能に保持されている。

一方、上記シリンダ本体（22）には、駆動軸（33）の軸方向と平行に断面円形状のブッシュ孔（21a）が貫通形成されている。ブッシュ孔（21a）は、シリンダ本体（22）の内周面側に形成され、且つ周方向の一部分がシリンダ室（25）と連通するように形成されている。ブッシュ孔（21a）の内部には、断面が略半円形状の一対の揺動ブッシュ（支持部材）（26，27）が挿入されている。揺動ブッシュ（26，27）は、シリンダ室（25）内の吐出側に配設される吐出側ブッシュ（26）と、シリンダ室（25）内の吸入側に配設される吸入側ブッシュ（27）とから構成されている。そして、揺動ピストン（28）のブレード（28b）は、これらの揺動ブッシュ（26，27）を介してシリンダ本体（22）のブッシュ孔（21a）に挿入されている。

両揺動ブッシュ（26，27）は、フラットな面同士が対向するように配置されている。そして、この両揺動ブッシュ（26，27）の対向面の間のスペースがブレード溝（29）として形成されている。ブレード溝（29）には、揺動ピストン（28）のブレード（28b）が挿入されている。揺動ブッシュ（26，27）は、ブレード溝（29）にブレード（28b）を挟んだ状態で、ブレード（28b）がその面方向にブレード溝（29）を進退するように構成されている。同時に、揺動ブッシュ（26，27）は、ブレード（28b）と一体的にブッシュ孔（21a）の中で揺動するように構成されている。

なお、この実施形態では両揺動ブッシュ（26，27）を別体とした例について説明したが、両揺動ブッシュ（26，27）は一部を連結することにより一体としてもよい。

駆動軸（33）が回転すると、揺動ピストン（28）は、ブレード（28b）がブレード溝（29）内を進退しながら、シリンダ（21）側の一点（ブッシュ孔（21a）の中心）を揺動中心として揺動する。この揺動動作により、揺動ピストン（28）とシリンダ本体（22）の内周面との接触点が図２において順に時計周り方向へ移動する。このとき、上記揺動ピストン（28）（本体部（28a））は駆動軸（33）の周りを公転するが、自転はしない。

上記ブレード（28b）は、シリンダ室（25）を吸入室（25a）と圧縮室（25b）に区画している。シリンダ本体（22）には吸入口（22b）が形成されている。この吸入口（22b）は、シリンダ本体（22）をその径方向に貫通しており、一端が吸入室（25a）に臨むように開口している。一方、吸入口（22b）の他端には上記吸入管（15）の端部が接続されている。

また、フロントヘッド（23）には吐出口（23b）が形成されている。この吐出口（23b）は、フロントヘッド（23）をその軸方向に貫通しており、一端が圧縮室（25b）に臨むように開口している。一方、フロントヘッド（23）には、吐出口（23b）の他端側に、該吐出口（23b）を開閉する吐出弁（23c）が設けられている。また、フロントヘッド（23）の上面には、消音器として機能する吐出カバー（23d）が装着されている。

−運転動作−
次に、この揺動ピストン型圧縮機（10）の運転動作について説明する。

まず、上記ブラシレスＤＣモータ（30）に通電すると、回転磁界が発生し、この回転磁界と永久磁石（32b）の作用によってロータ（32）が回転する。ロータ（32）が回転すると、該ロータ（32）と一体になった駆動軸（33）も回転する。これによって、揺動ピストン（28）のブレード（28b）が揺動ブッシュ（26，27）に対して往復直線運動の摺動を行い、且つ揺動ブッシュ（26，27）が上記ブッシュ孔（21a）内で往復回転運動を行うことで、揺動ピストン（28）は、ブレード（28b）がブッシュ孔（21a）を中心として揺動しながら、本体部（28a）がシリンダ室（25）内で駆動軸（33）を中心として公転する。したがって、圧縮機構（20）において、揺動ピストン（28）の本体部（28a）が、シリンダ（21）の内周面に実質的に接触する状態を保ちながら、駆動軸（33）の回転中心の周りを公転する。このことにより、シリンダ室（25）の容積が増減を繰り返し、該圧縮機構（20）において冷媒の吸入、圧縮、吐出の各行程が繰り返し行われる。

具体的には、圧縮機構（20）が動作すると、冷媒はシリンダ室（25）の容積が拡大する際に吸入管（15）から吸入口（22b）を通ってシリンダ室（25）へ吸入される。そして、この冷媒は、シリンダ室（25）内において、その容積が縮小するのに伴って圧縮され、高圧になる。圧縮室（25b）の圧力が所定値となって圧縮機構（20）の外側空間との差圧が設定値に達すると、圧縮室（25b）の高圧冷媒によって吐出弁（23c）が開口し、高圧冷媒が圧縮室（25b）からケーシング（11）の内部に吐出される。

ケーシング（11）内に吐出された冷媒は、吐出管（16）から冷媒回路（2）へ吐出され、該冷媒回路（2）を循環する。このことにより、冷凍サイクルが行われる。

−実施形態１の効果−
本実施形態では、冷媒回路（2）の冷媒として、ＨＦＯ−１２３４ｙｆ（２，３，３，３−テトラフルオロ−１−プロペン）から成る単一冷媒を用いている。ここで、ＨＦＯ−１２３４ｙｆは、理論上のＣＯＰが比較的高い特性を有する。従って、この冷媒を単一冷媒とすることで、運転効率の優れた冷凍サイクルを行うことができ、冷凍装置（1）の運転効率を向上できる。

また、ＨＦＯ−１２３４ｙｆは、地球温暖化係数（ＧＷＰ）が比較的小さい特性を有する。従って、この冷媒を単一冷媒とすることで、地球環境に優しい冷凍装置（1）を提供することができる。

また、本実施形態では、揺動ピストン型圧縮機（10）を用いているので、ローリングピストン型圧縮機で生じていたピストンの外周面とブレードの先端面の摺動が生じない。そのため、これらの部材の摺動による熱が発生しないので、高温で分解しやすいＨＦＯ−１２３４ｙｆ冷媒であっても、冷媒の分解が生じないようにすることができる。

また、ＨＦＯ−１２３４ｙｆは、低圧冷媒であって十分な循環量を稼ぎにくいため、十分な冷凍能力を得にくいのに対して、本実施形態ではインバータ制御をすることで吸い込み量を増やすことができるようにしている。したがって、運転容量を増大させることで冷媒循環量を増やし、十分な冷凍能力を得にくいＨＦＯ−１２３４ｙｆであっても、冷凍能力を高めることが可能となる。

また、ＨＦＯ−１２３４ｙｆは、電気絶縁性が比較的低い冷媒であるが、本実施形態では磁極集中巻き方式のブラシレスＤＣモータ（30）を用いており、このブラシレスＤＣモータ（30）は漏れ電流が少ないため、効率低下を抑えられる。さらに、磁極集中巻き方式の電動機（30）は分布巻き方式の電動機よりも駆動効率が高いので、分布巻き方式の電動機よりも発熱を抑えられる。したがって、ＨＦＯ−１２３４ｙｆ冷媒の分解を抑えることができる。

《発明の実施形態２》
本発明の実施形態２について説明する。

この実施形態２は、圧縮機構（20）を構成するシリンダ（21）と揺動ピストン（28）の形状を実施形態１とは異なるようにした例である。この実施形態２では、実施形態１と異なる点のみを説明する。

図５に示すように、揺動ピストン（28）は、外周面形状が非円形（円形を基にして変形した異形形状）で、いわゆる卵形に形成されている。この揺動ピストン（28）の外周面は、ブレード（28b）に対して図の右側（吸入側）の部分（28a（s)）が、左側（吐出側）の部分（28a（d)）よりも突出するように、楕円などの曲面形状に基づいて形成されている。一方、揺動ピストン（28）の外周面は、ブレード（28b）に対して吐出側の部分（28a（d)）が真円に基づいて形成されている。

シリンダ室（25）の内周面形状は、揺動ピストン（28）とは違って、真円と楕円とを組み合わせた単なる卵形でなく、該揺動ピストン（28）の揺動時における該揺動ピストン（28）の外周面の包絡線に基づいた形状に形成されている。つまり、シリンダ室（25）の内周面は、揺動ピストン（28）の動作に合うように、特に吸入側の部分が、単純な楕円でない異形の曲面形状に形成されている。

言い換えると、上記揺動ピストン（28）の外周面及びシリンダ室（25）の内周面は、実質的に全体にわたって接線の傾きが連続的に変化するとともに、その接線の傾きが揺動ピストン（28）側とシリンダ室（25）側とで一致するように形成されている。この構成において「実質的に全体にわたって」としているのは、逆に言うと、揺動ピストン（28）の動作に影響のない範囲であれば部分的には接線の傾きが連続的に変化していなくてもよいことを意味しており、例えば吸入口（22b）と吐出口（23b）の間など、実質的にシリンダ室（25）を構成しない範囲については、必ずしも接線の傾きが連続的に変化していなくてもよい。

そして、上記揺動ピストン（28）の外周面形状及びシリンダ室（25）の内周面形状は、これらの形状を単なる円形としたときよりも、揺動ピストン（28）の動作時の圧縮行程が短く、吐出行程が長くなる形状に形成されている。つまり、揺動ピストン（28）の外周面形状及びシリンダ室（25）の内周面形状は、揺動ピストン（28）が、その揺動中に下死点に位置したときに、ブレード（28b）に対して吸入側に位置する吸入室（25a）の容積が、ブレード（28b）に対して吐出側に位置する圧縮室（25b）の容積よりも大きくなる形状に形成されている。

−運転動作−
この実施形態２では、上述したように、揺動ピストン（28）が図５（ｃ）の下死点に位置したときに吸入室（25a）の容積が圧縮室（25b）の容積よりも大きくなるようにしている。したがって、図６にシリンダ室（25）の容積変化を示すように、その容積変化量は、揺動ピストン（28）が円形の比較例の場合は下死点（１８０°）の位置で５０％になるのに対して、この実施形態２の卵形の揺動ピストン（28）の場合は、下死点（１８０°）に達するよりもかなり前に５０％に到達している。

このため、本実施形態では、圧縮室（25b）の圧力が、比較例よりも早く吐出圧に達することになり、吐出行程が比較例よりも長い時間で行われることになる。そして、このように吐出行程が比較的長い時間で行われるので、吐出ガスの流速が遅くなり、吐出抵抗が少なくなる。したがって、本実施形態２では、円形の揺動ピストン（28）を用いた場合よりもピーク圧が低くなり、冷媒の過圧縮が少なくなる。その結果、温度上昇も抑えられる。

−実施形態２の効果−
本実施形態２によれば、揺動ピストン（28）の外周面形状を非円形にするとともに、シリンダ室（25）の内周面形状をそれに対応する形状として、これらの形状を円形としたときよりも圧縮行程が早く終わり、吐出行程が長く行われるような形状にしているので、冷媒の過圧縮を抑えることにより動力損失を小さくでき、圧縮機（10）の効率の低下を防止できる。また、温度上昇も抑えられるので、冷媒の分解も防止できる。

さらに、この実施形態２では吸入側の容積を吐出側よりも大きくしているので、吸い込み量を増やすことができる。そのため、運転容量を増大させることができるので、十分な冷凍能力を得にくいＨＦＯ−１２３４ｙｆであっても、冷凍能力を高めることが可能となる。

なお、この実施形態２では、シリンダ室（25）の内周面形状を、揺動ピストン（28）の揺動時の包絡線に基づいて形成している。これに対し、例えばピストン（28）の外周面と同様にシリンダ室（25）の内周面も真円と楕円の組み合わせにすると、ピストン（28）の揺動により揺動ピストン（28）とシリンダ室（25）とで楕円の接線の傾きが一致しなくなる部分が生じ、シール不能になったり動作不可になったりするが、本実施形態２ではシリンダ室（25）側を上記形状とすることにより、揺動ピストン（28）の円滑な動作と優れたシール性が保証される。

また、この実施形態２では、揺動ピストン（28)の外周面において、ブレード（28b）に対して吐出側を真円に基づく形状にしている。一般に、シリンダ室（25）内は揺動ピストン（28）が吐出側に行くほど（例えば図５（ｄ）の状態）、吸入室（25a）と圧縮室（25b）の差圧が大きくなるので、シール性が要求される。そして、例えば吐出側を非円形にした場合は揺動ピストン（28）とシリンダ室（25）の形状精度が出にくいことからシール性が低下しやすいのに対して、この実施形態２では吐出側を真円形状にしているため、必要な形状精度を得やすく、シール性を高められる効果もある。

さらに、揺動ピストン（28）の全体が円形の場合は、本実施形態２と比べて吐出行程が短くなり、吐出ガスの流速が早くなってピーク圧が高くなる。これにより、吐出圧の脈動が比較的大きくなり、トルク変動や振動が大きくなるとともに異音が発生しやすいのに対し、この実施形態２ではそのような問題も解消できる。つまり、トルク変動や振動、異音を抑えることができる。

−実施形態２の変形例−
実施形態２では、ピストンの形状を基準としてシリンダ（21）の形状をその包絡線となるように形成しているが、両部材の形状はピストンの揺動動作が可能で吸入側の容積が吐出側の容積よりも大きくなっている限りは任意に変更してもよい。例えば、シリンダ（21）の形状を基準としてピストンの形状を定めてもよい。

また、上記実施形態２では、シリンダ（21）とピストンをいわゆる卵形にしているが、他の形状を採用してもよい。例えば、図７に示すようなインボリュート曲線を用いた形状にしても、吸入側の容積を吐出側の容積より大きくすることができるので、冷媒の分解を防止できるとともに吸い込み量を増やすことが可能となる。

《その他の実施形態》
上記実施形態については、以下のような構成としてもよい。

例えば、上記実施形態では、冷媒回路（10）の冷媒として、分子式：Ｃ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ（但し、ｍ＝１〜５，ｎ＝１〜５且つｍ＋ｎ＝６）で表され且つ分子構造中に二重結合を１個有する冷媒のうちＨＦＯ−１２３４ｙｆ以外の冷媒の単一冷媒を用いてもよい。具体的には、１，２，３，３，３−ペンタフルオロ−１−プロペン（「ＨＦＯ−１２２５ｙｅ」といい、化学式はＣＦ_３−ＣＦ＝ＣＨＦで表される。）、１，３，３，３−テトラフルオロ−１−プロペン（「ＨＦＯ−１２３４ｚｅ」といい、化学式はＣＦ_３−ＣＨ＝ＣＨＦで表される。）、１，２，３，３−テトラフルオロ−１−プロペン（「ＨＦＯ−１２３４ｙｅ」といい、化学式はＣＨＦ_２−ＣＦ＝ＣＨＦで表される。）、３，３，３−トリフルオロ−１−プロペン（「ＨＦＯ−１２４３ｚｆ」といい、化学式はＣＦ_３−ＣＨ＝ＣＨ_２で表される。）、１，２，２−トリフルオロ−１−プロペン（化学式はＣＨ_３−ＣＦ＝ＣＦ_２で表される。）、２−フルオロ−１−プロペン（化学式はＣＨ_３−ＣＦ＝ＣＨ_２で表される。）等を用いることができる。

また、上記実施形態について、上記分子式１で表され且つ分子構造中に二重結合を１個有する冷媒（１，２，３，３，３−ペンタフルオロ−１−プロペン、２，３，３，３−テトラフルオロ−１−プロペン、１，３，３，３−テトラフルオロ−１−プロペン、１，２，３，３−テトラフルオロ−１−プロペン、３，３，３−トリフルオロ−１−プロペン、１，２，２−トリフルオロ−１−プロペン、２−フルオロ−１−プロペン）に、ＨＦＣ−３２（ジフルオロメタン）、ＨＦＣ−１２５（ペンタフルオロエタン）、ＨＦＣ−１３４（１，１，２，２―テトラフルオロエタン）、ＨＦＣ−１３４ａ（１，１，１，２―テトラフルオロエタン）、ＨＦＣ−１４３ａ（１，１，１−トリフルオロエタン）、ＨＦＣ−１５２ａ（１，１−ジフルオロエタン）、ＨＦＣ−１６１、ＨＦＣ−２２７ｅａ、ＨＦＣ−２３６ｅａ、ＨＦＣ−２３６ｆａ、ＨＦＣ−３６５ｍｆｃ、メタン、エタン、プロパン、プロペン、ブタン、イソブタン、ペンタン、２−メチルブタン、シクロペンタン、ジメチルエーテル、ビス−トリフルオロメチル−サルファイド、二酸化炭素、ヘリウムのうち少なくとも１つを加えた混合冷媒を用いてもよい。

例えば、ＨＦＯ−１２３４ｙｆとＨＦＣ−３２の２成分からなる混合冷媒を用いてもよい。この場合は、ＨＦＯ−１２３４ｙｆの割合が７８．２質量％でＨＦＣ−３２の割合が２１．８質量％の混合冷媒を用いることができる。また、ＨＦＯ−１２３４ｙｆの割合が７７．６質量％でＨＦＣ−３２の割合が２２．４質量％の混合冷媒を用いることができる。なお、ＨＦＯ−１２３４ｙｆとＨＦＣ−３２の混合冷媒は、ＨＦＯ−１２３４ｙｆの割合が７０質量％以上９４質量％以下でＨＦＣ−３２の割合が６質量％以上３０質量％以下であればよく、好ましくは、ＨＦＯ−１２３４ｙｆの割合が７７質量％以上８７質量％以下でＨＦＣ−３２の割合が１３質量％以上２３質量％以下であればよく、更に好ましくは、ＨＦＯ−１２３４ｙｆの割合が７７質量％以上７９質量％以下でＨＦＣ−３２の割合が２１質量％以上２３質量％以下であればよい。

また、ＨＦＯ−１２３４ｙｆとＨＦＣ−１２５の混合冷媒を用いてもよい。この場合は、ＨＦＣ−１２５の割合が１０質量％以上であるのが好ましく、さらに１０質量％以上２０質量％以下であるのが更に好ましい。

また、ＨＦＯ−１２３４ｙｆとＨＦＣ−３２とＨＦＣ−１２５の３成分からなる混合冷媒を用いてもよい。この場合は、５２質量％のＨＦＯ−１２３４ｙｆと、２３質量％のＨＦＣ−３２と、２５質量％のＨＦＣ−１２５とからなる混合冷媒を用いることができる。

なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。

以上説明したように、本発明は、Ｃ_３Ｈ_ｍＦ_ｎの分子式で表される化合物から成る冷媒を用いる冷凍装置について有用である。

本発明の実施形態１に係る冷凍装置の冷媒回路図である。 実施形態１の圧縮機の縦断面図である。 図２の圧縮機の圧縮機構を示す横断面図である。 図２の圧縮機の電動機を示す横断面図である。 実施形態２の圧縮機の圧縮機構を示す横断面図である。 シリンダ室の容積変化と駆動軸の回転角度との関係を示すグラフである。 実施形態２の変形例に係る圧縮機の圧縮機構を示す横断面図である。

符号の説明

1 冷凍装置
2 冷媒回路
10 揺動ピストン型圧縮機
21 シリンダ
25 シリンダ室
25a 吸入室
25b 圧縮室
26 揺動ブッシュ（支持部材）
27 揺動ブッシュ（支持部材）
28 揺動ピストン
28b ブレード
30 ブラシレスＤＣモータ（電動機）
31b コイル
34 インバータ（回転速度制御機構）

Claims (7)

1. 冷媒回路（2）の冷媒が、分子式：Ｃ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ（但し、ｍ及びｎは１以上５以下の整数で、ｍ＋ｎ＝６の関係が成立する。）で示され且つ分子構造中に二重結合を１個有する冷媒から成る単一冷媒又は該冷媒を含む混合冷媒である冷凍装置であって、
   冷媒の圧縮行程を行う圧縮機（10）が、シリンダ室（25）を有するシリンダ（21）と、該シリンダ（21）の内周面に沿って公転する揺動ピストン（28）とを有し、揺動ピストン（28）には径方向外方へ突出するブレード（28b）が形成されるとともに、該ブレード（28b）を進退可能に保持する支持部材（26，27）が上記シリンダ（21）に回動可能に保持された揺動ピストン型圧縮機（10）であることを特徴とする冷凍装置。
2. 請求項１において、
   揺動ピストン（28）の外周面形状が円形を基にして変形した異形形状に形成され、且つ、シリンダ室（25）の内周面形状が揺動ピストン（28）の揺動時における揺動ピストン（28）の外周面の包絡線に基づいて形成され、
   揺動ピストン（28）の外周面形状及びシリンダ室（25）の内周面形状は、揺動ピストン（28）が、その揺動中に下死点に位置したときに、ブレード（28b）に対して吸入側に位置する吸入室（25a）の容積が、ブレード（28b）に対して吐出側に位置する圧縮室（25b）の容積よりも大きくなる形状に形成されていることを特徴とする冷凍装置。
3. 請求項１または２において、
   上記揺動ピストン（28）を駆動する駆動手段が電動機（30）により構成され、
   上記電動機（30）の回転速度を可変に制御する回転速度制御機構（34）を備えていることを特徴とする冷凍装置。
4. 請求項３において、
   電動機（30）のコイル（31b)の巻線方式が磁極集中巻き方式であることを特徴とする冷凍装置。
5. 請求項１から４の何れか１つにおいて、
   上記分子式：Ｃ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ（但し、ｍ及びｎは１以上５以下の整数で、ｍ＋ｎ＝６の関係が成立する。）で示され且つ分子構造中に二重結合を１個有する冷媒は、２，３，３，３−テトラフルオロ−１−プロペンであることを特徴とする冷凍装置。
6. 請求項１から５の何れか１つにおいて、
   上記冷媒回路（2）の冷媒は、さらにジフルオロメタンを含む混合冷媒であることを特徴とする冷凍装置。
7. 請求項１から６の何れか１つにおいて、
   上記冷媒回路（2）の冷媒は、さらにペンタフルオロエタンを含む混合冷媒であることを特徴とする冷凍装置。

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