JP2009222329A

JP2009222329A - 冷凍装置

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Publication number: JP2009222329A
Application number: JP2008069286A
Authority: JP
Inventors: Mitsuki Morimoto; 光希守本; Masanori Yanagisawa; 雅典柳沢; Kazuhiro Kosho; 和宏古庄
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2008-03-18
Filing date: 2008-03-18
Publication date: 2009-10-01
Also published as: CN101978226A; WO2009116237A1; BRPI0906182A2; EP2261579A4; US20110023535A1; EP2261579A1; BRPI0906182B1; CN101978226B

Abstract

【課題】一般的な単段１シリンダ型の圧縮機を用いる場合、シリンダ容積を大きくしたり圧縮比を大きくしたりすると、冷媒の過圧縮が大きくなることに起因して吐出流速が速くなって冷媒の温度が上がりやすくなる。上記の起因による冷媒の分解を防止する、分子式がＣ３ＨｍＦｎで表される化合物から成る冷媒を用いる冷凍装置を提供する。
【解決手段】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であって、冷凍サイクルで冷媒の圧縮行程を行う圧縮機１０として、ケーシング１１内に第１圧縮機構２０Ａと第２圧縮機構２０Ｂとを有する圧縮機を用いる。
【選択図】図２

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。

上記特許文献１に開示されている冷媒（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。
特開平４−１１０３８８号公報

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。例えば、一般的な単段１シリンダ型の圧縮機を用いる場合、シリンダ容積を大きくしたり圧縮比を大きくしたりすると、冷媒の過圧縮が大きくなることに起因して吐出流速が速くなって冷媒の温度が上がりやすくなる。そのため、上記冷媒と単段１シリンダ型の圧縮機とを組み合わせて用いると、条件によっては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、圧縮機の吐出温度が高くなることにより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、ケーシング（11）内に第１圧縮機構（20A）と第２圧縮機構（20B）とを有する圧縮機（10）であることを特徴としている。

この第１の発明では、いわゆる２シリンダ型圧縮機（10）や二段圧縮機（10）を用いることが可能であるが、２シリンダ型の圧縮機（10）の場合は、１シリンダ型の圧縮機（10）よりもシリンダ１つ当たりの吐出流速を下げることができるので、過圧縮を小さくすることができる。したがって、冷媒が高温で分解しやすいのに対して、冷媒の温度が高くなるのを抑えられる。

第２の発明は、第１の発明において圧縮機（10）の構成を二段圧縮機に特定したものであり、具体的には、第１の発明において、上記圧縮機（10）の第１圧縮機構（20A）が低段側圧縮機構（20L）であり、第２圧縮機構（20B）が高段側圧縮機構（20H）であり、両圧縮機構（20A，20B）によって、冷媒を二段圧縮する二段圧縮機構（20L，20H）が構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、図４のモリエル線図から分かるように、冷媒を二段圧縮することで、単段圧縮をする場合と比べて高段側の冷媒の過圧縮が小さくなって吐出温度を低くできる。したがって、冷媒の温度が高くなるのを抑えられる。

第３の発明は、第１または第２の発明において、上記各圧縮機構（20A，20B）が、シリンダ室（25）を有するシリンダ（21A，21B）と、該シリンダ（21A，21B）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（29）が上記シリンダ（21A，21B）に回動可能に保持された揺動ピストン型の圧縮機構であることを特徴としている。

この第３の発明では、圧縮機構（20A，20B）を揺動ピストン型の圧縮機構にしている。ここで、ローリングピストン型の圧縮機（10）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、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。この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ため、圧縮機構内が高温になりやすく、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。しかし、この第３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、揺動ピストン（28a）とブレード（28b）とが摺動せず、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４の発明は、第１から第３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４〜第６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、２つの圧縮機構（20A，20B）を有する圧縮機（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、いわゆる２シリンダ型圧縮機（10）や二段圧縮機（10）を用いることが可能であるが、そのうちの２シリンダ型圧縮機（10）の場合には、１シリンダ型の圧縮機（10）よりもシリンダ１つ当たりの冷媒の過圧縮を小さくすることにより吐出流速を下げられるので、冷媒の温度が高くなるのを抑えことが可能となり、冷媒が分解してしまうのを防止できる。

また、上記第２の発明によれば、冷媒を二段圧縮することにより、単段圧縮に比べて吐出温度を低くできるので、第１の発明と同様に冷媒が分解してしまうのを防止できる。

上記第３の発明によれば、圧縮機構（20A，20B）を揺動ピストン型の圧縮機構にしたことにより冷媒が高温になるのを抑えやすくなるので、２つの圧縮機構（20A，20B）を用いることと相まって、冷媒が分解してしまうのをより効果的に防止できる。

上記第４〜第６の発明によれば、冷媒が高温で分解しやすいのに対して、２つの圧縮機構（20A，20B）を有する圧縮機（10）を用いているので、冷媒の温度が上がるのを抑えることにより、冷媒が分解してしまうのを防止できる。

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。この実施形態１は空気調和装置に関するものである。

図１に示すように、この空気調和装置（1）は、ヒートポンプ式の空気調和装置であって、冷房運転と暖房運転とに切り換え自在に構成されている。

空気調和装置（1）の冷媒回路（2）は、冷凍サイクルにおける冷媒の圧縮行程を行う圧縮機（10）と、冷媒の流れ方向を切り換える流れ方向切換機構である四路切換弁（3）と、熱源側熱交換器である室外熱交換器（4）と、第１膨張機構である第１膨張弁（5A）と、気液分離器（6）と、第２膨張機構である第２膨張弁（5B）と、利用側熱交換器である室内熱交換器（7）と、アキュムレータ（8）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。

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。

圧縮機（10）の吐出ポートは四路切換弁（3）の第１ポート（P1）に接続され、四路切換弁（3）の第２ポート（P2）は室外熱交換器（4）のガス側端に接続されている。室外熱交換器（4）の液側端は、第１膨張弁（5A），気液分離器（6）及び第２膨張弁（5B）を介して室内熱交換器（7）の液側端に接続されている。室内熱交換器（7）のガス側端は四路切換弁（3）の第３ポート（P3）に接続され、四路切換弁（3）の第４ポート（P4）はアキュムレータ（8）を介して圧縮機（10）の吸入ポートに接続されている。

四路切換弁（3）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）が連通する冷房運転時の第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）が連通する暖房運転時の第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。

上記冷媒回路（2）には、インジェクション管（2A）が設けられている。該インジェクション管（2A）は、中間圧流体である中間圧ガス冷媒を圧縮機（10）にインジェクションする導入管であって、一端が気液分離器（6）に、他端が圧縮機（10）に連通している。上記気液分離器（6）には、高圧流体である冷媒の凝縮圧力と低圧流体である冷媒の蒸発圧力との中間圧力になっている中間圧冷媒が貯溜されるようになっている。該インジェクション管（2A）は、気液分離器（6）に溜まった中間圧冷媒のうち、ガス相の中間圧ガス冷媒を圧縮機（10）にインジェクションするものである。

上記第１膨張弁（5A）と第２膨張弁（5B）は、開度調整自在な電動弁で構成されている。そして、上記第１膨張弁（5A）又は第２膨張弁（5B）で減圧された中間圧冷媒が気液分離器（6）に貯溜する。

上記圧縮機（10）は、運転容量を無段階又は多段階に制御するように構成されている。このために、図２に示すように圧縮機（10）の内部には圧縮機構（20）を駆動する電動機が収納されている。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。

上記圧縮機（10）は、二段圧縮機であって、図２に示すように、密閉型のケーシング（11）内に、第１圧縮機構（20A）である低段側圧縮機構（20L）と、第２圧縮機構（20B）である高段側圧縮機構（20H）と、両圧縮機構（20L，20H）を駆動する電動機（30）とが収納されて構成されている。ケーシング（11）は、上下が開口した円筒状の胴部（12）と、この胴部（12）の上下の端部にそれぞれ溶接で固定される鏡板部（13，14）とによって構成されている。

上記電動機（30）は、ケーシング（11）の内周面に固着されたステータ（31）と、ステータ（31）の中央部に配設されたロータ（32）とを備えている。該ロータ（32）の中央部には、駆動軸（33）が連結されている。該駆動軸（33）は、ロータ（32）から下方へ延長されて低段側圧縮機構（20L）及び高段側圧縮機構（20H）に連結されている。

上記ケーシング（11）内の底部は潤滑油の油溜め部（17）として構成され、該油溜め部（17）の潤滑油には、上記駆動軸（33）の下端部が浸漬されている。上記駆動軸（33）の下端部には遠心式の油ポンプ（36）が設けられ、潤滑油が、駆動軸（33）内の給油路（33c）を通って、低段側圧縮機構（20L）及び高段側圧縮機構（20H）の摺動箇所や軸受け部分に供給されるようになっている。

上記低段側圧縮機構（20L）及び高段側圧縮機構（20H）は、電動機（30）の下方に位置して上下に併設されている。該低段側圧縮機構（20L）及び高段側圧縮機構（20H）は、何れもいわゆる揺動ピストン型圧縮機構で構成されている。

上記低段側圧縮機構（20L）及び高段側圧縮機構（20H）は、ほぼ同一の構成であって、低段側圧縮機構（20L）の上方に高段側圧縮機構（20H）が配置されている。両圧縮機構（20L，20H）は、図３に示すように、シリンダ（21H，21L）内に形成されたシリンダ室（25）に揺動ピストン（28）が収納されて構成されている。図２に示すように、上記両圧縮機構（20L，20H）のシリンダ（21H，21L）の間にはミドルプレート（22）が設けられている。また、上記低段側シリンダ（21L）の下面は下部プレート（リヤヘッド）（24）が設けられて閉鎖され、上記高段側シリンダ（21H）の上面は上部プレート（フロントヘッド）（23）が設けられて閉鎖されている。

一方、上記各圧縮機構（20L，20H）の揺動ピストン（28）は全体として円環状に形成され、駆動軸（33）の偏心部（33a，33b）が回転自在に嵌め込まれている。上記偏心部（33a，33b）は、駆動軸（33）の回転中心から偏心して形成されている。

上記各シリンダ（21H，21L）には吸入通路（21a，21b）が形成され、該吸入通路（21a，21b）の一端がシリンダ室（25）に開口して吸入口を構成している。また、上記下部プレート（24）には低段側圧縮機構（20L）の吐出通路（24a）が形成される一方、上部プレート（23）には高段側圧縮機構（20H）の吐出通路（23a）が形成され、該各吐出通路（23a，24a）の一端がシリンダ室（25）に開口して吐出口を構成している。尚、図示しないが、上記各吐出通路（23a，24a）には、所定の吐出圧力になると吐出口を開口する吐出弁が設けられている。

上記シリンダ（21H，21L）には、軸方向へ円柱状で吸入口と吐出口との間に位置するブッシュ孔（21c）がシリンダ室（25）に開口して形成されている。上記揺動ピストン（28）には、環状の本体部（28a）と、この本体部（28a）から半径方向に突出して延びるブレード（28b）が一体的に形成されている。該ブレード（28b）の先端側は、ブッシュ孔（21c）内に一対の支持部材である揺動ブッシュ（29）を介して挿入されている。

上記ブレード（28b）は、シリンダ室（25）を、吸入通路（21a，21b）に通じる低圧室（25a）と、吐出通路（23a，24a）に通じる高圧室（25b）とに区画している。上記揺動ピストン（28）は、ブレード（28b）が揺動ブッシュ（29）を支点に揺動しながら、本体部（28a）がシリンダ室（25）の内周面に沿って公転することにより冷媒を圧縮するように構成されている。

上記低段側圧縮機構（20L）の吸入通路（21a）には、低段側圧縮機構（20L）に低圧ガス冷媒を供給する吸入管（15）が接続されている。この吸入管（15）には、冷媒回路（2）の吸入側冷媒配管（2B）（図１参照）が接続されている。

上記下部プレート（24）には、下部マフラ（26）が設けられている。上記圧縮機構（20）には、中間通路（20M）が形成されている。中間通路（20M）は、下部プレート（24）と低段側シリンダ（21L）とを経て、ミドルプレート（22）を通り、高段側圧縮機構（20H）の吸入通路（21b）に連通している。

上記インジェクション管（2A）は、ミドルプレート（22）に接続されて該インジェクション管（2A）が中間通路（20M）に連通している。つまり、上記中間通路（20M）は、中間圧ガス冷媒が供給されることにより中間圧雰囲気になるように構成されている。この構成により、中間圧冷媒が高段側圧縮機構（20H）に供給される。

上記上部プレート（23）には、高段側圧縮機構（20H）の吐出通路（23a）を覆う上部マフラ（27）が設けられている。上記高段側圧縮機構（20H）の吐出通路（23a）は、上部マフラ（27）を介してケーシング（11）内に開口し、該ケーシング（11）の内部が高圧雰囲気になるように構成されている。

上記ケーシング（11）の上部には、高圧ガス冷媒を冷媒回路（2）へ吐出する吐出管（16）が固定されている。この吐出管（16）には、冷媒回路（2）の吐出側冷媒配管（2C）が接続されている（図１参照）。

−運転動作−
次に、上述した空気調和装置（1）の空気調和動作について説明する。

先ず、室内の冷房運転時には、四路切換弁（3）を図１の実線側に切り換える。圧縮機（10）から吐出した冷媒は、室外熱交換器（4）において外気と熱交換して凝縮する。この液冷媒は、第１膨張弁（5A）で減圧され、凝縮圧力と蒸発圧力との中間の圧力の中間圧冷媒となって気液分離器（6）に溜まる。

上記気液分離器（6）の中間圧冷媒のうち、中間圧液冷媒は、第２膨張弁（5B）で減圧された後、室内熱交換器（7）において室内空気と熱交換して蒸発し、室内空気を冷却する。その後、このガス冷媒はアキュムレータ（8）を経て圧縮機（10）に戻り、この冷媒循環動作を行う。

一方、暖房運転時には、四路切換弁（3）を図１の破線側に切り換える。圧縮機（10）から吐出した冷媒は、室内熱交換器（7）において室内空気と熱交換し、室内空気を加熱しながら凝縮する。その後、この液冷媒は、第２膨張弁（5B）で減圧され、中間圧冷媒となって気液分離器（6）に溜まる。

上記気液分離器（6）の中間圧冷媒のうち、中間圧液冷媒は、第１膨張弁（5A）で減圧された後、室外熱交換器（4）において外気と熱交換して蒸発する。その後、このガス冷媒はアキュムレータ（8）を経て圧縮機（10）に戻り、この冷媒循環動作を行う。

上述した空調運転時において、インジェクション管（2A）が設けられているので、気液分離器（6）の中間圧ガス冷媒が圧縮機（10）にインジェクションされる。

そこで、上記冷媒回路（2）における冷媒の特性変化を図４に基づいて説明する。

先ず、上記圧縮機（10）における冷媒は、Ａ点の低圧状態から中間圧インジェクションを経てＢ点の凝縮圧力の高圧状態に圧縮される。この高圧ガス冷媒は、室外熱交換器（4）又は室内熱交換器（7）で凝縮し、Ｃ点で高圧液冷媒になる。この高圧液冷媒は、第１膨張弁（5A）又は第２膨張弁（5B）でＤ点まで減圧されて中間圧冷媒となる。この中間圧冷媒は、気液分離器（6）に貯溜し、該気液分離器（6）で中間圧液冷媒と中間圧ガス冷媒とに分離する。

分離した後の中間圧ガス冷媒は、インジェクション管（2A）を介して圧縮機（10）にＥ点（Ｄ点の冷媒は第１圧縮機構（20L）から吐出されたガス冷媒より低温であり、両者が混合されてＥ点から二段目の圧縮が開始される）でインジェクションされる一方、中間圧液冷媒は、Ｆ点から第２膨張弁（5B）又は第１膨張弁（5A）でＧ点まで減圧され、低圧二相冷媒になる。この低圧二相冷媒は、室内熱交換器（7）又は室外熱交換器（4）で蒸発し、Ａ点に変化して圧縮機（10）に戻る。

この結果、暖房運転時にあっては、凝縮器となる室内熱交換器（7）を流れる冷媒は、中間圧ガス冷媒が加わることから、冷媒循環量が増大し、暖房能力が向上する。

一方、冷房運転時にあっては、Ｇ点の低圧二相冷媒は、Ｄ点からＦ点までエンタルピ差が増大するので、室内熱交換器（7）で蒸発する冷媒の熱量が多くなり、冷房能力が向上する。

また、図４のモリエル線図から分かるように、本実施形態では二段圧縮を採用しているので、仮想線で示す単段圧縮冷凍サイクルに比べて、冷媒の吐出温度が低くなる。

次に、上記圧縮機（10）の圧縮動作について説明する。

電動機（30）の駆動によって駆動軸（33）が回転し、低段側圧縮機構（20L）及び高段側圧縮機構（20H）の揺動ピストン（28）がブッシュ孔（21c）の中心を支点に揺動して公転する。そして、上記冷媒回路（2）におけるアキュムレータ（8）から戻る低圧ガス冷媒は、低段側圧縮機構（20L）の吸入通路（21a）からシリンダ室（25）に流入し、上記揺動ピストン（28）の揺動によって圧縮される。

一方、中間通路（20M）には、気液分離器（6）から中間圧冷媒が供給されているので、低段側圧縮機構（20L）の吐出弁は、シリンダ室（25）内の冷媒圧力が中間圧になると開口する。低段側圧縮機構（20L）から吐出された冷媒は吐出通路（24a）から下部マフラ（26）を通り、中間通路（20M）を経て高段側圧縮機構（20H）の吸入通路（21b）に流れる。そして、この中間通路（20M）でインジェクション管（2A）の中間圧冷媒が合流し、高段側圧縮機構（20H）のシリンダ室（25）に流入する。

上記高段側圧縮機構（20H）においては、中間圧冷媒を圧縮して高圧冷媒をケーシング（11）内に吐出する。この高圧冷媒は、電動機（30）のステータ（31）とロータ（32）との間を通り、冷媒回路（2）に吐出する。この高圧冷媒は、上述したように冷媒回路（2）を循環する。

ここで、圧縮機にローリングピストン型の圧縮機を用いると、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し、圧縮機構内が高温になりやすいため、ＨＦＯ−１２３４ｙｆ冷媒のように分子式がＣ_３Ｈ_ｍＦ_ｎで表される化合物から成る冷媒を用いると、冷媒が分解してしまうおそれがあった。しかし、この実施形態では、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を用いているので、ピストンとブレードが摺動せず、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。

−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にすることで、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、低段側圧縮機構（20L）と高段側圧縮機構（20H）とを備えた二段圧縮機を用いているので、単段１シリンダ型の圧縮機と比べて冷媒の吐出温度を低くすることができる。したがって、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。

さらに、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。

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、本実施形態では中間圧のガス冷媒を圧縮機（10）にインジェクションするようにしている。したがって、見かけ上の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。

さらに、本実施形態ではインバータ制御をするようにしているので、回転速度を上げることで吸い込み量を増やすことができる。したがって、この構成によっても運転容量を増大させることで冷媒循環量を増やせるので、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。

−実施形態１の変形例−
上記実施形態１では、二段圧縮冷凍サイクルで圧縮機（10）に中間圧ガス冷媒をインジェクションする方式を採用している。

ここで、二段圧縮冷凍サイクルは、図４のモリエル線図からも明らかなように、低圧の冷媒ガスを低段側圧縮機構（20L）で中間圧力まで圧縮した後、中間圧ガス冷媒を飽和蒸気温度近くまで冷却してから、高段側圧縮機構（20H）でさらに圧縮する方式である。上記実施形態１では中間圧ガス冷媒を冷却する中間冷却器（中間冷却手段）として気液分離器（6）を使ったガスインジェクション方式を採用しているが、中間冷却器は、高圧液冷媒とそれを中間圧に減圧した二相冷媒とを熱交換させる冷媒熱交換器など、他の方式のものを用いてもよい。

《発明の実施形態２》
次に、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、冷凍サイクルの圧縮行程を行う圧縮機として、二段圧縮機ではなく、２シリンダ型の圧縮機（10）を用いるようにしたものである。

図５に示すように、この実施形態２の圧縮機では、第１圧縮機構（20A）と第２圧縮機構（20B）が低段側と高段側ではなく並列関係にある２つの圧縮機構として構成されている。これらの圧縮機構（20A，20B）にはそれぞれ吸入通路（21a，21b）が設けられ、各吸入通路（21a，21b）は、冷媒回路（2）の吸入側冷媒配管（2B）に並列に接続されている。上記実施形態１では第１圧縮機構（20A）と第２圧縮機構（20B）を低段側と高段側にして両圧縮機構（20A，20B）を中間通路（20M）で接続するようにしているが、この実施形態２ではそのような構成は採用していない。

また、下部プレート（24）に固定されている下部マフラ（26）は、ケーシング（11）の内部空間に開口しており、第１圧縮機構（20A）と第２圧縮機構（20B）で吐出された冷媒が別々にケーシング（11）内へ吐出される。

この実施形態では、中間圧のガス冷媒を圧縮機構へインジェクションする構成は採用していない。

その他の構成については、実施形態１と同じであり、二段圧縮を行わない点を除いて運転動作も実施形態１と同じである。

−実施形態２の効果−
この実施形態２では単段２シリンダ型の圧縮機（10）を用いている。この単段２シリンダ型の圧縮機は、単段１シリンダ型の圧縮機よりもシリンダ１つ当たりの容積を小さくすることができる。したがって、シリンダ１つ当たりの過圧縮を小さくすることができるので、吐出流速を下げることができる。このため、冷媒の温度が高くなるのを抑えることができるため、冷媒が分解してしまうのを防止できる。

その他の効果は実施形態１と同様である。

《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、上記実施形態では揺動ピストン型の圧縮機構（20A，20B）を備えた圧縮機を用いているが、圧縮機構は揺動ピストン型に限らず、ローリングピストン型やスクロール型の圧縮機構を用いてもよい。その場合でも、圧縮機構（20A，20B）を２シリンダ型や二段圧縮型にすることにより、冷媒の吐出温度が上昇するのを防止できるので、冷媒であるＨＦＯ−１２３４ｙｆが分解してしまうのを防止できる。

また、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。圧縮機の縦断面図である。圧縮機構の横断面図である。冷媒回路における冷媒の特性変化を示すモリエル線図である。実施形態２に係る圧縮機の縦断面図である。

符号の説明

1 冷凍装置
2 冷媒回路
10 圧縮機
11 ケーシング
20A 第１圧縮機構
20B 第２圧縮機構
21A シリンダ
21B シリンダ
20L 低段側圧縮機構
20H 高段側圧縮機構
25 シリンダ室
28 揺動ピストン
28b ブレード
29 揺動ブッシュ（支持部材）

Claims

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、ケーシング（11）内に第１圧縮機構（20A）と第２圧縮機構（20B）とを有する圧縮機（10）であることを特徴とする冷凍装置。
請求項１において、
上記圧縮機（10）の第１圧縮機構（20A）が低段側圧縮機構（20L）であり、第２圧縮機構（20B）が高段側圧縮機構（20H）であり、
両圧縮機構（20A，20B）によって、冷媒を二段圧縮する二段圧縮機構（20L，20H）が構成されていることを特徴とする冷凍装置。
請求項１または２において、
上記各圧縮機構（20A，20B）は、シリンダ室（25）を有するシリンダ（21A，21B）と、該シリンダ（21A，21B）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（29）が上記シリンダ（21A，21B）に回動可能に保持された揺動ピストン型の圧縮機構であることを特徴とする冷凍装置。
請求項１から３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。
請求項１から４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。
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。