JP2009270797A - 冷凍装置 - Google Patents

Abstract

【課題】地球環境に優しく、且つターボ圧縮機の駆動軸の軸受けの信頼性に優れた冷凍装置を提供する。
【解決手段】ターボ圧縮機（40）で冷媒を圧縮する冷媒回路（11）の冷媒として、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。）で表され、且つ分子構造中に二重結合を１個有する冷媒、又は該冷媒を含む混合冷媒が用いられる。
【選択図】図２

Description

本発明は、ターボ圧縮機が接続される冷媒回路を備えた冷凍装置に関するものである。

従来より、冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う冷媒回路を備えた冷凍装置が知られており、室内の空調や冷蔵庫内の冷却等の用途に広く適用されている。また、この種の冷媒回路で冷媒を圧縮する圧縮機としては、遠心力を利用して冷媒を圧縮する、いわゆるターボ圧縮機（遠心式圧縮機）が知られている。

特許文献１には、この種のターボ圧縮機が開示されている。ターボ圧縮機は、電動機によって回転駆動される駆動軸を備え、駆動軸にはインペラ（羽根車）が連結している。駆動軸の回転に伴ってインペラが回転すると、インペラを収容するインペラ室では、その軸心側の冷媒が径方向外側の流れとなり、インペラの遠心力が冷媒に付与される。以上のようにして昇圧された冷媒は、冷凍装置の冷媒回路での冷凍サイクルに利用される。
特開平４−１１０３８８号公報

ところで、上述のような冷凍装置の冷凍サイクルに用いられる冷媒としては、地球温暖化係数（ＧＷＰ）が低い二酸化炭素（ＣＯ_２）が知られている。この二酸化炭素を冷媒として用いることで、地球環境に優しい冷凍装置を提供することができる。

しかしながら、二酸化炭素を用いて冷凍サイクルを行うものでは、高圧を臨界圧力以上とする冷凍サイクルが行う必要があるため、冷媒回路の高圧と低圧との差圧（高低差圧）が比較的大きくなってしまう。

一方、上記のターボ圧縮機において、冷媒の高低差圧を充分確保するためには、インペラの回転速度を高速化する必要がある。即ち、冷媒の高低差圧を増大させようとする場合、例えばロータリー式やスクロール式等の容積型の圧縮機では、圧縮機構の容積比を変化させれば足りるが、遠心式のターボ圧縮機では、インペラの回転速度を高速化させなければ充分な高低差圧を得ることができない。従って、ターボ圧縮機を備えた冷凍装置において、二酸化炭素を用いるようにすると、インペラの回転速度が高速化されて駆動軸の軸受け負荷が増大し、軸受けの信頼性が損なわれてしまう。

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、地球環境に優しく、且つターボ圧縮機の駆動軸の軸受けの信頼性に優れた冷凍装置を提供することである。

第１の発明は、駆動軸（64）によって回転駆動される羽根車（71,81）で冷媒を圧縮するターボ圧縮機（40）が接続されると共に、冷媒が循環して冷凍サイクルを行う冷媒回路（11）を備えた冷凍装置を前提とする。そして、この冷凍装置は、上記冷媒が、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。）で表され、且つ分子構造中に二重結合を１個有する冷媒、又は該冷媒を含む混合冷媒であることを特徴とするものである。

第１の発明の冷凍装置では、ターボ圧縮機（40）の羽根車（71,81）の回転により圧縮された冷媒が、冷媒回路（11）を循環する。その結果、冷媒回路（11）では冷凍サイクルが行われ、この冷媒によって例えば室内空気の冷却や加熱が行われる。ここで、本発明の冷媒回路（11）の冷媒としては、分子式：Ｃ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ（但し、ｍ＝１〜５，ｎ＝１〜５且つｍ＋ｎ＝６）で示され且つ分子構造中に二重結合を１個有する冷媒（単一冷媒）又はこの冷媒を含む混合冷媒が用いられる。この冷媒は、地球温暖化係数（ＧＷＰ）が比較的小さいので、地球に優しい冷凍装置を提供することができる。

また、上記の分子式の冷媒を用いるようにすると、冷媒として二酸化炭素を用いる場合と比較して、高低差圧が小さい冷凍サイクルを行うことができる。従って、二酸化炭素と比較すると、ターボ圧縮機（40）の回転速度を小さくすることができ、駆動軸（64）の軸受け負荷を低減することができる。その結果、駆動軸（64）の軸受けの信頼性が向上する。

第２の発明は、第１の発明において、上記ターボ圧縮機（40）の駆動軸（64）の軸受けが気体軸受け（66）によって構成されていることを特徴とするものである。

第２の発明では、ターボ圧縮機（40）の駆動軸（64）の軸受けとして、気体軸受け（66）を用いるようにしている。従って、駆動軸（64）の回転速度が比較的高速となった場合にも、軸受けの信頼性を充分確保できる。

第３の発明は、第１又は第２の発明において、上記ターボ圧縮機（40）は、上記駆動軸（64）を駆動する電動機（61）が収容されるモータ室（60）を上記冷媒回路（11）の冷媒が流通するように構成されていることを特徴とするものである。

第３の発明では、冷媒回路（11）の冷媒が電動機（61）のモータ室（60）を流通する。その結果、電動機（61）を冷媒で冷却することができ、電動機（61）の発熱を抑えることができる。一方、このようにモータ室（60）に冷媒を流通させる場合、モータ室（60）では冷媒の風損が大きくなることに起因して圧縮効率が低下してしまうことがある。しかしながら、本発明の冷媒は、いわゆる低圧冷媒であり、二酸化炭素と比較して冷媒の圧力が低いので、モータ室（60）の冷媒密度を小さくできる。その結果、モータ室（60）での風損を抑えることができ、圧縮効率の低下を防止することができる。

第４の発明は、第３の発明において、上記ターボ圧縮機（40）は、上記モータ室（60）に上記冷媒回路（11）の低圧側の冷媒が流通するように構成されていることを特徴とするものである。

第４の発明では、モータ室（60）を冷媒回路（11）の冷媒が流通する。これにより、電動機（61）の冷却効果が向上すると共に、モータ室（60）での風損も更に小さくなる。

第５の発明は、第１乃至第４のいずれか１つの発明において、上記ターボ圧縮機（40）は、その駆動軸（64）に２つ以上の羽根車（71,81）が連結され、各羽根車（71,81）で冷媒を多段階に圧縮するように構成されていることを特徴とするものである。

第５の発明では、冷媒を圧縮するための羽根車（71,81）が２つ以上設けられ、各羽根車（71,81）で冷媒が多段階に圧縮される。これにより、各羽根車（71,81）の回転速度、即ち駆動軸（64）の回転速度を更に低速化することができ、駆動軸（64）の軸受けの信頼性が更に向上する。

第６の発明は、第１乃至５のいずれか１つの発明において、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。）で表され、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ものである。

第６の発明では、冷媒回路（11）の冷媒として、２，３，３，３−テトラフルオロ−１−プロペンから成る冷媒（単一冷媒）又はこの冷媒を含む混合冷媒が用いられる。このため、冷媒回路（11）の冷媒のＧＷＰが小さくなり、且つ高低差圧の小さい冷凍サイクルを行うことができる。

第７の発明は、第１乃至第６のいずれか１つの発明において、上記冷媒回路（11）の冷媒は、更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ものである。

第７の発明では、冷媒回路（11）の冷媒として、上記分子式で表され且つ分子構造中に二重結合を１個有する冷媒とジフルオロメタンとを含む混合冷媒が用いられる。

第８の発明は、第１乃至第７のいずれか１つの発明において、上記冷媒回路（11）の冷媒は、更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ものである。

第８の発明では、冷媒回路（11）の冷媒として、上記分子式で表され且つ分子構造中に二重結合を１個有する冷媒とペンタフルオロエタンとを含む混合冷媒が用いられる。

本発明では、ターボ圧縮機（40）を備えた冷凍装置において、冷媒回路（11）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）で示され且つ分子構造中に二重結合を１個有する冷媒又は、この冷媒を含む混合冷媒を用いるようにしている。このため、本発明では、冷媒の地球温暖化係数を小さくでき、且つ冷媒回路（11）の高低差圧を小さくしてターボ圧縮機（40）の駆動軸（64）の回転速度を小さくすることができる。即ち、本発明では、地球環境に優しく、且つターボ圧縮機（40）の軸受けの信頼性に優れた冷凍装置を提供することができる。

また、上記の分子式の冷媒を用いる冷凍サイクルは、二酸化炭素を冷媒とする冷凍サイクルと比較すると、低圧冷媒のエンタルピ差が大きくなる。従って、本発明の冷凍装置では、低圧冷媒による室内空気等の冷却効果が高くなるので、成績係数（ＣＯＰ）に優れた冷凍装置を提供することができる。

第２の発明では、駆動軸（64）の軸受けとして気体軸受け（66）を用いることで、駆動軸（64）の軸受けの信頼性を更に向上できる。

第３の発明では、モータ室（60）に冷媒回路（11）の冷媒を流通させることで、電動機（61）を冷却することができる。しかも、この冷媒は、比較的圧力が低いので、モータ室（60）での風損も小さくなり、圧縮効率の低下を防止できる。特に、第４の発明では、冷媒回路（11）の低圧冷媒をモータ室（60）へ流通させているので、電動機（61）の冷却効果を更に向上でき、且つモータ室（60）の風損も更に低減できる。

第５の発明では、駆動軸（64）に複数の羽根車（71,81）を連結させて、各羽根車（71,81）で冷媒を多段階に圧縮するようにしているので、駆動軸（64）の回転速度を低速化できる。その結果、駆動軸（64）の軸受け負荷を効果的に低減でき、軸受けの信頼性を更に向上できる。

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。

本実施形態は、本発明に係る冷凍装置は、室内の空調を行う空気調和装置（10）を構成している。空気調和装置（10）は、図１に示すように、室外機（20）と３台の室内機（30,30,30）とを備えている。なお、室内機（30）の台数は、単なる例示である。

上記空気調和装置（10）は、冷媒が充填されて冷凍サイクルを行う冷媒回路（11）を備えている。冷媒回路（11）は、室外機（20）に収容される室外回路（12）と、各室内機（30）に収容される室内回路（13,13,13）とを備えている。これらの室内回路（13）は、液側連絡配管（14）及びガス側連絡配管（15）によって室外回路（12）に接続されている。各室内回路（13）は、室外回路（12）に対して互いに並列に接続されている。

本実施形態の冷媒回路（11）には、冷媒として２，３，３，３−テトラフルオロ−１−プロペン（以下、「ＨＦＯ−１２３４ｙｆ」という。）の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。

〈室外回路の構成〉
室外回路（12）には、圧縮機（40）、室外熱交換器（21）、室外膨張弁（22）、及び四路切換弁（23）が設けられている。

圧縮機（40）は、いわゆるターボ式（遠心式）の圧縮機を構成している。圧縮機（40）は、吐出側が四路切換弁（23）の第２ポート（P2）に接続され、吸入側が四路切換弁（23）の第１ポート（P1）に接続されている。圧縮機（40）についての詳細は後述する。

室外熱交換器（21）は、クロスフィン型のフィン・アンド・チューブ熱交換器として構成されている。室外熱交換器（21）の近傍には、室外ファン（24）が設けられている。室外熱交換器（21）では、室外空気と冷媒との間で熱交換が行われる。室外熱交換器（21）は、一端が四路切換弁（23）の第３ポート（P3）に接続され、他端が室外膨張弁（22）に接続されている。また、四路切換弁（23）の第４ポート（P4）は、ガス側連絡配管（15）に接続されている。

室外膨張弁（22）は、室外熱交換器（21）と室外回路（12）の液側端との間に設けられている。室外膨張弁（22）は、開度可変の電子膨張弁として構成されている。

四路切換弁（23）は、第１ポート（P1）と第４ポート（P4）とが連通して第２ポート（P2）と第３ポート（P3）とが連通する第１状態（図１に実線で示す状態）と、第１ポート（P1）と第３ポート（P3）とが連通して第２ポート（P2）と第４ポート（P4）とが連通する第２状態（図１に破線で示す状態）とが切り換え自在に構成されている。

〈室内回路の構成〉
各室内回路（13,13,13）には、そのガス側端から液側端へ向かって順に、室内熱交換器（31,31,31）と、室内膨張弁（32,32,32）とが設けられている。

室内熱交換器（31）は、クロスフィン型のフィン・アンド・チューブ熱交換器として構成されている。室内熱交換器（31）の近傍には、室内ファン（33）が設けられている。室内熱交換器（31）では、室内空気と冷媒との間で熱交換が行われる。また、室内膨張弁（32）は、開度可変の電子膨張弁として構成されている。

〈圧縮機の構成〉
図２に示す圧縮機（40）は、各摺動部の潤滑油を必要としない、いわゆるオイルレス圧縮機を構成している。また、圧縮機（40）は、冷媒を２段階に圧縮して昇圧する、多段式の圧縮機を構成している。更に、圧縮機（40）は、その内部が低圧の冷媒で満たされる、いわゆる低圧ドーム式の圧縮機を構成している。

圧縮機（40）は、密閉容器状の横長のケーシング（41）を備えている。ケーシング（41）は、略円筒状の本体ケーシング（42）と、該本体ケーシング（42）の軸方向の一端部（図２における左側の端部）に形成される第１側板（43）と、上記本体ケーシング（42）の軸方向の他端部（図２における右側の端部）に形成される第２側板（44）とで構成されている。

本体ケーシング（42）は、右側の端部が開放し、左側の端部が閉塞部（46）によって覆われる有底筒状に形成されている。閉塞部（46）の軸心側には、第２側板（44）に向かって膨出する第１軸受け部（51）が形成されている。また、本体ケーシング（42）の外周面には、その下部に２つの脚部（45,45）が取り付けられている。脚部（45,45）は、ケーシング（41）を下側から支持している。

本体ケーシング（42）の右側の開放部には、第１隔壁部材（47）と第２隔壁部材（48）とが隣り合うように内嵌している。第１隔壁部材（47）の軸心側には、第１側板（43）に向かって膨出する第２軸受け部（52）が形成されている。また、第１隔壁部材（47）の右側面の中央には、第１側板（43）に向かって陥没する凹部（49）が形成されている。第２隔壁部材（48）は、凹部（49）を塞ぐように第１隔壁部材（47）と当接している。

圧縮機（40）では、本体ケーシング（42）と第１隔壁部材（47）との間にモータ室（60）が区画され、第１側板（43）と本体ケーシング（42）との間に第１インペラ室（70）が形成され、第２側板（44）と第２隔壁部材（48）との間に第２インペラ室（80）が形成されている。

モータ室（60）には、電動機としてのモータ（61）が収容されている。モータ（61）は、本体ケーシング（42）の内周壁面に固定されるステータ（62）と、ステータ（62）の内部に収容されるロータ（63）とを有している。ロータ（63）の中心部には、本体ケーシング（42）の軸方向に延びる駆動軸（64）が固定されている。駆動軸（64）の一端部は、上記閉塞部（46）を貫通しており、上記第１軸受け部（51）に枢支されている。駆動軸（64）の他端部は、上記第１隔壁部材（47）を貫通しており、上記第２軸受け部（52）に枢支されている。

第１インペラ室（70）及び第２インペラ室（80）は、本体ケーシング（42）側に向かうに連れて断面が拡大するような略円錐台状に形成されている。第１インペラ室（70）には、第１インペラ（71）が収容され、第２インペラ室（80）には、第２インペラ（81）が収容されている。各インペラ（71,81）には、その軸周りに複数の三角板状の羽（71a,81a）が放射状に形成されている。各インペラ（71,81）は、駆動軸（64）の端部とそれぞれ連結しており、各インペラ室（70,80）で回転自在となっている。以上のような構成の各インペラ（71,81）は、外周側に向かって半径方向の流れを生じさせる、ラジアル型の羽根車を構成している。

第１インペラ室（70）の外周側には、第１側板（43）と本体ケーシング（42）との間に第１渦巻室（72）が形成され、第２インペラ室（80）の外周側には、第２側板（44）と第２隔壁部材（48）との間に第２渦巻室（82）が形成されている。また、第１インペラ室（70）と第１渦巻室（72）との間には、両室（71,72）を連通させる第１ディフューザ（73）が形成され、第２インペラ室（80）と第２渦巻室（82）との間には、両室（81,82）を連通させる第２ディフューザ（83）が形成されている。各ディフューザ（73,83）は、各インペラ（71,81）の遠心力によって外周側に放出される冷媒の動圧を、静圧に変換するための流路を構成している。各渦巻室（72,82）は、昇圧された冷媒を捕集してケーシング（41）の外部へ導くための空間を構成している。

圧縮機（40）には、吸入管（54）と第１中継管（55）と第２中継管（56）と吐出管（57）とが接続されている。吸入管（54）は、その流入端が上記冷媒回路（11）の低圧ラインと繋がり、その流出端が本体ケーシング（42）を貫通してモータ室（60）に臨んでいる。つまり、モータ室（60）は、冷媒回路（11）の低圧冷媒の雰囲気となっている。第１中継管（55）は、その流入端が本体ケーシング（42）を貫通してモータ室（60）に臨んでおり、その流出端が第１側板（43）の頂部を貫通している。第１側板（43）の軸心部には、第１流入口（74）が形成されており、この第１流入口（74）を介して第１中継管（55）と第１インペラ室（70）とが連通している。また、上記吸入管（54）の流出端と、第１中継管（55）の流入端とは、モータ（61）を挟むような配置となっている。つまり、吸入管（54）から流出した低圧冷媒は、モータ室（60）を流通してモータ（61）を通過してから第１中継管（55）へ流入する。これにより、モータ室（60）では、低圧冷媒によってモータ（61）が冷却される。

上記第２中継管（56）は、その流入端が第１渦巻室（72）と連通しており、その流出端が第２側板（44）の頂部を貫通している。第２側板（44）の軸心部には、第２流入口（84）が形成されており、この第２流入口（84）を介して第２中継管（56）と第２インペラ室（80）とが連通している。吐出管（57）は、その流入端が第２渦巻室（82）と連通しており、その流出端が上記冷媒回路（11）の高圧ラインと繋がっている。

上記の駆動軸（64）の両端部の外周面には、それぞれヘリングボーン溝（65,65）が形成されている。ヘリングボーン溝（65,65）は、上述した各軸受け部（51,52）に対応する位置に形成されている。ヘリングボーン溝（65,65）は、駆動軸（64）が回転することにより、軸受け部（51,52）と駆動軸（64）との間の隙間に気体圧力による気体膜を形成する。即ち、回転状態の駆動軸（64）と軸受け部（51,52）との間には、駆動軸（64）と軸受け部（51,52）とを非接触状態で支持する動圧気体軸受けとなる、ジャーナル気体軸受け（66）が形成される。

また、駆動軸（64）の両端部の外周面には、それぞれラビリンスシール（67,67）も形成されている。ラビリンスシール（67,67）は、ヘリングボーン溝（65,65）よりも駆動軸（64）の端部寄りに形成されている。ラビリンスシール（67,67）は、円形状の複数の溝が軸方向に配列されて構成されている。各ラビリンスシール（67,67）は、インペラ室（70,80）からモータ室（60）への冷媒の漏れを防止するための非接触シールを構成している。

また、上記第１隔壁部材（47）の凹部（49）内には、スラスト軸受け板（68）が収容されている。スラスト軸受け板（68）は、駆動軸（64）の端部と一体的に連結されている。スラスト軸受け板（68）の両端面には、螺旋状の溝（図示省略）がそれぞれ形成されている。この螺旋状の溝は、駆動軸（64）が回転することにより、スラスト軸受け板（88）と隔壁部材（47,48）との間の隙間に気体圧力による気体膜を形成する。即ち、回転状態のスラスト軸受け板（68）と隔壁部材（47,48）との間には、駆動軸（64）をスラスト方向に支持する、スラスト気体軸受けが形成される。

−空気調和装置の運転動作−
空気調和装置（10）の運転動作について図１を参照しながら説明する。この空気調和装置（10）は、冷房運転と暖房運転とが実行可能になっており、四路切換弁（23）によって冷房運転と暖房運転との切り換えが行われる。

《冷房運転》
冷房運転時には、四路切換弁（23）が第１状態に設定される。この状態で、圧縮機（40）の運転が行われると、圧縮機（40）から吐出された高圧冷媒が、室外熱交換器（21）において室外空気へ放熱して凝縮する。室外熱交換器（21）で凝縮した冷媒は、各室内回路（13）へ分配される。各室内回路（13）では、流入した冷媒が、室内膨張弁（32）で減圧された後に、室内熱交換器（31）において室内空気から吸熱して蒸発する。一方、室内空気は冷却されて室内へ供給される。

各室内回路（13）で蒸発した冷媒は、他の室内回路（13）で蒸発した冷媒と合流して、室外回路（12）へ戻ってくる。室外回路（12）では、各室内回路（13）から戻ってきた冷媒が、圧縮機（40）で再び圧縮されて吐出される。

《暖房運転》
暖房運転時には、四路切換弁（23）が第２状態に設定される。この状態で、圧縮機（40）の運転が行われると、圧縮機（40）から吐出された高圧冷媒が、各室内回路（13）へ分配される。各室内回路（13）では、流入した冷媒が室内熱交換器（31）において室内空気へ放熱して凝縮する。一方、室内空気は加熱されて室内へ供給される。室内熱交換器（31）で凝縮した冷媒は、室外回路（12）で合流する。

室外回路（12）で合流した冷媒は、室外膨張弁（22）で減圧された後、室外熱交換器（21）において室外空気から吸熱して蒸発する。室外熱交換器（21）で蒸発した冷媒は、圧縮機（40）で再び圧縮されて吐出される。

−圧縮機の運転動作−
次に、圧縮機（40）の運転動作について図２を参照しながら詳細に説明する。圧縮機（40）では、冷媒回路（11）の低圧冷媒が第１インペラ室（70）で中間圧にまで昇圧され、昇圧後の中間圧冷媒が第２インペラ室（80）で高圧にまで昇圧される。即ち、圧縮機（40）では、いわゆる２段圧縮が行われる。

モータ（61）が通電すると駆動軸（64）が高速回転（例えば100,000rpm）で駆動される。駆動軸（64）が回転すると、第１軸受け部（51）と駆動軸（64）との間や、第２軸受け部（52）と駆動軸（64）との間にジャーナル気体軸受け（66）が形成される。これにより、駆動軸（64）は各軸受け部（51,52）と非接触状態でラジアル方向に支持される。また、スラスト軸受け板（68）と第１隔壁部材（47）や、スラスト軸受け板（68）と第２隔壁部材（48）との間には、スラスト気体軸受けが形成される。これにより、駆動軸（64）は、スラスト方向に支持される。以上のように、圧縮機（40）の運転時には、駆動軸（64）のラジアル／スラスト軸受けに気体膜が形成されるので、これらの軸受けを潤滑するための潤滑油は不要となり、いわゆるオイルレスでの圧縮動作が可能となる。

また、駆動軸（64）が回転すると、この駆動軸（64）と連結する第１インペラ（71）及び第２インペラ（72）が回転する。両インペラ（71,72）が回転すると、冷媒回路（11）の低圧冷媒が、吸入管（54）を通じてモータ室（60）へ導入される。モータ室（60）に流入した冷媒は、モータ（61）を軸方向に通過した後に第１中継管（55）へ流出する。この際、モータ（61）が低圧冷媒によって冷却され、モータ（61）の発熱が抑制される。

第１中継管（55）を流れる冷媒は、第１流入口（74）を通じて第１インペラ室（70）の軸心側へ吸入される。第１インペラ室（70）では、その軸心側の冷媒が複数の羽（71a）に沿うようにして径方向外側の流れとなる。この際、冷媒には、第１インペラ（71）の遠心力が付与される。第１インペラ室（70）の外周側へ送られた冷媒は、第１ディフューザ（73）へ流入する。第１ディフューザ（73）では、冷媒が減速して動圧から静圧となり、昇圧された状態で第１渦巻室（72）へ流入し、その後に第２中継管（56）へ流出する。

第２中継管（56）を流れる冷媒は、第２流入口（84）を通じて第２インペラ室（80）の軸心側へ吸入される。第２インペラ室（80）では、その軸心側の冷媒が複数の羽（81a）に沿うようにして径方向外側の流れとなる。この際、冷媒には、第２インペラ（81）の遠心力が付与される。第２インペラ室（80）の外周側へ送られた冷媒は、第２ディフューザ（83）へ流入する。第２ディフューザ（83）では、冷媒が減速して動圧から静圧となり、昇圧された状態で第２渦巻室（82）へ流入し、その後に吐出管（57）から冷媒回路（11）吐出される。

−実施形態の効果−
上記実施形態では、ターボ型の圧縮機（40）が接続された空気調和装置（10）において、冷媒回路（11）の冷媒として、ＨＦＯ−１２３４ｙｆを用いている。ここで、このＨＦＯ−１２３４ｙｆは、地球温暖化係数（ＧＷＰ）が比較的小さな冷媒である。このため、地球環境に優しい空気調和装置（10）を提供することができる。また、このようにＨＦＯ−１２３４ｙｆを用いる冷凍サイクルでは、二酸化炭素を用いる冷凍サイクルと比較して、高圧と低圧との差圧（高低差圧）が小さくなる。このため、この空気調和装置（10）では、圧縮機（40）の駆動軸（64）回転速度を比較的小さく抑えつつ、且つ所望とする冷凍サイクルを行うことができる。従って、駆動軸（64）の軸受け負荷の増大を防止でき、これによりジャーナル気体軸受け（66）やスラスト軸受けの信頼性を充分に確保できる。

また、冷媒としてＨＦＯ−１２３４ｙｆを用いるようにすると、例えば二酸化炭素を用いた冷凍サイクルと比較して、冷房運転時における低圧冷媒のエンタルピ差を拡大することができる。その結果、冷房運転時における各室内機（30）での冷房能力を充分得ることができ、ＣＯＰが高く省エネ性に優れた空気調和装置を提供することができる。

また、上記実施形態では、ＨＦＯ−１２３４ｙｆから成る低圧冷媒をモータ室（60）に流通させるようにしている。このため、モータ室（60）のモータ（61）を冷媒によって効果的に冷却できる。しかも、ＨＦＯ−１２３４ｙｆは、二酸化炭素と比較して低圧の圧力が低いので、モータ室（60）を流通する冷媒の密度を小さくできる。その結果、モータ室（60）での風損を小さくすることができ、ひいてはターボ圧縮機（40）の圧縮効率を高めることができる。

更に、上記実施形態の圧縮機（40）は、１本の駆動軸（64）に２つのインペラ（71,81）が連結され、これらのインペラ（71,81）で冷媒を２段階に圧縮するように構成されている。このため、各インペラ（71,81）の回転速度、即ち駆動軸（64）の回転速度を更に低速化することができ、駆動軸（71,81）の各軸受けの信頼性が更に向上する。

《その他の実施形態》
上記実施形態は、以下のように構成してもよい。

上記実施形態では、冷媒回路（11）の冷媒として、上記分子式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、上記分子式で表され且つ分子構造中に二重結合を１個有する冷媒と混合される冷媒として、ＨＦＣ−３２以外の他の冷媒を用いても良い。具体的には、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（フルオロエタン）、ＨＦＣ−２２７ｅａ（１，１，１，２，３，３，３−ヘプタフルオロプロパン）、ＨＦＣ−２３６ｅａ（１，１，１，２，３，３−ヘキサフルオロプロパン）、ＨＦＣ−２３６ｆａ（１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン）、ＨＦＣ−３６５ｍｆｃ（１，１，１，３，３−ペンタフルオロブタン）、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つを用いて混合冷媒を構成することができる。

例えば、ＨＦＯ−１２３４ｙｆとＨＦＣ−３２の２成分からなる混合冷媒を用いる場合には、以下のような混合比率とすると良い。つまり、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％以下であればよく、更に好ましくはＨＦＯ−１２３４ｙｆの割合が７８．２質量％であり、ＨＦＣ−３２の割合が２１．８質量％であると良い。

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。

また、本発明に係る冷凍装置は、上記実施形態以外の構成であっても良い。具体的には、本発明に係る冷凍装置を、例えば冷凍庫や冷蔵庫を冷却する冷却装置（特に海上輸送等のコンテナ内を冷却する冷却装置）や、冷却専用のチラーユニット等に適用しても良い。

また、上記ターボ圧縮機（40）は、必ずしも２つのインペラ（71,81）で冷媒を二段階に圧縮するものでなくても良く、冷媒を単段で圧縮するものであっても良い。また、駆動軸（64）の軸受けとしては、気体軸受けだけでなく、滑り軸受け、転がり軸受け、磁気軸受け等の他の方式の軸受けを採用することもできる。

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、冷凍サイクルを行う冷媒回路を備え、所定の熱利用対象へ温熱や冷熱を供給する冷凍装置に関し有用である。

図１は、実施形態に係る冷凍装置の概略構成図である。 図２は、実施形態に係るターボ圧縮機の概略構成を示す縦断面図である。

符号の説明

10 空気調和装置（冷凍装置）
11 冷媒回路
40 圧縮機（ターボ圧縮機）
60 モータ室
61 モータ（電動機）
64 駆動軸
66 ジャーナル気体軸受け（気体軸受け）
71 第１インペラ（羽根車）
82 第２インペラ（羽根車）

Claims (8)

1. 駆動軸（64）によって回転駆動される羽根車（71,81）で冷媒を圧縮するターボ圧縮機（40）が接続されると共に、冷媒が循環して冷凍サイクルを行う冷媒回路（11）を備えた冷凍装置であって、
   上記冷媒は、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。）で表され、且つ分子構造中に二重結合を１個有する冷媒、又は該冷媒を含む混合冷媒であることを特徴とする冷凍装置。
2. 請求項１において、
   上記ターボ圧縮機（40）の駆動軸（64）の軸受けが気体軸受け（66）によって構成されていることを特徴とする冷凍装置。
3. 請求項１又は２において、
   上記ターボ圧縮機（40）は、上記駆動軸（64）を駆動する電動機（61）が収容されるモータ室（60）を上記冷媒回路（11）の冷媒が流通するように構成されていることを特徴とする冷凍装置。
4. 請求項３において、
   上記ターボ圧縮機（40）は、上記モータ室（60）に上記冷媒回路（11）の低圧冷媒が流通するように構成されていることを特徴とする冷凍装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか１つにおいて、
   上記ターボ圧縮機（40）は、その駆動軸（64）に２つ以上の羽根車（71,81）が連結され、各羽根車（71,81）で冷媒を多段階に圧縮するように構成されていることを特徴とする冷凍装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか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。）で表され、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。
7. 請求項１乃至６のいずれか１つにおいて、
   上記冷媒回路（11）の冷媒は、更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。
8. 請求項１乃至７のいずれか１つにおいて、
   上記冷媒回路（11）の冷媒は、更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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