JP2018123974A - 冷凍装置 - Google Patents

Abstract

【課題】圧縮機構の内部で冷媒が不均化反応を起こしてしまうことを防止する。【解決手段】冷媒回路（11）の冷媒は、不均化反応を起こす性質を有するフッ化炭化水素を含む冷媒である。圧縮機構（40）には、ピストン（44,44a,44b,77）と一体に連結され、シリンダ室（45,45a,45b,81,82）を低圧室（L）と高圧室（H）とに仕切るブレード（51）と、シリンダ（2,42a,42b,75）に形成される一対のブッシュ溝（53）に揺動可能に保持されるとともにブレード（51）を進退可能に保持する一対のブッシュ（52）とが設けられる。【選択図】図３

Description

本発明は、圧縮機を備えた冷凍装置に関する。

従来より、圧縮機が接続され、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、空気調和装置等に広く利用されている。

冷凍回路に接続される圧縮機として、特許文献１には、ロータリ式の圧縮機が開示されている。この圧縮機は、図１３に示すように、シリンダ１０１の内部のシリンダ室１０２に環状のピストン１０３が配置される。ピストン１０３は、電動機によって回転駆動されるクランク軸１０４に内嵌している。シリンダ１０１には、縦長のベーン１０５を収容するベーン溝１０６が形成される。ベーン１０５は、例えばスプリング（図示省略）によってピストン１０３に向かって付勢され、ベーン１０５の先端がピストン１０３の外周面と常に摺接する。このベーン１０５により、シリンダ室１０２は、吸込ポート１０７と連通する低圧室１０８と、吐出ポート（図示省略）と連通する高圧室１０９とに区画される。ピストン１０３がシリンダ室１０２で偏心回転すると、低圧室１０８に吸い込まれた冷媒が、高圧室１０９において圧縮され、吐出ポートより吐出される。

特開２０１５−１６９０８９号公報

ところで、上述した圧縮機に適用される冷媒が、不均化反応を起こす性質を有する
場合、圧縮機構の内部において、この冷媒が不均化反応を起こすおそれがあった。ここで、不均化反応とは、同一種類の分子が互いに反応し、異なる生成物を与える化学反応である。

具体的には、上述したロータリ式の圧縮機では、図１３に示すように、ベーンの先端がピストンの外周面に常に押し付けられ、低圧室と高圧室とを仕切るようにしている。このため、ベーンの先端の摺動部分（例えば図１３のａ点の部分）の温度が上昇し、その付近の冷媒の温度が高くなる可能性があった。

また、ベーンは、低圧室と高圧室とに差圧により、図１３の白抜きの矢印方向に押し付けられる。このため、ベーンは、その進退方向に対して傾いてしまうため、ベーンの側面とベーン溝の挿入口の縁部との接触部（例えば図１３のｂ点の部分）や、ベーンの後端の角部とベーン溝の内壁との接触部（図１３のｃ点の部分）で片当たりが生じる。この結果、これらの接触部の温度が上昇し、その付近の冷媒の温度が高くなる可能性があった。

このような局所的な温度上昇に起因して、冷媒の温度が所定温度（不均化反応が発生してしまう温度）よりも高くなると、この冷媒が不均化反応を起こしてしまうおそれがあった。

本発明は、このような課題に着目してなされたものであり、その目的は、圧縮機構の内部で冷媒が不均化反応を起こしてしまうことを防止することである。

第１の発明は、冷媒を圧縮する圧縮機（30）が接続される冷媒回路（11）を備えた冷凍装置であって、上記冷媒は、不均化反応を起こす性質を有するフッ化炭化水素を含む冷媒であり、上記圧縮機（30）は、電動機（32）と、該電動機（32）に駆動される圧縮機構（40）とを備え、上記圧縮機構（40）は、シリンダ室（45,45a,45b,81,82）が形成されるシリンダ（42,42a,42b,75）と、該シリンダ室（45,45a,45b,81,82）に収容されるピストン（44,44a,44b,77）と、該ピストン（44,44a,44b,77）と一体に連結され、上記シリンダ室（45,45a,45b,81,82）を低圧室（L）と高圧室（H）とに仕切るブレード（51）と、上記シリンダ（42,42a,42b,75）に形成される一対のブッシュ溝（53）に揺動可能に保持されるとともに上記ブレード（51）を進退可能に保持する一対のブッシュ（52）とを有し、上記ピストン（44,44a,44b,77）と上記シリンダ（42,42a,42b,75）とが相対的に偏心回転するように構成されることを特徴とする。

第１の発明では、シリンダ室（45,45a,45b,81,82）を低圧室（L）と高圧室（H）とに仕切るブレード（51）が、ピストン（44,44a,44b,77）と一体的に連結される。このため、ロータリ式の圧縮機のように、ベーンの先端部とピストンとの間の摺接部分は存在しない。よって、ブレード（51）の先端部での冷媒の温度上昇を確実に回避できる。

ブレード（51）には、低圧室（L）と高圧室（H）との差圧が作用するため、ブレード（51）は、ブレード（51）の進退方向に対して傾こうとする。しかし、ブレード（51）が傾いたとしても、ブレード（51）を保持する一対のブッシュ（52）がブッシュ溝（53）の内部で揺動する。つまり、一対のブッシュ（52）は、ブレード（51）と一体的に傾く。このため、ブレード（51）とブッシュ（52）とが局所的に接触することも回避できる。従って、ロータリ式の圧縮機のように、ベーンの片当たりに起因して冷媒の温度上昇を招くこともない。

以上のように、従来例の圧縮機であれば、図１３のａ点、ｂ点、及びｃ点に相当する部分において冷媒の温度が極端に高くなる可能性があったのに対し、本発明では、冷媒の温度が極端に高くなることがない。従って、冷凍装置の冷媒として不均化反応を起こす性質を有するフッ化炭化水素を用いても、圧縮機構の内部で不均化反応を起こすことを防止できる。

第２の発明は、第１の発明において、上記圧縮機構（40）は、上記シリンダ（42a,42b）、上記ピストン（44a,44b）、上記ブレード（51）、及び上記ブッシュ（52）をそれぞれ有する複数の圧縮部（61,62）を有し、該複数の圧縮部（61,62）で並列的に冷媒を圧縮するように構成されることを特徴とする。

第２の発明では、複数の圧縮部（61.62）で冷媒を並列で圧縮するため、１つの圧縮部のみで冷媒を圧縮する場合と比較して、駆動軸の回転数を低減できる。これにより、圧縮機構では、ピストンとシリンダの間の摺動部や、ブッシュとブレードの間の摺動部での発熱を低減でき、各圧縮部（61,62）での冷媒の温度上昇を抑制できる。

第３の発明は、第１の発明において、上記圧縮機構（40）は、上記シリンダ（42a,42b）、上記ピストン（44a,44b）、上記ブレード（51）、及び上記ブッシュ（52）をそれぞれ有する複数の圧縮部（61,62）を有し、該複数の圧縮部（61,62）が直列に接続されて構成されることを特徴とする。

第３の発明では、複数の圧縮部（61,62）において冷媒が多段階に圧縮される。このため、１つの圧縮部で冷媒を圧縮する場合と比較すると、各圧縮部（61,62）での冷媒の差圧（吸入圧と吐出圧の差）が小さくなる。このようにすると、各圧縮部（61,62）では、低圧室（L）と高圧室（H）との差圧が小さくなるため、差圧に起因する摺動抵抗を低減できる。この結果、各圧縮部（61,62）での冷媒の温度上昇を抑制できる。

第４の発明は、第１乃至３の発明のいずれか１つにおいて、上記圧縮機構（40）は、非円形状の内周面を有する上記シリンダ（42）と、非円形状の外周面を有する上記ピストン（44）とを有し、該ピストン（44）が偏心回転する非円形ピストン式で構成されることを特徴とする冷凍装置である。

第４の発明では、圧縮機構（40）が、いわゆる非円形ピストン式に構成される。非円形ピストン式では、圧縮室（高圧室（H））の一回転中の容積変化率をピストン（44）の外周面形状に応じて最適化できる。これにより、非円形ピストン式の圧縮機構（40）では、吐出行程のタイミングを早めることができ、ひいては吐出行程の期間を長くすることができる。このようにすると、吐出行程での過圧縮を抑制できるため、過圧縮に伴う高低差圧（高圧室（H）と低圧室（L）のとの圧力の差）が小さくなり、このような差圧に起因する圧縮機構（40）での摺動抵抗を更に低減できる。この結果、過圧縮に起因する摺動部での局所的な温度上昇を回避でき、冷媒が不均化反応を起こすことを一層効果的に抑制できる。

第５の発明は、第１乃至４の発明のいずれか１つにおいて、上記冷媒は、ＨＦＯ−１１２３を含む冷媒であることを特徴とする。

第５の発明では、冷媒として、ＨＦＯ−１１２３を含む冷媒が用いられる。ＨＦＯ−１１２３は、大気中のＯＨラジカルによって分解され易いため、オゾン層への影響や地球温暖化の影響も小さい。また、ＨＦＯ−１１２３を含む冷媒を用いることで、冷凍装置の冷凍サイクルの性能も向上する。

本発明によれば、ロータリ式の圧縮機のように、圧縮機構の内部での局所的な温度上昇を抑制できるため、冷媒の不均化反応を防止しつつ、冷凍サイクルを行うことができる。

図１は、実施形態に係る冷凍装置の概略の構成図である。 図２は、実施形態に係る圧縮機の縦断面図である。 図３は、実施形態に係る圧縮機構の内部を表す横断面図である。 図４は、実施形態に係る圧縮機構の内部を表す横断面図であり、図４(Ａ)は回転角が０°（３６０°）の状態を、図４(Ｂ)は回転角が９０°の状態を、図４(Ｃ)は回転角が１８０°の状態を、図４(Ｄ)は回転角が２７０°の状態をそれぞれ表している。 図５は、変形例１に係る圧縮機の要部を拡大した縦断面図である。 図６は、変形例２に係る圧縮機の要部を拡大した縦断面図である。 図７は、変形例３に係る圧縮機構の内部を表す横断面図である。 図８は、変形例３に係る圧縮機構（非円形ピストン式）と、比較例（円形ピストン式）における、圧縮室の容積と回転角の関係を表したグラフである。 図９は、変形例４に係る圧縮機の要部を拡大した縦断面図である。 図１０は、変形例４に係る圧縮機構の内部を表す横断面図である。 図１１は、変形例５に係る圧縮機の要部を拡大した縦断面図である。 図１２は、変形例５に係る圧縮機構の内部を表す横断面図である。 図１３は、従来例の圧縮機構の内部を表す横断面図である。

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。なお、以下の実施形態は、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。

〈冷凍装置の全体構成〉
実施形態に係る冷凍装置は、室内の冷房と暖房とを行う空気調和装置（10）である。図１に示すように、空気調和装置（10）は、冷媒が充填される冷媒回路（11）を備える。冷媒回路（11）では、冷媒が循環して蒸気圧縮式の冷凍サイクルが行われる。この冷媒としては、不均化反応を起こす性質を有するフッ化炭化水素を含む冷媒が用いられる（詳細は後述する）。

空気調和装置（10）は、室外ユニット（12）と室内ユニット（13）とを備える。室内ユニット（13）は１台でなく、２台以上であってもよい。

冷媒回路（11）には、圧縮機（30）と、室外熱交換器（16）（熱源熱交換器）と、膨張弁（17）と、室内熱交換器（18）（利用熱交換器）と、四方切換弁（19）とが接続される。圧縮機（30）、室外熱交換器（16）、四方切換弁（19）は、室外ユニット（12）に収容される。室内熱交換器（18）及び膨張弁（17）は、室内ユニット（13）に収容される。

室外ユニット（12）では、室外熱交換器（16）の近傍に室外ファン（20）が設置される。室外熱交換器（16）では、室外ファン（20）が搬送する室外空気と冷媒とが熱交換する。室内ユニット（13）では、室内熱交換器（18）の近傍に室内ファン（21）が設置される。室内熱交換器（18）では、室内ファン（21）が搬送する室内空気と冷媒とが熱交換する。

四方切換弁（19）は、第１〜第４までのポート（P1〜P4）を有している。第１ポート（P1）は圧縮機（30）の吐出管（22）と繋がり、第２ポート（P2）は圧縮機（30）の吸入管（23）と繋がり、第３ポート（P3）は室外熱交換器（16）のガス端部と繋がり、第４ポート（P4）は室内熱交換器（18）のガス端部と繋がる。四方切換弁（19）は、第１状態（図１の実線で示す状態）と第２状態（図１の破線で示す状態）とに切り換わる。第１状態では、第１ポート（P1）と第４ポート（P4）が連通し、第２ポート（P2）と第３ポート（P3）が連通する。従って、四方切換弁（19）が第１状態のときに圧縮機（30）が運転されると、室内熱交換器（18）が凝縮器（放熱器）となり、室外熱交換器（16）が蒸発器となる冷凍サイクル（暖房サイクル）が行われる。第２状態では、第１ポート（P1）と第３ポート（P3）が連通し、第２ポート（P2）と第４ポート（P4）とが連通する。従って、四方切換弁（19）が第２状態のときに圧縮機（30）が運転されると、室外熱交換器（16）が凝縮器（放熱器）となり、室内熱交換器（18）が蒸発器となる冷凍サイクル（冷房サイクル）が行われる。

〈圧縮機の全体構成〉
図２に示すように、圧縮機（30）は、縦長の円筒密閉型のケーシング（31）を備えている。ケーシング（31）の下部には、吸入管（23）が貫通して固定されている。ケーシング（31）の頂部（上部鏡板）には、吐出管（22）が貫通して固定されている。ケーシング（31）の底部には、圧縮機（30）の各摺動部を潤滑するための油（冷凍機油）が貯留される。ケーシング（31）の内部には、圧縮機構（40）から吐出された冷媒（吐出冷媒ないし高圧冷媒）で満たされる内部空間（S）が形成される。つまり、本実施形態の圧縮機（30）は、ケーシング（31）の内部空間（S）の内圧が高圧冷媒の圧力と実質的に等しい、いわゆる高圧ドーム型に構成されている。

ケーシング（31）の内部空間（S）には、上から下に向かって順に、電動機（32）、駆動軸（35）、及び圧縮機構（40）が設けられる。

電動機（32）は、固定子（33）と回転子（34）とを有している。固定子（33）は、ケーシング（31）の胴部の内周面に固定されている。回転子（34）は、固定子（33）の内部を上下方向に貫通している。回転子（34）の軸心内部には、駆動軸（35）が固定される。電動機（32）が通電されると、回転子（34）とともに駆動軸（35）が回転駆動される。

駆動軸（35）は、ケーシング（31）の胴部の軸心上に位置している。駆動軸（35）は、圧縮機構（40）の各軸受に回転可能に支持されている。駆動軸（35）は、電動機（32）と同軸の主軸（36）と、主軸（36）から偏心したクランク軸（37）とを有している。クランク軸（37）の外径は主軸（36）の外径よりも大きい。駆動軸（35）の下部には、ケーシング（31）の底部に溜まった油を汲み上げる油ポンプ（38）が設けられる。油ポンプ（38）で汲み上げた油は、駆動軸（35）の内部の流路（図示省略）を通じて、軸受けや圧縮機構（40）の各摺動部へ供給される。

圧縮機構（40）は、電動機（32）の下側に配置されている。圧縮機構（40）は、フロントヘッド（41）、シリンダ（42）、リアヘッド（43）、及びピストン（44）を有している。シリンダ（42）は、扁平な筒状に形成される。シリンダ（42）の上端の開口はフロントヘッド（41）に閉塞され、シリンダ（42）の下端の開口はリアヘッド（43）に閉塞される。これにより、シリンダ（42）の内部には、円柱状のシリンダ室（45）が区画される。

シリンダ室（45）には、円環状のピストン（44）が収容される。ピストン（44）は、クランク軸（37）に内嵌する。従って、電動機（32）によって駆動軸（35）が回転駆動されると、シリンダ室（45）内をピストン（44）が偏心回転する。

シリンダ（42）には、シリンダ室（45）（厳密には低圧室（L））と連通する吸入ポート（46）が径方向に貫通している。吸入ポート（46）には、吸入管（23）が接続される。フロントヘッド（41）には、シリンダ室（厳密には、高圧室（H））と連通する吐出ポート（47）が形成される。吐出ポート（47）には、リード弁等の吐出弁（図示省略）が設けられる。

圧縮機構（40）の上部には、フロントヘッド（41）を覆うマフラ（48）が取り付けられる。マフラ（48）の内部には、吐出ポート（47）と連通するマフラ空間（49）が形成される。マフラ空間（49）では、冷媒の吐出脈動に起因する騒音が低減される。

〈圧縮機構の内部構造〉
圧縮機構（40）は、ブレード（51）及びブッシュ（52）を有する揺動ピストン型に構成される。図２及び図３に示すように、シリンダ（42）には、ブッシュ溝（53）と背圧室（54）とが形成される。ブッシュ溝（53）は、シリンダ室（45）と隣接する位置に形成され、シリンダ室（45）と連通している。ブッシュ溝（53）は、横断面が略円形の円柱状の空間を構成している。背圧室（54）は、シリンダ（42）において、ブッシュ溝（53）よりも径方向外方に位置している。背圧室（54）は、横断面が略円形の円柱状の空間を構成している。

背圧室（54）は、シリンダ室（45）側の端部がブッシュ溝（53）と連通している。背圧室（54）は、ケーシング（31）の内部空間（S）の圧力（即ち、圧縮機構（40）の吐出冷媒の圧力）に相当する高圧圧力の雰囲気となっている。背圧室（54）には、油ポンプ（38）によって汲み上げられた油が供給される。背圧室（54）の油は、ブッシュ溝（53）の内周面とブッシュ（52）との間の摺動部、及びブッシュ（52）とブレード（51）の摺動部の潤滑に利用される。

一対のブッシュ（52）は、横断面が略弓形状ないし半円形状に形成されている。一対のブッシュ（52）は、ブッシュ溝（53）の内部に揺動可能に保持される。一対のブッシュ（52）は、ブッシュ溝（53）に対向する円弧部（52a）と、ブレード（51）に対向する平坦部（52b）とを有している。一対のブッシュ（52）は、ブッシュ溝（53）の中心を軸心として円弧部（52a）がブッシュ溝（53）と摺接するように揺動運動を行う。

一対のブッシュ（52）は、各平坦部（52b）が互いに対向するようにブッシュ溝（53）に配置される。これにより、一対のブッシュ（52）の各平坦部（52b）の間には、ブレード溝（55）が形成される。ブレード溝（55）は、横断面が略矩形状に形成され、その内部にブレード（51）が径方向に進退可能に保持される。

ブレード（51）は、径方向外方に延びる直方体状ないし板状に形成される。ブレード（51）の基端（径方向内方端部）は、ピストン（44）の外周面に一体に連結している。ここで、ピストン（44）とブレード（51）とは同じ部材で一体成型されていてもよいし、別部材を一体的に固定してもよい。ブレード（51）の先端（径方向外方端部）は、背圧室（54）に位置している。ブレード（51）は、シリンダ室（45）を低圧室（L）と高圧室（H）とに仕切っている。低圧室（L）は、図２におけるブレード（51）の右側の空間であり、吸入ポート（46）と連通している。高圧室（H）は、図２におけるブレード（51）の左側の空間であり、吐出ポート（47）と連通している。

−圧縮機の運転動作−
電動機（32）が通電状態となり、駆動軸（35）が回転駆動されると、ピストン（44）がシリンダ室（45）で偏心運動（厳密には、揺動運動）を行う。

図４に示すように、圧縮機構（40）では、ピストン（44）の外周面が、シリンダ室（45）の内周面と油膜を介して線接触し、シール部を形成する。ピストン（44）が揺動運動を行うと、ピストン（44）とシリンダ（42）との間のシール部が、シリンダ室（45）の内周面に沿って変位し、低圧室（L）と高圧室（H）の容積が変化する。この際、ブレード（51）は、ピストン（44）の回転角に応じてブレード溝（55）の内部を進退する。同時に、一対のブッシュ（52）は、ブッシュ溝（53）の軸心を中心としてブレード（51）とともに揺動する。なお、ここでいう「回転角」は、ピストン（44）がブッシュ溝（53）に最も近づく位置（いわゆる上死点）を基準０°とし、駆動軸（35）の回転方向（図４の時計回り方向）に角度を表したものである。

ピストン（44）の揺動運動に伴い低圧室（L）の容積が徐々に大きくなると、低圧の冷媒が、吸入管（23）及び吸入ポート（46）を通じて低圧室（L）へ吸入されていく。次いで、この低圧室（L）が吸入ポート（46）から遮断されると、遮断された空間が高圧室（H）を構成する。次いで、この高圧室（H）の容積が徐々に小さくなると、高圧室（H）の内圧が上昇していく。高圧室（H）の内圧が内部空間（S）の圧力より大きくなると、吐出行程が行われる。つまり、吐出行程では、吐出ポート（47）の吐出弁が開放され、高圧室（H）の冷媒が吐出ポート（47）を通じて、圧縮機構（40）の外部へ流出する。吐出ポート（47）から吐出された冷媒は、マフラ空間（49）を介して内部空間（S）へ流出する。内部空間（S）の冷媒は、電動機（32）の周囲を流れた後、吐出管（22）を流出し、冷媒回路（11）へ送られる。

−冷媒について−
冷媒回路（11）に充填される冷媒としては、不均化反応を起こす性質を有するフッ化炭化水素から成る単一冷媒、または不均化反応を起こす性質を有するフッ化炭化水素と、これ以外の少なくとも１種の冷媒から成る混合冷媒を用いることができる。

不均化反応を起こす性質を有するフッ化炭化水素としては、オゾン層への影響、地球温暖化への影響がともに少なく、ＯＨラジカルによって分解されやすい炭素−炭素二重結合を有するヒドロフルオロオレフィン（ＨＦＯ）を用いることができる。具体的に、このようなＨＦＯ冷媒としては、特開２０１５−７２５７号公報および特開２０１６−２８１１９号公報に記載された、優れた性能を有するトリフルオロエチレン（ＨＦＯ−１１２３）を用いるのが好ましい。また、ＨＦＯ−１１２３以外のＨＦＯ冷媒としては、特開平０４−１１０３８８号公報に記載されている、３，３，３−トリフルオロプロペン（ＨＦＯ−１２４３ｚｆ）、１，３，３，３−テトラフルオロプロペン（ＨＦＯ−１２３４ｚｅ）、２−フルオロプロペン（ＨＦＯ−１２６１ｙｆ）、２，３，３，３−テトラフルオロプロペン（ＨＦＯ−１２３４ｙｆ）、１，１，２−トリフルオロプロペン（ＨＦＯ−１２４３ｙｃ）、特表２００６−５１２４２６号公報に記載されている、１，２，３，３，３−ペンタフルオロプロペン（ＨＦＯ−１２２５ｙｅ）、トランス−１，３，３，３−テトラフルオロプロペン（ＨＦＯ−１２３４ｚｅ（Ｅ））、シス−１，３，３，３−テトラフルオロプロペン（ＨＦＯ−１２３４ｚｅ（Ｚ））のうち、不均化反応を起こす性質を有するものであれば本発明に適用可能である。また、不均化反応を起こす性質を有するフッ化炭化水素として、炭素−炭素三重結合を有するアセチレン系フッ化炭化水素を用いてもよい。

また、不均化反応を起こす性質を有するフッ化炭化水素を含む混合冷媒を用いる場合、上述したＨＦＯ−１１２３を含んでいるのが好ましい。例えば、ＨＦＯ−１１２３とＨＦＣ−３２とから成る混合冷媒を用いることができる。この混合冷媒の組成比は、例えば、ＨＦＯ−１１２３：ＨＦＣ−３２＝４０：６０（単位：重量％）であるのが好ましい。また、ＨＦＯ−１１２３とＨＦＣ−３２とＨＦＯ−１２３４ｙｆとから成る混合冷媒を用いることもできる。この混合冷媒の組成比は、例えば、ＨＦＯ−１１２３：ＨＦＣ−３２：ＨＦＯ−１２３４ｙｆ＝４０：４４：１６（単位：重量％）であるのが好ましい。さらに、混合冷媒として、ＡＭＯＬＥＡ Ｘシリーズ（登録商標：旭硝子社製）やＡＭＯＬＥＡ Ｙシリーズ（登録商標：旭硝子社製）を用いることもできる。

また、混合冷媒に含まれる他の冷媒として、適宜、炭化水素（ＨＣ）、ハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）、ヒドロクロロフルオロオレフィン（ＨＣＦＯ）、クロロフルオロオレフィン（ＣＦＯ）などの、ＨＦＯ−１１２３とともに気化、液化する他の物質を用いてもよい。

ＨＦＣは、性能を向上させる成分であり、オゾン層への影響、地球温暖化への影響がともに少ない。ＨＦＣは、炭素数が５以下であるものを用いるのが好ましい。具体的に、ＨＦＣとしては、ジフルオロメタン（ＨＦＣ−３２）、ジフルオロエタン（ＨＦＣ−１５２ａ）、トリフルオロエタン（ＨＦＣ−１４３）、テトラフルオロエタン（ＨＦＣ−１３４）、ペンタフルオロエタン（ＨＦＣ−１２５）、ペンタフルオロプロパン（ＨＦＣ−２４５ｃａ）、ヘキサフルオロプロパン（ＨＦＣ−２３６ｆａ）、ヘプタフルオロプロパン（ＨＦＣ−２２７ｅａ）、ペンタフルオロブタン（ＨＦＣ−３６５）、ヘプタフルオロシクロペンタン（ＨＦＣＰ）などを用いることができる。中でも、オゾン層への影響、地球温暖化への影響がともに少ない点から、ジフルオロメタン（ＨＦＣ−３２）、１，１−ジフルオロエタン（ＨＦＣ−１５２ａ）、１，１，２，２−テトラフルオロエタン（ＨＦＣ−１３４）、１，１，１，２−テトラフルオロエタン（ＨＦＣ−１３４ａ）およびペンタフルオロエタン（ＨＦＣ−１２５）を用いるのが特に好ましい。これらのＨＦＣを単独で用いてもよいし、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。

ＨＣＦＯは、炭素−炭素二重結合を有し、分子中のハロゲンの割合が多く、燃焼性が抑えられた化合物である。ＨＣＦＯとしては、１−クロロ−２，３，３，３−テトラフルオロプロペン（ＨＣＦＯ−１２２４ｙｄ）、１−クロロ−２，２−ジフルオロエチレン（ＨＣＦＯ−１１２２）、１，２−ジクロロフルオロエチレン（ＨＣＦＯ−１１２１）、１−クロロ−２−フルオロエチレン（ＨＣＦＯ−１１３１）、２−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン（ＨＣＦＯ−１２３３ｘｆ）および１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン（ＨＣＦＯ−１２３３ｚｄ）を用いることができる。中でも、特に優れた性能を有するＨＣＦＯ−１２２４ｙｄが好ましく、他には、高い臨界温度、耐久性、成績係数が優れることから、ＨＣＦＯ−１２３３ｚｄが好ましい。ＨＣＦＯ−１２２４ｙｄ以外のＨＣＦＯは、単独で用いてもよいし、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。

−実施形態の効果−
上記実施形態では、ＨＦＯ−１１２３等の冷媒を用いることで、オゾン層への影響や地球温暖化の影響を抑制できる。一方、このような不均化反応を起こす性質を有するフッ化炭化水素を含む冷媒を、従来例の圧縮機（図１２を参照）に適用した場合、ａ点、ｂ点、及びｃ点に相当する部分で局所的な温度上昇を招き、この冷媒が不均化反応を起こす可能性があった。

これに対し、本実施形態では、シリンダ室（45）を低圧室（L）と高圧室（H）とに仕切るブレード（51）が、ピストン（44）と一体的に連結される。このため、ロータリ式の圧縮機のように、ベーンの先端部とピストンとの間の摺接部分は存在しない。よって、ブレード（51）の先端部での冷媒の温度上昇を確実に回避できる。

ブレード（51）には、低圧室（L）と高圧室（H）との差圧が作用するため、ブレード（51）は、ブレード（51）の進退方向に対して傾こうとする。しかし、ブレード（51）が傾いたとしても、ブレード（51）を保持する一対のブッシュ（52）がブッシュ溝（53）の内部で揺動する。つまり、一対のブッシュ（52）は、ブレード（51）と一体的に傾く。このため、ブレード（51）とブッシュ（52）とが局所的に接触することも回避できる。従って、ロータリ式の圧縮機のように、ベーンの片当たりに起因して冷媒の温度上昇を招くこともない。

以上により、本実施形態の圧縮機構（40）では、従来例のａ点、ｂ点、及びｃ点の部分のように、各摺動部で局所的な温度上昇を招くことがない。この結果、不均化反応を起こす性質を有するフッ化炭素水素を含む冷媒を用いても、圧縮機構（40）の内部で不均化反応を招くことを防止できる。

−実施形態の変形例−
上記実施形態の圧縮機（30）を以下の変形例の構成としてもよい。

〈変形例１〉
図５に示すように、変形例１の圧縮機構（40）は、複数の圧縮部（61,62）を有する。本例では、圧縮機構（40）の下部寄りに第１圧縮部（61）が設けられ、上部寄りに第２圧縮部（62）が設けられる。圧縮機構（40）は、各圧縮部（61,62）でそれぞれ冷媒を圧縮するように構成される。変形例１の圧縮機構（40）では、各圧縮部（61,62）で冷媒がそれぞれ並列的に圧縮される。

圧縮機構（40）は、第１シリンダ（42a）、ミドルプレート（50）、第２シリンダ（42b）、第１ピストン（44a）、及び第２ピストン（44b）を有している。圧縮機（30）の駆動軸（35）には、第１クランク軸（37a）と第２クランク軸（37b）とが設けられる。第１シリンダ（42a）の内部には、第１シリンダ室（45a）が形成され、第２シリンダ（42b）の内部には、第２シリンダ室（45b）が形成される。第１ピストン（44a）には、第１クランク軸（37a）が内嵌し、第２ピストン（44b）には、第２クランク軸（37b）に内嵌する。

第１圧縮部（61）は、第１シリンダ（42a）及び第１ピストン（44a）に対応し、第２圧縮部（62）は、第２シリンダ（42b）及び第２ピストン（44b）に対応する。各圧縮部（61,62）には、上記実施形態（図４）と同様にして、背圧室（54）、ブッシュ溝（53）、一対のブッシュ（52）、ブレード（51）がそれぞれ設けられる。

第１シリンダ（42a）には、第１シリンダ室（45a）の低圧室（L）と連通する第１吸入ポート（46a）が形成される。第１吸入ポート（46a）には、第１吸入管（23a）が接続される。第２シリンダ（42b）には、第２シリンダ室（45b）の低圧室（L）と連通する第２吸入ポート（46b）が形成される。第２吸入ポート（46b）には、第２吸入管（23b）が接続される。

リアヘッド（43）には、第１シリンダ室（45a）の高圧室（H）と連通する第１吐出ポート（47a）が形成される。第１吐出ポート（47a）は、リアヘッド（43）を覆う第１マフラ（48a）の第１マフラ空間（49a）と連通する。

フロントヘッド（41）には、第２シリンダ室（45b）の高圧室（H）と連通する第２吐出ポート（47b）が形成される。第２吐出ポート（47ｂ）は、フロントヘッド（41）を覆う第２マフラ（48b）の第２マフラ空間（49b）と連通する。

駆動軸（35）が回転駆動されると、第１ピストン（44a）と第２ピストン（44b）とがそれぞれ偏心回転する。第１圧縮部（61）では、第１吸入管（23a）、第１吸入ポート（46a）を介して第１シリンダ室（45a）に吸入された低圧冷媒が、高圧にまで圧縮される。圧縮された冷媒は、第１吐出ポート（47a）、第１マフラ空間（49a）を介して内部空間（S）へ流出する。同時に、第２圧縮部（62）では、第２吸入管（23b）、第２吸入ポート（46b）を介して第２シリンダ室（45b）に吸入された冷媒が、高圧にまで圧縮される。圧縮された冷媒は、第２吐出ポート（47）を介して内部空間（S）へ流出する。内部空間（S）で合流した冷媒は、電動機（32）の周囲を流れた後、吐出管（22）を流出し、冷媒回路（11）へ送られる。

変形例１においても、各圧縮部（61,62）のブレード（51）がそれぞれピストン（44a,44b）に一体的に連結されるとともに、各ブレード（51）がそれぞれ一対のブッシュ（52）の間に進退可能に保持される。これにより、従来例のように、摺動部で局所的な温度上昇を招くことを回避でき、冷媒が不均化反応を起こすことを防止できる。

また、変形例１では、複数の圧縮部（61,62）で冷媒を並列的に圧縮するため、駆動軸（35）の回転数を低減できる。従って、各圧縮部（61,62）では、駆動軸（35）の回転に伴う各摺動部での昇温を抑制でき、冷媒の不均化反応を一層確実に防止できる。

〈変形例２〉
変形例２の圧縮機構（40）は、変形例１と同様、複数の圧縮部（61,62）を有する。変形例２では、複数の圧縮部（61,62）が直列に接続される。具体的には、圧縮機構（40）は、低段側の第１圧縮部（61）と、高段側の第２圧縮部（62）とを有し、二段圧縮を行うように構成される。

図６に示すように、第１シリンダ（42a）には、第１シリンダ室（45a）の高圧室（H）と連通する第１中継管（63）が接続される。第２シリンダ（42b）には、第１シリンダ室（45a）の低圧室（L）と連通する第２中継管（64）が接続される。第１中継管（63）と第２中継管（64）とは互いに連通している。

駆動軸（35）が回転駆動されると、第１ピストン（44a）と第２ピストン（44b）とがそれぞれ偏心回転する。第１圧縮部（61）では、吸入管（23）、吸入ポート（46）を介して第１シリンダ室（45a）に吸入された低圧冷媒が、低圧と高圧の間の中間圧にまで圧縮される。中間圧にまで圧縮された冷媒は、第１中継管（63）及び第２中継管（64）を介して、第２シリンダ室（45b）に吸入される。第２シリンダ室（45b）で高圧にまで圧縮された冷媒は、吐出ポート（47）、マフラ空間（49）を介して内部空間（S）へ流出する。内部空間（S）で合流した冷媒は、電動機（32）の周囲を流れた後、吐出管（22）を流出し、冷媒回路（11）へ送られる。

変形例２においても、各圧縮部（61,62）のブレード（51）がそれぞれピストン（44a,44b）に一体的に連結されるとともに、各ブレード（51）がそれぞれ一対のブッシュ（52）の間に進退可能に保持される。これにより、従来例のように、摺動部で局所的な温度上昇を招くことを回避でき、冷媒が不均化反応を起こすことを防止できる。

また、変形例２では、２つの圧縮部（61,62）において冷媒が２段階に圧縮される。このため、１つの圧縮部で冷媒を圧縮する場合と比較すると、各圧縮部（61,62）での冷媒の差圧（吸入圧と吐出圧の差）が小さくなる。このようにすると、各圧縮部（61,62）では、低圧室（L）と高圧室（H）との差圧が小さくなるため、差圧に起因する摺動抵抗を低減できる。この結果、各圧縮部（61,62）での冷媒の温度上昇を抑制できる。

〈変形例３〉
変形例３の圧縮機（30）は、変形例１の圧縮機構（40）において、ピストン（44）及びシリンダ（42）の形状が異なるものである。図７に示すように、変形例３の圧縮機構（40）は、いわゆる非円形ピストン式に構成される。即ち、上述した実施形態の圧縮機構（40）は、シリンダ（42）の内周面、及びピストン（44）の外周面の横断面形状が、真円形に構成される。これに対し、変形例３では、シリンダ（42）の内周面、及びピストン（44）の外周面の横断面形状が非円形状（略卵形状）に形成される。

具体的には、本実施形態のピストン（44）の外周面では、ブレード（51）を挟んで吸入側（図７の右側）の略半分が径方向外方へ膨出する膨出面（56）を構成し、ブレード（51）を挟んで吐出側（図７の左側）の略半分が真円弧状の真円孤面（57）を構成している。一方、シリンダ（42）の内周面形状は、ピストン（44）の外周面形状に対応するような非円形状に形成されている。つまり、シリンダ（42）の内周面形状は、揺動運動を行うピストン（44）の外周面の外側の包絡線に基づいた非円形状に形成されている。具体的には、シリンダ（42）の内周面形状は、図７の右側部位が径方向外方へ膨出し、図７の左側の部位が真円弧状に形成されている。

変形例３においても、ブレード（51）がそれぞれピストン（44）に一体的に連結されるとともに、このブレード（51）が一対のブッシュ（52）の間に進退可能に保持される。これにより、従来例のように、摺動部で局所的な温度上昇を招くことを回避でき、冷媒が不均化反応を起こすことを防止できる。

また、変形例３に係る非円形ピストン式の圧縮機構（40）では、圧縮室（高圧室（H））の一回転中の容積変化率をピストン（44）の外周面形状に応じて最適化できる。図７に示すピストン（44）の外周面形状により、ピストンの外周面形状が真円形の方式（円形ピストン式）と比較すると、圧縮室の容積を速やかに小さくできる（図８を参照）。これにより、変形例３では、吐出行程付近の回転角が、円形ピストン式と比べて小さくなる。この結果、変形例３では、円形ピストン式と比べると、吐出行程の開始のタイミングが早くなり、吐出行程の期間を長くすることができる。このようにすると、吐出行程での過圧縮を抑制できるため、過圧縮に伴う高低差圧（高圧室（H）と低圧室（L）のとの圧力の差）が小さくなり、このような差圧に起因する摺動抵抗を更に低減できる。以上により、変形例３では、過圧縮に起因する摺動部での局所的な温度上昇を回避でき、冷媒が不均化反応を起こすことを一層効果的に抑制できる。

なお、非円形ピストン式の圧縮機構（40）において、例えばピストン（44）の外周面形状は、その吐出側と吸入側との双方を膨出させた楕円形状としてもよい。

〈変形例４〉
変形例４の圧縮機（30）は、上記実施形態と圧縮機構（40）の構成が異なる。図９及び図１０に示すように、圧縮機構（40）は、ケーシング（31）に固定される固定部材（71）と、駆動軸（35）のクランク軸（37）に連結する可動部材（72）とを備えている。

固定部材（71）は、固定側鏡板部（73）と、外縁部（74）と、中間シリンダ（75）（シリンダ）とを有する。固定側鏡板部（73）は、扁平な円板状に形成される。外縁部（74）は、固定側鏡板部（73）の外周縁部から軸方向下側に突出する略筒状に形成される。中間シリンダ（75）は、固定側鏡板部（73）の軸心部と外周端部の間から軸方向下側に突出している。中間シリンダ（75）は、駆動軸（35）の軸心と同軸で一部が切除された円環状（横断面Ｃの字状）に形成される。

中間シリンダ（75）の切除部には、実施形態と同様のブッシュ溝（53）が形成される。ブッシュ溝（53）には、一対のブッシュ（52）が揺動可能に保持される。一対のブッシュ（52）の間には、ブレード（51）が保持されるブレード溝（55）が形成される。

可動部材（72）は、可動側鏡板部（76）と、内ピストン（77）（ピストン）と、外ピストン（78）とを有する。可動側鏡板部（76）は、クランク軸（37）が内嵌する円板状に形成される。内ピストン（77）は、可動側鏡板部（76）の内周縁部から軸方向上側に突出している。内ピストン（77）は、クランク軸（37）が内嵌する円筒状に形成される。外ピストン（78）は、可動側鏡板部（76）の外周縁部から軸方向上側に突出している。圧縮機構（40）では、内ピストン（77）と中間シリンダ（75）の間に内側シリンダ室（81）が形成され、中間シリンダ（75）と外ピストン（78）との間に外側シリンダ室（82）が形成される。

変形例４のブレード（51）は、可動部材（72）に設けられている。ブレード（51）は、内ピストン（77）の外周面と外ピストン（78）の内周面とに一体に連結している。ブレード（51）は、ブッシュ溝（53）に進退可能に保持される。内側シリンダ室（81）及び外側シリンダ室（82）は、それぞれブレード（51）によって高圧室（H）と低圧室（L）とに仕切られる。

図１０に示すように、固定部材（71）には、各シリンダ室（45）の低圧室（L）と連通する吸入ポート（46）が形成される。また、固定部材（71）には、各シリンダ室（45）の高圧室（H）とそれぞれ連通する２つの吐出ポート（47）が形成される。

変形例４の圧縮機構（40）では、駆動軸（35）の回転に伴い内ピストン（77）及び外ピストン（78）が偏心回転する。内ピストン（77）の偏心回転に伴い内側シリンダ室（81）の低圧室（L）の容積が徐々に大きくなると、低圧の冷媒が吸入ポート（46）を通じて内側シリンダ室（81）の低圧室（L）へ吸入されていく。内ピストン（77）が更に偏心回転すると、内側シリンダ室（81）の低圧室（L）が高圧室（H）となり、高圧室（H）の冷媒が吐出ポート（47）より吐出される。同時に、外ピストン（78）の偏心回転に伴い外側シリンダ室（82）の低圧室（L）の容積が徐々に大きくなると、低圧の冷媒が吸入ポート（46）を通じて外側シリンダ室（82）の低圧室（L）へ吸入されていく。外ピストン（78）が更に偏心回転すると、外側シリンダ室（82）の低圧室（L）が高圧室（H）となり、高圧室（H）の冷媒が吐出ポート（47）より吐出される。

変形例４においても、ブレード（51）が内ピストン（77）及び外ピストン（78）に一体的に連結されるとともに、このブレード（51）がそれぞれ一対のブッシュ（52）の間に進退可能に保持される。これにより、従来例のように、摺動部で局所的な温度上昇を招くことを回避でき、冷媒が不均化反応を起こすことを防止できる。

〈変形例５〉
変形例５の圧縮機（30）は、変形例４と類似した圧縮機構（40）を有する。

図１１及び図１２に示すように、変形例５の固定部材（71）は、固定側鏡板部（73）と、内ピストン（77）（ピストン）と、外ピストン（78）とを有する。外ピストン（78）は、固定側鏡板部（73）の外周縁部から軸方向下側に突出する円環状に形成される。内ピストン（77）は、固定側鏡板部（73）の軸心部と外周端部の間から軸方向下側に突出する円環状に形成される。外ピストン（78）及び内ピストン（77）は、駆動軸（35）の軸心と同軸である。

変形例５の可動部材（72）は、可動側鏡板部（76）と、ボス部（79）と、中間シリンダ（75）（シリンダ）とを有する。ボス部（79）は、可動側鏡板部（76）の内周縁部から軸方向上側に突出している。ボス部（79）は、クランク軸（37）が内嵌する円筒状に形成される。中間シリンダ（75）は、可動側鏡板部（76）の外周寄り部分から軸方向上側に突出している。圧縮機構（40）では、内ピストン（77）と中間シリンダ（75）の間に内側シリンダ室（81）が形成され、中間シリンダ（75）と外ピストン（78）との間に外側シリンダ室（82）が形成される。

変形例５のブレード（51）は、固定部材（71）に設けられている。ブレード（51）は、内ピストン（77）の外周面と外ピストン（78）の内周面とに一体に連結している。ブレード（51）は、ブッシュ溝（53）に進退可能に保持される。内側シリンダ室（81）及び外側シリンダ室（82）は、それぞれブレード（51）によって高圧室（H）と低圧室（L）とに仕切られる。

図１２に示すように、固定部材（71）には、各シリンダ室（45）の低圧室（L）と連通する吸入ポート（46）が形成される。また、固定部材（71）には、各シリンダ室（45）の高圧室（H）とそれぞれ連通する２つの吐出ポート（47）が形成される。

変形例５の圧縮機構（40）では、駆動軸（35）の回転に伴い中間シリンダ（75）が偏心回転する。中間シリンダ（75）の偏心回転に伴い内側シリンダ室（81）の低圧室（L）の容積が徐々に大きくなると、低圧の冷媒が吸入ポート（46）を通じて内側シリンダ室（81）の低圧室（L）へ吸入されていく。中間シリンダ（75）が更に偏心回転すると、内側シリンダ室（81）の低圧室（L）が高圧室（H）となり、高圧室（H）の冷媒が吐出ポート（47）より吐出される。同時に、中間シリンダ（75）の偏心回転に伴い外側シリンダ室（82）の低圧室（L）の容積が徐々に大きくなると、低圧の冷媒が吸入ポート（46）を通じて外側シリンダ室（82）の低圧室（L）へ吸入されていく。中間シリンダ（75）が更に偏心回転すると、外側シリンダ室（82）の低圧室（L）が高圧室（H）となり、高圧室（H）の冷媒が吐出ポート（47）より吐出される。

変形例５においても、ブレード（51）が内ピストン（77）及び外ピストン（78）に一体的に連結されるとともに、このブレード（51）がそれぞれ一対のブッシュ（52）の間に進退可能に保持される。これにより、従来例のように、摺動部で局所的な温度上昇を招くことを回避でき、冷媒が不均化反応を起こすことを防止できる。

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

上記実施形態の冷凍装置は、室内の冷房や暖房を行う空気調和装置（10）である。しかし、冷凍装置は、冷媒回路を備え冷凍サイクルを行うものであれば、如何なるものであってもよい。例えば、庫内を冷却する冷蔵・冷凍庫用の冷凍装置や、チラーユニット、給湯器等に本発明の冷凍装置を採用してもよい。

上記実施形態、及び各変形例に係る圧縮機構の構成を適宜組み合わせるようにしてもよい。

以上説明したように、本発明は冷凍装置について有用である。

１０ 空気調和装置（冷凍装置）
１１ 冷媒回路
３０ 圧縮機
３２ 電動機
４０ 圧縮機構
４２ シリンダ
４２ａ 第１シリンダ（シリンダ）
４２ｂ 第２シリンダ（シリンダ）
４４ ピストン
４４ａ 第１ピストン（ピストン）
４４ｂ 第２ピストン（ピストン）
４５ シリンダ室
４５ａ 第１シリンダ室（シリンダ室）
４５ｂ 第２シリンダ室（シリンダ室）
５１ ブレード
５２ ブッシュ
５３ ブッシュ溝
６１ 第１圧縮部（圧縮部）
６２ 第２圧縮部（圧縮部）
７５ 中間シリンダ（シリンダ）
７７ 内ピストン（ピストン）
Ｈ 高圧室
Ｌ 低圧室

Claims (5)

1. 冷媒を圧縮する圧縮機（30）が接続される冷媒回路（11）を備えた冷凍装置であって、
   上記冷媒は、不均化反応を起こす性質を有するフッ化炭化水素を含む冷媒であり、
   上記圧縮機（30）は、電動機（32）と、該電動機（32）に駆動される圧縮機構（40）とを備え、
   上記圧縮機構（40）は、
   シリンダ室（45,45a,45b,81,82）が形成されるシリンダ（42,42a,42b,75）と、該シリンダ室（45,45a,45b,81,82）に収容されるピストン（44,44a,44b,77）と、
   上記ピストン（44,44a,44b,77）と一体に連結され、上記シリンダ室（45,45a,45b,81,82）を低圧室（L）と高圧室（H）とに仕切るブレード（51）と、
   上記シリンダ（42,42a,42b,75）に形成される一対のブッシュ溝（53）に揺動可能に保持されるとともに上記ブレード（51）を進退可能に保持する一対のブッシュ（52）とを有し、
   上記ピストン（44,44a,44b,77）と上記シリンダ（42,42a,42b,75）とが相対的に偏心回転するように構成されることを特徴とする冷凍装置。
2. 請求項１において、
   上記圧縮機構（40）は、上記シリンダ（42a,42b）、上記ピストン（44a,44b）、上記ブレード（51）、及び上記ブッシュ（52）をそれぞれ有する複数の圧縮部（61,62）を有し、該複数の圧縮部（61,62）で並列的に冷媒を圧縮するように構成されることを特徴とする冷凍装置。
3. 請求項１において、
   上記圧縮機構（40）は、上記シリンダ（42a,42b）、上記ピストン（44a,44b）、上記ブレード（51）、及び上記ブッシュ（52）をそれぞれ有する複数の圧縮部（61,62）を有し、該複数の圧縮部（61,62）が直列に接続されて構成されることを特徴とする冷凍装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか１つにおいて、
   上記圧縮機構（40）は、非円形状の内周面を有する上記シリンダ（42）と、非円形状の外周面を有する上記ピストン（44）とを有し、該ピストン（44）が偏心回転する非円形ピストン式で構成され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、
   上記冷媒は、ＨＦＯ−１１２３を含む冷媒であることを特徴とする冷凍装置。

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