JP6288942B2 - 冷凍装置 - Google Patents

Description

本発明は、冷凍サイクル内の冷媒を回収する膨張タンクを備えた冷凍装置に関するものである。

設計温度内で超臨界状態となる冷媒を使用した冷凍装置において、冷凍サイクル内の圧力が上がった際に、設計圧力を超えないように圧力を下げる必要がある。超臨界状態でない場合には液封にならない限り異常圧力上昇となることはない。一方、冷媒が超臨界状態となった場合には冷凍サイクル内の圧力が上昇し、設計圧力を超えてしまうおそれがある。例えば冷却水等の他の冷却熱源が運転可能であれば、当該冷却熱源による冷却により温度を下げることで、冷凍サイクル内の圧力を下げることが可能である。しかし、例えば停電時においては他冷却熱源を運転することも不可能となるため、設計圧力を守るために別途圧力を下げる手段が必要である。

そこで、従来から、圧縮機が停止時や停電時等において、一時的に冷凍サイクル内の冷媒を貯留し減圧する膨張タンクを設置した冷凍装置が提案されている（例えば特許文献１−３参照）。特許文献１には、低元側圧縮機の吸込側に膨張タンクが接続されており、運転休止時に低元側冷凍サイクル内のほとんどの冷媒が膨張タンクに収容される多元冷凍装置が開示されている。特許文献２には、冷凍サイクルにキャピラリチューブ及び逆止弁を介して膨張タンクが接続されており、運転開始時に冷媒がキャピラリチューブを通じて徐々に戻る二元冷凍装置が開示されている。特許文献３には、膨張タンクが圧縮機の吸込側及び圧縮機の吐出側にそれぞれ電磁弁を介して接続されており、圧縮機の吸込側が所定の圧力値以下になると吸込側の電磁弁が開き膨張タンクへ冷媒が流入するとともに、圧縮機の停止時に吐出側の電磁弁が開いて冷媒が膨張タンクに収容される冷凍回路が開示されている。

特許第３２７０７０６号公報 実公昭６０−１５０８３号公報 実開平４−８５０６８号公報

特許文献１−３に示すように、装置（圧縮機）の停止時や停電時において、冷凍サイクルの冷媒が膨張タンクに収容された際、冷凍装置の起動時（復電時）には膨張タンク内の冷媒が冷凍サイクル内へ戻す必要がある。このとき、再起動から早期に通常運転に移行するために、膨張タンクから冷媒サイクルへ短時間で冷媒を戻すことが望まれている。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、膨張タンクに回収した冷媒を冷凍サイクルへ短時間で戻し、冷凍装置の再起動時間を短くする冷凍装置を提供することを目的とする。

本発明の冷凍装置は、圧縮機、凝縮器、流量制御装置、蒸発器が順に接続された冷凍サイクルを備えた冷凍装置であって、圧縮機の吸入側に接続され、冷凍サイクルを循環する冷媒を収容する膨張タンクと、膨張タンクと圧縮機の吸入側との間に設けられ、装置の停止時に開放し装置の起動後に閉止する開閉弁と、装置の起動時に膨張タンクの圧力と冷凍サイクルの圧力との差圧を増大させる差圧発生ユニットとを備えたことを特徴とする。

本発明の冷凍装置によれば、冷凍装置の起動時に膨張タンクに収容された冷媒を冷凍サイクルに戻す際、差圧発生ユニットを作動させて膨張タンクの圧力と冷凍サイクルの圧力との差圧を増大させることにより、膨張タンクに回収した冷媒を冷凍サイクルへ短時間で戻し、冷凍装置の再起動時間を短くすることができる。

本発明の冷凍装置の実施形態１を示す冷媒回路図である。 従来の冷凍装置の一例を示す冷媒回路図である。 本発明の冷凍装置の実施形態２を示す冷媒回路図である。 本発明の冷凍装置の実施形態３を示す冷媒回路図である。 本発明の冷凍装置の実施形態３の変形例を示す冷媒回路図である。 本発明の冷凍装置の実施形態３の変形例を示す冷媒回路図である。 本発明の冷凍装置の実施形態４を示す冷媒回路図である。 本発明の冷凍装置の実施形態５を示す冷媒回路図である。

実施形態１．
以下、図面を参照しながら本発明の冷凍装置の実施形態について説明する。図１は本発明の冷凍装置の実施形態１を示す冷媒回路図である。図１の冷凍装置１は、例えば冷凍倉庫等に設置され庫内の温度を冷却するものであって、圧縮機２、凝縮器３、流量制御装置４、蒸発器５、気液分離器６が順次配管接続された冷凍サイクルを有している。冷凍サイクルを循環する冷媒としては、例えば二酸化炭素又はＲ２３（ＨＦＣ２３）冷媒が用いられる。

圧縮機２は、冷媒を吸入し、圧縮して高温・高圧の状態にして吐出するものであって、例えばスクリュー圧縮機等からなっている。凝縮器３は、空気等と冷媒との間で熱交換を行い、冷媒を凝縮液化させるものであって、例えばプレートフィンアンドチューブ熱交換器からなっている。なお、凝縮器３に送風するための送風機（図示せず）が設けられていてもよい。そして、送風機によって周囲空気が凝縮器３に供給されると、凝縮器３を流れる高元冷媒は供給された周囲空気に凝縮熱を放熱するようにしてもよい。

流量制御装置（膨張弁）４は、冷媒を減圧して膨張させるものであって、例えば電子式膨張弁等で構成されている。蒸発器５は、例えば送風機、ポンプ等（図示せず）から供給される空気等との熱交換により冷媒を蒸発ガス化させるものであって、例えばプレートフィンアンドチューブ熱交換器からなっている。なお、蒸発器５に送風するため送風機（図示せず）が設けられていてもよい。そして、送風機によって空気が蒸発器５に供給されると、蒸発器５を流れる高元冷媒は供給された周囲空気に凝縮熱を放熱するようにしてもよい。気液分離器６は、蒸発器５から流れる冷媒をガス冷媒と液冷媒とに分離するものであって、そのうちガス冷媒が圧縮機２に吸入されるようになっている。

次に、図１を参照して冷凍装置１の動作例について説明する。圧縮機２より吐出された高温高圧状態の冷媒は凝縮器３へ流入し、凝縮器３において外気と熱交換して凝縮液化して高圧の液冷媒になる。その後、高圧の液冷媒は、流量制御装置４で減圧されて低圧の気液二相冷媒となり蒸発器５に流入する。この低圧の気液二相状態となった高元冷媒は蒸発器５内で低元冷媒によって加熱されて蒸発し、低圧の蒸気冷媒となって圧縮機２へ流入する。この際、蒸発器５に流入した低圧で気液二相状態の低元冷媒は、冷凍倉庫の庫内空気によって加熱され、蒸発して低圧の蒸気冷媒となる。この際、冷凍倉庫の庫内空気と冷媒との間で熱交換が行われることにより庫内が冷却される。その後、蒸発器５を流出した低圧で蒸気状態の低元冷媒は圧縮機２へ流入し、再び圧縮される。

ここで、冷凍サイクル１Ａ内の圧力が上がった際に、設計圧力を超えないように圧力を下げる必要がある。超臨界状態でない場合には液封にならない限り異常圧力上昇となることはない。一方、冷媒が超臨界状態となった場合には冷凍サイクル１Ａ内の圧力が上昇し、設計圧力を超えてしまう場合がある。冷凍サイクル１Ａ内の圧力が異常に上昇してしまうのを防止するために、冷凍装置１は、膨張タンク１０及び開閉弁１１を備えている。

膨張タンク１０は、冷凍サイクル１Ａを循環する冷媒を収容するものであって、圧縮機２の吸込側に接続されている。膨張タンク１０と圧縮機２の吸入側（冷凍サイクル１Ａ）との間には開閉弁１１が設けられており、開閉弁１１が開放すると冷凍サイクル１Ａと膨張タンク１０とが通じて冷媒が流通するようになっている。この開閉弁１１は、初期設定（無通電時）では開放状態になっており、通電した際に閉止するように設定されている。

そして、開閉弁１１は、冷凍装置１（圧縮機２）の停止時に開放し、冷凍装置１（圧縮機２）の起動後に閉止するように動作する。すなわち、停電時に冷凍装置１が無通電状態になったとき、開閉弁１１は閉止状態から開放状態になる。すると、冷凍サイクル１Ａ内の冷媒は膨張タンク１０へ回収され、冷凍サイクル１Ａ内の圧力が低下する。一方、冷凍装置１の運転再開（復電）したとき、開閉弁１１は膨張タンク１０内の冷媒が冷凍サイクル１Ａ内に戻った後に開放状態から閉止状態になるように動作する。

冷凍装置１が停止した際、冷媒が膨張タンク１０側に収容された状態になる。このため、冷凍装置１を再起動する際には膨張タンク１０内の冷媒を冷凍サイクル１Ａ内へ戻す必要がある。ここで、従来の冷凍装置５０の一例を示す冷媒回路図である。図２のような冷凍装置５０において単に開閉弁１１が開放した場合、膨張タンク１０から冷凍サイクル１Ａへ冷媒が戻るまでの時間が掛かってしまう。そこで、冷凍装置１は、冷凍装置１の起動時に、膨張タンク１０の圧力と冷凍サイクル１Ａの圧力との差圧を増大させる差圧発生ユニット２０を備えている。

差圧発生ユニット２０は、膨張タンク１０の外周に取り付けられた加熱手段である電気ヒータ２１からなっている。そして、圧縮機２の再起動時（復電時）に差圧発生ユニット２０が作動し、膨張タンク１０が加熱される。すると、膨張タンク１０内の圧力が上昇し冷凍サイクル１Ａの圧力との差圧が大きくなり、膨張タンク１０から冷凍サイクル１Ａへの冷媒の戻り時間を短縮することができる。

なお、差圧発生ユニット２０は、冷凍装置１の起動後であって加熱開始から所定の期間が経過した後に停止するようになっている。また、これと同時に開閉弁１１も閉止するようになっている。このように、膨張タンク１０内の圧力が冷凍サイクル１Ａと均圧した時点で開閉弁１１を閉止して冷凍サイクル１Ａの体積を通常時に戻し、効率的な運転を行うことができる。あるいは、膨張タンク１０内のタンク圧力を検知するタンク圧力検知手段（図示せず）をさらに有し、タンク圧力検知手段により検知されたタンク圧力が所定圧力以下に下がったとき（冷凍サイクル１Ａと均圧になったとき）、差圧発生ユニット２０が停止するとともに開閉弁１１が閉止するようにしてもよい。

また、上述のように、開閉弁１１の初期設定が開放状態に設定されており、冷凍装置１の起動後に閉止するものである場合、電力が供給されない停電時に開閉弁１１は開放状態になる。このため、冷凍装置１に電力が供給されない状態であっても冷凍サイクル１Ａから開閉弁１１を介して膨張タンク１０へ冷媒が回収されることになり、停電時に圧縮機２に過剰な圧力が掛かり続けるのを確実に防止することができる。

実施形態２．
図３は、本発明の冷凍装置の実施形態２を示す冷媒回路図であり、図３を参照して冷凍装置１００について説明する。なお、図３の冷凍装置１００において図１の冷凍装置１と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。図３の冷凍装置１００が図１の冷凍装置１と異なる点は、差圧発生ユニット１２０の構成である。

具体的には、差圧発生ユニット１２０は、圧縮機２から吐出される冷媒を利用して膨張タンク１０を加熱する加熱ユニットからなるものであって、加熱配管１２１及び流路切替器１２２を備えている。加熱配管１２１は、膨張タンク１０の外周を囲うように設けられており、両端がそれぞれ圧縮機２の吐出側に接続されている。そして、加熱配管１２１の一端側から流入した冷媒は再び圧縮機２の吐出側へ戻るようになっている。流路切替器１２２は、圧縮機２から直接凝縮器３に冷媒が流れる冷媒流路と、圧縮機２から加熱配管１２１を介して凝縮器３に流れる冷媒流路とを切り替えるものであって、例えば電磁弁からなる電磁弁１２２ａ、１２２ｂから構成されている。電磁弁１２２ａは加熱配管１２１上に配置されており、電磁弁１２２ｂは冷凍サイクル１Ａ上であって加熱配管１２１の一端側と他端側との間に配置されている。なお、流路切替器１２２が２つの電磁弁１２２ａ、１２２ｂから構成された場合について例示しているが、冷媒流路を切り替えるものであればこれに限定されず、例えば三方弁等の公知の技術を用いて流路を切り替えるようにしてもよい。

そして、冷却運転時（通電時）には電磁弁１２２ａが閉止し、電磁弁１２２ｂが開放する。その後、停止時（無通電時）には、開閉弁１１が開放し冷凍サイクル１Ａから膨張タンク１０へ冷媒が流れる。一方、冷凍装置１の起動時（復電時）には電磁弁１２２ａが閉止し、電磁弁１２２ｂが開放する。すると、圧縮機２から吐出した高温の冷媒が加熱配管１２１に流入し凝縮器３側へ流れる。この際、加熱配管１２１を流れる高温状態の冷媒により膨張タンク１０が加熱される。

このように、図３に示す冷凍装置１００であっても、起動時（復電時）に膨張タンク１０が加熱ユニットからなる差圧発生ユニット１２０により加熱されることにより、膨張タンク１０内の圧力が増加して冷凍サイクル１Ａの圧力との差圧が大きくなるため、膨張タンク１０から冷凍サイクル１Ａへの冷媒の戻り時間を短縮することができる。さらに、圧縮機２から吐出される高温の冷媒を利用して膨張タンク１０の圧力を増加させるため、膨張タンク１０を加熱するための電力が不要になり、省エネルギー化を図ることができる。

実施形態３．
図４は本発明の冷凍装置の実施形態３を示す冷媒回路図であり、図４を参照して冷凍装置２００について説明する。なお、図４の冷凍装置２００において図１の冷凍装置１と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。図４の冷凍装置２００が図１の冷凍装置１と異なる点は、差圧発生ユニット２２０が冷凍サイクル１Ａ側に設けられた減圧ユニットからなる点である。

具体的には、差圧発生ユニット２２０は、冷凍サイクル１Ａにおける圧縮機２の吸込側の圧力を低下させる減圧ユニットからなるものであって、バイパス配管２２１、キャピラリー２２２、流路切替器２２３を備えている。バイパス配管２２１は、流量制御装置４に並列に接続されたものであって、バイパス配管２２１側にキャピラリー２２２が設けられている。キャピラリー２２２は、圧縮機２の吸込側の吸込圧力を下げるものであって、圧縮機２の許容範囲下限値まで吸込圧力を下げるように径の太さ又は長さ等が設定されている。

流路切替器２２３は、冷媒が凝縮器３から流量制御装置４に流れる冷媒流路と、凝縮器３からキャピラリー２２２を介して気液分離器６側に流れる冷媒流路とに切り替えるものであって、例えば電磁弁からなる電磁弁２２３ａ、２２３ｂから構成されている。電磁弁２２３ａはバイパス配管２２１側に配置されており、電磁弁２２３ｂは流量制御装置４の上流側に配置されている。なお、流路切替器２２３が２つの電磁弁２２３ａ、２２３ｂから構成された場合について例示しているが、冷媒流路を切り替えるものであればこれに限定されず、例えば三方弁等の公知の技術を用いて流路を切り替えるようにしてもよい。

そして、通常冷却運転時には冷凍サイクル１Ａ側の電磁弁２２３ａを閉止するとともに、電磁弁２２３ｂを開放し、流量制御装置４側に冷媒が流れる。その後、停止時（無通電時）には、開閉弁１１が開放し冷凍サイクル１Ａから膨張タンク１０へ冷媒が流れる。一方、起動時に膨張タンク１０から冷媒を回収する際には、バイパス配管２２１上の電磁弁２２３ａが開放する。すると、冷媒は流量制御装置４を通らずキャピラリー２２２側を通り気液分離器６に流れる。この際、キャピラリー２２２において圧縮機２の許容範囲下限値まで吸込圧力が下がる。

このように、図４に示す冷凍装置２００において、起動時（復電時）に差圧発生ユニット２２０が、圧縮機２の吸込側の圧力を下げることにより、冷凍サイクル１Ａの圧力との差圧が大きくなるため、膨張タンク１０から冷凍サイクル１Ａへの冷媒の戻り時間を短縮することができる。すなわち、流量制御装置４を使用している場合、流量制御装置（膨張弁）４の制御可能範囲は限定されている。そこで、冷媒を冷凍サイクル１Ａ内へ戻す際には、流量制御装置（膨張弁）４ではなくキャピラリー２２２を使用し、出来る限り圧縮機２の吸込圧力を下げる。これにより、膨張タンク１０と冷凍サイクル１Ａとの差圧が大きい状態（圧縮機吸込圧力が低い状態）で冷媒を冷凍サイクル１Ａ内へ戻すことができ、時間を短縮することができる。

なお、図４において、差圧発生ユニット２２０がキャピラリー２２２等を有する減圧ユニットからなる場合について例示しているが、図５に示すように、差圧発生ユニット２２０が電気ヒータ２１（図１参照）と減圧ユニットとの双方を有していてもよいし、図６に示すように、減圧ユニットと加熱ユニット（図３参照）との双方を有していてもよい。この場合、膨張タンク１０側の圧力を高くするとともに冷凍サイクル１Ａ側の圧力を低くすることにより、膨張タンク１０と冷凍サイクル１Ａとの差圧がさらに大きくなるため、膨張タンク１０から冷凍サイクル１Ａへの冷媒の戻り時間をより短縮することができる。

実施形態４．
図７は本発明の冷凍装置の実施形態４を示す冷媒回路図であり、図７を参照して冷凍装置３００について説明する。なお、図７の冷凍装置３００において図１の冷凍装置１と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。図７の冷凍装置３００が図１の冷凍装置１と異なる点は、冷凍サイクルに二元冷凍回路を採用した点である。

具体的には、図７の冷凍装置３００は、冷凍サイクル（低元冷凍サイクル）１Ａと高元冷凍サイクル３００Ｂとを備えている。このうち、冷凍サイクル（低元冷凍サイクル）の凝縮器３０４は例えばプレート式熱交換器等のカスケード熱交換器から構成されており、冷凍サイクル１Ａを循環する低元冷媒と、高元冷凍サイクル３００Ｂを循環する高元冷媒との間で熱交換を行うようになっている。

一方、高元冷凍サイクル３００Ｂは、高元冷媒が循環するものであり、高元圧縮機３０１、高元凝縮器３０２、高元流量制御装置３０３及びカスケード熱交換器３０４が順次配管接続されて構成されている。高元圧縮機３０１は、例えば二段スクリュー圧縮機である。高元凝縮器３０２は例えばプレートフィンアンドチューブ熱交換器であり、高元凝縮器３０２の近傍には送風機（図示せず）が設けられている。送風機によって周囲空気（外気）が高元凝縮器３０２に供給されると、高元凝縮器３０２を流れる高元冷媒は供給された周囲空気に凝縮熱を放熱する。高元流量制御装置３０３は、例えば電子式膨張弁であり、高元冷凍サイクル３００Ｂを循環する高元冷媒の流量を制御している。カスケード熱交換器３０４は、例えばプレート式熱交換器であり、上述の通り、高元冷媒と低元冷媒（冷凍サイクル１Ａを流れる冷媒）とが熱交換を行うものである。

冷凍サイクル（低元冷凍サイクル）１Ａと高元冷凍サイクル３００Ｂとにはそれぞれ異なる冷媒が用いられている。具体的には、冷凍サイクル（低元冷凍サイクル）１Ａを循環する低元冷媒として、二酸化炭素又はＲ２３（ＨＦＣ２３）冷媒を用いている。一方、高元冷凍サイクル３００Ｂを循環する高元冷媒として、例えば２，３，３，３−テトラフルオロプロペン（ＨＦＯ−１２３４ｙｆ）等のテトラフルオロプロペン又はこのテトラフルオロプロペンを含む混合冷媒を用いている。

そして、冷凍サイクル（低元冷凍サイクル）１Ａ側において、圧縮機２の吸込側に膨張タンク１０が接続されており、膨張タンク１０に差圧発生ユニット２０が設置されている。図７のような多元冷凍サイクルを有する冷凍装置３００であっても、復電時に膨張タンク１０が差圧発生ユニット２０により加熱されることにより、膨張タンク１０内の圧力が増加して冷凍サイクル１Ａの圧力との差圧が大きくなるため、膨張タンク１０から冷凍サイクル１Ａへの冷媒の戻り時間を短縮することができる。多元冷凍サイクルを採用することにより、膨張タンク１０の設置されている低元側の冷媒量を空気冷却式単元冷凍サイクル採用時に比べて削減可能となるため、膨張タンク１０から冷凍サイクル１Ａへの冷媒の戻り時間を空気冷却式単元冷凍サイクル採用時に比べて、さらに短縮することができる。

なお、図７の冷凍装置３００において、差圧発生ユニット２０が電気ヒータ２１（図１参照）である場合について例示しているが、図３に示す加熱配管１２１等を有する加熱ユニットからなるものであってもよいし、図４に示す減圧ユニットからなるものであってもよい。さらには、図５と図６に示すように差圧発生ユニットが電気ヒータ２１もしくは加熱ユニットと減圧ユニットとの双方を備えたものであってもよい。

実施形態５．
図８は本発明の冷凍装置の実施形態５を示す冷媒回路図であり、図８を参照して冷凍装置４００について説明する。なお、図８の冷凍装置４００において図１の冷凍装置１と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。図８の冷凍装置４００が図７の冷凍装置３００と異なる点は、冷凍サイクル（低元冷凍サイクル）１Ａ側の流量制御装置４０４として二段絞りを採用した点である。

具体的には、流量制御装置４０４は、例えば電子式膨張弁からなる２つの絞り装置４０４Ａ、４０４Ｂを備えている。各絞り装置４０４Ａ、４０４Ｂは、それぞれ冷凍サイクル（低元冷凍サイクル）１Ａを循環する冷媒流量を制御するものである。そして、圧縮機２より吐出された高温高圧で蒸気状態の低元冷媒は、カスケード熱交換器３０４へ流入し、高元冷媒に冷却されて凝縮液化し、高圧液冷媒となる。この高圧液状態の低元冷媒は、流量制御装置４０４に流入する。そして、流量制御装置４０４の絞り装置４０４Ａにより高圧液状態の低元冷媒は減圧されて中圧の気液二相冷媒となり、絞り装置４０４Ｂでさらに減圧され、低圧の気液二相冷媒となって蒸発器５に流入する。

このように、流量制御装置４０４として２段絞りを採用することにより冷媒を中圧の気液二相冷媒としている。このため、冷凍装置４００の冷凍サイクル１Ａ内の冷媒量を大幅に削減でき、冷凍サイクル１Ａの必要冷媒充填量を大幅に低減することができる。したがって、膨張タンク１０から冷凍サイクル１Ａ内に戻す冷媒量自体を少なくすることができ、差圧発生ユニット２０の作動による膨張タンク１０から冷凍サイクル１Ａへの冷媒の戻り時間をさらに短縮することができる。

なお、図７の冷凍装置４００において、電気ヒータ２１（図１参照）からなる差圧発生ユニット２０を設けた場合について例示しているが、図３に示すように加熱配管１２１等を有する加熱ユニットからなる差圧発生ユニット１２０を設けてもよいし、図４に示す減圧ユニットからなる差圧発生ユニット２２０を設けてもよい。さらには、図５と図６に示すように差圧発生ユニットが電気ヒータ２１（図１参照）もしくは加熱ユニット（図３参照）と、減圧ユニットとの双方を備えたものであってもよい。

本発明の実施形態は、上記各実施形態に限定されない。たとえば、各実施形態１〜５において、開閉弁１１及び差圧発生ユニット２０、１２０は、起動時（復電時）に膨張タンク１０から冷凍サイクル１Ａへ冷媒を戻す際に所定の動作をするものであればよく、図示しない制御手段を介して動作を制御されるものであってもよいし、起動時に直接動作が行われるものであってもよい。

また、各実施形態１〜５において、圧縮機２の無通電状態及び再起動時の開閉弁１１の動作について説明しているが、圧縮機２の動作時において、冷凍サイクル１Ａ内の圧力が上がった際に、設計圧力を超えないように圧力を下げるため、開閉弁１１が開放するようにし、膨張タンク１０側へ冷媒を一時的に収容するようにしてもよい。

さらに、各実施形態１〜５において、差圧発生ユニット２０、１２０は、それぞれ電気ヒータもしくは冷媒配管からなる場合について例示しているが、電気ヒータと冷媒配管との双方を具備したものであってもよい。

１、５０、１００、２００、３００、４００ 冷凍装置、１Ａ 冷凍サイクル、２ 圧縮機、３ 凝縮器、４、４０４ 流量制御装置、５ 蒸発器、６ 気液分離器、１０ 膨張タンク、１１ 開閉弁、２０、１２０、２２０ 差圧発生ユニット、２１ 電気ヒータ、１２１ 加熱配管、１２２ 流路切替器、１２２ａ、１２２ｂ 電磁弁、２２１ バイパス配管、２２２ キャピラリー、２２３ 流路切替器、２２３ａ、２２３ｂ 電磁弁、３００Ｂ 高元冷凍サイクル、３０１ 高元圧縮機、３０２ 凝縮器、３０３ 高元流量制御装置、３０４ 凝縮器（カスケード熱交換器）、４０４Ａ、４０４Ｂ 絞り装置。

Claims (11)

1. 圧縮機、凝縮器、流量制御装置、蒸発器が順に接続された冷凍サイクルを備えた冷凍装置であって、
   前記圧縮機の吸入側に接続され、前記冷凍サイクルを循環する冷媒を収容する膨張タンクと、
   前記膨張タンクと前記圧縮機の吸入側との間に設けられ、装置の停止時に開放し装置の起動後に閉止する開閉弁と、
   装置の起動時に前記膨張タンクの圧力と前記冷凍サイクルの圧力との差圧を増大させる差圧発生ユニットと
   を備えたことを特徴とする冷凍装置。
2. 前記差圧発生ユニットは、前記膨張タンクに取り付けられ、前記膨張タンクを加熱する加熱手段を有することを特徴とする請求項１に記載の冷凍装置。
3. 前記加熱手段は、電気ヒータからなることを特徴とする請求項２に記載の冷凍装置。
4. 前記加熱手段は、
   前記圧縮機の吐出側に接続され、前記膨張タンクの外周を囲う加熱配管と、
   装置の通常運転時に前記圧縮機から前記凝縮器へ冷媒が流れる冷媒流路と、装置の起動時に前記圧縮機から前記加熱配管を介して前記凝縮器へ冷媒が流れる冷媒流路とを切り替える流路切替器と
   を有することを特徴とする請求項２に記載の冷凍装置。
5. 前記差圧発生ユニットは、
   前記流量制御装置に並列に接続されたバイパス配管と、
   前記バイパス配管に接続されたキャピラリーと、
   装置の通常運転時に前記流量制御装置へ冷媒が流れる冷媒流路と、装置の起動時に前記バイパス配管及び前記キャピラリーへ冷媒が流れる冷媒流路とを切り替える流路切替器と
   を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の冷凍装置。
6. 前記冷凍サイクルは、前記凝縮器がカスケード熱交換器で構成された低元冷凍サイクルであって、
   高元圧縮機、高元凝縮器、高元流量制御装置、前記カスケード熱交換器が順次冷媒配管により接続され、前記低元冷凍サイクルとは異なる熱媒体が循環する高元冷凍サイクルをさらに有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の冷凍装置。
7. 前記流量制御装置は、複数の絞り装置から構成されていることを特徴とする請求項６に記載の冷凍装置。
8. 前記開閉弁は、初期状態が開放状態に設定されており、装置の起動後に閉止状態になるものであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の冷凍装置。
9. 前記差圧発生ユニットは、作動開始から所定の期間が経過した後に停止するものであることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の冷凍装置。
10. 前記膨張タンク内のタンク圧力を検知するタンク圧力検知手段をさらに有し、
    前記差圧発生ユニットの作動後に前記タンク圧力検知手段により検知された前記タンク圧力が所定の圧力になったとき、前記差圧発生ユニットが動作停止するとともに、前記開閉弁が閉止するものであることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の冷凍装置。
11. 冷媒は、二酸化炭素もしくはＲ２３冷媒であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の冷凍装置。

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