(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-11-15
(45)【発行日】2023-11-24
(54)【発明の名称】冷却貯蔵庫
(51)【国際特許分類】
F25B 1/00 20060101AFI20231116BHJP
F25D 19/00 20060101ALI20231116BHJP
F25D 11/00 20060101ALI20231116BHJP
【ＦＩ】
F25B1/00 311D
F25D19/00 510C
F25D11/00 101E
【請求項の数】
5
(21)【出願番号】P 2019163544
(22)【出願日】2019-09-09
(65)【公開番号】P2021042881
(43)【公開日】2021-03-18
【審査請求日】2022-08-10
(73)【特許権者】
【識別番号】000194893
【氏名又は名称】ホシザキ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001036
【氏名又は名称】弁理士法人暁合同特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】熊切 義朗
【審査官】関口 勇
(56)【参考文献】
【文献】特開平０９－３０３８８７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０８－２７１０６３（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開昭５７－０９７８６３（ＪＰ，Ｕ）
【文献】特開２０００－１３０８６４（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１２／１４７２９０（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開昭５５－０４９６６２（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ２５Ｂ １／００
Ｆ２５Ｄ １９／００
Ｆ２５Ｄ １１／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
冷却貯蔵庫であって、回転数が可変の圧縮機、凝縮器、膨張部品及び蒸発器が配管によって循環接続されている冷凍回路と、
前記凝縮器と前記膨張部品とを接続している前記配管から分岐し、前記圧縮機に接続されているインジェクション回路と、
を備え、
前記インジェクション回路は、前記凝縮器と前記膨張部品との間において、前記圧縮機の回転数が所定の回転数以上である高負荷時は前記凝縮器から前記インジェクション回路を介して前記圧縮機に流れる冷媒が液相状態となり、前記所定の回転数未満である低負荷時は気相状態となる位置で前記配管から分岐している、冷却貯蔵庫。
【請求項2】
請求項１に記載の冷却貯蔵庫であって、前記インジェクション回路は、前記凝縮器と前記膨張部品との間から分岐している分岐配管と、前記分岐配管に接続されているインジェクション用膨張部品とを有し、
前記分岐配管が、前記凝縮器と前記膨張部品とを接続している前記配管から上に向かって気液冷媒を分離できる角度で立ち上がっている、冷却貯蔵庫。
【請求項3】
請求項１に記載の冷却貯蔵庫であって、前記インジェクション回路は、前記凝縮器と前記膨張部品との間から分岐している分岐配管と、前記分岐配管に接続されているインジェクション用膨張部品とを有し、
前記凝縮器と前記膨張部品との間において前記分岐配管が分岐している分岐位置及び前記分岐配管の配管長は、前記高負荷時は前記凝縮器から前記インジェクション回路を介して前記圧縮機に流れる冷媒が液相状態となり、前記低負荷時は気相状態となる分岐位置及び配管長である、冷却貯蔵庫。
【請求項4】
請求項１に記載の冷却貯蔵庫であって、前記インジェクション回路は、前記凝縮器と前記膨張部品との間から分岐している分岐配管と、前記分岐配管に接続されているインジェクション用膨張部品とを有し、
前記凝縮器と前記膨張部品との間において前記分岐配管が分岐している分岐位置及び前記分岐配管の配管径は、前記高負荷時は前記凝縮器から前記インジェクション回路を介して前記圧縮機に流れる冷媒が液相状態となり、前記低負荷時は気相状態となる分岐位置及び配管径である、冷却貯蔵庫。
【請求項5】
請求項１に記載の冷却貯蔵庫であって、前記インジェクション回路は、前記凝縮器と前記膨張部品との間から分岐している非直線形状の分岐配管と、前記分岐配管に接続されているインジェクション用膨張部品とを有し、
前記凝縮器と前記膨張部品との間において前記分岐配管が分岐している分岐位置及び前記分岐配管の形状は、前記高負荷時は前記凝縮器から前記インジェクション回路を介して前記圧縮機に流れる冷媒が液相状態となり、前記低負荷時は気相状態となる分岐位置及び形状である、冷却貯蔵庫。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本明細書で開示する技術は、冷却貯蔵庫に関する。
【背景技術】
【0002】
回転数が可変の圧縮機、凝縮器、膨張部品及び蒸発器が配管によって循環接続されている冷凍回路において、凝縮器と膨張部品との間の冷媒を圧縮機に送るインジェクション回路を備えるものが知られている。インジェクション回路は高圧の液相冷媒を圧縮機のシリンダ内部に送り、液相冷媒の蒸発潜熱で圧縮機の吐出ガスの温度を低くすることによって圧縮機のモータを冷却する回路である（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１５－８１６９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
従来のインジェクション回路は、インジェクション用の膨張部品としてキャピラリチューブを使用し、キャピラリチューブの手前に設けられている電磁弁を開閉することによってインジェクション回路に冷媒を流すか流さないかを制御している。具体的には、圧縮機の出口側に接続されている配管（圧縮機吐出管）に配されている吐出管サーモスタットによって検知された温度と電磁弁の開閉とが連動し、圧縮機吐出管の温度が一定値以上になると電磁弁が開になる。電磁弁が開になるとインジェクション回路から蒸発器に冷媒が流れ、圧縮機が冷却される。圧縮機吐出管の温度が一定値未満になると電磁弁が閉になる。電磁弁が閉になるとインジェクション回路が遮断され、圧縮機の冷却が停止する。
【0005】
圧縮機として回転数が可変の圧縮機を用いる冷凍回路では、圧縮機の単位時間当たりの回転数（以下、単に「回転数」という）が制御部によって制御される。制御部は庫内温度を検知し、検知した温度に応じて圧縮機の回転数を制御する。圧縮機の回転数が高いと庫内を冷却する冷力が大きくなり、圧縮機の回転数が低いと冷力が小さくなる。例えば、冷却貯蔵庫の扉を開閉したときや、庫内に収納物を収納したとき、あるいは周囲温度が高いときは圧縮機が高回転で運転される。逆に、周囲温度が低いときは低回転で運転される。また、圧縮機は高回転で運転すると冷力が大きくなると同時に、圧縮機の温度上昇、冷媒循環量の増加、高圧圧力上昇する傾向がある。ただし、高圧圧力に関しては周囲温度や凝縮器ファンモータの制御によって変動しない場合もある。
【0006】
冷凍回路が収容されている機械室が貯蔵庫の下にある機種（例えばクローズドショーケース）は、機械室内に熱が籠るため、圧縮機の周囲温度が上昇して圧縮機の温度が上昇し易い。圧縮機の温度が上昇すると圧縮機吐出管の温度が上昇する。圧縮機吐出管の温度が上昇すると電磁弁が開となり、インジェクション回路に冷媒が流れて圧縮機が冷却される。
凝縮器の出口の冷媒は高圧の液相冷媒（高圧液）であり、圧縮機内の冷媒は低圧の気相冷媒（低圧ガス）である。インジェクション流量はそれらの圧力差とインジェクション回路の管路抵抗によって決まる。また、インジェクション回路の入口の冷媒が液相状態だとインジェクション回路の出口で冷媒が膨張するので圧縮機の冷却効果が得られるが、気相状態だと状態変化が起きないため圧縮機の冷却効果は得られない。
凝縮器の出口の冷媒は高圧の液相冷媒（高圧液）であり、圧縮機内の冷媒は低圧の気相冷媒（低圧ガス）である。インジェクション流量はそれらの圧力差とインジェクション回路の管路抵抗によって決まる。また、インジェクション回路の入口の冷媒が液相状態だとインジェクション回路の出口で冷媒が膨張するので圧縮機の冷却効果が得られるが、気相状態だと状態変化が起きないため圧縮機の冷却効果は得られない。
【0007】
インジェクション回路は液相冷媒の一部を圧縮機自体の冷却で使用するので、圧縮機の効率や冷力が低下する。また圧縮機が過熱していないときにインジェクションすると圧縮機内で冷媒が蒸発しないため液圧縮する可能性がある。液圧縮すると圧縮機が故障する虞がある。
【0008】
これらの理由から、従来は、インジェクション回路の制御として、前述した吐出管サーモスタットによって検知された温度に応じて電磁弁を開閉する制御を行っていた。しかしながら、電磁弁や吐出管サーモスタットを備えると部品点数が増加するという課題があった。
【0009】
本明細書では、圧縮機過熱時には圧縮機に液相冷媒が流れ、圧縮機非過熱時には気相冷媒が流れるインジェクション回路を、部品点数を抑制しつつ実現する技術を開示する。
【課題を解決するための手段】
【0010】
（１）本明細書で開示する冷却貯蔵庫は、回転数が可変の圧縮機、凝縮器、膨張部品及び蒸発器が配管によって循環接続されている冷凍回路と、前記凝縮器と前記膨張部品とを接続している前記配管から分岐し、前記圧縮機に接続されているインジェクション回路と、を備え、前記インジェクション回路は、前記凝縮器と前記膨張部品との間において、前記圧縮機の回転数が所定の回転数以上である高負荷時は前記凝縮器から前記インジェクション回路を介して前記圧縮機に流れる冷媒が液相状態となり、前記所定の回転数未満である低負荷時は気相状態となる位置で前記配管から分岐している、冷却貯蔵庫。
【0011】
本願発明者は、凝縮器と膨張部品との間には、圧縮機の高負荷時には冷媒が液相状態となり、低負荷時には気相状態となる位置が存在することを見出した。
【0012】
上記の冷却貯蔵庫によると、分岐配管の分岐位置は、凝縮器と膨張部品との間のうち、圧縮機の高負荷時には冷媒が液相状態となり、低負荷時には冷媒が気相状態となる位置である。このようにすると、高負荷時にはインジェクション回路に液相冷媒が流れ易くなり、低負荷時にはインジェクション回路に気相冷媒が流れ易くなる。このため、圧縮機過熱時のインジェクションが必要なときには液相冷媒が流れて圧縮機を冷却し、圧縮機非過熱時のインジェクションが不要なときには気相冷媒が流れて圧縮機を冷却しないインジェクション回路を、電磁弁や電磁弁の開閉を制御する吐出管サーモスタットなどを用いることなく実現できる。
よって冷却貯蔵庫によると、圧縮機過熱時には圧縮機に液相冷媒が流れ、圧縮機非過熱時には気相冷媒が流れるインジェクション回路を、部品点数を抑制しつつ実現できる。
よって冷却貯蔵庫によると、圧縮機過熱時には圧縮機に液相冷媒が流れ、圧縮機非過熱時には気相冷媒が流れるインジェクション回路を、部品点数を抑制しつつ実現できる。
【0013】
（２）前記インジェクション回路は、前記凝縮器と前記膨張部品との間から分岐している分岐配管と、前記分岐配管に接続されているインジェクション用膨張部品とを有し、前記分岐配管が、前記凝縮器と前記膨張部品とを接続している前記配管から上に向かって気液冷媒を分離できる角度で立ち上がっていてもよい。
【0014】
上記の冷却貯蔵庫によると、分岐配管が上に向かって気液冷媒を分離できる角度で立ち上がっているので、高負荷時にはインジェクション回路に液相冷媒がより流れ易くなり、低負荷時にはインジェクション回路に気相冷媒がより流れ易くなる。
【0015】
（３）前記インジェクション回路は、前記凝縮器と前記膨張部品との間から分岐している分岐配管と、前記分岐配管に接続されているインジェクション用膨張部品とを有し、前記凝縮器と前記膨張部品との間において前記分岐配管が分岐している分岐位置及び前記分岐配管の配管長は、前記高負荷時は前記凝縮器から前記インジェクション回路を介して前記圧縮機に流れる冷媒が液相状態となり、前記低負荷時は気相状態となる分岐位置及び配管長であってもよい。
【0016】
前述した（１）の構成の場合、分岐配管の分岐位置が限定される。しかしながら、冷凍回路を構成している部品のレイアウト上、高負荷時には液相状態となり、低負荷時には気相状態となる位置からインジェクション回路を分岐できないこともあり得る。
これについて検討した本願発明者は、分岐配管の配管長には、高負荷時は凝縮器からインジェクション回路を介して圧縮機に流れる冷媒が液相状態となり、低負荷時は気相状態となる配管長があることを見出した。
上記の冷却貯蔵庫によると、分岐配管の分岐位置と配管長との組み合わせによって分岐位置の選択範囲が広がるため、インジェクション回路の設計の自由度が向上する。
これについて検討した本願発明者は、分岐配管の配管長には、高負荷時は凝縮器からインジェクション回路を介して圧縮機に流れる冷媒が液相状態となり、低負荷時は気相状態となる配管長があることを見出した。
上記の冷却貯蔵庫によると、分岐配管の分岐位置と配管長との組み合わせによって分岐位置の選択範囲が広がるため、インジェクション回路の設計の自由度が向上する。
【0017】
（４）前記インジェクション回路は、前記凝縮器と前記膨張部品との間から分岐している分岐配管と、前記分岐配管に接続されているインジェクション用膨張部品とを有し、前記凝縮器と前記膨張部品との間において前記分岐配管が分岐している分岐位置及び前記分岐配管の配管径は、前記高負荷時は前記凝縮器から前記インジェクション回路を介して前記圧縮機に流れる冷媒が液相状態となり、前記低負荷時は気相状態となる分岐位置及び配管径であってもよい。
【0018】
前述した（１）の構成の場合、分岐配管の分岐位置が限定される。しかしながら、冷凍回路を構成している部品のレイアウト上、高負荷時には液相状態となり、低負荷時には気相状態となる位置からインジェクション回路を分岐できないこともあり得る。
これについて検討した本願発明者は、分岐配管の配管径（言い換えると分岐配管の太さ）には、高負荷時は凝縮器からインジェクション回路を介して圧縮機に流れる冷媒が液相状態となり、低負荷時は気相状態となる配管径があることを見出した。
上記の冷却貯蔵庫によると、分岐配管の分岐位置と配管径との組み合わせによって分岐位置の選択範囲が広がるため、インジェクション回路の設計の自由度が向上する。
これについて検討した本願発明者は、分岐配管の配管径（言い換えると分岐配管の太さ）には、高負荷時は凝縮器からインジェクション回路を介して圧縮機に流れる冷媒が液相状態となり、低負荷時は気相状態となる配管径があることを見出した。
上記の冷却貯蔵庫によると、分岐配管の分岐位置と配管径との組み合わせによって分岐位置の選択範囲が広がるため、インジェクション回路の設計の自由度が向上する。
【0019】
（５）前記インジェクション回路は、前記凝縮器と前記膨張部品との間から分岐している非直線形状の分岐配管と、前記分岐配管に接続されているインジェクション用膨張部品とを有し、前記凝縮器と前記膨張部品との間において前記分岐配管が分岐している分岐位置及び前記分岐配管の形状は、前記高負荷時は前記凝縮器から前記インジェクション回路を介して前記圧縮機に流れる冷媒が液相状態となり、前記低負荷時は気相状態となる分岐位置及び形状であってもよい。
【0020】
前述した（１）の構成の場合、分岐配管の分岐位置が限定される。しかしながら、冷凍回路を構成している部品のレイアウト上、高負荷時には液相状態となり、低負荷時には気相状態となる位置からインジェクション回路を分岐できないこともあり得る。
これについて検討した本願発明者は、分岐配管の形状には、高負荷時は凝縮器からインジェクション回路を介して圧縮機に流れる冷媒が液相状態となり、低負荷時は気相状態となる形状があることを見出した。
上記の冷却貯蔵庫によると、分岐配管の分岐位置と形状との組み合わせによって分岐位置の選択範囲が広がるため、インジェクション回路の設計の自由度が向上する。
これについて検討した本願発明者は、分岐配管の形状には、高負荷時は凝縮器からインジェクション回路を介して圧縮機に流れる冷媒が液相状態となり、低負荷時は気相状態となる形状があることを見出した。
上記の冷却貯蔵庫によると、分岐配管の分岐位置と形状との組み合わせによって分岐位置の選択範囲が広がるため、インジェクション回路の設計の自由度が向上する。
【0021】
本明細書によって開示される発明は、装置、方法、これらの装置または方法の機能を実現するためのコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した記録媒体等の種々の態様で実現できる。
【図面の簡単な説明】
【0022】
【図1】実施形態１に係るクローズドショーケースの斜視図
【図2】冷凍回路のブロック図
【図3】凝縮器と膨張部品とを接続している配管の一部、及び、インジェクション回路の一部を示す側面図
【図4】クローズドショーケースの電気的構成を示すブロック図
【図5】太い分岐配管及び細い分岐配管の断面図
【図6】実施形態３に係る凝縮器と膨張部品とを接続している配管の一部、及び、インジェクション回路の一部を示す側面図
【図7】実施形態４に係る凝縮器と膨張部品とを接続している配管の一部、及び、インジェクション回路の一部を示す側面図
【発明を実施するための形態】
【0023】
【0024】
（１）クローズドショーケースの構成
図１に示すように、実施形態１に係る冷却貯蔵庫としてのクローズドショーケース１は、前側が開放されている断熱箱体により構成された貯蔵庫本体１１、貯蔵庫本体１１の前側の開口を開閉する左右一対の観音開き式のガラス扉１３、及び、貯蔵庫本体１１の下方に設けられている機械室１２を備えている。機械室１２には貯蔵庫本体１１の庫内を冷却する冷凍回路３０（図２参照）、制御部５０（図４参照）、図示しない電源部などが収容されている。機械室１２の前面には操作部５１が設けられている。
図１に示すように、実施形態１に係る冷却貯蔵庫としてのクローズドショーケース１は、前側が開放されている断熱箱体により構成された貯蔵庫本体１１、貯蔵庫本体１１の前側の開口を開閉する左右一対の観音開き式のガラス扉１３、及び、貯蔵庫本体１１の下方に設けられている機械室１２を備えている。機械室１２には貯蔵庫本体１１の庫内を冷却する冷凍回路３０（図２参照）、制御部５０（図４参照）、図示しない電源部などが収容されている。機械室１２の前面には操作部５１が設けられている。
【0025】
（２）冷凍回路
図２に示すように、冷凍回路３０はインバータ圧縮機３１（回転数が可変の圧縮機の一例）、凝縮器３２、ドライヤ３３、熱交換区間３４、サイトグラス３５、膨張弁３６（膨張部品の一例）、蒸発器３７及びアキュムレータ３８を備えており、これらがこの順で配管３９（３９Ａ～３９Ｄ）によって循環接続されている。蒸発器３７は機械室１２ではなく貯蔵庫本体１１の庫内に配置されている。冷凍回路３０は膨張弁３６に替えてキャピラリチューブを備えてもよい。
図２に示すように、冷凍回路３０はインバータ圧縮機３１（回転数が可変の圧縮機の一例）、凝縮器３２、ドライヤ３３、熱交換区間３４、サイトグラス３５、膨張弁３６（膨張部品の一例）、蒸発器３７及びアキュムレータ３８を備えており、これらがこの順で配管３９（３９Ａ～３９Ｄ）によって循環接続されている。蒸発器３７は機械室１２ではなく貯蔵庫本体１１の庫内に配置されている。冷凍回路３０は膨張弁３６に替えてキャピラリチューブを備えてもよい。
【0026】
熱交換区間３４とは、凝縮器３２と膨張弁３６とを接続している配管３９Ｂの一部と、蒸発器３７とインバータ圧縮機３１とを接続している配管３９Ｄの一部とが隣接されて平行に延びている区間のことをいう。熱交換区間３４はフラッシュガスや低圧冷媒の液戻りを防止する目的で設けられている。サイトグラス３５は配管３９Ｂの途中に設置され、配管３９内を通る冷媒を直接目視することによって冷媒の状態を観察するための器具である。サイトグラスはなくてもよい。
【0027】
また、冷凍回路３０はインバータ圧縮機３１の高負荷時にインバータ圧縮機３１を冷却するためのインジェクション回路４０、蒸発器３７によって冷却された空気を庫内に循環させる庫内ファン１８（図４参照）、凝縮器３２を冷却するための凝縮器ファン４１（図４参照）なども備えている。
【0028】
図３に示すように、インジェクション回路４０は、凝縮器３２と膨張弁３６とを接続している配管３９Ｂにおいて凝縮器３２と熱交換区間３４との間から分岐している分岐配管４０Ａと、分岐配管４０Ａに接続されているキャピラリチューブ４０Ｂ（インジェクション用膨張部品の一例）とを有している。キャピラリチューブ４０Ｂは一端が分岐配管４０Ａに接続されており、他端がインバータ圧縮機３１に接続されている。インジェクション用膨張部品はキャピラリチューブ４０Ｂに限定されるものではなく、例えば膨張弁３６であってもよい。
分岐配管４０Ａは配管３９Ｂから上に向かって気液冷媒を分離できる角度で延びている。具体的には、実施形態１に係る分岐配管４０Ａは上に向かって鉛直に延びている。
分岐配管４０Ａは配管３９Ｂから上に向かって気液冷媒を分離できる角度で延びている。具体的には、実施形態１に係る分岐配管４０Ａは上に向かって鉛直に延びている。
【0029】
（３）クローズドショーケースの電気的構成
図４に示すように、クローズドショーケース１は制御部５０、操作部５１などを備えている。
制御部５０はＣＰＵやＲＡＭなどが１チップ化されたマイクロコンピュータ５０ＡやＲＯＭ５０Ｂなどを備えている。ＲＯＭ５０Ｂにはクローズドショーケース１を制御するための制御プログラムや各種のデータが記憶されている。制御部５０には操作部５１、インバータ圧縮機３１、庫内ファン１８、凝縮器ファン４１、庫内温度センサ２０などが接続されている。制御部５０はＲＯＭ５０Ｂに記憶されている制御プログラムを実行することによってクローズドショーケース１の各部を制御する。
図４に示すように、クローズドショーケース１は制御部５０、操作部５１などを備えている。
制御部５０はＣＰＵやＲＡＭなどが１チップ化されたマイクロコンピュータ５０ＡやＲＯＭ５０Ｂなどを備えている。ＲＯＭ５０Ｂにはクローズドショーケース１を制御するための制御プログラムや各種のデータが記憶されている。制御部５０には操作部５１、インバータ圧縮機３１、庫内ファン１８、凝縮器ファン４１、庫内温度センサ２０などが接続されている。制御部５０はＲＯＭ５０Ｂに記憶されている制御プログラムを実行することによってクローズドショーケース１の各部を制御する。
【0030】
操作部５１は、庫内温度などを表示するための表示部や、各種の操作ボタンなどを備えている。クローズドショーケース１の利用者は操作ボタンを操作することによって庫内の目標温度の設定などの各種の操作を行うことができる。
【0031】
（４）冷凍回路の特性、及び、分岐配管の分岐位置
先ず、冷凍回路３０の特性について説明する。
（特性１）インバータ圧縮機３１は、低負荷時には過熱運転にならず、仕事量の多い高速運転時に過熱運転となる。
（特性２）冷媒は、凝縮器３２の出口では液相冷媒となり、熱交換区間３４の手前では途中の配管３９Ｂで周囲温度の影響を受けるため再蒸発して気液混合冷媒となる。凝縮器３２の出口から熱交換区間３４までは熱交換区間３４に近いほど気相冷媒の割合が多くなる。
（特性３）インバータ圧縮機３１の低負荷時は低速運転となり、冷媒循環量が減少する。冷媒循環量が減少すると配管３９内の冷媒速度が遅くなるので、周囲温度との熱交換時間が長くなる。このため、熱交換区間３４の手前ではより気相冷媒の割合が高くなる。
（特性４）冷媒速度が遅いと配管３９内の冷媒は層流状態となり、液相冷媒は重力により配管３９内の下側、気相冷媒は配管３９内の上側に位置する。
（特性５）インバータ圧縮機３１の高負荷時は高速運転となり、冷媒循環量が増加する。冷媒循環量が増加すると配管３９内の冷媒速度が速くなるので周囲温度との熱交換時間が短くなる。このため熱交換区間３４の手前ではより気相冷媒の割合が低くなる。
（特性６）冷媒速度が速いと配管３９内の冷媒は乱流状態になり、配管壁面との摩擦により配管壁面側に液相冷媒、配管中心側に気相冷媒が位置する。
先ず、冷凍回路３０の特性について説明する。
（特性１）インバータ圧縮機３１は、低負荷時には過熱運転にならず、仕事量の多い高速運転時に過熱運転となる。
（特性２）冷媒は、凝縮器３２の出口では液相冷媒となり、熱交換区間３４の手前では途中の配管３９Ｂで周囲温度の影響を受けるため再蒸発して気液混合冷媒となる。凝縮器３２の出口から熱交換区間３４までは熱交換区間３４に近いほど気相冷媒の割合が多くなる。
（特性３）インバータ圧縮機３１の低負荷時は低速運転となり、冷媒循環量が減少する。冷媒循環量が減少すると配管３９内の冷媒速度が遅くなるので、周囲温度との熱交換時間が長くなる。このため、熱交換区間３４の手前ではより気相冷媒の割合が高くなる。
（特性４）冷媒速度が遅いと配管３９内の冷媒は層流状態となり、液相冷媒は重力により配管３９内の下側、気相冷媒は配管３９内の上側に位置する。
（特性５）インバータ圧縮機３１の高負荷時は高速運転となり、冷媒循環量が増加する。冷媒循環量が増加すると配管３９内の冷媒速度が速くなるので周囲温度との熱交換時間が短くなる。このため熱交換区間３４の手前ではより気相冷媒の割合が低くなる。
（特性６）冷媒速度が速いと配管３９内の冷媒は乱流状態になり、配管壁面との摩擦により配管壁面側に液相冷媒、配管中心側に気相冷媒が位置する。
【0032】
次に、インジェクション回路４０の分岐配管４０Ａの分岐位置について説明する。上述した冷凍回路３０の特性から、凝縮器３２の出口から熱交換区間３４までの間には、インバータ圧縮機３１の回転数が所定の回転数以上である高負荷時は凝縮器３２からインジェクション回路４０を介してインバータ圧縮機３１に流れる冷媒が液相状態となり、所定の回転数未満である低負荷時は気相状態となる位置が存在する。所定の回転数はインバータ圧縮機３１の耐熱性などに応じて適宜に決定できる。
【0033】
このため、分岐配管４０Ａは、高負荷時は凝縮器３２からインジェクション回路４０を介してインバータ圧縮機３１に流れる冷媒が液相状態となり、低負荷時は気相状態となるように分岐位置が設定されている。このような分岐位置は冷凍回路３０の冷却能力や上述した所定の回転数などによって異なるが、冷凍回路３０毎に実験を行うことによってこのような分岐位置を特定できる。
【0034】
（５）実施形態の効果
クローズドショーケース１によると、分岐配管４０Ａの分岐位置は、凝縮器３２と熱交換区間３４との間のうち、インバータ圧縮機３１の高負荷時には液相状態となり、低負荷時には気相状態となる位置である。このようにすると、高負荷時にはインジェクション回路４０に液相冷媒が流れ易くなり、低負荷時にはインジェクション回路４０に気相冷媒が流れ易くなる。このため、圧縮機過熱時のインジェクションが必要なときには液相冷媒が流れてインバータ圧縮機３１を冷却し、圧縮機非過熱時のインジェクションが不要なときには気相冷媒が流れてインバータ圧縮機３１を冷却しないインジェクション回路４０を、電磁弁や電磁弁の開閉を制御する吐出管サーモスタットなどを用いることなく実現できる。よってクローズドショーケース１によると、圧縮機過熱時にはインバータ圧縮機３１に液相冷媒が流れ、圧縮機非過熱時には気相冷媒が流れるインジェクション回路４０を、部品点数を抑制しつつ実現できる。
部品点数を抑制すると、部品費用、組み立て工数、部品設置スペースなどを低減できる。更に、部品自体の故障、部品の接続個所からの冷媒漏れ、漏電などのリスクも低減できる。
クローズドショーケース１によると、分岐配管４０Ａの分岐位置は、凝縮器３２と熱交換区間３４との間のうち、インバータ圧縮機３１の高負荷時には液相状態となり、低負荷時には気相状態となる位置である。このようにすると、高負荷時にはインジェクション回路４０に液相冷媒が流れ易くなり、低負荷時にはインジェクション回路４０に気相冷媒が流れ易くなる。このため、圧縮機過熱時のインジェクションが必要なときには液相冷媒が流れてインバータ圧縮機３１を冷却し、圧縮機非過熱時のインジェクションが不要なときには気相冷媒が流れてインバータ圧縮機３１を冷却しないインジェクション回路４０を、電磁弁や電磁弁の開閉を制御する吐出管サーモスタットなどを用いることなく実現できる。よってクローズドショーケース１によると、圧縮機過熱時にはインバータ圧縮機３１に液相冷媒が流れ、圧縮機非過熱時には気相冷媒が流れるインジェクション回路４０を、部品点数を抑制しつつ実現できる。
部品点数を抑制すると、部品費用、組み立て工数、部品設置スペースなどを低減できる。更に、部品自体の故障、部品の接続個所からの冷媒漏れ、漏電などのリスクも低減できる。
【0035】
クローズドショーケース１によると、インジェクション回路４０は上に向かって鉛直に延びている。このようにすると、高負荷時にはインジェクション回路４０に液相冷媒がより流れ易くなり、低負荷時にはインジェクション回路４０に気相冷媒がより流れ易くなる。
【0036】
＜実施形態２＞
実施形態２は実施形態１の変形例である。実施形態２では、インバータ圧縮機３１の回転数が所定の回転数以上である高負荷時は凝縮器３２からインジェクション回路４０を介してインバータ圧縮機３１に流れる冷媒が液相状態となり、所定の回転数未満である低負荷時は気相状態となるように分岐配管４０Ａの分岐位置及び配管長が設定されている。
実施形態２は実施形態１の変形例である。実施形態２では、インバータ圧縮機３１の回転数が所定の回転数以上である高負荷時は凝縮器３２からインジェクション回路４０を介してインバータ圧縮機３１に流れる冷媒が液相状態となり、所定の回転数未満である低負荷時は気相状態となるように分岐配管４０Ａの分岐位置及び配管長が設定されている。
【0037】
先ず、図３を参照して、分岐配管４０Ａの配管長Ｈの特性について説明する。
（特性１）分岐配管４０Ａの配管長Ｈが長いと分岐配管４０Ａ内の冷媒が外気と熱交換する時間が長くなるため、一定以上の配管長Ｈ（熱交換）になると再蒸発し、気相状態となりインジェクションの冷却効果が小さくなる。
（特性２）分岐配管４０Ａの配管長Ｈが長いと配管壁面との接触抵抗により圧損が発生し、インジェクション回路４０の出入口の圧力差が小さくなり、インジェクション流量が減少する。また、圧損が大きくなると気相状態となり、インジェクションの冷却効果が小さくなる。
（特性３）分岐配管４０Ａを縦向きに配した場合、配管長Ｈが長いと重力（位置エネルギー）によってインジェクション回路４０の出入口の圧力差が小さくなり、インジェクション流量が減少する。また、圧損が大きくなると気相状態となり、インジェクションの冷却効果が小さくなる。
（特性１）分岐配管４０Ａの配管長Ｈが長いと分岐配管４０Ａ内の冷媒が外気と熱交換する時間が長くなるため、一定以上の配管長Ｈ（熱交換）になると再蒸発し、気相状態となりインジェクションの冷却効果が小さくなる。
（特性２）分岐配管４０Ａの配管長Ｈが長いと配管壁面との接触抵抗により圧損が発生し、インジェクション回路４０の出入口の圧力差が小さくなり、インジェクション流量が減少する。また、圧損が大きくなると気相状態となり、インジェクションの冷却効果が小さくなる。
（特性３）分岐配管４０Ａを縦向きに配した場合、配管長Ｈが長いと重力（位置エネルギー）によってインジェクション回路４０の出入口の圧力差が小さくなり、インジェクション流量が減少する。また、圧損が大きくなると気相状態となり、インジェクションの冷却効果が小さくなる。
【0038】
上述した配管長Ｈの特性から、分岐配管４０Ａには、インバータ圧縮機３１の回転数が所定の回転数以上である高負荷時は凝縮器３２からインジェクション回路４０を介してインバータ圧縮機３１に流れる冷媒が液相状態となり、所定の回転数未満である低負荷時は気相状態となる配管長Ｈがある。
【0039】
このため、実施形態２に係る分岐配管４０Ａは、インバータ圧縮機３１の回転数が所定の回転数以上である高負荷時は凝縮器３２からインジェクション回路４０を介してインバータ圧縮機３１に流れる冷媒が液相状態となり、所定の回転数未満である低負荷時は気相状態となるように分岐位置及び配管長Ｈが設定されている。このような分岐位置及び配管長Ｈは冷凍回路３０の冷却能力や上述した所定の回転数などによって異なるが、冷凍回路３０毎に実験を行うことによってこのような分岐位置及び配管長Ｈを特定できる。
【0040】
実施形態２に係るクローズドショーケース１によると、分岐配管４０Ａの分岐位置と配管長Ｈとの組み合わせによって分岐位置の選択範囲が広がるため、インジェクション回路４０の設計の自由度が向上する。
【0041】
＜実施形態３＞
実施形態３は実施形態１の変形例である。実施形態３では、インバータ圧縮機３１の回転数が所定の回転数以上である高負荷時は凝縮器３２からインジェクション回路４０を介してインバータ圧縮機３１に流れる冷媒が液相状態となり、所定の回転数未満である低負荷時は気相状態となるように分岐配管４０Ａの分岐位置及び配管径（太さ）が設定されている。
実施形態３は実施形態１の変形例である。実施形態３では、インバータ圧縮機３１の回転数が所定の回転数以上である高負荷時は凝縮器３２からインジェクション回路４０を介してインバータ圧縮機３１に流れる冷媒が液相状態となり、所定の回転数未満である低負荷時は気相状態となるように分岐配管４０Ａの分岐位置及び配管径（太さ）が設定されている。
【0042】
先ず、図５及び図６を参照して、分岐配管４０Ａの配管径Ｑの特性について説明する。
（特性１）図５では配管径Ｑが異なる２つの分岐配管４０Ａ（４０Ｂ＿１，４０Ｂ＿２）を示している。図５に示すように、配管径Ｑが一定以下の細さになると、配管内壁との表面張力によって分岐配管４０Ａ内の液冷媒６０は上部まで引き上げられる。図６は実施形態３に係るインジェクション回路３４０を示している。図６に示すように、主管である配管３９Ｂ以上の配管径Ｑになると表面張力による液面位置上昇は望めなくなる。
（特性２）配管径Ｑが太くなると冷媒の流速が遅くなり、層流状態となる。冷媒が層流状態になると液相冷媒と気相冷媒とが分離する。
（特性１）図５では配管径Ｑが異なる２つの分岐配管４０Ａ（４０Ｂ＿１，４０Ｂ＿２）を示している。図５に示すように、配管径Ｑが一定以下の細さになると、配管内壁との表面張力によって分岐配管４０Ａ内の液冷媒６０は上部まで引き上げられる。図６は実施形態３に係るインジェクション回路３４０を示している。図６に示すように、主管である配管３９Ｂ以上の配管径Ｑになると表面張力による液面位置上昇は望めなくなる。
（特性２）配管径Ｑが太くなると冷媒の流速が遅くなり、層流状態となる。冷媒が層流状態になると液相冷媒と気相冷媒とが分離する。
【0043】
上述した配管径Ｑの特性から、分岐配管４０Ａには、インバータ圧縮機３１の回転数が所定の回転数以上である高負荷時は凝縮器３２からインジェクション回路３４０を介してインバータ圧縮機３１に流れる冷媒が液相状態となり、所定の回転数未満である低負荷時は気相状態となる配管径Ｑがある。
【0044】
このため、実施形態３に係る分岐配管３４０Ａは、インバータ圧縮機３１の回転数が所定の回転数以上である高負荷時は凝縮器３２からインジェクション回路３４０を介してインバータ圧縮機３１に流れる冷媒が液相状態となり、所定の回転数未満である低負荷時は気相状態となるように分岐位置及び配管径Ｑが設定されている。具体的には、図６に示すように、実施形態３に係る分岐配管３４０Ａの配管径Ｑは、凝縮器３２と膨張弁３６とを接続している配管３９の配管径Ｒより大きくなっている（言い換えると太くなっている）。
このような分岐位置及び配管径Ｑは冷凍回路３０の冷却能力や上述した所定の回転数などによって異なるが、冷凍回路３０毎に実験を行うことによってこのような分岐位置及び配管径Ｑを特定できる。
このような分岐位置及び配管径Ｑは冷凍回路３０の冷却能力や上述した所定の回転数などによって異なるが、冷凍回路３０毎に実験を行うことによってこのような分岐位置及び配管径Ｑを特定できる。
【0045】
実施形態３に係るクローズドショーケース１によると、分岐配管３４０Ａの分岐位置と配管径Ｑとの組み合わせによって分岐位置の選択範囲が広がるため、インジェクション回路３４０の設計の自由度が向上する。
【0046】
＜実施形態４＞
実施形態４は実施形態１の変形例である。図７に示すように、実施形態４では分岐配管４４０Ａの形状がＳ字状（非直線形状の一例）である。非直線形状はＳ字状に限定されるものではなく、例えばベンド形状であってもよいし、エルボ形状であってもよいし、鉤状に曲がっていてもよい。
実施形態４は実施形態１の変形例である。図７に示すように、実施形態４では分岐配管４４０Ａの形状がＳ字状（非直線形状の一例）である。非直線形状はＳ字状に限定されるものではなく、例えばベンド形状であってもよいし、エルボ形状であってもよいし、鉤状に曲がっていてもよい。
【0047】
先ず、図７を参照して、非直線形状の分岐配管の特性について説明する。
（特性１）分岐配管４４０Ａを非直線形状に形成することによって冷媒の流れに抵抗を与えると、冷媒の圧力値が低下し、気液混合状態となる。更に抵抗を増すと、気相状態となり、インジェクションの冷却効果が小さくなる。
（特性１）分岐配管４４０Ａを非直線形状に形成することによって冷媒の流れに抵抗を与えると、冷媒の圧力値が低下し、気液混合状態となる。更に抵抗を増すと、気相状態となり、インジェクションの冷却効果が小さくなる。
【0048】
上述した配管形状の特性から、分岐配管４４０Ａには、インバータ圧縮機３１の回転数が所定の回転数以上である高負荷時は凝縮器３２からインジェクション回路４０を介してインバータ圧縮機３１に流れる冷媒が液相状態となり、所定の回転数未満である低負荷時は気相状態となる配管形状がある。
このため、実施形態４に係る分岐配管４４０Ａは、インバータ圧縮機３１の回転数が所定の回転数以上である高負荷時は凝縮器３２からインジェクション回路４４０を介してインバータ圧縮機３１に流れる冷媒が液相状態となり、所定の回転数未満である低負荷時は気相状態となるように分岐位置及び形状が設定されている。このような分岐位置及び配管形状は冷凍回路３０の冷却能力や上述した所定の回転数などによって異なるが、冷凍回路３０毎に実験を行うことによってこのような分岐位置及び形状を特定できる。
このため、実施形態４に係る分岐配管４４０Ａは、インバータ圧縮機３１の回転数が所定の回転数以上である高負荷時は凝縮器３２からインジェクション回路４４０を介してインバータ圧縮機３１に流れる冷媒が液相状態となり、所定の回転数未満である低負荷時は気相状態となるように分岐位置及び形状が設定されている。このような分岐位置及び配管形状は冷凍回路３０の冷却能力や上述した所定の回転数などによって異なるが、冷凍回路３０毎に実験を行うことによってこのような分岐位置及び形状を特定できる。
【0049】
実施形態４に係るクローズドショーケース１によると、分岐配管４４０Ａの分岐位置と形状との組み合わせによって分岐位置の選択範囲が広がるため、インジェクション回路４４０の設計の自由度が向上する。
【0050】
＜他の実施形態＞
本明細書によって開示される技術は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本明細書によって開示される技術的範囲に含まれる。
本明細書によって開示される技術は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本明細書によって開示される技術的範囲に含まれる。
【0051】
（１）上記実施形態１ではインジェクション回路４０の分岐配管４０Ａが配管３９から上に向かって延びている場合を例に説明した。これに対し、気液冷媒を分離できれば分岐配管４０Ａは必ずしも上に向かって延びていなくてもよい。
【0052】
（２）上記実施形態１ではインジェクション回路４０の分岐配管４０Ａが上に向かって鉛直に延びている場合を例に説明した。しかしながら、分岐配管４０Ａは上に向かって気液冷媒を分離できる角度で延びていれば必ずしも鉛直に延びていなくてもよい。
【0053】
（３）上記実施形態２～４では実施形態１の構成に実施形態２～４のいずれか一つの構成を組み合わせる場合を例に説明した。これに対し、実施形態１の構成に実施形態２～４のうちいずれか２以上の構成を組み合わせてもよい。このようにするとインジェクション回路４０の設計の自由度がより向上する。
【0054】
（４）上記実施形態では冷凍回路３０が熱交換区間３４を備えている場合を例に説明したが、冷凍回路３０は必ずしも熱交換区間３４を備えていなくてもよい。
【0055】
（５）上記実施形態では冷却貯蔵庫としてクローズドショーケースを例に説明したが、冷却貯蔵庫はクローズドショーケースに限定されるものではなく、オープンショーケース、冷蔵庫、冷凍庫などであってもよい。
【符号の説明】
【0056】
１…クローズドショーケース（冷却貯蔵庫の一例）、３０…冷凍回路、３１…インバータ圧縮機（回転数が可変の圧縮機の一例）、３２…凝縮器、３４…熱交換区間、３６…膨張弁（膨張部品の一例）、３７…蒸発器、３９…配管、４０…インジェクション回路、４０Ａ…分岐配管、４０Ｂ…キャピラリチューブ（インジェクション用膨張部品の一例）、３４０…インジェクション回路、３４０Ａ…分岐配管、４４０…インジェクション回路、４４０Ａ…分岐配管、Ｈ…配管長、Ｑ…配管径
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】