熱泵裝置、空調(diào)機(jī)和制冷的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明的熱泵裝置包括：壓縮機(jī)（1)，其包括壓縮制冷劑的壓縮機(jī)構(gòu)（7)、以及驅(qū)動壓縮機(jī)構(gòu)(1)的電動機(jī)（8);逆變器（9)，其施加驅(qū)動電動機(jī)（8)的電壓；轉(zhuǎn)換器（10)，其對逆變器（9)施加電壓；逆變器控制部（12)，其生成驅(qū)動逆變器（9)的驅(qū)動信號；以及轉(zhuǎn)換器控制部（17)，其生成驅(qū)動轉(zhuǎn)換器（10)的驅(qū)動信號，其中，逆變器控制部(12)具有：使壓縮機(jī)（1)進(jìn)行加熱運(yùn)轉(zhuǎn)的加熱運(yùn)轉(zhuǎn)模式、以及使壓縮機(jī)（1)進(jìn)行通常運(yùn)轉(zhuǎn)來壓縮制冷劑的通常運(yùn)轉(zhuǎn)模式，轉(zhuǎn)換器控制部（17)在逆變器控制部（12)的加熱運(yùn)轉(zhuǎn)模式時，基于針對電動機(jī)（8)的電壓指令值設(shè)定對逆變器（9)施加的電壓。
【專利說明】熱泵裝置、空調(diào)機(jī)和制冷機(jī)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及熱泵裝置、空調(diào)機(jī)和制冷機(jī)。

【背景技術(shù)】
[0002]作為現(xiàn)有的熱泵裝置，有為了提高空調(diào)機(jī)啟動制熱時的起動速度而在制熱時的運(yùn)轉(zhuǎn)停止期間向壓縮機(jī)供給高頻低電壓的熱泵裝置(例如，參見專利文獻(xiàn)I)。作為相同的技術(shù)，還有在檢測到空調(diào)機(jī)的環(huán)境溫度為低溫狀態(tài)時，向壓縮機(jī)供給與通常運(yùn)轉(zhuǎn)期間相比高頻率的單相交流電壓的熱泵裝置(例如，參見專利文獻(xiàn)2)。
[0003]此外，還有為了防止產(chǎn)生制冷劑休眠現(xiàn)象，在對壓縮機(jī)進(jìn)行預(yù)加熱的限制通電中，作為壓縮機(jī)電動機(jī)的驅(qū)動信號，通過兩相調(diào)制方式的PWM輸出，生成以規(guī)定相位角進(jìn)行靜止輸出的信號的熱泵裝置(例如，參見專利文獻(xiàn)3)。此外，在專利文獻(xiàn)4中記載了通過轉(zhuǎn)換器部使輸入到逆變器的電壓降壓的技術(shù)。
[0004]專利文獻(xiàn)1:日本實(shí)開昭60-68341號公報
[0005]專利文獻(xiàn)2:日本特開昭61-91445號公報
[0006]專利文獻(xiàn)3:日本特開2007-166766號公報
[0007]專利文獻(xiàn)4:日本特開2005-326054號公報


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]在上述專利文獻(xiàn)I和2中，示出了基于外部空氣溫度的下降而對壓縮機(jī)施加高頻交流電壓來對壓縮機(jī)進(jìn)行加熱或保溫，從而使壓縮機(jī)內(nèi)部的潤滑作用順利進(jìn)行的技術(shù)。
[0009]但是，在專利文獻(xiàn)I沒有針對高頻低電壓的詳細(xì)記載，因為沒有考慮到取決于轉(zhuǎn)子停止位置的輸出變化，因此存在有可能無法獲得所需的壓縮機(jī)加熱量的問題。
[0010]另一方面，在上述專利文獻(xiàn)2中，記載了以例如25kHz的高頻單相交流電源施加電壓，并示出了如下效果，通過避開可聽聲頻率范圍來抑制噪音，通過避開共振頻率來抑制振動，通過基于繞組電感量的小電流化來減少輸入以及防止溫度上升、以及抑制壓縮機(jī)的旋轉(zhuǎn)部的旋轉(zhuǎn)。
[0011]但是，在專利文獻(xiàn)2的技術(shù)中，因為是高頻單相交流電源，所以如專利文獻(xiàn)2的圖3所示那樣，所產(chǎn)生的全部開關(guān)元件斷開的全斷開區(qū)間比較長。此時，存在如下問題，高頻電流經(jīng)由續(xù)流二極管，不會回流到電動機(jī)而是再生為直流電源，斷開區(qū)間的電流的衰減快，高頻電流無法高效率地流過電動機(jī)，從而壓縮機(jī)的加熱效率惡化。此外，在使用小型小鐵損的電動機(jī)的情況下，還存在相對于施加電壓的發(fā)熱量變小，無法以可使用范圍內(nèi)的電壓獲得所需加熱量的問題。
[0012]此外，在專利文獻(xiàn)3中公開了通過使直流電流流過電動機(jī)繞組的限制通電，以不使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的方式進(jìn)行預(yù)熱的技術(shù)。
[0013]此外，在專利文獻(xiàn)4中，公開了如引用的專利文獻(xiàn)4的圖1所示那樣通過轉(zhuǎn)換器使輸入到逆變器的電壓降壓的技術(shù)。
[0014]然而，近年來，由于電動機(jī)的高效率設(shè)計而存在電動機(jī)的繞組電阻變小的趨勢。因此，在專利文獻(xiàn)3、4所示的使直流電流流過電動機(jī)繞組的預(yù)熱方法中，由于發(fā)熱量由繞組電阻和電流的平方得到，所以繞組電阻減少的話電流必須相應(yīng)地增加。由此，因逆變器的損耗增大而導(dǎo)致發(fā)熱成為問題，存在可靠性下降、以及散熱結(jié)構(gòu)的成本增加等問題。
[0015]此外，近年來，為了符合嚴(yán)格的環(huán)境考量設(shè)計基準(zhǔn)的歐洲EuP指令(Directiveon Eco-Design of Energy-using Products,用能源產(chǎn)品生態(tài)設(shè)計框架指令)和澳洲MEPS (Minimum Energy Performance Standards,最低能效標(biāo)準(zhǔn))，需要進(jìn)行高效率的加熱。
[0016]本發(fā)明鑒于上述情況而完成，其目的在于提供一種熱泵裝置、空調(diào)機(jī)和制冷機(jī)，能夠效率良好地加熱待機(jī)期間的制冷劑，穩(wěn)定且高效率地實(shí)現(xiàn)所需要的加熱輸出，并且能夠降低壓縮機(jī)內(nèi)的軸承振動和噪音。
[0017]為了解決上述課題、實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的，本發(fā)明的熱泵裝置包括:壓縮機(jī)，其包括壓縮制冷劑的壓縮機(jī)構(gòu)、以及驅(qū)動上述壓縮機(jī)構(gòu)的電動機(jī)；逆變器，其施加驅(qū)動上述電動機(jī)的電壓；轉(zhuǎn)換器，其對上述逆變器施加電壓；逆變器控制部，其生成驅(qū)動上述逆變器的第一驅(qū)動信號；以及轉(zhuǎn)換器控制部，其生成驅(qū)動上述轉(zhuǎn)換器的第二驅(qū)動信號，其中，上述逆變器控制部具有:使上述壓縮機(jī)進(jìn)行加熱運(yùn)轉(zhuǎn)的加熱運(yùn)轉(zhuǎn)模式、以及使上述壓縮機(jī)進(jìn)行通常運(yùn)轉(zhuǎn)來壓縮制冷劑的通常運(yùn)轉(zhuǎn)模式，上述轉(zhuǎn)換器控制部在上述逆變器控制部的上述加熱運(yùn)轉(zhuǎn)模式時，基于針對上述電動機(jī)的電壓指令值設(shè)定對上述逆變器施加的電壓。
[0018]本發(fā)明的熱泵裝置、空調(diào)機(jī)和制冷機(jī)，能夠起到效率良好地加熱待機(jī)期間的制冷齊U，穩(wěn)定且高效率地實(shí)現(xiàn)所需要的加熱輸出，并且能夠降低壓縮機(jī)內(nèi)的軸承振動和噪音的效果。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是表示實(shí)施方式I的熱泵裝置的結(jié)構(gòu)示例的圖。
[0020]圖2是表示熱泵裝置的主要部分的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的一個示例的圖。
[0021]圖3是表示熱泵裝置的加熱運(yùn)轉(zhuǎn)模式實(shí)施判斷處理步驟的一個示例的流程圖。
[0022]圖4是表示加熱運(yùn)轉(zhuǎn)模式下的動作步驟的一個示例的流程圖。
[0023]圖5是表不PWM信號生成部的一相的信號生成方法的圖。
[0024]圖6是表示實(shí)施方式I的8種開關(guān)模式示例的圖。
[0025]圖7是表示切換0°和180°作為高頻相位指令Θ k的情況下的PWM信號的一個示例的圖。
[0026]圖8是圖7所示的電壓矢量的變化的說明圖。
[0027]圖9是表示低調(diào)制率時的相電流、線間電壓、PWM信號的一個示例的圖。
[0028]圖10是表示電源電壓的變化的影響的圖。
[0029]圖11是表示Si元件與SiC元件的耐壓與導(dǎo)通電阻的關(guān)系的圖。
[0030]圖12是表示實(shí)施方式3的熱泵裝置的結(jié)構(gòu)示例的圖。
[0031]圖13是有關(guān)圖12所示的熱泵裝置的制冷劑的狀態(tài)的莫里爾圖。
[0032]符號說明
[0033]1、51 壓縮機(jī)
[0034]2、59 四通閥
[0035]3、5、52、57 熱交換器
[0036]4、53、56、61 膨脹機(jī)構(gòu)
[0037]6制冷劑配管
[0038]7壓縮機(jī)構(gòu)
[0039]8 電動機(jī)
[0040]9逆變器
[0041]10轉(zhuǎn)換器
[0042]11母線電壓檢測部
[0043]12逆變器控制部
[0044]13通常運(yùn)轉(zhuǎn)模式控制部
[0045]14加熱運(yùn)轉(zhuǎn)模式控制部
[0046]15高頻通電部
[0047]16驅(qū)動信號生成部
[0048]17轉(zhuǎn)換器控制部
[0049]18驅(qū)動信號生成部
[0050]19母線電壓控制部
[0051]20母線電壓指令值推定部
[0052]21a?21f 開關(guān)元件
[0053]22 PWM信號生成部
[0054]23電壓指令值生成部
[0055]24加熱指令部
[0056]25制冷劑休眠檢測部
[0057]54接收機(jī)
[0058]55內(nèi)部熱交換器
[0059]58主制冷劑回路
[0060]60 風(fēng)扇
[0061]62注入回路
[0062]63水回路
[0063]100熱泵裝置

【具體實(shí)施方式】
[0064]下面，基于附圖詳細(xì)說明本發(fā)明所涉及的熱泵裝置、空調(diào)機(jī)以及制冷機(jī)的實(shí)施方式。此外,本發(fā)明并不局限于該實(shí)施方式。
[0065]實(shí)施方式I
[0066]圖1是表示本發(fā)明涉及的熱泵裝置的實(shí)施方式I的結(jié)構(gòu)示例的圖。本實(shí)施方式的熱泵裝置100具備將壓縮機(jī)1、四通閥2、熱交換器3、膨脹機(jī)構(gòu)4以及熱交換器5由制冷劑配管6依次連接的制冷循環(huán)。在壓縮機(jī)I的內(nèi)部設(shè)置有對制冷劑進(jìn)行壓縮的壓縮機(jī)構(gòu)7、以及對該壓縮機(jī)構(gòu)7進(jìn)行驅(qū)動的電動機(jī)8。電動機(jī)8是具有U相、V相、W相三相繞組的三相電動機(jī)。
[0067]對電動機(jī)8施加電壓進(jìn)行驅(qū)動的逆變器9與電動機(jī)8電連接。逆變器9以直流電壓(母線電壓)Vdc為電源，分別對電動機(jī)8的U相、V相、W相的繞組施加電壓Vu、Vv、Vw。此外，逆變器控制部12與逆變器9電連接。逆變器控制部12具有通常運(yùn)轉(zhuǎn)模式和加熱運(yùn)轉(zhuǎn)模式這兩種運(yùn)轉(zhuǎn)模式，具有控制各模式的通常運(yùn)轉(zhuǎn)模式控制部13和加熱運(yùn)轉(zhuǎn)模式控制部14。此外，逆變器控制部12具有驅(qū)動信號生成部16和制冷劑休眠檢測部25。驅(qū)動信號生成部16生成用于驅(qū)動逆變器9的信號并輸出到逆變器9。制冷劑休眠檢測部25監(jiān)視制冷劑的休眠，在檢測出制冷劑休眠的情況下，輸出制冷劑休眠信號。
[0068]在逆變器控制部12中，在熱泵裝置100進(jìn)行通常動作的情況下，使用通常運(yùn)轉(zhuǎn)模式控制部13。通常運(yùn)轉(zhuǎn)模式控制部13通過控制驅(qū)動信號生成部16，使用于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電動機(jī)8的PWM(Pulse Width Modulat1n，脈寬調(diào)制)信號作為逆變器驅(qū)動信號輸出。
[0069]在對壓縮機(jī)I進(jìn)行加熱的情況(從制冷劑休眠檢測部25輸出了制冷劑休眠信號的情況)下，使用加熱運(yùn)轉(zhuǎn)模式控制部14。在從制冷劑休眠檢測部25輸出了制冷劑休眠信號的情況下，加熱運(yùn)轉(zhuǎn)模式控制部14通過控制驅(qū)動信號生成部16，使PWM信號作為逆變器驅(qū)動信號，該P(yáng)WM信號通過使電動機(jī)8無法跟隨的高頻電流流過，不會使電動機(jī)8旋轉(zhuǎn)驅(qū)動而是用于加熱壓縮機(jī)I。此時，由加熱運(yùn)轉(zhuǎn)模式控制部14的高頻通電部15控制驅(qū)動信號生成部16，再由驅(qū)動信號生成部16輸出PWM信號來驅(qū)動逆變器9，由此在短時間內(nèi)對滯留在壓縮機(jī)I中的液態(tài)制冷劑進(jìn)行加熱使其氣化，并排出到壓縮機(jī)I外部。
[0070]逆變器9被施加轉(zhuǎn)換器10的輸出電壓。轉(zhuǎn)換器10由轉(zhuǎn)換器控制部17驅(qū)動。轉(zhuǎn)換器控制部17具有母線電壓指令值推定部20、母線電壓控制部19和驅(qū)動信號生成部18。轉(zhuǎn)換器控制部17基于來自逆變器控制部12的信號和來自母線電壓檢測部11的信號(母線電壓的檢測值)，生成針對轉(zhuǎn)換器10的驅(qū)動信號并輸出到轉(zhuǎn)換器10。這樣，通過控制轉(zhuǎn)換器10，向逆變器9輸出任意的母線電壓。
[0071]圖2是表示熱泵裝置的主要部分的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的一個示例的圖。圖2示出了逆變器
9、轉(zhuǎn)換器10、以及逆變器控制部12、轉(zhuǎn)換器控制部17的結(jié)構(gòu)。逆變器9具有6個開關(guān)元件(21&、21(1、2113、216、21(3、210，是將上側(cè)(設(shè)表示上側(cè)元件的文字為P)和下側(cè)(設(shè)表示下側(cè)元件的文字為N)的開關(guān)元件的串聯(lián)連接部并聯(lián)連接3個而形成的電路。逆變器9基于從逆變器控制部12傳送來的PWM信號UP、UN、VP、VN、WP、WN，驅(qū)動分別對應(yīng)的開關(guān)元件，由此產(chǎn)生三相電壓Vu、Vv、Vw，分別對電動機(jī)8的U相、V相、W相的繞組施加電壓。此外，在逆變器9的輸入側(cè)(母線電壓Vdc的供給側(cè))設(shè)置有用于檢測Vdc的母線電壓檢測部11。
[0072]逆變器控制部12的加熱運(yùn)轉(zhuǎn)模式控制部14具有高頻通電部15。此外，在圖2中，僅記載了在本實(shí)施方式的熱泵裝置中進(jìn)行特征性動作的構(gòu)成要素，而省略了關(guān)于圖1所示的通常運(yùn)轉(zhuǎn)模式控制部13等的記載。
[0073]在加熱運(yùn)轉(zhuǎn)模式控制部14的高頻通電部15中，如果由加熱指令部24檢測出來自制冷劑休眠檢測部25的制冷劑休眠信號，則生成高頻電壓指令Vk和高頻相位指令0k。驅(qū)動信號生成部16的電壓指令值生成部23基于從高頻通電部15輸入的高頻電壓指令Vk和高頻相位指令Θ k，生成三相(U相、V相、W相)各自的電壓指令Vu*、Vv*、Vw*。PWM信號生成部22基于三相電壓指令Vu*、Vv*、Vw*，生成PWM信號(UP、VP、WP、UN、VN、WN)對逆變器9進(jìn)行驅(qū)動，由此對電動機(jī)8施加電壓。此時,施加不使電動機(jī)8的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的高頻電壓,來對具有電動機(jī)8的壓縮機(jī)I進(jìn)行加熱。
[0074]此外，逆變器9被施加轉(zhuǎn)換器10的輸出電壓。此外，向逆變器9輸入的電壓由濾波電容器32進(jìn)行平滑后施加。轉(zhuǎn)換器10例如是由電抗器34、例如MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)等開關(guān)元件33、以及例如快恢復(fù)二極管等防逆流元件35構(gòu)成的降壓轉(zhuǎn)換器。開關(guān)元件33由轉(zhuǎn)換器控制部17控制其開關(guān)。轉(zhuǎn)換器10的輸出電壓即施加于逆變器9的電壓由母線電壓檢測部11檢測。
[0075]以下，使用圖1、2的結(jié)構(gòu)圖和圖3、圖4的流程圖說明本實(shí)施方式的熱泵裝置100的詳細(xì)動作。圖3是表示熱泵裝置100的加熱運(yùn)轉(zhuǎn)模式實(shí)施判斷處理步驟的一個示例的流程圖。
[0076]逆變器控制部12判斷是否是待機(jī)狀態(tài)(壓縮機(jī)I停止?fàn)顟B(tài))(步驟SI)，在是待機(jī)狀態(tài)的情況下(步驟SI 是”)，制冷劑休眠檢測部25判斷在壓縮機(jī)I內(nèi)制冷劑是否為休眠狀態(tài)(步驟S2)。在壓縮機(jī)I內(nèi)制冷劑為休眠狀態(tài)的情況下(步驟S2 是”)，通過加熱運(yùn)轉(zhuǎn)模式控制部15進(jìn)行控制，轉(zhuǎn)換為加熱運(yùn)轉(zhuǎn)模式來進(jìn)行加熱壓縮機(jī)I的動作(步驟S3)，并返回到步驟SI。
[0077]在壓縮機(jī)I內(nèi)制冷劑不為休眠狀態(tài)的情況下(步驟S2 否”)，不轉(zhuǎn)換為加熱運(yùn)轉(zhuǎn)模式，而返回到步驟SI。在不是待機(jī)狀態(tài)的情況下(步驟SI 否”)，使實(shí)施判斷處理的動作結(jié)束，開始進(jìn)行通常運(yùn)轉(zhuǎn)模式等待機(jī)狀態(tài)之外的動作處理。
[0078]圖4是表示加熱運(yùn)轉(zhuǎn)模式下的動作步驟的一個示例的流程圖。如果轉(zhuǎn)換為加熱運(yùn)轉(zhuǎn)模式，則加熱運(yùn)轉(zhuǎn)模式控制部15的高頻通電部15的加熱指令部24獲取施加于電動機(jī)的電壓的振幅(輸出線間電壓Vuv、Vvw、Vwu)(步驟Sll),生成高頻相位指令Qk,將其輸出到驅(qū)動信號生成部16的電壓指令值生成部23 (步驟S12)。高頻相位指令0k例如通過由使用者操作等從外部提供Θ1、Θ 2兩種角度并且以規(guī)定的周期交替地選擇這兩者而生成。此外，該規(guī)定的周期也可以由使用者操作等從外部提供，并且高頻電壓指令Vk也可以由使用者操作等從外部提供。
[0079]接著，加熱指令部24基于所需要的加熱量求取施加于電動機(jī)8的電壓指令V*，將其輸出到電壓指令值生成部23(步驟S13)。所需要的加熱量例如既可以預(yù)先設(shè)定，也可以由設(shè)計者以根據(jù)壓縮機(jī)I的溫度和周圍環(huán)境溫度等進(jìn)行變更的方式設(shè)定。只要確定了壓縮機(jī)I和電動機(jī)8的組合，施加于電動機(jī)8的電壓指令V*與發(fā)熱量(即加熱量)的關(guān)系就唯一地確定。因此，例如加熱指令部24根據(jù)電動機(jī)8和壓縮機(jī)I的種類將發(fā)熱量與施加于電動機(jī)8的電壓指令V*的對應(yīng)關(guān)系作為表數(shù)據(jù)保存，使用所需要的發(fā)熱量和表數(shù)據(jù)，求取電壓指令V*。此外，為了加熱而需要的發(fā)熱量取決于外部空氣溫度、壓縮機(jī)I溫度、母線電壓等。因此，也可以不是將所需要的發(fā)熱量與電壓指令V*的對應(yīng)關(guān)系作為表數(shù)據(jù)保存，而是根據(jù)電動機(jī)8和壓縮機(jī)I的種類將外部空氣溫度、壓縮機(jī)I溫度、母線電壓等與電壓指令V*的對應(yīng)關(guān)系作為表數(shù)據(jù)保存，并且參照電動機(jī)8和壓縮機(jī)I的種類以及與外部空氣溫度、壓縮機(jī)I溫度、母線電壓等對應(yīng)的表數(shù)據(jù)來求取電壓指令V*。此外，電壓指令V*的計算方法不限于使用表數(shù)據(jù)的示例，例如也可以通過預(yù)定的計算式等根據(jù)發(fā)熱量來求取。
[0080]接著，加熱運(yùn)轉(zhuǎn)模式控制部15獲取由母線電壓檢測部11檢測出的母線電壓檢測值Vdc (步驟S14)，通過以母線電壓檢測值Vdc乘以I/所得到的值除以電壓指令V*來求取高頻電壓指令Vk。由于為了加熱而需要的發(fā)熱量取決于外部空氣溫度、壓縮機(jī)I溫度、母線電壓等發(fā)生變化，所以像這樣通過使用母線電壓檢測值Vdc求取高頻電壓指令Vk，能夠得到更適當(dāng)?shù)碾妷褐噶钪?，能夠提高可靠性?br> [0081]電壓指令生成部23基于高頻電壓指令Vk和高頻相位指令Θ k，求取電動機(jī)各相的電壓指令值Vu*、Vv*、Vw*，將其輸出到PWM信號生成部22(步驟S15)。PWM信號生成部22對電動機(jī)各相的電壓指令值Vu*、Vv*、Vw*與規(guī)定頻率且振幅為Vdc/2的載波信號進(jìn)行比較，生成PWM信號UP、VP、WP、UN、VN、WN來驅(qū)動逆變器9的開關(guān)元件21a?21f，并結(jié)束處理(步驟S16)。由此，通過驅(qū)動開關(guān)元件21a?21f，將電壓施加于電動機(jī)8。
[0082]另一方面，在轉(zhuǎn)換器控制部17，從逆變器控制部12獲取施加于電動機(jī)8的電壓振幅后，母線電壓控制部19判斷該電壓振幅是否小于由母線電壓檢測部11檢測出的母線電壓檢測值Vdc (步驟S17)。在電壓振幅較小的情況下(步驟S17:“是”)，母線電壓控制部19進(jìn)行將母線電壓指令值設(shè)定為施加于電動機(jī)的電壓振幅的0.5倍的控制(步驟S18)。具體而言，母線電壓控制部19向母線電壓指令值推定部20指示將母線電壓指令值設(shè)定為施加于電動機(jī)的電壓振幅的0.5倍，母線電壓指令值推定部20將母線電壓指令值決定為施加于電動機(jī)的電壓振幅的0.5倍。此外，母線電壓控制部19基于母線電壓檢測值Vdc和由母線電壓指令值推定部20決定的母線電壓指令值，計算開關(guān)元件33的導(dǎo)通占空比并輸出到驅(qū)動信號生成部18。
[0083]驅(qū)動信號生成部18對導(dǎo)通占空比的值與載波進(jìn)行比較，生成驅(qū)動脈沖(驅(qū)動信號)并輸出到轉(zhuǎn)換器10 (步驟S19)。這里，導(dǎo)通占空比是載波周期中開關(guān)元件33的導(dǎo)通時間的比例，為O?I的值。因此，使這里的載波振幅為I即可?；谶@樣生成的驅(qū)動脈沖信號控制開關(guān)元件33的導(dǎo)通斷開，由此通過轉(zhuǎn)換器動作進(jìn)行母線電壓的降壓。
[0084]另一方面，在施加于電動機(jī)8的電壓振幅為母線電壓檢測值以上的情況下(步驟S17 否”)，轉(zhuǎn)換器控制部17使轉(zhuǎn)換器10停止(步驟S20)，不進(jìn)行母線電壓的降壓。
[0085]這里，雖然在上述說明中施加于電動機(jī)8的電壓振幅(逆變器9施加于電動機(jī)8的電壓)小于母線電壓檢測值Vdc (轉(zhuǎn)換器10施加于逆變器9的電壓)的情況下的母線電壓指令值為該電壓振幅的0.5倍，但是該倍率不限于0.5倍。實(shí)際中也可能有電動機(jī)參數(shù)根據(jù)電動機(jī)的發(fā)熱狀況等發(fā)生變化而電動機(jī)的實(shí)際發(fā)熱量與所期望的發(fā)熱量不同的情況。在這種情況下，可以預(yù)先考慮發(fā)熱量的偏差，以振幅的0.5倍的值為中心增減。例如可以將施加于電動機(jī)8的電壓振幅和所設(shè)定的母線電壓檢測值作為表保存，使用該表，根據(jù)施加于電動機(jī)8的電壓振幅來設(shè)定母線電壓檢測值。
[0086]接著，對電壓指令生成部23的電壓指令值Vu*、Vv*、Vw*的生成方法和PWM信號生成部22的PWM信號的生成方法進(jìn)行說明。
[0087]在電動機(jī)8為三相電動機(jī)的情況下，通常，UVW的相位彼此相差120° ( = 2 π/3)。因此，如下述的式(I)所示那樣將Vu*、Vv*、Vw*定義為相位各相差2 π /3的余弦波(正弦波)。
[0088]Vu^ = VkX cos Θ
[0089]Vv^ = VkX cos ( Θ - 2 Ji /3)
[0090]Vw* = VkX cos ( Θ +2 Ji /3)…(I)
[0091]電壓指令生成部23基于高頻電壓指令Vk和高頻相位指令0k，通過式(I)計算各相的電壓指令值Vu*、Vv*、Vw*，將計算出的電壓指令值Vu*、Vv*、Vw*輸出到PWM信號生成部22。PWM信號生成部22對電壓指令值Vu*、Vv*、Vw*與規(guī)定頻率且振幅為Vdc (母線電壓的檢測值)/2的載波信號(基準(zhǔn)信號)進(jìn)行比較，基于相互的大小關(guān)系生成PWM信號UP、VP、WP、UN、VN、WN。
[0092]此外，在式(I)中，通過簡單的三角函數(shù)來求取電壓指令Vu*、Vv*、Vw*，但是電壓指令Vu*、Vv*、Vw*的求取方法不限于此，使用兩相調(diào)制、三次諧波疊加調(diào)制、空間矢量調(diào)制等其它方法也沒有任何問題。
[0093]接著，對PWM信號生成部22的PWM信號生成方法進(jìn)行說明。圖5是表示PWM信號生成部22的一相的信號生成方法的圖。圖5所不的信號生成方法相當(dāng)于一般被稱為非同步PWM的方法。將電壓指令信號Vu*與規(guī)定頻率且振幅為Vdc/2的載波信號進(jìn)行比較，基于相互的大小關(guān)系生成PWM信號UP、UN。
[0094]S卩，在載波信號大于電壓指令值Vu*時，使UP為導(dǎo)通、UN為斷開，除此之外，使UP為斷開、UN為導(dǎo)通。對于其它相也同樣地生成PWM信號。
[0095]圖6是表示本實(shí)施方式的8種開關(guān)模式示例的圖。此外，在圖6中，將在各開關(guān)模式中所產(chǎn)生的電壓矢量記載為VO?V7。此外，對各相的名稱(U、V、W)附加+或一來表示各電壓矢量的電壓方向，在沒有產(chǎn)生電壓的情況下用O表示。這里，+U是產(chǎn)生經(jīng)由U層流入電動機(jī)8而經(jīng)由V相和W相從電動機(jī)8流出的U層方向的電流的電壓，-U是產(chǎn)生經(jīng)由V相和W相流入電動機(jī)8而經(jīng)由U相從電動機(jī)8流出的一 U層方向的電流的電壓。關(guān)于土V、土W也是一樣。
[0096]將圖6示出的開關(guān)模式組合來輸出電壓矢量，由此能夠使逆變器9輸出期望的電壓。在由電動機(jī)8對壓縮機(jī)I內(nèi)的制冷劑進(jìn)行壓縮動作的情況(通常運(yùn)轉(zhuǎn)模式)下，一般在數(shù)10?數(shù)kHz以下動作。此時，進(jìn)一步在加熱模式下通過使Θ高速變化，能夠輸出超過數(shù)kHz的高諧波電壓，對壓縮機(jī)I通電并進(jìn)行加熱(加熱運(yùn)轉(zhuǎn)模式)。
[0097]但是，在一般逆變器的情況下，載波信號的頻率亦即載波頻率的上限由逆變器的開關(guān)元件的開關(guān)速度決定，因此難以輸出載波亦即載波頻率以上的高頻電壓。在一般IGBT (Insulate Gate Bipolar Transistor,絕緣柵雙極型晶體管)的情況下,開關(guān)速度的上限為20kHz左右。此外，如果高頻電壓的頻率為載波頻率的1/10左右，則高頻電壓的波形輸出精度惡化，可能會產(chǎn)生直流分量疊加等不良影響?？紤]到這一點(diǎn)，在將載波頻率設(shè)定為20kHz的情況下，如果將高頻電壓的頻率設(shè)為載波頻率的1/10的2kHz以下，則高頻電壓的頻率為可聽聲頻率范圍，噪音可能惡化。在本實(shí)施方式中，通過使相位Θ以高速變化，能夠?qū)﹄妱訖C(jī)8的繞組施加與載波頻率同步的交流電壓，能夠使施加于電動機(jī)8的交流電壓為可聽聲頻率之外。
[0098]接著，對使用高頻相位指令0k使相位Θ以高速變化的動作進(jìn)行說明。圖7是表示切換0°和180°作為加熱指令部24輸出的高頻相位指令Θ k的情況下的PWM信號的一個示例的圖。通過在載波信號的頂點(diǎn)或底點(diǎn)的定時將高頻相位指令Qk切換為0°或180°，能夠輸出與載波信號同步的PWM信號。此時，電壓矢量以V0(UP = VP = WP = O)、V4 (UP = 1、VP = WP = O)、V7(UP = VP = WP = I)、V3(UP = 0、VP = WP = I) ,VO (UP = VP=WP = 0)、…的順序進(jìn)行變化。
[0099]圖8是圖7所示的電壓矢量的變化的說明圖。此外，在圖8中示出了用虛線包圍的開關(guān)元件21為導(dǎo)通狀態(tài)、沒有用虛線包圍的開關(guān)元件21為斷開狀態(tài)。如圖8所示，在施加VO矢量、V7矢量時電動機(jī)8的線間為短路狀態(tài)，不輸出電壓。在該情況下，由電動機(jī)8的電感所蓄積的能量成為電流在短路電路中流動。此外，在施加V4矢量時，經(jīng)由U相流入電動機(jī)8且經(jīng)由V相以及W相流入電動機(jī)8、并且經(jīng)由U相流入電動機(jī)8且經(jīng)由V相以及W相從電動機(jī)8流出的U相方向的電流(+Iu的電流)流過，施加V3矢量時，經(jīng)由V相以及W相流入電動機(jī)8、經(jīng)由U相從電動機(jī)8流出的-U相方向的電流(-1u的電流)流過電動機(jī)8的繞組。即，施加V4矢量時與施加V3矢量時反方向的電流流過電動機(jī)8的繞組。而且，因為電壓矢量按照VO、V4、V7、V3、V0、…的順序變化，因此+Iu的電流與-1u的電流交替地流過電動機(jī)8的繞組。特別是，如圖8所示，V4矢量與V3矢量出現(xiàn)于I個載波周期(1/fc)間，因此能夠?qū)﹄妱訖C(jī)8的繞組施加與載波頻率fc同步的交流電壓。此外，由于交替地輸出V4矢量(+Iu的電流)與V3矢量(-1u的電流)，所以瞬間切換正反轉(zhuǎn)矩。因此，通過抵消轉(zhuǎn)矩而抑制轉(zhuǎn)子振動的控制成為可能。
[0100]此外，關(guān)于轉(zhuǎn)換器控制，在開關(guān)元件33導(dǎo)通的情況下，阻止了防逆流元件35的導(dǎo)通，電源電壓施加于電抗器34。此外，在開關(guān)元件33斷開的情況下，防逆流元件35導(dǎo)通，通過在開關(guān)元件33導(dǎo)通時所積蓄的能量以與開關(guān)元件33導(dǎo)通時相同朝向的極性在電抗器34上感應(yīng)出電壓。此時，電源電壓與轉(zhuǎn)換器的輸出電壓的關(guān)系由式⑵給出，可知通過調(diào)整導(dǎo)通占空比能夠調(diào)整母線電壓。
[0101]Vdc = DXVs…(2)
[0102]Vdc:母線電壓，VS:電源電壓，D:占空比
[0103]此外，在低調(diào)制率時由于母線電壓變低而產(chǎn)生作為無通電區(qū)間的Td區(qū)間。Td區(qū)間與實(shí)矢量區(qū)間不同，難以基于PWM信號來控制。圖9中示出低調(diào)制率時的相電流、線間電壓、PWM信號的一個示例。由于導(dǎo)通占空比較低而產(chǎn)生Td區(qū)間，雖然本來應(yīng)當(dāng)產(chǎn)生例如實(shí)矢量V3、V4或零矢量V0、V7等，但是產(chǎn)生了從Td區(qū)間向Td區(qū)間或者從Td區(qū)間向零矢量區(qū)間的轉(zhuǎn)換區(qū)間。進(jìn)而，如圖9的右側(cè)所示的相電流和線間電壓的放大圖所示，在從Td區(qū)間向Td區(qū)間或者從Td區(qū)間向零矢量V7的轉(zhuǎn)換區(qū)間，線間電壓的dv/dt急劇地增減，在高頻率時產(chǎn)生了如Iw所示的脈沖電流。這被認(rèn)為是由端子間電容和回流二極管的恢復(fù)特性引起的短路現(xiàn)象。
[0104]由于產(chǎn)生這種脈沖狀的電流，所以存在損耗增加、裝置發(fā)生誤動作而系統(tǒng)的穩(wěn)定性受損的問題。還要考慮脈沖上的電流為數(shù)百納秒而成為兆Hz的高次諧波噪聲的發(fā)生源的可能性。因此，在本實(shí)施方式中，在轉(zhuǎn)換器控制部17中，進(jìn)行將調(diào)制率設(shè)定得較高并且將實(shí)矢量區(qū)間設(shè)定得較長的控制。由此，使Td區(qū)間中積蓄于電動機(jī)的L分量的能量減少，并且通過抑制線間電壓的dv/dt，能夠抑制上述的脈沖電流。此外，通過將調(diào)制率設(shè)定為大致50%以上，能夠抑制脈沖狀電流的產(chǎn)生。
[0105]圖10是表示電源電壓的變化的影響的圖。如圖10所示，在電源電壓產(chǎn)生偏差的情況下，雖然線間電壓輸出的面積不變，但是由于振幅發(fā)生變化而產(chǎn)生流過電動機(jī)繞組的輸出電流的di/dt變化導(dǎo)致加熱輸出變動的問題。然而，在本實(shí)施方式I中搭載有轉(zhuǎn)換器10，在電源電壓發(fā)生變動時也能夠向逆變器9輸入任意的輸出電壓，因此在電源電壓產(chǎn)生偏差時也能夠穩(wěn)定地供給使用者所期望的加熱輸出。
[0106]此外，在加熱運(yùn)轉(zhuǎn)模式中，以比壓縮動作時的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率(?IkHz)高的頻率進(jìn)行動作，并且對電動機(jī)8施加高頻電壓，由此不會產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩和振動，而且通過利用因施加高頻電壓而產(chǎn)生的電動機(jī)8的鐵損和因流過繞組的電流而產(chǎn)生的銅損，能夠效率良好地加熱電動機(jī)8。通過加熱上述電動機(jī)8，將滯留在壓縮機(jī)I內(nèi)的液體制冷劑加熱并氣化，排出到壓縮機(jī)I的外部。制冷劑休眠檢測部25判斷該制冷劑排出進(jìn)行了規(guī)定量或者規(guī)定時間后，判別其從休眠狀態(tài)恢復(fù)到正常狀態(tài)，結(jié)束加熱電動機(jī)8。
[0107]如上所述，在本實(shí)施方式的熱泵裝置100中，在為液體制冷劑滯留在壓縮機(jī)I內(nèi)的狀態(tài)的情況下，通過使相位高速地變化而能夠高效率地加熱電動機(jī)8，并且，通過滿足使用者所期望的必要加熱量的高頻通電，使頻率在可聽聲頻率(20?20kHz)之外的電流流過電動機(jī)8，由此能夠在抑制噪音的同時加熱電動機(jī)8。由此，能夠高效率地加熱滯留在壓縮機(jī)I內(nèi)的液體制冷劑，能夠使滯留的液體制冷劑排出到壓縮機(jī)I之外。
[0108]此外，通過由降壓轉(zhuǎn)換器(轉(zhuǎn)換器10)將母線電壓和振幅的比率設(shè)定得較高，能夠?qū)⑤敵霰３植蛔儯⑶彝ㄟ^抑制脈沖狀電流的產(chǎn)生，能夠提供可靠性高的裝置。
[0109]通常，壓縮機(jī)動作時的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率最高為IkHz左右。因此，為了高效率地進(jìn)行加熱，只要對電動機(jī)8施加IkHz以上的高頻電壓即可，而且如果對電動機(jī)8施加例如14kHz以上的高頻電壓，則電動機(jī)8的鐵芯的振動聲幾乎接近可聽聲頻率上限，因此還具有減少噪音的效果。因此,例如以成為可聽聲頻率之外的20kHz左右的高頻電壓的方式控制電動機(jī)8即可。
[0110]此外，如果高頻電壓的頻率超過開關(guān)元件21a?2If的最大額定頻率，則可能會導(dǎo)致元件損壞、產(chǎn)生負(fù)載或電源短路。因此，為了確?？煽啃裕瑑?yōu)選高頻電壓的頻率為最大額定頻率以下。
[0111]此外，在頻率超過10kHz、輸出超過50W的加熱設(shè)備的情況下，由于受到日本無線電法第一百條的限制，所以通過事先以不超過50W的方式調(diào)整電壓指令的振幅或者檢測流過的電流并以使其成為50W以下的方式進(jìn)行反饋，就能夠遵守?zé)o線電法地對壓縮機(jī)I進(jìn)行加熱。
[0112]實(shí)施方式2
[0113]接著，對本發(fā)明涉及的實(shí)施方式2的熱泵裝置進(jìn)行說明。本實(shí)施方式的熱泵裝置100的結(jié)構(gòu)與實(shí)施方式I相同。以下，對與實(shí)施方式I不同的部分進(jìn)行說明。
[0114]本實(shí)施方式的熱泵裝置中，圖2所示的開關(guān)元件21a?21f為寬禁帶半導(dǎo)體元件的碳化硅元件(以下稱為SiC元件)的開關(guān)元件。圖11是表示Si元件和SiC元件的耐壓與導(dǎo)通電阻的關(guān)系的圖?，F(xiàn)在，一般來說主流是使用以硅(Si)為材料的半導(dǎo)體。如圖11所示，與Si元件相比，可知在SiC元件中禁帶大，能夠大幅改善耐壓與導(dǎo)通電阻的兼顧性。例如，在現(xiàn)有的使用Si元件的感應(yīng)加熱烹調(diào)器中需要冷卻裝置、散熱風(fēng)扇，但通過使用寬禁帶半導(dǎo)體元件亦即SiC元件能夠大幅降低元件損失，能夠使現(xiàn)有的冷卻裝置、散熱片小型化或?qū)⑵淙コ?br> [0115]如上所述，將開關(guān)元件從現(xiàn)有Si元件更換為SiC元件由此能夠?qū)崿F(xiàn)大幅度低損失化，能夠使冷卻裝置、散熱片小型化、或?qū)⑵淙コ?，而能夠?qū)崿F(xiàn)裝置本身的大幅度低成本化。此外，由于能夠?qū)崿F(xiàn)高頻率的開關(guān)，而能夠使頻率更高的電流流過電動機(jī)8，且由于電動機(jī)8的繞組阻抗增加而使繞組電流降低，因此流入逆變器9的電流降低，于是能夠獲得更高效率的熱泵裝置?；诟哳l化還具有如下優(yōu)點(diǎn)，由于能夠?qū)Ⅱ?qū)動頻率設(shè)定在人的可聽聲頻率范圍亦即16kHz以上的高頻率，因此易于采取噪音對策。
[0116]此外，在使用SiC的情況下，較之于現(xiàn)有Si能夠低損失地流過更多電流，因此能夠獲得使冷卻片小型化等效果。在本實(shí)施方式中以SiC元件為例進(jìn)行了說明，不過代替SiC而使用氮化鎵類材料、金剛石等寬禁帶半導(dǎo)體元件也一樣，這對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員是顯而易見的。另外，還可以僅使逆變器具備的各開關(guān)元件的二極管為寬禁帶半導(dǎo)體。此外，還可以用寬禁帶半導(dǎo)體來形成存在多個的開關(guān)元件中的一部分(至少為I個)。在將寬禁帶半導(dǎo)體應(yīng)用于部分元件的情況下也能夠獲得上述效果。
[0117]此外，在實(shí)施方式I以及2中，設(shè)想的是作為開關(guān)元件主要使用IGBT的情況，但開關(guān)元件并不局限于IGBT,使用超級結(jié)構(gòu)造的功率MOSFET(Metal-Oxide-SemiconductorField-Effect Transistor金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)、其他絕緣柵半導(dǎo)體元件、雙極晶體管也一樣，這一點(diǎn)對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言是顯而易見的。以上所述以外的本實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)和動作與實(shí)施方式I一樣。
[0118]實(shí)施方式3
[0119]圖12是表示本發(fā)明涉及的熱泵裝置的實(shí)施方式3的結(jié)構(gòu)示例的圖。在本實(shí)施方式中，對將實(shí)施方式1、2中進(jìn)行了說明的熱泵裝置搭載于空調(diào)機(jī)、熱泵熱水機(jī)、冰箱、制冷機(jī)等時的結(jié)構(gòu)和動作的一個示例進(jìn)行說明。
[0120]圖13是有關(guān)圖12所示的熱泵裝置的制冷劑的狀態(tài)的莫里爾圖。在圖13中，橫軸表示比1:含,縱軸表示制冷劑壓力。
[0121]在本實(shí)施方式的熱泵裝置中，壓縮機(jī)51、熱交換器52、膨脹機(jī)構(gòu)53、接收機(jī)54、內(nèi)部熱交換器55、膨脹機(jī)構(gòu)56以及熱交換器57由配管依次連接，構(gòu)成供制冷劑循環(huán)的主制冷劑回路58。另外，在主制冷劑回路58中，在壓縮機(jī)51的排出側(cè)，設(shè)置有四通閥59，能夠切換制冷劑的循環(huán)方向。此外，在熱交換器57附近，設(shè)置有風(fēng)扇60。此外，壓縮機(jī)51是上述實(shí)施方式1、2中說明的壓縮機(jī)1，是具有由逆變器9驅(qū)動的電動機(jī)8與壓縮機(jī)構(gòu)7的壓縮機(jī)。在圖13中省略了圖示，不過本實(shí)施方式的熱泵裝置具有:驅(qū)動壓縮機(jī)51的電動機(jī)8的逆變器9、逆變器控制部12、母線電壓檢測部11、轉(zhuǎn)換器10、轉(zhuǎn)換器控制部17。
[0122]而且，本實(shí)施方式的熱泵裝置具備從接收機(jī)54與內(nèi)部熱交換器55之間到壓縮機(jī)51的注入管通過配管連接的注入回路62。在注入回路62依次連接有膨脹機(jī)構(gòu)61、內(nèi)部熱交換器55。在熱交換器52連接有供水循環(huán)的水回路63。另外，在水回路63連接有熱水器、暖氣片、地暖設(shè)備等的散熱器等使用水的裝置。
[0123]對本實(shí)施方式的熱泵裝置的動作進(jìn)行說明。首先說明制熱運(yùn)轉(zhuǎn)時的動作。在制熱運(yùn)轉(zhuǎn)時，四通閥59被設(shè)定為實(shí)線方向。另外，該制熱運(yùn)轉(zhuǎn)不僅包括空調(diào)機(jī)中所使用的制熱，還包括對水加熱來生成熱水的熱水供應(yīng)。
[0124]在壓縮機(jī)51變成高溫高壓的氣相制冷劑(圖13的點(diǎn)A)從壓縮機(jī)51排出，在作為冷凝器亦即散熱器的熱交換器52進(jìn)行熱交換而液化(圖13的點(diǎn)B)。此時，通過從制冷劑散出的熱將在水回路63循環(huán)的水加熱，用于制熱與熱水供應(yīng)。
[0125]在熱交換器52液化的液相制冷劑在膨脹機(jī)構(gòu)53減壓，成為氣液兩相狀態(tài)(圖13的點(diǎn)C)。在膨脹機(jī)構(gòu)53成為氣液兩相狀態(tài)的制冷劑在接收機(jī)54與要被吸入到壓縮機(jī)51的制冷劑進(jìn)行熱交換，被冷卻并液化(圖13的點(diǎn)D)。在接收機(jī)54被液化的液相制冷劑分支流到主制冷劑回路58與注入回路62。
[0126]在主制冷劑回路58流動的液相制冷劑與在注入回路62流動的制冷劑(在膨脹機(jī)構(gòu)61被減壓成為氣液兩相狀態(tài)的制冷劑)在內(nèi)部熱交換器55進(jìn)行熱交換，進(jìn)一步被冷卻(圖13的點(diǎn)E)。在內(nèi)部熱交換器55被冷卻的液相制冷劑在膨脹機(jī)構(gòu)56被減壓，成為氣液兩相狀態(tài)(圖13的點(diǎn)F)。在膨脹機(jī)構(gòu)56成為氣液兩相狀態(tài)的制冷劑在作為蒸發(fā)器的熱交換器57與外部空氣進(jìn)行熱交換，被加熱(圖13的點(diǎn)G)。而且，在熱交換器57被加熱的制冷劑在接收機(jī)54進(jìn)一步被加熱(圖13的點(diǎn)H)，并被壓縮機(jī)51吸入。
[0127]另一方面，在注入回路62流動的制冷劑如上所述，在膨脹機(jī)構(gòu)61被減壓(圖13的點(diǎn)I)，在內(nèi)部熱交換器55實(shí)施熱交換(圖13的點(diǎn)J)。在內(nèi)部熱交換器55進(jìn)行了熱交換的氣液兩相狀態(tài)的制冷劑(注入制冷劑)保持氣液兩相狀態(tài)從壓縮機(jī)51的注入管流入壓縮機(jī)51內(nèi)。
[0128]在壓縮機(jī)51中，從主制冷劑回路58吸入的制冷劑(圖13的點(diǎn)H)被壓縮到中間壓力，并加熱(圖13的點(diǎn)K)。注入制冷劑(圖13的點(diǎn)J)與被壓縮到中間壓力并加熱的制冷劑(圖13的點(diǎn)K)合流，溫度下降(圖13的點(diǎn)L)。而且，溫度下降的制冷劑(圖13的點(diǎn)L)進(jìn)一步被壓縮并加熱，成為高溫高壓，并被排出(圖13的點(diǎn)A)。
[0129]另外，在不進(jìn)行注入運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，將膨脹機(jī)構(gòu)61的開度設(shè)定為全關(guān)。即，在實(shí)施注入運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，膨脹機(jī)構(gòu)61的開度大于規(guī)定開度，但在不實(shí)施注入運(yùn)轉(zhuǎn)時，使膨脹機(jī)構(gòu)61的開度小于規(guī)定開度。由此，制冷劑不會流入壓縮機(jī)51的注入管。另外，膨脹機(jī)構(gòu)61的開度通過利用微型計算機(jī)等的電子控制進(jìn)行控制。
[0130]下面，對熱泵裝置100的制冷運(yùn)轉(zhuǎn)時的動作進(jìn)行說明。在制冷運(yùn)轉(zhuǎn)時，四通閥59被設(shè)定為虛線方向。另外，該制冷運(yùn)轉(zhuǎn)不僅包括空調(diào)機(jī)所使用的制冷，還包括從水中去除熱來生成冷水，冷凍等。
[0131]在壓縮機(jī)51成為高溫高壓的氣相制冷劑(圖13的點(diǎn)A)從壓縮機(jī)51被排出，經(jīng)由四通閥59流到熱交換器57側(cè)，在作為冷凝器亦即散熱器的熱交換器57進(jìn)行熱交換并液化(圖13的點(diǎn)B)。在熱交換器57被液化的液相制冷劑在膨脹機(jī)構(gòu)56減壓成為氣液兩相狀態(tài)(圖13的點(diǎn)C)。在膨脹機(jī)構(gòu)56成為氣液兩相狀態(tài)的制冷劑在內(nèi)部熱交換器55與在注入回路62流動的制冷劑進(jìn)行熱交換，被冷卻并液化(圖13的點(diǎn)D)。在內(nèi)部熱交換器55，使在膨脹機(jī)構(gòu)56成為氣液兩相狀態(tài)的制冷劑、與將在內(nèi)部熱交換器55被液化的液相制冷劑在膨脹機(jī)構(gòu)61進(jìn)行減壓而成為氣液兩相狀態(tài)的制冷劑(圖13的點(diǎn)I)進(jìn)行熱交換。在內(nèi)部熱交換器55進(jìn)行了熱交換的液相制冷劑(圖13的點(diǎn)D)分支流到主制冷劑回路58與注入回路62。
[0132]在主制冷劑回路58流動的液相制冷劑在接收機(jī)54與被壓縮機(jī)51吸入的制冷劑進(jìn)行熱交換，進(jìn)一步被冷卻(圖13的點(diǎn)E)。在接收機(jī)54被冷卻的液相制冷劑在膨脹機(jī)構(gòu)53被減壓成為氣液兩相狀態(tài)(圖13的點(diǎn)F)。在膨脹機(jī)構(gòu)53成為氣液兩相狀態(tài)的制冷劑在作為蒸發(fā)器的熱交換器52進(jìn)行熱交換而被加熱(圖13的點(diǎn)G)。此時，制冷劑吸熱，由此在水回路63循環(huán)的水被冷卻，被用于冷氣、冷凍。進(jìn)而，在熱交換器52被加熱的制冷劑經(jīng)由四通閥59流入接收機(jī)54，在此進(jìn)一步被加熱(圖13的點(diǎn)H)，并被壓縮機(jī)51吸入。
[0133]另一方面，在注入回路62流動的制冷劑如上所述，在膨脹機(jī)構(gòu)61被減壓(圖13的點(diǎn)I)，在內(nèi)部熱交換器55進(jìn)行熱交換(圖13的點(diǎn)J)。在內(nèi)部熱交換器55進(jìn)行了熱交換的氣液兩相狀態(tài)的制冷劑(注入制冷劑)保持氣液兩相狀態(tài)從壓縮機(jī)51的注入管流入壓縮機(jī)51內(nèi)。有關(guān)壓縮機(jī)51內(nèi)的壓縮動作，與上述制熱運(yùn)轉(zhuǎn)時相同。
[0134]另外，在不進(jìn)行注入運(yùn)轉(zhuǎn)時，與上述制熱運(yùn)轉(zhuǎn)時相同，將膨脹機(jī)構(gòu)61的開度設(shè)為全關(guān)，不使制冷劑流入壓縮機(jī)51的注入管。
[0135]此外，在上述說明中，對熱交換器52是使制冷劑與在水回路63中循環(huán)的水進(jìn)行熱交換的板式熱交換器那樣的熱交換器進(jìn)行了說明。但是，熱交換器52并不局限于此，還可以是使制冷劑與空氣進(jìn)行熱交換的熱交換器。此外，對于水回路63，不僅可以是水循環(huán)的回路，還可以是其他流體循環(huán)的回路。
[0136]如上所述，實(shí)施方式1、2、3中說明的熱泵裝置能夠用于空調(diào)機(jī)、熱泵熱水機(jī)、冰箱、制冷機(jī)等使用了逆變器壓縮機(jī)的熱泵裝置。
[0137]如上所述，本發(fā)明所涉及的熱泵裝置作為能夠有效消除制冷劑休眠現(xiàn)象的熱泵裝置是有效的。
【權(quán)利要求】
1.一種熱泵裝置，其特征在于，包括: 壓縮機(jī)，其包括壓縮制冷劑的壓縮機(jī)構(gòu)、以及驅(qū)動所述壓縮機(jī)構(gòu)的電動機(jī)； 逆變器，其施加驅(qū)動所述電動機(jī)的電壓； 轉(zhuǎn)換器，其對所述逆變器施加電壓； 逆變器控制部，其生成驅(qū)動所述逆變器的驅(qū)動信號；以及 轉(zhuǎn)換器控制部，其生成驅(qū)動所述轉(zhuǎn)換器的驅(qū)動信號，其中， 所述逆變器控制部具有:通過對所述電動機(jī)施加高頻交流電壓使所述壓縮機(jī)進(jìn)行加熱運(yùn)轉(zhuǎn)的加熱運(yùn)轉(zhuǎn)模式、以及使所述壓縮機(jī)進(jìn)行通常運(yùn)轉(zhuǎn)來壓縮制冷劑的通常運(yùn)轉(zhuǎn)模式，所述轉(zhuǎn)換器控制部在所述逆變器控制部的所述加熱運(yùn)轉(zhuǎn)模式時，基于針對所述電動機(jī)的電壓指令值設(shè)定對所述逆變器施加的電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱泵裝置，其特征在于: 所述逆變器控制部在所述逆變器控制部的所述加熱運(yùn)轉(zhuǎn)模式時，能夠通過來自使用者的輸入來設(shè)定對所述電動機(jī)施加的高頻交流電壓的頻率、相位、振幅中的至少任一個。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱泵裝置，其特征在于: 所述轉(zhuǎn)換器是使施加于所述逆變器的母線電壓降壓的降壓轉(zhuǎn)換器， 所述轉(zhuǎn)換器控制部，持有施加于所述電動機(jī)的電壓與針對所述母線電壓的電壓指令值的對應(yīng)關(guān)系，根據(jù)基于所述對應(yīng)關(guān)系而施加于所述電動機(jī)的電壓，設(shè)定針對所述母線電壓的電壓指令值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的熱泵裝置，其特征在于: 所述轉(zhuǎn)換器控制部進(jìn)行控制，使得施加于所述逆變器的電壓相對于所述逆變器施加于所述電動機(jī)的電壓的比率為50%以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的熱泵裝置，其特征在于: 構(gòu)成所述逆變器的開關(guān)元件中的至少I個開關(guān)元件由寬禁帶半導(dǎo)體形成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的熱泵裝置，其特征在于: 構(gòu)成所述逆變器的開關(guān)元件的二極管中的至少I個二極管由寬禁帶半導(dǎo)體形成。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的熱泵裝置，其特征在于: 所述寬禁帶半導(dǎo)體是碳化硅、氮化鎵類材料或金剛石。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的熱泵裝置，其特征在于: 在所述高頻交流電壓的頻率超過1kHz的情況下，將所述電動機(jī)的輸入功率控制在50W以下。
9.一種空調(diào)機(jī)，其特征在于: 具備權(quán)利要求1至8中任一項所述的熱泵裝置。
10.一種制冷機(jī)，其特征在于: 具備權(quán)利要求1至8中任一項所述的熱泵裝置。
【文檔編號】H02M3/155GK104220820SQ201280072410
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2012年4月16日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月16日
【發(fā)明者】神谷莊太, 皇山和德, 湯淺健太, 松下真也, 楠部真作, 牧野勉 申請人:三菱電機(jī)株式會社