熱泵裝置及具有其的空調機、熱泵式熱水器、冰箱和制冷機的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及熱累裝置及具有其的空調機、熱累式熱水器、冰箱和制冷機。
【背景技術】
[0002] W往，作為在用于空調機等中的熱累裝置的運轉停止期間防止液態制冷劑滯留在 壓縮機內部的技術，有W不驅動壓縮機電動機的方式對電動機繞組通電（W下稱為"限制 通電"）來加熱壓縮機從而使液態制冷劑氣化排出的技術。例如公開了如下技術：在壓縮機 的運轉待機時，將比通常運轉時的通常頻率高的20曲Z左右的交流電壓供給到壓縮機電動 機，由此利用由構成逆變器的開關元件的開關損耗引起的發熱和電動機的發熱防止壓縮機 內部的制冷劑液化（例如專利文獻1)。
[0003] 此外，公開了下述技術：在IPMQnterior化rmanentMa即et:磁鐵嵌入式）電動 機的情況下，轉子的繞組電感根據轉子的位置而變化，因此例如在制冷循環的溫度為規定 值W下的狀態經過了規定時間的情況下，將比通常運轉時的通常頻率高的14曲ZW上的交 流電壓錯開相位地供給到壓縮機內部的電動機，從而高效地對液態制冷劑進行加熱，防止 制冷劑滯留在壓縮機內部（例如專利文獻2)。
[0004] 此外，還公開了下述技術：例如設流過電動機繞組的電流在峰值附近的比較穩定 的區間為電流檢測區間，基于此時檢測出的電流峰值，計算最佳電壓指令值W獲得為了使 滯留在壓縮機內部的制冷劑氣化排出所需要的功率，從而不受由制造上的差異或環境差異 帶來的影響，使壓縮機的加熱量保持恒定（例如專利文獻3)。 陽0化]運里，為了使壓縮機的加熱量保持恒定、即為了使向壓縮機電動機供給的電能保 持恒定而可靠地防止制冷劑滯留在壓縮機內部，需要更精確地檢測流過電動機繞組的電 流，但是如果對壓縮機電動機進行限制通電時頻率較高，則流過電動機繞組的電流在峰值 附近的比較穩定的區間變短，使得電流檢測精度下降。此外，在將按取樣周期檢測出的模擬 電流值進行AD轉換來檢測電流的情況下，如果對壓縮機電動機進行限制通電時頻率較高， 則1個周期內能夠進行檢測的取樣數減少，因此為了提高檢測精度也需要能夠實現高取樣 率的微機等。因此，公開了下述技術：將進行AD轉換時的取樣周期均等地分割成多個，使多 個取樣定時逐一錯開來進行電流檢測，由此與W多倍取樣頻率進行取樣的情況同樣能夠高 精度地檢測功率（例如專利文獻4)。
[0006] 專利文獻1 :日本特開2004-271167號公報
[0007] 專利文獻2 :日本特開2012-82996號公報
[0008] 專利文獻3 :國際公開第2009/028053號
[0009] 專利文獻4 :日本特開2012-225767號公報
【發明內容】
[0010] 然而，在專利文獻4記載的技術中存在如下問題：由于將取樣周期均等地分割成 多個，所W進行電流檢測的定時與電流周期之間沒有關聯，如果檢測定時相對于電流周期 產生偏離，則功率檢測精度下降，存在向壓縮機電動機供給的電能無法保持恒定的情況。
[0011] 本發明是鑒于上述問題而完成的，其目的在于提供一種熱累裝置及具有其的空調 機、熱累式熱水器、冰箱和制冷機，在向壓縮機電動機供給頻率比通常運轉時高的高頻電壓 來進行限制通電時，能夠使向壓縮機電動機供給的電能保持恒定，使對壓縮機的加熱量保 持恒定，由此能夠高效且可靠地防止液態制冷劑滯留在壓縮機內部。
[0012] 為了解決上述問題、實現發明目的，本發明設及的熱累裝置，其包括：壓縮機，其 具有對制冷劑進行壓縮的壓縮機構和驅動上述壓縮機構的壓縮機電動機；熱交換器；逆變 器，其對上述壓縮機電動機施加所需的電壓；W及逆變器控制部，其生成對上述逆變器進行 驅動的驅動信號，上述熱累裝置的特征在于：上述逆變器控制部包括：限制通電控制部，其 在上述壓縮機的運轉待機期間，輸出向上述壓縮機電動機供給頻率比通常運轉時高的高頻 電壓來對上述壓縮機電動機實施限制通電時的高頻電壓相位指令，并且根據進行上述限制 通電時的高頻通電周期的多個周期的上述壓縮機電動機的各相間電壓、各相電壓或各相電 流，復原與該高頻通電周期的1個周期相當的上述各相間電壓、上述各相電壓或上述各相 電流，且基于該復原出的與上述高頻通電周期的1個周期相當的各檢測值，輸出高頻電壓 指令；W及驅動信號生成部，其基于上述高頻電壓相位指令和上述高頻電壓指令生成上述 驅動信號。
[0013] 根據本發明，起到如下效果：在向壓縮機電動機供給頻率比通常運轉時高的高頻 電壓來進行限制通電時，能夠使向壓縮機電動機供給的電能保持恒定，使對壓縮機的加熱 量保持恒定，由此能夠高效且可靠地防止液態制冷劑滯留在壓縮機內部。
【附圖說明】
[0014] 圖1是表示實施方式1設及的熱累裝置的一個結構示例的圖。
[0015] 圖2是表示實施方式1設及的熱累裝置中的逆變器的一個結構示例的圖。
[0016] 圖3是表示實施方式1設及的熱累裝置中的逆變器控制部的一個結構示例的圖。
[0017] 圖4是用于說明實施方式1設及的熱累裝置中的加熱功率指令生成部的動作的 圖。
[0018] 圖5是表示用于說明各電壓指令值和各PWM信號的生成方法的各信號波形的圖。
[0019] 圖6是表示實施方式1設及的熱累裝置中的8種開關模式的圖，是表示實施方式 1設及的熱累裝置中的制冷劑休眠量輸出部的另一結構示例的圖。
[0020] 圖7是表示實施方式1設及的熱累裝置中的高頻電壓相位指令生成部的一個結構 示例的圖，是表示實施方式1設及的熱累裝置中的直流通電指令生成部的一個結構示例的 圖。
[0021] 圖8是表示實施方式1設及的熱累裝置中的限制通電時的各信號波形的圖，是表 示實施方式1設及的熱累裝置中的高頻通電指令生成部的一個結構示例的圖。
[0022] 圖9是表示與各電壓矢量對應的逆變器內的各開關元件的導通/斷開（0N/0FF) 狀態的圖。
[0023] 圖10是表示基準相位0f為0°、30°、60°時的各相電流波形的圖。
[0024] 圖11是表示IPM電動機的轉子的停止位置的一個示例的圖。
[0025] 圖12是表示轉子位置與各相電流的關系的圖。
[00%] 圖13是表示實施方式I設及的熱累裝置中的功率計算部的詳細結構的一個示例 的圖。
[0027] 圖14是表示用于說明實施方式1設及的熱累裝置中的各線間電壓和各相電流的 檢測方法的各信號波形的圖。
[0028] 圖15是表示逆變器的母線電壓值變化的情況下的各信號波形的圖。
[0029] 圖16是表示由逆變器的母線電壓值的大小不同引起的線間電壓波形和相電流波 形差異的圖。
[0030] 圖17是表示實施方式1設及的熱累裝置中的功率計算部的詳細結構的一個示例 的圖。
[0031] 圖18是表示實施方式1設及的熱累裝置中的功率計算部的與圖17不同的詳細結 構的一個示例的圖。
[0032] 圖19是表示實施方式1設及的熱累裝置中的高頻電壓指令生成部的詳細結構的 一個示例的圖。
[0033] 圖20是表示電壓恒定控制與實施方式1設及的控制的比較示例的圖。
[0034] 圖21是表示實施方式2設及的制冷循環的一個結構示例的圖。
[0035] 圖22是表示圖21所示的制冷循環中的制冷劑的狀態轉換的莫里爾圖。
[0036] 符號說明
[0037] 1壓縮機
[0038] 2 四通閥
[0039] 3熱交換器 W40] 4膨脹機構
[0041] 5熱交換器 陽0創 6制冷劑配管 陽0創 7壓縮機構 W44] 8壓縮機電動機 陽045] 9逆變器
[0046] 10逆變器控制部 W47] 11直流電壓源 W4引 12限制通電控制部
[0049] 13驅動信號生成部
[0050] 14功率計算部
[0051] 15高頻電壓指令生成部
[0052] 16高頻電壓相位指令生成部
[0053] 17加熱功率指令生成部
[0054] 19電壓指令計算部 陽05引 20PWM信號生成部
[0056] 22高頻電壓相位反轉部
[0057] 23a~23c加法器 陽05引 24檢測部
[0059] 25重試判定部 W60] 26功率運算部
[0061] 28a~28f乘法器
[0062] 29a~29e求和運算器
[0063] 30a~30e除法器
[0064] 31a~31e平方根運算器 W65] 32平均運算器
[0066] 33電流功率轉換器
[0067] 50、50a制冷循環 W側 51壓縮機
[0069] 52、57熱交換器
[0070] 53、56、61 膨脹機構 陽〇7U 54接收器 陽0巧 55內部熱交換器 陽07引 58主制冷劑回路
[0074] 59 四通閥 陽口巧]60風扇
[0076] 62注入回路
[0077] 63水回路
[0078] 70a~70f開關元件
[0079] 80a~SOf續流二極管
[0080] 100熱累裝置
【具體實施方式】
[0081] 下面，參照附圖，對本發明的實施方式設及的熱累裝置、具有其的空調機、熱累式 熱水器、冰箱和制冷機進行說明。另外，本發明不局限于W下所示的實施方式。 陽0間實施方式1
[0083] 圖1是表示實施方式1設及的熱累裝置的一個結構示例的圖。如圖1所示，實施 方式1設及的熱累裝置100中，通過制冷劑配管6將壓縮機1、四通閥2、熱交換器3、膨脹機 構4和熱交換器5依次連接而形成制冷循環50。另外，在圖1所示的示例中示出了形成制 冷循環50的基本結構，但圖中省略了一部分結構要素。
[0084] 在壓縮機1的內部設置有對制冷劑進行壓縮的壓縮機構7和使壓縮機構7動作的 壓縮機電動機8。壓縮機電動機8是具有U相、V相、W相的3相電動機繞組的3相電動機。 陽0化]壓縮機電動機8與逆變器9電連接。逆變器9與直流電壓源11連接，將從直流電 壓源11供給的直流電壓（母線電壓）Vdc作為電源分別對壓縮機電動機8的U相、V相、W 相的繞組施加電壓化、Vv、Vw。
[0086] 此外，逆變器9與逆變器控制部10電連接。逆變器控制部10向逆變器9輸出用 于驅動逆變器9的驅動信號。該逆變器控制部10具有通常運轉模式和加熱運轉模式運2 個運轉模式。
[0087] 在通常運轉模式下，逆變器控制部10生成并輸出用于對壓縮機電動機8進行旋轉 驅動的PWM(PulseWi化hMo化lation，脈寬調制）信號（驅動信號）。此外，加熱運轉模式 與通常運轉模式不同，是逆變器控制部10在運轉待機期間W不會對壓縮機電動機8進行旋 轉驅動的方式進行通電（W下稱為"限制通電"）來加熱壓縮機電動機8,從而加熱滯留在 壓縮機1內部的液態制冷劑使其氣化并排出的運轉模式。在本實施方式中，在該加熱運轉 模式下，通過使壓縮機電動機8無法跟隨的高頻電流（W下稱為"高頻通電"）流過壓縮機 電動機8,利用壓縮機電動機8產生的熱量對滯留在壓縮機1內部的液態制冷劑進行加熱。
[0088] 在實施高頻通電的情況下，只要對壓縮機電動機8施加在壓縮運作時的運轉頻率 W上的高頻電壓，壓縮機電動機8內的轉子就無法跟隨高頻電壓，不會旋轉或產生振動。因 此，優選使逆變器9輸出的電壓頻率為壓縮運作時的運轉頻率W上。
[0089] 一般而言，壓縮運作時的運轉頻率最高是1曲Z左右，因此在壓縮機1的運轉待機 期間實施高頻通電的情況下，對壓縮機電動機8施加壓縮運作時的運轉頻率即1曲ZW上的 高頻電壓即可。此外，例如如果對壓縮機電動機8施加14曲ZW上的高頻電壓，則壓縮機電 動機8的鐵忍的振動聲大致接近可聽聲頻率的上限，因此在降低噪音方面也具有效果。此 時，例如如果為可聽聲頻率之外的20曲Z左右的高頻電壓，則能夠進一步降低噪音，但是在 實施高頻通電時，為了確保可靠性，優選施加在逆變器9內