也就是說,能夠使用2相的相電流(運里為U相電流Iu和W相電流Iw),求取輸入 到壓縮機電動機8的功率值P。 陽1化]在圖18所示的示例中,示出了使用上式化)、W及各相電流的有效值的平均值Iave與輸入到壓縮機電動機8的功率值P的關系的情況下的結構,功率運算部26包括加法 器23c、乘法器28c~28f、求和運算器29c~29e、除法器30c~30e、平方根運算器31a~ 31C、平均運算器32和電流功率轉換器33。 陽166] 在電流功率轉換器33中,預先保存通過實驗或模擬等求出的各相電流的有效值 的平均值Iave與輸入到壓縮機電動機8的功率值P的關系作為轉換表。 陽167] 對功率運算部26輸入由檢測部24檢測出的U相電流的瞬時值Iu虹]和W相電流 的瞬時值Iw虹]。 陽168] 通過加法器23c將Iu虹]和Iw虹]相加,并在乘法器28c中使符號反轉,從而得到V相電流的瞬時值Iv虹]。
[0169] 在乘法器28d中對Iu虹]進行平方,在求和運算器29c中求取樣本m= 1~n的 值的總和,在除法器30c中除W樣本數n,在平方根運算器31a中得到平方值,由此求取U相 電流的有效值Iu_rms。
[0170] 此外,在乘法器28e中對Iv虹]進行平方,在求和運算器29d中求取樣本m= 1~ n的值的總和,在除法器30d中除W樣本數n,在平方根運算器3化中得到平方值,由此求取 V相電流的有效值Iv_rms。 陽171] 此外,在乘法器28f中使Iw虹]進行平方,在求和運算器29e中求取樣本m= 1~ n的值的總和,在除法器30e中除W樣本數n,在平方根運算器31c中得到平方值,由此求取W相電流的有效值Iw_rms。 陽172] 然后,在平均運算器32中求取上述Iu_rms、Iv_rms、Iw_rms的平均值lave,在電 流功率轉換器33中使用上述的轉換表轉換成功率值P。
[0173]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。在圖19所示的示例中,高頻電壓指令生成部15包括減法器34和控制器 35。
[0174] 對高頻電壓指令生成部15輸入由功率計算部14計算出的功率值P和由加熱功率 指令生成部17生成的加熱功率指令P*。
[01巧]在減法器34中求取功率值P與加熱功率指令P*的偏差,在控制器35中控制高頻 電壓指令V*,W使該偏差變成0。 陽176] 另外,控制器35顯然能夠由一般用于控制的比例控制器、積分控制器、微分控制 器或組合它們而構成,本發明不局限于該控制器35的結構。 陽177] 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。圖20的橫 軸表示壓縮機電動機8的轉子位置職,縱軸表示向壓縮機電動機8供給的功率。圖20所示的A表示通過電壓恒定控制對壓縮機電動機8實施限制通電的情況的示例,圖20所示的B表 示通過本實施方式中說明的功率恒定控制對壓縮機電動機8實施限制通電的情況的示例。
[0178] 在IPM電動機和同步磁阻電動機等有效地利用磁阻轉矩的電動機中,由于電感根 據轉子位置中大幅變化,所W阻抗根據轉子位置爭大幅變化。因此,在通過電壓恒定控制對 壓縮機電動機8實施限制通電的情況下(圖20的A),向壓縮機電動機8供給的功率大幅變 化,根據轉子位置取,存在向壓縮機電動機8供給過剩的功率的情況、或者達不到為了使滯 留在壓縮機1內部的液態制冷劑排出所需要的最小功率的情況。
[0179] 另一方面,在本實施方式中(圖20的B),進行使供給到壓縮機電動機8的功率恒 定的控制,因此不受轉子位置爭的影響,能夠高效且可靠地加熱滯留在壓縮機1內部的液態 制冷劑使其排出到壓縮機1外部。
[0180] 如W上說明,根據實施方式1的熱累裝置,在壓縮機的運轉待機期間,向壓縮機電 動機供給與載波信號同步的高頻電壓來對壓縮機電動機實施限制通電,基于在載波信號持 續的n個周期(n為2W上的整數)的期間使相位各錯開(1/n)個周期而檢測出的各相間電 壓、各相電壓或各相電流,復原與1個載波周期相當的各相間電壓、各相電壓或各相電流, 并進行控制使使用該復原后的與1個載波周期相當的各檢測值計算出的功率值與為了將 滯留在壓縮機內部的液態制冷劑排出到壓縮機外部所需要的加熱功率指令一致,因此即使 在使用相對于進行限制通電時的高頻通電頻率而言A/D轉換時間較長的微機來構成逆變 器控制部的情況下,也能夠不受壓縮機電動機的轉子位置的影響,使對壓縮機的加熱量保 持恒定,能夠高效且可靠地防止液態制冷劑滯留在壓縮機內部。 陽181]另外,在上述的實施方式1中,說明的是下述示例:在載波信號的n個周期(n為 2W上的整數)的期間,使相位各錯開(1/n)個周期來檢測各相間電壓、各相電壓或各相電 流,使用與載波信號的1個周期相當的各檢測值來計算功率值,不過檢測各檢測值的順序 和檢測數量不局限于此。在載波信號持續的n個周期中對各檢測值進行檢測的情況下,例 如也可W在第偶數個周期或第奇數個周期等nW下的任意k個周期,分別在與(m/n)個周 期(m是nW下的自然數)相當的相位檢測各檢測值,并將它們看作與載波信號的1個周期 相當的各檢測值來計算功率值。也就是說,在載波信號的10個周期中對各檢測值進行5次 檢測的情況下,例如可W在第一個周期在與(4/10)個周期相當的相位、在第四個周期在與 (2/10)個周期相當的相位、在第六個周期在與化/10)個周期相當的相位、在第八個周期在 與(10/10)個周期相當的相位、在第十個周期在與(8/10)個周期相當的相位分別檢測各檢 測值。 陽182] 此外,在上述的實施方式1中,示出了通過使高頻電壓相位指令與逆變器的載波 信號同步地反轉來進行限制通電的示例,示出了復原與1個載波周期相當的各檢測值的示 例,不過即使是復原與載波周期同步的規定范圍、例如與半個載波周期或多個周期相當的 各檢測值的結構,顯然也能夠得到與上述同樣的效果。此外,即使是進行限制通電時的高頻 通電周期、即高頻電壓相位指令與載波信號不同步的結構,即使是基于高頻通電周期的多 個周期的壓縮機電動機的各相間電壓、各相電壓或各相電流來復原與高頻通電周期的1個 周期或與高頻通電周期同步的規定范圍相當的各檢測值的結構,顯然也能夠得到與上述同 樣的效果。
[0183] 此外,在上述的實施方式1中,示出了通過高頻通電對壓縮機電動機實施限制通 電的示例,不過在高頻通電的情況下,如果阻抗變得過高,則難W獲得所需要的加熱量。因 此,在需要較大的加熱量的情況下,也可W采用一并使用直流通電來對壓縮機電動機實施 限制通電的結構。通過采用運樣的結構,能夠更可靠地使滯留在壓縮機內部的液態制冷劑 氣化向壓縮機外部排出。
[0184] 此外,在對壓縮機電動機施加高頻電壓的情況下,阻抗因壓縮機電動機的繞組的 電感分量而增大,因此具有電流難W流動的性質。例如在通常運轉模式下,流過壓縮機電動 機的各相電流通常為10安培左右,而在加熱運轉模式下為數安培W下。也就是說,在通常 運轉模式和加熱運轉模式下,對電流檢測器要求的增益和頻率特性不同。因此,在通過高頻 通電對壓縮機電動機實施限制通電時,使用在通常運轉模式下所用的電流檢測器進行相電 流檢測的情況下,檢測精度可能會下降。因此,優選使在通常運轉模式下用于相電流檢測的 電流檢測器與在加熱運轉模式下用于相電流檢測的電流檢測器為增益和頻率特性不同的 電流檢測器。或者,如果是在通常運轉模式和加熱運轉模式下共用1個電流檢測器的情況, 也可W使其具有分別適于各模式的2種增益和頻率特性,在通常運轉模式和加熱運轉模式 下進行切換。此外,通過采取將構成逆變器控制部的微機的A/D檢測的比特數例如從10比 特變更為12比特等措施,還能夠提高相電流的檢測精度。
[0185] 另外,關于線間電壓和相電壓的檢測,由于在通常運轉模式和加熱運轉模式下電 壓值的差異較小,所W采取另外設置與通常運轉模式不同的電壓檢測器來用于加熱運轉 模式等對策的必要性較低,不過與通常運轉模式下的電壓頻率為數10~數100化相比, 加熱運轉模式下的電壓頻率為數曲Z,因此在附加用于去除高頻噪聲等的LPF(LowPass Filter,低通濾波器)時,優選根據加熱運轉模式下的頻率、即對壓縮機電動機實施限制通 電時的高頻通電頻率進行設計。
[0186] 進而,在使用同一微機檢測線間電壓和相電流的情況下,由于檢測次數增加而導 致需要微機的處理速度增加和用于A/D檢測的端口不足,因此需要使用高功能的微機,可 能使成本增加。在運種情況下,通過在微機的外部設置用于求取線間電壓與相電流之積的 乘法電路,能夠減少微機的檢測次數,能夠抑制微機的成本上升。在運種情況下,作為乘法 電路,例如采用使用了運算放大器的乘法電路或一般市場上銷售的乘法用IC等就可W容 易地實現。
[0187] 實施方式2
[0188] 在本實施方式中,對能夠適用實施方式1中記載的熱累裝置的空調機、熱累式熱 水器、冰箱和制冷機進行說明。
[0189]運里,參照圖21、圖22對實施方式2設及的空調機、熱累式熱水器、冰箱和制冷機 的制冷循環的更具體的結構和通常運轉模式下的動作進行說明
[0190] 圖21是表示實施方式4設及的制冷循環的一個結構示例的圖。此外,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。在圖22中,橫軸表示比洽h, 縱軸表示制冷劑壓力P。 陽191] 實施方式2設及的制冷循環50a具有使制冷劑循環的主制冷劑回路58,其通過配 管將壓縮機51、熱交換器52、膨脹機構53、接收器54、內部熱交換器55、膨脹機構56和熱交 換器57依序連接而成。此外,在主制冷劑回路58中,在壓縮機51的排出側設置有四通閥 59,能夠切換制冷劑的循環方向。此外,在熱交換器57的附近設置有風扇60。此外,在壓縮 機51的內部設置有用于壓縮制冷劑的壓縮機構和使該壓縮機構動作的壓縮機電動機。而 且制冷循環50a還具有注入回路62,其通過配管從接收器54與內部熱交換器55之間連接 到壓縮機51的注入管。在注入回路62中,膨脹機構61、內部熱交換器55依序連接。
[0192] 熱交換器52與水在其中循環的水回路63連接。另外,水回路63與熱水器(未圖 示)、暖氣片(未圖示)和地暖設備等的散熱器(未圖示)等利用水的裝置連接。 陽193] 首先,對制冷循環50a的制熱運轉時的動作進行說明。在制熱運轉時,四通閥59 被設定為圖21中的實線方向。此外,該制熱運轉不僅是指空調機的制暖運轉,而且還包含 在熱累式熱水器中對水提供熱來生成熱水的供給熱水運轉。
[0194] 在圖22中,在壓縮機51成為高溫高壓的氣相制冷劑(圖22的點A),從壓縮機51 排出,在作為冷凝器且作為散熱器的熱交換器52進行熱交換而液化(圖22的點B)。此時, 利用從制冷劑釋放的熱量,將在水回路63中循環的水加熱,用于空調機的制暖運轉和熱累 式熱水器的供給熱水運轉。
[0195]在熱交換器52液化的液相制冷劑,在膨脹機構53被減壓,成為氣液兩相狀態(圖 22的點C)。在膨脹機構53成為氣液兩相狀態的制冷劑,在接收器54與被吸入至壓縮機51 的制冷劑進行熱交換,被冷卻而液化(圖22的點D)。在接收器54液化的液相制冷劑,分流 成主制冷劑回路58和注入回路62。 陽196]在主制冷劑回路58中流動的液相制冷劑,在內部熱交換器55中,與在膨脹機構61 被減壓而成為氣液兩相狀態的在注入回路62中流動的制冷劑進行熱交換,進一步被冷卻 (圖22的點巧。在內部熱交換器55被冷卻后的液相制冷劑,在膨脹機構56被減壓而成為 氣液兩相狀態(圖22的點巧。在膨脹機構56成為氣液兩相狀態的制冷劑,在作為蒸發器 的熱交換器57與外部空氣進行熱交換,被加熱(圖22的點G)。然后,在熱交換器57被加 熱的制冷劑,在接收器54進一步被加熱(圖22的點H)后,被吸入到壓縮機51。 陽197] 另一方面,在注入回路62中流動的制冷劑,如上所述,在膨脹機構61被減壓(圖 22的點I)后,在內部熱交換器55進行熱交換(圖22的點J)。在內部熱交換器55進行了 熱交換的氣液兩相狀態的制冷劑(注入制冷劑),維持氣液兩相狀態不變,從壓縮機51的注 入管流入壓縮機51內。
[0198]在壓縮機51,從主制冷劑回路58吸入的制冷劑(圖22的點H),被壓縮至中間壓 力并被加熱(