热泵装置及具有其的空调机、热泵式热水器、冰箱和制冷机的制作方法_4

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也就是说,能够使用2相的相电流(运里为U相电流Iu和W相电流Iw),求取输入 到压缩机电动机8的功率值P。 阳1化]在图18所示的示例中,示出了使用上式化)、W及各相电流的有效值的平均值Iave与输入到压缩机电动机8的功率值P的关系的情况下的结构,功率运算部26包括加法 器23c、乘法器28c~28f、求和运算器29c~29e、除法器30c~30e、平方根运算器31a~ 31C、平均运算器32和电流功率转换器33。 阳166] 在电流功率转换器33中,预先保存通过实验或模拟等求出的各相电流的有效值 的平均值Iave与输入到压缩机电动机8的功率值P的关系作为转换表。 阳167] 对功率运算部26输入由检测部24检测出的U相电流的瞬时值Iu虹]和W相电流 的瞬时值Iw虹]。 阳168] 通过加法器23c将Iu虹]和Iw虹]相加,并在乘法器28c中使符号反转,从而得到V相电流的瞬时值Iv虹]。
[0169] 在乘法器28d中对Iu虹]进行平方,在求和运算器29c中求取样本m= 1~n的 值的总和,在除法器30c中除W样本数n,在平方根运算器31a中得到平方值,由此求取U相 电流的有效值Iu_rms。
[0170] 此外,在乘法器28e中对Iv虹]进行平方,在求和运算器29d中求取样本m= 1~ n的值的总和,在除法器30d中除W样本数n,在平方根运算器3化中得到平方值,由此求取 V相电流的有效值Iv_rms。 阳171] 此外,在乘法器28f中使Iw虹]进行平方,在求和运算器29e中求取样本m= 1~ n的值的总和,在除法器30e中除W样本数n,在平方根运算器31c中得到平方值,由此求取W相电流的有效值Iw_rms。 阳172] 然后,在平均运算器32中求取上述Iu_rms、Iv_rms、Iw_rms的平均值lave,在电 流功率转换器33中使用上述的转换表转换成功率值P。
[0173]图19是表示实施方式1设及的热累装置中的高频电压指令生成部的详细结构的 一个示例的图。在图19所示的示例中,高频电压指令生成部15包括减法器34和控制器 35。
[0174] 对高频电压指令生成部15输入由功率计算部14计算出的功率值P和由加热功率 指令生成部17生成的加热功率指令P*。
[01巧]在减法器34中求取功率值P与加热功率指令P*的偏差,在控制器35中控制高频 电压指令V*,W使该偏差变成0。 阳176] 另外,控制器35显然能够由一般用于控制的比例控制器、积分控制器、微分控制 器或组合它们而构成,本发明不局限于该控制器35的结构。 阳177] 图20是表示电压恒定控制与实施方式1设及的控制的比较示例的图。图20的横 轴表示压缩机电动机8的转子位置职,纵轴表示向压缩机电动机8供给的功率。图20所示的A表示通过电压恒定控制对压缩机电动机8实施限制通电的情况的示例,图20所示的B表 示通过本实施方式中说明的功率恒定控制对压缩机电动机8实施限制通电的情况的示例。
[0178] 在IPM电动机和同步磁阻电动机等有效地利用磁阻转矩的电动机中,由于电感根 据转子位置中大幅变化,所W阻抗根据转子位置争大幅变化。因此,在通过电压恒定控制对 压缩机电动机8实施限制通电的情况下(图20的A),向压缩机电动机8供给的功率大幅变 化,根据转子位置取,存在向压缩机电动机8供给过剩的功率的情况、或者达不到为了使滞 留在压缩机1内部的液态制冷剂排出所需要的最小功率的情况。
[0179] 另一方面,在本实施方式中(图20的B),进行使供给到压缩机电动机8的功率恒 定的控制,因此不受转子位置爭的影响,能够高效且可靠地加热滞留在压缩机1内部的液态 制冷剂使其排出到压缩机1外部。
[0180] 如W上说明,根据实施方式1的热累装置,在压缩机的运转待机期间,向压缩机电 动机供给与载波信号同步的高频电压来对压缩机电动机实施限制通电,基于在载波信号持 续的n个周期(n为2W上的整数)的期间使相位各错开(1/n)个周期而检测出的各相间电 压、各相电压或各相电流,复原与1个载波周期相当的各相间电压、各相电压或各相电流, 并进行控制使使用该复原后的与1个载波周期相当的各检测值计算出的功率值与为了将 滞留在压缩机内部的液态制冷剂排出到压缩机外部所需要的加热功率指令一致,因此即使 在使用相对于进行限制通电时的高频通电频率而言A/D转换时间较长的微机来构成逆变 器控制部的情况下,也能够不受压缩机电动机的转子位置的影响,使对压缩机的加热量保 持恒定,能够高效且可靠地防止液态制冷剂滞留在压缩机内部。 阳181]另外,在上述的实施方式1中,说明的是下述示例:在载波信号的n个周期(n为 2W上的整数)的期间,使相位各错开(1/n)个周期来检测各相间电压、各相电压或各相电 流,使用与载波信号的1个周期相当的各检测值来计算功率值,不过检测各检测值的顺序 和检测数量不局限于此。在载波信号持续的n个周期中对各检测值进行检测的情况下,例 如也可W在第偶数个周期或第奇数个周期等nW下的任意k个周期,分别在与(m/n)个周 期(m是nW下的自然数)相当的相位检测各检测值,并将它们看作与载波信号的1个周期 相当的各检测值来计算功率值。也就是说,在载波信号的10个周期中对各检测值进行5次 检测的情况下,例如可W在第一个周期在与(4/10)个周期相当的相位、在第四个周期在与 (2/10)个周期相当的相位、在第六个周期在与化/10)个周期相当的相位、在第八个周期在 与(10/10)个周期相当的相位、在第十个周期在与(8/10)个周期相当的相位分别检测各检 测值。 阳182] 此外,在上述的实施方式1中,示出了通过使高频电压相位指令与逆变器的载波 信号同步地反转来进行限制通电的示例,示出了复原与1个载波周期相当的各检测值的示 例,不过即使是复原与载波周期同步的规定范围、例如与半个载波周期或多个周期相当的 各检测值的结构,显然也能够得到与上述同样的效果。此外,即使是进行限制通电时的高频 通电周期、即高频电压相位指令与载波信号不同步的结构,即使是基于高频通电周期的多 个周期的压缩机电动机的各相间电压、各相电压或各相电流来复原与高频通电周期的1个 周期或与高频通电周期同步的规定范围相当的各检测值的结构,显然也能够得到与上述同 样的效果。
[0183] 此外,在上述的实施方式1中,示出了通过高频通电对压缩机电动机实施限制通 电的示例,不过在高频通电的情况下,如果阻抗变得过高,则难W获得所需要的加热量。因 此,在需要较大的加热量的情况下,也可W采用一并使用直流通电来对压缩机电动机实施 限制通电的结构。通过采用运样的结构,能够更可靠地使滞留在压缩机内部的液态制冷剂 气化向压缩机外部排出。
[0184] 此外,在对压缩机电动机施加高频电压的情况下,阻抗因压缩机电动机的绕组的 电感分量而增大,因此具有电流难W流动的性质。例如在通常运转模式下,流过压缩机电动 机的各相电流通常为10安培左右,而在加热运转模式下为数安培W下。也就是说,在通常 运转模式和加热运转模式下,对电流检测器要求的增益和频率特性不同。因此,在通过高频 通电对压缩机电动机实施限制通电时,使用在通常运转模式下所用的电流检测器进行相电 流检测的情况下,检测精度可能会下降。因此,优选使在通常运转模式下用于相电流检测的 电流检测器与在加热运转模式下用于相电流检测的电流检测器为增益和频率特性不同的 电流检测器。或者,如果是在通常运转模式和加热运转模式下共用1个电流检测器的情况, 也可W使其具有分别适于各模式的2种增益和频率特性,在通常运转模式和加热运转模式 下进行切换。此外,通过采取将构成逆变器控制部的微机的A/D检测的比特数例如从10比 特变更为12比特等措施,还能够提高相电流的检测精度。
[0185] 另外,关于线间电压和相电压的检测,由于在通常运转模式和加热运转模式下电 压值的差异较小,所W采取另外设置与通常运转模式不同的电压检测器来用于加热运转 模式等对策的必要性较低,不过与通常运转模式下的电压频率为数10~数100化相比, 加热运转模式下的电压频率为数曲Z,因此在附加用于去除高频噪声等的LPF(LowPass Filter,低通滤波器)时,优选根据加热运转模式下的频率、即对压缩机电动机实施限制通 电时的高频通电频率进行设计。
[0186] 进而,在使用同一微机检测线间电压和相电流的情况下,由于检测次数增加而导 致需要微机的处理速度增加和用于A/D检测的端口不足,因此需要使用高功能的微机,可 能使成本增加。在运种情况下,通过在微机的外部设置用于求取线间电压与相电流之积的 乘法电路,能够减少微机的检测次数,能够抑制微机的成本上升。在运种情况下,作为乘法 电路,例如采用使用了运算放大器的乘法电路或一般市场上销售的乘法用IC等就可W容 易地实现。
[0187] 实施方式2
[0188] 在本实施方式中,对能够适用实施方式1中记载的热累装置的空调机、热累式热 水器、冰箱和制冷机进行说明。
[0189]运里,参照图21、图22对实施方式2设及的空调机、热累式热水器、冰箱和制冷机 的制冷循环的更具体的结构和通常运转模式下的动作进行说明
[0190] 图21是表示实施方式4设及的制冷循环的一个结构示例的图。此外,图22是表 示图21所示的制冷循环中的制冷剂的状态转换的莫里尔图。在图22中,横轴表示比洽h, 纵轴表示制冷剂压力P。 阳191] 实施方式2设及的制冷循环50a具有使制冷剂循环的主制冷剂回路58,其通过配 管将压缩机51、热交换器52、膨胀机构53、接收器54、内部热交换器55、膨胀机构56和热交 换器57依序连接而成。此外,在主制冷剂回路58中,在压缩机51的排出侧设置有四通阀 59,能够切换制冷剂的循环方向。此外,在热交换器57的附近设置有风扇60。此外,在压缩 机51的内部设置有用于压缩制冷剂的压缩机构和使该压缩机构动作的压缩机电动机。而 且制冷循环50a还具有注入回路62,其通过配管从接收器54与内部热交换器55之间连接 到压缩机51的注入管。在注入回路62中,膨胀机构61、内部热交换器55依序连接。
[0192] 热交换器52与水在其中循环的水回路63连接。另外,水回路63与热水器(未图 示)、暖气片(未图示)和地暖设备等的散热器(未图示)等利用水的装置连接。 阳193] 首先,对制冷循环50a的制热运转时的动作进行说明。在制热运转时,四通阀59 被设定为图21中的实线方向。此外,该制热运转不仅是指空调机的制暖运转,而且还包含 在热累式热水器中对水提供热来生成热水的供给热水运转。
[0194] 在图22中,在压缩机51成为高溫高压的气相制冷剂(图22的点A),从压缩机51 排出,在作为冷凝器且作为散热器的热交换器52进行热交换而液化(图22的点B)。此时, 利用从制冷剂释放的热量,将在水回路63中循环的水加热,用于空调机的制暖运转和热累 式热水器的供给热水运转。
[0195]在热交换器52液化的液相制冷剂,在膨胀机构53被减压,成为气液两相状态(图 22的点C)。在膨胀机构53成为气液两相状态的制冷剂,在接收器54与被吸入至压缩机51 的制冷剂进行热交换,被冷却而液化(图22的点D)。在接收器54液化的液相制冷剂,分流 成主制冷剂回路58和注入回路62。 阳196]在主制冷剂回路58中流动的液相制冷剂,在内部热交换器55中,与在膨胀机构61 被减压而成为气液两相状态的在注入回路62中流动的制冷剂进行热交换,进一步被冷却 (图22的点巧。在内部热交换器55被冷却后的液相制冷剂,在膨胀机构56被减压而成为 气液两相状态(图22的点巧。在膨胀机构56成为气液两相状态的制冷剂,在作为蒸发器 的热交换器57与外部空气进行热交换,被加热(图22的点G)。然后,在热交换器57被加 热的制冷剂,在接收器54进一步被加热(图22的点H)后,被吸入到压缩机51。 阳197] 另一方面,在注入回路62中流动的制冷剂,如上所述,在膨胀机构61被减压(图 22的点I)后,在内部热交换器55进行热交换(图22的点J)。在内部热交换器55进行了 热交换的气液两相状态的制冷剂(注入制冷剂),维持气液两相状态不变,从压缩机51的注 入管流入压缩机51内。
[0198]在压缩机51,从主制冷剂回路58吸入的制冷剂(图22的点H),被压缩至中间压 力并被加热(
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