图22的点K)。被压缩至中间压力并被加热的制冷剂（图22的点K)与注入 制冷剂（图22的点J)合流，溫度降低（图22的点L)。然后，溫度降低后的制冷剂（图22 的点L)进一步被压缩、加热，成为高溫高压而被排出（图22的点A)。
[0199]另外，在不进行注入运转的情况下，使膨胀机构61的开度为全闭。也就是说，在进 行注入运转的情况下，膨胀机构61的开度比规定开度大，但是在不进行注入运转时，使膨 胀机构61的开度比规定开度小。由此，制冷剂不流入压缩机51的注入管。另外，膨胀机构 61的开度由微型计算机等的控制部（未图示）通过电子控制来进行控制。 阳200] 接着，对制冷循环50a的制冷运转时的动作进行说明。在制冷运转时，四通阀59 被设定为图21中的虚线方向。此外，该制冷运转不仅是指空调机的制冷运转，而且还包含 在冰箱中从水获取热来生成冷水或制冷机的制冷运转。 阳201] 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57进行热交换而液化（图22的点B)。在热交换器57 液化的液相制冷剂，在膨胀机构56被减压，成为气液两相状态（图22的点C)。在膨胀机构 56成为气液两相状态的制冷剂，在内部热交换器55进行热交换，被冷却而液化（图22的点 D)。在内部热交换器55中，在膨胀机构56成为气液两相状态的制冷剂与在内部热交换器 55液化的液相制冷剂在膨胀机构61被减压而成为气液两相状态的制冷剂（图22的点I) 进行热交换。在内部热交换器55进行了热交换的液相制冷剂（图22的点D)，分流成主制 冷剂回路58和注入回路62。 阳202] 在主制冷剂回路58中流动的液相制冷剂，在接收器54与被吸入至压缩机51的制 冷剂进行热交换，进一步被冷却（图22的点巧。在接收器54冷却后的液相制冷剂，在膨 胀机构53被减压而成为气液两相状态（图22的点巧。在膨胀机构53成为气液两相状态 的制冷剂，在作为蒸发器的热交换器52进行热交换，被加热（图22的点G)。此时，通过制 冷剂吸收热量，将在水回路63中循环的水冷却，用于空调机的制冷运转和制冷机的制冷运 转。 阳203]然后，在热交换器52被加热的制冷剂，在接收器54进一步被加热（图22的点H)， 被吸入到压缩机51。
[0204] 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。
[0205] 压缩机51内的压缩动作与制热运转时同样，因此运里省略。 阳206]此外，在不进行注入运转时，与制热运转时同样地使膨胀机构61的开度为全闭， 使得制冷剂不流入压缩机51的注入管。 阳207]此外，在上述说明中，将热交换器52作为使制冷剂与在水回路63中循环的水进行 热交换的板式热交换器运样的热交换器并进行了说明。热交换器52并不局限于此，也可W 是使制冷剂与空气进行热交换的热交换器。 阳20引此外，水回路63也可W并非是使水循环的回路，而是使其他流体循环的回路。 阳209]如上所述，根据实施方式2的空调机、热累式热水器、冰箱和制冷机，通过应用记 载在上述实施方式1中的热累装置，能够获得实施方式1中说明的效果。
[0210]另外，上述的实施方式中，作为构成逆变器的开关元件和与其并联连接的续流二 极管，一般使用W娃（Si:Silicon)为材料的Si类半导体是主流的，不过也可W使用W碳化 娃（SiC)、氮化嫁（GaN)或金刚石为材料的宽禁带（WBG)半导体。 阳21U 由运样的WBG半导体形成的开关元件和二极管元件的耐电压性高，且容许电流密 度也高。因此，开关元件和二极管元件能够小型化，通过使用运些小型化的开关元件和二极 管元件，能够使组装了运些元件的半导体模块小型化。 阳21引此外，由运样的WBG半导体形成的开关元件和二极管元件的耐热性也高。因此，能 够使散热器的散热片小型化，W及能够将水冷部件改为空气冷却，所W能够使半导体模块 进一步小型化。
[0213] 进而，由运样的WBG半导体形成的开关元件和二极管元件的功率损耗低。因此，能 够使开关元件和二极管元件高效率化，进而能够使半导体模块高效率化。
[0214] 此外，由于能够W更高的频率进行开关，所W能够使更高频率的电流流过压缩机 电动机，因压缩机电动机的绕组阻抗增加所导致的绕组电流减少，能够使流向逆变器的电 流减少，因此能够得到效率更高的热累装置。而且，由于高频化比较容易，所W能够设定为 可听声频率范围W上的频率，具有容易实现噪音对策等优点。 阳215] 此外，在同时利用直流通电的情况下还具有如下等优点：不仅由于功率损耗减小 而发热减少，而且即使流过大电流的情况下，也由于高耐热性能较高，所W能够得到可靠性 高的热累装置。 阳216] 另外，虽然优选开关元件和二极管元件双方都由WBG半导体形成，但是也可W任 一方的元件由WBG半导体形成，能够得到记载于上述实施方式中的效果。
[0217] 除了WBG半导体W外，使用作为高效率的开关元件而公知的超级结构造的MOSFET(Metal-Oxide-SemiconductorField-EffectTransistor,金属氧化物半导体场效应晶体 管），也能够得到同样的效果。
[021引此外，满旋机构的压缩机中，压缩室的高压释放难W进行。因此，与其他方式的压 缩机相比，在液体压缩的情况下压缩机构受到过大的压力的可能性较高。然而，在上述实施 方式设及的热累装置中，能够效率良好地对压缩机进行加热，能够抑制液态制冷剂滞留于 压缩机内部。因此，能够防止液体压缩，所W在使用满旋机构的压缩机的情况下也是有效 的。
[0219] 另外，在实施高频通电的情况下，如果是频率超过10曲Z、输出超过50W的加热设 备，则可能受到法律限制。因此，可W事先W不超过50W的方式调整电压指令V*，或者检测 流过的电流或电压来进行反馈控制，W控制在50WW下。 阳22〇] 此外，逆变器控制部能够由CPU(CentralProcessing化it,中央处理单元）或DSP值igitalSi即alProcessor,数字信号处理器）、微型计算机（microcomputer)的离散 系统构成，除此W外也可W由模拟电路或数字电路等的电路元件等构成。 阳221] 此外，W上实施方式所示的结构是本发明的结构的一个示例，显然也能够与其他 的公知技术组合，并且也能够在不脱离本发明的要旨的范围内省略一部分等进行变更而构 成。 阳222] 如上所述，本发明在热累装置W及具有其的空调机、热累式热水器、冰箱和制冷机 中作为防止液态制冷剂在压缩机的运转待机时滞留在压缩机内部的技术是有效的，特别适 于对压缩机电动机供给频率比通常运转时高的高频电压来进行限制通电的结构。
【主权项】
1. 一种热栗装置，其包括：压缩机，其具有对制冷剂进行压缩的压缩机构和驱动所述 压缩机构的压缩机电动机；热交换器；逆变器，其对所述压缩机电动机施加所需的电压；以 及逆变器控制部，其生成对所述逆变器进行驱动的驱动信号，所述热栗装置的特征在于： 所述逆变器控制部包括： 限制通电控制部，其在所述压缩机的运转待机期间，输出向所述压缩机电动机供给频 率比通常运转时高的高频电压来对所述压缩机电动机实施限制通电时的高频电压相位指 令，并且根据进行所述限制通电时的高频通电周期的多个周期的所述压缩机电动机的各相 间电压、各相电压或各相电流，复原与该高频通电周期的1个周期相当的所述各相间电压、 所述各相电压或所述各相电流，且基于该复原出的与所述高频通电周期的1个周期相当的 各检测值，输出高频电压指令；以及 驱动信号生成部，其基于所述高频电压相位指令和所述高频电压指令生成所述驱动信 号。2. 根据权利要求1所述的热栗装置，其特征在于： 所述限制通电控制部包括： 高频电压相位指令生成部，其生成并输出所述高频电压相位指令； 功率计算部，其在所述高频通电周期持续的n个周期中，在n以下的任意k个周期分别 在与m/n个周期相当的相位检测所述各相间电压、所述各相电压或所述各相电流，并使用 与该高频通电周期的1个周期相当的各检测值计算功率值，其中，n为2以上的整数，m为n 以下的整数； 加热功率指令生成部，其检测滞留在所述压缩机内部的液态制冷剂量，生成为了将该 液态制冷剂排出到所述压缩机外部所需要的加热功率指令；以及 高频电压指令生成部，其以使所述功率值与所述加热功率指令一致的方式生成所述高 频电压指令。3. 根据权利要求2所述的热栗装置，其特征在于： 所述功率计算部在所述高频通电周期持续的n个周期的期间，使相位各错开（1/n)个 周期来检测所述各相间电压、所述各相电压或所述各相电流，其中，n为2以上的整数。4. 根据权利要求2所述的热栗装置，其特征在于： 在检测与所述高频通电周期的1个周期相当的所述各检测值的期间，在所述逆变器的 母线电压值超过规定范围地发生变化的情况下，所述功率计算部放弃此前检测出的所述各 检测值，从所述高频通电周期的第一个周期开始重新检测所述各检测值。5. 根据权利要求2所述的热栗装置，其特征在于： 所述高频电压相位指令生成部使所述高频电压相位指令与所述逆变器的载波信号同 步地反转。6. 根据权利要求5所述的热栗装置，其特征在于： 所述高频电压相位指令生成部使相对于所述逆变器的载波信号的基准相位为60°的 倍数。7. 根据权利要求2所述的热栗装置，其特征在于： 所述加热功率指令生成部通过检测构成该热栗装置的任一个部件或结构要素的温度 以及环境温度中的至少1个来推断所述液态制冷剂量。8. 根据权利要求2所述的热栗装置，其特征在于： 所述加热功率指令生成部通过检测滞留在所述压缩机内部的液态制冷剂的液量或液 面来检测所述液态制冷剂量。9. 根据权利要求2所述的热栗装置，其特征在于： 所述加热功率指令生成部根据所述压缩机的特性来生成所述加热功率指令。10. 根据权利要求2所述的热栗装置，其特征在于： 所述功率计算部至少分别具有所述限制通电时和对所述压缩机电动机进行驱动的通 常运转时的2种用于检测所述各相电流时的增益和频率特性。11. 根据权利要求1所述的热栗装置，其特征在于： 构成所述逆变器的开关元件中的至少1个由宽禁带半导体形成。12. 根据权利要求1所述的热栗装置，其特征在于： 构成所述逆变器的二极管由宽禁带半导体形成。13. 根据权利要求11或12所述的热栗装置，其特征在于： 所述宽禁带半导体是碳化硅、氮化镓类材料或金刚石。14.一种空调机，其特征在于： 具备权利要求1至13中任一项所述的热栗装置。15.-种热栗式热水器，其特征在于： 具备权利要求1至13中任一项所述的热栗装置。16.-种冰箱，其特征在于： 具备权利要求1至13中任一项所述的热栗装置。17. -种制冷机，其特征在于： 具备权利要求1至13中任一项所述的热栗装置。
【专利摘要】本发明提供一种热泵装置及具有其的空调机、热泵式热水器、冰箱和制冷机，能够在对压缩机电动机进行限制通电时，使向压缩机电动机供给的电能保持恒定，使对压缩机的加热量保持恒定，由此能够高效且可靠地防止液态制冷剂滞留在压缩机内部。该热泵装置采用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对压缩机电动机实施限制通电的结构，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，复原与该高频通电周期的1个周期相当的各检测值，并进行控制使使用该复原出的与高频通电周期的1个周期相当的各检测值来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。
【IPC分类】F24F11/02, H02M7/48, F25B1/00
【公开号】CN105209835
【申请号】CN201380076655
【发明人】畠山和德, 神谷庄太, 汤浅健太, 松下真也, 楠部真作
【申请人】三菱电机株式会社
【公开日】2015年12月30日
【申请日】2013年5月23日
【公告号】CA2913003A1, EP3001121A1, US20160146523, WO2014188566A1