热泵装置、空调机和制冷机制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种热泵装置，其包括：压缩机（1），其具有压缩制冷剂的压缩机构和驱动压缩机构的电动机（8）；逆变器部（9），其施加用于驱动电动机（8）的电压；逆变器控制部（10），其生成用于驱动逆变器部（9）的驱动信号；以及温度传感器（35a、35b），其检测压缩机（1）的温度，其中，逆变器控制部（10），具有：使压缩机（1）进行通常运转来压缩制冷剂的通常运转模式、以及通过对电动机（8）施加高频电压而使压缩机（1）进行加热运转的加热运转模式，并且在加热运转模式时基于由温度传感器（35a、35b）检测出的温度和预先指定的必要加热量，决定用于生成高频电压的电压指令的振幅和相位。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】热泵装置、空调机和制冷机
本专利技术涉及使用压缩机的热泵装置，特别涉及应用于空调机或制冷机、热水器等的热泵装置。
技术介绍
作为以往的热泵装置，有为了提高空调机在制热开始时的起动速度而在制热时的运转停止期间对压缩机供给高频低电压的热泵装置(例如参照专利文献1)。作为相同的技术，还有在检测出空调机的环境温度为低温状态时，对压缩机供给与通常运转期间相比高频的单相交流电压的热泵装置(例如参照专利文献2)。此外，还有为了防止产生制冷剂休眠现象，在对压缩机进行预备加热的限制通电中，作为压缩机电动机的驱动信号，通过两相调制方式的PWM(PulseWidthModulation，脉宽调制)输出，生成以规定相位角进行静止的输出的信号的热泵装置(例如参照专利文献3)。一般而言，作为防止在压缩机中休眠的对策，在压缩机的运转停止期间，通过加热器对压缩机内进行加热，或者通过逆变器对压缩机电动机的绕组进行限制通电(不对压缩机电动机进行驱动的电压)，来对压缩机内进行加热。然而，存在在运转停止期间为了加热压缩机内部而一直消耗电力使得待机电力增大的问题。因此，在以往的压缩机的加热控制中，通过外部空气温度检测器检测外部空气温度，在检测出的外部空气温度达到规定值以上的情况下停止限制通电或者停止通过加热器加热，来减少消耗电力(例如参照专利文献4)。此外，上述方式是通过检测外部空气温度或其他部分的温度来预测压缩机内制冷剂状态的方式，但是还有通过在压缩机设置检测制冷剂状态的传感器来直接检测制冷剂状态的方式。这种方式如下所述：具有对压缩机进行加热的加热器、以及检测制冷剂和制冷机油的电阻的绝缘电阻传感器，在由该传感器检测出的绝缘电阻值为规定值以下的情况下对加热器通电，通过加热制冷机油来防止制冷剂的两相分离。此外，在绝缘电阻值达到规定值以上的情况下，停止对加热器通电来减少消耗电力(例如参照专利文献5)。专利文献1：日本实开昭60-68341号公报专利文献2：日本特开昭61-91445号公报专利文献3：日本特开2007-166766号公报专利文献4：日本特开2000-292014号公报专利文献5：日本特开2000-145640号公报
技术实现思路
在上述专利文献1和2中，示出了基于外部空气温度的下降对压缩机施加高频交流电压来对压缩机进行加热或保温，从而使压缩机内部的润滑作用顺利进行的技术。但是，在专利文献1中没有针对高频低电压的详细记载，由于没有考虑到取决于转子停止位置的输出变化，所以存在有可能无法获得所需的压缩机加热量的问题。另一方面，在上述专利文献2中，记载了以例如25kHz的高频单相交流电源施加电压，并且示出了下述效果：通过避开可听声频率范围来抑制噪音，通过避开共振频率来抑制振动，通过基于绕组电感量的小电流化来减少输入并防止温度上升、以及抑制压缩机的旋转部的旋转。但是，在专利文献2的技术中，由于是高频单相交流电源，所以如专利文献2的图3所示那样，所产生的全部开关元件断开的全断开区间比较长。此时，存在下述问题：高频电流经由回流二极管，不会回流到电动机而是再生为直流电源，断开区间的电流的衰减快，高频电流无法高效率地流过电动机，从而压缩机的加热效率恶化。此外，在使用小型且铁损小的电动机的情况下，还存在相对于施加电压的发热量变小，无法以可使用范围内的电压获得所需加热量的问题。此外，在专利文献3中公开了一种通过使直流电流流过电动机绕组的限制通电，以不使转子旋转的方式进行预热的技术。但是，随着近年的电动机的高效率设计，电动机的绕组电阻有减小的趋势，所以在如专利文献3所示的在电动机绕组中流过直流电流的预热方法的情况下，发热量是通过绕组电阻与电流的平方来得到的，因此绕组电阻减少的话电流必须相应地增加。其结果是，逆变器的损失增大而导致发热会成为问题，还会出现可靠性下降、散热结构成本增加等其他问题。此外，在专利文献4中记载的压缩机的加热控制，虽然根据外部空气温度将压缩机的加热时间缩短来减少运转停止期间的消耗电力，但由于是基于外部空气温度来预测压缩机内部的制冷剂状态的，因而并不能可靠地检测出制冷剂状态。运转停止期间的制冷剂回路内的制冷剂具有集中在温度最低的部分的特性，在室内机和室外机的温度差较大的外部空气温度较低时，多出现制冷剂滞留于压缩机的情况。然而，由于室外机的制冷剂回路内有温度差，即使在外部空气温度较高的情况下，也有在室外机的制冷剂回路中压缩机的温度为最低的状态。此外，在外部空气温度较低的情况下，也有在室外机的制冷剂回路中，室外热交换器的温度比压缩机低，而存在制冷剂不积存于压缩机的情况。因此，由于在实际上不需要加热压缩机(没有发生制冷剂休眠)时也对压缩机内进行加热，所以消耗了无谓的电力。此外，在实际上需要加热压缩机的制冷剂休眠发生时，可能因停止加热压缩机而导致压缩机发生轴破损等不良情况。此外，在专利文献5记载的制冷装置中，在压缩机的供油管的下方设置绝缘电阻传感器，通过绝缘电阻来检测制冷剂和制冷机油的两相分离。仅在绝缘电阻为规定值以下时对加热器进行通电来加热制冷机油而消耗停止期间的消耗电力。然而，存在为了高精度地检测绝缘电阻而需要高成本的绝缘电阻传感器的问题。本专利技术是鉴于上述问题而完成的，其目的在于获得一种能够稳定地加热压缩机的热泵装置、空调机和制冷机。此外，其目的还在于获得一种能够高效率地实现所需加热的热泵装置、空调机和制冷机。为了解决上述问题而实现专利技术目的，本专利技术涉及的热泵装置，其特征在于，包括：压缩机，其具有压缩制冷剂的压缩机构和驱动上述压缩机构的电动机；逆变器，其施加用于驱动上述电动机的电压；逆变器控制部，其生成用于驱动上述逆变器的驱动信号；以及多个温度传感器，其检测上述压缩机的温度，其中，上述逆变器控制部具有：通过对上述电动机施加高频电压使上述压缩机进行加热运转的加热运转模式、以及使上述压缩机进行通常运转来压缩制冷剂的通常运转模式，并且在上述加热运转模式时基于由上述多个温度传感器检测出的温度和预先指定的必要加热量决定用于生成上述高频电压的电压指令的振幅和相位。根据本专利技术涉及的热泵装置，能够稳定且高效率地加热压缩机，避免制冷剂休眠现象，从而得到能够实现节能化的效果。附图说明图1是表示实施方式1的热泵装置的结构示例的图。图2是表示热泵装置的主要结构的一个示例的图。图3是表示PWM信号生成部的一相(U相)的信号生成方法的图。图4是表示实施方式1中的8种开关模式的图。图5是表示在设V*为任意值并且切换0°和180°作为加热指令部输出的高频相位指令θk的情况下的PWM信号的一个示例的图。图6是与图5所示的动作对应的电压矢量变化的说明图。图7是表示实施方式1的热泵装置具有的逆变器控制部的加热控制模式下的动作示例的流程图。图8是表示来自压缩机1具有的温度传感器的输出、以及压缩机的温度变化状况的图。图9是表示硅元件(以下称为Si元件)与SiC元件的耐压与导通电阻的关系的图。图10是表示实施方式3的热泵装置的结构示例的图。图11是有关图10所示的热泵装置的制冷剂的状态的莫里尔图。符号的说明1、51压缩机2、59四通阀3、5、52、57热交换器4、53、56、61膨胀机构6制冷剂配管7压缩机构8电动机9逆变器10逆变器控制部11通常运转模式控制部12加热运转模式控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热泵装置，其特征在于，包括：压缩机，其具有压缩制冷剂的压缩机构和驱动所述压缩机构的电动机；逆变器，其施加用于驱动所述电动机的电压；逆变器控制部，其生成用于驱动所述逆变器的驱动信号；以及温度传感器，其检测所述压缩机的温度，所述逆变器控制部，具有：使所述压缩机进行通常运转来压缩制冷剂的通常运转模式、以及对所述电动机施加频率比所述通常运转模式高的高频电压而使所述压缩机进行加热运转的加热运转模式，并且在所述加热运转模式时基于由所述温度传感器检测出的温度和预先指定的必要加热量，决定用于生成所述高频电压的电压指令的振幅和相位。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种热泵装置，其特征在于，包括：压缩机，其具有压缩制冷剂的压缩机构和驱动所述压缩机构的电动机；逆变器，其施加用于驱动所述电动机的电压；逆变器控制部，其生成用于驱动所述逆变器的驱动信号；以及多个温度传感器，其检测所述压缩机的温度，所述逆变器控制部，具有：使所述压缩机进行通常运转来压缩制冷剂的通常运转模式、以及向所述电动机施加频率比所述通常运转模式高的电压而使所述压缩机进行加热运转的加热运转模式，并且在所述加热运转模式时，基于由所述多个温度传感器各自检测出的所述压缩机的多个温度和预先指定的必要加热量，决定用于生成所述电压的电压指令的振幅和相位；基于由所述多个温度传感器各自检测出的所述压缩机的多个温度的差值信息，停止所述加热运转模式。2.根据权利要求1所述的热泵装置，其特征在于：所述逆变器控制部基于所述压缩机的所述多个温度推定制冷剂状态，并基于所述制冷剂状态和所述预先指定的必要加热量，决定所述电压指令的所述振幅及所述相位。3.根据权利要求2所述的热泵装置，其特征在于：所述逆变器控制部基于所述压缩机的所述多个温度之间的差值，推定所述制冷剂状态。4.根据权利要求1所述的热泵装置，其特征在于：所述逆变器控制部能够对所述加热运转模式时向所述电动机施加的所述电压的频率、相位、振幅中的至少任一项进行设定。5.根据权利要求1所述的热泵装置，其特征在于：所述逆...

【专利技术属性】
技术研发人员：神谷庄太，畠山和德，汤浅健太，松下真也，楠部真作，牧野勉，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP