CN105209835B - 热泵装置及具有其的空调机、热泵式热水器、冰箱和制冷机 - Google Patents

Abstract

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。

Description

热泵装置及具有其的空调机、热泵式热水器、冰箱和制冷机

技术领域

本发明涉及热泵装置及具有其的空调机、热泵式热水器、冰箱和制冷机。

背景技术

以往，作为在用于空调机等中的热泵装置的运转停止期间防止液态制冷剂滞留在压缩机内部的技术，有以不驱动压缩机电动机的方式对电动机绕组通电(以下称为“限制通电”)来加热压缩机从而使液态制冷剂气化排出的技术。例如公开了如下技术：在压缩机的运转待机时，将比通常运转时的通常频率高的20kHz左右的交流电压供给到压缩机电动机，由此利用由构成逆变器的开关元件的开关损耗引起的发热和电动机的发热防止压缩机内部的制冷剂液化(例如专利文献1)。

此外，公开了下述技术：在IPM(Interior Permanent Magnet：磁铁嵌入式)电动机的情况下，转子的绕组电感根据转子的位置而变化，因此例如在制冷循环的温度为规定值以下的状态经过了规定时间的情况下，将比通常运转时的通常频率高的14kHz以上的交流电压错开相位地供给到压缩机内部的电动机，从而高效地对液态制冷剂进行加热，防止制冷剂滞留在压缩机内部(例如专利文献2)。

此外，还公开了下述技术：例如设流过电动机绕组的电流在峰值附近的比较稳定的区间为电流检测区间，基于此时检测出的电流峰值，计算最佳电压指令值以获得为了使滞留在压缩机内部的制冷剂气化排出所需要的功率，从而不受由制造上的差异或环境差异带来的影响，使压缩机的加热量保持恒定(例如专利文献3)。

这里，为了使压缩机的加热量保持恒定、即为了使向压缩机电动机供给的电能保持恒定而可靠地防止制冷剂滞留在压缩机内部，需要更精确地检测流过电动机绕组的电流，但是如果对压缩机电动机进行限制通电时频率较高，则流过电动机绕组的电流在峰值附近的比较稳定的区间变短，使得电流检测精度下降。此外，在将按取样周期检测出的模拟电流值进行AD转换来检测电流的情况下，如果对压缩机电动机进行限制通电时频率较高，则1个周期内能够进行检测的取样数减少，因此为了提高检测精度也需要能够实现高取样率的微机等。因此，公开了下述技术：将进行AD转换时的取样周期均等地分割成多个，使多个取样定时逐一错开来进行电流检测，由此与以多倍取样频率进行取样的情况同样能够高精度地检测功率(例如专利文献4)。

专利文献1：日本特开2004-271167号公报

专利文献2：日本特开2012-82996号公报

专利文献3：国际公开第2009/028053号

专利文献4：日本特开2012-225767号公报

发明内容

然而，在专利文献4记载的技术中存在如下问题：由于将取样周期均等地分割成多个，所以进行电流检测的定时与电流周期之间没有关联，如果检测定时相对于电流周期产生偏离，则功率检测精度下降，存在向压缩机电动机供给的电能无法保持恒定的情况。

本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于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，在向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时，能够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。

为了解决上述问题、实现发明目的，本发明涉及的热泵装置，其包括对压缩机电动机施加所需的电压的逆变器，上述热泵装置的特征在于，包括：逆变器控制部，其在压缩机的运转待机期间，根据向上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上述压缩机电动机进行限制通电时高频通电周期的多个周期的上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上述多个周期的规定范围相当的上述各相间电压、上述各相电压或上述各相电流，且基于该复原出的与上述规定范围相当的各检测值中的至少一个，来控制对上述压缩机电动机施加的电压。

根据本发明，起到如下效果：在向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时，能够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。

附图说明

图1是表示实施方式1涉及的热泵装置的一个结构示例的图。

图2是表示实施方式1涉及的热泵装置中的逆变器的一个结构示例的图。

图3是表示实施方式1涉及的热泵装置中的逆变器控制部的一个结构示例的图。

图4是用于说明实施方式1涉及的热泵装置中的加热功率指令生成部的动作的图。

图5是表示用于说明各电压指令值和各PWM信号的生成方法的各信号波形的图。

图6是表示实施方式1涉及的热泵装置中的8种开关模式的图。

图7是表示实施方式1涉及的热泵装置中的高频电压相位指令生成部的一个结构示例的图。

图8是表示实施方式1涉及的热泵装置中的限制通电时的各信号波形的图。

图9是表示与各电压矢量对应的逆变器内的各开关元件的导通/断开(ON/OFF)状态的图。

图10是表示基准相位θf为0°、30°、60°时的各相电流波形的图。

图11是表示IPM电动机的转子的停止位置的一个示例的图。

图12是表示转子位置与各相电流的关系的图。

图13是表示实施方式1涉及的热泵装置中的功率计算部的详细结构的一个示例的图。

图14是表示用于说明实施方式1涉及的热泵装置中的各线间电压和各相电流的检测方法的各信号波形的图。

图15是表示逆变器的母线电压值变化的情况下的各信号波形的图。

图16是表示由逆变器的母线电压值的大小不同引起的线间电压波形和相电流波形差异的图。

图17是表示实施方式1涉及的热泵装置中的功率计算部的详细结构的一个示例的图。

图18是表示实施方式1涉及的热泵装置中的功率计算部的与图17不同的详细结构的一个示例的图。

图19是表示实施方式1涉及的热泵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。

图20是表示电压恒定控制与实施方式1涉及的控制的比较示例的图。

图21是表示实施方式2涉及的制冷循环的一个结构示例的图。

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。

符号说明

1 压缩机

2 四通阀

3 热交换器

4 膨胀机构

5 热交换器

6 制冷剂配管

7 压缩机构

8 压缩机电动机

9 逆变器

10 逆变器控制部

11 直流电压源

12 限制通电控制部

13 驱动信号生成部

14 功率计算部

15 高频电压指令生成部

16 高频电压相位指令生成部

17 加热功率指令生成部

19 电压指令计算部

20 PWM信号生成部

22 高频电压相位反转部

23a～23c 加法器

24 检测部

25 重试判定部

26 功率运算部

28a～28f 乘法器

29a～29e 求和运算器

30a～30e 除法器

31a～31e 平方根运算器

32 平均运算器

33 电流功率转换器

50、50a 制冷循环

51 压缩机

52、57 热交换器

53、56、61 膨胀机构

54 接收器

55 内部热交换器

58 主制冷剂回路

59 四通阀

60 风扇

62 注入回路

63 水回路

70a～70f 开关元件

80a～80f 续流二极管

100 热泵装置

具体实施方式

下面，参照附图，对本发明的实施方式涉及的热泵装置、具有其的空调机、热泵式热水器、冰箱和制冷机进行说明。另外，本发明不局限于以下所示的实施方式。

实施方式1

图1是表示实施方式1涉及的热泵装置的一个结构示例的图。如图1所示，实施方式1涉及的热泵装置100中，通过制冷剂配管6将压缩机1、四通阀2、热交换器3、膨胀机构4和热交换器5依次连接而形成制冷循环50。另外，在图1所示的示例中示出了形成制冷循环50的基本结构，但图中省略了一部分结构要素。

在压缩机1的内部设置有对制冷剂进行压缩的压缩机构7和使压缩机构7动作的压缩机电动机8。压缩机电动机8是具有U相、V相、W相的3相电动机绕组的3相电动机。

压缩机电动机8与逆变器9电连接。逆变器9与直流电压源11连接，将从直流电压源11供给的直流电压(母线电压)Vdc作为电源分别对压缩机电动机8的U相、V相、W相的绕组施加电压Vu、Vv、Vw。

此外，逆变器9与逆变器控制部10电连接。逆变器控制部10向逆变器9输出用于驱动逆变器9的驱动信号。该逆变器控制部10具有通常运转模式和加热运转模式这2个运转模式。

在通常运转模式下，逆变器控制部10生成并输出用于对压缩机电动机8进行旋转驱动的PWM(Pulse Width Modulation，脉宽调制)信号(驱动信号)。此外，加热运转模式与通常运转模式不同，是逆变器控制部10在运转待机期间以不会对压缩机电动机8进行旋转驱动的方式进行通电(以下称为“限制通电”)来加热压缩机电动机8，从而加热滞留在压缩机1内部的液态制冷剂使其气化并排出的运转模式。在本实施方式中，在该加热运转模式下，通过使压缩机电动机8无法跟随的高频电流(以下称为“高频通电”)流过压缩机电动机8，利用压缩机电动机8产生的热量对滞留在压缩机1内部的液态制冷剂进行加热。

在实施高频通电的情况下，只要对压缩机电动机8施加在压缩运作时的运转频率以上的高频电压，压缩机电动机8内的转子就无法跟随高频电压，不会旋转或产生振动。因此，优选使逆变器9输出的电压频率为压缩运作时的运转频率以上。

一般而言，压缩运作时的运转频率最高是1kHz左右，因此在压缩机1的运转待机期间实施高频通电的情况下，对压缩机电动机8施加压缩运作时的运转频率即1kHz以上的高频电压即可。此外，例如如果对压缩机电动机8施加14kHz以上的高频电压，则压缩机电动机8的铁芯的振动声大致接近可听声频率的上限，因此在降低噪音方面也具有效果。此时，例如如果为可听声频率之外的20kHz左右的高频电压，则能够进一步降低噪音，但是在实施高频通电时，为了确保可靠性，优选施加在逆变器9内的开关元件的最大额定频率以下的高频电压。

此外，在压缩机电动机8为IPM(Interior Permanent Magnet)构造的磁铁嵌入式电动机的情况下，在实施高频通电时，高频磁通交链的转子表面也成为发热部。因此，能够因制冷剂接触面的增加而实现对压缩机构的快速加热，能够实现对制冷剂的更高效率的加热。

以下，对实现加热运转模式的结构部和运作进行说明。

作为实现加热运转模式的结构部，逆变器控制器10具有限制通电控制部12和驱动信号生成部13。限制通电控制部12具有功率计算部14、高频电压指令生成部15、高频电压相位指令生成部16和加热功率指令生成部17。另外，图中省略了用于实现通常运转模式的一部分结构要素。

图2是表示实施方式1涉及的热泵装置中的逆变器9的一个结构示例的图。如图2所示，逆变器9具有进行桥式连接的开关元件70a～70f、以及分别与各开关元件70a～70f并联连接的续流二极管80a～80f。该逆变器9与直流电压源11连接，以母线电压Vdc为电源，基于从逆变器控制部10传送来的PWM信号(UP、VP、WP、UN、VN、WN)，其分别对应的开关元件(UP对应开关元件70a，VP对应开关元件70b，WP对应开关元件70c，UN对应开关元件70d，VN对应开关元件70e，WN对应开关元件70f)被驱动，从而生成分别施加于压缩机电动机8的U相、V相、W相的绕组的3相电压Vu、Vv、Vw。

图3是表示实施方式1涉及的逆变器控制部的一个结构示例的图。如上所述，逆变器控制部10具有限制通电控制部12和驱动信号生成部13，其中，限制通电控制部12具有功率计算部14、高频电压指令生成部15、高频电压相位指令生成部16和加热功率指令生成部17，驱动信号生成部13具有电压指令计算部19和PWM信号生成部20。

高频电压相位指令生成部16生成并输出在进行限制通电时的高频电压相位指令θ。

功率计算部14基于在进行限制通电时的高频通电周期的多个周期的压缩机电动机8的各相间电压、各相电压或各相电流(在图3中记为“V”、“I”)，复原与高频通电周期的1个周期相当的各相间电压、各相电压或各相电流，并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，计算供给到压缩机电动机8的功率值P。另外，图中没有示出用于检测压缩机电动机8的各相间电压、各相电压或各相电流的各电压检测器或各电流检测器，不过上述各检测器只要使用已知的检测器即可，本发明不由上述各检测器的结构和种类限定。

加热功率指令生成部17检测构成热泵装置100的任一个部件或者结构要素的温度和环境温度中的至少1个(在图3中记为“T”)来推断滞留在压缩机1内部的液态制冷剂量，生成为了将该液态制冷剂排出到压缩机1外部所需要的加热功率指令P*。

高频电压指令生成部15生成使由功率计算部14计算出的功率值P与由加热功率指令生成部17生成的加热功率指令P*一致的高频电压指令V*。

电压指令计算部19基于高频电压指令V*和高频电压相位指令θ，生成3相(U相、V相、W相)电压指令值Vu*、Vv*、Vw*。

PWM信号生成部20基于3相电压指令值Vu*、Vv*、Vw*和母线电压Vdc，生成用于驱动逆变器9的PWM信号(UP、VP、WP、UN、VN、WN)。

接着，参照图4来说明实施方式1涉及的热泵装置100中的加热功率指令生成部17的动作。图4是用于说明实施方式1涉及的热泵装置中的加热功率指令生成部的动作的图。

加热功率指令生成部17检测压缩机1周边的环境温度(例如外部空气温度)Tc和压缩机1的温度(压缩机温度)To，基于环境温度Tc和压缩机温度To，推断滞留在压缩机1内的液态制冷剂量。这里，在制冷循环50中循环的制冷剂凝结并积存在制冷循环50的各结构部中温度最低的部位。由于压缩机1在制冷循环50的各结构部中热容量最大，所以如图4(a)所示，压缩机温度To相对于环境温度Tc的上升滞后地上升，其温度成为最低。因此，液态制冷剂会滞留在压缩机1的内部。在本实施方式中，如图4(b)所示，加热功率指令生成部17例如基于预先通过实验等求出的环境温度Tc与压缩机温度To的关系，推断每单位时间t的液态制冷剂量。另外，在预先掌握压缩机1的热容量的情况下，只要仅检测环境温度Tc并推断压缩机温度To相对于环境温度Tc的变化以何种程度滞后地变化，就能够推断每单位时间t的液态制冷剂量。在这种情况下，能够削减用于检测压缩机温度To的传感器，从而能够削减成本。此外，通过检测制冷循环50的各结构部中热容量比压缩机1小的热交换器3等的温度而不是检测环境温度Tc，显然也能够同样地推断每单位时间t的液态制冷剂量。

此外，也可以更直接地检测压缩机1内部的液态制冷剂量。例如作为用于检测压缩机1内部的液态制冷剂量的传感器，使用测量液体量的静电电容传感器或者通过激光或声波、电磁波等测量压缩机1的上部与制冷剂液面之间的距离的传感器等就可以实现。这里，作为推断或检测液态制冷剂量的方法，可以使用上述的任意方法。

加热功率指令生成部17根据推断或检测出的液态制冷剂量，求取为了排出滞留在压缩机1内部的液态制冷剂所需要的加热功率指令P*，输出到高频电压指令生成部15。在滞留在压缩机1内部的液态制冷剂量较多的情况下，将加热功率指令P*设定为较大的值，在液态制冷剂量为0的情况下，将加热功率指令P*设定为0或进行控制来停止加热，由此能够得到所需最小限度的加热所需要的功率。此外，该加热功率指令P*根据压缩机1的种类或大小而变化。在压缩机1较大或者为热量难以传递的原材料或形状的情况下，增大加热功率指令P*即可。例如能够通过如下方式实现：保存多个表示液态制冷剂量与加热功率指令P*的关系的表，从与压缩机1的种类或大小对应的表中读取与滞留在压缩机1内部的液态制冷剂量对应的加热功率指令P*。

接着，参照图5和图6，对电压指令计算部19的电压指令值Vu*、Vv*、Vw*的生成方法和PWM信号生成部20的PWM信号的生成方法进行说明。

图5是表示用于说明各电压指令值和各PWM信号的生成方法的各信号波形的图。

在压缩机电动机8为3相电动机的情况下，通常U相、V相和W相各自的相位彼此相差120°(＝2π/3)。因此，如下式(1)～(3)所示，将各电压指令值Vu*、Vv*、Vw*定义为相位各相差2π/3的余弦波(正弦波)。

Vu*＝V*×cosθ…(1)

Vv*＝V*×cos(θ－(2/3)π)…(2)

Vw*＝V*×cos(θ+(2/3)π)…(3)

电压指令计算部19基于电压指令V*和电压相位指令θ，使用上式(1)～(3)计算各电压指令值Vu*、Vv*、Vw*并输出到PWM信号生成部20。PWM信号生成部20将各电压指令值Vu*、Vv*、Vw*与规定频率且振幅值为±(Vdc/2)的载波信号(基准信号)进行比较，并基于相互的大小关系生成各PWM信号UP、VP、WP、UN、VN、WN。

另外，在上式(1)～(3)中，以简单的三角函数求取各电压指令值Vu*、Vv*、Vw*，不过除了上述方法以外，还可以使用两相调制、三次谐波叠加调制、空间矢量调制等其他方法求取电压指令值Vu*、Vv*、Vw*。

这里，在电压指令值Vu*比载波信号大的情况下，设UP为使开关元件70a导通的电压，UN为使开关元件70d断开的电压。此外，在电压指令值Vu*比载波信号小的情况下，相反地设UP为使开关元件70a断开的电压，UN为使开关元件70d导通的电压。对于其他信号也同样如此，通过比较电压指令值Vv*和载波信号来决定VP和VN，通过比较电压指令值Vw*和载波信号来决定WP和WN。

在通常的逆变器的情况下，由于采用互补PWM方式，所以UP与UN、VP与VN、WP与WN分别成为彼此逻辑取反的关系。因此，开关模式一共有8种。

图6是表示实施方式1涉及的热泵装置中的8种开关模式的图。另外，在图6中，对在各开关模式产生的电压矢量标注V0～V7的符号。此外，用±U、±V、±W(不产生电压的情况下为0)表示各电压矢量的电压的方向。这里，+U是指使经由U相流入压缩机电动机8且经由V相和W相从压缩机电动机8流出的U相方向的电流产生的电压，－U是指使经由V相和W相流入压缩机电动机8且经由U相从压缩机电动机8流出的－U相方向的电流产生的电压。关于±V、±W也是同样的解释。

通过组合图6所示的开关模式，能够使逆变器9输出所需的电压。例如在进行通常的压缩运作的通常运转模式下，一般使上式(1)～(3)的电压相位指令θ变化以处于数10Hz～数100Hz的范围地运作。这里，在本实施方式中，在加热运转模式下，通过使电压相位指令θ比通常运转模式更高速地变化，输出数kHz以上的高频交流电压来对压缩机电动机8通电(高频通电)，由此能够进行限制运转。

接着，参照图7～图10，对实施方式1涉及的热泵装置100中的高频电压相位指令生成部16的结构和动作进行说明。

图7是表示实施方式1涉及的热泵装置中的高频电压相位指令生成部的一个结构示例的图。此外，图8是表示实施方式1涉及的热泵装置的限制通电时的各信号波形的图。

如图7所示，实施方式1中的高频电压相位指令生成部16具有：使高频电压相位指令θ与载波信号同步地反转的高频电压相位反转部22和将基准相位θf与高频电压相位反转部22的输出相加的加法器23a。

在通常的逆变器的情况下，载波信号的频率即载波频率的上限由逆变器的开关元件的开关速度决定。因此，难以输出作为载波的载波频率以上的高频电压。另外，在通常的IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)的情况下，开关速度的上限是20kHz左右。

此外，如果高频电压的频率为载波频率的1/10左右以上，则可能带来高频电压的波形输出精度降低而使直流分量叠加等不好的影响。考虑到这一点，如果使高频电压的频率为载波频率的1/10以下，则例如在载波频率为20kHz的情况下，高频电压的频率成为2kHz以下，即处于可听声频带内，因此由压缩机电动机的电磁声引起的噪音成为问题。

因此，在本实施方式中，如图8所示，在载波信号的顶点至底点的期间、即载波频率fc的1个周期(1/fc)内，使高频电压相位指令θ反转180°。通过采用这样的结构，在后级的电压指令计算部19中得到与载波信号同步反转的电压指令值Vu*、Vv*、Vw*，在更后级的PWM信号生成部20中生成与载波信号同步的高精度的各PWM信号UP、VP、WP、UN、VN、WN。此时，电压矢量按V0(UP＝VP＝WP＝0)、V4(UP＝1、VP＝WP＝0)、V7(UP＝VP＝WP＝1)、V3(UP＝0、VP＝WP＝1)、V0(UP＝VP＝WP＝0)、…的顺序变化。

图9是表示与各电压矢量对应的逆变器内的各开关元件的导通/断开(ON/OFF)状态的图。在图9所示的各电路图中，示出了以虚线包围的开关元件为导通状态、除此以外的开关元件为断开状态。此外，表示电压矢量的变化顺序的粗箭头的旋转方向(电压矢量V0→V4→V7→V3→V0…的旋转方向)与图9所示的示例对应。

在图9所示的示例中，各PWM信号UP、VP、WP、UN、VN、WN在1个载波周期内将图9的4个电路状态轮流一圈。由此，使以1个载波周期为1个周期的电流流过压缩机电动机8。

如图9所示，在施加V0矢量、V7矢量时压缩机电动机8的线间处于短路状态，不输出电压。在该情况下，蓄积在压缩机电动机8的电感中的能量形成电流在短路电路中流动。此外，在施加V4矢量时，经由U相流入压缩机电动机8且经由V相以及W相从压缩机电动机8流出的U相方向的电流(+Iu)流过，在施加V3矢量时，经由V相以及W相流入压缩机电动机8、经由U相从压缩机电动机8流出的－U相方向的电流(－Iu)流过压缩机电动机8的绕组。即，在施加V4矢量时和施加V3矢量时有反向的电流流过压缩机电动机8的绕组。而且，由于电压矢量按照V0、V4、V7、V3、V0、…的顺序变化，所以+Iu和－Iu交替地流过压缩机电动机8的绕组。其结果是，如图9所示，V4矢量和V3矢量在1个载波周期期间出现，因此能够对压缩机电动机8的绕组施加与载波信号的频率同步的高频电压。

此外，由于交替地输出V4矢量和V3矢量使+Iu和-Iu交替地流过压缩机电动机8的绕组，因此正反转矩瞬间转换。因此，正反转矩得以抵消，能够抑制转子振动地施加电压。

这里，优选高频电压相位指令θ相对于载波信号的基准相位θf为60°的倍数。以下对该理由进行说明。

图10是表示基准相位θf为0°、30°、60°时的各相电流波形的图。图10(a)表示θf＝0°时的各相电流波形，图10(b)表示θf＝30°时的各相电流波形，图10(c)表示θf＝60°时的各相电流波形。

在θf＝0°的情况下，如图9所示，在V0矢量和V7矢量之间仅产生1个其他的电压矢量(1个正电压侧的开关元件和2个负电压侧的开关元件、或者2个正电压侧的开关元件和1个负电压侧的开关元件为导通状态的电压矢量)。在这种情况下，如图10(a)所示那样，各相电流波形为梯形，成为谐波分量较少的电流。

此外，在θf＝60°的情况下，也与θf＝0°的情况同样，在V0矢量和V7矢量之间仅产生1个其他的电压矢量，因此如图10(c)所示那样，各相电流波形为梯形，成为谐波分量较少的电流。

然而，在θf＝30°的情况下，在V0矢量和V7矢量之间产生2个不同的电压矢量，如图10(b)所示那样，各相电流波形畸变，成为谐波分量较多的电流。该各相电流波形的畸变可能成为电动机噪音和电动机轴振动等的原因。

也就是说，如果设基准相位θf为60°的倍数，高频电压相位指令θ也总是为60°的倍数，则在V0矢量和V7矢量之间仅产生1个其他的电压矢量，所以各相电流波形为梯形，成为谐波分量较少的电流。另一方面，在设基准相位θf为60°的倍数以外的情况下，高频电压相位指令θ不是60°的倍数，所以在V0矢量和V7矢量之间产生2个其他的电压矢量，使得各相电流波形畸变，成为谐波分量较多的电流。因此，优选使基准相位θf如0°、60°、120°、…这样成为60°的倍数。

接着，参照图11和图12来说明限制通电时的压缩机电动机8的转子的停止位置与加热量之间的关系。

图11是表示IPM电动机的转子停止位置的一个示例的图。如图11所示，在压缩机电动机8是IPM电动机(Interior Permanent Magnet Motor：磁铁嵌入式电动机)的情况下，压缩机电动机8的转子的停止位置由转子N极朝向从U相方向偏离的角度的大小来表示。

图12是表示转子位置与各相电流的关系的图。在IPM电动机的情况下，高频通电时的绕组电感值取决于转子位置。因此，由电角频率ω与绕组电感值的积表示的绕组阻抗，与转子位置相应地变化。因此，在运转待机期间对压缩机电动机8实施限制通电时，即使在施加相同电压的情况下，也会根据转子停止位置而流过压缩机电动机8的绕组的电流发生变化，使得加热量发生变化。其结果是，根据转子停止位置，不仅存在为了获得所需要的加热量而消耗大量功率的可能性，还存在因加热不足而无法使液态制冷剂从压缩机1内部排出，从而在液态制冷剂滞留在压缩机1内的状态下转换到通常运转模式的可能性。因此，在对压缩机电动机8进行限制通电时，需要不受转子的停止位置的影响，而使向压缩机电动机8供给的电能保持恒定，而使压缩机1的加热量保持恒定。

作为使向压缩机电动机8供给的电能保持恒定的方法，在检测压缩机电动机8的各相间电压、各相电压或各相电流，并进行使基于该各检测值得到的功率值恒定的控制的情况下，需要高精度地检测各检测值，但是通常作为逆变器控制部10使用的微机(微型计算机)等，虽然在通常运转时的数10Hz～数100Hz的范围内能够得到足够的检测精度，但是如上所述，在实施与载波信号同步的高频通电等，向压缩机电动机8供给频率比通常运转时高的高频电压来对压缩机电动机8实施限制通电的情况下，则存在无法得到足够的检测精度的可能性。

例如如果设实施限制通电时的高频通电频率为20kHz，则高频通电周期的1个周期为50μs，在上述微机的A/D(模拟/数字)转换时间为数μs的情况下，高频通电周期的每1个周期的检测点为数个点，检测精度下降。

因此，在本实施方式中，如上所述，基于在进行限制通电时的高频通电周期的多个周期的压缩机电动机8的各相间电压、各相电压或各相电流，复原与高频通电周期的1个周期相当的各相间电压、各相电压或各相电流。这样，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构成逆变器控制部10的情况下，也能够提高与高频通电周期的1个周期相当的各检测值的检测精度，而且通过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，计算向压缩机电动机8供给的功率值，并进行控制以使该功率值与为了将滞留在压缩机1内部的液态制冷剂排出到压缩机1外部所需要的加热功率指令一致，由此能够不受转子的停止位置的影响，使向压缩机电动机8供给的电能保持恒定，而使压缩机1的加热量保持恒定，能够用最小功率更可靠地将滞留在压缩机1内的液态制冷剂从压缩机1内部排出。

接着，参照图13～图20，对用于实现上述控制的限制通电控制部12的各部的详细结构和动作进行说明。

图13是表示实施方式1涉及的热泵装置中的功率计算部的详细结构的一个示例的图。在图13所示的示例中，功率计算部14具有检测部24、重试判定部25和功率运算部26。

这里，首先，对使用通常作为3相功率的测量方法而使用的两功率表法的示例进行说明。

在使用两功率表法的情况下，例如使用各线间电压Vuv、Vwv和U相电流Iu、W相电流Iw，将功率值P表示为下式(4)。

P＝Vuv×Iu+Vwv×Iw…(4)

这里，根据上式(4)，采用检测部24检测各线间电压Vuv、Vwv和U相电流Iu、W相电流Iw的结构。

图14是表示用于说明实施方式1涉及的热泵装置中的各线间电压和各相电流的检测方法的各信号波形的图。如上所述，在本实施方式中，加热运转模式中的电压指令值Vu*、Vv*、Vw*与作为基准信号的载波信号同步。因此，如图14所示，各线间电压Vuv、Vwv和U相电流Iu、W相电流Iw成为与载波信号同步的信号波形。

在本实施方式中，在n个载波周期(在图14所示的示例中为10个载波周期)的期间，使相位各错开(1/n)个载波周期来检测各线间电压Vuv、Vwv和U相电流Iu、W相电流Iw，使用该各检测值计算与1个载波周期相当的功率值P。

更具体而言，如图14所示，检测部24在第一个周期在载波信号的底点进行A/D转换，检测各线间电压的各瞬时值Vuv[1]、Vwv[1]和U相电流的瞬时值Iu[1]、W相电流的瞬时值Iw[1]。接着，在第二个周期，在从载波信号的底点延迟了(1/n)个载波周期后的定时进行A/D转换，检测各线间电压的各瞬时值Vuv[2]、Vwv[2]和U相电流的瞬时值Iu[2]、W相电流的瞬时值Iw[2]。之后，在第m个周期(m为1～(n－1)的整数)，在从载波信号的底点延迟了(m/n)个载波周期后的定时进行A/D转换，检测各线间电压的各瞬时值Vuv[m]、Vwv[m]和U相电流的瞬时值Iu[m]、W相电流的瞬时值Iw[m]。这样，在n个载波周期的期间使A/D转换定时每次变化(1/n)个载波周期，得到1个载波周期数据排列Vuv[n]、Vwv[n]、Iu[n]、Iw[n]。由此，能够复原与1个载波周期、即高频通电周期的1个周期相当的各线间电压Vuv、Vwv和U相电流Iu、W相电流Iw。

这里，对逆变器9的母线电压值、即图1所示的直流电压源11的电压值Vdc变化的情况下的动作进行说明。图15是表示逆变器的母线电压值变化的情况下的各信号波形的图。此外，图16是表示由逆变器的母线电压值的大小不同引起的线间电压波形和相电流波形之差的图。图16(a)表示逆变器的母线电压值Vdc较小的情况下的线间电压Vuv的波形和U相电流Iu的波形，图16(b)表示逆变器的母线电压值Vdc较大的情况下的线间电压Vuv的波形和U相电流Iu的波形。

如图15所示，在检测部24检测从第一个载波周期到第n个周期的各检测值的期间，如果逆变器9的母线电压值Vdc变化，则各线间电压值和各相电流值也与逆变器9的母线电压值Vdc的变化相应地变化，因此与1个载波周期相当的各检测值的复原精度下降。

此外，如图16所示，对线间电压Vuv进行控制以使图16(a)所示的Va×tva的值与图16(b)所示的Vb×tvb的值大致一致。与此相对，对U相电流而言，图16(a)所示的Ia的值与图16(b)所示的Ib的值大致一致，成为Ia×t0a＜Ib×t0b。也就是说，母线电压值Vdc越大，相电流越大，因此输入到压缩机电动机8的功率与母线电压值Vdc的大小相应地变化。

因此，在本实施方式中，在各检测值的检测期间重试判定部25检测出母线电压值Vdc超过规定范围(例如±10％)地变化的情况下，放弃检测部24此前检测出的各检测值，重新从第一个载波周期开始检测各检测值。通过这样进行控制，能够抑制母线电压值Vdc的变化对功率值P的计算精度造成的影响。

另外，这里示出了检测逆变器9的母线电压值Vdc的变化来重新进行与1个载波周期相当的各检测值的复原动作的示例，不过也可以检测除逆变器9的母线电压值Vdc的变化以外的、作为各检测值变化原因的因素来重新进行与1个载波周期相当的各检测值的复原动作。

图17是表示实施方式1涉及的热泵装置中的功率计算部的详细结构的一个示例的图。在图17所示的示例中，示出了使用两功率表法的情况下的结构，功率运算部26包括乘法器28a、28b、求和运算器29a、29b、除法器30a、30b和加法器23b。

对功率运算部26输入由检测部24检测出的各线间电压的各瞬时值Vuv[m]、Vwv[m]和U相电流的瞬时值Iu[m]、W相电流的瞬时值Iw[m]。

在乘法器28a中求取Vuv[m]与Iu[m]的积，在求和运算器29a中求取样本m＝1～n的总和，在除法器30a中通过除以样本数n，由此求取Vuv[m]与Iu[m]之积的平均值。

此外，在乘法器28b中求取Vwv[m]与Iw[m]的积，在求和运算器29b中求取样本m＝1～n的总和，在除法器30b中通过除以样本数n，由此求取Vwv[m]与Iw[m]之积的平均值。

然后，在加法器23b中将除法器30a的输出和除法器30b的输出相加，由此求取输入到压缩机电动机8的功率值P。

图18是表示实施方式1涉及的热泵装置中的功率计算部的与图17不同的详细结构的一个示例的图。

作为3相功率的测量方法，除了上述的使用两功率表法的方法以外，例如也能够使用各相电压Vu、Vv、Vw和各相电流Iu、Iv、Iw，表示为下述式(5)。

P＝Vu×Iu+Vv×Iv+Vw×Iw…(5)

在这种情况下，具有检测参数增加的缺点。于是，只要利用在3相功率中各相电流的各瞬时值Iu[m]、Iv[m]、Iw[m]的总和为0的基尔霍夫定律，就采用例如检测U相电流Iu和W相电流Iw的结构，可以如下述式(6)所示使用U相电流的瞬时值Iu[m]、W相电流的瞬时值Iw[m]表示V相电流的瞬时值Iv[m]。

Iv[m]＝－Iu[m]－Iw[m]…(6)

此外，由各相电流的有效值的平均值Iave，能够唯一地决定输入到压缩机电动机8的功率值P。

也就是说，能够使用2相的相电流(这里为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。

在图18所示的示例中，示出了使用上式(6)、以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。

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。

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[m]和W相电流的瞬时值Iw[m]。

通过加法器23c将Iu[m]和Iw[m]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[m]。

在乘法器28d中对Iu[m]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中除以样本数n，在平方根运算器31a中得到平方根值，由此求取U相电流的有效值Iu_rms。

此外，在乘法器28e中对Iv[m]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中除以样本数n，在平方根运算器31b中得到平方根值，由此求取V相电流的有效值Iv_rms。

此外，在乘法器28f中使Iw[m]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中除以样本数n，在平方根运算器31c中得到平方根值，由此求取W相电流的有效值Iw_rms。

然后，在平均运算器32中求取上述Iu_rms、Iv_rms、Iw_rms的平均值Iave，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。

图19是表示实施方式1涉及的热泵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。

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*。

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*，以使该偏差变成0。

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。

图20是表示电压恒定控制与实施方式1涉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。

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大幅变化，所以阻抗根据转子位置大幅变化。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。

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。

如以上说明，根据实施方式1的热泵装置，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2以上的整数)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。

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2以上的整数)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，例如也可以在第偶数个周期或第奇数个周期等n以下的任意k个周期，分别在与(m/n)个周期(m是n以下的自然数)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，例如可以在第一个周期在与(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(6/10)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。

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。

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，则难以获得所需要的加热量。因此，在需要较大的加热量的情况下，也可以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。通过采用这样的结构，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。

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，因此具有电流难以流动的性质。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以下。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，也可以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。

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，所以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100Hz相比，加热运转模式下的电压频率为数kHz，因此在附加用于去除高频噪声等的LPF(Low Pass 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。

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。在这种情况下，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。在这种情况下，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等就可以容易地实现。

实施方式2

在本实施方式中，对能够适用实施方式1中记载的热泵装置的空调机、热泵式热水器、冰箱和制冷机进行说明。

这里，参照图21、图22对实施方式2涉及的空调机、热泵式热水器、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

图21是表示实施方式2涉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，横轴表示比焓h，纵轴表示制冷剂压力P。

实施方式2涉及的制冷循环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。

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。

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，而且还包含在热泵式热水器中对水提供热来生成热水的供给热水运转。

在图22中，在压缩机51成为高温高压的气相制冷剂(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泵式热水器的供给热水运转。

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。

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E)。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F)。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。

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。

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(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，温度降低(图22的点L)。然后，温度降低后的制冷剂(图22的点L)进一步被压缩、加热，成为高温高压而被排出(图22的点A)。

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。

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。

在压缩机51成为高温高压的气相制冷剂(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。

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E)。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F)。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。

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。

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。

压缩机51内的压缩动作与制热运转时同样，因此这里省略。

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。

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这样的热交换器并进行了说明。热交换器52并不局限于此，也可以是使制冷剂与空气进行热交换的热交换器。

此外，水回路63也可以并非是使水循环的回路，而是使其他流体循环的回路。

如上所述，根据实施方式2的空调机、热泵式热水器、冰箱和制冷机，通过应用记载在上述实施方式1中的热泵装置，能够获得实施方式1中说明的效果。

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，一般使用以硅(Si：Silicon)为材料的Si类半导体是主流的，不过也可以使用以碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)或金刚石为材料的宽禁带(WBG)半导体。

由这样的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，通过使用这些小型化的开关元件和二极管元件，能够使组装了这些元件的半导体模块小型化。

此外，由这样的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，以及能够将水冷部件改为空气冷却，所以能够使半导体模块进一步小型化。

进而，由这样的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。

此外，由于能够以更高的频率进行开关，所以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泵装置。而且，由于高频化比较容易，所以能够设定为可听声频率范围以上的频率，具有容易实现噪音对策等优点。

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，所以能够得到可靠性高的热泵装置。

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，但是也可以任一方的元件由WBG半导体形成，能够得到记载于上述实施方式中的效果。

除了WBG半导体以外，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-Semiconductor Field-Effect Transistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)，也能够得到同样的效果。

此外，涡旋机构的压缩机中，压缩室的高压释放难以进行。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，在上述实施方式涉及的热泵装置中，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，所以在使用涡旋机构的压缩机的情况下也是有效的。

另外，在实施高频通电的情况下，如果是频率超过10kHz、输出超过50W的加热设备，则可能受到法律限制。因此，可以事先以不超过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，以控制在50W以下。

此外，逆变器控制部能够由CPU(Central Processing Unit，中央处理单元)或DSP(Digital Signal Processor，数字信号处理器)、微型计算机(microcomputer)的离散系统构成，除此以外也可以由模拟电路或数字电路等的电路元件等构成。

此外，以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。

如上所述，本发明在热泵装置以及具有其的空调机、热泵式热水器、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。

Claims (17)

1.一种热泵装置，其包括对压缩机电动机施加所需的电压的逆变器，所述热泵装置的特征在于，包括：

逆变器控制部，其在压缩机的运转待机期间，根据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进行限制通电时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所述多个周期的规定范围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规定范围相当的各检测值中的至少一个，来生成驱动所述逆变器的驱动信号。

2.根据权利要求1所述的热泵装置，其特征在于：

所述逆变器控制部在所述高频通电周期的从第一周期到第n周期的各周期内，在从该各周期的起点延迟m/n个周期且该各周期中在不同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，生成为了将滞留在所述压缩机内部的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，并控制所述功率值使其与所述加热功率指令一致，其中，n为2以上的整数，m为n以下的自然数。

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所述的热泵装置，其特征在于：

所述逆变器控制部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，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所述的热泵装置，其特征在于：

所述逆变器控制部使所述高频电压的相位与所述逆变器的载波信号同步地反转。

6.根据权利要求5所述的热泵装置，其特征在于：

所述逆变器控制部使相对于所述逆变器的载波信号的所述高频电压的基准相位为60°的倍数。

7.根据权利要求2所述的热泵装置，其特征在于：

所述逆变器控制部通过检测构成该热泵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所述的热泵装置，其特征在于：

所述逆变器控制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所述的热泵装置，其特征在于：

所述逆变器控制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所述的热泵装置，其特征在于：

所述逆变器控制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所述的热泵装置，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所述的热泵装置，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所述的热泵装置，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中任一项所述的热泵装置。

15.一种热泵式热水器，其特征在于：

具备权利要求1至13中任一项所述的热泵装置。

16.一种冰箱，其特征在于：

具备权利要求1至13中任一项所述的热泵装置。

17.一种制冷机，其特征在于：

具备权利要求1至13中任一项所述的热泵装置。