热泵装置及具有其的空调机、热泵式热水器以及制冷机的制作方法

本发明涉及进行对压缩机进行加热的控制的热泵装置及具有该热泵装置的空调机、热泵式热水器以及制冷机。

背景技术：

下述专利文献1公开了如下技术：为了消除压缩机中的制冷剂的滞留(所谓“休眠”)，向压缩机施加频率比逆变器驱动压缩机时的频率(以下称作“逆变器频率”)高的电压(以下适当称作“高频电压”)，利用该高频电压对压缩机进行加热(以下适当称作“高频加热”)。

逆变器搭载有多个开关元件。在将开关元件以芯片形式来安装的情况下，若增大芯片面积，则成品率变差。若减小芯片面积，则由于能够提高从晶圆取出时的成品率，因而能够实现低价格化。

专利文献1：国际公开第2012/107987号

技术实现要素：

根据以往技术，在将开关元件以芯片形式来安装的情况下，若减小芯片面积，则能够实现逆变器的低价格化。但是，若减小芯片面积，则电流容量下降。因此，在用于驱动压缩机的逆变器中，低价格化和大电流化存在无法兼顾的关系，而存在难以兼顾低价格化和大电流化这样的问题。

此外，即使是使用芯片面积较小的开关元件，其前提也是上述专利文献1所示的用于驱动压缩机的逆变器，使用确保了电流容量的开关元件、即芯片面积大的开关元件。因此，当然可预想到无法单纯地应用上述专利文献1所示的高频加热技术。

本发明是鉴于上述问题而完成的，目的在于得到能够对压缩机进行高频加热的热泵装置及具有该热泵装置的空调机、热泵式热水器以及制冷机，其中，上述压缩机由使用芯片面积较小的开关元件而构成的逆变器驱动。

为了解决上述课题，达成目的，本发明涉及的热泵装置包括：压缩机，其对制冷剂进行压缩；电动机，其驱动上述压缩机：逆变器，其构成为，包括多个将两个开关元件串联连接而成的开关元件对，且具有与上述电动机的相数对应的数量的将多个上述开关元件对并联连接而成的电桥电路，并向该电动机施加使上述电动机不旋转的频率的高频电压；以及逆变器控制部，其控制上述逆变器。

根据本发明，起到能够对由使用芯片面积较小的开关元件而构成的逆变器驱动的压缩机进行高频加热这样的效果。

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例的图。

图2是表示实施方式1涉及的逆变器装置的一个结构例的图。

图3是表示实施方式1涉及的逆变器控制部的一个结构例的图。

图4是表示不将开关元件并联连接的通常结构的逆变电路的图。

图5是表示对图4所示的逆变器装置进行开关控制时的电压指令值和栅极驱动信号的波形示例的图。

图6是表示向逆变器装置施加的八种电压矢量和输出该电压矢量时的开关模式的图。

图7是表示实施方式1涉及的逆变器装置的压缩运转模式中的电流流动方式的图。

图8是表示实施方式1涉及的逆变器装置的加热运转模式中的电流流动方式的图。

图9是表示对实施方式1涉及的逆变器装置进行控制的情况下的栅极驱动信号的流动方式的图。

图10是说明对实施方式1涉及的逆变器装置进行控制的情况下的与图9不同的栅极驱动信号的流动方式的图。

图11是说明对实施方式1涉及的逆变器装置进行加热运转时的电压矢量的推移的时序图。

图12是表示向实施方式1涉及的逆变器装置施加v0矢量时的电流流动方式的图。

图13是表示向实施方式1涉及的逆变器装置施加v4矢量时的电流流动方式的图。

图14是表示向实施方式1涉及的逆变器装置施加v7矢量时的电流流动方式的图。

图15是表示向实施方式1涉及的逆变器装置施加v3矢量时的电流流动方式的图。

图16是表示按图11所示的电压矢量的施加顺序来驱动逆变器装置的情况下的动作波形例的图。

图17是表示按与图16不同的设定序列来驱动逆变器装置的情况下的动作波形例的图。

图18是实施方式2涉及的热泵装置的回路结构图。

图19是关于图18所示热泵装置的制冷剂的状态的莫里尔(mollier)线图。

标号说明

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电动机，9逆变器装置，10逆变器控制部，11高频电压产生部，12加热判定部，14交流电源，15整流器，16平滑电容器，17电压检测部，18up1、18up2、18up3、18un1、18un2、18un3开关元件(u相)，18vp1、18vp2、18vp3、18vn1、18vn2、18vn3开关元件(v相)，18wp1、18wp2、18wp3、18wn1、18wn2、18wn3开关元件(w相)，18a、18b、18c、18d、18e、18f开关元件、19up1、19up2、19up3、19un1、19un2、19un3回流二极管(u相)，19vp1、19vp2、19vp3、19vn1、19vn2、19vn3回流二极管(v相)，19wp1、19wp2、19wp3、19wn1、19wn2、19wn3回流二极管(w相)，19a、19b、19c、19d、19e、19f回流二极管，20逆变器，20uu相逆变器，20vv相逆变器，20ww相逆变器，22指令值输出部，24积分器，25电压指令生成部，26栅极驱动信号生成部，30门塞电路，51压缩机，52热交换器，53膨胀机构，54接收器，55内部热交换器，56膨胀机构，57热交换器，58主制冷剂回路，59四通阀，60风扇，61膨胀机构，62喷射管回路，63水回路，100热泵装置。

具体实施方式

以下，基于附图，详细说明本发明的实施方式涉及的热泵装置及具有该热泵装置的空调机、热泵式热水器以及制冷机。另外，本发明不限于以下的实施方式。

实施方式1.

图1是表示实施方式1涉及的热泵装置100的一个结构例的图。实施方式1中的热泵装置100具有经由制冷剂配管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依序连接而成的制冷循环。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和使该压缩机构7动作的电动机8。电动机8是具有u相、v相、w相的三相绕组的三相电动机。

对电动机8施加电压进行驱动的逆变器装置9与电动机8电连接。逆变器装置9向电动机8的u相、v相、w相的绕组分别施加电压vu、vv、vw。

逆变器装置9与逆变器控制部10电连接，其中，逆变器控制部10具有：加热判定部12，其判定是否需要对电动机8进行加热；以及高频电压产生部11，其进行用于向电动机8施加高频电压的控制。

逆变器控制部10进行以使压缩机1压缩制冷剂的压缩运转模式和对压缩机1进行加热的加热运转模式中的任一种来进行运转的控制。在以压缩运转模式进行运转时，使逆变器装置9产生能使电动机8旋转的频率的交流电压，在以加热运转模式进行运转时，使逆变器装置9产生比在压缩运转模式的情况下产生的交流电压的频率高且使电动机8不旋转的频率的交流电压的高频电压。

从逆变器装置9向高频电压产生部11发送作为逆变器装置9的电源电压的母线电压vdc。加热判定部12在判定为需要对电动机8进行加热的情况下，向高频电压产生部11输出导通(on)信号，在判定为不需要对电动机8进行加热的情况下，向高频电压产生部11输出断开(off)信号。高频电压产生部11在从加热判定部12输出了导通信号的情况下，基于输入的母线电压vdc，生成用于向电动机8施加高频电压的栅极驱动信号并输出到逆变器装置9。

图2是表示实施方式1涉及的逆变器装置9的一个结构例的图。逆变器装置9具有：对从交流电源14施加的电压进行整流的整流器15；对由整流器15整流后的电压进行平滑，生成直流电压的平滑电容器16；检测由平滑电容器16生成的直流电压vdc并输出到逆变器控制部10的电压检测部17；将直流电压vdc作为电源电压进行动作的逆变器20。逆变器20的结构为分成u相逆变器20u、v相逆变器20v和w相逆变器20w。另外，电压检测部17检测出的直流电压vdc与施加于逆变器20的母线电压等效，以下作为“母线电压vdc”进行说明。

u相逆变器20u构成为：将由两个开关元件(在图2中，例示了igbt(insulatedgatebipolartransistor：绝缘栅双极型晶体管))串联连接形成的开关元件对、即由开关元件18up1和18un1的组、开关元件18up2和18un2的组、开关元件18up3和18un3的组形成的各元件对以三个并联的方式连接成u相电桥电路。另外，将由开关元件对构成的电路部称作“臂”，将位于上侧的高压侧的开关元件称作“上臂”，将位于下侧的低压侧的开关元件称作“下臂”。

在u相电桥电路中，将开关元件18up1和18un1的连接点、开关元件18up2和18un2的连接点以及开关元件18up3和18un3的连接点引出并电连接，构成u相交流端子。各开关元件18up1、18up2、18up3、18un1、18un2、18un3分别设置有反向并联，即以电流的流动方向变为相反方向的方式连接的回流二极管19up1、19up2、19up3、19un1、19un2、19un3。

v相逆变器20v和w相逆变器20w也与u相逆变器20u同样地构成。以下同样地进行说明，v相逆变器20v构成为：将由开关元件18vp1和18vn1的组、开关元件18vp2和18vn2的组、开关元件18vp3和18vn3的组形成的各元件对以三个并联的方式连接成v相电桥电路。在v相电桥电路中，将开关元件18vp1和18vn1的连接点、开关元件18vp2和18vn2的连接点以及开关元件18vp3和18vn3的连接点引出并电连接，构成v相交流端子。各开关元件18vp1、18vp2、18vp3、18vn1、18vn2、18vn3分别设置有反向并联连接的回流二极管19vp1、19vp2、19vp3、19vn1、19vn2、19vn3。

w相逆变器20w构成为：将由开关元件18wp1和18wn1的组、开关元件18wp2和18wn2的组、开关元件18wp3和18wn3的组形成的各元件对以三个并联的方式连接成w相电桥电路。在w相电桥电路中，将开关元件18wp1和18wn1的连接点、开关元件18wp2和18wn2的连接点以及开关元件18wp3和18wn3的连接点引出并电连接，构成w相交流端子。各开关元件18wp1、18wp2、18wp3、18wn1、18wn2、18wn3分别设置有反向并联连接的回流二极管19wp1、19wp2、19wp3、19wn1、19wn2、19wn3。

从逆变器控制部10向u相逆变器20u输入作为针对u相的栅极驱动信号的u相驱动信号up1、up2、up3、un1、un2、un3。u相逆变器20u根据这些u相驱动信号up1、up2、up3、un1、un2、un3，分别控制所对应的开关元件。具体而言分别是：说明，up1控制开关元件18up1，up2控制开关元件18up2，up3控制开关元件18up3，un1控制开关元件18un1，un2控制开关元件18un2，un3控制开关元件18un3。

在v相逆变器20v和w相逆变器20w中也是同样。向v相逆变器20v输入作为针对v相的栅极驱动信号的v相驱动信号vp1、vp2、vp3、vn1、vn2、vn3，向w相逆变器20w输入作为针对w相的栅极驱动信号的w相驱动信号wp1、wp2、wp3、wn1、wn2、wn3。在v相逆变器20v中，分别为vp1控制开关元件18vp1，vp2控制开关元件18vp2，vp3控制开关元件18vp3，vn1控制开关元件18vn1，vn2控制开关元件18vn2，vn3控制开关元件18vn3。此外，在w相逆变器20w中，分别为wp1控制开关元件18wp1，wp2控制开关元件18wp2，wp3控制开关元件18wp3，wn1控制开关元件18wn1，wn2控制开关元件18wn2，wn3控制开关元件18wn3。

通过以上的控制，在u相逆变器20u、v相逆变器20v和w相逆变器20w中，输出流经被控制成导通的开关元件的电压vu、vv、vw，施加于电动机8中的u相、v相、w相的各绕组。

如上所述，将开关元件并联化来构成实施方式1涉及的逆变器20。例如，在u相逆变器20u中，即使在构成上臂的开关元件18up1、18up2、18up3和构成下臂的开关元件18un1、18un2、18un3的每一个电流容量较小的情况下，通过将开关元件18up1和18un1的组、开关元件18up2和18un2的组以及开关元件18up3和18un3的组并联化，就能够实现大电流容量。此外，在背景技术部分中也说明过，通过减小电流容量，从而能够减小芯片面积，能够提高从晶圆取出时的成品率。

另外，使u相逆变器20u、v相逆变器20v和w相逆变器20w的分别模块化也是有效的。u相逆变器20u、v相逆变器20v和w相逆变器20w都是具有与通常的三相用的一个模块同样的电路结构，即能够直接使用现有模块的结构，或者通过简单变更就能够使用，从而设计变得容易。此外，通过使用现有模块的结构，能够低廉地制造。

图3是表示实施方式1涉及的逆变器控制部10的一个结构例的图。如上所述，逆变器控制部10具有高频电压产生部11和加热判定部12。关于加热判定部12，后面将进行记述，此处对高频电压产生部11进行说明。

高频电压产生部11具有指令值输出部22、积分器24、电压指令生成部25和栅极驱动信号生成部26。指令值输出部22输出电压指令值v*和转速指令值ω*。积分器24根据指令值输出部22输出的转速指令值ω*，求出电压相位θ。电压指令生成部25将指令值输出部22输出的电压指令值v*和积分器24求出的电压相位θ作为输入，生成电压指令值vu*、vv*、vw*，并输出到栅极驱动信号生成部26。栅极驱动信号生成部26基于电压指令生成部25生成的电压指令值vu*、vv*、vw*和被输入的母线电压vdc，生成上述u相驱动信号up1、up2、up3、un1、un2、un3、v相驱动信号vp1、vp2、vp3、vn1、vn2、vn3和w相驱动信号wp1、wp2、wp3、wn1、wn2、wn3，并输出到逆变器20。

另外，在图3的结构中，指令值输出部22例如也可以构成为：对加热判定部12所需的加热量进行计算，并向指令值输出部22输入电压指令值v*和转速指令值ω*。此外，在图3中，其构成在逆变器控制部10的内部，但也可以构成为从逆变器控制部10的外部输入值。

接着，对逆变器控制中的电压矢量进行说明。图4是表示不将开关元件并联连接的通常结构的逆变电路的图。

如图4所示那样，在不将开关元件并联连接的通常结构的逆变器20中，将由开关元件18a和18d的组、开关元件18b和18e的组、开关元件18c和18f的组形成的各元件对以三个并联的方式进行连接，并对各开关元件18a、18b、18c、18d、18e、18f分别设置有反向并联连接的回流二极管19a、19b、19c、19d、19e、19f。

另外，举出一个示例，图4所示的通常结构的逆变器20可以应用于额定电流容量相对较小的家庭用空调机，图2所示的并联结构的逆变器20可以应用于额定电流容量相对较大的业务用空调机。

接着，对驱动如图4那样构成的逆变器20时的开关控制进行说明。首先，逆变器控制部10按照以下(式1)～(式3)，生成电压指令值vu*、vv*、vw*，来对逆变器20进行控制。

vu*＝v*·cosθ…(式1)

vv*＝v*·cos{θ-(2/3)π}…(式2)

vw*＝v*·cos{θ+(2/3)π}…(式3)

上述(式1)～(式3)所示的u相电压指令值vu*、v相电压指令值vv*和w相电压指令值vw*是相位分别相差2π/3的余弦波的情况下的一个示例。此处，在(式1)～(式3)中，“v*”是电压指令值的振幅，“θ”是电压指令值的相位，如果是图3的结构，则从指令值输出部22输出。另外，也可以使用正弦波替代余弦波。

图5是表示对图4所示的逆变器装置进行开关控制时的电压指令值和栅极驱动信号的波形示例的图。图5的上部表示振幅为vdc/2且按设定的频率进行变动的作为基准信号的载波信号以及上述(式1)～(式3)所示的u相电压指令值vu*、v相电压指令值vv*、w相电压指令值vw*。分别比较载波信号的大小与u相电压指令值vu*、v相电压指令值vv*以及w相电压指令值vw*的大小，基于相互的大小关系，生成u相驱动信号up、un、v相驱动信号vp、vn和w相驱动信号wp、wn。图5的下部表示这些u相驱动信号up、un、v相驱动信号vp、vn和w相驱动信号的波形。例如，在u相电压指令值vu*比载波信号大的情况下，作为up，输出使开关元件18a导通的“高”(high)电平的电压，作为un、输出使开关元件18d断开的“低”(low)电平的电压。另一方面，在u相电压指令值vu*比载波信号小的情况下，作为up，输出使开关元件18a断开的“低”电平的电压，作为un，输出使开关元件18d导通的“高”电平的电压。对于其它信号也同样，通过比较v相电压指令值vv*与载波信号来决定vp、vn，通过比较w相电压指令值vw*与载波信号来决定wp、wn。

在通常的逆变器的情况下，由于采用互补的控制方式，所以up与un、vp与vn、wp与wn成为彼此相反的关系。因此，开关模式共有八种。

另外，图5所示的载波信号的频率只是一个示例，可以从设定频率中选择任意的频率。此外，载波信号的波形也是一个示例，只要是能够识别波形上的顶部和底部二者的波形，则可以使用任意波形。

图6是表示输出八种电压矢量和该电压矢量时的开关模式的图。另外，在图6中，对在各开关模式中产生的电压矢量赋予v0～v7的记号。此外，对各电压矢量的电压的方向赋予"±"的符号，在未产生电压的情况下以"0"表示。进行具体说明，例如"+u"是指产生经由u相流入电动机8并经由v相和w相从电动机8流出的u相方向的电流的电压。此外，"-u"是指产生经由v相和w相流入电动机8并经由u相从电动机8流出的、与u相方向相反方向的电流的电压。对于"±v"、"±w"也是同样的解释。

通过组合图6所示的开关模式输出电压矢量，能够向逆变器20施加期望的电压。另外，在压缩运转模式中，在对通常的压缩机1的制冷剂进行压缩动作的情况下，通常在1khz以下进行动作。

图7是表示实施方式1涉及的逆变器装置9的压缩运转模式中的电流流动方式的图。在图7中，示出的是由虚线包围的开关元件(在图7的示例中，为开关元件18up1、18up2、18up3、18vn1、18vn2、18vn3、18wn1、18wn2、18wn3)为导通、未由虚线包围的开关元件为断开的状态。如图7所示那样，在使实施方式1涉及的逆变器装置9以压缩运转模式进行动作的情况下，进行使并联连接的开关元件全部进行导通动作的控制。通过这样控制，流过电动机8的电流成为流过并联连接的三个开关元件的电流之和，即使是并联地使用电流容量较小的元件的结构，也能够确保压缩动作所需的电动机电流。

另外，图7例示了将u相的上侧臂、v相的下侧臂和w相的下侧臂控制为导通的模式，即向电动机8施加电压矢量v4的情况。在压缩运转模式中，即使在施加图6所示的其它电压矢量的情况下，也与图7同样，进行使并联连接的开关元件全部进行导通动作的控制。

接着，对实施方式1涉及的逆变器装置9的加热运转模式时的动作进行说明。图8是表示实施方式1涉及的逆变器装置9的加热运转模式时的电流流动方式的图。另外，图8的示例也与图7同样，例示了施加电压矢量v4的情况。

在图8中，示出的是由虚线包围的开关元件(在图8的示例中，开关元件18up1、18vn1、18wn1)为导通、未由虚线包围的开关元件为断开的状态。如图8所示，在使实施方式1涉及的逆变器装置9以加热运转模式进行动作的情况下，进行如下控制：不使并联连接的开关元件全部进行导通动作，而仅使各相中的一个开关元件，即三个臂中的一个臂进行导通动作。

在加热运转模式的情况下，向电动机8通电的电流可以比使电动机8进行压缩动作的情况下的电流小。各开关元件由于被设计成在使电动机8进行压缩运转时的输出电流范围中高效率地进行驱动，因此按照以往的观念来看，是难以在加热运转时的输出电流范围中进行高效率的驱动的。这种对应关系在输出越大的机器中越为显著。然而，如果使逆变器20为图2所示的并联连接的结构，则能够降低一个开关元件的电流容量，且能够确保每一相的电流容量，能够消除压缩运转时与加热运转时之间的输出电流差异，从而能够设计出不仅在压缩运转时，而且在加热运转时也合适的输出电流范围。

另外，在加热运转模式中，如图7所示，在使并联连接的全部开关元件进行导通动作时，电流分流到三个臂，流过各开关元件的电流变小。因此，在从零矢量向实矢量变化时，不能顺畅地进行通断切换时的电流换流，容易产生输出电压失真。另一方面，如果不使并联连接的全部臂数的开关元件进行导通动作、而是例如如图8所示那样，仅使单个臂数的开关元件进行导通动作，则能够抑制各相中的电流的分流，能够确保流过单个开关元件的电流。在图8中仅使单个臂数的开关元件进行导通动作，但也可以使三个臂(3并联)中的两个臂(2并联)数的开关元件进行导通动作。如果通用化，则可以使n个臂(n并联)中的m个臂(m并联)(n为2以上的整数，m为1以上且小于n的整数)数的开关元件进行导通动作。如果进行这样的控制，能够抑制各相中的电流的分流，因此能够抑制换流特性变差，其结果，还能够抑制输出电压失真的产生。

图9是表示对实施方式1涉及的逆变器装置9进行控制的情况下的栅极驱动信号的流动方式的图。另外，在图9中，表示了一个相的逆变器、具体而言u相逆变器20u。

如上所述，在压缩运转模式的情况下，需要将不进行驱动的臂全部控制为断开，因此如图9所示，构成为从逆变器控制部10向全部开关元件设置栅极驱动线。在图9的结构的情况下，每一相需要六根栅极驱动线，则u、v、w这三相需要十八根栅极驱动线。在这样构成的情况下，逆变器控制部10向u相逆变器20u输出u相驱动信号up1、up2、up3、un1、un2、un3。虽然没有图示，但对于v相逆变器20v和w相逆变器20w也同样。

图10是说明对控制实施方式1涉及的逆变器装置9进行控制的情况下的与图9不同的栅极驱动信号的流动方式的图。在图10中，在逆变器装置9与逆变器控制部10之间设置有门塞电路30。图10的结构的情况是逆变器控制部10仅向门塞电路30指示要进行导通的臂的结构。即，逆变器控制部10向门塞电路30输出u相驱动信号up、un。门塞电路30基于u相驱动信号up、un，如果是压缩运转模式，输出使构成u相的各臂的三个开关元件进行导通或断开动作的u相驱动信号up1、up2、up3、un1、un2、un3，如果是加热运转模式，则输出使构成u相的各臂的三个开关元件中的一个进行导通动作的u相驱动信号up1、up2、up3、un1、un2、un3。设置了门塞电路30的话，逆变器控制部10就能够使用与控制通常结构的逆变器时相同的界面，此外，关于驱动信号用输出端口，也能够使用现有的端口，因此能够抑制成本的上升。

另外，在实施方式1涉及的上述示例中，示出的是由三个开关元件对构成一相的逆变电路的示例，但不限于上述示例，也可以由多个(两个或四个以上)的开关元件对构成一相的逆变电路。此外，在实施方式1涉及的上述示例中，例示了电动机8为三相电动机的情况，但不限于三相电动机，也可以使用多相电动机。在该情况下，无需赘言，构成与相数对应的数量的逆变电路。

接着，对加热运转模式时的电压矢量的推移进行说明。图11是说明加热运转模式时的电压矢量的推移的时序图。

在图11中，fc为载波信号的频率。因此，1/fc表示载波周期。此外，在图11中，波形k1是载波信号的波形，波形k2是电压指令值v*的波形，波形k3是u相电压指令值vu*的波形，由虚线表示的波形k4是v相电压指令值vv*和w相电压指令值vw*的波形。另外，图11的示例是v相电压指令值vv*和w相电压指令值vw*始终为相同值的情况。此外，波形k5表示相位θ，在载波信号的顶部或底部使相位θ的值进行切换。波形k6～波形k8分别表示u相驱动信号up、v相驱动信号vp和w相驱动信号wp。另外，u相驱动信号up与u相驱动信号un、v相驱动信号vp与v相驱动信号vn、w相驱动信号wp与w相驱动信号wn，处于彼此的导通状态和断开状态为相反的关系，如果知晓其中一方，则知晓另一方，因而在图11中，仅表示了u相驱动信号up、v相驱动信号vp、w相驱动信号wp。此外，在图11中，未考虑死区时间。

如图11所示，在使u相驱动信号up、v相驱动信号vp、w相驱动信号wp进行变化时，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)、……的顺序进行变化。

图12是表示施加电压矢量v0(以下记作“v0矢量”，在其它情况下也相同)时的电流流动方式的图。另外，在图12中，表示了由虚线包围的开关元件为导通的状态，未由虚线包围的开关元件为断开的状态。

在施加v0矢量时，如图所示，施加之前的电压矢量(在图11的示例中，为v3矢量)时流过的电动机电流经过下臂的元件进行回流。这样，即使在未施加实矢量的状态下，也能够使电流流过电动机8，因此能够高效地对电动机8进行加热。

图13是表示施加v4矢量时的电流流动方式的图。在施加v4矢量时，如图所示，从平滑电容器16供给流过电动机8的电流，从u相逆变器20u的上臂供给的电流流入电动机8的u相绕组，从电动机8的v相绕组和w相绕组流出的电流经过v相逆变器20v和w相逆变器20w的下臂返回到平滑电容器16。通过这样的电流，能够对电动机8进行加热。

图14是表示施加v7矢量时的电流流动方式的图。在施加v7矢量时，如图所示，施加之前的电压矢量(在图11的示例中，为v4矢量)时流过的电动机电流经过上臂的元件进行回流。这样，即使在未施加实矢量状态下，也能够使电流流过电动机8，因此能够高效地对电动机8进行加热。

图15是表示施加v3矢量时的电流流动方式的图。在施加v3矢量时，如图所示，从平滑电容器16供给流过电动机8的电流，从v相逆变器20v和w相逆变器20w的上臂供给的电流流入电动机8的v相绕组和u相绕组，从电动机8的u相绕组流出的电流经过u相逆变器20u的下臂返回到平滑电容器16。通过这样的电流，能够对电动机8进行加热。

另外，在上述示例中，表示了施加按v0→v4→v7→v3→v0……的顺序进行变化的电压矢量的情况，例如也可以施加按v0→v3→v7→v4→v0……的顺序进行变化的电压矢量。在实施方式1的逆变器20中，在压缩运转模式时，使电流流过并联连接的全部开关元件，在加热运转模式时，仅使电流流过并联连接的开关元件中的一个开关元件，因此，与使用不并联连接的逆变器的情况相比，能够使加热运转模式时流过的电流增大，在从零矢量向实矢量变化时，能够顺畅地进行通断切换时的电流换流，从而能够抑制输出电压失真的产生。

此外，在上述示例中，表示了v相电压指令值vv*与w相电压指令值vw*始终为相同值的情况，但也可以控制为u相电压指令值vu*与w相电压指令值vw*始终为相同值。在该情况下，作为实矢量，能够施加v2矢量和v5矢量。此外，还可以控制为u相电压指令值vu*与v相电压指令值vv*始终为相同值。在该情况下，作为实矢量，能够施加v1矢量和v6矢量。

图16是表示按图11所示的电压矢量的施加顺序来驱动逆变器装置的情况下的动作波形例的图。图16是在各相中仅使一个臂动作、而使其它两个臂不动作的情况下的一个示例。例如，在u相中，仅输出up1、un1，不输出up2、un2、up3、un3。在v相和w相中也同样，仅输出vp1、vn1、wp1、wn1，不输出vp2、vn2、vp3、vn3、wp2、wn2、wp3、wn3。另外，在图16中，考虑了死区时间，且由td表示的区间为死区时间。

图16的上部表示流过电动机8的u相电流、v相电流和w相电流的波形，可以看出还包含死区时间的区间，电流均不间断地流动，有效地进行了加热运转。另外，在图16的示例中，例示了仅使一个臂动作的情况，但无需赘言，也可以使其它臂动作。

图17是表示使进行导通动作的臂按设定序列切换的情况下的动作波形例的图。图17的上部也表示流过电动机8的u相电流、v相电流和w相电流的波形，但表示了与图16的情况、即仅使一个臂动作的情况时同样的电流波形，能够有效地进行加热运转。如果不使进行动作的臂固定而进行轮换，则能够抑制开关元件的温度上升的偏差。此外，通过抑制温度上升的偏差，能够使开关元件间的寿命均等化，能够实现装置可靠性的提高。另外，也可以使进行导通动作的臂不按设定序列切换，而是随机地切换。

另外，图2等虽未图示，但也可以设置用于计测开关元件的温度的温度传感器。在具有温度传感器的情况下，能够根据开关元件的估计温度，选择进行动作的开关元件。如果选择开关元件的估计温度较低的臂作为进行动作的臂，则能够抑制开关元件的温度上升的偏差。另外，在该情况下，不是必须选择同一臂的开关元件对作为动作对。例如，在图2所示的u相逆变器20u中，在使开关元件18up1动作时，可以选择不同的臂的开关元件18un2或开关元件18un3作为动作对。

接着，对逆变器20中使用的开关元件进行说明。如上所述，在将开关元件以芯片形式来安装的情况下，如果减小芯片面积，则能够提高从晶圆取出时的成品率。该性质是不依赖于开关元件的材料的事项。因此，作为逆变器的开关元件，可以使用任意材料的元件。

另外，作为最近的技术动向，gan(氮化镓)、sic(siliconcarbide：碳化硅)、金刚石等宽禁带半导体受到关注，它们是高耐压和低损耗的元件，且能够以高电流、高温度和高频率进行动作。在使用宽禁带半导体来构成逆变器的情况下，尤其是，能够进行高温下的动作，此外，由于是高耐压且低损耗的元件，因而对于使包含冷却器的电力转换装置的结构简洁化和轻量化而言，是适合的材料。

使用了宽禁带半导体的开关元件的晶圆价格很高，此外，sic等的晶体缺陷较多。因此，就减小芯片面积的要求而言，与si等窄禁带半导体相比，宽禁带半导体较大，而基于电流容量小的元件的并联结构适合于使用宽禁带半导体来构成逆变器的情况。

如以上说明的那样，根据实施方式1涉及的热泵装置，构成了具有与电动机的相数对应的数量的电桥电路的逆变器，其中，所述电桥电路是将2个开关元件串联连接而成的开关元件对以多个并联的方式连接而成的，因此，能够使用电流容量小的开关元件，能够提高晶圆的成品率。

此外，根据实施方式1涉及的热泵装置，在加热运转模式时，控制多个开关元件对中的一部分开关元件对，因此，即使是以并联地使用电流容量小的元件的结构的逆变器来进行驱动的压缩机，也能够有效地进行高频加热。

此外，根据实施方式1涉及的热泵装置，使用电流容量小的开关元件来构成逆变器，因此，能够消除压缩运转时与加热运转时之间的输出电流差异，能够高效率地对逆变器进行驱动。

实施方式2.

在实施方式2中，对热泵装置100的回路结构的一个示例进行说明。另外，例如，在图1等中，表示了通过配管将压缩机1、四通阀2、热交换器3、膨胀机构4和热交换器5依序连接而成的热泵装置100。在实施方式2中，进一步对热泵装置100的详细结构进行说明。

图18是实施方式2涉及的热泵装置100的回路结构图。图19是关于图18所示的热泵装置100的制冷剂的状态的莫里尔(mollier)线图。在图19中，横轴表示比焓，纵轴表示制冷剂压力。

热泵装置100具有通过配管将压缩机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、热交换器57依序连接而成的、供制冷剂循环的主制冷剂回路58。另外，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，压缩机51是上述实施方式1中进行了说明的压缩机1，是具有由逆变器装置9驱动的电动机8和压缩机构7的压缩机。进而，热泵装置100具备通过配管从接收器54和内部热交换器55之间连接到压缩机51的喷射管而成的喷射回路62。在喷射回路62中，膨胀机构61、内部热交换器55依序连接。

水在其中循环的水回路63与热交换器52连接。另外，热水器、暖气片、地板供暖等散热器等利用水的装置与水回路63连接。

首先，对热泵装置100的制热运转时的动作进行说明。在制热运转时，四通阀59沿实线方向设定。另外，该制热运转不仅是指用于空调的制热，而且还包含对水供应热量来生成热水的供给热水。

在压缩机51成为高温高压的气相制冷剂(图19的点1)，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19的点2)。此时，利用从制冷剂散发的热，将在水回路63中循环的水加热，用于制热和供给热水。

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19的点3)。在膨胀机构53成为气液两相状态的制冷剂，在接收器54与被吸入压缩机51的制冷剂进行热交换，被冷却后液化(图19的点4)。在接收器54液化的液相制冷剂，分岔流向主制冷剂回路58和喷射回路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与在膨胀机构61被减压而成为气液两相状态的在喷射回路62中流动的制冷剂进行热交换，进一步被冷却(图19的点5)。在内部热交换器55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19的点6)。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19的点7)。然后，在热交换器57被加热的制冷剂，在接收器54进一步被加热后(图19的点8)，被压缩机51吸入。

另一方面，在喷射回路62中流动的制冷剂，如上所述，在膨胀机构61被减压后(图19的点9)，在内部热交换器55进行热交换(图19的点10)。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(喷射制冷剂)，维持气液两相状态不变，从压缩机51的喷射管流入压缩机51内。

在压缩机51，从主制冷剂回路58吸入的制冷剂(图19的点8)，被压缩至中间压力并被加热(图19的点11)。喷射制冷剂(图19的点10)与被压缩至中间压力并被加热的制冷剂(图19的点11)合流，温度降低(图19的点12)。然后，温度降低后的制冷剂(图19的点12)进一步被压缩、加热，成为高温高压而被排出(图19的点1)。

另外，在不进行喷射运转的情况下，使膨胀机构61的开度为全闭。也就是说，在进行喷射运转的情况下，膨胀机构61的开度比规定开度大，但是在不进行喷射运转时，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的喷射管。这里，膨胀机构61的开度由微处理器等的控制部通过电子控制来进行控制。

接着，对热泵装置100的制冷运转时的动作进行说明。在制冷运转时，四通阀59沿虚线方向设定。此外，该制冷运转不仅是指用于空调的制冷，而且还包含从水中吸取热量来生成冷水、进行冷冻等。

在压缩机51成为高温高压的气相制冷剂(图19的点1)，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19的点2)。在热交换器57液化后的液相制冷剂，在膨胀机构56被减压，成为气液两相状态(图19的点3)。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，被冷却后液化(图19的点4)。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使在内部热交换器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19的点9)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19的点4)，分岔流向主制冷剂回路58和喷射回路62。

在主制冷剂回路58中流动的液相制冷剂，在接收器54与被吸入压缩机51的制冷剂进行热交换，进一步被冷却(图19的点5)。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19的点6)。在膨胀机构53成为气液两相状态的制冷剂，通过作为蒸发器的热交换器52进行热交换而被加热(图19的点7)。此时，通过制冷剂吸收热，将在水回路63中循环的水冷却，用于制冷和冷冻等。然后，在热交换器52被加热的制冷剂，在接收器54进一步被加热后(图19的点8)，被压缩机51吸入。

另一方面，在喷射回路62中流动的制冷剂，如上所述，在膨胀机构61被减压后(图19的点9)，在内部热交换器55进行热交换(图19的点10)。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(喷射制冷剂)，维持气液两相状态不变，从压缩机51的喷射管流入。在压缩机51内的压缩动作与制热运转时同样。

另外，在不进行喷射运转时，与制热运转时同样，使膨胀机构61的开度为全闭，使得制冷剂不流入压缩机51的喷射管。

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不限定于此，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，而是使其它流体循环的回路。

如上所述，热泵装置100能够作为空调机、热泵式热水器、冰箱、制冷机等的采用了逆变器压缩机的热泵装置使用。

另外，以上的实施方式1、2所示的结构表示了本发明的内容的一个示例，也可以组合其它公知技术，在不脱离本发明的主旨的范围内，可以省略、变更一部分结构。