特開 2023-45715 冷凍サイクル装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023045715

(43)【公開日】2023-04-03

(54)【発明の名称】冷凍サイクル装置

(51)【国際特許分類】

   H02P 27/06 20060101AFI20230327BHJP

   H02M 7/48 20070101ALI20230327BHJP

   F25B 13/00 20060101ALI20230327BHJP

   F25B 1/00 20060101ALI20230327BHJP

【ＦＩ】

H02P27/06

H02M7/48 E

F25B13/00 M

F25B1/00 351U

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021154272

(22)【出願日】2021-09-22

(71)【出願人】

【識別番号】505461072

【氏名又は名称】東芝キヤリア株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001737

【氏名又は名称】弁理士法人スズエ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】内山 嘉隆

(72)【発明者】

【氏名】金森 正樹

【テーマコード（参考）】

3L092

5H505

5H770

【Ｆターム（参考）】

3L092AA08

3L092BA08

3L092FA05

5H505AA06

5H505BB06

5H505CC05

5H505DD03

5H505DD08

5H505EE49

5H505FF05

5H505HA06

5H505HA10

5H505HB01

5H505HB05

5H505LL43

5H505MM07

5H770AA17

5H770BA01

5H770BA05

5H770DA03

5H770DA21

5H770DA41

5H770EA01

5H770FA11

5H770HA06Z

(57)【要約】

【課題】モータが回転を始めることなくモータ巻線を十分に加熱することができ、かつインバータのスイッチ素子の寿命が短くなる不具合を解消できる信頼性にすぐれた冷凍サイクル装置を提供する。
【解決手段】互いに非接続状態の複数の相巻線を有する圧縮機駆動用のモータ、前記各相巻線の一端への通電を制御する第１インバータ、前記各相巻線の他端への通電を制御する第２インバータ、および制御手段を備える。制御手段は、前記モータの停止時、前記各相巻線の一端から他端へ流れる零軸電流および前記各相巻線の他端から一端へ流れる零軸電流が交互に生じるよう、前記第１および第２インバータを制御する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

互いに非接続状態の複数の相巻線を有する圧縮機駆動用のモータと、
前記各相巻線の一端への通電を制御する第１インバータと、
前記各相巻線の他端への通電を制御する第２インバータと、
前記モータの停止時、前記各相巻線の一端から他端へ流れる零軸電流および前記各相巻線の他端から一端へ流れる零軸電流が交互に生じるよう、前記第１および第２インバータを制御する制御手段と、
を備える冷凍サイクル装置。

【請求項2】

前記制御手段は、前記モータの停止時、外気温度が閾値未満の場合に、前記各零軸電流が交互に生じるよう、前記第１および第２インバータを制御する、
請求項１に記載の冷凍サイクル装置。

【請求項3】

前記制御手段は、前記各零軸電流の値を前記外気温度に応じて変える、
請求項２に記載の冷凍サイクル装置。

【請求項4】

前記第１インバータは、複数の第１スイッチ素子を有し、
前記第２インバータは、複数の第２スイッチ素子を有し、
前記制御手段は、前記モータの停止時、前記各相巻線の一端から他端へ向け互いに同じ値で流れる零軸電流および前記各相巻線の他端から一端へ向け互いに同じ値で流れる零軸電流が交互に生じるよう、前記各第１スイッチ素子および前記各第２スイッチ素子をオン，オフ制御する、
請求項１に記載の冷凍サイクル装置。

【請求項5】

前記制御手段は、前記各第１スイッチ素子および前記各第２スイッチ素子のオン，オフ制御において、それぞれが逆位相の正弦波状に変化するオン，オフデューティで駆動した
請求項４に記載の冷凍サイクル装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、互いに非接続状態の複数の相巻線を有するいわゆるオープン巻線モータを圧縮機駆動用のモータとして備える冷凍サイクル装置に関する。

【背景技術】

【0002】

空気調和機や熱源機などの冷凍サイクル装置では、圧縮機の停止時、冷媒が圧縮機内に溜まり込んで液化するいわゆる寝込みを生じる。とくに、外気温度の低下が著しい冬季の夜間や寒冷地では、温度低下した液冷媒が圧縮機内の潤滑油（冷凍機油ともいう）に溶け込んだり、潤滑油の粘度が高くなることから、圧縮機駆動用のモータの始動に際して過剰な軸トルクが発生し、そのためモータの始動に失敗したり圧縮機の内部に損傷が生じる可能性がある。

【0003】

対策として、圧縮機が停止しているとき、インバータからモータに電流（モータ電流という）を流すことでモータの巻線（モータ巻線という）を発熱させ、その発熱によって圧縮機内の寝込み冷媒および潤滑油を予熱する制御が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開昭５８－１４０５７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記予熱の制御では、モータ電流の値をモータが回転を始めない程度に抑える必要がある。ただし、抑え過ぎると、十分な予熱ができなかったり、予熱に長い時間がかかるなどの不具合を生じる。また、予熱のためのモータ電流は、インバータにおける複数のスイッチ素子のうち特定のスイッチ素子を通してモータ巻線に流れる。このため、特定のスイッチ素子だけ動作期間が延びて、寿命が短くなるおそれがあるという不具合もある。

【0006】

本発明の実施形態の目的は、モータが回転を始めることなく圧縮機を十分に予熱することができ、しかもインバータのスイッチ素子の寿命が短くなる不具合を解消できる信頼性にすぐれた冷凍サイクル装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の実施形態の冷凍サイクル装置は、互いに非接続状態の複数の相巻線を有する圧縮機駆動用のモータと；前記各相巻線の一端への通電を制御する第１インバータと；前記各相巻線の他端への通電を制御する第２インバータと；前記モータの停止時、前記各相巻線の一端から他端へ流れる零軸電流および前記各相巻線の他端から一端へ流れる零軸電流が交互に生じるよう、前記第１および第２インバータを制御する制御手段と；を備える。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、一実施形態の構成を示す図。

【図2】図２は、一実施形態におけるモータ駆動部の構成および各相巻線に流れる正方向の零軸電流の経路を示す図。

【図3】図３は、一実施形態の巻線加熱制御条件を示す図。

【図4】図４は、一実施形態におけるモータ制御部の制御を示すフローチャート。

【図5】図５は、一実施形態における巻線加熱動作時の各インバータのオン，オフデューティ変化を示す図。

【図6】図６は、一実施形態における巻線加熱動作時の各インバータのオン，オフパターンを示す図。

【図7】図７は、一実施形態における各相巻線に流れる負方向の零軸電流の経路を示す図。

【図8】図８は、一実施形態における各相巻線に流れる各零軸電流の波形を示す図。

【図9】図９は、一実施形態における各相巻線に流れる交流零軸電流の値と外気温度との関係を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１に示すように、モータ１Ｍを駆動用モータとして内蔵する密閉型の圧縮機１の吐出口に、四方弁２を介して室外熱交換器３の一端が配管接続され、その室外熱交換器３の他端に減圧器である電動膨張弁４を介して室内熱交換器１１の一端が配管接続されている。そして、室内熱交換器１１の他端が上記四方弁２を介して圧縮機１の吸込口に配管接続されている。これら冷凍サイクル部品の配管接続により、冷房および暖房が可能な空気調和機用のヒートポンプ式冷凍サイクルが構成されている。

【0010】

モータ１Ｍは、複数の相巻線を有する永久磁石同期モータであり、例えば後述する３つの相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗを互いに非接続状態とした構成のオープン巻線モータ（Open-Windings Motor）である。電動膨張弁４は、供給される駆動パルスの数に応じて開度が連続的に変化するパルス・モータ・バルブ（ＰＷＭ）である。

【0011】

冷房運転時、図１中に実線矢印で示すように、圧縮機１から吐出されるガス冷媒が四方弁２を介して室外熱交換器３に流れる。室外熱交換器３に流れた高温のガス冷媒は、外気に熱を放出して凝縮する。この室外熱交換器（凝縮器）３から流出する液冷媒は、電動膨張弁４で減圧された状態で室内熱交換器１１に流れる。室内熱交換器１１に流れた液冷媒は、室内空気から熱を奪って蒸発する。この室内熱交換器（蒸発器）１１から流出するガス冷媒は、四方弁２を通って圧縮機１に吸い込まれる。暖房運転時は、四方弁２の流路が切換わることにより、図１中に破線矢印で示すように、圧縮機１から吐出される高温のガス冷媒が四方弁２を介して室内熱交換器１１に流れる。室内熱交換器１１に流れたガス冷媒は、室内空気に熱を放出して凝縮する。この室内熱交換器（凝縮器）１１から流出する液冷媒は、電動膨張弁４で減圧されて室外熱交換器３に流れる。室外熱交換器３に流れた液冷媒は、外気から熱を奪って蒸発する。この室外熱交換器（蒸発器）３から流出するガス冷媒は、四方弁２を通って圧縮機１に吸い込まれる。

【0012】

室外熱交換器３の近傍に室外ファン５が配置され、その室外ファン５の外気吸込み風路に、外気温度Ｔｏを検知する外気温度センサ６が配置されている。室内熱交換器１１の近傍に室内ファン１２が配置され、その室内ファン１２の室内空気吸込み風路に、室内温度Ｔａを検知する室内温度センサ１３が配置されている。

【0013】

上記圧縮機１、四方弁２、室外熱交換器３、電動膨張弁４、室外ファン５などの冷凍サイクル部品および外気温度センサ６は、室外制御部７と共に室外ユニットＡに収容されている。上記室内熱交換器１１、室外ファン１２などの冷凍サイクル部品および室内温度センサ１３は、室内制御部１４と共に室内ユニットＢに収容されている。

【0014】

室外制御部７は、図２に示すように圧縮機１を駆動するモータ駆動部２０を備える。このモータ駆動部２０の構成について説明する。
３相交流電源１０にノイズフィルタ２１を介してダイオードブリッジ回路や平滑コンデンサ等からなる直流電源回路２２が接続され、その直流電源回路２２の出力端とモータ１Ｍの相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗの一端との間に、相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗの一端への通電を制御するインバータ（第１インバータやマスタインバータともいう）３０が接続されている。モータ１Ｍは圧縮機１内部に収納され、圧縮機構部を回転駆動する。

【0015】

直流電源回路２２の出力端とモータ１Ｍの相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗの他端との間に、相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗの他端への通電を制御するインバータ（第２インバータやスレーブインバータともいう）４０が接続されている。このモータ駆動部２０は、インバータ３０，４０を共通の直流電源回路２２に接続する電源共通方式を採用している。電源共通方式に限らず、インバータ３０，４０を別々の直流電源回路に接続する電源絶縁方式を採用してもよい。

【0016】

インバータ３０は、スイッチ素子である例えばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）３１，３２を直列接続しそのＩＧＢＴ３１，３２の相互接続点が相巻線Ｌｕの一端に接続されるＵ相直列回路、ＩＧＢＴ３３，３４を直列接続しそのＩＧＢＴ３３，３４の相互接続点が相巻線Ｌｖの一端に接続されるＶ相直列回路、ＩＧＢＴ３５，３６を直列接続しそのＩＧＢＴ３５，３６の相互接続点が相巻線Ｌｗの一端に接続されるＷ相直列回路を主回路として含む。ＩＧＢＴ３１～３６には、回生用ダイオード（フリー・ホイール・ダイオードともいう）３１ａ～３６ａが逆並列接続されている。

【0017】

インバータ４０は、ＩＧＢＴ４１，４２を直列接続しそのＩＧＢＴ４１，４２の相互接続点が相巻線Ｌｕの他端に接続されるＵ相直列回路、ＩＧＢＴ４３，４４を直列接続しそのＩＧＢＴ４３，４４の相互接続点が相巻線Ｌｖの他端に接続されるＶ相直列回路、ＩＧＢＴ４５，４６を直列接続しそのＩＧＢＴ４５，４６の相互接続点が相巻線Ｌｗの他端に接続されるＷ相直列回路を主回路として含む。ＩＧＢＴ４１～４６には、回生用ダイオード４１ａ～４６ａが逆並列接続されている。

【0018】

インバータ３０は、３相インバータであり、２つのスイッチ素子の直列回路を３組並列に接続してなる主回路と、この主回路の６つのスイッチ素子を駆動する駆動回路などの周辺回路とを、単一のパッケージに収納したモジュールいわゆるＩＰＭ（Intelligent Power Module）である。インバータ４０も、同じ構成のＩＰＭからなる。

【0019】

相巻線Ｌｕの他端と相巻線Ｌｖの他端との相互間に、開閉器たとえばリレー５１の常開形接点（リレー接点という）５１ａが接続されている。相巻線Ｌｖの他端と相巻線Ｌｗの他端との相互間に、開閉器たとえばリレー５２の常開形接点（リレー接点という）５２ａが接続されている。リレー５１,５２は、後述のモータ制御部２３により、付勢および消勢が互いに同期した状態で制御される。リレー接点５１ａ，５２ａが閉成すると、相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗの他端が相互接続されて相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗが星形結線状態となる。リレー接点５１ａ，５２ａが開放すると、相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗが非接続状態（オープン状態）となって各相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗが電気的に分離する。

【0020】

インバータ３０と相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗの一端との間の各通電ラインに電流センサ５３ｕ，５３ｖ，５３ｗが配置され、これら電流センサ５３ｕ，５３ｖ，５３ｗの検知信号がモータ制御部２３に送られる。このモータ制御部２３に、リレー５１，５２を付勢または消勢するリレー駆動部２４が接続されている。

【0021】

モータ制御部２３は、モータ１Ｍの停止時（圧縮機１の停止時）はリレー接点５１ａ，５２ａを開放して相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗの非接続状態を保つが、モータ１Ｍの起動に際してはリレー接点５１ａ，５２ａを閉成して相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗを星形結線しかつインバータ３０を単独でスイッチングする星形結線モードを設定する。そして、モータ制御部２３は、インバータ３０による強制転流等の通電によるモータ１Ｍの起動後、電流センサ５３ｕ，５３ｖ，５３ｗの検知結果からモータ１Ｍの速度（回転数）を推定し、その推定速度がモータ制御部２３から指令される目標速度となるようにインバータ３０の単独スイッチングを制御する、いわゆるセンサレスベクトル制御を実行する。このインバータ３０の単独スイッチング中、インバータ４０は、オフ状態、すなわちすべてのスイッチング素子がオフ状態に保持される。目標速度が低い間は、モータ１Ｍはインバータ３０のみで駆動され、空調運転が継続される。続いて、モータ制御部２３は、目標速度が増加して、モータ１Ｍの推定速度が上昇して所定の高速度運転域に入った段階で、リレー接点５１ａ，５２ａを開放して相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗを非接続状態としかつインバータ３０，４０を互いに協調してスイッチングするオープン巻線モードを設定し、推定速度が目標速度となるようにそのインバータ３０，４０の協調スイッチングを制御するセンサレスベクトル制御を実行する。但し、このオープン巻線モードの場合、星形結線状態等で用いられる一般的な駆動波形では零軸電流が発生する。この零軸電流はモータ１Ｍの運転中においては、単にロスとなるため、各インバータ３０，４０のスイッチング波形を制御することで、極力零軸電流を流さないように制御している。

【0022】

なお、目標速度は空気調和機の負荷の大きさに基づいて室外制御部７において決定される。負荷の大きさは、例えば室内温度センサ１３で検知される室内温度Ｔａと予め定められた設定温度の差やその差の変化に基づき判別される。

【0023】

圧縮機１の停止時（モータ１Ｍが停止し相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗが非接続状態）、外気温度センサ６で検知される外気温度Ｔｏが閾値Ｔｏ2（例えば０℃）未満にある場合（低外気温度状態）、モータ制御部２３は、モータ１Ｍの停止中の圧縮機１の予熱運転として、リレー駆動部２４によってリレー５２，５１を開放状態に維持したまま、相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗの一端から他端へ向け互いに同じ値で流れる零軸電流Ｉｕ0，Ｉｖ0，Ｉｗ0および相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗの他端から一端へ向け互いに同じ値で流れる零軸電流Ｉｕ0，Ｉｖ0，Ｉｗ0が交互に生じるよう、インバータ３０，４０の各スイッチ素子をオン，オフ制御する。この零軸電流Ｉｕ0，Ｉｖ0，Ｉｗ0が流れることで、相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗが発熱する。モータ１Ｍはその相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗを含め、圧縮機構とともに圧力容器でなる圧縮機１の内部に収納されている、このため、相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗが加熱されれば圧縮機1内部の冷媒や圧縮機構のための潤滑油の温度が上昇する。

【0024】

つぎに、圧縮機１の停止時にモータ制御部２３が実行する制御を図３の巻線加熱制御条件および図４のフローチャートを参照しながら説明する。フローチャート中のステップS1，S2…については、単にS1，S2…と略称する。

【0025】

モータ制御部２３は、外気温度Ｔｏが閾値Ｔｏ2未満であるか否かを判定する（S1）。外気温度Ｔｏが閾値Ｔｏ2未満でない場合（S2のNO）、モータ制御部２３は、外気温度Ｔｏが閾値“Ｔｏ2＋ΔＴ”以上であるか否かを判定する（S3）。外気温度Ｔｏが閾値“Ｔｏ2＋ΔＴ”以上でない場合（S3のNO）、モータ制御部２３は、上記S1の判定に戻る。

【0026】

外気温度Ｔｏが閾値Ｔｏ2未満に低下した場合（S1のYES）、モータ制御部２３は、巻線加熱動作を開始する（S2）。すなわち、モータ制御部２３は、図５に示すように、外気温度Ｔｏが閾値Ｔｏ2に近い高めの領域にあれば、キャリア信号の一周期Ｔにおいて52％から48％の範囲で正弦波状に変化するオン，オフデューティで、インバータ３０の上流側のＩＧＢＴ３１，３３，３５と下流側の３２，３４，３６をオン，オフし、そのインバータ３０側のオン，オフとは逆位相の48％から52％の範囲で正弦波状に変化するオン，オフデューティで、インバータ４０の上流側のＩＧＢＴ４１，４３，４５と下流側の４２，４４，４６をオン，オフする。外気温度Ｔｏが閾値Ｔｏ2から離れた低めの領域にあれば、キャリア信号の一周期Ｔにおいて58％から42％の広い範囲で正弦波状に変化するオン，オフデューティで、インバータ３０の上流側のＩＧＢＴ３１，３３，３５と下流側の３２，３４，３６をオン，オフし、そのインバータ３０側のオン，オフとは逆位相の48％から52％の範囲で正弦波状に変化するオン，オフデューティで、インバータ４０の上流側のＩＧＢＴ４１，４３，４５と下流側の４２，４４，４６をオン，オフする。

【0027】

インバータ３０の上流側のＩＧＢＴ３１，３３，３５と下流側の３２，３４，３６が52％のオン，オフデューティでオン，オフし、インバータ４０の上流側のＩＧＢＴ４１，４３，４５と下流側の４２，４４，４６が48％のオン，オフデューティでオン，オフするタイミングでは、図６に示すように、インバータ３０の上流側のＩＧＢＴ３１，３３，３５がオンして下流側のＩＧＢＴ３２，３４，３６がオフする期間の中心（キャリア信号の一周期Ｔの1/2のタイミング）と、インバータ４０の上流側のＩＧＢＴ４１，４３，４５がオンして下流側のＩＧＢＴ４２，４４，４６がオフする期間の中心（キャリア信号の一周期Ｔの1/2のタイミング）とが重なり、かつインバータ３０の上流側のＩＧＢＴ３１，３３，３５がオンして下流側のＩＧＢＴ３２，３４，３６がオフする期間の両側が、インバータ４０の上流側のＩＧＢＴ４１，４３，４５がオンして下流側のＩＧＢＴ４２，４４，４６がオフする期間の両側よりも、デューティ差で決まるΔｔ時間ずつ長くなる。

【0028】

これらΔｔ時間において、図２に破線矢印で示すように、直流電源回路２２の正側出力端からインバータ３０のＩＧＢＴ３１，３３，３５を通る経路で相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗの一端から他端へ正方向の零軸電流Ｉｕ0，Ｉｖ0，Ｉｗ0が流れ、その相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗの他端を経た零軸電流Ｉｕ0，Ｉｖ0，Ｉｗ0がインバータ４０のＩＧＢＴ４２，４４，４６を通る経路で直流電源回路２２の負側出力端へと流れる。

【0029】

インバータ３０の上流側のＩＧＢＴ３１，３３，３５と下流側の３２，３４，３６が58％のオン，オフデューティでオン，オフし、インバータ４０の上流側のＩＧＢＴ４１，４３，４５と下流側の４２，４４，４６が42％のオン，オフデューティでオン，オフする外気温低めの領域では、Δｔ時間がそれぞれ長くなり、その分だけ、正方向の零軸電流Ｉｕ0，Ｉｖ0，Ｉｗ0の値が大きくなる。

【0030】

インバータ３０の上流側のＩＧＢＴ３１，３３，３５と下流側の３２，３４，３６が48％のオン，オフデューティでオン，オフし、インバータ４０の上流側のＩＧＢＴ４１，４３，４５と下流側の４２，４４，４６が52％のオン，オフデューティでオン，オフするタイミングでは、インバータ４０の上流側のＩＧＢＴ４１，４３，４５がオンして下流側のＩＧＢＴ４２，４４，４６がオフする期間の両側が、インバータ３０の上流側のＩＧＢＴ３１，３３，３５がオンして下流側のＩＧＢＴ３２，３４，３６がオフする期間の両側よりも、Δｔ時間ずつ長くなる。これらΔｔ時間において、図７に破線矢印で示すように、直流電源回路２２の正側出力端からインバータ４０のＩＧＢＴ４１，４３，４５を通る経路で相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗの他端から一端へ負方向の零軸電流Ｉｕ0，Ｉｖ0，Ｉｗ0が流れ、その相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗの一端を経た零軸電流Ｉｕ0，Ｉｖ0，Ｉｗ0がインバータ３０のＩＧＢＴ３２，３４，３６を通って直流電源回路２２の負側出力端へと流れる。

【0031】

インバータ４０の上流側のＩＧＢＴ４１，４３，４５と下流側の４２，４４，４６が58％のオン，オフデューティでオン，オフし、インバータ３０の上流側のＩＧＢＴ３１，３３，３５と下流側の３２，３４，３６が42％のオン，オフデューティでオン，オフする外気温低めの領域では、Δｔ時間がそれぞれ長くなり、その分だけ、負方向の零軸電流Ｉｕ0，Ｉｖ0，Ｉｗ0の値が大きくなる。

【0032】

こうして、相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗの一端から他端へ向け流れる正方向の零軸電流Ｉｕ0，Ｉｖ0，Ｉｗ0と相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗの他端から一端へ向け流れる負方向の零軸電流Ｉｕ0，Ｉｖ0，Ｉｗ0からなる交流零軸電流Ｉｏにより、相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗが発熱する。この発熱により、圧縮機１内の寝込み冷媒および潤滑油が予熱される。この予熱により、次の圧縮機１の起動に際し、圧縮機１に加わる起動負荷が軽減され、圧縮機１が滑らかにかつ速やかに起動する。

【0033】

零軸電流Ｉｕ0，Ｉｖ0，Ｉｗ0の波形、およびこれら零軸電流Ｉｕ0，Ｉｖ0，Ｉｗ0からなる交流零軸電流Ｉｏの波形の例を図８に示す。
正方向の零軸電流Ｉｕ0，Ｉｖ0，Ｉｗ0の値は互いに同じであり、負方向の零軸電流Ｉｕ0，Ｉｖ0，Ｉｗ0の値も互いに同じであり、しかもオン，オフデューティの大きい方のインバータの巻線通電期間にオン，オフデューティの小さい方のインバータの巻線通電期間が収まった状態で重なるので、モータ１Ｍに回転トルクが生じない。よって、モータ１Ｍを回転させることなく、相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗを発熱させることができる。

【0034】

モータ１Ｍが回転を始めないので、零軸電流Ｉｕ0，Ｉｖ0，Ｉｗ0の値を圧縮機１の予熱に十分な値に高めることができる。しかも、零軸電流Ｉｕ0，Ｉｖ0，Ｉｗ0の生成に際して正弦波状に変化するオン，オフデューティで、インバータ３０，４０を駆動したため、インバータ３０，４０の全てのＩＧＢＴが均等の時間ずつオン，オフ動作するので、特定のＩＧＢＴのみに電流が流れてその特定のＩＧＢＴだけ寿命が短くなるという不具合は生じない。

【0035】

上記S2の巻線加熱動作の開始後、外気温度Ｔｏがまだ閾値Ｔｏ2未満の場合（S1のYES）、モータ制御部２３は、巻線加熱を継続する（S2）。
上記S2の巻線加熱動作の実行中、外気温度Ｔｏが閾値Ｔｏ2以上に上昇した場合（S2のNO）、モータ制御部２３は、外気温度Ｔｏが閾値“Ｔｏ2＋ΔＴ”以上であるか否かを判定する（S3）。外気温度Ｔｏが閾値“Ｔｏ2＋ΔＴ”以上でない場合（S3のNO）、モータ制御部２３は、上記S1の判定に戻る。

【0036】

外気温度Ｔｏが閾値Ｔｏ2以上で（S2のNO）、かつ外気温度Ｔｏが閾値“Ｔｏ2＋ΔＴ”以上の場合（S3のYES）、モータ制御部２３は、巻線加熱動作を終了もしくは巻線加熱不動作状態を維持する（S4）。

【0037】

なお、巻線加熱動作時の零軸電流Ｉｕ0，Ｉｖ0，Ｉｗ0の値については、図９に示すように、外気温度Ｔｏが閾値Ｔｏ2とそれより低い閾値Ｔｏ1との間で線形的に変化させる制御を採用してもよい。すなわち、モータ制御部２３は、巻線加熱動作時、外気温度Ｔｏが低いほど各ＩＧＢＴのオン，オフデューティを大きくして零軸電流Ｉｕ0，Ｉｖ0，Ｉｗ0の値を増やす。これにより、圧縮機１の予熱にかかる時間を外気温度Ｔｏの高低にかかわらずほぼ一定の状態に保つことができる。また、極端な低外気温状況においても必要十分な熱量を供給することができる。

【0038】

さらに、圧縮機１の内部や外表面の温度を検出するセンサを設けてその検出温度が一定となるように各ＩＧＢＴのオン，オフデューティを変化させても良い。
また、巻線加熱時にはインバータ３０とインバータ４０の各スイッチング素子であるＩＧＢＴを逆位相の正弦波状に変化するオン，オフデューティで駆動した。騒音振動発生などの面からは正弦波状で駆動することが好ましいと考えられるが、インバータ３０とインバータ４０の各スイッチング素子にほぼ均等な電流が流れるオン，オフパターンであれば正弦波状でなくとも良い。

【0039】

上記実施形態および変形例は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な各実施形態および変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、書き換え、変更を行うことができる。これら実施形態や変形は、発明の範囲は要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0040】

Ａ…室外ユニット、１…圧縮機、１Ｍ…オープン巻線モータ、Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗ…相巻線、６…外気温度センサ、７…室外制御部、２０…モータ駆動部、２３…モータ制御部、３０…インバータ（第１インバータ）、４０…インバータ（第２インバータ）、５１ａ，５２ａ…リレー接点（開閉器）。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】