特許 7218131 冷凍サイクル装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-01-27

(45)【発行日】2023-02-06

(54)【発明の名称】冷凍サイクル装置

(51)【国際特許分類】

   H02P 25/18 20060101AFI20230130BHJP

   F25B 1/00 20060101ALI20230130BHJP

【ＦＩ】

H02P25/18

F25B1/00 351U

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2018174693

(22)【出願日】2018-09-19

(65)【公開番号】P2020048320

(43)【公開日】2020-03-26

【審査請求日】2021-06-17

(73)【特許権者】

【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】野木 雅也

(72)【発明者】

【氏名】金森 正樹

【審査官】柏崎 翔

(56)【参考文献】

【文献】特開２００９－２７３３４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－２２５９９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１２９９２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平４－３２２１７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１３／０２７１０５６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００８－２１９９５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１４／００２２５１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１５－１２７６２１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｐ ２５／１８

Ｆ２５Ｂ １／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

室外ユニットに収容された圧縮機と、
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、
前記各相巻線の他端の相互間に接続され、閉成により前記各相巻線を星形結線し、開放により前記各相巻線を非接続状態とする開閉器と、
前記室外ユニットに収容された室外制御基板と、
前記室外制御基板に設けられ、複数のスイッチング素子を単一のパッケージに収納し、これらスイッチング素子により前記モータの各相巻線の一端への通電を制御する第１インバータと、
前記第１インバータと離れた状態で前記室外制御基板に設けられ、複数のスイッチング素子を単一のパッケージに収納し、これらスイッチング素子により前記モータの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、前記開閉器を開放し、前記第１インバータのスイッチング素子及び前記第２インバータのスイッチング素子を通して前記モータの相巻線へ予熱用の電流を流す制御手段と、
を備えることを特徴とす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、外気温度が設定値未満の場合に、前記開閉器を開放し、前記第１インバータのスイッチング素子及び前記第２インバータのスイッチング素子を通して前記モータの相巻線へ予熱用の電流を流す
ことを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル装置。

【請求項3】

前記制御手段は、
前記モータの停止時、前記外気温度が第２設定値未満かつ第１設定値（＜第２設定値）以上の場合、前記開閉器を閉成し、その開閉器および前記第１インバータのスイッチング素子を通して前記モータの相巻線へ予熱用の電流を流し、前記外気温度が前記第１設定値未満の場合、前記開閉器を開放し、前記第１インバータのスイッチング素子および前記第２インバータのスイッチング素子を通して前記モータの相巻線へ予熱用の電流を流す
ことを特徴とする請求項２に記載の冷凍サイクル装置。

【請求項4】

前記室外制御基板は、前記室外ユニットの電装品箱に収容され、前記第１インバータおよび前記第２インバータを他の電気部品と共に搭載している
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。

【請求項5】

前記第１インバータおよび前記第２インバータは、前記室外制御基板の四つの角部のうち対角位置の二つの角部に互いに離れた状態で配置されていることを特徴とする請求項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永久磁石同期モータいわゆるオープン巻線モータを圧縮機駆動用モータとして用い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や寒冷地では、温度が低下した液冷媒が圧縮機内の潤滑油に溶け込み、潤滑油の粘度を低下させてしまい、起動における圧縮機への大きな負荷に対して潤滑不足を引き起こし、圧縮機の寿命に悪影響を与える。

【0003】

そこで、圧縮機が停止しているときには、圧縮機に巻回されたクランクケースヒーターに通電したり、圧縮機内のモータの巻線に電流を流して巻線を発熱させ、その発熱によって寝込み冷媒および潤滑油を予熱する制御が一般的に行われる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特許第５９０１７６５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

外気温度の低下が著しい冬季や寒冷地では、寝込み冷媒および潤滑油だけでなく、電装品箱に収容されている電子部品を含む各種電気部品の温度も大きく低下する。例えば－２０℃以下に冷えた環境下では、電気部品は動作が不安定になることがあり、それは冷凍サイクルの運転に悪影響を与える。

【0006】

本発明の実施形態の目的は、電装品箱に収容されている電気部品を効率よく温めることができ、これにより電気部品を安定して動作させることが可能な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】

請求項１の冷凍サイクル装置は、圧縮機および室外制御基板を収容した室外ユニットと；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；前記各相巻線の他端の相互間に接続され、閉成により前記各相巻線を星形結線し、開放により前記各相巻線を非接続状態とする開閉器と；前記室外制御基板に設けられ、複数のスイッチング素子を単一のパッケージに収納し、これらスイッチング素子により前記モータの各相巻線の一端への通電を制御する第１インバータと；前記第１インバータと離れた状態で前記室外制御基板に設けられ、複数のスイッチング素子を単一のパッケージに収納し、これらスイッチング素子により前記モータの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、前記開閉器を開放し、前記第１インバータのスイッチング素子及び前記第２インバータのスイッチング素子を通して前記モータの相巻線へ予熱用の電流を流す制御手段と；を備える。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】第１および第２実施形態の構成を示す図。

【図2】第１および第２実施形態における室外制御基板上の電気部品の配置を示す図。

【図3】第１および第２実施形態におけるモータ駆動部の構成および予熱用電流の経路を示す図。

【図4】第１実施形態の予熱制御条件を示す図。

【図5】第１実施形態のモータ制御部の制御を示すフローチャート。

【図6】第２実施形態の予熱制御条件を示す図。

【図7】第２実施形態のモータ制御部の制御を示すフローチャート。

【図8】第２実施形態における予熱用電流の経路を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0009】

［１］第１実施形態について説明する。
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って、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】

冷房運転時は、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が納められた電装品箱８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（室内制御基板ともいう）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、矩形状の室外制御基板７ａおよびその室外制御基板７ａに搭載された各種電子部品を含む電気部品により構成され、室外ユニットＡ内の電装品箱８に収容されている。この場合、室外制御基板７ａは、例えば下辺が電装品箱８の下方側に位置して上辺が電装品箱８の上方側に位置するように略垂直に立てた状態で電装品箱８に収容される。室外制御基板７ａに搭載される電気部品は、ノイズフィルタ２１、直流電源回路２２、モータ制御部２３、リレー駆動部２４、リレー５１，５２、電流センサ５３ｕ，５３ｖ，５３ｗ、インバータ３０，４０などのモータ駆動部２０、室外ユニットＡの運転を制御する主制御部６０、室外ファン５の駆動モータへの駆動電力を出力するファンモータ（ＦＭ）用インバータ６１、四方弁２を駆動する四方弁駆動部６２、電動膨張弁４を駆動するＰＷＭ駆動部６３である。

【0015】

とくに、インバータ３０は、２つのスイッチング素子の直列回路を３組並列に接続してなる主回路と、この主回路の６つのスイッチング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である。これらインバータ３０，４０が、室外制御基板７ａの四つの角部のうち、対角位置の二つの角部に、互いに離れた状態で配置されている。すなわち、室外制御基板７ａの下辺（下縁）における左端位置の角部にインバータ３０が配置され、室外制御基板７ａの上辺（上縁）における右端位置の角部にインバータ４０が配置される。

【0016】

モータ駆動部２０の具体的な構成を図３に示す。
３相交流電源１０にノイズフィルタ２１を介して直流電源回路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、互いに非接続状態の３つの相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗを有する永久磁石同期モータである。

【0017】

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。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。

【0018】

インバータ３０は、スイッチング素子である例えば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。

【0019】

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。

【0020】

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）となって相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗが電気的に分離する。

【0021】

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。

【0022】

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、その推定速度が主制御部６０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（センサレスベクトル制御）。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。続いて目標速度が上方向に変化し、それに伴って、モータ制御部２３が、インバータ３０によってモータ１Ｍの速度を上昇させていった結果、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）。

【0023】

主制御部６０は、主要な制御手段として第１制御部６０ａおよび第２制御部６０ｂを含む。

【0024】

第１制御部６０ａは、室内温度センサ１３の検知温度（室内温度）Ｔａから当該冷凍サイクル装置の空調負荷を求め、求めた空調負荷に応じてモータ１Ｍの目標速度を設定し、設定した目標速度をモータ制御部２３に指令する。

【0025】

第２制御部６０ｂは、圧縮機１の停止時（モータ１Ｍの停止時）、インバータ３０のスイッチング素子（ＩＧＢＴ）及びインバータ４０のスイッチング素子（ＩＧＢＴ）を通る経路でモータ１Ｍの相巻線へ予熱用の電流を流す。

【0026】

具体的には、第２制御部６０ｂは、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）、モータ制御部２３との連係により、インバータ３０における上流側のスイッチング素子をオンしかつインバータ４０における下流側のスイッチング素子のオン，オフを繰り返することにより、モータ１Ｍの相巻線に予熱用の電流を流す。オン，オフを繰り返すスイッチング素子のオン，オフデューティを調整することにより、相巻線への通電時間つまり相巻線の発熱量を適切な状態に設定することができる。なお、インバータ４０における上流側のスイッチング素子のオン，オフを繰り返しかつインバータ３０における下流側のスイッチング素子を連続してオンするようにしてもよい。要は、少なくとも１つの相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗに電流が流れるようにインバータ４０とインバータ３０のそれぞれのスイッチング素子をオン及びオフさせれば、通電された相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗが発熱する。ただし、継続して通電するとスイッチング素子や相巻線に流れる電流が過大になったり、スイッチング素子や相巻線が許容範囲を超えて過熱したりしてしまうため、相巻線への通電時間を制限するよう適宜定められた時間間隔でスイッチング素子をオン及びオフさせる必要がある。以下、相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗが非接続状態である時に圧縮機１を予熱することを両側予熱(または両側予熱運転)という。

【0027】

つぎに、圧縮機１の停止時に主制御部６０が実行する制御を図４の予熱制御条件および図５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。

【0028】

外気温度Ｔｏが下降方向に変化するとき（Ｓ１のＹＥＳ）、主制御部６０は、外気温度Ｔｏが設定値Ｔｏ2未満であるか否かを判定する（Ｓ２）。外気温度Ｔｏが設定値Ｔｏ2未満でない場合（Ｓ２のＮＯ）、主制御部６０は、インバータ３０，４０の全てのＩＧＢＴをオフ状態に維持する予熱なしの処理を実行し（Ｓ４）、モータ１Ｍの相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗに予熱用の電流を流さない。ここで、設定値Ｔｏ2は、例えば５℃が用いられる。

【0029】

外気温度Ｔｏが設定値Ｔｏ2未満に下降した場合（Ｓ２のＹＥＳ）、主制御部６０は、インバータ３０の上流側の２つのスイッチング素子たとえばＩＧＢＴ３１，３３をオンし、このＩＧＢＴ３１，３３とそれぞれ相巻線Ｌｕ，Ｌｖを介して接続状態にあるインバータ４０の下流側のＩＧＢＴ４２，４４のオン，オフを繰り返す両側予熱運転を実行する（Ｓ３）。この両側予熱運転では、図３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を通る経路で相巻線Ｌｕに予熱用の電流（直流電流）が流れ、その相巻線Ｌｕを経た電流がインバータ４０のＩＧＢＴ４２を通る経路で直流電源回路２２の負側出力端へと流れる。さらに、直流電源回路２２の正側出力端からインバータ３０のＩＧＢＴ３３を通る経路で相巻線Ｌｖに予熱用の電流が流れ、その相巻線Ｌｖを経た電流がインバータ４０のＩＧＢＴ４４を通る経路で直流電源回路２２の負側出力端へと流れる。

【0030】

相巻線Ｌｕ，Ｌｖに電流が流れることにより、相巻線Ｌｕ，Ｌｖが発熱し、その発熱によって圧縮機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。

【0031】

しかも、相巻線Ｌｕ，Ｌｖに流れる電流がインバータ３０のＩＧＢＴ３１，３３およびインバータ４０のＩＧＢＴ４２，４４を通るので、インバータ３０，４０がそれぞれ発熱する。このインバータ３０，４０の発熱により、インバータ３０，４０が納められている電装品箱８の内部空間の温度が上昇する。

【0032】

とくに、インバータ３０，４０が室外制御基板７ａの対角位置の二つの角部に互いに離れた状態で配置されており、離れた２つのインバータ３０，４０が発熱するので、外気温度Ｔｏが設定値Ｔｏ2未満に低下していても、電装品箱８の内部空間の温度を全体的に効率よく上昇させることができる。この効率のよい温度上昇により、室外制御基板７ａに搭載されている各種電気部品が斑なく温められる。温められた電気部品は安定して動作するようになり、ヒートポンプ式冷凍サイクルの安定かつ信頼性の高い運転が可能となる。温め用の電気ヒータを新たに用意する必要がないので、コストの上昇を生じない。

【0033】

外気温度Ｔｏが上昇方向に変化するとき（Ｓ１のＮＯ、Ｓ５のＹＥＳ）、主制御部６０は、外気温度Ｔｏが設定値“Ｔｏ2＋ΔＴ”以上であるか否かを判定する（Ｓ６）。外気温度Ｔｏが設定値“Ｔｏ2＋ΔＴ”以上でない場合（Ｓ６のＮＯ）、主制御部６０は、上記Ｓ３の両側予熱運転を継続する（Ｓ３）。ΔＴは制御のチャタリングを防ぐためのヒステリシス値である。

【0034】

外気温度Ｔｏが設定値“Ｔｏ2＋ΔＴ”以上に上昇した場合（Ｓ６のＹＥＳ）、主制御部６０は、上記Ｓ４の予熱なしの処理に移行する（Ｓ４）。この状態では、圧縮機１及び各種電気部品の温度が高いため、起動に備えて両者を予熱する必要はない。
外気温度Ｔｏに下降または上昇の変化がない場合（Ｓ１のＮＯ、Ｓ５のＮＯ）、主制御部６０は、Ｓ１，Ｓ５の判定を繰り返す。

【0035】

なお、この第１実施形態では、両側予熱運転において、インバータ３０の上流側の２つのＩＧＢＴ３１，３３およびインバータ４０の下流側の２つのＩＧＢＴ４２，４４を通して２つの相巻線Ｌｕ，Ｌｖに予熱用の電流を流す構成としたが、それに限らず、インバータ３０の上流側の例えば１つのＩＧＢＴ３１およびインバータ４０の下流側の１つのＩＧＢＴ４２を通して１つの相巻線Ｌｕのみに通電してもよい。さらに、インバータ３０の上流側の３つのＩＧＢＴ３１，３３，３５およびインバータ４０の下流側の３つのＩＧＢＴ４２，４４，４６を通して３つの相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗに予熱用の電流を流す構成としてもよい。２つの相巻線に通電する場合及び１つの相巻線にのみ通電する場合は、モータ１Ｍが回転を始める恐れはないが、３つの相巻線に通電する場合はモータ１Ｍが回転しない通電タイミング、オン，オフデューティ、または通電周波数を設定しておく必要がある。

【0036】

［２］第２実施形態について説明する。
主制御部６０の第２制御部６０ｂは、圧縮機１の停止時（モータ１Ｍの停止時）、外気温度Ｔｏが設定値（第２設定値）Ｔｏ2未満かつ設定値（第１設定値）Ｔｏ1（＜Ｔｏ2）以上の場合、リレー接点５１ａ，５２ａを閉成し、その開閉器５１ａ，５２ａのいずれかおよびインバータ３０における上流側のスイッチング素子および下流側のスイッチング素子を通してモータ１Ｍの相巻線へ予熱用の電流を流す片側予熱(以下、片側予熱運転という)を実行し、外気温度Ｔｏが設定値Ｔｏ1未満の場合、リレー接点５１ａ，５２ａを開放し、インバータ３０における上流側のスイッチング素子およびインバータ４０における下流側のスイッチング素子を通してモータ１Ｍの相巻線へ予熱用の電流を流す両側予熱運転を実行する。ここで、Ｔｏ1は、各種電気部品の動作温度もしくは保存温度の下限値以上の温度であり、例えば－１５℃である。
他の構成は第１実施形態と同じである。

【0037】

圧縮機１の停止時に主制御部６０が実行する制御を図６の予熱制御条件および図７のフローチャートを参照しながら説明する。

【0038】

外気温度Ｔｏが下降方向に変化するとき（Ｓ１１のＹＥＳ）、主制御部６０は、外気温度Ｔｏが設定値Ｔｏ2未満であるか否かを判定する（Ｓ１２）。外気温度Ｔｏが設定値Ｔｏ2未満でない場合（Ｓ１２のＮＯ）、主制御部６０は、インバータ３０，４０の全てのＩＧＢＴをオフ状態に維持する予熱なしの処理を実行し（Ｓ１６）、モータ１Ｍの相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗに予熱用の電流を流さない。

【0039】

外気温度Ｔｏが設定値Ｔｏ2未満に下降した場合（Ｓ１２のＹＥＳ）、主制御部６０は、外気温度Ｔｏが設定値Ｔｏ1未満であるか否かを判定する（Ｓ１３）。外気温度Ｔｏが設定値Ｔｏ1未満でない場合（Ｓ１３のＮＯ）、主制御部６０は、リレー接点５１ａ，５２ａを閉成するとともに、インバータ３０における上流側のＩＧＢＴ３１をオンしかつ同インバータ３０における下流側のＩＧＢＴ３４のオン，オフを繰り返す片側予熱運転を実行する（Ｓ１５）。

【0040】

この片側予熱運転では、図８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を通る経路で相巻線Ｌｕに予熱用の電流が流れ、その相巻線Ｌｕを経た電流がリレー接点５１ａを通って相巻線Ｌｖに流れ、その相巻線Ｌｖを経た電流がインバータ３０のＩＧＢＴ３４を通る経路で直流電源回路２２の負側出力端へと流れる。

【0041】

相巻線Ｌｕ，Ｌｖに電流が流れることにより、相巻線Ｌｕ，Ｌｖがそれぞれ発熱し、その発熱によって圧縮機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に加わる負荷が軽減され、圧縮機１が滑らかかつ速やかに起動する。

【0042】

この場合、予熱用の電流が相巻線Ｌｕ，Ｌｖの直列回路に流れるので、その予熱用の電流の値は、第１実施形態のように相巻線Ｌｕ，Ｌｖにそれぞれ流れる予熱用の電流の合計値よりも小さくなる。予熱用の電流の値が小さいとＩＧＢＴ３１，３４の発熱量も小さくなるが、外気温度がまだ設定値Ｔｏ1未満に下降していないので、電装品箱８の内部空間および電気部品を温める必要はなく、圧縮機１の起動時に問題は生じない。また、予熱用の電流の値が小さい分だけ、消費電力（待機電力ともいう）を抑制することができる。

【0043】

その後、外気温度Ｔｏが設定値Ｔｏ1未満に下降した場合（Ｓ１３のＹＥＳ）、主制御部６０は、リレー接点５１ａ，５２ａを開放するとともに、インバータ３０における上流側のＩＧＢＴ３１をオンしかつインバータ４０における下流側のＩＧＢＴ４２のオン，オフを繰り返す両側予熱運転を実行する（Ｓ１４）。

【0044】

この両側予熱運転では、第1実施形態において、すでに説明した通り、図３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を通る経路で相巻線Ｌｕに予熱用の電流が流れ、その相巻線Ｌｕを経た電流がインバータ４０のＩＧＢＴ４２を通る経路で直流電源回路２２の負側出力端へと流れる。

【0045】

相巻線Ｌｕに予熱用の電流が流れることにより、相巻線Ｌｕが発熱し、その発熱によって圧縮機１内の寝込み冷媒および潤滑油が予熱される。

【0046】

しかも、相巻線Ｌｕに流れる電流がインバータ３０のＩＧＢＴ３１およびインバータ４０のＩＧＢＴ４２を通るので、インバータ３０，４０がそれぞれ発熱する。このインバータ３０，４０の発熱により、電装品箱８の内部空間の温度が上昇する。

【0047】

とくに、インバータ３０，４０が室外制御基板７ａの対角位置の二つの角部に互いに離れた状態で配置されており、その離れた２つのインバータ３０，４０が発熱するので、外気温度Ｔｏが設定値Ｔｏ1未満に冷えていても、電装品箱８の内部空間の温度を全体的に効率よく上昇させることができる。この効率のよい温度上昇により、室外制御基板７ａに搭載されている他の電気部品を斑なく温めることができる。温められた電気部品は安定して動作するようになり、よってヒートポンプ式冷凍サイクルの安定かつ信頼性の高い運転が可能となる。

【0048】

外気温度Ｔｏが上昇方向に変化するとき（Ｓ１１のＮＯ、Ｓ１７のＹＥＳ）、主制御部６０は、外気温度Ｔｏが設定値“Ｔｏ1＋ΔＴ”以上であるか否かを判定する（Ｓ１８）。外気温度Ｔｏが設定値“Ｔｏ1＋ΔＴ”以上でない場合（Ｓ１８のＮＯ）、主制御部６０は、上記Ｓ１４の両側予熱運転を継続する（Ｓ１４）。
外気温度Ｔｏが設定値“Ｔｏ1＋ΔＴ”以上に上昇した場合（Ｓ１８のＹＥＳ）、主制御部６０は、外気温度Ｔｏが設定値“Ｔｏ2＋ΔＴ”以上であるか否かを判定する（Ｓ１９）。外気温度Ｔｏが設定値“Ｔｏ2＋ΔＴ”以上でない場合（Ｓ１９のＮＯ）、主制御部６０は、上記Ｓ１５の片側予熱運転に移行する（Ｓ１５）。

【0049】

外気温度Ｔｏが設定値“Ｔｏ2＋ΔＴ”以上に上昇した場合（Ｓ１９のＹＥＳ）、主制御部６０は、上記Ｓ１６の予熱なしの処理に移行する（Ｓ１６）。

【0050】

外気温度Ｔｏに下降または上昇の変化がない場合（Ｓ１１のＮＯ、Ｓ１７のＮＯ）、主制御部６０は、Ｓ１１，Ｓ１７の判定を繰り返す。このように制御の切り替えを判定する外気温度Ｔｏにヒステリシスを設けているのは、閾値近傍で頻繁な切り替えが繰り返されるのを防止するためである。

【0051】

［変形例］
上記実施形態では、インバータ３０を室外制御基板７ａの下辺（下縁）における左端位置の角部にインバータ３０が配置し、インバータ４０を室外制御基板７ａの上辺（上縁）における右端位置の角部に配置したが、インバータ４０を室外制御基板７ａの下辺（下縁）における右端位置の角部に配置してもよい。この場合、インバータ３０の上方位置に存する電気部品にインバータ３０の発熱が効率よく上昇して伝わることに加え、インバータ４０の上方位置に存する電気部品にインバータ４０の発熱が効率よく上昇して伝わる。なお、インバータ３０，４０を２つの制御基板に分けて搭載し、これら２つの制御基板を同じ電装品箱８内の互いに離れた位置に収容する構成としてもよい。この場合、２つの制御基板を電装品箱８内の下方に配置することが望ましい。

【0052】

上記各実施形態では、開閉器がリレー接点５１ａ，５２ａである場合を例に説明したが、半導体スイッチを開閉器として用いることもできる。
上記各実施形態では、圧縮機の駆動用モータとして用いるオープン巻線モータを例に説明したが、他の用途に用いるオープン巻線モータについても同様に実施できる。

【0053】

その他、上記各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】

【0054】

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、７ａ…室外制御基板、８…電装品箱、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）、６０…主制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】