(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を圧縮する圧縮機構と前記圧縮機構を駆動するモータとを有する圧縮機と、
前記モータを駆動する電圧を印加するインバータと、
前記インバータに電圧を印加するコンバータと、
前記インバータを駆動する駆動信号を生成するインバータ制御部と、
前記コンバータを駆動する駆動信号を生成するコンバータ制御部と、
を備え、
前記インバータ制御部は、前記モータへ高周波交流電圧を印加することにより前記圧縮機を加熱運転する加熱運転モードを有し、
前記コンバータ制御部は、前記インバータ制御部の前記加熱運転モードにおいて、前記モータに対して印加される電圧に応じて前記インバータへ印加する電圧を変化させるヒートポンプ装置。
【請求項２】
前記インバータ制御部は、前記インバータ制御部の前記加熱運転モードにおいて前記モータへ印加する高周波交流電圧の周波数、位相、振幅のうち少なくともいずれか１つを変更可能とする請求項１に記載のヒートポンプ装置。
【請求項３】
前記コンバータは、前記インバータに印加する母線電圧を降圧する降圧コンバータである請求項１または２に記載のヒートポンプ装置。
【請求項４】
前記コンバータ制御部は、前記インバータが前記モータに印加する電圧に対する前記インバータに印加する電圧の比率を５０％以上とするよう制御する請求項１、２または３に記載のヒートポンプ装置。
【請求項５】
前記インバータを構成するスイッチング素子のうち、少なくとも１つがワイドバンドギャップ半導体で形成されている請求項１から４のいずれか１つに記載のヒートポンプ装置。
【請求項６】
前記インバータを構成しているスイッチング素子のダイオードのうち、少なくとも１つがワイドバンドギャップ半導体で形成されている請求項１から５のいずれか１つに記載のヒートポンプ装置。
【請求項７】
前記ワイドバンドギャップ半導体は、炭化珪素、窒化ガリウム系材料又はダイヤモンドである請求項５または６に記載のヒートポンプ装置。
【請求項８】
前記高周波交流電圧の周波数が１０ｋＨｚを超える場合は、前記モータの入力電力を５０Ｗ以下に制御する請求項１から７のいずれか１つに記載のヒートポンプ装置。
【請求項９】
前記コンバータ制御部は、前記インバータ制御部の前記加熱運転モードにおいて、前記モータに対して印加される電圧の振幅を前記インバータ制御部から取得し、取得した前記モータに対して印加される電圧の振幅に応じて前記インバータへ印加する電圧を変化させる請求項１から８のいずれか１つに記載のヒートポンプ装置。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか１つに記載のヒートポンプ装置を備える空気調和機。
【請求項１１】
請求項１から９のいずれか１つに記載のヒートポンプ装置を備える冷凍機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートポンプ装置、空気調和機および冷凍機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のヒートポンプ装置として、空気調和機の暖房開始時の立ち上がりスピードを向上させるために、暖房時の運転停止中に高周波の低電圧を圧縮機に供給するものがある（例えば、特許文献１参照）。同様の技術として、空気調和機の周囲温度が低温状態を検知した際に、通常運転時より高周波数の単相交流電圧を圧縮機に供給するものがある（例えば、特許文献２参照）。【０００３】
また、冷媒寝込み現象の発生を防止するために圧縮機を予備加熱する拘束通電において、圧縮機モータの駆動信号として、二相変調方式のＰＷＭ出力にて、所定の位相角で静止した出力を行う信号を生成するものがある（例えば、特許文献３参照）。また、インバータへの入力電圧をコンバータ部により降圧する技術が特許文献４に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開昭６０−６８３４１号公報
【特許文献２】特開昭６１−９１４４５号公報
【特許文献３】特開２００７−１６６７６６号公報
【特許文献４】特開２００５−３２６０５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の特許文献１および２では、外気温度の低下に応じて圧縮機に高周波の交流電圧を印加することで圧縮機を加熱もしくは保温し、圧縮機内部の潤滑作用を円滑にする技術が示されている。【０００６】
しかしながら、特許文献１には高周波の低電圧についての詳細な記載がなく、ロータの停止位置に依存する出力変化を考慮していないため、所望する圧縮機の加熱量を得られないおそれがある、という問題があった。【０００７】
一方、上記特許文献２には、２５ｋＨｚといった高周波の単相交流電源にて電圧を印加することが記載されているとともに、可聴域を外れることによる騒音抑制、共振周波数を外れることによる振動抑制、巻線のインダクタンス分による小電流化での入力低減と温度上昇防止、圧縮機の回転部の回転抑制といった効果が示されている。【０００８】
しかしながら、特許文献２の技術では、高周波の単相交流電源であるため、特許文献２の図３に示されるように全てのスイッチング素子がオフとなる全オフ区間が比較的長く発生することになる。このとき、高周波電流は還流ダイオードを介して電動機を還流せずに直流電源に回生され、オフ区間の電流の減衰が早く、電動機に効率的に高周波電流が流れずに圧縮機の加熱効率が悪くなる、という問題があった。また、小型で鉄損の小さなモータを用いた場合に、印加電圧に対する発熱量が小さくなり使用可能範囲内の電圧で、必要な加熱量を得られないという問題もある。【０００９】
また、特許文献３には、モータ巻線に直流電流を流す拘束通電を行うことにより、ロータが回転しないようにして予熱を行う技術が開示されている。【００１０】
また、引用特許文献４には、引用特許文献４の図１に示すようにインバータへの入力電圧をコンバータ部により降圧する技術が開示されている。【００１１】
しかし、近年のモータの高効率設計によりモータの巻線抵抗が小さくなる傾向にある。このため、特許文献３、４に示すモータ巻線に直流電流を流す予熱方法では、発熱量が巻線抵抗と電流の二乗で得られるため、巻線抵抗が減少した分、電流が増加することとなる。これにより、インバータの損失増大による発熱が問題となり、信頼性の低下や放熱構造へのコスト増加といった課題がある。【００１２】
また、近年、厳しい環境配慮設計基準である欧州ＥｕＰ指令（Ｄｉｒｅｃｔｉｖｅ  ｏｎ  Ｅｃｏ−Ｄｅｓｉｇｎ  ｏｆ  Ｅｎｅｒｇｙ−ｕｓｉｎｇ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ）や豪州ＭＥＰＳ（Ｍｉｎｉｍｕｍ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  Ｓｔａｎｄａｒｄｓ）に適合するために、高効率な加熱が求められる。【００１３】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、待機中の冷媒を効率良く加熱し、必要な加熱出力を安定にかつ効率的に実現することができ、圧縮機内軸受け振動および騒音を低減することができるヒートポンプ装置、空気調和機および冷凍機を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、冷媒を圧縮する圧縮機構と前記圧縮機構を駆動するモータとを有する圧縮機と、前記モータを駆動する電圧を印加するインバータと、前記インバータに電圧を印加するコンバータと、前記インバータを駆動する駆動信号を生成するインバータ制御部と、前記コンバータを駆動する駆動信号を生成するコンバータ制御部と、を備え、前記インバータ制御部は、前記モータへ高周波交流電圧を印加することにより前記圧縮機を加熱運転する加熱運転モードを有し、前記コンバータ制御部は、前記インバータ制御部の前記加熱運転モードにおいて、前記モータに対して印加される電圧に応じて前記インバータへ印加する電圧を変化させる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明にかかるヒートポンプ装置、空気調和機および冷凍機は、待機中の冷媒を効率良く加熱し、必要な加熱出力を安定にかつ効率的に実現することができ、圧縮機内軸受け振動および騒音を低減することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、実施の形態１のヒートポンプ装置の構成例を示す図である。
【図２】図２は、ヒートポンプ装置の要部の詳細構成の一例を示す図である。
【図３】図３は、ヒートポンプ装置の加熱運転モードの実施判定処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図４】図４は、加熱運転モードにおける動作手順の一例を示すフローチャートである。
【図５】図５は、ＰＷＭ信号生成部の１相分の信号生成方法を示す図である。
【図６】図６は、実施の形態１の８通りのスイッチングパターン例を示す図である。
【図７】図７は、高周波位相指令θｋとして０°と１８０°を切り替える場合のＰＷＭ信号の一例を示す図である。
【図８】図８は、図７に示した電圧ベクトルの変化の説明図である。
【図９】図９は、低変調率時の相電流、線間電圧、ＰＷＭ信号の一例を示す図である。
【図１０】図１０は、電源電圧の変化の影響を示す図である。
【図１１】図１１は、ＳｉデバイスとＳｉＣデバイスの耐圧とオン抵抗の関係を示す図である。
【図１２】図１２は、実施の形態３のヒートポンプ装置の構成例を示す図である。
【図１３】図１３は、図１２に示したヒートポンプ装置の冷媒の状態についてのモリエル線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明にかかるヒートポンプ装置、空気調和機および冷凍機の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１８】
実施の形態１．
図１は、本発明にかかるヒートポンプ装置の実施の形態１の構成例を示す図である。本実施の形態のヒートポンプ装置１００は、圧縮機１、四方弁２、熱交換器３、膨張機構４および熱交換器５が、冷媒配管６を介して、順次接続された冷凍サイクルを備える。圧縮機１の内部には冷媒を圧縮する圧縮機構７と、この圧縮機構７を駆動するモータ８とが設けられている。モータ８は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の三相の巻線を有する三相モータである。
【００１９】
モータ８に電圧を与え駆動させるインバータ９は、モータ８と電気的に接続されている。インバータ９は、直流電圧（母線電圧）Ｖｄｃを電源としてモータ８のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の巻線に電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗをそれぞれ印加する。また、インバータ９には、インバータ制御部１２が電気的に接続されている。インバータ制御部１２は通常運転モードと加熱運転モードの２つの運転モードを備え、それぞれのモードを制御する通常運転モード制御部１３、加熱運転モード制御部１４を備える。また、インバータ制御部１２は駆動信号生成部１６および冷媒寝込み検出部２５を備える。駆動信号生成部１６は、インバータ９を駆動するための信号を生成してインバータ９へ出力する。冷媒寝込み検出部２５は、冷媒の寝込みを監視し、冷媒の寝込みを検出した場合、冷媒寝込みの信号を出力する。
【００２０】
インバータ制御部１２では、通常運転モード制御部１３は、ヒートポンプ装置１００が通常の動作を行う場合に使用される。通常運転モード制御部１３は、駆動信号生成部１６を制御することにより、モータ８を回転駆動させるためのＰＷＭ（Pulse  Width  Modulation）信号をインバータ駆動信号として出力させる。
【００２１】
加熱運転モード制御部１４は圧縮機１を加熱する場合（冷媒寝込み検出部２５から冷媒寝込みの信号が出力された場合）に使用される。冷媒寝込み検出部２５から冷媒寝込みの信号が出力された場合に、加熱運転モード制御部１４は、駆動信号生成部１６を制御することにより、モータ８が追従できない高周波電流を流すことによりモータ８を回転駆動させることなく圧縮機１を加熱するためのＰＷＭ信号をインバータ駆動信号として出力させる。その際、加熱運転モード制御部１４の高周波通電部１５が、駆動信号生成部１６を制御し、駆動信号生成部１６がＰＷＭ信号を出力してインバータ９を駆動することで、圧縮機１に滞留した液冷媒を短時間で温めて気化させ、圧縮機１外部へ排出させる。
【００２２】
インバータ９には、コンバータ１０の出力電圧が印加される。コンバータ１０は、コンバータ制御部１７により駆動される。コンバータ制御部１７は、母線電圧指令値推定部２０、母線電圧制御部１９および駆動信号生成部１８を備える。コンバータ制御部１７は、インバータ制御部１２からの信号と母線電圧検出部１１からの信号（母線電圧の検出値）を基に、コンバータ１０に対する駆動信号を生成してコンバータ１０へ出力する。このようにコンバータ１０を制御することで、インバータ９へ任意の母線電圧を出力する。
【００２３】
図２は、ヒートポンプ装置の要部の詳細構成の一例を示す図である。図２は、インバータ９、コンバータ１０及びインバータ制御部１２、コンバータ制御部１７の構成を示している。インバータ９は、６つのスイッチング素子（２１ａ、２１ｄ、２１ｂ、２１ｅ、２１ｃ、２１ｆ）を備え、上側（上側素子を表す文字をＰとする）と下側（下側素子を表す文字をＮとする）のスイッチング素子の直列接続部が並列に３個接続された回路である。インバータ９はインバータ制御部１２から送られるＰＷＭ信号ＵＰ、ＵＮ、ＶＰ、ＶＮ、ＷＰ、ＷＮによりそれぞれに対応したスイッチング素子を駆動することで、三相の電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗを発生させ、モータ８のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の巻線それぞれに電圧を印加する。なお、インバータ９の入力側（母線電圧Ｖｄｃの供給側）にはＶｄｃを検知するための母線電圧検出部１１が設けられている。
【００２４】
インバータ制御部１２の加熱運転モード制御部１４は高周波通電部１５を備える。なお、図２では、本実施の形態のヒートポンプ装置において特徴的な動作を行う構成要素のみを記載するようにしており、図１に示した通常運転モード制御部１３等については記載を省略している。
【００２５】
加熱運転モード制御部１４の高周波通電部１５では、加熱指令部２４により冷媒寝込み検出部２５からの冷媒寝込みの信号を検出すると、高周波電圧指令Ｖｋおよび高周波位相指令θｋを生成する。駆動信号生成部１６の電圧指令値生成部２３は、高周波通電部１５から入力される高周波電圧指令Ｖｋおよび高周波位相指令θｋに基づいて、三相（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）それぞれの電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊を生成する。ＰＷＭ信号生成部２２は、三相電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に基づいてＰＷＭ信号（ＵＰ，ＶＰ，ＷＰ，ＵＮ，ＶＮ，ＷＮ）を生成してインバータ９を駆動することにより、モータ８に電圧を印加させる。このとき、モータ８のロータが回転しないような高周波電圧を印加させ、モータ８を備えている圧縮機１を加熱する。
【００２６】
また、インバータ９には、コンバータ１０の出力電圧が印加される。またインバータ９に入力される電圧は平滑コンデンサ３２にて平滑され、印加される。コンバータ１０は、たとえば、リアクトル３４と、例えばＭＯＳＦＥＴ（Metal−Oxide−Semiconductor  Field-Effect  Transistor）等のようなスイッチング素子３３と、例えばファストリカバリダイオード等のような逆流防止素子３５とにより構成された降圧コンバータである。スイッチング素子３３は、コンバータ制御部１７により、そのスイッチングを制御される。コンバータ１０の出力電圧すなわちインバータ９への印加電圧は母線電圧検出部１１によって検出される。
【００２７】
以下、本実施の形態のヒートポンプ装置１００の詳細な動作について図１、２の構成図と図３、４のフローチャートを用いて説明する。図３は、ヒートポンプ装置１００の加熱運転モードの実施判定処理手順の一例を示すフローチャートである。
【００２８】
インバータ制御部１２は、待機状態（圧縮機１停止状態）か否かを判断し（ステップＳ１）、待機状態の場合（ステップＳ１  Ｙｅｓ）には、冷媒寝込み検出部２５が、圧縮機１内に冷媒が寝込んだか否かを判定する（ステップＳ２）。圧縮機１内に冷媒が寝込んでいる場合（ステップＳ２  Ｙｅｓ）には、加熱運転モード制御部１４による制御を行い、加熱運転モードへ移行して圧縮機１を加熱する動作を行い（ステップＳ３）、ステップＳ１に戻る。
【００２９】
圧縮機１内に冷媒が寝込んでいない場合（ステップＳ２  Ｎｏ）、加熱運転モードへは移行せずにステップＳ１へ戻る。待機状態でない場合（ステップＳ１  Ｎｏ）、実施判定処理の動作を終了し、通常運転モード等、待機状態以外の動作処理を開始する。
【００３０】
図４は、加熱運転モードにおける動作手順の一例を示すフローチャートである。加熱運転モードへ移行すると、加熱運転モード制御部１４の高周波通電部１５の加熱指令部２４は、モータに与える電圧の振幅（出力線間電圧Ｖｕｖ，Ｖｖｗ、Ｖｗｕ）を取得し（ステップＳ１１）、高周波位相指令θｋを生成して駆動信号生成部１６の電圧指令値生成部２３へ出力する（ステップＳ１２）。高周波位相指令θｋは、例えば、ユーザー操作などにより外部からθ１、θ２の２種類の角度が与えられ、所定の周期でその２つを交互に選択することにより生成する。この所定の周期もまた、ユーザー操作などにより外部から与えられるようにしてもよいし、高周波電圧指令Ｖｋについてもユーザー操作などにより外部から与えられるようにしてもよい。
【００３１】
次に、加熱指令部２４は、必要な加熱量に基づいてモータ８に与える電圧指令Ｖ＊を求めて電圧指令値生成部２３へ出力する（ステップＳ１３）。必要な加熱量は、例えばあらかじめ設定しておいてもよいし、設計者により、圧縮機１温度や周囲環境温度等に応じて変更するよう設定してもよい。圧縮機１とモータ８の組合せが決まれば、モータ８に与える電圧指令Ｖ＊と発熱量（すなわち加熱量）との関係は一意に決まる。したがって、例えば、加熱指令部２４が、モータ８と圧縮機１の種類に応じて発熱量とモータ８に電圧指令Ｖ＊との対応をテーブルデータとして保持しておき、必要な発熱量とテーブルデータとを用いて電圧指令Ｖ＊を求める。なお、加熱のために必要な発熱量は、外気温度、圧縮機１温度、母線電圧等に依存する。このため、必要な発熱量と電圧指令Ｖ＊との対応をテーブルデータとして保持する代わりに、モータ８と圧縮機１の種類に応じて外気温度、圧縮機１温度、母線電圧等と電圧指令Ｖ＊との対応をテーブルデータとして保持し、モータ８と圧縮機１の種類と外気温度、圧縮機１温度、母線電圧等に対応するテーブルデータを参照して電圧指令Ｖ＊を求めるようにしてもよい。なお、電圧指令Ｖ＊の算出方法は、テーブルデータを用いる例に限定されず、例えば、あらかじめ定めた計算式などにより発熱量に応じて求めてもよい。
【００３２】
次に、加熱運転モード制御部１４は、母線電圧検出部１１により検出された母線電圧検出値Ｖｄｃを取得し（ステップＳ１４）、母線電圧検出値Ｖｄｃに１／√２を乗算した値で電圧指令Ｖ＊を除算することにより高周波電圧指令Ｖｋを求める。加熱のために必要な発熱量は、外気温度、圧縮機１温度、母線電圧等に依存して変化するため、このように、母線電圧検出値Ｖｄｃを用いて高周波電圧指令Ｖｋを求めることにより、より適切な電圧指令値を得ることができ、信頼性を向上させることが可能である。
【００３３】
電圧指令値生成部２３は、高周波電圧指令Ｖｋ、高周波位相指令θｋに基づいて、モータ各相の電圧指令値Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊を求め、ＰＷＭ信号生成部２２へ出力する（ステップＳ１５）。ＰＷＭ信号生成部２２は、モータ各相の電圧指令値Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊と、所定の周波数で振幅Ｖｄｃ／２のキャリア信号と、を比較してＰＷＭ信号ＵＰ、ＶＰ、ＷＰ、ＵＮ、ＶＮ、ＷＮを生成し、インバータ９のスイッチング素子２１ａ〜２１ｆを駆動して、処理を終了する（ステップＳ１６）。これにより、スイッチング素子２１ａ〜２１ｆの駆動によりモータ８に電圧が印加される。
【００３４】
一方、コンバータ制御部１７では、インバータ制御部１２からモータ８に与える電圧振幅を取得し、母線電圧制御部１９が、当該電圧振幅が母線電圧検出部１１により検出された母線電圧検出値Ｖｄｃより小さいか否かを判断する（ステップＳ１７）。電圧振幅の方が小さい場合（ステップＳ１７  Ｙｅｓ）、母線電圧制御部１９は母線電圧指令値をモータに与える電圧振幅の０．５倍に設定するよう制御する（ステップＳ１８）。具体的には、母線電圧制御部１９は母線電圧指令値をモータに与える電圧振幅の０．５倍に設定するよう母線電圧指令値推定部２０へ指示し、母線電圧指令値推定部２０は、母線電圧指令値をモータに与える電圧振幅の０．５倍に決定する。また、母線電圧制御部１９は、母線電圧検出値Ｖｄｃと母線電圧指令値推定部２０にて決定した母線電圧指令値とに基づいて、スイッチング素子３３のオンデューティを演算して駆動信号生成部１８へ出力する。
【００３５】
駆動信号生成部１８は、オンデューティの値とキャリアとを比較して駆動パルス（駆動信号）を生成してコンバータ部１０へ出力する（ステップＳ１９）。ここで、オンデューティはキャリア周期におけるスイッチング素子３３のオン時間の割合であり、０〜１の値とする。このため、ここでのキャリア振幅は１とすればよい。このように生成した駆動パルス信号に基づき、スイッチング素子３３のオンオフを制御することでコンバータ動作により母線電圧の降圧を行う。
【００３６】
一方、モータ８に与える電圧振幅が母線電圧検出値以上である場合（ステップＳ１７  Ｎｏ）、コンバータ制御部１７はコンバータ１０を停止とし(ステップＳ２０)、母線電圧の降圧は行わない。
【００３７】
ここで、上記説明ではモータ８に与える電圧振幅（インバータ９がモータ８に印加する電圧）が母線電圧検出値Ｖｄｃ（コンバータ１０がインバータ９に印加する電圧）より小さい場合の母線電圧指令値を、当該電圧振幅の０．５倍としたが、この倍率は０．５倍に限定されない。実際には、モータの発熱状況等に応じて、モータパラメータが変化し、実際のモータの発熱量が、所望の発熱量と異なる場合も考えられる。この場合、予め発熱量のバラツキを考慮し、振幅の０．５倍の値を中心に増減してもよい。例えば、モータ８に与える電圧振幅と設定する母線電圧検出値とをテーブルとして保持しておき、テーブルを用いてモータ８に与える電圧振幅に応じて母線電圧検出値を設定するようにしてもよい。
【００３８】
次に、電圧指令値生成部２３における電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊の生成方法と、ＰＷＭ信号生成部２２におけるＰＷＭ信号の生成方法とについて説明する。
【００３９】
モータ８が三相モータの場合、一般的にＵＶＷの位相は互いに１２０°（＝２π／３）異なる。そのためＶｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊を以下の式（１）のように位相２π／３ずつ異なる余弦波（正弦波）と定義する。
Ｖｕ＊＝Ｖｋ×cosθ
Ｖｖ＊＝Ｖｋ×cos（θ−２π／３）
Ｖｗ＊＝Ｖｋ×cos（θ＋２π／３）              …（１）
【００４０】
電圧指令値生成部２３は、高周波電圧指令Ｖｋと、高周波位相指令θｋとに基づき、式（１）により各相の電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊を計算し、計算した電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊をＰＷＭ信号生成部２２へ出力する。ＰＷＭ信号生成部２２は電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊と、所定の周波数で振幅Ｖｄｃ（母線電圧の検出値）／２のキャリア信号（基準信号）とを比較し、相互の大小関係に基づきＰＷＭ信号ＵＰ，ＶＰ，ＷＰ，ＵＮ，ＶＮ，ＷＮを生成する。
【００４１】
なお、式（１）では、単純な三角関数により電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊を求めているが、電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊の求め方はこれに限定されず、二相変調や、三次高調波重畳変調、空間ベクトル変調といった他の方法を用いても何ら問題は無い。
【００４２】
次に、ＰＷＭ信号生成部２２におけるＰＷＭ信号生成方法について説明する。図５は、ＰＷＭ信号生成部２２の１相分の信号生成方法を示す図である。図５に示す信号生成方法は一般に非同期ＰＷＭと称される手法に相当する。電圧指令信号Ｖｕ＊と所定の周波数で振幅Ｖｄｃ／２のキャリア信号とを比較し、相互の大小関係に基づきＰＷＭ信号ＵＰ，ＵＮを生成する。
【００４３】
すなわち、キャリア信号が電圧指令値Ｖｕ＊よりも大きいときは、ＵＰをＯＮ、ＵＮをＯＦＦとし、それ以外はＵＰをＯＦＦ、ＵＮをＯＮにする。他の相も同様にＰＷＭ信号を生成する。
【００４４】
図６は、本実施の形態における８通りのスイッチングパターン例を示す図である。なお、図６では、各スイッチングパターンで発生する電圧ベクトルをＶ０〜Ｖ７として記載している。また、各電圧ベクトルの電圧の方向を各相の名称（Ｕ，Ｖ，Ｗ）に＋または−を付して示し、電圧が発生しない場合には０であらわしている。ここで、＋Ｕとは、Ｕ相を介してモータ８へ流入し、Ｖ相及び、Ｗ相を介してモータ８から流出するＵ相方向の電流を発生させる電圧であり、−Ｕとは、Ｖ相及びＷ相を介してモータ８へ流入し、Ｕ相を介してモータ８から流出する−Ｕ相方向の電流を発生させる電圧である。±Ｖ、±Ｗについても同様である。
【００４５】
図６に示すスイッチングパターンを組み合わせて電圧ベクトルを出力することでインバータ９に所望の電圧を出力させることができる。圧縮機１の冷媒をモータ８により圧縮動作させる場合（通常運転モード）には数１０〜数ｋＨｚ以下で動作することが一般的である。このときに、さらに加熱モードではθを高速で変化させることにより、数ｋＨｚを超える高調波電圧を出力し、圧縮機１に通電し加熱（加熱運転モード）することが可能となる。
【００４６】
ただし、一般的なインバータの場合、キャリア信号の周波数であるキャリア周波数はインバータのスイッチング素子のスイッチングスピードにより上限が決まっているため、搬送波であるキャリア周波数以上の高周波電圧を出力することは困難である。一般的なＩＧＢＴ（Insulate  Gate  Bipolar  Transistor）の場合、スイッチングスピードの上限が２０ｋＨｚ程度である。また、高周波電圧の周波数がキャリア周波数の１／１０程度になると、高周波電圧の波形出力制度が悪化し、直流成分が重畳するなどの悪影響を及ぼす恐れがある。この点を考慮し、キャリア周波数を２０ｋＨｚとした場合に高周波電圧の周波数をキャリア周波数の１／１０の２ｋＨｚ以下とすると、高周波電圧の周波数は可聴周波数領域となり、騒音悪化が懸念される。本実施の形態では、位相θを高速で変化させることにより、キャリア周波数に同期した交流電圧をモータ８の巻線に印加することができ、モータ８に印加する交流電圧を可聴周波数外とすることが可能である。
【００４７】
次に、高周波位相指令θｋを用いて位相θを高速に変化させる動作について説明する。図７は、加熱指令部２４が出力する高周波位相指令θｋとして０°と１８０°を切り替える場合のＰＷＭ信号の一例を示す図である。高周波位相指令θｋを、キャリア信号の頂もしくは底のタイミングで、０°または１８０°に切り替えることで、キャリア信号に同期したＰＷＭ信号を出力することが可能となる。このとき、電圧ベクトルは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）、…の順で変化する。
【００４８】
図８は、図７に示した電圧ベクトルの変化の説明図である。なお、図８では破線で囲まれたスイッチング素子２１がオン、破線で囲まれていないスイッチング素子２１がオフの状態であることを表している。図８に示すようにＶ０ベクトル、Ｖ７ベクトル印加時はモータ８の線間は短絡状態となり、電圧が出力されない。この場合、モータ８のインダクタンスに蓄えられたエネルギーが電流となって短絡回路中を流れる。また、Ｖ４ベクトル印加時には、Ｕ相を介してモータ８へ流入し、Ｖ相及び、Ｗ相を介してモータ８から流出するＵ相方向の電流（＋Ｉｕの電流）が流れ、Ｖ３ベクトル印加時には、Ｖ相及びＷ相を介してモータ８へ流入し、Ｕ相を介してモータ８から流出する−Ｕ相方向の電流（−Ｉｕの電流）がモータ８の巻線に流れる。つまり、Ｖ４ベクトル印加時と、Ｖ３ベクトル印加時とでは逆方向の電流がモータ８の巻線に流れる。そして、電圧ベクトルがＶ０、Ｖ４、Ｖ７、Ｖ３、Ｖ０、…の順で変化するため、＋Ｉｕの電流と−Ｉｕの電流とが交互にモータ８の巻線に流れることになる。特に、図８に示すように、Ｖ４ベクトルとＶ３ベクトルとが１キャリア周期（１／ｆｃ）の間に現れるため、キャリア周波数ｆｃに同期した交流電圧をモータ８の巻線に印加することが可能となる。また、Ｖ４ベクトル（＋Ｉｕの電流）とＶ３ベクトル（−Ｉｕの電流）とが交互に出力されるため、正逆のトルクが瞬時に切り替わる。そのため、トルクが相殺されることによりロータの振動を抑えた制御が可能となる。
【００４９】
また、コンバータ制御に関しては、スイッチング素子３３がオンした場合には、逆流防止素子３５は導通が阻止され、リアクトル３４には電源電圧が印加される。また、スイッチング素子３３がオフした場合には、逆流防止素子３５は導通し、リアクトル３４には、スイッチング素子３３がＯＮ時に蓄えられていたエネルギーによりスイッチング素子３３オン時と同じ向きの極性で電圧が誘導される。このとき、電源電圧とコンバータの出力電圧との関係は式（２）で与えられ、オンデューティの調整によって母線電圧を調整可能であることが分かる。
Ｖｄｃ＝Ｄ×Ｖｓ                            …（２）
Ｖｄｃ：母線電圧、ＶＳ：電源電圧、Ｄ：ディーティ
【００５０】
なお、低変調率時に母線電圧が低くなることで無通電区間であるＴｄ区間が生じる。Ｔｄ区間は実ベクトル区間と違いＰＷＭ信号から制御することが難しい。図９に低変調率時の相電流、線間電圧、ＰＷＭ信号の一例を示す。オンデューティが低いことで、Ｔｄ区間が生じ、本来なら、たとえば実ベクトルＶ３、Ｖ４もしくはゼロベクトルＶ０、Ｖ７などを生じるはずがＴｄ区間からＴｄ区間、またＴｄ区間からゼロベクトル区間への移行の期間が生じている。さらに図９の右側に示す相電流と線間電圧の拡大図に示すようにＴｄ区間からＴｄ区間、またはＴｄ区間からゼロベクトルＶ７への移行区間において、線間電圧のｄｖ／ｄｔが急峻に増減し高周波時においてはＩｗに示すようなパルス電流が発生している。これは端子間容量、及び還流ダイオードのリカバリ特性による短絡現象と考えられる。
【００５１】
このようなパルス状の電流が発生することで、損失増加や装置の誤動作が発生しシステムの安定性が損なわれる問題がある。パルス上の電流は数百ナノ秒でありメガＨｚの高調波ノイズの発生源となる可能性も考えられる。このため、本実施の形態では、コンバータ制御部１７では変調率を高く設定し、実ベクトル区間を長く設定するよう制御する。これにより、Ｔｄ区間にモータのＬ成分に蓄えられるエネルギーを減少させ、また線間電圧のｄｖ／ｄｔを抑制することにより上記のパルス電流が抑制可能となる。なお、変調率をおよそ５０％以上に設定することによりパルス状の電流の発生が抑制可能である。
【００５２】
図１０は、電源電圧の変化の影響を示す図である。電源電圧にバラツキが生じた場合、図１０に示すように線間電圧出力の面積は一定であるが、振幅が変化することによりモータ巻線に流れる出力電流のｄｉ／ｄｔが変化し加熱出力が変動してしまう問題が生じる。しかし、本実施の形態１ではコンバータ１０を搭載し、電源電圧の変動が起きた際にも任意の出力電圧をインバータ９へ入力可能であるため、電源電圧のバラツキが生じた際にも使用者が所望する加熱出力を安定して供給可能となる。
【００５３】
また、加熱運転モードにおいて、圧縮動作時の運転周波数（〜１ｋＨｚ）より高い周波数で動作させ、高周波電圧をモータ８に印加することで、回転トルクや振動が発生すること無く、また高周波電圧印加によるモータ８の鉄損と、巻線に流れる電流によって発生する銅損を利用することで、効率よくモータ８を加熱することが可能となる。前記のモータ８の加熱により圧縮機１内に滞留する液冷媒が加熱されて気化し、圧縮機１の外部へと漏出する。冷媒寝込み検出部２５は、この冷媒漏出が所定量あるいは所定時間行われたことを判断して寝込み状態から正常状態への復帰を判別し、モータ８の加熱を終了する。
【００５４】
以上のように、本実施の形態のヒートポンプ装置１００では、圧縮機１に液冷媒が滞留した状態である場合において、位相を高速に変化させることにより、高効率に、また使用者が所望する必要加熱量を満たす高周波通電により可聴周波数（２０〜２０ｋＨｚ）外の周波数の電流をモータ８へ流すことにより騒音を抑えつつ、モータ８を加熱できる。これにより、圧縮機１内に滞留した液冷媒を効率的に加熱することができ、滞留した液冷媒を圧縮機１の外で漏出することができる。
【００５５】
また、降圧コンバータ（コンバータ１０）により母線電圧と振幅の比率を高く設定することで、出力を一定に保ち、またパルス状の電流の発生を抑制することで、信頼性の高い装置を提供可能とする。
【００５６】
一般に、圧縮機動作時の運転周波数は高々１ｋＨｚ程度である。そのため、高効率に加熱を行うには、１ｋＨｚ以上の高周波電圧をモータ８に印加すればよい、また、例えば１４ｋＨｚ以上の高周波電圧をモータ８に印加すれば、モータ８の鉄心の振動音がほぼ可聴周波数上限に近づくため、騒音の低減にも効果がある。そこで、たとえば、可聴周波数外の２０ｋＨｚ程度の高周波電圧となるようモータ８を制御すればよい。
【００５７】
なお、高周波電圧の周波数はスイッチング素子２１ａ〜２１ｆの最大定格周波数を超えると素子破壊を起こし、負荷もしくは電源短絡を起こすことがある。そのため、信頼性確保を目的に高周波電圧の周波数は最大定格周波数以下とすることが望ましい。
【００５８】
また、周波数１０ｋＨｚ、出力５０Ｗを超える加熱機器の場合、電波法百条による制約があるため、事前に５０Ｗを超えないように電圧指令の振幅の調整や、流れる電流を検出して５０Ｗ以下となるようにフィードバックすることで、電波法を遵守した圧縮機１の加熱が可能となる。
【００５９】
実施の形態２．
次に、本発明にかかる実施の形態２のヒートポンプ装置について説明する。本実施の形態のヒートポンプ装置１００の構成は実施の形態１と同様である。以下、実施の形態１と異なる部分を説明する。
【００６０】
本実施の形態のヒートポンプ装置は、図２に示したスイッチング素子２１ａ〜２１ｆをワイドバンドギャップ半導体デバイスであるシリコンカーバイドデバイス（以下、ＳｉＣデバイス）のスイッチング素子としたものである。図１１は、ＳｉデバイスとＳｉＣデバイスの耐圧とオン抵抗の関係を示す図である。現在、一般的には珪素（Ｓｉ）を材料とする半導体を用いるのが主流である。Ｓｉデバイスと比較してＳｉＣデバイスではバンドギャップが大きく、図１１に示すように、大幅に耐圧とオン抵抗のトレードオフを改善できることが知られている。例えば、現在のＳｉデバイスを使った誘導加熱調理器では冷却装置や放熱ファンが必須とされているが、ワイドバンドギャップ半導体デバイスであるＳｉＣデバイスを用いることにより大幅に素子損失が低減可能であり、従来の冷却装置や放熱フィンの小型化または削除が可能となる。
【００６１】
上記のようにスイッチング素子を従来のＳｉデバイスからＳｉＣデバイスに変更することで大幅な低損失化が可能となり、冷却装置や放熱フィンの小型化、または削除が可能となり、装置自体の大幅な低コスト化ができる。また、高周波でのスイッチングが可能となることで、モータ８に更に高周波の電流を流すことが可能となり、モータ８の巻線インピーダンス増加による巻線電流低減によりインバータ９に流入する電流を低減し、より高効率なヒートポンプ装置を得ることが可能となる。高周波化することにより人間の可聴域である１６ｋＨｚ以上の高周波に駆動周波数を設定することが可能となり、騒音対策がしやすいといった利点もある。
【００６２】
また、ＳｉＣを使用した場合、従来のＳｉに比べ低損失で電流を格段に多く流すことができるため、冷却フィンを小型化するなどの効果を得ることができる。本実施の形態ではＳｉＣデバイスを例に説明したが、ＳｉＣに代えて窒化ガリウム系材料やダイヤモンドなどのワイドバンドギャップ半導体デバイスを用いても同様であることは、当業者にとっては明らかである。なお、インバータが備えている各スイッチング素子のダイオードのみをワイドバンドギャップ半導体としてもよい。また、複数存在しているスイッチング素子のうちの一部（少なくとも１つ）をワイドバンドギャップ半導体で形成するようにしてもよい。一部の素子にワイドバンドギャップ半導体を適用した場合にも上述した効果を得ることができる。
【００６３】
また、実施の形態１および２では、スイッチング素子として主にＩＧＢＴを用いた場合を想定しているが、スイッチング素子はＩＧＢＴに限定されるものではなく、スーパージャンクション構造のパワーＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor  Field-Effect  Transistor）やその他の絶縁ゲート半導体装置、バイポーラトランジスタでも同様であることは当業者にとっては明らかである。以上述べた以外の本実施の形態の構成および動作は、実施の形態１と同様である。
【００６４】
実施の形態３．
図１２は、本発明にかかるヒートポンプ装置の実施の形態３の構成例を示す図である。本実施の形態では、実施の形態１、２で説明したヒートポンプ装置を空気調和機、ヒートポンプ給湯機、冷蔵庫、冷凍機等に搭載する際の構成および動作の一例について説明する。
【００６５】
図１３は、図１２に示したヒートポンプ装置の冷媒の状態についてのモリエル線図である。図１３において、横軸は比エンタルピ、縦軸は冷媒圧力を示す。
【００６６】
本実施の形態のヒートポンプ装置では、圧縮機５１、熱交換器５２、膨張機構５３、レシーバ５４、内部熱交換器５５、膨張機構５６および熱交換器５７は、配管により順次接続され、冷媒が循環する主冷媒回路５８を構成している。なお、主冷媒回路５８において、圧縮機５１の吐出側には、四方弁５９が設けられ、冷媒の循環方向が切り替え可能となっている。また、熱交換器５７の近傍には、ファン６０が設けられる。また、圧縮機５１は、上記実施の形態１、２で説明した圧縮機１であり、インバータ９によって駆動されるモータ８と圧縮機構７とを有する圧縮機である。図１３では図示を省略しているが、本実施の形態のヒートポンプ装置は、圧縮機５１のモータ８を駆動するインバータ９、インバータ制御部１２、母線電圧検出部１１、コンバータ１０、コンバータ制御部１７を備える。
【００６７】
さらに、本実施の形態のヒートポンプ装置は、レシーバ５４と内部熱交換器５５との間から、圧縮機５１のインジェクションパイプまでを配管により繋ぐインジェクション回路６２を備える。インジェクション回路６２には、膨張機構６１、内部熱交換器５５が順次接続されている。熱交換器５２には、水が循環する水回路６３が接続される。なお、水回路６３には、給湯器、ラジエータや床暖房等の放熱器等の水を利用する装置が接続される。
【００６８】
本実施の形態のヒートポンプ装置の動作について説明する。まず、暖房運転時の動作について説明する。暖房運転時には、四方弁５９は実線方向に設定される。なお、この暖房運転には、空調で使われる暖房だけでなく、水に熱を与えて温水を作る給湯も含む。
【００６９】
圧縮機５１で高温高圧となった気相冷媒（図１３の点Ａ）は、圧縮機５１から吐出され、凝縮器であり放熱器となる熱交換器５２で熱交換されて液化する（図１３の点Ｂ）。このとき、冷媒から放熱された熱により、水回路６３を循環する水が温められ、暖房や給湯に利用される。
【００７０】
熱交換器５２で液化された液相冷媒は、膨張機構５３で減圧され、気液二相状態になる（図１３の点Ｃ）。膨張機構５３で気液二相状態になった冷媒は、レシーバ５４で圧縮機５１へ吸入される冷媒と熱交換され、冷却されて液化される（図１３の点Ｄ）。レシーバ５４で液化された液相冷媒は、主冷媒回路５８と、インジェクション回路６２とに分岐して流れる。
【００７１】
主冷媒回路５８を流れる液相冷媒は、インジェクション回路６２を流れる冷媒（膨張機構６１で減圧され気液二相状態となった冷媒）と内部熱交換器５５で熱交換されて、さらに冷却される（図１３の点Ｅ）。内部熱交換器５５で冷却された液相冷媒は、膨張機構５６で減圧されて気液二相状態になる（図１３の点Ｆ）。膨張機構５６で気液二相状態になった冷媒は、蒸発器となる熱交換器５７で外気と熱交換され、加熱される（図１３の点Ｇ）。そして、熱交換器５７で加熱された冷媒は、レシーバ５４でさらに加熱され（図１３の点Ｈ）、圧縮機５１に吸入される。
【００７２】
一方、インジェクション回路６２を流れる冷媒は、上述したように、膨張機構６１で減圧されて（図１３の点Ｉ）、内部熱交換器５５で熱交換される（図１３の点Ｊ）。内部熱交換器５５で熱交換された気液二相状態の冷媒（インジェクション冷媒）は、気液二相状態のまま圧縮機５１のインジェクションパイプから圧縮機５１内へ流入する。
【００７３】
圧縮機５１では、主冷媒回路５８から吸入された冷媒（図１３の点Ｈ）が、中間圧まで圧縮、加熱される（図１３の点Ｋ）。中間圧まで圧縮、加熱された冷媒（図１３の点Ｋ）に、インジェクション冷媒（図１３の点Ｊ）が合流して、温度が低下する（図１３の点Ｌ）。そして、温度が低下した冷媒（図１３の点Ｌ）が、さらに圧縮、加熱され高温高圧となり、吐出される（図１３の点Ａ）。
【００７４】
なお、インジェクション運転を行わない場合には、膨張機構６１の開度を全閉にする。つまり、インジェクション運転を行う場合には、膨張機構６１の開度が所定の開度よりも大きくなっているが、インジェクション運転を行わない際には、膨張機構６１の開度を所定の開度より小さくする。これにより、圧縮機５１のインジェクションパイプへ冷媒が流入しない。なお、膨張機構６１の開度は、マイクロコンピュータ等を利用した電子制御により制御される。
【００７５】
次に、ヒートポンプ装置１００の冷房運転時の動作について説明する。冷房運転時には、四方弁５９は破線方向に設定される。なお、この冷房運転には、空調で使われる冷房だけでなく、水から熱を奪って冷水を作ることや、冷凍等も含む。
【００７６】
圧縮機５１で高温高圧となった気相冷媒（図１３の点Ａ）は、圧縮機５１から吐出されると四方弁５９を経由して熱交換器５７側に流れていき、凝縮器であり放熱器となる熱交換器５７で熱交換されて液化する（図１３の点Ｂ）。熱交換器５７で液化された液相冷媒は、膨張機構５６で減圧され、気液二相状態になる（図１３の点Ｃ）。膨張機構５６で気液二相状態になった冷媒は、内部熱交換器５５において、インジェクション回路６２を流れる冷媒と熱交換され、冷却されて液化される（図１３の点Ｄ）。内部熱交換器５５では、膨張機構５６で気液二相状態になった冷媒と、内部熱交換器５５で液化された液相冷媒を膨張機構６１で減圧させて気液二相状態になった冷媒（図１３の点Ｉ）とを熱交換させている。内部熱交換器５５で熱交換された液相冷媒（図１３の点Ｄ）は、主冷媒回路５８と、インジェクション回路６２とに分岐して流れる。
【００７７】
主冷媒回路５８を流れる液相冷媒は、レシーバ５４で圧縮機５１に吸入される冷媒と熱交換されて、さらに冷却される（図１３の点Ｅ）。レシーバ５４で冷却された液相冷媒は、膨張機構５３で減圧されて気液二相状態になる（図１３の点Ｆ）。膨張機構５３で気液二相状態になった冷媒は、蒸発器となる熱交換器５２で熱交換され、加熱される（図１３の点Ｇ）。このとき、冷媒が吸熱することにより、水回路６３を循環する水が冷やされ、冷房や冷凍に利用される。そして、熱交換器５２で加熱された冷媒は、四方弁５９を経由してレシーバ５４へ流入し、そこでさらに加熱され（図１３の点Ｈ）、圧縮機５１に吸入される。
【００７８】
一方、インジェクション回路６２を流れる冷媒は、上述したように、膨張機構６１で減圧され（図１３の点Ｉ）、内部熱交換器５５で熱交換される（図１３の点Ｊ）。内部熱交換器５５で熱交換された気液二相状態の冷媒（インジェクション冷媒）は、気液二相状態のまま圧縮機５１のインジェクションパイプから圧縮機５１内へ流入する。圧縮機５１内での圧縮動作については、上述した暖房運転時と同様である。
【００７９】
なお、インジェクション運転を行わない際には、上述した暖房運転時と同様に、膨張機構６１の開度を全閉にして、圧縮機５１のインジェクションパイプへ冷媒が流入しないようにする。
【００８０】
また、上記説明では、熱交換器５２は、冷媒と、水回路６３を循環する水とを熱交換させるプレート式熱交換器のような熱交換器であるとして説明した。しかし、熱交換器５２は、これに限らず、冷媒と空気を熱交換させるものであってもよい。また、水回路６３は、水が循環する回路ではなく、他の流体が循環する回路であってもよい。
【００８１】
以上のように、実施の形態１、２、３で説明したヒートポンプ装置は、空気調和機、ヒートポンプ給湯機、冷蔵庫、冷凍機等のインバータ圧縮機を用いたヒートポンプ装置に利用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
以上のように、本発明にかかるヒートポンプ装置は、冷媒寝込み現象を効率的に解消させることが可能なヒートポンプ装置として有用である。
【符号の説明】
【００８３】
１，５１  圧縮機
２，５９  四方弁
３，５，５２，５７  熱交換器
４，５３，５６，６１  膨張機構
６  冷媒配管
７  圧縮機構
８  モータ
９  インバータ
１０  コンバータ
１１  母線電圧検出部
１２  インバータ制御部
１３  通常運転モード制御部
１４  加熱運転モード制御部
１５  高周波通電部
１６  駆動信号生成部
１７  コンバータ制御部
１８  駆動信号生成部
１９  母線電圧制御部
２０  母線電圧指令値推定部
２１ａ〜２１ｆ  スイッチング素子
２２  ＰＷＭ信号生成部
２３  電圧指令値生成部
２４  加熱指令部
２５  冷媒寝込み検出部
５４  レシーバ
５５  内部熱交換器
５８  主冷媒回路
６０  ファン
６２  インジェクション回路
６３  水回路
１００  ヒートポンプ装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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