(57)【要約】【課題】冷凍サイクルに使用する冷媒が内部に流通する冷媒ジャケットを用いてパワーデバイスを冷却する際に、冷却ジャケットから漏れ出る高周波電流をノイズフィルタにより効果的に低減できるようにする。【解決手段】ＡＣ電源ラインとアース線（16）との間にＹコン（11a）を設け、コモンモードコイル（11b）とを有したノイズフィルタ（11）を設け、パワーデバイス（14）を有したインバータ回路（13）を設ける。また、該パワーデバイス（14）と熱的に接続されるとともに冷凍サイクルに使用する冷媒が内部に流通する冷媒ジャケット（30）とを設ける。そして、Ｙコン（11a）のアース側と冷媒ジャケット（30）とを配線接続する接続部（60）を設ける。【選択図】図１
2010007974.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源ラインとアース線（16）との間に設けられたコンデンサ（11a）とコモンモードコイル（11b）とを有したノイズフィルタ（11）と、パワーデバイス（14）を有したインバータ回路（13）と、該パワーデバイス（14）と熱的に接続されるとともに冷凍サイクルに使用する冷媒が内部に流通する冷媒ジャケット（30）とを備えて、該冷媒ジャケット（30）を流通する冷媒によって該パワーデバイス（14）を冷却する冷凍装置であって、
前記コンデンサ（11a）のアース側と前記冷媒ジャケット（30）とを配線接続する接続部（60）を備えたことを特徴とする冷凍装置。
【請求項２】
請求項１の冷凍装置において、
前記冷媒ジャケット（30）には、配線接続用の端子（30b）が設けられ、
前記接続部（60）は、前記端子（30b）に接続されていることを特徴とする冷凍装置。
【請求項３】
請求項１の冷凍装置において、
前記ノイズフィルタ（11）及び前記インバータ回路（13）は、それぞれ別個のプリント基板（40,41）上に形成され、
それぞれのプリント基板（40,41）は、互いに対向して配置されていることを特徴とする冷凍装置。
【請求項４】
請求項１の冷凍装置において、
前記接続部（60）は、前記冷媒ジャケット（30）及び前記コモンモードコイル（11b）に対して熱的に接続され、該コモンモードコイル（11b）の熱を該冷媒ジャケット（30）へ伝熱させることを特徴とする冷凍装置。
【請求項５】
請求項１の冷凍装置において、
前記パワーデバイス（14）は、ベアチップ（14a）とヒートスプレッダ（14b）とを有して、該ベアチップ（14a）が該ヒートスプレッダ（14b）を介してプリント基板（15）上に配置され、
前記冷媒ジャケット（30）と前記プリント基板（15）との間には、該冷媒ジャケット（30）と該プリント基板（15）とを電気的に絶縁し、且つ熱的に接続する絶縁シート（80）が設けられていることを特徴とする冷凍装置。
【請求項６】
請求項１の冷凍装置において、
さらに、前記パワーデバイス（14）と前記冷媒ジャケット（30）とを、電気的に絶縁し、且つ熱的に接続する絶縁部材（50）を備えていることを特徴とする冷凍装置。
【請求項７】
請求項１の冷凍装置において、さらに、
前記冷媒ジャケット（30）内に前記冷媒を流通させ、且つ該冷媒ジャケット（30）を接地させる電流経路（20a,20b）を形成する冷媒配管（20）と、
前記電流経路（20a,20b）に設けられて、該電流経路（20a,20b）に所定のインピーダンスを生じさせる磁性体（90）と、
を備えたことを特徴とする冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷媒が循環して蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行う冷凍装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
冷媒が循環して蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行う冷凍装置では、圧縮機の電動機の運転状態を制御するために、インバータ回路などの電気回路が搭載される。一般的にこのインバータ回路には高熱を生ずるパワーデバイスが用いられ、従来の冷凍装置ではこのパワーデバイスが動作可能な温度よりも高温にならないように、パワーデバイスを冷却する手段が設けられている。具体的な冷却手段としては、例えばパワーデバイスにヒートシンクを取り付けて空冷したり、冷凍サイクルに用いる冷媒によってパワーデバイスを冷却するようにしたものがある（例えば特許文献１を参照）。特許文献１の冷凍装置では、冷凍サイクルに用いる冷媒が流れる冷媒通路を冷媒ジャケット（この文献ではヒートシンクと呼んでいる）に設け、この冷媒ジャケットにパワーデバイス（同文献ではジャイアント・トランジスタ）を固定するとともに、冷媒ジャケットを電気部品箱に収めている。
【特許文献１】特開昭６２-６９０６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、パワーデバイスのなかには、図２２に示すように、ＩＧＢＴベアチップ（401）（IGBT：Insulated Gate Bipolar Transistor）、ヒートスプレッダ（402）、内部電極（403）、絶縁板（404）、金属板（405）が樹脂モールド成型により１つのパッケージ（406）に収められているものがある。このような構造のパワーデバイス（400）では、パワーデバイス（400）内部において内部電極（403）と金属板（405）との間にコンデンサが形成される。また、このパワーデバイス（400）に対して、導電体により形成されたヒートシンクや冷媒ジャケットなどの冷却手段（407）を取り付けると、パワーデバイス（400）内部の金属板（405）と、冷却手段（407）との間にコンデンサが形成される。そして、これらのコンデンサは直列に繋がることになる（図２３を参照）。
【０００４】
上記のパワーデバイス（400）を冷却する際に、例えば冷却手段（407）としてヒートシンクを使用してパワーデバイス（400）を空冷する場合には、図２４のように構成することが考えられる。図２４の例では、プリント基板（408）上に、パワーデバイス（400）、コモンモードコイル（409）、Ｙコン（410）、コンデンサ（411）が配置されて電気回路が形成されている。Ｙコン（410）はＡＣ電源ラインとアース線との間に設けられたコンデンサであり、コモンモードコイル（409）とともにノイズフィルタを構成している。また、コンデンサ（411）は電圧の平滑等に用いるコンデンサである。この構成では、空冷用のヒートシンクは非接地である。
【０００５】
一方、冷却手段（407）として冷媒ジャケットを使用してパワーデバイス（400）を冷媒によって冷却する場合には、図２５の構成が考えられる。この例では、冷媒ジャケットが冷媒配管（412）に接続されているので、冷媒ジャケットは、該冷媒ジャケットやプリント基板（408）が収容された筐体（413）を介して接地させられる。
【０００６】
ここで、パワーデバイス（400）がスイッチング動作を行うと、内部電極（403）の対地間電位変動によって、内部電極（403）と冷却手段（407）との間に形成されたコンデンサに高周波電流（高周波ノイズ）が流れる。その高周波電流は、図２６において矢印で示すように、筐体（413）やアース線を通って装置外部へ流れ出す。すなわち、この冷凍装置におけるノイズの伝達経路を等価回路で示すと図２７のようになる。図２７においても高周波電流が流れる経路を矢印で示している。なお、図２６、図２７において、ＬＩＳＮはノイズ測定用の装置である。
【０００７】
このようにして装置外部へ流れ出た高周波電流が所定の大きさを超えると、雑端（雑音端子電圧）や漏れ電流等のノイズ問題の原因となる可能性がある。そして、装置外部へ漏れ出す高周波電流の大きさは、内部電極（403）と冷却手段（407）の間に形成されたコンデンサの静電容量と電圧の変化率で決まる。すなわち、高周波電流の大きさ（ｉ）は静電容量をＣ、電圧をｖとすると、ｉ＝Ｃ×ｄｖ／ｄｔと表せる。その点、空冷用のヒートシンクは一般的には非接地で用いるので、その静電容量の大きさは然程大きくなく、装置外部へ流れ出る高周波電流（コモンモードノイズ）は問題になり難いと考えられる。
【０００８】
しかしながら、冷却手段（407）として冷媒ジャケットを使用する場合には、冷媒ジャケットには銅などの導体により形成された冷媒配管が接続され、その冷媒配管が筐体に接続されるので、冷媒ジャケットは接地され、その結果、静電容量が大きくなってノイズが増加する可能性がある。
【０００９】
つまり、ヒートシンクによりパワーデバイス（400）を空冷していた場合には問題にならなかったノイズが、発生したノイズのレベルによっては、冷媒ジャケットを使用することにより問題として顕在化する可能性がある。
【００１０】
そして、上記の構造では、高周波電流は、冷媒ジャケット、冷媒配管（412）、筐体（413）、アース線、プリント基板（408）上のパターンという経路をたどるため、比較的高いインピーダンスで冷媒ジャケットと、ノイズフィルタのＹコン（410）とが直列に接続されることになる。これは上記のノイズフィルタにおいてＹコン（410）のインピーダンスが大きくなったとみなすことができる。このようにＹコン（410）のインピーダンスが大きくなると、高周波領域においてノイズフィルタの減衰特性が劣化し、その領域のコモンモードノイズを十分に低減できなくなる。
【００１１】
本発明は上記の問題に着目してなされたものであり、冷凍サイクルに使用する冷媒が内部に流通する冷媒ジャケットを用いてパワーデバイスを冷却する際に、冷却ジャケットから漏れ出る高周波電流をノイズフィルタにより効果的に低減できるようにすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するため、第１の発明は、
ＡＣ電源ラインとアース線（16）との間に設けられたコンデンサ（11a）とコモンモードコイル（11b）とを有したノイズフィルタ（11）と、パワーデバイス（14）を有したインバータ回路（13）と、該パワーデバイス（14）と熱的に接続されるとともに冷凍サイクルに使用する冷媒が内部に流通する冷媒ジャケット（30）とを備えて、該冷媒ジャケット（30）を流通する冷媒によって該パワーデバイス（14）を冷却する冷凍装置であって、
前記コンデンサ（11a）のアース側と前記冷媒ジャケット（30）とを配線接続する接続部（60）を備えたことを特徴とする。
【００１３】
これにより、コンデンサ（11a）のアース側と冷媒ジャケット（30）とが接続部（60）により低いインピーダンスで接続される。
【００１４】
また、第２の発明は、
第１の発明の冷凍装置において、
前記冷媒ジャケット（30）には、配線接続用の端子（30b）が設けられ、
前記接続部（60）は、前記端子（30b）に接続されていることを特徴とする。
【００１５】
これにより、配線接続用の端子（30b）を介して冷媒ジャケット（30）と接続部（60）とが電気的に接続される。
【００１６】
また、第３の発明は、
第１の発明の冷凍装置において、
前記ノイズフィルタ（11）及び前記インバータ回路（13）は、それぞれ別個のプリント基板（40,41）上に形成され、
それぞれのプリント基板（40,41）は、互いに対向して配置されていることを特徴とする。
【００１７】
これにより、コンデンサ（11a）を冷媒ジャケット（30）に対してより近づけることが可能になり、コンデンサ（11a）と冷媒ジャケット（30）との接続がより容易になる。
【００１８】
また、第４の発明は、
第１の発明の冷凍装置において、
前記接続部（60）は、前記冷媒ジャケット（30）及び前記コモンモードコイル（11b）に対して熱的に接続され、該コモンモードコイル（11b）の熱を該冷媒ジャケット（30）へ伝熱させることを特徴とする。
【００１９】
これにより、コモンモードコイル（11b）の熱は、接続部（60）を介して冷媒ジャケット（30）に伝熱し、さらに冷媒ジャケット（30）内の冷媒に伝熱する。その結果、コモンモードコイル（11b）は冷却される。
【００２０】
また、第５の発明は、
第１の発明の冷凍装置において、
前記パワーデバイス（14）は、ベアチップ（14a）とヒートスプレッダ（14b）とを有して、該ベアチップ（14a）が該ヒートスプレッダ（14b）を介してプリント基板（15）上に配置され、
前記冷媒ジャケット（30）と前記プリント基板（15）との間には、該冷媒ジャケット（30）と該プリント基板（15）とを電気的に絶縁し、且つ熱的に接続する絶縁シート（80）が設けられていることを特徴とする。
【００２１】
これにより、ベアチップ（14a）がヒートスプレッダ（14b）を介して、プリント基板（15）上に直接搭載されているインバータ回路（13）においても、コンデンサ（11a）のアース側と冷媒ジャケット（30）とが低いインピーダンスで接続される。
【００２２】
また、第６の発明は、
第１の発明の冷凍装置において、
さらに、前記パワーデバイス（14）と前記冷媒ジャケット（30）とを、電気的に絶縁し、且つ熱的に接続する絶縁部材（50）を備えていることを特徴とする。
【００２３】
これにより、絶縁部材（50）が、パワーデバイス（14）と冷媒ジャケット（30）とを電気的に絶縁するので、パワーデバイス（14）と冷媒ジャケット（30）とを直接接続した場合と比べ、パワーデバイス（14）と筐体との間に形成される結合容量が小さくなる。
【００２４】
また、第７の発明は、
第１の発明の冷凍装置において、さらに、
前記冷媒ジャケット（30）内に前記冷媒を流通させ、且つ該冷媒ジャケット（30）を接地させる電流経路（20a,20b）を形成する冷媒配管（20）と、
前記電流経路（20a,20b）に設けられて、該電流経路（20a,20b）に所定のインピーダンスを生じさせる磁性体（90）と、
を備えたことを特徴とする。
【００２５】
これにより、冷媒配管（20）のインピーダンスが、通常の冷媒配管よりも大きくなる。
【発明の効果】
【００２６】
第１の発明によれば、コンデンサ（11a）のアース側と冷媒ジャケット（30）とが低いインピーダンスで接続されるので、高周波領域におけるノイズフィルタ（11）の減衰特性の劣化を小さくできる。それゆえ、冷凍サイクルに使用する冷媒が内部に流通する冷媒ジャケット（30）を用いてパワーデバイス（14）を冷却する際に、冷媒ジャケット（30）から漏れ出る高周波電流をノイズフィルタ（11）により効果的に低減できる。
【００２７】
また、第２の発明によれば、配線接続用の端子（30b）を介して冷媒ジャケット（30）と接続部（60）とが電気的に接続されるので、コンデンサ（11a）のアース側と冷媒ジャケット（30）とが低いインピーダンスで容易に接続される。
【００２８】
また、第３の発明によれば、コンデンサ（11a）を冷媒ジャケット（30）に対してより近づけることが可能になるので、コンデンサ（11a）と冷媒ジャケット（30）との接続がより容易になる。
【００２９】
また、第４の発明によれば、コモンモードコイル（11b）が冷却されるので、コモンモードコイル（11b）の小型化、延いては冷凍装置のコストダウンを図ることが可能になる。
【００３０】
また、第５の発明によれば、ベアチップ（14a）がヒートスプレッダ（14b）を介して、プリント基板（15）上に直接搭載されているインバータ回路（13）においても、コンデンサ（11a）のアース側と冷媒ジャケット（30）とが低いインピーダンスで接続されるので、やはり、冷媒ジャケット（30）から漏れ出る高周波電流をノイズフィルタ（11）により効果的に低減できる。
【００３１】
また、第６の発明によれば、パワーデバイス（14）と筐体との間に形成される結合容量が小さくなるので、冷凍サイクルに使用する冷媒が内部に流通する冷媒ジャケット（30）を用いてパワーデバイス（14）を冷却する際に、冷媒ジャケット（30）から漏れ出る高周波電流（コモンモードノイズ）を低減させることができる。
【００３２】
また、第７の発明によれば、冷媒ジャケット（30）から漏れ出してコモンモードノイズとなる高周波電流を低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。また、以下の各実施形態の説明において、一度説明した構成要素と同様の機能を有する構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００３４】
《発明の実施形態１》
図１は、本発明の実施形態１に係る冷凍装置（1）の一部分を抜粋した図である。この冷凍装置（1）は、例えば、蒸気圧縮式冷凍サイクルにより冷房運転や暖房運転を行う空気調和機などに適用できる。図１では、冷凍サイクルに使用する冷媒を圧縮する圧縮機（図示省略）の電動機（M）の回転数の制御などを行う電気回路（10）の周辺を主に図示している。同図に示すように、電気回路（10）の周辺には、冷媒配管（20）、冷媒ジャケット（30）が配置され、これらは、鉄などの金属（導体）により箱状に構成された筐体（70）に収められている。
【００３５】
冷媒配管（20）は、冷凍サイクルに使用する冷媒が内部に流通する配管であり、例えば銅管などにより構成される。この冷媒配管（20）は、金属のブラケット（71）によって、筐体（70）に固定され、筐体（70）に取り付けられたアース配線（図示せず）等を介して接地されている。
【００３６】
冷媒ジャケット（30）は、例えばアルミニウムなどの金属を扁平な直方体状に形成したものであり、冷媒配管（20）の一部を覆って、冷媒配管（20）と熱的に接続されている。詳しくは、この冷媒ジャケット（30）には、図２に示すように冷媒配管（20）を嵌めこむ２つの貫通孔（30a）が設けられ、冷媒配管（20）は、一方の貫通孔（30a）を通り抜けた後にＵ字状に折り返して、もう一方の貫通孔（30a）を通り抜けている。つまり、この冷媒ジャケット（30）は、冷媒配管（20）によって、冷凍サイクルに使用する冷媒が内部に流通することになる。
【００３７】
また、冷媒ジャケット（30）と冷媒配管（20）は、電気的にも接続されている。既述の通り、冷媒配管（20）は筐体（70）等を介して接地されているので、この冷媒ジャケット（30）も接地されることになる。詳しくは、冷媒ジャケット（30）は、冷媒ジャケット（30）に対し冷媒が流入する側の冷媒配管（20）を介して接地させられ、さらに、冷媒ジャケット（30）から冷媒が流出する側の冷媒配管（20）を介して接地させられる。すなわち、この冷媒配管（20）は、冷媒ジャケット（30）に対し冷媒が流入する側の部分と、冷媒が流出する側の部分とがそれぞれ別個の電流経路（20a,20b）として機能している。
【００３８】
図３は、電気回路（10）の主要部分を示すブロック図である。図３に示した例では、電気回路（10）は、ノイズフィルタ（11）、ＤＣリンク（12）、インバータ回路（13）、及び接続部（60）を備え、これらはプリント基板（15）上に配置されて、該プリント基板（15）上のパターン（15a）と接続されている。なお、図３におけるＬＩＳＮ（100）は、ノイズ測定用の装置であり、電気回路（10）の構成要素ではない。このＬＩＳＮ（100）は抵抗成分として５０Ωを有し、ノイズを電圧として測定するようになっている。
【００３９】
ノイズフィルタ（11）は、商用交流電源（例えばＡＣ１００Ｖ）に接続され、交流の入力側においてノイズを低減させる。このノイズフィルタ（11）は、図３に示すように、ＡＣ電源ラインとアース線（16）との間に設けられたコンデンサであるＹコン（11a）、コモンモードコイル（11b）、ＡＣ電源ライン同士を繋ぐコンデンサであるＸコン（11c）を備えている。なお、ノイズフィルタ（11）には、さらにノーマルモードコイルを設けてもよい。
【００４０】
また、ＤＣリンク（12）は、整流器（12a）、リアクトル（12b）、及び平滑コンデンサ（12c）を備え、ノイズフィルタ（11）を介して入力された交流を整流して直流電力を出力する。
【００４１】
インバータ回路（13）は、スイッチング素子としてパワーデバイス（14）を備え、ＤＣリンク（12）から直流電力の供給を受けて、電動機（M）に所定の電圧の交流電力を供給する。本実施形態のパワーデバイス（14）は、図４に示すように、ＩＧＢＴベアチップ（14a）、ヒートスプレッダ（14b）、内部電極（14c）、絶縁板（14d）、及び金属板（14e）を備え、これらが樹脂モールドにより１つのパッケージ（14f）に収められている。この構成のパワーデバイス（14）では、図５に示すように、パワーデバイス（14）の内部において、内部電極（14c）と金属板（14e）とを電極とし、絶縁板（14d）を絶縁体（誘電体）としたコンデンサ（C1a）が形成される。
【００４２】
上記のパワーデバイス（14）は、電動機（M）の運転時には発熱し、パワーデバイス（14）を冷却しておかないと、パワーデバイス（14）が動作可能な温度（例えば９０℃）を超える可能性がある。そのため、冷凍装置（1）では、冷媒ジャケット（30）を流通する冷媒によってパワーデバイス（14）を冷却するようになっている。より具体的には、図１に示すように、冷媒ジャケット（30）をパワーデバイス（14）に固定している。つまり、この構造では、パワーデバイス（14）の熱は、冷媒ジャケット（30）に伝導し、冷媒ジャケット（30）を流通する冷媒に放熱することになる。
【００４３】
また、パワーデバイス（14）の金属板（14e）と冷媒ジャケット（30）とが、絶縁体であるパッケージ（14f）を挟み込む形になるので、図５に示すように、金属板（14e）と冷媒ジャケット（30）とを電極とし、パッケージ（14f）を誘電体としたコンデンサ（C1b）が形成され、このコンデンサ（C1b）は上記のコンデンサ（C1a）と直列に接続される。以下では、直列接続されたコンデンサ（C1a,C1b）をコンデンサ（C1）と呼ぶことにする。冷媒ジャケット（30）が電流経路（20a,20b）によって接地されているので、このコンデンサ（C1）も接地させられる。
【００４４】
また、接続部（60）は、Ｙコン（11a）のアース側と冷媒ジャケット（30）とを配線接続するようになっている。
【００４５】
図６は、本実施形態の接続部（60）の具体例を説明する図である。図６に示すように、本実施形態では、冷媒ジャケット（30）にジャケット側圧着端子（30b）がねじ止めしてあり、また、筐体（70）に対してもプリント基板（15）の近傍に筐体側圧着端子（72）がねじ止めしてある。そして、Ｙコン（11a）のアース側に繋がるプリント基板（15）のパターン（15a）と筐体側圧着端子（72）とが、ワイヤー状の接続配線（61）（図６の例では電線）によって接続され、さらに、筐体側圧着端子（72）とジャケット側圧着端子（30b）とが、ワイヤー状の接続配線（62）によって接続されている。つまり、本実施形態では、接続配線（61）、接続配線（62）、及び筐体側圧着端子（72）が接続部（60）を構成している。このように、本発明の配線接続とは、必ずしも１本の配線で接続することを意味するのではなく、複数の配線が端子やプリント基板のパターン等を介して互いに接続されて１つの経路を形成していてもよい。なお、図６における端子台（73）は、プリント基板（15）のパターン（15a）等を筐体（70）に接続する、すなわちパターン（15a）等を接地させるために設けてある端子であり、筐体側圧着端子（72）の代わりに使ってもよい。
【００４６】
−冷凍装置（1）におけるコモンモードノイズの伝播−
冷凍装置（1）においてパワーデバイス（14）がスイッチング動作を行うと、内部電極（14c）の対地間電位変動によって、コンデンサ（C1）、及び電動機（M）に高周波電流が流れる。
【００４７】
そして、電動機（M）に流れた高周波電流は、電動機（M）と筐体（70）との間に形成されたコンデンサ（C3）（寄生容量）を介して、コモンモードノイズとして装置外部へ流れ出す。図３には、このようなコモンモードノイズの伝播経路を矢印で示してある。
【００４８】
一方、冷媒ジャケット（30）に伝播した高周波電流は、一部は電流経路（20a,20b）を経由して筐体（70）やアース線（16）を通ってコモンモードノイズとして装置外部へ流れ出すものの、高周波電流の大半は接続部（60）側に流れてＹコン（11a）のアース側に帰還する。これは接続部（60）側の方が、インピーダンスが小さいからである。
【００４９】
このとき、高周波領域においては、Ｙコン（11a）のインピーダンスが、接続部（60）を備えていない従来の冷凍装置よりも小さくなったとみなすことができるので、高周波領域におけるノイズフィルタ（11）の減衰特性の劣化は従来の冷凍装置よりも小さくなる。したがって、従来はＹコン（11a）側に戻れずにコモンモードノイズとして装置外に漏れ出ていた高周波電流が、本実施形態ではＹコン（11a）を通過してＤＣリンク（12）の入力側に帰還することになる。つまり、本実施形態によれば、冷却ジャケットから漏れ出る高周波電流をノイズフィルタ（11）によって、より効果的に低減できるのである。この点をシミュレーションによって検証した結果を以下に示す。
【００５０】
−シミュレーションに用いる回路−
図７は、本実施形態の電気回路（10）に対応したシミュレーション用回路（200）を示す回路図である。このシミュレーション用回路（200）では、Ｙコン（11a）、コモンモードコイル（11b）、ＤＣリンク（12）、冷媒配管（20）による電流経路（20a,20b）、接続部（60）、及びコンデンサ（C1）をモデル化してあり、ＤＣリンク（12）の出力電圧、すなわちインバータ回路（13）へ入力される電圧（V1）と、ＬＩＳＮ（100）に入力される電圧、すなわちコモンモードノイズの電圧（V2）を求めることができる。なお、図７では、電圧計（201）、電圧計（202）がそれぞれ電圧（V2）、電圧（V1）を測定する部位を表している。また、冷媒配管（20）、筐体（70）、アース線（16）、及びパターン（15a）を介して、冷媒ジャケット（30）とＹコン（11a）とが繋がる経路は、このシミュレーション用回路（200）では省略している。
【００５１】
このシミュレーション用回路（200）では、Ｙコン（11a）等の諸元を次のようにしている。
【００５２】
Ｙコン（11a）は、コンデンサ、コイル、抵抗器が直列接続されたモデルを用いて、そのインピーダンス特性を表している。この例では、コンデンサは８．３４ｎＦ、コイルは４１．１ｎＨ、抵抗器は２３８ｍΩである。
【００５３】
コモンモードコイル（11b）は、入力の周波数によっては、コイルとして機能したりコンデンサとして機能したりする。そのためシミュレーション用回路（200）では、コモンモードコイル（11b）を、コイル、コンデンサ、及び抵抗器が並列接続されたモデルで表している。このモデルでは、コイルは９００μＨ、コンデンサは１２０ｐＦ、抵抗器は３．４ｋΩである。また、コンデンサ（C1）の容量は２０００ｐＦである。
【００５４】
また、このシミュレーション用回路（200）の各パスにはコイルと抵抗器を付加している。実際の装置では、プリント基板（15）のパターン（15a）等が交流抵抗成分と直流抵抗成分とを有しているからである。例えばこのシミュレーション用回路（200）では、ＤＣリンク（12）とインバータ回路（13）とを接続するパスに対しては、交流抵抗成分としての１００ｎＨのコイルと直流抵抗成分としての２０ｍΩの抵抗器を配置している。また、冷媒配管（20）によって形成される電流経路（20a,20b）については、交流抵抗成分としての５００ｎＨのコイルと直流抵抗成分としての１００ｍΩの抵抗器を配置している。なお、ＬＩＳＮ（100）は、内部抵抗として５０Ωを有しているものとする。
【００５５】
図８は、本実施形態のような接続部（60）を有しない電気回路をモデル化したシミュレーション用回路（300）を示す回路図である。具体的には、シミュレーション用回路（300）は、シミュレーション用回路（200）から接続部（60）を取り除き、Ｙコン（11a）のアース側と電流経路（20a,20b）とを接続したものである。これにより、このシミュレーション用回路（300）は、冷媒配管（20）、筐体（70）、アース線（16）、及びパターン（15a）を介して、冷媒ジャケット（30）とＹコン（11a）とが繋がっている冷凍装置のノイズレベルをシミュレーションできる。
【００５６】
上記のシミュレーション用回路（200）及びシミュレーション用回路（300）のコモンモードノイズのレベルをそれぞれシミュレーションによって求めると図９、図１０のようになる。これらの図では、発生した高周波電流の周波数を横軸に表示して、縦軸にコモンモードノイズのレベルを表示している。コモンモードノイズのレベルは、インバータ回路（13）へ入力される電圧（V1）と、ＬＩＳＮ（100）により測定されるコモンモードノイズの電圧（V2）との比をデシベル単位で表示してある。これらの図からわかるように、周波数がおよそ５ＭＨｚ付近の領域ではシミュレーション用回路（300）に比べ、シミュレーション用回路（200）の方がコモンモードノイズのレベルが低い。具体的には、５ＭＨｚにおいてシミュレーション用回路（300）で−３ｄＢ程度であったコモンモードノイズが、シミュレーション用回路（200）では、−３０ｄＢ程度に低減している。
【００５７】
以上のように、本実施形態によれば、冷媒ジャケット（30）から漏れ出る高周波電流をノイズフィルタ（11）により効果的に低減できる。
【００５８】
《実施形態１の変形例１》
図１１は、実施形態１の変形例１に係る接続部（60）を説明する図である。図１１に示すように、本変形例では、冷媒ジャケット（30）にジャケット側圧着端子（30b）がねじ止めしてあり、また、Ｙコン（11a）のアース側に繋がるプリント基板（15）のパターン（15a）にはスルーホール（15b）が設けてある。そして、スルーホール（15b）とジャケット側圧着端子（30b）とが、ワイヤー状の接続部（60）（この例では電線）によって接続されている。このようにしても、Ｙコン（11a）のアース側と冷媒ジャケット（30）とを低いインピーダンスで接続でき、実施形態１の冷凍装置（1）と同様の効果を得ることができる。
【００５９】
《実施形態１の変形例２》
また、図１２は、実施形態１の変形例２に係る接続部（60）を説明する図である。接続部（60）は、上記のようなワイヤー状の部材に限らず、例えば金属ピンやネジや金属板（以下これらを金属ピン等と呼ぶ）で構成してもよい。この場合は、例えば、図１２に示すように、プリント基板（15）に対して金属ピン等を挿入する穴（例えばスルーホール）を設け、冷媒ジャケット（30）には、金属ピン等をネジ止めする端子台（30c）を設けておく。そして、プリント基板（15）側では金属ピン等を半田接続し、冷媒ジャケット（30）側では金属ピン等をネジ接続する。
【００６０】
このようにしても、やはり、Ｙコン（11a）のアース側と冷媒ジャケット（30）とを低いインピーダンスで接続でき、実施形態１の冷凍装置（1）と同様の効果を得ることができる。
【００６１】
《発明の実施形態２》
冷凍装置では、レイアウトの都合等から電気回路（10）を複数のプリント基板（15）に分けて配置したい場合がある。本実施形態ではそのような場合の接続部（60）等の配置例を説明する。
【００６２】
図１３は、本発明の実施形態２に係る電気回路（10）の周辺を抜粋した図である。本実施形態の電気回路（10）は、インバータ回路用プリント基板（40）とノイズフィルタ用プリント基板（41）の２つのプリント基板に分けて配置されている。
【００６３】
具体的には、インバータ回路用プリント基板（40）には、ＤＣリンク（12）、インバータ回路（13）が配置され、ノイズフィルタ用プリント基板（41）には、ノイズフィルタ（11）が配置されている。そして、それぞれのプリント基板（40,41）は、互いに対向して配置されている。この場合、インバータ回路用プリント基板（40）は、パワーデバイス（14）側、すなわち冷媒ジャケット（30）が取り付けられる側がインバータ回路用プリント基板（40）に対向するように配置している。すなわち、本実施形態では、２つのプリント基板（40,41）の間に、冷媒ジャケット（30）が位置することになる。なお、Ｙコン（11a）やコモンモードコイル（11b）は、ノイズフィルタ用プリント基板（41）において、冷媒ジャケット（30）に対向した面とは反対側の面に搭載されている。
【００６４】
この例の接続部（60）は、金属ピンやネジや金属板（以下これらを金属ピン等と呼ぶ）により形成されている。この接続部（60）を接続するため、ノイズフィルタ用プリント基板（41）には、金属ピン等を挿入する穴（例えばスルーホール）を設けてある。また、冷媒ジャケット（30）には、金属ピン等をネジ止めする端子台（30c）を設けてある。そして、ノイズフィルタ用プリント基板（41）側では金属ピン等を半田接続し、冷媒ジャケット（30）側では金属ピン等をネジ接続している。
【００６５】
以上のようにプリント基板（40,41）を配置することで、実施形態１等のように電気回路（10）を平面的に配置する場合と比べ、Ｙコン（11a）を冷媒ジャケット（30）に対してより近づけることが可能になり、Ｙコン（11a）と冷媒ジャケット（30）との接続がより容易になる。
【００６６】
《発明の実施形態３》
冷凍装置では、ノイズフィルタ（11）のコモンモードコイル（11b）が発熱し、その発熱を低減させるために、コモンモードコイル（11b）が大型化される場合がある。そこで、本実施形態では、Ｙコン（11a）と冷媒ジャケット（30）とを電気的に接続する機能と、コモンモードコイル（11b）の熱を冷媒ジャケット（30）に伝熱させる機能とを、接続部（60）に持たせて、コモンモードコイル（11b）の熱を冷媒ジャケット（30）に伝熱させるようにした。
【００６７】
図１４は、本発明の実施形態３に係る電気回路（10）の周辺を抜粋した図である。本実施形態は、実施形態２と比べ、接続部（60）の構成が異なっている。
【００６８】
具体的には、本実施形態の接続部（60）は、金属板により形成され、図１４に示すように、冷媒ジャケット（30）側からノイズフィルタ用プリント基板（41）を貫通して、コモンモードコイル（11b）の横まで伸びている。そして、この接続部（60）とコモンモードコイル（11b）とは熱的に接続されている。なお、本実施形態では、接続部（60）とコモンモードコイル（11b）の間に、熱伝導性を有した樹脂などが充填され、コモンモードコイル（11b）から接続部（60）への熱伝達を高めている。
【００６９】
上記の構成により、コモンモードコイル（11b）の熱は、接続部（60）を介して冷媒ジャケット（30）に伝熱し、さらに冷媒ジャケット（30）内の冷媒に伝熱する。これにより、コモンモードコイル（11b）が冷却される。このように、コモンモードコイル（11b）が冷却されると、コモンモードコイル（11b）の小型化、延いては冷凍装置のコストダウンを図ることが可能になる。
【００７０】
なお、本実施形態では、電気回路（10）を、必ずしも２つのプリント基板（40,41）に分けて配置する必要はなく、実施形態１のように１枚のプリント基板上に構成してもよい。
【００７１】
《発明の実施形態４》
図１５は、本発明の実施形態４に係る電気回路（10）の周辺を抜粋した図である。本実施形態は、実施形態１と比べ、パワーデバイス（14）の構成、冷媒ジャケット（30）の取り付け構造が異なっている。
【００７２】
本実施形態のパワーデバイス（14）は、ＩＧＢＴベアチップ（14a）がヒートスプレッダ（14b）を介して、プリント基板（15）上に直接搭載されている。つまり、本実施形態のパワーデバイス（14）は、パッケージ（14f）を備えていない。
【００７３】
この例では、パワーデバイス（14）の熱を、プリント基板（15）を介して冷媒ジャケット（30）に伝熱させることによって、パワーデバイス（14）を冷却する。具体的には、図１５に示すように、電気的な絶縁が可能で、且つ伝熱が可能な絶縁シート（80）を、プリント基板（15）と冷媒ジャケット（30）とによって挟み込む構造になっている。この構造では、パワーデバイス（14）の熱は、プリント基板（15）に伝熱し、さらに絶縁シート（80）を介して冷媒ジャケット（30）に伝熱する。
【００７４】
また、本実施形態の接続部（60）は、金属ピン等で構成されている。また、冷媒ジャケット（30）には、金属ピン等をネジ止めする端子台（30c）を設けてある。そして、プリント基板（15）側では金属ピン等を半田接続し、冷媒ジャケット（30）側では金属ピン等をネジ接続している。
【００７５】
上記の構造によれば、Ｙコン（11a）のアース側と冷媒ジャケット（30）とを低インピーダンスで接続できる。それゆえ、ＩＧＢＴベアチップ（14a）がヒートスプレッダ（14b）を介して、プリント基板（15）上に直接搭載されている冷凍装置においても、冷媒ジャケット（30）から漏れ出る高周波電流をノイズフィルタ（11）により効果的に低減できる。
【００７６】
《発明の実施形態５》
図１６は、本発明の実施形態５に係る冷凍装置（2）の一部分を抜粋した図である。この冷凍装置（2）は、詳しくは図１７に示すように、パワーデバイス（14）と冷媒ジャケット（30）とによって、絶縁部材としての絶縁シート（50）を挟み込む構造になっている点が、実施形態１の冷凍装置（1）と異なる点である。
【００７７】
この絶縁シート（50）には、パワーデバイス（14）と冷媒ジャケット（30）とを、電気的に絶縁し、且つ熱的に接続することができる材質を選択する。例えば、セラミックスやシリコーン樹脂を材料としてパワーデバイスなどの発熱素子の冷却用として用いられる冷却用放熱シート等を絶縁シート（50）として採用できる。なお、この絶縁シート（50）は、パワーデバイス（14）の放熱面よりも少し大きめに加工しておくと組み付け時の作業性がよい。
【００７８】
この構造では、パワーデバイス（14）の熱は、絶縁シート（50）を介して冷媒ジャケット（30）に伝導し、冷媒ジャケット（30）を流通する冷媒に放熱することになる。
【００７９】
また、本実施形態ではパワーデバイス（14）と冷媒ジャケット（30）とが絶縁体である絶縁シート（50）を挟み込んでいるので、コンデンサ（C1b）は、図１８に示すように、パッケージ（14f）と絶縁シート（50）とが誘電体として機能する。この構造でもやはり、コンデンサ（C1b）は上記のコンデンサ（C1a）と直列に接続される。以下、本実施形態においても、直列接続されたコンデンサ（C1a,C1b）をコンデンサ（C1）と呼ぶことにする。
【００８０】
−冷凍装置（2）におけるコモンモードノイズの伝播−
冷凍装置（2）においてパワーデバイス（14）がスイッチング動作を行うと、内部電極（14c）の対地間電位変動によって、コンデンサ（C1）、及び電動機（M）に高周波電流が流れる。
【００８１】
そして、電動機（M）に流れた高周波電流は、電動機（M）と筐体（70）との間に形成されたコンデンサ（C3）（寄生容量）を介して、コモンモードノイズとして装置外部へ流れ出す。
【００８２】
一方、コンデンサ（C1）に伝播した高周波電流は、冷媒ジャケット（30）や冷媒配管（20）を経由し、さらに筐体（70）やアース線（16）を通ってコモンモードノイズとして装置外部へ流れ出す。
【００８３】
しかしながら、この冷凍装置（2）では、パワーデバイス（14）を冷媒ジャケット（30）に直接取り付けた場合と比べ、冷媒ジャケット（30）等を経由して装置外部へ流れ出すコモンモードノイズの大きさは小さくなる。これは、パワーデバイス（14）のパッケージ（14f）と冷媒ジャケット（30）との間に絶縁シート（50）を介在させことによって、パワーデバイス（14）を冷媒ジャケット（30）に直接取り付けた場合に比べて、パワーデバイス（14）とアース線（16）との間に形成される結合容量（本実施形態ではコンデンサ（C1））が小さくなるからである。
【００８４】
コンデンサ（C1）の静電容量は、絶縁シート（50）の厚みによって変更することができる。図１９は、絶縁シート（50）の厚みと１ＭＨｚにおけるコンデンサ（C1）のインピーダンスとの関係、及び絶縁シート（50）の厚みとコンデンサ（C1）の静電容量との関係を例示した図である。図１９に例示するように、絶縁シート（50）の厚みを増加させると、コンデンサ（C1）の静電容量は低下し、インピーダンスは増加する。
【００８５】
つまり、絶縁シート（50）の厚みが大きいほど、コンデンサ（C1）を通過する高周波電流は小さくなり、その結果、コモンモードノイズをより効果的に低減させることができる。ただし、絶縁シート（50）の厚みをあまり厚くしすぎると、冷媒ジャケット（30）によるパワーデバイス（14）の冷却の効率が低下する。そのため、絶縁シート（50）の厚みは、所望のコモンモードノイズのレベルを達成できて、且つ必要な冷却効率が得られるように定めるのが好ましい。
【００８６】
以上のように、本実施形態では、電流経路（20a,20b）を介して漏れ出る高周波電流を低減させることができ、しかも、上記の各実施形態で説明したように、接続部（60）によって、高周波領域におけるノイズフィルタの減衰特性の劣化を小さくできるので、より効果的にコモンモードノイズの低減ができる。
【００８７】
《発明の実施形態６》
図２０は、本発明の実施形態６に係る冷凍装置（3）の一部分を抜粋した図である。この冷凍装置（3）は、それぞれの電流経路（20a,20b）に対して磁性体（90）が設けられている点が、実施形態１の冷凍装置（1）と異なる点である。
【００８８】
この磁性体（90）は、各電流経路（20a,20b）に所定のインピーダンスを生じさせるために設けている。これは、冷媒ジャケット（30）から、冷媒配管（20）に上記のように流れ込む高周波電流を減少させるためである。本実施形態では、磁性体（90）として、図２１に示すように、中空の柱状（詳しくは円柱状）に形成されたフェライトコアを採用し、該磁性体（90）の中空孔に冷媒配管（20）を通している。より詳しくは、この磁性体（90）には冷媒配管（20）の外径とほぼ同径の中空孔を設けてあり、冷媒配管（20）は、その中空孔に１本だけ通すことができるようになっている。
【００８９】
冷凍装置（3）では、冷媒ジャケット（30）に電流経路（20a）及び電流経路（20b）の２つの電流経路が繋がっているので、磁性体（90）はそれぞれの電流経路（20a,20b）に対して設けてある。この場合、各電流経路（20a,20b）に取り付ける磁性体（90）は、互いに異なる特性の磁性体（90）を用いてもよいが、同じ特性のものを用いると、各電流経路（20a,20b）に流れ込む高周波電流の大きさを同じにできる。これにより、磁性体（90）の特性を効果的に使うことができ、コモンモードノイズを効果的に低減できる。
【００９０】
また、磁性体（90）を取り付ける位置は電流経路（20a,20b）上であれば特には限定されないが、低減させるべき高周波電流の発生源、すなわち図２１に示すように、冷媒ジャケット（30）の近傍に取り付けるのが望ましい。
【００９１】
−冷凍装置（3）におけるコモンモードノイズの伝播−
冷凍装置（3）においてパワーデバイス（14）がスイッチング動作を行うと、内部電極（14c）の対地間電位変動によって、コンデンサ（C1）、及び電動機（M）に高周波電流が流れる。
【００９２】
そして、電動機（M）に流れた高周波電流は、電動機（M）と筐体（70）との間に形成されたコンデンサ（C3）（寄生容量）を介して、コモンモードノイズとして装置外部へ流れ出す。
【００９３】
一方、冷媒ジャケット（30）に伝播した高周波電流は、電流経路（20a,20b）としての冷媒配管（20）に流れ込む。この冷媒配管（20）には、磁性体（90）が設けられているので、通常の冷媒配管（磁性体（90）が取り付けられていないもの）よりもインピーダンスが大きい。したがって、冷媒ジャケット（30）から冷媒配管（20）に流れ込む高周波電流の大きさは、通常の冷媒配管を用いた場合よりも小さくなる。
【００９４】
つまり、本実施形態では、電流経路（20a,20b）から漏れ出してコモンモードノイズとなる高周波電流を低減させることができ、しかも、上記の各実施形態で説明したように、接続部（60）によって、高周波領域におけるノイズフィルタの減衰特性の劣化を小さくできるので、より効果的にコモンモードノイズの低減ができる。
【産業上の利用可能性】
【００９５】
本発明に係る冷凍装置は、冷媒が循環して蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行う冷凍装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明の実施形態１に係る冷凍装置（1）の一部分を抜粋した図である。
【図２】冷媒ジャケット（30）への冷媒配管（20）の取り付け状態を説明する図である。
【図３】電気回路（10）の主要部分を示すブロック図である。
【図４】パワーデバイス（14）の構造例を示す図である。
【図５】パワーデバイス（14）に形成される寄生容量を説明する図である。
【図６】接続部（60）の具体例を説明する図である。
【図７】実施形態１の電気回路（10）に対応したシミュレーション用回路（200）の回路図である。
【図８】接続部（60）を有しない電気回路をモデル化したシミュレーション用回路（300）を示す回路図である。
【図９】シミュレーション用回路（200）のコモンモードノイズのレベルのシミュレーション結果を示す図である。
【図１０】シミュレーション用回路（300）のコモンモードノイズのレベルのシミュレーション結果を示す図である。
【図１１】実施形態１の変形例１に係る接続部（60）を説明する図である。
【図１２】実施形態１の変形例２に係る接続部（60）を説明する図である。
【図１３】本発明の実施形態２に係る電気回路（10）の周辺を抜粋した図である。
【図１４】本発明の実施形態３に係る電気回路（10）の周辺を抜粋した図である。
【図１５】本発明の実施形態４に係る電気回路（10）の周辺を抜粋した図である。
【図１６】本発明の実施形態５に係る冷凍装置（2）の一部分を抜粋した図である。
【図１７】パワーデバイス（14）、冷媒ジャケット（30）、及び絶縁シート（50）の取り付け関係を示す図である。
【図１８】パワーデバイス（14）に形成される寄生容量を説明する図である。
【図１９】絶縁シート（50）の厚みと１ＭＨｚにおけるコンデンサ（C1）のインピーダンスとの関係、及び絶縁シート（50）の厚みとコンデンサ（C1）の静電容量との関係を例示した図である。
【図２０】本発明の実施形態６に係る冷凍装置（3）の一部分を抜粋した図である。
【図２１】磁性体（90）の構造、及び冷媒配管（20）への取り付け状態を説明する図である。
【図２２】パワーデバイスの構造の一例を示す図である。
【図２３】パワーデバイスに形成される寄生容量を説明する図である。
【図２４】パワーデバイスをヒートシンクで空冷する場合の構成例を説明する図である。
【図２５】冷媒ジャケットを流れる冷媒でパワーデバイスを冷却する場合の構成例を説明する図である。
【図２６】コモンモードノイズの伝播経路を説明する図である。
【図２７】図２６に示したコモンモードノイズの伝播経路と等価な回路を示す図である。
【符号の説明】
【００９７】
１，２，３      冷凍装置
１１      ノイズフィルタ
１１ａ    Ｙコン（コンデンサ）
１１ｂ    コモンモードコイル
１３      インバータ回路
１４      パワーデバイス
１４ａ    ＩＧＢＴベアチップ（ベアチップ）
１４ｂ    ヒートスプレッダ
１５      プリント基板
１６      アース線
２０      冷媒配管
３０      冷媒ジャケット
３０ｂ    ジャケット側圧着端子（端子）
４０，４１      プリント基板
５０      絶縁シート（絶縁部材）
６０      接続部
８０      絶縁シート
９０      磁性体
【図１】
2010007974.tif 000003
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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