(57)【要約】【課題】流体の強制対流によって冷却される半導体デバイスを備えた電力変換装置において、許容温度の異なる半導体デバイスを効率良く冷却することのできる冷却構造を得る。【解決手段】上記半導体デバイス（11,12）は、相対的に許容温度の低いシリコンデバイス（11）と該シリコンデバイス（11）よりも許容温度の高いワイドバンドギャップ半導体デバイス（12）とを有している。上記シリコンデバイス（11）及びワイドバンドギャップ半導体デバイス（12）は、該シリコンデバイス（11）で発生した熱を流体の強制対流の上流側で放熱し、該ワイドバンドギャップ半導体デバイス（12）で発生した熱を上記流体の強制対流の下流側で放熱するように設けられている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の強制対流によって冷却される半導体デバイス（11,12）を備えた電力変換装置であって、
上記半導体デバイス（11,12）は、相対的に許容温度の低い低温デバイス（11）と該低温デバイス（11）よりも許容温度の高い高温デバイス（12）とを有し、
上記低温デバイス（11）及び高温デバイス（12）は、上記低温デバイス（11）で発生した熱を上記流体の強制対流の上流側で放熱し、上記高温デバイス（12）で発生した熱を上記流体の強制対流の下流側で放熱するように設けられていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
請求項１において、
上記低温デバイス（11）は、上記高温デバイス（12）よりも上記強制対流の上流側に配置されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項３】
請求項１または２において、
上記低温デバイス（11）及び高温デバイス（12）の少なくとも一方には、上記流体に放熱するための放熱部（13,14,21）が設けられていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項４】
請求項３において、
上記放熱部（21）は、上記低温デバイス（11）及び高温デバイス（12）で発生した熱を上記流体に放熱するように、それらのデバイス（11,12）に跨って設けられていて、
上記低温デバイス（11）は、上記放熱部（21）上の上記高温デバイス（12）よりも上記強制対流の上流側に配置されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一つにおいて、
上記低温デバイス（11）は、シリコンを主材料として構成されていて、
上記高温デバイス（12）は、ワイドバンドギャップ半導体を主材料として構成されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項６】
請求項５において、
上記ワイドバンドギャップ半導体は、ＳｉＣ、ＧａＮまたはダイヤモンドのいずれかであることを特徴とする電力変換装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一つにおいて、
上記流体は、空気、水、または冷凍サイクルを行う冷媒回路内の冷媒のいずれかであることを特徴とする電力変換装置。
【請求項８】
請求項１から７の何れか一つにおいて、
上記半導体デバイス（11,12）は、スイッチング動作を行うものであり、
上記半導体デバイス（11,12）のうち、相対的な関係においてスイッチング周波数がより高いものが上記高温デバイス（12）、スイッチング周波数がより低いものが上記低温デバイス（11）であることを特徴とする電力変換装置。
【請求項９】
請求項８において、
上記低温デバイス（11）及び上記高温デバイス（12）は、直流電力又は交流電力を所定の電圧、電流の直流電力、又は所定の電圧、電流、周波数の交流電力に変換する変換部（2,4）を構成していることを特徴とする電力変換装置。
【請求項１０】
請求項９において、
上記変換部（2,4）として、
交流電力をダイオード（2a）で整流して直流電力に変換するコンバータ回路（2）と、
複数のスイッチング素子（4a）で上記コンバータ回路（2）の出力をスイッチングして所定の電圧、電流、周波数の交流電力に変換するインバータ回路（4）と、
を備え、
上記変換部（2,4）では、上記ダイオード（2a）が上記低温デバイス（11）、上記スイッチング素子（4a）が上記高温デバイス（12）であることを特徴とする電力変換装置。
【請求項１１】
請求項９において、
上記変換部（2,4）として、
交流電力をダイオード（2a）で整流して直流電力に変換する整流回路（65）、及び昇圧形チョッパ回路（60）を有したコンバータ回路（2）を備え、
上記昇圧形チョッパ回路（60）は、上記整流回路（65）の一方の出力ノードと接続されたリアクトル（2b）、該リアクトル（2b）と直列接続されたダイオード（63）、及び、上記整流回路（65）のもう一方の出力ノードと該リアクトル（2b）との間に設けられたスイッチング素子（62）を有し、
上記変換部（2,4）では、上記コンバータ回路（2）の上記ダイオード（2a）が上記低温デバイス（11）、上記昇圧形チョッパ回路（60）の上記ダイオード（63）及び上記スイッチング素子（62）の各半導体デバイスが上記高温デバイス（12）であることを特徴とする電力変換装置。
【請求項１２】
請求項１１において、
上記昇圧形チョッパ回路（60）は、ソフトスイッチング方式の回路であることを特徴とする電力変換装置。
【請求項１３】
請求項９において、
上記変換部（2,4）として、
昇圧形交流チョッパ回路（70）、及び上記昇圧形交流チョッパ回路（70）の出力をダイオード（2a）で整流して直流電力に変換する整流回路（65）を有したコンバータ回路（2）と、
複数のスイッチング素子（4a）で上記コンバータ回路（2）の出力をスイッチングして所定の電圧、電流、周波数の交流電力に変換するインバータ回路（4）と、
を備え、
上記昇圧形交流チョッパ回路（70）は、交流電源（6）の所定の出力ノードと整流回路（65）の所定の入力ノードに接続されたリアクトル（2b）、及び、該リアクトル（2b）と該整流回路（65）の他の入力ノードとに接続された双方向スイッチ（72）を有し、
上記変換部（2,4）では、上記スイッチング素子（4a）が上記低温デバイス（11）、上記双方向スイッチ（72）及び上記ダイオード（2a）の各半導体デバイスが高温デバイス（12）であることを特徴とする電力変換装置。
【請求項１４】
請求項９において、
上記変換部（2,4）として、
交流電力をダイオード（2a）で整流して直流電力に変換する整流回路（65）を有したコンバータ回路（2）と、
降圧形チョッパ回路（90）と、
複数のスイッチング素子（4a）で上記降圧形チョッパ回路（90）の出力をスイッチングして所定の電圧、電流、周波数の交流電力に変換するインバータ回路（4）と、
を備え、
上記降圧形チョッパ回路（90）は、上記整流回路（65）の一方の出力ノードに接続されたスイッチング素子（91）、該スイッチング素子（91）に直列接続されたリアクトル（92）、該コンバータ回路（2）の他方の出力ノードと該スイッチング素子（91）との間に接続された第１ダイオード（93）、及び直列接続の該スイッチング素子（91）と該リアクトル（92）に対して並列接続された第２ダイオード（94）を有し、
上記変換部（2,4）では、上記コンバータ回路（2）の上記ダイオード（2a）及び上記降圧形チョッパ回路（90）の上記第２ダイオード（94）の各半導体デバイスが上記低温デバイス（11）、上記降圧形チョッパ回路（90）の上記スイッチング素子（91）及び上記第１ダイオード（93）の各半導体デバイスが上記高温デバイス（12）であることを特徴とする電力変換装置。
【請求項１５】
請求項９において、
上記変換部（2,4）として、
交流電力をダイオード（2a）で整流する整流回路（65）、トランス（102）、スイッチング素子（101）、及び２次側ダイオード（103）を有し、該トランス（102）の一次側コイルと該スイッチング素子（101）とが該整流回路（65）の出力ノード間で直列接続され、該トランス（102）の二次側コイルに２次側ダイオード（103）が接続されたフライバックコンバータ回路（2）と、
複数のスイッチング素子（4a）で上記フライバックコンバータ回路（2）の出力をスイッチングして所定の電圧、電流、周波数の交流電力に変換するインバータ回路（4）と、
を備え、
上記変換部（2,4）では、上記インバータ回路（4）の上記スイッチング素子（4a）が上記低温デバイス（11）、上記フライバックコンバータ回路（2）の上記スイッチング素子（101）、上記整流回路（65）の上記ダイオード（2a）及び上記２次側ダイオード（103）の各半導体デバイスが上記高温デバイス（12）であることを特徴とする電力変換装置。
【請求項１６】
請求項９において、
上記変換部（2,4）として、
フォワードコンバータ、プッシュプル方式コンバータ、三相一石コンバータ、及びフルブリッジ方式コンバータの何れかの方式のコンバータ回路（2）と、
複数のスイッチング素子（4a）で上記コンバータ回路（2）の出力をスイッチングして所定の電圧、電流、周波数の交流電力に変換するインバータ回路（4）と、
を備え、
上記変換部（2,4）では、上記インバータ回路（4）の上記スイッチング素子（4a）が上記低温デバイス（11）、上記コンバータ回路（2）の少なくとも一部の半導体デバイスが上記高温デバイス（12）であることを特徴とする電力変換装置。
【請求項１７】
請求項９において、
上記変換部（2,4）として、
複数のスイッチング素子（2d）がブリッジ接続された整流回路（65）、又はスイッチング素子（2d）とダイオード（2a）が混合ブリッジ接続された整流回路（65）を有し、該整流回路（65）にリアクトル（2b）を介して交流電力が入力されるコンバータ回路（2）と、
複数のスイッチング素子（4a）で上記コンバータ回路（2）の出力をスイッチングして所定の電圧、電流、周波数の交流電力に変換するインバータ回路（4）と、
を備え、
上記変換部（2,4）では、上記インバータ回路（4）の上記スイッチング素子（4a）が上記低温デバイス（11）、上記ブリッジ接続の各半導体デバイスが上記高温デバイス（12）であることを特徴とする電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、強制対流によって冷却される半導体デバイスを備えた電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、電力変換装置に用いられる半導体デバイスを流体の強制対流によって冷却する構成が知られている。このような電力変換装置では、例えば特許文献１に開示されるように、ファン等によって空気の強制対流を生じさせて、その空気の流れによって半導体デバイスを冷却するようにしている。
【０００３】
また、現在、半導体デバイスの主材料としては、シリコンが用いられているが、例えば上記特許文献１にも開示されるように、シリコンよりも許容温度が高く、低損失で高速動作が可能なＳｉＣなどのワイドバンドギャップ半導体を半導体デバイスの主材料として用いることが考えられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−６０４３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、半導体デバイスの主材料を、現在、一般的に用いられているシリコンから上述のワイドバンドギャップ半導体へ移行する場合、シリコンを主材料としたものとワイドバンドギャップ半導体を主材料としたものとが混在した状態になることが考えられる。そうすると、シリコンを主材料とする半導体デバイス（以下、シリコンデバイスともいう）と、ワイドバンドギャップ半導体を主材料とする半導体デバイス（以下、ワイドバンドギャップ半導体デバイスともいう）とでは、許容温度が異なるため、各半導体デバイスの温度が許容温度以下になるような冷却構造を採用する必要がある。
【０００６】
そのような冷却構造の一つとして、例えば、上記シリコンデバイス及びワイドバンドギャップ半導体デバイスを別々の冷却機構によって冷却することが考えられるが、そのような構成ではファンやポンプなどの強制対流の発生源が余分に必要になるとともに、流路等も別に設ける必要があり、あまり効率の良い冷却構造とはいえない。
【０００７】
本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、流体の強制対流によって冷却される半導体デバイスを備えた電力変換装置において、許容温度の異なる半導体デバイスを効率良く冷却することのできる冷却構造を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明に係る電力変換装置（1）では、許容温度の低い低温デバイス（11）で発生した熱を流体の強制対流の上流側で放熱し、許容温度の高い高温デバイス（12）で発生した熱を強制対流の下流側で放熱するように、上記低温デバイス（11）及び高温デバイス（12）を設けることで、一つの流体の流れによって許容温度の異なる半導体デバイス（11,12）を効率良く冷却できるようにした。
【０００９】
具体的には、第１の発明では、流体の強制対流によって冷却される半導体デバイス（11,12）を備えた電力変換装置を対象とする。
【００１０】
そして、上記半導体デバイス（11,12）は、相対的に許容温度の低い低温デバイス（11）と該低温デバイス（11）よりも許容温度の高い高温デバイス（12）とを有し、上記低温デバイス（11）及び高温デバイス（12）は、上記低温デバイス（11）で発生した熱を上記流体の強制対流の上流側で放熱し、上記高温デバイス（12）で発生した熱を上記流体の強制対流の下流側で放熱するように設けられているものとする。
【００１１】
この構成により、相対的に許容温度の低い低温デバイス（11）と該低温デバイス（11）よりも許容温度の高い高温デバイス（12）を、一つの流体の流れ（強制対流）によって冷却することができ、許容温度の異なる複数の半導体デバイス（11,12）を効率良く冷却することができる。すなわち、流体の強制対流の上流側で、許容温度の低い低温デバイス（11）で発生した熱を放熱することにより、該低温デバイス（11）を優先して冷却することができる。一方、上記強制対流の下流側で許容温度の高い高温デバイス（12）で発生した熱を放熱することで、上記低温デバイス（11）を冷却した後の比較的、温度が高くなった流体によって上記高温デバイス（12）が冷却されることになるが、該高温デバイス（12）の許容温度は相対的に高いため、上記流体によっても高温デバイス（12）の温度を許容温度以下とすることが可能になる。
【００１２】
したがって、許容温度の異なる複数の半導体デバイス（11,12）に対して、別々の冷却機構を設ける必要がなくなるので、ファンやポンプなどの強制対流の発生源や流体の流路の数を減らすことができる。よって、上述の構成により、上記複数の半導体デバイス（11,12）を効率良く冷却することができる冷却構造を得ることができる。
【００１３】
上述の構成において、上記低温デバイス（11）は、上記高温デバイス（12）よりも上記強制対流の上流側に配置されているものとする（第２の発明）。こうすることで、上記低温デバイス（11）を流体の強制対流の上流側で確実に冷却することができ、上記第１の発明の構成を確実且つ容易に実現することができる。
【００１４】
また、上記低温デバイス（11）及び高温デバイス（12）の少なくとも一方には、上記流体に放熱するための放熱部（13,14,21）が設けられていてもよい（第３の発明）。
【００１５】
このように、半導体デバイス（11,12）に放熱のための放熱部（13,14,21）が設けられている場合にも、上記第１の発明の構成のように、低温デバイス（11）の熱が流体の強制対流の上流側で放熱され、高温デバイス（12）の熱が流体の強制対流の下流側で放熱されるように、半導体デバイス（11,12）及び放熱部（13,14,21）を配置することで、上記第１の発明と同様、許容温度の異なる複数の半導体デバイス（11,12）を効率良く冷却することができる冷却構造を得ることができる。
【００１６】
また、上記放熱部（21）は、上記低温デバイス（11）及び高温デバイス（12）で発生した熱を上記流体に放熱するように、それらのデバイス（11,12）に跨って設けられていて、上記低温デバイス（11）は、上記放熱部（21）上の上記高温デバイス（12）よりも上記強制対流の上流側に配置されているのが好ましい（第４の発明）。
【００１７】
これにより、許容温度の異なる複数の半導体デバイス（11,12）を一つの放熱部（21）上に配置する場合、低温デバイス（11）を高温デバイス（12）よりも強制対流の上流側に配置することで、許容温度の低い低温デバイス（11）を確実且つ効率良く冷却することができる。すなわち、許容温度の異なる複数の半導体デバイス（11,12）に対して共通の放熱部（21）を設ける場合でも、上述のような構成にすることで、該半導体デバイス（11,12）を効率良く冷却することができる。
【００１８】
さらに、一つの放熱部（21）上に複数の半導体デバイス（11,12）を配置することで、該放熱部（21）を電装品箱に取り付けるための取付ネジの数を低減できるとともに、取付作業の軽減も図れる。
【００１９】
また、上記低温デバイス（11）は、シリコンを主材料として構成されていて、上記高温デバイス（12）は、ワイドバンドギャップ半導体を主材料として構成されているのが好ましい（第５の発明）。このような構成でも、上記第１から第４の発明のような構成にすることで、該第１から第４の各発明の作用が得られる。
【００２０】
特に、上記ワイドバンドギャップ半導体は、ＳｉＣ、ＧａＮまたはダイヤモンドのいずれかであるのが好ましい（第６の発明）。これにより、低損失で高速動作可能な半導体デバイスを実現することができる。そして、このような半導体デバイスを用いる場合でも、上記第１から第４の発明のような構成にすることで、該第１から第４の各発明の作用が得られる。
【００２１】
さらに、上記流体は、空気、水、または冷凍サイクルを行う冷媒回路内の冷媒のいずれかであるのが好ましい（第７の発明）。強制対流させる流体として空気を用いれば、水や冷媒を強制対流させる場合のように配管を用いる必要がなくなるため、簡単な構成で半導体デバイスを冷却することができる。また、強制対流させる流体として水や冷媒を用いれば、空気に比べて冷却性能を向上できるため、半導体デバイスをより効率良く冷却することができる。
【００２２】
また、上記半導体デバイス（11,12）が、スイッチング動作を行う構成では、上記半導体デバイス（11,12）のうち、相対的な関係においてスイッチング周波数がより高いものが上記高温デバイス（12）、スイッチング周波数がより低いものが上記低温デバイス（11）であることが好ましい（第８の発明）。
【００２３】
上記半導体デバイス（11,12）がスイッチング動作を行う構成では、スイッチング周波数がより高い半導体デバイス（11,12）の方が、スイッチング周波数がより低いものよりも高温になりがちである。しかし、この構成では、スイッチング周波数がより低い半導体デバイス（11,12）、すなわち低温デバイス（11）が効率的に冷却される。
【００２４】
また、上記低温デバイス（11）及び上記高温デバイス（12）は、直流電力又は交流電力を所定の電圧、電流の直流電力、又は所定の電圧、電流、周波数の交流電力に変換する変換部（2,4）を構成してもよい（第９の発明）。
【００２５】
このようにすることで、スイッチングにより電力変換を行う電力変換装置において、上記各発明の作用を得ることが可能になる。
【００２６】
また、上記変換部（2,4）として、交流電力をダイオード（2a）で整流して直流電力に変換するコンバータ回路（2）と、複数のスイッチング素子（4a）で上記コンバータ回路（2）の出力をスイッチングして所定の電圧、電流、周波数の交流電力に変換するインバータ回路（4）と、を備えた構成では、上記変換部（2,4）では、上記ダイオード（2a）が上記低温デバイス（11）、上記スイッチング素子（4a）が上記高温デバイス（12）であることが好ましい（第１０の発明）。
【００２７】
また、上記変換部（2,4）として、交流電力をダイオード（2a）で整流して直流電力に変換する整流回路（65）、及び昇圧形チョッパ回路（60）を有したコンバータ回路（2）を備え、上記昇圧形チョッパ回路（60）は、上記整流回路（65）の一方の出力ノードと接続されたリアクトル（2b）、該リアクトル（2b）と直列接続されたダイオード（63）、及び、上記整流回路（65）のもう一方の出力ノードと該リアクトル（2b）との間に設けられたスイッチング素子（62）を有した構成では、上記変換部（2,4）では、上記コンバータ回路（2）の上記ダイオード（2a）が上記低温デバイス（11）、上記昇圧形チョッパ回路（60）の上記ダイオード（63）及び上記スイッチング素子（62）の各半導体デバイスが上記高温デバイス（12）であることが好ましい（第１１の発明）。
【００２８】
また、上記昇圧形チョッパ回路（60）は、ソフトスイッチング方式の回路であってもよい（第１２の発明）。
【００２９】
また、上記変換部（2,4）として、昇圧形交流チョッパ回路（70）、及び上記昇圧形交流チョッパ回路（70）の出力をダイオード（2a）で整流して直流電力に変換する整流回路（65）を有したコンバータ回路（2）と、複数のスイッチング素子（4a）で上記コンバータ回路（2）の出力をスイッチングして所定の電圧、電流、周波数の交流電力に変換するインバータ回路（4）と、を備え、上記昇圧形交流チョッパ回路（70）は、交流電源（6）の所定の出力ノードと整流回路（65）の所定の入力ノードに接続されたリアクトル（2b）、及び、該リアクトル（2b）と該整流回路（65）の他の入力ノードとに接続された双方向スイッチ（72）を有した構成では、上記変換部（2,4）では、上記スイッチング素子（4a）が上記低温デバイス（11）、上記双方向スイッチ（72）及び上記ダイオード（2a）の各半導体デバイスが高温デバイス（12）であることが好ましい（第１３の発明）。
【００３０】
また、上記変換部（2,4）として、交流電力をダイオード（2a）で整流して直流電力に変換する整流回路（65）を有したコンバータ回路（2）と、降圧形チョッパ回路（90）と、複数のスイッチング素子（4a）で上記降圧形チョッパ回路（90）の出力をスイッチングして所定の電圧、電流、周波数の交流電力に変換するインバータ回路（4）と、を備え、上記降圧形チョッパ回路（90）が、上記整流回路（65）の一方の出力ノードに接続されたスイッチング素子（91）、該スイッチング素子（91）に直列接続されたリアクトル（92）、該コンバータ回路（2）の他方の出力ノードと該スイッチング素子（91）との間に接続された第１ダイオード（93）、及び直列接続の該スイッチング素子（91）と該リアクトル（92）に対して並列接続された第２ダイオード（94）を有した構成では、上記変換部（2,4）では、上記コンバータ回路（2）の上記ダイオード（2a）及び上記降圧形チョッパ回路（90）の上記第２ダイオード（94）の各半導体デバイスが上記低温デバイス（11）、上記降圧形チョッパ回路（90）の上記スイッチング素子（91）及び上記第１ダイオード（93）の各半導体デバイスが上記高温デバイス（12）であることが好ましい（第１４の発明）。
【００３１】
また、上記変換部（2,4）として、交流電力をダイオード（2a）で整流する整流回路（65）、トランス（102）、スイッチング素子（101）、及び２次側ダイオード（103）を有し、該トランス（102）の一次側コイルと該スイッチング素子（101）とが該整流回路（65）の出力ノード間で直列接続され、該トランス（102）の二次側コイルに２次側ダイオード（103）が接続されたフライバックコンバータ回路（2）と、複数のスイッチング素子（4a）で上記フライバックコンバータ回路（2）の出力をスイッチングして所定の電圧、電流、周波数の交流電力に変換するインバータ回路（4）と、を備えた構成では、上記変換部（2,4）では、上記インバータ回路（4）の上記スイッチング素子（4a）が上記低温デバイス（11）、上記フライバックコンバータ回路（2）の上記スイッチング素子（101）、上記整流回路（65）の上記ダイオード（2a）及び上記２次側ダイオード（103）の各半導体デバイスが上記高温デバイス（12）であることが好ましい（第１５の発明）。
【００３２】
また、上記変換部（2,4）として、フォワードコンバータ、プッシュプル方式コンバータ、三相一石コンバータ、及びフルブリッジ方式コンバータの何れかの方式のコンバータ回路（2）と、複数のスイッチング素子（4a）で上記コンバータ回路（2）の出力をスイッチングして所定の電圧、電流、周波数の交流電力に変換するインバータ回路（4）と、を備えた構成では、上記変換部（2,4）では、上記インバータ回路（4）の上記スイッチング素子（4a）が上記低温デバイス（11）、上記コンバータ回路（2）の少なくとも一部の半導体デバイスが上記高温デバイス（12）であることが好ましい（第１６の発明）。
【００３３】
また、上記変換部（2,4）として、複数のスイッチング素子（2d）がブリッジ接続された整流回路（65）、又はスイッチング素子（2d）とダイオード（2a）が混合ブリッジ接続された整流回路（65）を有し、該整流回路（65）にリアクトル（2b）を介して交流電力が入力されるコンバータ回路（2）と、複数のスイッチング素子（4a）で上記コンバータ回路（2）の出力をスイッチングして所定の電圧、電流、周波数の交流電力に変換するインバータ回路（4）と、を備えた構成では、上記変換部（2,4）では、上記インバータ回路（4）の上記スイッチング素子（4a）が上記低温デバイス（11）、上記ブリッジ接続の各半導体デバイスが上記高温デバイス（12）であることが好ましい。（第１７の発明）。
【発明の効果】
【００３４】
本発明に係る電力変換装置（1）によれば、低温デバイス（11）で発生した熱を流体の強制対流の上流側で放熱させて、高温デバイス（12）で発生した熱を流体の強制対流の下流側で放熱させるようにしたため、一つの流体の流路によって許容温度の異なる複数の半導体デバイス（11,12）を効率良く冷却することができる。したがって、上述の構成により、複数の半導体デバイス（11,12）を効率良く冷却することができる冷却構造が得られる。特に、第２の発明によれば、上記低温デバイス（11）を高温デバイス（12）よりも強制対流の上流側に配置することで、上記第１の発明の構成を確実に実現することができる。
【００３５】
また、第３の発明によれば、上記低温デバイス（11）及び高温デバイス（12）の少なくとも一方に放熱部（13,14,21）が設けられている構成においても、低温デバイス（11）で発生した熱は強制対流の上流側に放熱し、高温デバイス（12）で発生した熱は強制対流の下流側に放熱するように構成されているため、上記第１の発明の効果と同様の効果が得られる。
【００３６】
また、第４の発明によれば、上記放熱部（21）が、低温デバイス（11）及び高温デバイス（12）に跨って設けられている構成においても、該低温デバイス（11）を高温デバイス（12）よりも強制対流の上流側に配置することで、上記第１の発明の効果と同様の効果が得られる。
【００３７】
また、第５の発明によれば、上記低温デバイス（11）はシリコンを主材料としていて、上記高温デバイス（12）はワイドバンドギャップ半導体を主材料としている場合でも、上記第１から第４の各発明のような構成にすることで、該各発明の効果が得られる。
【００３８】
特に、第６の発明によれば、上記ワイドバンドギャップ半導体は、ＳｉＣ、ＧａＮ、ダイヤモンドのいずれかであるため、低損失で高速動作可能な高温デバイス（12）をより確実に実現でき、この構成においても、上記第１から第４の各発明のような構成にすることで、該各発明の効果が得られる。
【００３９】
さらに、第７の発明によれば、上記流体は、空気、水、または冷凍サイクルを行う冷媒回路内の冷媒であるため、空気を強制対流させれば、簡単な構成で冷却構造を実現でき、水や冷媒を強制対流させれば、より効率良く半導体デバイス（11,12）を冷却することができる。
【００４０】
また、第８の発明によれば、所定の半導体デバイス（11,12）のスイッチング周波数の高周波化と、各半導体デバイス（11,12）の冷却の効率化の両立を実現できる。
【００４１】
また、第９の発明によれば、スイッチングにより電力変換を行う変換部（2,4）を備えた構成において、上記変換部（2,4）の所定の半導体デバイス（11,12）のスイッチング周波数の高周波化と、各半導体デバイス（11,12）の冷却の効率化の両立を実現できる。
【００４２】
また、第１０の発明によれば、上記スイッチング素子（4a）のスイッチング周波数の高周波化が可能になり、インバータ回路（4）の制御帯域の拡大が可能になる。また、該インバータ回路（4）のスイッチング周波数を可聴周波数以上にすれば、スイッチングによる騒音の低減も可能になる。
【００４３】
また、第１１の発明によれば、スイッチング素子（62）のスイッチング周波数の高周波化が可能になり、結果として、リアクトル（2b）の小型化も可能になる。
【００４４】
また、第１２の発明によれば、ソフトスイッチング方式の昇圧形チョッパ回路（60）を有した電力変換装置において、上記第１１の発明と同様の効果を得ることが可能になる。
【００４５】
また、第１３の発明によれば、双方向スイッチ（72）のスイッチング周波数の高周波化が可能になり、結果として、リアクトル（2b）の小型化も可能になる。
【００４６】
また、第１４の発明によれば、降圧形チョッパ回路（90）のスイッチング素子（91）や第１ダイオード（93）のスイッチング周波数の高周波化が可能になり、結果として、リアクトル（92）の小型化も可能になる。
【００４７】
また、第１５の発明によれば、ダイオード（2a）、スイッチング素子（101）、２次側ダイオード（103）のスイッチング周波数の高周波化が可能になり、結果として、トランス（102）の小型化も可能になる。
【００４８】
また、第１６の発明によれば、コンバータ回路（2）の所定の半導体デバイスのスイッチング周波数の高周波化が可能になり、上記第１５の発明と同様の効果を得ることが可能になる。
【００４９】
また、第１７の発明によれば、整流回路（65）におけるスイッチング周波数の高周波化が可能になり、結果として、リアクトル（92）の小型化も可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】図１は、本発明の実施形態１に係る電力変換装置の概略構成を示す図である。
【図２】図２は、実施形態１における電力変換装置の冷却構造を模式的に示す図である。
【図３】図３は、実施形態１の変形例における冷却構造の図２相当図である。
【図４】図４は、実施形態２に係る電力変換装置の冷却構造の図２相当図である。
【図５】図５は、本発明の実施形態３に係る電力変換装置の構成例を示す図である。
【図６】図６は、（Ａ）がいわゆる単相倍電圧整流回路でコンバータ回路を構成した例を示す図であり、（Ｂ）がいわゆる三相全波整流回路でコンバータ回路を構成した例を示す図である。
【図７】図７は、本発明の実施形態４に係る電力変換装置の構成例を示す図である。
【図８】図８は、実施形態４の変形例１に係る電力変換装置の構成を示す図である。
【図９】図９は、実施形態４の変形例２に係る電力変換装置の構成を示す図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施形態５に係る電力変換装置の構成例を示す図である。
【図１１】図１１（Ａ）〜（Ｃ）は、双方向スイッチの構成例を示す図である。
【図１２】図１２は、実施形態５の変形例に係るコンバータ回路の構成例を示す図である。
【図１３】図１３は、本発明の実施形態６に係る電力変換装置の構成例を示す図である。
【図１４】図１４は、本発明の実施形態７に係る電力変換装置の構成例を示す図である。
【図１５】図１５は、本発明の実施形態８に係る電力変換装置の構成例を示す図である。
【図１６】図１６は、（Ａ）が単相交流用のＰＷＭコンバータ回路の構成例を示す図であり、（Ｂ）が三相交流用のＰＷＭコンバータ回路の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５１】
以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
【００５２】
《実施形態１》
本発明の実施形態１について以下で説明する。図１に示すように、本実施形態に係る電力変換装置（1）は、コンバータ回路（2）とコンデンサ回路（3）とインバータ回路（4）とを備えている。なお、上記電力変換装置（1）は、例えば空気調和装置の冷媒回路に設けられた圧縮機の電動機（5）（以下、モータともいう）を駆動するために用いられる。ここで、空気調和装置の冷媒回路は、特に図示しないが、圧縮機と凝縮器と膨張機構と蒸発器とが閉回路を構成するように接続されてなり、冷媒が循環して蒸気圧縮式冷凍サイクルを行うように構成されている。この冷媒回路によって、冷房運転では、蒸発器で冷却された空気が室内へ供給され、暖房運転では、凝縮器で加熱された空気が室内へ供給される。
【００５３】
上記コンバータ回路（2）は、複数のダイオード（2a）を備えていて、商用電源（6）から出力される交流電力を整流するように構成されている。特に図示しないが、上記コンバータ回路（2）は、複数のダイオード（例えば三相交流であれば６個）がブリッジ状に接続されており、これにより整流回路を構成している。なお、本実施形態では、上記コンバータ回路（2）を複数のダイオード（2a）によって構成しているが、この限りではなく、トランジスタなどのスイッチング素子によって構成し、交流電力を直流電力に整流するように該スイッチング素子を駆動制御してもよい。
【００５４】
上記コンデンサ回路（3）は、上記コンバータ回路（2）の出力側に並列に接続されるコンデンサ（3a）を備えている。このコンデンサ回路（3）を設けることによって、上記コンバータ回路（2）で整流された電圧を平滑化することができる。これにより、上記インバータ回路（4）側に直流電力を安定して供給することができる。
【００５５】
上記インバータ回路（4）は、上記コンバータ回路（2）に対して上記コンデンサ回路（3）とともに並列に接続されている。このインバータ回路（4）は、複数のスイッチング素子（4a）（例えば三相交流であれば６個）がブリッジ結線されてなる。すなわち、特に図示しないが、上記インバータ回路（4）は、２つのスイッチング素子（4a,4a）を互いに直列接続してなる３つのスイッチングレグが並列に接続されてなるもので、これらのスイッチング素子（4a）のオンオフ動作によって、直流電圧を交流電圧に変換し、モータ（5）へ供給するように構成されている。なお、本実施形態では、図１に示すように、上記各スイッチング素子（4a）は、トランジスタとダイオードとが逆並列に接続されてなるが、この限りではなく、スイッチング可能な構成であれば他の構成であってもよい。
【００５６】
上述のような構成の電力変換装置（1）において、上記コンバータ回路（2）のダイオード（2a）は、シリコンを主材料とする半導体デバイス（11）（以下、シリコンデバイスともいう）であり、上記インバータ回路（4）のスイッチング素子（4a）は、ＳｉＣやＧａＮ、ダイヤモンドなどのワイドバンドギャップ半導体を主材料とする半導体デバイス（12）（以下、ワイドバンドギャップ半導体デバイスともいう）である。上述のとおり、上記シリコンデバイス（11）は、シリコンを主材料としているため、シリコンとワイドバンドギャップ半導体との物性の違いから、ワイドバンドギャップ半導体デバイス（12）よりも許容温度が低い（シリコンデバイスの許容温度は約１５０度以下である。一方、ワイドバンドギャップ半導体デバイスは、約２００度以上でも動作可能で、ＳｉＣを主材料とする半導体デバイスは、理論的には８００度以上でも動作する）。すなわち、上記シリコンデバイス（11）が本発明の低温デバイスに、上記ワイドバンドギャップ半導体デバイス（12）が本発明の高温デバイスに、それぞれ対応している。
【００５７】
ここで、上記シリコンデバイス（11）やワイドバンドギャップ半導体デバイス（12）のような半導体デバイスは、その動作によって発熱するため、デバイスの温度が許容温度以下になるように、冷却する必要がある。一般的に、半導体デバイスのジャンクション温度ｔｊ（℃）は下式によって求められ、このｔｊを許容温度ｔｍａｘ以下にする必要がある。
【００５８】
ｔｊ＝Ｐ・Ｒθ＋ｔａ
ここで、上式において、半導体デバイスの電力損失をＰ（Ｗ）、半導体デバイスから外部までの熱抵抗をＲθ（℃／Ｗ）、外部の温度をｔａ（℃）とする。
【００５９】
上式のｔｊを許容温度ｔｍａｘ以下にしようとすると、Ｐはデバイス及び製品の仕様によって決まるため、Ｒθを小さくするか、若しくはｔｍａｘとｔａの温度差（ｔｍａｘ−ｔａ）を大きくする必要がある。
【００６０】
上記Ｒθを小さくするためには、半導体デバイスに設けるヒートシンクなどの冷却器を大型化するか、若しくは、半導体デバイスに流す冷却風の流量を増やす必要がある。しかしながら、冷却器を大型化するとコストアップになり、冷却風の流量を増やすと、その分、冷却ファンが汚れやすくなったり、冷却フィンや周辺で結露が生じやすくなったりする可能性がある。
【００６１】
一方、ｔｍａｘとｔａの温度差（ｔｍａｘ−ｔａ）を大きくするためには、複数の半導体デバイスを個別に冷却する必要があり、複数の冷却ファンを用いる必要がある。このように他方のデバイスで加熱された空気を流すことなく、複数の半導体デバイスにそれぞれ別の流路で空気を流すことにより、ｔａの上昇を抑えることができ、ｔｍａｘとｔａの温度差（ｔｍａｘ−ｔａ）を大きくすることができる。しかしながら、このような構成にするためには、複数の半導体デバイスに対してそれぞれ別の流路を設ける必要があるため、構造が複雑になり、コストアップやメンテナンス作業の増大につながるという問題が生じる。
【００６２】
これに対し、本発明では、許容温度ｔｍａｘの異なる複数の半導体デバイス（11,12）を冷却する場合に、該各半導体デバイス（11,12）の許容温度ｔｍａｘが異なる点に着目し、該半導体デバイス（11,12）を効率良く冷却することのできる冷却構造を見出した。
【００６３】
具体的には、図２に示すように、相対的に許容温度の低いシリコンデバイス（11）を、空気の強制対流（図中の白抜き矢印）の上流側に配置するとともに、該シリコンデバイス（11）よりも許容温度の高いワイドバンドギャップ半導体デバイス（12）を、該シリコンデバイス（11）よりも強制対流の下流側に配置する。これにより、許容温度の低いシリコンデバイス（11）を空気によって効率良く冷却することができる。一方、その下流側に位置するワイドバンドギャップ半導体デバイス（12）には、上記シリコンデバイス（11）で発生した熱によって温められた空気が流れることになるが、該ワイドバンドギャップ半導体デバイス（12）の許容温度が相対的に高いため、上記空気でも該ワイドバンドギャップ半導体デバイス（12）を許容温度以下になるように冷却することができる。
【００６４】
なお、上記半導体デバイス（11,12）には、それぞれ、冷却性能を向上するためのヒートシンク（13,14）（放熱部）が設けられている。また、本実施形態では、上記半導体デバイス（11,12）に対して空気の強制対流を生じさせる発生源として、冷却ファン（15）を用いている。
【００６５】
−実施形態１の効果−
以上より、この実施形態によれば、相対的に許容温度の低いシリコンデバイス（11）を空気の強制対流の上流側に配置し、該シリコンデバイス（11）よりも許容温度の高いワイドバンドギャップ半導体デバイス（12）を強制対流の下流側に配置したため、一つの空気の流路によって、許容温度の異なる複数の半導体デバイス（11,12）を冷却することができる。
【００６６】
したがって、上述のような構成にすることで、空気の強制対流の発生源としての冷却ファン（15）や空気の流路を一つ設ければ足りるため、複数の半導体デバイス（11,12）に対してそれぞれ冷却風を当てる場合に比べて、低コストで効率良く半導体デバイス（11,12）を冷却することができる。また、流路ごとにフィルタを設ける構成の場合には、上述のように流路を一つにすることで、フィルタの数を減らすことができ、フィルタのメンテナンスが容易になる。
【００６７】
さらに、上述のような構成にすることで、許容温度の低いシリコンデバイス（11）及び許容温度の高いワイドバンドギャップ半導体デバイス（12）の両方において、許容温度ｔｍａｘとｔａの温度差（ｔｍａｘ−ｔａ）を大きくすることができるため、半導体デバイスから外部までの熱抵抗Ｒθを大きくしても上記デバイス（11,12）の温度を許容温度以下にすることができ、冷却器の小型化を図れる。また、上述のように、許容温度ｔｍａｘとｔａの温度差（ｔｍａｘ−ｔａ）を大きくできることによって、上記デバイス（11,12）に対する冷却風の流量も下げることができ、冷却ファンが汚れにくくなるとともに、冷却フィンや周辺の結露の発生も抑えることができる。
【００６８】
また、強制対流させる流体として空気を用いることで、水や冷媒を用いる場合のように、配管等を設ける必要がなくなるため、簡単な構成で半導体デバイス（11,12）を冷却することができる。
【００６９】
−実施形態１の変形例−
この変形例は、図３に示すように、一つのヒートシンク（21）によってシリコンデバイス（11）及びワイドバンドギャップ半導体デバイス（12）を冷却するように構成されている点で上記実施形態１とは異なる。なお、上記実施形態１の構成と異なる部分についてのみ以下で説明し、同一の部分には同一の符号を付して説明を省略する。
【００７０】
具体的には、上記シリコンデバイス（11）及びワイドバンドギャップ半導体デバイス（12）は、一つのヒートシンク（21）上に配設されている。そして、このような構成でも、相対的に許容温度の低い上記シリコンデバイス（11）は、空気の強制対流の上流側に配置され、該シリコンデバイス（11）よりも許容温度の高いワイドバンドギャップ半導体デバイス（12）は、空気の強制対流の下流側に配置されている。
【００７１】
これにより、一つのヒートシンク（21）で許容温度の異なる複数の半導体デバイス（11,12）を冷却する場合にも、許容温度の低い方のシリコンデバイス（11）を確実に冷却しつつ、許容温度の高いワイドバンドギャップ半導体デバイス（12）の温度を許容温度以下にすることができる。したがって、この場合にも、低コストで効率良く半導体デバイス（11,12）を冷却することのできる冷却構造を容易に実現できる。
【００７２】
しかも、ヒートシンク（21）が一つになるので、図示しない電装品箱への取付ネジの数を低減できるとともに、取付作業の軽減も図れる。
【００７３】
《実施形態２》
図４に本発明の実施形態２に係る電力変換装置の冷却構造を示す。この冷却構造では、冷媒回路内を流れる冷媒を用いて半導体デバイス（11,12）を冷却する点でのみ上記実施形態１と異なる。そのため、上記実施形態１と同一の部分には同一の符号を付して、異なる部分について以下で説明する。
【００７４】
具体的には、半導体デバイス（11,12）は、冷媒回路内を流れる冷媒が流通可能なように構成された冷却ジャケット（31,32）（放熱部）上に配設されている。そして、相対的に許容温度の低いシリコンデバイス（11）（低温デバイス）及びその冷却ジャケット（31）は、冷媒の流れ（強制対流、図中の黒塗り矢印）の上流側に配置されていて、該シリコンデバイス（11）よりも許容温度の高いワイドバンドギャップ半導体デバイス（12）（高温デバイス）及びその冷却ジャケット（32）は、冷媒の流れ（強制対流）の下流側に配置されている。
【００７５】
すなわち、上記冷媒の流れる冷媒配管（33）に対して、上記シリコンデバイス（11）の冷却ジャケット（31）は上流側に位置する一方、上記ワイドバンドギャップ半導体デバイス（12）の冷却ジャケット（32）は下流側に位置している。
【００７６】
これにより、上記冷媒配管（33）内を流れる冷媒は、まず、上記冷却ジャケット（31）内を流れて該冷却ジャケット（31）上のシリコンデバイス（11）を冷却した後、上記冷却ジャケット（32）内を流れて該冷却ジャケット（32）上のワイドバンドギャップ半導体デバイス（12）を冷却する。
【００７７】
−実施形態２の効果−
以上より、この実施形態によれば、冷媒配管（33）に対して、上流側に許容温度の低いシリコンデバイス（11）及びその冷却ジャケット（31）を設け、下流側に許容温度の高いワイドバンドギャップ半導体デバイス（12）及びその冷却ジャケット（32）を設けたため、一つの冷媒流路を流れる冷媒によって、許容温度の異なる複数の半導体デバイス（11,12）を効率良く冷却することができる。
【００７８】
したがって、冷媒の強制対流の発生源としての圧縮機や冷媒配管を一つ設ければ足りるため、複数の半導体デバイスの冷却ジャケットに対してそれぞれ冷媒を流す場合に比べて、低コストで効率良く半導体デバイスを冷却することができる。
【００７９】
しかも、強制対流させる流体として冷媒を用いることで、空気を用いる場合に比べて、半導体デバイス（11,12）を効率良く冷却することができる。
【００８０】
《その他の実施形態》
本発明は、上記各実施形態について、以下のような構成としてもよい。
【００８１】
上記各実施形態では、許容温度の低いシリコンデバイス（11）及び許容温度の高いワイドバンドギャップ半導体デバイス（12）の２つの半導体デバイスを冷却するように構成されているが、この限りではなく、３つ以上の半導体デバイスを冷却するようにしてもよい。なお、この場合にも、流体（空気や冷媒など）の強制対流の上流側から下流側に向かって、許容温度の低いものから順に配置すればよい。
【００８２】
また、上記各実施形態では、コンバータ回路（2）は、許容温度の低いシリコンデバイス（11）のみによって、インバータ回路（4）は、許容温度の高いワイドバンドギャップ半導体デバイス（12）のみによって、それぞれ構成されているが、この限りではなく、上記コンバータ回路（2）やインバータ回路（4）などは、シリコンデバイス（11）とワイドバンドギャップ半導体デバイス（12）が混在して構成されていてもよい。
【００８３】
また、上記実施形態１では、複数の半導体デバイス（11,12）に対して、該半導体デバイス（11,12）で発生した熱を放熱するためのヒートシンク（13,14）がそれぞれ設けられているが、この限りではなく、一部の半導体デバイスのみにヒートシンクを設けてもよいし、いずれの半導体デバイスにもヒートシンクを設けないようにしてもよい。
【００８４】
また、上記実施形態２では、複数の半導体デバイス（11,12）に対して、それぞれ、冷却ジャケット（31,32）を設けているが、この限りではなく、上記実施形態１の変形例におけるヒートシンク（21）のように、上記半導体デバイス（11,12）に対して共通の冷却ジャケットを１つ設けるようにしてもよい。
【００８５】
また、上記実施形態２では、強制対流させる流体として冷媒を用いているが、この限りではなく、水などの液体を強制対流させて、冷却ジャケットを介して半導体デバイスを冷却するようにしてもよい。
【００８６】
《実施形態３》
以下の各実施形態では、上記電力変換装置（1）のインバータ回路（4）等の回路構成の具体例を説明する。
【００８７】
図５は、本発明の実施形態３に係る電力変換装置（1）の構成例を示す図である。同図に示すように、電力変換装置（1）は、上記実施形態１等と同様に、コンバータ回路（2）、コンデンサ回路（3）（コンデンサ（3a））、及びインバータ回路（4）を備えている。コンバータ回路（2）及びインバータ回路（4）は、本発明の変換部の一例である（以下、他の実施形態でも同様）。
【００８８】
本実施形態のコンバータ回路（2）は、いわゆる単相全波整流回路である。具体的には、このコンバータ回路（2）は、４つのダイオード（2a）、及びリアクトル（2b）を備え、４つのダイオード（2a）はブリッジ接続されて整流回路（65）を構成している。そして、整流回路（65）の正側の出力ノードはリアクトル（2b）を介してコンデンサ回路（3）の一方の接続ノードに接続され、負側の出力ノードはコンデンサ回路（3）のもう一方の接続ノードに接続されている。また、整流回路（65）の入力ノードは、商用電源（6）(単相交流)に接続されている。したがって、本実施形態では各ダイオード（2a）のスイッチング周波数は、商用電源（6）の周波数（例えば５０Ｈｚ又は６０Ｈｚ）である。
【００８９】
また、インバータ回路（4）は、コンデンサ回路（3）を介してコンバータ回路（2）が接続され、該コンバータ回路（2）が出力した直流を三相交流に変換して、負荷として接続されたモータ（5）へ供給するようになっている。本実施形態のインバータ回路（4）は、具体的には図５に示すように、ブリッジ接続された６つのスイッチング素子（4a）を備え、それぞれのスイッチング素子（4a）には、還流ダイオード（4b）が逆並列接続されている。より詳しくは、このインバータ回路（4）は、正負１対の直流母線が設けられており、これらの直流母線間には、２つのスイッチング素子（4a,4a）を互いに直列接続してなる３つのスイッチングレグが並列に接続されている。そして、それぞれのスイッチングレグの各中間点（M1,M2,M3）は、出力交流の各相（U相,V相,W相）の相電圧（Vu,Vv,Vw）を出力するノードであり、各中間点（M1,M2,M3）はモータ（5）の各相の巻き線にそれぞれ接続されている。
【００９０】
このインバータ回路（4）では、上記直流母線に、コンデンサ回路（3）を介して、コンバータ回路（2）が出力した直流電力が供給され、各スイッチング素子（4a）が、例えばＰＷＭ制御によってスイッチング動作を行うことで、所定の交流電力が負荷に供給される。インバータ回路（4）における各スイッチング素子（4a）のスイッチング周波数は、いわゆるキャリア周波数の設定により異なるが、本実施形態では６ｋＨｚである。すなわち、本実施形態では、各スイッチング素子（4a）のスイッチング周波数は、各ダイオード（2a）のスイッチング周波数よりも高いのである。なお、本実施形態では、各スイッチング素子（4a）に還流ダイオード（4b）が逆並列に接続されているが、この限りではなく、スイッチング可能な構成であれば他の構成であってもよい。
【００９１】
〈各半導体デバイスの選定及び配置〉
本実施形態では、コンバータ回路（2）の各ダイオード（2a）は上記シリコンデバイスである。また、インバータ回路（4）の各スイッチング素子（4a）及び各還流ダイオード（4b）は上記ワイドバンドギャップ半導体デバイスである。すなわち、インバータ回路（4）の各半導体デバイス（各スイッチング素子（4a）及び各還流ダイオード（4b））の許容温度は、各ダイオード（2a）の許容温度よりも高く、各ダイオード（2a）と、インバータ回路（4）の各半導体デバイスとは、前者（ダイオード（2a））が上記低温デバイス（11）、後者（各スイッチング素子（4a）及び各還流ダイオード（4b））が上記高温デバイス（12）の関係にある（図５を参照）。そして、インバータ回路（4）の各半導体デバイス（高温デバイス）のスイッチング周波数は、各ダイオード（2a）（低温デバイス）のスイッチング周波数よりも高く、インバータ回路（4）の各半導体デバイスの方が、コンバータ回路（2）の各ダイオード（2a）よりも高温になりがちである。したがって、本実施形態では、各ダイオード（2a）で発生した熱を上記流体の強制対流の上流側で放熱し、インバータ回路（4）の各半導体デバイスで発生した熱を上記流体の強制対流の下流側で放熱するように、これらの半導体デバイスを設けている。
【００９２】
〈本実施形態における効果〉
例えば、従来の電力変換装置における半導体デバイスの配置では、ワイドバンドギャップ半導体デバイスを用いて、そのスイッチング周波数を従来のシリコンデバイスよりも高めた場合、ワイドバンドギャップ半導体デバイスおよびワイドバンドギャップ半導体デバイスの近くに配置されたシリコンデバイスの温度が上昇してシリコンデバイスを破壊する可能性がある。そのため、ワイドバンドギャップ半導体デバイスのスイッチング周波数を高めるには限界があった。これに対し、本実施形態では、上記のように、各ダイオード（2a）（低温デバイス）やインバータ回路（4）の各半導体デバイス（高温デバイス）を配置することで、各ダイオード（2a）を効果的に冷却できる。それゆえ、本実施形態では、ワイドバンドギャップ半導体デバイスであるスイッチング素子（4a）や還流ダイオード（4b）のスイッチング周波数をより高めることが可能になる。
【００９３】
そして、このように、スイッチング周波数の高周波化が可能になれば、インバータ回路（4）の制御帯域の拡大が可能になる。また、スイッチング周波数を可聴周波数以上にすれば、スイッチングによる騒音の低減も可能になる。
【００９４】
《実施形態３の変形例》
図６は、実施形態３の変形例に係る電力変換装置（1）構成例を示す図である。詳しくは図６の（Ａ）は、いわゆる単相倍電圧整流回路でコンバータ回路（2）を構成した例であり、２つのダイオード（2a）と２つのコンデンサ（2c）とがブリッジ接続されている。また、図６の（Ｂ）は、いわゆる三相全波整流回路でコンバータ回路（2）を構成した例である。これらの例においても、各ダイオード（2a）は上記シリコンデバイスである。すなわち、インバータ回路（4）の各半導体デバイスの許容温度は、各ダイオード（2a）の許容温度よりも高く、各ダイオード（2a）と、インバータ回路（4）の各半導体デバイスとは、前者が上記低温デバイス（11）、後者が上記高温デバイス（12）の関係にある。この構成においても、各ダイオード（2a）で発生した熱を上記流体の強制対流の上流側で放熱し、各スイッチング素子（4a）や各還流ダイオード（4b）で発生した熱を上記流体の強制対流の下流側で放熱するように、これらの半導体デバイスを配置することで、上記実施形態３と同様の効果を得ることが可能になる。
【００９５】
《実施形態４》
図７は、本発明の実施形態４に係る電力変換装置（1）の構成例を示す図である。本実施形態は、コンバータ回路（2）の構成が上記実施形態３と異なっている。本実施形態のコンバータ回路（2）は、いわゆる昇圧形ＰＦＣ（Power Factor Correction）コンバータ回路であり、図７に示すように、整流回路（65）と昇圧形チョッパ回路（60）とを備えている。
【００９６】
この例では、整流回路（65）は、ブリッジ接続された４つのダイオード（2a）を備えている。この例でも整流回路（65）の各ダイオード（2a）のスイッチング周波数は、商用電源（6）の周波数（例えば５０Ｈｚ又は６０Ｈｚ）である。
【００９７】
また、昇圧形チョッパ回路（60）は、リアクトル（2b）、スイッチング素子（62）、及びダイオード（63）を備え、力率改善回路（ＰＦＣ回路）として機能する。この例では、リアクトル（2b）は、一端側が整流回路（65）の正側の出力ノード、他の一端側がダイオード（63）にそれぞれ接続されている。また、スイッチング素子（62）は、リアクトル（2b）とダイオード（63）との接続ノードと、整流回路（65）の負側の出力ノードとの間に接続されている。本実施形態のコンバータ回路（2）では、昇圧形チョッパ回路（60）のスイッチング素子（62）のスイッチングにより、整流回路（65）の各ダイオード（2a）の導通幅（オンの期間）が広がることになる。スイッチング素子（62）のスイッチング周波数は種々の設定が可能であるが、この例では２０ｋＨｚである。なお、本実施形態でもインバータ回路（4）における各スイッチング素子（4a）のスイッチング周波数は、６ｋＨｚである。
【００９８】
〈各半導体デバイスの選定及び配置〉
本実施形態では、コンバータ回路（2）の各ダイオード（2a）は上記シリコンデバイスである。また、昇圧形チョッパ回路（60）のスイッチング素子（62）とダイオード（63）とは、上記ワイドバンドギャップ半導体デバイスである。そのため、スイッチング素子（62）及びダイオード（63）の許容温度は、整流回路（65）の各ダイオード（2a）の許容温度よりも高い。すなわち、整流回路（65）の各ダイオード（2a）と、昇圧形チョッパ回路（60）の各半導体デバイス（ダイオード（63）及びスイッチング素子（62）)とは、前者（ダイオード（2a）)が上記低温デバイス（11）、後者（ダイオード（63）及びスイッチング素子（62））が上記高温デバイス（12）の関係にある（図７を参照）。そして、昇圧形チョッパ回路（60）の各半導体デバイス（高温デバイス）のスイッチング周波数は、各ダイオード（2a）（低温デバイス）のスイッチング周波数よりも高く、昇圧形チョッパ回路（60）の各半導体デバイスの方が、整流回路（65）の各ダイオード（2a）よりも高温になりがちである。したがって、本実施形態では、整流回路（65）の各ダイオード（2a）で発生した熱を上記流体の強制対流の上流側で放熱し、昇圧形チョッパ回路（60）のダイオード（63）及びスイッチング素子（62）で発生した熱を上記流体の強制対流の下流側で放熱するように、これらの半導体デバイスは設けられているのである。
【００９９】
なお、本実施形態では、インバータ回路（4）の各半導体デバイス（スイッチング素子（4a）及び各還流ダイオード（4b）)は、上記シリコンデバイスで構成しても、上記ワイドバンドギャップ半導体デバイスで構成してもよい。例えば、インバータ回路（4）の各半導体デバイスを上記シリコンデバイスで構成した場合には、インバータ回路（4）の各半導体デバイスは、低温デバイス（11）なので、インバータ回路（4）の各半導体デバイスは、発生した熱を上記流体の強制対流の上流側で放熱するように配置する。一方、インバータ回路（4）の各半導体デバイスを上記ワイドバンドギャップ半導体デバイスで構成した場合には、インバータ回路（4）の各半導体デバイスは、高温デバイス（12）なので、発生した熱を上記流体の強制対流の下流側で放熱するように配置する。
【０１００】
《本実施形態における効果》
本実施形態でも、上記のように、低温デバイス（11）と高温デバイス（12）を配置することで、低温デバイス（11）(この例ではダイオード（2a）)を効果的に冷却できる。それゆえ、本実施形態では、ワイドバンドギャップ半導体デバイスであるスイッチング素子（62）やダイオード（63）のスイッチング周波数をより高めることが可能になる。そして、スイッチング素子（62）やダイオード（63）のスイッチング周波数を高くすることができると、リアクトル（2b）の小型化が可能になる。
【０１０１】
《実施形態４の変形例１》
図８は、実施形態４の変形例１に係る電力変換装置の構成を示す図である。この例では、上記実施形態４と比べ、整流回路（65）の構成が異なっている。図８の例では、交流電源（6）は三相交流を出力する電源であり、整流回路（65）は、６つのダイオード（2a）がブリッジ接続されて三相交流を整流するようになっている。この例でも整流回路（65）の各ダイオード（2a）は、上記シリコンデバイスである。すなわち、各ダイオード（2a）は、上記低温デバイス（11）である。そのため、各ダイオード（2a）は、発生した熱を上記流体の強制対流の上流側で放熱するように配置する。これにより、本変形例でも上記実施形態４の電力変換装置（1）と同様の効果を得ることが可能になる。
【０１０２】
《実施形態４の変形例２》
図９は、実施形態４の変形例２に係る電力変換装置（1）の構成を示す図である。この例は、昇圧形チョッパ回路（60）を、いわゆるソフトスイッチング方式の回路で構成した例である。具体的には、昇圧形チョッパ回路（60）は、上記実施形態４の変形例１の昇圧形チョッパ回路（60）に、ソフトスイッチング用コイル（66）、ダイオード（67）、及びソフトスイッチング用コンデンサ（68）を追加したものである。この例では、ソフトスイッチング用コンデンサ（68）は、ダイオード（63）と並列接続され、ダイオード（67）は、スイッチング素子（62）に逆並列接続されている。また、ソフトスイッチング用コイル（66）は、リアクトル（2b）、ダイオード（63）間の接続ノードと、スイッチング素子（62）との間に接続されている。そして、本変形例の昇圧形チョッパ回路（60）では、ソフトスイッチング用コイル（66）とソフトスイッチング用コンデンサ（68）で共振回路が構成されている。
【０１０３】
本変形例では、ダイオード（67）もワイドバンドギャップ半導体デバイスである。そのため、ダイオード（67）は、発生した熱を上記流体の強制対流の下流側で放熱するように配置する。これにより、本変形例でも上記実施形態４の電力変換装置（1）と同様の効果を得ることが可能になる。なお、ソフトスイッチング方式の回路では、いわゆるハードスイッチング方式の回路と比べ電流ピークが大きくなるが、上記のようにワイドバンドギャップ半導体デバイスを用いたことにより、大電流での破損が起こりにくいという利点を得られる。
【０１０４】
《実施形態５》
図１０は、本発明の実施形態５に係る電力変換装置（1）の構成例を示す図である。本実施形態は、コンバータ回路（2）の構成が上記実施形態３等と異なっている。本実施形態のコンバータ回路（2）は、いわゆる昇圧形ＰＦＣコンバータ回路であり、整流回路（65）と昇圧形交流チョッパ回路（70）を備えている。
【０１０５】
このコンバータ回路（2）では、整流回路（65）は、図１０に示すように、４つのダイオード（2a）を備え、４つのダイオード（2a）はブリッジ接続されている。
【０１０６】
また、昇圧形交流チョッパ回路（70）は、リアクトル（2b）、双方向スイッチ（72）を備え、双方向スイッチ（72）がスイッチングを行うことで、商用電源（6）の出力を昇圧して整流回路（65）に供給するようになっている。双方向スイッチ（72）のスイッチング周波数は、種々の設定が可能であるが、本実施形態では２０ｋＨｚである。
【０１０７】
具体的に、この昇圧形交流チョッパ回路（70）では、リアクトル（2b）が、商用電源（6）の一方の出力ノードと、整流回路（65）の入力ノードとの間に接続され、双方向スイッチ（72）は、リアクトル（2b）の整流回路（65）側のノードと、商用電源（6）のもう一方の出力ノードとの間に接続されている。なお、双方向スイッチ（72）には、種々の構成のものを採用できる。例えば、図１１の（Ａ）〜（Ｃ）は、双方向スイッチ（72）の構成例を示す図である。図１１の（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、双方向スイッチ（72）は、スイッチング素子（72a）とダイオード（72b）とを組み合わせて構成することができる。
【０１０８】
このコンバータ回路（2）では、双方向スイッチ（72）のオンオフに応じて、整流回路（65）の各ダイオード（2a）がオンオフする。具体的には、双方向スイッチ（72）がオンのときにダイオード（2a）がオフ、双方向スイッチ（72）がオフのときにダイオード（2a）がオンになる。すなわち、双方向スイッチ（72）と同じスイッチング周波数で、整流回路（65）のダイオード（2a）がオンオフするのである。なお、本実施形態でもインバータ回路（4）における各スイッチング素子（4a）のスイッチング周波数は、６ｋＨｚである。
【０１０９】
〈各半導体デバイスの選定及び配置〉
本実施形態では、双方向スイッチ（72）と、整流回路（65）の各ダイオード（2a）とは、上記ワイドバンドギャップ半導体デバイスである。また、インバータ回路（4）の各半導体デバイス（スイッチング素子（4a）及び還流ダイオード（4b）)は、上記シリコンデバイスである。そのため、双方向スイッチ（72）及び各ダイオード（2a）の許容温度は、インバータ回路（4）の各半導体デバイスの許容温度よりも高い。すなわち、インバータ回路（4）の各半導体デバイスと、コンバータ回路（2）の各半導体デバイス（双方向スイッチ（72）及び各ダイオード（2a）)とは、前者(各スイッチング素子（4a）及び還流ダイオード（4b）)が低温デバイス（11）、後者(双方向スイッチ（72）、及び各ダイオード（2a）)が高温デバイス（12）の関係にある（図１０を参照）。そして、各高温デバイス（双方向スイッチ（72）や各ダイオード（2a））のスイッチング周波数は、低温デバイス（インバータ回路（4）の各スイッチング素子（4a）及び各還流ダイオード（4b））のスイッチング周波数よりも高く、双方向スイッチ（72）や各ダイオード（2a）の方が、インバータ回路（4）の各スイッチング素子（4a）や各還流ダイオード（4b）よりも高温になりがちである。したがって、本実施形態では、インバータ回路（4）の各スイッチング素子（4a）や還流ダイオード（4b）で発生した熱を上記流体の強制対流の上流側で放熱し、コンバータ回路（2）の双方向スイッチ（72）及び各ダイオード（2a）で発生した熱を上記流体の強制対流の下流側で放熱するように、これらの半導体デバイスは設けられているのである。
【０１１０】
《本実施形態における効果》
本実施形態でも、上記のように、低温デバイス（11）と高温デバイス（12）を配置することで、低温デバイス（11）（この例ではスイッチング素子（4a）や還流ダイオード（4b））を効果的に冷却できる。それゆえ、本実施形態では、ワイドバンドギャップ半導体デバイスである双方向スイッチ（72）や各ダイオード（2a）のスイッチング周波数をより高めることが可能になる。そして、このようにスイッチング周波数を高くすることができると、リアクトル（2b）の小型化が可能になる。
【０１１１】
《実施形態５の変形例》
図１２は、実施形態５の変形例に係る電力変換装置（1）の構成例を示す図である。この例では、コンバータ回路（2）は、三相交流を整流するようになっている。具体的には、整流回路（65）は、６つのダイオード（2a）がブリッジ接続されて三相交流を整流するようになっている。そして、昇圧形交流チョッパ回路（70）のリアクトル（2b）は、三相交流電源である商用電源（6）の各相に対応して、３つ設けられている。また、双方向スイッチ（72）も各リアクトル（2b）に対応して３つ設けられている。各双方向スイッチ（72）は、一端側が、対応したリアクトル（2b）と接続され、他の一端同士が互いに接続されている。この例においても、各双方向スイッチ（72）と各ダイオード（2a）がワイドバンドギャップ半導体デバイスで構成された高温デバイス（12）である。そのため、本変形例でも、各双方向スイッチ（72）と各ダイオード（2a）とは、発生した熱を上記流体の強制対流の下流側で放熱するように配置している。これにより、本変形例でも上記実施形態５の電力変換装置（1）と同様の効果を得ることが可能になる。
【０１１２】
なお、上記の双方向スイッチ（72）は、いわゆるＹ結線にて接続されているが、Δ結線にて接続されてもよい。
【０１１３】
《実施形態６》
図１３は、本発明の実施形態６に係る電力変換装置（1）の構成例を示す図である。本実施形態は、いわゆる擬似電流形インバータ回路の一例である。本実施形態の電力変換装置（1）は、図１３に示すように、コンバータ回路（2）、コンデンサ回路（3）、降圧形チョッパ回路（90）、及びインバータ回路（4）を備えている。
【０１１４】
本実施形態では、コンバータ回路（2）は、６つのダイオード（2a）を備え、これらのダイオード（2a）がブリッジ接続されて整流回路（65）を構成している。この整流回路（65）は、三相交流を出力する商用電源（6）に接続されている。この例でも各ダイオード（2a）のスイッチング周波数は、商用電源（6）の周波数（例えば５０Ｈｚ又は６０Ｈｚ）である。なお、商用電源（6）として単相交流電源を用いることも可能である。この場合には、４つのダイオード（2a）をブリッジ接続して整流回路（65）を構成する。
【０１１５】
また、降圧形チョッパ回路（90）は、スイッチング素子（91）、リアクトル（92）、第１ダイオード（93）、及び第２ダイオード（94）を備え、本発明の変換部の一例である。降圧形チョッパ回路（90）では、スイッチング素子（91）は、その一端が整流回路（65）の正側の出力ノードに接続され、他の一端側でリアクトル（92）と直列に接続されている。また、第１ダイオード（93）は、スイッチング素子（91）及びリアクトル（92）間の接続ノードと、整流回路（65）の負側の出力ノードとに接続されている。また、第２ダイオード（94）は、インバータ回路（4）の正側の直流母線とコンデンサ（3a）とに接続され、インバータ回路（4）からの電流をコンデンサ回路（3）のコンデンサ（3a）に還流させるようになっている。スイッチング素子（91）のスイッチング周波数は種々の設定が可能であるが、この例では２０ｋＨｚである。なお、本実施形態でもインバータ回路（4）における各スイッチング素子（4a）のスイッチング周波数は、６ｋＨｚである。
【０１１６】
〈各半導体デバイスの選定及び配置〉
本実施形態では、整流回路（65）の各ダイオード（2a）は上記シリコンデバイスである。また、降圧形チョッパ回路（90）では、スイッチング素子（91）及び第１ダイオード（93）は、上記ワイドバンドギャップ半導体デバイスであり、第２ダイオード（94）は、上記シリコンデバイスである。そのため、スイッチング素子（91）及び第１ダイオード（93）の許容温度は、整流回路（65）の各ダイオード（2a）や第２ダイオード（94）の許容温度よりも高い。すなわち、各ダイオード（2a）及び第２ダイオード（94）のそれぞれと、降圧形チョッパ回路（90）の各半導体デバイス（スイッチング素子（91）及び第１ダイオード（93））とは、前者（各ダイオード（2a）及び第２ダイオード（94）)が上記低温デバイス（11）、後者（スイッチング素子（91）及び第１ダイオード（93））が上記高温デバイス（12）の関係にある（図１３を参照）。そして、スイッチング素子（91）、及び第１ダイオード（93）（高温デバイス）のスイッチング周波数は、各ダイオード（2a）や第２ダイオード（94）（低温デバイス）のスイッチング周波数よりも高く、スイッチング素子（91）や第１ダイオード（93）の方が、各ダイオード（2a）や第２ダイオード（94）よりも高温になりがちである。したがって、本実施形態では、各ダイオード（2a）及び第２ダイオード（94）で発生した熱を上記流体の強制対流の上流側で放熱し、スイッチング素子（91）や第１ダイオード（93）で発生した熱を上記流体の強制対流の下流側で放熱するように、これらの半導体デバイスは設けている。
【０１１７】
なお、本実施形態では、インバータ回路（4）の各半導体デバイス（スイッチング素子（4a）及び各還流ダイオード（4b）)は、上記シリコンデバイスで構成しても、上記ワイドバンドギャップ半導体デバイスで構成してもよい。例えば、インバータ回路（4）の各半導体デバイスを上記シリコンデバイスで構成した場合には、インバータ回路（4）の各半導体デバイスは、低温デバイス（11）なので、インバータ回路（4）の各半導体デバイスは、発生した熱を上記流体の強制対流の上流側で放熱するように配置する。一方、インバータ回路（4）の各半導体デバイスを上記ワイドバンドギャップ半導体デバイスで構成した場合には、インバータ回路（4）の各半導体デバイスは、高温デバイス（12）なので、発生した熱を上記流体の強制対流の下流側で放熱するように配置する。
【０１１８】
《本実施形態における効果》
本実施形態でも、上記のように、低温デバイス（11）と高温デバイス（12）を配置することで、低温デバイス（11）(この例ではダイオード（2a）と第２ダイオード（94）)を効果的に冷却できる。それゆえ、本実施形態では、ワイドバンドギャップ半導体デバイスであるスイッチング素子（91）や第１ダイオード（93）のスイッチング周波数をより高めることが可能になる。そして、このようにスイッチング周波数を高くすることができると、リアクトル（92）の小型化が可能になる。
【０１１９】
《実施形態７》
図１４は、本発明の実施形態７に係る電力変換装置（1）の構成例を示す図である。本実施形態は、コンバータ回路（2）の構成が上記実施形態３等と異なっている。本実施形態のコンバータ回路（2）は、いわゆるフライバックコンバータ回路の一例である。本実施形態ではコンバータ回路（2）は、４つのダイオード（2a）、スイッチング素子（101）、トランス（102）、及び２次側ダイオード（103）を備え、コンデンサ回路（3）を介してインバータ回路（4）と接続されている。より詳しくは、このコンバータ回路（2）では、４つのダイオード（2a）は、ブリッジ接続されて整流回路（65）を構成している。この整流回路（65）は、入力ノードが単相交流電源である商用電源（6）に接続され、出力ノード間には、トランス（102）の一次側コイルとスイッチング素子（101）とが直列接続されている。また、トランス（102）の二次側コイルの一端には、２次側ダイオード（103）が接続されている。
【０１２０】
このコンバータ回路（2）では、スイッチング素子（101）のスイッチング周波数は、種々の設定が可能であるが、本実施形態では２０ｋＨｚである。そして、この回路構成では、整流回路（65）の各ダイオード（2a）は、スイッチング素子（101）のオンオフに応じてオンオフする。すなわち、各ダイオード（2a）のスイッチング周波数は、スイッチング素子（101）のスイッチング周波数（この例では２０ｋＨｚ）と同じである。なお、インバータ回路（4）の各スイッチング素子（4a）のスイッチング周波数は、いわゆるキャリア周波数の設定により異なるが、本実施形態では６ｋＨｚである。
【０１２１】
〈各半導体デバイスの選定及び配置〉
本実施形態では、コンバータ回路（2）の各半導体デバイス（スイッチング素子（101）、各ダイオード（2a）、及び２次側ダイオード（103）)は、上記ワイドバンドギャップ半導体デバイスである。また、インバータ回路（4）の各半導体デバイス（スイッチング素子（4a）及び各還流ダイオード（4b））は、上記シリコンデバイスである。そのため、コンバータ回路（2）の各半導体デバイスの許容温度は、インバータ回路（4）の各半導体デバイスの許容温度よりも高い。すなわち、この電力変換装置（1）では、インバータ回路（4）の各半導体デバイスが低温デバイス（11）であり、コンバータ回路（2）の各半導体デバイスが上記高温デバイス（12）である。そして、コンバータ回路（2）の各半導体デバイス（高温デバイス)のスイッチング周波数は、インバータ回路（4）の各半導体デバイス（低温デバイス）のスイッチング周波数よりも高く、コンバータ回路（2）の各半導体デバイスの方が、インバータ回路（4）の各半導体デバイスよりも高温になりがちである。したがって、本実施形態では、インバータ回路（4）の各半導体デバイスで発生した熱を上記流体の強制対流の上流側で放熱し、コンバータ回路（2）の各半導体デバイスで発生した熱を上記流体の強制対流の下流側で放熱するように、これらの半導体デバイスは設けている。
【０１２２】
〈本実施形態における効果〉
本実施形態でも、上記のように、低温デバイス（11）と高温デバイス（12）を配置することで、低温デバイス（11）(この例ではスイッチング素子（4a）や還流ダイオード（4b）)を効果的に冷却できる。それゆえ、本実施形態では、ワイドバンドギャップ半導体デバイスである、スイッチング素子（101）、各ダイオード（2a）、及び２次側ダイオード（103）のスイッチング周波数をより高めることが可能になる。そして、このようにスイッチング周波数を高くすることができると、トランス（102）の小型化が可能になる。
【０１２３】
《実施形態８》
図１５は、本発明の実施形態８に係る電力変換装置（1）の構成例を示す図である。本実施形態は、コンバータ回路（2）の構成が上記実施形態３等と異なっている。本実施形態のコンバータ回路（2）は、いわゆるＰＷＭコンバータ回路の一例である単相混合ブリッジ回路で構成されている。具体的に本実施形態ではコンバータ回路（2）は、２つのダイオード（2a）と２つのスイッチング素子（2d）が、図１５に示すように、ブリッジ接続されて整流回路（65）を構成している。これらのスイッチング素子（2d）には、ダイオード（2e）が逆並列接続されている。整流回路（65）には、単相交流電源である商用電源（6）が、リアクトル（2b）を介して接続され、該整流回路（65）の出力は、コンデンサ回路（3）を介してインバータ回路（4）に接続されている。スイッチング素子（2d）のスイッチング周波数は、種々の設定が可能であるが、本実施形態では２０ｋＨｚである。なお、インバータ回路（4）の各スイッチング素子（4a）のスイッチング周波数は、いわゆるキャリア周波数の設定により異なるが、本実施形態では６ｋＨｚである。
【０１２４】
〈各半導体デバイスの選定及び配置〉
本実施形態の電力変換装置（1）では、コンバータ回路（2）の各半導体デバイス（各ダイオード（2a）、スイッチング素子（2d）、及びダイオード（2e）)は、上記ワイドバンドギャップ半導体デバイスである。また、インバータ回路（4）の各半導体デバイス（スイッチング素子（4a）及び各還流ダイオード（4b）)は、上記シリコンデバイスである。そのため、コンバータ回路（2）の各半導体デバイスの許容温度は、インバータ回路（4）の各半導体デバイスの許容温度よりも高い。すなわち、この電力変換装置（1）では、インバータ回路（4）の各半導体デバイスが低温デバイス（11）であり、コンバータ回路（2）の各半導体デバイスが上記高温デバイス（12）である。そして、コンバータ回路（2）の各半導体デバイス（高温デバイス)のスイッチング周波数は、インバータ回路（4）の各半導体デバイス（低温デバイス）のスイッチング周波数よりも高く、コンバータ回路（2）の各半導体デバイスの方が、インバータ回路（4）の各半導体デバイスよりも高温になりがちである。したがって、本実施形態では、インバータ回路（4）の各半導体デバイスで発生した熱を上記流体の強制対流の上流側で放熱し、コンバータ回路（2）の各半導体デバイスで発生した熱を上記流体の強制対流の下流側で放熱するように、これらの半導体デバイスは設けている。
【０１２５】
〈本実施形態における効果〉
本実施形態でも、上記のように、低温デバイス（11）と高温デバイス（12）を配置することで、低温デバイス（11）(この例ではスイッチング素子（4a）や還流ダイオード（4b）)を効果的に冷却できる。それゆえ、本実施形態では、ワイドバンドギャップ半導体デバイスである、各ダイオード（2a）、各スイッチング素子（2d）、及びダイオード（2e）のスイッチング周波数をより高めることが可能になる。そして、このようにスイッチング周波数を高くすることができると、リアクトル（2b）の小型化が可能になる。
【０１２６】
《実施形態８の変形例》
図１６は、実施形態８の変形例に係る電力変換装置（1）の構成例を示す図であり、（Ａ）が単相交流用のＰＷＭコンバータ回路の構成例を示す図であり、（Ｂ）が三相交流用のＰＷＭコンバータ回路の構成例を示す図である。図１６（Ａ）に示した単相交流用のＰＷＭコンバータ回路の例では、４つのスイッチング素子（2d）がブリッジ接続され、リアクトル（2b）を介して商用電源（6）(単相交流)と接続されている。これらのスイッチング素子（2d）にもダイオード（2e）がそれぞれ逆並列接続されている。一方、図１６（Ｂ）に示した三相交流用のＰＷＭコンバータ回路例では、６つのスイッチング素子（2d）がブリッジ接続されて構成されている。また、図１６（Ｂ）の例では、リアクトル（2b）は、三相交流電源である商用電源（6）の各相に対応して３つ設けられている。これらの例でも、コンバータ回路（2）の各半導体デバイスは、上記ワイドバンドギャップ半導体デバイス（高温デバイス（12））であり、インバータ回路（4）の各半導体デバイスは、上記シリコンデバイスである。したがって、本変形例においても、上記実施形態８の電力変換装置（1）と同様に、低温デバイス（11）と高温デバイス（12）を配置することで、低温デバイス（11）を効果的に冷却でき、上記実施形態８の電力変換装置（1）と同様の効果を得ることが可能になる。
【０１２７】
《その他のコンバータ回路の例》
電力変換装置（1）のコンバータ回路（2）には、上記の例の他にも、例えば、フォワードコンバータ、プッシュプル方式コンバータ、三相一石コンバータ、フルブリッジ方式コンバータ等を採用することが可能である。これらの形式のコンバータ回路を採用した場合には、例えば、インバータ回路（4）の各スイッチング素子（4a）を上記低温デバイス（11）で構成し、コンバータ回路（2）の少なくとも一部の半導体デバイスを高温デバイス（12）で構成する。
【産業上の利用可能性】
【０１２８】
以上説明したように、本発明の電力変換装置は、許容温度の異なる半導体デバイスを冷却する場合に特に有用である。
【符号の説明】
【０１２９】
１        電力変換装置
２        コンバータ回路
２ａ      ダイオード
３        コンデンサ回路
３ａ      コンデンサ
４        インバータ回路
４ａ      スイッチング素子
５        モータ（電動機）
６        商用電源
１１        シリコンデバイス（低温デバイス）
１２        ワイドバンドギャップ半導体デバイス（高温デバイス）
１３，１４  ヒートシンク（放熱部）
１５        冷却ファン
２１        ヒートシンク（放熱部）
３１，３２  冷却ジャケット（放熱部）
３３        冷媒配管
６０        昇圧形チョッパ回路
６２        スイッチング素子
６３        ダイオード
６５        整流回路
７０        昇圧形交流チョッパ回路
７２        双方向スイッチ
９０        降圧形チョッパ回路
９１        スイッチング素子
９２        リアクトル
９３        第１ダイオード
９４        第２ダイオード
１０１        スイッチング素子
１０２        トランス
１０３        ２次側ダイオード
【図１】
2010172183.tif 000003
【図２】
2010172183.tif 000004
【図３】
2010172183.tif 000005
【図４】
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【図５】
2010172183.tif 000007
【図６】
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【図７】
2010172183.tif 000009
【図８】
2010172183.tif 000010
【図９】
2010172183.tif 000011
【図１０】
2010172183.tif 000012
【図１１】
2010172183.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
2010172183.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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