(57)【要約】  本発明にかかる回路基板（２０）は、複数の異なる電源電圧に対応する。回路基板（２０）は、回路を構成するプリント配線（２１）が形成され、第１の電圧仕様の基板に用いる第１の回路部品もしくは第１の電圧より高い第２の電圧仕様の基板に用いる第２の回路部品を搭載し、隣接するプリント配線（２１）同士の間隔は第２の電圧が入力された場合における絶縁距離を確保する距離以上となっている。
2017115431.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の異なる電源電圧に対応する回路基板であって、
回路を構成するプリント配線が形成され、
第１の電圧仕様の基板に用いる第１の回路部品もしくは前記第１の電圧より高い第２の電圧仕様の基板に用いる第２の回路部品の何れかを搭載し、
隣接する前記プリント配線同士の間隔は前記第２の電圧が入力された場合における絶縁距離を確保する距離以上である
回路基板。
【請求項２】
電圧仕様の異なる基板に用いる回路基板であって、
回路を構成するプリント配線が形成され、
第１の電圧仕様の基板に用いる第１の回路部品もしくは前記第１の電圧より高い第２の電圧仕様の基板に用いる第２の回路部品の何れかを搭載し、
前記プリント配線の断面積は、前記第１の電圧が入力された場合に流れうる最大電流を許容する断面積以上である
回路基板。
【請求項３】
前記プリント配線の断面積は、前記第１の電圧が入力された場合に流れうる最大電流を許容する断面積以上である
請求項１に記載の回路基板。
【請求項４】
前記プリント配線には、前記第１の回路部品の端子が挿入される第１のスルーホールおよび、前記第２の回路部品の端子が挿入される第２のスルーホールが設けられている
請求項１から３のいずれか一つに記載の回路基板。
【請求項５】
前記プリント配線は一部が分断され、
前記第１の電圧が入力される場合、分断された前記プリント配線はジャンパによって電気的に接続され、
前記第２の電圧が入力される場合、分断された前記プリント配線は前記第２の回路部品によって電気的に接続される
請求項１から４のいずれか一つに記載の回路基板。
【請求項６】
交流電源に接続された機器で発生した高調波電流を補償するアクティブフィルタ装置用の回路基板であって、
前記高調波電流と逆位相の電流を生成する電力変換部を備え、
前記電力変換部の内部の母線電圧を平滑化する容量性部品が接続されるコネクタが実装され、前記容量性部品が外部に接続されている
請求項１から５のいずれか一つに記載の回路基板。
【請求項７】
前記電力変換部は、ワイドバンドギャップ半導体により形成されたスイッチング素子を備えている、
請求項６に記載の回路基板。
【請求項８】
請求項１から５のいずれか一つに記載の回路基板を備え、
交流電源に接続された機器で発生した高調波電流を補償する
アクティブフィルタ装置。
【請求項９】
請求項６または７に記載の回路基板を備えたアクティブフィルタ装置。
【請求項１０】
電動機を備えた空気調和機であって、
前記電動機の駆動用電力を生成する電力変換装置で発生した高調波電流を補償する請求項８または９に記載のアクティブフィルタ装置を有する空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換装置から電源へ流出する高調波電流を抑制するアクティブフィルタ装置などに適用可能な回路基板、アクティブフィルタ装置、及び空気調和機に関する。
【背景技術】
【０００２】
アクティブフィルタ装置は、高調波電流を発生する電力変換装置などの負荷と並列に接続され、負荷から電源へ流出する高調波電流を抑制する（特許文献１）。アクティブフィルタ装置は、特許文献１に記載されているように、インバータ部とこれを制御する制御部とを備え、制御部は、負荷で発生する高調波電流と逆位相の高調波電流を発生させるよう、インバータ部を制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−３４１５３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載されているような従来のアクティブフィルタ装置は、特定の電源電圧に対応するように回路基板が設計されている。そのため、異なる電源電圧に対応しようとした場合、インバータ部の回路基板は、配線パターンを含め全て再設計する必要がある。また、制御部についてもインバータ部の制御で使用するパラメータを最適な値に設計し直さなければならず、再設計にかかる負荷およびコストを要する。【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、電気的特性が異なる複数種類のアクティブフィルタ装置を低コストで実現する回路基板を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる回路基板は、複数の異なる電源電圧に対応する。回路基板は、回路を構成するプリント配線が形成され、第１の電圧仕様の基板に用いる第１の回路部品もしくは第１の電圧より高い第２の電圧仕様の基板に用いる第２の回路部品を搭載し、隣接するプリント配線同士の間隔は第２の電圧が入力された場合における絶縁距離を確保する距離以上である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、電気的特性が異なる複数種類のアクティブフィルタ装置を低コストで実現可能な回路基板が得られる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１にかかるアクティブフィルタ装置の構成例および適用例を示す図
【図２】交流電源に接続された負荷に流れる電流の一例を示す図
【図３】実施の形態１にかかるアクティブフィルタ装置が備える回路基板の一例を示す図
【図４】実施の形態１にかかる回路基板に形成された配線パターンの一例を示す図
【図５】実施の形態１にかかる回路基板に形成された配線パターンの一例を示す図
【図６】実施の形態１にかかる回路基板に回路部品を取り付ける場合の例を示す図
【図７】実施の形態１にかかる回路基板にジャンパを取り付ける場合の例を示す図
【図８】実施の形態１にかかるアクティブフィルタ装置が備えるリップルフィルタの構成例を示す図
【図９】実施の形態１にかかるアクティブフィルタ装置が備えるリップルフィルタの他の構成例を示す図
【図１０】実施の形態２にかかるアクティブフィルタ装置が備える回路基板とコンデンサの接続例を示す図
【図１１】アクティブフィルタ装置を備えた空気調和機の一例を示す図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本発明の実施の形態にかかる回路基板、アクティブフィルタ装置および空気調和機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。
【００１０】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかるアクティブフィルタ装置の構成例および適用例を示す図である。図１は、電力変換装置で発生する高調波電流を抑制する場合のアクティブフィルタ装置の適用例を示している。電力変換装置６は、空気調和機、冷凍機などで使用されるインバータを想定するがこれに限定するものではない。
【００１１】
図１に示したように、本実施の形態にかかるアクティブフィルタ装置８は、交流電源１から供給される電力を変換してモータ７の駆動用電力を生成する電力変換装置６と並列に接続され、電力変換装置６で発生した高調波電流を補償する。
【００１２】
電力変換装置６は、ダイオードにより構成され、交流電源１で生成された三相交流電力を整流して直流電力に変換する整流器２と、整流器２の出力側に接続された直流リアクタ３と、整流器２からの出力電圧を平滑化する平滑コンデンサ４と、平滑コンデンサ４で平滑化された後の直流電力をモータ７の駆動用の交流電力に変換するインバータ５とを備えて構成されている。電力変換装置６およびモータ７は、交流電源１から供給される電力を消費する機器、すなわち負荷である。
【００１３】
アクティブフィルタ装置８は、電力変換装置６で発生した高調波を抑制する交流リアクタ１１ａ、１１ｂおよび１１ｃと、スイッチング素子１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ、１２ｆにより構成され、交流リアクタ１１ａから１１ｃで発生する電圧を調整して電力変換装置６で発生した高調波電流と逆位相の電流を生成する電力変換部１２と、電力変換部１２の直流端子側に接続され電力変換部１２内部の母線電圧を平滑化して一定値に保つための容量性部品であるコンデンサ１３と、電力変換部１２のスイッチング素子１２ａから１２ｆを制御する制御部１４と、電力変換部１２のスイッチング素子１２ａから１２ｆに発生するリップル成分を抑制するリップルフィルタ１５と、を備えている。
【００１４】
また、アクティブフィルタ装置８は、交流電源１から電力変換装置６に流れる三相交流電流のうち、Ｕ相の電流を検出する電流検出器１６ａと、Ｗ相の電流を検出する電流検出器１６ｃと、電力変換部１２からリップルフィルタ１５に流れる三相交流電流のうち、Ｕ相の電流を検出する電流検出器１７ａと、Ｗ相の電流を検出する電流検出器１７ｃと、交流電源１から出力されるＵ相およびＶ相の線間電圧を検出する電圧検出器１８と、電力変換部１２の直流端子側に接続されコンデンサ１３の両端電圧を検出する電圧検出器１９と、を備えている。
【００１５】
制御部１４は、電流検出器１６ａで検出された電流検出値Ｉconvuと、電流検出器１６ｃで検出された電流検出値Ｉconvwと、電流検出器１７ａで検出された電流検出値Ｉafuと、電流検出器１７ｃで検出された電流検出値Ｉafwと、電圧検出器１８で検出されたＵ相およびＶ相の線間電圧Ｖuvと、電圧検出器１９で検出されたコンデンサ１３の両端電圧Ｖdcとが入力され、入力された電流検出値Ｉconvuと、電流検出値Ｉconvwと、電流検出値Ｉafuと、電流検出値Ｉafwと、Ｕ相およびＶ相の線間電圧Ｖuvと、コンデンサ１３の両端電圧Ｖdcとに基づいて、スイッチング素子１２ａから１２ｆをＰＷＭ（Pulse  Width  Modulation）制御する。
【００１６】
制御部１４は、電圧検出器１８で検出された電圧を常に知ることができる。従って、制御部１４は、電圧検出器１８での電圧検出値に応じて、アクティブフィルタ装置８が最適な動作を行えるよう、回路パラメータを切り替えることが可能である。制御部１４は、例えば、電圧検出器１８で検出されうる複数の電圧値について、各電圧値に対応する複数種類の回路パラメータをテーブルとして保持しておき、電圧検出器１８から電圧検出値を受け取ると、受け取った電圧検出値に対応する回路パラメータをテーブルから選択し、選択した回路パラメータに従った動作を行う。
【００１７】
回路パラメータは、電力変換部１２のスイッチング制御で使用するパラメータであり、メモリ等の記憶回路で保持しておく。記憶回路は、制御部１４の内部に設けられてもよいし、制御部１４の外部に設けられてもよい。テーブルとして保持する複数のパラメータは、予めシミュレーション等により求めておく。これにより、アクティブフィルタ装置８を電源電圧変動の大きい地域などで使用した場合でも、入力される電源電圧の変動に合わせて適切なパラメータに切り替えながら運転することができ、高調波電流の抑制能力を維持できる。なお、電源電圧とは、交流電源１から供給される電圧である。
【００１８】
リップルフィルタ１５は、交流リアクタ１１ａから１１ｃと直列に接続されたリアクタ１５１ａ、１５１ｂおよび１５１ｃと、交流リアクタ１１ａから１１ｃと並列に接続された３相分のコンデンサ１５２ａ、１５２ｂおよび１５２ｃとを備えて構成されている。コンデンサ１５２ａから１５２ｃは第１の容量性部品である。図１では、コンデンサ１５２ａから１５２ｃをＹ結線とした場合の例を示しているが、コンデンサ１５２ａから１５２ｃをΔ結線としてもよい。
【００１９】
なお、リップルフィルタ１５はアクティブフィルタ装置８に必須のものではないが設けられていることが望ましい。アクティブフィルタ装置８の適用目的は高調波電流を抑制して電流波形を正弦波に近づけることであるため、アクティブフィルタ装置８はリップルフィルタ１５を備え、生成する電流に含まれる、波形の歪みの一因となるリップル成分をリップルフィルタ１５で除去することが望ましい。
【００２０】
ここで、電力変換装置６には、図２（ａ）に示すような高調波電流を含む負荷電流が流れることが一般的に知られている。すなわち、電力変換装置６に流れる負荷電流には高調波成分である高調波電流が含まれている。そのため、アクティブフィルタ装置８では、制御部１４が電力変換部１２のスイッチング素子１２ａから１２ｆをスイッチング制御し、電力変換部１２の端子電圧を制御することで交流リアクタ１１ａから１１ｃに発生する電圧を調整し、図２（ｂ）に示す、負荷電流に含まれている高調波電流を抑制するアクティブフィルタ電流を流す。
【００２１】
これにより、アクティブフィルタ装置８から交流電源１側へ所望の電流が流れ、交流電源１に接続されている電力変換装置６で発生する高調波電流が抑制され、交流電源１には歪みの無い正弦波電流である図２（ｃ）のような系統電流が流れる。しかし、電力変換部１２のスイッチング動作により電流にリップル分が乗ってしまう。これを除去するために、アクティブフィルタ装置８はリップルフィルタ１５を備えている。
【００２２】
なお、アクティブフィルタ装置８が図２（ｂ）に示すようなアクティブフィルタ電流を流す場合の動作、すなわち、アクティブフィルタ装置８の制御部１４による制御動作は公知技術であるため、この制御動作の詳細については説明を省略する。アクティブフィルタ装置８は電力変換装置６から発生する高調波電流を抑制し、交流電源１から正弦波形状に近い電流を流出させるよう制御する装置である。
【００２３】
なお、図１では、電流検出器１６ａ，１６ｃをアクティブフィルタ装置８と別構成にしているが、これらをアクティブフィルタ装置８の内部に備えるようにしてもよい。
【００２４】
また、スイッチング素子１２ａから１２ｆの一部または全てをＳｉＣ（Silicon  Carbide、炭化ケイ素）などのワイドバンドギャップ半導体により形成してもよい。ワイドバンドギャップ半導体によって形成されたスイッチング素子は、耐電圧性および許容電流密度が高いため、小型化が可能であり、小型化されたスイッチング素子を用いることにより、これを組み込んだ半導体モジュールの小型化が可能となる。
【００２５】
また、ワイドバンドギャップ半導体によって形成されたスイッチング素子は耐熱性も高いため、ヒートシンクの放熱フィンの小型化が可能となり、半導体モジュールの一層の小型化が可能になる。さらに、ワイドバンドギャップ半導体によって形成されたスイッチング素子は電力損失が低いため、半導体モジュールの高効率化が可能になる。
【００２６】
また、アクティブフィルタ装置８において、電力変換部１２、コンデンサ１３、制御部１４は、図３に示した回路基板２０に搭載される。本実施の形態にかかるアクティブフィルタ装置８は、回路を構成する各回路素子を実装する回路基板２０に特徴を有する。回路基板２０は、電源電圧が異なる複数種類の負荷に対応できるよう、回路内のある特定の位置に対して、電気的特性が異なる同一種類の部品を選択的に接続可能な構成となっている。
【００２７】
なお、電流検出器１７ａ、電流検出器１７ｃ、電圧検出器１８、電圧検出器１９のいずれか１つ以上を回路基板２０に搭載してもよい。
【００２８】
図３は、アクティブフィルタ装置８が備える回路基板２０の一例を示す図である。回路基板２０は、絶縁された樹脂などからなる基材と、基材に形成され回路を構成するプリント配線パターンである複数のプリント配線２１と、プリント配線２１上に基材を貫通して形成された穴である複数のスルーホール２２と、電力変換部１２を実現する回路部品２３と、基材に形成した取付穴２４に取り付けられ、回路部品２３で発生する熱を放熱させる放熱フィン２５と、図示を省略した制御電源を内部に有し、制御部１４を構成する回路部品２６と、変圧用部品である回路部品２９から構成されている。
【００２９】
回路部品２３、回路部品２６、回路部品２９はそれぞれ、複数の端子を有し、該端子がスルーホール２２に挿入され半田付け等により該端子とプリント配線２１とが接続することでプリント配線２１と電気的に接続される。
【００３０】
回路基板２０を複数の異なる電源電圧に対応させる場合、回路基板２０に実装する回路部品について耐圧、ワット数、許容電流量などの電気的特性が異なるものを使用しなければならない場合がある。
【００３１】
一般的にプリント配線の断面積（以下パターン断面積という）および隣接するプリント配線同士の間隔（以下パターン間隔という）は、プリント配線に流れる電流の量および印加される電圧に依存する。例えば２００Ｖ仕様の回路基板に４００Ｖの高電圧が入力された場合、パターン間隔が入力電圧に対して小さいため、絶縁距離が確保できずにショートして回路が破壊されるおそれがある。そこで、印加する電圧を高くする必要がある場合は隣接するパターン同士の間隔を広げる必要がある。
【００３２】
このため、アクティブフィルタ装置８が備える回路基板２０では、交流電源１から入力されうる電圧の最大値を考慮し、回路基板２０に設けられたプリント配線２１のうち印加される電圧が入力電圧の変化に伴い変化する箇所のパターン間隔を、交流電源１から最大電圧が入力された時の最小絶縁距離以上としている。
【００３３】
具体的には、一般的なアクティブフィルタ装置に入力される最大電圧である４００Ｖの高電圧が入力された場合、ピーク値が５００Ｖ以上となるおそれがあり、国際規格に準拠した絶縁距離である３．８ｍｍを最低限確保するよう、プリント配線２１のパターン間隔を３．８ｍｍ以上確保している。
【００３４】
なお、ここでは、入力電圧とは、交流電源１からアクティブフィルタ装置８に入力される電圧を意味し、印加される電圧とは、プリント配線パターンの任意の位置に印加される電圧を意味する。入力電圧の変化に伴い印加される電圧が変化する箇所のプリント配線には、交流電源１が接続される電源入力端子から電力変換部１２までの配線などが該当する。
【００３５】
また、同一電力を保ちつつ、４００Ｖ仕様の回路基板に２００Ｖの低電圧を入力した場合、高電圧仕様と低電圧仕様では低電圧仕様の方が配線パターンに流れる電流は大きくなるため、発熱する。許容電流量を超えた場合、発熱により回路が正常に動作しないおそれがある。そこで、多くの電流を流す必要がある場合はパターンの断面積を広くする必要がある。
【００３６】
このため、本発明のアクティブフィルタ装置８が備える回路基板２０では、一般的に配線のパターン断面積を広げれば許容電流量は増えることから、入力電圧の変化に伴い印加される電圧が変化する箇所のパターン断面積を、低電圧仕様側の電流、すなわち、プリント配線２１に流れうる最大電流を許容可能な面積以上としている。
【００３７】
具体的には、国内で使用される一般的な電圧値である２００Ｖの低電圧が入力された場合、電流は瞬時的に７０Ａ流れるおそれがある。そこで、国際規格に準拠した断面積である２．４５ｍｍ＾２を最低限確保するよう、プリント配線２１のパターン断面積を２．４５ｍｍ＾２以上確保している。
【００３８】
以上のように、本発明のアクティブフィルタ装置８が備える回路基板２０では、プリント配線２１のパターン間隔を、交流電源１から最大電圧が入力された時の最小絶縁距離以上とするとともに、プリント配線２１のパターン断面積を、プリント配線２１に流れうる最大電流を許容可能な最少許容幅以上とすることにより、低電圧仕様の場合にも高電圧仕様の場合にも両者に対して配線パターン間の絶縁距離を確保するとともに、配線に流れる電流を許容範囲内に収めることができるため、回路基板２０は、配線パターンを変更しなくても異なる電源電圧を入力させることができる。
【００３９】
また、回路基板２０を複数の異なる電源電圧に対応させるために、回路基板２０に実装する回路部品について耐圧、ワット数、許容電流量などの電気的特性が異なるものを使用する場合、電気的特性の違いにより回路部品のサイズ、すなわち外形寸法が異なる場合もある。
【００４０】
このため、本発明のアクティブフィルタ装置８が備える回路基板２０では、図４に示すように、プリント配線２１は基材に並列に４列形成され、スルーホール２２として、４本のプリント配線２１それぞれにスルーホール２２ａおよびスルーホール２２ｂがひとつずつ設けられている。４個のスルーホール２２ａと４個のスルーホール２２ｂは並列に設けられ、隣接するプリント配線２１に形成されたスルーホール２２ａ同士の間隔Ａが、隣接するプリント配線２１に形成されたスルーホール２２ｂ同士の間隔Ｂよりも狭くなるよう配置されている。
【００４１】
回路部品２３は電力変換部１２を構成し並列に並ぶ４本の端子を有する電子部品である。外形寸法が小さく端子間の距離が短い回路部品２３ａは４本の端子がそれぞれスルーホール２２ａに挿入され半田付けされることで実装され、回路部品２３ａよりも外径寸法が大きく端子間の距離が長い回路部品２３ｂは４本の端子がそれぞれスルーホール２２ｂに挿入され半田付けされることで実装される。すなわち、回路基板２０では、異なる間隔で配置されたスルーホール２２を複数組備えているので、複数の異なる電源電圧に対応し端子間の間隔が異なる回路部品２３ａおよび２３ｂを、選択的に取り付けることができる。
【００４２】
なお、本実施の形態ではスルーホール２２ａの数とスルーホール２２ｂの数が同数で、かつ図４では、４個のスルーホール２２ａと４個のスルーホール２２ｂの間の距離が同じ、すなわち４個のスルーホール２２ａと４個のスルーホール２２ｂが平行である場合の例を示しているがこの形態に限らない。また、回路部品２３の端子の数が４本である例を示しているが、４本以外の数でもよい。
【００４３】
ひとつの電源電圧に対応した回路部品に適用させるスルーホール以外に異なる電源電圧に対応した回路部品に適用させるスルーホールを有していればよく、スルーホール２２ａとスルーホール２２ｂとで一つもしくは複数のスルーホール２２を共有したり、複数のスルーホール２２ａと複数のスルーホール２２ｂとを一列に並べたり、複数のスルーホール２２ａと複数のスルーホール２２ｂとを、共有したスルーホール２２を基準に角度を変えて配置させたりしてもよい。共通させることで回路基板２０の面積を小さくしコストを低減させることができる。
【００４４】
または、回路基板２０では、少なくとも２種類以上の回路部品についての、回路部品を実装するためのスルーホールを、サイズが異なる回路部品を選択的に取り付けられる形状のスルーホールとする。
【００４５】
以上のように、本発明のアクティブフィルタ装置８が備える回路基板２０では、ひとつの電源電圧に対応した回路部品に適用させるスルーホール以外に、異なる電源電圧に対応した回路部品に適用させるスルーホールも有しているので、回路基板２０は、配線パターンを変更しなくても異なる電源電圧に対応した回路部品を実装させることができる。
【００４６】
また、回路基板２０を複数の異なる電源電圧に対応させる場合、入力される電圧によって、既定の電圧まで変圧する変圧用部品が必要となる場合がある。
【００４７】
このため、本実施の形態にかかるアクティブフィルタ装置８が備える回路基板２０は、回路部品２３が接続される並列した４本のプリント配線２１（図４参照）の他、図５に示した形状のプリント配線２１、具体的には、極性の異なる２本のプリント配線２１がそれぞれ分断され、４本となったプリント配線２１の端部それぞれがさらに二手に分かれた形状を有するプリント配線２１が形成されている。二手に分かれたプリント配線２１の一方の端部にはスルーホール２２ｃが設けられ、二手に分かれた端部のうち他方の端部にはジャンパ２８が接続されるジャンパ接続部２７が設けられており、スルーホール２２ｃを有するプリント配線２１の端部同士は向かい合って形成され、ジャンパ接続部２７を有するプリント配線２１の端部同士は向かい合って形成されている。そして、スルーホール２２ｃには変圧用部品である回路部品２９が接続され、ジャンパ接続部２７にはジャンパ２８が接続される。
【００４８】
例えば、図６に示すように、制御電源回路の入力電圧の規定値を低電圧仕様に合わせ、かつ回路基板２０に高電圧仕様の電圧が入力される場合、プリント配線２１のスルーホール２２ｃには変圧用部品である回路部品２９を実装し、電源電圧を低電圧仕様の電圧に降圧させ低電圧仕様の制御電源回路に入力可能な値にする。
【００４９】
また、図７に示すように、回路基板２０に低電圧仕様の電圧が入力される場合、そのまま制御電源回路に電源電圧を入力させればよいため、プリント配線２１のスルーホール２２ｃに回路部品２９を実装せず、ジャンパ接続部２７にジャンパ２８を取り付け、向かい合う２組のプリント配線２１を電気的に接続させることにより、電源電圧を変圧せずに入力させる。
【００５０】
以上のように、本実施の形態にかかるアクティブフィルタ装置８が備える回路基板２０では、スルーホール２２ｃの他にジャンパ接続部２７を設けることで、回路部品２６の制御電源回路に入力される電圧を一定にし、配線パターンを変更しなくても異なる電源電圧を入力させることができる。
【００５１】
また、回路基板２０を複数の異なる電源電圧に対応させる場合、入力される電圧によって、電力変換部１２の放熱に必要な放熱量も異なる場合がある。
【００５２】
このため、放熱フィン２５は高電圧仕様と低電圧仕様とで放熱能力の異なる形状とし、なおかつ回路基板２０上の同一箇所に取り付けられるようにする。例えば、高電圧仕様に対応する放熱フィンの底面形状と低電圧仕様に対応する放熱フィンの底面形状とを同一として、低電圧仕様に対応する放熱フィン２５の高さを高電圧仕様に対応する放熱フィン２５の高さよりも高く変更することで放熱能力を変更する。
【００５３】
以上のように、本実施の形態にかかるアクティブフィルタ装置８が備える回路基板２０では、基板自体に変更を加えなくても放熱フィン２５を取り付けるための取付穴２４に、高電圧仕様の放熱フィン２５と低電圧仕様の放熱フィン２５のどちらでも取り付けられるため、基板自体に変更を加えなくても異なる電圧仕様に対応することができる。
【００５４】
なお、発熱量が増大するほど放熱フィン２５の高さが高くなるため、アクティブフィルタ装置８の筐体は、最大発熱時の放熱フィン２５が入る大きさを確保している。これにより異なる電圧においても共通の筐体を使用することができ、コストの増加を抑えることができる。
【００５５】
また、回路基板２０を複数の異なる電源電圧に対応させる場合、入力される電圧によって、コンデンサに要求される仕様が異なる場合がある。
【００５６】
例えば、図１では、コンデンサ１５２ａから１５２ｃをＹ結線で接続した場合の例を示しているが、Ｙ結線で接続した場合、Δ結線で接続した場合に比べ静電容量が１／３になるため、Δ結線で実現する場合よりも静電容量の３倍大きいコンデンサが必要となる。また、コンデンサの端子間の電圧は線間電圧の１／√３となるため、Δ結線に比べて耐圧を下げることが可能である。一方、Δ結線で接続した場合、コンデンサの端子間には線間電圧がそのまま印加されることとなり、アクティブフィルタ装置８を高電圧仕様にする際には高耐圧なコンデンサが必要となる。
【００５７】
従って、高電圧仕様の時には耐圧を稼ぐことを優先してＹ結線を使用し、低電圧仕様の場合には静電容量を確保することを優先してΔ結線を使用するのが望ましい。しかし、一般的なリップルフィルタでは結線はプリント配線によって決定されており、異なる電圧仕様に対応しようとしても結線の変更は困難である。
【００５８】
そこで、本発明のアクティブフィルタ装置８が備える回路基板２０には、図８（ａ）に示す配線が途切れている部分である、コンデンサ１５２ａから１５２ｃが接続されたプリント配線２１の端部および三相各相から延びるプリント配線２１の端部に、ジャンパ接続部２７を設け、ジャンパ接続部２７にジャンパ２８を取り付けコンデンサ１５２ａから１５２ｃの周辺の接続を組み替えることにより、図８（ｂ）に示すＹ結線か図８（ｃ）に示すΔ結線のいずれかを選択できる。
【００５９】
以上のように、本発明のアクティブフィルタ装置８が備える回路基板２０では、コンデンサ１５２ａから１５２ｃが接続されたプリント配線２１にジャンパ接続部２７を設けることで、アクティブフィルタ装置８は、コンデンサの容量および結線方法を変更するのみで電圧仕様の変更に対応でき、電圧仕様が異なる複数種類のアクティブフィルタとして動作することができる。
【００６０】
なお、図８に示した構成は一例であり、この構成に限定されない。また、コンデンサの容量および結線方法を変更して電圧仕様の変更に対応する構成は一例である。図９の（ａ）および（ｂ）に示すようにジャンパによる切替えをせずにＹ結線とΔ結線の両方の配線をあらかじめ構成しておいてもよい。さらに、結線方法を変更する代わりに複数のコンデンサを直列に接続して耐圧を強化する、複数のコンデンサを並列に接続して容量を強化する、などにより電圧仕様の変更に対応可能なパターン構成としてもよい。
【００６１】
実施の形態２．
次に、実施の形態２にかかるアクティブフィルタ装置８について説明する。本実施の形態では、回路基板２０の面積をより小さくした構成のアクティブフィルタ装置８を説明する。
【００６２】
なお、本実施の形態にかかるアクティブフィルタ装置８の基本構成および動作は、実施の形態１にかかるアクティブフィルタ装置８と同様である。そのため、実施の形態１と同一又は同等な構成部分については同一符号を付し、その説明を省略する。また、動作説明は省略する。
【００６３】
実施の形態２にかかるアクティブフィルタ装置８の回路基板２０は、電力変換部１２および制御部１４を搭載し、回路基板２０は、図示しない基材と、複数のプリント配線２１と、複数のスルーホール２２と、回路部品２３と、放熱フィン２５と、回路部品２６と、回路部品２９と、プリント配線２１上に取り付けられ、回路基板２０外に設けられた第２の容量性部品であるコンデンサ１３とリード線３３を用いて接続されるコネクタ３２から構成されている。
【００６４】
実施の形態１および実施の形態２にかかるアクティブフィルタ装置８では、母線電圧は相電圧の２倍以上となるため、高電圧仕様の場合は７００Ｖを超える電圧となり対応できるコンデンサが限定される。このため、耐圧をクリアするコンデンサ１３を回路基板２０に搭載するか、複数個直列に接続して耐圧を稼ぐ必要がある。
【００６５】
しかし、高耐圧な容量性部品は一般的に体積が大きく、回路基板２０上に実装すると多くの基板面積を占有し、基板サイズが増大するおそれがある。その結果、工場の設備によっては量産が不可能となる場合もある。また、体積の大きい素子に合わせて基板を設計すると、低電圧仕様に変更した際に余剰スペースが増え、ムダが発生する。
【００６６】
一方、複数個直列に接続して耐圧を稼ぐ場合、例えば、容量性部品を２個直列に接続すると容量が半分になる為、これと同様に直列接続した２個のコンデンサ１３を並列に接続して容量を確保する必要がある（図１０（ａ）参照）。また、容量性部品を直列に接続した場合は電圧の偏りを防ぐためのバランス抵抗３１が必要となる。このように高電圧になると部品点数が増し、基板面積が増大する問題がある。
【００６７】
この問題を解決するため、本実施の形態のアクティブフィルタ装置８では、回路基板２０の構成を図１０（ｂ）に示したものとしている。すなわち、本実施の形態にかかるアクティブフィルタ装置８の回路基板２０は、リード線３３を介してコンデンサ１３が接続されるコネクタ３２を設けているので、図１０（ｂ）に示すように、回路基板２０の外に単体で高耐圧大容量なコンデンサ１３を取り付けることができ、体積が大きい高耐圧大容量なコンデンサや、複数のコンデンサおよびバランス抵抗を実装するスペースを回路基板２０上に設けることが不要となるので、回路基板２０の面積を小型化することができる。
【００６８】
また、低電圧仕様への変更時には、コンデンサ１３を低電圧仕様に対応したコンデンサに交換すればよく、コネクタ３２に接続されるコンデンサ１３を取り換えるだけなので対応が容易となる。なお、これは一例であり、基板外に複数の容量性部品およびバランス抵抗を配置した回路を接続する構成としてもよい。
【００６９】
以上の各実施の形態にかかるアクティブフィルタ装置８は、交流電力を直流電力に変換する電力変換装置で発生する高調波電流を抑制する高調波電流補償装置として利用される。特に、電動機を可変速運転するインバータから発生する高調波を抑制する高調波電流補償装置として適用できる。アクティブフィルタ装置８は、様々な電圧仕様の存在する空気調和機や冷凍機、ヒートポンプ式給湯機、ショーケースなど圧縮機搭載インバータ製品全般に適用可能であるとともに、電圧仕様の範囲の広いエレベータやエスカレータ、工場などのコンベア駆動用インバータ、産業換気扇用インバータなどの産業用インバータなどの高調波電流補償装置への適用も可能である。
【００７０】
以上のように、各実施の形態にかかるアクティブフィルタ装置８は、交流電力を直流電力に変換する機器で発生する高調波電流を補償するための電流を生成する回路の回路部品を実装する回路基板として、電気的特性が異なる複数の回路の各々を構成している各回路部品を実装可能な回路基板を備えることとした。これにより、電源電圧が異なる複数種類の電力変換装置に対応可能な、電気的特性が異なる複数種類のアクティブフィルタ装置を共通の回路基板を使用して実現できる。よって、電気的特性が異なる複数種類のアクティブフィルタ装置を低コストで実現できる。
【００７１】
実施の形態３．
図１１は、本発明の実施の形態３に係る空気調和機３００の構成を概略的に示す図である。図１１に示されるように、空気調和機３００は、室外機３１０と、室内機３２０と、室外機３１０と室内機３２０との間で冷媒を循環させるための冷媒配管３３０とを有している。
【００７２】
室外機３１０は、圧縮機３１１と、熱交換器３１２と、ファン３１３と、ファン３１３を回転させる電動機３１４とを有している。電動機３１４とファン３１３とは、熱交換器３１２に空気を流すための送風機を構成している。室内機３２０は、熱交換器３２１と、ファン３２２と、ファン３２２を回転させる電動機３２３とを有している。電動機３２３とファン３２２とは、熱交換器３２１に空気を流すための送風機を構成している。
【００７３】
また、室外機３１０および室内機３２０の内の少なくとも一方には、図１１には図示していないが、交流電源から供給される電力を変換し電動機３１４および電動機３２３の内の少なくとも一方の駆動用電力を生成する電力変換装置と、電力変換装置で発生した高調波電流を補償するアクティブフィルタ装置が内蔵されている。
【００７４】
実施の形態３に係る空気調和機３００においては、アクティブフィルタ装置を、実施の形態１もしくは２に係るアクティブフィルタ装置８で構成している。実施の形態３に係る空気調和機３００においては、室内機３２０から冷たい空気を送風する冷房運転および室内機３２０から暖かい空気を送風する暖房運転のいずれかを選択的に行うことができる。電動機３１４および電動機３２３の内の少なくとも一方の駆動用電力を生成する電力変換装置で発生した高調波電流を補償するアクティブフィルタ装置として、実施の形態１もしくは２に係るアクティブフィルタ装置８を採用している点以外について、実施の形態３に係る空気調和機３００は、従来の空気調整機と同じである。
【００７５】
実施の形態３に係る空気調和機３００によれば、実施の形態１もしくは２に記載されたアクティブフィルタ装置８によって得られる効果に加えて、空気調和機３００の構成の簡素化および製品コストの低減の効果を得ることができる。
【００７６】
なお、本発明が適用可能な空気調和機は、図１１に示されるような室内用の空気調和機に限定されない。本発明は、冷凍倉庫用の空気調和機および冷蔵庫用の空気調和機などのような、電動機を備える各種の機器に適用可能である。
【００７７】
また、各実施の形態では、本発明にかかる回路基板がアクティブフィルタ装置の回路基板２０である場合について説明したが、一例であり、複数の異なる電源電圧が印加されうる装置に対して本発明にかかる回路基板を適用可能である。
【００７８】
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【符号の説明】
【００７９】
１  交流電源、２  整流器、３  直流リアクタ、４  平滑コンデンサ、５  インバータ、６  電力変換装置、７  モータ、８  アクティブフィルタ装置、１１ａから１１ｃ  交流リアクタ、１２  電力変換部、１２ａから１２ｆ  スイッチング素子、１３，１５２ａから１５２ｃ  コンデンサ、１４  制御部、１５  リップルフィルタ、１６ａ，１６ｃ，１７ａ，１７ｃ  電流検出器、１８，１９  電圧検出器、２０  回路基板、２１  プリント配線、２２  スルーホール、２３，２６，２９  回路部品、２４  取付穴、２５  放熱フィン、２７  ジャンパ接続部、２８  ジャンパ、３１  バランス抵抗、３２  コネクタ、３３  リード線、１５１ａから１５１ｃ  リアクタ。
【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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【国際調査報告】
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