(57)【要約】  電力変換装置は、交流電源から供給された交流電圧を整流する整流器と、整流器で整流された電圧を昇圧する昇圧回路と、昇圧回路の出力電圧を平滑化する平滑コンデンサと、平滑コンデンサで平滑化された直流電圧を交流電圧に変換するパワーモジュールと、パワーモジュールに入力される直流電圧に重畳されたサージ電圧を吸収するスナバコンデンサとを備え、スナバコンデンサは、パワーモジュールに実装されている。
2019159317.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源から供給された交流電圧を整流する整流器と、
前記整流器で整流された電圧を昇圧する昇圧回路と、
前記昇圧回路の出力電圧を平滑化する平滑コンデンサと、
前記平滑コンデンサで平滑化された直流電圧を交流電圧に変換するパワーモジュールと、
前記パワーモジュールに入力される前記直流電圧に重畳されたサージ電圧を吸収するスナバコンデンサと
を備え、
前記スナバコンデンサは、前記パワーモジュールに実装されている
電力変換装置。
【請求項２】
前記パワーモジュールの外部に実装された補助スナバコンデンサをさらに備える
請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記パワーモジュールを冷却する冷却手段をさらに有する
請求項１または２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記昇圧回路および前記パワーモジュールには、スイッチング素子が用いられ、
前記昇圧回路および前記パワーモジュールの前記スイッチング素子の少なくとも一方は、ワイドバンドギャップ半導体によって形成されている
請求項１〜３のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の電力変換装置と、
前記電力変換装置から供給される電力により駆動する圧縮機、室内熱交換器、膨張装置および室内熱交換器を冷媒配管で順次接続して冷媒を循環させる冷媒回路と
を備える空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチング素子を有する変圧回路を用いて交流電圧を整流して変圧する電力変換装置およびこれを用いた空気調和装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、冷凍空気調和装置の圧縮機およびファンなどのモータを駆動する大容量のインバータ装置では、三相全波整流回路によってインバータ駆動用の直流母線電圧を生成する方式が用いられている。冷凍空気調和装置では、定格冷暖房運転時のエネルギー消費効率（ＣＯＰ；Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  Ｏｆ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ）および１年を通した通年エネルギー消費効率（ＡＰＦ；Ａｎｎｕａｌ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  Ｆａｃｔｏｒ）を高めるようにしている。そのため、圧縮機用のモータは、冷凍空気調和装置の定格運転で用いる回転数付近で誘起電圧が電源電圧と同程度となるように設計されることが多い。【０００３】
この場合、冷凍空気調和装置は、過負荷運転時などの定格運転時の回転数を超えるような高速回転域でモータを駆動させるようにすると、インバータ装置は、電源電圧以上の電圧を出力できないため、出力電圧が飽和する。これにより、圧縮機の電流が増大し、モータ効率の低下およびインバータ装置の損失の増加が生じるため、インバータ装置の変換効率が低下する。また、圧縮機のモータに使用している磁石の減磁耐力、ならびに、インバータ装置に使用している半導体の許容電流および許容温度の制約により、運転範囲が狭くなることがある。【０００４】
そこで、インバータ装置の出力電圧範囲を拡大するための昇圧回路を有する電力変換装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１には、昇圧回路に対する直流電圧指令値をモータの回転数に比例して大きくなるように設定することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３３０８９９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載された方法では、モータ回転数が大きくなるにしたがって、必要となる直流電圧が高くなる。電力変換装置によって電圧をより高く昇圧する場合、スイッチング動作によって発生するサージ電圧が大きくなる。このとき、昇圧された電圧は、サージ電圧の大きさを含めて許容値の範囲内に抑える必要がある。そのため、サージ電圧が発生すると、昇圧された電圧の設定値が抑えられることになるので、昇圧回路は、電圧を所望の直流電圧に昇圧することができない。一方、サージ電圧は、回路中の配線長が長くなるにしたがって大きくなる。そのため、配線長に起因するサージ電圧を抑制する必要がある。【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、配線長に起因するサージ電圧を抑制し、電圧を所望の直流電圧に昇圧することができる電力変換装置およびこれを用いた空気調和装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の電力変換装置は、交流電源から供給された交流電圧を整流する整流器と、前記整流器で整流された電圧を昇圧する昇圧回路と、前記昇圧回路の出力電圧を平滑化する平滑コンデンサと、前記平滑コンデンサで平滑化された直流電圧を交流電圧に変換するパワーモジュールと、前記パワーモジュールに入力される前記直流電圧に重畳されたサージ電圧を吸収するスナバコンデンサとを備え、前記スナバコンデンサは、前記パワーモジュールに実装されているものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、パワーモジュールに内包されるスナバコンデンサにより、配線長に起因するサージ電圧を抑制しつつ、パワーモジュールに入力されるサージ電圧をスナバコンデンサによって吸収することにより、インバータへの入力電圧の設定値を高くすることができるため、電圧を所望の直流電圧に昇圧することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１に係る電力変換装置の構成の一例を示す回路図である。
【図２】図１の電力変換装置における配線のインダクタンスについて説明するための概略図である。
【図３】スナバコンデンサが実装されていない場合の、インバータの入力電圧の一例を示すグラフである。
【図４】スナバコンデンサが実装されている場合の、インバータの入力電圧の一例を示すグラフである。
【図５】図１の電力変換装置の実装について説明するための概略図である。
【図６】実施の形態２に係る空気調和装置の構成の一例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態１に係る電力変換装置について説明する。本実施の形態１に係る電力変換装置は、三相交流電源から設定周波数の交流電流を生成し、例えば空気調和装置における圧縮機または送風機のモータ等の負荷に対して供給するものである。
【００１２】
［電力変換装置１の構成］
図１は、本実施の形態１に係る電力変換装置１の構成の一例を示す回路図である。図１に示すように、電力変換装置１は、交流電力を直流電力に変換した後に再び交流電力に変換するものであり、入力側に三相交流電源２が接続され、出力側に負荷３が接続されている。電力変換装置１は、モジュール１０、リアクタ２０、平滑コンデンサ３０およびスナバコンデンサ１５Ｂを備えている。
【００１３】
モジュール１０は、整流器１１、スイッチング素子１２、逆流防止素子１３、インバータ１４およびスナバコンデンサ１５Ａをパッケージ内に内包したものである。また、リアクタ２０、スイッチング素子１２および逆流防止素子１３により、昇圧回路４が構成されている。
【００１４】
整流器１１は、三相交流電源２に接続され、三相交流電源２から供給されるＡＣ（Ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ  Ｃｕｒｒｅｎｔ）２００ＶまたはＡＣ４００Ｖ等の交流電圧を整流して直流電圧に変換する。整流器１１は、例えば、６個のダイオードをブリッジ接続した三相全波整流器で構成されている。整流器１１は、整流した電圧を昇圧回路４に対して出力する。
【００１５】
昇圧回路４は、整流器１１で整流された電圧を、任意の電圧に昇圧する。昇圧回路４を構成するリアクタ２０は、整流器１１の出力端に接続されている。逆流防止素子１３は、リアクタ２０に直列接続されている。スイッチング素子１２は、リアクタ２０と逆流防止素子１３との間に接続されている。
【００１６】
スイッチング素子１２は、コンバータ制御部５０から供給されるスイッチング信号に基づきＯＮまたはＯＦＦとなるスイッチング動作を行う。スイッチング素子１２および逆流防止素子１３は、例えば、シリコン（Ｓｉ）素子と比較してバンドギャップが大きい炭化ケイ素（ＳｉＣ）素子、窒化ガリウム（ＧａＮ）素子、ダイヤモンド素子等のワイドバンドギャップ半導体を用いて構成されている。
【００１７】
なお、これに限られず、スイッチング素子１２は、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）またはＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等の半導体素子を用いて構成されてもよい。また、逆流防止素子１３は、例えば、ファーストリカバリダイオード等の逆流防止ダイオードを用いて構成されてもよい。
【００１８】
平滑コンデンサ３０は、昇圧回路４からの出力電圧を平滑化するものである。インバータ１４は、複数のスイッチング素子１４ａで構成され、平滑コンデンサ３０によって平滑された直流電圧をＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）電圧である交流電圧に変換する。インバータ１４に用いられるスイッチング素子１４ａとして、例えば、上述したスイッチング素子１２と同様に、ＩＧＢＴ等の半導体素子が用いられる。
【００１９】
インバータ１４には、例えば、空気調和装置における圧縮機のモータ等の負荷３が接続され、負荷３に対して設定周波数の交流電圧を供給する。インバータ１４は、インバータ制御部４０によって制御される。なお、インバータ１４に用いられるスイッチング素子１４ａとしては、上述した例に限られず、例えば、炭化ケイ素（ＳｉＣ）等のワイドバンドギャップ半導体が用いられてもよい。
【００２０】
スナバコンデンサ１５Ａおよび１５Ｂは、インバータ１４に入力される電圧に重畳されるサージ電圧を吸収するために設けられている。スナバコンデンサ１５Ａは、インバータ１４に対して並列に接続されている。また、スナバコンデンサ１５Ａは、インバータ１４の近傍に配置される。スナバコンデンサ１５Ｂは、平滑コンデンサ３０に対して並列に接続されている。
【００２１】
電力変換装置１は、さらに、インバータ制御部４０、コンバータ制御部５０、リアクタ電流検出部６０、母線電圧検出部７０および負荷電流検出部８０を備えている。リアクタ電流検出部６０は、リアクタ２０に流れるリアクタ電流を検出し、コンバータ制御部５０に供給する。母線電圧検出部７０は、平滑コンデンサ３０に蓄積される出力電圧を検出し、インバータ制御部４０およびコンバータ制御部５０に供給する。負荷電流検出部８０は、インバータ１４からの出力電流を検出し、インバータ制御部４０に供給する。
【００２２】
インバータ制御部４０は、母線電圧検出部７０で検出された出力電圧および負荷電流検出部８０で検出された出力電流に基づき、制御対象の負荷３であるモータの回転数が目標の回転数となるように、インバータ１４に対してＰＷＭ制御を行う。インバータ制御部４０は、マイクロコンピュータなどの演算装置上でソフトウェアを実行することにより各種機能が実現され、もしくは各種機能を実現する回路デバイスなどのハードウェア等で構成されている。
【００２３】
コンバータ制御部５０は、母線電圧検出部７０で検出された出力電圧およびリアクタ電流検出部６０で検出されたリアクタ電流に基づき、昇圧回路４からの出力電圧が目標指令電圧となるように、スイッチング素子１２に対するスイッチング信号を生成する。コンバータ制御部５０は、マイクロコンピュータなどの演算装置上でソフトウェアを実行することにより各種機能が実現され、もしくは各種機能を実現する回路デバイスなどのハードウェア等で構成されている。
【００２４】
［電力変換装置１の動作］
次に、本実施の形態１に係る電力変換装置１の動作について説明する。図１に示すように、三相交流電源２から電力変換装置１に対して交流電圧が給電されると、給電された交流電圧が整流器１１に供給される。整流器１１は、供給された交流電圧を整流し、直流電圧を出力する。整流器１１から出力された直流電圧は昇圧回路４に供給される。昇圧回路４は、供給された直流電圧を設定電圧に昇圧し、出力電圧Ｖｄｃを出力する。
【００２５】
昇圧回路４では、リアクタ電流が一定となるように動作がコンバータ制御部５０によって制御される。昇圧回路４において、スイッチング素子１２がＯＮした場合には、整流器１１によって整流された直流電圧がリアクタ２０に印加され、逆流防止素子１３によって導通が阻止される。一方、スイッチング素子１２がＯＦＦした場合には、逆流防止素子１３が導通し、リアクタ２０には、スイッチング素子１２のＯＮ時と逆向きの電圧が誘導される。このとき、スイッチング素子１２のＯＮ時にリアクタ２０に蓄積されたエネルギーが、平滑コンデンサ３０側に移送される。この場合、スイッチング素子１２のオンデューティがコンバータ制御部５０によって制御されることにより、昇圧回路４からの出力電圧が制御される。
【００２６】
昇圧回路４によって昇圧された出力電圧は、平滑コンデンサ３０に蓄積され、平滑コンデンサ３０は、出力電圧を平滑化する。平滑コンデンサ３０によって平滑化された出力電圧は、インバータ１４によって三相交流電圧に変換される。そして、変換された交流電圧が負荷３に供給される。
【００２７】
インバータ１４におけるスイッチング素子１４ａの動作は、インバータ制御部４０によって制御されている。インバータ制御部４０は、母線電圧検出部７０および負荷電流検出部８０による検出結果に基づきスイッチング信号を生成し、インバータ１４のスイッチング素子１４ａに供給する。
【００２８】
昇圧回路４におけるスイッチング素子１２の動作は、コンバータ制御部５０によって制御されている。コンバータ制御部５０は、母線電圧検出部７０およびリアクタ電流検出部６０による検出結果に基づきスイッチング信号を生成し、スイッチング素子１２に供給する。
【００２９】
［サージ電圧の抑制］
次に、本実施の形態１に係る電力変換装置１によるサージ電圧の抑制方法について説明する。一般に、スイッチング動作が行われる場合、スイッチング動作に伴ってサージ電圧が発生する。このとき発生するサージ電圧は、式（１）に基づき算出される。ここで、Ｌは、基板パターンおよびモジュール１０内の配線が有するインダクタンスを示す。ｄｉ／ｄｔは、配線を流れる電流の変化量を示す。
サージ電圧Ｖ＝Ｌ×ｄｉ／ｄｔ    ・・・（１）
【００３０】
回路中の配線長が長くなるにしたがって配線のインダクタンスＬが大きくなることから、式（１）に示すように、配線長が長いほどサージ電圧Ｖが大きくなる。すなわち、本実施の形態１において、スイッチング素子１２によりスイッチング動作が行われた場合、配線長に応じたサージ電圧Ｖが発生し、インバータ１４には、サージ電圧Ｖが重畳された電圧が入力される。
【００３１】
ここで、配線によるサージ電圧Ｖが大きくなる、すなわちインバータ１４に入力される電圧が過大となる場合、インバータ１４のスイッチング素子１４ａには、過大電圧に対する耐圧性能が要求される。スイッチング素子１４ａには、入力される電圧に対する耐圧値が設定されているが、耐圧値を超えるサージ電圧Ｖがインバータ１４に印加された場合、スイッチング素子１４ａは破損し、装置が故障する。そのため、従来は、サージ電圧Ｖがスイッチング素子１４ａの耐圧を超えないように、昇圧回路４における昇圧量を調整する必要がある。
【００３２】
しかしながら、インバータ１４に入力される電圧の最大値がスイッチング素子１４ａの耐圧を超えないようにするためには、昇圧量の設定値を下げる必要がある。したがって、高効率なモータを採用することができない。また、インバータ１４に入力される電圧の最大値がスイッチング素子１４ａの耐圧を超えない場合であっても、サージ電圧Ｖが大きいほど発生するノイズが大きくなるため、ノイズ対策に要する費用の増加、あるいは電力変換装置１に誤動作が生じる虞がある。
【００３３】
そこで、本実施の形態１では、インバータ１４に入力される電圧に含まれるサージ電圧Ｖを抑制するために、スナバコンデンサ１５Ａおよび１５Ｂを設けている。図２は、図１の電力変換装置１における配線のインダクタンスＬについて説明するための概略図である。図２に示すように、インバータ１４と平滑コンデンサ３０とを接続する配線は、それぞれインダクタンスＬＡ〜ＬＤを有している。
【００３４】
このように配線上にインダクタンスＬＡ〜ＬＤが分布していると考えた場合、スナバコンデンサ１５Ｂは、インダクタンスＬＡに起因して発生するサージ電圧を吸収することができる。また、スナバコンデンサ１５Ａは、インダクタンスＬＡに起因して発生するサージ電圧に加えて、インダクタンスＬＢ〜ＬＤに起因して発生するサージ電圧をも吸収することができる。
【００３５】
なお、スナバコンデンサ１５Ａは、インバータ１４の近傍に配置される。これにより、スナバコンデンサ１５Ａとインバータ１４とを接続する配線が短くなり、接続配線に起因して発生するサージ電圧を抑制することができる。
【００３６】
図３は、スナバコンデンサ１５Ａおよび１５Ｂが実装されていない場合の、インバータ１４の入力電圧の一例を示すグラフである。図４は、スナバコンデンサ１５Ａおよび１５Ｂが実装されている場合の、インバータ１４の入力電圧の一例を示すグラフである。図３および図４は、実線で示す入力電圧の設定値が同一値である場合の例を示す。
【００３７】
図３に示すように、スナバコンデンサ１５Ａおよび１５Ｂが実装されていない場合、インバータ１４には、スイッチング素子１２のスイッチング動作によって発生するサージ電圧が重畳された電圧が入力される。この場合、サージ電圧が重畳された入力電圧の最大値がインバータ１４の許容電圧を超えないように、入力電圧の設定値が設定される。
【００３８】
これに対して、図４に示すように、スナバコンデンサ１５Ａおよび１５Ｂが実装されている場合、インバータ１４に入力される電圧に重畳されたサージ電圧が抑制される。この場合も、サージ電圧が重畳された入力電圧の最大値がインバータ１４の許容電圧を超えないように、入力電圧の設定値が設定されるが、図３に示す例と比較して、サージ電圧が抑制されている。そのため、入力電圧は、点線で示すように上昇させることができるので、入力電圧の設定値は、図３に示す例と比較して高く設定することができる。
【００３９】
このように、スナバコンデンサ１５Ａおよび１５Ｂが実装されることにより、インバータ１４に入力される電圧に重畳されるサージ電圧が抑制される。また、スナバコンデンサ１５Ａがインバータ１４のスイッチング素子１４ａの近傍に配置されることにより、配線長に起因して発生し、スイッチング素子１４ａに印加されるサージ電圧が極力抑制される。そのため、電力変換装置１では、サージ電圧の抑制量に応じて、インバータ１４に印加される電圧の設定値を高くすることができ、電力変換装置１は、より効率的なモータ等の負荷３を駆動させるための電力を負荷３に供給することができる。
【００４０】
［スナバコンデンサ１５Ａおよび１５Ｂの実装］
図５は、図１の電力変換装置１の実装について説明するための概略図である。図５に示すように、電力変換装置１のモジュール１０は、基板５上に実装されている。スナバコンデンサ１５Ａは、モジュール１０内に実装され、インバータ１４のスイッチング素子１４ａの近傍に配置されている。
【００４１】
モジュール１０には、モジュール１０内の素子等を冷却するための冷却手段としてのヒートシンク１０Ａが設けられている。そのため、ヒートシンク１０Ａは、モジュール１０内のスイッチング素子１４ａ等の放熱を行うとともに、スナバコンデンサ１５Ａの放熱をも行うことができる。なお、モジュール１０内の素子の冷却は、ヒートシンク１０Ａを用いた方式に限られず、冷却する機能を有するものであれば、いずれの方式が用いられてもよい。
【００４２】
また、スナバコンデンサ１５Ｂは、基板５上に実装されている。スナバコンデンサ１５Ｂは、基板５上に直接実装されるため、スナバコンデンサ１５Ｂによる発熱は、外部の空気へ放熱することができる。
【００４３】
このように、本実施の形態１では、スナバコンデンサ１５Ａがモジュール１０内に実装されるとともに、スナバコンデンサ１５Ｂが基板５上に実装される。これにより、サージ電圧の吸収を２つのスナバコンデンサ１５Ａおよび１５Ｂに分担させることができる。また、２つのスナバコンデンサ１５Ａおよび１５Ｂが実装されるため、それぞれのスナバコンデンサ１５Ａおよび１５Ｂを小型化することができる。
【００４４】
以上のように、本実施の形態１に係る電力変換装置１では、スナバコンデンサ１５Ａによってインバータ１４に入力される電圧に重畳されたサージ電圧が吸収される。これにより、インバータ１４への入力電圧の設定値を高くし、電圧を所望の電圧に昇圧することができる。
【００４５】
また、スナバコンデンサ１５Ａとインバータ１４とがモジュール１０に内包されることにより、スナバコンデンサ１５Ａがインバータ１４の近傍に配置される。そのため、スナバコンデンサ１５Ａとインバータ１４との接続配線に起因するサージ電圧を抑制することができる。
【００４６】
さらに、本実施の形態１では、モジュール１０の外部にスナバコンデンサ１５Ｂがさらに実装される。これにより、サージ電圧の吸収を２つのスナバコンデンサ１５Ａおよび１５Ｂに分担させることができるとともに、それぞれのスナバコンデンサ１５Ａおよび１５Ｂを小型化することができる。
【００４７】
さらにまた、本実施の形態１において、モジュール１０には、ヒートシンク１０Ａが設けられるため、モジュール１０内のスイッチング素子１４ａ等の放熱を行うとともに、スナバコンデンサ１５Ａの放熱をも行うことができる。
【００４８】
実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態２では、実施の形態１で説明した電力変換装置１を空気調和装置に適用した例について説明する。
【００４９】
［空気調和装置１００の構成］
図６は、本実施の形態２に係る空気調和装置１００の構成の一例を示す概略図である。図６の空気調和装置１００は、ヒートポンプ方式により、冷房運転および暖房運転を行うものである。
【００５０】
図６に示すように、空気調和装置１００は、圧縮機１０１、冷媒流路切替装置１０２、室外熱交換器１０３および膨張装置１０４を備える室外機１００Ａと、室内熱交換器１０５を備える室内機１００Ｂとで構成されている。空気調和装置１００では、圧縮機１０１、冷媒流路切替装置１０２、室外熱交換器１０３、膨張装置１０４および室内熱交換器１０５が冷媒配管によって順次接続されることにより、冷媒配管内を冷媒が循環する冷媒回路が形成されている。
【００５１】
このうち、圧縮機１０１は、冷媒を圧縮する圧縮要素１０１ａと、圧縮要素１０１ａに連結された、電力変換装置１により電力が供給される負荷３としてのモータＭとを有している。電力変換装置１は、上述した実施の形態１に係る電力変換装置であり、三相交流電源２から電力供給を受け、変換された電力をモータＭに供給してモータＭを回転駆動させる。
【００５２】
冷媒流路切替装置１０２は、例えば四方弁であり、冷媒の流れる方向を切り替えることにより、冷房運転および暖房運転の切り替えを行う。室外熱交換器１０３は、冷媒と外部の空気との間で熱交換を行う。室外熱交換器１０３は、冷房運転時に凝縮器として機能し、暖房運転時に蒸発器として機能する。膨張装置１０４は、冷媒を膨張させる。室内熱交換器１０５は、冷媒と空調対象空間の室内空気との間で熱交換を行う。室内熱交換器１０５は、冷房運転時に蒸発器として機能し、暖房運転時に凝縮器として機能する。
【００５３】
［空気調和装置１００の動作］
次に、本実施の形態２に係る空気調和装置１００の動作について、図６を参照して説明する。ここでは、冷房運転を例にとって説明する。冷房運転を行う場合、冷媒流路切替装置１０２は、圧縮機１０１から吐出された冷媒が室外熱交換器１０３に向かい、室内熱交換器１０５から流出した冷媒が圧縮機１０１に向かうように、流路を予め切り替えているものとする。このとき、室外熱交換器１０３は凝縮器として機能し、室内熱交換器１０５は蒸発器として機能する。
【００５４】
電力変換装置１によって圧縮機１０１のモータＭが回転駆動することによって、モータＭに連結した圧縮機１０１の圧縮要素１０１ａが低温低圧の冷媒を圧縮し、圧縮機１０１は高温高圧のガス冷媒を吐出する。圧縮機１０１から吐出された高温高圧のガス冷媒は、冷媒流路切替装置１０２を経由して、凝縮器として機能する室外熱交換器１０３へ流入する。
【００５５】
室外熱交換器１０３に流入した高温高圧のガス冷媒は、外部の空気と熱交換して放熱しながら凝縮し、高圧の液冷媒となって室外熱交換器１０３から流出する。室外熱交換器１０３から流出した高圧の液冷媒は、膨張装置１０４によって膨張および減圧され、低温低圧の気液二相冷媒となり、蒸発器として機能する室内熱交換器１０５へ流入する。
【００５６】
室内熱交換器１０５に流入した低温低圧の気液二相冷媒は、空調対象空間の空気と熱交換して吸熱および蒸発することにより室内空気を冷却し、低温低圧のガス冷媒となって室内熱交換器１０５から流出する。室内熱交換器１０５から流出した低温低圧のガス冷媒は、冷媒流路切替装置１０２を経由して圧縮機１０１に吸入され、再び圧縮される。以下、上述した動作が繰り返される。
【００５７】
なお、図６においては、空気調和装置１００の圧縮機１０１に、実施の形態１に係る電力変換装置１を適用した例を示したが、これに限られず、例えば、室外熱交換器１０３に対して送風する図示しないファンの駆動用電源に適用してもよい。また、電力変換装置１は、例えば、ヒートポンプ装置、冷凍装置およびその他の冷凍サイクル装置一般に適用してもよい。
【００５８】
以上のように、本実施の形態２に係る空気調和装置１００では、電力変換装置１から供給される電力により、冷媒回路に設けられた圧縮機１０１を駆動させる。そのため、実施の形態１と同様に、サージ電圧を抑制することができ、圧縮機１０１を駆動させるモータＭとして、より高効率なモータを用いることができる。
【符号の説明】
【００５９】
１  電力変換装置、２  三相交流電源、３  負荷、４  昇圧回路、５  基板、１０  モジュール、１０Ａ  ヒートシンク、１１  整流器、１２  スイッチング素子、１３  逆流防止素子、１４  インバータ、１４ａ  スイッチング素子、１５Ａ、１５Ｂ  スナバコンデンサ、２０  リアクタ、３０  平滑コンデンサ、４０  インバータ制御部、５０  コンバータ制御部、６０  リアクタ電流検出部、７０  母線電圧検出部、８０  負荷電流検出部、１００  空気調和装置、１００Ａ  室外機、１００Ｂ  室内機、１０１  圧縮機、１０１ａ  圧縮要素、１０２  冷媒流路切替装置、１０３  室外熱交換器、１０４  膨張装置、１０５  室内熱交換器。
【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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【手続補正書】
【提出日】令和2年6月9日(2020.6.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明の電力変換装置は、交流電源から供給された交流電圧を整流する整流器と、前記整流器で整流された電圧を昇圧する昇圧回路と、前記昇圧回路の出力電圧を平滑化する平滑コンデンサと、前記平滑コンデンサで平滑化された直流電圧を交流電圧に変換するパワーモジュールと、前記パワーモジュールに入力される前記直流電圧に重畳されたサージ電圧を吸収するスナバコンデンサと、前記パワーモジュールの外部に実装された補助スナバコンデンサと、前記パワーモジュールを冷却する冷却手段と、前記パワーモジュールを実装する基板とを備え、前記スナバコンデンサは、前記パワーモジュールに実装され、前記補助スナバコンデンサは、前記基板上に実装され、前記パワーモジュールは、前記冷却手段に設けられているものである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源から供給された交流電圧を整流する整流器と、
前記整流器で整流された電圧を昇圧する昇圧回路と、
前記昇圧回路の出力電圧を平滑化する平滑コンデンサと、
前記平滑コンデンサで平滑化された直流電圧を交流電圧に変換するパワーモジュールと、
前記パワーモジュールに入力される前記直流電圧に重畳されたサージ電圧を吸収するスナバコンデンサと、
前記パワーモジュールの外部に実装された補助スナバコンデンサと、
前記パワーモジュールを冷却する冷却手段と、
前記パワーモジュールを実装する基板と
を備え、
前記スナバコンデンサは、前記パワーモジュールに実装され、
前記補助スナバコンデンサは、前記基板上に実装され、
前記パワーモジュールは、前記冷却手段に設けられている
電力変換装置。
【請求項２】
前記パワーモジュールには、第１のスイッチング素子が用いられ、
前記スナバコンデンサは、
前記パワーモジュールの前記第１のスイッチング素子に隣り合うように配置されている
請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記基板は、
両面基板であり、
一方の面に、前記パワーモジュールが配置され、
前記一方の面とは異なる他方の面に、前記補助スナバコンデンサが配置されている
請求項１または２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記スナバコンデンサは、
前記パワーモジュールの前記冷却手段に近接して配置されている
請求項１〜３のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記昇圧回路には、第２のスイッチング素子が用いられ、
前記昇圧回路の前記第２のスイッチング素子および前記パワーモジュールの前記第１のスイッチング素子の少なくとも一方は、ワイドバンドギャップ半導体によって形成されている
請求項１〜４のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の電力変換装置と、
前記電力変換装置から供給される電力により駆動する圧縮機、室外熱交換器、膨張装置および室内熱交換器を冷媒配管で順次接続して冷媒を循環させる冷媒回路と
を備える空気調和装置。
【国際調査報告】
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