(57)【要約】【課題】電力バッファ回路を有する直接形電力変換装置において、配線パターンを単純化し易くする。【解決手段】第１方向Ｑ１の第１位置Ｐ１において、第２方向Ｑ２に沿って、コンバータ２、第１スイッチ、第２スイッチ、インバータ５が、この順に並んで配置される。第１方向Ｑ１の第２位置Ｐ２において、第２方向Ｑ２に沿って、リアクトルＬ４、コンデンサＣ４が、この順に並んで配置される。第１スイッチを介してエネルギーがリアクトルＬ４に蓄積され、第１スイッチは組４１ｄに含まれる。第２スイッチを介してコンデンサＣ４が放電され、第２スイッチは組４２ｄに含まれる。リアクトルＬ４とコンバータ２の組と、コンデンサＣ４とインバータ５の組との少なくともいずれか一つが、第１方向Ｑ１に沿って並んで配置される。【選択図】図２
2018207555.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源（１）に接続されて交流／直流変換を行なうコンバータ（２）と、
前記コンバータの出力側に接続される直流電源線対（ＬＨ，ＬＬ）と、
前記直流電源線対の間で互いに直列に接続される第１リアクトル（Ｌ４）及び第１スイッチ（Ｓｌ）を有し、前記第１スイッチを介して前記直流電源線対から電力を受納して前記第１リアクトルに蓄積されたエネルギーで、第１コンデンサ（Ｃ４）を充電する充電回路（４１）と、
前記直流電源線対の間で互いに直列に接続される前記第１コンデンサ及び第２スイッチ（Ｓｃ）を有し、前記第２スイッチを介した前記第１コンデンサの放電によって前記直流電源線対に電力を授与する放電回路（４２）と、
前記直流電源線対の間の第１電圧（Ｖｄｃ）を直流／交流変換して負荷（６）に交流電流（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）を出力するインバータ（５）と
を備え、
第１方向（Ｑ１）の第１位置（Ｐ１）において、前記第１方向とは異なる第２方向（Ｑ２）に沿って、前記コンバータ、前記第１スイッチ、前記第２スイッチ、前記インバータが、この順に並んで配置され、
前記第１方向の前記第１位置とは異なる第２位置（Ｐ２）において、前記第２方向に沿って、前記第１リアクトル、前記第１コンデンサが、この順に並んで配置され、
前記第１リアクトルと前記コンバータの組と、前記第１コンデンサと前記インバータの組との少なくともいずれか一つが、前記第１方向に沿って並んで配置される、電力変換装置（２０１，２０２）。
【請求項２】
前記第１リアクトルは前記第１方向に沿って、前記コンバータ若しくは前記第１スイッチと並んで配置され、
前記第１コンデンサは前記第１方向に沿って、前記インバータ若しくは前記第２スイッチと並んで配置される、請求項１記載の電力変換装置（２０１，２０２）。
【請求項３】
前記充電回路（４１）は、
前記第１コンデンサ（Ｃ４）を充電する充電電流が流れるダイオード（Ｄ４０）
を更に有し、
前記ダイオードは前記第１位置（Ｐ１）において、前記第２方向（Ｑ２）に沿って、前記コンバータ（２）と前記第２スイッチ（Ｓｃ）との間に配置される、請求項１又は請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記コンバータ（２）の出力側と前記直流電源線対（ＬＨ，ＬＬ）との間に介在し、第２コンデンサ（Ｃ３）及び第２リアクトル（Ｌ３）を有し、前記コンバータの出力電圧を濾波した第２電圧（ｖ３）を前記直流電源線対に伝達するローパスフィルタ（３）
を更に備え、
前記放電回路（４２）は、
前記第１コンデンサから前記ローパスフィルタ（３）へ向かう電流を阻止する電流阻止素子（Ｄ４３）
を更に有し、
前記電流阻止素子は前記第１位置（Ｐ１）において、前記第２方向（Ｑ２）に沿って、前記第１スイッチ（Ｓｌ）と前記インバータ（５）の間に配置され、
前記第２コンデンサ（Ｃ３）及び第２リアクトル（Ｌ３）は、前記第２位置（Ｐ２）において前記第２方向（Ｑ２）に沿って、前記第１リアクトルを挟んで配置される、請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記第２コンデンサ（Ｃ３）は、前記第２位置（Ｐ２）において前記第２方向（Ｑ２）に沿って、前記第１リアクトル（Ｌ４）と前記第１コンデンサ（Ｃ４）とに挟まれて配置される、請求項４記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記交流電源（１）と前記コンバータ（２）との間に介在し、前記第１位置（Ｐ１）に関して前記第２位置とは反対側の第３位置（Ｐ０）に配置され、前記第１方向（Ｑ１）に沿って前記コンバータ（２）と並んで配置されるコモンモードチョーク（ＣＭＣ）
を更に備える、請求項１乃至請求項５のいずれか一つに記載の電力変換装置（２０２）。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか一つに記載の電力変換装置（２０１，２０２）と、
前記負荷（６）と
を備え、
前記電力変換装置は
前記第２位置に設けられ、少なくとも前記インバータ（５）を冷却する冷却器（８）
を有し、
前記負荷は前記冷却器に流れる冷媒（Ｍ）を圧縮する圧縮機である、冷凍装置（３００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は電力変換装置に関し、特に電力バッファ回路を有する直接形電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
直接形電力変換装置として、交流／直流変換を行なうコンバータと、直流／交流変換を行なうインバータと、コンバータとインバータとを連結する直流電源線対と、直流電源線対との間で電力を授受する電力バッファ回路を有する構成が公知である。当該電力バッファ回路は充電回路と放電回路を含む。
【０００３】
放電回路はコンデンサとスイッチング素子とを有する。当該スイッチング素子は、当該コンデンサから直流電源線対への放電の可否を制御する。充電回路はリアクトルとスイッチング素子とを有する。当該スイッチング素子は、当該リアクトルにエネルギーを蓄えるか、蓄えられたエネルギーで放電回路のコンデンサへ充電するかを制御する。以下、かかる構成を有する直接形電力変換装置を、「電力バッファ付電力変換装置」と仮称する。
【０００４】
電力バッファ付電力変換装置において、コンバータと直流電源線対との間にローパスフィルタを設ける構成も公知である。かかる構成は例えば特許文献１，２で紹介されている。ローパスフィルタをコンバータの前段（交流電源側）に設ける場合と比較して、コンバータと直流電源線対との間にローパスフィルタを設ける構成は、このローパスフィルタを形成するコンデンサの定格電圧を低減する点で有利である（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
また、リアクトル、ダイオード及びスイッチング素子を含む力率改善回路と、平滑コンデンサとを備えるインターリーブ型の電源回路が公知である。そして、冷媒ジャケットによる冷却の対象であるダイオード及びスイッチング素子を挟んで、リアクトルが平滑コンデンサと反対側に配置される構成も公知である。かかる構成は例えば特許文献３で紹介されている。
【０００６】
なお、後の説明のために、コモンモードチョークを開示する先行技術文献として、特許文献４を挙げておく。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１４−０９６９７６号公報
【特許文献２】特開２０１５−０８４６３７号公報
【特許文献３】特開２０１５−１２１３６４号公報
【特許文献４】特開２０１６−０７３０２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
なるほど、特許文献３で紹介された技術により、力率改善回路及び平滑コンデンサが実装されるプリント配線板において、配線パターンが複雑化することが抑えられる。そして弱電部品群と強電部品群とを分けて配置することによって、弱電部品が強電部品から悪影響を受けにくくなる。
【０００９】
しかし、力率改善回路に含まれるリアクトルと平滑コンデンサとは、力率改善回路に含まれるスイッチング素子で隔離されている。よって、このような隔離を、電力バッファ付電力変換装置に適用し、放電回路に含まれるスイッチング素子及び充電回路に含まれるスイッチング素子で、放電回路に含まれるコンデンサと充電回路に含まれるリアクトルとを隔てることは、配線パターンを却って複雑化させることになりかねない。
【００１０】
そこでこの発明は、電力バッファ付電力変換装置において、配線パターンを単純化し易くすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明にかかる電力変換装置は、交流電源（１）に接続されて交流／直流変換を行なうコンバータ（２）と、前記コンバータの出力側に接続される直流電源線対（ＬＨ，ＬＬ）と、前記直流電源線対の間で互いに直列に接続される第１リアクトル（Ｌ４）及び第１スイッチ（Ｓｌ）を有し、前記第１スイッチを介して前記直流電源線対から電力を受納して前記第１リアクトルに蓄積されたエネルギーで、第１コンデンサ（Ｃ４）を充電する充電回路（４１）と、前記直流電源線対の間で互いに直列に接続される前記第１コンデンサ及び第２スイッチ（Ｓｃ）を有し、前記第２スイッチを介した前記第１コンデンサの放電によって前記直流電源線対に電力を授与する放電回路（４２）と、前記直流電源線対の間の第１電圧（Ｖｄｃ）を直流／交流変換して負荷（６）に交流電流（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）を出力するインバータ（５）とを備える。
【００１２】
そして第１方向（Ｑ１）の第１位置（Ｐ１）において、前記第１方向とは異なる第２方向（Ｑ２）に沿って、前記コンバータ、前記第１スイッチ、前記第２スイッチ、前記インバータが、この順に並んで配置される。そして前記第１方向の前記第１位置とは異なる第２位置（Ｐ２）において、前記第２方向に沿って、前記第１リアクトル、前記第１コンデンサが、この順に並んで配置される。そして前記第１リアクトルと前記コンバータの組と、前記第１コンデンサと前記インバータの組との少なくともいずれか一つが、前記第１方向に沿って並んで配置される。
【発明の効果】
【００１３】
電力バッファ付電力変換装置において配線パターンが単純化し易い。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】この実施の形態にかかる電力変換装置を示す回路図である。
【図２】この実施の形態にかかる電力変換装置を示す平面図である。
【図３】この実施の形態にかかる電力変換装置を備えた冷凍装置を示す模式図である。
【図４】この実施の形態の変形にかかる電力変換装置を部分的に示す回路図である。
【図５】この実施の形態の変形にかかる電力変換装置を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１はこの実施の形態にかかる電力変換装置２０１の電気的構成及び信号の授受を示す回路図である。なお、かかる構成の各部の詳細は、例えば特許文献１，２で開示されるので、詳細な説明は割愛する。
【００１６】
当該回路図において電力変換装置２０１は、コンバータ２と、直流電源線対ＬＨ，ＬＬと、充電回路４１と、放電回路４２と、インバータ５と、制御部１０９とを備える。電力変換装置２０１は、上述の電力バッファ付電力変換装置であると言える。
【００１７】
コンバータ２は、交流電源１に接続されて交流／直流変換を行なう。直流電源線対ＬＨ，ＬＬは、コンバータ２の出力側に接続される。
【００１８】
図１ではコンバータ２として、全波整流を行なうダイオードブリッジが例示される。具体的にはコンバータ２はダイオードＤ２１，Ｄ２２，Ｄ２３，Ｄ２４を有する。交流電源１が単相交流電圧Ｖｉｎを出力し、ダイオードＤ２１〜Ｄ２４は単相交流電圧Ｖｉｎを単相全波整流して整流電圧に変換し、これを直流電源線対ＬＨ，ＬＬの間に出力する。
【００１９】
コンバータ２の入力側、即ち単相交流電圧Ｖｉｎを入力するのは、ダイオードＤ２１のアノードとダイオードＤ２２のカソードとの接続点と、ダイオードＤ２３のアノードとダイオードＤ２４のカソードとの接続点との対である。
【００２０】
コンバータ２の出力側、即ち直流電源線対ＬＨ，ＬＬが接続されるのは、ダイオードＤ２１のカソードとダイオードＤ２３のカソードとの接続点と、ダイオードＤ２２のアノードとダイオードＤ２４のアノードとの接続点との対である。具体的には前者の接続点には直流電源線ＬＨが、後者の接続点には直流電源線ＬＬが、それぞれ接続される。従って直流電源線ＬＨには直流電源線ＬＬよりも高い電位が印加される。
【００２１】
充電回路４１はリアクトルＬ４とスイッチＳｌとを有する。リアクトルＬ４とスイッチＳｌとは直流電源線対ＬＨ，ＬＬの間で互いに直列に接続される。充電回路４１は直流電源線対ＬＨ，ＬＬからスイッチＳｌを介して電力を受納し、リアクトルＬ４にエネルギーを蓄積する。そしてリアクトルＬ４に蓄積されたエネルギーで、コンデンサＣ４を充電する。
【００２２】
スイッチＳｌは例えばトランジスタ（ここではＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ））で実現される。
【００２３】
スイッチＳｌを構成するトランジスタにはダイオードＤ４１が逆並列接続されている。ここで逆並列接続とは、順方向が相互に逆となるような並列接続を指す。具体的にはスイッチＳｌを実現するトランジスタの順方向は直流電源線ＬＨから直流電源線ＬＬへと向かう方向であり、ダイオードＤ４１の順方向は直流電源線ＬＬから直流電源線ＬＨへと向かう方向である。
【００２４】
直流電源線ＬＨの方が直流電源線ＬＬよりも電位が高いので、基本的にはダイオードＤ４１には電流が流れない。従ってスイッチＳｌの導通／非導通は専らこれを実現するトランジスタのそれに依存する。よって、当該トランジスタとダイオードＤ４１とをまとめてスイッチＳｌと把握してもよい。
【００２５】
充電回路４１はダイオードＤ４０を更に有する。ダイオードＤ４０は、カソードと、アノードとを備え、コンデンサＣ４を充電する充電電流が流れる。ダイオードＤ４０のカソードはコンデンサＣ４に接続される。
【００２６】
リアクトルＬ４は直流電源線ＬＨとダイオードＤ４０のアノードとの間に接続される。スイッチＳｌは直流電源線ＬＬとダイオードＤ４０のアノードとの間に接続される。かかる構成はいわゆる昇圧チョッパとして知られている。
【００２７】
放電回路４２はコンデンサＣ４とスイッチＳｃとを有する。コンデンサＣ４とスイッチＳｃとは直流電源線対ＬＨ，ＬＬの間で互いに直列に接続される。スイッチＳｃを介したコンデンサＣ４の放電によって、放電回路４２は直流電源線対ＬＨ，ＬＬに電力を授与する。
【００２８】
スイッチＳｃは例えばトランジスタ（ここではＩＧＢＴ）で実現される。スイッチＳｃを構成するトランジスタにはダイオードＤ４２が逆並列接続されている。スイッチＳｃを実現するトランジスタの順方向は直流電源線ＬＬから直流電源線ＬＨへと向かう方向であり、ダイオードＤ４２の順方向は直流電源線ＬＨから直流電源線ＬＬへと向かう方向である。
【００２９】
コンデンサＣ４が支える電圧ｖｃは、充電回路４１によって昇圧されるので、基本的にはダイオードＤ４２には電流が流れない。従ってスイッチＳｃの導通／非導通は専らこれを実現するトランジスタのそれに依存する。よって、当該トランジスタとダイオードＤ４２とをまとめてスイッチＳｃと把握してもよい。
【００３０】
充電回路４１と放電回路４２とは、直流電源線対ＬＨ，ＬＬの間で電力を授受する電力バッファ回路４を構成する。
【００３１】
インバータ５は、電力バッファ回路４が直流電源線対ＬＨ，ＬＬに出力する電圧Ｖｄｃを入力し、これを直流／交流変換して、負荷６に交流電流を出力する。例えば負荷６は三相の誘導性負荷であって、インバータ５は交流電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを出力する。
【００３２】
インバータ５は出力端Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗを有しており、交流電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗをこれらから出力する。インバータ５は６つのスイッチング素子Ｓｕｐ，Ｓｖｐ，Ｓｗｐ，Ｓｕｎ，Ｓｖｎ，Ｓｗｎを含む。例えばスイッチング素子Ｓｕｐ，Ｓｖｐ，Ｓｗｐ，Ｓｕｎ，Ｓｖｎ，ＳｗｎにはＩＧＢＴが採用される。
【００３３】
スイッチング素子Ｓｕｐ，Ｓｖｐ，Ｓｗｐはそれぞれ出力端Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗと直流電源線ＬＨとの間に接続され、スイッチング素子Ｓｕｎ，Ｓｖｎ，Ｓｗｎはそれぞれ出力端Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗと直流電源線ＬＬとの間に接続される。インバータ５はいわゆる電圧形インバータを構成し、６つのダイオードを含む。
【００３４】
これらのダイオードはいずれもそのカソードを直流電源線ＬＨ側に、そのアノードを直流電源線ＬＬ側に向け、スイッチング素子Ｓｕｐ，Ｓｖｐ，Ｓｗｐ，Ｓｕｎ，Ｓｖｎ，Ｓｗｎに対してそれぞれ逆並列に接続される。
【００３５】
制御部１０９は、速度検出部９と、制御信号生成部１０とを有する。例えば負荷６は冷媒を圧縮する圧縮機であり、速度検出部９は、交流電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを検出し、これらから求められた圧縮機の回転角速度ωｍ並びにｑ軸電流Ｉｑ及びｄ軸電流Ｉｄを、制御信号生成部１０に与える。
【００３６】
制御信号生成部１０は、更に、単相交流電圧Ｖｉｎの振幅Ｖｍ，コンバータ２に流れ込む電流の振幅Ｉｍ及び電気角速度ω、回転角速度ωｍの指令値ω＊を入力し、スイッチＳｌ，Ｓｃをそれぞれ制御するスイッチ制御信号Ｓ４１，Ｓ４２、インバータ５を制御するインバータ制御信号Ｓ５を出力する。
【００３７】
電力変換装置２０１において、必須ではないものの、図１においてはローパスフィルタ３も備えられる構成が例示される。ローパスフィルタ３は、コンバータ２の出力側と、直流電源線対ＬＨ，ＬＬとの間に介在する。ローパスフィルタ３は、コンデンサＣ３及びリアクトルＬ３を有する。ローパスフィルタ３は、コンバータ２の出力電圧を濾波した電圧ｖ３を直流電源線対ＬＨ，ＬＬに伝達する。但しローパスフィルタ３は、平滑機能を有するというよりも、インバータ５からのノイズを交流電源１側に伝達させない機能を担う。
【００３８】
電圧ｖ３はコンデンサＣ３によって支えられる。充電回路４１は電圧ｖ３を昇圧してコンデンサＣ４に電圧ｖｃを与える、ということができる。
【００３９】
このようにローパスフィルタ３を設けた場合、放電回路４２は、スイッチＳｃの導通によってコンデンサＣ４からコンデンサＣ３へと放電することを阻止するために、電流阻止素子Ｄ４３を更に有する。具体的には電流阻止素子Ｄ４３はコンデンサＣ３，Ｃ４の間で直流電源線ＬＨ又は直流電源線ＬＬに設けられる。電流阻止素子Ｄ４３は例えばダイオードで実現される。図１の例示では、当該ダイオードは直流電源線ＬＨに設けられ、その順方向はコンバータ２からインバータ５へと向かう方向である。
【００４０】
図２は電力変換装置２０１の構成における各部の空間的配置を模式的に示す平面図である。電力変換装置２０１は基板１００に配置され、図２は基板１００の厚み方向に沿ってみた平面図である。基板１００は、互いに異なる第１方向Ｑ１と第２方向Ｑ２（ここでは第１方向Ｑ１と直交する方向）に沿って延在する。
【００４１】
図２においては、簡単のため、電力変換装置２０１が備える各素子同士を接続する配線の記載を省略している。例えば図２においては直流電源線対ＬＨ，ＬＬは省略されている。
【００４２】
第１方向Ｑ１の第１位置Ｐ１において、第２方向Ｑ２に沿って、コンバータ２、スイッチＳｌ、スイッチＳｃ、インバータ５が、この順に並んで配置される。但し、図２では、組４１ｄがスイッチＳｌとダイオードＤ４０とを含んでおり、電流阻止素子Ｄ４３が設けられる場合を想定して組４２ｄがスイッチＳｃと電流阻止素子Ｄ４３とを含むとして図示した。つまり図２では、第２方向Ｑ２に沿ってコンバータ２、組４１ｄ，４２ｄ、インバータ５が、この順に並んで配置される場合が例示される。
【００４３】
当該構成において電力変換装置２０１は、図１で説明した構成要素の他に、図１では説明されなかった冷却器８を更に備える。冷却器８は、第１方向Ｑ１の第１位置Ｐ１において、第２方向Ｑ２に沿って延在し、少なくともインバータ５を、図２の例示では更にコンバータ２、組４１ｄ，４２ｄを冷却する。
【００４４】
コンデンサＣ４は三つのコンデンサＣ４１，Ｃ４２，Ｃ４３を含んで構成される。これらと、コンデンサＣ３及びリアクトルＬ３，Ｌ４は、第１方向Ｑ１の第１位置Ｐ１とは異なる第２位置Ｐ２において、第２方向Ｑ２に沿って並んで配置される。具体的にはリアクトルＬ４、コンデンサＣ４がこの順に第２方向Ｑ２に沿って並んで配置される。コンデンサＣ３及びリアクトルＬ３の具体的な配置については後述するが、図２ではリアクトルＬ３，Ｌ４、コンデンサＣ３，Ｃ４がこの順に第２方向Ｑ２に沿って並んで配置される場合が例示される。
【００４５】
電力変換装置２０１では、リアクトルＬ４とコンバータ２の組と、コンデンサＣ４とインバータ５の組との少なくともいずれか一つが、第１方向Ｑ１に沿って並んで配置される。
【００４６】
このような配置により、電力バッファ付電力変換装置において、配線パターンが単純化し易くなる。具体的には図２に示された例では、リアクトルＬ４とコンバータ２の組は第１方向Ｑ１に沿って並んで配置されてはおらず、（スイッチＳｌを含む）組４１ｄと並んで配置される。かかる配置が充電回路４１を構成する配線パターンを単純化し易くなることは明白である。
【００４７】
他方、コンデンサＣ４とインバータ５の組が第１方向Ｑ１に沿って並んで配置されている。かかる配置は図１をも参照して、コンデンサＣ４を含む放電回路４２の出力側がインバータ５の入力側に接続されることに鑑みれば、放電回路４２とインバータ５との間に設けられる配線パターンが単純化し易くなることは明白である。
【００４８】
リアクトルＬ４とコンバータ２の組が第１方向Ｑ１に沿って並んで配置される場合を考察する。この場合には、ローパスフィルタ３が設けられたときにはこれを介在させるものの、リアクトルＬ４を含む充電回路４１の入力側がコンバータ２の出力側に接続されることに鑑みれば、充電回路４１とコンバータ２との間に設けられる配線パターンが単純化し易くなることは明白である。
【００４９】
コンデンサＣ４は第１方向Ｑ１に沿って、（スイッチＳｃを含む）組４２ｄと並んで配置されてもよい。かかる配置が放電回路４２を構成する配線パターンを単純化し易くなることは明白である。
【００５０】
なお、充電回路４１が有するダイオードＤ４０は、上述の様に組４１ｄに含まれる。また放電回路４２が有するスイッチＳｃは組４２ｄに含まれる。よってダイオードＤ４０は第１位置Ｐ１において、第２方向Ｑ２に沿って、コンバータ２とスイッチＳｃとの間に配置される、ということができる。
【００５１】
またローパスフィルタ３が設けられたときには、上述の様に、放電回路４２が電流阻止素子Ｄ４３を有することが望ましい。電流阻止素子Ｄ４３は、上述の様に組４２ｄに含まれる。また充電回路４１が有するスイッチＳｌは組４１ｄに含まれる。よって電流阻止素子Ｄ４３は第１位置Ｐ１において、第２方向Ｑ２に沿って、スイッチＳｌとインバータ５との間に配置される、ということができる。
【００５２】
このように、組４１ｄにおいてダイオードＤ４０をスイッチＳｌと共に纏め、組４２ｄにおいて電流阻止素子Ｄ４３をスイッチＳｃと共に纏めることも、配線パターンの単純化を容易にすることは明白である。
【００５３】
なお、ローパスフィルタ３が設けられたときには、その有するコンデンサＣ３及びリアクトルＬ３は、第２位置Ｐ２において第２方向Ｑ２に沿って、リアクトルＬ４を挟んで配置されることが望ましい。図２では第２方向Ｑ２に沿って、リアクトルＬ３，Ｌ４、コンデンサＣ３がこの順に並んで配置される場合が例示される。これは、エネルギーの蓄積を行なうコンデンサＣ４及びリアクトルＬ４が、コンデンサＣ３及びリアクトルＬ３よりも放熱量が大きいことを考慮したものである。コンデンサＣ３及びリアクトルＬ３がリアクトルＬ４を挟むことにより、放熱量が大きなコンデンサＣ４及びリアクトルＬ４が隣接することを回避し、以て発熱によるコンデンサＣ４（あるいは更にリアクトルＬ４の）劣化が防がれる。
【００５４】
但し、第２方向Ｑ２に沿って、コンデンサＣ３、リアクトルＬ４，Ｌ３がこの順に並んで配置されるよりも、図２に例示されるように、リアクトルＬ３，Ｌ４、コンデンサＣ３がこの順に並んで配置される方が望ましい。つまりコンデンサＣ３は、第２位置Ｐ２において第２方向Ｑ２に沿って、リアクトルＬ４とコンデンサＣ４とに挟まれて配置されることが望ましい。これは、リアクトルＬ３の方がコンデンサＣ３よりもコンバータ２に近い側で接続されるので（図１も参照）、配線パターンの単純化を容易とするためである。
【００５５】
制御部１０９は第１位置Ｐ１に関して第２位置Ｐ２とは反対側の第３位置Ｐ０において配置される。つまり制御部１０９は、冷却器８を介してコンデンサＣ４及びリアクトルＬ４、あるいは更にコンデンサＣ３及びリアクトルＬ３とは反対側に配置される。図２の例示では、第１方向Ｑ１に沿って、制御部１０９、冷却器８、コンデンサＣ４及びリアクトルＬ４が、この順に並んで配置される。
【００５６】
制御部１０９が第３位置Ｐ０に配置され、コンデンサＣ４及びリアクトルＬ４、あるいは更にコンデンサＣ３及びリアクトルＬ３が第２位置Ｐ２に配置され、冷却器８が第１位置Ｐ１に配置される。電力変換装置２０１がこのような配置を採用することにより、電力変換装置２０１では充電回路４１のリアクトルＬ４及び放電回路４２のコンデンサＣ４と、制御部１０９との間に冷却器８が存在する。よってリアクトルＬ４及びコンデンサＣ４から制御部１０９への放熱の影響を、冷却器８が低減することができる。また、インバータ５が冷却器８によって冷却されるので、インバータ５からの放熱が、制御部１０９に影響を与えることも低減される。
【００５７】
冷却器８は冷却ジャケット８０と、流入出管８１，８２とを有する。流入出管８１，８２は冷却ジャケット８０への冷媒の流入出を案内する。
【００５８】
図３は電力変換装置２０１と負荷６とを備えた冷凍装置３００の構成を例示する模式図である。図３において電力変換装置２０１の内部構成は冷却器８以外を省略している。冷凍装置３００に備えられた負荷６は圧縮機であって、電動機６１と、圧縮要素６２とを備える。圧縮要素６２は電動機６１によって駆動され、冷媒Ｍを圧縮する。圧縮要素６２には冷媒経路Ｂ１，Ｂ２が接続され、流入出管８１，８２にはそれぞれ冷媒経路Ｂ４，Ｂ３が接続される。冷凍装置３００はヒートポンプユニットを構成する。
【００５９】
冷媒Ｍは冷媒経路Ｂ１を経由して圧縮要素６２に流入し、冷媒経路Ｂ２を経由して圧縮要素６２から流出する。冷媒Ｍは冷媒経路Ｂ４及び流入出管８１を経由して冷却ジャケット８０に流入し、流入出管８２及び冷媒経路Ｂ３を経由して冷却ジャケット８０から流出する。
【００６０】
例えば、冷媒経路Ｂ１，Ｂ２と、冷媒経路Ｂ３，Ｂ４との間には、蒸発器、凝縮器などの熱交換器、蒸発器が設けられてもよい。図３では冷媒経路Ｂ２、凝縮器、膨張器、冷媒経路Ｂ４がこの順に接続されてこの順に冷媒Ｍが流れ、冷媒経路Ｂ３、蒸発器、冷媒経路Ｂ１がこの順に接続されてこの順に冷媒Ｍが流れる場合が例示される。
【００６１】
図４はこの実施の形態の変形にかかる電力変換装置２０２の電気的構成を部分的に示す回路図である。電力変換装置２０２は、電力変換装置２０１に対して、コモンモードチョークＣＭＣを追加した構成を有する。コモンモードチョークＣＭＣは、交流電源１とコンバータ２との間に介在する（例えば特許文献４参照）。つまり電力変換装置２０２の、電気的にコンバータ２よりもインバータ５側の構成は電力変換装置２０１と同一である。よって図４では電気的にコンバータ２よりもインバータ５側の構成の図示を省略した。
【００６２】
図５は、電力変換装置２０２の構成における各部の空間的配置を模式的に示す平面図である。コモンモードチョークＣＭＣの配置を除けば、電力変換装置２０２の空間的配置は、電力変換装置２０１の空間的配置と同じである。
【００６３】
コモンモードチョークＣＭＣは、第３位置Ｐ０に配置される。図５の例示では、第２方向Ｑ２に沿って、コモンモードチョークＣＭＣ、制御部１０９が、この順に並んで配置される。また図５の例示では、第１方向Ｑ１に沿ってコモンモードチョークＣＭＣ、冷却器８、リアクトルＬ３がこの順に並んで配置される。
【００６４】
コモンモードチョークＣＭＣは、インバータ５、組４１ｄ，４２ｄや、コンデンサＣ３及びリアクトルＬ４と比較して放熱量が低い。よってコモンモードチョークＣＭＣと制御部１０９とを、第３位置Ｐ０という、冷却器８に対して同じ側に配置しても、制御部１０９がコモンモードチョークＣＭＣからの発熱で受ける影響は小さい。
【００６５】
また、コモンモードチョークＣＭＣは交流電源１とコンバータ２との間に介在する。よって第１方向Ｑ１に沿ってコンバータ２と並んで配置されることが、配線パターンの単純化を容易とすることは明白である。
【００６６】
もちろん、図３に例示された電力変換装置２０１と同様にして、電力変換装置２０２を備えた冷凍装置３００を構成することができる。
【符号の説明】
【００６７】
１  交流電源
２  コンバータ
３  ローパスフィルタ
５  インバータ
６  負荷
８  冷却器
４１  充電回路
４２  放電回路
２０１，２０２  電力変換装置
３００  冷凍装置
Ｃ３  第２コンデンサ
Ｃ４  第１コンデンサ
ＣＭＣ  コモンモードチョーク
Ｄ４０  ダイオード
Ｄ４３  電流阻止素子
Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ  交流電流
Ｌ３  第２リアクトル
Ｌ４  第１リアクトル
ＬＨ，ＬＬ  直流電源線対
Ｐ０  第３位置
Ｐ１  第１位置
Ｐ２  第２位置
Ｑ１  第１方向
Ｑ２  第２方向
Ｓｃ  第２スイッチ
Ｓｌ  第１スイッチ
Ｖｄｃ  第１電圧
ｖ３  第２電圧
【図１】
2018207555.tif 000003
【図２】
2018207555.tif 000004
【図３】
2018207555.tif 000005
【図４】
2018207555.tif 000006
【図５】
2018207555.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成30年5月25日(2018.5.25)
【手続補正１】
【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（１）に接続されて交流／直流変換を行なうコンバータ（２）と、
前記コンバータの出力側に接続される直流電源線対（ＬＨ，ＬＬ）と、
前記直流電源線対の間で互いに直列に接続される第１リアクトル（Ｌ４）及び第１スイッチ（Ｓｌ）を有し、前記第１スイッチを介して前記直流電源線対から電力を受納して前記第１リアクトルに蓄積されたエネルギーで、第１コンデンサ（Ｃ４）を充電する充電回路（４１）と、
前記直流電源線対の間で互いに直列に接続される前記第１コンデンサ及び第２スイッチ（Ｓｃ）を有し、前記第２スイッチを介した前記第１コンデンサの放電によって前記直流電源線対に電力を授与する放電回路（４２）と、
前記直流電源線対の間の第１電圧（Ｖｄｃ）を直流／交流変換して負荷（６）に交流電流（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）を出力するインバータ（５）と
を備え、
第１方向（Ｑ１）の第１位置（Ｐ１）において、前記第１方向とは異なる第２方向（Ｑ２）に沿って、前記コンバータ、前記第１スイッチ、前記第２スイッチ、前記インバータが、この順に並んで配置され、
前記第１方向の前記第１位置とは異なる第２位置（Ｐ２）において、前記第２方向に沿って、前記第１リアクトル、前記第１コンデンサが、この順に並んで配置され、
前記第１リアクトルと前記コンバータの組と、前記第１コンデンサと前記インバータの組との少なくともいずれか一つが、前記第１方向に沿って並んで配置される、電力変換装置（２０１，２０２）。
【請求項２】
前記第１リアクトルは前記第１方向に沿って、前記コンバータ若しくは前記第１スイッチと並んで配置され、
前記第１コンデンサは前記第１方向に沿って、前記インバータ若しくは前記第２スイッチと並んで配置される、請求項１記載の電力変換装置（２０１，２０２）。
【請求項３】
前記充電回路（４１）は、
前記第１コンデンサ（Ｃ４）を充電する充電電流が流れるダイオード（Ｄ４０）
を更に有し、
前記ダイオードは前記第１位置（Ｐ１）において、前記第２方向（Ｑ２）に沿って、前記コンバータ（２）と前記第２スイッチ（Ｓｃ）との間に配置される、請求項１又は請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記コンバータ（２）の出力側と前記直流電源線対（ＬＨ，ＬＬ）との間に介在し、第２コンデンサ（Ｃ３）及び第２リアクトル（Ｌ３）を有し、前記コンバータの出力電圧を濾波した第２電圧（ｖ３）を前記直流電源線対に伝達するローパスフィルタ（３）
を更に備え、
前記放電回路（４２）は、
前記第１コンデンサから前記ローパスフィルタ（３）へ向かう電流を阻止する電流阻止素子（Ｄ４３）
を更に有し、
前記電流阻止素子は前記第１位置（Ｐ１）において、前記第２方向（Ｑ２）に沿って、前記第１スイッチ（Ｓｌ）と前記インバータ（５）の間に配置され、
前記第２コンデンサ（Ｃ３）及び前記第２リアクトル（Ｌ３）は、前記第２位置（Ｐ２）において前記第２方向（Ｑ２）に沿って、前記第１リアクトルを挟んで配置される、請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記第２コンデンサ（Ｃ３）は、前記第２位置（Ｐ２）において前記第２方向（Ｑ２）に沿って、前記第１リアクトル（Ｌ４）と前記第１コンデンサ（Ｃ４）とに挟まれて配置される、請求項４記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記交流電源（１）と前記コンバータ（２）との間に介在し、前記第１位置（Ｐ１）に関して前記第２位置とは反対側の第３位置（Ｐ０）に配置され、前記第１方向（Ｑ１）に沿って前記コンバータ（２）と並んで配置されるコモンモードチョーク（ＣＭＣ）
を更に備える、請求項１乃至請求項５のいずれか一つに記載の電力変換装置（２０２）。
【請求項７】
前記第１位置（Ｐ１）に配置され、少なくとも前記インバータ（５）を冷却する冷却器（８）
を更に備える、
請求項１乃至請求項６のいずれか一つに記載の電力変換装置（２０１，２０２）。
【請求項８】
請求項７記載の電力変換装置（２０１，２０２）と、
前記負荷（６）と
を備え、
前記負荷は前記冷却器に流れる冷媒（Ｍ）を圧縮する圧縮機である、冷凍装置（３００）。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
制御信号生成部１０は、更に、単相交流電圧Ｖｉｎの振幅Ｖｍ，コンバータ２に流れ込む電流の振幅Ｉｍ及び電気角速度ω、回転角速度ωｍの指令値ωｍ＊を入力し、スイッチＳｌ，Ｓｃをそれぞれ制御するスイッチ制御信号Ｓ４１，Ｓ４２、インバータ５を制御するインバータ制御信号Ｓ５を出力する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６０】
例えば、冷媒経路Ｂ１，Ｂ２と、冷媒経路Ｂ３，Ｂ４との間には、蒸発器、凝縮器などの熱交換器、膨張器が設けられてもよい。図３では冷媒経路Ｂ２、凝縮器、膨張器、冷媒経路Ｂ４がこの順に接続されてこの順に冷媒Ｍが流れ、冷媒経路Ｂ３、蒸発器、冷媒経路Ｂ１がこの順に接続されてこの順に冷媒Ｍが流れる場合が例示される。