(57)【要約】【課題】Ｓｉ半導体のスイッチング素子よりも動作温度が高いスイッチング素子に近接してスナバ回路を配置できるようにする。【解決手段】高温動作可能に構成されたスイッチング素子（130）を備えて、交流電源から供給された交流電力または直流電源から供給された直流電力を所定の電圧及び周波数の交流電力に電力変換を行う電力変換装置において、高温動作可能に構成されたコンデンサ（301）を有した高温動作可能に構成されたスナバ回路（300）を設ける。【選択図】図１
2012210153.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温動作可能に構成されたスイッチング素子（130）を備えて、交流電源から供給された交流電力または直流電源から供給された直流電力を所定の電圧及び周波数の交流電力または直流電力に電力変換を行う電力変換装置であって、
高温動作可能に構成されたコンデンサ（301）を有した高温動作可能に構成されたスナバ回路（300）を備え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の電力変換装置において、
前記スイッチング素子（130）は、動作温度が１５０℃以上であることを特徴とする電力変換装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２の電力変換装置において、
前記スイッチング素子（130）は、ワイドバンドギャップ半導体を主材料とした半導体ディバイスであることを特徴とする電力変換装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のうちの何れか１つの電力変換装置において、
前記スナバ回路（300）は、許容温度が１５０℃以上であることを特徴とする電力変換装置。
【請求項５】
請求項４の電力変換装置において、
前記スナバ回路（300）のコンデンサ（301）は、セラミックコンデンサにより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４の電力変換装置において、
前記スナバ回路（300）のコンデンサ（301）は、誘導体材料として高耐熱材料を用いたフィルムコンデンサにより構成されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のうちの何れか１つの電力変換装置において、
前記スナバ回路（300）は、ワイドバンドギャップ半導体を主材料としたダイオードを備えていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項８】
請求項３又は請求項７の電力変換装置において、
前記ワイドバンドギャップ半導体は、シリコンカーバイト、窒化ガリウム、及びダイヤモンドの何れかであることを特徴とする電力変換装置。
【請求項９】
請求項１から請求項８のうちの何れか１つの電力変換装置において、
前記スイッチング素子（130）は、複数が直列に接続されて直列回路（170）を構成し、
前記直列回路（170）は、複数が並列に配置され、
前記スナバ回路（300）は、直列回路（170）毎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１０】
請求項１から請求項９のうちの何れか１つの電力変換装置において、
前記スナバ回路（300）は、前記スイッチング素子（130）毎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１１】
請求項１から請求項１０のうちの何れか１つの電力変換装置において、
前記スイッチング素子（130）と前記スナバ回路（300）とは、同一パッケージ内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１２】
請求項１から請求項１１のうちの何れか１つの電力変換装置において、
前記スイッチング素子（130）と前記スナバ回路（300）とは、同一基板上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１３】
請求項１１又は請求項１２の電力変換装置において、
前記スイッチング素子（130）は、前記スナバ回路（300）の端子と直接接続されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項１４】
請求項１１から請求項１３のうちの何れか１つの電力変換装置において、
前記スイッチング素子（130）と電気的に接続される、前記スナバ回路（300）の全ての端子は、
前記スイッチング素子（130）、
もしくは前記スイッチング素子（130）に直接接続された配線部材、
もしくは前記スイッチング素子（130）とヒートスプレッダ（510）を介して直接接続された配線部材と、
直接接続されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項１５】
請求項１から請求項１４のうちの何れか１つの電力変換装置において、
冷媒を圧縮する圧縮機構（50）と、該圧縮機構（50）を駆動する駆動モータ（40）と、該圧縮機構（50）と駆動モータ（40）が収容されるとともに内部に冷媒が満たされるケーシング（30）からなる圧縮機（20）における、前記駆動モータ（40）を駆動することを特徴とする電力変換装置。
【請求項１６】
請求項１５の電力変換装置において、
前記圧縮機構（50）は、前記ケーシング（30）内に高圧冷媒を吐出するように構成され、該ケーシング（30）には、その内部の高圧冷媒を該ケーシング（30）の外部に流出させる吐出管（35）が接続されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項１７】
請求項１５又は請求項１６の電力変換装置において、
前記スナバ回路（300）及び前記スイッチング素子（130）は、前記ケーシング（30）内に配置されることを特徴とする電力変換装置。
【請求項１８】
請求項１５から請求項１７のうちの何れか１つの電力変換装置において、
前記駆動モータ（40）は、ケーシング（30）の内壁に固定される固定子コア部（42a）と、該固定子コア部（42a）の軸方向端面に形成される絶縁部（42c）とを有し、
前記スイッチング素子（130）と前記スナバ回路（300）とは、前記絶縁部（42c）に支持されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項１９】
請求項１５から請求項１８のうちの何れか１つの電力変換装置において、
前記スイッチング素子（130）と前記スナバ回路（300）とは、前記圧縮機構（50）と吐出管（35）との間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２０】
請求項１５から請求項１９のうちの何れか１つの電力変換装置において、
前記圧縮機（20）は、冷媒が循環して冷凍サイクルを行う冷媒回路（10）を備えたヒートポンプ回路に接続されてい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、スイッチング素子を有した電力変換装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、直流電圧を交流電圧に変換するインバータや交流電圧を直流電圧に変換するコンバータなどの電力変換装置として、複数のスイッチング素子によって電力変換動作を行うものが知られている。そして、このようなインバータのスイッチング素子をＳｉＣ半導体デバイスにより構成した例がある（例えば特許文献１を参照）。
【０００３】
上述のＳｉＣ半導体などのようなワイドバンドギャップ半導体は、絶縁破壊電界が従来のＳｉ半導体（Ｓｉの結晶を使った半導体）に比べて高いため(ＳｉＣ半導体は約１０倍高い)、素子の高耐圧化が容易になり、同じ耐圧であれば、Ｓｉ半導体の場合に比べてディバイスの厚みを薄くできるため、導通損失が小さく且つ小型の素子にすることができる。
【０００４】
また、上記ワイドバンドギャップ半導体は、高速動作や高温（例えば２００℃）での動作が可能であるため、高速動作により装置全体の高効率化を図れるとともに、高温での動作が可能であることにより冷却構造を簡略化でき、これにより装置の小型化を図れる。
【０００５】
また、このような電力変換装置では、前記の半導体以外にもコンデンサなどの素子も使用される。例えば、スイッチング素子をオンオフするときに、配線のインダクタンスによってサージ電圧が発生すると、スイッチング素子を破壊する恐れがあるため、保護回路としてスナバ回路を使用してサージ電圧を抑制するが、このスナバ回路にはコンデンサを備えたスナバ回路が使用されることが多い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２２４８６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述の通り、上記ワイドバンドギャップ半導体は、高速動作や高温（例えば２００℃）での動作が可能であるため、その高速動作により、電力変換装置においても高効率化を図れるとともに、高温条件下でも動作させることができると考えられる。
【０００８】
高速で動作させる場合には、上記のスナバ回路は、スイッチング素子のなるべく近くに配置しなければならない。これは、ワイドバンドギャップ半導体を用いたスイッチング素子（以下ＳｉＣスイッチング素子とも呼ぶことにする）によって従来のＳｉ半導体のスイッチング素子よりも高速にスイッチングを行いつつ、サージ電圧を従来と同等レベルに抑えるには配線のインダクタンスを低減する必要があるからである。具体的には、従来のＳｉ半導体素子を用いた電力変換装置におけるスイッチング素子とスナバ回路の距離よりも近接させる必要がある。
【０００９】
しかしながら、一般的なコンデンサの許容温度は、１５０℃程度が上限であり、ＳｉＣスイッチング素子の動作温度よりも低いので、ＳｉＣスイッチング素子の近傍にコンデンサを備えたスナバ回路を配置すると、ＳｉＣスイッチング素子により加熱され、スナバ回路の動作温度がその許容温度を超えてしまう可能性がある。スナバ回路の許容温度を超えない温度範囲でスイッチング素子を使用することも考えられるが、そのためには素子の容量を大きくして、発熱量を減らすなどの対策が必要となる。また、サージ電圧を低減するためにスイッチング速度を遅くして使用すると、スイッチング損が増加して、その結果、冷却構造が大型化し、コストアップを招くことになる。つまり、高速動作を実現するには、スナバ回路とスイッチング素子とを断熱できないほど近くに配置しなければならないと考えられる。
【００１０】
本発明は上記の問題に着目してなされたものであり、Ｓｉ半導体のスイッチング素子よりも動作温度が高いスイッチング素子に近接してスナバ回路を配置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】
【００１１】
上記の課題を解決するため、第１の発明は、
高温動作可能に構成されたスイッチング素子（130）を備えて、交流電源から供給された交流電力または直流電源から供給された直流電力を所定の電圧及び周波数の交流電力または直流電力に電力変換を行う電力変換装置であって、
高温動作可能に構成されたコンデンサ（301）を有した高温動作可能に構成されたスナバ回路（300）を備えていることを特徴とする。
【００１２】
これにより、スナバ回路（300）が高温下（例えばスイッチング素子（130）の動作温度と同等もしくは同等以上の温度）で動作可能となる。
【００１３】
また、第２の発明は、
第１の発明の電力変換装置において、
前記スイッチング素子（130）は、動作温度が１５０℃以上であることを特徴とする。
【００１４】
これにより、スイッチング素子（130）が１５０℃以上で動作する。
【００１５】
また、第３の発明は、
第１の発明又は第２の発明の電力変換装置において、
前記スイッチング素子（130）は、ワイドバンドギャップ半導体を主材料とした半導体ディバイスであることを特徴とする。
【００１６】
これにより、ワイドバンドギャップ半導体により構成されたスイッチング素子（130）が、スイッチング動作を行なう。
【００１７】
また、第４の発明は、
第１の発明から第３の発明のうちの何れか１つの電力変換装置において、
前記スナバ回路（300）は、許容温度が１５０℃以上であることを特徴とする。
【００１８】
これにより、スナバ回路（300）が、１５０℃以上の雰囲気で動作可能となる。
【００１９】
また、第５の発明は、
第４の発明の電力変換装置において、
前記スナバ回路（300）のコンデンサ（301）は、セラミックコンデンサにより構成されていることを特徴とする。
【００２０】
これにより、スナバ回路（300）において、セラミックコンデンサがサージ電圧を抑制する。
【００２１】
また、第６の発明は、
第４の発明の電力変換装置において、
前記スナバ回路（300）のコンデンサ（301）は、誘導体材料として高耐熱材料を用いたフィルムコンデンサにより構成されていることを特徴とする。
【００２２】
これにより、スナバ回路（300）において、フィルムコンデンサがサージ電圧を抑制する。
【００２３】
また、第７の発明は、
第１の発明から第６の発明のうちの何れか１つの電力変換装置において、
前記スナバ回路（300）は、ワイドバンドギャップ半導体を主材料としたダイオードを備えていることを特徴とする。
【００２４】
また、第８の発明は、
第３の発明又は第７の発明の電力変換装置において、
前記ワイドバンドギャップ半導体は、シリコンカーバイト、窒化ガリウム、及びダイヤモンドの何れかであることを特徴とする。
【００２５】
これらにより、スイッチング素子（130）或いはスナバ回路（300）のダイオードが、ワイドバンドギャップ半導体により構成されて、スイッチング動作、或いはサージ電圧の抑制を行う。
【００２６】
また、第９の発明は、
第１の発明から第８の発明のうちの何れか１つの電力変換装置において、
前記スイッチング素子（130）は、複数が直列に接続されて直列回路（170）を構成し、
前記直列回路（170）は、複数が並列に配置され、
前記スナバ回路（300）は、直列回路（170）毎に配置されていることを特徴とする。
【００２７】
また、第１０の発明は、
第１の発明から第９の発明のうちの何れか１つの電力変換装置において、
前記スナバ回路（300）は、前記スイッチング素子（130）毎に配置されていることを特徴とする。
【００２８】
また、第１１の発明は、
第１の発明から第１０の発明のうちの何れか１つの電力変換装置において、
前記スイッチング素子（130）と前記スナバ回路（300）とは、同一パッケージ内に配置されていることを特徴とする。
【００２９】
また、第１２の発明は、
第１の発明から第１１の発明のうちの何れか１つの電力変換装置において、
前記スイッチング素子（130）とスナバ回路（300）とは、同一基板上に配置されていることを特徴とする。
【００３０】
これらにより、スイッチング素子（130）とスナバ回路（300）とが近接して配置される。
【００３１】
また、第１３の発明は、
第１１の発明又は第１２の発明の電力変換装置において、
前記スイッチング素子（130）は、前記スナバ回路（300）の端子と直接接続されていることを特徴とする。
【００３２】
また、第１４の発明は、
第１１の発明から第１３の発明のうちの何れか１つの電力変換装置において、
前記スイッチング素子（130）と電気的に接続される、前記スナバ回路（300）の全ての端子は、
前記スイッチング素子（130）、
もしくは前記スイッチング素子（130）に直接接続された配線部材、
もしくは前記スイッチング素子（130）とヒートスプレッダ（510）を介して直接接続された配線部材と、
直接接続されていることを特徴とする。
【００３３】
これらにより、スイッチング素子（130）と、該スイッチング素子（130）と接続されるスナバ回路（300）の端子とが近接して配置される。
【００３４】
また、第１５の発明は、
第１の発明から第１４の発明のうちの何れか１つの電力変換装置において、
冷媒を圧縮する圧縮機構（50）と、該圧縮機構（50）を駆動する駆動モータ（40）と、該圧縮機構（50）と駆動モータ（40）が収容されるとともに内部に冷媒が満たされるケーシング（30）からなる圧縮機（20）における、前記駆動モータ（40）を駆動することを特徴とする。
【００３５】
これにより、駆動モータ（40）駆動用の電力変換装置において、スナバ回路（300）が高温下（例えばスイッチング素子（130）の動作温度と同等以上の高温）で動作可能となる。
【００３６】
また、第１６の発明は、
第１５の発明の電力変換装置において、
前記圧縮機構（50）は、前記ケーシング（30）内に高圧冷媒を吐出するように構成され、該ケーシング（30）には、その内部の高圧冷媒を該ケーシング（30）の外部に流出させる吐出管（35）が接続されていることを特徴とする。
【００３７】
これにより、ケーシング（30）内が高圧冷媒で満たされる。
【００３８】
また、第１７の発明は、
第１５の発明又は第１６の発明の電力変換装置において、
前記スナバ回路（300）及び前記スイッチング素子（130）は、前記ケーシング（30）内に配置されることを特徴とする。
【００３９】
また、第１８の発明は、
第１５の発明から第１７の発明のうちの何れか１つの電力変換装置において、
前記駆動モータ（40）は、ケーシング（30）の内壁に固定される固定子コア部（42a）と、該固定子コア部（42a）の軸方向端面に形成される絶縁部（42c）とを有し、
前記スイッチング素子（130）と前記スナバ回路（300）とは、前記絶縁部（42c）に支持されていることを特徴とする。
【００４０】
また、第１９の発明は、
第１５の発明から第１８の発明のうちの何れか１つの電力変換装置において、
前記スイッチング素子（130）と前記スナバ回路（300）とは、前記圧縮機構（50）と吐出管（35）との間に配置されていることを特徴とする。
【００４１】
また、第２０の発明は、
第１５の発明から第１９の発明のうちの何れか１つの電力変換装置において、
前記圧縮機（20）は、冷媒が循環して冷凍サイクルを行う冷媒回路（10）を備えたヒートポンプ回路に接続されていることを特徴とする。
【００４２】
これらにより、ケーシング（30）内の高圧冷媒が、駆動モータ駆動用の電力変換装置のスナバ回路（300）及びスイッチング素子（130）を冷却する。
【発明の効果】
【００４３】
第１の発明によれば、スナバ回路（300）が高温下（例えばスイッチング素子（130）の動作温度と同等以上の高温）で動作可能となるので、スイッチング素子（130）に近接してスナバ回路（300）を配置できる。そのため、配線インダクタンスの低減等が可能になり、電力変換装置の高速動作を実現できる。
【００４４】
また、第２の発明によれば、スイッチング素子（130）の許容温度が１５０℃以上となるので、電力変換装置を１５０℃以上で動作させることができる。
【００４５】
また、第３の発明によれば、スイッチング素子（130）によって、高温下で高速なスイッチング動作ができる。
【００４６】
また、第４の発明によれば、スナバ回路（300）が１５０℃以上で動作するので、該スナバ回路（300）を１５０℃以上の雰囲気で動作する電力変換装置に使用できる。
【００４７】
また、第５の発明又は第６の発明によれば、所定の温度以上（例えば１５０℃以上）で電力変換ができるようになる。
【００４８】
また、第７の発明又は第８の発明によれば、スイッチング素子（130）又はスナバ回路（300）のダイオードがワイドバンドギャップ半導体により構成されるので、電力変換装置において、所定の温度以上（例えば１５０℃以上）で、効率的な電力変換ができるようになる。
【００４９】
また、第９の発明から第１４の発明によれば、スイッチング素子（130）とスナバ回路（300）とが近接して配置されるので、スイッチング素子（130）とスナバ回路（300）との間の配線インダクタンスを低減できる。
【００５０】
また、第１５の発明又は第１６の発明によれば、駆動モータ（40）駆動用の電力変換装置において、電力変換装置の高速動作を実現できるので、圧縮機の運転効率が向上する。
【００５１】
また、第１７の発明から第２０の発明によれば、スイッチング素子（130）とスナバ回路（300）とが近接して配置されるので、配線インダクタンスの低減等が可能になり、電力変換装置の高速動作を実現できる。さらには、ケーシング（30）内の高圧冷媒が、駆動モータ（40）駆動用の電力変換装置のスナバ回路（300）及びスイッチング素子（130）を冷却するので、より効率的に電力変換装置（すなわち空気調和装置）を動作させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】実施形態１に係る電力変換装置の構成を示す図である。
【図２】配線長さの概念を示す図である。
【図３】スナバ回路の他の構成例である。
【図４】スナバ回路をスイッチング素子（130）の相毎に設けた場合の電力変換装置の構成を示す図である。
【図５】実施形態２に係るヒートポンプ装置の冷媒回路の配管系統図である。
【図６】実施形態２に係る流体機械の概略構成を示す縦断面図である。
【図７】（ａ）は、直列回路毎にスナバ回路を設ける場合の回路を示す図であり、（ｂ）は、スイッチング素子、スナバ回路のチップ上の配置を説明する図である。
【図８】縦型構造のＭＯＳＦＥＴの構造の一例を示す図である。
【図９】直列回路毎にスナバ回路を設ける場合におけるスイッチング素子、スナバ回路のチップ上での他の配置例を示す図である。
【図１０】直列回路毎にスナバ回路を設ける場合におけるスイッチング素子、スナバ回路のチップ上でのさらに他の配置例を示す図である。
【図１１】（ａ）は、スイッチング素子毎にスナバ回路を設ける場合の回路を示す図であり、（ｂ）は、スイッチング素子、スナバ回路のチップ上の配置を説明する図である。
【図１２】スイッチング素子毎にスナバ回路を設ける場合におけるスイッチング素子、スナバ回路のチップ上での他の配置例を示す図である。
【図１３】（ａ）は、スイッチング素子毎にスナバ回路を配置する場合の回路例であり、（ｂ）は、スイッチング素子、スナバ回路のチップ上の配置を説明する図である。
【図１４】スイッチング素子毎にスナバ回路を配置する場合におけるスイッチング素子、スナバ回路のチップ上での他の配置例を示す図である。
【図１５】スイッチング素子毎にスナバ回路を配置する場合におけるスイッチング素子、スナバ回路のチップ上でのさらに他の配置例を示す図である。
【図１６】スナバ回路のチップ構造の一例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００５３】
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、以下の各実施形態や変形例の説明において、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。
【００５４】
《発明の実施形態１》
本発明の実施形態１に係る電力変換装置の構成を図１に示す。この電力変換装置（100）は、平滑コンデンサ（150）とインバータ回路（120）を備え、制御装置（430）に制御されたインバータ回路（120）が、直流電源（410）から入力された直流を三相交流に変換して三相交流モータ（420）に供給するものである。この三相交流モータ（420）は空気調和機の冷媒回路に設けられる圧縮機を駆動するものである。なお、直流電源（410）は、例えば商用交流電源等の交流電源を整流するコンバータ回路などによって構成できる。
【００５５】
平滑コンデンサ（150）は、直流電源の電圧を平滑化するコンデンサである。この平滑コンデンサ（150）には、例えば、電解コンデンサを採用することができる。電解コンデンサの許容温度は約１００℃が上限なので、本実施形態では、平滑コンデンサ（150）はインバータ回路（120）と断熱しておく。
【００５６】
インバータ回路（120）は、スイッチング素子（130）、駆動回路（140）、及びスナバ回路（300）より構成されている。これらの各構成要素は、何れも１５０℃以上で動作可能な部品のみで構成してある。
【００５７】
スイッチング素子（130）は、このインバータ回路（120）内に６つ設けられ、それぞれのスイッチング素子（130）は、ワイドバンドギャップ半導体を用いたスイッチング素子（ここでは、ＳｉＣ  ＭＯＳＦＥＴとＳｉＣダイオード）によって構成されている。なお、ワイドバンドギャップ半導体としては、ＳｉＣ（シリコンカーバイト）の他に、窒化ガリウム（ＧａＮ）、ダイヤモンドなどが挙げられる。なお、従来のＳｉ半導体の動作温度は、１５０℃が最大であるが、ワイドバンドギャップ半導体の動作温度の最大値は、Ｓｉ半導体よりも高い。一般的には、ワイドバンドギャップ半導体の動作温度の最大値は、１５０℃以上である。そのため、本実施形態のようにワイドバンドギャップ半導体を用いたスイッチング素子（130）の動作温度の最大値は１５０℃以上である。
【００５８】
各スイッチング素子（130）は、詳しくは、トランジスタ（131）と還流ダイオード（132）とを備える。
【００５９】
上記の駆動回路（140）は、各スイッチング素子（130）に対応して設けられている。すなわち、駆動回路（140）もインバータ回路（120）内に６つ設けられている。それぞれの駆動回路（140）は、制御装置（430）の制御に応じて、対応するスイッチング素子（130）内のトランジスタ（131）のゲート電位を制御してオンオフを切り替える。
【００６０】
スナバ回路（300）は、インバータ回路（120）内で発生したサージ電圧を抑制する回路であり、本実施形態では、コンデンサ（301）により構成されている。このスナバ回路（300）は、電気的には、インバータ回路（120）の２つの入力端子間に接続されている。また、スナバ回路（300）とインバータ回路（120）とは、近接して配置されている。これらの距離は、従来のＳｉ半導体素子を用いた電力変換装置におけるインバータ回路（120）とスナバ回路（300）の距離よりも近接させる必要がある。このような配置では、一般的には、断熱できないほど近くに配置することになると考えられる。
【００６１】
Ｓｉ半導体を使用したインバータ回路では、配線インダクタンスが１０ｎＨ以下（電流検出用のシャント抵抗を含む）、スイッチング速度２００ｎｓの例があるので、この例をもとに、本実施形態における配置を検討してみる。
【００６２】
ＳｉＣ半導体で構成されたスイッチング素子では、Ｓｉを用いたスイッチング素子よりも１０倍以上の速度でスイッチングが可能と考えられている。ＳｉＣ半導体でスイッチング素子（130）を構成して高速スイッチングを行い、さらに配線インダクタンスによるサージ電圧を従来と同等レベルに抑えるには、配線インダクタンスを低減する必要がある。例えば、現状の１０倍のスイッチング速度を実現しようとすると、配線インダクタンスは１ｎＨ以下にする必要がある。
【００６３】
配線長さ（図２に示すように、スナバ回路とスイッチング素子の距離）、配線直径、配線インダクタンスの関係は次の式の関係がある。
【００６４】
【数１】
2012210153.tif 000003
【００６５】
この式から、配線インダクタンスを１ｎＨ以下にするための配線長さ（スナバ回路とスイッチング素子の距離）と配線直径を検討すると、直径２ｍｍの配線では２ｍｍ以下の距離にスナバ回路を配置すればよいことがわかる。
【００６６】
また、この式からは、スナバ回路を、スイッチング素子から断熱することによって装置を構成すると配線の直径が大きくなりすぎてしまうこともわかる。例えば、スナバ回路とスイッチング素子とを断熱するのに必要な距離が５ｍｍ程度であるとすれば、配線長さ（スナバ回路とスイッチング素子の距離）は、５ｍｍ以上になる。配線長５ｍｍで、配線直径２ｍｍでの配線インダクタンスは、上式より４．５ｎＨとなる。配線長５ｍｍで配線インダクタンスを１ｎＨ以下にするには、１０ｍｍ以上の直径が必要になる。配線が太くなると、配線の熱抵抗が下がり、配線からの伝熱が大きくなるため、断熱ができなくなる。
【００６７】
また、例えば、スイッチング速度１ｎｓで、１０Ａの電流をスイッチングする際のサージ電圧として、１００Ｖまで許容する際の配線インダクタンスは、次の式からわかるように、１０ｎＨ以下とする必要がある。
【００６８】
【数２】
2012210153.tif 000004
【００６９】
ここで、配線長９ｍｍ、直径２ｍｍの配線インダクタンスは１０．２ｎＨであり、スイッチング素子とスナバ回路は少なくとも９ｍｍ以内に配置する必要がある。実際には、ボンディングワイヤやスナバ回路に含まれるインダクタンスもサージ電圧に影響するため、より近くに配置しなければならない。
【００７０】
以上のように、スナバ回路（300）とスイッチング素子（130）とを近接して配置すると、コンデンサ（301）の動作温度がスイッチング素子（130）の動作温度と同等の温度になると考えられる。そのため、本実施形態では、このコンデンサ（301）には、許容温度が、スイッチング素子（130）の動作温度と同等か、よりも高いものを採用している。ＳｉＣ半導体で構成したスイッチング素子（130）を上記のように高速動作させた場合の該スイッチング素子（130）の動作温度を考慮すると、コンデンサ（301）の許容温度は、例えば１５０℃以上であることが望ましいと考えられる。
【００７１】
このように高温動作可能なコンデンサとしては、例えば、セラミックコンデンサや、誘導体材料として高耐熱材料を用いたフィルムコンデンサが考えられる。なお、高耐熱材料の例としては、ポリアミド（ＰＡ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルスルフォン（ＰＥＳ）、ポリサルフォン（ＰＳＦ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリベンゾイミダゾール（ＰＢＩ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）などが考えられる。
【００７２】
制御装置（430）は、既述の通り、各駆動回路（140）を介して、各スイッチング素子（130）のオンオフを制御する。この制御装置（430）は、電力変換装置（100）とは断熱して配置している。
【００７３】
上記の電力変換装置（100）によれば、スナバ回路（300）内のコンデンサ（301）を、高温動作可能（上記の例では、スイッチング素子（130）の動作温度よりも高い許容温度）に構成したので、ＳｉＣスイッチング素子であるスイッチング素子（130）（Ｓｉ半導体のスイッチング素子よりも動作温度が高い）に近接してスナバ回路（300）を配置できる。そのため、配線インダクタンスの低減等が可能になり、インバータ回路（120）の高速動作（すなわち電力変換装置（100）の高速動作）を実現できる。
【００７４】
《実施形態１の変形例（スナバ回路の変形例）》
なお、スナバ回路（300）としては、上記のコンデンサ（301）のみで構成したものの他に、例えば図３の（ｂ）〜（ｆ）に示す構成も採用できる。なお、（ａ）には前記のコンデンサ（301）のみで構成したものを再掲している。これらの例では、コンデンサの他に、抵抗、ダイオードなどを含んでいるものがあるが、これらの構成部品は、何れも高温動作可能（例えばスイッチング素子（130）の動作温度と同等か、より高い温度で動作可能）に構成しておく。
【００７５】
《発明の実施形態２》
図４は、スナバ回路をスイッチング素子（130）の相毎に設けた例である。この例では、これらのスナバ回路として、図３の（ｂ）に示すスナバ回路を使用している。なお、この図では駆動回路などを省略している。このインバータ回路（120）においてもやはり、各構成要素は、１５０℃以上で動作可能な部品のみで構成してある。
【００７６】
ここで「相」とは、スイッチング素子（130）が直列に接続されている部分（図４では直列回路（170））のことである。高速スイッチングのように、各相の間の配線インピーダンスも問題になる場合には、このようなスナバ回路の配置が有効である。
【００７７】
《発明の実施形態３》
本発明の実施形態３では、電力変換装置をヒートポンプ装置に使用する例を説明する。
【００７８】
本発明の実施形態３に係るヒートポンプ装置は、室内の冷房と暖房とを切り換えて行う空気調和装置（1）を構成している。図５に示すように、空気調和装置（1）は、冷媒回路（10）を備えている。冷媒回路（10）には、冷媒としてフロン冷媒が充填されている。この冷媒回路（10）では、冷媒が循環することで蒸気圧縮式の冷凍サイクルが行われる。
【００７９】
＜冷媒回路の構成＞
冷媒回路（10）には、圧縮機（20）と室内熱交換器（21）と膨張弁（22）と室外熱交換器（23）と四路切換弁（24）とが接続されている。実施形態３の圧縮機（20）は、ロータリー型の圧縮機であり、本発明の流体機械を構成している。この圧縮機（20）の詳細は後述する。室内熱交換器（21）は、室内に設置されている。室内熱交換器（21）では、冷媒と室内空気との間で熱交換が行われる。室外熱交換器（23）は、室外に設置されている。室外熱交換器（23）では、冷媒と室外空気との間で熱交換が行われる。膨張弁（22）は、冷媒を減圧する減圧手段であり、例えば電子膨張弁で構成されている。四路切換弁（24）は、第１から第４までの４つのポートを備えている。四路切換弁（24）は、第１ポートが圧縮機（20）の吐出側と、第２ポートが室内熱交換器（21）と、第３ポートが圧縮機（20）の吸入側と、第４ポートが室外熱交換器（23）とそれぞれ繋がっている。四路切換弁（24）は、第１ポートと第２ポートとが繋がると同時に第３ポートと第４ポートとが繋がる状態（図５の実線で示す状態）と、第１ポートと第４ポートとが繋がると同時に第２ポートと第３ポートとが繋がる状態（図５の破線で示す状態）とに設定が切り換わるように構成されている。
【００８０】
＜圧縮機の構成＞
図６に示すように、圧縮機（20）は、中空で密閉型のケーシング（30）を備えている。ケーシング（30）は、円筒状の胴部（31）と、胴部（31）の上端部に設けられる天板部（32）と、胴部（31）の下端部に設けられる底板部（33）とを備えている。ケーシング（30）では、胴部（31）の下側寄りに吸入管（34）が接続され、天板部（32）に吐出管（35）が接続されている。吐出管（35）は、天板部（32）を上下に貫通しており、その下端部がケーシング（30）の内部空間に開口している。なお、ケーシング（30）は、例えば鉄等の金属材料で構成されている。
【００８１】
ケーシング（30）内には、駆動モータ（40）と駆動軸（45）と圧縮機構（50）とが収容されている。
【００８２】
駆動モータ（40）は、ケーシング（30）内の上部寄りの空間に配置されている。駆動モータ（40）は、ロータ（41）とステータ（42）とを備えている。ロータ（41）は、駆動軸（45）の周囲に固定されている。ステータ（42）は、ロータ（41）の外周側に設けられている。ステータ（42）は、ケーシング（30）の胴部（31）の内壁に固定される固定子コア部（42a）と、固定子コア部（42a）の上側及び下側にそれぞれ設けられるコイル部（42b）とを有している。また、固定子コア部（42a）には、その軸方向における上下両端面に、それぞれインシュレータ（42c）が設けられている。インシュレータ（42c）は、絶縁材料から成り、固定子コア部（42a）とコイル部（42b）とを絶縁するための絶縁部を構成している。
【００８３】
駆動軸（45）は、ケーシング（30）の軸心を上下方向に延びて形成されている。駆動軸（45）には、下側寄りの部位に偏心部（46）が形成されている。偏心部（46）は、駆動軸（45）よりも大径であり、且つ駆動軸（45）の軸心から所定量偏心している。また、駆動軸（45）には、その下端部に油ポンプ（47）が設けられている。油ポンプ（47）は、ケーシング（30）の底部に溜まった油を遠心力によって汲み上げる構造となっている。油ポンプ（47）で汲み上げられた油は、駆動軸（45）に形成された油供給通路（図示省略）を介して、圧縮機構（50）の内部や駆動軸（45）の軸受け等の各摺動部へ供給される。
【００８４】
圧縮機構（50）は、ケーシング（30）内の下部寄りの空間に配置されている。圧縮機構（50）は、シリンダ（51）とフロントヘッド（52）とリヤヘッド（53）とピストン（54）とを備えている。
【００８５】
シリンダ（51）は、円環状に形成されており、その外周面がケーシング（30）の内壁に固定されている。シリンダ（51）の内側には、円柱状のシリンダ室（55）が形成されている。また、シリンダ（51）には、径方向に延びる吸入通路（51a）が形成されている。吸入通路（51a）は、シリンダ室（55）と上記吸入管（34）とを連通させている。
【００８６】
フロントヘッド（52）は、シリンダ（51）の上側に、リヤヘッド（53）は、シリンダ（51）の下側にそれぞれ取り付けられている。そして、フロントヘッド（52）はシリンダ室（55）の上端開口部を、リヤヘッド（53）はシリンダ室（55）の下端開口部をそれぞれ閉塞している。更に、フロントヘッド（52）には上部軸受け（56）が、リヤヘッド（53）には下部軸受け（57）がそれぞれ設けられている。駆動軸（45）は、フロントヘッド（52）及びリヤヘッド（53）を貫通しながら、上部軸受け（56）及び下部軸受け（57）に回転自在に支持されている。
【００８７】
フロントヘッド（52）には、シリンダ室（55）とケーシング（30）の内部空間とを連通させる吐出ポート（52a）が形成されている。吐出ポート（52a）には、図示しない吐出弁が設けられている。更に、フロントヘッド（52）には、吐出ポート（52a）を覆うように消音マフラー（58）が取り付けられている。
【００８８】
上記ピストン（54）は、シリンダ室（55）に配置されている。ピストン（54）には、その内部に上記偏心部（46）が嵌り込んでいる。駆動軸（45）が回転すると、ピストン（54）は、駆動軸（45）の軸心から偏心しながらシリンダ室（55）内を回転する。その結果、圧縮機構（50）では、シリンダ室（55）に形成される圧縮室の容積が変化し、冷媒の圧縮動作が行われる。
【００８９】
圧縮機構（50）は、圧縮した後の高温（例えば１２０℃）の高圧冷媒を上記吐出ポート（52a）を介してケーシング（30）内に吐出するように構成されている。つまり、実施形態３の圧縮機（20）は、ケーシング（30）の内部空間が高圧冷媒で満たされる、いわゆる高圧ドーム型の圧縮機を構成している。
【００９０】
＜電力変換装置の構成＞
圧縮機（20）は、上記駆動モータ（40）を駆動制御するための電力変換装置（60）を備えている。電力変換装置（60）は、上記の何れかの実施形態の電力変換装置である。
【００９１】
図６に示すように、電力変換装置（60）は、ケーシング（30）の上部に設けられている。電力変換装置（60）は、基板（61）を有し、この基板（61）上にスイッチング素子（130）とスナバ回路（300）とが設置されている。そして、本実施形態では、スイッチング素子（130）とスナバ回路（300）とが、圧縮機構（50）と吐出管（35）の間の空間に配置されている。
【００９２】
上記のように構成された空気調和装置（1）では、電力変換装置からの電磁ノイズをケーシング（30）によって絶縁できる。また、空気調和装置（1）全体として小型化も可能になる。
【００９３】
また、スイッチング素子（130）とスナバ回路（300）とが近接して配置されるので、配線インダクタンスの低減等が可能になり、電力変換装置の高速動作を実現できる。
【００９４】
また、圧縮機構（50）の運転時には、ケーシング（30）内の高圧冷媒が電力変換装置のスナバ回路（300）及びスイッチング素子（130）を冷却する。そのため、電力変換装置においてより効率的に電力変換装置（すなわち空気調和装置）を動作させることができる。また、スイッチング素子（130）等の熱を暖房用に回収することも可能になる。
【００９５】
《実施形態３の変形例》
この変形例では、スイッチング素子（130）とスナバ回路（300）を絶縁部であるインシュレータ（42c）に支持させる。こうすることで、インシュレータ（42c）をスイッチング素子（130）とスナバ回路（300）の基板として利用することができる。また、スイッチング素子（130）とスナバ回路（300）から発生した熱は、インシュレータ（42c）を介して固定子コア部（42a）へ伝わるため、この熱は固定子コア部（42a）の周囲を流れる高圧冷媒に放出され易くなる。したがって、この変形例では、スイッチング素子（130）とスナバ回路（300）の冷却効果を更に高めることができる。
【００９６】
また、インシュレータ（42c）にスイッチング素子（130）とスナバ回路（300）を取り付けることで、駆動モータ（40）のコイル部（42b）からインバータ回路（120）までの距離を短くすることができる。つまり、この変形例では、インバータ回路（120）とコイル部（42b）とを繋ぐ配線長さを短くすることができる。
【００９７】
《発明の実施形態４》
実施形態４では、スナバ回路（300）とスイッチング素子（130）とを同一パッケージ（トランスファモールドなど）にて構成した例を説明する。これらを同一パッケージに組み込むことで、配線インダクタンスの影響をより小さくすることができるようになる。
【００９８】
以下に説明する例では、スイッチング素子（130）と電気的に接続されるスナバ回路（300）の全ての端子は、スイッチング素子（130）、もしくはスイッチング素子（130）に直接接続された配線部材、もしくはスイッチング素子（130）とヒートスプレッダを介して直接接続された配線部材と直接接続されている。ここで、配線部材とは、ボンディングワイヤ、リードフレーム、配線パターン、ヒートスプレッダなどが挙げられる。また、スナバ回路（300）の端子とは、例えば図３の（ａ）に示したスナバ回路では、コンデンサのリード線や外部電極などが該当し、図３の（ｂ）のスナバ回路の例では、スナバ回路のコンデンサと抵抗のリード線や電極などのうち、スイッチング素子と電気的に接続されたリード線や電極などが該当する。
【００９９】
例えば、図７の（ａ）に示すようにインバータ回路（120）の相毎（直列回路毎）にスナバ回路（300）を設ける場合には、例えば、図７の（ｂ）のように、インバータ回路（120）、スナバ回路（300）を配置する。なお、図７の（ａ）中の端子Ｐ，Ｕ，Ｎ（外部電極）が、図７の（ｂ）の配線パターンP,U,Nとそれぞれ対応している。この例ではスイッチング素子（130）として、ＳｉＣ  ＭＯＳＦＥＴを使用している。
【０１００】
本実施形態の各例では、このＳｉＣ  ＭＯＳＦＥＴは縦型構造をしている。具体的には図８の（ａ）や（ｂ）に示すように、スイッチング素子のチップの上面がソース、裏面がドレインとなっている。図８では、（ａ）がＤｉＭＯＳＦＥＴであり、（ｂ）がＵＭＯＳＦＥＴである。
【０１０１】
図７の（ｂ）に示すように、この例では、スナバ回路（300）は、配線パターンP,Nと直接接続されている。また、各スイッチング素子（130）は、ヒートスプレッダ（510）を介して、それぞれ配線パターンP,Uと接続されている。また、配線パターンP側のスイッチング素子（130）と配線パターンU側のヒートスプレッダ（510）との間や、配線パターンU側のスイッチング素子（130）とスナバ回路（300）との間は、それぞれボンディングワイヤ（520）により接続されている。
【０１０２】
また、図９も、やはりインバータ回路（120）の相毎（直列回路毎）にスナバ回路（300）を設ける場合のチップ配置の例である（図７の（ａ）を参照）。この例では、スナバ回路（300）は、配線パターンPと直接接続され、配線パターンNとは、ボンディングワイヤ（520）によって接続され、さらに配線パターンU側のスイッチング素子（130）ともボンディングワイヤ（520）によって接続されている。また、配線パターンP側のスイッチング素子（130）と配線パターンU側のヒートスプレッダ（510）もボンディングワイヤ（520）で接続されている。
【０１０３】
また、図１０も、やはりインバータ回路（120）の相毎（直列回路毎）にスナバ回路（300）を設ける場合のチップ配置の例である。この例でも、各スイッチング素子（130）は、ヒートスプレッダ（510）を介して配置されている。また、スナバ回路（300）は、配線パターンP側のスイッチング素子（130）と同じヒートスプレッダ（510）上に配置されている。この例では、スナバ回路（300）と配線パターンNの間、スナバ回路（300）と配線パターンU側のスイッチング素子（130）の間、配線パターンP側のスイッチング素子（130）と配線パターンU側のヒートスプレッダ（510）との間は、それぞれボンディングワイヤ（520）で接続されている。
【０１０４】
図１１の（ａ）に示すようにスイッチング素子（130）毎にスナバ回路（300）を設ける場合には、例えば、図１１の（ｂ）のように、インバータ回路（120）、スナバ回路（300）を配置する。この例では、一方のスナバ回路（300）が配線パターンPと直接接続され、もう一方のスナバ回路（300）が配線パターンUと直接接続されている。また、各スイッチング素子（130）は、ヒートスプレッダ（510）を介して、それぞれ配線パターンP,Uと接続されるとともに、それぞれが対応するスナバ回路（300）とボンディングワイヤ（520）によって接続されている。また、配線パターンU側のスナバ回路（300）と配線パターンNの間、配線パターンP側のスイッチング素子（130）と配線パターンU側のヒートスプレッダ（510）との間も、それぞれボンディングワイヤ（520）によって接続されている。
【０１０５】
また、図１２も、スイッチング素子（130）毎にスナバ回路（300）を設けた例である。この例では、スイッチング素子（130）とそれに対応するスナバ回路（300）が共通のヒートスプレッダ（510）上に配置されている。そして、各スイッチング素子（130）は、それぞれが対応するスナバ回路（300）とボンディングワイヤ（520）によって接続されている。また、配線パターンU側のスナバ回路（300）と配線パターンNの間、配線パターンP側のスイッチング素子（130）と配線パターンU側のヒートスプレッダ（510）との間も、それぞれボンディングワイヤ（520）によって接続されている。
【０１０６】
また、図１３に示した回路は、スイッチング素子（130）毎にスナバ回路（300）を配置する場合の例である。この場合には、例えば、図１３の（ｂ）のように、インバータ回路（120）、スナバ回路（300）を配置する。この例では、スナバ回路（300）は、配線パターンP,U,Nとそれぞれ直接接続されている。また、各スイッチング素子（130）は、ヒートスプレッダ（510）を介して、それぞれ配線パターンP,Uと接続されている。また、配線パターンP側のスイッチング素子（130）と配線パターンU側のヒートスプレッダ（510）の間、配線パターンU側のスイッチング素子（130）とスナバ回路（300）の間は、それぞれボンディングワイヤ（520）によって接続されている。
【０１０７】
また、図１４も、スイッチング素子（130）毎にスナバ回路（300）を配置する場合の例である。この例でも、各スイッチング素子（130）は、ヒートスプレッダ（510）を介して、それぞれ配線パターンP,Uと接続されている。そして、配線パターンP側のスイッチング素子（130）と配線パターンU側のヒートスプレッダ（510）の間は、ボンディングワイヤ（520）によって接続されている。一方、スナバ回路（300）は、配線パターンP,Uとそれぞれ直接接続され、配線パターンNとの間、及び配線パターンU側のスイッチング素子（130）との間は、それぞれボンディングワイヤ（520）によって接続されている。
【０１０８】
また、図１５も、スイッチング素子（130）毎にスナバ回路（300）を配置する場合の例である。この例でも、各スイッチング素子（130）は、ヒートスプレッダ（510）を介して、それぞれ配線パターンP,Uと接続されている。そして、配線パターンP側のスイッチング素子（130）と配線パターンU側のヒートスプレッダ（510）の間は、ボンディングワイヤ（520）によって接続されている。この例のスナバ回路（300）は、各スイッチング素子（130）用のヒートスプレッダ（510）を介して、配線パターンP,Uとそれぞれ接続されている。つまり、各スイッチング素子（130）とヒートスプレッダ（510）を共有している。そして、スナバ回路（300）と配線パターンNの間は、ボンディングワイヤ（520）によって接続されている。
【０１０９】
なお、上記のようにスナバ回路（300）を配線パターンやヒートスプレッダ上に配置し、外部電極（Ｐ，Ｕ，Ｎ）に直接ワイヤボンディングできるようにするには、例えば図１６に示すチップ構造が一例として挙げられる。この例は、図３の（ｂ）に示すスナバ回路の例である。この例では、外部電極（601）に接した抵抗体（602a）が抵抗（602）を構成している。また、それぞれ櫛型に形成された内部電極（603a）と外部電極（604）との間に誘導体（603b）が設けられ、内部電極（603a）と外部電極（604）の間でコンデンサ（603）を構成している。そして、抵抗（602）（抵抗体（602a））とコンデンサ（603）とを両側から保護膜（605）で取り囲んでいる。このスナバ回路（300）では、外部電極（601）、外部電極（604）がスイッチング素子（130）と接続されるスナバ回路の端子である。
【０１１０】
上記の構成により、スイッチング素子とスナバ回路を近接して配置でき、配線インダクタンスを最小限にすることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１１】
本発明は、スイッチング素子を有した電力変換装置として有用である。
【符号の説明】
【０１１２】
１      空気調和装置
１０      冷媒回路
２０      圧縮機
３０      ケーシング
３５      吐出管
４０      駆動モータ
４２ａ    固定子コア部
４２ｃ    インシュレータ（絶縁部）
５０      圧縮機構
１００      電力変換装置
１３０      スイッチング素子
１７０      直列回路
３００      スナバ回路
３０１      コンデンサ
５１０      ヒートスプレッダ
５２０      ボンディングワイヤ
【図１】
2012210153.tif 000005
【図２】
2012210153.tif 000006
【図３】
2012210153.tif 000007
【図４】
2012210153.tif 000008
【図５】
2012210153.tif 000009
【図６】
2012210153.tif 000010
【図７】
2012210153.tif 000011
【図８】
2012210153.tif 000012
【図９】
2012210153.tif 000013
【図１０】
2012210153.tif 000014
【図１１】
2012210153.tif 000015
【図１２】
2012210153.tif 000016
【図１３】
2012210153.tif 000017
【図１４】
2012210153.tif 000018
【図１５】
2012210153.tif 000019
【図１６】
2012210153.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】平成24年8月29日(2012.8.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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した電力変換装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、直流電圧を交流電圧に変換するインバータや交流電圧を直流電圧に変換するコンバータなどの電力変換装置として、複数のスイッチング素子によって電力変換動作を行うものが知られている。そして、このようなインバータのスイッチング素子をＳｉＣ半導体デバイスにより構成した例がある（例えば特許文献１を参照）。
【０００３】
上述のＳｉＣ半導体などのようなワイドバンドギャップ半導体は、絶縁破壊電界が従来のＳｉ半導体（Ｓｉの結晶を使った半導体）に比べて高いため(ＳｉＣ半導体は約１０倍高い)、素子の高耐圧化が容易になり、同じ耐圧であれば、Ｓｉ半導体の場合に比べてディバイスの厚みを薄くできるため、導通損失が小さく且つ小型の素子にすることができる。
【０００４】
また、上記ワイドバンドギャップ半導体は、高速動作や高温（例えば２００℃）での動作が可能であるため、高速動作により装置全体の高効率化を図れるとともに、高温での動作が可能であることにより冷却構造を簡略化でき、これにより装置の小型化を図れる。
【０００５】
また、このような電力変換装置では、前記の半導体以外にもコンデンサなどの素子も使用される。例えば、スイッチング素子をオンオフするときに、配線のインダクタンスによってサージ電圧が発生すると、スイッチング素子を破壊する恐れがあるため、保護回路としてスナバ回路を使用してサージ電圧を抑制するが、このスナバ回路にはコンデンサを備えたスナバ回路が使用されることが多い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２２４８６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述の通り、上記ワイドバンドギャップ半導体は、高速動作や高温（例えば２００℃）での動作が可能であるため、その高速動作により、電力変換装置においても高効率化を図れるとともに、高温条件下でも動作させることができると考えられる。
【０００８】
高速で動作させる場合には、上記のスナバ回路は、スイッチング素子のなるべく近くに配置しなければならない。これは、ワイドバンドギャップ半導体を用いたスイッチング素子（以下ＳｉＣスイッチング素子とも呼ぶことにする）によって従来のＳｉ半導体のスイッチング素子よりも高速にスイッチングを行いつつ、サージ電圧を従来と同等レベルに抑えるには配線のインダクタンスを低減する必要があるからである。具体的には、従来のＳｉ半導体素子を用いた電力変換装置におけるスイッチング素子とスナバ回路の距離よりも近接させる必要がある。
【０００９】
しかしながら、一般的なコンデンサの許容温度は、１５０℃程度が上限であり、ＳｉＣスイッチング素子の動作温度よりも低いので、ＳｉＣスイッチング素子の近傍にコンデンサを備えたスナバ回路を配置すると、ＳｉＣスイッチング素子により加熱され、スナバ回路の動作温度がその許容温度を超えてしまう可能性がある。スナバ回路の許容温度を超えない温度範囲でスイッチング素子を使用することも考えられるが、そのためには素子の容量を大きくして、発熱量を減らすなどの対策が必要となる。また、サージ電圧を低減するためにスイッチング速度を遅くして使用すると、スイッチング損が増加して、その結果、冷却構造が大型化し、コストアップを招くことになる。つまり、高速動作を実現するには、スナバ回路とスイッチング素子とを断熱できないほど近くに配置しなければならないと考えられる。
【００１０】
本発明は上記の問題に着目してなされたものであり、Ｓｉ半導体のスイッチング素子よりも動作温度が高いスイッチング素子に近接してスナバ回路を配置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】
【００１１】
上記の課題を解決するため、第１の発明は、
スイッチング素子（130）を備えて、交流電源から供給された交流電力または直流電源から供給された直流電力を所定の電圧及び周波数の交流電力または直流電力に電力変換を行う電力変換装置であって、
コンデンサ（301）を有したスナバ回路（300）を備え、
前記スイッチング素子（130）は、前記スナバ回路（300）の端子と直接接続されていることを特徴とする。
【００１２】
これにより、スイッチング素子（130）と、該スイッチング素子（130）と接続されるスナバ回路（300）の端子とが近接して配置される。
【００１３】
また、第２の発明は、
第１の発明の電力変換装置において、
前記スイッチング素子（130）は、複数が直列に接続されて直列回路（170）を構成し、
前記直列回路（170）は、複数が並列に配置され、
前記スナバ回路（300）は、直列回路（170）毎に配置されていることを特徴とする。
【００１４】
また、第３の発明は、
第１又は第２の発明の電力変換装置において、
前記スナバ回路（300）は、前記スイッチング素子（130）毎に配置されていることを特徴とする。
【００１５】
また、第４の発明は、
第１から第３の発明のうちの何れか１つの電力変換装置において、
前記スイッチング素子（130）と前記スナバ回路（300）とは、同一パッケージ内に配置されていることを特徴とする。
【００１６】
また、第５の発明は、
第１から第４の発明のうちの何れか１つの電力変換装置において、
前記スイッチング素子（130）と前記スナバ回路（300）とは、同一基板上に配置されていることを特徴とする。
【００１７】
これらにより、スイッチング素子（130）とスナバ回路（300）とが近接して配置される。
【００１８】
また、第６の発明は、
第１から第５のうちの何れか１つの発明の電力変換装置において、
前記スイッチング素子（130）と電気的に接続される、前記スナバ回路（300）の全ての端子は、
前記スイッチング素子（130）、
もしくは前記スイッチング素子（130）に直接接続された配線部材、
もしくは前記スイッチング素子（130）とヒートスプレッダ（510）を介して直接接続された配線部材と、
直接接続されていることを特徴とする。
【００１９】
これにより、スイッチング素子（130）と、該スイッチング素子（130）と接続されるスナバ回路（300）の端子とが近接して配置される。
【発明の効果】
【００２０】
第１の発明から第６の発明によれば、スイッチング素子（130）とスナバ回路（300）とが近接して配置されるので、スイッチング素子（130）とスナバ回路（300）との間の配線インダクタンスの低減等が可能になり、電力変換装置の高速動作を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施形態１に係る電力変換装置の構成を示す図である。
【図２】配線長さの概念を示す図である。
【図３】スナバ回路の他の構成例である。
【図４】スナバ回路をスイッチング素子（130）の相毎に設けた場合の電力変換装置の構成を示す図である。
【図５】実施形態２に係るヒートポンプ装置の冷媒回路の配管系統図である。
【図６】実施形態２に係る流体機械の概略構成を示す縦断面図である。
【図７】（ａ）は、直列回路毎にスナバ回路を設ける場合の回路を示す図であり、（ｂ）は、スイッチング素子、スナバ回路のチップ上の配置を説明する図である。
【図８】縦型構造のＭＯＳＦＥＴの構造の一例を示す図である。
【図９】直列回路毎にスナバ回路を設ける場合におけるスイッチング素子、スナバ回路のチップ上での他の配置例を示す図である。
【図１０】直列回路毎にスナバ回路を設ける場合におけるスイッチング素子、スナバ回路のチップ上でのさらに他の配置例を示す図である。
【図１１】（ａ）は、スイッチング素子毎にスナバ回路を設ける場合の回路を示す図であり、（ｂ）は、スイッチング素子、スナバ回路のチップ上の配置を説明する図である。
【図１２】スイッチング素子毎にスナバ回路を設ける場合におけるスイッチング素子、スナバ回路のチップ上での他の配置例を示す図である。
【図１３】（ａ）は、スイッチング素子毎にスナバ回路を配置する場合の回路例であり、（ｂ）は、スイッチング素子、スナバ回路のチップ上の配置を説明する図である。
【図１４】スイッチング素子毎にスナバ回路を配置する場合におけるスイッチング素子、スナバ回路のチップ上での他の配置例を示す図である。
【図１５】スイッチング素子毎にスナバ回路を配置する場合におけるスイッチング素子、スナバ回路のチップ上でのさらに他の配置例を示す図である。
【図１６】スナバ回路のチップ構造の一例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
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、以下の各実施形態や変形例の説明において、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。
【００２３】
《発明の実施形態１》
本発明の実施形態１に係る電力変換装置の構成を図１に示す。この電力変換装置（100）は、平滑コンデンサ（150）とインバータ回路（120）を備え、制御装置（430）に制御されたインバータ回路（120）が、直流電源（410）から入力された直流を三相交流に変換して三相交流モータ（420）に供給するものである。この三相交流モータ（420）は空気調和機の冷媒回路に設けられる圧縮機を駆動するものである。なお、直流電源（410）は、例えば商用交流電源等の交流電源を整流するコンバータ回路などによって構成できる。
【００２４】
平滑コンデンサ（150）は、直流電源の電圧を平滑化するコンデンサである。この平滑コンデンサ（150）には、例えば、電解コンデンサを採用することができる。電解コンデンサの許容温度は約１００℃が上限なので、本実施形態では、平滑コンデンサ（150）はインバータ回路（120）と断熱しておく。
【００２５】
インバータ回路（120）は、スイッチング素子（130）、駆動回路（140）、及びスナバ回路（300）より構成されている。これらの各構成要素は、何れも１５０℃以上で動作可能な部品のみで構成してある。
【００２６】
スイッチング素子（130）は、このインバータ回路（120）内に６つ設けられ、それぞれのスイッチング素子（130）は、ワイドバンドギャップ半導体を用いたスイッチング素子（ここでは、ＳｉＣ  ＭＯＳＦＥＴとＳｉＣダイオード）によって構成されている。なお、ワイドバンドギャップ半導体としては、ＳｉＣ（シリコンカーバイト）の他に、窒化ガリウム（ＧａＮ）、ダイヤモンドなどが挙げられる。なお、従来のＳｉ半導体の動作温度は、１５０℃が最大であるが、ワイドバンドギャップ半導体の動作温度の最大値は、Ｓｉ半導体よりも高い。一般的には、ワイドバンドギャップ半導体の動作温度の最大値は、１５０℃以上である。そのため、本実施形態のようにワイドバンドギャップ半導体を用いたスイッチング素子（130）の動作温度の最大値は１５０℃以上である。
【００２７】
各スイッチング素子（130）は、詳しくは、トランジスタ（131）と還流ダイオード（132）とを備える。
【００２８】
上記の駆動回路（140）は、各スイッチング素子（130）に対応して設けられている。すなわち、駆動回路（140）もインバータ回路（120）内に６つ設けられている。それぞれの駆動回路（140）は、制御装置（430）の制御に応じて、対応するスイッチング素子（130）内のトランジスタ（131）のゲート電位を制御してオンオフを切り替える。
【００２９】
スナバ回路（300）は、インバータ回路（120）内で発生したサージ電圧を抑制する回路であり、本実施形態では、コンデンサ（301）により構成されている。このスナバ回路（300）は、電気的には、インバータ回路（120）の２つの入力端子間に接続されている。また、スナバ回路（300）とインバータ回路（120）とは、近接して配置されている。これらの距離は、従来のＳｉ半導体素子を用いた電力変換装置におけるインバータ回路（120）とスナバ回路（300）の距離よりも近接させる必要がある。このような配置では、一般的には、断熱できないほど近くに配置することになると考えられる。
【００３０】
Ｓｉ半導体を使用したインバータ回路では、配線インダクタンスが１０ｎＨ以下（電流検出用のシャント抵抗を含む）、スイッチング速度２００ｎｓの例があるので、この例をもとに、本実施形態における配置を検討してみる。
【００３１】
ＳｉＣ半導体で構成されたスイッチング素子では、Ｓｉを用いたスイッチング素子よりも１０倍以上の速度でスイッチングが可能と考えられている。ＳｉＣ半導体でスイッチング素子（130）を構成して高速スイッチングを行い、さらに配線インダクタンスによるサージ電圧を従来と同等レベルに抑えるには、配線インダクタンスを低減する必要がある。例えば、現状の１０倍のスイッチング速度を実現しようとすると、配線インダクタンスは１ｎＨ以下にする必要がある。
【００３２】
配線長さ（図２に示すように、スナバ回路とスイッチング素子の距離）、配線直径、配線インダクタンスの関係は次の式の関係がある。
【００３３】
【数１】
2012210153.tif 000021
【００３４】
この式から、配線インダクタンスを１ｎＨ以下にするための配線長さ（スナバ回路とスイッチング素子の距離）と配線直径を検討すると、直径２ｍｍの配線では２ｍｍ以下の距離にスナバ回路を配置すればよいことがわかる。
【００３５】
また、この式からは、スナバ回路を、スイッチング素子から断熱することによって装置を構成すると配線の直径が大きくなりすぎてしまうこともわかる。例えば、スナバ回路とスイッチング素子とを断熱するのに必要な距離が５ｍｍ程度であるとすれば、配線長さ（スナバ回路とスイッチング素子の距離）は、５ｍｍ以上になる。配線長５ｍｍで、配線直径２ｍｍでの配線インダクタンスは、上式より４．５ｎＨとなる。配線長５ｍｍで配線インダクタンスを１ｎＨ以下にするには、１０ｍｍ以上の直径が必要になる。配線が太くなると、配線の熱抵抗が下がり、配線からの伝熱が大きくなるため、断熱ができなくなる。
【００３６】
また、例えば、スイッチング速度１ｎｓで、１０Ａの電流をスイッチングする際のサージ電圧として、１００Ｖまで許容する際の配線インダクタンスは、次の式からわかるように、１０ｎＨ以下とする必要がある。
【００３７】
【数２】
2012210153.tif 000022
【００３８】
ここで、配線長９ｍｍ、直径２ｍｍの配線インダクタンスは１０．２ｎＨであり、スイッチング素子とスナバ回路は少なくとも９ｍｍ以内に配置する必要がある。実際には、ボンディングワイヤやスナバ回路に含まれるインダクタンスもサージ電圧に影響するため、より近くに配置しなければならない。
【００３９】
以上のように、スナバ回路（300）とスイッチング素子（130）とを近接して配置すると、コンデンサ（301）の動作温度がスイッチング素子（130）の動作温度と同等の温度になると考えられる。そのため、本実施形態では、このコンデンサ（301）には、許容温度が、スイッチング素子（130）の動作温度と同等か、よりも高いものを採用している。ＳｉＣ半導体で構成したスイッチング素子（130）を上記のように高速動作させた場合の該スイッチング素子（130）の動作温度を考慮すると、コンデンサ（301）の許容温度は、例えば１５０℃以上であることが望ましいと考えられる。
【００４０】
このように高温動作可能なコンデンサとしては、例えば、セラミックコンデンサや、誘導体材料として高耐熱材料を用いたフィルムコンデンサが考えられる。なお、高耐熱材料の例としては、ポリアミド（ＰＡ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルスルフォン（ＰＥＳ）、ポリサルフォン（ＰＳＦ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリベンゾイミダゾール（ＰＢＩ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）などが考えられる。
【００４１】
制御装置（430）は、既述の通り、各駆動回路（140）を介して、各スイッチング素子（130）のオンオフを制御する。この制御装置（430）は、電力変換装置（100）とは断熱して配置している。
【００４２】
上記の電力変換装置（100）によれば、スナバ回路（300）内のコンデンサ（301）を、高温動作可能（上記の例では、スイッチング素子（130）の動作温度よりも高い許容温度）に構成したので、ＳｉＣスイッチング素子であるスイッチング素子（130）（Ｓｉ半導体のスイッチング素子よりも動作温度が高い）に近接してスナバ回路（300）を配置できる。そのため、配線インダクタンスの低減等が可能になり、インバータ回路（120）の高速動作（すなわち電力変換装置（100）の高速動作）を実現できる。
【００４３】
《実施形態１の変形例（スナバ回路の変形例）》
なお、スナバ回路（300）としては、上記のコンデンサ（301）のみで構成したものの他に、例えば図３の（ｂ）〜（ｆ）に示す構成も採用できる。なお、（ａ）には前記のコンデンサ（301）のみで構成したものを再掲している。これらの例では、コンデンサの他に、抵抗、ダイオードなどを含んでいるものがあるが、これらの構成部品は、何れも高温動作可能（例えばスイッチング素子（130）の動作温度と同等か、より高い温度で動作可能）に構成しておく。
【００４４】
《発明の実施形態２》
図４は、スナバ回路をスイッチング素子（130）の相毎に設けた例である。この例では、これらのスナバ回路として、図３の（ｂ）に示すスナバ回路を使用している。なお、この図では駆動回路などを省略している。このインバータ回路（120）においてもやはり、各構成要素は、１５０℃以上で動作可能な部品のみで構成してある。
【００４５】
ここで「相」とは、スイッチング素子（130）が直列に接続されている部分（図４では直列回路（170））のことである。高速スイッチングのように、各相の間の配線インピーダンスも問題になる場合には、このようなスナバ回路の配置が有効である。
【００４６】
《発明の実施形態３》
本発明の実施形態３では、電力変換装置をヒートポンプ装置に使用する例を説明する。
【００４７】
本発明の実施形態３に係るヒートポンプ装置は、室内の冷房と暖房とを切り換えて行う空気調和装置（1）を構成している。図５に示すように、空気調和装置（1）は、冷媒回路（10）を備えている。冷媒回路（10）には、冷媒としてフロン冷媒が充填されている。この冷媒回路（10）では、冷媒が循環することで蒸気圧縮式の冷凍サイクルが行われる。
【００４８】
＜冷媒回路の構成＞
冷媒回路（10）には、圧縮機（20）と室内熱交換器（21）と膨張弁（22）と室外熱交換器（23）と四路切換弁（24）とが接続されている。実施形態３の圧縮機（20）は、ロータリー型の圧縮機であり、本発明の流体機械を構成している。この圧縮機（20）の詳細は後述する。室内熱交換器（21）は、室内に設置されている。室内熱交換器（21）では、冷媒と室内空気との間で熱交換が行われる。室外熱交換器（23）は、室外に設置されている。室外熱交換器（23）では、冷媒と室外空気との間で熱交換が行われる。膨張弁（22）は、冷媒を減圧する減圧手段であり、例えば電子膨張弁で構成されている。四路切換弁（24）は、第１から第４までの４つのポートを備えている。四路切換弁（24）は、第１ポートが圧縮機（20）の吐出側と、第２ポートが室内熱交換器（21）と、第３ポートが圧縮機（20）の吸入側と、第４ポートが室外熱交換器（23）とそれぞれ繋がっている。四路切換弁（24）は、第１ポートと第２ポートとが繋がると同時に第３ポートと第４ポートとが繋がる状態（図５の実線で示す状態）と、第１ポートと第４ポートとが繋がると同時に第２ポートと第３ポートとが繋がる状態（図５の破線で示す状態）とに設定が切り換わるように構成されている。
【００４９】
＜圧縮機の構成＞
図６に示すように、圧縮機（20）は、中空で密閉型のケーシング（30）を備えている。ケーシング（30）は、円筒状の胴部（31）と、胴部（31）の上端部に設けられる天板部（32）と、胴部（31）の下端部に設けられる底板部（33）とを備えている。ケーシング（30）では、胴部（31）の下側寄りに吸入管（34）が接続され、天板部（32）に吐出管（35）が接続されている。吐出管（35）は、天板部（32）を上下に貫通しており、その下端部がケーシング（30）の内部空間に開口している。なお、ケーシング（30）は、例えば鉄等の金属材料で構成されている。
【００５０】
ケーシング（30）内には、駆動モータ（40）と駆動軸（45）と圧縮機構（50）とが収容されている。
【００５１】
駆動モータ（40）は、ケーシング（30）内の上部寄りの空間に配置されている。駆動モータ（40）は、ロータ（41）とステータ（42）とを備えている。ロータ（41）は、駆動軸（45）の周囲に固定されている。ステータ（42）は、ロータ（41）の外周側に設けられている。ステータ（42）は、ケーシング（30）の胴部（31）の内壁に固定される固定子コア部（42a）と、固定子コア部（42a）の上側及び下側にそれぞれ設けられるコイル部（42b）とを有している。また、固定子コア部（42a）には、その軸方向における上下両端面に、それぞれインシュレータ（42c）が設けられている。インシュレータ（42c）は、絶縁材料から成り、固定子コア部（42a）とコイル部（42b）とを絶縁するための絶縁部を構成している。
【００５２】
駆動軸（45）は、ケーシング（30）の軸心を上下方向に延びて形成されている。駆動軸（45）には、下側寄りの部位に偏心部（46）が形成されている。偏心部（46）は、駆動軸（45）よりも大径であり、且つ駆動軸（45）の軸心から所定量偏心している。また、駆動軸（45）には、その下端部に油ポンプ（47）が設けられている。油ポンプ（47）は、ケーシング（30）の底部に溜まった油を遠心力によって汲み上げる構造となっている。油ポンプ（47）で汲み上げられた油は、駆動軸（45）に形成された油供給通路（図示省略）を介して、圧縮機構（50）の内部や駆動軸（45）の軸受け等の各摺動部へ供給される。
【００５３】
圧縮機構（50）は、ケーシング（30）内の下部寄りの空間に配置されている。圧縮機構（50）は、シリンダ（51）とフロントヘッド（52）とリヤヘッド（53）とピストン（54）とを備えている。
【００５４】
シリンダ（51）は、円環状に形成されており、その外周面がケーシング（30）の内壁に固定されている。シリンダ（51）の内側には、円柱状のシリンダ室（55）が形成されている。また、シリンダ（51）には、径方向に延びる吸入通路（51a）が形成されている。吸入通路（51a）は、シリンダ室（55）と上記吸入管（34）とを連通させている。
【００５５】
フロントヘッド（52）は、シリンダ（51）の上側に、リヤヘッド（53）は、シリンダ（51）の下側にそれぞれ取り付けられている。そして、フロントヘッド（52）はシリンダ室（55）の上端開口部を、リヤヘッド（53）はシリンダ室（55）の下端開口部をそれぞれ閉塞している。更に、フロントヘッド（52）には上部軸受け（56）が、リヤヘッド（53）には下部軸受け（57）がそれぞれ設けられている。駆動軸（45）は、フロントヘッド（52）及びリヤヘッド（53）を貫通しながら、上部軸受け（56）及び下部軸受け（57）に回転自在に支持されている。
【００５６】
フロントヘッド（52）には、シリンダ室（55）とケーシング（30）の内部空間とを連通させる吐出ポート（52a）が形成されている。吐出ポート（52a）には、図示しない吐出弁が設けられている。更に、フロントヘッド（52）には、吐出ポート（52a）を覆うように消音マフラー（58）が取り付けられている。
【００５７】
上記ピストン（54）は、シリンダ室（55）に配置されている。ピストン（54）には、その内部に上記偏心部（46）が嵌り込んでいる。駆動軸（45）が回転すると、ピストン（54）は、駆動軸（45）の軸心から偏心しながらシリンダ室（55）内を回転する。その結果、圧縮機構（50）では、シリンダ室（55）に形成される圧縮室の容積が変化し、冷媒の圧縮動作が行われる。
【００５８】
圧縮機構（50）は、圧縮した後の高温（例えば１２０℃）の高圧冷媒を上記吐出ポート（52a）を介してケーシング（30）内に吐出するように構成されている。つまり、実施形態３の圧縮機（20）は、ケーシング（30）の内部空間が高圧冷媒で満たされる、いわゆる高圧ドーム型の圧縮機を構成している。
【００５９】
＜電力変換装置の構成＞
圧縮機（20）は、上記駆動モータ（40）を駆動制御するための電力変換装置（60）を備えている。電力変換装置（60）は、上記の何れかの実施形態の電力変換装置である。
【００６０】
図６に示すように、電力変換装置（60）は、ケーシング（30）の上部に設けられている。電力変換装置（60）は、基板（61）を有し、この基板（61）上にスイッチング素子（130）とスナバ回路（300）とが設置されている。そして、本実施形態では、スイッチング素子（130）とスナバ回路（300）とが、圧縮機構（50）と吐出管（35）の間の空間に配置されている。
【００６１】
上記のように構成された空気調和装置（1）では、電力変換装置からの電磁ノイズをケーシング（30）によって絶縁できる。また、空気調和装置（1）全体として小型化も可能になる。
【００６２】
また、スイッチング素子（130）とスナバ回路（300）とが近接して配置されるので、配線インダクタンスの低減等が可能になり、電力変換装置の高速動作を実現できる。
【００６３】
また、圧縮機構（50）の運転時には、ケーシング（30）内の高圧冷媒が電力変換装置のスナバ回路（300）及びスイッチング素子（130）を冷却する。そのため、電力変換装置においてより効率的に電力変換装置（すなわち空気調和装置）を動作させることができる。また、スイッチング素子（130）等の熱を暖房用に回収することも可能になる。
【００６４】
《実施形態３の変形例》
この変形例では、スイッチング素子（130）とスナバ回路（300）を絶縁部であるインシュレータ（42c）に支持させる。こうすることで、インシュレータ（42c）をスイッチング素子（130）とスナバ回路（300）の基板として利用することができる。また、スイッチング素子（130）とスナバ回路（300）から発生した熱は、インシュレータ（42c）を介して固定子コア部（42a）へ伝わるため、この熱は固定子コア部（42a）の周囲を流れる高圧冷媒に放出され易くなる。したがって、この変形例では、スイッチング素子（130）とスナバ回路（300）の冷却効果を更に高めることができる。
【００６５】
また、インシュレータ（42c）にスイッチング素子（130）とスナバ回路（300）を取り付けることで、駆動モータ（40）のコイル部（42b）からインバータ回路（120）までの距離を短くすることができる。つまり、この変形例では、インバータ回路（120）とコイル部（42b）とを繋ぐ配線長さを短くすることができる。
【００６６】
《発明の実施形態４》
実施形態４では、スナバ回路（300）とスイッチング素子（130）とを同一パッケージ（トランスファモールドなど）にて構成した例を説明する。これらを同一パッケージに組み込むことで、配線インダクタンスの影響をより小さくすることができるようになる。
【００６７】
以下に説明する例では、スイッチング素子（130）と電気的に接続されるスナバ回路（300）の全ての端子は、スイッチング素子（130）、もしくはスイッチング素子（130）に直接接続された配線部材、もしくはスイッチング素子（130）とヒートスプレッダを介して直接接続された配線部材と直接接続されている。ここで、配線部材とは、ボンディングワイヤ、リードフレーム、配線パターン、ヒートスプレッダなどが挙げられる。また、スナバ回路（300）の端子とは、例えば図３の（ａ）に示したスナバ回路では、コンデンサのリード線や外部電極などが該当し、図３の（ｂ）のスナバ回路の例では、スナバ回路のコンデンサと抵抗のリード線や電極などのうち、スイッチング素子と電気的に接続されたリード線や電極などが該当する。
【００６８】
例えば、図７の（ａ）に示すようにインバータ回路（120）の相毎（直列回路毎）にスナバ回路（300）を設ける場合には、例えば、図７の（ｂ）のように、インバータ回路（120）、スナバ回路（300）を配置する。なお、図７の（ａ）中の端子Ｐ，Ｕ，Ｎ（外部電極）が、図７の（ｂ）の配線パターンP,U,Nとそれぞれ対応している。この例ではスイッチング素子（130）として、ＳｉＣ  ＭＯＳＦＥＴを使用している。
【００６９】
本実施形態の各例では、このＳｉＣ  ＭＯＳＦＥＴは縦型構造をしている。具体的には図８の（ａ）や（ｂ）に示すように、スイッチング素子のチップの上面がソース、裏面がドレインとなっている。図８では、（ａ）がＤｉＭＯＳＦＥＴであり、（ｂ）がＵＭＯＳＦＥＴである。
【００７０】
図７の（ｂ）に示すように、この例では、スナバ回路（300）は、配線パターンP,Nと直接接続されている。また、各スイッチング素子（130）は、ヒートスプレッダ（510）を介して、それぞれ配線パターンP,Uと接続されている。また、配線パターンP側のスイッチング素子（130）と配線パターンU側のヒートスプレッダ（510）との間や、配線パターンU側のスイッチング素子（130）とスナバ回路（300）との間は、それぞれボンディングワイヤ（520）により接続されている。
【００７１】
また、図９も、やはりインバータ回路（120）の相毎（直列回路毎）にスナバ回路（300）を設ける場合のチップ配置の例である（図７の（ａ）を参照）。この例では、スナバ回路（300）は、配線パターンPと直接接続され、配線パターンNとは、ボンディングワイヤ（520）によって接続され、さらに配線パターンU側のスイッチング素子（130）ともボンディングワイヤ（520）によって接続されている。また、配線パターンP側のスイッチング素子（130）と配線パターンU側のヒートスプレッダ（510）もボンディングワイヤ（520）で接続されている。
【００７２】
また、図１０も、やはりインバータ回路（120）の相毎（直列回路毎）にスナバ回路（300）を設ける場合のチップ配置の例である。この例でも、各スイッチング素子（130）は、ヒートスプレッダ（510）を介して配置されている。また、スナバ回路（300）は、配線パターンP側のスイッチング素子（130）と同じヒートスプレッダ（510）上に配置されている。この例では、スナバ回路（300）と配線パターンNの間、スナバ回路（300）と配線パターンU側のスイッチング素子（130）の間、配線パターンP側のスイッチング素子（130）と配線パターンU側のヒートスプレッダ（510）との間は、それぞれボンディングワイヤ（520）で接続されている。
【００７３】
図１１の（ａ）に示すようにスイッチング素子（130）毎にスナバ回路（300）を設ける場合には、例えば、図１１の（ｂ）のように、インバータ回路（120）、スナバ回路（300）を配置する。この例では、一方のスナバ回路（300）が配線パターンPと直接接続され、もう一方のスナバ回路（300）が配線パターンUと直接接続されている。また、各スイッチング素子（130）は、ヒートスプレッダ（510）を介して、それぞれ配線パターンP,Uと接続されるとともに、それぞれが対応するスナバ回路（300）とボンディングワイヤ（520）によって接続されている。また、配線パターンU側のスナバ回路（300）と配線パターンNの間、配線パターンP側のスイッチング素子（130）と配線パターンU側のヒートスプレッダ（510）との間も、それぞれボンディングワイヤ（520）によって接続されている。
【００７４】
また、図１２も、スイッチング素子（130）毎にスナバ回路（300）を設けた例である。この例では、スイッチング素子（130）とそれに対応するスナバ回路（300）が共通のヒートスプレッダ（510）上に配置されている。そして、各スイッチング素子（130）は、それぞれが対応するスナバ回路（300）とボンディングワイヤ（520）によって接続されている。また、配線パターンU側のスナバ回路（300）と配線パターンNの間、配線パターンP側のスイッチング素子（130）と配線パターンU側のヒートスプレッダ（510）との間も、それぞれボンディングワイヤ（520）によって接続されている。
【００７５】
また、図１３に示した回路は、スイッチング素子（130）毎にスナバ回路（300）を配置する場合の例である。この場合には、例えば、図１３の（ｂ）のように、インバータ回路（120）、スナバ回路（300）を配置する。この例では、スナバ回路（300）は、配線パターンP,U,Nとそれぞれ直接接続されている。また、各スイッチング素子（130）は、ヒートスプレッダ（510）を介して、それぞれ配線パターンP,Uと接続されている。また、配線パターンP側のスイッチング素子（130）と配線パターンU側のヒートスプレッダ（510）の間、配線パターンU側のスイッチング素子（130）とスナバ回路（300）の間は、それぞれボンディングワイヤ（520）によって接続されている。
【００７６】
また、図１４も、スイッチング素子（130）毎にスナバ回路（300）を配置する場合の例である。この例でも、各スイッチング素子（130）は、ヒートスプレッダ（510）を介して、それぞれ配線パターンP,Uと接続されている。そして、配線パターンP側のスイッチング素子（130）と配線パターンU側のヒートスプレッダ（510）の間は、ボンディングワイヤ（520）によって接続されている。一方、スナバ回路（300）は、配線パターンP,Uとそれぞれ直接接続され、配線パターンNとの間、及び配線パターンU側のスイッチング素子（130）との間は、それぞれボンディングワイヤ（520）によって接続されている。
【００７７】
また、図１５も、スイッチング素子（130）毎にスナバ回路（300）を配置する場合の例である。この例でも、各スイッチング素子（130）は、ヒートスプレッダ（510）を介して、それぞれ配線パターンP,Uと接続されている。そして、配線パターンP側のスイッチング素子（130）と配線パターンU側のヒートスプレッダ（510）の間は、ボンディングワイヤ（520）によって接続されている。この例のスナバ回路（300）は、各スイッチング素子（130）用のヒートスプレッダ（510）を介して、配線パターンP,Uとそれぞれ接続されている。つまり、各スイッチング素子（130）とヒートスプレッダ（510）を共有している。そして、スナバ回路（300）と配線パターンNの間は、ボンディングワイヤ（520）によって接続されている。
【００７８】
なお、上記のようにスナバ回路（300）を配線パターンやヒートスプレッダ上に配置し、外部電極（Ｐ，Ｕ，Ｎ）に直接ワイヤボンディングできるようにするには、例えば図１６に示すチップ構造が一例として挙げられる。この例は、図３の（ｂ）に示すスナバ回路の例である。この例では、外部電極（601）に接した抵抗体（602a）が抵抗（602）を構成している。また、それぞれ櫛型に形成された内部電極（603a）と外部電極（604）との間に誘導体（603b）が設けられ、内部電極（603a）と外部電極（604）の間でコンデンサ（603）を構成している。そして、抵抗（602）（抵抗体（602a））とコンデンサ（603）とを両側から保護膜（605）で取り囲んでいる。このスナバ回路（300）では、外部電極（601）、外部電極（604）がスイッチング素子（130）と接続されるスナバ回路の端子である。
【００７９】
上記の構成により、スイッチング素子とスナバ回路を近接して配置でき、配線インダクタンスを最小限にすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明は、スイッチング素子を有した電力変換装置として有用である。
【符号の説明】
【００８１】
１      空気調和装置
１０      冷媒回路
２０      圧縮機
３０      ケーシング
３５      吐出管
４０      駆動モータ
４２ａ    固定子コア部
４２ｃ    インシュレータ（絶縁部）
５０      圧縮機構
１００      電力変換装置
１３０      スイッチング素子
１７０      直列回路
３００      スナバ回路
３０１      コンデンサ
５１０      ヒートスプレッダ
５２０      ボンディングワイヤ
【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】
スイッチング素子（130）を備えて、交流電源から供給された交流電力または直流電源から供給された直流電力を所定の電圧及び周波数の交流電力または直流電力に電力変換を行う電力変換装置であって、
コンデンサ（301）を有したスナバ回路（300）を備え、
前記スイッチング素子（130）は、前記スナバ回路（300）の端子と直接接続さ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の電力変換装置において、
前記スイッチング素子（130）は、複数が直列に接続されて直列回路（170）を構成し、
前記直列回路（170）は、複数が並列に配置され、
前記スナバ回路（300）は、直列回路（170）毎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又は請求項２の電力変換装置において、
前記スナバ回路（300）は、前記スイッチング素子（130）毎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４】
請求項１から請求項３のうちの何れか１つの電力変換装置において、
前記スイッチング素子（130）と前記スナバ回路（300）とは、同一パッケージ内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から請求項４のうちの何れか１つの電力変換装置において、
前記スイッチング素子（130）と前記スナバ回路（300）とは、同一基板上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６】
請求項１から請求項５のうちの何れか１つの電力変換装置において、
前記スイッチング素子（130）と電気的に接続される、前記スナバ回路（300）の全ての端子は、
前記スイッチング素子（130）、
もしくは前記スイッチング素子（130）に直接接続された配線部材、
もしくは前記スイッチング素子（130）とヒートスプレッダ（510）を介して直接接続された配線部材と、
直接接続されていることを特徴とする電力変換装置。