(57)【要約】【課題】、所望の絶縁耐圧を確保しながら双方向光伝送を実施でき、大きさ及びコストを抑制することが可能な電力変換装置を提供する。【解決手段】互いに対向して位置する制御回路部１の実装面１ａとゲート駆動回路部２の実装面２ａとの間に、それぞれ逆向きの信号伝送経路３１ｄ，３２ｄのゲート信号用の光結合素子３１および状態信号用の光結合素子３２を備えた双方向伝送部３を、介在させる。光結合素子３１においては、発光素子３１ａが実装面１ａに実装され、受光素子３１ｂが実装面２ａに実装される。光結合素子３２は、発光素子３２ａが実装面２ａに実装され、受光素子３２ｂが実装面１ａに実装される。光結合素子３１，３２における各受光素子３１ｂ，３２ｂの周縁側には、それぞれの実装面２ａ，１ａから突出して当該周縁側を包囲する筒状の遮光壁３１ｆ，３２ｆが設けられる。【選択図】図１
2016208684.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向して位置する制御回路部の実装面とゲート駆動回路部の実装面との間に介在し、制御回路部からゲート駆動回路部に入力される半導体スイッチング素子のゲート信号、および当該ゲート駆動回路部から制御回路部へ出力される状態信号を、それぞれ逆向きの信号伝送経路のゲート信号用光結合素子および状態信号用光結合素子により光絶縁しながら信号伝送する双方向伝送部を備え、
ゲート信号用光結合素子は、制御回路部の実装面に実装された発光素子と、その発光素子に対向した位置でゲート駆動回路部の実装面に実装され当該発光素子と対となる受光素子と、を備え、
状態信号用光結合素子は、ゲート駆動回路部の実装面に実装された発光素子と、その発光素子に対向する位置で制御回路部の実装面に実装され当該発光素子と対となる受光素子と、を備え、
ゲート信号用光結合素子および状態信号用光結合素子における各受光素子の周縁側もしくは各発光素子の周縁側には、それぞれの実装面から信号伝送経路に沿って突出して当該周縁側を包囲する筒状の遮光壁が設けられたことを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
双方向伝送部の外周側を包囲し、制御回路部の実装面とゲート駆動回路部の実装面とに挟持される隔壁を備え、
隔壁における制御回路部の実装面側およびゲート駆動回路部の実装面側に位置する各実装面側隔壁部は、受光素子が対向する位置と、発光素子および遮光壁が対向する位置とに、開口部が形成されたことを特徴とする請求項１記載の電力変換装置。
【請求項３】
各実装面側隔壁部は、それぞれ対向する実装面に沿って延在し、周縁部が当該実装面の周縁端から突出した形状であることを特徴とする請求項２記載の電力変換装置。
【請求項４】
制御回路部，ゲート駆動回路部，双方向伝送部の外周側を包囲する隔壁を備えたことを特徴とする請求項１記載の電力変換装置。
【請求項５】
隔壁は、制御回路部の実装面の背面側およびゲート駆動回路部の実装面の背面側に位置する各背面側隔壁部に、それぞれ対向する背面側に突出したリブが形成され、そのリブによって当該対向する背面に支持されることを特徴とする請求項４記載の電力変換装置。
【請求項６】
各背面側隔壁部は、それぞれ対向する背面に沿って延在し、周縁部が当該背面の周縁端から突出した形状であることを特徴とする請求項５記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換装置であって、例えば半導体スイッチングデバイスに印加される電圧の高い電力変換装置のゲート駆動回路部の構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電力変換装置には、直流電力を交流電力に変換するインバータや、交流電力を直流電力に変換するコンバータ等がある。一般的な３相インバータの主回路としては、例えば図４に示すように６個の半導体スイッチング素子を備えたもの、具体例としては、大容量の電力変換装置に使用されることの多いＩＧＢＴ素子（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）Ｓ１〜Ｓ６を適宜組み合わせた構成が挙げられる。なお、以下に示す課題や実施形態等においては、半導体スイッチング素子としてＩＧＢＴ素子を適用した場合に基づいて説明するが、特に限定されるものではなく、例えばＦＥＴ（電界効果トランジスタ）等の電圧制御型の自己消弧型半導体スイッチング素子を適用した場合も、共通したものとなる。
【０００３】
図４に示すような３相インバータによれば、素子Ｓ１〜Ｓ６のＯＮ／ＯＦＦを制御回路部（例えば後述の符号１）において決定し制御することにより、所望の交流電圧出力を得ることができる。各素子Ｓ１〜Ｓ６のＯＮ／ＯＦＦは、ゲート駆動回路部（例えば後述の符号２）が出力するゲート・エミッタ間の電圧により決定され、例えば、素子Ｓ１，Ｓ２の直列アームを例にすると、素子Ｓ１のＯＮ／ＯＦＦはゲート端子ＧS1とエミッタ端子ＥS1間の電圧により、素子Ｓ２のＯＮ／ＯＦＦはゲート端子ＧS2とエミッタ端子ＥS2間の電圧により決定される。
【０００４】
図４のエミッタ端子ＥS2の電位は、常に直流部のＮ端子電位であるが、エミッタ端子ＥS1の電位は素子Ｓ１のＯＮ時には直流部のＰ端子の電位で、Ｓ２のＯＮ時には直流部のＮ端子電位である。このように、各々の素子Ｓ１〜Ｓ６のエミッタ電位は異なるため、各々のゲート・エミッタ間電圧は絶縁された電圧とすることが求められる。
【０００５】
３相インバータの制御構成としては、例えば図５に示すような制御回路部１により制御する構成が挙げられる。図５では、制御回路部１内のゲート信号生成部１１で生成した素子Ｓ１〜Ｓ６のＯＮ／ＯＦＦのゲート信号は各々絶縁されたゲート駆動回路部２に入力され、絶縁されたゲート・エミッタ間電圧となり当該素子Ｓ１〜Ｓ６（図５中ではＩＧＢＴ素子６；以下、素子６と適宜称する）にそれぞれ入力される。
【０００６】
ゲート信号生成部１１から出力されるゲート信号は、例えば銅線１４ａを介して、ゲート駆動回路部２に実装されたゲート信号用の光結合素子（例えば、フォトカプラ）７１に送られ、光絶縁されながらゲートドライバ４に出力される。また、制御回路部１内の電源生成部１３から供給されるゲート駆動回路部２の電力は、例えば銅線１４ｃを介して、一次コイル５１および二次コイル５２を有した変圧器５に送られ、ゲートドライバ４に出力される。
【０００７】
さらに、ゲート駆動回路部２内のゲートドライバ４からは、当該ゲートドライバ４および素子６の状態を示す状態信号が出力される。この状態信号は、例えば、ゲートドライバ４の電源異常や素子６の短絡などであり、電力変換装置の停止などに利用される。この状態信号は、例えば状態信号用の光結合素子７２に送られ、光絶縁されながら例えば銅線１４ｂを介して、制御回路部１内の状態検知部１２に出力される。光結合素子７１，７２は信号伝送経路がそれぞれ逆向きであり、これにより双方向光伝送可能な双方向伝送部７が構成される。
【０００８】
なお、光結合素子７１，７２においては、例えば光ノイズによる誤検知を引き起こさないように、一対の発光素子（例えば後述の符号７０ａ）と受光素子（例えば後述の符号７０ｂ）とを、絶縁性や遮光性を有する素子ケースに収容し、光絶縁（電気的に絶縁）しながら信号伝送できる構成が挙げられる。また、図５においては、各素子Ｓ１〜Ｓ６のうち一つ（図５中では素子６）に係る制御構成のゲート駆動回路部２等が具体的に図示されているが、残りの５つについても、当該図５に示すようなゲート駆動回路部２等により制御することが可能であり、その詳細な説明は省略する。
【０００９】
ここで、素子６に印加される電圧が高い電力変換装置の場合（例えば、出力電圧が数ｋＶクラスのインバータ等、ＩＧＢＴ素子に印加される電圧が非常に高い場合）、例えば図５に示すような制御回路部１とゲート駆動回路部２間における光結合素子７１，７２においては、十分な絶縁耐圧を有することが望ましい。このように絶縁耐圧を高める手法としては、例えば、光結合素子７１，７２の各素子ケース（例えば後述の素子ケース７１ｃ，７２ｃ）において、それぞれ沿面距離が長い構成とすることにより、高耐圧化を図る手法が検討されている（例えば特許文献１）。また、図６に示すような制御構成のように、絶縁の必要な回路間の沿面距離を長く取ることのできる光ファイバ（例えば、ライトガイド）７７や光送信器（図６中では７５ａ，７５ｂ），光受信器（図６中では７６ａ，７６ｂ）を備えた双方向伝送部７を適用する手法が検討されている（例えば特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開昭５９−９８５６５号公報
【特許文献２】特開平１１−３５６０３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、例えば特許文献１に示す手法の場合、双方向伝送部７において、単に沿面距離の長い素子ケースを備えた光結合素子７１，７２をゲート駆動回路部にそれぞれ実装する構成であるため、電力変換装置の高耐圧化を図ることが出来たとしても、例えば各素子ケースがそれぞれ大きくなってしまい、当該各素子ケースを備えた電力変換装置は大型化を招く等の虞がある。
【００１２】
さらに、例えば特許文献２に示す手法の場合、光ファイバ７７等を適用する構成であるため、光結合素子７１，７２を適用した構成と比較すると消費電力が大きくなり、また、当該光ファイバ７７等は比較的高価であるため、電力変換装置に係る各種コストの上昇を招く虞がある。
【００１３】
本発明は、かかる技術的課題を鑑みてなされたものであって、所望の絶縁耐圧を確保しながら双方向光伝送を実施でき、大きさ及びコストを抑制することが可能な電力変換装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この発明に係る電力変換装置は、前記の課題を解決できるものであり、当該電力変換装置の一態様は、互いに対向して位置する制御回路部の実装面とゲート駆動回路部の実装面との間に介在し、制御回路部からゲート駆動回路部に入力される半導体スイッチング素子のゲート信号、および当該ゲート駆動回路部から制御回路部へ出力される状態信号を、それぞれ逆向きの信号伝送経路のゲート信号用光結合素子および状態信号用光結合素子により光絶縁しながら信号伝送する双方向伝送部を備え、ゲート信号用光結合素子は、制御回路部の実装面に実装された発光素子と、その発光素子に対向した位置でゲート駆動回路部の実装面に実装され当該発光素子と対となる受光素子と、を備え、状態信号用光結合素子は、ゲート駆動回路部の実装面に実装された発光素子と、その発光素子に対向する位置で制御回路部の実装面に実装され当該発光素子と対となる受光素子と、を備え、ゲート信号用光結合素子および状態信号用光結合素子における各受光素子の周縁側もしくは各発光素子の周縁側には、それぞれの実装面から信号伝送経路に沿って突出して当該周縁側を包囲する筒状の遮光壁が設けられたことを特徴とする。
【００１５】
この一態様では、双方向伝送部の外周側を包囲し、制御回路部の実装面とゲート駆動回路部の実装面とに挟持される隔壁を備え、隔壁における制御回路部の実装面側およびゲート駆動回路部の実装面側に位置する各実装面側隔壁部は、受光素子が対向する位置と、発光素子および遮光壁が対向する位置とに、開口部が形成されたものであっても良い。また、各実装面側隔壁部は、それぞれ対向する実装面に沿って延在し、周縁部が当該実装面の周縁端から突出した形状であっても良い。
【００１６】
さらに、前記の一態様では、制御回路部，ゲート駆動回路部，双方向伝送部の外周側を包囲する隔壁を備えたものであっても良い。また、隔壁は、制御回路部の実装面の背面側およびゲート駆動回路部の実装面の背面側に位置する各背面側隔壁部に、それぞれ対向する背面側に突出したリブが形成され、そのリブによって当該対向する背面に支持されるものであっても良い。また、各背面側隔壁部は、それぞれ対向する背面に沿って延在し、周縁部が当該背面の周縁端から突出した形状であっても良い。
【発明の効果】
【００１７】
以上示したように本発明によれば、所望の絶縁耐圧を確保しながら双方向光伝送を実施でき、大きさ及びコストを抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施形態による電力変換装置の一例を示す概略図。
【図２】双方向伝送部を包囲する隔壁の一例を示す概略説明図（遮光壁を縦断する方向の断面概略図）。
【図３】隔壁の他例を示す概略説明図（遮光壁を縦断する方向の断面概略図）
【図４】一般的な３相インバータの一例を示す回路構成図。
【図５】従来の電力変換装置の一例を示す概略図。
【図６】従来の電力変換装置の他例を示す概略図。
【図７】従来の光絶縁信号伝送素子の他例を示す概略図。
【図８】従来の光絶縁信号伝送素子の一例を示す概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の実施形態における電力変換装置は、単に２つの光結合素子がゲート駆動回路部に実装された構成ではなく、互いに対向して位置する制御回路部の実装面とゲート駆動回路部の実装面との間に双方向伝送部が介在したものであって、ゲート信号用光結合素子および状態信号用光結合素子の各々の対となる発光素子と受光素子とが、それぞれ分離して制御回路部とゲート駆動回路部とに実装された構成である。また、ゲート信号用光結合素子および状態信号用光結合素子の各受光素子の周縁側には、それぞれの実装面から信号伝送経路に沿って突出して当該周縁側を包囲する筒状の遮光壁が設けられた構成である。
【００２０】
特許文献１の手法による高耐圧化としては、例えば図７に示す光結合素子７０のように、発光素子７０ａと受光素子７０ｂとを互いに対向して位置するように収納でき信号伝送経路７０ｄの延在方向に長尺な素子ケース（外部からの光を遮断する素子ケース）７０ｃを適用することにより、沿面距離７０ｅを長くする手法が挙げられる。また、図８に示す光結合素子７１，７２のように、各素子ケース７１ｃ，７２ｃの表面に凸部７３或いは凹部７４をそれぞれ設けて沿面距離７１ｅ，７２ｅを長くする手法も挙げられる。
【００２１】
しかしながら、図７のような構成において所望の高耐圧化を図る場合、素子ケース７０ｃが例えば信号伝送経路７０ｄの延在方向に拡大する虞がある。さらに、信号伝送経路７０ｄが長くなってしまうため、例えば発光素子７０ａの輝度や受光素子７０ｂの受光感度を大幅に上げる（消費電力を大きくする）ことが必要になる虞もある。また、制御回路部とゲート駆動回路部との間で双方向光伝送するには、例えば図８に示すように各光結合素子７１，７２を並べて配列させることとなり、各素子ケース７１ｃ，７２ｃが凸部７３等により互いに干渉するため、実装面積の拡大を招く虞がある。また、表面に凸部７３或いは凹部７４を有する素子ケース７１ｃ，７２ｃは、当該表面が平坦な素子ケースと比較すると、加工費等が高くなる虞がある。
【００２２】
特許文献２による手法では、図６に示した光ファイバ７７等を用いる構成が挙げられるが、当該光ファイバ７７等は比較的高価であり、電力変換装置の価格の上昇を招く虞がある。また、光ファイバ７７においては、信号伝送経路中の損失により光信号が減衰するため、光送信器７５ａ，７５ｂの輝度を高くする必要があり、光結合素子よりも消費電力が大きくなる虞がある。また、光ファイバ７７は最小曲げ半径が大きいため、所望の信号伝送経路を確保するためのデッドスペースが大きくなり易い。
【００２３】
したがって、特許文献１，２のような従来手法では、たとえ所望の高耐圧化を図ることができても、ゲート駆動回路部等が大きくなり、結果的に電力変換装置の大型化（例えば凸部７３突出方向に拡大等）を招いたり、また、電力変換装置に係る各種コスト（例えば消費電力や製品に係るコスト）の上昇を招く可能性がある。
【００２４】
一方、本実施形態の電力変換装置（例えば後述の図１，図２に示すような制御構成による電力変換装置）は、ゲート信号用光結合素子および状態信号用光結合素子の各々の対となる発光素子と受光素子とが、それぞれ分離して制御回路部とゲート駆動回路部とに実装され、従来のようなゲート信号用光結合素子および状態信号用光結合素子の個々の素子ケースが不要（すなわち、素子ケース７０ｃ，７１ｃ，７２ｃのような沿面距離７０ｅ，７１ｅ，７２ｅを個々に考慮することが不要）となる。したがって、従来手法と比較すると、電力変換装置の大きさや各種コストが抑制され、また、例えば各発光素子と遮光壁との間の空間距離を確保して所望の絶縁耐圧を得ることが可能となる。そして、各受光素子の周縁側に遮光壁が設けられているため、光ノイズによる誤検知も抑制され、所望の双方向光伝送を実施することが可能となる。
【００２５】
本実施形態の電力変換装置は、前述のようにゲート信号用光結合素子および状態信号用光結合素子の各々の対となる発光素子と受光素子とが、それぞれ分離して制御回路部とゲート駆動回路部とに実装され、各受光素子の周縁側に遮光壁が設けられた構成であれば、例えば各種分野の技術常識を適宜適用する等により、多彩な変更が可能なものであって、その一例として以下に示すものが挙げられる。
【００２６】
≪本実施形態による電力変換装置の構成例≫
図１，図２は、本実施形態による電力変換装置の一例を説明するものであり、図４〜図８と同様のものについては、例えば同一符号を付する等により、その詳細な説明を適宜省略する。例えば、図１では、各素子Ｓ１〜Ｓ６のうち一つ（図１中では素子６）に係る制御構成のゲート駆動回路部２等について具体的に図示しているが、残りの５つについては、当該図１に示すようなゲート駆動回路部２等により制御することが可能であり、その詳細な説明は省略する。
【００２７】
本実施形態による電力変換装置は、まず図１に示すように、制御回路部１と、ゲート駆動回路部２と、３相インバータを構成する素子６と、を備えて構成することができる。制御回路部１は、ゲート信号生成部１１と、状態検知部１２と、電源生成部１３と、を備えている。ゲート駆動回路部２は、ゲートドライバ４と、一次コイル５１および二次コイル５２を有した変圧器５と、を備えている。
【００２８】
変圧器５は、一次コイル５１と二次コイル５２との間に任意のコイル間隙を形成して構成される。一次コイル５１には、制御回路部１内の電源生成部１３で生成される交流電力が、例えば銅線１４ｃを介して入力される。この入力された交流電力は、電磁誘導により二次コイル５２に絶縁された電力として伝送され、ゲートドライバ４の駆動電力として利用される。
【００２９】
制御回路部１およびゲート駆動回路部２には、図２に示すように、例えば平板状に延在した基板を適用することができ、それぞれの一端面側に形成された実装面１ａ，２ａが所定距離を隔てて互いに対向して位置（例えば図２に示すように各実装面１ａ，２ａが図示水平方向に延在）するように配置される。このように配置された制御回路部１およびゲート駆動回路部２の各実装面１ａ，２ａ間には、双方向伝送部３が介在する。
【００３０】
双方向伝送部３は、一対の発光素子３１ａおよび受光素子３１ｂを有しゲート信号生成部１１から出力されるゲート信号を光絶縁しながら信号伝送するゲート信号用光結合素子（以下、単にゲート用素子と適宜称する）３１と、一対の発光素子３２ａおよび受光素子３２ｂを有しゲートドライバ４や素子６の状態を示す状態信号を光絶縁しながら信号伝送する状態信号用光結合素子（以下、単に状態用素子と適宜称する）３２と、を備えている。
【００３１】
ゲート用素子３１は、実装面１ａに発光素子３１ａが実装され、実装面２ａにおける当該発光素子３１ａに対向した位置（図２では実装面１ａと直交する方向で対向する位置）に受光素子３１ｂが実装される。状態用素子３２においては、実装面２ａにおける受光素子３１ｂに並んだ位置に発光素子３２ａが実装され、実装面１ａにおける当該発光素子３２ａに対向した位置（図２では実装面２ａと直交する方向で対向する位置）且つ発光素子３１ａに並んだ位置に受光素子３２ｂが実装される。以上のような双方向伝送部３によれば、ゲート用素子３１と状態用素子３２が並んで配列した構成となり、各々の信号伝送経路３１ｄ，３２ｄが互いに交差せず逆向きの方向となる。
【００３２】
図１，図２に示すような構成の場合、例えば制御回路部１のゲート信号生成部１１で生成されたゲート信号は、まず、ゲート用素子３１の発光素子３１ａに入力される。そして、発光素子３１ａにより光信号に変換されたゲート信号が、信号伝送経路３１ｄを介して信号伝送され、受光素子３１ｂにて受信されて制御回路部１から絶縁した電気信号に再変換される。この電気信号がゲートドライバ４に入力されて、素子６のゲート・エミッタ間電圧が制御されることとなる。
【００３３】
ゲートドライバ４から出力される素子６やゲートドライバ４の状態信号においては、まず、状態用素子３２の発光素子３２ａに入力される。そして、発光素子３２ａにより光信号に変換された状態信号が、信号伝送経路３２ｄを介して信号伝送され、受光素子３２ｂで受信されてゲート駆動回路部２から絶縁した電気信号に再変換される。この電気信号は、制御回路部１内の状態検知部１２に入力され、例えば電力変換装置の停止などに利用される。
【００３４】
ここで、双方向伝送部３のゲート用素子３１，状態用素子３２の各信号伝送においては、それぞれ光ノイズによる誤検知を引き起こさないようにすることが望まれる。例えば、発光素子３１ａの発光により受光素子３２ｂが誤検知しないように、また、発光素子３２ａの発光により受光素子３１ｂが誤検知しないようにする必要がある。しかしながら、発光素子３１ａ，３２ａは一般的に指向性があり、光量のほとんどは前方（信号伝送経路３１ｄ，３２ｄの方向）に向けて照射される。また、受光素子３１ｂ，３２ｂは検出下限値があり、例えば発光素子３１ａ，３２ａからの光が、それぞれ対とならない受光素子３２ｂ，３１ｂに入射したとしても、その入射する光量が検出下限値未満であれば、当該対とならない受光素子３２ｂ，３１ｂは検出できないこととなる。
【００３５】
したがって、各信号伝送経路３１ｄ，３２ｄ間（すなわちゲート用素子３１と状態用素子３２との間）においては、たとえ隣接していても完全に仕切る必要はない。すなわち、ゲート用素子３１，状態用素子３２が個々の素子ケース（例えば素子ケース７０ｃ，７１ｃ，７２ｃ）を持たない構成であっても、例えば図２の双方向伝送部３に示すように受光素子３１ｂ，３２ｂの周縁側に遮光壁３１ｆ，３２ｆをそれぞれ設けることにより、誤検知を防ぐことが十分可能となる。
【００３６】
図２の遮光壁３１ｆ，３２ｆにおいては、それぞれ実装面２ａ，１ａから信号伝送経路３１ｄ，３２ｄに沿って突出（すなわち信号伝送経路３１ｄ，３２ｄの逆方向に突出）して当該周縁側を包囲する筒状をなした形状であって、先端側の各開口部３１ｇ，３２ｇと、発光素子３１ａ，３２ａと、の間が離間した構成となっている。この遮光壁３１ｆ，３２ｆに適用する材質は、適宜設定することができ、例えば発光素子３１ａ（または３２ａ）から発光する光のうち受光素子３２ｂ（または３１ｂ）に入射し得る光を、当該受光素子３２ｂ（または３１ａ）の検出下限値未満に遮光できる材質（遮光性材料等）を適用することが挙げられる。
【００３７】
図２のような構成によれば、遮光壁３１ｆ，３２ｆと、各発光素子３１ａ，３２ａと、の両者がそれぞれ距離ｄ１，ｄ２を隔てて位置することになり、当該両者間において空間距離（以下、ゲート用素子３１，状態用素子３２それぞれの各空間距離をＴ１，Ｔ２）を確保することができる。このため、たとえ信号伝送経路３１ｄ，３２ｄの各距離ｄ３，ｄ４が短い距離であっても、例えば従来手法のように素子ケースを用いた構成と比較して、所望の絶縁耐圧が得られ易くなる。
【００３８】
また、前述のように信号伝送経路３１ｄ，３２ｄの各距離ｄ３，ｄ４を短くできれば、例えば図７に示すような構成と比較して、発光素子３１ａ，３２ａの輝度や受光素子３１ｂ，３２ｂの受光感度が小さくても所望の信号伝送を実現することができ、消費電力を抑制することも可能となる。さらに、電力変換装置の小型化（例えば信号伝送経路３１ｄ，３２ｄ方向の小型化）を図ることも可能となる。
【００３９】
なお、遮光壁３１ｆ，３２ｆの形状（筒状の径の大きさや、突出寸法等）においては、前述のように各開口部３１ｇ，３２ｇが発光素子３１ａ，３２ａから離間し、所望の空間距離Ｔ１，Ｔ２を確保できる形状であれば、適宜設計変形することが可能である。例えば、遮光壁３１ｆ，３２ｆの影の中に受光素子３１ｂ，３２ｂが位置するように、適宜設定することが挙げられる。また、具体例として、制御回路部１とゲート駆動回路部２との電位差（制御回路部１と素子６との電位差）における電気的絶縁を保持するために必要な空間距離の下限値をＴｍとし、関係式Ｔ１≧Ｔｍ、Ｔ２≧Ｔｍを満たすように設定することも挙げられる。
【００４０】
≪双方向伝送部を包囲する隔壁の一例≫
以上示したように遮光壁３１ｆ，３２ｆを備えた電力変換装置によれば、光ノイズによる誤検知を防ぐことが十分可能であるが、当該誤検知をより防ぐように適宜設計変更しても良い。例えば、図２に示すように、双方向伝送部３の外周側を包囲することが可能な形状の隔壁８Ａを適用することにより、当該外周側から双方向伝送部３に対する光ノイズを遮蔽する手法が挙げられる。
【００４１】
図２の隔壁８Ａは、例えば絶縁性および遮光性の隔壁材料（例えば遮光性の樹脂材料等）を用い双方向伝送部３の外周側を包囲できるように箱状（例えば略直方体状）に成形されたものであって、それぞれ各実装面１ａ，２ａに沿って延在した実装面側隔壁部８１，８２と、当該各実装面１ａ，２ａの外周側で実装面側隔壁部８１，８２間を橋渡しする方向に延在した実装面間隔壁部８３と、を有し、各実装面１ａ，２ａによって挟持される構成となっている。このような挟持構成によれば、隔壁８Ａが、制御回路部１とゲート駆動回路部２とを固定する固定フレームや補強フレームとして機能し、電力変換装置の機械的強度の向上にも貢献できる。
【００４２】
実装面側隔壁部８１は、発光素子３１ａが対向する位置に当該発光素子３１ａが貫通可能な形状の開口部８１ａが形成され、受光素子３２ｂおよび遮光壁３２ｆが対向する位置には当該受光素子３２ｂおよび遮光壁３２ｆが貫通可能な形状の開口部８１ｂが形成されている。また、実装面側隔壁部８２においても、発光素子３２ａが対向する位置には当該発光素子３２ａが貫通可能な形状の開口部８２ａが形成され、受光素子３１ｂおよび遮光壁３１ｆが対向する位置には当該受光素子３１ｂおよび遮光壁３１ｆが貫通可能な形状の開口部８２ｂが形成されている。図２においては、各実装面側隔壁部８１，８２の周縁部８１ｃ，８２ｃが、それぞれ実装面１ａ，２ａに沿った方向で当該実装面１ａ，２ａの周縁端１ｃ，２ｃよりも突出（図２では図示水平方向に突出）した形状をなしている。
【００４３】
このように開口部８１ａ，８１ｂ，８２ａ，８２ｂが形成された隔壁８Ａにより、各実装面１ａ，２ａによって挟持された状態でも、実装面側隔壁部８１と発光素子３１ａ，受光素子３２ｂ，遮光壁３２ｆとの干渉や、実装面側隔壁部８２と発光素子３２ａ，受光素子３１ｂ，遮光壁３１ｆとの干渉を、それぞれ抑制することが可能となる。
【００４４】
開口部８１ａ，８１ｂ，８２ａ，８２ｂにおいては、例えば隔壁材料を用いて箱状の成形体に成形してから、その成形体の所定の位置に対して穿設加工を施す等により、形成することが可能である。このような穿設加工においては、従来手法のように素子ケースの表面に凹部や凸部を形成する加工と比較すると、簡便でコストの低い加工と言える。
【００４５】
隔壁８Ａの形状は、前述のように双方向伝送部３を包囲できるものであれば、適宜設計変更することが可能である。例えば、実装面側隔壁部８１，８２の各周縁部８１ｃ，８２ｃの突出寸法である距離ｄ５ａ，ｄ５ｂと、実装面間隔壁部８３の橋渡し方向の寸法である距離ｄ６と、を足した距離が、制御回路部１とゲート駆動回路部２との間における隔壁８Ａの沿面距離（以下、沿面距離Ｌ１）となる場合には、この沿面距離Ｌ１が、制御回路部１とゲート駆動回路部２との電位差（制御回路部１と素子６との電位差）における電気的絶縁を保持するために必要な沿面距離の下限値（以下、沿面距離Ｌｍ）以上となるように適宜設計（すなわちＬ１≧Ｌｍを満たすように設計）することが挙げられる。
【００４６】
したがって、例えば距離ｄ６を短くして電力変換装置の当該距離ｄ６方向の小型化を図る場合には、距離ｄ５ａ，ｄ５ｂを適宜調整してＬ１≧Ｌｍを満たすように設計することにより、所望の絶縁耐圧が得られることとなる。
【００４７】
また、隔壁８Ａにおいては、当該隔壁８Ａの表面（外壁面または／および内壁面）に遮光性塗料を被覆したり、当該隔壁８Ａ内に絶縁材（例えば双方向伝送部３による信号伝送を妨げない絶縁材）や単なる空気を充填しても良い。
【００４８】
≪隔壁の他例≫
図３は、図２の変形例を示すものであって、双方向伝送部３の外周側だけでなく制御回路部１およびゲート駆動回路部２の外周側を包囲できる隔壁８Ｂを適用した場合の一例である。なお、図１，図２に示すものと同様のものには、同一符号を付する等により、その詳細な説明を適宜省略する。
【００４９】
図３の隔壁８Ｂにおいては、双方向伝送部３の外周側だけでなく制御回路部１およびゲート駆動回路部２の外周側を包囲できる箱状のものであって、それぞれ各実装面１ａ，２ａの背面１ｂ，２ｂに対向して位置し当該背面１ｂ，２ｂに沿って延在した背面側隔壁部８４，８５と、当該各実装面１ａ，２ａの外周側で背面側隔壁部８４，８５間を橋渡しする方向に延在した実装面間隔壁部８６と、を有した構成となっている。
【００５０】
背面側隔壁部８４，８５は、それぞれ背面１ｂ，２ｂと対向する位置（図３では背面１ｂ，２ｂの周縁端１ｃ，２ｃ側と対向する位置）に、リブ８７ａ，８７ｂが形成されている。このリブ８７ａ，８７ｂは、それぞれ当該背面側隔壁部８４，８５から背面１ｂ，２ｂ側にそれぞれ突出した形状であり、これらリブ８７ａ，８７ｂを介して、隔壁８Ｂが背面１ｂ，２ｂに支持される構成となっている。このような支持構成によっても、隔壁８Ｂが、制御回路部１とゲート駆動回路部２とを固定する固定フレームや補強フレームとして機能し、電力変換装置の機械的強度の向上にも貢献できる。また、各背面側隔壁部８４，８５の周縁部８４ｃ，８５ｃにおいては、それぞれリブ８７ａ，８７ｂから背面１ｂ，２ｂに沿った方向に延在し、当該背面１ｂ，２ｂの周縁端１ｃ，２ｃよりも突出（図３では図示水平方向に突出）した形状をなしている。
【００５１】
隔壁８Ｂの形状は、前述のように双方向伝送部３の外周側，制御回路部１およびゲート駆動回路部２の外周側を包囲できるものであれば、適宜設計変更することが可能である。例えば、背面側隔壁部８４，８５の各リブ８７ａ，８７ｂの突出寸法である距離ｄ７ａ，ｄ７ｂと、周縁部８４ｃ，８５ｃの延在方向（図３では図示水平方向）の寸法である距離ｄ８ａ，ｄ８ｂと、実装面間隔壁部８６の橋渡し方向の寸法である距離ｄ９と、を足した距離が、制御回路部１とゲート駆動回路部２との間における隔壁８Ｂの沿面距離（以下、沿面距離Ｌ２）となる場合には、この沿面距離Ｌ２が沿面距離Ｌｍ以上となるように適宜設計（すなわちＬ２≧Ｌｍを満たすように設計）することが挙げられる。
【００５２】
したがって、例えば距離ｄ９を短くして電力変換装置の当該距離ｄ９方向の小型化を図る場合には、距離ｄ７ａ，ｄ７ｂや距離ｄ８ａ，ｄ８ｂを適宜調整してＬ２≧Ｌｍを満たすように設計することにより、所望の絶縁耐圧が得られることとなる。
【００５３】
また、隔壁８Ｂにおいても、当該隔壁８Ｂの表面（外壁面または／および内壁面）に遮光性塗料を被覆したり、当該隔壁８Ｂ内に絶縁材（例えば双方向伝送部３による信号伝送を妨げない絶縁材）や単なる空気を充填しても良い。
【００５４】
以上、本発明において、記載された具体例に対してのみ詳細に説明したが、本発明の技術思想の範囲で多彩な変更等が可能であることは、当業者にとって明白なことであり、このような変更等が特許請求の範囲に属することは当然のことである。
【００５５】
例えば、本実施形態による電力変換装置として、特定の構成のみ説明したが、その他の構成であってもよい。また、双方向伝送部３において、図２，図３では受光素子３１ｂ，３２ｂの周縁側に遮光壁３１ｆ，３２ｆをそれぞれ設けた構成を示したが、当該遮光壁３１ｆ，３２ｆを設ける替わりに、各発光素子３１ａ，３２ａの周縁側に当該周縁側を包囲する遮光壁（遮光壁３１ｆ，３２ｆと同様の形状、例えば実装面１ａ，２ａから信号伝送経路３１ｄ，３２ｄに沿って突出して当該周縁側を包囲する筒状をなした形状；図示省略）を設けた構成であっても、図２，図３と同様の作用効果を奏することとなり、例えば誤検知を防ぐことが十分可能となる。
【００５６】
さらに、双方向伝送部３においては、図１〜図３に示すようにゲート用素子３１，状態用素子３２をそれぞれ１個備えた構成に限定されるものではなく、適宜設定することが可能である。例えばゲートドライバ４から出力される状態信号が複数ある場合には、状態用素子３２を複数個配列させた構成とし、必要に応じて遮光壁３１ｆ，３２ｆ等を適宜追加して設けたり、隔壁８Ａや８Ｂを適宜設計変更することが挙げられる。
【符号の説明】
【００５７】
１…制御回路部
１ｃ，２ｃ…周縁端
２…ゲート駆動回路部
１ａ，２ａ…実装面
１ｂ，２ｂ…背面
３…双方向伝送部
３１…ゲート信号用光結合素子
３１ａ，３２ａ…発光素子
３１ｂ，３２ｂ…受光素子
３１ｄ，３２ｄ…信号伝送経路
３１ｆ，３２ｆ…遮光壁
３２…状態信号用光結合素子
８Ａ，８Ｂ…隔壁
８１，８２…実装面側隔壁部
８１ａ，８１ｂ，８２ａ，８２ｂ…開口部
８１ｃ，８２ｃ，８４ｃ，８５ｃ…周縁部
８３，８６…実装面間隔壁部
８４，８５…背面側隔壁部
【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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