(57)【要約】      （修正有）【課題】誘導起電力を利用することで極めて高効率な電源制御を行う電源制御装置を提供する。【解決手段】電源制御装置１００は、所定の大きさの直流電圧を印加する第１電圧印加部１０１及び当該第１電圧印加部１０１に接続するスイッチ１０２からなる第１電源部１０３と、第１電源部１０３に並列接続し、第１電圧印加部１０１が印加する電圧に対して相対的に低い直流電圧を印加する第２電圧印加部１０４及び当該第２電圧印加部１０４に接続するダイオード１０５からなる第２電源部１０６と、第１電源部１０３及び第２電源部１０６に直列に接続する電子デバイス１０７と、電子デバイス１０７の後段側に直列に接続されるインダクタ成分を有するコイル１０８とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の大きさの直流電圧を印加する第１電圧印加部及び当該第１電圧印加部に接続するスイッチを有する第１電源部と、
前記第１電源部に並列接続し、前記第１電圧印加部が印加する電圧に対して相対的に低い直流電圧を印加する第２電圧印加部を有する第２電源部と、
前記第１電源部及び前記第２電源部の後段側に直列に接続する電子デバイスと、
前記電子デバイスに直列に接続されるインダクタ成分を有する電機部品とを備え、
前記スイッチがオンの場合には、前記第１電源部側から供給される電流が前記電子デバイス及び前記電機部品に通電され、前記スイッチがオフの場合には、前記第２電源部側から供給される電流が前記電子デバイスに通電されることを特徴とする電源制御装置。
【請求項２】
所定の大きさの直流電圧を印加する第１電圧印加部及び当該第１電圧印加部に接続するスイッチを有する第１電源部と、
前記第１電源部に並列接続し、前記第１電圧印加部が印加する電圧に対して相対的に低い直流電圧を印加する第２電圧印加部を有する第２電源部と、
前記第２電源部の後段側に直列に接続すると共に、前記第１電源部に並列に接続する電子デバイスと、
前記電子デバイス及び前記第１電源部の後段側に直列に接続されるインダクタ成分を有する電機部品とを備え、
前記スイッチがオンの場合には、前記第１電源部側から供給される電流が少なくとも前記電機部品に通電され、前記スイッチがオフの場合には、前記第２電源部側から供給される電流が前記電子デバイスに通電されることを特徴とする電源制御装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の電源制御装置において、
当該電源制御装置内を通電する電流を定電流に制御する電流制御手段を備えることを特徴とする電源制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載の電源制御装置において、
前記電流制御手段が、前記スイッチのオン／オフの制御によるデューティ比に基づいて定電流に制御することを特徴とする電源制御装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の電源制御装置を用いた熱制御装置であって、
供給される媒体が流通する流通路と、
少なくとも大気中の熱を吸収する吸熱手段と、
吸収された前記大気中の熱を利用して前記流通路を流れる前記媒体を加熱するペルチェ素子からなる第１加熱手段と、
前記第１加熱手段の熱を前記媒体に熱交換する熱交換手段とを備えることを特徴とする熱制御装置。
【請求項６】
請求項５に記載の熱制御装置において、
前記第１加熱手段が、前記ペルチェ素子を複数層に積層し、最下層又は最上層の一方の層から他方の層に向かって、前記ペルチェ素子の吸熱率が順次大きく又は小さく変化しており、吸熱率が小さい層の前記ペルチェ素子から吸熱率が大きい層の前記ペルチェ素子に対して熱が移動することを特徴とする熱制御装置。
【請求項７】
請求項６に記載の熱制御装置において、
前記第１加熱手段が、前記最下層又は前記最上層の一方の層から他方の層に向かって、前記ペルチェ素子の表面積が順次大きく又は小さく変化しており、表面積が大きい層の前記ペルチェ素子から表面積が小さい層の前記ペルチェ素子に対して熱が移動することを特徴とする熱制御装置。
【請求項８】
請求項６又は７に記載の熱制御装置において、
前記第１加熱手段が、一又は複数の前記ペルチェ素子を並列に配列して形成される層を複数層に積層した状態で配設され、最下層又は最上層の一方の層から他方の層に向かって各層を形成する前記ペルチェ素子の数が順次増大又は減少し、当該ペルチェ素子の数が多い方の層の前記ペルチェ素子から少ない方の層の前記ペルチェ素子に向かって熱が移動することを特徴とする熱制御装置。
【請求項９】
請求項５ないし８のいずれかに記載の熱制御装置において、
前記流通路を流れる前記媒体を電気エネルギー又は化石燃料を利用して加熱する第２加熱手段を備えることを特徴とする熱制御装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の熱制御装置において、
前記電気エネルギーを利用する前記第２加熱手段が、電磁誘導加熱、ニクロム線及びヒートポンプのうちのいずれか一つ以上により前記媒体を加熱することを特徴とする熱制御装置。
【請求項１１】
請求項５ないし１０のいずれかに記載の熱制御装置において、
前記第１加熱手段が複数の前記ペルチェ素子を有し、少なくとも一の前記ペルチェ素子が、前記吸熱手段により吸熱された前記制御手段を構成する電子部品にて発生した熱を利用して前記媒体を加熱することを特徴とする熱制御装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の熱制御装置において、
前記吸熱手段が、前記一のペルチェ素子の吸熱側の電極と接触した状態で前記電子部品を覆う金属筐体からなることを特徴とする熱制御装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の熱制御装置において、
前記吸熱手段が、前記電子部品で発生した熱を前記金属筐体に伝導するヒートパイプを備えることを特徴とする熱制御装置。
【請求項１４】
請求項５ないし１３のいずれかに記載の熱制御装置において、
前記吸熱手段が、前記ペルチェ素子の吸熱側の電極と接触した状態で配設されるヒートシンクからなることを特徴とする熱制御装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の熱制御装置において、
前記ヒートシンクのフィンに共振する共振周波数で振動を発振して除霜する除霜手段を備えることを特徴とする熱制御装置。
【請求項１６】
請求項１４又は１５に記載の熱制御装置において、
前記ヒートシンクの表面が撥水加工されていることを特徴とする熱制御装置。
【請求項１７】
請求項１４ないし１６のいずれかに記載の熱制御装置において、
前記ヒートシンクに送風するファンを備えることを特徴とする熱制御装置。
【請求項１８】
請求項５ないし１７のいずれかに記載の熱制御装置において、
前記第１加熱手段が、水道管から供給される水を直接加熱し、加熱された温水を蛇口から直接出水することを特徴とする熱制御装置。
【請求項１９】
請求項５ないし１７のいずれかに記載の熱制御装置において、
前記媒体が空気であることを特徴とする熱制御装置。
【請求項２０】
請求項１ないし４のいずれかに記載の電源制御装置を用いた光制御装置であって、
発光素子からなる発光手段と、
前記発光手段を少なくとも制御する制御手段とを備え、
前記制御手段が、前記電流制御装置のスイッチングを制御することを特徴とする光制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、効率の良い電源制御を行う電源制御装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、給湯器や空調機の熱源として、電熱線やヒートポンプを用いたものが一般的に知られている。電熱線を用いる場合は、非常に効率が悪く、また、ヒートポンプを用いる場合は、冷媒にフロンを用いることから環境汚染への影響を考慮必要がある。
【０００３】
また、上記の電気式給湯器はいずれも貯湯タンクが必要であるため、タンクを設置できない環境においては使用することができず、例えば、ガスや石油等の化石燃料を利用しなければならない。しかしながら、化石燃料は燃焼の際に燃焼ガスを排出するため、室内に設置できない場合が多く、屋外においても設置場所が限定されてしまうという問題がある。
【０００４】
このような問題に関連して、例えば、特許文献１ないし５に示すような技術が開示されている。特許文献１に示す技術は、給湯装置（１）は、圧縮機（１１）と放熱器（１２）と膨張機構（１３）と蒸発器（１４）とを有する冷媒回路（２）と、放熱器（１２）を流れる冷媒と熱交換するように水が流通する水流路（３）とを備えており、給湯装置（１）に、冷媒回路（２）の放熱器（１２）で放熱した高圧冷媒から吸熱する吸熱側の第１伝熱部（２１ａ）と、水流路（３）の水を加熱する発熱側の第２伝熱部（２１ｂ）とを有するペルチェ素子（２１）を設けるものである。
【０００５】
特許文献２に示す技術は、内部に伝熱液媒体を充填した給湯容器１と、該給湯容器１の下部側壁に容器内側へ凹設した、磁性材料からなる一体形成された円筒状凹容部２と、該円筒状凹容部２中に外側から挿入された円筒状の高周波電磁誘導コイル３と、貯湯槽に循環状に配管され、前記給湯容器１の下部から上部に渡って縦断蛇行状に内蔵された熱交換器４と、さらに前記給湯容器１の上部及び下部に伝熱液媒体を循環可能に接続された太陽光集熱器５とから構成されるものである。
【０００６】
特許文献３に示す技術は、圧縮機５を備えたヒートポンプ熱源２と、前記ヒートポンプ熱源２により給湯用水を加熱するための加熱通路３と、前記加熱通路３内の給湯用水を瞬時に加熱するために電磁誘導加熱手段１７を備えたものである。
【０００７】
特許文献４に示す技術は、複数の電源（商用電源２０２と太陽電池２１２）から供給される電力をそれぞれスイッチング制御する複数のインバータ（第１インバータ２０８と第２インバータ２１８）を備え、ヒートポンプ式給湯装置１００に対し複数のインバータから時分割して排他的に電力を供給するものである。
【０００８】
特許文献５に示す技術は、電源により駆動される水温調整手段を有し、水を所定の温度として給水する給水装置において、水温調整手段として、金属製の通水パイプ７２と通水パイプ７２に巻回され高周波インバータ７３により励磁されて高周波磁束を発生するコイル７１とを含む熱水生成部７と、通水部分にペルチェ素子が適用された冷水生成部８とを備え、商用の交流電源を整流器９２にてその交流電圧の波高値以上の電圧の直流電圧に変換して電気二重層キャパシタ９１が接続されている直流回路に出力し、熱水供給時には電気二重層キャパシタ９１から高周波インバータ７３に給電して通水パイプ７２を加熱し、冷水供給時には電気二重層キャパシタ９１からＤＣ−ＤＣコンバータ８２を介して冷水生成部８のペルチェ素子に直流電圧を給電して電子冷却するものである。
【０００９】
また、例えば、特許文献６及び７に示すように、ペルチェ素子を用いた空調機に関する技術が開示されている。特許文献６に示す技術は、浴室に隣接する脱衣室の壁又は天井に脱衣室空調機を設置し、熱移動にペルチェモジュールを用いることで、脱衣室に冷風を吹出し、浴室に温風を出すコンパクトで振動の少ない空調機を実現するものである。
【００１０】
特許文献７に示す技術は、小型空調機において、ペルチェ素子（熱電半導体素子）を用いることによってコンプレッサーなしに静かにかつ速やかに空気の冷房、暖房を行うものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０１２−０８８０２２号公報
【特許文献２】特開２０１１−１５８１６２号公報
【特許文献３】特開２００４−２３２９１５号公報
【特許文献４】特開２０１０−０８８２７６号公報
【特許文献５】特開２００８−０２５９１３号公報
【特許文献６】特開２００４−１１６９４８号公報
【特許文献７】特開平１１−３２５５００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
特許文献１に示す技術は、ヒートポンプによる加熱にペルチェ素子を組み合わせたものであるが、ヒートポンプは設備が大型化してしまうため、設置場所が制限されてしまうと共に、単にペルチェ素子を用いただけでは加熱効率が十分ではない可能性がある。
【００１３】
特許文献２に示す技術は、電磁誘導加熱（ＩＨ：Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ  Ｈｅａｔｉｎｇ）により給湯容器内の水を加熱するにあたって、他の熱源として太陽光の熱を併せて利用するものであるが、太陽光の熱を利用するためには太陽光集熱器等の大型設備が必要となり、設置場所の確保が必要であると共に、費用面でも課題を有する。
【００１４】
特許文献３及び４に示す技術は、いずれも複数の電源を利用することで効率よく温水を生成する技術であるが、いずれもヒートポンプによる熱源を利用するため装置構成が複雑になってしまうと共に、高価なものになってしまうという課題を有する。
【００１５】
特許文献５に示す技術は、高周波磁束による誘導加熱とペルチェ素子との双方を備えるものであるが、誘導加熱で熱水を生成し、ペルチェ素子で冷水を生成するという、それぞれの構成を単に組み合わせて使用しているに過ぎないものであり、効率を上げるものではない。
【００１６】
特許文献６及び７に示す技術は、コンプレッサ等の装置を用いることなく、ペルチェ素子により冷房と暖房との双方の機能を実現する技術であり、それぞれの機能について効率を上げるものではない。
【００１７】
本発明は、誘導起電力を利用することで極めて高効率な電源制御を行う電源制御装置、熱制御装置及び光制御装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明に係る電源制御装置は、所定の大きさの直流電圧を印加する第１電圧印加部及び当該第１電圧印加部に接続するスイッチを有する第１電源部と、前記第１電源部に並列接続し、前記第１電圧印加部が印加する電圧に対して相対的に低い直流電圧を印加する第２電圧印加部を有する第２電源部と、前記第１電源部及び前記第２電源部の後段側に直列に接続する電子デバイスと、前記電子デバイスに直列に接続されるインダクタ成分を有する電機部品とを備え、前記スイッチがオンの場合には、前記第１電源部側から供給される電流が前記電子デバイス及び前記電機部品に通電され、前記スイッチがオフの場合には、前記第２電源部側から供給される電流が前記電子デバイスに通電されるものである。
【００１９】
このように、本発明に係る電源制御装置においては、所定の大きさの直流電圧を印加する第１電圧印加部及び当該第１電圧印加部に接続するスイッチを有する第１電源部と、前記第１電源部に並列接続し、前記第１電圧印加部が印加する電圧に対して相対的に低い直流電圧を印加する第２電圧印加部を有する第２電源部と、前記第１電源部及び前記第２電源部の後段側に直列に接続する電子デバイスと、前記電子デバイスに直列に接続されるインダクタ成分を有する電機部品とを備え、前記スイッチがオンの場合には、前記第１電源部側から供給される電流が前記電子デバイス及び前記電機部品に通電され、前記スイッチがオフの場合には、前記第２電源部側から供給される電流が前記電子デバイスに通電されるため、スイッチがオフの場合には、インダクタ成分の誘導起電力により、低い電圧で電子デバイスを駆動することが可能となり、エネルギー効率を上げることができるという効果を奏する。また、インダクタ成分の誘導起電力により電子デバイスに対して大電流を流すことも可能となる。
【００２０】
また、電子デバイスが経年劣化等により機能が低下し、抵抗値が大きくなったような場合であっても、インダクタからの誘導起電力により電子デバイスに流す電流レベルを維持することができるという効果を奏する。
【００２１】
本発明に係る電源制御装置は、所定の大きさの直流電圧を印加する第１電圧印加部及び当該第１電圧印加部に接続するスイッチを有する第１電源部と、前記第１電源部に並列接続し、前記第１電圧印加部が印加する電圧に対して相対的に低い直流電圧を印加する第２電圧印加部を有する第２電源部と、前記第２電源部の後段側に直列に接続すると共に、前記第１電源部に並列に接続する電子デバイスと、前記電子デバイス及び前記第１電源部の後段側に直列に接続されるインダクタ成分を有する電機部品とを備え、前記スイッチがオンの場合には、前記第１電源部側から供給される電流が少なくとも前記電機部品に通電され、前記スイッチがオフの場合には、前記第２電源部側から供給される電流が前記電子デバイスに通電されるものである。
【００２２】
このように、本発明に係る電源制御装置においては、本発明に係る電源制御装置は、所定の大きさの直流電圧を印加する第１電圧印加部及び当該第１電圧印加部に接続するスイッチを有する第１電源部と、前記第１電源部に並列接続し、前記第１電圧印加部が印加する電圧に対して相対的に低い直流電圧を印加する第２電圧印加部を有する第２電源部と、前記第２電源部の後段側に直列に接続すると共に、前記第１電源部に並列に接続する電子デバイスと、前記電子デバイス及び前記第１電源部の後段側に直列に接続されるインダクタ成分を有する電機部品とを備え、前記スイッチがオンの場合には、前記第１電源部側から供給される電流が少なくとも前記電機部品に通電され、前記スイッチがオフの場合には、前記第２電源部側から供給される電流が前記電子デバイスに通電されるため、スイッチがオフの場合には、インダクタ成分の誘導起電力により、低い電圧で電子デバイスを駆動することが可能となり、エネルギー効率を上げることができるという効果を奏する。また、インダクタ成分の誘導起電力により電子デバイスに対して大電流を流すことも可能となる。さらに、電子デバイスの耐圧性が低い場合であっても、第１電源部の電圧が直接印加されない構成とすることで、第１電源部の高い電圧を利用して誘導起電力によりエネルギー効率が良い電源制御を実現することが可能になるという効果を奏する。
【００２３】
本発明に係る電源制御装置は、当該電源制御装置内を通電する電流を定電流に制御する電流制御手段を備えるものである。
【００２４】
このように、本発明に係る電源制御装置においては、電源制御装置内を通電する電流を定電流に制御するため、スイッチがオフの場合には、インダクタ成分の誘導起電力を利用することで、省電力を実現することができるという効果を奏する。
【００２５】
本発明に係る電源制御装置は、前記電流制御手段が、前記スイッチのオン／オフの制御によるデューティ比に基づいて定電流に制御するものである。
【００２６】
このように、本発明に係る電源制御装置においては、前記スイッチのオン／オフの制御によるデューティ比に基づいて定電流に制御するため、定電流のための制御装置を設けることなく、スイッチの切り替えだけで容易に定電流を実現することができるという効果を奏する。
【００２７】
本発明に係る熱制御装置は、供給される媒体が流通する流通路と、少なくとも大気中の熱を吸収する吸熱手段と、吸収された前記大気中の熱を利用して前記流通路を流れる前記媒体を加熱するペルチェ素子からなる第１加熱手段と、前記第１加熱手段の熱を前記媒体に熱交換する熱交換手段とを備えるものである。
【００２８】
このように、本発明に係る熱制御装置においては、供給される媒体が流通する流通路と、少なくとも大気中の熱を吸収する吸熱手段と、吸収された前記大気中の熱を利用して前記流通路を流れる前記媒体を加熱するペルチェ素子からなる第１加熱手段と、前記第１加熱手段の熱を前記液体に熱交換する熱交換手段とを備えるため、大気中の熱をペルチェ素子で吸熱して、媒体を効率よく加熱することができるという効果を奏する。また、大気中の熱を効果的に利用することでデマンド抑制を実現することができるという効果を奏する。
【００２９】
本発明に係る熱制御装置は、前記第１加熱手段が、前記ペルチェ素子を複数層に積層し、最下層又は最上層の一方の層から他方の層に向かって、前記ペルチェ素子の吸熱率が順次大きく又は小さく変化しており、吸熱率が小さい層の前記ペルチェ素子から吸熱率が大きい層の前記ペルチェ素子に対して熱が移動するものである。
【００３０】
このように、本発明に係る熱制御装置においては、前記ペルチェ素子を複数層に積層し、最下層又は最上層の一方の層から他方の層に向かって、前記ペルチェ素子の吸熱率が順次大きく又は小さく変化しており、吸熱率が小さい層の前記ペルチェ素子から吸熱率が大きい層の前記ペルチェ素子に対して熱が移動するため、ペルチェ素子を用いて大気中の熱を効果的に利用してエネルギー効率を上げつつ、装置全体を小型化して省スペースで設置することができるという効果を奏する。
【００３１】
さらに、吸熱率が小さい方の層で吸収された熱が吸熱率が大きい方の層に移動することで、移動先の層に集熱（縮熱）することができ、エネルギー効率を向上させることができるという効果を奏する。
【００３２】
本発明に係る熱制御装置は、前記第１加熱手段が、前記ペルチェ素子を複数に積層し、最下層又は最上層の一方の層から他方の層に向かって、前記ペルチェ素子の表面積が順次大きく又は小さく変化しており、表面積が大きい層の前記ペルチェ素子から表面積が小さい層の前記ペルチェ素子に対して熱が移動するものである。
【００３３】
このように、本発明に係る熱制御装置においては、前記第１加熱手段が、前記ペルチェ素子を複数に積層し、最下層又は最上層の一方の層から他方の層に向かって、前記ペルチェ素子の表面積が順次大きく又は小さく変化しており、表面積が大きい層の前記ペルチェ素子から表面積が小さい層の前記ペルチェ素子に対して熱が移動するため、表面積が大きい方の層で多くの大気熱を吸収し、それを表面積が小さい方の層に集熱（縮熱）することができ、エネルギー効率を向上させることができるという効果を奏する。
【００３４】
本発明に係る熱制御装置は、前記第１加熱手段が、一又は複数の前記ペルチェ素子を並列に配列して形成される層を複数層に積層した状態で配設され、最下層又は最上層の一方の層から他方の層に向かって各層を形成する前記ペルチェ素子の数が順次増大又は減少し、当該ペルチェ素子の数が多い方の層の前記ペルチェ素子から少ない方の層の前記ペルチェ素子に向かって熱が移動するものである。
【００３５】
このように、本発明に係る熱制御装置においては、一又は複数のペルチェ素子を並列に配列して形成される層を複数層に積層した状態で配設され、最下層又は最上層の一方の層から他方の層に向かって各層を形成する前記ペルチェ素子の数が順次増大又は減少し、当該ペルチェ素子の数が多い方の層のペルチェ素子から少ない方の層のペルチェ素子に向かって熱が移動するため、多数のペルチェ素子で吸収された大気中の熱を、集熱（縮熱）しながら他方の層のペルチェ素子に移動させて集めることができ、集まった熱で極めて高エネルギーでの加熱が可能になるという効果を奏する。
【００３６】
本発明に係る熱制御装置は、前記流通路を流れる前記媒体を電気エネルギー又は化石燃料を利用して加熱する第２加熱手段を備えるものである。
【００３７】
このように、本発明に係る熱制御装置においては、流通路を流れる前記媒体を電気エネルギー又は化石燃料を利用して加熱する第２加熱手段を備えるため、ペルチェ素子だけでは十分にエネルギーが得られない場合であっても、第２加熱手段により不足分を補いつつ、装置全体を小型化して省スペースで設置することができるという効果を奏する。
【００３８】
本発明に係る熱制御装置は、前記電気エネルギーを利用する前記第２加熱手段が、電磁誘導加熱、ニクロム線及びヒートポンプうちのいずれか一つ以上により前記媒体を加熱するものである。
【００３９】
このように、本発明に係る熱制御装置においては、まずペルチェ素子で前記媒体を加熱した後、電磁誘導加熱、ニクロム線及びヒートポンプのうちのいずれか一つ以上によりペルチェ素子で加熱された前記媒体を加熱するため、これら第２加熱手段の熱源に要する電力エネルギーを抑えることができ、デマンド抑制を実現することができるという効果を奏する。
【００４０】
本発明に係る熱制御装置は、前記第１加熱手段が複数の前記ペルチェ素子を有し、少なくとも一の前記ペルチェ素子が、前記吸熱手段により吸熱された前記制御手段を構成する電子部品にて発生した熱を利用して前記媒体を加熱するものである。
【００４１】
このように、本発明に係る熱制御装置においては、前記第１加熱手段が複数のペルチェ素子を有し、一の前記ペルチェ素子が、前記吸熱手段により吸熱された前記制御手段を構成する電子部品にて発生した熱を利用して媒体を加熱するため、運用上必然的に発生する熱を無駄なく利用して、エネルギー効率を向上させることができるという効果を奏する。
【００４２】
本発明に係る熱制御装置は、前記吸熱手段が、前記一のペルチェ素子の吸熱側の電極と接触した状態で前記電子部品を覆う金属筐体からなるものである。
【００４３】
このように、本発明に係る熱制御装置においては、吸熱手段が、一のペルチェ素子の吸熱側の電極と接触した状態で電子部品を覆う金属筐体からなるため、電子部品から発生する熱をペルチェ素子に効率よく伝導してエネルギー効率を上げることができるという効果を奏する。
【００４４】
本発明に係る熱制御装置は、前記吸熱手段が、前記電子部品で発生した熱を前記金属筐体に伝導するヒートパイプを備えるものである。
【００４５】
このように、本発明に係る熱制御装置においては、吸熱手段が、電子部品で発生した熱を金属筐体に伝導するヒートパイプを備えるため、電子部品から発生する熱を金属筐体に効率よく伝導してエネルギー効率を上げることができるという効果を奏する。
【００４６】
本発明に係る熱制御装置は、前記吸熱手段が、前記ペルチェ素子の吸熱側の電極と接触した状態で配設されるヒートシンクからなるものである。
【００４７】
このように、本発明に係る熱制御装置においては、吸熱手段が、ペルチェ素子の吸熱側の電極と接触した状態で配設されるヒートシンクからなるため、大気中の熱を効果的に集めてエネルギー効率を上げることができるという効果を奏する。
【００４８】
本発明に係る熱制御装置は、前記ヒートシンクのフィンに共振する共振周波数で振動を発振して除霜する除霜手段を備えるものである。
【００４９】
このように、本発明に係る熱制御装置においては、ヒートシンクのフィンに共振する共振周波数で振動を発振して除霜する除霜手段を備えるため、ヒートシンクに付着する霜を効率よく落とすことができるという効果を奏する。
【００５０】
本発明に係る熱制御装置は、前記ヒートシンクの表面が撥水加工されているものである。
【００５１】
このように、本発明に係る熱制御装置においては、ヒートシンクの表面が撥水加工されているため、霜の付着を抑えることができると共に、液体となった霜をヒートシンクの表面から除去して効率を上げることができるという効果を奏する。
【００５２】
本発明に係る熱制御装置は、前記ヒートシンクに送風するファンを備えるものである。
【００５３】
このように、本発明に係る熱制御装置においては、ヒートシンクに送風するファンを備えるため、ヒートシンクに対して効率よく大気熱を供給してエネルギー効率を上げることができるという効果を奏する。
【００５４】
本発明に係る熱制御装置は、前記第１加熱手段及び前記第２加熱手段が、水道管から供給される水を直接加熱し、加熱された温水を蛇口から直接出水するものである。
【００５５】
このように、本発明に係る熱制御装置においては、第１加熱手段及び第２加熱手段が、水道管から供給される水を直接加熱し、加熱された温水を蛇口から直接出水するため、貯湯用のタンク等を用意する必要がなく、小型化して設置場所の自由度を上げることができるという効果を奏する。
【００５６】
本発明に係る熱制御装置は、前記媒体を空気とするものである。
このように、本発明に係る熱制御装置においては、前記媒体を空気とするため、空調機として機能することができるという効果を奏する。
【００５７】
本発明に係る光制御装置は、前記電源制御装置を用いた光制御装置であって、発光素子からなる発光手段と、前記発光手段を少なくとも制御する制御手段とを備え、前記制御手段が、前記電流制御装置のスイッチングを制御するものである。
【００５８】
このように、本発明に係る光制御装置においては、インダクタ成分の誘導起電力により、大電流を通電することが可能となり、光強度を高めることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】第１の実施形態に係る電源制御装置の回路構成を示す第１の図である。
【図２】第１の実施形態に係る電源制御装置の回路構成を示す第２の図である。
【図３】第１の実施形態に係る電源制御装置の回路構成を示す第３の図である。
【図４】第１の実施形態に係る電源制御装置の回路構成を示す第４の図である。
【図５】第２の実施形態に係る熱制御装置の構成を示す第１の機能ブロック図である。
【図６】ペルチェ素子の構成を示す図である。
【図７】ＩＨの構成を示す図である。
【図８】第２の実施形態に係る熱制御装置の構成を示す第２の機能ブロック図である。
【図９】電気・電子部品とペルチェ素子との配置構成を示す図である。
【図１０】第２の実施形態に係る熱制御装置の構成を示す第３の機能ブロック図である。
【図１１】電気・電子部品を覆う筐体内に配設されるヒートパイプの配置構造を示す図である。
【図１２】第２の実施形態に係る熱制御装置の構成の一例を示す分解斜視図である。
【図１３】ペルチェ素子の吸熱側の電極にヒートシンクを備えた場合の構成を示す図である。
【図１４】第２の実施形態に係る熱制御装置の各構成が内包された外観の一例を示す図である。
【図１５】第３の実施形態に係る熱制御装置の第１加熱部の構造を示す第１の図である。
【図１６】第３の実施形態に係る熱制御装置の第１加熱部の構造を示す第２の図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６０】
以下、本発明の実施の形態を説明する。本発明は以下の実施の形態に記載された事項に限定されるものではない。なお、本実施形態の全体を通して同じ要素には同じ符号を付けている。
【００６１】
（本発明の第１の実施形態）
本実施形態に係る電源制御装置について、図１及び図２を用いて説明する。本実施形態に係る電源制御装置は、スイッチのオン／オフを切り替えることで、インダクタ成分の誘導起電力により、低い電圧で電子デバイスを駆動することを可能とするものである。
【００６２】
図１は、本実施形態に係る電源制御装置の回路構成を示す第１の図である。電源制御装置１００は、所定の大きさの直流電圧又は交流電圧Ｖ１を印加する第１電圧印加部１０１、及び当該第１電圧印加部１０１に直列に接続するスイッチ１０２からなる第１電源部１０３と、当該第１電源部１０３に並列に接続され、第１電圧印加部１０１の電圧Ｖ１に対して相対的に低い直流電圧又は交流電圧Ｖ２を印加する第２電圧印加部１０４からなる第２電源部１０６と、第２電圧印加部１０４に直列に接続するダイオード１０５と、第１電源部１０３及び第２電源部１０６に直列に接続される電機機器としてのコイル１０８と、当該コイル１０８の後段に直列に接続される電子デバイス１０７と当該電子デバイス１０７の後段に直列に接続されるダイオード１０９とを備える。
【００６３】
図１の回路において、スイッチ１０２は所定のタイミングでオン／オフの動作を繰り返す。スイッチ１０２がオンの場合は、第１電源部１０３側から供給される電流が電子デバイス１０７に通電され、スイッチ１０２がオフの場合は、第２電源部１０６側から供給される電流が電子デバイス１０７に通電される。
【００６４】
図１の回路図の原理について説明する。まず、スイッチ１０２をオンにすると第１電源部１０３から供給される電流が電子デバイス１０７に流れると共に、コイル１０８に電圧Ｖ１が印加される。これにより、電子デバイス１０７が駆動する。次に、スイッチ１０２をオフにするとコイル１０８の誘導起電力により、第１電源部１０３の電圧Ｖ１に相当する電力が、第２電源部１０６側からコイル１０８に引き込まれる。すなわち、第１電源部１０３の電力に相当する電流が第２電源部１０６側から供給される。第２電源部１０６における第２電圧印加部１０４の電圧Ｖ２は、第１電圧印加部の電圧Ｖ１よりも低いため、電子デバイス１０７には、第１電源部１０３から供給される電流に比べて非常に大きい電流を供給することが可能となる。
【００６５】
また、詳細は後述するが、図１の回路が定電流回路である場合には、スイッチ１０２をオフにした場合には、スイッチ１０２をオンにした場合に比べて非常に小さい電力で電子デバイス１０７を駆動することが可能となる。
【００６６】
以下、具体的な数値を例により詳細に説明する。第１電圧印加部１０１の印加電圧を１０Ｖとし、第２電圧印加部１０４の印加電圧を１Ｖとする。また、電子デバイス１０７の抵抗を１Ωとする。スイッチ１０２がオンの場合は、オームの法則から１０Ａの電流が電子デバイス１０７に通電される。この状態でスイッチ１０２をオフにすると、本来であれば（誘導起電力を考慮しなければ）、第２電圧印加部１０４の印加電圧１Ｖに対して、１Ａの電流しか通電されないが、コイル１０８の誘導起電力により、１０Ｖ×１０Ａ＝１００Ｗの電力に相当する電流１００Ｗ／１Ｖ＝１００Ａを通電することが可能となる。すなわち、電流が定電流であるとすれば、スイッチ１０２がオフのときは、オンのときに比べて１／１００の電力で電子デバイス１０７を機能を劣化させることなく駆動することが可能となる。
【００６７】
なお、図１の回路は、第１電圧印加部１０１及び第２電圧印加部１０４の電圧がプラスである場合を示しており、第１電圧印加部１０１及び第２電圧印加部１０４の電圧がマイナスである場合は、図２に示すような回路図となる。図２において図１と異なるのは、ダイオード１０５及びダイオード１０９の向きが逆となり、電子デバイス１０７の正負並びに電子デバイス１０７及びコイル１０８の配置が逆となることである。図１と比較して、正負が反対になっているだけであり、動作原理は同じである。つまり、本実施形態に係る電源制御装置はマイナスの電源であっても適用することが可能である。
【００６８】
次に、上記図１及び図２に示す回路を定電流回路にする電流制御手段について説明する。第１の方法として、図１及び図２に示す回路において、例えば、ダイオード１０５の前段部分に一般的に利用されている定電流回路を挿入することで、電流を一定に保つことができる。
【００６９】
第２の方法として、スイッチ１０２のオン／オフの切り替えのタイミングを調整することで、定電流を実現することが可能である。以下、この第２の方法について説明する。スイッチ１０２がオンの場合の電流値は、
【００７０】
【数１】
2019153221.tif 000003
【００７１】
スイッチ１０２がオフの場合のコイル１０８に発生する誘導起電力は、
【００７２】
【数２】
2019153221.tif 000004
【００７３】
となり、出力電圧は、
【００７４】
【数３】
2019153221.tif 000005
【００７５】
となる。ＶＤはダイオード１０５及びダイオード１０９の電圧降下として、出力電流はｔｏｆｆの間に流れる電荷量で決まるため、
【００７６】
【数４】
2019153221.tif 000006
【００７７】
ここで、ＶＤは無視できるものとすると、上記式より
【００７８】
【数５】
2019153221.tif 000007
【００７９】
となり、出力電圧はスイッチ１０２のデューティ比によって決定される。すなわち、スイッチ１０２のオン／オフによりデューティー比を調整することで、電流を制御して定電流にすることが可能となる。
【００８０】
なお、上記で説明したように、第１電圧印加部１０１の電圧値（絶対値）が高電圧である程、コイル１０８の誘導起電力を利用してエネルギー効率を高めることが可能であるが、電子デバイス１０７の耐圧性が低い場合は、第１電圧印加部１０１の電圧値（絶対値）を高くしてしまうと、電子デバイス１０７の故障等を招いてしまう場合がある。そこで、図３及び図４に示すように、第１電圧印加部１０１が電子デバイス１０７の直接電圧を印加しない構成にすることで、上記故障等を防止することが可能となる。
【００８１】
図３は、本実施形態に係る電源制御装置の回路構成を示す第３の図である。図１の回路構成と異なるのは、ダイオード１０５が電子デバイス１０７の後段側に移動しており、第２電源部１０６、電子デバイス１０７及びダイオード１０５が、第１電源部１０３と並列接続される構成となっている。このような回路構成とすることで、第１電圧印加部１０１の印加電圧が電子デバイス１０７に付加されることがないため、その分だけ図１の場合に比べて若干エネルギー効率が下がるものの、耐圧が低い電子デバイス１０７を使用した場合であってもエネルギー効率を十分に高めることが可能となる。
【００８２】
また、図３の回路は、第１電圧印加部１０１及び第２電圧印加部１０４の電圧がプラスである場合を示しており、第１電圧印加部１０１及び第２電圧印加部１０４の電圧がマイナスである場合は、図４に示すような回路図となる。図４において図３と異なるのは、ダイオード１０５及びダイオード１０９の向きが逆となることである。図３と比較して、正負が反対になっているだけであり、動作原理は同じである。つまり、本実施形態に係る電源制御装置はマイナスの電源であっても適用することが可能である。
【００８３】
このように、本実施形態に係る電源制御装置においては、スイッチ１０２がオフの場合には、コイル１０８の誘導起電力により、低い電圧で電子デバイス１０７を駆動することが可能となり、エネルギー効率を上げることができる。また、コイル１０８の誘導起電力により電子デバイス１０７に対して大電流を流すことも可能となる。
【００８４】
また、電子デバイス１０７が経年劣化等により機能が低下し、抵抗値が大きくなったような場合であっても、コイル１０８からの誘導起電力により電子デバイス１０に流す電流レベルを維持することができる。
【００８５】
さらに、電流を定電流に制御することで、スイッチ１０２がオフの場合には、インダクタ成分の誘導起電力を利用して、省電力を実現することができる。
【００８６】
さらにまた、スイッチ１０２のオン／オフの制御によるデューティ比に基づいて定電流に制御することが可能であり、定電流のための制御装置を設けることなく、スイッチの切り替えだけで容易に定電流を実現することができる。
【００８７】
（本発明の第２の実施形態）
本実施形態に係る熱制御装置について、図５ないし図１２を用いて説明する。本実施形態に係る熱制御装置は、前記第１の実施形態に係る電源制御装置を用いたものであり、ペルチェ効果と他の熱源とを複合的に利用して、液体や気体等の流体を瞬時に加熱又は冷却するものである。媒体を水にした場合は給湯器として機能し、空気にした場合は空調機として機能することが可能である。以下、主に給湯の機能について説明する。
【００８８】
本実施形態に係る給湯器としての熱制御装置は、例えばビルやマンション等の集合住宅や集合施設において、単一の装置で生成された温水を配管により各住戸やテナントに配水するようにしてもよいし、各住戸内の台所、風呂、洗面所、トイレ等の各使用場所に対して、単一の装置で生成された温水を配管により各所に配水するようにしてもよいし、台所、風呂、洗面所、トイレ等のそれぞれの使用場所ごとに個別の装置を設置し、その場で温水を生成して供給するようにしてもよいし、それぞれの使用場所ごとに応じて本実施形態に係る熱制御装置を配設したり、他の熱源（例えば、ガス等）を利用した給湯器を配設するようにしてもよい。また、例えば、植物工場のような場所で加熱されたお湯を利用した暖房として機能させてもよい。さらに、例えば、加熱されたお湯の蒸気をエネルギーとして利用することも可能である。
【００８９】
図５は、本実施形態に係る熱制御装置の構成を示す第１の機能ブロック図である。給湯器１は、水が流れる流通路１０と、電子デバイス１０７であるペルチェ素子からなる第１加熱部１１と、ＩＨによる加熱を行う第２加熱部１２と、流通路１０の入口側に配設される第１の温度・流量センサ１３と、流通路１０の出口側に配設される第２の温度・流量センサ１４と、外気の温度を測定する外気温度センサ１５と、第１の温度・流量センサ１３、第２の温度・流量センサ１４及び外気温度センサ１５の情報に基づいて、第１加熱部１１及び第２加熱部１２の動作を制御する制御部１６と、第１加熱部１１及び第２加熱部１２からの熱を流通路１０を流れる水に熱交換する熱交換部１７とを備える。
【００９０】
第１加熱部１１として機能するペルチェ素子によるペルチェ効果は、図６に示すように、ＰＮ接合部に電流を流すことで生じる吸熱／放熱現象である。一般的には、このペルチェ素子は吸熱、すなわち冷却する際に利用される。しかし、本実施形態に係る給湯器１においては、ペルチェ素子の吸熱と放熱とのエネルギー比率が吸熱１に対して発熱３であることを利用して、発熱、すなわち加熱して温めることに利用する。そして、吸熱側のエネルギーとして、大気中の熱を回収することで消費電力を抑えることが可能となる。
【００９１】
第２加熱部１２として機能するＩＨは、図７に示すように、金属の周囲に巻きつけたコイルに対して高周波電流を通電し、コイルから発生する磁力線によって金属に渦電流を生じさせ、この渦電流を金属の電気抵抗により熱に変換するものである。本実施形態においては、このＩＨを利用した第２加熱部１２を主加熱とし、ペルチェ効果を利用した第１加熱部１１を補助加熱として利用する。
【００９２】
制御部１６は、第１の温度・流量センサ１３から取得した加熱前の水の温度及び流量と利用者により設定された設定温度の情報（図示しない）とに基づいて、加熱に必要な熱量を算出すると共に、外気温度センサ１５から取得した温度情報からペルチェ効果により加熱できる温度を算出する。そして、算出された情報をもとに、出水される水の温度が設定温度となるように第１加熱部１１及び第２加熱部１２の駆動を制御する。
【００９３】
また、併せて、第２の温度・流量センサ１４から取得した情報から、設定温度との差異（不足又は過剰な熱量）を算出し、設定温度での出水が実現されるように第１加熱部１１及び第２加熱部１２の駆動制御を微調整する。
【００９４】
熱交換器１７は、第１加熱部１１で発生した熱及び第２加熱部１２で発生した熱を流通路１０を流通する水に移動させて温水にする。
【００９５】
図８は、本実施形態に係る給湯器の構成を示す第２の機能ブロック図である。図８に示す給湯器１は、図５における給湯器１の機能が拡張されたものであり、図５の構成に加えて更に、制御部１６で使用されている電気・電子部品も含めた給湯器１において使用される電気・電子部品１８と、この電気・電子部品１８の温度を測定する廃熱温度センサ１９とを備える。
【００９６】
給湯器１には多くの電気・電子部品１８が使用されており、給湯器１が稼働することで、それらの電気・電子部品１８が総合的に多くの熱を発する。図８の構成においては、電気・電子部品１８で発生した廃熱を第１加熱部１１のペルチェ素子で回収し、そのエネルギーを水の加熱に活用することでエネルギー効率を上げる。また、制御部１６は、廃熱温度センサ１９から電気・電子部品１８の温度情報を取得し、取得した温度情報に基づいて第１加熱部１１及び第２加熱部１２の駆動制御を微調整することで、電気・電子部品１８から得られる熱量を考慮して、電力消費を最小限に抑えた最適な第１加熱部１１及び第２加熱部１２の駆動制御を行うことが可能となる。なお、上述したように、制御部１６自体に使用されている電気・電子部品１８で発生した廃熱もペルチェ素子により回収することができるものである。
【００９７】
図９は、電気・電子部品とペルチェ素子との配置構成を示す図である。基板４１上に複数の電気・電子部品１８が搭載されており、基板４１及び電気・電子部品１８全体が金属の筐体４２で覆われている。筐体４２の上部にはペルチェ素子が配設されており、筐体４２の上面とペルチェ素子の吸熱側の電極が熱伝導が可能な状態で直接又は間接的に接触して積層されている。これにより、電気・電子部品１８で発生した廃熱が、筐体４２を介してペルチェ素子の吸熱側の電極に伝導される。ペルチェ素子の上部には熱交換器１７が配設されており、筐体４２の熱を吸熱側の電極で吸熱すると共に、発熱側の電極で生じた熱を、熱交換器１７を介して流通路１０に流通している水に伝導する。
【００９８】
このように、図８に示す構成では、給湯器１を稼働する上で必然的に生じる廃熱も水の加熱に利用することでエネルギー効率を上げることが可能となる。
【００９９】
図１０は、本実施形態に係る熱制御装置の構成を示す第３の機能ブロック図である。図１０に示す給湯器１は、図８における給湯器１の機能がさらに拡張されたものであり、図８の構成に加えて更に、ペルチェ素子の吸熱側の電極に付着する霜を除霜する除霜部２０と、電気・電子部品１８で発生する熱を筐体４２に効率よく移動させるヒートパイプ２１と、流通路１０を流れる水の流量を調整するバルブ２２とを備える。
【０１００】
まず、除霜部２０の機能について説明する。ペルチェ素子の吸熱側の電極では大気中の熱が回収されることで電極周辺の温度が急激に低下し、大気中の水分が氷となり霜として付着してしまう場合がある。吸熱側の電極が着霜すると吸熱／発熱効率が著しく低下してしまうため、吸熱側の電極に付着する霜は常に除霜部２０により除霜される。
【０１０１】
除霜部２０による具体的な除霜方法としては、例えば、超音波により振動を加えることで霜を払い落とすようにしてもよい。また、除霜の対象となる霜の結晶サイズが予め明確である場合は、そのサイズの霜の結晶に共振する共振周波数で発振するようにしてもよい。そうすることで、除霜が必要であるサイズにまで霜が成長した段階で直ちに払い落とすことができる。また、例えば、霜の結晶が音波を吸収しやすいことを利用し、ペルチェ素子の吸熱側の電極に対して音波信号を発振し、その反射波を測定することで着霜状態（反射波の減衰が小さい場合は着霜が少なく、減衰が大きい場合は着霜が多い）を検出し、検出結果に応じて超音波振動等を与えるようにしてもよい。さらに、電気・電子部品１８で発生した廃熱を利用して霜を溶かすようにしてもよい。すなわち、定期的に又は不定期にペルチェ素子の駆動を停止し、その間に電気・電子部品１８で発生した廃熱で霜を溶かすことで除霜するようにしてもよい。いずれの除霜方法であっても、ペルチェ素子の吸熱側の電極表面を撥水加工することで、より確実に除霜を行うことが可能である。
【０１０２】
次に、ヒートパイプ２１の機能について説明する。電気・電子部品１８は基板４１上に配設されるが、部品ごとにサイズや発熱量等が異なるため、個々の電気・電子部品１８の熱が効率よく筐体４２に伝導されない場合がある。そのため、個々の電気・電子部品１８又はある領域に集中して配設されている電気・電子部品１８群の熱をヒートパイプ２１を介して筐体４２に伝導する。図１１は、電気・電子部品１８を覆う筐体４２内に配設されるヒートパイプ２１の配置構造を示す図である。
【０１０３】
図１１に示すように、電気・電子部品１８は部品ごとに幅や高さが異なる。電気・電子部品１８を覆う筐体４２の形状は、最も高い電気・電子部品１８に合わせたものとなるため、高さが低い電気・電子部品１８の熱を筐体４２に効率よく伝導するためのヒートパイプ２１が配設される。図１１の場合は、例えば、高さが最も高い電気・電子部品１８ａについては、ヒートパイプ２１がなくても熱が筐体４２に効率よく伝導され、それよりも高さが低い電気・電子部品１８ｂについては、ヒートパイプ２１を介して熱を筐体に伝導させることで、電気・電子部品１８の熱をペルチェ素子で効率よく回収することが可能となっている。
【０１０４】
次に、図１０に戻って、バルブ２２の機能について説明する。元々の水の温度が非常に低い場合や、利用者による設定温度が非常に高い場合、すなわち、元々の水の温度と設定温度との差が大きいときには、第１加熱部１１及び第２加熱部１２による加熱だけでは、設定温度での出水が実現できない可能性がある。このような場合には、制御部１６がバルブ２２を制御することで水の流量を絞り、出来る限り設定温度に近い温度の温水を出水できるように調整する。逆に、利用者が設定温度を下げたような場合や、蛇口を絞って出水量を制限した場合は、制御部１６により第１加熱部１１及び第２加熱部１２の駆動制御を調整すると共に、バルブ２２を制御することで冷水を混合して温度を下げることも可能である。なお、バルブ２２は、第１加熱部１１で加熱される流通路１０の手前と、第２加熱部１２で加熱される流通路１０の手前とのそれぞれに配設するようにしてもよいし、第１加熱部１１で加熱される流通路１０の手前にのみ配設するようにしてもよい。
【０１０５】
なお、図１０に示した除霜部２０、ヒートパイプ２１及びバルブ２２は、全てが必須の構成ではなく、１又は複数の組み合わせで配設されるようにしてもよい。
【０１０６】
図１２は、本実施形態に係る熱制御装置の構成の一例を示す分解斜視図である。図１２に示すように、流通路１０を流れる水が、ＩＨによる第２加熱部１２及びペルチェ効果による第１加熱部１１からの熱により、金属製の筐体で覆われた熱交換器１７で熱交換により加熱される。熱交換器１７の筐体の各面には、各面ごとに第１加熱部１１又は第２加熱部１２を夫々複数配設するようにしてもよい。すなわち、例えば、上面、正面及び背面に第１加熱部１１を配設し、右側面及び左側面に第２加熱部１２を配設するようにしてもよい。
【０１０７】
熱交換器１７の筐体の下面には第１加熱部１１のペルチェ素子が発熱側の電極と接触するように配設され、電気・電子部品１８からの熱を回収して水の加熱に利用する。熱交換器１７の筐体の下面に配設されるペルチェ素子の吸熱側の電極は、電気・電子部品１８の全体を覆う金属性の筐体４２と面で接触しており、電気・電子部品１８で発生した熱は筐体４２を介してペルチェ素子で回収される。電気・電子部品１８が配設される基板４１上には、電気・電子部品１８の熱を筐体４２に効率よく伝導するためのヒートパイプ２１が配設される。
【０１０８】
このような構成により、大気中の熱や電気・電子部品１８で発生した廃熱を利用して、省電力で効率よく水を温めることが可能となる。
【０１０９】
なお、大気中の熱をさらに効率よく回収するために、例えば図１３に示すように、ペルチェ素子の吸熱側の電極にヒートシンクを備え、大気の触れる表面積を増大させるようにしてもよい。また、このヒートシンクのフィンに対して送風するファンを備えるようにしてもよい。上述したように、ペルチェ素子の吸熱側で温度変化により着霜する場合がある。すなわち、ヒートシンクに着霜することになるが、フィンに対してその共振周波数で振動を加振することで着霜を防止することが可能となる。また、このヒートシンクに対して撥水加工を施すことで、着霜や水分の付着を防止することが可能となる。
【０１１０】
また、筐体４２の構造を図１３に示す熱交換器１７と同様にしてもよい。すなわち、筐体４２の外表面にペルチェ素子を配設し、その外側にヒートシンクを設けるようにしてもよい。そして、筐体４２の内側に、電気・電子部品１８に影響しないように配管し、ペルチェ素子からその配管内に流れる冷水に熱が移動する構成にしてもよい。このような構成により、効率よくエネルギーを回収することが可能になる。
【０１１１】
図１４は、上記で説明した給湯器１の各構成が内包された外観の一例を示す図である。図１４に示すように、商用電源からの電源だけで給水管から供給される冷水を加熱する。加熱された温水は、温水管を通して使用者に供給される。また、給湯器１は、図１４に示すように、非常にコンパクトにまとめることが可能であり、タンクが不要な構造となる。
【０１１２】
なお、上述したように、本実施形態に係る給湯器１を稼働した際には、大気中の水分が個体又は液体となってしまう場合がある。そのために、除霜処理や撥水加工で着霜や水分による影響を抑えるが、除霜した霜や撥水により滴となった水分が装置内に残ってしまう。この霜や水分は装置内の電気・電子部品１８の故障の原因となるため、装置外に排出するためのドレン管を備えるようにしてもよい。
【０１１３】
また、本実施形態に係る給湯器１は、第１加熱部１１及び第２加熱部１２が水道管から供給される水を直接加熱し、加熱された温水を蛇口から直接出水するようにしてもよい。すなわち、貯湯用のタンク等を用意することなく、蛇口を捻るだけで加熱された温水を蛇口から直接出水することができ、小型化により設置場所の自由度を上げることができる。
【０１１４】
さらに、本実施形態に係る熱制御装置は、上記給湯器１としての機能以外に、空調機として機能させることもできる。すなわち、加熱対象となる媒体を水ではなく空気とすることで、空調機としての熱制御が可能となる。この場合、加熱対象となる空気を給気する給気部、及び加熱された空気を送出する送出部を備えるようにしてもよい。
【０１１５】
（本発明の第３の実施形態）
本実施形態に係る熱制御装置について、図１５及び図１６を用いて説明する。ここでも、媒体を水にした場合は給湯器として機能し、空気にした場合は空調機として機能することが可能である。以下、主に給湯の機能について説明する。
【０１１６】
本実施形態においては、第２加熱部１２としてＩＨ以外の電気エネルギーによる熱源（例えば、ニクロム線やヒートポンプ）を用いてもよい。例えば、ニクロム線を用いた場合は、ニクロム線自体を配管の中に通すことができるため、第１加熱部１１のペルチェ素子に発生した熱で直接ニクロム線を加熱し、不足分を商用電源等で補いながら配管内の冷水を温水にして供給することができる。同様に、例えばヒートポンプを用いた場合も、第１加熱部１１のペルチェ素子に発生した熱で冷水を加熱しつつ、ヒートポンプを駆動して不足分を補いながら適正温度の温水を供給する。なお、本実施形態において、前記第１の実施形態と重複する説明は省略する。
【０１１７】
本実施形態においては、ペルチェ素子により如何に効率よく大気熱を利用できるかが重要となる。そこで、本実施形態においては、広い範囲に亘って吸収した熱を狭い範囲に集熱（縮熱）し、その縮熱された熱を使って上記ニクロム線や冷水を加熱する。
【０１１８】
図１５及び図１６は、本実施形態に係るペルチェ素子の積層構造を示す第１及び第２の図である。いずれの構造においても、最下層から最上層に向かってピラミッド状にペルチェ素子が積層されている。また、最下層の下面側が吸熱側の電極であり、最上層の上面側が発熱側の電極となっている。そして、下層の発熱電極から生じた熱を上層の吸熱電極が吸収する構造となっている。図１５の場合は、下層から上層に行くに連れて電極（電極から熱が伝わる伝熱体）の表面積が小さくなっており、最上層ではそれ以外の層で発生した熱が集約され、極めて高エネルギーを有するものとなる。同様に、図１６の場合は、１つの層が複数のペルチェモジュールで構成されており、下層から上層に行くに連れてその数が減少し、最上層では発生した熱が集約され、極めて高エネルギーを有するものとなる。
【０１１９】
この最上層で発生した熱は、熱交換器１７で冷水に加熱（ニクロム線を用いている場合は、ニクロム線に直接加熱）され、温水を生成することが可能となる。第１加熱部１１だけでは熱量が足りない場合は、第２加熱部１２を商用電源等で駆動し（ニクロム線の場合は、ニクロム線に電流を流して加熱し）、電気エネルギーで不足分を補うことが可能となる。
【０１２０】
なお、図１５及び図１６に示したように、ペルチェ素子を積層して層間で熱を移動させる場合に、ある層の層全体又は一部のペルチェ素子の個体差により十分に機能しないものがあったり、温度上昇が原因でペルチェ素子の機能が低下してしまうと、それよりも上層側に効率よく熱を伝導することができなくなる可能性がある。そこで、本実施形態においては、層間の温度を測定し、その測定結果に応じて電流を制御する構成とすることが可能である。すなわち、層間の温度が他の層や他の領域に比べて低くなっているような箇所には、電流が多く流れるように制御することで、温度分布を均一化して熱を効率よく伝導することが可能となる。
【０１２１】
具体的には、層間の温度を温度センサ又は熱電対（ペルチェ素子を積層する際に層間に塗布されるシリコングリスを均一化するために挿入される異なる種類の金属板（又は薄膜）であって、上層側のペルチェ素子の裏面側と下層側のペルチェ素子の表面側とで形成されるもの）により測定し、温度が低い箇所に対して、可変抵抗又は上記第１の実施形態に係る回路のスイッチング周波数を変化させることで電流を多く流し、温度分布を均一化するようにしてもよい。
【０１２２】
また、図１５及び図１６のペルチェ素子の構造は、他の実施形態の場合であっても適用することができるものである。また、媒体を空気とした空調機についても同様に適用可能である。
【０１２３】
（本発明のその他の実施形態）
本実施形態に係る光制御装置について説明する。本実施形態に係る光制御装置は、前記第１の実施形態に係る電源制御装置を用いたものであり、省電力で、例えばＬＥＤ等の照明器具を駆動するものである。
【０１２４】
第１の実施形態において説明したように、電源制御装置１００は、コイル１０８の誘導起電力により、電子デバイス１０７に対して大電流を流すことを可能にすると共に、電流を定電流に制御することで、インダクタ成分の誘導起電力を利用して、省電力を実現できるものである。
【０１２５】
すなわち、光電変換するような素子（例えば、ＬＥＤや半導体レーザ）について、電源制御装置１００を適用することで、低い電圧で光強度を上げたり、省電力で十分な光を発光することが可能となる。例えば、具体的には、災害が起こった場合に避難所などで照明器具として利用されたり、夜中や地下での工事の際に投光器として利用される、二次電池等を電源とする駆動装置に適用することで、電池の消耗を抑えつつ長時間光を照射することが可能となる。
【符号の説明】
【０１２６】
１  給湯器
１０  流通路
１１  第１加熱部
１２  第２加熱部
１３  第１の温度・流量センサ
１４  第２の温度・流量センサ
１５  外気温度センサ
１６  制御部
１７  熱交換部
１８  電気・電子部品
１９  廃熱温度センサ
２０  除霜部
２１  ヒートパイプ
２２  バルブ
４１  基板
４２  筐体
１００  電源制御装置
１０１  第１電圧印加部
１０２  スイッチ
１０３  第１電源部
１０４  第２電圧印加部
１０５  ダイオード
１０６  第２電源部
１０７  電子デバイス
１０８  コイル
１０９  ダイオード
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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