(57)【要約】【課題】電気料金の割引をできるだけ享受しながら、貯湯タンクを小さくすることができる技術を提供する。【解決手段】ヒートポンプ式給湯器の電源装置１００において、インバータ回路４０は、直流電力を交流電力に変換して電動機２１５の駆動電力とする。昇圧回路３０は、商用の交流電源から供給される交流電力を整流・平滑した後、所定の電圧に制御してインバータ回路４０へ供給する。二次電池１５は、商用の交流電源から供給される交流電力を用いて充電される。二次電池１５から放電される直流電力は所定の電圧に制御されインバータ回路４０に供給されることが可能である。【選択図】図３
2012026649.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転式の冷媒圧縮機、冷媒／水熱交換器、減圧装置、蒸発器を冷媒配管を用いて環状に構成した冷凍サイクルを有し、前記冷媒／水熱交換器で加熱された温水を貯湯タンクに蓄えるヒートポンプ式給湯器において、
前記回転式の冷媒圧縮機を駆動する電動機を有し、直流電力を交流電力に変換してこの電動機の駆動電力とするインバータ回路と、商用の交流電源から供給される交流電力を整流・平滑した後所定の電圧に制御してこのインバータ回路へ供給する昇圧回路と、前記商用の交流電源から供給される交流電力を用いて充電される二次電池と、この二次電池から放電される直流電力を前記所定の電圧に制御して前記インバータ回路へ供給する回路とを備えることを特徴とするヒートポンプ式給湯器。
【請求項２】
前記二次電池は予め定められた時間帯に充電され、当該時間帯と異なる時間帯であり前記貯湯タンク内の残湯量が所定量を下回った際に放電を行い前記電動機を駆動して貯湯運転を行うことを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ式給湯器。
【請求項３】
太陽電池を有し、この太陽電池で発電された直流電力を所定の電圧に制御した後前記インバータ回路へ供給する回路を備え、当該回路は前記貯湯運転の際に有効に機能し前記太陽電池で発電された直流電力が前記二次電池からの放電電力に優先して前記インバータ回路へ供給されることを特徴とする請求項２に記載のヒートポンプ式給湯器。
【請求項４】
前記優先は太陽電池で発電された電力が前記二次電池からの放電電力より大きく成るように制御されることを特徴とする請求項３に記載のヒートポンプ式給湯器。
【請求項５】
前記二次電池若しくは太陽電池の少なくともいずれか一方から電力が前記インバータ回路へ供給されているときは前記商用の交流電源から前記インバータ回路へ電力が供給される回路を遮断するスイッチを備えることを特徴とする請求項４に記載のヒートポンプ式給湯器。
【請求項６】
前記貯湯運転の際に前記電動機に要する電力が前記太陽電池の発電電力と前記二次電池の予め設定した単位時間当たりの放電による電力との合計電力値を超える際には前記スイッチを閉じて前記商用の交流電源からの電力を前記インバータ回路へ供給可能にすることを特徴とする請求項５に記載のヒートポンプ式給湯器。
【請求項７】
前記予め定められた時間帯は深夜割引の時間帯であることを特徴とする請求項６に記載のヒートポンプ式給湯器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転式の冷媒圧縮機、冷媒／水熱交換器、減圧装置、蒸発器を冷媒配管を用いて環状に構成した冷凍サイクルを有し、冷媒／水熱交換器で加熱された温水を貯湯タンクに蓄えるヒートポンプ式給湯器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境にやさしく、光熱費の節約が可能なオール電化ハウスが普及してきている。そのオール電化ハウスの要となる仕組みとして、自然冷媒を用いたヒートポンプ式給湯器があり、昼間の電力使用量のピークを抑制するために深夜にお湯を沸かし、タンクに貯湯しておくことができるものである。そのタンクに貯湯されたお湯は、キッチンやお風呂で使用することができ、昼間の電力使用量を抑制できるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３１９３３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ヒートポンプ式給湯器は、ヒートポンプと貯湯タンクを設置する必要があり、ある程度大きな設置スペースが必要となる。また、タンクに貯えられたお湯を、深夜の貯湯運転の予定前に使い切ってしまうと、昼間の通常の電力使用量に合わせて貯湯運転用の電力が消費され、電力ピークが生じる場合があり、それを回避するためには、大きな貯湯タンクを設置する必要があった。
【０００５】
本発明はこうした状況に鑑みなされたものであり、その目的は、昼間の電力ピークを生じさせることなく、貯湯タンクを小さくすることができる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のある態様のヒートポンプ式給湯器は、回転式の冷媒圧縮機、冷媒／水熱交換器、減圧装置、蒸発器を冷媒配管を用いて環状に構成した冷凍サイクルを有し、冷媒／水熱交換器で加熱された温水を貯湯タンクに蓄えるヒートポンプ式給湯器において、回転式の冷媒圧縮機を駆動する電動機を有し、直流電力を交流電力に変換してこの電動機の駆動電力とするインバータ回路と、商用の交流電源から供給される交流電力を整流・平滑した後所定の電圧に制御してこのインバータ回路へ供給する昇圧回路と、商用の交流電源から供給される交流電力を用いて充電される二次電池と、この二次電池から放電される直流電力を所定の電圧に制御してインバータ回路へ供給する回路とを備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、昼間の電力使用量のピークを抑制しながら、貯湯タンクを小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】ヒートポンプ式給湯器の一構成例を示す図である。
【図２】図１に示したヒートポンプ式給湯器の一動作例を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態１に係る電源装置を示す回路図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係る電源装置を示す回路図である。
【図５】本発明の実施の形態３に係る電源装置を示す回路図である。
【図６】実施の形態１〜３に係る電源装置を用いたヒートポンプ式給湯器の沸上処理の一動作例を示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施の形態４に係る電源装置を示す回路図である。
【図８】実施の形態４に係る電源装置を用いたヒートポンプ式給湯器の沸上処理の一動作例を示すフローチャートである。
【図９】実施の形態５に係る電源装置を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は、ヒートポンプ式給湯器２００の一構成例を示す図である。ヒートポンプ式給湯器２００は、大気熱を冷媒（たとえば、二酸化炭素）に集め、その熱でお湯を沸かす。ヒートポンプ式給湯器２００は、ヒートポンプユニット２１０および貯湯ユニット２２０を備える。ヒートポンプユニット２１０は、蒸発器２１２、回転式の冷媒圧縮機２１４、冷媒／水熱交換器２１６および減圧装置２１８を備え、冷媒配管を用いて環状に構成された冷凍サイクルを有する。冷媒／水熱交換器２１６で加熱された温水は貯湯タンク２２２に蓄えられる。
【００１０】
蒸発器２１２は、冷媒が蒸発する際の気化熱により外気から大気熱を吸い込み、その大気熱を冷媒に吸収させる。大気熱を吸収した冷媒は、冷媒圧縮機２１４により圧縮され高温高圧（たとえば、約９０℃）の冷媒に変化する。電動機２１５は、回転式の冷媒圧縮機２１４を駆動する。具体的には、冷媒圧縮機２１４を回転させることにより、冷媒を圧縮する。
【００１１】
貯湯ユニット２２０は、貯湯タンク２２２およびセンサ２２４を備える。貯湯タンク２２２の底には水道水などの水配管が直結されている。貯湯タンク２２２の上部と下部とは、冷媒／水熱交換器２１６を介して冷水／温水配管で接続されて、貯湯タンク２２２の下部から出た水は冷媒／水熱交換器２１６で加熱されて貯湯タンク２２２の上部へ循環される。
【００１２】
冷媒／水熱交換器２１６は、冷媒圧縮機２１４から供給される高温の冷媒と貯湯タンク２２２の水との間で熱交換を行い、貯湯タンク２２２内の水を温める。すなわち、冷媒の熱エネルギーを冷水に転移し、温水にする。減圧装置２１８は、冷媒／水熱交換器２１６から供給される冷媒を減圧し、蒸発器２１２に供給する。
【００１３】
冷媒／水熱交換器２１６により温められた温水は、貯湯タンク２２２に貯えられる。その温水が必要に応じてユーザに使用されると、貯湯タンク２２２内の温水は減る。その温水の減少に応じて、貯湯タンク２２２の底から冷水が補給される。したがって、貯湯タンク２２２内は、上層部が温水、下層部が冷水、およびそれらの中間に混合層が形成され、温水が使用されることによって、混合層が上部へ上がって行く。
【００１４】
センサ２２４は、貯湯タンク２２２内の複数の水位に対応した複数の位置に設置され、高温水と低温水との境目または混合層の位置を検出することにより、残存する温水の量（以下、残湯量という）を検出する。
【００１５】
図２は、図１に示したヒートポンプ式給湯器２００の一動作例を示すフローチャートである。ここでは、深夜の時間帯（たとえば、２３：００〜７：００）にお湯を沸かし、その温水を貯湯タンク２２２に満タン、または翌日に使用されると予測される量、貯え、深夜の時間帯以外の昼間の時間帯を含む通常時間帯（７：００〜２３：００）に、その温水を使用する例を前提に説明する。
【００１６】
ヒートポンプ式給湯器２００の図示しない制御装置は、貯湯タンク２２２内の残湯量と所定の低側残湯量Ｌ０とを比較する（Ｓ１０）。たとえば、３０分ごとにこの比較を行う。当該低側残湯量Ｌ０は、貯湯タンク２２２内の温水がなくならないようにするために、統計データにもとづき予め設定された値である。
【００１７】
貯湯タンク２２２内の現在の残湯量が上記低側残湯量Ｌ０未満となったとき（Ｓ１０のＹ）、上記制御装置は現在の時刻と、過去の温水利用データ（たとえば、その時間帯の過去１０日分の温水利用量）をもとに、沸上すべき温水の量（以下、沸上量という）と、その沸上に必要な時間を算出する（Ｓ１１）。単位時間当たりの沸上量（以下、沸上効率という）は、外気温などの環境条件に依存する。現在の外気温などの環境条件下で、現在の沸上効率では、目標時間内に目標沸上量を達成できない場合、電動機２１５の周波数を上げて、沸上効率を上げる。
【００１８】
上記制御装置は算出した沸上量、および決定した沸上効率をもとに、沸上を実行する（Ｓ１２）。これにより、貯湯タンク２２２内の温水の量が徐々に増え始める。上記制御装置は貯湯タンク２２２内の現在の残湯量と、貯湯タンク２２２内の目標残湯量とを比較する（Ｓ１３）。前者が後者に満たない場合（Ｓ１３のＮ）、Ｓ１２に遷移し、沸上を継続する。前者が後者以上になった場合（Ｓ１３のＹ）、沸上を停止する（Ｓ１４）。
【００１９】
沸上を停止した（Ｓ１４）後、およびステップＳ１０にて貯湯タンク２２２内の現在の残湯量が上記低側残湯量Ｌ０以上になったとき（Ｓ１０のＮ）、その日の通常時間帯が終了するまで（すなわち、深夜の時間帯に突入するまで）（Ｓ１５のＮ）、ステップＳ１０に遷移し、上述した処理を繰り返す。その日の通常時間帯が終了すると（すなわち、深夜の時間帯に突入すると）（Ｓ１５のＹ）、その日の処理は終了する。
【００２０】
以上を前提に、ヒートポンプ式給湯器２００に用いられる冷媒を圧縮するための冷媒圧縮機２１４から高圧の冷媒を吐出するための電動機２１５に電源を供給するための電源装置について説明する。
【００２１】
図３は、本発明の実施の形態１に係る電源装置１００を示す回路図である。電源装置１００は、主に、第１整流回路２０、昇圧回路３０、インバータ回路４０、付加回路１１０および制御部１２０を備える。
【００２２】
第１整流回路２０は、ダイオードブリッジ回路で構成され、商用の交流電力（ＡＣ電源）１０を直流電力に変換する。本実施の形態では、商用電源電圧が単相２００Ｖの例を説明する。第１整流回路２０の出力端子と低電位側基準電圧ライン（以下、グラウンドを例に説明する）との間に、第１容量Ｃ１が接続され、第１整流回路２０の出力電圧を平滑化する。
【００２３】
昇圧回路３０は、商用の交流電源から供給される交流電力を整流・平滑した後、所定の電圧に制御してインバータ回路４０へ供給する。以下、より具体的に説明する。昇圧回路３０は、第１整流回路２０により生成された直流電圧を昇圧する。本実施の形態では、２００Ｖを２８０Ｖに昇圧する例を説明する。昇圧回路３０は、第１インダクタＬ１、第１スイッチング素子Ｓ１、第１ダイオードＤ１および第２容量Ｃ２を含む。第１整流回路２０の出力端子は第１インダクタＬ１の一端に接続され、第１インダクタＬ１の他端は第１ダイオードＤ１のカソード端子に接続される。
【００２４】
第１インダクタＬ１と第１ダイオードＤ１との間のノードと、グラウンドとの間に第１スイッチング素子Ｓ１が接続される。第１ダイオードＤ１のアノード端子とグラウンドとの間に、第２容量Ｃ２が接続される。
【００２５】
第１スイッチング素子Ｓ１はＭＯＳＦＥＴなどのトランジスタで構成することができる。このトランジスタの制御端子（ゲートまたはベース。以下の例では、ＦＥＴを採用することを想定し、ゲートとする）には、制御部１２０から所定のＰＷＭ信号が入力される。このゲートをオン／オフすることにより、昇圧回路３０に入力される電圧を昇圧することができる。その際、当該ＰＷＭ信号のデューティ比を高く設定するほど、昇圧率を高くすることができる。
【００２６】
昇圧回路３０の出力端子とグラウンドとの間に、第３容量Ｃ３が接続され、昇圧回路３０の出力電圧を平滑化する。
【００２７】
インバータ回路４０は、直流電力を交流電力に変換してこの電動機２１５の駆動電力とする。より具体的には、昇圧回路３０により昇圧された直流電圧をもとに、電動機２１５に供給する駆動電力を生成する。ここでは、電動機２１５が３相誘導電動機である例を描いている。インバータ回路４０は、第４スイッチング素子Ｓ４と第５スイッチング素子Ｓ５との第１直列回路、第６スイッチング素子Ｓ６と第７スイッチング素子Ｓ７との第２直列回路、および第８スイッチング素子Ｓ８と第９スイッチング素子Ｓ９との第３直列回路を備える。
【００２８】
第１直列回路、第２直列回路および第３直列回路は、それぞれ昇圧回路３０の出力端子とグラウンドとの間に並列に接続される。制御部１２０は、第４スイッチング素子Ｓ４、第５スイッチング素子Ｓ５、第６スイッチング素子Ｓ６、第７スイッチング素子Ｓ７、第８スイッチング素子Ｓ８および第９スイッチング素子Ｓ９のオン／オフを制御することにより、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相に順次、電流を供給して、電動機２１５を回転させることができる。
【００２９】
なお、電動機２１５は３相誘導電動機に限るものではなく、回転子の位置検知を行う同期電動機など他の種類の電動機を採用してもよい。その場合、インバータ回路４０の構成もその電動機に合わせて、適宜変更される。
【００３０】
付加回路１１０は、二次電池１５、第２整流回路５０、第４容量Ｃ４および降圧回路６０を含む。二次電池１５は、商用の交流電源から供給される交流電力を用いて充電される。二次電池１５には、たとえばリチウムイオン電池が採用される。本実施の形態では、二次電池１５が約４８Ｖの電圧を蓄電可能な例を説明する。
【００３１】
第２整流回路５０は、第１整流回路２０と並列に設けられ、商用電源１０を直流電源に変換する。第２整流回路５０は、第１整流回路２０と同様にダイオードブリッジ回路で構成することができる。第２整流回路５０の出力端子とグラウンドとの間に、第４容量Ｃ４が接続され、第２整流回路５０の出力電圧を平滑化する。
【００３２】
降圧回路６０は、第２整流回路５０により生成された直流電圧を降圧し、二次電池１５に充電する。本実施の形態では、２００Ｖを４８Ｖに降圧する。降圧回路６０は、第２スイッチング素子Ｓ２、第２インダクタＬ２および第２ダイオードＤ２を含む。第２整流回路５０の出力端子は第２スイッチング素子Ｓ２の一端に接続され、第２スイッチング素子Ｓ２の他端は第２インダクタＬ２の一端に接続される。第２インダクタＬ２の他端は二次電池１５の高電位側端子に接続される。第２スイッチング素子Ｓ２と第２インダクタＬ２との間のノードと、グラウンドとの間に第２ダイオードＤ２が接続される。
【００３３】
第２スイッチング素子Ｓ２のゲートには、制御部１２０から所定のＰＷＭ信号が入力される。このゲートをオン／オフすることにより、降圧回路６０に入力される電圧を降圧することができる。その際、当該ＰＷＭ信号のデューティ比を高く設定するほど、降圧率を高くすることができる。
【００３４】
第３ダイオードＤ３は、二次電池１５と昇圧回路３０の入力端子との間に挿入され、そのカソード端子が二次電池１５の高電位側端子に、そのアノード端子が昇圧回路３０の入力端子に接続される。
【００３５】
スイッチング素子（図３では、リレーＲＬ）は、商用電源１０と第１整流回路２０との間に挿入される。より具体的には、商用電源１０から第２整流回路５０に分岐するノードと第１整流回路２０との間に挿入される。このリレーＲＬは、二次電池１５若しくは後述する太陽電池３００（図７、９参照）の少なくともいずれか一方から電力がインバータ回路４０へ供給されているときは、商用の交流電源からインバータ回路４０へ電力が供給される回路を遮断するスイッチとして機能する。
【００３６】
上述した回路要素を含む電源装置１００において、二次電池１５から放電される直流電力を上述した所定の電圧に制御してインバータ回路４０へ供給することができる。本実施の形態では、昇圧回路３０により当該所定の電圧に制御される。以下、より具体的に説明する。二次電池１５の高電位側端子と、昇圧回路３０の入力端子とが第３ダイオードＤ３を介して接続され、二次電池１５に蓄電された電圧が昇圧回路３０により昇圧され、インバータ回路４０に供給可能な構成である。リレーＲＬは、二次電池１５から昇圧回路３０の入力端子に電圧が供給されるとき、制御部１２０からの制御信号にしたがい、商用電源１０と第１整流回路２０との間を電気的に遮断する。
【００３７】
このように実施の形態１に係る回路構成によれば、商用電源１０からも二次電池１５からも電源を供給することができる。二次電池１５に商用電圧を降圧回路６０で降圧した電圧で蓄電し、その蓄電電圧を昇圧回路３０で昇圧して用いることにより、二次電池１５の容量の増大を抑制することができ、二次電池１５の小型化に寄与する。なお、この回路構成を用いたヒートポンプ式給湯器２００の動作制御については後述する。
【００３８】
図４は、本発明の実施の形態２に係る電源装置１００を示す回路図である。実施の形態２に係る電源装置１００は、実施の形態１に係る電源装置１００と比較し、降圧回路６０に昇圧機能が追加されたものである。以下、実施の形態１と異なる構成について説明する。
【００３９】
実施の形態２に係る降圧回路６０は、昇圧も可能な昇降圧回路で構成される。すなわち、実施の形態１に係る降圧回路６０に、第３スイッチング素子Ｓ３が追加される。第３スイッチング素子Ｓ３は、第２スイッチング素子Ｓ２と第２インダクタＬ２との間のノードと、グラウンドとの間に接続される。
【００４０】
制御部１２０は、降圧回路６０の降圧機能を発動するとき、第３スイッチング素子Ｓ３をオフに制御し、第２スイッチング素子Ｓ２のゲートにＰＷＭ信号を供給する。一方、降圧回路６０の昇圧機能を発動するとき、第２スイッチング素子Ｓ２をオンに制御し、第３スイッチング素子Ｓ３のゲートにＰＷＭ信号を供給する。たとえば、４８Ｖの二次電池電圧を２００Ｖに昇圧する。
【００４１】
このように実施の形態２の回路構成では、二次電池１５に蓄電された電圧が降圧回路６０により昇圧された後、昇圧回路３０の入力に供給される。すなわち、降圧回路６０および昇圧回路３０により二段階で昇圧され、上述した所定の電圧に制御されてインバータ回路４０へ供給される。これにより、実施の形態１に係る回路構成と比較し、昇圧回路３０で昇圧すべき電圧幅が縮小するため、昇圧回路３０内の第１インダクタＬ１のサイズを小さくすることができる。
【００４２】
図５は、本発明の実施の形態３に係る電源装置１００を示す回路図である。実施の形態３に係る電源装置１００は、実施の形態２に係る電源装置１００と比較し、リレーＲＬが取り除かれた構成である。したがって、二次電池１５に蓄電電力が存在する場合、常に、商用電源１０と二次電池１５から並列に電源が供給されることになる。この場合、二次電池１５のみから電力が供給される場合と比較し、二次電池１５の蓄電電力の減少が緩やかになる。また、リレーＲＬを取り除いたことにより、回路規模を縮小することができる。
【００４３】
なお、実施の形態１に係る電源装置１００のリレーＲＬを取り除いてもよい。この場合も、基本的に実施の形態３と同様である。
【００４４】
つぎに、実施の形態１〜３に係る電源装置１００を用いたヒートポンプ式給湯器２００の電源制御について説明する。実施の形態１〜３に係る電源装置１００を制御する制御部１２０は、深夜の時間帯の２３：００〜７：００に商用電源１０から二次電池１５に充電するよう制御する。そして制御部１２０は、通常の時間帯にヒートポンプ式給湯器２００に使用される貯湯タンク２２２内の温水を加熱する必要がある場合、二次電池１５に充電されている電力を優先的に使用するよう制御する。この温水の加熱の必要性の判定については、図２のフローチャートを用いて既に説明した。
【００４５】
図６は、実施の形態１〜３に係る電源装置１００を用いたヒートポンプ式給湯器２００の沸上処理の一動作例を示すフローチャートである。この動作例において、二次電池１５は予め定められた時間帯に充電され、当該時間帯と異なる時間帯であり貯湯タンク２２２内の残湯量が所定量を下回った際に放電を行い、電動機２１５を駆動して貯湯運転を行う。以下、より具体的に説明する。図６に示すフローチャートは、図２に示すフローチャートのステップＳ１２のサブルーチンを構成する。
【００４６】
まず、制御部１２０は二次電池１５の蓄電残量と、過放電を考慮した二次電池１５の下限値とを比較する（Ｓ１２１）。前者が後者以上のとき（Ｓ１２１のＮ）、制御部１２０は二次電池１５から放電するよう制御する（Ｓ１２２）。これにより、二次電池１５からの電力による沸上が開始する。前者が後者未満のとき（Ｓ１２１のＹ）、制御部１２０は商用電源１０から電源供給するよう制御する（Ｓ１２５）。これにより、商用電源１０からの電力による沸上が開始する。
【００４７】
二次電池１５の電力による沸上が開始した後、制御部１２０は二次電池１５の蓄電残量と、過放電を考慮した二次電池１５の下限値とを比較する（Ｓ１２３）。前者が後者未満のとき（Ｓ１２３のＹ）、制御部１２０は二次電池１５からの電源供給から、商用電源１０からの電源供給に切り替える（Ｓ１２５）。前者が後者以上のとき（Ｓ１２３のＮ）、制御部１２０は貯湯タンク２２２内の残湯量と、所定の目標残湯量とを比較する（Ｓ１２４）。前者が後者未満のとき（Ｓ１２４のＮ）、ステップＳ１２２に遷移し、二次電池１５からの電力による沸上を継続する。前者が後者以上のとき（Ｓ１２４のＹ）、沸上処理が終了する。
【００４８】
商用電源１０の電力による沸上が開始した後、制御部１２０は貯湯タンク２２２内の残湯量と、所定の目標残湯量とを比較する（Ｓ１２６）。前者が後者未満のとき（Ｓ１２６のＮ）、ステップＳ１２５に遷移し、商用電源１０からの電力による沸上を継続する。前者が後者以上のとき（Ｓ１２６のＹ）、沸上処理が終了する。
【００４９】
以上説明したように実施の形態１〜３に係る電源装置１００を用いてヒートポンプ式給湯器２００を制御することにより、昼間に商用電源１０からの電力を用いることなく沸上が行え、また貯湯タンク２２２を小さくすることができる。従来、貯湯タンク２２２を小さく設計した場合であって、深夜の時間帯にお湯を沸かし、その温水を貯湯タンク２２２に貯えた場合、その温水を昼間に使い切ってしまうことがあった。その場合、それ以降、昼間にお湯を沸かさなければならず、電力使用量のピークが大きくなることがあった。
【００５０】
この点、実施の形態１〜３に係る電源装置１００を用いれば、深夜の時間帯に二次電池１５に蓄電しておくことにより、昼間に貯湯タンク２２２に貯えられた温水が切れそうな場合でも、二次電池１５の電力でお湯を沸かすことができる。この電力は深夜の時間帯に蓄電されたものであるため、昼間の電力使用量のピークが大きくなることはない。
【００５１】
また近年、リチウムイオン電池などの二次電池の高容量化、小型化が進んできており、二次電池が追加的に設置されることによるスペースの増加より、貯湯タンク２２２を小さくすることによるスペースの減少のほうが大きくなっている。したがって、ヒートポンプ式給湯器２００のシステム全体の小型化を実現することができる。
【００５２】
図７は、本発明の実施の形態４に係る電源装置１００を示す回路図である。実施の形態４に係る電源装置１００は、実施の形態２に係る電源装置１００と比較し、二次電池１５に太陽電池３００が接続された構成である。以下、実施の形態２と異なる構成について説明する。
【００５３】
実施の形態４では、二次電池１５の高電位側端子に第４ダイオードＤ４を介して太陽電池３００の出力端子が接続される。第４ダイオードＤ４のカソード端子が太陽電池３００の出力端子に、そのアノード端子が二次電池１５の高電位側端子に接続される。太陽電池３００の出力直流電圧は、交流電圧に変換されずにそのまま、付加回路１１０に入力される。
【００５４】
降圧回路６０と太陽電池３００との間のノードと、二次電池１５の高電位側端子との間に第１０スイッチング素子Ｓ１０が接続される。制御部１２０は第２スイッチング素子Ｓ２および第１０スイッチング素子Ｓ１０をオフすることにより、太陽電池３００からの出力電圧を直接、降圧回路６０および昇圧回路３０を介してインバータ回路４０に供給することができる。降圧回路６０（昇圧動作していない場合は除く）および昇圧回路３０は、太陽電池３００で発電された直流電力を所定の電圧に制御した後、インバータ回路４０へ供給する回路となる。
【００５５】
また、制御部１２０は第２スイッチング素子Ｓ２および第３スイッチング素子Ｓ３をオフ、および第１０スイッチング素子Ｓ１０をオンすることにより、太陽電池３００からの出力電圧を二次電池１５に蓄電することもできる。したがって、太陽光が射している時間帯は太陽電池３００から、深夜の時間帯は商用電源１０から二次電池１５に蓄電することもできる。また、制御部１２０は第２スイッチング素子Ｓ２をオフ、ならびに第３スイッチング素子Ｓ３および第１０スイッチング素子Ｓ１０をオンすることにより、太陽電池３００からの出力電圧の一部を二次電池１５に蓄電し、その残りをインバータ回路４０に供給することもできる。
【００５６】
なお、実施の形態１または３に係る電源装置１００に、実施の形態４に係る構成を追加してもよい。この場合も、基本的に実施の形態４と同様である。
【００５７】
つぎに、実施の形態４に係る電源装置１００を用いたヒートポンプ式給湯器２００の電源制御について説明する。制御部１２０は、電気料金が割引されていない時間帯にヒートポンプ式給湯器２００に使用される貯湯タンク２２２内の温水を加熱する必要がある場合、太陽電池３００により発電された電力、および／またはその電力により二次電池１５に充電された電力を優先的に使用する。
【００５８】
図８は、実施の形態４に係る電源装置１００を用いたヒートポンプ式給湯器２００の沸上処理の一動作例を示すフローチャートである。この動作例において、上記貯湯運転の際に上述した降圧回路６０（昇圧動作していない場合は除く）および昇圧回路３０を有効に機能させ、太陽電池３００で発電された直流電力が二次電池１５からの放電電力に優先してインバータ回路４０へ供給されるよう制御される。ここで、当該優先は太陽電池３００で発電された電力が二次電池１５からの放電電力より大きく成るように制御されることをいう。図８に示すフローチャートは、図２に示すフローチャートのステップＳ１２のサブルーチンを構成する。
【００５９】
まず、制御部１２０は太陽電池３００（図８では、ＰＶと略記する)の出力電圧と所定の設定値とを比較する（Ｓ１１８）。この設定値は、その後の昇圧により駆動電圧（本実施の形態では２８０Ｖ）に到達するか否かを判定するための値である。前者が後者以上のとき（Ｓ１１８のＹ）、制御部１２０は太陽電池３００から電力供給するよう制御する（Ｓ１１９）。これにより、太陽電池３００からの電力による沸上が開始する。前者が後者未満のとき（Ｓ１１８のＮ）、ステップＳ１２１に遷移する。ステップＳ１２１以下の処理は、図６に示したフローチャートの処理と同様である。
【００６０】
太陽電池３００の電力による沸上が開始した後、制御部１２０は貯湯タンク２２２内の残湯量と、所定の目標残湯量とを比較する（Ｓ１２０）。前者が後者未満のとき（Ｓ１２０のＮ）、ステップＳ１１８に遷移し、ステップＳ１１８、Ｓ１１９の処理を継続する。前者が後者以上のとき（Ｓ１２０のＹ）、沸上処理が終了する。
【００６１】
なお、図８のフローチャートでは太陽電池３００の発電電力と二次電池１５の予め設定した単位時間当たりの放電による電力とを別々に用いる例を説明した。この点、両者の合計電力を用いて電動機２１５を駆動することもできる。その場合において、上述した貯湯運転の際に、電動機２１５に要する電力が太陽電池３００の発電電力と二次電池１５の予め設定した単位時間当たりの放電による電力との合計電力値を超える際には、スイッチ（リレーＲＬ）を閉じて商用の交流電源からの電力をインバータ回路４０へ供給する。
【００６２】
以上説明したように実施の形態４に係る電源装置１００を用いてヒートポンプ式給湯器２００を制御することにより、電気料金の割引をできるだけ享受しながら、貯湯タンク２２２を小さくすることができる。すなわち、太陽電池３００により発電された電力を二次電池１５に蓄電可能なことから、深夜の時間帯に二次電池１５に充電する電力量を低減することができ、電気料金の割引をさらに享受することができる。
【００６３】
近年のオール電化ハウスでは、太陽光発電システムとエコキュート（登録商標）がセットで販売されることも多く、それら全体の導入コストも低下してきている。とくに、晴れの日が多い地域では、太陽電池３００が利用できる日が多くなるため、貯湯タンク２２２をより小さく設計したり、二次電池１５の容量を小さくすることも可能となる。太陽電池３００が利用できる場合、商用電源１０に切り替わる可能性を抑えることができるためである。
【００６４】
図９は、実施の形態５に係る電源装置１００を示す回路図である。実施の形態５に係る電源装置１００は、実施の形態４に係る電源装置１００と比較し、第２整流回路５０、第４容量Ｃ４、降圧回路６０が取り除かれた構成である。
【００６５】
二次電池１５に商用電源１０から充電することができない点、および太陽電池３００の出力電圧を降圧回路６０で昇圧することができない点を除き、実施の形態４に係る説明がそのまま当てはまる。
【００６６】
実施の形態５に係る回路構成では、深夜の時間帯に安価な電気料金の電力を二次電池１５に充電することはできないが、電源装置１００の構成を簡素化することができる。
【００６７】
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００６８】
なお、上述した実施の形態では、二次電池１５が付加回路１１０内（すなわち、電源装置１００の内部）に設けられる構成を例に説明した。この点、二次電池１５は電源装置１００の外部に設置されてもよい。
【符号の説明】
【００６９】
１００  電源装置、  １０  商用電源、  １５  二次電池、  ２０  第１整流回路、  ３０  昇圧回路、  ４０  インバータ回路、  １１０  付加回路、  ５０  第２整流回路、  ６０  降圧回路、  １２０  制御部、  Ｃ１  第１容量、  Ｃ２  第２容量、  Ｃ３  第３容量、  Ｃ４  第４容量、  Ｓ１  第１スイッチング素子、  Ｓ２  第２スイッチング素子、  Ｓ３  第３スイッチング素子、  Ｓ４  第４スイッチング素子、  Ｓ５  第５スイッチング素子、  Ｓ６  第６スイッチング素子、  Ｓ７  第７スイッチング素子、  Ｓ８  第８スイッチング素子、  Ｓ９  第９スイッチング素子、  Ｓ１０  第１０スイッチング素子、  Ｌ１  第１インダクタ、  Ｌ２  第２インダクタ、  Ｄ１  第１ダイオード、  Ｄ２  第２ダイオード、  ２００  ヒートポンプ式給湯器、  ２１０  ヒートポンプユニット、  ２２０  貯湯ユニット、  ２１２  蒸発器、  ２１４  冷媒圧縮機、  ２１５  電動機、  ２１６  冷媒／水熱交換器、  ２１８  減圧装置、  ２２２  貯湯タンク、  ２２４  センサ、  ３００  太陽電池。
【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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