(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
貯湯タンクユニットに、湯水を貯湯する貯湯タンクを備えた貯湯式給湯機において、
前記貯湯タンクユニットにおいて、前記貯湯タンクの下部を、当該貯湯タンク内の湯水と加熱された冷媒との熱交換を行う熱交換器へと接続するための往き管を設けるとともに、前記熱交換器を前記貯湯タンクの上部へと接続するための戻り管を設け、
前記戻り管に三方弁を設けると共に、前記三方弁から前記貯湯タンクの下部へと連通する戻りバイパス管を設け、
前記貯湯タンクの下部近傍に開閉弁を配置し、
前記貯湯タンクユニット内の前記戻り管のうち前記熱交換器から前記三方弁までの第１区間と前記戻りバイパス管とを構成する配管材の熱伝導率が第１の値であり、
前記貯湯タンクユニット内の前記戻り管のうち前記三方弁から前記貯湯タンクの上部までの第２区間を構成する配管材の熱伝導率が前記第１の値よりも小さな第２の値である
ことを特徴とする貯湯式給湯機。
【請求項２】
前記戻り管の前記第１区間と前記バイパス管とは、銅管により構成されており、
前記戻り管の前記第２区間は、ＳＵＳ管により構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の貯湯式給湯機。
【請求項３】
前記往き管に設けられ湯水を循環させる循環ポンプと、
前記往き管のうち前記貯湯タンクと前記循環ポンプとの間から分岐して接続された少なくとも１つの分岐管と、
を有し、
前記開閉弁は、前記分岐管に設けられた第１開閉弁である
ことを特徴とする請求項１または請求項２記載の貯湯式給湯機。
【請求項４】
前記戻りバイパス管から分岐して接続された排水管を有し、
前記開閉弁は、前記排水管に設けられた第２開閉弁である
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の貯湯式給湯機。
【請求項５】
前記三方弁を、前記第１区間と前記戻りバイパス管とを第１期間連通する第１状態と、前記第１区間と前記第２区間とを第２期間連通する第２状態と、に定期的に切り替える制御手段を設けた
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の貯湯式給湯機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、凍結防止のための循環運転を行う貯湯式給湯機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来よりこの種の貯湯式給湯機においては、特許文献１に記載のように、貯湯タンク内の湯水を、タンク下部→往き管→熱交換器→戻り管の途中部→戻りバイパス管→タンク下部のように循環するルートと、タンク下部→往き管→熱交換器→戻り管→タンク上部のように循環するルートとの、２つを切り替えつつ循環させるものがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２１４７００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記循環運転を行う場合、上記２つのいずれのルートであっても貯湯タンク内の湯水の温度低下は避けられないことから、前記循環運転を実行する時間をなるべく短くする必要がある。そのためには、前記２つのルートの全配管を、低熱伝導率の配管材により構成し、管内を流通する湯水に対する管外からの冷却を抑制することが考えられる。
【０００５】
しかしながら、通常、貯湯タンクの下部には、貯湯タンク内の湯水を排水するための排水管が接続され、さらに前記貯湯タンクの下部に連通する前記往き管にも少なくとも１つの分岐管（非常時に湯水を取得するための取水管や、貯湯タンクの缶体を保護するための保護管等）が接続されている。そして、前記排水管や前記分岐管には、それぞれ適宜の開閉弁（排水管に設けられる排水栓、取水管に設けられる非常用取水栓、保護管に設けられる缶体保護弁等）が設けられている。したがって、前記のように全配管を低熱伝導率化すると、それら開閉弁に対する管内の湯水からの放熱量が少なくなり、前記開閉弁が凍結する恐れがあるという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１では、貯湯タンクユニットに、湯水を貯湯する貯湯タンクを備えた貯湯式給湯機において、前記貯湯タンクユニットにおいて、前記貯湯タンクの下部を、当該貯湯タンク内の湯水と加熱された冷媒との熱交換を行う熱交換器へと接続するための往き管を設けるとともに、前記熱交換器を前記貯湯タンクの上部へと接続するための戻り管を設け、前記戻り管に三方弁を設けると共に、前記三方弁から前記貯湯タンクの下部へと連通する戻りバイパス管を設け、前記貯湯タンクの下部近傍に開閉弁を配置し、前記貯湯タンクユニット内の前記戻り管のうち前記熱交換器から前記三方弁までの第１区間と前記戻りバイパス管とを構成する配管材の熱伝導率が第１の値であり、前記貯湯タンクユニット内の前記戻り管のうち前記三方弁から前記貯湯タンクの上部までの第２区間を構成する配管材の熱伝導率が前記第１の値よりも小さな第２の値であるものである。
【０００７】
また、請求項２では、前記戻り管の前記第１区間と前記バイパス管とは、銅管により構成されており、前記戻り管の前記第２区間は、ＳＵＳ管により構成されているものである。
【０００８】
また、請求項３では、前記往き管に設けられ湯水を循環させる循環ポンプと、前記往き管のうち前記貯湯タンクと前記循環ポンプとの間から分岐して接続された少なくとも１つの分岐管と、を有し、前記開閉弁は、前記分岐管に設けられた第１開閉弁であるものである。
【０００９】
また、請求項４では、前記戻りバイパス管から分岐して接続された排水管を有し、前記開閉弁は、前記排水管に設けられた第２開閉弁であるものである。
【００１０】
また、請求項５では、前記三方弁を、前記第１区間と前記戻りバイパス管とを第１期間連通する第１状態と、前記第１区間と前記第２区間とを第２期間連通する第２状態と、に定期的に切り替える制御手段を設けたものである。
【発明の効果】
【００１１】
この発明の請求項１によれば、熱交換器において冷媒と熱交換して加熱された湯水が貯湯タンク内に貯湯される。すなわち、沸き上げ運転時に、貯湯タンク内の低温水が前記貯湯タンクの下部に接続された往き管から取り出されて熱交換器に導かれ、前記冷媒との熱交換によって加熱されて高温水となる。この高温水は、熱交換器から戻り管を経て前記貯湯タンクの上部に戻され、この結果、貯湯タンクの上部から順次積層して高温水が貯湯される。
【００１２】
ここで、前記の配管接続構造において、例えば冬期における凍結防止のために貯湯タンク内の湯水の循環運転が行われる。このとき、前記戻り管の途中に三方弁が設けられ、その三方弁から貯湯タンクの下部までが戻りバイパス管によって接続される。前記凍結防止のための循環運転では、前記三方弁の切替によって２ルートの循環運転が選択的に実行される。第１のルートでは、三方弁が、戻り管の前記熱交換器から前記三方弁までの第１区間を、前記戻りバイパス管に連通する状態（第１状態）に切り替えられる。この状態で、貯湯タンク内の湯水は、貯湯タンク下部→往き管→熱交換器→戻り管の第１区間→三方弁→戻りバイパス管→貯湯タンク下部のように循環する。また、第２のルートでは、三方弁が、前記第１区間を、戻り管の前記三方弁から前記貯湯タンクの上部までの第２区間に連通する状態（第２状態。言い替えれば戻り管を全通する状態）に切り替えられる。この状態で、貯湯タンク内の湯水は、貯湯タンク下部→往き管→熱交換器→戻り管の第１区間→三方弁→戻り管の第２区間→貯湯タンク上部のように循環する。通常は、三方弁が前記第１状態と前記第２状態とに交互に切り替えられることで、前記２つのルートによる循環運転が交互に定期的に行われる。これにより、（前記沸き上げ運転と同様の）前記第２ルートのみで循環運転した場合に生じうる、貯湯タンク上部の高温水の温度低下の抑制が図られる。
【００１３】
そして、請求項１によれば、前記戻り管のうち前記熱交換器から前記三方弁までの前記第１区間と、前記三方弁から前記貯湯タンク下部までの前記戻りバイパス管とを、熱伝導率が第１の値（すなわち高熱伝導率）である配管材によって構成しつつ、前記戻り管のうち前記三方弁から前記貯湯タンク上部までの前記第２区間を、熱伝導率が第２の値（すなわち低熱伝導率）である配管材によって構成する。これにより、前記戻り管第１区間及び前記戻りバイパス管における比較的大きな放熱量を確保して、貯湯タンクの下部に連通する排水管や前記往き管から分岐する分岐管にそれぞれ設けられる開閉弁の凍結を防止しつつ、残りの前記戻り管第２区間の前記冷却を抑制して循環運転の短縮化を図ることができる。
【００１４】
また、請求項２によれば、戻り管第１区間及び戻りバイパス管を銅管で構成することにより確実に大きな放熱量を確保することができ、戻り管第２区間をＳＵＳ管で構成することにより管内を流通する湯水に対する管外からの冷却を確実に抑制することができる。
【００１５】
また、請求項３によれば、例えば非常時に湯水を取得するための取水管や、貯湯タンクの缶体を保護するための保護管、等が設けられる場合に、それらに配置される非常用取水栓や缶体保護弁が凍結するのを、確実に防止することができる。
【００１６】
また、請求項４によれば、戻りバイパス管から分岐する排水管が設けられる場合に、その排水管に配置される排水栓が凍結するのを、確実に防止することができる。
【００１７】
また、請求項５によれば、制御手段の制御によって三方弁が第１状態と第２状態とに交互に切り替えられることにより、前記２つのルートによる循環運転が交互に定期的に行われる。この結果、前記第２ルートのみで循環運転した場合に生じうる、貯湯タンク上部の高温水の温度低下を確実に抑制することができる。また、第２区間の熱伝導率を低くすることで、前記第２区間からの放熱が減少し、前記第２区間内の湯水の温度が比較的長時間保たれる。これにより、前記のように制御手段が第１状態と第２状態とを交互に切り替えるとき、前記第１区間を前記第２区間側に連通する前記第２状態の頻度を相対的に減らすことができる。この結果、貯湯タンク上部に流入する低温の湯水の量を減少させることができ、貯湯タンク上部の温度低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態の貯湯式給湯機の全体概略構成図
【図２】タンク装置及びその周辺配管及び機能部品とともに表す斜視図
【図３】凍結予防のための循環運転の作動前の状態を説明する図
【図４】凍結予防のための循環運転（第１ルート）の作動を説明する図
【図５】凍結予防のための循環運転（第２ルート）の作動を説明する図
【図６】三方弁の切替挙動の詳細を比較例と対比して説明する図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
次に、本発明の一実施形態を図１〜図６に基づいて説明する。
【００２０】
本実施形態の貯湯式給湯機の全体概略構成を図１に示す。図１において、この貯湯式給湯機１００は、時間帯別契約電力の電力単価が安価な深夜時間帯に湯水を沸き上げて貯湯しこの貯湯した湯水を給湯に用いるもので、タンク装置ＴＡを備えた貯湯タンクユニット１と、缶体２（貯湯タンク）内の湯水を加熱する加熱手段としてのヒートポンプユニット３と、台所や洗面所等にそれぞれ設けられた給湯栓４（この例ではシャワーを図示）と、浴槽６と、を有する。
【００２１】
図１及び図２に示すように、前記タンク装置ＴＡは、筐体となる外装ケース（図示省略）の内部に設置され内部に湯水を貯湯する前記缶体２を備えている。缶体２は、上端に出湯管８が接続され、下端に給水管９が接続され、さらに下部にヒーポン循環回路を構成するヒーポン往き管１０が接続され、上部にヒーポン循環回路を構成するヒーポン戻り管１１（詳細には、戻り管第２区間１１Ｂ。詳細は後述）が接続されている。
【００２２】
前記缶体２は全体が略円筒形に形成された金属製の中空缶であり、その周囲に、缶体２全体を覆うように、保温用の４つの発泡断熱材５３，５４，５５，５６（図１では煩雑防止のために一点鎖線で略示）が設けられている。
【００２３】
前記ヒーポン往き管１０を介し缶体２の下方から取り出された前記缶体２内の湯水は前記ヒートポンプユニット３によって沸き上げられた後、前記ヒーポン戻り管１１を介し缶体２の上端から前記缶体２内に戻されて貯湯される。また、前記給水管９からの給水により缶体２内の湯水が押し上げられることで、缶体２内上部の高温水が前記出湯管８から押し出され、給湯される。このとき、前記給水管９には、給水の温度を検出する給水温度センサ（図示せず）とが設けられ、前記出湯管８には、缶体２の過圧を逃す過圧逃し弁４５が設けられている。
【００２４】
前記ヒートポンプユニット３は、ヒートポンプ回路１６と、ヒーポン循環ポンプ１７と、それらの駆動を制御するヒーポン制御部（図示せず）とを備えている。前記ヒートポンプ回路１６は、圧縮機１２と、凝縮器としての冷媒−水熱交換器１３と、電子膨張弁１４と、中間熱交換器１８と、強制空冷式の蒸発器１５とで構成されている。前記ヒーポン循環ポンプ１７は、缶体２内の湯水を前記ヒーポン往き管１０及びヒーポン戻り管１１を介して冷媒−水熱交換器１３内に循環させる。
【００２５】
前記ヒートポンプ回路１６内には冷媒として二酸化炭素が用いられ、これによって超臨界ヒートポンプサイクルが構成されている。一般に、超臨界ヒートポンプサイクルでは熱交換時において冷媒は超臨界状態のまま凝縮されるが、前記冷媒−水熱交換器１３では冷媒と被加熱水たる缶体２内の湯水とが対向して流れる対向流方式を採用しており、これによって効率良く高温まで被加熱水を加熱可能であり、例えば低温水を電熱ヒータなしで約９０℃の高温まで沸き上げることができる。
【００２６】
前記ヒーポン制御部は、前記被加熱水の冷媒−水熱交換器１３の入口温度と冷媒の冷媒−水熱交換器１３の出口温度との温度差が一定になるように、前記電子膨張弁１４または圧縮機１２を制御する。これにより、特に、被加熱水の冷媒−水熱交換器１３の入口温度が例えば５〜２０℃程度の低い温度である場合に、ＣＯＰ（エネルギー消費効率）がとても良い状態で被加熱水を加熱することができる。
【００２７】
一方、貯湯タンクユニット１内の前記ヒーポン戻り管１１には、給湯制御部４４（制御手段）により切替が制御される三方弁５が設けられる。ヒーポン戻り管１１は、前記三方弁５よりも前記缶体２側（言い替えれば三方弁５と缶体２との間）の第２区間１１Ｂが、熱伝導率が比較的低い第１の値である配管材、例えばステンレス（ＳＵＳ；図１中の三重線の略示参照）により構成される。これに対し、ヒーポン戻り管１１の、前記三方弁５よりも前記冷媒−水熱交換器１３側（言い替えれば冷媒−水熱交換器１３と三方弁５との間）の第１区間１１Ａは、熱伝導率が前記第１の値より高い第２の値である配管材、例えば銅（図１中の一重の細実線の略示参照）により構成される。その技術的意義については、後述する。なお、図１に示されるその他の各種配管を構成する配管材は、特記しない限り、銅である（図１中の一重の細実線の略示参照）。
【００２８】
前記三方弁５では、前記ヒーポン戻り管１１から分岐して前記給水管９へ至る（言い替えれば缶体２の下部へと連通する）、戻りバイパス管７が接続されている。前記三方弁５は、ヒーポン戻り管１１の前記第１区間１１Ａと接続される上流側接続口５ａと、ヒーポン戻り管１１の前記第２区間１１Ｂと接続される下流側接続口５ｂと、前記戻りバイパス管７と接続されるバイパス側接続口５ｃとを備えている。そして前記三方弁５は、例えば深夜に行われる沸き上げ運転時には、上流側接続口５ａと下流側接続口５ｂを連通する。これにより、缶体２→ヒーポン往き管１０→循環ポンプ１７→冷媒−水熱交換器１３→ヒーポン戻り管１１の第１区間１１Ａ→三方弁５→ヒーポン戻り管１１の第２区間１１Ｂ→缶体２の経路によって沸き上げ運転を行うものである。
【００２９】
また、ヒーポン往き管１０途中に設けられた止水栓４６と前記循環ポンプ１７との間からは、非常用取水栓５８（第１開閉弁）を備えた取水管５７が分岐して設けられ、この非常用取水栓５８の先端はタンク装置ＴＡの筐体となる外装ケース（図示省略）から露出して設けられており、例えば災害等による断水時において、ヒーポン往き管１０の一部を介して缶体２の底部と取水管５７とが連通され、非常用取水栓５８から缶体２に貯湯されている湯水を生活用水として容易に取り出せるものである。また、ヒーポン往き管１０のうち止水栓４６よりも上流側からは、缶体保護弁６１（第１開閉弁）を備え缶体２を保護するための保護管６２が分岐して設けられている。また、給水管９を介し、缶体２の底部には排水管５９が接続される。前記排水管５９の途中には、排水管５９を開閉する排水栓６０（第２開閉弁）を有しているものである。
【００３０】
一方、前記缶体２内には、前記浴槽６の湯水を加熱するための、例えばステンレス製（ＳＵＳ；図１中の三重線の略示参照）の蛇管よりなる熱交換器１９が設けられている。この熱交換器１９には、ふろ往き管２０ａ，２０ｂと、ふろ循環ポンプ２１及び三方弁３６を備えたふろ戻り管２２ａ，２２ｂ，２２ｃとが接続されており、浴槽６の湯水が循環可能となっている。すなわち、ふろ戻り管２２ａ〜ｃを介して導かれた浴槽６内の湯水が熱交換器１９内において缶体２内の高温水により加熱された後、ふろ往き管２０を介し浴槽６に戻されることで保温あるいは追焚きが行われる。なお、ふろ戻り管２２ａ〜ｃには、循環する浴槽６の湯水の温度を検出するふろ温度センサ（例えばサーミスタ。以下同様）２３が設けられている。
【００３１】
また、前記缶体２の中間位置（上下方向の略中央位置には限られない）には、中間出湯管２４が接続されている。この中間出湯管２４は、前記熱交換器１９で浴槽６からの湯水と熱交換して温度低下した中温水や、湯と水の境界層付近で温度低下した（あるいは温度上昇した）中温水などの、缶体２の中間位置（上下方向の略中央位置には限られない）に貯められている湯水を缶体２から出湯する。
【００３２】
さらに、前記中間出湯管２４と前記出湯管８との下流側合流位置には、缶体２の前記中間位置付近から中間出湯管２４を介し導かれる中温水と缶体２の上端に接続された出湯管８を介し導かれる高温水とを混合する、電動ミキシング弁からなる中間混合弁２５が設けられている。この中間混合弁２５の下流側には中間給湯管２７が接続されており、中間温度センサ２６が設けられている。中間混合弁２５における前記中温水と前記高温水との混合比率は、前記中間温度センサ２６の検出湯温が、リモコン（図示せず）でユーザーが設定した給湯設定温度よりも所定温度高い混合目標温度となるように制御される。
【００３３】
さらに、前記中間給湯管２７と前記給水管９から分岐された給水バイパス管２９との下流側合流位置には、中間混合弁２５から中間給湯管２７を介し導かれる湯水と前記給水バイパス管２９ａ，２９ｂから導かれる低温水とを混合する、電動ミキシング弁からなる給湯混合弁２８が設けられている。この給湯混合弁２８の下流側には給湯管３０が接続されており、給湯温度センサ３１が設けられている。給湯混合弁２８における前記湯水と前記低温水との混合比率は、前記給湯温度センサ３１の検出湯温がリモコン（図示せず）でユーザーが設定した給湯設定温度となるように制御される。なお、給湯管３０にはさらに、給湯する湯水の量をカウントする給湯流量センサ４７が設けられている。
【００３４】
また、前記中間給湯管２７から分岐された分岐中間給湯管３３と前記給水バイパス管２９ｂから分岐された分岐給水バイパス管３４との下流側合流位置には、分岐中間給湯管３３を介し導かれる湯水と分岐給水バイパス管３４から導かれる低温水とを混合する、電動ミキシング弁からなるふろ混合弁３２が設けられている。このふろ混合弁３２の下流側には、ふろ戻り管２２ａ，２２ｂに連通する湯張り管３５が接続されており、湯張り温度センサ３９が設けられている。ふろ混合弁３２における前記湯水と前記低温水との混合比率は、前記湯張り温度センサ３９の検出湯温がリモコン（図示せず）でユーザーが設定したふろ設定温度となるように制御される。なお、前記湯張り管３５には、浴槽６への湯張りの開始／停止を行う湯張り弁３７と、浴槽６の湯水が逆流するのを防止する二重の逆止弁４８とが設けられている。また前記分岐給水バイパス管３４から分岐する配管６４には、給水の圧力を減圧する減圧弁６４が設けられている。
【００３５】
また、前記リモコンには、前記給湯制御部４４が無線通信または有線通信により接続されている。この給湯制御部４４は、貯湯タンクユニット１内の各センサ（ふろ温度センサ２３、中間温度センサ２６、給湯温度センサ３１、湯張り温度センサ３６等）の入力を受け各アクチュエータ（電動ミキシング弁である中間混合弁２５、給湯混合弁２８、ふろ混合弁３２のアクチュエータや湯張り弁３７のアクチュエータ等）の駆動を制御するマイコンを有しており、前記リモコンでのユーザーが任意に設定した給湯設定温度及びふろ設定温度が、前記各アクチュエータの駆動によって実現される。具体的には、前記給湯制御部４４は、中間温度センサ２６で検出する温度が前記給湯設定温度及びふろ設定温度のうち高い方の設定温度より所定温度高い混合目標温度になるよう中間混合弁２５の弁開度をフィードバック制御すると共に、給湯温度センサ３１の検出する温度が前記給湯設定温度になるように給湯混合弁２８の弁開度をフィードバック制御し、さらに、湯張り温度センサ３９の検出する温度が前記ふろ設定温度になるようにふろ混合弁３２の弁開度をフィードバック制御する。
【００３６】
以上の基本構成を備える前記貯湯式給湯機１００は、通常、家屋やビルといった建造物の外に設けられる場合が多く、特に冬期においては、厳しい寒冷気候にさらされる場合も多い。このような場合に、缶体２に接続される各配管が凍結すると、内部の水の凍結膨張による配管の破損等が懸念されることから、何らかの凍結防止策を講じることが好ましい。
【００３７】
そこで本実施形態では、凍結防止のために缶体２内の湯水の循環運転が行われる。すなわち、前記三方弁５は、前記給湯制御部４４の制御により、前記上流側接続口５ａと前記バイパス側接続口５ｃとを連通することができる（第１状態）。この場合、缶体２内の湯水は、図３に示す状態から、図４に示すような缶体２→ヒーポン往き管１０→循環ポンプ１７→冷媒−水熱交換器１３→ヒーポン戻り管１１の第１区間１１Ａ→三方弁５→戻りバイパス管７→給水管９→缶体２下部の経路（第１のルート）で循環する。すなわち、缶体２内の下部の湯水（図４の二重斜線で示す、領域ア参照）のみが流動する。
【００３８】
また、前記三方弁５では、前記循環運転の際、上記に加え、前記給湯制御部４４の制御により、前記沸き上げ運転と同様、上流側接続口５ａと下流側接続口５ｂとを連通することも行われる（第２状態）。この場合、前述した沸き上げ運転と同様、図５に示すような缶体２→ヒーポン往き管１０→循環ポンプ１７→冷媒−水熱交換器１３→ヒーポン戻り管１１の第１区間１１Ａ→三方弁５→ヒーポン戻り管１１の第２区間１１Ｂ→缶体２上部の経路（第２のルート）で循環する。すなわち缶体２内の上部に湯水が供給されて流動する（図５の二重斜線で示す、領域イ参照）。実際は、缶体２内の上部に供給される湯水は相対的に低温であることから缶体２内にて下方へと流動し、缶体２内の広範囲に流動が及ぶ。
【００３９】
前記給湯制御部４４は、前記三方弁５を、前記２つの状態が交互に周期的に切り替わるように制御し、前記第１のルート及び第２のルートによる循環運転が交互に定期的に行われるものである（詳細は後述）。
【００４０】
ところで、前記循環運転を行う場合、上記２つのいずれのルートであっても缶体２内の湯水の温度低下は避けられないことから、前記循環運転を実行する時間をなるべく短くする必要がある。そのためには、例えば前記２つのルートの全配管（ヒーポン往き管１０、ヒーポン戻り管１１、戻りバイパス管７）を、低熱伝導率の配管材により構成し、管内を流通する湯水に対する管外からの冷却を抑制することが考えられる。
【００４１】
しかしながら、図１を用いて前述したように、缶体２の下部には、缶体２内の湯水を排水するための前記排水管５９が接続され、さらに前記缶体２の下部に連通する前記ヒーポン往き管１０にも少なくとも１つの分岐管（この例では前記取水管５７及び前記保護管６２）が接続されている。そして、前記排水管５９、前記取水管５７、及び前記保護管６２には、開閉弁である排水栓６０、非常用取水栓５８、及び缶体保護弁６１がそれぞれ設けられている。したがって、前記のように全配管を低熱伝導率化すると、それら排水栓６０、非常用取水栓５８、及び缶体保護弁６１に対する管内の湯水からの放熱量が少なくなり、これらの弁が凍結する恐れがある。また前記ヒーポン往き管１０に設けられた前記止水栓４６についても同様の懸念がある。
【００４２】
そこで、本実施形態では、前述したように、前記ヒーポン戻り管１１のうち冷媒−水熱交換器１３から三方弁５までの前記第１区間１１Ａ、及び、三方弁５から缶体２下部の給水管９までの前記戻りバイパス管７を、高熱伝導率である配管材（この例では銅）によって構成しつつ、前記ヒーポン戻り管１１のうち三方弁５から缶体２上部までの前記第２区間１１Ｂを、低熱伝導率である配管材（この例ではステンレス）によって構成している。これにより、ヒーポン戻り管１１の前記第１区間１１Ａ及び前記戻りバイパス管７における比較的大きな放熱量を確保して前記の排水栓６０、非常用取水栓５８、缶体保護弁６１、及び止水栓４６の凍結を防止しつつ、ヒーポン戻り管１１の残りの前記第２区間１１Ｂにおける、管内を流通する湯水に対する管外からの冷却を抑制し、循環運転の短縮化を図れるものである（後述の図６参照）。
【００４３】
また、本実施形態においては、前記給湯制御部４４は、前記三方弁５を、前記第１状態と前記第２状態とが交互に周期的に切り替わるように制御することで、前記第１のルート（缶体２→ヒーポン往き管１０→循環ポンプ１７→冷媒−水熱交換器１３→ヒーポン戻り管１１の第１区間１１Ａ→三方弁５→戻りバイパス管７→給水管９→缶体２下部；図４参照）と前記第２のルート（缶体２→ヒーポン往き管１０→循環ポンプ１７→冷媒−水熱交換器１３→ヒーポン戻り管１１の第１区間１１Ａ→三方弁５→ヒーポン戻り管１１の第２区間１１Ｂ→缶体２上部；図５参照）による循環運転を交互に定期的に行う。
【００４４】
この三方弁５の切替挙動の詳細を図６を用いて説明する。本実施形態においては、三方弁５は、例えば図６（ａ）に示すように、前記第１ルートを構築する前記第１状態（図中では「バイパス側」と表記）への切替えを１４９（第１期間）分行った後に前記第２ルートを構築する前記第２状態（図中では「沸上側」と表記）への切替えを１分（第２期間）行う、という合計１５０分間の作動を１セットとして、これを３セット（合計４５０分）繰り返す。
【００４５】
このとき、本実施形態では、前記のように、ヒーポン戻り管１１の前記第２区間１１Ｂの熱伝導率を低くすることで、前記第２区間１１Ｂからの放熱が減少し、前記第２区間１１Ｂ内の湯水の温度が比較的長時間保たれる。これにより、三方弁５が前記第２状態と前記第１状態とを交互に切り替えるとき、（ヒーポン戻り管１１の前記第１区間１１Ａを前記第２区間１１Ｂ側に連通する）前記第２状態の頻度を相対的に減らすことができる。
【００４６】
例えば、前記のようにヒーポン戻り管１１の前記第２区間１１Ｂの熱伝導率を低くせず、前記第１区間１１Ａと同等の熱伝導率とした場合の比較例を図６（ｂ）に示す。図示のようにこの比較例では、前記のような第２区間１１Ｂからの放熱減少効果を特に得られないことから、比較的高い頻度で前記第２状態に切り替える必要がある。この例では、三方弁５は、前記第１状態（図中バイパス側」）への切替えを１１９分行った後に前記第２状態（図中「沸上側」）への切替えを１分行う、という合計１２０分間の作動を１セットとし、これを４セット（合計４８０分）繰り返している。この比較例における、「第１状態への切替時間」：「第２状態への切替時間」＝１１９：１（すなわち第２状態への切替頻度１／１２０）であり、４８０分間の凍結防止用循環運転において、４分間、前記第２状態に切り替えられている。
【００４７】
これに対し、図６（ａ）に示す本実施形態での「第１状態への切替時間」：「第２状態への切替時間」＝１４９：１（すなわち第２状態への切替頻度１／１５０）であり、上記比較例に比べて第２状態への切替頻度が減少し、その結果、４５００分間の凍結防止用循環運転において、前記第２状態に切り替えられるのは３分間のみに短縮されている。これにより、前記第２状態において前記第２ルートを介し缶体２の上部に流入する低温の湯水の量を減少させることができるので、缶体２上部の温度低下を防止できるものである。また、前記第２区間１１Ｂをステンレスで構成することによって循環運転全体の短縮化も図れる（４８０分→４５０分）ことから、これによっても缶体２内の湯水の温度低下を抑制できるものである。
【００４８】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態では、熱交換器１９が貯湯タンク２内部に設置した内熱交方式である場合を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、貯湯タンク２の外部でタンク内の湯水と浴槽水とが熱交換する外熱交方式の熱交換器を用いてもよい。
【００４９】
また、上記実施形態では、加熱手段をヒートポンプユニット３で構成した場合を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、太陽熱、ガス、液体燃料による給湯機や、電熱ヒータによる電気温水器や、コージェネレーションシステムの廃熱回収装置等を前記加熱手段として用いても良い。
【００５０】
さらに、上記実施形態では、ヒートポンプユニット３内に前記凝縮器としての冷媒−水熱交換器１３が設けられ、これに対し、貯湯タンクユニット１からヒーポン往き管１０及びヒーポン戻り管１１を延ばして接続したが、これに限られない。逆に、貯湯タンクユニット１内に冷媒−水熱交換器１３を設け、ヒートポンプユニット３のヒートポンプ回路１６側からの管路を貯湯タンクユニット１内の前記冷媒−水熱交換器１３まで延ばして接続するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５１】
２                缶体（貯湯タンク）
５                三方弁
７                戻りバイパス管
１０              ヒーポン往き管
１１              ヒーポン戻り管
１１Ａ            第１区間
１１Ｂ            第２区間
１３              冷媒−水熱交換器
１７              循環ポンプ
４４              給湯制御部（制御手段）
５７              取水管（分岐管）
５８              非常用取水栓（第１開閉弁）
５９              排水管
６０              排水栓（第２開閉弁）
６１              缶体保護弁（第１開閉弁）
６２              保護管（分岐管）
１００            貯湯式給湯機
【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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