(57)【要約】【課題】寒冷地仕様の貯湯式給湯機における、戻り管の耐食性向上と凍結防止との両立を図る。【解決手段】ヒーポン戻り管１１の第１区間１１Ｂのうち缶体側区間１１Ｂａをステンレス製配管で構成するとともに三方弁側区間１１Ｂｂを銅製配管で構成し、熱伝導率が高い三方弁側区間１１ＢｂにヒータＨ１を設ける。これにより、缶体側区間１１Ｂａについては、ヒータＨ１による加熱が管内側に伝わった後その管内に伝わった熱による管内での湯水対流Ｐの発生により、凍結抑制が図られる。三方弁側区間１１Ｂｂについては、銅製配管の高い熱伝導率によりヒータＨ１から管壁に沿って熱伝導Ｑにより熱が伝えられることで、凍結を抑制する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
湯水を貯湯する貯湯タンクと、
前記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と、
前記貯湯タンクの下部から前記熱交換器に向かう往き管と、
前記熱交換器から前記貯湯タンクの上部に戻る戻り管と、
を有する貯湯式給湯機において、
前記戻り管のうち前記貯湯タンク側の部分を熱伝導率が第１の値である第１配管で構成し、前記第１配管から前記貯湯タンクと反対側の部分を、熱伝導率が前記第１の値よりも大きな第２の値である第２配管で構成するとともに、
前記第２配管にヒータを設けた
ことを特徴とする貯湯式給湯機。
【請求項２】
前記戻り管に設けられた三方弁と、
前記三方弁から前記貯湯タンクの底部へと連通する戻りバイパス管と
をさらに有し、
前記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１区間のうち前記貯湯タンク側の部分を前記第１配管で構成し、
前記第１区間のうち前記第１配管よりも前記三方弁側の部分と、前記戻り管の前記熱交換器から前記三方弁までの第２区間とを、前記第２配管で構成した
ことを特徴とする請求項１記載の貯湯式給湯機。
【請求項３】
前記第１配管は、ＳＵＳ管であり、
前記第２配管は、銅管である
ことを特徴とする請求項２記載の貯湯式給湯機。
【請求項４】
前記銅管は、
前記ＳＵＳ管側の端部に、拡開部を備えており、
前記ＳＵＳ管の前記銅管側の端部は、
前記拡開部の内側に挿入されて固定されている
ことを特徴とする請求項３記載の貯湯式給湯機。
【請求項５】
前記戻り管の前記第１区間は、
前記貯湯タンクの外周部に沿うように、略上下方向に延設されている
ことを特徴とする請求項２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、凍結防止のためにヒータが設けられる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、凍結防止運転時及び沸き上げ運転時に、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→タンク上部のように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】
例えば沸き上げ運転時には貯湯タンク内の上部に高温水が貯湯されることから、貯湯タンク上部に接続される前記戻り管では、高温環境による腐食が生じやすい。そこで前記戻り管に耐食性の高い材質（例えばＳＵＳや樹脂等の熱伝導率の低い材質）を用いることが考えられる。
【０００５】
ここで、例えば寒冷地仕様の貯湯式給湯機においては、適宜の配管に凍結防止のためのヒータが設けられるのが一般的である。前記のように熱伝導率の低い材質を前記戻り管に用いた場合、ヒータによる加熱が（管内側には伝わるものの）管の長さ方向に伝わりにくい。したがって、管内に伝わった熱による管内での湯水対流（熱対流）発生により戻り管のうちヒータから貯湯タンク側の部分については凍結抑制が図られる一方、戻り管のうちヒータから反貯湯タンク側の部分については管壁に沿って熱がなかなか伝わらず凍結する恐れがある。
【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、湯水を貯湯する貯湯タンクと、前記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と、前記貯湯タンクの下部から前記熱交換器に向かう往き管と、前記熱交換器から前記貯湯タンクの上部に戻る戻り管と、を有する貯湯式給湯機において、前記戻り管のうち前記貯湯タンク側の部分を熱伝導率が第１の値である第１配管で構成し、前記第１配管から前記貯湯タンクと反対側の部分を、熱伝導率が前記第１の値よりも大きな第２の値である第２配管で構成するとともに、前記第２配管にヒータを設けたものである。
【０００７】
また、請求項２では、前記戻り管に設けられた三方弁と、前記三方弁から前記貯湯タンクの底部へと連通する戻りバイパス管とをさらに有し、前記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１区間のうち前記貯湯タンク側の部分を前記第１配管で構成し、前記第１区間のうち前記第１配管よりも前記三方弁側の部分と、前記戻り管の前記熱交換器から前記三方弁までの第２区間とを、前記第２配管で構成したものである。
【０００８】
また、請求項３では、前記第１配管は、ＳＵＳ管であり、前記第２配管は、銅管であるものである。
【０００９】
また、請求項４では、前記銅管は、前記ＳＵＳ管側の端部に、拡開部を備えており、前記ＳＵＳ管の前記銅管側の端部は、前記拡開部の内側に挿入されて固定されているものである。
【００１０】
また、請求項５では、前記戻り管の前記第１区間は、前記貯湯タンクの外周部に沿うように、略上下方向に延設されているものである。
【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】
このとき、貯湯タンク上部に接続される前記戻り管では、前記のように貯湯タンク内の上部に高温水が貯湯されることから、高温環境による腐食が生じやすい。そこで前記戻り管に耐食性の高い材質（例えばＳＵＳや樹脂等の熱伝導率の低い材質）を用いることが考えられる。
【００１３】
請求項１によれば、前記戻り管のうち前記貯湯タンク側の部分を（熱伝導率が低め（＝第１の値）の第１配管で構成する一方で、第１配管から反貯湯タンク側の部分については、熱伝導率が高め（＝第２の値）の第２配管で構成する。そしてその熱伝導率が高い第２配管にヒータを設ける。これにより、管内での湯水対流によって戻り管のうちヒータから貯湯タンク側の部分の凍結抑制が図られる一方、戻り管のうちヒータから反貯湯タンク側の部分については高い熱伝導率により管壁に沿って熱を伝え、凍結を抑制することができる。
【００１４】
以上の結果、請求項１によれば、寒冷地仕様の貯湯式給湯機における、戻り管の耐食性向上と凍結防止との両立を図ることができる。
【００１５】
また、請求項２によれば、凍結防止のための貯湯タンク内の湯水の循環運転が行われる。前記循環運転では、戻り管に設けた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、戻り管から分岐する戻りバイパス管に連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（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２つの状態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、前記第１ルートでの循環運転中における戻り管の凍結防止が第１配管、第２配管共に良好に行い得る結果、前記第２ルートでの循環運転の頻度を減らせるため、貯湯タンク上部の高温水の温度低下の抑制を図ることができる。
【００１６】
また、請求項３によれば、第１配管としてＳＵＳ管を用いることにより、戻り管のうち特に高温環境となる前記貯湯タンク側の部分の耐食性を確実に向上することができる。また第２配管として銅管を用いることにより、管壁に沿ってヒータの熱を確実に伝え、戻り管のうちヒータから反貯湯タンク側の部分の凍結を確実に抑制することができる。
【００１７】
また、請求項４によれば、加工性が良好な銅管の端部に拡開部を形成し、これに対してＳＵＳ管の端部が挿入固定される。これにより、銅管とＳＵＳ管との接続構造を容易に構築することができる。
【００１８】
また、請求項５によれば、略上下方向に延設されている戻り管第１区間において、ヒータの上側となる貯湯タンク側部分の凍結を、管内での湯水対流により確実に抑制することができると共に、湯水対流の生じ難いヒータの下側部分の凍結を、管壁に沿って伝わるヒータからの伝熱によって確実に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【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（第１ルート）の作動を説明する図
【図４】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５】図２に示すタンク装置の矢印Ａ方向からの矢視図、及び、ヒーポン戻り管を抽出して示す斜視図
【図６】ヒーポン戻り管の第１区間における缶体側区間と三方弁側区間との接続部分を表す斜視図、及び、ヒータの加熱による熱対流や熱伝導の挙動を表す斜視図
【図７】ヒーポン戻り管の第１区間における缶体側区間と三方弁側区間との接続部分を表す縦断面図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
次に、本発明の一実施形態を図１〜図７に基づいて説明する。
【００２１】
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。
【００２２】
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１区間１１Ｂ。詳細は後述）が接続されている。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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、前記缶体２側の部分、詳細には、前記三方弁５と缶体２との間の第１区間１１Ｂのうち缶体２側の部分１１Ｂａ（以下適宜、単に「缶体側区間１１Ｂａ」という）が、熱伝導率が比較的低い第１の値である配管、例えばステンレス（ＳＵＳ；図１中の三重線の略示参照）製の配管（第１配管）により構成されている。またヒーポン戻り管１１は、前記缶体側区間１１Ｂａよりも反缶体２側の部分、詳細には、前記第１区間１１Ｂのうち前記缶体側区間１１Ｂａより前記三方弁５側の部分１１Ｂｂ（以下適宜、単に「三方弁側区間１１Ｂｂ」という）と、冷媒−水熱交換器１３と三方弁５との間の第２区間１１Ａとが、熱伝導率が前記第１の値より高い第２の値である配管、例えば銅（Ｃｕ；図１中の一重の細実線の略示参照）製の配管（第２配管）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は、特記しない限り、銅製の配管である（図１中の一重の細実線の略示参照）。また、前記ステンレス製の配管と銅製の配管との組合せには限られない。例えば、前記三方弁側部分１１Ｂａ及び前記第２区間１１Ａを前記同様の銅製の配管で構成しつつ、前記缶体側区間１１Ｂａを、熱伝導率が比較的低い樹脂製の配管（第１配管）により構成してもよい。また、前記第１区間１１Ｂは、図２に示すように、前記三方弁５から前記缶体２の上部まで、タンク装置ＴＡの缶体２の外周部に沿うように略上下方向に延設されている（後述の図５も参照）。
【００２９】
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２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１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２区間１１Ａ→三方弁５→ヒーポン戻り管１１の第１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。
【００３０】
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を有しているものである。
【００３１】
なお、本実施形態の貯湯式給湯機１００はいわゆる寒冷地仕様となっており、適宜の配管（この例では、前記ヒーポン戻り管１１及び前記排水管５９）に凍結防止のためのヒータＨ１，Ｈ２がそれぞれ設けられている。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。この場合、缶体２内の湯水は、図３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２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３の二重斜線で示す、領域ア参照）のみが流動する。
【００４０】
また、前記三方弁５では、前記循環運転の際、前記に加え、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。この場合、前述した沸き上げ運転と同様、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２区間１１Ａ→三方弁５→ヒーポン戻り管１１の第１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４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。
【００４１】
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。
【００４２】
このとき、缶体２上部に接続される前記ヒーポン戻り管１１では、前記のように例えば沸き上げ運転時において缶体２内の上部に高温水が貯湯されることから、高温環境による腐食が生じやすい。そこで前記ヒーポン戻り管１１に耐食性の高い材質（例えばＳＵＳや樹脂等の熱伝導率の低い材質）を用いることが考えられる。
【００４３】
ここで、寒冷地仕様であるこの貯湯式給湯機１００において、前述したように、ヒーポン戻り管１１に凍結防止のためのヒータＨ１が設けられる。前記のように熱伝導率の低い材質を前記ヒーポン戻り管１１に用いた場合、ヒータＨ１による加熱が（管内側には伝わるものの）管の長さ方向に伝わりにくい。この結果、管内に伝わった熱による管内での湯水対流（熱対流）発生によりヒーポン戻り管１１のうちヒータＨ１から缶体２側の部分については凍結抑制が図られる一方、ヒーポン戻り管１１のうちヒータＨ１から反缶体２側の部分については管壁に沿って熱がなかなか伝わらず凍結する恐れがある。
【００４４】
そこで本実施形態では、上述したように、前記ヒーポン戻り管１１の第１区間１１Ｂのうち缶体側区間１１Ｂａを熱伝導率が低めのステンレス製配管で構成する一方で、それよりも反缶体２側となる、前記第１区間１１Ｂの前記三方弁側区間１１Ｂｂについては、熱伝導率が高めの銅製配管で構成する。そして、図５（ａ）及び前記図１に示すように、その熱伝導率が高い三方弁側区間１１ＢｂにヒータＨ１を設ける（後述の図６も参照。なお前記第２区間１１Ａのうち三方弁５近傍の部分にヒータＨ１を設けることも考えられる）。なお、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、前記缶体側区間１１Ｂａは、外周部を保温材７０に覆われている。
【００４５】
このとき、前記缶体側区間１１Ｂａ及び前記三方弁側区間１１Ｂｂは、図６（ａ）に示すように、前記缶体側区間１１Ｂａの下端開口部が、前記三方弁側区間１１Ｂｂの上方開口端に形成された拡開部７１の内側に挿入されて接続されている。
【００４６】
すなわち、図７に示すように、三方弁側区間１１Ｂｂの上端には、適宜の加工（例えば絞り加工）によって、上方が開口する椀形膨隆状の上記拡開部７１が形成されており、その縁端は扁平環状のフランジ７１Ａとなっている。このフランジ７１Ａの下部には補強用リング７２Ａ，７２Ｂが装着されている。一方、前記缶体側区間１１Ｂａの下端には大径縁部７４が形成されており、その上部の筒状のフランジ７０Ａとの間に、Ｏリング７３が介装されている。
【００４７】
そして、前記缶体側区間１１Ｂａと前記三方弁側区間１１Ｂｂとの接続時には、前記缶体側区間１１Ｂａの大径縁部７４及び前記フランジ７１Ａが前記三方弁側区間１１Ｂｂの前記拡開部７１内に挿入され、前記Ｏリング７３が拡開部７１の内壁狭所部位に密着状に圧接保持された状態で、前記フランジ７０Ａの上縁部近傍から、前記フランジ７１Ａ及び補強用リング７２Ａ，７２Ｂの外周部にわたってそれらを内側に抱え込むように、締結部材（図示省略）が装着される。このとき、締結部材の上側部分が前記フランジ７０Ａに係止され、締結部材の下側部分が前記拡開部７１のフランジ７１Ａに係止される。これによってフランジ７０Ａ，７１Ａが互いに密着した状態で締結部材によって挟持される結果、前記缶体側区間１１Ｂａと前記三方弁側区間１１Ｂｂとが固定される。
【００４８】
以上説明したように、本実施形態においては、缶体側区間１１Ｂａをステンレス製配管で構成するとともに前記三方弁側区間１１Ｂｂを銅製配管で構成し、熱伝導率が高い三方弁側区間１１ＢｂにヒータＨ１を設ける。これにより、図６（ｂ）に示すように、前記缶体側区間１１Ｂａについては、ヒータＨ１による加熱が管内側に伝わった後その管内に伝わった熱による管内での湯水対流（熱対流）Ｐの発生により、凍結抑制が図られる。一方、前記三方弁側区間１１Ｂｂについては、銅製配管の高い熱伝導率によりヒータＨ１から管壁に沿って熱伝導Ｑにより熱が伝えられることで、凍結を抑制することができる。以上の結果、寒冷地仕様の貯湯式給湯機１００における、ヒーポン戻り管１１の耐食性向上と凍結防止との両立を図ることができる。
【００４９】
また、本実施形態では特に、凍結防止のための缶体２内の湯水の循環運転が行われる。前記循環運転では、ヒーポン戻り管１１に設けた三方弁５の切替によって第１ルート及び第２ルートの循環運転が選択的に実行される。これにより、前記第１ルートでの循環運転中におけるヒーポン戻り管１１の第１区間１１Ｂの凍結防止が、前記三方弁側区間１１Ｂｂ及び前記缶体側区間１１Ｂａともに良好に行い得る結果、前記第２ルートでの循環運転の頻度を減らせるため、缶体２上部の高温水の温度低下の抑制を図ることができる。
【００５０】
また、本実施形態では特に、缶体側区間１１Ｂａにステンレス製配管を用いることにより、ヒーポン戻り管１１のうち特に高温環境となる前記缶体２側の部分の耐食性を確実に向上することができる。また三方弁側区間１１Ｂｂに銅製配管を用いることにより、管壁に沿ってヒータＨ１の熱を確実に伝え、ヒーポン戻り管１１のうちヒータＨ１から反缶体２側の部分の凍結を確実に抑制することができる。
【００５１】
また、本実施形態では特に、加工性が良好な銅製配管である三方弁側区間１１Ｂｂの端部に拡開部７１を形成し、これに対してステンレス製配管である缶体側区間１１Ｂａの端部が挿入固定される。これにより、銅管とＳＵＳ管との接続構造を容易に構築することができる。
【００５２】
また、本実施形態では特に、前記第１区間１１Ｂは、タンク装置ＴＡの缶体２の外周部に沿うように略上下方向に延設されている。これにより、略上下方向に延設されている前記第１区間１１Ｂにおいて、ヒータＨ１の上側となる缶体２側部分の凍結を、管内での前記熱対流Ｐにより確実に抑制することができると共に、熱対流の生じ難いヒータＨ１の下側部分の凍結を、管壁に沿って伝わるヒータＨ１からの伝熱によって確実に抑制することができる。
【００５３】
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が缶体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、缶体２の外部で缶体２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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
その他、一々例示はしないが、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。
【符号の説明】
【００５７】
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２区間
１１Ｂ            第１区間
１１Ｂａ          缶体側区間
１１Ｂｂ          三方弁側区間
１３              冷媒−水熱交換器
１７              循環ポンプ
７１              拡開部
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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【図７】
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