JP2013170788A - 給湯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】消費電力の低減を図りながら配管の凍結を防止できる省エネルギー性にすぐれた給湯装置を提供する。
【解決手段】ヒートポンプ式冷凍サイクルの圧縮機７１の非運転時、外気温度および配管内の湯水の温度のいずれかが設定値未満になると、先ず第１循環路を形成して配管の凍結を防ぎ、その第１循環路の形成にもかかわらず凍結のおそれがある場合は第２循環路に移行して貯湯タンク５の温かい湯水を循環水として取り込む。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、貯湯タンクの湯を浴槽に供給する給湯装置に関する。

貯湯タンクを収容した貯湯タンクユニット、およびその貯湯タンク内の湯水を加熱するヒートポンプユニットを備え、貯湯タンクに貯えた湯を貯湯タンクユニットから建屋内の浴槽等に供給する給湯装置が知られている。

貯湯タンクユニットおよびヒートポンプユニットは屋外に設置され、両ユニット間をつなぐ配管も屋外に設置される。このため、外気温度が低くなると、配管内の水が凍結することがある。

対策として、貯湯タンク内の湯水をポンプの運転により配管に通して循環させ、循環水の熱で配管を温めるいわゆる凍結防止運転が行われる。また、この凍結防止運転では、循環水の熱が奪われてその循環水の温度が徐々に低下し、最悪の場合は循環水が凍結に至る可能性があることから、循環水の温度が予め定めた値まで低下するとヒートポンプユニットの圧縮機を運転して循環水の温度を高める処置がとられる。

特開２００２−４８３９９号公報

凍結防止のための圧縮機の運転が頻繁に行われると、消費電力が増大し、省エネルギー性の面で好ましくない。

本発明の実施形態の目的は、消費電力の増大を招くことなく配管の凍結を防止できる省エネルギー性にすぐれた給湯装置を提供することである。

本発明の実施形態の給湯装置は、給湯用の貯湯タンクと、圧縮機、水-冷媒熱交換器の冷媒側流路、減圧器、空気熱交換器を含むヒートポンプ式冷凍サイクルと、前記貯湯タンク内の湯水を前記水-冷媒熱交換器の水側流路に通して循環させるための配管と、外気温度を検知する第１温度検知手段と、前記配管内の湯水の温度を検知する第２温度検知手段と、制御手段とを備える。制御手段は、圧縮機の非運転時、第１温度検知手段の検知温度および第２温度検知手段の検知温度のいずれかが設定値未満の場合に配管内の湯水が水-冷媒熱交換器の水側流路を通って前記配管内を循環する第１循環路を形成し、この第１循環路の形成にもかかわらず第２温度検知手段の検知温度が前記設定値以上とならない場合に前記貯湯タンク内の湯水が前記配管および前記水-冷媒熱交換器の水側流路を通って前記貯湯タンクに戻る第２循環路を形成する。

第１実施形態の構成を示す図。 第１実施形態のコントローラの制御を示すフローチャート。 第１実施形態の第１循環路を示す図。 第１実施形態の第２循環路を示す図。 第２実施形態のコントローラの制御を示すフローチャート。 第３実施形態のコントローラの制御を示すフローチャート。 第３実施形態の第２循環路を示す図。

［１］以下、第１実施形態について図面を参照して説明する。
図１において、１は屋外に設置される給湯ユニット（貯湯タンクユニットともいう）で、外部の給水管Ｐ１から水が供給される。この水が配管２により且つその配管２上の減圧弁３および逆止弁４を介して貯湯タンク５の底部流入口に導かれる。配管２における減圧弁３と逆止弁４との間を流れる水の一部は逆止弁６を介して混合弁７の第１流入口に導かれ、その混合弁７から流出する湯水が配管８により外部の給湯管Ｐ２に供給される。配管８には流量センサ９が取付けられる。給湯管Ｐ２は、台所、洗面所、風呂場等に延設される。混合弁７の第２流入口は、配管１０を介して貯湯タンク５の上部流出口に接続される。

配管１０の中途部に逆止弁１１が配置され、その配管１０における逆止弁１１より上流側の湯が混合弁１２の第１流入口に導かれる。この混合弁１２の第２流入口には、上記配管２における減圧弁３と逆止弁４との間の水が導かれる。そして、混合弁１２から流出する湯水が配管１４により且つその配管１４上のホッパ１５、銀イオン発生器２０、フロースイッチ２１を介して屋外の配管Ｐ３に供給される。この配管Ｐ３は、建屋の中に導入されて風呂場６０の浴槽６１の循環金具６２に接続される。ホッパ１５は、開閉弁１６、逆止弁１７、フローセンサ１８、および逆止弁１９を有する。配管１４には、内部の湯水の温度Ｔｒを検知する水温センサ（温度検知手段）２２、および水位センサ２３が取付けられる。

また、配管１４の銀イオン発生器２０を経た湯水の一部は、ポンプ（いわゆる風呂用ポンプ）２４および配管２５を通って加温用の熱交換器２６の第１流路に供給され、その第１流路を経た湯水が配管２７により屋外の配管Ｐ４に供給される。この配管Ｐ４も、建屋の中に導入されて浴槽６１の循環金具６２に接続される。配管２７には、配管Ｐ４に向かって流れる湯の温度Ｔｉを検知する湯温センサ２８が取付けられる。

上記配管１０における逆止弁１１より上流側の湯が配管３０により且つその配管３０上の逆止弁３１を介して上記熱交換器２６の第２流路に導かれ、その第２流路を経た湯が配管３２およびポンプ（いわゆる追炊きポンプ）３３により貯湯タンク５の側部流入口に供給される。

貯湯タンク５の底部流出口から流出する湯水が配管４０および循環ポンプ４１により外部の配管Ｐ５に供給される。この配管Ｐ５は加熱手段であるヒートポンプユニット７０の入水口に接続される。そして、配管４０における循環ポンプ４１より上流側位置が三方弁４２の第１流出口に接続され、その三方弁４２の流入口が配管４３により外部の配管Ｐ６に接続される。この配管Ｐ６は、ヒートポンプユニット７０の流出口に接続される。三方弁４２は、配管４３から流入する湯を第１流出口および第２流出口のいずれか一方または両方から流出させる。第２流出口から流出する湯は配管４４により貯湯タンク５の上部流入口に導かれる。配管４３に入水温度センサ４５が取付けられ、配管４４に沸上げ温度センサ４６が取付けられる。入水温度センサ４５は、配管Ｐ６から給湯ユニット１に流入する湯水の温度Ｔｔ１を検知する、沸上げ温度センサ４６は、配管４４から貯湯タンク５の上部流入口に流れる湯の温度Ｔｔ２を検知する。

貯湯タンク５内の湯水の温度および水位は、その貯湯タンク５の下部から上部にかけて順に配置された複数の温度センサＴ１，Ｔ２，…Ｔ６により検知される。

上記ヒートポンプユニット７０は、圧縮機７１、水-冷媒熱交換器７２の冷媒側流路、内部熱交換器７３の第１流路、減圧器たとえば膨張弁７４、空気熱交換器７５、および内部熱交換器７３の第２流路を順次に接続して冷媒を循環させるヒートポンプ式冷凍サイクルを有するとともに、空気熱交換器７５に外気を送るファン７６、上記配管Ｐ５から流入する湯水を水-冷媒熱交換器７２の水側流路に導く配管７７、水-冷媒熱交換器７２の水側流路から流出する湯を上記配管Ｐ６に導く配管７８、配管７７内の湯水の温度Ｔｗｉを検知する給水温度センサ（第２温度検知手段）８１、および配管７８内の湯の温度Ｔｗｏを検知する沸上げ温度センサ（第２温度検知手段）８２を有し、給湯ユニット１から供給される湯水を外気から汲み上げた熱で加熱し、その加熱により得られる湯を給湯ユニット１へ供給する。このヒートポンプユニット７０と給湯ユニット１との間の配管Ｐ５，Ｐ６に、凍結防止用の電気ヒータ９１，９２がそれぞれ装着される。これら電気ヒータ９１，９２から導出された電源プラグ９３を商用交流電源のコンセントに接続することにより、電気ヒータ９１，９２が発熱動作して配管Ｐ５，Ｐ６が温められる。

また、給湯ユニット１にコントローラ５０が設けられ、そのコントローラ５０に給湯ユニット１内の弁・ポンプ・温度センサ、外気温度センサ（第１温度検知手段）５１、風呂場６０のリモートコントロール式操作器（以下、リモコンと略称する）６３、ヒートポンプユニット７０、および電気ヒータ９１，９２が接続される。

コントローラ５０は、当該給水装置の全体を制御するもので、主要な機能として次の（１）〜（７）の手段を制御する。
（１）貯湯タンク５内の湯を配管Ｐ３，Ｐ４を通して浴槽６１に供給する給湯手段。

（２）ポンプ２４の運転により、浴槽６１内の湯水を配管Ｐ３，Ｐ４および熱交換器２６を通る循環路に循環させる保温・追い炊き手段。

（３）深夜電力時間帯において、貯湯タンク５内の湯水をヒートポンプユニット７０によって加熱し、この加熱により得られる湯を貯湯タンク５に貯える貯湯運転手段。

（４）ヒートポンプユニット７０における圧縮機７１の非運転時、外気温度センサ５１の検知温度Ｔｏおよび温度センサ８１の検知温度Ｔｗｉのいずれかが設定値未満の場合に、配管Ｐ５，Ｐ６内の湯水が水-冷媒熱交換器７２の水側流路を通って配管Ｐ５，Ｐ６内を循環する第１循環路を形成する第１制御手段。

（５）上記第１循環路の形成にもかかわらず温度センサ８１の検知温度Ｔｗｉが上記設定値以上でない場合に、その検知温度Ｔｗｉが所定値上昇するまで、貯湯タンク５内の湯水が前記配管Ｐ５，Ｐ６および水-冷媒熱交換器７２の水側流路を通って貯湯タンク５に戻る第２循環路を形成し、その後、上記第１循環路の形成に戻る第２制御手段。第２循環路は、具体的には、貯湯タンク５内の下部の湯水を配管Ｐ５，Ｐ６および水-冷媒熱交換器７２の水側流路に通して貯湯タンク５の上部に戻す閉水路である。

（６）上記第２循環路の形成から第１循環路の形成に戻った後、温度センサ８１の検知温度Ｔｗｉが上記設定値以上でない場合に、一定時間だけ、第１循環路を形成した状態でヒートポンプユニット７０の圧縮機７１の運転をオンする第３制御手段。

（７）上記第１循環路の形成時、入水温度センサ４５の検知温度Ｔｔ１と給水温度センサ８１の検知温度Ｔｗｉとの差（＝Ｔｔ１−Ｔｗｉ）を配管Ｐ５からの放熱による温度低下量として検出するとともに、沸上げ温度センサ８２の検知温度Ｔｗｏと入水温度センサ４５の検知温度Ｔｔ１との差（＝Ｔｗｏ−Ｔｔ１）を配管Ｐ６からの放熱による温度低下量として検出し、これら検出した温度低下量のいずれかが設定量以上の場合に、配管Ｐ５，Ｐ６に装着されている凍結防止用の電気ヒータ９１，９２の動作が必要であること、およびその動作のために電気ヒータ９１，９２の電源プラグ９３をコンセントに接続する必要があることを、リモコン６３における表示部の表示により報知する報知手段。

つぎに、コントローラ５０の制御により実行される給湯および保温・追い炊きについて説明する。
深夜電力時間帯において、ヒートポンプユニット７０における圧縮機７１が運転オンされ、その圧縮機７１から吐出される冷媒が水-冷媒熱交換器７２の冷媒側流路、内部熱交換器７３の第１流路、膨張弁７４、空気熱交換器７５、内部熱交換器７３の第２流路を通って圧縮機７１に吸込まれる。これに伴い、給湯ユニット１の循環ポンプ４１が運転オンされるとともに三方弁４２の第１流出口と流入口が連通され、貯湯タンク５の下部の湯水が配管４０、循環ポンプ４１、配管Ｐ５、配管７７を通って水-冷媒熱交換器７２の水側流路に流れ、その水-冷媒熱交換器７２で加熱された湯が配管７８、配管Ｐ６、配管４３、三方弁４２を通って配管４０に戻る。

配管７８を通る湯の温度Ｔｗｏが沸上げ温度センサ８２により検知されており、その検知温度が予め定められた貯湯温度に達すると、三方弁４２は流入口が第２流出口と連通するように切換えられる。この三方弁４２の切換えに伴い、水-冷媒熱交換器７２で加熱された湯が配管７８、配管Ｐ６、配管４３、三方弁４２、配管４４を通って貯湯タンク５の上部に流れる。これにより、貯湯タンク５に湯が貯えられる。

リモコン６３で自動運転および給湯が設定されると、ホッパ１５の開閉弁１６が開かれる。これにより、貯湯タンク５内の湯が配管１０、混合弁１２、配管１４、ホッパ１５、銀イオン発生器２０、フロースイッチ２１、配管Ｐ３を通って浴槽６１に供給されるとともに、銀イオン発生器２０を経た湯がポンプ２４、配管２５、熱交換器２６、配管２７、配管Ｐ４を通る経路でも浴槽６１に供給される。このとき、浴槽６１への給湯量がホッパ１５内のフローセンサ１８によって検知されており、その検知量がリモコン６３の設定湯量に達すると、ホッパ１５の開閉弁１６が閉じられ、給湯が終了する。

その後、リモコン６３で保温または追い炊きが設定されると、ポンプ２４が運転オンされ、浴槽６１内の湯が配管Ｐ３、配管１４、ポンプ２４、配管２５、熱交換器２６の第１流路、配管２７、配管Ｐ４を通って循環する。このとき、配管２７を通る湯の温度が湯温センサ２８によって検知され、その検知温度がリモコン６３の設定湯温に達していなければポンプ３３が運転オンされる。ポンプ３３が運転オンすると、貯湯タンク５内の湯が配管１０，３０、熱交換器２６の第２流路、配管３２、ポンプ３３を通って循環し、熱交換器２６の第２流路を通る湯の熱が同熱交換器２６の第１流路を通る浴槽循環の湯を加熱する。こうして、浴槽６１内の湯が加熱される。湯温センサ２８の検知温度が設定湯温に達すると、ポンプ２４，３３が運転オフされて保温または追い炊きが終了する。

一方、リモコン６３で自動運転が解除されている場合、かつ圧縮機７１の非運転時、コントローラ５０により図２のフローチャートに示す制御が実行される。
外気温度センサ５１の検知温度Ｔｏと第１設定値たとえば３℃とが比較されるとともに（ステップ１０１）、給水温度センサ８１の検知温度Ｔｗｉと第２設定値たとえば３℃とが比較される（ステップ１０２）。検知温度Ｔｏが３℃未満のとき（ステップ１０１のＹＥＳ）、あるいは検知温度Ｔｗｉが３℃未満のとき（ステップ１０２のＹＥＳ）、フラグｆが“０”に設定されるとともに（ステップ１０３）、三方弁４２の第１流出口と流入口が連通される（ステップ１０４）。さらに、循環ポンプ４１が運転オンされる（ステップ１０５）。

三方弁４２の第１流出口と流入口が連通され、かつ循環ポンプ４１が運転オンすることにより、図３に矢印で示すように、配管Ｐ５内の湯水がヒートポンプユニット７０の配管７７、水-冷媒熱交換器７２の水側流路、配管７８を通って配管Ｐ６に流れ、その配管Ｐ６内の湯水が給湯ユニット１内の配管４３、三方弁４２、配管４０、循環ポンプ４１を通って配管Ｐ５に戻る第１循環路（第１閉水路ともいう）が形成される。この湯水の循環により、配管Ｐ５，Ｐ６およびその周辺部の凍結が防止される。

循環ポンプ４１の運転オンに伴いタイムカウントｔ１が開始され（ステップ１０６）、そのタイムカウントｔ１が一定時間ｔａに達すると（ステップ１０７のＹＥＳ）、給水温度センサ８１の検知温度Ｔｗｉと第３設定値（＞第２設定値）たとえば４℃とが比較される（ステップ１０８）。一定時間ｔａは、少なくとも、配管Ｐ５内の湯水が第１循環路を一巡するのに要する時間である。

検知温度Ｔｗｉが４℃以上であれば（ステップ１０８のＹＥＳ）、循環ポンプ４１が運転オフされる（ステップ１０９）。これにより、配管Ｐ５，Ｐ６に対する凍結防止処置が終了となる。これに伴い、タイムカウントｔ２が開始され（ステップ１１０）、そのタイムカウントｔ２が一定時間ｔｂに達したところで（ステップ１１０のＹＥＳ）、ステップ１０１，１０２の温度比較の処理に戻る。一定時間ｔｂは、凍結防止処置の定期的な実行のために確保される待機時間である。

ただし、第１循環路を流れる湯水は、配管Ｐ５，Ｐ６および他の部材に熱を奪われて徐々に温度低下していく。この温度低下が続くと、配管Ｐ５，Ｐ６内の水がやがて凍結に至る可能性がある。

そこで、第１循環路の形成が一定時間ｔａ続いた時点の検知温度Ｔｗｉが４℃未満であれば（ステップ１０８のＮＯ）、フラグｆが“０”であることから（ステップ１１２のＹＥＳ）、現時点の検知温度ＴｗｉがＴｗｉ１として保持され（ステップ１１３）、かつ三方弁４２は流入口が第２流出口と連通するように切換えられる（ステップ１１４）。循環ポンプ４１は運転オンの状態を継続している。この場合、図４に矢印で示すように、貯湯タンク５内の下部の湯水が配管４０および循環ポンプ４１を通って配管Ｐ５に引き込まれ、引き込まれた湯水が配管Ｐ５から配管７７、水-冷媒熱交換器７２、配管７８、配管Ｐ６、配管４３、三方弁４２、配管４４を通って貯湯タンク５の上部に戻る第２循環路（第２閉水路ともいう）が形成される。こうして、貯湯タンク５内の温かい湯水が温度低下した循環水に取り込まれることにより、循環水の温度が均一的に上昇する。これにより、配管Ｐ５，Ｐ６内の水が凍結に至る不具合を未然に防ぐことができる。

この第２循環路への移行に伴い、給水温度センサ８１の検知温度Ｔｗｉと上記保持温度Ｔｗｉ１に例えば３℃を加えた所定値（＝Ｔｗｉ１＋３℃）とが比較される（ステップ１１５）。第２循環路への移行によって検知温度Ｔｗｉが所定値に上昇すると（ステップ１１５のＹＥＳ）、循環水の温度が均一的に上昇したとの判断の下に、フラグｆが“１”に設定され（ステップ１１６）、続いてステップ１０４，１０５の第１循環路の形成に戻ってタイムカウントｔ１が再び開始される（ステップ１０６）。このタイムカウントｔ１が一定時間ｔａに達すると（ステップ１０７のＹＥＳ）、給水温度センサ８１の検知温度Ｔｗｉが４℃以上に上昇しているかどうか判定される（ステップ１０８）。

検知温度Ｔｗｉが４℃以上に上昇していれば（ステップ１０８のＹＥＳ）、循環ポンプ４１が運転オフされる（ステップ１０９）。これにより、第１循環路から第２循環路への移行および第２循環路から第１循環路への復帰を含めた凍結防止処置が終了する。そして、タイムカウントｔ２が開始され（ステップ１１０）、そのタイムカウントｔ２が一定時間ｔｂに達したところで（ステップ１１１のＹＥＳ）、ステップ１０１，１０２による温度比較の処理に戻る。

第２循環路から第１循環路に復帰するのは、給水温度センサ８１の検知温度（配管Ｐ５からヒートポンプユニット７０に流入する湯水の温度）Ｔｗｉが所定値（＝Ｔｗｉ１＋３℃）に達した時点である。つまり、第２循環路が形成されている期間において貯湯タンク５から引き込まれる湯水は、配管４０から配管Ｐ５に流れてその配管Ｐ５をほぼ満たすだけで、その先の配管７７、水-冷媒熱交換器７２の水側流路、配管７８、および配管Ｐ６には流れない。この場合、貯湯タンク５から引き込まれて配管４０および配管Ｐ５を満たす湯水の量は、第２循環路上に存する配管および機器（水-冷媒熱交換器７２の水側流路・循環ポンプ４１等）の全容積の約半分を満たす量に相当する。したがって、仮に、第２循環路に切換わる直前の循環水温度が５℃で貯湯タンク５内の下部の湯水の温度が５０℃であれば、第２循環路に移行した後の循環水温度はほぼ“（５℃＋５０℃）／２＝２５．７５℃”となる。これは、配管Ｐ５，Ｐ６の凍結を防止するのに十分な温度である。

なお、給水温度センサ８１の検知温度Ｔｗｉを第１循環路と第２循環路の切換制御に用いているが、沸上げ温度センサ８２の検知温度Ｔｗｏをその切換制御に用いることももちろん可能である。沸上げ温度センサ８２の検知温度Ｔｗｏを切換制御に用いる場合、第２循環路が形成されている期間において貯湯タンク５から引き込まれる湯水は、配管４０から配管Ｐ５を通り、さらに先の配管７７、水-冷媒熱交換器７２の水側流路、配管７８まで流れ込む。つまり、貯湯タンク５から引き込まれて配管７８まで流れる湯水の量は、第２循環路上に存する配管および機器の全容積の約半分より大きい容積を満たす量に相当する。

ところで、第２循環路の形成によって循環水の温度が均一的に上昇しても、外気温度Ｔｏの急激な低下や冷たい風雨の発生などにより、第２循環路から第１循環路に戻った後の検知温度Ｔｗｉが４℃に満たない場合が考えられる（ステップ１０８のＮＯ）。この場合、フラグｆが“１”であることから（ステップ１１２のＮＯ）、圧縮機７１が運転オンされる（ステップ１１７）。この運転オンにより、第１循環路の循環水が水-冷媒熱交換器７２で加熱される。

この加熱と同時にタイムカウントｔ３が開始され（ステップ１１８）、そのタイムカウントｔ３が一定時間ｔｃに達すると（ステップ１１９のＹＥＳ）、ヒートポンプユニット７０の圧縮機７１が運転オフされる（ステップ１２０）。そして、タイムカウントｔ２が開始され（ステップ１１０）、そのタイムカウントｔ２が一定時間ｔｂに達したところで（ステップ１１１のＹＥＳ）、ステップ１０１，１０２による温度比較の処理に戻る。

以上のように、先ずは第１循環路を形成して配管Ｐ５，Ｐ６およびその周辺配管の凍結を防ぎ、その第１循環路の形成にもかかわらず凍結のおそれがある場合は第２循環路に移行して貯湯タンク５の温かい湯水を循環水に取り込むことにより、凍結防止のために圧縮機を頻繁に運転するものに比べ、消費電力を大幅に低減できる。第１循環路と第２循環路が順次に形成されるので、凍結防止の対象となる配管の数および範囲も増やすことができる。

第２循環路の形成によっても凍結のおそれがある場合は圧縮機７１を運転オンするので、外気温度Ｔｏの急激な低下や冷たい風雨の発生などにかかわらず、配管Ｐ５，Ｐ６およびその周辺部の凍結を確実に防ぐことができる。

また、第１循環路が形成されているとき、入水温度センサ４５の検知温度Ｔｔ１と給水温度センサ８１の検知温度Ｔｗｉとの差（＝Ｔｔ１−Ｔｗｉ）が配管Ｐ５からの放熱による温度低下量として検出されるとともに、沸上げ温度センサ８２の検知温度Ｔｗｏと入水温度センサ４５の検知温度Ｔｔ１との差（＝Ｔｗｏ−Ｔｔ１）が配管Ｐ６からの放熱による温度低下量として検出される。これら温度低下量のいずれかが設定量以上の場合、配管Ｐ５，Ｐ６に装着されている凍結防止用の電気ヒータ９１，９２の動作が必要であること、およびその動作のために電気ヒータ９１，９２の電源プラグ９３をコンセントに接続する必要があることが、リモコン６３における表示部の表示により報知される。

凍結防止用の電気ヒータ９１，９２は、主に冬季において使用される。冬季が過ぎると電源プラグ９３がユーザによってコンセントから抜かれることから、上記の報知を行うことで、次の冬季において電気ヒータ９１，９２が動作しないまま配管Ｐ５，Ｐ６が凍結するといった不具合を防ぐことができる。

なお、上記実施形態では、外気温度センサ５１の検知温度Ｔｏが第１設定値未満、または給水温度センサ８１の検知温度Ｔｗ１が第２設定値未満に低下した場合に第１循環路を形成し、循環ポンプ４１を運転オンするようにしたが、これに限らず、外気温度センサ５１の検知温度Ｔｏと給水温度センサ８１の検知温度Ｔｗ１の両方が、それぞれ設定値未満に低下した場合に、第１循環路を形成し、循環ポンプ４１を運転オンするようにしてもよい。

［２］第２実施形態について説明する。
コントローラ５０の主要な機能である（１）〜（７）の手段の制御のうち、（５）の第２制御手段が次のように第１実施形態と異なる。

（５）第１循環路の形成にもかかわらず温度センサ８１の検知温度Ｔｗｉが設定値以上でない場合に、少なくともその検知温度Ｔｗｉおよび貯湯タンク５における温度センサＴ１の検知温度Ｔ１ｘに基づいて第２循環路の必要形成時間ｔｄを設定し、その必要形成時間ｔｄだけ、貯湯タンク５内の湯水が前記配管Ｐ５，Ｐ６および水-冷媒熱交換器７２の水側流路を通って貯湯タンク５に戻る第２循環路を形成し、その後、第１循環路の形成に戻る第２制御手段。温度センサＴ１の検知温度Ｔ１ｘは、貯湯タンク５内の下部の湯水の温度である。

すなわち、図５のフローチャートに示すように、第１実施形態のステップ１１３〜１１５の処理に代えてステップ２０１〜２０４の処理が実行される。

第１循環路の形成が一定時間ｔａ続いた時点の温度センサ８１の検知温度Ｔｗｉが４℃未満であれば（ステップ１０８のＮＯ）、フラグｆが“０”であることを条件に（ステップ１１２のＹＥＳ）、少なくともそのときの検知温度Ｔｗｉおよび貯湯タンク５における温度センサＴ１の検知温度Ｔ１ｘに基づき、第２循環路の必要形成時間ｔｄが設定される（ステップ２０１）。

必要形成時間ｔｄは、具体的には、温度センサ８１の検知温度Ｔｗｉ、温度センサＴ１の検知温度Ｔ１ｘ、第２循環路上に存する配管および機器（水-冷媒熱交換器７２の水側流路・循環ポンプ４１等）の全容積Ｃ（L）、循環水の目標温度Ｔｓ、および貯湯タンク５からの湯水の必要引き込量Ｗｎ（L）の下記関係式に基づいて必要引き込量Ｗｎ（L）が求められ、その必要引き込量Ｗｎ（L）が循環ポンプ４１の単位時間当りの送水量Ｐ（L/min）で除算されることにより、求められる。
Ｔｗｉ・（Ｃ−Ｗｎ）＋Ｔ１ｘ・Ｗｎ＝Ｃ・Ｔｓ
ｔｄ＝Ｗｎ／Ｐ（l/min）
例えば、温度センサ８１の検知温度Ｔｗｉが３℃、温度センサＴ１の検知温度Ｔ１ｘが５０℃、第２循環路上に存する配管および機器の全容積Ｃが４（L）、循環水の目標温度Ｔｓが２０℃、循環ポンプ４１の単位時間当りの送水量Ｐが１（L/min）であれば、必要形成時間ｔｄとして約８７秒が求められる。
３℃×［４（L）−Ｗｎ（L）］＋５０℃×Ｗｎ（L）＝４（L）×２０℃
Ｗｎ（L）≒１．４５（L）
ｔｄ≒８７秒
この必要形成時間ｔｄの設定に伴い、三方弁４２の第２流出口が流入口と連通される（ステップ２０２）。これにより、第２循環路が形成される。

この第２循環路への移行に伴いタイムカウントｔ４が開始され（ステップ２０３）、そのタイムカウントｔ４が必要形成時間ｔｄに達すると（ステップ２０４のＹＥＳ）、循環水の温度が均一的に上昇して目標温度Ｔｓに達したとの判断の下に、フラグｆが“１”に設定され（ステップ１１６）、続いてステップ１０４，１０５の第１循環路の形成に戻る。

以上のように、第２循環路の形成に必要な時間を逐次に算出して設定することにより、環境の変化などに追従した適切かつ効率のよい凍結防止処置が可能となる。
他の構成および作用は第１実施形態と同じである。よって、その説明は省略する。

［３］第３実施形態について説明する。
コントローラ５０の主要な機能である（１）〜（７）の手段の制御のうち、（５）の第２制御手段が次のように第１実施形態と異なる。

（５）第１循環路の形成にもかかわらず温度センサ８１の検知温度Ｔｗｉが設定値以上でない場合に、その検知温度Ｔｗｉが所定値上昇するまで、貯湯タンク５内の下部の湯水が配管Ｐ５、水-冷媒熱交換器７２の水側流路、配管Ｐ６を通って貯湯タンク５の上部に戻るとともに、その水-冷媒熱交換器７２の水側流路を経た湯水の一部が貯湯タンク５から配管Ｐ５への湯水の流れに合流する第２循環路を形成し、その後、第１循環路の形成に戻る第２制御手段。

すなわち、図６のフローチャートに示すように、第１実施形態のステップ１１４の処理に代えてステップ３０１の処理が実行される。

第１循環路の形成が一定時間ｔａ続いた時点の温度センサ８１の検知温度Ｔｗｉが４℃未満であれば（ステップ１０８のＮＯ）、フラグｆが“０”であることを条件に（ステップ１１２のＹＥＳ）、現時点の検知温度ＴｗｉがＴｗｉ１として保持され（ステップ１１３）、かつ三方弁４２の第１流出口と第２流出口が共に流入口と連通される（ステップ３０１）。

三方弁４２の第１流出口と第２流出口が共に流入口と連通されると、図７に示すように、貯湯タンク５内の下部の湯水が配管４０および循環ポンプ４１を通って配管Ｐ５に引き込まれ、引き込まれた湯水が配管Ｐ５から配管７７、水-冷媒熱交換器７２の水側流路、配管７８、配管Ｐ６、配管４３、三方弁４２、配管４４を通って貯湯タンク５の上部に戻るとともに、その水-冷媒熱交換器７２の水側流路、配管Ｐ６から配管４３に流入した湯水の一部が三方弁４２を介して貯湯タンク５から配管Ｐ５へ向かう湯水の流れに合流する。

貯湯タンク５内の温かい湯水が温度低下した循環水に取り込まれることにより、循環水の温度が均一的に上昇する。これにより、配管Ｐ５，Ｐ６内の水が凍結に至る不具合を防ぐことができる。また、水-冷媒熱交換器７２の水側流路、配管Ｐ６を経た湯水の一部が貯湯タンク５から配管Ｐ５へ向かう湯水の流れに合流することにより、貯湯タンク５の上部に戻る湯水の単位時間当たりの量が第１実施形態の場合に比べて少なくなる。結果として、貯湯タンク５内の湯水の温度低下が少なくなるので、第２循環路への湯水の取り込み量を増やすことが可能となる。

つまり、貯湯タンク５内の下部の湯水を配管４０から配管Ｐ５までだけでなく、その先の配管７７、水-冷媒熱交換器７２の水側流路、配管７８、および配管Ｐ６まで余裕をもって取り込むことができる。この取り込み経路の延長により、循環水の温度が均一的に上昇するまでに要する時間を短縮できる。これは循環ポンプ４１の運転時間の短縮につながり、この点でも消費電力の低減が図れる。

貯湯タンク５の上部に戻る湯水の量と、貯湯タンク５の上部に戻らず貯湯タンク５の下部から配管Ｐ５への湯水の流れに合流する湯水の量との分配率については、互いに同じとするよりも、合流側を多くすることにより、配管Ｐ５，Ｐ６を経て温度低下する湯水とそれに合流する湯水との温度差が小さくなる。その結果、第２循環路から第１循環路に復帰したときの循環水の温度が均一的に上昇するまでに要する時間を短縮できる。これも循環ポンプ４１の運転時間の短縮につながり、ひいては消費電力の低減につながる。
他の構成および作用は第１実施形態と同じである。よって、その説明は省略する。

その他、上記各実施形態および変形例は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な各実施形態および変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、書き換え、変更を行うことができる。これら実施形態や変形は、発明の範囲は要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…給湯ユニット、５…貯湯タンク、７，１２…混合弁、１５…ホッパ、２０…銀イオン発生器、４１…ポンプ、４２…三方弁、５０…コントローラ、５１…外気温度センサ（第１温度検知手段）、６０…風呂場、６１…浴槽、６３…リモコン、Ｐ５，Ｐ６…配管、７０…ヒートポンプユニット、７１…圧縮機、７２…水-冷媒熱交換器、７５…空気熱交換器、８１…給水温度センサ、８２…沸上げ温度センサ（第２温度検知手段）、９１，９２…電気ヒータ、９３…電源プラグ

Claims (4)

1. 給湯用の貯湯タンクと、
   圧縮機、水-冷媒熱交換器の冷媒側流路、減圧器、空気熱交換器を含むヒートポンプ式冷凍サイクルと、
   前記貯湯タンク内の湯水を前記水-冷媒熱交換器の水側流路に通して循環させるための配管と、
   外気温度を検知する第１温度検知手段と、
   前記配管内の湯水の温度を検知する第２温度検知手段と、
   前記圧縮機の非運転時、前記第１温度検知手段の検知温度および前記第２温度検知手段の検知温度のいずれかが設定値未満の場合に前記配管内の湯水が前記水-冷媒熱交換器の水側流路を通って前記配管内を循環する第１循環路を形成し、この第１循環路の形成にもかかわらず前記第２温度検知手段の検知温度が前記設定値以上でない場合に前記貯湯タンク内の湯水が前記配管および前記水-冷媒熱交換器の水側流路を通って前記貯湯タンクに戻る第２循環路を形成する制御手段と、
   を備えることを特徴とする給湯装置。
2. 前記第２循環路は、前記貯湯タンク内の下部の湯水を前記配管および前記水-冷媒熱交換器の水側流路に通して前記貯湯タンクの上部に戻す、
   ことを特徴とする請求項１に記載の給湯装置。
3. 前記第２循環路は、前記貯湯タンク内の下部の湯水を前記配管および前記水-冷媒熱交換器の水側流路に通して前記貯湯タンクの上部に戻すとともに、前記水-冷媒熱交換器の水側流路を経た湯水の一部を前記貯湯タンクから前記配管への湯水の流れに合流させる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の給湯装置。
4. 前記制御手段は、前記第２循環路の形成にもかかわらず前記第２温度検知手段の検知温度が前記設定値以上でない場合に、一定時間だけ、前記第１循環路を形成した状態で前記圧縮機の運転をオンする、
   ことを特徴とする請求項１に記載の給湯装置。

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