JP5866217B2 - 給湯装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、湯を作り給湯をなす給湯装置に関する。

一般家庭用として、給湯装置が多用される。これは、夜間の廉価な深夜電力料金が適用される時間帯に高温の湯を作って貯湯タンクに貯留し、日中等の給湯使用時には、貯湯タンクから高温の湯を取出すとともに、給水管から導かれる水と混合させ、設定温度にした温水の状態で浴槽や、厨房、浴室、洗面所への給湯をなす。

この種の給湯装置として、たとえば［特許文献１］には、浴槽への給湯配管に銀イオン発生器を備えた給湯装置が開示されている。

特開２０１１−９２８５６号公報

ところで、冬季に貯湯タンクの湯と水とを混合した温水を浴槽に導く湯張り配管の凍結を防止する手段として、循環ポンプを駆動し、浴槽内の残り湯を配管内に循環させていた。しかしながら、この方式では、浴槽内に残り湯が存在しない場合には適用できない。たとえ残り湯が存在しても、循環回路以外の機器には通水がないため、給水管、給水管に設けられる減圧弁、給湯混合弁等の弁類に凍結の虞れがある。

また、ヒータを用いて配管凍結を防止する方式もあるが、より外気温が低い環境での設置では、ヒータの数および出力が増え、消費電力が増えてしまう。したがって、ヒータ方式に変わる、凍結防止制御を行うことが望ましい。

本実施形態は、浴槽内の残り湯の有無に係らず、また加熱ヒータを不要として、配管と弁類等の部品の凍結を確実に防止する給湯装置を提供しようとするものである。

本実施形態の給湯装置は、加熱手段と、加熱手段で加熱された高温の湯を貯留する貯湯タンクと、貯湯タンクの底部に接続され給水源から貯湯タンクへ水を供給する給水管と、給水管から分岐し貯湯タンクをバイパスする給水バイパス管を有する。
さらに、貯湯タンクの上部に接続された出湯管と、出湯管から導かれる湯と給水バイパス管から導かれる水とを混合する風呂混合弁と、流体制御弁を有し風呂混合弁によって混合された温水を浴槽に導く湯張り配管とを有する。
さらに、貯湯タンクの湯と浴槽内の温水とを熱交換する追焚き用熱交換器と、循環ポンプを備え浴槽内の温水を浴槽と追焚き用熱交換器との間で熱交換させる浴槽側追焚き循環回路を有する。
外気温検出手段で検出される外気温が所定温度以下になり、湯張り配管温度検出手段で検出された湯張り配管温度が所定温度以下になったときに、浴槽内の温水による凍結防止が可能か否かを判断し、可能と判定されたときは浴槽側追焚き循環回路の循環ポンプを所定時間駆動して浴槽内の温水を浴槽側追焚き循環回路に循環させて凍結を防止し、不可能と判定されたときには湯はり配管の流体制御弁を所定条件を満たすまで開放し、湯張り配管に温水を供給して凍結を防止する湯張り配管凍結防止制御手段を有する主制御部と、を備えた。

第１の実施形態と第２の実施形態に係る、給湯装置の概略構成図。 第１の実施形態に係る、給湯装置の作用を説明するためのフローチャート図。 第２の実施形態に係る、給湯装置の作用を説明するためのフローチャート図。 第３の実施形態に係る、給湯装置の概略構成図。 第３の実施形態に係る、給湯装置の作用を説明するためのフローチャート図。

以下、図面を参照しながら、本実施の形態について詳細に説明する。
図１は、第１の実施形態と第２の実施形態に係る、ヒートポンプ式給湯装置の概略構成図である。
図中１は給湯ユニットで、給水弁２およびストレーナ３を備えた給水管４を介して給水源（図示しない）に接続される。給水管４の水が、その給水管４上の減圧弁５で減圧されて給水管６に導かれ、さらに逆止弁７と過圧防止弁８を介して給水管９に導かれる。この給水管９は、貯湯タンク１０の底部に接続される。

貯湯タンク１０内には、底部から上端部に至る高さ位置間に、所定間隔を存して複数の残湯センサー（図示しない）が設けられていて、それぞれの残湯センサーが貯湯タンク１０内の湯温を検知して給湯ユニット１に設けられる主制御部１１へ検知信号を送る。主制御部１１はその検知信号から後述する循環ポンプ等へ必要な駆動信号を送る。

上記減圧弁５で減圧され給水管６に導かれた水の一部は逆止弁１２に分岐案内され、給湯混合弁１３に導かれる。一方、上記貯湯タンク１０内の上部に出湯管１４が接続され、この出湯管１４上の逆止弁１５および逆止弁１６を介して、上記給湯混合弁１３に接続される。

したがって、給水管４から導かれた水と、貯湯タンク１０から出湯管１４を介して導かれた高温の湯とが給湯混合弁１３で混合し、給湯混合弁１３の出口に接続される給湯配管１７に設定温度の温水となって供給される。さらに、給湯配管１７上の流量センサー１８と給湯弁１９を介して厨房、風呂場、洗面所などの給湯栓である利用部に接続される。

一方、減圧弁５の下流側の給水管６には、貯湯タンク１０をバイパスする給水バイパス管２０が分岐される。この給水バイパス管２０に、逆止弁２１を介して風呂混合弁２２が接続されていて、風呂混合弁２２には、出湯管１４上の逆止弁１５から下流側において出湯管２３が分岐される。

したがって、風呂混合弁２２には、給水管４と給水バイパス管２０を介して導かれる水と、貯湯タンク１０から出湯管１４、２３を介して導かれる高温の湯とが混合し、設定温度の温水となって、この風呂混合弁２２の出口に接続される湯張り配管２５へ供給される。その湯張り配管２５上にホッパ２７と銀イオン発生器２８が接続される。

上記ホッパ２７内には、流体制御弁３０と流量センサー３１が設けられ、逆止弁３４を介して湯張り配管２５が接続される。また、ホッパ２７内における湯張り配管２５から分岐して逃し部３２に接続される逃し配管３３が接続される。上記逃し配管３３は、メンテナンス時など、必要に応じて開放されるものである。

上記湯張り配管２５に接続される銀イオン発生器２８の下流側は、湯張り配管３５が二股状に分岐される。一方の分岐した湯張り配管３５に浴槽３６が接続される。さらに、この湯張り配管３５には、温水の流れの有無を検知するフロースイッチ３７と、浴槽３６の水位を検知する水位センサー３８が設けられる。

他方の分岐した湯張り配管３５に、循環ポンプ４０を介して追焚き用熱交換器４２の第１流路４２ａの一端が接続され、その第１流路４２ａの他端が湯張り配管を構成する湯水管４３を介して上記浴槽３６に接続される。

また、風呂混合弁２２に接続する出湯管２３は二股状に分岐され、分岐された出湯管２３は、その出湯管２３上の逆止弁４４を介して出湯管４５から追焚き用熱交換器４２における第２の流路４２ｂの入口に接続される。第２の流路４２ｂの出口は、湯水管４６と、その湯水管４６上の循環ポンプ４７を介して貯湯タンク１０の側部に接続される。

すなわち、循環ポンプ４０を駆動することにより、浴槽３６内の湯を湯張り配管３５（フロースイッチ３７と水位センサー３８）、循環ポンプ４０、湯張り配管３５、追い焚き用熱交換器４２および湯水管４３を介して再び浴槽３６に導くよう循環する浴槽側追焚き循環回路Ａが形成される。

その一方で、循環ポンプ４７を駆動することにより、貯湯タンク１０内の高温の湯を出湯管１４に取出し、出湯管２３、４５から追焚き用熱交換器４２の第２流路４２ｂ、湯水管４６から貯湯タンク１０に導くよう循環するタンク側追焚き循環回路Ｂが形成される。

浴槽側追焚き循環回路Ａを循環する浴槽３６内の温水は、貯湯タンク１０からタンク側追焚き循環回路Ｂに導かれる高温の湯と追焚き用熱交換器４２で熱交換し、温度上昇して設定温度の温水となり再び浴槽３６に循環する。すなわち浴槽３６内の温水が設定温度以下になったとき、貯湯タンク１０内の高温の湯によって加温追い炊き（保温）できる。

湯水管４３には風呂往き温度センサー４１ａが取付けられ、追焚き用熱交換器４２から浴槽３６へ往く温水の温度を検知し、風呂戻り温度センサー４１ｂは湯張り配管３５に取付けられ、浴槽３６から湯張り配管３５を介して追焚き用熱交換器４２へ流れる戻りの温水の温度を検知して、それぞれの検知信号を主制御部１１へ送る。これら風呂往き温度センサー４１ａと風呂戻り温度センサー４１ｂで、湯張り配管温度検出手段を構成する。

一方、貯湯タンク１０の上端部に接続される出湯管１４は、逆止弁１５の上流側部位において分岐逃し管４８に分岐され、この分岐逃し管４８は逃し弁４９が設けられるとともに、上記逃し部３２に接続される。

上記貯湯タンク１０の底部には湯水管（排水管）５０が接続されていて、この湯水管５０の端部に排水弁５１を介して上記逃し部３２が接続される。さらに、湯水管５０の中途部から湯水管５２が分岐されていて、湯水管５２上の循環ポンプ５３を介して熱源ユニット６０の水・冷媒熱交換器６２の水側流路入口に接続される。

水・冷媒熱交換器６２の水側流路出口は湯水管５４を介して、沸き上げ水路切換え弁である三方切換え弁５５の一方の接続口に接続される。三方切換え弁５５の他方の接続口は、湯水管５８を介して上記湯水管５２と合流し、三方切換え弁５５の残りの接続口は湯水管５６を介して貯湯タンク１０の上端部に接続される。

熱源ユニット６０は、圧縮機６１から吐出される冷媒を上記水・冷媒熱交換器６２の冷媒側流路、膨張弁６３、および空気熱交換器６４を介して圧縮機６１に戻す冷媒管６５を有し、ヒートポンプ式冷凍サイクルを形成する。
空気熱交換器６４と圧縮機６１との間の冷媒管６５には内部熱交換器６６が設けられ、圧縮機６１に吸い込まれる冷媒ガスを水・冷媒熱交換器６２の冷媒側流路から導出される冷媒ガスで加熱し、液分を蒸発させる。

熱源ユニット６０は制御部７０を有し、外気から熱を汲み上げ、その汲み上げた熱を水・冷媒熱交換器６２の水側流路を流れる温水（湯水管５２から導かれる温水）に与える。さらに、熱源ユニット６０は、外気温を検知する外気温センサー（外気温検出手段）６８を備えていて、その検知信号を制御部７０へ送る。

給湯ユニット１には主制御部１１が設けられ、その主制御部１１にリモートコントロール式の操作器（以下、リモコンという）８０および熱源ユニット６０の制御部７０が接続される。リモコン８０は、浴槽３６の近傍に設置され、給湯ユニット１および熱源ユニット６０に対する運転条件を設定することができる。

第１の実施形態に係るヒートポンプ式給湯装置の上記主制御部１１は、主要な機能として次の（１）〜（５）の制御手段を有する。
（１）予め定められている時間帯たとえば深夜電力時間帯において、熱源ユニット６０の制御部７０に運転オンを指令し、かつ循環ポンプ５３を運転オンする制御手段。
（２）浴槽３６への給湯（湯張り・たし湯を含む）がリモコン８０の操作により指示されると、ホッパ２７の流体制御弁３０を開放する制御手段。

（３）浴槽３６内の湯の保温がリモコン８０の操作により指示されると、循環ポンプ４０，４７を運転する制御手段。
（４）流量センサー３１が湯水の流れを検知すると、銀イオン発生器２８に通電して銀イオン発生器２８を動作させる。湯張り量に応じた出力時間を超えたとき、あるいは、流量センサー３１が温水の流れを検知しなくなると、銀イオン発生器２８への通電を遮断して動作を停止する制御手段。

（５）外気温センサー６８からの検知信号を受け、外気温が所定温度以下になり、かつ、湯張り配管温度検出手段（たとえば風呂戻り温度センサー４１ｂ）で検知した湯張り配管温度が所定温度以下になったことを検知ときに、ホッパ２７の流体制御弁３０を、所定条件（たとえば、所定時間または所定流量）を満たすまで開放して湯張り配管２５，３５，湯水管４３に温水を供給し、湯張り配管２５，３５，湯水管４３の凍結を防止する。同時に、給水管４，９に水を通し、これら配管と、給湯弁１９、流体制御弁９２、給水弁２、減圧弁５、過圧防止弁８の凍結を防止する湯張り配管凍結防止制御手段。

つぎに、給湯装置の作用について説明する。
深夜電力時間帯において、熱源ユニット６０の圧縮機６１が運転オンし、ヒートポンプ式冷凍サイクル運転が開始される。圧縮機６１から吐出される冷媒は水・冷媒熱交換器６２の冷媒側流路、膨張弁６３、空気熱交換器６４および内部熱交換器６６を通って再び圧縮機６１に戻り、循環する。

これにともない、循環ポンプ５３が運転オンし、貯湯タンク１０内下部の温水が湯水管５０、５２を通って水・冷媒熱交換器６２の水側流路に流入し加熱される。水・冷媒熱交換器６２の水側流路から流出する湯は湯水管５４から沸き上げ水路切換え弁である三方切換え弁５５に導かれる。

運転当初は、圧縮機が６１が温まっておらず、低温のまま戻ってくる温水が三方切換え弁５５に導かれてくるので、三方切換え弁５５はその冷えた温水を湯水管５８から循環ポンプ５３に導くよう切換えられている。冷えた温水は、再び湯水管５２を介して次第に温まってくる水・冷媒熱交換器６２に導かれることとなり、ついには高温の湯になる。

水・冷媒熱交換器６２の水側流路から戻ってくる温水の温度が所定温度に達すると、三方切換え弁５５は切換って水・冷媒熱交換器６２の水側流路と湯水管５４および湯水管５６を連通する。結局、貯湯タンク１０下部の低温の温水が水・冷媒熱交換器６２で加熱されて高温の湯となり、三方切換え弁５５を介して貯湯タンク１０の上部に供給される。こうして、貯湯タンク１０に高温の湯が貯えられる。

厨房、洗面所、もしくは浴室の給湯栓を開放すると、給水弁２が開放されて水が給水管４に導かれ、減圧弁５で減圧される。このとき、流体制御弁３０は閉成されているので、水は風呂混合弁２２には流れず、給水管９と給湯混合弁１３に分流される。給水管９に導かれた水は、過圧防止弁８を介して貯湯タンク１０の底部に供給される。

貯湯タンク１０への給水量と同量の高温の湯が貯湯タンク１０の上端部から出湯管１４へ導出され、給湯混合弁１３に導かれる。給湯混合弁１３では水と高温の湯が混合し、設定温度の温水となって給湯配管１７に導かれる。流量センサー１８は給湯配管１７を流通する温水の流量を検出する。
給湯弁１９は開放されていて、厨房、洗面所、もしくは浴室の開放された給湯栓から設定温度の温水が供給されることとなる。

浴槽３６への給湯がリモコン８０の操作により指示されると、ホッパ２７の流体制御弁３０が開放されるとともに、給水弁２が開放されて水が給水管４に導かれ、減圧弁５で減圧される。このとき、利用側の各給湯栓は閉成されているので、水は給湯混合弁１３には流れず、給水管９と、給水バイパス管２０から風呂混合弁２２に分流される。

給水管９に導かれた水は貯湯タンク１０の底部に供給され、貯湯タンク１０への給水量と同量の高温の湯が貯湯タンク１０の上端部から出湯管１４へ導出されて出湯管２３に導かれる。循環ポンプ４７は停止していて、高温の湯は風呂混合弁２２に導かれて給水バイパス管２０からの水と混合し、設定温度の温水となって湯張り配管２５に導かれる。

さらに、設定温度の温水は、流体制御弁３０、流量センサー３１から銀イオン発生器２８を介して浴槽３６に供給され、湯張りが行われる。温水の流れが流量センサー３１で検知されて銀イオン発生器２８が駆動され、温水に銀イオンが加えられる。この銀イオンにより、浴槽３６に供給される温水の抗菌力を高め、雑菌の増殖を抑えることができる。

浴槽３６に供給される温水の量は流量センサー３１で検知され、所定流量に達すると検知信号が主制御部１１へ送られ、主制御部１１は風呂混合弁２２および給水弁２を閉成する。したがって、浴槽３６へ指定された量の湯張りが終了する。

浴槽３６内に溜められた温水の保温をリモコン８０の操作により指示されると、循環ポンプ４０が運転され、浴槽３６内の温水が湯張り配管３５、循環ポンプ４０、湯張り配管３５、追焚き用熱交換器４２の第１流路４２ａ、湯水管４３、を通って浴槽３６へ導かれ、浴槽側追焚き循環回路Ａを循環する。
なお、循環ポンプ４０から銀イオン発生器２８を介して温水が湯張り配管２５へ戻ろうとするが、ホッパ２７内の湯張り配管２５に逆止弁３４が設けられているので、湯張り配管２５から先には湯が流通しない。

同時に、循環ポンプ４７が運転され、貯湯タンク１０内の湯が出湯管１４、２３、４５と、追焚き用熱交換器４２の第２流路４２ｂ、循環ポンプ４７、湯水管４６を通って貯湯タンク１０へ、タンク側追焚き循環回路Ｂを循環する。
このとき、貯湯タンク１０から追焚き用熱交換器４２のタンク側追焚き循環回路Ｂである第２流路４２ｂを通る高温の湯の熱が、浴槽側追焚き循環回路Ａの第１流路４２ａを通る温水に移行する。

風呂往き温度センサー４１ａは湯水管４３を流れる往きの温水の温度を検知し、風呂戻り温度センサー４１ｂは湯張り配管３５を流れる戻りの温水の温度を検知する。それぞれの検知信号が主制御部１１へ送られ、風呂戻り温度センサー４１ｂで検知する温水の温度がリモコン８０に指示した設定温度に到達したとき、浴槽３６内の湯の保温が終了したこととなる。こうして浴槽３６内の湯が保温される。

つぎに、第１の実施形態に係るヒートポンプ式給湯装置の湯張り配管２５に設けられる流体制御弁３０の開閉制御である、主制御部１１の湯張り配管凍結防止制御手段による凍結防止運転を、図２のフローチャート図にもとづいて説明する。
ステップ１００で凍結防止運転がスタートすると、ステップ１０１で熱源ユニット６０に設けた外気温センサー６８がＴ１（たとえば、３℃）と等しい、もしくはそれ以下であるか否かが判断される。

凍結の虞れのないＮｏの場合、すなわち外気温がＴ１より高ければ、再びステップ１０１に戻るが、凍結の虞れがあるＹｅｓの場合はステップ１０２に移る。このとき、湯張り配管温度検知手段である風呂戻り温度センサー４１ｂの検知温度がＴ２（たとえば７℃）と等しい、もしくはそれ以下であるか否かが判断される。

検知温度がＴ２よりも高い、Ｎｏの場合はステップ１０１に戻るが、Ｔ２以下のＹｅｓの場合はステップ１０３へ移る。
ステップ１０３において、流体制御弁３０である給水電磁弁をオンに切換え、ステップ１０４において風呂混合弁２２の設定温度を調節する。ここでは、貯湯タンク１０から導かれる高温の湯と、給水管４から導かれる水とが風呂混合弁２２で混合し、適温の温水となって湯張り配管２５を流通する。

すなわち、適温の温水が湯張り配管２５を流通するので、湯張り配管２５と、ここに設けられる風呂混合弁２２、流体制御弁３０、水位センサー３８および銀イオン発生器２８等の凍結による損傷を防止できる。また、このときの風呂混合弁２２の設定温度を外気温に応じて調節することで、貯湯タンク１０内の湯の使用量を減少できる。
同時に、給水管４、９と、減圧弁５および過圧防止弁８に水が流通するので、これらの凍結を防止できる。

ステップ１０５へ移って、所定条件である給水終了条件を満たすか否かが判断される。この給水終了条件として、ステップ１０３とステップ１０４に切換ってから、所定時間が経過したか、または流量センサー３１が検知した流量が所定流量に達したか否かであり、湯張り配管２５、３５内に充分に温水が行き亘る条件を基準として定められる。

Ｎｏの場合はステップ１０４に戻る。Ｙｅｓの場合はステップ１０６へ移って、流体制御弁３０である給水電磁弁である流体制御弁３０を閉成し、ステップ１０７に移って凍結防止運転を終了する。

このように、浴槽３６への湯張り以外の任意のタイミングで、水もしくは温水を流して、給水管４，９と、出湯管１４、２３、湯張り配管２５、３５、湯張り配管を構成する湯水管４３およびこれらに接続される給水弁２、減圧弁５、風呂混合弁２２、流体制御弁３０等、弁類の凍結の危険防止を図る。

このときも銀イオン発生器２８を動作させ、風呂混合弁２２から浴槽３６に導かれる温水に銀イオンを供給するようにしてもよい。すなわち、湯張り配管２５等の凍結防止とともに、浴槽３６内の湯を安全、かつ衛生的な状態に保つことができる。銀イオン発生器２８の動作は、任意に設定することで、この長寿命化を図ることができる。

つぎに、第２の実施形態に係るヒートポンプ式給湯装置の、循環ポンプ４０の運転制御および湯張り配管２５に設けられる流体制御弁３０の開閉制御である、主制御部１１の湯張り配管凍結防止制御手段による凍結防止運転を、図３のフローチャート図にもとづいて説明する。

なお、第２の実施形態に係るヒートポンプ式給湯装置の主制御部１１は、第１の実施形態に係るヒートポンプ式給湯装置の主制御部１１の上記（１）〜（５）の機能に加えて、次の（６）の制御手段を有する。

（６）外気温センサー６８からの検知信号を受け、外気温が所定温度以下になり、かつ、湯張り配管温度検出手段（たとえば風呂戻り温度センサー４１ｂ）で検知した湯張り配管温度が所定温度以下になったことを検知したとき、浴槽３６の湯水による凍結防止が可能か否かを判断する。

判断基準として、浴槽３６に残り湯がある場合は可能、それ以外は不可能と判断する。もしくは、浴槽３６に残り湯があるとともに、外気温が著しく低くない所定温度以上のとき可能、それ以外は不可能と判断する。

可能と判断した場合は、循環ポンプ４０を駆動して湯張り配管３５、４３に温水を供給し、これら配管と循環ポンプ４０等の凍結を防止する。不可能と判断した場合は、流体制御弁３０を所定時間または所定流量を満たすまで開放して湯張り配管２５，３５に温水を供給し、これら配管と流体制御弁３０等の凍結を防止する湯張り配管凍結防止制御手段。

ステップ２００で凍結防止運転がスタートすると、ステップ２０１で熱源ユニット６０に設けた外気温センサー６８がＴ１（たとえば、３℃）と等しい、もしくはそれ以下であるか否かが判断される。

外気温がＴ１より高く、凍結の虞れのないＮｏの場合は、再びステップ２０１に戻る。外気温が低く、凍結の虞れのあるＹｅｓの場合はステップ２０２に移って、湯張り配管温度検知手段である風呂戻り温度センサー４１ｂの検知温度がＴ２（たとえば７℃）と等しい、もしくはそれ以下であるか否かが判断される。

Ｎｏの場合はステップ２０２に戻るが、Ｙｅｓの場合はステップ２０３へ移る。ステップ２０３において、浴槽３６の残り湯を用いることができるか否か、すなわち浴槽３６の残り湯を用いた配管、弁類等の凍結防止が可能か否かが判断される。浴槽３６内に残り湯が残っている場合（もしくは、浴槽内３６に残り湯があるとともに、外気温が著しく低くない所定温度以上の場合）に限ってＹｅｓとなり、ステップ２０４に移る。

浴槽３６内に残り湯が残っていない（もしくは、浴槽内３６に残り湯があっても、外気温が著しく低い）Ｎｏの場合は、先に図２のフローチャートで説明したステップ１０３へ移る。すなわち、湯張り配管２５の流体制御弁３０を開放し、貯湯タンク１０の高温の湯と給水管４の水とを風呂混合弁２２で混合し、湯張り配管２５から温水を供給する。

先に説明したように、給水管４，９、出湯管１４、２３、湯張り配管２５、３５、湯張り配管を構成する湯水管４３の配管類と、これら配管に接続される給水弁２、減圧弁５、過圧防止弁８、風呂混合弁２２、流体制御弁３０等、弁類の凍結の危険を確実に避けられる。

ステップ２０４において、循環ポンプ４０を運転オンとする。浴槽３６内の残り湯が循環ポンプ４０によって湯張り配管３５に吸上げられ、追焚き用熱交換器４２の第１流路４２ａを通り、湯水管４３を介して浴槽３６に導かれる。結局、浴槽側追焚き循環回路Ａの凍結を確実に防止できる
つぎに、ステップ２０５に移って循環ポンプ４０の運転オンの経過時間が計測され、所定時間ｔ２と等しい、もしくはそれ以上あるか否かが判断される。運転オンの時間が短く、Ｎｏの場合は再びステップ２０５へ移る。Ｙｅｓの場合はステップ２０６に移って風呂戻り温度センサー４１ｂの検知温度がＴ２（たとえば７℃）と等しい、もしくはそれ以下であるか否かが判断される。

Ｎｏの場合はステップ２０６に戻るが、Ｙｅｓの場合はステップ２０７に移って、循環ポンプ４０を運転オフとし、次にステップ２０８に移って浴槽側追焚き循環回路Ａに対する凍結防止運転を終了する。
このように、浴槽３６への湯張り以外の任意のタイミングで、浴槽側追焚き循環回路Ａに浴槽３６内の残り湯を循環させ、この循環回路Ａの湯張り配管３５、湯張り配管を構成する湯水管４３の凍結を確実に防止する。

浴槽３６内に残り湯が残っていない（もしくは、浴槽内３６に残り湯があっても、外気温が著しく低い）Ｎｏの場合は、流体制御弁３０を開放し、貯湯タンク１０の高温の湯と給水管４の水とを風呂混合弁２２で混合し、湯張り配管２５へ温水を供給する。

給水管４，９と、出湯管１４、２３、湯張り配管２５、３５等の配管類と、給水弁２、減圧弁５、風呂混合弁２２、流体制御弁３０等の弁類の、凍結危険を確実に避けられる。また、このときも銀イオン発生器２８を動作させ、風呂混合弁２２から浴槽３６に導かれる温水に銀イオンを供給して、浴槽３６内の湯を安全、かつ衛生的な状態に保つことができる。

図４は、第３の実施形態に係るヒートポンプ式給湯装置の概略構成図である。
先に、図１で説明した第１の実施形態および第２の実施形態での給湯装置とは、以下の点が相違し、それ以外は同一であるので、同一部位に同番号を付して、新たな説明を省略する。

相違点は、給湯弁１９と流量センサー１８および給湯混合弁１３との間に接続される上記給湯配管１７において、可能な限り給湯弁１９に近い位置に、分岐管９１の一端部が接続される。換言すれば、分岐管９１は給湯配管１７のほとんど基端部から分岐して設けられる。

分岐管９１の他端部は、上記逃し部３２に接続されていて、この逃し部３２のほとんど直前部位に流体制御弁９２が設けられる。また、給湯配管１７に給湯配管の温度を検知する給湯配管温度検知手段である温度センサー１７ａが設けられる。

つぎに、第３の実施形態に係るヒートポンプ式給湯装置の、分岐管９１に設けられる流体制御弁９２の開閉制御である、主制御部１１の給湯配管凍結防止制御手段による凍結防止運転を、図５のフローチャート図にもとづいて説明する。

なお、第３の実施形態に係るヒートポンプ式給湯装置の主制御部１１は、第１および第２の実施形態に係るヒートポンプ式給湯装置の主制御部１１の機能に加えて、次の（７）の制御手段を有する。

（７）外気温センサー６８からの検知信号を受け、外気温が所定温度以下になり、かつ、給湯配管温度検出手段で検知した給湯配管温度が所定温度以下になったことを検知ときに、分岐管９１の流体制御弁９２を開放して、給湯配管１７と分岐管９１に温水を供給する。同時に、給水管４，９に水を通し、これら配管と、給湯弁１９、流体制御弁９２、給水弁２、減圧弁５、過圧防止弁８の凍結を防止する給湯配管凍結防止制御手段。

ステップ３００で凍結防止運転がスタートすると、ステップ３０１で熱源ユニット６０に設けた外気温センサー６８がＴ１（たとえば、３℃）と等しい、もしくはそれ以下であるか否かが判断される。
Ｎｏの場合は再びステップ３０１に戻るが、Ｙｅｓの場合はステップ３０２に移って、給湯流量センサー１８による流量検知がないかが判断される。Ｎｏの場合は、給湯配管１７に温水が流通し、給湯弁１９を介して給湯栓へ給湯があるのでステップ３０２に戻る。

すなわち、外気温がＴ１よりも低い場合であっても、ユーザが給湯栓を開放していれば、給湯配管１７から温水が供給され給湯流量センサー１８が検知するところとなる。凍結防止運転としては、給湯配管１７での給湯終了を待機し、給湯流量センサー１８が検知しなくなるのを待つ。

ユーザは給湯中に極端な圧力変動や流量変動を感じることがなく、使用感が不快感に変化するのを抑制できる。給湯配管１７に湯が流通せず、給湯流量センサー１８が流量を検知していない、Ｙｅｓの場合は、ステップ３０３に移って、給湯配管温度検出手段である温度センサー１７ａで検出される給湯配管１７の温度が所定温度Ｔ４と等しい、もしくはそれ以下であるか否かが判断される。

所定温度Ｔ４は、たとえば７℃であり、それ以上あって凍結の虞れのないＮｏ場合は、ステップ３０３へ戻る。Ｔ４と等しい、もしくはそれ以下のＹｅｓの場合は、給湯配管１７の凍結の危険があるので、ステップ３０４に移って分岐管９１の流体制御弁９２を開放し、つぎにステップ３０５に移って給湯混合弁１３に対する設定温度を制御する。

給湯配管１７の凍結を防止するのに必要な設定温度に制御された温水が、給湯混合弁１３から給湯配管１７に導かれる。このとき、利用側の給湯栓が閉成されたままであるので、給湯弁１９の直前部位で温水は分岐管９１へ導かれる。そして、分岐管９１から流体制御弁９２を介して逃げ部３２に排出される。

一方、給湯混合弁１３から設定温度に制御された温水が導かれるためには、給水弁２が開放され、水が給水管４から減圧弁５を介して給湯混合弁１３に供給されるので、これらの凍結が防止される。

また、減圧弁５を出た水の一部は給水管９に分流され、これは貯湯タンク１０の側部に供給されるので、給水管９の凍結も防止される。貯湯タンク１０の上端部に接続される出湯管１４から高温の湯が供給されて給湯混合弁１３に供給され、当然ながら、出湯管１４の凍結はない。

ステップ３０５からステップ３０６に移って、流体制御弁９２の閉条件を満たすか否かが判断される。実際には、流体制御弁９２を開放してから時間がカウントされ、所定時間が経過した。もしくは給湯流量センサー１８が給湯配管１７を流れる温水の流量を検知して、積算された流量が所定流量に到達したか、否かで判断される。
いずれも、給湯配管１７および分岐管９１に充分に温水が行き渡り、給水管９に水が充分に行き渡る条件から判断される。

ステップ３０６でＮｏの場合はステップ３０５に戻り、Ｙｅｓの場合はステップ３０７に移って分岐管９１の流体制御弁９２を閉成する。なお、流体制御弁９２は開放から一気に閉成に移るのではなく、徐々に流量が少なくなるよう段階的に絞る。もしくは、一定時間をかけて閉めて行く。次に、ステップ３０８に移って凍結防止運転を終了する。

次回に流体制御弁９２を開放して凍結防止運転を開始するまでの時間は、このとき計測した外気温にもとづく。凍結のリスクが高い極く低温時には、流体制御弁９２の開放間隔が狭くなり、徐々にリスクが小さくなる中〜軽低温時には、開放間隔を長くとる。

この方式を採用することで、極く低温時には確実に凍結防止を行うことができ、中〜軽低温時には過度の貯湯タンク１０内の熱量損失を防ぐ。なお、給湯配管の温度が所定温度以下に低下した場合には、待機時間にかかわらず凍結防止制御を開始する。
このように、分岐管９１に設けた流体制御弁９２を制御することで、給湯配管１７と給水管９および減圧弁５の凍結を防止できる。

流体制御弁９２は、導かれる温水の量を調整できる。すなわち、凍結のリスクが高い外気温が極く低温時には通水量を多くし、凍結のリスクが小さい中〜軽低温時には徐々に通水量を少なくする。これにより、極く低温時には確実に凍結を防止し、中〜軽低温時には過度の熱量損失を防止する。
結果として、貯湯タンク１０から供給される高温の湯の使用量を、より少量に抑えて、熱量の損失を測りながら給湯配管１７等の凍結防止を図れる。

分岐管９１を給湯配管１７の給湯弁１９直前の位置で分岐するようにしたから、ほとんど給湯配管１７の全長に亘って温水を導き、この凍結防止を図れる。
また、分岐管９１の配管径は、給湯配管１７の配管径よりも細いものを採用すべきである。流体制御弁９２を開放し分岐管９１に凍結防止用の温水を導いている最中に、給湯弁１９から先に接続される厨房、洗面所、浴室に設けられる給湯栓を開放することがある。

この問題は構造面から解決することができる。すなわち、凍結防止という意味では、必ずしも多量の温水を流す必要がなく、無駄な熱量損失を防ぐ意味でも、分岐管９１の配管径は必要以上に太くないことが望ましい。分岐管９１と給湯配管１７の配管径のバランスは、給湯配管１７の給湯圧力と流量が大きく損なわれない程度とする。

なお、ステップ３０６において、流体制御弁９２を閉成するとき、一気に開放から閉成に変わるのではなく、段階的に閉めて行く、もしくは一定時間をかけて閉めて行く。これは、ユーザが給湯栓を開放して湯を使用中に、流体制御弁９２を開放して凍結防止を開始することは回避できるが、凍結防止運転中にユーザが給湯栓を開放することは回避できない。

先に説明したように、分岐管９１の配管径を給湯配管１７の配管径よりも小さくするなど、構造面で工夫をしても、凍結防止運転を行なっていないときと凍結防止運転が行われている場合では、給湯の圧力や流量の点でユーザの湯の使用感が異なる。

以上の２つの動作が同時に行われている状態から、凍結防止運転が先に終了すると、ユーザが感じる湯の圧力や流量などが増え、配管径のバランスや配管負荷によっては使用感の変動が大きく感じる。その点から、流体制御弁９２を段階的に閉める、もしくは一定時間をかけて閉めることで、先に述べた使用感の変動を滑らかにできる。

第４の実施形態に係るヒートポンプ式給湯装置の、湯水管（排水管）５０に設けられる排水弁５１の開閉制御である、主制御部１１の給水管凍結防止制御手段による凍結防止運転に係る説明は、図１および図４が適用される。
第４の実施形態に係るヒートポンプ式給湯装置の主制御部１１は、第１および第２の実施形態に係るヒートポンプ式給湯装置の主制御部１１の機能に加えて、次の（８）の制御手段を有する。

（８）外気温センサー６８からの検知信号を受け、外気温が所定温度以下になったときに、排水弁５１を開いて貯湯タンク１０の底部に接続する湯水管（排水管）５０から排水する一方で、上記給水管４，９から貯湯タンク１０へ給水し、これら配管と、給水弁２、減圧弁５、過圧防止弁８、排水弁５１の凍結を防止する給水管凍結防止制御手段。

すなわち、図１および図４に示す排水弁５１は、外気温センサー６８が所定温度を検知したときに、開放制御する。貯湯タンク１０の底部に接続される湯水管５０から、貯湯タンク１０内の低温の温水が流出し、湯水管５０と排水弁５１の凍結を防止する。

そして、排水弁５１の開放にともなって貯湯タンク１０内の下部の温水が流出し、その分を補給するため給水弁２が開放され、給水源から給水管４、減圧弁５、過圧防止弁８、給水管９を介して貯湯タンク１０へ給水される。
したがって、排水弁５１を開放すると、給水弁２、給水管４，減圧弁５、過圧防止弁８、給水管９の凍結も防止されることになる。

なお、給水管９に温度検知手段を設け、外気温と給水管の温度の両方が、それぞれ所定温度以下に低下したときに、排水弁５１を開いて給水管９の凍結防止を行うようにしても良い。

以上、本実施形態を説明したが、上述の実施形態は、例として提示したものであり、実施形態の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や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。

６０…熱源ユニット（加熱手段）、１０…温水タンク、４，６、９…給水管、２０…給水バイパス管、１４…出湯管、２２…風呂混合弁、３０…流体制御弁、２５，３５…湯張り配管、３６…浴槽、５０…湯水管（排水管）、５１…排水弁、１１…主制御部、６８…外気温センサー（外気温検出手段）、１７ａ…温度センサー（給湯配管温度検出手段）、４２…追焚き用熱交換器、Ａ…浴槽側追焚き循環回路。

Claims (4)

1. 加熱手段と、
   上記加熱手段で加熱された高温の湯を貯留する貯湯タンクと、
   上記貯湯タンクの底部に接続され、給水源から貯湯タンクへ水を供給する給水管と、
   上記給水管から分岐し、上記貯湯タンクをバイパスする給水バイパス管と、
   上記貯湯タンクの上部に接続された出湯管と、
   上記出湯管から導かれる高温の湯と、上記給水バイパス管から導かれる水とを混合する風呂混合弁と、
   流体制御弁を有し、上記風呂混合弁によって混合された温水を浴槽に導く湯張り配管と、
   上記貯湯タンクの湯と浴槽内の温水とを熱交換する追焚き用熱交換器と、
   循環ポンプを備え、上記浴槽内の温水を浴槽と前記追焚き用熱交換器との間で熱交換させる浴槽側追焚き循環回路と、
   を有する給湯装置において、
   外気温を検出する外気温検出手段と、
   上記湯張り配管の温度を検出する湯張り配管温度検出手段と、
   上記外気温検出手段で検出される外気温が所定温度以下になり、かつ、上記湯張り配管温度検出手段で検出された湯張り配管温度が所定温度以下になったときに、浴槽内の温水による凍結防止が可能か否かを判断し、可能と判定されたときは上記浴槽側追焚き循環回路の上記循環ポンプを所定時間駆動して、浴槽内の温水を上記浴槽側追焚き循環回路に循環させて凍結を防止し、不可能と判定されたときには上記湯はり配管の上記流体制御弁を、所定条件を満たすまで開放し、上記湯張り配管に温水を供給して凍結を防止する湯張り配管凍結防止制御手段を有する主制御部と、
   を具備することを特徴とする給湯装置。
2. 上記湯はり配管に銀イオン発生器を設け、上記湯張り配管凍結防止制御手段により湯張り配管に温水を供給するときに、上記銀イオン発生器を動作させることを特徴とする上記請求項１記載の給湯装置。
3. 上記出湯管から導かれる温水と、上記給水バイパス管から導かれる水とを混合する給湯混合弁と、
   上記給湯混合弁によって混合された温水を利用部に導く給湯配管と、
   上記給湯配管から分岐して設けられ、流体制御弁を有する分岐管と、
   上記給湯配管の温度を検出する給湯配管温度検出手段を有し、
   上記主制御部は、上記外気検出手段で検出された外気温が所定温度以下になり、かつ、上記給湯配管温度検出手段で検出された給湯配管温度が所定温度以下になったときに、上記分岐管の流体制御弁を開いて上記給湯配管に温水を供給し凍結を防止する給湯配管凍結防止制御手段を有することを特徴とする請求項１および請求項２のいずれかに記載の給湯装置。
4. 上記貯湯タンクの底部に排水弁を有する湯水管を接続し、
   上記主制御部は、上記外気温検出手段で検出された外気温が所定温度以下になったときに、上記排水弁を開いて上記湯水管から排水し、上記給水管から貯湯タンクへ給水して凍結を防止する給水管凍結防止制御手段を有することを特徴とする請求項１および請求項２のいずれかに記載の給湯装置。

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