(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
貯湯タンクから給湯口へ湯水を供給する給湯管内の湯水を温めて、給湯開始直後から温水を給湯できるようにした給湯装置であって、
内部を流れる湯水を前記貯湯タンク内の温水との間で熱交換させる熱交換管と、前記給湯管と前記熱交換管とをそれらの間で湯水が循環できるように接続する配管とを有する循環系統と、
前記循環系統内を循環する湯水の流れを生じさせるためのポンプと、
前記給湯口からの給湯の有無を判定する給湯判定手段と、
前記給湯口からの給湯が無いと判定された場合にのみ前記ポンプを作動させる制御手段と、
を備えることを特徴とする給湯装置。
【請求項２】
前記熱交換管を通過して温められた温水が、前記給湯管内で、前記貯湯タンクからの温水と合流して前記給湯口へ供給されることを特徴とする請求項１記載の給湯装置。
【請求項３】
前記給湯口付近に存在する人を検知する人感センサーを備え、前記制御手段は、前記人感センサーが人を検知した場合のみ、前記ポンプを作動させることを特徴とする請求項１又は２に記載の給湯装置。
【請求項４】
前記循環系統内の水温を検出する水温センサーを備え、前記制御手段は、前記水温センサーにより検出された水温が所定温度以下の場合にのみ、前記ポンプを作動させることを特徴とする請求項１〜３のうち何れか１項に記載の給湯装置。
【請求項５】
内管と外管とからなる二重管を用いて、前記内管を前記給湯管とし、前記内管と前記外管との間の空間を、前記給湯管から前記熱交換管へ湯水を戻すための戻り管としたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の給湯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、給湯装置に係り、特に、給湯開始直後から温かい温水を給湯できるようにした給湯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、冬季に、給湯器からの温水を給湯する場合、蛇口から給水される湯水は、最初に冷たく、その後しばらくして温水になる。このように、温水が給湯されるまでに時間を要するため、もどかしさを感じたり、温水になるまでの水を消費したりしてしまう。そこで、従来より、例えば、特許文献１及び２に開示されるように、給湯直後から所望の温度の温水を給湯口から供給するための技術が提案されている。
【０００３】
特許文献１には、給湯器と蛇口との間に即湯タンクを設置して、即湯タンク内の水を希望温度以上になるように、即湯タンク内に設置するヒーターで温めておき、即湯タンクの湯水温度と、給湯器と即湯タンクとの間の配管内の湯水温度とを監視しながら、給湯する際にこれらの湯水温度を比較して、配管内と、即湯タンク内との湯水の切り替えをバルブによって調節する給湯装置が開示されている。これは、配管内の湯温が希望温度以上である場合には、配管内と、即湯タンク内との湯水を混合することなく、配管内の温水を直ちに給湯できるというものである。
【０００４】
また、特許文献２には、給湯器から蛇口まで通じる往き管と、蛇口まで通じた温水が給湯器に戻る戻り管と、これらの管を流れる水を循環させるポンプとによって構成される循環系統において、戻り管内の温水と熱交換する床暖房パネルを設けた技術が開示されている。これは、管路から失われていた熱エネルギーを床暖房の熱源として効率良く利用するというものである。
【特許文献１】特開平５−４４９９３号公報
【特許文献２】特開平１０−１７０００５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示された給湯装置では、蛇口近傍に即湯タンクを設置して即湯タンク内の湯水を温める構成であるため、即湯タンク内の湯水を温めるためにエネルギーを消費してしまう。さらに、給湯の有無にかかわらず即湯タンクの湯を、希望温度以上になるようにヒーターで常に加温しなければならず、エネルギー消費量も大きい。また、即湯タンクと給湯口との間の配管内の水は温められないため、その配管内に溜まった冷水が、すべて蛇口から排出されて温水が出てくるまでに多少の時間がかかる。
【０００６】
また、特許文献２に開示された技術は、管路内の温められた温水から放出される熱エネルギーに対する効率利用についてのものであり、管内の湯水を効率良く温める温熱管理に関しては講じられていない。
【０００７】
本発明は、上記の点を鑑みてなされたものであり、保温性が高くかつ省スペース型の給湯管を備え、給湯の即時性と省エネルギーに優れた給湯装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するため、本発明は、貯湯タンクから給湯口へ湯水を供給する給湯管内の湯水を温めて、給湯開始直後から温水を給湯できるようにした給湯装置であって、
内部を流れる湯水を前記貯湯タンク内の温水との間で熱交換させる熱交換管と、前記給湯管と前記熱交換管とをそれらの間で湯水が循環できるように接続する配管とを有する循環系統と、
前記循環系統内を循環する湯水の流れを生じさせるためのポンプと、
前記給湯口からの給湯の有無を判定する給湯判定手段と、
前記給湯口からの給湯が無いと判定された場合にのみ前記ポンプを作動させる制御手段と、を備えることを特徴とする（第１の発明）。 
本発明による給湯装置によれば、貯湯タンク内の湯水に蓄熱された熱エネルギーを、循環系統内の湯水に伝熱させて温める構成であるために、即湯のための熱エネルギーとして効率が良く利用でき、省エネルギーに寄与できる。
【０００９】
第２の発明は、第１の発明において、前記熱交換管を通過して温められた温水が、前記給湯管内で、前記貯湯タンクからの温水と合流して前記給湯口へ供給されることを特徴とする。  
本発明による給湯装置によれば、貯湯タンク内の湯水によって熱交換され温められた熱交換管内の温水は、給湯管を通り給湯口まで循環されるために、給湯時には、その温められた温水を直ちに給湯することができる。
【００１１】
第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記給湯口付近に存在する人を検知する人感センサーを備え、前記制御手段は、前記人感センサーが人を検知した場合のみ、前記ポンプを作動させることを特徴とする。 
本発明による給湯装置によれば、人感センサーが人を検知した時のみにポンプが作動することにより、ポンプ作動のための余分なエネルギーを消費しないため、省エネルギーに寄与できる。
【００１２】
第４の発明は、第１〜第３のいずれかの発明において、前記循環系統内の水温を検出する水温センサーを備え、前記制御手段は、前記水温センサーにより検出された水温が所定温度以下の場合にのみ、前記ポンプを作動させることを特徴とする。 
本発明による給湯装置によれば、水温センサーが、循環系統内の湯水の温度が所定温度以下と検知した場合にのみにポンプが作動するために、ポンプ作動のための余分なエネルギーを消費しないため、省エネルギーに寄与できる。
【００１３】
第５の発明は、第１〜第４のいずれかの発明において、内管と外管とからなる二重管を用いて、前記内管を前記給湯管とし、前記内管と前記外管との間の空間を、前記給湯管から前記熱交換管へ湯水を戻すための戻り管としたことを特徴とする。 
本発明による給湯装置によれば、給湯管と戻り管とが二重管構造で一本の配管内に収まることにより、同様の外径を有す給湯管と戻り管とが別々の配管で構成される循環系統と比べて、管の周表面の表面積が小さくなるため、温められた湯水の熱が外気に放熱される放熱量を低減でき、管内の湯水の保温性を向上できる。また、給湯口までの配管を一本で設計できるために、省スペース化にも寄与できる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、保温性が高くかつ省スペース型の給湯管を備え、給湯の即時性と省エネルギーに優れた給湯装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の好ましい一実施形態について図面に基づき詳細に説明する。  
図１は、本実施形態に係る給湯装置１の構成図である。図１に示すように、給湯装置１は、供給された水を温めるヒートポンプ５２と、温められた温水を貯める貯湯タンク５４と、給湯する温水の温度を調節する混合弁５５と、温水を給水口へ送る給湯管５６と、給湯口５８とを含んでいる。
【００１６】
従来の給湯装置では、貯湯タンク５４に貯湯される温水が、給湯管５６を通って、給湯口５８から排出される際に、給湯口５８から最初に供給される湯水は、給湯管５６内に残存して冷めた状態の水であるため、所望温度の温水が給水されるまでには一定の時間がかかる。これに対して、本実施形態の給湯装置１では、給湯管５６内に残存する冷水を温水化し、給湯開始直後から所望温度の温水が給湯できるように構成されている。
【００１７】
かかる目的のため、給湯装置１は、循環系統１０と、循環系統１０内で湯水を循環させるためのポンプ１２と、給湯口５８からの給湯の有無を判定するフロースイッチ１４と、給湯口５８に人が近づいたことを感知する人感センサー１６と、循環系統１０内の湯水の温度を監視する温度センサー１８と、これらの部位１４〜１８による判定又は監視情報に基づいて、ポンプ１２の作動を制御する制御部２０とを備えている。
【００１８】
循環系統１０は、給湯管５６と、戻り管５７と、熱交換管２２から構成され、湯水がこれらの５６、５７及び２２の管内間を循環して流れるように配管される。
【００１９】
図１に示す区間Ａにおける給湯管５６及び戻り管５７は、図２により詳細に示すように、内管６０ａと外管６０ｂとからなる二重管６０により構成され、内管６０ａを給湯管５６とし、内管６０ａと外管６０ｂとの間の環状空間を戻り管５７としている。
【００２０】
また、熱交換管２２は、その内部の湯水と貯湯タンク５４内の温水との間で熱交換させるべく貯湯タンク５４内の高温水の領域を通過するように、例えば、屈曲形状、あるいは、らせん状に配管される。これにより、熱交換管２２内を流れる湯水が、貯湯タンク５４内の温水と熱交換する時間を長くできるために、循環系統１０内を流れる湯水を効率良く温めることができる。
【００２１】
また、熱交換管２２は、給湯管５６とフロースイッチ１４の下流側近傍位置で接続されており、この接続位置にて熱交換管２２を通過した湯水が給湯管５６内の温水と合流する。
【００２２】
ポンプ１２は、例えば、熱交換管２２の給湯口５８と貯湯タンク５４との間の箇所に設けられている。このポンプ１２の動作は、後述する制御部２０によって制御される。
【００２３】
フロースイッチ１４は、給湯口５８から所定量以上の給湯が行われているか否かを検知するものであり、循環系統１０と混合弁５５との間に設けられる。フロースイッチ１４による検知結果を示す信号は制御部２０へ伝送される。
【００２４】
人感センサー１６は、給湯口５８に人が近づいたことを感知するセンサーであり、その構成は問わないが、例えば、人体の熱を感知する焦電型の赤外線センサー、足音などを感知する音センサー、歩行振動を感知する振動センサー、又は人体の荷重を感知する圧力センサーなどを用いることができる。人感センサー１６による感知結果を示す信号は制御部２０へ伝送される。
【００２５】
温度センサー１８は、循環系統１０内を流れる湯水の水温を検出するもので、例えば、図１に示すように、給湯口５８近傍の循環系統１０の管内に設けられる。温度センサー１８には、例えば、接触式の温度センサーである白金測温抵抗体や、サーミスタ、又は熱伝対などが用いられる。温度センサー１８により検出された水温を示す信号は制御部２０へ伝送される。
【００２６】
制御部２０は、フロースイッチ１４と、人感センサー１６と、温度センサー１８とから伝送された各信号に基づいて、ポンプ１２の作動を制御する。この制御部２０は、例えば、メモリとＣＰＵとを備える制御装置により構成され、メモリ内にはポンプ１２を制御するプログラムが保存され、ＣＰＵがそのプログラムを実行することでポンプ１２の作動を制御する。ＣＰＵ実行するプログラムは、例えば、図３に示すような制御フローチャートに従って、ポンプ１２の作動を制御する。
【００２７】
図３に示すように、制御部２０は、まず、人感センサー１６からの信号を判別して人が接近しているか否かを判別する（Ｓ３１０）。そして、人が接近している場合には、次の温度センサー１８による管内の湯水の温度の判別へ移行し（Ｓ３２０）、人が接近していない場合には、ポンプ１２を停止させる制御を行う（Ｓ３５０）。
【００２８】
次に、制御部２０は、温度センサー１８からの信号に基づいて、湯水の温度が所定の温度以下であるか否かを判別する（Ｓ３２０）。その結果、所定の温度より高い場合には、ポンプ１２を停止させる制御を行う（Ｓ３５０）。一方、湯水の温度が所定の温度以下である場合には、フロースイッチ１４からの信号に基づいて、給湯口５８からの給湯の有無の判別を行い（Ｓ３３０）、給湯していない場合には、ポンプ１２を作動させ（Ｓ３４０）を行い、給湯している場合には、ポンプ１２を停止させる（Ｓ３５０）。
【００２９】
すなわち、図３のフローチャートによれば、給湯口に人が接近しており、給湯口から給湯されておらず、かつ、給湯管内の温度が所定温度以下の場合に限り、ポンプ１２が作動し、それ以外の場合には、ポンプ１２は停止することになる。
【００３０】
以上、本実施形態の給湯装置１によれば、貯湯タンク５４内の湯水に蓄熱された熱エネルギーを、循環系統１０内の湯水に伝熱させて温める構成であるために、即湯のための熱エネルギーとして効率が良く利用でき、省エネルギーに寄与できる。また、貯湯タンク５４内の湯水によって熱交換され温められた熱変換管２２内の温水は、給湯管５６を通り給湯口５８まで移送されるために、給湯時には、その温められた温水を直ちに給湯することができる。
【００３１】
また、本実施形態による給湯装置１によれば、人感センサー１６が備えられることにより、人感センサー１６が人を検知した時のみにポンプ１２が作動することにより、ポンプ作動のための余分なエネルギーを消費しないため、省エネルギーに寄与できる。
【００３２】
また、本実施形態による給湯装置１によれば、温度センサー１８が備えられることにより、湯水の温度が所定温度以下と検知した場合にのみにポンプ１２が作動するために、ポンプ作動のための余分なエネルギーを浪費しないため、省エネルギーに寄与できる。
【００３３】
また、本実施形態による給湯装置１によれば、給湯管５６と戻り管５７とが二重管構造で一本の配管内に収まることにより、給湯管と戻り管とが別々の配管で構成される循環系統と比べて、管の周表面の表面積が小さくなるため、温められた湯水の熱が外気に放熱される放熱量を低減でき、管内の湯水の保温性を向上できる。また、給湯口５８までの配管を一本で設計できるために、省スペース化にも寄与できる。
【００３４】
なお、本実施形態による温度センサー１８で感知する、ポンプ１２を作動させるか否かの基準となる湯水温度（上記した所定温度）は、混合弁５５で調整される所望の給湯温度に応じて調整してもよい。これにより、循環系統１０内の湯水温度が、給湯される温水温度と同程度に制御でき、利用者に温度差を感じさせることなく、給湯管５６の湯水から貯湯タンクの温水に自然に移行して給湯できる。
【００３５】
また、本実施形態による循環系統１０を構成する熱交換管２２の貯湯タンク内における配置位置は、タンクの上方の高温部でなく、タンクの中央部の中温部に配管されてもよい。これにより、熱交換される循環系統１０内の湯水温度が、高くなりすぎることから回避できる。
【００３６】
また、本実施形態による貯湯タンク５４から給湯口５８までの給湯経路として、給湯管５６のみならず、戻り管５７を併用してもよい。これにより、流路の断面積が増えるので給湯量を増加することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本実施形態に係る給湯管内水における給湯装置の一例を示す概念図である。
【図２】本実施形態に係る給湯管の二重管構造を示す斜視図である。
【図３】本実施形態に係る制御部によるポンプの制御を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３８】
１    給湯装置
１０  循環系統                １２  ポンプ
１４  フロースイッチ          １６  人感センサー
１８  温度センサー            ２０  制御部
２２  熱交換管                ５２  ヒートポンプ
５４  貯湯タンク              ５６  給湯管
５８  給湯口                  ６０  二重管
６０ａ  内管                  ６０ｂ  外管
【図２】
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【図３】
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【図１】
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