JP2013133996A - 貯湯システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】貯湯タンク13の下部から出て、風呂給湯器70を経由して貯湯タンク13上部に戻る循環経路を設け(図の太線の経路)、この循環経路の途中に循環ポンプ46を設ける。風呂給湯器70で加熱しながら循環経路にタンク水を循環させることで貯湯タンク13内の滞留水を殺菌する。また、同様の動作でマイコンメータ遮断を回避する。
【選択図】図9
Description
所定の熱源から回収した熱で前記貯湯タンク内の水を加熱する加熱装置と、
給水を加熱するバックアップ熱源機からの湯と貯湯タンクからの湯水と給水とを設定された混合比で混合して給湯する混合器と、
前記バックアップ熱源機から前記混合器までの第1配管から分岐して前記貯湯タンクに至る分岐管と、
前記貯湯タンクから出て、前記バックアップ熱源機の給水口に給水を供給する第2配管の途中に合流した合流管と、
前記貯湯タンクから前記合流管、前記第2配管、前記バックアップ熱源機、前記第1配管、前記分岐管を経由して前記貯湯タンクに戻る循環経路の湯水を循環させる循環ポンプと、
設定温度の湯が前記混合器から給湯されるように、前記バックアップ熱源機での加熱および前記混合器の混合比を制御する制御部と、
を有する
ことを特徴とする貯湯システム。
ことを特徴とする[1]に記載の貯湯システム。
前記バックアップ熱源機はガス給湯器であり、
前記制御部は、前記燃料電池による微量のガスの長期継続使用によりガスメータがガスの供給を遮断することの回避動作として、前記循環ポンプを作動させて前記循環経路内に湯水を循環させながら前記ガス給湯器を燃焼させる動作を行う
ことを特徴とする[1]または[2]に記載の貯湯システム。
前記分岐管は、前記第1配管のうち前記混合器寄りの箇所から分岐しており、
前記制御部は、給湯の制御モードとして、貯湯タンクからの湯と給水とを混合して設定温度の湯を給湯する第1モードと、給水を前記バックアップ熱源機で設定温度より高い温度に加熱した湯と給水とを混合して設定温度の湯を給湯する第2モードとを少なくとも有し、
前記第1モードで給湯動作中に前記第2モードに切り替える場合は、前記経路変更部によって前記迂回循環経路に設定し、前記バックアップ熱源機による加熱を行いながら前記循環ポンプを動作させて、前記バックアップ熱源機から出た湯が前記迂回循環経路を循環する状態を所定時間以上形成した後に、前記循環ポンプを停止させて前記第2モードの給湯動作に移行する
ことを特徴とする[1]乃至[3]のいずれか1項に記載の貯湯システム。
前記制御部は、前記第1配管および前記第2配管の凍結を防止する際に、前記経路変更部によって前記迂回循環経路に設定し、前記バックアップ熱源機による加熱あり、もしくは加熱なしで、前記循環ポンプを作動させる
ことを特徴とする[1]乃至[4]のいずれか1項に記載の貯湯システム。
前記風呂給湯器から出る湯を排水するための排水管と、前記排水管を開閉する排水制御弁とをさらに備え、
前記制御部は、前記貯湯タンク内の湯水を殺菌する際に、前記循環ポンプを作動させ、前記循環経路を循環する湯水を、前記バックアップ熱源機で加熱する再加熱処理を行うと共に、前記再加熱処理中に浴槽への注湯要求を受けたときは、前記再加熱処理を中止し、前記排水制御弁を開いて前記風呂給湯器からの湯を前記排水管から外部へ排水する動作を所定時間行った後、浴槽への注湯動作を開始させる
ことを特徴とする[1]乃至[5]のいずれか1項に記載の貯湯システム。
前記風呂給湯器から出る湯を排水するための排水管と、前記排水管を開閉する排水制御弁とをさらに備え、
前記制御部は、前記貯湯タンク内の湯水を殺菌する際に、前記循環ポンプを作動させ、前記循環経路を循環する湯水を、前記バックアップ熱源機で加熱する再加熱処理を行うと共に、少なくとも前記再加熱処理後の所定期間内に浴槽への注湯要求を受けたときは、前記排水制御弁を開いて前記風呂給湯器からの湯を前記排水管から外部へ排水する動作を所定時間行った後、浴槽への注湯動作を開始させる
ことを特徴とする[1]乃至[6]のいずれか1項に記載の貯湯システム。
前記排水するときは、前記混合器を前記風呂給湯器からの湯が出るように設定して前記排水制御弁を開くと共に、排水中は、前記風呂給湯器で該風呂給湯器を1回通る間に殺菌が完了する所定温度以上の湯に加熱し、これに前記混合器で給水を混ぜて設定温度の湯が給湯されるようにする
ことを特徴とする[6]または[7]に記載の貯湯システム。
前記混合器には前記貯湯タンクの上部から湯が供給されるようにされており、
前記制御部は、前記貯湯タンクに水を張るもしくは水の入れ替えを行うときは、前記貯湯タンクからの湯が出るように前記混合器を設定して前記排水制御弁を開き、前記貯湯タンクにその下部から給水が供給されるようにする
ことを特徴とする[8]に記載の貯湯システム。
前記貯湯タンクは、その下部から給水が供給されるようにされており、
前記制御部は、前記貯湯タンクに水を張るもしくは水の入れ替えを行うときは、前記排水制御弁を開き、前記貯湯タンクにその下部から給水が供給されるようにする
ことを特徴とする[1]乃至[5]のいずれか1項に記載の貯湯システム。
図3は、排熱回収動作における湯水の流れを表しており、排熱回収動作における湯水の流れる経路を太線で示してある。熱源機4の排熱を回収して貯湯タンク13内の湯水を加熱する排熱回収動作では、制御部20は熱源機4に指示して排熱回収ポンプ52を作動させる。これにより、貯湯タンク13内の湯水は、取水口16から出て、熱回収配管(低温)53a、排熱回収熱交換器51、熱回収配管(高温)53b、A方向の第1三方弁21を経由して戻り口17から貯湯タンク13の上部に戻る循環経路で循環する。なお、第1三方弁21の第1接続口21aには、排熱回収熱交換器51で加熱されて高温になった湯が到達するので制御部20は第1三方弁21をA方向にする。
貯湯タンクユニット11は風呂給湯器70の近くに設置される場合もあれば、遠く離れて設置される場合もある。たとえば、2階に風呂があるような家屋では、風呂給湯器70は2階の外壁に設置され貯湯タンクユニット11および熱源機4は1階に設置されるといったケースがあり、このような場合には装置間を結ぶ接続配管(高温)61および接続配管(低温)62の配管長が長くなって圧損の大きい設置状況になる。本発明の風呂給湯システム10では、低水圧地域において、配管が長くて圧損が大きい設置状況になっても、出湯量を十分確保できるように、圧損の増加を抑えた給湯を行うようになっている。
第1モードは、貯湯タンク13に十分蓄熱されている場合の給湯動作である。図4は、第1モードの給湯動作における湯水の流れを表している。図中、湯水の流れる経路を太線で示してある。第1モードでは、混合器23で貯湯タンク13からの湯と給水とを混合して給湯設定温度の湯を作り、給湯する。風呂給湯器70には給水は送らず、風呂給湯器70での加熱はなく燃焼運転しない。
第2モードは、貯湯タンク13に利用可能な湯がない場合の給湯動作である。図5は、第2モードの給湯動作における湯水の流れを表している。図中、湯水の流れる経路を太線で示してある。第2モードでは、給水を風呂給湯器70で給湯設定温度より高い温度に加熱した湯と給水とを混合器23で混合して給湯設定温度の湯を給湯する。
給水温度15℃、給湯設定温度40℃、給湯流量8L/minのとき、風呂給湯器70から40℃の湯をもらう場合は、給湯流量の全量を風呂給湯器70からもらうので、接続配管(高温)61および接続配管(低温)62を湯水が8L/minで流れることになる。これに対し風呂給湯器70から55℃の湯をもらう場合は、接続配管(高温)61、接続配管(低温)62を流れる流量は5L/minでよく、貯湯タンクユニット11内で給水3L/minと混合して40℃の湯8L/minが作られる。流速(配管径が同じ場合は流量に比例)が大きいほど圧損は大きくなるので、流量を下げられることは圧損低減に大きく寄与する。
第3モードは、貯湯タンク13内に蓄熱はあるが、温度が低く、貯湯タンク13内の湯だけでは不十分な場合の給湯動作である。図6は、第3モードの給湯動作における湯水の流れを表している。図中、湯水の流れる経路を太線で示してある。第3モードは、たとえば、貯湯タンク13の湯切れ温度センサ18dの検出温度が給湯設定温度より低いが給湯設定温度より所定温度(例えば10℃)以上は低くないような場合に選択される。
次に、第1モード(タンク出湯)で給湯を開始した後、貯湯タンク13内の蓄熱(湯量)が不足して第2モード(給湯器出湯)に給湯の制御モードを切り替える場合の移行動作について説明する。
タンク滞留水再加熱処理は、貯湯タンク13に滞留している湯水(タンク滞留水)を再加熱して殺菌する動作である。制御部20は、貯湯タンク13内の湯水が長期間使用されずに滞留していると判断した場合に、タンク滞留水再加熱処理を行う。図9は、タンク滞留水再加熱処理における湯水の流れを表している。タンク滞留水再加熱処理では、第1三方弁21をA方向、第2三方弁38をC方向、第2混合器23bを全閉、ポンプ電磁弁47を開いて、循環ポンプ46を運転する。また、風呂給湯器70に対して所定の高温(60℃程度、たとえば、62℃)を給湯設定温度に設定する。これにより、貯湯タンク13内の湯水を風呂給湯器70で60℃程度以上に加熱して貯湯タンク13の上部に戻す。
マイコンメータ遮断の回避動作では、第1三方弁21をA方向、第2三方弁38をC方向、第2混合器23bを全閉、ポンプ電磁弁47を開いて、循環ポンプ46を運転する。マイコンメータ遮断回避動作における湯水の流れは図9と同一である。また、制御部20は風呂給湯器70に対して、バーナ73の燃焼が行われる給湯設定温度を指示する。たとえば、貯湯タンク13の上部に溜めるべき湯の温度(たとえば、60℃)での給湯を指示する。
接続配管(高温)61や接続配管(低温)62は、屋外に配管される場合が多く、寒冷地では凍結の恐れがあるため、以下の凍結防止動作を行う。
図11は、注湯動作における湯水の流れを表している。図中、湯水の流れる経路を太線で示してある。注湯動作では、貯湯タンク13からの湯もしくは貯湯タンク13からの湯と給水とを混合した湯を混合器23でつくり、混合器23の出側の湯を風呂給湯器70の給水接続口へ供給すると共に、風呂給湯器70による加熱を足してもしくは追加の加熱無しに風呂給湯器70から風呂(浴槽)2へ風呂設定温度の注湯が行われるように制御する。
第1の実施の形態に係る風呂給湯システム10において図9の太線で示すような循環経路でタンク滞留水再加熱処理を行っているとき、接続配管(低温)62内は、貯湯タンク13下部の取水口16から来たタンク滞留水であり、殺菌されていない。したがって、タンク滞留水再加熱処理の最中に使用者から湯張り(注湯)開始の指示を受けた場合に、すぐに注湯動作に移行して風呂給湯器70の注湯電磁弁79を開くと、タンク滞留水が風呂(浴槽)2の中に入ってしまう。一方、これを避けるためにタンク滞留水再加熱処理が終了するまで待ってから湯張り(注湯)を行うとすると、湯張りの開始が遅れて不便である。
図9に示す経路でタンク滞留水再加熱処理を行った直後は、接続配管(低温)62内の水は60℃程度以上になっている。そのため、タンク滞留水再加熱処理完了の直後に、使用者から湯張り(注湯)の開始指示を受けた場合に、すぐに湯張り動作に入って風呂給湯器70の注湯電磁弁79を開くと、高温の湯が風呂(浴槽)2の中に入ってしまい安全上好ましくない。たとえば、湯張りを開始したときに使用者が風呂循環口から出てくる湯の温度を手で触って確かめようとした場合などを考慮すると、高温の湯が出ないようにする対策が望まれる。しかし、湯張り開始時に高温の湯が出ることを避けるために、接続配管(低温)62内の湯温が下がるのを待ってから湯張りを行うとすると、湯張りの開始が遅れて不便である。
使用者、施工者、修理作業者などが空の貯湯タンク13に水張りを行いたい場合、第1の実施の形態に係る風呂給湯システム10の構成では、過圧逃し弁24を手動で開くなどしてエアの抜け口を確保した上で給水側のバルブを開けて水張りを行う必要がある。また水張り完了後、過圧逃し弁24を手動で閉じる必要があり、不便である。
使用者、施工者、修理作業者などが貯湯タンク13内の水の入れ替えを行いたい場合、第1の実施の形態に係る風呂給湯システム10の構成では、給水側のバルブを閉め、排水栓42を開けることにより、一旦、貯湯タンク13内の水を全て抜いた後、排水栓42を閉め、給水側のバルブを開けることにより、水張りを行わなければならない。つまり、給水口14と取水口16とが共に貯湯タンク13の下部にあるので、水抜きと水張りを同時に行うことはできず、タンク水の入れ替えに時間がかかってしまう。
第2の実施の形態に係る風呂給湯システム10Bは、タンク滞留水再加熱処理の途中で湯張り(注湯)する際に、一旦、湯張りを待機させ、接続配管(低温)62や風呂給湯器70内のタンク滞留水を外部に排水する。
第2の実施の形態に係る風呂給湯システム10Bは、タンク滞留水再加熱処理の終了直後に湯張り(注湯)する場合、一旦、湯張りを待機させ、接続配管(低温)62や風呂給湯器70内の高温の湯を外部に排水する。ただし、風呂給湯器70による加熱は行わない。上記排水動作による排水経路は図13と同一である。
第2の実施の形態に係る風呂給湯システム10Bは、使用者、施工者、修理作業者などによる貯湯タンク13への水張りの際に、排水電磁弁66を開いて空気抜きを行う。
使用者、施工者、修理作業者などは貯湯タンク13の水入れ替えを行いたいときは、共通リモコン92に設けたタンク水入れ替えボタンや、基板上のスイッチ操作により、タンクの水入れ替えを指示する。制御部20は、水入れ替えの指示を受けると、風呂給湯器70からの湯の混合量を調整する第2混合器23bを全閉にし、排水電磁弁66を開とし、第1混合器23aと第3混合器23cの開度を給湯温度が40℃程度以下に下がるように制御して、排水させる。
4…熱源機
10、10B…風呂給湯システム
11、11B…貯湯タンクユニット
12…給水管
12b…分岐した給水管
13…貯湯タンク
14…給水口
15…出湯口
16…取水口
17…戻り口
18a…第1温度センサ
18b…第2温度センサ
18c…第3温度センサ
18d…湯切れ温度センサ
18e…タンク上部温度センサ
20…制御部
21…第1三方弁
21a…第1接続口
21b…第2接続口
21c…第3接続口
22a…熱回収配管高温側温度センサ
22b…熱回収配管低温側温度センサ
23…混合器
23a…第1混合器
23b…第2混合器
23c…第3混合器
24…過圧逃がし弁
25…吸気弁
26…タンク出口温度センサ
28…接続配管高温側温度センサ
29…給湯高温温度センサ
31…給湯配管
31b…配管
32…出湯温度センサ
33…ハイカット温度センサ
34…流量センサ
35…給水温度センサ
37a…逆止弁
37b…逆止弁
37c…逆止弁
38…第2三方弁
38a…第1接続口
38b…第2接続口
38c…第3接続口
39…逆止弁
41…排水管
42…排水栓
43…分岐管
44…逆止弁
45…合流管
46…循環ポンプ
47…ポンプ電磁弁
49…雰囲気温度センサ
50…排熱回収装置
51…排熱回収熱交換器
52…排熱回収ポンプ
53…熱回収配管
53a…熱回収配管(低温)
53b…熱回収配管(高温)
54…バイパス管
61…接続配管(高温)
62…接続配管(低温)
65…排水案内管
66…排水電磁弁
67…逆止弁
70…風呂給湯器
72…熱交換器
72a…第1熱交換水管
72b…第2熱交換水管
73…バーナ
73a…ガス供給管
74…入水管
75…出湯管
76…風呂戻り管
77…風呂往き管
78…連結管
79…注湯電磁弁
81…水量サーボ
83…バイパス管
84…バイパス調整弁
85…流量センサ
86…入水温度センサ
87…風呂循環ポンプ
88…流水スイッチ
89a…風呂往き温度センサ
89b…風呂戻り温度センサ
91…制御部
92…共通リモコン
Claims (10)
- 給水が供給される貯湯タンクと、
所定の熱源から回収した熱で前記貯湯タンク内の水を加熱する加熱装置と、
給水を加熱するバックアップ熱源機からの湯と貯湯タンクからの湯水と給水とを設定された混合比で混合して給湯する混合器と、
前記バックアップ熱源機から前記混合器までの第1配管から分岐して前記貯湯タンクに至る分岐管と、
前記貯湯タンクから出て、前記バックアップ熱源機の給水口に給水を供給する第2配管の途中に合流した合流管と、
前記貯湯タンクから前記合流管、前記第2配管、前記バックアップ熱源機、前記第1配管、前記分岐管を経由して前記貯湯タンクに戻る循環経路の湯水を循環させる循環ポンプと、
設定温度の湯が前記混合器から給湯されるように、前記バックアップ熱源機での加熱および前記混合器の混合比を制御する制御部と、
を有する
ことを特徴とする貯湯システム。 - 前記制御部は、前記貯湯タンク内の湯水を殺菌する際に、前記循環ポンプを作動させ、前記循環経路を循環する湯水を、前記バックアップ熱源機で加熱する再加熱処理を行う
ことを特徴とする請求項1に記載の貯湯システム。 - 前記所定の熱源は燃料電池であり、
前記バックアップ熱源機はガス給湯器であり、
前記制御部は、前記燃料電池による微量のガスの長期継続使用によりガスメータがガスの供給を遮断することの回避動作として、前記循環ポンプを作動させて前記循環経路内に湯水を循環させながら前記ガス給湯器を燃焼させる動作を行う
ことを特徴とする請求項1または2に記載の貯湯システム。 - 前記循環経路を、前記貯湯タンクをバイパスする迂回循環経路に切り替える経路変更部を備え、
前記分岐管は、前記第1配管のうち前記混合器寄りの箇所から分岐しており、
前記制御部は、給湯の制御モードとして、貯湯タンクからの湯と給水とを混合して設定温度の湯を給湯する第1モードと、給水を前記バックアップ熱源機で設定温度より高い温度に加熱した湯と給水とを混合して設定温度の湯を給湯する第2モードとを少なくとも有し、
前記第1モードで給湯動作中に前記第2モードに切り替える場合は、前記経路変更部によって前記迂回循環経路に設定し、前記バックアップ熱源機による加熱を行いながら前記循環ポンプを動作させて、前記バックアップ熱源機から出た湯が前記迂回循環経路を循環する状態を所定時間以上形成した後に、前記循環ポンプを停止させて前記第2モードの給湯動作に移行する
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の貯湯システム。 - 前記循環経路を、前記貯湯タンクをバイパスする迂回循環経路に切り替える経路変更部を備え、
前記制御部は、前記第1配管および前記第2配管の凍結を防止する際に、前記経路変更部によって前記迂回循環経路に設定し、前記バックアップ熱源機による加熱あり、もしくは加熱なしで、前記循環ポンプを作動させる
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の貯湯システム。 - 前記バックアップ熱源機は浴槽へ注湯する機能を有する風呂給湯器であり、
前記風呂給湯器から出る湯を排水するための排水管と、前記排水管を開閉する排水制御弁とをさらに備え、
前記制御部は、前記貯湯タンク内の湯水を殺菌する際に、前記循環ポンプを作動させ、前記循環経路を循環する湯水を、前記バックアップ熱源機で加熱する再加熱処理を行うと共に、前記再加熱処理中に浴槽への注湯要求を受けたときは、前記再加熱処理を中止し、前記排水制御弁を開いて前記風呂給湯器からの湯を前記排水管から外部へ排水する動作を所定時間行った後、浴槽への注湯動作を開始させる
ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の貯湯システム。 - 前記バックアップ熱源機は浴槽へ注湯する機能を有する風呂給湯器であり、
前記風呂給湯器から出る湯を排水するための排水管と、前記排水管を開閉する排水制御弁とをさらに備え、
前記制御部は、前記貯湯タンク内の湯水を殺菌する際に、前記循環ポンプを作動させ、前記循環経路を循環する湯水を、前記バックアップ熱源機で加熱する再加熱処理を行うと共に、少なくとも前記再加熱処理後の所定期間内に浴槽への注湯要求を受けたときは、前記排水制御弁を開いて前記風呂給湯器からの湯を前記排水管から外部へ排水する動作を所定時間行った後、浴槽への注湯動作を開始させる
ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の貯湯システム。 - 前記排水管は前記混合器の出側に接続されており、
前記排水するときは、前記混合器を前記風呂給湯器からの湯が出るように設定して前記排水制御弁を開くと共に、排水中は、前記風呂給湯器で該風呂給湯器を1回通る間に殺菌が完了する所定温度以上の湯に加熱し、これに前記混合器で給水を混ぜて設定温度の湯が給湯されるようにする
ことを特徴とする請求項6または7に記載の貯湯システム。 - 前記貯湯タンクはその下部から給水が供給されるようにされており、
前記混合器には前記貯湯タンクの上部から湯が供給されるようにされており、
前記制御部は、前記貯湯タンクに水を張るもしくは水の入れ替えを行うときは、前記貯湯タンクからの湯が出るように前記混合器を設定して前記排水制御弁を開き、前記貯湯タンクにその下部から給水が供給されるようにする
ことを特徴とする請求項8に記載の貯湯システム。 - 前記貯湯タンクの上部に通じる排水管と、前記排水管を開閉する排水制御弁とをさらに備え、
前記貯湯タンクは、その下部から給水が供給されるようにされており、
前記制御部は、前記貯湯タンクに水を張るもしくは水の入れ替えを行うときは、前記排水制御弁を開き、前記貯湯タンクにその下部から給水が供給されるようにする
ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の貯湯システム。
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