JP2013221727A - 給湯器 - Google Patents

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Abstract

【課題】給湯器が接続する水栓ユニットの高温水逆止弁が故障した場合でも、給湯器の内部における水の逆流を防止することが可能な技術を提供する。
【解決手段】本明細書が開示する給湯器は、水道に接続された低温水経路と、高温水経路と、混合栓と、低温水経路に設けられた低温水逆止弁と、高温水経路に設けられた高温水逆止弁を備える水栓ユニットに接続して使用される。その給湯器は、貯湯槽と、水道と貯湯槽の間を接続する給水経路と、給水経路に設けられた減圧弁と、貯湯槽と高温水経路の間を接続する給湯経路と、減圧弁より下流側の給水経路から分岐して給湯経路に合流する混合給水経路を備えている。その給湯器では、給湯経路の混合給水経路との合流部よりも上流側に第1逆止弁が設けられており、混合給水経路に第2逆止弁が設けられており、給水経路の混合給水経路との分岐部よりも下流側に第3逆止弁が設けられている。
【選択図】 図1

Description

本発明は、給湯器に関する。
特許文献1に、水道に接続された低温水経路と、高温水経路と、低温水経路からの水と高温水経路からの水を混合して出水する混合栓と、低温水経路に設けられた低温水逆止弁と、高温水経路に設けられた高温水逆止弁を備える水栓ユニットに接続して使用される給湯器が開示されている。この給湯器は、貯湯槽と、水道と貯湯槽の間を接続する給水経路と、貯湯槽と高温水経路の間を接続する給湯経路と、給水経路から分岐して給湯経路に合流する混合給水経路を備えている。
特開2005−337673号公報
多くの場合、上記のような給湯器では、貯湯槽の耐圧を確保するため、給水経路に減圧弁を設けている。このような場合、貯湯槽と、給水経路と、給湯経路と、混合給水経路の水圧は、減圧弁によって水道の給水圧よりも減圧された水圧となる。このような構成において、水栓ユニットの高温水逆止弁に故障が生じると、低温水経路からの水道の給水圧により、高温水経路を介して給湯器の給湯経路に水が逆流して、給湯経路から貯湯槽に水が逆流するおそれがある。さらに、貯湯槽から給水経路へ水が逆流し、また給湯経路から混合給水経路へ水が逆流することで、これらの配管内に想定とは異なる温度の水が滞留してしまうおそれがある。
本明細書は、上記の課題を解決する技術を提供する。本明細書は、給湯器が接続する水栓ユニットの高温水逆止弁が故障した場合でも、給湯器の内部における水の逆流を防止することが可能な技術を提供する。
本明細書は給湯器を開示する。その給湯器は、水道に接続された低温水経路と、高温水経路と、低温水経路からの水と高温水経路からの水を混合して出水する混合栓と、低温水経路に設けられた低温水逆止弁と、高温水経路に設けられた高温水逆止弁を備える水栓ユニットに接続して使用される。その給湯器は、貯湯槽と、水道と貯湯槽の間を接続する給水経路と、給水経路に設けられた減圧弁と、貯湯槽と高温水経路の間を接続する給湯経路と、減圧弁より下流側の給水経路から分岐して給湯経路に合流する混合給水経路を備えている。その給湯器では、給湯経路の混合給水経路との合流部よりも上流側に第1逆止弁が設けられており、混合給水経路に第2逆止弁が設けられており、給水経路の混合給水経路との分岐部よりも下流側に第3逆止弁が設けられている。
上記の給湯器では、給湯経路の混合給水経路との合流部よりも上流側に第1逆止弁が設けられている。これによって、水栓ユニットの高温水逆止弁が故障した場合でも、給湯経路における水の逆流を防止し、給湯経路から貯湯槽への水の逆流を防止することができる。さらに、上記の給湯器では、混合給水経路に第2逆止弁が設けられており、給水経路の混合給水経路との分岐部よりも下流側に第3逆止弁が設けられている。第1逆止弁、第2逆止弁および第3逆止弁が設けられていることで、給湯経路から混合給水経路への水の逆流や、貯湯槽から給水経路への水の逆流を防止し、これらの配管内の水温が想定とは異なるものとなってしまう事態を防ぐことができる。
上記の給湯器は、給湯経路の第1逆止弁よりも上流側に、リリーフ弁を有する圧力開放経路が接続されている場合に、特に有用である。
給湯経路にリリーフ弁を有する圧力開放経路が接続されている場合、給湯経路を水道の給水圧で水が逆流すると、圧力開放経路のリリーフ弁が開いて、圧力開放経路から水が漏洩し続けるおそれがある。上記の給湯器によれば、給湯経路の圧力開放経路の接続部よりも下流側に第1逆止弁が配置されているので、給湯経路における水の逆流を防止し、圧力開放経路からの水の漏洩を防止することができる。
本明細書が開示する技術によれば、給湯器が接続する水栓ユニットの高温水逆止弁が故障した場合でも、給湯器の内部における水の逆流を防止することができる。
実施例の給湯システム10の構成を模式的に示す図である。
(実施例)
図1は、本発明の一実施形態に係る給湯システム10を示している。給湯システム10は、貯湯ユニット20とヒートポンプ(HP)熱源ユニット40とガス熱源ユニット50とコントローラ11とを備えている。
HP熱源ユニット40では、圧縮機41の吐出側と四方弁42と第1熱交換器43の冷媒流路43aと膨張弁44と第2熱交換器45と四方弁42と圧縮機41の吸入側が、冷媒配管46によって順に接続されており、HP冷媒がこの順に循環する。HP冷媒は、例えばR744(CO2冷媒)であってもよいし、R410A(HFC冷媒)であってもよい。第1熱交換器43は、冷媒流路43aと循環水流路43bとを備えている。第2熱交換器45の近傍にはファン45aが設置されている。第2熱交換器45は、ファン45aによって送られる外気とHP冷媒との間で熱交換を行う。冷媒配管46には、圧縮機41の吐出側と四方弁42との間と、膨張弁44と第2熱交換器45との間に、除霜経路47が接続されている。除霜経路47には、除霜弁47aが設けられている。
第1熱交換器43の循環水流路43bの入口側には循環往路接続経路48が接続されており、出口側には循環復路接続経路49が接続されている。循環往路接続経路48には、入口側サーミスタ48aが設けられており、循環復路接続経路49には出口側サーミスタ49aが設けられている。入口側サーミスタ48aは、第1熱交換器43の循環水流路43bに流入する循環水の温度を検出し、出口側サーミスタ49aは、第1熱交換器43の循環水流路43bから流出する循環水の温度を検出する。なお実際には、各サーミスタ48a,49aは水温に応じた検出信号を出力し、この信号がコントローラ11に入力されることにより水温が検出される。以下においても、サーミスタやセンサが検出するという表現は、実際には、これらの検出信号がコントローラ11に入力されることにより温度や水の流量を検出することを意味する。また、循環往路接続経路48には循環ポンプ48bが設けられている。循環ポンプ48bの動作はコントローラ11により制御される。
貯湯ユニット20は、貯湯槽21と混合器24とを備えている。貯湯槽21の底部には、貯湯槽21に水道水を給水する給水経路22が接続されている。給水経路22の水道水入口22aの近傍には、減圧弁23が設けられている。減圧弁23は、下流側圧力が低下すると開き、その圧力を所定の調圧値に維持しようとする。すなわち、減圧弁23は、貯湯槽21と混合器24への給水圧力を調整する。給水経路22の減圧弁23より下流側には、混合器24の混合給水経路26が接続されている。混合給水経路26には、混合給水逆止弁26aと、給水流量センサ26bと、給水サーミスタ26cが設けられている。混合給水逆止弁26aは、混合給水経路26から給水経路22への逆流を防止する。給水流量センサ26bと給水サーミスタ26cは、混合給水経路26を流れる水道水の流量及び温度を検出する。
給水経路22において、混合給水経路26の接続部よりも下流側には、給水逆止弁22bが設けられている。給水逆止弁22bは、貯湯槽21から給水経路22への逆流を防止する。給水経路22において、給水逆止弁22bよりも下流側には、排水経路31が接続されている。排水経路31の途中には、排水弁32が設けられている。排水弁32は手動で開閉することができる。排水弁32を開くと、貯湯槽21内の水が排水経路31を通じて外部に排出される。
貯湯槽21の底部には、循環往路33の一端が接続されており、貯湯槽21の上部には、循環復路34の一端が接続されている。循環往路33の他端は、HP熱源ユニット40の循環往路接続経路48に接続されており、循環復路34の他端は、循環復路接続経路49に接続されている。循環往路33には、往路サーミスタ36が設けられている。往路サーミスタ36は、貯湯槽21から循環往路33に流出した水の温度を検出する。HP熱源ユニット40の循環ポンプ48bが駆動すると、貯湯槽21の下部から循環往路33に水が吸出され、この水が第1熱交換器43の循環水流路43bを流れて、循環復路34を通じて貯湯槽21の上部に戻される。このようにして、貯湯槽21とHP熱源ユニット40との間の循環経路が構成されている。貯湯槽21では、その上端から所定量(例えば6リットル、13リットル、30リットル)の3箇所に上部サーミスタ39a、39b、39cが取り付けられている。上部サーミスタ39a、39b、39cは、貯湯槽21上部の水温を検出する。
貯湯槽21の上部には、混合器24の温水経路25が接続されている。温水経路25には、温水逆止弁25aと、温水流量センサ25bと、温水サーミスタ25cが設けられている。温水逆止弁25aは、温水経路25から貯湯槽21への逆流を防止する。温水流量センサ25bは、貯湯槽21から温水経路25へ流れる水の流量を検出する。温水サーミスタ25cは、温水経路25を流れる水の温度を検出する。温水経路25と混合給水経路26とは合流して第1混合経路27に接続されている。温水経路25と混合給水経路26の合流部には、混合弁27bが設けられている。混合弁27bは、温水経路25から第1混合経路27へ流れる水の流量と、混合給水経路26から第1混合経路27へ流れる水の流量の割合を調整可能である。混合弁27bの動作はコントローラ11により制御される。第1混合経路27には、第1混合経路27を流れる混合水の温度を検出する混合サーミスタ27aが設けられている。
温水経路25の温水逆止弁25aよりも上流側には、圧力開放経路38が接続されており、圧力開放経路38には、リリーフ弁38aが設けられている。リリーフ弁38aの開弁圧力は、減圧弁23の調圧値よりも僅かに大きく設定されている。減圧弁23の調圧が不能になった場合には、リリーフ弁38aが開き、貯湯槽21内の圧力が耐圧可能な圧力を超えるのを防止する。すなわち、リリーフ弁38aは、貯湯槽21を過圧から保護する。
貯湯ユニット20は、第1給湯経路29を備えている。第1給湯経路29には、給湯サーミスタ29aが設けられている。第1混合経路27の途中と第1給湯経路29の途中は、給湯バイパス経路28によって接続されている。給湯バイパス経路28には、バイパス制御弁28aが設けられている。バイパス制御弁28aを開いた状態では、第1混合経路27を流れた混合水が給湯バイパス経路28へ流れ、バイパス制御弁28aを閉じた状態では、第1混合経路27を流れた混合水が、後記するガス熱源ユニット50の第2混合経路52へ流れる。
ガス熱源ユニット50は、ガスの燃焼によって水を加熱する燃焼装置60を備えている。燃焼装置60には、第2混合経路52を介して、貯湯ユニット20の第1混合経路27からの混合水が流入する。第2混合経路52には、入水サーミスタ52aと給湯水量センサ52bと水量サーボ52cとが設けられている。入水サーミスタ52aと給湯水量センサ52bは、それぞれ第2混合経路52を流れる水の温度及び流量を検出する。水量サーボ52cは、第2混合経路52を流れる水の流量を調整する。燃焼装置60で加熱された水は、第2給湯経路55を介して、貯湯ユニット20の第1給湯経路29に流れ込む。第2給湯経路55には、給湯熱交換器53の出口近傍に、缶体サーミスタ56が設けられており、その下流側に出湯サーミスタ57が設けられている。第2混合経路52における水量サーボ52cの下流側と、第2給湯経路55の缶体サーミスタ56と出湯サーミスタ57との間には、熱源機バイパス経路58が接続されている。第2混合経路52と熱源機バイパス経路58との接続部には、熱源機バイパス制御弁59が設けられている。熱源機バイパス制御弁59の開度を調整することによって、第2混合経路52を流れる水の一部が熱源機バイパス経路58に流れ、その水の流量が調整される。
貯湯ユニット20の第1給湯経路29は、水栓ユニット80の高温水経路84に接続している。水栓ユニット80は、例えば、浴室、洗面所、台所等に配置されている。水栓ユニット80では、混合栓86において、給水経路22の減圧弁23よりも上流側から分岐した低温水経路82と、高温水経路84が合流している。混合栓86は、低温水経路82からの水と高温水経路84からの水を混合して出水する。低温水経路82には低温水逆止弁82aが設けられている。高温水経路84には高温水逆止弁84aが設けられている。
コントローラ11は、CPU、ROM、RAM等を備えている。ROMには各種の運転プログラムが格納されている。RAMには、コントローラ11に入力される各種信号や、CPUが処理を実行する過程で生成される種々のデータが一時的に記憶される。詳細には、RAMには、上記した各種のサーミスタ25c,26c,27a,29a,36,48a,49a,52a,56,57及び水量センサ25b,26b,52bの検出信号が入力され、これらの情報が一時的に記憶される。コントローラ11では、CPUがROMやRAMに記憶される情報に基づいて、貯湯ユニット20及びガス熱源ユニット50の各制御弁やHP熱源ユニット40の各種機器等に対して駆動信号を出力する。また、リモコン13には、給湯システム10を操作するためのスイッチ16、給湯システム10の動作状態を表示する液晶表示器17等が設けられており、リモコン13で設定された情報がコントローラ11に入力される。
(給湯システム10の動作)
給湯システム10では、以下のように蓄熱および給湯を行う。
(1)HP熱源ユニット40によって貯湯槽21の水を加熱して高温の温水とし、この温水を貯湯槽21に貯湯し;
(2)混合器24で貯湯槽21の貯水と水道水とを混合して給湯設定温度の混合水となるように調整し;
(3)混合器24で給湯設定温度に調整された混合水を給湯バイパス経路28を通じて水栓ユニット80に給湯する第1給湯運転と、混合器24で給湯設定温度よりも低い温度に調整された混合水をガス熱源ユニット50で加熱して水栓ユニット80に給湯する第2給湯運転の何れかを行う。
まず、HP熱源ユニット40を稼働することによって、貯湯槽21に高温の水が貯湯される。HP熱源ユニット40では、圧縮機41で圧縮されたHP冷媒が、第1熱交換器43の冷媒流路43aを流れる際に循環水流路43bを流れる循環水を加熱する。冷媒流路43aから流出したHP冷媒は、膨張弁44で膨張して冷却され、第2熱交換器45を流れる際に外気から吸熱して昇温する。昇温したHP冷媒が圧縮機41に流入して再び圧縮されることによってさらに昇温する。また、HP熱源ユニット40では、破線矢印に示すように、第2熱交換器45を除霜するため、一時的に除霜弁47aが開いて圧縮機41から吐出した高温のHP冷媒が、除霜経路47を通じて第2熱交換器45を流れるようにする。
HP熱源ユニット40の循環ポンプ48bが作動すると、貯湯ユニット20では、貯湯槽21内の水が貯湯槽21の底部から循環往路33に吸出される。循環往路33に吸出された水は、HP熱源ユニット40の第1熱交換器43の循環水流路43bを通過する際に加熱されて温度上昇する。温度上昇した温水は、循環復路34を流れて貯湯槽21の上部に戻される。この循環が行われることによって、貯湯槽21では、冷水層の上部に高温層が積層した温度成層が形成される。貯湯槽21に高温の温水が戻され続けると、高温層の厚さ(深さ)は次第に大きくなり、最大限に蓄熱された状態では、貯湯槽21の全体に高温の温水が貯まった状態になる。貯湯槽21に最大限に蓄熱が行われていなくても、温度成層が形成されることにより、貯湯槽21の上部に接続されている温水経路25には、高温の温水が送り出される。
第1給湯運転及び第2給湯運転は以下のようにして行われる。貯湯槽21の上部サーミスタ39a(または39b)の検出水温が、リモコン13で設定されている給湯設定温度よりも高い第1基準温度(例えば給湯設定温度+5℃)以上である場合には、第1給湯運転が行われる。第1給湯運転では、コントローラ11がバイパス制御弁28aを開状態とし、水量サーボ52cを全閉状態、もしくはほぼ全閉状態に近い所定開度とする。コントローラ11は、混合サーミスタ27aで検出される水温が給湯設定温度となるように、混合弁27bにおける開度を調整する。給湯設定温度に調整された混合水は、第1混合経路27を流れた後に、給湯バイパス経路28及び第1給湯経路29を通じて水栓ユニット80に供給される。
一方、上部サーミスタ39a(または39b)の検出水温が第1基準温度未満である場合には、第2給湯運転が行われる。第2給湯運転では、コントローラ11が、バイパス制御弁28aを全閉状態とし、水量サーボ52cを所定開度に設定する。コントローラ11は、混合サーミスタ27aで検出される水温が給湯設定温度よりも低い第2基準温度(例えば給湯設定温度−5℃)となるように、混合弁27bにおける開度を調整する。第2基準温度に調整された混合水は、第1混合経路27を流れ、ガス熱源ユニット50の第2混合経路52を流れて燃焼装置60により加熱される。
なお、ガス熱源ユニット50では、缶体サーミスタ56で検出される水温が60℃以上となるように、熱源機バイパス制御弁59の開度が調整される。これにより、配管に結露水が発生することを抑制することができる。第2混合経路52を流れる混合水の一部が熱源機バイパス経路58を通じて第2給湯経路55に流入し、燃焼装置60からの60℃以上の水と熱源機バイパス経路58からの第2基準温度の水とが混合されて、給湯設定温度の水が第1給湯経路29に送られる。このようにして、給湯設定温度に調温された水が、第1給湯経路29を通じて水栓ユニット80に供給される。これにより、第1給湯運転中に貯湯槽21に貯湯しておいた温水を消費しつくした場合にも、給湯設定温度に調温された温水を給湯し続けることができる。
本実施例の給湯システム10では、貯湯槽21、給水経路22、温水経路25、混合給水経路26、第1混合経路27、給湯バイパス経路28、第1給湯経路29等の水圧は、減圧弁23により水道の給水圧力から減圧された圧力となっている。従って、仮に温水逆止弁25a、混合給水逆止弁26a、給水逆止弁22bを設けない場合、水栓ユニット80の高温水逆止弁84aが故障すると、低温水経路82からの水道の給水圧により、高温水経路84、第1給湯経路29、給湯バイパス経路28、第1混合経路27、温水経路25を水が逆流して、温水経路25から貯湯槽21に水が逆流するおそれがある。また、リリーフ弁38aが開いて、温水経路25を逆流する水が圧力開放経路38から漏洩し続けるおそれがある。さらに、貯湯槽21から給水経路22へ水が逆流し、第1混合経路27から温水経路25や混合給水経路26へ水が逆流することで、これらの配管内に想定とは異なる温度の水が滞留してしまうおそれがある。
しかしながら、本実施例の給湯システム10では、温水経路25の圧力開放経路38の接続部よりも下流側に、温水逆止弁25aが設けられている。これによって、水栓ユニット80の高温水逆止弁84aが故障した場合でも、温水経路25における水の逆流を防止し、温水経路25から貯湯槽21への水の逆流や、圧力開放経路38からの水の漏洩を防止することができる。さらに、本実施例の給湯システム10では、混合給水経路26に混合給水逆止弁26aが設けられており、給水経路22の混合給水経路26の接続部よりも下流側に給水逆止弁22bが設けられている。温水逆止弁25a、混合給水逆止弁26a、給水逆止弁22bが設けられていることで、第1混合経路27から温水経路25や混合給水経路26への水の逆流や、貯湯槽21から給水経路22への水の逆流を防止し、これらの配管内の水温が想定とは異なるものとなってしまう事態を防ぐことができる。
本実施例の給湯システム10は、水道に接続された低温水経路82と、高温水経路84と、低温水経路82からの水と高温水経路84からの水を混合して出水する混合栓86と、低温水経路82に設けられた低温水逆止弁82aと、高温水経路84に設けられた高温水逆止弁84aを備える水栓ユニット80に接続して使用される。給湯システム10は、貯湯槽21と、水道と貯湯槽21の間を接続する給水経路22と、給水経路22に設けられた減圧弁23と、貯湯槽21と高温水経路84の間を接続する給湯経路(温水経路25、第1混合経路27、給湯バイパス経路28および第1給湯経路29)と、減圧弁23より下流側の給水経路22から分岐して給湯経路に合流する混合給水経路26を備えている。給湯システム10では、給湯経路の混合給水経路26との合流部よりも上流側に第1逆止弁(温水逆止弁25a)が設けられており、混合給水経路26に第2逆止弁(混合給水逆止弁26a)が設けられており、給水経路22の混合給水経路26との分岐部よりも下流側に第3逆止弁(給水逆止弁22b)が設けられている。
本実施例の給湯システム10では、給湯経路(温水経路25、第1混合経路27、給湯バイパス経路28および第1給湯経路29)の第1逆止弁(温水逆止弁25a)よりも上流側に、リリーフ弁38aを有する圧力開放経路38が接続されている。
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は、複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
10 給湯暖房システム
11 コントローラ
13 リモコン
16 スイッチ
17 液晶表示器
20 貯湯ユニット
21 貯湯槽
22 給水経路
22a 水道水入口
22b 給水逆止弁(第3逆止弁)
23 減圧弁
24 混合器
25 温水経路
25a 温水逆止弁(第1逆止弁)
25b 温水流量センサ
25c 温水サーミスタ
26 混合給水経路
26a 混合給水逆止弁(第2逆止弁)
26b 給水流量センサ
26c 給水サーミスタ
27 第1混合経路
27a 混合サーミスタ
27b 混合弁
28 給湯バイパス経路
28a バイパス制御弁
29 第1給湯経路
29a 給湯サーミスタ
31 排水経路
32 排水弁
33 循環往路
34 循環復路
36 往路サーミスタ
38 圧力開放経路
38a リリーフ弁
39a、39b、39c 上部サーミスタ
40 ヒートポンプ熱源ユニット
41 圧縮機
42 四方弁
43 第1熱交換器
43a 冷媒流路
43b 循環水流路
44 膨張弁
45 第2熱交換器
45a ファン
46 冷媒配管
47 除霜経路
47a 除霜弁
48 循環往路接続経路
48a 入口側サーミスタ
48b 循環ポンプ
49 循環復路接続経路
49a 出口側サーミスタ
50 ガス熱源ユニット
52 第2混合経路
52a 入水サーミスタ
52b 給湯水量センサ
52c 水量サーボ
53 給湯熱交換器
55 第2給湯経路
56 缶体サーミスタ
57 出湯サーミスタ
58 熱源機バイパス経路
59 熱源機バイパス制御弁
60 燃焼装置
80 水栓ユニット
82 低温水経路
82a 低温水逆止弁
84 高温水経路
84a 高温水逆止弁
86 混合栓

Claims (2)

  1. 水道に接続された低温水経路と、高温水経路と、低温水経路からの水と高温水経路からの水を混合して出水する混合栓と、低温水経路に設けられた低温水逆止弁と、高温水経路に設けられた高温水逆止弁を備える水栓ユニットに接続して使用される給湯器であって、
    貯湯槽と、
    水道と貯湯槽の間を接続する給水経路と、
    給水経路に設けられた減圧弁と、
    貯湯槽と高温水経路の間を接続する給湯経路と、
    減圧弁より下流側の給水経路から分岐して、給湯経路に合流する混合給水経路を備えており、
    給湯経路の混合給水経路との合流部よりも上流側に、第1逆止弁が設けられており、
    混合給水経路に第2逆止弁が設けられており、
    給水経路の混合給水経路との分岐部よりも下流側に、第3逆止弁が設けられている給湯器。
  2. 給湯経路の第1逆止弁よりも上流側に、リリーフ弁を有する圧力開放経路が接続されている請求項1の給湯器。
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