JP2020003102A - 温水システム及び温水装置 - Google Patents

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【課題】スケジュール管理アプリケーションに入力されたスケジュール情報に基づいて、家族の構成員の不在期間を演算して、エネルギー消費を低減させるようにした温水システムを提供すること。【解決手段】外部サーバ(60)とこの外部サーバ(60)に通信網(NT)9を介して接続された温水装置(1)とを備えた温水システム(S)において、外部サーバ(60)は、家族の1又は複数の利用者のスケジュール管理を行うスケジュール管理アプリケーションのスケジュールデータが記憶されたスケジュール管理サーバ(50)と通信可能に構成され、外部サーバ(60)には、予め入力して記憶された1又は複数の利用者のスケジュール管理アプリケーションの所在を示すアドレス情報に基づいて、スケジュール管理サーバ(50)にアクセスして1又は複数の利用者のスケジュールデータを取得し、それらスケジュールデータに基づいて不在期間を演算すると共にその不在期間データを温水装置(1)に送信する不在期間演算送信制御手段が格納されている。【選択図】 図2

Description

本発明は、家族の構成員(1又は複数の利用者)が利用しているスケジュール管理アプリケーションに入力されたスケジュール情報に基づいて家族の利用者の不在期間を演算して、エネルギー消費を低減するようにした温水装置に関する。
従来から、ヒートポンプ給湯装置や燃料電池等の外部熱源機で加熱された湯水を貯湯タンクに貯留し、この貯留された湯水を給湯先に供給可能なエネルギー効率が高い温水システムが一般に広く普及している。このような温水システムでは、カレンダー機能や時間毎の給湯使用量データ記憶機能を備えており、過去の給湯使用履歴に基づいて予測される給湯使用量を予め貯湯タンクに貯留する学習予測制御が行われている。
従来の学習予測制御では、家族の全員が在宅か不在かにかかわらず、給湯使用履歴に基づいて予測される給湯使用量の湯水であって予め設定された貯湯温度の湯水を使用予測時刻までに貯湯ユニットに貯湯するように制御する。
しかし、利用者の帰宅時間が通常より遅くなるケースや、出張等で1日以上不在になるケースや、家族旅行で数日間留守にするケースも発生するが、上記学習予測制御では、これらのケースを把握できないため、在宅か不在かにかかわらず学習予測制御に基づいて一律に貯湯運転を行う。
特許文献1のエネルギー供給システムにおいては、利用者毎のエネルギー負荷を計測し、計測したエネルギー負荷に基づいてエネルギー負荷予測を行い、利用者が利用しているスケジューラを利用することで、利用者がコージェネレーションシステムを直接操作することなく、エネルギー負荷予測を修正してエネルギー生成を行っている。
特開2015−185025号公報
しかし、特許文献1のエネルギー供給システムでは、エネルギー負荷予測をきめ細かく行うことができるが、そのエネルギー負荷予測制御が複雑化し実用性に欠ける。
本発明の目的は、家族の構成員が利用しているスケジュール管理アプリケーションに入力されたスケジュール情報に基づいて、家族の構成員の不在期間を演算して、エネルギー消費を低減させるようにした温水システムを提供することである。
請求項1の発明は、外部サーバとこの外部サーバに通信網を介して接続された温水装置とを備えた温水システムにおいて、前記外部サーバは、家族の1又は複数の利用者のスケジュール管理を行うスケジュール管理アプリケーションのスケジュールデータが記憶されたスケジュール管理サーバと通信可能に構成され、前記外部サーバには、予め入力して記憶された前記1又は複数の利用者のスケジュール管理アプリケーションの所在を示すアドレス情報に基づいて、スケジュール管理サーバにアクセスして前記1又は複数の利用者のスケジュールデータを取得し、それらスケジュールデータに基づいて不在期間を演算すると共に、その不在期間データを前記温水装置に送信する不在期間演算送信制御手段が格納されていることを特徴としている。
請求項2の発明は、請求項1の発明において、前記温水装置は貯湯タンクを有しており、予め設定された貯湯温度で湯水を前記貯湯タンクに貯湯する温水システムであって、前記不在期間においては、それ以外の期間と比較して前記貯湯温度を所定温度低下させることを特徴としている。
請求項3の発明は、通信網に接続された制御ユニットを備えた温水装置において、前記制御ユニットは、家族の1又は複数の利用者のスケジュール管理を行うスケジュール管理アプリケーションのスケジュールデータが記憶されたスケジュール管理サーバと通信可能に構成され、前記制御ユニットには、予め入力して記憶された1又は複数の利用者のスケジュール管理アプリケーションの所在を示すアドレス情報に基づいてスケジュール管理サーバにアクセスして前記1又は複数の利用者のスケジュールデータを取得し、それらスケジュールデータに基づいて不在期間を演算する不在期間演算制御手段が格納されていることを特徴としている。
請求項4の発明は、請求項3の発明において、前記温水装置は貯湯タンクを有しており、予め設定された貯湯温度で湯水を前記貯湯タンクに貯湯する温水装置であって、前記不在期間においては、それ以外の期間と比較して前記貯湯温度を所定温度低下させることを特徴としている。
上記の構成の温水システムによれば、外部サーバには家族の1又は複数の利用者のスケジュール管理アプリケーションの所在を示すアドレス情報(URL)が予め入力して記憶されているため、外部サーバは、前記アドレス情報に基づいてスケジュール管理サーバにアクセスすることで、スケジュール管理サーバ内に記憶された1又は複数の利用者のスケジュールデータを取得することできる。
また、外部サーバに格納された不在期間演算送信制御手段は、上記のように取得した1又は複数の利用者のスケジュールデータから不在期間を演算し、その不在期間を温水システムに送信するので、温水システムは外部サーバを介して利用者が不在となる不在期間を自動的に取得することができる。また、その不在期間において、貯湯温度を所定温度低下させるため、温水システムにおけるエネルギー消費を低減することができる。なお、利用者の過半数が外出して不在となる場合を不在期間としてもよいし、利用者の全員が外出して不在となる場合を不在期間としてもよい。
上記の構成の温水装置によれば、制御ユニットには家族の1又は複数の利用者のスケジュール管理アプリケーションの所在を示すアドレス情報(URL)が予め入力して記憶されているため、制御ユニットは、前記アドレス情報に基づいてスケジュール管理サーバにアクセスして、1又は複数の利用者のスケジュールデータを取得することができる。
また、制御ユニットに格納された不在期間演算制御手段は、上記のように取得した1又は複数の利用者のスケジュールデータから利用者の不在期間を演算するので、温水装置は利用者が不在となる不在期間を自動的に取得することができる。温水装置はその不在期間において、貯湯温度を所定温度低下させるため、温水装置におけるエネルギー消費を低減することができる。
本発明の実施形態に係る温水装置の全体構成を示す図である。 インターネット通信網とスケジュール管理サーバと外部サーバと3つのスマートと操作端末と制御ユニット等の通信接続関係を示す説明図である。 不在期間演算送信制御のフローチャートである。 利用者A〜Cの本日の在宅期間と不在期間を示すタイムチャートである。 全員が不在期間を加味して行う設定温度変更制御のフローチャートである。 温水システムにおける予測給湯使用量と貯湯運転を示すタイムチャートである。
以下、本発明を実施するための形態について実施例に基づいて説明する。
最初に、図1に基づいてヒートポンプ給湯装置である温水装置1の全体構成について説明する。温水装置1は、貯湯給湯ユニット2と、ヒートポンプ熱源機3とを有し、貯湯給湯ユニット2は、貯湯タンク4、ガス燃焼式の補助熱源機5、その他の機器(配管、バルブ、温度センサ等々)と、貯湯給湯ユニット2を覆う外装ケース2aとを備えている。この貯湯給湯ユニット2は、ヒートポンプ熱源機3を駆動して加熱した湯水を貯湯タンク4に貯留し、この貯留した湯水を給湯や浴槽6の湯張りに使用する。また、必要に応じて貯湯タンク4から取り出した湯水を補助熱源機5により加熱して給湯や風呂追焚や暖房等に使用可能である。
貯湯タンク4の上部には、貯湯タンク4に貯留した湯水を出湯するための出湯通路7が接続されている。貯湯タンク4の下部には、貯湯タンク4に上水源から上水を供給するための給水通路8が接続されている。この給水通路8から分岐したバイパス通路9が出湯通路7に接続され、この接続部に出湯通路7の湯水とバイパス通路9の上水を混合する混合比率を調整可能な湯水混合弁10が介装されている。湯水混合弁10には給湯通路11が接続され、湯水混合弁10で混合された湯水は、給湯通路11を流通して図示外の給湯栓等に給湯可能であり、給湯通路11から分岐して追焚通路12に接続する湯張り通路13を介して浴槽6に湯張り可能である。湯張り通路13には、湯張り用の開閉弁13aが設けられている。
貯湯タンク4の下部にはヒートポンプ熱源機3に湯水を供給する往き側湯水通路16が接続され、このヒートポンプ熱源機3で加熱された湯水を貯湯タンク4に戻す戻り側湯水通路17が貯湯タンク4の上部に接続されて、貯湯タンク4とヒートポンプ熱源機3の間で湯水が循環可能な循環加熱通路15が形成されている。
往き側湯水通路16には、貯湯タンク4からヒートポンプ熱源機3に入水する湯水の入水温度を検知する入水温度センサ18と循環ポンプ19と切換弁20が接続されている。戻り側湯水通路17には、ヒートポンプ熱源機3で加熱された湯水の温度を検知する加熱温度センサ21が接続され、往き側湯水通路16と戻り側湯水通路17とを接続するバイパス通路22が設けられ、往き側湯水通路16とバイパス通路22との接続部には切換弁20が接続されている。
ヒートポンプ熱源機3の起動直後等の加熱温度が低い場合に、切換弁20を切換えてヒートポンプ熱源機3で加熱した湯水を再びヒートポンプ熱源機3に送って再加熱することができる。ヒートポンプ熱源機3は、圧縮機と、凝縮熱交換器と、膨張弁と、蒸発熱交換器とを冷媒配管により接続してなるヒートポンプ回路を有する一般的なものである。
貯湯タンク4の外周には、貯留された湯水の温度を検知する複数の温度センサ4a〜4dが上下方向に所定間隔おきに設けられている。これら温度センサ4a〜4d及び貯湯タンク4は図示外の保温材により覆われている。出湯通路7には、湯水混合弁10に供給される湯水の出湯温度を検知するための出湯温度センサ7aが接続されている。給水通路8には、上水源から供給される上水の温度を検知するための給水温度センサ8aが接続されている。給湯通路11のうちの湯水混合弁10よりも下流側には、給湯する湯水の流量を検出する流量計11bと、給湯温度を検知するための給湯温度センサ11aが接続されている。
貯湯タンク4の湯水を補助熱源機5で加熱するための補助加熱通路23が、出湯通路7から分岐して補助熱源機5に接続されている。補助熱源機5で加熱した湯水を出湯するための補助出湯通路24には調整弁25が介装され、この補助出湯通路24は出湯通路7に接続されている。補助出湯通路24には温度センサ24aが設けられている。
調整弁25は、補助出湯通路24を通って出湯通路7に供給される湯水流量を調整する。補助加熱通路23には、三方弁26と補助熱源機5に湯水を送るためのポンプ27が介装されている。
補助出湯通路24から分岐した熱交換通路28には三方弁26に接続され、熱交換通路28には温度センサ28tが介装されている。三方弁26は、貯湯タンク4の湯水又は熱交換通路28の湯水を補助熱源機5に供給可能となるように切換えられる。熱交換通路28の上流側部分は、補助出湯通路24から分岐した上流側通路28a,28bを有し、上流側通路28aには風呂追焚用の熱交換器29と開閉弁30とが介装されている。上流側通路28bには暖房用の熱交換器37と開閉弁38とが介装されている。
追焚通路12は循環ポンプ31を有すると共に熱交換器29に接続され、浴槽6から導入した湯水を熱交換器29で加熱してから浴槽6へ戻すことで、追い焚き可能になっている。暖房端末と熱交換器37との間で熱媒を循環させる熱媒通路は、熱媒戻り通路39と、熱媒往き通路40,41を有する。熱媒往き通路40は高温用暖房端末に接続され、熱媒往き通路41は床暖房等の低温用暖房端末に接続されている。熱媒往き通路41は逆止弁42を介して熱媒往き通路40に接続されると共に流量調整弁43を介して熱媒戻り通路39に接続されている。
給水通路8には、逆止弁32と、給水通路8から分岐して熱交換通路28に接続する分岐通路部33が接続されている。バイパス通路9には逆止弁34が介装され、バイパス通路9から分岐して給湯通路11に接続された高温出湯回避通路35には、高温出湯回避電磁弁36が介装されている。
以上説明した種々の機器(ポンプ、弁類、センサ類)は制御ユニット44に電気的に接続され、制御ユニット44により制御される。この制御ユニット44は、貯湯給湯ユニット2を操作する操作端末45と、ヒートポンプ熱源機3の制御部3aと、補助熱源機5と、浴室の操作端末46等に接続されている。
次に、家族の1又は複数の構成員(利用者)のスケジュールにおける不在期間に関連付けて温水装置1を制御する不在期間関連制御について、図2〜図6に基づいて説明する。
図2に示すように、温水システムSは、スケジュール管理サーバ50、外部サーバ60とこれらにインターネット通信網NTを介して接続された温水装置1とを備えており、温水装置1の制御ユニット44に接続された操作端末45の通信制御部45aは、インターネット通信網NTを介して外部サーバ60に接続されている。
温水装置1が設置された家庭の家族の構成員である例えば3名の利用者A,B,Cは、夫々スマートフォンHP1,HP2,HP3を夫々有し、3名の利用者A,B,Cは、このスマートフォンHP1〜HP3でスケジュール管理サーバ50内のスケジュール管理アプリケーションを利用しているものとする。
ここで、スケジュール管理アプリケーションとは、個人のスケジュール管理ツールとして広く一般に用いられている汎用のスマートフォン用のスケジュール管理アプリケーションやPC用のスケジュール管理アプリケーションのことであり、スマートフォンやPCなどインターネット通信網NTに接続された機器同士がスケジュール情報を共有可能である。上記のスケジュール管理アプリケーションは、外部のスケジュール管理サーバ50に格納されている。
スケジュール管理サーバ50には、利用者A,B,Cのスケジュール管理アプリケーションの所在を示すアドレス情報URL1〜URL3とスケジュール情報が記憶領域51,52,53に格納されている。このスケジュール管理サーバ50はインターネット通信網NTに接続されている。
インターネット通信網NTに接続された外部サーバ60内には、利用者A,B,Cが利用しているスケジュール管理アプケーションの所在を示す上記のアドレス情報URL1〜URL3が予め設定して記憶されている。尚、上記のアドレス情報URL1〜URL3は、スケジュール管理サーバ50の所在を示すアドレス情報とそのスケジュール管理サーバ50における利用者A,B,Cの所在を示すアドレス情報(利用者特定情報)を含むものである。この外部サーバ60内には後述の不在期間演算送信制御プログラムが予め格納されている。
次に上記の不在期間演算送信制御について、図3のフローチャートに基づいて説明する。
尚、図中のSi(i=1,2,・・・)は各ステップを示す。
この制御が開始されると、S1において本日の所定時刻(例えば、午前0時)か否かを判定する。所定時刻は温水装置1の初期設定時に予め設定され、本実施例1では午前0時に設定されているものとする。午前0時になると、S1の判定がYesとなりS2に進み、S1の判定がNoの間はS1が繰り返される。
次に、S2において、外部サーバ60がスケジュール管理サーバ50の記憶領域51〜53にアクセスして、利用者A,B,Cの本日のスケジュールデータを取得する。ここで、利用者A,B,Cの本日のスケジュールデータから演算される在宅期間と不在期間のタイムチャートの例を図4示す。
次に、S3においてスケジュール管理サーバ50の記憶領域51から取得したスケジュールデータに基づいて、利用者Aの本日の不在期間(t1〜t5)が演算されて、メモリに記憶される。次に、S4においてスケジュール管理サーバ50の記憶領域52から取得したスケジュールデータに基づいて、利用者Bの本日の不在期間(t2〜t4)が演算されて、メモリに記憶される。
次に、S5においてスケジュール管理サーバ50の記憶領域53から取得したスケジュールデータに基づいて、利用者Cの本日の不在期間(t3〜t6)が演算されて、メモリに記憶される。次に、S6においてメモリに記憶された利用者A,B,Cの不在期間から全員の不在期間(t3〜t4)が演算されて、メモリに記憶される。
次に、S7において、本日の全員の不在期間データ(t3〜t4)が温水装置1の操作端末45の通信制御部45aに送信され、通信制御部45aを介して温水装置1の制御ユニット44に送信され、この不在期間演算送信制御が終了する。尚、S7から制御はリターンし、この制御は常時繰り返し実行される。
次に、本日の全員の不在期間データを受信したあと温水装置1の制御ユニット44で行われる設定温度変更制御について、図5のフローチャートに基づいて説明する。
ここで、温水装置1は、カレンダー機能や時間毎の給湯使用量データを取得して記憶する機能を備えており、過去の給湯使用履歴に基づいて予測される予測給湯使用量を予め貯湯タンクに貯留する学習予測制御が行われており、図6にこの学習予測制御による予測給湯使用量と貯湯運転のごく一部のタイムチャートを示し、これを参照しつつ説明する。
図3のS7において、本日の不在期間データが送信されると、図5の設定温度変更制御がスタートされる。尚、この設定温度変更制御は、前記の家族全員の不在期間に関連する設定温度変更制御のみを示すものである。この設定温度変更制御が開始されると、S10において、本日の全員の不在期間データを温水装置1の制御ユニット44が受信する。次にS11において、本日の不在期間に予測給湯使用があるか否か判定する。
上記の判定について図6を参照して説明する。
時刻t11〜t12において予測給湯使用量Y1の給湯使用が予測されている場合、その時刻t11までに、予測給湯使用量Y1に相当する貯湯量V1の貯湯が完了するように貯湯タンク4内の湯水が加熱される。同様に、時刻t13〜t14において予測給湯使用量Y2の給湯使用が予測されている場合、その時刻t13までに、予測給湯使用量Y2に相当する貯湯量V2の貯湯が完了するように貯湯タンク4内の湯水が加熱される。
貯湯タンク4内の湯水を加熱する際、循環ポンプ19を駆動し、往き側湯水通路16を通って、ヒートポンプ熱源機3を経由して戻り側湯水通路17を通じて貯湯タンク4の上部に戻され貯湯タンク4内の上層部に貯湯される。このとき、循環ポンプ19の回転数に基づいて貯湯量を演算することができる。
次に、S11において不在期間に予測給湯使用量があるか否か判定され、判定がYesの場合S12に進む。すなわち、時刻t11〜t12の期間は予測給湯使用量Y1の使用が予測されているが、本日の家族全員の不在期間に該当するため給湯使用されない可能性が高いため、貯湯量V1を貯湯する貯湯運転では貯湯温度を所定温度A℃(例えば、Aは4°Cである)だけ低下させるように制御ユニット44に指令を送り、S13に進む。一方、S11の判定がNoの場合は、S12を実行することなくS13に進む。
次にS13においては、冬季などの冷寒時であって暖房が実行中か否か判定し、その判定がYesの場合はS14へ移行し、判定がNoのときはリターンする。
S14では、暖房が実行中で、外気温度がT℃(例えば、4℃)以上であるか否か判定する。その判定がYesの場合はS15に進み、S15において不在期間の終了時刻t4の例えば1時間前までの暖房設定温度を所定温度B℃(例えば、4℃)低下させるように制御ユニット44に指令を送り、その後リターンする。
本実施例に係る温水システムSの作用、効果について説明する。
外部サーバ60には、インターネット通信網NTを介して、家族の1又は複数の利用者のスケジュール管理アプリケーションの所在を示すアドレス情報URL1〜URL3が予め記憶されているため、外部サーバ60は、アドレス情報URL1〜URL3にアクセスすることで、スケジュール管理サーバ50内に記憶された1又は複数の利用者のスケジュールデータを取得することが可能である。
また、外部サーバ60に格納された不在期間演算送信制御プログラムは、上記のように取得した1又は複数の利用者のスケジュールデータから全員が不在である不在期間を演算し、その不在期間をインターネット通信網NTを介して温水装置1に送信するので、温水装置1は外部サーバ60を介して全員が不在となる不在期間を自動的に取得することができる。
温水装置1の制御ユニット44は、不在期間演算送信制御プログラムにより送信される家族全員の不在期間のデータを受信し、その不在期間のデータに基づいて設定温度変更制御を行い、不在期間における予測給湯使用のための貯湯運転においては、貯湯温度を所定温度A℃だけ低下させるため、温水システムSにおけるエネルギー消費量の節減を図ることができる。特に、家族旅行等で数日間留守になるような場合には、エネルギー消費量を大幅に節減することができる。しかも、この場合、何れかの利用者が在宅している在宅期間における予測給湯使用のための貯湯運転においては、貯湯温度を変更しないため、給湯使用に支障を来すことはない。
冬季等において暖房実行中の場合、不在期間の終了時刻の例えば1時間前までの暖房設定温度を所定温度B℃だけ低下させるため、エネルギー消費量の節減を図ることができる。
上記と同様に、家族旅行等で数日間留守になるような場合には、エネルギー消費量を大幅に節減することができる。
次に、前記実施形態を部分的に変更する例について説明する。
(1)前記外部サーバ60を省略し、外部サーバ60の機能を制御ユニット44に分担させることも可能である。
この場合、前記制御ユニット44には、予め入力して記憶された前記1又は複数の利用者のアドレス情報URL1〜URL3に基づいてスケジュール管理サーバ50にアクセスして前記1又は複数の利用者のスケジュールデータを取得し、それらスケジュールデータに基づいて全員が外出して不在である不在期間を演算する不在期間演算制御プログラム(不在期間演算制御手段)が格納される。
前記の設定温度変更制御については前記実施形態と同様である。
(2)前記実施形態においては、利用者が3名の場合を例にして説明したが、利用者の数はこれに限定されるものではない。
(3)前記実施形態においては、3名の利用者が同じスケジュール管理サーバ50を利用している場合を例として説明したが、3名の利用者が夫々異なるスケジュール管理サーバ50を利用している場合でも、前記実施形態と同様に制御することができる。
(4)前記実施形態においては、3名の利用者の全員が外出して不在である場合を「不在期間」の例として説明したが、例えば、複数の利用者のうちの過半数が外出して不在である場合を「不在期間」としても前記実施形態と同様に制御することができる。
(5)その他、当業者ならば本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施形態に種々の変更を付加した形態で実施可能であり、本発明はそのような変更形態を包含するものである。
S 温水システム
1 温水装置
44 制御ユニット
50 スケジュール管理サーバ
60 外部サーバ

Claims (4)

  1. 外部サーバとこの外部サーバに通信網を介して接続された温水装置とを備えた温水システムにおいて、
    前記外部サーバは、家族の1又は複数の利用者のスケジュール管理を行うスケジュール管理アプリケーションのスケジュールデータが記憶されたスケジュール管理サーバと通信可能に構成され、
    前記外部サーバには、予め入力して記憶された前記1又は複数の利用者のスケジュール管理アプリケーションの所在を示すアドレス情報に基づいて、スケジュール管理サーバにアクセスして前記1又は複数の利用者のスケジュールデータを取得し、それらスケジュールデータに基づいて不在期間を演算すると共にその不在期間データを前記温水装置に送信する不在期間演算送信制御手段が格納されていることを特徴とする温水システム。
  2. 前記温水装置は貯湯タンクを有しており、予め設定された貯湯温度で湯水を前記貯湯タンクに貯湯する温水システムであって、
    前記不在期間においては、それ以外の期間と比較して前記貯湯温度を所定温度低下させることを特徴とする請求項1に記載の温水システム。
  3. 通信網に接続された制御ユニットを備えた温水装置において、
    前記制御ユニットは、家族の1又は複数の利用者のスケジュール管理を行うスケジュール管理アプリケーションのスケジュールデータが記憶されたスケジュール管理サーバと通信可能に構成され、
    前記制御ユニットには、予め入力して記憶された前記1又は複数の利用者のスケジュール管理アプリケーションの所在を示すアドレス情報に基づいて、スケジュール管理サーバにアクセスして前記1又は複数の利用者のスケジュールデータを取得し、それらスケジュールデータに基づいて不在期間を演算する不在期間演算制御手段が格納されていることを特徴とする温水装置。
  4. 前記温水装置は貯湯タンクを有しており、予め設定された貯湯温度で湯水を前記貯湯タンクに貯湯する温水装置であって、
    前記不在期間においては、それ以外の期間と比較して前記貯湯温度を所定温度低下させることを特徴とする請求項3に記載の温水装置。
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