JP3687616B2 - 給湯システム - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、太陽熱等の補助熱源によって生成された温水を蓄熱槽に貯留しておき、この温水を、上水と混合可能な給湯接続ユニットを介して、給湯器に送出するようにした給湯システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
補助熱源を利用した給湯システムとしては、例えば、太陽熱を利用して温水を生成する太陽熱利用温水器と給湯器とを組み合わせた給湯システムが従来から一般的に知られている。
【0003】
こういった、給湯システムでは、太陽熱を利用して生成された温水を貯留する蓄熱槽を備えている太陽熱利用温水器と給湯器とが、給湯接続ユニットを介して接続されており、給湯時には、太陽熱利用温水器の蓄熱槽に貯留された温水が給湯接続ユニットを介して給湯器に送出されるが、給湯接続ユニットは、蓄熱槽に貯留された温水を単に給湯器に送出するだけではなく、必要に応じて、蓄熱槽から送出される温水に上水を混合した状態で、給湯器に送出することができるように、給湯接続ユニットには、全開で蓄熱槽から送出された温水のみを給湯器に送出し、全閉で上水のみを給湯器に送出する混合調節弁が搭載されている。
【0004】
従って、給湯器に対して設定された給湯設定温度以上の温水が蓄熱槽に貯留されている場合は、給湯接続ユニットの混合調節弁が、蓄熱槽から送出される給湯設定温度以上の温水と上水とを適宜混合することによって、目標温度となる給湯設定温度の温水を生成する給湯設定温度制御が行われ、給湯接続ユニットによって生成された給湯設定温度の温水が給湯器に送出されることになる。
【0005】
一方、給湯設定温度以上の温水が蓄熱槽に貯留されていない場合は、給湯接続ユニットの混合調節弁が、蓄熱槽から送出される給湯設定温度を下回る温水を、上水と適宜混合することによって、目標温度となる予め定められた固定温度まで強制的に下げた状態で給湯器に送出する固定温度制御が行われ、給湯器のバーナーを燃焼させることによって給湯設定温度の温水を生成することになる。
【0006】
また、給湯接続ユニットにおける混合調節弁は、通常、給湯器が燃焼を開始するための流量として予め設定されている最低作動流量以上になったときに、始めて上述したような目標温度制御を行うようになっており、混合調節弁が目標温度制御を行うか否かは、給湯器から給湯接続ユニットに送信される、最低作動流量以上の水流を検知してONする水流信号に基づいて判断される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、給湯器内の通水路には、通常、熱交換器から送出される高温の温水に低温の温水または上水を混合するための混合弁が設置されたバイパス路が設けられているが、給湯器の運転スイッチをOFFしている状態では、凍結等を考慮して、混合弁が全開状態で待機している場合が多く、しかも、何らかの理由によって熱交換器がつまった場合でも沸騰水が熱交換器から送出されないように、最低作動流量を検出するための流量センサは、バイパス路の分岐部よりも下流側である熱交換器側に設置されているので、給湯器の運転スイッチをOFFしている状態では、給湯器の熱交換器を通過する温水が給湯器の最低作動流量を下回った場合であっても、即ち、給湯器から送信される水流信号がOFF状態の場合であっても、最低作動流量の3倍程度の湯水がカラン等から送出されることになる。
【0008】
従って、給湯器から送信される水流信号に基づいて、給湯接続ユニットの混合調節弁が目標温度制御に移行していたのでは、給湯器の運転スイッチがOFFされた状態では、実際に最低作動流量以上の湯水がカラン等から送出されているにも拘わらず、混合調節弁が目標温度制御を行わない場合があり、蓄熱槽に貯留された温水を有効に利用して給湯運転を行うことができないといった問題がある。
【0009】
そこで、この発明の課題は、給湯器の運転スイッチがOFFされていても、給湯接続ユニットの混合調節弁が最低作動流量以上で確実に目標温度制御を行うことができる給湯システムを提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段及びその効果】
上記の課題を解決するため、請求項1にかかる発明は、主熱源としての給湯器と、補助熱源によって生成された温水を貯留する蓄熱槽と、前記蓄熱槽から送出された温水に必要に応じて上水を混合することで目標温度の温水を前記給湯器に送出する混合調節弁が搭載された給湯接続ユニットとを備え、前記給湯接続ユニットは、予め設定された最低作動流量以上で、前記混合調節弁が目標温度制御を行うようになっている給湯システムにおいて、前記混合調節弁及び前記蓄熱槽の双方に上水を供給する給水管または前記混合調節弁の温水出口側に流量センサを設置し、前記流量センサによって検出される流量に基づいて、最低作動流量以上か否かを判断するようにしたのである。
【0011】
以上のように、この給湯システムでは、給湯接続ユニット側に設けた流量センサによって検出される流量に基づいて、最低作動流量以上の湯水が流れているか否かを判断するようにしたので、給湯器の運転スイッチがOFFされている場合であっても、実際に最低作動流量以上の湯水が流れているか否かを確実に判定することができる。
【0012】
従って、給湯器から送信される水流信号に基づいて混合調節弁の目標温度制御を開始していた従来の給湯システムとは異なり、給湯器の水流信号がOFF状態であっても、実際に最低作動流量以上の湯水が流れている場合は、混合調節弁が目標温度制御を行うことが可能となり、蓄熱槽に貯留された温水を有効に利用して給湯運転を行うことができるという効果が得られる。
【0013】
特に、請求項2にかかる発明の給湯システムのように、主熱源としての給湯器と、補助熱源によって生成された温水を貯留する蓄熱槽と、前記蓄熱槽から送出された温水に必要に応じて上水を混合することで目標温度の温水を前記給湯器に送出する混合調節弁が搭載された給湯接続ユニットとを備え、前記給湯接続ユニットは、予め設定された最低作動流量以上で、前記混合調節弁が目標温度制御を行うようになっている給湯システムにおいて、前記混合調節弁及び前記蓄熱槽の双方に上水を供給する給水管または前記混合調節弁の温水出口側に流量センサを設置し、前記流量センサによって検出される流量または前記給湯器に設置された流量センサによって検出される流量のいずれか一方が最低作動流量以上のときに、前記混合調節弁が目標温度制御を行うようにしておくと、例えば、ゴミかみ等が発生しやすい、上流側である給湯接続ユニット側に設置されている流量センサに、正常に流量を検出することができなくなる等の故障が発生したような場合であっても、最低限、従来の給湯システムと同様の給湯運転を行うことができるので、給湯システムの信頼性が向上するという効果が得られる。
【0014】
ただし、給湯器の運転スイッチがONされているときは、給湯接続ユニット側に設置された流量センサによって検出される流量と、給湯器に設置された流量センサによって検出される流量とが極端に異なることはなく、しかも、給湯器自体は自らの流量センサによって検出された流量に基づいて燃焼制御を行うようになっているので、請求項3にかかる発明の給湯システムのように、前記給湯器の運転スイッチがONされているときは、前記給湯器に設置された流量センサによって検出される流量に基づいて、最低作動流量以上か否かを判断するようにしておくことが望ましい。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態について図面を参照して説明する。図1は、補助熱源として太陽熱を利用した給湯システム1の概略構成を示している。この給湯システム1は、同図に示すように、太陽熱利用温水器10と給湯器30とが給湯接続ユニット20を介して接続されたものであり、太陽熱利用温水器10によって生成された温水が給湯接続ユニット20を介して給湯器30に送出されるようになっている。
【0016】
前記太陽熱利用温水器10は、ソーラー集熱機11と密閉式の蓄熱槽14とを備えており、蓄熱槽14には、その下端部に上水を供給するための給水管15が接続されていると共に、上端部には貯留された温水を給湯接続ユニット20に送出するための温水供給管16が接続されている。
【0017】
前記ソーラー集熱機11には、その入口側と出口側とを接続するソーラー配管12によって熱媒体の循環経路が形成されており、このソーラー配管12は、部分的に蓄熱槽14内に導入された熱交換部13を有している。従って、ソーラー集熱機11によって加熱された熱媒体は、ソーラー配管12を通って蓄熱槽14内に導かれ、熱交換部13で蓄熱槽14内の水と熱交換を行うことで、蓄熱槽14内に温水が生成されるようになっている。
【0018】
前記給湯接続ユニット20は、同図に示すように、給水管22を介して供給される上水と、蓄熱槽14から温水供給管16を介して供給される温水とを、必要に応じて混合する混合調節弁21を備えており、蓄熱槽14から送出された温水は、そのまま又は上水と適宜混合された状態で混合調節弁21の出口側に接続された温水配管23を介して給湯器30に送出され、給湯器30の熱交換器32を通って給湯されるようになっている。なお、混合調節弁21は、全開状態で、蓄熱槽14から温水供給管16を介して供給される温水のみを給湯器30に送出し、逆に、全閉状態では、給水管22を介して供給される上水のみを給湯器30に送出するようになっている。
【0019】
また、給湯接続ユニット20には、給水管15から分岐して混合調節弁21の上水入口側に接続された給水管22と混合調節弁21の温水出口側に接続された温水配管23とを相互に接続するバイパス管24が設けられており、このバイパス管24には、通電状態でバイパス管24の流路を遮断するダイヤフラム方式の電磁弁25が設置されている。
【0020】
また、混合調節弁21に接続された温水供給管16、給水管22及び温水配管23には、蓄熱槽14から送出される温水の温度(以下、入湯温度という。)Tsを検出するための入湯温度センサ26、給湯接続ユニット20に送出される上水の温度(以下、上水温度という。)Twを検出するための上水温度センサ27及び給湯接続ユニット20から送出される温水の温度(以下、出湯温度という。)Toを検出するための出湯温度センサ28が設置されており、給水管15には、給水管22の分岐部の上流側に流量センサ29が設置されている。
【0021】
前記給湯器30は、給湯接続ユニット20から送出される温水を必要に応じて加熱する熱交換器32を有するメイン流路31と、熱交換器32をバイパスするように、メイン流路31に接続されたバイパス流路33とを備えており、メイン流路31には、バイパス流路33の分岐部と合流部との間に熱交換器32を通過する湯水の流量を検出する流量センサ34が設置されている。
【0022】
また、バイパス流路33には、熱交換器32から送出される高温の温水に、給湯接続ユニット20から送出される比較的低温の温水または上水を適宜混合することによって給湯設定温度の温水を生成するための混合弁35が設置されており、この混合弁35は、給湯器30の運転スイッチがOFFされているときは、全開状態で待機するようになっている。
【0023】
前記給湯接続ユニット20及び給湯器30には、シリアルインターフェースを介して相互に通信可能なコントローラ20a、30aがそれぞれ搭載されていると共に、給湯器30の操作リモコン40には、シリアルインターフェースを介して給湯器30のコントローラ30aと相互に通信可能なコントローラ40aが搭載されており、これらのコントローラ20a、30a、40aが相互に連携をとりながら、給湯システム1の運転動作を統括的に制御している。
【0024】
給湯接続ユニット20のコントローラ20aには、入湯温度センサ26、上水温度センサ27及び出湯温度センサ28からの温度検出信号や流量センサ29からの流量検出信号が入力されると共に、操作リモコン40によって設定された給湯設定温度Te及び運転スイッチ信号、バーナー燃焼信号、流量センサ34によって検出された流量が最低作動流量以上のときにONする水流信号等が給湯器30のコントローラ30aから送信されるようになっており、これらの流量検出信号、水流信号、温度検出信号及び給湯設定温度Teに基づいて、給湯接続ユニット20のコントローラ20aが混合調節弁21を制御するようになっている。
【0025】
蓄熱槽14から送出される温水の温度、即ち、入湯温度センサ26によって検出された入湯温度Tsが給湯設定温度Te以上の場合は、給湯器30のバーナーを燃焼させなくても、上水を適宜混合することによって給湯設定温度Teの温水を供給することができるので、給湯接続ユニット20から送出される温水の温度、即ち、出湯温度センサ28によって検出される出湯温度Toが給湯設定温度Teになるように、混合調節弁21を制御する給湯設定温度制御を行うようになっている。
【0026】
一方、入湯温度Tsが給湯設定温度Teより低い場合は、給湯器30のバーナーを燃焼させなければ、給湯設定温度Teの温水を供給することができないので、給湯器30のバーナーを燃焼させることによって、確実に給湯設定温度Teの温水を生成することができるように、給湯設定温度Teが60℃以上、60℃未満35℃以上、35℃未満に場合分けし、60℃以上の場合は45℃、60℃未満35℃以上の場合は30℃、35℃未満の場合は25℃といった固定温度Tfの温水がそれぞれ送出されるように、混合調節弁21の開度を調整して上水を混合する固定温度制御を行うようになっている。
【0027】
また、給湯接続ユニット20の混合調節弁21は、給湯システム1から送出される温水量が、予め設定された最低作動流量以上になったときに、上述したような給湯設定温度制御や固定温度制御といった目標温度制御を行うようになっており、給湯システム1から送出される温水量が最低作動流量を下回る場合は、混合調節弁21が予め設定された固定開度で待機するようになっている。従って、温水量が最低作動流量を下回る場合は、蓄熱槽14に給湯設定温度以上の温水が貯留されていても、給湯設定温度の温水が送出されることはない。
【0028】
以下、給湯接続ユニット20における混合調節弁21が目標温度制御を開始するまでの動作について、図2に示すフローチャートを参照しながら説明する。まず、給湯器30の運転スイッチがONされているか否かを判断し(ステップS1)、給湯器30の運転スイッチがONされていない場合は、流量センサ29によって検出される流量が最低作動流量以上であるか否かを判断する(ステップS2)。
【0029】
ここで、流量センサ29によって検出される流量が最低作動流量以上である場合は、混合調節弁21が即座に目標温度制御を開始するが(ステップS5)、流量センサ29によって検出される流量が最低作動流量を下回っている場合は、続いて、水流信号がONされているか否か、即ち、流量センサ34によって検出される流量が最低作動流量以上であるか否かを判断する(ステップS3)。
【0030】
ステップS3において、水流信号がONされている場合は、混合調節弁21が目標温度制御を開始するが(ステップS5)、水流信号がONされていない場合は、混合調節弁21が予め設定された固定開度で待機し(ステップS4)、ステップS1に移行する。
【0031】
一方、ステップS1において、給湯器30の運転スイッチがONされている場合は、ステップS3に移行して、水流信号がONされているか否かを判断し、水流信号がONされている場合は、混合調節弁21が目標温度制御を開始するが(ステップS5)、水流信号がONされていない場合は、混合調節弁21が予め設定された固定開度で待機し(ステップS4)、ステップS1に移行する。
【0032】
以上のように、この給湯システム1では、給湯器30の運転スイッチがOFFされているときは、総流量を正確に検出することができる給湯接続ユニット20側に設置された流量センサ29によって検出される流量が最低作動流量以上である場合または給湯器30から送信される水流信号がONされている場合に、給湯接続ユニット20の混合調節弁21が目標温度制御(給湯設定温度制御)を行うようになっているので、給湯器から送信される水流信号に基づいて混合調節弁の目標温度制御を行うようにしていた従来の給湯システムとは異なり、水流信号がOFF状態であっても、実際に最低作動流量以上の湯水が流れている場合は、混合調節弁21が目標温度制御を行うこととなり、蓄熱槽14に貯留された温水を有効に利用して給湯運転を行うことが可能となる。
【0033】
また、ゴミかみ等が発生しやすい上流側に設置されている流量センサ29に、正常に流量を検出することができなくなる等の故障が発生したような場合であっても、従来の給湯システムと同様に、給湯器30から送信される水流信号に基づいて、混合調節弁21が目標温度制御を行うことができるので、給湯システム1の信頼性が向上するという効果が得られる。
【0034】
また、この給湯システム1では、給湯器30の運転スイッチがONされているときは、給湯器30から送信される水流信号に基づいて混合調節弁21が目標温度制御を行うようになっているが、給湯器30の運転スイッチがONされている状態では、給湯器30のバイパス経路33に設置されている混合弁35が強制的に全開になっていないので、給湯接続ユニット20側に設置された流量センサ29によって検出される流量と、給湯器30に設置された流量センサ34によって検出される流量とが極端に異なることがなく、特に、問題となることはない。
【0035】
逆に、給湯器30は、自らの流量センサ34によって検出された流量に基づいてバーナーの燃焼制御を行うので、給湯器30の運転スイッチがONされている状態において、給湯接続ユニット20の混合調節弁21が、給湯器30から送信される水流信号に基づいて目標温度制御を行うようになっていると、例えば、給湯器30のバーナーが燃焼しながら、給湯接続ユニット20が固定温度制御を行っているような状態で、給湯量が最低作動流量を下回ると、給湯器30のバーナーが燃焼を停止すると同時に混合調節弁21が固定開度に切り替わることになり、給湯接続ユニット20の制御動作と、給湯器30の制御動作との間の整合性が保たれるという利点がある。
【0036】
なお、上述した実施形態では、給湯接続ユニット20側に設置された流量センサ29によって検出される流量及び給湯器30から送信される水流信号の双方を考慮して、混合調節弁21が目標温度制御を行うようになっているが、これに限定されるものではなく、給湯接続ユニット20側に設置された流量センサ29によって検出される流量のみに基づいて、混合調節弁21が目標温度制御を行うようにすることも可能である。
【0037】
また、上述した実施形態では、給湯器30の運転スイッチがOFFされているときに限って、給湯接続ユニット20側に設置された流量センサ29によって検出される流量を考慮して混合調節弁21が目標温度制御を行うようにしているが、これに限定されるものではなく、給湯器30の運転スイッチのON、OFFに拘わらず、流量センサ29によって検出される流量を考慮して混合調節弁21が目標温度制御を行うようにすることも可能である。
【0038】
また、上述した実施形態では、給水管15における給水管22の分岐部の上流側に流量センサ29を設置しているが、これに限定されるものではなく、混合調節弁21の温水出口側に接続された温水配管23に設置することも可能である。
【0039】
また、上述した実施形態は、太陽熱利用温水器を補助熱源として使用した給湯システムであるが、給湯システムにおける補助熱源は、こういった太陽熱利用温水器に限定されるものではなく、例えば、コージェネレーションシステムにおけるガスエンジンやガスタービンの廃熱を補助熱源として使用した給湯システムのように、種々の補助熱源を使用した給湯システムについて、本発明を適用することができることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明にかかる給湯システムの一実施形態を示す概略構成図である。
【図2】同上の給湯システムにおける給湯接続ユニットの混合調節弁が目標温度制御を開始するまでの動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
1 給湯システム
10 太陽熱利用温水器
14 蓄熱槽
15 給水管
20 給湯接続ユニット
20a コントローラ
21 混合調節弁
22 給水管
23 温水配管
24 バイパス管
25 電磁弁
26 入湯温度センサ
27 上水温度センサ
28 出湯温度センサ
29 流量センサ
30 給湯器
30a コントローラ
31 メイン流路
32 熱交換器
33 バイパス流路
34 流量センサ
35 混合弁
40 操作リモコン
40a コントローラ

Claims (3)

  1. 主熱源としての給湯器と、補助熱源によって生成された温水を貯留する蓄熱槽と、前記蓄熱槽から送出された温水に必要に応じて上水を混合することで目標温度の温水を前記給湯器に送出する混合調節弁が搭載された給湯接続ユニットとを備え、
    前記給湯接続ユニットは、予め設定された最低作動流量以上で、前記混合調節弁が目標温度制御を行うようになっている給湯システムにおいて、
    前記混合調節弁及び前記蓄熱槽の双方に上水を供給する給水管または前記混合調節弁の温水出口側に流量センサを設置し、
    前記流量センサによって検出される流量に基づいて、最低作動流量以上か否かを判断するようにしたことを特徴とする給湯システム。
  2. 主熱源としての給湯器と、補助熱源によって生成された温水を貯留する蓄熱槽と、前記蓄熱槽から送出された温水に必要に応じて上水を混合することで目標温度の温水を前記給湯器に送出する混合調節弁が搭載された給湯接続ユニットとを備え、
    前記給湯接続ユニットは、予め設定された最低作動流量以上で、前記混合調節弁が目標温度制御を行うようになっている給湯システムにおいて、
    前記混合調節弁及び前記蓄熱槽の双方に上水を供給する給水管または前記混合調節弁の温水出口側に流量センサを設置し、
    前記流量センサによって検出される流量または前記給湯器に設置された流量センサによって検出される流量のいずれか一方が最低作動流量以上のときに、前記混合調節弁が目標温度制御を行うようになっていることを特徴とする給湯システム。
  3. 前記給湯器の運転スイッチがONされているときは、前記給湯器に設置された流量センサによって検出される流量に基づいて、最低作動流量以上か否かを判断するようにした請求項1または2に記載の給湯システム。
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