JP5438535B2 - 貯湯式給湯装置 - Google Patents
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Description
前記貯湯タンクからの湯水を循環させる湯水循環路を設け、
前記湯水循環路に熱源機からの熱源媒体が流れる熱源媒体路と熱交換する熱回収用熱交換器を設け、前記湯水循環路を流れる湯水を熱回収用熱交換器により加熱可能に構成し、
給湯給水部からの給水が流れる給水路と熱交換する熱使用用熱交換器を設け、前記熱使用用熱交換器により、前記給水路の給水を加熱して給湯部より給湯可能に構成し、
前記貯湯タンクに給水するタンク給水部と、前記貯湯タンクから排水するタンク排水部とを設け、
前記湯水循環路を流れる湯水を熱回収用熱交換器により加熱して前記貯湯タンクに貯湯する貯湯運転と、
前記熱使用用熱交換器により、前記給水路の給水を加熱して給湯部より給湯する給湯運転と、
前記タンク給水部を介して前記貯湯タンクに給水するタンク給水運転と、
前記タンク排水部を介して前記貯湯タンクから排水するタンク排水運転と
を実行する運転制御部を設けた貯湯式給湯装置に関する。
すると、これら作業者は、通常貯湯式給湯装置に関して専門的知識を備えているわけではないうえに、貯湯式給湯装置の起動時とは異なり、前記貯湯タンクが空であるとは限らず、その貯湯状況を把握してからタンク給水作業を行わねばならないなど、タンク給水手順等を把握するのに高度な困難性を要し、利便性にかけるという問題点があった。一方、貯湯式給湯装置の使用者は、給湯指令を装置に入力すれば、給湯を受けられると考えるのが通常であるが、上述の運用にしたがってタンク排水を行った場合、給湯用の熱源は、前記貯湯タンクの中の湯水であるため、給水を加熱する動作が行えず、給湯動作ができなかった。
そこで、本発明の貯湯式給湯装置の特徴構成は、湯水を貯める貯湯タンクを設け、
前記貯湯タンクからの湯水を循環させる湯水循環路を設け、
前記湯水循環路に熱源機からの熱源媒体が流れる熱源媒体路と熱交換する熱回収用熱交換器を設け、前記湯水循環路を流れる湯水を熱回収用熱交換器により加熱可能に構成し、
給水部からの給水が流れる給水路と熱交換する熱使用用熱交換器を設け、前記熱使用用熱交換器により、前記給水路の給水を加熱して給湯部より給湯可能に構成し、
前記貯湯タンクに給水するタンク給水部と、前記貯湯タンクから排水するタンク排水部とを設け、
前記湯水循環路を流れる湯水を熱回収用熱交換器により加熱して前記貯湯タンクに貯湯する貯湯運転と、
前記熱使用用熱交換器により、前記給水路の給水を加熱して給湯部より給湯する給湯運転と、
前記タンク給水部を介して前記貯湯タンクに給水するタンク給水運転と、
前記タンク排水部を介して前記貯湯タンクから排水するタンク排水運転と
を実行する運転制御部を設けた貯湯式給湯装置であって、
前記貯湯タンクの水量を検出する水量検出手段を設け、
前記水量検出手段が検出する水量が所定値より少ない状態で、前記運転制御部における運転指令受付部が前記給湯運転の指令を受付けた場合に、
前記運転制御部が、前記タンク給水運転及び前記貯湯運転を実行した後、前記給湯運転を実行させる点にある。
つまり、上述の構成において、前記貯湯タンクは、前記タンク給水部により給水され(タンク給水運転が行え)、その水は、湯水循環路に循環され、前記熱回収用熱交換器、熱源媒体路を介して前記熱源機により加熱されるので、前記貯湯タンクにて加熱状態の湯水を貯留できる(貯湯運転が行われる)構成となっている。また、前記熱使用用熱交換器を設けて、湯水循環路を介して給水路の水を前記貯湯タンクの湯水の熱により加熱して、給湯利用することができる(給湯運転できる)ようになっている。また、排水部を設けてなるので、貯湯式給湯装置の不使用時には、前記貯湯タンク内の湯水を排出して(タンク排水運転を行い)、装置内部を衛生的に維持することができる構成となっている。
また、前記運転制御部は、前記貯湯タンクの内部の水を排水した排水履歴情報を記憶する記憶部を備えることが好ましく、この場合この排水履歴情報が前記記憶部に記憶されていることを条件として、前記水量検出手段が検出する水量が所定値より少ない状態で、前記運転指令受付部が前記給湯運転指令を受付けた場合に、前記運転制御部は、前記タンク給水運転及び前記貯湯運転を実行した後、前記給湯運転を実行させるものとする。
つまり、前記記憶部が、前記貯湯タンクにおいてタンク排水運転が行われたなどの排水履歴情報を記憶していることで、前記給湯運転指令に対して、前記貯湯タンクは正常運転可能な状態であること、および、前記湯水循環路が排水されており、給湯するための湯水が十分でないこと、の判断を行えることになる。この状態で、前記水量検出手段が検出する水量が所定値より少ない状態で、前記運転指令受付部が前記給湯運転指令を受付けた場合に、前記運転制御部は、前記タンク給水運転及び前記貯湯運転を実行した後、前記給湯運転を実行させれば、前記給湯運転指令に対して給湯運転を行わせることができる。
尚、上述の構成において、前記運転制御部は、
前記タンク給水部、前記湯水循環路に接続される各機器の動作確認ができている場合には、前記給湯運転指令の後に、前記タンク給水運転及び貯湯運転を先行して実行し、
前記タンク給水部、前記湯水循環路に接続される各機器の動作確認ができていない場合には、前記給湯運転指令を無効にする
試運転確認部を備えることが望ましい。
つまり、前の構成によると、給湯運転指令に基づき前記貯湯タンクの前記タンク給水運転及び前記貯湯運転を実行した後、前記給湯運転を実行させるので、給湯運転が速やかに行われるのであるが、このときの前記貯湯式給湯装置の状態が、接続されるべき機器の配管、配線等が正しく接続され、実使用が可能であることが確かめられた(試験運転された)ものであるとは限らない。たとえば、多数の貯湯式給湯装置のうち1基が試験運転漏れであった場合など、その1基に問題があった場合には、前述の運転により、その貯湯式給湯装置が誤作動する要因になってしまうおそれがある。
さらに、前記貯湯タンクが開放型貯湯タンクである場合、前記貯湯タンク内の水位を検出する水位検出手段を備え、前記水量検出手段は、前記水位検出手段の検出結果に基づいて、前記水量を検出する事が好ましい。また、前記貯湯タンクが閉封式貯湯タンクである場合、前記貯湯タンクの内圧を検出する圧力検出手段を備え、前記水量検出手段は、前記圧力検出手段の検出結果に基づいて、前記水量を検出することが好ましい。
つまり、前記給湯運転指令を受けたときに、前記貯湯タンクは正常運転可能な状態であること、を前提とすれば、前記貯湯タンクの水量に基き運転制御部が前記給湯運転指令に基き、給湯運転を行うか、タンク給水運転及び前記貯湯運転を実行した後、前記給湯運転を行うか、給湯運転指令を無効にするかを選択することになる。この際、前記貯湯タンクの水量は、水位により検出することができ、閉封式貯湯タンクの水量は内圧により検出することができるから、簡便かつ容易に前記水量検出手段が水量を検出することができるようになる。
この貯湯式給湯装置は、図1〜図9に示すように、蓄熱水A1としての湯水を貯留する貯湯タンク1と、その貯湯タンク1から取り出した蓄熱水A1を湯水循環路2にて循環させて貯湯タンク1に戻す湯水循環手段3とが設けられている。
貯湯タンク1から湯水循環路2に取り出した蓄熱水A1を熱回収用熱交換器5をバイパスさせて熱使用用熱交換器6に通流させる排熱熱交換器バイパス路13が設けられている。この排熱熱交換器バイパス路13には、蓄熱水A1を通流させるか否か及びその流量を調整可能なバイパス路調整弁18が設けられている。
このようにして、給湯用熱交換器21にて加熱された給湯用の給水A3と給湯用バイパス路36からの給湯用の給水A3とを混合させて給湯部20にて給湯するように構成されている。
追焚き作動では、温水供給手段49が浴槽水循環ポンプ40を作動させることにより、浴槽水A4を浴槽水循環路38にて浴槽22と追焚き用熱交換器23との間で循環させて追焚き用熱交換器23において蓄熱水A1にて加熱された浴槽水A4を浴槽22に供給するようにしている。
暖房用放熱器24は、給湯用熱交換器21及び追焚き用熱交換器23と並列状態で設けられている。つまり、湯水循環路2において給湯用熱交換器21及び追焚き用熱交換器23が設けられた部分とは並列状態で暖房用通流路41が設けられ、この暖房用通流路41に暖房用放熱器24が設けられている。暖房用通流路41は、排熱熱交換器バイパス路13の途中部分から分岐して湯水循環路2に合流するように設けられ、排熱熱交換器バイパス路13の一部を兼用している。
電力負荷については、例えば、運転制御部48が、熱電併給装置4の電力を出力するインバータの出力値、及び、テレビ、冷蔵庫、洗濯機等の電力負荷に接続された商業用電力供給ラインに設けられた電力計測手段の計測情報に基づいて、実際に使用された電力負荷を求めることができる。
熱負荷は、給湯部20からの給湯として用いられる給湯熱負荷と、浴槽水A4の追焚きに用いられる追焚き熱負荷と、暖房用放熱器24にて用いられる暖房熱負荷とを足し合わせたものである。熱負荷については、例えば、運転制御部48が、給湯量センサ34及び給湯温度センサ35の夫々の検出情報等により給湯熱負荷を求めることができ、浴槽水温度センサ39の検出情報及び浴槽水循環ポンプ40の作動状態等により追焚き熱負荷を求めることができ、暖房往き温度センサ39の検出情報及び湯水循環ポンプ8の作動状態等により暖房熱負荷を求めることができる。
図1に基づいて貯湯運転について説明する。
運転制御部48は、熱電併給装置4を作動させ且つ冷却水循環ポンプ8を作動させて、熱回収用熱交換器5に熱源媒体A2を通流させるように構成されている。運転制御部48は、第1蓄熱水流量調整弁27及び第2蓄熱水流量調整弁30を開弁させ且つバイパス路調整弁18を閉弁した状態で湯水循環ポンプ8を作動させることにより、湯水循環手段3を全通流状態にて作動させるように構成されている。運転制御部48は、冷却水戻り温度センサ11の検出温度が設定温度範囲内になるように、第1蓄熱水流量調整弁27の開度を調整して熱回収用熱交換器5に通流する蓄熱水A1の流量を調整する蓄熱水流量調整制御を行うように構成されている。尚、前記貯湯タンク1には、前のタンク給水運転により、あらかじめ水を充填しておく。
運転制御部48は、先行湯張り運転においては、温水供給手段49を湯張り作動(例えば図2の太線部)及び追焚き作動(例えば図3の太線部)させ、且つ、湯張り運転においては、温水供給手段49を追焚き作動(例えば図3の太線部)させるように構成されている。
図2では、温水供給手段49を湯張り作動させた場合を示している。
運転制御部48は、湯水循環手段3を全通流状態にて作動させるとともに、出口温度センサ33の検出温度が先行湯張り設定温度(例えば35℃)+αになるように、蓄熱水流量センサ29の検出流量に基づいて第2蓄熱水流量調整弁30の開度を調整する風呂給湯温度用蓄熱水流量制御を行うように構成されている。運転制御部48は、給湯量センサ34の検出流量が要求されている流量となり且つ給湯温度センサ35の検出温度が先行湯張り設定温度(例えば35℃)になるように、給湯流量調整弁32及びバイパス流量調整弁37の開度を調整する風呂給湯制御を行うように構成されている。運転制御部48は、湯張り弁51を開弁することにより、給湯用熱交換器21にて加熱された先行湯張り設定温度(例えば35℃)の温水を給湯部20から湯張り路50、浴槽水循環路38の順に通流させて浴槽22に供給するように構成されている。運転制御部48は、水位センサ52の検出情報に基づいて、浴槽水A4の貯留量が湯張り設定量となると、浴槽22の湯張り状態が先行湯張り状態になったとして、湯張り弁51を閉弁し且つ湯水循環手段3を作動停止させて先行湯張り運転を終了する。
運転制御部48が、湯水循環手段3を全通流状態にて作動させるとともに、浴槽水循環ポンプ40を作動させることにより、浴槽22と追焚き用熱交換器23との間で浴槽水A4を循環させて追焚き用熱交換器23において蓄熱水A1にて浴槽水A4を加熱して、その加熱された浴槽水A4を浴槽22に戻すように構成されている。運転制御部48は、浴槽水温度センサ39の検出温度が先行湯張り設定温度(例えば35℃)になると、浴槽22の湯張り状態が先行湯張り状態になったとして、湯水循環手段3及び浴槽水循環ポンプ40を作動停止させて先行湯張り運転を終了する。
運転制御部48が、冷却水循環ポンプ8を作動させて熱回収用熱交換器5に熱源媒体A2を通流させるとともに、冷却水戻り温度センサ11の検出温度が設定温度範囲内になるように第1蓄熱水流量調整弁27の開度を調整する蓄熱水流量調整制御を行うように構成されている。また、図2で示した場合と同様に、運転制御部48は、風呂給湯温度用蓄熱水流量制御、及び、風呂給湯制御を行うように構成されている。
湯水循環手段3については、蓄熱水流量センサ29の検出流量が給湯用熱交換器21にて要求されている流量を満たすときには、運転制御部48が湯水循環手段3を全通流状態に切り換え、蓄熱水流量センサ29の検出流量が給湯用熱交換器21にて要求されている流量に満たないときには、運転制御部48がバイパス路調整弁18を開弁して湯水循環手段3を一部通流状態に切り換えるように構成されている。図4では、湯水循環手段3を一部通流状態に切り換えた場合を示している。
運転制御部48が、湯水循環手段3を全通流状態にて作動させるとともに、冷却水循環ポンプ8を作動させて熱回収用熱交換器5に熱源媒体A2を通流させるとともに、蓄熱水流量調整制御を行うように構成されている。また、運転制御部48は、風呂給湯温度用蓄熱水流量制御、及び、風呂給湯制御を行うように構成されている。
この場合には、第1蓄熱水温度センサ25の検出温度が第2設定温度(例えば、75℃)以上であるので、蓄熱水流量調整制御を行っても、冷却水戻り温度センサ11の検出温度が設定温度範囲よりも高くなってしまう場合がある。そこで、運転制御部48は、蓄熱水戻し調整弁47を開弁して、貯湯タンク1の上部から取り出した高温の蓄熱水A1に蓄熱槽バイパス路45からの低温の蓄熱水A1を混合させて熱回収用熱交換器5に通流する蓄熱水A1の温度を低下させるように構成されている。
運転制御部48が、第1蓄熱水流量調整弁27、第2蓄熱水流量調整弁30、及び、バイパス路調整弁18の夫々を開弁して湯水循環手段3を一部通流状態に切り換え、冷却水循環ポンプ8を作動させて熱回収用熱交換器5に熱源媒体A2を通流させるとともに、蓄熱水流量調整制御を行うように構成されている。そして、運転制御部48は、燃料ガス調整弁18を開弁させて補助加熱手段14を加熱作動させるように構成されている。また、運転制御部48は、風呂給湯温度用蓄熱水流量制御、及び、風呂給湯制御を行うように構成されている。
図3に示すように、運転制御部48は、湯水循環手段3を全通流状態にて作動させるとともに、浴槽水循環ポンプ40を作動させることにより、浴槽22と追焚き用熱交換器23との間で浴槽水A4を循環させて追焚き用熱交換器23において蓄熱水A1にて浴槽水A4を加熱して、その加熱された浴槽水A4を浴槽22に戻すように構成されている。このように、運転制御部48は、温水供給手段49を追焚き作動させて湯張り運転を行うように構成されている。運転制御部48は、浴槽水温度センサ39の検出温度が湯張り設定温度(例えば42℃)になると、湯水循環手段3及び浴槽水循環ポンプ40を作動停止させて湯張り運転を終了する。
運転制御部48は、貯湯運転を行うことが予測される時間帯の以前に先行湯張り運転を行うように構成されている。
図7に基づいて給湯運転について説明する。
運転制御部48が、湯水循環手段3を全通流状態に切り換えるとともに、出口温度センサ33の検出温度が給湯設定温度+αになるように、蓄熱水流量センサ29の検出流量に基づいて第2蓄熱水流量調整弁30の開度を調整する給湯温度用蓄熱水流量制御を行うように構成されている。また、運転制御部48は、給湯量センサ34の検出流量が要求されている給湯量となり且つ給湯温度センサ35の検出温度が給湯設定温度になるように、給湯流量調整弁32及びバイパス流量調整弁37の開度を調整する給湯制御を行うように構成されている。
図8及び図9に基づいて暖房運転について説明する。
図10では、第1蓄熱水温度センサ25の検出温度が暖房用蓄熱水設定温度(例えば60℃)以上のときに熱電併給装置4を作動させて暖房運転を行う場合を示している。
運転制御部48が、第1蓄熱水流量調整弁27を開弁し且つ第2蓄熱水流量調整弁30及びバイパス路調整弁18の夫々を閉弁して湯水循環手段3を全通流状態に切り換え、冷却水循環ポンプ8を作動させて熱回収用熱交換器5に熱源媒体A2を通流させるとともに、蓄熱水流量調整制御を行うように構成されている。このときには、第2蓄熱水流量調整弁30を閉弁しているので、熱回収用熱交換器5を通過した後の蓄熱水A1は、排熱熱交換器バイパス路13に通流したのち暖房用通流路41に通流して暖房用放熱器24に通流する。この場合には、第1蓄熱水温度センサ25の検出温度が暖房用蓄熱水設定温度(例えば60℃)以上であるので、蓄熱水流量調整制御を行っても、冷却水戻り温度センサ11の検出温度が設定温度範囲よりも高くなってしまう場合がある。そこで、運転制御部48は、蓄熱水戻し調整弁47を開弁して蓄熱槽バイパス路通流手段を通流作動させ、貯湯タンク1の上部から取り出した高温の蓄熱水A1に蓄熱槽バイパス路45からの低温の蓄熱水A1を混合させて熱回収用熱交換器5に通流する蓄熱水A1の温度を低下させるように構成されている。
図8にて説明したのと同様に、運転制御部48が、第1蓄熱水流量調整弁27を開弁し且つ第2蓄熱水流量調整弁30及びバイパス路調整弁18の夫々を閉弁して湯水循環手段3を全通流状態に切り換え、冷却水循環ポンプ8を作動させて熱回収用熱交換器5に熱源媒体A2を通流させるとともに、蓄熱水流量調整制御を行うように構成されている。この場合には、第1蓄熱水温度センサ25の検出温度が暖房用蓄熱水設定温度(例えば、70℃)未満であるので、暖房往き温度センサ42の検出温度が暖房設定温度(例えば、60℃)に満たない場合がある。そこで、運転制御部48は、蓄熱水戻し調整弁47を開弁して蓄熱槽バイパス路通流手段を通流作動させ、貯湯タンク1の上部から取り出した低温の蓄熱水A1に蓄熱槽バイパス路45からの高温の蓄熱水A1を混合させて熱回収用熱交換器5に通流する蓄熱水A1の温度を上昇させるように構成されている。また、運転制御部48は、この通流作動を行っても暖房往き温度センサ42の検出温度が暖房設定温度(例えば60℃)に満たないときには、バイパス路調整弁18を開弁して湯水循環手段3を一部通流状態に切り換えるとともに、燃料ガス調整弁18を開弁させて補助加熱手段14を加熱作動させるように構成されている。
(1)上記実施形態では、運転制御部48が貯湯運転を行うことにより、熱電併給装置4の排熱を貯湯タンク1に蓄熱するようにしているが、熱電併給装置4以外の熱を貯湯タンク1に蓄熱することもできる。ここで、熱電併給装置4と同様に、前記熱源媒体路内の熱源媒体を加熱する装置を熱源機と総称するものとする。
2 湯水循環路
3 湯水循環手段
5 熱回収用熱交換器
21(6)温水用熱交換器(熱使用用熱交換器)
29 蓄熱水流量センサ
30 第2蓄熱水流量調整弁
32 給湯流量調整弁
33 出口温度センサ
34 給湯量センサ
35 給湯温度センサ
37 バイパス流量調整弁
48 運転制御部
48a 運転指令受付部
48b 演算部
48c 運転指令実行部
48d 記憶部
W 水量検出手段
Claims (5)
- 湯水を貯める貯湯タンクを設け、
前記貯湯タンクからの湯水を循環させる湯水循環路を設け、
前記湯水循環路に熱源機からの熱源媒体が流れる熱源媒体路と熱交換する熱回収用熱交換器を設け、前記湯水循環路を流れる湯水を熱回収用熱交換器により加熱可能に構成し、
給水部からの給水が流れる給水路と熱交換する熱使用用熱交換器を設け、前記熱使用用熱交換器により、前記給水路の給水を加熱して給湯部より給湯可能に構成し、
前記貯湯タンクに給水するタンク給水部と、前記貯湯タンクから排水するタンク排水部とを設け、
前記湯水循環路を流れる湯水を熱回収用熱交換器により加熱して前記貯湯タンクに貯湯する貯湯運転と、
前記熱使用用熱交換器により、前記給水路の給水を加熱して給湯部より給湯する給湯運転と、
前記タンク給水部を介して前記貯湯タンクに給水するタンク給水運転と、
前記タンク排水部を介して前記貯湯タンクから排水するタンク排水運転と
を実行する運転制御部を設けた貯湯式給湯装置であって、
前記貯湯タンクの水量を検出する水量検出手段を設け、
前記水量検出手段が検出する水量が所定値より少ない状態で、前記運転制御部における運転指令受付部が前記給湯運転の指令を受付けた場合に、
前記運転制御部が、前記タンク給水運転及び前記貯湯運転を実行した後、前記給湯運転を実行させる貯湯式給湯装置。 - 前記運転制御部は、前記貯湯タンクの内部の水を排水した排水履歴情報を記憶する記憶部を備え、前記排水履歴情報が前記記憶部に記憶されていることを条件として、前記水量検出手段が検出する水量が所定値より少ない状態で、前記運転指令受付部が前記給湯運転指令を受付けた場合に、前記運転制御部は、前記タンク給水運転及び前記貯湯運転を実行した後、前記給湯運転を実行させる請求項1に記載の貯湯式給湯装置。
- 前記運転制御部は、
前記タンク給水部、前記湯水循環路に接続される各機器の動作確認ができている場合には、前記給湯運転指令の後に、前記タンク給水運転及び貯湯運転を先行して実行し、
前記タンク給水部、前記湯水循環路に接続される各機器の動作確認ができていない場合には、前記給湯運転指令を無効にする試運転確認部を備える請求項1または2に記載の貯湯式給湯装置。 - 前記貯湯タンクが開放型貯湯タンクであり、前記貯湯タンク内の水位を検出する水位検出手段を備え、前記水量検出手段は、前記水位検出手段の検出結果に基づいて、前記水量を検出する請求項1〜3のいずれかに記載の貯湯式給湯装置。
- 前記貯湯タンクが閉封式貯湯タンクであり、前記貯湯タンクの内圧を検出する圧力検出手段を備え、前記水量検出手段は、前記圧力検出手段の検出結果に基づいて、前記水量を検出する請求項1〜3のいずれかに記載の貯湯式給湯装置。
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