JP5493603B2 - 給湯システム - Google Patents

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Description

本発明は、給湯システムに関する。
従来、特許文献1(特開2007−248003号公報)に記載のように、供給される水を加熱する給湯器と、給湯配管を介して給湯器で加熱された湯の供給を受ける開放型の貯湯槽とを有し、貯湯槽に貯められている湯を病院、大浴場、ホテル等の供給先に供給する、業務・産業用の大型の給湯システムが提案されている。
上記のような給湯システムでは、コスト面を考慮して夜間電力を使用できる時間帯に給湯器を稼働させ、当日に利用者に利用されると予測する予測湯量に基づいた湯量を貯湯槽内に貯えておくことが多い。
一方、上記のような給湯システムでは、貯湯槽は開放型であるため、貯湯槽内の湯の温度が放熱によるエネルギーロスにより下がってしまうことが想定される。このような場合、給湯器を稼働させて足し湯を行うことで貯湯槽内の湯の温度を上げる制御処理を採るものが多い。
しかし、足し湯は基本的に夜間電力を使用できる時間帯以外の時間帯に行われると考えられる。このため、足し湯を行う制御処理を有するのみでは、貯湯槽内の湯温が下がった場合は、常に別途、給湯器を稼働させることが必要になると考えられるので、省エネルギーおよび省コストの観点からは好ましくないと考えられる。
そこで、本発明の課題は、省エネルギーおよび省コストに貢献することができる給湯システムを提供することにある。
第1発明に係る給湯システムは、給湯器からの給湯を受ける貯湯槽から出した湯を、または、貯湯槽から出した湯を給水と混合することで利用者に利用させる給湯システムであって、再加熱手段と、第1残湯量判定部と、制御実行部とを備える。再加熱手段は、貯湯槽から出される湯を再加熱して貯湯槽へ戻すことが可能である。第1残湯量判定部は、貯湯槽内の残湯量が第1所定湯量未満になったか否かを判定する。制御実行部は、第1残湯量判定部が残湯量が第1所定湯量未満になったと判定する場合に、貯湯槽から出される湯を再加熱手段により昇温する第1制御を実行する。
第1発明に係る給湯システムでは、第1制御を実行することにより、貯湯槽内の湯温を上昇させることができる。これにより、貯湯槽から出すべき湯量を減らすことが可能になる。よって、省エネルギーおよび省コストに貢献することができる。
第2発明に係る給湯システムは、給湯器からの給湯を受ける貯湯槽から出した湯を、または、貯湯槽から出した湯を給水と混合することで利用者に利用させる給湯システムであって、再加熱手段と、第1残湯量判定部と、制御実行部とを備える。再加熱手段は、貯湯槽から出される湯を再加熱して貯湯槽へ戻すことが可能である。第1残湯量判定部は、貯湯槽内の残湯量が第1所定湯量未満になったか否かを判定する。制御実行部は、貯湯槽から出される湯を再加熱手段により昇温する第1制御と、給湯器に貯湯槽への湯の供給を要求する第2制御とを有し、第1残湯量判定部が残湯量が第1所定湯量未満になったと判定する場合に、第1制御および/または第2制御を実行する。
第2発明に係る給湯システムでは、制御実行部が第2制御だけでなく、第1制御を実行することができることにより、省エネルギーおよび省コストに貢献することができる。
第3発明に係る給湯システムは、第2発明に係る給湯システムであって、時刻判定部と、第2残湯量判定部とをさらに備える。時刻判定部は、時刻が所定時刻を過ぎたか否かを判定する。第2残湯量判定部は、残湯量が第1所定湯量よりも少ない第2所定湯量未満になったか否かを判定する。そして、制御実行部は、第1残湯量判定部が残湯量が第1所定湯量未満になったと判定し、時刻判定部が時刻が所定時刻を過ぎたと判定する場合、第2残湯量判定部が残湯量が第2所定湯量未満になったと判定する場合、または、時刻判定部が時刻が所定時刻を過ぎたと判定し、第2残湯量判定部が残湯量が第2所定湯量未満になったと判定する場合に、第1制御を実行する。
第4発明に係る給湯システムは、第2発明に係る給湯システムであって、給湯器の貯湯槽への給湯は、所定時間帯に行われ、時間判定部と、第2残湯量判定部とをさらに備える。時間判定部は、所定時間帯までの時間が所定時間以下であるか否かを判定する。第2残湯量判定部は、残湯量が第1所定湯量よりも少ない第2所定湯量未満になったか否かを判定する。そして、制御実行部は、第1残湯量判定部が残湯量が第1所定湯量未満になったと判定し、時間判定部が所定時間帯までの時間が所定時間以下であると判定する場合、第2残湯量判定部が残湯量が第2所定湯量未満になったと判定する場合、または、時間判定部が時刻が所定時間以下であると判定し、第2残湯量判定部が残湯量が第2所定湯量未満になったと判定する場合に、第1制御を実行する。
ここで、例えば、所定時間帯とは比較的コストが安価な夜間電力を使用可能な時間帯を意味する。
第3発明および第4発明に係る給湯システムでは、上記の所定条件を満たした場合に第1制御を行うことにより、省エネルギーおよび省コストに貢献しながら、貯湯槽内の湯の温度を上昇させることができる。
第5発明に係る給湯システムは、第3発明に係る給湯システムであって、制御実行部は、時刻判定部が時刻が所定時刻を過ぎていないと判定し、第1残湯量判定部が残湯量が第1所定湯量未満になったと判定する場合は、第1制御を実行せずに第2制御を実行する。
第5発明に係る給湯システムでは、残湯量が第1所定湯量未満になったと判定する場合に第2制御を実行することで、貯湯槽内の絶対的な湯量の不足を防止することができる。
第6発明に係る給湯システムは、第3発明または第4発明に係る給湯システムであって、残湯量予測部をさらに備える。残湯量予測部は、残湯量が第2所定湯量よりも少ない第3所定湯量未満になるか否かを予測する。そして、制御実行部は、第1制御および第2制御を実行する場合、まず、第1制御を実行し、残湯量予測部が残湯量が第3所定湯量未満になると予測する場合に、第1制御に代えてまたは第1制御に加えて第2制御を実行する。
ここで、例えば、第3所定湯量とは、貯湯槽内に最低貯えておくべき貯湯量を意味する。
第6発明に係る給湯システムでは、第3所定湯量未満になると予測する場合に、第1制御を第2制御に切り替える、または、第1制御と第2制御とを実行することで、貯湯槽内の絶対的な湯量の不足を防止することができる。
第7発明に係る給湯システムは、第1発明〜第6発明のいずれかに係る給湯システムであって、貯湯槽は、開放型の貯湯槽である。再加熱手段は、貯湯槽から出される湯を貯湯槽に戻すことが可能であり貯湯槽から出される湯を利用者に供給するための配管内に介在する。
第7発明に係る給湯システムでは、再加熱手段が、貯湯槽から出される湯を貯湯槽に戻すことが可能であり貯湯槽から出される湯を利用者に供給するための配管内に介在することにより、給湯器からの給湯がなくても貯湯槽内の湯の温度を保つことが可能であり、また、貯湯槽内の湯の温度を上げることも可能である。
第1発明に係る給湯システムでは、第1制御を実行することにより、貯湯槽内の湯温を上昇させることができる。これにより、貯湯槽から出すべき湯量を減らすことが可能になる。よって、省エネルギーおよび省コストに貢献することができる。
第2発明に係る給湯システムでは、制御実行部が第2制御だけでなく、第1制御を実行することができることにより、省エネルギーおよび省コストに貢献することができる。
第3発明および第4発明に係る給湯システムでは、上記の所定条件を満たした場合に第1制御を行うことにより、省エネルギーおよび省コストに貢献しながら、貯湯槽内の湯の温度を上昇させることができる。
第5発明に係る給湯システムでは、残湯量が第1所定湯量未満になったと判定する場合に第2制御を実行することで、貯湯槽内の絶対的な湯量の不足を防止することができる。
第6発明に係る給湯システムでは、第3所定湯量未満になると予測する場合に、第1制御を第2制御に切り替える、または、第1制御と第2制御とを実行することで、貯湯槽内の絶対的な湯量の不足を防止することができる。
第7発明に係る給湯システムでは、再加熱手段が、貯湯槽から出される湯を貯湯槽に戻すことが可能であり貯湯槽から出される湯を利用者に供給するための配管内に介在することにより、給湯器からの給湯がなくても貯湯槽内の湯の温度を保つことが可能であり、また、貯湯槽内の湯の温度を上げることも可能である。
本発明の一実施形態に係る給湯システムの概略構成図。 給湯器の概略構成図。 再加熱器の概略構成図。 コントローラの概略構成図。 予約管理サーバの概略構成図。 遠隔管理サーバの概略構成図。 定期給湯制御の処理の流れを示すフローチャート。 臨時制御の処理の流れを示すフローチャート。 臨時給湯制御の処理の流れを示すフローチャート。 第1実施形態の変形例(E)に係る臨時制御(時刻を考慮する場合)の処理の流れを示すフローチャート。 第1実施形態の変形例(E)に係る臨時制御(時刻を考慮しない場合)の処理の流れを示すフローチャート。 第2実施形態に係る臨時制御の処理の流れを示すフローチャート。 第2実施形態に係るコントローラの概略構成図。 第1実施形態の変形例(K)に係る給湯システムの概略構成図。
以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係る給湯システム1について説明する。
なお、以下の実施形態は、本発明の具体例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
<第1実施形態>
<給湯システム1の概略構成>
図1は、本発明の一実施形態に係る給湯システム1の概略構成図である。給湯システム1は、いわゆるヒートポンプ式の給湯システムであって、ホテル、病院や大浴場等の大型施設(具体的には、大型施設を利用する利用者)に湯を供給するために使用されるシステムである。また、給湯システム1は、主として、複数の給湯器2a1,・・・,2anと、再加熱器9と、コントローラ110と、予約管理サーバ140と、遠隔管理サーバ180とから構成されている。再加熱器9は、給湯器2a1,・・・,2anから供給される湯を貯えるための開放型貯湯槽7から出される湯を再加熱して開放型貯湯槽7へと戻す。コントローラ110は、給湯器2a1,・・・,2anや再加熱器9等を制御および監視する。予約管理サーバ140は、施設を利用する利用者の情報等を管理する。遠隔管理サーバ180は、給湯器2a1,・・・,2anや再加熱器9等を遠隔管理する。なお、給湯器2a1,・・・,2anは施設の屋外に設置されている。また、コントローラ110および予約管理サーバ140は、施設内の管理者が存する部屋に設置されている。また、遠隔管理サーバ180は、給湯器2a1,・・・,2anを遠隔から管理する遠隔管理サービスを提供する組織により運営される遠隔管理センター170内に設置されている。
この給湯システム1では、基本的に、当日に利用者に利用される湯は、コスト面を考慮して前日から当日にかけての夜間電力を使用できる時間帯(以下、夜間電力使用可能時間帯といい、例えば、22時から8時までの時間帯である)の適当な時間帯に適当な台数の給湯器2a1,・・・,2anによって生成されて開放型貯湯槽7内に貯えられている(これを、以下、定期給湯という)。よって、原則として、この夜間電力を使用して適当な台数の給湯器2a1,・・・,2anによって生成される湯量で当日の利用者による利用湯量を補っている。
ここで、定期給湯に係る制御を以下、定期給湯制御といい、該制御は、後述する制御実行部129によって行われる。また、夜間電力使用可能時間帯において定期給湯が行われている時間帯を定期給湯時間帯という。
また、給湯システム1では、常時利用者に湯を提供することができるように、開放型貯湯槽7から出される湯を再度開放型貯湯槽7内へ戻す循環サイクル12が形成されている。循環サイクル12には、施設の居室等における蛇口やシャワー(図示せず)に接続される供給先給湯配管13が接続されており、居室等で蛇口がひねられると循環サイクル12内を循環する湯が供給先給湯配管13を介して居室等に供給されるようになっている。
なお、開放型貯湯槽7内の湯の温度(以下、貯湯槽内湯温という)は、衛生上の観点から約60℃に保たれている。しかし、一般的に利用者が利用する湯の温度は約30℃〜45℃であると考えられるため、給湯システム1では、居室等における蛇口の近くに一定量の水を混合させる混合栓(図示せず)が設けられている。混合栓で開放型貯湯槽7から出される湯と水とを混合させることで利用者の利用に適した温度の湯を利用者に提供している。但し、この給湯システム1が大浴場に使用されるような場合には、給水がされずに開放型貯湯槽7から出される湯がそのまま利用されることもある。なお、貯湯槽内湯温は、開放型貯湯槽7内に設けられる貯湯槽内湯温センサ71(図4を参照)によって検出される。
以下、給湯システム1の各構成要素について説明する。
<各部の構成>
(1)給湯器2a1,・・・,2anの構成
以下、給湯器2a1,・・・,2anについて説明する。なお、ここでは給湯器2a1についてのみ説明するが、給湯器2a2,・・・,2anは、給湯器2a1と同様の構成である。
給湯器2a1は、主として、熱源ユニット(図示せず)と、密閉型貯湯槽ユニット(図示せず)とから構成される。熱源ユニットは、圧縮機、水熱交換器、膨張弁、熱交換器等が含まれる冷媒回路構成機器を有しており、これらは環状に接続されている。密閉型貯湯槽ユニットは、主として、密閉型貯湯槽と、水循環ポンプとを有し、これらは環状に接続されている。この密閉型貯湯槽ユニットにおいては、密閉型貯湯槽から出される水は熱源ユニット内の水熱交換器において冷媒と熱交換が行われ加熱されることで湯となり再度密閉型貯湯槽へと戻される構成となっている。密閉型貯湯槽に貯えられる湯は、給湯配管11を介して開放型貯湯槽7へと供給されるようになっている。
また、給湯器2a1は、図2に示すように、主として、CPU、ROMおよびRAMから構成される給湯器制御部20a1と、通信部21a1とを有している。
給湯器制御部20a1は、給湯器2a1に関する機器データを、所定の間隔でコントローラ110に送信したり、コントローラ110から送信される制御指令を受信したりする。
ここで、機器データには、給湯器2a1の運転状況を表すデータ(第1運転状況データという)、給湯器2a1の異常に関するデータ(第1異常データという)、給湯器2a1の単位時間当たりの生成可能な湯量(以下、供給可能湯量という(算出方法については後述する))のデータ等が含まれる。
なお、第1異常データは、給湯器2a1に設けられる各種のセンサ(例えば、給湯器2a1に供給される水の温度(すなわち、給水温度)を検出する給水温度センサ25a1、給湯器2a1から供給される湯の温度(すなわち、給湯温度)を検出する給湯温度センサ26a1、冷媒回路の所定の位置における冷媒の温度を検出する冷媒温度センサ27a1、冷媒回路の所定の位置における圧力を検出する冷媒圧力センサ28a1等)から取得した数値を所定の閾値と比較する等をし、所定の閾値を超える等の異常を検出した場合に給湯器制御部20a1によって作成されるデータである。
また、給湯器制御部20a1は、コントローラ110を介して管理者から入力される制御指令に基づいて、給湯器2a1の運転の制御を行う。運転の制御とは、具体的には、圧縮機やファンの回転数、膨張弁の開度等の各種機器の動作の制御である。制御指令とは、例えば、定期給湯制御における稼働/停止の指令や、定期給湯時間帯以外の時に所定条件下において適当な給湯器2a1,・・・,2anを稼働させて開放型貯湯槽7への給湯を行わせる臨時給湯制御(後述する)における稼働/停止の指令等である。
また、給湯器制御部20a1は、リモコン135を介して管理者から入力される制御指令に基づいても給湯器2a1の運転の制御を行う。なお、リモコン135は、管理者からの給湯器2a1,・・・,2anに対する運転指令の入力を受け付けるために施設内に設置されるものであり、コントローラ110と、ローカルエリアネットワーク5(以下、LAN5という)を介して接続されている。
さらに、給湯器制御部20a1は、給水温度、外気温度、給湯温度、給湯配管11内の湯の温度、定期給湯時間帯以外の時における前回の給湯器2a1の稼働時からの経過時間(以下、第2経過時間という)、COP値等や、これらの任意の組み合わせに基づいて、上述した供給可能給湯量を算出する。なお、外気温度は、給湯器2a1の外部に設置される外気温度センサ17(図4を参照)によって検出される。また、給湯配管11内の湯の温度は、給湯配管11内に配置される給湯配管内湯温センサ18(図4を参照)によって検出される。また、第2経過時間は、後述するタイマー115を構成する第2タイマーによって計測される。
通信部21a1は、給湯器2a1の、コントローラ110等の他の機器への通信を可能にするインターフェースである。通信部21a1と、コントローラ110とは、LAN5を介して接続されている。
(2)再加熱器9の構成
再加熱器9は、循環サイクル12内に配置され、開放型貯湯槽7から出されて循環サイクル12内を循環する湯を再加熱する機器である。
再加熱器9は、給湯器2a1,・・・,2anとほぼ同様の構成であるため、給湯器2a1,・・・,2anとの相違点について簡単に説明する。再加熱器9の給湯器2a1,・・・,2anとの異なる点は、主として、開放型貯湯槽7から出される湯を再加熱して開放型貯湯槽7へと戻す点や、再加熱器9に流入する湯の温度が給湯器2a1,・・・,2anに流入する水の温度よりも高い点等である。ここで、図1に示すように、この給湯システム1では、再加熱器9で再加熱される湯が開放型貯湯槽7内へ流入する構成を採っていることにより、貯湯槽内湯温が放熱によるエネルギーロスにより下がったとしても別途給湯器2a1,・・・,2anを稼働させることなく、貯湯槽内湯温を上げることが可能になる。これにより、原則として、夜間電力使用可能時間帯以外の時間帯に給湯器2a1,・・・,2anを稼働させることを抑制できるため、省エネルギーに貢献し、かつ、コストを抑制することができる。また、貯湯槽内湯温が下がることにより衛生上の問題が発生する恐れがあると考えられるがこの状況を避けることができるようになる。さらに、開放型貯湯槽7内に開放型貯湯槽7内の湯の温度を一定に保つためのヒータを設けなくても開放型貯湯槽7内の湯の保温が可能であるので、COPの向上を図ることができる。
また、再加熱器9は、図3に示すように、主として、CPU、ROMおよびRAMから構成される再加熱器制御部90と、通信部91とを有している。
再加熱器制御部90は、再加熱器9に関する機器データを所定の間隔でコントローラ110に送信したり、コントローラ110からLAN5を介して送られる制御指令を受信したりする。ここで、機器データには、再加熱器9の運転状況を表すデータ(第2運転状況データという)や再加熱器9の異常に関するデータ(第2異常データという)等が含まれる。
なお、第2異常データは、第1異常データと同様に、再加熱器9に設けられる各種のセンサ(例えば、再加熱器9に流入する湯の温度を検出する再加熱器入湯温度センサ92、再加熱器9から出される湯の温度(再加熱器出湯温度という)を検出する再加熱器出湯温度センサ93、冷媒回路の所定の位置における冷媒の温度を検出する冷媒温度センサ94、冷媒回路の所定の位置における圧力を検出する冷媒圧力センサ95等)から取得した数値を所定の閾値と比較する等をし、所定の閾値を超える等の異常を検出した場合に再加熱器制御部90によって作成されるデータである。
また、再加熱器制御部90は、コントローラ110からLAN5を介して送られる制御指令に基づいて再加熱器9内の各種機器の動作を制御している。具体的には、再加熱器制御部90は、基本的に、開放型貯湯槽7から出されて循環サイクル12内を循環する湯を常時60℃以上に保つように圧縮機やファンの回転数等を一定に制御している(再加熱器通常制御という)。但し、所定の状況下においては、再加熱器制御部90は、開放型貯湯槽7から出されて再加熱器9内に流入する湯の温度を再加熱器9から出す際には80℃になるように、圧縮機やファンの回転数を上げる等の制御を行う(再加熱器臨時制御という)。再加熱器臨時制御は、コントローラ110の制御部116が行う臨時昇温制御において行われる制御である。該臨時昇温制御については後に詳述する。
通信部91は、再加熱器9の、コントローラ110等の他の機器への通信を可能にするインターフェースである。
(3)コントローラ110の構成
コントローラ110は、給湯器2a1,・・・,2an、再加熱器9、その他給湯配管11内に設けられる閉鎖弁14(図1を参照)や循環サイクル12内に設けられる循環ポンプ15(図1を参照)等の各種機器を制御および監視する機能を有している。また、コントローラ110は、図4に示すように、主として、通信部111と、入力部112と、記憶部113と、時刻計測部114と、タイマー115と、制御部116とを有している。
(a)通信部111
通信部111は、コントローラ110の、各給湯器2a1,・・・,2an、再加熱器9、予約管理サーバ140、遠隔管理サーバ180等への通信を可能にするインターフェースである。コントローラ110は、この通信部111によって、各給湯器2a1,・・・,2anや再加熱器9の各種のデータの受信が可能になったり、コントローラ110の制御部116による制御指令を各給湯器2a1,・・・,2an、再加熱器9等に対して送信できるようになったりしている。
また、通信部111は、リモコン135との通信を可能にする。これにより、管理者によってリモコン135に入力される操作指令のデータは、LAN5を介してコントローラ110に送信される。
(b)入力部112
入力部112は、主として、マウスおよびキーボードから構成されており、管理者がコントローラ110への操作命令を入力するために用いられる。
(c)記憶部113
記憶部113は、給湯器2a1,・・・,2an等を制御するための制御データや制御プログラムが記憶されている。具体的には、記憶部113には、給湯器データ記憶領域113aと、再加熱器データ記憶領域113bと、気象情報記憶領域113cと、利用者情報記憶領域113dと、最低貯湯量記憶領域113eと、残湯量データ記憶領域113fと、定期給湯情報記憶領域113gと、臨時制御情報記憶領域113hとが確保されている。
(c−1)給湯器データ記憶領域113a
給湯器データ記憶領域113aには、コントローラ110の制御部116の命令により給湯器制御部20a1,・・・,20anから所定の間隔で送られる給湯器2a1,・・・,2anのそれぞれに関する機器データが格納されている。
(c−2)再加熱器データ記憶領域113b
再加熱器データ記憶領域113bには、コントローラ110の制御部116の命令により再加熱器制御部90から所定の間隔で送られる再加熱器9に関する機器データが格納されている。
(c−3)気象情報記憶領域113c
気象情報記憶領域113cには、遠隔管理サーバ180からインターネット6を介してコントローラ110に送られる毎日の最新の気象情報が格納される。
(c−4)利用者情報記憶領域113d
利用者情報記憶領域113dには、予約管理サーバ140からLAN5を介してコントローラ110に送られる、施設を利用する利用者の毎日の情報である利用者情報のデータが格納される。ここで、例えば、給湯システム1がホテルや旅館等の宿泊施設に使用される場合、利用者情報は、主として、予約者数、予約者の年齢層、予約者の男女比、予約部屋数等である。
(c−5)最低貯湯量記憶領域113e
最低貯湯量記憶領域113eには、開放型貯湯槽7内に最低貯えておくべき最低貯湯量(第3所定湯量に相当)のデータが記憶されている。該最低貯湯量は、管理者によって決定される任意の値であり、管理者がコントローラ110の入力部112を介して入力することにより最低貯湯量記憶領域113eにデータとして格納される。
なお、最低貯湯量は、管理者によって決定されるものに限られず、例えば、制御部116が、過去の実績から決定する値(例えば、過去の運転実績から得られる平均値)であってもよいし、開放型貯湯槽7内の湯の使用傾向や残湯量に応じて変更する値であってもよい。
(c−6)残湯量データ記憶領域113f
残湯量データ記憶領域113fには、水圧センサ72によって検出される開放型貯湯槽7内の残湯量が定期的(例えば、1分毎)にデータとして蓄積されている。なお、残湯量データ記憶領域113fに格納される毎分の残湯量のデータは、例えば、毎時における残湯量のデータとして、リモコン135の液晶表示部(図示せず)に表示される。よって、管理者は、開放型貯湯槽7内の残湯量を知ることができ、利用者による湯の使用傾向や減少率を知ることができる。
(c−7)定期給湯情報記憶領域113g
定期給湯情報記憶領域113gには、制御実行部129が定期給湯制御を実行するために必要な各種のデータや制御プログラムが記憶されている。
(c−8)臨時制御情報記憶領域113h
臨時制御情報記憶領域113hには、定期給湯時間帯以外の時間帯に行われる、臨時給湯制御および臨時昇温制御(ここでは、以下、両制御を総称して臨時制御という)の実行のために必要な各種のデータや制御プログラムが記憶されている。
各種のデータとは、具体的には、臨時昇温制御や臨時給湯制御を開始するための判断条件として使用するために、予めコントローラ110の入力部112を介して管理者によって設定される開放型貯湯槽7内の湯量である制御開始判断湯量(第1所定湯量に相当)や第2湯量(第2所定湯量に相当)のデータ、同じく臨時給湯制御や臨時昇温制御を開始するための判断条件として使用するために予め管理者によって設定される時刻である第1時刻のデータ等である。なお、制御開始判断湯量は、第2湯量よりも多い。
なお、制御開始判断湯量、第2湯量および第1時刻は管理者によって設定される任意の値であると説明したが、これに限られるものではなく、例えば、制御部116が、過去の実績から決定する値(例えば、過去の運転実績から得られる平均値)であってもよいし、開放型貯湯槽7内の湯の使用傾向や残湯量に応じて変更する値であってもよい。
(d)時刻計測部114
時刻計測部114は、日時計機能を有し、時刻を計測する。
(e)タイマー115
タイマー115は、第1タイマーおよび第2タイマーから構成される。
第1タイマーは、適当な給湯器2a1,・・・,2anが定期給湯を開始する時刻(すなわち、定期給湯時間帯が始まる時刻)である定期給湯開始時刻からの経過時間(以下、第1経過時間という)を計測する。第2タイマーは、第2経過時間を計測する。
なお、定期給湯開始時刻は、制御部116を構成する制御実行部129によって算出され(算出方法については後述する)、記憶部113内に確保される定期給湯情報記憶領域113gに格納されている。
(f)制御部116
制御部116は、主として、CPU、ROMおよびRAMから構成されており、データ取得部121と、データ送信部122と、第1残湯量判定部123と、第2残湯量判定部124と、残湯量予測部125と、時刻判定部126と、流量判定部127と、定期給湯開始時刻判定部128と、定期給湯制御、臨時昇温制御および臨時給湯制御を実行する制御実行部129とを有している。
(f−1)データ取得部121
データ取得部121は、給湯システム1の各種機器におけるデータを取得する。具体的には、データ取得部121は、給湯器2a1,・・・,2anのそれぞれの機器データおよび再加熱器9の機器データを、それぞれ給湯器制御部20a1,・・・,20anおよび再加熱器制御部90から所定の間隔で取得する。また、データ取得部121は、水圧センサ72によって検出される開放型貯湯槽7内の残湯量のデータや貯湯槽内湯温センサ71によって検出される貯湯槽内湯温のデータを所定の間隔で(本実施形態では、毎分)取得する。また、データ取得部121は、予約管理サーバ140から送信される利用者情報のデータや遠隔管理サーバ180から送信される気象情報のデータを所定の間隔で(本実施形態では、毎日)取得する。さらに、データ取得部121は、時刻測定部114によって計測される時刻のデータや、タイマー115によって計測される各種の時間のデータを所定の間隔で取得する。
なお、データ取得部121によって取得される各種のデータはそれぞれ、上述したように、記憶部113内に確保されている所定の記憶領域に格納される。
(f−2)データ送信部122
データ送信部122は、記憶部113内に確保される所定の記憶領域に格納される一部のデータを、遠隔管理サーバが実行する各種の遠隔管理サービスに利用されるように、遠隔管理サーバ180に送信する。具体的には、データ送信部122は、給湯器データ記憶領域113aに記憶される給湯器2a1,・・・,2anそれぞれの第1運転状況データおよび再加熱器9の第2運転状況データを、1日1回遠隔管理サーバ180に送信する。また、データ送信部122は、給湯器2a1,・・・,2anそれぞれの第1異常データおよび再加熱器9の第2異常データを、給湯器制御部20a1,・・・20anから取得すると直ちに遠隔管理サーバ180に送信する。
(f−3)第1残湯量判定部123
第1残湯量判定部123は、定期的に残湯量データ記憶領域113eに格納される残湯量を監視し、該残湯量と、臨時制御情報記憶領域113hに記憶されている制御開始判断湯量とを比較して、該残湯量が制御開始判断湯量未満になったか否かを判定する。
(f−4)第2残湯量判定部124
第2残湯量判定部124は、定期的に残湯量データ記憶領域113eに格納される残湯量を監視し、該残湯量と、臨時制御情報記憶領域113hに記憶されている第2湯量とを比較して、該残湯量が第2湯量未満になったか否かを判定する。
(f−5)残湯量予測部125
残湯量予測部125は、定期的に残湯量データ記憶領域113eに格納される残湯量を監視し、該残湯量と、最低貯湯量記憶領域113eに記憶されている最低貯湯量とを比較して、該残湯量が定期給湯開始時刻において、最低貯湯量未満になるか否かを予測する。
(f−6)時刻判定部126
時刻判定部126は、時刻計測部114によって計測される時刻を監視し、該時刻と、臨時制御情報記憶領域113hに記憶される第1時刻とを比較して、該時刻が第1時刻を過ぎたか否かを判定する。
(f−7)流量判定部127
流量判定部127は、臨時給湯制御において、臨時給湯を行う給湯器2a1,・・・,2anから出される湯量が、開放型貯湯槽7内に給湯すべき給湯量(以下、臨時給湯量という)になったか否かを判定する。なお、臨時給湯を行う給湯器2a1,・・・,2anから出される湯量は、給湯配管11内に設けられる流量センサ16によって検出される。
(f−8)定期給湯開始時刻判定部128
定期給湯開始時刻判定部128は、定期給湯制御において、時刻計測部114によって計測される時刻が定期給湯開始時刻になったか否かを判定する。
(f−9)制御実行部129
制御実行部129は、主として、給湯器2a1,・・・,2anおよび再加熱器9の運転の制御を行う。具体的には、制御実行部129は、毎日、定期給湯時間帯に適当な給湯器2a1,・・・,2anに開放型貯湯槽7への給湯を実行させる定期給湯制御を実行したり、再加熱器制御部90に再加熱器通常制御を行わせたりする。
また、制御実行部129は、所定条件下(例えば、開放型貯湯槽7内の残湯量が少量になっている場合等)において、定期給湯時以外の時に適当な給湯器2a1,・・・,2anを稼働させて開放型貯湯槽7への給湯を行わせる臨時給湯制御(第2制御に相当)を実行したり、再加熱器制御部90に再加熱器臨時制御を行わせる臨時昇温制御(第1制御に相当)を実行したりする。
さらに、制御実行部129は、閉鎖弁14や循環ポンプ15等の機器の制御を行う。具体的には、制御実行部129は、定期給湯や臨時給湯を行う給湯器2a1,・・・,2anで生成される湯を開放型貯湯槽7へ供給するか否かを決定するために閉鎖弁14の開閉制御を行う。また、制御実行部129は、開放型貯湯槽7から出す湯量の調整を行うために循環ポンプ15の回転数の制御を行う。制御実行部129による具体的な制御については、後に詳述する。
(4)予約管理サーバ140の構成
予約管理サーバ140は、図5に示すように、記憶部141と、通信部142と、制御部143と、入力部144とを有している。
記憶部141はハードディスク等から構成される。記憶部141内に確保される所定の領域には、利用者情報が格納されている。
通信部142は、予約管理サーバ140のコントローラ110への通信を可能にする。
制御部143は、記憶部141内に確保される所定領域に記憶されている利用者情報のデータをコントローラ110へ送信する。
入力部144は、主として、キーボードおよび操作ボタンから構成されており、管理者が利用者の利用者情報を入力するのに使用される。
(5)遠隔管理サーバ180の構成
遠隔管理サーバ180は、給湯器2a1,・・・,2anや再加熱器9を制御および監視する機能を有しており、図6に示すように、通信部181と、入力部182と、記憶部183と、制御部184とを有している。
通信部181は、遠隔管理サーバ180の通信機能を担っており、遠隔管理サーバ180のインターネット6への接続、すなわち、給湯器2a1,・・・,2anや再加熱器9との通信を可能にしている。
入力部182は、主として、キーボードおよび操作ボタンから構成されており、遠隔管理サーバ180の操作者が遠隔管理サーバ180に対して操作命令を入力するのに使用されるものである。
記憶部183には、主として、給湯器データ記憶領域183aと、再加熱器データ記憶領域183bと、気象情報記憶領域183cとが確保されている。
給湯器データ記憶領域183aには、コントローラ110から遠隔管理サーバ180へと送られてくる、給湯器2a1,・・・,2anのそれぞれの機器データが記憶される。
再加熱器データ記憶領域183bには、コントローラ110から送られる再加熱器9の機器データが記憶される。
気象情報記憶領域183cには、気象会社(サイト)から送られる毎日の最新の気象情報が記憶される。
制御部184は、記憶部183内に格納される各種のデータに基づいて、給湯器2a1,・・・,2anにおける異常を検査したり、給湯器2a1,・・・,2anの利用態様に関する利用者向けの報告書・提案書を作成したりする。また、制御部184は、気象情報記憶領域183cに格納されている気象情報をコントローラ110の制御部116に送信する。
<制御実行部129の制御について>
以下、制御実行部129の具体的な制御について図7〜図9を用いて説明する。
(定期給湯制御の処理の流れ)
まず、制御実行部129が実行する定期給湯制御の処理の流れについて図7を参照しながら説明する。
ステップS1では、利用者情報記憶領域113dに格納されている利用者情報から当日に利用者が利用すると予測される予測利用湯量を算出する。具体的には、予め記憶部113内に確保される所定の領域に格納された、利用者情報と予測利用湯量との関係を示すテーブルに基づいて予測利用湯量を算出している。該予測利用湯量は、定期給湯情報記憶領域113gにデータとして格納される。
なお、予測利用湯量の算出には、利用者情報だけでなく、季節、日付、曜日、外気温度等を考慮してもよい。また、制御実行部129は、予測利用湯量を、過去の定期給湯の実績を学習して自動的に算出してもよい。
ステップS2では、開放型貯湯槽7内に貯めるべき目標貯湯量を算出する。具体的には、記憶部113内に確保されている最低貯湯量記憶領域113eに記憶されている最低貯湯量に、定期給湯情報記憶領域113gに記憶されている予測利用湯量を加算することで目標貯湯量を算出する。この目標貯湯量は、記憶部113内に確保される定期給湯情報記憶領域113gにデータとして記憶される。
なお、この目標貯湯量の算出には、開放型貯湯槽7の放熱特性を考慮してもよい。
ステップS3では、定期給湯情報記憶領域113fに格納されている目標貯湯量から残湯量データ記憶領域113gに格納されているその時刻における残湯量を減算することによって、開放型貯湯槽7内に給湯すべき必要給湯量(すなわち、定期給湯を行う適当な給湯器2a1,・・・,2anによって生成すべき給湯量)を算出する。該必要給湯量は、記憶部113の定期給湯情報記憶領域113gにデータとして記憶される。
ステップS4では、記憶部113内に確保されている定期給湯情報記憶領域113gに格納される必要給湯量のデータと、記憶部113内に確保されている給湯器データ記憶領域113aに格納される各給湯器2a1,・・・,2anの機器データ(具体的には、各給湯器2a1,・・・,2anの第1運転状況データおよび供給可能給湯量のデータ)とに基づいて、複数の給湯器2a1,・・・,2anから開放型貯湯槽7への定期給湯を行わせる給湯器2a1,・・・,2anの台数を決定する。なお、該台数は、望ましくは省エネルギー対策の観点から1台であるが、1台の給湯器2a1,・・・,2anで必要給湯量の分の湯量を補えない場合はそれ以上であっても構わない。開放型貯湯槽7への定期給湯を行う給湯器2a1,・・・,2anおよび定期給湯を行う給湯器2a1,・・・,2anの台数は、記憶部113内に確保されている定期給湯情報記憶領域113gにデータとして格納される。
ステップS5では、定期給湯情報記憶領域113gに格納される必要給湯量のデータと、給湯器データ記憶領域113aに格納される、定期給湯を行う給湯器2a1,・・・,2anの供給可能給湯量のデータとから、定期給湯を行う給湯器2a1,・・・,2anを稼働させる時間、すなわち、第1経過時間を算出する。第1経過時間は、記憶部113内に確保されている定期給湯情報記憶領域113gにデータとして記憶される。
ステップS6では、定期給湯情報記憶領域113gに記憶される第1経過時間と夜間電力が終了する時刻とから定期給湯開始時刻を算出する。具体的には、夜間電力使用可能時間帯が終了する時刻からα(時間)を減算した時刻から第1経過時間を減算することによって定期給湯開始時刻を算出している。定期給湯開始時刻は、記憶部113内に確保されている定期給湯情報記憶領域113gにデータとして記憶される。なお、夜間電力使用時間帯が終了する時刻は、定期給湯情報記憶領域113gに格納されている。
ここで、定期給湯開始時刻を算出するのに、夜間電力使用時間帯が終了する時刻(具体的には、夜間電力使用可能時間帯が終了する時刻からα時間を減算した時刻)から第1経過時間を差し引くのは、放熱によるエネルギーロスを防止するためである。また、外気温度が高い時間帯のほうが給湯器2a1,・・・,2anの効率が高いためである。
ステップS7では、定期給湯情報記憶領域113gに格納されている各種のデータを基に、例えば、「1:55から6時間、3台の給湯器2a1,・・・,2anに定期給湯を行わせる」といった運転スケジュールのプログラムを組んで定期給湯情報記憶領域113gに格納し、該プログラムを実行する。制御実行部129が該プログラムを実行すると、時刻計測部114によって計測される時刻が1:55になると定期給湯を行う3台の給湯器2a1,・・・,2anの給湯器制御部20a1,・・・,20anに稼働指令を送信する。
次に、第1タイマーが第1経過時間の6時間を計測すると(すなわち、7:55になると)、ステップS8に示すように、定期給湯を行う3台の給湯器2a1,・・・,2anの給湯器制御部20a1,・・・,20anに定期給湯を停止する旨の指令を送信する。
なお、該プログラムは、管理者がコントローラ110の入力部112を介して新たなプログラムを入力する手動更新、または、制御実行部129による自動更新によって毎日更新される。
(臨時昇温制御および臨時給湯制御の処理の流れ)
(1)臨時昇温制御の処理の流れ
次に、制御実行部129が実行する臨時昇温制御の処理の流れについて図8を参照しながら説明する。
ステップS11では、第1残湯量判定部123は、残湯量が制御開始判断湯量未満であるか否かを判定する。第1残湯量判定部123が残湯量が制御開始判断湯量未満であると判定する場合は、ステップS12へ移行する。他方、第1残湯量判定部123が残湯量が制御開始判断湯量未満でないと判定する場合は、ステップS11を繰り返す。
ここで、臨時制御情報記憶領域113hに予め制御開始判断湯量が設定されているのは、開放型貯湯槽7内の残湯量が制御開始判断湯量以上である場合は開放型貯湯槽7内に十分に湯量が入っている状態にあるので、臨時昇温制御および臨時給湯制御を行う必要がないからである。
ステップS12では、時刻判定部126は、時刻が第1時刻を過ぎたか否かを判定する。時刻判定部126が時刻が第1時刻を過ぎたと判定する場合は、ステップS13へ移行する。
ステップS13では、第2残湯量判定部124は、残湯量が第2湯量未満であるか否かを判定する。第2残湯量判定部124が残湯量が第2湯量未満であると判定する場合は、ステップS14へ移行する。他方、第2残湯量判定部124が残湯量が第2湯量未満でないと判定する場合は、ステップS13を繰り返す。
ステップS14では、臨時昇温制御を開始する。すなわち、制御実行部129は、臨時昇温制御の開始の旨の制御指令を再加熱器制御部90に送信する。再加熱器制御部90は、コントローラ110の制御部116から送られる制御指令を受けて、再加熱器通常制御を停止し、再加熱器臨時制御を開始する。
なお、臨時昇温制御の開始のタイミングは、開放型貯湯槽7内の湯の使用傾向等から制御実行部129が決定するものであってもよいし、予め管理者が入力部112を介して記憶部113に設定したものであってもよい。例えば、夜間電力使用可能時間帯が開始するときに残湯量が最低貯湯量未満になっていないような場合は、省エネルギーおよび省コストを考慮して夜間電力使用可能時間帯に入ってから臨時昇温制御を開始するといった処理をしてもよい。
ここで、制御実行部129が臨時昇温制御を開始すると、再加熱器出湯温度が80℃まで上がるため、60℃に保たれている貯湯槽内湯温は徐々に上がる。これにより、その時に開放型貯湯槽7内にある湯量Qa(g)×上昇温度t(℃)=Qat(cal)の分だけ開放型貯湯槽7内の湯の熱量が大きくなる。開放型貯湯槽7内の湯の熱量が大きくなることにより、開放型貯湯槽7内からの出湯量の減少の傾きを緩やかにすることができる。
簡単に説明すると、給湯システム1では、開放型貯湯槽7から出される湯は混合栓で一定量Q1(g)の給水と混合される。例えば、このQ1(g)の給水の温度をt(℃)上昇させて40℃にするために必要な熱量はQ1t(cal)である。また、この場合、例えば、開放型貯湯槽7から出される湯の温度が60℃で、開放型貯湯槽7から出される湯量がQ2(g)である場合、この湯が放出する熱量は20Q2(cal)である。また、例えば、開放型貯湯槽7から出される湯の温度が70℃で、開放型貯湯槽7から出される湯量がQ3(g)である場合、この湯が放出する熱量は30Q3(cal)である。よって、Q1t=20Q2=30Q3が成り立つので、Q3=2/3Q2の関係式が成立する。
すなわち、貯湯槽内湯温が上昇することにより、開放型貯湯槽7から出すべき湯量を少なくすることができる。
なお、上述のように、貯湯槽内湯温が上昇すると開放型貯湯槽7から出すべき湯量を減らすことができるので、制御実行部129は、臨時昇温制御においては、循環ポンプ15の回転数を下げる制御を行う。
ステップS15では、残湯量予測部125は、定期給湯開始時刻において、残湯量が最低貯湯量未満になるか否かを予測する。残湯量予測部125が残湯量が最低貯湯量未満にならないと予測する場合は、ステップS16へ移行する。他方、残湯量予測部125が残湯量が最低貯湯量未満になると予測する場合は、ステップS18へ移行する。
ステップS16では、定期給湯開始時刻判定部128は、時刻が定期給湯開始時刻になったか否かを判定する。定期給湯開始時刻判定部128が時刻が定期給湯開始時刻になったと判定する場合は、ステップS17に移行し、時刻が定期給湯開始時刻になっていないと判定する場合は、ステップS16を繰り返す。ここでは、定期給湯開始時刻において残湯量が最低貯湯量未満にならない場合に臨時昇温制御のみを実行することで省エネルギーおよび省コストに貢献している。
ステップS17では、臨時昇温制御を終了する。すなわち、制御実行部129は、臨時昇温制御の終了の旨の制御指令を再加熱器制御部90に送信する。再加熱器制御部90は、該制御指令を受けて再加熱器臨時制御を終了し、再加熱器通常制御を再開する。
ステップS18では、臨時昇温制御を終了する。具体的には、臨時昇温制御を終了した後、以下に詳述する臨時給湯制御を開始する。なお、臨時昇温制御を終了した後とは、臨時昇温制御の終了と同時のタイミングを含むものとする。
(2)臨時給湯制御の処理の流れ
給湯システム1では、基本的に、制御実行部129が臨時昇温制御を実行することで定期給湯開始時刻において開放型貯湯槽7内の残湯量が最低貯湯量未満にならないようにすることができる場合は、省エネルギーおよび省コストの観点から臨時給湯制御は実行しない。
しかし、例外として、図8におけるステップS12で時刻判定部126が時刻が第1時刻を過ぎていないと判定する場合は制御実行部129は、臨時給湯制御を実行する。また、図8におけるステップS15で残湯量予測部125が残湯量が最低貯湯量未満になると予測する場合には、制御実行部129は、ステップS18で臨時昇温制御を終了し、臨時昇温制御に代えて臨時給湯制御の実行を開始する。
前者の場合は、予め想定していた湯の使用傾向と実際の湯の使用傾向との乖離具合が大きい場合等が考えられる。すなわち、制御実行部129が臨時昇温制御を行っても開放型貯湯槽7内の残湯量が定期給湯開始時刻において最低貯湯量未満になると考えられるので臨時昇温制御は行わずに最初から臨時給湯制御を行うということである。後者の場合は、基本的に省エネルギーおよび省コストの観点から定期給湯開始時刻まで臨時昇温制御の実行のみで残湯量の減少を抑制することが好ましいが、臨時昇温制御の実行のみでは定期給湯開始時刻において残湯量が最低貯湯量未満になると予測されるので臨時昇温制御に代えて臨時給湯制御を行うということである。
なお、定期給湯開始時刻において残湯量が最低貯湯量未満にならないようにしているのは、残湯量の絶対的な不足を抑制し、利用者への湯の提供不足を防止するためである。
以下、制御実行部129の実行する臨時給湯制御の処理の流れについて図9を参照しながら説明する。
ステップS31では、開放型貯湯槽7内に臨時給湯すべき臨時給湯量を算出する。この臨時給湯量は、定期給湯開始時刻において残湯量が最低貯湯量未満にならないように補助的に供給される湯量であり、開放型貯湯槽7内の湯の利用者による利用状況(例えば、現在の開放型貯湯槽7内の残湯量、所定時刻における残湯量のデータから得られる利用者の湯の使用傾向、これらの組み合わせ、または、これらと湯の温度等の任意の組み合わせ等)に基づいて算出される。なお、臨時給湯量のデータは、記憶部113内に確保される臨時制御情報記憶領域113hに格納される。
なお、臨時給湯量は、利用者による利用状況から算出することに限られず、過去の実績等から予め決定される任意の湯量であってもよい。
ステップS32では、臨時給湯量のデータおよび各給湯器2a1,・・・,2anの供給可能湯量のデータとから、複数の給湯器2a1,・・・,2anのうち臨時給湯を行わせる給湯器2a1,・・・,2anの台数を決定する。なお、臨時給湯を行う給湯器2a1,・・・,2anおよび臨時給湯を行う給湯器2a1,・・・,2anの台数は、臨時制御情報記憶領域113hに格納される。
ステップS33では、ステップS32で決定した臨時給湯を行う給湯器2a1,・・・,2anの給湯器制御部20a1,・・・,20anに臨時給湯の開始の旨の制御指令を送信する。このとき、制御実行部129は、閉鎖弁14を開の状態となるように制御している。
ステップS34では、流量判定部127は、臨時給湯を行う給湯器2a1,・・・,2anから出される湯量が、臨時制御情報記憶領域113hに格納される臨時給湯量に達したか否かを判定する。流量判定部127が、臨時給湯を行う給湯器2a1,・・・,2anから出される湯量が臨時給湯量に達したと判定する場合は、ステップS35へ移行する。他方、流量判定部127が、臨時給湯を行う給湯器2a1,・・・,2anから出される湯量が臨時給湯量に達していないと判定する場合は、ステップS34を繰り返す。
ステップS35では、臨時給湯を行う給湯器2a1,・・・,2anから出される湯量が臨時給湯量に達しているので、制御実行部129は、閉鎖弁14を閉の状態となるように制御し、かつ、臨時給湯を行う給湯器2a1,・・・,2anの給湯器制御部20a1,・・・,20anに停止指令を送信する。
なお、臨時給湯制御の開始のタイミングは、臨時昇温制御の開始のタイミングと同様に可変である。
以上のように、制御実行部129は、第1残湯量判定部123が開放型貯湯槽7内の残湯量が制御開始判断湯量未満であると判定する場合に、少なくとも開放型貯湯槽7内の残湯量と時刻とに基づいて、臨時昇温制御および/または臨時給湯制御を実行している。すなわち、少なくとも開放型貯湯槽7内の残湯量と時刻とが所定条件を満たすか否かによって、制御実行部129が臨時昇温制御と、臨時給湯制御と、臨時昇温制御および臨時給湯制御とのいずれを実行するかが決定されている。
<第1実施形態に係る給湯システム1の特徴>
(1)
従来、特許文献1(特開2007−248003号公報)の給湯システムのように、湯を貯える開放型の貯湯槽から出される湯のみを循環させる循環経路を設け、かつ、その循環経路内に湯を再加熱する再加熱手段を設けることによって、施設を利用する利用者に常時所定温度以上の湯を供給することが可能となっている。
上記のような給湯システムでは、開放型の貯湯槽内に、貯湯槽内の湯の温度を一定に保つための保温用ヒータが設けられているものが多いが、外部環境等の影響で放熱ロスが生じ貯湯槽内の湯の温度が下がる場合が考えられる。このとき、例えば、給湯器を稼働させて足し湯を行い、貯湯槽内の湯の温度を上げる。
一方、給湯器と貯湯槽とを接続する給湯配管内には、湯が滞留していると考えられる。足し湯の頻度が低い場合(給湯器の稼働率が低い場合)は、給湯配管内に滞留する湯の温度が下がってしまうことが考えられる。このため、上述のように足し湯を行う場合、給湯器で生成される湯と共に給湯配管内に滞留する温度の下がった湯(水)が貯湯槽内へと送られてしまうことになる。よって、給湯配管内に滞留している湯(水)の温度も上げるためにさらに足し湯の量を増やす必要がある。
しかし、足し湯は、比較的コストが安価な夜間電力を使用できる時間帯以外の時に行うと考えられるので、省エネルギーおよび省コストを考慮するとできるだけ抑制することが望ましい。
そこで、本実施形態に係る給湯システム1では、再加熱器9で再加熱される湯を開放型貯湯槽7内へ再度流入させる構成を採っている。
これにより、開放型貯湯槽7内に貯湯槽内湯温を一定に保つためのヒータを別途設けなくても開放型貯湯槽7内の湯の保温が可能になる。よって、開放型貯湯槽7内に別途ヒータを設けヒータを稼働させる場合と比べるとCOPの向上を図ることができる。
また、例え、貯湯槽内湯温が放熱ロスにより下がったとしても、再度給湯器2a1,・・・,2anを稼働させて足し湯を行わずに貯湯槽内湯温を上昇させることが可能になる。
したがって、省エネルギーおよび省コストに貢献することができる。
(2)
一般に、前日の夜間電力を使用できる時間帯に貯湯槽内に湯を貯え、この湯を利用者の当日の利用に供する給湯システムにおいては、当日に貯湯槽内の残湯量が最低貯湯量未満になると給湯器を稼働させて足し湯を行うものが多い。
しかし、上述したように、足し湯を行うのは、省エネルギーおよび省コストを考慮するとできるだけ抑制できることが好ましい。
ところで、本実施形態における給湯システム1においては、上述したように、ホテルの居室等における蛇口やシャワーの近くに混合栓が設けられており、開放型貯湯槽7から出される湯は混合栓で一定量の給水と混合される。
そこで、本実施形態では、混合栓において供給される給水量を利用し、開放型貯湯槽7内の湯の熱量を上げる(すなわち、制御実行部129が臨時昇温制御を実行する)ことで、開放型貯湯槽7から出される湯量の減少率を小さくしている。
これにより、原則として別途給湯器2a1,・・・,2anを稼働させずに、定期給湯開始時刻において開放型貯湯槽7内の残湯量を最低貯湯量未満にならないようにすることが可能になる。
また、省エネルギーかつ省コストに貢献することができる。
<第1実施形態に係る給湯システム1の変形例>
(A)
上記実施形態では、時刻が定期給湯開始時刻になったときに臨時昇温制御を終了しているが、臨時昇温制御の終了のタイミングはこれに限られるものではない。
例えば、過去の運転実績のデータ等から、開放型貯湯槽7内の湯の使用傾向に応じた臨時昇温制御を実行すべき実行時間を予め記憶部113に設定しておき、現在の時刻から臨時昇温制御の開始時刻を差し引いた第3経過時間が該実行時間を過ぎた場合に臨時昇温制御を終了してもよい。
なお、この場合、タイマー115は、第3経過時間を計測する第3タイマーを有する構成とする。
ここで、臨時昇温制御においては、貯湯槽内湯温が上昇することで外気温度との温度差が大きくなるにつれて、放熱によるエネルギーロスが大きくなることが考えられる。よって、該実行時間は、定期給湯開始時刻において開放型貯湯槽7内の残湯量が最低貯湯量未満にならないように最低限必要な時間であることが望ましい。
また、例えば、貯湯槽内湯温を監視し、貯湯槽内湯温が所定温度(例えば、70℃)に達してから所定の時間を経過した場合に臨時昇温制御を終了してもよい。なお、この場合、制御部116は、貯湯槽内湯温が所定温度に達したか否かを判定する貯湯槽内湯温判定部を有し、タイマー115は貯湯槽内湯温が所定温度に達してからの経過時間を計測する第4タイマーを有する構成とする。また、この場合、貯湯槽内湯温センサ71によって検出される貯湯槽内湯温を直接監視することにより次の処理段階に移行するか否かを決定するものに限られず、例えば、貯湯槽内湯温が70℃以上になっていると想定される時間を管理者が入力部112を介して予め記憶部113に設定しておき、該時間を過ぎているか否かによって次の処理段階へ移行するか否かを決定してもよい。
また、例えば、制御部116が、所定時間毎(例えば、1分毎)に開放型貯湯槽7内の残湯量の予測を実行する予測部を有し、予測部が予測した残湯量が最低貯湯量を超えると判定する判定部が、最低貯湯量を超えると判定する場合に臨時昇温制御を終了する処理構成としてもよい。
(B)
上記実施形態の臨時昇温制御においては、再加熱器制御部90は、再加熱器出湯温度が80℃になるように制御すると説明したが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、再加熱器制御部90は、再加熱器出湯温度を、過去の運転実績から算出される一定の温度(例えば、5℃)の分だけ上がるように制御してもよいし、開放型貯湯槽7内の湯の残湯量や湯の使用傾向に応じて変更するように制御してもよい。
(C)
上記実施形態では、図8におけるステップS12で時刻が第1時刻を過ぎていないと判定される場合やステップS15で定期給湯開始時刻において残湯量が最低貯湯量未満になると予測される場合に実行される臨時給湯制御を終えた後は、臨時制御は実行しない処理構成を採っているが、本発明はこれに限られるものではない。
原則として、ステップS12やステップS15の判定後に臨時給湯制御を実行する場合は、定期給湯開始時刻において残湯量が最低貯湯量未満にならないと予測されるが、蛇口をひねったままにしている等、利用者による湯の利用が多い場合等においては、臨時給湯制御の後に臨時給湯制御や臨時昇温制御を実行してもよい。
(D)
上記実施形態では、残湯量予測部125が残湯量が最低貯湯量未満になると予測する場合は、臨時昇温制御を中止して、臨時給湯制御を開始すると説明したが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、利用者による利用が多い場合等においては、省エネルギーの観点においては多少劣るが、臨時昇温制御を続行しながらそれに加えて臨時給湯制御を開始する処理を行ってもよい。
これにより、開放型貯湯槽7内の絶対的な湯量の不足を防止することができる。なお、この場合、臨時給湯制御におけるステップS31では、臨時昇温制御を実行することによって開放型貯湯槽7内から出すべき湯量を減少可能であることを考慮して、臨時給湯量を算出する。
(E)
上記実施形態では、開放型貯湯槽7内の残湯量が制御開始判断湯量未満になると、臨時給湯制御の実行が可能になるが、臨時昇温制御に関しては、時刻が第1時刻を過ぎて残湯量が第2湯量未満にならないと実行できない。しかし、本発明はこれに限られるものではなく、残湯量が制御開始判断湯量未満になった後は、時刻を考慮せずに残湯量のみを考慮して臨時昇温制御の実行/非実行を判断してもよい。
具体的には、例えば、図11に示すように、図8におけるステップS12の処理を行わずにステップS11で残湯量が制御開始判断湯量未満であると判定し、ステップS13で残湯量が第2湯量未満であると判定する場合に臨時昇温制御を開始する処理構成(第1処理という)であってもよい。
この場合、時刻が第1時刻を過ぎたか否かを判定する時刻判定部126を設けなくてもよい等、第1実施形態より簡易な構成となっている。これに伴い、コストも抑制できる。
また、例えば、残湯量が制御開始判断湯量未満になった後は、残湯量を考慮せずに時刻のみを考慮して臨時昇温制御の実行/非実行を判断してもよい。具体的には、図10に示すように、図8におけるステップS13の処理を行わずにステップS11で残湯量が制御開始判断湯量未満であると判定し、ステップS42で時刻が第2時刻を過ぎたと判定する場合に臨時昇温制御を開始する処理構成(第2処理という)であってもよい。但し、放熱によるエネルギーロスを考慮すると臨時昇温制御の時間は短いほうが好ましいので、第2時刻は、第1時刻よりも長く設定されている。
この場合であっても、構成の簡易化およびコストの抑制化を図ることができる。
また、予め記憶部113に第1処理および第2処理のプログラムを組んでおき、管理者が入力部112を介して両処理のいずれかを予め選択するような制御処理を採ってもよいし、制御部116が開放型貯湯槽7内の湯の使用傾向に応じて両処理のいずれかを選択するような制御処理を採ってもよい。
(F)
上記実施形態では、定期給湯制御の終了は、第1タイマーによって計測される第1経過時間が終了した時点であると説明したが、これに限られるものではない。例えば、給湯配管11内に設けられる流量センサ16が検出する、定期給湯を行う給湯器2a1,・・・,2anから出される湯量が必要給湯量に達した場合に定期給湯制御を終了する制御処理としてもよい。
(G)
上記実施形態では、開放型貯湯槽7内の残湯量が最低貯湯量未満になるか否かの判断時点を定期給湯開始時刻としているが、本発明はこれに限られるものではない。
例えば、夜間電力使用可能時間帯の開始時刻を判断時点に追加してもよいし、該開始時刻のみを判断時点としてもよい。
前者の場合は、利用者への湯の提供不足の防止をより強化できる。後者の場合は、臨時給湯を行う給湯器2a1,・・・,2anによる湯の生成量を減らすことが可能になる。なお、この場合、夜間電力使用可能時間帯の開始時刻から定期給湯開始時刻までの間は最低貯湯量で補うことが可能である。
(H)
上記実施形態では、ステップS13で第2残湯量判定部124が残湯量が第2湯量未満になったと判定する場合に、ステップS14で臨時昇温制御を開始しているが、本発明はこれに限られるものではなく、ステップS13の後は、ステップS14の処理を行う前にステップS15の処理を行ってもよい。
(I)
上記実施形態では、臨時給湯制御の終了条件は、流量センサ16によって検出される流量が臨時給湯量に達することであるが、本発明はこれに限られるものではなく、時刻が定期給湯開始時刻になることを終了条件としてもよい。
(J)
上記実施形態では、給湯器2a1は、密閉型貯湯槽ユニットを有すると説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、密閉型貯湯槽ユニットを有しない構成であってもよい。この場合、給湯器2a1に供給される水は、熱源ユニット内の水熱交換器において冷媒と熱交換が行われ加熱されることで湯となり給湯配管11を介して開放型貯湯槽7へと供給されるようになっている。
(K)
上記実施形態では、再加熱器9によって再加熱される湯は、開放型貯湯槽7内に戻されると説明したが、本発明はこれに限られるものではない。
例えば、図14に示すように、再加熱器9から出される湯を、開放型貯湯槽7と供給先給湯配管13とを接続する配管に流す配管12aと、再加熱器9と開放型貯湯槽7とを接続する配管内に介在し配管12aと接続される三方弁19と、を設ける構成とし、三方弁19を切り換える制御を行うことによって、再加熱器9から出される湯を開放型貯湯槽7内へ戻す/戻さないを決定してもよい。
これにより、臨時昇温制御のときに、必要な湯量だけ昇温することができる。よって、省エネルギーおよび省コストに貢献する。
(L)
制御実行部129による臨時昇温制御および臨時給湯制御は、上記実施形態における制御のみに限られるものではない。
例えば、第1残湯量判定部123によって残湯量が制御開始判断湯量未満であると判定されることのみを、臨時昇温制御および/または臨時給湯制御を開始する条件としてもよい。
具体的には、第1残湯量判定部123によって残湯量が制御開始判断湯量未満であると判定されると、湯使用傾向予測部(図示せず)が、利用者による湯の使用傾向を予測し、この予測結果に基づいて残湯量予測部125が定期給湯開始時刻において残湯量が最低貯湯量未満になると予測する場合に、臨時昇温制御および/または臨時給湯制御を実行するといった処理構成であってもよい。
また、給湯システム1は、例えば、第1残湯量判定部123によって残湯量が制御開始判断湯量未満であると判定された場合、臨時昇温制御と、臨時給湯制御と、臨時昇温制御および臨時給湯制御と、のいずれを実行するかを判定する制御判定部(図示せず)をさらに設けた構成としてもよい。
この場合、例えば、制御判定部は、開放型貯湯槽7内の残湯の湯切れの緊急度(逼迫度)の大きさによって、臨時昇温制御または臨時給湯制御を実行するか、臨時昇温制御および臨時給湯制御を実行するかを判定する。具体的には、制御判定部は、開放型貯湯槽7内の残湯の湯切れの緊急度(逼迫度)が小さい順に、臨時昇温制御、臨時給湯制御、臨時昇温制御および臨時給湯制御を実行すると判定している。
なお、開放型貯湯槽7内の残湯の湯切れの緊急度(逼迫度)は、残湯量予測部125が定期給湯開始時刻において最低貯湯量未満になると予測する場合のその定期給湯開始時刻における開放型貯湯槽7内の残湯量と、最低貯湯量との湯量差の大きさによって決定される。すなわち、湯量差が大きいほど、湯切れの緊急度が高いということである。なお、定期給湯開始時刻における開放型貯湯槽7内の残湯量は、ある時刻における開放型貯湯槽7内の残湯量や、開放型貯湯槽7内の残湯の使用傾向によって算出することができる。
また、制御判定部は、臨時昇温制御と、臨時給湯制御と、臨時昇温制御および臨時給湯制御とのいずれの制御を行うかを判定する条件として、例えば、各制御のシステムCOPを用いてもよい。システムCOPは、例えば、ある時刻から定期給湯開始時刻までの期間の、給湯器2a1,・・・,2anのCOP、再加熱器9のCOP、開放型貯湯槽7の放熱ロスや給湯配管11の放熱ロスの補完熱量により算出される。
<第2実施形態>
続いて、本発明の第2実施形態について説明する。なお、以下の説明において、第1実施形態と共通する構成部分については、同じ符号を付して説明を省略する。第1実施形態と第2実施形態とで主として異なる点は、第1実施形態では、ステップS12で、時刻判定部126が時刻が第1時刻を過ぎたか否かを判定することによって次のステップに移行するか否かを判断しているが、第1実施形態では、現在の時刻と定期給湯開始時刻の差の時間(すなわち、定期給湯開始時刻まで何時間あるか)を監視することによって次のステップに移行するか否かを判断する点にある。
以下、第1実施形態と異なる構成部分および制御の処理について、図12を参照しながら簡単に説明する。
第2実施形態では、制御部116は、定期給湯開始時刻から現在の時刻を差し引くことにより第3時間を算出する第3時間算出部225を有し、さらに第1実施形態の時刻判定部126の代わりに、第3時間が所定の設定時間(以下、第1設定時間という)以下であるか否かを判定する時間判定部226を有している。なお、第1設定時間は、臨時昇温制御の実行のみであっても定期給湯開始時刻において残湯量が最低貯湯量未満にならないと考えられる時間であり、コントローラ110の入力部112を介して管理者によって入力される任意の値である。なお、第1設定時間は、管理者によって入力されるものに限らず、例えば、過去の運転実績から学習した時間(例えば、過去の運転実績から得られる平均時間)であってもよいし、開放型貯湯槽7内の湯の使用傾向等に応じて制御実行部129が変更する変動値であってもよい。
第2実施形態における制御の処理の流れは、図12に示すように、ステップS11で第1残湯量判定部123が残湯量が制御開始判断湯量未満であると判定する場合、ステップS62に移行する。ステップS62では、時間判定部226は、第3時間が第1設定時間以下であるか否かを判定する。時間判定部が第3時間が第1設定時間以下であると判定する場合、ステップS13に移行し、他方、第3時間が第1設定時間以下でないと判定する場合、臨時給湯制御を開始する。
<第2実施形態の特徴>
第2実施形態では、第1実施形態と同様に、制御実行部129が臨時給湯制御以外にも臨時昇温制御を実行可能なことにより、原則として、別途夜間電力使用可能時間帯以外の時間帯に給湯器2a1,・・・,2anを稼働させることを抑制することができるので、省エネルギーかつ省コストに貢献することができる。
本発明では、省エネルギーおよび省コストに貢献することができるので、有用である。
1 給湯システム
2a1,・・・,2an 給湯器
7 開放型貯湯槽(貯湯槽)
9 再加熱器(再加熱手段)
12 循環サイクル(配管)
123 第1残湯量判定部
124 第2残湯量判定部
125 残湯量予測部
126 時刻判定部
129 制御実行部
226 時間判定部
特開2007−248003号公報

Claims (7)

  1. 給湯器(2a1,・・・,2an)からの給湯を受ける貯湯槽(7)から出した湯を、または、前記貯湯槽(7)から出した湯を給水と混合することで利用者に利用させる給湯システム(1)であって、
    前記貯湯槽(7)から出される湯を再加熱して前記貯湯槽(7)へ戻すことが可能な再加熱手段(9)と、
    前記貯湯槽(7)内の残湯量が第1所定湯量未満になったか否かを判定する第1残湯量判定部(123)と、
    前記第1残湯量判定部(123)が前記残湯量が前記第1所定湯量未満になったと判定する場合に、前記貯湯槽(7)から出される湯を前記再加熱手段(9)により昇温する第1制御を実行する制御実行部(129)と、
    を備える給湯システム(1)。
  2. 給湯器(2a1,・・・,2an)からの給湯を受ける貯湯槽(7)から出した湯を、または、前記貯湯槽(7)から出した湯を給水と混合することで利用者に利用させる給湯システム(1)であって、
    前記貯湯槽(7)から出される湯を再加熱して前記貯湯槽(7)へ戻すことが可能な再加熱手段(9)と、
    前記貯湯槽(7)内の残湯量が第1所定湯量未満になったか否かを判定する第1残湯量判定部(123)と、
    前記貯湯槽(7)から出される湯を前記再加熱手段(9)により昇温する第1制御と、前記給湯器(2a1,・・・,2an)に前記貯湯槽(7)への湯の供給を要求する第2制御とを有し、前記第1残湯量判定部(123)が前記残湯量が前記第1所定湯量未満になったと判定する場合に、前記第1制御および/または前記第2制御を実行する制御実行部(129)と、
    を備える給湯システム(1)。
  3. 時刻が所定時刻を過ぎたか否かを判定する時刻判定部(126)と、
    前記残湯量が前記第1所定湯量よりも少ない第2所定湯量未満になったか否かを判定する第2残湯量判定部(124)と、
    をさらに備え、
    前記制御実行部(129)は、
    前記第1残湯量判定部(123)が前記残湯量が前記第1所定湯量未満になったと判定し、前記時刻判定部(126)が時刻が前記所定時刻が過ぎたと判定する場合、
    前記第2残湯量判定部(124)が前記残湯量が前記第2所定湯量未満になったと判定する場合、
    または、
    前記時刻判定部(126)が時刻が前記所定時刻を過ぎたと判定し、前記第2残湯量判定部(124)が前記残湯量が前記第2所定湯量未満になったと判定する場合、
    に前記第1制御を実行する、
    請求項2に記載の給湯システム(1)。
  4. 前記給湯器(2a1,・・・,2an)の前記貯湯槽(7)への給湯は、所定時間帯に行われ、
    前記所定時間帯までの時間が所定時間以下であるか否かを判定する時間判定部(226)と、
    前記残湯量が前記第1所定湯量よりも少ない第2所定湯量未満になったか否かを判定する第2残湯量判定部(124)と、
    をさらに備え、
    前記制御実行部(129)は、
    前記第1残湯量判定部(123)が前記残湯量が前記第1所定湯量未満になったと判定し、前記時間判定部(226)が前記所定時間帯までの時間が所定時間以下であると判定する場合、
    前記第2残湯量判定部(124)が前記残湯量が前記第2所定湯量未満になったと判定する場合、
    または、
    前記時間判定部(226)が時刻が前記所定時間帯までの時間が所定時間以下であると判定し、前記第2残湯量判定部(124)が前記残湯量が前記第2所定湯量未満になったと判定する場合、
    に前記第1制御を実行する、
    請求項2に記載の給湯システム(1)。
  5. 前記制御実行部(129)は、前記時刻判定部(126)が時刻が前記所定時刻を過ぎていないと判定し、前記第1残湯量判定部(123)が前記残湯量が前記第1所定湯量未満になったと判定する場合は、前記第1制御を実行せずに前記第2制御を実行する、
    請求項3に記載の給湯システム(1)。
  6. 前記残湯量が前記第2所定湯量よりも少ない第3所定湯量未満になるか否かを予測する残湯量予測部(125)をさらに備え、
    前記制御実行部(129)は、前記第1制御および前記第2制御を実行する場合、まず、前記第1制御を実行し、前記残湯量予測部(125)が前記残湯量が前記第3所定湯量未満になると予測する場合に、前記第1制御に代えてまたは前記第1制御に加えて前記第2制御を実行する、
    請求項3または4に記載の給湯システム(1)。
  7. 前記貯湯槽(7)は、開放型の貯湯槽であり、
    前記再加熱手段(9)は、前記貯湯槽(7)から出される湯を前記貯湯槽(7)に戻すことが可能であり前記貯湯槽(7)から出される湯を前記利用者に供給するための配管(12)内に介在する、
    請求項1〜6のいずれかに記載の給湯システム(1)。
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