JP5581650B2 - 貯湯式給湯機 - Google Patents

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この発明は、貯湯式給湯機に関する。
従来、貯湯式給湯機としては、貯湯タンクと、貯湯タンク内の水を沸き上げるためのヒートポンプユニットと、貯湯タンクとヒートポンプユニットとの間に接続された循環経路と、循環経路に配設された沸き上げ用循環ポンプとを備えたものがある(例えば、特開2003−161518号公報(特許文献1)参照)。
このような貯湯式給湯機では、据付時に実施する試運転において、試運転動作をリモートコントローラの操作により行っている。そのリモートコントローラ操作による試運転動作のうち、貯湯タンクとヒートポンプユニットとの間の循環経路の配管内の空気抜きは、沸き上げ用循環ポンプを動作させて、循環経路の配管内の空気を貯湯タンク内に送り込むことにより行う。そして、貯湯タンク内に溜まった空気を排出する作業は、貯湯タンク上部に設けられた逃がし弁を作業者が手動で操作して行う。このため、リモートコントローラが設置された台所と、貯湯タンクが据え付けられた屋外との間を、試運転中に作業者が往復することになって、台所と貯湯タンクとの間を往復する時間を含めた作業時間が長くなるので、据付時の作業性が悪いという問題がある。
特開2003−161518号公報
そこで、この発明の課題は、据付時の作業時間を短縮でき、作業性を向上できる貯湯式給湯機を提供することにある。
上記課題を解決するため、この発明の貯湯式給湯機は、
貯湯タンクと、
上記貯湯タンク内の水を沸き上げるためのヒートポンプユニットと、
上記貯湯タンクと上記ヒートポンプユニットとの間に接続された循環経路と、
上記循環経路に配設された循環ポンプと、
上記貯湯タンクと浴槽との間に接続された給水経路と、
上記給水経路に配設された弁機構と、
上記ヒートポンプユニットと上記循環ポンプおよび上記弁機構を制御する制御装置と
上記循環経路において上記ヒートポンプユニットから上記貯湯タンクの上部に水が戻るかまたは上記ヒートポンプユニットから上記貯湯タンクの下部に水が戻るかを切り換える三方弁と
を備え、
上記制御装置は、上記循環ポンプを駆動して、上記循環経路内の空気を抜いて上記貯湯タンク内に溜めた後、上記弁機構を制御して上記貯湯タンク内の空気を上記給水経路を介して上記浴槽側に排出する空気抜き制御を行う空気抜き制御部を有する共に、
上記空気抜き制御部は、上記循環経路において上記ヒートポンプユニットから上記貯湯タンクの下部に水が戻るように上記三方弁を切り換えた状態で上記循環ポンプを駆動して、上記循環経路内の空気を抜いて上記貯湯タンク内に溜める上記空気抜き制御を行うことを特徴とする。
上記構成によれば、制御装置の空気抜き制御部により、循環ポンプを駆動して、循環経路内の空気を抜いて貯湯タンク内に溜めた後、弁機構を制御して貯湯タンク内の空気を給水経路を介して浴槽側に排出する空気抜き制御を行う。そうすることによって、例えば、リモートコントローラが設置された台所と屋外の貯湯タンクとの間を試運転中に作業者が往復する必要がなくなり、据付時の作業時間を短縮でき、作業性を向上できる。
また、一実施形態の貯湯式給湯機では、
上記浴槽の水位を検出する水位センサと、
上記貯湯タンクから上記浴槽に上記給水経路を介して供給する水の水量を検出する水量センサと
を備え、
上記制御装置は、上記空気抜き制御部により上記空気抜き制御を行った後、上記弁機構を制御して、上記水位センサにより検出された上記浴槽の水位と上記水量センサにより検出された上記水量に基づいて、上記浴槽の水位確定動作を制御する水位確定動作制御部を有する。
ここで、浴槽の水位確定動作とは、例えば100リットルの水を浴槽に供給し、そのときに水位センサにより検出された浴槽の水位を基準水位として、通常運転時にその基準水位に基づいて、水位センサにより浴槽の水位を検出しながら湯張りや足し湯などを行う。
上記実施形態によれば、空気抜き制御部の空気抜き制御により貯湯タンク内から空気と共に浴槽に排出された水を、次の水位確定動作制御部による浴槽の水位確定動作に有効に利用できる。
また、一実施形態の貯湯式給湯機では、
上記空気抜き制御部は、上記空気抜き制御において、上記循環経路内の空気抜きのために上記循環ポンプを所定時間運転する。
上記実施形態によれば、空気抜き制御において、循環経路内の空気抜きのために空気抜き制御部により循環ポンプを所定時間(例えば最大配管長の条件で実験などにより予め設定された時間) 運転することによって、空気抜きが完了したか否かを判定する必要がなく、制御を簡略化できる。
以上より明らかなように、この発明の貯湯式給湯機によれば、据付時の作業時間を短縮でき、作業性を向上できる貯湯式給湯機を実現することができる。
図1はこの発明の実施の一形態の貯湯式給湯機の配管系統図である。 図2は上記貯湯式給湯機の循環経路内の空気抜きの動作を説明するための模式図である。 図3は上記貯湯式給湯機の貯湯タンク内の空気抜きの動作を説明するための模式図である。 図4は上記貯湯式給湯機の浴槽の水位確定動作を説明するための模式図である。 図5は上記貯湯式給湯機の制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。
以下、この発明の貯湯式給湯機を図示の実施の形態により詳細に説明する。
図1はこの発明の実施の一形態の貯湯式給湯機の配管系統図を示している。この貯湯式給湯機は、図1に示すように、貯湯タンク1と、上記貯湯タンク1内の水を沸き上げるためのヒートポンプユニット2とを備えている。上記貯湯タンク1の下部に配管L1の一端を接続し、配管L1の他端をヒートポンプユニット2の熱交換部2aの一端に接続している。また、上記ヒートポンプユニット2の熱交換部2aの他端を配管L2の一端に接続し、配管L2の他端を三方弁10の入力側に接続している。上記三方弁10の一方の出力側に配管L3の一端を接続し、配管L3の他端を貯湯タンク1の上部に接続している。一方、三方弁10の他方の出力側に配管L4の一端を接続し、配管L4の他端を貯湯タンク1の下部に接続している。上記配管L1,L2,L3,L4で貯湯タンク1とヒートポンプユニット2との間の循環経路を構成している。また、上記配管L1に沸き上げ用循環ポンプP1を配設している。
上記沸き上げ用循環ポンプP1により、貯湯タンク1内の湯水を、配管L1,ヒートポンプユニット2の熱交換部2a,配管L2,三方弁10,配管L3(またはL4)を介して循環させる。
次に、上記貯湯タンク1の下部に配管L11を介して外部の給水管を接続している。この配管L11に、ストレーナ11と、給水管側から貯湯タンク1側への流れのみを許容する逆止弁12と、減圧弁13と、給水管側から貯湯タンク1側への流れのみを許容する逆止弁14とを上流側から順に配設している。
また、上記貯湯タンク1の上部に配管L21の一端を接続し、配管L21の他端を風呂用混合弁5の一方の入力側に接続している。上記配管L21に、貯湯タンク1側から反対側への流れのみを許容する逆止弁4を配設している。上記風呂用混合弁5の他方の入力側に、分岐配管L12の一端を接続し、その分岐配管L12の他端を、配管L11の減圧弁13と逆止弁14との間に接続している。また、上記風呂用混合弁5の出力側に配管L22の一端を接続し、配管L22の他端を、浴槽3に設けられた接続アダプタ9の給湯口9aに接続している。この配管L22の風呂用混合弁5側から順に、流量調整用電磁弁6と、水量センサ7と、風呂用混合弁5側から浴槽3への流れのみを許容する逆止弁8を配設している。
上記流量調整用電磁弁6と水量センサ7と逆止弁8で複合水弁30を構成している。
上記配管L21と配管L22で、貯湯タンク1と浴槽3との間の給水経路を構成している。上記風呂用混合弁5と流量調整用電磁弁6と逆止弁8で弁機構を構成している。
上記接続アダプタ9の追い焚き用吸水口9bに配管L24の一端を接続し、配管L24の他端を追い焚き用熱交換器20の2次側の入力に接続している。上記配管L24に風呂用循環ポンプP3を配設している。また、配管L22の逆止弁8よりも下流側に分岐配管L23の一端を接続し、分岐配管L23の他端を追い焚き用熱交換器20の2次側の出力に接続している。
上記風呂用循環ポンプP3により、浴槽3内の湯水を、配管L24,追い焚き用熱交換器20の2次側,分岐配管L23,配管L22を介して循環させる。
また、上記配管L21の逆止弁4よりも下流側に分岐配管L25の一端を接続し、分岐配管L25の他端を追い焚き用熱交換器20の1次側の入力に接続している。上記追い焚き用熱交換器20の1次側の出力に配管L26の一端を接続し、配管L26の他端を貯湯タンク1の下部に接続している。上記配管L26に追い焚き用循環ポンプP2を配設している。
上記追い焚き用循環ポンプP2により、貯湯タンク1内の湯水を、配管L21,分岐配管L25,追い焚き用熱交換器20の1次側,配管L26を介して循環させる。
また、上記貯湯タンク1の上部に配管L31の一端を接続し、配管L31の他端を給湯用混合弁22の一方の入力側に接続している。上記配管L31に、貯湯タンク1側から給湯用混合弁22への流れのみを許容する逆止弁21を配設している。また、風呂用混合弁5の他方の入力側に、分岐配管L13の一端を接続し、分岐配管L13の他端を、分岐配管L12の給湯用混合弁22の他方の入力側に接続している。上記分岐配管L13に、分岐配管L12側から給湯用混合弁22への流れのみを許容する逆止弁23を配設している。上記給湯用混合弁22の出力側に配管L32の一端を接続し、配管L32の他端を給湯部25(この実施形態では蛇口)に接続している。上記配管L32に水量センサ24を接続している。
また、上記貯湯タンク1には、下側から上側に向かって略等間隔に6つの温度センサT1〜T6を設けている。また、給湯部25に接続された配管L32には、水量センサ24よりも下流側に給湯温度を検出する温度センサT11を設けている。また、浴槽3に接続された配管L24には、浴槽3側の接続アダプタ9と風呂用循環ポンプP3との間に、水位センサLSと水流スイッチSWと温度センサT12とを接続アダプタ9側から順に設けている。また、配管L11の減圧弁13と逆止弁14との間かつ配管L11に分岐配管L21が接続された接続点よりも下流側に、給水温度を検出する温度センサT13を設けている。さらに、浴槽3に接続された配管L22の逆止弁8の下流側、かつ、配管L22に分岐配管L23が接続された接続点よりも上流側に、浴槽3に供給される給湯水の温度を検出する温度センサT14を設けている。
また、上記貯湯式給湯機は、マイクロコンピュータと入出力回路などからなる制御装置100と、上記制御装置100との間で信号を送受信するリモートコントローラ200とを備えている。上記制御装置100は、空気抜き制御を行う空気抜き制御部100aと、浴槽3の水位確定動作を制御する水位確定動作制御部100bとを有する。上記制御装置100は、温度センサT1〜T14と水位センサLSと水流スイッチSWと水量センサ7,24からの信号を受けて、ヒートポンプユニット2と沸き上げ用循環ポンプP1と追い焚き用循環ポンプP2と風呂用循環ポンプP3と風呂用混合弁5と給湯用混合弁22と三方弁10を制御する。
上記構成の貯湯式給湯機において、据付完了後の試運転では、ストレーナ11と逆止弁12と減圧弁13を介して貯湯タンク1の下側から水を供給して貯湯タンク1内を水で満たした後、三方弁10を配管L4側に切り換えて、沸き上げ用循環ポンプP1を所定時間運転して貯湯タンク1内の水を循環経路を介して循環させて空気抜き動作を行う。
図2は上記貯湯式給湯機の循環経路内の空気抜き動作を説明するための模式図を示し、図3は上記貯湯式給湯機の貯湯タンク内の空気抜き動作を説明するための模式図を示し、図4は上記貯湯式給湯機の浴槽の水位確定動作を説明するための模式図を示している。図2から図4では、図1と同一の構成部には、同一参照番号を付している。
以下、この実施形態の貯湯式給湯機の空気抜き動作と水位確定動作を図2〜図4により説明する。
上記制御装置100の空気抜き制御部100aは、図2に示すように、三方弁10を配管L4側に切り換えた状態で沸き上げ用循環ポンプP1を駆動して、循環経路(図1の配管L1,L2,L4)内の空気を抜いて貯湯タンク1内に溜める。
その後、空気抜き制御部100aは、図3に示すように、風呂用混合弁5と流量調整用電磁弁6を制御すると共に、風呂用循環ポンプP3を駆動して、貯湯タンク1内の上部空間に溜まった空気を、給水経路(図1の配管L21と配管L22)を介して浴槽3側に排出する空気抜き制御を行う。
次に、上記制御装置100の水位確定動作制御部100bは、図4に示すように、弁機構(風呂用混合弁5と流量調整用電磁弁6)を制御して、水位センサLS(図1に示す)により検出された浴槽3の水位と水量センサ7(図1に示す)により検出された水量に基づいて、浴槽3の水位確定動作を行う。
この貯湯式給湯機において、浴槽3の水位確定動作は、例えば100リットルの水を浴槽3に供給し、そのときに水位センサLSにより検出された浴槽3の水位を基準水位として制御装置100に記憶し、通常運転時にその基準水位に基づいて、水位センサLSにより浴槽3の水位を検出しながら湯張りや足し湯などを行う。
図5は上記貯湯式給湯機の制御装置100の動作のフローチャートを示しており、以下に図5に従って制御装置100の動作を説明する。
まず、処理がスタートすると、ステップS1で三方弁10を配管L4側に切り換えた状態で沸き上げ用循環ポンプP1を運転する。
次に、ステップS2に進み、沸き上げ用循環ポンプP1の運転時間が第1所定時間を越えたと判別すると、ステップS3に進む一方、沸き上げ用循環ポンプP1の運転時間が第1所定時間を越えていないと判別すると、ステップS2を繰り返す。
次に、ステップS3で風呂試運転を開始する。すなわち、貯湯タンク1内の上部空間に溜まった空気を浴槽3側に排出する動作を開始する。
そして、ステップS4に進み、風呂用混合弁5の開度を湯側全開とし、ステップS5に進み、流量調整用電磁弁6を所定開度に開く。
次にステップS6に進み、流量調整用電磁弁6の開動作からの経過時間が第2所定時間を越えたと判別したとき、空気抜き制御を終了してステップS7に進む一方、流量調整用電磁弁6の開動作からの経過時間が第2所定時間を越えていないと判別したとき、ステップS6を繰り返す。
そして、ステップS7で風呂用混合弁5の開度を水側全開とし、ステップS8に進み、風呂試運転を継続して水位確定動作を行った後、この処理を終了する。
上記構成の貯湯式給湯機によれば、据付時の試運転時において、制御装置100の空気抜き制御部100aにより、沸き上げ用循環ポンプP1を駆動して、循環経路(L1,L2,L4)内の空気を抜いて貯湯タンク1内に溜めた後、弁機構(風呂用混合弁5と流量調整用電磁弁6)を制御して貯湯タンク1内の空気を給水経路(L21,L22)を介して浴槽3側に排出する空気抜き制御を行う。そうすることによって、例えば、リモートコントローラ200が設置された台所と屋外の貯湯タンク1との間を試運転中に作業者が往復する必要がなくなり、据付時の作業時間を短縮でき、作業性を向上できる。
また、貯湯タンク1からの温水と外部から供給される水とを混合する風呂用混合弁5と、給水経路を開閉する流量調整用電磁弁6とを有する弁機構を用いることによって、貯湯タンク1から給水経路(L21,L22)を介して浴槽3に供給する湯温と湯量を夫々制御することができる。
また、上記制御装置100の空気抜き制御部100aにより上記空気抜き制御を行った後、弁機構(風呂用混合弁5と流量調整用電磁弁6)を制御して、水位センサLSにより検出された浴槽3の水位と水量センサ7により検出された水量に基づいて、水位確定動作制御部100bにより浴槽3の水位確定動作を制御するので、空気抜き制御部100aの空気抜き制御により貯湯タンク1内から空気と共に浴槽3に排出された水を、次の水位確定動作制御部100bによる浴槽3の水位確定動作に有効に利用できる(浴槽3の栓は予め閉じている)。
また、空気抜き制御において、循環経路(L1,L2,L4)内の空気抜きのために空気抜き制御部100aにより沸き上げ用循環ポンプP1を第1所定時間駆動することによって、空気抜きが完了したか否かを判定する必要がなく、制御を簡略化できる。ここで、沸き上げ用循環ポンプP1を第1所定時間は、例えば貯湯タンク1と浴槽3との循環経路の最大配管長の条件における実験などにより予め設定する。
なお、循環経路内の空気抜きのために空気抜き制御部による沸き上げ用循環ポンプP1の駆動は、これに限らず、作業者の目視などにより空気抜きが完了したことを判定して沸き上げ用循環ポンプP1の駆動を停止するなどの他の手段により空気抜き制御を行ってもよい。
上記貯湯式給湯機では、試運転終了後の通常運転では、制御装置100によって、まず、三方弁10を配管L3側に切り換えて、沸き上げ用循環ポンプP1とヒートポンプユニット2を運転し、貯湯タンク1内の水を循環経路を介して循環させて、貯湯タンク1内の水を沸き上げる沸き上げ運転を行う。この沸き上げ運転は、温度センサT11〜T16により検出された湯の温度に基づいて、制御装置100により沸き上げ用循環ポンプP1とヒートポンプユニット2を制御して行われる。
そして、浴槽3への湯張り運転では、風呂用混合弁5と流量調整用電磁弁6を制御し、所望の水位に湯張りを行う。このとき、配管L11を介した給水圧力により貯湯タンク1の下部から貯湯タンク1内に水が供給され、貯湯タンク1の上部から出湯された高温の湯が風呂用混合弁5で水と混合された後、配管L22を介して浴槽3に供給される。このとき、制御装置100は、温度センサT14により検出された湯の温度が設定温度になるように、風呂用混合弁5の湯と水の混合比を制御する。
また、追い焚き運転では、追い焚き用循環ポンプP2を運転して、貯湯タンク1内の湯を追い焚き用熱交換器20の1次側を介して循環させると共に、風呂用循環ポンプP3を運転して、浴槽3内の湯水を追い焚き用熱交換器20の2次側を介して循環させる。これにより、追い焚き用熱交換器20で浴槽3側の湯水を加熱して追い焚きを行う。
また、給湯部25の蛇口を開くと、給水圧力により貯湯タンク1の下部から貯湯タンク1内に水が供給され、貯湯タンク1の上部から出湯された高温の湯が給湯用混合弁22で水と混合された後、配管L32を介して給湯部25に供給される。このとき、制御装置100は、温度センサT11により検出された給湯温度が設定給湯温度になるように、給湯用混合弁22の湯と水の混合比を制御する。
上記実施の形態では、追い焚き用熱交換器20を用いた貯湯式給湯機について説明したが、貯湯式給湯機はこれに限らず、追い焚き用熱交換器を用いない他の構成の貯湯式給湯機にこの発明を適用してもよい。また、貯湯タンク1を1つ備えた貯湯式給湯機について説明したが、これに限らず、2つの貯湯タンクを上下2段構成した貯湯式給湯機などにこの発明を適用してもよい。
また、上記実施の形態では、風呂用混合弁5と流量調整用電磁弁6を有する弁機構を備えた貯湯式給湯機について説明したが、弁機構はこれに限らず、他の構成の弁機構を備えた貯湯式給湯機にこの発明を適用してもよい。
また、上記実施の形態では、空気抜き制御部100aにより空気抜き制御を行った後、水位確定動作制御部100bにより浴槽3の水位確定動作を行ったが、水位確定動作はなくともよい。
この発明の具体的な実施の形態について説明したが、この発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。
1…貯湯タンク
2…ヒートポンプユニット
2a…熱交換部
3…浴槽
5…風呂用混合弁
6…流量調整用電磁弁
7,24…水量センサ
9…接続アダプタ
13…減圧弁
20…追い焚き用熱交換器
22…給湯用混合弁
30…複合水弁
100…制御装置
100a…空気抜き制御部
100b…水位確定動作制御部
200…リモートコントローラ
LS…水位センサ
P1…沸き上げ用循環ポンプ
P2…追い焚き用循環ポンプ
P3…風呂用循環ポンプ
SW…水流スイッチ

Claims (3)

  1. 貯湯タンク(1)と、
    上記貯湯タンク(1)内の水を沸き上げるためのヒートポンプユニット(2)と、
    上記貯湯タンク(1)と上記ヒートポンプユニット(2)との間に接続された循環経路と、
    上記循環経路に配設された循環ポンプ(P1)と、
    上記貯湯タンク(1)と浴槽(3)との間に接続された給水経路と、
    上記給水経路に配設された弁機構と、
    上記ヒートポンプユニット(2)と上記循環ポンプ(P1)および上記弁機構を制御する制御装置(100)と、
    上記循環経路において上記ヒートポンプユニット(2)から上記貯湯タンク(1)の上部に水が戻るかまたは上記ヒートポンプユニット(2)から上記貯湯タンク(1)の下部に水が戻るかを切り換える三方弁(10)
    を備え、
    上記制御装置(100)は、上記循環ポンプ(P1)を駆動して、上記循環経路内の空気を抜いて上記貯湯タンク(1)内に溜めた後、上記弁機構を制御して上記貯湯タンク(1)内の空気を上記給水経路を介して上記浴槽(3)側に排出する空気抜き制御を行う空気抜き制御部(100a)を有すると共に、
    上記空気抜き制御部(100a)は、上記循環経路において上記ヒートポンプユニット(2)から上記貯湯タンク(1)の下部に水が戻るように上記三方弁(10)を切り換えた状態で上記循環ポンプ(P1)を駆動して、上記循環経路内の空気を抜いて上記貯湯タンク(1)内に溜める上記空気抜き制御を行うことを特徴とする貯湯式給湯機。
  2. 請求項1に記載の貯湯式給湯機において、
    上記浴槽(3)の水位を検出する水位センサ(LS)と、
    上記貯湯タンク(1)から上記浴槽(3)に上記給水経路を介して供給する水の水量を検出する水量センサ(7)と
    を備え、
    上記制御装置(100)は、上記空気抜き制御部(100a)により上記空気抜き制御を行った後、上記弁機構を制御して、上記水位センサ(LS)により検出された上記浴槽(3)の水位と上記水量センサ(7)により検出された上記水量に基づいて、上記浴槽(3)の水位確定動作を制御する水位確定動作制御部(100b)を有することを特徴とする貯湯式給湯機。
  3. 請求項1または2に記載の貯湯式給湯機において、
    上記空気抜き制御部(100a)は、上記空気抜き制御において、上記循環経路内の空気抜きのために上記循環ポンプ(P1)を所定時間運転することを特徴とする貯湯式給湯機。
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