JP5739510B2 - 風呂湯張り装置 - Google Patents
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Description
ちなみに、蓄熱槽に蓄熱する熱源手段としては、太陽熱集熱器を用いる場合、発電機を駆動するエンジンの排熱を回収する排熱回収手段を用いる場合、燃料電池の排熱を回収する排熱回収手段を用いる場合、及び、商用電源の深夜電力にて駆動されるヒータを用いる場合等がある。
前記蓄熱槽が、前記浴槽に供給する湯水を貯留するように構成され、
前記湯張り手段に、前記蓄熱槽に貯留された湯水の温度が設定目標温度よりも高いときにはその湯水の温度を前記設定目標温度にすべく、給水路からの湯水を混合する湯水混合手段と、前記蓄熱槽に貯留された湯水の温度が前記設定目標温度よりも低いときにその湯水の温度を前記設定目標温度にするために最小加熱量以上の加熱量にて加熱作動する湯張り用加熱手段と、前記浴槽の湯水を追焚きする追焚き用加熱手段とが備えられ、
前記制御手段が、湯張り指令が指令されたときに、
前記蓄熱槽に貯留される湯水の温度が前記設定目標温度よりも低い場合においては、
前記蓄熱槽に貯留された湯水を前記浴槽に設定目標湯張り量にて湯張りし、その後、前記追焚き用加熱手段にて前記浴槽の湯水を前記設定目標温度に加熱することを仮定したときの追焚き量が設定許容量以内であるか否かを判別する判別処理を実行して、前記追焚き量が前記設定許容量以内である場合には、前記湯張り用加熱手段の停止状態で、前記蓄熱槽に貯留された湯水を前記浴槽に前記設定目標湯張り量にて湯張りし、その後、前記追焚き用加熱手段にて前記浴槽の湯水を前記設定目標温度に加熱する加熱停止湯張り処理を実行し、かつ、前記追焚き量が前記設定許容量以内でない場合には、前記湯張り用加熱手段の作動状態で湯張りを行う加熱湯張り処理を実行するように構成され、
前記追焚き量が、前記設定目標温度と前記蓄熱槽に貯留された湯水の温度との差に対して、前記設定目標湯張り量を乗算して求める必要熱量を、追焚きの熱効率にて除算して求められ、
前記設定許容量が、前記蓄熱槽に貯留された湯水を前記設定目標温度にするために前記最小加熱量以上の加熱量にて前記湯張り用加熱手段にて加熱したときの温度と前記蓄熱槽に貯留される湯水の温度との差に対して、前記設定目標湯張り量を乗算して求める消費熱量を、前記湯張り用加熱手段の加熱効率にて除算して求められ、
前記加熱湯張り処理において、前記湯張り用加熱手段にて加熱された湯水が前記設定目標温度よりも高いときには、前記湯張り用加熱手段にて加熱された湯水を前記給水路からの湯水を混合して前記設定目標温度にすべく前記湯水混合手段を作動させる混合処理を実行するように構成されている点を特徴とする。
そして、蓄熱槽に貯留された湯水の温度が設定目標温度よりも高いときにはその湯水の温度を設定目標温度にすべく、給水路からの湯水を混合する湯水混合手段により、湯水の温度を目標設定温度に調整することにより、設定目標温度の湯張りを行う。
この判別処理は、蓄熱槽に貯留された湯水を浴槽に設定目標湯張り量にて湯張りし、その後、追焚き用加熱手段にて浴槽の湯水を設定目標温度に加熱することを仮定したときの追焚き量が設定許容量以内であるか否かを判別することになる。
つまり、設定目標温度と蓄熱槽に貯留される湯水の温度と差に対して、設定目標湯張り量を乗算することにより、必要熱量を求めることができ、その必要熱量を追焚きの熱効率にて除算することにより、追焚き用加熱手段にて出力する熱量を、追焚き量として求めることができる。
そのため、蓄熱槽に貯留される湯水の温度が、設定目標温度よりも低いものの、設定目標温度との差が少ない場合には、そのような湯水を最小加熱量の湯張り用加熱手段にて加熱しても、湯水の温度は設定目標温度よりも高くなることになり、このように高温になった湯水は、湯水混合手段にて設定目標温度に調整されて、浴槽に湯張りされることになるのである。
尚、高温になった湯水を湯水混合手段にて設定目標温度に調整するのは、高温の湯水が空状態の浴槽に供給される危険を回避するためである。
前記湯張り用加熱手段が、湯張り用湯水以外の熱媒の加熱を行うように構成され、
前記制御手段が、湯張り用湯水以外の熱媒の加熱のために前記湯張り用加熱手段を作動させる場合には、前記加熱湯張り処理を実行するように構成されている点を特徴とする。
ちなみに、湯張り用湯水以外の熱媒の加熱のために湯張り用加熱手段を作動させる場合とは、湯張り指令が指令されたときに、湯張り用湯水以外の熱媒の加熱のために湯張り用加熱手段が既に作動されている場合、及び、加熱停止湯張り処理を実行しているときに、湯張り用湯水以外の熱媒の加熱のために前記湯張り用加熱手段を作動させる場合とを含むものである。
前記熱源手段が、太陽熱集熱器である点を特徴とする。
このように、自然エネルギーである太陽熱を用いて湯張りを行うものであるから、省エネルギー化を図る形態で浴槽の湯張りを行えるものとなる。
〔第1実施形態〕
本発明の参考の実施形態である第1実施形態について説明すると、図1に示すように、太陽熱利用の熱電併給システムが、太陽熱利用の熱電併給装置1と、その熱電併給装置1にて生成された熱を利用する貯湯ユニット2と、熱電併給装置1及び貯湯ユニット2の運転を制御する制御手段としての運転制御部Hなどから構成されている。
尚、暖房用の端末Dとしては、床暖房パネル、浴室暖房乾燥機、及び、ファンコンベクタ等が設けられることになる。
そして、熱電併給パネルPにおける太陽光発電部4の発電電力が、系統連系用のインバータ6に入力され、そのインバータ6が、太陽光発電部5の発電電力を商用電源7から受電する受電電力と同じ電圧及び同じ周波数に調整するように構成されている。
つまり、商用電源7の電力が、受電電力供給ライン8を通して、テレビ、冷蔵庫、洗濯機などの電力負荷9に供給されている。そして、インバータ6にて調整された電力が、発電電力供給ライン10を介して受電電力供給ライン8に供給され、結果的に、太陽光発電部5の発電電力が電力負荷9に供給されるように構成されている。
したがって、本実施形態においては、熱源手段としての太陽熱加熱部4が発生する熱が蓄熱槽としての貯湯タンクTに蓄熱されることになる。
尚、補助熱源機18は、後述の如く、湯張り運転を行うときに湯張り用加熱手段として機能し、また、給湯用熱交換器19は、後述の如く、湯張り運転を行うときに湯水加熱用の熱交換部として機能することになる。
また、貯湯タンクT内には、貯留されている熱媒の温度を検出する貯留温度検出手段としてのサーミスタSが上下に間隔を隔てて複数設けられている。そして、本実施形態においては、運転制御部Hが、複数のサーミスタSの検出温度の平均値を、貯湯タンクTに貯留されている熱媒(湯水)の温度として求めるように構成されている。
尚、例示はしないが、貯湯タンクTには熱媒補給口が備えられており、適宜熱媒を補給できるように構成されている。
給水路25における混合用給水路27の分岐箇所よりも上流側箇所には、給水温度を検出する給水サーミスタ29が設けられている。
一般給湯路26Aには、一般給湯路26Aを通流する湯水の流量を検出する流量センサ33が設けられている。
湯張り路26Bには、湯張り路26Bを通流する湯水の流量を検出する湯張り流量センサ34、湯張り電磁弁35、バキュームブレーカ36、湯張り逆止弁37が上流側から順に設けられている。
そして、風呂ポンプ49を作動させて、風呂戻り路38および風呂往き路39を通して浴槽3内の湯水を循環させることにより、浴槽3内の湯水を、加熱用循環路17を通流する熱媒により風呂追焚き用熱交換器21にて加熱するように構成されている。
したがって、本実施形態においては、風呂追焚き用熱交換器21、風呂戻り路38、風呂往き路39、及び、風呂ポンプ40にて、追焚き用加熱手段Fが構成されている。
そして、暖房ポンプ47を作動させて、暖房戻り路37および暖房往き路38を通して暖房用の熱媒を循環させることにより、暖房用の熱媒を、加熱用循環路17を通流する熱媒により暖房用熱交換器20にて加熱するように構成されている。
また、暖房往き路46には、暖房往き路46の熱媒の温度を検出する暖房往きサーミスタ50設けられている。
尚、暖房戻り路45と暖房往き路46とが、バイパス路51にて連通接続されている。
また、運転制御部Hは、運転リモコンRにて指令された情報及びセンサ類の検出情報等に基づいて、一般給湯路26Aに目標設定温度の湯水を給湯する一般給湯処理(一般給湯運転)、湯張り路26Bに目標設定温度の湯水を給湯する湯張り処理(湯張り運転)、浴槽3の湯水を目標設定温度に追焚きする追焚き処理(追焚き運転)、及び、暖房用の熱媒を目標設定温度に加熱する暖房運転処理(暖房運転)を実行することになる。
尚、以下の説明においては、貯湯タンクT内の熱媒の温度が設定温度(例えば、20℃)以上である場合を例に挙げて説明する。
但し、運転制御部Hは、一般給湯路26Aの先端部に装備されることになる一般給湯栓(図示せず)が開かれて、一般給湯路26Aに装備された給湯流量センサ33にて設定量以上の通水が検出された際には、ミキシングバルブ28を調整しながら設定目標温度の湯水を給湯する一般給湯処理を、湯張り処理よりも優先して行うことになる。
尚、湯張り指令とは、運転リモコンRに装備した湯張りスイッチにて湯張り指令が指令される場合と、運転リモコンRにて設定された湯張時刻になって湯張り指令が指令される場合とがある。
ちなみに、出湯温度(給湯サーミスタ30の検出温度)が設定目標温度と同じであるとは、出湯温度と設定目標温度との差が、設定許容範囲内にあることを意味するものであり、出湯温度が設定目標温度よりも高いとは、出湯温度が設定許容範囲を超えて高いことを意味し、出湯温度が設定目標温度よりも低いとは、出湯温度が設定許容範囲を超えて低いことを意味する。
尚、湯張りを開始するときには、出湯温度が設定目標温度よりも高くても、その後、出湯温度が設定目標温度よりも低くなった場合には、後述する加熱湯張り処理を実行することになる。
尚、湯張りを開始するときには、出湯温度が設定目標温度と同じであっても、その後、出湯温度が設定目標温度よりも低くなった場合には、後述する加熱湯張り処理を実行することになり、また、給湯サーミスタ30の検出温度が設定目標温度よりも高くなった場合には、混合処理を実行することになる。
そして、流量調整弁32の開度を最小開度に調整するまでに、出湯温度が設定目標温度になる場合には、給湯用熱交換器19にて加熱されて出湯される湯水の温度を設定目標温度に調整可能であると判別し、流量調整弁32の開度を最小開度に調整しても、給湯サーミスタ30の検出温度が設定目標温度にならない場合には、給湯用熱交換器19にて加熱されて出湯される湯水の温度を設定目標温度に調整できないと判断する。
設定許容時間は、使用者に不便を掛けることのない時間として設定されるものであって、例えば、15分〜30分の間で適宜設定される。
加熱停止湯張り処理を実行する場合、及び、加熱湯張り処理を実行する場合のいずれの場合においても、湯張り流量センサ34にて検出される通流量の積算値が、運転リモコンRにて設定された設定目標湯張り量になると、湯張り電磁弁35を閉じて、湯張り処理(湯張り運転)を終了することになる。
ちなみに、流量制御弁32を通流量が最大量になる最大開度に調整して、補助熱源機18を調整可能な最小加熱量にて作動させるようにしたときの給湯サーミスタ30の検出温度が設定目標温度よりも高いときには、混合処理にて設定目標温度になるように調整することになる。
ちなみに、運転制御部Hは、上述の如く、一般給湯処理、湯張り処理、追焚き処理、及び、暖房運転処理を順次実行することになるが、以下の説明では湯張り処理についてのみ説明し、また、運転制御部Hは、湯張り処理の実行中においても一般給湯処理の要求があると、湯張り処理を中断して一般給湯処理を実行することになるが、以下の説明では、一般給湯処理に関係する説明は省略する。
湯張り指令が指令されていないときには、暖房運転処理等の別の処理に移行することになる。
その後、出湯温度(給湯サーミスタ30の検出温度)が、運転リモコンRにて設定された設定目標温度よりも低いか否かを判定する(#4)。
この判別処理は、上述の通り、補助熱源機18の停止状態で、流量調整弁32を最大量に対応する開度から通流量が減少する側の開度に漸次調整し、出湯温度を監視して、流量調整弁32の開度を最小開度に調整するまでに、出湯温度が設定目標温度になる場合には、給湯用熱交換器19にて加熱されて出湯される湯水の温度を設定目標温度に調整可能であると判別し、そして、補助熱源機18の停止状態で、流量調整弁32の調整によって、給湯用熱交換器19にて加熱されて出湯される湯水の温度を設定目標温度に調整可能であると判別したときは、湯張り流量センサ34にて検出される通流量を、そのときの単位時間当たりの湯張り量として、設定目標湯張り量を湯張り流量センサ34にて検出される通流量にて除算することにより、設定目標湯張り量を湯張りするのに要する時間を求めて、その時間が、設定許容時間以内であるか否かを判別することになる。
加熱湯張り処理は、上述の如く、加熱量を調整しながら補助熱源機18を作動させ、また、必要に応じてミキシングバルブ28を作動させることになる。
加熱停止湯張り処理は、上述の如く、補助熱源機18の停止状態で、流量制御弁32の調整により設定目標温度の湯水を湯張りする処理である。
そして、加熱湯張り処理や加熱停止湯張り処理を実行したのちは、暖房処理等の別の処理に移行することになる。
そして、湯張り量が設定目標湯張り量である場合には、湯張り電磁弁35を閉じる停止処理を実行し(#16)、さらに、加熱停止フラグをOFFにし(#17)、その後、暖房運転処理等の別の処理に移行することになる。
そして、補助熱源機18が作動中でないときには、#11の加熱停止湯張り処理を実行し、また、補助熱源機18が作動中であるときには、#8の加熱湯張り処理を実行することになる。
そして、出湯温度が設定目標温度以上のときには、#5の混合処理を実行し、出湯温度が設定目標温度よりも低いときには、#8の加熱湯張り処理を実行することになる。
次に、本発明の実施形態である第2実施形態を図面に基づいて説明する。
この第2実施形態は、貯湯タンクTの構成、及び、給湯の構成が、第1実施形態とは異なり、それに伴って、運転制御部Hが実行する制御内容が異なるものであるが、その他の構成は、第1実施形態と同様であるので、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
そして、給湯路26が、タンク用給水路25Aを通して貯湯タンクTに供給される湯水を循環させることになる熱媒循環路17から分岐する状態で設けられている。
尚、貯湯タンクTの上部には、タンク内圧力が設定圧力以上になると開く圧力逃し弁52が設けられている。
尚、湯張りを開始するときには、貯湯温度が設定目標温度よりも高くても、その後、貯湯温度が設定目標温度よりも低くなった場合には、後述する加熱湯張り処理を実行することになる。
尚、湯張りを開始するときには、貯湯温度が設定目標温度と同じであっても、その後、貯湯温度が設定目標温度よりも低くなった場合には、後述する加熱湯張り処理を実行することになり、また、貯湯温度が設定目標温度よりも高くなった場合には、混合処理を実行うることになる。
そして、運転制御部Hは、追焚き量が設定許容量以内である場合には、湯張り用加熱手段としての補助熱源機18の停止状態で、貯湯タンクTに貯留された湯水を浴槽3に設定目標湯張り量にて湯張りし、その後、追焚き用加熱手段Fにて浴槽の湯水を設定目標温度に加熱する加熱停止湯張り処理を実行し、かつ、追焚き量が設定許容量以内でない場合には、前記湯張り用加熱手段の作動状態で湯張りを行う加熱湯張り処理を実行するように構成されている。
つまり、設定目標温度と貯湯温度との差に対して、設定目標湯張り量を乗算することにより、必要熱量を求めることができ、その必要熱量を追焚きの熱効率にて除算することにより、追焚き用加熱手段にて出力する熱量を、追焚き量として求めることができる。
つまり、本実施形態の場合には、加熱用循環路17を通して湯水(熱媒)を通流させる状態で、湯張り用加熱手段としての補助熱源機18を作動させることになるが、補助熱源機18の最小加熱量は、ゼロよりもかなり大きな値である。
そのため、貯湯温度(貯湯タンクTに貯留される湯水の温度)が、設定目標温度よりも低いものの、設定目標温度との差が少ない場合には、そのような湯水を最小加熱量の補助熱源機18にて加熱しても、湯水の温度は設定目標温度よりも高くなる。換言すれば、補助熱源機18が、貯湯温度の湯水を設定目標温度に加熱するのに必要な熱量よりも多量の熱量を出力することになる。
ちなみに、加熱湯張り処理においても、必要に応じて混合処理が実行される。
ちなみに、暖房運転処理にて補助熱源機18が作動されるときには、本実施形態の場合には、補助熱源機18が設定温度(例えば、60℃)の湯水(熱媒)を出湯することになり、このように補助熱源機18が作動された状態における加熱湯張り処理は、混合処理にて設定目標温度になるように湯水の温度を調整して湯張りすることになる。
ちなみに、運転制御部Hは、上述の如く、一般給湯処理、湯張り処理、追焚き処理、及び、暖房運転処理を順次実行することになるが、以下の説明では湯張り処理についてのみ説明し、また、運転制御部Hは、湯張り処理の実行中においても一般給湯処理の要求があると、湯張り処理を中断して一般給湯処理を実行することになるが、以下の説明では、一般給湯処理に関係する説明は省略する。
湯張り指令が指令されていないときには、暖房運転処理等の別の処理に移行することになる。
その後、貯湯温度(貯湯タンクTに貯留された湯水の温度)が、運転リモコンRにて設定された設定目標温度よりも低いか否かを判定する(#24)。
この判別処理は、上述の通り、貯湯タンクTに貯留された湯水を浴槽3に設定目標湯張り量にて湯張りし、その後、追焚き用加熱手段Fにて浴槽3の湯水を設定目標温度に加熱することを仮定したときの追焚き量が設定許容量以内であるか否かを判別することを行う。
加熱湯張り処理は、上述の如く、加熱量を調整しながら補助熱源機18を作動させ、また、必要に応じてミキシングバルブ28を作動させることになる。
そして、加熱湯張り処理や加熱停止湯張り処理を実行したのちは、暖房運転処理等の別の処理に移行することになる。
そして、補助熱源機18が作動中でないときには、#31の加熱停止湯張り処理を実行し、また、補助熱源機18が作動中であるときには、#28の加熱湯張り処理を実行することになる。
そして、貯湯温度が設定目標温度以上のときには、#25の混合処理を実行し、貯湯温度が設定目標温度よりも低いときには、#28の加熱湯張り処理を実行する。
加熱停止フラグが「ON」である場合には、本湯張り処理とは別の処理である追焚き処理にて、浴槽3の湯水を設定目標温度に加熱するための追い焚き設定を行うことになる(#38)。
次に別実施形態を説明する。
(イ) 上記実施形態では、蓄熱槽に蓄熱する熱源手段として、太陽熱加熱器を用いる場合を例示したが、蓄熱槽に蓄熱する熱源手段としては、発電機を駆動するエンジンの排熱を回収する排熱回収手段、燃料電池の排熱を回収する排熱回収手段、及び、商用電源の深夜電力にて駆動されるヒータ等、種々のものを用いることができる。
4 熱源手段
18 湯張り用加熱手段
19 湯水加熱用の熱交換部
25 給水路
28 湯水混合手段
32 通流量調整手段
F 追い焚き用加熱手段
H 制御手段
T 蓄熱槽
Claims (3)
- 熱源手段が発生する熱を蓄熱する蓄熱槽に蓄熱された熱を用いて浴槽の湯張りを行う湯張り手段と、その湯張り手段の作動を制御する制御手段とが設けられた風呂湯張り装置で
あって、
前記蓄熱槽が、前記浴槽に供給する湯水を貯留するように構成され、
前記湯張り手段に、前記蓄熱槽に貯留された湯水の温度が設定目標温度よりも高いときにはその湯水の温度を前記設定目標温度にすべく、給水路からの湯水を混合する湯水混合手段と、前記蓄熱槽に貯留された湯水の温度が前記設定目標温度よりも低いときにその湯水の温度を前記設定目標温度にするために最小加熱量以上の加熱量にて加熱作動する湯張り用加熱手段と、前記浴槽の湯水を追焚きする追焚き用加熱手段とが備えられ、
前記制御手段が、湯張り指令が指令されたときに、
前記蓄熱槽に貯留される湯水の温度が前記設定目標温度よりも低い場合においては、
前記蓄熱槽に貯留された湯水を前記浴槽に設定目標湯張り量にて湯張りし、その後、前記追焚き用加熱手段にて前記浴槽の湯水を前記設定目標温度に加熱することを仮定したときの追焚き量が設定許容量以内であるか否かを判別する判別処理を実行して、前記追焚き量が前記設定許容量以内である場合には、前記湯張り用加熱手段の停止状態で、前記蓄熱槽に貯留された湯水を前記浴槽に前記設定目標湯張り量にて湯張りし、その後、前記追焚き用加熱手段にて前記浴槽の湯水を前記設定目標温度に加熱する加熱停止湯張り処理を実行し、かつ、前記追焚き量が前記設定許容量以内でない場合には、前記湯張り用加熱手段の作動状態で湯張りを行う加熱湯張り処理を実行するように構成され、
前記追焚き量が、前記設定目標温度と前記蓄熱槽に貯留された湯水の温度との差に対して、前記設定目標湯張り量を乗算して求める必要熱量を、追焚きの熱効率にて除算して求められ、
前記設定許容量が、前記蓄熱槽に貯留された湯水を前記設定目標温度にするために前記最小加熱量以上の加熱量にて前記湯張り用加熱手段にて加熱したときの温度と前記蓄熱槽に貯留される湯水の温度との差に対して、前記設定目標湯張り量を乗算して求める消費熱量を、前記湯張り用加熱手段の加熱効率にて除算して求められ、
前記加熱湯張り処理において、前記湯張り用加熱手段にて加熱された湯水が前記設定目標温度よりも高いときには、前記湯張り用加熱手段にて加熱された湯水を前記給水路からの湯水を混合して前記設定目標温度にすべく前記湯水混合手段を作動させる混合処理を実行するように構成されている風呂湯張り装置。 - 前記湯張り用加熱手段が、湯張り用湯水以外の熱媒の加熱を行うように構成され、
前記制御手段が、湯張り用湯水以外の熱媒の加熱のために前記湯張り用加熱手段を作動させているときに前記湯張り指令が指令された場合には、前記加熱湯張り処理を実行するように構成されている請求項1に記載の風呂湯張り装置。 - 前記熱源手段が、太陽熱集熱器である請求項1又は2に記載の風呂湯張り装置。
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