JP6355385B2 - 即湯ユニット - Google Patents
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Description
このため、給湯器に設定される給湯設定温度が不要に高く設定されていたとしても、給湯配管内に入れ替えられる湯を適当な温度で満たすのみならず、浴槽に排出した冷たい湯を、給湯器が浴槽の湯を浴槽設定温度にまで温める処理に便乗して温めさせることができる。こうして、給湯器でのエネルギー効率を向上させ得る即湯ユニットが実現される。
(1)給湯システムの構成
図1に示すように、本実施形態の給湯システム1は、給湯器2、水栓3、浴槽4、及び即湯ユニット5を主な構成要素として備える。
図2に示すように、給湯器2は、第1熱交換器11、給水流量センサ13、給湯サーミスタ14、経路連通電磁弁15、第2熱交換器16、循環ポンプ17、水流スイッチ18、風呂サーミスタ(以下、浴槽サーミスタという)19、圧力センサ20、湯張り流量センサ(以下、給湯流量センサという)21及び制御部31を主な構成要素として備える。
制御部31は、設定水位となる量の湯を浴槽設定温度で浴槽4に貯留する湯張り処理を実行する。この湯張り処理は、図4に示すフローチャートに沿って実行される。
すなわち、制御部31は、圧力センサ20から出力される信号に基づいて現時点で圧力センサ20に加わる圧力を認識し、その圧力から所定の関係式を用いて浴槽4の水位を演算する。
次いで、制御部31は、浴槽4の水位を記憶部35に記憶される金具水位データIF3の水位と比較することで、浴槽4の水位が循環金具MF以下であるか否かを判定する。
すなわち、制御部31は、循環ポンプ17を一定の期間だけ駆動させ、その駆動期間内に水流スイッチ18から出力される信号に基づいて水流の有無を検出することで、浴槽4と給湯器2との間で湯を循環させることが可能か否かを判定する。
すなわち、制御部31は、第1ガス弁25開放させて第1熱交換器11をバーナBN1で熱するとともに、第2ガス弁26を開放させて第2熱交換器16をバーナBN2で熱する。このとき、制御部31は、記憶部35に記憶される給湯温設定データCM1の温度となるように、給湯サーミスタ14から出力される信号に基づいて第1ガス弁25及び第2ガス弁26を制御し、ガスの供給量を調整する。
また、制御部31は、経路連通電磁弁15を開放させ、給水配管8から第1熱交換器11及び第2熱交換器16を経て浴槽4に至る流路を形成し、順方向循環配管9Aを介して浴槽4に湯を供給する。このとき、制御部31は、給湯流量センサ21から出力される信号に基づいて浴槽4に供給される湯の量を監視し、その量が例えば10リットルとなった時点で第1ガス弁25及び第2ガス弁26と、経路連通電磁弁15とを閉鎖させた後、ステップSP9に進む。
すなわち、制御部31は、第1ガス弁25及び第2ガス弁26及び経路連通電磁弁15とを開放させ、ステップSP4で述べた場合と同様に、給湯温設定データCM1の温度で湯を浴槽4に供給する。
また、制御部31は、給湯流量センサ21から出力される信号に基づいて浴槽4に供給される湯の量を監視し、その量が例えば20リットルとなった時点で第1ガス弁25及び第2ガス弁26と、経路連通電磁弁15とを閉鎖させた後、ステップSP6に進む。
すなわち、制御部31は、水位量相関データIF2及び金具水位データIF3に基づいて、循環金具MFよりも例えば5cm高い水位となる量を注水量として演算する。
また、制御部31は、第1ガス弁25及び第2ガス弁26と経路連通電磁弁15とを開放させ、ステップSP5で述べた場合と同様に、給湯温設定データCM1の温度で、注水量として演算した量の湯を浴槽4に供給する。
その後、制御部31は、第1ガス弁25及び第2ガス弁26と、経路連通電磁弁15とを閉鎖させ、ステップSP9に進む。
すなわち、制御部31は、第2ガス弁26を開放させて第2熱交換器16をバーナBN2で熱する。そして、制御部31は、浴槽サーミスタ19から出力される信号に基づいて浴槽4の湯の温度を監視し、浴槽温設定データCM2の温度となった時点で第2ガス弁26を閉鎖させるとともに循環ポンプ17を停止させた後、ステップSP10に進む。
すなわち制御部31は、圧力センサ20から出力される信号に基づいて浴槽4に貯留される現在の水位を検出し、この水位と水位量相関データIF2とに基づいて、水位設定データCM3の水位までに要する湯の量を注水量として演算する。
また、制御部31は、第1ガス弁25及び第2ガス弁26と経路連通電磁弁15とを開放させ、ステップSP5で述べた場合と同様に、浴槽温設定データCM2の温度で、注水量として演算した量の湯を浴槽4に供給する。
その後、制御部31は、第1ガス弁25及び第2ガス弁26と、経路連通電磁弁15とを閉鎖させ、ステップSP11に進む。
すなわち、制御部31は、循環ポンプ17を駆動させるとともに、浴槽サーミスタ19から出力される信号に基づいて浴槽4の温度を認識する。次いで、制御部31は、浴槽4の温度を浴槽温設定データCM2の温度と比較することで、浴槽4に貯留された湯の温度が浴槽設定温度よりも低いか否かを判定する。
水位調整処理は、図5に示すフローチャートに沿って実行される。すなわち、制御部31は、水位調整処理を開始した場合、ステップSP21に進んで、内部クロックに基づいて水位測定インターバルの計側を開始し、ステップSP22に進む。
すなわち、制御部31は、圧力センサ20から出力される信号に基づいて現在の浴槽4の水位を認識する。次いで、制御部31は、現在の浴槽4の水位を水位設定データCM3の水位と比較することで、設定水位から例えば3cm以上の水位が低下したか否かを判定する。
すなわち、制御部31は、第1ガス弁25及び第2ガス弁26と経路連通電磁弁15とを開放させ、ステップSP4で述べた場合と同様に、給湯温設定データCM1の温度で湯を浴槽4に供給し、ステップSP24に進む。
図1に示すように、即湯ユニット5は、ユニット電磁弁41、ユニット逆止弁42、ユニットサーミスタ43、ユニット流量センサ44及びユニット制御部45を主な構成要素として備え、給湯器2から供給される電源電圧を用いて駆動する。
また、ユニット制御部45は、給湯器2で実行される湯張り処理に割り込んで給湯配管6内の湯を浴槽4に排出する湯張り割込処理を実行する。この湯張り割込処理は、図7に示すフローチャートに沿って実行される。
すなわち、ユニット制御部45は、外気温センサ32から出力される信号を給湯器2から取得し、その信号に基づいて現時点の外気温を認識する。そしてユニット制御部45は、外気温に応じて、給湯器2で設定可能な最低温度以上42℃以下の範囲のなかから第1規定温度を例えば40℃に決定する。具体的には、外気温が高いほど第1規定温度が低く決定される。
次いで、ユニット制御部45は、即湯ユニット5の給湯設定温度を第1規定温度に更新すべき命令を給湯器2に与えた後、ステップSP37に進む。
給湯器2では、この命令にしたがって記憶部35に記憶される給湯温設定データCM1Cの温度が制御部31により第1規定温度に変更される。なお、浴室リモートコントローラ34が優先機器となっておらず、またユニット制御部45によって即湯ユニット5を優先機器とすべき命令が与えられていないため、給湯器2では、給湯温設定データCM1Aの給湯設定温度を用いて湯張り処理が進行している(上述のステップSP1〜SP8)。
すなわち、ユニット制御部45は、外気温センサ32から出力される信号を給湯器2から取得し、その信号に基づいて現時点の外気温を認識する。そしてユニット制御部45は、夏季とみなし得る最低温度として設定される例えば20℃と外気温を比較することで、夏季であるか否かを判定する。
すなわち、ユニット制御部45は、給湯器2の記憶部35に記憶される給湯温設定データCM1Bの温度を認識し、この温度を予め内部メモリに記憶される閾値と比較することで、給湯設定温度が所定の閾値以上であるか否かを判定する。
すなわち、ユニット制御部45は、給湯器2に対して、記憶部35の給湯温設定データCM1Cの温度を第2規定温度に更新すべき命令を与えた後、ステップSP37に進む。
給湯器2では、この命令にしたがって記憶部35に記憶される給湯温設定データCM1Cの温度が制御部31により第2規定温度に変更される。なお、浴室リモートコントローラ34が優先機器となっており、またユニット制御部45によって即湯ユニット5を優先機器とすべき命令が与えられていないため、給湯器2では、給湯温設定データCM1Bの給湯設定温度を用いて湯張り処理が進行している(上述のステップSP1〜SP8)。
すなわち、ユニット制御部45は、給湯温設定データCM1Cの温度を、浴室リモートコントローラ34において設定される給湯温設定データCM1Bの給湯設定温度に更新すべき命令を給湯器2に与えた後、ステップSP37に進む。
給湯器2では、この命令にしたがって記憶部35に記憶される給湯温設定データCM1Cの温度が制御部31により給湯温設定データCM1Bの給湯設定温度に変更される。なお、浴室リモートコントローラ34が優先機器となっており、またユニット制御部45によって即湯ユニット5を優先機器とすべき命令が与えられていないため、給湯器2では、給湯温設定データCM1Bの給湯設定温度を用いて湯張り処理が進行している(上述のステップSP1〜SP8)。
すなわち、ユニット制御部45は、給湯器2の制御部31から、この湯張り割込処理を実行してから最初に燃焼を開始した旨の通知を受けたときに給湯流量センサ21から出力される信号を取得し、その信号から水量を検知できない場合、給湯器2が最初の追い焚き処理(ステップSP9)を実行中であると認識する。
次いで、ユニット制御部45は、給湯器2が追い焚き処理中であると認識した以降に給湯器2の制御部31から燃焼を停止した旨の通知を受けた場合、最初の追い焚き処理が終了したことを検出する。
なお、ユニット電磁弁41の開放によって給湯配管6内の湯が浴槽4に排出された場合、給湯器2では、給水流量センサ13で水量が検出され、これにより水栓3の使用があると制御部31によって判断される。
このため、給湯器2では、給水流量センサ13で水量が検出されなくなるまで最初の追い焚き処理(ステップSP9)以降の湯張り処理が中断され、ステップSP4で述べた場合と同様にして給湯配管6内に給湯設定温度で湯が供給され始めることとなる。
この給湯設定温度は、ユニット制御部45によって即湯ユニット5を優先機器とすべき命令が与えられているため、即湯ユニット5の給湯設定温度となる。すなわち、上述したように、夏季の場合にはステップSP32で設定変更した第1規定温度、もしくは、ステップSP35で設定変更した第2規定温度が即湯ユニット5の給湯設定温度となる。また、冬季の場合には、ステップSP36で設定変更した浴室コントローラの給湯設定温度が即湯ユニット5の給湯設定温度となる。
また、ユニット制御部45は、即湯ユニット5を優先機器から解除する解除命令を与えるとともに、給湯配管6内における水量の積算を終了してユニット電磁弁41を開放させてから閉鎖させるまでの積算値(累計水量)を給湯配管容量として内部メモリに記憶した後、ステップSP41に進む。
すなわち、ユニット制御部45は、給湯器2の記憶部35に記憶される水位量相関データIF2を参照して、当該記憶部35に記憶される水位設定データCM3の水位に要する水量を認識し、この水量からステップSP40で内部メモリに記憶した累計水量を減算する。
次いで、ユニット制御部45は、水位量相関データIF2を参照して、減算結果として得られる水量に相当する水位を認識し、当該認識した水位に水位設定データCM3の水位を更新すべき命令を給湯器2に与える。
また、ユニット制御部45は、ユニット電磁弁41を開放させた時点の給湯配管6内の湯の温度としてステップSP39でユニットサーミスタ43から取得した温度に起因して遅延する浴槽4内の湯の温め時間が縮まるように、新たな浴槽設定温度を演算する。
本実施形態の場合、ユニット制御部45は、給湯器2から取得した給湯情報と、即湯ユニット5の情報と、所定の関係式とを用いて新たな浴槽設定温度を演算する。
例えば、給湯情報は、現時点までに浴槽4に供給した水量と、その水量の給湯設定温度と、設定水位までに要する残りの水量と、現時点で設定されている浴槽設定温度とされる。また、即湯ユニット5の情報は、ステップSP39においてユニット電磁弁41を開放させた時点でユニットサーミスタ43から取得した給湯配管6内の湯の温度、及び、ステップSP40でユニット流量センサ44から取得した給湯配管容量とされる。
関係式は、例えば、現時点までに浴槽4に供給した水量をAとし、その水量の給湯設定温度をaとし、給湯配管容量をBとし、ユニット電磁弁41の開放時における給湯配管6内の湯の温度をbとし、設定水位までに要する残りの水量をCとし、演算すべき新たな浴槽設定温度をcとすると、A×a+B×b+C×c=(A+B+C)×aとされる。
このような関係式に、給湯器2から取得した給湯情報と、即湯ユニット5の情報とが代入することで、演算すべき新たな浴槽設定温度が求まる。
次いで、ユニット制御部45は、新たな浴槽設定温度に浴槽温設定データCM2の温度を更新すべき命令を給湯器2に与えた後、湯張り割込処理を終了する。
ユニット制御部45は、給湯器2で実行される水位調整処理に割り込んで給湯配管6内の湯を浴槽4に排出する水位調整割込処理を実行する。この水位調整割込処理は、図8に示すフローチャートに沿って実行される。
なお、上述したように、ユニット電磁弁41が開放されて給湯配管6内の湯が浴槽4に排出された場合、給湯器2ではステップSP23以降の水位調整処理が中断され、ステップSP4で述べた場合と同様にして給湯配管6内に即湯ユニット5の給湯設定温度で湯が給湯され始めることとなる。
なお、給湯配管6内における湯の排出が中断していても、水栓3が使用されている状態にあるため、給湯器2における水位調整処理の中断は継続することとなる。
なお、この場合、給湯器2では、給湯器2ではステップSP23以降の水位調整処理が再開されることになる。
以上のとおり、本実施形態における即湯ユニット5は、ユニット電磁弁41とユニット制御部45とを備える。このユニット電磁弁41は、このユニット電磁弁41は、給湯器2から水栓3に向かう給湯配管6の所定部位と、当該給湯器2から浴槽4に向かう順方向循環配管9Aの所定部位とを連結する配管(ショートカット配管10)に設けられる。
このため、給湯器2に設定される給湯設定温度が不要に高く設定されていたとしても、給湯配管6内に入れ替えられる湯を適当な温度で満たすのみならず、浴槽4に排出した冷たい湯を、給湯器2が浴槽の湯を浴槽設定温度にまで温める処理に便乗して温めさせることができる。こうして、給湯器2でのエネルギー効率を向上させ得る即湯ユニット5が実現される。
なお、給湯配管6内に入れ替えられる湯を適当な温度で満たすことができるため、当該給湯器2における湯張り処理が実行されているときに水栓3が使用されたとしても、その水栓3を使用するユーザに不快感を与えることを抑制することができる。
このように、ユニット制御部45は、浴室リモートコントローラ34が給湯温度設定優先機器となっているか否かを、ユーザが浴室にいるか否かと見越して給湯配管6内の温度を設定することができる。このため、ユニット制御部45は、給湯器2でのエネルギー効率をより一段と向上させることができる。
上記実施形態では、ヘッダ7(分岐部)から浴室水栓3Aまでの間の所定部位と順方向循環配管9Aの所定部位とを連結するショートカット配管10に即湯ユニット5が設けられた。これに加えて又はこれに代えて、ヘッダ7(分岐部)から台所水栓3B又は洗面所水栓3Cまでの間の所定部位と順方向循環配管9Aの所定部位とを連結するショートカット配管に即湯ユニット5が設けられていてもよい。また、ヘッダ7(分岐部)から水栓3までの間の所定部位と、逆方向循環配管9Bの所定部位とを連結するショートカット配管に即湯ユニットが設けられていてもよい。
例えば、本実施形態のように主管から各水栓に対する分岐路をヘッダに集約するサヤ管ヘッダ工法を用いて給湯器2と各水栓3A〜3Cとを連結するのではなく、主管から各水栓に対する分岐路を水栓ごとに設ける分岐工法を用いると、給湯配管6の上流側となる給湯器2の水量と、当該給湯配管6の下流側となる即湯ユニット5の水量とに差が殆ど生じない場合がある。例えば、主管がその主管から分岐される分岐配管よりも長い場合などである。
また、サヤ管ヘッダ工法を用いていても、配管の口径や長さなどの連結条件の違いに応じて、給湯配管6の上流側となる給湯器2の水量と、当該給湯配管6の下流側となる即湯ユニット5の水量とに差が殆ど生じない場合がある。例えば、給湯器2からヘッダ7までの主給湯配管6Dが、ヘッダ7から水栓3A、3Bまたは3Cまでの給湯配管6A、6Bまたは6Cよりも十分に長く、それらの口径が同程度である場合などである。
これに対し、ユニット流量センサ44に代えてオリフィスが適用された場合、ユニット電磁弁41が開放されているときにショートカット配管10を流れる水量は、当該オリフィスがない場合に比べて少なく(小流量に)制限される。
このため、給湯器2と水栓3との間を連結する工法や連結条件が異なっていても、ユニット流量センサ44を適用する場合に比べて、ユニット電磁弁41が開放されている途中に水栓3が開放されたときと開放されていないときとの差を大きく捉えることができる。
したがって、即湯ユニット5は、オリフィスで制限される流量(オリフィスを流れる水量)と、給水流量センサ13から信号線を介して取得した水量とに基づいて、水栓3が開放されていることを検出することができる。具体的には、例えば、オリフィスを流れる水量をユニット制御部45の内部メモリに予め記憶しておき、その水量よりも、給水流量センサ13から取得した水量が大きい場合には水栓3が開放されていることを検出する。
また、給湯配管6の容積を内部メモリに記憶しておけば、当該容積と、オリフィスを流れる水量と、給水流量センサ13から信号線を介して取得した水量とを用いて、水栓3で排出される水量を演算することもできる。
このように、上述のユニット流量センサ44に代えて、オリフィスが適用された場合には、ユニット流量センサ44を適用する場合と同じように水栓3の開放を検出できることに加え、水栓3で排出される水量を演算することもできる。また、ユニット流量センサ44を適用する場合に比べて、安価で即湯ユニット5を構築することができる。さらに、オリフィスは、ユニット電磁弁41が開放されているときにショートカット配管10を流れる水量を少なく(小流量に)制限できるため、当該ユニット電磁弁41の開放時に流れる湯量を抑えて静穏な環境を提供することができる。
なお、ショートカット配管10に設けられる器具の異常を検出する場合には、ユニット流量センサ44が適用される。
2……給湯器
3……水栓
4……浴槽
5……即湯ユニット
6……給湯配管
7……ヘッダ
8……給水配管
9A……順方向循環配管
9B……逆方向循環配管
10……ショートカット配管
11……第1熱交換器
13……給水流量センサ
14……給湯サーミスタ
15……経路連結電磁弁
16……第2熱交換器
17……循環ポンプ
18……水流スイッチ
19……浴槽サーミスタ
20……圧力センサ
21……給湯流量センサ
31……制御部
32……外気温センサ
33……台所リモートコントローラ
34……浴室リモートコントローラ
35……記憶部
41……ユニット電磁弁
42……ユニット逆止弁
43……ユニットサーミスタ
44……ユニット流量センサ
45……ユニット制御部
Claims (5)
- 経路連通電磁弁を内蔵する給湯器から水栓に向かう給湯配管の所定部位と、前記給湯器と浴槽とで湯を循環させるための風呂往き管又は風呂戻り管における前記給湯器の外部の所定部位とを連結する連結配管に設けられるユニット電磁弁と、
前記給湯器と信号線を介して接続され、前記信号線を介して前記給湯器から取得した情報に基づいて前記ユニット電磁弁の開閉を制御するユニット制御部と
を備え、
前記ユニット制御部は、
前記給湯器が前記経路連通電磁弁を開放させて湯張り処理を開始し前記給湯器に設定される設定水位の湯を前記浴槽に入れ終わるまでに前記ユニット電磁弁を開閉させ、
前記給湯器から取得した給湯設定温度が所定の閾値よりも大きい場合には、前記ユニット電磁弁を開放させてから閉鎖させるまでの間、前記給湯器に設定される給湯設定温度を前記閾値以下の温度に変更する
ことを特徴とする即湯ユニット。 - 前記ユニット制御部は、
浴室リモートコントローラが前記給湯配管の湯の温度を優先して設定する機器となっていない場合、前記給湯器に設定される給湯設定温度を前記閾値よりも低い第1規定温度に変更し、
前記浴室リモートコントローラが前記給湯配管の湯の温度を優先して設定する機器となっている場合、前記給湯器に設定される給湯設定温度を、前記閾値以下であり前記第1規定温度よりも高い第2規定温度に変更する
ことを特徴とする請求項1に記載の即湯ユニット。 - 前記ユニット制御部は、
前記浴室リモートコントローラが前記給湯配管の湯の温度を優先して設定する機器となっている場合、前記給湯配管内における湯の温度低下率又は外気温に基づいて、前記第2規定温度に変更するか否かを決定する
ことを特徴とする請求項2に記載の即湯ユニット。 - 前記ユニット制御部は、
所定の温度範囲のなかから、前記給湯配管内における湯の温度低下率又は外気温に基づいて前記第1規定温度を決定する
ことを特徴とする請求項2に記載の即湯ユニット。 - 前記所定の温度範囲は前記給湯器で設定可能な最低温度以上42℃以下とされ、前記第2規定温度は43℃とされる
ことを特徴とする請求項4に記載の即湯ユニット。
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