JP5860276B2 - ハイブリッド給湯装置の保温装置 - Google Patents
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Description
ッド給湯装置に係り、特に給湯配管内の湯を保温する装置に関するものである。
を介して水を温めるようにしたもので、電気ヒータに比べ少ない電力で湯を造ることがで
きる。
ホテルなど業務用では、夜間電力を使用して、ヒートポンプ給湯機で湯を貯湯タンクに
貯め、昼間の使用に備えている。しかし、給湯負荷は、季節、曜日などにより大きく変動
するので、これに対応するため、ヒートポンプ給湯機に油またはガスを燃料とする燃焼式
の温水ヒータを付設した給湯装置(以下、「ハイブリッド給湯装置」という)が一般に使
用されている。
湯栓への給湯配管に戻り配管を接続して循環させ、循環管路内の湯をレジオネラ菌が繁殖
しない温度(55〜65度C)に保持するための手段が設けられている。
従来、この手段は、戻り配管路中に電熱ヒータを備えた補助タンクを設けるのが一般的
であったが、設備費用および電熱ヒータによる電気料が嵩むという問題がある。
特に、戻り配管が長い場合や冬期に気温の低い地域では問題視され、これを解決するもの
として、貯湯タンクの湯で戻り配管の湯を加温する(例えば、特許文献1、特許文献2)
ようにしたものが開発されている。
ら給湯栓4への給湯管51に戻り配管52を接続して循環路を形成し、戻り配管52に貯
湯タンク1へ接続する返湯管53を設けている。なお、図6中、2はヒートポンプ給湯機
、3は温水ヒータ、5はミキシングバルブ、6は給水源、55は循環ポンプである。
配管52を接続して循環路を形成するとともに、貯湯タンク1へ返湯管53で接続すると
いう簡便な構成により、給湯栓4から常に一定温度の湯を供給することができる。
しかしながら、返湯管53で貯湯タンク1へ戻される湯は、ミキシングバルブ5を介し
て55〜65度Cであり、貯湯タンク1から供給される湯(約90度C)に比べ、かなり
低いものである。さらに、循環路内の湯は、そのものが加温されるのではなく、新たに貯
湯タンク1から送られた高温の湯をミキシングバルブ5で給水管6から冷水と混合したも
のと置き換えられることによって湯温が保持されるものである。
このため、返湯管53から貯湯タンク1へ戻される湯によって貯湯タンク内の湯が掻き
混ぜられ、貯湯タンク1内の湯温が短時間で低下するという問題がある。
設けることなく、給湯配管内の湯温を所定の温度に保持するようにしたハイブリッド給湯
装置の保温装置を提供することを目的としている。
に接続し、戻り配管内の湯を温水ヒータの熱交換器を用いて加温するものである。
なお、この装置に使用される配管は、種々あり紛らわしくなるので、給水管、注湯管、
給湯配管、戻り配管、低温管、高温管、分岐管、分岐配管といった名称を付したが、それ
ぞれに格別の意味があるわけではない。また、副熱交換器、副ミキシングバルブも複数個
あるので区別するために付けた名称であり、熱交換器、ミキシングバルブと機能的に差が
あるわけではない。
グバルブ(副ミキシングバルブ)を設けて、戻り配管内の湯を温水ヒータの熱交換器を用
いて加温して副ミキシングバルブへ戻すようにしたことを特徴としている。
温水ヒータは、熱交換器を備え、ガスや灯油などを燃焼させて高温にした熱媒水を使用
するものでよい。
なお、温水ヒータには、戻り配管内の湯温が所定温度以下になったときに作動させるた
め、前記貯湯タンクから温水ヒータの熱交換器へ接続した低温管に連通する分岐配管中に
温度センサを設ける(請求項2)とよい。
ミキシングバルブは、貯湯タンクに貯湯された約90度Cの湯を水道水と混合して所定
温度にして吐出するようにしたもので、設定する所定温度は、レジオネラ菌が繁殖しない
55〜65度Cとする。
熱した湯を貯湯タンクへ貯湯するとともに補助熱源として熱交換器を有する燃焼式の温水
ヒータを付設し、貯湯タンクから給湯栓への給湯配管の途中に水と混合して所定温度にす
るミキシングバルブを設けるとともに、給湯配管に戻り配管を接続して循環させ、常時一
定の温度の湯を給湯栓へ供給するため、戻り配管内の湯を加温するための手段を設けたハ
イブリッド給湯装置の保温装置において、該温水ヒータに該熱交換器のほかに副熱交換器
を設け、該戻り配管の端末を該ミキシングバルブへ連結し、戻り配管の途中に該副熱交換
器の入口側へ接続する分岐配管を設けるとともに、副熱交換器の出口側の高温管を該ミキ
シングバルブの上流側の給湯配管へ接続したことを特徴としている。
を接続して循環路を形成するとともに、戻り配管内の湯を該副熱交換器を用いて加温する
ようにしたものである。
なお、温水ヒータには、戻り配管内の湯温が所定温度以下になったときに作動させるた
め、前記戻り配管から副熱交換器へ接続した分岐配管中に、温度センサを設ける(請求項
5)とよい。
熱した湯を貯湯タンクへ貯湯するとともに補助熱源として熱交換器を有する燃焼式の温水
ヒータを付設し、貯湯タンクから給湯栓への給湯配管の途中に水と混合して所定温度にす
るミキシングバルブを設けるとともに、給湯配管に戻り配管を接続して循環させ、常時一
定の温度の湯を給湯栓へ供給するため、戻り配管内の湯を加温するための手段を設けたハ
イブリッド給湯装置の保温装置において、該温水ヒータに該熱交換器のほかに副熱交換器
を設け、該戻り配管の端末を給湯配管の該ミキシングバルブの下流側へ連結し、戻り配管
の途中に副ミキシングバルブを設け、戻り配管の該副ミキシングバルブの上流側に、該副
熱交換器の入口側へ接続する分岐配管を設け、該副熱交換器の出口側の高温管を該副ミキ
シングバルブへ連結したことを特徴としている。
接続して循環させるとともに、戻り配管内にもミキシングバルブ(副ミキシングバルブ)
を設け、戻り配管内の湯を該副熱交換器を用いて加温して該副ミキシングバルブへ戻すよ
うにしたものである。
キシングバルブの下流側へ連結し、戻り配管の途中に副ミキシングバルブを設け、戻り配
管の副ミキシングバルブの上流側に、貯湯タンクから温水ヒータの熱交換器へ接続した低
温管に連通する分岐配管を設け、熱交換器から貯湯タンクへ接続する注湯管と副ミキシン
グバルブとを高温管で接続したので、副ミキシングバルブと分岐配管などの配管のみの付
設だけで、戻り配管内の湯を一定温度に保持できる。しかも、戻り配管内の湯を加温するために貯湯タンクの湯を用いないので、貯湯タンク内の湯温を低減させることもない。また、戻り配管内の湯は貯湯タンク内の湯量に比べ少ないので、温水ヒータによる戻り配管内の湯の加温に要する費用は従来に比べ僅かなものとなる。
また、副ミキシングバルブがあるので、戻り配管内の湯温を設定温度に精度よく保持できる。また、熱交換器からの湯は、給湯配管へ戻さず副ミキシングバルブへ戻しており、給湯栓から出湯してないときは給湯配管内のミキシングバルブは作動しないので、水道水の吸込みがなく、温水ヒータの作動を減らすことができる。
また、戻り配管内の湯温を検知して温水ヒータを作動させるようにすれば(請求項2)、温水ヒータの作動をさらに減らすことができる。
副熱交換器を設け、該戻り配管の端末を該ミキシングバルブへ連結し、戻り配管の途中に
該副熱交換器の入口側へ接続する分岐配管を設けるとともに、副熱交換器の出口側の高温
管を該ミキシングバルブの上流側の給湯配管へ接続したので、温水ヒータに副熱交換器を
追加するだけで、請求項1の発明と同様の効果を得ることができる。また、貯湯タンク内
の湯の加熱と戻り配管内の湯の加熱を同時に行うことができ、制御が簡素化される。
副熱交換器を設け、戻り配管の端末を給湯配管のミキシングバルブの下流側へ連結し、戻
り配管の途中に副ミキシングバルブを設け、戻り配管の副ミキシングバルブの上流側に、
副熱交換器の入口側へ接続する分岐配管を設け、副熱交換器の出口側の高温管を副ミキシ
ングバルブへ連結したので、請求項1の発明と同様の効果を得ることができる。また、請
求項3の発明に比べ、戻り配管内の湯温を設定温度に精度よく保持できる。また、給湯配
管内のミキシングバルブは作動しないので、水道水の吸込みがなく、温水ヒータの作動を
減らすことができる。
て説明する。
図1は、この発明のベースとなるハイブリッド給湯装置の保温装置の実施形態全体を示
す模式的説明図で、図2は、保温装置部の拡大図である。
ヒートポンプ給湯機2によって造られた高温の湯を貯湯する貯湯タンク1が設けられ、高
負荷時などに対応するため温水ヒータ3が付設されている。
貯湯タンク1から給湯栓4への給湯配管13の途中には、ミキシングバルブ5が設けら
れ、給湯配管13に戻り配管21が接続され、端末はミキシングバルブ5へ接続され循環
路が形成されている。そして、この戻り配管21と、貯湯タンク1から温水ヒータ3の熱
交換器3Aへの配管とを連通する分岐配管22が接続され、熱交換器3Aの出口側の配管
15は、貯湯タンク1からミキシングバルブ5への給湯配管13へ連結されている。
水を加熱するようにしたもので、膨張させて温度低下したCO2に外気の熱を吸熱させて
いる。
そして、ヒートポンプ給湯機2には、給水源6および貯湯タンク1に接続された給水管
11と、加熱した湯を貯湯タンク1へ送り込むための注湯管12が接続されている。
タンクであり、下部に給水源6からの給水管11が接続され、上部には湯を給湯栓4へ供
給するための給湯配管13が接続されている。
なお、図示してないが、貯湯タンク1内の上部、中央部、下部の3個所に温度センサが
設けられており、この信号は制御盤7へ送られる。
り、貯湯タンク1の下部から取り入れた低温水を加熱して、貯湯タンク1の上部へ戻すよ
うにしている。
図中16,17は温水ヒータ3の熱媒水を熱交換器3Aへ循環するため接続した配管で
あり、14は、貯湯タンク1の下部から熱交換器3Aへ接続した低温管であり、循環ポン
プ14aおよび逆止弁14bが設けられている。そして、15は、熱交換器3Aから貯湯
タンク1の上部へ接続した注湯管である。なお、14c、15aは低温管14、注湯管1
5内の湯温を計測する温度センサで、検知信号は制御盤7へ送られる。
ブ5が設けられている。そして、給湯配管13に戻り配管21を接続してその端末をミキ
シングバルブ5へ戻る循環路を形成し、戻り配管21の途中には、分岐配管22が接続さ
れ、その他端は、貯湯タンク1の下部から熱交換器3Aへ接続した低温管14へ接続され
ている。
るようにしたものである。ここでは、貯湯タンク1からの給湯配管13と、給水管11か
ら枝分かれした吸水枝管11Aと、給湯栓4を経由した戻り配管21と接続され、これら
の配管内の湯を混合して給湯栓4への給湯配管13へ送出している。
圧力が高くならないようにするためのものである。また、21aは、ミキシングバルブ5
から下流側の給湯配管13および戻り配管21内の湯を循環させるための循環ポンプであ
る。また、この循環路の流量を適宜に調整できるように流量計21cと流量調整弁21b
が設けられている。
また、制御盤7は、貯湯タンク1内の湯温、温度センサ14c,15aの情報を入力し
て、ヒートポンプ給湯機2、温水ヒータ3および循環ポンプ17aを作動させるためのも
のである。
留されている高温(約90度C)の湯は、給湯配管13の途中で、ミキシングバルブ5で
、給水枝管11Aからの水道水および戻り配管21内の湯と混合し、所定の温度(約65
度C)にして供給される。そして、給湯栓4からは、給湯栓4の手前に別途設けられたミ
キシングバルブ4aによって、給水枝管11Bからの水道水と混合され、約40度Cにし
たもので供給される。
る。そして、貯湯タンク1内の湯温が所定の値以下になると、ヒートポンプ給湯機2、温
水ヒータ3のいずれかまたは両方を作動させ、貯湯タンク1の下部から低温の湯を導入し
て加熱し、注湯管12、15によって貯湯タンク1の上部へ送り込まれる。
ヒートポンプ給湯機2による加熱は時間がかかり、また、55度C以上では効率が悪い
という欠点があるので、各温度センサの情報や湯量の状況に応じて、ヒートポンプ給湯機
か温水ヒータ3を作動させるように制御している。
て、戻り配管21を通り、ミキシングバルブ5から給湯栓4へと循環する。また、戻り配
管21から分岐配管22へも流れ、低温管14から熱交換器3Aを経由し、注湯管15か
ら給湯配管13を通ってミキシングバルブ5へ循環する。
分岐配管22を流れる循環湯は、温水ヒータ3の熱媒水で加温されて給湯配管13へ流
れるが、戻り配管21、分岐配管22内の湯温が所定の温度以下になると、温度センサ1
4cが制御盤7へ報知し、温水ヒータ3を稼働させる。これにより、熱媒水が加温され、
循環ポンプ17aで熱交換器3Aへ循環させて分岐配管22の湯を加温して注湯管15か
ら給湯配管13へ送られる。
図3は、図2に対応するもので、ヒートポンプ給湯機2から貯湯タンク1への経路につ
いては、図1と同じであり省略している。また、図2に示した各部と共通する部分につい
ては、同一の符号を付し、その説明を省略する。
図3に示す実施の形態が図2と相違する点は、給湯配管13に接続した戻り配管21を
ミキシングバルブ5の下流側へ接続するとともに、戻り配管21内に副ミキシングバルブ
43を設け、これと、熱交換器3Aの出力側の注湯管15を高温管41で接続したことで
ある。
され、これに、戻り配管21が接続され、端末は給湯配管13のミキシングバルブ5の下
流側へ接続されている。そして、戻り配管21の途中に分岐配管22の一端を接続し、他
端を貯湯タンク1の下部から熱交換器3Aへの低温管14に接続されている。
43が設けられ、この一端は熱交換器3Aからの注湯管15に接続した高温管41が接続
されている。また、戻り配管21の分岐部23には、副ミキシングバルブ43に接続され
る分岐管42が接続されている。
すなわち、副ミキシングバルブ43は、高温管41と、給湯栓4への給湯配管13と、
給湯栓4を経由した戻り配管21と、戻り配管21から枝分かれした分岐管42とに接続
されている。
内の湯は、循環ポンプ21aによって副ミキシングバルブ43を介して給湯配管13へと
循環する。
副ミキシングバルブ43へは、分岐部23から直進するものと、分岐管42を介するも
のと、高温管41を介して流入する高温の湯と混合して所定の温度(約65度C)にして
、給湯配管13へ送り込んでいる。
なお、分岐管42を通って流れる戻り湯は、戻り配管21を流れるものより少なく、分
岐配管22および高温管41を循環する湯量との関係で変動する。
分岐配管22を流れる循環湯は、温水ヒータ3の熱媒水で加温されて高温管41へ流れ
るが、分岐配管22内の湯温が所定の温度以下になると、温度センサ14cから制御盤7
へ信号が送られ、温水ヒータ3を稼働させ、熱交換器3Aの熱媒水を加温する。
図4は、図2に対応するもので、ヒートポンプ給湯機2から貯湯タンク1への経路につい
ては、図1と同じであり省略している。また、図2に示した各部と共通する部分について
は、同一の符号を付し、その説明を省略する。
図2との相違は、温水ヒータ3に熱交換器3Aとは別に副熱交換器3Bを設け、戻り配管21と副熱交換器3Bとを分岐配管33で接続したことである。
れ、これに戻り配管21が接続され、その端末はミキシングバルブ5へ接続されている。
そして、戻り配管21の途中に分岐配管33の一端が接続され、他端は温水ヒータ3の
副熱交換器3Bの入口側へ接続されている。また、副熱交換器3Bの出口側は給湯配管1
3のミキシングバルブ5より上流側に接続されている。
副熱交換器3Bは、熱交換器3Aと同様のものであり、ガスまたは灯油で加熱した熱媒
水を、循環ポンプ32aで熱交換器3Bへ送っている。熱媒水は熱交換器3Aと共用して
おり、31、32は熱交換器3Bへ循環させるための配管である。
なお、温水ヒータ3の熱交換器3Aは、入口側は貯湯タンク1の下部からの低温管14
が接続され、出口側は貯湯タンク1の上部と注湯管15で接続されている。
内の湯は、循環ポンプ21aによってミキシングバルブ5へ送られ、給湯栓4へと循環す
る。また、戻り配管21から分岐配管33を通して熱交換器3Bの入口側へも流れ、温水
ヒータ3の熱媒水で加温されて、高温管34から給湯配管13へ流れる。
を出し、温水ヒータ3を稼働させ、加温した熱媒水が熱交換器3Bを循環させる。
温水ヒータ3は、貯湯タンク1内の湯を加温するための熱交換器3Aのほかに戻り配管
21の循環路内の湯を加温する熱交換器3Bを備えているので、貯湯タンク1内の湯の加
温と、戻り配管21内の湯の加温を同時に行うことができる。
図5は、図3に対応するものである。ヒートポンプ給湯機2から貯湯タンク1への経路に
ついては、図1と同じであり省略している。また、図3に示した各部と共通する部分につ
いては、同一の符号を付し、その説明を省略する。
図3の実施の形態との相違は、温水ヒータ3に熱交換器3Aとは別に副熱交換器3Bを
設け、戻り配管21と副熱交換器3Bとを分岐配管33で接続したことである。
れ、これに、戻り配管21が接続され、端末は給湯配管13のミキシングバルブ5の下流
側へ接続されている。そして、戻り配管21の途中に分岐配管33の一端が接続され、他
端は温水ヒータ3の副熱交換器3Bの入口側へ接続されている。
43が設けられ、この一端は熱交換器3Bからの高温管45に接続されている。また、戻
り配管21の分岐部23からは、副ミキシングバルブ43に接続される分岐管42が接続
されている。
すなわち、副ミキシングバルブ43は、高温管45と、給湯栓4への給湯配管13と、
給湯栓4を経由した戻り配管21と、戻り配管21から枝分かれした分岐管42とに接続
されている。
なお、温水ヒータ3の熱交換器3Aは、貯湯タンク1の下部に低温管14で接続される
とともに、注湯管15で貯湯タンク1の上部へ接続されている。
内の湯は、循環ポンプ21aによって副ミキシングバルブ43を介して給湯配管13へと
循環される。
また、戻り配管21から分岐配管33を通して熱交換器3Bの入口側へも流れ、温水ヒー
タ3の熱媒水で加温されて、高温管45から副ミキシングバルブ43へ流れる。
戻り配管21内の湯は、副ミキシングバルブ43へは、分岐部23から直進するものと、
分岐管42を介するものがあり、副ミキシングバルブ43では、これと高温管45からの
湯を混合して所定の温度のものとして給湯配管13へ送っている。
を出し、温水ヒータ3を稼働させ、加温した熱媒水が熱交換器3Bを循環させる。
温水ヒータ3は、貯湯タンク1内の湯を加温するための熱交換器3Aのほかに戻り配管
21の循環路内の湯を加温する熱交換器3Bを備えているので、貯湯タンク1内の湯の加
温と、戻り配管21内の湯の加温を同時に行うことができる。
2 ヒートポンプ給湯機
3 温水ヒータ
3A 熱交換器
3B 副熱交換器
4 給湯栓
4a ミキシングバルブ
5 ミキシングバルブ
6 給水源
7 制御盤
8 膨張タンク
11 給水管
11A 給水枝管
11B 給水枝管
12 注湯管
13 給湯配管
14 低温管
14a 循環ポンプ
14b 逆止弁
14c 温度センサ
15 注湯管
15a 温度センサ
16 配管
17 配管
17a 循環ポンプ
21 戻り配管
21a 循環ポンプ
21b 流量調整弁
21c 流量計
22 分岐配管
23 分岐部
31 配管
32 配管
32a 循環ポンプ
33 分岐配管
33a 温度センサ
34 高温管
41 高温管
42 分岐管
43 副ミキシングバルブ
45 高温管
51 給湯管
52 戻り配管
53 返湯管
Claims (5)
- ヒートポンプ給湯機によって加熱した湯を貯湯タンクへ貯湯するとともに補助熱源とし
て熱交換器を有する燃焼式の温水ヒータを付設し、貯湯タンクから給湯栓への給湯配管の
途中に水と混合して所定温度にするミキシングバルブを設けるとともに、給湯配管に戻り
配管を接続して循環させ、常時一定の温度の湯を給湯栓へ供給するため、戻り配管内の湯
を加温するための手段を設けたハイブリッド給湯装置の保温装置において、該戻り配管の
端末を給湯配管の該ミキシングバルブの下流側へ連結し、戻り配管の途中に副ミキシング
バルブを設け、戻り配管の該副ミキシングバルブの上流側に、貯湯タンクから温水ヒータ
の熱交換器へ接続した低温管に連通する分岐配管を設け、該熱交換器から貯湯タンクへ接
続する注湯管と該副ミキシングバルブとを高温管で接続したことを特徴とするハイブリッ
ド給湯装置の保温装置。 - 前記温水ヒータは、戻り配管内の湯温が所定温度以下になったときに作動させるため、
前記貯湯タンクから温水ヒータの熱交換器へ接続した低温管に連通する分岐配管中に温度
センサを設けたことを特徴とする請求項1に記載のハイブリッド給湯装置の保温装置。 - ヒートポンプ給湯機によって加熱した湯を貯湯タンクへ貯湯するとともに補助熱源とし
て熱交換器を有する燃焼式の温水ヒータを付設し、貯湯タンクから給湯栓への給湯配管の
途中に水と混合して所定温度にするミキシングバルブを設けるとともに、給湯配管に戻り
配管を接続して循環させ、常時一定の温度の湯を給湯栓へ供給するため、戻り配管内の湯
を加温するための手段を設けたハイブリッド給湯装置の保温装置において、該温水ヒータ
に該熱交換器のほかに副熱交換器を設け、該戻り配管の端末を該ミキシングバルブへ連結
し、戻り配管の途中に該副熱交換器の入口側へ接続する分岐配管を設けるとともに、副熱
交換器の出口側の高温管を該ミキシングバルブの上流側の給湯配管へ接続したことを特徴
とするハイブリッド給湯装置の保温装置。 - ヒートポンプ給湯機によって加熱した湯を貯湯タンクへ貯湯するとともに補助熱源とし
て熱交換器を有する燃焼式の温水ヒータを付設し、貯湯タンクから給湯栓への給湯配管の
途中に水と混合して所定温度にするミキシングバルブを設けるとともに、給湯配管に戻り
配管を接続して循環させ、常時一定の温度の湯を給湯栓へ供給するため、戻り配管内の湯
を加温するための手段を設けたハイブリッド給湯装置の保温装置において、該温水ヒータ
に該熱交換器のほかに副熱交換器を設け、該戻り配管の端末を給湯配管の該ミキシングバ
ルブの下流側へ連結し、戻り配管の途中に副ミキシングバルブを設け、戻り配管の該副ミ
キシングバルブの上流側に、該副熱交換器の入口側へ接続する分岐配管を設け、該副熱交
換器の出口側の高温管を該副ミキシングバルブへ連結したことを特徴とするハイブリッド
給湯装置の保温装置。 - 前記温水ヒータの熱交換器を、戻り配管内の湯温が所定温度以下になったときに作動さ
せるため、前記戻り配管から副熱交換器へ接続した分岐配管中に温度センサを設けたこと
を特徴とする請求項3または請求項4に記載のハイブリッド給湯装置の保温装置。
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