JP2009236333A - 湯沸器 - Google Patents

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Abstract

【課題】バーナの再点火が禁止された状態において、不完全燃焼の原因が排除されないとバーナを再点火できない湯沸器を提供する。
【解決手段】湯沸器において、器具の再使用を禁止するインターロックを解除する場合、テスト燃焼スイッチ52がONされる。すると、不完全燃焼を引き起こす原因が排除されたかを確認するために、メインバーナを強制的に点火して所定時間燃焼させる。その後、熱電対70からの起電力を検知し、メインバーナの燃焼状態が正常か否かが判断される。ここで、メインバーナの燃焼状態が正常であった場合のみインターロックが解除される。これにより、不完全燃焼を引き起こす原因が排除されていないにも関わらず、ユーザの意志によってテスト燃焼スイッチ52がONされてしまった場合でも、インターロックは解除されないので、安全な湯沸器を提供できる。
【選択図】図2

Description

本発明は、湯沸器に関し、詳細には、バーナの不完全燃焼を検知して、器具の使用を停止できる湯沸器に関する。
従来、湯沸器において、室内の換気が不十分な場合や、熱交換器のフィンの隙間に燃焼生成物が付着して閉塞した場合、器具内に燃焼用空気が取り込まれ難くなる。この場合、バーナの不完全燃焼を引き起こす可能性が高くなるので、湯沸器には、バーナの不完全燃焼を検知した場合に、ガス供給を強制的に遮断して燃焼を停止させる不完全燃焼防止装置が設けられている。また、最近では、不完全燃焼が起き易い状態が放置されたままユーザによって使用が繰り返されないために、燃焼停止が一定回数以上になったらバーナの再点火を禁止するインターロック機能を備えた湯沸器も知られている。
このインターロック機能を備えた湯沸器では、インターロックが不用意に解除されると、不完全燃焼を引き起こす原因が残存した状況でバーナが再点火される虞がある。よって、インターロックは簡単に解除できないようにしなければならない。そこで、例えば、乾電池の抜き差しによって電源供給が中断された場合であっても、不揮発性メモリにインターロックのON情報を記憶することにより、インターロックを確実に継続できる湯沸器が提案されている(例えば、特許文献1参照)。この湯沸器では、インターロック後に、器具に対して適切なメンテナンスを施すことで不完全燃焼の原因が排除され、湯沸器を正常に動作させることができる。さらにこの湯沸器には、不揮発性メモリに記憶された情報を消去できるリセットスイッチが設けられているので、必要に応じて異常発生のカウント数やインターロックのON情報を消去できる。このことは湯沸器のメンテナンスには好都合である。
特開2000−257858号公報
ところが、特許文献1に記載の湯沸器では、リセットスイッチによるインターロックの解除方法は、人の判断で行うものであり、不完全燃焼の原因が排除されていない、又は、充分排除されていないにも関わらず、インターロックが人的に解除されてしまう虞があるため、不完全燃焼を再度引き起こしかねないという問題点があった。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、バーナの再点火が禁止された状態において、不完全燃焼の原因が排除されないとバーナを再点火できない湯沸器を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、請求項1に係る発明の湯沸器は、バーナと、当該バーナの燃焼状態を検知する燃焼状態検知手段と、当該燃焼状態検知手段によって検知された燃焼状態が正常か否かを判断する燃焼状態判断手段と、当該燃焼状態判断手段によって、燃焼状態が正常でないと判断された場合に、前記バーナへの燃料供給を停止する燃料供給停止手段と、当該燃料供給停止手段によって燃焼供給が停止され、前記バーナが消火された回数が一定回数以上の場合に、前記バーナの再点火を禁止する禁止手段とを備えた湯沸器において、前記禁止手段によって前記バーナの再点火が禁止された場合に、前記バーナを強制的に所定時間燃焼させる強制燃焼手段と、当該強制燃焼手段によって前記バーナを前記所定時間燃焼させた後で、前記燃焼状態検知手段によって検知された前記バーナの燃焼状態が、前記燃焼状態判断手段によって正常と判断された場合に、前記バーナの再点火の禁止を解除する解除手段とを備えている。
また、請求項2に係る発明の湯沸器は、請求項1に記載の発明の構成に加え、前記解除手段は、前記強制燃焼手段による前記バーナの強制的な燃焼後に、前記燃焼状態検知手段に前記バーナの燃焼状態を検知させ、その燃焼状態について前記燃焼状態判断手段が正常か否かを判断する一連の処理が所定回数繰り返された場合において、全て正常と判断された場合のみ、前記バーナの再点火の禁止を解除することを特徴とする。
請求項1に係る発明の湯沸器では、バーナの燃焼状態が燃焼状態検知手段によって検知される。検知された燃焼状態は、燃焼状態判断手段によって正常か否かが判断され、正常でないと判断された場合に、燃料供給停止手段によってバーナへの燃料供給が停止される。そして、そのバーナへの消火回数が一定回数以上の場合、禁止手段によってバーナの再点火が禁止される。バーナの再点火の禁止を解除するためには、点検業者等によって、燃焼状態が正常になるように、バーナの不完全燃焼の原因を排除しなければならない。
そこで、不完全燃焼原因が既に排除されたか否かを確認するために、まず、強制燃焼手段によって、バーナが強制的に所定時間燃焼される。そして、バーナが所定時間燃焼した後に、燃焼状態検知手段がバーナの燃焼状態を検知し、その検知された燃焼状態が、燃焼状態判断手段によって正常と判断された場合のみ、バーナの不完全燃焼原因は排除されたものと判断する。そして、不完全燃焼の原因が排除されたと判断された場合にのみ、解除手段によってバーナの再点火の禁止を解除する。これにより、バーナの不完全燃焼原因が排除されなければ、バーナを再点火させることができないので、不完全燃焼を引き起こす可能性を排除できる安全な湯沸器を提供できる。
また、請求項2に係る発明の湯沸器では、請求項1に記載の発明の効果に加え、強制燃焼手段によってバーナを所定時間燃焼させた後に、燃焼状態検知手段にバーナの燃焼状態を検知させ、その燃焼状態について燃焼状態判断手段が正常か否かを判断する一連の処理を所定回数繰り返した場合において、全て正常と判断された場合のみ、解除手段は、バーナの再点火の禁止を解除する。これにより、バーナの不完全燃焼原因が確実に排除された場合にのみ、バーナの再点火の禁止を解除できる。
以下、本発明の一実施形態である湯沸器1について、図面を参照して説明する。図1は、湯沸器1の断面図であり、図2は、湯沸器1の電気的構成を示すブロック図である。図3は、CPU71によるメイン処理のフローチャートである。図4は、CPU71によるインターロック解除処理のフローチャートである。
はじめに、湯沸器1の全体構造について説明する。図1に示すように、湯沸器1は、金属製のケース状の器具(図示外)を備えている。この器具内の中段よりやや上側には、ガスを燃焼させるメインバーナ14が設けられている。メインバーナ14には、連続スパークによってメインバーナ14に点火する点火電極44が設けられ、その点火電極44にはイグナイタ43(図2参照)が接続されている。また、点火電極44の隣には、メインバーナ14の炎を検知するためのフレームロッド45が設けられている。そして、メインバーナ14の上方には、メインバーナ14の燃焼排気熱によって伝熱管12aの通水を加熱する熱交換器12が設けられている。また器具の正面下部には操作パネル(図示外)が設けられ、その操作パネルには、押下によって出湯を指示する操作ボタン54が設けられている。
また、器具には、ガスが流入するガス口21と、水が流入する水入口25と、湯が流出する出湯口28とが各々設けられている。ガス口21とメインバーナ14との間にはガス管22が接続され、水入口25と熱交換器12の入口との間には給水管16が接続され、出湯口28と熱交換器12の出口との間には出湯管18が接続されている。
さらに、給水管16の元には給止水栓20が設けられている。この給止水栓20には、水栓パイロットバルブ26が設けられている。さらに、水栓パイロットバルブ26と操作ボタン54との間には、操作ボタン54の操作によって動く連動レバー30,32が介設されている。つまり操作ボタン54が押下されると、連動レバー30,32は水栓パイロットバルブ26を開くように作用する。これにより、給水管16に水が流れるようになっている。
他方、ガス管22とガス口21との間には給ガス栓24が設けられている。この給ガス栓24には、給水管16に水が流れると連動して開く水圧応動弁34と、点火トラブル等を未然に防止するためのマグネット式のガス電磁弁36と、そのガス電磁弁36を開閉するマグネット開弁機構37と、給ガス栓24内の給ガス流路を操作ボタン54の操作によって開閉するための器具栓38とが各々設けられている。そして、水栓パイロットバルブ26と水圧応動弁34とは、突棒40を介して連結されている。この突棒40には突起部が設けられている。
そして、突棒40の移動に伴って当該突起部によりON/OFFされる水圧スイッチ50,51が各々設けられている。ここで、操作ボタン54が出湯のために押下され、突棒40が移動した場合、水圧スイッチ50、水圧スイッチ51の順にONするように構成されている。また、操作ボタン54が出湯停止のために再押下され、突棒40が移動した場合、水圧スイッチ51、水圧スイッチ50の順にOFFするように構成されている。さらに、給ガス栓24の下流側には、供給ガス圧の変動を調整するガスガバナ29が設けられている。
また、メインバーナ14には、メインバーナ14の立ち消え又は酸欠を検知する一次熱電対58が設けられている。例えば、酸欠によりメインバーナ14の炎がリフト現象を起こしている場合、一次熱電対58から炎が遠ざかるので、一次熱電対から出力される起電力は低下する。このことにより、室内が酸欠状態であることがわかる。なお、一次熱電対58には、センシングバーナ53が併設されている。これにより、一次熱電対58は、センシングバーナ53の炎により直接加熱される。
さらに、熱交換器12には、フィン12bの目詰まりを検知する二次熱電対60が設けられている。二次熱電対60は、熱交換器12の側壁に設けられた開口13に臨む位置に配置されている。例えば、熱交換器12のフィン12bにススや異物が詰まると、側壁の開口13から燃焼排気熱が流出する。この場合、二次熱電対60から出力される起電力は上昇する。このことにより、熱交換器12のフィン12bが詰まっていることがわかる。そして、上記構造を備えた器具内には、湯沸器1の動作を制御するための制御基板62(図2参照)が設けられている。
次に、制御基板62の構成について説明する。図2に示すように、制御基板62には、中央演算処理装置としてのCPU71が設けられている。さらに、制御基板62には、ROM72、RAM73、EEPROM74、発振子75、熱電対回路78、イグナイタ回路79、マグネット駆動回路80、フレームロッド回路82が各々設けられ、何れもCPU71に接続されている。
そして、ROM72は、各種制御プログラム、インターロック解除処理プログラム、各種データの初期値等を記憶する不揮発性記憶素子である。RAM73は、CPU71の演算処理中に発生するデータ等を一時的に記憶する揮発性記憶素子である。EEPROM74は、カウンタやパラメータ等を記憶する不揮発性記憶素子である。なお、このEEPROM74には、メインバーナ14が強制的に消火された回数をカウントする消火回数カウンタ(P)が記憶されている。発振子75は、CPU71に対してクロックを供給している。
そして、熱電対回路78には、一次熱電対58及び二次熱電対60(以下、「熱電対70」と呼ぶ)が接続されている。これにより、CPU71による熱電対70の起電力が検出可能となっている。イグナイタ回路79には、イグナイタ43が接続されている。これにより、CPU71によるイグナイタ43のスパーク制御が可能となっている。マグネット駆動回路80には、ガス電磁弁36が接続されている。これにより、CPU71によるガス電磁弁36のマグネット保持電流の制御が可能となっている。フレームロッド回路82には、器具に設けられたフレームロッド45が接続されている。これにより、CPU71によるフレームロッド45の出力信号の検知が可能となっている。そして、熱電対回路78及びフレームロッド回路82から出力される検出信号により駆動する安全回路81が、マグネット駆動回路80に接続されている。
また、CPU71には、水圧スイッチ50、51が接続されている。これにより、CPU71によるスイッチのON/OFFの検知が可能となっている。さらに、CPU71には、器具が再使用されたインターロック状態にある場合に、メインバーナ14を強制的に燃焼させるためのテスト燃焼スイッチ52が接続されている。また、CPU71には、器具に設けられ、インターロックが設定されたことを点灯により報知するためのLED77が接続されている。これにより、ユーザに対して点検業者等による器具の修理を促すことができる。そして、器具に格納された電池76が制御基板62に接続されている。これにより、上記した各回路等に電源が供給される。
次に、上記構成からなる湯沸器1の出湯動作と、CPU71による湯沸器1のメイン処理とについて、図1と、図3のフローチャートとを参照して説明する。まず、ユーザによって操作ボタン54が押下されると、連動レバー30,32を介して水栓パイロットバルブ26が開かれる。すると、給水管16に水が流れ、その水圧によって突棒40が押され、水圧応動弁34が開かれる。さらに、突棒40に係止されたマグネット開弁機構37によって、ガス電磁弁36が開かれる。これと同時に水圧スイッチ50がONされ、マグネット保持電流が流れて励磁されることによって、ガス電磁弁36が開放状態に保持される。また、器具栓38は操作ボタン54が押されることによって開かれる。これによって給ガス栓24の給ガス流路が完全に開かれ、メインバーナ14にガスが供給される。そして、突棒40が押されると同時に水圧スイッチ51がONされる。
一方、CPU71では、水圧スイッチ51がONされたか否かが判断される(S1)。水圧スイッチ51がONされた場合(S1:YES)、操作ボタン54が押下され、給水管16に水が流れ、メインバーナ14にはガスが供給されている。そこで、イグナイタ43(図2参照)が駆動され、点火電極44が連続スパークすることによって、メインバーナ14及びセンシングバーナ53が点火される(S2)。これにより、一次熱電対58は、センシングバーナ53の炎により直接加熱される。なお、水圧スイッチ51がOFFの場合は(S1:NO)、操作ボタン54が押下されず、出湯の指示がないので処理を終了する。
次いで、フレームロッド45、熱電対70からの起電力がCPU71及び安全回路81によって検知され、メインバーナ14の燃焼状態が正常か否かが判断される(S3)。ここで、メインバーナ14の点火に成功し、燃焼状態が正常と判断された場合は(S3:YES)、EEPROM74に記憶された消火回数カウンタ(P)がリセットされる(S4)。そして、メインバーナ14の燃焼を継続させる。
次いで、メインバーナ14の燃焼中において、操作ボタン54が再押下され、水圧スイッチ50,51がOFFされたか否かが判断される(S5)。操作ボタン54が再押下されるまでは、水圧スイッチ50,51はONであるから(S5:NO)、S3に戻って、メインバーナ14の燃焼状態が引き続き監視される。そして、操作ボタン54が再押下され、水圧スイッチ50,51がOFFされた場合(S5:YES)、ガス電磁弁36が閉弁され、メインバーナ14が消火(S6)されて出湯が停止されることによって、処理が終了する。
ところで、メインバーナ14の点火の際に失火を起こす場合がある。また、点火に成功しても、メインバーナ14の燃焼中に、室内が酸欠状態の場合や、熱交換器12のフィン12bにススや異物が詰まった場合では、燃焼用空気を器具内に取り込みにくくなる。このような場合、メインバーナ14の燃焼状態は正常ではないため、フレームロッド45、熱電対70からの起電力の異常が検知される。燃焼状態が正常でないと判断された場合(S3:NO)、ガス流路に設けたガス電磁弁36が閉弁され、ガス供給が強制的に遮断される。これによって、メインバーナ14が強制的に消火される(S7)。さらに、EEPROM74に記憶された消火回数カウンタ(P)に1が加算される(S8)。なお、消火回数カウンタ(P)は、過去にメインバーナ14の燃焼状態が正常と判断された際の出湯動作から、強制的に消火された回数を積算してカウントするものである。
そして、その消火回数カウンタ(P)の値が3以上か否かが判断される(S9)。即ち、メインバーナ14が3回以上連続して強制的に消火されたか否かが判断される。消火回数がまだ3回未満である場合(S9:NO)、次回出湯時に不完全燃焼を起こす可能性は低いと推測されるので、そのまま処理を終了する。この場合、EEPROM74に記憶された消火回数カウンタ(P)の値はリセットされず、次回以降の出湯動作に反映される。
一方、消火回数が連続3回以上になった場合(S9:YES)、メインバーナ14は不完全燃焼が非常に起き易い状態といえる。この状態でユーザによって勝手に使用されないために、メインバーナ14の再点火を禁止するインターロックが強制的に設定される(S10)。インターロックが設定された状態では、ガス電磁弁36は継続して閉塞され、イグナイタ43の駆動は継続して停止される。これにより、メインバーナ14の再点火が禁止されるので、器具の再使用が禁止される。また、インターロックが設定されると、器具に設けられたLED77(図2参照)が点灯し、ユーザにその旨が報知される。これにより、点検業者等に修理を依頼することができるので、室内を換気したり、熱交換器12のフィン12bに詰まったススや異物を取り除く等の適切な対処をすることができる。
次に、CPU71によるインターロック解除処理について、図4のフローチャートを参照して説明する。上記したように、湯沸器1のインターロックが設定されると、器具の再使用が禁止される。この場合、点検業者は、メインバーナ14の燃焼状態が正常になるように、室内を換気したり、熱交換器12のフィン12bに詰まったススや異物を取り除く等の作業を行う。そして、作業後、点検業者等はインターロックを解除して器具を再度使用するために、テスト燃焼スイッチ52をONする。すると、ROM72に記憶されたインターロック解除処理プログラムが読み込まれ、CPU71によって実行される。
まず、メインバーナ14が強制的に点火され(S22)、所定時間継続して燃焼される(S23)。なお、ここでは、EEPROM74に記憶されたタイマカウンタ(図示外)がリセットされると共に、発振子75から出力されるクロックを利用して燃焼時間が計測される。そして、メインバーナ14の燃焼が開始してから所定時間経過後になると、フレームロッド45、熱電対70からの起電力を検知し、メインバーナ14の燃焼状態が正常か否かが判断される(S24)。ここで、メインバーナ14の燃焼状態が正常であれば(S24:YES)、点検業者の作業によって、不完全燃焼を引き起こす原因が排除されたと判断し、インターロックを解除する(S25)と共に、消火回数カウンタ(P)をリセットする(S26)。そして、強制燃焼させたメインバーナ14を消火し(S27)、インターロック解除処理を終了する。
一方、メインバーナ14の燃焼状態が正常でないと判断された場合(S24:NO)、不完全燃焼を引き起こす原因がまだ排除されていない。この状態でインターロックが解除され、ユーザによって再点火された場合、不完全燃焼を引き起こす可能性が高い。そこで、この場合はインターロックは解除せずに、消火回数カウンタ(P)はそのままの状態で、強制燃焼させたメインバーナ14を消火し(S27)、インターロック解除処理を終了する。
このように、インターロックが設定された場合、不完全燃焼を引き起こす原因が確実に排除されなければ解除できないようになっている。つまり、インターロックが設定された状態では、メインバーナ14の点火はできないのであるが、強制的に所定時間だけ燃焼させ、その後の燃焼状態を検知することで、不完全燃焼を引き起こす原因が排除されたかを確認できる。これにより、不完全燃焼を引き起こす原因が排除されていないにも関わらず、一般ユーザの意志によってテスト燃焼スイッチ52がONされてしまった場合でも、インターロックは解除されないので、安全な湯沸器1を提供できる。
なお、以上説明において、図1に示すメインバーナ14が本発明の「バーナ」に相当し、図2に示すフレームロッド45、熱電対70が本発明の「燃焼状態検知手段」に相当する。さらに、図3に示すフローチャートにおいて、S3,S24の判断を実行するCPU71が本発明の「燃焼状態判断手段」に相当し、S7の処理を実行するCPU71が本発明の「燃料供給停止手段」に相当し、S8、S9、S10の処理を実行するCPU71が本発明の「禁止手段」に相当する。また、図4に示すフローチャートにおいて、S22,S23の処理を実行するCPU71が本発明の「強制燃焼手段」に相当し、S25の処理を実行するCPU71が本発明の「解除手段」に相当する。
以上説明したように、本実施形態の湯沸器1では、器具の再使用を禁止するインターロックを解除するには、点検業者等によって、不完全燃焼を引き起こす原因が排除されなければならない。その上でテスト燃焼スイッチ52をONする。すると、不完全燃焼を引き起こす原因が排除されたかを確認するために、メインバーナ14を強制的に点火して、所定時間燃焼させる。その後、フレームロッド45、熱電対70からの起電力を検知して、メインバーナ14の燃焼状態が正常か否かを判断する。ここで、メインバーナ14の燃焼状態が正常であった場合のみインターロックがインターロック解除処理プログラムの作動により解除される。即ち、インターロックの解除そのものは器具側で行うため、不完全燃焼を引き起こす原因が排除されていないにも関わらず、一般ユーザの意志によってテスト燃焼スイッチ52がONされてしまったとしても、インターロックが解除されることはなく、危険な状態で湯沸器1が出湯動作するのを防止できる。
なお、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、種々の変更が可能であることは言うまでもない。上記実施形態では、インターロック解除処理において、メインバーナ14を強制的に燃焼させ、所定時間後の燃焼状態が正常であればインターロックを解除したが、例えば、メインバーナ14を所定時間燃焼させる一連の動作を所定回数繰り返し、その所定回数毎に、動作後の燃焼状態を検知して正常か否かをそれぞれ判断し、これら全て正常と判断された場合にのみ、インターロックを解除するようにしてもよい。この変形例であれば、不完全燃焼を引き起こす原因が確実に排除されなければインターロックが解除されないので、より安全な湯沸器1を提供できる。
また、上記実施形態では、メインバーナ14が強制的に消火された回数が3回以上になった場合にインターロックを設定するようにしたが、消火回数はこれに限定されず、これ以上でも以下でもよい。
本発明の湯沸器は、インターロック機能を有する湯沸器に適用可能である。
湯沸器1の断面図である。 湯沸器1の電気的構成を示すブロック図である。 CPU71によるメイン処理のフローチャートである。 CPU71によるインターロック解除処理のフローチャートである。
符号の説明
1 湯沸器
12 熱交換器
14 メインバーナ
36 ガス電磁弁
45 フレームロッド
50 水圧スイッチ
51 水圧スイッチ
52 テスト燃焼スイッチ
54 フレームロッド
54 操作ボタン
58 一次熱電対
60 二次熱電対
70 熱電対
71 CPU
74 EEPROM

Claims (2)

  1. バーナと、当該バーナの燃焼状態を検知する燃焼状態検知手段と、当該燃焼状態検知手段によって検知された燃焼状態が正常か否かを判断する燃焼状態判断手段と、当該燃焼状態判断手段によって、燃焼状態が正常でないと判断された場合に、前記バーナへの燃料供給を停止する燃料供給停止手段と、当該燃料供給停止手段によって燃焼供給が停止され、前記バーナが消火された回数が一定回数以上の場合に、前記バーナの再点火を禁止する禁止手段とを備えた湯沸器において、
    前記禁止手段によって前記バーナの再点火が禁止された場合に、前記バーナを強制的に所定時間燃焼させる強制燃焼手段と、
    当該強制燃焼手段によって前記バーナを前記所定時間燃焼させた後で、前記燃焼状態検知手段によって検知された前記バーナの燃焼状態が、前記燃焼状態判断手段によって正常と判断された場合に、前記バーナの再点火の禁止を解除する解除手段と
    を備えたことを特徴とする湯沸器
  2. 前記解除手段は、
    前記強制燃焼手段による前記バーナの強制的な燃焼後に、前記燃焼状態検知手段に前記バーナの燃焼状態を検知させ、その燃焼状態について前記燃焼状態判断手段が正常か否かを判断する一連の処理が所定回数繰り返された場合において、全て正常と判断された場合のみ、
    前記バーナの再点火の禁止を解除することを特徴とする請求項1に記載の湯沸器。
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