JP2012042118A - 温水循環システム - Google Patents

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【課題】開閉弁によるガスバーナへの燃料ガスの供給遮断の信頼性を確保した上で、開閉弁に要求される耐久性の条件を緩和した温水循環システムを提供する。
【解決手段】バーナON/OFF制御において、ガスバーナ21を消火するときに、ガス元弁61cを開弁状態に保持し、第1能力切替弁62aと第2能力切替弁62bのみを閉弁制御して、フレームロッド32によりガスバーナ21の消火が検知されたか否かを判断し、ガスバーナ21の消火が検知されたときは、第1能力切替弁62aと第2能力切替弁62bにより、ガスバーナ21への燃料ガスの供給を遮断してガスバーナ21を消火状態に維持し、ガスバーナ21の消火が検知されなかったときには、ガス元弁61cを閉弁制御する燃焼制御部11(コントローラ10)を備える。
【選択図】 図1

Description

本発明は、加熱した温水を温水端末に供給して放熱させる温水循環システムに関する。
従来より、ガス熱源機と、このガス熱源機と温水端末とを連通した温水循環路と、温水循環路内の温水を循環させるポンプとを備えて、ガス熱源機により加熱された温水を温水端末に供給して放熱させる温水循環システムが知られている(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1に記載された温水循環システムのガス熱源機においては、温水循環路の途中に設けられた熱交換器をバーナで加熱することによって、温水循環路内の温水を加熱する。そして、暖房運転時に、ガス熱源機から温水循環路に出湯される湯の温度が目標温度となるように、複数本のバーナユニットからなるバーナを、全面燃焼(全てのバーナユニットを燃焼)させて火力をある程度大きくした熱効率の高い状態で、所定制御周期でのバーナの燃焼時間と消火時間との比を切替えるバーナON/OFF制御を実行して、温調を行っている。
このように、バーナを全面燃焼させてON/OFF制御することにより、燃焼させるバーナユニットの本数を減らして火力を調節する場合よりも、温調時の熱効率を向上させることができる。
特開2007−285625号公報
ガス熱源機においては、ガスバーナに連通したガス供給管の異なる箇所に2個の開閉弁が設けられ、ガスバーナが消火状態にあるときには、この2個の開閉弁を共に閉弁状態とすることで、ガスバーナへの燃料ガスの供給遮断の信頼性を維持している。
そして、バーナON/OFF制御を実行するときには、ガスバーナON時(燃焼時)には2個の開閉弁が共に開弁され、ガスバーナOFF時(消火時)には2個の開閉弁が共に閉弁されるため、2個の開閉弁には、バーナON/OFF制御による頻繁な開閉に対応した耐久性が求められる。そのため、バーナON/OFF制御を行わない仕様の温水循環システムのガス熱源機で用いられていたガス電磁弁を採用したときには、耐久性に問題が生じるおそれがある。
本発明はかかる背景を鑑みてなされたものであり、消火時のガスバーナへの燃料ガスの供給遮断の信頼性を確保した上で、開閉弁に要求される耐久性の条件を緩和した温水循環システムを提供することを目的とする。
本発明は上記目的を達成するためになされたものであり、ガスバーナと、前記ガスバーナの燃焼状態を検知する燃焼センサと、前記ガスバーナに接続されたガス供給管の異なる箇所に設けられて、該ガス供給管を開閉する第1ガス開閉弁及び第2ガス開閉弁と、前記ガスバーナにより加熱される熱交換器と、前記熱交換器と温水端末とを連通する温水循環路と、前記熱交換器により加熱された温水を前記温水循環路を介して前記温水端末に送出すると共に、前記温水端末で放熱した温水を前記熱交換器に戻す循環ポンプと、前記温水循環路から前記温水端末に供給される温水の温度、又は前記温水端末から前記温水循環路に戻る温水の温度が所定温度範囲となるように、前記ガスバーナを断続的に燃焼させるバーナON/OFF制御を実行する燃焼制御部とを備えた温水循環システムの改良に関する。
そして、前記燃焼制御部は、前記バーナON/OFF制御において、前記第1ガス開閉弁及び前記第2ガス開閉弁を共に開弁して前記ガスバーナを燃焼させた状態から、前記ガスバーナを消火するときに、前記第1ガス開閉弁と前記第2ガス開閉弁のいずれか一方のみを閉弁制御して、前記燃焼センサにより前記ガスバーナの消火が検知されるか否かを確認し、前記ガスバーナの消火が検知されたときは、該閉弁制御した前記第1ガス開閉弁又は前記第2ガス開閉弁を閉弁状態に維持して前記ガスバーナを消火状態に維持し、前記ガスバーナの消火が検知されなかったときには、前記第1ガス開閉弁と前記第2ガス開閉弁のうちの閉弁制御しなかった方も閉弁制御することを特徴とする(第1発明)。
第1発明によれば、前記燃焼制御部は、前記ガスバーナON/OFF制御において、前記燃焼センサにより前記ガスバーナの消火が検知されることを条件として、前記第1ガス開閉弁と前記第2ガス開閉弁のいずれか一方のみを閉弁制御して、前記ガスバーナを消火状態に維持する。そのため、前記バーナON/OFF制御において、前記第1ガス開閉弁と前記第2ガス開閉弁を共に閉弁して前記ガスバーナを消火する場合に比べて、前記第1ガス開閉弁と前記第2ガス開閉弁の総開閉回数が減少し、前記第1ガス開閉弁又は前記第2ガス開閉弁に要求される耐久性の条件を緩和することができる。また、前記第1ガス開閉弁と前記第2ガス開閉弁のいずれか一方のみを閉弁制御したときに、前記燃焼センサにより前記ガスバーナの消火が検知されなかったときには、閉弁制御しなかった方の開閉弁も閉弁制御することで、前記ガスバーナ消火時の燃料ガスの遮断の信頼性を確保している。
また、前記バーナON/OFF制御において、前記燃焼制御部が、前記ガスバーナを燃焼させた状態で、前記第1ガス開閉弁と前記第2ガス開閉弁のいずれか一方のみを閉弁制御したときに、前記燃焼センサにより前記ガスバーナの消火が検知されなかったときには、故障報知を行なう故障報知部を備えたことを特徴とする(第2発明)。
第2発明において、前記ガスバーナを燃焼させた状態で、前記第1ガス開閉弁と前記第2ガス開閉弁のいずれか一方のみを閉弁制御したときに、前記燃焼センサにより前記ガスバーナの消火が検知されなかったときには、該閉弁制御した開閉弁の故障が生じていると判断することができる。そこで、この場合には、前記故障報知部により故障報知を行なうことにより、使用者に前記第1ガス開閉弁又は前記第2ガス開閉弁の修理を促すことができる。
また、前記燃焼制御部は、前記バーナON/OFF制御において、前記第1ガス開閉弁と前記第2ガス開閉弁のうち、前記第1ガス開閉弁のみを閉弁制御して前記ガスバーナを消火する制御態様と、前記第2ガス開閉弁のみを閉弁制御して前記ガスバーナを消火する制御態様とを、所定条件により切替えることを特徴とする(第3発明)。
第3発明によれば、前記バーナON/OFF制御において、前記第1ガス開閉弁と前記第2ガス開閉弁を同時に開閉して、前記ガスバーナを間欠的に燃焼させる場合よりも、前記第1ガス開閉弁が開閉される回数及び前記第2ガス開閉弁が開閉される回数を減少させて、前記第1ガス開閉弁と前記第2ガス開閉弁に要求される耐久性の要件を、共に緩和することができる。
温水循環システムの構成図。 図1に示したコントローラの構成図。 バーナON/OFF制御のフローチャート。
本発明の実施形態について、図1〜図3を参照して説明する。図1を参照して、本実施形態の温水循環システム1は、ガス熱源機2、温水暖房端末3(本発明の温水端末に相当する)、ガス熱源機2と温水暖房端末3とを連通する温水循環路4、及び、温水循環システム1の全体的な作動を制御するコントローラ10とを備えている。
ガス熱源機2には、大・小二つの燃焼面を形成する大バーナユニット21a及び小バーナユニット21bからなるガスバーナ21、ガスバーナ21に点火するための点火電極31、点火電力31に高電圧を印加して火花放電を生じさせるイグナイタ30、ガスバーナ21の燃焼炎を検出するフレームロッド32(本発明の燃焼センサに相当する)、ガスバーナ21により加熱される熱交換器22、ガスバーナ21に燃焼用空気を供給するファン23、及び、ファン23により燃焼用空気を取り込むと共にガスバーナ21の燃焼排ガスを排気する給排気管24が備えられている。
温水循環システム1は、ガスバーナ21の燃焼排ガスにより熱交換器22内を流通する温水を加熱し、この温水を温水暖房端末3に供給して放熱させることにより、温水暖房端末3の周囲を暖房する。
温水循環路4には、熱交換器22により加熱された温水を温水暖房端末3に送出すると共に、温水暖房端末3で放熱した温水を熱交換器22に戻す循環ポンプ4aと、ガス熱源機2から温水循環路4に出湯される温水の温度を検出する往き温度センサ4bと、温水暖房端末3からガス熱源機2に戻る温水の温度を検出する戻り温度センサ4cとが備えられている。
ガス供給路61から分岐してガスバーナ21と接続されたガス分岐路61a,61bには、大バーナユニット21a,小バーナユニット21bへの燃料ガスの供給/遮断を個別に切替える第1能力切替弁62a及び第2能力切替弁62bが設けられている。また、ガス供給路61には、大バーナユニット21a,小バーナユニット21bへの燃料ガスの供給/遮断を一括して切替えるガス元弁61cと、大バーナユニット21a,小バーナユニット21bへの燃料ガスの供給流量を変更する比例弁7とが設けられている。
なお、ガス元弁61cと、第1能力切替弁62a及び第2能力切替弁62bとのうち、いずれか一方が本発明の第1ガス開閉弁に相当し、他方が本発明の第2ガス開閉弁に相当する。
また、コントローラ10には、リモコン5が接続されており、使用者は、リモコン5に設けられたスイッチを操作して、温水暖房端末3の暖房運転の開始/停止や暖房能力の設定を行なう。
次に、図2を参照して、コントローラ10は、図示しないCPU,メモリ等により構成された電子ユニットであり、CPUに温水循環システム1の制御用プログラムを実行させることによって、コントローラ10は、熱交換器22により加熱した温水を温水暖房端末3に供給する暖房運転を行なう燃焼制御部11、及び、ガス元弁61c又は第1能力切替弁62a又は第2能力切替弁62bの故障を検知したときに故障報知を行なう故障報知部12として機能する。
コントローラ10には、往き温度センサ4bの温度検出信号と、戻り温度センサ4cの温度検出信号と、フレームロッド32の炎検出信号Fsとが入力される。また、コントローラ10から出力される制御信号によって、循環ポンプ4a、ファン23、イグナイタ30、比例弁7、ガス元弁61c、第1能力切替弁62a、及び、第2能力切替弁62bの作動が制御される。
また、コントローラ10は、リモコン5から出力される暖房スイッチ5bの操作信号等を入力すると共に、リモコン5に表示部5aの表示データを出力して温水循環システム1の運転状況等を表示部5aに表示させる。
燃焼制御部11は、第1能力切替弁62aと第2能力切替弁62bを開閉して、ガスバーナ21の有効燃焼範囲(燃焼面の範囲)を大・中・小の3段階に切替える。即ち、燃焼制御部11は、第1能力切替弁62aと第2能力切替弁62bを共に開弁することで、大バーナユニット21aと小バーナユニット21bを共に燃焼させる有効燃焼範囲大の段階と、第1能力切替弁62aを開弁して第2能力切替弁62bを閉弁することで、大バーナユニット21aのみを燃焼させる有効燃焼範囲中の段階と、第1能力切替弁62aを閉弁して第2能力切替弁62bを開弁することで、小バーナユニット21bのみを燃焼させる有効燃焼範囲小の段階とを切替える。さらに、燃焼制御部11は、有効燃焼範囲大・中・小の各段階で、比例弁7の開度を変更することで、ガスバーナ21の火力を調節する。
次に、図3に示したフローチャートに従って、燃焼制御部11による暖房運転の処理と、故障報知部12による故障報知の処理について説明する。
図3のSTEP1で、リモコン5の暖房スイッチ5bが操作(暖房開始操作)されたことを、リモコン5から受信した操作信号から認識すると、燃焼制御部11は、STEP2に進んでガスバーナ21の点火処理を行う。具体的には、燃焼制御部11は、ファン23を作動させると共に、イグナイタ30から点火電極31に高電圧を印加して火花放電を生じさせた状態で、第1能力切替弁62a及び第2能力切替弁62bとガス元弁61cを開弁して、ガスバーナ21に点火する。
続くSTEP3〜STEP9のループにより、燃焼制御部11は、戻り温度センサ4cの検出温度Ts2がバーナ消火温度TOFF以上になったときにガスバーナ21を消火し、戻り温度センサ4cの検出温度Ts2がバーナ点火温度TON以下になったときにガスバーナ21に点火する処理を繰り返して、温水暖房端末3からの戻り温度がTOFF〜TONの範囲(本発明の所定温度範囲に相当する)に保たれるようにする「バーナON/OFF制御」を実行する。
なお、STEP3〜STEP9では、ガスバーナ21の有効燃焼範囲を大として、「バーナON/OFF制御」を実行する例を示している。
STEP3〜STEP4のループで、燃焼制御部11は、STEP3でリモコン5の暖房スイッチ5bが操作(暖房停止操作)されたか否かを判断し、STEP4で戻り温度センサ4cの検出温度Ts2がバーナ消火温度TOFF以下になったか否かを判断する。
STEP3で暖房停止操作がなされたときはSTEP20に分岐し、燃焼制御部11は、STEP20でガス元弁61cをOFF制御(閉弁制御)し、STEP21で第1能力切替弁62a及び第2能力切替弁62bをOFF制御(閉弁制御)して、ガスバーナ21を消火する。そして、STEP1に戻り、燃焼制御部11は、暖房開始操作がなされるのを待つ。
また、STEP4で戻り温度センサ4cの検出温度Ts2がバーナ消火温度TOFF以上になったときにはSTEP5に進み、戻り温度センサ4cの検出温度Ts2がバーナ消火温度TOFFよりも低いときにはSTEP3に戻る。
STEP5で、燃焼制御部11は、第1能力切替弁62a及び第2能力切替弁62bをOFF制御(閉弁制御)する(ガス元弁61cは開弁状態を維持)。そして、続くSTEP6〜STEP8のループにより、燃焼制御部11は、STEP6でフレームロッド32の検出信号からガスバーナ21が消火したか否かを判断し、STEP7で暖房停止操作がなされたか否かを判断し、STEP8で戻り温度センサ4cの検出温度Ts2がバーナ点火温度TON以下になったか否かを判断する。
ここで、STEP6でガスバーナ21の消火が検知されない場合は、STEP5で第1能力切替弁62a及び第2能力切替弁62bのOFF制御を行ったにも拘わらず、ガスバーナ21への燃料ガスの供給が遮断されていない状況であるので、第1能力切替弁62aと第2能力切替弁62bのうちの少なくともいずれか一方が、開弁故障状態にあると判断することができる。
そこで、この場合には、STEP6からSTEP30に分岐し、燃焼制御部11はガス元弁61cをOFF制御(閉弁制御)する。そして、続くSTEP31で、故障報知12は、リモコン5の表示部5aに故障の発生を報知する表示をし(故障報知)、STEP32に進んで処理を終了する。
ここで、第1能力切替弁62a及び第2能力切替弁62bのいずれか一方と、ガス元弁61cが同時に故障することは極めて稀であると想定できるため、ガス元弁61cをOFF制御することで、ガスバーナ21への燃料ガスの供給が停止することが期待できる。
STEP7で暖房停止操作がなされたときにはSTEP40に分岐し、燃焼制御部11は、ガス元弁40をOFFしてSTEP1に戻り、暖房開始操作がなされるのを待つ。
STEP8で戻り温度センサ4cの検出温度Ts2がバーナ点火温度TON以下であるときはSTEP9に進み、戻り温度センサ4cの検出温度Ts2がバーナ点火温度TONよりも高いときにはSTEP6に戻る。
STEP9で、燃焼制御部11は、ガスバーナ21の点火処理を行う。ここでは、ガス元弁61cは開弁状態に維持されているため、燃焼制御部11は、ファン23を作動させると共に、イグナイタ30から点火電極31に高電圧を印加して火花放電を生じさせた状態で、第1能力切替弁62aと第2能力切替弁62bをON制御(開弁制御)してガスバーナ21に点火し、STEP3に戻る。
STEP3〜STEP9の「バーナON/OFF制御」においては、STEP5による第1能力切替弁62aと第2能力切替弁62bのOFF制御に応じて、STEP6でガスバーナ21が消火されたことが検知されることを条件として、STEP5及びSTEP9で、第1能力切替弁62aと第2能力切替弁62bをON/OFF制御(ガス元弁61cは開弁維持)してガスバーナ21を断続的に燃焼させている。
この場合、ガス元弁61cは開弁状態に維持されて、ON/OFFの切替えは行われない。そのため、ガス元弁61cについては開閉動作の回数が抑制され、第1能力切替弁62a及び第2能力切替弁62bよりも耐久性の低いものを用いることができる。
そして、第1能力切替弁62a又は第2能力切替弁62bが故障したときには、STEP6から分岐したSTEP30で、ガス元弁61cが閉弁されるため、第1能力切替弁62a及び第2能力切替弁62bとガス元弁61cとを、ガス供給管61の異なる位置に設けることによる燃料ガスの供給遮断の信頼性が、担保されている。
なお、本実施形態では、図3のSTEP5で、第1能力切替弁62aと第2能力切替弁62bのOFF制御をしたときに、STEP6でガスバーナ21の消火が検知されなかったときには、STEP30でガス元弁61cを閉弁すると共に、STEP31で故障報知を行なったが、この故障報知を行なわない場合にも本発明の効果を得ることができる。
また、本実施形態では、本発明の温水端末として温水暖房端末3を示したが、ガス熱源機2から供給される温水を熱源として利用する温水端末であれば、例えば、温水を熱源として衣類乾燥用の温風を生成する衣類乾燥機等の他の種類の温水端末であってもよい。
また、本実施の形態において、燃焼制御部11は、図3のフローチャートに示したように、戻り温度センサ4cの検出温度Ts2が所定範囲内(TON≦Ts2≦TOFF)となるように、ガスバーナ21を断続的に燃焼させるバーナON/OFF制御を行ったが、往き温度センサ4bの検出温度Ts1が所定範囲内となるように、ガスバーナ21を断続的に燃焼させるバーナON/OFF制御を行うようにしてもよい。
また、本実施の形態において、燃焼制御部11は、図3のフローチャートに示したように、ガス元弁61cを開弁状態に保持し、第1能力切替弁62aと第2能力切替弁62bを開閉して、バーナON/OFF制御を行ったが、逆に、第1能力切替弁62aと第2能力切替弁62bを開弁状態に保持し、ガス元弁61cを開閉してバーナON/OFF制御を行うようにしてもよい。
また、ガス元弁61cを開弁状態に保持し、第1能力切替弁62a及び第2能力切替弁62bを開閉して、バーナON/OFF制御を行う制御態様と、第1能力切替弁62aと第2能力切替弁62bを開弁状態に保持し、ガス元弁61cを開閉してバーナON/OFF制御を行う制御態様とを、各制御態様でのバーナON/OFF制御の実行時間の差、或いは、ガス元弁61cと第1能力切替弁62a及び第2能力切替弁62bの開閉回数の差が所定値以上となったとき(本発明の所定条件に相当する)に切替えて、この実行時間の差或いは開閉回数の差を減少させるようにしてもよい。
また、本実施の形態において、燃焼制御部11は、ガスバーナ21の有効燃焼範囲を大として、第1能力切替弁62aと第2能力切替弁62bの開弁と閉弁を同時に切替えることで、バーナON/OFF制御を行ったが、ガスバーナ21の有効燃焼範囲を中とするときには、第2能力切替弁62bを閉弁維持して、第1能力切替弁62aのみの開弁と閉弁を切替えることでバーナON/OFF制御を行えばよい。また、ガスバーナ21の有効燃焼範囲を小とするときには、第1能力切替弁62aを閉弁維持して、第2能力切替弁62bのみの開弁と閉弁を切替えることでバーナON/OFF制御を行えばよい。
1…温水循環システム、2…ガス熱源機、3…温水暖房端末、4…温水循環路、4a…循環ポンプ、4b…往き温度センサ、4c…戻り温度センサ、5…リモコン、5a…(リモコンの)表示部、5b…暖房スイッチ、10…コントローラ、11…燃焼制御部、12…故障報知部、21…ガスバーナ、21a…大バーナユニット、21b…小バーナユニット、22…熱交換器、32…フレームロッド、61c…ガス元弁、62a…第1能力切替弁、62b…第2能力切替弁。

Claims (3)

  1. ガスバーナと、
    前記ガスバーナの燃焼状態を検知する燃焼センサと、
    前記ガスバーナに接続されたガス供給管の異なる箇所に設けられて、該ガス供給管を開閉する第1ガス開閉弁及び第2ガス開閉弁と、
    前記ガスバーナにより加熱される熱交換器と、
    前記熱交換器と温水端末とを連通する温水循環路と、
    前記熱交換器により加熱された温水を前記温水循環路を介して前記温水端末に送出すると共に、前記温水端末で放熱した温水を前記熱交換器に戻す循環ポンプと、
    前記温水循環路から前記温水端末に供給される温水の温度、又は前記温水端末から前記温水循環路に戻る温水の温度が所定温度範囲となるように、前記ガスバーナを断続的に燃焼させるバーナON/OFF制御を実行する燃焼制御部と
    を備えた温水循環システムにおいて、
    前記燃焼制御部は、
    前記バーナON/OFF制御において、前記第1ガス開閉弁及び前記第2ガス開閉弁を共に開弁して前記ガスバーナを燃焼させた状態から、前記ガスバーナを消火するときに、前記第1ガス開閉弁と前記第2ガス開閉弁のいずれか一方のみを閉弁制御して、前記燃焼センサにより前記ガスバーナの消火が検知されるか否かを確認し、
    前記ガスバーナの消火が検知されたときは、該閉弁制御した前記第1ガス開閉弁又は前記第2ガス開閉弁を閉弁状態に維持して前記ガスバーナを消火状態に維持し、前記ガスバーナの消火が検知されなかったときには、前記第1ガス開閉弁と前記第2ガス開閉弁のうちの閉弁制御しなかった方も閉弁制御する
    ことを特徴とする温水循環システム。
  2. 請求項1記載の温水循環システムにおいて、
    前記バーナON/OFF制御において、前記燃焼制御部が、前記ガスバーナを燃焼させた状態で、前記第1ガス開閉弁と前記第2ガス開閉弁のいずれか一方のみを閉弁制御したときに、前記燃焼センサにより前記ガスバーナの消火が検知されなかったときには、故障報知を行なう故障報知部を備えたことを特徴とする温水循環システム。
  3. 請求項1又は請求項2記載の温水循環システムにおいて、
    前記燃焼制御部は、前記バーナON/OFF制御において、前記第1ガス開閉弁と前記第2ガス開閉弁のうち、前記第1ガス開閉弁のみを閉弁制御して前記ガスバーナを消火する制御態様と、前記第2のガス開閉弁のみを閉弁制御して前記ガスバーナを消火する制御態様とを、所定条件により切替えることを特徴とする温水循環システム。
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