JP3382692B2 - 給湯器における再出湯湯温の安定化制御方法 - Google Patents

給湯器における再出湯湯温の安定化制御方法

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JP3382692B2
JP3382692B2 JP34501793A JP34501793A JP3382692B2 JP 3382692 B2 JP3382692 B2 JP 3382692B2 JP 34501793 A JP34501793 A JP 34501793A JP 34501793 A JP34501793 A JP 34501793A JP 3382692 B2 JP3382692 B2 JP 3382692B2
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修一 小野寺
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  • Instantaneous Water Boilers, Portable Hot-Water Supply Apparatuses, And Control Of Portable Hot-Water Supply Apparatuses (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、給湯器の再出湯時の湯
温の安定化を行う給湯器における再出湯湯温の安定化制
御方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図9には、バイパス通路をもった給湯器
の一般的な模式構成が示されている。同図において、器
具ケース(図示せず)内にバーナ1と、このバーナ1へ
の燃焼空気を供給する燃焼ファン2と、バーナ1の火炎
でもって加熱される熱交換器3とが設けられ、熱交換器
3の入口側には入水路としての給水管4が接続されてお
り、熱交換器3の出口側には出湯路としての給湯管5が
接続されている。給水管4には入水量を検出するフロー
センサ(流量センサ)6と、入水温度を検出する入水温
度センサ7とが設けられており、給湯管5には出湯温度
を検出する出湯温度センサ8が設けられている。
【0003】前記給水管4と給湯管5はバイパス流路10
によって連通されており、バイパス流路10には流路の開
閉を行うバイパス電磁弁11が介設されている。前記温度
センサ7,8とフローセンサ6の検出信号は制御装置12
に加えられており、この制御装置12には給湯温度を設定
するリモコン13が接続されている。
【0004】制御装置12は、出湯栓(図示せず)が開け
られて、フローセンサ6が給水管4を通る入水を検知し
たときに、燃焼ファン2を回転し、バーナ1へのガスの
供給と、バーナ1の点着火を行い、出湯温度センサ8で
検出される出湯温度が、リモコン13で設定される給湯の
設定温度になるように、燃焼量およびそれに合った燃焼
ファン2の回転を制御するもので、熱交換器3で作り出
された湯は、バイパス流路10を通る水と混合し、設定温
度の湯となって給湯管5を介して台所等の所望の給湯場
所に導かれるものである。
【0005】図10はこの種の給湯器の再出湯開始時の湯
温特性を実験により求めたグラフである。この実験は、
給湯燃焼をした後、一旦給湯燃焼を停止し、再出湯まで
の経過時間(待機時間)を可変して、再び出湯栓を開
け、燃焼を開始したときの出湯湯温をバイパス流路10の
出口側の合流点9の僅か手前上流側のP点の位置と、合
流点9の下流側の湯と水がミキシングされた出湯温度セ
ンサ設置位置で計測し、各測定値をプロットしてグラフ
にしたものである。このグラフの曲線A,B,CはP点
で測定した湯温を示しており、曲線A′,B′,C′は
バイパス流路10の合流点9の下流側の出湯温度センサ8
で測定された湯温を示している。AとA′の曲線は対を
なすもので、Aの曲線の湯温がバイパス流路10の水で混
合されて、A′の湯が出湯されることを示し、同様に、
BとB′とが対応し、CとC′が対応している。グラフ
上の温度TD は給湯の設定温度を示しており、湯温TM
はバイパス流路10の水でミキシングされて設定温度TD
の湯が作製される熱交換器3の出側の湯温を示してい
る。
【0006】直線A,A′は給湯停止前の前回燃焼熱量
が大の場合であり、直線B,B′は前回燃焼熱量が中程
度の場合であり、直線C,C′は前回燃焼熱量が小の場
合をそれぞれ示している。
【0007】この図から分かるように、給湯燃焼停止
後、再出湯までの経過時間(待機時間)が短く、かつ、
前回燃焼熱量が大きいほど、再出湯時の熱交換器3側の
湯温がTM より大きくなり、出湯温度が設定温度TD
りも大きなオーバーシュートの湯温となり、給湯燃焼停
止時からの待機時間が長くなり、かつ、前回燃焼熱量が
小さくなるほど、熱交換器3側の湯の温度はTM よりも
低くなり、出湯温度も設定温度TD よりも低いアンダー
シュートの湯温になる。
【0008】従来においては、給湯停止以降の経過時間
に対応した図10に示すような熱交換器3の出側の湯温と
ミキシング後の湯温との関係が考慮されず、再出湯がさ
れて、フローセンサ6のオン信号を検出したときに、前
回給湯時の燃焼熱量や再出湯までの待機時間の長短に拘
わらず、一律にバイパス電磁弁11を開けて給湯動作を行
っている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、再出湯
の待機時間や、前回燃焼の熱量を考慮することなく、再
出湯時に、フローセンサ6からのオン信号を受けて、一
律にバイパス電磁弁11を開く方式では、再出湯開始時の
湯温が熱かったりぬるかったりする結果となり、湯の使
用者に不快感を与えるという問題がある。例えば、給湯
燃焼が停止したときt0 の後、瞬時のうちに給湯栓を再
び開いて出湯を開始したときには、熱交換器3の出口か
らバイパス流路10の合流点9までの管路14内にはTM
温度の湯がそのまま満たされているので、再出湯時には
バイパス流路10の水とミキシングされた設定温度TD
湯が出湯するが、前回燃焼熱量が大の状態で給湯を行っ
ていた後、給湯停止から短時間経過後のt1 の位置で再
出湯を行うと、曲線Aで示すように、給湯燃焼停止後、
熱交換器3内に保有される熱量が大となるので、その大
きな保有熱量が熱交換器3内に滞留している湯に伝わ
り、後沸きが生じて熱交換器3内の湯の温度がTM より
も大きい湯温となり、再出湯湯温は曲線A′のt1 の位
置で示されるように、設定温度TD よりも高いオーバー
シュートの湯温となる。
【0010】これに対し、前回燃焼熱量が小の場合に
は、燃焼停止後の熱交換器3の保有熱量も小さいので、
後沸きが殆ど生ぜず、燃焼停止時t0 から再出湯のt1
の間に放熱の冷却によって、熱交換器3内の湯の温度は
M よりも低くなり、再出湯した湯は曲線C′のt1
置に示すように設定温度TD よりも低いアンダーシュー
トの湯になる。
【0011】また、給湯燃焼停止後、長時間経過したt
3 の時点では、前回燃焼熱量の大小に拘わらず、再出湯
までの長時間の放熱冷却により、熱交換器3内の湯の温
度はTM よりもかなり低くなり、これに伴い、再出湯の
湯温(熱交換器3側の湯とバイパス流路10側の水とがミ
キシングされた湯の温度)は、設定温度TD よりもかな
り低いアンダーシュートの湯となる。
【0012】従来においては、給湯燃焼停止後、t1
時点で再出湯を行うと、前回燃焼熱量が大のときには、
設定温度TD よりも熱い湯が出湯し、前回燃焼熱量が小
の場合には、設定温度TD よりも温い湯が出湯し、給湯
燃焼停止後、長時間のt3 時点で再出湯を行うと、前回
燃焼熱量が大の場合でも、設定温度よりも低いアンダー
シュートの湯が出湯し、前回燃焼熱量が小の場合にはさ
らに出湯温度が低下し、冷たい湯が出るということとな
り、湯の使用者は、再出湯時に給湯設定温度からかけ離
れた熱い湯を受けたり、冷たい湯を受けたりして、不快
な思いをするという問題があった。
【0013】本発明は上記従来の課題を解決するために
なされたものであり、その目的は、前回燃焼熱量の大小
に拘わらず、また、給湯停止後、再出湯までの待機時間
に拘わらず、再出湯時の特にアンダーシュートによる湯
温の不快感を防止する給湯器における再出湯湯温の安定
化制御方法を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、次のように構成されている。すなわち、第
1の発明は、熱交換器の入水路と出湯路を連通して熱交
換器を迂回するバイパス流路を設け、このバイパス流路
に流路の開閉を行うバイパス制御弁を設け、通常の低温
給湯燃焼時にはバイパス制御弁を開き、熱交換器から出
る湯にバイパス流路の水を混合して出湯する給湯器にお
ける再出湯湯温の安定化制御方法において、給湯燃焼の
停止時から給湯停止時間を計測し、この給湯停止計測時
間と給湯停止前の給湯燃焼熱量とを含む情報に基づいて
再出湯開始時の出湯湯温を推定し、推定の出湯湯温がア
ンダーシュートの湯温のときは熱交換器の出側から出湯
路とバイパス流路との合流点に至る管路に滞留している
そのアンダーシュートを引き起す低温の湯がその合流点
を出て行くまでの時間で遅延量を設定し、前記推定の出
湯湯温がアンダーシュートの湯温のときはバイパス制御
弁を閉じて熱交換器側の湯のみで出湯を開始し、熱交換
器側からの湯に混合するバイパス流路の水の混合タイミ
ングを再出湯の燃焼開始時点から前記遅延量だけ遅らせ
ることで再出湯時のアンダーシュートを抑制することを
特徴として構成されている。
【0015】また、第2の発明は、熱交換器の入水路と
出湯路を連通して熱交換器を迂回する第1のバイパス通
路と第2のバイパス通路を設け、第1のバイパス通路に
は通路の開閉を行う第1のバイパス制御弁を、第2のバ
イパス通路にも同じく第2の制御弁をそれぞれ設け、通
常の低温給湯燃焼時には第1のバイパス制御弁を開き、
第2のバイパス制御弁を閉じ、熱交換器から出る湯に第
1のバイパス通路の水を混合して出湯する再出湯湯温の
安定化制御方法において、給湯燃焼の停止時から給湯停
止時間を計測し、この給湯停止計測時間と給湯停止前の
給湯燃焼熱量とを含む情報に基づいて再出湯開始時の出
湯湯温を推定し、推定の出湯湯温がアンダーシュートの
湯温のときは熱交換器の出側から出湯路と第1のバイパ
ス流路との合流点に至る管路に滞留しているそのアンダ
ーシュートを引き起す低温の湯がその合流点を出て行く
までの時間で遅延量を設定し、前記推定の出湯湯温がア
ンダーシュートの湯温のときは第1および第2のバイパ
ス制御弁を閉じて熱交換器側の湯のみで出湯を開始し、
熱交換器側からの湯に混合する第1のバイパス流路の水
の混合タイミングを再出湯の燃焼開始時点から前記遅延
量だけ遅らせることで再出湯時のアンダーシュートを
することを特徴として構成されている。
【0016】
【作用】上記構成の本発明において、給湯燃焼の停止
後、前回給湯燃焼の燃焼熱量と再出湯までの待機時間を
含む情報に基づいて、再出湯開始時の出湯湯温が推定さ
れる。この湯温推定により、オーバーシュートの湯が出
湯されるものと推定されたときには、例えば、バイパス
制御弁を開いた状態で待機し、再出湯時にはバイパス制
御弁の開弁の時間遅れをなくして熱交換器側から出る熱
い湯にバイパス流路の水をできる限り早いタイミングで
混合し、出湯湯温のオーバーシュートをできるだけ緩和
する。
【0017】これに対し、再出湯湯温がアンダーシュー
トの湯であると推定されたときに、直ちにバイパス制御
弁を開けて熱交換器側から出る湯温の低下した湯にバイ
パス流路の水を混合すると、出湯湯温が益々ぬるくなる
ので、本発明はこれを避けるために、再出湯時に、バイ
パス制御弁の開のタイミングを遅らせ、熱交換器側の湯
温の低下した湯はバイパス流路の水を混ぜることなくそ
のまま出湯し、再出湯燃焼により、加熱された湯が熱交
換器側から出るようになったときに、バイパス制御弁を
開けて水を混合し、ほぼ設定温度の湯を出湯する。本発
明では熱交換器の出側から出湯路とバイパス流路(第2
の発明においては第1のバイパス流路)との合流点に至
る管路に滞留しているそのアンダーシュートを引き起す
低温の湯がその合流点を出て行くまでの時間で遅延量を
設定し、再出湯開始時からその遅延量だけバイパス制御
弁の開のタイミングを遅らせることで、出湯湯温の大幅
な低下を防止し、アンダーシュートを抑制した湯温の出
湯を可能とする。
【0018】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図1には本発明の湯温安定化制御方法を行う制御
回路の要部構成が示されている。この実施例は、前記図
9に示す従来例と同様に、熱交換器3にバイパス流路10
を設けた給湯器を対象にしており、前記図9に示すもの
と同一の名称部分には同一符号を付し、その重複説明は
省略する。
【0019】図1に示す本実施例の制御回路は制御装置
12に設けられるもので、高温・低温設定判定部15と、バ
イパス電磁弁オン・オフ指令部16と、バイパス電磁弁駆
動部17と、燃焼量記憶部18と、待機時間計測タイマ20
と、バイパス電磁弁オン・オフ時間演算部21と、バイパ
ス電磁弁オン・オフ時間計測タイマ22とを有して構成さ
れている。
【0020】また、制御回路中の燃焼能力演算部23と、
温度偏差検出部24と、比例弁操作量演算部25と、比例弁
駆動部26は給湯器の燃焼制御を行う部分の回路構成を示
すものである。
【0021】この燃焼制御を行う部分の回路は公知のも
ので、これを簡単に説明すると、まず、燃焼能力演算部
23はリモコン13等の温度設定部で設定された温度情報
と、入水温度センサである入水サーミスタ7により検出
される入水温度の情報と、流量センサ(フローセンサ)
6で検出される流量検出値との情報を受け、さらに、温
度偏差検出部24で検出される出湯温度と設定温度との偏
差の検出情報を受けて、入水温度を設定温度に高めるの
に要する燃焼熱量(燃焼能力)を演算により求め、その
演算結果を比例弁操作量演算部25に加える。比例弁操作
量演算部25は、燃焼能力演算部23で演算された燃焼能力
を得るための比例弁の開弁駆動電流を演算により求め
る。なお、比例弁は、バーナ1にガスを供給するガス供
給管に介設されるもので、開弁量の大きさに応じてバー
ナ1のガス供給量を制御するものであり、開弁駆動電流
の大きさに比例して開弁量の大きさを制御するものであ
る。比例弁駆動部26は比例弁操作量演算部25で算出され
た開弁駆動電流を比例弁に加え、比例弁の開弁量、つま
り、ガス供給量を制御し、出湯湯温の安定化制御を行
う。
【0022】本実施例の特徴的な再出湯湯温の安定化を
行う制御回路中の高温・低温設定判定部15は、温度設定
部の設定温度の情報を受け、高温給湯であるか低温給湯
であるかの判定を行う。設定温度が、例えば、60℃ある
いは70℃であるときには高温給湯と判定し、設定温度
が、例えば、36℃〜48℃の範囲の温度であるときには、
低温給湯と判定し、その判定結果をバイパス電磁弁オン
・オフ指令部16に加える。燃焼量記憶部18は、燃焼能力
演算部23で演算された前回燃焼の燃焼熱量を内部のメモ
リに記憶する。待機時間計測タイマ20は流量センサ6か
らオフ信号が加えられたときに、給湯燃焼が停止したも
のと判断し、この流量センサのオフ信号を受信したとき
を起点として、再出湯の待機時間を計測し、その計測時
間をバイパス電磁弁オン・オフ指令部16とバイパス電磁
弁オン・オフ時間演算部21へ加える。
【0023】バイパス電磁弁オン・オフ時間演算部21
は、出湯湯温推定部と遅延時間設定部とを備えている。
出湯湯温推定部は、燃焼量記憶部18で記憶している前回
給湯燃焼熱量の情報と、待機時間計測タイマ20から加え
られる給湯燃焼停止時以降の待機時間の情報に基づき、
時々刻々変化する待機時間毎に、各待機時間に対応した
再出湯開始時の湯温を推定する。この出湯湯温の推定
は、前回給湯燃焼熱量に応じた熱交換器3の保有熱量の
大きさによる熱交換器3内の湯の後沸き温度の大きさ
と、待機時間による放熱の大きさとから、理論演算によ
り再出湯湯温を推定してもよく、あるいは、予め実験に
より、前回給湯燃焼熱量と待機時間によって、再出湯開
始の湯温がどのように変化するかを実験データとして求
めてグラフデータや表データとして内蔵するメモリに記
憶しておき、燃焼停止後、燃焼量記憶部18から加えられ
る前回給湯燃焼熱量と待機時間計測タイマ20から加えら
れる待機時間の情報によって、前記グラフデータや表デ
ータから再出湯開始の湯温を推定するようにしてもよ
く、湯温の推定手法は適宜の手段を用いて行われる。
【0024】前記遅延時間設定部は、出湯湯温推定部の
湯温推定結果に基づき、オーバーシュートの大きさやア
ンダーシュートの大きさを確認する。図2はその確認の
一手法を示したものである。この手法では、給湯設定温
度を中心とし、その上側に、例えば、設定温度よりも3
℃高い許容上限温度と、下側に、例えば、設定温度より
も3℃低い許容下限温度とを設定し、再出湯開始の推定
湯温が上限温度を上に越える領域をオーバーシュートの
判定領域とし、下限温度を下に越える領域をアンダーシ
ュートの判定領域とするものである。
【0025】そして、オーバーシュートの湯温推定がな
されたときには、遅延時間を零とし、バイパス電磁弁オ
ン・オフ司令部16に電磁弁オン信号を加える。その一方
で、出湯湯温推定部により、アンダーシュートの湯温が
推定されたときには、そのアンダーシュートの大きさに
応じ、バイパス電磁弁を開くタイミングを遅延する遅延
時間を演算設定する。
【0026】前記アンダーシュートの湯温が推定される
ときというのは前記図9において、熱交換器3の出側か
ら管路14にかけての領域中に、図10に示す温度TM より
も十分に低い温度の湯が滞留している状態と推測され、
アンダーシュートの量が大きければ大きいほど、滞留湯
温が低くなり、かつ、その滞留湯量も大きくなる。再出
湯時に、このような低温の湯にバイパス電磁弁11を開け
てバイバス流路の水をミキシングすることによってアン
ダーシュートが生じることから、本実施例では、このよ
うなアンダーシュートの湯が推定されるときには、再出
湯時にバイパス電磁弁11を直ちに開かず、前記管路14等
に滞留していた低い温度の湯が合流点9を出て行くまで
の遅延時間を与え、この遅延時間の後(低い温度の湯が
合流点9を通過し終わった後)、バイパス電磁弁を開く
ようにしたもので、アンダーシュートが大きいほど、遅
延時間は長く設定される。
【0027】この遅延時間は理論演算により求めてもよ
く、実験データを用いて求めることもできる。図3はそ
の遅延時間TB を予め求めた実験データのグラフにより
設定する例を示したものである。同図の(a)は前回燃
焼熱量と遅延時間TB の関係を示したもので、前回燃焼
熱量が小さくなるほど、給湯燃焼停止後の熱交換器3の
保有熱量が小さくなるので、アンダーシュートの大きさ
が大きくなり、これに応じ、遅延時間TB は大きくな
る。また、同図の(b)に示すように、給湯燃焼停止後
からの待機時間が長くなればなるほど、発生するアンダ
ーシュートの大きさが大きくなるので、これを解消する
ための遅延時間TB は大きくなる。このように、待機時
間と前回燃焼熱量とを併せて考慮することにより、アン
ダーシュートを抑制する遅延時間TB が求められる。例
えば、同図の(a)で求められるTB1と同図の(b)で
求められるTB2とに重み付けをして平均化する等してT
B が求められる。このようにして、設定した遅延時間T
B はバイパス電磁弁オン・オフ指令部16に加えられる。
【0028】バイパス電磁弁オン・オフ指令部は、高温
・低温設定判定部15から高温給湯の判定結果を受けた
ときと、バイパス電磁弁オン・オフ時間演算部21から
バイパス電磁弁のオン信号を受けたとき、つまり、オー
バーシュートの出湯湯温が推定されたときに、バイパス
電磁弁11のオン指令を直ちに指令し、バイパス電磁弁
駆動部17の駆動により、バイパス電磁弁11を開いた
状態で再出湯に備えてオン待機させる。
【0029】一方、バイパス電磁弁オン・オフ指令部16
は、バイパス電磁弁オン・オフ時間演算部21から遅延時
間TB が加えられたときには、再出湯開始時から、つま
り、流量センサ6よりオン信号が加えられたときから、
遅延時間TB だけタイミングを遅らせて、バイパス電磁
弁11をオン指令する。バイパス電磁弁11はこのオン指令
を受けて、再出湯開始後、遅延時間だけタイミングを遅
らせて、バイパス電磁弁11を開駆動する。
【0030】バイパス電磁弁オン・オフ時間計測タイマ
22は、流量センサ6からオン信号が加えられたとき、つ
まり、再出湯開始時にタイマを動作させ、再出湯時から
の時間を計測し、その計測結果をバイパス電磁弁オン・
オフ指令部へ加える。バイパス電磁弁オン・オフ指令部
16は、バイパス電磁弁オン・オフ時間計測タイマ22から
の計測時間信号を受け、前記バイパス電磁弁オン・オフ
時間演算部で設定された遅延時間が経過するとき、バイ
パス電磁弁11のオン信号を出力して、バイパス電磁弁11
を開指令するのである。
【0031】図4はバイパス電磁弁11の開タイミングの
各種パターンを示したもので、同図の(a)は、バイパ
ス電磁弁11がオン待機している状態で、再出湯開始時に
アンダーシュートが推定される場合で、このときには、
フローセンサがオンしたときにタイミングを合わせてバ
イパス電磁弁11をオフし、その後遅延時間TB の間オフ
状態を保ち、遅延時間が経過したときにバイパス電磁弁
11を開けて通常の給湯動作に移行するものである。ま
た、同図の(b)に示すものは、バイパス電磁弁11がオ
フして待機している状態で、再出湯時にアンダーシュー
トが推定されるときのもので、この場合は、フローセン
サ6のオン信号を受けたときを起点として、さらに遅延
時間TB だけ閉弁状態を保ち、遅延時間が経過したとき
にバイパス電磁弁11をオンさせるものである。
【0032】同図の(c)に示すものは、バイパス電磁
弁11がオン待機している状態で、再出湯時、湯温にオー
バーシュートが推定される場合である。この場合は、再
出湯時に、熱交換器側から来る熱い湯にバイパス流路の
水をいち早く混ぜ、オーバーシュートをできるだけ抑制
するものである。バイパス電磁弁11をオフ状態にしてお
いてからオンさせる場合、オン信号を受けてから実際に
バイパス電磁弁11が開くまでシーケンス上の遅れ時間が
生じ、このため、再出湯湯温にオーバーシュートが推定
される場合には、バイパス電磁弁をオフ状態で待機して
いると、再出湯時にバイパス電磁弁11を開動作してバイ
パス流路の水をオーバーシュートの湯にミキシングしよ
うとしても、その遅れ時間だけ水をミキシングするタイ
ミングが遅れてしまい、その分、オーバーシュートの抑
制ができなくなるが、バイパス電磁弁を最初からオン状
態で待機しておけば、再出湯時にバイパス電磁弁の開タ
イミングの遅れを生じることなく、直ちに熱い湯にバイ
パス流路の水をミキシングすることができるので、オー
バーシュートをできるだけ抑制することができることと
なる。
【0033】同図の(d)はバイパス電磁弁をオフ待機
している状態で、例えば、図10の曲線Aの特性上で、待
機時間t2 の時点で再出湯を行うような場合である。こ
の場合には、熱交換器側の湯の温度はTM の温度となっ
ており、この場合には、再出湯と同時にバイパス電磁弁
11を開けるように示しており、バイパス電磁弁はシーケ
ンス上の多少の微小な遅れ時間を経過した後、オン動作
(開動作)を行い、設定温度TD の湯を出湯する。
【0034】この実施例は上記のように構成されてお
り、次に、その動作を図5に示すフローチャートに基づ
いて説明する。給湯器の設置施工後等にリモコン13によ
り給湯運転がコールドスタート状態でオン指令される
と、または、前回の燃焼停止からかなりの時間が経過し
ている場合などのコールドスタートでは、ステップ101
でフローセンサ(流量センサ)6がオンしたか否かが判
断される。フローセンサ6がオンすると、給湯燃焼が開
始する。ステップ103 ではリモコンの設定温度により、
高温給湯であるか低温給湯であるかの判断が行われる。
低温給湯の場合にはバイパス電磁弁11をオンし、高温給
湯の場合にはバイパス電磁弁11をオフ状態にして給湯運
転を行う。なお、フローチャート中、ステップ104 ,10
5 等で示す記号BVはバイパス電磁弁を示す記号であ
る。
【0035】給湯燃焼の開始後、ステップ106 と107 で
出湯温度を設定温度になるように燃焼熱量が制御され、
ステップ108 で、燃焼熱量が時々刻々燃焼量記憶部18に
取り込まれて更新記憶される。ステップ109 でフローセ
ンサ6がオフしたか否かが判断され、フローセンサ6か
らオン信号が継続して加えられているときには、給湯燃
焼運転が継続しているものと判断し、ステップ103 から
109 までの動作を繰り返し行う。
【0036】フローセンサ6からオフ信号が出力された
ときには、給湯燃焼が停止したものと判断され、ステッ
プ111 で待機時間計測タイマ20による待機時間の計測が
開始する。次にステップ112 でフローセンサ6からオン
信号が加えられたか否かを判断する。オン信号が加えら
れない間は燃焼停止状態と判断し、ステップ113 でリモ
コン設定温度が高温設定状態にあるか否かを判断し、高
温給湯の状態のときにはバイパス電磁弁をオフ状態で待
機し、給湯温度の変更等により低温給湯状態と判断され
たときには、バイパス電磁弁11をオン状態にして再出湯
に備える。ステップ116 ではバイパス電磁弁11のオフ開
始時間が計算等により与えられ、このオフ開始時間が経
過したときに、開いていたバイパス電磁弁11をオフし、
ステップ112 から117 までの動作を繰り返し再出湯に備
える。
【0037】ステップ112 でフローセンサからオン信号
が出力されたことを確認したときには、再出湯が開始さ
れたものと判断し、ステップ119 で待機時間計測タイマ
20のタイマをクリアする。そして、ステップ120 で高温
給湯であるか否かを判断し、低温給湯と判断されたとき
には、ステップ121 で再出湯開始の推定湯温がオーバー
シュートであるかアンダーシュートであるかの判断が行
われ、アンダーシュートの推定湯温のときには、そのア
ンダーシュートの大きさに応じてバイパス電磁弁11のオ
ンのタイミングを遅延する遅延時間の計算が行われる。
そして、フローセンサからオン信号が加えられたときを
起点としてバイパス電磁弁オン・オフ時間計測タイマ22
をスタートさせる。ステップ123 で再出湯の燃焼が開始
され、ステップ124 でバイパス電磁弁がオン中であるか
否かが判断される。バイパス電磁弁11がオフ状態にある
ときには、ステップ125 で遅延時間TB と再出湯時から
の経過時間T0 を比較し、遅延時間TB が経過したか否
かを判断し、遅延時間TBが経過するまでバイパス電磁
弁11をオフ状態に保ち、遅延時間TB が経過するときに
バイパス電磁弁11を開く。
【0038】一方、前記ステップ124でバイパス電磁
弁11がオしていると判断されたときには、アンダー
シュートの発生はない状態なのでそのオン状態を維持
る。
【0039】その後、ステップ131 から134 までは通常
の給湯運転動作となり、ステップ134 でフローセンサが
オフしたものと判断されたとき、つまり、再出湯の燃焼
運転が停止されたものと判断されたときには、ステップ
135 でバイパス電磁弁オン・オフ時間計測タイマ22をク
リアし、ステップ110 以降の動作に移る。なお、前記ス
テップ120 で高温給湯と判定されたときにはバイパス電
磁弁11を閉じたまま、つまり、バイパス流路10の水をミ
キシングすることなく出湯する。また、前記ステップ12
1 で再出湯開始の湯温にオーバーシュートが推定された
ときには、バイパス電磁弁11をオン待機状態にして再出
湯する。
【0040】本実施例によれば、給湯燃焼停止後、次の
再出湯開始時の湯温が推定され、出湯湯温がオーバーシ
ュートの湯であると判断されたときにはバイパス電磁弁
11を遅延させることなく開いた状態で待機し、アンダー
シュートの湯が出るものと推定されたときには、そのア
ンダーシュートの大きさに応じて遅延時間を長く設定す
るので、再出湯時にオーバーシュートやアンダーシュー
トが抑制され、大きな湯温変動が生じることなく、安定
した湯温の湯を再出湯させることができる。
【0041】例えば、図10のt1 の時点で再出湯が行わ
れたときに、前回燃焼熱量が大で曲線A,A′の特性が
推定されたときには、バイパス電磁弁を開けた状態で再
出湯が行われるので、熱交換器3側から出る後沸きによ
る熱い湯は時間遅れなくバイパス流路10側の水とミキシ
ングされて出湯するので、オーバーシュートの湯の抑制
が行われることとなる。また、例えば、t3 の時点で再
出湯が行われたときには、再出湯までの待機時間が長い
ので、熱交換器3側の湯の温度は低下しており、このと
き、再出湯開始と同時にバイパス電磁弁11を開けると、
熱交換器3側の冷えた湯にバイパス流路10の水がミキシ
ングされて益々低温の湯となって出湯するが、本実施例
では、このようなアンダーシュートが推定されるときに
は、バイパス電磁弁11のオンのタイミングが遅延され、
この遅延時間TB の間にほぼ設定温度TD 近辺の熱交換
器3側の湯が出湯し、この湯が出終わるときに、バイパ
ス電磁弁11を開け、再出湯の燃焼により加熱されたほぼ
M の湯温の湯に、バイパス流路10側の水がミキシング
されてほぼ設定温度TD の湯が出湯されることとなるの
で、湯の使用者は大きなオーバーシュートやアンダーシ
ュートの湯に触れるということがなくなり、気持ちよく
湯の使用を行うことができる。
【0042】図6には本発明の第2の実施例に係る給湯
器の模式構成が示されている。この実施例の給湯器は、
熱交換器3の入水路である給水管4と熱交換器3の出湯
路である給湯管5間に熱交換器3を迂回する第1と第2
の2本のバイパス流路10a,10bを設け、それぞれのバ
イパス流路10a,10bに第1と第2のバイパス電磁弁11
a,11bを介設したものである。
【0043】この給湯器では、高温給湯時にはバイパス
電磁弁11a,11bを共にオフ状態に保って給湯運転を行
い、低温給湯時には、バイパス電磁弁11aをオン状態に
維持し、バイパス電磁弁11bをオフ状態にして給湯運転
を行うものである。なお、バイパス電磁弁11bは低温給
湯時に、例えば、オーバーシュートの湯が出湯するこき
には、このバイパス電磁弁11bをオーバーシュートの湯
が出る区間だけ開き、オーバーシュートを抑制して湯温
の安定化を行う働きをする。
【0044】この実施例は、バイパス流路10aの他に、
オーバーシュートを抑制するためのバイパス流路10bが
設けられることで、ほぼ完全にオーバーシュートのない
再出湯湯温を確保し、再出湯時にアンダーシュートの湯
温が推定されたときには、前記第1の実施例と同様に、
このアンダーシュートの大きさに応じてバイパス電磁弁
11aの開のタイミングを遅延させてアンダーシュートを
抑制し得る。
【0045】図7にはこの実施例の再出湯湯温の制御を
行う制御回路のブロック構成が示されている。この実施
例では、バイパス電磁弁オン・オフ時間演算部21では、
前記第1の実施例と同様に出湯湯温推定部で再出湯湯温
の推定を行い、アンダーシュートが推定されたときに
は、そのアンダーシュートの大きさに応じた遅延時間T
B が遅延時間設定部により設定されるが、この実施例で
は、さらに、出湯湯温推定部でオーバーシュートの湯温
が推定されたときには、そのオーバーシュートの大きさ
に応じたバイパス電磁弁11bの開のタイミングと、その
開の動作時間を演算あるいはグラフや表のデータに基づ
き求め、これらの求めた結果をバイパス電磁弁オン・オ
フ指令部16に加えている。
【0046】バイパス電磁弁オン・オフ指令部16は前
記第1の実施例と同様にバイパス電磁弁11aの駆動指
令を行う他に、バイパス電磁弁11bの駆動指令を行
う。バイパス電磁弁駆動部17aはバイパス電磁弁オン
・オフ指令部16からの指令に基づき、前記第1の実施
例と同様に再出湯開始時にアンダーシュートが推定され
たときには、バイパス電磁弁11aのオンタイミングを
遅延時間TB だけ遅らせてオン駆動する。バイパス電
磁弁駆動部17bはバイパス電磁弁オン・オフ指令部1
6からのバイパス電磁弁11bに対する指令を受けて、
通常はバイパス電磁弁11bをオフ駆動するが、再出湯
開始時にオーバーシュートが推定されたときには、その
オーバーシュートの大きさに応じて設定される時間だけ
バイパス電磁弁11bをオン駆動するもので、それ以外
の構成は前記第1の実施例と同様である。
【0047】図8は第2の実施例の動作を示すフローチ
ャートを示したものであり、以下、その動作を簡単に説
明する。まず、コールドスタート状態でリモコンにより
給湯運転がオンされると、ステップ201 でバイパス電磁
弁11a,11bが共にオフされる。なお、フローチャート
中、BV1 はバイパス電磁弁11aを、BV2 はバイパス
電磁弁11bをそれぞれ示す記号である。ステップ202 で
フローセンサ6からオン信号が加えられたか否かを判断
し、オン信号が加えられたときには給湯運転の燃焼が開
始し、ステップ204 で高温給湯であるか否かの判断が行
われる。
【0048】高温給湯の場合にはバイパス電磁弁11
a,11bを共にオフ状態に維持し、低温給湯の場合に
はバイパス電磁弁11aをオンし、バイパス電磁弁11
bをオフする。そして、ステップ208から209で、
出湯温度が設定温度となるように燃焼制御が行われ、ス
テップ210で給湯燃焼熱量が燃焼量記憶部18に時々
刻々更新記憶される。ステップ211でフローセンサ6
からオフ信号が出力されたときには、給湯燃焼の停止状
態と判断し、ステップ213でバイパス電磁弁11a,
11bを共にオフ状態に維持する。そして、フローセン
サ6からオフ信号が加えられたときを起点として、待機
時間計測タイマ20のタイマ動作をスタートし、再出湯
までの待機時間を計測する。
【0049】ステップ215 でフローセンサ6からオン信
号が出力されたことを確認したときには、再出湯が開始
されたものと判断し、ステップ216 で燃焼を開始する。
そして、ステップ217 でリモコンの温度設定部の情報に
より、高温給湯であるか否かを判断し、高温給湯の場合
にはステップ207 以降の動作を行う。
【0050】低温給湯状態と判断されたときには、ステ
ップ218で再出湯開始の湯温の推定が行われ、ステッ
プ219でオーバーシュートの出湯湯温が推定されたか
否か、ステップ228でアンダーシュートの湯温が推定
されたか否かを判断する。ステップ219でオーバーシ
ュートの湯温推定がされたときには、ステップ220で
水を埋めてオーバーシュートを解消するのに必要なバイ
パス電磁弁11bのオン時間TONを計算等により求め
る。そして、待機時間計測タイマ20をクリアし、バイ
パス電磁弁オン・オフ時間計測タイマ22のタイマ動作
をスタートし、同時に、バイパス電磁弁11bを開け
る。そして、ステップ223でバイパス電磁弁11bを
開けてから設定時間、つまり、ステップ220で計算さ
れた時間TONが経過したか否かを判断し、その時間が
経過しない間は通常運転時のバイパス電磁弁11aの開
動作と併せてバイパス電磁弁11bを開けて、オーバー
シュートの湯にバイパス通路10aの水の他にバイバス
通路10b側の水を混ぜてオーバーシュートを抑制す
る。このバイパス電磁弁10bの開時間TONが経過し
たときに、バイパス電磁弁11bを閉じてバイパス電磁
弁オン・オフ時間計測タイマ22をクリアし、通常の給
湯燃焼運転を行う。
【0051】前記ステップ228 で再出湯湯温のアンダー
シュートが推定されたときには、そのアンダーシュート
の大きさに応じたバイパス電磁弁11aの開のタイミング
をずらす遅延時間TB が計算される。そして、待機時間
計測タイマ20がクリアされると共に、フローセンサ6か
らのオン信号により、バイパス電磁弁オン・オフ時間計
測タイマ22をスタートする。ステップ232 では再出湯開
始後、遅延時間TB が経過したか否かを判断し、経過す
る前はバイパス電磁弁11aを閉じた状態を維持し、バイ
パス電磁弁11aの開タイミングの遅延時間TB が経過し
たときにバイパス電磁弁11aを開けて、バイパス電磁弁
オン・オフ時間計測タイマ22をクリアする。それ以降は
通常の給湯燃焼運転を行う。
【0052】この実施例では、前記第1の実施例と同様
に、再出湯のアンダーシュートが推定されたときには、
そのアンダーシュートの大きさに応じたバイパス電磁弁
11aの開タイミングの遅延時間TB が求められ、その遅
延時間TB の間は、熱交換器3側から出る温度の低下し
た湯にバイパス流路10a側の水を混ぜることはないの
で、アンダーシュートの抑制が効果的に行われることと
なり、再出湯のオーバーシュートが推定されるときに
は、バイパス電磁弁11bを開けて、オーバーシュートの
原因となる後沸きの大きい熱交換器3側の湯にバイパス
流路10aの他にバイパス流路10bの水をミキシングする
ので、オーバーシュートが抑制され、ほぼ設定温度の安
定した湯を出湯することが可能となる。
【0053】本発明は上記各実施例に限定されることは
なく、様々な実施の態様を採り得る。例えば、上記各実
施例では、バイパス制御弁を、開閉式のバイパス電磁弁
10,10a,10bで構成したが、このバイパス制御弁は水
量可変方式の水量制御弁により構成してもよい。バイパ
ス制御弁を水量可変式の制御弁により構成することによ
り、アンダーシュートやオーバーシュートの大きさに応
じてバイパス流路側のミキシングの水の量を自在に可変
制御できるので、より精度よくオーバーシュートやアン
ダーシュートの抑制が可能となる。なお、開閉式のバイ
パス電磁弁を用いた構成としたときにおいても、電磁弁
のオンとオフの動作を繰り返し駆動し、そのオン・オフ
の周波数や、オンとオフの時間比率を可変することによ
り水量可変式の弁として使用することができる。
【0054】また、オーバーシュートやアンダーシュー
トの推定を行う場合、前回燃焼熱量の大きさと給湯停止
後再出湯までの待機時間の他に、入水温の情報や、外気
温の情報や、バイパス流路10,10a,10bの通路面積の
大きさや、熱交換器3の出口からバイパス流路の出口合
流点9までの管路長等の仕様データを考慮して求めても
よい。入水温が低ければオーバーシュートを抑制するバ
イパス電磁弁11bのオン時間は短時間でよく、また、バ
イパス流路11bの通路面積が大きければ、同様に、オー
バーシュートを抑制するバイパス電磁弁11bのオン時間
は短くてよく、また、外気温が低ければ、再出湯までの
待機時間が同じであれば、推定されるアンダーシュート
の大きさが大きくなる。
【0055】このように、入水温や外気温等の他のデー
タを考慮することにより、推定されるオーバーシュート
やアンダーシュートの大きさの推定がより正確となり、
これを抑制するバイパス制御弁の動作の精度を高めるこ
とができ、よりきめ細かなオーバーシュートやアンダー
シュートの抑制が可能となる。
【0056】
【発明の効果】本発明は再出湯開始時の出湯湯温を推定
し、アンダーシュートの湯温が推定されたときには、そ
のアンダーシュートの大きさに応じてバイパス流路のバ
イパス制御弁の再出湯時のオンのタイミングを遅延させ
るように構成したものであるから、アンダーシュートが
推定されるときには、バイパス電磁弁が遅延時間だけ閉
じられ、熱交換器側から出る冷えた湯にバイパス流路側
の水が混ぜられて益々湯温が低下してしまうということ
がなく、これにより、再出湯時のアンダーシュートの抑
制を効果的に行うことができる。しかも、このアンダー
シュートの抑制は、熱交換器の出側から出湯路とバイパ
ス流路との合流点に至る管路に滞留しているそのアンダ
ーシュートを引き起す低温の湯がその合流点を出て行く
までの時間で遅延量(遅延時間)を設定しているので、
給湯停止後の後沸きの大きさや再出湯までの待機時間の
長短に拘わらず、それに合った遅延量(遅延時間)が求
められてアンダーシュートの抑制が効果的に行われるこ
ととなり、湯温変動の少ない安定した湯温の再出湯が可
能となる。
【0057】また、第1と第2のバイパス流路を2本設
けた構成のものにあっては、一方側のバイパス流路のバ
イパス制御弁を制御して前記の如くアンダーシュートの
抑制が行われると共に、他方のバイパス流路のバイパス
制御弁を制御してオーバーシュートの抑制が行えるの
で、再出湯時におけるオーバーシュートやアンダーシュ
ートの湯温の変動をさらに精度よく抑制することが可能
となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の方法を行う第1の実施例の制御回路の
ブロック構成図である。
【図2】再出湯開始時湯温のオーバーシュートとアンダ
ーシュートの判定例の説明図である。
【図3】遅延時間TB をグラフデータを利用して求める
例の説明図である。
【図4】バイパス電磁弁のオンタイミング遅延パターン
の各種説明図である。
【図5】第1の実施例の動作を示すフローチャートであ
る。
【図6】本発明の第2の実施例に係る給湯器の模式説明
図である。
【図7】本発明の方法を行う制御回路の第2の実施例を
示すブロック構成図である。
【図8】第2の実施例の動作を示すフローチャートであ
る。
【図9】従来のバイパス流路を設けた給湯器の説明図で
ある。
【図10】バイパス流路を設けた給湯器の一般的な再出湯
開始湯温を再出湯までの待機時間との関係で示す説明図
である。
【符号の説明】
10,10a,10b バイパス流路 11,11a,11b バイパス電磁弁 15 高温・低温設定判定部 16 バイパス電磁弁オン・オフ指令部 17 バイパス電磁弁駆動部 18 燃焼量記憶部 20 待機時間計測タイマ 21 バイパス電磁弁オン・オフ時間演算部 22 バイパス電磁弁オン・オフ時間計測タイマ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−203261(JP,A) 特開 平2−21156(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F24H 1/10 302

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 熱交換器の入水路と出湯路を連通して熱
    交換器を迂回するバイパス流路を設け、このバイパス流
    路に流路の開閉を行うバイパス制御弁を設け、通常の低
    温給湯燃焼時にはバイパス制御弁を開き、熱交換器から
    出る湯にバイパス流路の水を混合して出湯する給湯器に
    おける再出湯湯温の安定化制御方法において、給湯燃焼
    の停止時から給湯停止時間を計測し、この給湯停止計測
    時間と給湯停止前の給湯燃焼熱量とを含む情報に基づい
    て再出湯開始時の出湯湯温を推定し、推定の出湯湯温が
    アンダーシュートの湯温のときは熱交換器の出側から出
    湯路とバイパス流路との合流点に至る管路に滞留してい
    るそのアンダーシュートを引き起す低温の湯がその合流
    点を出て行くまでの時間で遅延量を設定し、前記推定の
    出湯湯温がアンダーシュートの湯温のときはバイパス制
    御弁を閉じて熱交換器側の湯のみで出湯を開始し、熱交
    換器側からの湯に混合するバイパス流路の水の混合タイ
    ミングを再出湯の燃焼開始時点から前記遅延量だけ遅ら
    せることで再出湯時のアンダーシュートを抑制する給湯
    器における再出湯湯温の安定化制御方法。
  2. 【請求項2】 熱交換器の入水路と出湯路を連通して熱
    交換器を迂回する第1のバイパス通路と第2のバイパス
    通路を設け、第1のバイパス通路には通路の開閉を行う
    第1のバイパス制御弁を、第2のバイパス通路にも同じ
    く第2の制御弁をそれぞれ設け、通常の低温給湯燃焼時
    には第1のバイパス制御弁を開き、第2のバイパス制御
    弁を閉じ、熱交換器から出る湯に第1のバイパス通路の
    水を混合して出湯する再出湯湯温の安定化制御方法にお
    いて、給湯燃焼の停止時から給湯停止時間を計測し、こ
    の給湯停止計測時間と給湯停止前の給湯燃焼熱量とを含
    む情報に基づいて再出湯開始時の出湯湯温を推定し、推
    の出湯湯温がアンダーシュートの湯温のときは熱交換
    器の出側から出湯路と第1のバイパス流路との合流点に
    至る管路に滞留しているそのアンダーシュートを引き起
    す低温の湯がその合流点を出て行くまでの時間で遅延量
    を設定し、前記推定の出湯湯温がアンダーシュートの湯
    温のときは第1および第2のバイパス制御弁を閉じて熱
    交換器側の湯のみで出湯を開始し、熱交換器側からの湯
    に混合する第1のバイパス流路の水の混合タイミングを
    再出湯の燃焼開始時点から前記遅延量だけ遅らせること
    再出湯時のアンダーシュートを抑制する給湯器におけ
    る再出湯湯温の安定化制御方法。
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