JP3534837B2 - 給湯器およびこれを用いた点火制御方法 - Google Patents

給湯器およびこれを用いた点火制御方法

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JP3534837B2
JP3534837B2 JP20502594A JP20502594A JP3534837B2 JP 3534837 B2 JP3534837 B2 JP 3534837B2 JP 20502594 A JP20502594 A JP 20502594A JP 20502594 A JP20502594 A JP 20502594A JP 3534837 B2 JP3534837 B2 JP 3534837B2
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武雄 山口
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、出湯時の湯温を安定化
するための給湯器およびこれを用いた点火制御方法に関
し、更に詳しくは、燃焼停止時から所定の待機時間が経
過する毎に点火を行い、出湯時の湯温の安定化に必要な
バックアップ熱量を生成および補充するバックアップ燃
焼を行う給湯器およびこれを用いた点火制御方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来この種の給湯器およびこれを用いた
点火制御方法としては、燃焼停止時から所定の待機時間
が経過する毎(所定のインターバル時間毎)に点火を行
い、バックアップ熱量を熱交換器に生成および補充する
バックアップ燃焼を行う給湯器およびこれを用いた点火
制御方法がある。
【0003】従来の給湯器およびこれを用いた点火制御
方法においては、湯沸点着火もバックアップ燃焼も、予
混合ガスや燃焼ファンの給気の温度が高いとき(例え
ば、夏期や昼間)や逆に温度が低いとき(例えば、冬期
や夜間)に関係なく、燃焼ファンの回転数とガス圧に基
づいて予混合が行われていた。
【0004】また、予混合比率は、冬場での可燃限界の
下限界から夏場での上限界の範囲内における燃焼ファン
の回転数に基づいて制御され、特に点着火における予混
合比率は、燃焼ファン回転数またはガス圧の少なくとも
一方を固定または可変にして制御されていた。
【0005】また、特開平2−21123に開示された
技術においては、通常燃焼の点着火における予混合比率
および湯沸燃焼における予混合比率を、予混合ガスや燃
焼ファンの給気の温度が高いとき(例えば、夏期や昼
間)や逆に温度が低いとき(例えば、冬期や夜間)に関
係なく、理論上明らかになっている燃焼空気と燃焼ガス
との理想的な混合範囲の上限と下限との間で求めてい
た。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのよう
な従来の給湯器およびこれを用いた点火制御方法では、
高温の予混合ガスの給気温度が高いほど、点火ガス圧を
低くしても着火できるにもかかわらず、湯沸点着火は、
予混合ガスや給気の温度を考慮することなく、また必ず
点火するように、最適予混合比率よりかなり高濃度の予
混合ガスを用いて行われるので、着火時に無用な燃焼騒
音を発生し、給湯器の使用者に不快感を与えるという問
題点があった。
【0007】本発明は、このような従来の問題点に着目
してなされたもので、バックアップ燃焼における点着火
に適した予混合比に基づく予混合ガスを作成し理想混合
比に基づく最適な点着火を実現でき、さらに、着火時に
無用な燃焼騒音を低く抑えることができ、給湯器の使用
者に不快感を与えることを少なくできる給湯器およびこ
れを用いた点火制御方法を提供することを目的としてい
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めの要旨とするところは、以下の3項に存する。
【0009】[1]項 湯沸燃焼停止後、所定の待機時
間経過毎に点火してバックアップ熱量を補充し、熱交換
器(11)内の湯温を所定の許容温度範囲内に制御する
バックアップ燃焼を行う給湯器において、予混合ガス
(31)に用いる燃焼空気(12b)の温度を測定し、
燃焼空気温データ(40a)を生成する燃焼空気温検出
手段(40)と、前記燃焼空気温データ(40a)を受
けて、前記バックアップ燃焼時の点着火に用いる可燃限
界の下限界に基づく燃焼ガス(12a)と前記燃焼空気
(12b)との予混合比率(36a)を算出する演算部
(36)と、該予混合比率(36a)に従って前記燃焼
ガス(12a)と前記燃焼空気(12b)との予混合を
行う予混合部(38)を有する予混合手段(30)と、
を備えて成ることを特徴とする給湯器(10)。
【0010】[2]項 前記燃焼空気温検出手段(4
0)が前記バックアップ燃焼時の前記燃焼空気温データ
(40a)を固定値として記憶しておくことを特徴とす
る[1]項に記載の給湯器(10)。
【0011】[3]項 前記燃焼空気温検出手段(4
0)は、前記予混合ガス(31)に用いる燃焼空気(1
2b)の温度を測定して燃焼空気温データ(40a)を
生成し、前記バックアップ燃焼時は、前記演算部(3
6)が該燃焼空気温データ(40a)を用いて前記バッ
クアップ燃焼時の点着火の前記下限界に基づく前記予混
合比率(36a)を算出し前記予混合部(38)が該予
混合比率(36a)に従って前記燃焼ガス(12a)と
前記燃焼空気(12b)との予混合を行う、ことを特徴
とする[1]項、または[2]項に記載の給湯器(1
0)を用いた点火制御方法。
【0012】
【作用】給湯器(10)は、可燃限界に基づいて生成し
た燃焼ガス(12a)と燃焼空気(12b)との予混合
ガス(31)を燃焼し、湯沸燃焼停止後、流水確認装置
(フローセンサー18e)がOFFの状態で点火してバ
ックアップ熱量を補充し熱交換器(11)内の湯温を所
定の許容温度範囲内に制御するバックアップ燃焼を行
う。
【0013】給湯器(10)およびこれを用いた点火制
御方法においては、所定のインターバル時間毎に供給さ
れるバックアップ熱量に基づく熱交換器(11)内の湯
温が下限設定値(下限温度)および上限設定値(上限温
度)と比較され、バックアップ熱量の演算値が許容範囲
から上または下に外れたとき、バーナ(12)による燃
焼動作または燃焼ファン(17)による冷却動作が行わ
れ、熱交換器(11)内の湯温は許容範囲内に収められ
る。該冷却時間の経過後、燃焼ファン(17)はポスト
ファン回転に移行される。
【0014】バックアップ熱量に基づく熱交換器(1
1)内の湯温が下限温度よりも低いと判断されたときに
は、熱交換器(11)に通水させずに、バーナ(12)
の点着火(ちょい点火と呼ばれている)が行われ、所定
の短時間だけまたは所定の点火タイミングでバーナ(1
2)を燃焼させ、熱交換器(11)内の湯水が加熱され
て、熱交換器(11)内の湯温が許容温度範囲内に高め
られる。
【0015】さらに、バックアップ燃焼に基づく湯温が
上限温度と下限温度の範囲内に入ると、燃焼ファン(1
7)は、ポストファン回転を実行する。
【0016】燃焼空気温検出手段(40)は、予混合ガ
ス(31)に用いる燃焼空気(12b)の温度を測定
し、燃焼空気温データ(40a)を生成する。
【0017】予混合手段(30)に装備された演算部
(36)は、燃焼空気温データ(40a)を受けて、バ
ックアップ燃焼時の点着火に用いる可燃限界の下限界に
基づく予混合比率(36a)を算出する。さらに、燃焼
空気温検出手段(40)を用いる場合、演算部(36)
は、燃焼空気温データ(40a)を受けて可燃限界情報
に基づく予混合比率(36a)を算出する。
【0018】予混合手段(30)に装備された予混合部
(38)は、該予混合比率(36a)に従って、ガス弁
(16)と燃焼ファン(17)とを制御して燃焼ガス
(12a)と燃焼空気(12b)との予混合を行って予
混合ガス(31)を生成する。
【0019】
【0020】これにより、バックアップ燃焼における点
着火に適した予混合比率(36a)に基づく予混合ガス
(31)を作成し理想混合比に基づく最適な点着火を実
現できる給湯器(10)およびこれを用いた点火制御方
法を実現することができる。本発明の給湯器(10)を
用いた点火制御方法では、バックアップ燃焼を行うとき
は、バックアップ燃焼時の点着火に用いる可燃限界の下
限界に基づいて予混合比率(36a)を算出する。
【0021】さらに、燃焼空気温検出手段(40)を用
いた点着火制御方法では、予混合ガス(31)に用いる
燃焼空気(12b)の温度を測定して燃焼空気温データ
(40a)を生成し、該燃焼空気温データ(40a)を
演算してバックアップ燃焼時の点着火に用いる可燃限界
の下限界に基づく予混合比率(36a)を算出する。さ
らに、予混合比率(36a)を用いてガス弁(16)と
燃焼ファン(17)とを制御して燃焼ガス(12a)と
燃焼空気(12b)との予混合を行って予混合ガス(3
1)を生成する。
【0022】これにより、バックアップ燃焼における点
着火に適した予混合比率(36a)に基づく予混合ガス
(31)を作成し理想混合比に基づく最適な点着火を実
現できる給湯器(10)およびこれを用いた点火制御方
法を実現することができる。
【0023】さらに、バックアップ燃焼における点着火
では、予混合ガス(31)の給気温度の高さに応じて点
火ガス圧を低くして適切な予混合比率(36a)での燃
焼補正を実行できるため、着火時に無用な燃焼騒音を低
く抑えることができ、給湯器(10)の使用者に不快感
を与えることを少なくできる。
【0024】
【実施例】以下、図面に基づき本発明の一実施例を説明
する。図1は本発明の一実施例にかかる給湯器の構成を
示すブロック図である。
【0025】給湯器10は、可燃限界に基づいて生成し
た燃焼ガス12aと燃焼空気12bとの予混合ガス31
を燃焼し、湯沸燃焼停止後、所定の待機時間が経過する
毎に点火してバックアップ熱量を補充し、熱交換器11
内の湯温を所定の許容温度範囲内に制御するバックアッ
プ燃焼を行うように装置されて成る。
【0026】また、給湯器10には、燃焼ファン17か
らの燃焼空気12bとガス弁16を介して供給される燃
焼ガス12aとを予混合するためのバーナ12が装置さ
れている。
【0027】バーナ12に連通するガス通路には、ガス
を流量を制御するためのガス弁16が装置されている。
【0028】燃焼空気温検出手段40は、バーナ12内
部の予混合ガス31に用いる燃焼空気12bの温度を測
定し、燃焼空気温データ40aを生成するように装置さ
れて成る。本実施例では、燃焼空気温検出手段40とし
て、サーミスタや熱電対を用いることができる。
【0029】なお、本実施例では、燃焼空気温検出手段
40を用いてバーナ12内部の予混合ガス31に用いる
燃焼空気12bの温度を測定しているが、特にこれに限
定されるものではなく、予混合ガス31や給気の温度が
計測できる任意の箇所に燃焼空気温検出手段40を設け
てもよい。また、燃焼空気温検出手段40は、燃焼空気
12bの温度測定に代えて、前記固定値として記憶され
ている燃焼空気温データ(40a)を用いてもよい。
【0030】予混合手段30は、燃焼ガス12aの流量
のデータとファン回転センサ18aからの燃焼空気12
bの流量のデータとを検出できるように装置されて成
る。
【0031】予混合手段30は、燃焼ガス12aの流量
を制御できるようにガス弁16に接続されてなる。ま
た、燃焼空気12bの流量を制御できるように燃焼ファ
ン17に接続されてなる。
【0032】熱交換器11には、出湯温度を制御するた
めのバイパス流路15が並列に設けられている(このバ
イパス流路15は省略することも可能である)。
【0033】また、熱交換器11には燃焼ファン17が
装備されており、燃焼ファン17から給排気用の燃焼空
気が供給されるように装置されている。
【0034】燃焼ファン17にはファン回転センサ18
aが設けられている。また、燃焼ファン17の周りに
は、給排気用の燃焼空気の給気温度を検出する燃焼空気
温検出手段40としての外気温センサ18bが設けられ
ている。本実施例では、外気温センサ18bとして、サ
ーミスタや熱電対を用いることができる。
【0035】熱交換器11の入口側には、水を供給する
ための給水管13が接続されている。給水管13には、
給水温度を検出するための入水温センサ18cと、入水
流量を検出するフローセンサ18eとが設けられてい
る。本実施例では、入水温センサ18cとしてサーミス
タ、熱電対等の温度測定素子を用いている。
【0036】熱交換器11の出口側には出湯管14が接
続され、出湯管14の出湯側には水栓(図示せず)が設
けられている。さらに出湯管14には出湯温度を検出す
るための出湯温度センサ18dが設けられている。
【0037】なお、給湯器10の湯沸点着火をおこなう
ための制御装置(図示せず)が装備されていてもよい。
該制御装置にはリモコン(図示せず)が接続され、この
リモコン(図示せず)には給湯の設定温度を設定するボ
タンや設定温度の表示部が設けられていてもよい。
【0038】図2は本発明の一実施例にかかる給湯器の
点火制御方法を示すブロック図である。なお、同種の部
位には同一符号を付し、重複した説明を省略する。
【0039】演算部36は、点火時毎の予混合比率36
aを算出するよう、予混合手段30に装置されて成り、
燃焼ガス12aの流量のデータとファン回転センサ18
aからの燃焼空気12bの流量のデータとを検出できる
ように装置されて成る。
【0040】予混合部38は、該予混合比率36aに従
って燃焼ガス12aと燃焼空気12bとの予混合を行っ
て予混合ガス31を生成するよう、予混合手段30に装
置されて成る。
【0041】さらに、予混合部38は、燃焼ガス12a
の流量を制御できるようにガス弁16に接続されてな
る。また、燃焼空気12bの流量を制御できるように燃
焼ファン17に接続されてなる。
【0042】図3は本発明の一実施例にかかる給湯器の
点火制御方法を示すブロック図である。なお、同種の部
位には同一符号を付し、重複した説明を省略する。
【0043】演算部36は、燃焼空気温データ40aを
受けて可燃限界情報を算出し、該可燃限界に基づいて点
着火時の燃焼ガス12aと燃焼空気12bとの予混合比
率36aを算出するよう、予混合手段30に装置されて
成る。
【0044】さらに、演算部36は、点火時における可
燃限界情報に基づく予混合比率36aを算出するよう、
予混合手段30に装置されて成り、燃焼ガス12aの流
量のデータとファン回転センサ18aからの燃焼空気1
2bの流量のデータとを検出できるように装置されて成
る。
【0045】予混合部38は、該予混合比率36aに従
って燃焼ガス12aと燃焼空気12bとの予混合を行っ
て予混合ガス31を生成するよう、予混合手段30に装
置されて成る。
【0046】さらに、予混合部38は、燃焼ガス12a
の流量を制御できるようにガス弁16に接続されてな
る。また、燃焼空気12bの流量を制御できるように燃
焼ファン17に接続されてなる。
【0047】次に作用を説明する。図1は本発明の一実
施例にかかる給湯器10の構成を示すブロック図であ
る。給湯器10は、可燃限界に基づいて生成した燃焼ガ
ス12aと燃焼空気12bとの予混合ガス31を燃焼
し、給湯燃焼停止後、所定の待機時間が経過する毎に点
火してバックアップ熱量を補充し熱交換器11内の湯温
を所定の許容温度範囲内に制御するバックアップ燃焼を
行う。
【0048】図1に示す給湯器10において、フローセ
ンサ18eは、水栓(図示せず)を開けることにより、
熱交換器11に流入する水の流れを検出してフローセン
サ信号(図示せず)を生成する。
【0049】バーナ12は、燃焼ファン17からの燃焼
空気12bとガス弁16を介して供給される燃焼ガス1
2aとを予混合する。
【0050】前記制御装置(図示せず)は、該フローセ
ンサ信号(図示せず)を受けてガスの供給とイグナイタ
(図示せず)に点火動作を命令し、バーナ12に燃焼命
令を与える。また、熱交換器11における湯沸し制御お
よびバックアップ燃焼制御を行う。
【0051】該湯は出湯管14を通過して、水栓(図示
せず)から出湯される。さらに、前記制御装置(図示せ
ず)は、水栓(図示せず)を閉めてフローセンサ18e
が水の流れを検出しなくなったとき、該フローセンサ1
8eからのオフ信号を受けてバーナ12の燃焼停止制御
を行うことができる。
【0052】熱交換器11内の湯の後沸き量は、給湯器
10の燃焼停止時毎に該燃焼停止以前の給湯制御成績を
演算することによって求めることができる。
【0053】燃焼空気温検出手段40は、バーナ12内
部の予混合ガス31に用いる燃焼空気12bの温度を測
定し、燃焼空気温データ40aを生成する。本実施例で
は、燃焼空気温検出手段40として、サーミスタや熱電
対を用いることができる。
【0054】これにより、バックアップ燃焼における点
着火に適した予混合比率36aに基づく予混合ガス31
を作成し理想混合比に基づく最適な点着火を実現できる
給湯器10およびこれを用いた点火制御方法を実現する
ことができる。
【0055】さらに、バックアップ燃焼における点着火
では、予混合ガス31の給気温度の高さに応じて点火ガ
ス圧を低くして適切な予混合比率36aでの燃焼補正を
実行できるため、着火時に無用な燃焼騒音を低く抑える
ことができ、給湯器10の使用者に不快感を与えること
を少なくできる。
【0056】さらに予混合手段30は、ガス弁16を作
動して燃焼ガス12aの流量を制御する。また、燃焼フ
ァン17を作動して燃焼空気12bの流量を制御する。
【0057】燃焼ファン17は給排気用の燃焼空気を供
給する。燃焼ファン17に装置されたファン回転センサ
18aは、燃焼ファン17の回転状態を検出し予混合手
段30に該検出結果を与える。
【0058】図2は本発明の一実施例にかかる給湯器の
点火制御方法を示すブロック図である。なお、同種の部
位には同一符号を付し、重複した説明を省略する。
【0059】演算部36は、点火時の予混合比率36a
を算出する。制御装置からガス弁に与えられている電流
値から燃焼ガス12aの流量のデータとファン回転セン
サ18aからの燃焼空気12bの流量を指定するととも
に、のデータとを検出する。
【0060】予混合部38は、燃焼ガス12aの流量の
データ、燃焼空気12bの流量のデータ、予混合比率3
6aに従って燃焼ガス12aと燃焼空気12bとの予混
合を行って予混合ガス31を生成する。さらに、予混合
部38は、燃焼ガス12aの流量および燃焼空気12b
の流量を制御する。
【0061】可燃限界情報は、バックアップ燃焼時の点
着火に用いる可燃限界と給湯燃焼に用いる少なくとも1
つの可燃限界とから構成される。
【0062】これにより、バックアップ燃焼における点
着火に適した予混合比率36aに基づく予混合ガス31
を作成し理想混合比に基づく最適な点着火を実現できる
給湯器10およびこれを用いた点火制御方法を実現する
ことができる。
【0063】さらに、バックアップ燃焼における点着火
では、予混合ガス31の給気温度の高さに応じて点火ガ
ス圧を低くして適切な予混合比率36aでの燃焼補正を
実行できるため、着火時に無用な燃焼騒音を低く抑える
ことができ、給湯器10の使用者に不快感を与えること
を少なくできる。
【0064】図3は本発明の一実施例にかかる給湯器の
点火制御方法を示すブロック図である。なお、同種の部
位には同一符号を付し、重複した説明を省略する。
【0065】演算部36は、燃焼空気温データ40aを
受けて可燃限界情報を算出し、該可燃限界情報に基づい
て燃焼ガス12aと燃焼空気12bとの予混合比率36
aを算出する。
【0066】さらに、演算部36は、点火時毎の予混合
比率36aを算出し、前記制御装置からガス弁に与えら
れている前記電流値からの燃焼ガス12aの流量のデー
タとファン回転センサ18aからの燃焼空気12bの流
量のデータとを検出する。
【0067】予混合部38は、該予混合比率36aに従
って燃焼ガス12aと燃焼空気12bとの予混合を行っ
て予混合ガス31を生成する。さらに、予混合部38
は、燃焼ガス12aの流量および燃焼空気12bの流量
を制御する。
【0068】本発明の給湯器を用いた点火制御方法で
は、バックアップ燃焼を行うときはバックアップ燃焼時
の点着火に用いる可燃限界の下限界に基づいて予混合比
率36aを算出する。
【0069】さらに、燃焼空気温検出手段40を用いた
点火制御方法では、予混合ガス31に用いる燃焼空気1
2bの温度を測定して燃焼空気温データ40aを生成
し、該燃焼空気温データ40aを演算してバックアップ
燃焼時の点着火に用いる可燃限界の下限界34aに基づ
く予混合比率36aを算出する。
【0070】これにより、バックアップ燃焼における点
着火に適した予混合比率36aに基づく予混合ガス31
を作成し理想混合比に基づく最適な点着火を実現できる
給湯器10およびこれを用いた点火制御方法を実現する
ことができる。
【0071】さらに、バックアップ燃焼における点着火
では、予混合ガス31の給気温度の高さに応じて点火ガ
ス圧を低くして適切な予混合比率36aでの燃焼補正を
実行できるため、着火時に無用な燃焼騒音を低く抑える
ことができ、給湯器10の使用者に不快感を与えること
を少なくできる。
【0072】
【発明の効果】本発明にかかる給湯器およびこれを用い
た点火制御方法によれば、バックアップ燃焼における点
着火に適した予混合比に基づく予混合ガスを作成し理想
混合比に基づく最適な点着火を実現できる給湯器および
これを用いた点火制御方法を実現することができる。
【0073】さらに、バックアップ燃焼における点着火
では、予混合ガスの給気温度の高さに応じて点火ガス圧
を低くして適切な予混合比率での燃焼補正を実行できる
ため、着火時に無用な燃焼騒音を低く抑えることがで
き、給湯器の使用者に不快感を与えることを少なくでき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例にかかる給湯器の構成を示す
ブロック図である。
【図2】本発明の一実施例にかかる給湯器の点火制御方
法を示すブロック図である。
【図3】本発明の一実施例にかかる給湯器の点火制御方
法を示すブロック図である。
【符号の説明】
10…給湯器 11…熱交換器 12…バーナ 12a…燃焼ガス 12b…燃焼空気 13…給水管 14…出湯管 15…バイパス流路 16…ガス弁 17…燃焼ファン 18a…ファン回転センサ 18b…外気温センサ 18c…入水温センサ 18d…出湯温度センサ 18e…フローセンサ 30…予混合手段 31…予混合ガス 36…演算部 36a…予混合比率 38…予混合部 40…燃焼空気温検出手段 40a…燃焼空気温データ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−159671(JP,A) 特開 平3−175208(JP,A) 特開 平2−21123(JP,A) 実開 平1−106744(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F23N 5/02 350 F23N 5/20 F24H 1/10 301

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】湯沸燃焼停止後、所定の待機時間経過毎に
    点火してバックアップ熱量を補充し、熱交換器内の湯温
    を所定の許容温度範囲内に制御するバックアップ燃焼を
    行う給湯器において、 予混合ガスに用いる燃焼空気の温度を測定し、燃焼空気
    温データを生成する燃焼空気温検出手段と、 前記燃焼空気温データを受けて、前記バックアップ燃焼
    時の点着火に用いる可燃限界の下限界に基づく燃焼ガス
    と前記燃焼空気との予混合比率を算出する演算部と、該
    予混合比率に従って前記燃焼ガスと前記燃焼空気との予
    混合を行う予混合部を有する予混合手段と、 を備えて成ることを特徴とする給湯器。
  2. 【請求項2】前記燃焼空気温検出手段が前記バックアッ
    プ燃焼時の前記燃焼空気温データを固定値として記憶し
    ておくことを特徴とする請求項1に記載の給湯器。
  3. 【請求項3】前記燃焼空気温検出手段は、前記予混合ガ
    スに用いる燃焼空気の温度を測定して燃焼空気温データ
    を生成し、 前記バックアップ燃焼時は、前記演算部が該燃焼空気温
    データを用いて前記バックアップ燃焼時の点着火の前記
    下限界に基づく前記予混合比率を算出し前記予混合部が
    該予混合比率に従って前記燃焼ガスと前記燃焼空気との
    予混合を行う、 ことを特徴とする請求項1、または請求項2に記載の給
    湯器を用いた点火制御方法。
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