JP3683400B2 - 複合給湯装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術の分野】
本発明は、給湯装置とその他の燃焼機器とを備えた複合給湯装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
台所や浴室等に温水を供給する給湯装置には、給湯装置単独で用いられるものの他、例えば風呂の追焚を行う装置や温水暖房装置等の他の燃焼機器を組み合わせた複合給湯装置が知られている。また、従来の複合給湯装置においては、一般にコストに応じて二種類のものが用いられていた。一つは、給湯装置及び他の燃焼機器に備えられたガスバーナのそれぞれに、燃焼用の空気を供給する燃焼ファンと、前記ガスバーナに供給する燃料ガスの供給量を制御するガバナ比例電磁弁を設けた個別制御タイプの複合給湯装置である。また、この個別制御タイプは、ガバナ比例電磁弁を2個使用しているものと、ガバナ比例電磁弁を1個と比例制御を行わないためにコストの低いガバナ開閉電磁弁を1個使用しているものがある。もう一つは、給湯装置及び他の燃焼機器に備えられたガスバーナに対して1個のガバナ比例電磁弁と1個の燃焼ファンで制御を行う一括制御タイプの複合給湯装置である。
【0003】
前記個別制御タイプの複合給湯装置は、給湯装置及び他の燃焼機器をそれぞれ制御できるが、ガバナ比例電磁弁やガバナ開閉電磁弁を2個設けなければならないため、コストが高くなる。また、複合給湯装置の工場出荷時、あるいはガス種転換や点検修理時等を行う際に、2個の前記ガバナ比例電磁弁等のガスの調圧作業をそれぞれ行わなければならず、作業が煩雑である。さらに、前記他の燃焼機器にガバナ開閉電磁弁を使用しているものについては、比例制御ができないので、他の燃焼機器の適切な制御ができないという不都合がある。
【0004】
一方、前記一括制御タイプの複合給湯装置は、1個の燃焼ファンで給湯装置と他の燃焼機器とに燃焼用空気を供給しているため、燃焼していない機器にも送風することになる。このため、それぞれの機器に別個に送風する場合に比べて消費電力が大きくなる。また、例えば、他の燃焼機器のみを運転している場合には、給湯装置にも送風されるので、給湯装置内の熱交換器が冷却されてしまい、給湯運転時に温度の低い湯が供給されてしまう。また、一括制御タイプの場合は、ファンに大型のものを使用する必要があるため、ファンの騒音が大きくなる。さらに、長期の使用により、熱交換器に埃や煤等が堆積してその一部が閉塞することがあるが、それぞれの機器の使用状態によってどちらか一方の熱交換機の閉塞が進行した場合には、双方の機器の送風バランスが崩れることがある。このような場合、一括制御タイプの場合は1個のファンで双方の機器に送風しているため、閉塞が進行した方の機器のみの送風量を増加させることができないので、適切な空燃比制御ができないという不都合がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、給湯装置とその他の燃焼機器とを備えた複合給湯装置の改良を目的とし、さらに詳しくは前記不都合を解消するために、双方の機器の比例制御を行うことができ、且つ、個別制御タイプのものに比べて低コストで工場出荷時等の調整作業も容易な複合給湯装置を提供することを目的とする。また、一括制御タイプのものに比べて消費電力が少なく、騒音も低く、且つ、熱交換機が閉塞した場合でも適切に空燃比制御を行うことができる複合給湯装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明は、給湯管を流れる水を熱交換器を介して加熱する第1ガスバーナと、該第1ガスバーナの燃焼用の空気を供給する第1ファンとを有する給湯装置と、前記給湯管を流れる水以外の他の被加熱物を加熱するための第2ガスバーナと、該第2ガスバーナの燃焼用の空気を供給する第2ファンとを有する燃焼機器とを備えた複合給湯装置を改良したものである。
【0007】
そして、本発明の複合給湯装置には、前記第1ガスバーナ及び前記第2ガスバーナに燃料ガスを供給する元ガス供給管にその上流側から順に介装された元ガス開閉電磁弁及びガバナ比例電磁弁と、前記元ガス供給管から分岐され前記第1ガスバーナに燃料ガスを供給する第1ガス供給管と、前記元ガス供給管から分岐され前記第2ガスバーナに燃料ガスを供給する第2ガス供給管と、前記第1ガス供給管に介装された第1開閉電磁弁と、前記第2ガス供給管に介装された第2開閉電磁弁と、前記ガバナ比例電磁弁の開度と前記第1ファンの回転数とを制御することにより前記熱交換器により加熱される温水の温度を調節する第1温調手段と、前記ガバナ比例電磁弁の開度と前記第2ファンの回転数とを制御することにより前記燃焼機器の前記被加熱物の温度を調節する第2温調手段と、前記第1温調手段と前記第2温調手段とを制御する運転制御手段とが設けられている。
【0008】
そして、該運転制御手段が、前記第1温調手段により、前記元ガス開閉電磁弁と前記ガバナ比例電磁弁と前記第1開閉電磁弁とを開状態とし、前記第2開閉電磁弁を閉状態として前記第1ファンと前記ガバナ比例電磁弁とにより前記第1ガスバーナのみの燃焼量と空燃比の制御を行う給湯単独運転と、前記第2温調手段により、前記元ガス開閉電磁弁と前記ガバナ比例電磁弁と前記第2開閉電磁弁とを開状態とし、前記第1開閉電磁弁を閉状態として前記第2ファンと前記ガバナ比例電磁弁とにより前記第2ガスバーナのみの燃焼量と空燃比の制御を行う燃焼機器単独運転と、前記第1温調手段及び前記第2温調手段により、前記元ガス開閉電磁弁と前記ガバナ比例電磁弁と前記第1開閉電磁弁と前記第2開閉電磁弁とを開状態とし、前記ガバナ比例電磁弁と前記第1ファン及び前記第2ファンとにより前記第1ガスバーナ及び前記第2ガスバーナの燃焼量と空燃比の制御を行う複合運転とを切り換えて燃焼制御を行う。
【0009】
本発明の複合給湯装置によれば、前記運転制御手段が、前記第1温調手段により前記第1ガスバーナのみの燃焼量と空燃比の制御を行う給湯単独運転を行い、前記第2温調手段により前記第2ガスバーナのみの燃焼量と空燃比の制御を行う燃焼機器単独運転を行う。また、前記第1温調手段と前記第2温調手段により、前記第1及び第2ガスバーナの燃焼量と空燃比の制御を行う複合運転を行う。
【0010】
また、前記第1及び第2ガスバーナには前記ガバナ比例電磁弁から前記第1及び第2供給管とを介して燃料ガスが供給されるため、前記給湯単独運転と前記燃焼機器単独運転を行うときは、前記給湯装置と前記他の燃焼機器の双方の機器で比例制御を行うことができる。従って、1個のガバナ比例電磁弁を設けることにより、給湯装置のみならず他の燃焼機器についても比例制御を行うことができ、従来2個のガバナ比例電磁弁を用いて双方の機器の比例制御を行っていた個別制御タイプのものに比べてコストの低減を図ることができる。また、本発明の複合給湯装置は、工場出荷時、あるいはガス種転換や点検修理時等にガスの調圧作業が必要なガバナ比例電磁弁が1個であるので、従来の個別制御タイプのものに比べてガスの調圧作業が容易となる。
【0011】
また、前記第1及び第2ガスバーナにそれぞれ第1及び第2ファンが設けられているのでファンが小型のもので済み、前記給湯装置又は前記他の燃焼機器のどちらか一方のみを単独で運転する際には、運転している機器のファンを回転させればよい。このため、ファンが大型で、どちらか一方の機器の単独運転の際にも他の機器に送風することになる従来の一括制御タイプのものに比べて消費電力が少なくて済み、且つ、騒音も低くなる。また、前記第1及び第2ファンは、それぞれ独立して設けられているため、第1又は第2ガスバーナの熱交換器のどちらかが多少閉塞した場合でも、その閉塞した方のガスバーナのファンの回転数を上げることにより、適切な空燃比制御を行うことができる。
【0012】
また、本発明の複合給湯装置は、前記複合運転において、前記運転制御手段が、前記第1温調手段により前記ガバナ比例電磁弁の開度と前記第1ファンの回転数とを決定し、前記第2温調手段により前記第1温調手段が決定した前記ガバナ比例電磁弁の開度から前記第2ガスバーナに供給されるガス量を算出して該ガス量に応じて前記第2ファンの回転数を決定して空燃比制御を行うことを特徴とする。
【0013】
前記複合運転を行う場合は、ガバナ比例電磁弁が1個であるため、前記第1又は第2温調手段のどちらか一方を優先させる必要がある。ここで、第2温調手段、即ち他の燃焼機器の温調手段を優先させると、第1温調手段、即ち給湯装置の温調手段が前記他の燃焼機器の運転状態により左右されるため、給湯装置から出される湯の温度が変動してしまい、使用者に直接影響が出てしまう。一方、給湯装置の温調手段を優先させると、他の燃焼機器の温調手段は前記給湯装置の運転状態により左右される。しかしながら、前記他の燃焼機器が、風呂の追焚装置や温水暖房装置として使用されるときは、前記給湯装置の運転状態により温度調節が左右されても使用者に影響が及びにくい。そこで、本発明の複合給湯装置では、前記運転制御手段により、前記複合運転を行う場合は、前記第1温調手段、即ち前記給湯装置の温調手段を優先し、優先して決定された前記ガバナ比例弁の開度から第2温調手段により他の燃焼機器の空燃比制御を行っている。
【0014】
また、前記給湯単独運転又は前記燃焼機器単独運転の際に、前記運転制御手段が空燃比制御を行っていない側の前記第1ファン又は前記第2ファンを所定の回転数で作動させることが好ましい。例えば、前記給湯装置と前記他の燃焼機器の排気ガスを合流させて排気する複合燃焼装置では、前記給湯単独運転を行っているときは、前記他の燃焼機器の前記第2ファンを停止すると、前記給湯装置から排出される前記第1バーナの排気ガスが前記双方の排気ガスが合流される箇所から前記他の燃焼機器に逆流することになる。また、排気ガスをそれぞれ排気するものでは、運転していない機器の排気口から運転している側の機器の燃焼用の空気が吸引されるため、雨やほこり等が進入することになる。このため、このようなことが起きないように空燃比制御を行っていない側の前記第1ファン又は前記第2ファンを所定の回転数で作動させることが好ましい。
【0015】
さらに、前記第1ガスバーナ及び前記第2ガスバーナが複数のバーナ単体により形成されるバーナ群であり、前記運転制御手段は、前記給湯単独運転又は前記燃焼機器単独運転を開始するときは前記ガバナ比例電磁弁の開度を閉の状態から徐々に拡大していずれかの前記バーナ単体に点火し、該点火後に前記ガバナ比例電磁弁の開度を単独運転時における空燃比制御時の開度に比べて拡大させて前記点火したバーナ単体に隣接する他のバーナ単体に火移りさせ、所定時間経過後に前記単独運転時の空燃比制御に移行する緩点火を行う。
【0016】
前記第1ガスバーナ及び前記第2ガスバーナが前記バーナ群であるときは、点火の際にはいずれかのバーナ単体に点火され、この点火されたバーナ単体から隣接するバーナ単体に火移りしてバーナ群全体に点火される。ここで、バーナ単体に点火されるときは、通常の空燃比制御を行っている際の空燃比よりも燃料ガスが薄い状態、いわゆるエアリッチの状態の方が着火音が小さくなる。
【0017】
また、点火されたバーナ単体から隣接するバーナ単体に火移りする際には、通常の空燃比制御を行っている際の空燃比よりも燃料ガスが濃い状態、いわゆるガスリッチの状態の方が火移りがスムーズに行われる。従って、本発明の複合給湯装置では、前記単独運転開始時にバーナ単体に点火するときには前記ガバナ比例電磁弁の開度を閉の状態から徐々に拡大して燃料ガスが薄い状態のときに点火を行い、点火後は火移りを円滑に行うために前記ガバナ比例電磁弁の開度を空燃比制御時に比べて拡大させる。そして、所定時間経過後に通常の空燃比制御に移行する。この所定時間は、火移りが完了してバーナ群全体に点火される時間を考慮して設定することが好ましい。このような緩点火を行うことにより、前記給湯単独運転又は前記燃焼機器単独運転の開始時の点火が緩やかに行われるため、着火音を小さくすることができ、かつ、確実にバーナ群全体に火移りさせることができる。
【0018】
次に、前記給湯単独運転又は前記燃焼機器単独運転から前記複合運転に移行するときは、新たに点火するバーナ側のファンの回転数を前記複合運転時の空燃比制御時の回転数よりも高回転にしていずれかの前記バーナ単体に点火し、該点火後に前記ファンの回転数を前記複合運転時における空燃比制御時の回転数よりも低回転にして前記点火したバーナ単体に隣接する他の前記バーナ単体に火移りさせ、所定時間経過後に前記複合運転時の空燃比制御を行う。
【0019】
前記運転制御手段は、前記給湯単独運転又は前記燃焼機器単独運転を行っているときは、前記ガバナ比例電磁弁により比例制御を行っているため、その後に前記複合運転に移行するときに新たに点火する機器については、前記緩点火を行うことができない。従って、まず新たに点火する側のファンの回転数を空燃比制御時の回転数よりも高回転にしたエアリッチの状態で前記バーナ単体に点火を行い、点火後は火移りを円滑に行うために前記ファンの回転数を空燃比制御時の回転数よりも低回転にしたガスリッチの状態にする。そして、所定時間経過後に通常の空燃比制御に移行する。この所定時間は、火移りが完了してバーナ群全体に点火される時間を考慮して設定することが好ましい。これにより、前記緩点火と同様に点火が緩やかに行われるため、着火音を小さくすることができ、かつ、確実にバーナ群全体に火移りさせることができる。
【0020】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の複合給湯装置の実施形態の一例について、図1及び図2を参照して説明する。図1は本実施形態の複合給湯装置の全体的システム構成図、図2は図1の複合給湯装置の作動を示すフローチャートである。本実施形態の複合給湯装置1は、図1に示すように、台所や浴室等への給湯を行う給湯装置2と、この給湯装置2とは別の他の燃焼機器として浴槽A内の湯を沸かすための風呂追焚装置3とを一体として一つの筐体1aの内部に備えている。また、給湯装置2及び風呂追焚装置3の上端部にはそれぞれ排気口32,33が設けられており、給湯装置2及び風呂追焚装置3からの排気ガスは、その上方で合流されて複合給湯装置1の筐体1aの外部に排出されるようになっている。
【0021】
給湯装置2は、その内部に設けられた給湯熱交換器4と、この給湯熱交換器4を加熱する給湯ガスバーナ5(第1ガスバーナ)と、給湯ガスバーナ5に燃焼用の空気を送風する給湯ファン6(第1ファン)とを備えている。本実施形態では、給湯ガスバーナ5は、複数のバーナ単体5aによって形成される二つのバーナ群7,8により構成されている。また、給湯熱交換器4には、この給湯熱交換器4に水を供給し、給湯熱交換器4により加熱された湯を台所や浴室等に供給するための給湯管9が接続されている。この給湯管9の上流側には、給湯管9の通水量を検知するための給湯水量センサ10と、給湯熱交換器4により加熱された湯の温度を検出するための出湯サーミスタ11が設けられている。また、給湯装置2には、前記給湯熱交換器4及び給湯ガスバーナ5の他、給湯ガスバーナ5の燃焼炎の有無の検知(着火・不着火の検知)を行うためのフレームロッド12と、給湯ガスバーナ5の点火を行うための点火プラグ13とが設けられ、この点火プラグ13はイグナイタ34によって火花放電がなされる。
【0022】
風呂追焚装置3は、その内部に設けられた風呂熱交換器14と、この風呂熱交換器14を加熱する風呂ガスバーナ15(第2ガスバーナ)と、風呂ガスバーナ15に燃焼用の空気を送風する風呂ファン16(第2ファン)とを備えている。本実施形態では、風呂ガスバーナ15は、複数のバーナ単体15aにより形成されるバーナ群となっている。また、風呂熱交換器14には、浴槽A内の湯を循環するように配管された循環路17が接続されている。この循環路17には、浴槽A内の湯を循環するための循環ポンプ18と、循環路17内の通水の有無を検出するための風呂水量センサ19と、循環路17内を流れる湯の温度(浴槽A内の湯の温度)を検出するための風呂サーミスタ20aと風呂熱交換器14からの出湯温を一定にするための風呂サーミスタ20bとが設けられている。また、風呂追焚装置3には、前記風呂熱交換器14及び風呂ガスバーナ15の他、風呂ガスバーナ15の燃焼炎の有無の検知(着火・不着火の検知)を行うためのフレームロッド21と、風呂ガスバーナ15の点火を行うための点火プラグ22とが設けられ、この点火プラグ22はイグナイタ34によって火花放電がなされる。
【0023】
これら給湯装置2及び風呂追焚装置3に燃料ガスを供給する元ガス供給管23には、その上流側から順に元ガス開閉電磁弁24とガバナ比例電磁弁25とが介装されている。そして、ガバナ比例電磁弁25の下流側から給湯ガスバーナ5の各バーナ群7,8に燃料ガスを供給する給湯ガス供給管26,27と、風呂ガスバーナ15に燃料ガスを供給する風呂ガス供給管28に分岐されている。そして、給湯ガス供給管26,27には、それぞれ第1開閉電磁弁29,30が介装されており、風呂ガス供給管28には第2開閉電磁弁31が介装されている。尚、ガバナ比例電磁弁25の基本構成は公知のものであり、給湯ガスバーナ5の各バーナ群7,8及び風呂ガスバーナ15がすべて最大出力で運転されている状態で、ほぼ全開となるように設定されている。本実施形態では、後述するように全開で約40,000Kcal/hの燃焼量を得ることができるように設定されている。
【0024】
さらに、本実施形態の複合給湯装置1には運転制御装置35(運転制御手段)が設けられ、この運転制御装置35は、給湯装置2の温調制御を行う給湯温調手段36と、風呂追焚装置3の温調制御を行う風呂温調手段37を備えている。給湯温調手段36は、出湯サーミスタ11により検出される湯温が、使用者の設定した所定の目標温度になるようにガバナ比例電磁弁25の開度と給湯ファン6の回転数を制御して給湯ガスバーナ5の燃焼量と空燃比を制御するものである。また、風呂温調手段37は、風呂サーミスタ20aにより検出される温度が一定温度になるように、ガバナ比例電磁弁25の開度と風呂ファン16の回転数を制御して風呂ガスバーナ15の燃焼量と空燃比を制御するものである。
【0025】
次に、図1及び図2を参照して、本実施形態の複合給湯装置1の作動について説明する。本実施形態の複合給湯装置1は、給湯装置2のみを運転する給湯単独運転と、風呂追焚装置3のみを運転する風呂単独運転と、双方の装置を運転する複合運転を行うものである。
【0026】
まず、給湯単独運転の作動について図2を参照しながら説明する。まず、図示しない運転スイッチがONの状態で、例えば、使用者により図1に示す給湯管9の下流側に設けられている図示しないカランが開けられたときは、給湯管9内に通水されるため、給湯水量センサ10が作動してその信号が運転制御装置35に送信される。これにより、運転制御装置35は、給湯運転がONであることを認識する(STEP1においてYES)。次に、運転制御装置35は、給湯温調手段36により使用者が設定した目標温度から、給湯装置2における給湯ガスバーナ5の燃焼量を算出する(STEP2)。次に、運転制御装置35は、風呂追焚装置3のスイッチがONになっていないかどうかを検出し、風呂追焚装置3がOFFの場合は、給湯単独運転の状態となる(STEP3においてNO)。
【0027】
給湯単独運転では、給湯温調手段36により、ステップ2で算出された給湯ガスバーナ5の燃焼量に応じて空燃比を制御するための給湯ファン6の回転数が決定されると共に、ガバナ比例電磁弁25の開度を調節するためのガバナ比例弁電流が決定される(STEP11)。そして、給湯温調手段36は、決定された給湯ファン6の回転数に応じて給湯ファン6を駆動させると共に、元ガス開閉電磁弁24を開弁状態とし、決定されたガバナ比例電流に応じてガバナ比例電磁弁25を開弁する(STEP12)。
【0028】
そして、第1開閉電磁弁29,30を燃焼量に応じてどちらか一方、あるいは双方共に開弁状態として給湯ガスバーナ5に燃焼用空気及び燃料ガスを供給しつつ、イグナイタ34を作動させて点火プラグ13に火花放電を生ぜしめることで給湯ガスバーナ5に点火する。ここで、給湯ガスバーナ5の点火時には、ガバナ比例電磁弁25の開度は、閉の状態から徐々に拡大するように制御される。従って、給湯単独運転の開始時には、燃料ガスの量が少なく空気の量が多いエアリッチの状態で給湯ガスバーナ5に点火される。例えば、バーナ群7に点火するときは、点火プラグ13の近傍のバーナ単体5aに点火される。これにより、着火音を低く抑えることができる。
【0029】
そして、バーナ単体5aに着火されたことがフレームロッド12の出力により確認されると、運転制御装置35は、所定時間ガバナ比例電磁弁25の開度を通常の空燃比制御を行う際の開度よりも拡大し、燃料ガスの量が多く空気の量が少ないガスリッチの状態にする。これにより着火したバーナ単体5aに隣接するバーナ単体5aに円滑に火移りが行われ、バーナ群7全体に着火がなされる。なお、ガスリッチの状態にする所定時間は、火移りが完了するまでの時間を考慮して設定されており、本実施形態では約0.5から1.0秒の間に設定されている。
【0030】
そして、以上のような緩点火が行われた後は、給湯温調手段36が、出湯サーミスタ11の検出温度に応じて、ガバナ比例電磁弁25の開度を調節し、第1開閉電磁弁29,30の開閉による給湯ガスバーナ5の燃焼能力の切り替えを行って、出湯サーミスタ11による検出温度が、使用者が設定した目標温度に一致するように給湯装置2の比例制御を行う。このように、給湯温調手段36により給湯ガスバーナ5の燃焼量と空燃比が制御され、給湯単独運転が行われる(STEP13)。尚、このとき、第2開閉電磁弁31は閉弁されており、風呂ガスバーナ15には燃料ガスは供給されていない。一方、風呂ファン16は、給湯装置2の排気口32から排出された排気ガスが風呂追焚装置3の排気口33から逆流して風呂追焚装置3内に進入しないように、所定の回転数で回転を行う風呂ファンポスト運転を行う(STEP14)。
【0031】
ここで、給湯ガスバーナ5の燃焼量能力の切り替えについて具体的に説明する。本実施形態では、給湯ガスバーナ5のうち、図1において右側に設けられているバーナ群7の燃焼量を最大燃焼時で10,000Kcal/h、図1において左側に設けられているバーナ群8の燃焼量が最大燃焼時で20,000Kcal/hになるように設定している。また、ガバナ比例電磁弁25は、各バーナの最大燃焼状態から1/2の燃焼量までの間で燃焼量を調節するように、各バーナに供給されるガス量を調節している。従って、第1開閉電磁弁29のみを開弁してバーナ群7のみを燃焼させる場合は、最大燃焼時で10,000Kcal/hの燃焼量となり、最小燃焼時はその1/2の5,000Kcal/hの燃焼量となる。また、同様に、第1開閉電磁弁30のみを開弁してバーナ群8のみを使用した場合には、10,000Kcal/hから20,000Kcal/hの間で燃焼量を比例制御を行うことができる。さらに、第1開閉電磁弁29,30の双方を開弁して、バーナ群7,8を同時に使用するときは、15,000Kcal/hから30,000Kcal/hの間で燃焼量を制御することができる。
【0032】
そして、運転制御装置35は、使用者により給湯が止められるか、あるいは図示しない運転停止スイッチが押されるまで、上記給湯単独運転を継続する(STEP10においてNO)。そして、使用者により給湯が止められた場合は、給湯管9の通水が停止され、これを給湯水量センサ10の出力により運転停止を検知して、給湯単独運転を終了させる。また、図示しない運転スイッチが押された場合は、運転スイッチの信号を検知して給湯単独運転を終了させる(STEP10においてYES)。このとき給湯温調手段36は、元ガス開閉電磁弁24、ガバナ比例電磁弁25、及び第1開閉電磁弁29,30への通電を停止して、それらを閉弁側に動作させ、さらに給湯ファン6を停止させることで、給湯ガスバーナ5の消火処理を行う。
【0033】
次に、風呂単独運転における作動について説明する。給湯運転がOFFの状態で(STEP1においてNO)、図示しない風呂追焚装置3の運転スイッチがONの状態になると(STEP15においてYES)、図1に示す循環ポンプ18が作動し、循環路17内を浴槽A内の湯が循環する。循環路17内に湯が循環されると、風呂水量センサ19が作動し、その信号が運転制御装置35に送信される。これにより、風呂単独運転が開始される。このとき、運転制御装置35は風呂温調手段37により、風呂サーミスタ20aにより検出される浴槽A内の湯温と、出湯温を一定に保つためのサーミスタ20bから、風呂追焚装置3の風呂ガスバーナ15の燃焼量を算出する(STEP16)。次に、風呂温調手段37は、算出された風呂ガスバーナ15の燃焼量に応じて空燃比を制御するために、風呂ファン16の回転数が決定されると共に、ガバナ比例電磁弁25の開度を調節するためのガバナ比例弁電流が決定される(STEP17)。
【0034】
そして、風呂温調手段37は、決定された風呂ファン16の回転数に応じて風呂ファン16を駆動させると共に、元ガス開閉電磁弁24を開弁状態とし、決定されたガバナ比例電流に応じてガバナ比例電磁弁25を開弁する(STEP18)。そして、第2開閉電磁弁31を開弁状態として風呂ガスバーナ15に燃焼用空気及び燃料ガスを供給しつつ、イグナイタ34を作動させて点火プラグ22に火花放電を生ぜしめることで風呂ガスバーナ15に点火する。このときも、上述の給湯運転の開始時と同様に、ガバナ比例電磁弁25の開度を閉の状態から徐々に拡大してエアリッチの状態で点火プラグ22によりその近傍のバーナ単体15aに点火する。次に、ガバナ比例電磁弁25の開度を通常の空燃比制御時の開度よりも拡大させてガスリッチの状態にして風呂ガスバーナ15全体に着火する緩点火を行う。
【0035】
そして、風呂温調手段37は、風呂サーミスタ20aと20bの検出温度に応じてガバナ比例電磁弁25の開度を調節し、風呂サーミスタ20aによる検出温度が、使用者が設定した目標温度に一致するまで風呂追焚装置3の比例制御を行う。尚、本実施形態では、風呂ガスバーナ15の燃焼量を最大燃焼時で10,000Kcal/hに設定している。本実施形態では、ガバナ比例電磁弁25が最大燃焼量から1/2の燃焼量まで制御を行うので、10,000Kcal/hから5,000Kcal/hの間で風呂ガスバーナ15の燃焼量の制御を行うことができる。このように、風呂温調手段37により風呂ガスバーナ15の燃焼量と空燃比が制御され、風呂単独運転が行われる(STEP19)。また、このとき、第1開閉電磁弁29,30は閉弁されており、給湯ガスバーナ5には燃料ガスは供給されていない。一方、給湯ファン6は、風呂追焚装置3の排気口33から排出された排気ガスが給湯装置2の排気口32から逆流して給湯装置2内に進入しないように、所定の回転数で回転を行う給湯ファンポスト運転を行う(STEP20)。
【0036】
そして、浴槽A内の湯温が使用者の設定した温度に達していない場合でも、使用者により図示しない運転停止スイッチが押されると、循環ポンプ18の運転が停止されて循環路17内の循環が停止され、これを風呂水量センサ19の出力により運転停止を検知して、風呂単独運転を終了させることができる(STEP10においてYES)。また、図示しない運転停止スイッチが押されなくても、風呂サーミスタ20aにより検出される浴槽A内の湯温が、使用者の設定した温度に達すると同時に、風呂単独運転が停止する。このとき風呂温調手段37は、元ガス開閉電磁弁24、ガバナ比例電磁弁25、及び第2開閉電磁弁31への通電を停止して、それらを閉弁側に動作させ、さらに風呂ファン16を停止させることで、風呂ガスバーナ15の消火処理を行う。
【0037】
次に、複合運転における作動について説明する。この複合運転においては、運転制御装置35によって給湯装置2と風呂追焚装置3とが共に運転されるが、給湯装置2の運転を優先して制御が行われる。また、以下に給湯単独運転が行われているときに、使用者により風呂追焚運転が開始されて複合運転がなされる場合について説明する。
【0038】
まず、給湯単独運転がなされている場合には(STEP1においてYES)、上述の給湯単独運転のときと同様に、運転制御装置35が、給湯温調手段36により使用者が設定した目標温度から、給湯装置2における給湯ガスバーナ5の燃焼量を算出する(STEP2)。そして、使用者の操作により風呂追焚装置3もONの状態となったときに(STEP3においてYES)、複合運転が開始される。この複合運転では、給湯温調手段36により、ステップ2で算出された給湯ガスバーナ5の燃焼量に応じて空燃比を制御するために複合運転時の給湯ファン6の回転数が決定される(STEP4)。このように、風呂追焚装置3が運転されているか否かにかかわらず、給湯装置2の制御が優先される。
【0039】
次に、複合運転時のガバナ比例電磁弁25の開度を調節するためのガバナ比例弁電流を決定する(STEP5)。複合運転時のガバナ比例電流を決定するときは、まず給湯温調手段36により給湯装置2に使用される燃料ガスの供給量からガバナ比例電磁弁25の開度を決定する。そして、風呂温調手段37により、この状態で第2開閉電磁弁31を開弁状態とした場合に、給湯ガスバーナ5に供給される燃料ガスの供給量が変化しないように、ガバナ比例弁電流、即ちガバナ比例電磁弁25の開度を決定する。
【0040】
例えば、本実施形態において給湯ガスバーナ5のバーナ群7,8を同時に使用して15,000Kcal/hの燃焼量を得るときは、給湯単独運転時におけるガバナ比例電磁弁25が全開のときは30,000Kcal/hであるので、ガバナ比例電磁弁25の開度は半開の状態となっている。この状態で、第2開閉電磁弁31を開弁したときに、給湯ガスバーナ5の燃焼量である15,000Kcal/hを保持したまま、風呂ガスバーナ15に供給される燃料ガスの供給量を算出する。この場合、風呂ガスバーナ15の最大燃焼量は10,000Kcal/hであり、ガバナ比例電磁弁25は半開の状態であるので、風呂ガスバーナ15の燃焼量は、約5,000Kcal/hとなる。従って、ガバナ比例電磁弁25を通過するガスの供給量は、給湯ガスバーナ5の15,000Kcal/hと風呂ガスバーナ15の約5,000Kcal/hの燃焼量が得られるような供給量、即ち20,000Kcal/hの燃焼量が得られる供給量となり、この供給量に応じてガバナ比例弁電流が決定される(STEP5)。
【0041】
次に、風呂温調手段37により、ガバナ比例電磁弁25の開度に応じた風呂ファン16の回転数が決定される(STEP6)。このとき、ガバナ比例電磁弁25は、風呂単独運転時よりも給湯装置2に供給される燃料ガスの供給量分だけ開度が大となっているので、この変動分を勘案して風呂ファン16の回転数を決定する。そして、給湯温調手段36により決定された回転数に応じて給湯ファン6を回転させ、さらに風呂ファン16を回転させる(STEP7)。尚、給湯ファン6は、給湯単独運転時の回転数から複合運転時の回転数に移行する。ここで、複合運転時においても給湯ガスバーナ5に供給される燃料ガスの量は給湯単独運転時から変化しないが、風呂追焚装置3の運転が開始されると、排気ガスの干渉等によりより多くの空気を給湯ガスバーナ5に供給しなければ適切な空燃比制御を行うことができない場合がある。従って、本実施形態では、給湯単独運転から複合運転に移行するときは、給湯ファン6の回転数をこのような要因を考慮した複合運転時の回転数に移行している。
【0042】
一方、風呂ファン16は、上述のように給湯単独運転時はポスト運転がなされているが、風呂追焚運転時には風呂温調手段37により決定された回転数に制御される。そして、給湯ファン6及び風呂ファン16が回転した後に、上述のように給湯温調手段36及び風呂温調手段37により決定されたガバナ比例弁電流に応じて、ガバナ比例電磁弁25が駆動されて所定の開度となる(STEP8)。そして、給湯運転が継続されると共に、風呂追焚運転が開始され、複合運転が開始される(STEP9)。
【0043】
ここで、風呂ガスバーナ15に点火する際には、着火音を低く抑えるために以下に示す制御が行われる。まず、第2開閉電磁弁31を開弁状態として風呂ガスバーナ15に燃焼用空気及び燃料ガスを供給しつつ、イグナイタ34を作動させて点火プラグ22に火花放電を生ぜしめることで風呂ガスバーナ15に点火する。このとき、風呂ファン16は通常の空燃比制御時の回転数よりも高い回転数となっており、燃料ガスは通常の空燃比制御時のガス量となっているため、エアリッチの状態となっている。従って、点火プラグ22の近傍のバーナ単体15aが点火する際には、着火音が低く抑えられる。そして、フレームロッド21の出力によりバーナ単体15aの着火が確認されると、所定時間風呂ファン16を通常の空燃比制御時の回転数よりも低い回転数としてガスリッチの状態にする。これにより、風呂ガスバーナ15全体に円滑に火移りが行われる。従って、風呂ガスバーナ15の着火時は、着火音が低く抑えられる。そして、徐々に風呂ファン16の回転数を上げていき、最終的に風呂温調手段37により決定された回転数で回転させる。
【0044】
そして、給湯温調手段36は、出湯サーミスタ11の検出温度に応じて、ガバナ比例電磁弁25の開度を調節し、第1開閉電磁弁29,30の開閉による給湯ガスバーナ5の燃焼能力の切り替えを行って、出湯サーミスタ11による検出温度が、使用者が設定した目標温度に一致するように給湯装置2の運転を制御する。
【0045】
また、このように給湯温調手段36によりガバナ比例電磁弁25の開度が調節されると、風呂ガスバーナ15に供給される燃料ガスの量も変化する。このため、風呂温調手段37は、この変化した燃料ガスの供給量にあわせて風呂ファン16の回転数を変化させ、空燃比制御を行う。このように、複合運転においては、風呂熱交換器14により加熱される温水の温度は、給湯装置2の運転状態によって左右されることになるが、使用者に直接影響を与える給湯装置2と異なり、風呂追焚装置3の場合は、追焚の温度が変化するものであり、使用者には直接温度変化を感じさせることは少ない。
また、本実施形態においては、上述のように風呂ガスバーナ15の燃焼量は5,000Kcal/hから10,000Kcal/hの間で推移するものであるため、熱効率を80%とすると、風呂熱交換器14により加熱される熱量は4,000Kcal/hから8,000Kcal/hとなる。これは、1分あたり67Kcalから133Kcalである。ここで、循環ポンプ18の吐出量を1分あたり約10リットルとすると、湯温の上昇度合いは約6.5℃から13℃となる。また、風呂の追焚は、風呂温調手段37により風呂サーミスタ20aによる検出温度が使用者が設定した目標温度に一致するように制御を行うので、温度上昇の度合いが変化しても浴槽A内の湯温が目標温度に達する時間が異なるだけで、浴槽Aの湯温は目標温度に保たれる。従って、給湯装置2を優先して風呂追焚装置3を成り行きにした場合でも、風呂の追焚に与える使い勝手の影響は少ないものとなる。
【0046】
以上のような複合運転は、給湯運転あるいは風呂追焚運転のどちらかが停止されるか、あるいは双方が停止されるまで継続される(STEP10においてNO)。尚、複合運転の状態から給湯運転が停止されると風呂単独運転となり(STEP1においてNO)、複合運転の状態から風呂追焚運転が停止されると給湯単独運転となる(STEP3においてNO)。
【0047】
尚、風呂追焚装置3を使用中に給湯装置2の給湯ガスバーナ5を点火させる場合は、上述のように給湯ファン6の回転数を制御して着火音を低くする制御を行うことが好ましい。また、これに限らず、一旦風呂追焚装置3の運転を停止させてから給湯ガスバーナ5の緩点火を行い、風呂ガスバーナ15の点火の際に上述のように着火音を低くする制御を行ってもよい。さらに、給湯ファン6の回転数の制御を行いつつ、ガバナ比例電磁弁25の開度を調節して着火音を低下させるようにしても良い。
【0048】
具体的には、風呂追焚装置3の運転中に給湯装置2の運転を開始したときに、給湯ファン6の回転数を通常の空燃比制御時の回転数よりも高い回転数にするとともに、ガバナ比例電磁弁25の開度を通常の空燃比制御時の開度よりも小さくしてエアリッチの状態にしてバーナ単体5aに点火する。次に、給湯ファン6の回転数を通常の空燃比制御時の回転数よりも低い回転数にするとともに、ガバナ比例電磁弁25の開度を通常の空燃比制御時の開度よりも拡大してガスリッチの状態にして給湯ガスバーナ5の全体に火移りさせる。そして、所定時間経過後に給湯ファン6及びガバナ比例電磁弁25を、通常の空燃比制御の状態にする。尚、このような制御を行うことにより、風呂追焚装置3の運転状況は変化することになるが、上述のように風呂追焚装置3の運転状況が多少変化しても使用者に及ぼす影響は少ないため、状況に応じて以上のような制御を選択することができる。
【0049】
また、上記実施形態では、他の燃焼機器の一例として風呂追焚装置3を挙げているが、これに限らず、温水暖房装置としてもよい。また、上記実施形態では、給湯装置2と風呂追焚装置3の排気ガスを合流させて排出するものとしているが、これに限らず、それぞれ別個に排気ガスを排出する構造としても良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の複合給湯装置の一例を示す全体的システム構成図。
【図2】図1の複合給湯装置の作動を示すフローチャート。
【符号の説明】
1…複合給湯装置、2…給湯装置、3…風呂追焚装置(燃焼機器)、4…給湯熱交換機、5…給湯ガスバーナ(第1ガスバーナ)、6…給湯ファン(第1ファン)、9…給湯管、15…風呂ガスバーナ(第2ガスバーナ)、16…風呂ファン(第2ファン)、23…元ガス供給管、24…元ガス開閉電磁弁、25…ガバナ比例電磁弁、26,27…第1ガス供給管、28…第2ガス供給管、29,30…第1開閉電磁弁、31…第2開閉電磁弁、35…運転制御装置(運転制御手段)、36…給湯温調手段(第1温調手段)、37…風呂温調手段(第2温調手段)。
Claims (3)
- 給湯管を流れる水を熱交換器を介して加熱する第1ガスバーナと、該第1ガスバーナの燃焼用の空気を供給する第1ファンとを有する給湯装置と、前記給湯管を流れる水以外の他の被加熱物を加熱するための第2ガスバーナと、該第2ガスバーナの燃焼用の空気を供給する第2ファンとを有する燃焼機器とを備えた複合給湯装置であって、
前記第1ガスバーナ及び前記第2ガスバーナに燃料ガスを供給する元ガス供給管にその上流側から順に介装された元ガス開閉電磁弁及びガバナ比例電磁弁と、前記元ガス供給管から分岐され前記第1ガスバーナに燃料ガスを供給する第1ガス供給管と、前記元ガス供給管から分岐され前記第2ガスバーナに燃料ガスを供給する第2ガス供給管と、前記第1ガス供給管に介装された第1開閉電磁弁と、前記第2ガス供給管に介装された第2開閉電磁弁と、前記ガバナ比例電磁弁の開度と前記第1ファンの回転数とを制御することにより前記第1ガスバーナの燃焼量と空燃比を制御して前記熱交換器により加熱される温水の温度を調節する第1温調手段と、前記ガバナ比例電磁弁の開度と前記第2ファンの回転数とを制御することにより前記第2ガスバーナの燃焼量と空燃比を制御して前記燃焼機器の前記被加熱物の温度を調節する第2温調手段と、前記第1温調手段と前記第2温調手段とを制御する運転制御手段とが設けられ、
該運転制御手段が、前記第1温調手段により、前記元ガス開閉電磁弁と前記ガバナ比例電磁弁と前記第1開閉電磁弁とを開状態とし、前記第2開閉電磁弁を閉状態として前記第1ファンと前記ガバナ比例電磁弁とにより前記第1ガスバーナのみの燃焼量と空燃比の制御を行う給湯単独運転と、前記第2温調手段により、前記元ガス開閉電磁弁と前記ガバナ比例電磁弁と前記第2開閉電磁弁とを開状態とし、前記第1開閉電磁弁を閉状態として前記第2ファンと前記ガバナ比例電磁弁とにより前記第2ガスバーナのみの燃焼量と空燃比の制御を行う燃焼機器単独運転と、前記第1温調手段及び前記第2温調手段により、前記元ガス開閉電磁弁と前記ガバナ比例電磁弁と前記第1開閉電磁弁と前記第2開閉電磁弁とを開状態とし、前記ガバナ比例電磁弁と前記第1ファン及び前記第2ファンとにより前記第1ガスバーナ及び前記第2ガスバーナの燃焼量と空燃比の制御を行う複合運転とを切り換えて燃焼制御を行い、
前記複合運転において、前記運転制御手段が、前記第1温調手段により前記ガバナ比例電磁弁の開度と前記第1ファンの回転数とを決定し、前記第2温調手段により前記第1温調手段が決定した前記ガバナ比例電磁弁の開度から前記第2ガスバーナに供給されるガス量を算出して該ガス量に応じて前記第2ファンの回転数を決定して空燃比制御を行うことを特徴とする複合給湯装置。 - 前記給湯単独運転又は前記燃焼機器単独運転の際に、前記運転制御手段が空燃比制御を行っていない側の前記第1ファン又は前記第2ファンを所定の回転数で作動させることを特徴とする請求項1に記載の複合給湯装置。
- 前記第1ガスバーナ及び前記第2ガスバーナが複数のバーナ単体により形成されるバーナ群であり、前記運転制御手段は、前記給湯単独運転又は前記燃焼機器単独運転を開始するときは前記ガバナ比例電磁弁の開度を閉の状態から徐々に拡大していずれかの前記バーナ単体に点火し、該点火後に前記ガバナ比例電磁弁の開度を単独運転時における空燃比制御時の開度に比べて拡大させて前記点火したバーナ単体に隣接する他のバーナ単体に火移りさせ、所定時間経過後に前記単独運転時の空燃比制御に移行する緩点火を行い、
前記給湯単独運転又は前記燃焼機器単独運転から前記複合運転に移行するときは、新たに点火するバーナ側のファンの回転数を前記複合運転時の空燃比制御時の回転数よりも高回転にしていずれかの前記バーナ単体に点火し、該点火後に前記ファンの回転数を前記複合運転時における空燃比制御時の回転数よりも低回転にして前記点火したバーナ単体に隣接する他の前記バーナ単体に火移りさせ、所定時間経過後に前記複合運転時の空燃比制御を行うことを特徴とする請求項1又は2に記載の複合給湯装置。
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