JP3744621B2 - Coセンサ付燃焼装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、一酸化炭素ガス(COガス)の濃度を検出する一酸化炭素ガス検出センサ(COセンサ)を備えたCOセンサ付燃焼装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
ガスや石油を燃料とする給湯器、風呂釜、暖房機等の燃焼装置には、燃焼室から出る排気ガス(燃焼排気ガス)中のCO濃度(COガス濃度)を検出するCOセンサが設けられた燃焼装置があり、COセンサにより排気ガス中のCOガス濃度を検出して、CO検出濃度が所定の基準濃度を越えたときに警報を発したり、燃料供給遮断等の安全動作が行われるようになっている。
【0003】
図3には、この種のCOセンサ付燃焼装置の一例として、従来のCOセンサ付給湯器の構成例が示されている。同図において、燃焼室10には給湯燃焼を行うバーナ1が設けられており、バーナ1にはガス管24からの燃料ガスと、バーナ1の下部側に設けられた燃焼ファン23からの燃焼用の空気とが供給されるようになっている。バーナ1の上部側には、バーナ1の燃焼によって加熱される給湯熱交換器3aが配設されており、給湯熱交換器3aの入口側18には給水管11が接続されており、給湯熱交換器3aの出口側19には給湯管12が接続されており、この給湯管12は台所等の所望の給湯場所に導かれている。
【0004】
また、給湯熱交換器3aには複数のフィン13が設けられている。その上方側の燃焼排気ガスの排気出口9との間には、排気混合を良くするための仕切り板状の排気偏向板8が設けられ、給湯熱交換器3aから排気出口9に至る空間内に排気偏向板8を挟んで屈曲した排気通路5が形成されている。この排気通路5には、例えばその出口側にCOセンサ6が設けられており、前記排気偏向板8によって排気混合が促進された燃焼排気ガスが、同図の矢印Aに示すように排気通路5を通って混合されて排気出口9から排出されるときに、排気ガスがCOセンサ6内に取り込まれ、COセンサ6によって排気ガス中のCOガス濃度が検出されるようになっている。
【0005】
なお、同図には図示されていないが、前記給湯熱交換器3aの入口側18には入水温度を検出する入水温度センサが給湯熱交換器3aの出口側19には出湯温度を検出する出湯温度センサがそれぞれ設けられている。
【0006】
この種の給湯器には、図示されていない制御装置が設けられており、給湯管12の出口側に設けられている給湯栓(図示せず)が開かれると、給水管11からの給水が給湯熱交換器3a内に通され、前記出湯温度センサ(図示せず)によって検出される出湯検出温度が、リモコン(図示せず)等によって設定される給湯設定温度となるように、制御装置による制御に従ってバーナ1の燃焼が行われ、給湯熱交換器3aが加熱される。また、このとき、COセンサ6によって排気ガス中のCO濃度の検出が行われ、このCO検出濃度に基づいて前記のような安全動作が行われる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような燃焼装置において、COセンサ6が設けられているCOセンサ設置領域は、給湯熱交換器3aの上方側の排気通路5内であり、このCOセンサ6の設置領域の温度は、例えばバーナ1の燃焼状態等によって大きくばらつき、一般に、60℃〜250 ℃までの範囲内で変わることが知られている。
【0008】
一方、COセンサ6は、その感度が温度依存性を有しており、CO濃度が同じであっても、COセンサ6の設置領域の温度によってCOセンサ出力が大きく異なる。例えば従来の燃焼装置に用いられているCOセンサ6の一例として、排気ガス中のCO濃度が3000ppm のときに、そのCOセンサ出力が、60℃では約2.8 Vであるのに対し、220 ℃では約2.0 Vのものがある。
【0009】
そのため、このような感度の温度依存性を有するCOセンサ6を燃焼装置に設けて排気ガス中のCO濃度を検出しようとすると、そのままではCOセンサ6によるCO検出濃度の信頼性がないために、例えばCOセンサ6の設置領域の温度範囲内の各温度に対応させてCOセンサ6のゼロ点補正等を行うことが必要となる。そこで、従来のCOセンサ付燃焼装置においては、例えば図4に示すような、COセンサ6のゼロ点補正を行うための温度補正回路25を備えた回路をCOセンサ6に設けており、そのため、従来のCOセンサ付燃焼装置におけるCOセンサ出力の検出回路構成が複雑化し、COセンサコストが高くなり、COセンサ付燃焼装置のコストも高くなってしまうといった問題があった。
【0010】
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、COセンサのゼロ点補正を行うための回路等を必要とせず、COセンサ出力の検出回路構成が簡単でコストが安く、かつ、COセンサの検出出力に基づく安全動作の信頼性が高いCOセンサ付燃焼装置を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は次のような構成により課題を解決するための手段としている。すなわち、第1の発明は、燃焼ガス中の顕熱を吸収するメインの熱交換器とその上方側の燃焼排気ガスの排気出口との間に排気混合を良くするための仕切り板状の排気偏向板が設けられ、該排気偏向板の上側には排気潜熱回収用の潜熱回収用熱交換器が設けられて該潜熱回収用熱交換器の出口側に前記メインの熱交換器の入口側が接続され、該潜熱回収用熱交換器を通って前記排気出口に至る前記排気通路の排気後流側には排気ガス中のCO濃度を検出するCOセンサが設けられており、前記潜熱回収用熱交換器は潜熱回収後の燃焼排気ガスの温度を30℃〜60℃とする潜熱回収機能を有している構成をもって課題を解決する手段としている。
【0012】
また、第2の発明は、燃焼ガス中の顕熱を吸収するメインの熱交換器とその上方側の燃焼排気ガスの排気出口との間に排気混合を良くするための仕切り板状の排気偏向板が設けられ、前記メインの熱交換器から前記排気出口に至る空間内に前記排気偏向板を挟んで屈曲した排気通路が形成されており、該排気偏向板の上側には排気潜熱回収用の潜熱回収用熱交換器が設けられて該潜熱回収用熱交換器の出口側に前記メインの熱交換器の入口側が接続され、該潜熱回収用熱交換器を通って前記排気出口に至る前記排気通路の排気後流側には排気ガス中のCO濃度を検出するCOセンサが設けられており、前記潜熱回収用熱交換器は潜熱回収後の燃焼排気ガスの温度を30℃〜60℃とする潜熱回収機能を有している構成をもって課題を解決する手段としている。
【0013】
さらに、第3の発明は、燃焼ガス中の顕熱を吸収するメインの熱交換器とその上方側の燃焼排気ガスの排気出口との間に排気混合を良くするための仕切り板状の排気偏向板が設けられ、前記メインの熱交換器から前記排気出口に至る空間内に前記排気偏向板を挟んで屈曲した排気通路が形成されており、該排気偏向板の上側には排気潜熱回収用の潜熱回収用熱交換器が設けられて該潜熱回収用熱交換器の出口側に前記メインの熱交換器の入口側が接続され、該潜熱回収用熱交換器を通って前記排気出口に至る前記排気通路の排気後流側には排気ガス中のCO濃度を検出するCOセンサが設けられており、前記排気偏向板は前記潜熱回収用熱交換器で発生するドレン排水を受けるドレン排水受けと成し、該排気偏向板で受けたドレン排水を燃焼装置の外部に排出するドレン排出手段が設けられており、前記潜熱回収用熱交換器は潜熱回収後の燃焼排気ガスの温度を30℃〜60℃とする潜熱回収機能を有していることを特徴として構成されている。
【0014】
上記構成の発明において、メインの熱交換器とその上方側の燃焼排気ガスの排気出口との間に排気偏向板が設けられてこの排気偏向板を挟んだ排気通路が形成され、排気偏向板の上方側には排気潜熱回収用の潜熱回収用熱交換器が前記メインの熱交換器と接続状態で設けられているために、この潜熱回収用熱交換器を通って排気出口に至る排気通路の排気後流側に達する排気ガスは、潜熱回収用熱交換器を通ることにより潜熱が回収されてその温度が下げられる。そのため、この潜熱回収用熱交換器を通って排気出口に至る排気通路の排気後流側のCOセンサ設置領域は、メインの熱交換器が加熱されても高温になることはなく、COセンサ設置領域の温度ばらつき範囲は非常に小さくなる。
【0015】
したがって、本発明においては、従来のCOセンサ付燃焼装置のように、COセンサの設置領域の温度ばらつき範囲が非常に大きく、それにより、COセンサ出力の温度依存性に伴い、同じCO濃度であってもCOセンサ出力が大きくばらつくといったことはなくなり、COセンサの温度依存性を補償するためのゼロ点補正回路等を設ける必要がなくなる。そのため、COセンサ出力の検出回路構成が簡略化され、COセンサおよび燃焼装置のコストが安くなり、しかもCOセンサ出力に基づく安全動作の信頼性が高まり、上記課題が解決される。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、本実施形態例の説明において、従来例と同一名称部分には同一符号を付し、その重複説明は省略する。図1には、本発明に係るCOセンサ付燃焼装置の一実施形態例の要部構成が示されている。同図に示すように、本実施形態例の燃焼装置も、図3に示した従来のCOセンサ付燃焼装置と同様に、給湯熱交換器3aを有し、その上方側に排気偏向板8を挟んで屈曲した排気通路5を形成し、この排気通路5にCOセンサ6を設けたCOセンサ付給湯器である。
【0017】
本実施形態例が従来例と異なる最も特徴的なことは、給湯熱交換器3aを、燃焼ガス中の顕熱を吸収するメインの給湯熱交換器(メインの熱交換器)3と成し、このメインの給湯熱交換器3aの上方側に接続されて排気潜熱回収用の機能を果たす潜熱回収用熱交換器4が、排気偏向板8の上側に設けられており、この潜熱回収用熱交換器4を通って排気出口9に至る排気通路5の排気後流側の隅部空間にCOセンサ6が設けられていることである。
【0018】
なお、潜熱回収用熱交換器4には複数のフィン14が設けられており、この潜熱回収用熱交換器4の出口側21にメインの給湯熱交換器3の入口側18が接続され、潜熱回収用熱交換器4の入口側20に給水管11が接続されている。
【0019】
また、本実施形態例では、排気偏向板8が、潜熱回収用熱交換器4で発生するドレン排水を受けるドレン排水受けと成しており、排気偏向板8の基端側16は排気偏向板8の先端側17よりも低くなるように傾斜した状態で排気偏向板8が取り付けられており、排気偏向板8の基端側16には、排気偏向板8で受けたドレン排水を燃焼装置の外部に排出するドレン排出手段としてのドレン管15が設けられている。
【0020】
本実施形態例の上記以外の構成は従来例と同様に構成されており、本実施形態例においても、従来例と同様に、図示されていない制御装置による制御に従って給湯燃焼運転が行われるが、本実施形態例では、メインの給湯熱交換器3の入口側18に潜熱回収用熱交換器4が設けられているために、バーナ1の燃焼による排気ガスが潜熱回収用熱交換器4を通るときに、排気ガスは潜熱回収用熱交換器4のフィン14によって拡散され、また、給水管11から潜熱回収用熱交換器4内の水管を通る水によって排気ガス中の水蒸気が保有している潜熱が奪われる(回収される)。
【0021】
そのため、排気ガスが潜熱回収用熱交換器4を通って排気出口9に至る排気通路5の排気後流側に達するときには、その熱が潜熱回収用熱交換器4によって奪われて、例えば30℃〜60℃といった低い温度となり、COセンサ6の配置領域の温度ばらつき範囲は非常に小さいものとなる。
【0022】
また、この潜熱回収用熱交換器4の潜熱回収機能によって排気ガス中の水蒸気が保有している潜熱が奪われると、周知の如く、ドレンが発生するが、このドレン排水は、ドレン排水受けと成している排気偏向板8によって受けられ、排気偏向板8の傾斜によってドレン管15側に導かれ、ドレン管15を通って給湯器の外部に排出される。
【0023】
一方、前記の如く、潜熱回収用熱交換器4の水管を通った水は、その温度が高められた状態で、メインの給湯熱交換器3に入っていき、さらにメインの給湯熱交換器3を通るときに、バーナ1の燃焼火力でもって加熱されて設定温度の湯が作り出され、給湯管12から給湯される。
【0024】
本実施形態例によれば、上記動作により、潜熱回収用熱交換器4の潜熱回収機能によって、COセンサ6が設けられている排気通路5の排気後流側(潜熱回収用熱交換器4を通って排気出口9に至る領域)の温度は殆どばらつくことなく、常温に近いほぼ一定の低い温度に保たれるために、COセンサ6の感度の温度依存性に起因してCOセンサ6のCOセンサ出力が大きくばらつくことはない。そのため、例えばCOセンサ6のゼロ点補正のために、図4に示した温度補正回路25等を有する回路をCOセンサ6に設ける必要はなくなり、COセンサ出力の検出回路構成を簡略化することができる。
【0025】
また、本実施形態例によれば、潜熱回収用熱交換器4を設けて給水管11からの水を潜熱回収用熱交換器4を介してメインの給湯熱交換器3に導入することにより、給水管11からの水をメインの給湯熱交換器3に直接導入するときに比べ、メインの給湯熱交換器3への入水温度を高めることができるために、高位発熱量(総発熱量)ベースで熱効率を例えば約90%まで向上させることが可能となり、給湯器の熱効率を非常に向上させることができる。しかも、この潜熱回収用熱交換器4を通して排気ガスを排気出口9から排出することにより、潜熱回収用熱交換器4のフィン14によって排気ガスを拡散させ、CO濃度を均一にすることができるために、COセンサ6による排気ガス中のCO濃度の検出をより一層正確に行うことができる。
【0026】
さらに、本実施形態例によれば、排気偏向板8が、潜熱回収用熱交換器4で発生するドレン排水を受けるドレン排水受けと成しているために、ドレン排水を排気偏向板8によって確実に受け止め、ドレン管15を通して給湯器の外部へ排出することが可能となり、このように、ドレン排水の処理も的確に行うことができる。また、排気偏向板8をドレン排水受けと兼用させることにより、排気偏向板8とは別個にドレン排水受けを設ける場合に比べ、給湯器の装置構成を簡単なものとすることができる。
【0027】
以上のように、本実施形態例によれば、従来のCOセンサ付給湯器に必要であったCOセンサのゼロ点補正回路等を必要とせず、COセンサコストが安く、かつ、COセンサの検出出力に基づいて行われる安全動作の信頼性も高く、しかも、簡単な装置構成で熱効率が高くコストの安い非常に優れた給湯器とすることができる。
【0028】
なお、本発明は上記実施形態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、上記実施形態例では、COセンサ6は、排気通路5の排気後流側の隅部空間に設けたが、COセンサ6は必ずしも排気通路5の隅部空間に設けるとは限らず、潜熱回収用熱交換器4を通って排気出口9に至る排気通路5の排気後流側に設ければよい。例えば、図2に示すように、排気出口9が給湯器の中央側に設けられている場合には、COセンサ6を排気出口9の手前側に設けてもよい。
【0029】
また、上記実施形態例では、排気偏向板8で受けたドレン排水を燃焼装置の外部へ排出するドレン排出手段としてドレン管15を設けたが、ドレン排出手段は必ずしもドレン管15とするとは限らず、適宜設定されるものである。
【0030】
さらに、上記実施形態例では、燃焼装置として、ガスを燃料とする給湯器を対象にして説明したが、本発明のCOセンサ付燃焼装置は、ガス以外の燃料を燃料とする給湯器でもよく、給湯器以外の風呂釜、冷房機、暖房機、冷暖房機、空調機等の様々なCOセンサ付燃焼装置にも適用されるものである。
【0031】
【発明の効果】
本発明によれば、排気ガス中のCO濃度を検出するCOセンサを、メインの熱交換器に接続される潜熱回収用熱交換器を通って排気出口に至る排気通路の排気後流側に設けることにより、潜熱回収用熱交換器の潜熱回収機能によって、COセンサ設置領域の温度が高温となることを抑制し、COセンサ設置領域の温度をばらつきの少ない低い温度(例えば室温に近い温度)に保てるようにしたものであるから、従来のCOセンサ付燃焼装置のように、COセンサ出力の温度依存性を補正するためのゼロ点補正回路等を設ける必要はなくなり、装置の回路構成を簡略化することができる。
【0032】
また、本発明によれば、前記の如く、COセンサ設置領域の温度ばらつきが非常に少ないために、温度補正回路を設けなくとも信頼性の高いCOセンサ出力を得ることができるし、排気ガスが潜熱回収用熱交換器を通ってCOセンサ設置領域に達するようにすることで、潜熱回収用熱交換器のフィンによって排気ガスの拡散効率も高め、排気ガス中のCO濃度を均一にした状態でCOセンサによるCO濃度検出を行うことができるために、COセンサによるCO濃度の検出を非常に信頼性の高いものとすることができる。したがって、このCOセンサ出力に基づいて行われる燃焼装置の安全動作も非常に的確に行うことが可能となり、その信頼性も向上させることができる。
【0033】
さらに、本発明によれば、メインの給湯熱交換器に潜熱回収用熱交換器を接続することにより、排気ガス中の水蒸気が保有する潜熱を潜熱回収用熱交換器によって回収し、入水温度を高めた状態でメインの給湯熱交換器に入水することができるために、熱交換器の高位発熱量ベースの熱効率を向上させることができる。
【0034】
さらに、本発明によれば、排気混合を良くするために、メインの熱交換器とその上方側の燃焼排気ガスの排気出口との間に設けた排気偏向板を、潜熱回収用熱交換器で発生するドレン排水を受けるドレン排水受けとして兼用したために、排気偏向板とは別個にドレン排水受けを設けて燃焼装置を構成する場合に比べ、装置構成を簡略化することができるし、コストも安くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るCOセンサ付燃焼装置の一実施形態例を示す要部構成図である。
【図2】本発明に係るCOセンサ付燃焼装置の他の実施形態例におけるCOセンサ配設状態例を示す説明図である。
【図3】従来のCOセンサ付燃焼装置の一例を示す要部説明図である。
【図4】従来のCOセンサ付燃焼装置に設けられているCOセンサ出力検出回路の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
1 バーナ
3 メインの給湯熱交換器
4 潜熱回収用熱交換器
5 排気通路
6 COセンサ
8 排気偏向板
9 排気出口
13,14 フィン
15 ドレン管
Claims (3)
- 燃焼ガス中の顕熱を吸収するメインの熱交換器とその上方側の燃焼排気ガスの排気出口との間に排気混合を良くするための仕切り板状の排気偏向板が設けられ、該排気偏向板の上側には排気潜熱回収用の潜熱回収用熱交換器が設けられて該潜熱回収用熱交換器の出口側に前記メインの熱交換器の入口側が接続され、該潜熱回収用熱交換器を通って前記排気出口に至る前記排気通路の排気後流側には排気ガス中のCO濃度を検出するCOセンサが設けられており、前記潜熱回収用熱交換器は潜熱回収後の燃焼排気ガスの温度を30℃〜60℃とする潜熱回収機能を有していることを特徴とするCOセンサ付燃焼装置。
- 燃焼ガス中の顕熱を吸収するメインの熱交換器とその上方側の燃焼排気ガスの排気出口との間に排気混合を良くするための仕切り板状の排気偏向板が設けられ、前記メインの熱交換器から前記排気出口に至る空間内に前記排気偏向板を挟んで屈曲した排気通路が形成されており、該排気偏向板の上側には排気潜熱回収用の潜熱回収用熱交換器が設けられて該潜熱回収用熱交換器の出口側に前記メインの熱交換器の入口側が接続され、該潜熱回収用熱交換器を通って前記排気出口に至る前記排気通路の排気後流側には排気ガス中のCO濃度を検出するCOセンサが設けられており、前記潜熱回収用熱交換器は潜熱回収後の燃焼排気ガスの温度を30℃〜60℃とする潜熱回収機能を有していることを特徴とするCOセンサ付燃焼装置。
- 燃焼ガス中の顕熱を吸収するメインの熱交換器とその上方側の燃焼排気ガスの排気出口との間に排気混合を良くするための仕切り板状の排気偏向板が設けられ、前記メインの熱交換器から前記排気出口に至る空間内に前記排気偏向板を挟んで屈曲した排気通路が形成されており、該排気偏向板の上側には排気潜熱回収用の潜熱回収用熱交換器が設けられて該潜熱回収用熱交換器の出口側に前記メインの熱交換器の入口側が接続され、該潜熱回収用熱交換器を通って前記排気出口に至る前記排気通路の排気後流側には排気ガス中のCO濃度を検出するCOセンサが設けられており、前記排気偏向板は前記潜熱回収用熱交換器で発生するドレン排水を受けるドレン排水受けと成し、該排気偏向板で受けたドレン排水を燃焼装置の外部に排出するドレン排出手段が設けられており、前記潜熱回収用熱交換器は潜熱回収後の燃焼排気ガスの温度を30℃〜60℃とする潜熱回収機能を有していることを特徴とするCOセンサ付燃焼装置。
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- 1996-09-27 JP JP27700496A patent/JP3744621B2/ja not_active Expired - Lifetime
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