JP5081108B2 - 湯沸器 - Google Patents

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Description

本発明は、湯沸器に関し、特に、ガス開閉弁に閉弁不良の恐れがある場合に給湯運転を停止することが可能な湯沸器に関する。
従来、湯沸器は、給水管から供給される水をバーナにより加熱する熱交換器と、給水管に設けられた水圧受動部と、ガスバーナに燃料ガスを供給するガス供給管と、ガス供給管に設けられたガス開閉弁と、ガス供給管に設けられ水圧受動部により開閉される水圧応動弁と、ガスバーナに点火するためのイグナイタと、ガスバーナの燃焼炎の有無を検出するフレームロッドを備えている。このように、ガス開閉弁及び水圧応動弁の2つの弁がガス供給管に設けられており、両方の弁が開弁したときガスバーナに燃料ガスが供給されるようになっている。
そして、ガス開閉弁として、電池駆動のモータによって回動するカムにより開閉動され、その開弁状態がマグネットコイルの電磁力により保持されるものを用いることが多い。このものの場合、マグネットコイルの吸着面に油等が付着すると開弁状態で固着し、カムにより閉動駆動を行っても閉弁しなくなる離脱不良が生じることがある。また、ごみ等の咬み込みによりガス開閉弁が完全に閉弁できなくなることもある。以下、これらを合わせて閉弁不良という。ガス開閉弁に閉弁不良の恐れがある場合、湯沸器の給湯運転を停止し、修理を行う必要がある。
そこで、特許文献1には、ガスバーナの燃焼を禁止する水モードとガスバーナの燃焼を許可する湯モードとを切り替える湯水切替スイッチを有する給湯装置が開示されている。この給湯装置は、停止状態から水モードを設定したとき又は湯モードから水モードに切り替えたときに、イグナイタを作動させ、フレームロッドによりガスバーナの燃焼炎の有無を検出することによって、ガス開閉弁の閉弁不良を検出する。そして、その旨を使用者に報知する。
また、特許文献2には、2つの電磁弁をガス供給管に設けた瞬間湯沸器において、給湯停止時、水流停止を検知した後に、2つの電磁弁を所定の時間間隔をおいて順次閉弁させて、炎検知器によりガスバーナの燃焼炎を検知することにより、電磁弁の閉弁不良を検出することが開示されている。なお、電磁弁の閉弁順序は交互に入れ替えている。
特開平11−22970号公報 特開昭63−273727号公報
しかしながら、特許文献1に開示された給湯装置においては、水モードを使用したときにしか、ガス開閉弁の閉弁不良を検出できない。そのため、冬場のように、水モードを長期間使用しない場合には、ガス開閉弁の閉弁不良が検出できないという問題があった。また、特許文献2に開示された瞬間湯沸器においては、水圧応動弁を用いていない。そして、仮にこの瞬間湯沸器で水圧応動弁を用いた場合、水流が停止すると水圧応動弁が閉弁するので、その後、炎検知器によりガスバーナの燃焼炎を検知しても、電磁弁の閉弁不良を検出することができない。
本発明は、上記事情に鑑み、ガス開閉弁に閉弁不良の恐れがある場合に給湯運転を確実に停止することが可能な湯沸器を提供することを目的とする。
本発明に係る湯沸器は、給水管から供給される水をバーナにより加熱する熱交換器と、前記給水管に設けられた水圧受動部と、前記バーナへ燃料ガスを供給するガス供給管と、該ガス供給管に設けられたガス開閉弁と、前記ガス供給管に設けられ、前記水圧受動部により開閉される水圧応動弁と、前記バーナに点火するための点火手段と、前記バーナの燃焼炎の有無を検出する炎検出手段と、前記点火手段を作動させ、前記給水管に通水させて前記水圧受動部により前記水圧応動弁を開弁した後、且つ前記ガス開閉弁を開弁させる前に、前記炎検出手段にバーナの燃焼炎の有無を検出させ、前記炎検出手段がバーナの燃焼炎を検出したとき、前記給水管への通水を停止させて前記水圧応動弁を閉弁する制御手段とを備えることを特徴とする。
本発明に係る湯沸器は、ガス供給管にガス開閉弁及び水圧応動弁が設けられている。そのため、給水により水圧応動弁を開弁した状態で点火手段を作動させても、ガス開閉弁を開弁させる前は、正常であればガス開閉弁は閉弁しているので、バーナは燃焼せず、炎検出手段はバーナの燃焼炎を検出しない。よって、点火手段を作動させ、水圧応動弁を開弁した後、且つガス開閉弁を開弁する前に、炎検出手段がバーナの燃焼炎を検出したときには、湯沸器に故障があると考えられる。故障要因として、ガス開閉弁が開弁状態となったまま閉じない閉弁不良、もしくは炎検出手段の検出不良が想定されるため、安全の観点から湯沸器の給湯運転を停止することが望ましい。そこで、このような場合に、水圧応動弁を閉弁させ、ガス供給管からバーナへの燃料ガスの供給を停止するので、湯沸器の安全を確実に確保することができる。なお、点火手段の作動と水圧応動弁の開弁とは、そのどちらか一方が先であっても、同時であってもよい。
また、本発明において、前記制御手段は、前記点火手段を作動させ、且つ前記給水管に通水させて前記水圧受動部により前記水圧応動弁を開弁してから所定時間経過後まで、前記炎検出手段に前記バーナの燃焼炎の有無を検出させ、前記炎検出手段が前記バーナの燃焼炎を検出しなかったとき、前記ガス開閉弁を開弁させる。
この場合、点火手段を作動させ、水圧応動弁を開弁した後、且つガス開閉弁を開弁させる前に、炎検出手段にバーナの燃焼炎の有無を検出させてから所定時間経過しても、炎検出手段がバーナの燃焼炎を検出しないときには、湯沸器には前記のような故障が無いと考えられる。そのため、このような場合には、ガス開閉弁を開弁させて、自動的に給湯運転を開始することができる。なお、所定時間は、炎検出手段がバーナの燃焼炎を検出可能な時間以上であればよく、短いほうが、素早く給湯運転を開始することができるため好ましい。
また、本発明において、前記給水管に設けられた止水弁と、モータの駆動に伴い回動し、前記止水弁及び前記ガス開閉弁を順次開弁させるカムとを備え、前記制御手段は、前記モータを駆動させ、前記カムを介して、前記止水弁を開弁させることにより前記給水管に通水させて前記水圧応答動弁を開弁すると共に、該水圧応動弁を開弁した前記所定時間後に前記ガス開閉弁を開弁させることが好ましい。
この場合、止水動弁が開弁した後にガス開閉弁を開弁する構成を、モータの駆動に伴い回動するカムを用いて実現している。そして、止水弁が開弁してから水圧応動弁が開弁するまでの時間は一定に定まる。これにより、モータへの通電という1つの出力により、水圧応動弁を開弁した所定時間後にガス開閉弁を開弁させるという2つの弁の開弁制御を、容易に行うことができる。そして、確実に所定時間を設定できるので、確実に異常を検出することが可能となる。
なお、上記のように、点火手段を作動させ、水圧応動弁を開弁した後、且つガス開閉弁を開弁させる前に、炎検出手段がバーナの燃焼炎を検出したとき、湯沸器の故障要因として2つ考えられる。しかし、故障要因を特定したほうが、修理は容易となる。そこで、本発明において、前記制御手段は、前記点火手段を作動させる前に、前記炎検出手段に前記バーナの燃焼炎の有無を検出させ、前記炎検出手段が前記バーナの燃焼炎を検出したとき、前記給水管への通水を停止させて前記水圧応動弁を閉弁させる。点火手段を作動させる前に、炎検出手段がバーナの燃焼炎を検出したとき、湯沸器の故障要因は、炎検出手段の検出不良であり、ガス開閉弁の閉弁不良では無いと考えられる。そして、点火手段を作動させる前に、炎検出手段がバーナの燃焼炎を検出しなかった場合であって、その後、点火手段を作動させ、水圧応動弁を開弁した後、且つガス開閉弁を開弁させる前に、炎検出手段がバーナの燃焼炎を検出したとき、湯沸器の故障要因は、ガス開閉弁の閉弁不良であると考えられる。なお、点火手段を作動させる前に、炎検出手段にバーナの燃焼炎の有無を検出させるとき、水圧応動弁は開弁、閉弁のいずれの状態であってもよい。
本発明の実施形態に係る湯沸器を、図面を参照して説明する。
本実施形態に係る湯沸器1は、図1に概略全体構成図を示すように、水道と連通した給水管2、終端から湯又は水が吐出する出湯管3、給水管2及び出湯管3に連通した熱交換器4、熱交換器4を加熱するガスバーナ(バーナ)5、ガスバーナ5に燃料ガスを供給するガス供給管6、ガスバーナ5に点火するためのイグナイタ(点火手段)7、ガスバーナ5の燃焼炎の有無を検出するフレームロッド(炎検出手段)8、及び湯沸器1の作動を制御するコントローラ(制御手段)9を備える。
給水管2には、上流側から順に、止水弁10、水ガバナ弁(水圧受動部)11、及び水量調整弁12が設けられている。止水弁10は、モータ13の駆動により進退動して給水管2を開閉する。ここでは、モータ13の駆動に伴い回動するカム14が設けられており、このカム14に連繋された止水弁開閉レバー(図示しない)の作動により止水弁10が進退動し、給水管2を開閉する。水ガバナ弁11は、水圧を一定にする。水量調節弁12は、温調つまみ15の操作に応じて給水管2の開口度合いを制御して給水量を調整する。
ガス供給管6には、上流側から順に、ガス開閉弁16、水圧応動弁17、ガスガバナ弁18、及びガス量調整弁19が設けられている。ガス開閉弁16は、モータ13の駆動により進退動してガス供給管6を開閉する。ここでは、モータ13の駆動に伴い回動するカム14に連繋されたガス開閉弁開閉レバー(図示しない)の作動によりガス開閉弁16が進退動し、ガス供給管6を開閉する。なお、ガス開閉弁16を開弁状態に保持するマグネットコイル20が設けられている。マグネットコイル20は、通電されると、開弁状態にあるガス開閉弁16を電磁力で吸着して開弁状態にて保持する。マグネットコイル20は、通電が停止されると、ガス開閉弁16の吸着を停止する。水圧応動弁17は、水ガバナ弁11と機械的に連結されており、水ガバナ弁11に通水されるとそれに連動するダイヤフラム機構により開弁する。水圧応動弁17には水流スイッチ21が接続されている。水流スイッチ21は、水圧応動弁17が開弁したときに連動してONとなり、閉弁したときに連動してOFFとなる。ガスガバナ弁18は、二次側のガス圧を一定にする。ガス量調節弁19は、温調つまみ15に連結され、温調つまみ15の操作によりガス供給管6の開口度合いを制御して燃料ガスの供給量を変更する。なお、温調つまみ15を高温側へ操作する程、水量は減少し、ガス量は増加する。
湯沸器1は、さらに、給湯開始及び給湯停止時に使用者により押圧操作される給湯スイッチ22、ガスバーナ5の燃焼時に点灯する燃焼ランプ23、及び湯沸器1の故障時に点灯する故障ランプ24を備えている。
コントローラ9は、図2にそのブロック図を示すように、マイクロコンピュータ25、モータ13を駆動するモータ駆動回路26、イグナイタ7を作動するイグナイタ回路27、マグネットコイル20に通電してガス開閉弁16を開弁状態に保持するガス開閉弁開弁保持回路28、フレームロッド8を作動するフレームロッド回路29、ランプ23,24を作動させるランプ点灯回路30等を備えている。なお、コントローラ9をはじめモータ13、マグネットコイル20等の作動用電源として電源電池31が用いられている。
マイクロコンピュータ25は、運転制御部32、炎検出部33、及びタイマ34を備えている。
運転制御部32は、給湯スイッチ22のON/OFFを判別して、各回路26〜30の制御を行う。運転制御部32は、給湯スイッチ22がONされたとき、モータ駆動回路26に通電してモータ13の駆動を開始させると共に、タイマ34をスタートさせる。モータ13の駆動に伴いカム14が回動することにより、止水弁10、水圧応動弁17、及びガス開閉弁16が順次開弁する。そして、これら弁の開弁のタイミングに応じて、イグナイタ回路27、ガス開閉弁開弁保持回路28、及びフレームロッド回路29を介して、イグナイタ7、フレームロッド8、及びマグネットコイル20を順次所定のタイミングで作動させる。水圧応動弁17の開弁は、水流スイッチ21がONになったことにより判断する。また、運転制御部32は、ガスバーナ5が燃焼すべきでないときに、炎検出部33がガスバーナ5の燃焼炎を検出したとき、初期状態に戻して、その後の運転を停止する。
炎検出部33は、フレームロッド回路29の出力に基づいてガスバーナ5の燃焼炎の有無を検出する。
次に、運転制御部32における各部の作動タイミングを、図3に示すタイミングチャートを参照して説明する。なお、運転制御部32における各部の作動は、給湯スイッチ22がONされたときに計時を開始するタイマ34の計時に連動して行われる。給湯スイッチ22がOFFの時、すなわち停止状態の時、カム14は、止水弁10とガス開閉弁16とが共に閉弁状態となる停止位置に存する。給湯スイッチ22がONされると、モータ13の駆動が開始され、これに伴いカム14が回動する。このカム14の回動により、まず、止水弁10が徐々に開かれる。そして、イグナイタ7をON作動させる。止水弁10が開弁されることにより、給水管2に水道から水が供給されて、水ガバナ弁11に通水され、水圧応動弁17が開弁する。なお、図3においては、水圧応動弁17の開弁は、イグナイタ7のON作動よりタイミング的に先であるが、後又は同時であってもよい。イグナイタ7をON作動させ且つ水圧応動弁17を開弁させた後、第1の所定時間T1、例えば0.5秒経過するまでフレームロッド8を作動させて、ガスバーナ5の燃焼炎の有無を検出する。なお、水圧応動弁17の開弁は、水流スイッチ21がONになったことにより判断する。その後も、カム14は回動を続け、ガス開閉弁16を開弁する。これと共に、マグネットコイル20に通電を行い、ガス開閉弁16を開弁状態に保持する。また、ガス開閉弁16を開弁させた後、ガスバーナ5の燃焼炎を検出するまでフレームロッド8を作動させる。そして、モータ13の駆動を停止させ、止水弁10とガス開閉弁16とが共に開弁状態となる給湯位置でカム14が停止する。なお、ガス開閉弁16を開弁させた後、第2の所定時間T2、例えば1秒を経過しても、フレームロッド8がガスバーナ5の燃焼炎を検出しないときには、着火失敗であると判断して、モータ13を駆動させて、停止位置に戻るまでカム14を回動させる。
その後、給湯スイッチ22がOFFされたとき、モータ13の駆動が再開され、これに伴いカム14の回動も再開する。カム14は止水弁10とガス開閉弁16とが共に閉弁状態となる停止位置に戻るまで回動し、この停止位置でカム14が停止するようにモータ13は駆動を停止する。また、モータ13の駆動再開と共に、イグナイタ7をOFFして、マグネットコイル20への通電を停止する。
次に、コントローラ9による湯沸器1の制御動作について、図4及び図5のフローチャートを参照して、説明する。
使用者が給湯スイッチ22をON操作すると(STEP1:YES)、コントローラ9による湯沸器1の制御動作が開始される。まず、運転制御部32は、モータ駆動回路26に通電してモータ13の駆動を開始させると共に、タイマ34の計時をスタートさせる(STEP2)。モータ13の駆動に伴いカム14が回動して止水弁10が開弁されることにより、水ガバナ弁11に通水され、水圧応動弁17が開弁する(STEP3)。水圧応動弁17の開弁に連動して水流スイッチ21がONとなる。そして、運転制御部32は、イグナイタ回路27を介してイグナイタ7をON作動させる(STEP4)。その後、炎検出部33は、フレームロッド回路29の出力に基づいてガスバーナ5の燃焼炎の有無を検出する(STEP5)。イグナイタ7をON作動させたときから第1の所定時間T1経過するまで(STEP6:YES)、炎検出部33がガスバーナ5の燃焼炎を検出しなかった場合(STEP5:NO)、ガス開放弁16の閉弁不良及びフレームロッド8又はフレームロッド回路29の検出不良が無いと判断して、運転制御部32は、モータ13の駆動を続行する。これにより、カム14がさらに回動してガス開閉弁16が開弁され、運転制御部32は、ガス開閉弁開弁保持回路28を介して、マグネットコイル20をON作動させてガス開閉弁16を開弁状態に保持する(STEP7)。ガス開放弁16の開弁から第2の所定時間T2経過するまでに(STEP8:NO)、炎検出部33がガスバーナ5の燃焼炎を検出した場合(STEP9:YES)、正常点火したと判断する。そして、運転制御部32は、イグナイタ回路27を介してイグナイタ7をOFFし(STEP10)、ランプ点灯回路30を介して燃焼ランプ23を点灯させる(STEP11)。また、運転制御部32は、モータ駆動回路26を介してモータ13の駆動を停止させて、カム14を給湯位置で停止させる(STEP12)。これにより、給湯が可能となる。
一方、水流スイッチ21がONとなったときから第1の所定時間T1経過するまでに(STEP6:NO)、炎検出部33がガスバーナ5の燃焼炎を検出した場合(STEP5:YES)、湯沸器1に故障が発生したと判断する。ガス開閉弁16の開弁前であるので、正常であれば、この時点でガスバーナ5の燃焼炎は検出されない。それにも拘わらず、ガスバーナ5の燃焼炎が検出されたので、ガス開閉弁16の閉弁不良、或いは、フレームロッド8又はフレームロッド回路29の故障による検出不良が発生したと考えられる。そこで、運転制御部32は、故障停止動作を行う。具体的には、運転制御部32は、まず、ランプ点灯回路30を介して故障ランプ24を点灯させる(STEP13)。そして、運転制御部32は、イグナイタ回路27を介してイグナイタ7をOFFする(STEP14)と共に、モータ駆動回路26を介してモータ13を駆動させて、止水弁10を閉弁させる。これにより、水圧応動弁17が閉弁する(STEP15)。そして、モータ駆動回路26を介してモータ13の駆動を停止させて、カム14を停止位置で停止させ(STEP16)、給湯スイッチ22をOFFする(STEP17)。これにより、湯沸器1は故障停止となる。その後、メンテナンス要員により、故障の修理が行われるまで、湯沸器1は給湯運転が禁止される。
他方、ガス開放弁16が開弁したときから第2の所定時間T2経過しても(STEP8:YES)、炎検出部33がガスバーナ5の燃焼炎を検出しなかった場合(STEP9:NO)、ガスバーナ5の点火に失敗したと判断して、運転制御部32は、初期復帰動作を行う。具体的には、まず、運転制御部32は、ガス開閉弁開弁保持回路28を介してマグネットコイル20への通電を停止し、モータ駆動回路26を介してモータ13の駆動をさせて、ガス開閉弁16を閉弁させる(STEP18)。そして、運転制御部32は、イグナイタ回路27を介してイグナイタ7をOFFする(STEP19)と共に、モータ駆動回路26を介してモータ13の駆動をさせて、止水弁10を閉弁させる。これにより、水圧応動弁17が閉弁する(STEP20)。そして、モータ駆動回路26を介してモータ13の駆動を停止させて、カム14を停止位置で停止させ(STEP21)、給湯スイッチ22をOFFする(STEP22)。その後、給湯スイッチ22がON操作されると(STEP1:YES)、STEP2以降の動作が再び行われる。
なお、上記した湯沸器1においては、ガス供給管6に設けられたガス開閉弁16は、モータ13の駆動により回動するカム14によってガス供給管6を開閉し、ガス開閉弁16の開弁状態をマグネットコイル20への通電により保持する場合について説明した。しかしながら、ガス開閉弁16は適切なタイミング作動可能であれば、カムによって作動されるものに限定されない。例えば、ガス開閉弁16として電磁弁を用い、この電磁弁を運転制御部32が図示しない電磁弁駆動回路を介してその開閉状態を制御してもよい。
また、水圧応動弁17が開弁し(STEP3)、且つイグナイタ7をON作動させた(STEP4)後に、炎検出部33にガスバーナ5の燃焼炎の有無を検出させる(STEP5)場合について説明した。しかしながら、水圧応動弁17が開弁した後であって、且つイグナイタ7をON作動させる前にも、炎検出部33にガスバーナ5の燃焼炎の有無を検出させてもよい。この時点で炎検出部33がガスバーナ5の燃焼炎を検出した場合、フレームロッド8又はフレームロッド回路29の検出不良が故障要因であると特定される。そして、この時点で炎検出部33がガスバーナ5の燃焼炎を検出せず、且つイグナイタ7をON作動させた後に炎検出部33がガスバーナ5の燃焼炎を検出した場合、ガス開閉弁16の閉弁不良が故障要因であると特定させる。このように、故障要因が特定されることにより、修理が容易となる。
本発明の実施形態に係る湯沸器の概略全体構成図。 コントローラのブロック図。 運転制御部における各部の作動タイミングを示すタイミングチャート。 湯沸器の作動フローチャート。 湯沸器の作動フローチャート。
符号の説明
1…湯沸器、2…給水管、3…出湯管、4…熱交換器、5…ガスバーナ(バーナ)、6…ガス供給管、7…イグナイタ(点火手段)、8…フレームロッド(炎検出手段)、9…コントローラ(制御手段)、11…水ガバナ弁(水圧受動部)、13…モータ、14…カム、16…ガス開閉弁、17…水圧応動弁、20…マグネットコイル、21…水流スイッチ、22…給湯スイッチ。

Claims (2)

  1. 給水管から供給される水をバーナにより加熱する熱交換器と、
    前記給水管に設けられた水圧受動部と、
    前記バーナへ燃料ガスを供給するガス供給管と、
    該ガス供給管に設けられたガス開閉弁と、
    前記ガス供給管に設けられ、前記水圧受動部により開閉される水圧応動弁と、
    前記バーナに点火するための点火手段と、
    前記バーナの燃焼炎の有無を検出する炎検出手段と、
    前記点火手段を作動させる前に、前記炎検出手段に前記バーナの燃焼炎の有無を検出させ、前記炎検出手段が前記バーナの燃焼炎を検出したとき、前記給水管への通水を停止させて前記水圧応動弁を閉弁させ、前記炎検出手段が前記バーナの燃焼炎を検出しなかったとき、前記点火手段を作動させ、且つ前記給水管に通水させて前記水圧受動部により前記水圧応動弁を開弁してから所定時間経過後まで、且つ前記ガス開閉弁を開弁させる前に、前記炎検出手段に前記バーナの燃焼炎の有無を検出させ、前記炎検出手段が前記バーナの燃焼炎を検出したとき、前記給水管への通水を停止させて前記水圧応動弁を閉弁させ、前記炎検出手段が前記バーナの燃焼炎を検出しなかったとき、前記ガス開閉弁を開弁させる制御手段とを備えることを特徴とする湯沸器。
  2. 前記給水管に設けられた止水弁と、
    モータの駆動に伴い回動し、前記止水弁及び前記ガス開閉弁を順次開弁させるカムとを備え、
    前記制御手段は、前記モータを駆動させ、前記カムを介して、前記止水弁を開弁させることにより前記給水管に通水させて前記水圧応答動弁を開弁すると共に、該水圧応動弁を開弁した前記所定時間後に前記ガス開閉弁を開弁させることを特徴とする請求項1に記載の湯沸器。
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