JP5482240B2 - 燃焼装置 - Google Patents

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Description

この発明は燃焼装置に関し、より詳細には、主バーナに点火するための種火バーナを備えた燃焼装置における主バーナの炎検出手段の制御技術に関する。
従来、バランス式の風呂釜装置や瞬間式の湯沸かし器のように、種火バーナと主バーナを備えた構造の燃焼装置においては、主バーナの炎の検出にはサーモカップル(熱電対)が用いられている。サーモカップル式の炎検出手段は、周知のごとく、サーモカップルの熱起電力を利用して炎の有無を検出することから、燃焼/非燃焼の判定には数秒程度のタイムラグが生じてしまう。そのため、この種の燃焼装置においても主バーナの炎の検出を瞬時に行えるようにすることが望まれており、フレームロッド式の炎検出手段を採用することが提案されている(たとえば、特許文献1参照)。
特開昭62−123222号公報
しかしながら、このような燃焼装置において、主バーナの炎検出にフレームロッド式の炎検出手段を採用するには以下のような問題があり、その改善が望まれていた。
この種の燃焼装置における主バーナの炎検出手段は、本来、種火バーナから主バーナへの火移りが正しく行われたか否か、主バーナが立ち消え(失火)していないか否かなどを燃焼装置の制御手段が判断できるように設けられているが、器具の安全を確保するためには、主バーナを非燃焼に設定しているとき(たとえば、種火バーナのみを燃焼させておく口火待機モードにあるときや、種火バーナ及び主バーナの双方をともに非燃焼とする消火待機モードにあるとき)であっても、主バーナの燃焼の有無を制御手段で監視できるように構成しておくのが望ましい。
すなわち、主バーナが非燃焼に設定されているときに炎検出手段を機能させておくことによって、たとえば、口火待機モード時に主バーナが燃焼しているといった事態(主バーナへの燃料供給の遮断不良など)の発見が容易になる。
一方、フレームロッド式の炎検出手段は、炎の整流作用を利用して炎の有無を検出することから、フレームロッドを通じて炎の検出を行うためには、フレームロッドの検出回路に電源を供給しておく(フレームロッドの回路電源をオンにしておく)必要がある。
ところで、この種の燃焼装置は、その使用環境にもよるが、通常、一日のうちの限られた時間だけしか種火がつけられておらず、多くの時間は種火すらつけていない状態とされている。たとえば、風呂釜装置の場合、入浴時のみ種火がつけられ、その他の時間は種火も消されているのが実情である。
そのため、この種の燃焼装置において、主バーナが非燃焼に設定されているときにも制御手段で主バーナの炎検出ができるようにすると、フレームロッドの回路電源は常時オン状態となり消費電力の増加を招くことになる。特に、この種の燃焼装置ではフレームロッドの回路電源に電池が使用されることが多いため、電池の消耗が激しくなり頻繁に電池交換をしなければならなくなるという問題が生じる。
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、主バーナ用の炎検出手段での電力消費を抑制しつつ器具の安全を確保できる燃焼装置を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明の請求項1に係る燃焼装置は、主バーナと、上記主バーナに点火するための種火バーナと、上記主バーナ及び種火バーナの燃焼の設定を行う設定手段と、上記主バーナ用の炎検出手段と、制御手段とを有する燃焼装置において、
上記制御手段は、上記設定手段において上記主バーナが非燃焼に設定されているときには、上記主バーナ用の炎検出手段に対する電源供給を間欠的に行わせる省電力制御を実行するとともに、上記設定手段において上記種火バーナに対する点火の設定がされたときには、上記種火バーナでの燃焼が確認されるまでの間は上記主バーナ用の炎検出手段に対する上記省電力制御を一時的に解除することを特徴とする。
この請求項1に係る燃焼装置においては、燃焼装置の設定手段によって主バーナが非燃焼状態に設定(たとえば、制御手段が口火待機モードや消火待機モードとなる設定)されると、燃焼装置の制御手段が主バーナ用の炎検出手段に対する電源供給を間欠的に行わせるように構成されている。これにより、主バーナが非燃焼に設定されているとき、主バーナ用の炎検出手段には電源が供給される期間と電源が供給されない(電源が遮断される)期間とが交互に発生することとなり、電源が遮断されている期間中は電力の消費が抑制される。また、電源が供給される期間中は主バーナの炎の検出ができるので、制御手段はこの期間中の検出結果を用いて主バーナへの燃料供給の遮断不良や炎検出手段の故障の発見などを行うことができるようになる。
そして、この請求項に係る燃焼装置においては、主バーナが非燃焼に設定されている状態であっても、燃焼装置の設定手段において種火バーナへの点火の設定が行われる(つまり、種火バーナへの点火動作の開始が指示される)と、制御手段は、種火バーナでの燃焼が確認されるまでの間、主バーナ用の炎検出手段に対する省電力制御を一時的に解除して主バーナ用の炎検出手段を機能させる。これにより、種火バーナに点火された炎が主バーナに火移りしていないか(換言すれば、主バーナへの燃料供給の遮断不良)が発生していないかを制御手段が判断できるようになる。なお、種火バーナへの点火が確認されると、制御手段は主バーナに対する省電力制御を再開し、設定手段において主バーナの燃焼が設定されるまでの間、主バーナ用の炎検出手段に対する電源供給を間欠的に行わせる。
本発明の請求項に係る燃焼装置は、請求項に記載の燃焼装置において、上記主バーナ用の炎検出手段に対する省電力制御において電源供給を間欠させる間隔は、主バーナで加熱する熱交換器に備えられた過熱防止装置の作動温度と主バーナの燃焼能力とに基づいて設定されていることを特徴とする。
すなわち、この請求項に係る燃焼装置は、上記省電力制御時における主バーナの炎検出手段に対する電源供給の間隔が、主バーナで加熱する熱交換器に設けられる過熱防止装置(たとえば、所定温度まで上昇すると作動するバイメタルスイッチなど)の作動温度と主バーナの燃焼能力とに基づいて相対的に設定される。具体的には、空焚きなど過熱防止装置が作動する状況を想定し、この想定の下で、主バーナの燃焼能力に基づいて過熱防止装置が作動するまで(作動温度に到達するまで)に要する期間(時間)を算出し、上記省電力制御時において主バーナ用の炎検出手段に対する電源を遮断する期間が、この算出した期間よりも短くなるように設定する。つまり、過熱防止装置が作動すると想定される所要時間よりも短い間隔で主バーナの炎検出手段に電源が供給されるように設定する。これにより、空焚きなどによって過熱防止装置が作動する前に主バーナ用の炎検出手段が主バーナの燃焼(炎)を検出できるようになり、過熱防止装置が作動する前に制御手段が必要な安全動作(たとえば、主バーナに対する燃料供給の遮断など)を行うことができる。
本発明の請求項に係る燃焼装置は、請求項1または2に記載の燃焼装置において、上記主バーナ用の炎検出手段としてフレームロッド式の炎検出装置が備えられていることを特徴とする。
本発明によれば、設定手段において主バーナが非燃焼に設定されているときには、制御手段は主バーナ用の炎検出手段に対する電源供給を間欠的に行わせる制御を行うように構成されるので、電源供給が遮断されている期間中は主バーナ用の炎検出手段において電力が消費されることがない。そのため、主バーナ用の炎検出手段として、たとえば、フレームロッド式の炎検出装置を用いても、電力消費の少ない燃焼装置を提供することができる。また、電力消費が少なくてすむので、たとえば、電源に電池を使用した燃焼装置に好適に使用することができる。
また、主バーナが非燃焼に設定されている状態であっても主バーナ用の炎検出手段が間欠的に機能するので、制御手段は器具に異常があれば早期に発見することができ、安全性に優れた燃焼装置を提供できる。
本発明に係る燃焼装置の一例を示す概略構成図である。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図1は、本発明に係る燃焼装置の一例を示す概略構成図である。具体的には、この図1は、本発明に係る燃焼装置を風呂釜装置の燃焼系に適用した場合を示している。
この風呂釜装置1は、給気口25と排気口26とが同一雰囲気の室外に出ている構造を備えたバランス式の風呂釜装置であり、図1ではカランやシャワーなどの給湯栓(図示せず)に温水を供給する給湯機能を備えた風呂釜装置が示されている。
ここで、この風呂釜装置1は、熱交換器部2と、燃焼部3と、設定部4と、表示部5と、制御部6とを主要部として構成される。熱交換器部2は、一端が浴槽Bの下層部に連通するとともに他端が浴槽Bの上層部に連通する風呂熱交換器7と、一端が上水道などの給水源に接続されるとともに他端が給湯栓に接続された給湯熱交換器8とを備えており、風呂熱交換器7で風呂の追い焚き(浴槽B内の湯水の加熱)を行うとともに、給湯熱交換器8で給湯栓への給湯を行うように構成されている。
図において9は空焚き安全装置(過熱防止装置)を示している。この空焚き安全装置9はバイメタルで構成されており、風呂熱交換器8が所定温度(バイメタルの作動温度T1)まで加熱されると作動して、後述する制御部6がこれを検知して、元ガス弁12の閉止を指令するなど空焚きに伴う所定の安全動作を行うように構成されている。なお、この空焚き安全装置9としては、バイメタルに代えて、あるいは、バイメタルとともに温度ヒューズを用いてもよい。
燃焼部3は、熱交換器部2を加熱するための主バーナ(メインバーナ)10と、この主バーナ10に点火するための種火をつける種火バーナ(パイロットバーナ)11とを主要部として構成されている。これら主バーナ10及び種火バーナ11は、本実施形態ではいずれもガスを燃料とするガスバーナで構成されており、ガス供給源から供給される燃料ガスが元ガス弁12を介して、これら主バーナ10及び種火バーナ11に供給されるように構成されている。具体的には、ガス供給源から供給される燃料ガスは、元ガス弁12の下流側(バーナ側)で主バーナ10に連通する主ガス通路13と種火バーナ11に連通する種火ガス通路14とに分岐されており、主ガス通路13には主バーナ10への燃料ガスの供給を遮断可能に構成されたメインガス弁15が設けられ、種火ガス通路14には種火バーナ11への燃料ガスの供給を遮断可能に構成されたパイロットガス弁16が設けられている。
17は種火バーナ11に点火するための点火プラグであり、この点火プラグ17は種火バーナ11に臨んで設けられており、イグナイタ18に接続されている。主バーナ10および種火バーナ11には、それぞれ炎検出手段が設けられている。本実施形態では、この炎検出手段として、主バーナ用の炎検出手段にはフレームロッド式の炎検出装置が用いられている。図1において20はこの炎検出装置のフレームロッドを示しており、このフレームロッド20は主バーナ10に臨んで設けられている。なお、フレームロッド20は、後述する制御部6と電気的に接続されており、フレームロッド20で炎を検出するための検出回路は制御部6に設けられている。これに対して、種火バーナ用の炎検出手段には、本実施形態ではサーモカップル21が用いられている。このサーモカップル21も制御部6と電気的に接続されており、制御部6で種火バーナ11の炎の検出ができるように構成されている。
設定部(設定手段)4は、風呂釜装置1の操作装置であって、図に示すようなダイヤル式のつまみ23を備えて構成されている。このつまみ23は、風呂釜装置1の本体ケース(図示せず)に外装されており、ユーザがこのつまみ23を操作することによって風呂釜装置1の状態(燃焼/非燃焼)の設定を行えるようにされている。
本実施形態の風呂釜装置1では、このつまみ23を初期位置(図1におけるポジション0の位置参照)から点火位置(ポジション1参照)に移行させると、このつまみ23の操作に連動して元ガス弁12及びパイロットガス弁16が開かれるとともに、制御部6には種火バーナ11への点火動作が指令される。これにより、制御部6は点火モードに遷移し、イグナイタ18を作動させて点火プラグ17を点火状態として、種火バーナ11に対する点火を行う。そして、制御部6が上記種火バーナ用の炎検出手段を通じて種火バーナ11の炎を検出(種火バーナ11の燃焼を確認)すると、このつまみ23は口火位置(ポジション2参照)に移行し、これに伴って制御部6は口火待機モードに遷移する。なお、この口火待機モードでは、主バーナ10への点火は行われず、主バーナ10は非燃焼に設定されている。
これに対して、給湯または風呂追い焚きを行う場合、このつまみ23を口火位置から給湯位置(ポジション3の位置参照)または風呂位置(ポジション4の位置参照)に移行させる。つまみ23がこれら給湯位置または風呂位置に設定されると、この操作に連動してメインガス弁15が開かれる。これにより、種火バーナ11で燃焼している種火が主バーナ10に火移りし、主バーナ10への点火が行われる(つまり、つまみ23を給湯位置または風呂位置にすると主バーナ10は燃焼に設定される)。また、つまみ23が給湯位置または風呂位置に設定されると、それに伴って制御部6は口火待機モードからメイン燃焼モードに遷移する。
主バーナ10の燃焼を停止させる場合、上記つまみ23を口火位置または初期位置に移行させる。口火位置に移行させた場合にはメインガス弁15だけが閉じられ、種火を残した状態(主バーナは非燃焼に設定されたこと)となって制御部6は口火待機モードに遷移する。これに対して、初期位置に移行させた場合には、元ガス弁12及びメインガス弁15が閉じられ、主バーナ10及び種火バーナ11の双方ともに消火される。つまり、この場合は、主バーナ10及び種火バーナ11の双方が非燃焼に設定され、制御部6は消火待機モードに遷移する。
表示部5は、風呂釜装置1の状態を表示する表示手段であり、本実施形態ではこの表示部5として発光ダイオードなどの表示灯(図示せず)が用いられている。この表示灯は外部から視認できるように風呂釜装置1の本体ケースに外装されている。なお、この表示部5は、制御部6によって点灯/消灯の制御が行われるようにされており、たとえば、風呂釜装置1に異常があるときなどはその旨を外部に報知できるようにされている。
制御部(制御手段)6は、風呂釜装置1の各部を制御するマイコン(図示せず)を備えた制御基板であって、この制御部6は、上述したように、上記設定部4のつまみ23の位置(ユーザの操作)に応じて、動作モードを、消火待機モード、口火待機モード、メイン燃焼モードに切り替えて、各動作モードに応じた所定の制御を実行するように構成されている。
そして、本実施形態では、この制御部6には、上述したフレームロッド20の検出回路(図示せず)が実装されており、この検出回路によって制御部6は主バーナ10の炎の有無を検出するように構成されている。ここで、この検出回路の構成自体は公知であるので説明は省略するが、本実施形態では、この検出回路の電源は後述する電源部30から供給される。
そして、この電源部30からフレームロッド20の検出回路への電源経路には、上記検出回路への電源供給を遮断可能に構成されたスイッチ回路部31が設けられている。このスイッチ回路部31は、制御部6によって制御されるスイッチ(図示せず)を備えており、フレームロッド20の検出回路に対する電源供給だけを遮断可能に構成されている。なお、制御部6の他の回路や表示部5への電源供給はこのスイッチ回路部31を介さずに行われ、スイッチ回路部31の動作によって電源が遮断されることがないように構成されている。
電源部30は、制御部6や表示部5などに電力を供給するための電源手段であって、本実施形態では、この電源部30には電池(乾電池)が用いられている。すなわち、本実施形態の風呂釜装置1には、乾電池を挿入するための電池ケース(図示せず)が備えられており、商用電源を必要とせずに装置各部が動作できるように構成されている。
次に、このように構成された風呂釜装置1における主バーナ10の炎検出動作について説明する。
この風呂釜装置1は、設定部4において主バーナ10が燃焼状態に設定されているとき、換言すれば、つまみ23が給湯位置または風呂位置に設定されているときには、制御部6が上記スイッチ回路部31のスイッチをオンにして、フレームロッド20の検出回路に電源部30からの電力が供給されるようにする。
つまり、つまみ23が給湯位置または風呂位置にあるときは、フレームロッド20の検出回路に電源が供給され、主バーナ10の炎(燃焼)の有無が検出可能な状態とされる。これにより、制御部6は、主バーナ10が燃焼に設定されているときは、主バーナ10に炎(燃焼)があるか否かを常に監視することとなる。なお、このときに主バーナ10に炎が検出されなければ、制御部6は、主バーナ10は立ち消え(失火)していると判断し、あらかじめプログラムされた所定の安全動作(たとえば、元ガス弁12を閉じて、表示部5に立ち消えの警報を表示するなどの動作)を行う。
これに対して、設定部4において主バーナ10が非燃焼に設定されているとき、換言すれば、設定部4のつまみ23が初期位置(消火位置)または口火位置にあるときには、制御部6は、フレームロッド20の検出回路に対する電源供給を間欠的に行わせる省電力制御を行う。
ここで、主バーナ10が非燃焼に設定されているときの省電力制御として、フレームロッド20の検出回路に対する電源供給を完全に遮断することも考えられる。その場合、省電力効果が大きくなり好ましいようにも思えるが、たとえば、メインガス弁15が遮断不良に陥っている(つまり、弁が閉じない開故障となっている)状態でつまみ23を口火位置に設定すると、種火が主バーナ10に火移りするおそれがあり、ひいては、通水がない状態で熱交換器部2を空焚きするおそれがある。また、フレームロッド20の検出回路が常に主バーナ10に炎ありと誤検出するオン故障している場合には、つまみ23を口火位置から給湯位置または風呂位置に設定したときに、主バーナ10への火移りが完了する前に主バーナ10は燃焼していると誤判定するおそれがある。
そのため、本実施形態に示す風呂釜装置1では、主バーナ10が非燃焼に設定されているときの省電力制御として、フレームロッド20の検出回路に対する電源供給を間欠的に行い、主バーナ10が非燃焼に設定されている場合であってもフレームロッド20によって主バーナ10の炎の有無の検出が間欠的に行われるようにしている。つまり、主バーナ10が非燃焼に設定されているときには、制御部6は、上記スイッチ回路部31のスイッチを間欠的にオン/オフさせて、フレームロッド20の検出回路に電源が供給される期間と電源が供給されない(電源が遮断される)期間とが交互にくるように制御する。
これにより、主バーナ10が非燃焼に設定されているときでも主バーナ10での炎の検出が行われるので、メインガス弁15の遮断不良により主バーナ10への火移りがあれば制御部6は主バーナ10の燃焼を発見することができる。また、つまみ23を初期位置に設定しているときにフレームロッド20の検出回路が主バーナ10の炎を検出すれば、フレームロッド20の検出回路がオン故障していると判断することができる。
ここで、フレームロッド20の検出回路に対する電源供給の間隔(具体的には、電源を遮断する期間の長さ)は、主バーナ10で加熱する熱交換器部2に設けられた空焚き安全装置(過熱防止装置)9の作動温度T1と、主バーナ10の燃焼能力とに基づいて相対的に設定される。
具体的には、この設定は、まず、空焚きによって空焚き安全装置9が作動する状況を想定し、この想定の下で、主バーナ10の燃焼によって空焚き安全装置9が作動するまで(作動温度T1に到達するまで)に要する所要時間T2を算出する。そして、上述した省電力制御においてフレームロッド20の検出回路に対する電源遮断の期間T3が、この算出した期間T2よりも短くなるように設定される(つまり、T2>T3に設定する)。たとえば、この電源遮断の期間T3としては、30秒〜1分程度の値が用いられる。
これは、メインガス弁15の遮断不良などによって空焚きが発生した場合に、空焚き安全装置9が作動する前にフレームロッド20の検出回路によって主バーナ10の燃焼を検出できるようにするためである。これにより、メインガス弁15の遮断不良による空焚きが発生しても、空焚き安全装置9による安全動作が開始される前に制御部6は主バーナ10の燃焼異常(非燃焼設定時に燃焼している状態)を発見し、所定の安全動作(たとえば、元ガス弁15を閉じて、表示部5にメインガス弁が故障した旨の警報を表示するなど)を行うことになる。
なお、つまみ23を点火位置に移行させて種火バーナ11に対する点火の設定を行っている状態では、主バーナ10は非燃焼に設定されているので、このときも上述した間欠的な省電力制御を行ってもよい。しかし、本実施形態の風呂釜装置1では、この種火バーナ11に対する点火の設定がされたときから制御部6が種火バーナ11での燃焼を確認するまでの間(つまり、サーモカップル21が炎を検出するまでの間)は、上述した間欠的な省電力制御を一時的に解除して、フレームロッド20の検出回路に電源を供給し、主バーナ10の炎の有無を連続的に監視するように構成されている。これは、メインガス弁15の遮断不良による主バーナ10への火移りやフレームロッド20の検出回路のオン故障を早期に発見するためである。なお、メインガス弁15の遮断不良やフレームロッド20の検出回路のオン故障が発見されると、制御部6は、あらかじめプログラムされた所定の安全動作(たとえば、元ガス弁15を閉じて、表示部5にこれらの警報を表示するなどの動作)を行う。
このように、本発明の風呂釜装置1では、設定部4において主バーナ10が非燃焼に設定されているときには、制御部6が主バーナ用の炎検出手段(フレームロッドの検出回路)に対する電源供給を間欠的に行わせる省電力制御を実行するので、この間にフレームロッドの検出回路で消費される電力を少なくすることができる。特に、風呂釜装置1の場合、一日のうちのほとんどの時間が主バーナ10を非燃焼に設定している状態となるので、フレームロッドの検出回路への電源供給を間欠的に行うことによる省電力効果は大きい。
なお、上述した実施形態は本発明の好適な実施態様を示すものであって、本発明はこれらに限定されることなく発明の範囲内で種々の設計変更が可能である。
たとえば、上述した実施形態では、本発明をバランス式の風呂釜装置に適用した場合を示したが、本発明は、主バーナ10と種火バーナ11とを有し、かつ、主バーナ用の炎検出手段(フレームロッド20)を備える燃焼装置であれば、他の態様の燃焼装置(たとえば、瞬間式の湯沸かし器やガスコンロなど)にも適用可能である。
また、上述した実施形態では、設定部4のつまみ23が初期位置または口火位置にあるときにフレームロッド20の検出回路に対する省電力制御を行うように構成した場合を示したが、たとえば、つまみ23が口火位置にあるとき(制御部6が口火待機モードにあるとき)にのみ省電力制御を行うように構成し、つまみ23が初期位置にあるとき(制御部6が消火待機モードにあるとき)には、主バーナ10の消火時に主バーナ10が非燃焼になっていることを制御部6が確認することを条件に、フレームロッド20の検出回路への電源供給を完全に遮断するよう構成することもできる。これにより、より一層の省電力効果の増大を図ることができるようになる。
また、上述した実施形態では、主バーナ10及び種火バーナ11としてガスを燃料とするガスバーナを用いた場合を示したが、主バーナ10及び種火バーナ11はガス以外の燃料(たとえば、オイル)によるバーナで構成されていてもよい。
1 風呂釜装置(燃焼装置)
2 熱交換器部
3 燃焼部
4 設定部(設定手段)
5 表示部
6 制御部(制御手段)
7 風呂熱交換器
8 給湯熱交換器
9 空焚き安全装置(過熱防止装置)
10 主バーナ
11 種火バーナ
12 元ガス弁
15 メインガス弁
16 パイロットガス弁
20 フレームロッド(主バーナ用の炎検出手段)
21 サーモカップル(種火バーナ用の炎検出手段)
30 電源部
31 スイッチ回路部
B 浴槽

Claims (3)

  1. 主バーナと、前記主バーナに点火するための種火バーナと、前記主バーナ及び種火バーナの燃焼の設定を行う設定手段と、前記主バーナ用の炎検出手段と、制御手段とを有する燃焼装置において、
    前記制御手段は、前記設定手段において前記主バーナが非燃焼に設定されているときには、前記主バーナ用の炎検出手段に対する電源供給を間欠的に行わせる省電力制御を実行するとともに、前記設定手段において前記種火バーナに対する点火の設定がされたときには、前記種火バーナでの燃焼が確認されるまでの間は前記主バーナ用の炎検出手段に対する前記省電力制御を一時的に解除することを特徴とする燃焼装置。
  2. 前記主バーナ用の炎検出手段に対する省電力制御において電源供給を間欠させる間隔は、主バーナで加熱する熱交換器に備えられた過熱防止装置の作動温度と主バーナの燃焼能力とに基づいて設定されていることを特徴とする請求項に記載の燃焼装置。
  3. 前記主バーナ用の炎検出手段としてフレームロッド式の炎検出装置が備えられていることを特徴とする請求項1または2に記載の燃焼装置。
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