JP6546006B2 - 燃焼装置、その燃焼制御プログラムおよび燃焼制御方法 - Google Patents

燃焼装置、その燃焼制御プログラムおよび燃焼制御方法 Download PDF

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Description

本発明はたとえば、燃料ガスなどを燃焼させる燃焼装置の燃焼制御に関する。
給湯器などの熱源機には熱源としてたとえば、燃料ガスを燃焼させる燃焼装置が用いられる。この燃焼装置では、給排気系統に燃焼に必要な空気の供給や排気を行うためのファンが備えられ、このファンを駆動するためのファンモータが備えられる。
このファンモータ制御に関し、異常燃焼のチェックをポストパージ時に累積燃焼時間の10時間毎に行い、連続燃焼が5分以上と判断したとき、ファン回転数検出値、駆動電流検出値、駆動電圧検出値を用いて正常燃焼か異常燃焼かを判定することが知られている(特許文献1)。また、ファンモータの駆動電力を検出し、その検出値によりファンモータの異常を判定することが知られている(特許文献2)。
点火前にファンのプリパージ運転中に、給排気部が閉塞しているかの予備判定を行い、この予備判定で給排気部の閉塞がなければ、予備判定よりファンを高回転数にし、給排気部の閉塞判定を行うことが知られている(特許文献3)。
給気通路または排気通路の閉塞判定に関し、ファン回転数に応じて閉塞判定値を設定し、差圧センサにより検出した複数の差圧の平均差圧と、各差圧に応じて取得した複数の閉塞判定値の平均判定値とにより、平均差圧が平均判定値以下である場合、閉塞と判定することが知られている(特許文献4)。
特開平9−137940号公報 特開平10−300072号公報 特開2013−29255号公報 特開2000−304254号公報
ところで、ファンモータには、回転不能など故障、回転異常の他、給気または排気(以下「給排気」と称する)の閉塞などの動作異常がある。これらはいずれも燃焼異常を来たすので、正常な燃焼を得るには、これらを回避しなければないし、燃焼前のプリパージ時間中に異常を察知し、異常燃焼を回避しなければならいという課題がある。
そこで、本発明の目的は、給排気の閉塞を含む動作異常をプリパージ時間中に迅速にかつ正確に判定し、異常燃焼を回避することにある。
上記目的を達成するため、本発明の燃焼装置の一側面によれば、燃焼部に対して給気または排気を行う給排気部を備える燃焼装置であって、前記燃焼部に点火する点火手段と、前記給排気部に備えられたファンモータと、燃焼許可から点火動作前、前記ファンモータの駆動開始から回転の有無と、回転数が所定範囲内であるか否かと、消費電力値または駆動電力値から前記給排気部の閉塞を検出する状態検出手段と、
予め前記ファンモータの動作確認時間、前記ファンモータの非回転確認時間、前記ファンモータの回転異常確認時間および前記給排気部の閉塞監視時間が設定され、前記点火動作前、前記ファンモータの駆動開始により時間計測を開始する時間計測手段と、前記状態検出手段からの検出情報を受け、前記ファンモータの回転が検出されないで前記非回転確認時間を経過した場合、前記ファンモータの回転数が所定範囲に無いまま前記回転異常確認時間を経過した場合、消費電力値または駆動電力値が閾値に到達せずに前記閉塞監視時間を経過した場合、および前記時間計測手段による計測時間が前記非回転確認時間、前記回転異常確認時間、前記閉塞監視時間のいずれも超えなくても、前記動作確認時間を経過した場合に異常と判定する異常判定手段と、前記時間計測手段が前記動作確認時間を経過する前に、前記ファンモータの回転を検出し、前記ファンモータの回転数が所定範囲内且つ前記ファンモータの消費電力値または駆動電力値が閾値以上の場合に点火動作を行い、前記異常判定手段の異常判定により点火動作を禁止する制御手段とを備えればよい。
上記燃焼装置において、前記状態検出手段は、前記ファンモータの停止操作後、前記ファンモータの回転を検出し、前記異常判定手段は、前記ファンモータの停止操作後、所定時間が経過しても前記ファンモータが回転している場合、前記ファンモータを異常と判定してよい。
上記燃焼装置において、前記給排気部の前記閉塞監視時間は、前記非回転確認時間または前記回転異常確認時間を確認する時間より長く設定してよい。
上記燃焼装置において、前記時間計測手段は、点火動作前、前記ファンモータの駆動開始から前記ファンモータの前記動作確認時間を計測する第1の時間計測手段と、前記点火動作前、前記駆動開始から前記ファンモータの前記非回転確認時間を計測する第2の時間計測手段と、前記点火動作前、前記駆動開始から前記ファンモータの前記回転異常確認時間を計測する第3の時間計測手段と、前記給排気部の前記閉塞監視時間を計測する第4の時間計測手段と、を備え、前記異常判定手段は、前記点火動作前、前記状態検出手段から検出情報、前記第1の時間計測手段、前記第2の時間計測手段、前記第3の時間計測手段および前記第4の時間計測手段から時間情報を受け、前記ファンモータの回転が検出されずに前記第2の時間計測手段による計測時間が前記非回転確認時間を超えた場合、前記ファンモータの回転数が所定範囲に無いまま前記第3の時間計測手段による計測時間が前記回転異常確認時間を超えた場合、消費電力値または駆動電力値が閾値未満のまま前記閉塞監視時間を超え場合、および前記第2の時間計測手段、前記第3の時間計測手段、前記第4の時間計測手段による計測時間が前記非回転確認時間、前記回転異常確認時間、前記閉塞監視時間のいずれも超えなかった場合であっても、前記第1の時間計測手段の計測時間が前記動作確認時間内に動作確認が完了しない場合、異常と判定してよい。
上記目的を達成するため、本発明の燃焼装置の燃焼制御プログラムの一側面によれば、燃焼部に対して給気または排気を行う給排気部を備える燃焼装置に搭載されたコンピュータに実行させるための燃焼制御プログラムであって、点火動作前、ファンモータの駆動開始から回転の有無と、回転数が所定範囲内であるか否かと、消費電力値または駆動電力値から前記給排気部の閉塞を検出する状態検出手段から状態情報を受け、予め前記ファンモータの動作確認時間、前記ファンモータの非回転確認時間、前記ファンモータの回転異常確認時間および前記給排気部の閉塞監視時間が設定され、前記点火動作前、前記ファンモータの駆動開始により時間計測を開始し、回転の有無と回転数が所定範囲内であるか否かと消費電力値または駆動電力値を表す検出情報を受け、前記ファンモータの回転が検出されないで前記非回転確認時間を経過した場合、前記ファンモータの回転数が所定範囲に無いまま前記回転異常確認時間を経過した場合、消費電力値または駆動電力値が閾値に到達せずに前記閉塞監視時間を経過した場合、および計測時間が前記非回転確認時間、前記回転異常確認時間、前記閉塞監視時間のいずれも超えなくても、前記動作確認時間を経過した場合に、異常と判定し、前記動作確認時間を経過する前に、前記ファンモータの回転を検出し、前記ファンモータの回転数が所定範囲内且つ前記ファンモータの消費電力値または駆動電力値が閾値以上の場合に点火動作を行い、前記異常判定により点火動作を禁止する機能を前記コンピュータに実現させる。
上記燃焼制御プログラムにおいて、前記ファンモータの停止操作後、前記ファンモータの回転を検出する前記状態検出手段から状態情報を受け、前記ファンモータの停止操作後、所定時間が経過しても前記ファンモータが回転している場合、異常と判定する機能を備えてよい。
上記燃焼制御プログラムにおいて、前記ファンモータに異常または前記給排気部に閉塞がなければ、点火手段の点火動作を許可する機能を備えてよい。
上記目的を達成するため、本発明の燃焼装置の燃焼制御方法の一側面によれば、燃焼部に対して給気または排気を行う給排気部を備える燃焼装置の燃焼制御方法であって、点火動作前、ファンモータの駆動開始から回転の有無と、回転数が所定範囲内であるか否かと、消費電力値または駆動電力値から前記給排気部の閉塞を検出し、予め前記ファンモータの動作確認時間、前記ファンモータの非回転確認時間、前記ファンモータの回転異常確認時間および前記給排気部の閉塞監視時間が設定され、前記点火動作前、前記ファンモータの駆動開始により時間計測を開始し、回転の有無と回転数が所定範囲内であるか否かと消費電力値または駆動電力値を表す検出情報を受け、前記ファンモータの回転が検出されないで前記非回転確認時間を経過した場合、前記ファンモータの回転数が所定範囲に無いまま前記回転異常確認時間を経過した場合、消費電力値または駆動電力値が閾値に到達せずに前記閉塞監視時間を経過した場合、および計測時間が前記非回転確認時間、前記回転異常確認時間、前記閉塞監視時間のいずれも超えなくても、前記動作確認時間を経過した場合に、異常と判定し、前記動作確認時間を経過する前に、前記ファンモータの回転を検出し、前記ファンモータの回転数が所定範囲内且つ前記ファンモータの消費電力値または駆動電力値が閾値以上の場合に点火動作を行い、前記異常判定により点火動作を禁止する。
本発明によれば、次のいずれかの効果が得られる。
(1) 燃焼許可から燃焼前の僅かなプリパージ時間などの限られた時間において、ファンモータの非回転、回転異常または給排気部の閉塞を判定し、この判定結果により、異常があれば点火動作を禁止し、異常がなければ点火動作を行い、異常燃焼などの誤動作を未然に防止できる。
(2) しかも、プリパージ時間の所定時間内で動作確認が完了しなければ、同様に、動作異常として点火動作を禁止でき、誤動作を未然に防止できる。
(3) プリパージ時間でファンモータの故障を事前に確認でき、点火動作に移行する前にファンモータの動作を停止できる。
(4) プリパージ時間でファンモータやその駆動回路に故障があれば、点火前の事前確認で発見でき、点火動作に移行する前にファンモータの動作を停止できる。
(5) ファンの損傷や給排気部の閉塞があれば、点火前の事前確認で発見でき、点火動作に移行する前にファンモータの動作を停止できる。
一実施の形態に係る燃焼装置の一例を示す図である。 燃焼装置の燃焼制御プログラムの処理手順の一例を示すフローチャートである。 燃焼装置の実施例に係る給湯装置の一例を示す図である。 状態検出回路の一例を示す図である。 給湯制御部の一例を示す図である。 燃焼制御プログラムの一例である燃焼シーケンスの一例を示すフローチャートである。 各部の制御タイミングを示すタイミングチャートである。 閉塞判定の処理手順を示すフローチャートである。
<燃焼装置>
図1は、一実施の形態に係る燃焼装置を示している。この燃焼装置2にはたとえば、燃料ガスGなどを燃焼させる燃焼部4が備えられる。この燃焼部4にはたとえば、バーナーが備えられ、このバーナーで燃料ガスGを燃焼させる。この燃焼部4に対し、点火手段6および給排気部8が備えられる。
点火手段6は制御手段10で制御され、燃焼部4のたとえば、バーナーに点火する。この制御手段10にはたとえば、コンピュータを用いればよい。給排気部8は燃焼部4に対し燃焼のための給気や燃焼排気を外気に放出する。この給排気部8にはシロッコファンなどのファンを回転させるファンモータ(以下、「FM」と称する)12が備えられている。
このFM12に併設された状態検出手段14は、点火手段6の点火動作前、FM12の駆動開始から非回転、回転異常または給排気部8の閉塞をFM12のたとえば、駆動電流により検出する。この状態検出手段14はFM12の停止操作後、FM12が停止しているか回転しているかを検出する機能を備えてよい。この状態検出手段14に得られる状態情報は、異常判定手段16に加えられ、異常判定に用いられる。
異常判定手段16は、状態検出手段14からの検出情報により、FM12の回転不能、回転異常、または吸排気部8の閉塞を判断し、または動作確認時間内に動作確認が完了しない場合に異常と判定する。この異常判定手段16には制御手段10と同様に、コンピュータを用いてよい。
そして、制御手段10は、異常判定手段16の異常判定により、点火手段6の点火動作を禁止または停止し、異常判定手段16が異常と判定しなければ、点火手段6の点火動作を許可する。この実施の形態では、制御手段10が異常判定手段16を含んでいるが、この異常判定手段16を制御手段10の外部に備えてもよい。
<燃焼装置2の燃焼制御>
図2は、燃焼装置2の燃焼制御の処理手順の一例を示している。この処理手順は、燃焼装置2の動作の処理手順であり、本発明の燃焼制御方法、燃焼装置2に搭載されるコンピュータに実行させるための燃焼制御プログラムの処理手順の一例である。
この処理手順では、燃焼許可かを判定し(S101)、燃焼許可が出るまで待機状態となる。この待機状態から燃焼許可に移行すると(S101のYES)、燃焼許可を契機に点火動作前の所定時間内にFM12の回転不能、回転異常または給排気部8の閉塞などの状態情報の検出を行う(S102)。燃焼許可の時点から点火動作に至るまでの点火前動作の時間はたとえば、いわゆるプリパージ時間である。
このプリパージ時間において、状態情報の取込みを行い(S103)、FM12は回転不能か(S104)、回転異常か(S105)、または給排気部8は閉塞か(S106)、点火動作前に動作確認が未完了か(S107)を判定する。
FM12が回転不能(S104のYES)、回転異常(S105のYES)、または給排気部8が閉塞(S106のYES)、点火動作前に動作確認が未完了(S107のYES)であれば、異常判定手段16が動作異常と判定し(S108)、制御手段10が点火動作を禁止する(S109)。
FM12の回転不能がなければ(S104のNO)、回転異常がなければ(S105のNO)、または給排気部8に閉塞がなければ(S106のNO)、または点火動作前に動作確認=完了であれば(S107のNO)、異常判定手段16は正常と判定し(S110)、制御手段10が点火動作を許可する(S111)。
<一実施の形態の効果>
一実施の形態によれば、以下の効果が得られる。
(1) 燃焼許可から点火動作前のプリパージ時間などの限られた僅かな時間において、ファンモータの非回転、回転異常または給排気部の閉塞を判定できる。
(2) しかも、たとえば、プリパージ時間内の所定時間内で動作確認が完了しなければ、同様に、動作異常と判定できる。
(3) これらの判定結果により、異常があれば点火動作を禁止し、異常がなければ点火動作を行い、異常燃焼などの誤動作を未然に防止できる。
(4) プリパージ時間などの限られた時間内でファンモータの故障を事前に確認でき、点火動作に移行する前にファンモータの動作を停止できる。
(5) プリパージ時間でファンモータやその駆動回路に故障を点火前の事前確認で発見でき、故障を発見すれば、点火動作に移行する前にファンモータの動作を停止できる。
(6) ファンの損傷や給排気部の閉塞があれば、点火前の事前確認で発見でき、点火動作に移行する前にファンモータの動作を停止でき、安全性が高められる。
<給湯装置>
図3は、既述の燃焼装置の一実施例である給湯装置を示している。図3に示す給湯装置は一例であって、斯かる構成に本発明の燃焼装置が限定されるものではない。
この給湯装置22には燃焼室24が備えられる。この燃焼室24には既述の給排気部8の一例として、燃焼室24の下部に給気部26−1、その上部に排気部26−2、これら給気部26−1と排気部26−2の間の空間部にバーナー28および熱交換器30が備えられる。
バーナー28には燃料通路32から燃料ガスGが供給され、この燃料ガスGの供給量は電磁弁34によって制御される。このバーナー28に対して点火手段6の一例としてイグナイタ36が備えられる。このイグナイタ36によってバーナー28から流出する燃料ガスGに着火することができる。
給気部26−1には給排気用ファン38が備えられ、この給排気用ファン38はファンモータ(以下、「FM」と称する)40によって回転する。給排気用ファン38にはたとえば、シロッコファンを用いればよい。FM40は正常時、バーナー28の燃焼開始、燃焼中に回転させ、バーナー28側に燃焼用空気を供給する。
バーナー28で生じた燃焼排気EGは熱交換器30を通過して排気部26−2に流れ、排気筒42から外気に放出される。熱交換器30には給水管44−1から上水Wが供給され、この上水Wと燃焼排気EGとの熱交換が行われ、温水HWが給湯管44−2から出湯可能である。上水Wの給水量または出湯量は水量センサ46によって検出される。この例では、上水Wを加熱しているが、上水Wに代えて熱媒であってもよい。
このような給湯装置22において、第1および第2の電源回路48−1、48−2、状態検出回路50、給湯制御部52および表示部54が備えられる。
電源回路48−1は、FM40に対し、駆動電力として駆動電圧Vdおよび駆動電流Idを付与する。このFM40の駆動電力または消費電力は、駆動電圧Vdおよび駆動電流Idから求められる。電源回路48−2は、電源回路48−1と独立し、給湯制御部52のファン制御部56−1に給電する。
状態検出回路50は状態検出手段14の一例であり、駆動電圧Vdおよび駆動電流Idから求められる電力を用いることにより、FM40の駆動状態つまり、FM40の回転不能、回転異常、給排気の閉塞などの状態を検出し、これら状態情報を出力する。
給湯制御部52には一例として、ファン制御部56−1、燃焼制御部56−2およびプリチェックタイマー58−1、FMoff故障監視タイマー58−2、FM回転異常監視タイマー58−3、閉塞監視タイマー58−4が備えられる。
ファン制御部56−1は、状態検出回路50からの状態検出情報、プリチェックタイマー58−1、FMoff故障監視タイマー58−2、FM回転異常監視タイマー58−3または閉塞監視タイマー58−4からの時間情報を用いて異常判定を行う異常判定手段であるとともに、FM40の駆動制御を行い、判定結果を燃焼制御部56−2に提供する。つまり、ファン制御部56−1は、異常判定手段16の一例であり、プリパージ時間すなわち、燃焼許可から点火動作前、FM40の駆動開始から回転不能、回転異常、排気閉塞、所定時間内に動作確認が完了しないなどの異常を判定し、異常時、FM40の駆動を禁止する。
プリチェックタイマー58−1は第1の時間計測手段の一例であり、FM40の駆動開始からFM40の動作確認時間T1を計測する。FMoff故障監視タイマー58−2は第の時間計測手段の一例であり、FM40の駆動開始からFM40の非回転確認時間T2を計測する。FM回転異常監視タイマー58−3は第3の時間計測手段の一例であり、FM40の駆動開始からFM40の回転異常確認時間T3を計測する。閉塞監視タイマー58−4は第4の時間計測手段の一例であり、給気部26−1または排気部26−2のたとえば、閉塞監視時間T4を計測する。
燃焼制御部56−2は燃焼許可に応じて電磁弁34を開くとともに、イグナイタ36を動作させるが、ファン制御部56−1からの異常判定出力により、点火動作を禁止する。正常時には点火動作を許可し、給水量に応じて電磁弁34の開度を制御する。
そして、給湯制御部52では、ファン制御部56−1の異常判定、ファン制御部56−1および燃焼制御部56−2の動作状態を表す出力が得られ、この出力が表示部54に提供されて表示される。表示部54は異常を警告する警報手段の一例である。この表示部54には給湯情報、燃焼情報の表示、閉塞時のアラーム表示などが画像により表示される。この表示部54にはたとえば、インジケータを用いてもよく、発光ダイオードやランプを用いればよい。
<状態検出回路50>
図4は、状態検出回路50の一例を示している。この状態検出回路50には、給排気の閉塞を電気的に検出する閉塞検知回路60が含まれている。この閉塞検知回路60では、アナログ信号をPWM処理してデジタル回路に伝送する回路が構成されている。
この閉塞検知回路60には発振回路62、電圧検出回路64、電流検出回路66、電圧パルス出力部68−1および電流パルス出力部68−2が備えられる。これら回路部はアナログ回路で構成され、これに対し、ファン制御部56−1はデジタル回路で構成される。
発振回路62は連続する一定周期の三角波信号を発振する。この三角波信号は電圧検出回路64および電流検出回路66に加えられる。電圧検出回路64は、FM40の駆動用端子に加えられる駆動電圧Vdを検出し、この駆動電圧Vdを三角波信号との変調処理(PWM処理)によりパルス信号S1に変換する。この電圧検出回路64では、駆動電圧Vdの変化レベルを三角波信号の変化範囲内にレベル調整を行う。この駆動電圧Vdは三角波信号で変調し、駆動電圧Vdのレベルに対応したパルス幅を持つパルス信号S1に変換される。つまり、このパルス信号S1は、閉塞検知信号Sのうち駆動電圧レベルを表すパルス信号である。
電流検出回路66は、FM40のたとえば、GND端子に流れる駆動電流Idを検出し、三角波信号との変調処理(PWM処理)により第2のパルス信号S2に変換する。この電流検出回路66では、駆動電流Idのレベル変化を三角波信号の変化範囲内にレベル調整を行う。この駆動電流Idは三角波信号で変調し、駆動電流レベルを表すパルス幅のパルス信号S2に変換される。つまり、このパルス信号S2は閉塞検知信号Sのうち駆動電流レベルを表すパルス信号である。
パルス信号S1は、電圧パルス出力部68−1により電圧検出回路64と絶縁されてファン制御部56−1に加えられる。同様に、パルス信号S2は、電流パルス出力部68−2により電流検出回路66と絶縁されてファン制御部56−1に加えられる。
ファン制御部56−1ではパルス信号S1、S2を用いてFM40の電力を演算し、この電力値から給排気の判定を行う。この判定結果により、閉塞時、給排気の閉塞を表すアラーム出力が得られ、このアラーム出力により表示部54には給排気の閉塞を表すアラーム情報が表示される。
<給湯制御部52>
図5は、給湯制御部52の一例を示している。この給湯制御部52はたとえば、コンピュータで構成されている。この給湯制御部52には、プロセッサ70、メモリ部72、システム通信部74、入出力部(I/O)76およびプリチェックタイマー58−1、FMoff故障監視タイマー58−2、FM回転異常監視タイマー58−3、閉塞監視タイマー58−4が備えられる。
プロセッサ70は、メモリ部72にあるOS(Operating System)や燃焼制御プログラムを実行し、FM40の異常や排気閉塞を判定し、点火禁止、燃焼許可などの燃焼制御や、情報表示の制御を行う。
メモリ部72は、各種プログラムの記憶や、異常情報の記録、履歴情報などを格納する。このメモリ部62にはROM(Read-Only Memory)、RAM(Random-Access Memory)などの記録媒体が用いられ、半導体メモリやハードディスクなどの記録媒体を用いればよい。
システム通信部74は、プロセッサ70の制御により、リモコン装置68−1、68−2との通信、情報の授受を行う。リモコン装置68−1はたとえば、浴室リモコンであり、リモコン装置68−2はたとえば、台所リモコンである。
I/O76は、状態検出回路50からの検出情報、水量センサ46の検出給水量、その他センサや機能部からの情報の取込み、電磁弁34、イグナイタ36、FM40、電源回路48−1、48−2、表示部54などの機能部に対して制御情報を出力する。
プリチェックタイマー58−1、FMoff故障監視タイマー58−2、FM回転異常監視タイマー58−3および閉塞監視タイマー58−4は、プロセッサ60により制御され、既述の時間を個別に計測し、その計測結果をプロセッサ70に提供する。
<燃焼シーケンスの処理手順>
図6は、燃焼シーケンスの処理手順を示している。
この処理手順では、点火動作の移行前に燃焼許可の生起を監視する(S201)。燃焼許可がなければ(S201のNO)、待機状態となり、この待機状態で燃焼許可の生起を継続的に監視する(S201)。燃焼許可があれば(S201のYES)、前回燃焼のFM40の停止後、所定時間Taとしてたとえば、Ta=15〔秒〕が経過したかを判定する(S202)。
(FMon故障アラーム処理への移行判断)
FM40の駆動停止後、所定時間Taが経過した後(S202のYES)、FM40の回転数を判定する(S203)。FM40の駆動を停止させても、FM40が回転していれば、FMon故障のおそれがある。
FM40が回転していれば(S203のYES)、所定時間Tbとしてたとえば、Tb=20〔秒〕の間(S204)、FM40の回転数を継続的に判定する(S203)。FM40の回転が所定時間Tbだけ継続すれば(S20のYES)、FM40のFMon故障アラーム処理に移行する(S205)。
(プリチェック処理への移行判断)
S202において、FM40の停止後、所定時間Taが経過していなければ(S202のNO)、S203をスキップしてプリチェック処理に移行し、また、S203において、FM40が回転していなければ(S203のNO)、プリチェック処理に移行する。
この処理に移行すると、プリチェックタイマー58−1を初期値0から計時をスタートさせ(S206)、FM40=ONとし(S207)、FM40の回転を開始させる。
このFM40の回転を契機に、FMoff故障監視タイマー58−2、FM回転異常監視タイマー58−3および閉塞監視タイマー58−4の全てを初期値0から計時をスタートさせる(S208)。
プリチェックタイマー58−1の計時開始から所定時間T1としてたとえば、T1=120〔秒〕が経過したかを判定する(S209)。プリチェックタイマー58−1が所定時間T1を計時すれば(S209のYES)、プリチェックアラーム処理へ移行する(S210)。
(FMoff故障アラーム処理への移行判断)
プリチェックタイマー58−1が所定時間T1の経過前(S209のNO)、FM40が回転しているかを判定する(S211)。
FM40が回転していなければ(S211のNO)、閉塞監視タイマー58−4の計時時間を0にリセットし(S212)、FMoff故障監視タイマー58−2の監視時間T2としてたとえば、T2=20〔秒〕が経過したかを判定する(S213)。FMoff故障監視タイマー58−2の監視時間T2の経過前には(S213のNO)、S209に戻り、S209、S211、S212、S213の処理を行う。FMoff故障監視タイマー58−2の監視時間T2が経過しても(S213のYES)、FM40が回転していなければ(S211のNO)、FMoff故障アラーム処理へ移行する(S214)。
(FM回転異常アラーム処理への移行判断)
FM40が回転していれば(S211のYES)、FMoff故障監視タイマー58−2の計時時間を0にリセットし(S215)、プリパージ時間T5の経過を判定する(S216)。ここで、プリパージ時間T5は燃焼開始タイミングや前回の消火状態によって設定される時間であり、この時間中、FM40による送風のみが行われる。プリパージ時間が経過する前(S216のNO)、S209に戻り、S211、S215、S216の処理を実行する。プリパージ時間T5が経過すれば(S216のYES)、FM40の回転数NがNf±ΔN〔rpm〕の範囲にあるかを判定する(S217)。所定回転数Nfはたとえば、Nf=4000〔rpm〕、変動範囲ΔNはたとえば、ΔN=100〔rpm〕とすればよい。
FM40の回転数NがNf±ΔN〔rpm〕の範囲になければ(S217のNO)、FM回転異常監視タイマー58−3の監視時間T3としてたとえば、T3=20〔秒〕が経過したかを判定する(S218)。FM回転異常監視タイマー58−3の監視時間T3が経過するまで(S218のNO)、S209に戻り、S211、S215、S216、S217、S218を継続して実行し、FM40の回転数NがNf±ΔN〔rpm〕の範囲に到達することなく、FM回転異常監視タイマー58−3の監視時間T3が経過すれば(S218のYES)、FM回転異常アラーム処理へ移行する(S219)。この場合、他の処理として、S216の実行前にS217、S220を移動した処理順序にし、プリパージ時間T5の経過前にFM回転異常の監視を行ってもよい。
排気閉塞アラーム処理への移行判断)
FM40の回転数NがNf±ΔN〔rpm〕の範囲にあれば(S217のYES)、FM回転異常監視タイマー58−3の計時時間を0にリセットし(S220)、FM電力が閾値以上かを判定する(S221)。FM電力が閾値以上でなければ(S221のNO)、閉塞監視タイマー58−4の監視時間T4としてたとえば、T4=100〔秒〕の期間、FM電力値を監視する。つまり、閉塞監視タイマー58−4の監視時間T4が経過するまで(S222のNO)、S209、S211、S215、S216、S217、S220、S221、S222を繰り返し実行する。そして、FM電力値が閾値以上になることなく、閉塞監視タイマー58−4の監視時間T4が経過すれば(S222のYES)、排気閉塞アラーム処理に移行する(S223)。
(点火動作への移行)
FM電力が閾値以上に到達すれば(S221のYES)、点火動作へ移行する(S224)。
<チェックシーケンスの処理タイミング>
図7のA〜Pは燃焼制御におけるチェックシーケンスのタイミングを示している。
このチェックシーケンスには、FMoff故障アラーム処理、FM回転異常アラーム処理、排気閉塞アラーム処理およびプリチェックアラーム処理が含まれる。図7において、A〜DはFMoff故障アラーム処理タイミング、E〜HはFM回転異常アラーム処理タイミング、I〜Lは排気閉塞アラーム処理タイミング、M〜Pはプリチェックアラーム処理タイミングを示している。
A、E、IおよびMはFMoff故障監視タイマー58−2の計測時間、B、F、JおよびNはFM回転異常監視タイマー58−3の計測時間、C、G、KおよびOは閉塞監視タイマー58−4の計測時間、D、H、LおよびPはプリチェックタイマー58−1の計測時間を示している。各計測時間において、Hは計時中、Lは計時終了を示している。
a)FMoff故障アラーム処理
図7のA〜Dに示すように、FM40の回転がないとき(S211のNO)、FMoff故障監視タイマー58−2が監視時間T2=20〔秒〕を計時すれば(S213のYES)、FMoff故障アラーム処理に移行させる。
b)FM回転異常アラーム処理
図7のE〜Hに示すように、プリチェックタイマー58−1が所定時間T1=120〔秒〕を計時する前(S209のNO)、FM40の回転があっても(S211のYES)、また、プリパージ時間T5が経過しても(S216のYES)、FM40の回転に異常があり(S217のNO)、FM回転異常監視タイマー58−3が監視時間T3を計時すれば(S218のYES)、FM回転異常アラーム処理に移行させる。
c)排気閉塞アラーム処理
図7のI〜Lに示すように、FMoff故障監視タイマー58−2、FM回転異常監視タイマー58−3の計測時間が終了しても、プリチェックタイマー58−1の計測時間に閉塞監視タイマー58−4の計測時間が到達すると、給排気が異常であり、排気閉塞と判定し、排気閉塞アラーム処理を実行する。
d) プリチェックアラーム処理
図7のM〜Pに示すように、FMoff故障監視タイマー58−2が監視時間T2=20〔秒〕の計測前にFM40の回転があり、FM回転異常監視タイマー58−3が監視時間T3の計測前にFM40の回転数Nが正常回転数になっても、閉塞監視タイマー58−4の計測中にFM40の回転異常や停止が発生し、さらに異常と判定する前に復旧する状態を繰り返しても、図7のPに示すように、プリチェックタイマー58−1が所定時間T1=120〔秒〕を計測すれば(S209)、プリチェックアラーム処理に移行する。
<給排気の閉塞判定の処理手順>
図8は、給排気の閉塞判定の処理手順を示している。この処理手順は、バーナー28の点火シーケンスの前段階で実行される。この処理手順では、点火前、FM40の運転開始を実行する(S301)。FM40の目標回転数N1はたとえば、N1=4000〔rpm〕である。このFM40の所定回転数をNとし、この所定回転数Nは、目標回転数N1に増減変動回転数±nを考慮し、たとえば、N=N1±n=4000±100〔rpm〕とすればよい。
点火時、FM40の回転数を検出し、この検出回転数Nsが所定回転数Nの範囲内であるかを判断する(S302)。Ns=N1±n=4000±100〔rpm〕であれば(S302のYES)、正常回転数である。この場合、FM16に消費される電力値Pdを算出する(S303)。
この電力値Pdは、既述のパルスS1、S2を用いて演算する。つまり、電力値Pdは、FM40の駆動電圧Vdと駆動電流Idより、式(1) から算出すればよい。
Pd=Vd×Id ・・・(1)
この電力値Pdが閾値Pref以上であるかを判断する(S304)。給排気に閉塞が生じているとき、FM40の消費電力が低下する。したがって、閾値Prefは、給排気の閉塞を表す消費電力を表す電力値に設定すればよい。
Pd≧Prefであれば(S304のY E S )、閉塞なしと判定する(S305)。この閉塞なしの判定結果を受け、点火動作に移行する(S306)。つまり、閉塞なしの正常な給排気状態で点火動作が実行される。
Pd<Prefであれば(S304のNO)、閉塞の疑いがある。この場合、FM運転開始から一定の閉塞監視時間T101が経過したかを判断する(S307)。閉塞監視時間T101が経過前(S307のNO)、S307からS302に戻り、S303、S304の処理を閉塞監視時間T101が経過するまで繰り返し実行する。閉塞なしの判定が得られず、閉塞監視時間T101が経過すれば(S307のYES)、閉塞ありと判定し(S308)、アラーム処理に移行する(S309)。このアラーム処理では、給排気の閉塞が生じていることを表示部54に表示し、ユーザに閉塞ありを告知する。この表示情報は、閉塞ありに基づく点火不可を告知する形態でもよい。
S302において、Ns≠N1±n=4000±100〔rpm〕、つまり、Ns<N1−n=4000−100〔rpm〕またはNs>N1+n=4000+100〔rpm〕であれば、FM40に異常の疑いがある。この場合、FM運転開始から一定の回転監視時間T102が経過したかを判断する(S310)。回転監視時間T102が経過前(S310のNO)、S310からS302に戻り、回転監視時間T102が経過するまでFM40の回転を監視する(S302)。この回転監視時間T102内でNs=N1±n=4000±100〔rpm〕の判定が得られず、回転監視時間T102が経過すれば(S310のYES)、FM40の故障と判定し(S311)、アラーム処理に移行する(S312)。このアラーム処理では、FM40の故障を表示部54に表示し、ユーザにFM故障を告知する。この表示情報は、FM故障に基づく点火不可を告知する形態でもよい。
<実施例の効果>
この実施例によれば、次のような効果が得られる。
(1) 給湯器の燃焼開始から実際の燃焼が行われるまでのプリパージ時間中に、FM関連の動作確認を行うことができる。
(2) この動作確認にはFMoff故障、FM回転異常、排気閉塞の項目が含まれるので、プリパージ時間の短時間で多面的な動作確認が行える。
(3) 各動作確認では所定時間中に異常状態が継続すると異常と判定し、異常処理に移行し、点火動作の実行を阻止する。これにより、安全性が確保される。
(4)それぞれの異常状態が異常と判定される前に状態変化を想定し、異常処理への移行を防止でき、動作確認の信頼性を確保できる。
(5) 異常判定に到達しないが、いずれかが異常状態を示している状態が所定時間(たとえば、120秒)継続すると、プリチェック異常と判定し、異常処理に移行するので、信頼性のある動作確認が行える。
(6) 異常判定前の異常状態の繰り返しループの防止とともに、判定しきれなかった異常状態を異常と判定するので、動作確認、異常判定の信頼性の向上を図れる。
〔他の実施の形態〕
上記実施の形態では、熱源機として給湯器を例示して説明したが、本発明は給湯器に限定されるものではない。給排気を伴うガス燃焼の他、液体燃料の燃焼制御についても本発明は同様に適用できる。
以上説明したように、本発明の技術の最も好ましい実施の形態等について説明した。本発明は、上記記載に限定されるものではない。特許請求の範囲に記載され、または発明を実施するための形態に開示された発明の要旨に基づき、当業者において様々な変形や変更が可能である。斯かる変形や変更が、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。
本発明によれば、たとえば、燃料ガスなどを燃焼させる燃焼装置の燃焼制御において、給排気の閉塞を含む動作異常をプリパージ時間中に迅速にかつ正確に判定し、この判定結果により、異常があれば点火動作を禁止し、異常がなければ点火動作を行い、異常燃焼などの誤動作を未然に防止でき、安全性の高い燃焼装置を実現できる。
2 燃焼装置
4 燃焼部
6 点火手段
8 給排気部
10 制御手段
12 ファンモータ
14 状態検出手段
16 異常判定手段
22 給湯装置
24 燃焼室
26−1 給気部
26−2 排気部
28 バーナー
30 熱交換器
32 燃料通路
34 電磁弁
36 イグナイタ
38 給排気用ファン
40 FM
42 排気筒
44−1 給水管
44−2 給湯管
46 水量センサ
48−1 第1の電源回路
48−2 第2の電源回路
50 状態検出回路
52 給湯制御部
54 表示部
56−1 ファン制御部
56−2 燃焼制御部
58−1 プリチェックタイマー
58−2 FMoff故障監視タイマー
58−3 FM回転異常監視タイマー
58−4 閉塞監視タイマー
60 閉塞検知回路
62 発信回路
64 電圧検出回路
66 電流検出回路
68−1 電圧パルス出力部
68−2 電流パルス出力部
70 プロセッサ
72 メモリ部
74 システム通信部
76 入出力部(I/O)
78−1、78−2 リモコン装置

Claims (8)

  1. 燃焼部に対して給気または排気を行う給排気部を備える燃焼装置であって、
    前記燃焼部に点火する点火手段と、
    前記給排気部に備えられたファンモータと、
    燃焼許可から点火動作前、前記ファンモータの駆動開始から回転の有無と、回転数が所定範囲内であるか否かと、消費電力値または駆動電力値から前記給排気部の閉塞を検出する状態検出手段と、
    予め前記ファンモータの動作確認時間、前記ファンモータの非回転確認時間、前記ファンモータの回転異常確認時間および前記給排気部の閉塞監視時間が設定され、前記点火動作前、前記ファンモータの駆動開始により時間計測を開始する時間計測手段と、
    前記状態検出手段からの検出情報を受け、前記ファンモータの回転が検出されないで前記非回転確認時間を経過した場合、前記ファンモータの回転数が所定範囲に無いまま前記回転異常確認時間を経過した場合、消費電力値または駆動電力値が閾値に到達せずに前記閉塞監視時間を経過した場合、および前記時間計測手段による計測時間が前記非回転確認時間、前記回転異常確認時間、前記閉塞監視時間のいずれも超えなくても、前記動作確認時間を経過した場合に異常と判定する異常判定手段と、
    前記時間計測手段が前記動作確認時間を経過する前に、前記ファンモータの回転を検出し、前記ファンモータの回転数が所定範囲内且つ前記ファンモータの消費電力値または駆動電力値が閾値以上の場合に点火動作を行い、前記異常判定手段の異常判定により点火動作を禁止する制御手段と、
    を備えることを特徴とする燃焼装置。
  2. 前記状態検出手段は、前記ファンモータの停止操作後、前記ファンモータの回転を検出し、
    前記異常判定手段は、前記ファンモータの停止操作後、所定時間が経過しても前記ファンモータが回転している場合、前記ファンモータを異常と判定する
    ことを特徴とする請求項1に記載の燃焼装置。
  3. 前記給排気部の前記閉塞監視時間は、前記非回転確認時間または前記回転異常確認時間を確認する時間より長く設定したことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の燃焼装置。
  4. 前記時間計測手段は、
    火動作前、前記ファンモータの駆動開始から前記ファンモータの前記動作確認時間を計測する第1の時間計測手段と、
    前記点火動作前、前記駆動開始から前記ファンモータの前記非回転確認時間を計測する第2の時間計測手段と、
    前記点火動作前、前記駆動開始から前記ファンモータの前記回転異常確認時間を計測する第3の時間計測手段と、
    前記給排気部の前記閉塞監視時間を計測する第4の時間計測手段と、
    を備え、前記異常判定手段は、前記点火動作前、前記状態検出手段から検出情報、前記第1の時間計測手段、前記第2の時間計測手段、前記第3の時間計測手段および前記第4の時間計測手段から時間情報を受け、前記ファンモータの回転が検出されずに前記第2の時間計測手段による計測時間が前記非回転確認時間を超えた場合、前記ファンモータの回転数が所定範囲に無いまま前記第3の時間計測手段による計測時間が前記回転異常確認時間を超えた場合、消費電力値または駆動電力値が閾値未満のまま前記閉塞監視時間を超え場合、および前記第2の時間計測手段、前記第3の時間計測手段、前記第4の時間計測手段による計測時間が前記非回転確認時間、前記回転異常確認時間、前記閉塞監視時間のいずれも超えなかった場合であっても、前記第1の時間計測手段の計測時間が前記動作確認時間内に動作確認が完了しない場合、異常と判定する、
    ことを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の燃焼装置。
  5. 燃焼部に対して給気または排気を行う給排気部を備える燃焼装置に搭載されたコンピュータに実行させるための燃焼制御プログラムであって、
    点火動作前、ファンモータの駆動開始から回転の有無と、回転数が所定範囲内であるか否かと、消費電力値または駆動電力値から前記給排気部の閉塞を検出する状態検出手段から状態情報を受け、
    予め前記ファンモータの動作確認時間、前記ファンモータの非回転確認時間、前記ファンモータの回転異常確認時間および前記給排気部の閉塞監視時間が設定され、前記点火動作前、前記ファンモータの駆動開始により時間計測を開始し、
    回転の有無と回転数が所定範囲内であるか否かと消費電力値または駆動電力値を表す検出情報を受け、前記ファンモータの回転が検出されないで前記非回転確認時間を経過した場合、前記ファンモータの回転数が所定範囲に無いまま前記回転異常確認時間を経過した場合、消費電力値または駆動電力値が閾値に到達せずに前記閉塞監視時間を経過した場合、および計測時間が前記非回転確認時間、前記回転異常確認時間、前記閉塞監視時間のいずれも超えなくても、前記動作確認時間を経過した場合に、異常と判定し、
    前記動作確認時間を経過する前に、前記ファンモータの回転を検出し、前記ファンモータの回転数が所定範囲内且つ前記ファンモータの消費電力値または駆動電力値が閾値以上の場合に点火動作を行い、前記異常判定により点火動作を禁止する、
    機能を前記コンピュータに実現させるための燃焼制御プログラム。
  6. 前記ファンモータの停止操作後、前記ファンモータの回転を検出する前記状態検出手段から状態情報を受け、
    前記ファンモータの停止操作後、所定時間が経過しても前記ファンモータが回転している場合、異常と判定する
    機能を前記コンピュータに実現させるための請求項5に記載の燃焼制御プログラム。
  7. 前記ファンモータに異常または前記給排気部に閉塞がなければ、点火手段の点火動作を許可する
    機能を前記コンピュータに実現させるための請求項5または請求項6に記載の燃焼制御プログラム。
  8. 燃焼部に対して給気または排気を行う給排気部を備える燃焼装置の燃焼制御方法であって、
    点火動作前、ファンモータの駆動開始から回転の有無と、回転数が所定範囲内であるか否かと、消費電力値または駆動電力値から前記給排気部の閉塞を検出し、
    予め前記ファンモータの動作確認時間、前記ファンモータの非回転確認時間、前記ファンモータの回転異常確認時間および前記給排気部の閉塞監視時間が設定され、前記点火動作前、前記ファンモータの駆動開始により時間計測を開始し、
    回転の有無と回転数が所定範囲内であるか否かと消費電力値または駆動電力値を表す検出情報を受け、前記ファンモータの回転が検出されないで前記非回転確認時間を経過した場合、前記ファンモータの回転数が所定範囲に無いまま前記回転異常確認時間を経過した場合、消費電力値または駆動電力値が閾値に到達せずに前記閉塞監視時間を経過した場合、および計測時間が前記非回転確認時間、前記回転異常確認時間、前記閉塞監視時間のいずれも超えなくても、前記動作確認時間を経過した場合に、異常と判定し、
    前記動作確認時間を経過する前に、前記ファンモータの回転を検出し、前記ファンモータの回転数が所定範囲内且つ前記ファンモータの消費電力値または駆動電力値が閾値以上の場合に点火動作を行い、前記異常判定により点火動作を禁止することを特徴とする燃焼装置の燃焼制御方法。
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