JPH0972611A - 給湯器 - Google Patents

給湯器

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JPH0972611A
JPH0972611A JP7230054A JP23005495A JPH0972611A JP H0972611 A JPH0972611 A JP H0972611A JP 7230054 A JP7230054 A JP 7230054A JP 23005495 A JP23005495 A JP 23005495A JP H0972611 A JPH0972611 A JP H0972611A
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JP
Japan
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temperature
temperature sensor
hot water
water
control
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Application number
JP7230054A
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English (en)
Inventor
Makoto Hamada
誠 濱田
Yoshihiro Fujimura
良裕 藤村
Koji Morita
耕二 森田
Tomohiko Shirotani
友彦 城谷
Saichiro Hado
佐一郎 羽藤
Atsushi Yoshimoto
厚志 吉本
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Noritz Corp
Original Assignee
Noritz Corp
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Publication date
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  • Regulation And Control Of Combustion (AREA)
  • Instantaneous Water Boilers, Portable Hot-Water Supply Apparatuses, And Control Of Portable Hot-Water Supply Apparatuses (AREA)
  • Control Of Temperature (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 給湯器において、温度センサに異常が生じて
いると判断される場合には、安全動作に移行するように
して、使用者の使い勝手を損なわないようにする。 【解決手段】 フィードフォワード制御の終了時点で、
温度センサ7で検出して得られる出湯温度Thと設定温
度Tsとを比較して両者の温度差ΔTを求め、この温度
差ΔTが予め設定されたしきい値αよりも大きい場合に
は、温度センサ7の異常と判断して、安全動作に移行す
る第1安全制御手段124を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、入水を熱交換器で
加熱した湯をカランやシャワー等に給湯する給湯器に関
する。
【0002】
【従来の技術】従来の給湯器、たとえばガス給湯器にお
いては、図4に示すような構成のものがある。
【0003】このガス給湯器は、バイパスミキシング方
式のもので、熱交換器1の上流側の入水路2と、その下
流側の出湯路3との間がバイパス路4で短絡され、ま
た、入水路2の途中のバイパス路4よりも上流側には水
量センサ6が、出湯路3の途中のバイパス路4の接続点
よりも下流側には温度センサ7がそれぞれ設けられてい
る。また、熱交換器1に対しては、これを加熱するガス
バーナ8が配置され、このガスバーナ8にはガス比例弁
9が接続されている。
【0004】また、12は各センサ6,7の検出出力に
基づいてガス比例弁9の開度を調節してガス燃焼量を制
御する制御手段としてのコントローラ、14は出湯路3
に接続されたカランやシャワーなどの水栓具である。
【0005】図4からも分かるように、この構成のガス
給湯器は、コストダウンを図る上で、入水路2側に温度
センサを設けておらず、その代わりに、水量センサ6で
検出される流量Qsが予め設定された最低流量QMOQを越
えた(Qs≧QMOQ)時点、あるいはその数秒後において、
温度センサ7の検出温度Tを入水温度Tcとして取り込
むようになっている。
【0006】しかも、この温度センサ7は、出湯路3を
構成する配管の外壁に接触するように取り付けて間接的
に湯水の温度を検出する、いわゆる非接水型のものであ
って、出湯配管内を流れる湯水に温度センサを浸漬して
直接に湯水の温度を検出する接水型のものに比べて、組
み付け構造が簡単でかつ安価なものとなっている。
【0007】この構成のガス給湯器における温度制御
は、次のようにして行われる。
【0008】いま、温度センサ7が正常に動作している
場合には、図5(a)に示すように、カラン等の水栓具1
4が開栓されて水量センサ6で検出される流量Qsが予
め設定された最低流量QMOQを越えた(Qs≧QMOQ)と
き、あるいはそれから数秒後に、その時点(図中の時刻t
0)の温度センサ7の検出温度Tが入水路2における入水
温度Tcとしてコントローラ12に取り込まれる。
【0009】引き続いて、コントローラ12は、この入
水温度TC、水量センサ6で検出された流量Qsに基づい
て、熱交換器1で加熱された湯とバイパス路4を経由し
て流れる水とを混合して得られる湯温が、図示しないリ
モコンなどで予め設定された設定温度TSになるよう
に、ガス比例弁9の開度を調整してガス燃焼量をフィー
ドフォワード制御する。
【0010】このフィードフォワード制御によって、カ
ラン等の水栓具14から出湯される湯温がほぼ設定温度
Sになるまで昇温された(時刻t1)後は、コントローラ
12は、温度センサ7の検出温度Tを出湯路3における
出湯温度Thとして設定し、この出湯温度Thを設定温度
Tsと比較し、両者Th,Tsが一致すると、フィードフ
ォワード制御時のガス燃焼量を継続し、両者Th,TS
不一致の場合には、その偏差ΔT=Th−Tsに応じて、
出湯温度Thが設定温度TSに一致するようにガス比例弁
9の開度を調整してガス燃焼量を加減するフィードバッ
ク制御を実行する。すなわち、偏差ΔTが正ならば、そ
の偏差の大きさ|ΔT|に応じてガス比例弁9を閉じる
方向にしてガス燃焼量を減少させる。逆に、偏差ΔTが
負ならば、その偏差の大きさ|ΔT|に応じてガス比例
弁9を開く方向にしてガス燃焼量を増加させる。
【0011】このように、温度センサ7に何ら異常が生
ぜずに正常に動作していて温度制御が行われている場合
には、水栓具14から出湯される実際の湯温Ta(同図
中、一点鎖線で示す)と、温度センサ7の検出出力に基
づいて得られる出湯温度Th(同図中、実線で示す)とは
略一致したものとなっている。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の温度
センサ7は、出湯路3を構成する配管の外壁に感熱部が
接触するように取り付けているので、その取り付けネジ
が緩んで温度センサ7が外壁から浮き上がって非接触の
状態になったり、極端な場合には脱落したりした場合に
は、湯水の温度を正確に検出することができず、他の部
位の温度を検出したり、単に外気温を検出するようにな
ってしまう。
【0013】そして、このような異常が生じた場合に
は、カラン等の水栓具14に給湯される湯温は設定温度
Sを越えて高温となったり、設定温度Tsよりも低温と
なったりする。
【0014】すなわち、温度センサ7が出湯路3の外壁
から浮き上がって非接触の状態になって外気温を検出す
るなどの異常が生じた場合には、図5(b)に示すよう
に、温度センサ7の検出出力に基づいて得られる出湯温
度Th(同図中、実線で示す)は、設定温度Tsよりもかな
り低くなるので、その偏差ΔT=Th−Tsが大きく、か
つ負の値となる。したがって、コントローラ12は、フ
ィードフォワード制御のみの制御からフィードバック制
御を加えた制御に移行した段階において、その偏差ΔT
を小さくするために、ガス比例弁9の開度を大きくして
ガス燃焼量を増加させるように制御する。
【0015】そのため、カラン等の水栓具14に給湯さ
れる実際の湯温Ta(同図中、一点鎖線で示す)は、設定
温度TSを越えて高温となってしまう。
【0016】また、温度センサ7が出湯路3の外壁から
外れ、出湯温度よりも高い部位(たとえば、バーナ付近)
に位置すると、上記とは逆に設定温度Tsよりも低温の
湯が出湯されてしまうことになる。
【0017】そして、このような高温、あるいは低温の
湯がそのまま水栓具14から出湯されると、使用者の意
図しない湯温となり、使い勝手が非常に悪くなる。
【0018】本発明は、上記の問題点を解決するために
なされたもので、温度センサに異常が生じていると判断
される場合には、安全動作に移行するようにして、使用
者の使い勝手を損なわないようにすることを課題とす
る。
【0019】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するため、熱交換器の上流側の入水路の途中には水
量センサが、熱交換器の下流側の出湯路の途中には温度
センサがそれぞれ設けられる一方、前記水量センサと温
度センサの検出出力および所望の設定温度に基づいて前
記熱交換器の加熱量をフィードフォワード制御およびフ
ィードバック制御する制御手段を備えた給湯器におい
て、次の構成を採用している。
【0020】すなわち、請求項1記載の発明では、フィ
ードフォワード制御からフィードバック制御に移行する
にあたり、フィードフォワード制御の終了時点で、温度
センサにの検出出力に基づいて得られる出湯温度Thと
設定温度Tsとを比較して両者の温度差ΔT(=Th−T
s)を求め、この温度差ΔTが予め設定されたしきい値α
よりも大きい場合(|ΔT|≧α)には、前記温度センサ
の異常と判断して、安全動作に移行する第1安全制御手
段を設けている。
【0021】また、請求項2記載の発明では、請求項1
記載の構成において、前記温度差ΔTが予め設定された
基準値αより小さい場合(|ΔT|<α)において、温度
センサの検出出力に基づいて得られる出湯温度Thが設
定温度Tsの偏差許容範囲±γを外れ、かつ、フィード
バック制御に移行してからの出湯温度Thの単位時間あ
たりの増分kが予め設定されたしきい値βよりも小さい
場合(k≦β)には、前記温度センサの異常と判断して、
安全動作に移行する第2安全制御手段を設けている。
【0022】この構成によれば、温度センサが外壁から
浮き上がって非接触の状態になったり、脱落したりする
などの異常が生じた場合には、温度センサの検出出力に
基づいて得られる出湯温度Thと設定温度Tsとの温度差
ΔT(絶対値)がしきい値αよりも大きくなる(|ΔT|
≧α)ので、第1安全制御手段は、温度センサの異常と
判断して、安全動作に移行する。また、第2安全制御手
段は、温度差ΔTが予め設定された基準値αより小さい
場合(|ΔT|<α)において、温度センサの検出出力に
基づいて得られる出湯温度Thが設定温度Tsの偏差許容
範囲±γを外れ、かつ、フィードバック制御に移行して
からの出湯温度Thの単位時間あたりの増分kが予め設定
されたしきい値βよりも小さい場合(k≦β)には、前記
温度センサの異常と判断して、安全動作に移行する。
【0023】そして、これらの安全動作として、フィー
ドバック制御を行わずに、フィードフォワード制御のま
まにしたり、あるいはガス燃焼を停止したりするのであ
る。
【0024】このため、水栓具から出湯される実際の湯
温が設定温度Tsを大幅に外れたままになるのが未然に
防止され、使い勝手を損なうことが確実に回避される。
【0025】
【発明の実施の形態】図1は本発明の実施例に係るガス
給湯器のシステム構成図であり、図4に対応する部分に
は同一の符号を付す。
【0026】図1において、1は熱交換器、2は入水
路、3は出湯路、4はバイパス路、6は水量センサ、7
は温度センサである。
【0027】この温度センサ7は、従来と同様に、出湯
路3を構成する出湯配管の外壁に接触するように取り付
けて間接的に湯水の温度を検出する、いわゆる非接水型
のものである。
【0028】また、8はガスバーナ、9はガス比例弁、
10は電磁弁、12はコントローラ、13は給湯すべき
所望の設定温度TSを設定入力するためのリモコン部、
14はカランやシャワーなどの水栓具である。
【0029】上記のコントローラ12は、マイクロコン
ピュータなどで構成されるもので、シーケンス制御手段
122、第1安全制御手段としてのFB制御中止手段1
24、および第2安全制御手段としてのFF制御復帰手
段126を含む。
【0030】シーケンス制御手段122は、水量センサ
6と温度センサ7の検出出力およびリモコン部13で設
定された所望の設定温度に基づいてガス比例弁9の開度
を調整して熱交換器1の加熱量をフィードフォワード制
御およびフィードバック制御するものである。
【0031】また、FB制御中止手段124は、フィー
ドフォワード制御の終了時点で、温度センサ7の検出出
力に基づて得られる出湯温度Thと設定温度Tsとを比較
して両者の温度差ΔT(=Ts−Th)を求め、この温度差
ΔTが予め設定されたしきい値αよりも大きい(|ΔT
|≧α)場合には、温度センサ7の異常と判断して、安
全動作に移行するものである。このしきい値αは、温度
センサ7の明らかな異常を判別できるように、温度セン
サ7の最大測定誤差よりも相当大きな値をとっている。
【0032】また、FF制御復帰手段126は、FB制
御中止手段124で求めた温度差ΔTが予め設定された
基準値αより小さい(|ΔT|<α)場合において、温度
センサの検出出力に基づいて得られる出湯温度Thが設
定温度Tsの偏差許容範囲±γ(γ<α)を外れ、かつ、
この出湯温度Thの単位時間あたりの増分kが予め設定さ
れたしきい値βよりも小さい(|k|≦β)場合には、温
度センサ7の異常と判断して、安全動作に移行するもの
である。このしきい値βは、フィードバック制御がかか
った場合の単位時間あたりの最小増分、減分であり、温
度センサ7が正常であれば、少なくともβ以上の単位時
間あたりの温度上昇、下降があると考えられる値をとっ
ている。
【0033】次に、上記構成のガス給湯器1における給
湯制御動作について、図2に示すフローチャート、およ
び図3に示すグラフを参照して説明する。
【0034】まず、リモコン部13が操作されて運転モ
ードが設定されると、シーケンス制御手段122は、リ
モコン部13から所望の給湯温度として予め設定されて
いる設定温度Tsを取り込んだ後(ステップ1)、水量セ
ンサ6からの検出出力に基づいて入水路2の流量Qsが
予め設定された最低流量QMOQを越えているか否かを判
断する(ステップ2)。
【0035】そして、水量センサ6で検出される流量Q
sが最低流量QMOQを越えた(Qs≧QMOQ)場合には、シー
ケンス制御手段122は、カラン等の水栓具14が開栓
されたものと判断して、その時点あるいはそれから数秒
後(図3の時刻t0)の温度センサ7による検出温度Tを取
り込み(ステップ3)、この検出温度Tを入水温度Tcと
して設定した後(ステップ4)、給湯燃焼を開始し、フィ
ードフォワード制御を開始する(ステップ5)。
【0036】このフィードフォワード制御では、入水温
度Tc、水量センサ6で検出される流量Qsに基づいて、
水栓具14に出湯される湯温が設定温度TSになるよう
に、ガス比例弁9の開度を調整してガスバーナ8のガス
燃焼量を制御する。
【0037】そして、シーケンス制御手段122は、一
定時間が経過してフィードフォワード制御が終了したと
判断したならば(ステップ6)、その時点(図3の時刻t1)
の温度センサ7の検出温度を取り込み(ステップ7)、こ
の検出温度を出湯路3における出湯温度Thとしてセッ
トする(ステップ8)。
【0038】これに応じて、FB制御中止手段124
は、この出湯温度Thを設定温度Tsと比較して両者の温
度差ΔT(=Ts−Th)を求め(ステップ9)、この温度差
ΔTを予め設定されたしきい値αと比較する(ステップ
10)。
【0039】ここで、温度センサ7に何ら異常が生ぜず
に正常に動作している場合には、水栓具14から出湯さ
れる実際の湯温Taと、温度センサ7により得られる出
湯温度Thとは略一致したものとなり、このため、フィ
ードフォワード制御が終了した時点(時刻t1)おける出湯
温度Thと設定温度Tsとの温度差ΔTは、しきい値α未
満(|ΔT|<α)となる。
【0040】このときには、FB制御中止手段124
は、温度センサ7の動作は正常なものと判断し、フィー
ドフォワード制御のみの制御からフィードバック制御を
加えた制御に移行する(ステップ11)。
【0041】このフィードバック制御は、出湯温度Th
が設定温度Tsの偏差許容範囲±γを外れた場合に、温
度センサ7の検出出力に基づく出湯温度Thと設定温度
Tsとの偏差ΔT(=Th−Ts)に基づいて、出湯温度Th
が設定温度TSに一致するように、ガス比例弁9の開度
を調整してガスバーナ8のガス燃焼量を制御する。
【0042】一方、温度センサ7が出湯路3を構成する
配管から脱落しているような場合には、温度センサ7
は、出湯路3を流れる湯温を正確に検出することがで
ず、単に外気温を検出したり、他の部位を検出するよう
になる。
【0043】このため、たとえば図3に示すように、一
定時間が経過してフィードフォワード制御が終了した時
点(時刻t1)で温度センサ7の検出出力に基づいて得られ
る出湯温度Th(同図中、実線で示す)は、設定温度Tsか
ら大きく外れたものとなる。
【0044】したがって、温度センサ7で検出される出
湯温度Thと設定温度Tsとの温度差ΔTは、しきい値α
以上(|ΔT|≧α)となる。
【0045】このときには、FB制御中止手段124
は、温度センサ7の動作が異常であると判断して、リモ
コン部13に温度センサ7の故障を知らせるエラー表示
を行うとともに(ステップ12)、フィードバック制御に
移行するのを中止して、時刻t1以降もフィードフォワー
ド制御を継続する(ステップ13)。
【0046】水栓具14から出湯される実際の湯温Ta
が設定温度Ts付近に到達した後も、フィードフォワー
ド制御が継続される場合には、温度制御の精度は悪くな
って湯温Taは設定温度Tsから幾分外れ易くなるもの
の、温度センサ7が異常のままフィードバック制御され
ることによって湯温Taが設定温度Tsよりも大きく昇温
される事態(図5(b)のような状態)や、降温される事態
は起こらないので、使い勝手が確保される。
【0047】また、温度センサ7が出湯路3の配管から
わずかに浮き上がって接触不良になっているときには、
ステップ10において、フィードフォワード制御が終了
した時点(時刻t1)おける出湯温度Thと設定温度Tsとの
温度差ΔTがしきい値α未満(|ΔT|<α)となって、
正常時と同様、ステップ11のフィードバック制御を加
えた制御に移行する可能性がある。
【0048】そこで、FF制御復帰手段126は、この
フィードバック制御を加えた制御に移行した直後に、ま
ず、温度センサの検出出力に基づいて得られる出湯温度
Thが設定温度Tsの偏差許容範囲±γ(図3参照)内に収
まっているか否か(Ts−γ≦Th≦Ts+γ)を判断する
(ステップ14)。
【0049】出湯温度Thが設定温度Tsの偏差許容範囲
±γ内にある場合には、何ら異常はなく、出湯温度Th
が設定温度Tsに比較的精度良く収束されていて、この
時点ではフィードバック制御の必要性がないので、ステ
ップ17のフィードバック制御を加えた制御を継続させ
て、出湯温度Thが設定温度Tsの偏差許容範囲±γを外
れたときにフィードバック制御を実行するようにする。
【0050】また、ステップ14で出湯温度Thが設定
温度Tsの偏差許容範囲±γから外れている場合には、
フィードバック制御を実行し、所定時間後に温度センサ
7の検出出力に基づいて得られる出湯温度Thの単位時
間Δtあたりの増分kを求める(ステップ15)。すなわ
ち、あるサンプリング時刻taで検出した出湯温度をTh
a、次のサンプリング時刻tbで検出した出湯温度をThb
とすれば、k=(Thb−Tha)/(tb−ta)によって増分kを
算出する。
【0051】そして、この増分kを予め設定されたしき
い値βと比較する(ステップ16)。
【0052】ここで、上述のように、温度センサ7の接
触不良等が起こっておれば、フィードバック制御下にお
ける温度上昇勾配は小さいので、増分kはしきい値β以
下(|k|≦β)となる。その場合には、FF復帰手段1
26は、温度センサ7の異常と判断して、エラー表示を
行うとともに(ステップ12)、フィードバック制御を加
えた制御を解除してフィードフォワード制御のみの制御
に復帰させる(ステップ13)。
【0053】ステップ15において、増分kがしきい値
βを越えておれば(k>β)、温度センサ7は正常と言え
るので、フィードバック制御を加えた制御がそのまま継
続される(ステップ17)。
【0054】なお、上記の実施例において、第1安全制
御手段としてのFB制御中止手段124は、フィードフ
ォワード制御の終了時点に温度差ΔTをしきい値αと比
較することによって実行しているが、フィードフォワー
ド制御中の所定時間経過後に実行してもよい。また、フ
ィードフォワード制御中の所定時間経過後、もしくはフ
ィードフォワード制御終了の時点に、温度センサ7で測
定した単位時間あたりの温度上昇量を求め、これが基準
値により小さい場合にFB制御中止手段124を実行す
るようにしてもよい。そして、各しきい値α,βは設定
温度Tsの大小に応じて決まる変数としてもよく、ある
いは固定された定数であってもよい。また、本例では、
安全動作として、フィードバック制御に移行させずにフ
ィードフォワード制御を継続させるようにしたが、その
代わりに、電磁弁10を閉じて燃焼を停止させるように
することも可能である。
【0055】また、上記の実施例においては、温度セン
サ7が非接触状態の場合を説明したが、温度センサ7の
故障、感度の劣化等、温度センサ7自体の異常時にも適
用できるものである。
【0056】さらに、本発明は、フィードフォワード制
御のみの制御からフィードバック制御を加えた制御に移
行するものの他に、フィードフォワード制御のみの制御
からフィードバック制御のみの制御に移行するものにも
適用することが可能である。そして、ガス給湯器の外
に、石油給湯器などの給湯器にも適用することが可能で
ある。
【0057】
【発明の効果】本発明によれば、次の効果を奏する。
【0058】(1) 装置の温度センサに異常が生じてい
ると判断される場合には、安全動作に移行するため、使
用者の使い勝手を損なわないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一形態を示すガス給湯器のシス
テム構成図である。
【図2】図1の構成のガス給湯器の動作説明に供するフ
ローチャートである。
【図3】図1の構成のガス給湯器において、温度センサ
の異常動作時における温度センサの検出温度と実際の出
湯温度との関係を示すグラフである。
【図4】従来のガス給湯器のシステム構成図である。
【図5】図4の構成におけるガス給湯器において、温度
センサで検出された検出温度と実際の出湯温度との関係
を示すグラフで、同図(a)は温度センサの正常動作時、
同図(b)は温度センサの異常動作時をそれぞれ示してい
る。
【符号の説明】
1…熱交換器、2…入水路、3…出湯路、6…水量セン
サ、7…温度センサ、8…ガスバーナ、9…ガス比例
弁、12…コントローラ、14…水栓具、122…シー
ケンス制御手段、124…FB制御中止手段、126…
FF制御復帰手段。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 城谷 友彦 兵庫県神戸市中央区江戸町93番地 株式会 社ノーリツ内 (72)発明者 羽藤 佐一郎 兵庫県神戸市中央区江戸町93番地 株式会 社ノーリツ内 (72)発明者 吉本 厚志 兵庫県神戸市中央区江戸町93番地 株式会 社ノーリツ内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 熱交換器の上流側の入水路の途中には水
    量センサが、熱交換器の下流側の出湯路の途中には温度
    センサがそれぞれ設けられる一方、前記水量センサと温
    度センサの検出出力および所望の設定温度Tsに基づい
    て前記熱交換器の加熱量をフィードフォワード制御およ
    びフィードバック制御する制御手段を備えた給湯器にお
    いて、 フィードフォワード制御からフィードバック制御に移行
    するにあたり、フィードフォワード制御の終了時点で、
    温度センサの検出出力に基づいて得られる出湯温度Th
    を設定温度Tsと比較して両者の温度差ΔT(=Th−T
    s)を求め、この温度差ΔTが予め設定されたしきい値α
    よりも大きい場合(|ΔT|≧α)には、前記温度センサ
    の異常と判断して、安全動作に移行する第1安全制御手
    段を設けたことを特徴とする給湯器。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の給湯器において、 前記温度差ΔTが予め設定された基準値αより小さい場
    合(|ΔT|<α)において、温度センサの検出出力に基
    づいて得られる出湯温度Thが設定温度Tsの偏差許容範
    囲±γを外れ、かつ、フィードバック制御に移行してか
    らの出湯温度Thの単位時間あたりの増分kが予め設定さ
    れたしきい値βよりも小さい場合(k≦β)には、前記温
    度センサの異常と判断して、安全動作に移行する第2安
    全制御手段を設けたことを特徴とする給湯器。
JP7230054A 1995-09-07 1995-09-07 給湯器 Pending JPH0972611A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010065913A (ja) * 2008-09-10 2010-03-25 Rinnai Corp 給湯装置
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JP2019027638A (ja) * 2017-07-27 2019-02-21 株式会社ノーリツ 暖房用熱源装置およびその制御方法

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