소형 온수기는 분젠식 버너를 채용하고 있으며 양호한 연소의 경우는 파란 불꽃을 형성하고, 밀폐도가 높고 좁은 실내에서 장시간 온수기를 사용하면 연소량이 많기 때문에 실내의 산소가 감소한다. 산소결핍 상태가 되면 연소에 필요한 산소가 부족하기 때문에 연소반응이 원활하지 않아 버너의 불꽃은 내염과 외염의 구별 없이 길게 되고 연소실 내에서 불완전 연소가 되어 불꽃이 열교환기 핀부에서 냉각되어 CO가 발생한다. 불완전연소 방지장치는 산소농도 저하상태를 검지해서 연소를 정지시키기 위해 소화안전장치를 이용하고 있고, 소화안전장치에는 파일럿 버너 불꽃의 유무에 의하여 열전대의 기전력을 검지하여 전자밸브를 개폐하는 장치지만 산소결핍에 의한 불완전연소의 경우 파일럿 버너가 소화되지 않아 전자밸브는 개폐하지 않는다. 산소결핍의 경우 가스를 차단하기 위해 전자밸브에 가하는 전압을 저하시킬 필요가 있고, 연소실에도 열전대(Ⅱ)를 하나 더 붙여 메인 버너 연소시에 이 열전대(Ⅱ)를 소화안전장치에 역극성(逆極性)으로 접속(역 바이어스 열전대라고 한다)하여 파일럿버너에서 가열시키고 있는 소화안전장치의 열전대(Ⅰ)에서 발생하는 전압을 전자밸브 개폐에 필요한 전압(약 4 mV)으로 감소시키며, 열전대(Ⅰ)의 기전력에서 열전대(Ⅱ)의 기전력을 뺀 기전력이 전자밸브를 유지시킨다. 종래의 소화안전장치에서는 산소농도가 약 14% 이하로 되지 않으면 전자밸브가 폐지하지 않지만 이 불완전연소 방지장치는 산소농도 18%에서 파일럿 버너 불꽃이 길게 되어 (Ⅰ)의 기전력을 약 3 mV로 저하시켜 메인 버너로부터 CO가 발생하기 전에 전자밸브가 폐지하여 가스를 차단한다.