(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウォッベ指数（ＷＩ）の異なる２種類の燃料ガスを燃焼可能なガス燃焼器具であって、
ノズルから噴出して供給された燃料ガスと、該燃料ガスの噴出エネルギーによって吸引された燃焼用一次空気とを混合させて燃焼するバーナと、
ＷＩの異なる燃料ガスのうち供給される燃料ガスの種類を判別するガス種判別手段と、
上記ノズルの上流側のガス供給路に設けられ、低ＷＩガスでは上記ノズルへ供給するガス流量を、高ＷＩガスの場合の供給ガス流量よりも増加させ、高ＷＩガスが供給されたときと同じインプットの低ＷＩガスを供給するガス流量切替手段と、
上記低ＷＩガスでは上記バーナに吸引される燃焼用一次空気の通過抵抗を上記高ＷＩガスの場合の空気通過抵抗よりも増加させて、該高ＷＩガスと略同流量の一次空気を吸引させる空気通過抵抗切替手段と、
上記ガス種判別手段の判別結果に応じて上記ガス流量切替手段と上記空気通過抵抗切替手段とを自動的に切り替える自動切替手段と
を備え、
燃料ガスのＷＩに関係なく同じ単位時間当たりの発熱量で燃焼することを特徴とするガス燃焼器具。
【請求項２】
上記低ＷＩガスを燃焼した場合と上記高ＷＩガスを燃焼した場合とで、その燃焼状態が異なるパイロットバーナと、
上記パイロットバーナの火炎状態を検知するパイロット炎検知手段と、
上記バーナへのガス供給を一時的に遮断する遮断手段とを備え、
上記ガス種判別手段が上記パイロット炎検知手段の検知信号に基づいてガス種を判別すると共に、該ガス種判別手段の判別中は上記バーナへのガス供給を遮断することを特徴とする請求項１記載のガス燃焼器具。
【請求項３】
上記低ＷＩガスはジメチルエーテル、上記高ＷＩガスはＬＰガスであることを特徴とする請求項１又は２記載のガス燃焼器具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はウォッベ指数の異なる燃料ガスを燃焼可能なガス燃焼器具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、家庭用ガス燃焼器具へ供給するガス種としては、主に都市ガスとＬＰガス（プロパンを主成分とした液化石油ガスで、以下、ＬＰＧと呼ぶ）とが知られているが、ＬＰＧはやや高価である。そこで、最近、安価なジメチルエーテル（以下、ＤＭＥと呼ぶ）をＬＰＧの代替燃料として使用することが検討されている。
また、ＤＭＥの供給は現在のところ十分なものではないので、常にＤＭＥを使い続けることができる保障もなく、ＤＭＥの供給が滞った場合には、ＬＰＧを使う必要があり、今後ＬＰＧをＤＭＥに置き換えるようにしても、当面の間はＤＭＥとＬＰＧとの並行使用をすることも考えられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＤＭＥとＬＰＧとはウォッベ指数（以下、ＷＩと呼ぶ）が大幅に異なるため、ＬＰＧ用の燃焼器具にそのままＤＭＥを供給すると、単位時間当たりの発熱量（インプット）が大幅に変化して燃焼器具の燃焼や出力などの特性が悪化してしまうので、供給ガスがＤＭＥかＬＰＧかを判別して、そのガス種に適したガス供給流量や燃焼用空気供給流量に調整する必要がある。
現在、燃料ガスとしてはＬＰＧ以外にも都市ガスや天然ガスが使用されており、ガス種を変更する際には、作業員がそのガス種専用ノズルに交換すると共に、空気供給口となるダンパーの開度を手作業で変更している。
しかし、このような方法でガス種に適したガス流量や空気流量に調整するのは面倒である。また、ガス種の数だけノズルを用意しておかなければならず、在庫管理が大変であり、しかもノズルの製造コストが高くなってしまう。
そこで、本発明のガス燃焼器具は上記課題を解決し、燃料ガスの種類に応じた仕様に切り替わるガス燃焼器具を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の請求項１記載のガス燃焼器具は、
ウォッベ指数（ＷＩ）の異なる２種類の燃料ガスを燃焼可能なガス燃焼器具であって、
ノズルから噴出して供給された燃料ガスと、該燃料ガスの噴出エネルギーによって吸引された燃焼用一次空気とを混合させて燃焼するバーナと、
ＷＩの異なる燃料ガスのうち供給される燃料ガスの種類を判別するガス種判別手段と、
上記ノズルの上流側のガス供給路に設けられ、低ＷＩガスでは上記ノズルへ供給するガス流量を、高ＷＩガスの場合の供給ガス流量よりも増加させ、高ＷＩガスが供給されたときと同じインプットの低ＷＩガスを供給するガス流量切替手段と、
上記低ＷＩガスでは上記バーナに吸引される燃焼用一次空気の通過抵抗を上記高ＷＩガスの場合の空気通過抵抗よりも増加させて、該高ＷＩガスと略同流量の一次空気を吸引させる空気通過抵抗切替手段と、
上記ガス種判別手段の判別結果に応じて上記ガス流量切替手段と上記空気通過抵抗切替手段とを自動的に切り替える自動切替手段と
を備え、
燃料ガスのＷＩに関係なく同じ単位時間当たりの発熱量で燃焼することを要旨とする。
【０００７】
また、本発明の請求項２記載のガス燃焼器具は、上記請求項１記載のガス燃焼器具において、
上記低ＷＩガスを燃焼した場合と上記高ＷＩガスを燃焼した場合とで、その燃焼状態が異なるパイロットバーナと、
上記パイロットバーナの火炎状態を検知するパイロット炎検知手段と、
上記バーナへのガス供給を一時的に遮断する遮断手段と
を備え、
上記ガス種判別手段が上記パイロット炎検知手段の検知信号に基づいてガス種を判別すると共に、該ガス種判別手段の判別中は上記バーナへのガス供給を遮断することを要旨とする。
【０００８】
また、本発明の請求項３記載のガス燃焼器具は、上記請求項１又は２の何れかに記載のガス燃焼器具において、
上記低ＷＩガスはジメチルエーテル、上記高ＷＩガスはＬＰガスであることを要旨とする。
【０００９】
上記構成を有する本発明の請求項１記載のガス燃焼器具は、ノズルからの燃料ガスの噴出エネルギーによって吸引された空気と燃料ガスとを混合させてバーナで自然燃焼する。
高ＷＩガスが供給される場合には、低ＷＩガスの場合と同じインプットになるように、ノズルの上流側のガス供給路でガス流量を低ＷＩガスの場合よりも減少させる。従って、ガス種が変更されてもノズルを交換する必要がない。
また、このようにガス流量を減らしても、バーナに吸引される空気通過抵抗を低ＷＩガスの場合よりも減少させて低ＷＩガスの場合と同じ流量の空気を吸引するため、適切な空燃比を保って、正常に燃焼できる。
【００１０】
また、ガス種判別手段が燃料ガスの種類を判別し、判別されたガス種に適したガス流量および空気通過抵抗に自動的に切り替える。
【００１２】
また、本発明の請求項２記載のガス燃焼器具は、バーナを燃焼させる前に、燃料ガスのＷＩの大きさによって燃焼状態が変化するパイロットバーナの火炎状態を検知して、ガス種判別手段がその検知信号に基づいてガス種を判別する。この判別後は自動的にガス流量や空気通過抵抗を切り替えてからバーナを燃焼させる。
パイロットバーナは、燃焼状態が大きく変化する構成であっても支障がなく、ガス種をより正確に判別でき、バーナを異常燃焼させることがない。
【００１３】
また、本発明の請求項３記載のガス燃焼器具は、ＤＭＥが供給される場合にはＬＰＧの場合よりもガス流量と空気通過抵抗とを増加させ、ＬＰＧと同インプットでかつ正常にバーナを燃焼させる。
ＤＭＥは、ＬＰＧと同様にガスボンベに液化封入して供給できるため、ＬＰＧの代替燃料としてそのまま安全に使うことができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以上説明した本発明の構成・作用を一層明らかにするために、以下本発明のガス燃焼器具の好適な実施形態について説明する。
【００１５】
本発明の一実施形態としてのテーブルこんろについて図１〜図４を用いて説明する。
テーブルこんろは、燃料ガスのＷＩの大きさに関係なくＤＭＥ（低ＷＩガス）でもＬＰＧ（高ＷＩガス）でも燃焼するメインバーナ１０と、メインバーナ１０の近傍に設けられＷＩの大きさによって燃焼状態が大きく変化するパイロットバーナ４０とを備える。
【００１６】
メインバーナ１０へ燃料ガスを供給するガス流路となる主ガス管６１には、上流から順に、元電磁弁２０，主電磁弁２１，ガス流量を規制する主オリフィス１５が設けられると共に、その下流先端には、メインバーナ１０へのガス流量を規制するノズル１４が嵌着される。
【００１７】
また、主ガス管６１には、主電磁弁２１の下流で主オリフィス１５を迂回するバイパス管６２が接続され、このバイパス管６２には、上流側から順に、流路を開閉する切替電磁弁２２，ガス流量を規制する副オリフィスが設けられる。
また、主ガス管６１には、元電磁弁２０と主電磁弁２１との間に、パイロットバーナ４０へのガス供給路としてパイロットガス管６２が接続される。
【００１８】
元電磁弁２０，主電磁弁２１，切替電磁弁２２は、各バーナ１０，４０の燃焼制御等を行うコントローラ３０の指示により開閉制御される。
このコントローラ３０には、パイロットバーナ４０の火炎状態を検知する熱電対２３と、パイロットバーナ４０を点火するイグナイタ２４と、点火操作によりオンするマイクロスイッチ２５とが接続される。この熱電対２３は、ＤＭＥがバーナ１０に供給されて燃焼する場合には、ＬＰＧがバーナ１０に供給されて燃焼する場合よりも大きな起電力を発生する位置に配置される。
【００１９】
メインバーナ１０には、燃料ガスと燃焼用空気とを混合させるスロート１０ａが形成され、図３，４に示されるように、スロート１０ａの先端開口には、燃焼用空気通過抵抗を調整するダンパー１１が嵌着される。
ダンパー１１は、中心でノズル１４を保持するノズル保持部１１ｄと、その周囲に扇形の空気供給口１１ｅを左右に２つ形成した固定板１１ａと、回動により固定板１１ａと重なり合って空気供給口１１ｅの大きさを調整する一対の回動板１１ｂと、回動板１１ｂから突出した作動片１１ｃとからなる。
従って、燃焼用一次空気は、ノズル１４からの燃料ガスの噴出エネルギーによって空気供給口１１ｅから吸引され、スロート１０ａで燃料ガスと混合後、図示しない炎口から噴出する。
【００２０】
このダンパー１１の作動片１１ｃには、メインバーナ１０の入口となる空気供給口１１ｅの開口面積を小さくする方向に付勢する戻しバネ１２が係合されると共に、プランジャー１３ａを備えた電磁ソレノイド１３が設けられる。
【００２１】
次に、ガス流量を規制する主，副オリフィス１５，１６およびノズル１４の内径について説明する。
主オリフィス１５の内径φ15および副オリフィス１６の内径φ16は、ＬＰＧが主オリフィス１５を通過してバーナ１０へ供給される時のインプットと、ＤＭＥが主オリフィス１５と副オリフィス１６との両方を通過して供給される時のインプットとが等しくなるように決められている。
【００２２】
つまり、インプットがノズル径φを２乗したものとＷＩとに比例することから、ＬＰＧとＤＭＥとで同一インプットにするためには次式が成り立つようにすればよい。
φ152ＷＩLPG＝（φ152＋φ162）ＷＩDME  …式（１）
尚、ＷＩLPG：ＬＰＧ（ここでは純プロパン）のＷＩで１９，０００ｋｃａｌ／Ｎｍ3、ＷＩDME：ＤＭＥのＷＩで１２，４２０ｋｃａｌ／Ｎｍ3。
式（１）を変形して、
φ16／φ15＝｛（ＷＩLPG／ＷＩDME）−１｝1/2  …式（２）
【００２３】
式（２）に数値を代入してφ16／φ15＝０．７３となることから、副オリフィス１６の内径φ16を主オリフィス１５の内径φ15の０．７３倍の大きさにすると、インプットを等しくすることができる。
【００２４】
また、燃料ガスが両方のオリフィス１５，１６を通過しても、バーナ１０へのガス流量がノズル１４によって規制されないように、ノズル１４の内径φ14は、大きく形成されている。
具体的には、φ14＝（φ152＋φ162）1/2にφ16＝０．７３φ15を代入して、φ14＝１．２４φ15となるように形成される。
【００２５】
例えば、主オリフィス１５の内径φ15を０．８３ｍｍとした場合には、副オリフィス１６の内径φ16を０．６１ｍｍとし、ノズル１４の内径φ14を１．０３ｍｍ以上とすればよい。
【００２６】
上述のように構成されたテーブルこんろでは、操作ボタンを押すと、コントローラ１３は、マイクロスイッチ２５からの信号を受けて点火操作を検知し、元電磁弁２０を開いてパイロットバーナ４０へ燃料ガスを供給すると共に、イグナイタ２４に通電してパイロットバーナ４０を点火する。この際、主電磁弁２１は閉弁している。
【００２７】
パイロットバーナ４０は、燃料ガスのＷＩの大きさによって火炎の長さが変化する。
燃料ガスがＤＭＥの場合では、図１の実線で示されるように、短い火炎が形成され、熱電対２３は、その感熱部が火炎の内炎の先端から若干はなれた外炎（高温部）に接触する。
一方、燃料ガスがＬＰＧの場合では、図１の破線で示されるように、長い火炎が形成され、熱電対２３は、その感熱部が未燃焼領域である内炎（低温部）に接触する。
【００２８】
従って、点火操作から所定時間後（例えば２秒後）の熱電対２３の起電力が判定レベルＶ１未満であれば、供給ガスがＬＰＧであると判定し、起電力が判定レベルＶ１以上であれば、供給ガスがＤＭＥであると判定する。
また、この起電力が着火検知レベルＶ０（＜Ｖ１）未満であれば、元電磁弁２０を閉じて、パイロットバーナ４０を消火する。
【００２９】
供給ガスがＬＰＧであると判定されれば、切替電磁弁２２を閉じたまま主電磁弁２１を開き、主オリフィス１５で規制されたガス流量でメインバーナ１０へ燃料ガスを供給する。
これと同時に、図３に示されるように、電磁ソレノイド１３に通電してプランジャー１３ａを電磁ソレノイド１３の中央へ引き寄せる。これによりダンパー１１の作動片１１ｃが図３中で左回転して、固定板１１ａと回動板１１ｂとが重なり、メインバーナ１０の空気供給口１１ｅの開口面積が大きくなる。
【００３０】
一方、供給ガスがＤＭＥであると判定されれば、主電磁弁２１の開弁と共に切替電磁弁２２も開き、図２に示されるように、燃料ガスをバイパス管６２と主ガス管６１との両方から、ＬＰＧの場合よりもガス流量が増えた状態（主オリフィス１５と副オリフィス１６とからの合計流量）でメインバーナ１０へ供給する。従って、ＤＭＥというＷＩの小さい燃料ガスが供給される場合でも、ＬＰＧの場合と同インプットで燃焼することができる。
また、この際、電磁ソレノイド１３に通電せず、図４に示されるように、ダンパー１１の作動片１１ｃおよび回動板１１ｂが、戻しバネ１２により図４中で右回転した状態を維持し、メインバーナ１０の空気供給口１１ｅの開口面積が小さいままである。
【００３１】
このようにして、空気吸引量とガス流量が調整されたメインバーナ１０は、パイロットバーナ４０から火移りして点火する。
メインバーナ１０にＬＰＧが供給される場合では、切替電磁弁２２が閉じておりガス流量が制限されて、ノズル１４からのガス噴出エネルギーが小さくなるが、電磁ソレノイド１３によりダンパー１１の作動片１１ｃを動かすため、メインバーナ１０の空気供給口１１ｅの開口面積が大きくなり、空気通過抵抗が減少して燃焼用空気を十分吸引することができる。
【００３２】
一方、ＤＭＥが供給される場合では、切替電磁弁２２が開いてガス流量が増加し、ノズル１４からのガス噴出エネルギーが大きくなるため、戻しバネ１２によって空気供給口１１ｅの開口面積を小さくして、空気通過抵抗が増加し、必要な流量だけ、つまりＬＰＧと同じ流量だけ燃焼用空気を吸引する。
【００３３】
このようにして、ＷＩの異なる燃料ガスを同じ器具を用いて同一インプットで燃焼させる際に、適切な空燃比で正常に燃焼させることができる。
そして、点火操作後、再び操作ボタンが押し操作されると、元電磁弁２０，主電磁弁２１，切替電磁弁２２を閉弁して、各バーナ１０，４０へのガス供給を遮断して消火する。
【００３４】
以上説明したように、本実施形態のテーブルこんろでは、メインバーナ１０へ燃料ガスを供給する前に、パイロットバーナ４０で燃焼させ、熱電対２３の起電力値と判定値と比較する。判定したガス種に応じてメインバーナ１０へのガス供給流量を自動的に調整するため、メインバーナ１０を所定のインプットで燃焼させることができる。
しかも、電磁ソレノイド１３と戻しバネ１２とを用いて空気通過抵抗を適切に調整することで、燃焼用一次空気を所定流量吸引して、正常に燃焼させることができる。
【００３５】
この結果、ＬＰＧとＤＭＥとをその市場価格，供給状況に応じて適宜切り替えて使うといった並行使用が可能になり、経済的である。この際、使用者は燃料ガスを区別して器具を使用しなくてもよく、安全で使い勝手がよい。
【００３６】
従来はガス種を変える度にノズルを交換する作業をしなければならなかったが、本実施形態のテーブルこんろでは、共通ノズルを用いたまま、ガス種に適したガス流量に自動調整することができ、ガス種転換作業が容易になる。
【００３７】
以上本発明の実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。
例えば、熱電対２３に代えてフレームロッドを用い、その電流を検知してガス種を判別してもよい。
【００３８】
また、ガス流量の切替をガス流路の通過抵抗の変更により行うことに代えて、ガスガバナにより供給ガス圧を変更して行ってもよい。
また、ガス種に応じたガス流量および空気通過抵抗を自動的に切り替えずに、手動でダンパー開度やガス流路の通過抵抗（例えば弁体の上下位置）を切り替えてもよい。
【００３９】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の請求項１のガス燃焼器具によれば、ノズルの上流側のガス供給路でガス流量を切り替えるため、ノズルをガス種毎に交換しなくてもよい。
この結果、ノズルの種類が増えず、その在庫管理が容易になり、しかもノズルの製造コストを抑えることができる。また、ノズル交換が不要なのでガス種転換作業が容易になる。
【００４０】
更に、ガス種が変わる度にわざわざ手動でガス流量や空気通過抵抗を切り替えなくても、常に実際の供給ガス種と適合した仕様で燃焼でき、安全かつ便利である。
【００４２】
更に、本発明の請求項２のガス燃焼器具によれば、バーナを燃焼させる前に、ガス種を判別して自動的にガス流量や空気通過抵抗を適切に切り替えるため、判別前にバーナが異常燃焼するといった不具合がなく安全である。
しかも、ガス種によって燃焼状態の変化を大きく取ることができるパイロットバーナを用いてガス種を判別するため、ガス種判別精度が一層正確になる。
【００４３】
更に、本発明の請求項３のガス燃焼器具によれば、ガスボンベという同じガス供給形態のＬＰＧとＤＭＥとを判別でき切り替えて使用できるため、市場価格，供給状況等に応じて燃料ガスを選択でき、経済的である。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態としてのガス流路部の概略構成図である。
【図２】一実施形態としてのガス流路部の概略構成図である。
【図３】一実施形態としての空気流路部の概略構成図である。
【図４】一実施形態としての空気流路部の概略構成図である。
【符号の説明】
１０…メインバーナ、１１…ダンパー、１２…戻しバネ、１３…電磁ソレノイド、１４…ノズル、１５…主オリフィス、１６…副オリフィス、２０…元電磁弁、２１…主電磁弁、２２…切替電磁弁、２３…熱電対、３０…コントローラ、４０…パイロットバーナ、６１〜６３…ガス管。
【図１】
0004691673.tif 000002
【図２】
0004691673.tif 000003
【図３】
0004691673.tif 000004
【図４】
0004691673.tif 000005