JP4654460B2 - 家庭用ガス燃焼器具 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、家庭用ガス引込口から供給された燃料ガスを燃焼する家庭用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（ＷＩ）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かを判別する必要がある。
そこで、本発明の家庭用ガス燃焼器具は上記課題を解決し、異常燃焼をさせることなく燃料ガスの種類を判別して安全と利便性を図った家庭用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記載の家庭用ガス燃焼器具は、
燃焼器具本体へ供給される燃料ガスの種類を、該燃料ガスを燃焼させる前に判別するガス種判別手段と、
その判別結果を報知する報知手段とを備え、
上記ガス種判別手段は、上記燃料ガスを所定温度の冷却面に接触させ、その凝縮状態に基づいてガス種を判別することを要旨とする。
【０００６】
また、本発明の請求項２記載の家庭用ガス燃焼器具は、
燃焼器具本体へ供給される燃料ガスの種類を、該燃料ガスを燃焼させる前に判別するガス種判別手段と、
上記燃料ガスの種類が上記燃焼器具本体の仕様と異なる場合に、上記燃焼器具本体の燃焼を禁止する燃焼禁止手段とを備え、
上記ガス種判別手段は、上記燃料ガスを所定温度の冷却面に接触させ、その凝縮状態に基づいてガス種を判別することを要旨とする。
【０００８】
また、本発明の請求項３記載の家庭用ガス燃焼器具は、
燃焼器具本体に供給される燃料ガスの種類を、該燃料ガスを燃焼させる前に判別するガス種判別手段と、
少なくとも２種類の燃料ガスに対してそれぞれ燃焼可能な仕様を設定する仕様設定手段と、
上記ガス種判別手段で判定されたガス種に対応する仕様に自動的に切り替える自動切替手段とを備え、
上記ガス種判別手段は、上記燃料ガスを所定温度の冷却面に接触させ、その凝縮状態に基づいてガス種を判別することを要旨とする。
【００１１】
また、本発明の請求項４記載の家庭用ガス燃焼器具は、上記請求項１〜３の何れかに記載の家庭用ガス燃焼器具において、
上記燃料ガスの凝縮状態を、凝縮面における電気抵抗値に基づいて判断することを要旨とする。
【００１２】
また、本発明の請求項５記載の家庭用ガス燃焼器具は、上記請求項１〜３の何れかに記載の家庭用ガス燃焼器具において、
上記燃料ガスの凝縮状態を、凝縮面における光の反射状況に基づいて判断することを要旨とする。
【００１３】
また、本発明の請求項６記載の家庭用ガス燃焼器具は、上記請求項１〜３の何れかに記載の家庭用ガス燃焼器具において、
上記燃料ガスの冷却は、ペルチェ素子により行なうことを要旨とする。
【００１４】
また、本発明の請求項７記載の家庭用ガス燃焼器具は、上記請求項１〜６の何れかに記載の家庭用ガス燃焼器具において、
上記燃料ガスの判別は、ジメチルエーテルとＬＰガスとの判別であることを要旨とする。
【００１５】
上記構成を有する本発明の請求項１記載の家庭用ガス燃焼器具は、燃焼器具本体に供給される燃料ガスを燃焼させる前に、ガス種判別手段で燃料ガスの種類を判別して、その判別結果を使用者に報知する。この報知を受けて使用者は、燃焼器具の仕様変更等の対応をすることができる。
また、燃料ガス種毎に凝縮点が異なることから、燃料ガスがガス種判別手段の冷却面に接触する際の凝縮状態も異なることを利用して、ガス種判別手段がこの凝縮状態に基づいてガス種を判別する。
特に、判別対象の燃料ガスが２種類のみの場合には、冷却面の温度を一方の燃料ガスの凝縮点と他方の燃料ガスの凝縮点との間の値に設定しておくと、低凝縮点の燃料ガスは凝縮しないが、高凝縮点の燃料ガスは凝縮するため、凝縮液の有無という明確な違いから容易にガス種を判別できる。
【００１７】
また、本発明の請求項２記載の家庭用ガス燃焼器具は、ガス種判別手段の判別結果に基づいて、燃料ガスの種類が燃焼器具本体の仕様と異なると判断される場合には、燃焼禁止手段により燃焼器具本体の燃焼を禁止する。
また、燃料ガス種毎に凝縮点が異なることから、燃料ガスがガス種判別手段の冷却面に接触する際の凝縮状態も異なることを利用して、ガス種判別手段がこの凝縮状態に基づいてガス種を判別する。
特に、判別対象の燃料ガスが２種類のみの場合には、冷却面の温度を一方の燃料ガスの凝縮点と他方の燃料ガスの凝縮点との間の値に設定しておくと、低凝縮点の燃料ガスは凝縮しないが、高凝縮点の燃料ガスは凝縮するため、凝縮液の有無という明確な違いから容易にガス種を判別できる。
【００１９】
また、本発明の請求項３記載の家庭用ガス燃焼器具は、仕様設定手段により、複数種類の燃料ガスに対してそれぞれ燃焼可能な仕様を設定しておき、自動切替手段により、ガス種判別手段で判別されたガス種に対応する仕様に自動的に切り替える。
また、燃料ガス種毎に凝縮点が異なることから、燃料ガスがガス種判別手段の冷却面に接触する際の凝縮状態も異なることを利用して、ガス種判別手段がこの凝縮状態に基づいてガス種を判別する。
特に、判別対象の燃料ガスが２種類のみの場合には、冷却面の温度を一方の燃料ガスの凝縮点と他方の燃料ガスの凝縮点との間の値に設定しておくと、低凝縮点の燃料ガスは凝縮しないが、高凝縮点の燃料ガスは凝縮するため、凝縮液の有無という明確な違いから容易にガス種を判別できる。
【００２２】
また、本発明の請求項４記載の家庭用ガス燃焼器具は、凝縮面における電気抵抗値に基づいて燃料ガスの凝縮状態を判断してガス種を判別する。
例えば、凝縮面上に二つの電極を設け、この電極間の電気抵抗値の低下により、凝縮したことを検出して、ガス種を判別する。
【００２３】
また、本発明の請求項５記載の家庭用ガス燃焼器具は、凝縮面で燃料ガスが凝縮していれば照射光の反射角度や反射光強度が変化することを利用して、凝縮面へ照射した光の反射状況に基づいて燃料ガスの凝縮状態を判断してガス種を判別する。
【００２４】
また、本発明の請求項６記載の家庭用ガス燃焼器具は、ペルチェ素子に直流電流を流して吸熱面を所定温度まで冷却させる。その吸熱面に接触した燃料ガスの凝縮点がこの冷却温度より高い場合には、燃料ガスが凝縮するので、その凝縮状態からガス種を判別する。
【００２５】
また、本発明の請求項７記載の家庭用ガス燃焼器具は、ＤＭＥとＬＰＧとを判別する。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の代替燃料として使うことができる。しかも、そのガス種を判別できるため、それに合わせてガス供給量や空気供給量を調整することで家庭用ガス燃焼器具を適切に使用できる。
【００２６】
【発明の実施形態】
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、以下本発明の家庭用ガス燃焼器具の好適な実施形態を説明する。
《第１実施形態》
本発明の第１実施形態としての給湯器は、屋外設置タイプで、図１に示すように、器具本体１２内に燃焼室２０が設けられ、その下方に設けられた給気ファン３６により燃焼用空気が取り込まれる。
【００２７】
燃焼室２０内には、下から順に、燃料ガスと給気ファン３６からの一次空気との混合ガスを燃焼するバーナ２２と、バーナ２２の燃焼熱により通水を加熱するフィンチューブ式熱交換器１８とが設けられる。燃焼室２０の上部には、熱交換器１８で熱交換後の燃焼排気を器体外へ排出する排気口４４が形成される。
【００２８】
器具本体１２内に設けられる通水管は、上流から順に、燃焼室２０を外側で巻回する給水管１４，熱交換器１８に設けられる伝熱管１８ａ，出湯管１６からなる。この給水管１４には、水流センサや水ガバナを備える水側制御ユニット５０と、入水温サーミスタ１３とが設けられ、また、出湯管１６には出湯温サーミスタ１５が設けられる。
【００２９】
また、器具本体１２のガス接続口２６からバーナ２２へのガス管５２には、上流から順に、燃料ガスの種類を判別するガス種判別装置７０，ガスガバナ２４，主電磁弁５４，ガス比例弁５６が設けられる。
器具本体１２のガス接続口２６には、屋内に配設されたガス配管５１が接続され、家庭用ガス引込口５３に接続されたガスボンベ６０から燃料ガスが供給される。ガスボンベ６０としては、ＬＰＧ（本実施形態では純プロパン）が封入されたＬＰＧボンベか、ＤＭＥが封入されたＤＭＥボンベの何れかが使用される。
【００３０】
また、水側制御ユニット５０内の水流センサや、主電磁弁５４、ガス比例弁５６、ガス種判別装置７０等は、この給湯器１０の燃焼を制御する器具コントローラ５８に電気的に接続されている。
また、給湯器１０は、器具コントローラ５８を遠隔制御するリモコン３０を備え、このリモコン３０には、各種設定スイッチ、表示器の他、ガス種判別装置７０の判別結果を点灯により報知するＬＰＧランプ３１，ＤＭＥランプ３２が設けられる。
【００３１】
ガス管５２に設けられたガス種判別装置７０は、図３に示されるように、絶縁基板上に２本の導線７１ａ，７１ｂを互いに接触しない程度に接近した状態で全体に渡って配置した凝縮板７２と、凝縮面の温度を検出する温度センサ７８と、図２に示されるように、凝縮板７２の下面に吸熱面を当接させたペルチェ素子７３と、これらを収納する凝縮ケース７４と、ペルチェ素子７３に電力を供給する電源供給線７３ａと、図１に示されるように、凝縮ケース７４の外面に設けられ供給ガス種を報知するＬＰＧランプ７５，ＤＭＥランプ７６と、判別コントローラ７７とを備える。
【００３２】
判別コントローラ７７は、図６に示されるように、主にマイコンにより構成される主制御部７７ａと、凝縮板７２を冷却するためにペルチェ素子７３への通電量を調整する駆動回路７７ｂと、各ランプ７５，７６を点灯制御する駆動回路７７ｃと、温度センサ７８から凝縮板７２の温度を検出する温度検出回路７７ｄと、導線７１ａ，７１ｂのａｂ間の電気抵抗を検出する電気抵抗検出回路７７ｅと、器具コントローラ５８の制御信号を入力し、ガス種判別信号を出力する入出力インターフェース７７ｆと、器具コントローラ５８からの電力供給を受ける電源部７７ｇとからなる。
【００３３】
こうした構成の判別コントローラ７７は、導線７１ａ，７１ｂのａｂ間の抵抗値を検出して、燃料ガスの種類を判別する。導線７１ａ，７１ｂは、互いに接触していないため、両者が短絡しない限り電流が流れず、ａｂ間の抵抗値が非常に大きい。
また、給湯器１０のフロントケースには表示窓が設けられ、ＬＰＧランプ７５，ＤＭＥランプ７６が表示されるようになっている。
【００３４】
このように構成されたガス種判別装置７０を内蔵した給湯器１０の動作を図４のフローチャートを用いて説明する。
先ず、図示しない給湯栓を開くことにより給水管１４に水（図中破線矢印）が流れると、水側制御ユニット５０内の水流センサからの検知信号により器具コントローラ５８が制御動作を行い、給気ファン３６を駆動してプリパージを開始すると共に、器具コントローラ５８から判別コントローラ７７へガス種判別指令を出力し、温度センサ７８の検出値が−３０℃となるようにペルチェ素子７３への直流電流を制御して凝縮板７２を冷却し、凝縮ケース７４内の燃料ガスを凝縮板７２上で冷却させる（Ｓ１）。
【００３５】
凝縮ケース７４内にＤＭＥが存在する場合には、その凝縮点が−２５．１℃であることから、冷却により凝縮板７２上で凝縮する。
一方、凝縮ケース７４内にＬＰＧが存在する場合には、プロパンの凝縮点が−４２．０℃であることから、ＬＰＧが凝縮板７２上で凝縮することはない。
従って、凝縮板７２上の凝縮液の有無により、ガス種を判別することができる。
【００３６】
凝縮板７２上で凝縮していれば、凝縮液（つまり、ＤＭＥ）により導線７１ａと７１ｂとが短絡して判別コントローラ７７の検出する電気抵抗値が大幅に低下し、凝縮していなければ、電気抵抗値が変化しないため、この電気抵抗値に基づいて凝縮液の有無を検知する（Ｓ２）。
【００３７】
凝縮液有りと判断した場合には、燃料ガスがＤＭＥであると判定し（Ｓ３，Ｓ４）、凝縮液無しと判断した場合には、燃料ガスがＬＰＧであると判定して（Ｓ３，Ｓ５）、この判定結果を判別信号として判別コントローラ７７から器具コントローラ５８へ出力し（Ｓ６）、ガス種判別装置７０およびリモコン３０にそれぞれに設けられたランプ３１，３２，７５，７６のうち、供給ガスに対応するランプを点灯して報知する（Ｓ７）。つまり、ＬＰＧと判定されれば、ＬＰＧランプ３１，７５を点灯し、ＤＭＥと判定されれば、ＤＭＥランプ３２，７６を点灯する。
【００３８】
そして、判別されたガス種に対応する空燃比制御データを選択する（Ｓ８）。この空燃比制御データは、各ガス種毎に、要求インプットＩｐ（後述する）に対するガス比例弁電流Ｉ（図５参照）と給気ファン３６の回転数との目標制御値を表すもので不揮発性メモリに記憶されている。
【００３９】
次に、リモコン３０で設定された出湯温度と入水温サーミスタ１３で検出された入水温度との温度差に入水流量を乗じて要求インプットＩｐを算出し、選択された空燃比制御データに基づいてフィードフォーワード燃焼制御を開始する。この燃焼制御中に、出湯温サーミスタ１５で検出される湯温と設定温度とに温度差があると、熱交換器１８の出口温度を一定に保たせるように比例弁電流Ｉを連続的に補正すると共に、常にガス量と給気量とが所定の関係に保たれるように給気ファン３６の回転数も補正するフィードバック燃焼制御を行う（Ｓ９）。
このような燃焼制御を行いつつ、ステップ２へ戻って同様の制御を繰り返し、常時ガス種を判断する。
つまり、ガス種が変更されたことを判定した場合には、自動的にその変更後のガス種に適した空燃比制御データに切り替えてフィードフォワード燃焼制御およびフィードバック燃焼制御を行う。
【００４０】
上述した給湯器１０では、例えば、ＤＭＥからＬＰＧにガス種を変更するためにガスボンベ６０を交換した直後には、給湯器１０の使用開始時に、ガス配管５１，凝縮ケース７４，ガス管５２内にＤＭＥが溜まっている場合があり、凝縮ケース７４内にある燃料ガス、つまりＤＭＥが供給ガスとして判別される。そして、バーナ２２の燃焼により、ガス配管５１中に残存していたＤＭＥが消費されるに伴って、新しいガスボンベ６０内のＬＰＧが、給湯器１０側へ送られ、凝縮ケース７４に到達して供給ガスとして判別され、ＬＰＧ仕様で燃焼される。
【００４１】
この場合、ガス種判別装置７０が給湯器１０から遠く離れた位置、例えば家庭用ガス引込口５３近傍に設けられていると、給湯器１０の使用中にガス種判別装置７０内の燃料ガスがＤＭＥからＬＰＧに切り替わり、実際には残存ＤＭＥをバーナ２２で燃焼しようとしているのに、給湯器１０は、判別された燃料ガス（ＬＰＧ）の仕様に変更してしまい、このアンマッチ（不一致）により異常燃焼してしまう。
これに対して、本実施形態では、ガス種判別装置７０が給湯器１０に内蔵されてバーナ２２と非常に近い位置にあるため、ガス種判別装置７０で判別された種類の燃料ガスは、すぐにバーナ２２へ噴出され、判別されたガス種通りの仕様で正常に燃焼することができ、安全である。
【００４２】
また、ガス種変更を検知すると、そのガス種の仕様に自動的に変更して燃焼制御を行うため、常に適切な仕様で燃焼できて安全である。
しかも、使用者あるいは作業者がわざわざ手動で器具の設定仕様を切り替える必要がなく便利である。
更に、手動切替の場合は、切り替え終わるまで給湯器１０の燃焼を停止する必要があるが、本実施形態では自動切替であるため、給湯器１０の燃焼をわざわざ停止しなくてもよく、そのまま使用できて便利である。
【００４３】
また、ガス種判別を常時行っているため、上述のようにガスボンベ６０の交換後に、給湯器１０を使用している途中でガス配管５１中のガス種が切り替わってもガス種変更を迅速に検知でき、速やかに器具の仕様を変更して対応ができる。
【００４４】
ＤＭＥは、ガスボンベに液化封入できるため、ガスボンベという供給形態を採っているＬＰＧの代替燃料として用いることができ、しかもＬＰＧより安価である。給湯器１０は、ガス種判別装置７０を備えているため、ＬＰＧとこの安価なＤＭＥを並行使用しても正常に燃焼できて安全である。また、ＤＭＥの供給事情に合わせてＬＰＧに切り替えてもＬＰＧ用の仕様に変更されるため、給湯器１０を安全に運転することができる。
【００４５】
また、この給湯器１０は、例えば密度等の物性がよく似たＬＰＧとＤＭＥとを凝縮点の違いを利用して容易に判別することができる。
特に、燃料ガスの冷却温度をＬＰＧの凝縮点（−４２℃）とＤＭＥの凝縮点（−２５．１℃）との間の温度（−３０℃）にして、燃料ガスが凝縮するか否かというはっきりした事象を捉えているため、ガス種を正確に判別できる。
また、冷却面の温度を調整するという簡単な方法で様々な燃料ガスの判別に対応できる。
【００４６】
しかも、凝縮面での導線７１ａ，７１ｂ間の電気抵抗値を検出するという簡単な構成でガス種を判別できるため安価である。
加えて、ペルチェ素子７３により凝縮板７２を所定温度まで簡単に冷却することができるため、ガス種判別装置７０のコンパクト化を図ることができる。
【００４７】
特に、本実施形態では、ガス種変更を検知すると、使用者による切替操作なしで器具の仕様が自動切替されるためガス種変更に気付きにくいが、リモコン３０のランプ３１，３２の何れかの点灯により凝縮ケース７４内の燃料ガスの種類を把握できる。
【００４８】
《第２実施形態》
次に、第２実施形態について図７，図８を用いて説明する。尚、第１実施形態と異なる部分について説明し、重複する部分に関しては同一符号を付してその説明を省略する。第２実施形態は、ガス種判別装置のみが第１実施形態と異なる。
【００４９】
第２実施形態におけるガス種判別装置８０は、図７に示すように、上面が平滑な凝縮板８２と、凝縮板８２の下面に吸熱面を当接したペルチェ素子８３と、これらを収納する凝縮ケース８４と、凝縮ケース８４の外側上部に設けられ一定の強度の光Ａを発する光源８５と、同じく凝縮ケース８４の外側上部に設けられ光を検知する光センサ８６と、判別コントローラ８７とを備える。
【００５０】
この凝縮板８２は、光源８５からの光Ａが当たる中央部に水平に設けられ鏡面を形成した反射部８２ａと、反射部８２ａに向かって下り傾斜をした傾斜部８２ｂとからなる。
また、光センサ８６は、光源８５からの光Ａが全反射した場合、つまり、凝縮板８２で入射角Ｐと反射角Ｑとが等しい状態で反射した場合に、その反射光Ｂを最大強度として検知する位置に設けられる。
【００５１】
判別コントローラ８７は、図８に示されるように、主にマイコンにより構成される主制御部７７ａと、凝縮板８２を冷却するためにペルチェ素子８３への通電量を調整する駆動回路７７ｂと、各ランプ７５，７６を点灯制御する駆動回路７７ｃと、温度センサ７８から凝縮板８２の温度を検出する温度検出回路７７ｄと、光源８５を点灯制御する駆動回路８７ｈと、光センサ８６で反射光を検出する光検出回路８７ｉと、器具コントローラ５８からの制御信号を入力し、ガス種判別信号を出力する入出力インターフェース７７ｆと、器具コントローラ５８から電力供給を受ける電源部７７ｇとからなる。
【００５２】
こうした構成のガス種判別装置８０では、図４のフローチャートのステップ２の凝縮液の有無の検知を以下のように行う。
光源８５から一定強度の光Ａを所定角度Ｐで照射させ、光センサ８６によってその反射光の強度を検知する。
【００５３】
燃料ガスがＬＰＧの場合には、凝縮板８２に凝縮液が生じず、光センサ８６の検出する光Ｂの強度は、凝縮判断値以上となる。
一方、燃料ガスがＤＭＥの場合には、ペルチェ素子８３により冷却されて凝縮板８２上で凝縮液となり、傾斜部８２ｂを滑り落ちながら中央の反射部８２ａに溜まる。そして、光源８５からの光Ａが凝縮液に当たって、光の一部が凝縮液に入る時と出る時に２回屈折するため、反射角度Ｑが入射角度Ｐからずれると共に反射光強度が弱まり、光センサ８６の検出する光Ｃの強度は、凝縮判断値を下回る。
このように反射光の強度に基づいて凝縮液の有無を判断して、燃料ガスの種類を判別する。
【００５４】
上述のガス種判別装置８０によれば、凝縮板８２上の凝縮液により反射された光は、強度と反射角度の両方が変化するため、凝縮液の発生をより正確に捉えることができ、確実にガス種を判定できる。
また、凝縮板８２の反射部８２ａの周囲となる傾斜部８２ｂが反射部８２ａに向かって下り勾配となっているため、反射部８２ａで凝縮液がすぐに発生しなくても傾斜部８２ｂで発生すれば反射部８２ａに集まるため、凝縮液が有ることを迅速に検出することができる。
【００５５】
《第３実施形態》
次に、第３実施形態について図９のフローチャートを用いて説明する。尚、第１実施形態と異なる部分について説明し、重複する部分に関しては同一符号を付してその説明を省略する。第３実施形態は、ガス種判別後に手動で仕様切替を行う点のみが第１実施形態と異なる。
【００５６】
本実施形態の給湯器に備えられるリモコン３０には、各種設定スイッチ、表示器、ランプ３１，３２に加えて、ガス種判別装置７０で判別されたガス種が給湯器１０の仕様に適合しない時に点灯報知するエラーランプ３３が設けられる。
【００５７】
給湯器は、第１実施形態と同様にしてガス種が判別されると（Ｓ１〜Ｓ７）、ペルチェ素子７３への電力供給を停止して燃料ガスの冷却を停止し（Ｓ１０）、判定された燃料ガスの種類が、設定されている器具の仕様と異なるか否かを判断する（Ｓ１１）。
【００５８】
仕様に適合しない場合には、燃焼制御に入らずに燃焼動作を禁止し（Ｓ１３）、リモコン３０のエラーランプ３３を点灯して使用者に燃料ガス種と器具の仕様の不一致を報知する（Ｓ１４）。
一方、判定ガス種が仕様に適合する場合には、そのガス種に適した燃焼制御を行う（Ｓ１２）。
【００５９】
上述した給湯器では、凝縮板７３上の凝縮液の有無から燃料ガスの種類を判別して、器具コントローラ５８内の不揮発性メモリ内に記憶された器具の設定仕様と異なる場合には、燃焼動作を行わない（禁止する）ため、空燃比やインプットがずれたまま燃焼することにより起きる異常燃焼を防止できる。
また、作業者は、リモコン３０のエラーランプ３３の点灯により仕様の不適合を把握でき、しかも、リモコン３０のランプ３１，３２の何れかの点灯により供給された燃料ガスの種類を把握できるため、例えば、バーナ２２へ供給する燃料ガス量を設定するガスノズルの交換や、一次空気量を設定するダンパーの開度の調整、また空燃比制御データの変更といった器具の仕様を手動で変更するといった対応ができる。
この場合、器具コントローラ５８に記憶されている器具のガス種設定を新しいガス種に更新設定することで、次回からステップ１１の判断が「ＮＯ」となり、給湯使用できるようになる。
【００６０】
《第４実施形態》
次に、第４実施形態について図１０を用いて説明する。尚、第１実施形態と異なる部分について説明し、重複する部分に関しては同一符号を付してその説明を省略する。第４実施形態は、ガス種判別装置を給湯器の外部に配置した点のみが第１実施形態と異なる。
【００６１】
本実施形態の給湯器１１では、器具本体１２のガス接続口２６にガス種判別装置７０を取り付け、ガス種判別装置７０に設けられた判別コントローラ７７の信号線を器具コントローラ５８に設けた入力端子５８ａに接続する。
また、この給湯器１１は、第３実施形態で用いられた図９のフローチャートに示されるように、判定されたガス種と仕様が異なる場合に燃焼制御を禁止して（Ｓ１３）、リモコン３０やガス種判別装置７０に設けられたランプ３１，３２，７５，７６の内、判定ガス種に対応したランプを点灯して、ガス種の判定結果を報知する。
或いは、第１実施形態で用いられた図４のフローチャートに示されるように、判定されたガス種に対応した仕様に自動的に切り替える。
【００６２】
上述した給湯器１１では、器具コントローラ５８に判別信号の入力端子５８ａを設けたため、将来ＬＰＧ，ＤＭＥを並行使用するようになった時に、ガス種判別装置を設けてその判別信号を入力するようにできるので、供給ガス種に仕様を切り替えて安全に燃料ガスを燃焼させることができる。しかも、ガス種判別装置のみ追加すため、コストが安価となり経済的である。
また、将来ＤＭＥだけでなく他の特殊なガスが供給されるようになっても、そのガス種に対応するガス種判別装置を追加するだけで、その新ガス種を精度よく判別できる。
【００６３】
また、外付けのガス種判別装置７０をガス配管５１に１つ備えるだけで、複数の燃焼器具に対応でき、燃焼器具の台数だけガス種判別装置を設ける必要が無く、コストを低減できる。
また、外付けされたガス種判別装置７０に報知ランプ７５，７６を設けたため、外部から容易に報知内容を確認できる。
【００６４】
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、本発明の趣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、本発明は、給湯器に限定されず、風呂釜付き給湯器や、ガステーブルこんろ、ガス暖房器等の家庭用ガス燃焼器具に適用される。
また、器具の設定仕様の自動切替の際に、一旦燃焼を停止して仕様を変更した後で再点火動作に入るようにしてもよく、この場合にはより安全となる。
また、第４実施形態において、ガス種判別装置７０を給湯器１１の器具本体１２の外面に設けることに代えて、給湯器１１から離れたガス配管５１途中に設けてもよい。
【００６５】
また、ガス種の判定結果の報知は、ランプ表示に限らず、音声ガイダンスや文字表示等により行ってもよい。
また、凝縮板の冷却温度を、判定したい全燃料ガスの凝縮点より低くして、各燃料ガスの凝縮液の比誘電率の違いからガス種を判別してもよい。
また、判別する燃料ガスは、ＬＰＧやＤＭＥに限定されない。
また、器具コントローラ５８に判別コントローラ７７の機能を備えさせてもよい。
【００６６】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の請求項１記載の家庭用ガス燃焼器具によれば、燃料ガスを燃焼器具本体内で燃焼させる前に燃料ガスの種類の判別結果を報知するため、使用者は、燃料ガスの種類が燃焼器具本体の仕様と異なるか否かを知ることができて、適合しない仕様で燃焼することを未然に防ぐための対応をすることができる。
しかも、ガス種判別手段を器具本体に内蔵しているため、器具本体内に供給されたガスの種類を判別することができ、その報知が適切なタイミングで行われて安全である。
また、燃料ガスの凝縮点の違いを利用してその凝縮状態に基づいてガス種を判別するため、ガス種の判別が正確になる。
例えば、判別対象の燃料ガスが２種類のみの場合には、冷却面の温度を一方の燃料ガスの凝縮点と他方の燃料ガスの凝縮点との間の値に設定しておくことにより、凝縮液の有無でガス種を容易にかつ正確に判別できる。
【００６８】
また、請求項２記載の家庭用ガス燃焼器具によれば、ガス種判別手段が判別した燃料ガスの種類が燃焼器具本体の仕様と異なる場合には、燃焼器具本体の燃焼を禁止するため、適合しない仕様で燃焼することを防止でき、安全である。
しかも、ガス種判別手段を器具本体に内蔵しているため、器具本体内に供給されたガスの種類を判別することができ、その燃焼禁止動作が適切なタイミングで行われて安全である。
また、燃料ガスの凝縮点の違いを利用してその凝縮状態に基づいてガス種を判別するため、ガス種の判別が正確になる。
例えば、判別対象の燃料ガスが２種類のみの場合には、冷却面の温度を一方の燃料ガスの凝縮点と他方の燃料ガスの凝縮点との間の値に設定しておくことにより、凝縮液の有無でガス種を容易にかつ正確に判別できる。
【００７０】
また、請求項３記載の家庭用ガス燃焼器具によれば、ガス種判別手段で判別されたガス種に対応する仕様に自動的に切り替えるため、使用者がわざわざ手動で仕様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。
特に、ガス種判別手段を器具本体に内蔵しているため、燃料ガスを自動切替する場合に、実際に燃焼させる部位と判別する部位とを接近させることができ、判定ガス種と燃焼ガス種とのアンマッチを防止でき、判別された種類の燃料ガスに適した仕様で燃焼することができて安全である。
また、燃料ガスの凝縮点の違いを利用してその凝縮状態に基づいてガス種を判別するため、ガス種の判別が正確になる。
例えば、判別対象の燃料ガスが２種類のみの場合には、冷却面の温度を一方の燃料ガスの凝縮点と他方の燃料ガスの凝縮点との間の値に設定しておくことにより、凝縮液の有無でガス種を容易にかつ正確に判別できる。
【００７３】
また、請求項４記載の家庭用ガス燃焼器具によれば、凝縮面における電気抵抗値という数値に基づいて燃料ガスの凝縮状態を判断するため、ガス種を非常に正確に判別でき、しかも、簡単な装置で判別できるため低コストである。
【００７４】
また、請求項５記載の家庭用ガス燃焼器具によれば、凝縮面における光の反射状況に基づいて燃料ガスの凝縮状態を判断するため、ガス種を非常に正確に判別できる。特に、反射状況は、反射角度や反射光の強度を反映するため、凝縮液の発生をより正確に捉えることができる。
【００７５】
また、請求項６記載の家庭用ガス燃焼器具によれば、ペルチェ素子を用いることにより簡単な方法で冷却でき、更にガス種判別手段のコンパクト化も図ることができる。
【００７６】
また、請求項７記載の家庭用ガス燃焼器具によれば、ＬＰＧと同様にガスボンベに液化封入できるＤＭＥを将来ＬＰＧと並行使用するようになっても、ガス種を判別できるため、判別したガス種に適した仕様に切り替えることで安全に燃焼させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の強制燃焼式給湯器の概略図である。
【図２】第１実施形態のガス種判別装置を側面からみた断面図である。
【図３】第１実施形態のガス種判別装置を上面からみた断面図である。
【図４】第１実施形態の給湯器の作動制御を示すフローチャートである。
【図５】第１実施形態の給湯器のインプットに対する比例弁電流の関係を示すグラフである。
【図６】第１実施形態のガス種判別装置を示す概略構成図である。
【図７】第２実施形態のガス種判別装置を側面からみた断面図である。
【図８】第２実施形態のガス種判別装置を示す概略構成図である。
【図９】第３実施形態の給湯器の作動制御を示すフローチャートである。
【図１０】第４実施形態の強制燃焼式給湯器の概略図である。
【符号の説明】
１０，１１…給湯器、２０…燃焼室、２２…バーナ、３０…リモコン、３１，３２，３３，７５，７６…ランプ、５２…ガス管、５４…主電磁弁、５６…ガス比例弁、５８…器具コントローラ、６０…ガスボンベ、７０、８０…ガス種判別装置、７１ａ，７１ｂ…導線、７２，８２…凝縮板、７３，８３…ペルチェ素子、７４，８４…凝縮ケース、８５…光源、８６…光センサ。
【発明の属する技術分野】
本発明は、家庭用ガス引込口から供給された燃料ガスを燃焼する家庭用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（ＷＩ）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かを判別する必要がある。
そこで、本発明の家庭用ガス燃焼器具は上記課題を解決し、異常燃焼をさせることなく燃料ガスの種類を判別して安全と利便性を図った家庭用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記載の家庭用ガス燃焼器具は、
燃焼器具本体へ供給される燃料ガスの種類を、該燃料ガスを燃焼させる前に判別するガス種判別手段と、
その判別結果を報知する報知手段とを備え、
上記ガス種判別手段は、上記燃料ガスを所定温度の冷却面に接触させ、その凝縮状態に基づいてガス種を判別することを要旨とする。
【０００６】
また、本発明の請求項２記載の家庭用ガス燃焼器具は、
燃焼器具本体へ供給される燃料ガスの種類を、該燃料ガスを燃焼させる前に判別するガス種判別手段と、
上記燃料ガスの種類が上記燃焼器具本体の仕様と異なる場合に、上記燃焼器具本体の燃焼を禁止する燃焼禁止手段とを備え、
上記ガス種判別手段は、上記燃料ガスを所定温度の冷却面に接触させ、その凝縮状態に基づいてガス種を判別することを要旨とする。
【０００８】
また、本発明の請求項３記載の家庭用ガス燃焼器具は、
燃焼器具本体に供給される燃料ガスの種類を、該燃料ガスを燃焼させる前に判別するガス種判別手段と、
少なくとも２種類の燃料ガスに対してそれぞれ燃焼可能な仕様を設定する仕様設定手段と、
上記ガス種判別手段で判定されたガス種に対応する仕様に自動的に切り替える自動切替手段とを備え、
上記ガス種判別手段は、上記燃料ガスを所定温度の冷却面に接触させ、その凝縮状態に基づいてガス種を判別することを要旨とする。
【００１１】
また、本発明の請求項４記載の家庭用ガス燃焼器具は、上記請求項１〜３の何れかに記載の家庭用ガス燃焼器具において、
上記燃料ガスの凝縮状態を、凝縮面における電気抵抗値に基づいて判断することを要旨とする。
【００１２】
また、本発明の請求項５記載の家庭用ガス燃焼器具は、上記請求項１〜３の何れかに記載の家庭用ガス燃焼器具において、
上記燃料ガスの凝縮状態を、凝縮面における光の反射状況に基づいて判断することを要旨とする。
【００１３】
また、本発明の請求項６記載の家庭用ガス燃焼器具は、上記請求項１〜３の何れかに記載の家庭用ガス燃焼器具において、
上記燃料ガスの冷却は、ペルチェ素子により行なうことを要旨とする。
【００１４】
また、本発明の請求項７記載の家庭用ガス燃焼器具は、上記請求項１〜６の何れかに記載の家庭用ガス燃焼器具において、
上記燃料ガスの判別は、ジメチルエーテルとＬＰガスとの判別であることを要旨とする。
【００１５】
上記構成を有する本発明の請求項１記載の家庭用ガス燃焼器具は、燃焼器具本体に供給される燃料ガスを燃焼させる前に、ガス種判別手段で燃料ガスの種類を判別して、その判別結果を使用者に報知する。この報知を受けて使用者は、燃焼器具の仕様変更等の対応をすることができる。
また、燃料ガス種毎に凝縮点が異なることから、燃料ガスがガス種判別手段の冷却面に接触する際の凝縮状態も異なることを利用して、ガス種判別手段がこの凝縮状態に基づいてガス種を判別する。
特に、判別対象の燃料ガスが２種類のみの場合には、冷却面の温度を一方の燃料ガスの凝縮点と他方の燃料ガスの凝縮点との間の値に設定しておくと、低凝縮点の燃料ガスは凝縮しないが、高凝縮点の燃料ガスは凝縮するため、凝縮液の有無という明確な違いから容易にガス種を判別できる。
【００１７】
また、本発明の請求項２記載の家庭用ガス燃焼器具は、ガス種判別手段の判別結果に基づいて、燃料ガスの種類が燃焼器具本体の仕様と異なると判断される場合には、燃焼禁止手段により燃焼器具本体の燃焼を禁止する。
また、燃料ガス種毎に凝縮点が異なることから、燃料ガスがガス種判別手段の冷却面に接触する際の凝縮状態も異なることを利用して、ガス種判別手段がこの凝縮状態に基づいてガス種を判別する。
特に、判別対象の燃料ガスが２種類のみの場合には、冷却面の温度を一方の燃料ガスの凝縮点と他方の燃料ガスの凝縮点との間の値に設定しておくと、低凝縮点の燃料ガスは凝縮しないが、高凝縮点の燃料ガスは凝縮するため、凝縮液の有無という明確な違いから容易にガス種を判別できる。
【００１９】
また、本発明の請求項３記載の家庭用ガス燃焼器具は、仕様設定手段により、複数種類の燃料ガスに対してそれぞれ燃焼可能な仕様を設定しておき、自動切替手段により、ガス種判別手段で判別されたガス種に対応する仕様に自動的に切り替える。
また、燃料ガス種毎に凝縮点が異なることから、燃料ガスがガス種判別手段の冷却面に接触する際の凝縮状態も異なることを利用して、ガス種判別手段がこの凝縮状態に基づいてガス種を判別する。
特に、判別対象の燃料ガスが２種類のみの場合には、冷却面の温度を一方の燃料ガスの凝縮点と他方の燃料ガスの凝縮点との間の値に設定しておくと、低凝縮点の燃料ガスは凝縮しないが、高凝縮点の燃料ガスは凝縮するため、凝縮液の有無という明確な違いから容易にガス種を判別できる。
【００２２】
また、本発明の請求項４記載の家庭用ガス燃焼器具は、凝縮面における電気抵抗値に基づいて燃料ガスの凝縮状態を判断してガス種を判別する。
例えば、凝縮面上に二つの電極を設け、この電極間の電気抵抗値の低下により、凝縮したことを検出して、ガス種を判別する。
【００２３】
また、本発明の請求項５記載の家庭用ガス燃焼器具は、凝縮面で燃料ガスが凝縮していれば照射光の反射角度や反射光強度が変化することを利用して、凝縮面へ照射した光の反射状況に基づいて燃料ガスの凝縮状態を判断してガス種を判別する。
【００２４】
また、本発明の請求項６記載の家庭用ガス燃焼器具は、ペルチェ素子に直流電流を流して吸熱面を所定温度まで冷却させる。その吸熱面に接触した燃料ガスの凝縮点がこの冷却温度より高い場合には、燃料ガスが凝縮するので、その凝縮状態からガス種を判別する。
【００２５】
また、本発明の請求項７記載の家庭用ガス燃焼器具は、ＤＭＥとＬＰＧとを判別する。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の代替燃料として使うことができる。しかも、そのガス種を判別できるため、それに合わせてガス供給量や空気供給量を調整することで家庭用ガス燃焼器具を適切に使用できる。
【００２６】
【発明の実施形態】
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、以下本発明の家庭用ガス燃焼器具の好適な実施形態を説明する。
《第１実施形態》
本発明の第１実施形態としての給湯器は、屋外設置タイプで、図１に示すように、器具本体１２内に燃焼室２０が設けられ、その下方に設けられた給気ファン３６により燃焼用空気が取り込まれる。
【００２７】
燃焼室２０内には、下から順に、燃料ガスと給気ファン３６からの一次空気との混合ガスを燃焼するバーナ２２と、バーナ２２の燃焼熱により通水を加熱するフィンチューブ式熱交換器１８とが設けられる。燃焼室２０の上部には、熱交換器１８で熱交換後の燃焼排気を器体外へ排出する排気口４４が形成される。
【００２８】
器具本体１２内に設けられる通水管は、上流から順に、燃焼室２０を外側で巻回する給水管１４，熱交換器１８に設けられる伝熱管１８ａ，出湯管１６からなる。この給水管１４には、水流センサや水ガバナを備える水側制御ユニット５０と、入水温サーミスタ１３とが設けられ、また、出湯管１６には出湯温サーミスタ１５が設けられる。
【００２９】
また、器具本体１２のガス接続口２６からバーナ２２へのガス管５２には、上流から順に、燃料ガスの種類を判別するガス種判別装置７０，ガスガバナ２４，主電磁弁５４，ガス比例弁５６が設けられる。
器具本体１２のガス接続口２６には、屋内に配設されたガス配管５１が接続され、家庭用ガス引込口５３に接続されたガスボンベ６０から燃料ガスが供給される。ガスボンベ６０としては、ＬＰＧ（本実施形態では純プロパン）が封入されたＬＰＧボンベか、ＤＭＥが封入されたＤＭＥボンベの何れかが使用される。
【００３０】
また、水側制御ユニット５０内の水流センサや、主電磁弁５４、ガス比例弁５６、ガス種判別装置７０等は、この給湯器１０の燃焼を制御する器具コントローラ５８に電気的に接続されている。
また、給湯器１０は、器具コントローラ５８を遠隔制御するリモコン３０を備え、このリモコン３０には、各種設定スイッチ、表示器の他、ガス種判別装置７０の判別結果を点灯により報知するＬＰＧランプ３１，ＤＭＥランプ３２が設けられる。
【００３１】
ガス管５２に設けられたガス種判別装置７０は、図３に示されるように、絶縁基板上に２本の導線７１ａ，７１ｂを互いに接触しない程度に接近した状態で全体に渡って配置した凝縮板７２と、凝縮面の温度を検出する温度センサ７８と、図２に示されるように、凝縮板７２の下面に吸熱面を当接させたペルチェ素子７３と、これらを収納する凝縮ケース７４と、ペルチェ素子７３に電力を供給する電源供給線７３ａと、図１に示されるように、凝縮ケース７４の外面に設けられ供給ガス種を報知するＬＰＧランプ７５，ＤＭＥランプ７６と、判別コントローラ７７とを備える。
【００３２】
判別コントローラ７７は、図６に示されるように、主にマイコンにより構成される主制御部７７ａと、凝縮板７２を冷却するためにペルチェ素子７３への通電量を調整する駆動回路７７ｂと、各ランプ７５，７６を点灯制御する駆動回路７７ｃと、温度センサ７８から凝縮板７２の温度を検出する温度検出回路７７ｄと、導線７１ａ，７１ｂのａｂ間の電気抵抗を検出する電気抵抗検出回路７７ｅと、器具コントローラ５８の制御信号を入力し、ガス種判別信号を出力する入出力インターフェース７７ｆと、器具コントローラ５８からの電力供給を受ける電源部７７ｇとからなる。
【００３３】
こうした構成の判別コントローラ７７は、導線７１ａ，７１ｂのａｂ間の抵抗値を検出して、燃料ガスの種類を判別する。導線７１ａ，７１ｂは、互いに接触していないため、両者が短絡しない限り電流が流れず、ａｂ間の抵抗値が非常に大きい。
また、給湯器１０のフロントケースには表示窓が設けられ、ＬＰＧランプ７５，ＤＭＥランプ７６が表示されるようになっている。
【００３４】
このように構成されたガス種判別装置７０を内蔵した給湯器１０の動作を図４のフローチャートを用いて説明する。
先ず、図示しない給湯栓を開くことにより給水管１４に水（図中破線矢印）が流れると、水側制御ユニット５０内の水流センサからの検知信号により器具コントローラ５８が制御動作を行い、給気ファン３６を駆動してプリパージを開始すると共に、器具コントローラ５８から判別コントローラ７７へガス種判別指令を出力し、温度センサ７８の検出値が−３０℃となるようにペルチェ素子７３への直流電流を制御して凝縮板７２を冷却し、凝縮ケース７４内の燃料ガスを凝縮板７２上で冷却させる（Ｓ１）。
【００３５】
凝縮ケース７４内にＤＭＥが存在する場合には、その凝縮点が−２５．１℃であることから、冷却により凝縮板７２上で凝縮する。
一方、凝縮ケース７４内にＬＰＧが存在する場合には、プロパンの凝縮点が−４２．０℃であることから、ＬＰＧが凝縮板７２上で凝縮することはない。
従って、凝縮板７２上の凝縮液の有無により、ガス種を判別することができる。
【００３６】
凝縮板７２上で凝縮していれば、凝縮液（つまり、ＤＭＥ）により導線７１ａと７１ｂとが短絡して判別コントローラ７７の検出する電気抵抗値が大幅に低下し、凝縮していなければ、電気抵抗値が変化しないため、この電気抵抗値に基づいて凝縮液の有無を検知する（Ｓ２）。
【００３７】
凝縮液有りと判断した場合には、燃料ガスがＤＭＥであると判定し（Ｓ３，Ｓ４）、凝縮液無しと判断した場合には、燃料ガスがＬＰＧであると判定して（Ｓ３，Ｓ５）、この判定結果を判別信号として判別コントローラ７７から器具コントローラ５８へ出力し（Ｓ６）、ガス種判別装置７０およびリモコン３０にそれぞれに設けられたランプ３１，３２，７５，７６のうち、供給ガスに対応するランプを点灯して報知する（Ｓ７）。つまり、ＬＰＧと判定されれば、ＬＰＧランプ３１，７５を点灯し、ＤＭＥと判定されれば、ＤＭＥランプ３２，７６を点灯する。
【００３８】
そして、判別されたガス種に対応する空燃比制御データを選択する（Ｓ８）。この空燃比制御データは、各ガス種毎に、要求インプットＩｐ（後述する）に対するガス比例弁電流Ｉ（図５参照）と給気ファン３６の回転数との目標制御値を表すもので不揮発性メモリに記憶されている。
【００３９】
次に、リモコン３０で設定された出湯温度と入水温サーミスタ１３で検出された入水温度との温度差に入水流量を乗じて要求インプットＩｐを算出し、選択された空燃比制御データに基づいてフィードフォーワード燃焼制御を開始する。この燃焼制御中に、出湯温サーミスタ１５で検出される湯温と設定温度とに温度差があると、熱交換器１８の出口温度を一定に保たせるように比例弁電流Ｉを連続的に補正すると共に、常にガス量と給気量とが所定の関係に保たれるように給気ファン３６の回転数も補正するフィードバック燃焼制御を行う（Ｓ９）。
このような燃焼制御を行いつつ、ステップ２へ戻って同様の制御を繰り返し、常時ガス種を判断する。
つまり、ガス種が変更されたことを判定した場合には、自動的にその変更後のガス種に適した空燃比制御データに切り替えてフィードフォワード燃焼制御およびフィードバック燃焼制御を行う。
【００４０】
上述した給湯器１０では、例えば、ＤＭＥからＬＰＧにガス種を変更するためにガスボンベ６０を交換した直後には、給湯器１０の使用開始時に、ガス配管５１，凝縮ケース７４，ガス管５２内にＤＭＥが溜まっている場合があり、凝縮ケース７４内にある燃料ガス、つまりＤＭＥが供給ガスとして判別される。そして、バーナ２２の燃焼により、ガス配管５１中に残存していたＤＭＥが消費されるに伴って、新しいガスボンベ６０内のＬＰＧが、給湯器１０側へ送られ、凝縮ケース７４に到達して供給ガスとして判別され、ＬＰＧ仕様で燃焼される。
【００４１】
この場合、ガス種判別装置７０が給湯器１０から遠く離れた位置、例えば家庭用ガス引込口５３近傍に設けられていると、給湯器１０の使用中にガス種判別装置７０内の燃料ガスがＤＭＥからＬＰＧに切り替わり、実際には残存ＤＭＥをバーナ２２で燃焼しようとしているのに、給湯器１０は、判別された燃料ガス（ＬＰＧ）の仕様に変更してしまい、このアンマッチ（不一致）により異常燃焼してしまう。
これに対して、本実施形態では、ガス種判別装置７０が給湯器１０に内蔵されてバーナ２２と非常に近い位置にあるため、ガス種判別装置７０で判別された種類の燃料ガスは、すぐにバーナ２２へ噴出され、判別されたガス種通りの仕様で正常に燃焼することができ、安全である。
【００４２】
また、ガス種変更を検知すると、そのガス種の仕様に自動的に変更して燃焼制御を行うため、常に適切な仕様で燃焼できて安全である。
しかも、使用者あるいは作業者がわざわざ手動で器具の設定仕様を切り替える必要がなく便利である。
更に、手動切替の場合は、切り替え終わるまで給湯器１０の燃焼を停止する必要があるが、本実施形態では自動切替であるため、給湯器１０の燃焼をわざわざ停止しなくてもよく、そのまま使用できて便利である。
【００４３】
また、ガス種判別を常時行っているため、上述のようにガスボンベ６０の交換後に、給湯器１０を使用している途中でガス配管５１中のガス種が切り替わってもガス種変更を迅速に検知でき、速やかに器具の仕様を変更して対応ができる。
【００４４】
ＤＭＥは、ガスボンベに液化封入できるため、ガスボンベという供給形態を採っているＬＰＧの代替燃料として用いることができ、しかもＬＰＧより安価である。給湯器１０は、ガス種判別装置７０を備えているため、ＬＰＧとこの安価なＤＭＥを並行使用しても正常に燃焼できて安全である。また、ＤＭＥの供給事情に合わせてＬＰＧに切り替えてもＬＰＧ用の仕様に変更されるため、給湯器１０を安全に運転することができる。
【００４５】
また、この給湯器１０は、例えば密度等の物性がよく似たＬＰＧとＤＭＥとを凝縮点の違いを利用して容易に判別することができる。
特に、燃料ガスの冷却温度をＬＰＧの凝縮点（−４２℃）とＤＭＥの凝縮点（−２５．１℃）との間の温度（−３０℃）にして、燃料ガスが凝縮するか否かというはっきりした事象を捉えているため、ガス種を正確に判別できる。
また、冷却面の温度を調整するという簡単な方法で様々な燃料ガスの判別に対応できる。
【００４６】
しかも、凝縮面での導線７１ａ，７１ｂ間の電気抵抗値を検出するという簡単な構成でガス種を判別できるため安価である。
加えて、ペルチェ素子７３により凝縮板７２を所定温度まで簡単に冷却することができるため、ガス種判別装置７０のコンパクト化を図ることができる。
【００４７】
特に、本実施形態では、ガス種変更を検知すると、使用者による切替操作なしで器具の仕様が自動切替されるためガス種変更に気付きにくいが、リモコン３０のランプ３１，３２の何れかの点灯により凝縮ケース７４内の燃料ガスの種類を把握できる。
【００４８】
《第２実施形態》
次に、第２実施形態について図７，図８を用いて説明する。尚、第１実施形態と異なる部分について説明し、重複する部分に関しては同一符号を付してその説明を省略する。第２実施形態は、ガス種判別装置のみが第１実施形態と異なる。
【００４９】
第２実施形態におけるガス種判別装置８０は、図７に示すように、上面が平滑な凝縮板８２と、凝縮板８２の下面に吸熱面を当接したペルチェ素子８３と、これらを収納する凝縮ケース８４と、凝縮ケース８４の外側上部に設けられ一定の強度の光Ａを発する光源８５と、同じく凝縮ケース８４の外側上部に設けられ光を検知する光センサ８６と、判別コントローラ８７とを備える。
【００５０】
この凝縮板８２は、光源８５からの光Ａが当たる中央部に水平に設けられ鏡面を形成した反射部８２ａと、反射部８２ａに向かって下り傾斜をした傾斜部８２ｂとからなる。
また、光センサ８６は、光源８５からの光Ａが全反射した場合、つまり、凝縮板８２で入射角Ｐと反射角Ｑとが等しい状態で反射した場合に、その反射光Ｂを最大強度として検知する位置に設けられる。
【００５１】
判別コントローラ８７は、図８に示されるように、主にマイコンにより構成される主制御部７７ａと、凝縮板８２を冷却するためにペルチェ素子８３への通電量を調整する駆動回路７７ｂと、各ランプ７５，７６を点灯制御する駆動回路７７ｃと、温度センサ７８から凝縮板８２の温度を検出する温度検出回路７７ｄと、光源８５を点灯制御する駆動回路８７ｈと、光センサ８６で反射光を検出する光検出回路８７ｉと、器具コントローラ５８からの制御信号を入力し、ガス種判別信号を出力する入出力インターフェース７７ｆと、器具コントローラ５８から電力供給を受ける電源部７７ｇとからなる。
【００５２】
こうした構成のガス種判別装置８０では、図４のフローチャートのステップ２の凝縮液の有無の検知を以下のように行う。
光源８５から一定強度の光Ａを所定角度Ｐで照射させ、光センサ８６によってその反射光の強度を検知する。
【００５３】
燃料ガスがＬＰＧの場合には、凝縮板８２に凝縮液が生じず、光センサ８６の検出する光Ｂの強度は、凝縮判断値以上となる。
一方、燃料ガスがＤＭＥの場合には、ペルチェ素子８３により冷却されて凝縮板８２上で凝縮液となり、傾斜部８２ｂを滑り落ちながら中央の反射部８２ａに溜まる。そして、光源８５からの光Ａが凝縮液に当たって、光の一部が凝縮液に入る時と出る時に２回屈折するため、反射角度Ｑが入射角度Ｐからずれると共に反射光強度が弱まり、光センサ８６の検出する光Ｃの強度は、凝縮判断値を下回る。
このように反射光の強度に基づいて凝縮液の有無を判断して、燃料ガスの種類を判別する。
【００５４】
上述のガス種判別装置８０によれば、凝縮板８２上の凝縮液により反射された光は、強度と反射角度の両方が変化するため、凝縮液の発生をより正確に捉えることができ、確実にガス種を判定できる。
また、凝縮板８２の反射部８２ａの周囲となる傾斜部８２ｂが反射部８２ａに向かって下り勾配となっているため、反射部８２ａで凝縮液がすぐに発生しなくても傾斜部８２ｂで発生すれば反射部８２ａに集まるため、凝縮液が有ることを迅速に検出することができる。
【００５５】
《第３実施形態》
次に、第３実施形態について図９のフローチャートを用いて説明する。尚、第１実施形態と異なる部分について説明し、重複する部分に関しては同一符号を付してその説明を省略する。第３実施形態は、ガス種判別後に手動で仕様切替を行う点のみが第１実施形態と異なる。
【００５６】
本実施形態の給湯器に備えられるリモコン３０には、各種設定スイッチ、表示器、ランプ３１，３２に加えて、ガス種判別装置７０で判別されたガス種が給湯器１０の仕様に適合しない時に点灯報知するエラーランプ３３が設けられる。
【００５７】
給湯器は、第１実施形態と同様にしてガス種が判別されると（Ｓ１〜Ｓ７）、ペルチェ素子７３への電力供給を停止して燃料ガスの冷却を停止し（Ｓ１０）、判定された燃料ガスの種類が、設定されている器具の仕様と異なるか否かを判断する（Ｓ１１）。
【００５８】
仕様に適合しない場合には、燃焼制御に入らずに燃焼動作を禁止し（Ｓ１３）、リモコン３０のエラーランプ３３を点灯して使用者に燃料ガス種と器具の仕様の不一致を報知する（Ｓ１４）。
一方、判定ガス種が仕様に適合する場合には、そのガス種に適した燃焼制御を行う（Ｓ１２）。
【００５９】
上述した給湯器では、凝縮板７３上の凝縮液の有無から燃料ガスの種類を判別して、器具コントローラ５８内の不揮発性メモリ内に記憶された器具の設定仕様と異なる場合には、燃焼動作を行わない（禁止する）ため、空燃比やインプットがずれたまま燃焼することにより起きる異常燃焼を防止できる。
また、作業者は、リモコン３０のエラーランプ３３の点灯により仕様の不適合を把握でき、しかも、リモコン３０のランプ３１，３２の何れかの点灯により供給された燃料ガスの種類を把握できるため、例えば、バーナ２２へ供給する燃料ガス量を設定するガスノズルの交換や、一次空気量を設定するダンパーの開度の調整、また空燃比制御データの変更といった器具の仕様を手動で変更するといった対応ができる。
この場合、器具コントローラ５８に記憶されている器具のガス種設定を新しいガス種に更新設定することで、次回からステップ１１の判断が「ＮＯ」となり、給湯使用できるようになる。
【００６０】
《第４実施形態》
次に、第４実施形態について図１０を用いて説明する。尚、第１実施形態と異なる部分について説明し、重複する部分に関しては同一符号を付してその説明を省略する。第４実施形態は、ガス種判別装置を給湯器の外部に配置した点のみが第１実施形態と異なる。
【００６１】
本実施形態の給湯器１１では、器具本体１２のガス接続口２６にガス種判別装置７０を取り付け、ガス種判別装置７０に設けられた判別コントローラ７７の信号線を器具コントローラ５８に設けた入力端子５８ａに接続する。
また、この給湯器１１は、第３実施形態で用いられた図９のフローチャートに示されるように、判定されたガス種と仕様が異なる場合に燃焼制御を禁止して（Ｓ１３）、リモコン３０やガス種判別装置７０に設けられたランプ３１，３２，７５，７６の内、判定ガス種に対応したランプを点灯して、ガス種の判定結果を報知する。
或いは、第１実施形態で用いられた図４のフローチャートに示されるように、判定されたガス種に対応した仕様に自動的に切り替える。
【００６２】
上述した給湯器１１では、器具コントローラ５８に判別信号の入力端子５８ａを設けたため、将来ＬＰＧ，ＤＭＥを並行使用するようになった時に、ガス種判別装置を設けてその判別信号を入力するようにできるので、供給ガス種に仕様を切り替えて安全に燃料ガスを燃焼させることができる。しかも、ガス種判別装置のみ追加すため、コストが安価となり経済的である。
また、将来ＤＭＥだけでなく他の特殊なガスが供給されるようになっても、そのガス種に対応するガス種判別装置を追加するだけで、その新ガス種を精度よく判別できる。
【００６３】
また、外付けのガス種判別装置７０をガス配管５１に１つ備えるだけで、複数の燃焼器具に対応でき、燃焼器具の台数だけガス種判別装置を設ける必要が無く、コストを低減できる。
また、外付けされたガス種判別装置７０に報知ランプ７５，７６を設けたため、外部から容易に報知内容を確認できる。
【００６４】
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、本発明の趣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、本発明は、給湯器に限定されず、風呂釜付き給湯器や、ガステーブルこんろ、ガス暖房器等の家庭用ガス燃焼器具に適用される。
また、器具の設定仕様の自動切替の際に、一旦燃焼を停止して仕様を変更した後で再点火動作に入るようにしてもよく、この場合にはより安全となる。
また、第４実施形態において、ガス種判別装置７０を給湯器１１の器具本体１２の外面に設けることに代えて、給湯器１１から離れたガス配管５１途中に設けてもよい。
【００６５】
また、ガス種の判定結果の報知は、ランプ表示に限らず、音声ガイダンスや文字表示等により行ってもよい。
また、凝縮板の冷却温度を、判定したい全燃料ガスの凝縮点より低くして、各燃料ガスの凝縮液の比誘電率の違いからガス種を判別してもよい。
また、判別する燃料ガスは、ＬＰＧやＤＭＥに限定されない。
また、器具コントローラ５８に判別コントローラ７７の機能を備えさせてもよい。
【００６６】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の請求項１記載の家庭用ガス燃焼器具によれば、燃料ガスを燃焼器具本体内で燃焼させる前に燃料ガスの種類の判別結果を報知するため、使用者は、燃料ガスの種類が燃焼器具本体の仕様と異なるか否かを知ることができて、適合しない仕様で燃焼することを未然に防ぐための対応をすることができる。
しかも、ガス種判別手段を器具本体に内蔵しているため、器具本体内に供給されたガスの種類を判別することができ、その報知が適切なタイミングで行われて安全である。
また、燃料ガスの凝縮点の違いを利用してその凝縮状態に基づいてガス種を判別するため、ガス種の判別が正確になる。
例えば、判別対象の燃料ガスが２種類のみの場合には、冷却面の温度を一方の燃料ガスの凝縮点と他方の燃料ガスの凝縮点との間の値に設定しておくことにより、凝縮液の有無でガス種を容易にかつ正確に判別できる。
【００６８】
また、請求項２記載の家庭用ガス燃焼器具によれば、ガス種判別手段が判別した燃料ガスの種類が燃焼器具本体の仕様と異なる場合には、燃焼器具本体の燃焼を禁止するため、適合しない仕様で燃焼することを防止でき、安全である。
しかも、ガス種判別手段を器具本体に内蔵しているため、器具本体内に供給されたガスの種類を判別することができ、その燃焼禁止動作が適切なタイミングで行われて安全である。
また、燃料ガスの凝縮点の違いを利用してその凝縮状態に基づいてガス種を判別するため、ガス種の判別が正確になる。
例えば、判別対象の燃料ガスが２種類のみの場合には、冷却面の温度を一方の燃料ガスの凝縮点と他方の燃料ガスの凝縮点との間の値に設定しておくことにより、凝縮液の有無でガス種を容易にかつ正確に判別できる。
【００７０】
また、請求項３記載の家庭用ガス燃焼器具によれば、ガス種判別手段で判別されたガス種に対応する仕様に自動的に切り替えるため、使用者がわざわざ手動で仕様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。
特に、ガス種判別手段を器具本体に内蔵しているため、燃料ガスを自動切替する場合に、実際に燃焼させる部位と判別する部位とを接近させることができ、判定ガス種と燃焼ガス種とのアンマッチを防止でき、判別された種類の燃料ガスに適した仕様で燃焼することができて安全である。
また、燃料ガスの凝縮点の違いを利用してその凝縮状態に基づいてガス種を判別するため、ガス種の判別が正確になる。
例えば、判別対象の燃料ガスが２種類のみの場合には、冷却面の温度を一方の燃料ガスの凝縮点と他方の燃料ガスの凝縮点との間の値に設定しておくことにより、凝縮液の有無でガス種を容易にかつ正確に判別できる。
【００７３】
また、請求項４記載の家庭用ガス燃焼器具によれば、凝縮面における電気抵抗値という数値に基づいて燃料ガスの凝縮状態を判断するため、ガス種を非常に正確に判別でき、しかも、簡単な装置で判別できるため低コストである。
【００７４】
また、請求項５記載の家庭用ガス燃焼器具によれば、凝縮面における光の反射状況に基づいて燃料ガスの凝縮状態を判断するため、ガス種を非常に正確に判別できる。特に、反射状況は、反射角度や反射光の強度を反映するため、凝縮液の発生をより正確に捉えることができる。
【００７５】
また、請求項６記載の家庭用ガス燃焼器具によれば、ペルチェ素子を用いることにより簡単な方法で冷却でき、更にガス種判別手段のコンパクト化も図ることができる。
【００７６】
また、請求項７記載の家庭用ガス燃焼器具によれば、ＬＰＧと同様にガスボンベに液化封入できるＤＭＥを将来ＬＰＧと並行使用するようになっても、ガス種を判別できるため、判別したガス種に適した仕様に切り替えることで安全に燃焼させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の強制燃焼式給湯器の概略図である。
【図２】第１実施形態のガス種判別装置を側面からみた断面図である。
【図３】第１実施形態のガス種判別装置を上面からみた断面図である。
【図４】第１実施形態の給湯器の作動制御を示すフローチャートである。
【図５】第１実施形態の給湯器のインプットに対する比例弁電流の関係を示すグラフである。
【図６】第１実施形態のガス種判別装置を示す概略構成図である。
【図７】第２実施形態のガス種判別装置を側面からみた断面図である。
【図８】第２実施形態のガス種判別装置を示す概略構成図である。
【図９】第３実施形態の給湯器の作動制御を示すフローチャートである。
【図１０】第４実施形態の強制燃焼式給湯器の概略図である。
【符号の説明】
１０，１１…給湯器、２０…燃焼室、２２…バーナ、３０…リモコン、３１，３２，３３，７５，７６…ランプ、５２…ガス管、５４…主電磁弁、５６…ガス比例弁、５８…器具コントローラ、６０…ガスボンベ、７０、８０…ガス種判別装置、７１ａ，７１ｂ…導線、７２，８２…凝縮板、７３，８３…ペルチェ素子、７４，８４…凝縮ケース、８５…光源、８６…光センサ。
Claims (7)
- 燃焼器具本体へ供給される燃料ガスの種類を、該燃料ガスを燃焼させる前に判別するガス種判別手段と、
その判別結果を報知する報知手段とを備え、
上記ガス種判別手段は、上記燃料ガスを所定温度の冷却面に接触させ、その凝縮状態に基づいてガス種を判別することを特徴とする家庭用ガス燃焼器具。 - 燃焼器具本体へ供給される燃料ガスの種類を、該燃料ガスを燃焼させる前に判別するガス種判別手段と、
上記燃料ガスの種類が上記燃焼器具本体の仕様と異なる場合に、上記燃焼器具本体の燃焼を禁止する燃焼禁止手段とを備え、
上記ガス種判別手段は、上記燃料ガスを所定温度の冷却面に接触させ、その凝縮状態に基づいてガス種を判別することを特徴とする家庭用ガス燃焼器具。 - 燃焼器具本体に供給される燃料ガスの種類を、該燃料ガスを燃焼させる前に判別するガス種判別手段と、
少なくとも２種類の燃料ガスに対してそれぞれ燃焼可能な仕様を設定する仕様設定手段と、
上記ガス種判別手段で判定されたガス種に対応する仕様に自動的に切り替える自動切替手段とを備え、
上記ガス種判別手段は、上記燃料ガスを所定温度の冷却面に接触させ、その凝縮状態に基づいてガス種を判別することを特徴とする家庭用ガス燃焼器具。 - 上記燃料ガスの凝縮状態を、凝縮面における電気抵抗値に基づいて判断することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の家庭用ガス燃焼器具。
- 上記燃料ガスの凝縮状態を、凝縮面における光の反射状況に基づいて判断することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の家庭用ガス燃焼器具。
- 上記燃料ガスの冷却は、ペルチェ素子により行なうことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の家庭用ガス燃焼器具。
- 上記燃料ガスの判別は、ジメチルエーテルとＬＰガスとの判別であることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の家庭用ガス燃焼器具。
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