JP4654461B2 - ガス燃焼システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスボンベに液化して封入した燃料ガスをガス配管を介して、ガス器具に供給して燃焼させるガス燃焼システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、家庭用のガス種としては、主に都市ガスとＬＰＧ（液化石油ガス）が用いられているが、ＬＰＧはやや高価である。そこで、最近、安価なガスであるＤＭＥ（ジメチルエーテル）をＬＰＧの代替燃料として使用することが検討されている。
この場合、ＤＭＥとＬＰＧとはウォッベ指数が大幅に異なるために、ＬＰＧ用のガス器具にそのままＤＭＥを供給すると、単位時間あたりの発熱量（インプット）が大幅に変化してガス器具の燃焼や出力などの性能が悪化してしまうので、ＤＭＥ用の新たなガス器具を開発する必要がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＤＭＥの供給は現在のところ充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を使う等、ＬＰＧをＤＭＥに置き換えるにしても当面の間はＤＭＥとＬＰＧとの並行使用を考えなければならない。
このため、ＤＭＥ用のガス器具に置き換えても、今度はＬＰＧの使用時に、ガス器具の燃焼や出力などの性能が悪化してしまう。
本発明のガス燃焼システムは上記課題を解決し、複数種類の燃料ガスを並行使用しても、ガス器具の燃焼や出力などの性能を良好に維持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記載のガス燃焼システムは、
ガスボンベに液化して封入した燃料ガスをガス配管を介して、ガス器具に供給して燃焼させるガス燃焼システムにおいて、
上記ガスボンベから上記ガス配管に送られる燃料ガスの供給ガス圧を、封入する燃料ガス種によって異なる値に設定する供給ガス圧設定手段と、
上記ガス配管あるいは上記ガス器具内のガス流路に設けられ、上記供給ガス圧を検出する圧力検出手段と、
上記圧力検出手段による供給ガス圧検出に基づいて、供給された燃料ガス種を判別するガス種判別手段と、
上記ガス種判別手段により判別された燃料ガス種に応じて、上記ガス器具の燃焼を制御する燃焼制御手段と
を備えたことを要旨とする。
【０００５】
また、本発明の請求項２記載のガス燃焼システムは、上記請求項１記載のガス燃焼システムにおいて、
上記ガス種判別される燃料ガスは、ＬＰＧとＤＭＥとであることを要旨とする。
【０００６】
また、本発明の請求項３記載のガス燃焼システムは、上記請求項１又は請求項２記載のガス燃焼システムにおいて、
上記燃焼制御手段は、上記判別された燃料ガス種に応じて、上記ガス器具のバーナの必要燃焼量に対応した量の燃料ガスを該バーナへ供給するように上記ガス流路に設けられたガス比例弁を制御すると共に、該必要燃焼量に対応した量の燃焼用空気を該バーナへ供給するように上記ガス器具に備えられた給気ファンの回転数を制御することを要旨とする。
【０００７】
また、本発明の請求項４記載のガス燃焼システムは、上記請求項１又は請求項２記載のガス燃焼システムにおいて、
上記ガス器具のバーナには、該バーナへ燃料ガスを噴出する口径の異なる複数のノズルが備えられ、
上記燃焼制御手段は、上記判別された燃料ガス種に応じて、燃料ガスを噴出する上記ノズルを切替えることを要旨とする。
【０００８】
また、本発明の請求項５記載のガス燃焼システムは、上記請求項１又は請求項２記載のガス燃焼システムにおいて、
上記燃焼制御手段は、上記判別された燃料ガス種が上記ガス器具の仕様と異なる場合には、燃焼を禁止するように制御することを要旨とする。
【００１１】
上記構成を有する本発明の請求項１記載のガス燃焼システムは、供給ガス圧設定手段が供給ガス圧を燃料ガスに応じて異なる値に設定するので、圧力検出手段が供給ガス圧を検出することにより供給されたガス種を判別することができる。すなわち、供給ガス圧を検出するといった簡単な方法で、供給されるガス種を確実に判別できる。そして、判別された燃料ガス種に基づいて、燃焼制御手段がガス器具の燃焼を制御するので、複数種類の燃料ガスを並行使用してもガス器具を良好に使用することができる。
【００１２】
また、本発明の請求項２記載のガス燃焼システムは、ＬＰＧとＤＭＥとの並行使用が可能となる。
【００１３】
また、本発明の請求項３記載のガス燃焼システムは、判別されたガス種に基づいて、バーナの必要燃焼量に対応した量の燃料ガスと燃焼用空気とをバーナへ供給するようにガス比例弁と給気ファンとを自動的に調整することにより、ガス器具を正常に燃焼させることができる。
【００１４】
また、本発明の請求項４記載のガス燃焼システムは、判別されたガス種に基づいて、バーナの必要燃焼量に対応した量の燃料ガスをバーナへ供給するように、燃料ガスを噴出する口径の異なる複数のノズルを自動的に切替えることにより、ガス器具を正常に燃焼させることができる。
【００１５】
また、本発明の請求項５記載のガス燃焼システムは、判別された燃料ガスの種類がガス器具の仕様と異なる場合には、燃焼制御手段がガス器具の燃焼を禁止する。
【００１８】
【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システムの好適な実施形態について説明する。
【００１９】
《第一実施形態》
図１は、ガス器具として給湯器３を用いた場合の本発明の第一実施形態としての家庭用ガス燃焼システム１の概略構成図である。
ガス燃焼システム１は、燃料ガスとしてＬＰＧあるいはＤＭＥが液化され封入されたガスボンベ２と、ガス器具としての給湯器３と、ガスボンベ２と給湯器３とを接続するガス配管４とを備える。
【００２０】
給湯器３は、図１に示すように、器具本体５内に燃焼室６が設けられ、その下方にＤＣモータ７と連結した給気ファン８が取り付けられる。
燃焼室６内には、下から順に、燃料ガスと給気ファン８からの一次空気との混合ガスを燃焼するバーナ９と、バーナ９の燃焼熱により通水を加熱するフィンチューブ式の熱交換器１０とが設けられる。燃焼室６の上部には、熱交換器１０で熱交換後の燃焼排気を器体外へ排出する排気口１１が形成される。
【００２１】
器具本体５内に設けられる通水管は、上流から順に、燃焼室６を外側で巻回する給水管１２，熱交換器１０に設けられる伝熱管１３，出湯管１４からなる。この給水管１２には、水流センサや水ガバナを備える水側制御ユニット１５と入水温サーミスタ５８とが設けられ、また、出湯管１４には出湯温サーミスタ５９が設けられる。
【００２２】
また、器具本体５のガス接続口１６からバーナ９へのガス管１７には、上流から順に、供給ガス圧を検出する圧力センサー１８、主電磁弁１９、ガバナ付きガス比例弁２０が設けられる。圧力センサー１８は、ガス管１７から垂直に分岐した分岐管２１の先端に設けられるので、この圧力センサー１８で検出される供給ガス圧は常に静圧である。つまり、バーナ９燃焼時にガス管１７内を燃料ガスが流れていても動圧ではなく静圧を測定することができる。
器具本体５のガス接続口１６には、屋内に配設されたガス配管４が接続され、家庭用ガス引込口２２に接続されたガスボンベ２から燃料ガスが供給される。ガスボンベ２としては、ＬＰＧ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。そして、ガスボンベ２には、供給ガス圧を設定するレギュレーター２３が備えられており、ＬＰＧとＤＭＥとで供給ガス圧が異なる値に設定される。本実施形態では、例えば、ＬＰＧボンベの供給ガス圧は２８０ｍｍＨ２Ｏに設定され、ＤＭＥボンベの供給ガス圧は４００ｍｍＨ２Ｏに設定される。
【００２３】
また、水側制御ユニット１５内の水流センサや、主電磁弁１９、ガス比例弁２０、ＤＣモータ７、そして圧力センサー１８等は、この給湯器３の燃焼を制御するバーナコントローラ２４に電気的に接続される。バーナコントローラ２４は、マイコンを主要部として構成され、給湯制御だけでなく、圧力センサー１８が検出した供給ガス圧に基づいて、供給された燃料ガスがＬＰＧかＤＭＥかを判別するガス種判別機能を備えている。尚、給湯器３には、バーナコントローラ２４を遠隔操作するリモコン６０が設けられる。
【００２４】
この様に構成された給湯器３のバーナコントローラ２４の行う処理について図２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１２に水（図中破線矢印）が流れると、水側制御ユニット１５内の水流センサからの水流信号を検知し、給気ファン８をＤＣモータ７の駆動により回転させてプリパージを開始すると共に、圧力センサー１８からの信号を入力して、ガスボンベ２から供給される燃料ガスの供給ガス圧を検出する（Ｓ１）。
続いて、検出された供給ガス圧に基づいて、供給された燃料ガスがＬＰＧかＤＭＥの何れであるかを判別する（Ｓ２）。すなわち、本実施形態では、ＬＰＧの供給ガス圧は２８０ｍｍＨ２Ｏに、ＤＭＥの供給ガス圧は４００ｍｍＨ２Ｏに設定されているので、圧力センサー１８で検出した値が２８０ｍｍＨ２ＯならばＬＰＧが供給されたと判断し（Ｓ４）、４００ｍｍＨ２ＯならばＤＭＥが供給されたと判断する（Ｓ３）。
【００２５】
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（Ｓ５）。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３参照）と給気ファン８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。
【００２６】
次に、リモコン６０で設定された出湯温度と入水温サーミスタ５８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５９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１０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８の回転数も補正するフィードバック燃焼制御を行う（Ｓ６）。
このような燃焼制御を行いつつ、ステップ１へ戻って同様の処理を繰り返し、常時ガス種を判別する。従って、燃料ガス種が変更されたことを判別した場合には、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。
【００２７】
以上説明した第一実施形態のガス燃焼システム１によれば、供給ガス圧をＬＰＧとＤＭＥとで異なる値に設定しておき、その供給ガス圧を検出するといった簡単な方法で、正確に供給されたガス種を判別することができる。すなわち、密度等の物性がよく似たＬＰＧとＤＭＥとを安価にしかも確実に判別することができる。
【００２８】
そして、判別されたガス種に基づいて、バーナ９の必要燃焼量に対応した量の燃料ガスと燃焼用空気とをバーナ９に供給するようにガス比例弁２０と給気ファン８とが自動的に調整されるので、ノズル交換等の煩雑なガス種転換作業を行うことなしに、ウォッベ指数の異なるＬＰＧとＤＭＥとの何れを使用しても給湯器３を良好に使用することができる。従って、通常は値段の安いＤＭＥを使用し、ＤＭＥの供給が滞った際にはＬＰＧを使用するといった、ＤＭＥとＬＰＧとの並行使用を使い勝手良く行うことができ経済的である。
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、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。
【００２９】
以上本発明の第一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、本実施形態では圧力センサー１８を給湯器３内に内蔵したが、図４に示すように、給湯器２７の外部のガス配管２９に分岐管３０を設け、その先端に圧力センサー２５を設けると共に、バーナコントローラ２８に圧力検知信号の入力端子２６を設けて、この入力端子２６に圧力センサー２５の信号線を接続するようにしてもよい。
この場合には、必要に応じて圧力センサー２５を追加するだけでガス種判別が可能となるため、将来のＬＰＧとＤＭＥとの市場状況が不明であり、燃料ガスを並行利用するかどうか分からないケースに、低コストで対応できる。しかも、外付けの圧力センサー２５をガス配管２９に１つ備えるだけで、複数のガス器具に圧力検知信号を出力でき、ガス器具の台数だけ圧力センサーを設ける必要が無く、コストが低減できる。
【００３０】
また、バーナコントローラ２４内の不揮発性メモリにガス器具（給湯器３）のガス種仕様を記憶させておき、判別された燃料ガスの種類とこの記憶させられたガス種仕様が異なる場合には、燃焼動作を禁止する様に制御しても構わない。
また、ガスボンベ２に封入される燃料ガス種としてＬＰＧとＤＭＥとが用いられているが、これに限られるものではない。すなわち、供給ガス圧を変えておくだけで、如何なる燃料ガスでも判別可能となるものである。
【００３１】
《第二実施形態》
次に、第二実施形態のガス燃焼システム３１について図５を用いて説明する。尚、第一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。第二実施形態では、家庭用のガス器具として一口タイプのテーブルこんろ３２を用いている。
テーブルこんろ３２の器具本体３３内には、こんろバーナ３４が備えられ、器具上面には、こんろバーナ３４の点火スイッチ６１が設けられる。そして、器具本体３３のガス接続口３５からこんろバーナ３４へのガス管３６には、上流から順に、供給ガス圧を検出する圧力センサー３７、点火スイッチ６１の操作に連動してガス流路を開閉する主電磁弁３８、供給される燃料ガスの最高ガス圧を制限して、その下流側が一定のガス圧となるように調節するガスガバナ３９が設けられる。
そして、ガス管３６はガスガバナ３９よりも下流側で、主ノズル４０へ接続する主ガス管４１と副ノズル４２へ接続する副ガス管４３とに分岐する。副ガス管４３にはガス流路を開閉する副電磁弁４４が設けられ、ウォッベ指数が大きいＬＰＧが供給される場合には副ノズル４２へのガス流路を閉じ、ウォッベ指数が小さいＤＭＥが供給される場合には副ノズル４２へのガス流路を開けることにより、こんろバーナ３４へのインプットがＬＰＧとＤＭＥのどちらが供給される場合においても等しくなるように制御される。また、主ノズル４０側のみに空気吸入口が設けられ、副ノズル４２側には空気吸入口は設けられない。
【００３２】
ここで、この場合の主ノズル４０と副ノズル４２の口径の比の計算方法について述べる。
Ｉ＝Ｑ×Ｈ
Ｉ：インプット（ＭＪ／ｈ）、Ｑ：ガス流量（Ｎｍ３／ｈ）、Ｈ：ガスの発熱量（ＭＪ／Ｎｍ３）
であり、
【数１】
Ｄ：ノズルの口径、Ｋ：流量係数、ｐ：ノズル背圧（ノズルへの供給ガス圧）、ｄ：ガスの比重
であるから
【数２】
となる。尚、Ｈ／√ｄがウォッベ指数である。
ＬＰＧの比重をｄ１，発熱量をＨ１とし、ＤＭＥの比重をｄ２，発熱量をＨ２として、主ノズル４０の口径をＤａ、副ノズル４２の口径をＤｂとすると、ＬＰＧが供給された場合のこんろバーナ３４へのインプットＩ１は、
【数３】
となり、ＤＭＥが供給された場合のインプットＩ２は、
【数４】
となる。尚、ガスガバナ３９でノズル背圧は規定されているのでｐはＬＰＧの場合とＤＭＥの場合とで等しい。また、流量係数ＫもＬＰＧとＤＭＥとで等しいと考える。
そして、ＬＰＧが供給された場合とＤＭＥが供給された場合とでこんろバーナ３４へのインプットが等しくなればよいので、
Ｉ１＝Ｉ２
これを解くと
【数５】
となる。
また、本実施形態では、ＬＰＧとして計算上、１００％プロパンを用いるとすると、Ｈ１、Ｈ２、ｄ１、ｄ２は、それぞれ、Ｈ１＝９１．０（ＭＪ／Ｎｍ３）、Ｈ２＝５９．３（ＭＪ／Ｎｍ３）、ｄ１＝１．５２、ｄ２＝１．５９であるからこれらを式（１）に代入すると、Ｄｂ＝０．７５５Ｄａが求まる。すなわち副ノズル４２としては口径が主ノズル４０の０．７５５倍のものを用いればよい。
【００３３】
また、副電磁弁４４及び圧力センサー３７，主電磁弁３８，点火スイッチ６１は、このテーブルこんろ３２の燃焼を制御するバーナコントローラ４５に電気的に接続される。バーナコントローラ４５は、圧力センサー３７が検出した供給ガス圧に基づいて、供給された燃料ガスがＬＰＧかＤＭＥかを判別するガス種判別機能を備えている。
【００３４】
このように構成されたテーブルこんろ３２のバーナコントローラ４５の行う処理について図６のフローチャートを用いて説明する。
まず、点火スイッチ６１を押すと、圧力センサー３７からの出力信号を入力して、ガスボンベ２から供給される燃料ガスの供給ガス圧を検出する（Ｓ１）。
【００３５】
続いて、検出された供給ガス圧に基づいて、供給された燃料ガスがＬＰＧかＤＭＥの何れであるかを判別する（Ｓ２）。すなわち、本実施形態では。ＬＰＧの供給ガス圧は２８０ｍｍＨ２Ｏに、ＤＭＥの供給ガス圧は４００ｍｍＨ２Ｏに設定されているので、圧力センサー３７で検出した値が２８０ｍｍＨ２ＯならばＬＰＧが供給されたと判断し（Ｓ４）、４００ｍｍＨ２ＯならばＤＭＥが供給されたと判断する（Ｓ３）。
そして、ＤＭＥが供給されたと判断した場合には副電磁弁４４を開弁し（Ｓ５）、ＬＰＧが供給されたと判断した場合には副電磁弁を閉弁する（Ｓ６）。
【００３６】
次に、主電磁弁３８を開弁してこんろバーナ３４に燃料ガスを供給する（Ｓ７）。従って、供給された燃料ガスが、ＬＰＧなら主ノズル４０からのみ噴出し、ＤＭＥなら主ノズル４０と副ノズル４２の両方から噴出する。そして、図示しない電極からの連続スパークによりこんろバーナ３４に直接点火する（Ｓ８）。
【００３７】
以上説明した第二実施形態のガス燃焼システム３１によれば、ＬＰＧが供給されたと判断した場合には主ノズル４０のみから燃料ガスを噴出し、ＤＭＥが供給されたと判断した場合には主ノズル４０及び副ノズル４２から燃料ガスを噴出する。主ノズル４０のみから噴出するＬＰＧのインプットと主ノズル４０と副ノズル４２の両方から噴出するＤＭＥのインプットが等しくなるように、主ノズル４０と副ノズル４２の口径が決められているので、ノズル交換等の煩雑なガス種転換作業を行うことなしに、ウォッベ指数の異なるＬＰＧとＤＭＥとの何れを使用してもテーブルこんろ３２を良好に使用することができる。従って、通常は値段の安いＤＭＥを使用し、ＤＭＥの供給が滞った際にはＬＰＧを使用するといった、ＤＭＥとＬＰＧとの並行使用を使い勝手良く行うことができ経済的である。
【００３８】
また、主ノズル４０側のみに空気吸入口が設けられており、副ノズル４２側には設けられていないので、主ノズル４０からのみＬＰＧを噴出する場合と主ノズル４０と副ノズル４２とからＤＭＥを噴出する場合とで吸引される燃焼用空気の量はほとんど変化しない。そして、この燃焼用空気の量は、ＬＰＧ及びＤＭＥのインプットに対して良好な燃焼が行われるように設定されているので、ＬＰＧを供給した場合でもＤＭＥを供給した場合でも良好に燃焼させることができる。
【００３９】
《第三実施形態》
図７は、家庭用ガス器具として知られている一口タイプのテーブルこんろ４８を用いた場合の本発明の第三実施形態としてのガス燃焼システム４６の概略構成図である。
ガス燃焼システム４６は、燃料ガスとしてＬＰＧあるいはＤＭＥが液化され封入されたガスボンベ４７と、ガス器具としてのテーブルこんろ４８と、ガスボンベ４７とテーブルこんろ４８とを接続するガス配管４９とを備える。
【００４０】
テーブルこんろ４８の器具本体５０内には、こんろバーナ５１が備えられる。
そして、器具本体５０のガス接続口５２からこんろバーナ５１へのガス管５３には、上流から順に、図示しない操作ボタンの操作に機械的に連動してガス流路を開閉する主開閉弁５４、こんろバーナ５１への燃料ガスの噴出口となるノズル５５が設けられる。
【００４１】
器具本体５０のガス接続口５２には、屋内に配設されたガス配管４９が接続され、家庭用ガス引込口５６に接続されたガスボンベ４７から燃料ガスが供給される。そして、家庭用ガス引込口５６には、ＬＰＧが封入されたＬＰＧボンベか、ＤＭＥが封入されたＤＭＥボンベのいずれか一方のガスボンベ４７が接続される。また、ガスボンベ４７には、供給ガス圧を設定するレギュレーター５７が備えられており、ＬＰＧとＤＭＥの何れを供給しても、ノズル５５からこんろバーナ５１へ噴出する燃料ガスのインプットが等しくなるように、ＬＰＧとＤＭＥの供給ガス圧が設定される。
【００４２】
ここで、この場合の供給ガス圧の計算方法について述べる。
Ｉ＝Ｑ×Ｈ
Ｉ：インプット、Ｑ：ガス流量、Ｈ：ガスの発熱量
であり、
【数６】
Ｄ：ノズルの口径、Ｋ：流量係数、ｐ：ノズル背圧（ノズルへの供給ガス圧）、ｄ：ガスの比重
であるから、
【数７】
となる。尚、Ｈ／√ｄがウォッベ指数である。
ここで、ＬＰＧとＤＭＥとでＤとＫは等しいので、
ＬＰＧ 比重：ｄ１、発熱量：Ｈ１
ＤＭＥ 比重：ｄ２、発熱量：Ｈ２
とすると、供給ガス圧がｐ１の時のＬＰＧのインプットと等しくなるＤＭＥの供給ガス圧ｐ２は、式（２）より、
【数８】
で求まる。
また、本実施形態では、ＬＰＧとして計算上、１００％プロパンを用い、その供給ガス圧がレギュレーター５７で２８０ｍｍＨ２Ｏに設定されているとすると、Ｈ１、Ｈ２、ｄ１、ｄ２は、それぞれ、Ｈ１＝９１．０（ＭＪ／Ｎｍ３）、Ｈ２＝５９．３（ＭＪ／Ｎｍ３）、ｄ１＝１．５２、ｄ２＝１．５９であり、ｐ１＝２８０ｍｍＨ２Ｏであるから、これらの値を式（３）に代入すると、ｐ２＝６９０ｍｍＨ２Ｏが求まる。
従って、本実施形態では、ＬＰＧボンベの供給ガス圧は２８０ｍｍＨ２Ｏに設定され、ＤＭＥボンベの供給ガス圧は６９０ｍｍＨ２Ｏに設定される。尚、ＬＰＧの供給ガス圧２８０ｍｍＨ２Ｏというのは、従来からのＬＰＧの供給ガス圧である。
【００４３】
この様に構成されたガス燃焼システム４６では、テーブルこんろ４８の図示しない操作ボタンを押し操作すると主開閉弁５４が開弁してこんろバーナ５１に燃料ガスが供給される。そして、図示しない電極からの連続スパークによりこんろバーナ５１に直接点火される。
【００４４】
この際、ガスボンベ４７としてＬＰＧボンベとＤＭＥボンベの何れを用いても、ノズル５５からこんろバーナ５１に供給されるインプットが等しく、その値は従来のＬＰＧのインプットに等しいので、従来のＬＰＧ仕様のテーブルこんろ４８をそのまま使用できるため、新たにＤＭＥ用のテーブルこんろ４８を導入する必要がなく経済的である。尚、必要に応じてガス器具の空気供給量を調整するようにしてもよい。
【００４５】
また、ノズル交換等の煩雑なガス種転換作業を行うことなしに、ＬＰＧとＤＭＥの両方のガス種を良好に燃焼させることができるので、通常は値段の安いＤＭＥを使用し、ＤＭＥの供給が滞った際にはＬＰＧを使用するといった、ＤＭＥとＬＰＧとの並行使用を使い勝手よく行うことができる。
【００４６】
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、本実施形態では、ウォッベ指数の異なるガス種としてＬＰＧ（純プロパン）とＤＭＥとが用いられているが、これに限られるものではない。
また、ＬＰＧの供給ガス圧は２８０ｍｍＨ２Ｏに設定され、ＤＭＥの供給ガス圧は６９０ｍｍＨ２Ｏに設定されているが、この値に限ったものではなく、異なる２種の燃料ガスのインプットが等しくなるような供給ガス圧に設定すればよい。
【００４７】
また、第二実施形態及び第三実施形態では、ガス器具として一口タイプのテーブルこんろを用いているが、当然、二口タイプその他のこんろであってもかまわない。
【００４８】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の請求項１記載のガス燃焼システムによれば、供給ガス圧を燃料ガス種によって異なる値に設定しておき、その供給ガス圧に基づいてガス種を判別するため、物性がよく似たガス種であっても判別が正確である。しかも、供給ガス圧の設定や検出には、複雑な装置を用いずにレギュレーターや圧力センサーといったありふれた装置を用いて安価に実施することができる。
そして、判別されたガス種に応じて、ガス器具の燃焼が良好に制御されるので、異なるウォッベ指数の燃料ガスを並行使用することができる。このため、燃料ガスの価格や市場への供給状態に応じて、使用するガス種を選択することができ経済的である。
【００４９】
更に、本発明の請求項２記載のガス燃焼システムによれば、ＬＰＧとＤＭＥの並行使用が可能となるので、安いＤＭＥの市場への供給が充分な場合はＤＭＥを使用し、ＤＭＥの供給が滞った際にはＬＰＧを使用することができるので、ＬＰＧからＤＭＥの移行期において非常に有用である。
【００５０】
更に、本発明の請求項３記載のガス燃焼システムによれば、判別されたガス種に基づいて、バーナの必要燃焼量に対応した量の燃料ガスと燃焼用空気とをバーナへ供給するようにガス比例弁と給気ファンとが自動的に調整されるので、ノズル交換等の煩雑なガス種転換作業を行うことなしに、ウォッベ指数の異なる燃料ガスを並行使用してもガス器具を良好に使用することができる。
【００５１】
更に、本発明の請求項４記載のガス燃焼システムによれば、判別されたガス種に基づいて、バーナの必要燃焼量に対応した量の燃料ガスをバーナへ供給するように、燃料ガスを噴出する口径の異なる複数のノズルを自動的に切替えるので、ノズル交換等の煩雑なガス種転換作業を行うことなしに、ウォッベ指数の異なる燃料ガスを並行使用してもガス器具を良好に使用することができる。
【００５２】
更に、本発明の請求項５記載のガス燃焼システムによれば、判別された燃焼ガスの種類がガス器具の仕様と異なる場合には、ガス器具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未然に防ぐことができ、安全である。
【００５３】
更に、本発明の請求項６記載のガス燃焼システムによれば、ノズル交換等の煩雑なガス種交換作業を行うことなしに、異なるウォッベ指数のガスをガス器具へのインプットを適切に維持したまま並行使用することができる。このため、ガスの価格や市場への供給状態に応じて、使用するガス種を選択することができ経済的である。
【００５４】
更に、本発明の請求項７記載のガス燃焼システムによれば、ＬＰＧとＤＭＥの並行使用が可能となるので、安いＤＭＥの市場への供給が充分な場合はＤＭＥを使用し、ＤＭＥの供給が滞った際にはＬＰＧを使用することができるので、ＬＰＧからＤＭＥへの移行期において非常に有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】第一実施形態としてガス燃焼システムの概略構成図である。
【図２】第一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３】第一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４】別の実施形態としてガス燃焼システムの概略構成図である。
【図５】第二実施形態としてガス燃焼システムの概略構成図である。
【図６】第二実施形態のテーブルこんろの作動制御を示すフローチャートである。
【図７】第三実施形態としてガス燃焼システムの概略構成図である。
【符号の説明】
１，３１，４６…ガス燃焼システム、２，４７…ガスボンベ、３，２７…給湯器、４，２９，４９…ガス配管、８…給気ファン、９…バーナ、１７，３６，５３…ガス管、１８，２５，３７…圧力センサー、２０…ガス比例弁、２３，５７…レギュレーター、２４，２８，４５…バーナコントローラ、３２，４８…テーブルこんろ、３４，５１…こんろバーナ、４０…主ノズル、４２…副ノズル、４４…副電磁弁、５５…ノズル。
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスボンベに液化して封入した燃料ガスをガス配管を介して、ガス器具に供給して燃焼させるガス燃焼システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、家庭用のガス種としては、主に都市ガスとＬＰＧ（液化石油ガス）が用いられているが、ＬＰＧはやや高価である。そこで、最近、安価なガスであるＤＭＥ（ジメチルエーテル）をＬＰＧの代替燃料として使用することが検討されている。
この場合、ＤＭＥとＬＰＧとはウォッベ指数が大幅に異なるために、ＬＰＧ用のガス器具にそのままＤＭＥを供給すると、単位時間あたりの発熱量（インプット）が大幅に変化してガス器具の燃焼や出力などの性能が悪化してしまうので、ＤＭＥ用の新たなガス器具を開発する必要がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＤＭＥの供給は現在のところ充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を使う等、ＬＰＧをＤＭＥに置き換えるにしても当面の間はＤＭＥとＬＰＧとの並行使用を考えなければならない。
このため、ＤＭＥ用のガス器具に置き換えても、今度はＬＰＧの使用時に、ガス器具の燃焼や出力などの性能が悪化してしまう。
本発明のガス燃焼システムは上記課題を解決し、複数種類の燃料ガスを並行使用しても、ガス器具の燃焼や出力などの性能を良好に維持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記載のガス燃焼システムは、
ガスボンベに液化して封入した燃料ガスをガス配管を介して、ガス器具に供給して燃焼させるガス燃焼システムにおいて、
上記ガスボンベから上記ガス配管に送られる燃料ガスの供給ガス圧を、封入する燃料ガス種によって異なる値に設定する供給ガス圧設定手段と、
上記ガス配管あるいは上記ガス器具内のガス流路に設けられ、上記供給ガス圧を検出する圧力検出手段と、
上記圧力検出手段による供給ガス圧検出に基づいて、供給された燃料ガス種を判別するガス種判別手段と、
上記ガス種判別手段により判別された燃料ガス種に応じて、上記ガス器具の燃焼を制御する燃焼制御手段と
を備えたことを要旨とする。
【０００５】
また、本発明の請求項２記載のガス燃焼システムは、上記請求項１記載のガス燃焼システムにおいて、
上記ガス種判別される燃料ガスは、ＬＰＧとＤＭＥとであることを要旨とする。
【０００６】
また、本発明の請求項３記載のガス燃焼システムは、上記請求項１又は請求項２記載のガス燃焼システムにおいて、
上記燃焼制御手段は、上記判別された燃料ガス種に応じて、上記ガス器具のバーナの必要燃焼量に対応した量の燃料ガスを該バーナへ供給するように上記ガス流路に設けられたガス比例弁を制御すると共に、該必要燃焼量に対応した量の燃焼用空気を該バーナへ供給するように上記ガス器具に備えられた給気ファンの回転数を制御することを要旨とする。
【０００７】
また、本発明の請求項４記載のガス燃焼システムは、上記請求項１又は請求項２記載のガス燃焼システムにおいて、
上記ガス器具のバーナには、該バーナへ燃料ガスを噴出する口径の異なる複数のノズルが備えられ、
上記燃焼制御手段は、上記判別された燃料ガス種に応じて、燃料ガスを噴出する上記ノズルを切替えることを要旨とする。
【０００８】
また、本発明の請求項５記載のガス燃焼システムは、上記請求項１又は請求項２記載のガス燃焼システムにおいて、
上記燃焼制御手段は、上記判別された燃料ガス種が上記ガス器具の仕様と異なる場合には、燃焼を禁止するように制御することを要旨とする。
【００１１】
上記構成を有する本発明の請求項１記載のガス燃焼システムは、供給ガス圧設定手段が供給ガス圧を燃料ガスに応じて異なる値に設定するので、圧力検出手段が供給ガス圧を検出することにより供給されたガス種を判別することができる。すなわち、供給ガス圧を検出するといった簡単な方法で、供給されるガス種を確実に判別できる。そして、判別された燃料ガス種に基づいて、燃焼制御手段がガス器具の燃焼を制御するので、複数種類の燃料ガスを並行使用してもガス器具を良好に使用することができる。
【００１２】
また、本発明の請求項２記載のガス燃焼システムは、ＬＰＧとＤＭＥとの並行使用が可能となる。
【００１３】
また、本発明の請求項３記載のガス燃焼システムは、判別されたガス種に基づいて、バーナの必要燃焼量に対応した量の燃料ガスと燃焼用空気とをバーナへ供給するようにガス比例弁と給気ファンとを自動的に調整することにより、ガス器具を正常に燃焼させることができる。
【００１４】
また、本発明の請求項４記載のガス燃焼システムは、判別されたガス種に基づいて、バーナの必要燃焼量に対応した量の燃料ガスをバーナへ供給するように、燃料ガスを噴出する口径の異なる複数のノズルを自動的に切替えることにより、ガス器具を正常に燃焼させることができる。
【００１５】
また、本発明の請求項５記載のガス燃焼システムは、判別された燃料ガスの種類がガス器具の仕様と異なる場合には、燃焼制御手段がガス器具の燃焼を禁止する。
【００１８】
【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システムの好適な実施形態について説明する。
【００１９】
《第一実施形態》
図１は、ガス器具として給湯器３を用いた場合の本発明の第一実施形態としての家庭用ガス燃焼システム１の概略構成図である。
ガス燃焼システム１は、燃料ガスとしてＬＰＧあるいはＤＭＥが液化され封入されたガスボンベ２と、ガス器具としての給湯器３と、ガスボンベ２と給湯器３とを接続するガス配管４とを備える。
【００２０】
給湯器３は、図１に示すように、器具本体５内に燃焼室６が設けられ、その下方にＤＣモータ７と連結した給気ファン８が取り付けられる。
燃焼室６内には、下から順に、燃料ガスと給気ファン８からの一次空気との混合ガスを燃焼するバーナ９と、バーナ９の燃焼熱により通水を加熱するフィンチューブ式の熱交換器１０とが設けられる。燃焼室６の上部には、熱交換器１０で熱交換後の燃焼排気を器体外へ排出する排気口１１が形成される。
【００２１】
器具本体５内に設けられる通水管は、上流から順に、燃焼室６を外側で巻回する給水管１２，熱交換器１０に設けられる伝熱管１３，出湯管１４からなる。この給水管１２には、水流センサや水ガバナを備える水側制御ユニット１５と入水温サーミスタ５８とが設けられ、また、出湯管１４には出湯温サーミスタ５９が設けられる。
【００２２】
また、器具本体５のガス接続口１６からバーナ９へのガス管１７には、上流から順に、供給ガス圧を検出する圧力センサー１８、主電磁弁１９、ガバナ付きガス比例弁２０が設けられる。圧力センサー１８は、ガス管１７から垂直に分岐した分岐管２１の先端に設けられるので、この圧力センサー１８で検出される供給ガス圧は常に静圧である。つまり、バーナ９燃焼時にガス管１７内を燃料ガスが流れていても動圧ではなく静圧を測定することができる。
器具本体５のガス接続口１６には、屋内に配設されたガス配管４が接続され、家庭用ガス引込口２２に接続されたガスボンベ２から燃料ガスが供給される。ガスボンベ２としては、ＬＰＧ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。そして、ガスボンベ２には、供給ガス圧を設定するレギュレーター２３が備えられており、ＬＰＧとＤＭＥとで供給ガス圧が異なる値に設定される。本実施形態では、例えば、ＬＰＧボンベの供給ガス圧は２８０ｍｍＨ２Ｏに設定され、ＤＭＥボンベの供給ガス圧は４００ｍｍＨ２Ｏに設定される。
【００２３】
また、水側制御ユニット１５内の水流センサや、主電磁弁１９、ガス比例弁２０、ＤＣモータ７、そして圧力センサー１８等は、この給湯器３の燃焼を制御するバーナコントローラ２４に電気的に接続される。バーナコントローラ２４は、マイコンを主要部として構成され、給湯制御だけでなく、圧力センサー１８が検出した供給ガス圧に基づいて、供給された燃料ガスがＬＰＧかＤＭＥかを判別するガス種判別機能を備えている。尚、給湯器３には、バーナコントローラ２４を遠隔操作するリモコン６０が設けられる。
【００２４】
この様に構成された給湯器３のバーナコントローラ２４の行う処理について図２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１２に水（図中破線矢印）が流れると、水側制御ユニット１５内の水流センサからの水流信号を検知し、給気ファン８をＤＣモータ７の駆動により回転させてプリパージを開始すると共に、圧力センサー１８からの信号を入力して、ガスボンベ２から供給される燃料ガスの供給ガス圧を検出する（Ｓ１）。
続いて、検出された供給ガス圧に基づいて、供給された燃料ガスがＬＰＧかＤＭＥの何れであるかを判別する（Ｓ２）。すなわち、本実施形態では、ＬＰＧの供給ガス圧は２８０ｍｍＨ２Ｏに、ＤＭＥの供給ガス圧は４００ｍｍＨ２Ｏに設定されているので、圧力センサー１８で検出した値が２８０ｍｍＨ２ＯならばＬＰＧが供給されたと判断し（Ｓ４）、４００ｍｍＨ２ＯならばＤＭＥが供給されたと判断する（Ｓ３）。
【００２５】
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（Ｓ５）。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３参照）と給気ファン８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。
【００２６】
次に、リモコン６０で設定された出湯温度と入水温サーミスタ５８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５９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１０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８の回転数も補正するフィードバック燃焼制御を行う（Ｓ６）。
このような燃焼制御を行いつつ、ステップ１へ戻って同様の処理を繰り返し、常時ガス種を判別する。従って、燃料ガス種が変更されたことを判別した場合には、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。
【００２７】
以上説明した第一実施形態のガス燃焼システム１によれば、供給ガス圧をＬＰＧとＤＭＥとで異なる値に設定しておき、その供給ガス圧を検出するといった簡単な方法で、正確に供給されたガス種を判別することができる。すなわち、密度等の物性がよく似たＬＰＧとＤＭＥとを安価にしかも確実に判別することができる。
【００２８】
そして、判別されたガス種に基づいて、バーナ９の必要燃焼量に対応した量の燃料ガスと燃焼用空気とをバーナ９に供給するようにガス比例弁２０と給気ファン８とが自動的に調整されるので、ノズル交換等の煩雑なガス種転換作業を行うことなしに、ウォッベ指数の異なるＬＰＧとＤＭＥとの何れを使用しても給湯器３を良好に使用することができる。従って、通常は値段の安いＤＭＥを使用し、ＤＭＥの供給が滞った際にはＬＰＧを使用するといった、ＤＭＥとＬＰＧとの並行使用を使い勝手良く行うことができ経済的である。
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、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。
【００２９】
以上本発明の第一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、本実施形態では圧力センサー１８を給湯器３内に内蔵したが、図４に示すように、給湯器２７の外部のガス配管２９に分岐管３０を設け、その先端に圧力センサー２５を設けると共に、バーナコントローラ２８に圧力検知信号の入力端子２６を設けて、この入力端子２６に圧力センサー２５の信号線を接続するようにしてもよい。
この場合には、必要に応じて圧力センサー２５を追加するだけでガス種判別が可能となるため、将来のＬＰＧとＤＭＥとの市場状況が不明であり、燃料ガスを並行利用するかどうか分からないケースに、低コストで対応できる。しかも、外付けの圧力センサー２５をガス配管２９に１つ備えるだけで、複数のガス器具に圧力検知信号を出力でき、ガス器具の台数だけ圧力センサーを設ける必要が無く、コストが低減できる。
【００３０】
また、バーナコントローラ２４内の不揮発性メモリにガス器具（給湯器３）のガス種仕様を記憶させておき、判別された燃料ガスの種類とこの記憶させられたガス種仕様が異なる場合には、燃焼動作を禁止する様に制御しても構わない。
また、ガスボンベ２に封入される燃料ガス種としてＬＰＧとＤＭＥとが用いられているが、これに限られるものではない。すなわち、供給ガス圧を変えておくだけで、如何なる燃料ガスでも判別可能となるものである。
【００３１】
《第二実施形態》
次に、第二実施形態のガス燃焼システム３１について図５を用いて説明する。尚、第一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。第二実施形態では、家庭用のガス器具として一口タイプのテーブルこんろ３２を用いている。
テーブルこんろ３２の器具本体３３内には、こんろバーナ３４が備えられ、器具上面には、こんろバーナ３４の点火スイッチ６１が設けられる。そして、器具本体３３のガス接続口３５からこんろバーナ３４へのガス管３６には、上流から順に、供給ガス圧を検出する圧力センサー３７、点火スイッチ６１の操作に連動してガス流路を開閉する主電磁弁３８、供給される燃料ガスの最高ガス圧を制限して、その下流側が一定のガス圧となるように調節するガスガバナ３９が設けられる。
そして、ガス管３６はガスガバナ３９よりも下流側で、主ノズル４０へ接続する主ガス管４１と副ノズル４２へ接続する副ガス管４３とに分岐する。副ガス管４３にはガス流路を開閉する副電磁弁４４が設けられ、ウォッベ指数が大きいＬＰＧが供給される場合には副ノズル４２へのガス流路を閉じ、ウォッベ指数が小さいＤＭＥが供給される場合には副ノズル４２へのガス流路を開けることにより、こんろバーナ３４へのインプットがＬＰＧとＤＭＥのどちらが供給される場合においても等しくなるように制御される。また、主ノズル４０側のみに空気吸入口が設けられ、副ノズル４２側には空気吸入口は設けられない。
【００３２】
ここで、この場合の主ノズル４０と副ノズル４２の口径の比の計算方法について述べる。
Ｉ＝Ｑ×Ｈ
Ｉ：インプット（ＭＪ／ｈ）、Ｑ：ガス流量（Ｎｍ３／ｈ）、Ｈ：ガスの発熱量（ＭＪ／Ｎｍ３）
であり、
【数１】
であるから
【数２】
ＬＰＧの比重をｄ１，発熱量をＨ１とし、ＤＭＥの比重をｄ２，発熱量をＨ２として、主ノズル４０の口径をＤａ、副ノズル４２の口径をＤｂとすると、ＬＰＧが供給された場合のこんろバーナ３４へのインプットＩ１は、
【数３】
【数４】
そして、ＬＰＧが供給された場合とＤＭＥが供給された場合とでこんろバーナ３４へのインプットが等しくなればよいので、
Ｉ１＝Ｉ２
これを解くと
【数５】
また、本実施形態では、ＬＰＧとして計算上、１００％プロパンを用いるとすると、Ｈ１、Ｈ２、ｄ１、ｄ２は、それぞれ、Ｈ１＝９１．０（ＭＪ／Ｎｍ３）、Ｈ２＝５９．３（ＭＪ／Ｎｍ３）、ｄ１＝１．５２、ｄ２＝１．５９であるからこれらを式（１）に代入すると、Ｄｂ＝０．７５５Ｄａが求まる。すなわち副ノズル４２としては口径が主ノズル４０の０．７５５倍のものを用いればよい。
【００３３】
また、副電磁弁４４及び圧力センサー３７，主電磁弁３８，点火スイッチ６１は、このテーブルこんろ３２の燃焼を制御するバーナコントローラ４５に電気的に接続される。バーナコントローラ４５は、圧力センサー３７が検出した供給ガス圧に基づいて、供給された燃料ガスがＬＰＧかＤＭＥかを判別するガス種判別機能を備えている。
【００３４】
このように構成されたテーブルこんろ３２のバーナコントローラ４５の行う処理について図６のフローチャートを用いて説明する。
まず、点火スイッチ６１を押すと、圧力センサー３７からの出力信号を入力して、ガスボンベ２から供給される燃料ガスの供給ガス圧を検出する（Ｓ１）。
【００３５】
続いて、検出された供給ガス圧に基づいて、供給された燃料ガスがＬＰＧかＤＭＥの何れであるかを判別する（Ｓ２）。すなわち、本実施形態では。ＬＰＧの供給ガス圧は２８０ｍｍＨ２Ｏに、ＤＭＥの供給ガス圧は４００ｍｍＨ２Ｏに設定されているので、圧力センサー３７で検出した値が２８０ｍｍＨ２ＯならばＬＰＧが供給されたと判断し（Ｓ４）、４００ｍｍＨ２ＯならばＤＭＥが供給されたと判断する（Ｓ３）。
そして、ＤＭＥが供給されたと判断した場合には副電磁弁４４を開弁し（Ｓ５）、ＬＰＧが供給されたと判断した場合には副電磁弁を閉弁する（Ｓ６）。
【００３６】
次に、主電磁弁３８を開弁してこんろバーナ３４に燃料ガスを供給する（Ｓ７）。従って、供給された燃料ガスが、ＬＰＧなら主ノズル４０からのみ噴出し、ＤＭＥなら主ノズル４０と副ノズル４２の両方から噴出する。そして、図示しない電極からの連続スパークによりこんろバーナ３４に直接点火する（Ｓ８）。
【００３７】
以上説明した第二実施形態のガス燃焼システム３１によれば、ＬＰＧが供給されたと判断した場合には主ノズル４０のみから燃料ガスを噴出し、ＤＭＥが供給されたと判断した場合には主ノズル４０及び副ノズル４２から燃料ガスを噴出する。主ノズル４０のみから噴出するＬＰＧのインプットと主ノズル４０と副ノズル４２の両方から噴出するＤＭＥのインプットが等しくなるように、主ノズル４０と副ノズル４２の口径が決められているので、ノズル交換等の煩雑なガス種転換作業を行うことなしに、ウォッベ指数の異なるＬＰＧとＤＭＥとの何れを使用してもテーブルこんろ３２を良好に使用することができる。従って、通常は値段の安いＤＭＥを使用し、ＤＭＥの供給が滞った際にはＬＰＧを使用するといった、ＤＭＥとＬＰＧとの並行使用を使い勝手良く行うことができ経済的である。
【００３８】
また、主ノズル４０側のみに空気吸入口が設けられており、副ノズル４２側には設けられていないので、主ノズル４０からのみＬＰＧを噴出する場合と主ノズル４０と副ノズル４２とからＤＭＥを噴出する場合とで吸引される燃焼用空気の量はほとんど変化しない。そして、この燃焼用空気の量は、ＬＰＧ及びＤＭＥのインプットに対して良好な燃焼が行われるように設定されているので、ＬＰＧを供給した場合でもＤＭＥを供給した場合でも良好に燃焼させることができる。
【００３９】
《第三実施形態》
図７は、家庭用ガス器具として知られている一口タイプのテーブルこんろ４８を用いた場合の本発明の第三実施形態としてのガス燃焼システム４６の概略構成図である。
ガス燃焼システム４６は、燃料ガスとしてＬＰＧあるいはＤＭＥが液化され封入されたガスボンベ４７と、ガス器具としてのテーブルこんろ４８と、ガスボンベ４７とテーブルこんろ４８とを接続するガス配管４９とを備える。
【００４０】
テーブルこんろ４８の器具本体５０内には、こんろバーナ５１が備えられる。
そして、器具本体５０のガス接続口５２からこんろバーナ５１へのガス管５３には、上流から順に、図示しない操作ボタンの操作に機械的に連動してガス流路を開閉する主開閉弁５４、こんろバーナ５１への燃料ガスの噴出口となるノズル５５が設けられる。
【００４１】
器具本体５０のガス接続口５２には、屋内に配設されたガス配管４９が接続され、家庭用ガス引込口５６に接続されたガスボンベ４７から燃料ガスが供給される。そして、家庭用ガス引込口５６には、ＬＰＧが封入されたＬＰＧボンベか、ＤＭＥが封入されたＤＭＥボンベのいずれか一方のガスボンベ４７が接続される。また、ガスボンベ４７には、供給ガス圧を設定するレギュレーター５７が備えられており、ＬＰＧとＤＭＥの何れを供給しても、ノズル５５からこんろバーナ５１へ噴出する燃料ガスのインプットが等しくなるように、ＬＰＧとＤＭＥの供給ガス圧が設定される。
【００４２】
ここで、この場合の供給ガス圧の計算方法について述べる。
Ｉ＝Ｑ×Ｈ
Ｉ：インプット、Ｑ：ガス流量、Ｈ：ガスの発熱量
であり、
【数６】
であるから、
【数７】
ここで、ＬＰＧとＤＭＥとでＤとＫは等しいので、
ＬＰＧ 比重：ｄ１、発熱量：Ｈ１
ＤＭＥ 比重：ｄ２、発熱量：Ｈ２
とすると、供給ガス圧がｐ１の時のＬＰＧのインプットと等しくなるＤＭＥの供給ガス圧ｐ２は、式（２）より、
【数８】
また、本実施形態では、ＬＰＧとして計算上、１００％プロパンを用い、その供給ガス圧がレギュレーター５７で２８０ｍｍＨ２Ｏに設定されているとすると、Ｈ１、Ｈ２、ｄ１、ｄ２は、それぞれ、Ｈ１＝９１．０（ＭＪ／Ｎｍ３）、Ｈ２＝５９．３（ＭＪ／Ｎｍ３）、ｄ１＝１．５２、ｄ２＝１．５９であり、ｐ１＝２８０ｍｍＨ２Ｏであるから、これらの値を式（３）に代入すると、ｐ２＝６９０ｍｍＨ２Ｏが求まる。
従って、本実施形態では、ＬＰＧボンベの供給ガス圧は２８０ｍｍＨ２Ｏに設定され、ＤＭＥボンベの供給ガス圧は６９０ｍｍＨ２Ｏに設定される。尚、ＬＰＧの供給ガス圧２８０ｍｍＨ２Ｏというのは、従来からのＬＰＧの供給ガス圧である。
【００４３】
この様に構成されたガス燃焼システム４６では、テーブルこんろ４８の図示しない操作ボタンを押し操作すると主開閉弁５４が開弁してこんろバーナ５１に燃料ガスが供給される。そして、図示しない電極からの連続スパークによりこんろバーナ５１に直接点火される。
【００４４】
この際、ガスボンベ４７としてＬＰＧボンベとＤＭＥボンベの何れを用いても、ノズル５５からこんろバーナ５１に供給されるインプットが等しく、その値は従来のＬＰＧのインプットに等しいので、従来のＬＰＧ仕様のテーブルこんろ４８をそのまま使用できるため、新たにＤＭＥ用のテーブルこんろ４８を導入する必要がなく経済的である。尚、必要に応じてガス器具の空気供給量を調整するようにしてもよい。
【００４５】
また、ノズル交換等の煩雑なガス種転換作業を行うことなしに、ＬＰＧとＤＭＥの両方のガス種を良好に燃焼させることができるので、通常は値段の安いＤＭＥを使用し、ＤＭＥの供給が滞った際にはＬＰＧを使用するといった、ＤＭＥとＬＰＧとの並行使用を使い勝手よく行うことができる。
【００４６】
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、本実施形態では、ウォッベ指数の異なるガス種としてＬＰＧ（純プロパン）とＤＭＥとが用いられているが、これに限られるものではない。
また、ＬＰＧの供給ガス圧は２８０ｍｍＨ２Ｏに設定され、ＤＭＥの供給ガス圧は６９０ｍｍＨ２Ｏに設定されているが、この値に限ったものではなく、異なる２種の燃料ガスのインプットが等しくなるような供給ガス圧に設定すればよい。
【００４７】
また、第二実施形態及び第三実施形態では、ガス器具として一口タイプのテーブルこんろを用いているが、当然、二口タイプその他のこんろであってもかまわない。
【００４８】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の請求項１記載のガス燃焼システムによれば、供給ガス圧を燃料ガス種によって異なる値に設定しておき、その供給ガス圧に基づいてガス種を判別するため、物性がよく似たガス種であっても判別が正確である。しかも、供給ガス圧の設定や検出には、複雑な装置を用いずにレギュレーターや圧力センサーといったありふれた装置を用いて安価に実施することができる。
そして、判別されたガス種に応じて、ガス器具の燃焼が良好に制御されるので、異なるウォッベ指数の燃料ガスを並行使用することができる。このため、燃料ガスの価格や市場への供給状態に応じて、使用するガス種を選択することができ経済的である。
【００４９】
更に、本発明の請求項２記載のガス燃焼システムによれば、ＬＰＧとＤＭＥの並行使用が可能となるので、安いＤＭＥの市場への供給が充分な場合はＤＭＥを使用し、ＤＭＥの供給が滞った際にはＬＰＧを使用することができるので、ＬＰＧからＤＭＥの移行期において非常に有用である。
【００５０】
更に、本発明の請求項３記載のガス燃焼システムによれば、判別されたガス種に基づいて、バーナの必要燃焼量に対応した量の燃料ガスと燃焼用空気とをバーナへ供給するようにガス比例弁と給気ファンとが自動的に調整されるので、ノズル交換等の煩雑なガス種転換作業を行うことなしに、ウォッベ指数の異なる燃料ガスを並行使用してもガス器具を良好に使用することができる。
【００５１】
更に、本発明の請求項４記載のガス燃焼システムによれば、判別されたガス種に基づいて、バーナの必要燃焼量に対応した量の燃料ガスをバーナへ供給するように、燃料ガスを噴出する口径の異なる複数のノズルを自動的に切替えるので、ノズル交換等の煩雑なガス種転換作業を行うことなしに、ウォッベ指数の異なる燃料ガスを並行使用してもガス器具を良好に使用することができる。
【００５２】
更に、本発明の請求項５記載のガス燃焼システムによれば、判別された燃焼ガスの種類がガス器具の仕様と異なる場合には、ガス器具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未然に防ぐことができ、安全である。
【００５３】
更に、本発明の請求項６記載のガス燃焼システムによれば、ノズル交換等の煩雑なガス種交換作業を行うことなしに、異なるウォッベ指数のガスをガス器具へのインプットを適切に維持したまま並行使用することができる。このため、ガスの価格や市場への供給状態に応じて、使用するガス種を選択することができ経済的である。
【００５４】
更に、本発明の請求項７記載のガス燃焼システムによれば、ＬＰＧとＤＭＥの並行使用が可能となるので、安いＤＭＥの市場への供給が充分な場合はＤＭＥを使用し、ＤＭＥの供給が滞った際にはＬＰＧを使用することができるので、ＬＰＧからＤＭＥへの移行期において非常に有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】第一実施形態としてガス燃焼システムの概略構成図である。
【図２】第一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３】第一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４】別の実施形態としてガス燃焼システムの概略構成図である。
【図５】第二実施形態としてガス燃焼システムの概略構成図である。
【図６】第二実施形態のテーブルこんろの作動制御を示すフローチャートである。
【図７】第三実施形態としてガス燃焼システムの概略構成図である。
【符号の説明】
１，３１，４６…ガス燃焼システム、２，４７…ガスボンベ、３，２７…給湯器、４，２９，４９…ガス配管、８…給気ファン、９…バーナ、１７，３６，５３…ガス管、１８，２５，３７…圧力センサー、２０…ガス比例弁、２３，５７…レギュレーター、２４，２８，４５…バーナコントローラ、３２，４８…テーブルこんろ、３４，５１…こんろバーナ、４０…主ノズル、４２…副ノズル、４４…副電磁弁、５５…ノズル。
Claims (5)
- ガスボンベに液化して封入した燃料ガスをガス配管を介して、ガス器具に供給して燃焼させるガス燃焼システムにおいて、
上記ガスボンベから上記ガス配管に送られる燃料ガスの供給ガス圧を、封入する燃料ガス種によって異なる値に設定する供給ガス圧設定手段と、
上記ガス配管あるいは上記ガス器具内のガス流路に設けられ、上記供給ガス圧を検出する圧力検出手段と、
上記圧力検出手段による供給ガス圧検出に基づいて、供給された燃料ガス種を判別するガス種判別手段と、
上記ガス種判別手段により判別された燃料ガス種に応じて、上記ガス器具の燃焼を制御する燃焼制御手段と
を備えたことを特徴とするガス燃焼システム。 - 上記ガス種判別される燃料ガスは、ＬＰＧとＤＭＥとであることを特徴とする請求項１記載のガス燃焼システム。
- 上記燃焼制御手段は、上記判別された燃料ガス種に応じて、上記ガス器具のバーナの必要燃焼量に対応した量の燃料ガスを該バーナへ供給するように上記ガス流路に設けられたガス比例弁を制御すると共に、該必要燃焼量に対応した量の燃焼用空気を該バーナへ供給するように上記ガス器具に備えられた給気ファンの回転数を制御することを特徴とする請求項１又は請求項２記載のガス燃焼システム。
- 上記ガス器具のバーナには、該バーナへ燃料ガスを噴出する口径の異なる複数のノズルが備えられ、
上記燃焼制御手段は、上記判別された燃料ガス種に応じて、燃料ガスを噴出する上記ノズルを切替えることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のガス燃焼システム。 - 上記燃焼制御手段は、上記判別された燃料ガス種が上記ガス器具の仕様と異なる場合には、燃焼を禁止するように制御することを特徴とする請求項１又は請求項２記載のガス燃焼システム。
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