JP2003065533A

JP2003065533A - ガス燃焼器具

Info

Publication number: JP2003065533A
Application number: JP2001257171A
Authority: JP
Inventors: Masaru Kodama; 勝児玉; Kazunori Kamiyama; 和則上山
Original assignee: Paloma Kogyo KK
Current assignee: Paloma Kogyo KK
Priority date: 2001-08-28
Filing date: 2001-08-28
Publication date: 2003-03-05
Anticipated expiration: 2021-08-28
Also published as: JP4691673B2

Abstract

(57)【要約】【課題】燃料ガスの種類を判別すると共に、判別され
た燃料ガスに適し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。【解決手段】パイロットバーナ４０の火炎の長さによ
る熱電対２３の起電力の違いから供給ガスを判別し、供
給ガスがＤＭＥと判別された場合には、切替電磁弁２２
を開いてガス流量を増やし、しかも、電磁ソレノイド１
３のオフ状態を維持するため、ダンパー１１の開度が小
さくなり、適切な空燃比で正常に燃焼する。ＬＰＧと判
定される場合には、切替電磁弁２２を閉じたままにする
ため、ガス流量がＤＭＥの場合よりも減少し、同一イン
プットで燃焼する。しかも、電磁ソレノイド１３をオン
するため、ダンパー１１の開度が大きくなり、吸引空気
流量がＤＭＥの場合と等しく、適切な空燃比で正常に燃
焼する。

Description

【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Ｌ
ＰＧ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（Ｗ
Ｉ）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、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。

【０００５】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、ＷＩ
の異なる燃料ガスの種類を判別するガス種判別手段と、
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たことを要旨とする。

【０００６】また、本発明の請求項３記載のガス燃焼器
具は、上記請求項１または２記載のガス燃焼器具におい
て、上記バーナの火炎状態を検知する熱電対と、上記ガ
ス流量切替手段としてガス流路の通過抵抗を切り替える
切替弁とを備え、上記熱電対から発生する起電力に応じ
て上記切替弁を制御することを要旨とする。

【０００７】また、本発明の請求項４記載のガス燃焼器
具は、上記請求項２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５記載のガス燃焼器
具は、上記請求項１〜４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、本発明の請求項２記載のガス燃焼器
具は、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。

【００１１】また、本発明の請求項３記載のガス燃焼器
具は、ガス種によってバーナの燃焼状態が変化し、熱電
対から発生する起電力も増減して、その起電力に応じて
切替弁を制御する。このため、ガス流路の通過抵抗が切
り替わり、バーナへ供給されるガス流量も変化する。こ
のようにして、供給ガスの種類に応じてガス流量が切り
替わり、所望のインプットを得ることができる。

【００１２】また、本発明の請求項４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５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、Ｌ
ＰＧ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Ｗ
Ｉ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４
０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１
６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。 φ₁₅ ²ＷＩ_LPG＝（φ₁₅ ²＋φ₁₆ ²）ＷＩ_DME …式（１）尚、ＷＩ_LPG：ＬＰＧ（ここでは純プロパン）のＷＩで
１９，０００ｋｃａｌ／Ｎｍ³、ＷＩ_DME：ＤＭＥのＷＩ
で１２，４２０ｋｃａｌ／Ｎｍ³。式（１）を変形し
て、 φ₁₆／φ₁₅＝｛（ＷＩ_LPG／ＷＩ_DME）−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１
４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＝（φ₁₅
²＋φ₁₆ ²）^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Ｄ
ＭＥ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１
３ａ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１
６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１
１ｃ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、本発明の請求項２のガス燃焼器具に
よれば、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。

【００４１】更に、本発明の請求項３のガス燃焼器具に
よれば、ガス種に応じて熱電対の起電力が変化すること
を利用して切替弁を制御しガス流量を切り替えるため、
簡単な構成で所望のインプットを得ることができる。

【００４２】更に、本発明の請求項４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５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。

Claims

【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、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】ＷＩの異なる燃料ガスの種類を判別する
ガス種判別手段と、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た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】上記バーナの火炎状態を検知する熱電対
と、上記ガス流量切替手段としてガス流路の通過抵抗を切り
替える切替弁とを備え、上記熱電対から発生する起電力に応じて上記切替弁を制
御することを特徴とする請求項１または２記載のガス燃
焼器具。
【請求項４】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２記載のガス燃焼器具。
【請求項５】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
１〜４の何れかに記載のガス燃焼器具。