JPS62270874A - ガス制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ３、発明の詳細な説明 産業上の利用分野 本発明はガスを燃料とする調理器や暖房器や給揚器の燃
焼量調節の目的で使用され、特に電気的な手段で駆動さ
れるガス流量の制御装置に関するものである。

従来の技術 ガス燃焼量を加熱対象の状態に応じて調節する必要があ
る用途は非常に多く、電気世の操作で行う例が多く見ら
れるようになった。最も単純であるか良く使われる例と
して第９図に示した電磁弁列からなる制御装置がある。

バーナ１へ至るガス流路２の途中に並列に配置された複
数の電磁弁３と、各電磁弁とは直列で各々異った孔径を
有するオリフィス４によって構成されている。すべての
電磁弁を開いた状態が最大燃焼量であり、最も小い径の
オリフィスを持つ電磁弁のみを開いた場合が最小燃焼量
となる。この間は、複数の電磁弁の組合せによって段階
的に燃焼量を変化させることが出来る。もちろん、すべ
ての電１滋弁を閉しれば燃焼停止となる。

次に、燃焼量を連続的に変化させる必要がある場合に用
いられる例を第１０図に示した。ガス流路５に設けられ
入口６から出ロアに至る途中の弁孔８と、弁孔８と対応
した弁体９はダイヤフラム１０によって他端が支持され
、永久磁石１１が取付けられている。永久磁石１１と対
向して磁気鉄心１２と励磁コイル１３からなる電磁石１
４が設けられ、励磁コイル１３への通電量によってガス
流路５を流れるガス量を調節する構成である。すなわち
、磁気鉄心１２の極性が永久磁石１１と反発力を生じる
方向になるよう励磁コイル１３に通電すると弁体９は弁
孔８から離れてガスが流れるようになり、この時の出ロ
アにおけるガス圧力は前記の反発力とダイヤフラム１０
の有効受圧面積で決定されるから励磁コイル１３への通
電量で下流のバーナへの供給ガス圧を調節することが可
能となる。又、通電しない状態では永久磁石１１は磁気
鉄心１２との間に吸引力を生じるので弁体９の表面に柔
軟な弾性体１５を設けておくことによってガスの流れを
停止させることも出来るようになっていた。（例えば、
実開昭５５−４９１３７号公報） 発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記のような構成では、第９図の例では多
数の電磁弁を要するため制御装置としてのサイズが大き
くなって応用機器内への収納に不都合であったり、全開
状態での通［ａ　ｆｆｉが高くなるため発熱が周辺機器
に悪影響を及ぼすと共に電源回路の大型高価格化を招く
という不具合があった。又、第１０図の例では、最大流
子に対する最小流量の比すなわち絞り比に限界があって
、通常は１／４程度以下になると弁孔８との隙間が極め
て小さくなるため部分的に接触する状態となって通電ｌ
とガス供給圧の関係が再現性に乏しい不安定なものであ
った。このため実用に供し得る絞り比を任意に得たい用
途には不向きであった。又、永久磁石や磁気回路の製作
誤差のため通電量とガス圧力の関係が品物ごとに異るの
で、最大燃焼量及び最小燃焼量に相当する電流値を製作
時に設定する必要かあった。更には、停止状態の弁部押
圧力が永久磁石の吸引力に基くものであるから弱くて、
確実な気密性を期待することは出来ないものであった。

本発明は前記従来例の問題点の解決を図るもので、絞り
比を任意に高く得られ且つその流量精度も高いことと動
作電力の低減化を果すことが第１の目的である。又、ガ
ス供給の閉塞動作に関する信頼性向上を第２の目的とし
ている。

問題点を解決するための手段 本発明のガス制御装置は、ガス流路中にあって並列の複
数流路を切換え開閉するコックと、前記複数の流路に各
々対応して設けたオリフィスと、前記コックを回転駆動
するモータ駆動部と、前記コックの軸に取付けられ複数
のコック停止位置とその中間位置に各々割り付けた出力
信号を出すアブソリュート形エンコーダで構成した位置
信号発生器と、前記位置信号発生器からの現位置信号と
目標位置信号を受けて前記モータ駆動部へ駆動信号を送
る駆動制御部からなり、特に、コック完全閉塞位置の前
後の中間位置のみ分割して各々に出力信号を割り付けた
位置信号発生器の構成になっている。

作　　　用 本発明は上記のような構成であるから、モータ駆動部の
力で回転するコックは、複数の流路を切換え開閉するも
のでコックが停止する位置によりガスが流れる流路の組
合せを予め設定した状態に選ぶことが出来る。各流路に
は孔径が各々異るオリフィスがあるから、コック停止位
置によってガスが流れるオリフィスの組合せを選定した
ことになり、最大燃焼量から最少燃焼量まで段階的に変
化させることが出来る。この時の咬り比は孔径で決めら
れるので任意に高く設計することが可能であり、その流
量精度はオリフィスの孔径に依存するのみなので高レベ
ルを確呆できる。次に、コックを目標位置で停止させる
ため位置信号発生器がコックと同時に回転して停止すべ
き位置はもちろん停止してはいけない中間位置も含めて
現在の位１Ｂを常に監視している。特に、コックが完全
閉塞方向へ回転する時は位置信号が他の場合よりも則か
く変化するように構成しているのでガス燃焼装置で特に
重要な閉塞動作に関する信頼性を高めることが出来る。

燃焼量を変えるための目標位置が変われば駆動制御部で
は現在位置との関係から時計方向に回すべきか反時計方
向に回すべきか判断の上、モータ駆動部に駆動信号を送
り、目標位置と現在位置が一致したら信号を止めて停止
させるように動作する。従って、モータ駆動部を動作さ
せる必要があるのはガス燃焼量を変化させる短時間であ
るから、発熱は無視できるし、電源も短時間定格で小型
軽量化が容易となる。もちろんモータ駆動部の動作時間
は燃焼時間に比べて圧倒的に短い。

実施例 次に、本発明の実施例を図面にもとづいて説明する。第
１図において、ガス流路１６の途中に設けたコック１７
は中心軸線で回転する閉子１８とその外部のハウジング
１９から構成されている。

閉子１８は第２図（ａ）、　（ｂ）に示したような外観
形状であり軸線方向に複数の穴２０°ａ、２０ｂ、２０
ｃ。

２０ｄ、２０ｅ、２Ｏｆを設け、各穴とつながる周方向
の長さが異る溝２１ｂ、２１ｃ、２１む２１ｅ、２１ｆ
が形成されている。一方、ハウジング１９には閉子１８
の穴２０の高さ方向と一致させて複数の流路２２ａ、２
２ｂ、２２ｃ、２２ｄ。

２２ｅ、２２ｆが径方向に貫通しており、その外側では
前記の複数の流路２２に各々対応した径の異るオリフィ
ス２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ。

２３ｅ、２３ｆが設けられている。前述し〆閉子の穴２
ｏと溝２１とハウジング１９の流路２２の回転方向にお
ける位置関係を第３図に示した。破線で示した流路２２
を基準とし完全閉塞状態では角度ハの位置に穴２ｏが一
列に設けられ、各々の溝は角度二、ホ、へ、トの位置ま
で延びている。

溝２１ｆのみ穴２０ｆよりも基準位置イに近い角度口か
らトの間に設けられている。各穴は第２図、第３図とも
一列に形成したが溝２１の範囲内であればどの位置にあ
っても動作に変わりはない。オリフィス２３は各々の流
路２２ごとに独立して形成しても良いが第１図や第４図
のように一枚のオリフィス板２４としてまとめると構成
が簡単になる。オリフィス２３通過した下流では継手２
５によって流路２２ｆのみ独立し他は合流して図示して
いないパイロットバーナと主バーナに接続されている。

閉子１８の上端は断面り型の軸２６となり第５図に示し
たような外観の位置信号発生器２７の回転部中央に設け
られたＤ型の穴２８を貫通し、中継軸２９を介してモー
タ駆動部３０により回転させられる。第６図（ａ）、　
（ｂ）は中継軸２９を示すもので閉子の軸２６の端面に
設けた溝３１にはまり込む凸部３２と、その反対側には
モータ駆動部３゜の出力軸３３がはまり込む凹溝３４が
形成されており、前記の凸部３２と凹溝３４とは直角の
位置関係に配置している。

位置信号発生器２７は第７図のようなパターンを持つ基
板の表面を回転部に半径方向に並べた摺動ブラシが接触
しながら回転することによって最内周の共通面に対しそ
の外側４本が電気的にオン又はオフするアブソリュート
形エンコーダになっている。第７図で幅広の部分がオン
で細い部分がオフである。各々の接触環と接続した端子
を３５ａ。

３５ｂ、３５ｃ、３５ｄとし、共通端子を３６として、
第７図の各角度位置に応じたオン又はオフの組合せによ
る４ビツトの出力信号を示すと次の通りである。ここで
はオンを１と表現しオフを０と表現している。

表 前記の表及び第７図の角度を示すイロ・・・ヘトは第３
図でのイロ・・ヘトと対応している。従って、第３図の
位置関係では完全閉塞の位置関係にあるので閉子がこの
位置にある時に領域Ａに位置信号発生器２７の接触ブラ
シがある配置とすれば閉塞位置信号は１１１１である。

反時計方向に回転して領域りに来ればオリフィス２３ｆ
のみ流れてパイロットバーナにガスを送る状態となり、
この時の信号は１１０１である。次に領域Ｆになるとす
べてのオリフィス２３にガスが流れる最大燃焼の状態と
なり信号は０００１である。更に回転するとオリフィス
２３の組合せが変化し領域トではメインバーナはオリフ
ィス２３ｄのみを流れる最少燃焼の状態となり信号は０
０１０となる。

次に、領域口から時計方向に回転して第８図（ａ）に示
したように溝２１ｆと流路２２ｆの重なり部分が減少し
てこれ以上時計方向に回るとパイロットバーナが失火す
る角度を０１とすると、この角度位置で第７図に示した
ように領域ＣとＢの分割点とし各々に異る出力信号を割
り付けている。同様に、領域トから時計方向に回転して
パイロットバーナ又はメインバーナが失火する角度θ２
て領域Ｐと０の分割点とした。すなわち、完全閉塞位置
の方向へ回る時は各々２種類の出力信号を発生する構成
である。

これらの出力信号パターンと各位置での燃焼量の関係は
予め駆動制御部３７が記憶しており、被加熱体の状況や
始動又は停止指令による目標位置信号と位置信号発生器
２７による現位置信号は比較されて、目標位置信号が得
られる方向にモータ駆動部３０を回転し目標位置に達っ
すれば通電を停止する。

以上述べたような構成であるから、既に述べた絞り比の
拡大と各位置での流量精度の確保はオリフィス板２４の
オリフィス２３の径のみで決まるので容易に達成される
。又、ガス流量を変更しなくても良い状態ではモータ駆
動部３０が電力消費しないので微少な消費電力にとどめ
ることが出来る。特に第７図のようなパターンを持つア
ブソリュート形エンコーダを閉子自体に取付けることに
よって閉子を誤差を含まない確実な位置に停止させるこ
とが出来るので、閉子１８の穴２０とハウジング１９の
流路２２が停止状態で不一致となって生じる燃焼量減少
の恐れがない。このことは、必要ガス量を供給するため
の前記穴２０や流路２２の径に必要以上の余裕を見込ま
なくて良いため、閉子１８の径や長さを小さく設計でき
ることになり、同時にモータ駆動部３０の出力トルクも
低減できるという効果を生むものである。

ガス燃焼機器ではガスを流すと同時に点火器を始動させ
たり、停止すべき時は確実に閉塞できることなど閉塞位
置近傍での動作信領性は特に重要なものであるが、本発
明の構成によれば完全閉塞位置前後には２段階の位置信
号を設け、その分割点を失火直前の位置に配している。

このことにより、例えばＤ領域から反時計方向へ回るべ
き条件の場合に何らかの誤動作で時計方向に回った場合
にはＣ領域の信号が出て誤回転を検出し更にＤ領域の信
号でも誤回転を検出できるから制御のミスに対して２重
の補正機会を与え、失火させずに正規の方向へ回すこと
かできるようになる。このことは、Ｎ領域から閉塞方向
へ回る場合も同様である。このように閉塞動作に対して
２重のチェックを行うことにより信頼性の向上を果す効
果を有するものである。

発明の効果 以上のように本発明のガス制御装置によれば、流量精度
を確保しつつ高、絞り比を達成し、消費電力の低減を果
す効果が得られる他に次のような効果がある。

（１）完全閉塞位置の前後を分割して各々に出力信号を
与えたので、前述のような消火方向への誤動作防止効果
が得られることの他に、閉塞位置から開方向へ回る場合
も関連して動作すべき点火器など池の部品が正常に動作
しているかどうかチェックする機会を与える効果もある
。この結果、安全上量も大切な生ガス放出防止という機
能の信頼性をも向上させ得るものである。

（２）位置信号発生器はアブソリュート形エンコーダで
あり、しかも出力信号は領域変化に応じて１ビツトづつ
変るグレーコード方式となっているから切り変わり時に
チャツタリングを生じても全く別の位置と誤って判断す
る恐れがない。従って誤動作を生じにくい配置になって
いる。又、インクリメンタル形エンコーダを用いて基孕
位置からのパルス数を加減算して現位置を推定する方法
に比べると瞬時停電対策としてのバンクアンプ電源やコ
ンデンサなどが不要である。又、長時間停電後の回復時
にも一度基準位置まで戻すという運転シーケンスを組む
必要がないなど駆動制御部の簡素化が図れる。

（３）位置信号発生器はコック停止位置とその中間位置
を検出できる構成なので、モータ駆動部の慣性で停止す
べき位置を行き過ぎて停止した場合に、行き過ぎたこと
を直ちに検知して逆方向へ駆動することが可能なため、
ガス量の変更時に応答速度が高く得られる。

（４）　　コックの閉子を回転させる構成であるから、
閉止状態での信頼性が高い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例におけるガス制御装置の要部
断面図、第２図は閉子の正面図および側面図、第３図は
閉子の穴と溝とハウジングに設けた流路の位置関係を示
す展開図、第４図はオリフィス板の平面図、第５図は位
置信号発生器の平面図、第６図は中継軸の正面図および
側面図、第７図はアブソリュート形エンコーダの摺動接
触面のパターン図、第８図はコック閉塞位置前後の流路
と閉子溝との位置関係図、第９図は電磁弁列を用いた従
来のガス回路図、第１０図は従来のガス制御装置の他の
例を示す断面図である。 １７・・・・・コック、２２・・・・・複数の流路、２
３・・・・オリフィス、２７・・・・・位置信号発生器
、３０・・・・モータ駆動部、３７・・・・・駆動制御
部。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 第２図 （０−）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（
べ負）第３図　　　　　　　范４図 第５図　　　　　第６図 第７図 第９図 第１０図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数の流路を切換え開閉するコックと、前記複数
   の流路に各々対応して設けたオリフィスと、前記コック
   を回転駆動するモータ駆動部と、前記コックの軸に取付
   けられ複数のコック停止位置とその中間位置に各々割り
   付けた出力信号を得るアブソリュート形エンコーダで構
   成した位置信号発生器と、前記位置信号発生器からの現
   位置信号と目標位置信号を受けて前記モータ駆動部へ駆
   動信号を送る駆動制御部とを有し、前記位置信号発生器
   はコック完全閉塞位置の前後の中間位置のみ分割して各
   々に出力信号を割り付けたガス制御装置。
2. （２）位置信号発生器は、コック完全閉塞位置の前後の
   中間位置における分割点が閉塞方向へ回転してガス流路
   が閉塞される直前の位置に設定されている特許請求の範
   囲第１項記載のガス制御装置。