JPS63149486A - 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】 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湯器の燃
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方に応じて調節する必要があ
る用途は非常に多く、電気量の操作で行う例が多く見ら
れるようになった。最もｒｐ、純であるが良く使われる
例として第８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、最も小さ
い径のオリフィスを持つ電磁弁のみを用いた場合が最小
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
、すべての電磁弁を閉じ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９図に示した。ガス流路５に設けられ人
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によって代端が支持され、
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１４
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の衝・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プラム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８図の例では多
送の電磁弁を要するため高価になるばかりでなく制御装
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、全開状態での通電総量が高くなるた
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９図の
例では、最大流量に対する最少流量の比すなわち絞り比
に限界があって、通常は１７４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
となって通電量とガス供給田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υ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があった。更には、停
止状態の弁部押圧力が永久磁石の吸引力に基〈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。

本発明は前記従来の問題点の解決を図るもので、ガス量
の絞り比を任意に高く得られ且つその流量精度が高いこ
とと動作に必要な電力が極めて少くかつ安全性の高いこ
とを目的としたものである。

問題点を解決するだめの手段 本発明によるガス制御装置は、ガス流路中にあって並列
の複数の流路を切換え開閉するコックと、前記複数の流
路に各々対応した多孔を有するオリフィス板と、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
取り付けられた位置信号発生器と、この信号を受けコッ
ク位置を判断する位置や］走部と、位置信号発生順序を
記憶し目標位置信号と前記位置判定部の信号より位置信
号の正誤を判断する演算制御部と、前記演算制御部の信
号を受けて前記モータ駆動部を制御する駆動制御部とを
有する構成である。

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
は孔径が各々異る多孔を配したオリフィス板があるから
、コック停止位置によってガスが流れるオリフィス板の
孔の組合せを選定したことになり、最大燃焼量から最少
燃焼量まで段階的て変化させることが！）ｌ来る。この
時の絞シ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しベｔ’ヲ確保できる。次に、コ
ックを停止させるだめの位置判定部ではコック軸に取付
けられた位置信号発生器によっ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置を
常に監視している。燃焼量を変えるだめの目標位置が変
われば演算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、駆動制御
部を介してモータ駆動部に駆動信号を伝達し、コックを
回転させる。コックの位置は位置信号発生器の信号を位
置≠」足部で常時’ｌ’ｌＪ定され、目標位置に達する
とモータ駆動部を停止してガス量を段階的Ｖこ変化させ
る。演算制御部は位置信号発生順序を記憶しており、現
位置信号と目標位置と回転方向により次期信号を予測す
ることができ、常時サンプリングしている位置判定部の
信号の正誤を判断する。信号が誤まっている場合はモー
タ駆動部を減速あるいは停止し、信号を再や］断じ異常
検出するものである。

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、ガス開閉弁１６の下流に設けたコック１
７は中心軸線で回転する閉子１日とその外部のかクジン
グ１９から構成されている。

閉子１Ｂは第５図に示したような外観形状であり軸線方
向に複数の穴２０ａ　、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ。

２０ｅを設け、各穴とつながる周方向の長さが異る溝２
１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅが形成されている。前記
の穴２０と溝２１は展開すると第２図のような角度関係
に配置されている。一方、ハクジング１９には閉子１Ｂ
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が径方向に貫通しておシ、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多孔２３
ａ　、２３ｂ、２３ｃ　、２３ｄ　、２３ｅを形成した
オリフィス板２４が設けられている。

オリフィス板２４の下流側は継手２５によって流路はま
とめられ図示していないバーナに接続されている。第３
図はオリフィス板２４のみを示している。次に、閉子１
８の上端部は断面り型の軸２６となりｉ面には直線溝２
７が設けられている。

Ｄ型の軸２６はエンコーダやポテンショメータなどの位
置信号発生器２Ｂの回転部中央に設けられたＤ型の穴２
９を貫通し、直線溝２７と係合する出力軸３０を有する
モータ駆動部３１によって回転させられる。通常、モー
タ駆動部３１はトルクを増大するためにモータ３２と減
速ギヤボックス３３から構成される。第４図は４ビツト
のエンコーダを用いた位置信号発生器２Ｂを示すもので
、第６図のようなパターンを持つ接触式の例である。

軸２６と同時に回る回転部は半径方向に摺動ブラシを持
ち、最内周接触面に対し外周側４本の円環を同時に接触
しながら回転して、図の斜線部分で電気的にオン状態と
なる。今、オンを１、オフをＯと表現して内側から順に
示すと、角度０度では１１１１であシ、角度６０度まで
の中間は１１１０゜角１度６０度は１１０１．角度１２
０度までの中間ば１１００．角度１２０度は１ｏｉ１．
角度１８０度までの中間は１０１０．角度１８０度は１
ｏｏｉ。

角度２４０度までの中間は１０００　、角度２４０度は
０１１１．角度３００度までの中間は０１１０゜角度３
００度は０１０１　、角度０度との中間は０１００のよ
うになる。これらのオシオフ信号の組合せは閉子１Ｂの
回転と共に変化するものであるから第２図の閉子展開図
での角度と第６図のエンコーダパターン図での角度と一
致させ、なおかつハクジング１９に設けた複数の流路２
２がある位置を０度と定めるならば、信号が１１１１の
時はコック１７の停止位置を示し、信号が１１０１の時
ハオリフィス板２４のすべての多孔２３をガスが流れる
最大燃焼量の位置を示し、１０１１から１００１．０１
１１と次第に減少して０１０１の信号が多孔２３ｅのみ
を流れる最少・燃焼量の位置であることを示している。

このようなコックの位置は、位置判定回路３４が前記の
位置信号発生器２８の信号を受けて判断するもので、こ
の両者が位置判定部３５を構成している。次に、被加熱
体の状況や始動又は停止の指令による目標位置信号と前
述の位置や］走部３５による現位置信号は演算制御部３
６に与えられる。３７は駆動制御部で、発停制御部３日
と速度制御部３９とを有し、演算制御部３６の信号によ
ってモータ３２の回転の発停および回転方向の切換えお
よび回転速度の調節を行なうものである。

次に位置検出発生器の異常検出について述べる。

−例として第６図に示すパターン図で角度０゜（コード
１１１１　）より角度１２００（コード１０１１）へ変
更する場合について説明する。角度０°より角度１２０
°への移動命令が出力されると、回転方向が第６図で時
計回り、供給電圧が最大に設定されて発停制御部３８と
速度制御部３９に送られ、モータ３２には最大電力が供
給されて起動する。演算制御部３６では第６図に示すパ
ターン図のコード順序が記憶されておシ、目標位置と現
位置と回転方向より次に検出されるべきコードを予測す
ることができる。起動直後は現位置はコード１１１１に
あり次の予測されるコードは１１１０であるので、この
状態で位置信号発生器２８から発生する信号コードが１
１１１あるいは１１１０以外の場合はなんらかの異常が
発生したと考えられる。もし異常信号を検出した場合は
演算制御部３６より速度制御部３９へ減速信号を送シ、
モータ３２を減速させ再度信号コードを判定する。一時
的に発生したノイズによる異常信号の場合はこの検査段
階では正常な状態に復帰していることが多く、正常な信
号と判定されればモータ３２を定常速度へ復帰させる。

再度判定においても異常である場合には、演算制御部３
６より発停制御部３８へ停止信号を送り、モータ３２を
停止させ、再度信号コードを判定し異常信号の場合ガス
開閉弁１６を閉じてガス供給を停止し、ブザー（図示せ
ず）などによって異常報知を行なう。このように減速あ
るいは停止させて位置信号発生器２８の信号を判定する
理由は、エンコーダやポテンショメータなどの位置信号
発生器は高速で回転しているときにノイズが発生しやす
く、低速あるいは停止後に再判定することにより一時的
なノイズの影響による誤動作を停止することができるた
めである。

異常信号が検出されず正常に作動を続けると、モータ３
２の回転に伴って位置信号発生器２８の検出コードが変
化し、第６図で角度６０度から１２０度までの中間（コ
ード１１００）に達したとき、モータ３２への供給電力
を速度制御部３９によって減少させてモータ３２の回転
を減速させる。この減速された状態で回転しているモー
タ３２によって角度１２０度（コード１０１１）に達す
ると、発停制御部３８によってモータ３２への電力供給
が停止されると同時にモータ３２の端子間を短絡させる
ことによって制動をかけ急停止させる。このときモータ
３２は既に減速されているので小さい行き過き゛角度で
急停止させることができ、コード１０１１で限定された
角度範囲内で位置決めを行なうことができ、安定した正
確なガス量を保証する。

次に本発明の位置信号発生器２８に関する他の実施例を
第７図に示す。これはポテンショメータを使用した場合
であって、回転角度に比例した抵抗値を得ることによっ
て抵抗値から閉子１８の現在位置を知るものである。こ
の方法では位置信号発生器２８と位置判定回路３４との
間を結ぶ信号線の数を少くできる効果を有している。

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
を確保しつつ高校シ比を達成し、消費電力の低減を果す
効果が得られる他に次の効果がある。

（１）位置信号発生器の信号順序を記憶し目標位置と現
在位置と回転方向とによって、予測信号を演算して信号
の正誤をや］定して異常信号を検出することができるの
で誤動作を防止することができ安全性が高い。

（２）位置信号発生器の異常信号検出時にはモータを減
速あるいは停止させて再検査するようにしたので、一時
的なノイズによって誤動作することを防止できる。

【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図は同閉子の穴と溝の位置関係を示す、長
間図、第３図は同オリフィス板の平面図、第４図は同位
置信号発生器の平面図、第５図は同閉子の外観斜視図、
第６図は同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７図は同位置信号発生器の他の実施例を
示す特性図、第８図は従来のガス制御装置におけるガス
回路図、第９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、
２３・・・・・・多孔、２４・・・・・・オリフィス板
、２８・・・・・・位置信号発生器、３１・・・・・・
モータ駆動部、３４・・・・・・位置や］定回路、３５
・・・・・位置判定部、３６・・・・・・演算制御部、
３７・・・・■動制御部、３８・・・・・・発停制御部
、３９・・・・・・速度制御部。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　はが１名、′
６−−−カース）親子さ 第２図 第３図 嘉４図　　　　Ｎ５図

Claims (5)

【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
   の流路に対応した多孔を有するオリフィス板と、前記コ
   ックを回転駆動するモータ駆動部と、前記コックの位置
   に応じた信号を出力する位置信号発生器と、この信号を
   受けコック位置を判断する位置判定部と、位置信号発生
   順序を記憶し目標位置信号と前記位置判定部の信号より
   位置信号の正誤を判断する演算制御部と、前記演算制御
   部の信号を受けて前記モータ駆動部を制御する駆動制御
   部とを有するガス制御装置。
2. （２）駆動制御部は、モータ駆動部を発停する発停制御
   部を有し、位置信号の誤動作時に前記モータ駆動部を停
   止させてコック位置を判断する特許請求の範囲第１項記
   載のガス制御装置。
3. （３）駆動制御部は、モータ駆動部を発停する発停制御
   部と、前記モータ駆動部を減速する速度制御部とを有し
   、位置信号の異常検出時に前記モータ駆動部を減速して
   位置信号を再判断する特許請求の範囲第１項記載のガス
   制御装置。
4. （４）位置信号発生器は、２進法によるビット信号の組
   合せを複数のコック位置に各々割付けたアブソリュート
   形エンコーダで構成した特許請求の範囲第１項記載のガ
   ス制御装置。
5. （５）位置信号発生器は、回転角度比例した信号を発生
   するポテンショメータで構成した特許請求の範囲第１項
   記載のガス制御装置。