JP2003130333A - 火力調節装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ステッピングモータ３４で開弁駆動される流量
調節弁３の開度を、ロータリーエンコーダ等の位置セン
サを用いて常に検知すると、開度制御の精度は向上する
が制御装置が複雑になる。また、バーナに供給されるガ
ス量を制御する流量制御弁３の開度を制御する際、それ
ほどの精度は要求されない。 【解決手段】ステッピングモータ３４に供給されるパル
ス数で流量調節弁３の開度を制御することとした。な
お、点火装置を作動させるためのマイクロスイッチ５が
オンされるとパルス数と実際の開度とのずれを補正する
ようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガス器具に設けら
れたバーナへのガス供給量を制御して、バーナの点消火
および火力調節を行う火力調節装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の火力調節装置としては、特許第２
１２９５８０号により、火力調節を行う流量調節機構に
相当するモータ駆動式の電動バルブを各バーナ毎に取り
付けたものが知られている。このものでは、通常のモー
タを使用しており、そのため、モータの回転軸を含めた
駆動系の一部に位置センサを設ける必要がある。そして
その位置センサによって電動バルブの開度を検知しなが
ら開度を調節している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の火力調節機
構では、電動バルブの開度を検知するために位置センサ
を設けなければならない。そして、常に位置センサの出
力信号をサーチしながら電動バルブの開度調節をしなけ
ればならない。そのため、電動バルブの開度制御が極め
て煩雑になるという不具合が生じる。

【０００４】そこで本発明は、上記の問題点に鑑み、流
量調節機構をモータで駆動する際、位置センサによって
常に流量調節機構の開度を監視する必要のない火力調節
装置を提供することを課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明による火力調節装置は、モータにより駆動され
バーナへガスを供給するガス量を増減制御すると共に閉
弁位置ではガスの供給を停止させる流量調節機構を、流
量調節機構へのガスの供給路を開閉する電磁式の安全弁
の下流側に設けた火力調節装置において、上記モータと
してステッピングモータを用い、ステッピングモータに
供給するパルス数により上記流量調節機構の開度を制御
すると共に、流量調節機構の全閉位置と全開位置との間
における所定位置に点火装置の作動位置を設定し、流量
調節機構の実際の開度が所定位置に達すると点火装置を
作動させると共に上記パルス数から規定される開度と実
際の開度との誤差を補正することを特徴とする。

【０００６】本発明では流量調節機構を駆動するモータ
としてステッピングモータを使用しているので、ステッ
ピングモータに供給するパルス数によって開度を制御す
ることができ、また所定の開度位置でその開度を保持さ
せることができる。ただし、ステッピングモータを用い
た場合には供給したパルス数から想定される開度と実際
の開度とがずれるという脱調というエラーが生じるおそ
れがある。そのため、ステッピングモータを用いる場合
であっても、従来の電動バルブのように、開度を検知す
るセンサを付けるならば装置は簡素化されない。

【０００７】本発明では、流量調節機構の開度を検知す
ることなく、ステッピングモータに供給するパルス数だ
けで開度を制御することとした。ただし、脱調について
は、ガスバーナでは必然的に設定しなければならない点
火装置の作動位置を利用して補正を行うこととした。

【０００８】なお、ステッピングモータの回転軸に連動
して回転するカム板を設け、カム板が所定角度回転する
と作動するマイクロスイッチを取り付け、マイクロスイ
ッチの作動により上記流量調節機構の実際の開度が点火
装置の作動位置に達したことを検知するようにしてもよ
い。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１を参照して、ＧＴはガステー
ブルであり、２個のコンロ用バーナＢＣと１個のグリル
用バーナＢＧとを備えている。これら各バーナＢＣ，Ｂ
Ｇにはガス供給管ＧＰからガスが供給される。各バーナ
ＢＣ，ＢＧには火力調節用のバルブユニット１が各々直
列に接続されている。

【００１０】このバルブユニット１は各バーナＢＣ，Ｂ
Ｇへのガスの供給路を開閉する電磁式の安全弁２と各バ
ーナＢＣ，ＢＧへ供給されるガスの流量を増減して火力
調節を行う流量調節弁３とから構成されている。

【００１１】図２を参照して、安全弁２はソレノイド部
２１にソレノイドコイルとばねとを内蔵している。弁体
２０はこのばねにより常に閉弁方向に付勢されており、
ソレノイドに通電するとばねの付勢力に抗して弁体２０
が開弁方向に駆動され、ガス供給路が開放される。逆に
ソレノイドコイルへの通電が停止すると、ソレノイドコ
イルによる磁力が消滅し、ばねの付勢力により弁体２０
が閉弁方向に戻され、ガス供給路が閉鎖される。

【００１２】流量調節弁３は主に回転板３１と固定板３
２とオリフィス板３３とから構成される。更に、図３を
参照して、回転板３１はステッピングモータ３４の駆動
軸３４ａに連結された回転軸３５によって回転される。
一方、固定板３２はバルブユニット１の筐体に固定され
ている。回転板３１には回転方向に沿って長穴３１ａが
開けられており、固定板３２には長穴３１ａの軌跡に沿
って複数の貫通孔３２ａが形成されている。

【００１３】長穴３１ａと貫通孔３２ａとが一致しない
とガスは長穴３１ａを通過することができず、従って、
ガスは各バーナＢＣ，ＢＧへ供給されない。ステッピン
グモータ３４を駆動して回転板３１を回転させると、長
穴３１ａが貫通孔３２ａに順次一致していく。長穴３１
ａに一致した貫通孔３２ａはガスが通過する。ただし、
長穴３１ａは２個の貫通孔３２ａに一致する長さに形成
されているので、回転板３１ａを回転させると、長穴３
２ａに一致する貫通孔３２ａの組み合わせが順次切り替
わっていく。

【００１４】なお、ガス種が異なるとガス種に応じてガ
スの供給量を変更する必要がある。そのため、ガス種に
応じた流量になるオリフィス穴３３ａを形成したオリフ
ィス板３３を固定板３３の上面にパッキン３２ｂを介し
て重ねている。このように構成しているので、回転板３
１を回転させるとガスが通過するオリフィス穴３３ａが
順次選択され、オリフィス穴３３ａによって調節された
量のガスが各バーナＢＣ，ＢＧへと供給される。なお、
ガス種が変更される場合には、オリフィス板３３のみを
変更後のガス種に応じて取り替えればよい。

【００１５】ところで、ステッピングモータ３４は図示
しない制御装置から供給されるパルス信号により回転駆
動される。そして、駆動軸３４ａの回転角度は供給され
るパルス数に比例する。本発明では駆動軸３４ａの実際
の回転角度をエンコーダ等を用いて連続して検知するフ
ィードバック制御ではなく、供給するパルス数のみによ
り回転角度を制御するオープンループ制御を行ってい
る。ただし、ガス供給量が所定量に到達すると図示しな
いイグナイタおよび点火電極を備えた点火装置を作動さ
せて各バーナＢＣ，ＢＧに点火する必要があるため、ス
テッピングモータ３４の駆動軸３４ａにカム４を取り付
け、このカム４の近傍に取り付けたマイクロスイッチ５
がカム４によってオンにされると点火装置が作動するよ
うに構成した。

【００１６】図４を参照して、流量調節弁３が閉状態に
ある（ａ）に示す状態からステッピングモータ３４を駆
動して回転板３１を回転させると流量制御弁３は開弁状
態になる。ただし、開弁初期の開度では供給されるガス
量は弱火に相当するガス量でり極めて少量である。その
ような状態で点火装置を作動させても各バーナＢＣ，Ｂ
Ｇに点火させることはできない。そのため、回転板３１
を約１１０°回転させた時点で点火装置を作動させるよ
うにした。回転板３１が１１０°回転すると連動してカ
ム４も１１０°回転し、（ｂ）に示すように、カム部４
１がマイクロスイッチ５をオンさせる。

【００１７】この１１０°の位置は中火位置より若干弱
火位置側に設定されている。ただし、回転板３１を１１
０°回転させた状態では、まだ各バーナＢＣ，ＢＧには
点火可能な量のガスは供給されない。点火装置を先行し
て作動させた状態で更に回転板３１を回転させ、各バー
ナＢＣ，ＢＧに供給されるガス量を増加させると供給さ
れるガス量が点火可能なガス量を超え、既に作動してい
る点火装置によって点火が行われる。

【００１８】更に詳細に説明すると、図５を参照して、
点火指示が制御装置に対してされると、制御装置はまず
２つのパラメータのＮとＭとを０にリセットする（Ｓ
１）。そして、駆動軸３４ａを原点になるまで逆転させ
る。原点はマイクロスイッチ５がオフになることにより
検知できる。駆動軸３４ａを所定時間逆転させ、もしマ
イクロスイッチ５がオフにならない場合には、パラメー
タＮをチェックし（Ｓ３）、１より小さい値、すなわち
０の場合には再び所定時間駆動軸３４ａを逆転させる原
点調整を行なうと共に（Ｓ４）、パラメータＮに１を加
える（Ｓ５）。

【００１９】このように２度の原点調整を行ってもマイ
クロスイッチ５がオフにならない場合にはＳ３からＳ６
に進み、原点エラーとしてそれ以上の作動を停止させる
（Ｓ６）。マイクロスイッチ５がオフになったことが確
認されると、制御装置はステッピングモータ３４に対し
て２２４パルスを供給し、回転板３１を回転させる。な
お、２２４パルスは中火位置である１３０°の回転角度
に相当する。

【００２０】マイクロスイッチ５は上述の通り１１０°
の位置でオンするように設定されている。１１０°は本
実施の形態では１９０パルスに相当する。従って、異常
がなければ制御装置が２２４パルスをすべて出力する前
にマイクロスイッチ５がオンになる。従って、２２４パ
ルス出力してもマイクロスイッチ５がオンにならないと
きには回転板３１に固着等のディスク作動エラーが発生
したとしてそれ以降の制御を中止する（Ｓ８，Ｓ９）。
一方、マイクロスイッチ５がオンになるとその時点で既
に出力されているパルス数を記憶すると共に、パルス数
が２００を超えていれば、直ちに点火動作を中止する程
ではないが回転途中に軽度の脱調等が発生したとして、
パラメータＭを１にセットする（Ｓ１０，Ｓ１１，Ｓ１
２）。

【００２１】マイクロスイッチ５がオンになったという
ことは、回転板３１が少なくとも１１０°回転して、流
量調節弁３を通過することのできるガス量が、点火が可
能なガス量に近づいていることを示す。ただし、この時
点では安全弁２が開弁していないのでガスはバーナに供
給されることはない。マイクロスイッチ５がオンになる
と点火装置を作動させ（Ｓ１３）、更に回転板３１を回
転させる。制御装置から出力されるパルス数が２２４パ
ルスになり、中火位置に到達するとステッピングモータ
３４を停止させる（Ｓ１４）。中火位置になるとその状
態でバーナに供給されるガス量で点火が可能であるの
で、安全弁２を開弁させてバーナへガスを供給し、点火
を行う（Ｓ１５）。

【００２２】安全弁２が開弁しバーナへのガスの供給が
開始されてから１０秒以内に点火が確認されると点火装
置を停止させるが（Ｓ１６，Ｓ１７）、１０秒以内に着
火を確認できないと、ステップ１８（Ｓ１８）に進む。
上記マイクロスイッチ５がオンになった時点のステップ
数が２００を超えていた場合にはステップ１２（Ｓ１
２）でパラメータＭを１にセットした。ステップＭが１
にセットされているということは軽度の脱調等のエラー
が発生している場合であり、パラメータＭが０のままで
あれば点火装置を停止し安全弁２を閉弁させたあと点火
エラーと判断する（Ｓ１９，Ｓ２０，Ｓ２１）。パラメ
ータＭが１にセットされていれば回転板３１が中火位置
まで十分に回転していないと判断して、点火装置を停止
し安全弁２を閉弁させたあと、ディスク作動エラーと判
断する（Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４）。

【００２３】このようにマイクロスイッチ５がオンにな
る位置を、点火可能位置より閉弁側に設定したので、バ
ルブユニット１に異常が発生していなければ点火操作が
行われると必ずマイクロスイッチ５はオンされる。その
ためマイクロスイッチ５がオンされない場合には異常発
生を検知することができる。また、マイクロスイッチ５
が実際にオンになった時点でのパルス数からその後の制
御におけるパルス数を補正することができる。すなわ
ち、本来１９０パルスの位置でマイクロスイッチ５がオ
ンすべきであるが、実際にオンした時点でのパルス数と
１９０パルスとの差を誤差として、点火完了後の制御を
補正することができる。

【００２４】また、点火後は消火までに必ずマイクロス
イッチ５がオフになるので、オン位置のパルス数とオフ
位置のパルス数とからヒステリシスを算出することがで
きる。その算出したヒステリシスは制御装置内に記憶
し、次回制御時に反転時の制御にそのヒステリシスを適
用させる。

【００２５】ところで、本実施の形態では流量調節弁３
の各々に安全弁２を取り付けたので、バーナを休止させ
ている間に安全弁２を閉弁させたままでステッピングモ
ータ３４を回転させ、補正値やヒステリシス値を更新す
ることができる。また、このようにバーナを休止させて
いる状態でステッピングモータ３４を回転させると、Ｏ
リングやその他摺動部の固着を防止することができる。
なお、長時間ステッピングモータ３４を回転させていな
い状態で点火操作を行う場合には、回転開始からしばら
くステッピングモータ３４に供給するパルス信号の周波
数を低下させ、トルクを増大させることにより、固着対
策を行ってもよい。

【００２６】バーナに点火され調理が開始されると中火
と強火との間の火力で長時間調理が行われることがあ
る。この場合には長時間の調理中にマイクロスイッチ５
はオンのままオフにされることがないので、脱調等によ
る誤差が累積されるおそれが生じる。そこで、マイクロ
スイッチ５がオンのままでステッピングモータ３４に供
給されたパルス数の累計が所定の値を超えると自動的に
ステッピングモータ３４を閉弁側に駆動させ、マイクロ
スイッチ５をオフさせて補正を行い、元の位置に復帰さ
せるようにしてもよい。

【００２７】上記実施の形態では、ステッピングモータ
３４の回転を開始させてからマイクロスイッチ５がオン
になる１１０°まで回転する間、実際にステッピングモ
ータ３４が回転していることを制御装置は検知すること
ができない。そこで、図６に示すように、段部４２を形
成し、ステッピングモータ３４が回転を開始すると直ち
にマイクロスイッチ５の第１接点がオンになるようにし
てもよい。このマイクロスイッチ５は第１接点と第２接
点とを備え、段部４２によって第１接点がオンにされ
（ｂ）、更にカム部４１によって第２接点がオンになる
ものである。

【００２８】ところで、上記実施の形態では、カム４を
１段にして１個のマイクロスイッチ５を用いたが、カム
４を２段にすると共に各カム４に対応させて２個のマイ
クロスイッチ５を取り付け、一方のマイクロスイッチは
中火位置でオンされ、他方のマイクロスイッチは強火位
置でオンされるように構成してもよい。このようにマイ
クロスイッチを２個設けることにより、中火点火と強火
点火を自在に選択できるようにしてもよい。

【００２９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は、流量調節機構の駆動にステッピングモータを用い、
ステッピングモータに供給するパルス数により流量調節
機構の開度を調節するように構成したので、実施の開度
を常に検知する位置センサ等を設ける必要が無く、その
ため構成が簡素化される。なお、脱調等のエラーに対し
ては、点火装置の作動位置を利用して補正するので、実
際の開度が想定される開度に対して大きくずれることが
ない。

【図面の簡単な説明】

【図１】ガス器具の全体構成を示すブロック図

【図２】バルブユニットの構成を示す断面図

【図３】ディスク部分の構成を示す図

【図４】カムの動作を示す図

【図５】点火時の制御フローを示す図フロー図

【図６】他の実施の形態のおけるカムの動作を示す図

【符号の説明】

１ バルブユニット ２ 安全弁 ３ 流量調節弁 ３１ 回転板 ３２ 固定板 ３３ オリフィス板 ３４ ステッピングモータ ４ カム ５ マイクロスイッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 水谷 圭一 愛知県名古屋市中川区福住町２番26号 リ ンナイ株式会社内 Ｆターム(参考） 3H062 AA07 AA15 BB30 CC02 DD01 EE07 FF03 HH02 HH10 3H065 AA03 BA01 BB15 3K068 AA01 BB01 BB12

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モータにより駆動されバーナへガスを
   供給するガス量を増減制御すると共に閉弁位置ではガス
   の供給を停止させる流量調節機構を、流量調節機構への
   ガスの供給路を開閉する電磁式の安全弁の下流側に設け
   た火力調節装置において、上記モータとしてステッピン
   グモータを用い、ステッピングモータに供給するパルス
   数により上記流量調節機構の開度を制御すると共に、流
   量調節機構の全閉位置と全開位置との間における所定位
   置に点火装置の作動位置を設定し、流量調節機構の実際
   の開度が所定位置に達すると点火装置を作動させると共
   に上記パルス数から規定される開度と実際の開度との誤
   差を補正することを特徴とする火力調節装置。
2. 【請求項２】 ステッピングモータの回転軸に連動し
   て回転するカム板を設け、カム板が所定角度回転すると
   作動するマイクロスイッチを取り付け、マイクロスイッ
   チの作動により上記流量調節機構の実際の開度が点火装
   置の作動位置に達したことを検知するようにしたことを
   特徴とする請求項１記載の火力調節装置。