JP2014085083A - ガス器具 - Google Patents

Abstract

【課題】モータの駆動や電磁石への通電の電源として外部からの商用電力を用いる場合があるが、そのようなガス器具では停電時に全くガス器具を作動させることができない。停電時であってもガスの供給は停止していない場合があるので、停電が長時間化すると、例えばガスコンロでは調理できることが望まれる。ただし、非常用電源として電池を用いると、点火中は電磁安全弁の電磁石に通電し続けなければならないので電池の消耗が激しい。
【解決手段】電池の電力でモータを作動させて弁体を開弁させた状態でモータを停止させ、上記電磁石に通電することなく弁体を開弁状態で保持する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、ガスコンロなどのガス器具であって、電磁安全弁を備えたガス器具に関する。

上記電磁安全弁は電磁石を内蔵しており、常に閉弁方向に付勢されている弁体を外力によって強制的に開弁させ、弁体の一部である可動鉄片をこの電磁石で吸着させることにより弁体を開弁状態に吸着保持するように構成されている。そして、消火の際には電磁弁への通電を停止することにより付勢力で弁体を閉弁させている。

弁体を強制的に開弁させる機構としてモータが用いられる。モータの回転軸にカムを取り付け、強制的に開弁する際にはこのカムで弁体を直接押し、あるいはロッドを介して弁体を押すように構成されている。

一方、モータの駆動や電磁石への通電の電源として外部からの商用電力を用いる場合があるが、そのようなガス器具では停電時に全くガス器具を作動させることができない。停電時であってもガスの供給は停止していない場合があるので、停電が長時間化すると、例えばガスコンロでは調理できることが望まれる。

非常用電源として電池を内蔵させ、停電時であっても電池に蓄えられた電力によってモータを作動させ、電磁安全弁を開弁状態で吸着保持させることにより、ガスコンロであれば加熱調理を可能にすることが考えられる。但し、電池の電力は限られているので、ガス器具の作動時間を長くするためには電池の電力消費量を低減させることが望ましい。

そこで、電池の電圧を監視し、電池に直列接続した制限抵抗の抵抗値を電池の電圧に応じて切り替え、モータや電磁安全弁と言った負荷に対して必要最小限の電流を流すようにすることにより、電池の寿命を延ばすようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−２８４１０８号公報（請求項１、図３）

上記従来のものでは、モータは点火および消火の際に作動するだけであるが、電磁安全弁の電磁石には点火中は常に通電しておく必要がある。そのため、電磁石への電流値を必要最小限に抑制したとしても多くの電力を消費するため、電池寿命を短くするという不具合が生じる。

そこで本発明は、上記の問題点に鑑み、通常は商用電力を電源としているが停電時には非常用の電池により長時間作動することのできるガス器具を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために本発明によるガス器具は、弁体を電磁石の磁極に吸着させて開弁状態で保持すると共に、電磁石への通電を停止すると付勢力により弁体が閉弁状態に移動し、その付勢力によって閉弁状態で保持される電磁安全弁を備え、点火操作がされるとモータの駆動力によって弁体を開弁状態に強制的に移動させた状態で弁体を電磁石の磁極に押接させ、その状態でガスバーナの点火が確認されると電磁石への通電を継続し弁体を開弁状態で吸着保持した状態で弁体に対するモータの駆動力による押接を解除するガス器具であって、モータの駆動および電磁石への通電の電源として外部からの商用電源を用いるものにおいて、停電により商用電源からの電力供給が停止した際に使用可能な非常用電源として電池を内蔵しており、上記モータの駆動力はモータによって回動されるカムによって弁体を開弁方向に押すものであって、停電時にバーナに点火する際に、上記電池の電力でモータを作動させて弁体を開弁させた状態でモータを停止させ、上記電磁石に通電することなく弁体を開弁状態で保持することを特徴とする。

カムで弁体を強制的に開弁している状態でモータを停止させると、カムはその場で停止する。そのため、弁体は開弁状態のままになる。従って電磁安全弁の電磁石に通電することなく開弁状態を保持できるので、ガスは電磁安全弁を通過してガスバーナにガスを供給できる状態になる。

なお、このような緊急的使用時には弁体を完全に開弁させる必要は無く、ある程度の開度が確保されればガスバーナに点火することができる。そこで、上記電池によりモータを作動させて弁体を開弁する際に、弁体が電磁石の磁極に押接される前の位置でモータを停止してもよい。

なお、ガス器具を使用している途中で停電が発生したような場合には、上記商用電源からの電力供給状態を監視し、停電状態が発生した場合に自動的に電池による作動に切り替えることが望まれる。

ところで、弁体を強制的に開弁している状態で電池が消耗してモータが作動できなくなると、電磁安全弁の弁体を閉弁させることができなくなり、望ましくない。そこで、上記電池の電圧を監視し、第１の基準電圧より電池の電圧が低下した場合に点火操作がされてもモータの作動を禁止すると共に、弁体を開弁状態で保持している状態で第１の基準電圧よりも電池の電圧が低下した場合に、自動的にモータを駆動して弁体を付勢力によって閉弁させることが望ましい。

以上の説明から明らかなように、本発明は、電池により駆動する際に、電磁安全弁の弁体を開弁保持するために電磁石に通電する必要が無いので、電池の寿命を延ばすことができる。

本発明によるガスコンロの外観を示す斜視図 ガスの供給経路を示す図 火力調節装置の構造を示す断面図 カムによる弁体の開弁機構を示す断面図 カムの回動状態を示すV図 停電時の動作を示すフロー図

図１および図２を参照して、１は電池ケース１０にセットされる乾電池を非常用の電源として備え、通常は図外の電源コードを介して外部の商用電源を作動用の電源とするビルトイン式のガスコンロである。上面には大バーナ１１と中バーナ１２との大きさの相違する２つのバーナが設けられている。またガスコンロ１の前面に開口部を有するグリル庫内にはグリルバーナ１３が取り付けられている。これら各バーナ１１，１２，１３の上流には開閉式の元電磁弁１４が配設されている。この元電磁弁１４は通常は閉弁しており、元電磁弁１４に対して通電することにより元電磁弁１４内の弁体が開弁方向に吸引され開弁し、その後は開弁保持のための通電により開弁状態を保持するものである。なお、元電磁弁１４を開弁させるためには、本実施の形態の場合、閉弁状態から開弁させるためには３００ｍＡを通電させる必要があるが、一旦開弁した後は開弁状態を保持させるために２ｍＡ程度の微少電流の通電を継続させればよい。

また、上記各バーナ１１，１２，１３の近傍には点火プラグ１５が取り付けられている。この点火プラグ１５に高電圧が印加されると、金属製である各バーナの炎孔付近と点火プラグ１５との間に火花放電が発生し、各バーナの炎孔からガスが噴出すれば、この火花放電によってバーナが着火するものである。点火プラグ１５は図外の高圧発生器に接続されており、点火プラグ１５に火花放電を発生させる際に、例えば２００ｍＡの電流を高圧発生器に通電する。

本実施の形態では、中バーナ１２への分岐管路に介設され、中バーナ１２の火力を調節する火力調節装置２について説明する。この火力調節装置２には上流側に電磁安全弁２１と、その下流側に火力調節部２２とが内蔵されている。この電磁安全弁２１は内部に電磁石を内蔵しており、通常の使用状態であれば図外の制御ユニットから供給される開弁保持用の電力によって弁体を吸着して開弁状態を保持するものである。ただし、このタイプの電磁安全弁２１は、電磁石の磁力で閉弁状態の弁体を吸引して開弁することができず、開弁する際には弁体を強制的に開弁方向に押して開弁させ、弁体を電磁石の磁極に吸着させる必要がある。弁体が電磁石に一旦吸着されると、弁体を強制的に開弁させていた外部からの強制力を取り除いても、開弁した状態を保持するものである。

各バーナの近傍には図示しない熱電対が配設され、各熱電対は制御ユニットに接続されており、通常使用時には例えば中バーナ１２が消火して熱電対からの熱起電力の電圧が所定の閾値より低下すると、制御ユニットは電磁安全弁２１に供給していた開弁保持用の電流を遮断する。すると、内蔵するバネの付勢力により弁体は自動的に閉弁状態に復帰する。

図３および図４を参照して、火力調節部２２にはステッピングモータ３が取り付けられている。このステッピングモータ３は図示しない制御ユニットから供給されるパルス信号によって回転するものであり、供給されるパルス数に比例した回転角度だけ回転するように構成されている。そして、パルスの供給が停止すると出力軸３１は回転を停止し、その状態でロックされる。なお、パルス信号は位相の相違する２つのパルス信号が供給されており、両パルス信号の位相のずれを反転することにより、出力軸３１の回転方向を正逆自在に切り替えることができる。

この出力軸３１には２連のスイッチ用のカム４が取り付けられている。このカム４には上下２つのカム部４１，４２が形成されており、カム４が回動するとカム４の側方に配設した２個のマイクロスイッチ４１ａ，４２ａがオンオフする。そのオンオフ状態を検出することによって、出力軸３１の原点位置および回転位相を検出して脱調の発生や脱調の程度を判断している。

このカム４を介して、出力軸３１と連動して回転する回転軸３２が設けられている。そして、この回転軸３２の先端には、駆動部材５が固定されている。この駆動部材５には上方に延びる１対の係合突起５１が形成されている。

この駆動部材５を囲うように円筒状のカム部材６が取り付けられている。このカム部材６は係合突起５１に係合して回転するもので、外周面にはカム面６１が形成されている。そしてカム面６１には、ロッド７に摺動自在に取り付けられた摺動子７１がバネ７２の付勢力で当接されている。カム部材６が回転し、摺動子７１を回転軸３２に対して直角方向に押すと、ロッド７も摺動子７１と共に押されて移動する。

ロッド７の先端方向には電磁安全弁２１の弁体２１ａが位置しており、ロッド７が押されて移動すると、このロッド７の先端が弁体２１ａを押して電磁安全弁２１を強制的に開弁させる。なお、摺動子７１とロッド７との間にはバネが取り付けられており、そのため、ロッド７が弁体２１ａを押し切った状態から更に摺動子７１が押されても、ロッド７が摺動子７１内に入り込んで、弁体２１ａに過大な応力が作用することが防止される。

上記駆動部材５の上方には開閉板８が取り付けられており、この開閉板８はバネの付勢力により、上方のガス通路板９に当接している。上記係合突起５１は上方に延設されており、これら１対の係合突起５１が開閉板８に係合している。したがって、回転軸３２が回転すると駆動部材５を介して回転力が開閉板８に伝わり、開閉板８が回転する。

開閉板８には開弁穴８１が上下に貫通して設けられている。一方、ガス通路板９には複数個のガス通路穴９１が、同じく上下に貫通して設けられている。開閉板８が回転すると開弁穴８１がガス通路穴９１のいずれかに一致する。すると、その一致したガス通路穴９１を通ってガスが上方へと流れる。開閉板８を回転させると、開弁穴８１に一致するガス通路穴９１の数や大きさが変わるので、上方へ流れるガスの流量が増減する。

なお、ガス通路板９の上面にはゴム製のガスケット９２を介してオリフィス板９３が取り付けられており、特に中火から弱火に相当する流量のガスが流れる際に、ガス種に応じてガス量を調節している。したがって、ガス種が異なればこのオリフィス板９３のみを交換するだけでよい。

図５を参照して、図５（ａ）は原点位置を示している。この原点位置から時計回り方向を正回転方向として、１対の係合突起５１が正回転方向に回転する。

円筒状のカム部材６の内側には１対の突起が形成されており、その突起の斜面であって、係合突起５１が正回転方向に回転した際に当接する面を第１係合部６２として、係合突起５１が第１係合部６２に当接して、係合突起５１が正回転方向に回転するのに伴って、カム部材６も正回転方向に回転する。カム部材６の外周面にはカム面６１が形成されており、カム部材６が回転すると、カム面６１が摺動子７１を、図において右方向に押し始める。そして、ロッド７の先端が弁体２１ａを押すことにより電磁安全弁２１の開弁動作が開始される（安全弁：開弁開始）。

同図（ｂ）はカム面６１が摺動子７１を介してロッド７を完全に右方向に押し切った状態を示している。同図（ａ）の状態から（ｂ）の状態に移行する間に、電磁安全弁２１は上記のようにロッド７に押され開弁する。また、この開弁と連動して開閉板８が回転して中火程度のガスがバーナに流れる状態になる。そして、この状態で上記点火プラグ１５が作動してバーナに点火される。通常の作動であれば点火が確認されると、電磁安全弁２１の電磁石に継続して通電すると共にカム部材６は更に正回転方向に回転して、弁体２１ａを強制的に開弁させていた駆動力を解除する。

ただし、後述する異常時における動作では点火後もカム部材６を（ｂ）に示す位置に停止させ、電磁石に通電することなく弁体２１ａを開弁状態で保持する。そして、この異常時における作動では、消火操作がされるとステッピングモータ３を逆回転方向に回転させ、（ｃ）に示すようにカム部材６を（ａ）と同じ位相に戻すことにより弁体２１ａを閉弁させることとした。

以下、図６を参照して停電時の作動を説明する。電源スイッチがオンされると（Ｓ１）、まず外部の商用電源から電力が供給されているかを確認する（Ｓ２）。具体的には商用電源の周波数を検知できるか否かにより供給されているか否かを判断する。すなわち、商用電源の周波数（５０Ｈｚもしくは６０Ｈｚ）が検知された場合には、停電ではなく商用電源から電力の供給を受けていると判断して通常の作動を行う（Ｓ３）。

停電が発生していると判断した場合には、図外の制御ユニットは上記電池による電力供給に切り替える（Ｓ４）。このとき、電池の電圧がＡ／Ｄコンバートされた値が、第１の基準電圧に相当するＡよりも低い場合には、電池の電力が十分ではないと判断してＳ１に戻り、電池が交換されるか停電が解消されるまで待機することになる（Ｓ５）。電池の電圧が第１の基準電圧より高い場合には点火スイッチがオンされるのを待ち（Ｓ６）、オンされた場合にはステッピングモータ３を作動させて、上記図５の（ａ）の状態から（ｂ）の状態に移行させる（Ｓ７）。ただし、この状態は失火しても弁体２１ａは自動で閉弁しないので、ステッピングモータ３を逆方向に作動させて（ｃ）の状態に戻すのに十分な電力が電池に残存していることが重要である。そこで、上記第１の基準電圧より低い第２の基準電圧を設定しておき、その第２の基準電圧に相当するＢよりも電池の電圧値が高いかを監視する（Ｓ８）。

電池の電圧が第２の基準電圧より低い場合には直ちにステッピングモータ３を逆方向に作動させて図５の（ｃ）に示す状態に戻し（Ｓ１５）、その後、電池が交換されるか停電が解除されるまで待機する。

電池の電圧が第２の基準電圧より高ければ、図５の（ｂ）の位置に到達したことを確認した後（Ｓ９）、ステッピングモータ３を停止させて燃焼状態を継続する（Ｓ１０）。なお、この状態では火力はほぼ中火に固定されるが、非常時であるため火力の調節は行わない。この非常時の燃焼状態であっても停電が解消すると（Ｓ１１）、Ｓ１に戻ってＳ３の通常の作動に復帰するが、停電中は点火スイッチがオフにされるか（Ｓ１２）、電池の電圧が第１の基準電圧を下回るまで（Ｓ１４）、バーナの燃焼状態を継続する。

なお、点火スイッチがオフにされた場合（Ｓ１２）および電池の電圧が第２の基準電圧を下回った場合（Ｓ１４）には、共にステッピングモータ３を逆方向に作動させて図５の（ｃ）に示す状態に戻したあと（Ｓ１３，Ｓ１５）、Ｓ１に戻って待機する。なお、燃焼中に失火した場合にはステピングモータ３を逆方向に作動させて（ｃ）の状態に戻すことで弁体２１ａを閉弁させる。

ところで、図５の（ｂ）では弁体２１ａを完全に開弁させたが、若干手前でステッピングモータ３を停止させ、弁体２１ａを完全に開弁しない状態で燃焼状態を継続させてもよい。また、上記実施の形態では元電磁弁１４の開弁状態を保持するために通電し続けたが、元電磁弁１４も上述のカム部材６を用いた構造と同様の構造とすることにより開弁状態を保持するために通電を継続する必要のない開閉弁に置き換えてもよい。

更に、図６のＳ２では商用電源の有無を自動で判別して電池による電力供給に切り替えているが、手動操作により電源を切り替える構成にしてもよい。また、上記実施の形態ではガス器具としてガスコンロを例示したが、本発明は瞬間湯沸器やガスファンヒータなどの他のガス器具に適用することができる。

なお、本発明は上記した形態に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内において種々の変更を加えてもかまわない。

１ ガスコンロ
２ 火力調節装置
３ ステッピングモータ
６ カム部材
７ ロッド
８ 開閉板
９ ガス通路板
１０ 電池ケース
１４ 元電磁弁
１５ 点火プラグ
２１ 電磁安全弁
２１ａ 弁体
２２ 火力調節部

Claims (4)

1. 弁体を電磁石の磁極に吸着させて開弁状態で保持すると共に、電磁石への通電を停止すると付勢力により弁体が閉弁状態に移動し、その付勢力によって閉弁状態で保持される電磁安全弁を備え、点火操作がされるとモータの駆動力によって弁体を開弁状態に強制的に移動させた状態で弁体を電磁石の磁極に押接させ、その状態でガスバーナの点火が確認されると電磁石への通電を継続し弁体を開弁状態で吸着保持した状態で弁体に対するモータの駆動力による押接を解除するガス器具であって、モータの駆動および電磁石への通電の電源として外部からの商用電源を用いるものにおいて、停電により商用電源からの電力供給が停止した際に使用可能な非常用電源として電池を内蔵しており、上記モータの駆動力はモータによって回動されるカムによって弁体を開弁方向に押すものであって、停電時にバーナに点火する際に、上記電池の電力でモータを作動させて弁体を開弁させた状態でモータを停止させ、上記電磁石に通電することなく弁体を開弁状態で保持することを特徴とするガス器具。
2. 上記電池によりモータを作動させて弁体を開弁する際に、弁体が電磁石の磁極に押接される前の位置でモータを停止することを特徴とする請求項１に記載のガス器具。
3. 上記商用電源からの電力供給状態を監視し、停電状態が発生した場合に自動的に電池による作動に切り替えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のガス器具。
4. 上記電池の電圧を監視し、第１の基準電圧より電池の電圧が低下した場合に点火操作がされてもモータの作動を禁止すると共に、弁体を開弁状態で保持している状態で第１の基準電圧よりも電池の電圧が低下した場合に、自動的にモータを駆動して弁体を付勢力によって閉弁させることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のガス器具。

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