JP2548151B2 - ガス制御装置 - Google Patents

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態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。最も単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
入口６から出口７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、この時の出口７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８図の例では
多遂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
となって通電量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。

問題点を解決するための手段 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絞りと、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絞りがあるから、コッ
ク停止位置によってガスが流れる絞りの孔の組合せを選
定したことになり、最大燃焼量から最少燃焼量まで段階
的に変化させることが出来る。この時の絞り比は孔径で
決められるので任意に高く設計することが可能であり、
その流量精度は絞りの孔径に依存するのみなので高レベ
ルを確保できる。次に、コックを停止させるための位置
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
変えるた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判定部で常時判定され、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
的に変化させる。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
判断し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21b,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,22b,22c,22d,22e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
の異る多孔23a,23b,23c,23d,23eを形成した絞り（以下
オリフィス板という）24が設けられている。絞り（以下
オリフィス板という）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
18の上端部は断面Ｄ型の軸26となり端面には直線溝27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28の回転部中央に設けられ
たＤ型の穴29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
速ギアボックス33から構成される。第４図は４ビットの
エンコーダを用いた位置信号発生器28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
周接触面に対して外周側４本の円環を同時に接触しなが
ら回転して、図の斜視部分で電気的にオン状態となる。
今、オンを１、オフを０と表現して内側から順に示す
と、角度０度では1111であり、角度60度までの中間は11
10,角度60度は1101,角度120度までの中間は1100,角度12
0度は1011,角度180度までの中間は1010,角度180度は100
1,角度240度までの中間は1000,角度240度は0111,角度30
0度までの中間は0110,角度300度は0101,角度０度との中
間は0100のようになる。これらのオンオフ信号の組合せ
は閉子18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、なおかつハウジング19に設けた複数
の流路22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の時はオ
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1001,0111と次第に減少して0
101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判定部35による現位置信号は
演算制御部36に与えられる。37は駆動制御部で、発停制
御部38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。

一例として第６図に示すパターン図で角度０゜（コー
ド1111）より角度120゜（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
が記憶されており、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1111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
を送り、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り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36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
32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110
0）に達したとき、モータ32への供給電力を速度制御部3
9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
い行き過ぎ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効果がある。

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
誤を判定して異常信号を検出し、誤動作時にはモータの
駆動状態を変化させて再判断するので例えば一時的なノ
イズによって誤動作することが防止でき、検出の誤りが
なく信頼性が高い。

【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図は同閉子の穴と溝の位置関係を示す展開
図、第３図は同絞り（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……
絞り（オリフィス板）、28……位置信号発生器、31……
モータ駆動部、34……位置判定回路、35……位置判定
部、36……演算制御部、37……駆動制御部、38……発停
制御部、39……速度制御部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松田 明 門真市大字門真1006番地 松下電器産業 株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−99571（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−10613（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−157718（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−159282（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−166013（ＪＰ，Ｕ)

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の流路を切り換え開閉するコックと、
   前記複数の流路に対応した絞りと、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し、
   位置信号の誤動作時に前記駆動制御部によってモータ駆
   動状態を変化させコック位置を再判断するガス制御装
   置。
2. 【請求項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. 【請求項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. 【請求項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. 【請求項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。