JP4010990B2

JP4010990B2 - ガスバルブ

Info

Publication number: JP4010990B2
Application number: JP2003187122A
Authority: JP
Inventors: 雄一林; 正則清水
Original assignee: Rinnai Corp
Current assignee: Rinnai Corp
Priority date: 2003-06-30
Filing date: 2003-06-30
Publication date: 2007-11-21
Anticipated expiration: 2023-06-30
Also published as: JP2005024116A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばガスコンロに設けられ、ガスバーナへの燃料ガスの供給を制御するガスバルブに関し、特に、通路面積を変更してガスバーナへのガス流量を調節するガス流量制御子を手動、電動で操作できるようにしたものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のガスバルブでは、例えばガスバーナに通じるガス通路にガス流量制御子であるニードルのニードル本体を設け、このニードル本体の操作手段である火力調節レバーの支点部から屈曲させて形成した挟込み部でニードル本体に取付けたニードルピンを挟込み、火力調節レバーを回動させて、ニードルピンが回転してニードル本体をニードル受けに対して垂直方向に移動させ、流量制御するようにしている。また、火力調節レバーの所定の位置には開口が形成され、この開口を貫通するようにギアドモータの回転軸に装着したカムと対偶する操作竿が遊びをもって設けられている。これにより、手動または電動で火力調節レバーによってニードル本体を操作してガス流量を調節してガスバーナの火力が調節できる（特許文献１）。
【０００３】
このようなガスバルブを設けたガス調理器具では、ガスバーナの点火操作を行う際や火力変更のため、または例えば器具本体に設けた鍋底センサーの出力に応じてガスバーナの火力をフィードバック制御して火力を自動調節するため、手動または電動でガス流量制御子であるニードルが駆動される。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−４７６８２号公報（例えば、請求項１７及び図３１参照）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のものでは、例えば火力の自動調節を行っている場合に、火力調節レバーを操作すると、ニードルが駆動されてガスバーナの火力が即座に変化する。この場合、その火力の変更が調理者の意図したものであればよいが、例えば、調理者が火力調節レバーに誤って触れてこの火力調節レバーを若干動した場合に、ガスバーナの火力が変化するのは望ましくない。また、鍋底センサーの出力に応じてガスバーナの火力をフィードバック制御して自動調節している場合、火力調節レバーが動く毎にモータを駆動してニードルの位置が補正されるため、無駄に電力が消費される。
【０００６】
そこで、本発明は、上記点に鑑み、誤って操作手段が操作されても即座に火力が変化せず、また、火力の自動調節中に無駄に電力が消費されることのないガスバルブを提供することを課題とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明のガスバルブは、ガスバーナに通じるガス通路を有し、このガス通路に、通路面積を変更してガスバーナへのガス流量を調節するガス流量制御子を配置し、このガス流量制御子に、手動でのガス流量制御子の操作を可能とする操作手段と、電動でのガス流量制御子の操作を可能とする駆動手段とを連結し、操作手段及び駆動手段によってガス流量制御子を駆動してガスバーナへのガス流量を調節できるようにしたガスバルブにおいて、前記操作手段と前記ガス流量制御子とを、バックラッシュを有するギアトレインを介して連結すると共に、このギヤトレインの途中に駆動手段を連結し、駆動手段による駆動が停止した後、駆動手段をバックラッシュ量の略半分に相当する量だけ戻して、操作手段の操作方向の両方向に対して各々あそびを確保することを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、ガスバーナを点火した後、操作手段を手動で操作すると、その操作に応じて、ギアトレインを介してガス通路内のガス流量制御子が移動され、ガス通路の通路面積を変更してガス流量が調節される。同様に、駆動手段を駆動すると、その回転角に応じてガス通路内のガス流量制御子が移動され、ガス通路の通路面積を変更してガス流量が調節される。ここで、例えば火力の自動調節を行っている場合に、調理者が誤って操作手段の位置を若干動かしても、前記操作手段がバックラッシュを有するギアトレインを介してガス流量制御子に連結されているため、ガス流量制御子が直ちに移動されず、ガスバーナへの燃料ガスの供給量は即座に変化しない。このため、例えば鍋底センサからの出力で火力をフィードバック制御して自動調節している場合でも、モータを駆動してガス流量制御子の位置を補正する必要はなく、無駄に電力が消費されることはない。
【０００９】
この場合、前記ガス流量制御子の制御位置を検出する検出手段を設けて、モータによる自動制御中に調理者が意図的に火力を変更したか否かを判別するようにしてもよい。
【００１０】
また、前記検出手段が、駆動手段によるガス流量制御子の位置と連動して駆動されるようにしておくのがよい。
【００１１】
尚、前記検出手段を、マイクロスイッチ、または、制御位置の連続した検出を可能とするポジションセンサとすればよい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１を参照して、１は、本発明の電動式のガスバルブであり、このガスバルブ１は、ガス調理器具として例えばキッチンに設けた厨房家具に設置されるビルトイン式のガスコンロ２に組込まれる。器具の作動を制御するマイコン（図示せず）を備えたガスコンロ２は箱状の器具本体２１を有し、器具本体２１には、その上面を覆う天板２２に設けた３個の開口を臨むように３個のガスバーナ２３ａ、２３ｂ、２３ｃが設けられている。器具本体２１の前面の両端には、操作パネルである前面パネル２４が設けられ、両前面パネル２４の間に位置して器具本体２１には、セラミックプレート式バーナ（図示せず）を有するグリル２５が設けられている。器具本体２１にはまた、本発明のガスバルブ１によって燃料ガスの供給が制御されるガスバーナ２３ａの中央開口を臨むように温度センサ（鍋底センサ）Ｓが上方に向かって付勢された状態で設けられ、天板２２に載置した五徳Ｇに載置されるなべ等の調理器具（図示せず）の底面に当接して調理温度を検出する。
【００１３】
前面パネル２４には、温度センサＳからの出力でガスバーナ２３ａの火力を調節して自動調理を実現する自動調理用の３個スイッチ２６が設けられている。本実施の形態では、自動調理モードとして、揚げものスイッチ２６ａ、炊飯スイッチ２６ｂ及び煮ものスイッチ２６ｃ設けられている。例えば揚げもののように、調理温度制御を行う場合、マイコンには、各自動調理に対応する調理温度が設定され、この設定温度に対応してガスバーナ２３ａの火力を制御する上限値及び下限値が設定されている。そして、揚げものスイッチ２６ａをＯＮして自動調理を実行すると、調理温度が設定温度に保持されるように、後述のモータをフィードバック制御してガスバーナ２３ａの火力が自動調節される。
【００１４】
図２乃至図４を参照して、ガスバルブ１は、上下に重ねて連結した２個の部分１１ａ、１１ｂから構成されるバルブケーシングを有する。下側に位置するバルブケーシングの第１部分１１ａには、バルブケーシングの長手方向に沿って延びる第１内部通路１２ａが設けられ、第１内部通路１２ａに連通するガス流入部１３が開設されている。ガス流入部１３の下流側に位置して第１内部通路１２ａには電磁安全弁３が設けられている。電磁安全弁３はマグネットケース３１を有し、このマグネットケース３１には、例えば器具本体２１に設けた制御ユニット（図示せず）からの信号に基づいて励磁される電磁石とこれに吸着される吸着片とが収容されている。
【００１５】
吸着片にはマグネットケース３１から第１内部通路１２ａの下流側に向かって突出した第１弁体３２が連結されている。電磁安全弁３の閉弁状態では、第１弁体３２は、該第１弁体３２とマグネットケース３１との間に縮設したばね３３の付勢力によって第１内部通路１２ａに設けた弁座部材３４の弁座に着座している。電磁安全弁３の開弁操作は、第１内部通路１２ａに挿設され、第１内部通路１２ａの長手方向に沿って前後方向に移動自在な操作ロッド４により行われる。操作ロッド４には第２弁体４１が設けられ、第２弁体４１は第１内部通路１２ａに設けた弁座４２と共に元弁を構成する。元弁の閉弁状態では、第２弁体４１は、第２弁体４１と弁座部材３４との間に縮設したばね４３により弁座４２に着座している。操作ロッド４の前後方向の移動は、前面パネル２４に設けられる点消火ボタン５の押込み操作によって行われる。点消火ボタン５は円筒形状に形成され、その第１内部通路１２ａ側の端面には、点消火ボタン５の移動に伴って操作ロッド４を押圧する押圧ロッド５１が連結されている。押圧ロッド５１の下側には、案内部５１ａが連結され、この案内部５１ａの一端は、第１部分１１ａの下側に設けたハートカム機構５２に連結されている。
【００１６】
この場合、点消火ボタン５は、後述の火力調節ダイヤルと共に前面パネル２４から突出し、図２に示す第１内部通路１２ａを閉鎖する閉弁位置から点火操作を行うために、コンロ器体２１内側に向かう方向である後方側（図２では右側）に点消火ボタン５を押込み操作すると、押圧ロッド５１を介して操作ロッド４が後方側に押込まれて元弁を開弁させた後、弁体３２を吸着片側に押しきると共に点火手段である放電ユニット（図示せず）が作動する点火位置まで移動する。点火位置から点消火ボタン５の押込みを解除すると、ハートカム機構５２で案内されて、コンロ器体２１外側に向かう方向である前方側（図２では左側）に移動して元弁を開弁保持して第１内部通路１２ａを開放した状態の開弁位置に到達する。消火操作を行うために開弁位置から点消火ボタン５をさらに押込み操作すると、ハートカム機構５２がリセットされて消火位置に戻される（図１及び図２に示す状態）。
【００１７】
元弁の上流側に位置して第１部分１１ａにはガス流出口１４が設けられ、該ガス流出口１４は、第２部分１１ｂに設けた略Ｌ字形の第２内部通路１２ｂの一端と一致し、第１及び第２の各内部通路１２ａ、１２ｂがガス通路を構成する。第２内部通路１２ｂは、第２部分１１ｂの上部に連結したガス流出部１６に連通している。そして、ガス流出部１６から流出した燃料ガスは、ガスバーナ２３ａの混合管に燃料ガスを噴射するガスノズル（図示せず）へと供給される。この場合、ガスノズルへの燃料ガスのガス供給量を調節するため、第２内部通路１２ｂには、ガス通路１２ｂの通路面積を増減させてガス流量を調節するガス流量制御子であるニードルが設けられている。
【００１８】
このニードルは、第２内部通路１２ｂの長手方向に沿って前後方向に移動自在なニードル本体６を有し、第２内部通路１２ｂに設けた弁孔１２１に挿入自在である。ニードル本体６の弁孔１２１とは反対側の端部には、ニードル本体６に対して直角に操作ピン６１が取付られている。そして、この操作ピン６１を介して手動または電動で操作して弁孔１２１に対しニードル本体６を第２内部通路１２ｂに沿って前後方向に移動させることでガス通路１２ｂの通路面積を増減させてガス流量を調節する。このニードル本体６の手動での操作は、点消火ボタン５の周囲に設けた火力調節ダイヤル７により行われる。
【００１９】
図５を参照して、火力調節ダイヤル７は、点消火ボタン５の前後方向の移動と共に移動する回転自在なつまみ部材７１と、ギアトレイン８を回転させるダイヤル部材７２から構成される。ダイヤル部材７２の前方側の端部には、半径方向外側に延出させた凹部７２ａが相互に対向して２箇所設けられている。点消火ボタン５の外周面を隠すつまみ部材７１の第１内部通路１１ａ側の端部には、第１内部通路１１ａ側に延びる突出片７１ａが相互に対向して２箇所設けられている。そして、つまみ部材７１を前方側に付勢するばね７３をつまみ部材７１とダイヤル部材７２との間に縮設し、各突出片７１ａを各凹部７２ａに係合させてつまみ部材７１とダイヤル部材７２とが組付けられる。つまみ部材７１の前方側の外表面には、長手方向に延びる指標部材７１ｂが取付られ、、この指標部材７１ｂと、前面パネル２４に設けたガスバーナ２３ａの火力ポジション表示２７との一致により、ガスバーナ２３ａの火力を指標する指標部を構成する（図１参照）。
【００２０】
ところで、火力調節ダイヤル７を操作ピン６１と直結したのでは、後述のモータによって火力の自動調節を行っている場合に、調理者が誤って火力調節ダイヤル７を回転させるとニードル本体６が移動してガスバーナ２３ａの火力が即座に変化する等の問題がある。本実施の形態では、ダイヤル部材７２の第１内部通路１１ａ側の端部は所定ピッチで歯切りし、歯切りした部分７２ｂを、一定のバックラッシュを有するギアトレイン８を介して操作ピン６１に接続している。
【００２１】
図５乃至図７を参照して、ギアトレイン８は、第１部分１１ａの前方側に装着したギアボックス８１内に収納され、歯切りした部分７２ｂと噛合うかさ歯車８２ａを有する。このかさ歯車８２ａには、第１平歯車８２ｂが一体に形成されている。この第１平歯車８２ｂが第２平歯車８３ａと噛合い、この第２平歯車８３ａに一体に形成したピ二オン８３ｂが、第３平歯車８４ａと噛合っている。そして、この第３平歯車８４ａに一体に形成したピ二オン８４ｂがニードルラック８５と噛合い、このニードルラック８５に設けた凹部にニードル本体６の操作ピン６１が嵌込まれている。これにより、ダイヤル部材７２の回転操作に同期してニードル本体６が弁孔１２１に対して前後方向に移動自在となる。本実施の形態では、火力調節ダイヤル７を時計方向に回転させるとガス流量が少なくなり、反時計方向に回転させるとガス流量が多くなる。
【００２２】
ニードル本体６を電動で駆動するために、ギアボックス８の上面にはモータ８６が設けられ、このモータ８６の回転軸に設けたピニオン８６ａが第４平歯車８７ａと噛合い、この第４平歯車８７ａに一体に形成したピ二オン８７ｂが第２歯車８３ａと噛合っている。これにより、モータ８６を駆動して回転軸を回転させると、第２歯車８３ａ及び第３歯車８４ａを介してニードルラック８５が前後方向に駆動されてニードル本体６が第２内部通路１２ｂ内を移動する。この場合、ニードル本体６は、ギアボックス８６に設けたガイドに従って前後方向に移動する。また、モータ８６のピニオン８６ａは第５平歯車８８ａにも噛み合い、この第５平歯車８８ａに一体に形成したピニオン８８ｂが第１歯車８２ｂと噛み合っている。このため、モータ８６を回転させると、それに同期してダイヤル部材７２が回転されることにより、つまみ部材７１が回転され、指標部材７１ｂと、火力ポジション表示２７との一致により、調理者が火力位置を見失うことはない。
【００２３】
ギアトレイン８を構成する各歯車のギア比は、ニードルラック８５が前後方向に移動する量が最大となる場合にダイヤル部材７２が約９０°回転するように設定している。また、火力調節ダイヤル７を回転させると、ギアトレイン８を介してモータ８６を回転させることになるが、ダイヤル部材７２からモータ８６へのギア比を、ニードルラック８５からモータ８６へのギア比よりも歯車を１個少なくして約１／３に設定しているので、火力調節ダイヤル７を手動で回転させるのに必要なトルクは小さくできる。
【００２４】
図８を参照して、自動調理を実行している間、ガス流量制御子であるニードル本体６の位置を連続的に検出するためポジションセンサＰＳが設けられている。このポジションセンサＳは、ニードルラック８５の中央部に設けた凹部８５ｂに取付られ、このニードルラック８５と連動するようになっている。このポジションセンサＰＳは抵抗式のものであり、全抵抗に印加した電圧と出力される分圧との比でニードル本体６の詳細な位置を検出する。
【００２５】
ところで、ギアトレイン８にバックラッシュを持たせた場合、ガス量の変化とポジションセンサＰＳの出力変化との間にはヒステリシスが存在することになる。この場合、ニードル本体６を移動させるニードルラック８５にポジションセンサＰＳを取付けているので、ポジションセンサＰＳの出力が変化した場合には、ニードル本体６も移動していると判断できる。本実施の形態では、モータ８６を駆動して所定の位置まで火力調節ダイヤル７を回転させた後、所定の回転角だけモータ８６を反転させて火力調節ダイヤル７を逆回転させるようにした。
【００２６】
図９を参照し、ギアトレイン８のバックラッシュによって、例えばモータ１回転分のヒステリシスが存在する場合、火力調節ダイヤル７では約１０度の回転角のヒステリシスに相当する。例えば、図９に示す点▲１▼の位置から、モータ８６を駆動して点▲２▼まで駆動して停止させた場合、この状態で火力調節ダイヤル７を反時計方向に動かすと、ガス流量及びポジションセンサＳの出力が変化する。このため、点▲２▼まで駆動した後、モータを０．５回転分だけ時計方向に逆転させるようにしてバックラッシュによる偏りを回避している。尚、図９において、一点鎖線は火力調節ダイヤル７を時計方向（ＣＷ）、反時計方向（ＣＣＷ）に回転させたときのガス流量の変化を示し、実線は火力調節ダイヤル７を時計方向、反時計方向に回転させたときのポジションセンサＰＳの出力の変化を示す。
【００２７】
これにより、火力調節ダイヤル７を誤って回転させても所定の範囲内であればニードル本体６は移動しないため、ガスバーナ２３ａの火力は即座に変化しない。また、火力の自動調節中にモータ８６を駆動してガス流量を補正する必要はないので、無駄に電力を消費することはない。この場合、マイコンに予め設定した範囲を超えて火力調節ダイヤル７が回転されたことをポジションセンサＰＳが検出した場合には、調理者が意図的に火力調節ダイヤル７を回転させたものと判断して、自動調理モードでの調理を一旦中断してそれを調理者に報知するようにブザー等の報知手段を設けている。
【００２８】
次に、本発明のガス制御装置１の作動を説明する。図３に示す閉弁位置から点消火ボタン５の押込み操作すると、押圧ロッド５１を介して操作ロッド４を後方側に押圧して元弁を開弁させ、弁体３２を吸着片側に押しきる点火位置に到達する。この場合、モータ８６によってギアトレイン８を介してガス流量制御子であるニードル本体６を、ガスバーナ２３ａが確実に点火できる位置まで移動させ、放電ユニットによってガスバーナ２３ａの点火操作が行われる。そして、ガスバーナ２３の近傍に設けた火炎検出素子（図示せず）がガスバーナ２３の火炎を検出すると、制御ユニットからの信号で電磁弁３が励磁されて開弁保持される。ガスバーナ２３が着火したことを確認して点消火ボタン５の押込みを解除すると、点消火ボタン５は、ハートカム機構５２に案内されて開弁位置に到達する。
【００２９】
開弁位置では、火力調節ダイヤル７の手動での回転操作によってギアトレイン８を介してニードル本体６を操作することで、ガスバーナ２３ａの火力を変化させることができる。他方で、例えば揚げものスイッチ２６ａをＯＮして自動調理モードを実行すると、揚げものスイッチ２６ａがＯＮされたことをマイコンが認識し、それに応じてポジションセンサＰＳによってニードル本体６の位置を判別する。この判別結果に応じて、マイコンによってモータ８６を駆動し、ギアトレイン８を介してニードル本体６を所定の位置まで移動させ、選択された自動調理に応じてガスバーナ２３ａの火力を所定火力に設定する。そして、温度センサＳで調理温度を測定し、その出力に応じてモータ８６を駆動してニードル本体６を移動させ、揚げもの調理する場合の温度が一定になるようにガスバーナ２３ａの火力がを制御する。
【００３０】
ガスバーナ２３ａを消火する場合、開弁位置から後方側に点消火ボタン５を押込み操作すると、ハートカム機構５２がリセットされ、点消火ボタン５は、ばね１７の付勢力を受けて図３に示す閉弁位置まで後退する。この場合、押圧ロッド５１の押圧が解除された操作ロッド４は、ばね３４の付勢力を受けて前方側に移動し、元弁を閉弁する。元弁が閉弁されるとガスバーナ２３ａへの燃料ガスの供給が停止されて消火される。火炎検出素子によって火炎が消えたことを制御ユニットが認識すると電磁安全弁３が閉弁される。この場合、実行されている自動調理も終了する。
【００３１】
尚、本実施の形態では、ポジションセンサＰＳを設けてニードル本体６の位置を連続的に検出することとしたが、これに限定されるものではなく、図１０に示すように、ニードル本体６の操作ピン６１側の端部の近傍にマイクロスイッチＭを設け、ニードル本体６の前後方向のに移動に伴って開閉する接点に基いてニードル本体６の位置を簡易的に検出するようにしてもよい。この場合、図１１に示す火力調節ダイヤル７の位置のヒステリシスを考慮してギアトレイン８のバックラッシュによる偏りを回避すればよい。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のガスバルブは、誤って操作手段が操作されても即座に火力が変化せず、火力の自動調節中に無駄に電力が消費されることがないという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のガスバルブを組込んだガスコンロの斜視図
【図２】本発明のガスバルブの斜視図
【図３】本発明のガスバルブを閉弁位置で示す断面図
【図４】本発明のガスバルブの上面図
【図５】図２のガスバルブを分解して示す斜視図
【図６】ニードル本体の駆動を説明する図
【図７】ニードル本体の駆動を説明する図
【図８】（ａ）乃至（ｃ）は、ニードル本体の位置検出を説明する図
【図９】火力調節ダイヤルの位置のヒステリシスを説明する図
【図１０】（ａ）乃至（ｃ）は、変形例にかかるニードル本体の位置検出を説明する図
【図１１】変形例にかかる火力調節ダイヤルの位置のヒステリシスを説明する図
【符号の説明】
６ニードル本体
７火力調節ダイヤル
７２ダイヤル部材
８ギアトレイン
８６モータ

Claims

ガスバーナに通じるガス通路を有し、このガス通路に、通路面積を変更してガスバーナへのガス流量を調節するガス流量制御子を配置し、このガス流量制御子に、手動でのガス流量制御子の操作を可能とする操作手段と、電動でのガス流量制御子の操作を可能とする駆動手段とを連結し、操作手段及び駆動手段によってガス流量制御子を駆動してガスバーナへのガス流量を調節できるようにしたガスバルブにおいて、前記操作手段と前記ガス流量制御子とを、バックラッシュを有するギアトレインを介して連結すると共に、このギヤトレインの途中に駆動手段を連結し、駆動手段による駆動が停止した後、駆動手段をバックラッシュ量の略半分に相当する量だけ戻して、操作手段の操作方向の両方向に対して各々あそびを確保することを特徴とするガスバルブ。
前記ガス流量制御子の制御位置を検出する検出手段を設けたことを特徴とする請求項１記載のガスバルブ。
前記検出手段が、駆動手段によるガス流量制御子の移動と連動して移動されるようにしたことを特徴とする請求項２記載のガスバルブ。
前記検出手段を、マイクロスイッチとしたことを特徴とする請求項２または請求項３記載のガスバルブ。
前記検出手段を、制御位置の連続した検出を可能とするポジションセンサとしたことを特徴とする請求項２または請求項３記載のガスバルブ。