JP4128179B2 - 火力調節装置 - Google Patents

Description

本発明は、同一の円周上に並べられた複数個のガス通路穴を備えたガス通路板と、これらガス通路穴の少なくとも１個の一致する開弁穴を備えた開閉板との位相をモータによって変更し、開弁穴に一致するガス通路穴を変更してガス流量を増減する火力調節装置に関する。

例えば上記ガス通路板を火力調節装置に固定すると共に、このガス通路板の下面に上記開閉板をバネの付勢力により密着させている。また、開閉板の下方には回転自在に保持された回転軸が設けられており、この回転軸に開閉板が固定されている。回転軸はモータの出力軸に連結され、モータが回転すると回転軸が回転されることにより開閉板が回転する。

開閉板には開弁穴が設けられており、この開弁穴がガス通路穴に一致すると開弁穴からガス通路穴を通ってガスが下流のノズルへと流れるように構成されている。開閉板が回転すると、開弁穴に一致するガス通路穴の大きさや個数が変化するので、ノズルへ供給されるガス量が増減し、その結果、バーナの火力が調節される（例えば、特許文献１参照）。

また、回転軸には円筒カムであるカム部材が固定されている。このカム部材のカム面にはロッドが当接されており、回転軸が回転するとカム部材も共に回転し、回転軸に対して略直角方向にカム面がロッドを押す。ロッドの延長線上にはバーナの燃焼中は開弁状態で保持される電磁安全弁が配置されており、ロッドが押されるとロッドの先端で電磁安全弁の弁体を強制的に押して開弁するように構成されている。

点火の際には、このように弁体を強制的に開弁している状態でバーナにガスを供給し、着火が完了するとバーナの近傍に配設されている熱電対からの熱起電力により弁体が開弁状態で保持される。なお、熱起電力を直接電磁安全弁に供給せず、制御装置に入力するタイプのものでは、電磁安全弁が強制的に開弁されると、制御装置から開弁保持用の電流が電磁安全弁に供給され、熱起電力が入力されている間は継続して電磁安全弁を開弁保持するように構成されている。

このように弁体が開弁保持された状態では、回転軸をさらに回転させてカム部材のカム面がロッドを押さなくなっても、電磁安全弁は開弁したままの状態になる。なお、上記制御装置を用いるタイプでは、バーナが消火して熱起電力の電圧が低下すると、制御装置から電磁安全弁に供給されていた電流が遮断される。すると、弁体を吸着していた電磁力が消滅するので。開弁状態で保持されていた弁体はバネの付勢力で閉弁側に戻され、電磁安全弁が閉弁するように構成されている。
特開２００２−３２３２１８号公報（図１）

上記従来のものでは、点火時にカム部材によりロッドで電磁安全弁の弁体を押している。そのため、点火した後に火力を調節する火力調節範囲ではカム面がふたたびロッドを押さないようにしなければならない。仮に、火力調節範囲内でカム部材がロッドを押すと、そのときにバーナが失火してもロッドが邪魔で電磁安全弁の弁体が閉弁することができず、ガスの流出を止めることができない。

そのため、点火位置と火力調節範囲とが重ならないように設定する必要がある。すなわち、点火位置で点火が完了した後に火力調節範囲内に移行する必要がある。そのため、点火時の火力は火力調節範囲の端における火力、すなわち強火か弱火のいずれかにならざるを得ない。ところが、弱火では確実に点火させることができないので、上記従来のものではガス流量が最大となる強火状態で点火を行っている。

強火状態で点火を行うと確実に点火を行うことができるものの、点火タイミングが遅れると点火により爆発音が生じ、また大きな炎が突然生じるので望ましくない。

一方、上記従来のものでは、回転軸に開閉板を固定しているので、回転軸が傾いて取り付けられていると、開閉板がガス通路板に密着せず、隙間が生じる場合がある。ガス通路板と開閉板との間に隙間が生じると、その隙間を通ってガスが流れるので、火力が安定しないという弊害が生じる。

そこで本発明は、上記の問題点に鑑み、上述の不具合が生じない火力調節装置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火力調節装置は、同一の円周上に並べられた複数個のガス通路穴を備えたガス通路板と、これらガス通路穴の少なくとも１個の一致する開弁穴を備えた開閉板との位相をモータによって変更し、開弁穴に一致するガス通路穴を変更してガス流量を増減すると共に、このモータによって回転されるカム部材を備え、バーナの燃焼中は開弁した状態で保持される電磁安全弁を、カム部材によって押されるロッド部材で開弁させるようにしたガス調節装置において、モータによって回転駆動される駆動部材に係合突起を設けると共に、モータの正回転時にこの係合突起に係合してカム部材を正駆動する第１の係合部と、モータの逆回転時にこの係合突起に係合してカム部材を逆駆動する第２の係合部とをカム部材に設け、さらに、火力調節範囲内で係合突起が第１の係合部に係合している状態からモータの逆回転により第２の係合部に係合するまで、係合突起が所定の角度範囲回動するように、第１の係合部と第２の係合部との間に、火力調節中の係合突起の回動軌跡上に位置する間隙を設け、火力調節中にカム部材がロッド部材を押さないようにしたことを特徴とする。

火力調節範囲の途中でロッドによる電磁安全弁の開弁が行われ点火されると、モータはさらに回転してカム部材が駆動されロッドが電磁安全弁を強制的に開弁しない状態になる。従来のものでは、火力調節のためその位置からモータを逆回転させると、カム面にロッドが引っ掛かり逆転できないか、あるいはロッドをふたたび電磁安全弁側に押してしまっていた。ところが上記構成では、モータを逆回転させると係合突起が第１の係合部から離れるが、間隙が設けられているので第２の係合部にはすぐに係合しない。したがって、モータを逆回転させてもカム部材はそのままの位置を維持し、駆動されない。更にモータが逆回転し係合突起が第２の係合部に当接すると、カム部材は逆方向に少し駆動されるものの、既に火力調節範囲の端部に位置しているので、火力調節範囲内でカム部材がロッドを再び押すことはない。

ガス通路板と開閉板とが相対的に移動する範囲であってガス流量が増減変化する火力調節範囲の途中に、上記電磁安全弁がロッドにより開弁される点火位置を設置することができる。

また、上記ガス通路板と開閉板との一方を固定すると共に他方をモータによって駆動するように構成し、モータから駆動力が伝達される伝達経路に、ガス通路板と開閉板との密着状態が変化しないようにフローティング機構を介設すれば、ガス通路板と開閉板との間に隙間が生じず、ガス流量が安定する。

なお、上記係合突起は回転軸心を挟んで１対に設けられており、これら係合突起が延設され、上記ガス通路板と開閉板とのいずれかに係合することによりフローティング機構を構成するように構成してもよい。

以上の説明から明らかなように、本発明は、第１係合部と第２係合部との間に間隙を設けて、モータを逆回転してもカム部材が駆動されないようにしたので、強火より小さな、例えば中火状態で点火を行うことができる。

また、上記フローティング機構を設けたことにより、ガス通路板と開閉板との間に隙間が生じず、ガス流量を安定させることができる。

図１を参照して、１はビルトイン式のガスコンロであり、上面には大バーナ１１，中バーナ１２，小バーナ１３の３つの大きさの相違する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１４が取り付けられている。

図２を参照して、上述の各バーナには、電磁式の開閉弁１５を介して並列にガスが供給される。すなわち、開閉弁１５の下流で各バーナへ分岐する分岐管路が並列に設けられ、各分岐管路の途中に、各バーナの火力を調節する火力調節装置が各々介設されている。

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は中バーナ１２の近傍に配置された図示しない熱電対の発電する熱起電力の電圧が所定の閾値以上の場合に、同じく図外の制御装置から開弁保持用の電流が流されて開弁保持されるものである。ただし、このタイプの電磁安全弁は、開弁する際には弁体を強制的に押して開弁する必要がある。そして強制的に開弁されている状態で開弁保持用の電流が供給されると、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。そして、中バーナ１２が消火し、熱起電力の電圧が上記の閾値より低下し、開弁保持用の電流が供給されなくなると、内蔵するバネの付勢力により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は図示しない制御装置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の側方に配設した２個のマイクロスイッチ４１ａ，４２ａ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がバネの付勢力で当接されている。そして、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に不当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。

円筒形のカム部材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す。

同図（ｂ）はカム面６１が摺動子７１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に押され開弁し、更に図示しない点火器から中バーナ１２に放電が発生し、中バーナ１２に点火される。

係合突起５１が更に回転すると、カム面６１が摺動子７１を押さなくなり、ロッド７と共に摺動子７１は戻しスプリング７２の付勢力によって押されて、図において左方向に戻る。そして、点火が完了していれば電磁安全弁２１は開弁保持されたままの状態になる。

同図（ｃ）は火力調節範囲の終端まで回転させた状態を示す。この状態から火力調節をするためには、係合突起５１を逆回転方向に戻す必要がある。係合突起５１が逆回転方向に回転されると、係合突起５１は第１係合部６２から離れる。そして、間隙６３が設けられていることから、係合突起５１はカム部材６のいずれの部分にも係合することなく、所定角度範囲、逆回転する。更に係合突起５１を逆回転方向に回転させると、係合突起５１は第２係合部６４に当接する。すると、それまで停止していたカム部材６は再び係合突起５１と共に逆回転方向に回転する。

係合突起５１を火力調節範囲の始端まで逆回転方向に戻した状態を同図（ｄ）に示す。係合突起５１を火力調節範囲の始端まで戻しても、カム面６１は同図（ｄ）に示すように、摺動子７１に当接する位置までは戻らないので、摺動子７１は図において右方向に押されることはない。したがって、係合突起５１を火力調節範囲内で往復させても、点火時に摺動子７１を一旦右方向に押したカム面６１が再び摺動子７１を右方向に押すことはない。

ところで、図６に示すように、上述のように係合突起５１の上端を開閉板８に係合させた。開閉板８には係合突起５１が係合する係合凹部８２が形成されており、係合突起５１が係合凹部８２内に挿入されている。ところで、図示のように係合突起５１が正逆方向に回転しても、係合凹部８２と係合突起５１との間にほとんど隙間が生じないので、開閉板８はステッピングモータ３の出力軸３１とずれることなく回転する。

ただし、このように回転方向にはずれが生じないが、開閉板８を回転軸３２に直接取り付けている訳ではないので、開閉板８の回転軸線と回転軸３２の回転軸線とは比較的自由に互いに傾くことができる。したがって、係合凹部８２と係合突起５１との係合部分がフローティング機構として機能し、例えば回転軸３２の軸線が多少傾いていても、開閉板８はガス通路板９に常に密着した状態で回転することができる。なお、上述のようにカム部材６も回転軸３２に固定されていないので、回転軸３２が傾いていてもカム部材６は所定の姿勢で回転することができる。

つぎに、カム４とマイクロスイッチ４１ａ，４２ａとによるステッピングモータ３の回転位相の補正について、図７を参照して説明する。マイクロスイッチ４１ａ，４２ａは共に突き出し方向に付勢された出没自在のプランジャを備えている。そして、各マイクロスイッチ４１ａ，４２ａには差動する２個の接点が内蔵されている。プランジャが突出している状態では２個の接点は共にオフであるが、プランジャが途中まで押し込まれると一方の接点がオンし、さらにプランジャが押し込まれると他方の接点もオンになる。

図７に示すように、原点位置ではマイクロスイッチ４２ａの２つの接点は共にオン状態になっている。ステッピングモータ３を駆動するとカム４が回動し、マイクロスイッチ４２ａの他方の接点がオフになる。その時点で、ステッピングモータ３の駆動回路に内蔵されているパルスカウンタをリセットする。

このリセットされた時点からカム面６１が摺動子７１およびロッド７を押して、電磁安全弁２１が開弁し出す。リセットされた時点から４０度までの範囲は電磁安全弁２１は開弁しているが、この時点ではまだバーナにはガスが供給されない。なお、上記リセットの際に点火器からの火花放電を開始する。この火花放電は３秒間継続される。４０度回動させるとマイクロスイッチ４２ａの一方の接点もオフになる。このとき、ステッピングモータ３の駆動回路は４０度にリセットされる。そして、４０度位置を越えると開弁穴８１とガス通路穴９１とが一致し出す。このときのバーナに供給されるガス流量は弱火に相当する最小流量である。

本実施の形態では、弱火（火力１）から強火（火力５）まで設定されている。開度が４０度から５５度までは弱火であるが、５５度を過ぎると１２４度のまでは弱火（火力１）から中火（火力３）へと火力が連続して増加する。１２４度から１４０度までは火力は中火状態で変化しない。なお、点火器は０度の時点から３秒間作動しており、このように火力が中火になるまでの間でバーナに点火される。ところで、本実施の形態では、このように原点位置である０度の時点から３秒間点火器を作動させるが、０度近辺では点火に充分な量のガスがバーナから噴出していないので、所定の角度位置（例えば９０度位置）まで点火器を作動させず、この所定位置から所定時間（例えば２秒間）点火器を作動させるようにしてもよい。

その後、２７０度までの間を火力調節範囲として、ステッピングモータ３は必要な火力になるように正逆回転する。ただし、強火方向から４０度まで逆回転しても、図５（ｄ）に示したように、カム面６１が摺動子７１に当接することはない。そして、消火する際には、制御装置から電磁安全弁２１へ供給している開弁保持用の電流を停止し、弁体２１ａを閉弁させてバーナへガスが供給されないようにする。そして、次回の点火操作に備えて、火力調節範囲の端部である２７０度を越えて回転角度が３３０度以上になるように回転させて、原点位置に戻す。

ところで、図７の上部に示した階段状の線図は、カム４１およびカム４２のカム曲線を直線状に変形したものである。

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。例えば、本実施の形態では制御装置から電磁安全弁２１に開弁保持用の電流を流したが、制御装置を介さずに熱電対からの熱起電力を直接電磁安全弁２１に供給して開弁保持させるようにしてもよい。

本発明の一実施の形態の構成を示す図 バーナの構成を示すブロック図 火力調節装置の内部構造を示す斜視図 火力調節装置の内部構造を示す正面断面図 カム部材の動きを示すＶ断面図 開閉板と係合突起との係合状態を示すＶＩ断面図 回転位相を検知するためのテーブル図

符号の説明

１ ガスコンロ
２ 火力調節装置
３ ステッピングモータ
５ 駆動部材
６ カム部材
８ 開閉板
９ ガス通路板
２１ 電磁安全弁
５１ 係合突起

Claims (4)

1. 同一の円周上に並べられた複数個のガス通路穴を備えたガス通路板と、これらガス通路穴の少なくとも１個の一致する開弁穴を備えた開閉板との位相をモータによって変更し、開弁穴に一致するガス通路穴を変更してガス流量を増減すると共に、このモータによって回転されるカム部材を備え、バーナの燃焼中は開弁した状態で保持される電磁安全弁を、カム部材によって押されるロッド部材で開弁させるようにしたガス調節装置において、モータによって回転駆動される駆動部材に係合突起を設けると共に、モータの正回転時にこの係合突起に係合してカム部材を正駆動する第１の係合部と、モータの逆回転時にこの係合突起に係合してカム部材を逆駆動する第２の係合部とをカム部材に設け、さらに、火力調節範囲内で係合突起が第１の係合部に係合している状態からモータの逆回転により第２の係合部に係合するまで、係合突起が所定の角度範囲回動するように、第１の係合部と第２の係合部との間に、火力調節中の係合突起の回動軌跡上に位置する間隙を設け、火力調節中にカム部材がロッド部材を押さないようにしたことを特徴とする火力調節装置。
2. ガス通路板と開閉板とが相対的に移動する範囲であってガス流量が増減変化する火力調節範囲の途中に、上記電磁安全弁がロッドにより開弁される点火位置を設置したことを特徴とする請求項１に記載の火力調節装置。
3. 上記ガス通路板と開閉板との一方を固定すると共に他方をモータによって駆動するように構成し、モータから駆動力が伝達される伝達経路に、ガス通路板と開閉板との密着状態が変化しないようにフローティング機構を介設したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の火力調節装置。
4. 上記係合突起は回転軸心を挟んで１対に設けられており、これら係合突起が延設され、上記ガス通路板と開閉板とのいずれかに係合することによりフローティング機構を構成することを特徴とする請求項３に記載の火力調節装置。
   

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