JP4128188B2 - 電磁安全弁付き火力調節装置の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、電池を駆動電源とするモータによって、バーナへのガスの供給量を増減制御する火力調節部を備えると共に、電磁安全弁が付属した電磁安全弁付き火力調節装置の制御方法に関する。

従来のこの種の火力調節装置として、モータによって駆動される火力調節部を備えると共に、このモータが正回転することによって開弁される電磁安全弁が付属した火力調節装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

電磁安全弁は内部に電磁石を備えており、外部からこの電磁石への通電により発生する電磁力で弁体を吸着して開弁保持するものである。ただし、閉弁状態にある弁体を吸引して開弁させるほどの電磁力を発生させることはできない。そこで、上記モータが正回転することによってカム板を回転させ、そのカム板でロッド部材を押して、ロッド部材の先端で弁体を開弁方向に強制的に押すように構成されている。

ロッド部材が弁体を開弁状態まで押し切れば、弁体は電磁力で開弁保持されるので、ロッド部材が退避して弁体から離れても電磁安全弁は開弁したままの状態になる。なお、バーナの点火が失敗したり、燃焼途中で消火した場合には、電磁石への通電が停止する。すると弁体を開弁保持していた電磁力が消滅するので、弁体は電磁安全弁に内蔵されているバネの付勢力によって閉弁方向に移動し、電磁安全弁が閉弁する。

一方、火力調節部は、上記ロッド部材が押されて電磁安全弁が開弁される際に同時に駆動され、バーナへ供給するガス量が小火状態から徐々に増加するように作動する。そして、電磁安全弁が開弁された時点では中火相当のガスがバーナに供給される開度になっている。

また、火力調節装置の上流には元電磁弁が配設されている。この元電磁弁は外部からの通電によって開閉するように構成されている。ただし、開弁する際には大電流を通電しなければならないが、一旦開弁すると開弁状態を保持するためには小電流を供給するだけでよい。

そして、上記火力調節装置の電磁安全弁が開弁されたあたりで、この元電磁弁を開弁させる。すると、元電磁弁から電磁安全弁、さらに火力調節部を通って、ガスバーナに実際にガスが供給される。

また、このバーナへのガスの供給に先立って、バーナ近傍に設置されている点火プラグとバーナとの間で放電が開始されており、バーナからガスが噴出すると直ちに点火されるように構成されている。
特開２００２−３２３２１８号公報（図１）

上記従来のような火力調節装置では、モータを駆動する電源が必要である。このような駆動電源として、商用電源を使用する場合には電力が不足するという点について考慮する必要はないが、駆動電源として乾電池を用いる場合には、電力が不足するという点について考慮する必要がある。

乾電池は商用電源に比べて電力量そのものが少ない上に、乾電池が消耗してくるとモータに供給できる電力量はさらに減少する。また、駆動電源である乾電池は同時に上記元電磁弁の駆動電源や点火プラグから放電させるための電源としても用いられる。そのため、乾電池が消耗してくると、モータの作動中に元電磁弁を開弁したり、点火プラグに放電させたりすると、モータを作動させるために十分な電力をモータに供給できなくなり、モータが停止するおそれが生じる。

ロッド部材はカム板のカム面に常に当接するように、カム面側に付勢されている。電磁安全弁の弁体も上述のように付勢されている。したがって、特に点火時にはロッド部材及び弁体を付勢力に抗して押さなければならないので、大きな駆動力を必要とする。特にロッド部材及び弁体に取り付けられているバネが圧縮されることにより、ロッド部材を押すほどに付勢力が増加し、カム板を駆動するための力が増加する。

そのため、電池が消耗していると、この開弁操作時に電池が急速に消耗しモータが止まりやすい。開弁操作時にロッド部材が電磁安全弁の弁体を開弁方向に押している状態、すなわちモータが正回転している状態でモータが停止すると、電磁安全弁の弁体が閉弁方向に戻れなくなる。

そこで本発明は、上記の問題点に鑑み、乾電池を電源として使用した場合に、上述の不具合が生じない電磁安全弁付き火力調節装置の制御方法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電磁安全弁付き火力調節装置の制御方法は、乾電池を電源とするモータによってガスバーナに供給されるガス量を増減する火力調節部を備えると共に、火力調節部に対して直列に設けられ、上記モータの正回転によって駆動されるカム手段によってロッド部材を押し、このロッド部材が弁体を押すことによって強制的に開弁され、ロッド部材が退避した状態で開弁保持される電磁安全弁が付属された電磁安全弁付き火力調節装置の制御方法であって、点火動作開始時から上記ロッド部材が退避するまでの間にモータが正回転時に停止した場合、モータを逆回転させてロッド部材を初期状態まで戻すことを特徴とする。

電池が消耗してモータが正回転途中で停止すると、上述のように電磁安全弁の弁体が閉弁できない状態になるおそれがある。ロッド部材及び弁体に作用している付勢力はモータを正回転させている状態ではモータの負荷として作用する。ところが、モータを逆回転させると、これら付勢力がモータを逆回転させる方向に作用するので、電池が消耗していても逆回転させやすい。

なお、上記カム手段は点火動作開始時に待機位置に待機しており、モータの逆回転によってカム手段が待機位置より更に戻るようにすれば、ロッド部材を確実に初期状態まで戻すことができる。

上記モータの逆回転時における通電状態は、モータの正回転時よりトルクが高くなるような通電であることが望ましい。

以上の説明から明らかなように、本発明は、火力調節装置に内蔵されたモータの駆動電源を乾電池とするものでは、電池の消耗により点火操作途中でモータが止まっても、電磁安全弁を確実に閉弁させることができる。

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電源として作動するビルトイン式のガスコンロであり、上面には大バーナ１１と中バーナ１２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、外部からの通電により弁体が開弁方向に吸引され開弁し、その後は外部からの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。

また、各バーナ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、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、その下流側に位置して火力調節部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、図外のコントローラ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、電磁石で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押して開弁させ、弁体を電磁石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、コントローラに接続されており、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、コントローラは電磁安全弁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は図示しないコントローラ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７２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７３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。なお、弁体２１ａはバネ２１ｂによって常に閉弁方向に付勢されている。

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）はスタート位置である待機位置を示している。この待機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。

そしてその状態から同図（ｃ）に示す角度まで回動すると、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（ロッド戻り）。

以上の動作は点火操作時に行われるものであり、大バーナ１１，中バーナ１２，グリルバーナ１３のいずれもが消火している状態から、中バーナ１２に点火する際の制御内容を説明する。

点火開始時点からモータ３の駆動が開始される。モータ３が上記ロッド戻りの位相まで回転するまで、元電磁弁１４は初期状態である閉弁状態のままにしておく。点火開始時点から電磁安全弁２１には並行して開弁保持用の通電をしておく。したがって、ロッド戻りでロッド７が退避しても電磁安全弁２１は開弁状態を保持する。

モータ３がロッド戻り位相まで作動すると、モータ３への通電を一旦停止し、代わりに元電磁弁１４に対して開弁のための通電を行う。そして、この元電磁弁１４への通電を所定時間継続した後に通電を停止する。

この時点で元電磁弁１４が開弁し、火力調節部２２も所定の開度になっているので、中火バーナ１２からは点火に適量のガスが噴出される。その状態から再度モータ３の作動を開始すると共に、点火プラグ１５の放電を所定時間開始し、中火バーナ１２への点火を行う。

以上は、中火バーナ１２を最初に点火する場合についての説明であったが、すでに例えば大火バーナ１１が点火している状態で中火バーナ１２に点火を行う場合について説明する。

他のバーナである大火バーナ１１がすでに点火されているので、元電磁弁１４は開弁されている。したがって、元電磁弁１４を閉弁状態から開弁させる必要がない。

そこで、モータ３の位相がロッド戻り位置になると、点火プラグ１５の放電を所定時間開始するようにした。なお、その時点ではロッド７は弁体２１ａの閉弁を邪魔する状態から退避しているので、モータ３の作動を停止させる必要はない。そのため、モータ３を停止させることなく連続して作動させるようにした。

以上の動作は電池が消耗していない状態で行われるが、電池が消耗してくると、モータ３のトルクが低下してくる。特に点火操作時にはバネ２１ｂおよびバネ７２を縮めながらモータ３が回動するため、図６に示す状態、すなわち電磁安全弁２１を完全に開弁させていない状態で正回転中のモータ３が停止する場合が生じる。この状態でモータ３が停止すれば電磁安全弁３の弁体２１ａはロッド７が邪魔で閉弁することができない。

図７を参照して、点火操作中にモータ３が正回転途中で停止すると、ポジションはＰ２からＰ４のいずれかになる。この状態から所定時間が経過してもポジションがＰ５以降に移動しない場合には、図６に示した状態でモータ３が停止したと判断して、コントローラはモータ３への給電の位相を反転させ逆回転させる。なお、この逆回転の際には正回転時よりトルクが大きくなるように供給するパルスのデューティ比を上げ、あるいはパルスの周波数を下げることが望ましい。本実施の形態では周波数を２７０ｐｐｓから１５０ｐｐｓに下げた。

そしてモータ３を逆回転させて、ポジションがＰ８からＰ６の範囲内になるまで逆回転させるようにした。Ｐ２からＰ４におけるマイクロスイッチ４１ａ，４１ｂのオンオフ状態（「００１０，００００，１０００」）とＰ８からＰ６におけるオンオフ状態（「１０１１，１１１１，１１１０」）とを比較すると、「０」「１」の組み合わせが２つ以上相違するので、マイクロスイッチ４１ａ，４１ｂのいずれかが故障していても、ポジションがＰ８からＰ６の範囲内になるまで逆回転させたことを確実に検出できる。なお、所定時間逆回転させてもポジションがＰ８からＰ６の範囲内にならない場合には、直ちに元電磁弁１４を閉弁させてガスコンロ１全体の作動を停止させるようにした。

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

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 点火操作途中におけるカム部材の状態を示す図 モータの回転位相と開弁状態を示す図

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 (3)

1. 乾電池を電源とするモータによってガスバーナに供給されるガス量を増減する火力調節部を備えると共に、火力調節部に対して直列に設けられ、上記モータの正回転によって駆動されるカム手段によってロッド部材を押し、このロッド部材が弁体を押すことによって強制的に開弁され、ロッド部材が退避した状態で開弁保持される電磁安全弁が付属された電磁安全弁付き火力調節装置の制御方法であって、点火動作開始時から上記ロッド部材が退避するまでの間にモータが正回転時に停止した場合、モータを逆回転させてロッド部材を初期状態まで戻すことを特徴とする電磁安全弁付き火力調節装置の制御方法。
2. 上記カム手段は点火動作開始時に待機位置に待機しており、モータの逆回転によってカム手段が待機位置より更に戻るようにしたことを特徴とする請求項１に記載の電磁安全弁付き火力調節装置の制御方法。
3. 上記モータの逆回転時における通電状態は、モータの正回転時よりトルクが高くなるような通電であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電磁安全弁付き火力調節装置の制御方法。
   

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