JP5334679B2 - 火力調節装置 - Google Patents

Description

本発明は、ガスコンロなどに組み込まれ、モータによってバーナの火力を調節する火力調節装置に関する。

従来のこの種の火力調節装置として、長方形の固定板を設け、この固定板に長手方向に沿って複数の開口を設けると共に、この固定板に対して面接触した状態でスライドする、同じく長方形の可動板とを備えたものが知られている。この可動板には１個の開口が設けられており、かつモータによって前後にスライドするように構成されている。

このような構成を採用しているので、モータを作動させて可動板をスライドさせると、可動板に形成した開口と固定板に形成した複数の開口との重なり合う面積が変化する。両開口の重なり合った部分は貫通することになるので、その重なり合った部分にガスを通過させるようにすると、可動板をスライドすることによってガスの通過面積が増減し、これによってバーナに供給されるガス量を調節することができる。

なお、可動板を後退させて、可動板の開口が固定板の開口のいずれとも重ならない状態にすることによりバーナへのガスの供給を停止させるように構成されており、次にバーナが点火されるまで、その状態でバーナへのガスの供給を閉止している。

特許第４１３９７０７号公報（図４）

上記従来の火力調節装置では、可動板をスライドさせるため、可動板に対して往復方向の力を作用させる必要がある。消火する際には可動板を手前に引き戻さなければならないので、例えば可動板が前進端位置、即ち強火状態から緊急に消火する必要がある非常時の場合、可動板を長距離引き戻さなければならない。したがって、緊急に消火したいにもかかわらずバーナが実際に消火されるまでに比較的長時間を要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、上述の不具合の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、
モータによって回転する可動板と、この可動板に当接した状態で保持される固定板との双方に開口を設け、可動板を回転させることにより両開口の重なり面積を増減して、両開口の重なり部分を通過するガス量を調節することにより火力を調節する火力調節部と、上記火力調節部に直列に接続され、上記モータによってガス通路を開閉する開閉機構とを備えた火力調節装置において、上記開閉機構は、上記モータによって回転するカムでガス通路を開閉するものであって、閉弁方向に付勢された弁体を備え、この弁体を付勢力に抗して開弁する動作と、開弁された弁体を付勢力に抗して開弁状態に保持する動作と、開弁状態にある弁体を徐々に付勢力を減じながら閉弁させる動作とをすべて上記モータで行うものであり、かつ、可動板の回転位相を検知する位相検知センサを設けると共に、位相検知センサによる位相検知が不能となった異常時に、位相検知センサの検知信号によることなく開閉機構が閉止状態になる位置で可動板の回転を停止させる停止手段を設けたことを特徴とする。

従来の火力調節装置では可動板をスライドさせ、かつ消火状態では可動板と固定板との合わせ面でガスの流れを遮断していたが、摩耗等によりシール性能が劣化しやすい。これに対して本発明では別途開閉機構を設けているので、可動板と固定板との間で摩耗が生じてもガスを確実に遮断する。

また、モータを正転させて火力を大きくする場合、通常の消火時にはモータを逆転させ弱火位置からさらにモータを逆転させればよいが、例えば、強火状態にある場合に、緊急に消火したい場合には、強火状態からモータをさらに正転させれば開閉機構が閉じてバーナへのガスの供給を停止させることができる。

これは可動板を従来のようにスライドさせるのではなく回転させることによって実現できるが、回転させた場合、位相検知ができなくなると、可動板が回転し続ける等の不具合が生じる。

そこで、上記開閉機構は、上記モータによって回転するカムでガス通路を開閉するものであって、閉弁方向に付勢された弁体を備え、この弁体を付勢力に抗して開弁する動作と、開弁された弁体を付勢力に抗して開弁状態に保持する動作と、開弁状態にある弁体を徐々に付勢力を減じながら閉弁させる動作とをすべて上記モータで行うものであり、かつ、可動板の回転位相を検知する位相検知センサを設けると共に、位相検知センサによる位相検知が不能となった異常時に、位相検知センサの検知信号によることなく開閉機構が閉止状態になる位置で可動板の回転を停止させる停止手段を設けてもよい。これにより、位相検知センサの検知信号によることなく開閉機構を閉止状態にできる。

上記停止手段は、装置本体側に設けたストッパ部と、モータの回転軸と共に回転して、閉止機構が閉止状態になる位置でストッパ部に当接する係合部とで構成してもよい。

あるいは、上記停止手段は、モータの回転軸と共に回転するカムと、閉止機構が閉止状態になる位置でこのカムによってオンオフ状態が反転するように取り付けられたリミットスイッチとを有するように構成してもよい。

また、立ち消え等による緊急消火時には、火力が強火より小さい状態では上記モータを逆転させて開閉機構を閉鎖し、火力が強火の状態ではモータを正転させて開閉機構を閉鎖するように構成すれば、バーナへのガスの供給を早急に停止することができる。

以上の説明から明らかなように、本発明は、火力調節部とは別に開閉機構を設けたので、火力調節部に閉止機能を持たせない場合や、火力調節部の閉止機能が劣化した場合であっても、開閉機構によって確実にガスを遮断させることができる。また、風や吹きこぼれ等により、ガスがバーナに供給されている状態で失火したような場合には、至急バーナからのガスの漏出を防止する緊急消火を行う必要がある。そしてその緊急消火時にはモータを正転もしくは逆転させることにより短時間で開閉機構を閉止状態にすることができる。さらに、故障等によりモータの位相が検知できなくなっても、停止手段により開閉機構が閉止状態となる位置で回転を停止させるため、バーナへのガスの供給を確実に停止させることができる。

本発明の一実施の形態の構成を示す図 カムの位相とガスの通路面積との関係を示す図 カムのプロフィールを示す図 位相検知センサの構造を示す図 他の実施の形態を示す図 さらに第３の実施の形態を示す図 可動板の構成を示す図 可動板によるガス通路の開閉状態を示す図

図１を参照して、１は本発明による火力調節装置である。この火力調節装置１の下部にはステッピングモータ２が取り付けられている。このステッピングモータ２の回転軸２１には、この回転軸２１の回転位相を検知するための位相検知センサ２２が取り付けられている。そして、回転軸２１にはさらにカム部材２３が、回転軸２１と共に回転するように取り付けられている。このカム部材２３の外周にはカム部２４が設けられており、ステッピングモータ２が作動して回転軸２１が回転すると、カム部２４は弁軸５を図において右方向に押す。この弁軸５には開閉機構である弁体５１が取り付けられており、弁軸５が右方向に押されると弁体５１は閉弁状態から開弁状態になる。そして、この弁体５１が開弁状態になるとガスが弁体５１の周囲を通過してカム部材２３に向かって流れる。

カム部材２３の上部には円形の可動板３が係合しており、カム部材２３に連動してこの可動板３が回転するように構成されている。この可動板３は固定板４の下面に押接されている。可動板３には１個の開口３１が形成されており、固定板４には本実施の形態では５個の開口４１が形成されている。

可動板３の位相によって、可動板３の開口３１がいずれかの開口４１と重なると、ガスはその重なった部分を通ってさらに下流に流れ、バーナに供給される。そして、可動板３が正方向に回転すると、開口３１と開口４１とが重なり合っている面積が増加する。そして、この重なり合っている面積が増加することによってバーナに供給されるガス量が増加して火力が大きくなる。

ところで、可動板３及びカム部材２３は所定の角度範囲内で正方向および逆方向に回動される。すなわち、可動板３及びカム部材２３が正方向に回転し、弁体５１が閉弁状態から最大開度を超えて再び閉弁状態になる位置まで回転すると、それ以上正方向に回転させる必要はない。ところが何らかの異常によってその角度範囲を超えて可動板３やカム部材２３が回転しないように、停止手段を設けた。具体的には、装置本体側にストッパ１１を設けると共に、カム部材２３が所定の角度範囲を超えた場合に、このストッパ１１に当接する係合部２３ａをカム部材２３に形成した。したがって、仮にステッピングモータ２が正逆いずれの方向にでも回転し続けると係合部２３ａがストッパ１１に当接して、それ以上カム部材２３が回転しないように、回転軸２１の回転を強制的に停止させる。

図２を参照して、上記構成において、図２の（ａ）に示す状態ではカム部２４は弁軸５に接触しておらず、即ち弁体５１は閉弁状態にある。したがって、図示のように開口３１が一部の開口４１に対して重なっていたとしても、ガスは弁体５１で堰き止められて、カム部材２３側に流れることはない。なお、この状態で、弁体５１が閉弁状態の場合に開口３１がいずれの開口４１とも重ならないように設定してもよい。

図において、ステッピングモータ２によってカム部材２３を右方向（正方向）に回転させると、カム部２４が弁軸５を右側に押して移動させ、弁体５１を開弁状態にする（図２（ｂ））。ただし、この状態では弁体５１の開度は小さい。また、開口３１は２個の開口４１としか重なっていないので、バーナに供給されるガスの流量は小さい。即ちバーナの火力は弱火状態になる。

この（ｂ）に示す状態からさらにカム部材２３を右方向に回転させると、弁軸５が右に移動し、弁体５１の開度が増加する。また、開口３１と重なる開口４１が増加し、かつ、重なる開口４１の直径が大きくなるので、バーナに供給されるガス量が増加する。そして、（ｃ）に示す状態が最大流量、即ち強火状態である。なお、通常の火力調節では（ｃ）に示す強火状態から消火する際には、回転軸２１を逆転させて（ｂ）に示す状態を経て（ａ）に示す状態まで戻す。即ち、通常の火力調節範囲は（ａ）から（ｃ）に示す範囲である。ところが、例えば（ｃ）に示す状態の場合に、バーナが風や吹きこぼれにより消火すると、バーナからのガスの噴出を早急に停止する必要が生じる。このような場合には（ｃ）に示す状態から回転軸２１を逆転させるのではなく正転させて（ｄ）に示す状態にすることにより弁体５１を閉弁状態にする。

ここで、カム部２４のプロフィールについて、図３を参照して説明する。図２に示したカム部２４のプロフィールはＰ１に示すものであり、弁体５１を全閉状態から徐々に開弁させ、火力３（中火）になる時点で弁体５１の開度が最大に到達し、その後火力５（強火）まで弁体５１を最大開度のままで保持するように設定した。なお、Ｐ２に示すように、火力５（強火）になるまで火力の増加と共に弁体５１の開度を増加させるようなプロフィールに設定してもよい。いずれにせよ、火力１（弱火）の状態で一気に弁体５１を全開状態にするプロフィールＳと比較して、プロフィールＰ１，Ｐ２は共に緩やかになっている。

プロフィールＳのように急激に弁体５１を全開状態まで開弁させると、ステッピングモータ２として高トルクのものを用いなければならず、ステッピングモータ２が大型化し、消費電力が増え、かつステッピングモータ２の価格が高くなる。一方、火力が小さい状態では弁体５１の開度は全開である必要はない。そのため、プロフィールＰ１，Ｐ２のものの方が、小型のステッピングモータ２を用いることができ、有利である。

上記位相検知センサ２２は半固定抵抗形のものを使用している。位相検知センサ２２の内部には、図４に示すように、Ｃ形の炭素皮膜２２ｂと、環状の電導部２ａとが設けられており、回転軸２１と共に回転する摺動子２２ｃが内蔵されている。摺動子２２ｃが回転すると抵抗被膜２２ｂと電導部２２ａとの短絡部分が移動するので電気抵抗が連続して変化し、出力される分圧から位相を検知することができる。なお、抵抗被膜２２ｂには必ず不連続な非検知範囲が形成される。そこで、この非検出範囲を、カム部材２３が通常は回転しない位置、即ちカム部２４から弁軸５が外れて弁体５１が閉弁状態になる位置に設定した。なお、この位置は上記ストッパ１１の設定位置とも一致する。

上述のように回転軸２１の回転位相は位相検知センサ２２によって常に検知されている。そして、その検知された位相データを基にステッピングモータ２の回転を制御している。また、例えばバーナが点火中に緊急にバーナを消火する場合や上述のように点火中に失火した場合には、ステッピングモータ２を逆転させ、弱火側に開口３１を移動させて弁体５１を閉弁させる方が早いか、正転させて開口３１を強火側に移動させて弁体５１を閉弁させた方が早いかを、位相検知センサ２２の出力する位相信号から判断することになる。

このように、ステッピングモータ２の位相制御は常に位相検知センサ２２の位相信号を基に行われているので、断線等により位相信号が出力されない状態になると、ステッピングモータ２の回転軸２１の位相を検知することができない。このような場合には、上述の係合部２３ａがストッパ１１に当接するまでステッピングモータ２を回転させると、回転軸２１の回転は、弁体５１が閉弁状態にあってバーナにガスを供給しない状態でストッパ１１によって強制的に停止されることになる。そして、この非常時の回転方向は正逆いずれの方向でもよい。

なお、停止手段は他の構成でもよく、例えば図５に示すように、回転軸２１にさらにカム６１を取り付け、弁体５１が閉弁状態になる位置でオンするようにリミットスイッチ６を設ける構成を採用することができる。この構成では、位相検知センサ２２に断線故障が生じてもリミットスイッチ６がオンする位置でステッピングモータ２の作動を停止させればよい。ただし、ステッピングモータ２の作動を制御するマイコン（図示せず）が暴走したような場合には、ストッパ１１を用いて機械的に回転軸２１の回転を停止させる構成が有効である。

ところで上記構成では弁軸５に弁体５１を設けたので、弁軸５の先にさらに電磁安全弁を設ける従来のものより装置全体の大きさを小型化することができるが、さらに小型化するために、図６に示す構成を採用してもよい。

この図において、６は上記カム部材に相当するジョイント部材である。ただし、このジョイント部材６にはカム部が形成されておらず、単に回転軸２１を可動板７に連結するためのものである。この可動板７は上部が閉塞された筒状の形成されており、上面には上記開口３１に相当する開口７１が設けられている。そして、筒部分の周面には開閉機構を構成する開弁部７２と閉弁部７３とが形成されている。

この可動板７を組み込むと、可動板７の位相によって開弁部７２と閉弁部７３とがガス通路１２に対して択一的に一致する。

即ち、図８に示すように、（ａ）に示す状態ではガス通路１２に対して閉弁部７３が一致しているので、ガスはガス通路１２からさらに下流へと流れることができない。可動板７を回転させて開弁部７２がガス通路１２に一致すると、ガスはガス通路１２から開口７１および開口４１を通ってバーナに供給される。そして、この図６に示す構成では条詭弁軸５を用いる必要がないので、火力調節装置１をさらに小型化することができる。

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 火力調節装置
２ ステッピングモータ
３ 可動板
４ 固定板
５ 弁軸
１１ ストッパ
２２ 位相検知センサ
２４ カム部
５１ 弁体

Claims (4)

1. モータによって回転する可動板と、この可動板に当接した状態で保持される固定板との双方に開口を設け、可動板を回転させることにより両開口の重なり面積を増減して、両開口の重なり部分を通過するガス量を調節することにより火力を調節する火力調節部と、上記火力調節部に直列に接続され、上記モータによってガス通路を開閉する開閉機構とを備えた火力調節装置において、上記開閉機構は、上記モータによって回転するカムでガス通路を開閉するものであって、閉弁方向に付勢された弁体を備え、この弁体を付勢力に抗して開弁する動作と、開弁された弁体を付勢力に抗して開弁状態に保持する動作と、開弁状態にある弁体を徐々に付勢力を減じながら閉弁させる動作とをすべて上記モータで行うものであり、かつ、可動板の回転位相を検知する位相検知センサを設けると共に、位相検知センサによる位相検知が不能となった異常時に、位相検知センサの検知信号によることなく開閉機構が閉止状態になる位置で可動板の回転を停止させる停止手段を設けたことを特徴とする火力調節装置。
2. 上記停止手段は、装置本体側に設けたストッパ部と、モータの回転軸と共に回転して、閉止機構が閉止状態になる位置でストッパ部に当接する係合部とで構成されることを特徴とする請求項１に記載の火力調節装置。
3. 上記停止手段は、モータの回転軸と共に回転するカムと、閉止機構が閉止状態になる位置でこのカムによってオンオフ状態が反転するように取り付けられたリミットスイッチとを有することを特徴とする請求項１に記載の火力調節装置。
4. 立ち消え等による緊急消火時には、火力が強火より小さい状態では上記モータを逆転させて開閉機構を閉鎖し、火力が強火の状態ではモータを正転させて開閉機構を閉鎖す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火力調節装置。

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