JPS6244169B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は主として被加熱体の温度制御のために
燃焼量制御を行う調理器や風呂釜などのガス機器
のガス供給装置に関するものである。

従来例の構成とその問題点 温度調節を目的としてガス燃焼量を制御する装
置の従来例を第１図と第２図に示した。いずれも
ガス調理器で、調理物の温度を鍋底面で検出して
ガス量を調節するものである。第１図において、
鍋１の底面に密着した感熱筒２には液体又は気体
が封入されていて、その内圧はキヤピラリチユー
ブ３でバーナ４に至るガス路５の途中に設けられ
た制御弁６に伝達される。制御弁６には前述の内
圧によつて変位するベローズを有していて、感熱
筒２の温度変化による内圧変化をガス通路面積の
変化として、所定温度に於てガス量を低減させる
ことによつて調理物の温度を所定値に維持するよ
うに動作をする。尚、７は制御弁６の上流にある
コツクである。この例では、温度検出部に液体又
は気体の膨張収縮あるいは状態変化を利用するも
のなので制御弁６を駆動するためにはある程度以
上の容量を必要としている。この結果、必然的に
熱容量の増大を招くので調理中の温度急変に対す
るガス量の応答が遅くなつて調理の出来映えは不
満足なものであつた。第２図は、上述のような温
度応答性の改善を試みた従来例であつて、鍋１の
底面にバネ８で密着させられた感熱板９の裏面に
高温サーミスタ１０を密着させ、その信号は、温
度設定器１１の信号と共にコントローラ１２へ与
えられる。コントローラ１２では、設定した目標
温度と検出した実温度との偏差に応じて比例電磁
弁１３への供給電力を制御している。この例では
感熱部の熱容量が極めて少ないので調理中の温度
急変に対する加熱量変化の応答が早く、調理性能
の向上を果したものである。

しかし、第２図の従来例では、比例電磁弁１３
は供給電力とガス量の間に一定の関係を有してい
るものなので、調理中は電力供給を必要とするか
ら商用電源を用いなければならない。調理器を使
用する台所には他に商用電源を用いる機器が多く
あつて同時使用時にはコンセントの差し換えを必
要とする場合があるだけでなく、蒸気や火炎の高
温輻射熱などがあつて電気コードに対する条件が
過酷で安全上からも第２図のようなガスコンロに
商用電源を用いることは問題であつた。当然、電
池を用いて第２図の構成で目的を果すことは考え
られるが、比例電磁弁１３の消費電力と電池容量
との関係から実用に供することは不可能であつ
た。

発明の目的 本発明は以上のような従来の問題を解消するも
ので、制御電力量を少なくして商用電源を不要と
することによつて機器使用上の制約を除去すると
共に、電池寿命に対する完全な安全性を確保する
ことを目的としている。

発明の構成 この目的達成のために本発明は、弁開度を変更
する時のみ電気入力を必要とする自己保持型制御
弁と、その上流側に設け通電によつて開位置を維
持する安全弁と、前記自己保持型制御弁と安全弁
への電力供給を制御する制御部とから構成され、
安全弁が自己保持型制御弁の動作電圧より高い所
定電圧以下に電源電圧が低下した時に遮断動作を
行うものである。この構成によつて、点火してか
ら燃焼量を変える必要が生じるまでの間は、安全
弁に微少電流を供給し、燃焼量を低減又は停止さ
せる必要が生ずれば、極く短時間だけ自己保持型
制御弁へ通電し、又、燃焼量を増加又は始動させ
る必要が生じたら前記制御弁へ短時間だけ通電を
行うという動作をする。そして、制御弁を動作さ
せ得る電圧より所定値高い値以下に電源電圧が低
下すると安全弁が遮断動作を行う。

以上の構成と動作によつて、電力消費が激減す
るので商用電力を用いず電池での運転が可能とな
り、電池寿命が尽きて開状態にある制御弁を閉状
態に駆動できないという不安全を未然に防止して
安全弁が働くことが可能となる。

実施例の説明 以下、本発明を図に基づいて詳述する。第３図
は本発明を用いたガスコンロでのガス供給回路図
で鍋１４の底面にバネ１５で密着させられた感熱
板１６の裏面に貼りつけられた高温サーミスタや
熱電素子等の温度検出器１７の信号と温度設定器
１８の信号はコントローラ１９へ与えられてい
る。この温度検出器１７と温度設定器１８とコン
トローラ１９によつて制御部２０を構成してい
る。一方、バーナ２１に至るガス路２２には、上
流から安全弁２３とコツク２４と自己保持型制御
弁２５が直列に挿入されている。又、２６は前記
自己保持型制御弁２５をバイパスするバイパス路
でオリフイス２７が設けられている。安全弁２３
とコツク２４はつまみ２８で操作されるもので、
押圧によつて安全弁２３は開弁し以後は制御部２
０から供給される微電流で開弁状態を維持し、回
転によつてコツク２４が開かれる。図示しないス
イツチによつて制御部２０は始動して、電池２９
を用いて前述の安全弁２３へ微電流を供給すると
共に、自己保持型制御弁２５へ瞬時給電して開弁
させる。こうして点火されると、しばらくはコン
トローラ１９での制御用の電力と安全弁２３への
電力のみで良い。安全弁２３は、自らの力で開弁
する必要が無く維持するのみなのでその消費電力
は通常の電磁弁に比べると格段に少なくできる。
やがて、温度検出器１７の信号が温度設定器１８
の信号に到達するとコントローラは自己保持制御
弁２５へ瞬時給電して閉弁させ、以後はバイパス
路２６を通る微少燃焼量に制限される。そして、
調理物の投入などで温度低下が検出されると再び
自己保持型制御弁２５へ瞬時給電して開弁させ
る。この動作を繰り返えして調理物の温度を目的
温度に維持するのである。

さて、自己保持型制御弁２４は、安全弁２３と
違い自らの力で開弁するものなので瞬間的には多
くの電流を消費するが、継続して供給する必要が
無い。しかし、開弁状態で電池電圧が消滅しても
開弁を維持しているので自動的に消火させること
が出来なくなる恐れがある。そこで、自己保持型
制御弁２５の動作可能な電圧値より所定値高い電
圧にまで電池の電圧が低下して来れば安全弁２３
が遮断動作を行うようにした。これは、制御部２
０で電圧値をメモリしておいて電圧判定回路の結
果で安全弁２３への通電を遮断しても良いし、簡
単には、安全弁２３の開弁維持電圧を前記自己保
持型制御弁２５の動作電圧より高くなるように設
定すれば達成される。

第４図は電池電圧の放電特性であつて、末期に
おいて、安全弁遮断電圧Ｖ_Sまで低下したら、安
全弁２３が遮断してすべての運転を停止させる。
Ｖ_Cは自己保持遮断弁２５を作動させるための電
圧である。必らずＶ_S＞Ｖ_Cの関係とすることによ
つて、電池寿命に伴う不安全状態を回避してい
る。

このように、多電流を必要とする制御弁は自己
保持型とすることによつて継続通電を不要とし、
それの持つ不安全性を避けるために動作電圧関係
を適正化した微電流で開弁維持する安全弁を組合
せることによつて目的を達成したものである。

次に、第５図と第６図によつて、自己保持型制
御弁の具体例を説明する。

第５図に於て、ガス路２２に安全弁２３とコツ
ク２４を内蔵したコツクボデイ３０が設けられて
おり、弁座３１と安全弁２３で最初の閉塞部を形
成している。つまみ２８と連動する軸３２で安全
弁２３を左方へ押圧し同時に回転させるとスイツ
チ３３がカム３４によつてオン状態となつてコン
トローラ１９が始動して安全弁２３へ開弁維持電
流が電池２９から供給される。この時、コツク２
４も開状態になつていて、ガスはガス路２２を経
て次の自己保持型制御弁２５へ至る。自己保持型
制御弁２５では、ガスの入口３５と制御孔３６と
出口３７からなる通路を有し、制御孔３６に対し
下流側に設けられた弁体３８と上流側に設けられ
たダイヤフラム３９とが結合されて良く知られた
電圧調整器を構成されている。そして、その電力
値を決めるバネ４０の支点はモータ４１と減速機
４２で与えられた回転運動を直線運動に変換する
変換機構４３によつて変化させられる。４４は位
置検出を行うポテンシヨメータである。従つて、
コントローラ１９から設定値の変更が与えられる
とモータ４１は正転又は逆転してポテンシヨメー
タ４４が指定値を示すまで動作する。その結果、
バネ４０のダイヤフラム３９に対する荷重が変わ
るのでバーナ２１に対するガス供給電圧が変えら
れることになる。すなわち、ガス燃焼量を変更す
るための短時間だけ通電しておけば後は電力消費
しない自己保持型比例制御弁として動作する。一
方、安全弁２３はＵ字型と平板状のパーマロイ鉄
芯から成る磁気回路に励磁アンペアターンを与え
るもので、パイロツト安全装置用として熱電対起
電力で動作することが知られている。そのコイル
を電池電圧に適合するように変更したもので、極
めて少ない磁気抵抗に磁束を供給するのであるか
ら電流値も微少値で良い。

この第５図実施例では、自己保持型比例制御弁
としてガス量の連続可変ができるので、調理物の
熱量と適合する火力になつて点火消火を繰り返え
す方法に比べて温度安全性に優れ、調理器として
の使い勝手が良い。又、ガス量変化速度が電磁弁
のように瞬時に変化するものではないから、瞬時
に減少させた時に生じ易い失火現象も起らない。
従つて、その分だけより低火力まで絞ることが可
能となつて、前述の連続可変と共に調理性の向上
に大きな効果を有している。

次に第６図では、自己保持型制御弁２５にソレ
ノイドを用いた。ガスの入口４５から弁座４６を
通り出口４７に至る通路を有し、弁座４６と対応
して開閉する弁ゴム４８がプランジヤー４９の端
面に取付けられている。プランジヤー４９の他端
は、略コ字状鉄板５０の底面中央に固着された鉄
芯５１に当接密着している。コ字状鉄板５０の内
側には、内面側が同極性となる一対の永久磁束５
２が位置して、プランジヤー４９、鉄芯５１、コ
字状鉄板５０から成る磁気回路に磁束を供給して
プランジヤー４９と鉄芯５１の間に吸引力を生ん
でいる。この吸引力と逆方向で閉弁方向にはスプ
リング５３が作用しており、前記、永久磁石５２
の磁路と同じ磁路に磁束を生じるコイル５４が設
けられている。これらプランジヤー４９、コ字状
鉄板５０、鉄芯５１、永久磁石５２、コイル５４
によつてソレノイド５５が構成されている。さ
て、第６図は開弁状態であるが、ここで、永久磁
石５２の磁束を打ち消す方向にコイル５４へ瞬時
通電すると、瞬間的に吸引保持力が減少してスプ
リング５３の力に負け、プランジヤー４９は左方
へ移動して閉弁する。通電を断つた後は、鉄芯５
１とプランジヤー４９の間にギヤツプがあるので
磁束量も低減しており、永久磁石５２の力では開
弁位置に戻ることは出来ない。次に開弁させる時
は、前述とは逆極性でコイル５４に通電を行う。
この時には、コイル５４による磁束は永久磁石５
２の磁束と同方向なのでプランジヤー４９に対す
る吸引力が向上しスプリング５３の反力に勝つて
第６図の位置となり開弁温度になる。この後は、
既にプランジヤー４９と鉄芯５１が密接している
ので、コイル５４の励磁が切られても永久磁石５
２による吸引力のみで開弁状態が維持される。

第６図では、自己保持型制御弁２５が閉弁する
と完全に消火するので、温度検出器１７と温度設
定器１８の関係から再点火が必要な場合には点火
電極５６に火花放電を生じさせつつ前記制御弁２
５のコイル５４に対して開弁パルスを与えるよう
動作する。こうして点火したことが熱電対のよう
な炎検出器５７で解ると放電を停止する。さて、
自己保持型制御弁２５に開示パルスを送つた時は
バーナ２１で燃焼していなければならない。すな
わち炎検出器５７から燃焼中を示す信号がコント
ローラ１９に与え続けていなければならない。も
し、風の影響などで失火したり、再点火時に一定
時間の後でも点火しなかつたりして炎検出器５７
の信号が無くなればコントローラ１９は安全弁２
３に対する電流を切り、ガスを停止するのであ
る。第６図のようにパイロツトバーナがない場合
には、安全弁２３が開いていても自己保持型制御
弁２５の状態によつて炎が無くて正常な場合と異
常の場合があるので、自己保持型制御弁２５が開
弁状態の時に失火した場合のみ安全弁２３を遮断
するものでなければならない。これは、コントロ
ーラ１９が最後に送つた駆動パルスの極性をメモ
リしておくことによつて判別は容易である。

既に述べたように、電池寿命との関係から安全
弁２３の遮断電圧Ｖ_Sは制御弁２５の動作電圧Ｖ_C
よりも高く設定するが、より安全を期すために
は、自己保持型制御弁２５を開方向に動作させる
電圧よりも閉方向に動作させる電圧の方を低く設
定すべきである。すなわち、異常時に閉弁動作は
確実で行うという配慮である。第６図のソレノイ
ドでは、閉弁の時は永久磁石５２の磁束を打ち消
さなくても減少させる程度で良いが、開弁の時は
ギヤツプを生じているので、磁気抵抗が高くて吸
引開弁のための電流値は高く必要とされる。この
結果、おのずと閉弁電圧は開弁電圧より低くなつ
て前述のような安全性の面から好ましい特性が得
られる。

第６図の実施例の自己保持型制御弁２５は特に
開弁時に多電流を必要とするが必要通電時間は数
十ミリ秒で良いから電池容量を消費するアンペア
アワーでは第５図のようなモータ式よりも少くて
良い。このことは当然、電池使用数の削減又は交
換までの使用期間の延長をもたらす効果を生むも
のである。又、温度が上つて来た時は完全に火を
消して第３図のように残さないので少量の調理物
の時に温度が上昇し続けてこげつくという必配が
ない。

最後に第７図にガス風呂釜へ本発明を適用した
例を示した。浴槽５８に設けた熱交換器５９をバ
ーナ２１で加熱するもので、コツク２４と自己保
持型制御弁２５の間のガス路２２から分岐してパ
イロツトバーナ６０を設けた。そのパイロツトバ
ーナ６０で加熱される熱電対５７の起電力はリレ
ー６１を通つて安全弁２３へ供給される。又、温
度検出器１７は浴槽中の平均温度に近い温度を示
す熱交換器５９の部位に取り付けられている。つ
まみ２８を操作して図示していない点火電極によ
つて放電点火して、熱電対５７が加熱されるとそ
の起電力で安全弁２３は開弁を保ち、以後は設定
湯温を守るように自己保持型制御弁２５に対し開
弁パルスと閉弁パルスを送り、バーナ２１をオン
オフ動作をする。安全弁２３に開弁維持電流を供
給するのは熱電対５７であるが、リレー６１のコ
イル６２にはコントローラ１９から励磁電流が流
れているので、電池電圧が低下した場合にはリレ
ーコイル６２への通電を断つことによつて安全が
確保される。もちろん、失火した場合にも安全弁
２３は遮断して生ガス放出を未然に防ぐものであ
る。

第７図の実施例は、安全上から商用電源を使用
したくない風呂釜が、電池によつて温度安定化の
自動化が図れると共に、パイロツトバーナを有し
ているので、再点火させる度に火花放電をさせる
必要が無くて電池消費が少くて良いという効果が
ある。

以上の実施例に於て、安全弁２３はいずれも外
力で押圧開弁する方式であつたが、通電開弁して
以後は微電流で開弁保持する方式であつても開弁
動作が始動時のみで制御目的での動作が不要なの
で消費容量が少なく本発明の目的に合致する。但
し、ダイヤフラムと組合せガス開閉にガス圧力を
利用するパイロツト方式にすると、弁自体の直径
とストロークが小さく出来て通電開弁に有利であ
る。

発明の効果 以上のように本発明のガス供給回路によれば、
弁開度変更時のみ通電する自己保持型制御弁の上
流に通電により開弁保持する安全弁を設け、制御
部で前記二つの弁への電気供給を制御すると共
に、安全弁が、自己保持型制御弁の動作電圧より
所定値高い値まで電源電圧が低下した時に遮断動
作するように構成したので、消費電力の低減化が
可能となり同時に寿命時の電圧低下による不安全
性が全く解消されて、電池駆動で制御できるよう
になつた。コンセントの差し換えなどの手間だけ
でなく商用電源使用時には必要な各種の安全施策
が不要となつて機器の構成も簡単に出来る。

特に、本発明ではガス量を変更する時のみ電流
を必要とする制御弁を用いるので電池に対しては
安全弁２３と制御部２０のための微電流（数ミリ
アンペア）が使用時は連続し時々多電流（数百ミ
リアンペア）がパルス的に流れるという使用パタ
ーンとなる。電池容量は連続放電の場合よりも間
欠放電の方が多く得られることが知られており、
その点からも本発明の使用方法は多電流負荷が間
欠的に消費されるので、アンペアアワーで表わさ
れる電池容量から計算して得られる使用可能期間
以上の長期使用が出来るという効果を有してい
る。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は温度制御を行う従来のガス
調理器の構成図、第３図は本発明の一実施例のガ
ス供給装置を調理器に適用した構成図、第４図は
電池の放電特性図、第５図及び第６図は本発明の
他の実施例を調理器へ適用した部分断面を含む構
成図、第７図は同じくガス風呂釜へ適用した部分
断面を含む構成図である。 １７……温度検出器、１８……温度設定器、２
０……制御部、２３……安全弁、２５……自己保
持型制御弁、２９……電源、４９……プランジヤ
ー、５２……永久磁石、５３……スプリング、５
４……コイル、５５……ソレノイド、５７……炎
検出器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 弁開度変更時のみ電気入力を必要とする自己
   保持型制御弁と、前記自己保持型制御弁の上流側
   に位置し通電によつて開位置を保持する安全弁
   と、前記自己保持型制御弁及び安全弁に対する電
   力供給を制御する制御部とを有し、前記安全弁が
   自己保持型制御弁の動作電圧より高い所定電圧以
   下に電源の電圧が低下した時に遮断動作を行うガ
   ス供給装置。 ２ 自己保持型制御弁は、開弁動作電圧よりも低
   い閉弁動作電圧を有する特許請求の範囲第１項記
   載のガス供給装置。 ３ 自己保持型制御弁は、プランジヤーと、前記
   プランジヤーを開弁位置に吸着保持する永久磁石
   と、前記プランジヤーを閉弁方向に附勢するスプ
   リングと、通電極性の反転によつて前記プランジ
   ヤーに対して開弁方向又は閉弁方向の力を生じる
   コイルとから成るソレノイドによつて駆動される
   特許請求の範囲第１項記載のガス供給装置。 ４ 制御部は、ガス路下流端の燃焼部に設けた炎
   検出器と被加熱体の温度検出器及び温度設定器を
   有し、前記温度検出器及び温度設定器の信号に応
   じて自己保持型制御弁に対して開弁電力又は閉弁
   電力を供給すると共に、自己保持型制御弁が開弁
   位置に於て炎検出器が失火を検出すれば安全弁に
   対する通電を断つよう動作する特許請求の範囲第
   １項記載のガス供給装置。