JPS63149487A - ガス制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はガスを燃料とする調理器や暖房器や給湯器の燃
焼量調節の目的で使用され、特に電気的な手段で駆動さ
れるガス流量の制御装置に関するものである。

従来の技術 ガス燃焼量を加熱対象の状態に応じて調節する必要があ
る用途は非常に多く、電気量の操作で行う例が多く見ら
れるようになった。最も単純であるが良く使われる例と
して第９図に示した電磁弁列からなる制御装置がある。

バーナ１へ至るガス流路２の途中に並列に配置された複
数の電磁弁３と、各電磁弁とは直列で各々異った孔径を
有するオリフィス４によって構成されている。すべての
電磁弁を開いた状態が最大燃焼量であり、最も小さい径
のオリフィスを持つ電磁弁のみを用いた場合が最小燃焼
量となる。この間は、複数の電磁弁の組合せによって段
階的に燃焼量を変化させることが出来る。もちろん、す
べての電磁弁を閉じれば燃焼停止となる。

次に、燃焼量を連続的に変化させる必要がある場合に用
いられる例を第１０図に示した。ガス流路５に設けられ
入口６から出ロアに至る途中の弁孔８と、弁孔８と対応
した弁体９はダイヤフラム１０によって他端が支持され
、永久磁石１１が取付けられている。永久磁石１１と対
向して磁気鉄心１２と励磁コイル１３からなる電磁石１
４が設けられ、励磁コイル１３への通電量によってガス
流路５を流れるガス量を調節する構成である。すなわち
、磁気鉄心１２の極性が永久磁石１１と反発力を生じる
方向になるよう励磁コイル１３に通電すると弁体９は弁
孔８から離れてガスが流れるようになり、この時の出ロ
アにおけるガス圧力は前記の反発力とダイヤフラム１０
の有効受圧面積で決定されるから励磁コイル１３への通
電量で下流のバーナへの供給ガス圧を調節することが可
能となる。又、通電しない状態では永久磁石１１は磁気
鉄心１２との間に吸引力を生じるので弁体９の表面に柔
軟な弾性体１５を設けておくことによってガスの流れを
停止させることも出来るようになっていた。（例えば、
実開昭５５−４９１３７号公報） 発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記のような構成では、第９図の例では多
数の電磁弁を要するため高価になるばかりでなく制御装
置としてのサイズが大きくなって応用機器内への収納に
不都合であったり、全開状態での通電総量が高くなるた
め発熱が周辺機器に悪影響を及ぼすと共に電源回路の大
型高価格化を招くという不具合があった。又、第１０図
の例では、最大流量に対する最少流量の比すなわち絞り
比に限界があって、通常は１／４程度以下になると弁孔
８との隙間が極めて小さくなるため部分的に接触する状
態となって通電量とガス供給圧の関係が再現性に乏しい
不安定なものであった。このため実用に供し得る絞り比
を任意に得たい用途には不向きであった。又、永久磁石
や磁気回路の製作誤差のため通電量とガス圧力の関係が
品物ごとに異るので、最大燃焼量及び最小燃焼量に相当
する電流値を製作時に設定する必要があった。更には、
停止状態の弁部抑圧力が永久磁石の吸引力に基くもので
あるから弱くて、確実な気密性を期待することは出来な
いものであった。

本発明は前記従来の問題点の解決を図るもので、ガス量
の絞り比を任意に高く得られ且つその流量精度が高いこ
とと動作に必要な電力が極めて少くて良いことを目的と
したものである。

問題点を解決するための手段 本発明によるガス制御装置は、ガス流路中にあって並列
の複数の流路を切換え開閉するコックと、前記複数の流
路に各々対応した多孔を有するオリフィス板と、前記コ
ックを回転駆動するモータ駆動部と、前記コックの軸に
取り付けられた位置信号発生器及びその信号を受けコッ
ク位置を判断する位置判定部と、目標位置信号と前記位
置判定部の信号を受ける演算制御部と、前記演算制御部
の信号を受けて前記モータ駆動部の速度を調節する速度
制御部及び前記モータ駆動部を発停する発停制御部とを
有する構成である。

作　　用 本発明は上記のような構成であるから、モータ駆動部の
力で回転するコックは、複数の流路を切換え開閉するも
のでコックが停止する位置によりガスが流れる流路の組
合せを予め設定した状態に選ぶことが出来る。各流路に
は孔径が各々異る多孔を配したオリフィス板があるから
、コック停止位置によってガスが流れるオリフィス機の
孔の組合せを選定したことになり、最大燃焼量から最少
燃焼量まで段階的に変化させることが出来る。この時の
絞り比は孔径で決められるので任意に高く設計すること
が可能であり、その流量精度はオリフィスの孔径に依存
するのみなので高レベルを確保できる。次に、コックを
停止させるための位置判定部ではコック軸に取付けられ
た位置信号発生器によって停止すべき位置はもちろん停
止してはいけない中間位置も含めて現在の位置を常に監
視している。燃焼量を変えるための目標位置が変われば
演算制御部では現在位置との関係から時計方向に回すべ
きか反時計方向に回すべきか判断の上、モータ駆動部に
駆動信号を送る。モータ即動部によってコックが回転し
、目標位置より所定角度手前で予測信号を検出し、速度
制御部によってモータ駆動部の供給電力を減少させてコ
ックを減速して駆動し、しかる後目標位置と現在近位が
一致したら発停制御部によってモータ駆動部を停止させ
る。

実施例 次に、本発明の実施例を図面にもとづいて説明する。第
１図において、ガス流路１６の途中に設けたコック１７
は中心軸線で回転する閉子１８とその外部のハウジング
１９から構成されている。

閉子１８は第５図に示したような外観形状であり軸線方
向に複数の穴２０ａ、２０ｂ、２０ｃ。

２０ｄ、２０ｅを設け、各穴とつながる周方向の長さが
異る溝２１　ｂ、２１　ｃ、２１　ｄ、２１ｅが形成さ
れている。前記の穴２０と溝２１は展開すると第２図の
ような角度関係に配置されている。

一方、ハウジング１９には閉子１８の穴２０の高さ方向
と一致させて複数の流路２２ａ、２２ｂ、２２ｃ１２２
ｄ、２２ｅが径方向にＩ通しており、その外側では前記
の複数の流路２２に各々対応した径の異る多孔２３ｍ、
２３ｂ、２３ｃ１２３ｄ。

２３ｅを形成したオリフィス板２４が設けられている。

オリフィス板２４の下流側は継手２５によって流路はま
とめられ図示していないバーナに接続されている。第３
図はオリフィス板２４のみを示している。次に、閉子１
８の上端部は断面Ｏ型の軸２６となり端面には直線溝２
７が設けられている。Ｄ型の軸２６はエンコーダやポテ
ンショメータなどの位置信号発生器２８の回転部中央に
設けられたＯ型の穴２９を貫通し、直線溝２７と係合す
る出力軸３０を有するモータ駆動部ａ１によって回転さ
せられる。通常、モータ即動部３１はトルクを増大する
ためにモータ３２と減速ギヤボックス３３から構成され
る。第４図は４ビツトのエンコーダを用いた位置信号発
生器２８を示すもので、第６図のようなパターンを持つ
接触式の例である。軸２６と同時に回る回転部は半径方
向に摺動ブラシを持ち、最内周接触面に対し外周側４本
の円環を同時に接触しながら回転して、図の斜線の部分
で電気的にオン状態となる。今、オンを１、オフを０と
表現して内側から順に示すと、角度０度では１１１１で
あり、角度６０度までの中間は１１１０．角度６０度は
１１０１、角度１２０度までの中間は１１００、角度１
２０度は１０１１、角度１８０度までの中間は１０１０
．角度１８０度は１００１、角度２４０度までの中間は
ｔｏｏｏ。

角度２４０度は０１１１、角度３００度までの中間は０
１１０、角度３００度は０１０１、角度０度との中間は
０１００のようになる。これらのオンオブ信号の組合せ
は閉子１８の回転と共に変化するものであるから第２図
の閉子展開図での角度と第６図のエンコーダパターン図
での角度と一致させ、なおかつハウジング１９に設けた
複数の流路２２がある位置を０度と定めるならば、信号
が１１１１の時はコック１７の停止位置を示し、信号が
１１０１の時はオリフィス板２４のすべての多孔２３を
ガスが流れる最大燃焼量を示し、１０１１から１００１
．０１１１と次第に減少して０１０１の信号が多孔２３
ｅのみを流れる最少燃焼量の位置であることを示してい
る。このようなコックの位置は、予め記憶させたビット
信号との比較で位置判定回路３４が前記の位置信号発生
器２８の信号を受けて判断するもので、この両者が位置
判定部３５を構成している。次に、被加熱体の状況や始
動又は停止の指令による目標位置信号と前述の位置判定
部３５による現位置信号は演算制御部３６に与えられる
。３７は発停制御部で演算制御部３６の信号を受けて、
モータ３２の回転方向および発停を制御する。３日は速
度制御器で、モータ３２への供給電力を調節して回転速
度を制御するものである。

次にモータ３２の制御動作について述べる。

−例として第６図に示すパターン］閾で角度００　（コ
ート１１１１）より角度１２０°（フード１０１１）へ
変更する場合について説明する。角度Ｏ０より角度１２
ｃｆへの移動命令が出力されると、回転方向が第６図で
時計回り、供給電圧が最大に設定されて発停制御部３７
と速度別（財）部３８に送られ、第７図の時間Ｔ＝ｔＱ
の直後にモータ３２には最大電力が供給されて起動し、
起動時に要求される高負荷に対し速い立上り性能を保証
する。起動時の最大電力による駆動時間は演算制御部３
６によって最低の時間が設定されている。モータ３２の
回転に伴なって位置信号発生器２８の検出フードが変化
し、第６図で角度６０度から１２０度までの中間（コー
ド１１００）に達したとき、第７図の時間Ｔ＝ｔ１に示
すようにモータ３２への供給電力を速度制御部３８によ
って減少させて、モータ３２の回転速度を減少させる。

この減速された状態で回転しているモータ３２によって
角度１２０度（コード１０１１）に達すると、発停制御
部３７によってモータ３２への電力供給が停止されると
同時にモータ３２の端子間を短絡させることによって制
動をかけ、第７図の時間Ｔ＝ｔ２に示すようにモータ３
２を急停止させる。このときモータ３２は既に減速され
ているので小さい行き過ぎ角度で急停止させることがで
き、コード１０１１で限定された角度範囲内で位置決め
を行なうことができ、安定した正確なガス量を保証する
。

以上述べたような構成であるから、既に述べた絞り比の
拡大と各位置での流量精度の確保はオリフィス板２４の
多孔２４の径のみで決まるので容易に達成される。又、
ガス流量を変更しなくても良い状態では位置判定部３５
のみを作動させれば良いので微少な消費磁力にとどめる
ことが出来る。

特にエンコーダを閉子自体に取付け、さらに目標位置直
前においてあらかじめ回転速度を減少させた後に目標位
置で停止させることによって誤差の小さい確実な位置に
閉子を停止させることができるので、閉子１８の穴２０
とハウジング１９の流路２２が停止状態で不一致となっ
て生じる燃焼量減少の恐れがない。このことは、必要ガ
ス量を供給するための前記穴２０や流路２２の径に必要
以上の余裕を見込まなくて良いため、閉子１８の径や長
さを小さく設計できることになり、同時にモータ駆動部
３１の出力トルクも低減できるという効果を生むもので
ある。

次に、本発明の位置信号発生器２８に関する他の重施例
を第８図に示す。これはポテンショメータを使用した場
合であって、回転角度に比例した抵抗値を得ることによ
って、抵抗値から閉子１８の現在位置を知るものである
。この方法では、位置信号発生器２８と位置判定回路３
４との間を結ぶ信号線の数を少くできる効果を有してい
る。

尚、第１図では複数の流路２２の下流側では再びｔＩｔ
−の流路となるているが、例えば、オリフィス板２４の
多孔２３ｅを通る通路だけ独立させることによってパイ
ロットバーナに用いるということも可能である。

発明の効果 以上のように本発明のガス制御装置によれば、流量精度
を確保しつつ高絞り比を達成し、消費電力の低減を果す
効果が得られる他に次のような効果がある。

（１）目標位置直前の信号によってモータを減速させ、
目標位置で急停止させる方式としたので、コックの閉子
の位置決め精度が高く、高清度なガス量制御ができる。

（２）起動時には所定時間最高電力をモータに供給する
ので立上りの高負荷時においても十分なトルクと回転速
度を保証できる。

（３）位置信号発生器はコック停止位置とその中間位置
を検出できる構成なので、万が一モータ駆動部の慣性で
停止すべき位置を行き過ぎて停止した場合に、行き過ぎ
たことを直ちに検知して逆方向へ駆動することが可能な
ため、ガス量の変更時に応答速度が高く得られる。

（４）　　コックの閉子を回転させる構成であるから、
閉子状態での信頼性が高い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例におけるガス制御装置の要部
断面図、第２図は同閉子の穴と溝の位置関係を示す展開
図、第３図は同オリフィス阪の平面図、第４図は同位置
信号発生器の平面図、第５図は同閉子の外観斜視図、第
６図は同アブソリュ−ト形エンコーダの摺動接触面のパ
ターン図、第７図は同ガス制御装置の制御動作のグラフ
図、第８図は同位置信号発生器の他の実施例を示す特性
図、第９図は従来のガス制御装置におけるガス回路図、
第１０図は従来のガス制御装置の他の例を示す断面図で
ある。 １７・・・・・・コック、２２・・・・・・複数の流路
、２３・・・・・多孔、２４・・・・・・オリフィス板
、２８・・・・・・位置信号発生器、３１・・・・・・
モータ駆動部、３４・・・・・・位置判定回路、３５・
・・・・・位置判定部、３６・・・・・・演算制砥部、
３７・・・・・・発停制御部、３８・・・・・・速度制
御部。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１８乙 第　２　図　　　　　　　　　　箒　３　図Ｏ’　４６
１２０１ｇ０２４０．３（Ｅｌ第４図 第７図 第８図 抵抗 角洩

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数の流路を切換え開閉するコックと、前記複数
   の流路に対応した多孔を有するオリフィス板と、前記コ
   ックを回転駆動するモータ駆動部と、前記コックの位置
   に応じた信号を出力する位置信号発生器と、この信号を
   受けコック位置を判断する位置判定部と、目標位置信号
   と前記位置判定部の信号を受ける演算制御部と、前記演
   算制御部の信号を受けて前記モータ駆動部の速度を調節
   する速度制御部及び前記モータ駆動部を発停する発停制
   御部とを有するガス制御装置。
2. （２）位置信号発生器は目標位置信号の前後に設けられ
   た予測信号を有し、前記予測信号の検出時に速度制御部
   によりモータ駆動部を減速し、目標位置検出時に発停制
   御部により前記モータ駆動部を停止する特許請求の範囲
   第１項記載のガス制御装置。
3. （３）モータ駆動部の起動時には位置信号に関係なく、
   最大電力を所定時間供給する特許請求の範囲第２項記載
   のガス制御装置。