JP3819307B2 - ガス流量制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスコンロ等のガス器具に使用されるガス流量制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のガス流量制御装置は、例えば、特開２００１−５６１１８号が知られ、例えば、ガスコンロに設けたガスバーナーの火力を調節する際に、ガスバーナーの設定火力の変化を少なくするのに使用される。
【０００３】
この場合、ガス流量制御装置は、ガスバーナーの混合管に接続されたガス噴射ノズルに連なるガス通路に、該ガス通路の開度を変更する絞り部を設けた流量調節手段であるモータ駆動式のガスバルブと、該ガスバルブとガス噴射ノズルとの間に設けたガス通路内の二次圧を検出する二次圧検出手段である圧力センサとを有する。
【０００４】
そして、ガスコンロの作動を制御するマイコンによって、圧力センサで検出した二次圧が、予めマイコンに記憶させた目標二次圧に一致するようにモータを制御して絞り部の開度を調節して設定火力の変化を少なくする。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のものでは、ガス通路内の一次圧が変動して低くなることでガスバルブの開度が最大であるときの二次圧が低くなった場合、その二次圧と目標二次圧とが一致するガスバルブの開度以上に開度を変えてもガスバーナーの火力が変更できない。このため、設定火力相互間の火力幅が不均一になり、ガス器具の使い勝手が悪くなるという問題があった。
【０００６】
また、上記のものでは、モータを制御して火力調節する毎に、マイコンのＣＰＵが圧力センサの検出結果からモータの制御ポジションを算出する処理と、ガスバルブの開度調節のためのモータの駆動制御処理とを同時に行うので、ＣＰＵの負荷が大きくなる。このため、特に、調理者の利便性を高めるため器具の作動を電子制御するガスコンロでは、演算処理能力の高いＣＰＵが必要になり、コスト高を招くという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、演算処理能力の高いＣＰＵを必要とせず、その上、一次圧が変化した場合でもガスバーナーの設定火力相互間の火力幅を均等にできるガス流量制御装置を提供することを課題とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、ガス噴射ノズルに連なるガス通路に、該ガス噴射ノズルへの燃料ガスのガス流量を調節する流量調節手段と、該流量調節手段の下流側における燃料ガスの二次圧を検出する二次圧検出手段とを設け、該流量調節手段は、ガス通路の開度を変更してガスバーナーの設定火力を定める最小ガス流量から最大ガス流量までのガス流量に対応する二次圧を増減する絞り部を有するガス流量制御装置において、前記流量調節手段を介してガス通路に燃料ガスを流し、前記二次圧検出手段によって二次圧を検出し、該検出した二次圧が各設定火力を定めるガス流量に対応する二次圧になるように絞り部の開度を補正し、補正後の絞り部の開度でガスバーナーの火力調節を行うものであって、前記二次圧の検出を、絞り部の開度を変更して最小ガス流量で有る最小開度及び最大ガス流量で有る最大開度についてそれぞれ行い、両開度において測定された二次圧から中間の火力における二次圧と開度とを算出すると共に、最大開度で検出した二次圧が予め設定された初期二次圧より高くなると、検出した二次圧ではなく初期二次圧を用いて中間の火力における二次圧と開度とを算出することを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、ガス通路に燃料ガスを流すと、流量調節手段により流量調節された燃料ガスがガス噴射ノズルに流れる。この場合、二次圧検出手段が、流量調節手段とガス噴射ノズルとの間におけるガス通路内の燃料ガスの二次圧を検出し、検出した二次圧から、ガスバーナーの各設定火力を定めるガス流量に対応する絞り部の開度を補正する。そして、各ガスバーナーの火力は、補正後の絞り部の開度に応じて調節される。
【００１０】
この場合、前記二次圧の検出を、例えば、絞り部の開度を変更して最小ガス流量で有る最小開度及び最大ガス流量で有る最大開度について行うようにするのがよい。
【００１１】
また、絞り部の開度が最大における二次圧を検出して補正する場合、一次圧が変動して高くなることで高くなった二次圧に基づいて補正したのでは、必要以上にガスバーナー火力が高くなることが考えられる。
【００１２】
この場合、前記二次圧の検出を、絞り部の開度を変更して最大ガス流量で有る最大開度について行い、検出した二次圧が予め設定された初期二次圧より高くなると、検出した二次圧ではなく該初期二次圧から絞り部の開度を補正すればよい。
【００１３】
また、二次圧検出手段により検出した二次圧に基づいて絞り部の開度を補正する場合、二次圧検出手段の特性が経時変化して、例えば、通常より二次圧を高く表示するようになれば、上記と同様、必要以上にガスバーナーの火力が高くなる等の不都合が生じる。
【００１４】
この場合、前記検出した二次圧が、所定の圧力範囲から外れていると前記二次圧検出手段の故障を警告するようにすればよい。
【００１５】
尚、前記流量調節手段が閉止機能を有するようにするのがよい。
【００１６】
この場合、前記二次圧検出手段とガス噴射ノズルとの間に開閉弁を設け、ガス噴射ノズルへの燃料ガスの供給を停止する際、流量調節手段より前に開閉弁を閉弁し、前記検出手段による圧力低下速度を検出するようにすれば、二次圧検出手段等からのガス漏れの発生が判断できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１及び図２を参照して、１は、本発明のガス流量制御装置である。ガス流量制御装置１は、例えば、ガスコンロに設けたガスバーナーの混合管に接続されたガス噴射ノズル（図示せず）に連なるガス通路１１を備えた装置本体１２を有する。装置本体１２の一端の下面には、ガス噴射ノズルへの燃料ガスのガス流量を調節する流量調節手段であるガスバルブ２が設けられている。
【００１８】
ガスバルブ２は、内部通路２１を有するバルブケーシング２２を有し、バルブケーシング２２の側面にはガス流入口２３が開設され、ガス流入口２３は、内部通路２１を介してガス通路１１に通じるバルブケーシング２２の上面のガス流出口２４に連通する。
【００１９】
バルブケーシング２２の下面には、回転各検出手段３１を有するステッピングモータ、ギアドモータ等のモータ３が連結され、モータ３の回転軸３２の一端はシール材３３を介して内部通路２１に突出している。
【００２０】
内部通路２１には、ガス流出口２３の上流側に位置して回転軸３２の一端に連結された回転ディスク４と、該回転ディスク４の上方に位置してバルブケーシング２２に嵌着された固定ディスク５とが設けられている。回転ディスク４と固定ディスク５とは内部通路２１の通路面積の開度を変更する絞り部を構成する。
【００２１】
図２に示すように、固定ディスク５には、第１連通孔である５個の孔５１、５２、５３、５４、５５が、相互に開口面積を相違させて同一円周上に連続して設けられている。一方、回転ディスク４には、回転軸３２が所定の角度回転すると第１連通孔の各孔５１、５２、５３、５４、５５に一致して内部通路２１を介してガス流入口２３とガス流出部２４との連通を許容する１個の楕円形第２連通孔４１が開設されている。
【００２２】
ここで、ガスバーナーの火炎が消えない程度の最小ガス流量は、使用する燃料ガスの種類に応じて相違する。このため、使用する燃料ガスの種類の異なるガス器具ごとに最小ガス流量を設定できるようにする必要がある。
【００２３】
本実施の形態では、第１連通孔の第１孔５１とガス通路１１とを連通するパイパス通路１３を装置本体１２に設けると共に、バイパス通路１３に最小ガス流量を設定するオリフィス１４を挿設した。
【００２４】
そして、第２連通孔４１が第１連通孔のいずれの孔５１、５２、５３、５４、５５にも一致しないと内部通路２１が閉止され、ガス通路１１への燃料ガスの供給が停止される（図２（ａ）参照）。他方で、モータ３を駆動して回転ディスク４を回転させ、第２連通孔４１を、第１連通孔５１、５２、５３、５３、５４、５５のいずれかに一致させることで開度を変更してガス流量が調節される。
【００２５】
ここで、調理者の利便性を高めるため作動が電子制御されたガスコンロでは、ガスバーナーの火力調節が、例えばコンロ正面の操作パネルに設けたライトタッチスイッチによって行われる。この場合、ガスバルブ２は、例えば、ガスバーナーの火力を火力１から火力５までの５段階に設定できるように制御される。
【００２６】
本実施の形態では、ライトタッチスイッチを押して火力１にすると、モータ３を駆動して回転軸３２を一方に回転させ、第２連通孔４１を第１連通孔の第１孔５１に一致させる。この場合、ガスバーナーの火炎が消えない程度の最小ガス流量が流れる（図２（ｂ）参照）。
【００２７】
次に、タッチスイッチを押して火力２に設定すると、モータ３を駆動して回転軸３２が一方に回転させ、第２連通孔４１を、第１連通孔の第１孔５１及び第２孔５２に一致させる。この場合、ガス通路１１への燃料ガスの流量は、第１連通孔の第１孔５１及び第２孔５２と第２連通孔４１とが一致する面積に応じて変更できる（図２（ｃ）参照）。
【００２８】
そして、火力３で、第２連通孔４１を第１連通孔の第２孔５２及び第３孔５３に（図２（ｄ）参照）、火力４では第２連通孔４１を第１連通孔の第３孔５３及び第４孔５４に（図２（ｅ）参照）、火力５では、第２連通孔４１を第１連通孔の第４孔５４及び第５孔５５（図２（ｆ）参照）に一致させる。この場合もまた、第２連通孔４１が一致する第１連通孔の各孔５１乃至５５の面積を変更することでガス流量が調節できる。
【００２９】
ここで、初期状態では、ガスバルブ２の開度（設定火力）は次のように調節されている。即ち、後述の圧力センサ６によって、最小ガス流量（火力１）におけるガス通路１１の燃料ガスの圧力（以下、「二次圧」という）と、最大ガス流量（火力５）における二次圧とをそれぞれ検出する。
【００３０】
これらの二次圧を４等分して火力２、火力３及び火力４に対応する二次圧を算出し、圧力センサ６の検出値がそれらの二次圧になるようにモータ３を駆動して回転ディスク４を回転させてガスバルブ２の開度（ガス流量）が調節されている。
【００３１】
この場合、調節されたモータ３の回転軸３２の回転角を回転角検出手段３１で検出すると共に、その時の各火力における回転角と二次圧とを初期値としてガスコンロの作動を制御するマイコンに記憶させている。
【００３２】
尚、確実なガスバーナーの着火のため、ガス流量が最大となる火力５の位置までモータ３によって回転軸３２を回転させて点火操作するのがよい。
【００３３】
また、ガス通路１１には、該ガス通路１１内の二次圧を検出する圧力センサ６が設けられている。圧力センサ６は、ガス通路１１から垂直方向に設けた分岐路１１ａにシール材６１を介して挿設したロッド６２を有し、該ロッド６２の一端に樹脂製の薄板（図示せず）が連結されている。そして、ガス通路１１に燃料ガスを流すと、二次圧でロッド１１が上方に押され、その時の薄板１１の歪量を該薄板に付設した歪ゲージで検出して二次圧が検出される。
【００３４】
ところで、ガス流量制御装置１では、ガスバルブ２の上流側における燃料ガスの元圧（以下、「一次圧」という）が変動すると設定火力が変化する。この場合、マイコンに記憶させた初期二次圧に一致するように、圧力センサ６で検出した二次圧からフィードバック制御してモータ３を介して回転軸３２の回転角を調節することで設定火力を調節することもできるが、これでは、次のような不具合が生じる。
【００３５】
即ち、図３を参照して、ガス通路１１内の一次圧が変動して低くなってガス通路１１内の二次圧が低くなると（実線）、その二次圧と初期二次圧（点線）とが一致する点Ｂから、第２連通孔４１と第１連通孔との一致する面積を増加させてもガスバーナーの火力は変化しないという問題があった。
【００３６】
本実施の形態では、ガスバルブ２を介してガス通路１１に燃料ガスを流した場合に、圧力センサ６で二次圧を検出し、該二次圧に応じてガスバルブ２の絞り部の開度を補正することとした。
【００３７】
図４を参照して、ガスバルブ２の絞り部の開度の補正について説明する。図２（ｆ）に示す最大ガス流量（火力５）となる位置までモータ３を駆動して回転ディスク４を回転させ、点火操作を行う。その際、圧力センサ６でガス通路１１内の二次圧を検出する。
【００３８】
例えば、一次圧の低下により圧力センサ６で検出した二次圧が初期二次圧より低くなると（点線１）、図２（ｂ）に示す最小ガス流量（火力１）となる位置までモータ３を駆動して回転ディスク４を回転させ、その時の二次圧を検出する。
【００３９】
検出した最大ガス流量及び最小ガス流量における二次圧をマイコンに記憶させると共に、該マイコンによってこれらの二次圧の差圧を４等分して火力２、火力３及び火力４に対応する二次圧を求め、これらの各二次圧とその時の回転軸３２の回転角を算出して記憶させることで開度の補正を行う。
【００４０】
これにより、一次圧の低下により二次圧が初期二次圧より低くなっても、最大ガス流量及び最小ガス流量との間の二次圧から各段階の火力を補正するので、設定火力相互間の火力幅が均等になる。
【００４１】
他方で、例えば一次圧の上昇により、圧力センサ６で検出した二次圧が初期二次圧より高くなった場合（点線２）、この二次圧に基づいて補正したのでは、特に火力５での火力が必要以上に大きくなる場合がある。
【００４２】
この場合、図２（ｂ）に示す最小ガス流量（火力１）となる位置までモータ３を駆動して回転ディスク４を回転させ、その時の二次圧を検出する。
【００４３】
検出した最小ガス流量における二次圧と最大ガス流量における初期二次圧とをマイコンに記憶させると共に、該マイコンによってこれらの二次圧の差圧を４等分して火力２、火力３及び火力４に対応する二次圧を求め、これらの各二次圧とその時の回転軸３２の回転角を算出して記憶させることで開度の補正を行う。これにより、図４に示す領域Ａを使用しないのでガスバーナーの火力が必要以上に大きくならない。
【００４４】
また、本実施の形態のガス流量制御装置１では、火力調節時に、補正したデータに基づいてモータ３の回転軸３２の回転角を制御するだけであるので、火力調節する毎に、圧力センサ６の検出値からモータ３の回転軸３２の回転角を算出する処理と、モータ３の駆動制御処理とを同時に行うものに比べてＣＰＵに負荷が加わらない。
【００４５】
尚、ガスバーナーの点火操作時に、圧力センサ６で検出した二次圧が、所定の圧力範囲から外れていると、マイコンによって圧力センサ６の故障を判断し、それを警告するようにしてもよい。
【００４６】
また、図１に示すように、圧力センサ６の下流側のガス通路１１に電磁開閉弁７を設けてもよい。この場合、ガスバーナーを消火する際に、該電磁開閉弁７を閉弁した後、ガスバルブ２とを閉止してガス通路を密閉し、その時の圧力センサ６による圧力低下速度を検出するようにすれば、圧力センサ６等からのガス漏れの発生が判断できてよい。
【００４７】
尚、本実施の形態では、圧力センサ６の下流側のガス通路１１に電磁安全弁７を設けたが、これに限定されるのではなく、例えば、図５に示すように電磁安全弁に変えて公知のセーフティバルブ８を設けてもよい。
【００４８】
また、本実施の形態では、圧力センサ６の下流側のガス通路１１に電磁安全弁７を設けると共に、圧力センサ６の上流側にガスバルブ２を設けたが、これに限定されるものではなく、図６に示すようにガスバルブ２の上流側に電磁安全弁７を設けてもよい。
【００４９】
また、図６に示すように、回転軸の回転を制限するストッパ９を設けてもよい。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のガス流量制御装置では、演算処理能力の高いＣＰＵを必要とせず、その上、一次圧が変化した場合でもガスバーナーの設定火力相互間の火力幅を均等にできるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のガス流量制御装置を説明する断面図
【図２】（ａ）乃至（ｆ）は、ガスバルブによる流量調節を説明する図
【図３】一次圧が変動したときのガス流量調節を説明するグラフ
【図４】本発明のガス流量制御装置による設定火力の補正を説明するグラフ
【図５】他の実施の形態にかかるガス流量制御装置を説明する断面図
【図６】他の実施の形態にかかるガス流量制御装置を説明する断面図
【図７】他の実施の形態にかかるガス流量制御装置を説明する断面図
【符号の説明】
１ ガス流量制御装置
１１ ガス通路
２ ガスバルブ
４ 回転ディスク
５ 固定ディスク
６ 圧力センサ

Claims (4)

1. ガス噴射ノズルに連なるガス通路に、該ガス噴射ノズルへの燃料ガスのガス流量を調節する流量調節手段と、該流量調節手段の下流側における燃料ガスの二次圧を検出する二次圧検出手段とを設け、該流量調節手段は、ガス通路の開度を変更してガスバーナーの設定火力を定める最小ガス流量から最大ガス流量までのガス流量に対応する二次圧を増減する絞り部を有するガス流量制御装置において、前記流量調節手段を介してガス通路に燃料ガスを流し、前記二次圧検出手段によって二次圧を検出し、該検出した二次圧が各設定火力を定めるガス流量に対応する二次圧になるように絞り部の開度を補正し、補正後の絞り部の開度でガスバーナーの火力調節を行うものであって、前記二次圧の検出を、絞り部の開度を変更して最小ガス流量で有る最小開度及び最大ガス流量で有る最大開度についてそれぞれ行い、両開度において測定された二次圧から中間の火力における二次圧と開度とを算出すると共に、最大開度で検出した二次圧が予め設定された初期二次圧より高くなると、検出した二次圧ではなく初期二次圧を用いて中間の火力における二次圧と開度とを算出することを特徴とするガス流量制御装置。
2. 前記検出した二次圧が、所定の圧力範囲から外れていると前記二次圧検出手段の故障を警告するようにしたことを特徴とする請求項１に記載のガス流量制御装置。
3. 前記流量調節手段が閉止機能を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のガス流量制御装置。
4. 前記二次圧検出手段とガス噴射ノズルとの間に開閉弁を設け、ガス噴射ノズルへの燃料ガスの供給を停止する際、流量調節手段より前に開閉弁を閉弁し、前記検出手段による圧力低下速度を検出するようにしたことを特徴とする請求項３記載のガス流量制御装置。