(57)【要約】【課題】バーナＢへのガス供給路ＧＳに介設されるガス弁装置であって、バルブケーシング１内に、ステッピングモータ４により連動機構５を介して駆動される弁体３２を有する流量調節弁３が設けられ、ステッピングモータを脱調動作させることによりステッピングモータの原点出しを行うものにおいて、ステッピングモータの原点位置を正確に確定できるようにする。【解決手段】ステッピングモータ４の原点出しは、ステッピングモータ４の脱調動作後、ステッピングモータ４への通電を所定時間停止してから、その時点でのステッピングモータ４の回転位相を原点位置として確定することにより行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バーナへのガス供給路に介設されるガス弁装置であって、バルブケーシング内に、ステッピングモータにより連動機構を介して駆動される弁体を有する流量調節弁が設けられ、ステッピングモータを脱調動作させることによりステッピングモータの原点出しを行うものにおいて、
ステッピングモータの原点出しは、ステッピングモータの脱調動作後、ステッピングモータへの通電を所定時間停止してから、その時点でのステッピングモータの回転位相を原点位置として確定することにより行うことを特徴とするガス弁装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バーナへのガス供給路に介設されるガス弁装置であって、バルブケーシング内に、ステッピングモータにより連動機構を介して駆動される弁体を有する流量調節弁が設けられたものに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のガス弁装置では、連動機構の構成部材のこじり等により、ステッピングモータでの滑りを生じて、ステッピングモータの回転位相と弁体の位置との相関に狂いを生ずることがある。そこで、従来は、適宜のタイミングでステッピングモータを脱調動作させることによりステッピングモータの原点出しを行い、ステッピングモータの回転位相と弁体の位置との相関の狂いを修正している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ここで、ステッピングモータの原点出しは、ステッピングモータを脱調動作させた時点でのステッピングモータの回転位相を原点位置として確定することにより行っている。然し、脱調動作中は、連動機構の構成部材にステッピングモータの回転トルク分の応力が作用するため、構成部材が弾性変形して歪が発生する。そして、歪が含まれた回転位相が原点位置として確定され、ステッピングモータの回転位相と弁体の位置との相関に歪分の狂いを生じてしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１６９３７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、以上の点に鑑み、ステッピングモータの原点位置を正確に確定できるようにしたガス弁装置を提供することをその課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は、バーナへのガス供給路に介設されるガス弁装置であって、バルブケーシング内に、ステッピングモータにより連動機構を介して駆動される弁体を有する流量調節弁が設けられ、ステッピングモータを脱調動作させることによりステッピングモータの原点出しを行うものにおいて、ステッピングモータの原点出しは、ステッピングモータの脱調動作後、ステッピングモータへの通電を所定時間停止してから、その時点でのステッピングモータの回転位相を原点位置として確定することにより行うことを特徴とする。
【０００７】
ここで、ステッピングモータへの通電を脱調動作後に停止すると、連動機構の構成部材が脱調動作時に作用した応力から解放されて、構成部材に生じた歪が振動変化しながら次第に減少する。そして、本発明によれば、上記所定時間を歪が零になるのに必要な時間以上に設定することにより、ステッピングモータの原点位置を歪を含むことなく正確に確定できる。従って、ステッピングモータの回転位相と弁体の位置との相関に歪分の狂いを生じてしまうことを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態のガス弁装置の切断側面図。
【図２】実施形態のガス弁装置に設けられた連動機構の分解状態の斜視図。
【図３】（ａ）（ｂ）（ｃ）実施形態のガス弁装置の作動を示す要部の切断側面図。
【図４】実施形態のガス弁装置におけるステッピングモータの回転位相と火力（ガス流量）との関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１を参照して、本発明の実施形態のガス弁装置は、コンロ用のバーナＢへのガス供給路ＧＳに介設されるものであり、筒状のバルブケーシング１と、バルブケーシング１内の軸方向一方寄り部分に配置した電磁安全弁２と、バルブケーシング１内の軸方向他方寄り部分に、電磁安全弁２と直列に配置した流量調節弁３と、バルブケーシング１の軸方向他方の端部に取付けられるボックス１１の外端に搭載したステッピングモータ４と、バルブケーシング１内に軸方向他方から挿入され、ステッピングモータ４により連動機構５を介して軸方向に駆動される操作ロッド６とを備えている。以下の説明では、軸方向一方を往動方向、軸方向他方を復動方向と記す。
【００１０】
バルブケーシング１には、電磁安全弁２の上流側に位置するガス流入口１ａと、流量調節弁３の下流側に位置するガス流出口１ｂとが開設されている。そして、電磁安全弁２が開弁したとき、ガス流入口１ａからガス流出口１ｂにガスが流れ、バーナＢにガスが供給される。このバーナＢには、調理容器の底面に当接する鍋底温度センサＢａが付設されている。
【００１１】
電磁安全弁２は、往動方向を向く弁座２１と、弁座２１に対向する弁体２２と、弁体２２を復動方向に付勢して弁座２１に着座させる弁バネ２３と、弁体２２に往動方向にのびる弁軸２２ａを介して連結した吸着片２４と、吸着片２４に対向する電磁石２５とを備えている。そして、弁体２２を吸着片２４が電磁石２５に当接する開弁位置まで弁バネ２３に抗して押動させた状態で電磁石２５に通電することにより、弁体２２が開弁位置に吸着保持されるようにしている。また、バーナＢに付設する火炎検知素子（図示省略）により失火が検知されたときは、電磁石２５への通電を停止し、弁体２２を弁バネ２３により弁座２１に着座する閉弁位置に復帰させて電磁安全弁２を閉弁し、ガスの流出を防止する。
【００１２】
電磁安全弁２の弁座２１は、バルブケーシング１内に設けた、バルブケーシング１に対し軸方向に可動の弁座部材７の往動方向側端面に形成されている。また、バルブケーシング１内には、弁座部材７の復動方向への移動を電磁安全弁２の弁体２２が着座可能な所定位置で制止する、バルブケーシング１の内面に形成した突起部から成る弁座ストッパ７１と、弁座部材７を復動方向に付勢して上記所定位置に弾力的に保持する弁座バネ７２とが設けられている。また、弁座部材７の外側にガスが流れることを防止するためにベロフラム７３を設けている。
【００１３】
流量調節弁３は、弁座部材７に復動方向を向くように形成した弁座３１と、操作ロッド６の往動方向側端部に固定された弁体３２とを備えている。弁体３２は、弁座３１に開設した弁孔３１ａを閉塞するように弁座３１に着座可能な閉塞弁部３２１と、弁孔３１ａに復動方向から挿入可能なニードル部３２２と、流量調節弁３の上流側と下流側を常時連通するバイパス通路３２３とを有している。尚、本実施形態では、弁体３２を操作ロッド６に一体に形成しているが、弁体３２を操作ロッド６と別体として、これを操作ロッド６に取付けてもよい。
【００１４】
図１及び図２を参照して、連動機構５は、ステッピングモータ４のケース内に組み込んだ減速歯車列５１と、ステッピングモータ４により減速歯車列５１を介して回転駆動される回転軸５２と、回転軸５２に連動して回転するように回転軸５２に連結子５３を介して連結される、操作ロッド６と同心の筒状のカム体５４と、カム体５４に形成した螺旋状のカム溝５４１に係合する、操作ロッド６に固定したピン５５とで構成され、カム体５４の一方向と他方向への回転でカム溝５４１からピン５５を介して作用する軸方向推力により操作ロッド６が往動方向と復動方向とに移動するようにしている。
【００１５】
連結子５３は、断面が非円形の回転軸５２に嵌合する非円形の孔５３１を有し、回転軸５２と一緒に回転する。また、連結子５３には、カム体５４の復動方向側端部に形成した切欠き部５４２に係合して回転力を伝達する突片部５３２が設けられている。カム体５４には、バルブケーシング１から復動方向に延出したガイド筒５６が挿入されている。ガイド筒５６には、軸方向に長手の長孔５６１が形成されており、この長孔５６１にピン５５を軸方向に摺動自在に係合させている。
【００１６】
以上の構成によれば、ステッピングモータ４を一方向に回転させると、連動機構５、即ち、減速歯車列５１、回転軸５２、連結子５３、カム体５４及びピン５５を介して操作ロッド６が往動方向に移動し、先ず、流量調節弁用の弁体３２の閉塞弁部３２１が弁座ストッパ７１で制止される所定位置に存する弁座部材７の流量調節弁用の弁座３１に当接し、以後、弁座部材７が流量調節弁用の弁体３２に押されて往動方向に移動し、弁座部材７を介して安全弁用の弁体２２が開弁位置に押動される（図３（ａ）に示す状態）。この状態で電磁石２５に通電して弁体２２を開弁位置に吸着保持し、その後、ステッピングモータ４を他方向に回転させて、操作ロッド６、即ち、流量調節弁用の弁体３２を復動方向に移動させる。この際、弁座部材７は、弁座ストッパ７１により制止される所定位置まで弁座バネ７２の付勢力で弁体３２に追従して復動方向に移動し、安全弁用の弁座２１が開弁位置に吸着保持される弁体２２から離れて、電磁安全弁２が開弁される。所定位置に制止される弁座部材７に対し流量調節弁用の弁体３２が更に復動方向に移動すると、閉塞弁部３２１が流量調節弁用の弁座３１から離れ、ニードル部３２２が弁孔３１ａから次第に抜け出て、ガス流量が次第に増加する。その後、流量調節弁用の弁体３２が往動方向に移動して所定のストローク範囲、即ち、弁座部材７が弁座ストッパ７１で制止される所定位置に存する状態で流量調節弁用の弁座３１に閉塞弁部３２１が着座する位置（図３（ｂ）の状態）と、開弁位置に存する安全弁用の弁体２２に安全弁用の弁座２１が当接する直前の位置（図３（ｃ）の状態）との間の範囲に存するときであれば、バイパス通路３２３のみを介してガスが流れてガス流量が最小量になる状態に維持される。以後の説明では、流量調節弁用の弁体３２をガス流量が減少する方向、即ち、往動方向に移動させるステッピングモータ４の回転方向を正転方向、この弁体３２をガス流量が増加する方向、即ち、復動方向に移動させるステッピングモータ４の回転方向を逆転方向と記す。
【００１７】
尚、安全弁用の弁体２２が開弁位置に到達した瞬間、即ち、吸着片２４が電磁石２５に当接した瞬間に、ステッピングモータ４を停止することは制御上困難である。そのため、弁体２２が開弁位置に到達した後の更なるステッピングモータ４の正転方向の回転で連動機構５を介して操作ロッド６が往動方向に押されると、吸着片２４と電磁石２５との当接部に過大な力が加わり、吸着片２４の傷付きで吸着不良を生ずることがある。
【００１８】
そこで、本実施形態では、カム体５４を軸方向に移動自在とすると共に、カム体５４の往動方向への移動を所定位置で制止する、ボックス１１の端板で構成されるカムストッパ５７と、カム体５４を往動方向に付勢するカムバネ５８とを設けている。そして、安全弁用の弁体２２が開弁位置に到達した後の更なるステッピングモータ４の正転方向の回転で、ピン５５からカム溝５４１を介して作用する軸方向反力によりカム体５４がカムバネ５８の付勢力に抗して復動方向に移動するようにしている。これによれば、安全弁用の弁体２２が開弁位置に到達した後に更にステッピングモータ４を正転方向に回転させても、吸着片２４と電磁石２５との当接部に過大な力は加わらず、吸着片２４の傷付きで吸着不良を生ずることを防止できる。尚、安全弁用の弁体２２が開弁位置に到達する前に、弁バネ２３及び弁座バネ７２の付勢力に負けてカム体５４が復動方向に移動することのないように、カムバネ５８の付勢力は、弁バネ２３及び弁座バネ７２の付勢力の合力よりも若干大きくなるように設定される。
【００１９】
図４を参照して、ａ線は、ステッピングモータ４の正転方向の回転で流量調節弁用の弁体３２を往動方向に移動させてガス流量を減少させるときのステッピングモータ４の回転位相とガス流量との関係を表す正転時流量特性を示し、ｂ線は、ステッピングモータ４の逆転で流量調節弁用の弁体３２を復動方向に移動させてガス流量を増加させるときのステッピングモータ４の回転位相とガス流量との関係を表す逆転時流量特性を示している。ここで、流量調節弁用の弁体３２を同一の軸方向位置にステッピングモータ４の正転方向の回転で移動させるときとステッピングモータ４の逆転方向の回転で移動させるときとのステッピングモータ４の回転位相差をヒステリシスＨとして、このヒステリシスＨは、減速歯車列５１の遊び、回転軸５２と連結子５３との間の遊び、連結子５３とカム体５４との間の遊び、カム溝５４１とピン５５との間の遊び及びピン５５と長孔５６１との間の遊びを合計した遊び分に相当するものになる。そして、逆転時流量特性は、正転時流量特性に対しヒステリシスＨ分だけステッピングモータ４の回転位相を逆転方向にずらしたものになる。
【００２０】
コンロ操作部に設けられる火力指示部材（図示せず）の操作で指示される指示火力が減少側に変更され、ステッピングモータ４を正転方向に回転させてガス流量を減少させる際は、正転時流量特性に基づいてモータ４を制御し、また、指示火力が増加側に変更され、ステッピングモータ４を逆転させてガス流量を増加させる際は、逆転時流量特性に基づいてステッピングモータ４を制御する。具体的に説明すれば、本実施形態では、火力（ガス流量）を最小の第１火力Ｑ１から最大の第５火力Ｑ５までの５段階に可変調節するようにしており、正転時流量特性に基づいて決定される、第４、第３、第２、第１の各火力Ｑ４〜Ｑ１に対応する回転位相θ４ｎ〜θ１ｎと、逆転時流量特性に基づいて決定される、第２、第３、第４、第５の各火力Ｑ２〜Ｑ５に対応する回転位相θ２ｒ〜θ５ｒとがコントローラ（図示せず）に記憶されている。ここで、θ２ｒ＝θ２ｎ−Ｈ、θ３ｒ＝θ３ｎ−Ｈ、θ４ｒ＝θ４ｎ−Ｈになる。そして、指示火力を第４乃至第１火力Ｑ４〜Ｑ１の何れかに減少させる場合は、ステッピングモータ４を正転方向に回転させて、回転位相がθ４ｎ〜θ１ｎの何れかになったときに、ステッピングモータ４を停止し、指示火力を第２乃至第５火力Ｑ２〜Ｑ５の何れかに増加させる場合は、ステッピングモータ４を逆転方向に回転させて、回転位相がθ２ｒ〜θ５ｒの何れかになったときにステッピングモータ４を停止する。尚、ステッピングモータ４の回転位相はステッピングモータ４への入力パルス数により定まる。従って、上記各位相に相当する数のパルスをステッピングモータ４に入力して、上記各位相までステッピングモータ４を回転させるようにしている。
【００２１】
また、適宜のタイミング、例えば、コンロの電源スイッチをオフ操作したときに、ステッピングモータ４を脱調動作させることによりステッピングモータ４の原点出しを行うようにしている。具体的には、ピン５５がカム溝５４１の復動方向の端に当接してそれ以上動かなくなるまでステッピングモータ４を逆転方向に回転させて脱調動作させ、このときのステッピングモータ４の回転位相を原点位置θ０として確定するようにしている。但し、脱調時には、連動機構５の構成部材にステッピングモータ４の回転トルク分の応力が作用するため、構成部材が弾性変形して歪が発生する。このままでは、歪が含まれた回転位相が原点位置として確定され、ステッピングモータ４の回転位相と流量調節弁用の弁体３２の位置との相関に歪分の狂いを生じてしまう。
【００２２】
そこで、本実施形態では、ステッピングモータ４の原点出しを、ステッピングモータ４の脱調動作後、ステッピングモータ４への通電を所定時間停止してから、その時点でのステッピングモータ４の回転位相を原点位置として確定することにより行うようにしている。ここで、ステッピングモータ４への通電を脱調動作後に停止すると、連動機構５の構成部材が脱調動作時に作用した応力から解放されて、構成部材に生じた歪が振動変化しながら次第に減少する。そして、上記所定時間を歪が零になるのに必要な時間以上（例えば、２００ｍｓｅｃ）に設定しておけば、ステッピングモータ４の原点位置を歪を含むことなく正確に確定できる。これにより、ステッピングモータ４の回転位相と流量調節弁用の弁体３２の位置との相関に歪分の狂いを生じてしまうことを防止できる。
【００２３】
尚、原点出しを行った後は、ステッピングモータ４を図３（ａ）の状態やその直前の状態になるまで正転方向に回転させて、次の点火操作が行われるまでこの状態に待機させておく。これにより、点火操作が行われたときに、バーナＢに速やかにガスを供給して点火することができる。
【００２４】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、上記実施形態のガス弁装置は、流量調節弁３に加えて電磁安全弁２を備えているが、電磁安全弁２を省略することも可能である。また、上記実施形態の弁座部材７を省略して、流量調節弁用の弁座３１をバルブケーシング１に固定とすることも可能である。更に、ステッピングモータにより連動機構を介して回転される円板状の弁体を有する回転式の流量調節弁を備えるガス弁装置にも同様に本発明を適用できる。
【符号の説明】
【００２５】
Ｂ…バーナ、ＧＳ…ガス供給路、１…バルブケーシング、３…流量調節弁、３２…弁体、４…ステッピングモータ、５…連動機構。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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