(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスを供給するガス栓に取り付け、当該ガス栓からガスの供給を受けるガスレンジ、給湯器などのガス機器（６）によるガス流量の計測監視を行うために用いるガス制御ユニット（９０）であって、
ユニット本体（９１）と、
このユニット本体（９１）に内蔵されている流量制御弁（１２）と、
前記ユニット本体（９１）に内蔵されている流量検知ユニット（２０）と、
前記ユニット本体（９１）に内蔵されている制御用マイコン（１１）と、
前記ユニット本体（９１）に取り付けられている設定表示部（５０）と、
前記ガス栓から供給されるガスを受入れるために、前記ユニット本体（９１）に形成したガス入口（９２）と、
前記ガス入口（９２）から前記流量制御弁（１２）および前記流量検知ユニット（２０）を順次に経由した後のガスを前記ガス機器（６）に向けて送り出すために、前記ユニット本体（９１）に形成したガス出口とを有し、
前記流量制御弁（１２）は制御弁駆動部にモータを用いたモータ弁であり、
前記流量検知ユニットは、ガスの通過流量に応じたセンサ信号を出力するものであり、
前記設定表示部（５０）は、前記ガス機器（６）におけるガス燃焼条件を設定入力するキー群（５１〜５５）と、ガスの供給情報およびガスの供給状態情報を表示する表示器（５７）とを備えており、
前記制御用マイコン（１１）は、前記設定表示部（５０）を介して設定されたガス燃焼条件および前記流量検知ユニット（２０）のセンサ信号に基づき、前記流量制御弁（１２）を制御して、前記ガス機器（６）へのガスの供給を制御することを特徴とするガス制御ユニット（９０）。
【請求項２】
請求項１に記載のガス制御ユニット（９０）において、
前記制御用マイコン（１１）の制御の下に、ガスの使用上のガイドおよび警報を音声情報として出力する音声出力手段（３４）を有していることを特徴とするガス制御ユニット（９０）。
【請求項３】
請求項１または２に記載のガス制御ユニット（９０）において、
前記ガス機器（６）の側の温度を検出する温度センサ（３）を有していることを特徴とするガス制御ユニット（９０）。
【請求項４】
請求項２に記載のガス制御ユニット（９０）において、
前記設定表示部（５０）は、前記ガス機器（６）に対する供給エネルギー量に関する指示情報を入力可能であり、
前記制御用マイコン（１１）は、前記流量検知ユニット（２０）の前記センサ信号からガスの供給エネルギーを換算する計算手段と、前記設定表示部（５０）を介して入力された前記指示情報に基づき、前記流量制御弁（１２）を制御するガスエネルギー量制御指示手段とを備えていることを特徴とするガス制御ユニット（９０）。
【請求項５】
請求項１ないし４のうちのいずれかの項の記載のガス制御ユニット（９０）において、
前記制御用マイコン（１１）には、前記ガス機器（６）との間で通信を行うための通信インターフェイス（８）が接続されていることを特徴とするガス制御ユニット（９０）。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスの供給性、ガスの使用機器の安全性、およびその使用上の利便性のそれぞれを高めるためのガスの計測・制御・監視機能を持ったガス制御ユニットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
（１）ガステーブル、ガス風呂、給湯器などのガス機器では、温度や燃焼の制御が主に燃焼バーナー数の切替えによって行われるので、大まかな燃焼制御しか行えない。このため、微妙な温度制御や制御の温度幅を広げることができないという問題がある。
（２）上記の（１）の制御を実現するために、ガス機器の内部に組み込み可能な小型で安価なガス流量検知ユニットについては、従来においては提案されていない。また、ガス供給量を任意の量に制御可能な安価なユニットも提案されていない。
（３）従来のガス機器では、タイマ機能、一定量や一定エネルギー燃焼制御、温度などの制御機能を持っていないガス機器が多数使用されている。そのようなガス機器の制御機能の向上や安全性の向上が求められている。例えば、従来型の風呂釜では水を入れてから加熱するタイプもあるが、加熱時間の設定ができずに、加熱のし過ぎなどのトラブルやエネルギーの無駄使いなどの問題がある。また、風呂釜では水量によって水温が変化するが、一定熱量の燃焼によってほぼ適切な加熱量とすることが可能になる。従って、熱量に基づく燃焼制御が求められている。
（４）ガス機器はガスの漏洩時の爆発、異常燃焼や長時間燃焼に基づく火災や大気の汚染、酸素不足などを防止するために、ガスメータの中に制御用マイコンを組み込み、ガスの漏洩や使用量を監視し、必要に応じてガスの供給を遮断する機能を持たせている。しかし、個々のガス機器・器具自身の安全性を高める対策は行われているが、それらを使用する上での安全性を高めるための装置は市場に提供されていない。このために、ガスの供給源であるガス栓単位の安全性を高める器具の供給が求められている。
（５）ガス調理機能として、安価な温度制御を行う燃焼制御機能が不足している。特に、長時間の蒸らしや保温や低温での長時間調理の機能が不足しており、調理に人が関わっている時間が長い状況にある。なお、ガステーブルでは温度センサを持たせて、沸き上がり後５分の保温消火機能をもっているが、機能が固定的であり、しかも、特定のバーナー部に限定された機能となっている。このために、調理用鍋などの大きさに関係無いガス燃焼制御による温度調整機能と、使用方法の簡易な温度センサとの組み合わせによるガス燃焼制御の実現化が求められている。
（６）ガスの使用方法は比較的、類似な方法を繰り返して使用する場合が多い。例えば、ガス風呂では、給湯量や給湯温度は好みと季節に応じてほぼ一定であり、その値を繰り返して使用している。このために、それぞれのガス機器の使用方法の特徴を活かし、使用条件の設定を容易にセットしたいという要求がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、これらの問題点に鑑みて、以下の課題を解決するガス制御ユニットの実現を目指したものである。
【０００４】
（１）従来のガス機器では、燃焼制御を複数の燃焼バーナーを設けて燃焼バーナーを切り換えるステップ的な制御としており、燃焼制御が大まかであり、温度や調理という点では制御性能に不足があった。そこで本発明の課題は、モータ弁の使用により、ガスの供給制御を無段階制御することで、木目細かなガス燃焼制御を可能とするものである。また、ガスの供給制御指令をガス機器からの通信データや情報交換を通して、ガスの燃焼制御を実現することにある。
【０００５】
（２）新しいガス機器には、種々の制御監視機能を持った装置が提案されているが、従来から使用されているガス機器では、ガス燃焼制御監視機能が十分でないものが使用されている。そこで、本発明の課題は、必要に応じてガス機器の外側にガスの供給制御／監視等を実行する制御ユニットを設けることで、新しい制御／監視機能を付与しようとするものである。また、この供給制御と監視により、一定時間や一定エネルギー供給、一定湯量などの提供が可能なガスの利用システムを実現することにある。
【０００６】
（３）ガステーブルでは、天婦羅調理に合わせたバーナーを設けて、一定の温度に保持できる機能があるが、調理には種々のものがあり、特に、低温で長時間の煮込みを行うタイプもある。このような長時間調理、あるいは一定の温度制御を行うには機能が不足しており、不便であった。そこで、本発明の課題は、モータ弁を用いて、燃焼ガス量の制御により、所定の時間経過を考慮した温度制御を可能とし、これにより、自動的な調理温度制御を可能とすることにある。
【０００７】
（４）ガス機器は可燃性ガスを使用しているために、ガスの流出・漏洩の場合に爆発という危険性とともに、高温に起因する火災の危険も存在する。このために、ガスメータには種々の安全対策機能を持っているが、家庭用メータでは家庭内の複数のガス機器を一括して監視している。この一括監視では木目細かな監視が出来ないので、更に、ガス機器の使用上の安全性を高めるための要求がガスの使用者から高い。個々のガス機器の安全性を高めるには、ガスメータからの監視対象機器が多く、すでに使用されているガス機器も多い。そこで、本発明の課題は、ガスを供給するガス栓に取り付け可能な安全機能ユニットを設けて、ガスの過剰使用や適切な使用への制限などを実行することで、ガス栓単位に使用されるガス機器に合わせた安全機能を設けて安全性を高めることにある。なお、一般的にはガスのガス栓には一つのガス機器の使用が原則である。
【０００８】
（５）ガスの使用方法には一定時間、一定エネルギーなどのニーズが存在する。しかし、高級なガス給湯器などには、マイコンで制御された種々の制御監視機能を有しているが、すでに使用されているガス機器では、これらの手軽で、監視制御機能の優れた制御ユニットが存在しない。そこで、本発明の課題は、この一定時間、一定エネルギーの供給などの制御、及び、供給量の制御を予め決めたプログラム、あるいは、前回の制御の内容に合わせて制御することによって、質の高い制御を実現するガス制御ユニットを提供することにある。また、使用者の希望に合わせた機能セットを可能にすることで、適切な時間やエネルギー制御あるいは省エネルギーを実現することにある。
【０００９】
（６）本発明の課題は、上記の種々の機能を組み合わせた機能を持たせることで新しい小型で安価で、使用しやすいガス計測・制御・監視機能を持った機器、器具などを提供することにある。
【００１０】
（７）最近の高齢化社会では、ガス機器の危険性が言われており、高齢者の家庭では熱源に電気や電磁加熱に変更する動きが存在する。電気エネルギーはガスエネルギーに比べ、エネルギー変換に費用をかけている貴重なエネルギーであり、社会的にもその有効利用が求められている。また、ガス供給業者にとってはこの電気エネルギーへの利用変更を避ける必要がある。そこで、本発明の課題は、従来のガス供給に比べて安全性を高めることができ、ガスメータでの安全確保だけでなく、ガス供給ガス栓単位の安全性確保を可能とすることにある。特に、ガス栓単位であれば、ガス機器単位での安全監視をガス機器と別に実行できるので、ガス機器・器具の故障や異常時にも安全性を向上できる。また、従来のガス機器側の安全機能では対象にできなかったガス機器までの配管外れや配管の異常による漏れなどのガス供給上のトラブルに対する安全性の向上にも結びつく。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明は、ガスを供給するガス栓に取り付け、当該ガス栓からガスの供給を受けるガスレンジ、給湯器などのガス機器（６）によるガス流量の計測監視を行うために用いるガス制御ユニット（９０）であって、
ユニット本体（９１）と、
このユニット本体（９１）に内蔵されている流量制御弁（１２）と、
前記ユニット本体（９１）に内蔵されている流量検知ユニット（２０）と、
前記ユニット本体（９１）に内蔵されている制御用マイコン（１１）と、
前記ユニット本体（９１）に取り付けられている設定表示部（５０）と、
前記ガス栓から供給されるガスを受入れるために、前記ユニット本体（９１）に形成したガス入口（９２）と、
前記ガス入口（９２）から前記流量制御弁（１２）および前記流量検知ユニット（２０）を順次に経由した後のガスを前記ガス機器（６）に向けて送り出すために、前記ユニット本体（９１）に形成したガス出口とを有し、
前記流量制御弁（１２）は制御弁駆動部にモータを用いたモータ弁であり、
前記流量検知ユニットは、ガスの通過流量に応じたセンサ信号を出力するものであり、
前記設定表示部（５０）は、前記ガス機器（６）におけるガス燃焼条件を設定入力するキー群（５１〜５５）と、ガスの供給情報およびガスの供給状態情報を表示する表示器（５７）とを備えており、
前記制御用マイコン（１１）は、前記設定表示部（５０）を介して設定されたガス燃焼条件および前記流量検知ユニット（２０）のセンサ信号に基づき、前記流量制御弁（１２）を制御して、前記ガス機器（６）へのガスの供給を制御することを特徴としている。
【００１３】
ここで、ガス制御ユニット（９０）において、前記制御用マイコン（１１）の制御の下に、ガスの使用上のガイドおよび警報を音声情報として出力する音声出力手段（３４）を有していることが望ましい。
【００１４】
また、ガス制御ユニット（９０）において、前記ガス機器（６）の側の温度を検出する温度センサ（３）を有していることが望ましい。
【００１５】
さらに、ガス制御ユニット（９０）において、前記設定表示部（５０）は、前記ガス機器（６）に対する供給エネルギー量に関する指示情報を入力可能であり、前記制御用マイコン（１１）は、前記流量検知ユニット（２０）の前記センサ信号からガスの供給エネルギーを換算する計算手段と、前記設定表示部（５０）を介して入力された前記指示情報に基づき、前記流量制御弁（１２）を制御するガスエネルギー量制御指示手段とを備えていることが望ましい。
【００１７】
また、ガス制御ユニット（９０）において、前記制御用マイコン（１１）には、前記ガス機器（６）との間で通信を行うための通信インターフェイス（８）が接続されていることが望ましい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明を適用したガス制御ユニットのシステム構成図である。このガス制御ユニット１は、ガス流量センサ２、必要な場合に使用する温度センサ３、各種の使用状況を検知したり、使用者の意志を入力する各種スイッチ４を入力情報とし、ガスの流量を計測し、その使用量を累積し、ガスの供給量を監視し、安全上の判断やガスの供給制御データとの対比を行い、状況に合わせて音声警報や音声案内を出力したり、供給情報や状態情報を表示器５に出力するとともに、ガスの供給流量制御を行なう。
【００１９】
また、ガス制御ユニット１は、計測条件や制御条件を所有したり、セットスイッチと表示器を用いてユニット内部に動作機能をセットすることも可能である。さらに、このガス制御ユニット１は、ユニットの外側のガス機器６に取り付けられている制御部７と通信インターフェイス８を用いて接続され、データや情報を交換したり共有するとともに、ガス供給量の制御、温度制御、使用上のガイド／表示などをガス制御ユニット１とガス機器６の間で機能分担することができる。
【００２０】
図２は、上記のガス制御ユニット１の基本機能構成を具体的に示す概略ブロック図である。制御の中心は、制御用マイコン１１が果たしており、図１のガス制御ユニット１が持つ各種機能やデータ／情報をマイコンシステムのメモリ情報として所有している。
【００２１】
制御用マイコン１１は外部に設けたガス機器であるガス機器６と通信インターフェイス８（通信手段）を通して接続されている。通信の具体的な方式はハード、ソフト、通信プロトコルなど種々の実現手段があるので、使用する通信方式は本体機器の都合に合わせた方式を選定すればよいので、ここでは具体的な方式を指定しない。しかし、制御用マイコン１１からガス機器６に送るデータ信号はラインＴｘから、受信データはラインＲｘを通してデータの交換を行なう。
【００２２】
ここで、ガス機器６として表示している機器は必ずしも必要でない場合も存在する。つまり、ガスの供給ガス栓単位に設ける装置では外部装置が存在しない。ガス制御ユニット１をガス給湯器やガステーブルの中に組み込む場合には、ガス給湯器やガステーブルがガス機器になる。また、ガス風呂釜等をガス機器として組み合わせて使用する場合も存在する。なお、ガス機器を本ユニットの設定器として接続することもある。
【００２３】
通信データの中には、制御用マイコンが持つガスの使用量の計測結果、設定された監視レベルデータ、監視データを越えた場合の警報出力情報、あるいは、制御ユニットとして動作を規定するソフト機能などを含めることができる。その内容については後述する。
【００２４】
次に、制御用マイコン１１には、ガス流量センシング情報を得るために、流量検知センサが接続されている。図３には、この流量検知センサを含む流量検知ユニットの構造例を示してある。この図に示すように、流量検知ユニット２０においては、ガスの流通管路２１内にガスの流れに応じて回転する流量検知ファン２２が軸受部２３を介して回転自在に保持されている。ガスの流通によって流量検知ファン２２が回転する。すなわち、ガスの流れに応じた抵抗力を発生し、この抵抗力が回転方向の力に変換されて、流量検知ファン２２を回転させる。
【００２５】
ここで、実際の回転には摩擦力が存在するために、図４に示すように、ガス流量と回転数の関係で、理想特性から低流量域の検知特性が不足することは現実的な問題として存在する。しかし、実際のガスの使用目的は燃焼加熱に使用することが目的であるので、低流量域の検知特性の不足は問題にならない。なお、図４のような特性を前提に計測ソフトウエアで補正することも当然、可能である。
【００２６】
図３に示す流量検知ファン２２には回転方向に対して対称位置に磁石２４が取り付けられ、その磁気力によって外部に取り付けたリードスイッチなどの流量検知センサ２を働かせ、流量検知ファン２２の回転をオンオフ信号に変換する。なお、磁気を検知して働くセンサはリードスイッチが比較的小型で、安価、低消費電力の特徴から使用されているが、リードスイッチに限る必要はない。例えば、磁気抵抗素子やホール素子を使用したり、種々の磁気センサを使用できる。
【００２７】
このオンオフ信号を読み込み、所定の係数を掛け合わせれば、流れている時間当たりのガス流量に変換できる。つまり、ガスの持つ燃焼エネルギーにも換算が可能である。よって、流量検知センサのオンオフ信号を累積していけば、燃焼エネルギーの累積値を計算できる。これらの演算を図２の制御用マイコン１１がソフトウエア機能として実行することは、従来の技術として可能であるので、ここでは説明を省略する。
【００２８】
次に、図２の制御用マイコン１１がガス流量の計測結果や外部からの指示に応じて、ガスの燃焼量を制御するために、オプションの流量制御弁（開閉制御弁）１２が取り付けられている。
【００２９】
図５にガスの流量を制御する流量制御弁１２の構造例を示す。流量制御弁１２は制御弁駆動部１３にステッピングモータを利用した場合を示している。このため、図２の中での流量制御弁１２は、ドライバー１３１、１３２を通して開放側コイル１３３、閉止側コイル１３４が接続された表示となっている。
【００３０】
図５において、開放側コイルにステッピングパルスを通電すると、弁体１４が左側に移動し、閉止側コイルに通電すると弁体１４が右側に移動する。右側に移動し、先端がシール用パッキン１５に当たるとガスの供給はシールされ、供給が停止し、閉止される。なお、弁体の先端部はガスの流れをスムーズにするように構造的な工夫がされている。また、駆動部はガス室外にあるために、シールを兼ねたガイド１６が設けられている。
【００３１】
図６に流量制御弁１２の流量制御特性例を示している。開放側と閉止側のステッピングモータのステップ数に応じた移動位置となるので、そのガスの流通面積に応じた流量特性となる。流量制御にステッピングモータを使用するか、他の手段、例えば、通常の直流モータ弁を使用するか、磁気コイルとラッチ機能を使用するかなどは、設計上の選択事項の一要素であるので、ここでは他の動作原理との比較などは省略する。
【００３２】
なお、ステッピングパルスと流量の関係特性は必ずしも正確である必要はない。つまり、制御目標の流量が流れているかは、図３に示した流量検知ユニット２０からの信号で計測できるので、この流量の計測結果に応じてステッピングパルスを増減すれば良い。
【００３３】
再び、図２に戻り、ユニット全体の電源について説明する。ガス制御ユニット１の電源は、端子１７を介して、外部からＤＣ電源の供給を受ける方法もある。外部と通信などの方法で接続される場合には、外部のガス機器６からＤＣ電源を受けて使用する方法もある。しかし、制御用マイコン１１にメモリされた情報を記憶するには、メモリ保持用の電池１８を所有する方が好ましい場合が多い。最近ではＥＥＰＲＯＭのように、電源が無くなってもその情報を維持できる半導体素子も利用できるが、そのような素子を使用するためのソフトウエアの動作が遅くなるなどの問題があるので、一般には通常のＲＡＭ内のデータを保持する場合が多い。また、ＤＣ電源の供給を受け難い装置も存在する。例えば、ガスの供給ガス栓単位に設けてガスの安全性を高める装置では、装置自体が独立しているので、外部の機器が無い場合の使用例である。この場合には、ＤＣ電源から専用の給電を受けるか、あるいは、電池を電源にして、例えば、数年間の動作ができることが必要である。電池寿命は動作状況に応じて変化するし、消費電力が大きい表示素子の使用の有無でも変化する。ここでは、電池を使用する場合もあれば、外部のガス機器や専用電源などからＤＣ電源の供給を受けて動く場合もあるということを指摘しておく。
【００３４】
次に、制御用マイコン１１には、音声ＬＳＩ３１、アンプ３２、スピーカ３３からなる音声出力手段３４が示されている。この音声出力手段３４は必ずしもこのような構成に限定されない。もっと安価で小型のブザーなども使用できる。音声ＬＳＩ３１を使用するメリットはガスの使用上のガイドや警報を具体的に音声情報として提供できる点である。例えば、「沸騰状態が５分経過しています。」、「加熱状況が３０分経過」、「風呂の加熱が終了しました。」等のように、具体的な行動に合わせた音声出力ができ、ガスの使用者に対して直接的な指示が可能である。しかし、この種の方式は電源の消費電力が大きい、生産価格が高いという欠点がある。
【００３５】
一方、電子ブザーは小型で安価で好ましいが、単純な音を出すだけなので、音声出力の意味合いを区別する事ができないという欠点がある。従って、どのような音声出力手段が対象機器に合致しているかの選択も設計事項の一要素であるが、ここでは選択の方法についての説明は省略する。
【００３６】
次に、制御用マイコン１１に温度センサ３が接続されている。温度センサ３には、ガスの燃焼点あるいは加熱容器や加熱状態の雰囲気など種々の温度を検知する温度センサが含まれている。温度センサとしては、熱電対、サーミスタ、抵抗温度センサ、焦電センサなど種々のものが利用可能である。従って、これらのセンサ毎の特質を活用して、必要な温度情報を読み込むことで適切な制御を行なう事ができる。この温度センサをどのように使用するかは、具体的な装置の具体例に合わせて説明する。
【００３７】
リセットスイッチ４１はガス制御ユニット１の持つ機能を再セットする時に使用するスイッチである。例えば、機能セットしてどのように働かせるかを通信や、後述する設定表示器５０を用いてセットするが、これらの機能セット状況を最初の状態に戻し、新しい機能を新たにセットする場合や異常な動作を解消するような場合に使用される。
【００３８】
オプションとしての設定表示器５０の構成例は、給湯等の自動的な制御機能を持たない風呂釜の制御を対象に例として示したものである。具体的には、加熱時間を１０分単位で設定する設定キー５１および１分単位で設定する設定キー５２と、予め標準として定めた加熱時間情報の中からモードを選択する機能キー５３と、前回の加熱モードを記憶し、前回と同じ加熱プロセスを実行する前回スイッチキー５４と、運転と停止を繰り返しで行なうキー５５などからキーが構成されている。キー操作結果は例えばＬＣＤ表示器５６に示され、加熱状態はＬＥＤ５７で示される。なお、図７に、このような設定表示器５０の操作面の構成例を示してある。
【００３９】
このような機能の設定表示器５０の機能は種々の方法で実現できるので、上記に示した方法以外にも実現手段は多数存在する。従って、設定表示器の機能の設定とどのような機能とするかの事項は設計選択事項であるのでここでは、これ以上の説明を省略する。
【００４０】
次に、図８には、基本的なガス制御ユニットとして構成した場合の構造例を示してある。このガス制御ユニット８０では、その本体８１の上部に、例えば図３に示す構成の流量検知ユニット２０が配置され、その下部に、図２に示す制御用マイコン１１、通信インターフェイス８が配置されている。図３に示したように流量検知ファン２２の回転をリードスイッチ（流量検知センサ）２で検知し、どの程度のガス流量の状態にあるかが検知される。流量状態や累積されたガス量（燃焼エネルギーに相当する）などの情報が通信インターフェイス８の外部接続コネクタ８２を通してガス機器６に提供される。ガス機器との間でガス部を接続するために、本体８１の両端にはガス接続金具８３、８４が設けられている。その金具８３、８４にはシール構造部８５が形成されており、Ｏリング等のシール材料を取り付けるか、相手側にシール材がある場合には金具部に突起部を設けてシールを効果的に発揮する様に作られている。
【００４１】
図９には、独立したガス制御ユニットとして構成した場合の例を示す。このガス制御ユニット９０はガス機器６と接続されていない独立した機能装置である。従って、機能の設定のために設定表示器５０を持ち、図には示されていないがブザーやスピーカなどから構成された音声出力機能を内蔵して使用者に通知案内を行う機能を持っている。なお、設定表示器５０は赤外光リモコンなどを用いて外部からセットする方式などでも利用できる。
【００４２】
このガス制御ユニット９０では、その本体９１におけるガス入口９２の側の部分に、図５に示した流量制御弁１２を配置し、ガス流量を時間的に制御したり、ガスの燃焼加熱が異常に長時間継続する場合は、音声で警告した後にガスの供給を停止するなどガス流量の制御が実行できる。ガスの供給制御を行なうには、流量制御弁１２の開閉機能を使用すれば任意の状況を作り出すことも可能であるから、マイコンを内蔵したガス制御ユニット９０にどのようなガス供給制御をすべきかの情報をインプットする手段を準備すれば良い。図には簡単な機能の設定表示部５０を示しているが、この設定機能以外に時間や加熱エネルギー量の設定の機能を持たせれば、操作セットすることも可能である。
【００４３】
また、この図に示すガス制御ユニット９０は独立した機能装置であることを想定しているので、電池を内蔵し、そのエネルギーを用いて制御するが、外部から電源を供給しても支障が無い。この他にも外部との接続インターフェイスを持って、外部との通信を用いて内蔵されたマイコンに制御用のデータを受信したり、ガス流量の制御情報をガス機器に送り出すような機能を付加することも可能であり、どのような機能の装置とするかは設計的な選択事項と考えることが可能である。
【００４４】
また、外形的にも取付け構造やガス機器との組み合わせなどを考えてマッチした構造にしたり、機能的にもそれらの使用状態に合わせて決定すれば良い。図９に示す例では、ガスの供給ガス栓に直接取付け、しかも、ユーザが操作設定しやすく、動作状況が見やすいことを重視した構成・構造としている。
【００４５】
この構成のガス制御ユニット９０を用いれば、もし、長時間のガス使用状況が継続し、酸欠やガスの汚染が問題となる状況になれば、音声で警告するとともに、その状況が長時間継続し、危険な状態になれば、ガスの供給を遮断することで、安全性を確保することもできる。
【００４６】
次に、図１０にはガス機器における各種の燃焼制御のモデル例として４種の制御方法を示してある。図１０（ａ）は燃焼エネルギーＥ１―１のレベルでｔ１−１時間を加熱する場合を示している。多くの場合に、ほぼ、全開に近いレベルで使用することが多い。制御情報としてエネルギー供給量を指定されれば、図３に示した流量検知ユニット２０からの供給量と単位エネルギー比率を掛け合わせて、実際に供給しているエネルギー量を計算できる。この結果、例えば、風呂を沸かす場合では、一定のエネルギーで一定時間の加熱が可能になる。
【００４７】
もし、全供給エネルギー量を設定すれば、弁は全開状態でガスを供給し、その流量を累積し、その累積結果が設定値に達すれば、自動的にガスを遮断することも可能であるし、加熱の終了をしたことを通知することも可能である。
【００４８】
実際のガス供給装置として考えると、例えば、ガス風呂ではガスの点火は風呂釜側で行なうので、その状態でガスの供給を停止すると危険性もある。ガス機器の外部に設けた本装置で遮断し、再度、ガスの供給を行なうと、ガス機器が消火された状態でガスが供給されると点火されない状態のままでガスの供給がおこなわれてしまうので危険である。もちろん、本装置がガス供給を開始した時に、ガスがすぐに供給されたことを感知すると、外部のガス機器が一旦、消火の処理を行なっていないと判断し、ガスの供給を閉止し安全を確保することは当然である。しかし、このような状態を作ることは安全面で好ましいことでは無い。
【００４９】
従って、ガス供給を停止した状態では、使用者にその状態を通知し、外部のガス機器の消火処理の実施を促すことは重要な機能である。
【００５０】
図１０（ｂ）は例えば、調理用の制御として燃焼エネルギーの時間制御に使用される場合を示している。燃焼エネルギーは使用するガスが決まれば、流量と燃焼エネルギーの時間割合で決定できるので、燃焼エネルギーの制御には流量を制限すれば良い。流量の制限は流量センサの出力信号の発生割合を見て、それに見合うように流量制限弁のステッピングモータの制御を行ない、結果的に流れるガスの流量を制限すれば良い。
【００５１】
Ｅ２−１の状態でｔ２−１時間が経過すると、流量制御弁でガス流量を絞って、Ｅ２−２のレベルに下げ、その時間をｔ２−２の間、維持する。その後にＥ２−３でｔ２−３時間の間、低燃焼エネルギー状態で維持する。このような低燃焼状態は保温を目的にすることが多いが、ガスの燃焼の安全性を考慮してガス流量を制御する必要がある。
【００５２】
このようなモードでの具体的な使用例は、Ｅ２−１でなるべく急速に加熱し、調理などでは、噴きこぼれが無いように燃焼レベルを下げ、その状態で沸騰させ、一定の時間を経過させた後に、Ｅ２−３で更に燃焼状況を下げた状態で、蒸らしをｔ２−３時間維持した後に、ガス供給を停止する。
【００５３】
図１０（ｃ）は燃焼エネルギーのレベルだけでなく、温度センサを組み合わせることで、より正確な制御や調理を可能とする装置を提供している。図１０（ｂ）では燃焼エネルギーレベルと時間の積算値であるが、調理用鍋の大きさ、入れた水分量などで加熱や温度上昇に大きな変化が起きやすい。このため、調理を正確に行なうには、釜の種類や、水分量に合わせて燃焼条件を設定する必要がある。例えば、調理用の鍋の温度を計測できれば、鍋の大きさ、種類、水分量などの影響を避けることができる。
【００５４】
図１３には温度センサの取り付け位置を示してある。この図では、３種類の温度センサを示しているが、目的に合わせて選定すれば良い。
【００５５】
温度センサ３（１）は鍋の底に直接、温度センサが接触するように取り付けられる。周囲の炎の影響を少しでも受けないような工夫が必要であるが、温度制御を行なう対象物に接触するので、比較的安定に鍋の温度を測定できる。
【００５６】
温度センサ３（２）は炎の影響を避けるように、鍋などの側面に接触する構造の温度センサとしている。このために、センサをスプリング形状の構造体に取り付ける方式としている。この種のセンサは鍋に接触取付けができれば、安定した温度測定が可能である。しかし、側面にある温度センサが鍋のセットなどの邪魔になるので、センサが故障しやすいという危険性がある。この点は鍋を乗せた時にその重量を利用して、温度センサが自動的に移動して鍋に接触するようなメカニズム構造とする工夫が必要になる。
【００５７】
温度センサ３（３）は温度センサが鍋のセット時に邪魔にならないように非接触状態で計測する。例えば、焦電型センサを使用している。このセンサは、離れた場所から対象物の温度に応じたセンサ出力が可能である。但し、このセンサの場合には炎などの影響を受けないような工夫と対象物の形状の影響を受けないような工夫が必要になる。
【００５８】
このような種々の方法で対象物の温度計測は可能である。従って、図１０（ｃ）に示すように、温度変化に応じて燃焼エネルギーを変化させることで、効果的に、短時間で燃焼対象物の温度を上昇させることが可能である。特に、沸騰時には噴きこぼれる心配もあるので、徐々に燃焼エネルギーを下げるなどの工夫も必要である。
【００５９】
なお、図１０（ｃ）では、ガスを段階的に制御しているが、この制御を無段階的に制御することも可能であるが、木目細かく制御することで、流量制御弁を駆動する機会が増加し、消費電力の増加となる問題がある。この消費電力と駆動回数の減少を考慮して、図ではステップ的な方法を示しており、制御の方法は図に示す以外の方法も存在することをここでは指摘しておく。
【００６０】
図１０（ｄ）では燃焼条件を簡単に設定する方法例を示している。燃焼レベルを調整して、種々の矢印スイッチを操作する度に、燃焼時間が増加したり、燃焼エネルギーレベルを変化させることができる。この方法では、押す時間などで設定するレベルを変更したり、その加熱時間や燃焼レベルを表示器に表示して確認できるようにすることが実際的である。このように種々の機能セットの方法があり、目的に合わせて設定するべきである。図に示した方法であれば、比較的簡単にセットができ、次回の時の燃焼制御を実行できると言うメリットもある。また、燃焼の記録は前回だけでなく、名前を付けて記憶し、必要に応じてメモリを呼び出し、その中から、設定したい方法を選択して使用する方法などが当然、考えられる。次に、図１１は燃焼条件に温度と時間を設定する場合を示している。最初に、Ｔ１の温度まで対象物を加熱する。その際に、燃焼初めの温度上昇で、ΔＴとΔｔ（時間当たりの温度上昇）を読み取り、その情報から加熱対象物の物理的な熱容量の特性を読み出し、その特性内容から最適な燃焼制御を行なうことでスムーズな温度制御を実現するものである。
【００６１】
上記のように種々の方法を用いて温度制御や燃焼制御が可能であることを示している。ここでは、具体的な温度制御や燃焼制御の方法に関して提案するものではない。つまり、これらの制御方法には種々の方法があり、それらは対象の装置に合わせて設計選択できることを示している。
【００６２】
図１２は図２に示した制御用マイコン１１が実行するソフトウエアの例を示している。電源がオンされるとマイコンが動き出し、ＣＰＵを機能セットして初期状態の機能セットを行なう（ＳＴ１）。初期セットが終了すると次のステップから一定時間毎に繰り返して実行するメインルーチンに入る。ＳＴ２で各種のスイッチの信号状態を読み取り、もし、リセットスイッチがオンであれば、初期状態の処理を再度、行なうためにＳＴ１に戻る。但し、このルートから戻った場合には、所有している設定データのクリアを行なわない。全てのデータを消去する場合には、例えば、別にデータ消去スイッチを設けたり、再度、リセットスイッチを操作するなどによって、リセットスイッチの操作の間隔などの時間情報をデータクリア条件の一つにすることで、データクリアを区分することも可能である。
【００６３】
リセットスイッチの動作が無ければ、Ｒｘつまりガス機器からの受信が無いかの判断を行なう。もし、受信データがあれば、受信データをセーブし、その後に受信データを利用して必要な機能セットを実行する。受信したデータからの指示を受けたり、自分自身の動作からガス機器にデータを送る必要があれば、送信データを作成し、送信データを送り出し、マイコンのソフトとハード機能を用いて自動的にガス機器にデータを送信する。
【００６４】
次に、音声出力が必要であれば、音声情報を作成して、音声出力を発生する。また、種々の入力スイッチが操作されたのを検知すると、その操作スイッチの種類に応じて、設定表示機能をセットしたり、１０分、分の燃焼時間を設定する。また、前回の設定データを読み出したり、標準機能データを読み出したりする。この他にも、書かれていないが、過去にセットした設定情報を読み出し、その中から選択して設定情報に使用する方法も当然考えられる。
【００６５】
流量検知センサの出力信号を受けると割り込みソフトを起動し、前回の信号入力間隔などから流れているガス流量のレベルを計算し、積算すべき値を算出する。割込みソフトはこの積算値の計算のための機能として重要である。
【００６６】
割込みで検出した情報はメインのソフトウエアのＳＴ１２でガス流量加算と流量の大きさなどを判断する。また、ガスの供給時間の加算と時間的な条件判断を行なう。これらの流量と時間の関係から必要であれば流量の増加／減少などの制御も行なう。同時にガスの累積計算を行ない、累積値と設定値と対比を行なう。これらの判断によって、ガス流量制御が必要であれば、燃焼条件を加減するために開閉制御弁の開放動作／弁閉止動作を選択的に実施することになる。
【００６７】
これらの制御に引き続き、ＬＣＤやＬＥＤの表示用のデータを作成し、そのデータに基づき表示制御を行なう。
【００６８】
このＳＴ２からＳＴ１７までのルートを例えば、１０ｍｓ毎に、ソフトが繰り返して働いている。このループの通過時間を一定にするために、ＳＴ１７でタイマにセットした状態が経過したかどうかを待って、ＳＴ２に戻って順次、記述した動作を繰り返すことになる。
【００６９】
これらのソフトウエアは種々の設計方式のあることは当然である。従って、必要な機能に合わせてソフトウエアを設計すれば良い。
【００７０】
（その他の実施の形態）
以上の説明は、本発明における種々の要素毎にどのような技術要素を持つかなどについて説明してきた。しかし、本発明は、これら全ての機能を持った装置に限定されるものではない。すなわち、本発明は、これら技術要素のうち一部分の機能を持った装置も対象にしている。
【００７１】
このような概念で重要な点は下記の通りである。
・ガスの供給量を計測する計測機能を持っていること。
・ガスの供給量を増加／減少する制御機能とともに、ガスの供給を停止する機能を持っていること。
・必要に応じて通信又は設定によって、動作するモードを決める機能を持っていること。
・使用者に音声や表示によって、使用案内と警告などを通知する機能を持っていること。
・これらを対象装置に合わせて選択して使用することにある。
【００７２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のガス制御ユニットによれば、既存のガス機器に取り付けて使用することにより、簡単に、監視制御機能に優れたガス機器を実現できる。
【００７３】
また、モータ弁等を含むガス流量制御手段を備えている場合には、ガスの供給制御を無段階制御することができ、木目細かなガス燃焼制御を実現できる。
【００７４】
さらに、外部装置との通信手段を備えている場合には、ガスの供給制御指令をガス機器からの通信データや情報交換を通して、ガスの燃焼制御を実現できる。
【００７５】
次に、本発明のガス制御ユニットによれば、上記の効果に加えて、ガスの供給ガス栓に取り付け可能な安全機能ユニットを実現でき、ガスの過剰使用や適切な使用への制限などを実行できる。
【００７６】
一方、本発明のガス制御ユニットによれば、既設のガス機器、あるいはガスの供給ガス栓単位での安全監視制御性を高めることができる。
【００７７】
また、本発明では、ガス流量の設定を、利用可能エネルギー量に合わせて設定できるようにしているので、従来に比べて精度の高いガス器具の燃焼制御を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明によるユニットを備えたシステムの全体構成を示すシステム構成図である。
【図２】  本発明によるガス制御ユニットの基本機能を示す概略ブロック図である。
【図３】  図２の流量検知ユニットの構造例を示す図である。
【図４】  図３の流量検知ユニットの流量検出特性例を示す特性曲線図である。
【図５】  図２の流量制御弁の構造例を示す図である。
【図６】  図５の流量制御弁の流量制御特性例を示す特性曲線図である。
【図７】  図２の設定表示器の構成例を示す図である。
【図８】  本発明によるガス制御ユニットの構造例を示す図である。
【図９】  本発明によるガス制御ユニットの構造例を示す図である。
【図１０】  燃焼制御の４種類のモデル例を示すタイミングチャートである。
【図１１】  燃焼制御の一例を示すタイミングチャートである。
【図１２】  図２の制御用マイコンによって実現される動作を示す概略フローチャートである。
【図１３】  ガステーブルにおける温度センサの取り付け位置を示す説明図である。
【符号の説明】
１  ガス制御ユニット
２  ガス流量センサ
３  温度センサ
４  スイッチ
５  表示器
６  ガス機器
７  制御部
８  通信インターフェイス
１１  制御用マイコン
１２  流量制御弁
２０  流量検知ユニット
５０  設定表示器
８０  ガス制御ユニット
８３、８４  ガス接続金具
９０  ガス制御ユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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