JP6871069B2

JP6871069B2 - ガス弁装置

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Publication number: JP6871069B2
Application number: JP2017110949A
Authority: JP
Inventors: 近藤　秀幸; 秀幸近藤
Original assignee: Rinnai Corp
Current assignee: Rinnai Corp
Priority date: 2017-06-05
Filing date: 2017-06-05
Publication date: 2021-05-12
Anticipated expiration: 2037-06-05
Also published as: JP2018204869A

Description

本発明は、バルブケーシング内に流量調節弁が設けられたガス弁装置であって、バルブケーシングの軸方向一方を往動方向、軸方向他方を復動方向として、流量調節弁は、ステッピングモータの出力軸の正転及び逆転により運動変換機構を介して往動方向及び復動方向に駆動される操作ロッドに連結された弁体と、バルブケーシング内に設けられた復動方向を向く弁座とを備え、弁体は、弁座に当該弁座に開設した弁孔を閉塞するようにして着座可能な主弁体部と、主弁体部から往動方向に突出して弁孔に挿入可能なニードル状の副弁体部と、流量調節弁の上流側と下流側とを常時連通するバイパス通路とを有するものに関する。

従来、この種のガス弁装置として、バルブケーシング内に、流量調節弁用の弁座及び弁孔を形成した軸方向に可動の弁座部材と、弁座部材を復動方向に付勢する弁座付勢手段と、弁座部材の復動方向への移動を所定位置で制止する弁座ストッパ手段と、電磁安全弁とが設けられ、電磁安全弁は、弁座部材に往動方向を向くように形成した安全弁用の弁座と、この弁座に着座可能な安全弁用の弁体と、この弁体を復動方向に付勢して安全弁用の弁座に着座させる弁バネと、安全弁用の弁体に往動方向にのびる弁軸を介して連結される吸着片と、吸着片に対向する電磁石とを有し、操作ロッドの往動方向への移動により、弁座部材が流量調節弁用の弁体に押されて往動方向に移動し、弁座部材を介して安全弁用の弁体が電磁石に吸着片が当接する開弁位置に押動されるようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

このものでは、操作ロッドが往動方向に移動して所定のストローク範囲、即ち、弁座部材が弁座ストッパ手段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に流量調節弁用の弁体の主弁体部が着座する位置と、開弁位置に存する安全弁用の弁体に安全弁用の弁座が当接する直前の位置との間の範囲に存するときに、バイパス通路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。そこで、ガス流量を最小量に絞る際は、ステッピングモータに入力されるパルス数が、上記所定のストローク範囲内の所定の最小流量位置への操作ロッドの移動に必要な所定数に達したところで、ステッピングモータを停止している。然し、ステッピングモータにより駆動される運動変換機構の構成部材や操作ロッドのこじり等によりステッピングモータでの滑りを生ずると、ステッピングモータに入力されるパルス数が所定数に達しても、操作ロッドの実際の位置が上記所定のストローク範囲に到達せず、ガス流量が最小量よりも多くなってしまうことがある。

ここで、鍋底温度センサを付設したコンロバーナ用のガス供給路にガス弁装置を介設し、鍋底温度センサの検出温度が所定の設定温度範囲の上限温度に上昇したときにガス流量を最小量に絞り、鍋底温度センサの検出温度が設定温度範囲の下限温度に低下したときにガス流量を増加する温調制御を行うものがある。この場合、鍋底温度センサの検出温度が設定温度範囲の上限温度に上昇して、操作ロッドを最小流量位置に移動停止させたときに、操作ロッドの実際の停止位置が上記の如く所定のストローク範囲に到達せずに、ガス流量が最小量よりも多くなると、鍋底温度が設定温度範囲の上限温度から大きくオーバーシュートし、過度に上昇してしまう。

特開２０１３−６８３５６号公報

本発明は、以上の点に鑑み、ステッピングモータに入力されるパルス数が最小流量位置に対応する所定数に達したときの操作ロッドの実際の位置がガス流量を最小量に維持する所定のストローク範囲に到達していない場合にガス供給を停止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。

上記課題を解決するために、本発明は、バルブケーシング内に流量調節弁が設けられたガス弁装置であって、バルブケーシングの軸方向一方を往動方向、軸方向他方を復動方向として、流量調節弁は、ステッピングモータの出力軸の正転及び逆転により運動変換機構を介して往動方向及び復動方向に駆動される操作ロッドに連結された弁体と、バルブケーシング内に設けられた復動方向を向く弁座とを備え、弁体は、弁座に当該弁座に開設した弁孔を閉塞するようにして着座可能な主弁体部と、主弁体部から往動方向に突出して弁孔に挿入可能なニードル状の副弁体部と、流量調節弁の上流側と下流側とを常時連通するバイパス通路とを有し、操作ロッドが往動方向に移動して所定のストローク範囲に存するときに、主弁体部が弁座に着座してバイパス通路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ようにしたものにおいて、ガス流量を最小量に絞る際は、ステッピングモータに入力されるパルス数が、前記所定のストローク範囲の所定の中間位置よりも往動方向側にずれた当該ストローク範囲内の所定の最小流量位置への操作ロッドの移動に必要な所定数に達したときに、ステッピングモータを停止するようにし、更に、ステッピングモータの出力軸と操作ロッドと運動変換機構の構成部材との何れかに設けられた検出子と、操作ロッドが前記所定の中間位置に移動したときの検出子の位置である所定の検出位置に検出子が変位したときにこれを検出する位置センサとを備え、ガス流量を最小量に絞る際に、位置センサにより前記検出位置への検出子の変位が検出されないまま、ステッピングモータに入力されるパルス数が所定数に達した場合は、ガス供給を停止することを特徴とする。

ここで、ステッピングモータでの滑りを生じなければ、ステッピングモータに入力されるパルス数が所定数に達する前に、位置センサにより検出位置への検出子の変位が検出される。この場合は、操作ロッドの実際の位置が上記所定のストローク範囲に入っており、ガス流量が最小量に絞られる。一方、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に入力されるパルス数が所定数に達したときの操作ロッドの実際の位置が上記所定のストローク範囲に到達していなければ、検出子の検出位置への変位が位置センサで検出されないまま、ステッピングモータに入力されるパルス数が所定数に達して駆動停止されることになる。従って、本発明によれば、ステッピングモータに入力されるパルス数が所定数に達して駆動停止されたときの操作ロッドの実際の位置が上記所定のストローク範囲に入っていない場合にガス供給を停止でき、安全である。

また、本発明によれば、上記検出位置を操作ロッドが上記所定のストローク範囲の中間位置に存するときの検出子の位置に設定しているため、位置センサの設置位置の誤差等で、位置センサにより検出される検出子の実際の検出位置が所定の検出位置から多少ずれても、実際の検出位置に対応する操作ロッドの位置は上記所定のストローク範囲に入る。ここで、実際の検出位置に対応する操作ロッドの位置が上記所定のストローク範囲の手前であると、位置センサにより検出子の検出位置への変位が検出されてから、ステッピングモータに入力されるパルス数が所定数に達した場合でも、操作ロッドの実際の位置が上記所定のストローク範囲に到達していない可能性がある。これに対し、本発明によれば、上述した如く、操作ロッドが上記所定のストローク範囲に入る前に、位置センサにより検出位置への検出子の変位が検出されることはない。その結果、ステッピングモータに入力されるパルス数が所定数に達したときの操作ロッドの実際の位置が上記所定のストローク範囲に到達していないのに、ガス供給が停止されないことを防止できる。

また、本発明のガス弁装置は、上記特許文献１に記載のガス弁装置の如く、バルブケーシング内に、流量調節弁用の上記弁座及び上記弁孔を形成した軸方向に可動の弁座部材と、弁座部材を復動方向に付勢する弁座付勢手段と、弁座部材の復動方向への移動を所定位置で制止する弁座ストッパ手段と、電磁安全弁とが設けられ、電磁安全弁は、弁座部材に往動方向を向くように形成した安全弁用の弁座と、この弁座に着座可能な安全弁用の弁体と、この弁体を復動方向に付勢して安全弁用の弁座に着座させる弁バネと、安全弁用の弁体に往動方向にのびる弁軸を介して連結される吸着片と、吸着片に対向する電磁石とを有し、操作ロッドの往動方向への移動により、弁座部材が流量調節弁用の弁体に押されて往動方向に移動し、弁座部材を介して安全弁用の弁体が電磁石に吸着片が当接する開弁位置に押動されるようにしたものとすることができる。この場合、上記所定のストローク範囲は、弁座部材が弁座ストッパ手段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に流量調節弁用の弁体の主弁体部が着座する位置と、開弁位置に存する安全弁用の弁体に安全弁用の弁座が当接する直前の位置との間の範囲になる。

また、このような安全弁付きのガス弁装置において、本願出願人は、先に特願２０１６−１４２０７５号により、運動変換機構を、ステッピングモータの出力軸に連動して回転するように出力軸に連結子を介して連結される、操作ロッドと同心の筒状のカム体と、カム体に形成した螺旋状のカム溝に係合する、操作ロッドに固定のピンとを有し、カム体の正転と逆転でカム溝からピンを介して作用する軸方向推力により操作ロッドが往動方向と復動方向とに移動するようにしたカム機構で構成したものを提案している。このもので、カム体は軸方向に移動可能であって、カム体の往動方向への移動を所定位置で制止するカムストッパ手段と、カム体を往動方向に付勢するカム付勢手段とを備え、安全弁用の弁体が開弁位置に到達した後の更なるステッピングモータの出力軸の正転でピンからカム溝を介して作用する軸方向反力によりカム体がカムストッパ手段で制止される所定位置からカム付勢手段の付勢力に抗して復動方向に移動するようにしている。

このようなガス弁装置において、検出子をカム体の外周面に突設した、復動方向に盛上る山部を有する突起部で構成し、位置センサを、カム体の正転で検出子が検出位置に回転変位する際に山部の頂点部分から正転方向に向けて往動方向に傾斜してのびる斜辺部に当接して復動方向に押し上げられる検知レバーを有するマイクロスイッチで構成すれば、構造を簡素化してコストダウンを図ることができる。

但し、このものでは、安全弁用の弁体が開弁位置に到達した後の更なるステッピングモータの出力軸の正転でカム体がカムストッパ手段で制止される所定位置から復動方向に移動したときに、検知レバーが復動方向に作動限界以上に押し込まれて、マイクロスイッチが故障する可能性がある。そのため、上記山部は、山部の頂点部分から逆転方向に向けてカム溝の傾斜角度以上の傾斜角度で往動方向に向けて傾斜してのびる第２の斜辺部を有し、安全弁用の弁体が開弁位置に到達した後の更なる出力軸の正転でカム体が正転するときに検知レバーが第２の斜辺部に当接するように構成することが望ましい。これによれば、安全弁用の弁体が開弁位置に到達した後の更なる出力軸の正転でカム体が正転しつつ上記所定位置から復動する際に、検知レバーが復動方向に作動限界以上に押し込まれることを防止できる。

本発明の第１実施形態のガス弁装置の切断側面図。第１実施形態のガス弁装置の斜視図。（ａ）（ｂ）（ｃ）第１実施形態のガス弁装置の作動を示す要部の切断側面図。第１実施形態のガス弁装置の運動変換機構の構成部材及び弁座部材を示す斜視図。（ａ）（ｂ）第１実施形態のガス弁装置の検出子とマイクロスイッチとの関係を示す側面図。第１実施形態のガス弁装置における操作ロッドの位置とガス流量との関係を示すグラフ。第１実施形態のガス弁装置で実行する最小流量への絞り制御の内容を示すフロー図。第２実施形態のガス弁装置の切断側面図。第３実施形態のガス弁装置の要部の切断側面図。

図１、図２を参照して、本発明の実施形態のガス弁装置は、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内に軸方向他方から挿入されるバルブケーシング１の軸方向に長手の操作ロッド４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５と、ボックス１１内に配置した、ステッピングモータ５の出力軸５１の回転運動を操作ロッド４の軸方向運動に変換する運動変換機構６とを備えている。以下の説明では、バルブケーシング１の軸方向一方を往動方向、軸方向他方を復動方向と記す。

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、コンロバーナＢにガスが供給される。このコンロバーナ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。

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。また、コンロバーナ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。

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手段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コイルスプリングから成る弁座付勢手段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。

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４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に着座可能な主弁体部３２１と、主弁体部３２１から往動方向に突出して弁孔３１ａに挿入可能なニードル状の副弁体部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。

以上の構成によれば、図１に示す状態からステッピングモータ５の出力軸５１を正転させると、運動変換機構６を介して操作ロッド４が往動方向に移動して、先ず、流量調節弁用の弁体３２の主弁体部３２１が弁座ストッパ手段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５の出力軸５１を逆転させ、運動変換機構６を介して操作ロッド４、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、弁座ストッパ手段７１により制止される所定位置まで弁座付勢手段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に対し操作ロッド４が更に復動方向に移動すると、流量調節弁用の弁体３２の主弁体部３２１が流量調節弁用の弁座３１から離れ、副弁体部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、操作ロッド４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が弁座ストッパ手段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に流量調節弁用の弁体３２の主弁体部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。

ところで、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５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５の出力軸５１の正転で運動変換機構６を介して操作ロッド４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。

そこで、本実施形態では、運動変換機構６を以下の如く構成している。即ち、運動変換機構６は、図４にも示すように、ステッピングモータ５の出力軸５１に連動して回転するように出力軸５１に連結子６１を介して連結される、操作ロッド４と同心の筒状のカム体６２と、カム体６２に形成した螺旋状のカム溝６３に係合する、操作ロッド４に固定のピン６４とを有し、カム体６２の正転と逆転でカム溝６３からピン６４を介して作用する軸方向推力により操作ロッド４が往動方向と復動方向とに移動するようにしたカム機構で構成されている。

連結子６１は、断面が非円形の出力軸５１に嵌合する非円形の孔６１１を有し、出力軸５１と一緒に回転する。また、連結子６１には、カム体６２の復動方向側端部の小径筒部６２１に形成した切欠き部６２２に係合して回転力を伝達する突片部６１２が設けられている。

カム体６２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６５が挿入されている。ガイド筒６５には、軸方向に長手の長孔６５１が形成されており、この長孔６５１にピン６４を軸方向に摺動自在に係合させている。また、カム体６２は、軸方向に移動自在であって、カム体６２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手段６６と、カム体６２を往動方向に付勢するコイルスプリングから成るカム付勢手段６７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５の出力軸５１の正転で、ピン６４からカム溝６３を介して作用する軸方向反力によりカム体６２がカム付勢手段６７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５の出力軸５１を正転させても、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及び弁座付勢手段７２の付勢力に負けてカム体６２が復動方向に移動することのないように、カム付勢手段６７の付勢力は、弁バネ２３及び弁座付勢手段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。

ところで、鍋底温度センサＢａの検出温度が所定の設定温度範囲の上限温度に上昇したときにガス流量を最小量に絞り、鍋底温度センサＢａの検出温度が設定温度範囲の下限温度に低下したときにガス流量を増加する温調制御を行うことがある。ガス流量を最小量に絞る際には、ステッピングモータ５に入力されるパルス数が、上記所定のストローク範囲（図３（ｂ）の位置と同図（ｃ）の位置との間の範囲）内の所定の最小流量位置への操作ロッド４の移動に必要な所定数に達しときに、ステッピングモータ５を停止する。

図６は、ガス流量が最大となる最大流量位置からステッピングモータ５を正転させて操作ロッド４を往動方向に移動させたときのガス流量の変化を示している。上記所定のストローク範囲は図６のＳの範囲となる。尚、このストローク範囲Ｓを超えて操作ロッド４を往動方向に移動させると、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が当接して、ガス供給が停止される。

ここで、ステッピングモータ５により駆動される運動変換機構６の構成部材や操作ロッド４のこじり等によりステッピングモータ５での滑りを生ずると、ステッピングモータ５に入力されるパルス数が上記所定数に達しても、操作ロッド４の実際の位置が上記所定のストローク範囲Ｓに到達せずに、ガス流量が最小量よりも多くなってしまうことがある。これにより、鍋底温度が設定温度範囲の上限温度から大きくオーバーシュートし、過度に上昇してしまう。

そこで、本実施形態では、ガス流量を最小量に絞る際は、ステッピングモータ５に入力されるパルス数が、上記所定のストローク範囲Ｓの所定の中間位置Ｓｍｉｄよりも往動方向側にずれた当該ストローク範囲Ｓ内の所定の最小流量位置への操作ロッド４の移動に必要な所定数に達したときにステッピングモータ５を停止するようにしている。更に、運動変換機構６の構成部材であるカム体６２に設けられた検出子８と、操作ロッド４が上記所定の中間位置Ｓｍｉｄに移動したときの検出子８の位置である所定の検出位置に検出子８が変位したときにこれを検出する位置センサ９とを設けている。そして、ガス流量を最小量に絞る際に、位置センサ９により検出位置への検出子８の変位が検出されないまま、ステッピングモータ５に入力されるパルス数が上記所定数に達した場合は、ガス供給を停止するようにしている。

図５も参照して、より具体的に説明すれば、検出子８は、カム体６２の外周面に突設した、復動方向に盛上る山部８１を有する突起部で構成されている。山部８１は、その頂点部分８１ａから正転方向に向けて往動方向に傾斜してのびる第１斜辺部８１ｂを有している。また、位置センサ９は、カム体６２の正転で検出子８が上記検出位置に回転変位する際に第１斜辺部８１ｂに当接して復動方向に押し上げられる検知レバー９１を有するマイクロスイッチで構成されている。そして、検出子８が上記所定の中間位置Ｓｍｉｄに対応する図５（ａ）に示す検出位置に回転変位したときに、位置センサたるマイクロスイッチ９がオンするようにしている。これによれば、検出子及び位置センサの構造を簡素化して、コストダウンを図ることができる。

但し、このままでは、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５の出力軸５１の正転でカム体６２がカムストッパ手段６６で制止される所定位置から復動方向に移動したときに、検知レバー９１が復動方向に作動限界以上に押し込まれて、マイクロスイッチ９が故障する可能性がある。そこで、山部８１は、更に、頂点部分８１ａから逆転方向に向けてカム溝６３の傾斜角度以上の角度で往動方向に傾斜してのびる第２斜辺部８１ｃを有している。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５の出力軸５１の正転でカム体６２が正転するときに、検知レバー９１が図５（ｂ）に示す如く第２斜辺部８１ｃに当接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の更なるステッピングモータ５の出力軸の正転でカム体６２が上記所定位置から復動方向に移動する際に、検知レバー８１が復動方向に作動限界以上に押し込まれることを防止できる。

温調制御でガス流量を最小流量に絞る際の制御内容は図７に示す通りであり、先ず、ＳＴＥＰ１でステッピングモータ５を駆動して、操作ロッド４を往動方向に移動開始する。次に、ＳＴＥＰ２で、ステッピングモータ５の駆動開始からの当該モータ５への入力パルス数が、上記所定の最小流量位置への操作ロッド４の移動に必要な所定数に達したか否かを判別し、所定数に達したときに、ＳＴＥＰ３でステッピングモータ５、即ち、操作ロッド４を停止する。次に、ＳＴＥＰ４に進み、マイクロスイッチ９がそれまでにオンしたか否かを判別する。マイクロスイッチ９がオンした場合は、ＳＴＥＰ５に進んで今回の絞り制御を終了し、最小流量でのガス供給を継続する。一方、マイクロスイッチ９がそれまでにオンしなかった場合は、ＳＴＥＰ６に進み、電磁石２５への通電停止で電磁安全弁２を閉弁して、ガス供給を停止する。

ここで、ステッピングモータ５での滑りを生じなければ、ステッピングモータ５に入力されるパルス数が所定数に達する前に、位置センサたるマイクロスイッチ９により検出位置への検出子８の変位が検出されて、マイクロスイッチ９がオンする。この場合は、操作ロッド４の実際の位置が上記所定のストローク範囲Ｓに入っており、ガス流量が最小量に絞られる。一方、ステッピングモータ５での滑りを生じて、ステッピングモータ５に入力されるパルス数が所定数に達したときの操作ロッド４の実際の位置が上記所定のストローク範囲Ｓに到達していなければ、検出子８の検出位置への変位がマイクロスイッチ９で検出されず、マイクロスイッチ９がオンしないまま、ステッピングモータに入力されるパルス数が所定数に達して駆動停止されることになる。従って、本実施形態の絞り制御によれば、ステッピングモータ５に入力されるパルス数が所定数に達して駆動停止されたときの操作ロッド４の実際の位置が上記所定のストローク範囲Ｓに入っていない場合にガス供給を停止でき、安全である。

また、本実施形態によれば、マイクロスイッチ９がオンする検出位置を操作ロッド４が上記所定のストローク範囲Ｓの中間位置Ｓｍｉｄに存するときの検出子８の位置に設定しているため、マイクロスイッチ９の設置位置の誤差等で、マイクロスイッチ９がオンする検出子８の実際の検出位置が所定の検出位置から多少ずれても、実際の検出位置に対応する操作ロッド４の位置は上記所定のストローク範囲Ｓに入る。ここで、実際の検出位置に対応する操作ロッドの位置が上記所定のストローク範囲Ｓの手前であると、マイクロスイッチ９がオンしてから、ステッピングモータ５に入力されるパルス数が所定数に達した場合でも、操作ロッド４の実際の位置が上記所定のストローク範囲Ｓに到達していない可能性がある。これに対し、本実施形態によれば、上述した如く、操作ロッド４が上記所定のストローク範囲Ｓに入る前に、マイクロスイッチ９がオンすることはない。その結果、ステッピングモータ５に入力されるパルス数が所定数に達したときの操作ロッド４の実際の位置が上記所定のストローク範囲Ｓに到達していないのに、ガス供給が停止されないことを防止できる。

尚、上記第１実施形態では、検出子８をカム体６２に設けているが、図８に示す第２実施形態の如く、ピン６４に検出子８を設けてもよい。即ち、第２実施形態では、ピン６４の端部で検出子８を構成している。そして、操作ロッド４が上記所定のストローク範囲の所定の中間位置（図８に示す位置）に存するときに、位置センサたるマイクロスイッチ９の検知レバー９１が検出子８に当接して押し上げられ、マイクロスイッチ９がオンするようにしている。

また、ピン６４の端部に、検出子たる磁石を取付けると共に、位置センサをホールＩＣ等の磁気センサで構成して、操作ロッド４が上記所定のストローク範囲の所定の中間位置に存するときに、磁石が磁気センサに近接対向して、センサ出力信号が切替るようにしてもよい。更に、検出子を、ステッピングモータ５の出力軸５１や操作ロッド４といった運動変換機構６の構成部材以外の部材に設けることも可能である。但し、ステッピングモータ５の出力軸５１に検出子を設けた場合は、運動変換機構６での遊びのばらつきにより、操作ロッド４が所定の中間位置に到達したときの検出子の位置が比較的大きくばらつく。このばらつきを小さく抑えるには、出力軸５１に直接連結されていない運動変換機構６の構成部材又は操作ロッド４に検出子を設けることが望ましい。

また、図９に示す第３実施形態のガス弁装置にも本発明を適用できる。第３実施形態では、バルブケーシング１内に軸方向に不動の弁座部材７´を設けると共に、操作ロッド４の往動方向側の端部に、操作ロッド４に対し軸方向に所定距離移動自在で、且つ、バネ３２ａにより往動方向に付勢される流量調節弁用の弁体３２を取付けている。このものでは、操作ロッド４が、弁座部材７´に形成した復動方向を向く流量調節弁用の弁座３１に弁体３２の主弁体部３２１が着座する着座開始位置（図９の操作ロッド上半部の位置）と、弁体３２に対しバネ３２ａを圧縮しつつ往動方向に所定距離移動した押切り位置（図９の操作ロッド下半部の位置）との間の所定ストローク範囲に存するときに、ガス流量が最小量になる。そして、図示しないが、上記実施形態と同様の検出子と位置センサとを設けて、操作ロッド４が上記所定のストローク範囲の所定の中間位置に移動したときに、これを位置センサで検出できるようにし、上記実施形態と同様の絞り制御を行う。

１…バルブケーシング、２…電磁安全弁、２１…安全弁用の弁座、２２…安全弁用の弁体、２２ａ…弁軸、２３…弁バネ、２４…吸着片、２５…電磁石、３…流量調節弁、３１…流量調節弁用の弁座、３１ａ…弁孔、３２…流量調節弁用の弁体、３２１…主弁体部、３２２…副弁体部、３２３…バイパス通路、４…操作ロッド、５…ステッピングモータ、５１…出力軸、６…運動変換機構、６１…連結子、６２…カム体、６３…カム溝、６４…ピン、６６…カムストッパ手段、６７…カム付勢手段、７…弁座部材、７１…弁座ストッパ手段、７２…弁座付勢手段、８…検出子、８１…山部、８１ａ…頂点部分、８１ｂ…第１斜辺部、８１ｃ…第２斜辺部、９…マイクロスイッチ（位置センサ）、９１…検知レバー。

Claims

バルブケーシング内に流量調節弁が設けられたガス弁装置であって、バルブケーシングの軸方向一方を往動方向、軸方向他方を復動方向として、流量調節弁は、ステッピングモータの出力軸の正転及び逆転により運動変換機構を介して往動方向及び復動方向に駆動される操作ロッドに連結された弁体と、バルブケーシング内に設けられた復動方向を向く弁座とを備え、弁体は、弁座に当該弁座に開設した弁孔を閉塞するようにして着座可能な主弁体部と、主弁体部から往動方向に突出して弁孔に挿入可能なニードル状の副弁体部と、流量調節弁の上流側と下流側とを常時連通するバイパス通路とを有し、操作ロッドが往動方向に移動して所定のストローク範囲に存するときに、主弁体部が弁座に着座してバイパス通路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ようにしたものにおいて、
ガス流量を最小量に絞る際は、ステッピングモータに入力されるパルス数が、前記所定のストローク範囲の所定の中間位置よりも往動方向側にずれた当該ストローク範囲内の所定の最小流量位置への操作ロッドの移動に必要な所定数に達したときに、ステッピングモータを停止するようにし、
更に、ステッピングモータの出力軸と操作ロッドと運動変換機構の構成部材との何れかに設けられた検出子と、操作ロッドが前記所定の中間位置に移動したときの検出子の位置である所定の検出位置に検出子が変位したときにこれを検出する位置センサとを備え、
ガス流量を最小量に絞る際に、位置センサにより検出位置への検出子の変位が検出されないまま、ステッピングモータに入力されるパルス数が所定数に達した場合は、ガス供給を停止することを特徴とするガス弁装置。
請求項１記載のガス弁装置であって、前記バルブケーシング内に、前記流量調節弁用の前記弁座及び前記弁孔を形成した軸方向に可動の弁座部材と、弁座部材を復動方向に付勢する弁座付勢手段と、弁座部材の復動方向への移動を所定位置で制止する弁座ストッパ手段と、電磁安全弁とが設けられ、電磁安全弁は、弁座部材に往動方向を向くように形成した安全弁用の弁座と、この弁座に着座可能な安全弁用の弁体と、この弁体を復動方向に付勢して安全弁用の弁座に着座させる弁バネと、安全弁用の弁体に往動方向にのびる弁軸を介して連結される吸着片と、吸着片に対向する電磁石とを有し、操作ロッドの往動方向への移動により、弁座部材が流量調節弁用の弁体に押されて往動方向に移動し、弁座部材を介して安全弁用の弁体が電磁石に吸着片が当接する開弁位置に押動されるようにし、前記所定のストローク範囲は、弁座部材が弁座ストッパ手段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に流量調節弁用の弁体の主弁体部が着座する位置と、開弁位置に存する安全弁用の弁体に安全弁用の弁座が当接する直前の位置との間の範囲であることを特徴とするガス弁装置。
請求項２記載のガス弁装置であって、前記運動変換機構は、前記出力軸に連動して回転するように出力軸に連結子を介して連結される、前記操作ロッドと同心の筒状のカム体と、カム体に形成した螺旋状のカム溝に係合する、操作ロッドに固定のピンとを有し、カム体の正転と逆転でカム溝からピンを介して作用する軸方向推力により操作ロッドが往動方向と復動方向とに移動するようにしたカム機構で構成され、カム体は軸方向に移動可能であって、カム体の往動方向への移動を所定位置で制止するカムストッパ手段と、カム体を往動方向に付勢するカム付勢手段とを備え、前記安全弁用の弁体が開弁位置に到達した後の更なる前記出力軸の正転でピンからカム溝を介して作用する軸方向反力によりカム体がカムストッパ手段で制止される所定位置からカム付勢手段の付勢力に抗して復動方向に移動するようにしたものにおいて、
前記検出子は、カム体の外周面に突設した、復動方向に盛上る山部を有する突起部で構成され、山部は、山部の頂点部分から正転方向に向けて往動方向に傾斜してのびる第１斜辺部を有し、前記位置センサは、カム体の正転で検出子が前記検出位置に回転変位する際に第１斜辺部に当接して復動方向に押し上げられる検知レバーを有するマイクロスイッチで構成され、山部は、山部の頂点部分から逆転方向に向けてカム溝の傾斜角度以上の角度で往動方向に傾斜してのびる第２斜辺部を有し、安全弁用の弁体が開弁位置に到達した後の更なる出力軸の正転でカム体が正転するときに、検知レバーが第２斜辺部に当接することを特徴とするガス弁装置。