JP2012102839A - 流量制御装置および燃焼装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 流量制御装置の構成を簡素化し、弁開度の調整の基準となる原点位置を正確に検出し、正確に弁開度を調整すること。
【解決手段】 Ｓ極とＮ極とが弁軸１７の移動方向となるように弁軸１７に固定された磁石２２と、弁本体２１の全閉位置の近傍に配置されるホールＩＣ２３とを備え、全閉位置から目標開度に調整する際に、弁軸１７を全閉位置から全開位置方向へ移動させて磁石２２がホールＩＣ２３のセンサ部を通過する際の磁束密度の変化に基づき原点を定め、弁軸１７を全閉位置から全開位置方向へ移動させて磁石２２がセンサ部を通過する毎に全閉位置から原点までのステップ数を設定ステップ数に設定し直すとことを特徴とする流量制御装置。
【選択図】図２

Description

この発明は、ステッピングモータで開度を調整する流量制御装置およびこの流量制御装置を用いた燃焼装置に関する。

弁本体内に設けた弁軸をステッピングモータにより全閉位置と全開位置と間で移動させる流量制御バルブと、ステッピングモータを制御する制御器とを備える流量制御装置は、特許文献１にて知られている。

この特許文献１の流量制御装置は、ステッピングモータの回転軸に同軸に固定するとともにＮ極およびＳ極を円周上に等分割に着磁した磁気ドラムと、磁気ドラムの円周上のＮＳ極に相対するキヤン外側の円周上に設けた、磁気ドラムの磁界の変化を検出し磁気ドラムの回転角度を検出する回転角検出用磁気センサと、回転軸の端部に設けた磁石と、該磁石に相対するキヤン外側に設けた、該磁石の磁界の変化を検出し回転軸の上下位置を検出する上下位置検出用磁気センサと、回転角検出用磁気センサおよび上下位置検出用磁気センサの検出値から弁開度を演算する弁開度演算手段とを備えることにより、弁開度を検出、調整するものである。

特開２００１−１２６３３号公報

しかしながら、特許文献１の流量制御装置は、回転角検出用磁気センサおよび上下位置検出用磁気センサを必要とするともに、弁開度を演算するための回路が必要となり、流量制御装置の構成が複雑となるとともに、流量制御装置が大型化するという課題がある。

この発明が解決しようとする課題は、ステッピングモータで開度を調整する流量制御装置の構成を簡素化し、弁開度の調整の基準となる原点位置を正確に検出するとともに、弁を開く毎に原点位置を補正することにより、正確に弁開度を調整することである。

この発明は、前記課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、弁本体内に設けた弁軸をステッピングモータにより全閉位置と全開位置との間で移動させる流量制御バルブと、前記ステッピングモータを制御する制御器とを備える流量制御装置であって、Ｓ極とＮ極とが前記弁軸の移動方向となるように前記弁軸に固定された磁石と、前記弁本体の前記全閉位置の近傍であって、前記移動方向の側方に配置され、前記磁石の所定磁力によりＯＮするホールＩＣとを備え、前記制御器は、前記流量制御バルブを前記全閉位置から目標開度に調整する際に、前記弁軸を前記全閉位置から前記全開位置方向へ移動させて前記磁石が前記ホールＩＣのセンサ部を通過する際の前記磁石の磁束密度の変化に基づき原点を定め、前記弁軸を前記全閉位置から前記全開位置方向へ移動させて前記磁石が前記センサ部を通過する毎に前記全閉位置から前記原点までのステップ数を設定ステップ数に設定し直すとともに、前記目標開度に対応する目標ステップ数から前記設定ステップ数を差し引いたステップ数だけ前記ステッピングモータを前記原点から駆動することを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、前記磁石が前記ホールＩＣのセンサ部を通過する際の前記ホールＩＣを透過する磁束密度の変化に基き原点を定めるので、構成を簡素化できるとともに、原点位置を正確に検出することができる。また、前記流量制御バルブを前記全閉位置から前記目標開度に調整する毎に前記原点のステップ数が補正されるので、前記全閉位置に前記ステッピングモータを停止させる際に脱調を生じても流量制御弁の開度を正確に調整できる。また、特許文献１のような磁気ドラムを必要としないとともに、一つの磁石と一つのホールＩＣとにより原点位置を検出するので、装置構成を簡素化でき、装置の小型化を実現できる。

請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記ホールＩＣは、前記磁石の前記全開位置側の極の所定磁力によりＯＮするように配置され、前記弁軸を前記全閉位置から前記全開位置方向へ移動させて前記磁石が前記センサ部を通過する際に前記ホールＩＣがＯＮからＯＦＦへ変化する位置を前記原点とすることを特徴としている。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明による効果に加えて、前記原点を磁束密度がゼロになる位置とするものと比較して、磁束密度がゼロになる位置を検出するための特別な回路を必要としないので、原点位置を定めるための構成を簡素化できる。

請求項３に記載の発明は、回転数が調整可能な送風機と、燃焼ガス流量を任意に調整可能な流量制御装置と、前記送風機によって調整された燃焼用空気と前記流量制御装置によって調整された燃料ガスとを予混合して燃焼させる予混合バーナと、前記送風機および前記流量制御装置を制御して設定空気比で前記予混合バーナを燃焼させる制御器とを備える燃焼装置であって、前記流量制御装置が請求項１または請求項２に記載の流量制御装置であり、燃焼を停止させる毎に前記流量制御バルブを全閉位置とすることを特徴としている。

請求項２に記載の発明によれば、燃焼停止から燃焼再開毎に前記原点位置を補正でき、空気比を正確に制御することができる。また、構成を簡素化するとともに小型化を実現した流量制御装置を用いて、ターンダウン比を大きくして空気比を正確に制御することができるという効果を奏する。

この発明によれば、ステッピングモータで開度を調整する流量制御装置の構成を簡素化し、弁開度の調整の基準となる原点位置を正確に検出するとともに、弁を開く毎に原点位置を補正することにより、正確に弁開度を調整することができるという効果を奏する。

この発明の実施例１の流量制御装置を実施した燃焼装置の概略構成図である。 同実施例１の流量制御装置の一部断面の説明図である。 前記燃焼装置の制御回路のブロック図である。 同燃焼装置の要部制御手順を説明するフローチャート図である。 同燃焼装置の他の要部制御手順を説明するフローチャート図である。 同実施例１の流量制御装置の原点補正の制御手順を説明するフローチャート図である。 同実施例１の流量制御装置における磁石の移動とホールＩＣの作動との関係を説明する図である。 図７と異なる磁石の移動位置の説明図である。 図８と異なる磁石の移動位置の説明図である。 同実施例１の流量制御装置における磁石の移動とホールＩＣの作動との関係を説明する別の図である。 同実施例１の流量制御装置による作用効果を説明する図表である。

つぎに、この発明の実施の形態について説明する。この発明の実施の形態は、燃焼装置のガス流量を制御する流量制御弁に好適に実施される。

この実施の形態の流量制御弁は、弁本体内に設けた弁軸をステッピングモータの回転により全閉位置と全開位置と間で移動させる流量制御バルブと、前記ステッピングモータを制御する制御器とを備えている。

この実施の形態の第一の特徴部分は、Ｓ極とＮ極とが前記弁軸の移動方向となるように前記弁軸に固定された磁石と、前記弁本体の前記全閉位置の近傍であって、前記移動方向の側方に配置され、前記磁石の所定磁力によりＯＮするホールＩＣとを備え、前記制御器は、前記流量制御バルブを前記全閉位置から前記目標開度に調整する際に、前記弁軸を前記全閉位置から前記全開位置方向へ移動させて前記磁石が前記ホールＩＣのセンサ部を通過する際の前記磁石の磁束密度の変化に基づき原点を定めるところにある。

この第一の特徴部分による原点の定め方は、好ましくは、前記ホールＩＣは、前記磁石の前記全開位置側の極の所定磁力によりＯＮするように配置され、前記弁軸を前記全閉位置から前記全開位置方向へ移動させて前記磁石が前記センサ部を通過する際に前記ホールＩＣがＯＮからＯＦＦへ変化する位置を前記原点とするように構成（第一の原点設定方式）する。この原点位置の定め方は、ＷＯ２００６／１３７２４７号公報（参考文献１）に記載の技術を応用したものである。

この第一の原点設定方式において、前記Ｓ極および前記Ｎ極のどちらが前記全開位置側であってもよいが、前記ホールＩＣは、前記磁石の前記全開位置側の極の所定磁力によりＯＮするように配置されている。このホールＩＣがＮ極，Ｓ極によりＯＮする場合、それぞれＮ極検知のホールＩＣ，Ｓ極検知のホールＩＣという。Ｎ極検知とするか、Ｓ極検知とするかは、Ｎ極検知のホールＩＣ，Ｓ極のホールＩＣを用いることで実現できる。
前記磁石の磁束密度は、前記Ｓ極とＮ極との境界付近で急激に変化する特性を有している。前記磁石が前記全閉位置側から前記前回位置側へ移動する際に、前記ホールＩＣは、前記センサ部が前記磁石の磁束の急激に変化する位置（急激変化位置）に近づくまでＯＮしており、前記急激変化位置を越えて通過するとＯＦＦに変化する。この第一の特徴部分によれば、前記磁石のＳ極とＮ極とを逆にするか、前記ホールＩＣの検知極を逆にしたものと比較して、前記原点位置を正確に設定することができる。

前記第一の特徴部分による原点の定め方は、前記弁軸を前記全閉位置から前記全開位置方向へ移動させて前記磁石が前記ホールＩＣのセンサ部を通過する際の前記磁石の磁束密度がゼロとなる位置を原点に定めるように構成する（第二の原点設定方式）ことができる。この定め方は、特許第３９１２７７９号公報（参考文献２）に記載の技術を応用している。この第二の原点設定方式は、前記第一の原点設定方式と比較して、磁束密度がゼロとなる位置を検出するための回路が必要となるので、回路構成が複雑となるデメリットがある。

そして、この実施の形態の第二の特徴部分は、前記弁軸を前記全閉位置から前記全開位置方向へ移動させて前記磁石が前記ホールＩＣのセンサ部を通過する毎に前記全閉位置から前記原点までのステップ数を設定ステップ数に設定し直すとともに、前記目標開度に対応する目標ステップ数から前記設定ステップ数を差し引いたステップ数だけ前記ステッピングモータを前記原点から駆動するところにある。ここで、ステップ数とは、前記ステッ
ピングモータに印加される電流パルスの数を意味し、前記弁軸の移動量（移動距離）に対応するので、移動量（移動距離）と称することができる。

この第二の特徴部分において、前記弁軸を前記全閉位置から前記全開位置方向へ移動させて前記磁石が前記ホールＩＣのセンサ部を通過する毎に、前記全閉位置から前記原点までのステップ数を予め定めた設定ステップ数に設定する原点補正の構成が重要である。そして、前記目標ステップ数から前記原点補正により再設定された設定ステップ数を差し引いたステップ数だけ前記ステッピングモータを前記原点から駆動するので、仮に、前記弁軸を前記全閉位置まで移動させた際にステッピングモータが脱調しても、前記弁軸を前記全閉位置から前記全開位置方向へ移動させ、前記磁石が前記ホールＩＣを通過する毎に限定位置を補正できる。その結果、前記目標開度に正確に制御することができる。

ここで、この実施の形態の構成要素を説明する。前記流量制御バルブは、弁本体内に設けた弁軸をステッピングモータにより全閉位置と全開位置と間で移動させる構成のものであれば、特定の流量制御バルブに限定されない。前記弁軸をステッピングモータにより全閉位置と全開位置と間で移動させる方式は、特許文献１のように前記弁軸を回転させて行うものと、特開２００８−８２４２９号公報（参考文献３）のように前記弁軸を回転させないで行うものとがあり、この実施の形態では、いずれの方式であってもよい。

前記磁石は、特定の磁石に限定されないが、好ましくは、温度変化に対する磁束密度変化の少ない特性のもの，たとえばネオジウム系の磁石を用いることが望ましい。また、前記磁石は、好ましくは、前記弁軸の先端に固定する。こうすることで、前記磁石の前記弁軸への取り付けスペースを容易に確保するとともに、前記ホールＩＣの前記弁本体への取り付けスペースを容易に確保することができる。

前記ホールＩＣは、前記弁本体の前記全閉位置の近傍であって、前記移動方向の側方に配置され、前記磁石の磁力を検出する前記センサ部と、前記磁石の所定磁力によりＯＮ信号を出力する回路部とを含んで一体的に構成される。「前記移動方向の側方に配置され」とは、前記磁石が移動する際に、前記センサ部が前記磁石のＳ極とＮ極との境界部を若干の間隔を存して通過するように配置されることを意味する。

また、前記制御器は、前記流量制御バルブを前記全閉位置から前記目標開度に調整する予め記憶した開度制御手順により、前記ステッピングモータを制御する。この開度制御手順には、原点補正手順と、目標開度調整手順とを含んで構成される。前記目標開度調整手順には、ある目標開度に調整した後、別の目標開度に調整する手順を含んでいる。

前記原点補正手順は、前記流量制御バルブを前記全閉位置から前記目標開度に調整する際に、前記弁軸を前記全閉位置から前記全開位置方向へ移動させて前記磁石が前記ホールＩＣのセンサ部を通過する際の前記磁石の磁束密度の変化に基づき原点を定め、前記弁軸を前記全閉位置から前記全開位置方向へ移動させて前記磁石が前記ホールＩＣのセンサ部を通過する毎に、前記全閉位置から前記原点までのステップ数を設定ステップ数に設定し直す手順である。

前記目標開度調整手順は、前記目標開度に対応する目標ステップ数を演算し、前記目標ステップ数から前記設定ステップ数を差し引いたステップ数だけ前記ステッピングモータを前記原点から駆動する手順を含んでいる。

この実施の形態の流量制御装置は、好ましくは、回転数が調整可能な送風機と、燃焼ガス流量を任意に調整可能な流量制御装置と、前記送風機によって流量が調整された燃焼用空気と前記流量制御装置によって流量が調整された燃料ガスとを予混合して燃焼させる予
混合バーナと、前記送風機および前記流量制御装置を制御して設定空気比で前記予混合バーナを燃焼させる制御器とを備える燃焼装置に適用される。この燃焼装置における流量制御装置が、前述したこの実施の形態の流量制御装置である。

この燃焼装置においては、燃焼量が燃焼停止と、低燃焼や高燃焼などの所定燃焼量とに制御され、燃焼停止時には、前記流量制御バルブは前記全閉位置に制御され、燃焼停止から所定燃焼量に燃焼量が変化すると、その度に、前記原点補正手順が実行される。その結果、前記流量制御バルブを目標開度に正確に制御することができ、正確に設定空気での予混合燃焼を実現できる。

この発明の実施例１の流量制御装置１を実施した燃焼装置２を図面に従い説明する。図１は、この発明の実施例１の流量制御装置１を実施した燃焼装置２の概略構成図であり、図２は、同実施例１の流量制御装置１の一部断面の説明図であり、図３は、燃焼装置２の制御回路のブロック図である。また、図４は、同燃焼装置２の要部制御手順を説明するフローチャート図であり、図５は、同燃焼装置２の他の要部制御手順を説明するフローチャート図であり、図６は、同実施例１の流量制御装置の原点補正の制御手順を説明するフローチャート図であり、図７，図８，図９，図１０は、流量制御装置１における磁石の移動とホールＩＣの作動との関係を説明する図であり、図１１は、同実施例１の流量制御装置による作用効果を説明する図表である。

（実施例１の構成）
まず、流量制御装置１を備えた燃焼装置２を図１に基づき説明する。燃焼装置２は、インバータ（図示省略）により回転数が調整することで燃焼用空気流量を可能な送風機３と、燃焼ガス流量を任意に調整可能な流量制御装置１と、燃料ガスとを予混合して燃焼させる予混合バーナ４と、送風機３および流量制御装置１を制御して設定空気比で予混合バーナ４を燃焼させる第一制御器５とを主要部として備えている。

流量制御装置１は、第一制御器５と接続される第二制御器６とこの第二制御器６により開度が制御される流量制御バルブ７とを含んで構成されている。流量制御バルブ７は、その上流側に位置し、燃焼停止時に閉じ、燃焼開始時に開くガス遮断弁８とともに燃料供給管９に設けている。燃料供給管８は、一端がガス噴出管１０に接続されている。

予混合バーナ４へは、送風機３によって流量が調整された燃焼用空気と、流量制御装置１によって流量が調整されたガス燃料との予混合ガスとが、ダクト１１を介して供給されるように構成されている。予混合バーナ４で燃焼したガスは、缶体１２の水管（図示省略）を加熱した後、排ガス通路１３を経て大気中に排出される。

図２を参照して、流量制御バルブ７は、弁座１４に対する弁体１５の位置を調整する，すなわち弁開度を全閉位置から全開位置まで調整する弁部１６と、弁軸１７をステッピングモータ１８により上下方向に移動させる弁駆動部１９と、弁開度位置を検出する開度検出部２０とを含んで構成されている。この実施例１では、弁軸１７は、参考文献３と同様に、上下動はするが、回転しないように構成されている。

弁駆動部１９の一部を構成するステッピングモータ１８は、弁軸１７に固定した回転子（図示省略）と、弁本体２１に固定した固定子（図示省略）とを含んで構成され、固定子にパルス電圧を加えると、パルス数に応じた角度だけ回転子が回転し、弁軸１７が上下動するように構成されている。この弁駆動部１９は、参考文献３と同様の構成を採用している。

開度検出部２０は、Ｓ極とＮ極とが弁軸１７の移動方向となるように弁軸１７に固定された磁石２２と、弁本体２１の全閉位置の近傍であって、前記移動方向の側方に配置され、磁石２２の所定磁力によりＯＮするホールＩＣ２３とを含んで構成されている。この実施例１では、ホールＩＣ２３は、図７、８の実太線矢示Ａで示す方向の磁束の密度が所定値となるとＯＮするように構成されているそして、磁石２２は、ネオジウム系磁石であり、Ｓ極が全開位置側となるように、弁軸１７の先端に固定されている。なお、磁石２２は、ネオジウム系磁石以外の磁石とすることができる。

ホールＩＣ２３は、センサ部２４と、ＯＮまたはＯＦＦの信号を出力する回路部（図示省略）とが一体的に形成されたＳ極検知のＩＣで、株式会社旭化成製の型式ＥＷ４５０Ｂを用いている。このホールＩＣ２３は、基板２５に固定され、基板２５を弁本体２１に螺子止めすることで固定されている。符号２６は、第二制御器６につながる信号線である。

符号２７は、弁軸１７の先端部で磁石２２装着位置よりも下方において、弁軸１７が全閉位置よりもずっと全閉位置方向へ移動して磁石２２が弁本体２１内壁面に衝突することを防止すべく設けたストッパ２７である。このストッパ２７は、弁本体２１の内壁に形成した段部２８に当接して弁軸１７の移動を規制するように構成されている。

図３を参照して、第一制御器５は、缶体１２にて生成される蒸気圧力に基づき負荷を検出する負荷検出手段１４，缶体１２内の水位を検出する水位検出手段（図示省略），前記ダクト１１に設けた差圧検出センサからなる風量検出手段２９などからの信号を入力して、予め記憶した制御手順に基づき、送風機３用のモータ（送風機モータ）３０，流量制御バルブ７，ガス遮断弁８などを制御する。

第一制御器５による制御手順には、負荷検出手段１４による負荷に応じた燃焼量（燃焼停止，低燃焼，高燃焼など）を設定し、風量検出手段２９から実風量（実際の風量）を演算し、設定燃焼量および設定空気比から流量制御バルブ７の開度（目標開度）を演算する開度演算手順と、燃焼量に応じた送風量を設定して送風機３を制御する手順やガス遮断弁８を制御する手順などが含まれている。開度演算手順を図４に示す。

第二制御器６は、第一制御器５により演算された目標開度信号を受信して予め記憶した制御手順に基づき、流量制御バルブ７を目標開度に制御する。この制御手順は、開度制御手順で、目標開度調整手順と、原点補正手順とを含んでいる。

開度制御手順は、目標開度から現在位置（現在ステップ数）を差し引いたステップ数でモータ１５を駆動する開度調整手順であるが、全閉位置から目標開度に制御する際に、目標開度に対応する目標ステップ数を演算し、目標ステップ数から設定ステップ数を差し引いたステップ数だけステッピングモータ１８を原点から駆動する手順を含んでいる。目標開度には全閉位置から全開位置が含まれる。現在位置は、現在開度と称することができる。この目標開度調整手順を図５に示す。

原点補正手順は、目標開度制御手順と並行して実行されるが、つぎの手順を含んでいる。図１０を参照して、まず、流量制御バルブ７を全閉位置Ｐ０から目標開度Ｐｍに調整する際に、弁軸１７を全閉位置Ｐ０から全開位置Ｐ１方向へ移動させて磁石２２がホールＩＣ２０のセンサ部２４を通過する際の磁石２２の磁束密度の変化に基づき原点位置Ｐｇを定める。

そして、弁軸１７を全閉位置Ｐ０から全開位置Ｐ１方向へ移動させて磁石２２がホールＩＣ２３のセンサ部２４を通過する毎に全閉位置Ｐ０から原点位置Ｐｇまでのステップ数を設定ステップ数Ｎｒ１に設定し直す。この原点補正手順を図６に示す。なお、この実施
例１では、全閉位置Ｐ０から全開位置ＰＩまでのステップ数Ｎｒ２は、９６０ステップで、弁軸１７の移動距離に換算すると３０ｍｍとなっている。設定ステップ数Ｎｒ１は、２０ステップとしている。この場合、１ステップ当りの移動距離は、３０／９６０ｍｍとなる。なお、このパルス数および移動距離は、一例であり、これに限定されるものではない。

（実施例１の動作）
つぎに、実施例１の動作を図面に基づき説明する。今、燃焼装置１が燃焼停止状態から負荷要求により低燃焼状態へ移行するものとする。図４を参照して、第一制御器５は、処理ステップＳ１（以下、処理ステップＳＮは、単にＳＮと称する。）で、低燃焼を設定し、Ｓ２へ移行して、送風機モータ３０の回転数を調整するインバータ（図示省略）の周波数を低燃焼用周波数に設定して、送風機モータ３０を回転させる。

ついで、Ｓ３にて、実風量を演算する。そして、Ｓ４にて、演算した実風量と設定空気比とから、設定空気比にするための燃料量，すなわち流量制御バルブ７の目標開度（目標ステップ数）Ｐｍを演算し、第二制御器６へ目標開度Ｐｍ信号を送信する。

図５を参照して、第二制御器６は、Ｓ１０で、目標開度Ｐｍから現在位置Ｐｎ（今の場合、現在位置Ｐｎ＝全閉位置Ｐ０＝０ステップ）を差し引いたステップ数の駆動出力をステッピングモータ１８に与えて、弁軸１７の下方への移動を開始する。

このＳ１０の処理の途中で、図６の原点補正手順が実行され、Ｓ２０でステッピングモータ１８が動作中かどうかが判定される。今の場合、ＹＥＳで、Ｓ２１へ移行して、全開位置Ｐ１側へ回転中かどうかが判定される。今の場合、ＹＥＳが判定され、Ｓ２２へ移行して、ホールＩＣ２３の出力（原点信号）が、ＯＮからＯＦＦへと変化するかどうかが判定される。目標開度（目標ステップ数）Ｐｍおよび現在位置Ｐｎは、全閉位置Ｐ０からのステップ数を表している。

全閉位置Ｐ０では、磁石２２は、ホールＩＣ２３のセンサ部２４に対して模式的には図７の位置にあり、磁石２２の磁束が細線矢示Ｂのようにセンサ部２４を透過するので、所定の磁束密度によりホールＩＣ２３はＯＮ信号を出力している。図７の位置からさらに磁石２２が全開位置側（一点鎖線矢示Ｘ方向）へ移動し、図８に示す磁石２２のＮ極とＳ極との境界線Ｌ１が、センサ部２４の中心位置（センサが存在する位置）Ｌ２よりも少許手前の位置に到達すると、磁束密度の急激な変化により、磁束密度がホールＩＣをＯＮする所定値も磁束密度以下となりホールＩＣ２３は、ＯＦＦ信号を出力する。このとき、第二制御器６は、ホールＩＣ２３の出力がＯＮからＯＦＦへ変化したときの弁軸１７の位置（現在位置）を原点位置Ｐｇとして認識し、図６のＳ２２においてＹＥＳが判定される。磁石２２が図８の状態からさらに一点鎖線矢示Ｘ方向へ移動すると、図９に示すように、センサ部２４に対する磁束の向きが逆方向となり、ホールＩＣ２３は、ＯＦＦ信号を出力し続ける。

ついで、Ｓ２３にて、０≦現在位置≦２×Ｎｒ１かどうかを判定する。「２×Ｎｒ１」は、原点補正の可否を判定するための判定値（補正可否判定値）であり、何らかの原因（弁部でのゴミかみなど）ステッピングモータ１８に脱調が生じたとしても、現在位置は、通常設定ステップ数Ｎｒ１から２×Ｎｒ１を超えて大きく外れることは無いように設定されている。よって、通常は、Ｓ２３にてＹＥＳが判定され、Ｓ２４へ移行して、現在位置Ｐｎ（今の場合原点位置Ｐｇ）をＮｒ１に設定する。このＳ２４の原点位置Ｐｇの設定である現在位置Ｐｎの設定は、最初の燃焼停止後の目標開度Ｐｍへの弁軸１７の移動だけではなく、燃焼停止後の目標開度Ｐｍへの弁軸１７の移動毎に行われるので、原点補正と称している。Ｓ２３で、ＮＯが判定されると、Ｓ１４の原点補正を行わない。これは、現在
位置Ｐｎが余りにも大きい場合は、何らかの異常（信号線２６の断線，基板２５の外れなど）が生じていると判断して、原点補正を行わないようするためである。なお、前記の補正可否判定値の「２×Ｎｒ１」は、一例でありこれに限定されるものではない。

図５に戻って、Ｓ１１で、Ｓ２４の補正が行われたかどうかを判定する。今の場合、全閉位置Ｐ０から目標開度ＰｍへのＳ２４の原点補正を伴う開度制御であり、原点補正が行われたので、Ｓ１１で、ＹＥＳが判定され、Ｓ１２へ移行して、目標開度Ｐｍとすべく、Ｐｍ−Ｎｒ１のステップ数で、ステッピングモータ１８が駆動される。この駆動が終わると、Ｓ１３で、現在位置Ｐｎが更新される。低燃焼から高燃焼や高燃焼から低燃焼への燃焼量の変更に伴う弁開度の制御時は、Ｓ１１にてＮＯが判定され、原点補正が行われない。

以上のステッピングモータ１８の制御において、駆動開始時は、緩やかに加速し、駆動停止時は、緩やかに減速して停止するように構成している。これは、ステッピングモータ１８を急に加速、減速すると、脱調を生ずるからである。ステッピングモータ１８の全閉位置Ｐ０での停止は、原点位置Ｐｇを越えてから減速して停止するように構成している。なお、原点位置Ｐｇを検出して減速を開始しない理由は、減速に要するステップ数は、この実施例１では、約１０ステップ程度であり、２０ステップも必要としないためである。

ここで、この実施例１の作用効果を説明する。この実施例１は、一つの磁石２２と一つのホールＩＣ２３により原点Ｐｇを定めるように構成しているので、特許文献１の流量制御装置と比較して、開度検出部２０の構成を簡素化できる。また、Ｓ極とＮ極とが弁軸１７の移動方向となるように弁軸１７に固定された磁石２２と、弁本体２１の全閉位置の近傍であって、前記移動方向の側方に配置され、磁石２２の所定磁力によりＯＮするホールＩＣ２３とによって、原点を定めるようにしているので、磁石２２の方向やホールＩＣ２３の検知極を考慮しないものと比較して、周囲温度の変化に対して原点位置の精度を向上（温度特性の向上）させることができる。

この温度特性の向上は、実験により、確認されていて、その実験結果を図１１に示す。図１１の対比例は、磁石２２のＳ極とＮ極とを図７に示す実施例１と逆にするとともに、磁石２２をフェライト系磁石としたものである。また、図１１の図表における実施例１と対比例の各測定温度における実験値は、それぞれの条件下で、１００回繰り返して、ホールＩＣ２３がＯＦＦからＯＮへ変化するステップ数を計測して平均値を取り、２５℃を基準とした各温度における誤差である。この実験結果から、実施例１は、周囲温度を−２０℃〜７０℃まで変化させた場合の誤差が１ステップとなっているのに対して、対比例では、最大で３８ステップの誤差を生じている。これは、実施例１の温度特性が優れていることを示している。なお、温度特性の向上には、磁石２２の極の向きの第一要因と磁石２２の材料の第二要因とが寄与しているが、第一要因の方が大きく寄与していると考えられる。

実施例１の燃焼装置２では、燃焼量調整後に初期位置がずれると、燃料ガス量が変わり、空気比が変化してしまう。このため、空気比を燃焼調整の誤差範囲内にするためには、たとえばプラス、マイナス２ステップの精度が要求されるが、この実施例１によれば、この要求精度を満たすことができる。

また、この実施例１によれば、全閉位置Ｐ０から目標開度Ｐｍに制御する際に、弁軸１７を全閉位置Ｐ０から全開位置Ｐ１方向へ移動させて磁石２２がホールＩＣ２３のセンサ部２４を通過する毎に全閉位置Ｐ０から原点Ｐｇまでのステップ数を設定ステップ数Ｎｒ１に設定し直す原点補正を行うとともに、目標開度Ｐｍのステップ数Ｎｒｍから設定ステップ数Ｎｒ１を差し引いたステップ数だけステッピングモータ１８を原点Ｐｇから駆動す
るように構成している。この構成により、燃焼停止時や燃焼量の変更に伴う弁開度調整の際に、ステッピングモータ１８が脱調を生じても、原点補正を行った原点を基準にステッピングモータ１８を駆動して、正確に目標開度Ｐｍに制御することができる。しかも、原点補正が、燃焼停止から所定燃焼量への移行の度に行われるので、原点補正を頻繁に行い、正確な空気比制御を実現することができる。

例えば、原点位置が２ステップのずれが生ずると、低燃焼（２０％負荷）で±０．２％，中燃焼（４５％負荷）で±０．０８％，高燃焼（１００％負荷）で±０．０２％，程度空気比が変化する。これは、空気比の調整範囲を±０．５％とすると、無視できない空気比の変化である。これに対して、実施例１によれば、原点位置のずれにより空気比の変化は、空気比の調整範囲に影響を与えることがないという効果を奏する。この効果は、低燃焼において顕著である。

ところで、燃焼停止時，すなわち弁軸１７を全閉位置Ｐ１に調整する際に、完全な弁の全閉を実現できない場合があるが、燃焼停止時には、第一制御器５によりガス遮断弁７を閉じるので、ガス漏れを防止することができる。

さらに、この実施例１によれば、原点位置Ｐｇと全閉位置Ｐ１とを別の位置とすることで、原点位置Ｐｇと全閉位置Ｐ１との間をステッピングモータ１８の減速区間として利用して、脱調の少ない全閉位置Ｐ１での停止を実現するとともに、磁石２２が全開側へ移動する際に原点位置Ｐｇを通過する毎に原点補正を行うことができる。

本願発明は、実施例１に限定されるものではない。実施例１では、前記制御手順のうち流量制御バルブ７の制御に関する制御手順は、第二制御器６による制御手順に含まれるが、第二制御器６を設けることなく、第一制御器５による前記制御手順の全てを実行するように構成することができる。

１ 流量制御装置
２ 燃焼装置
３ 送風機
４ 予混合バーナ
５ 第一制御器（制御器）
６ 第二制御器（制御器）
７ 流量制御バルブ
１７ 弁軸
１８ ステッピングモータ
２１ 弁本体
２２ 磁石
２３ ホールＩＣ
２４ センサ部

（実施例１の構成）
まず、流量制御装置１を備えた燃焼装置２を図１に基づき説明する。燃焼装置２は、インバータ（図示省略）により回転数を調整することで燃焼用空気流量を可能な送風機３と、燃焼ガス流量を任意に調整可能な流量制御装置１と、燃料ガスとを予混合して燃焼させる予混合バーナ４と、送風機３および流量制御装置１を制御して設定空気比で予混合バーナ４を燃焼させる第一制御器５とを主要部として備えている。

例えば、原点位置が２ステップずれると、低燃焼（２０％負荷）でア０．２％
，中燃焼（４５％負荷）でア０．０８％，高燃焼（１００％負荷）でア０．０２％，程度空気比が変化する。これは、空気比の調整範囲をア０．５％とすると、無視できない空気比の変化である。これに対して、実施例１によれば、原点位置のずれにより空気比の変化は、空気比の調整範囲に影響を与えることがないという効果を奏する。この効果は、低燃焼において顕著である。

Claims (3)

1. 弁本体内に設けた弁軸をステッピングモータにより全閉位置と全開位置との間で移動させる流量制御バルブと、前記ステッピングモータを制御する制御器とを備える流量制御装置であって、
   Ｓ極とＮ極とが前記弁軸の移動方向となるように前記弁軸に固定された磁石と、
   前記弁本体の前記全閉位置の近傍であって、前記移動方向の側方に配置され、前記磁石の所定磁力によりＯＮするホールＩＣとを備え、
   前記制御器は、前記流量制御バルブを前記全閉位置から目標開度に調整する際に、前記弁軸を前記全閉位置から前記全開位置方向へ移動させて前記磁石が前記ホールＩＣのセンサ部を通過する際の前記磁石の磁束密度の変化に基づき原点を定め、
   前記弁軸を前記全閉位置から前記全開位置方向へ移動させて前記磁石が前記センサ部を通過する毎に前記全閉位置から前記原点までのステップ数を設定ステップ数に設定し直すとともに、
   前記目標開度に対応する目標ステップ数から前記設定ステップ数を差し引いたステップ数だけ前記ステッピングモータを前記原点から駆動する
   ことを特徴とする流量制御装置。
2. 前記ホールＩＣは、前記磁石の前記全開位置側の極の所定磁力によりＯＮするように配置され、
   前記弁軸を前記全閉位置から前記全開位置方向へ移動させて前記磁石が前記センサ部を通過する際に前記ホールＩＣがＯＮからＯＦＦへ変化する位置を前記原点とする
   ことを特徴とする請求項１に記載の流量制御装置。
3. 回転数が調整可能な送風機と、燃焼ガス流量を任意に調整可能な流量制御装置と、前記送風機によって調整された燃焼用空気と前記流量制御装置によって調整された燃料ガスとを予混合して燃焼させる予混合バーナと、前記送風機および前記流量制御装置を制御して設定空気比で前記予混合バーナを燃焼させる制御器とを備える燃焼装置であって、
   前記流量制御装置が請求項１または請求項２に記載の流量制御装置であり、燃焼を停止させる毎に前記流量制御バルブを全閉位置とする
   ことを特徴とする燃焼装置。

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