JP2023073091A - 電動弁制御装置および電動弁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電動弁をロック状態から通常状態に復帰させることができる電動弁制御装置および電動弁装置を提供する。【解決手段】電動弁制御装置７０は、電動弁５のステッピングモーターを制御するコンピュータを有する。コンピュータが、ローター４１が第１方向に回転するようにステッピングモーターを制御しているときにステッピングモーターの脱調を検出すると、ローター４１が第１方向と反対の第２方向に回転するようにステッピングモーターを制御する。【選択図】図２

Description

本発明は、電動弁制御装置および電動弁制御装置を有する電動弁装置に関する。

特許文献１は、従来の電動弁装置の一例を開示している。電動弁装置は、電動弁と、電動弁制御装置と、を有している。電動弁は、エアコンの冷凍サイクルに組み込まれる。電動弁は、弁本体と、弁体と、弁体を移動させるためのステッピングモーターと、を有している。ステッピングモーターは、ローターとステーターとを有している。ステッピングモーターは、電動弁制御装置のモータードライバに接続されている。モータードライバにパルスが入力されると、モータードライバはパルスに対応した駆動電流をステーターに供給して、ローターを回転させる。電動弁は、ローターの回転によって弁体を移動させる駆動機構を有している。ローターの回転に応じて弁体が移動し、電動弁の弁開度が変更される。

電動弁は、電動弁制御装置によって制御される。電動弁制御装置は、電動弁の弁開度を最小開度から最大開度の範囲内で変更する。電動弁制御装置は、エアコン制御装置から電動弁の目標弁開度を含む弁開度変更命令を受信すると、目標弁開度に基づいて算出した数のパルスをモータードライバに入力する。これにより、電動弁の弁開度が目標弁開度に変更される。

国際公開第２０１９／１３０９２８号

電動弁の駆動機構には、冷凍サイクルの冷媒に含まれる異物が進入することがある。そして、これにより、ステッピングモーターが脱調したり、電動弁が、ローターが回転可能な通常状態からローターが回転できないロック状態に陥ったりするおそれがある。電動弁のロック状態が続くと、冷媒の流量が制御できなくなってしまう。

そこで、本発明は、電動弁をロック状態から通常状態に復帰させることができる電動弁制御装置および電動弁制御装置を有する電動弁装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る電動弁制御装置は、電動弁を制御する電動弁制御装置であって、前記電動弁が、弁体と、ステッピングモーターと、前記ステッピングモーターのローターの回転に応じて前記弁体を移動させる駆動機構と、を有し、前記電動弁制御装置が、前記ステッピングモーターを制御する制御部を有し、前記制御部が、前記ローターが第１方向に回転するように前記ステッピングモーターを制御しているときに前記ステッピングモーターの脱調を検出すると、（Ａ）前記ローターが前記第１方向と反対の第２方向に回転するように前記ステッピングモーターを制御することを特徴とする。

本発明によれば、電動弁制御装置が、ローターが第１方向に回転するようにステッピングモーターを制御しているときにステッピングモーターの脱調を検出すると、（Ａ）ローターが第１方向と反対の第２方向に回転するようにステッピングモーターを制御する。このようにしたことから、ローターの回転方向を反転させることで駆動機構の部材の動作方向を反転させて、駆動機構から異物を排出させることができる。そのため、電動弁をローターが回転できないロック状態からローターが回転可能な通常状態に復帰させることができる。

本発明において、前記制御部が、（Ｂ）前記ローターが前記第２方向に回転するように前記ステッピングモーターを制御しても前記ローターが前記第２方向に回転しないとき、前記ステッピングモーターのトルクを大きくしかつ前記ローターが前記第２方向に回転するように前記ステッピングモーターを制御する、ことが好ましい。このように、ステッピングモーターのトルクを大きくしてローターを第２方向に回転させることで、駆動機構から異物をより効果的に排出させることができる。

本発明において、前記制御部が、（Ｃ）前記トルクを大きくしかつ前記ローターが前記第２方向に回転するように前記ステッピングモーターを制御しても前記ローターが前記第２方向に回転しないとき、前記トルクをさらに大きくしかつ前記ローターが前記第１方向に回転するように前記ステッピングモーターを制御する、ことが好ましい。このように、ステッピングモーターのトルクをさらに大きくしてローターの回転方向を反転させることで、駆動機構から異物をより効果的に排出させることができる。

本発明において、前記制御部が、前記（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の動作において前記ローターが回転すると、前記（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の動作を終了し、前記ローターを基準位置に位置付けるように前記ステッピングモーターを制御する、ことが好ましい。このように、電動弁がロック状態から通常状態に復帰したあとにローターを基準位置に位置付けることで、ステッピングモーターの脱調を解消できる。

本発明において、前記制御部が、前記（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の動作を繰り返し、前記（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の動作を所定の回数繰り返したとき、前記（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の動作を終了する、ことが好ましい。このように、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の動作を繰り返すことで、電動弁が通常状態に復帰する可能性を高めることができる。また、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の動作を所定の回数繰り返しても電動弁が通常状態に復帰しないときは、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の動作を終了するので、電動弁を通常状態に復帰させる動作が長時間継続してしまうことを防ぐことができる。

本発明において、前記制御部が、前記ステッピングモーターに供給する駆動電流を大きくすることにより前記トルクを大きくし、前記（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の動作を繰り返し、前記駆動電流が電流上限判定しきい値を超えたとき、前記（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の動作を終了する、ことが好ましい。このように、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の動作を繰り返すことで、電動弁が通常状態に復帰する可能性を高めることができる。また、ステッピングモーターに供給する駆動電流が電流上限判定しきい値を超えたとき、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の動作を終了するので、電動弁を通常状態に復帰させる動作が長時間継続してしまうことを防ぐことができる。

本発明において、前記制御部が、前記ローターの回転速度を小さくすることにより前記トルクを大きくし、前記（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の動作を繰り返し、前記回転速度が速度下限判定しきい値以下になったとき、前記（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の動作を終了する、ことが好ましい。このように、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の動作を繰り返すことで、電動弁が通常状態に復帰する可能性を高めることができる。また、ローターの回転速度が速度下限判定しきい値以下になったとき、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の動作を終了するので、電動弁を通常状態に復帰させる動作が長時間継続してしまうことを防ぐことができる。

本発明において、前記制御部が、（Ｂ１）前記ローターが前記第２方向に回転するように前記ステッピングモーターを制御しても前記ローターが前記第２方向に回転しないとき、前記ステッピングモーターに供給する駆動電流を最大値にしかつ前記ローターが前記第２方向に回転するように前記ステッピングモーターを制御する、ことが好ましい。このように、ステッピングモーターに供給する駆動電流を最大値にしてトルクを大きくし、ローターを第２方向に回転させることで、駆動機構から異物をより効果的に排出させることができる。

本発明において、前記制御部が、（Ｃ１）前記駆動電流を最大値にしかつ前記ローターが前記第２方向に回転するように前記ステッピングモーターを制御しても前記ローターが前記第２方向に回転しないとき、前記駆動電流を最大値にしかつ前記ローターが前記第１方向に回転するように前記ステッピングモーターを制御する、ことが好ましい。このように、ステッピングモーターに供給する駆動電流を最大値にしてトルクを大きくし、ローターの回転方向を反転させることで、駆動機構から異物をより効果的に排出させることができる。

上記目的を達成するために、本発明の他の一態様に係る電動弁装置は、弁体と、ステッピングモーターと、前記ステッピングモーターのローターの回転に応じて前記弁体を移動させる駆動機構と、を有する電動弁と、前記電動弁制御装置と、を有する。本発明によれば、電動弁制御装置を有するので、電動弁の駆動機構から異物を排出させることができる。そのため、電動弁をロック状態から通常状態に復帰させることができる。

本発明によれば、電動弁をロック状態から通常状態に復帰させることができる。

本発明の一実施例に係る電動弁装置を有するエアコンシステムのブロック図である。 図１の電動弁装置の断面図である。 図１の電動弁装置が有する弁軸ホルダー、ストッパ部材、ローターおよびステーターの平面図である。 図１の電動弁装置が有するコンピュータ、モータードライバおよびステッピングモーターを説明する図である。 図１の電動弁装置が有するコンピュータが実行する処理の一例を示すフローチャートである。 図１の電動弁装置が有するコンピュータが実行する処理の一例を示すフローチャートである（図５の続き）。

以下、本発明の一実施例に係る電動弁装置の構成について、図１～図４を参照して説明する。本実施例に係る電動弁装置１は、例えば、エアコンの冷凍サイクルにおいて冷媒流量を制御する流量制御弁として使用される。

図１は、本発明の一実施例に係る電動弁装置を有するエアコンシステムのブロック図である。図２は、図１の電動弁装置の断面図である。図２において、ステーターおよび電動弁制御装置を模式的に示している。図２において、ステーターおよび電動弁制御装置を収容するハウジングの図示を省略している。図３は、図１の電動弁装置が有する弁軸ホルダー、ストッパ部材、ローターおよびステーターの平面図である。図３において、ステーターを模式的に示している。図３において、ローターの磁極を模式的に示している。図４は、図１の電動弁装置が有するコンピュータ、モータードライバおよびステッピングモーターを説明する図である。図４Ａは、コンピュータとモータードライバとステッピングモーターとの接続を模式的に示す。図４Ｂは、パルスとモータードライバがステーターに供給する駆動電流との対応の一例を示す。

図１に、車両に搭載されるエアコンシステム１００の一例を示す。このエアコンシステム１００は、配管１０５を介して順に接続された圧縮機１０１、凝縮器１０２、電動弁装置１（電動弁５）および蒸発器１０３を有している。電動弁装置１は、膨張弁である。エアコンシステム１００は、エアコン制御装置１１０を有している。エアコン制御装置１１０は、電動弁装置１と通信可能に接続されている。エアコン制御装置１１０は、電動弁装置１を用いて配管１０５を流れる冷媒の流量を制御する。

図２に示すように、電動弁装置１は、電動弁５と、電動弁制御装置７０と、を有している。

電動弁５は、弁本体１０と、キャン２０と、弁体３０と、駆動機構４０と、ローター４１と、ステーター６０と、を有している。

弁本体１０は、本体部材１１と、接続部材１３と、を有している。本体部材１１は、円柱形状を有している。本体部材１１は、弁室１４を有している。本体部材１１には、第１導管１５および第２導管１６が接合されている。第１導管１５は、軸線Ｌと直交する方向（図２の左右方向）に沿って配置され、弁室１４に接続されている。第２導管１６は、軸線Ｌ方向（図２の上下方向）に沿って配置され、弁口１７を介して弁室１４に接続されている。弁口１７は、弁室１４において円環形状の弁座１８に囲まれている。本体部材１１の上端面には、円形の嵌合穴１１ａが形成されている。嵌合穴１１ａの内周面は、図２において左方を向く平面１１ｄを有している。嵌合穴１１ａの底面には、弁室１４に通じる貫通孔１１ｂが形成されている。接続部材１３は、円環板形状を有している。接続部材１３の内周縁は、本体部材１１の上端部に接合されている。本体部材１１および接続部材１３は、アルミニウム合金、ステンレスまたは真ちゅうなどの金属製である。

キャン２０は、ステンレスなどの金属製である。キャン２０は、下端部が開口しかつ上端部が塞がれた円筒形状を有している。キャン２０の下端部は、接続部材１３の外周縁に接合されている。

弁体３０は、第１軸部３１と、第２軸部３２と、弁部３３と、を有している。第１軸部３１と第２軸部３２とは、円柱形状を有している。第２軸部３２の径は、第１軸部３１の径より小さい。第２軸部３２は、第１軸部３１の上端部に同軸に連設されている。第１軸部３１と第２軸部３２との連設部分に、上方を向く円環状の平面である段部３４が形成されている。弁部３３は、上方から下方に向かうにしたがって径が小さくなる円錐形状を有している。弁部３３は、第１軸部３１の下端部に同軸に連設されている。弁部３３の先端は、弁口１７に配置される。弁部３３と弁口１７との間に可変絞り部が形成される。弁部３３は、弁座１８と向かい合って配置される。弁部３３は、閉弁状態において弁座１８に接する。

ローター４１は、円筒形状を有している。ローター４１の外径は、キャン２０の内径より若干小さい。ローター４１は、キャン２０の内側に配置される。ローター４１は、弁本体１０に対して回転可能である。ローター４１の外周面には、複数のＮ極および複数のＳ極が形成されている。複数のＮ極および複数のＳ極は、上下方向に延在している。複数のＮ極および複数のＳ極は、周方向に等角度間隔で交互に配置されている。本実施例において、ローター４１は、Ｎ極を１２個有し、Ｓ極を１２個有している。互いに隣り合うＮ極とＳ極との間の角度は、１５度である。

駆動機構４０は、弁体３０を上下方向（軸線Ｌ方向）に移動させる。弁体３０の移動によって弁口１７の開度（すなわち、電動弁５の弁開度）が変わる。駆動機構４０は、弁軸ホルダー４２と、ガイドブッシュ４３と、ストッパ部材４４と、固定具４５と、を有している。

弁軸ホルダー４２は、下端部が開口しかつ上端部が塞がれた円筒形状を有している。弁軸ホルダー４２はローター４１の嵌合孔４１ａに嵌合されている。弁軸ホルダー４２は、ローター４１と共に回転する。弁軸ホルダー４２は、可動ストッパ４２ｓを有している。可動ストッパ４２ｓは、弁軸ホルダー４２の外周面の下端部から径方向外方に突出する突部である。弁軸ホルダー４２の上壁部４２ａには、軸孔４２ｂが形成されている。軸孔４２ｂには、弁体３０の第２軸部３２が軸線Ｌ方向に移動可能に配置される。弁軸ホルダー４２の上壁部４２ａの下面にはワッシャー４６が配置される。ワッシャー４６と弁体３０の段部３４との間には閉弁ばね４７が配置される。閉弁ばね４７は、コイルばねであり、弁体３０を弁座１８に向けて押す。弁軸ホルダー４２の内周面には、雌ねじ４２ｃが形成されている。可動ストッパ４２ｓは、ローター４１に対して固定されている。

ガイドブッシュ４３は、基部４３ａと、支持部４３ｂと、を有している。基部４３ａと支持部４３ｂとは、円筒形状を有している。基部４３ａの外周面は、平面４３ｄを有している。基部４３ａは本体部材１１の嵌合穴１１ａに圧入され、平面４３ｄが嵌合穴１１ａの平面１１ｄと接する。これにより、本体部材１１の中心軸とガイドブッシュ４３の中心軸とが軸線Ｌ上で一致するとともに、ガイドブッシュ４３が本体部材１１に対して軸線Ｌ周りに正しく位置付けられる。支持部４３ｂの外径は、基部４３ａの外径より小さい。支持部４３ｂの内径は、基部４３ａの内径と同じである。支持部４３ｂは、基部４３ａの上端部に同軸に連設されている。支持部４３ｂの外周面には、雄ねじ４３ｃが形成されている。雄ねじ４３ｃは、弁軸ホルダー４２の雌ねじ４２ｃと螺合される。弁軸ホルダー４２とガイドブッシュ４３とは、ローター４１の回転を直線運動に変換するねじ機構を構成する。ガイドブッシュ４３の内側には、弁体３０の第１軸部３１が配置される。ガイドブッシュ４３は、弁体３０を軸線Ｌ方向に移動可能に支持する。

ストッパ部材４４は、ストッパ本体４４ａを有している。ストッパ本体４４ａは、円筒形状を有している。ストッパ本体４４ａの内周面には、雌ねじ４４ｃが形成されている。ストッパ本体４４ａは、固定ストッパ４４ｓを有している。固定ストッパ４４ｓは、ストッパ本体４４ａの外周面から径方向外方に突出する突部である。雌ねじ４４ｃは、ストッパ本体４４ａがガイドブッシュ４３の基部４３ａに当接するまで雄ねじ４３ｃに螺合されている。これにより、ストッパ部材４４は、ガイドブッシュ４３に固定される。固定ストッパ４４ｓは、弁本体１０に対して固定されている。

固定具４５は、固定部４５ａと、フランジ部４５ｂと、を有している。固定部４５ａは、段付きの円筒形状を有している。固定部４５ａの内側には、弁体３０の第２軸部３２が配置される。固定部４５ａは、第２軸部３２に接合される。フランジ部４５ｂは、固定部４５ａの下端部に連設されている。固定具４５の外側には、復帰ばね４８が配置される。復帰ばね４８は、コイルばねである。なお、本発明において復帰ばね４８は必須の構成要素ではない。

ステーター６０は、円筒形状を有している。ステーター６０は、Ａ相ステーター６１と、Ｂ相ステーター６２と、を有している。

Ａ相ステーター６１は、複数のクローポール型の極歯６１ａ、６１ｂを内周に有している。極歯６１ａの先端は下方に向いており、極歯６１ｂの先端は上方に向いている。極歯６１ａと極歯６１ｂとは、周方向に等角度間隔で交互に配置されている。本実施例において、Ａ相ステーター６１は、極歯６１ａを１２個有し、極歯６１ｂを１２個有している。互いに隣り合う極歯６１ａと極歯６１ｂとの間の角度は、１５度である。Ａ相ステーター６１のコイル６１ｃが通電されると、極歯６１ａと極歯６１ｂとは互いに異なる極性の磁極となる。

Ｂ相ステーター６２は、複数のクローポール型の極歯６２ａ、６２ｂを内周に有している。極歯６２ａの先端は下方に向いており、極歯６２ｂの先端は上方に向いている。極歯６２ａと極歯６２ｂとは、周方向に等角度間隔で交互に配置されている。本実施例において、Ｂ相ステーター６２は、極歯６２ａを１２個有し、極歯６２ｂを１２個有している。互いに隣り合う極歯６２ａと極歯６２ｂとの間の角度は、１５度である。Ｂ相ステーター６２のコイル６２ｃが通電されると、極歯６２ａと極歯６２ｂとは互いに異なる極性の磁極となる。

Ａ相ステーター６１とＢ相ステーター６２とは、同軸に配置されている。軸線Ｌ方向から見たときに互いに隣り合うＡ相ステーター６１の極歯６１ａとＢ相ステーター６２の極歯６２ａとの間の角度は、７．５度である。つまり、Ｂ相ステーター６２は、極歯６１ａと極歯６２ａとが軸線Ｌ方向に並ぶ位置からＡ相ステーター６１に対して軸線Ｌ周りに７．５度回転した位置にある。図４Ａに示すように、Ａ相ステーター６１のコイル６１ｃの端子Ａ１、Ａ２およびＢ相ステーター６２のコイル６２ｃの端子Ｂ１、Ｂ２は、電動弁制御装置７０のモータードライバ７７に接続されている。

ステーター６０の内側には、キャン２０が配置される。ステーター６０は、キャン２０の内側に配置されたローター４１とともにステッピングモーター６６を構成する。

ステッピングモーター６６にパルスＰが入力されることによりローター４１が回転する。具体的には、ステッピングモーター６６のステーター６０にパルスＰに対応した駆動電流が供給されることによりローター４１が回転する。本明細書において、「ステッピングモーター６６にパルスＰが入力されること」は、「ステッピングモーター６６のステーター６０にパルスＰに対応した駆動電流が供給されること」と同義である。

ステッピングモーター６６には、図４Ｂに示すパルスＰ［１］～Ｐ［８］が順番に入力される。本実施例において、パルスＰの速度は１２５ｐｐｓである。パルスＰの速度は４００ｐｐｓであってもよい。パルスＰの速度は、電動弁装置１が組み込まれるシステムなどに応じて適宜設定される。

ローター４１を一方向（図３において時計方向）に回転させる場合、ステッピングモーター６６にパルスＰを昇順（パルスＰ［１］～Ｐ［８］の順番）で循環的に入力する。ローター４１が一方向に回転すると、弁軸ホルダー４２の雌ねじ４２ｃとガイドブッシュ４３の雄ねじ４３ｃとのねじ送り作用によってローター４１が下方に移動する。ローター４１が、閉弁ばね４７を介して弁体３０を下方に押す。弁体３０が下方に移動して弁部３３が弁座１８に接する。このときのローター４１の位置は、閉弁位置Ｒｃである。この状態からローター４１を一方向にさらに回転させると、閉弁ばね４７が圧縮されてローター４１が下方にさらに移動する。弁体３０は下方に移動しない。そして、弁軸ホルダー４２の可動ストッパ４２ｓがストッパ部材４４の固定ストッパ４４ｓに接すると、ローター４１の一方向への回転が規制される。このときのローター４１の位置は、基準位置Ｒｘである。可動ストッパ４２ｓおよび固定ストッパ４４ｓは、ローター４１の一方向への回転を規制するストッパ機構４９である。

ローター４１を一方向と反対の他方向（図３において反時計方向）に回転させる場合、ステッピングモーター６６にパルスＰを降順（パルスＰ［８］～Ｐ［１］の順番）で循環的に入力する。ローター４１が他方向に回転すると、弁軸ホルダー４２の雌ねじ４２ｃとガイドブッシュ４３の雄ねじ４３ｃとのねじ送り作用によってローター４１が上方に移動する。ローター４１と共に弁軸ホルダー４２が上方に移動して、弁軸ホルダー４２が固定具４５を上方に押す。固定具４５とともに弁体３０が上方に移動して、弁体３０が弁座１８から離れる。所定の流量測定環境において弁口１７における流体の流量が所定の設定値であるときのローター４１の位置を開弁位置Ｒｏとする。設定値は、電動弁装置１の構成や用途などに応じて適宜設定される。

ローター４１が一方向に回転すると弁口１７が閉じ、ローター４１が他方向に回転すると弁口１７が開く。すなわち、一方向は閉弁方向であり、他方向は開弁方向である。

弁口１７の開度は、電動弁５の弁開度に対応する。電動弁５は、弁開度が最小開度（０％）から最大開度（１００％）の範囲内となるように制御される。

本実施例において、ローター４１がストッパ機構４９によって一方向への回転が規制された位置（基準位置Ｒｘ）にあるときの弁開度が、電動弁５の最小開度（０％）である。また、弁口１７が電動弁５の最大流量（例えばＣｖ値）の９０％の流量の冷媒が流動可能な開度となる位置（全開位置Ｒｚ）にローター４１があるときの弁開度が、電動弁５の最大開度（１００％）である。基準位置Ｒｘから全開位置Ｒｚまでローター４１を回転させるために必要なパルス数は５００である。

なお、最小開度および最大開度の設定は上記に限定されない。例えば、ローター４１が閉弁位置Ｒｃから開弁方向に回転していくときに電動弁５の弁漏れ量が所定流量に達した位置にあるときの弁開度が、電動弁５の最小開度（０％）でもよい。または、ローター４１が閉弁位置Ｒｃや開弁位置Ｒｏにあるときの弁開度が、電動弁５の最小開度（０％）でもよい。また、ローター４１が雌ねじ４２ｃと雄ねじ４３ｃとの螺合が外れる直前の位置にあるときの弁開度が、電動弁５の最大開度（１００％）でもよい。

電動弁制御装置７０は、複数の電子部品（図示なし）が実装された基板７１を有している。基板７１とステーター６０とは、合成樹脂製のハウジング（図示なし）に収容されている。電動弁制御装置７０は、図１に示すように、不揮発性メモリ７５と、通信装置７６と、モータードライバ７７と、コンピュータ８０と、を有している。電動弁制御装置７０は、エアコン制御装置１１０から受信した命令に基づいて電動弁５を制御する。

不揮発性メモリ７５は、電源が切断された場合でも保持する必要があるデータを記憶する。不揮発性メモリ７５は、例えば、ＥＥＰＲＯＭやフラッシュメモリである。

通信装置７６は、有線通信バス１２０を介してエアコン制御装置１１０と通信可能に接続されている。エアコンシステム１００は、例えば、Ｌｏｃａｌ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ Ｎｅｔｗｏｒｋ（ＬＩＮ）やＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ（ＣＡＮ）などの通信方式を採用している。なお、通信装置７６は、エアコン制御装置１１０と無線通信可能に接続されていてもよい。

モータードライバ７７は、コンピュータ８０から入力されるパルスＰに基づいてステッピングモーター６６に駆動電流を供給する。図４Ａに示すように、モータードライバ７７は、Ａ相ステーター６１のコイル６１ｃの端子Ａ１、Ａ２およびＢ相ステーター６２のコイル６２ｃの端子Ｂ１、Ｂ２と接続されている。図４Ｂに、パルスＰとモータードライバ７７が供給する駆動電流との対応の一例を示す。図４Ｂにおいて、（＋）は、端子Ａ１から端子Ａ２への駆動電流、または、端子Ｂ１から端子Ｂ２への駆動電流を供給することを示し、（－）は、端子Ａ２から端子Ａ１への駆動電流、または、端子Ｂ２から端子Ｂ１への駆動電流を供給することを示し、（０）は、駆動電流を供給しないことを示す。

モータードライバ７７にパルスＰ［１］またはＰ［５］が入力されたとき、モータードライバ７７は、Ａ相ステーター６１のコイル６１ｃのみに駆動電流を供給する。モータードライバ７７にパルスＰ［３］またはＰ［７］が入力されたとき、モータードライバ７７は、Ｂ相ステーター６２のコイル６２ｃのみに駆動電流を供給する。モータードライバ７７にパルスＰ［２］、Ｐ［４］、Ｐ［６］またはＰ［８］が入力されたとき、モータードライバ７７は、Ａ相ステーター６１のコイル６１ｃおよびＢ相ステーター６２のコイル６２ｃに駆動電流を供給する。

コンピュータ８０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インタフェース（Ｉ／Ｏ）、アナログ－デジタル変換器（ＡＤＣ）およびタイマー（ｔｉｍｅｒ）などが１つのパッケージに組み込まれた組込機器用のマイクロコンピュータである。コンピュータ８０は、不揮発性メモリ７５、通信装置７６およびモータードライバ７７を含んでいてもよい。コンピュータ８０は、外付けの温度センサーや外付けのアナログ－デジタル変換器が接続されていてもよい。コンピュータ８０は、制御部である。

コンピュータ８０は、ステッピングモーター６６を制御する。具体的には、コンピュータ８０は、モータードライバ７７にパルスＰを入力してローター４１を回転させる。

また、コンピュータ８０は、ローター４１の回転によってステーター６０に生じる電圧（ステーター６０に電磁誘導される電圧）を取得する。具体的には、コンピュータ８０は、モータードライバ７７がパルスＰ［１］およびＰ［５］に対応してＡ相ステーター６１のコイル６１ｃのみに駆動電流を供給したときに、Ｂ相ステーター６２のコイル６２ｃの端子Ｂ１、Ｂ２間に生じる電圧ＶＢを取得する。コンピュータ８０は、モータードライバ７７がパルスＰ［３］およびＰ［７］に対応してＢ相ステーター６２のコイル６２ｃのみに駆動電流を供給したときに、Ａ相ステーター６１のコイル６１ｃの端子Ａ１、Ａ２間に生じる電圧ＶＡを取得する。

ステッピングモーター６６が脱調していないときの電圧ＶＡの波形および電圧ＶＢの波形と、ステッピングモーター６６が脱調したときの電圧ＶＡの波形および電圧ＶＢの波形と、が異なる。コンピュータ８０は、電圧ＶＡおよび電圧ＶＢに基づいて、ステッピングモーター６６が脱調したか否かを判定する。コンピュータ８０は、電圧ＶＡおよび電圧ＶＢに基づいて、ステッピングモーター６６の脱調を検出する。

また、ローター４１が回転しているときの電圧ＶＡの波形および電圧ＶＢの波形と、ローター４１が回転していないときの電圧ＶＡの波形および電圧ＶＢの波形と、が異なる。コンピュータ８０は、電圧ＶＡおよび電圧ＶＢに基づいて、ローター４１が回転したか否かを判定する。コンピュータ８０は、電圧ＶＡおよび電圧ＶＢに基づいて、ローター４１の回転を検出する。

なお、電動弁５がローター４１とともに回転する永久磁石を有し、電動弁制御装置７０が永久磁石の回転を検出する磁気センサーを有していてもよい。そして、コンピュータ８０が磁気センサーの出力信号に基づいて、ステッピングモーター６６が脱調したか否か、および、ローター４１が回転したか否かを判定してもよい。

コンピュータ８０のＲＯＭには、ＣＰＵが実行するプログラムや書き換えの必要のない各種設定値などが格納される。

コンピュータ８０のＲＡＭは、ＣＰＵがプログラムを実行する際に使用される作業用メモリである。コンピュータ８０のＲＡＭには、電動弁５の現在の弁開度を示す現在弁開度Ｄｃが格納される。現在弁開度Ｄｃは、電動弁制御装置７０の電源遮断時またはスリープモードへの移行時にＲＡＭから不揮発性メモリ７５にコピーされる。現在弁開度Ｄｃは、電動弁制御装置７０の電源投入時またはスリープモードからの復帰時に不揮発性メモリ７５からＲＡＭにコピーされる。また、コンピュータ８０のＲＡＭには、カウンタＣ１が格納される。

次に、電動弁制御装置７０が実行する処理の一例を、図５、図６を参照して説明する。図５、図６は、図１の電動弁装置が有するコンピュータが実行する処理の一例を示すフローチャートである。

電動弁制御装置７０（具体的にはコンピュータ８０）は、電源が投入されると、または、スリープモードから復帰すると、動作モードに移行する。電動弁制御装置７０は、動作モードにおいて、エアコン制御装置１１０からの命令を待つ。そして、電動弁制御装置７０が、エアコン制御装置１１０から弁開度変更命令を受信すると、図５、図６のフローチャートに示す処理（以下、「弁開度変更処理」という。）を実行する。弁開度変更命令は、電動弁５の弁開度の目標値（目標弁開度Ｄｔ）を含む。

電動弁制御装置７０は、ローター４１を回転させる（Ｓ１１０）。具体的には、電動弁制御装置７０は、モータードライバ７７にパルスＰを入力して、ローター４１が回転するようにステッピングモーター６６を制御する。電動弁制御装置７０は、目標弁開度Ｄｔが現在弁開度Ｄｃより小さければ、ローター４１が閉弁方向に回転するようにパルスＰを昇順で入力する。または、電動弁制御装置７０は、目標弁開度Ｄｔが現在弁開度Ｄｃより大きければ、ローター４１が開弁方向に回転するようにパルスＰを降順で入力する。このときのローター４１の回転方向を「第１方向」という。

電動弁制御装置７０は、ステッピングモーター６６が脱調したか否かを判定する。具体的には、電動弁制御装置７０は、ローター４１が第１方向に回転するようにステッピングモーター６６を制御しているときに、電圧ＶＡおよび電圧ＶＢに基づいてステッピングモーター６６が脱調したか否かを判定する（Ｓ１２０）。電動弁制御装置７０は、ステッピングモーター６６が脱調していないと判定し（Ｓ１２０でＮ）、かつ、電動弁５の弁開度が目標弁開度Ｄｔに到達していなければ（Ｓ１３０でＮ）、ローター４１が第１方向に回転するようにモータードライバ７７へのパルスＰの入力を継続する（Ｓ１１０）。電動弁制御装置７０は、電動弁５の弁開度が目標弁開度Ｄｔに到達すると（Ｓ１３０でＹ）、目標弁開度Ｄｔを現在弁開度ＤｃとしてＲＡＭに格納して、弁開度変更処理を終了する。

電動弁制御装置７０は、ステッピングモーター６６が脱調したと判定すると（Ｓ１２０でＹ）、電動弁５をローター４１が回転できないロック状態からローター４１が回転可能な通常状態に復帰させるための動作（Ｓ１５０～Ｓ２２０）の繰り返し回数をカウンタＣ１に設定する。本実施例において、カウンタＣ１に設定する数は３である。カウンタＣ１に設定する数は、電動弁装置１が組み込まれるシステムなどに応じて適宜設定される。

電動弁制御装置７０は、カウンタＣ１が０でなければ（Ｓ１５０でＮ）、ローター４１を第１方向と反対の第２方向に回転させる（Ｓ１６０）。具体的には、電動弁制御装置７０は、モータードライバ７７にパルスＰを入力して、ローター４１が第１方向と反対の第２方向に回転するようにステッピングモーター６６を制御する。そして、電動弁制御装置７０は、電圧ＶＡおよび電圧ＶＢに基づいてローター４１が回転したか否かを判定する（Ｓ１７０）。

電動弁制御装置７０は、ローター４１が回転していないと判定すると（Ｓ１７０でＮ）、ステッピングモーター６６のトルクを大きくして、ローター４１を第２方向に回転させる（Ｓ１８０）。具体的には、電動弁制御装置７０は、ローター４１が第２方向に回転するようにステッピングモーター６６を制御してもローター４１が第２方向に回転しないとき、ステッピングモーター６６に供給する駆動電流を大きくする。電動弁制御装置７０は、駆動電流を、直前に供給した駆動電流よりも所定の大きさ（例えば、５０ｍＡ）だけ大きくする。駆動電流が大きくなると、トルクが大きくなる。電動弁制御装置７０は、モータードライバ７７にパルスＰを入力してローター４１が第２方向に回転するようにステッピングモーター６６を制御する。そして、電動弁制御装置７０は、電圧ＶＡおよび電圧ＶＢに基づいてローター４１が回転したか否かを判定する（Ｓ１９０）。

電動弁制御装置７０は、ローター４１が回転していないと判定すると（Ｓ１９０でＮ）、ステッピングモーター６６のトルクを大きくして、ローター４１を第１方向に回転させる（Ｓ２００）。具体的には、電動弁制御装置７０は、駆動電流を大きくしてローター４１が第２方向に回転するようにステッピングモーター６６を制御してもローター４１が第２方向に回転しないとき、ステッピングモーター６６に供給する駆動電流をさらに大きくする。電動弁制御装置７０は、駆動電流を、直前に供給した駆動電流よりも所定の大きさ（例えば、５０ｍＡ）だけ大きくする。電動弁制御装置７０は、モータードライバ７７にパルスＰを入力してローター４１が第１方向に回転するようにステッピングモーター６６を制御する。そして、電動弁制御装置７０は、電圧ＶＡおよび電圧ＶＢに基づいてローター４１が回転したか否かを判定する（Ｓ２１０）。

なお、電動弁制御装置７０は、ステップＳ１８０およびステップＳ２００において、駆動電流を大きくすることに代えて、ローター４１の回転速度を小さくしてもよい。この場合、電動弁制御装置７０は、回転速度を、直前の回転速度よりも所定の大きさ（例えば、１０ｐｐｓ）だけ小さくする。回転速度が小さくなると、トルクが大きくなる。

電動弁制御装置７０は、ローター４１が回転していないと判定すると（Ｓ２１０でＮ）、カウンタＣ１を１減少させて（Ｓ２２０）、カウンタＣ１の判定に戻る（Ｓ１５０）。

電動弁制御装置７０は、ローター４１が回転したと判定すると（Ｓ１７０でＹ、Ｓ１９０でＹ、または、Ｓ２１０でＹ）、ローター４１を基準位置Ｒｘに位置付ける（Ｓ２３０）。具体的には、電動弁制御装置７０は、ステッピングモーター６６に供給する駆動電流の大きさを初期値にする。電動弁制御装置７０は、モータードライバ７７にパルスＰを入力してローター４１が閉弁方向に回転するようにステッピングモーター６６を制御して、ローター４１を基準位置Ｒｘに位置付ける。そして、電動弁制御装置７０は、弁開度変更処理を終了する。

電動弁制御装置７０は、カウンタＣ１が０であると（Ｓ１５０でＹ）、電動弁５をロック状態から通常状態に復帰できないと判定して、故障フラグをセットし、弁開度変更処理を終了する。電動弁制御装置７０は、故障フラグがセットされていると、電動弁５の故障発生時の処理を実行する。なお、故障発生時の処理については、本発明の範囲を超えるため詳細説明を省略する。

以上説明したように、本実施例に係る電動弁装置１は、電動弁５と、電動弁制御装置７０と、を有する。電動弁５が、弁体３０と、ステッピングモーター６６と、ステッピングモーター６６のローター４１の回転に応じて弁体３０を移動させる駆動機構４０と、を有する。電動弁制御装置７０が、ステッピングモーター６６を制御するコンピュータ８０を有する。コンピュータ８０が、ローター４１が第１方向に回転するようにステッピングモーター６６を制御しているときにステッピングモーター６６の脱調を検出すると、（Ａ）ローター４１が第１方向と反対の第２方向に回転するようにステッピングモーター６６を制御する。このようにしたことから、ローター４１の回転方向を反転させることで駆動機構４０の部材の動作方向を反転させて、駆動機構４０から異物を排出させることができる。そのため、電動弁５をロック状態から通常状態に復帰させることができる。

また、コンピュータ８０が、（Ｂ）ローター４１が第２方向に回転するようにステッピングモーター６６を制御してもローター４１が第２方向に回転しないとき、ステッピングモーター６６のトルクを大きくしかつローター４１が第２方向に回転するようにステッピングモーター６６を制御する。このように、コンピュータ８０がトルクを大きくしてローター４１を第２方向に回転させることで、駆動機構４０から異物をより効果的に排出させることができる。

また、コンピュータ８０が、（Ｃ）ステッピングモーター６６のトルクを大きくしかつローター４１が第２方向に回転するようにステッピングモーター６６を制御してもローター４１が第２方向に回転しないとき、トルクをさらに大きくしかつローター４１が第１方向に回転するようにステッピングモーター６６を制御する。このように、コンピュータ８０がトルクをさらに大きくしてローター４１の回転方向を反転させることで、駆動機構４０から異物をより効果的に排出させることができる。

また、コンピュータ８０が、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）のいずれかの動作においてローター４１が回転すると、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の動作を終了し、ローター４１を基準位置Ｒｘに位置付けるようにステッピングモーター６６を制御する。このように、コンピュータ８０が、電動弁５がロック状態から通常状態に復帰したあとにローター４１を基準位置Ｒｘに位置付けることで、ステッピングモーター６６の脱調を解消できる。

また、コンピュータ８０が、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の動作を繰り返す。コンピュータ８０が、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の動作を所定の回数繰り返したとき、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の動作を終了する。このように、コンピュータ８０が（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の動作を繰り返すことで、電動弁５が通常状態に復帰する可能性を高めることができる。また、コンピュータ８０が（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の動作を所定の回数繰り返しても電動弁５が通常状態に復帰しないときは、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の動作を終了するので、電動弁５を通常状態に復帰させる動作が長時間継続してしまうことを防ぐことができる。

上述した実施例において、コンピュータ８０が、ステッピングモーター６６に供給する駆動電流を大きくすることによりトルクを大きくする。そして、コンピュータ８０が、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の動作を繰り返し、駆動電流が所定の電流上限判定しきい値（例えば８００ｍＡ）を超えたとき、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の動作を終了するようにしてもよい。このように、コンピュータ８０が（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の動作を繰り返すことで、電動弁５が通常状態に復帰する可能性を高めることができる。また、コンピュータ８０が、ステッピングモーター６６に供給する駆動電流が電流上限判定しきい値を超えたとき、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の動作を終了するので、電動弁５を通常状態に復帰させる動作が長時間継続してしまうことを防ぐことができる。電流上限判定しきい値は、モータードライバ７７がステッピングモーター６６に供給可能な電流の最大値に基づいて設定される。

上述した実施例において、コンピュータ８０が、ローター４１の回転速度を小さくすることによりトルクを大きくしてもよい。そして、コンピュータ８０が、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の動作を繰り返し、回転速度が速度下限判定しきい値（例えば０ｐｐｓ）以下になったとき、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の動作を終了するようにしてもよい。このように、コンピュータ８０が（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の動作を繰り返すことで、電動弁５が通常状態に復帰する可能性を高めることができる。また、コンピュータ８０が、ローター４１の回転速度が速度下限判定しきい値以下になったとき、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の動作を終了するので、電動弁５を通常状態に復帰させる動作が長時間継続してしまうことを防ぐことができる。

上述した実施例において、コンピュータ８０が、（Ｂ）の動作に代えて、（Ｂ１）ローター４１が第２方向に回転するようにステッピングモーター６６を制御してもローター４１が第２方向に回転しないとき、ステッピングモーター６６に供給する駆動電流を最大値にしかつローター４１が第２方向に回転するようにステッピングモーター６６を制御するようにしてもよい。このように、コンピュータ８０がステッピングモーター６６に供給する駆動電流を最大値にしてトルクを大きくし、ローター４１を第２方向に回転させることで、駆動機構４０から異物をより効果的に排出させることができる。

上述した実施例において、コンピュータ８０が、（Ｃ）の動作に代えて、（Ｃ１）ステッピングモーター６６に供給する駆動電流を最大値にしかつローター４１が第２方向に回転するようにステッピングモーター６６を制御してもローター４１が第２方向に回転しないとき、駆動電流を最大値にしかつローター４１が第１方向に回転するようにステッピングモーター６６を制御するようにしてもよい。このように、コンピュータ８０が駆動電流を最大値にしてトルクを大きくし、ローター４１の回転方向を反転させることで、駆動機構４０から異物をより効果的に排出させることができる。（Ｂ１）の動作および（Ｃ１）の動作において、最大値は、モータードライバ７７がステッピングモーターに供給可能な電流の最大値である。

上記に本発明の実施例を説明したが、本発明は実施例に限定されるものではない。前述の実施例に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除、設計変更を行ったものや、実施例の特徴を適宜組み合わせたものも、本発明の趣旨に反しない限り、本発明の範囲に含まれる。

１…電動弁装置、５…電動弁、１０…弁本体、１１…本体部材、１１ａ…嵌合穴、１１ｂ…貫通孔、１１ｄ…平面、１３…接続部材、１４…弁室、１５…第１導管、１６…第２導管、１７…弁口、１８…弁座、２０…キャン、３０…弁体、３１…第１軸部、３２…第２軸部、３３…弁部、３４…段部、４０…駆動機構、４１…ローター、４１ａ…嵌合孔、４２…弁軸ホルダー、４２ａ…上壁部、４２ｂ…軸孔、４２ｃ…雌ねじ、４２ｓ…可動ストッパ、４３…ガイドブッシュ、４３ａ…基部、４３ｂ…支持部、４３ｃ…雄ねじ、４３ｄ…平面、４４…ストッパ部材、４４ａ…ストッパ本体、４４ｃ…雌ねじ、４４ｓ…固定ストッパ、４５…固定具、４５ａ…固定部、４５ｂ…フランジ部、４６…ワッシャー、４７…閉弁ばね、４８…復帰ばね、４９…ストッパ機構、６０…ステーター、６１…Ａ相ステーター、６１ａ…極歯、６１ｂ…極歯、６１ｃ…コイル、６２…Ｂ相ステーター、６２ａ…極歯、６２ｂ…極歯、６２ｃ…コイル、６６…ステッピングモーター、７０…電動弁制御装置、７１…基板、７５…不揮発性メモリ、７６…通信装置、７７…モータードライバ、８０…コンピュータ、１００…エアコンシステム、１０１…圧縮機、１０２…凝縮器、１０３…蒸発器、１０５…配管、１１０…エアコン制御装置、１２０…有線通信バス、Ａ１…端子、Ａ２…端子、Ｂ１…端子、Ｂ２…端子、Ｃ１…カウンタ、Ｌ…軸線

Claims (10)

1. 電動弁を制御する電動弁制御装置であって、
   前記電動弁が、弁体と、ステッピングモーターと、前記ステッピングモーターのローターの回転に応じて前記弁体を移動させる駆動機構と、を有し、
   前記電動弁制御装置が、前記ステッピングモーターを制御する制御部を有し、
   前記制御部が、前記ローターが第１方向に回転するように前記ステッピングモーターを制御しているときに前記ステッピングモーターの脱調を検出すると、（Ａ）前記ローターが前記第１方向と反対の第２方向に回転するように前記ステッピングモーターを制御することを特徴とする電動弁制御装置。
2. 前記制御部が、（Ｂ）前記ローターが前記第２方向に回転するように前記ステッピングモーターを制御しても前記ローターが前記第２方向に回転しないとき、前記ステッピングモーターのトルクを大きくしかつ前記ローターが前記第２方向に回転するように前記ステッピングモーターを制御する、請求項１に記載の電動弁制御装置。
3. 前記制御部が、（Ｃ）前記トルクを大きくしかつ前記ローターが前記第２方向に回転するように前記ステッピングモーターを制御しても前記ローターが前記第２方向に回転しないとき、前記トルクをさらに大きくしかつ前記ローターが前記第１方向に回転するように前記ステッピングモーターを制御する、請求項２に記載の電動弁制御装置。
4. 前記制御部が、前記（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の動作において前記ローターが回転すると、前記（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の動作を終了し、前記ローターを基準位置に位置付けるように前記ステッピングモーターを制御する、請求項３に記載の電動弁制御装置。
5. 前記制御部が、
   前記（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の動作を繰り返し、
   前記（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の動作を所定の回数繰り返したとき、前記（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の動作を終了する、請求項４に記載の電動弁制御装置。
6. 前記制御部が、
   前記ステッピングモーターに供給する駆動電流を大きくすることにより前記トルクを大きくし、
   前記（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の動作を繰り返し、
   前記駆動電流が電流上限判定しきい値を超えたとき、前記（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の動作を終了する、請求項４または請求項５に記載の電動弁制御装置。
7. 前記制御部が、
   前記ローターの回転速度を小さくすることにより前記トルクを大きくし、
   前記（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の動作を繰り返し、
   前記回転速度が速度下限判定しきい値以下になったとき、前記（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の動作を終了する、請求項４～請求項６のいずれか一項に記載の電動弁制御装置。
8. 前記制御部が、（Ｂ１）前記ローターが前記第２方向に回転するように前記ステッピングモーターを制御しても前記ローターが前記第２方向に回転しないとき、前記ステッピングモーターに供給する駆動電流を最大値にしかつ前記ローターが前記第２方向に回転するように前記ステッピングモーターを制御する、請求項１に記載の電動弁制御装置。
9. 前記制御部が、（Ｃ１）前記駆動電流を最大値にしかつ前記ローターが前記第２方向に回転するように前記ステッピングモーターを制御しても前記ローターが前記第２方向に回転しないとき、前記駆動電流を最大値にしかつ前記ローターが前記第１方向に回転するように前記ステッピングモーターを制御する、請求項８に記載の電動弁制御装置。
10. 弁体と、ステッピングモーターと、前記ステッピングモーターのローターの回転に応じて前記弁体を移動させる駆動機構と、を有する電動弁と、
    請求項１～請求項９のいずれか一項に記載の電動弁制御装置と、を有する電動弁装置。
    
    

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