JP7187833B2 - モータ制御装置、統合弁装置及び熱交換器 - Google Patents

Description

本発明は、モータ制御装置、統合弁装置及び熱交換器に関するものである。

車両用の冷凍サイクル装置に設けられる統合弁装置として、例えば特許文献１に開示されるものは、単一のモータと該モータの回転駆動力に基づいて開閉される複数の弁とを備えている。複数の弁は、モータの駆動に基づいて自身の軸方向に移動する軸部との軸方向への係合により開閉されるようになっている。そして、複数の弁の開閉によって、冷凍サイクル装置の暖房モードと冷房モードとで冷媒の流れを切り替えるようになっている。また、統合弁装置が備えるモータ制御装置は、軸部が可動域の端部に突き当たった位置を原点位置として記憶し、該原点位置を基準として軸部の位置を把握しつつモータを制御する。

特開２０１７－１８７２５５号公報

上記のような統合弁装置では、軸部が可動域の端部に突き当たる位置と、モータの制御装置が記憶している原点位置とのずれを正すために、軸部を可動域の端部に意図的に突き当てて原点位置を更新するイニシャライズ処理が実行されることが望ましいが、イニシャライズ処理での突き当て時の負荷によって軸部や突き当ての相手側が損傷するおそれがある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、イニシャライズ処理における軸部及び突き当ての相手側に掛かる負荷を好適に軽減できるモータ制御装置、統合弁装置及び熱交換器を提供することにある。

上記課題を解決するモータ制御装置は、単一のモータと、前記モータの駆動に基づいて自身の軸方向に移動する軸部及び該軸部との軸方向への係合により開閉される複数の弁を有する弁本体部とを備えた統合弁装置の前記モータを制御するものであり、前記軸部が可動域の端部に突き当たった位置を原点位置として記憶し、該原点位置を基準として前記軸部の位置を把握しつつ前記モータを制御するモータ制御装置であって、前記軸部を前記原点位置側に移動させて前記可動域の端部に突き当てることで前記原点位置を更新するイニシャライズ処理において、前記軸部が前記可動域の端部に突き当たった後に、前記モータの回転数指令値を前記軸部の突き当て前よりも上昇させる第１の制御、及び、前記モータに供給する駆動電流の電流値を前記軸部の突き当て前よりも低下させる第２の制御の少なくとも一方を行う。

イニシャライズ処理において軸部が可動域の端部に突き当たった後、モータへの通電を続けていると、モータにプルイントルク（引き込みトルク）が繰り返し発生し、その繰り返し発生するプルイントルクによって軸部が可動域の端部に負荷をかけるように動作（振動）してしまう。その点、上記態様の制御を採用することで、軸部が可動域の端部に突き当たった後におけるモータのプルイントルクを低下させることができ、その結果、イニシャライズ処理で軸部及び相手側に掛かる負荷の軽減できる。

上記モータ制御装置において、前記モータはステッピングモータであり、前記イニシャライズ処理において、前記軸部が前記可動域の端部に突き当たった後に、前記モータの回転数指令値を、前記モータの最大自起動周波数以上、かつ、最大応答周波数以下の値まで上昇させる前記第１の制御を行う。

上記態様によれば、イニシャライズ処理で軸部が可動域の端部に突き当たった後におけるモータのプルイントルクをほぼゼロにすることができ、その結果、軸部及び突き当ての相手側に掛かる負荷をより好適に軽減できる。

上記課題を解決する統合弁装置は、車両用の冷凍サイクル装置に設けられる統合弁装置であって、モータと、前記モータの駆動に基づいて自身の軸方向に移動する軸部及び該軸部との軸方向への係合により開閉される複数の弁を有する弁本体部と、上記のモータ制御装置と、を一体に備える。

上記態様によれば、モータ制御装置を一体に備えた統合弁装置において、イニシャライズ処理における軸部及び突き当ての相手側に掛かる負荷を好適に軽減できる。
上記課題を解決する熱交換器は、車両用の冷凍サイクル装置の一部を構成する熱交換器であって、上記の統合弁装置を一体に備える。

上記態様によれば、モータ制御装置を含む統合弁装置を一体に備えた熱交換器において、イニシャライズ処理における軸部及び突き当ての相手側に掛かる負荷を好適に軽減できる。

本発明のモータ制御装置、統合弁装置及び熱交換器によれば、イニシャライズ処理における軸部及び突き当ての相手側に掛かる負荷を好適に軽減できる。

実施形態の熱交換器を備える冷凍サイクル装置を示す概略構成図。 同形態の統合弁装置を示す模式断面図。 （ａ）同形態の冷凍サイクル装置における暖房モード時の挙動を説明するための説明図、（ｂ）暖房モード時の統合弁装置の動作を説明するための模式断面図。 （ａ）同形態の冷凍サイクル装置における冷房モード時の挙動を説明するための説明図、（ｂ）冷房モード時の統合弁装置の動作を説明するための模式断面図。 軸部の軸方向位置（パルス数）に応じた各流路の開口面積を示すグラフ。 （ａ）（ｂ）同形態における冷房モードから暖房モードへの切り替え時の駆動電流制御部の制御態様を説明するためのグラフ。 （ａ）（ｂ）同形態のイニシャライズ処理における駆動電流制御部の制御態様を説明するためのグラフ。 同形態におけるモータの回転数（駆動周波数）に応じた出力特性を示すグラフ。 （ａ）（ｂ）変更例のイニシャライズ処理における駆動電流制御部の制御態様を説明するためのグラフ。 変更例のイニシャライズ処理における駆動電流制御部の制御態様を説明するためのグラフ。 変更例のイニシャライズ処理における駆動電流制御部の制御態様を説明するためのグラフ。

以下、モータ制御装置、統合弁装置及び熱交換器の一実施形態について図面を参照して説明する。なお、図面では、説明の便宜上、構成の一部を誇張又は簡略化して示す場合がある。また、各部分の寸法比率についても、実際と異なる場合がある。

図１に示すように、本実施形態の熱交換器１０は、電動車両（ハイブリッド車、ＥＶ車など）の空調用の冷凍サイクル装置Ｄ（ヒートポンプサイクル装置）に用いられる。冷凍サイクル装置Ｄを備えた車両空調装置は、エバポレータ１４によって冷やした空気を車室内に送風する冷房モードと、ヒータコア（図示略）によって温めた空気を車室内に送風する暖房モードとを切り替え可能に構成されている。また、冷凍サイクル装置Ｄの冷媒循環回路Ｄａは、冷房モードに対応した循環回路と、暖房モードに対応した循環回路とに切り替え可能に構成されている。なお、冷凍サイクル装置Ｄの冷媒循環回路Ｄａに流通される冷媒としては、例えばＨＦＣ系冷媒やＨＦＯ系冷媒を用いることができる。また、冷媒には、コンプレッサ１１を潤滑するためのオイルが含まれることが好ましい。

冷凍サイクル装置Ｄは、冷媒循環回路Ｄａにおいて、コンプレッサ１１と、水冷コンデンサ１２と、熱交換器１０と、膨張弁１３と、エバポレータ１４（蒸発器）とを備えている。

コンプレッサ１１は、車室外のエンジンルームに配置される電動式圧縮機であって、気相冷媒を吸引して圧縮し、それにより過熱状態（高温高圧）となった気相冷媒を水冷コンデンサ１２側に吐出する。コンプレッサ１１から吐出された高温高圧の気相冷媒は、水冷コンデンサ１２内に流入する。なお、コンプレッサ１１の圧縮機構としては、スクロール型圧縮機構やベーン型圧縮機構などの各種圧縮機構を用いることができる。また、コンプレッサ１１はその駆動源としてのモータの制御によって、冷媒吐出能力が制御されるようになっている。

水冷コンデンサ１２は周知の熱交換器であって、冷媒循環回路Ｄａ上に設けられた第１熱交換部１２ａと、冷却水循環装置における冷却水の循環回路Ｃ上に設けられた第２熱交換部１２ｂとを備える。なお、当該循環回路Ｃ上には、前記ヒータコアが設けられている。水冷コンデンサ１２は、第１熱交換部１２ａ内を流れる気相冷媒と第２熱交換部１２ｂ内を流れる冷却水との間で熱交換させる。すなわち、水冷コンデンサ１２では、第１熱交換部１２ａ内の気相冷媒の熱によって第２熱交換部１２ｂ内の冷却水が加熱される一方、第１熱交換部１２ａ内の気相冷媒が冷却されるようになっている。従って、水冷コンデンサ１２は、コンプレッサ１１から吐出され第１熱交換部１２ａに流入した冷媒が持つ熱を、冷却水とヒータコアとを介して間接的に車両空調装置の送風空気に放熱させる放熱器として機能する。

水冷コンデンサ１２の第１熱交換部１２ａを通過した気相冷媒は、後述の統合弁装置２４を介して熱交換器１０に流入する。熱交換器１０は、車室外のエンジンルーム内における車両前方側に配置される室外熱交換器であり、熱交換器１０の内部を流通する冷媒と、図示しない送風ファンにより送風された車室外空気（外気）との間で熱交換させるものである。

膨張弁１３は、熱交換器１０から供給された液相冷媒を減圧膨張させる温度感応型の機械式膨張弁である。膨張弁１３は、低温高圧状態の液相冷媒を減圧してエバポレータ１４に供給する。

エバポレータ１４は、冷房モード時において送風空気を冷却する冷却用熱交換器（蒸発器）である。膨張弁１３からエバポレータ１４に供給された液相冷媒は、エバポレータ１４周辺（車両空調装置のダクト内）の空気と熱交換する。この熱交換によって、液相冷媒が気化し、エバポレータ１４周辺の空気が冷却される。その後、エバポレータ１４内の冷媒はコンプレッサ１１に向けて流出され、該コンプレッサ１１で再び圧縮される。

［熱交換器の構成］
熱交換器１０は、第１熱交換部２１と、過冷却器として機能する第２熱交換部２２とを備える。さらに、熱交換器１０は、第１及び第２熱交換部２１，２２と連結された貯液器２３と、貯液器２３に設けられた統合弁装置２４とが一体に構成されてなる。第１熱交換部２１の流入路２１ａ及び流出路２１ｂは、統合弁装置２４と連通されている。また、第２熱交換部２２の流入路２２ａは、貯液器２３及び統合弁装置２４と連通されている。

第１熱交換部２１は、内部に流通する冷媒の温度に応じて凝縮器又は蒸発器として機能する。貯液器２３は気相冷媒と液相冷媒とを分離し、その分離した液相冷媒が貯液器２３内に貯まるように構成されている。第２熱交換部２２は、貯液器２３から流入した液相冷媒と外気との間で熱交換させることで、該液相冷媒を更に冷却して該冷媒の過冷却度を高め、その熱交換後の冷媒を膨張弁１３へと流す。なお、第１熱交換部２１、第２熱交換部２２及び貯液器２３は、例えばボルト締結にて相互に連結されることで一体的に構成されている。

［統合弁装置の構成］
図２に示すように、統合弁装置２４は、貯液器２３内に配置される弁本体部２５と、弁本体部２５を駆動させるための単一のモータ２６と、モータ２６を通じて弁本体部２５を制御する統合弁ＥＣＵ２７（モータ制御装置）と、一対の圧力センサ（第１及び第２圧力センサ２８，２９）とを備えている。なお、統合弁ＥＣＵ２７を構成する回路基板は、モータ２６に一体に設けられている。また、モータ２６には、例えばステッピングモータなどが用いられる。

弁本体部２５は、内部に冷媒が流通可能に構成されたハウジング３０と、ハウジング３０内に設けられた第１～第３弁３１～３３とを備えている。ハウジング３０には、モータ２６が一体に設けられている。

ハウジング３０には、第１流入口４１ａ及び第１流出口４１ｂを有する第１流路４１（高圧流路）と、第２流入口４２ａから第２流出口４２ｂまでの流路である第２流路４２と、前記第２流入口４２ａから第３流出口４３ｂまでの流路である第３流路４３（図４（ｂ）参照）とが形成されている。

第１流路４１の第１流入口４１ａは、水冷コンデンサ１２（第１熱交換部１２ａ）の吐出側と接続され、第１流路４１の第１流出口４１ｂは、第１熱交換部２１（熱交換器１０）の流入路２１ａと接続されている。すなわち、第１流路４１は、コンプレッサ１１から吐出される高圧冷媒を通す高圧流路として構成されている。

第２流入口４２ａは、第１熱交換部２１の流出路２１ｂと接続されている。第２流出口４２ｂは、コンプレッサ１１の流入側と接続されている。そして、第３流出口４３ｂは、貯液器２３の内部を通じて第２熱交換部２２（熱交換器１０）の流入路２２ａと連通されている。

第１弁３１（高圧弁）は第１流路４１に設けられ、第１流路４１の開閉を行う。また、第２弁３２は第２流路４２に設けられ、第２流路４２の開閉を行う。そして、第３弁３３は第３流路４３に設けられ、第３流路４３の開閉を行う。

弁本体部２５は、第１～第３弁３１～３３を駆動させるための軸部４４をハウジング３０内に備えている。軸部４４はモータ２６と同軸をなして駆動連結され、モータ２６の駆動力に基づいて軸方向に進退するように構成されている。なお、以下では、説明の便宜上、軸部４４における軸方向のモータ２６側（軸方向基端側）を上側とし、軸部４４における軸方向の反モータ側（軸方向先端側）を下側として説明する。

第１弁３１は、軸部４４と軸方向に係合可能とされた第１弁体５１と、ハウジング３０に固定された第１弁座５２とを備えている。第１弁体５１は、軸部４４が挿通される貫通孔５１ａを有している。また、第１弁体５１は、第１付勢部材５３（圧縮コイルばね）によって軸方向の第１弁座５２側に付勢されている。

第１弁体５１は可変絞り弁５４を有している。可変絞り弁５４は、軸部４４に設けられて軸部４４と一体に動作するフランジ状の可変絞り弁体５５と、該可変絞り弁体５５にて開閉される弁座としての前記貫通孔５１ａとからなる。

第１弁体５１は、可変絞り弁体５５と軸方向に係合可能に構成されている。詳しくは、第１弁体５１の上側端面には、可変絞り弁体５５が内部に配置される筒部５１ｂが一体に設けられ、その筒部５１ｂには、可変絞り弁体５５の上側に位置する係合部５１ｃが設けられている。係合部５１ｃは、軸部４４が上側に移動したときに可変絞り弁体５５と当接するように構成されている。また、筒部５１ｂの周壁には、複数の流路５１ｄが形成されている。

可変絞り弁体５５は、第１弁体５１の貫通孔５１ａの上側端部（開口）を開閉可能に構成されている。すなわち、可変絞り弁体５５は、軸部４４が下側に移動したときに貫通孔５１ａと当接して該貫通孔５１ａを閉塞する。なお、貫通孔５１ａの開口径は第１弁座５２の開口径よりも小さい。

上記のように構成された第１弁３１では、軸部４４が上方に駆動されると、可変絞り弁体５５の上端面が係合部５１ｃに対して軸方向に当接し、第１弁体５１が第１付勢部材５３の付勢力に抗して上方に押し上げられ、第１弁座５２から離隔する（図４（ｂ）参照）。一方、軸部４４が下方に駆動されると、第１弁体５１は第１付勢部材５３の付勢力によって押し下げられ、第１弁座５２に当接して該第１弁座５２の開口を閉塞する（図２及び図３（ｂ）参照）。

また、第１弁体５１が第１弁座５２を閉塞する状態においては、筒部５１ｂ内の可変絞り弁体５５の軸方向位置を調節することで、貫通孔５１ａに流れる冷媒の量の調節が可能となっている（図３（ｂ）参照）。これにより、第１流路４１に流れる冷媒の量の微調整が可能となっている。また、第１弁体５１が第１弁座５２を閉塞する状態では、第１流入口４１ａから流入した高圧冷媒は、貫通孔５１ａを通って減圧され、低圧の冷媒となって第１流出口４１ｂから第１熱交換部２１側に流れる。なお、第１弁座５２及び貫通孔５１ａが共に閉塞されると、第１流路４１が閉止される（第１流路４１の開口面積がゼロとなる）。

図２及び図４（ｂ）に示すように、第２弁３２は、第２弁体６１と、ハウジング３０に固定された第２弁座６２とを備えている。また、第３弁３３は、第３弁体７１と、ハウジング３０に設けられた第３弁座７２とを備えている。

第２及び第３弁体６１，７１は、１つの弁体部材８０に一体的に設けられている。弁体部材８０は、軸部４４の軸方向に互いに対向する第２弁座６２と第３弁座７２との間に配置され、軸部４４と軸方向に係合可能に構成されている。なお、第３弁座７２は、第２弁座６２よりも下側に配置されている。そして、第２弁体６１は弁体部材８０の上端面に、第３弁体７１は弁体部材８０の下端面にそれぞれ設けられている。また、弁体部材８０は、第２付勢部材８１（圧縮コイルばね）によって軸方向の第３弁座７２側に付勢されている。第２弁体６１及び第３弁体７１を有する弁体部材８０と、第２及び第３弁座６２，７２とは三方弁を構成している。なお、上記第１付勢部材５３の第１弁体５１に対する付勢力は、第２付勢部材８１の弁体部材８０に対する付勢力よりも大きく設定されている。

図４（ｂ）に示すように、軸部４４が上方に駆動されると、弁体部材８０は、該弁体部材８０の下側に位置し軸部４４の外周面から突出する係合凸部８２との係合によって、第２付勢部材８１の付勢力に抗して上方に押し上げられ、弁体部材８０の第３弁体７１が第３弁座７２から離隔する。その後、弁体部材８０が更に上方に押し上げられると、弁体部材８０の第２弁体６１が第２弁座６２に当接して該第２弁座６２の開口を閉塞する。

一方、図２に示すように、軸部４４が下方に駆動されると、弁体部材８０は第２付勢部材８１の付勢力によって押し下げられ、第３弁座７２に当接して該第３弁座７２の開口を閉塞する。なお、軸部４４は、軸部４４の下方駆動時において、弁体部材８０の上端面と軸方向に当接可能な当接部８３を有している。

統合弁ＥＣＵ２７は、モータ２６に供給する駆動電流（モータ駆動電流）を制御する駆動電流制御部２７ａを備えている。以下には、オープンループ制御によって位置決めが可能なステッピングモータをモータ２６に用いた場合における駆動電流制御部２７ａの制御について説明する。駆動電流制御部２７ａは、モータ２６に入力する駆動パルスの数によってモータ２６の回転角度を管理する。そして、駆動電流制御部２７ａは、イニシャライズ処理によって検出した原点位置Ｐ０に基づいて軸部４４の位置制御を行う。

イニシャライズ処理では、駆動電流制御部２７ａは、軸部４４をその可動域の端部位置（物理的な限界位置）に意図的に突き当て、その位置を原点位置Ｐ０（ゼロ位置）として記憶する。なお、本実施形態の原点位置Ｐ０は、軸部４４の可動域の下端位置であって、第３弁座７２の開口を閉塞する状態の弁体部材８０の上端面に対して軸部４４の当接部８３が突き当たる位置である（図２参照）。

また、駆動電流制御部２７ａは、モータ駆動電流の周波数を変えることでモータ２６の回転数を調整する。具体的には、駆動電流制御部２７ａはＰＷＭ制御によりモータ駆動電流を調整し、該ＰＷＭ制御の制御周波数（ＰＷＭ周波数）を変えることによりモータ２６の回転数を調整する。すなわち、ＰＷＭ制御の制御周波数を高くすることでモータ２６の回転数を大きく、ＰＷＭ制御の制御周波数を低くすることでモータ２６の回転数を小さく制御する。

また、駆動電流制御部２７ａは、モータ駆動電流の電流値を調整する。駆動電流制御部２７ａにてモータ駆動電流の電流値を可変する方法としては、ＰＷＭ制御のデューティ比を変化させずに基準電流を可変する方法や、デューティ比自体を可変する方法などが挙げられる。また、駆動電流制御部２７ａは、予め設定されたマップや計算式に基づいて、軸部４４の軸方向位置に応じたモータ２６の回転数（駆動電流の周波数）の指令値及び電流値の指令値を設定する。

第１圧力センサ２８は、第１弁３１の上流側（第１流入口４１ａ側）の流路に設けられ、該上流側の圧力を検出して、その情報を統合弁ＥＣＵ２７に出力する。第２圧力センサ２９は、第１弁３１の下流側（第１流出口４１ｂ側）の流路に設けられ、該下流側の圧力を検出して、その情報を統合弁ＥＣＵ２７に出力する。

暖房モード時における冷凍サイクル装置Ｄ及び統合弁装置２４の挙動を、図３（ａ）（ｂ）及び図５に示す。なお、図５は、軸部４４の軸方向位置（パルス数）に応じた第１～第３流路４１～４３の各々の開口面積（流路断面積）を示すグラフであり、第１流路４１の開口面積を実線、第２流路４２の開口面積を破線、第３流路４３の開口面積を１点鎖線で示している。

暖房モードでは、軸部４４は、第１弁体５１の開動作が開始される位置Ｐ１（第１弁体５１が第１弁座５２から離れる位置）よりもゼロ位置側（下側）に位置する。すなわち、暖房モードでは、第１弁３１（第１弁座５２）は閉止されており、第１流路４１の冷媒流量は可変絞り弁５４によって調節される。このとき、コンプレッサ１１で圧縮され水冷コンデンサ１２（第１熱交換部１２ａ）を介して第１流入口４１ａに供給される高圧冷媒は、可変絞り弁５４の貫通孔５１ａを通って減圧され、低圧冷媒となって第１流出口４１ｂから第１熱交換部２１側に流れる。また、このとき、第３弁３３が閉止され、第２弁３２が開放される。

統合弁装置２４の第１流出口４１ｂから流入路２１ａを介して第１熱交換部２１に流入した冷媒は、第１熱交換部２１の内部を通った後、流出路２１ｂを介して統合弁装置２４の第２流入口４２ａに流入する。このとき、第３流路４３（第３弁３３）が閉止されるとともに、第２流路４２（第２弁３２）が開放されているため、第２流入口４２ａから流入した冷媒は、第２流路４２の第２流出口４２ｂから吐出される。そして、第２流出口４２ｂから吐出された冷媒は、コンプレッサ１１に吸引されて再度圧縮され、水冷コンデンサ１２側に吐出される。

暖房モードから冷房モードへの切り替え時には、モータ２６の駆動によって軸部４４が上方駆動される。このとき、位置Ｐ１で第１弁３１が開放された後、位置Ｐ２で第３弁３３（第３流路４３）が開放され、その後、上限位置Ｐ３（冷房モード位置）で第２弁３２（第２流路４２）が閉止される。

冷房モード時における冷凍サイクル装置Ｄ及び統合弁装置２４の挙動を、図４（ａ）（ｂ）及び図５に示す。
冷房モードでは、第１弁３１（第１弁座５２）が開放される。また、第３弁３３（第３流路４３）が開放されるとともに、第２弁３２（第２流路４２）が閉止される。

コンプレッサ１１で圧縮され第１流入口４１ａに流入する高圧の気相冷媒は、第１弁座５２の開口を通じて、減圧されずにそのまま第１流出口４１ｂを介して第１熱交換部２１に流入する。冷房モードにおいて、第１熱交換部２１は凝縮器として機能する。すなわち、第１熱交換部２１を通る冷媒は外気と熱交換し、その一部が液相に変化する。

第１熱交換部２１を通った後、流出路２１ｂを介して第２流入口４２ａに流入した冷媒は、第３流路４３を通って第３流出口４３ｂから吐出される。第３流出口４３ｂから吐出された冷媒は、貯液器２３及び流入路２２ａを介して第２熱交換部２２に流入する。第２熱交換部２２を通った後、該第２熱交換部２２から吐出された冷媒は、膨張弁１３を介してエバポレータ１４に供給される。冷媒は、エバポレータ１４での熱交換（送風空気の冷却）後、コンプレッサ１１に向けて流出され、コンプレッサ１１で再び圧縮される。

冷房モードから暖房モードへの切り替え時には、モータ２６の駆動によって軸部４４が上限位置Ｐ３から下方駆動される。このとき、第２弁３２（第２流路４２）が開放された後、位置Ｐ２で第３弁３３（第３流路４３）が閉止され、その後、位置Ｐ１で第１弁座５２第１弁体５１にて閉止される。

ここで、冷房モードから暖房モードへの切り替え時（すなわち、軸部４４の下方駆動時）における統合弁ＥＣＵ２７の制御態様について説明する。
図６（ａ）（ｂ）に示すように、統合弁ＥＣＵ２７の駆動電流制御部２７ａは、モータ２６の起動指令を受けると、モータ２６の回転数（駆動電流の周波数）を第１の回転数ｒ１とし、モータ駆動電流の電流値を第１の値Ａ１とする。なお、このとき、駆動電流制御部２７ａは、モータ２６の回転数を第１の回転数ｒ１まで段階的に増加させる。

その後、軸部４４が、第１弁座５２が第１弁体５１にて閉止される前記位置Ｐ１を通過する前に、駆動電流制御部２７ａは、モータ２６の回転数を第１の回転数ｒ１から第２の回転数ｒ２まで下げ、軸部４４が位置Ｐ１を通過した後まで第２の回転数ｒ２で一定とする。また、駆動電流制御部２７ａは、軸部４４が位置Ｐ１を通過する前に、モータ駆動電流の電流値を第１の値Ａ１から第２の値Ａ２まで上げ、軸部４４が位置Ｐ１を通過した後まで第２の値Ａ２で一定とする。これにより、軸部４４が位置Ｐ１を通過するときに、モータ２６が高トルクで駆動される。そして、軸部４４が位置Ｐ１を通過した後、駆動電流制御部２７ａは、モータ２６の回転数を第１の回転数ｒ１に戻し、モータ駆動電流を第１の値Ａ１に戻す。

次に、イニシャライズ処理における駆動電流制御部２７ａの制御態様について、図７（ａ）（ｂ）に従って説明する。ステッピングモータとしてのモータ２６は、位置精度に誤差が生じやすい（すなわち、原点位置Ｐ０がずれやすい）傾向があるため、駆動電流制御部２７ａは、前述のイニシャライズ処理を所定のタイミングで実行（例えば、車両のイグニッションオンの度に実行）する。なお、図７には、記憶されている原点位置Ｐ０が、実際の可動域の端部の位置（軸部４４の突き当たり位置）よりも下側にずれている場合を示しているが、記憶されている原点位置Ｐ０が、実際の可動域の端部の位置よりも上側にずれる場合も当然あり得る。また、イニシャライズ処理において、駆動電流制御部２７ａは２相励磁によってモータ２６を駆動する。

図７（ａ）（ｂ）に示すように、本実施形態におけるイニシャライズ処理では、軸部４４を下方駆動させる。このとき、駆動電流制御部２７ａは、上記の冷房モードから暖房モードへの切り替え時と同様のモータ２６の回転数及びモータ駆動電流の制御を行う。また、このとき、統合弁ＥＣＵ２７は、軸部４４の突き当たりによって生じるモータ２６の脱調を検知する。モータ２６の脱調は、例えば、モータ２６の回転を検出する図示しない回転センサからの情報などに基づいて検知することが可能である。統合弁ＥＣＵ２７によって軸部４４の突き当たりが検知されると、駆動電流制御部２７ａは、モータ２６の回転数（回転数指令値）を、第１の回転数ｒ１（突き当たりの検知位置によっては第２の回転数ｒ２）から第３の回転数ｒ３まで段階的に（例えば１次関数的に）増加させる。この軸部４４の突き当たりの検知に基づいてモータ２６の回転数を増加させる制御が第１の制御に相当する。そして、駆動電流制御部２７ａは、軸部４４の突き当たりが検知された位置から所定のパルス数だけモータ２６を駆動させた後、モータ２６への通電を停止し、このときに、原点位置Ｐ０のリセット（すなわち、原点位置Ｐ０の更新）を行う。

上記のイニシャライズ処理では、軸部４４が可動域の下端部に突き当たった後においてもしばらくはモータ２６への通電がなされる。この通電の間では、軸部４４が可動域の下端部に当たった状態（若しくは僅かな隙間を持った状態）でモータ２６にプルイントルク（引き込みトルク）が繰り返し発生し、その繰り返し発生するプルイントルクによって軸部４４が可動域の下端部に負荷をかけるように動作（振動）する。しかしながら、このときのモータ２６の回転数が、通常速度（第１の回転数ｒ１）よりも高回転数である第３の回転数ｒ３とされているため、プルイントルクを低く抑えることができ、プルイントルクによって軸部４４や相手側に掛かる負荷を軽減できるようになっている。

また、図８に示すように、第３の回転数ｒ３は、プルイントルクがゼロになる駆動周波数である最大自起動周波数ｒａ以上、かつ、プルアウトトルクがゼロになる駆動周波数である最大応答周波数ｒｂ以下に設定されることが望ましい。なお、最大自起動周波数ｒａは、入力する駆動パルスに同期して起動、正回転、逆回転の制御ができる最大の周波数であり、最大応答周波数ｒｂは、モータ２６の起動後において、入力する駆動パルスの周波数を増加させたときにモータ２６が同期を保って回転を続ける最大の周波数である。これによれば、軸部４４が可動域の下端部に突き当たった後におけるモータ２６のプルイントルクをほぼゼロにすることができ、軸部４４や相手側に掛かる負荷を軽減する点でより好適である。

本実施形態の効果について説明する。
（１）統合弁ＥＣＵ２７は、軸部４４を原点位置Ｐ０側に移動させて可動域の端部に突き当てることで原点位置Ｐ０を更新するイニシャライズ処理において、軸部４４が可動域の端部に突き当たった後に、モータ２６の回転数指令値を軸部４４の突き当て前よりも上昇させる。この態様によれば、イニシャライズ処理において、軸部４４が可動域の下端部に突き当たった後におけるモータ２６のプルイントルクを低下させることができ、その結果、軸部４４及び突き当ての相手側（本実施形態では、弁体部材８０）に掛かる負荷の軽減できる。

（２）モータ２６はステッピングモータであり、イニシャライズ処理において、軸部４４が可動域の端部に突き当たった後に、モータ２６の回転数指令値を、モータ２６の最大自起動周波数ｒａ以上、かつ、最大応答周波数ｒｂ以下の値まで上昇させる。これにより、軸部４４が可動域の下端部に突き当たった後におけるモータ２６のプルイントルクをほぼゼロにすることができ、その結果、軸部４４及び突き当ての相手側に掛かる負担をより好適に軽減できる。

本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・上記実施形態のイニシャライズ処理では、軸部４４の突き当たりの検知に基づいて、モータ２６の回転数を第３の回転数ｒ３まで上昇させる一方で、モータ駆動電流の電流値は変化させずに第１の値Ａ１としている。しかしながら、これ以外に例えば、図９（ａ）（ｂ）に示すように、軸部４４の突き当たりの検知に基づいて、モータ駆動電流の電流値を第１の値Ａ１よりも低い第３の値Ａ３まで減少させるとともに、モータ２６の回転数を第１の回転数ｒ１で一定としてもよい。この軸部４４の突き当たりの検知に基づいてモータ駆動電流の電流値を低下させる制御が第２の制御に相当する。

上記の図９（ａ）（ｂ）に示す制御態様によれば、軸部４４の突き当たりの検知によって電流値が下げられることで、モータ２６の回転数を変えずとも、モータ２６のプルイントルクを低下させることができ、その結果、軸部４４の突き当たり後における軸部４４及び相手側に掛かる負荷の軽減を図ることができる。また、モータ駆動電流の電流値を変化させる態様では、モータ２６の回転数を変化させる場合よりも応答速度が速いため、軸部４４の突き当たりの検知後、即座にモータ２６のプルイントルクを下げることができる。

なお、上記実施形態と図９に示す例では、軸部４４の突き当たりの検知に基づいて、モータ２６の回転数とモータ駆動電流の電流値の一方のみを変えているが、これに限らず、モータ２６の回転数とモータ駆動電流の電流値の両方を変える（すなわち、モータ２６の回転数を上げ、モータ駆動電流の電流値を下げる）態様としてもよい。

また、図１０に示すように、軸部４４の突き当たりの検知に基づいて、モータ２６の励磁方式を２相励磁などの非マイクロステップ励磁からマイクロステップ励磁に変更する制御態様としてもよい。モータ２６の励磁方式をマイクロステップ励磁とすることで、モータ駆動電流の電流値が下がるため、モータ２６のプルイントルクを低下させることができ、その結果、軸部４４の突き当たり後における軸部４４及び相手側に掛かる負荷の軽減を図ることができる。

・上記実施形態のイニシャライズ処理では、統合弁ＥＣＵ２７が軸部４４の突き当たりを検知し、その検知に基づいてモータ２６の回転数を上昇させているが、これに特に限定されるものではなく、例えば図１１に示すような制御態様としてもよい。同図に示す例では、駆動電流制御部２７ａは、モータ２６に入力する駆動パルスが予め設定された設定数（設定位置Ｐ４）に達すると、モータ２６の回転数を第１の回転数ｒ１から第３の回転数ｒ３まで上昇させる。なお、モータ２６の通常使用において生じうる原点位置Ｐ０の誤差を考慮して、軸部４４が可動域の下端部に突き当たった後に駆動パルスが設定位置Ｐ４に到達するように、設定位置Ｐ４の値が設定されている。このような態様によれば、軸部４４の突き当たりを検知しなくても、軸部４４が可動域の端部に突き当たった後の設定位置Ｐ４以降のプルイントルクを低く抑えることができる。その結果、軸部４４の突き当たり後における軸部４４及び相手側に掛かる負荷の軽減を図ることができる。なお、図１１に示す例では、駆動パルスが設定位置Ｐ４に達したとき、モータ２６の回転数を上昇させているが、これ以外に例えば、駆動パルスが設定位置Ｐ４に達したとき、モータ駆動電流の電流値を下降させてもよい。

・上記実施形態では、軸部４４を下方駆動（すなわち、モータ２６から離れる方向に駆動）したときの突き当て位置を原点位置Ｐ０としているが、軸部４４を上方駆動（すなわち、モータ２６に近づく方向に駆動）したときの突き当て位置を原点位置Ｐ０とする態様としてもよい。

・上記実施形態のイニシャライズ処理時及び冷房モードから暖房モードへの切り替え時では、モータ２６の回転トルクを上げた状態（すなわち、モータ２６の回転数が第２の回転数ｒ２とされ、電流値が第２の値Ａ２とされた状態）で、第１弁座５２が第１弁体５１にて閉止される位置Ｐ１を通過するように電流制御される。しかしながら、これに限らず、モータ２６の回転数を第１の回転数ｒ１とし、電流値を第１の値Ａ１として回転トルクを変えずに、軸部４４が位置Ｐ１を通過するように電流制御してもよい。

・モータ２６にはステッピングモータ以外にブラシレスの同期モータやブラシ付きモータなどを用いることも可能である。なお、ブラシ付きモータの場合、モータ印加電圧を変えることでモータの回転数を調節できる。

・上記実施形態では、駆動電流制御部２７ａの機能を、統合弁装置２４に一体に設けられる統合弁ＥＣＵ２７に備えたが、これに特に限定されるものではなく、例えば、統合弁ＥＣＵ２７の上位のＥＣＵ（エアコンＥＣＵなど）に備えてもよい。

・上記実施形態の統合弁装置２４における複数の弁（第１～第３弁３１～３３）の開閉機構などの構成は例示であり、冷凍サイクル装置Ｄの構成などに応じて、上記実施形態以外の構成に変更してもよい。

Ｄ…冷凍サイクル装置、１０…熱交換器、２４…統合弁装置、２５…弁本体部、２６…モータ、２７…統合弁ＥＣＵ（モータ制御装置）、３１…第１弁、３２…第２弁、３３…第３弁、４４…軸部。

Claims (5)

1. 単一のモータと、前記モータの駆動に基づいて自身の軸方向に移動する軸部及び該軸部との軸方向への係合により開閉される複数の弁を有する弁本体部とを備えた統合弁装置の前記モータを制御するものであり、前記軸部が可動域の端部に突き当たった位置を原点位置として記憶し、該原点位置を基準として前記軸部の位置を把握しつつ前記モータを制御するモータ制御装置であって、
   前記軸部を前記原点位置側に移動させて前記可動域の端部に突き当てることで前記原点位置を更新するイニシャライズ処理において、前記軸部が前記可動域の端部に突き当たった後に、前記モータの回転数指令値を前記軸部の突き当て前よりも上昇させる第１の制御を行うモータ制御装置。
2. 前記イニシャライズ処理において、前記軸部が前記可動域の端部に突き当たった後に、前記第１の制御、及び、前記モータに供給する駆動電流の電流値を前記軸部の突き当て前よりも低下させる第２の制御の両方を行う、請求項１に記載のモータ制御装置。
3. 前記モータはステッピングモータであり、
   前記イニシャライズ処理において、前記軸部が前記可動域の端部に突き当たった後に、前記モータの回転数指令値を、前記モータの最大自起動周波数以上、かつ、最大応答周波数以下の値まで上昇させる前記第１の制御を行う、請求項１又は２に記載のモータ制御装置。
4. 車両用の冷凍サイクル装置に設けられる統合弁装置であって、
   モータと、前記モータの駆動に基づいて自身の軸方向に移動する軸部及び該軸部との軸方向への係合により開閉される複数の弁を有する弁本体部と、請求項１～３のいずれか１項に記載のモータ制御装置と、を一体に備えた統合弁装置。
5. 車両用の冷凍サイクル装置の一部を構成する熱交換器であって、請求項４に記載の統合弁装置を一体に備えたことを特徴とする熱交換器。

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