JPH0472115B2

JPH0472115B2 -

Info

Publication number: JPH0472115B2
Application number: JP59085010A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Ito; Tatsuo Tanaka
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1984-04-26
Filing date: 1984-04-26
Publication date: 1992-11-17
Also published as: JPS60231079A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、空気調和機等の冷凍サイクルに用い
られる膨脹弁に係り、特にパルスモータ駆動の膨
脹弁の制御方法に関する。

（従来の技術）一般的、空気調和機等の冷凍サイクルに用いら
れるパルスモータ駆動の膨張弁を第４図ないし第
６図を用いて説明する。

第４図は膨脹弁１を用いたヒートポンプ式空気
調和機の冷凍サイクルを示し、圧縮機２の介装さ
れた管路３と、室内熱交換器４、膨張弁１及び室
外熱交換器５の介装された管路６とが四方弁７を
介して接続されている。

この冷凍サイクルにおいて、冷媒は四方弁７の
切換えにより、冷房時には実線の矢印方向に、又
暖房時には破線の矢印方向に流れるようになつて
いる。

第５図は膨脹弁１の縦断面図であり、この膨脹
弁１は冷媒パイプ６Ａ，６Ｂをそれぞれが連通す
るように接続した弁本体１０を有しており、冷媒
パイプ６Ｂは弁座１１が形成された弁ポート部１
２を介して弁本体１０に接続されている。

また、弁本体１０の内部空所１３内にはステム
１４が昇降自在に配設されており、このステム１
４の下端部には前記弁座１１上に着座し得る弁体
１５が突設され、さらにはステム１４と弁本体１
０の間には冷媒が漏洩しないようにベローズ１６
が張装されている。

一方、弁本体１０の上方に臨むパルスモータ１
７のケーシング１８の下端部にはギヤボツクス１
９が形成され、このギヤボツクス１９内にはパル
スモータ１７の出力軸２０に嵌着されたピニオン
２１と回転軸２２に嵌着された歯車２３が互いに
噛合するように配設されている。

回転軸２２の下端部はギヤボツクス１９に垂設
された保持部２４に臨んでおり、この保持部２４
内にはドライバ２５が相対回転し得るように螺合
した雌ねじ２６が螺設されている。

さらに、ドライバ２５の上面には角穴２７が設
けられ、この角穴２７には回転軸２２の下端に突
設された角軸２８が挿入されており、回転軸２２
の回転によりドライバ２５は雌ねじ２６に沿つて
昇降される。

そして、ケーシング１８の保持部２４と弁本体
１０がロツクリング２９により一体化されること
により、ドライバ２５の下端部が弁本体１０の内
部空所１３内に臨んでステム１４上のブツシユ３
０に着座するようになつている。

このような構成によれば、パルスモータ１７の
出力軸２０の回転が減速されて回転軸２２に伝達
され、このドライバ２５は雌ねじ２６に沿つて昇
降される。

従つて、冷凍サイクルを運転した場合、膨脹弁
１のベローズ１６の下部には、冷房時には膨脹後
の低圧が作用し、暖房時には膨張前の高圧が作用
することになり、ドライバ２５の昇降に伴いステ
ム１４が昇降して、弁体１５の弁座１１に対する
距離が調整されることになり、能力可変式の圧縮
機に対応した弁開度を得ることができる。

（発明が解決しようとする課題）ところで、上述した冷凍サイクルの運転中は膨
脹弁１のステム１４及び弁体１５は冷媒圧によつ
て上方に押圧されているため、閉方向に弁体１５
を移動させた際には入力されたパルスに応じて確
実に弁体１５が移動しない場合が発生する。

これは、第６図に示すように弁体１５を移動さ
せるのに必要なトルクは、弁体１５の閉弁方向の
必要トルク（直線ａ）が弁体１５の開弁方向の必
要トルク（直線ｂ）よりも大きくなつていること
からも分かる。なお図中、横方向の直線ｃは必要
最大トルクである。

そのため、パルスモータ１７のトルクを必要最
大トルクまで大きくして冷媒圧に対して確実に弁
体１５を移動させることが考えられる。

しかしながら、パルスモータ１７にはトルク値
を大きくした場合には弁体の応答速度が遅くな
り、小さくした場合には応答速度が早くなるとい
う特性があり、トルク値を大きくした場合には弁
体１５の応答速度が遅くなるため、膨脹弁１の開
度が要求開度になるまでに時間がかかり、冷凍サ
イクルの安定が遅くなつてしまう。

さらに、圧縮機を起動時する際には、弁体１５
を基準位置である全開位置あるいは全閉位置まで
一度移動させた後で要求開度まで移動するように
しているが、全開あるいは全閉にてロツク状態を
作り出す時にパルスモータ１７のトルクが大きい
場合、ロツク音が発生したり、ドライバ２５のく
いこみが生じてしまうこともある。

すると、このドライバ２５のくいこみにより、
その後にパルスを送つても直ちにドライバ２５が
移動せず、移動後の弁開度が要求位置よりもずれ
てしまうという問題点があつた。

本発明の目的は、従来のように弁体の移動トル
ク値を一定にすることによつて発生する問題を解
消し、中間位置における弁体の閉方向への移動を
確実に行うと共に弁体の応答速度をできるだけ速
くして冷凍サイクルの安定を早くし、しかも全開
あるいは全閉にてロツク状態を作り出す時にも騒
音が生じず、しかもドライバのくいこみもなくし
た膨脹弁の制御方法を提供することを目的とす
る。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）上記目的を達成するため、本発明は冷凍サイク
ルの凝縮器と蒸発器との間に接続され、パルスモ
ータの駆動により弁体を移動させてその開度を調
節する膨脹弁の制御方法において、弁体を全開位
置と全閉位置との間の中間位置で閉じる方向に動
かす際、前記パルスモータのトルク値を中間位置
で開く方向へ動かすトルク値より大きくすると共
に、弁体を中間位置から全閉位置もしくは全開位
置に動かす際、前記パルスモータのトルク値を弁
体を全開位置もしくは全閉位置から中間位置へ動
かすトルク値より小さくしたものである。

（作用）上記構成によれば、中間位置での弁体を動かす
パルスモータのトルム値を閉方向及び開方向でそ
れぞれ異ならせると共に、中間位置から全閉もし
くは全開位置及び全開もしくは全閉位置から中間
位置に弁体を動かすパルスモータのトルク値をも
それぞれ異ならせることによつて、弁体の各移動
方向及び移動箇所に応じてパルスモータのトルク
値を異ならせることができる。このため、弁体の
移動が素早く確実に行えると共に、ロツク状態に
おける騒音の発生やドライバのくいこみもなくな
る。

（実施例）以下、本発明の一実施例を添付図面に基づいて
詳述する。

なお、冷凍サイクルの構成及び膨脹弁の構造は
従来例と同一の構成であり、その詳細な説明は省
略する。

空気調和機における冷房運転時の膨張弁１の制
御例を第１図に示す。

第１図において冷凍サイクルの起動前の膨脹弁
１の開度は前回運転の最終状態、例えば約60％の
開度を維持している。

そして、破線で示す起動時、圧縮機２が運転を
開始すると、弁体１５を基準位置である全閉位置
まで移動させるために、膨脹弁１には全閉（開度
０％）信号が与えられ、パルスモータ１７の駆動
により弁体１５は閉方向に移動し、全閉になつた
所で弁体１５のロツク状態になる。

この時、ベローズ１６内圧は停止時の圧力より
も低下しているため、閉弁方向でもパルスモータ
１７の駆動周波数は小さなトルクとなる300パル
ス／秒（以下PPSとする）で十分である。

そして、この基準位置設定後、弁体１５は初期
開度（約50％）まで開かれるが、この時、全閉状
態からの離脱のために100PPSという大きなトル
クの駆動周波数で弁体１５を移動させる。この
時、ドライバ２５のくいこみが生じていたとして
も、遊びなしで全閉から離脱することができる。

ちなみに、パルスモータ１７の出力トルクと駆
動周波数との関係は、第３図に示すように、駆動
周波数高くなるほどモータ１７の出力トルクは小
さくなるという関係にある。

そして、全閉状態からの離脱後は素早く初期開
度にまで移行するよう400PPSの駆動周波数にす
る。

以後の弁体１５の開閉操作は弁体１５を開くと
きには400PPSの駆動周波数でパルスモータ１７
を駆動し、弁体１５を閉じるときには300PPSの
駆動周波数でパルスモータ１７を駆動する。

次に、暖房運転時の膨張弁１の制御例を第２図
により説明する。

第２図において冷凍サイクルの起動前の膨脹弁
１の開度は冷房運転時と同様に前回運転の最終状
態、例えば約60％の開度を維持している。

この時、ベローズ１６の下部は高圧側となる
が、圧縮機２の起動直後の内圧は比較的低いの
で、小さなトルクとなる300PPSの駆動周波数で
パルスモータ１７を駆動させる。

その後、全閉から離脱したならば、300PPSの
駆動周波数を与え、速度を速めて初期開度へ弁体
１５を移行させる。

以後、弁体８を開くときには300PPS、閉じる
時には100PPSでパルスモータ１７を駆動する。

前述した実施例によれば、冷房運転時の中間位
置での弁体の移動周波数を開方向では400PPS、
閉方向では300PPSとし、暖房運転時には開方向
では300PPS、閉方向では100PPSとして開閉方向
でトルク値を異ならせているので、冷媒圧があつ
ても中間位置における弁体の閉方向への移動を確
実に行うことができる。

また、全閉ロツク時には駆動周波数を300PPS
としてトルク値を低減しているので、ロツク時に
発生する振動及び騒音を小さくすることができる
し、ドライバ２５がブツシユ３０にくいこむこと
を防止でき、弁体１５の全閉位置からの離脱時に
パルスモータ１７の駆動周波数を冷房時400PPS、
暖房時300PPSと低下させているので、万一全閉
ロツク状態でドライバ２５がブツシユ３０にくい
こんでも容易に離脱することができる。

さらに、トルクがあまり必要でない冷房運転に
おける弁体１５の開弁方向への移動時には駆動周
波数を400PPSと高くしているので応答が速い。

なお、前述したパルスモータ１７の駆動周波数
の変更は空気調和機内に設けられているマイクロ
コンピユータ内で処理できるので、駆動周波数を
変更してもコストアツプにはならない。

［発明の効果］以上説明したように、本発明に係る膨脹弁の制
御方法は、弁体の各移動方向及び移動箇所に応じ
てパルスモータのトルク値を異ならせることがで
きるので、中間位置における弁体の移動において
は冷媒圧があつたとしても弁体の閉方向への移動
を確実に行うことができると共に、膨脹弁の応答
速度を速めて、素早く冷凍サイクルを安定させる
ことができる。

又、全閉もしくは全開位置でのロツク状態によ
る騒音の発生やドライバのくいこみもなくなり、
万一ドライバがブツシユにくいこんでも容易に離
脱することができ、移動後の弁開度が要求位置よ
りずれることがない。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明に係る膨脹弁の制御
方法の実施例を示す特性図、第３図は駆動周波数
とモータの出力トルクとの関係を示すグラフ、第
４図はパルスモータ駆動膨脹弁を用いた冷凍サイ
クル図、第５図はパルスモータ駆動膨張弁の縦断
面図、第６図はベローズ内圧と必要トルクとの関
係を示すグラフ図である。１……パルスモータ駆動膨張弁、２……圧縮
機、４……室内熱交換器、５……室外熱交換器、
８……四方弁、１０……弁本体、１１……弁座、
１６……ベローズ、１７……パルスモータ、２５
……ドライバ。

Claims

【特許請求の範囲】

１冷凍サイクルの凝縮器と蒸発器との間に接続
され、パルスモータの駆動により弁体を移動させ
てその開度を調節する膨脹弁の制御方法におい
て、弁体を全開位置と全閉位置との間の中間位置
で閉じる方向に動かす際、前記パルスモータのト
ルク値を中間位置で開く方向へ動かすトルク値よ
り大きくすると共に、弁体を中間位置から全閉位
置もしくは全開位置に動かす際、前記パルスモー
タのトルク値を弁体を全開位置もしくは全閉位置
から中間位置へ動かすトルク値より小さくするこ
とを特徴とする膨脹弁の制御方法。