WO2019146744A1 - モータ制御装置、統合弁装置及び熱交換器 - Google Patents
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Abstract
モータ制御装置は、車両用の冷凍サイクル装置に設けられ、暖房モードと冷房モードとで冷媒の流れを切り替える統合弁装置のモータを制御する。統合弁装置は、単一の前記モータと、該モータの駆動力に基づいて開閉される複数の弁を有する弁本体部とを含む。モータ制御装置は、モータに供給する駆動電流の電流値を可変制御する電流制御部を含む。電流制御部は、複数の弁の少なくとも1つの開閉に基づくタイミングで駆動電流の電流値を増加させる。
Description
本出願は、2018年1月25日に出願された日本出願番号2018-010719号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。
本開示は、車両用の冷凍サイクル装置に設けられる統合弁装置の制御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駆動力に基づいて開閉される複数の弁とを備え、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。
上記のような統合弁装置では、単一のモータの駆動力で複数の弁の開閉を行うため、モータに掛かる負荷が大きくなる問題がある。そこで、本発明者らは、高負荷に対するモータの駆動を、制御装置の発熱の問題を解消しながら実現できないかを検討していた。
本開示の目的は、制御装置の発熱を抑えつつ、高負荷に対するモータの駆動を可能としたモータ制御装置、統合弁装置及び熱交換器を提供することにある。
本開示の一態様によるモータ制御装置は、車両用の冷凍サイクル装置に設けられ暖房モードと冷房モードとで冷媒の流れを切り替える統合弁装置のモータを制御する。前記統合弁装置は、単一の前記モータと、該モータの駆動力に基づいて開閉される複数の弁を有する弁本体部とを含む。前記モータ制御装置は、前記モータに供給する駆動電流の電流値を可変制御する電流制御部を含む。該電流制御部は、前記複数の弁の少なくとも1つの開閉に基づくタイミングで前記駆動電流の電流値を増加させる。
上記態様によれば、モータに掛かる負荷は統合弁装置の弁の開閉に伴って変動する傾向があり、モータに掛かる負荷が小さいときは出力を抑え、モータに掛かる負荷が大きくなるタイミングに対応してモータの出力を上昇させることが可能となる。従って、制御装置の発熱を抑えつつ、高負荷に対するモータの駆動が可能となる。
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。
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。
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内には、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寄りの部位(軸方向基端側)を上側とし、軸部44における軸方向のモータ26と反対側の部位(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に向かって付勢されている。
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、第1弁体51が可変絞り弁体55の上端面との係合によって第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に向かって付勢されている。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、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の上端面と当接可能な当接部83を有している。
統合弁ECU27は、回転検出部(図示略)からモータ26の回転に対応して出力されるパルスをカウントし、そのカウントしたパルス数に基づいて軸部44の軸方向位置を把握しつつ、軸部44(モータ26)の駆動制御を行う。本実施形態では、図2に示す、第1流路41(第1弁座52及び貫通孔51a)及び第3流路43(第3弁33)が閉止されるときの軸部44の位置(最下端位置)を基準(ゼロ位置)とし、軸部44の上方駆動に伴ってパルス数を足していく。なお、図2は、軸部44が基準位置にあるときの統合弁装置24を示している。
また、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)の電流値を例えばPWM制御により可変する電流制御部27aを備えている。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、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。
第1圧力センサ28は、第1弁31の上流側(第1流入口41a近傍)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近傍)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(a)に示す。なお、図5(a)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、第1弁31(第1弁座52)は閉止され、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。
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(a)に示す。
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(a)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。
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。
次に、暖房モードから冷房モードに切り替えるとき、つまり、軸部44を最下端位置(パルス数がゼロ)から上方駆動させるときの統合弁ECU27の制御態様について、その作用と共に説明する。
図5(a)(b)に示すように、統合弁ECU27の電流制御部27aは、軸部44を最下端位置(パルス数がゼロ)から上方駆動させるとき、モータ26に供給する駆動電流(モータ駆動電流)を第1の値A1で一定とする。
軸部44の位置が、第1弁体51の開動作開始位置P1(第1弁体51が第1弁座52から離れる位置)よりも手前(ゼロ位置側)に設定された電流増加開始位置Pxに到達したとき、電流制御部27aは、モータ駆動電流を第1の値A1よりも大きい第2の値A2まで増加させる。その後、軸部44が、開動作開始位置P1よりも上側(ゼロ位置と反対側)に設定された電流増加終了位置Pyに到達するまで、モータ駆動電流を第2の値A2で一定とする。すなわち、軸部44は、モータ駆動電流が第2の値A2とされた状態で開動作開始位置P1を通過する。また、本実施形態では、電流増加終了位置Pyは、第3弁33の開動作が開始される位置P3よりも手前(ゼロ位置側)に設定されている。そして、軸部44が電流増加終了位置Pyに到達すると、電流制御部27aはモータ駆動電流を第1の値A1に戻し、第2流路42(第2弁32)の閉止位置である上限位置P2に軸部44が達するまで、モータ駆動電流を第1の値A1で一定とする。
第1流路41は高圧冷媒を通す高圧流路であるため、その第1流路41を開閉する第1弁31(第1弁座52)が開く瞬間に軸部44及びモータ26に掛かる負荷が増大する。それに対し、本実施形態では、第1弁31が開くとき(すなわち、軸部44が開動作開始位置P1に到達したとき)のモータ駆動電流が第2の値A2(第1の値A1に対する増大値)とされる。これにより、第1弁31が開くときの高負荷に対抗してモータ26及び軸部44を駆動させることが可能となり、高負荷によるモータ駆動の不具合(ステッピングモータの場合は脱調)の発生を抑制することが可能となる。また、第1弁31(第1弁座52)が開く前後の低負荷時には、モータ駆動電流を第1の値A1として低く抑えるため、統合弁ECU27の発熱を抑えている。
本実施形態の利点について説明する。
(1)統合弁装置24は、冷凍サイクル装置Dにおける冷媒の流れを暖房モードと冷房モードとで切り替えるものであって、単一のモータ26と、該モータ26の駆動力に基づいて開閉される第1~第3弁31~33を有する弁本体部25とを備える。そして、モータ制御装置としての統合弁ECU27は、モータ26に供給する駆動電流の電流値を可変制御する電流制御部27aを備え、該電流制御部27aは、第1弁31(第1弁座52)の開閉に基づくタイミングで駆動電流の電流値を増加させる。これにより、モータ26に掛かる負荷が小さいときは出力を抑え、モータ26に掛かる負荷が大きくなるタイミングに対応してモータ26の出力を上昇させることが可能となる。従って、統合弁ECU27の発熱を抑えつつ、高負荷に対するモータ26の駆動が可能となる。
(1)統合弁装置24は、冷凍サイクル装置Dにおける冷媒の流れを暖房モードと冷房モードとで切り替えるものであって、単一のモータ26と、該モータ26の駆動力に基づいて開閉される第1~第3弁31~33を有する弁本体部25とを備える。そして、モータ制御装置としての統合弁ECU27は、モータ26に供給する駆動電流の電流値を可変制御する電流制御部27aを備え、該電流制御部27aは、第1弁31(第1弁座52)の開閉に基づくタイミングで駆動電流の電流値を増加させる。これにより、モータ26に掛かる負荷が小さいときは出力を抑え、モータ26に掛かる負荷が大きくなるタイミングに対応してモータ26の出力を上昇させることが可能となる。従って、統合弁ECU27の発熱を抑えつつ、高負荷に対するモータ26の駆動が可能となる。
(2)第1弁31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の第1流路41を、冷凍サイクル装置Dの駆動モード(暖房モード・冷房モード)に応じて開閉する弁である。すなわち、第1弁31の作動時には、モータ26に掛かる負荷が大きくなる傾向があるため、第1弁31の開閉に基づくタイミングで駆動電流の電流値を増加させることで、高負荷に対する好適なモータ26の駆動が可能となる。
また、統合弁装置24は、単一のモータ26の駆動力に基づいて複数の弁(第1~第3弁31~33)を開閉させる構成のため、弁の駆動機構の可動域(本実施形態では軸部44の可動域)の中で高負荷領域が占める割合が小さくなりやすい。このため、単一のモータ26の駆動力に基づいて複数の弁(第1~第3弁31~33)を開閉させる構成に対して、上記のような電流制御部27aの電流値制御を適用することで、発熱を抑える効果を顕著に得ることができる。
(3)電流制御部27aは、第1弁31の閉状態で駆動電流を第1の値A1で一定とし、第1弁31の開動作の開始に基づくタイミングで駆動電流を第1の値A1から増加させる。モータ26に掛かる負荷は第1弁31の閉状態では小さく、第1弁31の開動作の開始時に特に大きくなる傾向がある。従って、モータ26に供給する駆動電流を第1弁31の閉状態では第1の値A1として低く抑え、第1弁31の開動作の開始に基づくタイミングで駆動電流の電流値を増加させることで、統合弁ECU27の発熱を抑えつつも、高負荷に対応させてモータ26を高トルクで駆動させることが可能となる。
(4)電流制御部27aは、第1弁31の開動作が開始される前に駆動電流を第1の値A1から増加させるため、第1弁31の開動作に伴う負荷増大に対し、高トルクでのモータ26の駆動をより確実に実行できる。
(5)電流制御部27aは、モータ26の回転に応じてカウントされるパルス数に基づいて駆動電流を増加させるため、第1弁31の開閉タイミングに合わせて駆動電流を増加させることが可能となる。
(6)電流制御部27aは、駆動電流の電流値を増加させた後、モータ26の回転に応じてカウントされるパルス数が予め設定された設定値(電流増加終了位置Py)に達したとき、当該電流値を減少させる。これにより、駆動電流を増加させた後、モータ26に掛かる負荷が小さくなったときに駆動電流を低下させることが可能となるため、高負荷に対応しつつ、統合弁ECU27の発熱をより抑えたモータ26の駆動が可能となる。
(7)弁本体部25は、モータ26の駆動に基づいて自身の軸方向に移動する軸部44を備え、第1~第3弁31~33は軸部44との軸方向への係合により開閉される。上記態様によれば、モータ26によって駆動される軸部44によって第1~第3弁31~33が開閉される統合弁装置24において、統合弁ECU27の発熱を抑えつつ、高負荷に対するモータ26の駆動が可能となる。
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。
・上記実施形態では、モータ26の回転に応じたパルス数(軸部44の軸方向位置)に基づいてモータ駆動電流が第2の値A2から第1の値A1に引き下げられるが、これに特に限定されるものではない。
・上記実施形態では、モータ26の回転に応じたパルス数(軸部44の軸方向位置)に基づいてモータ駆動電流が第2の値A2から第1の値A1に引き下げられるが、これに特に限定されるものではない。
例えば、モータ駆動電流を増加させた時点(第1の値A1から第2の値A2に引き上げた時点)からの経過時間が予め設定された設定値に達したときに、モータ駆動電流を第2の値A2から第1の値A1に引き下げてもよい。
また、例えば、第1圧力センサ28からの信号に基づいて検出される第1弁31の上流側圧力と、第2圧力センサ29からの信号に基づいて検出される第1弁31の下流側圧力との圧力差に基づいて、モータ駆動電流を第2の値A2から第1の値A1に引き下げてもよい。具体的には、例えば、第1弁31の上流側と下流側の圧力差がゼロ(若しくはゼロ付近)になったときに、モータ駆動電流を第2の値A2から第1の値A1に引き下げる。つまり、第1弁31が開いてその上流側圧力と下流側圧力が均衡化された状態では、軸部44及びモータ26に掛かる負荷が小さいため、モータ駆動電流を第1の値A1として発熱を抑えた駆動が可能となる。なお、第1弁31の上流側及び下流側の温度情報を用いて、上流側と下流側の圧力の情報をより正確に補正することも可能である。
また、上記の3つの条件(パルス数の条件、経過時間の条件、圧力差の条件)のいずれか1つを満たしたときに、モータ駆動電流を第2の値A2から第1の値A1に引き下げる態様としてもよい。
・上記実施形態では、モータ駆動電流を第1の値A1から第2の値A2に引き上げる電流増加開始位置Pxが、第1弁体51の開動作開始位置P1よりも手前(ゼロ位置寄りの部位)に設定されたが、これに限らず、例えば、電流増加開始位置Pxを開動作開始位置P1と一致させてもよい。
・上記実施形態では、モータ26の回転に応じたパルス数(軸部44の軸方向位置)に基づいてモータ駆動電流が第1の値A1から第2の値A2に引き上げられるが、これに特に限定されるものではない。例えば、第1圧力センサ28からの信号に基づいて検出される第1弁31の上流側圧力と、第2圧力センサ29からの信号に基づいて検出される第1弁31の下流側圧力との圧力差に基づいて、モータ駆動電流を第1の値A1から第2の値A2に引き上げてもよい。これによっても、第1弁31の開閉状態を把握することが可能であり、その結果、第1弁31の開閉状態に応じたモータ駆動電流の調節が可能となる。
・上記実施形態では、モータ駆動電流を2値(第1の値A1及び第2の値A2)としたが、これ以外に例えば、モータ駆動電流を3値以上として段階的に可変させてもよい。また、モータ駆動電流を1次関数的に可変することも可能である。
・軸部44の下方駆動時(冷房モードから暖房モードへの切り替え時)において、第1~第3弁31~33の少なくとも1つの開閉に基づくタイミングで電流制御部27aによるモータ駆動電流の可変制御を行ってもよい。
・上記実施形態では、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。
・統合弁ECU(モータ制御装置)27は、たとえば回路(circuitry)、すなわち、ASICのような1つ以上の専用のハードウェア回路、コンピュータプログラム(ソフトウェア)に従って動作する1つ以上の処理回路、或いは両者の組み合わせによって実現することができる。処理回路は、CPUと、CPUによって実行されるプログラムを記憶したメモリ(ROM及びRAM等)とを有する。メモリすなわちコンピュータ可読媒体は、汎用または専用のコンピュータでアクセスできるあらゆる利用可能な媒体を含む。
Claims (11)
- 車両用の冷凍サイクル装置に設けられ暖房モードと冷房モードとで冷媒の流れを切り替える統合弁装置のモータを制御するモータ制御装置であって、
前記統合弁装置は、単一の前記モータと、該モータの駆動力に基づいて開閉される複数の弁を有する弁本体部とを含み、
前記モータに供給する駆動電流の電流値を可変制御する電流制御部を備え、該電流制御部は、前記複数の弁の少なくとも1つの開閉に基づくタイミングで前記駆動電流の電流値を増加させるモータ制御装置。 - 前記弁本体部は、コンプレッサから吐出される高圧冷媒を通す高圧流路を有し、
前記複数の弁は、前記冷凍サイクル装置の駆動態様が暖房モードであるか、冷房モードであるかに応じて前記高圧流路を開閉する高圧弁を含み、
前記電流制御部は、前記高圧弁の開閉に基づくタイミングで前記駆動電流の電流値を増加させる請求項1に記載のモータ制御装置。 - 前記電流制御部は、前記高圧弁の閉状態で前記駆動電流を一定値とし、前記高圧弁の開動作の開始に基づくタイミングで前記駆動電流を前記一定値から増加させる請求項2に記載のモータ制御装置。
- 前記電流制御部は、前記高圧弁の開動作が開始される前に前記駆動電流を前記一定値から増加させる請求項3に記載のモータ制御装置。
- 前記電流制御部は、前記モータの回転に応じてカウントされるパルス数に基づいて前記駆動電流の電流値を増加させる請求項1~4のいずれか1項に記載のモータ制御装置。
- 前記電流制御部は、前記駆動電流の電流値を増加させた後、前記モータの回転に応じてカウントされるパルス数が予め設定された設定値に達したとき、当該電流値を減少させる請求項1~5のいずれか1項に記載のモータ制御装置。
- 前記電流制御部は、前記駆動電流の電流値を増加させた後、その増加させた時点からの経過時間が予め設定された設定値に達したとき、当該電流値を減少させる請求項1~6のいずれか1項に記載のモータ制御装置。
- 前記電流制御部は、前記複数の弁の少なくとも1つの弁の上流側と下流側との圧力差に基づいて前記駆動電流の電流値を可変する請求項1~7のいずれか1項に記載のモータ制御装置。
- 前記弁本体部は、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を含み、
前記複数の弁は、前記軸部との軸方向への係合により開閉される請求項1~8のいずれか1項に記載のモータ制御装置。 - 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、
前記モータの駆動力に基づいて開閉される複数の弁を有する弁本体部と、
請求項1~9のいずれか1項に記載のモータ制御装置とを備え、
前記モータ、前記弁本体部、及び前記モータ制御装置は一体的に構成されている統合弁装置。 - 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10に記載の統合弁装置を備え、
前記熱交換器及び前記統合弁装置は一体的に構成されている熱交換器。
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