WO2019240213A1 - モータ制御装置、統合弁装置及び熱交換器 - Google Patents

モータ制御装置、統合弁装置及び熱交換器 Download PDF

Info

Publication number
WO2019240213A1
WO2019240213A1 PCT/JP2019/023451 JP2019023451W WO2019240213A1 WO 2019240213 A1 WO2019240213 A1 WO 2019240213A1 JP 2019023451 W JP2019023451 W JP 2019023451W WO 2019240213 A1 WO2019240213 A1 WO 2019240213A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
motor
shaft portion
section
control device
valve
Prior art date
Application number
PCT/JP2019/023451
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
伊藤 哲也
光 大塚
新 鍬田
井上 博登
真治 河田
Original Assignee
株式会社デンソー
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2018114798A external-priority patent/JP7172158B2/ja
Priority claimed from JP2018114799A external-priority patent/JP7187833B2/ja
Application filed by 株式会社デンソー filed Critical 株式会社デンソー
Publication of WO2019240213A1 publication Critical patent/WO2019240213A1/ja

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/02Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
    • F16K31/04Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a motor
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/40Regulating or controlling the amount of current drawn or delivered by the motor for controlling the mechanical load

Definitions

  • the present disclosure relates to a motor control device, an integrated valve device, and a heat exchanger.
  • Patent Document 1 As an integrated valve device provided in a refrigeration cycle device for a vehicle, for example, one disclosed in Patent Document 1 includes a single motor and a plurality of valves that are opened and closed based on the rotational driving force of the motor. .
  • the plurality of valves are opened and closed by axial engagement with a shaft portion that moves in the axial direction of the valve based on driving of the motor.
  • the refrigerant flow is switched between the heating mode and the cooling mode of the refrigeration cycle apparatus by opening and closing a plurality of valves.
  • the motor control device included in the integrated valve device stores the position where the shaft portion hits the end of the movable range as the origin position, and controls the motor while grasping the position of the shaft portion based on the origin position.
  • the shaft portion in order to correct the deviation between the position where the shaft portion hits the end of the movable range and the origin position stored in the motor control device, the shaft portion is placed at the end of the movable range.
  • the origin position is updated by intentional abutment
  • An object of the present disclosure is to provide a motor control device, an integrated valve device, and a heat exchanger that can reduce a load applied to the shaft portion and the other side of the contact when the shaft portion is abutted in the initialization process. is there.
  • a motor control device controls a motor of an integrated valve device.
  • the integrated valve device includes a single motor and a valve main body.
  • the valve body has a shaft that moves in the axial direction based on the drive of the motor, and a plurality of valves that are opened and closed by engagement with the shaft in the axial direction.
  • the motor control device is configured to store a position where the shaft portion hits an end of the movable range as an origin position, and to control the motor while grasping the position of the shaft portion based on the origin position. ing.
  • the motor control device is configured to perform an initialization process for updating the origin position by moving the shaft portion toward the origin position and abutting against an end of the movable range.
  • the motor control device sets a section to a set position set before the origin position as a first section, and sets a section between the set position and the origin position as a second section.
  • the rotational torque of the motor in the second section is configured to be lower than the rotational torque of the motor in the first section.
  • the rotational torque of the motor is reduced in the second section between the set position and the origin position. Therefore, it is possible to reduce the load applied when the shaft portion hits the end of the movable range in the initialization process.
  • a motor control device controls a motor of an integrated valve device.
  • the integrated valve device includes a single motor and a valve main body.
  • the valve body has a shaft that moves in the axial direction based on the drive of the motor, and a plurality of valves that are opened and closed by engagement with the shaft in the axial direction.
  • the motor control device is configured to store a position where the shaft portion hits an end of the movable range as an origin position, and to control the motor while grasping the position of the shaft portion based on the origin position. ing.
  • the motor control device is configured to perform an initialization process for updating the origin position by moving the shaft portion toward the origin position and abutting against an end of the movable range.
  • the motor control device in the initialization process, after the shaft portion hits the end of the movable range, the first control to raise the rotational speed command value of the motor than before the shaft portion, And it is comprised so that at least one of the 2nd control which lowers the electric current value of the drive current supplied to the said motor from before the abutting of the axial part may be performed.
  • pull-in torque (pulling torque) is repeatedly generated in the motor, and the shaft is moved by the repeatedly generated pull-in torque. It operates (vibrates) to apply a load to the end of the area.
  • FIG. 1 is a schematic structure figure showing a refrigerating cycle device provided with a heat exchanger of a 1st embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the integrated valve device of the same form.
  • Fig.3 (a) is explanatory drawing for demonstrating the behavior at the time of the heating mode in the refrigerating cycle apparatus of the same form
  • FIG.3 (b) is a schematic cross section for demonstrating operation
  • FIG. 4A is an explanatory diagram for explaining the behavior in the cooling mode in the refrigeration cycle apparatus of the same form, and FIG.
  • FIG. 4B is a schematic cross-sectional view for explaining the operation of the integrated valve device in the cooling mode.
  • FIG. 5 is a graph showing the opening area of each flow path according to the axial position (number of pulses) of the shaft portion.
  • 6A and 6B are graphs for explaining a control mode of the drive current control unit when switching from the cooling mode to the heating mode in the embodiment.
  • FIGS. 7A and 7B are graphs for explaining the control mode of the drive current control unit in the initialization process of the same form.
  • FIG. 8 is a graph showing output characteristics according to the number of rotations (drive frequency) of the motor in the embodiment.
  • FIGS. 9A and 9B are graphs for explaining a control mode of the drive current control unit in the initialization process according to the modification of the first embodiment.
  • FIGS. 10A and 10B are graphs for explaining a control mode of the drive current control unit in the initialization process according to the modified example of the first embodiment.
  • FIG. 11 is a graph for explaining a control mode of the drive current control unit in the initialization process according to the modification of the first embodiment.
  • FIGS. 12A and 12B are graphs for explaining a control mode of the drive current control unit in the initialization process of the second embodiment.
  • FIG. 13 is a graph showing output characteristics according to the number of rotations (drive frequency) of the motor in the same form.
  • FIGS. 14A and 14B are graphs for explaining a control mode of the drive current control unit in the initialization process of the modified example of the second embodiment.
  • FIG. 15 is a graph for explaining a control mode of the drive current control unit in the initialization process according to the modification of the second embodiment.
  • FIG. 16 is a graph for explaining a control mode of the drive current control unit in the initialization process of the modification of the second embodiment.
  • the heat exchanger 10 of the first embodiment is used in a refrigeration cycle device D (heat pump cycle device) for air conditioning of an electric vehicle (hybrid vehicle, EV vehicle, etc.).
  • the vehicle air conditioner including the refrigeration cycle apparatus D can switch between a cooling mode in which air cooled by the evaporator 14 is blown into the vehicle interior and a heating mode in which air heated by a heater core (not shown) is blown into the vehicle interior. It is configured.
  • the refrigerant circulation circuit Da of the refrigeration cycle apparatus D is configured to be switchable between a circulation circuit corresponding to the cooling mode and a circulation circuit corresponding to the heating mode.
  • refrigerant coolant circulated through the refrigerant circuit Da of the refrigeration cycle apparatus D
  • a refrigerant coolant circulated through the refrigerant circuit Da of the refrigeration cycle apparatus D
  • an HFC refrigerant or an HFO refrigerant can be used as a refrigerant
  • the refrigerant preferably contains oil for lubricating the compressor 11.
  • the refrigeration cycle apparatus D includes a compressor 11, a water-cooled condenser 12, a heat exchanger 10, an expansion valve 13, and an evaporator 14 (evaporator) in the refrigerant circulation circuit Da.
  • the compressor 11 is an electric compressor disposed in an engine room outside the passenger compartment.
  • the compressor 11 sucks and compresses the gas-phase refrigerant, and thereby converts the gas-phase refrigerant that has been overheated (high temperature and pressure) to the water-cooled condenser 12. Dispense towards.
  • the high-temperature and high-pressure gas-phase refrigerant discharged from the compressor 11 flows into the water-cooled condenser 12.
  • various compression mechanisms such as a scroll-type compression mechanism and a vane-type compression mechanism can be used.
  • the refrigerant discharge capacity of the compressor 11 is controlled by the control of a motor as a drive source.
  • the water-cooled condenser 12 is a well-known heat exchanger, and includes a first heat exchange unit 12a provided on the refrigerant circulation circuit Da and a second heat exchange unit provided on the cooling water circulation circuit C in the cooling water circulation device. 12b.
  • the heater core is provided on the circulation circuit C.
  • the water-cooled condenser 12 exchanges heat between the gas-phase refrigerant flowing in the first heat exchange unit 12a and the cooling water flowing in the second heat exchange unit 12b. That is, in the water-cooled condenser 12, the cooling water in the second heat exchange unit 12b is heated by the heat of the gas phase refrigerant in the first heat exchange unit 12a, while the gas phase refrigerant in the first heat exchange unit 12a is cooled. It has come to be.
  • the water-cooled condenser 12 serves as a radiator that radiates the heat of the refrigerant discharged from the compressor 11 and flowing into the first heat exchanging portion 12a indirectly to the blown air of the vehicle air conditioner through the cooling water and the heater core. Function.
  • the heat exchanger 10 is an outdoor heat exchanger disposed on the front side of the vehicle in the engine room outside the vehicle interior, and the vehicle exterior air blown by a refrigerant that circulates inside the heat exchanger 10 and a blower fan (not shown). Heat exchange with (outside air).
  • the expansion valve 13 is a temperature-sensitive mechanical expansion valve that decompresses and expands the liquid refrigerant supplied from the heat exchanger 10.
  • the expansion valve 13 depressurizes the low-temperature and high-pressure liquid phase refrigerant and supplies it to the evaporator 14.
  • the evaporator 14 is a cooling heat exchanger (evaporator) that cools the blown air in the cooling mode.
  • the liquid-phase refrigerant supplied from the expansion valve 13 to the evaporator 14 exchanges heat with the air around the evaporator 14 (in the duct of the vehicle air conditioner). By this heat exchange, the liquid phase refrigerant is vaporized, and the air around the evaporator 14 is cooled. Thereafter, the refrigerant in the evaporator 14 flows out toward the compressor 11 and is compressed again by the compressor 11.
  • the heat exchanger 10 includes a first heat exchange unit 21 and a second heat exchange unit 22 that functions as a subcooler. Furthermore, the heat exchanger 10 includes a liquid reservoir 23 connected to the first and second heat exchange units 21 and 22 and an integrated valve device 24 provided in the liquid reservoir 23.
  • the inflow passage 21 a and the outflow passage 21 b of the first heat exchange unit 21 are in communication with the integrated valve device 24.
  • the inflow passage 22 a of the second heat exchange unit 22 is in communication with the liquid reservoir 23 and the integrated valve device 24.
  • the 1st heat exchange part 21 functions as a condenser or an evaporator according to the temperature of the refrigerant which circulates inside.
  • the liquid reservoir 23 is configured to separate the gas-phase refrigerant and the liquid-phase refrigerant, and the separated liquid-phase refrigerant is stored in the liquid reservoir 23.
  • the second heat exchanging unit 22 exchanges heat between the liquid refrigerant flowing in from the reservoir 23 and the outside air, thereby further cooling the liquid refrigerant and increasing the degree of subcooling of the refrigerant.
  • the exchanged refrigerant is caused to flow to the expansion valve 13.
  • the 1st heat exchange part 21, the 2nd heat exchange part 22, and the liquid storage device 23 are integrally comprised by mutually connecting by bolt fastening, for example.
  • the integrated valve device 24 includes a valve main body 25 arranged in the liquid reservoir 23, a single motor 26 for driving the valve main body 25, and the valve main body through the motor 26. 25, an integrated valve ECU 27 (motor control device) for controlling 25 and a pair of pressure sensors (first and second pressure sensors 28, 29).
  • the circuit board constituting the integrated valve ECU 27 is provided integrally with the motor 26.
  • the motor 26 is a stepping motor, for example.
  • the valve body 25 includes a housing 30 configured to allow a refrigerant to flow therein, and first to third valves 31 to 33 provided in the housing 30.
  • a motor 26 is integrally provided in the housing 30.
  • the housing 30 includes a first flow path 41 (high pressure flow path) having a first inlet 41a and a first outlet 41b, and a second flow that is a flow path from the second inlet 42a to the second outlet 42b.
  • a path 42 and a third channel 43 (see FIG. 4B), which is a channel from the second inlet 42a to the third outlet 43b, are formed.
  • the first inlet 41a of the first flow path 41 is connected to the discharge side of the water-cooled condenser 12 (first heat exchange part 12a), and the first outlet 41b of the first flow path 41 is connected to the first heat exchange part 21. It is connected to the inflow path 21a of the (heat exchanger 10).
  • the first flow path 41 is configured as a high pressure flow path through which the high pressure refrigerant discharged from the compressor 11 is passed.
  • the second inflow port 42 a is connected to the outflow path 21 b of the first heat exchange unit 21.
  • the second outlet 42 b is connected to the inflow side of the compressor 11.
  • the 3rd outflow port 43b is connected with the inflow path 22a of the 2nd heat exchange part 22 (heat exchanger 10) through the inside of the liquid storage device 23.
  • 1st valve 31 (high pressure valve) is provided in the 1st channel 41, and opens and closes the 1st channel 41.
  • the second valve 32 is provided in the second channel 42 and opens and closes the second channel 42.
  • the third valve 33 is provided in the third flow path 43 and opens and closes the third flow path 43.
  • the valve main body 25 includes a shaft 44 for driving the first to third valves 31 to 33 in the housing 30.
  • the shaft portion 44 is drive-coupled coaxially with the motor 26, and is configured to advance and retract in the axial direction based on the driving force of the motor 26.
  • the area in the vicinity of the axial motor 26 of the shaft portion 44 (the axial base end side) is the upper side, and in the integrated valve device 24, the axial motor of the shaft portion 44 is used.
  • An area on the opposite side (axial front end side) from H.26 will be described as the lower side.
  • the first valve 31 includes a first valve body 51 that can be engaged with the shaft portion 44 in the axial direction, and a first valve seat 52 that is fixed to the housing 30.
  • the first valve body 51 has a through hole 51a through which the shaft portion 44 is inserted.
  • the first valve body 51 is urged toward the first valve seat 52 in the axial direction by a first urging member 53 (compression coil spring).
  • the first valve body 51 has a variable throttle valve 54.
  • the variable throttle valve 54 is provided on the shaft portion 44 and operates as a flange-shaped variable throttle valve body 55 that operates integrally with the shaft portion 44, and the through hole 51 a serving as a valve seat that is opened and closed by the variable throttle valve body 55. It consists of.
  • the first valve body 51 is configured to be able to engage with the variable throttle valve body 55 in the axial direction.
  • the upper end surface of the first valve body 51 is integrally provided with a cylindrical portion 51b in which the variable throttle valve body 55 is disposed, and the cylindrical portion 51b is positioned above the variable throttle valve body 55.
  • An engaging portion 51c is provided. The engaging portion 51c is configured to contact the variable throttle valve body 55 when the shaft portion 44 moves upward.
  • a plurality of flow paths 51d are formed on the peripheral wall of the cylinder portion 51b.
  • the variable throttle valve body 55 is configured to be able to open and close the upper end (opening) of the through hole 51a of the first valve body 51. That is, the variable throttle valve body 55 comes into contact with the through hole 51a when the shaft portion 44 moves downward to close the through hole 51a.
  • the opening diameter of the through hole 51a is smaller than the opening diameter of the first valve seat 52.
  • the first valve 31 configured as described above, when the shaft portion 44 is driven upward, the upper end surface of the variable throttle valve body 55 abuts against the engaging portion 51c in the axial direction, and the first valve body. 51 is pushed upward against the urging force of the first urging member 53, and the first valve body 51 is separated from the first valve seat 52 (see FIG. 4B). On the other hand, when the shaft portion 44 is driven downward, the first valve body 51 is pushed down by the urging force of the first urging member 53 and comes into contact with the first valve seat 52 to open the opening of the first valve seat 52. It closes (see FIG. 2 and FIG. 3 (b)).
  • the amount of the refrigerant flowing through the through hole 51a is adjusted by adjusting the axial position of the variable throttle valve body 55 in the cylindrical portion 51b. (See FIG. 3B). Thereby, the fine adjustment of the quantity of the refrigerant
  • the high-pressure refrigerant that has flowed from the first inlet 41a is depressurized through the through-hole 51a, and becomes a low-pressure refrigerant. It flows toward the 1st heat exchange part 21 from 41b.
  • both the first valve seat 52 and the through hole 51a are closed, the first flow path 41 is closed (the opening area of the first flow path 41 becomes zero).
  • the second valve 32 includes a second valve body 61 and a second valve seat 62 fixed to the housing 30.
  • the third valve 33 includes a third valve body 71 and a third valve seat 72 provided in the housing 30.
  • the second and third valve bodies 61 and 71 are integrally provided on one valve body member 80.
  • the valve body member 80 is disposed between the second valve seat 62 and the third valve seat 72 facing each other in the axial direction of the shaft portion 44, and is configured to be able to engage with the shaft portion 44 in the axial direction.
  • the third valve seat 72 is disposed below the second valve seat 62.
  • the second valve body 61 is provided on the upper end surface of the valve body member 80
  • the third valve body 71 is provided on the lower end surface of the valve body member 80.
  • the valve body member 80 is side-biased toward the third valve seat 72 in the axial direction by a second urging member 81 (compression coil spring).
  • the valve body member 80 having the second valve body 61 and the third valve body 71 and the second and third valve seats 62 and 72 constitute a three-way valve.
  • the urging force of the first urging member 53 on the first valve body 51 is set larger than the urging force of the second urging member 81 on the valve body member 80.
  • valve body member 80 when the shaft portion 44 is driven upward, the valve body member 80 is located on the lower side of the valve body member 80 and protrudes from the outer peripheral surface of the shaft portion 44. By engaging with the portion 82, the second urging member 81 is pushed upward against the urging force, and the third valve body 71 of the valve body member 80 is separated from the third valve seat 72. Thereafter, when the valve body member 80 is further pushed upward, the second valve body 61 of the valve body member 80 comes into contact with the second valve seat 62 and closes the opening of the second valve seat 62.
  • the shaft portion 44 when the shaft portion 44 is driven downward, the valve body member 80 is pushed down by the urging force of the second urging member 81, abuts against the third valve seat 72, and the third The opening of the valve seat 72 is closed.
  • the shaft portion 44 includes a contact portion 83 that can contact the upper end surface of the valve body member 80 in the axial direction when the shaft portion 44 is driven downward.
  • the integrated valve ECU 27 includes a drive current control unit 27 a that controls a drive current (motor drive current) supplied to the motor 26.
  • a drive current control unit 27 a controls a drive current (motor drive current) supplied to the motor 26.
  • the drive current control unit 27 a manages the rotation angle of the motor 26 according to the number of drive pulses input to the motor 26. Then, the drive current control unit 27a controls the position of the shaft unit 44 based on the origin position P0 detected by the initialization process.
  • the drive current control unit 27a intentionally abuts the shaft portion 44 on the end position (physical limit position) of the movable range, and stores the position as the origin position P0 (zero position).
  • the origin position P0 of the first embodiment is the lower end position of the movable range of the shaft portion 44, and is the shaft portion 44 with respect to the upper end surface of the valve body member 80 in a state of closing the opening of the third valve seat 72. This is the position where the abutting portion 83 abuts (see FIG. 2).
  • the drive current control unit 27a adjusts the rotation speed of the motor 26 by changing the frequency of the motor drive current. Specifically, the drive current control unit 27a adjusts the motor drive current by PWM control, and adjusts the rotation speed of the motor 26 by changing the control frequency (PWM frequency) of the PWM control. That is, the rotational speed of the motor 26 is increased by increasing the control frequency of the PWM control, and the rotational speed of the motor 26 is decreased by decreasing the control frequency of the PWM control.
  • PWM frequency control frequency
  • the drive current control unit 27a adjusts the current value of the motor drive current. Examples of a method for changing the current value of the motor drive current by the drive current control unit 27a include a method of changing the reference current without changing the duty ratio of PWM control, and a method of changing the duty ratio itself.
  • the drive current control unit 27a based on a preset map and calculation formula, command value and current value command of the rotation speed (drive current frequency) of the motor 26 according to the axial position of the shaft portion 44. Set the value.
  • the first pressure sensor 28 is provided in the flow path on the upstream side (near the first inflow port 41a) of the first valve 31, detects the pressure on the upstream side, and outputs the information to the integrated valve ECU 27.
  • the second pressure sensor 29 is provided in the flow path on the downstream side of the first valve 31 (near the first outlet 41b), detects the pressure on the downstream side, and outputs the information to the integrated valve ECU 27.
  • FIG. 5 is a graph showing the opening areas (channel cross-sectional areas) of the first to third channels 41 to 43 according to the axial position (number of pulses) of the shaft portion 44.
  • the open area of the path 41 is indicated by a solid line
  • the open area of the second flow path 42 is indicated by a broken line
  • the open area of the third flow path 43 is indicated by a one-dot chain line.
  • the shaft portion 44 is positioned closer to the zero position (lower side) than the position P1 where the opening operation of the first valve body 51 is started (the position where the first valve body 51 is separated from the first valve seat 52).
  • the first valve 31 first valve seat 52
  • the refrigerant flow rate in the first flow path 41 is adjusted by the variable throttle valve 54.
  • the high-pressure refrigerant compressed by the compressor 11 and supplied to the first inlet 41a via the water-cooled condenser 12 (first heat exchanging portion 12a) is reduced in pressure through the through hole 51a of the variable throttle valve 54, It becomes a refrigerant and flows from the first outlet 41 b toward the first heat exchange unit 21.
  • the third valve 33 is closed and the second valve 32 is opened.
  • the refrigerant that has flowed into the first heat exchanging part 21 from the first outlet 41b of the integrated valve device 24 through the inflow path 21a passes through the inside of the first heat exchanging part 21, and then is integrated through the outflow path 21b. It flows into the second inlet 42a of the device 24.
  • the third flow path 43 third valve 33
  • the second flow path 42 second valve 32
  • the refrigerant flowing in from the second inlet 42a It is discharged from the second outlet 42b of the two flow paths 42.
  • the refrigerant discharged from the second outlet 42 b is sucked into the compressor 11, compressed again, and discharged toward the water-cooled condenser 12.
  • the shaft portion 44 When switching from the heating mode to the cooling mode, the shaft portion 44 is driven upward by driving the motor 26. At this time, after the first valve 31 is opened at the position P1, the third valve 33 (third flow path 43) is opened at the position P2, and then the second valve 32 (at the cooling mode position) at the upper limit position P3 (cooling mode position). The second flow path 42) is closed.
  • FIGS. The behavior of the refrigeration cycle apparatus D and the integrated valve apparatus 24 in the cooling mode is shown in FIGS.
  • the first valve 31 first valve seat 52
  • the third valve 33 third flow path 43
  • the second valve 32 second flow path 42
  • the first heat exchange unit 21 functions as a condenser. That is, the refrigerant passing through the first heat exchange unit 21 exchanges heat with the outside air, and a part thereof changes to a liquid phase.
  • the refrigerant that has flowed into the second inlet 42a through the outflow passage 21b is discharged from the third outlet 43b through the third flow path 43.
  • the refrigerant discharged from the third outlet 43b flows into the second heat exchange part 22 through the liquid reservoir 23 and the inflow path 22a.
  • the refrigerant discharged from the second heat exchange unit 22 is supplied to the evaporator 14 via the expansion valve 13.
  • the refrigerant flows out toward the compressor 11 after heat exchange in the evaporator 14 (cooling of the blown air), and is compressed again by the compressor 11.
  • the shaft portion 44 is driven downward from the upper limit position (initial position) P3 by driving the motor 26.
  • the third valve 33 (third flow path 43) is closed at the position P2, and then the first valve seat 52 first at the position P1.
  • the valve body 51 is closed.
  • the control mode of the integrated valve ECU 27 when switching from the cooling mode to the heating mode (that is, when the shaft portion 44 is driven downward) will be described.
  • the rotation speed of the motor 26 (frequency of the drive current) is set to the first rotation speed.
  • r1 be the current value of the motor drive current as the first value A1.
  • the drive current control unit 27a increases the rotation speed of the motor 26 step by step to the first rotation speed r1.
  • the drive current control unit 27a sets the rotational speed of the motor 26 to the first rotational speed.
  • the rotation speed is decreased from r1 to the second rotation speed r2, and is constant at the second rotation speed r2 until after the shaft portion 44 has passed the position P1.
  • the drive current control unit 27a increases the current value of the motor drive current from the first value A1 to the second value A2 before the shaft portion 44 passes the position P1, and the shaft portion 44 passes the position P1.
  • the second value A2 is constant.
  • the drive current control unit 27a returns the rotation speed of the motor 26 to the first rotation speed r1, and returns the motor drive current to the first value A1.
  • the drive current control unit 27a executes the above-described initialization process at a predetermined timing (for example, (Every time the vehicle ignition is turned on).
  • FIGS. 7A and 7B show a case where the stored origin position P0 is shifted to the upper side from the actual position (end position) of the end of the movable range.
  • the drive current control unit 27a drives the motor 26 by two-phase excitation.
  • the shaft portion 44 is driven downward.
  • the drive current control unit 27a is the same as that at the time of switching from the cooling mode to the heating mode until the shaft portion 44 reaches the set position P4 set between the position P1 and the origin position P0.
  • the number of rotations of the motor 26 and the motor drive current are controlled. That is, in the initialization process, when the section until the shaft portion 44 reaches the set position P4 is the first section S1, the rotational speed of the motor 26 in the first section S1 is the first rotational speed r1 or the second rotational speed.
  • the rotation speed is r2.
  • the set position P4 is set to a position before the shaft portion 44 comes into contact with the lower end of the movable range in consideration of an error of the origin position P0 that may occur in normal use of the motor 26.
  • the drive current control unit 27a increases the rotational speed of the motor 26 stepwise (for example, in a linear function) from the first rotational speed r1 to the third rotational speed r3.
  • the rotational speed of the motor 26 in the second section S2 is the first section S1.
  • the third rotation speed r3 is larger than the rotation speed at (the first rotation speed r1).
  • the drive current control unit 27a has a predetermined number of pulses below the origin position P0 (a minus side when the upper side with respect to the origin position P0 is a plus side) (hereinafter referred to as a stop pulse number).
  • the motor 26 is driven at the third rotational speed r3.
  • the number of stop pulses takes into account the error of the origin position P0 that can occur during normal use of the motor 26, so that the shaft portion 44 hits the lower end of the movable range (that is, the contact portion 83 hits the valve body member 80). Is set to a sufficiently long number of pulses.
  • the drive current control unit 27a keeps the motor drive current constant at the first value A1 (see FIG. 7A).
  • the motor 26 is energized for a while even after the shaft portion 44 hits the lower end of the movable range.
  • pull-in torque retract torque
  • the shaft portion 44 operates (vibrates) so as to apply a load to the lower end portion of the movable range.
  • the rotational speed of the motor 26 at this time is the third rotational speed r3 that is higher than the normal speed (first rotational speed r1), the pull-in torque can be kept low, The load applied to the shaft portion 44 and the counterpart side by the pull-in torque can be reduced.
  • the third rotation speed r3 is equal to or higher than the maximum self-starting frequency ra, which is the driving frequency at which the pull-in torque becomes zero, and the maximum response frequency rb, which is the driving frequency at which the pull-out torque becomes zero.
  • the maximum self-starting frequency ra is the maximum frequency at which start-up, forward rotation, and reverse rotation can be controlled in synchronization with the input drive pulse
  • the maximum response frequency rb is the drive that is input after the motor 26 is started. This is the maximum frequency at which the motor 26 keeps rotating in synchronization when the pulse frequency is increased. According to this, the pull-in torque of the motor 26 after the shaft portion 44 hits the lower end portion of the movable range can be made substantially zero, which is more preferable in that the load applied to the shaft portion 44 and the counterpart side is reduced. is there.
  • the integrated valve ECU 27 performs an initialization process for updating the origin position P0 by moving the shaft portion 44 toward the origin position P0 and butting it against the end of the movable range. Then, in the initialization process, the integrated valve ECU 27 sets the section to the set position P4 set before the origin position P0 as the first section S1, and sets the section between the set position P4 and the origin position P0 as the second section S2. As described above, the rotational torque of the motor 26 in the second section S2 is made lower than the rotational torque of the motor 26 in the first section S1.
  • the motor 26 is a stepping motor, and the rotation speed (third rotation speed r3) of the motor 26 in the second section S2 is set to be equal to or higher than the maximum self-starting frequency ra of the motor 26 and lower than the maximum response frequency rb. Has been. Thereby, the pull-in torque of the motor 26 after the shaft portion 44 hits the lower end portion of the movable range can be made substantially zero. As a result, the shaft portion 44 and the counterpart side (in the first embodiment, the valve body member). 80) can be more suitably reduced.
  • the first embodiment can be implemented with the following modifications.
  • the first embodiment and the following modifications can be implemented in combination with each other within a technically consistent range.
  • the rotation speed of the motor 26 is increased to the third rotation speed r3, while the current value of the motor drive current is the first section.
  • the first value A1 is the same as S1.
  • the current value of the motor drive current in the second section S2 is lower than the current value in the first section S1 (first value A1).
  • the rotation speed of the motor 26 in the second section S2 may be constant at the first rotation speed r1.
  • the drive current control unit 27a gradually changes the current value of the motor drive current from the first value A1 to the third value A3. Decrease (eg, in a linear function).
  • the current value of the motor driving current in the second section S2 is lowered from the current value in the first section S1, so that Without changing the rotational speed of the motor 26, the rotational torque of the motor 26 in the second section S2 can be made lower than the rotational torque of the motor 26 in the first section S1.
  • both the rotational speed of the motor 26 and the current value of the motor driving current may be changed (that is, the rotational speed of the motor 26 is increased and the current value of the motor driving current is decreased).
  • the motor 26 is driven by non-microstep excitation such as two-phase excitation over the first section S1 and the second section S2, but the present invention is not limited to this, for example, FIG.
  • the excitation method of the motor 26 in the first section S1 may be non-microstep excitation such as two-phase excitation
  • the excitation method of the motor 26 in the second section S2 may be microstep excitation. Since the current value of the motor drive current is reduced by setting the excitation method of the motor 26 to microstep excitation, the current value of the motor drive current in the second section S2 is changed to the first section as shown in FIG. It can be made smaller than the current value (first value A1) of the motor drive current in S1. Also according to this aspect, the rotational torque of the motor 26 in the second section S2 can be made lower than the rotational torque of the motor 26 in the first section S1.
  • the rotational speed of the motor 26 is set to the second rotational speed r2. From the first rotation speed r1 to the third rotation speed r3 when the shaft portion 44 reaches the set position P4.
  • the setting position P4 is set at a position where the rotational speed of the motor 26 is lowered to the second rotational speed r2 corresponding to the passage of the position P1, and the shaft portion When 44 reaches the set position P4, the rotational speed of the motor 26 may be increased from the second rotational speed r2 to the third rotational speed r3.
  • the abutting position when the shaft portion 44 is driven downward is the origin position P0.
  • the shaft portion 44 is driven upward (that is, the motor 26 is driven). It is good also as an aspect which makes the abutting position when driving in the approaching direction the origin position P0.
  • the rotational torque of the motor 26 is increased (that is, the rotational speed of the motor 26 is set to the second rotational speed r2, and the current value)
  • the current is controlled.
  • the present invention is not limited to this, and the current control is performed so that the shaft portion 44 passes the position P1 without changing the rotational torque by setting the rotational speed of the motor 26 to the first rotational speed r1 and the current value to the first value A1. May be.
  • the motor 26 may be a brushless synchronous motor or a brushed motor.
  • the rotation speed of the motor can be adjusted by changing the motor applied voltage.
  • the function of the drive current control part 27a was provided in integrated valve ECU27 integrally provided in the integrated valve apparatus 24, it is not specifically limited to this, For example, it is higher rank of integrated valve ECU27.
  • ECU such as an air conditioner ECU
  • ECU may be provided.
  • the configuration of the open / close mechanism of the plurality of valves (first to third valves 31 to 33) in the integrated valve device 24 of the first embodiment is an example, and the first implementation is performed according to the configuration of the refrigeration cycle apparatus D and the like. You may change into structures other than a form.
  • the motor control device, integrated valve device, and heat exchanger of the second embodiment have the same configuration as that of FIGS. 1 to 6 of the first embodiment.
  • the illustration and detailed description of the same configuration as the first embodiment are omitted, and different configurations will be described in detail.
  • the second embodiment is different from the first embodiment in the control mode of the drive current control unit 27a in the initialization process.
  • the control mode of the drive current control unit 27a in the initialization process of the second embodiment will be described with reference to FIGS. Since the motor 26 as the stepping motor tends to have an error in position accuracy (that is, the origin position P0 is likely to be shifted), the drive current control unit 27a executes the above-described initialization process at a predetermined timing (for example, (Every time the vehicle ignition is turned on).
  • FIGS. 12A and 12B show a case where the stored origin position P0 is shifted downward from the actual position of the end of the movable range (position where the shaft 44 abuts). However, there may naturally be a case where the stored origin position P0 deviates upward from the actual position of the end of the movable range.
  • the drive current control unit 27a drives the motor 26 by two-phase excitation.
  • the shaft portion 44 is driven downward.
  • the drive current control unit 27a controls the rotation speed of the motor 26 and the motor drive current in the same manner as when switching from the cooling mode to the heating mode.
  • the integrated valve ECU 27 detects the step-out of the motor 26 caused by the contact of the shaft portion 44.
  • the step-out of the motor 26 can be detected based on, for example, information from a rotation sensor (not shown) that detects the rotation of the motor 26.
  • the drive current control unit 27a changes the rotation speed (rotation speed command value) of the motor 26 to the first rotation speed r1 (depending on the detection position of the contact). From the rotation speed r2) to the third rotation speed r3 in a stepwise manner (for example, in a linear function). The control for increasing the rotational speed of the motor 26 based on the detection of the contact of the shaft portion 44 corresponds to the first control. Then, the drive current control unit 27a drives the motor 26 by a predetermined number of pulses from the position where the end of the shaft 44 is detected, and then stops energization of the motor 26. Reset (that is, update of the origin position P0) is performed.
  • the motor 26 is energized for a while even after the shaft portion 44 hits the lower end of the movable range.
  • pull-in torque retract torque
  • the shaft portion 44 operates (vibrates) so as to apply a load to the lower end portion of the movable range.
  • the rotational speed of the motor 26 at this time is the third rotational speed r3 that is higher than the normal speed (first rotational speed r1), the pull-in torque can be kept low, The load applied to the shaft portion 44 and the counterpart side by the pull-in torque can be reduced.
  • the third rotation speed r3 is equal to or higher than the maximum self-starting frequency ra that is the driving frequency at which the pull-in torque becomes zero, and the maximum response frequency rb that is the driving frequency at which the pull-out torque becomes zero.
  • the maximum self-starting frequency ra is the maximum frequency at which start-up, forward rotation, and reverse rotation can be controlled in synchronization with the input drive pulse
  • the maximum response frequency rb is the drive that is input after the motor 26 is started. This is the maximum frequency at which the motor 26 keeps rotating in synchronization when the pulse frequency is increased. According to this, the pull-in torque of the motor 26 after the shaft portion 44 hits the lower end portion of the movable range can be made substantially zero, which is more preferable in that the load applied to the shaft portion 44 and the counterpart side is reduced. is there.
  • the integrated valve ECU 27 performs an initialization process for updating the origin position P0 by moving the shaft portion 44 toward the origin position P0 and butting it against the end of the movable range. Then, in the initialization process, the integrated valve ECU 27 raises the rotational speed command value of the motor 26 more than before the shaft portion 44 abuts after the shaft portion 44 abuts the end of the movable range.
  • the motor 26 is a stepping motor, and in the initialization process, after the shaft portion 44 hits the end of the movable range, the rotational speed command value of the motor 26 is set to be equal to or higher than the maximum self-starting frequency ra of the motor 26, and Increase to a value below the maximum response frequency rb.
  • the pull-in torque of the motor 26 after the shaft portion 44 hits the lower end portion of the movable range can be made substantially zero, and as a result, the load applied to the shaft portion 44 and the other side of the abutting can be more suitably achieved. Can be reduced.
  • the second embodiment can be implemented with the following modifications.
  • the second embodiment and the following modification examples can be implemented in combination with each other within a technically consistent range.
  • the rotation speed of the motor 26 is increased to the third rotation speed r3 based on the detection of the contact of the shaft portion 44, while the current value of the motor drive current is not changed.
  • the first value A1 is used.
  • the current value of the motor drive current is set to a third value lower than the first value A ⁇ b> 1 based on the detection of the contact of the shaft portion 44.
  • the rotation speed of the motor 26 may be constant at the first rotation speed r1.
  • the control for reducing the current value of the motor drive current based on the detection of the contact of the shaft portion 44 corresponds to the second control.
  • the pull-in torque of the motor 26 can be reduced without changing the rotational speed of the motor 26 by reducing the current value by detecting the contact of the shaft portion 44.
  • the response speed is faster than in the case of changing the rotation speed of the motor 26. Therefore, the pull-in torque of the motor 26 is immediately reduced after detecting the end of the shaft portion 44. Can do.
  • a control mode in which the excitation method of the motor 26 is changed from non-microstep excitation such as two-phase excitation to microstep excitation based on detection of the end of the shaft portion 44 is possible.
  • the excitation method of the motor 26 By setting the excitation method of the motor 26 to microstep excitation, the current value of the motor drive current is reduced, so that the pull-in torque of the motor 26 can be reduced.
  • the shaft portion 44 and the shaft portion 44 after the end of the shaft portion 44 can be reduced.
  • the load on the other party can be reduced.
  • the integrated valve ECU 27 detects the abutment of the shaft portion 44 and increases the rotational speed of the motor 26 based on the detection, but is not particularly limited thereto, For example, it is good also as a control aspect as shown in FIG.
  • the drive current control unit 27a changes the rotation number of the motor 26 from the first rotation number r1. Increase to the third rotational speed r3.
  • the value of the set position P4 is set so that the drive pulse reaches the set position P4 after the shaft portion 44 hits the lower end of the movable range.
  • the pull-in torque after the set position P ⁇ b> 4 after the shaft portion 44 hits the end of the movable range can be suppressed to a low level without detecting the contact of the shaft portion 44.
  • the rotational speed of the motor 26 is increased.
  • the motor is driven.
  • the current value of the current may be decreased.
  • the abutting position when the shaft portion 44 is driven downward is the origin position P0, but the shaft portion 44 is driven upward (that is, the motor 26 is driven). It is good also as an aspect which makes the abutting position when driving in the approaching direction the origin position P0.
  • the rotational torque of the motor 26 is increased (that is, the rotational speed of the motor 26 is set to the second rotational speed r2, and the current value)
  • the current is controlled.
  • the present invention is not limited to this, and the current control is performed so that the shaft portion 44 passes the position P1 without changing the rotational torque by setting the rotational speed of the motor 26 to the first rotational speed r1 and the current value to the first value A1. May be.
  • the motor 26 may be a brushless synchronous motor or a brushed motor.
  • the rotation speed of the motor can be adjusted by changing the motor applied voltage.
  • the function of the drive current control part 27a was provided in integrated valve ECU27 integrally provided in the integrated valve apparatus 24, it is not specifically limited to this, For example, it is higher rank of integrated valve ECU27.
  • ECU such as an air conditioner ECU
  • ECU may be provided.
  • the configuration of the open / close mechanism of the plurality of valves (first to third valves 31 to 33) in the integrated valve device 24 of the second embodiment is an exemplification, and the second implementation depends on the configuration of the refrigeration cycle apparatus D and the like. You may change into structures other than a form.
  • integrated valve ECU27 (motor control apparatus) is not restricted to what is provided with a central processing unit and memory, and processes all the various processes mentioned above by software.
  • the integrated valve ECU 27 may include dedicated hardware (an application specific integrated circuit: ASIC) that executes at least a part of the processing. That is, the integrated valve ECU 27 includes 1) one or more dedicated hardware circuits such as an ASIC, 2) one or more processors (microcomputers) that operate according to a computer program (software), or 3) a combination thereof. The circuit may be included.
  • ASIC application specific integrated circuit

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electrically Driven Valve-Operating Means (AREA)

Abstract

モータ制御装置(27)は、弁本体部(25)の軸部(44)を原点位置(P0)に向けて移動させて可動域の端部に突き当てることで原点位置を更新するイニシャライズ処理を実施する。モータ制御装置は、イニシャライズ処理において、原点位置の手前に設定された設定位置(P4)までの区間を第1区間(S1)とし、設定位置と原点位置との間の区間を第2区間(S2)として、第2区間におけるモータの回転トルクを、第1区間におけるモータの回転トルクよりも低くする。

Description

モータ制御装置、統合弁装置及び熱交換器 関連出願の相互参照
 本出願は、2018年6月15日に出願された日本出願番号2018-114798号及び2018年6月15日に出願された日本出願番号2018-114799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、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。
 本開示の目的は、イニシャライズ処理で軸部を突き当てる際に、軸部及び突き当ての相手側に掛かる負荷を軽減することが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。
 上記目的を達成するため、本開示の一態様に係るモータ制御装置は、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弁本体部とを含む。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、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。前記モータ制御装置は、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ように構成されている。前記モータ制御装置は、前記軸部を前記原点位置に向けて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を実施するように構成されている。前記モータ制御装置は、前記イニシャライズ処理において、前記原点位置の手前に設定された設定位置までの区間を第1区間とし、前記設定位置と前記原点位置との間の区間を第2区間として、前記第2区間における前記モータの回転トルクを、前記第1区間における前記モータの回転トルクよりも低くするように構成されている。
 上記態様によれば、イニシャライズ処理で軸部を駆動させる際に、設定位置と原点位置との間の第2区間においてモータの回転トルクを低下させる。これにより、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るときに掛かる負荷を軽減できる。
 上記目的を達成するため、本開示の更なる態様に係るモータ制御装置は、統合弁装置のモータを制御する。前記統合弁装置は、単一のモータと、弁本体部と、を含む。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、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。前記モータ制御装置は、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ように構成されている。前記モータ制御装置は、前記軸部を前記原点位置に向けて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を実施するように構成されている。前記モータ制御装置は、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ように構成されている。
 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。
 本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参酌しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
図1は、第1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。 図2は、同形態の統合弁装置を示す模式断面図。 図3(a)は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、図3(b)は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。 図4(a)は、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、図4(b)は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。 図5は、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。 図6(a)(b)は、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。 図7(a)(b)は、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。 図8は、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。 図9(a)(b)は、第1実施形態の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。 図10(a)(b)は、第1実施形態の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。 図11は、第1実施形態の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。 図12(a)(b)は、第2実施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。 図13は、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。 図14(a)(b)は、第2実施系形態の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。 図15は、第2実施系形態の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。 図16は、第2実施系形態の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第1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、第1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に向けて吐出する。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、統合弁装置24において軸部44の軸方向のモータ26近傍(軸方向基端側)の領域を上側とし、統合弁装置24において軸部44の軸方向のモータ26と反対側(軸方向先端側)の領域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に向けて付勢されている。
 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、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弁体51が第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に向かって流れる。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に向けて側付勢されている。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、第1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に向かって流れる。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に向かって吐出される。
 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(初期位置)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(a)(b)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(突き当て位置)よりも上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(突き当て位置)よりも下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、第1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、軸部44が前記位置P1と原点位置P0との間に設定された設定位置P4に達するまでは、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。すなわち、イニシャライズ処理において、軸部44が設定位置P4に達するまでの区間を第1区間S1としたとき、当該第1区間S1におけるモータ26の回転数は、第1の回転数r1又は第2の回転数r2とされる。また、設定位置P4は、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るより手前の位置に設定されている。
 軸部44が設定位置P4に達すると、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。すなわち、イニシャライズ処理における軸部44の下方駆動において、設定位置P4から原点位置P0までの区間を第2区間S2としたとき、当該第2区間S2におけるモータ26の回転数は、前記第1区間S1における回転数(第1の回転数r1)よりも大きい第3の回転数r3とされる。
 そして、駆動電流制御部27aは、第2区間S2において、原点位置P0よりも下側(原点位置P0に対する上側をプラス側としたときのマイナス側)の所定のパルス数(以下、停止パルス数と言う)まで、モータ26を第3の回転数r3で駆動させる。停止パルス数は、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る(すなわち、当接部83が弁体部材80に突き当たる)のに十分な長さのパルス数に設定される。これにより、モータ26の回転数が第3の回転数r3とされた状態で、軸部44が可動域の下端部に突き当たり、その位置でモータ26に脱調が生じる。そして、停止パルス数に達してモータ26への通電をオフしたときに、駆動電流制御部27aは、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。このように、イニシャライズ処理において、原点位置P0に達する手前の設定位置P4でモータ26の回転数を第3の回転数r3まで上げることで、軸部44を可動域の下端部に突き当てるときの回転トルク(プルアウトトルク)を低下させることができる。これにより、突き当て時に軸部44や相手側に掛かる負荷を軽減できる。なお、第1実施形態では、軸部44が設定位置P4に達しても、駆動電流制御部27aはモータ駆動電流を第1の値A1で一定としている(図7(a)参照)。
 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。
 なお、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。
 第1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に向けて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を行う。そして、統合弁ECU27は、イニシャライズ処理において、原点位置P0の手前に設定された設定位置P4までの区間を第1区間S1とし、設定位置P4と原点位置P0との間の区間を第2区間S2として、第2区間S2におけるモータ26の回転トルクを、第1区間S1におけるモータ26の回転トルクよりも低くする。この態様によれば、イニシャライズ処理で軸部44を下方駆動させる際に、設定位置P4と原点位置P0との間の第2区間S2においてモータ26の回転トルクが低下される。これにより、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るときに掛かる負荷を軽減できる。
 (2)統合弁ECU27が実行するイニシャライズ処理では、第2区間S2におけるモータ26の回転数(すなわち、第3の回転数r3)を、第1区間S1におけるモータ26の回転数(すなわち、第1の回転数r1)よりも大きくする。これにより、イニシャライズ処理において、第2区間S2におけるモータ26の回転トルクを、第1区間S1におけるモータ26の回転トルクよりも低くすることができる。
 (3)モータ26はステッピングモータであり、第2区間S2におけるモータ26の回転数(第3の回転数r3)が、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以下に設定されている。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や相手側(第1実施形態では、弁体部材80)に掛かる負荷をより好適に軽減できる。
 第1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。第1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。
 ・第1実施形態のイニシャライズ処理では、軸部44が第2区間S2に入ると、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第1区間S1と変わらず第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、第2区間S2におけるモータ駆動電流の電流値を、第1区間S1における電流値(第1の値A1)よりも低くするとともに、第2区間S2におけるモータ26の回転数を第1の回転数r1で一定としてもよい。図9(a)に示す例では、軸部44が設定位置P4に達すると、駆動電流制御部27aは、モータ駆動電流の電流値を第1の値A1から第3の値A3まで段階的に(例えば1次関数的に)減少させる。
 上記の図9(a)(b)に示す制御態様によれば、第2区間S2におけるモータ駆動電流の電流値が第1区間S1の電流値よりも下げられることで、第2区間S2でのモータ26の回転数を変えずとも、第2区間S2におけるモータ26の回転トルクを、第1区間S1におけるモータ26の回転トルクよりも低くすることができる。
 なお、第1実施形態と図9(a)(b)に示す例では、第2区間S2におけるモータ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、第2区間S2において、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。
 ・第1実施形態では、第1区間S1と第2区間S2とに亘ってモータ26が2相励磁などの非マイクロステップ励磁にて駆動されるが、これに限らず、例えば図10(a)(b)に示すように、第1区間S1におけるモータ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とし、第2区間S2におけるモータ26の励磁方式をマイクロステップ励磁としてもよい。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、図10(a)に示すように、第2区間S2におけるモータ駆動電流の電流値を、第1区間S1におけるモータ駆動電流の電流値(第1の値A1)よりも小さくすることができる。この態様によっても、第2区間S2におけるモータ26の回転トルクを、第1区間S1におけるモータ26の回転トルクよりも低くすることができる。
 ・第1実施形態では、イニシャライズ処理において、第1弁座52が第1弁体51にて閉止される位置P1を軸部44が通過した後、モータ26の回転数を第2の回転数r2から第1の回転数r1に一旦上げ、その後、軸部44が設定位置P4に達したときに第1の回転数r1から第3の回転数r3まで上げる。しかしながら、これ以外に例えば、図11に示すように、前記位置P1の通過時に対応してモータ26の回転数を第2の回転数r2まで下げている位置に設定位置P4を設定し、軸部44が設定位置P4に達したときに、モータ26の回転数を第2の回転数r2から第3の回転数r3まで増加させてもよい。なお、イニシャライズ処理ではない通常駆動において軸部44を下方駆動させるとき(すなわち、冷房モードから暖房モードに切り替えるとき)においても同様に、図11に示すような第2の回転数r2から第3の回転数r3まで増加させる制御態様としてもよい。
 ・第1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。
 ・第1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。
 ・第1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。
 ・第1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、第1実施形態以外の構成に変更してもよい。
 以下、モータ制御装置、統合弁装置及び熱交換器の第2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。
 第2実施形態のモータ制御装置、統合弁装置及び熱交換器は、第1実施形態の図1~6と同様の構成を有している。第1実施形態と同様の構成については図示及び詳細な説明を省略し、異なる構成について詳細に説明する。具体的には、第2実施形態は、イニシャライズ処理における駆動電流制御部27aの制御態様が第1実施形態と異なっている。
 第2実施形態の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12(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12(a)(b)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12(a)(b)に示すように、第2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13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。
 第2実施形態の効果について説明する。
 (4)統合弁ECU27は、軸部44を原点位置P0に向けて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を行う。そして、統合弁ECU27は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(第2実施形態では、弁体部材80)に掛かる負荷の軽減できる。
 (5)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。
 第2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。第2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。
 ・第2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14(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14(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、第2実施形態と図14(a)(b)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15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。
 ・第2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16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16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。
 ・第2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。
 ・第2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。
 ・第2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。
 ・第2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、第2実施形態以外の構成に変更してもよい。
 ・第1及び第2実施形態において、統合弁ECU27(モータ制御装置)は、中央演算処理装置およびメモリを備えて、上述した各種処理を全てソフトウェアで処理するものに限らない。たとえば、統合弁ECU27は、少なくとも一部の処理を実行する専用のハードウェア(特定用途向け集積回路:ASIC)を備えたものであってもよい。つまり統合弁ECU27は、1)ASIC等の1つ以上の専用のハードウェア回路、2)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つ以上のプロセッサ(マイクロコンピュータ)、或いは、3)それらの組み合わせ、を含む回路であってもよい。
 ・本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

Claims (10)

  1.  統合弁装置(24)のモータ(26)を制御するモータ制御装置(27)であって、前記統合弁装置は、
     単一のモータ(26)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(44)、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(31,32,33)、を有する弁本体部(25)と、を含み、
     前記モータ制御装置は、
     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(P0)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ように構成されており、
     前記軸部を前記原点位置に向けて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を実施するように構成されており、
     前記イニシャライズ処理において、前記原点位置の手前に設定された設定位置(P4)までの区間を第1区間(S1)とし、前記設定位置と前記原点位置との間の区間を第2区間(S2)として、前記第2区間における前記モータの回転トルクを、前記第1区間における前記モータの回転トルクよりも低くするように構成されているモータ制御装置。
  2.  前記第2区間における前記モータの回転数を、前記第1区間における前記モータの回転数よりも大きくするように構成されている、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、
     前記第2区間における前記モータの回転数が、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に設定されている、請求項2に記載のモータ制御装置。
  4.  前記モータに供給する駆動電流の電流値を、前記第1区間よりも前記第2区間で低くするように構成されている、請求項1~3のいずれか1項に記載のモータ制御装置。
  5.  車両用の冷凍サイクル装置(D)に設けられる統合弁装置(24)であって、
     モータ(26)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(44)、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(31,32,33)、を有する弁本体部(25)と、
     請求項1~4のいずれか1項に記載の前記モータ制御装置(27)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。
  6.  車両用の冷凍サイクル装置(D)の一部を構成する熱交換器(10)であって、請求項5に記載の前記統合弁装置(24)を備え、
     前記熱交換器と前記統合弁装置とは一体的に構成されている熱交換器。
  7.  統合弁装置(24)のモータ(26)を制御するモータ制御装置(27)であって、前記統合弁装置は、
     単一のモータ(26)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(44)、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(31,32,33)、を有する弁本体部(25)と、を含み、
     前記モータ制御装置は、
     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(P0)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ように構成されており、
     前記軸部を前記原点位置に向けて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を実施するように構成されており、
     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ように構成されているモータ制御装置。
  8.  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の制御を行うように構成されている、請求項7に記載のモータ制御装置。
  9.  車両用の冷凍サイクル装置(D)に設けられる統合弁装置(24)であって、
     モータ(26)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(44)、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(31,32,33)、を有する弁本体部(25)と、
     請求項7又は8に記載の前記モータ制御装置(27)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。
  10.  車両用の冷凍サイクル装置(D)の一部を構成する熱交換器(10)であって、請求項9に記載の前記統合弁装置(24)を備え、
     前記熱交換器と前記統合弁装置とは一体的に構成されている熱交換器。
PCT/JP2019/023451 2018-06-15 2019-06-13 モータ制御装置、統合弁装置及び熱交換器 WO2019240213A1 (ja)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018114798A JP7172158B2 (ja) 2018-06-15 2018-06-15 モータ制御装置、統合弁装置及び熱交換器
JP2018114799A JP7187833B2 (ja) 2018-06-15 2018-06-15 モータ制御装置、統合弁装置及び熱交換器
JP2018-114799 2018-06-15
JP2018-114798 2018-06-15

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019240213A1 true WO2019240213A1 (ja) 2019-12-19

Family

ID=68842297

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2019/023451 WO2019240213A1 (ja) 2018-06-15 2019-06-13 モータ制御装置、統合弁装置及び熱交換器

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2019240213A1 (ja)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001099347A (ja) * 1999-09-30 2001-04-10 Canon Precision Inc バブルアクチュエータユニット制御回路装置
JP2004328836A (ja) * 2003-04-22 2004-11-18 Calsonic Kansei Corp ステッピングモータを備える車両用指示計器
JP2017147818A (ja) * 2016-02-16 2017-08-24 株式会社デンソー モータ制御装置
JP2018021655A (ja) * 2016-07-22 2018-02-08 株式会社Soken 弁装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001099347A (ja) * 1999-09-30 2001-04-10 Canon Precision Inc バブルアクチュエータユニット制御回路装置
JP2004328836A (ja) * 2003-04-22 2004-11-18 Calsonic Kansei Corp ステッピングモータを備える車両用指示計器
JP2017147818A (ja) * 2016-02-16 2017-08-24 株式会社デンソー モータ制御装置
JP2018021655A (ja) * 2016-07-22 2018-02-08 株式会社Soken 弁装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4580816B2 (ja) 可変容量コンプレッサのトルク算出装置およびトルク算出方法
JP4866568B2 (ja) 可変容量コンプレッサのトルク算出装置
JP2007278593A (ja) 空調装置
JP7187833B2 (ja) モータ制御装置、統合弁装置及び熱交換器
JPH04251163A (ja) 自動車用空調装置
WO2017175728A1 (ja) 統合弁装置
JP6565701B2 (ja) 流路切替弁
WO2019240213A1 (ja) モータ制御装置、統合弁装置及び熱交換器
JP7172158B2 (ja) モータ制御装置、統合弁装置及び熱交換器
WO2017175727A1 (ja) 統合弁装置
JP4616103B2 (ja) 可変容量コンプレッサ及び可変容量コンプレッサの制御方法
JP5604626B2 (ja) 膨張弁
JP2020014279A (ja) モータ制御装置、統合弁装置及び熱交換器
JP2020014280A (ja) モータ制御装置、統合弁装置及び熱交換器
JP2019168204A (ja) モータ制御装置、統合弁装置及び熱交換器
WO2019146744A1 (ja) モータ制御装置、統合弁装置及び熱交換器
JP2020019430A (ja) モータ制御装置、統合弁装置及び熱交換器
JP2020012479A (ja) モータ制御装置、統合弁装置及び熱交換器
JP2020019431A (ja) モータ制御装置、統合弁装置及び熱交換器
WO2020032172A1 (ja) モータ制御装置、統合弁装置及び熱交換器
JP3968841B2 (ja) 冷凍サイクル
JP2019170142A (ja) モータ制御装置、統合弁装置及び熱交換器
JP2017074832A (ja) 車両用空調装置
JP2012237498A (ja) 膨張弁装置
JP2006327386A (ja) 車両用空調装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19819241

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 19819241

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1