WO2023090107A1 - 電動弁制御装置および電動弁装置 - Google Patents

電動弁制御装置および電動弁装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2023090107A1
WO2023090107A1 PCT/JP2022/040070 JP2022040070W WO2023090107A1 WO 2023090107 A1 WO2023090107 A1 WO 2023090107A1 JP 2022040070 W JP2022040070 W JP 2022040070W WO 2023090107 A1 WO2023090107 A1 WO 2023090107A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
motor
valve
motor driver
pulses
control device
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/040070
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
大志 萩元
開 荻原
Original Assignee
株式会社不二工機
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
Application filed by 株式会社不二工機 filed Critical 株式会社不二工機
Priority to KR1020247000962A priority Critical patent/KR20240019332A/ko
Priority to EP22895391.5A priority patent/EP4438931A1/en
Priority to CN202280047505.6A priority patent/CN118202180A/zh
Publication of WO2023090107A1 publication Critical patent/WO2023090107A1/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
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60HARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00485Valves for air-conditioning devices, e.g. thermostatic valves
    • 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
    • F16K31/046Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a motor with electric means, e.g. electric switches, to control the motor or to control a clutch between the valve and the 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
    • H02P8/00Arrangements for controlling dynamo-electric motors rotating step by step
    • H02P8/22Control of step size; Intermediate stepping, e.g. microstepping
    • 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
    • H02P8/00Arrangements for controlling dynamo-electric motors rotating step by step
    • H02P8/36Protection against faults, e.g. against overheating or step-out; Indicating faults
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/70Efficient control or regulation technologies, e.g. for control of refrigerant flow, motor or heating

Definitions

  • the present invention relates to a motor-operated valve control device and a motor-operated valve device having the motor-operated valve control device.
  • Patent Document 1 discloses an example of a conventional electric valve device.
  • the motor-operated valve device has a motor-operated valve and a motor-operated valve control device.
  • the electric valve is incorporated into the refrigeration cycle of the air conditioner.
  • the electric valve has a valve body, a valve body, and a stepping motor for moving the valve body.
  • a stepping motor has a rotor and a stator.
  • the stepping motor is connected to the motor driver of the electric valve controller.
  • the motor driver supplies a drive current corresponding to the pulse to the stator to rotate the rotor.
  • the valve body moves according to the rotation of the rotor, and the valve opening degree of the electric valve is changed.
  • the motor-operated valve is controlled by the motor-operated valve controller.
  • the motor-operated valve control device changes the valve opening degree of the motor-operated valve within a range from a minimum opening degree to a maximum opening degree.
  • the motor-operated valve control device receives a valve opening change command including the target valve opening of the motor-operated valve from the air conditioner control device, the motor-operated valve control device inputs the number of pulses calculated based on the target valve opening to the motor driver. As a result, the valve opening degree of the electric valve is changed to the target valve opening degree.
  • a motor driver has a die on which an integrated circuit is formed and an IC package in which the die is enclosed. Based on the junction temperature of the motor driver, the ambient temperature range (operating temperature range) when using the motor driver is specified.
  • a motor-operated valve device is sometimes installed in a hot place such as an engine room of a vehicle. When the motor driver is used in a high temperature environment, the internal temperature of the motor driver tends to rise. A rise in the internal temperature of the motor driver can cause malfunction or failure.
  • an object of the present invention is to provide a motor-operated valve control device capable of suppressing an increase in the internal temperature of a motor driver, and a motor-operated valve device having the motor-operated valve control device.
  • a motor-operated valve control device is a motor-operated valve control device that controls a motor-operated valve having a stepping motor, in which pulses are supplied to a motor driver connected to the stepping motor.
  • the motor driver supplies a drive current corresponding to pulses to the stepping motor, and the control unit receives a valve opening change command including a target valve opening of the motor-operated valve.
  • a target number which is the number of pulses to be input to the motor driver to set the valve opening of the electric valve to the target valve opening
  • the target number of pulses is continuously input to the motor driver
  • the control unit determines that the ambient temperature is high
  • the number of pulses is continuously input to the motor driver.
  • a certain number of units is obtained, pulses are continuously input to the motor driver by the unit number until the number of pulses input to the motor driver reaches the target number, and each time pulses of the unit number are input. is provided with a pulse input pause period.
  • the stepping motor has an A-phase stator and a B-phase stator
  • the motor driver supplies drive currents corresponding to pulses to the A-phase stator and the B-phase stator
  • the pulse input to the motor driver immediately before the pulse input pause period is a pulse that causes the motor driver to supply drive current only to the A-phase stator or only the B-phase stator.
  • the length of the pulse input pause period is equal to or longer than the length of time required to input the unit number of pulses immediately before the pulse input pause period.
  • a motor-operated valve device includes a motor-operated valve having a stepping motor, and the motor-operated valve control device.
  • the motor-operated valve control device determines that the ambient temperature of the motor driver is not high, it continuously inputs the target number of pulses to the motor driver at once.
  • the motor-operated valve control device determines that the ambient temperature of the motor driver is high, it does not input the target number of pulses to the motor driver at once, but inputs the pulses to the motor driver in units of units. Then, the motor-operated valve control device provides a pulse input pause period during which no pulse is input each time a unit number of pulses is input to the motor driver. Therefore, continuous operation of the motor driver for a long time can be avoided, and an increase in internal temperature of the motor driver can be suppressed.
  • FIG. 1 is a block diagram of an air conditioner system having an electric valve device according to an embodiment of the present invention
  • FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view of the motor-operated valve device of FIG. 1
  • FIG. 2 is a plan view of a valve shaft holder, a stopper member, a rotor, and a stator of the motor-operated valve device of FIG. 1
  • 2 is a diagram for explaining a computer, a motor driver, and a stepping motor included in the motor-operated valve device of FIG. 1
  • FIG. FIG. 5 is a diagram showing an example of a data table showing the correspondence between the number of pulses input to the motor driver and the opening degree of the motor-operated valve;
  • FIG. 2 is a flow chart showing an example of processing executed by a computer included in the motor-operated valve device of FIG. 1;
  • FIG. FIG. 7 is a flowchart showing an example of processing executed by a computer included in the motor-operated valve device of FIG. 1 (continuation of FIG. 6);
  • 4 is a graph showing temporal changes in the number of pulses input to the motor driver and the internal temperature of the motor driver (when a target number of pulses are continuously input).
  • 4 is a graph showing temporal changes in the number of pulses input to the motor driver and the internal temperature of the motor driver (when a pulse input rest period is provided each time a unit number of pulses is continuously input).
  • FIG. 1 The configuration of a motor-operated valve device according to one embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 5.
  • FIG. The motor-operated valve device 1 according to this embodiment is used, for example, as a flow control valve for controlling the flow rate of refrigerant in the refrigeration cycle of an air conditioner.
  • FIG. 1 is a block diagram of an air conditioner system having an electric valve device according to one embodiment of the present invention.
  • 2 is a cross-sectional view of the motor-operated valve device of FIG. 1.
  • FIG. FIG. 2 schematically shows a stator and an electric valve control device. In FIG. 2, the illustration of the housing that accommodates the stator and the electric valve control device is omitted.
  • 3 is a plan view of a valve shaft holder, a stopper member, a rotor, and a stator of the motor-operated valve device of FIG. 1.
  • FIG. FIG. 3 schematically shows the stator.
  • FIG. 3 schematically shows the magnetic poles of the rotor.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the computer, motor driver, and stepping motor that the motor-operated valve device of FIG. 1 has.
  • FIG. 4A schematically shows connections between a computer, a motor driver, and a stepping motor.
  • FIG. 4B shows an example of the correspondence between the pulses and the drive current supplied to the stator by the motor driver.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of a data table showing the correspondence between the number of pulses input to the motor driver and the opening degree of the motor-operated valve.
  • FIG. 1 shows an example of an air conditioning system 100 mounted on a vehicle.
  • This air conditioning system 100 has a compressor 101 , a condenser 102 , a motor-operated valve device 1 (a motor-operated valve 5 ) and an evaporator 103 which are connected in order via a pipe 105 .
  • the electric valve device 1 is an expansion valve.
  • the air conditioner system 100 has an air conditioner control device 110 .
  • the air conditioner control device 110 is communicably connected to the electric valve device 1 .
  • the air conditioner control device 110 controls the flow rate of refrigerant flowing through the pipe 105 using the electric valve device 1 .
  • the motor-operated valve device 1 has a motor-operated valve 5 and a motor-operated valve control device 70 .
  • the electric valve 5 has a valve body 10, a can 20, a valve body 30, a drive mechanism 40, and a stator 60.
  • the valve body 10 has a body member 11 and a connection member 13.
  • the body member 11 has a cylindrical shape.
  • the body member 11 has a valve chamber 14 .
  • a first conduit 15 and a second conduit 16 are joined to the body member 11 .
  • the first conduit 15 is arranged along a direction perpendicular to the axis L (horizontal direction in FIG. 2) and connected to the valve chamber 14 .
  • the second conduit 16 is arranged along the direction of the axis L (vertical direction in FIG. 2) and is connected to the valve chamber 14 via the valve port 17 .
  • the valve port 17 is surrounded by an annular valve seat 18 in the valve chamber 14 .
  • the body member 11 has a circular fitting hole 11a.
  • the fitting hole 11 a is arranged on the upper end surface of the body member 11 .
  • the inner peripheral surface of the fitting hole 11a has a flat surface 11d facing leftward in FIG.
  • a through hole 11b communicating with the valve chamber 14 is provided in the bottom surface of the fitting hole 11a.
  • the connection member 13 has an annular plate shape. The inner peripheral edge of the connection member 13 is joined to the upper end portion of the main body member 11 .
  • Body member 11 and connecting member 13 are made of metal such as aluminum alloy, stainless steel, or brass.
  • the can 20 is made of metal such as stainless steel.
  • the can 20 has a cylindrical shape.
  • the can 20 is open at its lower end and closed at its upper end.
  • a lower end portion of the can 20 is joined to the outer peripheral edge of the connecting member 13 .
  • the valve body 30 has a first shaft portion 31 , a second shaft portion 32 and a valve portion 33 .
  • the first shaft portion 31 has a cylindrical shape.
  • the second shaft portion 32 has a cylindrical shape.
  • the diameter of the second shaft portion 32 is smaller than the diameter of the first shaft portion 31 .
  • the second shaft portion 32 is coaxially connected to the upper end portion of the first shaft portion 31 .
  • the valve body 30 has a stepped portion 34 that is an annular flat surface facing upward.
  • the stepped portion 34 is arranged at a connecting portion between the first shaft portion 31 and the second shaft portion 32 .
  • the valve portion 33 has a substantially conical shape whose diameter decreases from the top to the bottom.
  • the valve portion 33 is coaxially connected to the lower end portion of the first shaft portion 31 .
  • the valve portion 33 is arranged at the valve port 17 .
  • a variable throttle portion is formed between the valve portion 33 and the valve port 17 .
  • the valve portion 33 is arranged to face the valve seat 18 . When the valve portion 33 contacts the valve seat 18, the valve opening 17 is closed.
  • the drive mechanism 40 moves the valve body 30 in the vertical direction (in the direction of the axis L).
  • the movement of the valve body 30 changes the opening degree of the valve port 17 (that is, the valve opening degree of the electric valve 5).
  • the drive mechanism 40 has a rotor 41 , a valve stem holder 42 , a guide bush 43 , a stopper member 44 and a fixture 45 .
  • the rotor 41 has a cylindrical shape.
  • the outer diameter of rotor 41 is slightly smaller than the inner diameter of can 20 .
  • the rotor 41 is arranged inside the can 20 .
  • the rotor 41 is rotatable with respect to the valve body 10 .
  • the rotor 41 has multiple N poles and multiple S poles.
  • a plurality of N poles and a plurality of S poles are arranged on the outer peripheral surface of the rotor 41 .
  • the plurality of N poles and the plurality of S poles extend vertically.
  • the plurality of N poles and the plurality of S poles are alternately arranged at equal angular intervals in the circumferential direction.
  • the rotor 41 has 12 N poles and 12 S poles.
  • the angle between adjacent north and south poles is 15 degrees.
  • the valve shaft holder 42 has a cylindrical shape.
  • the valve stem holder 42 has an open bottom end and a closed top end.
  • the valve stem holder 42 is fitted into the fitting hole 41 a of the rotor 41 .
  • the valve stem holder 42 rotates together with the rotor 41 .
  • a movable stopper 42s which is a protrusion that protrudes radially outward, is arranged at the lower end of the outer peripheral surface of the valve shaft holder 42 .
  • the valve shaft holder 42 has a shaft hole 42b.
  • the shaft hole 42 b is arranged in the upper wall portion 42 a of the valve shaft holder 42 .
  • the second shaft portion 32 of the valve body 30 is arranged movably in the axis L direction in the shaft hole 42b.
  • a washer 46 is arranged on the lower surface of the upper wall portion 42 a of the valve stem holder 42 .
  • a valve closing spring 47 is arranged between the washer 46 and the step portion 34 of the valve body 30 .
  • the valve closing spring 47 is a coil spring and pushes the valve body 30 toward the valve seat 18 .
  • a female thread 42 c is formed on the inner peripheral surface of the valve stem holder 42 .
  • the movable stopper 42 s is fixed with respect to the rotor 41 .
  • the guide bush 43 has a base portion 43a and a support portion 43b.
  • the base 43a has a cylindrical shape.
  • the support portion 43b has a cylindrical shape.
  • the outer peripheral surface of the base 43a has a flat surface 43d.
  • the base portion 43a is press-fitted into the fitting hole 11a of the body member 11, and the flat surface 43d contacts the flat surface 11d of the fitting hole 11a.
  • the outer diameter of the support portion 43b is smaller than the outer diameter of the base portion 43a.
  • the inner diameter of the support portion 43b is the same as the inner diameter of the base portion 43a.
  • the support portion 43b is coaxially connected to the upper end portion of the base portion 43a.
  • a male thread 43c is formed on the outer peripheral surface of the support portion 43b.
  • the male thread 43 c is screwed with the female thread 42 c of the valve shaft holder 42 .
  • the valve shaft holder 42 and the guide bush 43 constitute a screw mechanism that converts the rotation of the rotor 41 into linear motion.
  • the first shaft portion 31 of the valve body 30 is arranged inside the guide bush 43 .
  • the guide bush 43 supports the valve body 30 so as to be movable in the axis L direction.
  • the stopper member 44 has a stopper body 44a.
  • the stopper body 44a has a cylindrical shape.
  • a female thread 44c is formed on the inner peripheral surface of the stopper body 44a.
  • a fixed stopper 44s which is a protrusion projecting radially outward, is arranged on the outer peripheral surface of the stopper main body 44a.
  • the female thread 44c is screwed into the male thread 43c until the stopper main body 44a abuts against the base portion 43a of the guide bush 43 . Thereby, the stopper member 44 is fixed to the guide bush 43 .
  • the fixed stopper 44 s is fixed to the valve body 10 .
  • the fixture 45 has a fixing portion 45a and a flange portion 45b.
  • the fixed portion 45a has a stepped cylindrical shape.
  • the second shaft portion 32 of the valve body 30 is arranged inside the fixed portion 45a.
  • the fixed portion 45 a is joined to the second shaft portion 32 .
  • the flange portion 45b is connected to the lower end portion of the fixed portion 45a.
  • a return spring 48 is arranged outside the fixture 45 .
  • the return spring 48 is a coil spring. Note that the return spring 48 is not an essential component in the present invention.
  • the stator 60 has a cylindrical shape.
  • the stator 60 has an A-phase stator 61 and a B-phase stator 62 .
  • the A-phase stator 61 has a plurality of claw pole-shaped pole teeth 61a and 61b on its inner periphery.
  • the tip of the pole tooth 61a faces downward, and the tip of the pole tooth 61b faces upward.
  • the pole teeth 61a and the pole teeth 61b are alternately arranged at equal angular intervals in the circumferential direction.
  • the A-phase stator 61 has 12 pole teeth 61a and 12 pole teeth 61b.
  • the angle between the adjacent pole teeth 61a and 61b is 15 degrees.
  • the B-phase stator 62 has a plurality of claw pole-shaped pole teeth 62a, 62b on its inner periphery.
  • the tip of the pole tooth 62a faces downward and the tip of the pole tooth 62b faces upward.
  • the pole teeth 62a and the pole teeth 62b are alternately arranged at equal angular intervals in the circumferential direction.
  • the B-phase stator 62 has 12 pole teeth 62a and 12 pole teeth 62b.
  • the angle between the adjacent pole teeth 62a and 62b is 15 degrees.
  • the A-phase stator 61 and the B-phase stator 62 are arranged coaxially.
  • the A-phase stator 61 is in contact with the B-phase stator 62 .
  • the angle between the pole teeth 61a of the A-phase stator 61 and the pole teeth 62a of the B-phase stator 62 that are adjacent to each other when viewed in the direction of the axis L is 7.5 degrees. That is, the B-phase stator 62 is at a position rotated about the axis L by 7.5 degrees with respect to the A-phase stator 61 from the position where the pole teeth 61a and the pole teeth 62a are aligned in the axis L direction. As shown in FIG.
  • terminals A1 and A2 of the coil 61c of the A-phase stator 61 and terminals B1 and B2 of the coil 62c of the B-phase stator 62 are connected to the motor driver 77 of the electric valve control device .
  • the can 20 is arranged inside the stator 60 .
  • a rotor 41 is arranged inside the can 20 .
  • the stator 60 and rotor 41 constitute a stepping motor 66 .
  • the rotor 41 rotates when the pulse P is input to the stepping motor 66 . Specifically, the rotor 41 rotates when a drive current corresponding to the pulse P is supplied to the stator 60 of the stepping motor 66 .
  • the pulse P is input to the stepping motor 66 is synonymous with "the drive current corresponding to the pulse P is supplied to the stator 60 of the stepping motor 66".
  • Pulses P[1] to P[8] shown in FIG. 4B are sequentially input to the stepping motor 66 .
  • the speed of the pulse P is 125 pps.
  • the rate of pulse P may be 400 pps.
  • the speed of the pulse P is appropriately set according to the system in which the motor-operated valve device 1 is incorporated.
  • pulses P are cyclically input to the stepping motor 66 in ascending order (in the order of pulses P[1] to P[8]).
  • the rotor 41 rotates in the first direction, the rotor 41 and the valve stem holder 42 move downward due to the screw feeding action of the female thread 42c of the valve stem holder 42 and the male thread 43c of the guide bushing 43 .
  • the rotor 41 (valve shaft holder 42 ) pushes the valve body 30 downward via the valve closing spring 47 .
  • the valve body 30 moves downward and the valve portion 33 contacts the valve seat 18 .
  • the position of the rotor 41 at this time is the valve closing position Rc.
  • the valve closing spring 47 is compressed and the rotor 41 and the valve stem holder 42 move further downward.
  • the valve body 30 does not move downward.
  • the movable stopper 42s of the valve shaft holder 42 comes into contact with the fixed stopper 44s of the stopper member 44, the rotation of the rotor 41 in the first direction is restricted.
  • the position of the rotor 41 at this time is the reference position Rx.
  • the movable stopper 42s and the fixed stopper 44s are a stopper mechanism 49 that restricts rotation of the rotor 41 in the first direction.
  • the stepping motor 66 When rotating the rotor 41 in the second direction opposite to the first direction (counterclockwise in FIG. 3), the stepping motor 66 is cyclically supplied with pulses P in descending order (the order of pulses P[8] to P[1]). to enter.
  • the rotor 41 rotates in the second direction, the rotor 41 and the valve stem holder 42 move upward due to the screw feeding action of the female thread 42c of the valve stem holder 42 and the male thread 43c of the guide bush 43 .
  • the rotor 41 (valve stem holder 42) pushes the fixture 45 upward.
  • the valve body 30 moves upward together with the fixture 45 , and the valve body 30 leaves the valve seat 18 .
  • the position of the rotor 41 when the flow rate of the fluid at the valve port 17 is a predetermined set value in a predetermined flow measurement environment is defined as the valve open position Ro.
  • the set value is appropriately set according to the configuration and application of the motor-operated valve device 1 .
  • the valve port 17 closes, and when the rotor 41 rotates in the second direction, the valve port 17 opens. That is, the first direction is the valve closing direction and the second direction is the valve opening direction.
  • the opening degree of the valve port 17 is related to the opening degree of the electric valve 5.
  • the motor-operated valve control device 70 controls the motor-operated valve 5 so that the valve opening degree of the motor-operated valve 5 is within a range from the minimum opening degree (0%) to the maximum opening degree (100%).
  • the minimum opening degree and maximum opening degree of the valve opening used by the motor-operated valve control device 70 to control the motor-operated valve 5 will be described.
  • the valve opening degree of the electric valve 5 when the rotor 41 is at the position (reference position Rx) where rotation in the first direction is restricted by the stopper mechanism 49 is the minimum opening degree (0%).
  • the degree of opening is the maximum degree of opening (100%).
  • the number of pulses P required to rotate the rotor 41 from the reference position Rx to the fully open position Rz is 500.
  • the setting of the minimum opening degree and the maximum opening degree of the valve opening used by the motor-operated valve control device 70 to control the motor-operated valve 5 is not limited to the above.
  • the valve opening degree of the electric valve 5 when the valve leakage amount of the electric valve 5 reaches a predetermined flow rate is the minimum opening degree. (0%) is acceptable.
  • the valve opening degree of the electric valve 5 when the rotor 41 is at the valve closing position Rc or the valve opening position Ro may be the minimum opening degree (0%).
  • the valve opening degree of the motor-operated valve 5 when the rotor 41 is at a position immediately before the female screw 42c and the male screw 43c are disengaged may be the maximum opening (100%).
  • the electric valve control device 70 has a substrate 71 on which a plurality of electronic components (not shown) are mounted.
  • the substrate 71 and the stator 60 are housed in a synthetic resin housing (not shown).
  • the electric valve control device 70 has a nonvolatile memory 75, a communication device 76, a motor driver 77, and a computer 80, as shown in FIG.
  • the motor-operated valve control device 70 controls the motor-operated valve 5 based on commands received from the air conditioner control device 110 .
  • Non-volatile memory 75 stores data that must be retained even when the power is turned off.
  • Non-volatile memory 75 is, for example, EEPROM or flash memory.
  • the communication device 76 is communicably connected to the air conditioner control device 110 via the wired communication bus 120 .
  • the air conditioning system 100 employs, for example, a communication method such as Local Interconnect Network (LIN) or Controller Area Network (CAN). Note that the communication device 76 may be connected to the air conditioner control device 110 so as to be capable of wireless communication.
  • LIN Local Interconnect Network
  • CAN Controller Area Network
  • the motor driver 77 supplies drive current to the stepping motor 66 based on the pulse P input from the computer 80.
  • the motor driver 77 is connected to terminals A1 and A2 of the coil 61c of the A-phase stator 61 and terminals B1 and B2 of the coil 62c of the B-phase stator 62.
  • FIG. 4B shows an example of the correspondence between the pulse P and the drive current supplied by the motor driver 77.
  • (+) indicates the supply of drive current from terminal A1 to terminal A2 or from terminal B1 to terminal B2, and (-) indicates drive current from terminal A2 to terminal A1. It indicates that a current or drive current is supplied from the terminal B2 to the terminal B1, and (0) indicates that no drive current is supplied.
  • the motor driver 77 supplies drive current only to the coil 61c of the A-phase stator 61.
  • the drive current is supplied only to the coil 61c
  • the pole teeth 61a and 61b of the A-phase stator 61 and the magnetic poles of the rotor 41 face each other in the radial direction.
  • the drive current supply to the coil 61c is stopped in this state, the magnetic poles of the rotor 41 attract the pole teeth 61a and 61b of the A-phase stator 61, and the detent torque of the stepping motor 66 becomes relatively large.
  • the motor driver 77 supplies drive current only to the coil 62c of the B-phase stator 62.
  • the drive current is supplied only to the coil 62c
  • the pole teeth 62a, 62b of the B-phase stator 62 and the magnetic poles of the rotor 41 face each other in the radial direction.
  • the magnetic poles of the rotor 41 attract the pole teeth 62a and 62b of the B-phase stator 62, and the detent torque of the stepping motor 66 becomes relatively large.
  • motor driver 77 controls coil 61c of A-phase stator 61 and coil 62c of B-phase stator 62. supply the drive current to When the drive current supply to the coils 61c and 62c is stopped in this state, the detent torque of the stepping motor 66 becomes relatively small.
  • the computer 80 is a microcomputer for embedded equipment in which a CPU, ROM, RAM, input/output interface (I/O), timer, temperature sensor, etc. are incorporated in one package.
  • the computer 80 is placed near the motor driver 77 so that the temperature sensor can measure the ambient temperature Ta of the motor driver 77 .
  • Computer 80 may include non-volatile memory 75 , communication device 76 and motor driver 77 .
  • Computer 80 may be connected to an external temperature sensor or an external analog-to-digital converter.
  • a computer 80 is a control unit.
  • the ROM of the computer 80 stores programs executed by the CPU and various setting values that do not need to be rewritten.
  • the ROM of the computer 80 stores a data table G.
  • a data table G shows the correspondence between the number of pulses input to the motor driver 77 and the valve opening degree of the electric valve 5 .
  • the rotor 41 is positioned according to the number of pulses P (0 to 500) input to the motor driver 77 when the rotor 41 is at the reference position Rx, and the number of pulses P input.
  • the valve opening degree (0 to 100%) corresponding to the position is associated.
  • An example of the data table G is shown in FIG. Note that the correspondence between the number of pulses input to the stepping motor 66 and the valve opening degree of the electric valve 5 may be represented by a calculation formula.
  • the number of units Nu is stored in the ROM of the computer 80.
  • the number of units Nu is the number of pulses P continuously input to the motor driver 77 when the ambient temperature Ta of the motor driver 77 is high.
  • the computer 80 determines that the ambient temperature Ta of the motor driver 77 is high, the number of pulses P continuously input to the motor driver 77 does not exceed the number of units Nu.
  • the number of units Nu is set to the number of pulses P (permissible number) that can be continuously input when the ambient temperature Ta of the motor driver 77 is high. In this embodiment, the number of units Nu is 24, and the number of units Nu is set in the range of 2-250.
  • the length E of the pulse input pause period is stored in the ROM of the computer 80.
  • the pulse input idle period is a period during which the computer 80 does not input the pulse P to the motor driver 77 .
  • the pulse input pause period is provided after the unit number Nu of pulses P is input to the motor driver 77 .
  • the length E of the pulse input pause period is 192 ms, and the length E is the same as the length of time required for continuous input of the unit number Nu of pulses P.
  • the length E is set in the range of 16-2000 ms.
  • the length E is preferably equal to or longer than the time required to input the unit number Nu of pulses P immediately before the pulse input pause period.
  • a high temperature determination threshold value Th is stored in the ROM of the computer 80 .
  • the high temperature determination threshold Th is used when determining whether the ambient temperature Ta of the motor driver 77 is high.
  • the data table G, the number of units Nu, the pulse input pause period length E, and the high temperature determination threshold Th may be stored in the nonvolatile memory 75 .
  • the RAM of the computer 80 is a working memory used when the CPU executes programs.
  • a RAM of the computer 80 stores a current valve opening degree Dc indicating the current valve opening degree of the electric valve 5 .
  • the current valve opening degree Dc is copied from the RAM to the nonvolatile memory 75 when the electric valve control device 70 is powered off or shifted to sleep mode.
  • the current valve opening degree Dc is copied from the nonvolatile memory 75 to the RAM when the electric valve control device 70 is powered on or returned from the sleep mode.
  • the RAM of the computer 80 stores a first counter C1 and a second counter C2.
  • FIG. 6 and 7 are flowcharts showing an example of processing executed by the computer 80 of the motor operated valve device 1 of FIG.
  • the motor-operated valve control device 70 shifts to the operation mode when the power is turned on or when it returns from the sleep mode.
  • the motor operated valve controller 70 waits for a command from the air conditioner controller 110 in the operating mode.
  • the processing shown in the flowcharts of FIGS. 6 and 7 is executed.
  • the valve opening degree change command includes a target value of the valve opening degree of the electric valve 5 (target valve opening degree Dt).
  • the motor-operated valve control device 70 sets the valve opening to the target valve opening Dt.
  • the number Nt is acquired (S110).
  • the electric valve control device 70 acquires the target valve opening degree Dt from the valve opening degree change command, and reads the current valve opening degree Dc from the RAM.
  • the electric valve control device 70 refers to the data table G, and sets the difference value between the number of pulses associated with the target valve opening Dt and the number of pulses associated with the current valve opening Dc as the target number Nt. get.
  • the electric valve control device 70 determines whether the ambient temperature Ta of the motor driver 77 is high (S120). Specifically, the electric valve control device 70 acquires the ambient temperature Ta of the motor driver 77 based on the signal from the temperature sensor, and compares the ambient temperature Ta with the high temperature determination threshold Th.
  • the motor operated valve control device 70 determines that the ambient temperature Ta is not high and executes normal processing (S130 to S160).
  • the motor-operated valve control device 70 determines that the ambient temperature Ta is high, and executes high temperature processing (S210 to S300).
  • the motor-operated valve control device 70 sets the first counter C1 to 0 in normal processing (S130).
  • the electric valve control device 70 determines whether or not the first counter C1 is the target number Nt (S140). If the first counter C1 is not the target number Nt (N in S140), the electric valve control device 70 inputs one pulse P to the motor driver 77 (S150). At this time, the electric valve control device 70 inputs the pulses P in ascending order if the target valve opening Dt is smaller than the current valve opening Dc.
  • the rotor 41 rotates in the valve closing direction. Alternatively, the electric valve control device 70 inputs the pulses P in descending order if the target valve opening Dt is greater than the current valve opening Dc.
  • the rotor 41 rotates in the valve opening direction.
  • the electric valve control device 70 increases the first counter C1 by 1 (S160), and returns to the determination of the first counter C1 (S140). Then, the motor-operated valve control device 70 repeats the input of the pulse P until the first counter C1 reaches the target number Nt (S140 to S160).
  • the opening Dt is stored in the RAM as the current valve opening Dc, and the process ends.
  • the motor-operated valve control device 70 sets the first counter C1 to 0 and sets the second counter C2 to 0 in the high temperature processing (S210).
  • the electric valve control device 70 reads out the number of units Nu from the ROM.
  • the electric valve control device 70 determines whether or not the first counter C1 is at the target number Nt and whether or not the second counter C2 is at the unit number Nu (S220, S230).
  • the electric valve control device 70 inputs one pulse P to the motor driver 77 when the first counter C1 is not the target number Nt and the second counter C2 is not the unit number Nu (N in S220, N in S230). (S240).
  • the electric valve control device 70 inputs the pulses P in ascending order if the target valve opening Dt is smaller than the current valve opening Dc.
  • the rotor 41 rotates in the valve closing direction.
  • the electric valve control device 70 inputs the pulses P in descending order if the target valve opening Dt is greater than the current valve opening Dc.
  • the rotor 41 rotates in the valve opening direction.
  • the electric valve control device 70 increments the first counter C1 by 1 and the second counter C2 by 1 (S250), and returns to the determination of the first counter C1 (S220).
  • the motor-operated valve control device 70 determines that the last pulse P input to the motor driver 77 is , P[1], P[3], P[5] and P[7] (S260).
  • the motor-operated valve control device 70 One pulse P is input to the driver 77 (S270). At this time, the electric valve control device 70 inputs the pulses P in ascending order if the target valve opening Dt is smaller than the current valve opening Dc. The rotor 41 rotates in the valve closing direction. Alternatively, the electric valve control device 70 inputs the pulses P in descending order if the target valve opening Dt is greater than the current valve opening Dc. The rotor 41 rotates in the valve opening direction.
  • step S270 the pulse P that the electric valve control device 70 inputs to the motor driver 77 is P[1], P[3], P[5] or P[7]. That is, when the last pulse P input to the motor driver 77 is P[2], the next pulse P input to the motor driver 77 is P[1] or P[3]. When the last pulse P input to the motor driver 77 is P[4], the next pulse P input to the motor driver 77 is P[3] or P[5]. When the last pulse P input to the motor driver 77 is P[6], the next pulse P input to the motor driver 77 is P[5] or P[7].
  • the motor-operated valve control device 70 increments the second counter C2 by 1 (S280), sets the timer to the length E, and waits until the pulse input pause period elapses (S290).
  • the motor-operated valve control device 70 starts the timer , and waits until the pulse input pause period elapses (S290).
  • the electric valve control device 70 does not input the pulse P to the motor driver 77 and the motor driver 77 does not supply the A-phase stator 61 and the B-phase stator 62 with drive current. Since the last pulse P input to the motor driver 77 is one of P[1], P[3], P[5] and P[7], the stepping motor 66 detent Torque is relatively large.
  • the motor-operated valve control device 70 sets the second counter C2 to 0 (S300) and returns to the determination of the first counter C1 (S220).
  • the motor-operated valve control device 70 repeats the input of the pulse P until the first counter C1 reaches the target number Nt (S220 to S300).
  • the opening Dt is stored in the RAM as the current valve opening Dc, and the process ends.
  • FIGS. 8 and 9 are graphs showing temporal changes in the number of pulses P input to the motor driver 77 and the internal temperature of the motor driver 77.
  • FIG. FIG. 8 shows a case where the target number Nt of pulses P are continuously input.
  • FIG. 9 shows a case where a pulse input pause period is provided every time a pulse P having a unit number Nu is continuously input. The number of units Nu is smaller than the target number Nt.
  • 8A and 9A show the relationship between time and the number of pulses input to the motor driver.
  • 8B and 9B show the relationship between time and the internal temperature of the motor driver 77.
  • FIGS. 8A and 9A the solid line indicates the period during which the pulse P is input, and the broken line indicates the period during which the pulse P is not input.
  • the motor-operated valve device 1 has the motor-operated valve 5 and the motor-operated valve control device 70 .
  • the electric valve 5 has a stepping motor 66 .
  • the motor-operated valve control device 70 controls the motor-operated valve 5 .
  • the electric valve control device 70 has a computer 80 that inputs pulses P to a motor driver 77 connected to the stepping motor 66 .
  • the computer 80 receives the valve opening degree change command including the target valve opening degree Dt of the motor-operated valve 5
  • the pulse P input to the motor driver 77 to set the valve opening degree of the motor-operated valve 5 to the target valve opening degree Dt is changed. Get the target number Nt, which is a number.
  • the computer 80 determines that the ambient temperature Ta of the motor driver 77 is not high, it continuously inputs the target number Nt of pulses P to the motor driver 77 .
  • the computer 80 determines that the ambient temperature Ta of the motor driver 77 is high, it acquires the number of units Nu, which is the number of pulses P continuously input to the motor driver 77 .
  • the pulses P are continuously input to the motor driver 77 by unit number Nu until the number of pulses P input to the motor driver 77 reaches the target number Nt.
  • a pulse input rest period is provided each time a pulse P having a unit number Nu is input.
  • the motor-operated valve control device 70 determines that the ambient temperature Ta of the motor driver 77 is not high, it continuously inputs the target number Nt of pulses P to the motor driver 77 at once.
  • the motor-operated valve control device 70 determines that the ambient temperature Ta of the motor driver 77 is high, it does not input the target number Nt of pulses P to the motor driver 77 all at once, but rather pulses the motor driver 77 by the unit number Nu. Enter P. Then, the motor-operated valve control device 70 provides a pulse input pause period in which the pulse P is not input every time the pulse P of the unit number Nu is input to the motor driver 77 . Therefore, continuous operation of the motor driver 77 for a long time can be avoided, and an increase in internal temperature of the motor driver 77 can be suppressed.
  • the stepping motor 66 has an A-phase stator 61 and a B-phase stator 62 .
  • a motor driver 77 supplies drive current corresponding to the pulse P to the A-phase stator 61 and the B-phase stator 62 .
  • a pulse P input to the motor driver 77 immediately before the pulse input rest period is a pulse P (P[1], P[3 ], P[5] or P[7]).
  • the length E of the pulse input pause period is equal to or greater than the length of time required to input the pulse P of the unit number Nu immediately before the pulse input pause period. By doing so, it is possible to prevent the length of the pulse input quiescent period from becoming insufficient with respect to the input of the continuous pulse P immediately before the pulse input quiescent period.
  • the number of units Nu is a fixed value and stored in the ROM.
  • the number of units Nu is not limited to a fixed value.
  • the number of units Nu may be a value according to the ambient temperature Ta of the motor driver 77 .
  • the higher the ambient temperature Ta the smaller the unit number Nu may be.
  • the electric valve control device 70 sets the number of units Nu to 24, and determines the ambient temperature.
  • Ta is equal to or higher than the high temperature determination threshold Th+10° C.
  • the number of units Nu is set to 16
  • the ambient temperature Ta is the high temperature determination threshold Th+20° C. In the case above (Th+20° C. ⁇ Ta), the number of units Nu is set to 8.
  • the length E of the pulse input pause period is a fixed value and is stored in the ROM. Length E is not limited to a fixed value. In the electric valve control device 70 , the length E may be a value according to the ambient temperature Ta of the motor driver 77 . In the electric valve control device 70, the length E may be made longer as the ambient temperature Ta is higher. For example, when the ambient temperature Ta is equal to or higher than the high temperature determination threshold value Th and less than the high temperature determination threshold value Th+10° C.
  • the motor-operated valve control device 70 sets the length E to 192 ms, and the ambient temperature
  • Ta is equal to or higher than the high temperature determination threshold Th+10° C. and less than the high temperature determination threshold Th+20° C.
  • the length E is set to 384 ms
  • the ambient temperature Ta is the high temperature determination threshold Th+20° C.
  • the length E is set to 576 ms.
  • the motor-operated valve control device 70 may end the pulse input pause period when the ambient temperature Ta drops by a predetermined temperature (for example, 1 to 10° C.) during the pulse input pause period.
  • each term indicating a shape such as “cylinder” or “cylinder” is also used for a member or a portion of a member that substantially has the shape of the term.
  • a “cylindrical member” includes a cylindrical member and a substantially cylindrical member.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Electrically Driven Valve-Operating Means (AREA)
  • Control Of Stepping Motors (AREA)

Abstract

【課題】モータードライバの内部温度の上昇を抑制できる電動弁制御装置および電動弁装置を提供する。 【解決手段】電動弁制御装置70のコンピュータ80は、電動弁5の目標弁開度を含む弁開度変更命令を受信すると、電動弁5の弁開度を目標弁開度にするためにモータードライバ77に入力するパルスの数である目標数を取得する。コンピュータ80は、モータードライバ77の周囲温度が高温でないと判定したとき、モータードライバ77に目標数のパルスを連続して入力する。コンピュータ80は、周囲温度が高温であると判定したとき、モータードライバ77に入力したパルスの数が目標数に到達するまで、モータードライバ77に単位数ずつパルスを連続して入力し、単位数のパルスを入力する毎にパルス入力休止期間を設ける。

Description

電動弁制御装置および電動弁装置
 本発明は、電動弁制御装置および電動弁制御装置を有する電動弁装置に関する。
 特許文献1は、従来の電動弁装置の一例を開示している。電動弁装置は、電動弁と、電動弁制御装置と、を有している。電動弁は、エアコンの冷凍サイクルに組み込まれる。電動弁は、弁本体と、弁体と、弁体を移動させるためのステッピングモーターと、を有している。ステッピングモーターは、ローターとステーターとを有している。ステッピングモーターは、電動弁制御装置のモータードライバに接続されている。モータードライバにパルスが入力されると、モータードライバはパルスに対応した駆動電流をステーターに供給して、ローターを回転させる。ローターの回転に応じて弁体が移動し、電動弁の弁開度が変更される。
 電動弁は、電動弁制御装置によって制御される。電動弁制御装置は、電動弁の弁開度を最小開度から最大開度の範囲内で変更する。電動弁制御装置は、エアコン制御装置から電動弁の目標弁開度を含む弁開度変更命令を受信すると、目標弁開度に基づいて算出した数のパルスをモータードライバに入力する。これにより、電動弁の弁開度が目標弁開度に変更される。
国際公開第2019/130928号
 モータードライバは、集積回路が形成されたダイと、ダイが封入されたICパッケージと、を有している。モータードライバのジャンクション温度などに基づいて、モータードライバ使用時の周囲温度の範囲(使用温度範囲)が規定されている。電動弁装置は、車両のエンジンルームなどの高温の場所に設置されることがある。モータードライバが高温環境下で使用されると、モータードライバの内部温度が上昇しやすくなる。モータードライバの内部温度の上昇は、誤動作や故障の原因になり得る。
 そこで、本発明は、モータードライバの内部温度の上昇を抑制できる電動弁制御装置および電動弁制御装置を有する電動弁装置を提供することを目的とする。
 上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る電動弁制御装置は、ステッピングモーターを有する電動弁を制御する電動弁制御装置であって、前記ステッピングモーターと接続されたモータードライバにパルスを入力する制御部を有し、前記モータードライバが、前記ステッピングモーターにパルスに対応した駆動電流を供給し、前記制御部が、前記電動弁の目標弁開度を含む弁開度変更命令を受信すると、前記電動弁の弁開度を前記目標弁開度にするために前記モータードライバに入力するパルスの数である目標数を取得し、前記制御部が、前記モータードライバの周囲温度が高温でないと判定したとき、前記モータードライバに前記目標数のパルスを連続して入力し、前記制御部が、前記周囲温度が高温であると判定したとき、前記モータードライバに連続して入力するパルスの数である単位数を取得し、前記モータードライバに入力したパルスの数が前記目標数に到達するまで、前記モータードライバに前記単位数ずつパルスを連続して入力し、前記単位数のパルスを入力する毎にパルス入力休止期間を設ける、ことを特徴とする。
 本発明において、前記ステッピングモーターが、A相ステーターと、B相ステーターと、を有し、前記モータードライバが、前記A相ステーターと前記B相ステーターとにパルスに対応した駆動電流を供給し、前記パルス入力休止期間の直前に前記モータードライバに入力されるパルスが、前記モータードライバに前記A相ステーターのみまたは前記B相ステーターのみに駆動電流を供給させるパルスである、ことが好ましい。
 本発明において、前記パルス入力休止期間の長さが、当該パルス入力休止期間の直前の前記単位数のパルスの入力に要した時間の長さ以上である、ことが好ましい。
 上記目的を達成するために、本発明の他の一態様に係る電動弁装置は、ステッピングモーターを有する電動弁と、前記電動弁制御装置と、を有する。
 電動弁制御装置は、モータードライバの周囲温度が高温でないと判定したとき、モータードライバに目標数のパルスを一度に連続して入力する。電動弁制御装置は、モータードライバの周囲温度が高温であると判定したとき、モータードライバに目標数のパルスを一度に入力せずに、モータードライバに単位数ずつパルスを入力する。そして、電動弁制御装置は、モータードライバに単位数のパルスを入力する毎にパルスを入力しないパルス入力休止期間を設ける。そのため、モータードライバの長時間の連続動作を回避して、モータードライバの内部温度の上昇を抑制できる。
本発明の一実施例に係る電動弁装置を有するエアコンシステムのブロック図である。 図1の電動弁装置の断面図である。 図1の電動弁装置が有する弁軸ホルダー、ストッパ部材、ローターおよびステーターの平面図である。 図1の電動弁装置が有するコンピュータ、モータードライバおよびステッピングモーターを説明する図である。 モータードライバに入力されるパルス数と電動弁の弁開度との対応を示すデータテーブルの一例を示す図である。 図1の電動弁装置が有するコンピュータが実行する処理の一例を示すフローチャートである。 図1の電動弁装置が有するコンピュータが実行する処理の一例を示すフローチャートである(図6の続き)。 モータードライバに入力されたパルスの数とモータードライバの内部温度との時間変化を示すグラフである(目標数のパルスを連続して入力する場合)。 モータードライバに入力されたパルスの数とモータードライバの内部温度との時間変化を示すグラフである(単位数のパルスを連続して入力する毎にパルス入力休止期間を設ける場合)。
 以下、本発明の一実施例に係る電動弁装置の構成について、図1~図5を参照して説明する。本実施例に係る電動弁装置1は、例えば、エアコンの冷凍サイクルにおいて冷媒流量を制御する流量制御弁として使用される。
 図1は、本発明の一実施例に係る電動弁装置を有するエアコンシステムのブロック図である。図2は、図1の電動弁装置の断面図である。図2において、ステーターおよび電動弁制御装置を模式的に示している。図2において、ステーターおよび電動弁制御装置を収容するハウジングの図示を省略している。図3は、図1の電動弁装置が有する弁軸ホルダー、ストッパ部材、ローターおよびステーターの平面図である。図3において、ステーターを模式的に示している。図3において、ローターの磁極を模式的に示している。図4は、図1の電動弁装置が有するコンピュータ、モータードライバおよびステッピングモーターを説明する図である。図4Aは、コンピュータとモータードライバとステッピングモーターとの接続を模式的に示す。図4Bは、パルスとモータードライバがステーターに供給する駆動電流との対応の一例を示す。図5は、モータードライバに入力されるパルス数と電動弁の弁開度との対応を示すデータテーブルの一例を示す図である。
 図1に、車両に搭載されるエアコンシステム100の一例を示す。このエアコンシステム100は、配管105を介して順に接続された圧縮機101、凝縮器102、電動弁装置1(電動弁5)および蒸発器103を有している。電動弁装置1は、膨張弁である。エアコンシステム100は、エアコン制御装置110を有している。エアコン制御装置110は、電動弁装置1と通信可能に接続されている。エアコン制御装置110は、電動弁装置1を用いて配管105を流れる冷媒の流量を制御する。
 図2に示すように、電動弁装置1は、電動弁5と、電動弁制御装置70と、を有している。
 電動弁5は、弁本体10と、キャン20と、弁体30と、駆動機構40と、ステーター60と、を有している。
 弁本体10は、本体部材11と、接続部材13と、を有している。本体部材11は、円柱形状を有している。本体部材11は、弁室14を有している。本体部材11には、第1導管15および第2導管16が接合されている。第1導管15は、軸線Lと直交する方向(図2の左右方向)に沿って配置され、弁室14に接続されている。第2導管16は、軸線L方向(図2の上下方向)に沿って配置され、弁口17を介して弁室14に接続されている。弁口17は、弁室14において円環形状の弁座18に囲まれている。本体部材11は、円形の嵌合穴11aを有している。嵌合穴11aは、本体部材11の上端面に配置されている。嵌合穴11aの内周面は、図2において左方を向く平面11dを有している。嵌合穴11aの底面には、弁室14に通じる貫通孔11bが設けられている。接続部材13は、円環板形状を有している。接続部材13の内周縁は、本体部材11の上端部に接合されている。本体部材11および接続部材13は、アルミニウム合金、ステンレスまたは真ちゅうなどの金属製である。
 キャン20は、ステンレスなどの金属製である。キャン20は、円筒形状を有している。キャン20は、下端部が開口しかつ上端部が塞がれている。キャン20の下端部は、接続部材13の外周縁に接合されている。
 弁体30は、第1軸部31と、第2軸部32と、弁部33と、を有している。第1軸部31は、円柱形状を有している。第2軸部32は、円柱形状を有している。第2軸部32の径は、第1軸部31の径より小さい。第2軸部32は、第1軸部31の上端部に同軸に連設されている。弁体30は、上方を向く円環状の平面である段部34を有している。段部34は、第1軸部31と第2軸部32との連設部分に配置されている。弁部33は、上方から下方に向かうにしたがって径が小さくなる略円錐形状を有している。弁部33は、第1軸部31の下端部に同軸に連設されている。弁部33は、弁口17に配置される。弁部33と弁口17との間に可変絞り部が形成される。弁部33は、弁座18と向かい合って配置される。弁部33が弁座18に接すると、弁口17が閉じる。
 駆動機構40は、弁体30を上下方向(軸線L方向)に移動させる。弁体30の移動によって弁口17の開度(すなわち、電動弁5の弁開度)が変わる。駆動機構40は、ローター41と、弁軸ホルダー42と、ガイドブッシュ43と、ストッパ部材44と、固定具45と、を有している。
 ローター41は、円筒形状を有している。ローター41の外径は、キャン20の内径より若干小さい。ローター41は、キャン20の内側に配置される。ローター41は、弁本体10に対して回転可能である。ローター41は、複数のN極および複数のS極を有している。複数のN極および複数のS極は、ローター41の外周面に配置されている。複数のN極および複数のS極は、上下方向に延在している。複数のN極および複数のS極は、周方向に等角度間隔で交互に配置されている。本実施例において、ローター41は、N極を12個有し、S極を12個有している。互いに隣り合うN極とS極との間の角度は、15度である。
 弁軸ホルダー42は、円筒形状を有している。弁軸ホルダー42は、下端部が開口しかつ上端部が塞がれている。弁軸ホルダー42はローター41の嵌合孔41aに嵌合されている。弁軸ホルダー42は、ローター41と共に回転する。弁軸ホルダー42の外周面の下端部には、径方向外方に突出する突部である可動ストッパ42sが配置されている。弁軸ホルダー42は、軸孔42bを有している。軸孔42bは、弁軸ホルダー42の上壁部42aに配置されている。軸孔42bには、弁体30の第2軸部32が軸線L方向に移動可能に配置される。弁軸ホルダー42の上壁部42aの下面にはワッシャー46が配置される。ワッシャー46と弁体30の段部34との間には閉弁ばね47が配置される。閉弁ばね47は、コイルばねであり、弁体30を弁座18に向けて押す。弁軸ホルダー42の内周面には、雌ねじ42cが形成されている。可動ストッパ42sは、ローター41に対して固定されている。
 ガイドブッシュ43は、基部43aと、支持部43bと、を有している。基部43aは、円筒形状を有している。支持部43bは、円筒形状を有している。基部43aの外周面は、平面43dを有している。基部43aは本体部材11の嵌合穴11aに圧入され、平面43dが嵌合穴11aの平面11dと接する。これにより、本体部材11の中心軸とガイドブッシュ43の中心軸とが軸線L上で一致し、ガイドブッシュ43が本体部材11に対して軸線L周りに正しく位置付けられる。支持部43bの外径は、基部43aの外径より小さい。支持部43bの内径は、基部43aの内径と同じである。支持部43bは、基部43aの上端部に同軸に連設されている。支持部43bの外周面には、雄ねじ43cが形成されている。雄ねじ43cは、弁軸ホルダー42の雌ねじ42cと螺合される。弁軸ホルダー42とガイドブッシュ43とは、ローター41の回転を直線運動に変換するねじ機構を構成する。ガイドブッシュ43の内側には、弁体30の第1軸部31が配置される。ガイドブッシュ43は、弁体30を軸線L方向に移動可能に支持する。
 ストッパ部材44は、ストッパ本体44aを有している。ストッパ本体44aは、円筒形状を有している。ストッパ本体44aの内周面には、雌ねじ44cが形成されている。ストッパ本体44aの外周面には、径方向外方に突出する突部である固定ストッパ44sが配置されている。雌ねじ44cは、ストッパ本体44aがガイドブッシュ43の基部43aに当接するまで雄ねじ43cに螺合されている。これにより、ストッパ部材44は、ガイドブッシュ43に固定される。固定ストッパ44sは、弁本体10に対して固定されている。
 固定具45は、固定部45aと、フランジ部45bと、を有している。固定部45aは、段付きの円筒形状を有している。固定部45aの内側には、弁体30の第2軸部32が配置される。固定部45aは、第2軸部32に接合される。フランジ部45bは、固定部45aの下端部に連設されている。固定具45の外側には、復帰ばね48が配置される。復帰ばね48は、コイルばねである。なお、本発明において復帰ばね48は必須の構成要素ではない。
 ステーター60は、円筒形状を有している。ステーター60は、A相ステーター61と、B相ステーター62と、を有している。
 A相ステーター61は、複数のクローポール型の極歯61a、61bを内周に有している。極歯61aの先端は下方に向いており、極歯61bの先端は上方に向いている。極歯61aと極歯61bとは、周方向に等角度間隔で交互に配置されている。本実施例において、A相ステーター61は、極歯61aを12個有し、極歯61bを12個有している。互いに隣り合う極歯61aと極歯61bとの間の角度は、15度である。A相ステーター61のコイル61cが通電されると、極歯61aと極歯61bとは互いに異なる極性の磁極となる。
 B相ステーター62は、複数のクローポール型の極歯62a、62bを内周に有している。極歯62aの先端は下方に向いており、極歯62bの先端は上方に向いている。極歯62aと極歯62bとは、周方向に等角度間隔で交互に配置されている。本実施例において、B相ステーター62は、極歯62aを12個有し、極歯62bを12個有している。互いに隣り合う極歯62aと極歯62bとの間の角度は、15度である。B相ステーター62のコイル62cが通電されると、極歯62aと極歯62bとは互いに異なる極性の磁極となる。
 A相ステーター61とB相ステーター62とは、同軸に配置されている。A相ステーター61は、B相ステーター62と接している。軸線L方向から見たときに互いに隣り合うA相ステーター61の極歯61aとB相ステーター62の極歯62aとの間の角度は、7.5度である。つまり、B相ステーター62は、極歯61aと極歯62aとが軸線L方向に並ぶ位置からA相ステーター61に対して軸線L周りに7.5度回転した位置にある。図4Aに示すように、A相ステーター61のコイル61cの端子A1、A2およびB相ステーター62のコイル62cの端子B1、B2は、電動弁制御装置70のモータードライバ77に接続されている。
 ステーター60の内側には、キャン20が配置される。キャン20の内側には、ローター41が配置される。ステーター60とローター41とは、ステッピングモーター66を構成する。
 ステッピングモーター66にパルスPが入力されることによりローター41が回転する。具体的には、ステッピングモーター66のステーター60にパルスPに対応した駆動電流が供給されることによりローター41が回転する。本明細書において、「ステッピングモーター66にパルスPが入力されること」は、「ステッピングモーター66のステーター60にパルスPに対応した駆動電流が供給されること」と同義である。
 ステッピングモーター66には、図4Bに示すパルスP[1]~P[8]が順番に入力される。本実施例において、パルスPの速度は125ppsである。パルスPの速度は400ppsであってもよい。パルスPの速度は、電動弁装置1が組み込まれるシステムなどに応じて適宜設定される。
 ローター41を第一方向(図3において時計方向)に回転させる場合、ステッピングモーター66にパルスPを昇順(パルスP[1]~P[8]の順番)で循環的に入力する。ローター41が第一方向に回転すると、弁軸ホルダー42の雌ねじ42cとガイドブッシュ43の雄ねじ43cとのねじ送り作用によってローター41および弁軸ホルダー42が下方に移動する。ローター41(弁軸ホルダー42)が、閉弁ばね47を介して弁体30を下方に押す。弁体30が下方に移動して弁部33が弁座18に接する。このときのローター41の位置は、閉弁位置Rcである。この状態からローター41を第一方向にさらに回転させると、閉弁ばね47が圧縮されてローター41および弁軸ホルダー42が下方にさらに移動する。弁体30は下方に移動しない。そして、弁軸ホルダー42の可動ストッパ42sがストッパ部材44の固定ストッパ44sに接すると、ローター41の第一方向への回転が規制される。このときのローター41の位置は、基準位置Rxである。可動ストッパ42sおよび固定ストッパ44sは、ローター41の第一方向への回転を規制するストッパ機構49である。
 ローター41を第一方向と反対の第二方向(図3において反時計方向)に回転させる場合、ステッピングモーター66にパルスPを降順(パルスP[8]~P[1]の順番)で循環的に入力する。ローター41が第二方向に回転すると、弁軸ホルダー42の雌ねじ42cとガイドブッシュ43の雄ねじ43cとのねじ送り作用によってローター41および弁軸ホルダー42が上方に移動する。ローター41(弁軸ホルダー42)が固定具45を上方に押す。固定具45とともに弁体30が上方に移動して、弁体30が弁座18から離れる。所定の流量測定環境において弁口17における流体の流量が所定の設定値であるときのローター41の位置を開弁位置Roとする。設定値は、電動弁装置1の構成や用途などに応じて適宜設定される。
 ローター41が第一方向に回転すると弁口17が閉じ、ローター41が第二方向に回転すると弁口17が開く。すなわち、第一方向は閉弁方向であり、第二方向は開弁方向である。
 弁口17の開度は、電動弁5の弁開度に関連している。電動弁制御装置70は、電動弁5の弁開度が最小開度(0%)から最大開度(100%)の範囲内となるように当該電動弁5を制御する。
 電動弁制御装置70が電動弁5の制御に用いる弁開度の最小開度および最大開度について説明する。ローター41がストッパ機構49によって第一方向への回転が規制された位置(基準位置Rx)にあるときの電動弁5の弁開度が、最小開度(0%)である。また、弁口17が電動弁5の最大流量(例えばCv値)の90%の流量の冷媒が流動可能な開度となる位置(全開位置Rz)にローター41があるときの電動弁5の弁開度が、最大開度(100%)である。基準位置Rxから全開位置Rzまでローター41を回転させるために必要なパルスPの数は500である。
 なお、電動弁制御装置70が電動弁5の制御に用いる弁開度の最小開度および最大開度の設定は上記に限定されない。例えば、ローター41が閉弁位置Rcから開弁方向に回転していくときに電動弁5の弁漏れ量が所定流量に達した位置にあるときの電動弁5の弁開度が、最小開度(0%)でもよい。または、ローター41が閉弁位置Rcや開弁位置Roにあるときの電動弁5の弁開度が、最小開度(0%)でもよい。また、ローター41が雌ねじ42cと雄ねじ43cとの螺合が外れる直前の位置にあるときの電動弁5の弁開度が、最大開度(100%)でもよい。
 電動弁制御装置70は、複数の電子部品(図示なし)が実装された基板71を有している。基板71とステーター60とは、合成樹脂製のハウジング(図示なし)に収容されている。電動弁制御装置70は、図1に示すように、不揮発性メモリ75と、通信装置76と、モータードライバ77と、コンピュータ80と、を有している。電動弁制御装置70は、エアコン制御装置110から受信した命令に基づいて電動弁5を制御する。
 不揮発性メモリ75は、電源が切断された場合でも保持する必要があるデータを記憶する。不揮発性メモリ75は、例えば、EEPROMやフラッシュメモリである。
 通信装置76は、有線通信バス120を介してエアコン制御装置110と通信可能に接続されている。エアコンシステム100は、例えば、Local Interconnect Network(LIN)やController Area Network(CAN)などの通信方式を採用している。なお、通信装置76は、エアコン制御装置110と無線通信可能に接続されていてもよい。
 モータードライバ77は、コンピュータ80から入力されるパルスPに基づいてステッピングモーター66に駆動電流を供給する。図4Aに示すように、モータードライバ77は、A相ステーター61のコイル61cの端子A1、A2およびB相ステーター62のコイル62cの端子B1、B2と接続されている。図4Bに、パルスPとモータードライバ77が供給する駆動電流との対応の一例を示す。図4Bにおいて、(+)は、端子A1から端子A2への駆動電流、または、端子B1から端子B2への駆動電流を供給することを示し、(-)は、端子A2から端子A1への駆動電流、または、端子B2から端子B1への駆動電流を供給することを示し、(0)は、駆動電流を供給しないことを示す。
 モータードライバ77にパルスP[1]またはP[5]が入力されたとき、モータードライバ77は、A相ステーター61のコイル61cのみに駆動電流を供給する。コイル61cのみに駆動電流が供給されると、A相ステーター61の極歯61a、61bとローター41の磁極とが径方向に向かい合う。この状態においてコイル61cへの駆動電流の供給を停止すると、ローター41の磁極がA相ステーター61の極歯61a、61bを引き付けて、ステッピングモーター66のディテントトルクが比較的大きくなる。
 モータードライバ77にパルスP[3]またはP[7]が入力されたとき、モータードライバ77は、B相ステーター62のコイル62cのみに駆動電流を供給する。コイル62cのみに駆動電流が供給されると、B相ステーター62の極歯62a、62bとローター41の磁極とが径方向に向かい合う。この状態においてコイル62cへの駆動電流の供給を停止すると、ローター41の磁極がB相ステーター62の極歯62a、62bを引き付けて、ステッピングモーター66のディテントトルクが比較的大きくなる。
 ステッピングモーター66のディテントトルクが大きいと、振動などによってローター41が回転することを抑制できる。
 モータードライバ77にパルスP[2]、P[4]、P[6]またはP[8]が入力されたとき、モータードライバ77は、A相ステーター61のコイル61cおよびB相ステーター62のコイル62cに駆動電流を供給する。この状態においてコイル61cおよびコイル62cへの駆動電流の供給を停止すると、ステッピングモーター66のディテントトルクが比較的小さくなる。
 コンピュータ80は、CPU、ROM、RAM、入出力インタフェース(I/O)、タイマーおよび温度センサー(sensor)などが1つのパッケージに組み込まれた組込機器用のマイクロコンピュータである。コンピュータ80は、温度センサーがモータードライバ77の周囲温度Taを計測できるように、モータードライバ77の近くに配置されている。コンピュータ80は、不揮発性メモリ75、通信装置76およびモータードライバ77を含んでいてもよい。コンピュータ80は、外付けの温度センサーや外付けのアナログ-デジタル変換器が接続されていてもよい。コンピュータ80は、制御部である。
 コンピュータ80のROMには、CPUが実行するプログラムや書き換えの必要のない各種設定値などが格納される。
 本実施例において、コンピュータ80のROMには、データテーブルGが格納されている。データテーブルGは、モータードライバ77に入力したパルス数と電動弁5の弁開度との対応を示す。具体的には、データテーブルGにおいて、ローター41が基準位置Rxにあるときにモータードライバ77に入力したパルスPの数(0~500)と、当該数のパルスPの入力によってローター41が位置付けられた位置に対応する弁開度(0~100%)と、が対応付けられている。図5に、データテーブルGの一例を示す。なお、ステッピングモーター66に入力されたパルス数と電動弁5の弁開度との対応は、計算式で示されていてもよい。
 コンピュータ80のROMには、単位数Nuが格納されている。単位数Nuは、モータードライバ77の周囲温度Taが高温のときにモータードライバ77に連続して入力するパルスPの数である。コンピュータ80は、モータードライバ77の周囲温度Taが高温であると判定したとき、モータードライバ77に連続して入力するパルスPの数が単位数Nuを超えないようにする。単位数Nuは、モータードライバ77の周囲温度Taが高温のときに連続して入力可能とするパルスPの数(許容数)が設定される。本実施例において、単位数Nuは24であり、単位数Nuは2~250の範囲で設定される。
 コンピュータ80のROMには、パルス入力休止期間の長さEが格納されている。パルス入力休止期間は、コンピュータ80がモータードライバ77にパルスPを入力しない期間である。パルス入力休止期間は、モータードライバ77に単位数NuのパルスPを入力した後に設けられる。本実施例において、パルス入力休止期間の長さEは192msであり、長さEは単位数NuのパルスPの連続した入力に要する時間の長さと同じである。長さEは、16~2000msの範囲で設定される。長さEは、パルス入力休止期間の直前の単位数NuのパルスPの入力に要した時間以上であることが好ましい。
 コンピュータ80のROMには、高温判定しきい値Thが格納されている。高温判定しきい値Thは、モータードライバ77の周囲温度Taが高温か否かを判定するときに用いられる。
 データテーブルG、単位数Nu、パルス入力休止期間の長さEおよび高温判定しきい値Thは、不揮発性メモリ75に格納されていてもよい。
 コンピュータ80のRAMは、CPUがプログラムを実行する際に使用される作業用メモリである。コンピュータ80のRAMには、電動弁5の現在の弁開度を示す現在弁開度Dcが格納される。現在弁開度Dcは、電動弁制御装置70の電源遮断時またはスリープモードへの移行時にRAMから不揮発性メモリ75にコピーされる。現在弁開度Dcは、電動弁制御装置70の電源投入時またはスリープモードからの復帰時に不揮発性メモリ75からRAMにコピーされる。また、コンピュータ80のRAMには、第1カウンタC1と第2カウンタC2とが格納される。
 次に、電動弁制御装置70が実行する処理の一例を、図6、図7を参照して説明する。図6、図7は、図1の電動弁装置1が有するコンピュータ80が実行する処理の一例を示すフローチャートである。
 電動弁制御装置70(具体的にはコンピュータ80)は、電源が投入されると、または、スリープモードから復帰すると、動作モードに移行する。電動弁制御装置70は、動作モードにおいて、エアコン制御装置110からの命令を待つ。そして、電動弁制御装置70が、エアコン制御装置110から弁開度変更命令を受信すると、図6、図7のフローチャートに示す処理を実行する。弁開度変更命令は、電動弁5の弁開度の目標値(目標弁開度Dt)を含む。
 電動弁制御装置70は、弁開度変更命令に含まれる目標弁開度Dtに基づいて、弁開度を目標弁開度Dtにするためにモータードライバ77に入力するパルスPの数である目標数Ntを取得する(S110)。具体的には、電動弁制御装置70は、弁開度変更命令から目標弁開度Dtを取得し、RAMから現在弁開度Dcを読み出す。電動弁制御装置70は、データテーブルGを参照し、目標弁開度Dtに対応付けられたパルス数と、現在弁開度Dcに対応付けられたパルス数と、の差分値を目標数Ntとして取得する。
 電動弁制御装置70は、モータードライバ77の周囲温度Taが高温か否かを判定する(S120)。具体的には、電動弁制御装置70は、温度センサーからの信号に基づいてモータードライバ77の周囲温度Taを取得して、周囲温度Taと高温判定しきい値Thとを比較する。
 電動弁制御装置70は、周囲温度Taが高温判定しきい値Th未満のとき(S120でN)、周囲温度Taが高温でないと判定して、通常処理(S130~S160)を実行する。電動弁制御装置70は、周囲温度Taが高温判定しきい値Th以上のとき(S120でN)、周囲温度Taが高温であると判定して、高温時処理(S210~S300)を実行する。
 電動弁制御装置70は、通常処理において、第1カウンタC1を0にする(S130)。電動弁制御装置70は、第1カウンタC1が目標数Ntであるか否かを判定する(S140)。電動弁制御装置70は、第1カウンタC1が目標数Ntでなければ(S140でN)、モータードライバ77にパルスPを1つ入力する(S150)。このとき、電動弁制御装置70は、目標弁開度Dtが現在弁開度Dcより小さければ、パルスPを昇順で入力する。ローター41は閉弁方向に回転する。または、電動弁制御装置70は、目標弁開度Dtが現在弁開度Dcより大きければ、パルスPを降順で入力する。ローター41は開弁方向に回転する。電動弁制御装置70は、第1カウンタC1を1増加させ(S160)、第1カウンタC1の判定に戻る(S140)。そして、電動弁制御装置70は、第1カウンタC1が目標数NtになるまでパルスPの入力を繰り返し(S140~S160)、第1カウンタC1が目標数Ntになると(S140でY)、目標弁開度Dtを現在弁開度DcとしてRAMに格納して処理を終了する。
 電動弁制御装置70は、高温時処理において、第1カウンタC1を0にし、第2カウンタC2を0にする(S210)。電動弁制御装置70は、ROMから単位数Nuを読み出す。電動弁制御装置70は、第1カウンタC1が目標数Ntであるか否かおよび第2カウンタC2が単位数Nuであるか否かを判定する(S220、S230)。電動弁制御装置70は、第1カウンタC1が目標数Ntでなくかつ第2カウンタC2が単位数Nuでなければ(S220でN、S230でN)、モータードライバ77にパルスPを1つ入力する(S240)。このとき、電動弁制御装置70は、目標弁開度Dtが現在弁開度Dcより小さければ、パルスPを昇順で入力する。ローター41は閉弁方向に回転する。または、電動弁制御装置70は、目標弁開度Dtが現在弁開度Dcより大きければ、パルスPを降順で入力する。ローター41は開弁方向に回転する。電動弁制御装置70は、第1カウンタC1を1増加させかつ第2カウンタC2を1増加させ(S250)、第1カウンタC1の判定に戻る(S220)。
 電動弁制御装置70は、第1カウンタC1が目標数Ntでなくかつ第2カウンタC2が単位数Nuであれば(S220でN、S230でY)、モータードライバ77に最後に入力したパルスPが、P[1]、P[3]、P[5]およびP[7]のいずれかであった否かを判定する(S260)。
 電動弁制御装置70は、モータードライバ77に最後に入力したパルスPがP[1]、P[3]、P[5]およびP[7]のいずれかでなければ(S260でN)、モータードライバ77にパルスPを1つ入力する(S270)。このとき、電動弁制御装置70は、目標弁開度Dtが現在弁開度Dcより小さければ、パルスPを昇順で入力する。ローター41は閉弁方向に回転する。または、電動弁制御装置70は、目標弁開度Dtが現在弁開度Dcより大きければ、パルスPを降順で入力する。ローター41は開弁方向に回転する。
 ステップS270において、電動弁制御装置70がモータードライバ77に入力するパルスPは、P[1]、P[3]、P[5]またはP[7]である。つまり、モータードライバ77に最後に入力されたパルスPがP[2]のとき、モータードライバ77に次に入力されるパルスPは、P[1]またはP[3]である。モータードライバ77に最後に入力されたパルスPがP[4]のとき、モータードライバ77に次に入力されるパルスPは、P[3]またはP[5]である。モータードライバ77に最後に入力されたパルスPがP[6]のとき、モータードライバ77に次に入力されるパルスPは、P[5]またはP[7]である。モータードライバ77に最後に入力されたパルスPがP[8]のとき、モータードライバ77に次に入力されるパルスPは、P[7]またはP[1]である。そして、電動弁制御装置70は、第2カウンタC2を1増加させ(S280)、タイマーに長さEを設定して、パルス入力休止期間が経過するまで待つ(S290)。
 電動弁制御装置70は、モータードライバ77に最後に入力したパルスPがP[1]、P[3]、P[5]およびP[7]のいずれかであるとき(S260でY)、タイマーに長さEを設定して、パルス入力休止期間が経過するまで待つ(S290)。
 パルス入力休止期間において、電動弁制御装置70は、モータードライバ77にパルスPを入力せず、モータードライバ77はA相ステーター61およびB相ステーター62に駆動電流を供給しない。モータードライバ77に最後に入力されたパルスPがP[1]、P[3]、P[5]およびP[7]のいずれかであるため、パルス入力休止期間中は、ステッピングモーター66のディテントトルクが比較的大きい。
 電動弁制御装置70は、パルス入力休止期間が経過すると、第2カウンタC2を0にし(S300)、第1カウンタC1の判定に戻る(S220)。
 そして、電動弁制御装置70は、第1カウンタC1が目標数NtになるまでパルスPの入力を繰り返し(S220~S300)、第1カウンタC1が目標数Ntになると(S220でY)、目標弁開度Dtを現在弁開度DcとしてRAMに格納して処理を終了する。
 次に、モータードライバ77の周囲温度Taが高温である場合に、電動弁制御装置70がモータードライバ77に目標数NtのパルスPを入力したときのモータードライバ77の内部温度の変化の例について、図8、図9を参照して説明する。
 図8、図9は、モータードライバ77に入力されたパルスPの数とモータードライバ77の内部温度との時間変化を示すグラフである。図8は、目標数NtのパルスPを連続して入力する場合を示す。図9は、単位数NuのパルスPを連続して入力する毎にパルス入力休止期間を設ける場合を示す。単位数Nuは目標数Ntより小さい。図8A、図9Aは、時間とモータードライバに入力されたパルス数との関係を示す。図8B、図9Bは、時間とモータードライバ77の内部温度との関係を示す。図8A、図9Aにおいて、実線はパルスPを入力している期間を示し、破線はパルスPを入力していない期間を示す。
 図8Aに示すように、電動弁制御装置70がモータードライバ77に目標数NtのパルスPを連続して入力すると、図8Bに示すように、電動弁制御装置70がパルスPを入力するにしたがってモータードライバ77の内部温度が上昇する。目標数Ntが比較的大きいと、モータードライバ77の内部温度が上限温度Tzを超える。
 図9Aに示すように、電動弁制御装置70がモータードライバ77に単位数NuのパルスPを連続して入力する毎にパルス入力休止期間を設けると、図9Bに示すように、電動弁制御装置70がパルスPを入力するにしたがってモータードライバ77の内部温度が上昇するが、パルス入力休止期間において内部温度が低下する。そのため、目標数NtのパルスPを入力する際のモータードライバ77の内部温度の上昇が抑えられ、モータードライバ77の内部温度が上限温度Tzを超えることを抑制できる。
 以上説明したように、本実施例に係る電動弁装置1は、電動弁5と、電動弁制御装置70と、を有する。電動弁5は、ステッピングモーター66を有する。電動弁制御装置70は、電動弁5を制御する。電動弁制御装置70は、ステッピングモーター66に接続されたモータードライバ77にパルスPを入力するコンピュータ80を有する。コンピュータ80が、電動弁5の目標弁開度Dtを含む弁開度変更命令を受信すると、電動弁5の弁開度を目標弁開度Dtにするためにモータードライバ77に入力するパルスPの数である目標数Ntを取得する。コンピュータ80が、モータードライバ77の周囲温度Taが高温でないと判定したとき、モータードライバ77に目標数NtのパルスPを連続して入力する。コンピュータ80が、モータードライバ77の周囲温度Taが高温であると判定したとき、モータードライバ77に連続して入力するパルスPの数である単位数Nuを取得する。コンピュータ80が、周囲温度Taが高温であると判定したとき、モータードライバ77に入力したパルスPの数が目標数Ntに到達するまで、モータードライバ77に単位数NuずつパルスPを連続して入力し、単位数NuのパルスPを入力する毎にパルス入力休止期間を設ける。
 電動弁制御装置70は、モータードライバ77の周囲温度Taが高温でないと判定したとき、モータードライバ77に目標数NtのパルスPを一度に連続して入力する。電動弁制御装置70は、モータードライバ77の周囲温度Taが高温であると判定したとき、モータードライバ77に目標数NtのパルスPを一度に入力せずに、モータードライバ77に単位数NuずつパルスPを入力する。そして、電動弁制御装置70は、モータードライバ77に単位数NuのパルスPを入力する毎にパルスPを入力しないパルス入力休止期間を設ける。そのため、モータードライバ77の長時間の連続動作を回避して、モータードライバ77の内部温度の上昇を抑制できる。
 また、ステッピングモーター66が、A相ステーター61と、B相ステーター62と、を有する。モータードライバ77が、A相ステーター61とB相ステーター62とにパルスPに対応した駆動電流を供給する。パルス入力休止期間の直前にモータードライバ77に入力されるパルスPが、モータードライバ77にA相ステーター61のみまたはB相ステーター62のみに駆動電流を供給させるパルスP(P[1]、P[3]、P[5]またはP[7])である。このようにすることで、パルス入力休止期間中のステッピングモーター66のディテントトルクを比較的大きくすることができる。そのため、振動などによってローター41が回転することを抑制できる。
 また、パルス入力休止期間の長さEが、当該パルス入力休止期間の直前の単位数NuのパルスPの入力に要した時間の長さ以上である。このようにすることで、パルス入力休止期間の直前の連続したパルスPの入力に対して、パルス入力休止期間の長さが不十分になることを抑制できる。
 上述した電動弁制御装置70において、単位数Nuは固定値であり、ROMに格納されている。単位数Nuは固定値に限定されない。電動弁制御装置70において、単位数Nuは、モータードライバ77の周囲温度Taに応じた値であってもよい。電動弁制御装置70において、周囲温度Taが高いほど単位数Nuが小さくなるようにしてもよい。電動弁制御装置70は、例えば、周囲温度Taが高温判定しきい値Th以上でかつ高温判定しきい値Th+10℃未満(Th≦Ta<Th+10℃)のとき、単位数Nuを24とし、周囲温度Taが高温判定しきい値Th+10℃以上でかつ高温判定しきい値Th+20℃未満(Th+10℃≦Ta<Th+20℃)のとき、単位数Nuを16とし、周囲温度Taが高温判定しきい値Th+20℃以上のとき(Th+20℃≦Ta)、単位数Nuを8とする。
 上述した電動弁制御装置70において、パルス入力休止期間の長さEは固定値であり、ROMに格納されている。長さEは固定値に限定されない。電動弁制御装置70において、長さEは、モータードライバ77の周囲温度Taに応じた値であってもよい。電動弁制御装置70において、周囲温度Taが高いほど長さEが長くなるようにしてもよい。電動弁制御装置70は、例えば、周囲温度Taが高温判定しきい値Th以上でかつ高温判定しきい値Th+10℃未満(Th≦Ta<Th+10℃)のとき、長さEを192msとし、周囲温度Taが高温判定しきい値Th+10℃以上でかつ高温判定しきい値Th+20℃未満(Th+10℃≦Ta<Th+20℃)のとき、長さEを384msとし、周囲温度Taが高温判定しきい値Th+20℃以上のとき(Th+20℃≦Ta)、長さEを576msとする。または、電動弁制御装置70は、パルス入力休止期間において周囲温度Taが所定の温度(例えば1~10℃)低下したとき、パルス入力休止期間を終了するようにしてもよい。
 本明細書において、「円筒」や「円柱」等の形状を示す各用語は、実質的にその用語の形状を有する部材や部材の部分にも用いられている。例えば、「円筒形状の部材」は、円筒形状の部材と実質的に円筒形状の部材とを含む。
 上記に本発明の実施例を説明したが、本発明は実施例に限定されるものではない。前述の実施例に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除、設計変更を行ったものや、実施例の特徴を適宜組み合わせたものも、本発明の趣旨に反しない限り、本発明の範囲に含まれる。
 1…電動弁装置、5…電動弁、10…弁本体、11…本体部材、11a…嵌合穴、11b…貫通孔、11d…平面、13…接続部材、14…弁室、15…第1導管、16…第2導管、17…弁口、18…弁座、20…キャン、30…弁体、31…第1軸部、32…第2軸部、33…弁部、34…段部、40…駆動機構、41…ローター、41a…嵌合孔、42…弁軸ホルダー、42a…上壁部、42b…軸孔、42c…雌ねじ、42s…可動ストッパ、43…ガイドブッシュ、43a…基部、43b…支持部、43c…雄ねじ、43d…平面、44…ストッパ部材、44a…ストッパ本体、44c…雌ねじ、44s…固定ストッパ、45…固定具、45a…固定部、45b…フランジ部、46…ワッシャー、47…閉弁ばね、48…復帰ばね、49…ストッパ機構、60…ステーター、61…A相ステーター、61a…極歯、61b…極歯、61c…コイル、62…B相ステーター、62a…極歯、62b…極歯、62c…コイル、66…ステッピングモーター、70…電動弁制御装置、71…基板、75…不揮発性メモリ、76…通信装置、77…モータードライバ、80…コンピュータ、100…エアコンシステム、101…圧縮機、102…凝縮器、103…蒸発器、105…配管、110…エアコン制御装置、120…有線通信バス、A1…端子、A2…端子、B1…端子、B2…端子、C1…第1カウンタ、C2…第2カウンタ、G…データテーブル、L…軸線、Tz…上限温度

 

Claims (4)

  1.  ステッピングモーターを有する電動弁を制御する電動弁制御装置であって、
     前記ステッピングモーターと接続されたモータードライバにパルスを入力する制御部を有し、
     前記モータードライバが、前記ステッピングモーターにパルスに対応した駆動電流を供給し、
     前記制御部が、前記電動弁の目標弁開度を含む弁開度変更命令を受信すると、前記電動弁の弁開度を前記目標弁開度にするために前記モータードライバに入力するパルスの数である目標数を取得し、
     前記制御部が、前記モータードライバの周囲温度が高温でないと判定したとき、前記モータードライバに前記目標数のパルスを連続して入力し、
     前記制御部が、前記周囲温度が高温であると判定したとき、前記モータードライバに連続して入力するパルスの数である単位数を取得し、前記モータードライバに入力したパルスの数が前記目標数に到達するまで、前記モータードライバに前記単位数ずつパルスを連続して入力し、前記単位数のパルスを入力する毎にパルス入力休止期間を設ける、ことを特徴とする電動弁制御装置。
  2.  前記ステッピングモーターが、A相ステーターと、B相ステーターと、を有し、
     前記モータードライバが、前記A相ステーターと前記B相ステーターとにパルスに対応した駆動電流を供給し、
     前記パルス入力休止期間の直前に前記モータードライバに入力されるパルスが、前記モータードライバに前記A相ステーターのみまたは前記B相ステーターのみに駆動電流を供給させるパルスである、請求項1に記載の電動弁制御装置。
  3.  前記パルス入力休止期間の長さが、当該パルス入力休止期間の直前の前記単位数のパルスの入力に要した時間の長さ以上である、請求項1または請求項2に記載の電動弁制御装置。
  4.  ステッピングモーターを有する電動弁と、請求項1~請求項3のいずれか一項に記載の電動弁制御装置と、を有する電動弁装置。

     
PCT/JP2022/040070 2021-11-22 2022-10-27 電動弁制御装置および電動弁装置 WO2023090107A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020247000962A KR20240019332A (ko) 2021-11-22 2022-10-27 전동밸브 제어장치 및 전동밸브 장치
EP22895391.5A EP4438931A1 (en) 2021-11-22 2022-10-27 Electric valve control device and electric valve device
CN202280047505.6A CN118202180A (zh) 2021-11-22 2022-10-27 电动阀控制装置及电动阀装置

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021-189668 2021-11-22
JP2021189668A JP2023076319A (ja) 2021-11-22 2021-11-22 電動弁制御装置および電動弁装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023090107A1 true WO2023090107A1 (ja) 2023-05-25

Family

ID=86396729

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2022/040070 WO2023090107A1 (ja) 2021-11-22 2022-10-27 電動弁制御装置および電動弁装置

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP4438931A1 (ja)
JP (1) JP2023076319A (ja)
KR (1) KR20240019332A (ja)
CN (1) CN118202180A (ja)
WO (1) WO2023090107A1 (ja)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07112745B2 (ja) * 1987-07-24 1995-12-06 沖電気工業株式会社 プリンタ
JP2009148101A (ja) * 2007-12-17 2009-07-02 Nidec Sankyo Corp 電磁アクチュエータの制御方法
JP2012147585A (ja) * 2011-01-12 2012-08-02 Misuzu Kogyo:Kk ステッピングモーターの駆動方法、ステッピングモーターの駆動装置およびステッピングモーターの駆動装置を備えた電子機器
JP2013068294A (ja) * 2011-09-24 2013-04-18 Denso Corp 膨張弁装置
WO2019130928A1 (ja) 2017-12-26 2019-07-04 株式会社不二工機 電動弁制御装置およびそれを備えた電動弁装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07112745B2 (ja) * 1987-07-24 1995-12-06 沖電気工業株式会社 プリンタ
JP2009148101A (ja) * 2007-12-17 2009-07-02 Nidec Sankyo Corp 電磁アクチュエータの制御方法
JP2012147585A (ja) * 2011-01-12 2012-08-02 Misuzu Kogyo:Kk ステッピングモーターの駆動方法、ステッピングモーターの駆動装置およびステッピングモーターの駆動装置を備えた電子機器
JP2013068294A (ja) * 2011-09-24 2013-04-18 Denso Corp 膨張弁装置
WO2019130928A1 (ja) 2017-12-26 2019-07-04 株式会社不二工機 電動弁制御装置およびそれを備えた電動弁装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN118202180A (zh) 2024-06-14
EP4438931A1 (en) 2024-10-02
KR20240019332A (ko) 2024-02-14
JP2023076319A (ja) 2023-06-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2016205584A (ja) 電動弁装置および電動弁制御装置
JP6667925B2 (ja) 電動弁制御装置およびそれを備えた電動弁装置
US20180120795A1 (en) Electric valve control device and electric valve device including the same
JP6945882B2 (ja) 電動弁制御装置およびそれを備えた電動弁装置
JP2024103593A (ja) 電動弁制御装置および電動弁装置、ならびに、電動弁の制御方法
JPH0996452A (ja) 空気調和機
WO2023090107A1 (ja) 電動弁制御装置および電動弁装置
WO2023067988A1 (ja) 電動弁制御装置および電動弁装置
WO2023085065A1 (ja) 電動弁制御装置および電動弁装置
EP4339493A1 (en) Control device for motor-operated valve, motor-operated valve, and motor-operated valve unit using same
JP2023031233A (ja) 電動弁、その制御方法、およびその製造方法
JP7362180B1 (ja) 電動弁制御装置および電動弁装置
WO2023233939A1 (ja) 電動弁制御装置および電動弁装置
WO2024202317A1 (ja) 電動弁制御装置および電動弁装置、ならびに、電動弁の制御方法
WO2024180876A1 (ja) 電動弁制御装置および電動弁装置、ならびに、電動弁の制御方法
JP2023117825A (ja) 電動弁制御装置および電動弁装置、ならびに、電動弁の制御方法
WO2023203967A1 (ja) 電動弁
KR20240133721A (ko) 전동밸브 제어 장치 및 전동밸브 장치, 및, 전동밸브의 제어 방법
JP2023094136A (ja) 電動弁および冷凍サイクルシステム

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: 22895391

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 202280047505.6

Country of ref document: CN

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20247000962

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1020247000962

Country of ref document: KR

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2022895391

Country of ref document: EP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2022895391

Country of ref document: EP

Effective date: 20240624