JPH0217277A - 電動弁の開閉制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、冷媒回路に設けられる電動膨張弁など各種の
電動弁における開閉制御装置に関し、特に、増締め防止
対策に係るものである。

（従来の技術） 一般に、空気調和装置の冷媒回路には、特開昭５９−１
７０５７８号公報に開示されているように、凝縮器と蒸
発器との間に膨張弁が設けられ、高圧冷媒を膨張させて
蒸発器に供給するようにしている。そして、上記膨張弁
はパルスモータが連結されて電動膨張弁に構成され、蒸
発器の吐出冷媒圧力を圧力センサで検出し、上記パルス
モータをコントローラで制御して膨張弁を開閉制御して
いる。

上記パルスモータは通電パルス数によって一定角度宛可
逆回転するので、膨張弁開度を正確に制御することがで
きる。そして、該パルスモータを制御する際、開閉パル
スの出力に対し弁開度の基準位置を設定する必要がある
。そこで、上記膨張弁の全閉状態を基準位置に設定する
ようにしている。つまり、制御を開始するイニシャライ
ズ時に全閉から全閉まで全閉閉範囲に相当するパルス数
を全閉パルスとしてパルスモータに出力するようにして
おり、この際、膨張弁が全閉状態になった後はパルスモ
ータは磁界のみ回転してロータは回転しないので、全閉
状態で正確な基準位置を設定できるようになっている。

（発明が解決しようとする課８） 上述した電動膨張弁においては、膨張弁の全閉状態でパ
ルスモータに閉弁パルスを通電すると、ロータは回転せ
ず、次に開弁パルスをａ電すると、膨張弁はそのパルス
数に対応して正確に開弁することになっている。

しかしながら、上記膨張弁の全閉状態より閉弁パルスを
パルスモータに通電すると、弁体が弁座に着座した状態
より更に弁座に押圧され、所謂増補状態となり、該弁体
がロックされたり、正確な開閉制御を行うことができな
いという問題があった。すなわち、第６図Ａに示すよう
に、膨張弁を全閉にする閉弁パルス数ＰＳに対し、該全
閉状態より開弁する開弁パルス数Ｐｏが大きくなり（Ｂ
及びＣ参照）、弁体が弁座に着座した後に通電される閉
弁パルスを増補パルスとすると、第７図りにも示すよう
に、この増補パルス数が増加するに従って、開弁パルス
数Ｐｏが大きくなり、ヒステリシスが大きくなる。更に
、第８図Ｅに示すように、上記増補パルス数が増加する
に従って、起動時の開弁トルクが大きくなり、上述の如
く弁体がロックされて制御不能となったり、また、同一
パルス数であっても閉弁時と開弁時とで冷媒流量が異な
り、正確な開閉制御を行うことができず、空調の快適性
が劣るという問題があった。

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたもので、全閉パル
スを出力した後、制御弁を微少開弁して再度全閉にする
ようにしたことにより、増補めを防止して正確な開弁制
御を行うことができるようにすることを目的とする。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、請求項（１）に係る発明が
講じた手段は、第１図に示すように、先ず、流体を制御
する制御弁（４）と、通電パルスによって制御され、上
記制御弁（４）を開閉動させるモータ（５）とを備えて
成る電動弁を前提としている。

そして、上記モータ（５）の駆動回路（７）に開弁パル
ス及び閉弁パルスを出力して該モータ（５）を正逆転し
、上記制御弁（４）を開閉制御する開閉信号出力手段（
６２）が設けられている。

更に、上記制御弁（４）を全閉状態に閉弁させる開閉信
号出力手段（６２）の全閉パルス出力後に２次開弁パル
スを上記モータ駆動回路（７）に出力して上記制御弁（
４）を少なくとも微少開弁させる２次開弁信号出力手段
（６５）が設けられている。

また、請求項（２）に係る発明が講じた手段は、請求項
（１）の発明において、上記制御弁（４）は空気調和装
置の冷媒回路（１）に介設された膨張弁で構成される一
方、上記開閉信号出力手段（６２）はイニシャライズ時
に全閉パルスを出力して上記制御弁（４）の全閉状態で
開度基準位置を設定する基準設定手段（６４）が設けら
れて構成されている。

更に、上記２次開弁信号出力手段（６５）は上記基準設
定手段（６４）による開閉信号出力手段（６２）の全閉
パルス出力後に２次開弁パルスを出力するように構成さ
れている。

加えて、該２次開弁信号出力手段（６５）の２次開弁パ
ルス出力後に該２次開弁パルスと略同パルス数の２次閉
弁パルスを上記モータ駆動回路（７）に出力して上記制
御弁（４）を全閉状態に閉弁させる２次閉弁信号出力手
段（６６）が設けられた構成としている。

（作用） 上記構成により、請求項（１）及び（′２Ｊに係る発明
では、例えば、冷媒回路（１）に設けられた膨張弁（４
）は、開閉信号出力手段（６２）の開弁パルス及び閉弁
パルスによってモータ（５）が正逆転して開閉制御され
ている。そして、上記開閉信号出力手段（６２）がイニ
シャライズ時等において全閉パルスを出力し、基準設定
手段（６４）が基準位置を設定する。

その際、２次開弁信号出力手段（６５）が２次開弁パル
スを出力して膨張弁（４）を微少開弁させた後、２次閉
弁信号出力手段（６６）が２次閉弁パルスを出力し、膨
張弁（４）を再び全閉状態にしている。

（発明の効果） 従って、請求項（１）に係る発明によれば、増補パルス
△Ｐがモータ駆動回路（７）に出力されても該増補パル
ス△Ｐの影響をなくすことができるので、制御弁（４）
を全閉にした閉弁パルスＰＳと同パルス数の開弁パルス
でもって！Ｍｇ１ｌ弁（４）　を開弁させることができ
、ヒステリシスを略皆無とすることができる。よって、
従来のように、弁体（４３）のロック等を確実に防止す
ることができると共に、流量制御を正確に行うことがで
きる。

また、従来、増補パルスΔＰが大きくなるに従って開弁
パルスが増加していたが、この開弁パルスの増加を防止
することができる。特に、電源を続けて断続すると、従
来、イニシャライズが連続して行われ、全閉パルス（Ｐ
Ｔ十△Ｐ）が全て増補パルスとなっていたが、この増補
パルスの影響をなくすることができる。

更にまた、開弁時の起動トルクは増補パルスの増加に伴
って上昇していたが、この起動トルクを小さくすること
ができ、確実に開弁させることができる。

また、請求項（２に係る発明によれば、冷媒回路（１）
の膨張弁（４）を正確に制御できるので、快適な空調制
御を行うことができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

第２図に示すように、（１）はセパレート型の空気調和
装置における冷媒回路であって、室外ユニット（２）と
室内ユニット（３）とが接続されて冷房サイクルと暖房
サイクルとに可逆運転可能に構成されている。

該室外ユニット（２）は、圧縮機（２１）と、四方向切
換弁（２２）と、冷房サイクル時には凝縮器に、暖房サ
イクル時には蒸発器になる熱源側の室外熱交換器（２３
）と、電動弁である電動膨張弁（２４）とを備えて構成
され、該各機器（２１）〜（２４）が冷媒管（１１）に
よって冷媒が流通自在に接続されている。更に、上記圧
縮機（２１）の吸込側冷媒管（１１）には温度センサ（
２５）が設けられていて、該温度センサ（２５）は吸入
管温度を検出している。

また、上記室内ユニット（３）は、冷房サイクル時には
蒸発器に、暖房サイクル時には凝縮器になる利用側の室
内熱交換器（３１）を備えて構成され、該室内熱交換器
（３１）に冷媒管（１１）が接続されている。そして、
上記室外ユニット（２）と室内ユニット（３）とは冷媒
管（１１）によって閉回路に接続されており、冷房サイ
クル時には、四方向切換弁（２２）を第２図実線の如く
切換えて冷媒を実線矢符のように循環させ、室内を冷房
空調する一方、暖房サイクル時には、四方向切換弁（２
２）を第２図破線の如く切換えて冷媒を破線矢符のよう
に循環させ、室内を暖房空調するようにしている。尚、
第２図における（２６）は室外送風ファン、（３２）は
室内送風ファンである。

上記電動膨張弁（２４）は、第３図に示すように、膨張
弁（４）にパルスモータ（５）が連係すれて成り、該膨
張弁（４）の弁本体（４１）には流路（４１ａ）が穿設
され、該流路（４１ａ）の両端開口に上記冷媒管（１１
）が接続される一方、上記流路（４１ａ）に弁座（４２
）が設けられると共に、該弁座（４２）に着座自在な弁
体（４３）が設けられている。更に、該弁体（４３）に
は弁軸（４４）が連結され、該弁軸（４４）と弁体（４
１）との間にはベローズ（４５）が設けられて上記弁体
（４３）が気密に保持されると共に、上記弁軸（４４）
の上端には弁本体（４１）に螺合されたネジ部材（４６
）が当接されている。そして、該ネジ部材（４６）には
出力軸（４７）が連結され、該出力軸（４７）がギヤ機
構（４８）を介して上記パルスモータ（５）のモータ軸
（５１）に連結されており、該パルスモータ（５）の回
転がギヤ機構（４８）で減速されてネジ部材（４６）で
上下方向の直線運動に変換され、上記弁体（４３）が開
閉動するように成っている。

上記パルスモータ５は開閉制御装置６が出力する通電パ
ルスによって制御されており、該開閉制御装置（６）の
コントローラ（６１）は上記温度センサ（２５）より吸
入管温度が入力されて過熱度を算出すると共に、膨張弁
（４）の弁開度などを記憶するように構成されている。

そして、該コントローラ（６１）の出力信号が開閉信号
出力手段である開閉信号出力回路（６２）に入力され、
該開閉信号出力回路（６２）に設けられた弁開度指令手
段である弁開度指令回路（６３）が開弁指令信号又は閉
弁指令信号を出力するように構成されている。更に、該
弁開度指令回路（６３）の指令信号及びコントローラ（
６１）の出力信号を受けて上記開閉信号出力回路（６２
）が所定のパルス数の開弁パルス又は閉弁パルスを所定
周波数で上記パルスモータ（５）の駆動回路（７）に出
力し、該パルスモータ（５）を正逆転駆動させて膨張弁
（４）を開閉制御するように構成されており、例えば、
膨張弁（４）の全閉状態から全閉状態までの全閉閉範囲
のパルス数が２０００パルスに設定され、この開弁パル
ス及び閉弁パルスを２００ｐｐｓ　（ｐｕｌｓｅ　　ｐ
ｅｒ　　５ｅｃｏｎｄ）で出力するように成っている。

また、上記開閉信号出力回路（６２）には基準設定手段
である基準位置設定回路（６４）が設けられており、該
基準位置設定回路（６４）は制御プログラムのイニシャ
ライズ時に全閉パルス、例えば、誤差等を考慮して全閉
閉範囲のパルス数より多い２０５０パルスの全閉パルス
を上記モータ駆動回路（７）に出力するように制御信号
を出力し、膨張弁（４）の全閉状態で開度調整の基準位
置を設定するようにしている。

更に、上記開閉制御装置（６）には２次開弁信号出力手
段である２次開弁出力回路（６５）及び２次閉弁信号出
力手段である２次閉弁信号出力回路（６６）が設けられ
ている。該２次開弁信号出力回路（６５）は開閉信号出
力回路（６２）が全閉パルスを出力すると、続いて２次
開弁パルスを出力するように構成されており、つまり、
イニシャライズ時の全閉パルス出力後及び動作終了時の
全閉パルス出力後に、膨張弁（４）が微少開弁するパル
ス数、例えば、１５０パルスの２次開弁パルスをモータ
駆動回路（７）に出力するように構成されている。そし
て、上記２次閉弁信号出力回路（６６）は２次開弁信号
出力回路（６５）の２次開弁パルス出力後に２次閉弁パ
ルスを出力するようになっており、該２次閉弁パルスは
２次開弁パルスと同パルス数の１５０パルスで、膨張弁
（４）を再び全閉状態にするようにしている。

また、上記開閉制御装置（６）には起動開弁手段である
起動開弁回路（６７）が設けられており、該起動開弁回
路（６７）は上記開閉信号出力回路（６２）が全閉パル
スを出力した後、膨張弁（４）の全閉状態より弁開度指
令回路（６３）より開弁指令信号を受けると、起動開弁
パルスを低周波数で出力するように構成されている。つ
まり、該起動開弁回路（６７）は開弁起動時のみ開閉信
号出力回路（６２）が出力するパルス周波数（２００ｐ
ｐｓ）より低い、例えば、１５０ｐｐＳの周波数で予め
設定された弁開度までの起動開弁パルス（例えば、１０
０パルス）をモータ駆動回路（７）に出力するようにし
ている。

次に、この空気調和装置の冷暖房動作について説明する
。

先ず、冷房サイクル時は、第２図実線で示すように、四
方向切換弁（２２）を切換えて冷媒を循環させ、室外熱
交換器（２３）で放熱して室内熱交換器（３１）で収熱
する一方、暖房サイクル時は、第２図は破線で示すよう
に、四方向切換弁（２２）を切換えて冷媒を循環させ、
室外熱交換器（２３）で収熱して室内熱交換器（３１）
で放熱し、室内を空調している。

そして、この冷媒回路（１）において、温度センサ（２
５）が圧縮機（２１）の吸入管温度を検出しており、該
冷媒圧力信号を受けてコントローラ（６］）が過熱度を
算出し、電動膨張弁（２４）が制御されている。そこで
、該電動膨張弁（２４）の開閉制御を第４図の制御フロ
ーに基づいて説明する。

先ず、ステップＳＴ１において、電源を投入すると、ス
テップＳＴ２に移り、イニシャライズが行われ、基準位
置設定回路（６４）の制御信号によって開閉信号出力回
路（６２）が全閉パルスをモータ駆動回路（７）に出力
し、パルスモータ（５）により膨張弁（４）を全閉動作
させる。つまり、膨張弁（４）を全閉から全閉まで作動
させる全閉閉パルスＰＴ　　（２０００パルス）に誤差
等を考慮した増補パルス△Ｐ（５０パルス）を加算した
全閉パルス（ＰＴ＋ΔＰ）を通常周波数ｆ２（２００ｐ
ｐｓ）で出力する。

この全閉パルス（ＰＴ＋△Ｐ）の出力後に２次開弁信号
出力回路（６５）が２次開弁パルスＰＡをモータ駆動回
路（７）に出力し、例えば、１５０パルスを出力して一
旦膨張弁（４）を微少開弁させる。続いて、上記２次開
弁パルスＰＡの出力後に２次閉弁信号出力回路（６６）
が２次閉弁パルスＰａをモータ駆動回路（７）に出力し
て膨張弁（４）を再び全閉にする。この際、２次開弁パ
ルスＰＡは膨張弁（４）が全閉状態より開弁するので、
起動開弁回路（６７）の制御信号により通常周波数ｆ２
より低い低周波数ｆ＋　　（例えば、１５０ｐｐｓ）で
出力する。そして、上記膨張弁（４）の全閉状態におい
て基準位置が設定され、例えば、ステップ位置を０に設
定して以後開弁パルス及び閉弁パルスを出力する。

続いてステップＳＴ３に移り、開弁信号があるか否かを
判定し、該開弁信号があるまで待機して開弁信号があれ
ば、ステップＳＴ３からステップＳＴ４に移る。そして
、上記開閉信号出力回路（６２）の全閉パルス（ＰＴ＋
ΔＰ）を受けて起動開弁回路（６７）は弁開度指令回路
（６３）が開弁指令信号を出力すると、所定パルスＰｃ
　　（例えば、１００パルス）までの起動開弁パルスＰ
Ｃを通常周波数ｆ２　（２００ｐｐｓ）より低い低周波
数ｆ＋　　（１５０ｐｐｓ）で出力し、パルスモータ（
５）の起動トルクを大きくし、起動補償開弁動作を行い
、上記所定パルスＰｃ後の設定開度までは通常周波数〔
２で開弁パルスをモータ駆動回路（７）に出力し、膨張
弁（４）を設定開度に開弁させる。

このステップＳＴ４からステップＳＴ５に移り、通常モ
ードで膨張弁（４）を制御する。つまり、上記温度セン
サ（２５）の吸入管温度に基づき過熱度が所定値になる
ようにコントローラ（６１）が制御信号を出力し、この
制御信号により弁開度指令回路（６３）が開弁或いは閉
弁指令信号を出力し、開閉信号出力回路（６２）が開弁
パルス或いは閉弁パルスを通常周波数ｆ２で出力する。

これによりパルスモータ（５）が正逆転し、弁体（４３
）が上下動して膨張弁（４）が設定開度に調整され、第
５図に示すように、パルス数に比例して冷媒流量が制御
される。

その後、ステップＳＴ６に移り、全閉信号があるか否か
が判定され、全閉信号があるまで、ステップＳＴ５に戻
る一方、膨張弁（４）を全閉にする全閉信号があると、
ステップＳＴ６よりステップＳＴ７に移る。そして、冷
暖房制御を終了する場合などにおいて、コントローラ（
６１）を介して弁開度指令回路（６３）が全閉指令信号
を出力すると、開閉信号出力回路（６２）が現在開度の
パルス数に増補パルス△Ｐを加算した全閉パルスを通常
周波数ｆ２でモータ駆動回路（７）に出力して、膨張弁
（４）を全閉にする。そして、この全閉パルスの出力後
に、上記ステップＳＴ２と同様に２次開弁信号出力回路
（６５）と起動開弁回路（６７）により２次開弁パルス
ＦＡを低周波数ｆ１で出力し、次いで、２次閉弁信号出
力回路（６６）が２次閉弁パルスｐｓを通常周波数ｆ２
で出力し、膨張弁（４）を微少開弁させた後、全閉にす
る。

続いて、ステップＳＴ３に戻り、開弁信号が出力された
か否かを判定し、再び開弁信号が出力されるとステップ
ＳＴ４に移る一方、電源が遮断等されると、開閉制御を
終了する。そして、再び電源が投入されると、上記ステ
ップＳＴＩからの動作を行うことになる。

従って、上記開閉信号出力回路（６２）が全閉パルスを
出力した後に２次開弁信号出力回路（６５）及び２次閉
弁信号出力回路（６６）がそれぞれ出力して膨張弁（４
）を−旦開弁して再び全閉にするようにしているので、
増補パルスΔＰがパルスモータ（５）に出力されても該
増補パルス△Ｐの影響をなくすことができ、第６図Ａに
するように、膨張弁（４）を全閉にした閉弁パルスＰｓ
と同パルス数の開弁パルスでもって膨張弁（４）を開弁
させることができ、ヒステリシスを略皆無とすることが
できる。よって、従来のように、弁体（４３）のロック
等を確実に防止することができると共に、冷媒の流量制
御を正確に行うことができ、快適な空調制御を行うこと
ができる。

また、第７図りに示すように、増補パルス△Ｐが大きく
なるに従フ“τ開弁パルスが増加していたが、Ｄ１点に
示すように、開弁パルスの増加を防止することができる
。特に、電源を続けて断続すると、従来、イニシャライ
ズが連続して行われ、全閉パルス（ＰＴ＋△Ｐ）が全て
増補パルスとなっていたが、この増補パルスの影響をな
くすることができる。

更にまた、第８図Ｅに示すように、開弁時の起動トルク
は増補パルスの増加に伴って上昇していたが、Ｅ１範囲
内に起動トルクを小さくすることができ、しかも、起動
開弁回路（６７）で起動トルクを大きくしているので、
確実に開弁させることができる。

尚、本実施例において、２次開弁パルスＰＡ及び２次閉
弁パルスｐｓは１５０パルスとしたが、本発明はこれに
限定されるものではなく、特に、２次開弁パルスＰＡは
膨張弁（４）が微少開弁するパルス数であればよく、２
次閉弁パルスＰＢは膨張弁（４）が閉鎖するパルス数で
あればよい。

また、第４図のステップＳＴ５においては、増補パルス
ΔＰが小さい場合、２次開弁パルスＰＡ及び２次閉弁パ
ルスＰＢは必ずしも通電させる必要はない。

また、２次開弁パルスＰＡの周波数は通常周波数ｆ２で
あってもよい。

また、本発明の電動弁は電動膨張弁（２４）に限られず
、各種の制御弁に適用することができ、モータもパルス
で制御されるものであればよい。

また、本発明においては、起動開弁回路（６７）き必ず
しも設ける必要はないが、設けることが望ましい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロック図である。 第２図〜第８図は本発明の一実施例を示し、第２図は冷
媒回路図、第３図は電動膨張弁の縦断面図、第４図は膨
張弁の開閉動作を示す制御フロー図である。第５図は開
閉パルスに対する流量特性図、第６図は全閉近傍におけ
る開閉パルスに対する流量特性図、第７図は増補パルス
に対する開弁パルスの変化図、第８図は増補パルスに対
する起動時の開弁トルクの特性図である。 （１）・・・冷媒回路、（４）・・・膨張弁、（５）・
・・パルスモータ、（６）・・・開閉制御装置、（７）
・・・モータ駆動回路、（２４）・・・電動膨張弁、（
２５）・・・温度センサ、（４２）・・・弁座、（４３
）・・・弁体、（６１）・・・コントローラ、（６２）
・・・開閉信号出力回路、（６３）・−・弁開度指令回
路、（６４）・・・基準設定回路、（６５）・・・２次
開弁信号出力回路、（６６）・・・２次閉弁信号出力回
路、（６７）・・・起動開弁回路。 第 図 ↑ （−？開廣） 第５ 図 パルス数 第 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）流体を制御する制御弁（４）と、通電パルスによ
   って制御され、上記制御弁（４）を開閉動させるモータ
   （５）とを備えて成る電動弁において、 上記モータ（５）の駆動回路（７）に開弁パルス及び閉
   弁パルスを出力して該モータ（５）を正逆転し、上記制
   御弁（４）を開閉制御する開閉信号出力手段（６２）と
   、 上記制御弁（４）を全閉状態に閉弁させる開閉信号出力
   手段（６２）の全閉パルス出力後に２次開弁パルスを上
   記モータ駆動回路（７）に出力して上記制御弁（４）を
   微少開弁させる２次開弁信号出力手段（６５）と、 該２次開弁信号出力手段（６５）の２次開弁パルス出力
   後に該２次開弁パルスと略同パルス数の２次閉弁パルス
   を上記モータ駆動回路（７）に出力して上記（４）を全
   閉状態に閉弁させる２次閉弁信号出力手段（６６）と、 を備えていることを特徴とする電動弁の開閉制御装置。
2. （２）制御弁（４）は空気調和装置の冷媒回路（１）に
   介設された膨張弁で構成される一方、開閉信号出力手段
   （６２）はイニシャライズ時に全閉パルスを出力して上
   記制御弁（４）の全閉状態で開度基準位置を設定する基
   準設定手段（６４）が設けられて構成され、２次開弁信
   号出力手段（６５）は上記基準設定手段（６４）に基づ
   く開閉信号出力手段（６２）の全閉パルス出力後に２次
   開弁パルスを出力するように構成されていることを特徴
   とする請求項（１）記載の電動弁の開閉制御装置。