JP2023176632A - 電動弁制御装置および電動弁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低温時における電動弁の動作不良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１００は、キャン２０の外側に配置された温度センサー１２６の信号に基づいて温度Ｋを取得し、温度Ｋが基準温度Ｋｒよりも低いとき、準備モードに移行する。電動弁制御装置１００は、準備モードにおいて、マグネットローター３１が正常に回転しないとき、マグネットローター３１が正常に回転するまでステーター６０が発熱する発熱動作を行い、マグネットローター３１が正常に回転したとき、スタンバイモードに移行する。【選択図】図５

Description

本発明は、電動弁制御装置、ならびに、電動弁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、従来の電動弁の一例を開示している。電動弁は、ケースと、マグネットローターと、ステーターと、を有している。マグネットローターは、ケースの内側に配置されている。ステーターは、ケースの外側に配置されている。マグネットローターとステーターとは、ステッピングモーターを構成している。

特開２０１８－１７９１３３号公報

電動弁は、例えば、エアコンシステムの冷凍サイクルに組み込まれ、冷媒の流量制御に用いられる。冷媒は、電動弁のケース内にも導入され、ケースとマグネットローターとの隙間に進入する。冷媒は、冷凍サイクルが有する圧縮機のための潤滑油（冷凍機油）を含んでいる。電動弁の電源遮断中に気温が低下すると、潤滑油の粘度が高まる。粘度の高い潤滑油はマグネットローターの回転を妨げ、電動弁の動作不良が生じる。

そこで、本発明は、低温時における電動弁の動作不良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、
電動弁を制御する電動弁制御装置であって、
前記電動弁が、弁室を有する弁本体と、前記弁本体に接合されたキャンと、ステッピングモーターと、を有し、
前記ステッピングモーターが、前記キャンの内側に配置されたマグネットローターと、前記キャンの外側に配置されたステーターと、を有し、
前記キャンの内側の空間が、前記弁室と接続されており、
前記電動弁制御装置が、
前記キャンの外側に配置された温度センサーの信号に基づいて取得した温度が基準温度よりも低いとき、前記ステーターが発熱する発熱動作を行う、ことを特徴とする。

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制御装置は、
電動弁を制御する電動弁制御装置であって、
前記電動弁が、弁室を有する弁本体と、前記弁本体に接合されたキャンと、ステッピングモーターと、を有し、
前記ステッピングモーターが、前記キャンの内側に配置されたマグネットローターと、前記キャンの外側に配置されたステーターと、を有し、
前記キャンの内側の空間が、前記弁室と接続されており、
前記電動弁制御装置が、
前記キャンの外側に配置された温度センサーの信号に基づいて取得した温度が基準温度以上のとき、外部装置からの命令を受付可能なスタンバイモードに移行し、前記温度が前記基準温度よりも低いとき、準備モードに移行し、
前記電動弁制御装置が、前記準備モードにおいて、
前記マグネットローターが正常に回転しないとき、前記マグネットローターが正常に回転するまで前記ステーターが発熱する発熱動作を行い、
前記マグネットローターが正常に回転したとき、前記スタンバイモードに移行する、ことを特徴とする。

本発明において、前記発熱動作が、前記ステーターのコイルに通電時間にわたって電流を流す動作を含む、ことが好ましい。

本発明において、前記発熱動作が、前記温度が前記基準温度以上になるまで前記ステーターのコイルに電流を流す動作を含む、ことが好ましい。

本発明において、前記発熱動作が、前記温度が前記基準温度以上になるまで前記ステーターのコイルに通電時間にわたって電流を流す動作を繰り返す動作を含む、ことが好ましい。

本発明において、前記発熱動作が、前記ステーターのコイルに定常電流を流す動作を含む、ことが好ましい。

本発明において、
前記電動弁制御装置が、
前記スタンバイモードに移行したとき、前記外部装置に前記スタンバイモードに移行したことを示す情報を送信し、
前記準備モードに移行したとき、前記外部装置に前記準備モードに移行したことを示す情報を送信する、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、前記電動弁と、前記電動弁制御装置と、を有する。

本発明によれば、電動弁制御装置が、キャンの外側に配置された温度センサーによって検出された温度が基準温度よりも低いとき、ステーターが発熱する発熱動作を行う。ステーターによってキャンの内側の空間にある冷媒が加熱される。冷媒に含まれる潤滑油の粘度が低下して、マグネットローターが正常に回転可能となり、電動弁の動作不良を抑制できる。

または、本発明によれば、電動弁制御装置が、キャンの外側に配置された温度センサーによって検出された温度が基準温度よりも低いとき、準備モードに移行する。電動弁制御装置が、準備モードにおいて、マグネットローターが正常に回転しないとき、マグネットローターが正常に回転するまでステーターが発熱する発熱動作を行う。ステーターによってキャンの内側の空間にある冷媒が加熱される。冷媒に含まれる潤滑油の粘度が低下して、マグネットローターが正常に回転可能となり、電動弁の動作不良を抑制できる。

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。 電動弁装置の断面図である。 電動弁装置のマグネットローターおよびステーターを説明する図である。 電動弁装置のマイクロコンピューター、ステッピングモーターおよび磁気センサーを説明する図である。 電動弁制御装置の起動時の処理の一例を示すフローチャートである。 電動弁制御装置の起動時の処理の他の一例を示すフローチャートである。 電動弁制御装置の起動時の処理の他の一例を示すフローチャートである。

以下、本発明の一実施例に係る電動弁装置について、各図を参照して説明する。

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、電動弁装置の断面図である。図３は、電動弁装置のマグネットローターおよびステーターを説明する図である。図３において、マグネットローターの磁極およびステーターの極歯を模式的に示している。図３において、径方向外方が上方に対応し、径方向内方が下方に対応する。図４は、電動弁装置のマイクロコンピューター、ステッピングモーターおよび磁気センサーを説明する図である。図４Ａは、マイクロコンピューター、ステッピングモーターおよび磁気センサーの接続関係を模式的に示す。図４Ｂは、ステッピングモーターに入力されるパルスの一例を示す。図５は、電動弁制御装置の起動時の処理の一例を示すフローチャートである。

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（以下、単に「制御装置１００」という。）と、を有している。

電動弁装置１は、例えば、図１に示すエアコンシステム４００に組み込まれる。エアコンシステム４００は、配管４０５を介して順に接続された圧縮機４０１、凝縮器４０２、電動弁装置１（電動弁５）および蒸発器４０３を有している。エアコンシステム４００は、エアコン制御装置４１０を有している。エアコン制御装置４１０は、外部装置である。エアコン制御装置４１０は、電動弁装置１（制御装置１００）と通信バス４２０を介して通信可能に接続されている。エアコン制御装置４１０は、電動弁装置１を用いて配管４０５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５は、弁本体１０と、キャン２０と、駆動機構３０と、弁体４０と、永久磁石４５と、ステーターユニット５０と、を有している。

弁本体１０は、例えば、アルミニウム合金などの金属製である。弁本体１０は、本体部材１１と、支持部材１２と、を有している。本体部材１１は、直方体形状を有している。本体部材１１は、取付孔１１ａを有している。取付孔１１ａは、本体部材１１の上面１１ｂに配置されている。支持部材１２は、円筒形状を有している。支持部材１２の下部は、取付孔１１ａに配置されている。支持部材１２は、本体部材１１にねじ構造により取り付けられている。支持部材１２の上部は、本体部材１１の上面１１ｂから突出している。本体部材１１は、弁室１４と、流路１５と、流路１６と、弁口１７と、弁座１８と、を有している。流路１５は、弁室１４に接続されている。流路１６は、弁口１７を介して弁室１４に接続されている。弁座１８は、弁室１４において弁口１７を囲んでいる。

キャン２０は、例えば、ステンレスなどの金属製である。キャン２０は、上端が塞がれかつ下端が開口した円筒形状を有している。キャン２０の下端は、円環板形状の接続部材１３を介して支持部材１２の上部に接合されている。

駆動機構３０は、弁体４０を上下方向（軸線Ｌ方向）に移動させる。駆動機構３０は、マグネットローター３１と、弁軸ホルダー３２と、ガイドブッシュ３３と、弁軸３４と、を有している。

マグネットローター３１は、円筒形状を有している。マグネットローター３１の外径は、キャン２０の内径より若干小さい。キャン２０の内周面とマグネットローター３１の外周面との間にわずかな隙間が形成されている。マグネットローター３１の外周面には、複数の磁極（複数のＮ極、複数のＳ極）が配置されている。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、周方向に等間隔で交互に配置されている。本実施例において、マグネットローター３１は１２個のＮ極と１２個のＳ極とを有している。隣り合うＮ極とＳ極との間隔（角度）は、１５度である。

弁軸ホルダー３２は、上端が塞がれかつ下端が開口した円筒形状を有している。弁軸ホルダー３２の上部には支持リング３５が固定されている。支持リング３５は、マグネットローター３１と弁軸ホルダー３２とを連結している。弁軸ホルダー３２の内周面には、雌ねじ３２ｃが設けられている。

ガイドブッシュ３３は、第１円筒部３３ａと、第２円筒部３３ｂと、を一体的に有している。第２円筒部３３ｂの外径は、第１円筒部３３ａの外径より小さい。第２円筒部３３ｂは、第１円筒部３３ａの上端に同軸に連設されている。第２円筒部３３ｂの外周面には、雄ねじ３３ｃが設けられている。雄ねじ３３ｃは、弁軸ホルダー３２の雌ねじ３２ｃと螺合される。第１円筒部３３ａは、弁本体１０の支持部材１２に設けられた嵌合孔１２ａに圧入されている。ガイドブッシュ３３は、弁本体１０と結合されている。

弁軸ホルダー３２には、可動ストッパ３２ｓが固定されている。ガイドブッシュ３３の第１円筒部３３ａには、固定ストッパ３３ｓが固定されている。可動ストッパ３２ｓと固定ストッパ３３ｓとが接すると、弁軸ホルダー３２（すなわちマグネットローター３１）の閉弁方向への回転が規制される。可動ストッパ３２ｓと固定ストッパ３３ｓとは、ストッパ機構３８を構成する。ストッパ機構３８は、マグネットローター３１の閉弁方向への回転を規制する。

弁軸３４は、第１部分３４ａと、第２部分３４ｂと、を一体的に有している。第１部分３４ａおよび第２部分３４ｂは、円柱形状を有している。第２部分３４ｂの径は、第１部分３４ａの径より小さい。第２部分３４ｂは、第１部分３４ａの上端に同軸に連設されている。第２部分３４ｂは、弁軸ホルダー３２を貫通している。第２部分３４ｂには、抜け止め用のプッシュナット３６が取り付けられている。弁軸３４は、ガイドブッシュ３３の内側および支持部材１２の内側に配置されている。第１部分３４ａの下端は、弁室１４に配置されている。第１部分３４ａと第２部分３４ｂとの間に段部３４ｄが形成されている。段部３４ｄと弁軸ホルダー３２と間には、閉弁ばね３７が配置されている。閉弁ばね３７は、圧縮コイルばねである。閉弁ばね３７は、弁軸３４を下方に向けて押している。

弁体４０は、弁室１４に配置されている。弁体４０は、弁口１７と上下方向に向かい合っている。弁体４０は、弁口１７を開閉する。弁体４０は、弁軸３４の下端に接続されている。弁軸３４と弁体４０とは、例えば、円柱形状のワークピースを切削加工して、一体的に形成される。

永久磁石４５は、キャン２０の内側においてマグネットローター３１の上方に配置されている。永久磁石４５は、円環板形状を有している。永久磁石４５は、１つのＮ極と１つのＳ極とを有している。Ｎ極とＳ極とは径方向に対向するように配置されている。永久磁石４５は、支持リング３５に取り付けられたガイド部材４６によって、当該ガイド部材４６に対して相対的に上下方向に移動可能に支持されている。永久磁石４５は、ガイド部材４６を介してマグネットローター３１の回転が伝えられる。永久磁石４５は、マグネットローター３１とともに回転される。永久磁石４５とガイド部材４６との間に支持ばね４７が配置されている。支持ばね４７は、圧縮コイルばねである。支持ばね４７は、永久磁石４５を上方に押している。永久磁石４５の内側には摺動部材４８が嵌め込まれている。摺動部材４８は、永久磁石４５の上面から突出している。摺動部材４８は、例えば、摩擦係数が比較的小さいエンジニアリングプラスチック製である。

永久磁石４５は支持ばね４７によって上方に押されており、摺動部材４８がキャン２０の内面に常に接する。弁軸ホルダー３２の雌ねじ３２ｃとガイドブッシュ３３の雄ねじ３３ｃとのねじ送り作用によってマグネットローター３１が上下方向に移動しても、永久磁石４５の上下方向の位置は一定である。

キャン２０の内側の空間２５は、弁室１４と接続されている。具体的には、空間２５は、支持部材１２と弁軸３４との隙間、ガイドブッシュ３３と弁軸３４との隙間、および、ガイドブッシュ３３の貫通孔３３ｅを介して、弁室１４と接続されている。空間２５には、弁室１４を流れる冷媒が導入される。冷媒には、圧縮機４０１のための潤滑油（冷凍機油）が含まれている。

ステーターユニット５０は、ステーター６０と、ハウジング７０と、を有している。

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、内周側に複数のクローポール型の極歯６１ａ、６１ｂを有している。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となる。

Ｂ相ステーター６２は、内周側に複数のクローポール型の極歯６２ａ、６２ｂを有している。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とＢ相ステーター６２とは、互いに接している。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。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は、複数の端子６５と接続されている。

ハウジング７０は、合成樹脂製である。ハウジング７０は、直方体箱形状を有している。ハウジング７０は、ステーター６０を収容している。ステーター６０の内側およびハウジング７０の内側にキャン２０が配置される。ステーター６０とマグネットローター３１とは、弁体４０を駆動するためのステッピングモーター６６を構成する。ハウジング７０には、横方向（軸線Ｌと直交する方向）に突出するコネクタ８３が設けられている。

電動弁５において、本体部材１１（弁口１７、弁座１８）、支持部材１２、接続部材１３、キャン２０、マグネットローター３１、弁軸３４、弁体４０、永久磁石４５、ステーター６０（Ａ相ステーター６１、Ｂ相ステーター６２）は、それぞれの中心軸が軸線Ｌに一致する。

電動弁５において、マグネットローター３１が閉弁方向に回転すると、弁軸ホルダー３２の雌ねじ３２ｃとガイドブッシュ３３の雄ねじ３３ｃとのねじ送り作用によってマグネットローター３１および弁軸ホルダー３２が下方に移動する。弁軸ホルダー３２が、閉弁ばね３７を介して弁軸３４を下方に押す。弁軸３４および弁体４０が下方に移動して弁体４０が弁座１８に接する。このときのマグネットローター３１の位置は、閉弁位置Ｒｃである。この状態からマグネットローター３１が閉弁方向にさらに回転すると、閉弁ばね３７が圧縮されてマグネットローター３１および弁軸ホルダー３２がさらに下方に移動する。弁体４０は下方に移動しない。そして、可動ストッパ３２ｓが固定ストッパ３３ｓに接すると、マグネットローター３１の閉弁方向への回転が規制される。このときのマグネットローター３１の位置は、基準位置Ｒｘである。

電動弁５において、マグネットローター３１が開弁方向に回転すると、弁軸ホルダー３２の雌ねじ３２ｃとガイドブッシュ３３の雄ねじ３３ｃとのねじ送り作用によってマグネットローター３１および弁軸ホルダー３２が上方に移動する。弁軸ホルダー３２が、プッシュナット３６を上方に押す。弁軸３４および弁体４０が上方に移動して弁体４０が弁座１８から離れる。マグネットローター３１が開弁方向にさらに回転すると、マグネットローター３１が全開位置Ｒｚに到達する。マグネットローター３１が全開位置Ｒｚにあるとき、弁体４０が弁口１７から最も離れる。

制御装置１００は、制御基板１１０と、磁気センサー１１５と、マイクロコンピューター１２０と、を有している。

制御基板１１０は、電子部品が実装されるプリント基板である。制御基板１１０は、ハウジング７０に収容されている。制御基板１１０は、キャン２０の上方で横方向に平行に配置されている。制御基板１１０には、電線１１１を介してステーター６０の複数の端子６５が接続されている。制御基板１１０には、磁気センサー１１５と、マイクロコンピューター１２０と、が実装されている。

磁気センサー１１５は、キャン２０を介して永久磁石４５と上下方向に並んでいる。換言すると、磁気センサー１１５は、キャン２０を介して永久磁石４５と上下方向に向かい合うように配置されている。磁気センサー１１５は、永久磁石４５によって生じる磁場を検知する。磁気センサー１１５は、磁場の回転角度に応じた信号（アナログ信号）を出力する。すなわち、磁気センサー１１５は、永久磁石４５（すなわちマグネットローター３１）の回転角度に応じた信号を出力する回転角度センサーである。なお、磁気センサー１１５として、二値信号を出力する１または複数のホールＩＣを用いてもよい。

図１、図４Ａに示すように、マイクロコンピューター１２０は、例えば、中央処理装置であるＣＰＵ１２１、不揮発性メモリ１２２、モータードライバ１２３、作業用メモリ１２４、通信モジュール１２５、温度センサー１２６などを１つのパッケージに集積した組み込み機器用のマイクロコンピューターである。マイクロコンピューター１２０は、電動弁５の制御を司る。なお、不揮発性メモリ、作業用メモリ、通信モジュール、モータードライバおよび温度センサーは、マイクロコンピューター１２０に外部接続される個別の電子部品であってもよい。

ＣＰＵ１２１は、不揮発性メモリ１２２に格納されたプログラムを実行し、各種機能部として機能する。不揮発性メモリ１２２には、前回の電源遮断直前のマグネットローター３１の現在位置が格納されている。ＣＰＵ１２１は、電源が投入されると不揮発性メモリ１２２からマグネットローター３１の現在位置を読み出す。作業用メモリ１２４は、各種機能部で用いられる変数を格納する。通信モジュール１２５は、通信バス４２０を介してエアコン制御装置４１０と接続される。温度センサー１２６は、マイクロコンピューター１２０の周囲の温度Ｋ（すなわち、ハウジング７０の内側の気温）に応じた信号を出力する。モータードライバ１２３は、ステッピングモーター６６と接続されている。具体的には、図４Ａに示すように、モータードライバ１２３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と接続されている。モータードライバ１２３は、パルスＰに応じた駆動電流をコイル６１ｃおよびコイル６２ｃに供給する。

ステッピングモーター６６にパルスＰ（Ｐ［１］～Ｐ［８］）が入力されることによりマグネットローター３１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に応じた駆動電流が供給されることによりマグネットローター３１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に応じた駆動電流が供給されること」と同義である。パルスＰは、昇順または降順で繰り返しステッピングモーター６６に入力される。すなわち、パルスＰ［１］～Ｐ［８］は、１周期分のパルスＰであり、ステッピングモーター６６に所定の順番で繰り返し入力される複数個のパルスＰである。

本実施例において、ステッピングモーター６６の励磁モードは１－２相励磁である。ステッピングモーター６６のステップ角は３．７５度である。マグネットローター３１が基準位置Ｒｘにあるとき、可動ストッパ３２ｓと固定ストッパ３３ｓとが接し、マグネットローター３１の閉弁方向の回転が規制される。マグネットローター３１を基準位置Ｒｘから全開位置Ｒｚまで回転させるために必要なパルス数（初期化数）は５００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。ステッピングモーター６６にパルスＰを昇順（Ｐ［１］～Ｐ［８］の順番）で入力すると、マグネットローター３１が閉弁方向（図３において時計方向）に回転する。ステッピングモーター６６にパルスＰを降順（Ｐ［８］～Ｐ［１］の順番）で入力すると、マグネットローター３１が開弁方向（図３において反時計方向）に回転する。

マグネットローター３１が回転すると永久磁石４５も回転し、磁気センサー１１５の信号が変化する。マグネットローター３１が回転しないと永久磁石４５も回転せず、磁気センサー１１５の信号が変化しない。そのため、制御装置１００は、磁気センサー１１５の信号に基づいて、マグネットローター３１が正常に回転したか否かを判定できる。マグネットローター３１が正常に回転することとは、ステッピングモーター６６に入力したパルスＰに応じてマグネットローター３１が回転することである。

次に、制御装置１００の起動時の処理の一例について、図５のフローチャートを参照して説明する。

制御装置１００（具体的にはＣＰＵ１２１）は、電源が投入されると不揮発性メモリ１２２からマグネットローター３１の現在位置を読み出す。制御装置１００は、温度センサー１２６の信号に基づいて温度Ｋを取得し、当該温度Ｋが基準温度Ｋｒより低いか否かを判定する（Ｓ１１０）。

制御装置１００は、温度Ｋが基準温度Ｋｒ以上のとき（Ｓ１１０でＮ）、スタンバイモードに移行し、エアコン制御装置４１０にスタンバイモードであることを通知する（Ｓ１２０）。具体的には、制御装置１００は、エアコン制御装置４１０にスタンバイモードに移行したことを示す情報を送信する。制御装置１００は、スタンバイモードにおいてエアコン制御装置４１０からの命令を受付可能である。そして、制御装置１００は、起動時の処理を終了する。

制御装置１００は、温度Ｋが基準温度Ｋｒよりも低いとき（Ｓ１１０でＹ）、準備モードに移行し、エアコン制御装置４１０に準備モードであることを通知する（Ｓ１３０）。具体的には、制御装置１００は、エアコン制御装置４１０に準備モードに移行したことを示す情報を送信する。制御装置１００は、準備モードにおいてエアコン制御装置４１０からの命令を受け付けない。

制御装置１００は、マグネットローター３１の現在位置に基づいて、マグネットローター３１が回転可能な方向を確認し、ステッピングモーター６６にマグネットローター３１を回転可能な方向に回転させるためのパルスＰを入力する（Ｓ１４０）。

マグネットローター３１が基準位置Ｒｘにあるとき、マグネットローター３１は開弁方向にのみ回転可能である。マグネットローター３１が全開位置Ｒｚにあるとき、マグネットローター３１は閉弁方向にのみ回転可能である。マグネットローター３１が基準位置Ｒｘおよび全開位置Ｒｚ以外の位置にあるとき、マグネットローター３１は開弁方向および閉弁方向に回転可能である。制御装置１００は、マグネットローター３１の現在位置が、基準位置Ｒｘと全開位置Ｒｚとの中間位置Ｒｙよりも基準位置Ｒｘに近い位置であるとき、マグネットローター３１を開弁方向に回転させるパルスＰを入力する。制御装置１００は、マグネットローター３１の現在位置が、中間位置Ｒｙまたは中間位置Ｒｙよりも全開位置Ｒｚに近い位置にあるとき、マグネットローター３１を閉弁方向に回転させるパルスＰを入力する。ステップＳ１４０において制御装置１００がステッピングモーター６６に入力するパルスＰの数（判定数）は、マグネットローター３１が正常に回転したか否かを判定可能な数である。本実施例において、判定数は、例えば、２～８である。ステップＳ１４０において、制御装置１００は、例えば、一方向（開弁方向または閉弁方向）に回転させるパルスＰを判定数だけ入力した後、他方向に回転させるパルスＰを判定数だけ入力してもよい。このようにすることで、パルスＰの入力前後でマグネットローター３１の現在位置が同じになる。

制御装置１００は、磁気センサー１１５の信号に基づいてマグネットローター３１の回転角度を取得し、当該回転角度に基づいてマグネットローター３１が正常に回転したか否かを判定する（Ｓ１５０）。

制御装置１００は、マグネットローター３１が正常に回転したとき（Ｓ１５０でＹ）、スタンバイモードに移行し、エアコン制御装置４１０にスタンバイモードであることを通知する（Ｓ１２０）。そして、制御装置１００は、起動時の処理を終了する。

制御装置１００は、マグネットローター３１が正常に回転しないとき（Ｓ１５０でＮ）、ステーター６０への通電を開始する（Ｓ１６０）。具体的には、制御装置１００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に電流を流す。ステーター６０への通電によって、ステーター６０が発熱する。

ステップＳ１６０において、コイル６１ｃおよびコイル６２ｃに流す電流は、定常電流である。定常電流とは、電流の大きさおよび電流の向きが一定の電流のことである。本実施例において、コイル６１ｃおよびコイル６２ｃに流す電流は、パルスＰ［２］、Ｐ［４］、Ｐ［６］、Ｐ［８］のいずれかに対応する電流と大きさおよび向きが同一の定常電流である。以下のステップＳ１６０の説明において、「パルスＰに対応する電流」とは、「パルスＰに対応する電流と大きさおよび向きが同一の定常電流」のことである。

ステップＳ１６０において、制御装置１００は、ステッピングモーター６６に最後に入力されたパルスＰがパルスＰ［２］、Ｐ［４］、Ｐ［６］、Ｐ［８］のいずれかだったとき（ケース１）、最後に入力されたパルスＰに対応する電流を流す。制御装置１００は、ステッピングモーター６６に最後に入力されたパルスＰがパルスＰ［２］、Ｐ［４］、Ｐ［６］、Ｐ［８］のいずれでもないとき（ケース２）、最後に入力されたパルスＰの隣のパルスＰに対応する電流を流す。例えば、最後に入力されたパルスＰがパルスＰ［２］だったとき、制御装置１００はパルスＰ［２］に対応する電流をコイル６１ｃおよびコイル６２ｃに流す。最後に入力されたパルスＰがＰ［１］だったとき、制御装置１００はパルスＰ［２］またはパルスＰ［８］に対応する電流をコイル６１ｃおよびコイル６２ｃに流す。ケース２では、制御装置１００は、マグネットローター３１の現在位置を、ステーター６０の発熱のために入力した電流（パルスＰ）に応じた位置に更新する。このようにすることで、ステッピングモーター６６の脱調を抑制できる。なお、ステップＳ１６０においてコイル６１ｃおよびコイル６２ｃに流す電流の大きさは、パルスＰに対応する電流の大きさより大きくてもよい。また、ステップＳ１６０においてコイル６１ｃおよびコイル６２ｃに流す電流は、定常電流でなくてもよい。

制御装置１００は、通電時間Ｅが経過するのを待つ（Ｓ１７０）。通電時間Ｅは、あらかじめ設定された時間であり、本実施例において、１～３０秒である。そして、制御装置１００は、通電時間Ｅが経過した後、ステーター６０への通電を停止する（Ｓ１８０）。

制御装置１００は、温度センサー１２６の信号に基づいて温度Ｋを取得し、当該温度Ｋが基準温度Ｋｒより低いか否かを判定する（Ｓ１９０）。

制御装置１００は、温度Ｋが基準温度Ｋｒよりも低いとき（Ｓ１９０でＹ）、ステーター６０への通電を繰り返す（Ｓ１６０～Ｓ１８０）。ステップＳ１６０～Ｓ１９０は、ステーター６０が発熱する発熱動作である。

制御装置１００は、温度Ｋが基準温度Ｋｒ以上のとき（Ｓ１９０でＮ）、ステップＳ１４０に戻り、ステップＳ１４０～Ｓ１９０を繰り返す。これにより、制御装置１００は、準備モードにおいて、ハウジング７０の内側の気温（温度Ｋ）が基準温度Ｋｒより低いとき、マグネットローター３１が正常に回転するまで発熱動作を繰り返す。

本実施例に係る電動弁装置１は、電動弁５と制御装置１００とを有する。電動弁５が、弁室１４を有する弁本体１０と、弁本体１０に接合されたキャン２０と、ステッピングモーター６６と、を有する。ステッピングモーター６６が、キャン２０の内側に配置されたマグネットローター３１と、キャン２０の外側に配置されたステーター６０と、を有する。キャン２０の内側の空間２５が、弁室１４と接続されている。制御装置１００が、キャン２０の外側に配置された温度センサー１２６の信号に基づいて温度Ｋを取得し、温度Ｋが基準温度Ｋｒ以上のとき、エアコン制御装置４１０からの命令を受付可能なスタンバイモードに移行し、温度Ｋが基準温度Ｋｒよりも低いとき、準備モードに移行する。制御装置１００が、準備モードにおいて、マグネットローター３１が正常に回転しないとき、マグネットローター３１が正常に回転するまでステーター６０が発熱する発熱動作を行い、マグネットローター３１が正常に回転したとき、スタンバイモードに移行する。

制御装置１００は、キャン２０の外側に配置された温度センサー１２６によって検出された温度Ｋが基準温度Ｋｒよりも低いとき、準備モードに移行する。制御装置１００は、準備モードにおいて、マグネットローター３１が正常に回転しないとき、マグネットローター３１が正常に回転するまでステーター６０が発熱する発熱動作を行う。ステーター６０によってキャン２０の内側の空間２５にある冷媒が加熱される。冷媒に含まれる潤滑油の粘度が低下して、マグネットローター３１が正常に回転可能となり、電動弁５の動作不良を抑制できる。

また、発熱動作が、ステーター６０（コイル６１ｃ、コイル６２ｃ）に通電時間Ｅにわたって電流を流す動作（ステップＳ１６０～Ｓ１８０）を含む。発熱動作が、温度Ｋが基準温度Ｋｒ以上になるまでステーター６０に電流を流す動作（ステップＳ１６０～Ｓ１９０）を含む。発熱動作が、温度Ｋが基準温度Ｋｒ以上になるまでステーター６０に通電時間Ｅにわたって電流を流す動作を繰り返す動作（ステップＳ１６０～Ｓ１９０）を含む。発熱動作が、ステーター６０に定常電流を流す動作を含む。このようにすることで、制御装置１００が、比較的簡易な制御で発熱動作を行うことができる。

また、制御装置１００が、スタンバイモードに移行したとき、エアコン制御装置４１０にスタンバイモードに移行したことを示す情報を送信し、準備モードに移行したとき、エアコン制御装置４１０に準備モードに移行したことを示す情報を送信する。このようにすることで、電動弁５が正常に動作しないおそれがあるときにエアコン制御装置４１０が制御装置１００に命令を送信してしまうことを抑制できる。

なお、制御装置１００の起動時の処理は図５に示す処理に限定されない。

次に、制御装置１００の起動時の処理の他の一例について、図６のフローチャートを参照して説明する。

制御装置１００は、電源が投入されると不揮発性メモリ１２２からマグネットローター３１の現在位置を読み出す。制御装置１００は、温度センサー１２６の信号に基づいて温度Ｋを取得し、当該温度Ｋが基準温度Ｋｒより低いか否かを判定する（Ｓ２１０）。

制御装置１００は、温度Ｋが基準温度Ｋｒ以上のとき（Ｓ２１０でＮ）、スタンバイモードに移行し、エアコン制御装置４１０にスタンバイモードであることを通知する（Ｓ２２０）。そして、制御装置１００は、起動時の処理を終了する。

制御装置１００は、温度Ｋが基準温度Ｋｒよりも低いとき（Ｓ２１０でＹ）、準備モードに移行し、エアコン制御装置４１０に準備モードであることを通知する（Ｓ２３０）。

制御装置１００は、ステーター６０への通電を開始する（Ｓ２６０）。ステップＳ２６０では、図５のステップＳ１６０と同じ処理を行う。

制御装置１００は、通電時間Ｅが経過するのを待つ（Ｓ２７０）。通電時間Ｅは、あらかじめ設定された時間である。通電時間Ｅは、キャン２０の内側の空間２５にある冷媒が十分に加熱される時間であり、例えば、３０～１８０秒である。そして、制御装置１００は、通電時間Ｅが経過した後、ステーター６０への通電を停止する（Ｓ２８０）。ステップＳ２６０～Ｓ２８０は、ステーター６０が発熱する発熱動作である。

制御装置１００は、スタンバイモードに移行し、エアコン制御装置４１０にスタンバイモードであることを通知する（Ｓ２２０）。そして、制御装置１００は、起動時の処理を終了する。

次に、制御装置１００の起動時の処理のさらに他の一例について、図７のフローチャートを参照して説明する。

制御装置１００は、電源が投入されると不揮発性メモリ１２２からマグネットローター３１の現在位置を読み出す。制御装置１００は、温度センサー１２６の信号に基づいて温度Ｋを取得し、当該温度Ｋが基準温度Ｋｒより低いか否かを判定する（Ｓ３１０）。

制御装置１００は、温度Ｋが基準温度Ｋｒ以上のとき（Ｓ３１０でＮ）、スタンバイモードに移行し、エアコン制御装置４１０にスタンバイモードであることを通知する（Ｓ３２０）。そして、制御装置１００は、起動時の処理を終了する。

制御装置１００は、温度Ｋが基準温度Ｋｒよりも低いとき（Ｓ３１０でＹ）、準備モードに移行し、エアコン制御装置４１０に準備モードであることを通知する（Ｓ３３０）。

制御装置１００は、ステーター６０への通電を開始する（Ｓ３６０）。ステップＳ３６０では、図５のステップＳ１６０と同じ処理を行う。

制御装置１００は、温度センサー１２６の信号に基づいて温度Ｋを取得し、当該温度Ｋが基準温度Ｋｒより低いか否かを判定する（Ｓ３７０）。

制御装置１００は、温度Ｋが基準温度Ｋｒよりも低いとき（Ｓ３７０でＹ）、ステーター６０への通電を継続する。

制御装置１００は、温度Ｋが基準温度Ｋｒ以上のとき（Ｓ３７０でＮ）、ステーター６０への通電を停止する（Ｓ３８０）。ステップＳ３６０～Ｓ３８０は、ステーター６０が発熱する発熱動作である。

制御装置１００は、スタンバイモードに移行し、エアコン制御装置４１０にスタンバイモードであることを通知する（Ｓ３２０）。そして、制御装置１００は、起動時の処理を終了する。

制御装置１００は、図６、図７に示すように、キャン２０の外側に配置された温度センサー１２６によって検出された温度Ｋが基準温度Ｋｒよりも低いとき、ステーター６０が発熱する発熱動作を行う。制御装置１００は、非常に簡易な制御で発熱動作を行うことができる。そのため、冷媒に含まれる潤滑油の粘度が低下して、マグネットローター３１が正常に回転可能となり、電動弁５の動作不良を抑制できる。

本実施例において、制御装置１００が電動弁５を制御するものであったが、エアコン制御装置４１０が直接的に電動弁５を制御してもよい。この場合、エアコン制御装置４１０が、電動弁制御装置である。

本実施例において、制御装置１００が温度センサー１２６の信号に基づいて温度Ｋを取得するものであったが、エアコン制御装置４１０が、キャン２０の外側に配置された個別の温度センサーの信号に基づいて温度Ｋを取得し、制御装置１００に温度Ｋを通知するようにしてもよい。

本明細書において、「円筒」や「円柱」等の部材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、本発明はこれらの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…取付孔、１１ｂ…上面、１２…支持部材、１２ａ…嵌合孔、１３…接続部材、１４…弁室、１５…流路、１６…流路、１７…弁口、１８…弁座、２０…キャン、２５…空間、３０…駆動機構、３１…マグネットローター、３２…弁軸ホルダー、３２ｃ…雌ねじ、３２ｓ…可動ストッパ、３３…ガイドブッシュ、３３ａ…第１円筒部、３３ｂ…第２円筒部、３３ｃ…雄ねじ、３３ｅ…貫通孔、３３ｓ…固定ストッパ、３４…弁軸、３４ａ…第１部分、３４ｂ…第２部分、３４ｄ…段部、３５…支持リング、３６…プッシュナット、３７…閉弁ばね、３８…ストッパ機構、４０…弁体、４５…永久磁石、４６…ガイド部材、４７…支持ばね、４８…摺動部材、５０…ステーターユニット、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、６５…端子、６６…ステッピングモーター、７０…ハウジング、８３…コネクタ、１００…電動弁制御装置、１１０…制御基板、１１１…電線、１１５…磁気センサー、１２０…マイクロコンピューター、１２１…ＣＰＵ、１２２…不揮発性メモリ、１２３…モータードライバ、１２４…作業用メモリ、１２５…通信モジュール、１２６…温度センサー、４００…エアコンシステム、４０１…圧縮機、４０２…凝縮器、４０３…蒸発器、４０５…配管、４１０…エアコン制御装置、４２０…通信バス、Ｅ…通電時間、Ｋ…温度、Ｋｒ…基準温度、Ｌ…軸線、Ｐ…パルス、Ｒｃ…閉弁位置、Ｒｘ…基準位置、Ｒｙ…中間位置、Ｒｚ…全開位置

Claims (8)

1. 電動弁を制御する電動弁制御装置であって、
   前記電動弁が、弁室を有する弁本体と、前記弁本体に接合されたキャンと、ステッピングモーターと、を有し、
   前記ステッピングモーターが、前記キャンの内側に配置されたマグネットローターと、前記キャンの外側に配置されたステーターと、を有し、
   前記キャンの内側の空間が、前記弁室と接続されており、
   前記電動弁制御装置が、
   前記キャンの外側に配置された温度センサーの信号に基づいて取得した温度が基準温度よりも低いとき、前記ステーターが発熱する発熱動作を行う、ことを特徴とする電動弁制御装置。
2. 電動弁を制御する電動弁制御装置であって、
   前記電動弁が、弁室を有する弁本体と、前記弁本体に接合されたキャンと、ステッピングモーターと、を有し、
   前記ステッピングモーターが、前記キャンの内側に配置されたマグネットローターと、前記キャンの外側に配置されたステーターと、を有し、
   前記キャンの内側の空間が、前記弁室と接続されており、
   前記電動弁制御装置が、
   前記キャンの外側に配置された温度センサーの信号に基づいて取得した温度が基準温度以上のとき、外部装置からの命令を受付可能なスタンバイモードに移行し、前記温度が前記基準温度よりも低いとき、準備モードに移行し、
   前記電動弁制御装置が、前記準備モードにおいて、
   前記マグネットローターが正常に回転しないとき、前記マグネットローターが正常に回転するまで前記ステーターが発熱する発熱動作を行い、
   前記マグネットローターが正常に回転したとき、前記スタンバイモードに移行する、ことを特徴とする電動弁制御装置。
3. 前記発熱動作が、前記ステーターのコイルに通電時間にわたって電流を流す動作を含む、請求項１または請求項２に記載の電動弁制御装置。
4. 前記発熱動作が、前記温度が前記基準温度以上になるまで前記ステーターのコイルに電流を流す動作を含む、請求項１または請求項２に記載の電動弁制御装置。
5. 前記発熱動作が、前記温度が前記基準温度以上になるまで前記ステーターのコイルに通電時間にわたって電流を流す動作を繰り返す動作を含む、請求項１または請求項２に記載の電動弁制御装置。
6. 前記発熱動作が、前記ステーターのコイルに定常電流を流す動作を含む、請求項１または請求項２に記載の電動弁制御装置。
7. 前記電動弁制御装置が、
   前記スタンバイモードに移行したとき、前記外部装置に前記スタンバイモードに移行したことを示す情報を送信し、
   前記準備モードに移行したとき、前記外部装置に前記準備モードに移行したことを示す情報を送信する、請求項２に記載の電動弁制御装置。
8. 前記電動弁と、請求項１または請求項２に記載の電動弁制御装置と、を有する電動弁装置。
   
   

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