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公開番号2024103593
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-08-01
出願番号2024086777,2023551337
出願日2024-05-29,2022-09-20
発明の名称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
出願人株式会社不二工機
代理人弁理士法人オーパス国際特許事務所
主分類F16K 31/04 20060101AFI20240725BHJP(機械要素または単位;機械または装置の効果的機能を生じ維持するための一般的手段)
要約【課題】電動弁の初期化動作にかかる時間を短くして騒音を抑制することができる電動弁制御装置および電動弁装置、ならびに、電動弁の制御方法を提供する。
【解決手段】電動弁5は、ローター41とステーター60とを有し、弁体30が弁座18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。電動弁制御装置70は、ステーター60に駆動電流を供給してローター41を第一方向に回転させる。電動弁制御装置70は、ローター41の回転によってステーター60に生じる電圧を取得する。そして、電動弁制御装置70は、電圧波形の面積、電圧の波形において周期的に観測される波の振幅、ならびに、電圧の波形において周期的に観測される波とは異なる新たな波の周期的な出現、のうちの少なくとも1つに基づいて、電動弁5がローター41の第一方向への回転が規制される回転規制状態であるか否かを判定する。
【選択図】図2

特許請求の範囲【請求項１】
弁座を有する弁本体と、前記弁本体に対して回転可能なローターと、複数のコイルを有しかつ前記ローターとともにステッピングモーターを構成するステーターと、前記弁座と向かい合い、前記ローターが第一方向に回転すると前記弁座に向けて押される弁体と、前記ローターが基準位置にあるときに前記ローターの前記第一方向への回転を規制するストッパ機構と、を有する電動弁を制御する電動弁制御装置であって、
前記複数のコイルのそれぞれに駆動電流を供給して前記ローターを前記第一方向に回転させる回転制御部と、
前記ローターの回転によって前記複数のコイルのそれぞれに生じる電圧を取得する電圧取得部と、
（ｉ）１つの前記コイルに生じる前記電圧の波形において周期的に観測される波の振幅、および（ｉｉ）１つの前記コイルに生じる前記電圧の波形において周期的に観測される波とは異なる新たな波の周期的な出現、のうちの少なくとも１つに基づいて、前記電動弁が前記ストッパ機構によって前記ローターの前記第一方向への回転が規制される回転規制状態であるか否かを判定する状態判定部と、を有することを特徴とする電動弁制御装置。
続きを表示（約 2,800 文字）【請求項２】
前記回転制御部が、前記状態判定部によって前記電動弁が前記回転規制状態であると判定されたとき、前記複数のコイルへの駆動電流の供給を停止する、請求項１に記載の電動弁制御装置。
【請求項３】
前記ステーターが、Ａ相ステーターとＢ相ステーターとを有し、
前記Ａ相ステーターが前記複数のコイルのうちの１つを有し、
前記Ｂ相ステーターが前記複数のコイルのうちの他の１つを有し、
前記電圧取得部が、前記回転制御部がＡ相ステーターの前記コイルおよびＢ相ステーターの前記コイルの一方のみに駆動電流を供給したときに他方に生じる前記電圧を取得する、請求項１に記載の電動弁制御装置。
【請求項４】
前記基準位置が、前記ローターが前記弁座に前記弁体が接する閉弁位置よりさらに前記第一方向に回転した位置にあり、
前記状態判定部が、前記電圧の波形において周期的に観測される波の振幅が漸減したとき、前記電動弁が前記ローターが前記閉弁位置と前記基準位置との間にある中間状態であると判定する、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。
【請求項５】
弁座を有する弁本体と、前記弁本体に対して回転可能なローターと、複数のコイルを有しかつ前記ローターとともにステッピングモーターを構成するステーターと、前記弁座と向かい合い、前記ローターが第一方向に回転すると前記弁座に向けて押される弁体と、前記ローターが基準位置にあるときに前記ローターの前記第一方向への回転を規制するストッパ機構と、を有する電動弁を制御する電動弁制御装置であって、
前記複数のコイルのそれぞれに駆動電流を供給して前記ローターを前記第一方向に回転させる回転制御部と、
前記ローターの回転によって前記複数のコイルのそれぞれに生じる電流を取得する電流取得部と、
（ｉ）１つの前記コイルに生じる前記電流の波形において周期的に観測される波の振幅、および（ｉｉ）１つの前記コイルに生じる前記電流の波形において周期的に観測される波とは異なる新たな波の周期的な出現、のうちの少なくとも１つに基づいて、前記電動弁が前記ストッパ機構によって前記ローターの前記第一方向への回転が規制される回転規制状態であるか否かを判定する状態判定部と、を有することを特徴とする電動弁制御装置。
【請求項６】
前記電動弁と、請求項１または請求項５に記載の電動弁制御装置と、を有する電動弁装置であって、
前記弁体が、前記弁座と向かい合い、前記ローターが前記第一方向に回転するとコイルばねを介して前記弁座に向けて押され、
前記基準位置が、前記ローターが前記弁座に前記弁体が接する閉弁位置よりさらに前記第一方向に回転した位置にある、電動弁装置。
【請求項７】
弁座を有する弁本体と、前記弁本体に対して回転可能なローターと、複数のコイルを有しかつ前記ローターとともにステッピングモーターを構成するステーターと、前記弁座と向かい合い、前記ローターが第一方向に回転すると前記弁座に向けて押される弁体と、前記ローターが基準位置にあるときに前記ローターの前記第一方向への回転を規制するストッパ機構と、を有する電動弁の制御方法であって、
前記複数のコイルのそれぞれに駆動電流を供給して前記ローターを前記第一方向に回転させ、
前記ローターの回転によって前記複数のコイルのそれぞれに生じる電圧を取得し、
（ｉ）１つの前記コイルに生じる前記電圧の波形において周期的に観測される波の振幅、および（ｉｉ）１つの前記コイルに生じる前記電圧の波形において周期的に観測される波とは異なる新たな波の周期的な出現、のうちの少なくとも１つに基づいて、前記電動弁が前記ストッパ機構によって前記ローターの前記第一方向への回転が規制される回転規制状態であるか否かを判定する、ことを特徴とする電動弁の制御方法。
【請求項８】
弁座を有する弁本体と、前記弁本体に対して回転可能なローターと、複数のコイルを有しかつ前記ローターとともにステッピングモーターを構成するステーターと、前記弁座と向かい合い、前記ローターが第一方向に回転すると前記弁座に向けて押される弁体と、前記ローターが基準位置にあるときに前記ローターの前記第一方向への回転を規制するストッパ機構と、を有する電動弁の制御方法であって、
前記複数のコイルのそれぞれに駆動電流を供給して前記ローターを前記第一方向に回転させ、
前記ローターの回転によって前記複数のコイルのそれぞれに生じる電流を取得し、
（ｉ）１つの前記コイルに生じる前記電流の波形において周期的に観測される波の振幅、および（ｉｉ）１つの前記コイルに生じる前記電流の波形において周期的に観測される波とは異なる新たな波の周期的な出現、のうちの少なくとも１つに基づいて、前記電動弁が前記ストッパ機構によって前記ローターの前記第一方向への回転が規制される回転規制状態であるか否かを判定する、ことを特徴とする電動弁の制御方法。
【請求項９】
前記弁体が、前記弁座と向かい合い、前記ローターが前記第一方向に回転するとコイルばねを介して前記弁座に向けて押され、
前記基準位置が、前記ローターが前記弁座に前記弁体が接する閉弁位置よりさらに前記第一方向に回転した位置にある、請求項７または請求項８に記載の電動弁の制御方法。
【請求項１０】
弁座を有する弁本体と、前記弁本体に対して回転可能なローターと、前記ローターとともにステッピングモーターを構成するステーターと、前記弁座と向かい合い、前記ローターが第一方向に回転すると前記弁座に向けて押される弁体と、前記ローターが基準位置にあるときに前記ローターの前記第一方向への回転を規制するストッパ機構と、を有する電動弁を制御する電動弁制御装置であって、
前記ステーターには、モータードライバが接続されており、
前記モータードライバに順番を有する複数のパルスを前記順番で循環的に入力することにより前記ステーターに駆動電流を供給して前記ローターを前記第一方向に回転させる回転制御部と、
前記ローターの回転によって前記ステーターに生じる電圧を取得する電圧取得部と、
（ｉ）循環的に入力される前記複数のパルスのうちの１つに対応する区間における前記電圧の波形の面積に基づいて、前記電動弁が前記ストッパ機構によって前記ローターの前記第一方向への回転が規制される回転規制状態であるか否かを判定する状態判定部と、を有することを特徴とする電動弁制御装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
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、ならびに、電動弁の制御方法に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、従来の電動弁の一例を開示している。このような電動弁は、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にパルスが入力されるとローターが回転する。ローターの回転に応じて弁体が移動する。ローターが基準位置にあるとき、ローターとともに回転する可動ストッパが弁本体に固定された固定ストッパに当接して、ローターの第一方向への回転が規制される。
【０００３】
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、初期化動作において、ステッピングモーターにパルスを入力してローターを第一方向に回転させ、ローターを基準位置に位置付ける。ステッピングモーターに入力するパルスの数は、可動ストッパが固定ストッパに当接するために十分な数（以下、「初期化数」という。）である。ローターが第一方向に回転して可動ストッパが固定ストッパに当接すると、ローターが基準位置に位置付けられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
国際公開第２０１９／１３０９２８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
電動弁制御装置は、ステッピングモーターに入力したパルス数が初期化数に達するまで、ステッピングモーターにパルスを入力する。そのため、電動弁制御装置は、ローターが基準位置に位置付けられた後もパルスを入力することがあり、初期化動作に長い時間がかかる。また、ローターが基準位置に位置付けられた後にステッピングモーターにパルスが入力されると、可動ストッパが固定ストッパに繰り返し衝突して騒音が発生する。特に、初期化動作直前のローターの位置が基準位置に近い場合、騒音が長い時間発生する。
【０００６】
そこで、本発明は、電動弁の初期化動作にかかる時間を短くして騒音を抑制することが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、ならびに、電動弁の制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、複数の電動弁を用いて、初期化動作においてローターの回転によってステーターに生じる電圧（ステーターに電磁誘導される電圧）を測定して、測定結果について鋭意検討した。その結果、本発明者らは、ストッパ機構によってローターの回転が規制される前の電圧の波形と、ストッパ機構によってローターの回転が規制された後の電圧の波形と、の違いを見出し、本発明に至った。
【０００８】
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、弁座を有する弁本体と、前記弁本体に対して回転可能なローターと、前記ローターとともにステッピングモーターを構成するステーターと、前記弁座と向かい合い、前記ローターが第一方向に回転すると前記弁座に向けて押される弁体と、前記ローターが基準位置にあるときに前記ローターの前記第一方向への回転を規制するストッパ機構と、を有する電動弁を制御する電動弁制御装置であって、前記ステーターに駆動電流を供給して前記ローターを前記第一方向に回転させる回転制御部と、前記ローターの回転によって前記ステーターに生じる電圧を取得する電圧取得部と、（ｉ）前記電圧の波形の面積、（ｉｉ）前記電圧の波形において周期的に観測される波の振幅、および（ｉｉｉ）前記電圧の波形において周期的に観測される波とは異なる新たな波の周期的な出現、のうちの少なくとも１つに基づいて、前記電動弁が前記ストッパ機構によって前記ローターの前記第一方向への回転が規制される回転規制状態であるか否かを判定する状態判定部と、を有することを特徴とする。
【０００９】
本発明において、前記回転制御部が、前記状態判定部によって前記電動弁が前記回転規制状態であると判定されたとき、前記ステーターへの駆動電流の供給を停止することが好ましい。
【００１０】
本発明において、前記ステーターが、Ａ相ステーターとＢ相ステーターとを有し、前記電圧取得部が、前記回転制御部がＡ相ステーターおよびＢ相ステーターの一方のみに駆動電流を供給したときに他方に生じる前記電圧を取得する、ことが好ましい。
（【００１１】以降は省略されています）

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