| 【発明の名称】 |
電動コントロールバルブの弁開度維持制御方法および弁開度制御装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】小宮 靖雄
【氏名】木下 峰夫
【氏名】谷井 吐句児
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| 【要約】 |
【課題】最低必要限度の電力をもって弁開度維持を行い、省エネルギ化を図ること。
【解決手段】電気式アクチュエータにより弁体を開閉駆動する電動コントロールバルブ１００の弁開度制御装置において、電動コントロールバルブ１００前後の圧力差を上流側圧力センサ６１及び下流側圧力センサ６２により計測し、この計測された圧力差と現在の弁開度との関係において現在の弁開度を維持するために必要な最低トルクを弁開度維持最低トルク演算部５２により演算し、この弁開度維持最低トルク演算部５２により演算された最低トルクを得る電流値をもって電気式アクチュエータ１００に対する通電を通電制御部５１により制御する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 電気式アクチュエータにより弁体を開閉駆動する電動コントロールバルブの弁開度維持制御方法において、電動コントロールバルブ前後の圧力差を計測し、当該圧力差と現在の弁開度との関係において現在の弁開度を維持するために必要な最低トルクを演算し、当該最低トルクを得る電流値をもって前記電気式アクチュエータに対する通電を制御することを特徴とする電動コントロールバルブの弁開度維持制御方法。
【請求項２】 前記最低トルクに応じてデューティ比を決定し、そのデューティ比によるパルス通電により前記電気式アクチュエータの電流制御を疑似的に行うことを特徴とする請求項１に記載の電動コントロールバルブの弁開度維持制御方法。
【請求項３】 電気式アクチュエータにより弁体を開閉駆動する電動コントロールバルブの弁開度制御装置において、電動コントロールバルブ前後の圧力差を計測する圧力差計測手段と、前記圧力差計測手段により計測された圧力差と現在の弁開度との関係において現在の弁開度を維持するために必要な最低トルクを演算する最低トルク演算手段と、前記最低トルク演算手段により演算された最低トルクを得る電流値をもって前記電気式アクチュエータに対する通電を制御する通電制御手段と、を有していることを特徴とする電動コントロールバルブの弁開度制御装置。
【請求項４】 前記最低トルク演算手段により演算された最低トルクに応じてデューティ比を決定するデューティ比決定手段を有し、前記通電制御手段は前記デューティ比決定手段により決定されたデューティ比によるパルス通電により前記電気式アクチュエータの電流制御を疑似的に行うことを特徴とする請求項３に記載の電動コントロールバルブの弁開度制御装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、電動コントロールバルブの弁開度維持制御方法および弁開度制御装置に関し、特に、冷凍サイクル装置の回転式電動膨張弁等として使用される回転式の電動コントロールバルブの弁開度維持制御方法および弁開度制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】冷凍サイクル装置の膨張弁等として使用される回転式の電動コントロールバルブとして、特開平８−３１２８２３号公報に示されているように、偏心外周面を有した弁体が横断面形状が円形の弁室内に配置され、前記弁室の内周面に対して入口ポートと出口ポートとが開口し、前記弁体がステッピングモータ等の電気式アクチュエータにより自身の中心軸線の周りに回転駆動されることにより、弁体の前記偏心外周面と前記弁室の内周面との間の径方向の間隙寸法を変化し、当該間隙寸法の変化に応じて前記入口ポートと前記出口ポートとの間の連通度を連続的に変化し、流量等を定量的に計量制御する型式の電動コントロールバルブが知られている。
【０００３】上述のような電動式コントロールバルブでは、電動コントロールバルブの前後で圧力差があると、その圧力差が弁体に対して閉弁方向に作用し、弁体が閉弁方向に回転するため、弁開度指令による弁開度を維持するためには、電気式アクチュエータに対して常時通電している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】電動コントロールバルブの弁開度維持に必要な弁駆動力、換言すれば、電気式アクチュエータのトルクは電動コントロールバルブの前後の圧力差と現在の弁開度との関係で決まり、電動式コントロールバルブの前後の圧力差が低い程、必要トルクは少なくなる。
【０００５】しかし、従来は、弁開度維持のために、弁体が所定の弁開度箇所に位置したのちも、常時通電は定格電流（電圧）により行っているため、無駄な電力消費があり、省エネルギ化に反するものである。
【０００６】この発明は、上述の如き問題点を解消するためになされたもので、最低必要限度の電力をもって弁開度維持を行い、省エネルギ化を図ることができる電動コントロールバルブの弁開度維持制御方法および弁開度制御装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するために、請求項１記載の発明による電動コントロールバルブの弁開度維持制御方法は、電気式アクチュエータにより弁体を開閉駆動する電動コントロールバルブの弁開度維持制御方法において、電動コントロールバルブ前後の圧力差を計測し、当該圧力差と現在の弁開度との関係において現在の弁開度を維持するために必要な最低トルクを演算し、当該最低トルクを得る電流値をもって前記電気式アクチュエータに対する通電を制御するものである。
【０００８】請求項２記載の発明による電動コントロールバルブの弁開度維持制御方法は、前記最低トルクに応じてデューティ比を決定し、そのデューティ比によるパルス通電により前記電気式アクチュエータの電流制御を疑似的に行うものである。
【０００９】また、上述の目的を達成するために、請求項３記載の発明による電動コントロールバルブの弁開度制御装置は、電気式アクチュエータにより弁体を開閉駆動する電動コントロールバルブの弁開度制御装置において、電動コントロールバルブ前後の圧力差を計測する圧力差計測手段と、前記圧力差計測手段により計測された圧力差と現在の弁開度との関係において現在の弁開度を維持するために必要な最低トルクを演算する最低トルク演算手段と、前記最低トルク演算手段により演算された最低トルクを得る電流値をもって前記電気式アクチュエータに対する通電を制御する通電制御手段とを有しているものである。
【００１０】請求項４記載の発明による電動コントロールバルブの弁開度制御装置は、前記最低トルク演算手段により演算された最低トルクに応じてデューティ比を決定するデューティ比決定手段を有し、前記通電制御手段は前記デューティ比決定手段により決定されたデューティ比によるパルス通電により前記電気式アクチュエータの電流制御を疑似的に行うものである。
【００１１】請求項１記載の発明による電動コントロールバルブの弁開度維持制御方法では、電動コントロールバルブ前後の圧力差の現在の弁開度との関係において現在の弁開度を維持するために必要な最低トルクを得る電流値をもって電気式アクチュエータに対する通電が制御が行われる。
【００１２】請求項２記載の発明による電動コントロールバルブの弁開度維持制御方法では、最低トルクに応じたデューティ比によるパルス通電により電気式アクチュエータの電流制御が、所謂、デューティ制御により疑似的に行われる。
【００１３】請求項３記載の発明による電動コントロールバルブの弁開度制御装置では、圧力差計測手段が電動コントロールバルブ前後の圧力差を計測し、最低トルク演算手段が圧力差計測手段により計測された圧力差と現在の弁開度との関係において現在の弁開度を維持するために必要な最低トルクを演算し、通電制御手段が最低トルク演算手段により演算された最低トルクを得る電流値をもって電気式アクチュエータに対する通電を制御する。
【００１４】請求項４記載の発明による電動コントロールバルブの弁開度制御装置では、デューティ比決定手段が最低トルクに応じてデューティ比を決定し、通電制御手段は前記デューティ比決定手段により決定されたデューティ比によるパルス通電により電気式アクチュエータの電流制御を、所謂、デューティ制御により疑似的に行う。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下に添付の図を参照してこの発明の実施の形態を詳細に説明する。図１はこの発明による電動コントロールバルブの弁開度制御装置の一つの実施の形態を示している。
【００１６】図１において、５０は電動コントロールバルブ１００の弁開度制御装置を示している。弁開度制御装置５０は、電動コントロールバルブ１００の電気式アクチュエータ（後述するステッピングモータ８）に対する通電を制御する通電制御部５１と、弁開度維持最低トルク演算部５２と、弁開度維持のためのデューティ比演算部（デューティ比決定部）５３とを有している。
【００１７】通電制御部５１は、弁開度指令により電動コントロールバルブ１００の弁開度が弁開度指令による弁開度になるように、電動コントロールバルブ１００の電気式アクチュエータに対する通電を行い、電動コントロールバルブ１００の弁開度が弁開度指令による弁開度になれば、デューティ比演算部５３により演算されたデューティ比によるパルス通電により電動コントロールバルブ１００の電気式アクチュエータに対する通電を行う。
【００１８】弁開度維持最低トルク演算部５２は、上流側圧力センサ６１から電動コントロールバルブ１００より上流側の圧力計測値を取り込むと共に、下流側圧力センサ６２から電動コントロールバルブ１００より下流側の圧力計測値を取り込み、通電制御部５１より現在の弁開度に関する情報を取り込み、上流側圧力センサ６１により計測された圧力計測値と下流側圧力センサ６２により計測された圧力計測値により算出できる電動コントロールバルブ１００前後の圧力差と現在の弁開度との関係において現在の弁開度を維持するために必要な最低トルクを演算する。
【００１９】なお、ここで云う最低トルクの演算は、データテーブルよりの最低トルクの読み出しを含む。また、この実施の形態では、上流側圧力センサ６１と下流側圧力センサ６２とが圧力差計測手段をなす。
【００２０】デューティ比演算部５３は、弁開度維持最低トルク演算部５２により演算された最低トルクに応じてデューティ比制御による疑似電流制御のためのデューティ比を演算する。なお、ここで云うデューティ比の演算も、データテーブルよりのデューティ比の読み出しを含む。
【００２１】弁開度制御装置５０は、全体をマイクロコンピュータによりソウトウェア的に具現することができる。
【００２２】つぎに、図２に示されているフローチャートを参照してこの発明による電動コントロールバルブの弁開度維持制御方法および弁開度制御装置の動作について説明する。
【００２３】図２に示されているルーチンは時間割込み等により繰り返し実行されるものであり、まず、新規の弁開度指令を入力したか否かを判別する（ステップＳ１０）。新規の弁開度指令を入力すると（ステップＳ１０でＹ）、その弁開度指令による弁開度になるように、電動コントロールバルブ１００の電気式アクチュエータに対する定格電流（電圧）による通電、所謂、弁開閉通電を行う（ステップＳ１１）。
【００２４】この後に、弁開度指令による弁開度での弁停止を確認する（ステップＳ１２）。この弁停止の確認は、電気式アクチュエータ１００の負荷電流の変化、弁開度指令入力よりの経過時間計時等により行うことができる。
【００２５】弁開度指令による弁開度での弁停止を確認すれば（ステップＳ１２でＹ）、あるいは、新規の弁開度指令の入力がない場合には（ステップＳ１０でＮ）、現在の弁開度情報を入力し（ステップＳ１３）、続いて、上流側圧力センサ６１から電動コントロールバルブ１００より上流側の圧力計測値を入力すると共に、下流側圧力センサ６２から電動コントロールバルブ１００より下流側の圧力計測値を入力し（ステップＳ１４）上流側圧力センサ６１により計測された圧力計測値と下流側圧力センサ６２により計測された圧力計測値により算出できる電動コントロールバルブ１００前後の圧力差と現在の弁開度との関係において現在の弁開度を維持するために必要な最低トルクを演算する（ステップＳ１５）。
【００２６】つぎに、最低トルクに応じてデューティ比を演算し（ステップＳ１６）、そのデューティ比によるパルス通電を行い（ステップＳ１７）、デューティ比制御による疑似電流制御を行う。
【００２７】これにより、弁開度指令による弁開度で弁停止すると、デューティ比制御による疑似電流制御により、必要最小限の電力をもって弁開度維持が行われ、省エネルギ化ず図られる。
【００２８】参考のために、この発明による電動コントロールバルブの弁開度維持制御方法が適用されて好適な電動コントロールバルブの例を、図３、図４を参照して説明する。
【００２９】電動コントロールバルブ１００は金属製の弁ハウジング１を有し、弁ハウジング１には、横断面形状が円形の有底孔状の弁室２と、弁室２の内周面に対して開口した入口ポート３および出口ポート４とが形成されている。
【００３０】弁ハウジング１の上部にはストッパ突起片５ａ付きの円環状の取付座金５がろう付け部６により気密にろう付け固定されている。取付座金５上には、キャップ状のロータケース７が、取付座金５とロータケース７の外鍔状のフランジ７ａとによるフランジ結合部の溶接により、気密に固着している。
【００３１】ロータケース７内には電気的アクチュエータであるステッピングモータ８のロータ９が回転可能に配置され、ロータケース７の外側に円筒状のコイル組立体１０が嵌合している。コイル組立体１０は、巻線部１１、コイルカバー１２、コネクタ部１３、位置決め固定金具１４とにより構成され、位置決め固定金具１４に形成されている係止爪１４ａが弁ハウジング１に固定されている位置決めピン１５に係合し、位置決め固定金具１４の係合爪１４ｂが取付座金５の外周端面に押し付けられることにより、がた付きを抑制された状態で、弁ハウジング１とロータケース７との結合体に位置決め固定される。
【００３２】ロータ９は、中央孔９ａを有する円筒状をなしており、磁性粉を混練されて着磁した樹脂成形品で構成されている。ロータ９の中央孔９ａには、ロータ９とは別の単品として成形されたＰＰＳ樹脂等による樹脂成形品による弁体１６の頭部１６ａが挿入されている。
【００３３】ロータ９にはストッパ片９ｂが一体成形されており、ストッパ片９ｂが取付座金５に折曲形成されたストッパ突起片５ａと当接することにより、ロータ９の回転範囲が定められている。
【００３４】弁体１６は、弁ハウジング１に形成された横断面形状が円形の弁室２内に回転可能に嵌合配置されており、入口ポート３および出口ポート４に対向する外周面部に、図３に示されているように、全開用溝１６ｄを含む計量用の偏心外周面１６ｃを形成され、自身の中心軸線の周りに回転することにより、偏心外周面１６ｃと弁室２の内周面２ａとの間の径方向の間隙寸法を変化し、この間隙寸法の変化に応じて入口ポート３と出口ポート４との間の連通度（弁開度）を連続的に変化する。
【００３５】弁体１６には金属製の心軸２３がインサート成形され、心軸２３は弁室２の底部に配置された軸受ブッシュ２４に回転可能に係合している。
【００３６】上述の構成による回転式コントロールバルブによれば、ステッピングモータ８によって弁体１６が直接的に回転駆動され、弁体１６が自身の中心軸線の周りに回転することにより、偏心外周面１６ｃと弁室２の内周面２ａとの間の径方向の間隙寸法を連続的に変化し、この間隙寸法の変化に応じて入口ポート３と出口ポート４との間の連通度が変化し、その連通度に応じた流量をもって冷媒等の流体が入口ポート３より出口ポート４へ流れる。
【００３７】
【発明の効果】以上の説明から理解される如く、この発明による請求項１記載の発明による電動コントロールバルブの弁開度維持制御方法によれば、電動コントロールバルブ前後の圧力差の現在の弁開度との関係において現在の弁開度を維持するために必要な最低トルクを得る電流値をもって電気式アクチュエータに対する通電が制御が行われるから、最低必要限度の電力をもって弁開度維持を行い、無駄な電力消費を伴うことなく省エネルギ化を図ることができる。
【００３８】請求項２記載の発明による電動コントロールバルブの弁開度維持制御方法によれば、最低トルクに応じたデューティ比によるパルス通電により電気式アクチュエータの電流制御が、所謂、デューティ制御により疑似的に行われるから、特別な電流制御回路等を必要とすることなく、電気式アクチュエータの電流制御が行われ、無駄な電力消費を伴うことなく省エネルギ化を図ることができる。
【００３９】請求項３記載の発明による電動コントロールバルブの弁開度制御装置によれば、圧力差計測手段が電動コントロールバルブ前後の圧力差を計測し、最低トルク演算手段が圧力差計測手段により計測された圧力差と現在の弁開度との関係において現在の弁開度を維持するために必要な最低トルクを演算し、通電制御手段が最低トルク演算手段により演算された最低トルクを得る電流値をもって電気式アクチュエータに対する通電を制御するから、最低必要限度の電力をもって弁開度維持が行われ、無駄な電力消費を伴うことなく省エネルギ化を図ることができる。
【００４０】請求項４記載の発明による電動コントロールバルブの弁開度制御装置によれば、デューティ比決定手段が最低トルクに応じてデューティ比を決定し、通電制御手段は前記デューティ比決定手段により決定されたデューティ比によるパルス通電により電気式アクチュエータの電流制御を、所謂、デューティ制御により疑似的に行うから、特別な電流制御回路等を必要とすることなく、電気式アクチュエータの電流制御が行われ、無駄な電力消費を伴うことなく省エネルギ化を図ることができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００１４３９４９
【氏名又は名称】株式会社鷺宮製作所
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| 【出願日】 |
平成１１年８月２５日（１９９９．８．２５） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６０６９０
【弁理士】
【氏名又は名称】瀧野 秀雄 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２００１−６５７２５（Ｐ２００１−６５７２５Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年３月１６日（２００１．３．１６） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−２３８１１５ |
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