電動(dòng)閥裝置和電動(dòng)閥控制裝置的制造方法
【專利摘要】在電機(jī)驅(qū)動(dòng)式的電動(dòng)閥中，迅速檢測(cè)閥開閉點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)效率良好且高精度的控制。電動(dòng)閥裝置(10)具有電機(jī)驅(qū)動(dòng)式的電動(dòng)閥(12)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器(24)、控制該電機(jī)驅(qū)動(dòng)器(24)的微型計(jì)算機(jī)(22)、以及用于與空調(diào)ECU(106)通信的LIN收發(fā)器(26)。微型計(jì)算機(jī)(22)基于來自空調(diào)ECU(106)的指令開始電動(dòng)閥(12)的控制，在電動(dòng)閥(12)的控制開始時(shí)使電機(jī)向閉閥方向驅(qū)動(dòng)，基于電機(jī)驅(qū)動(dòng)器(24)為了該驅(qū)動(dòng)而輸出的驅(qū)動(dòng)脈沖檢測(cè)電機(jī)的負(fù)荷，將檢測(cè)到的負(fù)荷達(dá)到預(yù)定的基準(zhǔn)值時(shí)的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)設(shè)定為閥部的閥開閉點(diǎn)，通過以閥部的閥開閉點(diǎn)為基準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，來控制使得閥部的開度成為與控制指令值對(duì)應(yīng)的開度。
【專利說明】
電動(dòng)閥裝置和電動(dòng)閥控制裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及電機(jī)驅(qū)動(dòng)式的電動(dòng)閥及其控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]汽車用空調(diào)裝置的制冷循環(huán)中一般設(shè)有對(duì)循環(huán)的冷媒進(jìn)行壓縮的壓縮機(jī)、使壓縮后的冷媒冷凝的冷凝器、使冷凝的液態(tài)冷媒節(jié)流膨脹而成為霧狀的氣液混合冷媒并送出的膨脹閥、以及使該霧狀的冷媒蒸發(fā)而利用其蒸發(fā)潛熱冷卻車室內(nèi)的空氣的蒸發(fā)器等。作為膨脹閥，感測(cè)蒸發(fā)器的出口側(cè)的冷媒的溫度和壓力地自動(dòng)開閉閥部的機(jī)械式的膨脹閥被廣泛采用。另一方面，隨著近年的電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力車輛的普及，在驅(qū)動(dòng)部中利用步進(jìn)電機(jī)來實(shí)現(xiàn)閥開度的精密控制的電動(dòng)膨脹閥也正被采用。
[0003]這樣的電動(dòng)膨脹閥為使閥體中所設(shè)的小口徑的閥孔開閉而具有例如針狀的閥芯，并且具有將轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成軸的平移運(yùn)動(dòng)來驅(qū)動(dòng)該閥芯的動(dòng)作變換機(jī)構(gòu)(例如參照專利文獻(xiàn)I)。閥芯被軸的前端支承，通過落座/脫離于閥孔的開口端部所形成的閥座來開閉閥部。為確保閥芯的落座性能，也有閥芯被軸彈性地支承，并通過該彈性力將閥芯壓向閥座，來保持閉閥狀態(tài)的。
[0004]這樣的電動(dòng)閥基于以閥開閉點(diǎn)(閥部的開閉位置)為基準(zhǔn)的驅(qū)動(dòng)步階的設(shè)定來控制閥開度。然而，有時(shí)因構(gòu)成閥的部件的尺寸偏差、部件間的組裝誤差等，該閥開閉點(diǎn)會(huì)出現(xiàn)個(gè)體差異。另外，在電動(dòng)閥使用開始后(初次使用后)，有時(shí)也會(huì)因受到例如振動(dòng)的影響等使用環(huán)境，而使得閥開閉點(diǎn)產(chǎn)生變化。因此，需要考慮這樣的原因?qū)е碌拈y開閉點(diǎn)的不同及變化地設(shè)定閥開閉點(diǎn)。
[0005]基于這樣的觀點(diǎn)，還提出了在電動(dòng)閥使用開始后按各設(shè)定時(shí)間執(zhí)行開閥點(diǎn)檢測(cè)的電動(dòng)閥(例如參照專利文獻(xiàn)2)。具體來說，使電動(dòng)閥從全閉位置起按各預(yù)定時(shí)間分別開閥預(yù)定開度，并檢測(cè)電動(dòng)閥的出口溫度變化了預(yù)定溫度以上時(shí)的閥開度，作為開閥點(diǎn)(下限開度)。
[0006][在先技術(shù)文獻(xiàn)]
[0007][專利文獻(xiàn)]
[0008][專利文獻(xiàn)I]日本特開2014-196810號(hào)公報(bào)
[0009][專利文獻(xiàn)2]日本特開2012-149857號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]〔發(fā)明所要解決的課題〕
[0011]然而，在這樣的電動(dòng)閥中，由于要基于與閥機(jī)構(gòu)并無直接關(guān)系的電動(dòng)閥的出口溫度來檢測(cè)開閥點(diǎn)，故該開閥點(diǎn)與上述的閥開閉點(diǎn)基本上不會(huì)一致。因此，閥開度的設(shè)定也不得不停留在預(yù)想的范圍內(nèi)。另外，由于是采取反饋其出口溫度的方法，故需要時(shí)間來檢測(cè)到該溫度變化，存在無法從電動(dòng)閥啟動(dòng)迅速開始控制這樣的問題。隨著反復(fù)閉閥，會(huì)增進(jìn)閥座的摩耗，若也考慮閥開閉點(diǎn)因此而變化的情況，則還需要一定程度地確保開閥點(diǎn)檢測(cè)的頻度。因此，希望盡可能縮短該檢測(cè)所需的時(shí)間。需要說明的是，這樣的問題不限于上述電動(dòng)膨脹閥，在閥開閉點(diǎn)存在個(gè)體差異或時(shí)間變化的電動(dòng)閥中同樣存在。
[0012]本發(fā)明的目的之一在于在電機(jī)驅(qū)動(dòng)式的電動(dòng)閥中迅速檢測(cè)閥開閉點(diǎn)，并實(shí)現(xiàn)效率良好且高精度的控制。
[0013]〔用于解決課題的手段〕
[0014]本發(fā)明的一個(gè)方案是一種電動(dòng)閥裝置。該電動(dòng)閥裝置具有電機(jī)驅(qū)動(dòng)式的電動(dòng)閥、驅(qū)動(dòng)該電機(jī)的驅(qū)動(dòng)部、控制該驅(qū)動(dòng)部的控制部、用于與外部控制裝置通信的通信部?？刂撇窟M(jìn)行以下控制動(dòng)作:基于來自外部控制裝置的指令開始電動(dòng)閥的控制;在開始電動(dòng)閥的控制時(shí)使電機(jī)向閉閥方向驅(qū)動(dòng)，并基于驅(qū)動(dòng)部為了該驅(qū)動(dòng)而輸出的驅(qū)動(dòng)脈沖來檢測(cè)電機(jī)的負(fù)荷，將檢測(cè)到的負(fù)荷達(dá)到預(yù)定的基準(zhǔn)值時(shí)的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)設(shè)定為閥部的閥開閉點(diǎn)；通過以閥部的閥開閉點(diǎn)為基準(zhǔn)使電機(jī)驅(qū)動(dòng)，來控制使得閥部的開度成為與控制指令值對(duì)應(yīng)的開度。
[0015]基于該方案，根據(jù)將電機(jī)向閉閥方向驅(qū)動(dòng)時(shí)的驅(qū)動(dòng)脈沖檢測(cè)電機(jī)的負(fù)荷，并基于該負(fù)荷設(shè)定閥開閉點(diǎn)。即，由于是根據(jù)伴隨于閥機(jī)構(gòu)的落座動(dòng)作的電機(jī)負(fù)荷的變化來檢測(cè)閥開閉點(diǎn)的，故能精度良好地設(shè)定該閥開閉點(diǎn)。此外，僅進(jìn)行閉閥動(dòng)作就能迅速檢測(cè)閥開閉點(diǎn)。其結(jié)果，能實(shí)現(xiàn)效率良好且高精度的控制。
[0016]本發(fā)明的另一方案是電動(dòng)閥控制裝置。該電動(dòng)閥控制裝置具有用于與外部控制裝置通信的通信部、驅(qū)動(dòng)電動(dòng)閥的電機(jī)的驅(qū)動(dòng)部、以及控制該驅(qū)動(dòng)部的控制部的電動(dòng)閥控制裝置。控制部進(jìn)行以下控制動(dòng)作:基于來自外部控制裝置的指令開始電動(dòng)閥的控制;在開始電動(dòng)閥的控制時(shí)使電機(jī)向閉閥方向驅(qū)動(dòng)，并基于驅(qū)動(dòng)部為了該驅(qū)動(dòng)而輸出的驅(qū)動(dòng)脈沖來檢測(cè)電機(jī)的負(fù)荷，將檢測(cè)到的負(fù)荷達(dá)到預(yù)定的基準(zhǔn)值時(shí)的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)設(shè)定為閥部的閥開閉點(diǎn)；通過以閥部的閥開閉點(diǎn)為基準(zhǔn)使電機(jī)驅(qū)動(dòng)，來控制使得閥部的開度成為與控制指令值對(duì)應(yīng)的開度。
[0017]根據(jù)該方案，基于將電機(jī)向閉閥方向驅(qū)動(dòng)時(shí)的驅(qū)動(dòng)脈沖來檢測(cè)電機(jī)的負(fù)荷，并基于該負(fù)荷設(shè)定閥開閉點(diǎn)。即，根據(jù)伴隨于閥機(jī)構(gòu)的落座動(dòng)作的電機(jī)負(fù)荷的變化來檢測(cè)閥開閉點(diǎn)，故能精度良好地設(shè)定該閥開閉點(diǎn)。此外，能基于電動(dòng)閥控制裝置本身的輸出信號(hào)檢測(cè)閥開閉點(diǎn)。其結(jié)果，能實(shí)現(xiàn)效率良好且高精度的控制。
[0018]〔發(fā)明效果〕
[0019]根據(jù)本發(fā)明，能在電機(jī)驅(qū)動(dòng)式的電動(dòng)閥中迅速檢測(cè)閥開閉點(diǎn)，并實(shí)現(xiàn)效率良好且高精度的控制。
【附圖說明】
[0020 ]圖1是表示實(shí)施方式的電動(dòng)閥裝置所被適用的系統(tǒng)的圖。
[0021 ]圖2是表示電動(dòng)閥裝置的構(gòu)成的一剖視圖。
[0022]圖3是表示初始化處理的流程的流程圖。
[0023]圖4是表示閥控制處理的流程的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]以下，參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式。需要說明的是，在以下的說明中，為方便起見，有時(shí)以圖示的狀態(tài)為基準(zhǔn)表述各構(gòu)造的位置關(guān)系。[0025 ]圖1是表示實(shí)施方式的電動(dòng)閥裝置所被適用的系統(tǒng)的圖。
[0026]電動(dòng)閥裝置10被適用于作為車輛控制系統(tǒng)的一部分的空調(diào)系統(tǒng)。電動(dòng)閥裝置10是將作為制冷循環(huán)的膨脹閥發(fā)揮功能的電動(dòng)閥12和控制該電動(dòng)閥12的電動(dòng)閥控制裝置20組裝成一體而構(gòu)成的。
[0027]在車輛控制系統(tǒng)中，用于控制各系統(tǒng)的多個(gè)電子控制裝置(Electronic ControlUnit:以下記作“ECU”)被介由車載網(wǎng)絡(luò)相連接。如圖示那樣，控制引擎的引擎ECU102、控制殺IJ車裝置的剎車E⑶104、控制空調(diào)的空調(diào)E⑶106、以及其它E⑶介由通信線路LI相連接?？照{(diào)ECU106介由通信線路L2與構(gòu)成空調(diào)系統(tǒng)的各設(shè)備的控制裝置相連接，電動(dòng)閥控制裝置20構(gòu)成該控制裝置之一。
[0028]在本實(shí)施方式中，將主網(wǎng)絡(luò)的通信線路LI記作CAN總線，將子網(wǎng)絡(luò)的通信線路L2記作LIN總線。即，作為主網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議，采用CAN(ControIIer Area Network:控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò))，作為子網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議，采用LIN(Local Interconnect Network:本地互聯(lián)網(wǎng)絡(luò))?？照{(diào)E⑶106作為連接于LIN總線的主節(jié)點(diǎn)來工作。電動(dòng)閥控制裝置20作為連接于LIN總線的子節(jié)點(diǎn)來工作。需要說明的是，在變形例中，也可以對(duì)主網(wǎng)絡(luò)和子網(wǎng)絡(luò)雙方都采用CAN?；蛘?，也可以針對(duì)主網(wǎng)絡(luò)和子網(wǎng)絡(luò)的至少一者采用CAN和LIN以外的通信協(xié)議。即，作為車載網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議，可以采用CAN、LIN、FlexRay(注冊(cè)商標(biāo))、M0ST(注冊(cè)商標(biāo))等各種標(biāo)準(zhǔn)。
[0029]制冷循環(huán)中設(shè)有對(duì)循環(huán)的冷媒進(jìn)行壓縮的壓縮機(jī)110、使壓縮后的冷媒冷凝的冷凝器112、使冷凝的液態(tài)冷媒節(jié)流膨脹而成為霧狀的氣液混合冷媒并送出的膨脹閥(電動(dòng)閥12)、以及使該霧狀的冷媒蒸發(fā)而利用其蒸發(fā)潛熱冷卻車室內(nèi)的空氣的蒸發(fā)器114等。
[0030]電動(dòng)閥12包括后述的閥本體16和電機(jī)單元18。電動(dòng)閥控制裝置20是以微型計(jì)算機(jī)22(作為“控制部”發(fā)揮功能)為中心構(gòu)成的，包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)單元18的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器24和LIN收發(fā)器26(作為“通信部”發(fā)揮功能)。微型計(jì)算機(jī)22包括執(zhí)行各種運(yùn)算處理的CPU、保存步進(jìn)電機(jī)的控制程序等的R0M、作為用于數(shù)據(jù)保存和程序執(zhí)行的工作區(qū)來使用的RAM、在電源切斷后也保持存儲(chǔ)內(nèi)容的非易失性存儲(chǔ)器(EEPR0M等)、輸入輸出接口、通信接口、時(shí)鐘用的計(jì)時(shí)益寺O
[0031]空調(diào)E⑶106基于例如蒸發(fā)器114的出口側(cè)所設(shè)置的溫度傳感器或壓力傳感器的檢測(cè)信息，計(jì)算電動(dòng)閥12的目標(biāo)開度，以使得蒸發(fā)器114的出口側(cè)的過熱度成為設(shè)定值。并且，將該計(jì)算結(jié)果作為控制指令值發(fā)送給電動(dòng)閥控制裝置20。
[0032]電動(dòng)閥控制裝置20介由LIN收發(fā)器26接收來自空調(diào)ECU106的控制指令信號(hào)。微型計(jì)算機(jī)22基于該控制指令信號(hào)設(shè)定用于實(shí)現(xiàn)目標(biāo)開度的控制量(步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)步階數(shù))，將用于實(shí)現(xiàn)此的驅(qū)動(dòng)信號(hào)(驅(qū)動(dòng)脈沖)輸出給電機(jī)驅(qū)動(dòng)器24。電機(jī)驅(qū)動(dòng)器24基于該驅(qū)動(dòng)信號(hào)向電機(jī)單元18提供驅(qū)動(dòng)電流(電流脈沖)，使步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。
[0033]圖2是表示電動(dòng)閥裝置的構(gòu)成的一剖視圖。
[0034]電動(dòng)閥裝置1是在電動(dòng)閥12中組裝電動(dòng)閥控制裝置20而構(gòu)成的。電動(dòng)閥12被構(gòu)成為步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)式的電動(dòng)膨脹閥，是將閥本體16和電機(jī)單元18組裝而構(gòu)成的。閥本體16具有收容閥部的閥體30 ο電機(jī)單元18被以密封閥體30的上端開口部的方式安裝。電動(dòng)閥控制裝置20是在圓板狀的基板上安裝微型計(jì)算機(jī)22、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器24、LIN收發(fā)器26等各模塊而構(gòu)成的，被安裝在電機(jī)單元18的上部。各模塊介由基板上的布線(信號(hào)線)相連接。
[0035]在閥體30的一側(cè)面設(shè)有用于從上游側(cè)導(dǎo)入冷媒的導(dǎo)入口32，在相反側(cè)面設(shè)有用于向下游側(cè)導(dǎo)出冷媒的導(dǎo)出口 34。在連接導(dǎo)入口 32和導(dǎo)出口 34的通路上設(shè)有閥孔36，在其上端開口部形成有閥座38。在閥體30的內(nèi)部插通有從電機(jī)單元18的轉(zhuǎn)子75同軸延伸的軸42。軸42的一端部支承針狀的閥芯40。通過閥芯40從上游側(cè)落座/脫離于閥座38，來開閉閥部。
[0036]在閥體30的軸線方向上段壓入圓筒狀的滑動(dòng)軸承44，在其正上段壓入了圓筒狀的引導(dǎo)部件46。在引導(dǎo)部件46的內(nèi)周面形成有雌螺紋48。在閥體30的上面立設(shè)有階梯圓筒狀的軸承部件50。軸承部件50的上半部為小徑部52，下半部為大徑部54。
[0037]軸42的下半部被擴(kuò)徑而形成為圓筒狀，并在其外周面形成有雄螺紋58。該雄螺紋58與引導(dǎo)部件46的雌螺紋48螺合。雄螺紋58和雌螺紋48是使軸42相對(duì)于閥體30沿軸線方向相對(duì)變位的引導(dǎo)螺紋，構(gòu)成后述的“螺紋機(jī)構(gòu)”。
[0038]在軸42的下半部設(shè)有朝下方(即軸42的前端側(cè))開口的內(nèi)空部S。內(nèi)空部S中從上方起依次設(shè)有彈簧60(作為構(gòu)成“賦予勢(shì)能構(gòu)造”的“賦予勢(shì)能部件”發(fā)揮功能)、彈簧架62、閥芯40。在軸42的下端開口部同心地壓入圓筒狀的襯套64，從下方可滑動(dòng)地支承閥芯40。襯套64作為“支承部”發(fā)揮功能。需要說明的是，軸42和襯套64是一體的，故可以將兩者合在一起廣義地理解為“軸”。襯套64的下端開口部構(gòu)成該軸的“前端開口部”。
[0039]閥芯40貫通于襯套64，但在其上端部具有沿半徑方向向外突出的法蘭部66。該法蘭部66的下面被卡定于襯套64的上面，從而防止閥芯40向下方脫落。彈簧架62將由彈簧60向下方(閉閥方向)賦予的勢(shì)能力傳遞至閥芯40。需要說明的是，閥芯40的上端為半球狀的凸球面，彈簧架62的底面為凹球面，兩者彼此以球面相抵接。通過這樣的構(gòu)成，閥芯40和彈簧架62的軸線不易偏離，即使有所偏離，也能得到兩者間的調(diào)心作用。
[0040]另一方面，電機(jī)單元18被構(gòu)成為包含轉(zhuǎn)子75和定子線圈76的步進(jìn)電機(jī)。電機(jī)單元18具有有底圓筒狀的殼體78，在該殼體78內(nèi)部配置轉(zhuǎn)子75，在外部配置定子線圈76，如此構(gòu)成。殼體78是覆蓋配置閥芯40及其驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的空間、并內(nèi)包轉(zhuǎn)子75的筒狀部件，劃分出冷媒的壓力進(jìn)行作用的內(nèi)側(cè)壓力空間和不進(jìn)行作用的外側(cè)非壓力空間。殼體78的下端開口部被組裝于閥體30的上部。
[0041 ]定子線圈76收容有勵(lì)磁線圈80，被配設(shè)在殼體78的外周。定子線圈76相對(duì)于閥體30固定。勵(lì)磁線圈80被連接于電動(dòng)閥控制裝置20的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器24。轉(zhuǎn)子75具有以軸42為軸線的圓筒狀的轉(zhuǎn)子芯82和沿轉(zhuǎn)子芯82的外周而設(shè)的磁體84。轉(zhuǎn)子芯82的上端部沿半徑方向向內(nèi)伸出，被固定在軸42的上端部。關(guān)于轉(zhuǎn)子75，作為其旋轉(zhuǎn)軸的軸42被軸承部件50的小徑部52和滑動(dòng)軸承44兩點(diǎn)支承。另外，軸承部件50的大徑部54具有與轉(zhuǎn)子75的內(nèi)徑幾乎相等的外徑，防止或抑制轉(zhuǎn)子75的振擺回轉(zhuǎn)。
[0042]如以上那樣構(gòu)成的電動(dòng)閥12基于電機(jī)單元18的驅(qū)動(dòng)控制而調(diào)整其閥開度。在電動(dòng)閥12的流量控制中，微型計(jì)算機(jī)22計(jì)算與設(shè)定開度相應(yīng)的步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)步階數(shù)，將與該驅(qū)動(dòng)步階對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)(驅(qū)動(dòng)脈沖)輸出給電機(jī)驅(qū)動(dòng)器24。電機(jī)驅(qū)動(dòng)器24基于該驅(qū)動(dòng)信號(hào)向勵(lì)磁線圈80提供驅(qū)動(dòng)電流(驅(qū)動(dòng)脈沖)。由此，轉(zhuǎn)子75旋轉(zhuǎn)時(shí)，軸42也隨之旋轉(zhuǎn)。此時(shí)，軸42基于與引導(dǎo)部件46間的螺紋機(jī)構(gòu)(引導(dǎo)螺紋)而沿上下方向、即閥部的開閉方向平移，閥部的開度被調(diào)整為設(shè)定開度。即，該螺紋機(jī)構(gòu)作為通過將轉(zhuǎn)子75的繞軸線的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變換成軸42的軸線方向的平移運(yùn)動(dòng)(平移運(yùn)動(dòng))來將閥芯40沿閥部的開閉方向驅(qū)動(dòng)的“動(dòng)作變換機(jī)構(gòu)”發(fā)揮功能。
[0043]轉(zhuǎn)子75被從圖示的閉閥狀態(tài)起朝一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)(正轉(zhuǎn))，由此，閥芯40進(jìn)行開閥動(dòng)作。即，隨轉(zhuǎn)子75—起旋轉(zhuǎn)的軸42基于螺紋機(jī)構(gòu)而上述，襯套64以吊起的方式使閥芯40向開閥方向變位。隨著轉(zhuǎn)子75朝一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，閥部的開度變大。
[0044]另一方面，轉(zhuǎn)子75被朝另一方向(相反方向)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)(逆轉(zhuǎn))時(shí)，閥部的開度變小。即，隨轉(zhuǎn)子75—起逆旋轉(zhuǎn)的軸42基于螺紋機(jī)構(gòu)而下降，閥芯40被襯套64支承著向閉閥方向變位。此時(shí)，彈簧60的賦予勢(shì)能力介由彈簧架62傳遞至閥芯40，故閥芯40與襯套64—體地穩(wěn)定變位。由此，閥芯40向閉閥方向變位，落座于閥座38而成為閉閥狀態(tài)。
[0045]轉(zhuǎn)子75的旋轉(zhuǎn)數(shù)與驅(qū)動(dòng)步階數(shù)相對(duì)應(yīng)，故微型計(jì)算機(jī)22通過設(shè)定該驅(qū)動(dòng)步階數(shù)，能將電動(dòng)閥12控制為任意的開度。從冷凝器側(cè)介由導(dǎo)入口 32導(dǎo)入電動(dòng)閥12的液態(tài)冷媒隨著通過該閥部而被節(jié)流膨脹(隔熱膨脹)，成為霧狀的氣液混合冷媒，從導(dǎo)出口 34向蒸發(fā)器導(dǎo)出。
[0046]接下來說明電動(dòng)閥裝置的控制方法。
[0047]如上述那樣，電動(dòng)閥12的開度是被基于控制指令值的驅(qū)動(dòng)步階數(shù)設(shè)定的，但該設(shè)定是以閥開閉點(diǎn)為基準(zhǔn)進(jìn)行的。這里所謂“閥開閉點(diǎn)”，是閥部從閉閥狀態(tài)向開閥狀態(tài)變化的點(diǎn)，并且是從開閥狀態(tài)向閉閥狀態(tài)變化的點(diǎn)(即開閥狀態(tài)與閉閥狀態(tài)的分界點(diǎn))?；谝栽撻y開閉點(diǎn)為基準(zhǔn)的開閥方向的驅(qū)動(dòng)步階數(shù)，可以設(shè)定閥開度。
[0048]但是如上所述，在閉閥過程中即使閥芯40已落座于閥座38，軸42的驅(qū)動(dòng)也不會(huì)立刻停止，而是在彈簧60被略微壓縮的位置，軸42及轉(zhuǎn)子75停止旋轉(zhuǎn)。即，在閥芯40落座于閥座38后，在軸42到達(dá)最下點(diǎn)前的期間(例如從落座起經(jīng)過1/3?I轉(zhuǎn)的期間)，彈簧60被壓縮，同時(shí)軸42繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。這樣，通過彈簧60的賦予勢(shì)能力而將閥芯40向閥座38推壓，從而維持穩(wěn)定的閉閥狀態(tài)。
[0049I由于是這樣的構(gòu)成，故閥芯40的停止點(diǎn)與軸42的停止點(diǎn)并不一致。即，針對(duì)閉閥動(dòng)作，在閥芯40向閥座38的落座時(shí)點(diǎn)(timing)和軸42的停止時(shí)點(diǎn)之間存在預(yù)定步階數(shù)的控制。同樣地，針對(duì)開閥動(dòng)作，在軸42的驅(qū)動(dòng)開始時(shí)點(diǎn)與閥芯40從閥座38脫離的時(shí)點(diǎn)之間也存在預(yù)定步階數(shù)的控制。另一方面，被步進(jìn)電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的是軸42，所以作為控制指令值的驅(qū)動(dòng)步階數(shù)是以軸42的停止點(diǎn)為基準(zhǔn)設(shè)定的。即，是以為實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的閉閥狀態(tài)而設(shè)定的軸42的停止點(diǎn)為驅(qū)動(dòng)步階的原點(diǎn)，考慮從該原點(diǎn)起至閥開閉點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)步階數(shù)來設(shè)定閥開度指令值的。該原點(diǎn)是累計(jì)步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)步階時(shí)的基準(zhǔn)位置，成為驅(qū)動(dòng)軸42時(shí)的基準(zhǔn)位置。
[0050]然而，在閉閥動(dòng)作時(shí)，閥芯40在落座于閥座38的同時(shí)，與襯套64的卡合狀態(tài)被解除，故不會(huì)在閥芯40與閥座38之間作用過大的力。但在閥芯40落座于閥座38時(shí)兩者間會(huì)產(chǎn)生摩擦，故越是反復(fù)進(jìn)行閉閥，越增進(jìn)閥座38的摩耗。特別是電動(dòng)閥裝置10的設(shè)置當(dāng)初、SP當(dāng)初電動(dòng)閥12開始使用時(shí)的閥座38的初期摩耗有增大的傾向。需要即使產(chǎn)生了這樣的摩耗，也良好地維持閥開度的控制性能。因此，在本實(shí)施方式中，執(zhí)行每次開始使電動(dòng)閥12驅(qū)動(dòng)都更新上述驅(qū)動(dòng)步階的原點(diǎn)(進(jìn)行所謂的尋找原點(diǎn))的初始化處理。
[0051]該尋找原點(diǎn)是通過使電動(dòng)閥12進(jìn)行閉閥動(dòng)作，并檢測(cè)此時(shí)的步進(jìn)電機(jī)的負(fù)荷來進(jìn)行的。即，軸42被向閉閥方向驅(qū)動(dòng)，在閥芯40落座于閥座38時(shí)，因其反作用力，轉(zhuǎn)子75的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩會(huì)發(fā)生變化。由此，從電機(jī)驅(qū)動(dòng)器24提供給電機(jī)單元18的驅(qū)動(dòng)電流的波形會(huì)發(fā)生變化。通過檢測(cè)該變化，能判定是否到達(dá)閥開閉點(diǎn)。
[0052]更具體來說，例如以下這樣。即，在驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)時(shí)所監(jiān)視的電流波形成為各步階所被供給的驅(qū)動(dòng)電流和伴隨于各步階的變位的誘導(dǎo)電流疊加后的波形。該波形在閉閥前后比較大地變化。這是由于，隨著閥芯40落座于閥座38，轉(zhuǎn)子75的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩増大，各步階的轉(zhuǎn)子75在旋轉(zhuǎn)方向上的搖晃被抑制，其會(huì)表現(xiàn)于波形。通過檢測(cè)到該波形的變化量達(dá)到預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)值，就能判斷出閥芯40落座于閥座38的點(diǎn)、即閥開閉點(diǎn)。
[0053]然后，從該閥開閉點(diǎn)起使閉閥動(dòng)作繼續(xù)進(jìn)行預(yù)先設(shè)定的驅(qū)動(dòng)步階數(shù)(用于保持閉閥狀態(tài)的設(shè)定步階)。當(dāng)?shù)竭_(dá)該設(shè)定步階時(shí)，停止電機(jī)單元18的驅(qū)動(dòng)，并將該停止點(diǎn)設(shè)定為驅(qū)動(dòng)步階的原點(diǎn)。通過在每次電動(dòng)閥12驅(qū)動(dòng)開始時(shí)都執(zhí)行這樣的處理，不論閥部的摩耗狀態(tài)如何，都能幾乎恒定地保持閉閥狀態(tài)下的閥芯40與閥座38的抵接力(彈簧60賦予的閉閥方向的勢(shì)能力)。其結(jié)果，能良好地維持閥開度的控制性能。
[0054]接下來說明電動(dòng)閥裝置10的控制部(微型計(jì)算機(jī)22)所執(zhí)行的具體處理的流程。圖3是表示由控制部執(zhí)行的初始化處理的流程的流程圖。該處理在電動(dòng)閥裝置10每次啟動(dòng)時(shí)被執(zhí)行。
[0055]控制部首先為確定驅(qū)動(dòng)步階的原點(diǎn)而執(zhí)行使軸42移動(dòng)至最下點(diǎn)的初始化驅(qū)動(dòng)(SlO)。然后，當(dāng)檢測(cè)到表示閥開閉點(diǎn)的負(fù)荷(也稱“閥開閉點(diǎn)負(fù)荷”)時(shí)(S12的Y)，開始用于尋找原點(diǎn)的檢測(cè)處理(S14)。即，累計(jì)從檢測(cè)到該閥開閉點(diǎn)負(fù)荷起向閉閥方向的驅(qū)動(dòng)步階數(shù)。此時(shí)，若該驅(qū)動(dòng)步階數(shù)達(dá)到設(shè)定步階(S16的Y)，則視為被向原點(diǎn)位置驅(qū)動(dòng)，停止電機(jī)單元18的驅(qū)動(dòng)(S18)。然后，使RAM中所設(shè)定的步階計(jì)數(shù)器(cntStep)清零(S20)。
[0056]該步階計(jì)數(shù)器用于累計(jì)當(dāng)前距原點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)步階數(shù)。由于像這樣確定出了本次的閥開閉點(diǎn)，故也就確定了成為控制基準(zhǔn)的閥開閉點(diǎn)。即，步階計(jì)數(shù)器向開閥方向達(dá)到設(shè)定步階的位置就是閥開閉點(diǎn)。然后，若接收到來自空調(diào)ECU106的控制開始指令(S22的Y)，則開始控制電動(dòng)閥12的開度的閥控制處理(S24)。
[0057]圖4是表示圖3的S24中所開始的閥控制處理的流程的流程圖。
[0058]控制部接收到來自空調(diào)ECUl06的控制指令時(shí)(S30的Y)，設(shè)定用于實(shí)現(xiàn)該控制指令中所包含的目標(biāo)開度的控制量(控制步階setStep)(S32)。是否成為這里所謂的目標(biāo)開度，是通過以閥開閉點(diǎn)為基準(zhǔn)的驅(qū)動(dòng)步階來判定的。但在本實(shí)施方式中，該閥開閉點(diǎn)本身就是以原點(diǎn)為基準(zhǔn)設(shè)定的，故控制步階(setStep)被設(shè)定為以原點(diǎn)為基準(zhǔn)的驅(qū)動(dòng)步階(cntStep)的值。然后，執(zhí)行步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)處理(S34)。在閥開度達(dá)到目標(biāo)開度前、即驅(qū)動(dòng)步階(cntStep)達(dá)到控制步階(setStep)前繼續(xù)進(jìn)行該驅(qū)動(dòng)處理(S36的N)。當(dāng)閥開度達(dá)到目標(biāo)開度時(shí)(S36的Y)，停止步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)(S48)。若未接收到控制指令(S30的N)，則跳過S32?S38的處理。
[0059]然后，反復(fù)進(jìn)行S30?S38的處理，直到接收到來自空調(diào)ECU106的控制結(jié)束指令(S40的N)。接收到控制結(jié)束指令時(shí)(S40的Y)，執(zhí)行預(yù)先規(guī)定的結(jié)束處理(S42)，結(jié)束本處理。
[0060]如以上說明的那樣，在本實(shí)施方式中，從使電機(jī)單元18向閉閥方向驅(qū)動(dòng)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器24的驅(qū)動(dòng)脈沖中檢測(cè)該步進(jìn)電機(jī)的負(fù)荷，并基于該負(fù)荷設(shè)定閥開閉點(diǎn)。即，根據(jù)伴隨于閥機(jī)構(gòu)的落座動(dòng)作的電機(jī)負(fù)荷的變化來檢測(cè)閥開閉點(diǎn)，故不論電動(dòng)閥的個(gè)體差異、組裝誤差、摩耗導(dǎo)致的閥部的形狀變化等如何，都能精度良好地設(shè)定其閥開閉點(diǎn)。因此，使閥開度為小開度的控制(閥開閉點(diǎn)附近的微小流量控制)也變得容易，能防止在小開度控制中成為非預(yù)期的閉閥狀態(tài)的情況。另外，僅使電動(dòng)閥12進(jìn)行閉閥動(dòng)作就能基于電動(dòng)閥控制裝置20本身的輸出信號(hào)檢測(cè)閥開閉點(diǎn)，故能效率良好地開始控制。
[0061]以上說明了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但本發(fā)明并不限定于該特定的實(shí)施方式，在本發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)當(dāng)然可以有各種變形。
[0062]在上述實(shí)施方式中，表示了在圖3所示的初始化處理中分別設(shè)定閥開閉點(diǎn)和原點(diǎn)的例子。在變形例中，也可以將閥開閉點(diǎn)本身作為原點(diǎn)。
[0063]在上述實(shí)施方式中，表示了在初始化處理中僅執(zhí)行I次初始化驅(qū)動(dòng)來進(jìn)行閥開閉點(diǎn)和原點(diǎn)的設(shè)定的例子。在變形例中，也可以執(zhí)行多次初始化驅(qū)動(dòng)，設(shè)定該多次的平均值等作為閥開閉點(diǎn)和原點(diǎn)。但是，考慮到電動(dòng)膨脹閥被配置在比較靠近車室的位置，并不希望較頻繁地發(fā)出初始化驅(qū)動(dòng)導(dǎo)致的閉閥時(shí)的動(dòng)作音。因此，初始化驅(qū)動(dòng)優(yōu)選如上述實(shí)施方式那樣僅進(jìn)行I次。
[0064]在上述實(shí)施方式中并未說明的是，也可以對(duì)電動(dòng)閥設(shè)置用于規(guī)定軸向閉閥方向的移動(dòng)界限的擋塊機(jī)構(gòu)。該擋塊機(jī)構(gòu)被設(shè)置使得在閥芯落座于閥座后，軸向閉閥方向進(jìn)一步移動(dòng)預(yù)定量時(shí)卡定軸。也可以以軸被擋塊機(jī)構(gòu)卡定的狀態(tài)為原點(diǎn)、基于從該原點(diǎn)向開閥方向的驅(qū)動(dòng)步階數(shù)來規(guī)定閥開閉點(diǎn)。在此情況下，可以在執(zhí)行初始化處理時(shí)使表示閥開閉點(diǎn)的信息(距原點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)步階數(shù):也稱“開閥步階數(shù)”)保存在非易失性存儲(chǔ)器中。并且，在下次初始化處理中，可以使開閥步階數(shù)從原點(diǎn)位置超過預(yù)定步階數(shù)(少量步階數(shù))地驅(qū)動(dòng)軸后使其停止，從這里開始向閉閥方向驅(qū)動(dòng)，來進(jìn)行閥開閉點(diǎn)的檢測(cè)。通過這樣的方法，能迅速且高效地檢測(cè)閥開閉點(diǎn)。
[0065]在上述實(shí)施方式中，如圖1和圖2所示的那樣，表示了將電動(dòng)閥控制裝置20—體地設(shè)于電動(dòng)閥12的例子。在變形例中，例如也可以將電動(dòng)閥控制裝置20安裝于過渡基板，與電動(dòng)閥12非一體地構(gòu)成。并且，可以用預(yù)定的信號(hào)線連接兩者。
[0066]在上述實(shí)施方式中，表示了使上述電動(dòng)閥的電機(jī)為步進(jìn)電機(jī)的例子，但也可以采用DC電機(jī)等其它的電機(jī)。
[0067]在上述實(shí)施方式中，是將上述電動(dòng)閥構(gòu)成為小口徑的膨脹閥的，但也可以采用不具有膨脹功能的控制閥。例如可以構(gòu)成為大口徑的開閉閥或流量調(diào)整閥。
[0068]在上述實(shí)施方式中，表示了采用針狀的閥芯40的例子，但也可以采用這以外的形狀的閥芯。例如，可以在閥芯40的前端部設(shè)置外徑較大的閥形成部。由此，能夠加大利用閥部進(jìn)行控制的流量。
[0069]在上述實(shí)施方式中，表示了軸42與轉(zhuǎn)子75同軸而設(shè)的例子。在變形例中，也可以采用轉(zhuǎn)子與軸被設(shè)于彼此不同的軸線上的構(gòu)成。例如，可以采用兩者的軸線平行錯(cuò)位的構(gòu)成。并且，可以在軸與轉(zhuǎn)子軸之間存在齒輪機(jī)構(gòu)(減速機(jī))。
[0070]在上述實(shí)施方式中，作為用于在閉閥時(shí)使閥芯彈性地壓向閥座的賦予勢(shì)能構(gòu)造，表示了采用線圈彈簧(彈簧60)的例子。在變形例中，也可以取代線圈彈簧而采用皿簧、板簧等其它彈簧?；蛘?，也可以采用橡膠或隔膜等其它賦予勢(shì)能部件。進(jìn)而，例如還可以通過使閥座的厚度較薄來彈性地承接閥芯的構(gòu)造(使閥座具有彈性的構(gòu)造)等其它賦予勢(shì)能構(gòu)造。在此情況下，可以采用不通過軸彈性地支承閥芯的構(gòu)成。例如，可以使軸和閥芯構(gòu)成為一體。
[0071]上述實(shí)施方式的電動(dòng)閥能很好地適用于使用替代制冷劑(HFC_134a)等作為冷媒的制冷循環(huán)，但也可以適用于采用二氧化碳那樣工作壓力高的冷媒的制冷循環(huán)。此時(shí)，在制冷循環(huán)中取代冷凝器而配置氣體冷卻器等外部熱交換器。
[0072]需要說明的是，本發(fā)明并不限定于上述實(shí)施方式和變形例，在不脫離發(fā)明思想的范圍內(nèi)可以使構(gòu)成要素變形并具體化。也可以通過適當(dāng)組合上述實(shí)施方式和變形例所公開的多個(gè)構(gòu)成要素來形成各種發(fā)明。另外，也可以從上述實(shí)施方式和變形例所示的全部構(gòu)成要素中刪除幾個(gè)構(gòu)成要素。
[0073]〔附圖標(biāo)記說明〕
[0074]1電動(dòng)閥裝置、12電動(dòng)閥、18電機(jī)單元、20電動(dòng)閥控制裝置、22微型計(jì)算機(jī)、24電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、26LIN收發(fā)器、30閥體、32導(dǎo)入口、34導(dǎo)出口、36閥孔、38閥座、40閥芯、42軸、60彈簧、75轉(zhuǎn)子、S內(nèi)空部。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種具有電機(jī)驅(qū)動(dòng)式的電動(dòng)閥、驅(qū)動(dòng)該電機(jī)的驅(qū)動(dòng)部、控制該驅(qū)動(dòng)部的控制部、用于與外部控制裝置通信的通信部的電動(dòng)閥裝置，其特征在于， 所述控制部進(jìn)行以下控制動(dòng)作: 基于來自所述外部控制裝置的指令開始所述電動(dòng)閥的控制； 在開始所述電動(dòng)閥的控制時(shí)使所述電機(jī)向閉閥方向驅(qū)動(dòng)，并基于所述驅(qū)動(dòng)部為了該驅(qū)動(dòng)而輸出的驅(qū)動(dòng)脈沖來檢測(cè)所述電機(jī)的負(fù)荷，將檢測(cè)到的負(fù)荷達(dá)到預(yù)定的基準(zhǔn)值時(shí)的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)設(shè)定為閥部的閥開閉點(diǎn)； 通過以所述閥部的閥開閉點(diǎn)為基準(zhǔn)使所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)，來控制使得所述閥部的開度成為與控制指令值對(duì)應(yīng)的開度。2.如權(quán)利要求1所述的電動(dòng)閥裝置，其特征在于， 所述電動(dòng)閥包括: 閥體，具有用于從上游側(cè)導(dǎo)入流體的導(dǎo)入口、向下游側(cè)導(dǎo)出流體的導(dǎo)出口、以及使所述導(dǎo)入口與所述導(dǎo)出口連通的閥孔； 閥芯，通過落座/脫離于在所述閥孔的開口端部形成的閥座來開閉所述閥部； 所述電機(jī)的步進(jìn)電機(jī)，包含用于驅(qū)動(dòng)所述閥芯的轉(zhuǎn)子； 軸，與所述轉(zhuǎn)子連動(dòng)地旋轉(zhuǎn)，在前端部支承所述閥芯； 賦予勢(shì)能構(gòu)造，用于在閉閥時(shí)將所述閥芯向所述閥座彈性地按壓；以及 動(dòng)作變換機(jī)構(gòu)，將所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變換成所述軸的平移運(yùn)動(dòng)。3.如權(quán)利要求2所述的電動(dòng)閥裝置，其特征在于， 所述控制部在所述閥芯落座于所述閥座后、所述軸進(jìn)一步向閉閥方向移動(dòng)了預(yù)定的驅(qū)動(dòng)步階量時(shí)，使所述軸停止； 所述閥開閉點(diǎn)是通過以所述軸停止的狀態(tài)為原點(diǎn)的、向開閥方向的驅(qū)動(dòng)步階數(shù)來規(guī)定的。4.如權(quán)利要求1至3的任一項(xiàng)所述的電動(dòng)閥裝置，其特征在于， 所述電動(dòng)閥、所述驅(qū)動(dòng)部、所述控制部和所述通信部被設(shè)置為一體。5.如權(quán)利要求1至3的任一項(xiàng)所述的電動(dòng)閥裝置，其特征在于， 所述電動(dòng)閥是適用于汽車用空調(diào)裝置的制冷循環(huán)的電動(dòng)膨脹閥。6.如權(quán)利要求4所述的電動(dòng)閥裝置，其特征在于， 所述電動(dòng)閥是適用于汽車用空調(diào)裝置的制冷循環(huán)的電動(dòng)膨脹閥。7.—種具有用于與外部控制裝置通信的通信部、驅(qū)動(dòng)電動(dòng)閥的電機(jī)的驅(qū)動(dòng)部、以及控制該驅(qū)動(dòng)部的控制部的電動(dòng)閥控制裝置，其特征在于， 所述控制部進(jìn)行以下控制動(dòng)作: 基于來自所述外部控制裝置的指令開始所述電動(dòng)閥的控制； 在開始所述電動(dòng)閥的控制時(shí)使所述電機(jī)向閉閥方向驅(qū)動(dòng)，并基于所述驅(qū)動(dòng)部為了該驅(qū)動(dòng)而輸出的驅(qū)動(dòng)脈沖來檢測(cè)所述電機(jī)的負(fù)荷，將檢測(cè)到的負(fù)荷達(dá)到預(yù)定的基準(zhǔn)值時(shí)的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)設(shè)定為閥部的閥開閉點(diǎn)； 通過以所述閥部的閥開閉點(diǎn)為基準(zhǔn)使所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)，來控制使得所述閥部的開度成為與控制指令值對(duì)應(yīng)的開度。
【文檔編號(hào)】F16K37/00GK106090384SQ201610258690
【公開日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年4月22日 公開號(hào)201610258690.X, CN 106090384 A, CN 106090384A, CN 201610258690, CN-A-106090384, CN106090384 A, CN106090384A, CN201610258690, CN201610258690.X
【發(fā)明人】高橋和司
【申請(qǐng)人】株式會(huì)社Tgk