膨張弁装置
【課題】小流量制御域で弁開度を変更するモードと大流量制御域で弁開度を変更するモードとの間でモード切り換えを行う場合であっても、設定すべき弁開度に到達するまでの時間を短縮することが可能な電動式の膨張弁を提供すること。
【解決手段】ステップ駆動制御部１１１は、冷媒通路５１aを流通する冷媒流量が第１所定流量以下である冷凍サイクルの暖房モード、冷媒流量が第１所定流量を超え第２所定流量以下である冷凍サイクルの除湿暖房モード、および、冷媒流量が第２所定流量を超える流量域の最大流量である冷凍サイクルの冷房モード、の３つの運転モード間でモード切り換えするときには、暖房モードの冷媒流量域内での流量制御時、および、除湿暖房モードの冷媒流量域内での流量制御時のいずれよりも、モータ部５５を定電流駆動する際の電流値を増大させる。
【解決手段】ステップ駆動制御部１１１は、冷媒通路５１aを流通する冷媒流量が第１所定流量以下である冷凍サイクルの暖房モード、冷媒流量が第１所定流量を超え第２所定流量以下である冷凍サイクルの除湿暖房モード、および、冷媒流量が第２所定流量を超える流量域の最大流量である冷凍サイクルの冷房モード、の３つの運転モード間でモード切り換えするときには、暖房モードの冷媒流量域内での流量制御時、および、除湿暖房モードの冷媒流量域内での流量制御時のいずれよりも、モータ部５５を定電流駆動する際の電流値を増大させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷媒を減圧膨張させる膨張弁に関し、特にステッピングモータにより弁体を変位させて冷媒流量を変更可能な電動式の膨張弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術として、下記特許文献１に開示された冷媒流量制御に使用する電動弁（電動式の膨張弁）がある。この電動弁は、ステッピングモータにより弁体を変位させて流体通路の弁座開口を開閉するものである。この電動弁は減速装置を有しており、ステッピングモータのロータの回転出力を減速装置を介して弁体を進退させるねじ機構に伝達している。これにより、強力な弁操作力と高分解能の弁開度特性とを得るようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２２６３６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来技術の電動式の膨張弁では、小流量制御域から大流量制御域まで高い出力と高い流量制御精度を確保することは可能である。しかしながら、例えば小流量制御域の弁開度から大流量制御域の弁開度へ弁開度を変更する場合や大流量制御域の弁開度から小流量制御域の弁開度へ弁開度を変更する場合には、弁体の移動に時間を要してしまう。すなわち、小流量制御域で弁開度を変更するモードと大流量制御域で弁開度を変更するモードとの間でモード切り換えを行う場合には、設定すべき弁開度に到達するまでに長時間を必要とするという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記点に鑑みてなされたものであり、小流量制御域で弁開度を変更するモードと大流量制御域で弁開度を変更するモードとの間でモード切り換えを行う場合であっても、設定すべき弁開度に到達するまでの時間を短縮することが可能な電動式の膨張弁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】
【０００６】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、
冷凍サイクル中に配設され、冷凍サイクルを循環する冷媒を減圧膨張可能な膨張弁装置であって、
内部に冷媒が流通する冷媒通路が形成されたハウジングと、
ハウジング内に設けられ、冷媒通路の開度を変更可能な弁体と、
ステッピングモータを有し、ステッピングモータの回転角度に応じて弁体を変位させ冷媒通路の開度を調節する電動駆動部と、
ステッピングモータを定電流駆動により駆動制御する駆動制御装置と、を備え、
駆動制御装置は、冷媒通路を流通する冷媒流量が所定流量以下である第１流量域で冷媒通路の開度を変更する第１モードと冷媒通路を流通する冷媒流量が所定流量を超える第２流量域で冷媒通路の開度を変更する第２モードとのモード切り換えを定電流駆動で行うモード切り換え時の電流値を、第１モードにおいて定電流駆動で冷媒通路の開度を変更する時の電流値よりも増大することを特徴としている。
【０００７】
これによると、駆動制御装置は、電源から供給される電圧が変動した際にも、ステッピングモータを定電流駆動により安定して駆動することができる。さらに、冷媒流量が所定流量以下の小流量域である第１流量域で冷媒通路の開度を変更する第１モードと、冷媒流量が所定流量を超える大流量域である第２流量域で冷媒通路の開度を変更する第２モードと、のモード切り換えを行うときには、小流量域である第１流量域で冷媒通路の開度を変更するときよりも、定電流駆動の電流値を増大させる。これにより、ステッピングモータの発生トルクを増大させて弁体を変位させ、速やかに弁開度を変更することができる。
【０００８】
したがって、小流量制御域で弁開度を変更するモードと大流量制御域で弁開度を変更するモードとの間でモード切り換えを行う場合であっても、設定すべき弁開度に到達するまでの時間を短縮することができる。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明では、電動駆動部は、ステッピングモータの回転を減速する減速機構を備え、減速機構を介してステッピングモータの回転動作により弁体を変位させることを特徴としている。ステッピングモータの回転を減速する減速機構を備える膨張弁装置は、高い流量制御精度が得られるものの、弁開度を変更する際の弁体の移動に多くの時間を要する。したがって、減速機構を備える膨張弁装置に本発明を適用することは極めて有効である。
【００１０】
また、請求項３に記載の発明では、駆動制御装置は、駆動制御装置の構成部品の温度が所定値を超えている場合、もしくは、構成部品の温度の関連物理量の値が予め定めた閾値に対して温度が高温となる側にある場合には、モード切り換え時であっても、電流値の増大を禁止することを特徴としている。
【００１１】
駆動制御装置が、構成部品の温度が高くなると機能が低下してしまう場合がある。したがって、本請求項に記載の発明のように、駆動制御装置の構成部品の温度が所定値を超えている場合、もしくは、構成部品の温度の関連物理量の値が予め定めた閾値に対して温度が高温となる側にある場合には、モード切り換え時であっても電流値の増大を禁止することにより、駆動制御装置の構成部品の温度の昇温を抑制することができる。これにより、駆動制御装置の機能低下を抑制することができる。
【００１２】
また、請求項４に記載の発明では、第１モードは、冷媒通路を流通する冷媒を減圧する必要があるときに、第１流量域で冷媒を減圧膨張する減圧膨張モードであり、第２モードは、冷媒通路を流通する冷媒を減圧する必要がないときに、冷媒通路を流通する冷媒流量が第２流量域の最大流量となるように弁体が冷媒通路の開度を最大開度とする全開モードであることを特徴としている。
【００１３】
これによると、冷媒通路を流通する冷媒流量が所定流量以下である小流量域で冷媒を減圧膨張する減圧膨張モード時には、比較的精度よく弁体を変位させて冷媒流量制御を行い、減圧膨張モードと弁体が冷媒通路の開度を最大開度とする全開モードとの間でモード切り換えするときには、速やかにモードを変更することができる。
【００１４】
また、請求項５に記載の発明では、第１モードは、第１流量域で冷媒を減圧膨張する第１減圧膨張モードであり、第２モードは、第２流量域で冷媒を減圧膨張する第２減圧膨張モードであり、
駆動制御装置は、モード切り換え時の定電流駆動の電流値を、第１モードにおいて定電流駆動で開度を変更する時の電流値、および、第２モードにおいて定電流駆動で開度を変更する時の電流値のいずれよりも増大することを特徴としている。
【００１５】
これによると、冷媒通路を流通する冷媒流量が所定流量以下である小流量域で冷媒を減圧膨張する減圧膨張モード時、および、冷媒通路を流通する冷媒流量が所定流量を超える大流量域で冷媒を減圧膨張する減圧膨張モード時には、比較的精度よく弁体を変位させて冷媒流量制御を行い、小流量域内での減圧膨張モードと大流量域内での減圧膨張モードとの間でモード切り換えするときには、速やかにモードを変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明を適用した第１の実施形態における膨張弁装置である暖房用可変絞り弁５０および暖房用可変絞り弁５０を作動制御する空調制御装置１０の概略構成を示す断面図（一部ブロック図）である。
【図２】暖房用可変絞り弁５０を用いた車両用空調装置の概略構成を示す模式図である。
【図３】冷凍サイクルの各運転モードにおける弁開度と冷媒流量との関係を示すグラフである。
【図４】駆動制御装置の弁開度制御の概略制御動作を示すフローチャートである。
【図５】モータ部５５の回転数と発生トルクとの関係を示すグラフであり、定電流駆動の電流値の増加により増大する発生トルクを説明するためのグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した形態と同様とする。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組み合せることも可能である。
【００１８】
（第１の実施形態）
図１は、本発明を適用した第１の実施形態における膨張弁装置である暖房用可変絞り弁５０および暖房用可変絞り弁５０を作動制御する空調制御装置１０の概略構成を示す断面図（一部ブロック図）である。また、図２は、暖房用可変絞り弁５０を用いた車両用空調装置の概略構成を示す模式図である。
【００１９】
図２に例示する本実施形態の車両用空調装置は、自動車等の車両の車室内を空調する空調ユニット（エアコンユニット）１における各空調機器（アクチュエータ）を、空調制御装置（エアコン制御装置：以下ＥＣＵと言う）１０によって制御するように構成された自動車用オートエアコンである。空調ユニット１は、内部に自動車の車室内に空調風を導く空気通路を形成する送風ダクト２と、この送風ダクト２内において車室内に向かう空気流を発生させる遠心式送風機と、送風ダクト２内を流れる空気を冷却するエバポレータ２７、およびこのエバポレータ２７を通過した空気を再加熱するガスクーラ２２を有する冷凍サイクル３とを備えている。
【００２０】
送風ダクト２は、自動車の車室内の前方側に配設されている。その送風ダクト２の空気の流れ方向の上流側には、車室内空気（以下内気と言う）を取り入れる内気吸込口１１、および車室外空気（以下外気と言う）を取り入れる外気吸込口１２が形成されている。そして、内気吸込口１１および外気吸込口１２の空気通路側には、内外気切替ドア４が回転自在に支持されている。この内外気切替ドア４は、サーボモータ等のアクチュエータ１３により駆動されて、吸込口モードを、外気導入（ＦＲＳ）モードまたは内気循環（ＲＥＣ）モード等に切り替える。
【００２１】
また、送風ダクト２の空気の流れ方向の下流側には、図示しない複数の吹出口が形成されている。複数の吹出口は、少なくとも、自動車の窓ガラスの内面に向かって主に温風を吹き出すためのデフロスタ（ＤＥＦ）吹出口、乗員の上半身（頭胸部）に向かって主に冷風を吹き出すためのフェイス（ＦＡＣＥ）吹出口、および乗員の下半身（足元部）に向かって主に温風を吹き出すためのフット（ＦＯＯＴ）吹出口等を有している。複数の吹出口は、図示しない複数のモード切替ドアによって選択的に開閉される。複数のモード切替ドアは、サーボモータ等のアクチュエータ１４により駆動されて、吹出口モード（ＭＯＤＥ）を、フェイス（ＦＡＣＥ）モード、バイレベル（Ｂ／Ｌ）モード、フット（ＦＯＯＴ）モード、フットデフ（Ｆ／Ｄ）モード、デフロスタ（ＤＥＦ）モードに切り替える。
【００２２】
遠心式送風機は、送風ダクト２の空気の流れ方向の上流側に一体的に形成されたスクロールケーシングに回転自在に収容された遠心式ファン５、およびこの遠心式ファン５を回転駆動するブロワモータ１６等を有し、図示しないブロワ駆動回路を介して印加されるブロワモータ端子電圧（ブロワ制御電圧、ブロワレベル）に基づいてブロワモータ１６の回転速度が変更されることで、車室内へ向かう空調風の送風量が制御される。
【００２３】
冷凍サイクル３は、コンプレッサ２１、ガスクーラ２２、第１減圧部、室外熱交換器２４、内部熱交換器、第２減圧部、エバポレータ２７、アキュムレータ２８およびこれらを環状に接続する冷媒配管とで構成されている。コンプレッサ２１は、内蔵する駆動モータ（図示せず）によって回転駆動されて、エバポレータ２７より吸入した冷媒を例えば臨界圧力以上まで高温、高圧に圧縮して吐出する電動式の冷媒圧縮機である。このコンプレッサ２１は、通電（ＯＮ）されると稼働し、通電が停止（ＯＦＦ）されると停止する。そして、コンプレッサ２１は、ＥＣＵ１０が算出する目標回転速度となるようにインバータ２０により回転速度を制御される。
【００２４】
ガスクーラ２２は、送風ダクト２内においてエバポレータ２７よりも空気の流れ方向の下流側に配置されて、コンプレッサ２１より流入する冷媒ガスとの熱交換によって通過する空気を加熱する加熱用熱交換器である。このガスクーラ２２の空気入口部および空気出口部には、ガスクーラ２２を通過する空気量とガスクーラ２２を迂回する空気量とを調節して車室内へ吹き出す空気の吹出温度を調整するエアミックス（Ａ／Ｍ）ドア６、７が回転自在に支持されている。これらのＡ／Ｍドア６、７は、サーボモータ等のアクチュエータ１５により駆動される。
【００２５】
第１減圧部は、ガスクーラ２２から冷媒ガスが流入する暖房用可変絞り弁５０によって構成されている。その暖房用可変絞り弁５０は、ガスクーラ２２から流出する冷媒を弁開度に応じて減圧する第１減圧装置で、ＥＣＵ１０によって弁開度が電気的に制御される暖房用電動式膨張弁（ＥＶＨ）が使用されている。また、暖房用可変絞り弁５０は、ＥＣＵ１０の制御によって弁開度を全開とする全開モードが設定可能となっている。
【００２６】
室外熱交換器２４は、送風ダクト２の外部、例えば自動車が走行する際に生じる走行風を受け易い場所（具体的にはエンジンルームの前方部等）に設置されて、内部を流れる冷媒と図示しない電動式ファンにより送風される室外空気（外気）とを熱交換する。なお、室外熱交換器２４は、暖房モードまたは除湿モード（除湿暖房モード）時には、外気より吸熱する吸熱器として運転され、また、冷房モードまたは除湿モード時には、外気へ放熱する放熱器として運転される。
【００２７】
内部熱交換器は、室外熱交換器２４の出口部より流出した高温側の冷媒とアキュムレータ２８の出口部より流出した低温側の冷媒とを熱交換させてコンプレッサ２１の吸入口に吸入される冷媒を過熱させる冷媒−冷媒熱交換器である。この内部熱交換器は、高温側熱交換器２５の一端面に低温側熱交換器２９の他端面が熱交換可能に密着するように配置された二層の熱交換構造となっている。
【００２８】
第２減圧部は、内部熱交換器中の高温側熱交換器２５から冷媒が流入する冷房用可変絞り弁２６、および内部熱交換器中の高温側熱交換器２５から流出する冷媒を冷房用可変絞り弁２６およびエバポレータ２７を迂回させてアキュムレータ２８へ送るためのバイパス配管３３等によって構成されている。その冷房用可変絞り弁２６は、内部熱交換器中の高温側熱交換器２５から流出する冷媒を弁開度に応じて減圧する第２減圧装置で、ＥＣＵ１０によって弁開度が電気的に制御される冷房用電動式膨張弁（ＥＶＣ）が使用されている。また、バイパス配管３３には、通電（ＯＮ）されると開弁し、通電が停止（ＯＦＦ）されると閉弁する電磁式開閉弁（ＶＨ：以下暖房用電磁弁と言う）３４を設置している。
【００２９】
エバポレータ２７は、冷房用可変絞り弁２６で減圧された冷媒を遠心式ファン５によって送風される被吸熱流体としての空気との熱交換によって蒸発気化させ、アキュムレータ２８を介して内部熱交換器中の低温側熱交換器２９およびコンプレッサ２１に冷媒ガスを供給する空気−冷媒熱交換器（吸熱器）である。また、アキュムレータ２８は、エバポレータ２７より流入した冷媒を一時的に貯留するための貯留室を有する気液分離器である。
【００３０】
ここで、冷凍サイクル３の循環回路切替手段は、冷凍サイクル３の運転モード、つまり冷凍サイクル３中の冷媒の循環経路を、冷房モード用循環回路（冷房サイクル）、暖房モード用循環回路（暖房サイクル）、除湿モード（除湿暖房モード）用循環回路（除湿サイクル）のいずれかのサイクルに切り替えるもので、本実施形態では、全開モードを設定可能な暖房用可変絞り弁５０、および、暖房用電磁弁３４が上記の循環回路切替手段に相当する。
【００３１】
具体的には、暖房用可変絞り弁５０が全開モードとなり、暖房用電磁弁３４が閉弁することで、冷凍サイクル３の運転モードが冷房サイクル（冷房モード用循環回路）となる。また、暖房用可変絞り弁５０が冷媒を減圧膨張するように小流量制御する減圧膨張モードとなり、暖房用電磁弁３４が開弁することで、冷凍サイクル３の運転モードが暖房サイクル（暖房モード用循環回路）となる。また、暖房用可変絞り弁５０が減圧膨張モードとなり、暖房用電磁弁３４が閉弁することで、冷凍サイクル３の運転モードが除湿サイクル（除湿モード用循環回路）となる。
【００３２】
ここで、本実施形態の冷凍サイクル３は、例えば臨界温度の低い二酸化炭素（ＣＯ２）を主成分とする冷媒を使用し、コンプレッサ２１の吐出口から吐出される冷媒の高圧圧力が冷媒の臨界圧力以上となる超臨界蒸気圧縮式ヒートポンプサイクルにより構成されている。この超臨界蒸気圧縮式ヒートポンプサイクルでは、高圧側の冷媒圧力の上昇によりガスクーラ２２の入口部の冷媒温度（冷媒の入口温度）、つまりコンプレッサ２１の吐出口より吐出される冷媒の吐出温度を、例えば１２０℃程度まで高めることができる。なお、ガスクーラ２２内に流入する冷媒は、コンプレッサ２１で臨界圧力以上に加圧されているので、ガスクーラ２２で放熱しても凝縮液化することはない。
【００３３】
ＥＣＵ１０は、制御処理や演算処理を行うＣＰＵ、各種プログラムやデータを保存するメモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭ）、Ｉ／Ｏポートおよびタイマ等の機能を含んで構成され、それ自体は周知の構造を持つマイクロコンピュータを内蔵している。そして、ＥＣＵ１０は、イグニッションスイッチがオン（ＩＧ・ＯＮ）すると、ＥＣＵ電源の供給が成されて、図示しないエアコン操作パネル等からの操作信号、各種センサからのセンサ信号、およびメモリ内に格納された制御プログラムに基づいて、空調ユニット１の各アクチュエータ（サーボモータ１３〜１５、ブロワモータ１６、各可変絞り弁２６、５０、電磁弁３４、インバータ２０等）を電気的に制御する。
【００３４】
エアコン操作パネルには、温度設定スイッチ、エアコン（Ａ／Ｃ）スイッチ、吸込口設定（ＦＲＳ／ＲＥＣ切替）スイッチ、吹出口モード設定（ＭＯＤＥ切替）スイッチ、デフロスタ（ＤＥＦ）スイッチ、風量設定スイッチ、オート（ＡＵＴＯ）スイッチ、オフ（ＯＦＦ）スイッチ等が配置されている。そのエアコン（Ａ／Ｃ）スイッチは、自動車の車室内の冷房または除湿を希望する冷房または除湿スイッチであり、冷凍サイクル３の運転モードのうち冷房モードまたは除湿モードのうちいずれかの運転モードを希望する冷房または除湿モード設定手段でもある。なお、Ａ／ＣスイッチをＯＮすると冷凍サイクル３のコンプレッサ２１を強制的に起動し、Ａ／ＣスイッチをＯＦＦするとコンプレッサ２１の運転を強制的に停止するようにしても良い。
【００３５】
そして、ＤＥＦスイッチは、吹出口モードをＤＥＦモードに固定するように指令するＤＥＦモード固定スイッチで、また、自動車のフロント窓ガラスの曇りの除去またはフロント窓ガラスの防曇を希望する防曇スイッチである。また、ＤＥＦスイッチは、冷凍サイクル３の運転モードを除湿モードに固定するように指令する除湿モード選択手段であり、除湿優先モードまたは吹出温度優先モードのうちのいずれかの除湿モードを設定する除湿モード設定手段でもある。なお、ＤＥＦスイッチの代わりに、吹出口モードをＤＥＦモードに固定するように指令することなく、オン状態の時に自動車の車室内の除湿または自動車のフロント窓ガラスの防曇のみを希望する除湿または防曇スイッチやフロント窓ガラスの曇り状態を検出する防曇センサ等の除湿モード設定手段を設けても良い。
【００３６】
また、ＡＵＴＯスイッチは、少なくとも目標吹出温度（ＴＡＯ）に基づいて、冷凍サイクル３の運転モードを、冷房モード、暖房モード、除湿モードのいずれかに自動的に設定するように指令するスイッチである。また、ＡＵＴＯスイッチは、空調ユニット１の各アクチュエータを自動的に制御するように指令する自動制御スイッチで、ＭＯＤＥ切替スイッチまたは風量設定スイッチ等が操作された際に、例えば吹出口モード切替制御またはブロワモータ制御等の自動空調制御が解除される。
【００３７】
また、コンプレッサ２１の吐出口より吐出される冷媒の吐出圧力（ＳＰ）を検出する吐出圧力センサ４０、コンプレッサ２１の吐出口より吐出される冷媒の吐出温度（ＴＤ）を検出する吐出温度センサ４１、ガスクーラ２２の出口部より流出するガスクーラ出口冷媒温度（ＴＣＯ）を検出する第１冷媒温度センサ４２、および室外熱交換器２４の出口部より流出する室外熱交換器出口冷媒温度（ＴＨＯ）を検出する第２冷媒温度センサ４３等からのセンサ信号は、図２では図示を省略した入力回路（Ａ／Ｄ変換回路、図１入力処理部１０２参照）によってＡ／Ｄ変換された後に、マイクロコンピュータに入力されるように構成されている。なお、吐出圧力センサ４０は、冷凍サイクル３の高圧圧力を検出する高圧圧力検出手段である。また、吐出温度センサ４１は、ガスクーラ２２の入口部に流入する冷媒の入口温度を検出する冷媒入口温度検出手段でもある。
【００３８】
また、車室外の空気温度である外気温度（ＴＡＭ）を検出する外気温度センサ４４、エバポレータ２７の下流直後の空気温度（ＴＥ：以下エバ後温度と言う）を検出するエバ後温度センサ（本発明の除湿能力検出手段に相当する）４５、車室内の空気温度である内気温度（ＴＲ）を検出する内気温度センサ４６、車室内に入射する日射量（ＴＳ）を検出する日射センサ４７、およびガスクーラ２２の下流直後の空気温度（ＴＧＣ：以下ガスクーラ後温度と言う）を検出するガスクーラ後温度センサ（本発明の加熱能力検出手段に相当する）４８からのセンサ信号は、Ａ／Ｄ変換回路によってＡ／Ｄ変換された後に、マイクロコンピュータに入力されるように構成されている。
【００３９】
次に、本実施形態の車両用空調装置の作動について簡単に説明する。
【００４０】
例えばイグニッションスイッチがＯＮ状態にありＥＣＵ１０へＥＣＵ電源の供給が成されているときには、ＥＣＵ１０は、図示しないエアコン操作パネルの各スイッチ等からの操作信号、各種センサからのセンサ信号、およびメモリ内に格納された制御プログラムに基づいて、冷凍サイクル３の運転モードを選択し、空調ユニット１の各アクチュエータ（サーボモータ１３〜１５、ブロワモータ１６、各可変絞り弁２６、５０、電磁弁３４、インバータ２０等）を電気的に制御する。
【００４１】
例えば、ＥＣＵ１０は、ＡＵＴＯスイッチが操作されており自動空調制御を行う際には、自動車の車室内を空調する空調ユニット１における各空調機器（アクチュエータ）の制御に必要な各種センサからセンサ信号を取り込むとともに、エアコン操作パネルからの操作信号を取り込む。次に、予めメモリ内に格納された演算式に基づいて、自動車の車室内に吹き出す空調風の目標吹出温度（ＴＡＯ）を算出する。
【００４２】
次に、コンプレッサ２１をＯＮ状態にするかＯＦＦ状態にするかを判定するコンプレッサ作動判定を行う。このコンプレッサ作動判定は、例えばエアコン（Ａ／Ｃ）スイッチがＯＮされているか否かで判定する。コンプレッサ作動判定結果がコンプレッサ２１ＯＮ状態の場合には、先に算出した目標吹出温度（ＴＡＯ）に基づいて、冷凍サイクル３の運転モードを判定する運転モード判定を行う。
【００４３】
運転モード判定は、目標吹出温度（ＴＡＯ）を第１所定値α（例えば４５℃）および第２所定値β（例えば１５℃）と比較する。ＴＡＯ≧αの場合には、冷凍サイクル３の運転モードとして暖房サイクル（暖房モード）を選択する。ＴＡＯ≦βの場合には、冷凍サイクル３の運転モードとして冷房サイクル（冷房モード）を選択する。また、β＜ＴＡＯ＜αの場合には、冷凍サイクル３の運転モードとして除湿サイクル（除湿モード）を選択する。
【００４４】
冷凍サイクル３の運転モードを選択したら、ブロワモータ１６に印加するブロワモータ端子電圧（ブロワ制御電圧、ブロワレベル）、吸込口モード（内外気モード）を切り替える内外気切替ドア４の開度、吹出口モードを切り替える複数のモード切替ドアの開度、２つのＡ／Ｍドア６、７の開度（Ａ／Ｍ開度）等を決定し、これらを駆動するアクチュエータ等を駆動制御する。
【００４５】
また、冷凍サイクル３の運転モードの設定、および、各運転モードにおける冷凍サイクル３のサイクル効率を最大化するように、コンプレッサ２１の運転状態（回転速度等）、暖房用可変絞り弁５０および冷房用可変絞り弁２６の開度、および暖房用電磁弁３４の開閉状態を決定し、これらを制御する。
【００４６】
冷凍サイクル３の運転モードとして冷房モードが選択された時には、暖房用可変絞り弁５０が全開モードとなり、暖房用電磁弁３４が閉弁するため、コンプレッサ２１の吐出口から吐出された冷媒が、ガスクーラ２２→全開の暖房用可変絞り弁５０→室外熱交換器２４→高温側熱交換器２５→冷房用可変絞り弁２６→エバポレータ２７→アキュムレータ２８→低温側熱交換器２９→コンプレッサ２１の経路（図２に白矢印で示した経路）で循環する（冷房モード用循環回路、冷房サイクル）。
【００４７】
ここで、冷房モードが選択された時には、ガスクーラ２２の空気入口部および空気出口部に取り付けられたＡ／Ｍドア６、７の開度が、全閉（ＭＡＸ・ＣＯＯＬ）となるように制御され、コンプレッサ２１の吐出口から吐出された高温高圧の冷媒はガスクーラ２２を通過する際に放熱することはない。よって、エバポレータ２７を通過する際に冷却された空気は、ガスクーラ２２を迂回するように送風ダクト２内を流れ、例えばＦＡＣＥ吹出口から自動車の車室内に吹き出されて、車室内の温度が所望の温度（設定温度）となるように車室内が冷房される。また、内部熱交換器では、高温側熱交換器２５内を流れる、室外熱交換器２４から流出した高温高圧の冷媒と、低温側熱交換器２９内を流れる、アキュムレータ２８から流出した低温低圧の冷媒とを熱交換させることにより、エバポレータ２７内に流入する高温高圧の冷媒を冷却する。これにより、エバポレータエンタルピが増大することによって、省動力または省電力で冷凍サイクル３のサイクル効率を向上できる。
【００４８】
また、冷凍サイクル３の運転モードとして暖房モードが選択された時には、暖房用可変絞り弁５０が減圧膨張モードとなり、暖房用電磁弁３４が開弁するため、コンプレッサ２１の吐出口から吐出された冷媒が、ガスクーラ２２→暖房用可変絞り弁５０→室外熱交換器２４→高温側熱交換器２５→暖房用電磁弁３４→アキュムレータ２８→低温側熱交換器２９→コンプレッサ２１の経路（図２に黒矢印で示した経路）で循環する（暖房モード用循環回路、暖房サイクル）。なお、暖房モードが選択された時には、冷房用可変絞り弁２６は、全閉状態とすることが好ましい。
【００４９】
ここで、上記のＡ／Ｍドア６、７の開度が、全開（ＭＡＸ・ＨＯＴ）となるように制御され、コンプレッサ２１の吐出口から吐出された高温高圧の冷媒はガスクーラ２２を通過する際に送風ダクト２内を流れる空気と熱交換して放熱し、例えばＦＯＯＴ吹出口から自動車の車室内に吹き出されて、車室内の温度が所望の温度（設定温度）となるように車室内が暖房される。また、内部熱交換器では、低温低圧の冷媒がそれぞれの高温側熱交換器２５、低温側熱交換器２９を通過するため熱交換しない。
【００５０】
また、冷凍サイクル３の運転モードとして除湿モードが選択された時には、暖房用可変絞り弁５０が減圧膨張モードとなり、暖房用電磁弁３４が閉弁するため、コンプレッサ２１の吐出口から吐出された冷媒が、ガスクーラ２２→暖房用可変絞り弁５０→室外熱交換器２４→高温側熱交換器２５→冷媒用可変絞り弁２６→エバポレータ２７→アキュムレータ２８→低温側熱交換器２９→コンプレッサ２１の経路（図２にドット矢印で示した経路）で循環する（除湿モード用循環回路、除湿サイクル）。
【００５１】
ここで、エバポレータ２７を通過する際に冷却除湿された空気は、ガスクーラ２２を通過する際に再加熱され、例えばＤＥＦ吹出口またはＦＯＯＴ吹出口から自動車の車室内に吹き出されて、車室内の温度が所望の温度（設定温度）となるように、しかもフロント窓ガラスの曇りを除去または防曇するように車室内が除湿暖房される。ここで、暖房用可変絞り弁５０と冷媒用可変絞り弁２６との弁開度の絞り度合いによって、コンプレッサ２１から吐出される冷媒の吐出圧力および室外熱交換器２４の冷媒圧力が可変されるため、ガスクーラ２２の加熱能力（ガスクーラ後温度、吹出温度）またはエバポレータ２７の除湿能力（エバ後温度）が目標値となるようにコントロールされる。
【００５２】
具体的には、コンプレッサ２１から吐出される冷媒の吐出圧力および室外熱交換器２４の冷媒圧力が低く設定されるようにコントロールされた場合（暖房用可変絞り弁５０の開度：小、冷房用可変絞り弁２６の開度：大）には、室外熱交換器２４が吸熱器として機能（作動）するため、ガスクーラ２２で放熱される熱量が増大し、自動車の車室内に吹き出される空調風の吹出温度が比較的に高温となる。
【００５３】
逆に、コンプレッサ２１から吐出される冷媒の吐出圧力および室外熱交換器２４の冷媒圧力が高く設定されるようにコントロールされた場合（暖房用可変絞り弁５０の開度：大、冷房用可変絞り弁２６の開度：小）には、室外熱交換器２４が放熱器として機能（作動）するため、ガスクーラ２２で放熱される熱量が減少し、自動車の車室内に吹き出される空調風の吹出温度が比較的に低温となる。
【００５４】
次に、本実施形態の要部である暖房用可変絞り弁５０および暖房用可変絞り弁５０を作動制御する空調制御装置１０について説明する。
【００５５】
図１に示すように、暖房用可変絞り弁５０は、ハウジング５１、弁座部材５２、弁体５３、スプリング５４、モータ部５５、プレート部材５６、リング部材５７、Ｏリング５８、減速機構５９等により構成されている。
【００５６】
ハウジング５１は、例えば金属材からなり、内部に冷媒が流通する略Ｌ字形状の冷媒通路５１ａが形成されている。ハウジング５１内には、冷媒通路５１ａの折れ曲がり部に、内側の空間が冷媒通路５１ａの一部をなすように、例えば金属材からなる円筒形状の弁座部材５２が挿設されている。弁座部材５２は、図示上端面の内周縁部が弁座５２ａとなっている。
【００５７】
ハウジング５１の冷媒通路５１ａ内には、例えば金属材からなる弁体５３が配設されている。弁体５３は、本体部が略円錐台形状をなしており、図示下端面の外周縁部が、弁座部材５２の弁座５２ａに対して離着座する着座領域となっている。弁体５３は、本体部から図示上方に向かって延設された軸部５３ａを有している。軸部５３ａは、ハウジング５１を上下方向に貫通する孔部内に配設されており、上端がハウジング５１外に位置するように突出している。
【００５８】
ハウジング５１の図示上方にはステッピングモータであるモータ部５５が配設されている。モータ部５５は、円筒部と、円筒部の図示上端を閉塞する半球面状部とを有する略ドーム型のケース体５５３を備えている。ケース体５５３の円筒部の外周側に円環状のステータ５５１が配設され、円筒部の内側にロータ５５２が配設されている。
【００５９】
ケース体５５３の円筒部の図示下端には、外方に向かって張り出したフランジ部が設けられている。このフランジ部とハウジング５１との間には、シール部材であるＯリング５８が介設されている。ハウジング５１に対して螺着された例えば金属製のプレート部材５６が、ケース体５５３のフランジ部の上方に配設されたリング部材５７を介してフランジ部をハウジング５１に押し付けている。これによりハウジング５１とモータ部５５のケース体５５３との間が全周に亘ってシールされている。
【００６０】
プレート部材５６の図示上方に配設されたステータ５５１は、Ａ相コイル５５１ＡおよびＢ相コイル５５１Ｂからなる２相構造をなしている。モータ部５５は、所謂２相ステッピングモータである。
【００６１】
ケース体５５３内に配設されたロータ５５２は、磁性材料からなり図示上下両端面から円環状に凹んだ除肉部を有する略円柱形状の本体部５５２ａと、本体部５５２ａの外周面に配設されロータ回転方向に等ピッチに着磁された永久磁石からなる円筒磁石５５２ｂとを有している。
【００６２】
ロータ５５２の本体部５５２ａには、図示下端面中央から上方に向かって凹んだ円柱形状凹部が形成されており、この凹部の天井面となる部位に、前述した弁体５３の軸部５３ａの上端部が係止している。
【００６３】
ロータ５５２の本体部５５２ａの円柱形状凹部の内周面には、ねじ部が形成されている。一方、ハウジング５１には、図示上方に向かって突設され、外周面に雄ねじ部が形成された円筒形状の雄ねじ部材５１ｂが固定されている。
【００６４】
ロータ５５２の本体部５５２ａの円柱形状凹部の内周面と雄ねじ部材５１ｂの外周面との間には、複数の歯車等と組み合わせてなる減速機構５９が配設されている。減速機構５９は、例えば、サンギアやプラネタリギアを有する遊星歯車機構からなる減速機構とすることができる。また、減速機構５９は、例えば複数の平歯車を組み合わせてなる減速機構であってもよい。
【００６５】
減速機構５９は、ロータ５５２の本体部５５２ａの円柱形状凹部の内周面に形成されたねじ部と噛み合う入力ギアと、雄ねじ部材５１ｂの外周面に形成された雄ねじ部と噛み合う出力ギアとを有し、ロータ５５２の回転を減速して雄ねじ部５１ｂに伝達するようになっている。
【００６６】
これにより、ロータ５５２が回転するとロータ５５２が軸線方向（図示上下方向）に変位するようになっている。ロータ５５２と雄ねじ部材５１ｂとの間に減速機構５９を採用しているので、ロータ５５２の回転量に対するロータ５５２の軸線方向への変位量は比較的小さくなっている。
【００６７】
ロータ５５２が回転して軸線方向に変位すると、ロータ５５２の本体部５５２ａに係止している弁体５３も共に変位し、弁体５３と弁座５２ａと間の開度を変更するようになっている。
【００６８】
モータ部５５、減速機構５９、および、ロータ５５２に減速機構５９を介して螺合する雄ねじ部材５１ｂからなる構成が、本実施形態において、ステッピングモータを有して、ステッピングモータの回転角度に応じて弁体を変位させ冷媒通路の開度を調節する電動駆動部に相当する。
【００６９】
図１から明らかなように、弁体５３の軸部５３ａには段部が形成されており、この段部とロータ５５２本体部５５２ａの天井面部位との間に、スプリング５４が介装されている。これにより、弁体５３が弁座５２ａに着座した後にもロータ５５２が図示下方に変位した場合には、スプリング５４が圧縮されることで、弁体５３と弁座５２ａとの着座部に過剰な荷重が印加されることを抑制している。
【００７０】
また、ハウジング５１から突設されたピン部材５１ｃとロータ５５２から突設されたピン部材５５２ｃとが当接することで、ロータ５５２の過剰な回転変位を規制するようになっている。
【００７１】
図１に示すように、ＥＣＵ１０は、エアコン制御部１０１、前述した各スイッチおよび各センサからの信号を入力処理してエアコン制御部１０１へ送る入力処理部１０２、エアコン制御部１０１で決定した前述の各アクチュエータ（サーボモータ１３〜１５、ブロワモータ１６、各可変絞り弁２６、電磁弁３４、インバータ２０等）の制御値情報を電気的な信号として各アクチュエータに向けて出力する駆動部１０３を有している。
【００７２】
また、ＥＣＵ１０は、エアコン制御部１０１が決定した暖房用可変絞り弁５０モータ部５５の駆動方向（回転方向）やステップ数（パルス数）、運転サイクルモードの切り替え情報等を入力し、モータ部５５の駆動情報（具体的には電流指令値）を決定するステップ駆動制御部１１１、ステップ駆動制御部１１１が決定した暖房用可変絞り弁５０の駆動情報に基づいてステータ５５１のＡ相コイル５５１Ａ、Ｂ相コイル５５１Ｂに例えばＰＷＭ制御により通電する駆動部１１３、Ａ相コイル５５１ＡおよびＢ相コイル５５１Ｂを流れる電流値を入力してステップ駆動制御部１１１にフィードバックする入力処理部１１２を有している。
【００７３】
駆動制御部１１１は、エアコン制御部１０１が決定した暖房用可変絞り弁５０の弁開度指令を入力し、入力した弁開度指令と実弁開度とに基づいて、暖房用可変絞り弁５０モータ部５５の駆動方向（回転方向）やステップ数（パルス数）等の駆動情報を決定するとともに、運転サイクルモードの切り替えの有無等を判断して、電流指令値を決定し、駆動部１１３へ出力するものであってもよい。
【００７４】
ステップ駆動制御部１１１、入力処理部１１２および駆動部１１３からなる構成が、本実施形態において、ステッピングモータを駆動制御する駆動制御装置に相当する。
【００７５】
エアコン制御部１０１は、冷凍サイクル３の運転モードとして冷房モードを選択したときには、暖房用可変絞り弁５０を全開とする弁開度指令をステップ駆動制御部１１１へ出力する。一方、冷凍サイクル３の運転モードとして暖房モードもしくは除湿モード（除湿暖房モード）を選択したときには、所望の空調を行うための冷凍サイクル３の運転効率が良好となるように暖房用可変絞り弁５０において冷媒を減圧膨張する弁開度指令をステップ駆動制御部１１１へ出力する。
【００７６】
図３は、冷房、除湿暖房、暖房の各運転モードにおける弁開度と冷媒流量との関係を示すグラフである。実線および黒丸で示した弁開度が、暖房用可変絞り弁５０の弁開度指令となる領域である。暖房モードでは、比較的小流量の小流量制御域で好適な弁開度が指令され、除湿暖房モードでは、中間流量制御域で好適な弁開度が指令され、冷房モードでは、大流量域の最大流量となる最大弁開度が指令される。
【００７７】
次に、ステップ駆動制御部１１１、入力処理部１１２および駆動部１１３からなる本実施形態の駆動制御装置が行う暖房用可変絞り弁５０の弁開度制御について説明する。図４は、駆動制御装置の弁開度制御の概略制御動作を示すフローチャートである。
【００７８】
図４に示すように、駆動制御装置は、まず、エアコン制御部１０１が決定した暖房用可変絞り弁５０モータ部５５の駆動方向（回転方向）やステップ数（パルス数）、運転サイクルモードの切り替え情報等を入力する（ステップ２１０）。
【００７９】
ここでは、暖房用可変絞り弁５０の弁開度指令を入力し、入力した弁開度指令と実弁開度とに基づいて、暖房用可変絞り弁５０モータ部５５の駆動方向（回転方向）やステップ数（パルス数）等の駆動情報を決定するとともに、例えば図３に示した特性値に基づいて運転サイクルモードの切り替えの有無を判断するものであってもよい。
【００８０】
次に、ステップ２１０に基づいて、運転サイクルの切り替えがあるか否か判断する（ステップ２２０）。ステップ２２０において運転サイクルの切り替えがないと判断した場合には、モータ部５５が行うべきステップ数（パルス数）が所定数以上であるか否か判断する（ステップ２３０）。
【００８１】
ステップ２３０においてステップ数が所定数以上ではない（所定数未満である）と判断した場合には、定電流駆動の電流値として電流値Ａ１（通常時の所定電流値）を設定する（ステップ２４０）。そして、電流値Ａ１で通常時のモータ回転数Ｒ１となる定電流駆動出力を行う（ステップ２５０）。その後ステップ２１０へリターンする。
【００８２】
ステップ２２０において運転サイクルの切り替えがないと判断した場合、および、ステップ２３０においてステップ数が所定数以上であると判断した場合（運転サイクルの切り替えはないものの、弁開度の変更量が所定量以上と、弁開度変更量が多いと判断した場合）には、ステップ２６０へ進む。
【００８３】
ステップ２６０では、前回の電流値増加から所定時間Ｔが経過しているか否か判断する。前回の電流値増加からの経過時間とは、後述するステップ２７０、２８０、２９０を直近で実行してからの経過時間である。ステップ２６０において前回の電流値増加から所定時間Ｔが経過していないと判断した場合には、ステップ２４０へ進む。
【００８４】
これは、ステップ２７０、２８０、２９０を実行して定電流駆動の電流値を増加した場合には、駆動制御装置（具体的には駆動制御装置の構成部品）が昇温する。ステップ２６０における判定値である所定時間Ｔは、電流値増加に伴う昇温後、駆動制御装置の構成部品が降温するか否かを判断する時間である。
【００８５】
したがって、ステップ２６０で前回の電流値増加から所定時間Ｔが経過していないと判断した場合には、駆動制御装置の構成部品が充分に降温しておらず、再度の電流値増加を行うと駆動制御装置の構成部品が高温となり過ぎ機能低下を発生する恐れがあるため、これを禁止するものである。
【００８６】
ステップ２６０において前回の電流値増加から所定時間Ｔが経過していると判断した場合には、駆動制御装置の構成部品が充分に降温していると推定されるので、定電流駆動の電流値として電流値Ａ１よりも大きい電流値Ａ２（高速回転時の所定電流値）を設定する（ステップ２７０）。そして、ステップ２１０で入力したパルス数の指令値と予め定められたサイクル切り替えの許容時間との基づいて、モータ部５５の目標回転数Ｒ２を算出する（ステップ２８０）。
【００８７】
ステップ２８０を実行したら、電流値Ａ２で目標モータ回転数Ｒ２となる定電流駆動出力を行う（ステップ２９０）。その後ステップ２１０へリターンする。
【００８８】
上述の構成および作動によれば、ＥＣＵ１０のステップ駆動制御部１１１、入力処理部１１２および駆動部１１３からなる本実施形態の駆動制御装置は、暖房用可変絞り弁５０の冷媒通路５１aを流通する冷媒流量が第１所定流量以下である冷凍サイクル３の暖房モード、冷媒通路５１aを流通する冷媒流量が第１所定流量を超え第２所定流量以下である冷凍サイクル３の除湿暖房モード、および、冷媒通路５１aを流通する冷媒流量が第２所定流量を超える流量域の最大流量である冷凍サイクル３の冷房モード、の３つの運転モード間でモード切り換えするときには、暖房モードの冷媒流量域内での流量制御時、および、除湿暖房モードの冷媒流量域内での流量制御時のいずれよりも、モータ部５５を定電流駆動する際の電流値を増大させる。
【００８９】
これによると、駆動制御装置は、電源から供給される電圧が変動した際にも、モータ部５５を定電流駆動により安定して駆動することができる。
【００９０】
また、冷媒流量が第１所定流量以下の小流量域で弁開度を変更して冷媒を減圧膨張する暖房モード時と、冷媒流量が第１所定流量を超える中流量域で弁開度を変更して冷媒を減圧膨張する除湿暖房モード時と、のモード切り換えを行うときには、それぞれのモード内で弁開度を変更するときよりも、モータ部５５の定電流駆動の電流値を増大させる。これにより、暖房モード時と除湿暖房モード時とのモード切り換え時には、モータ部５５の発生トルクを増大させて弁体５３を変位させ、速やかに弁開度を変更することができる。
【００９１】
この場合には、暖房モード時の弁開度の変更制御モードが、冷媒流量が所定流量以下の第１流量域で冷媒通路の開度を変更する第１モードに相当し、除湿暖房モード時の弁開度の変更制御モードが、冷媒流量が所定流量を超える第２流量域で冷媒通路の開度を変更する第２モードに相当する。
【００９２】
さらに、冷媒流量が第２所定流量以下の小中流量域で弁開度を変更して冷媒を減圧膨張する暖房モード時および除湿暖房モード時と、冷媒流量が第２所定流量を超える大流量域で弁開度を最大開度とする冷房モード時と、のモード切り換えを行うときには、暖房モードおよび除湿暖房モード内で弁開度を変更するときよりも、モータ部５５の定電流駆動の電流値を増大させる。これにより、冷媒を減圧膨張する暖房、除湿暖房モード時と冷媒を減圧しない全開モード時とのモード切り換え時にも、モータ部５５の発生トルクを増大させて弁体５３を変位させ、速やかに弁開度を変更することができる。
【００９３】
この場合には、暖房モード・除湿暖房モード時の弁開度の変更制御モードが、冷媒流量が所定流量以下の第１流量域で冷媒通路の開度を変更する第１モードに相当し、冷房モード時の弁開度の変更制御モードが、冷媒流量が所定流量を超える第２流量域で冷媒通路の開度を変更する第２モードに相当する。
【００９４】
図５に示すように、ステッピングモータからなるモータ部５５を定電流駆動する際に電流値を例えばＡ１で一定とすると、サイクル切り替え時に高速回転を求めても発生トルクが低下してしまうため、高速回転させることができない。本実施形態では、高速回転が必要なサイクル切り替え時には、電流値をＡ２に増大させて発生トルクを増大させ、高速回転を可能にしている。
【００９５】
これにより、比較的小流量の流量制御域で弁開度を変更するモードと比較的大流量の流量制御域で弁開度を変更するモードとの間でモード切り換えを行う場合であっても、設定すべき弁開度に到達するまでの時間を短縮することができる。また、モータの体格を大型化する必要もない。
【００９６】
また、駆動制御装置は、図４に示すステップ２６０において、駆動制御装置の構成部品の温度の関連物理量の値である前回の電流値増加からの経過時間が、予め定めた閾値である所定時間Ｔに対して、構成部品温度が高温となる側に相当する短時間（時間が短い側）である場合には、モード切り換え時であっても、ステップ２４０、２５０を実行して電流値の増大を禁止している。
【００９７】
駆動制御装置は、構成部品の温度が高くなると機能が低下してしまう場合がある。したがって、本実施形態のように、構成部品の温度の関連物理量の値が予め定めた閾値に対して温度が高温となる側にある場合には、モード切り換え時であっても電流値の増大を禁止することにより、駆動制御装置の構成部品の温度の昇温を抑制することができる。これにより、駆動制御装置の機能低下を抑制することができる。また、このような場合にはステッピングモータの高速回転は困難になるが、モータ部５５への印加電力を低減できるので運転効率を向上することができる。
【００９８】
また、駆動制御装置は、図４に示すステップ２８０において、パルス数の指令値とサイクル切り替えの許容時間とからステッピングモータの目標回転数を求め、ステップ２９０において、この目標回転数となるように定電流駆動出力を行っていた。したがって、サイクル切り換え時（モード切り換え時）には、必要な度合いに応じてステッピングモータの回転を高速化できるので、駆動制御装置の発熱を抑制することができる。
【００９９】
また、駆動制御装置は、図４に示すステップ２３０において、サイクル切り換え時でなくても、すなわち、同一モード内であっても、弁開度を変更する際のパルス数が所定数以上で弁開度の変更量が大きい場合には、ステップ２６０、２７０、２８０、２９０でステッピングモータの高速回転を可能としている。したがって、モード切り換え時以外であっても、設定すべき弁開度に到達するまでの時間を短縮することができる。
【０１００】
また、本実施形態の暖房用可変絞り弁５０は、ステッピングモータの回転を減速する減速機構５９を備え、減速機構５９を介してステッピングモータの回転動作により弁体５３を変位させている。ステッピングモータの回転を減速する減速機構５９を備える暖房用可変絞り弁５０は、高い流量制御精度が得られるものの、ステッピングモータを通常回転数のみで回転させると弁開度を変更する際の弁体５３の移動に多くの時間を要する場合がある。したがって、減速機構５９を備える暖房用可変絞り弁５０に本発明を適用することは極めて有効である。
【０１０１】
図２を用いた冷凍サイクルシステムの説明では省略していたが、図１に示すように、冷凍サイクル中の暖房用可変絞り弁５０が減圧する前の冷媒圧力、すなわち、冷媒通路５１ａのうち弁体５３よりも上流側の冷媒通路の圧力を検出する高圧側冷媒圧力センサ４０Ａを設けている。そして、ステップ駆動制御部１１１は、高圧側冷媒圧力センサ４０Ａが検出する冷媒圧力に応じて、モータ部５５を定電流駆動する際の電流値を変化させるものであってもよい。具体的には、検出する冷媒圧力が大きくなるほど、定電流駆動を行う際の電流値を大きくするように変化させることができる。
【０１０２】
このように、冷媒通路５１ａの弁体５３よりも上流側の冷媒圧力の増大に応じて定電流駆動を行う際の電流値を増大すれば、負荷レベルが増大したときに、定電流駆動の値を増大させて、最大発生トルクを増大させることができる。
【０１０３】
なお、図１では、冷媒通路５１ａのうち弁体５３よりも上流側の冷媒通路の圧力を検出する高圧側圧力検出手段である高圧側冷媒圧力センサ４０Ａを、暖房用可変絞り弁５０に直近の上流側冷媒配管に設けていたが、これに限定されるものではない。例えば、弁体５３よりも上流側の冷媒通路５１ａに臨むように、ハウジング５１に高圧側冷媒圧力センサ４０Ａを設けてもかまわない。また、高圧側圧力検出手段として、吐出圧力センサ４０を共用してもかまわない。
【０１０４】
また、例えば、冷媒通路５１ａの弁体５３よりも上流側の冷媒圧力と弁体５３よりも下流側の冷媒圧力との圧力差の増大に応じて、定電流駆動を行う際の電流値を増大してもよい。また、３箇所以上のセンサ情報に基づいて、定電流駆動を行う際の電流値を変更するものであってもよい。
【０１０５】
また、詳細な説明は省略したが、図１に示す冷房用可変絞り弁２６にも暖房用可変絞り弁５０と同一構成の膨張弁を採用することができる。これによれば、冷房用可変絞り弁２６と暖房用可変絞り弁５０とを共通化することができる。
【０１０６】
（他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。
【０１０７】
上記実施形態では、冷媒流量が第１所定流量以下の小流量域で弁開度を変更して冷媒を減圧膨張する暖房モード時と、冷媒流量が第１所定流量を超える中流量域で弁開度を変更して冷媒を減圧膨張する除湿暖房モード時と、のモード切り換えを行うときには、それぞれのモード内で弁開度を変更するとき（第１所定流量以下の流量範囲内で弁開度を変更するとき、および、第１所定流量を超える流量範囲内で弁開度を変更するとき、のそれぞれ）よりも、モータ部５５の定電流駆動の電流値を増大させていたが、これに限定されるものではない。
【０１０８】
例えば、第１所定流量以下の流量範囲内で弁開度を変更する暖房モード時の電流値と、第１所定流量を超える流量範囲内で弁開度を変更する除湿暖房モード時の電流値とが異なる場合には、少なくとも小流量制御を行う暖房モード時よりも、モード切り換え時の電流値を増大させるものであればよい。
【０１０９】
すなわち、冷媒通路を流通する冷媒流量が所定流量以下の第１流量域で冷媒通路の開度を変更する第１モードと冷媒通路を流通する冷媒流量が所定流量を超える第２流量域で冷媒通路の開度を変更する第２モードとのモード切り換え時には、第１モードで冷媒通路の開度を変更する時よりも、定電流駆動を行う際の電流値を増大するものであればよい。
【０１１０】
また、上記実施形態では、駆動制御装置は、駆動制御装置を構成する部品の温度についての関連物理量の値である前回の電流値増加からの経過時間が、予め定めた閾値である所定時間Ｔに対して、構成部品温度が高温となる側に相当する短時間（時間が短い側）である場合には、モード切り換え時であっても電流値の増大を禁止していたが、これに限定されるものではない。
【０１１１】
前回の電流値増加からの経過時間以外の構成部品の温度に関連する物理量の値を予め定めた閾値と比較して、関連物理量の値が閾値に対して、構成部品温度が高温となる側にある場合に、モード切り換え時であっても電流値の増大を禁止するものであってもよい。また、構成部品の温度を直接検出して予め定めた閾値と比較して、検出温度が閾値に対して高い場合に、モード切り換え時であっても電流値の増大を禁止するものであってもよい。
【０１１２】
また、上記実施形態では、ステッピングモータのステップ駆動方式について説明を省略していたが、ステッピングモータをフルステップ駆動するものであってもよいし、マイクロステップ駆動するものであってもよい。また、必要な分解能に応じてフルステップ駆動とマイクロステップ駆動とを組み合わせるものであってもよい。
【０１１３】
ここで、フルステップ駆動とは、ロータ５５２の歯（具体的には、円筒磁石５５２ｂの磁極）を、ステータ５５１の歯（具体的には、各相コイルにより磁化される磁極）に対向する位置から、ステータ５５１の当該歯の隣の歯に対向する位置にまで、１ステップで移動させる駆動方法である。また、マイクロステップ駆動とは、ロータ５５２の歯を、ステータ５５１の歯に対向する位置から、ステータ５５１の当該歯の隣の歯に対向する位置にまで、複数段階に分割して移動させる駆動方法である。すなわち、マイクロステップ駆動は、フルステップ駆動における１ステップの駆動角度を、複数ステップに分割して段階的に駆動する（ステータ５５１の歯と歯の間で、ロータ５５２の歯を止めることが可能な）駆動方法である。
【０１１４】
また、上記実施形態では、暖房用可変絞り弁５０は、ステッピングモータの回転を減速する減速機構５９を備え、減速機構５９を介してステッピングモータの回転動作により弁体５３を変位させていたが、これに限定されるものではない。減速機構を備えない膨張弁装置であっても本発明を適用して有効である。
【０１１５】
また、上記実施形態では、モータ部５５は、２相ステッピングモータであったが、これに限定されるものではなく、多相ステッピングモータであってもよい。例えば、５相ステッピングモータであってもかまわない。
【０１１６】
また、上記実施形態では、冷凍サイクル３は、超臨界蒸気圧縮式ヒートポンプサイクルであったが、高圧側圧力が冷媒の臨界圧力以下である蒸気圧縮式ヒートポンプサイクルであってもかまわない。
【０１１７】
また、上記実施形態では、膨張弁装置である暖房用可変絞り弁５０および暖房用可変絞り弁５０を駆動制御する駆動制御装置を、車両用空調装置の冷凍サイクルに適用していたが、これに限定されるものではない。例えば、定置式の冷凍サイクルに本発明を適用しても有効である。
【符号の説明】
【０１１８】
３ 冷凍サイクル
１０ 空調制御装置
５０ 暖房用可変絞り弁（膨張弁装置の一部）
５１ ハウジング
５１ａ 冷媒通路
５１ｂ 雄ねじ部材（電動駆動部の一部）
５３ 弁体
５５ モータ部（ステッピングモータ、電動駆動部の一部）
５９ 減速機構（電動駆動部の一部）
１１１ ステップ駆動制御部（駆動制御装置の一部、膨張弁装置の一部）
１１２ 入力処理部（駆動制御装置の一部、膨張弁装置の一部）
１１３ 駆動部（駆動制御装置の一部、膨張弁装置の一部）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷媒を減圧膨張させる膨張弁に関し、特にステッピングモータにより弁体を変位させて冷媒流量を変更可能な電動式の膨張弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術として、下記特許文献１に開示された冷媒流量制御に使用する電動弁（電動式の膨張弁）がある。この電動弁は、ステッピングモータにより弁体を変位させて流体通路の弁座開口を開閉するものである。この電動弁は減速装置を有しており、ステッピングモータのロータの回転出力を減速装置を介して弁体を進退させるねじ機構に伝達している。これにより、強力な弁操作力と高分解能の弁開度特性とを得るようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２２６３６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来技術の電動式の膨張弁では、小流量制御域から大流量制御域まで高い出力と高い流量制御精度を確保することは可能である。しかしながら、例えば小流量制御域の弁開度から大流量制御域の弁開度へ弁開度を変更する場合や大流量制御域の弁開度から小流量制御域の弁開度へ弁開度を変更する場合には、弁体の移動に時間を要してしまう。すなわち、小流量制御域で弁開度を変更するモードと大流量制御域で弁開度を変更するモードとの間でモード切り換えを行う場合には、設定すべき弁開度に到達するまでに長時間を必要とするという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記点に鑑みてなされたものであり、小流量制御域で弁開度を変更するモードと大流量制御域で弁開度を変更するモードとの間でモード切り換えを行う場合であっても、設定すべき弁開度に到達するまでの時間を短縮することが可能な電動式の膨張弁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】
【０００６】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、
冷凍サイクル中に配設され、冷凍サイクルを循環する冷媒を減圧膨張可能な膨張弁装置であって、
内部に冷媒が流通する冷媒通路が形成されたハウジングと、
ハウジング内に設けられ、冷媒通路の開度を変更可能な弁体と、
ステッピングモータを有し、ステッピングモータの回転角度に応じて弁体を変位させ冷媒通路の開度を調節する電動駆動部と、
ステッピングモータを定電流駆動により駆動制御する駆動制御装置と、を備え、
駆動制御装置は、冷媒通路を流通する冷媒流量が所定流量以下である第１流量域で冷媒通路の開度を変更する第１モードと冷媒通路を流通する冷媒流量が所定流量を超える第２流量域で冷媒通路の開度を変更する第２モードとのモード切り換えを定電流駆動で行うモード切り換え時の電流値を、第１モードにおいて定電流駆動で冷媒通路の開度を変更する時の電流値よりも増大することを特徴としている。
【０００７】
これによると、駆動制御装置は、電源から供給される電圧が変動した際にも、ステッピングモータを定電流駆動により安定して駆動することができる。さらに、冷媒流量が所定流量以下の小流量域である第１流量域で冷媒通路の開度を変更する第１モードと、冷媒流量が所定流量を超える大流量域である第２流量域で冷媒通路の開度を変更する第２モードと、のモード切り換えを行うときには、小流量域である第１流量域で冷媒通路の開度を変更するときよりも、定電流駆動の電流値を増大させる。これにより、ステッピングモータの発生トルクを増大させて弁体を変位させ、速やかに弁開度を変更することができる。
【０００８】
したがって、小流量制御域で弁開度を変更するモードと大流量制御域で弁開度を変更するモードとの間でモード切り換えを行う場合であっても、設定すべき弁開度に到達するまでの時間を短縮することができる。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明では、電動駆動部は、ステッピングモータの回転を減速する減速機構を備え、減速機構を介してステッピングモータの回転動作により弁体を変位させることを特徴としている。ステッピングモータの回転を減速する減速機構を備える膨張弁装置は、高い流量制御精度が得られるものの、弁開度を変更する際の弁体の移動に多くの時間を要する。したがって、減速機構を備える膨張弁装置に本発明を適用することは極めて有効である。
【００１０】
また、請求項３に記載の発明では、駆動制御装置は、駆動制御装置の構成部品の温度が所定値を超えている場合、もしくは、構成部品の温度の関連物理量の値が予め定めた閾値に対して温度が高温となる側にある場合には、モード切り換え時であっても、電流値の増大を禁止することを特徴としている。
【００１１】
駆動制御装置が、構成部品の温度が高くなると機能が低下してしまう場合がある。したがって、本請求項に記載の発明のように、駆動制御装置の構成部品の温度が所定値を超えている場合、もしくは、構成部品の温度の関連物理量の値が予め定めた閾値に対して温度が高温となる側にある場合には、モード切り換え時であっても電流値の増大を禁止することにより、駆動制御装置の構成部品の温度の昇温を抑制することができる。これにより、駆動制御装置の機能低下を抑制することができる。
【００１２】
また、請求項４に記載の発明では、第１モードは、冷媒通路を流通する冷媒を減圧する必要があるときに、第１流量域で冷媒を減圧膨張する減圧膨張モードであり、第２モードは、冷媒通路を流通する冷媒を減圧する必要がないときに、冷媒通路を流通する冷媒流量が第２流量域の最大流量となるように弁体が冷媒通路の開度を最大開度とする全開モードであることを特徴としている。
【００１３】
これによると、冷媒通路を流通する冷媒流量が所定流量以下である小流量域で冷媒を減圧膨張する減圧膨張モード時には、比較的精度よく弁体を変位させて冷媒流量制御を行い、減圧膨張モードと弁体が冷媒通路の開度を最大開度とする全開モードとの間でモード切り換えするときには、速やかにモードを変更することができる。
【００１４】
また、請求項５に記載の発明では、第１モードは、第１流量域で冷媒を減圧膨張する第１減圧膨張モードであり、第２モードは、第２流量域で冷媒を減圧膨張する第２減圧膨張モードであり、
駆動制御装置は、モード切り換え時の定電流駆動の電流値を、第１モードにおいて定電流駆動で開度を変更する時の電流値、および、第２モードにおいて定電流駆動で開度を変更する時の電流値のいずれよりも増大することを特徴としている。
【００１５】
これによると、冷媒通路を流通する冷媒流量が所定流量以下である小流量域で冷媒を減圧膨張する減圧膨張モード時、および、冷媒通路を流通する冷媒流量が所定流量を超える大流量域で冷媒を減圧膨張する減圧膨張モード時には、比較的精度よく弁体を変位させて冷媒流量制御を行い、小流量域内での減圧膨張モードと大流量域内での減圧膨張モードとの間でモード切り換えするときには、速やかにモードを変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明を適用した第１の実施形態における膨張弁装置である暖房用可変絞り弁５０および暖房用可変絞り弁５０を作動制御する空調制御装置１０の概略構成を示す断面図（一部ブロック図）である。
【図２】暖房用可変絞り弁５０を用いた車両用空調装置の概略構成を示す模式図である。
【図３】冷凍サイクルの各運転モードにおける弁開度と冷媒流量との関係を示すグラフである。
【図４】駆動制御装置の弁開度制御の概略制御動作を示すフローチャートである。
【図５】モータ部５５の回転数と発生トルクとの関係を示すグラフであり、定電流駆動の電流値の増加により増大する発生トルクを説明するためのグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した形態と同様とする。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組み合せることも可能である。
【００１８】
（第１の実施形態）
図１は、本発明を適用した第１の実施形態における膨張弁装置である暖房用可変絞り弁５０および暖房用可変絞り弁５０を作動制御する空調制御装置１０の概略構成を示す断面図（一部ブロック図）である。また、図２は、暖房用可変絞り弁５０を用いた車両用空調装置の概略構成を示す模式図である。
【００１９】
図２に例示する本実施形態の車両用空調装置は、自動車等の車両の車室内を空調する空調ユニット（エアコンユニット）１における各空調機器（アクチュエータ）を、空調制御装置（エアコン制御装置：以下ＥＣＵと言う）１０によって制御するように構成された自動車用オートエアコンである。空調ユニット１は、内部に自動車の車室内に空調風を導く空気通路を形成する送風ダクト２と、この送風ダクト２内において車室内に向かう空気流を発生させる遠心式送風機と、送風ダクト２内を流れる空気を冷却するエバポレータ２７、およびこのエバポレータ２７を通過した空気を再加熱するガスクーラ２２を有する冷凍サイクル３とを備えている。
【００２０】
送風ダクト２は、自動車の車室内の前方側に配設されている。その送風ダクト２の空気の流れ方向の上流側には、車室内空気（以下内気と言う）を取り入れる内気吸込口１１、および車室外空気（以下外気と言う）を取り入れる外気吸込口１２が形成されている。そして、内気吸込口１１および外気吸込口１２の空気通路側には、内外気切替ドア４が回転自在に支持されている。この内外気切替ドア４は、サーボモータ等のアクチュエータ１３により駆動されて、吸込口モードを、外気導入（ＦＲＳ）モードまたは内気循環（ＲＥＣ）モード等に切り替える。
【００２１】
また、送風ダクト２の空気の流れ方向の下流側には、図示しない複数の吹出口が形成されている。複数の吹出口は、少なくとも、自動車の窓ガラスの内面に向かって主に温風を吹き出すためのデフロスタ（ＤＥＦ）吹出口、乗員の上半身（頭胸部）に向かって主に冷風を吹き出すためのフェイス（ＦＡＣＥ）吹出口、および乗員の下半身（足元部）に向かって主に温風を吹き出すためのフット（ＦＯＯＴ）吹出口等を有している。複数の吹出口は、図示しない複数のモード切替ドアによって選択的に開閉される。複数のモード切替ドアは、サーボモータ等のアクチュエータ１４により駆動されて、吹出口モード（ＭＯＤＥ）を、フェイス（ＦＡＣＥ）モード、バイレベル（Ｂ／Ｌ）モード、フット（ＦＯＯＴ）モード、フットデフ（Ｆ／Ｄ）モード、デフロスタ（ＤＥＦ）モードに切り替える。
【００２２】
遠心式送風機は、送風ダクト２の空気の流れ方向の上流側に一体的に形成されたスクロールケーシングに回転自在に収容された遠心式ファン５、およびこの遠心式ファン５を回転駆動するブロワモータ１６等を有し、図示しないブロワ駆動回路を介して印加されるブロワモータ端子電圧（ブロワ制御電圧、ブロワレベル）に基づいてブロワモータ１６の回転速度が変更されることで、車室内へ向かう空調風の送風量が制御される。
【００２３】
冷凍サイクル３は、コンプレッサ２１、ガスクーラ２２、第１減圧部、室外熱交換器２４、内部熱交換器、第２減圧部、エバポレータ２７、アキュムレータ２８およびこれらを環状に接続する冷媒配管とで構成されている。コンプレッサ２１は、内蔵する駆動モータ（図示せず）によって回転駆動されて、エバポレータ２７より吸入した冷媒を例えば臨界圧力以上まで高温、高圧に圧縮して吐出する電動式の冷媒圧縮機である。このコンプレッサ２１は、通電（ＯＮ）されると稼働し、通電が停止（ＯＦＦ）されると停止する。そして、コンプレッサ２１は、ＥＣＵ１０が算出する目標回転速度となるようにインバータ２０により回転速度を制御される。
【００２４】
ガスクーラ２２は、送風ダクト２内においてエバポレータ２７よりも空気の流れ方向の下流側に配置されて、コンプレッサ２１より流入する冷媒ガスとの熱交換によって通過する空気を加熱する加熱用熱交換器である。このガスクーラ２２の空気入口部および空気出口部には、ガスクーラ２２を通過する空気量とガスクーラ２２を迂回する空気量とを調節して車室内へ吹き出す空気の吹出温度を調整するエアミックス（Ａ／Ｍ）ドア６、７が回転自在に支持されている。これらのＡ／Ｍドア６、７は、サーボモータ等のアクチュエータ１５により駆動される。
【００２５】
第１減圧部は、ガスクーラ２２から冷媒ガスが流入する暖房用可変絞り弁５０によって構成されている。その暖房用可変絞り弁５０は、ガスクーラ２２から流出する冷媒を弁開度に応じて減圧する第１減圧装置で、ＥＣＵ１０によって弁開度が電気的に制御される暖房用電動式膨張弁（ＥＶＨ）が使用されている。また、暖房用可変絞り弁５０は、ＥＣＵ１０の制御によって弁開度を全開とする全開モードが設定可能となっている。
【００２６】
室外熱交換器２４は、送風ダクト２の外部、例えば自動車が走行する際に生じる走行風を受け易い場所（具体的にはエンジンルームの前方部等）に設置されて、内部を流れる冷媒と図示しない電動式ファンにより送風される室外空気（外気）とを熱交換する。なお、室外熱交換器２４は、暖房モードまたは除湿モード（除湿暖房モード）時には、外気より吸熱する吸熱器として運転され、また、冷房モードまたは除湿モード時には、外気へ放熱する放熱器として運転される。
【００２７】
内部熱交換器は、室外熱交換器２４の出口部より流出した高温側の冷媒とアキュムレータ２８の出口部より流出した低温側の冷媒とを熱交換させてコンプレッサ２１の吸入口に吸入される冷媒を過熱させる冷媒−冷媒熱交換器である。この内部熱交換器は、高温側熱交換器２５の一端面に低温側熱交換器２９の他端面が熱交換可能に密着するように配置された二層の熱交換構造となっている。
【００２８】
第２減圧部は、内部熱交換器中の高温側熱交換器２５から冷媒が流入する冷房用可変絞り弁２６、および内部熱交換器中の高温側熱交換器２５から流出する冷媒を冷房用可変絞り弁２６およびエバポレータ２７を迂回させてアキュムレータ２８へ送るためのバイパス配管３３等によって構成されている。その冷房用可変絞り弁２６は、内部熱交換器中の高温側熱交換器２５から流出する冷媒を弁開度に応じて減圧する第２減圧装置で、ＥＣＵ１０によって弁開度が電気的に制御される冷房用電動式膨張弁（ＥＶＣ）が使用されている。また、バイパス配管３３には、通電（ＯＮ）されると開弁し、通電が停止（ＯＦＦ）されると閉弁する電磁式開閉弁（ＶＨ：以下暖房用電磁弁と言う）３４を設置している。
【００２９】
エバポレータ２７は、冷房用可変絞り弁２６で減圧された冷媒を遠心式ファン５によって送風される被吸熱流体としての空気との熱交換によって蒸発気化させ、アキュムレータ２８を介して内部熱交換器中の低温側熱交換器２９およびコンプレッサ２１に冷媒ガスを供給する空気−冷媒熱交換器（吸熱器）である。また、アキュムレータ２８は、エバポレータ２７より流入した冷媒を一時的に貯留するための貯留室を有する気液分離器である。
【００３０】
ここで、冷凍サイクル３の循環回路切替手段は、冷凍サイクル３の運転モード、つまり冷凍サイクル３中の冷媒の循環経路を、冷房モード用循環回路（冷房サイクル）、暖房モード用循環回路（暖房サイクル）、除湿モード（除湿暖房モード）用循環回路（除湿サイクル）のいずれかのサイクルに切り替えるもので、本実施形態では、全開モードを設定可能な暖房用可変絞り弁５０、および、暖房用電磁弁３４が上記の循環回路切替手段に相当する。
【００３１】
具体的には、暖房用可変絞り弁５０が全開モードとなり、暖房用電磁弁３４が閉弁することで、冷凍サイクル３の運転モードが冷房サイクル（冷房モード用循環回路）となる。また、暖房用可変絞り弁５０が冷媒を減圧膨張するように小流量制御する減圧膨張モードとなり、暖房用電磁弁３４が開弁することで、冷凍サイクル３の運転モードが暖房サイクル（暖房モード用循環回路）となる。また、暖房用可変絞り弁５０が減圧膨張モードとなり、暖房用電磁弁３４が閉弁することで、冷凍サイクル３の運転モードが除湿サイクル（除湿モード用循環回路）となる。
【００３２】
ここで、本実施形態の冷凍サイクル３は、例えば臨界温度の低い二酸化炭素（ＣＯ２）を主成分とする冷媒を使用し、コンプレッサ２１の吐出口から吐出される冷媒の高圧圧力が冷媒の臨界圧力以上となる超臨界蒸気圧縮式ヒートポンプサイクルにより構成されている。この超臨界蒸気圧縮式ヒートポンプサイクルでは、高圧側の冷媒圧力の上昇によりガスクーラ２２の入口部の冷媒温度（冷媒の入口温度）、つまりコンプレッサ２１の吐出口より吐出される冷媒の吐出温度を、例えば１２０℃程度まで高めることができる。なお、ガスクーラ２２内に流入する冷媒は、コンプレッサ２１で臨界圧力以上に加圧されているので、ガスクーラ２２で放熱しても凝縮液化することはない。
【００３３】
ＥＣＵ１０は、制御処理や演算処理を行うＣＰＵ、各種プログラムやデータを保存するメモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭ）、Ｉ／Ｏポートおよびタイマ等の機能を含んで構成され、それ自体は周知の構造を持つマイクロコンピュータを内蔵している。そして、ＥＣＵ１０は、イグニッションスイッチがオン（ＩＧ・ＯＮ）すると、ＥＣＵ電源の供給が成されて、図示しないエアコン操作パネル等からの操作信号、各種センサからのセンサ信号、およびメモリ内に格納された制御プログラムに基づいて、空調ユニット１の各アクチュエータ（サーボモータ１３〜１５、ブロワモータ１６、各可変絞り弁２６、５０、電磁弁３４、インバータ２０等）を電気的に制御する。
【００３４】
エアコン操作パネルには、温度設定スイッチ、エアコン（Ａ／Ｃ）スイッチ、吸込口設定（ＦＲＳ／ＲＥＣ切替）スイッチ、吹出口モード設定（ＭＯＤＥ切替）スイッチ、デフロスタ（ＤＥＦ）スイッチ、風量設定スイッチ、オート（ＡＵＴＯ）スイッチ、オフ（ＯＦＦ）スイッチ等が配置されている。そのエアコン（Ａ／Ｃ）スイッチは、自動車の車室内の冷房または除湿を希望する冷房または除湿スイッチであり、冷凍サイクル３の運転モードのうち冷房モードまたは除湿モードのうちいずれかの運転モードを希望する冷房または除湿モード設定手段でもある。なお、Ａ／ＣスイッチをＯＮすると冷凍サイクル３のコンプレッサ２１を強制的に起動し、Ａ／ＣスイッチをＯＦＦするとコンプレッサ２１の運転を強制的に停止するようにしても良い。
【００３５】
そして、ＤＥＦスイッチは、吹出口モードをＤＥＦモードに固定するように指令するＤＥＦモード固定スイッチで、また、自動車のフロント窓ガラスの曇りの除去またはフロント窓ガラスの防曇を希望する防曇スイッチである。また、ＤＥＦスイッチは、冷凍サイクル３の運転モードを除湿モードに固定するように指令する除湿モード選択手段であり、除湿優先モードまたは吹出温度優先モードのうちのいずれかの除湿モードを設定する除湿モード設定手段でもある。なお、ＤＥＦスイッチの代わりに、吹出口モードをＤＥＦモードに固定するように指令することなく、オン状態の時に自動車の車室内の除湿または自動車のフロント窓ガラスの防曇のみを希望する除湿または防曇スイッチやフロント窓ガラスの曇り状態を検出する防曇センサ等の除湿モード設定手段を設けても良い。
【００３６】
また、ＡＵＴＯスイッチは、少なくとも目標吹出温度（ＴＡＯ）に基づいて、冷凍サイクル３の運転モードを、冷房モード、暖房モード、除湿モードのいずれかに自動的に設定するように指令するスイッチである。また、ＡＵＴＯスイッチは、空調ユニット１の各アクチュエータを自動的に制御するように指令する自動制御スイッチで、ＭＯＤＥ切替スイッチまたは風量設定スイッチ等が操作された際に、例えば吹出口モード切替制御またはブロワモータ制御等の自動空調制御が解除される。
【００３７】
また、コンプレッサ２１の吐出口より吐出される冷媒の吐出圧力（ＳＰ）を検出する吐出圧力センサ４０、コンプレッサ２１の吐出口より吐出される冷媒の吐出温度（ＴＤ）を検出する吐出温度センサ４１、ガスクーラ２２の出口部より流出するガスクーラ出口冷媒温度（ＴＣＯ）を検出する第１冷媒温度センサ４２、および室外熱交換器２４の出口部より流出する室外熱交換器出口冷媒温度（ＴＨＯ）を検出する第２冷媒温度センサ４３等からのセンサ信号は、図２では図示を省略した入力回路（Ａ／Ｄ変換回路、図１入力処理部１０２参照）によってＡ／Ｄ変換された後に、マイクロコンピュータに入力されるように構成されている。なお、吐出圧力センサ４０は、冷凍サイクル３の高圧圧力を検出する高圧圧力検出手段である。また、吐出温度センサ４１は、ガスクーラ２２の入口部に流入する冷媒の入口温度を検出する冷媒入口温度検出手段でもある。
【００３８】
また、車室外の空気温度である外気温度（ＴＡＭ）を検出する外気温度センサ４４、エバポレータ２７の下流直後の空気温度（ＴＥ：以下エバ後温度と言う）を検出するエバ後温度センサ（本発明の除湿能力検出手段に相当する）４５、車室内の空気温度である内気温度（ＴＲ）を検出する内気温度センサ４６、車室内に入射する日射量（ＴＳ）を検出する日射センサ４７、およびガスクーラ２２の下流直後の空気温度（ＴＧＣ：以下ガスクーラ後温度と言う）を検出するガスクーラ後温度センサ（本発明の加熱能力検出手段に相当する）４８からのセンサ信号は、Ａ／Ｄ変換回路によってＡ／Ｄ変換された後に、マイクロコンピュータに入力されるように構成されている。
【００３９】
次に、本実施形態の車両用空調装置の作動について簡単に説明する。
【００４０】
例えばイグニッションスイッチがＯＮ状態にありＥＣＵ１０へＥＣＵ電源の供給が成されているときには、ＥＣＵ１０は、図示しないエアコン操作パネルの各スイッチ等からの操作信号、各種センサからのセンサ信号、およびメモリ内に格納された制御プログラムに基づいて、冷凍サイクル３の運転モードを選択し、空調ユニット１の各アクチュエータ（サーボモータ１３〜１５、ブロワモータ１６、各可変絞り弁２６、５０、電磁弁３４、インバータ２０等）を電気的に制御する。
【００４１】
例えば、ＥＣＵ１０は、ＡＵＴＯスイッチが操作されており自動空調制御を行う際には、自動車の車室内を空調する空調ユニット１における各空調機器（アクチュエータ）の制御に必要な各種センサからセンサ信号を取り込むとともに、エアコン操作パネルからの操作信号を取り込む。次に、予めメモリ内に格納された演算式に基づいて、自動車の車室内に吹き出す空調風の目標吹出温度（ＴＡＯ）を算出する。
【００４２】
次に、コンプレッサ２１をＯＮ状態にするかＯＦＦ状態にするかを判定するコンプレッサ作動判定を行う。このコンプレッサ作動判定は、例えばエアコン（Ａ／Ｃ）スイッチがＯＮされているか否かで判定する。コンプレッサ作動判定結果がコンプレッサ２１ＯＮ状態の場合には、先に算出した目標吹出温度（ＴＡＯ）に基づいて、冷凍サイクル３の運転モードを判定する運転モード判定を行う。
【００４３】
運転モード判定は、目標吹出温度（ＴＡＯ）を第１所定値α（例えば４５℃）および第２所定値β（例えば１５℃）と比較する。ＴＡＯ≧αの場合には、冷凍サイクル３の運転モードとして暖房サイクル（暖房モード）を選択する。ＴＡＯ≦βの場合には、冷凍サイクル３の運転モードとして冷房サイクル（冷房モード）を選択する。また、β＜ＴＡＯ＜αの場合には、冷凍サイクル３の運転モードとして除湿サイクル（除湿モード）を選択する。
【００４４】
冷凍サイクル３の運転モードを選択したら、ブロワモータ１６に印加するブロワモータ端子電圧（ブロワ制御電圧、ブロワレベル）、吸込口モード（内外気モード）を切り替える内外気切替ドア４の開度、吹出口モードを切り替える複数のモード切替ドアの開度、２つのＡ／Ｍドア６、７の開度（Ａ／Ｍ開度）等を決定し、これらを駆動するアクチュエータ等を駆動制御する。
【００４５】
また、冷凍サイクル３の運転モードの設定、および、各運転モードにおける冷凍サイクル３のサイクル効率を最大化するように、コンプレッサ２１の運転状態（回転速度等）、暖房用可変絞り弁５０および冷房用可変絞り弁２６の開度、および暖房用電磁弁３４の開閉状態を決定し、これらを制御する。
【００４６】
冷凍サイクル３の運転モードとして冷房モードが選択された時には、暖房用可変絞り弁５０が全開モードとなり、暖房用電磁弁３４が閉弁するため、コンプレッサ２１の吐出口から吐出された冷媒が、ガスクーラ２２→全開の暖房用可変絞り弁５０→室外熱交換器２４→高温側熱交換器２５→冷房用可変絞り弁２６→エバポレータ２７→アキュムレータ２８→低温側熱交換器２９→コンプレッサ２１の経路（図２に白矢印で示した経路）で循環する（冷房モード用循環回路、冷房サイクル）。
【００４７】
ここで、冷房モードが選択された時には、ガスクーラ２２の空気入口部および空気出口部に取り付けられたＡ／Ｍドア６、７の開度が、全閉（ＭＡＸ・ＣＯＯＬ）となるように制御され、コンプレッサ２１の吐出口から吐出された高温高圧の冷媒はガスクーラ２２を通過する際に放熱することはない。よって、エバポレータ２７を通過する際に冷却された空気は、ガスクーラ２２を迂回するように送風ダクト２内を流れ、例えばＦＡＣＥ吹出口から自動車の車室内に吹き出されて、車室内の温度が所望の温度（設定温度）となるように車室内が冷房される。また、内部熱交換器では、高温側熱交換器２５内を流れる、室外熱交換器２４から流出した高温高圧の冷媒と、低温側熱交換器２９内を流れる、アキュムレータ２８から流出した低温低圧の冷媒とを熱交換させることにより、エバポレータ２７内に流入する高温高圧の冷媒を冷却する。これにより、エバポレータエンタルピが増大することによって、省動力または省電力で冷凍サイクル３のサイクル効率を向上できる。
【００４８】
また、冷凍サイクル３の運転モードとして暖房モードが選択された時には、暖房用可変絞り弁５０が減圧膨張モードとなり、暖房用電磁弁３４が開弁するため、コンプレッサ２１の吐出口から吐出された冷媒が、ガスクーラ２２→暖房用可変絞り弁５０→室外熱交換器２４→高温側熱交換器２５→暖房用電磁弁３４→アキュムレータ２８→低温側熱交換器２９→コンプレッサ２１の経路（図２に黒矢印で示した経路）で循環する（暖房モード用循環回路、暖房サイクル）。なお、暖房モードが選択された時には、冷房用可変絞り弁２６は、全閉状態とすることが好ましい。
【００４９】
ここで、上記のＡ／Ｍドア６、７の開度が、全開（ＭＡＸ・ＨＯＴ）となるように制御され、コンプレッサ２１の吐出口から吐出された高温高圧の冷媒はガスクーラ２２を通過する際に送風ダクト２内を流れる空気と熱交換して放熱し、例えばＦＯＯＴ吹出口から自動車の車室内に吹き出されて、車室内の温度が所望の温度（設定温度）となるように車室内が暖房される。また、内部熱交換器では、低温低圧の冷媒がそれぞれの高温側熱交換器２５、低温側熱交換器２９を通過するため熱交換しない。
【００５０】
また、冷凍サイクル３の運転モードとして除湿モードが選択された時には、暖房用可変絞り弁５０が減圧膨張モードとなり、暖房用電磁弁３４が閉弁するため、コンプレッサ２１の吐出口から吐出された冷媒が、ガスクーラ２２→暖房用可変絞り弁５０→室外熱交換器２４→高温側熱交換器２５→冷媒用可変絞り弁２６→エバポレータ２７→アキュムレータ２８→低温側熱交換器２９→コンプレッサ２１の経路（図２にドット矢印で示した経路）で循環する（除湿モード用循環回路、除湿サイクル）。
【００５１】
ここで、エバポレータ２７を通過する際に冷却除湿された空気は、ガスクーラ２２を通過する際に再加熱され、例えばＤＥＦ吹出口またはＦＯＯＴ吹出口から自動車の車室内に吹き出されて、車室内の温度が所望の温度（設定温度）となるように、しかもフロント窓ガラスの曇りを除去または防曇するように車室内が除湿暖房される。ここで、暖房用可変絞り弁５０と冷媒用可変絞り弁２６との弁開度の絞り度合いによって、コンプレッサ２１から吐出される冷媒の吐出圧力および室外熱交換器２４の冷媒圧力が可変されるため、ガスクーラ２２の加熱能力（ガスクーラ後温度、吹出温度）またはエバポレータ２７の除湿能力（エバ後温度）が目標値となるようにコントロールされる。
【００５２】
具体的には、コンプレッサ２１から吐出される冷媒の吐出圧力および室外熱交換器２４の冷媒圧力が低く設定されるようにコントロールされた場合（暖房用可変絞り弁５０の開度：小、冷房用可変絞り弁２６の開度：大）には、室外熱交換器２４が吸熱器として機能（作動）するため、ガスクーラ２２で放熱される熱量が増大し、自動車の車室内に吹き出される空調風の吹出温度が比較的に高温となる。
【００５３】
逆に、コンプレッサ２１から吐出される冷媒の吐出圧力および室外熱交換器２４の冷媒圧力が高く設定されるようにコントロールされた場合（暖房用可変絞り弁５０の開度：大、冷房用可変絞り弁２６の開度：小）には、室外熱交換器２４が放熱器として機能（作動）するため、ガスクーラ２２で放熱される熱量が減少し、自動車の車室内に吹き出される空調風の吹出温度が比較的に低温となる。
【００５４】
次に、本実施形態の要部である暖房用可変絞り弁５０および暖房用可変絞り弁５０を作動制御する空調制御装置１０について説明する。
【００５５】
図１に示すように、暖房用可変絞り弁５０は、ハウジング５１、弁座部材５２、弁体５３、スプリング５４、モータ部５５、プレート部材５６、リング部材５７、Ｏリング５８、減速機構５９等により構成されている。
【００５６】
ハウジング５１は、例えば金属材からなり、内部に冷媒が流通する略Ｌ字形状の冷媒通路５１ａが形成されている。ハウジング５１内には、冷媒通路５１ａの折れ曲がり部に、内側の空間が冷媒通路５１ａの一部をなすように、例えば金属材からなる円筒形状の弁座部材５２が挿設されている。弁座部材５２は、図示上端面の内周縁部が弁座５２ａとなっている。
【００５７】
ハウジング５１の冷媒通路５１ａ内には、例えば金属材からなる弁体５３が配設されている。弁体５３は、本体部が略円錐台形状をなしており、図示下端面の外周縁部が、弁座部材５２の弁座５２ａに対して離着座する着座領域となっている。弁体５３は、本体部から図示上方に向かって延設された軸部５３ａを有している。軸部５３ａは、ハウジング５１を上下方向に貫通する孔部内に配設されており、上端がハウジング５１外に位置するように突出している。
【００５８】
ハウジング５１の図示上方にはステッピングモータであるモータ部５５が配設されている。モータ部５５は、円筒部と、円筒部の図示上端を閉塞する半球面状部とを有する略ドーム型のケース体５５３を備えている。ケース体５５３の円筒部の外周側に円環状のステータ５５１が配設され、円筒部の内側にロータ５５２が配設されている。
【００５９】
ケース体５５３の円筒部の図示下端には、外方に向かって張り出したフランジ部が設けられている。このフランジ部とハウジング５１との間には、シール部材であるＯリング５８が介設されている。ハウジング５１に対して螺着された例えば金属製のプレート部材５６が、ケース体５５３のフランジ部の上方に配設されたリング部材５７を介してフランジ部をハウジング５１に押し付けている。これによりハウジング５１とモータ部５５のケース体５５３との間が全周に亘ってシールされている。
【００６０】
プレート部材５６の図示上方に配設されたステータ５５１は、Ａ相コイル５５１ＡおよびＢ相コイル５５１Ｂからなる２相構造をなしている。モータ部５５は、所謂２相ステッピングモータである。
【００６１】
ケース体５５３内に配設されたロータ５５２は、磁性材料からなり図示上下両端面から円環状に凹んだ除肉部を有する略円柱形状の本体部５５２ａと、本体部５５２ａの外周面に配設されロータ回転方向に等ピッチに着磁された永久磁石からなる円筒磁石５５２ｂとを有している。
【００６２】
ロータ５５２の本体部５５２ａには、図示下端面中央から上方に向かって凹んだ円柱形状凹部が形成されており、この凹部の天井面となる部位に、前述した弁体５３の軸部５３ａの上端部が係止している。
【００６３】
ロータ５５２の本体部５５２ａの円柱形状凹部の内周面には、ねじ部が形成されている。一方、ハウジング５１には、図示上方に向かって突設され、外周面に雄ねじ部が形成された円筒形状の雄ねじ部材５１ｂが固定されている。
【００６４】
ロータ５５２の本体部５５２ａの円柱形状凹部の内周面と雄ねじ部材５１ｂの外周面との間には、複数の歯車等と組み合わせてなる減速機構５９が配設されている。減速機構５９は、例えば、サンギアやプラネタリギアを有する遊星歯車機構からなる減速機構とすることができる。また、減速機構５９は、例えば複数の平歯車を組み合わせてなる減速機構であってもよい。
【００６５】
減速機構５９は、ロータ５５２の本体部５５２ａの円柱形状凹部の内周面に形成されたねじ部と噛み合う入力ギアと、雄ねじ部材５１ｂの外周面に形成された雄ねじ部と噛み合う出力ギアとを有し、ロータ５５２の回転を減速して雄ねじ部５１ｂに伝達するようになっている。
【００６６】
これにより、ロータ５５２が回転するとロータ５５２が軸線方向（図示上下方向）に変位するようになっている。ロータ５５２と雄ねじ部材５１ｂとの間に減速機構５９を採用しているので、ロータ５５２の回転量に対するロータ５５２の軸線方向への変位量は比較的小さくなっている。
【００６７】
ロータ５５２が回転して軸線方向に変位すると、ロータ５５２の本体部５５２ａに係止している弁体５３も共に変位し、弁体５３と弁座５２ａと間の開度を変更するようになっている。
【００６８】
モータ部５５、減速機構５９、および、ロータ５５２に減速機構５９を介して螺合する雄ねじ部材５１ｂからなる構成が、本実施形態において、ステッピングモータを有して、ステッピングモータの回転角度に応じて弁体を変位させ冷媒通路の開度を調節する電動駆動部に相当する。
【００６９】
図１から明らかなように、弁体５３の軸部５３ａには段部が形成されており、この段部とロータ５５２本体部５５２ａの天井面部位との間に、スプリング５４が介装されている。これにより、弁体５３が弁座５２ａに着座した後にもロータ５５２が図示下方に変位した場合には、スプリング５４が圧縮されることで、弁体５３と弁座５２ａとの着座部に過剰な荷重が印加されることを抑制している。
【００７０】
また、ハウジング５１から突設されたピン部材５１ｃとロータ５５２から突設されたピン部材５５２ｃとが当接することで、ロータ５５２の過剰な回転変位を規制するようになっている。
【００７１】
図１に示すように、ＥＣＵ１０は、エアコン制御部１０１、前述した各スイッチおよび各センサからの信号を入力処理してエアコン制御部１０１へ送る入力処理部１０２、エアコン制御部１０１で決定した前述の各アクチュエータ（サーボモータ１３〜１５、ブロワモータ１６、各可変絞り弁２６、電磁弁３４、インバータ２０等）の制御値情報を電気的な信号として各アクチュエータに向けて出力する駆動部１０３を有している。
【００７２】
また、ＥＣＵ１０は、エアコン制御部１０１が決定した暖房用可変絞り弁５０モータ部５５の駆動方向（回転方向）やステップ数（パルス数）、運転サイクルモードの切り替え情報等を入力し、モータ部５５の駆動情報（具体的には電流指令値）を決定するステップ駆動制御部１１１、ステップ駆動制御部１１１が決定した暖房用可変絞り弁５０の駆動情報に基づいてステータ５５１のＡ相コイル５５１Ａ、Ｂ相コイル５５１Ｂに例えばＰＷＭ制御により通電する駆動部１１３、Ａ相コイル５５１ＡおよびＢ相コイル５５１Ｂを流れる電流値を入力してステップ駆動制御部１１１にフィードバックする入力処理部１１２を有している。
【００７３】
駆動制御部１１１は、エアコン制御部１０１が決定した暖房用可変絞り弁５０の弁開度指令を入力し、入力した弁開度指令と実弁開度とに基づいて、暖房用可変絞り弁５０モータ部５５の駆動方向（回転方向）やステップ数（パルス数）等の駆動情報を決定するとともに、運転サイクルモードの切り替えの有無等を判断して、電流指令値を決定し、駆動部１１３へ出力するものであってもよい。
【００７４】
ステップ駆動制御部１１１、入力処理部１１２および駆動部１１３からなる構成が、本実施形態において、ステッピングモータを駆動制御する駆動制御装置に相当する。
【００７５】
エアコン制御部１０１は、冷凍サイクル３の運転モードとして冷房モードを選択したときには、暖房用可変絞り弁５０を全開とする弁開度指令をステップ駆動制御部１１１へ出力する。一方、冷凍サイクル３の運転モードとして暖房モードもしくは除湿モード（除湿暖房モード）を選択したときには、所望の空調を行うための冷凍サイクル３の運転効率が良好となるように暖房用可変絞り弁５０において冷媒を減圧膨張する弁開度指令をステップ駆動制御部１１１へ出力する。
【００７６】
図３は、冷房、除湿暖房、暖房の各運転モードにおける弁開度と冷媒流量との関係を示すグラフである。実線および黒丸で示した弁開度が、暖房用可変絞り弁５０の弁開度指令となる領域である。暖房モードでは、比較的小流量の小流量制御域で好適な弁開度が指令され、除湿暖房モードでは、中間流量制御域で好適な弁開度が指令され、冷房モードでは、大流量域の最大流量となる最大弁開度が指令される。
【００７７】
次に、ステップ駆動制御部１１１、入力処理部１１２および駆動部１１３からなる本実施形態の駆動制御装置が行う暖房用可変絞り弁５０の弁開度制御について説明する。図４は、駆動制御装置の弁開度制御の概略制御動作を示すフローチャートである。
【００７８】
図４に示すように、駆動制御装置は、まず、エアコン制御部１０１が決定した暖房用可変絞り弁５０モータ部５５の駆動方向（回転方向）やステップ数（パルス数）、運転サイクルモードの切り替え情報等を入力する（ステップ２１０）。
【００７９】
ここでは、暖房用可変絞り弁５０の弁開度指令を入力し、入力した弁開度指令と実弁開度とに基づいて、暖房用可変絞り弁５０モータ部５５の駆動方向（回転方向）やステップ数（パルス数）等の駆動情報を決定するとともに、例えば図３に示した特性値に基づいて運転サイクルモードの切り替えの有無を判断するものであってもよい。
【００８０】
次に、ステップ２１０に基づいて、運転サイクルの切り替えがあるか否か判断する（ステップ２２０）。ステップ２２０において運転サイクルの切り替えがないと判断した場合には、モータ部５５が行うべきステップ数（パルス数）が所定数以上であるか否か判断する（ステップ２３０）。
【００８１】
ステップ２３０においてステップ数が所定数以上ではない（所定数未満である）と判断した場合には、定電流駆動の電流値として電流値Ａ１（通常時の所定電流値）を設定する（ステップ２４０）。そして、電流値Ａ１で通常時のモータ回転数Ｒ１となる定電流駆動出力を行う（ステップ２５０）。その後ステップ２１０へリターンする。
【００８２】
ステップ２２０において運転サイクルの切り替えがないと判断した場合、および、ステップ２３０においてステップ数が所定数以上であると判断した場合（運転サイクルの切り替えはないものの、弁開度の変更量が所定量以上と、弁開度変更量が多いと判断した場合）には、ステップ２６０へ進む。
【００８３】
ステップ２６０では、前回の電流値増加から所定時間Ｔが経過しているか否か判断する。前回の電流値増加からの経過時間とは、後述するステップ２７０、２８０、２９０を直近で実行してからの経過時間である。ステップ２６０において前回の電流値増加から所定時間Ｔが経過していないと判断した場合には、ステップ２４０へ進む。
【００８４】
これは、ステップ２７０、２８０、２９０を実行して定電流駆動の電流値を増加した場合には、駆動制御装置（具体的には駆動制御装置の構成部品）が昇温する。ステップ２６０における判定値である所定時間Ｔは、電流値増加に伴う昇温後、駆動制御装置の構成部品が降温するか否かを判断する時間である。
【００８５】
したがって、ステップ２６０で前回の電流値増加から所定時間Ｔが経過していないと判断した場合には、駆動制御装置の構成部品が充分に降温しておらず、再度の電流値増加を行うと駆動制御装置の構成部品が高温となり過ぎ機能低下を発生する恐れがあるため、これを禁止するものである。
【００８６】
ステップ２６０において前回の電流値増加から所定時間Ｔが経過していると判断した場合には、駆動制御装置の構成部品が充分に降温していると推定されるので、定電流駆動の電流値として電流値Ａ１よりも大きい電流値Ａ２（高速回転時の所定電流値）を設定する（ステップ２７０）。そして、ステップ２１０で入力したパルス数の指令値と予め定められたサイクル切り替えの許容時間との基づいて、モータ部５５の目標回転数Ｒ２を算出する（ステップ２８０）。
【００８７】
ステップ２８０を実行したら、電流値Ａ２で目標モータ回転数Ｒ２となる定電流駆動出力を行う（ステップ２９０）。その後ステップ２１０へリターンする。
【００８８】
上述の構成および作動によれば、ＥＣＵ１０のステップ駆動制御部１１１、入力処理部１１２および駆動部１１３からなる本実施形態の駆動制御装置は、暖房用可変絞り弁５０の冷媒通路５１aを流通する冷媒流量が第１所定流量以下である冷凍サイクル３の暖房モード、冷媒通路５１aを流通する冷媒流量が第１所定流量を超え第２所定流量以下である冷凍サイクル３の除湿暖房モード、および、冷媒通路５１aを流通する冷媒流量が第２所定流量を超える流量域の最大流量である冷凍サイクル３の冷房モード、の３つの運転モード間でモード切り換えするときには、暖房モードの冷媒流量域内での流量制御時、および、除湿暖房モードの冷媒流量域内での流量制御時のいずれよりも、モータ部５５を定電流駆動する際の電流値を増大させる。
【００８９】
これによると、駆動制御装置は、電源から供給される電圧が変動した際にも、モータ部５５を定電流駆動により安定して駆動することができる。
【００９０】
また、冷媒流量が第１所定流量以下の小流量域で弁開度を変更して冷媒を減圧膨張する暖房モード時と、冷媒流量が第１所定流量を超える中流量域で弁開度を変更して冷媒を減圧膨張する除湿暖房モード時と、のモード切り換えを行うときには、それぞれのモード内で弁開度を変更するときよりも、モータ部５５の定電流駆動の電流値を増大させる。これにより、暖房モード時と除湿暖房モード時とのモード切り換え時には、モータ部５５の発生トルクを増大させて弁体５３を変位させ、速やかに弁開度を変更することができる。
【００９１】
この場合には、暖房モード時の弁開度の変更制御モードが、冷媒流量が所定流量以下の第１流量域で冷媒通路の開度を変更する第１モードに相当し、除湿暖房モード時の弁開度の変更制御モードが、冷媒流量が所定流量を超える第２流量域で冷媒通路の開度を変更する第２モードに相当する。
【００９２】
さらに、冷媒流量が第２所定流量以下の小中流量域で弁開度を変更して冷媒を減圧膨張する暖房モード時および除湿暖房モード時と、冷媒流量が第２所定流量を超える大流量域で弁開度を最大開度とする冷房モード時と、のモード切り換えを行うときには、暖房モードおよび除湿暖房モード内で弁開度を変更するときよりも、モータ部５５の定電流駆動の電流値を増大させる。これにより、冷媒を減圧膨張する暖房、除湿暖房モード時と冷媒を減圧しない全開モード時とのモード切り換え時にも、モータ部５５の発生トルクを増大させて弁体５３を変位させ、速やかに弁開度を変更することができる。
【００９３】
この場合には、暖房モード・除湿暖房モード時の弁開度の変更制御モードが、冷媒流量が所定流量以下の第１流量域で冷媒通路の開度を変更する第１モードに相当し、冷房モード時の弁開度の変更制御モードが、冷媒流量が所定流量を超える第２流量域で冷媒通路の開度を変更する第２モードに相当する。
【００９４】
図５に示すように、ステッピングモータからなるモータ部５５を定電流駆動する際に電流値を例えばＡ１で一定とすると、サイクル切り替え時に高速回転を求めても発生トルクが低下してしまうため、高速回転させることができない。本実施形態では、高速回転が必要なサイクル切り替え時には、電流値をＡ２に増大させて発生トルクを増大させ、高速回転を可能にしている。
【００９５】
これにより、比較的小流量の流量制御域で弁開度を変更するモードと比較的大流量の流量制御域で弁開度を変更するモードとの間でモード切り換えを行う場合であっても、設定すべき弁開度に到達するまでの時間を短縮することができる。また、モータの体格を大型化する必要もない。
【００９６】
また、駆動制御装置は、図４に示すステップ２６０において、駆動制御装置の構成部品の温度の関連物理量の値である前回の電流値増加からの経過時間が、予め定めた閾値である所定時間Ｔに対して、構成部品温度が高温となる側に相当する短時間（時間が短い側）である場合には、モード切り換え時であっても、ステップ２４０、２５０を実行して電流値の増大を禁止している。
【００９７】
駆動制御装置は、構成部品の温度が高くなると機能が低下してしまう場合がある。したがって、本実施形態のように、構成部品の温度の関連物理量の値が予め定めた閾値に対して温度が高温となる側にある場合には、モード切り換え時であっても電流値の増大を禁止することにより、駆動制御装置の構成部品の温度の昇温を抑制することができる。これにより、駆動制御装置の機能低下を抑制することができる。また、このような場合にはステッピングモータの高速回転は困難になるが、モータ部５５への印加電力を低減できるので運転効率を向上することができる。
【００９８】
また、駆動制御装置は、図４に示すステップ２８０において、パルス数の指令値とサイクル切り替えの許容時間とからステッピングモータの目標回転数を求め、ステップ２９０において、この目標回転数となるように定電流駆動出力を行っていた。したがって、サイクル切り換え時（モード切り換え時）には、必要な度合いに応じてステッピングモータの回転を高速化できるので、駆動制御装置の発熱を抑制することができる。
【００９９】
また、駆動制御装置は、図４に示すステップ２３０において、サイクル切り換え時でなくても、すなわち、同一モード内であっても、弁開度を変更する際のパルス数が所定数以上で弁開度の変更量が大きい場合には、ステップ２６０、２７０、２８０、２９０でステッピングモータの高速回転を可能としている。したがって、モード切り換え時以外であっても、設定すべき弁開度に到達するまでの時間を短縮することができる。
【０１００】
また、本実施形態の暖房用可変絞り弁５０は、ステッピングモータの回転を減速する減速機構５９を備え、減速機構５９を介してステッピングモータの回転動作により弁体５３を変位させている。ステッピングモータの回転を減速する減速機構５９を備える暖房用可変絞り弁５０は、高い流量制御精度が得られるものの、ステッピングモータを通常回転数のみで回転させると弁開度を変更する際の弁体５３の移動に多くの時間を要する場合がある。したがって、減速機構５９を備える暖房用可変絞り弁５０に本発明を適用することは極めて有効である。
【０１０１】
図２を用いた冷凍サイクルシステムの説明では省略していたが、図１に示すように、冷凍サイクル中の暖房用可変絞り弁５０が減圧する前の冷媒圧力、すなわち、冷媒通路５１ａのうち弁体５３よりも上流側の冷媒通路の圧力を検出する高圧側冷媒圧力センサ４０Ａを設けている。そして、ステップ駆動制御部１１１は、高圧側冷媒圧力センサ４０Ａが検出する冷媒圧力に応じて、モータ部５５を定電流駆動する際の電流値を変化させるものであってもよい。具体的には、検出する冷媒圧力が大きくなるほど、定電流駆動を行う際の電流値を大きくするように変化させることができる。
【０１０２】
このように、冷媒通路５１ａの弁体５３よりも上流側の冷媒圧力の増大に応じて定電流駆動を行う際の電流値を増大すれば、負荷レベルが増大したときに、定電流駆動の値を増大させて、最大発生トルクを増大させることができる。
【０１０３】
なお、図１では、冷媒通路５１ａのうち弁体５３よりも上流側の冷媒通路の圧力を検出する高圧側圧力検出手段である高圧側冷媒圧力センサ４０Ａを、暖房用可変絞り弁５０に直近の上流側冷媒配管に設けていたが、これに限定されるものではない。例えば、弁体５３よりも上流側の冷媒通路５１ａに臨むように、ハウジング５１に高圧側冷媒圧力センサ４０Ａを設けてもかまわない。また、高圧側圧力検出手段として、吐出圧力センサ４０を共用してもかまわない。
【０１０４】
また、例えば、冷媒通路５１ａの弁体５３よりも上流側の冷媒圧力と弁体５３よりも下流側の冷媒圧力との圧力差の増大に応じて、定電流駆動を行う際の電流値を増大してもよい。また、３箇所以上のセンサ情報に基づいて、定電流駆動を行う際の電流値を変更するものであってもよい。
【０１０５】
また、詳細な説明は省略したが、図１に示す冷房用可変絞り弁２６にも暖房用可変絞り弁５０と同一構成の膨張弁を採用することができる。これによれば、冷房用可変絞り弁２６と暖房用可変絞り弁５０とを共通化することができる。
【０１０６】
（他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。
【０１０７】
上記実施形態では、冷媒流量が第１所定流量以下の小流量域で弁開度を変更して冷媒を減圧膨張する暖房モード時と、冷媒流量が第１所定流量を超える中流量域で弁開度を変更して冷媒を減圧膨張する除湿暖房モード時と、のモード切り換えを行うときには、それぞれのモード内で弁開度を変更するとき（第１所定流量以下の流量範囲内で弁開度を変更するとき、および、第１所定流量を超える流量範囲内で弁開度を変更するとき、のそれぞれ）よりも、モータ部５５の定電流駆動の電流値を増大させていたが、これに限定されるものではない。
【０１０８】
例えば、第１所定流量以下の流量範囲内で弁開度を変更する暖房モード時の電流値と、第１所定流量を超える流量範囲内で弁開度を変更する除湿暖房モード時の電流値とが異なる場合には、少なくとも小流量制御を行う暖房モード時よりも、モード切り換え時の電流値を増大させるものであればよい。
【０１０９】
すなわち、冷媒通路を流通する冷媒流量が所定流量以下の第１流量域で冷媒通路の開度を変更する第１モードと冷媒通路を流通する冷媒流量が所定流量を超える第２流量域で冷媒通路の開度を変更する第２モードとのモード切り換え時には、第１モードで冷媒通路の開度を変更する時よりも、定電流駆動を行う際の電流値を増大するものであればよい。
【０１１０】
また、上記実施形態では、駆動制御装置は、駆動制御装置を構成する部品の温度についての関連物理量の値である前回の電流値増加からの経過時間が、予め定めた閾値である所定時間Ｔに対して、構成部品温度が高温となる側に相当する短時間（時間が短い側）である場合には、モード切り換え時であっても電流値の増大を禁止していたが、これに限定されるものではない。
【０１１１】
前回の電流値増加からの経過時間以外の構成部品の温度に関連する物理量の値を予め定めた閾値と比較して、関連物理量の値が閾値に対して、構成部品温度が高温となる側にある場合に、モード切り換え時であっても電流値の増大を禁止するものであってもよい。また、構成部品の温度を直接検出して予め定めた閾値と比較して、検出温度が閾値に対して高い場合に、モード切り換え時であっても電流値の増大を禁止するものであってもよい。
【０１１２】
また、上記実施形態では、ステッピングモータのステップ駆動方式について説明を省略していたが、ステッピングモータをフルステップ駆動するものであってもよいし、マイクロステップ駆動するものであってもよい。また、必要な分解能に応じてフルステップ駆動とマイクロステップ駆動とを組み合わせるものであってもよい。
【０１１３】
ここで、フルステップ駆動とは、ロータ５５２の歯（具体的には、円筒磁石５５２ｂの磁極）を、ステータ５５１の歯（具体的には、各相コイルにより磁化される磁極）に対向する位置から、ステータ５５１の当該歯の隣の歯に対向する位置にまで、１ステップで移動させる駆動方法である。また、マイクロステップ駆動とは、ロータ５５２の歯を、ステータ５５１の歯に対向する位置から、ステータ５５１の当該歯の隣の歯に対向する位置にまで、複数段階に分割して移動させる駆動方法である。すなわち、マイクロステップ駆動は、フルステップ駆動における１ステップの駆動角度を、複数ステップに分割して段階的に駆動する（ステータ５５１の歯と歯の間で、ロータ５５２の歯を止めることが可能な）駆動方法である。
【０１１４】
また、上記実施形態では、暖房用可変絞り弁５０は、ステッピングモータの回転を減速する減速機構５９を備え、減速機構５９を介してステッピングモータの回転動作により弁体５３を変位させていたが、これに限定されるものではない。減速機構を備えない膨張弁装置であっても本発明を適用して有効である。
【０１１５】
また、上記実施形態では、モータ部５５は、２相ステッピングモータであったが、これに限定されるものではなく、多相ステッピングモータであってもよい。例えば、５相ステッピングモータであってもかまわない。
【０１１６】
また、上記実施形態では、冷凍サイクル３は、超臨界蒸気圧縮式ヒートポンプサイクルであったが、高圧側圧力が冷媒の臨界圧力以下である蒸気圧縮式ヒートポンプサイクルであってもかまわない。
【０１１７】
また、上記実施形態では、膨張弁装置である暖房用可変絞り弁５０および暖房用可変絞り弁５０を駆動制御する駆動制御装置を、車両用空調装置の冷凍サイクルに適用していたが、これに限定されるものではない。例えば、定置式の冷凍サイクルに本発明を適用しても有効である。
【符号の説明】
【０１１８】
３ 冷凍サイクル
１０ 空調制御装置
５０ 暖房用可変絞り弁（膨張弁装置の一部）
５１ ハウジング
５１ａ 冷媒通路
５１ｂ 雄ねじ部材（電動駆動部の一部）
５３ 弁体
５５ モータ部（ステッピングモータ、電動駆動部の一部）
５９ 減速機構（電動駆動部の一部）
１１１ ステップ駆動制御部（駆動制御装置の一部、膨張弁装置の一部）
１１２ 入力処理部（駆動制御装置の一部、膨張弁装置の一部）
１１３ 駆動部（駆動制御装置の一部、膨張弁装置の一部）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷凍サイクル中に配設され、前記冷凍サイクルを循環する冷媒を減圧膨張可能な膨張弁装置であって、
内部に冷媒が流通する冷媒通路が形成されたハウジングと、
前記ハウジング内に設けられ、前記冷媒通路の開度を変更可能な弁体と、
ステッピングモータを有し、前記ステッピングモータの回転角度に応じて前記弁体を変位させ前記開度を調節する電動駆動部と、
前記ステッピングモータを定電流駆動により駆動制御する駆動制御装置と、を備え、
前記駆動制御装置は、前記冷媒通路を流通する冷媒流量が所定流量以下である第１流量域で前記開度を変更する第１モードと前記冷媒通路を流通する冷媒流量が前記所定流量を超える第２流量域で前記開度を変更する第２モードとのモード切り換えを定電流駆動で行うモード切り換え時の電流値を、前記第１モードにおいて定電流駆動で前記開度を変更する時の電流値よりも増大することを特徴とする膨張弁装置。
【請求項２】
前記電動駆動部は、
前記ステッピングモータの回転を減速する減速機構を備え、
前記減速機構を介して前記ステッピングモータの回転動作により前記弁体を変位させることを特徴とする請求項１に記載の膨張弁装置。
【請求項３】
前記駆動制御装置は、
前記駆動制御装置の構成部品の温度が所定値を超えている場合、もしくは、前記温度の関連物理量の値が予め定めた閾値に対して前記温度が高温となる側にある場合には、前記モード切り換え時であっても、前記電流値の増大を禁止することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の膨張弁装置。
【請求項４】
前記第１モードは、前記冷媒通路を流通する冷媒を減圧する必要があるときに、前記第１流量域で前記冷媒を減圧膨張する減圧膨張モードであり、
前記第２モードは、前記冷媒通路を流通する冷媒を減圧する必要がないときに、前記冷媒通路を流通する冷媒流量が前記第２流量域の最大流量となるように前記弁体が前記冷媒通路の開度を最大開度とする全開モードであることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１つに記載の膨張弁装置。
【請求項５】
前記第１モードは、前記第１流量域で前記冷媒を減圧膨張する第１減圧膨張モードであり、
前記第２モードは、前記第２流量域で前記冷媒を減圧膨張する第２減圧膨張モードであり、
前記駆動制御装置は、前記モード切り換え時の定電流駆動の電流値を、前記第１モードにおいて定電流駆動で前記開度を変更する時の電流値、および、前記第２モードにおいて定電流駆動で前記開度を変更する時の電流値のいずれよりも増大することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１つに記載の膨張弁装置。
【請求項１】
冷凍サイクル中に配設され、前記冷凍サイクルを循環する冷媒を減圧膨張可能な膨張弁装置であって、
内部に冷媒が流通する冷媒通路が形成されたハウジングと、
前記ハウジング内に設けられ、前記冷媒通路の開度を変更可能な弁体と、
ステッピングモータを有し、前記ステッピングモータの回転角度に応じて前記弁体を変位させ前記開度を調節する電動駆動部と、
前記ステッピングモータを定電流駆動により駆動制御する駆動制御装置と、を備え、
前記駆動制御装置は、前記冷媒通路を流通する冷媒流量が所定流量以下である第１流量域で前記開度を変更する第１モードと前記冷媒通路を流通する冷媒流量が前記所定流量を超える第２流量域で前記開度を変更する第２モードとのモード切り換えを定電流駆動で行うモード切り換え時の電流値を、前記第１モードにおいて定電流駆動で前記開度を変更する時の電流値よりも増大することを特徴とする膨張弁装置。
【請求項２】
前記電動駆動部は、
前記ステッピングモータの回転を減速する減速機構を備え、
前記減速機構を介して前記ステッピングモータの回転動作により前記弁体を変位させることを特徴とする請求項１に記載の膨張弁装置。
【請求項３】
前記駆動制御装置は、
前記駆動制御装置の構成部品の温度が所定値を超えている場合、もしくは、前記温度の関連物理量の値が予め定めた閾値に対して前記温度が高温となる側にある場合には、前記モード切り換え時であっても、前記電流値の増大を禁止することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の膨張弁装置。
【請求項４】
前記第１モードは、前記冷媒通路を流通する冷媒を減圧する必要があるときに、前記第１流量域で前記冷媒を減圧膨張する減圧膨張モードであり、
前記第２モードは、前記冷媒通路を流通する冷媒を減圧する必要がないときに、前記冷媒通路を流通する冷媒流量が前記第２流量域の最大流量となるように前記弁体が前記冷媒通路の開度を最大開度とする全開モードであることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１つに記載の膨張弁装置。
【請求項５】
前記第１モードは、前記第１流量域で前記冷媒を減圧膨張する第１減圧膨張モードであり、
前記第２モードは、前記第２流量域で前記冷媒を減圧膨張する第２減圧膨張モードであり、
前記駆動制御装置は、前記モード切り換え時の定電流駆動の電流値を、前記第１モードにおいて定電流駆動で前記開度を変更する時の電流値、および、前記第２モードにおいて定電流駆動で前記開度を変更する時の電流値のいずれよりも増大することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１つに記載の膨張弁装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−６８２９４（Ｐ２０１３−６８２９４Ａ）
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０８２９５（Ｐ２０１１−２０８２９５）
【出願日】平成２３年９月２４日（２０１１．９．２４）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２４日（２０１１．９．２４）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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