特開 2023-141623 弁装置および冷凍サイクル装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023141623

(43)【公開日】2023-10-05

(54)【発明の名称】弁装置および冷凍サイクル装置

(51)【国際特許分類】

   F16K 31/04 20060101AFI20230928BHJP

   F25B 41/35 20210101ALI20230928BHJP

   F25B 41/26 20210101ALI20230928BHJP

   F25B 41/20 20210101ALI20230928BHJP

   F16K 31/68 20060101ALI20230928BHJP

【ＦＩ】

F16K31/04 A

F25B41/35

F25B41/26 A

F25B41/20 Z

F16K31/68 S

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022048029

(22)【出願日】2022-03-24

(71)【出願人】

【識別番号】505461072

【氏名又は名称】東芝キヤリア株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001380

【氏名又は名称】弁理士法人東京国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】中田 尚人

(72)【発明者】

【氏名】三沼 卓也

【テーマコード（参考）】

3H057

3H062

【Ｆターム（参考）】

3H057AA02

3H057BB06

3H057BB46

3H057CC01

3H057DD22

3H057FB11

3H057HH07

3H057HH18

3H062AA02

3H062AA15

3H062BB18

3H062CC02

3H062DD01

3H062EE06

3H062HH04

3H062HH08

(57)【要約】

【課題】雨水や結露水の付着に起因する不具合を抑制する。
【解決手段】実施形態に係る弁装置は、弁体部と連係して動作する可動子および可動子が収容された本体ケースを有する弁本体と、弁本体を挿抜可能に、弁本体とは別体として構成され、可動子を駆動するコイルが収容されたコイル筐体と、を備える。弁本体は、コイル筐体に対し、可動子とコイルとが互いに向き合う状態で挿入され、本体ケースの表面部には、親水化処理、滑水化処理または撥水化処理が施されている。
【選択図】 図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

弁体部と連係して動作する可動子および前記可動子が収容された本体ケースを有する弁本体と、
前記弁本体を挿抜可能に、前記弁本体とは別体として構成され、前記可動子を駆動するコイルが収容されたコイル筐体と、を備え、
前記弁本体は、前記コイル筐体に対し、前記可動子と前記コイルとが互いに向き合う状態で挿入され、前記本体ケースの表面部には、親水化処理、滑水化処理または撥水化処理が施されている弁装置。

【請求項2】

前記表面部に、前記親水化処理、滑水化処理または撥水化処理として、親水性、滑水性または撥水性のコーティングが施されている、請求項１に記載の弁装置。

【請求項3】

前記コイルに対し、前記弁体部を目標位置に制御する駆動電流を通電可能に構成された制御部をさらに備え、
前記制御部は、前記表面部の温度が水の露点温度以下であるときに、前記目標位置に応じた駆動電流に所定の操作電流を付加して、前記コイルに通電する、請求項１または２に記載の弁装置。

【請求項4】

前記制御部は、前記操作電流として、前記弁体部を前記目標位置に対して進退させる、所定の振動パターン電流を付加する、請求項３に記載の弁装置。

【請求項5】

前記制御部は、前記弁体部が全閉位置にある場合に、前記所定の振動パターン電流の付加として、前記弁体部を前記全閉位置からさらに閉方向に駆動する第１重畳電流を付加する操作と、前記第１重畳電流の付加を解除する操作と、を交互に実施する、請求項４に記載の弁装置。

【請求項6】

前記制御部は、前記弁体部が全開位置にある場合に、前記所定の振動パターン電流の付加として、前記弁体部を前記全開位置からさらに開方向に駆動する第２重畳電流を付加する操作と、前記第２重畳電流の付加を解除する操作と、を交互に実施する、請求項４に記載の弁装置。

【請求項7】

圧縮機と、
調整対象流体と冷媒との間で熱交換可能に構成された第１熱交換器と、
外気と前記冷媒との間で熱交換可能に構成された第２熱交換器と、
前記圧縮機、前記第１熱交換器および前記第２熱交換器を接続し、前記圧縮機、前記第１熱交換器および前記第２熱交換器の間で前記冷媒を循環させる冷媒配管と、
前記冷媒配管に設置され、前記冷媒配管における前記冷媒の流路または流路の開口面積切替可能に構成された、請求項１から６のいずれか一項に記載の弁装置と、を備える冷凍サイクル装置。

【請求項8】

前記弁装置は、前記第１熱交換器と前記第２熱交換器との間における前記冷媒の流れの向きが逆となるように、前記冷媒配管を介する前記冷媒の流路を切替可能に構成された四方弁に備わる、請求項７に記載の冷凍サイクル装置。

【請求項9】

前記弁装置は、前記冷媒配管における前記冷媒の流量を調整可能に構成された二方弁に備わる、請求項７に記載の冷凍サイクル装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、弁装置および冷凍サイクル装置に関する。

【背景技術】

【0002】

回転子を収容する弁本体とコイルを収容するコイル筐体とを夫々単体の部品として、弁本体をコイル筐体に対して挿抜可能に構成された弁装置が存在する。このような弁装置では、弁本体が配置されるコイルの内径部（以下「本体挿入部」という場合がある）において、コイルの内周面と弁本体の外周面との間に、僅かながらも隙間が残る。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０００－０７４５０５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

雨水や他の部品で生じた結露水が滴下して、弁装置に付着したり、本体挿入部の隙間に存在する水蒸気が結露して、隙間に水が溜まったりする事態が想定される。弁装置の作動時において、弁本体の内部を流れる冷媒の相変化により弁本体が冷却されると、弁装置に付着した雨水または結露水が凍結し、やがて、本体挿入部の開口部、具体的には、本体挿入部に残る隙間の開口部を閉塞させる事態に至る。このようにして、隙間に溜まった結露水が排斥されず、隙間のなかで凍結が進行することで、凍結に伴う水の体積膨張により弁本体が圧迫され、弁本体に破損を来すことが懸念される。

【0005】

さらに、隙間に溜まった結露水との接触によりコイル筐体に錆が発生し、この錆に起因して弁本体にもらい錆が生じる事態も想定される。錆の発生により弁本体とコイル筐体とが固着し、故障等の場合に弁本体をコイル筐体から抜き、交換することができなくなるという懸念もある。

【0006】

そこで、本発明は、雨水や結露水の付着に起因する不具合を抑制する弁装置および冷凍サイクル装置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】

本発明の実施形態に係る弁装置は、弁体部と連係して動作する可動子およびこの可動子が収容された本体ケースを有する弁本体と、弁本体を挿抜可能に、弁本体とは別体として構成され、可動子を駆動するコイルが収容されたコイル筐体と、を備える。弁本体は、コイル筐体に対し、可動子とコイルとが互いに向き合う状態で挿入され、本体ケースの表面部には、親水化処理、滑水化処理または撥水化処理が施されている。

【0008】

本発明の実施形態に係る冷凍サイクル装置は、弁装置を備えるとともに、圧縮機と、調整対象流体と冷媒との間で熱交換可能に構成された第１熱交換器と、外気と冷媒との間で熱交換可能に構成された第２熱交換器と、圧縮機、第１熱交換器および第２熱交換器を接続し、圧縮機、第１熱交換器および第２熱交換器の間で冷媒を循環させる冷媒配管と、を備える。弁装置は、冷媒配管に設置され、冷媒配管における冷媒の流路または流路の開口面積を切り替える。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の実施形態に係る冷凍サイクル装置の全体的な構成を示す模式図である。

【図2】同上冷凍サイクル装置に備わる弁装置の外観を示す正面図である。

【図3】同上弁装置を構成する弁本体の内部構成を示す断面図である。

【図4】同上弁装置を構成するコイル筐体の内部構成を示す断面図である。

【図5】同上弁装置の動作の一例を示すフローチャートである。

【図6】同上弁装置の開度制御中に生成される振動パルスパターンの一例を示す説明図である。

【図7】同上弁装置の全閉時に生成される振動パルスパターンの一例を示す説明図である。

【図8】同上弁装置の全開時に生成される振動パルスパターンの一例を示す説明図である。

【図9】本発明の実施形態に係る弁装置の四方弁への適用例を示す（a）弁本体の正面図および（ｂ）コイル筐体の断面図である。

【図10】本発明の実施形態に係る弁装置の二方弁への適用例を示す（ａ）弁本体の正面図および（ｂ）コイル筐体の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下に図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。

【0011】

図１は、本発明の実施形態に係る冷凍サイクル装置ＲＣの全体的な構成を示す模式図である。

【0012】

本実施形態では、冷凍サイクル装置ＲＣを空気調和機（「空調機」、「エアハンドリングユニット」とも呼ばれる）を構成する。冷凍サイクル装置ＲＣにより、室内の温度等を調整可能である。図１は、冷房時における冷媒の流れを実線の矢印により示し、暖房時における冷媒の流れを点線の矢印により示す。本実施形態では、冷媒として、トリフルオロヨードメタン（「ＣＦ３Ｉ」として表記される）を含む混合冷媒を採用する。

【0013】

本実施形態に係る冷凍サイクル装置ＲＣは、主な構成要素として、圧縮機１、室外熱交換器２、室内熱交換器３、四方弁４、膨張弁５および二方弁６を備えるとともに、これらの構成要素を流体的に接続し、これらの構成要素の間で冷媒を循環させる冷媒配管７を備える。

【0014】

圧縮機１は、冷媒を圧縮し、昇圧させて吐出する。圧縮機１は、公知のインバータ制御により運転周波数を変更可能である。運転周波数は、必ずしも変更可能である必要はなく、圧縮機は、運転周波数が一定であってもよい。

【0015】

室外熱交換器２は、室外に設置され、外気と冷媒との間で熱交換を行う。室外熱交換器２は、室外機ＯＵの構成要素として、図示しない室外送風機とともに室外機ＯＵのケースに収容される。図１は、室外機のケースに収められる範囲を、二点鎖線により概念的に示す。室外熱交換器２に適用可能なものとして、フィンアンドチューブ型の熱交換器を例示することができる。室外熱交換器２は、本実施形態に係る「第２熱交換器」に相当する。

【0016】

室内熱交換器３は、室内に設置され、調整対象流体と冷媒との間で熱交換を行う。室内熱交換器３は、室内機の構成要素として、図示しない室内送風機とともに室内機のケースに収容される。室内熱交換器３に適用可能なものとして、室外熱交換器と同じく、フィンアンドチューブ型の熱交換器を例示することができる。本実施形態において、調整対象流体は、室内の空気である。室内熱交換器３は、本実施形態に係る「第１熱交換器」に相当する。

【0017】

四方弁４は、圧縮機１により吐出された冷媒の流路を、冷房時と暖房時とで切り替える。冷房時において、四方弁４は、冷媒の流路を、四方弁４から室外熱交換器２に向かう方向に設定する。これにより、四方弁４を出た冷媒は、室外熱交換器２を通過した後、室内熱交換器３に流入する。これに対し、暖房時では、冷媒の流路は、四方弁４から室内熱交換器３に向かう方向に切り替えられる。これにより、四方弁４を出た冷媒は、室内熱交換器３を通過した後、室外熱交換器２に流入する。

【0018】

膨張弁５は、凝縮器（具体的には、凝縮器として機能する室外または室内熱交換器２、３）を出た冷媒の圧力を、オリフィスの作用により調整するものであり、流れの抵抗により圧力降下を生じさせることで、蒸発器（具体的には、蒸発器として機能する室内または室外熱交換器３、２）に向かう冷媒の圧力を調整する。

【0019】

二方弁６は、冷媒配管を流れる冷媒の流量を制御する。本実施形態では、液インジェクション冷却方式が採用されており、二方弁６は、凝縮器を出た冷媒の一部を圧縮機１に導入するインジェクション回路における冷媒の流量を、圧縮機１からの冷媒の吐出温度に応じて制御する機能を有する。本実施形態において、二方弁６は、流路の開閉を切り替える開閉弁として動作する。

【0020】

冷媒配管７は、圧縮機１、室外熱交換器２、室内熱交換器３、四方弁４、膨張弁５および二方弁６を流体的に接続する。本実施形態において、冷媒配管７は、大別すると、圧縮機１と四方弁４とに接続された第１冷媒管７ａ、四方弁４と室外熱交換器２とに接続された第２冷媒管７ｂ、室外熱交換器２と膨張弁５とに接続された第３冷媒管７ｃ、膨張弁５と室内熱交換器３とに接続された第４冷媒管７ｄ、室内熱交換器３と四方弁４とに接続された第５冷媒管７ｅ、四方弁４と圧縮機１とに接続された第６冷媒管７ｆ、第３冷媒管７ｃから分岐して、二方弁６を第３冷媒管７ｃに連通させる第７冷媒管７ｇ、二方弁６と圧縮機１とに接続された第８冷媒管７ｈからなる。第７冷媒管７ｇと第８冷媒管７ｈとは、インジェクション回路を構成し、凝縮器と圧縮機１とを、蒸発器を迂回して流体的に接続する。

【0021】

冷房時において、四方弁４は、流入口４ａと第１流出入口４ｂとを繋ぐとともに、第２流出入口４ｃと流出口４ｄとを繋ぐ。四方弁４における流路の切り替えは、パイロット弁の制御により行う。冷房時では、室外熱交換器２が凝縮器または放熱器として動作し、室内熱交換器３が蒸発器ないし吸熱器として動作する。圧縮機１から吐出された冷媒は、四方弁４を介して室外熱交換器２へ向かい、膨張弁５および二方弁６の作用を受けた後、室内熱交換器３を通過し、さらに、四方弁４を介して圧縮機１に戻る。室外熱交換器２を出た冷媒の一部は、状況に応じて第７冷媒管７ｇに流入し、二方弁６を介して圧縮機１に導入される。

【0022】

これに対し、暖房時では、四方弁４は、パイロット弁の制御により、流入口４ａの接続先を第２流出入口４ｃに切り替えるとともに、流出口４ｄの接続先を第１流出入口４ｂに切り替える。暖房時では、室内熱交換器３が凝縮器または放熱器として動作し、室外熱交換器２が蒸発器ないし吸熱器として動作する。圧縮機１から吐出された冷媒は、四方弁４を介して室内熱交換器３へ向かい、二方弁６および膨張弁５の作用を受けた後、室外熱交換器２を通過し、さらに、四方弁４を介して圧縮機１に戻る。室内熱交換器３を出た冷媒は、膨張弁５を通過した後、その一部が状況に応じて第７冷媒管７ｇに流入し、二方弁６を介して圧縮機１に導入される。

【0023】

図２は、本実施形態に係る冷凍サイクル装置に備わる弁装置５の外観を示す正面図であり、弁本体５１とコイル筐体５２とが一体に組み合わされた、弁装置５の使用時または作動時における状態を示す。図３は、弁本体５１の内部構成を示す断面図であり、図４は、コイル筐体２の内部構成を示す断面図である。図４は、弁装置５の動作を制御する制御部１０１を併せて示す。図２から４を適宜に参照して、本実施形態に係る弁装置５の構成について説明する。本実施形態では、弁装置を冷凍サイクル装置に設けられる膨張弁５に適用する。

【0024】

膨張弁５は、弁本体５１とコイル筐体５２とが夫々単体の部品として、別体に構成される。図２に示すように、弁本体５１とコイル筐体５２とは、使用時の状態において、互いに同軸に並ぶ。本実施形態において、膨張弁５は、ステッピングモータを使用した直動式の電子膨張弁である。換言すれば、膨張弁５は、ステッピングモータを駆動源ないしアクチュエータとして作動する。

【0025】

図３に示すように、弁本体５１は、いわゆるニードル弁を構成し、弁体部５１１を備えるとともに、弁体部５１１に対し、これを進退可能に接続された回転子５１２を備える。弁体部５１１と回転子５１２との間に、リードスクリュー（「滑りネジ」とも呼ばれる）５１３等、適宜の運動変換機構が設置され、回転子５１２が回転すると、その回転運動が運動変換機構を介して直進運動に変換され、弁体部５１１に伝達される。これにより、弁体部５１１は、回転子５１２の回転角度に応じた距離だけ移動する。弁体部５１１の移動量に応じて弁体部５１１の先端（以下「先端部」という）５１１ａが弁座部５１４に対する着座または離座を繰り返し、弁体部５１１と弁座部５１４との間の開口部、つまり、オリフィスの開口面積が変化する。弁本体５１において、回転子５１２とリードスクリュー５１３を含む運動変換機構とは、「キャン」とも呼ばれる円筒状の本体ケース５１５に気密に収容されている。回転子５１２は、本実施形態に係る「可動子」に相当する。

【0026】

図４に示すように、コイル筐体５２は、所定の相数のコイル５２１を備えるとともに、コイル５２１を収容可能に構成された筐体部５２２を備える。筐体部５２２には、コイル５２１と同軸に、コイル５２１の内径部と一体となって一続きの筒状空間を形成する本体挿入部５２２ａが設けられている。本体挿入部５２２ａは、弁本体５１の本体ケース５１５を受容可能である。換言すれば、本体挿入部５２２ａは、本体ケース５１５の外径とほぼ等しい内径を有するとともに、本体ケース５１５のうち、少なくとも回転子５１２が収まる部分の長さと等しい奥行きを有する。本体挿入部５２２ａに本体ケース５１５が挿入された状態で、コイル５２１の内周面と回転子５１２の外周面とが、本体ケース５１５の筒状側面部５１５ａを挟んで互いに向き合う。本体挿入部５２２ａは、弁本体５１を挿入するだけでなく、膨張弁５の故障時における部品の交換等のために抜き取ることも可能である。コイル筐体５２は、各相のコイル５２１に対する電源の供給および外部機器との通信のためのコネクタ部５２３を備える。

【0027】

膨張弁５は、回転子５１２およびコイル５２１により構成されるステッピングモータを駆動源とし、コントローラ１１１およびモータドライバ１１２により、その開度が制御される。コントローラ１１１は、所定の入力情報をもとに膨張弁５の目標開度を設定し、目標開度に応じたパルス数のクロックパルス信号を出力する。モータドライバ１１２は、コントローラ１１１により出力されたクロックパルス信号を受信し、膨張弁５を目標開度に制御するための、換言すれば、弁体部５１１をクロックパルス信号のパルス数Ｐに応じた位置に制御するための駆動電流を出力する。そして、駆動電流がコイル５２１に供給されることで、回転子５１２が回転し、弁体部５１１が移動して、オリフィスが開口しまたは閉塞する。本実施形態では、外気温度Ｔａｔｍを検出する外気温度センサ１１３が設けられるとともに、本体ケース５１５の表面温度（以下「本体表面温度」という）Ｔｂｓｆを検出する表面温度センサ１１４が設けられる。外気温度センサ１１３および表面温度センサ１１４により検出された温度情報は、コントローラ１１１に入力される。コントローラ１１１およびモータドライバ１１２は、本実施形態に係る「制御部」を構成する。

【0028】

本実施形態において、コントローラ１１１は、クロックパルス信号のパルス数Ｐを０から５００までの間で設定する。弁体部５１１は、圧縮コイルバネ５１６により本体ケース５１５に対して閉方向に付勢された状態にあり、コントローラ１１１により設定されるパルス数Ｐが０の場合に、弁体部５１１が弁座部５１４に着座し、膨張弁５は、全閉状態となる。つまり、本実施形態において、膨張弁５は、常閉弁である。これに対し、コントローラ１１１により設定されるパルス数Ｐが５００の場合に、弁体部５１１が弁座部５１４から最も離れた位置に移動し、膨張弁５は、全開状態となる。膨張弁５は、クロックパルス信号のパルス数Ｐを０から５００までの間で適宜に変化させることで、中間開度に制御することが可能である。

【0029】

ここで、弁本体５１の本体ケース５１５には、親水化、滑水化または撥水化のいずれかの表面処理が施されている。本実施形態では、本体ケース５１５のうち、弁本体５１がコイル筐体５２の本体挿入部５２２ａに挿入された状態でコイル５２１の内周面と向き合う表面部、具体的には、筒状側面部５１５ａの外周面に、本体ケース５１５の表面処理として、親水性、滑水性または撥水性のいずれかのコーティング（以下「難着霜コーティング」という）が施されている。本体ケース５１５は、ステンレス鋼を素材として形成されている。筒状側面部５１５ａの外周面は、本実施形態に係る本体ケースの「表面部」に相当する。

【0030】

本実施形態では、「親水性」の難着霜コーティングを施すことで、水の濡れ角を、例えば、３０°程度に調整する。他方で、「滑水性」の難着霜コーティングを施すことで、水の濡れ角を、例えば、５０°から８０°程度に調整し、「撥水性」の難着霜コーティングを施すことで、水の濡れ角を、例えば、９５°から１０５°程度に調整する。

【0031】

「滑水性」とは、固体表面に付着した水または水滴の滑り落ちやすさをいい、固体表面上で水滴が落下を開始する際の固体表面の傾斜角の大きさにより評価するのが一般的である。水の固体表面に対する馴染みにくさという観点から、滑水化ないし滑水性は、疎水化ないし疎水性と言い換えることも可能である。

【0032】

冷凍サイクル装置ＲＣの運転中、室外機ＯＵに侵入した雨水や室外機ＯＵに収まる他の部品で生じた結露水が滴下して、膨張弁５に付着したり、コイル筐体５２の内部でコイル５２１の内周面と本体ケース５１５の表面部との間に残る隙間に存在する水蒸気が結露して、隙間に水が溜まったりする場合がある。膨張弁５では、冷媒がオリフィスを通過する際の断熱膨張により相変化を生じ、これに伴う吸熱作用により弁本体５１がオリフィス周辺の部分で冷却され、温度が局所的に低下する。ここで、従来の課題として、本体ケース５１５に雨水または結露水が付着したままであると、それらの水が凍結し、やがて、本体挿入部５２２ａの開口部、つまり、コイル５２１の内周面と本体ケース５１５の表面部との間に残る隙間の開口部を閉塞させる事態に至る。このようにして、隙間に溜まった結露水が排斥されず、隙間のなかで凍結が進行することで、凍結に伴う水の体積膨張により弁本体５１が圧迫され、弁本体５１、特に本体ケース５１５に凹みまたは割れ等を生じ、回転子５１２の動作に支障を来すなど、故障の原因となる虞がある。

【0033】

さらに、隙間に溜まった結露水との接触によりコイル筐体５２に錆が発生すると、この錆により本体ケース５１５、特に筒状側面部５１５ａにもらい錆が生じる。錆の発生により弁本体５１とコイル筐体５２とが固着することで、故障等の場合に弁本体５１をコイル筐体５２から抜き、交換することができなくなる虞もある。

【0034】

これに対し、本実施形態では、本体ケース５１５のうち、コイル５２１の内周面と向き合う筒状側面部５１５ａの外周面に、所定の難着霜コーティングを施し、弁本体５１、特に本体ケース５１５に付着した雨水または結露水の本体ケース５１５からの落下を促し、雨水等が本体ケース５１５の表面上に留まらないようにした。これに加え、本実施形態では、膨張弁５の目標開度に応じたコイル５２１の駆動電流に所定の操作電流を付加し、コイル５２１に対し、膨張弁５による流量制御自体に大きな影響を与えない範囲で重畳的に電流を供給する。具体的には、駆動電流に所定の振動パルスパターンに応じた振動パターン電流を付加し、弁体部５１１を小刻みに振動させたり、コイル５２１への通電による発熱を生じさせたりする。

【0035】

図５は、本実施形態に係るコントローラ１１１により実行される処理の一例を示すフローチャートである。

【0036】

Ｓ１０１では、結露対策運転を実施するか否かを判定する。結露対策運転は、例えば、冷凍サイクル装置ＲＣの運転開始後、所定の時間おきに実施する。結露対策運転を実施する場合は、Ｓ１０２へ進み、実施しない場合は、今回のルーチンによる制御を終了する。

【0037】

Ｓ１０２では、外気温度Ｔａｔｍを読み込む。外気温度Ｔａｔｍは、外気温度センサ１１３により検出される。外気温度Ｔａｔｍは、弁装置の周囲温度の指標であり、外気温度センサ１１３は、「周囲温度検出部」の一例である。

【0038】

Ｓ１０３では、本体表面温度Ｔｂｓｆを読み込む。本体表面温度Ｔｂｓｆは、表面温度センサ１１４により検出される。本体表面温度Ｔｂｓｆは、本体ケースの表面部の温度の指標であり、表面温度センサ１１４は、「表面温度検出部」の一例である。

【0039】

Ｓ１０４では、露点温度Ｔｄｗｐを算出する。露点温度Ｔｄｗｐは、外気温度Ｔａｔｍをもとに簡易的に算出することが可能である。

【0040】

Ｓ１０５では、本体表面温度Ｔｂｓｆが露点温度Ｔｄｗｐ以下であるか、換言すれば、本体ケース５１５の表面上で水が結露する可能性があるか否かを判定する。本体表面温度Ｔｂｓｆが露点温度Ｔｄｗｐ以下である場合は、結露の可能性があるとしてＳ１０６へ進み、本体表面温度Ｔｂｓｆが露点温度Ｔｄｗｐよりも高い場合は、今回のルーチンによる制御を終了する。

【0041】

Ｓ１０６では、クロックパルス信号に所定の振動パルスパターンを付加し、振動パルスパターンを付加した後のクロックパルス信号を出力する。これにより、コイル５２１に対し、振動パルスパターンに応じた電流成分、つまり、振動パターン電流が供給され、弁体部５１１は、目標開度に応じた位置に対し、振動パルスパターンのパルス数ｄｌｔＰに応じたステップだけ移動する。

【0042】

図６は、振動パルスパターンの一例を示す説明図である。

【0043】

本実施形態では、膨張弁５の目標開度に応じたパルス数Ｐｄに、所定の往動パルス数ｄｌｔＰ１と所定の復動パルス数－ｄｌｔＰ２とを交互に加算する。往動パルス数ｄｌｔＰ１と復動パルス数－ｄｌｔＰ２とは、互いの絶対値が等しくてもよいし（ｄｌｔＰ１＝｜－ｄｌｔＰ２｜）、異なっていてもよい。弁体部５１１は、往動パルス数ｄｌｔＰ１の付加により、目標開度に応じた位置から開方向に移動、つまり、後退し、復動パルス数－ｄｌｔＰ２の付加により、目標開度に応じた位置から閉方向に移動、つまり、前進する。振動パルスパターンの付加、換言すれば、往動パルス数ｄｌｔＰ１および復動パルス数－ｄｌｔＰ２の付加により、膨張弁５は、流量制御自体に大きな影響を与えない範囲で進退を繰り返す。

【0044】

このように、振動パルスパターンは、膨張弁５の開度制御中、つまり、膨張弁５が中間開度にあるときに付加することが可能である。振動パルスパターンの付加は、これに限定されるものではなく、開度制御中以外のタイミングで実施することも可能である。

【0045】

図７は、振動パルスパターンの他の例として、膨張弁５の全閉時に付加される振動パルスパターンを示す。

【0046】

図７に示す例では、クロックパルス信号のパルス数Ｐを全閉時におけるパルス数（以下「全閉パルス数」という）Ｐｍｉｎから、単位時間当たりに所定のパルス数ずつ減らしていく（時刻ｔ１１）。弁体部５１１は、所定のパルス数の付加（つまり、減算）により、全閉位置からさらに弁座部５１４に対して押し込まれる。本実施形態では、全閉パルス数Ｐｍｉｎが０に設定され、全閉パルス数Ｐｍｉｎからのパルス数の減算により、回転子５１２に対して反転方向の吸着力を生じさせる。その後、クロックパルス信号が限界弁閉パルス数Ｐｌｉｍ１に到達したタイミングで（時刻ｔ１２）、クロックパルス信号のパルス数Ｐを減算したパルス数の累積値だけ増大させ、全閉パルス数Ｐｍｉｎに戻す（時刻ｔ１３）。全閉パルス数Ｐｍｉｎへの復帰に伴い、弁体部５１１が全閉位置に向けて押し戻され、弁体部５１１に働く慣性により、弁本体５１に揺れまたは振動が生じる。それ以降も、パルス数Ｐの限界弁閉パルス数Ｐｍｉｎ１への増大および全閉パルス数Ｐｍｉｎへの復帰を、所定の回数に亘って繰り返す。図７は、振動パルスパターンの付加を開始する時刻ｔ１１後、パルス数Ｐを全閉パルス数Ｐｍｉｎから単位時間ごとに１パルスずつ減らしていき、パルス数Ｐの累積減算値が８に到達したタイミングで、全閉パルス数Ｐｍｉｎに戻す場合の例を示す。

【0047】

図８は、振動パルスパターンの更に別の例として、膨張弁５の全開時に付加される振動パターンを示す。

【0048】

図８に示す例では、クロップパルス信号のパルス数Ｐを全開時におけるパルス数（以下「全開パルス数」という）Ｐｍａｘから、単位時間当たりに所定のパルス数ずつ増やしていく（時刻ｔ２１）。弁体部５１１は、所定のパルス数の付加（つまり、加算）により、全開位置からさらに移動、つまり、後退し、クロックパルス信号が限界弁開パルス数Ｐｌｉｍ２に到達したタイミングで、本体ケース５１５の開方向ストッパ部５１５ｂに突き当たる（時刻ｔ２２）。図３は、本体ケース５１５の上蓋部に、弁体部５１１の後端縁と向き合うように配置された開方向ストッパ部５１５ｂを示し、開方向ストッパ部５１５ｂにより、弁体部５１１の全開位置を超える開方向の移動が規制される。その後、クロックパルス信号のパルス数Ｐを加算したパルス数の累積値だけ減少させ、全開パルス数Ｐｍａｘに戻す（時刻ｔ２３）。全開パルス数Ｐｍａｘへの復帰に伴い、弁体部５１１が開方向ストッパ部５１５ｂにより全開位置に向けて押し戻され、弁体部５１１に働く慣性により、弁本体５１に揺れまたは振動が生じる。それ以降も、パルス数Ｐの限界弁開パルス数Ｐｌｉｍ２への減少および全開パルス数Ｐｍａｘへの復帰を、所定の回数に亘って繰り返す。図８は、振動パルスパターンの付加を開始する時刻ｔ２１後、パルス数Ｐを全開パルス数Ｐｍａｘから単位時間ごとに１パルスずつ増やしていき、パルス数Ｐの累積加算値が８に到達したタイミングで、全開パルス数Ｐｍａｘに戻す場合の例を示す。

【0049】

本実施形態に係る冷凍サイクル装置ＲＣおよび弁装置（つまり、膨張弁）５は、以上の構成を有する。本実施形態により得られる効果について、以下に説明する。

【0050】

第１に、本体ケース５１５の表面部に親水化、滑水化または撥水化の表面処理が施されていることで、弁本体５１に雨水または結露水等の水が付着した場合に、これを表面部から落下させ、本体ケース５１５の表面上に留まるのを抑制することが可能となる。これにより、付着した水が本体ケース５１５の表面上で凍結し、弁本体５１とコイル筐体５２との間に残る隙間、具体的には、コイル５２１の内周面と本体ケース５１５の表面部との間に残る隙間の開口部を閉塞させるのを抑制することが可能となる。

【0051】

よって、弁本体５１とコイル筐体５２との間の隙間で発生した結露水の、この隙間からの排出の機会を確保し、隙間のなかで凍結が進行して、弁本体５１に破損を来す事態を抑制することが可能となる。

【0052】

さらに、コイル筐体５２と水との長時間に亘る接触を回避し、コイル筐体５２に錆が発生し、この錆に起因して弁本体５１とコイル筐体５２とが固着するのを回避することが可能となる。

【0053】

本体ケース５１５に施す表面処理として、親水性、滑水性または撥水性のコーティングを形成することで、表面部の処理を比較的簡単に実施することができる。

【0054】

第２に、振動パターン電流の付加により、コイル５２１に発熱を生じさせ、弁本体５１、特に本体ケース５１５の表面部を加熱することが可能となる。これにより、結露の発生自体を抑制するとともに、表面部に付着した水の蒸発を促進し、水の付着に起因する不具合をより積極的に抑制することができる。駆動電流に付加する電流、つまり、操作電流は、先に述べた振動パターン電流に限定されるものではなく、例えば、全閉時において、コイル５２１の吸着力が弁体部５１１に実際の移動を生じさせない範囲に抑えられるパルス数だけ増大させたり、全開時において、コイル５２１や回転子５１２の周囲温度およびコイル巻線の温度が許容可能な範囲に抑えられるパルス数だけ増大させたりするものであってもよい。

【0055】

第３に、本体ケース５１５の表面部の温度を検出し、これが水の露点温度以下であるときに、振動パターン電流を付加することで、振動パターン電流の不要な付加をなくし、表面部に付着した水の蒸発を促す効果をより効率的に得ることが可能となる。

【0056】

第４に、弁体部５１１が全閉位置にある場合に、コイル５２１に対し、クロックパルス信号のパルス数Ｐを全閉パルス数Ｐｍｉｎから減らしていく操作と、パルス数Ｐの減算を解除する操作と、を交互に実施することで、本体ケース５１５の表面部に付着した水を、パルス数Ｐの減算を解除する際に生じる振動（弁体部５１１の慣性に基づく）により振り落とすことが可能となる。これにより、付着した水を表面部からより積極的に排除することができる。クロックパルス信号のパルス数Ｐを全閉パルス数Ｐｍｉｎから減らす操作は、本実施形態に係る「第１重畳電流」を付加する操作に相当する。

【0057】

第５に、弁体部５１１が全開位置にある場合に、コイル５２１に対し、クロックパルス信号のパルス数Ｐを全開パルス数Ｐｍａｘから増やしていく操作と、パルス数Ｐの加算を解除する操作と、を交互に実施することで、本体ケース５１５の表面部に付着した水を、パルス数Ｐの加算を解除する際に生じる振動（弁体部５１１の慣性に基づく）により振り落とすことが可能となる。これにより、付着した水を表面部からより積極的に排除することができる。クロックパルス信号のパルス数Ｐを全開パルス数Ｐｍａｘから増やす操作は、本実施形態に係る「第２重畳電流」を付加する操作に相当する。

【0058】

以上の説明では、弁装置として膨張弁５を採用した。弁装置に適用可能な対象は、これに限定されるものではなく、膨張弁以外に、四方弁４または二方弁６等、各種の弁装置を例示することができる。

【0059】

図９は、本発明の他の実施形態として、弁装置として四方弁４を採用した場合の例を示す（a）弁本体４１の正面図および（ｂ）コイル筐体４２の断面図である。

【0060】

本実施形態では、四方弁４の弁本体４１がパイロット弁４１１を備え、弁本体４１とコイル筐体４２とが夫々単体の部品として、別体に構成されている。第１実施形態と同様に、パイロット弁４１１には、弁体部と連係して動作する可動子、例えば、回転子が収容され、コイル筐体４２には、可動子を駆動するコイル４２１が収容されている。パイロット弁４１１は、コイル筐体４２に対して挿抜可能に装着され、コイル筐体４２に装着された状態で、パイロット弁４１１の本体ケース（「キャン」とも呼ばれる）４１２に収まる可動子とコイル筐体４２に収まるコイル４２１とが互いに対向する。パイロット弁４１１のうち、本体ケース４１２の表面部、具体的には、コイル４２１の内周部と向き合う外周部に、親水化、滑水化または撥水化の表面処理が施され、例えば、難着霜コーティングが施されている。

【0061】

図１０は、本発明の更に別の実施形態として、弁装置として二方弁６を採用した場合の例を示す（ａ）弁本体６１の正面図および（ｂ）コイル筐体６２の断面図である。

【0062】

本実施形態では、二方弁６の弁本体６１とコイル筐体６２とが夫々単体の部品として、別体に構成されている。第１実施形態と同様に、弁本体６１には、弁体部と連係して動作する可動子、例えば、回転子が収容され、コイル筐体６２には、可動子を駆動するコイル６２１が収容されている。弁本体６１は、コイル筐体６２に対して挿抜可能に装着され、弁本体６１がコイル筐体６２に装着された状態で、弁本体６１の本体ケース（「キャン」とも呼ばれる）６１１に収まる可動子とコイル筐体６２に収まるコイル６２１とが互いに対向する。弁本体６１のうち、本体ケース６１１の表面部、具体的には、コイル６２１の内周部と向き合う外周部に、親水化、滑水化または撥水化の表面処理が施され、例えば、難着霜コーティングが施されている。

【0063】

以上の説明では、膨張弁５として、ステッピングモータを使用した直動式の電子膨張弁を採用した。膨張弁５の駆動方式は、これに限定されるものではなく、駆動源としてステッピングモータを採用しながら、弁体部５１１と回転子５１２との間に、減速ギア等、適宜の変速機構を備える、ギア式とすることも可能である。

【0064】

以上の説明では、冷凍サイクル装置ＲＣを空気調和機に適用した。冷凍サイクル装置ＲＣを適用可能な対象は、これに限定されるものではなく、冷凍機または給湯器であってもよい。

【0065】

冷凍機に適用される冷凍サイクル装置ＲＣは、図１に示す例において、冷房を実施する場合に相当する回路構成を有する。調整対象流体は、例えば、庫内の空気である。

【0066】

給湯器に適用される冷凍サイクル装置ＲＣは、図１に示す例において、暖房を実施する場合に相当する回路構成を有する。調整対象流体は、例えば、水または湯である。

【0067】

本発明の幾つかの実施形態について説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものに過ぎず、発明の範囲を限定することを意図したものではない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施することが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更等を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0068】

ＲＣ…冷凍サイクル装置、ＯＵ…室外機、１…圧縮機、２…室外熱交換器、３…室内熱交換器、４…四方弁、５…膨張弁、５１…弁本体、５１１…弁体部、５１２…回転子、５１３…リードスクリュー、５１４…弁座部、５１５…本体ケース、５１５ａ…筒状側面部、５１５ｂ…開方向ストッパ部、５１６…圧縮コイルバネ、５２…コイル筐体、５２１…コイル、５２２…筐体部、５２２ａ…本体挿入部、５２３…コネクタ部、６…二方弁、７…冷媒配管、７ａ～７ｈ…冷媒管、１０１…制御部、１１１…コントローラ、１１２…モータドライバ、１１３…外気温度センサ、１１４…表面温度センサ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】