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JP2003232455A - バルブ駆動装置 - Google Patents

バルブ駆動装置

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Publication number
JP2003232455A
JP2003232455A JP2002033564A JP2002033564A JP2003232455A JP 2003232455 A JP2003232455 A JP 2003232455A JP 2002033564 A JP2002033564 A JP 2002033564A JP 2002033564 A JP2002033564 A JP 2002033564A JP 2003232455 A JP2003232455 A JP 2003232455A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
valve
closed
open
mode
cam
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2002033564A
Other languages
English (en)
Inventor
Tetsuhiko Hara
哲彦 原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nidec Instruments Corp
Original Assignee
Sankyo Seiki Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sankyo Seiki Manufacturing Co Ltd filed Critical Sankyo Seiki Manufacturing Co Ltd
Priority to JP2002033564A priority Critical patent/JP2003232455A/ja
Priority to KR10-2003-0006090A priority patent/KR100506954B1/ko
Priority to US10/360,389 priority patent/US6918408B2/en
Priority to CNB031041698A priority patent/CN1280563C/zh
Publication of JP2003232455A publication Critical patent/JP2003232455A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B49/00—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
    • F04B49/02—Stopping, starting, unloading or idling control
    • F04B49/03—Stopping, starting, unloading or idling control by means of valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16K31/04—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a motor
    • F16K31/047—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a motor characterised by mechanical means between the motor and the valve, e.g. lost motion means reducing backlash, clutches, brakes or return means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16K11/14—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with two or more closure members not moving as a unit operated by one actuating member, e.g. a handle
    • F16K11/16—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with two or more closure members not moving as a unit operated by one actuating member, e.g. a handle which only slides, or only turns, or only swings in one plane
    • F16K11/163—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with two or more closure members not moving as a unit operated by one actuating member, e.g. a handle which only slides, or only turns, or only swings in one plane only turns
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16K31/524—Mechanical actuating means with crank, eccentric, or cam with a cam
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    • F16K31/52416—Mechanical actuating means with crank, eccentric, or cam with a cam comprising a lift valve comprising a multiple-way lift valve
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 コンプレッサに過大な負荷がかからないバル
ブ駆動装置の提供。 【解決手段】 ボール弁型三方弁１５において、（ａ）
は原点、（ｂ）は弁口３５ａ（閉）−弁口３５ｂ（閉）
モード、（ｃ）は弁口３５ａ（開）−弁口３５ｂ（閉）
モード、（ｄ）は弁口３５ａ（開）−弁口３５ｂ（開）
モード、（ｅ）は弁口３５ａ（閉）−弁口３５ｂ（開）
モード、（ｆ）は自由停止限界である。（ｃ）の開−閉
モードから（ｅ）の閉−開モードへの移行は、必ず
（ｄ）の開−開モードを通り、バルブ制御運転中は絶対
に閉−閉モードとなることはないから、弁室の内圧がコ
ンプレッサ出力以上に上昇してコンプレッサを止めるこ
とはない。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、冷凍機コンプレッ
サの膨張弁に係わり、具体的には三方弁の開閉モードに
関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、冷蔵庫用モータ式冷媒制御バルブ
三方弁に適用されるバルブ駆動装置として、樹脂弁型と
ボール弁型がある。図５に樹脂弁型三方弁１００の概略
の構成を示す部分断面図、図６にこの三方弁１００の開
閉態様を図５のVI−VI線に沿った平面図で示す。三方弁
１００は、開−閉／閉−閉／閉−開／開−開の４モード
が構成可能で、符号１２０で示すステッピングモータの
直下に同心で構成され、ステータ１２１のパルス制御に
よって駆動されるロータ１２２と一体の回転軸１０１の
下端に一体で回転する樹脂製の弁体１０２が同軸上で軸
方向に摺動自在に連結されている。弁体１０２は、下面
に突設したリブ１０３が圧縮スプリング１０４の付勢力
で弁座１０５に圧接されて摺動する。
【０００３】弁座１０５には２本のパイプ１０６ａ，１
０６ｂへの連通孔１０７ａ，１０７ｂが弁室１０９内に
開口し、弁室１０９内で弁体１０２を介して流入口１１
０と選択的に連通する。リブ１０３は図６に示されるよ
うに半月状の凹部１１１を囲む形状で、回転軸１０１の
回転角度に応じて、一個の弁体１０２が連通孔１０７
ａ，１０７ｂの仕切を４モードに切換える。すなわち、
近接する二か所に設けた連通孔１０７ａ，１０７ｂのい
ずれかまたは両方が半月状凹部１１１に囲まれることに
よって、流入孔１１０との流通が遮断（閉）され、回転
軸１０１の回転角度により、二か所の連通孔１０７ａ，
１０７ｂについて、図６に示す４モードの開閉態様を選
択することができる。
【０００４】図６（ａ）は連通孔１０７ａ（閉）−連通
孔１０７ｂ（開）、図６（ｂ）は連通孔１０７ａ，１０
７ｂともに閉、図６（ｃ）は連通孔１０７ａ（開）、連
通孔１０７ｂ（閉）、図６（ｄ）は連通孔１０７ａ，１
０７ｂともに開を示す。このように、モータ回転軸１０
１と同軸上に弁体１０２を設け、回転軸１０１と同速で
弁座１０５に圧接回転させ、２個の連通孔１０７ａ，１
０７ｂに対する上記４モードの切換えを行う構成であ
る。
【０００５】図７は、ボール弁型三方弁２００の一般的
な３モードである。（ａ）は第二カム２１０のハッチン
グを付した凸面２１０ａで両方のボール２０６ａ，２０
６ｂを弁座２０５ａ，２０５ｂに圧着して、開口２０４
ａ，２０４ｂが閉−閉モードにある。このとき、外周に
突設した規制部材２１２の第一端縁２１２ａが弁室内に
固設されたストッパ２１３の第一側縁２１３ａに当接し
て、機械的原点が位置決めされ、ロータ２０８ａの駆動
パルス原点との整合が行われる。第二カム２１０におい
て、凸面２１０ａと凹面２１０ｂとは斜面２１０ｃによ
って円滑に接続されている。
【０００６】図７（ａ）に示す開口２０４ａ（閉）−開
口２０４ｂ（閉）のモードからロータ２０８ａを反時計
方向ＣＣＷ（矢印参照）に９０°旋回すると、ボール弁
型三方弁２００は図７（ｂ）に示す開口２０４ａ（閉）
−開口２０４ｂ（開）のモードとなる。さらにロータ２
０８ａを１８０°旋回して図７（ｄ）に示す開口２０４
ａ（開）−閉口２０４ｂ（開）モードに到る。
【０００７】ここで、規制部材２１２の第二端縁２１２
ｂがストッパ２１３の第二側縁２１３ｂに当接する位置
に到り、回動の限界が規制される。このボール弁型三方
弁２００における流出パイプ２０３ａ，２０３ｂの開閉
制御モードでは、閉−開モード（図７（ｂ）参照）から
開−閉モード（図７（ｄ）参照）に到る途中で、ボール
弁型三方弁２００は必然的に閉−閉モード（図７（ｃ）
参照）を通過することになる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】図７に示したように、
一般的ボール弁型三方弁２００で、開−開を除く３モー
ドを構成することは容易である。しかしながら、図５に
示した樹脂弁型三方弁１００に比して、流出パイプ２０
３ａ，２０３ｂの間隔が広くて配管が容易であり、その
上、弁座２０５ａ，２０５ｂが溶接熱に直接曝されるこ
とがないから、ボール弁型三方弁２００を樹脂弁型三方
弁１００と同様に、開−閉／閉−閉／閉−開／開−開の
４モードで機能させることが望ましい。そこで、レバー
やシャフト等の他の機構部品を追加して４モードにする
ことは可能である。
【０００９】ところが、上記した樹脂弁型に適用されて
いる４モード切換は、開−開／開−閉／閉−閉／閉−開
の順に推移し、開−閉モードから閉−開モードへ移行す
るとき、閉−閉モードを通過する構成である。しかしな
がら、近年は省エネルギおよび低価格を指向するため、
低出力のコンプレッサを採用する傾向にあり、バルブが
開−閉モードから閉−開モードに切換わる途中で閉−閉
モードを通過すると負荷が増大するために、バルブモー
ド切換時にコンプレッサが停止する可能性が生じてき
た。
【００１０】また、バルブ切換モードに開−閉モードと
閉−開モードが隣接配置されていても、切換わりの途中
の不安定領域で、弁室の内圧でいずれの弁も開の状態が
維持できず、バルブが両方とも閉じる瞬間があると、コ
ンプレッサの停止を招く。従って、この場合、いずれか
の弁が確実の開の状態となる開−開モードを途中に挟む
ことが望ましい。さらに、ボール弁型で４モードを全て
実現するには、機構部品を追加しなければならないか
ら、コストの増大は免れない。また部品点数の増加は故
障率を高くし、追加する機構部品に摺動構造を含むと、
耐用寿命は短縮され故障頻度の増大から信頼度も低下す
る。
【００１１】そこで本発明の目的は、始動起点をコンプ
レッサに負荷がかからない閉−閉とし、４モードを閉−
閉／開−閉／開−開／閉−開として、開−閉モードと閉
−開モードの切換間に閉−閉モードを通過しないように
することである。また、カム形状のパターン変更だけで
部品を追加することなく４モード切換を達成することで
ある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明に係わるバルブ駆動装置は、外部のコンプ
レッサから流体を流入させる少なくとも一本の流入パイ
プおよびこの流体を流出させる少なくとも２本の流出パ
イプを有し、前記流体を流通する流体通路の一部をな
し、内部に前記流出パイプに連結する開口部を開閉して
前記流体を流出したり止めたりする弁体を内設する本体
ケースと、前記弁体を駆動する駆動手段とを有し、前記
開口部は前記弁体によって前記駆動手段の駆動方向に前
記２本の流出パイプに閉−閉モード、開−閉モード、閉
−開モードおよび開−開モードの４モードのうち前記閉
−閉モードを含む少なくとも三つの前記モードが割り付
けられており、この割り付けられたモードのうち二つの
モードを前記駆動方向の両端として前記駆動手段を往復
駆動させ、前記両端の一方を前記閉−閉モードにした。
【００１３】このように閉−閉モードを往復駆動範囲の
端部に割り付けたので、コンプレッサを駆動させながら
往復移動しても、閉−閉モードにかからない範囲であれ
ばコンプレッサに負荷がかからない。そして、前記弁体
をボールとし、２本の流出パイプそれぞれに一つずつ対
応させた二つのボールをカム部材に割り付けられたカム
面によって前記４モードを実現させた。また、前記カム
部材は、前記開−開モードにおいて、前記弁座からそれ
ぞれ離間位置に押動した前記二つのボールの開口部を閉
鎖しようとするそれぞれの復帰力が互いに逆方向に作用
して拮抗し、前記復帰力のバランスで前記開−開モード
位置に保持されるカム面形状である。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下に、本発明に係わるバルブ駆
動装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１に
おいて符号１０は本発明に係わるバルブ駆動装置による
ボール弁型三方弁の一実施例で、主要構造部分の概略を
縦断面で示す。また図２は、図１に示したバルブ駆動装
置１０の作動態様を説明する模式的平面図である。
【００１５】ステッピングモータ１２のロータ１２ａを
外界から機械的に隔離するロータケース１４とボール弁
型三方弁１５の弁室１５ａを形成するケース１６は互い
にフランジ１４ａ，１６ａを突き合わせて気密に溶接さ
れる。ロータケース１４の天井１４ｂおよび弁室ケース
１６内の底面１６ｂの中心には凹部１４ｃ，１６ｃがそ
れぞれ凹設され、支軸１８を圧入して固定するとともに
ケーシング１４と弁室ケース１６の中心を整合させる。
【００１６】ロータ１２ａは、中心孔１２ｂが支軸１８
に回転自在に嵌入され、スプリング２０によって弁室１
５ａの方向に付勢され、スラスト荷重が軸受２２に支持
される。ロータケース１４の外周にコイル２４を巻装し
たステータ２６が嵌装され、ロータ１２ａをパルス制御
により回転駆動する。弁室ケース１６の外側底面１６ｄ
の支軸１８を中心とする対称な２箇所に円筒弁管２８
ａ，２８ｂが支軸１８と平行に気密を保って外側底面１
６ｄに対して垂直に溶接される。さらに、各円筒弁管２
８ａ，２８ｂのそれぞれに流出パイプ３０ａ，３０ｂが
溶接で気密に接続される。さらに、弁室ケース１６の外
側底面１６ｄには円筒弁管２８ａ，２８ｂからの離間位
置に流入パイプ３２が気密に溶接される。
【００１７】円筒弁管２８ａ，２８ｂの各中心貫通孔３
４が弁室１５ａ内に開口する弁口３５ａ，３５ｂは、弁
体となるボール３６ａ，３６ｂとの擦り合せによる研磨
面で弁座３８ａ，３８ｂが形成される。後述するカム４
６ａ，４６ｂに押動されて偏倚したボール３６ａ，３６
ｂ（図２参照）には、弁室１５ａの内圧でボール３６
ａ，３６ｂを弁口３５ａ，３５ｂに復帰させようとする
力が常に作用しているが、さらに板バネで形成した復帰
バネ４２を設けてボール３６ａ，３６ｂに当接させ、偏
倚したボール３６ａ，３６ｂをそれぞれの弁座３８ａ，
３８ｂに確実に着座させた上で、後述するカム面４８
ａ，４８ｂが上部より圧着して弁口３５ａ，３５ｂを完
全に閉止する。すなわちボール３６ａ，３６ｂには、弁
口３５ａ，３５ｂへの復帰力が常に作用していることに
なる。
【００１８】ロータ１２ａの下端に同軸で一体に回転す
るカム部材４４が装着される。カム部材４４は、水平方
向（ラジアル方向）に変化するカム面を形成した第一カ
ム４６、垂直方向に変化するカム面を形成した第二カム
４８および回転範囲の規制部材５０を備える。図２に示
されるように、第一カム４６は概ね開脚したＶ字形で、
脚部先端は、ロータ１２ａの回転軸に垂直な平面上で、
閉鎖位置にあるボール３６ａ，３６ｂの大円に内接する
円より僅かに大きな直径に沿って形成され、適当な弦長
の円弧状凸面４６ａ，４６ｂで、ボール３６ａ，３６ｂ
をラジアル方向外向きに押動する。
【００１９】一方、第一カム４６の胴部は、上記した大
円に対する内接円より僅かに小さく、時計回りＣＷに回
転する第一凸面４６ａの先行縁から第二凸面４６ｂの後
行縁にかけて円弧状凹面の胴部が形成される。また第一
凸面４６ａの後行縁からは、上記内接円より小径に形成
した円弧状胴部に接するフランク平面が延在し、第二凸
面４６ｂの先行縁からも上記円弧状胴部に接するリード
平面が同様に延在する。そして、フランク平面とリード
平面とはロータ１２ａ回転軸を含み弁口３５ａ，３５ｂ
の中心を結ぶ線に垂直な面を挟んで互いに鏡像対称に位
置し、第一凸面４６ａの後行縁と第二凸面４６ｂの先行
縁とは上記垂直な面の両側で等距離に位置する。
【００２０】第二カム４８は、図中でボール３６ａ，３
６ｂの直上に配設され、弁口３５ａ，３５ｂの反対側で
ボール３６ａ，３６ｂに対向する面で、ボール３６ａ，
３６ｂを個別に弁座３８ａ，３８ｂに圧着する広幅第一
凸面４８ａと狭幅第二凸面４８ｂとが突設され、ボール
３６ａ，３６ｂに接しない面４８ｃとは斜面４８ｄによ
って滑らかに連設される。第一カム４６と第二カム４８
とは凸面同士がラジアル方向に同位相で重畳しないよう
に配設される。
【００２１】次に、図２に基づきバルブ駆動装置１０の
動作について説明する。図２は図１のII−II線に沿った
模式的平面図示で、説明を容易にするため実体を透視し
た輪郭線で図示されている。（ａ）はロータ１２ａの回
動位置の基準点を設定する原点で、入力パルス「０」位
置をカム部材４４の外周に突設した規制部材５０の第一
端縁５０ａが、弁室１５ａ内に固設されたストッパ５１
の第一側縁５１ａに当接して機械的原点を位置決めし、
ロータ１２ａの電気信号上での駆動パルス原点との整合
を行う。本実施例におけるパルスモータの１ステップは
３．７５°である。
【００２２】図２（ｂ）はステッピングモータ１２のロ
ータ１２ａが２ステップだけ時計方向ＣＷに回動した位
置を示す。第二カム４８のハッチングを付した狭幅第二
凸面４８ｂが対応するボール３６ａを弁座３８ａに圧着
し、広幅第一凸面４８ａが対応するボール３６ｂを弁座
３８ｂに圧着して、ボール型三方弁１５は、弁口３５ａ
（閉）−弁口３５ｂ（閉）のモードとなり、この装置に
割り付けられた開閉制御モードの一方の端部となる。ロ
ータ１２ａがこの位置にあるとき、制御信号が出てコン
プレッサ（図示省略）は停止される。
【００２３】図２（ｃ）はロータ１２ａが原点から時計
回転ＣＷして、１５ステップ目に位置する。図中右ボー
ル３６ｂは、第二カム４８の凸面４８ａによって弁座３
８ｂに圧着されたままで、弁口３５ｂは閉モードを保持
する。一方、左ボール３６ａを弁座３８ａに圧着してい
た狭幅第二凸面４８ｂは移動してボール３６ａを圧着か
ら解放し、代わって第一カム４６が胴部の凹面から円滑
に凸面４６ａの先行縁をボール３６ａに接触させて、ラ
ジアル方向に弁座３８ａから押出す。ロータ１２ａの停
止位置で、凸面４６ａがボール３６ａに当接する。
【００２４】上記態様において、右ボール３６ｂに第一
カム４６は接触しておらず、左ボール３６ａの復帰力
は、第一凸面４６ａの円弧面に対して法線方向に作用す
るので、第一カム４６には回転モーメントは生じない。
このため、ロータ１２ａの電気的拘束トルク特性に頼る
ことなく、第一カム４６はボール３６ａを偏倚位置（矢
印Ｌ）に安定に支持して、弁口３５ａを開モードに保つ
ことができる。従って、ボール弁型三方弁１５は、弁口
３５ａ（開）−弁口３５ｂ（閉）モードとなってコンプ
レッサを支障なく起動させることができる。
【００２５】図２（ｄ）では、ロータ１２ａが原点から
２６ステップ時計回転ＣＷした位置にあり、ボール３６
ａには、第一凸面４６ａの当接が継続して弁口３５ａは
開放したままである。一方、第二カム４８の第一凸面４
８ａがボール３６ｂを圧着から解放し、代わって第一カ
ム４６が第二凸面４６ｂの先行縁より先行して延在する
リード平面からボール３６ｂに円滑に当接して、上記先
行縁でボール３６ｂをラジアル方向に弁座３８ｂより押
出し、弁口３５ｂを開モードにする。
【００２６】ロータ１２ａの停止位置で、第一カム４６
は、第一凸面４６ａをボール３６ａに当接したまま、第
二凸面４６ｂをボール３６ｂに当接させ、ボール弁型三
方弁１５を弁口３５ａ（開）−弁口３５ｂ（開）モード
とする。このとき、内圧と復帰バネ４２の少なくとも一
方の付勢力を受けて、弁座３８ａ，３８ｂへの復帰方向
に付勢されている各ボール３６ａ，３６ｂが、第一カム
４６の凸面４６ａ，４６ｂにおよぼす作用力は、双方の
円弧面に対して法線方向に同じ力が均等に働くため、回
転モーメントは生じない。
【００２７】また、第一凸面４６ａの後行縁と第二凸面
４６ｂの先行縁とは回転軸を挟んで等距離にあり、か
つ、それぞれから延在する平面は、互いに対称に位置す
るから、ロータ１２ａの停止位置で、第二凸面４６ｂの
先行縁が右ボール３６ｂに接触して弁座３８ｂから押し
出し位置に偏倚させたとき、左ボール３６ａの押し出し
位置に偏倚させたまま、第一凸面４６ａの後行縁がまだ
接触を維持する位置にあり、凸面４６ａ，４６ｂがそれ
ぞれから延在するフランク面およびリード面と角度をも
って接する境界の不安定な位置で接する場合には、いず
れのボール３６ａ，３６ｂも復帰力によって、凸面４６
ａ，４６ｂから延在するそれぞれの平面側に移行しよう
として第一カム４６に回転モーメントを作用させる。
【００２８】すなわち、第一カム４６は、左ボール３６
ａから時計方向に回転モーメントの作用を受け、右ボー
ル３６ｂからは大きさが同じで反時計方向に回転モーメ
ントを受ける。このため、第一カム４６は、双方の回転
トルクが均衡してロータ１２ａを機械的に停止位置に保
持する。このように開−開モードでは、上記いずれの場
合もステッピングモータ１２の拘束トルク特性を使用せ
ずに、この開−開モードを機械的に拘束するから、通電
を停止して電力を節約することができる。しかも、両弁
口３５ａ，３５ｂの中心を結ぶ線上にロータ１２ａの回
転中心を整合させる許容範囲が広くなって、装置の組立
が容易になる。
【００２９】さらに、図２（ｅ）に示す原点から３９ス
テップ時計回転ＣＷしたロータ１２ａの位置では、図２
（ｃ）における１５ステップのロータ１２ａ位置を丁度
反転したモードとなる。すなわち、図中右ボール３６ｂ
は、第一カム４６の第二凸面４６ｂによって弁座３８ｂ
から押出されたままで、左ボール３６ａは第一カム４６
の第一凸面４６ａ後行縁の支持を失い、内圧と復帰バネ
４２の少なくとも一方の付勢力で弁座３８ａに復帰す
る。
【００３０】そして、回動してきた第二カム４８の凸面
４８ａによって弁座３８ａに圧着され、ボール弁型三方
弁１５は、弁口３５ａ（閉）−弁口３５ｂ（開）モード
となる。第二凸面４６ｂに押動された右ボール３６ｂの
復帰力は第二凸面４６ｂの円弧面に対して法線方向に作
用しているから、左ボール３６ａと接触のない第一カム
４６には復帰力による回転モーメントは発生しない。従
って、ロータ１２ａの電気的拘束トルク特性に頼ること
なく、第一カム４６はボール３６ｂを偏倚位置（矢印
Ｒ）に安定に支持して、弁口３５ｂを開モードに保つこ
とができる。
【００３１】図２（ｆ）に示す、原点から４１ステップ
の時計回転ＣＷで、ロータ１２ａは規制部材５０の第二
端縁５０ｂがストッパ５１の第二側縁５１ｂに当接して
回転が規制される。すなわち、連続回転をさせないこと
によって、常に電気的位置制御上のパルス原点と機械的
バルブ開閉制御上の起点は、ずれを生じることなく常に
正確に一致させることができる。上記したような本実施
例によるカム構成によれば、ロータ１２ａが２ステップ
から４１ステップまで回動する間に、閉−閉／開−閉／
開−開／閉−開の４モードを達成し、しかも開−閉モー
ドから閉−開モードへの移行中に閉−閉モードになるこ
とはないから、コンプレッサが弁室１５ａの内圧上昇に
よる過負荷で停止することはない。従って、低出力で安
価なコンプレッサとの接続が可能となる。
【００３２】さらに、本発明に係わるバルブ駆動装置の
請求項１に記載の要旨は、図３に示す平面摺接型三方弁
６０のバルブ駆動装置６１にも適用可能で、第二実施例
として概略説明する。ステッピングモータ６２のロータ
６２ａを外界から機械的に隔離するロータケースと弁室
は一体のケース６３で底板６４に気密に溶接される。ケ
ース天井６３ａに設けた凹部６３ｂおよび底板６４の中
心の貫通孔６４ａに支軸６５を嵌入して固定し、ケース
６３と底板６４の中心を整合する。
【００３３】ロータ６２ａは中心孔６２ｂが支軸６５に
回転自在に嵌入され、板バネ６６によって底板６４の方
向に付勢され、スラスト荷重が軸受６７に支持される。
ケース６３の外周にコイルを巻装したステータ６９が嵌
装され、ロータ６２ａをパルス制御により回転駆動す
る。ロータ６２ａの下端に同軸で一体にピニオン７０が
形成され、外周に一対の同形歯車７１ａ，７１ｂがほぼ
軸対称位置に配設されて噛合する。歯車７１ａ，７１ｂ
は、底板６４に支軸６５と平行に立設した固定軸７２に
回転自在に支持され、歯面の一部に回転規制部材７３を
設けて旋回範囲を規制するとともに、下面に装着した平
面カム弁体７４ａ，７４ｂを同軸で一体に回転する。平
面カム弁体７４ａ，７４ｂは、歯車７１ａ，７１ｂの歯
元円より僅かに小径で円板状に形成される。
【００３４】底板６４において歯車７１ａ，７１ｂを支
持する固定軸７２よりラジアル方向で平面カム弁体７４
ａ，７４ｂの外径を超えない位置で底板６４の外周に近
い適当な位置に弁口７５ａ，７５ｂが穿設され、平面カ
ム弁体７４ａ，７４ｂの下面に形成したカム面７６ａ，
７６ｂが弁口７５ａ，７５ｂを覆うように摺接する。弁
口７５ａ，７５ｂを形成する透孔は底板６４の弁口７５
ａ，７５ｂ形成側と反対の外面に向けて拡径され、一対
の流出パイプ７７ａ，７７ｂが気密に接続される。ま
た、底板６４には弁口７５ａ，７５ｂから離間する適当
な位置に一本の流入パイプ７８が気密に接続される。
【００３５】上記の構成において、ロータ６２ａがパル
ス制御により回転駆動され、ピニオン７０が時計回転Ｃ
Ｗすると、平面カム弁体７４ａ，７４ｂは同時にピニオ
ン７０に噛合する一対の歯車７１ａ，７１ｂとともに反
時計回転する。平面カム弁体７４ａ，７４ｂは、弁口７
５ａ，７５ｂを覆う底板６４との摺接面７９ａ，７９ｂ
を凸面とする平面カムで、摺接しない部分との境界に形
成される凸面の輪郭線８０をカムパターンとする（図４
参照）。すなわち、凸面の輪郭線８０の通過に従って弁
口７５ａ，７５ｂが開閉される。
【００３６】以下に、図４に基づいて、平面摺接型三方
弁６０の弁口７５ａ，７５ｂのカムパターン８０による
開閉モードを説明する。図４は図３のIV−IV線に沿って
底板６４を透視した図示で、ハッチングを施した部分は
平面カム弁体７４ａ，７４ｂの摺接面７９ａ，７９ｂで
ある。従って、ハッチングを施した部分内に図示された
弁口７５ａ，７５ｂは閉モードを示す。すなわち、図４
（ａ）は歯車７１ｂの回転規制部材７３がピニオン７０
の歯に当接して反時計方向の回転が規制され、一方の回
転限界位置を規定し回転の原点とする。これにより、ロ
ータ６２ａの機械的原点が位置決めされ、ロータ６２ａ
の電気制御上のパルス原点との整合を行う。
【００３７】図４（ｂ）は、ロータ６２ａが原点から時
計方向ＣＷに４ステップ旋回した位置で、平面摺接型三
方弁６０の往復駆動に割り付けられた制御モードにおけ
る一方の端部の始動位置となる弁口７５ａ（閉）−弁口
７５ｂ（閉）モードである。同様に図４（ｃ）はロータ
６２ａが原点から時計方向ＣＷに６４ステップした位置
で、弁口７５ａ（閉）−弁口７５ｂ（開）モードを示
す。図４（ｄ）はロータ６２ａが原点から時計方向ＣＷ
に１２４ステップした位置で、弁口７５ａ（開）−弁口
７５ｂ（開）モードを示す。そして、図４（ｅ）はロー
タ６２ａが原点から時計方向ＣＷに１８４ステップした
位置で、弁口７５ａ（開）−弁口７５ｂ（閉）モードを
示す。
【００３８】さらに、図４（ｆ）は、ロータ６２ａの１
８８ステップ位置で歯車７１ａの回転規制部材７３がピ
ニオン７０の歯に当接して時計方向の回転が規制され、
反対側の回転限界位置を規定する。すなわちロータ６２
ａは回転規制部材７３によって規制される範囲内で往復
回動する間に閉−閉／開−閉／開−開／閉−開の４モー
ドを達成し、しかも開−閉モードから閉−開モードへの
移行は必ず開−開モードを介して行われ冷凍機運転中に
閉−閉モードになることはないから、三方弁による温度
調節中にコンプレッサ停止というトラブルが発生するこ
とはない。
【００３９】以上、実施例について説明したが、本発明
に係わるバルブ駆動装置は、図示の実施例に限定される
ものではなく、その形状や構成について、本発明の構成
要件から逸脱しない範囲で、細部に関する多様な変更や
部品の再構成や実施例における組合せを交換したり、例
えば、カムパターンを変えて開閉順序を変更する等の改
変をなし得ることが予期される。
【００４０】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
係わるバルブ駆動装置は、請求項１の記載によれば、外
部のコンプレッサから流体を流入させる少なくとも一本
の流入パイプおよびこの流体を流出させる少なくとも２
本の流出パイプを有し、前記流体を流通する流体通路の
一部をなし、内部に前記流出パイプに連結する開口部を
開閉して前記流体を流出したり止めたりする弁体を内設
する本体ケースと、前記弁体を駆動する駆動手段とを有
し、前記開口部は前記弁体によって前記駆動手段の駆動
方向に前記２本の流出パイプに閉−閉モード、開−閉モ
ード、閉−開モードおよび開−開モードの４モードのう
ち前記閉−閉モードを含む少なくとも三つの前記モード
が割り付けられており、この割り付けられたモードのう
ち二つのモードを前記駆動方向の両端として前記駆動手
段を往復駆動させ、前記両端の一方を前記閉−閉モード
にしたので、開−閉モードと閉−開モードの切換時に一
瞬たりとも弁が閉鎖されることがないから、低出力で安
価なコンプレッサと接続しても、過負荷でコンプレッサ
が停止するトラブルが解消できる。これにより、消費電
力が少なくて維持費が節減できる冷凍機を安価に提供す
ることができる。
【００４１】また、本発明に係わるバルブ駆動装置は、
請求項２の記載によれば、前記弁体をボールとし、２本
の流出パイプそれぞれに一つずつ対応させた二つのボー
ルをカム部材に割り付けられたカム面によって前記４モ
ードを実現させたので、カム単体で４モードが実現で
き、部品追加コストが削減できる。
【００４２】さらに、本発明に係わるバルブ駆動装置
は、請求項３の記載によれば、前記カム部材は、前記開
−開モードにおいて、前記弁座からそれぞれ離間位置に
押動した前記二つのボールの開口部を閉鎖しようとする
それぞれの復帰力が互いに逆方向に作用して拮抗し、前
記復帰力のバランスで前記開−開モード位置が機械的に
保持されるカム面形状であるので、開−開モードでもバ
ルブ駆動モータが停止でき、通電状態を保つ必要がない
ので消費電力が節減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わるバルブ駆動装置におけるボール
弁型三方弁の概略の構成を断面で示した側面図である。
【図２】図１に示したボール弁型三方弁の作動態様を説
明する模式図である。
【図３】本発明に係わるバルブ駆動装置における平面摺
接型三方弁の概略の構成を断面で示した側面図である。
【図４】図３に示した平面摺接型三方弁の一実施例の作
動態様を示す模式図である。
【図５】従来型樹脂弁型三方弁の概略の構成を部分断面
示した側面図である。
【図６】図５の三方弁の作動態様を示す模式図である。
【図７】従来のボール弁型三方弁の作動態様を示す模式
図である。
【符号の説明】
１０ バルブ駆動装置 １２ ステッピングモータ １２ａ ロータ １６ 弁室 １８ 支軸 ２６ ステータ ３０ａ，ｂ 流出パイプ ３２ 流入パイプ ３５ａ，ｂ 弁口 ３６ａ，ｂ ボール ４６ 第一カム ４８ 第二カム
フロントページの続き Ｆターム(参考） 3H062 AA02 AA13 BB33 CC02 DD03 EE07 FF41 HH04 HH08 HH09 3H063 AA01 AA08 BB01 BB18 BB50 DA14 DB15 DC02 FF01 GG03 GG08 GG14 3H067 AA04 AA32 BB03 BB12 CC60 DD03 DD12 DD32 DD44 EA01 FF11 GG02 GG12 GG23 GG24

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 外部のコンプレッサから流体を流入させ
    る少なくとも一本の流入パイプおよびこの流体を流出さ
    せる少なくとも２本の流出パイプを有し、前記流体を流
    通する流体通路の一部をなし、内部に前記流出パイプに
    連結する開口部を開閉して前記流体を流出したり止めた
    りする弁体を内設する本体ケースと、前記弁体を駆動す
    る駆動手段とを有し、前記開口部は前記弁体によって前
    記駆動手段の駆動方向に前記２本の流出パイプに閉−閉
    モード、開−閉モード、閉−開モードおよび開−開モー
    ドの４モードのうち前記閉−閉モードを含む少なくとも
    三つの前記モードが割り付けられており、この割り付け
    られたモードのうち二つのモードを前記駆動方向の両端
    として前記駆動手段を往復駆動させ、前記両端の一方を
    前記閉−閉モードにしたことを特徴とするバルブ駆動装
    置。
  2. 【請求項２】 前記弁体をボールとし、２本の流出パイ
    プそれぞれに一つずつ対応させた二つのボールをカム部
    材に割り付けられたカム面によって前記４モードを実現
    させたことを特徴とする請求項１に記載のバルブ駆動装
    置。
  3. 【請求項３】 前記カム部材は、前記開−開モードにお
    いて、前記弁座からそれぞれ離間位置に押動した前記二
    つのボールの開口部を閉鎖しようとするそれぞれの復帰
    力が互いに逆方向に作用して拮抗し、前記復帰力のバラ
    ンスで前記開−開モード位置に保持されるカム面形状で
    あることを特徴とする請求項２に記載のバルブ駆動装
    置。
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