JP3786164B2

JP3786164B2 - バルブ駆動装置

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Publication number: JP3786164B2
Application number: JP17315999A
Authority: JP
Inventors: 哲彦原
Original assignee: Nidec Sankyo Corp
Current assignee: Nidec Instruments Corp
Priority date: 1999-06-18
Filing date: 1999-06-18
Publication date: 2006-06-14
Anticipated expiration: 2019-06-18
Also published as: US6405758B1; KR100379132B1; ITTO20000582A0; GB2351142B; GB2351142A; GB0014893D0; KR20010007231A; JP2001004051A; CN1112530C; ITTO20000582A1; IT1320442B1; CN1278587A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータ等の駆動源により球体等で構成される弁体を駆動し、流路の開閉を行うバルブ駆動装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
冷蔵庫や空調機の冷媒の流路等を開閉して、流路に通じる室の温度制御等を行うための装置として、従来より、電磁弁（特開昭６２−２８８７８０号公報参照）やニードル弁を開閉弁として用いたバルブ駆動装置がある。
【０００３】
しかし、電磁弁を用いたバルブ駆動装置は、一般に、開閉動作時の音が大きいという問題がある。さらに、開あるい閉のいずれの状態にあっても、その状態を保持するには電磁弁を通電状態にしておく必要があり、消費電力の面でも問題がある。なお、この電磁弁方式のバルブ駆動装置は、構造上、２つの弁の状態を双方開状態としたり、双方閉状態とすることが出来ないという欠点を有するものとなっている。
【０００４】
一方、ニードル弁を用いたバルブ駆動装置は、たとえば、ステッピングモータなどを駆動源として用い、そのステッピングモータの回転力をニードル弁の推力に変えて流路を開閉するものであり、電磁弁によるものに比べると、動作音の問題も少ない。
【０００５】
このニードル弁を用いたバルブ駆動装置は、通常、ステッピングモータの回転力をニードル弁の推力に変換するため、モータの回転軸の外周とこの回転軸の外側に配置される筒状部材の内周に、互いに噛み合うネジ部を形成する構造を有している。そして、モータの回転軸が筒状部材に螺合しながら回転することによりモータのロータが筒状部材に沿う方向に直線運動をする。この結果、モータの出力軸の先端部分に取り付けられたニードル弁が、出力軸と一体的に直線運動することとなり、このニードル弁の直線運動を利用して開口を開閉するようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなニードル弁を用いたバルブ駆動装置は、通常、モータとニードル弁とは１対１の関係になっているため、複数の弁体を１つのモータで開閉駆動することはできない。すなわち、このようなニードル弁を利用したバルブ駆動装置は、複数の流路（開口）を有する３方弁や４方弁には適用しにくい。また、このようなニードル弁を用いたバルブ駆動装置は、上述した筒状部材と出力軸の各ネジ部の成型が技術的に困難なものとなっている。すなわち、モータの出力軸が筒状部材に対してスムーズに回転するためには、筒状部材側のネジ溝と出力軸側のネジ溝とが、互いに高精度に加工されている必要があるからである。また、モータの回転軸の先端部分に取り付けられるニードル弁の中心位置と、このニードル弁が挿入される流路（開口）の中心位置との位置合わせ作業も微妙なものとなってくる。そのため、高精度な設計技術や組立時における経験的なノウハウが必要となってくるという問題点もある。
【０００７】
そこで本発明は、ネジ加工や弁体と開口の中心位置合わせ作業等の複雑でしかも経験的なノウハウが不必要であり、かつ、３方弁や４方弁にも適用可能なバルブ駆動装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するため、本発明は、流体を流入するための流入管及び流体を流出するための流出管に連結される本体部と、この本体部の流出管に連結される開口を開閉するため所定の範囲内で動作可能な弁体と、この弁体を駆動するための駆動部とを有するバルブ駆動装置において、駆動部に、弁体を動作させるためのカム面を具備したカム部材と、このカム部材と一体的に形成されるロータ部を有する駆動源となるモータとを備え、カム部材をロータ部と共に一体回転させることにより弁体を動作させて開口の開閉するようにしている。
【０００９】
上述したバルブ駆動装置は、ネジ加工や弁体と開口の中心位置合わせ作業等の煩わしい作業を必要とする複雑な構成ではなく、カム面を有するカム部材を駆動源により回転駆動することによって弁体を動作させるという単純な構成により、開口を弁体で開閉することが可能となる。また、弁体を複数設けると共にカム面の形状を若干工夫するだけで、本装置を複数の流出管に対応する３方弁装置や４方弁装置に適用することも可能となる。また、カム部材をロータ部と一体的に形成しているため、本装置の構成が単純となり部品点数を削減できると共に本装置の小型化を図ることが可能となる。
【００１０】
また、他の発明は、カム面に、弁体を前記開口を塞ぐ方向に動作させるための突出部と、弁体を開口を開く方向に動作させるための低面部とを設けている。すなわち、突出部及び低面部を駆動源で回転駆動することにより弁体を開閉動作させるという単純な構成となっている。なお、弁体を複数設けると共に、複数の突出部を設ける等の構成とすることで、本装置を複数の流出管に対応する３方弁装置や４方弁装置に適用することも可能となる。
【００１１】
また、他の発明は、上述したバルブ駆動装置に加えて、突出部と低面部との間を斜面で連結すると共にそれらをカム部材の回転駆動軸と同方向の凹凸で形成している。そのため、カム部材を回転させ、弁体と対向する部位が突出部から低面部へ移行する際に、弁体は斜面部で軸方向に滑らかに移行することとなり、駆動部の回転トルクを軽減することが可能となる。また、動作も安定したものとなる。
【００１２】
また、他の発明は、上述したバルブ駆動装置に加えて、カム面は、開口に対向配置されるものとし、突出部は開口に向かって延出されている。このため、弁体がカム面の突出部に対向した際には、突出部で弁体が開口に向かって押し出され、開口を塞ぐように働くこととなる。また、弁体がカム面の低面部に対向した際には、弁体が開口から離れるため、開口が開放されることとなる。
【００１３】
また、他の発明は、上述したバルブ駆動装置に加えて、本体部側に、弁体をカム面側に付勢する付勢部材を設けている。このため、弁体がカム面の低面部に対向した際には、付勢部材の付勢力によりカム面側に押され、弁体が確実に開口から離れることとなる。
【００１４】
また、他の発明は、上述したバルブ駆動装置に加えて、ロータ部の端面を開口に対向配置すると共に、そのロータ部の端面をカム面としている。そのため、モータのロータ部とカム部材との間に他の部材が介在することがなくなる。
【００１５】
また、他の発明は、上述したバルブ駆動装置に加えて、弁体を球体で構成する一方、開口に該球体と略同一形状の円弧状受け面を形成し、カム面で球体を開口方向に押し付けて開口に球体を当接させることにより開口を閉塞すると共に、カム面で球体を開口から離すことにより開口を開くようにしている。このため、弁体となる球体と開口との中心位置合わせの寸法を、よりラフなものとすることが可能となる。
【００１６】
また、他の発明は、上述したバルブ駆動装置に加えて、低面部が球体に対向する際に、開口を開閉するための球体の動作方向と直交する方向に球体を移動させる移動手段を備えている。振動や冷媒の脈動に起因する装置内部の内圧の変化等により球体が開口に密着して開口を閉塞したままの状態となったとしても、移動手段によって球体を移動させ、その閉塞状態を解除することが可能となる。この構成により、本体部を完全密閉する状態のモード（例えば、１つしかない開口の閉塞状態や、２つ以上ある開口を全て閉塞状態とする状態）を閉塞状態が維持されてしまうという不具合発生を考慮することなく実現することが可能となる。
【００１７】
また、他の発明は、上述したバルブ駆動装置に加えて、突出部が球体に対向する際に、付勢部材が、移動手段により移動させられた球体を移動前の方向へ戻すように構成されている。このため、開閉動作における球体の移動範囲が、カム面だけでなく付勢部材によっても制約され、しかも確実に元の位置へ戻されるので動作範囲が確実なものとなり、より確実な開閉動作を行うことが可能となる。
【００１８】
また、他の発明は、上述したバルブ装置に加えて、流出管及びこの流出管に連結される開口をそれぞれ２つ設け、かつこれら２つの開口に対応する弁体を２つ設けると共に、これら２つの弁体をそれぞれ動作させ、２つの開口を、少なくとも双方開状態、一方を開状態で他方を閉状態、一方を閉状態で他方を開状態の３つの状態を形成させるようにしている。また、他の発明は、同様の構成で、２つの開口を、少なくとも双方閉状態、一方を開状態で他方を閉状態、一方を閉状態で他方を開状態の３つの状態を形成させるようにしている。
【００１９】
このため、これらの両発明は、上述したバルブ装置の作用及び効果、すなわちカム面と弁体との組み合わせにより弁体を開口に対して動作させるという単純な構成としたため、部品点数の減少及び組み立てコスト等の諸コストの削減が可能となるとと共に、この装置で２つの開口の開閉を動作を行い、２つの開口を３つのモードで操作することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のバルブ駆動装置の第１の実施の形態の例を、図１から図４に基づき説明する。
【００２１】
バルブ駆動装置１は、図１及び図２に示すように、その外観上の構成を大きく分けて説明すると、本体部２と、弁体としての２つの球体３ａ，３ｂと、これら２つの球体３ａ，３ｂを駆動するための駆動部４から構成されている。本体部２は、流体を流入するための流入管５と、流体を流出するための２つの流出管６ａ，６ｂとに、それぞれ連結されている。
【００２２】
本体部２は、３つの開口を有している。そのうちの１つは、流入管５に連結されており、流入管５側の流体を本体部２内に取り込むためのものとなっている。残りの２つの開口は、本体部２の内部空間と流出管６ａ，６ｂとを各々挿通させるためのものとなっており、本体部２内に取り込んだ流体を各流出管６ａ，６ｂに送り込むためのものとなっている。なお、本実施の形態では、これら２つの開口、すなわち本体部２の流出管６ａ，６ｂの連結部位に、中心孔を有する筒状のバルブ部材７ａ，７ｂがそれぞれ嵌め込まれている。そのため、本実施の形態では、バルブ部材７ａ，７ｂの中心孔が、本体部２と両流出管６ａ，６ｂとを連通するための開口となっている。
【００２３】
そして、これらのバルブ部材７ａ，７ｂの一端を球体３ａ，３ｂで開閉することによって、本体部２と各流出管６ａ，６ｂとの間の開口、すなわち上述の中心孔を開閉するようになっている。本実施の形態では、本体部２のバルブ部材７ａ，７ｂが嵌め込まれた開口は、後述する回転軸２４を回転中心として１８０度の離れた位置に配置されており、各バルブ部材７ａ，７ｂを開閉動作する球体３ａ，３ｂも同様に１８０度離れた位置に配置されている。なお、本体部２の構成については、後で詳述する。
【００２４】
駆動部４は、一側の端面にカム面１１ａを具備した第１のカム部材１１と、周面部にカム面１２ａを具備した第２のカム部材１２と、これら第１及び第２のカム部材１１，１２を回転駆動することにより球体３ａ，３ｂを本体部２内の所定の範囲内で動作させる駆動源となるモータ（この実施の形態ではステッピングモータを用いているので、以下ではステッピングモータという）１３と、を有している。
【００２５】
ステッピングモータ１３は、コイル２１が巻装されたステータ部２２と、このステータ部２２の内側に対向配置されたロータ部２３と、このロータ部２３の回転中心部分に挿通された回転軸２４と、を有した構成となっている。そして、電源供給部２５からコイル２１に電力が供給されると、これによりロータ部２３が回転軸２４を回転中心として回転するようになっている。
【００２６】
ステータ部２２は、ステータ部収納体２６に収納され、このステータ部収納体２６は後述するホルダー４１によって、本体部２に着脱自在に取り付け可能となっている。なお、ステータ部２２は、コイル２１を樹脂によってステータ部２２の極歯等と一体化すると共にコイル２１を封止した構造となっている。
【００２７】
ロータ部２３は、ＰＢＴ（ポリブチレンテフタレート）で構成された樹脂成形材料にマグネットをインサート成形し、マグネットをステータ部２２に対向配置されると共に、中心部分が第１及び第２のカム部材１１，１２の回転中心軸となる回転軸２４に挿通されるものとなっている。このロータ部２３は、ＳＵＳとよばれる金属製部材で形成されたロータ部収納体２７に収納されており、ロータ部収納体２７によってステータ部２２と空間的に隔絶されている。このロータ部２３に挿通された回転軸２４は、一端をロータ部収納体２７の底面２７ａの中心位置に形成された軸受け凹部２７ｂに、他端を本体部２の外枠体３１の中心位置に形成された軸受け凹部３１ｂにそれぞれ支承されている。
【００２８】
なお、本体部２の外枠体３１も、ロータ部収納体２７と同様、ＳＵＳで成形されており、回転軸２４は、両端をＳＵＳで成形された両部材で支持されている。これら２つの軸受け凹部２７ｂ，３１ｂは、組み立て時における回転軸２４の位置決め用の構成となっており、この構成のため、ロータ部２３はロータ部収納体２７の内壁にぶつからずに回転することが可能となる。
【００２９】
ロータ部２３の一側の端面２３ｃは、ロータ部収納体２７の底面２７ａに対向しており、この端面２３ｃとロータ部収納体２７の底面２７ａとの間には、ロータ部２３を本体部２側へ付勢するための付勢バネ２８が設けられている。そのため、ロータ部２３は、本体部２側に付勢されながら回転することとなる。なお、本体部２の２つの開口（バルブ部材７ａ，７ｂ）のいずれかが開放された場合に、本体部２内に流れ込んでくる流体の圧力によってロータ部２３がロータ部収納体２７の底面２７ａ側に押し込まれるが、付勢バネ２８はその時のロータ部２３を押し戻すクッションの役割を有している。
【００３０】
一方、ロータ部２３の他側の端面には、第１のカム部材１１及び第２のカム部材１２が一体的に形成されている。そのため、第１のカム部材１１及び第２のカム部材１２は、ステッピングモータ１３を駆動源とし、ロータ部２３と共に一体回転する。なお、第１のカム部材１１の一端側に形成されたカム面１１ａは、本体部２の開口に嵌め込まれた筒状のバルブ部材７ａ，７ｂに対向するように配置されている。そして、この第１のカム部材１１のカム面１１ａとバルブ部材７ａ，７ｂとの間には、バルブ部材７ａ，７ｂを開閉する弁体となる球体３ａ，３ｂが配置されており、カム面１１ａは、これらの球体３ａ，３ｂに当接している。
【００３１】
一方、第２のカム部材１２の周面に形成されたカム面１２ａは、回転軸２４を回転中心として１８０度離れた位置に配置された２つの球体３ａ，３ｂの間に配置されており、両球体３ａ，３ｂに当接している。このような２つのカム部材１１，１２がロータ部２３と一体回転すると、カム面１１ａ，１２ａの形状に伴って、球体３ａ，３ｂが回転軸２４の軸方向及び直交方向に動作し、バルブ部材７ａ，７ｂを開閉動作する。
【００３２】
上述したようにカム面１１ａ，１２ａによって動作させられる球体３ａ，３ｂは、一方で付勢部材としてのコイルバネ３３ａ，３３ｂの一端に、それぞれ当接している。これらのコイルバネ３３ａ，３３ｂは、後述する本体部２のガイド部材３２のバルブ部材収納孔３５ａ，３５ｂ（図４参照）内で、各々筒状のバルブ部材７ａ，７ｂの外周部分に巻装されており、その先端部分がバルブ部材７ａ，７ｂの先端部分より突出するようになっている。これによって、その先端部分が、各球体３ａ，３ｂにそれぞれ当接するようになっている。
【００３３】
この構成により、各球体３ａ，３ｂは、各コイルバネ３３ａ，３３ｂの付勢力によって常にカム面１１ａ側に付勢されており、バルブ部材７ａ，７ｂを閉から開にする際には、各コイルバネ３３ａ，３３ｂの付勢力を利用してバルブ部材７ａ，７ｂから離れる。また、この構成により、球体３ａ，３ｂのカム面１１ａとの当接は常時確実なものとなり、球体３ａ，３ｂは、カム面１１ａの面形状に沿って確実な動作をすることとなる。
【００３４】
また、このコイルバネ３３ａ，３３ｂは、第２のカム部材１２のカム面１２ａの突出部１２ｂによって、球体３ａ，３ｂが外側に移動させられる（回転軸２４を中心とした外側に押し出される）と、これを移動前の方向に戻すように働く。すなわち、コイルバネ３３ａ，３３ｂは、球体３ａ，３ｂが外側に移動させられた際にその移動に伴って伸張する。その際、コイルバネ３３ａ，３３ｂは、球体３ａ，３ｂとの当接状態は継続し、かつ収縮しようとする。そのため、第２のカム部材１２が回転し、カム面１２ａの突出部１２ｂと球体３ａ，３ｂとの当接が外れ、球体３ａ，３ｂが外側に押し出されない状況となると、コイルバネ３３ａ，３３ｂの収縮によって球体３ａ，３ｂは、移動前の位置へ戻される。
【００３５】
ロータ部収納体２７は、上述したように、ＳＵＳ（サス）とよばれる材質で形成され、同じ材質で形成された本体部２の外枠部材３１にＴＩＧ（タングステンイナートガス）溶接（接合部分をＴとする）により固定されている。なお、従来の冷媒用のバルブ駆動装置は、通常、本体部が真鍮で構成され、ロータ部収納体がＳＵＳで構成されている。そのため、両部材を接合するためには、その接合部分にロウ付けを行う必要が生じる。しかしながら、このロウ付け作業は、手作業となるため手間がかかる。また、手作業ではなく水素還元炉内で自動的にロウ付けするようにすると、真鍮部分から亜鉛ガスが発生して他の溶接部分等に割れが発生する等の問題が生じることもある。
【００３６】
本実施の形態のバルブ駆動装置１においては、上述したように、ロータ部収納体２７及び外枠部材３１を共にＳＵＳで成形したため、上述のような問題が発生せず、両者をＴＩＧ溶接で容易に一体化することができる。このようにして外枠部材３１に接合されたロータ部収納体２７は、外枠部材３１と協働して流体を封入するためのケース体４２を形成する。
【００３７】
第１のカム部材１１は、図１及び図３に示すように、有底の筒状部材で形成されており、開放端側には、本体部２に形成された開口に嵌め込まれたバルブ部材７ａ，７ｂに対向配置されるドーナツ形状のカム面１１ａを有している。このカム面１１ａは、球体３ａ，３ｂをバルブ部材７ａ，７ｂ方向へ押し付けて開口（バルブ部材７ａ，７ｂの一端側）に球体３ａ，３ｂを当接させることにより開口を閉塞すると共に、球体３ａ，３ｂを開口から離すことにより開口を開くものとなっている。なお、第１カム部材１１の底面(図示省略)の中心部は、上述のロータ部２３と同様、回転軸２４に挿通されている。
【００３８】
カム面１１ａは、球体３ａ，３ｂを開口を塞ぐ方向に動作させるための突出部１１ｃと、球体３ａ，３ｂを開口を開く方向に動作させるための低面部１１ｄと、突出部１１ｃ及び低面部１１ｄを連結するための２つの斜面１１ｅ，１１ｅとを有している。突出部１１ｃと低面部１１ｄは、回転軸２４の同方向の凹凸で形成されている。カム面１１ａの突出部１１ｃは、バルブ部材７ａ，７ｂの中心孔（開口）に向かって延出するように形成されており、図３に示すように、３６０度のカム面１１ａのうちの約２００度程度の範囲で形成されている。なお、この実施の形態では、突出部１１ｃが、低面部１１ｄに対して０．７ｍｍの高さを有するものとなっているが、この高さについては任意のものとして良い。各球体３ａ，３ｂは、この突出部１１ｃに対向している際には、バルブ部材７ａ，７ｂ側に押し付けられ開口を閉塞する。
【００３９】
また、低面部１１ｄは、カム面１１ａの残りの１６０度のうちの約９０度程度の範囲で形成されている。各球体３ａ，３ｂは、この低面部１１ｄに対向している際には、バルブ部材７ａ，７ｂから離れ、本体部２の開口を開放する。斜面部１１ｅ，１１ｅは、それぞれ約３５度づつの範囲で形成されている。この斜面部１１ｅ，１１ｅは、カム部材１１が回転する際、各球体３ａ，３ｂとの当接を低面部１１ｄから突出部１１ｃへ滑らかに切り換えるためのものとなっている。
【００４０】
また、第１のカム部材１１の外周面には、ロータ部２３の回転規制を行う、すなわちロータ部２３を所定の範囲でのみ回転可能とするための凸部１１ｆが、外側に延出するように形成されている。この凸部１１ｆは、本体部２の第１のカム部材１１の外周面と対向する部分に形成された回転止め用突起３４と当接可能な位置に形成されている。そして、凸部１１ｆは、第１のカム部材１１がロータ部２３と一体的に一方へ所定位置まで回転されると、回転止め用突起３４と当接する。このため、ロータ部２３は、それ以上の回転ができない。なお、本実施の形態では、この動作を本装置の原点位置出しとして利用するようにしており、その原点位置からステッピングモータ１３を所定ステップ駆動することによって動作開始点を定め、両バルブ部材７ａ，７ｂの開閉状態を制御するようになっている。この原点位置出し動作は、毎動作開始後に行うものとしてもよいし、数時間に１回行うようにしてもよい。
【００４１】
また、ロータ部２３が逆方向に所定位置まで回転した際も、当然に凸部１１ｆは、回転止め用突起３４にぶつかる。この凸部１１ｆは、第１カム部材１１の周面において２０度形成されている。一方、本体部２側の回転止め用突起３４も同様に２０度形成されている。そのため、ロータ部２３は、３２０度の範囲で回転可能となる。なお、本実施の形態では、通常時、この逆回転動作によって凸部１１ｆが回転止め用突起３４に当接しないようになっている。すなわち、凸部１１ｆが回転止め用突起３４に当接する前にステッピングモータ１３が停止するようにステップ数が定められている。このため、凸部１１ｆが回転止め用突起３４に当接する場合は、制御上の何らかのトラブルが生じてオーバーステップとなった場合であり、このような状態となった場合には、これを仮の原点位置として所定ステップ駆動し、本当の原点位置まで動作させることにより原点位置出しを行う。
【００４２】
本実施の形態のバルブ駆動装置１は、この３２０度の範囲に渡るロータ部２３の回転により、両球体３ａ，３ｂをそれぞれ動作させる。これによって、両球体３ａ，３ｂが、両バルブ部材７ａ，７ｂを開閉し、両バルブ部材７ａ，７ｂの開閉状態を３つの状態、すなわち、両方閉塞となる第１のモードと、一方が閉で他方が開となる第２，第３のモードとにすることができるものとなっている。
【００４３】
図３（Ａ）に示す第１のモードは、上述した第１のカム部材１１の２００度形成されている突出部１１ｃの両端近傍で両球体３ａ，３ｂを両バルブ部材７ａ，７ｂ側へ押し上げ、両バルブ部材７ａ，７ｂを共に閉塞した状態となっている。なお、この図３（Ａ）に示す第１のモードは、凸部１１ｆを回転止め用突起３４に当接させ、原点位置出しを行った状態を示しているが、凸部１１ｆが回転止め用突起３４にぶつかる寸前にステッピングモータ１３を停止させ、その状態を第１のモードとしても良い。
【００４４】
図３（Ｂ）に示す第２のモードは、第１のカム部材１１の突出部１１ｃの中間部分を球体３ａに当接させ、低面部１１ｄの中間部分を球体３ｂに当接させ、球体３ａでバルブ部材７ａを閉塞し、球体３ｂをバルブ部材７ｂから離してバルブ部材７ｂを開放した状態となっている。なお、この図３（Ｂ）に示す第２のモードは、原点位置から第１のカム部材１１を矢示α方向へ９０度回転させた状態を示しているが、第２のモードは、２００度に渡り形成されている突出部１１ｃが球体３ａとのみ当接していればよいので、原点位置から見て１０度から１６０度の範囲の回転ならば良い。しかしながら、本実施の形態では、第１のカム部材１１の回転角度と後述する第２のカム部材１２の回転角度との同期を取り、９０度回転した際に第２のカム部材１２の突出部１２ｂが球体３ｂを外側に押しやってバルブ部材７ｂを開放するようになっているので、９０度回転したときを第２のモードとしている。
【００４５】
図３（Ｃ）に示す第３のモードは、第２のモードから第１のカム部材１１を１８０度回転（原点位置から見ると２７０度回転）させた状態、すなわち突出部１１ｃの中間部分を球体３ｂに当接させ、低面部１１ｄの中間部分を球体３ａに当接させ、球体３ｂでバルブ部材７ｂを閉塞し、球体３ａをバルブ部材７ａから離してバルブ部材７ａを開放した状態となっている。なお、この図３（Ｃ）に示す第３のモードは、上述の第２のモードからは１８０度、原点位置からは第１カム部材１１を矢示α方向へ２７０度回転させた状態を示しているが、この第３のモードは、２００度に渡り形成されている突出部１１ｃが球体３ｂとのみ当接していればよいので、原点位置から見て１６０度から３２０度の範囲の回転ならば良い。しかしながら、本実施の形態では、第１のカム部材１１の回転角度と後述する第２のカム部材１２の回転角度との同期を取り、２７０度回転した際に第２のカム部材１２の突出部１２ｂが球体３ａを外側に押しやってバルブ部材７ａを開放するようになっているので、２７０度回転したときを第３のモードとしている。
【００４６】
第２のカム部材１２は、回転軸２４に支承されており、第１のカム部材１１と同様にロータ部２３と一体回転するものとなっている。第２のカム部材１２は、第１のカム部材１１と同軸上に配置されており、回転軸２４を回転中心として１８０度離れた位置に配置された両球体３ａ，３ｂの間に配置されている。この第２のカム部材１２の周面には、外周方向に突出する突出部１２ｂを有するカム面１２ａが形成されている。このカム面１２ａの突出部１２ｂは、第１のカム部材１１の低面部１１ｄのほぼ中央の部分と一致した角度に向かっている。
【００４７】
このように構成された第２のカム部材１２は、球体３ａ，３ｂが第１のカム部材１１のカム面１１ａの低面部１１ｄに対向している際、その球体３ａ，３ｂを外側に押し出すためのものとなっている。この構成により、球体３ａ，３ｂが低面部１１ｄに対向しバルブ部材７ａ，７ｂから離れているときには、第２のカム部材１２のカム面１２ａによって、球体３ａ，３ｂが開口を開閉するための動作方向（図１において左右方向）と直交する方向に移動されることとなる。すなわち、第２のカム部材１２は、球体３ａ，３ｂの外側方向への移動手段となっている。これによって、球体３ａ，３ｂは、確実にバルブ部材７ａ，７ｂの開口を開放することができる。
【００４８】
このような構成としたのは、以下の理由による。すなわち、球体３ａ，３ｂは、常時コイルバネ３３ａ，３３ｂによってカム部材１１のカム面１１ａ側に付勢されているため、低面部１１ｄと対向した際にはその付勢力によってバルブ部材７ａ，７ｂの開口から離れるようになっている。しかしながら、振動や流体の脈動により本体部２の内部に内圧が発生し、球体３ａ，３ｂが低面部１１ｄと対向しているにもかかわらず開口を塞いでしまう状態になるおそれがある。このような状態となると、内部の気圧が球体３ａ，３ｂを開口へ押しつけるように働くため、コイルバネ３３ａ，３３ｂの付勢力だけでは球体３ａ，３ｂが開口から離れなくなる危険性が生ずる。
【００４９】
さらに、このような状態においてコイルバネ３３ａ，３３ｂの付勢力のみで球体３ａ，３ｂを開口から離すような構成にする場合は、コイルバネ３３ａ，３３ｂにかなり強い付勢力を持たせる必要が生じる。また、そのような強い付勢力を有するコイルバネ３３ａ，３３ｂを用いるとすると、開から閉にする動作時には、逆にこの付勢力に抗して球体３ａ，３ｂをバルブ部材７ａ，７ｂ側に移動させなければならず、この動作に多大なモータトルクが必要となってしまう。
【００５０】
そこで、球体３ａ，３ｂが第１カム部材１１のカム面１１ａの低面部１１ｄと対向した際には、第２のカム部材１２の突出部１２ｂにより、強制的に球体３ａ，３ｂを外側に押し出してバルブ部材７ａ，７ｂから離す構成とし、モータトルク及びコイルバネ３３ａ，３３ｂの付勢力をそれ程アップしなくとも、確実に球体３ａ，３ｂをバルブ部材７ａ，７ｂから離し、開口を開放することができる。
【００５１】
本体部２は、この第１の実施の形態では、有底円筒形状のＳＵＳ製の外枠体３１と、この外枠体３１の内側に嵌め込まれたＳＵＳ製のガイド部材３２と、上述のバルブ部材７ａ，７ｂとから構成されている。外枠体３１は、絞り加工等により形成された有底の円筒形状となっており、その底面には上述した３つの開口が設けられている。これら３つの開口には、流入管５及び流出管６ａ，６ｂが、それぞれニッケルロウ付けにより接合されている（図１及び図２において接合部分をＮで示す）。さらに、外枠体３１の底面の中心には、後述するステッピングモータ１３の回転軸２４の一端を回転自在に支承するための軸受け凹部３１ｂが形成されている。
【００５２】
また、外枠体３１の開放端側には、上述したように、ＳＵＳで形成されたロータ部収納体２７がＴＩＧ（タングステンイナートガス）溶接により接合されている（図１及び図２において接合部分をＴで示す）。これにより、ロータ部収納体２７と協働してケース体４２を形成し、流入管５及び流出管６ａ，６ｂに連通された空間を封入するようにしている。このようにして形成されたケース体４２内には、ロータ部２３、回転軸２４、第１及び第２のカム部材１１，１２及び２つの球体３ａ，３ｂが配置されることとなる。
【００５３】
ガイド部材３２は、２つの球体３ａ，３ｂの動作の範囲を所定の範囲内とするためのものとなっている。ガイド部材３２は、図４に示すように、円筒状の側壁３２ａと、底面３２ｂとを備えた略カップ形状となっている。そして、このガイド部材３２は、外枠体３１の内側に回り止めされた状態で嵌め込まれるようになっている。なお、本実施の形態では、ガイド部材３２を外枠体３１と同様ＳＵＳで形成したが、ＰＢＴ等の樹脂材料や、ＰＢＴにガラス材料を１５％程度混入した混合樹脂材料等で形成するようにしても良い。
【００５４】
側壁３２ａの内側には、上述した第１及び第２のカム部材１１，１２と、カム面１１ａ，１２ａによって動作させられる弁体としての球体３ａ，３ｂが配置されている。また、側壁３２ａの内側には、ロータ部２３の回転規制を行うための回転止め用突起３４が設けられている。この回転止め用突起３４は、上述したように第１のカム部材１１の外周面に形成された凸部１１ｆと当接可能となっている。
【００５５】
また、底面３２ｂには、各バルブ部材７ａ，７ｂを挿通固定するためのバルブ収納孔３５ａ，３５ｂと、流入管５に挿通する挿通孔３６と、回転軸２４を挿通するための孔３７とが形成されている。これらの各孔３５ａ，３５ｂ，３６，３７は、上述した外枠部材３１に形成される各孔と重なる位置に配置されている。
【００５６】
バルブ収納孔３５ａ，３５ｂは、各バルブ部材７ａ，７ｂを挿通固定するための小径の固定用小孔３８ａ，３８ｂと、これらの固定用小孔３８ａ，３８ｂに連続する大径の大径孔３９ａ，３９ｂから構成されている。そして、バルブ部材７ａ，７ｂは、一端がガイド部材３２及び外枠体３１を挿通して両流出管６ａ，６ｂ内に突出し、他端が大径孔３９ａ，３９ｂの端部より若干突出するように固定用小孔３８ａ，３８ｂに圧入固定されている。なお、大径孔３９ａ，３９ｂ内のバルブ部材７ａ，７ｂの外周面と大径孔３９ａ，３９ｂの内壁との間には、僅かな隙間が形成される。この隙間は、バルブ部材７ａ，７ｂに巻装されたコイルバネ３３ａ，３３ｂのためのスペースとなっている。
【００５７】
さらに、大径孔３９ａ，３９ｂには、各球体３ａ，３ｂの動作範囲を規制するためのガイド孔４０ａ，４０ｂが連続して形成されている。各ガイド孔４０ａ，４０ｂは、その中心位置がバルブ部材７ａ，７ｂの中心孔の各中心位置より外側に配置された略楕円形状で形成されている。そのため、各球体３ａ，３ｂは、上述の第２のカム部材１２によって外側に押し出されると、これらの各ガイド孔４０ａ，４０ｂ内の外側の位置へ移動する。
【００５８】
なお、バルブ部材７ａ，７ｂは、それぞれ一端が本体部２の内部空間側へ、他端が本体部２の外側、すなわち流出管６ａ，６ｂの流路内側へ突出するように、本体部２の各開口に嵌め込まれている。これらのバルブ部材７ａ，７ｂの中心孔は、それぞれ球体３ａ，３ｂが当接することによって開口を完全に閉塞できるような形状となっている。すなわち、各バルブ部材７ａ，７ｂの球体３ａ，３ｂと対向する側の開口は、球体３ａ，３ｂと略同一形状の円弧状受け面となっている。
【００５９】
ところで、前述のロータ部収納体２７の側面外周には、コイル２１が巻装されたステータ部２２が装着される。このステータ部２２は、ステータ部収納体２６に収納された状態で本体部２に取り付けられる。なお、ステータ部収納体２６を本体部２に取り付ける際、ステータ部収納体２６は、弾性力を有するホルダー４１によって本体部２に対して着脱自在に保持されるようになっている。ステータ部収納体２６には、ホルダー４１の先端部に設けられた係止爪４１ｃが引っかかるような段部２６ａが形成されている。
【００６０】
ホルダー４１は、本体部２に対してその弾性力により本体部２の外周を締め付けるような状態で保持される。そして、このとき、突起（図示省略）が、本体部２に食い込むような状態となるので、周方向に動いたりすることがなく確実な保持状態が得られる。
【００６１】
このように本体部２にホルダー４１が取り付けられた状態で、ステータ部２２が収納されたステータ部収納体２６を、本体部２に取り付ける。このとき、本体部２に既に接合されたロータ部収納体２７をステータ部収納体２６の中央の空間部に挿入するようにしてステータ部収納体２６を本体部２方向にスライドさせて行く。
【００６２】
これにより、そのステータ部収納体２６に設けられた段部２６ａに、ホルダー４１の係止爪４１ｃがその弾性力によって落ち込み、ステータ部収納体２６は本体部２に保持される。なお、このステータ部収納体２６を本体部２から取り外す際は、ステータ部収納体２６を本体部２から引き離す方向に強く引っ張ることにより外すことができる。
【００６３】
このように、ステータ部収納体２６は、本体部２に対してワンタッチで着脱できるので、ステータ部２２やコイル２１部分、さらには、これらに接続された電源供給部２５部分などのメンテナンス時には便利なものとなる。
【００６４】
次に、上述したように構成された第１の実施の形態のバルブ駆動装置１におけるバルブの開閉動作について説明する。
【００６５】
まず、本装置を冷媒流通路等の所定の位置に取り付けた後、ステッピングモータ１３を所定ステップ駆動して原点位置出し動作を行う。すなわち、ステッピングモータ１３のコイル２１を通電状態とし、所定ステップ（３２０度回動するためのフルステップ）分、ロータ部２３を所定の方向に回転する。これにより、第１及び第２のカム部材１１，１２がロータ部２３と一体的に回転する。そして、原点位置まで回転すると、第１カム部材１１の周面に形成された凸部１１ｆが本体部２側に形成された回転止め用突起３４にぶつかる。これによって、第１カム部材１１の回転が阻止され、ロータ部２３の回転も阻止される。このように回転阻止された状態で余分なステップを出力した位置を原点位置とする。
【００６６】
本実施の形態では、この原点位置では、上述した第１のモード、すなわちバルブ部材７ａ，７ｂが共に球体３ａ，３ｂによって閉塞された状態となっている（図３（Ａ）参照）。このため、流入管５からケース体４２内に流入された流体は、流出管６ａ，６ｂ側に流出されない。この状態から、流出管６ｂ側のみを開放し流出管６ａ側はそのまま閉塞状態を維持したい場合は、以下のように駆動する。
【００６７】
コイル２１に通電してロータ部２３を原点位置から９０度回転するように駆動する。すると、第１及び第２のカム部材１１，１２は、ロータ部２３と一体的に、図３（Ａ）において矢示α方向へ回転し、図３（Ｂ）の状態となる。この間、球体３ａは、第１のカム部材１１の突出部１１ｃとの当接を維持し、バルブ部材７ａ側に押し付けられたままの状態となっている。そのため、バルブ部材７ａは閉塞状態を維持され、流出管６ａ側には流体が流れないようになる。
【００６８】
一方、球体３ｂは、ロータ部２３の９０度の回転のうちの最初の１０度の回転で、まず第１のカム部材１１の突出部１１ｃとの当接が解除される。そして、球体３ｂは、この最初の１０度の回転の次の３５度の回転の際には、斜面部１１ｅと当接し、コイルバネ３３ｂの付勢力によって徐々にバルブ部材７ｂから離される。そして、このような計４５度の回転を経てから低面部１１ｄとの当接が開始される。このとき、球体３ｂは、コイルバネ３３ｂの付勢力によってさらにバルブ部材７ｂから離され、バルブ部材７ｂは開放状態となる。このため、流体は、流出管６ｂ側に流れることとなる。
【００６９】
なお、球体３ｂは、低面部１１ｄとの当接が開始され、さらにロータ部２３が４５度（原点位置から見て９０度）回転されたときには、第１のカム部材１１の回転に同期している第２のカム部材１２の突出部１２ｂにより外側（図３（Ｂ）において右側）に押し出される。このため、コイルバネ３３ｂの付勢力によりバルブ部材７ｂから離れない場合でも、第２のカム部材１２によって確実にバルブ部材７ｂから離れ、バルブ部材７ｂは開放状態となる。この結果、原点位置から９０度ロータ部２３が回転すると、バルブ部材７ａは閉塞することにより流出管６ａを閉塞状態、バルブ部材７ｂは開放することにより流出管６ｂを開放状態の第２のモードとなる。
【００７０】
次に、この状態、すなわち第２のモードとなっている状態から、開閉状態が逆となる流出管６ａを開放状態、流出管６ｂを閉塞状態とする第３のモードとする場合は、以下のように駆動する。
【００７１】
第２の状態（原点位置からロータ部２３が９０度回転した状態）からコイル２１に通電してロータ部２３を、先ほどの原点位置から第２のモードとするときと同様の方向に回転するように駆動する。すると、第１及び第２のカム部材１１，１２は、ロータ部２３と一体的に、図３（Ｂ）において矢示α方向へ回転する。
【００７２】
球体３ａは、ロータ部２３の最初の１００度（原点位置から見て９０度から１９０度）の回転の間、第１のカム部材１１の突出部１１ｃとの当接を維持し、バルブ部材７ａ側に押し付けられたままの状態となっている。そして、ロータ部２３の回転が１００度（原点位置から見て１９０度）を超えると、球体３ａは、第１のカム部材１１の突出部１１ｃとの当接が解除され、斜面部１１ｅとの当接が開始される。球体３ａは、この斜面部１１ｅと当接した状態での３５度の回転の際には、コイルバネ３３ａの付勢力によって徐々にバルブ部材７ａから離される。そして、このような計１３５度（原点位置から見て２２５度）の回転を経てから低面部１１ｄとの当接が開始される。このとき、球体３ａは、コイルバネ３３ａの付勢力によってさらにバルブ部材７ａから離され、バルブ部材７ａは開放状態となる。このため、流出管６ａ側に流体が流れることとなる。
【００７３】
なお、球体３ａは、低面部１１ｄとの当接が開始され、さらにロータ部２３が４５度（原点位置から見て２７０度）回転されたときには、第１のカム部材１１の回転に同期している第２のカム部材１２の突出部１２ｂにより外側（図３（Ｃ）において左側）に押し出される。このため、コイルバネ３３ａの付勢力によりバルブ部材７ａから離れない場合でも、第２のカム部材１２によって確実にバルブ部材７ａから離れ、バルブ部材７ａは開放状態となる。
【００７４】
一方、球体３ｂは、ロータ部２３の最初の４５度（原点位置から見て９０度から１３５度）の回転の間、第１のカム部材１１の低面部１１ｄとの当接を維持し、バルブ部材７ｂから離れた状態を維持する。この間、球体３ｂと第２のカム部材１２の突出部１２ｂとの当接は解除となる。そのため、球体３ｂは、コイルバネ３３ｂの付勢力により、内側（図３（Ｂ）において左側）方向へ移動し、突出部１２ｂに押し出される前の位置へ戻る。
【００７５】
そして、ロータ部２３の回転が４５度（原点位置から見て１３５度）を超えると、球体３ｂは、第１のカム部材１１の低面部１１ｄとの当接が解除され、斜面部１１ｅとの当接が開始される。そして、球体３ｂは、この斜面部１１ｅと当接した状態での３５度の回転の際には、コイルバネ３３ａの付勢力に抗して徐々にバルブ部材７ｂへ近づく。そして、このような計８０度（原点位置から見て１７０度）の回転を経てから、球体３ｂは突出部１１ｃとの当接が開始される。これによって、球体３ｂは、バルブ部材７ｂに完全に当接してバルブ部材７ｂを閉塞する。なお、ロータ部２３は、この後１００度（原点位置から見て１７０度から２７０度まで）回転する。この間、球体３ｂは、この突出部１１ｃとの当接を維持し、バルブ部材７ｂは閉塞状態を維持する。そのため、流出管６ｂ側には流体が流れない。
【００７６】
このように、原点位置から見てロータ部２３が２７０度回転すると、球体３ａは低面部１１ｄと当接すると共に第２カム部材１２のカム面１２ｂで外側に押し出されてバルブ部材７ａが開放し、球体３ｂは突出部１１ｃと当接しバルブ部材７ｂが閉塞状態となる。この結果、原点位置から２７０度ロータ部２３が回転すると、バルブ部材７ａを開放することにより流出管６ａを開放状態、バルブ部材７ｂを閉塞することにより流出管６ｂを閉塞状態の第３のモードとなる。
【００７７】
このようにして形成した第３のモードから再び第１のモードとする場合は、今までの方向と逆の方向に約２７０度ロータ部２３を回転すれば良い。なお、２７０度回転すると、第１のカム部材１１の凸部１１ｆが本体部２側の回転止め用突起３４にぶつかってしまうので、これを避けるため、２６０度程度回転するようにしてもよい。その場合、その状態から第２のモードとするには、上述の動作より１０度少ない回転、すなわち第１のモードから８０度回転する。
【００７８】
次に、本発明のバルブ駆動装置の第２の実施の形態を、図５を用いて説明する。なお、この第２の実施の形態は、上述の第１の実施の形態のバルブ駆動装置１と減速輪列４５を有する構成のみ異なることとなるので、共通する部分の詳細な説明は省略し、異なる部分を主に説明する。また、第１の実施の形態と同様の構成部分には、第１の実施の形態の説明に用いた符号を用いることとする。
【００７９】
第２の実施の形態のバルブ駆動装置５１は、図１に示したバルブ駆動装置１と同様、図５に示すように、その外観上の構成を大きく分けて説明すると、本体部２と、弁体としての２つの球体３ａ，３ｂと、これら２つの球体３ａ，３ｂを駆動するための駆動部４から構成されている。本体部２は、３つの開口を有していおり、そのうちの１つは流入管５に、残りの２つの開口は各流出管６ａ，６ｂにそれぞれ連結されている。なお、これら２つの開口、すなわち本体部２の流出管６ａ，６ｂの連結部位には、中心孔を有する筒状のバルブ部材７ａ，７ｂがそれぞれ嵌め込まれている。
【００８０】
駆動部４は、一側の端面にカム面１１ａを具備した第１のカム部材１１と、周面部にカム面１２ａを具備した第２のカム部材１２と、これら第１及び第２のカム部材１１，１２を回転駆動することにより球体３ａ，３ｂを本体部２内の所定の範囲内で動作させる駆動源となるステッピングモータ１３と、ステッピングモータ１３と第１及び第２のカム部材１１，１２との間に配置される減速輪列４５と、を有している。
【００８１】
減速輪列４５は、ステッピングモータ１３のロータ部２３の一方の端面２３ｄに一体的に形成された端面歯車部４５ａと、この端面歯車部４５ａに噛合する第１減速歯車４５ｂと、この第１減速歯車４５ｂと一体的に形成されたピニオン４５ｃと、このピニオン４５ｃに噛合する第２減速歯車４５ｄとから構成されている。そして、第２減速歯車４５ｄは、上述の第１及び第２のカム部材１１，１２と一体的に形成されている。なお、この実施の形態では、ロータ部収納体２７と本体部２の外枠部材３１との間に地板４６が挟持された状態となっている。この地板４６は、外周端の一部が湾曲した形状となっており、この湾曲した部分を利用して第１減速歯車４５ｂ及びピニオン４５ｃを支持する軸の両端を支持するようになっている。
【００８２】
このように構成された減速輪列４５を有しているため、ロータ部２３が回転すると、その回転が端面歯車部４５ａ、第１減速歯車４５ｂ、ピニオン４５ｃ及び第２減速歯車４５ｄを経て、第１及び第２のカム部材１１，１２に減速されて伝達される。そのため、第１及び第２のカム部材１１，１２は、ロータ部２３の回転速度に比して遅い速度でかつ強いトルクで回転されることとなる。そのため、上述の第１の実施の形態のバルブ駆動装置１に比して球体３ａ，３ｂを移動させる第１及び第２のカム部材１１，１２の駆動トルクがアップされ、バルブ部材７ａ，７ｂの開閉がより確実な動作となる。また、第１の実施の形態のバルブ駆動装置１と同様のトルクでバルブ部材７ａ，７ｂの開閉動作を行う場合は、モータトルクを小さくすることが可能となるため、ステッピングモータの小型化が可能となる。
【００８３】
次に、本発明のバルブ駆動装置の第３の実施の形態を、図６及び図７を用いて説明する。なお、この第３の実施の形態は、上述の第１の実施の形態のバルブ駆動装置１とステッピングモータの構成に関しては共通するため、この部分の詳細な説明を省略する。また、第１の実施の形態と同様の構成を有する部材に関しては、同様の符号を使用するものとする。
【００８４】
第３の実施の形態のバルブ駆動装置６１は、図１に示したバルブ駆動装置１と同様、図６に示すように、その外観上の構成を大きく分けて説明すると、本体部６２と、弁体としての２つの球体３ａ，３ｂと、これら２つの球体３ａ，３ｂを駆動するための駆動部６４から構成されている。本体部６２は、３つの開口を有しており、そのうちの１つは流入管５に、残りの２つの開口は各流出管６ａ，６ｂにそれぞれ連結されている。なお、これら２つの開口、すなわち本体部６２の流出管６ａ，６ｂの連結部位には、中心孔を有する筒状のバルブ部材７ａ，７ｂがそれぞれ嵌め込まれている。
【００８５】
駆動部６４は、一側の端面にカム面７１ａを具備したカム部材７１と、このカム部材７１を回転駆動することにより球体３ａ，３ｂを本体部２内の所定の範囲内で動作させる駆動源となるステッピングモータ１３と、を有している。なお、カム部材７１は、ステッピングモータ１３の端面に一体的に形成されている。
【００８６】
ステッピングモータ１３のステータ部２２は、ステータ部収納体２６に収納され、このステータ部収納体２６は後述するホルダー８１によって、本体部６２に着脱自在に取り付け可能となっている。ロータ部２３は、第１の実施の形態と同様の構成となっており、中心部分が回転軸２４に挿通されている。このロータ部２３は、ＳＵＳとよばれる金属製部材で形成されたロータ部収納体２７に収納されている。このロータ部２３に挿通された回転軸２４は、一端をロータ部収納体２７の底面２７ａの中心位置に形成された軸受け凹部２７ｂに、他端を本体部６２の外枠体６３の中心位置に形成された軸受け部６３ｂにそれぞれ回転自在に支承されている。
【００８７】
カム部材７１は、一方の端面に形成されたカム面７１ａを有しており、このカム面７１ａによって球体３ａ，３ｂをバルブ部材７ａ，７ｂ方向へ押し付けて開口（バルブ部材７ａ，７ｂの一端側）に球体３ａ，３ｂを当接させることにより開口を閉塞すると共に、球体３ａ，３ｂを開口から離すことにより開口を開くものとなっている。カム面７１ａは、図７に示すように、球体３ａ，３ｂを開口を塞ぐ方向に動作させるための突出部７１ｃと、球体３ａ，３ｂを開口を開く方向に動作させるための低面部７１ｄと、突出部７１ｃ及び低面部７１ｄを連結するための２つの斜面７１ｅ，７１ｅとを有している。カム面７１ａの突出部７１ｃは、バルブ部材７ａ，７ｂの中心孔（開口）に向かって延出するように形成されており、図７に示すように、３６０度のカム面７１ａのうちの約６０度程度の範囲で形成されている。なお、この実施の形態では、突出部７１ｃが、低面部７１ｄに対して０．７ｍｍの高さを有するものとなっているが、この高さについては任意のものとして良い。各球体３ａ，３ｂは、この突出部７１ｃに対向している際には、バルブ部材７ａ，７ｂ側に押し付けられ開口を閉塞する。
【００８８】
また、低面部７１ｄは、カム面７１ａの残りの３００度のうちの約２００度程度の範囲で形成されている。各球体３ａ，３ｂは、この低面部７１ｄに対向している際には、バルブ部材７ａ，７ｂから離れ、本体部６２の開口を開放する。斜面部７１ｅ，７１ｅは、それぞれ約５０度づつの範囲で形成されている。この斜面部７１ｅ，７１ｅは、カム部材７１が回転する際、各球体３ａ，３ｂとの当接を低面部７１ｄから突出部７１ｃへ滑らかに切り換えるためのものとなっている。
【００８９】
また、第１のカム部材７１の他方の端面の外周には、ロータ部２３の回転規制を行う、すなわちロータ部２３を所定の範囲でのみ回転可能とするための凸部７１ｆが形成されている。この凸部７１ｆは、本体部６２側に形成された回転止め用突起６４と当接可能な位置に形成されている。そして、凸部７１ｆは、カム部材７１がロータ部２３と一体的に一方へ所定位置まで回転されると、回転止め用突起６４と当接する。このため、ロータ部２３は、それ以上の回転ができない。なお、この第３の実施の形態では、この動作を本装置の原点位置出しとして利用するようにしており、その原点位置からステッピングモータ１３を所定ステップ駆動することによって動作開始点を定め、両バルブ部材７ａ，７ｂの開閉状態を制御するようになっている。この原点位置出し動作は、毎動作開始後に行うものとしてもよいし、数時間に１回行うようにしてもよい。
【００９０】
また、ロータ部２３が逆方向に所定位置まで回転した際も、当然に凸部７１ｆは、回転止め用突起６４にぶつかる。この凸部７１ｆは、カム部材７１の周面において２０度形成されている。一方、本体部６２側の回転止め用突起６４も同様に２０度形成されている。そのため、ロータ部２３は、３２０度の範囲で回転可能となる。なお、この第３の実施の形態では、通常時、この逆回転動作によって凸部７１ｆが回転止め用突起６４に当接しないようになっている。すなわち、凸部７１ｆが回転止め用突起６４に当接する前（通常は上述したように原点位置から見て２００度程度回転した際）にステッピングモータ１３が停止するようにステップ数が定められている。このため、凸部７１ｆが回転止め用突起６４に当接する場合は、制御上の何らかのトラブルが生じてオーバーステップとなった場合であり、このような状態となった場合には、これを仮の原点位置として所定ステップ駆動し、本当の原点位置まで動作させることにより原点位置出しを行う。
【００９１】
この第３の実施の形態のバルブ駆動装置６１は、この２００度の範囲に渡るロータ部２３の回転により、両球体３ａ，３ｂをそれぞれ動作させる。これによって、両球体３ａ，３ｂが、両バルブ部材７ａ，７ｂを開閉し、両バルブ部材７ａ，７ｂの開閉状態を３つの状態、すなわち、両方閉塞状態となる第１のモードと、一方が閉状態で他方が開状態となる第２，第３のモードとにすることができるものとなっている。
【００９２】
図７（Ａ）に示す第１のモードは、上述したカム部材７１の突出部７１ｃにより一方の球体３ａがバルブ部材７ａ側へ押し上げられ、他方の球体３ｂが低面部７１ｄによりバルブ部材７ｂから離れた状態となっている。すなわち、バルブ部材７ａは閉塞状態、バルブ部材７ｂは開放状態となっている。なお、この図７（Ａ）に示す第１のモードは、凸部７１ｆを回転止め用突起６４に当接させ、原点位置出しを行った状態を示しているが、凸部７１ｆが回転止め用突起６４にぶつかる寸前にステッピングモータ１３を停止させ、その状態を第１のモードとしても良い。
【００９３】
図７（Ｂ）に示す第２のモードは、上述の第１のモードからカム部材７１を１１０度回転させた状態となっている。この状態は、カム部材７１の低面部７１ｄの両端近傍部分を両球体３ａ，３ｂに当接させることによって、両バルブ部材７ａ，７ｂを共に開放状態としたものとなっている。すなわち、この第３の実施の形態では、第１及び第２の実施の形態と異なり、バルブ部材７ａ，７ｂを両方開状態とすることができると共に、両方閉状態とはならない構成となっている。そのため、振動や脈動等により内圧が変化し、バルブ部材７ａ，７ｂが両方閉塞状態のまま開放されなくなるという現象が生じない。そのため、この第３の実施の形態では、上述の第１及び第２の実施の形態のように両球体３ａ，３ｂを外側に押しやることにより完全密閉状態を解除するための第２のカム部材を用いない構成となっている。
【００９４】
図７（Ｃ）に示す第３のモードは、第２のモードからカム部材７１を９０度（原点位置から見ると２００度）回転させた状態となっている。この状態は、上述したカム部材７１の低面部７１ｄにより一方の球体３ａがバルブ部材７ａから離れた状態となり、他方の球体３ｂが突出部７１ｃによりバルブ部材７ｂ側に押し付けられた状態となっている。このため、バルブ部材７ａは開放状態、バルブ部材７ｂは閉塞状態となっている。
【００９５】
本体部６２は、この第３の実施の形態では、有底円筒形状の真鍮製の外枠部材６３と、この外枠部材６３の内側に圧入により嵌め込まれたＰＢＴ（ポリブチレンテフタレート）製のガイド部材６７と、上述のバルブ部材７ａ，７ｂとから構成されている。本体部６２の底面６２ａには３つの開口が形成されている。これら３つの開口には、流入管５及び流出管６ａ，６ｂが、それぞれ水素還元炉による銀ロウ付けにより接合されている（図６において接合部分をＷで示す）。さらに、外枠体６３の底面の中心には、後述するステッピングモータ１３の回転軸２４の一端を回転自在に支承するための軸受け凹部６３ｂが形成されている。
【００９６】
また、本体部６２の後端部分には、本体部６２に対して水素還元炉による銀ロウ付けにより接合されたＳＵＳ製の鍔状プレート７０が設けられ（接合部分をＷとして示す）、その鍔状プレート７０にはステッピングモータ１３のロータ部２３を収納する有底のロータ部収納体２７が固定されている。なお、上述したステータ部２２は、このロータ部収納体２７の外側に配置されている。
【００９７】
ガイド部材６７は、ＰＢＴ（ポリブチレンテフタレート）にガラス材料を１５％混入した混合樹脂材料で形成されている。すなわち、このガイド部材６７の内側には、ロータ部２３の端面に形成されたカム部材７１と、このカム部材７１によって動作させられる弁体としての球体３ａ，３ｂが配置されており、このガイド部材６７が、外枠体６３の内側に圧入等により嵌め込まれるようになっている。なお、このガイド部材６７の内側には、ロータ部２３の回転規制を行うための回転止め用突起６４が設けられており、上述した第１のカム部材７１に形成された凸部７１ｆと当接可能となっている。
【００９８】
次に、このように構成された第３の実施の形態のバルブ駆動装置１におけるバルブの開閉動作について説明する。
【００９９】
まず、本装置を冷媒流通路等の所定の位置に取り付けた後、ステッピングモータ１３を所定ステップ駆動して原点位置出し動作を行う。すなわち、ステッピングモータ１３のコイル２１を通電状態とし、所定ステップ（３２０度回動するためのフルステップ）分、ロータ部２３を所定の方向に回転する。これにより、カム部材７１がロータ部２３と一体的に回転する。そして、原点位置まで回転すると、カム部材７１に形成された凸部７１ｆが本体部６２側に形成された回転止め用突起６４にぶつかる。これによって、カム部材７１の回転が阻止され、ロータ部２３の回転も阻止される。このように回転阻止された状態で余分なステップを出力した位置を原点位置とする。
【０１００】
この第３の実施の形態では、この原点位置では、上述した第１のモード、すなわち一方のバルブ部材７ａが閉塞、他方のバルブ部材７ｂが開放された状態となっている（図７（Ａ）参照）。このため、流入管５から流入された流体は、流出管６ｂ側にのみ流出する。この状態から、両流出管６ａ，６ｂを双方ともに開放したい場合は、以下のように駆動する。
【０１０１】
まず、コイル２１に通電してロータ部２３を原点位置から１１０度回転するように駆動する。すると、カム部材７１は、ロータ部２３と一体的に、図７（Ａ）において矢示β方向へ１１０度回転し、図７（Ｂ）の状態となる。
【０１０２】
球体３ａは、ロータ部２３が最初の５０度の回転をするまでの間、カム部材７１の突出部７１ｃとの当接を維持し、バルブ部材７ａ側に押し付けられたままの状態となっている。そして、５０度を超えると、カム部材７１の突出部７１ｃとの当接が解除される。そして、球体３ａは、この５０度の回転の次の５０度の回転の際には、斜面部７１ｅと当接し、コイルバネ３３ａの付勢力によって徐々にバルブ部材７ａから離される。そして、このような計１００度の回転を経てから低面部７１ｄとの当接が開始される。このとき、球体３ａは、コイルバネ３３ａの付勢力によってさらにバルブ部材７ａから離され、バルブ部材７ａは開放状態となる。このため、流体は、流出管６ａ側に流れることとなる。
【０１０３】
一方、球体３ｂは、上述の１１０度のロータ部２３の回転によっては、カム部材７１の低面部７１ｄとの当接が解除されない。そのため、球体３ｂは、コイルバネ３３ｂの付勢力によってバルブ部材７ｂから離れた状態を継続する。このため、流体は、流出管６ｂ側にも流れる。この結果、原点位置から１１０度ロータ部２３が回転すると、バルブ部材７ａ，７ｂ共に開放状態となり、両流出管６ａ，６ｂに流体が流れる第２のモードとなる。
【０１０４】
次に、この状態、すなわち第２のモードとなっている状態から、流出管６ａを開放状態、流出管６ｂを閉塞状態とする第３のモードとする場合は、以下のように駆動する。
【０１０５】
第２の状態（原点位置からロータ部２３が１１０度回転した状態）からコイル２１に通電してロータ部２３を、先ほどの原点位置から第２のモードとするときと同様の方向に回転するように駆動する。すると、カム部材７１は、ロータ部２３と一体的に、図７（Ｂ）において矢示β方向へ回転する。
【０１０６】
球体３ａは、この間の１１０度のロータ部２３の回転によっては、カム部材７１の低面部７１ｄとの当接が解除されない。そのため、球体３ａは、コイルバネ３３ａの付勢力によってバルブ部材７ａから離れた状態を継続する。このため、流体は、流出管６ａ側に流れる。
【０１０７】
一方、球体３ｂは、ロータ部２３の最初の１０度（原点位置から見て１１０度から１２０度の間）の回転の間、カム部材７１の低面部７１ｄとの当接を維持し、バルブ部材７ｂから離れた状態を維持する。そして、ロータ部２３の回転が１０度（原点位置から見て１２０度）を超えると、球体３ｂは、カム部材７１の低面部７１ｄとの当接が解除され、斜面部７１ｅとの当接が開始される。そのため、球体３ｂは、コイルバネ３３ｂの付勢力に抗して徐々にバルブ部材７ｂへ近づく。そして、このような計６０度（原点位置から見て１７０度）の回転を経てから、球体３ｂは突出部７１ｃとの当接が開始される。これによって、球体３ｂは、バルブ部材７ｂに完全に当接してバルブ部材７ｂを閉塞する。なお、ロータ部２３は、この後３０度（原点位置から見て２００度）回転する。この間、球体３ｂは、この突出部７１ｃとの当接を維持し、バルブ部材７ｂは閉塞状態を維持する。そのため、流出管６ｂ側には流体が流れないこととなる。
【０１０８】
このように、原点位置から見てロータ部２３が２００度回転すると、球体３ａが低面部７１ｄと当接するためバルブ部材７ａが開放し、球体３ｂは突出部７１ｃと当接するためバルブ部材７ｂが閉塞状態となる。この結果、原点位置から２００度ロータ部２３が回転すると、バルブ部材７ａを開放することにより流出管６ａを開放状態、バルブ部材７ｂを閉塞することにより流出管６ｂを閉塞状態の第３のモードとなる。
【０１０９】
なお、上述の各実施の形態は、本発明の好適な実施の形態の例であるが、これらに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々変形実施可能である。たとえば、上述の各実施の形態では、流出管が本体部に対して２つ連結されている、いわゆる３方弁タイプのバルブ駆動装置となっているが、本発明のバルブ駆動装置は、流出管が１つであってこの１つの流出管に挿通する開口が１つだけ形成されているタイプのものにも適用できる。
【０１１０】
なお、本体部内が完全に密閉状態となると、開口を塞いだ球体が開口から離れなくなってしまい、開口が開放されなくなってしまうおそれがある。そのため、上述の各実施の形態では、以下のような構成により、この問題を回避している。
【０１１１】
すなわち、第１の実施の形態では、両開口（両バルブ部材７ａ，７ｂ）が閉塞状態となっても、開放したい場合には、コイルバネ３３ａ，３３ｂの付勢力に加えて第２のカム部材１２の突出部１２ｂで球体３ａ，３ｂを外側に移動させることによって、球体をバルブ部材７ａ，７ｂから離す構成となっている。また、第２の実施の形態では、この第１の実施の形態と同様の構成に加えて、第１及び第２のカム部材１１，１２の駆動力を減速輪列４５によってトルクアップすることにより、さらに確実な動作を行うようにしている。一方、第３の実施の形態では、両開口のいずれかが必ず開放した状態となっているため、完全密閉状態にはならない。したがって、上述のような問題が生じない構成となっている。
【０１１２】
なお、上述の各実施の形態では、いずれも一方が開状態、他方が閉状態、あるいは双方閉状態の３モードを形成できるようにしているが、これらの３モードに双方開状態とするモードを加え、４モード可能としてもよいし、双方閉状態のモードの代わりに双方開状態とするモードを設けた３モードとしても良い。
【０１１３】
また、上述の各実施の形態では、カム面１１ａ，７１ａの突出部１１ｃ，７１ｃによって球体３ａ，３ｂを動作させて開口を塞ぎ、低面部１１ｄ，７１ｄによって球体３ａ，３ｂを動作させて開口を開放するようにしているが、その逆、すなわち、突出部１１ｃ，７１ｃによって球体３ａ，３ｂを動作させて開口を開放し、低面部１１ｄ，７１ｄによって球体３ａ，３ｂを動作させて開口を塞ぐような構成としても良い。
【０１１４】
また、上述の各実施の形態では、球体３ａ，３ｂを両バルブ部材７ａ，７ｂに対して動作させるカム部材（第１及び第２の実施の形態においては、第１のカム部材）に斜面部を設けて、切り換え動作を滑らかにするようにしていたが、ステッピングモータ１３のトルクが十分な場合には斜面部は必要ない。
【０１１５】
また、上述の各実施の形態では、球体３ａ，３ｂをカム面側に付勢するコイルバネ３３ａ，３３ｂを設け、このコイルバネ３３ａ，３３ｂの付勢力によって、カム部材の低面部と対向した状態の球体３ａ，３ｂを開口から離す構成としているが、球体３ａ，３ｂの自重のみで開口から離れる場合はこのコイルバネ３３ａ，３３ｂは不要となる。さらに、上述の第１及び第３の実施の形態では、ロータ部２３の端面をカム部材として構成したが、第２の実施の形態のようにカム部材と端面とは別部材で構成してもよい。またさらに、上述の各実施の形態では、開口を塞ぐ弁体を球体３ａ，３ｂとしたが、特に球体でなくとも良い。
【０１１６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のバルブ駆動装置は、駆動部にカム面を備えたカム部材を設け、カム部材のカム面によって弁体を動作させて本体部の開口を開閉するようになっている。そのため、従来のバルブ駆動装置で用いられているネジ部が必要ない。その結果、ネジの高精度な加工や弁体と開口の中心位置合わせ作業等の煩わしい作業を必要とせず、単純な構成により開口を弁体で開閉することが可能となる。また、ロータ部とカム部材が一体的に形成されているため、部品点数の減少及び装置の小型化に加えて組み立てコスト等の生産コストをも抑えることが能となり、大量生産に適した安価なバルブ駆動装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態であるバルブ駆動装置の縦断面図である。
【図２】図１のバルブ駆動装置を矢示ＩＩ方向から見た側面図である。
【図３】図１のバルブ駆動部材の第１のカム部材を矢示ＩＩ方向から見た図で、（Ａ）は原点位置となる第１のモード時の、（Ｂ）は原点位置から矢示α方向に９０度回転した状態となる第２のモード時の、（Ｃ）は原点位置から矢示α方向に２７０度回転した状態となる第３のモード時の第１のカム部材をそれぞれ示した図である。
【図４】図１のバルブ駆動部材のガイド部材を示す図で、（Ａ）は図１と同方向から見た断面図、（Ｂ）は（Ａ）を矢示Ｂ方向から見た図、（Ｃ）は（Ａ）を矢示Ｃ方向から見た図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態であるバルブ駆動装置の縦断面図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態であるバルブ駆動装置の縦断面図である。
【図７】図６のバルブ駆動部材のカム部材を矢示ＶＩＩ方向から見た図で、（Ａ）は原点位置となる第１のモード時の、（Ｂ）は原点位置から矢示β方向に１１０度回転した状態となる第２のモード時の、（Ｃ）は原点位置から矢示β方向に２００度回転した状態となる第３のモード時のカム部材をそれぞれ示した図である。
【符号の説明】
１バルブ駆動装置
２本体部
３球体（弁体）
４駆動部
５流入管
６ａ，６ｂ流出管
７ａ，７ｂバルブ部材（開口）
１１第１のカム部材
１１ａカム面
１１ｃ突出部
１１ｄ低面部
１１ｅ斜面部
１２第２のカム部材（移動手段）
１２ａカム面（移動手段）
１２ｂ突出部（移動手段）
１３ステッピングモータ（駆動源）
２３ロータ部
２３ｄ（ロータ部の）端面

Claims

流体を流入するための流入管及び流体を流出するための流出管に連結される本体部と、この本体部の上記流出管に連結される開口を開閉するため所定の範囲内で動作可能な弁体と、この弁体を駆動するための駆動部とを有するバルブ駆動装置において、上記駆動部に、上記弁体を動作させるためのカム面を具備したカム部材と、このカム部材と一体的に形成されるロータ部を有する駆動源となるモータとを備え、上記カム部材を上記ロータ部と共に一体回転させることにより上記弁体を動作させて上記開口の開閉するようにしたことを特徴とするバルブ駆動装置。
前記カム面に、前記弁体を前記開口を塞ぐ方向に動作させるための突出部と、前記弁体を前記開口を開く方向に動作させるための低面部とを設けたことを特徴とする請求項１記載のバルブ駆動装置。
前記突出部と前記低面部との間を斜面で連結すると共にそれらを前記カム部材の回転駆動軸と同方向の凹凸で形成していることを特徴とする請求項２記載のバルブ駆動装置。
前記カム面は、前記開口に対向配置されるものとし、前記突出部は前記開口に向かって延出されていることを特徴とする請求項２または３記載のバルブ駆動装置。
前記本体部側に、前記弁体を前記カム面側に付勢する付勢部材を設けたことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載のバルブ駆動装置。
前記ロータ部の端面を前記開口に対向配置すると共に、そのロータ部の端面を前記カム面としたことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載のバルブ駆動装置。
前記弁体を球体で構成する一方、前記開口に該球体と略同一形状の円弧状受け面を形成し、前記カム面で上記球体を前記開口方向に押し付けて前記開口に上記球体を当接させることにより前記開口を閉塞すると共に、前記カム面で上記球体を前記開口から離すことにより前記開口を開くようにしたことを特徴とする請求項２から６のいずれか１項記載のバルブ駆動装置。
前記低面部が前記球体に対向する際に、前記開口を開閉するための前記球体の動作方向と直交する方向に前記球体を移動させる移動手段を備えたことを特徴とする請求項７記載のバルブ駆動装置。
前記突出部が前記球体に対向する際に、前記付勢手段が、前記移動手段により移動させられた前記球体を移動前の方向へ戻すように構成されたことを特徴とする請求項８記載のバルブ駆動装置。
前記流出管及びこの流出管に連結される前記開口をそれぞれ２つ設け、かつこれら２つの開口に対応する前記弁体を２つ設けると共に、これら２つの弁体をそれぞれ動作させ、上記２つの開口を、少なくとも双方開状態、一方を開状態で他方を閉状態、一方を閉状態で他方を開状態の３つの状態を形成させることを特徴とする請求項１から９のうちのいずれか１項記載のバルブ駆動装置。
前記流出管及びこの流出管に連結される前記開口をそれぞれ２つ設け、かつこれら２つの開口に対応する前記弁体を２つ設けると共に、これら２つの弁体をそれぞれ動作させ、上記２つの開口を、少なくとも双方閉状態、一方を開状態で他方を閉状態、一方を閉状態で他方を開状態の３つの状態を形成させることを特徴とする請求項１から９のうちのいずれか１項記載のバルブ駆動装置。