JP2002349741A

JP2002349741A - バルブ駆動装置

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Publication number: JP2002349741A
Application number: JP2001153996A
Authority: JP
Inventors: Katsuo Hashimoto; 勝夫橋元
Original assignee: Sankyo Seiki Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Nidec Instruments Corp
Priority date: 2001-05-23
Filing date: 2001-05-23
Publication date: 2002-12-04
Anticipated expiration: 2021-05-23
Also published as: KR20020090119A; US6708726B2; JP4080177B2; KR100890075B1; CN1306200C; CN1386996A; US20020179164A1

Abstract

(57)【要約】【課題】４モード（閉閉、開閉、閉開、開開）のモー
タ式三方弁の提供。【解決手段】ロータ２０のカム山面３０ａは球状弁体
１５ａ，ｂを押圧して両パイプ開口部１４ａ，ｂを閉鎖
する。ロータ２０が回動して、波面カム谷面３０ｂ対応
位置の卵形カム３２頂面３２ｂは対応する係合側球状弁
体１５ａ，ｂを押動し関連開口部１４ａ，ｂを開く。カ
ム移動手段１８は、作用面１８ａに盛上げた頂部１８ｆ
が卵形カム３２下面突起３２ｃに押し下げられ脚端部１
８ｈを支点に傾動する。突起３６ａ，ｂは平衡的にロー
タ２０を押上げて、山面３０ａを球状弁体１５ａ，ｂか
ら上方に離間する。押動部３５ａ，ｂで球状弁体１５
ａ，ｂを開口部１４ａ，ｂ直上から偏倚させ、開口部１
４ａ，ｂを同時に開く。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は冷凍機の冷媒制御に
係わり、具体的にはモータ式冷媒用三方弁の駆動手段に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のモータ式冷媒用三方弁には、樹脂
円板弁を回動して弁口を開閉する型式と、スチールボー
ルの移動で弁口を開閉する型式とがあって、a.開閉、b.
閉閉、c.閉開、d.開開の４モードを行う。ところで、樹
脂弁型は、樹脂円板弁を弁口に密着して回動するため、
４モードの構成は容易であるが、リーク防止のために回
動面を強く圧着して摺動させる構成であるから、摺動摩
擦によるトルクロスが大きく、回動面の摩耗が耐用寿命
に影響する。また、弁口の配置間隔や穴径を大きくする
と強大な操作トルクが必要になるから、弁口の配置間隔
や穴径にも制限を受ける。

【０００３】一方、ボール弁型は同一直線上に弁口が配
設でき、弁の開閉動作がボールの転動で行われるためト
ルクロスが小さく、弁口の配置間隔や穴径に対する自由
度は大きい。また、ロータ精度が低下してもボール弁に
押圧力が集中できるので、リークは少なく品質を安定さ
せることが容易である。しかしながら、弁操作カムの回
転軸両側の直径線に沿った直線上で等距離に配置した弁
口に対して、上記した４モードのうち、d.開開モードを
達成するには、例えば、両弁口が弁操作カムの回動角度
０°において同時に閉弁し、１８０°において同時に開
弁するという、弁操作カムには、同じ位置に対して同時
に全く逆の開閉操作を対応させることが必要となり構成
が困難となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】そこで、「開開モー
ド」のためのガイドを別設し、ガイド折曲げ端面にボー
ル弁を制御するロータにロータ度当たり部を設けてガイ
ドに載せ、ガイドの縁辺に沿ってロータ全体を上昇させ
てボール弁を解放する「開開モード」を構成した。とこ
ろが、「開開モード」の構成には、二箇所のボール弁を
弁口との整合位置から同時に逸脱させる必要があり、ボ
ール弁に作用するロータ突起を二箇所に設けなければな
らない。

【０００５】しかも、a.開閉、b.閉閉、c.閉開の３モー
ドでは、一方のロータ突起が機能範囲外に位置するよう
にしなければならないから、極めて狭い範囲でのモード
切替えが必要となり、ロータの形状・寸法には高い精密
度が要求される。機械的位置精度が厳密になると、対応
するモータの停止位置の精度が要求される。そこで、回
転位置のずれ防止対策として、ＤＣモータ駆動の場合
は、慣性移動量や非定トルク時の移動量などのばらつき
で位置センサが必要である。また、ステッピングモータ
駆動の場合は、機械的原点での回路認識のずれや、着磁
位置とカム位置とのずれなどでの動作不良対策が必要と
なる。さらに、ロータとガイドが構成する摺動部が付足
的なものだと、作用圧力に対応する圧着力の作用を受け
るから耐用寿命に影響する。

【０００６】そこで本発明の目的は、簡単な構成で、a.
開閉、b.閉閉、c.閉開、d.開開の４モードの作動が確実
に行え、信頼性および耐久性があるボール弁型モータ式
冷媒用三方弁を提供することである。

【０００７】

【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、基本的に三本
のパイプを相互に気密に接続して、そのうちの一本のパ
イプを他の二本のパイプと選択的に連通または閉止する
三方弁において、二本のパイプの開口を開閉する弁体
と、当該弁体を回動によって開閉操作するカム部材とを
有し、当該カム部材が軸方向へ摺動自在に支持され、前
記カム部材が前記回動によって所定位置に達すると前記
回動に連動して前記カム部材が軸方向へ摺動し前記二本
のパイプの開口を共に開状態にする機能部材を設けたも
ので、流体の流入パイプおよび流体の流出パイプが接続
され、前記流入パイプを通って内部に流入した流体を前
記流出パイプに導く流体流出路を設けてなる気密状の内
部空間を有する本体ケースからなる。

【０００８】ここで、バルブ駆動装置は、前記本体ケー
ス内に配設され、前記流入パイプまたは前記流出パイプ
に連結する複数の開口部を開閉する弁体と、前記弁体を
開閉するカム部材と、このカム部材を駆動する駆動手段
と、前記開口部を閉鎖する方向に前記弁体を押圧する前
記カム部材付勢手段とを備える。

【０００９】さらに、このバルブ駆動装置は、前記カム
部材付勢手段の付勢力に抗して前記カム部材を移動さ
せ、前記複数の開口部から関連する前記弁体を同時に離
間させて、前記複数の開口部を同時に連通させるカム移
動手段を前記機能部材として設けた。

【００１０】また、前記カム移動手段は、前記カム部材
の駆動で前記弁体が押圧される前記付勢力で揺動し、平
衡力で前記カム部材を前記付勢力と反対方向移動させる
シーソー部と、前記開口部から関連する前記弁体を同時
に離間させる押動部とを有する。そして、前記カム部材
は、前記駆動手段の駆動力によって前記シーソー部を押
動し、このシーソー部の反作用によって押圧方向と反対
方向に移動される。その上、前記シーソー部が押動され
る方向と、前記シーソー部による前記カム部材の移動方
向とを平行にして構成を簡略化する。

【００１１】また、前記カム移動手段は、前記カム部材
の軸線に沿った断面形状が上方に開口するほぼＵ字形状
をなし、上縁部を外方に延在させた両脚部の一方に前記
シーソー部の着力点と支点とを含み、他方に作用点とし
て前記弁体の押動部と、中央から前記弁体の押動部より
に前記カム部材を上方に押上げる摺動作用突起を形成し
た。好適には、前記カム移動手段に前記ガイド部に係合
するガイド係合部を設け、前記シーソー部の揺動方向を
規制した。

【００１２】さらに、前記弁体は球体であって、それぞ
れ前記ガイド部に位置規制され、弾性部材によってそれ
ぞれが関連する前記開口部との整合を復元する方向に付
勢されている。そして、前記駆動手段は、駆動源として
モータを含み、前記カム部材と一体にモータのロータを
形成し、前記本体ケースの外周にモータのステータを巻
装して固定した。

【００１３】上記したように、シーソー部を含むカム移
動手段は、ロータ下端に配設し、ロータと一体のカム部
材をシーソー部の着力点に作用させて、シーソー部を揺
動する突部を設け、ロータ主軸の左右に設けた作用点で
ロータを持ち上げるようにした。このようなカム移動手
段の形状としては、通常は相対移動が可能なように、ロ
ータとの間に小さなガタを持ち、ロータ回転力を上昇力
に変換する斜面部、ロータを押上げる作用点、揺動支
点、ガイド部と係合するシーソー部の回転規制腕および
球状弁体を開口部との整合位置から押出す押動部があ
る。

【００１４】前記弁体を開閉するカム部材は、球状弁体
を開口部に軸線に沿って押圧する軸と直角にラジアル方
向に展開する面カム、および球状弁体を卵形輪郭の周壁
によって開口部の整合位置から押出す外周カムで構成さ
れ、球状弁体は二方向からカム操作される。シーソー部
の着力点であるカム移動手段の斜面に係合してカム移動
手段を揺動する作用部材として、前記卵形外周カムには
先細の頂部が設けられる。

【００１５】このように、カム移動手段として部材を１
部品追加することによって、モード切換角度が大きくと
れるようになる。これにより、部品精度や組立精度が緩
和される。カム移動手段はシーソー部揺動支点の左右で
片側を重く構成し、ロータ下端の卵形外周カム先端凸部
による傾斜規制が作用しない限り、通常時は、自重によ
る重量バランスが保たれる。

【００１６】

【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は
本発明に係わるバルブ駆動装置の一実施例であって、部
分断面で概略の構成を示す側面図である。バルブ駆動装
置１０は、密閉された本体ケース１１に冷媒ガスが流入
するパイプ１２および冷媒ガスが流出するパイプ１３
ａ，１３ｂが気密に接続され、それぞれ本体ケース１１
内に開口する。

【００１７】本体ケース１１の下部を形成する主ケース
１１ａには、冷媒ガスの流路を切換えるために流出パイ
プ１３ａ，１３ｂそれぞれの開口部１４ａ，１４ｂを開
閉する球状弁体１５ａ，１５ｂ、これら二つの球状弁体
１５ａ，１５ｂに作用して開口部１４ａ，１４ｂを開閉
操作するカム部材１７、およびこのカム部材１７と連動
する機能部材としてのカム移動手段１８が配設される。
また、二つの球状弁体１５ａ，１５ｂには、位置の移動
を規制するガイド部材１６と、球状弁体１５ａ，１５ｂ
を開口部１４ａ，１４ｂを開放する偏倚位置Ｄから開口
部１４ａ，１４ｂを閉止する整合位置Ａにそれぞれ復帰
させる弾性部材として自動調心バネ部材１９を備える。

【００１８】本体ケース１１の上部を形成するカバーケ
ース１１ｂには、カム部材１７を回動する駆動部として
ロータ２０が収納され、カバーケース１１ｂの外周にス
テータ２１を巻装してモータ２２を構成する。ステータ
２１の電磁誘導でロータ２０は約３００°の範囲を往復
旋回駆動され、所定の回動角度位置で停止するように電
気制御される。

【００１９】主ケース１１ａとカバーケース１１ｂとは
外周に張出させたフランジ１１a1，１１b1の対向面を互
いに突き合わせ、気密に溶着して密閉された、ほぼ円筒
状のガス収納空間２３を画定する。カバーケース１１ｂ
の頂板１１b2と主ケース１１ａの底板１１a2との中心に
それぞれ凹設された軸支持部１１b3，１１a3は同心に整
合されて主軸２４が固定される。主軸２４は、ロータ２
０の中心孔２０ａに嵌挿されロータ２０を回動かつ摺動
自在に支持する。

【００２０】主ケース１１ａの底板１１a2に、冷媒ガス
を本体ケース１１内に流入させる流入パイプ１２と、本
体ケース１１内の冷媒ガスを流出させるための二本の流
出パイプ１３ａ，１３ｂとがそれぞれ気密に連結されて
いる。流出パイプ１３ａ，１３ｂの開口部１４ａ，１４
ｂは、球状弁体１５ａ，１５ｂのガイド部材１６（図５
参照）の台座１６ｃに穿設した透孔１６ａ，１６ｂで位
置決めし、立設させたバルブ継手管２６ａ，２６ｂの本
体ケース１１内の開端である。バルブ継手管２６ａ，２
６ｂは、本体ケース１１から突出させて外周を気密に溶
接した開端部に流出パイプ１３ａ，１３ｂが嵌装され
て、外周がバルブ継手管２６ａ，２６ｂの端縁に気密に
溶接される。

【００２１】開口部１４ａ，１４ｂは、球状弁体１５
ａ，１５ｂと擦合わせにより良好な気密性が維持可能で
着脱自在に密着される。球状弁体１５ａ，１５ｂは、開
口部１４ａ，１４ｂの端面から離脱しないようにガイド
枠２７ａ，２７ｂに規制されて、開口部１４ａ，１４ｂ
端面上を転動して開口部１４ａ，１４ｂの開閉機能を果
たす。また、自動調心バネ部材１９は、球状弁体１５
ａ，１５ｂを、常に開口部１４ａ，１４ｂを閉鎖する整
合位置Ａに向けて付勢している。

【００２２】軸支持部１１a3，１１b3に支持され、本体
ケース１１の中心に架設された主軸２４に回動および摺
動自在に支持されたロータ２０は、カバーケース頂板１
１b2の内面との間に、カム部材１７の付勢手段として釣
鐘状座金２８を介して挟装した圧縮スプリング２９に付
勢され、反対側の端面に設けた波面カム面３０で球状弁
体１５ａ，１５ｂ上端に圧接する。ロータ２０の外殻は
所定のパターンに着磁された永久磁石３１で、本体ケー
ス１１の外側に巻装したステータ２１が発生する磁界に
よってロータ２０の回動および停止位置が制御される。

【００２３】図２はロータ２０の部分図示で、図２
（ａ）は、図２（ｂ）のＡ−Ａ線に沿った縦断面図、図
２（ｂ）は、図２（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った平面図示
で、波面カム面３０ａ，３０ｂ，３０ｃと卵形カム３２
を示す。符号３３は、ロータ２０の回動範囲を規制する
係合突起で、波面カム面３０の外周面に突設され、特に
位置決め突起３３のフォロー面３３ａは、図５に示した
ガイド部材１６の回動規制板３４との当接位置を機械的
回動起点Ｓ（図３（ａ）参照）として電気制御信号との
マッチングを図る。

【００２４】球状弁体１５ａ，１５ｂを開閉するカム部
材１７は、球状弁体１５ａ，１５ｂに、図中上下方向に
作用する第一カムと図中横方向に作用する第二カムの二
種類のカムが協働する構成で、図２（ｂ）にその相互関
係配置が位置決め突起３３を含めて平面図示されてい
る。すなわち、第一カムは球状弁体１５ａ，１５ｂに、
図２の図中上方より臨むロータ２０の端面に形成された
波面カム面３０で、高さの異なる二面３０ａ，３０ｂと
その高低差を連続的に連結する斜面３０ｃからなる。便
宜上、波面カム面３０の最も外側に位置する端面３０ａ
を山面、内側に位置する面３０ｂを谷面とする。

【００２５】山面３０ａは、球状弁体１５ａ，１５ｂの
いずれか、または両方同時に圧接し、圧接側の球状弁体
１５ａ，１５ｂが圧縮スプリング２９の付勢力を支持し
て、開口部１４ａ，１４ｂを密閉する。一方、谷面３０
ｂは、必ず山面３０ａが球状弁体１５ａ，１５ｂの一方
に圧接してロータ２０の負荷を支持するので、相対する
他方の球状弁体１５ａ，１５ｂのいずれかから離間位置
に保たれる。

【００２６】図中、波面カム面３０から突出して球状弁
体１５ａ，１５ｂの中間に位置し、ほぼ同じ高さで、内
側から球状弁体１５ａ，１５ｂに側面から臨む卵形カム
３２は、外側の輪郭を画定する円弧面３２ａと、その一
部を円周外に突出させた頂面３２ｂとが中間の滑らかな
連続面と共に形成される。ロータ２０が回動すると、円
弧面３２ａは、球状弁体１５ａ，１５ｂから離間して旋
回する。しかしながら整合位置Ａにある球状弁体１５
ａ，１５ｂの一部は頂面３２ｂの旋回軌道内に入り込ん
で、図１に二点鎖線で図示されるように頂面３２ｂの旋
回に干渉する。

【００２７】図２（ｂ）に示されるように、頂面３２ｂ
の突出方向は谷面３０ｂに対応させてあり、頂面３２ｂ
に相対する球状弁体１５ａ，１５ｂのいずれかは、山面
３０ａの拘束を受けないから、軌道上で対応するいずれ
かの球状弁体１５ａ，１５ｂは自動調心バネ部材１９の
弾性保持力に抗して、強制的に軌道外に押動され整合位
置Ａから外側に向けて、球状弁体１５ａ，１５ｂを距離
ｄだけ偏倚させ、関連する開口部１４ａ，１４ｂのいず
れかが開かれる。図１では、球状弁体１５ｂについて図
示したが、対称位置にある球状弁体１５ａについても同
様である。

【００２８】図３はロータ２０の回転角度に対応する球
状弁体１５ａ，１５ｂの開閉モードを模式的に平面図で
示したものである。図３（ａ）は、位置決め突起３３の
フォロー面３３ａが回動規制板３４に当接したロータ２
０の機械的回動起点Ｓを示し、この位置で電気的制御回
路の初期設定とのマッチングが調整され、この位置を起
点に回動角度が計測される。このとき一方の球状弁体１
５ａには谷面３０ｂが相対し、球状弁体１５ａは不安定
な状態で開口部１４ａを閉鎖する。他方の開口部１４ｂ
の球状弁体１５ｂは波面カム面３０の山面３０ａ（ハッ
チングで示す）に圧着されて確実に開口部１４ｂを閉鎖
する。従って、開口部１４ａ，１４ｂは（(開)−閉）モ
ードとなる。開口部１４ａは開を（）で囲んで不安定さ
の表現とした。

【００２９】図３（ｂ）は、回動起点から図中反時計方
向（矢印ＣＣＷ）に４５°回動した位置を示す。このと
き開口部１４ａの上方には谷面３０ｂ領域が継続し、開
口部１４ｂの上方には山面３０ａが継続している。とこ
ろが、球状弁体１５ａは卵形カム３２の頂面３２ｂに整
合位置Ａから押出されるので（偏倚前の位置は二点鎖線
で図示してある−以下同様）、開口部１４ａ，１４ｂは
完全に（開−閉）モードとなる。

【００３０】図３（ｃ）は、ロータ２０が図３（ｂ）の
位置からさらに図中反時計方向（矢印ＣＣＷ）に９０°
回動した位置を示す。このとき両開口部１４ａ，１４ｂ
の上方には山面３０ａがきて球状弁体１５ａ，１５ｂは
いずれも山面３０ａからの圧着を受け、開口部１４ａ，
１４ｂは確実に（閉−閉）モードとなる。図３（ｄ）
は、ロータ２０が図３（ｃ）の位置からさらに図中反時
計方向（矢印ＣＣＷ）に９０°回動した位置を示す。こ
のとき一方の開口部１４ａの球状弁体１５ａは波面カム
３０の山面３０ａに圧着され、他方の開口部１４ｂの球
状弁体１５ｂは卵形カム３２の頂面３２ｂに押されて偏
倚し、開口部１４ａ，１４ｂは確実に（閉−開）モード
となる。

【００３１】図３（ｄ）の位置からロータ２０をさらに
図中反時計方向（矢印ＣＣＷ）に９０°回動させると、
図３（ｅ）に示すように、両開口部１４ａ，１４ｂの上
方には山面３０ａがくる。この回動位置で開口部１４
ａ，１４ｂを開−開モードを可能にするのが、本発明に
係わるバルブ駆動装置の目的である。そこでこの目的を
達成するために、ロータ２０の回転でロータ２０自らを
上方に摺動させて波面カム３０の球状弁体１５ａ，１５
ｂとの係合を阻止すると共に、同時に球状弁体１５ａ，
１５ｂを整合位置Ａから偏倚させる機能部材としてカム
移動手段１８を設けた。

【００３２】図４はロータ２０の回動を摺動に変換する
機能部材として第一実施例のカム移動手段１８を斜視図
で示す。カム移動手段１８は、卵形カム３２と図５に斜
視図で示すガイド部材１６の台座１６ｃとの間に自由な
係合状態で挟装される（図６および図７参照）。カム移
動手段１８の作用面１８ａの中央近傍の貫通孔１８ｂに
は主軸２４が緩挿され、主軸２４はさらに図５に示すガ
イド部材１６の中央部の透孔１６ｄを貫通する。カム移
動手段１８は、前壁１８ｃから前方に延在する二股腕１
８ｄの内縁がガイド係合部として、ガイド部材１６の縦
壁１６ｅの外縁を摺動自在に挟持する。

【００３３】図５はガイド部材１６の斜視図で、上述し
たように、基台１６ｃにはバルブ継手管２６ａ，２６ｂ
を主軸２４の貫通孔１６ｄに対して位置決めし、立設固
定する透孔１６ａ，１６ｂが穿設されている。また基台
１６ｃの両翼には球状弁体のガイド枠２７ａ，２７ｂが
ほぼ直角に立ち上がり、バルブ継手管２６ａ，２６ｂお
よび球状弁体１５ａ，１５ｂのそれぞれを、三方向から
囲む、平面形状がほぼコ字状で開端部同士が互いに中心
に向かって対向するように形成される。

【００３４】球状弁体１５ａ，１５ｂは、球状弁体のガ
イド枠２７ａ，２７ｂが画定するほぼ矩形状の内側空間
内に、開閉移動の範囲内での移動が許容され、かつ、バ
ルブ継手管２６ａ，２６ｂの開口部１４ａ，１４ｂから
脱落しないように保持される。さらに、ガイド部材１６
の縦壁１６ｅの外縁はカム移動手段１８から前方に延在
する二股腕１８ｃの内縁に摺接して、カム移動手段１８
がカム部材１７から受ける水平方向の作用力で主軸２４
周りを回動するのを規制する。縦壁１６ｅの上方延在部
分は縮幅されて、ロータ２０の回動規制板３４となる。

【００３５】球状弁体のガイド枠２７ａ，２７ｂの上縁
部から主ケース１１ａ内周壁面に当接するラジアル方向
の位置決め部３８ａ，３８ｂが延在して、ガイド部材１
６全体が、主ケース１１ａに対してラジアル方向に容易
かつ高精度に位置決めされる。このとき、位置決め部３
８ａ，３８ｂは、主ケース１１ａがカバーケース１１ｂ
側に連結される主ケース１１ａのフランジ１１a1とほぼ
同一の高さとなるように配置される。

【００３６】カム移動手段１８は、カム部材１７におけ
る卵形カム３２の頂面３２ｂから図中で下方に突出する
係合突起３２ｃ（図２参照）の作用によりロータ２０の
回動に連動して揺動する。すなわち、図６（ｂ）または
図７（ｂ）に示されるように、カム移動手段１８は、軸
線に沿った断面形状が上方に開口する近Ｕ字形の両脚部
で上縁部が外方に展開する作用面１８ａには、一方に揺
動斜面１８ｅを含む盛上げ部１８ｆが形成され、頂部１
８ｇの着力点直下に延在する脚端部１８ｈを支点とする
シーソー状の平衡機構部を形成する。

【００３７】近Ｕ字形の他方の脚部に球状弁体１５ａ，
１５ｂの押動部３５ａ，３５ｂが直立し、近Ｕ字形両脚
の上縁部を両側で結ぶ作用面１８ａの側縁中央付近に
は、弁体押動部３５ａ，３５ｂよりに摺動作用突起３６
ａ，３６ｂが上向きに凸設される。摺動作用突起３６
ａ，３６ｂは、シーソー部の作用点として卵形カム３２
の端面に作用し、波面カム面３０を一緒に上方へ主軸２
４に沿った摺動により上方に移動させ、球状弁体１５
ａ，１５ｂから離間する（図７（ｂ）参照）。

【００３８】図６および図７を参照してカム移動手段１
８の作用を説明する。図６は図３（ｄ）に相当し、ロー
タ２０は回動起点からこの位置に到るまでは、カム移動
手段１８に係合することはない。図７は図３（ｅ）に相
当し、卵形カム３２下面の係合突起３２ｃがカム移動手
段１８の斜面１８ｄに摺接してカム移動手段１８を脚端
部１８ｇを支点として揺動させ、突起３６ａ，３６ｂが
平衡力の反作用を卵形カム３２の端面に及ぼして、ロー
タ２０の波面カム３０を上方移動させて、山面３０ａと
球状弁体１５ａ，１５ｂとの間に空隙を形成し、弁体押
動部３５ａ，３５ｂで両方の球状弁体１５ａ，１５ｂを
開口部１４ａ，１４ｂとの整合位置Ａから同時に偏倚さ
せて、開口部１４ａ，１４ｂに（開−開）モードを形成
する。

【００３９】ここでロータ２０はすべてのモードを終了
し、電気的にモータ２２の回動限界が規制される。すな
わち、ロータ２０は回動起点Ｓから電気的回動限界Ｌe
まで約３００°の範囲を往復回動する。さらなる回動
は、ガイド部材１６の回動規制板３４がロータ２０の位
置決め突起３３のリード面３３ｂに当接して機械的に移
動が阻止される機械的限界Ｌmが設けられ、電気的回動
範囲との整合を図っている。

【００４０】図６の最大回動位置Ｌeからロータ２０を
反転させるとロータ２０上部の圧縮スプリング２９の付
勢力を受けて、卵形カム３２下面の係合突起３２ｃはカ
ム移動手段１８の頂部１８ｆから斜面１８ｄをロータ２
０と共に下降する。ロータ２０下面の波面カム面３０の
山面３０ａが球状弁体１５ｂに支えられると、係合突起
３２ｃはカム移動手段１８から完全に離間する。

【００４１】バルブ駆動装置１０は、波面カム面３０を
下方に向けモータ２２が上方に位置する、図１に示す姿
勢で設置されるから、係合突起３２ｃの押圧から解放さ
れたカム移動手段１８は、支点となる脚端部１８ｇより
二股腕１８ｄ側に重心があるので、重力の作用で自動的
に作用面１８ａが水平な位置に戻り、図６に示すように
前壁１８ｃ下端がガイド部材１６の台座１６ｃ上面に安
定に支持される。

【００４２】図８は、機能部材として設けた別の実施例
によるカム移動手段１１８の部分的概略図示で、図８
（ａ）は縦断面図、図８（ｂ）および図８（ｃ）はいず
れも、図８（ａ）のＢ−Ｂ線に沿ってカム移動手段１１
８の作動状態を説明する模式的平面図である。図中、上
述の実施例と共通する部材には同一符号を使用した。

【００４３】ロータ２０下面の波面カム面３０、卵形カ
ム１３２およびロータ２０外周の位置決め突起３３の形
状・寸法ならびに位置関係は変わらない。卵形カム１３
２下方の係合突起１３２ｃは頂面１３２ｂから先行方向
に９０°偏倚させた外周面１３２ａの下面に突設する。
カム移動手段１１８は、両側面に直径方向外向き突出す
る双頭の頂部１２０ａ，１２０ｂをもつ、ほぼ楕円形状
の押動カム１２０を円筒胴部１１８ａの片方の端面に形
成し、他方の端面１１８ｂは外側にフランジ１１８ｃを
張出し、この面に少なくとも４枚の鋸歯状歯を角度ピッ
チ９０°で設ける。便宜上、押動カム１２０は頂部１２
０ａを先行頂部とし、頂部１２０ｂを後行頂部とする。
頂部１２０ａ，１２０ｂの各輪郭は卵形カム１３２の輪
郭とほぼ同形に形成する。円筒胴部１１８ａを貫通する
中央孔１１８ｄは主軸２４に挿通されて円滑に回動およ
び摺動することができる。

【００４４】カム移動手段１１８の上面にはＣ字形の溝
１４０が穿設される。溝１４０の両端面は、図８（ｂ）
に示すように、紙面上方から見たとき、同心に置いた卵
形カム１３２の頂面１３２ｂを押動カム１２０の先行頂
部１２０ａから時計方向に９０°ずらせて重ね合わせた
とき、下面の突起１３２ｃが溝１４０内に納まり、突起
１３２ｃのリード面１３２c1が一致する溝端面１４０ａ
を先行端面とし、この位置から卵形カム１３２を同心に
置いたまま時計方向に１３５°回して突起１３２ｃのフ
ォロー面１３２c2が一致する溝端面１４０ｂを後行端面
となるように設定する。Ｃ字形の溝１４０は突起１３２
ｃが先行端面１４０ａから後行端面１４０ｂまでの範囲
を溝壁面１４０ｃおよび溝底面１４０ｄからなんら干渉
を受けることなく回動できるように設ける。

【００４５】カム移動手段頂部１２０ａ，１２０ｂの中
心を結ぶ軸線が開口部１４ａ，１４ｂの中心同士を結ぶ
軸線と垂直になるようにカム移動手段１１８を配置し
て、押動カム１２０後行頂部１２０ｂの後行面１１８ｇ
に当接する回り止ピン１１９をガイド部材１６の台座１
６ｃに植設する。カム移動手段１１８の円筒胴部１１８
ａの外周に捩じりコイルバネ１３９を捲回し、一端を押
動カム１２０に穿設した透孔１４１に挿通して固定し、
他端は回り止ピン１１９に係止する。捩じりコイルバネ
１３９は、押動カム１２０後行頂部１２０ｂの後行面１
１８ｇが回り止ピン１１９に圧接するように付勢する。
すなわち、カム移動手段１１８は、卵形カム１３２の下
面突起１３２ｃが溝１４０の中を回動して、溝の先行端
面１４０ａに係合するまで、押動カム１２０を回り止ピ
ン１１９との係止位置に保って待機する。

【００４６】ガイド部材１６の台座１６ｃには、カム移
動手段１１８の鋸歯状歯１１８ｂと同じピッチで互いに
補完し合う摺接斜面１１６ｇを切起す。従って、カム移
動手段１１８が捩じりコイルバネ１３９の付勢力で押動
カム１２０後行頂部１２０ｂの後行面１１８ｇが回り止
ピン１１９に当接した状態で、鋸歯状歯１１８ｂは台座
１６ｃの摺接斜面１１６ｇと最も深く咬合して全面が重
なり、カム移動手段１１８は最も低い位置に待機する。

【００４７】ロータ２０が回動起点Ｓから回転してき
て、卵形カム１３２の下面突起１３２ｃがカム移動手段
１１８のＣ字形溝１４０の先行端面１４０ａに当接した
位置（図８（ｂ）参照）から、カム移動手段１１８はロ
ータ２０と共に回動し、鋸歯状歯１１８ｂは摺接斜面１
１６ｇをせり上がり、卵形カム１３２の底面にカム移動
手段１１８の上面が当接してロータ２０を押し上げなが
ら互いの斜面の頂点同士が接し合う最高位置に達する。

【００４８】このとき波面カム面３０の山面３０ａは、
球状弁体１５ａ，１５ｂから十分離間する（図８（ａ）
参照）。そして、押動カム１２０は先行頂部１２０ａ、
後行頂部１２０ｂが共に球状弁体１５ａ，１５ｂを開口
部１４ａ，１４ｂを閉鎖する整合位置Ａから外方の偏倚
位置Ｄへ移動させて両開口部１４ａ，１４ｂを同時に開
放する。波面カム３０の山面３０ａが球状弁体１５ａ，
１５ｂに干渉することなく、確実な（開−開）モードを
達成することができる（図８（ａ），（ｃ）参照）。

【００４９】以上、本発明に係るバルブ駆動装置の実施
例について説明したが、上記実施例は、本発明を限定す
るものではなく、例えば、カム移動手段の揺動は左右、
前後、回転を規制して、揺動運動のみができるように構
成すればよい。このように、特許請求の範囲内で多様な
変更例や再構成が可能であることは当然予期されるとこ
ろである。

【００５０】

【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によれば、機能部材の追加によっ
て、モード切替角度が大きくとれるようになり、部品精
度や組立精度が緩和される。そして、a.開閉、b.閉閉、
c.閉開、d.開開の４モードを確実に制御できる信頼性が
高く耐久性のある三方弁を構成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わるバルブ駆動装置の一実施例を部
分的に断面で示した模式的側面図である。

【図２】本発明に係わるバルブ駆動装置におけるロータ
部分の図示で、（ａ）は（ｂ）のＡ−Ａ線に沿った縦断
面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿ったカム部材の平
面図、（ｃ）はカム部材の部分斜視図である。

【図３】本発明に係わるバルブ駆動装置におけるロータ
の回転角度に対応する各開閉モードの図示で、（ａ）は
回動起点、（ｂ）は閉−開モード、（ｃ）は閉−閉モー
ド、（ｄ）は開−閉モード、（ｅ）は開−開モードを説
明する模式的平面図である。

【図４】本発明に係わるバルブ駆動装置におけるカム移
動手段の斜視図である。

【図５】本発明に係わるバルブ駆動装置におけるガイド
部材の斜視図である。

【図６】本発明に係わるバルブ駆動装置におけるカム移
動手段の部分図で、閉−開モードを示し、（ａ）は平面
図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った部分断面図であ
る。

【図７】本発明に係わるバルブ駆動装置におけるカム移
動手段の部分図で、開−開モードを示し、（ａ）は平面
図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った部分断面図であ
る。

【図８】本発明に係わるバルブ駆動装置におけるカム移
動手段の第二実施例による部分図で、（ａ）は縦断面
図、（ｂ）および（ｃ）はいずれも、（ａ）のＢ−Ｂ線
に沿ってカム移動手段の作動状態を説明する模式的平面
図である。

【符号の説明】

１０バルブ駆動装置１１本体ケース１２流入パイプ１３ａ，ｂ流出パイプ１４ａ，ｂ開口部１５ａ，ｂ球状弁体１６ガイド部材１８カム移動手段２０ロータ２９圧縮スプリング３０波面カム３２卵形カム３３係合突起３５ａ，ｂ弁体押動部３６ａ，ｂ摺動作用突起

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ２５Ｂ 41/04 Ｆ２５Ｂ 41/04 ＺＦターム(参考） 3H062 AA02 AA07 AA13 BB30 CC01 CC27 DD03 EE06 HH04 HH09 3H063 AA01 AA08 BB32 CC03 DA14 DB15 EE08 GG02 3H067 AA04 AA32 BB03 BB13 CC32 DD08 DD12 DD32 DD44 GG02 GG24

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】三本のパイプを相互に気密に接続して、
そのうちの一本のパイプを他の二本のパイプと選択的に
連通または閉止する三方弁において、二本のパイプの開
口を開閉する弁体と、当該弁体を回動によって開閉操作
するカム部材とを有し、当該カム部材が軸方向へ摺動自
在に支持され、前記カム部材が前記回動によって所定位
置に達すると前記回動に連動して前記カム部材が軸方向
へ摺動し前記二本のパイプの開口を共に開状態にする機
能部材を設けたことを特徴とするバルブ駆動装置。
【請求項２】流体の流入パイプおよび流体の流出パイ
プが接続され、前記流入パイプを通って内部に流入した
流体を前記流出パイプに導く流体流出路を設けてなる気
密状の内部空間を有する本体ケースと、この本体ケース内に配設され、前記流入パイプまたは前
記流出パイプに連結する複数の開口部を開閉する弁体
と、前記弁体を開閉するカム部材と、このカム部材を駆動する駆動手段と、前記開口部を閉鎖する方向に前記弁体を押圧する前記カ
ム部材付勢手段とを備えるバルブ駆動装置において、前記カム部材付勢手段の付勢力に抗して前記カム部材を
移動させ、前記複数の開口部から関連する前記弁体を同
時に離間させて、前記複数の開口部を同時に連通させる
カム移動手段を前記機能部材として設けたことを特徴と
する請求項１に記載のバルブ駆動装置。
【請求項３】前記カム移動手段は、前記カム部材の駆
動で前記弁体が押圧される前記付勢力で揺動し、平衡力
で前記カム部材を前記付勢力と反対方向移動させるシー
ソー部と、前記開口部から関連する前記弁体を同時に離
間させる押動部とを有することを特徴とする請求項２に
記載のバルブ駆動装置。
【請求項４】前記カム部材は、前記駆動手段の駆動力
によって前記シーソー部を押動し、このシーソー部の反
作用によって押圧方向と反対方向に移動されることを特
徴とする請求項３に記載のバルブ駆動装置。
【請求項５】前記シーソー部が押動される方向と、前
記シーソー部による前記カム部材の移動方向とが平行で
あることを特徴とする請求項４に記載のバルブ駆動装
置。
【請求項６】前記カム移動手段は、前記カム部材の軸
線に沿った断面形状が上方に開口するほぼＵ字形状をな
し、上縁部を外方に延在させた両脚部の一方に前記シー
ソー部の着力点と支点とを含み、他方に作用点として前
記弁体の押動部と、中央から前記弁体の押動部よりに前
記カム部材を上方に押上げる摺動作用突起を形成したこ
とを特徴とする請求項３に記載のバルブ駆動装置。
【請求項７】前記カム移動手段に前記ガイド部に係合
するガイド係合部を設け、前記シーソー部の揺動方向を
規制したことを特徴とする請求項６に記載のバルブ駆動
装置。
【請求項８】前記弁体は球体であって、それぞれ前記
ガイド部に位置規制され、弾性部材によってそれぞれが
関連する前記開口部との整合を復元する方向に付勢され
ていることを特徴とする請求項１に記載のバルブ駆動装
置。
【請求項９】前記駆動手段は、駆動源としてモータを
含み、前記カム部材と一体にモータのロータを形成し、
前記本体ケースの外周にモータのステータを巻装して固
定したことを特徴とする請求項１に記載のバルブ駆動装
置。