JP2006057763A - バルブ駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 衝突音を発生させることなく突起部を原点復帰させることができ、弁体の位置を確実に把握することが可能なバルブ駆動装置を提供すること。
【解決手段】 ステッピングモータ１０のロータ１５に形成されたピニオン１５ｅに噛合して回転される歯車３６と一体に構成され、流出口１３ａ、１３ｂを開閉する弁体３０を有し、歯車３６には突出部３２が形成され、ピニオン１５ｅの近傍に形成された隙間２０に係合されたゴムリング１７に突出部３２が当接することにより弁体３０の回転が規制される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複数の開口を弁体で開閉して流体を分配するためのバルブ駆動装置に関するものである。

冷蔵庫において、共通の冷媒（流体）を複数の庫内冷却用に分配して各庫内を冷却するためのバルブ駆動装置には、図６（Ａ）、（Ｂ）に示すように、冷媒の流入口１３ｃ、および冷媒の流出口１３ａ′、１３ｂ′が厚さ方向に貫通する弁座プレート１３′と、この弁座プレート１３′の表面側および裏面側のうち表面側を覆う密閉ケース１９と、弁座プレート１３′の表面を摺動して流出口１３ａ′、１３ｂ′を開閉する歯車３６′と一体の弁体３０′とを有するものが用いられている。また、弁座プレート１３′に固定されたロータ支軸１８および弁体支軸３５′には、それぞれロータ１５′および弁体３０′が回転可能に支持されている（例えば、特許文献１参照）。

また、歯車３６′は、ロータ１５′のピニオン１５ｅと噛み合っており、ロータ１５′の回転に伴って、弁体支軸３５′の周りを回転駆動される。それ故、弁体３０′（図６（Ｂ）において斜線で示す領域）の角度位置を変更することにより、流出口１３ａ′、１３ｂ′の開閉を制御することができる。

このように構成したバルブ駆動装置において、流出口１３ａ′、１３ｂ′の開閉を正確に行う必要から、弁体３０′の位置を正確に把握する必要がある。故に、従来、図６（Ｂ）に示すように弁体３０′と一体の歯車３６′に突起部３２を形成し、この突起部３２がロータ１５′のピニオン１５ｅの近傍に当接して回転規制された位置を原点位置として検出し、弁体３０′位置のリセットを行っていた。図６（Ｂ）は、左側の歯車３６′の突起部３２がピニオン１５ｅ近傍に衝突した様子を示している。
特開２００３−２１２５４号公報

しかしながら、最近になって、冷蔵庫の静音化が高まった結果、原点検出において、突起部３２がピニオン１５ｅの近傍に当接した瞬間に発生する衝突音が問題になっている。また、突起部３２の原点復帰を確実に行わせるためには、突起部３２がピニオン１５ｅの近傍に当接した後にも通電を若干持続させる必要があり、上記特許文献１のように、駆動源としてステッピングモータを使用している場合には、突起部３２がピニオン１５ｅの近傍に当接した後のロック状態の間、突起部３２とピニオン１５ｅの近傍とが断続的に衝突する衝突音が持続するため、特に問題になっている。

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、衝突音をほとんど発生させることなく突起部を原点復帰させることができ、弁体の位置を確実に把握することが可能なバルブ駆動装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明では、流体の流入口、および流体の流出口を有し、前記流入口または前記流出口を開閉するための弁体と、該弁体を駆動する駆動機構とを有するバルブ駆動装置において、前記弁体は、前記駆動機構によって回転され前記流入口または前記流出口が開閉されるとともに、前記駆動機構および前記弁体を含む、前記駆動機構から前記弁体の間の動作部材に配設される当接部が当接し前記弁体の回転が規制される規制部を有し、前記当接部または前記規制部を弾性部材により形成したことを特徴とする。

本発明において、前記動作部材は歯車輪列を有し、互いに噛合する歯車部材の歯部またはその近傍に、前記当接部および規制部をそれぞれ設けることが好ましい。このように構成すると、動作部材としての歯車を利用して当接部および規制部を設けることができるので当接部および規制部を形成するための専用部材が不要になる。

本発明において、前記歯部の近傍に凹部を形成し、該凹部内にリング状に形成した前記弾性部材を配設することが好ましい。このように構成すると、当接部または規制部だけを弾性部材で形成することができるので、硬度が必要になる歯部を弾性部材で形成させずにすむ。しかも弾性部材はリング状なので、凹部内に極めて容易に装着することができる。

本発明において、前記弾性体は、ゴム弾性を有することが好ましい。

以上説明したように、本発明では、駆動機構および弁体を含む、駆動機構から弁体の間の動作部材に配設される当接部が当接し弁体の回転が規制される規制部を有しており、これらの当接部または規制部が弾性部材により形成されている。このため、当接部と規制部とが勢い良く衝突してもその衝撃が緩和されるため、衝突音がほとんど発生しない。さらに、当接部を弾性部材によって緩和された衝突に耐え得る強度まで低下させることができるので、装置の小型化が図れる。また、駆動機構としてステッピングモータを用いた場合において、確実に当接部を原点復帰させるため、当接部が規制部に当接した後にもステッピングモータへの通電を持続させたとしても、当接部と規制部とが断続的に衝突する衝突音の発生を問題ないレベルまで低減することができる。

図面を参照して、本発明を適用した冷蔵庫用のバルブ駆動装置の一例を説明する。

［全体構成］
図１（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ本発明を適用したバルブ駆動装置の縦断面図、および底面図である。図２（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ図１に示すバルブ駆動装置の要部を拡大した縦断面図、および弁体周辺を拡大し斜め上方からみた斜視図である。図３（Ａ）〜（Ｆ）はそれぞれ、図１に示すバルブ駆動装置における各モードの説明図である。図４は、本発明に係わる弁体の開閉チャートである。

図１において、本形態のバルブ駆動装置１は、弁座プレート１３と、この弁座プレート１３の表面側に被せられた密閉ケース１９とを備えている。

このバルブ駆動装置１においては、密閉ケース１９の内外を利用して、弁体３０を駆動する弁駆動装置としてのステッピングモータ１０が構成されている。ステッピングモータ１０において、ロータ１５は、密閉ケース１９の内側に配置されている一方、密閉ケース１９の外周側にステータ１６が配置されている。ステータ１６の固定コイル１６ａから引き出された巻き線端末は、端子ピン１６ｃに巻回され、端子ピン１６ｃとコネクタ１６ｂとがＦＰＣ１６ｄによって連結されている。なお、このコネクタ１６ｂに対して、マイクロコンピュータを備えた制御部（図示せず）から駆動信号を出力することにより、ロータ１５の回転、停止が制御される。

密閉ケース１９の下端側は拡径しており、ステータ１６を載置する段差を構成しているとともに、弁座プレート１３の外周縁に形成されている段差１３５と密に嵌合している。

図１に示すように、弁座プレート１３には、１つの流入口１３ｃと、２つの流出口１３ａ、１３ｂが開口している。１つの流入口１３ｃは、弁座プレート１３に差し込まれた流入パイプ２８ｃと連通しており、２つの流出口１３ａ、１３ｂは、弁座プレート１３に差し込まれた流出パイプ２８ａ、２８ｂにそれぞれ連通している。このため、流入口１３ｃから密閉ケース１９に導入された冷媒は、流出口１３ａ、１３ｂから流出することになる。

弁座プレート１３において、流出口１３ａ、１３ｂの近傍には軸孔１３ｄ、１３ｅがストレート孔として形成されており、これらの軸孔１３ｄ、１３ｅに対して、ロータ支軸１８の基端側、および弁体支軸３５の基端側がそれぞれロー付けにより固定されている。

本形態の場合、弁座プレート１３は、流入口１３ａ、１３ｂが形成されている領域を構成する円盤状の第１のプレート構成部材１１と、この第１のプレート構成部材１１が装着された円盤状の第２のプレート構成部材１２とから構成され、第１のプレート構成部材１１は、流入口１３ａ、１３ｂを開閉する際に弁体３０が摺動する領域の全体を構成可能な大きさを有している。

図１および図２において、弁体支軸３５には、弁体３０と一体になった歯車３６が回転可能に支持されている。本形態では、弁体３０は、弁座プレート１３の表面のうち、流出口１３ａ、１３ｂが形成されている領域を摺動して流出口１３ａ、１３ｂを各々開閉する共通の弁体として用いられている。なお、歯車３６には、図２（Ｂ）に示すように、歯部３６ａに対して、弁体３０と反対側に歯部３６ａより小径の円筒縁部３６ｂが形成されており、該円筒縁部３６ｂの外周には、径方向の外方に突出するとともに周方向に並設した２つの突起部３２、３２が形成されている。

また、歯車３６は、ピニオン１５ｅと噛み合っており、ステッピングモータ１０によって弁体支軸３５の周りを回転駆動される。従って、弁体３０も、ステッピングモータ１０によって回転駆動されるようになっている。

それ故、第１の流出口１３ａが閉状態で第２の流出口１３ｂが閉状態を閉−閉モードとし、第１の流出口１３ａが閉状態で第２の流出口１３ｂが開状態を閉−開モードとし、第１の流出口１３ａおよび第２の流出口１３ｂの双方が開状態を開−開モードとし、第１の流出口１３ａが開状態で第２の流出口１３ｂが閉状態を開−閉モードとしたとき、弁体３０（図３において斜線で示す領域）の角度位置を制御すれば、図３（Ａ）に示す閉−閉の原点位置（図４の０ステップ）、図３（Ｂ）に示す閉−閉モード（図４の３４ステップ）、図３（Ｃ）に示す閉−開モード（図４の１００ステップ）、図３（Ｄ）に示す開−開モード（図４の１５４ステップ）、図３（Ｅ）に示す開―閉モード（図４の１９５ステップ）、および図３（Ｆ）に示す開−閉の終点位置（図４の２００ステップ）をこの順に実現できる。

［ロータの詳細な構成］
本形態のバルブ駆動装置１におけるロータ１５は、図１および図２に示すように、外周側にマグネット１５ａが保持されロータ支軸１８に回転可能に支持されたマグネット保持部材１５ｂと、ロータ支軸１８に回転可能に支持されたピニオン部材１５ｄと、これらマグネット保持部材１５ｂとピニオン部材１５ｄとを一体回転可能に連結する連結部材１５ｃとにより構成されている。

ピニオン部材１５ｄは、内周側にロータ支軸１８が遊嵌可能に筒状に形成されており、外周側は、図において下方側にピニオン１５ｅが形成され、ピニオン１５ｅの上方側には外周の一部が軸線方向に沿って切り取られた、所謂、Ｄカットが施されている。

また、連結部材１５ｃも筒状に形成され、内周側には、ピニオン部材１５ｄのＤカットが施された外周が係合し、一体回転可能になっている。すなわち、ピニオン部材１５ｄのＤカットによって切り取られた外周面は平面になっているため、連結部材１５ｃの内周面には、この平面と対向するように平面が形成されており、両平面が当接するように両者を係合することにより一体回転が可能になっている。さらに、連結部材１５ｃの図において上方側は拡径されており、軸方向の３箇所に上端部まで達するスリットが形成されている。故に、あたかも円周方向に沿って、３つの係合部１５ｆが軸方向に延設されたかのような形状に構成されている。

マグネット保持部材１５ｂには、これら３つの係合部１５ｆが係合可能な係合溝が形成されており、この係合溝に３つの係合部１５ｆが係合して、マグネット保持部材１５ｂと連結部材１５ｃとが一体回転可能になっている。

マグネット保持部材１５ｂの上端と密閉ケース１９との間にはバネ部材２１が配設されており、ロータ１５を下方に付勢している。従って、ピニオン部材１５ｄの下端は弁座プレート１３に付勢状態で当接し、ステータ１６への通電に伴って発生する回転磁界によりマグネット保持部１５ｂが回転することにより、連結部材１５ｃおよびピニオン部材１５ｄが一体に回転する。

図２（Ａ）に示すように、ピニオン部材１５ｄのＤカット面を連結部材１５ｃの内壁の平面に一致させるようにして、ピニオン部材１５ｄを連結部材１５ｃに挿入すると、ピニオン部材１５ｄの上端が、連結部材１５ｃの段部１５ｇに当接した位置で位置決めされる。このとき、ピニオン１５ｅの上端と連結部材１５ｃの下端との間には隙間２０が形成されるようになっており、この隙間２０に規制部としてのＮＢＲ製からなるゴムリング１７が係合されている。なお、このゴムリング１７は必ずしもＮＢＲに限定されるものではなく、ＳＢＲ、ＢＲ、ＩＲ等、他の合成ゴムを用いてもよいし、天然ゴムを用いてもよい。

ここで、流出口１３ａ、１３ｂの開閉を正確に行う必要から、弁体３０の位置を把握する必要があるが、本形態の場合、歯車３６に形成された２つの突起部３２、３２が当接部として、弾性部材であるゴムリング１７に当接して回転規制された位置が原点位置になっている。なお、本形態では、図３（Ａ）に示す閉−閉の原点位置（図４の０ステップ）の位置および図３（Ｆ）に示す開−閉の終点位置（図４の２００ステップ）のときが原点位置になっている。

また、隙間２０の軸線方向の幅Ｄは、ゴムリング１７の直径より若干大きく形成されている。故に、ゴムリング１７が潰され変形されることはない。従って、ゴムリング１７が潰され、その直径が変化することがないので、弁体３０の原点位置の精度を向上させることができ、弁体３０による流出口１３ａ、１３ｂの開閉を正確に行うことができる。なお、本形態の場合、ステッピングモータを構成するロータ１５および歯車３６および弁体３０が動作部材になっている。

［本形態の効果］
このように、本形態では、歯車３６の突出部３２が当接し弁体３０の回転が規制されるゴムリング１７を有している。ゴムリング１７はゴム弾性を有し、突出部３２が勢い良く衝突してもその衝撃が緩和されるため、衝突音がほとんど発生しない。また、突出部３２をゴムリング１７によって緩和された衝突に耐え得る強度まで低下させることができるので、歯車３６の小型化、ひいてはバルブ駆動装置の小型化が図れる。また、突出部３２を確実に原点復帰させるため、突出部３２がゴムリング１７に当接した後、ステッピングモータ１０への通電を若干持続させたとしても、突出部３２とゴムリング１７とが断続的に衝突する衝突音の発生を問題ないレベルまで低減することができる。

また、本形態では、ピニオン部材１５ｅおよび歯車３６に、それぞれ突出部３２およびゴムリング１７が設けられているため突出部３２およびゴムリング１７を形成するための専用部材が不要になる。

さらに、本形態において、ピニオン１５ｅの近傍に隙間２０を形成し、この隙間２０内にゴムリング１７を配設しているため、硬度が必要になる歯部を弾性部材で形成させずにすむ。しかもゴムリング１７はリング状なので、隙間２０内に極めて容易に装着することができる。

［その他の実施の形態］
上記実施の形態におけるロータ１５は、ピニオン部材１５ｄと連結部材１５ｃとに分割形成されているが、必ずしもこのような構成に限定されるものではない。すなわち、図５に示すように、ピニオン部材１５ｄと連結部材１５ｃとを一体に形成してもよい。ただし、一体に形成する場合では、係合溝２０や係合部１５ｆ等を有した複雑な形状のため、軸線方向のみに開く金型では成形することができないので、上下および左右に開く金型を用いることにより行う。なお、軸線方向のみに開く金型を用いる場合には、係合溝２０を形成せずに成形した後、係合溝２０を切削等により別工程で形成すればよい。

また、上記実施の形態では、規制部としてゴムリング１７を用いているが、必ずしもゴムリング１７を用いる必要はなく、連結部材１５ｃ自身をゴム弾性を有する合成ゴムまたは天然ゴム等から構成してもよい。

さらに、上記実施の形態では、規制部としてゴムリング１７を用いているが、必ずしも規制部を弾性部材から構成する必要はなく、当接部側を弾性部材により構成してもよい。または、当接部と規制部との両者を弾性部材により構成してもよい。

さらにまた、規制部はロータ１５の一部に形成されているが必ずしもロータ１５に形成する必要はなく、弁座プレート１３と、弁座プレート１３の表面側に被せられた密閉ケース１９を含み、この両者によって構成される密閉空間に配設される如何なる部材に設けるようにしてもよい。

また、上記実施の形態では、当接部が歯車３６に形成されているが、必ずしも当接部を歯車３６に形成する必要はなく、ロータ１５を構成する各種部材や弁体３０等、動作部材の何れに形成してもよい。

（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ本発明を適用したバルブ駆動装置の縦断面図、および底面図である。 （Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ図１に示すバルブ駆動装置の要部を拡大した縦断面図、および弁体周辺を拡大し斜め上方からみた斜視図である。 （Ａ）〜（Ｆ）はそれぞれ、図１に示すバルブ駆動装置における各モードの説明図である。 本発明に係わるバルブ駆動装置における第１流入口および第２流入口の開閉チャートである。 本発明のその他の実施の形態に係わるバルブ駆動装置の要部を拡大した縦断面図である。 （Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、従来のバルブ駆動装置の（Ｂ）におけるＸ−Ｘ′の縦断面図、および左側の歯車の突起部がピニオン近傍に衝突した様子を示す説明図である。

符号の説明

１ バルブ駆動装置
１０ ステッピングモータ
１３ 弁座プレート
１５ ロータ
１５ａ マグネット
１５ｂ 保持部材
１５ｃ 連結部材
１５ｄ ピニオン部材
１５ｅ ピニオン
１５ｆ 係合部
１７ ゴムリング（弾性部材）
１８ ロータ支軸
１９ 密閉ケース
２０ 隙間（凹部）
３０ 弁体
３２ 突出部（当接部）
３５ 弁体支軸
３６ 歯車

Claims (4)

1. 流体の流入口、および流体の流出口を有し、前記流入口または前記流出口を開閉するための弁体と、該弁体を駆動する駆動機構とを有するバルブ駆動装置において、
   前記弁体は、前記駆動機構によって回転され前記流入口または前記流出口が開閉されるとともに、前記駆動機構および前記弁体を含む、前記駆動機構から前記弁体の間の動作部材に配設される当接部が当接し前記弁体の回転が規制される規制部を有し、前記当接部または前記規制部を弾性部材により形成したことを特徴とするバルブ駆動装置。
2. 請求項１において、前記動作部材は歯車輪列を有し、互いに噛合する歯車部材の歯部またはその近傍に、前記当接部および規制部をそれぞれ設けたことを特徴とするバルブ駆動装置。
3. 請求項２において、前記歯部の近傍に凹部を形成し、該凹部内にリング状に形成した前記弾性部材を配設したことを特徴とするバルブ駆動装置。
4. 前記弾性体は、ゴム弾性を有することを特徴とするバルブ駆動装置。
   

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