JP2011185433A - 電動切換弁 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で複数の出口ポートを選択的に切り換えるとともに流量制御が可能な電動切換弁を提供する。
【解決手段】電動切換弁１は、弁本体１０の円周上に１個の入口ポートと３個の出口ポート１２を有し、各出口ポートに対向して３本の弁体１２０が配置される。冷媒が流入するキャン２０内にはロータ３０がシャフト６０により回転自在に支持される。キャン２０の外側にはステータとして機能するコイルユニット４０が取り付けられる。ロータ３０と一体に回転するカム部材８０はカム部８２の一部に凸部８２ａを有し、３本の弁体１２０を選択して押し上げて開弁する。カム部８２に形成する凸部は多段の段カム面又は傾斜カム面とすることにより、選択された弁においてカム部材の回転によって流量制御が可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、流路の切換えと流量の制御が可能な切換弁に係り、特に、冷蔵庫、空調機等の冷媒循環系に組み込んで使用するのに好適な、ステッピングモータを用いた電動切換弁に関する。

一般に、１本の流路Ａを流れる流体を２本の流路Ｂ及び流路Ｃのいずれかに任意に切り換えて流すようにする場合、通常、流路Ａと流路Ｂ、Ｃとの間に三方切換弁を介装する。

具体的には、例えば、冷蔵庫においては、圧縮機からの冷媒が導入される流路Ａと、冷媒を冷凍室側の蒸発器に導く流路Ｂと、冷媒を冷蔵室側の蒸発器に導く流路Ｃとの間に三方切換弁を介装し、流路Ａに導入された冷媒を、三方切換弁により流路Ｂと流路Ｃのいずれか一方のみに択一的に流すように構成されている。この場合、前記三方切換弁においては、流路Ａ（流入口）は常時開かれ、流路Ｂ（第１の流出口）が開けられているときは、流路Ｃ（第２の流出口）が閉じ、逆に、流路Ｂが閉じられているときは、流路Ｃが開くように構成されている。

特開２００２−３５７２７５号公報

近年、例えば、冷蔵庫においては、冷凍室、冷蔵室、及び野菜室にそれぞれ蒸発器を設けてそれぞれの室の冷却を確実に行わせるようにする傾向にあり、このような冷蔵庫では上記のような従来の三方弁、或いは四方弁のような切換弁では対応できない。また、飲料等の自動販売機の冷凍システムにおいては、季節に応じて運転モードの変更に伴って流路や流量を切り換える必要があるが、従来の切換弁では対応できないという問題がある。そこで、本発明の課題は、上記問題を解消できる切換弁として、冷凍室、冷蔵室、及び野菜室にそれぞれ蒸発器を設けてそれぞれの室の冷却を確実に行わせる冷蔵庫等に対応可能であってしかも流量を制御可能な四方弁等の電動切換弁を提供することにある。

本発明の電動切換弁は、流体が流入する入口ポート及び流体が流出する複数の出口ポートを有する弁本体と、弁本体に取り付けられる非磁性金属材料製の円筒形状のキャンと、キャンの内側に配置され、複数の出口ポートをそれぞれ開閉するように進退動可能な複数の棒状の弁体と、キャンの内側に回転自在に支持されるロータと、ロータの回転力が伝達されて回転し、複数の弁体を駆動するカム部材と、ステータとして機能するコイルユニットとを備えて、入口ポートを複数の出口ポートに選択的に連通するように流路を切換える電動切換弁であって、カム部材に、ロータの回転に応じて弁体を選択的に押し上げるとともに選択された弁体の押し上げ量を変更可能とする凸部が形成されている。
各弁での流量を制御するため、カム部材の凸部は、カム部材の回転方向に複数の段面を有する多段カム面に形成することができる。複数の段面は段高さが異なるように、また回転方向順次高さを増減させることができ、各段に応じて不連続で且つ段階的な流量制御を行う形状とすることができる。また、カム部材の凸部は、カム部材の回転方向に傾斜した傾斜カム面に形成することができる。傾斜カム面は連続的な斜面であるので、弁体との係合位置に応じて連続的且つ無段階な流量制御を行うことができる。多段カム面の最大段高さや傾斜カム面の最大高さは、当該弁体が開閉する出口ポートを通じる流れに求められる最大流量に応じて、弁体が押し上げ可能な最大高さ又はそれ以下の高さに設定することができる。
また、弁体はロータの回転軸に平行な軸線方向に配設され、出口ポートは、弁体の軸線と同一軸線を備える。弁体の本数が多数本の場合には、カム部材の径を大きくして、各弁に対して作用するカムの範囲を確保することが好ましい。また、弁体及び出口ポートは、ロータの回転軸の回りにほぼ等間隔の角度で隔置して配設することができる。更に、カム部材には、複数本の弁体が設けられることに応じて、周方向に隔置した複数個の凸部を形成することができる。
そして、弁本体側に固着されるストッパと、ロータと一体のカム部材に設けられてストッパに当接する脚部を備えるものである。
更に、弁体の頂部に配設されて弁体を出口ポートに向けて付勢する付勢手段を備えることができる。
更にまた、カム部材をロータに取り付けられる筒状の回転カム部材とし、凸部を回転カム部材の内側に形成して、弁体を回転カム部材の内方に配置することができる。或いは、ロータの出力側には減速機構を接続し、カム部材を減速機構の出力ギアに取り付けられている回転カム部材とすることができる。
更にまた、弁体を摺動自在に支持する弁ガイド孔は、弁本体に形成されることが望ましい。またその場合、弁本体にキャン内に連通する空間を形成し、弁ガイド孔と出口ポートとをその空間内に開口するように形成することができる。
更にまた、入口ポートは、出口ポートと平行に弁本体に形成することが出来る。

本発明はパルスモータを用いて、１個の入口ポートから流入する流体を複数の出口ポートに選択的に切り換えるとともに流量制御を可能とした簡素な構成を有する電動切換弁を得ることができる。即ち、パルスモータの出力を制御してカム部材の回転に応じて弁体を選択的に押し上げることで、出口ポートを選択的に切り換えることができる。更にその選択した弁体において、カム部材の移動量を制御することにより、カム部材の凸部が各弁体に対して占める位置を制御することで、弁体のリフト量を選択することができ、弁の各出口ポートに出力される流量を制御することができる。

本発明による電動切換弁の一実施例の全体構造を示す断面図。 図１に示す電動切換弁の要部の機構を概念的に示す説明図。 本発明による電動切換弁の要部の別例を示す斜視図。 本発明による電動切換弁の別の実施例の全体構造を示す断面図。

図１は、本発明の電動切換弁の全体構造を示す断面図であり、図２は図１に示す本発明の電動切換弁の要部の機構を、四方弁を例に取って概念的に示す説明図である。
全体を符号１で示す電動切換弁は、複数の直径を有する段付きの柱状体である弁本体１０を有し、弁本体１０には後述する冷媒等の入口となる常時開放された入口側のポート１１（図２）と複数の出口側のポート１２がロータ３０の回転軸に平行な軸線方向に設けられる。図示の例は四方弁であるので、一つの入口側のポート１１に対して三つの出口側のポート１２が設けられる。なお、入口側ポート１１は、ロータ３０の回転軸に平行な軸線方向以外の方向に設けられても良い。
図に示す各ポートには配管１４が接続される。弁本体１０の上部には、入口ポート１１と各出口ポート１２とを連通するように、該弁本体１０の外周方向に環状に形成された連通空間（空隙部）２００を介して弁支持部１００が一体に形成され、出口側のポート１２の上端に弁シート１１０ａ〜１１０ｃ（１１０で総称する）が形成される。この例においては、入口ポート１１と３本の出口ポート１２はほぼ９０度間隔で配置されている。また、前記環状の連通空間２００は、キャン２０の内部に連通している。
弁支持部１００は３本の出口側ポート１２のそれぞれと同軸（即ちロータ３０の回転軸に平行）でかつ上下に貫通する３つの弁ガイド孔２１０を備え、各弁ガイド孔２１０内において３本の棒状の弁体１２０ａ〜１２０ｃ（１２０で総称する）がその軸方向に摺動自在に支持される。すなわち、３本の出口側ポート１２（すなわち各弁シート１１０ａ〜１１０ｃ）は、３つの弁体１２０ａ〜１２０ｃ（各弁体１２０ａ〜ｃが挿入された各弁ガイド孔２１０）の軸線と同一軸線を備えている。
上述のように、弁本体１０の外周面から内側に向かって環状の連通空間２００が形成され、この連通空間２００内の上下相対向する面に各弁シート１１０ａ〜ｃと各弁ガイド孔２１０が開口するように該弁本体１０が形成されているため、弁シート１１０ａ〜ｃと弁ガイド孔２１０とをそれぞれ別部材に構成して配置する場合に比較して、各出口ポート１２の中心軸と各弁ガイド孔２１０の中心軸がずれことがなく、それぞれの同軸度が確保され、各弁による流体の制御が極めて良好に行われることができる。また、弁シート１１０ａ〜ｃと弁ガイド孔２１０とをそれぞれ別部材に構成して配置する場合では、弁体１２０が複数であるときに同心度のずれが累積して生じるおそれがあるが、この実施例ではそのような懸念もない。
また、入口ポート１１も、出口ポート１２と同様に（出口ポート１２と平行に）弁本体１０に形成されているので、その加工や成形も出口ポート１２の場合と同様に行うことができ、弁本体１０の製作が複雑化することがない。
なお、図１の例においては、弁本体１０にはさらに配管１４が挿入される孔が形成されているが、該孔は弁本体とは別の部品に形成し、該部品に弁本体１０を固定する構成をとっても良い。

弁本体１０の上部には、非磁性の金属材料で製作される円筒形状のキャン２０がリング状の受部材１０ａを介して取り付けられる。このキャン２０のキャン内部２０ａには、入口ポート１１から流入する冷媒等が充満される。なお、前記受部材１０ａは弁本体１０に直接形成されても良く、その場合、キャン２０は直接弁本体１０に取り付けられることができる。
キャン２０内には磁性材料で製作されるロータ３０が回転自在に配設される。ロータ３０は連結部材３２を介して回転部材７０に連結され、回転部材７０の下部には回転カム部材８０が取り付けられる。回転カム部材８０は円筒状であり、その内部には、当該回転カム部材８０の中心軸方向に突出する環状のカム部８２が設けられている。このカム部８２の周方向の一部領域には、３本の弁体１２０ａ〜１２０ｃを選択的に上方に移動させるための凸部８２ａが上方に突出するように設けられている。
環状のカム部８２の下面は、弁支持部１００の上面に摺動自在に載置される。
シャフト６０は、回転部材７０の中心に挿通され、該回転部材７０を回動自在に支持し、その下端部は弁本体１０に設けた穴に圧入等により固定されている。またシャフト６０の上部は、キャン２０の頂部近傍に設けた受け部材６２により保持される。
シャフト６０の外周部には、回転部材７０の下面と若干の間隙を保つようにキャップ９０が固定され、キャップ９０と各弁体１２０ａ〜１２０ｃの段付きを構成するフランジ部１２２ａ〜１２２ｃ（図２）との間に縮装された３本のスプリング９２により、各弁体１２０ａ〜１２０ｃは弁シート１１０ａ〜１１０ｃに向けて付勢される。
上記の構成を有することにより、シャフト６０及びキャップ９０は、一体となって弁本体１０に固定され、このシャフト６０を中心軸として、ロータ３０、連結部材３２、回転部材７０及び回転カム部材８０が一体となって回転可能となっている。なお、受け部材６２をキャン２０内に固定すると共に、シャフト６０をさらに受け部材６２に固定するようにしても良い。

キャン２０の外周部にはステータとして機能するコイルユニット４０が着脱自在に取り付けられる。このコイルユニット４０は巻線４２を巻き付けたボビン４４を樹脂４６で覆った構造を有する。
巻線４２は電線５０を介してターミナル５４に接続され、リード線５２を介して外部の給電装置に接続される。ステータとして機能するコイルユニット４０とキャン２０の内部のロータ３０は、ステッピングモータを構成する。このステッピングモータは例えば９６パルスでロータが３６０度回転する仕様を備える。
弁本体１０における弁体１２０の配置は、カム部８２の内側に円形状に並んだ配置となっている。カム部８２の山が弁体１２０のフランジ部に当接し、該弁体１２０がリフトされることにより弁シートが開となる。リフトしていない弁体１２０は弁シートに着座しているので、カム部８２と弁体のフランジ部との間には隙間がある。

図２は、本発明の電動切換弁の要部の機構を概念的に示す説明図であり、弁本体１０の弁シート形成面及び弁支持部１００、連通空間２００、弁支持部１００の貫通孔に摺動自在に挿入された３本の弁体１２０ａ〜１２０ｃ、及び回転カム部材８０に設けられた環状のカム部８２のみが示されている。図１は図２（ｃ）の状態を示している。
弁本体１０には、常時開放される入口側のポート１１が出口側ポート１２と同様に設けられる。本発明の弁本体１０にあっては出口側の３つのポート１２に連通する３個の弁シート１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃが形成される。
３本の弁体１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃには弁シート１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃに当接する先端部がテーパー状に形成される。各弁体１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃは、それぞれフランジ部１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃを有する。
この実施例では、弁体１２０ａ及び弁シート１１０ａを備える第１の弁と、弁体１２０ｂ及び弁シート１１０ｂを備える第２の弁との間、及び第２の弁と弁体１２０ｃ及び弁シート１１０ｃを備える第３の弁との間は、弁本体１０の中心（シャフト６０の中心軸線）の回りでほぼ９０度の角度で離れている。

図２を用いて本発明の作用を説明する。
図２の（ａ）は、カム部８２の凸部８２ａが第１の弁体１２０ａのフランジ部１２２ａの下側に当接して、第１の弁体１２０ａを第１の弁シート１１０ａから押し上げ、第１の弁を開いた状態を示す。入口側のポート１１から流入した冷媒は、連通空間２００（及びキャン内部２０ａ）を経由して第１の弁シート１１０ａに連通する出口側のポート１２を通り、電動切換弁１の外部に流出する。この間に第２の弁体１２０ｂは第２の弁シート１１０ｂに当接し、第２の弁は閉じた状態となっている。同様に第３の弁体１２０ｃも第３の弁シート１１０ｃに当接し、第３の弁は閉じた状態となっている。
なお、図１より明らかなように、凸部８２ａにより押し上げられていない弁体（図２（ａ）の例においては、弁体１２０ｂ、１２０ｃ）は、弁シート１１０への当接時にはカム部８２には当接しないようにされており、この結果、押し上げられていない弁体を弁シートに良好に密着させて弁が閉じるように十分にスプリング９２の弾発力を働かせるようにされている。
パルスモータにパルス指令が与えられて、ロータ３０とともにカム部８２が矢印Ｒ_１方向に約９０度旋回動すると、図２（ｂ）に示されるように、カム部８２の凸部８２ａは第２の弁体１２０ｂを押し上げる位置に移動する。

第２の弁体１２０ｂは、第２の弁シート１１０ｂから引き上げられて、第２の弁は開弁する。
第１の弁体１２０ａは、カム部８２の凸部８２ａが通過することにより、スプリング９２により押し下げられて第１の弁シート１１０ａを閉じ、第１の弁は閉弁する。
この間に第３の弁体１２０ｃは第３の弁シート１１０ｃを閉じた状態を保ち、第３の弁は閉弁状態を維持する。
ロータ３０が更に約９０度回動すると、図２（ｃ）に示されるように、カム部８２の凸部８２ａは第３の弁体１２０ｃを押し上げる位置に移動し、第３の弁は開弁する。第２の弁は閉弁し、第１の弁は閉弁状態を保つ。
カム部８２の凸部８２ａが３本の弁体１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃのいずれの弁体を押し上げない位置にあっては、３つの弁をいずれも閉弁状態とすることもできる。

本発明の電動切換弁１は以上のようにパルスモータでロータ３０を約１８０度回動する間に３個の弁うちの１個を選択的に開閉することができる。
例えば、９６パルスでロータが１回転するパルスモータを使用するものであっては、０パルスで第１の弁を開弁させ、２４パルスで第２の弁を開弁させ、４８パルスで第３の弁を開弁させることができる。

図１に示すように、固定側である弁支持部１００の外周部にストッパとなるピン１０２を植設し、回転カム部材８０の下方に突出する脚部８４を突き当てた状態をパルスモータの原点位置とすることで、正確なパルス制御を達成することができる。

図３は、本発明による電動切換弁に用いられるカム部の例を示す斜視図である。図３（ａ）〜図３（ｅ）には、図１に示す回転カム部材８０ととともにカム部材を構成し、回転カム部材８０の下部の内側に設けられるリング状のカム部の各種形態が示されている。図３（ｄ）は、図２において示したカム部と同じ基本形となるものであって、カム部８２は環状の上面が一様な高さのカム面８２ｄとなっており、周方向の一部に凸部８２ａが形成されている。凸部８２ａが弁体のフランジ部に当接して弁体を弁シートから押し上げると、そのリフト量に応じて弁が開く。この例では、凸部８２ａが弁体のフランジ部に当接するときに一つのリフト量が与えられ、弁の開閉、即ち、オン・オフの切換えが得られる。

図３（ａ）には、多段カム面を与えるカム部の例が示されている。即ち、このカム部１３１のリング状上面の一部には、凸部１３１ａが上方へ突出して形成されており、凸部１３１ａには、その上面に、カム部材の回転方向に沿って段高さが順次異なる多段カム面１３２が形成されている。多段カム面１３２は、最も段高さが高いカム面１３２ａと、最も段高さが低いカム面１３２ｃと、これら両段高さの中間の段高さを有するカム面１３２ｂとを有している。基本高さのカム面１３２ｄを含めて隣り合うカム面との間は斜面にて接続されており、カム面間の切換のために回転カム部材８０にとって必要な回転を定めているとともに、弁体のフランジ部が当接しながら移動し易くしている。回転カム部材８０の回転角度によって、カム面１３２ａ〜１３２ｃのうちいずれか一つのカム面が弁体のフランジ部と当接する面に選択され、その選択されたカム面の段高さに応じて弁体のリフト量が定められる。カム部１３１の凸部１３１ａの各カム面は各段高さに応じて不連続で且つ段階的な流量制御を与える。カム部１３１については、フランジ部が平らなカム面１３２ａ〜１３２ｃにどれかと係合するときに回転を停止して、その作動点で弁を作動させる使い方が好ましい。この例では、多段のカム面を３つの段高さとしたが、これに限る必要はなく、段数については流量に求められる段数に応じて適宜定めることができる。

図３（ｂ）には、傾斜カム面を与えるカム部の例が示されている。即ち、このカム部１３３のリング状上面の一部には、凸部１３３ａが上方へ突出して形成されており、凸部１３３ａには、その上面に、カム部材の回転方向に段高さが連続的に変化する傾斜カム面１３４が形成されている。傾斜カム面１３４は、基本高さのカム面１３４ｄから最も高さが高いカム面１３４ａまで滑らかに傾斜しており、最も高いカム面１３４ａと基本高さのカム面１３４ｄとを直接結ぶ斜面は比較的急な斜面で接続されている。回転カム部材８０の回転角度によって、弁体のフランジ部が当接することになるカム面は傾斜カム面１３４のいずれかの位置に選択され、その選択されたカム面の段高さに応じて弁体のリフト量が定められる。したがって、カム部１３３の凸部１３３ａの各カム面は、各段高さに応じて連続で且つ無段階な流量制御を与える。

図３（ａ）や図３（ｂ）に示すように、多段カム面の最大段高さや傾斜カム面の最大傾斜高さは、弁に求められる最大流量に応じて定めることができる。図３（ｃ）には、カムの傾斜を緩やかにして、傾斜の最大高さを低くして最大開度を小さくしたカム部の例が示されている。即ち、カム部１３５の凸部１３５ａの上面に形成される斜面１３６は図３（ｂ）に記載の例と比較して傾斜が緩く、最大高さのカム面１３６ａが低く抑えられている。このため、弁は全開にならず、したがって微小流量の範囲内でカムの回転に応じて弁開度、即ち、流量を高精度に制御することができる。この例では、傾斜カム面について示したが、多段カム面の場合でも同様である。

弁体はロータの回転軸に平行な軸線方向に配設される２本以上の棒状の弁体であって、各弁体に対向して配設される出口ポートは、弁体の軸線と同一軸線を備える。多数本の場合には、弁の径を大きくして、各弁に対して作用するカムの範囲を確保することが好ましい。図３（ｅ）には、弁体がロータ（回転カム部材）の回転軸を間に挟んで対向した位置にそれぞれ配置された場合の例としてのカム部１３７が示されている。カム部１３７は、二つの弁体に応じて、二つの凸部、即ち、凸部１３７ａと凸部１３７ｂとを備えている。凸部１３７ａと凸部１３７ｂとはカム部１３７の回転中心に対して点対称な形状を呈しているが、これに限らない。凸部１３７ａと凸部１３７ｂの上面には、傾斜面１３８，１３９（高さが最も高い面１３８ａ及び１３９ａ）が形成されており、カムの回転位置に応じて流量制御を行うものであって、冷凍サイクルに適用されたときには多数の熱交換機器に冷媒を供給することが可能である。

アクチュエータにおいては、ロータの回転方向の制御によってカムの回転方向を選択できるので、次第にリフトを増加する制御（図３に示す各カム部を反時計方向に回転）も、一度に全リフト（弁としては全開；図３に示す各カム部を時計方向に回転）としその後に次第にリフトを漸減させる制御も可能である。図２に示す例では１８０度の往復回転を行っている。図３に示す各カム部についてもそうしたカム作動であってもよい。

カム部について複数の凸部を形成する場合には、凸部の上面のカム面形状については異なる形状を組み合わせることも可能である。例えば、一方の弁体用に設けられる凸部のカム面は図３（ａ）に示すような階段状のカム面とし、他方の弁体用に設けられる凸部のカム面を図３（ｂ）（ｃ）に示すような斜面とする組合せも可能である。また、一方の弁が所定のカム部の回動範囲で全開までの開度で制御され、他方の弁が同じカム部の回動範囲で微小に変更するような制御も可能である。

図４には、本発明による電動切換弁の別の実施例の断面図が示されている。図４に示す電動切換弁１ａでは、マグネットロータの回転をそのまま、弁体よりも径方向外側に配置されているカム部に伝える構造を採用している図１に示す電動切換弁１に代えて、マグネットロータの回転を、不思議遊星歯車機構を用いることにより大きく減速し、且つ中心軸に近く寄せて配置した出力軸に出力させる構造を備えている。図４に示す実施例はこの点以外は図１に示す実施例と同等の構造になっているので、それら同等のものには図１に示す電動切換弁について使用した符号と同じ符号を用いることで再度の説明を省略する。

不思議遊星歯車機構９３は、連結部材３２と一体に構成され且つロータ３０の回転が連結部材３２を介して入力されるサンギア９４と、サンギア９４に噛み合う複数の遊星ギア９５と、筒体９６ａに支持されており且つ遊星ギア９５の上半分と噛み合う固定のリングギア９６と、遊星ギア９５の下半分と噛み合い且つ固定リングギア９６と歯数が僅かに異なる出力ギア９７とを備えている。
出力リングギア９７にはその中心側に円柱状の回転カム部材８１が固定されており、出力リングギア９７は回転カム部材８１を介してシャフト６０の回りに回転可能と支持されている。また回転カム部材８１の下端部の外周には、弁体リフト用のカム部１４０が取り付けられている。このように、出力リングギア９７、回転カム部材８１及びカム部１４０は、一体的に構成されている。
遊星ギア９５の回転を支持しながら自らも回転するキャリア９８が出力リングギア９７に相対回転可能に支持されている。
カム部１４０は弁本体１０の上面に回転可能に載置されており、また、出力リングギア９７と、スプリング９２の上端を受けるばね受け９９との間に微小な隙間が形成されるように、該ばね受け９９が筒体９６ａの内部に固定されている。
各弁体１２０は、弁本体１０において、回転カム部材８１の径方向外方に配置されている。弁体リフト用のカム部１４０は、回転カム部材８１の外側に付設されていて且つ弁体１２０よりも中心軸線寄りに配置されているので、弁体１２０のフランジ部１２２に対してロータ３０の回転中心寄り側から係合する。リフトしている弁体１２０ｃでは、カム部１４０が弁体１２０ｃのフランジ部１２２ｃに当接して、弁体１２０ｃを押し上げている。また、リフトしていない弁体１２０ａは、弁シート１１０ａに着座しているので、弁体１２０ａのフランジ部１２２ａとカム部１４０との間には隙間はあって当接していない。不思議遊星歯車機構９３を用いることにより、ロータの回転が大きく減速されるので、冷媒のような流体の大容量・高圧に対応して作動可能であり、しかも弁体のリフト量を高精度に制御できるので、微小流量制御が可能となっている。

本発明は、以上のようにカム部の形状を予め定めることにより、少ない部品点数で複数本の流出流路に通ずる複数の弁を選択的に開閉して流路を切り換え、しかも選択された弁について流量を制御する電動切換弁を得ることができる。
なお、上述した実施例にあっては３個の弁を９０度の間隔で配置した例を示したが、間隔は自由に設定することは当然可能である。また、弁の数は３個に限らず、２個又は４個以上とすることもできる。また、各弁が開閉するオリフィスの径についても一律同じ径寸法ではなく変更することも可能であり、同時に開弁する弁の数、或いはそれに合わせて薄め開きする弁の数についても変更可能である。更に、これらの変形例を組み合せて実施することももちろん可能である。
また、前述の説明においては、入口側のポート１１から流入した冷媒は、弁本体１０の外周方向に環状に形成された連通空間２００（及びキャン内部２０ａ）を経由して、開放した出口側のポート１２を通り、電動切換弁１の外部に流出するものとした。しかし、図１に示すように、連通空間２００はキャン２０の内部空間に開放しているので、該連通空間２００は必ずしも環状である必要はなく、少なくとも各弁ガイド孔の開口部とそれに対向する出口ポートの開口部（弁シート）とが連通するだけの幅（弁本体１０の外周方向の幅）を持ったものであれば良い。
また、図４の実施例においては、遊星歯車機構がロータとカムとの間に配置されるものとしたが、遊星歯車機構以外の如何なる減速機構がロータとカムとの間に配置されても良いことは当然である。
本発明の電動切換弁は、各種の流体流路の切り換えに利用することが出来、また例えば複数の熱交換器（例えば蒸発器）を有する冷凍サイクルにおいて、入口ポートに凝縮器の冷媒吐出口を接続すると共に、出口ポートに膨張手段を介して複数の蒸発器の冷媒流入口を接続し、各蒸発器に対する冷媒の供給を選択的に行うことができる。
さらに本発明の電動切換弁では、弁体の押し上げ量を制御することにより出口ポートより吐出される流体の流量制御が行えるので、上記したような冷凍サイクルに本発明を適用した場合に、各出口ポートからの冷媒吐出量を制御すれば、当該切換弁を冷媒の切り換えのみでなく、上記膨張手段の機能として利用することもできる。

１，１ａ 電動切換弁 １０ 弁本体
１１ 入口側のポート １２ 出口側のポート
１４ 配管
２０ キャン ２０ａ キャ内部
３０ ロータ
３２ 連結部材
４０ コイルユニット ４２ 巻線
４４ ボビン ４６ 樹脂
５０ 電線
５２ リード線 ５４ ターミナル
６０ シャフト ６２ 受け部材
７０ 回転部材
８０，８１ 回転カム部材
８２ カム部
８２ａ 凸部 ８２ｄ カム面
８４ 脚部
９０ キャップ ９２ スプリング
９３ 不思議遊星歯車機構 ９４ サンギア
９５ 遊星ギア ９６ 固定のリングギア
９６ａ 筒体 ９７ 出力ギア
９８ キャリア ９９ ばね受け
１００ 弁支持部
１１０ 弁シート
１２０ 弁体
１１０ａ，１１０ｂ，１１ｃ 弁シート
１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃ 弁体
１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃ フランジ部
１３１ カム部 １３１ａ 凸部
１３２ 多段カム面 １３２ａ，１３２ｂ，１３２ｃ，１３２ｄ カム面
１３３ カム部 １３３ａ 凸部
１３４ 傾斜カム面 １３４ａ，１３４ｄ カム面
１３５ カム部 １３５ａ 凸部
１３６ 斜面 １３６ａ カム面
１３７ カム部 １３７ａ，１３７ｂ 凸部
１３８，１３９ 傾斜面 １３８ａ及び１３９ａ 最も高い面
１４０ カム部

Claims (14)

1. 流体が流入する入口ポート及び流体が流出する複数の出口ポートを有する弁本体と、
   前記弁本体に取り付けられる非磁性金属材料製の円筒形状のキャンと、
   前記キャンの内側に配置され、前記複数の出口ポートをそれぞれ開閉するように進退動可能な複数の棒状の弁体と、
   前記キャンの内側に回転自在に支持されるロータと、
   前記ロータの回転力が伝達されて回転し、前記複数の弁体を駆動するカム部材と、
   ステータとして機能するコイルユニットとを備えて、
   前記入口ポートを複数の前記出口ポートに選択的に連通するように流路を切換える電動切換弁であって
   前記カム部材は、前記ロータの回転に応じて前記弁体を選択的に押し上げるとともに選択された前記弁体の押し上げ量を変更可能とする凸部が形成されている電動切換弁。
2. 前記カム部材の前記凸部は、前記カム部材の回転方向に複数の段面を有する多段カム面に形成されている請求項１記載の電動切換弁。
3. 前記カム部材の前記凸部は、前記カム部材の回転方向に傾斜した傾斜カム面に形成されている請求項１記載の電動切換弁。
4. 前記多段カム面の最大段高さ又は前記傾斜カム面の最大高さは、前記弁体の押し上げによって前記出口ポートを通じる流れに求められる最大流量に応じて、前記弁体が押し上げ可能な最大高さ又はそれ以下の高さに設定されている請求項２又は３記載の電動切換弁。
5. 前記弁体は前記ロータの回転軸に平行な軸線方向に配設され、前記出口ポートは、前記弁体の軸線と同一軸線を備える請求項１〜４のいずれか一項記載の電動切換弁。
6. 前記弁体及び前記出口ポートは、前記ロータの回転軸の回りにほぼ等間隔の角度で隔置して配設されている請求項５記載の電動切換弁。
7. 前記カム部材には、周方向に隔置した複数個の前記凸部が形成されている請求項５又は６記載の電動切換弁。
8. 前記弁本体側に固着されるストッパと、前記ロータと一体の前記カム部材に設けられて前記ストッパに当接する脚部を備える請求項１〜７のいずれか一項記載の電動切換弁。
9. 前記弁体を前記出口ポートに向けて付勢する付勢手段を備え、
   前記カム部材は、前記付勢手段による付勢に抗して前記弁体を駆動する請求項１〜８のいずれか一項記載の電動切換弁。
10. 前記カム部材は前記ロータに取り付けられる筒状の回転カム部材であり、
    前記凸部は前記回転カム部材の内側に形成されていて、前記弁体は前記回転カム部材の内方に配置されている請求項１〜９のいずれか一項記載の電動切換弁。
11. 前記ロータの出力側には減速機構が接続され、
    前記カム部材は前記減速機構の出力ギアに取り付けられている回転カム部材である請求項１〜９のいずれか一項記載の電動切換弁。
12. 前記弁体を摺動自在に支持する弁ガイド孔は、前記弁本体に形成されていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項記載の電動切換弁。
13. 前記弁本体は、その外周に前記キャン内に連通する空間を備え、
    前記弁ガイド孔と前記出口ポートとは、前記空間内に開口するように形成されていることを特徴とする請求項１２記載の電動切換弁。
14. 前記入口ポートは、前記出口ポートと平行に前記弁本体に形成されていることを特徴とする請求項１３記載の電動切換弁。

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