電動弁
【課題】切り換える流路の数が増えても大型化せず、流路に設けた弁の可能な限り多くの、好ましくは全ての開閉パターンを確保することを可能にする四方弁等の電動弁を提供する。
【解決手段】電動弁は、複合カム部材１５０は、弁体１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃを選択的に押し上げるため、係合部として設けられているフランジ部１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃの複数種類の各高さに応じてロータの径方向に並び、且つ周方向に弁体１２０の係合部が係合する凸部が形成された複数の環状のカム部（内側のカム部１５１と外側のカム部１５２）を備えている。切換えの数が増えて、そのために弁体１２０の数が増えることがあっても、フランジ部１２２の高さの種類に応じた数の環状のカム部１５１，１５２が設けられているので、各弁体の開閉する動作パターンが数多く、好ましくは全ての開閉パターンにまで用意し、実情に適した一つの開閉パターンを選択することができる。
【解決手段】電動弁は、複合カム部材１５０は、弁体１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃを選択的に押し上げるため、係合部として設けられているフランジ部１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃの複数種類の各高さに応じてロータの径方向に並び、且つ周方向に弁体１２０の係合部が係合する凸部が形成された複数の環状のカム部（内側のカム部１５１と外側のカム部１５２）を備えている。切換えの数が増えて、そのために弁体１２０の数が増えることがあっても、フランジ部１２２の高さの種類に応じた数の環状のカム部１５１，１５２が設けられているので、各弁体の開閉する動作パターンが数多く、好ましくは全ての開閉パターンにまで用意し、実情に適した一つの開閉パターンを選択することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流路の切換えなどが可能な電動弁に係り、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電動弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３５７２７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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。更に、電動弁は、モータの回転出力を、ねじ機構のような回転運動を軸方向運動に変換する運動変換機構を介して弁体のリフトに変換しているが、複数の流路の選択（切換）パターンが限定的で流路選択の自由度が小さい、という問題がある。
【０００６】
また、切換先の流出口数が増加すると、各弁のリフトを制御するためのモータ出力の分解能が低下して精密な弁開度制御が更に困難になるとともに、流出口とその流出口を開閉する弁体とを配置するためのスペースが増大して当該電動弁が大型化する傾向がある、という問題がある。
【０００７】
そこで、本発明の課題は、上記問題を解消できる電動弁として、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、切り換える流路の数が増えても大型化せず、流路に設けた弁の可能な限り多くの、そして好ましくは全ての開閉パターンを確保することを可能にし、更に差圧の大きな作動流体を用いる場合や大容量の作動流体を扱う場合であっても微小流量での制御性を確保することができる四方弁等の電動弁を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の電動弁は、流体が流入する入口側ポート及び流体が流出する複数の出口側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ると共にフランジ部を有し、前記複数の出口側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、前記複数の弁体のフランジ部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、前記入口側ポートを複数の前記出口側ポートに選択的に連通するように流路を切換える電動弁であって、前記カム部材は、前記フランジ部を押し上げる頂部分を有すると共に、その径方向に同心状に配置された複数のカム部を備え、前記複数の弁体は、それぞれのフランジ部の先端が前記複数のカム部に対して選択的に当接するように、それらのフランジ部の半径が定められていることを特徴としている。
【０００９】
この複数の弁体を備える電動弁によれば、切換えの数が増えて、そのために弁体の数が増えることがあっても、弁体に備わるフランジ部の半径を異ならすように選択し、弁体を駆動するカム部材についても、フランジ部の半径の種類に応じた数のカム部が設けられているので、各弁体の開閉する動作パターンが数多く、好ましくは全ての開閉パターンにまで用意することができる。弁体の配置とカムの形成位置との組み合わせによって、リングカムが回転されるとき、リフトされる弁体の組み合わせが全開閉パターンの中からいずれか一つの開閉パターンを選択することができる。
【００１０】
また、上記電動弁において、前記複数の弁体を、前記カム部材の中心からほぼ等距離の位置に配置するようにしたことを特徴としている。このような構成により、各弁体を収容するための弁ガイド孔を穿孔等により形成する際、前記カム部材（あるいはロータ）の中心を基準として加工を行えば、該加工が容易となる。また、各弁体と複数のカム部のそれぞれとの距離がほぼ一定になるので、フランジ部の半径の種類を抑えることができ、当該電動弁の構造が簡略化される。
【００１１】
また本発明の電動弁は、流体が流入する入口側ポート及び流体が流出する複数の出口側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ると共にフランジ部を有し、前記複数の出口側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、前記複数の弁体の前記フランジ部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側ポートに選択的に連通するように流路を切換える電動弁であって、前記カム部材は、前記フランジ部を押し上げる頂部分を有すると共に、その径方向に同心状に配置された複数のカム部を備え、前記複数の弁体のフランジ部は、それぞれほぼ同一の半径を有すると共に、それぞれの前記フランジ部の先端が前記複数のカム部に対して選択的に当接するように、前記複数の弁体それぞれの、前記カム部材の中心からの位置が定められていることを特徴としている。
【００１２】
この複数の弁体を備える電動弁によれば、切換えの数が増えて、そのために弁体の数が増えることがあっても、カム部材の中心から弁体までの距離を異ならすだけで、複数の弁体として同一品を用いることができるので、各弁体の開閉する動作パターンが数多く、好ましくは全ての開閉パターンにまで用意することができ、また当該電動弁の構成が簡略化される。弁体の配置とカムの形成位置との組み合わせによって、リングカムが回転されるとき、リフトされる弁体の組み合わせが全開閉パターンの中からいずれか一つの開閉パターンを選択することができる。
【００１３】
また、上記電動弁において、前記フランジ部は、弁体の外周全周に亘って形成されたことを特徴としている。この電動弁によれば、弁体がその昇降時に回転しても、フランジ部とカム部との当接を常に良好に維持することができる。
【００１４】
また、上記電動弁において、前記カム部材は、前記複数の弁体の外側に配置されていることを特徴としている。
また、上記カム部材が前記複数の弁体の外側に配置されている電動弁において、前記カム部材の外側に配置されたカム部の頂部分は、該カム部材の内側に配置されたカム部の頂部分よりも高くされていることを特徴としている。
【００１５】
また、上記電動弁において、前記カム部材は、前記複数の弁体の内側に配置されていることを特徴としている。
また、上記カム部材が前記複数の弁体の内側に配置されている電動弁において、前記カム部材の内側に配置されたカム部の頂部分は、該カム部材の外側に配置されたカム部の頂部分よりも高くされていることを特徴としている。
【００１６】
また、上記電動弁において、前記各カム部は前記頂部分から切換えの前後方向になだらかに傾斜した傾斜部分を備え、前記フランジ部が前記傾斜部分と係合する位置を変更することにより、前記弁体が開閉する前記出口側ポートを通じて流れる流量を可変としたことを特徴としている。
【００１７】
また、上記電動弁において、前記弁体の配置と前記カム部材の形状とに基づいて、前記カム部材の回転位置に対応して、前記複数の弁体の開閉についての全組合せパターンが用意されており、前記カム部材の前記回転位置を選択することで、前記複数の弁体の一つの前記開閉パターンが選択されることを特徴としている。
【００１８】
また、上記電動弁において、前記ロータの回転を減速して伝達する遊星歯車機構を備え、 前記カム部材は、前記頂部分が前記遊星歯車機構の側へ突出するように形成されていることを特徴としている。このように遊星歯車機構を用いてロータの回転を減速することにより、カム部材の回転角度を微小に設定することが可能であり、各弁体の開閉動作、あるいは流量制御動作が精緻に行われる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明による電動弁は、上記のように前記フランジ部を押し上げる頂部分を有すると共に、その径方向に配置された複数のカム部を備えるようにカム部材を構成し、かつそれぞれのカム部に、それぞれが動作を必要とする各弁体のフランジ部先端が対向して、当接（係合）するように、各弁体を構成し配置したので、カム部材がロータによって回転される間に弁体の切換えを数多く行うことができ、切り換える流路の数が増えても大型化せず、流路に設けた弁の開閉パターンのバリエーションをより多く作ることができ、好ましくは全ての開閉パターンを確保することを可能にすることができる。
即ち、従来の電動弁では、一つの弁体についてのみ開閉することを考慮しており、他の弁体の開閉の組み合わせまでは考慮されていなかった。例えば、一つの弁について全開か全閉の二通りの開閉制御があるとするとき、３つの弁が対象となっていれば、合計で八つの開閉パターンが存在するが、一つの環状のカム部では、周方向に数多くのリフト用の凸部を用意することは困難であった。しかしながら、本発明によれば、他の弁体の開閉動作との組合せまでを含めた種々の開閉パターンについて作動させることができる電動弁を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の電動弁の一実施例の全体構造を示す断面図。
【図２】図１に示す本発明の電動弁の要部の機構を、四方弁を例に取って概念的に示す説明図。
【図３ａ】図１に示す電動弁の要部の機構とその動作パターンを概念的に示す説明図。
【図３ｂ】図１に示す電動弁の要部の機構と他の動作パターンを概念的に示す説明図。
【図４】本発明の電動弁の別の実施例の全体構造を示す断面図。
【図５】図４に示す本発明の電動弁の要部の機構を、四方弁を例に取って概念的に示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、添付した図面に基づいて、この発明による電動弁の実施例を説明する。図１は、本発明の電動弁の一実施例の全体構造を示す断面図であり、図２は図１に示す電動弁の要部の機構を、四方弁を例に取って概念的に示す説明図である。
【００２２】
全体を符号１で示す電動弁は、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ポート１１（図２）と複数の出口側ポート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、一つの入口側ポート１１に対して三つの出口側ポート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。
【００２３】
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、入口側ポート１１と各出口側ポート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、入口側ポート１１と３本の出口側ポート１２はほぼ９０度間隔で、かつ中心からの距離がほぼ同一となるように配置されている。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。
【００２４】
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。即ち、３本の出口側ポート１２（弁シート１１０）は、それぞれ３つの弁体１２０及び弁体１２０が挿入された弁ガイド孔２１０の軸線と同一軸線を備えている。
【００２５】
上述のように、弁本体１０の外周面からその内側に向かって環状の連通空間２００が形成され、連通空間２００内の上下相対向する面に弁シート１１０と弁ガイド孔２１０が正対して開口するように該弁本体１０が形成されているため、出口ポート１２、弁シート１１０及び弁ガイド孔２１０を同一の加工機（ドリル）を用いて同時に加工を行うことができ、この結果、弁シート１１０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、各出口側ポート１２の中心軸と各弁ガイド孔２１０の中心軸とがずれることなく、それぞれの同軸度が確保され、各弁による流体の制御を極めて良好に行うことができる。また、弁シート１１０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、入口側ポート１１も、出口側ポート１２と同様に（出口側ポート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側ポート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。
【００２６】
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。キャン２０のキャン内部２０ａには、入口側ポート１１から流入する冷媒等が充満される。なお、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に取り付けることができる。
【００２７】
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複合カム部１５０が設けられている。この複合カム部１５０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（図２に関して後述する内側カム部１５１及び外側カム部１５２の頂部分）が上方に突出するように設けられている。
環状の複合カム部１５０の下面は、弁支持部１００の上面に摺動自在に載置される。
【００２８】
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と弁体１２０の段付きを構成するフランジ部１２２（図２）との間に縮装されたスプリング９２により、弁体１２０は弁シート１１０に向けて付勢される。
【００２９】
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。
【００３０】
各弁体１２０は、弁本体１０内において、回転カム部材８０の径方向内側に、該カム部材の中心からほぼ等距離の位置に配置されている。弁体リフト用の複合カム部１５０は、回転カム部材８０の内側に付設されていて且つ弁体１２０よりも中心軸線から外寄り側に配置されているので、弁体１２０のフランジ部１２２（図２）に対してロータ３０の回転中心の外寄りかつ下側から係合する。リフトしている弁体１２０ａでは、複合カム部１５０が弁体１２０ａのフランジ部１２２ａの下面に当接して、弁体１２０ａを押し上げている。また、リフトしていない弁体１２０ｂは、弁シート１１０ｂに着座しており、弁体１２０ｂのフランジ部１２２ｂと複合カム部１５０との間には隙間はあって当接していない。
【００３１】
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（パルスモータ）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３０が３６０度回転する仕様を備える。
【００３２】
弁本体１０における弁体１２０の配置は、複合カム部１５０の内側に円形状に並んだ配置（弁本体１０や弁支持部１００と同心の円上に弁体１２０の軸線が置かれた配置）となっている。複合カム部１５０の凸部が弁体１２０のフランジ部の先端に当接し、該弁体１２０がリフトされることにより弁シート１１０が開となる。リフトしていない弁体１２０は弁シート１１０に着座しているので、複合カム部１５０と弁体１２０のフランジ部１２２の先端との間には隙間がある。
【００３３】
図２は、本発明の電動弁の一実施例の要部を概念的に示す説明図であり、図２（ａ）は電動弁の要部の斜視図、図２（ｂ）は図２（ａ）に示す電動弁に用いられている環状のカム部材８０に設けられた複合カム部１５０を示す斜視図、図２（ｃ）は図２（ａ）に示す電動弁に用いられている弁体の斜視図である。
【００３４】
図２（ａ）には、弁本体１０の弁シート形成面１０ｂ及び弁支持部１００、連通空間２００、弁支持部１００のガイド孔２１０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複合カム部１５０のみが示されている。
弁本体１０には、前述のように常時開放される入口側ポート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。図示の状態では、弁体１２０ａ及び１２０ｃが弁シート１１０ａ，１１０ｃを開いており、弁体１２０ｂが弁シート１１０ｂを閉じている。
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、弁体１２０ｂ及び弁シート１１０ｂを備える第２の弁、及び弁シート１１０ｃを備える第３の弁は、弁本体１０の中心（シャフト６０の中心軸線）からほぼ等距離で、かつ第１の弁と第２の弁との間、及び第２の弁と第３の弁との間は、該中心回りでほぼ９０度の角度で離れているが、この配置はあくまでも例示であり、設計により変更可能である。
【００３５】
図２（ｃ）に示すように、本実施例では、２本の弁体１２０ａ及び１２０ｂはほぼ同じ形状（直径や長さがほぼ同一）を有しているが、他の１本の弁体１２０ｃはフランジの半径のみ異なるものの、その他の形状については弁体１２０ａ及び１２０ｂと同じである。各弁体１２０ａ〜１２０ｃは、弁体の弁軸方向の同じ位置にフランジ１２２ａ〜１２２ｃを備えているが、弁体１２０ｃに備わるフランジ部１２２ｃの半径Ｒ２は、弁体１２０ａ，１２０ｂに備わるフランジ部１２２ａ，１２２ｂの半径Ｒ１と比べて大きく設定されている。いずれの弁本体１２０ａ〜１２０ｃも、弁シート１１０ａ〜１１０ｃ側の端部は、テーパー状に形成されていて、その円錐面が弁シート１１０ａ〜１１０ｃの開口周縁に係合・離脱することで弁を開閉する先端部１２３ａ〜１２３ｃを有している。なお、各弁体１２０ａ〜１２０ｃは、既に説明したように、フランジ部１２２ａ〜１２２ｃの上面に作用するスプリング９２によって、常に弁を閉じる方向に付勢されている。
【００３６】
図２に示されているように、環状の複合カム部１５０は、３本の弁体１２０ａ〜１２０ｃを内側に囲むように弁支持部１００上に載置されている。複合カム部１５０は、その径方向に同心状に重ねられた内外２層のカム部（内側カム部１５１と外側カム部１５２）を備えた複合カムであり、即ち、径方向の幅ｗ１の内側カム部１５１と径方向の幅ｗ２の外側カム部１５２とから構成されている。複合カム部１５０の製作については、内外の２層のカム部１５１，１５２を接合させてもよいが、一体物として２層構造のように形成してもよい。
【００３７】
内側カム部１５１は、半径Ｒ１でフランジ部１２２ａ，１２２ｂが形成されている弁体１２０ａ，１２０ｂを昇降させるためのカム部である。即ち、弁体１２０ａ，１２０ｂは、そのフランジ部１２２ａ，１２２ｂの半径Ｒ１が小さいために、内側カム部１５１にのみ係合可能である。一方、弁体１２０ｃは、そのフランジ部１２２ｃの半径Ｒ２が大きいので、外側カム部１５２（及び内側カム部１５１）に係合可能である。
【００３８】
このように、弁体１２０ａ、１２０ｂは、それらのフランジ部１２２ａ、１２２ｂの先端が内側カム部１５１と対向するように配置され、また弁体１２０ｃは、そのフランジ部１２２ｃの先端が外側カム部１５２と対向するように配置されている。そして、各弁体１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃは、それぞれのフランジ部１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃが、前記内側カム部１５１又は外側カム部１５２に選択的に当接するように、構成されている。
【００３９】
この例では、内側カム部１５１は、周方向に並ぶ凸部として、弁体１２０ａ，１２０ｂをリフトする三つの頂部分１５３と、頂部分１５３から切換えの前後方向（周方向）になだらかに傾斜した傾斜部分１５４とを備えた山状凸部であり、周方向に隣合う凸部の間は、底部分１５５となっている。一方、外側カム部１５２は、一つの頂部分１５６と、頂部分１５６から切換えの前後方向（周方向）になだらかに傾斜した傾斜部分１５７とを備えた山状凸部であり、周方向に隣合う傾斜部分１５７，１５７の間は、底部分１５８となっている。
【００４０】
内側カム部１５１の頂部分１５３の高さと、外側カム部１５２の頂部分１５６の高さとは同じ高さ（即ち、頂部分１５３と頂部分１５６とは同じレベルの最大カム高さを有する）であり、互いに繋がっている場合には、連続する一つの頂部分を形成している。
【００４１】
内側カム部１５１は、それ自体が内側に配設されているので、外側カム部１５２の形状に関わらず弁体１２０ａ，１２０ｂのリフトを制御することができる。外側カム部１５２は、頂部分１５６が存在している領域では、内側カム部１５１の形状に関わらず弁体１２０ｃをリフト状態に制御できる。しかしながら、頂部分１５６が存在しない領域では弁体１２０ｃを閉弁状態に制御しようとするものであるが、このとき、内側カム部１５１の頂部分１５３が存在していると、弁体１２０ｃはフランジ部１２２ｃが頂部分１５３に従う動作をしてしまうので、設計の際にこうした状況は回避されるものにする。
【００４２】
かかる頂部分の形成に際しての制限を考慮し、内側カム部１５１と外側カム部１５２とを合わせた環状のカム部を、各弁体に対して遠い側から近い側にまで広がった幅広の頂部分（内側カム部１５１の頂部分１５３及び外側カム部１５２の頂部分１５６）と、各弁体に対して遠い側にのみ存在する幅狭となった頂部分（外側カム部１５２の頂部分１５６）とにより構成する。
【００４３】
したがって、半径が大きいフランジ部１２２ｃを備える弁体１２０ｃは、幅広の頂部分にも幅狭の頂部分にも係合可能である。一方、半径の小さいフランジ部１２２ａ，１２２ｂを備える弁体１２０ａ，１２０ｂは、幅広の頂部分には係合可能であるが、幅狭の頂部分には係合不能となっている。幅広の頂部分においては、半径が大きいフランジ部１２２ｃは、内側カム部１５１が凸部として備えている頂部分１５３及び外側カム部１５２の頂部分１５６の双方によってリフトされるので、その頂部分１５３に隣接する外側カム部１５２の頂部分１５６を低くなるように形成してもよい（外側カム部１５２の低くなった部分のフランジ部１２２ｃへの作用は無効である）。
【００４４】
内側カム部１５１又は外側カム部１５２が、その頂部分１５３，１５６において、弁体１２０ａ〜１２０ｃのフランジ部１２２ａ〜１２２ｃに係合して弁体１２０ａ〜１２０ｃをリフトしている状態では、弁体１２０ａ〜１２０ｃは弁シート１１０ａ〜１１０ｃから離れて、弁は開弁状態にある。
【００４５】
このように、本電動弁の基本動作は各弁体の開閉動作であるが、凸部の傾斜部分の途中で回転カム部材８０の回転を停止し弁体のリフトを止めることで、流量制御を行うこともできる。即ち、内側カム部１５１と外側カム部１５２の各凸部は、弁体を押し上げる頂部分１５３，１５６から切換の前後方向になだらかに傾斜した傾斜部分１５４，１５７を備えており、弁体１２０のフランジ１２２が傾斜部分１５４，１５７に係合するときには、出口側ポート１１０は部分的な開き状態となる。したがって、複合カム部１５０の回転位置を調整して各弁体１２０の傾斜部分１５４，１５７への係合位置を変えることによって、各弁体１２０が開閉する出口側ポート１１０の弁開度が変更され、出口側ポート１１０を通じて流れる流量を制御することができる。
【００４６】
更に、弁体１２０ａ〜１２０ｃのフランジ部１２２ａ〜１２２ｃが、内側カム部１５１の底部１５５又は外側カム部１５２の底部１５８に対応した位置にあるときは、弁体１２０ａ〜１２０ｃは、スプリング９２の作用によって弁本体１０の弁シート形成面１０ｂに向かって付勢されており、弁シート１１０ａ〜１１０ｃを閉じている。
【００４７】
図１に示す電動弁の要部の機構とその動作が、図３ａ及び図３ｂ（以下、総称するときは図３という）において、概念的に説明されている。図３は、本発明による電動弁が、環状カム部材８０の回転に応じて、出口側ポート１１０ａ〜１１０ｃを切り換えられる構造の一例を説明する図であり、図３の上側部分は平面模式図、下側部分は各弁体の動作を示す展開図である。ここで、展開図は、弁体とその近傍を所定範囲だけ描いており、周方向（展開方向）に完全に連続しているわけではなく、説明用の図である。
【００４８】
図３においては、幅広の頂部及び幅狭の頂部のレイアウトの一例、すなわち、内側カム部１５１の頂部分１５３及び底部分１５５、並びに外側カム部１５２の頂部分１５６及び底部分１５８のレイアウト（カムレイアウト）の一例が示されており、入口側ポート１１の図示は省略されている。また図３の模式図においては、前記幅広の頂部分は右上がりのハッチングで示され、幅狭の頂部分はクロスハッチングで示されている。さらに図３の展開図においては、さらに底部分１５５、１５８も右上がりのハッチングで示されている。
【００４９】
さて、環状の複合カム部１５０はパルスモータによって回転駆動されるが、ここでは、パルスモータにおける９６パルス駆動で複合カム部１５０が１回転するように設計されている。また適宜設定されるパルスモータの回転の基準位置からの回転角（すなわちパルスモータに供給されるパルス数）に応じて、弁シート１１０ａ〜１１０ｃの開閉が行われる。
【００５０】
図３では、同図に示されたカムレイアウトを備えた複合カム部１５０の回転角と、各弁体１２０ａ〜１２０ｃの動作との関係が示されており、パルス数（０Ｐ，１０Ｐ，１６Ｐ，２４Ｐ，３８Ｐ，４８Ｐ，５８Ｐ及び７４Ｐ）に応じて、図３ａに示す動作パターン［１］，［２］，［３］及び［４］、図３ｂに示す動作パターン［５］，［６］，［７］及び［８］が得られることを示している。すなわち図３は、三本の弁体１２０ａ〜１２０ｃの開閉についての全組合せである八つの動作パターンが得られることを示している。もちろん、頂部分にはその円周方向に幅を有しているので、そのパルス数の近傍のパルス数においてもそれぞれの動作パターンが維持される。なお、図３においては、回転角と動作パターンとの代表的な組合せのみを示しており、他の回転角と動作パターンの組み合わせもあるが、これについては後述する。
【００５１】
図３に示す図では、図２に示す同じ要素や部位には図２に用いたのと同じ符号を用いることで、再度の説明を省略する。動作パターンは［１］から［８］まで、複合カム部１５０が時計方向に回転することで順次得ることができる。
【００５２】
図３ａに示すように、動作パターン［１］（パルス０Ｐ）では、弁体１２０ａは、そのフランジ部１２２ａにおいて内側カム部１５１の頂部分１５３に係合することでリフトされていて、出口側ポート１１０ａが開いている状態にある。また、弁体１２０ｃは、そのフランジ部１２２ｃにおいて内側カム部１５１の頂部分１５３と外側カム部１５２の頂部分１５６に係合することでリフトされていて、出口側ポート１１０ｃが開いている状態にある。弁体１２０ｂは、スプリング９２に付勢されていて出口側ポート１１０ｂを閉じている状態にあり、そのフランジ部１２２ｂは、内側カム部１５１の底部分１５５から離れていて非係合の状態にある。したがって、弁体１２０ａと１２０ｃとが開弁している。
【００５３】
動作パターン［２］（パルス１０Ｐ）では、弁体１２０ａ及び１２０ｂは、フランジ部１２２ａ，１２２ｂにおいて内側カム部１５１の頂部分１５３に係合することなく、スプリング９２により下方向に付勢されていて、出口側ポート１１０ａ，１１０ｂを閉じている状態にある。また、弁体１２０ｃも、そのフランジ部１２２ｃが内側カム部１５１の底部分１５５と外側カム部１５２の底部分１５８とに対応する位置にあって、スプリング９２により下方向に付勢されていて出口側ポート１１０ｃを閉じている状態にある。即ち、全弁体１２０ａ〜１２０ｃは全て閉弁状態にある。
なお、動作パターン［１］の状態から弁体１２０ａのフランジ部１２２ａが内側カム部１５１の頂部分１５３から外れた直後においては、弁体１２０ｃのフランジ部１２２ｃは外側カム部１５２の頂部分１５６にまだ係合しているので、該動作パターン［１］から［２］に移行する間には、短時間ではあるが、弁体１２０ａ及び１２０ｂが閉、弁体１２０ｃが開（後述の動作パターン［７］）の状態が存在する。
【００５４】
動作パターン［３］（パルス１６Ｐ）では、弁体１２０ｂ及び１２０ｃについては閉弁状況は変わらない。弁体１２０ａのみが、フランジ部１２２ａにおいて内側カム部１５１の頂部分１５３に係合することでリフトされ、出口側ポート１１０ａを開弁している。
動作パターン［４］（パルス２４Ｐ）では、弁体１２０ａは引き続き内側カム部１５１の頂部分１５３に係合しているが、弁体１２０ｂがそのフランジ部１２２ｂにおいて内側カム部１５１の頂部分１５３に係合し始めてリフトし、出口側ポート１１０ｂを開く。弁体１２０ｃは閉弁状態を維持している。したがって、弁体１２０ａと１２０ｂが開弁している。
【００５５】
図３ｂに示すように、動作パターン［５］（パルス３８Ｐ）では、弁体１２０ａは、内側カム部１５１の頂部分１５３から外れて底部分１５５に対応した位置を占め、スプリング９２により下方向に付勢されていて出口側ポート１１０ａを閉じる状態に変更される。弁体１２０ｂは、動作パターン［４］から［５］へ至る途中で、フランジ部１２２ｂと内側カム部１５１の頂部１５３との係合が一旦外れ、弁体１２０ｂが一旦閉弁するが、その後、再度、フランジ部１２２ｂにおいて内側カム部１５１の頂部分１５３に再度係合開始してリフトし、出口側ポート１１０ｂを開く。弁体１２０ｃは閉弁状態を維持している。したがって、弁体１２０ｂのみ開弁している。
なお、動作パターン［４］の状態から弁体１２０ｂのフランジ部１２２ｂが内側カム部１５１の頂部分１５３から外れた直後においては、まだ弁体１２０ａのフランジ部１２２ａが内側カム部１５１の頂部分１５３に係合しているので、この状態では弁体１２０ａは開、弁体１２０ｂ及び１２０ｃは閉（前述の動作パターン［３］）の状態となる。またその後、動作パターン［５］に至るまでの間は、弁体１２０ａのフランジ部１２２ａは内側カム部１５１のフランジ部１５３から外れるため、全ての弁体１２０ａ〜１２０ｃが閉（前述の動作パターン［２］）の状態が存在する。
【００５６】
動作パターン［６］（パルス４８Ｐ）では、弁体１２０ａは、フランジ部１２２ａが内側カム部１５１の頂部分１５３に係合し、弁体１２０ｂについては開弁状況に変更はなく、弁体１２０ｃは、そのフランジ部１２２ｃにおいて内側カム部１５１の頂部分１５３及び外側カム部１５２の頂部分１５６に係合を開始してリフトし、出口側ポート１１０ｃを開く。したがって、全弁体１２０ａ〜１２０ｃが開弁している。
なお、この動作パターン［６］に至る直前においては、弁体１２０ｃのフランジ部１２２ｃが内側カム部１５１の頂部１５３及び外側カム部１５２の頂部１５６に係合してから、弁体１２０ａのフランジ部１２２ａが内側カム部１５１の頂部１５３に係合するので、その期間のみ、弁体１２０ａが閉、弁体１２０ｂ及び１２０ｃが開（後述の動作パターン［８］）の状態が存在する。
【００５７】
動作パターン［７］（パルス５８Ｐ）では、弁体１２０ａ及び弁体１２０ｂは、フランジ部１２２ａ，１２２ｂが内側カム部１５１の頂部分１５３，１５３からそれぞれ外れて閉弁状態となり、弁体１２０ｃのみが、そのフランジ部１２２ｃにおいて外側カム部１５２の頂部分１５６との係合を維持し、出口側ポート１１０ｃを開いた状態を保つ。したがって、弁体１２０ｃのみが開弁している。
【００５８】
動作パターン［８］（パルス７４Ｐ）では、弁体１２０ａの閉弁状態は変わらないが、弁体１２０ｂは、フランジ部１２２ｂが内側カム部１５１の頂部分１５３に係合して開弁状態となる。弁体１２０ｃにおいては、そのフランジ部１２２ｃにおいて外側カム部１５２の頂部分１５６との係合を維持するので、出口側ポート１１０ｃを開いた状態を維持する。したがって、弁体１２０ｂ及び弁体１２０ｃが開弁している。
【００５９】
上記のような動作の基準位置となるパルス０Ｐの位置は、例えば図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の下方に脚部８４を突出するように形成し、これらを突き当てることにより設定することができる。
【００６０】
図４には、本発明による電動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、且つその中心軸上に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。
【００６１】
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、弁支持部１００に固着された筒体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。
【００６２】
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、弁体リフト用の複合カム部１６０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及び複合カム部１６０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。
【００６３】
複合カム部１６０は弁本体１０のシート形成面１０ｂ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。弁体リフト用の複合カム部１６０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の回転中心寄りの下側から係合する。
リフトしている弁体１２０ａでは、複合カム部１６０が弁体１２０ａのフランジ部１２２ａ先端の下面に当接して、弁体１２０ａを押し上げている。また、リフトしていない弁体１２０ｂは、弁シート１１０ｂに着座しており、弁体１２０ｂのフランジ部１２２ｂ先端と複合カム部１６０との間には隙間はあって当接していない。
【００６４】
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てカム部材８１に伝達されるので、出力トルクが大きくなって、冷媒のような差圧の大きな作動流体を用いる場合や大容量の作動流体を扱う場合にも作動可能であり、しかもステータに入力される制御用パルスに対する弁体１２０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。
【００６５】
図５は、図４に示されている電動弁１ａ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。図５（ａ）はその斜視図、図５（ｂ）は図４に示す電動弁に用いられている環状のカム部材を示す斜視図である。図５に示す実施例において、弁本体１０、弁支持部１００及び各弁体１２０については、図２に示す実施例の構造と同じであるので、同じ符号を付すことで、これらの重複する説明を省略する。
【００６６】
回転カム部材８１に設けられた環状の複合カム部１６０は、外側カム部１６１と内側カム部１６２との内外２層に構成されている。外側カム部１６１がフランジ部の半径が小さい弁体１２０ａ及び１２０ｂのリフト制御のためのカム部であり、内側カム部１６２がフランジ部の半径が大きい弁体１２０ｃのリフト制御のためのカム部である。外側カム部１６１及び内側カム部１６２のカム形状（頂部分１６３，１６６；傾斜部分１６４，１６７；底部分１６５，１６８）については、それぞれ図２に示す内側カム部１５１と外側カム部１５２と内外の位置及びサイズが異なる以外は同等であるので、その形状及び作用について再度の説明を省略する。
【００６７】
以上、本発明について、図面を参照しつつ実施例について説明したが、本電動弁はこうした実施例に限られるものではない。
すなわち、前述の各実施例は、本発明が、入口ポートが一つで出口ポートが三つある四方弁に適用された事例を示しているが、本発明はこれのみに限定されることはなく、二方弁、三方弁、あるいは五方弁以上の多方切換弁や流量制御弁に適用されても良い。
【００６８】
また、回転カム部材８０、８１は、複合カム部１５０、１６０と一体成型されても、あるいは別体で成形しそれらを一体化するものであっても良い。さらに、複合カム部１６０は、複合カム部１５０と同様に、外側カム部１６１及び内側カム部１６２を一体成型しても、あるいは別体で成形しそれらを一体化するものであっても良い。
また、フランジ部の半径に関わらず、各弁体にはほぼ同一の弁軸が設けられるものとしたが、例えば、各出口ポートの口径がそれぞれ異なる場合には、それに応じて直径の異なる弁軸としても良い。
【００６９】
さらに、図２、図３及び図５に示されるように、各フランジ部は弁軸の全周に亘って円盤状に形成されているが、各弁体をその昇降時に回転しないように構成すれば、フランジ部は円盤状である必要はなく、カム部に対応する部分にのみ形成されれば良い。
【００７０】
さらにまた、図１から図３に示された実施例においては、各弁体は、回転カム部材の中心からの距離がほぼ同一となるように配置されると共に、内側カム部にのみ係合する短い半径を有するフランジ部を備えた弁体と、外側カム部（及び内側カム部）に係合する長い半径を有するフランジ部を備えた弁体とを用いるものとして説明したが、本発明はこれのみに限定されることはなく、フランジ部の半径を各弁体においてほぼ同一とし、内側カム部にのみ係合する弁体の、回転カム部材の中心からの距離を小さくして、該弁体のフランジ部を内側カム部にのみに係合するようにすると共に、外側カム部（及び内側カム部）に係合する弁体の、その回転カム部材の中心からの距離を大きくして、該弁体のフランジ部を外側カム部（及び内側カム部）に係合するようにしても、各弁体を、それぞれのフランジ部が前記内側カム部又は外側カム部に選択的に当接、係合するように、構成することが出来る。
【００７１】
同様に、図４及び図５に示された実施例においても、フランジ部の半径を各弁体においてほぼ同一とし、外側カム部にのみ係合する弁体の、回転カム部の中心からの距離を大きくすると共に、内側カム部（及び外側カム部）に係合する弁体の、その回転カム部の中心からの距離を小さくするようにしても、外側カム部にのみ係合する弁体と、内側カム部（及び外側カム部）に係合する弁体とを得る事が出来る。
【００７２】
また、環状の複合カム部の形状・構造については、実施例で示した内外２層構造に限らず、径方向に３層、４層等となった多層構造でも実現可能である。図示の例は、環状の複合カム部の幅は、内側カム部及び外側カム部により構成された幅広のカム部と幅狭のカム部との２種類しか形成していないが、例えば３層構造のカム部を構成するには、内側カム部及び外側カム部の間にそれらの中間に位置する中間カム部を準備し、それらを一体成型又は一体化すると共に、弁体１２０のフランジ１２２についても中程度の張出のものを形成して、３種類の幅のカム部と弁体との組み合わせを構成してもよい。また、更にカム部と弁体のフランジとの幅の種類を増やして、組合わせの種類を増やすことも可能である。
また、図示の例では、弁の開閉に利用される回転カム部材の回転角度は、全周の４分の３（リングカムとしては４分の３回転で全パターンを実現可能になっている。）程度であるが、全周（一周）を利用してもよいことは明らかであり、これにより出口ポートの数を多くした場合における複雑な開閉パターンへの対応、出口ポートの口径を大とした場合の対応、あるいはカム部の傾斜部分の傾斜を緩やかにすることができるからこれによる流量調整の精緻な制御が可能となる。
【００７３】
一方、回転カム部材の回転角度を全周の４分の３未満とすることも出来、これにより出口ポートの数を少なくした場合において各弁体の開閉切換速度の向上、当該電動弁の小型化などの対応が可能となる。
回転カム部材の回転角度を全周としない場合には、該回転カム部材をその回転角度の範囲で形成するようにしても良い。
【００７４】
また、本電動弁において、内側又は外側のカム部１５１，１５２；１６１，１６２においては凸部としての山（頂部分）の高さを同じにしたもので説明したが、例えば、図１〜図３の実施例においては、弁本体１２０の中心から遠い側の外側カム部１５２の頂部分１５６の高さを、内側カム部１５１の頂部分１５３より高くする等の変更をすることもできる。
【００７５】
この場合、内側カム部にのみ係合するフランジ部を備えた弁体の弁シート部と、内側カム部及び外側カム部の双方に係合するフランジ部を備えた弁体の弁シート部との位置（高さ）を共通としておけば、内側カム部及び外側カム部の双方に係合する弁体の昇降ストロークを、内側カム部にのみ係合する弁体の昇降ストロークよりも大きくすることが出来、これにより、内側カム部にのみ係合する弁体と、内側カム部及び外側カム部の双方に係合する弁体とにより開閉される各弁を通過する流体の最大流量を異なる量にすることができる。すなわち、それぞれの出口ポートの径が同一であるとした場合には、内側カム部にのみ係合する弁体の開弁動作により流れる流量が、出口ポートの最大流量よりも小さくなるようにしておけば（出口ポートの全開状態時における流量よりも絞られるようにしておけば）、そのときの流量よりも、内側カム部及び外側カム部の双方に係合する弁体を開としたときの流量の方が大きくなる。
【００７６】
また、外側カム部の頂部分の高さと、内側カム部の頂部分の高さを異ならせる場合でも、その高さの差分だけ弁シート部の高さを変えれば、それぞれの弁体の開閉ストロークを変わらないこととすることができるので、各弁の開時における流量をほぼ同一とすることができる。
【００７７】
またもちろん、図４及び図５の実施例においても、上記同様に、内側カム部１６２の頂部分１６６を外側カム部分１６１の頂部分１６３より高くする等の変更をすることもできる。
【００７８】
更に、前述の実施例における電動弁において、使用するパターンは、必ずしも８パターンを全て使うということではない。ニーズに応じて使用するパターンを選択することが可能である。すなわち、図３に示されたカムレイアウトは一例であり、当該電動弁の大きさや、出口ポートの数、フランジ部の半径、カム部の半径、あるいは流量制御を行う場合にはカム部の傾斜部分の傾斜角度等に応じて適宜、カムレイアウトを設計することができる。
さらにまた、図１〜図３の実施例においては、回転カム部材の内側に弁体を配置する場合の駆動源として、パルスモータの回転が直接回転カム部材に伝達される形態のものを用いるとし、また図４〜図５の実施例においては、回転カム部材の外側に弁体を配置する場合の駆動源として、パルスモータのロータの回転が減速機構を介して回転カム部材に伝達される形態のものを用いるとしたが、本発明はこれのみに限定されることはなく、減速機構の有無、あるいはその形態はいかなるものであっても良く、また回転駆動源も、特にパルスモータである必要はないことは当然である。
【符号の説明】
【００７９】
１，１ａ 電動弁 １０ 弁本体
１０ａ 受部材 １０ｂ 弁シート形成面
１１ 入口側ポート １２ 出口側のポート
１４ 配管
２０ キャン ２０ａ キャン内部
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 ８２ａ 凸部
９０ キャップ ９２ スプリング
１００ 弁支持部
１１０；１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ 弁シート
１２０；１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃ 弁体
１２２；１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃ フランジ部
１２３ 先端部
１５０ 複合カム部
１５１ 内側カム部 １５２ 外側カム部
１５３，１５６ 頂部分 １５４，１５７ 傾斜部分
１５５，１５８ 底部分
１６０ 複合カム部
１６１ 内側カム部 １６２ 外側カム部
１６３，１６６ 頂部分 １６４，１６７ 傾斜部分
１６５，１６８ 底部分
２００ 連通空間 ２１０ ガイド孔
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流路の切換えなどが可能な電動弁に係り、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電動弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３５７２７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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。更に、電動弁は、モータの回転出力を、ねじ機構のような回転運動を軸方向運動に変換する運動変換機構を介して弁体のリフトに変換しているが、複数の流路の選択（切換）パターンが限定的で流路選択の自由度が小さい、という問題がある。
【０００６】
また、切換先の流出口数が増加すると、各弁のリフトを制御するためのモータ出力の分解能が低下して精密な弁開度制御が更に困難になるとともに、流出口とその流出口を開閉する弁体とを配置するためのスペースが増大して当該電動弁が大型化する傾向がある、という問題がある。
【０００７】
そこで、本発明の課題は、上記問題を解消できる電動弁として、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、切り換える流路の数が増えても大型化せず、流路に設けた弁の可能な限り多くの、そして好ましくは全ての開閉パターンを確保することを可能にし、更に差圧の大きな作動流体を用いる場合や大容量の作動流体を扱う場合であっても微小流量での制御性を確保することができる四方弁等の電動弁を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の電動弁は、流体が流入する入口側ポート及び流体が流出する複数の出口側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ると共にフランジ部を有し、前記複数の出口側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、前記複数の弁体のフランジ部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、前記入口側ポートを複数の前記出口側ポートに選択的に連通するように流路を切換える電動弁であって、前記カム部材は、前記フランジ部を押し上げる頂部分を有すると共に、その径方向に同心状に配置された複数のカム部を備え、前記複数の弁体は、それぞれのフランジ部の先端が前記複数のカム部に対して選択的に当接するように、それらのフランジ部の半径が定められていることを特徴としている。
【０００９】
この複数の弁体を備える電動弁によれば、切換えの数が増えて、そのために弁体の数が増えることがあっても、弁体に備わるフランジ部の半径を異ならすように選択し、弁体を駆動するカム部材についても、フランジ部の半径の種類に応じた数のカム部が設けられているので、各弁体の開閉する動作パターンが数多く、好ましくは全ての開閉パターンにまで用意することができる。弁体の配置とカムの形成位置との組み合わせによって、リングカムが回転されるとき、リフトされる弁体の組み合わせが全開閉パターンの中からいずれか一つの開閉パターンを選択することができる。
【００１０】
また、上記電動弁において、前記複数の弁体を、前記カム部材の中心からほぼ等距離の位置に配置するようにしたことを特徴としている。このような構成により、各弁体を収容するための弁ガイド孔を穿孔等により形成する際、前記カム部材（あるいはロータ）の中心を基準として加工を行えば、該加工が容易となる。また、各弁体と複数のカム部のそれぞれとの距離がほぼ一定になるので、フランジ部の半径の種類を抑えることができ、当該電動弁の構造が簡略化される。
【００１１】
また本発明の電動弁は、流体が流入する入口側ポート及び流体が流出する複数の出口側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ると共にフランジ部を有し、前記複数の出口側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、前記複数の弁体の前記フランジ部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側ポートに選択的に連通するように流路を切換える電動弁であって、前記カム部材は、前記フランジ部を押し上げる頂部分を有すると共に、その径方向に同心状に配置された複数のカム部を備え、前記複数の弁体のフランジ部は、それぞれほぼ同一の半径を有すると共に、それぞれの前記フランジ部の先端が前記複数のカム部に対して選択的に当接するように、前記複数の弁体それぞれの、前記カム部材の中心からの位置が定められていることを特徴としている。
【００１２】
この複数の弁体を備える電動弁によれば、切換えの数が増えて、そのために弁体の数が増えることがあっても、カム部材の中心から弁体までの距離を異ならすだけで、複数の弁体として同一品を用いることができるので、各弁体の開閉する動作パターンが数多く、好ましくは全ての開閉パターンにまで用意することができ、また当該電動弁の構成が簡略化される。弁体の配置とカムの形成位置との組み合わせによって、リングカムが回転されるとき、リフトされる弁体の組み合わせが全開閉パターンの中からいずれか一つの開閉パターンを選択することができる。
【００１３】
また、上記電動弁において、前記フランジ部は、弁体の外周全周に亘って形成されたことを特徴としている。この電動弁によれば、弁体がその昇降時に回転しても、フランジ部とカム部との当接を常に良好に維持することができる。
【００１４】
また、上記電動弁において、前記カム部材は、前記複数の弁体の外側に配置されていることを特徴としている。
また、上記カム部材が前記複数の弁体の外側に配置されている電動弁において、前記カム部材の外側に配置されたカム部の頂部分は、該カム部材の内側に配置されたカム部の頂部分よりも高くされていることを特徴としている。
【００１５】
また、上記電動弁において、前記カム部材は、前記複数の弁体の内側に配置されていることを特徴としている。
また、上記カム部材が前記複数の弁体の内側に配置されている電動弁において、前記カム部材の内側に配置されたカム部の頂部分は、該カム部材の外側に配置されたカム部の頂部分よりも高くされていることを特徴としている。
【００１６】
また、上記電動弁において、前記各カム部は前記頂部分から切換えの前後方向になだらかに傾斜した傾斜部分を備え、前記フランジ部が前記傾斜部分と係合する位置を変更することにより、前記弁体が開閉する前記出口側ポートを通じて流れる流量を可変としたことを特徴としている。
【００１７】
また、上記電動弁において、前記弁体の配置と前記カム部材の形状とに基づいて、前記カム部材の回転位置に対応して、前記複数の弁体の開閉についての全組合せパターンが用意されており、前記カム部材の前記回転位置を選択することで、前記複数の弁体の一つの前記開閉パターンが選択されることを特徴としている。
【００１８】
また、上記電動弁において、前記ロータの回転を減速して伝達する遊星歯車機構を備え、 前記カム部材は、前記頂部分が前記遊星歯車機構の側へ突出するように形成されていることを特徴としている。このように遊星歯車機構を用いてロータの回転を減速することにより、カム部材の回転角度を微小に設定することが可能であり、各弁体の開閉動作、あるいは流量制御動作が精緻に行われる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明による電動弁は、上記のように前記フランジ部を押し上げる頂部分を有すると共に、その径方向に配置された複数のカム部を備えるようにカム部材を構成し、かつそれぞれのカム部に、それぞれが動作を必要とする各弁体のフランジ部先端が対向して、当接（係合）するように、各弁体を構成し配置したので、カム部材がロータによって回転される間に弁体の切換えを数多く行うことができ、切り換える流路の数が増えても大型化せず、流路に設けた弁の開閉パターンのバリエーションをより多く作ることができ、好ましくは全ての開閉パターンを確保することを可能にすることができる。
即ち、従来の電動弁では、一つの弁体についてのみ開閉することを考慮しており、他の弁体の開閉の組み合わせまでは考慮されていなかった。例えば、一つの弁について全開か全閉の二通りの開閉制御があるとするとき、３つの弁が対象となっていれば、合計で八つの開閉パターンが存在するが、一つの環状のカム部では、周方向に数多くのリフト用の凸部を用意することは困難であった。しかしながら、本発明によれば、他の弁体の開閉動作との組合せまでを含めた種々の開閉パターンについて作動させることができる電動弁を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の電動弁の一実施例の全体構造を示す断面図。
【図２】図１に示す本発明の電動弁の要部の機構を、四方弁を例に取って概念的に示す説明図。
【図３ａ】図１に示す電動弁の要部の機構とその動作パターンを概念的に示す説明図。
【図３ｂ】図１に示す電動弁の要部の機構と他の動作パターンを概念的に示す説明図。
【図４】本発明の電動弁の別の実施例の全体構造を示す断面図。
【図５】図４に示す本発明の電動弁の要部の機構を、四方弁を例に取って概念的に示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、添付した図面に基づいて、この発明による電動弁の実施例を説明する。図１は、本発明の電動弁の一実施例の全体構造を示す断面図であり、図２は図１に示す電動弁の要部の機構を、四方弁を例に取って概念的に示す説明図である。
【００２２】
全体を符号１で示す電動弁は、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ポート１１（図２）と複数の出口側ポート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、一つの入口側ポート１１に対して三つの出口側ポート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。
【００２３】
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、入口側ポート１１と各出口側ポート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、入口側ポート１１と３本の出口側ポート１２はほぼ９０度間隔で、かつ中心からの距離がほぼ同一となるように配置されている。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。
【００２４】
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。即ち、３本の出口側ポート１２（弁シート１１０）は、それぞれ３つの弁体１２０及び弁体１２０が挿入された弁ガイド孔２１０の軸線と同一軸線を備えている。
【００２５】
上述のように、弁本体１０の外周面からその内側に向かって環状の連通空間２００が形成され、連通空間２００内の上下相対向する面に弁シート１１０と弁ガイド孔２１０が正対して開口するように該弁本体１０が形成されているため、出口ポート１２、弁シート１１０及び弁ガイド孔２１０を同一の加工機（ドリル）を用いて同時に加工を行うことができ、この結果、弁シート１１０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、各出口側ポート１２の中心軸と各弁ガイド孔２１０の中心軸とがずれることなく、それぞれの同軸度が確保され、各弁による流体の制御を極めて良好に行うことができる。また、弁シート１１０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、入口側ポート１１も、出口側ポート１２と同様に（出口側ポート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側ポート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。
【００２６】
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。キャン２０のキャン内部２０ａには、入口側ポート１１から流入する冷媒等が充満される。なお、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に取り付けることができる。
【００２７】
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複合カム部１５０が設けられている。この複合カム部１５０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（図２に関して後述する内側カム部１５１及び外側カム部１５２の頂部分）が上方に突出するように設けられている。
環状の複合カム部１５０の下面は、弁支持部１００の上面に摺動自在に載置される。
【００２８】
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と弁体１２０の段付きを構成するフランジ部１２２（図２）との間に縮装されたスプリング９２により、弁体１２０は弁シート１１０に向けて付勢される。
【００２９】
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。
【００３０】
各弁体１２０は、弁本体１０内において、回転カム部材８０の径方向内側に、該カム部材の中心からほぼ等距離の位置に配置されている。弁体リフト用の複合カム部１５０は、回転カム部材８０の内側に付設されていて且つ弁体１２０よりも中心軸線から外寄り側に配置されているので、弁体１２０のフランジ部１２２（図２）に対してロータ３０の回転中心の外寄りかつ下側から係合する。リフトしている弁体１２０ａでは、複合カム部１５０が弁体１２０ａのフランジ部１２２ａの下面に当接して、弁体１２０ａを押し上げている。また、リフトしていない弁体１２０ｂは、弁シート１１０ｂに着座しており、弁体１２０ｂのフランジ部１２２ｂと複合カム部１５０との間には隙間はあって当接していない。
【００３１】
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（パルスモータ）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３０が３６０度回転する仕様を備える。
【００３２】
弁本体１０における弁体１２０の配置は、複合カム部１５０の内側に円形状に並んだ配置（弁本体１０や弁支持部１００と同心の円上に弁体１２０の軸線が置かれた配置）となっている。複合カム部１５０の凸部が弁体１２０のフランジ部の先端に当接し、該弁体１２０がリフトされることにより弁シート１１０が開となる。リフトしていない弁体１２０は弁シート１１０に着座しているので、複合カム部１５０と弁体１２０のフランジ部１２２の先端との間には隙間がある。
【００３３】
図２は、本発明の電動弁の一実施例の要部を概念的に示す説明図であり、図２（ａ）は電動弁の要部の斜視図、図２（ｂ）は図２（ａ）に示す電動弁に用いられている環状のカム部材８０に設けられた複合カム部１５０を示す斜視図、図２（ｃ）は図２（ａ）に示す電動弁に用いられている弁体の斜視図である。
【００３４】
図２（ａ）には、弁本体１０の弁シート形成面１０ｂ及び弁支持部１００、連通空間２００、弁支持部１００のガイド孔２１０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複合カム部１５０のみが示されている。
弁本体１０には、前述のように常時開放される入口側ポート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。図示の状態では、弁体１２０ａ及び１２０ｃが弁シート１１０ａ，１１０ｃを開いており、弁体１２０ｂが弁シート１１０ｂを閉じている。
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、弁体１２０ｂ及び弁シート１１０ｂを備える第２の弁、及び弁シート１１０ｃを備える第３の弁は、弁本体１０の中心（シャフト６０の中心軸線）からほぼ等距離で、かつ第１の弁と第２の弁との間、及び第２の弁と第３の弁との間は、該中心回りでほぼ９０度の角度で離れているが、この配置はあくまでも例示であり、設計により変更可能である。
【００３５】
図２（ｃ）に示すように、本実施例では、２本の弁体１２０ａ及び１２０ｂはほぼ同じ形状（直径や長さがほぼ同一）を有しているが、他の１本の弁体１２０ｃはフランジの半径のみ異なるものの、その他の形状については弁体１２０ａ及び１２０ｂと同じである。各弁体１２０ａ〜１２０ｃは、弁体の弁軸方向の同じ位置にフランジ１２２ａ〜１２２ｃを備えているが、弁体１２０ｃに備わるフランジ部１２２ｃの半径Ｒ２は、弁体１２０ａ，１２０ｂに備わるフランジ部１２２ａ，１２２ｂの半径Ｒ１と比べて大きく設定されている。いずれの弁本体１２０ａ〜１２０ｃも、弁シート１１０ａ〜１１０ｃ側の端部は、テーパー状に形成されていて、その円錐面が弁シート１１０ａ〜１１０ｃの開口周縁に係合・離脱することで弁を開閉する先端部１２３ａ〜１２３ｃを有している。なお、各弁体１２０ａ〜１２０ｃは、既に説明したように、フランジ部１２２ａ〜１２２ｃの上面に作用するスプリング９２によって、常に弁を閉じる方向に付勢されている。
【００３６】
図２に示されているように、環状の複合カム部１５０は、３本の弁体１２０ａ〜１２０ｃを内側に囲むように弁支持部１００上に載置されている。複合カム部１５０は、その径方向に同心状に重ねられた内外２層のカム部（内側カム部１５１と外側カム部１５２）を備えた複合カムであり、即ち、径方向の幅ｗ１の内側カム部１５１と径方向の幅ｗ２の外側カム部１５２とから構成されている。複合カム部１５０の製作については、内外の２層のカム部１５１，１５２を接合させてもよいが、一体物として２層構造のように形成してもよい。
【００３７】
内側カム部１５１は、半径Ｒ１でフランジ部１２２ａ，１２２ｂが形成されている弁体１２０ａ，１２０ｂを昇降させるためのカム部である。即ち、弁体１２０ａ，１２０ｂは、そのフランジ部１２２ａ，１２２ｂの半径Ｒ１が小さいために、内側カム部１５１にのみ係合可能である。一方、弁体１２０ｃは、そのフランジ部１２２ｃの半径Ｒ２が大きいので、外側カム部１５２（及び内側カム部１５１）に係合可能である。
【００３８】
このように、弁体１２０ａ、１２０ｂは、それらのフランジ部１２２ａ、１２２ｂの先端が内側カム部１５１と対向するように配置され、また弁体１２０ｃは、そのフランジ部１２２ｃの先端が外側カム部１５２と対向するように配置されている。そして、各弁体１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃは、それぞれのフランジ部１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃが、前記内側カム部１５１又は外側カム部１５２に選択的に当接するように、構成されている。
【００３９】
この例では、内側カム部１５１は、周方向に並ぶ凸部として、弁体１２０ａ，１２０ｂをリフトする三つの頂部分１５３と、頂部分１５３から切換えの前後方向（周方向）になだらかに傾斜した傾斜部分１５４とを備えた山状凸部であり、周方向に隣合う凸部の間は、底部分１５５となっている。一方、外側カム部１５２は、一つの頂部分１５６と、頂部分１５６から切換えの前後方向（周方向）になだらかに傾斜した傾斜部分１５７とを備えた山状凸部であり、周方向に隣合う傾斜部分１５７，１５７の間は、底部分１５８となっている。
【００４０】
内側カム部１５１の頂部分１５３の高さと、外側カム部１５２の頂部分１５６の高さとは同じ高さ（即ち、頂部分１５３と頂部分１５６とは同じレベルの最大カム高さを有する）であり、互いに繋がっている場合には、連続する一つの頂部分を形成している。
【００４１】
内側カム部１５１は、それ自体が内側に配設されているので、外側カム部１５２の形状に関わらず弁体１２０ａ，１２０ｂのリフトを制御することができる。外側カム部１５２は、頂部分１５６が存在している領域では、内側カム部１５１の形状に関わらず弁体１２０ｃをリフト状態に制御できる。しかしながら、頂部分１５６が存在しない領域では弁体１２０ｃを閉弁状態に制御しようとするものであるが、このとき、内側カム部１５１の頂部分１５３が存在していると、弁体１２０ｃはフランジ部１２２ｃが頂部分１５３に従う動作をしてしまうので、設計の際にこうした状況は回避されるものにする。
【００４２】
かかる頂部分の形成に際しての制限を考慮し、内側カム部１５１と外側カム部１５２とを合わせた環状のカム部を、各弁体に対して遠い側から近い側にまで広がった幅広の頂部分（内側カム部１５１の頂部分１５３及び外側カム部１５２の頂部分１５６）と、各弁体に対して遠い側にのみ存在する幅狭となった頂部分（外側カム部１５２の頂部分１５６）とにより構成する。
【００４３】
したがって、半径が大きいフランジ部１２２ｃを備える弁体１２０ｃは、幅広の頂部分にも幅狭の頂部分にも係合可能である。一方、半径の小さいフランジ部１２２ａ，１２２ｂを備える弁体１２０ａ，１２０ｂは、幅広の頂部分には係合可能であるが、幅狭の頂部分には係合不能となっている。幅広の頂部分においては、半径が大きいフランジ部１２２ｃは、内側カム部１５１が凸部として備えている頂部分１５３及び外側カム部１５２の頂部分１５６の双方によってリフトされるので、その頂部分１５３に隣接する外側カム部１５２の頂部分１５６を低くなるように形成してもよい（外側カム部１５２の低くなった部分のフランジ部１２２ｃへの作用は無効である）。
【００４４】
内側カム部１５１又は外側カム部１５２が、その頂部分１５３，１５６において、弁体１２０ａ〜１２０ｃのフランジ部１２２ａ〜１２２ｃに係合して弁体１２０ａ〜１２０ｃをリフトしている状態では、弁体１２０ａ〜１２０ｃは弁シート１１０ａ〜１１０ｃから離れて、弁は開弁状態にある。
【００４５】
このように、本電動弁の基本動作は各弁体の開閉動作であるが、凸部の傾斜部分の途中で回転カム部材８０の回転を停止し弁体のリフトを止めることで、流量制御を行うこともできる。即ち、内側カム部１５１と外側カム部１５２の各凸部は、弁体を押し上げる頂部分１５３，１５６から切換の前後方向になだらかに傾斜した傾斜部分１５４，１５７を備えており、弁体１２０のフランジ１２２が傾斜部分１５４，１５７に係合するときには、出口側ポート１１０は部分的な開き状態となる。したがって、複合カム部１５０の回転位置を調整して各弁体１２０の傾斜部分１５４，１５７への係合位置を変えることによって、各弁体１２０が開閉する出口側ポート１１０の弁開度が変更され、出口側ポート１１０を通じて流れる流量を制御することができる。
【００４６】
更に、弁体１２０ａ〜１２０ｃのフランジ部１２２ａ〜１２２ｃが、内側カム部１５１の底部１５５又は外側カム部１５２の底部１５８に対応した位置にあるときは、弁体１２０ａ〜１２０ｃは、スプリング９２の作用によって弁本体１０の弁シート形成面１０ｂに向かって付勢されており、弁シート１１０ａ〜１１０ｃを閉じている。
【００４７】
図１に示す電動弁の要部の機構とその動作が、図３ａ及び図３ｂ（以下、総称するときは図３という）において、概念的に説明されている。図３は、本発明による電動弁が、環状カム部材８０の回転に応じて、出口側ポート１１０ａ〜１１０ｃを切り換えられる構造の一例を説明する図であり、図３の上側部分は平面模式図、下側部分は各弁体の動作を示す展開図である。ここで、展開図は、弁体とその近傍を所定範囲だけ描いており、周方向（展開方向）に完全に連続しているわけではなく、説明用の図である。
【００４８】
図３においては、幅広の頂部及び幅狭の頂部のレイアウトの一例、すなわち、内側カム部１５１の頂部分１５３及び底部分１５５、並びに外側カム部１５２の頂部分１５６及び底部分１５８のレイアウト（カムレイアウト）の一例が示されており、入口側ポート１１の図示は省略されている。また図３の模式図においては、前記幅広の頂部分は右上がりのハッチングで示され、幅狭の頂部分はクロスハッチングで示されている。さらに図３の展開図においては、さらに底部分１５５、１５８も右上がりのハッチングで示されている。
【００４９】
さて、環状の複合カム部１５０はパルスモータによって回転駆動されるが、ここでは、パルスモータにおける９６パルス駆動で複合カム部１５０が１回転するように設計されている。また適宜設定されるパルスモータの回転の基準位置からの回転角（すなわちパルスモータに供給されるパルス数）に応じて、弁シート１１０ａ〜１１０ｃの開閉が行われる。
【００５０】
図３では、同図に示されたカムレイアウトを備えた複合カム部１５０の回転角と、各弁体１２０ａ〜１２０ｃの動作との関係が示されており、パルス数（０Ｐ，１０Ｐ，１６Ｐ，２４Ｐ，３８Ｐ，４８Ｐ，５８Ｐ及び７４Ｐ）に応じて、図３ａに示す動作パターン［１］，［２］，［３］及び［４］、図３ｂに示す動作パターン［５］，［６］，［７］及び［８］が得られることを示している。すなわち図３は、三本の弁体１２０ａ〜１２０ｃの開閉についての全組合せである八つの動作パターンが得られることを示している。もちろん、頂部分にはその円周方向に幅を有しているので、そのパルス数の近傍のパルス数においてもそれぞれの動作パターンが維持される。なお、図３においては、回転角と動作パターンとの代表的な組合せのみを示しており、他の回転角と動作パターンの組み合わせもあるが、これについては後述する。
【００５１】
図３に示す図では、図２に示す同じ要素や部位には図２に用いたのと同じ符号を用いることで、再度の説明を省略する。動作パターンは［１］から［８］まで、複合カム部１５０が時計方向に回転することで順次得ることができる。
【００５２】
図３ａに示すように、動作パターン［１］（パルス０Ｐ）では、弁体１２０ａは、そのフランジ部１２２ａにおいて内側カム部１５１の頂部分１５３に係合することでリフトされていて、出口側ポート１１０ａが開いている状態にある。また、弁体１２０ｃは、そのフランジ部１２２ｃにおいて内側カム部１５１の頂部分１５３と外側カム部１５２の頂部分１５６に係合することでリフトされていて、出口側ポート１１０ｃが開いている状態にある。弁体１２０ｂは、スプリング９２に付勢されていて出口側ポート１１０ｂを閉じている状態にあり、そのフランジ部１２２ｂは、内側カム部１５１の底部分１５５から離れていて非係合の状態にある。したがって、弁体１２０ａと１２０ｃとが開弁している。
【００５３】
動作パターン［２］（パルス１０Ｐ）では、弁体１２０ａ及び１２０ｂは、フランジ部１２２ａ，１２２ｂにおいて内側カム部１５１の頂部分１５３に係合することなく、スプリング９２により下方向に付勢されていて、出口側ポート１１０ａ，１１０ｂを閉じている状態にある。また、弁体１２０ｃも、そのフランジ部１２２ｃが内側カム部１５１の底部分１５５と外側カム部１５２の底部分１５８とに対応する位置にあって、スプリング９２により下方向に付勢されていて出口側ポート１１０ｃを閉じている状態にある。即ち、全弁体１２０ａ〜１２０ｃは全て閉弁状態にある。
なお、動作パターン［１］の状態から弁体１２０ａのフランジ部１２２ａが内側カム部１５１の頂部分１５３から外れた直後においては、弁体１２０ｃのフランジ部１２２ｃは外側カム部１５２の頂部分１５６にまだ係合しているので、該動作パターン［１］から［２］に移行する間には、短時間ではあるが、弁体１２０ａ及び１２０ｂが閉、弁体１２０ｃが開（後述の動作パターン［７］）の状態が存在する。
【００５４】
動作パターン［３］（パルス１６Ｐ）では、弁体１２０ｂ及び１２０ｃについては閉弁状況は変わらない。弁体１２０ａのみが、フランジ部１２２ａにおいて内側カム部１５１の頂部分１５３に係合することでリフトされ、出口側ポート１１０ａを開弁している。
動作パターン［４］（パルス２４Ｐ）では、弁体１２０ａは引き続き内側カム部１５１の頂部分１５３に係合しているが、弁体１２０ｂがそのフランジ部１２２ｂにおいて内側カム部１５１の頂部分１５３に係合し始めてリフトし、出口側ポート１１０ｂを開く。弁体１２０ｃは閉弁状態を維持している。したがって、弁体１２０ａと１２０ｂが開弁している。
【００５５】
図３ｂに示すように、動作パターン［５］（パルス３８Ｐ）では、弁体１２０ａは、内側カム部１５１の頂部分１５３から外れて底部分１５５に対応した位置を占め、スプリング９２により下方向に付勢されていて出口側ポート１１０ａを閉じる状態に変更される。弁体１２０ｂは、動作パターン［４］から［５］へ至る途中で、フランジ部１２２ｂと内側カム部１５１の頂部１５３との係合が一旦外れ、弁体１２０ｂが一旦閉弁するが、その後、再度、フランジ部１２２ｂにおいて内側カム部１５１の頂部分１５３に再度係合開始してリフトし、出口側ポート１１０ｂを開く。弁体１２０ｃは閉弁状態を維持している。したがって、弁体１２０ｂのみ開弁している。
なお、動作パターン［４］の状態から弁体１２０ｂのフランジ部１２２ｂが内側カム部１５１の頂部分１５３から外れた直後においては、まだ弁体１２０ａのフランジ部１２２ａが内側カム部１５１の頂部分１５３に係合しているので、この状態では弁体１２０ａは開、弁体１２０ｂ及び１２０ｃは閉（前述の動作パターン［３］）の状態となる。またその後、動作パターン［５］に至るまでの間は、弁体１２０ａのフランジ部１２２ａは内側カム部１５１のフランジ部１５３から外れるため、全ての弁体１２０ａ〜１２０ｃが閉（前述の動作パターン［２］）の状態が存在する。
【００５６】
動作パターン［６］（パルス４８Ｐ）では、弁体１２０ａは、フランジ部１２２ａが内側カム部１５１の頂部分１５３に係合し、弁体１２０ｂについては開弁状況に変更はなく、弁体１２０ｃは、そのフランジ部１２２ｃにおいて内側カム部１５１の頂部分１５３及び外側カム部１５２の頂部分１５６に係合を開始してリフトし、出口側ポート１１０ｃを開く。したがって、全弁体１２０ａ〜１２０ｃが開弁している。
なお、この動作パターン［６］に至る直前においては、弁体１２０ｃのフランジ部１２２ｃが内側カム部１５１の頂部１５３及び外側カム部１５２の頂部１５６に係合してから、弁体１２０ａのフランジ部１２２ａが内側カム部１５１の頂部１５３に係合するので、その期間のみ、弁体１２０ａが閉、弁体１２０ｂ及び１２０ｃが開（後述の動作パターン［８］）の状態が存在する。
【００５７】
動作パターン［７］（パルス５８Ｐ）では、弁体１２０ａ及び弁体１２０ｂは、フランジ部１２２ａ，１２２ｂが内側カム部１５１の頂部分１５３，１５３からそれぞれ外れて閉弁状態となり、弁体１２０ｃのみが、そのフランジ部１２２ｃにおいて外側カム部１５２の頂部分１５６との係合を維持し、出口側ポート１１０ｃを開いた状態を保つ。したがって、弁体１２０ｃのみが開弁している。
【００５８】
動作パターン［８］（パルス７４Ｐ）では、弁体１２０ａの閉弁状態は変わらないが、弁体１２０ｂは、フランジ部１２２ｂが内側カム部１５１の頂部分１５３に係合して開弁状態となる。弁体１２０ｃにおいては、そのフランジ部１２２ｃにおいて外側カム部１５２の頂部分１５６との係合を維持するので、出口側ポート１１０ｃを開いた状態を維持する。したがって、弁体１２０ｂ及び弁体１２０ｃが開弁している。
【００５９】
上記のような動作の基準位置となるパルス０Ｐの位置は、例えば図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の下方に脚部８４を突出するように形成し、これらを突き当てることにより設定することができる。
【００６０】
図４には、本発明による電動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、且つその中心軸上に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。
【００６１】
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、弁支持部１００に固着された筒体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。
【００６２】
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、弁体リフト用の複合カム部１６０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及び複合カム部１６０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。
【００６３】
複合カム部１６０は弁本体１０のシート形成面１０ｂ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。弁体リフト用の複合カム部１６０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の回転中心寄りの下側から係合する。
リフトしている弁体１２０ａでは、複合カム部１６０が弁体１２０ａのフランジ部１２２ａ先端の下面に当接して、弁体１２０ａを押し上げている。また、リフトしていない弁体１２０ｂは、弁シート１１０ｂに着座しており、弁体１２０ｂのフランジ部１２２ｂ先端と複合カム部１６０との間には隙間はあって当接していない。
【００６４】
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てカム部材８１に伝達されるので、出力トルクが大きくなって、冷媒のような差圧の大きな作動流体を用いる場合や大容量の作動流体を扱う場合にも作動可能であり、しかもステータに入力される制御用パルスに対する弁体１２０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。
【００６５】
図５は、図４に示されている電動弁１ａ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。図５（ａ）はその斜視図、図５（ｂ）は図４に示す電動弁に用いられている環状のカム部材を示す斜視図である。図５に示す実施例において、弁本体１０、弁支持部１００及び各弁体１２０については、図２に示す実施例の構造と同じであるので、同じ符号を付すことで、これらの重複する説明を省略する。
【００６６】
回転カム部材８１に設けられた環状の複合カム部１６０は、外側カム部１６１と内側カム部１６２との内外２層に構成されている。外側カム部１６１がフランジ部の半径が小さい弁体１２０ａ及び１２０ｂのリフト制御のためのカム部であり、内側カム部１６２がフランジ部の半径が大きい弁体１２０ｃのリフト制御のためのカム部である。外側カム部１６１及び内側カム部１６２のカム形状（頂部分１６３，１６６；傾斜部分１６４，１６７；底部分１６５，１６８）については、それぞれ図２に示す内側カム部１５１と外側カム部１５２と内外の位置及びサイズが異なる以外は同等であるので、その形状及び作用について再度の説明を省略する。
【００６７】
以上、本発明について、図面を参照しつつ実施例について説明したが、本電動弁はこうした実施例に限られるものではない。
すなわち、前述の各実施例は、本発明が、入口ポートが一つで出口ポートが三つある四方弁に適用された事例を示しているが、本発明はこれのみに限定されることはなく、二方弁、三方弁、あるいは五方弁以上の多方切換弁や流量制御弁に適用されても良い。
【００６８】
また、回転カム部材８０、８１は、複合カム部１５０、１６０と一体成型されても、あるいは別体で成形しそれらを一体化するものであっても良い。さらに、複合カム部１６０は、複合カム部１５０と同様に、外側カム部１６１及び内側カム部１６２を一体成型しても、あるいは別体で成形しそれらを一体化するものであっても良い。
また、フランジ部の半径に関わらず、各弁体にはほぼ同一の弁軸が設けられるものとしたが、例えば、各出口ポートの口径がそれぞれ異なる場合には、それに応じて直径の異なる弁軸としても良い。
【００６９】
さらに、図２、図３及び図５に示されるように、各フランジ部は弁軸の全周に亘って円盤状に形成されているが、各弁体をその昇降時に回転しないように構成すれば、フランジ部は円盤状である必要はなく、カム部に対応する部分にのみ形成されれば良い。
【００７０】
さらにまた、図１から図３に示された実施例においては、各弁体は、回転カム部材の中心からの距離がほぼ同一となるように配置されると共に、内側カム部にのみ係合する短い半径を有するフランジ部を備えた弁体と、外側カム部（及び内側カム部）に係合する長い半径を有するフランジ部を備えた弁体とを用いるものとして説明したが、本発明はこれのみに限定されることはなく、フランジ部の半径を各弁体においてほぼ同一とし、内側カム部にのみ係合する弁体の、回転カム部材の中心からの距離を小さくして、該弁体のフランジ部を内側カム部にのみに係合するようにすると共に、外側カム部（及び内側カム部）に係合する弁体の、その回転カム部材の中心からの距離を大きくして、該弁体のフランジ部を外側カム部（及び内側カム部）に係合するようにしても、各弁体を、それぞれのフランジ部が前記内側カム部又は外側カム部に選択的に当接、係合するように、構成することが出来る。
【００７１】
同様に、図４及び図５に示された実施例においても、フランジ部の半径を各弁体においてほぼ同一とし、外側カム部にのみ係合する弁体の、回転カム部の中心からの距離を大きくすると共に、内側カム部（及び外側カム部）に係合する弁体の、その回転カム部の中心からの距離を小さくするようにしても、外側カム部にのみ係合する弁体と、内側カム部（及び外側カム部）に係合する弁体とを得る事が出来る。
【００７２】
また、環状の複合カム部の形状・構造については、実施例で示した内外２層構造に限らず、径方向に３層、４層等となった多層構造でも実現可能である。図示の例は、環状の複合カム部の幅は、内側カム部及び外側カム部により構成された幅広のカム部と幅狭のカム部との２種類しか形成していないが、例えば３層構造のカム部を構成するには、内側カム部及び外側カム部の間にそれらの中間に位置する中間カム部を準備し、それらを一体成型又は一体化すると共に、弁体１２０のフランジ１２２についても中程度の張出のものを形成して、３種類の幅のカム部と弁体との組み合わせを構成してもよい。また、更にカム部と弁体のフランジとの幅の種類を増やして、組合わせの種類を増やすことも可能である。
また、図示の例では、弁の開閉に利用される回転カム部材の回転角度は、全周の４分の３（リングカムとしては４分の３回転で全パターンを実現可能になっている。）程度であるが、全周（一周）を利用してもよいことは明らかであり、これにより出口ポートの数を多くした場合における複雑な開閉パターンへの対応、出口ポートの口径を大とした場合の対応、あるいはカム部の傾斜部分の傾斜を緩やかにすることができるからこれによる流量調整の精緻な制御が可能となる。
【００７３】
一方、回転カム部材の回転角度を全周の４分の３未満とすることも出来、これにより出口ポートの数を少なくした場合において各弁体の開閉切換速度の向上、当該電動弁の小型化などの対応が可能となる。
回転カム部材の回転角度を全周としない場合には、該回転カム部材をその回転角度の範囲で形成するようにしても良い。
【００７４】
また、本電動弁において、内側又は外側のカム部１５１，１５２；１６１，１６２においては凸部としての山（頂部分）の高さを同じにしたもので説明したが、例えば、図１〜図３の実施例においては、弁本体１２０の中心から遠い側の外側カム部１５２の頂部分１５６の高さを、内側カム部１５１の頂部分１５３より高くする等の変更をすることもできる。
【００７５】
この場合、内側カム部にのみ係合するフランジ部を備えた弁体の弁シート部と、内側カム部及び外側カム部の双方に係合するフランジ部を備えた弁体の弁シート部との位置（高さ）を共通としておけば、内側カム部及び外側カム部の双方に係合する弁体の昇降ストロークを、内側カム部にのみ係合する弁体の昇降ストロークよりも大きくすることが出来、これにより、内側カム部にのみ係合する弁体と、内側カム部及び外側カム部の双方に係合する弁体とにより開閉される各弁を通過する流体の最大流量を異なる量にすることができる。すなわち、それぞれの出口ポートの径が同一であるとした場合には、内側カム部にのみ係合する弁体の開弁動作により流れる流量が、出口ポートの最大流量よりも小さくなるようにしておけば（出口ポートの全開状態時における流量よりも絞られるようにしておけば）、そのときの流量よりも、内側カム部及び外側カム部の双方に係合する弁体を開としたときの流量の方が大きくなる。
【００７６】
また、外側カム部の頂部分の高さと、内側カム部の頂部分の高さを異ならせる場合でも、その高さの差分だけ弁シート部の高さを変えれば、それぞれの弁体の開閉ストロークを変わらないこととすることができるので、各弁の開時における流量をほぼ同一とすることができる。
【００７７】
またもちろん、図４及び図５の実施例においても、上記同様に、内側カム部１６２の頂部分１６６を外側カム部分１６１の頂部分１６３より高くする等の変更をすることもできる。
【００７８】
更に、前述の実施例における電動弁において、使用するパターンは、必ずしも８パターンを全て使うということではない。ニーズに応じて使用するパターンを選択することが可能である。すなわち、図３に示されたカムレイアウトは一例であり、当該電動弁の大きさや、出口ポートの数、フランジ部の半径、カム部の半径、あるいは流量制御を行う場合にはカム部の傾斜部分の傾斜角度等に応じて適宜、カムレイアウトを設計することができる。
さらにまた、図１〜図３の実施例においては、回転カム部材の内側に弁体を配置する場合の駆動源として、パルスモータの回転が直接回転カム部材に伝達される形態のものを用いるとし、また図４〜図５の実施例においては、回転カム部材の外側に弁体を配置する場合の駆動源として、パルスモータのロータの回転が減速機構を介して回転カム部材に伝達される形態のものを用いるとしたが、本発明はこれのみに限定されることはなく、減速機構の有無、あるいはその形態はいかなるものであっても良く、また回転駆動源も、特にパルスモータである必要はないことは当然である。
【符号の説明】
【００７９】
１，１ａ 電動弁 １０ 弁本体
１０ａ 受部材 １０ｂ 弁シート形成面
１１ 入口側ポート １２ 出口側のポート
１４ 配管
２０ キャン ２０ａ キャン内部
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 ８２ａ 凸部
９０ キャップ ９２ スプリング
１００ 弁支持部
１１０；１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ 弁シート
１２０；１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃ 弁体
１２２；１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃ フランジ部
１２３ 先端部
１５０ 複合カム部
１５１ 内側カム部 １５２ 外側カム部
１５３，１５６ 頂部分 １５４，１５７ 傾斜部分
１５５，１５８ 底部分
１６０ 複合カム部
１６１ 内側カム部 １６２ 外側カム部
１６３，１６６ 頂部分 １６４，１６７ 傾斜部分
１６５，１６８ 底部分
２００ 連通空間 ２１０ ガイド孔
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体が流入する入口側ポート及び流体が流出する複数の出口側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ると共にフランジ部を有し、前記複数の出口側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、前記複数の弁体のフランジ部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側ポートに選択的に連通するように流路を切換える電動弁であって、
前記カム部材は、前記フランジ部を押し上げる頂部分を有すると共に、その径方向に同心状に配置された複数のカム部を備え、
前記複数の弁体は、それぞれのフランジ部の先端が前記複数のカム部に対して選択的に当接するように、それらのフランジ部の半径が定められていることを特徴とする電動弁。
【請求項２】
前記複数の弁体は、前記カム部材の中心からほぼ等距離の位置に配置されたことを特徴とする請求項１記載の電動弁。
【請求項３】
流体が流入する入口側ポート及び流体が流出する複数の出口側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ると共にフランジ部を有し、前記複数の出口側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、前記複数の弁体のフランジ部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側ポートに選択的に連通するように流路を切換える電動弁であって、
前記カム部材は、前記フランジ部を押し上げる頂部分を有すると共に、その径方向に同心状に配置された複数のカム部を備え、
前記複数の弁体のフランジ部は、それぞれほぼ同一の半径を有すると共に、それぞれのフランジ部の先端が前記複数のカム部に対して選択的に当接するように、前記複数の弁体それぞれの、前記カム部材の中心からの位置が定められていることを特徴とする電動弁。
【請求項４】
前記フランジ部は、弁体の外周全周に亘って形成されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の電動弁。
【請求項５】
前記カム部材は、前記複数の弁体の外側に配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の電動弁。
【請求項６】
前記カム部材の外側に配置されたカム部の頂部分は、該カム部材の内側に配置されたカム部の頂部分よりも高くされていることを特徴とする請求項５記載の電動弁。
【請求項７】
前記カム部材は、前記複数の弁体の内側に配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の電動弁。
【請求項８】
前記カム部材の内側に配置されたカム部の頂部分は、該カム部材の外側に配置されたカム部の頂部分よりも高くされたことを特徴とする請求項７記載の電動弁。
【請求項９】
前記各カム部は前記頂部分から切換えの前後方向になだらかに傾斜した傾斜部分を備え、前記フランジ部が前記傾斜部分と係合する位置を変更することにより、前記弁体が開閉する前記出口側ポートを通じて流れる流量を可変としたことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項記載の電動弁。
【請求項１０】
前記弁体の配置と前記カム部材の形状とに基づいて、前記カム部材の回転位置に対応して、前記複数の弁体の開閉についての全組合せパターンが用意されており、前記カム部材の前記回転位置を選択することで、前記複数の弁体の一つの前記開閉パターンが選択されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項記載の電動弁。
【請求項１１】
前記ロータの回転を減速して伝達する遊星歯車機構を備え、
前記カム部材は、前記頂部分が前記遊星歯車機構の側へ突出するように形成されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項記載の電動弁。
【請求項１】
流体が流入する入口側ポート及び流体が流出する複数の出口側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ると共にフランジ部を有し、前記複数の出口側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、前記複数の弁体のフランジ部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側ポートに選択的に連通するように流路を切換える電動弁であって、
前記カム部材は、前記フランジ部を押し上げる頂部分を有すると共に、その径方向に同心状に配置された複数のカム部を備え、
前記複数の弁体は、それぞれのフランジ部の先端が前記複数のカム部に対して選択的に当接するように、それらのフランジ部の半径が定められていることを特徴とする電動弁。
【請求項２】
前記複数の弁体は、前記カム部材の中心からほぼ等距離の位置に配置されたことを特徴とする請求項１記載の電動弁。
【請求項３】
流体が流入する入口側ポート及び流体が流出する複数の出口側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ると共にフランジ部を有し、前記複数の出口側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、前記複数の弁体のフランジ部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側ポートに選択的に連通するように流路を切換える電動弁であって、
前記カム部材は、前記フランジ部を押し上げる頂部分を有すると共に、その径方向に同心状に配置された複数のカム部を備え、
前記複数の弁体のフランジ部は、それぞれほぼ同一の半径を有すると共に、それぞれのフランジ部の先端が前記複数のカム部に対して選択的に当接するように、前記複数の弁体それぞれの、前記カム部材の中心からの位置が定められていることを特徴とする電動弁。
【請求項４】
前記フランジ部は、弁体の外周全周に亘って形成されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の電動弁。
【請求項５】
前記カム部材は、前記複数の弁体の外側に配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の電動弁。
【請求項６】
前記カム部材の外側に配置されたカム部の頂部分は、該カム部材の内側に配置されたカム部の頂部分よりも高くされていることを特徴とする請求項５記載の電動弁。
【請求項７】
前記カム部材は、前記複数の弁体の内側に配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の電動弁。
【請求項８】
前記カム部材の内側に配置されたカム部の頂部分は、該カム部材の外側に配置されたカム部の頂部分よりも高くされたことを特徴とする請求項７記載の電動弁。
【請求項９】
前記各カム部は前記頂部分から切換えの前後方向になだらかに傾斜した傾斜部分を備え、前記フランジ部が前記傾斜部分と係合する位置を変更することにより、前記弁体が開閉する前記出口側ポートを通じて流れる流量を可変としたことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項記載の電動弁。
【請求項１０】
前記弁体の配置と前記カム部材の形状とに基づいて、前記カム部材の回転位置に対応して、前記複数の弁体の開閉についての全組合せパターンが用意されており、前記カム部材の前記回転位置を選択することで、前記複数の弁体の一つの前記開閉パターンが選択されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項記載の電動弁。
【請求項１１】
前記ロータの回転を減速して伝達する遊星歯車機構を備え、
前記カム部材は、前記頂部分が前記遊星歯車機構の側へ突出するように形成されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項記載の電動弁。
【図１】
【図２】
【図３ａ】
【図３ｂ】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３ａ】
【図３ｂ】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−５２５７８（Ｐ２０１２−５２５７８Ａ）
【公開日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９４００２（Ｐ２０１０−１９４００２）
【出願日】平成２２年８月３１日（２０１０．８．３１）
【出願人】（３９１００２１６６）株式会社不二工機 (451)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月３１日（２０１０．８．３１）
【出願人】（３９１００２１６６）株式会社不二工機 (451)
【Ｆターム（参考）】
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