阀体驱动装置 【技术领域】
本发明涉及利用阀体对多个开口进行开闭，以使流体进行分配的阀体驱动装置。
背景技术
在冰箱中，将共用的制冷剂分配到多个箱室内用于冷却，用于对各箱室内进行冷却的阀装置等使用三通阀、四通阀、甚至五通阀等的多通阀，以将从流入口供给的制冷剂通过多个流出口向各箱室内进行分配。
这些多通阀中，比如，用于三通阀的阀体驱动装置，如图6所示，制冷剂流入的流入口103；从流入口103供给的制冷剂进行流出的流出口104a、104b位于密闭外壳内110，在该密闭外壳内110还配置有平板状的圆盘阀105。这里，圆盘阀105具有使流出口104a、104b成为关闭状态的阀体106(图6中用斜线表示的区域)；与该阀体106一体形成的齿轮107，由可正反旋转的步进电动机(未图示)驱动的小齿轮108与该齿轮107啮合。因此，当步进电动机将小齿轮108朝顺时针CW的方向或逆时针CCW的方向驱动时，则其旋转通过齿轮107传递到阀体106。其结果，流出口104a、104b分别被开闭而能实现以下4种模式，即，双方为关闭状态的闭—闭模式、双方为打开状态的开—开模式、一方为打开状态另一方为关闭状态的开—闭模式、一方为关闭状态另一方为打开状态的闭—开模式。另外，如增加1个流出口、同时更改阀体形状，则可实现8种模式。
但是，关于圆盘阀的开闭，要实现多个模式、比如8个模式，需要将阀体106地旋转角度范围分割成8个，因而存在对各模式无法设定足够的区间的问题。即，哪怕将处于开状态的流出口从开始关闭到完全关闭状态，也需要使圆盘阀在规定的角度范围旋转移动相当于流出口的大小，同时，如不使流出口之间分开足够的距离以使阀体有一定距离的移动，则无法可靠地进行模式的切换。因此，图6所示的阀体驱动装置中，如不将尺寸增加到很大的话，在282°的旋转角度范围内设定7个停止部位，确保7个模式已经是极限了。
另外，即使是使用2个阀体的场合，如从1个阀体来看，是仅将其旋转角度范围用模式数进行分割，因而难以增加模式数。
【发明内容】
有鉴于此，本发明的目的在于，提供一种不妨碍小型化、能增加开口的开闭模式、并且能可靠地实现各模式的阀体驱动装置。
为了解决上述问题，本发明的阀体驱动装置，其特点在于，具有：用于对单个或多个的第1开口进行开闭的第1阀体；用于对单个或多个的第2开口进行开闭的第2阀体；将所述第1阀体及所述第2阀体朝双向驱动、将所述第1开口及所述第2开口分别切换成开状态或闭状态的共用的驱动机构，而且，还具有在所述第1阀体及所述第2阀体通过所述共用的驱动机构被朝正方向驱动时与所述第1阀体及所述第2阀体通过所述共用的驱动机构被朝反方向驱动时之间，将由所述第1阀体切换的所述第1开口的开闭状态与由所述第2阀体切换的所述第2开口的开闭状态的组合进行改变的组合切换机构。本发明中，所述第1开口及所述第2开口的合计数比如为3个以上。
本发明中，比如，第1阀体对2个第1开口进行开闭，第2阀体对1个第2开口进行开闭的场合，如共用的驱动机构对第1阀体进行驱动，则比如可实现第1阀体将2个第1开口进行开闭，双方呈关闭状态的闭—闭模式、双方呈打开状态的开—开模式，一方为打开状态另一方为关闭状态的开—闭模式，一方为关闭状态另一方为打开状态的闭—开模式的4个模式。另外，共用的驱动机构对第2阀体进行驱动的话，可实现在由第2开口的开模式和闭模式构成的2个模式的基础上将2个第1开口的4个模式进行组合的8个模式。不过，本发明中，这8个模式不是在利用共用的驱动机构朝正方向的驱动区间内全部进行分派，比如，朝正方向的驱动区间内仅分派5个模式，另外，通过组合切换机构，使朝反方向的驱动区间出现所剩的3个模式。这样，1个模式所分派的区间宽阔，即使不使装置大型化，也能可靠地执行很多的开闭模式。
本发明中，所述组合切换机构，可由比如所述共用的驱动机构使相对于所述第1阀体及所述第2阀体的驱动方向从正方向朝反方向地将驱动方向反转时，以及从反方向朝正方向反转时，在规定的区间，将所述共用的驱动机构对所述第1阀体的驱动传递或对所述第2阀体的驱动传递进行遮断的遮断机构构成。如此结构，可在宽广的区域，将相对于第2阀体的驱动方向从正方向朝反方向将驱动方向进行反转时，以及从反方向朝正方向进行反转时，能将对第1或第2阀体的驱动传递遮断规定期间，因而具有转入通过朝反方向的驱动出现的模式时所需的驱动时间短这样的优点。
本发明中，所述共用的驱动机构，最好具有作为驱动源的步进电动机，通过相对于该步进电动机的步数，对所述第1阀体及所述第2阀体的停止位置进行控制。
如上所述，本发明中，比如，8个模式不是在利用共用的驱动机构朝正方向的驱动区间内全部进行分派，而是朝正方向的驱动区间内仅分派5个模式，另外，通过组合切换机构，使朝反方向的驱动区间出现所剩的3个模式。这样，1个模式所分派的区间宽阔，即使不使装置大型化，也能可靠地执行很多的开闭模式。
【附图说明】
图1(a)及(b)是表示本发明的阀体驱动装置的剖视图及阀体驱动装置的阀体机构的图。
图2(a)至(l)是表示本发明的阀体驱动装置的第2圆盘阀的俯视图、A-A剖视图、仰视图、阀体驱动装置的第2圆盘阀的第2齿轮的俯视图、第2齿轮B-B剖视图、第2齿轮的仰视图、中心衬套的俯视图、中心衬套的C-C剖视图、中心衬套的仰视图、衬盘的俯视图、衬盘的D-D剖视图、衬盘的仰视图。
图3是表示本发明的阀体驱动装置中，第2圆盘阀的组合切换机构(遮断机构)的说明图。
图4(a)至(h)是表示本实施例的阀体驱动机构中，步进电动机朝正方向旋转时各开闭模式的说明图。
图5(a)至(h)是表示本实施例的阀体驱动机构中，步进电动机朝反方向旋转时各开闭模式的说明图。
图6是表示传统的阀体驱动装置的说明图。
【具体实施方式】
以下，参照附图对应用了本发明的阀体驱动装置的一实施例进行说明。
[整体结构]
图1(a)及(b)是表示本发明的阀体驱动装置的剖视图及阀体驱动装置的阀体机构的图。图2(a)至(l)是表示本发明的阀体驱动装置的第2圆盘阀的俯视图、A-A剖视图、仰视图、阀体驱动装置的第2圆盘阀的第2齿轮的俯视图、第2齿轮B-B剖视图、第2齿轮的仰视图、中心衬套的俯视图、中心衬套的C-C剖视图、中心衬套的仰视图、衬盘的俯视图、衬盘的D-D剖视图、衬盘的仰视图。
图1(a)、(b)中，本实施例的阀体驱动装置1，在由金属板等构成的阀座板2上气密封止有密闭壳体3，在密闭壳体3的内外配置有后叙的用于驱动圆盘阀的步进电动机5。在步进电动机5中，转子51配置在密闭壳体3的内侧，而定子52配置在密闭壳体3的外周侧。从定子52的固定线圈521抽出信号线522，通过具有微机的控制部(未图示)根据控制算法(日文：アルゴリズム)向该信号线522输出驱动信号，转子51受到朝正方向或反方向的旋转及停止的控制。
转子51相对于转子支轴513可旋转地得到支承。小齿轮512也可旋转地得到转子支轴513的支承，该小齿轮512可与转子51一体地旋转。
密闭壳体3的下端侧比上端侧直径大，形成载放定子52的台阶，同时与在阀座板2的外周缘上形成的台阶密接。
如图1(a)所示，在阀座板2上形成有3个流出口22a、22b、22c和流入口21。3个流出口22a、22b、22c分别与插入阀座板2的第1、第2及第3流入管7a、7b、7c连通，流入口21与插入阀座板2的流入管6连通。因此，从流入口21导入密闭壳体3的制冷剂从流出口22a、22b、22c流出。
在阀座板2的上面、在夹着小齿轮512的两侧配置有第1圆盘阀8和第2圆盘阀9，这些圆盘阀8、9受到板簧10朝阀座板2侧的施力。
第1圆盘阀8位于形成于阀座板2的流出口22a、22b(第1开口)边上，通过相对于第1圆盘阀8的旋转轴同轴状态地配置的阀体支轴11，旋转自如地得到支承。第1圆盘阀8具有第1阀体81、与该第1阀体81一体形成的第1齿轮82。该第1齿轮82和与步进电动机5的转子51一体旋转的小齿轮512啮合。
因此，如驱动步进电动机5，则其旋转通过小齿轮512及第1齿轮82传递至第1阀体81。本实施例中，通过第1阀体81对流出口22a、22b进行开闭。
第2圆盘阀9位于形成于阀座板2的流出口22c(第2开口)边上，通过相对于第2圆盘阀9的旋转轴同轴状态地配置的阀体支轴12，旋转自如地得到支承。
这里，第2圆盘阀9如图2(a)至(c)所示，具有第2阀体91和第2齿轮93。该第2齿轮93和与步进电动机5的转子51一体旋转的小齿轮512啮合。因此，如驱动步进电动机5，则其旋转通过小齿轮512及第2齿轮93传递至第2阀体91。本实施例中，通过第2阀体91对流出口22c进行开闭。
由此，本实施例中，构成一边通过步进电动机5、小齿轮512、第1齿轮82及第2齿轮93减速；一边对第1阀体81及第2阀体91进行驱动的共用的驱动机构4。
[组合切换机构的组成]
本实施例中，共用的驱动机构4构成组合切换机构，该组合切换机构，在通过步进电动机5使阀体81及阀体91被朝正方向驱动时与通过步进电动机5使阀体81及阀体91被朝反方向驱动时之间，将由第1阀体81切换的流出口22a、22b的开闭状态与由第2阀体91切换的流出口22c的开闭状态的组合进行改变，下面参照图2及图3对如此组合切换机构的组成进行说明。不过，以下说明中，小齿轮512通过步进电动机5朝顺时针方向CW旋转，其结果，第1及第2齿轮82、93朝逆时针方向CCW旋转时作为正转，小齿轮512通过步进电动机5朝逆时针方向CCW旋转，其结果，第1及第2齿轮82、93朝顺时针方向CW旋转时作为反转。
图3是表示本发明的阀体驱动装置中，第2圆盘阀的组合切换机构的图。
本实施例中，为了构成组合切换机构，图2(a)～(c)所示的第2圆盘阀9由图2(d)至(f)所示的第2齿轮93、图2(g)～(i)所示的中心衬套911、图2(j)～(l)所示的衬盘920构成。
中心衬套911具有形成中空圆筒的圆筒本体912、在该圆筒本体912的外周面形成的大直径部913。在圆筒本体912上形成有在轴向贯通该圆筒本体912的轴孔914，在该轴孔914内插入图1(b)所示的阀体支轴12。另外，大直径部913，在一方侧的端面形成3个圆柱状的系紧突起(日语：加口突起)915。另外，中心衬套911，在圆筒本体912的周围形成卡合突起916，该卡合突起916从大直径部913朝轴线方向凸出。
衬盘920形成为圆盘状，一方侧的端面为平坦状，另一方侧的端面形成凸部(图2的(l)中用斜线表示的区域)923，该凸部923成为对流出口22c进行封闭的阀部。在衬盘920的中央部分形成用于插入中心衬套911的圆筒本体912的插入孔921，在该插入孔921的周围与中心衬套911的大直径部913的系紧突起915对应的位置上形成系紧孔922。
因此，将中心衬套911插入衬盘920内，在该状态下将系紧突起915系紧，则衬盘920与中心衬套911一体化，构成第2阀体91。由此，在构成第2阀体91的状态下，卡合突起916处于从中心衬套911凸出的状态。
在第2齿轮93的中心形成具有比中心衬套911的圆筒本体912的外径稍大的内径的中心孔931，通过将第2阀体91的圆筒本体912插入该中心孔931，使第2齿轮93与第2阀体91连接，构成第2圆盘阀9。
由此，在构成第2圆盘阀9的状态下，在第2齿轮93上形成与中心孔931相连的圆弧状的槽932，另一方面，从构成第2阀体91的中心衬套911凸出的卡合突起916进入第2齿轮93的槽932内。
这里，槽932与卡合突起916相比较长。因此，如图3(a)所示，在位于槽932的逆时针CCW侧的端部的内壁932b与卡合突起916抵接的状态下，小齿轮512朝逆时针CCW进行旋转的反转时，一旦第2齿轮93朝顺时针CW方向旋转，则卡合突起916被朝槽932的内壁932b推压，从而第2齿轮93的旋转传递至第2阀体91，第2阀体91朝顺时针CW旋转。
相比之下，图3(a)所示的状态下，小齿轮512朝顺时针CW进行旋转的正转时，一旦第2齿轮93朝逆时针CCW方向进行旋转，则经由图3(b)所示的状态到成为图3(c)所示的状态为止，内壁932b朝从卡合突起916分开的方向移动，而位于槽932的顺时针CW侧的端部的内壁932a仅与卡合突起916接近并抵接，第2齿轮93的旋转不传递至第2阀体91。因此，第2阀体91不旋转。
与此相反，如图3(c)所示，在位于槽932的顺时针CW侧的端部的内壁932a与卡合突起916抵接的状态下，小齿轮512朝顺时针CW进行旋转的正转时，一旦第2齿轮93朝逆时针CCW方向旋转，则卡合突起916被朝槽932的内壁932a推压，从而第2齿轮93的旋转传递至第2阀体91，第2阀体91朝逆时针CCW旋转。
相比之下，在图3(c)所示的状态下，小齿轮512朝逆时针CCW进行旋转的反转时，一旦第2齿轮93朝顺时针CW方向进行旋转，则经由图3(b)所示的状态到成为图3(a)所示的状态为止，内壁932a朝从卡合突起916分开的方向移动，而内壁932ab仅与卡合突起916接近并抵接，第2齿轮93的旋转不传递至第2阀体91。因此，第2阀体91不旋转。
由此，本实施例中，构成通过步进电动机5将相对于阀体81、91的驱动方向从正方向朝反方向地将驱动方向反转时，以及从反方向朝正方向反转时，在规定的区间、将从步进电动机5向第2阀体91的驱动传递进行遮断的遮断机构41，利用该遮断机构41构成组合切换机构。
相比之下，在第1圆盘阀8中，与小齿轮512啮合的第1齿轮82与第1阀体81一体，因而，在小齿轮512朝顺时针CW进行旋转的正转时及朝逆时针CCW进行旋转的反转时的任一状态下，第1阀体81都始终处于与小齿轮512机构性地连接的状态，因而能始终与小齿轮512连动地进行旋转。
[动作说明]
参照图4及图5对本实施例的动作进行说明，但以下说明中，在表示各模式时，用流出口22a的状态—流出口22b的状态—流出口22c的状态进行表示。比如，流出口22a为开状态—流出口22b为开状态—流出口22c为闭状态时，用开—开—闭模式来进行表示。
图4(a)至(h)是表示本实施例的阀体驱动机构中，小齿轮512通过步进电动机5而朝顺时针CW进行旋转，其结果，第1及第2齿轮82、93朝逆时针CCW进行旋转的正转时的各开闭模式的说明图。图5(a)至(h)是表示本实施例的阀体驱动机构中，小齿轮512通过步进电动机5而逆时针CCW进行旋转，其结果，第1及第2齿轮82、93朝顺时针CW进行旋转的反转时的各开闭模式的说明图。
图4(a)至(h)中，首先，以第2圆盘阀9的卡合突起916与位于槽932的逆时针CCW侧端部的内壁932b抵接的状态为原点位置(图4(a)所示的状态)，步进电动机5从该状态将小齿轮512朝顺时针CW旋转4步，则第1阀体81朝逆时针CCW旋转，利用遮断机构41使通过小齿轮5 12及第2齿轮93对第2阀体91的驱动传递被遮断，因而第2阀体91不旋转。因此，如图4(b)所示，流出口22a、22b、22c分别成为闭状态、开状态、闭状态(闭—开—闭模式)。
下面，在40步中，如图4(c)所示，第1阀体81朝逆时针CCW进行旋转，但第2阀体91不旋转，因而流出口22a、22b、22c分别成为闭状态、闭状态、闭状态(闭—闭—闭模式)。
下面，在76步中，如图4(d)所示，因第1阀体81及第2阀体91的双方朝逆时针CCW进行旋转，因而流出口22a、22b、22c分别成为开状态、开状态、开状态(开—开—开模式)。
下面，在112步中，如图4(e)所示，第1阀体81及第2阀体91双方朝逆时针CCW进行旋转，因而流出口22a、22b、22c分别成为闭状态、开状态、开状态(闭—开—开模式)。
下面，在148步中，如图4(f)所示，第1阀体81及第2阀体91双方朝逆时针CCW进行旋转，因而流出口22a、22b、22c分别成为开状态、闭状态、开状态(开—闭—开模式)。
下面，在184步中，如图4(g)所示，第1阀体81及第2阀体91双方朝逆时针CCW进行旋转，因而流出口22a、22b、22c分别成为开状态、闭状态、闭状态(开—闭—闭模式)。
到了188步，在图4(h)所示的状态下停止，流出口22a、22b、22c分别保持开状态、闭状态、闭状态。
相比之下，图5(a)至(h)中，步进电动机5从第2圆盘阀9的卡合突起916与位于槽932的顺时针CW侧端部的内壁932a抵接的状态(图4(h)、图5(h)所示的状态)进行反转，到184步为止，将小齿轮512朝逆时针CCW返回，第1阀体81朝顺时针CW进行旋转，但第2阀体91利用遮断机构41，使通过小齿轮512及第2齿轮93的驱动传递遮断，因而第2阀体91不旋转。因此，如图5(g)所示，流出口22a、22b、22c分别成为开状态、闭状态、闭状态(开—闭—闭模式)。
下面，一直返回到148步，如图5(f)所示，第1阀体81朝顺时针CW进行旋转，但第2阀体91不旋转，因而流出口22a、22b、22c分别保持开状态、闭状态、闭状态(开—闭—闭模式)。
下面，一直返回到112步，如图5(e)所示，第1阀体81及第2阀体91双方朝顺时针CW进行旋转，因而流出口22a、22b、22c分别成为闭状态、开状态、开状态(闭—开—开模式)。
下面，一直返回到76步，如图5(d)所示，第1阀体81及第2阀体91双方朝顺时针CW进行旋转，因而流出口22a、22b、22c分别成为开状态、开状态、闭状态(开—开—闭模式)。
下面，一直返回到40步，如图5(c)所示，第1阀体81及第2阀体91双方朝顺时针CW进行旋转，因而流出口22a、22b、22c分别成为闭状态、闭状态、开状态(闭—闭—开模式)。
下面，一直返回到4步，如图5(b)所示，第1阀体81及第2阀体91双方朝顺时针CW进行旋转，因而流出口22a、22b、22c分别成为闭状态、开状态、闭状态(闭—开—闭模式)。
到了188步，在图5(h)所示的状态下停止，流出口22a、22b、22c分别保持闭状态、开状态、闭状态。
由此，本实施例的阀体驱动装置1中，共用的驱动机构4驱动第1阀体81后，第1阀体81对第1流出口22a、22b的2个开口进行开闭，可实现双方为闭状态的闭—闭模式、双方为开状态的开—开模式、一方为开状态另一方为闭状态的开—闭模式、一方为闭状态另一方为开状态的闭—开模式构成的4个模式。另外，当共用驱动机构4驱动第2阀体91，则在由第2流出口22c的开模式及闭模式构成的2个模式的基础上，将流出口22a、22b的4个模式组合成8个模式。不过，本实施例中，不管驱动方向是正方向还是反方向，流出口22a、22b的开闭状态与步进电动机5的步数完全一致，但流出口22c的开闭状态在驱动方向为正方向时与反方向时，利用遮断机构41(组合切换机构)，相对于步进电动机5的步数错开，因而不必将8个模式全部在利用共用的驱动机构4朝正方向的驱动区间内全部进行分派，朝正方向的驱动区间内分派6个模式，而朝反方向的驱动区间出现所剩的2个模式。这样，1个模式所分派的区间宽阔，即使不使装置大型化，也能可靠地执行很多的开闭模式。
另外，本实施例中，作为组合切换机构利用了遮断机构41，因而可在宽阔的区间的任意时机切换驱动方向时，将对第2阀体91的驱动传递进行规定期间的遮断，因而，具有转入由朝反方向的驱动出现的模式时所需的驱动时间短这样的优点。
即，在从图4(a)所示的原点位置转入以下模式的场合，
(1)闭—闭—闭模式
(2)闭—闭—开模式
(3)闭—开—闭模式
(4)闭—开—开模式
(5)开—闭—闭模式
(6)开—闭—开模式
(7)开—开—闭模式
(8)开—开—开模式
只要分别按以下条件进行驱动即可：
(1)在4步以下的驱动后，在40步停止
(2)在76步以上的驱动后，在40步停止
(3)在76步以下的驱动后，在112步停止
(4)在148步以上的驱动后，在112步停止
(5)在148步以下的驱动后，在184步停止
(6)在112步以下的驱动后，在148步停止
(7)在112步以上的驱动后，在76步停止
(8)在40步以下的驱动后，在76步停止
另外，上述模式中，在转入(3)闭—开—闭模式的场合，也可以是在40步以上的驱动后，在4步停止的条件。而且，在转入(5)开—闭—闭模式的场合，也可以是在184步以上的驱动后，在148步停止。
[其他实施例]
上述实施例中，具有在切换驱动方向时将对第2阀体91的驱动传递进行规定期间的遮断的遮断机构41，但也可以是在切换驱动方向时将对第1阀体81的驱动传递进行规定期间的遮断的机构。
另外，其结构为第1阀体81对2个第1开口进行控制，第2阀体91对1个第2开口进行控制，但只要是第1阀体81对单个或多个的第1开口进行控制，第2阀体91对单个或多个的第2开口进行控制的阀体驱动装置，本发明也可适用于其他结构的阀体驱动装置。
而且，上述实施例中，作为开闭状态的组合切换机构使用了遮断机构41，但也可利用离合器机构或各种形状的凸轮和齿轮，将改变相位的机构用作组合切换机构。