配管

自動ボールバルブの種類と特徴

プラントの自動化された設備には自動弁が使用されます。

特に開閉動作においては自動ボールバルブは頻繁に使用されます。

実は自動ボールバルブにもいくつか種類があります。

今回は自動ボールバルブの種類と特徴について解説します。

詳しい解説は目次から項目をクリックしてご確認ください。

自動弁とは?

自動弁は電気や空気のエネルギーを利用して駆動するバルブです。

手動でハンドルを回す必要が無く、遠隔での操作が可能となります。

種類

今回扱う自動ボールバルブ以外にもいくつか種類があります。

1つが減圧弁や安全弁など流体自体のエネルギーを利用する自動弁です。

自力式自動弁や調整弁と呼ばれます。

もう1つが自動ボールバルブ、自動バタフライバルブ、コントロールバルブなど外部エネルギーを利用する自動弁です。

他力式自動弁や調節弁と呼ばれます。

ボールバルブやバタフライバルブの使い分け方については以下の記事で解説しています。

構成要素

まずは自動ボールバルブを構成要素に分けて考えます。

ボールバルブ

機構は通常のボールバルブと変わりません。

全開にすることで弁体が流路に残らず圧力損失を限りなく抑えられます。

アクチュエーター

アクチュエーターとは入力されたエネルギーを運動エネルギーに変換する機器です。

今回の場合は電気や空気圧のエネルギーをバルブ開閉の力に変換します。

リミットスイッチ

リミットスイッチは機械的に押し込むことで電気信号が流れるスイッチです。

防塵や防水などのためにマイクロスイッチがケースに封入されて保護されています。

バルブの開状態と閉状態をそれぞれ検出します。

参考画像の上部にある丸い先端部が動くことで作動します。

自動ボール弁の種類

自動ボール弁にも種類があります。

ここでは空気圧と電気の2種類の動力で動作する自動ボール弁を解説します。

空圧弁

圧縮空気の力で開閉するバルブです。

圧縮空気の流路を開閉するために電磁弁(ソレノイドバルブ)と組み合わせて使用します。

動力に電気を使用しないことが特徴で、防爆地域でも使用可能です。

一方でエアー圧力が低下していると十分な開閉ができない場合があるため注意が必要です。

また電気に比べて圧縮空気はエネルギー効率が悪いため省エネの観点からは不利となります。

電動弁

電動弁はモーター駆動で開閉するバルブです。

減速機と組み合わせることで高トルクが得られるため大口径や高圧用のバルブに適しています。

ただし空圧弁と比べると機器サイズは大きく、機構の関係から高速動作には向きません。

単作動と複作動

空圧式の自動ボールバルブには単作動と複作動の2種類が存在します。

単作動

単作動はスプリングリターン方式とも呼ばれます。

普段はスプリングの力で開もしくは閉のどちらかの状態に保たれています。

圧縮空気の力がかかっている間だけもう片方の動作が行われます。

そのため予期せぬエアー供給の遮断が起きた場合に安全方向へバルブを動かしておくことが出来ます。

通常位置が開なのか閉なのかで正作動と逆作動に分かれます。

複作動

圧縮空気の力で開閉どちらの動作も行います。

単作動と違いスプリングが入っていないため簡易な構造なのが特徴です。

ただしエアー供給の遮断が起きた場合は現在の開閉位置に保たれます。

特にこだわりが無い限りは複作動が選択されます。

各種比較

単作動(正作動、逆作動)と複作動の特徴を以下の表にまとめました。

項目単作動(正作動)単作動(逆作動)複作動
スプリング構造×
構造の簡易さ××
価格××
開動作時の動力スプリング圧縮空気 圧縮空気
閉動作時の動力圧縮空気 スプリング圧縮空気
エアー遮断時開側に動く閉側に動く現在位置に留まる
空圧式ボール弁の比較

まとめ

今回は自動ボールバルブの種類と特徴について解説しました。

このほかにも自動バタフライバルブやコントロールバルブなど開度調整可能なバルブも存在します。

用途に合わせて使い分けることで省人化を進められるはずです。

各種バルブについても今後解説していく予定です。

自動ボールバルブの親戚である三方弁の仕組みについては以下の記事で解説しています。

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