減圧弁

減圧弁は、システムに一定の減圧を与えるために過剰な圧力を制御するために使用される自己作動弁です。減圧レギュレーターはこのバルブの別名です。減圧弁の主な機能は、増加した入力圧力をより低い出力圧力に変換することです。減圧弁は水、蒸気、石油、ガスの分野で広く利用されています。そのため、減圧弁メーカーはこの弁を、上流の水圧変動とは無関係に、制御されていない大きな吸入圧力を一定の低い出力圧力に下げる自動制御弁と定義しています。この記事では、減圧弁の働き、さまざまなタイプ、用途、利点について学びます。

減圧弁とは？

流体システムにおいて、高い圧力が脈動することは、最大限の損害を発生させる原因である。また、システムに必要な圧力に比べて非常に高い圧力がかかると、（生活用水システムでは）流体の浪費を引き起こし、システムは低い圧力を扱うように設計されているため、長期的には漏れが生じ、パイプの破裂やシステムの故障につながる可能性もあります。これらはすべて、最終的にシステムの効率を低下させ、企業の運営コスト上昇の一因となる。

流体システムのこのような効率の低下は、システム内の圧力供給を一定にし、減圧することによって制御することができる。これは、自動圧力レギュレーターや 圧力調整弁.

流体システムにおける圧力調整弁の基本的な機能は、脈動する高い入口圧力を一定の減圧された（または事前に設定された）圧力に変換することです。

減圧弁の仕組み

プロセスの2つのコンポーネント間で減圧が必要な場合、圧力調整弁が開きます。これらのバルブは、液体または気体の圧力を所定のレベルまで下げることができます。

減圧バルブは、油圧式ダイヤフラム作動制御バルブで、可変需要または変化する上流圧力の一定下流圧力を下げるために、より大きな上流圧力を減少させます。最も過酷な条件にも耐えられるように設計されています。基本的に、バルブは流量に関係なく一定の下流圧力を維持します。

減圧弁の作動は、ピストンの上下に作用する流体圧力とバネ力のバランスに左右されます。もし、低圧の流体とスプリングの力が高圧の供給より大きければ、ピストンはバルブを閉じます。低圧流体の力が減少すると、新しい流体圧力とスプリング力は高圧供給流体より小さくなり、ピストンはバルブを開きます。バルブは、圧力を制御下に維持するために、頻繁に開閉します。バルブの出口圧力は、必要に応じてスプリングを強いものまたは弱いものに変更することで調整することができます。ある状況では、バネの力は調節可能なネジで調節されます。いくつかの減圧弁は、性能を向上させるためにダイヤフラムだけでなく、いくつかのピストンを採用しています。

減圧弁の種類

減圧弁は、弁開度を制御する機構により、大きく2つに分類される：

• 直動式減圧弁

直動式減圧弁： 直動式減圧弁は、精密な圧力制御を必要としない低圧用に優れています。小型で安価であり、セットアップも簡単である。パイロット式に比べ、設定圧力からの変動が大きいことが多い。減圧弁の最も基本的な形であり、フラットダイアフラムまたはベローズが付いている。自己完結型であるため、機能するために下流側に外部の検知ラインを必要としません。

直動式減圧弁の弁開度は、調整スプリングの動きによって直接調整されます。バネが調整ネジによって圧縮されると、バルブに開弁力が発生し、流量が上昇します。下流側で圧力が上昇すると、下流側の圧力が調整スプリングの下側に伝達され、その上昇力がスプリングの圧縮力と相殺されることで均等化が行われます。バルブを開くスプリングの圧縮力は、下流圧力の変動に対して均等化するのに十分なスプリング感度を提供するために制限されています。その結果、圧力は単純にバルブの開度によって制御され、過度の流量は圧力降下を引き起こす可能性があります。

• パイロット式減圧弁

パイロット式減圧弁： これらのバルブは、精密な圧力制御を必要とする高負荷によく利用されます。直動型と比較すると、負荷変動に対する反応が早く、より広い流量範囲に適しています。より大きく、より高価です。

パイロット弁は、ピストンまたはダイヤフラムに負荷をかけ、より大きな主弁を開くために必要な下向きの力を増加させるために、パイロット操作減圧弁で使用されます。直動弁と同じように、パイロット弁の開閉は調整バネと二次圧の力のバランスによって調整されます。しかし、パイロット弁では、パイロット弁の開閉は、主弁のピストンまたはダイヤフラムに圧力を供給するために意図的に行われます。このパイロット流圧は下向きの押しを発生させ、ピストンまたはダイヤフラムの面積によって拡大されるため、より大きな主弁を開くことができ、極めて高い流量を可能にする。

ピストンまたはダイヤフラムの使用により下向きの力が拡大されるため、パイロットバルブの開度をわずかに変更するだけで、メインバルブを経由する流量と下流側の圧力が大幅に変化します。その結果、パイロット弁の調整バネ力を少し変えるだけで、幅広い蒸気流量範囲で迅速な反応が得られます。このタイプのバルブの直動式バルブに対する主な利点は、迅速な反応と正確な吐出圧力制御です。

パイロット式減圧弁はさらに2つのタイプに分けられる：

• 内部パイロット式減圧弁
• 外部パイロット式減圧弁。

減圧弁の用途

これらのバルブは、ウォーターサービス、エア＆ガスサービス、油圧システム、スチームサービス、ICエンジンやボイラーの燃料油システムなど、様々な分野で使用されています。

• エア・ガス・サービス 圧縮空気システム、電動工具、空気圧制御システム、工業用ガス貯蔵・分配システムの制御弁はすべて、空気とガスのサービス用に直動式とパイロット式の両方の減圧弁を利用しています。これらのサービスに使用される減圧弁のタイプは、必要な制御レベルによって決定されます。

• 水道サービス 減圧弁は、家庭用や工業用の配水システム、防火システムなどで広く使用されています。これらのサービスでは、多くの場合、直動式減圧弁が推奨されます。システム圧力の維持は、需要の多い状況では非常に困難になります。このようなラインでは、減圧弁は下流の圧力を許容範囲内に効果的に調整するために利用されます。

• スチームサービス 減圧弁は、蒸気供給、発電用蒸気タービン、蒸気エンジンなど、さまざまな蒸気用途に使用されます。

減圧弁の利点

• システムのコンポーネントやパイプラインをハンマリングから守る。
• バルブの操作に外部電源は必要ありません。
• 非常にシンプルな設計で、メンテナンスがほとんど必要なく、低コストで作動する。
• 自己完結型バルブであるため、個別の測定エレメントやコントローラーは必要ありません。

減圧弁の欠点。

• 閉塞：減圧弁は、所望の圧力を維持するために弁の開閉を制限する閉塞を生じることがある。これは、流体媒体中の塩類堆積物または浮遊固形物によって引き起こされる可能性があります。
• 内部部品はシステム液にさらされているため、長期的にはダメージを受けやすい。
• 手動での圧力設定は、スクリューを調整して行う。

減圧弁の選び方

減圧弁を選ぶ際は、品質が良く、費用対効果が高く、長年使用できる製品を選ぶようにしましょう。

1. まず、次のどちらかを選ぶ。 ダイヤフラムまたはピストン お客様のご要望に応じて調節弁を感知します。ダイヤフラムは感度が高く、ダイヤフラムの材質も幅広く選択できます。一方、ピストンバルブは高圧調節に対応できますが、ダイヤフラム感知調節弁に比べて感度が劣ります。
2. 圧力レギュレーターのサイジングプロセスエンジニアの目的は、その機能を果たす最小のバルブを選択することです。最小のバルブが最も手頃な価格であることもあります。しかし、パイプの正確な寸法を理解することが重要です。間違ったサイズを選ぶと、非効率や操作上の問題が生じる可能性があります。適切なサイズを選ぶ最良の方法は

• バルブが経験できるシステムの最小流量と最大流量を求める。
• 上流と下流の圧力差を計算する。
• 次の式を用いて流量係数Cを求める。

フロー（Q）＝C_v ×（平方根圧力差）

• がわずかに大きいバルブを選ぶことができます。_v その結果、将来的により大きな流量に対応できるようになる。
• 最後に、提供された流量が適切であり、圧力と同様に文書化されていることを確認する。最適な効率を達成するためには、情報に基づいた概算よりも、常に正確な計算を選択すること。

減圧弁のメンテナンス

これらのバルブのメンテナンスを行う際には、以下の点を考慮すること。

• パイロットシステムの漏れや破損を見つける。
• ストレーナスクリーンがきれいで、汚れがないことを確認する。
• パイロットバルブにエアポケットがないか点検し、取り除きます。
• メインバルブおよびパイロットバルブのダイアフラムに損傷がないか点検し、漏れがないことを確認する。
• パイロットラインに詰まりがないか点検し、流れがあることを確認する。

概要

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