空気圧アクチュエータバルブ：動作原理、種類

産業オートメーションシステムでは、空気圧アクチュエータバルブ流体制御に不可欠なコンポーネントであり、石油・ガス、化学処理、発電、水処理などの分野において、効率性、信頼性、安全性を確保しています。この詳細なガイドでは、空気圧アクチュエータバルブの基礎を解説し、専門家や購入者が重要な情報を迅速に理解できるよう支援します。

空気圧アクチュエータバルブとは

空気圧アクチュエータバルブ空気圧バルブ（ニューマチックバルブとも呼ばれる）は、圧縮空気を動力源とする自動流体調整装置です。空気圧アクチュエータを用いてバルブの開閉や動作を調整することで、パイプライン内のガス、液体、蒸気の流量、圧力、温度を精密に制御します。従来のバルブと比較して、空気圧アクチュエータバルブは応答時間が速く、操作が簡単で、リモートコントロール機能も備えているため、過酷な環境、高頻度の使用、そして人的介入を最小限に抑える自動化システムに最適です。

空気圧アクチュエータバルブの仕組み

空気圧アクチュエータバルブは、「空気圧が機械動作を駆動する」という原理に基づいて動作します。このプロセスには、3つの主要なステップが含まれます。

1. 信号受信:制御システム (PLC または DCS など) は、空気ラインを通じてアクチュエータに空気圧信号 (通常 0.2～1.0 MPa) を送信します。
2. 電力変換:アクチュエータのピストンまたはダイヤフラムは、圧縮された空気のエネルギーを機械的な力に変換します。
3. バルブ操作:この力により、バルブ コア (ボール、ディスク、ゲートなど) が回転または直線的に移動して、流量を調整したり、媒体を遮断したりします。
   多くの空気圧アクチュエータ バルブには、空気供給が停止したときにバルブを安全な位置 (完全に開いた状態または完全に閉じた状態) に自動的にリセットするスプリング リターン メカニズムが組み込まれており、システムの安全性が向上します。

空気圧アクチュエータバルブの主要部品

空気圧アクチュエータバルブ効率的な流体制御を確保するために連携して機能する 3 つのコア コンポーネントで構成されています。

空気圧アクチュエータ

アクチュエータは空気圧アクチュエータバルブの動力源であり、空気圧を機械的な動作に変換します。一般的なタイプには以下のものがあります。

• ピストンアクチュエータ:シリンダーピストン設計により高トルク出力を実現し、大口径・高圧用途に適しています。複動式（両方向空気駆動）と単動式（スプリングリターン）のモデルをご用意しています。

• ダイヤフラムアクチュエータ:シンプルな構造と耐腐食性を備えたゴム製ダイヤフラムを採用しており、低圧から中圧、小型バルブに最適です。

• スコッチ＆ヨーク：空気圧アクチュエータは正確な 90 度回転を実現するため、ボール バルブ、バタフライ バルブ、プラグ バルブの迅速なオン/オフや調整された計量制御に最適な駆動ソリューションとなります。

• ラックとピニオン:デュアルピストン駆動のこれらの空気圧アクチュエータは、複動型と単動型（スプリングリターン）の両方の構成で提供され、リニアおよびロータリー制御バルブの操作に信頼性の高い力を提供します。

主要なパラメータには、出力トルク、動作速度、圧力範囲などがあり、これらはバルブの仕様と動作のニーズに一致する必要があります。

バルブボディ

バルブは媒体と直接接触し、その流量を調節します。重要な部品には以下が含まれます。

• バルブ本体:圧力に耐え、媒体を収容するメインハウジング。材料（炭素鋼、ステンレス鋼など）は流体の特性に基づいて選択されます。
• バルブコアとシート：これらのコンポーネントは連携して動作し、それらの間の隙間を変更することで流量を調整します。そのため、高い精度、耐摩耗性、耐腐食性が求められます。
• 幹：アクチュエータをバルブ コアに接続し、剛性と漏れのないシールを維持しながら力を伝達します。

空気圧アクセサリ

アクセサリは空気圧アクチュエータバルブの制御精度と動作安定性を向上させます。

• ポジショナー:電気信号 (例: 4～20 mA) を正確な空気圧信号に変換し、正確なバルブ位置決めを実現します。
• フィルターレギュレーター:圧力を安定させながら圧縮空気中の不純物や水分を除去します。
• ソレノイドバルブ:電気信号によるリモートオン/オフ制御を可能にします。
• リミットスイッチ:システム監視のためにバルブ位置に関するフィードバックを提供します。
• エアアンプリファイアー:空気信号を増幅して、大型バルブのアクチュエータの応答を加速します。

空気圧アクチュエータバルブの分類

空気圧アクチュエータバルブデザイン、機能、用途によって分類されます。

空気圧アクチュエータボールバルブ

回転ボールを用いて流量を制御します。利点：優れた密閉性（漏れゼロ）、低流動抵抗、迅速な操作、コンパクトなサイズ。浮上式と固定式のボール設計があり、石油、化学、水処理業界で広く使用されています。

空気圧アクチュエータバタフライバルブ

回転して流量を調整するディスクを備えています。利点：シンプルな構造、軽量、コスト効率に優れ、大口径にも適しています。給水システム、換気システム、HVACアプリケーションで広く使用されています。シールオプションには、低圧用のソフトシール（ゴム製）と高温用のハードシール（金属製）があります。

空気圧アクチュエータゲートバルブ

開閉に垂直に動くゲートを採用します。利点：密閉性が高く、全開時の流動抵抗が最小限で、高い圧力／温度耐性を備えています。蒸気パイプラインや原油輸送に最適ですが、動作速度は遅くなります。

空気圧アクチュエータグローブバルブ

プラグ型またはニードル型のコアを使用することで、正確な流量調整が可能です。強み：正確な制御、信頼性の高いシール、高圧・粘性流体への汎用性。化学システムや油圧システムでよく使用されますが、流動抵抗は高くなります。

バルブを閉める（SDV）

緊急遮断用に設計されており、多くの場合フェイルセーフ閉鎖状態となります。信号を受信すると迅速に作動し（応答時間1秒以下）、危険媒体の取り扱い（例：天然ガススタンド、化学反応器）における安全を確保します。

空気圧アクチュエータバルブの利点

産業導入を促進する主なメリット:

• 効率：高速応答（0.5～5秒）により高頻度操作をサポートします。
• 安全性：電気的なリスクがないため、爆発性または腐食性の環境に適しています。スプリングリターンによりフェイルセーフ保護が追加されます。
• 使いやすさ:リモートおよび自動制御により手作業が削減されます。
• 耐久性:シンプルな機械部品により、摩耗が少なく、メンテナンスが最小限で済み、耐用年数が長くなります (平均 8 ～ 10 年)。
• 適応性:カスタマイズ可能な材料とアクセサリは、高温、腐食、粒子を含んだ媒体などのさまざまな条件に対応します。

空気圧アクチュエータバルブと電動バルブ

空気圧アクチュエータバルブと手動バルブ

空気圧アクチュエータバルブの主な用途

空気圧アクチュエータバルブは、さまざまな業界で多用途に使用できます。

• 石油・ガス:高圧/高温流体の原油抽出、精製、化学反応器。
• 発電:火力発電所や原子力発電所における蒸気と冷却水の制御。
• 水処理:給水・廃水処理施設における流量調節。
• 天然ガス:パイプラインと駅の安全遮断。
• 食品・医薬品:滅菌処理用の衛生グレードのバルブ (例: 316L ステンレス鋼)。
• 冶金：高温で粉塵の多い工場の冷却/油圧システム。

空気圧アクチュエータバルブの設置とメンテナンス

適切な設定とメンテナンスにより、長期間のパフォーマンスが保証されます。空気圧アクチュエータバルブ.

インストールガイドライン

• 選択：バルブのタイプ、サイズ、材質を媒体の特性 (温度、圧力など) に合わせて、サイズ不足やサイズ過大を回避します。
• 環境：直射日光、熱、振動を避けて設置してください。排水しやすいようにアクチュエータを垂直に取り付けてください。
• 配管:バルブを流れの方向に合わせます（本体の矢印を参照）。シール面を清掃し、フランジ接続部のボルトを均等に締めます。
• 空気供給:専用ラインで濾過された乾燥空気を使用し、アクチュエータ定格内で安定した圧力を維持します。
• 電気接続:干渉を防ぐために、ポジショナー/ソレノイドを接地シールドに正しく配線し、取り付け後にバルブの動作をテストします。

メンテナンスとケア

• クリーニング：毎月バルブの表面を拭いて、ほこり、油、残留物を取り除きます。特に密閉領域に注意してください。
• 潤滑:ステムとアクチュエータ部品には、3～6 か月ごとに適切なオイル (高温グレードなど) を注油してください。
• シール検査:バルブ シートとコアに漏れがないか定期的に確認し、必要に応じてシール (O リング) を交換します。
• アクセサリの維持:ポジショナー、ソレノイド バルブ、フィルターを 6 ～ 12 か月ごとに点検し、フィルター エレメントを清掃してポジショナーを再調整します。
• トラブルシューティング:固着（破片の除去）、動作の遅さ（空気圧の確認）、漏れ（ボルトの締め付け/シールの交換）などの一般的な問題に速やかに対処してください。
• ストレージ：使用していないバルブ ポートを密閉し、アクチュエータを減圧して乾燥した場所に保管します。シールの付着を防ぐため、バルブ コアを時々回転させます。