蒸気の知恵袋

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様々なバルブ

世の中には様々なバルブがありますが、蒸気系の配管に使用される手動バルブの代表的なものとしては、玉形弁、ボール弁、仕切弁、バタフライ弁などが挙げられます。
本稿ではバルブの種類と使い分けについてお話します。

JISによると、バルブの定義は以下となっています。

「流体を通したり、止めたり、制御したりするため、通路を開閉することのできる可動機構を持つ機器の総称。」

構造・機構的に分類すると、次のようになります。

流路に弁体を「回転させて」止めるタイプ・・・・・ボール弁、バタフライ弁など

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流路を弁体で「蓋をして・栓をして」止めるタイプ・・・・・玉形弁など

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流路に弁体を「差し込んで」止めるタイプ・・・仕切弁など

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流路そのものを「外から挟んで」止めるタイプ・・・・・ダイヤフラム弁など

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仕切弁は水門のような構造でゲート弁とも呼ばれます。全開時の圧力損失が小さいことが特長ですが、全開時には弁体を流路から全て引き上げるため、ハンドルの回転数が多くなります。バタフライ弁は面間寸法を極めて短くでき、圧力損失も小さいことが特長です。水・空気等の用途で多く使われます。

蒸気配管でよく使われるボール弁と玉形弁は、より詳しくみていきましょう。

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ボール弁

ボール弁は締切性能が非常に高く、ハンドルを90度回転させるだけで開閉ができるため便利です。流路を配管内径と同じ大きさとするフルボア化が可能で、圧力損失の小さい弁を作ることができます。また、弁軸も90度回転するだけであるため、グランドシールからの漏れが極めて起こりにくいという特長もあります。

注意点としては、全開/全閉以外の途中の開度で流量調整などに使用しないことです。
ボールバルブは円環状のソフトシート弁座が使用されているため、途中の開度で使用すると弁座の一部分だけに力が加わることになり、弁座が変形することがあります。弁座が変形するとシール性能が低下して漏れてしまいます。

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玉形弁

玉形弁は流量調整から遮断まで広く使用することができる弁です。
弁体が弁座に密着すれば閉弁、離れれば開弁ですから、流量の調整は弁座の開口面積ではなく弁体のリフト量(弁座からの距離)で行えます。途中の開度で使用しても、弁座や弁体が流体による損傷を受けにくいのが特長です。特に流量調整に主眼をおいた玉形弁としてニードル弁があります。

注意点としては、流路がS字状になっているため、他のタイプの弁に比べると圧力損失が大きくなることや、全閉⇔全開させるには弁軸を何回転もさせなければならずグランドシールから漏れやすいことなどです。また、回転しながら「押しつけて」閉弁しますので全閉位置がつかみにくく、締めすぎてシート面に傷を付けてしまう例が見受けられます。

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補足

なお、「外から挟んで」止めるダイヤフラム弁は主に液体用に使用されますが、蒸気で使用するバルブで似た呼び名を持つものがあります。ダイヤフラム式のアクチュエーターをもつ自動弁です。これが略されて「ダイヤフラム弁」と呼ばれることがありますので注意しましょう。

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