ソレノイドバルブとは何ですか – 簡潔な定義と範囲

あ 電磁弁 電気エネルギーを機械的な動きに変換することで流体 (液体または気体) の流れを制御する、電気機械的に作動するバルブです。オートメーション、HVAC、プロセス制御、空圧および油圧システムで広く使用されています。この記事では、実際の動作原理、コンポーネント レベルの動作、選択基準、パフォーマンスの計算、および実践的なインストールとトラブルシューティングのガイダンスに焦点を当てています。

コアコンポーネントとその機能

内部部品を理解すると、電気信号がどのようにバルブの動きになるのかが明確になります。主要なコンポーネント:

• コイル（電磁石）：通電すると磁束を発生します。一般的なコイルは、電圧とデューティ サイクルによって評価されます。
• プランジャー / アーマチュア: コイルの磁力を受けて軸方向に移動する強磁性コア。
• スプリング: コイルへの通電が遮断されると、プランジャーをデフォルトの位置 (通常は閉じているか開いている) に戻します。
• シート/オリフィス: 流れを遮断または許容するシール界面。その形状が流量係数を決定します。
• 本体とポート: プロセス流体を流し、バルブを配管に接続します。材質はさまざまです（真鍮、ステンレス、プラスチック）。
• シールとダイヤフラム: 確実に遮断し、メディアの互換性の問題を防ぎます。

動作原理 - 直動式電磁弁

直動式電磁弁は、コイルがプランジャーをバネに直接引っ張り、流路を開く（または閉じる）ことによって動作します。シンプルかつ高速で、差圧ゼロで動作できます。典型的なシーケンス:

• 電気入力: 指定された DC または AC 電圧をコイルに印加します。
• 磁束: コイルは磁場を生成します。磁束線はプランジャーを通して集中します。
• プランジャーの変位: 磁力がバネと流体の力に打ち勝ちます。プランジャーがシートから外れます。
• 流れの確立: コイルの通電が解除され、スプリングがプランジャーに再着座するまで、媒体はオリフィスを通って流れます。

直動式バルブは、小さなオリフィス、高速サイクルの用途、およびパイロット ステージの動作にライン圧力に依存できない場合に適しています。

動作原理 — パイロット操作 (サーボ) ソレノイドバルブ

パイロット操作 電磁弁s ソレノイドは小さなパイロットオリフィスを制御する場合にのみ使用してください。メインバルブはシステム圧力（差圧）を利用して開閉します。この設計では、より小さなコイルでより大きな流量が得られますが、動作するには最小限の圧力差が必要です。

常閉パイロット操作弁のシーケンス:

• あt rest: main spool/diaphragm is held closed by upstream pressure; the pilot orifice is sealed.
• コイルが通電すると、パイロット オリフィスがわずかに開き、ダイヤフラムまたはスプールの上からの圧力の制御された流出が可能になります。
• 圧力降下: 圧力の不均衡によりメイン ダイアフラムまたはスプールが移動し、ラインの流量が最大になるメイン流路が開きます。
• コイルの通電が遮断され、パイロットオリフィスが閉じ、圧力が均等になり、スプリングまたはライン圧力がメインバルブを再着座させます。

パイロット操作 valves are energy-efficient for large flow rates, but will not operate below their specified minimum differential pressure (ΔPmin).

比例およびサーボソレノイドバルブ - 連続制御

比例 電磁弁s コイル電流の変化に応じて開度を連続的に変化させます。これらは、フィードバック スプリング、位置センサー、または電流/電圧制御を組み合わせており、多くの場合、内蔵アンプが含まれています。単純なオン/オフ切り替えではなく、可変流量または圧力制御が必要な場合に使用されます。

• 制御信号（アナログ/PWM）はコイル電流を変調します。
• プランジャーの位置と流量は比例して変化します。閉ループバージョンでは、位置センサーを使用して精度を高めます。
• あpplications: precise dosing, lab equipment, proportional pressure control in hydraulic systems.

流量計算と主要な方程式

設計者は、バルブを通過する圧力降下と流量を迅速に見積もる方法を必要としています。よく使用される 2 つのパラメータ:

• Kv / Cv 係数: Kv (1 bar 降下での m3/h) または Cv (1 psi 降下での US ガロン/分) はバルブ容量を定量化します。メーカーの Kv を使用して、必要な流量のバルブのサイズを決定します。
• オリフィス方程式 (非圧縮性流体): Q = A · C_d · sqrt(2 · ΔP/ρ) ここで、Q は流量、A は有効オリフィス面積、C_d は吐出係数、ΔP は圧力損失、ρ は流体密度です。

気体の場合は、圧縮性流れの関係を適用するか、メーカーが提供する同等の Cv/Kv テーブルを使用し、必要に応じて粘度とレイノルズ数を補正します。パイロット操作バルブの場合、利用可能な ΔP がパイロット ΔPmin よりも大きいことを常に確認してください。

比較表: 直動式、パイロット操作式、比例式