直動式ソレノイドバルブとパイロットソレノイドバルブ: 主な違い

主要な違いは次のとおりです。 ある 直動式電磁弁 電磁力のみを使用して開き、差圧ゼロで動作します。 パイロット電磁弁 ライン圧力を使用して開口を補助し、正しく動作するには最小圧力差 (通常は 0.5 bar 以上) が必要です。 直動式バルブは、低圧またはゼロ圧力システムおよび小流量に適しています。パイロット操作バルブは、コンパクトで低電力のソレノイドが大量の流体を効率的に制御する必要がある大流量、高圧用途に最適です。

直動式ソレノイドバルブの仕組み

直動式ソレノイドバルブは、単純な電磁機構によって動作します。ソレノイド コイルに電流が流れると磁界が発生し、バルブ プランジャー (コア) を直接持ち上げたり押したりしてオリフィスを開閉します。電源が遮断されると、リターン スプリングによってプランジャーがデフォルトの位置に戻ります。

ソレノイドの力だけでプランジャーが動くため、 直動式バルブは差圧ゼロでも開くことができます — 入口と出口の圧力が等しい場合、または流圧がまったくない場合でも機能することを意味します。そのため、真空アプリケーション、重力供給システム、低圧回路には不可欠です。

直動式ソレノイドバルブの主な特徴

• で運行 0 bar 最小圧力差 — 真空、重力供給、加圧システムのいずれでも同様に動作します
• オリフィスのサイズは通常小さく、通常は 0.5mm～6mm — 流量の制限
• 応答時間は非常に速く、多くの場合 20ミリ秒未満 エネルギー供給のために
• 流体圧力を直接克服するには、より強力で高出力のコイルが必要です。消費電力は流量に比べて高くなります。
• 内部部品が少なく、コンパクトでシンプルな構造
• ノーマルオープン (NO) 構成とノーマルクローズ (NC) 構成の両方に適しています

パイロットソレノイドバルブの仕組み

パイロット操作のソレノイド バルブ (間接作動バルブまたはサーボ補助バルブとも呼ばれる) は、2 段階の機構を使用します。ソレノイドコイルはメインオリフィスを直接開くものではありません。代わりに、小さなパイロット オリフィスを開き、圧力を解放または方向転換して、主流路を制御する大きなダイヤフラムまたはピストンを作動させます。

通常閉のパイロット バルブでは、入口圧力がダイヤフラムの上部に作用し、ダイヤフラムを密閉した状態に保ちます。ソレノイドがパイロット オリフィスを開くと、ダイヤフラム上の圧力が蓄積されるよりも早く解放され、ダイヤフラムを持ち上げてメイン オリフィスを開く正味の上向きの力が生成されます。これはつまり、 システム自体の流体圧力が重い作業を行います — ソレノイドは小さなパイロット プランジャーを動かすだけで済みます。

バルブは圧力差に基づいてダイヤフラムを作動させるため、 ある minimum differential pressure — typically 0.3 to 0.5 bar — must always be present 確実な動作のために。圧力がこのしきい値を下回ると、ダイヤフラムが完全に開かないか、まったく開かない可能性があります。

パイロットソレノイドバルブの主な特性

• が必要です 最小圧力差 0.3 ～ 0.5 bar 確実に開くには – 差圧ゼロでは動作できません
• 非常に大きなオリフィスと流量を制御可能 - 主要なオリフィスの直径は通常、 10mm～50mm以上
• 流量に比べて消費電力が低い - 小さなコイルで大きなバルブを制御
• 直動式よりも応答がわずかに遅い - 通常 30～100ミリ秒 二段階機構により
• より多くの内部コンポーネント (パイロットオリフィス、ダイヤフラムまたはピストン、ブリードホール) - より多くのメンテナンスポイント
• 大きなパイプサイズの場合はより経済的 - 25 mm のオリフィスを制御する直動式バルブには、非現実的に大きく高価なコイルが必要になります。

直動式ソレノイドバルブとパイロットソレノイドバルブ: 直接比較

以下の表は、特定の用途向けにソレノイド バルブを選択する際に最も重要な要素間の重要な違いをまとめたものです。

直動式ソレノイドバルブを選択する場合

システムが一貫した最小圧力差を保証できない場合には、直動式ソレノイドバルブが正しい選択です。具体的なシナリオには次のようなものがあります。

• 真空用途: 大気圧以下の圧力がかかる医療用吸引装置、研究室用真空ライン、食品包装システム。ここではパイロットバルブは機能しません。
• 重力給水システム: 入口圧力が非常に低いか変動する可能性がある低頭タンクまたは重力リザーバーから供給されるシステム。
• 双方向フロー: パイロットバルブは圧力アシストを維持するために流れの方向に依存するため、流れの方向が逆転する用途。
• 高速切り替えアプリケーション: 20 ミリ秒未満の応答時間が重要な空気圧パルス システム、インクジェット印刷機構、分析機器。
• 正確な制御による小流量: 少量で正確な量を確実に制御する必要がある、分注システム、医療用流体の送達、および研究室用分注装置。
• 低圧空気圧回路: 1 bar 未満で動作するシステムでは、パイロット バルブの信頼性が低かったり、応答しなかったりする可能性があります。

パイロットソレノイドバルブを選択する場合

システムが常に十分な圧力差を維持する限り、パイプのサイズと流量要求が増加するにつれて、パイロット操作のソレノイド バルブが実用的かつ経済的な選択肢になります。理想的なアプリケーションは次のとおりです。

• 灌漑と農業システム: 大規模な灌漑ネットワークは通常、高流量および大きなパイプ直径で 1 ～ 6 bar で動作します。パイロット バルブはこれらの条件を効率的かつ手頃な価格で処理します。
• 工業用水処理： 軟水器、逆浸透システム、ろ過プラントでは、パイロット バルブを使用して 25 ～ 50 mm の配管を通る大量の流量を制御します。
• HVAC および建築サービス: チラーシステム、冷却塔、および主水圧 (通常 2 ～ 6 bar) が常に存在する大規模加熱回路。
• 消火システム: 高い Kv 値と安定した主電源圧力での信頼性の高い動作が不可欠な洪水およびスプリンクラー バルブ。
• 0.5 bar を超える圧縮空気システム: システム圧力が常に最小しきい値を大きく上回って維持される空圧機械、エアツール、およびブローオフ システム。
• エネルギーに敏感な設備: コイル電力消費を最小限に抑えることが優先されるリモートまたはバッテリー駆動の監視ステーション。

半直動 (サーボ支援) の中間点

3 番目のバルブ タイプ (半直動式または内部パイロット式ダイレクト リフト バルブ) は、2 つの主要なタイプ間のギャップを埋めます。この設計は、ダイレクトリフト機構と圧力補助を組み合わせたものです。ソレノイドはダイアフラムを直接わずかに持ち上げると同時にパイロットオリフィスを開き、バルブが開くことができるようにします。 純粋な直動バルブよりも大きなオリフィスを処理しながら、圧力差をゼロにします .

半直動式バルブは、家庭用洗濯機、食器洗い機、および庭の灌漑コントローラーで一般的に使用されます。これらのアプリケーションは、ライン圧力がゼロで開始され、動作中に通常の主電源圧力に急速に上昇する可能性があります。これらは、中程度の流量能力（オリフィスは通常最大 12～16mm ）。

よくある選択ミスとその回避方法

システム圧力条件を考慮せずに、価格またはサイズのみに基づいて直動ソレノイド バルブとパイロット ソレノイド バルブのどちらを選択するかは、バルブ選択において最も頻繁に発生し、コストのかかる間違いとなります。

低圧システムへのパイロットバルブの取り付け

圧力が最小差を下回るシステム (たとえば、空になる重力供給タンク) にパイロット バルブが取り付けられている場合、バルブは完全に開かないか、まったく開かなくなります。これにより、プロセスの失敗、ウォーターハンマー、または不完全なバルブサイクルが発生し、時間の経過とともに部分的に着座してダイヤフラムに損傷を与える可能性があります。

高流量アプリケーション向けの直動バルブの指定

25 mm 以上のパイプラインで直動バルブを使用しようとすると、流体圧力に直接勝つために非常に大きく電力を消費するコイルが必要になります。実際には、これはおよそを超えると非経済的になります。 DN10 ～ DN15 パイプサイズ 。正しい解決策は、必要なパイプ直径と流量係数 (Kv) に応じたサイズのパイロット バルブです。

パイロットバルブの流体清浄度の無視

サーボ補助バルブのパイロット オリフィスは通常、 直径0.5～1.5mm — 微粒子汚染でブロックできるほど小さい。汚れた水、浮遊物質、またはスケールを運ぶシステムでは、次のメッシュサイズのストレーナが必要です。 100～150ミクロン パイロットオリフィスの詰まりやバルブの故障を防ぐには、バルブの上流での設置が不可欠です。

クイック選択ガイド: 直動ソレノイド バルブかパイロット ソレノイド バルブか?

モデルを指定する前に、次の決定フレームワークを使用して、アプリケーションに適切なバルブ タイプを決定します。

1. 最小システム圧力を確認します。 バルブ両端の圧力差が 0.3 bar を下回る可能性がある場合 (起動時またはシステムのドレンダウン中を含む) は、直動式バルブを指定してください。
2. 必要なオリフィスのサイズを決定します。 必要なオリフィス直径が 10 mm を超える場合、ほとんどの場合、パイロット操作バルブがより実用的でコスト効率の高いソリューションになります。
3. 流れの方向を評価します。 流れが異なる時間にバルブを両方向に通過する必要がある場合は、直動バルブを使用してください。パイロット バルブは通常一方向です。
4. 応答時間要件を評価します。 30 ms 未満のスイッチング速度が重要な場合は、直動式バルブが必要です。
5. 流体の清浄度を考慮してください。 汚染された流体または粒子が含まれた流体を使用するシステムでは、直動式バルブを優先するか、パイロット タイプに対して適切な上流濾過を確保してください。
6. 電力バジェットを計量します。 中流量から高流量を処理するバッテリ駆動システムやエネルギーに制約のあるシステムでは、パイロット バルブのコイル電力消費量が低いことが決定的になる可能性があります。