バルブの一般的な10種類

逆止弁は、止回弁とも呼ばれ、主な機能は流体の逆流を防ぐことです。逆止弁にはさまざまな種類があり、多用途で広く利用されています。特に水利システムで一般的に使用され、小型で構造がシンプル、かつ低コストであるため、家庭用品にもよく見られます。

図に示すように、逆止弁の作動は以下のように進みます： 流体の圧力が弁を押し開き、流体が通過します。 流体が逆流しようとすると、弁が閉じます。逆流圧力が高いほど、密閉性が向上します。 逆止弁は通常、スプリングまたは重力を利用して閉じる仕組みになっており、手動操作を必要としません。

隔膜弁は、弾性隔膜を用いて流体を遮断するバルブです。この弁は耐腐食性の要求を満たすことができ、化学工業でさまざまな化学薬品、溶剤、腐食性媒体を処理する際に広く使用されています。また、食品や製薬業界でも頻繁に利用されており、交差汚染を効果的に防止し、流体の衛生と安全を確保することができます。

図に示すように、隔膜弁の構造は、バルブ本体とバルブキャップの間に弾性隔膜が設けられています。バルブステム（弁棒）が引き上げられると、隔膜が持ち上がり、液体が流れます。一方、バルブステムが下げられると、隔膜が入口を塞ぎ、液体の流通を遮断します。

隔膜が操作機構と流体を完全に分離しているため（隔膜が間にあり接触を防ぐ）、隔膜弁は非常に優れた密封性を持ちます。この特徴により、腐食性流体、繊維性スラリー、放射性流体、または汚染のない性能が求められる用途に適しています。

玉形弁はストップバルブとも呼ばれ、流体の遮断や流量・圧力の調整が可能な柔軟性の高い弁です。「玉形弁」という名称は、発明当初に外観が球形であったことに由来しますが、現在では必ずしも球形ではありません。そのため、球弁（きゅうべん / Ball Valve）と混同しないよう、ストップバルブと呼ばれることもあります。

玉形弁は、特に熱交換システムで一般的に使用されます。この弁は流体が入口から直接出口に流れる構造を持ち、高粘度流体に特に適しており、バルブ内で流体が凝固したり蓄積したりするのを防ぐことができます。そのため、水処理システム、化学工業、石油工業、蒸気システムなど、さまざまな分野で広く使用されています。

構造と動作
玉形弁はハンドホイールを回すことでバルブステム（弁棒）が上昇します。バルブが開くと、弁芯が持ち上がり、流体が通過できるようになります。流体は弁内で逆Z字形の経路を通り、低い位置から入り、高い位置から出るため、抵抗が増加し、圧力が低下します。
閉じる動作
バルブを閉じる際には、弁芯が下降し、バルブシートと密着することでシールが形成され、流体の流れが完全に遮断されます。この密封性により、流体の逆流や漏れを防ぐことができます。

針型弁の特徴は、針状の弁芯にあります。この設計により、弁芯と弁座が精密に適合し、低圧下でも気流を正確に制御することが可能です。針型弁は、小流量や流体を一定の低流量に維持する必要がある場面に適しています。たとえば、以下の用途で広く使用されています：1. 真空システム（充填・加圧された真空管）2.ガスレーザーや類似装置 3.キャブレターのアイドリング燃料流量制御
*針型弁の遊標効果
針状弁芯は錐形であり、軸方向の移動（弁芯の出入り）によって弁芯と弁座の間に直径の変化が生じます。この微細な径の変化が「遊標効果」を生み出し、針型弁が精密な流量制御を可能にする主要なメカニズムとなっています。

針型弁の構造は以下のように示されます。小さな開口部（オリフィス）を持ち、長い円錐形の弁座が特徴です。この弁座は、ねじ込み操作によって開口部を調整することができます。
弁のねじ込み端には、針状のプランジャー（弁芯）があり、閉じた状態では弁座と完全に密着します。これにより、非常に微細な流量を正確に調整することが可能です。
弁本体の高さが制限されるため、流体の圧力損失が大きくなります。
開口部が狭いため、浮遊固形物による損傷のリスクが高まる可能性があります。
これらの特性を考慮して、針型弁は精密な流量制御が求められる用途で特に有用ですが、設置場所や使用条件には注意が必要です。

球弁は、球体の通路開口部の大きさを調整することで、流体の出入りを制御します。優れた密封性能と低メンテナンス性を持ち、操作が簡単で、迅速な開閉と信頼性の高い密封が必要な場面に適しています。

球弁は、中空で球状のコアを持ち、そのボア（穴）が配管と同じ直径に設計されています。操作ハンドルを回すことで、バルブステムがコアを回転させます。 ボアが流路と一致すると、流体が通過します。ハンドルを90度回転させると、コアが回転して流路を塞ぎ、流体の流れを遮断します。
このシンプルな構造により、球弁は迅速かつ確実な開閉操作を実現し、高い密封性能を持つ信頼性の高いバルブとして広く使用されています。

蝶弁は瓣弁とも呼ばれ、構造がシンプルで操作が迅速に行える特徴を持っています。蝶板（弁板）を回転させることで、流体の通路を開閉します。
蝶弁は、比較的低い圧力下で大流量の液体や気体を処理するのに非常に適しています。また、水、油、蒸気、さまざまな腐食性流体を含む多様な媒質に対応可能です。
以下の用途で広く使用されています：水処理、化学工業および石油化学工業、暖房・空調（HVAC）システム、農業灌漑システム、 そのシンプルさと多用途性から、多くの産業で重要な役割を果たしています。
蝶弁の種類：
蝶弁にはさまざまな種類があり、それぞれ異なる圧力条件や用途に適しています。以下は一般的な蝶弁のタイプです：
a. 同心蝶弁
- 特徴：金属製の弁板と弾性ゴム製の弁座を備えたタイプで、最も低い圧力等級に適しています。
- 用途：低圧での流体制御に最適です。
b. ダブルオフセット蝶弁（高性能蝶弁または二重偏心蝶弁）
- 特徴：弁座と弁板が異なる材質で構成されており、より広範な温度および圧力範囲で使用可能です。
- 用途：中圧から高圧の幅広い用途に対応。
c. トリプルオフセット蝶弁（三重偏心蝶弁）
- 特徴：層状の弁座または金属製の弁座を採用しており、高圧システムや過酷な作業環境に最適です。
- 用途：工業やエネルギー分野での高圧システムに多用されます。
これらのタイプは、それぞれの特性に応じて異なる用途に適合しています。

蝶弁は、バルブ本体の中央に配置された回転ディスクで構成されています。この円形ディスクは、軸を中心に最大90度の角度で回転します。操作時にはディスクの回転角度を調整することで、流体の流量を制御します。ディスクの角度を変えることで、流量を柔軟に調整可能。

ディスクが流体中に常に存在するため、流れに対する抵抗が増加し、局所的な圧力損失が生じます。蝶弁は、そのシンプルな構造と迅速な操作が求められる場面で広く使用されていますが、圧力損失が許容される用途に適しています。

減圧弁は安全弁（Safety Valve）とも呼ばれ、高圧流体を必要な低圧に調整するためのバルブです。これにより、過剰な圧力による設備の故障、爆発、火災などを防止します。
減圧弁は、内部のスプリングや圧力調節装置によって開閉を制御します。設定された圧力値に達するとバルブが自動的に開き、余分な圧力を解放します。
減圧弁は、以下の用途で広く使用されています：給水システム、蒸気システム、ガスシステム。 これらは高圧操作を伴う場面で重要な役割を果たし、産業安全を確保する上で欠かせない存在です。

減圧弁は、あらかじめ設定された圧力値（設定圧力）を持つよう設計されています。システム内の圧力が設定値に達すると、バルブは自動的に開きます。この圧力設定は、バルブ内のスプリングや他の力学部品（重りやパイロットバルブなど）を利用して制御されます。
上図はスプリングを使用した自動開閉型の減圧弁を示しています。この弁の作動原理は以下の通りです： 圧力が閾値を超えた場合-システム内の圧力が設定された圧力閾値を超えると、増加した圧力が弁芯を押し、スプリングを圧縮します。この動作により、バルブが開き、安全範囲を超えた圧力または流体が解放されます。
圧力が安全範囲に戻った場合-圧力が安全範囲に戻ると、スプリングが弁芯を元の位置に押し戻し、バルブが閉じます。 この設計により、減圧弁はシステムの過剰な圧力を効果的に管理し、安全性を確保します。

仕切弁は、可動式のゲートを使用して流体の流れを遮断または許可するバルブです。ただし、流量を調整するためには設計されていません。完全に開いた状態では流体抵抗が非常に低い，動作に必要な力が少ない，ゲートの移動距離が長いため、完全に開閉するには比較的長い時間が必要。
仕切弁は、主に流量を調整するのではなく、流体のオンオフを明確に切り替える用途で使用されます。

仕切弁にはさまざまな種類があり、通常はシンプルな構造で、特定の入口や出口の取り付け要件を必要としません。図に示すように、上昇ステムはハンドホイールまたはモーターで操作され、ゲートを持ち上げることで流路を開放します。
仕切弁は大口径の配管に適しています。ただし、バルブとシール面の間に隙間や摩耗が生じる可能性があるため、完全に閉じた状態でもわずかな漏れが発生する場合があります。厳密な流体シールが必要な用途では追加の対策が必要です。

電磁弁は、コイル内の電流によって磁場を発生させ、バルブの操作を制御します。これにより、自動化や遠隔操作が可能となり、オンオフ制御、試験装置、プロセス制御などの用途に適しています。また、油圧ジャッキやトラックの油圧シリンダーにも使用されています。

電磁弁Normally Closed（NC型）のソレノイド弁は、ソレノイドコイルに電流が流れていない場合、弁が閉じたままの状態を保ちます。NC型ソレノイド弁の内部には、ソレノイドに囲まれたアーマチュアがあり、アーマチュアとプランジャーはバネで接続されています。 通電されていない状態では、プランジャーが通路を塞ぎ、流体の流れを遮断します。一方、電流が流れるとソレノイド弁内部に磁場が発生し、アーマチュアが引き上げられてプランジャーが持ち上がり、通路が開放されて流体が流れることが可能になります。電流が切れると、プランジャーは元の位置に戻り、通路を再び閉じて流体の流れを遮断します。

空気圧弁（エアオペレートバルブ）は、空気圧を利用して流体の流れを制御する弁で、高圧および高温条件に適しています。エネルギー分野では石油、ガス、水の制御に使用され、化学工業では反応器や貯蔵タンクに、医療機器では人工呼吸器やガス供給システムなどに広く利用されています。
*空気圧弁の原理はシンプルで、空気がないときに開き、空気があるときに閉じます。

空気圧弁は、主に下部の機械装置と上部の空気圧装置の2つの部分で構成されています。

機械装置には、バルブディスクが内蔵されており、これが上下に動くことでバルブを開閉します。この動作は、ストップバルブ（球弁）に似ています。バルブはボンネットで覆われており、内部メンテナンスの際にはボンネットを開くことができます。また、機械装置と上部装置は、垂直スピンドルで接続されており、このスピンドルにはバルブが開いているか閉じているかを示すポインターが付いています。

空気圧装置には空気圧アクチュエータが含まれています。ポートを通じてガスが注入されると、空気圧がダイアフラムとスプリングを圧縮し、バルブコアを押し下げて流路を閉じ、流体の流れを防ぎます。逆に、空気が放出されるとスプリングが拡張し、バルブコアが持ち上がり、流路が開いて流体が通過可能になります。