何ですか圧力調整弁?
圧力調整弁は、システムの変化に応じて上流または下流の圧力を制御するように設計された機械装置です。これらの変化には、流量、圧力、温度、またはシステムの日常的な運転中に発生するその他の要因の変動が含まれます。圧力調整弁の目的は、必要なシステム圧力を維持することです。重要なのは、圧力調整弁は、システム流量を制御し、自動調整を行わないバルブとは異なる点です。圧力調整弁は流量ではなく圧力を制御し、自己調整機能を備えています。

圧力調整器タイプ
圧力調整弁には主に 2 つのタイプがあります。減圧弁および背圧弁。

減圧弁は、出口圧力を感知し、下流の圧力を制御することで、プロセスへの圧力の流れを制御します。

背圧レギュレータは、入口圧力を感知し、上流からの圧力を制御することでプロセスからの圧力を制御します。

最適な圧力レギュレータの選択は、プロセス要件によって異なります。例えば、システム流体がメインプロセスに到達する前に高圧源からの圧力を下げる必要がある場合、減圧弁がその役割を果たします。一方、背圧弁は、システム条件によって必要以上の圧力が発生した場合に過剰な圧力を解放することで、上流圧力を制御・維持するのに役立ちます。適切な環境で使用すれば、いずれのタイプもシステム全体で必要な圧力を維持するのに役立ちます。

圧力調整弁の動作原理
圧力調整弁には、圧力を調整するのに役立つ 3 つの重要なコンポーネントが含まれています。

制御部品には、バルブシートとポペットが含まれます。バルブシートは圧力を制御し、レギュレータの遮断時に流体がレギュレータの反対側に漏れるのを防ぎます。システムが流体を流している間、ポペットとバルブシートは連携してシールプロセスを完了します。

センシングエレメントは、通常はダイヤフラムまたはピストンです。センシングエレメントは、ポペットをバルブシート内で上下させることで、入口圧力または出口圧力を制御します。

ローディングエレメント。用途に応じて、レギュレータはスプリングロード式またはドームロード式になります。ローディングエレメントは、ダイヤフラムの上部に下向きのバランス力を加えます。

これらの要素は連携して、所望の圧力制御を実現します。ピストンまたはダイヤフラムは、上流（入口）圧力と下流（出口）圧力を感知します。感知要素は、ユーザーがハンドルなどの回転機構で調整する負荷要素からの設定力とバランスを取ろうとします。感知要素は、ポペットをバルブシートから開閉させます。これらの要素は連携してバランスを維持し、設定圧力を実現します。1つの力が変化すると、平衡状態を回復するために他の力も変化する必要があります。

減圧弁では、図1に示すように、4つの異なる力のバランスをとる必要があります。これには、負荷力（F1）、入口スプリング力（F2）、出口圧力（F3）、および入口圧力（F4）が含まれます。負荷力の合計は、入口スプリング力、出口圧力、および入口圧力の合計と等しくなければなりません。

背圧弁も同様の仕組みで動作します。図2に示すように、背圧弁はバネ力（F1）、入口圧力（F2）、出口圧力（F3）のバランスをとる必要があります。ここで、バネ力は入口圧力と出口圧力の合計と等しくなければなりません。

適切な圧力調整器の選択
適切なサイズの圧力レギュレータを設置することは、必要な圧力を維持する鍵となります。適切なサイズは一般的にシステム内の流量によって異なります。大型のレギュレータは高流量に対応しながら圧力を効果的に制御できますが、低流量の場合は小型のレギュレータの方が非常に効果的です。レギュレータの各コンポーネントのサイズも重要です。例えば、低圧アプリケーションを制御するには、大型のダイヤフラムやピストンを使用する方が効率的です。すべてのコンポーネントは、システムの要件に基づいて適切なサイズにする必要があります。

システム圧力
圧力レギュレータの主な機能はシステム圧力の管理であるため、レギュレータのサイズが最大圧力、最小圧力、およびシステム動作圧力に適合していることを確認することが重要です。圧力レギュレータの製品仕様では、圧力制御範囲が明記されていることが多く、これは適切な圧力レギュレータを選択する上で非常に重要です。

システム温度
工業プロセスでは温度範囲が広くなる場合があり、選定した圧力レギュレーターが想定される典型的な動作条件に耐えられることを信頼する必要があります。流体温度や、圧力低下による急速な冷却を引き起こすジュール・トムソン効果といった要因に加え、環境要因も考慮すべき要素の一つです。

プロセス感度
プロセス感度は、圧力レギュレータの制御モードの選択において重要な役割を果たします。前述のように、ほとんどのレギュレータはスプリングロード式レギュレータまたはドームロード式レギュレータです。スプリングロード式圧力レギュレータバルブは、オペレータが外部の回転ハンドルを回すことで、センシングエレメントにかかるスプリング力を制御することで制御されます。一方、ドームロード式レギュレータは、システム内の流体圧力を利用して、センシングエレメントに作用する設定圧力を供給します。スプリングロード式レギュレータの方が一般的で、オペレータも使い慣れている傾向がありますが、ドームロード式レギュレータは、精度が求められるアプリケーションにおいて精度向上に役立ち、自動レギュレータアプリケーションにもメリットをもたらします。

システムメディア
圧力調整器の全部品とシステム媒体間の材料適合性は、部品の寿命を延ばし、ダウンタイムを回避する上で重要です。ゴムやエラストマー製の部品はある程度自然に劣化しますが、特定のシステム媒体は劣化を加速させ、調整弁の早期故障を引き起こす可能性があります。

圧力調整弁は、多くの産業用流体システムおよび計装システムにおいて重要な役割を果たし、システムの変化に応じて必要な圧力と流量を維持または制御するのに役立ちます。適切な圧力調整弁を選択することは、システムの安全性を維持し、期待どおりに機能させるために重要です。不適切な圧力調整弁を選択すると、システムの非効率性、パフォーマンスの低下、頻繁なトラブルシューティング、そして潜在的な安全上の危険につながる可能性があります。