1 バルブ選定のポイント

1.1 機器または装置におけるバルブの目的を明確にする

バルブの動作条件（適用媒体の性質、動作圧力、動作温度、操作制御方法など）を決定します。

1.2 バルブの種類を正しく選択する

バルブの種類を正しく選択するには、設計者が製造プロセス全体と動作条件を十分に理解している必要があります。バルブの種類を選択する際には、まず各バルブの構造特性と性能を把握する必要があります。

1.3 バルブの端部接続を決定する

ねじ接続、フランジ接続、溶接端接続のうち、最初の2つが最も一般的に使用されています。ねじ込みバルブは、主に公称径が50mm未満のバルブです。径サイズが大きすぎると、接続部の取り付けとシールが非常に困難になります。フランジ接続バルブは取り付けと分解が便利ですが、ねじ込みバルブよりも重く、高価であるため、さまざまな径と圧力の配管接続に適しています。溶接接続は、高負荷条件に適しており、フランジ接続よりも信頼性が高いです。ただし、溶接で接続されたバルブは分解して再取り付けが困難なため、通常、長期間確実に動作できる場合、または使用条件が厳しく、温度が高い場合に限って使用されます。

1.4 バルブ材料の選択

バルブ本体、内部部品、シール面の材質を選択する際には、作動媒体の物理的性質（温度、圧力）と化学的性質（腐食性）に加え、媒体の清浄度（固体粒子の有無）にも留意する必要があります。また、国やユーザー部門の関連規制も参照する必要があります。バルブ材料を正しく適切に選択することで、バルブの経済的な耐用年数を最大限に延ばし、最高の性能を引き出すことができます。バルブ本体の材質は鋳鉄、炭素鋼、ステンレス鋼の順で選択し、シールリングの材質はゴム、銅、合金鋼、F4の順で選択してください。

1.5 その他

さらに、バルブを流れる流体の流量と圧力レベルを決定し、既存の情報（バルブ製品カタログ、バルブ製品サンプルなど）を使用して適切なバルブを選択する必要があります。

2 一般的なバルブの紹介

バルブには多くの種類があり、その種類は複雑です。主な種類は次のとおりです。ゲートバルブ、ストップバルブ、スロットルバルブ、バタフライバルブプラグバルブ、ボールバルブ、電動バルブ、ダイヤフラムバルブ、チェックバルブ、安全弁、減圧弁、スチームトラップと緊急遮断弁、一般的に使用されるものとしては、ゲートバルブ、ストップバルブ、スロットルバルブ、プラグバルブ、バタフライバルブ、ボールバルブ、チェックバルブ、ダイヤフラムバルブなどがあります。

2.1 ゲートバルブ

ゲートバルブは、開閉体（バルブプレート）がバルブステムによって駆動され、バルブシートのシール面に沿って上下に移動し、流体の通路を接続または遮断できるバルブです。 ストップバルブと比較して、ゲートバルブはシール性能が優れ、流体抵抗が少なく、開閉の労力が少なく、一定の調整性能を備えています。 最も一般的に使用される遮断弁の1つです。 欠点は、サイズが大きく、ストップバルブよりも構造が複雑で、シール面が摩耗しやすく、メンテナンスが難しいことです。 一般的に、絞りには適していません。 ゲートバルブステムのねじ位置に応じて、上昇ステムタイプと隠蔽ステムタイプの2種類に分けられます。 ゲートプレートの構造的特徴に応じて、ウェッジタイプとパラレルタイプの2種類に分けられます。

2.2 ストップバルブ

ストップバルブは、開閉部（バルブディスク）がバルブステムの駆動によってバルブシート（シール面）の軸に沿って上下に移動する下向きの閉止弁です。ゲートバルブと比較して、調整性能は良好ですが、シール性能は低く、構造がシンプルで、製造とメンテナンスが容易で、流体抵抗が大きく、価格が安いという特徴があります。一般的に中小口径の配管に用いられる遮断弁です。

2.3 ボールバルブ

ボールバルブの開閉部は円形の貫通孔を有する球体で、この球体がバルブステムと共に回転することでバルブの開閉を実現します。ボールバルブは構造がシンプルで、開閉が速く、操作が便利、小型で軽量、部品数が少なく、流体抵抗が小さく、密閉性が高く、メンテナンスが容易です。

2.4 スロットルバルブ

弁体を除き、スロットルバルブは基本的にストップバルブと同じ構造です。弁体は絞り部品であり、形状によって特性が異なります。弁座径は大きすぎてはいけません。弁座の開口高さが低く、媒体流量が増加すると弁体の浸食が促進されるからです。スロットルバルブは小型で軽量であり、調整性能は良好ですが、調整精度は高くありません。

2.5 プラグバルブ

プラグバルブは、貫通孔を有するプラグ本体を開閉部として用い、プラグ本体がバルブステムと共に回転することで開閉を実現します。プラグバルブは構造がシンプルで、開閉が速く、操作が簡単で、流体抵抗が小さく、部品点数が少なく、軽量です。プラグバルブには、直管型、三方型、四方型があります。直管型プラグバルブは流体を遮断するために使用され、三方型および四方型プラグバルブは流体の方向を変えたり、流路を変更したりするために使用されます。

2.6 バタフライバルブ

バタフライバルブは、バルブ本体内の固定軸を中心に90°回転するバタフライプレートで、開閉機能を果たします。バタフライバルブは小型、軽量、構造がシンプルで、部品数も少なくなっています。

また、90°回転させるだけで素早く開閉でき、操作も簡単です。バタフライバルブが全開位置にある場合、媒体がバルブ本体を通過する際の抵抗はバタフライプレートの厚さのみです。そのため、バルブによって発生する圧力損失は非常に小さく、優れた流量制御特性を備えています。バタフライバルブは、弾性ソフトシールとメタルハードシールの2種類のシールに分けられます。弾性シールバルブの場合、シールリングはバルブ本体に埋め込まれるか、バタフライプレートの外周に取り付けられます。優れたシール性能を備えており、絞り弁としてだけでなく、中真空パイプラインや腐食性媒体にも使用できます。メタルシールバルブは、一般的に弾性シールバルブよりも耐用年数が長くなりますが、完全なシールを実現することは困難です。通常、流量と圧力損失が大きく変動し、優れた絞り性能が求められる場合に使用されます。メタルシールは高温にも適応できますが、弾性シールは温度制限を受けるという欠点があります。

2.7 チェックバルブ

チェックバルブは、流体の逆流を自動的に防止できるバルブです。チェックバルブの弁体は流体圧力の作用で開き、流体は入口側から出口側へ流れます。入口側の圧力が出口側の圧力より低い場合、流体圧力差や自身の重力などの作用により、弁体は自動的に閉じ、流体の逆流を防止します。構造形式により、リフトチェックバルブとスイングチェックバルブに分けられます。リフトチェックバルブはスイングチェックバルブよりも密閉性が高く、流体抵抗が大きいです。ポンプ吸入管の吸入口には、フットバルブを選択する必要があります。その機能は、ポンプを起動する前にポンプの入口管に水を満たし、ポンプを停止した後、再始動に備えて入口管とポンプ本体を水で満たしておくことです。フットバルブは通常、ポンプ入口の垂直配管にのみ設置され、流体は下から上へ流れます。

2.8 ダイヤフラムバルブ

ダイヤフラムバルブの開閉部はゴム製のダイヤフラムで、バルブ本体とバルブカバーの間に挟まれています。

ダイヤフラムの突出部はバルブステムに固定され、バルブ本体はゴムライニングされています。流体がバルブカバーの内腔に侵入​​しないため、バルブステムにはスタッフィングボックスが不要です。ダイヤフラムバルブは構造がシンプルで、シール性に優れ、メンテナンスが容易で、流体抵抗が低いという特徴があります。ダイヤフラムバルブは、堰型、直通型、直角型、直流型に分けられます。

3 一般的なバルブの選択手順

3.1 ゲートバルブの選択手順

一般的には、まずゲートバルブを選定する必要があります。蒸気、油などの媒体に加え、ゲートバルブは粒状固体や高粘度の媒体にも適しており、ベントや低真空システム用のバルブとしても適しています。固体粒子を含む媒体の場合、ゲートバルブ本体には1つまたは2つのパージ穴が必要です。低温媒体の場合は、低温専用ゲートバルブを選定する必要があります。

3.2 ストップバルブの選択手順

ストップバルブは、流体抵抗の要件が低い、つまり圧力損失があまり考慮されないパイプラインや、高温高圧の媒体を使用するパイプラインやデバイスに適しています。DN < 200mmの蒸気などの媒体パイプラインに適しています。小型バルブでは、ニードルバルブ、計器用バルブ、サンプリングバルブ、圧力計バルブなどのストップバルブを使用できます。ストップバルブには流量調整や圧力調整がありますが、調整精度は高くなく、パイプラインの直径が比較的小さいため、ストップバルブまたはスロットルバルブを選択する必要があります。毒性の強い媒体の場合は、ベローズシールストップバルブを選択する必要があります。ただし、ストップバルブは粘度の高い媒体や沈殿しやすい粒子を含む媒体には使用しないでください。また、ベントバルブや低真空システムのバルブとして使用しないでください。

3.3 ボールバルブの選定手順

ボールバルブは、低温、高圧、高粘度の媒体に適しています。ほとんどのボールバルブは、浮遊固体粒子を含む媒体にも使用でき、シールの材質要件に応じて粉粒体媒体にも使用できます。フルチャネルボールバルブは流量調整には適していませんが、急速な開閉が求められる用途に適しており、事故時の緊急遮断に便利です。ボールバルブは、通常、厳しいシール性能、摩耗、収縮チャネル、急速な開閉、高圧遮断（大きな圧力差）、低騒音、ガス化現象、小さな作動トルク、小さな流体抵抗が求められるパイプラインに推奨されます。ボールバルブは、軽量構造、低圧遮断、腐食性媒体に適しています。また、ボールバルブは低温および深冷媒体にも最適なバルブです。低温媒体用のパイプラインシステムおよび機器には、バルブカバー付きの低温用ボールバルブを選択する必要があります。フローティングボールバルブを使用する場合は、バルブシートの材質がボールと作動媒体の荷重に耐えられる必要があります。大口径ボールバルブは操作時に大きな力を必要とするため、DN≥200mmのボールバルブにはウォームギア伝動装置を使用する必要があります。固定ボールバルブは、大口径および高圧の場合に適しています。また、毒性の高いプロセス材料や可燃性媒体のパイプラインに使用されるボールバルブには、耐火性および帯電防止構造が必要です。

3.4 スロットルバルブの選定手順

スロットルバルブは、媒体温度が低く圧力が高い場合に適しており、流量と圧力の調整が必要な部品に適しています。粘度が高く固体粒子を含む媒体や遮断弁には適していません。

3.5 プラグバルブの選定手順

プラグバルブは、迅速な開閉が求められる用途に適しています。一般的に、蒸気や高温の媒体には適していません。低温で高粘度の媒体や、浮遊粒子を含む媒体に適しています。

3.6 バタフライバルブの選定手順

バタフライバルブは、口径が大きく（DN600mmなど）、構造長が短い場合や、流量調整と迅速な開閉が求められる場合に適しています。一般的に、水、油、圧縮空気などの媒体に使用され、温度は80℃以下、圧力は1.0MPa以下です。バタフライバルブはゲートバルブやボールバルブに比べて圧力損失が比較的大きいため、圧力損失の要件が緩い配管システムに適しています。

3.7 チェックバルブの選定手順

チェックバルブは一般的にクリーンな媒体に適しており、固体粒子や高粘度の媒体には適していません。DN≤40mmの場合は、リフティングチェックバルブ（水平配管にのみ設置可能）の使用をお勧めします。DN＝50～400mmの場合は、スイングリフティングチェックバルブ（水平配管と垂直配管の両方に設置可能。垂直配管に設置する場合は、媒体の流れ方向は下から上になります）の使用をお勧めします。DN≥450mmの場合は、バッファチェックバルブの使用をお勧めします。DN＝100～400mmの場合は、ウェーハチェックバルブも使用できます。スイングチェックバルブは、PNが42MPaに達する非常に高い作動圧力に対応でき、シェルとシールの材質に応じて、あらゆる作動媒体とあらゆる作動温度範囲に適用できます。媒体は、水、蒸気、ガス、腐食性媒体、油、薬品などです。媒体の使用温度範囲は-196～800℃です。

3.8 ダイヤフラムバルブの選定手順

ダイヤフラムバルブは、油、水、酸性媒体、および懸濁物質を含む媒体（使用温度200℃未満、圧力1.0MPa未満）に適していますが、有機溶剤および強酸化剤には適していません。ウェア型ダイヤフラムバルブは、研磨性のある粒状媒体に適しています。ウェア型ダイヤフラムバルブの選定にあたっては、流量特性表をご参照ください。ストレート型ダイヤフラムバルブは、粘性流体、セメントスラリー、堆積性媒体に適しています。特別な要件がない限り、ダイヤフラムバルブは真空配管および真空装置には使用しないでください。