3方弁の設計・機能・構成の理解
 

 

流体制御システムにおいて、3方弁の仕組みを理解することは、性能の最適化、安全性の確保、そしてスペース効率の向上に不可欠です。3方弁は、従来の2ポート構成に比べて独自の利点を持っています。複数のポート間で流れを切り替えたり、混合したり、遮断したりできるため、スペースの効率化、運用の安全性、柔軟性が求められる産業用途において非常に有用です。

RuB株式会社は、ボールバルブを含む高性能な流体制御部品の製造における世界的リーダーであり、性能と構造品質の両面で一般的な市場基準を超えるよう設計された高度な3方弁を提供しています。

 

3方弁の主要構成部品

3方弁の作動原理を理解する前に、その機能の基盤となる主要な機械部品を確認することが重要です。すべてのボールバルブ（3方構成を含む）は、以下の基本的な構成要素を共有しています。

• ボディ：主な耐圧構造であり、真鍮、ステンレス鋼、その他の堅牢な材料で製造されます。RuBバルブでは、厳密な公差で精密加工され、優れたシール性能を実現しています。
• ステム：ハンドルまたはアクチュエータをボールに接続し、その回転を可能にします。
• シーリングシステム：シートとOリングで構成され、流体の漏れを防止します。RUB株式会社は、化学的適合性と耐圧性を最大化するために高品質な材料を採用しています。
• ねじ接続部：バルブ端部は標準的な配管に対応するねじ込み式です。
• ハンドルまたはアクチュエータ接続部：手動タイプにはレバーが装備され、ISO 5211フランジ付きタイプは空気式または電動式アクチュエータによる自動化が可能です。

 

3方弁の作動原理

3方弁の主要な機械部品を確認した後は、これらの要素がどのように連携して流れを制御するかを理解することが重要です。3方弁は、バルブ本体内の穴あきボールを回転させることで、3つの異なるポート間の流れを切り替えます。ボールの貫通孔の向きによって、どのポートが接続されるかが決まります。

ハンドルまたはアクチュエータがステムを回転させると、ボールが回転し、内部の通路が所望のポートに一致します。ポート設計（LポートまたはTポート）に応じて、バルブは1つの入口から2つの出口への流れを分岐させることも、2つの入口からの流れを1つの出口に混合させることも可能です。

 

3方弁の流路構成：Lポート vs Tポート

前節で説明した基本的な作動原理を踏まえ、内部の流路構成が3方弁の機能にどのような影響を与えるかを理解することが重要です。3方弁における機能的な違いは、ボール内部の貫通孔によって定義され、これがポート間で媒体がどのように流れるかを決定します。

この構成によって、バルブが分岐機能を果たすのか、あるいは混合機能を果たすのかが決まり、用途に応じて最適化された2つの主要タイプが生まれます。すなわち、Lポート設計とTポート設計です。

 

Lポート設計（分岐機能）

Lポート設計は、ボール内部のL字型の貫通孔に由来する名称であり、分岐用途に特化した3方弁の一種です。流体を1つの入口から2つの出口のいずれかへ導くことが可能です。この構成は、流れを2つの独立したライン間で切り替える必要があるシステムで一般的に使用されます。典型的な例としては、流れを2つのタンクのいずれかへ分岐させる場合が挙げられます。

RuB S.7600シリーズは、Lポート形状を持つ2シートバルブです。これらのバルブは90°回転によって流れの方向を切り替えます。「オフ」位置は存在せず、常に1つの入口と1つの出口が接続されています。内部構造が簡素化されており、2つのシートと1つのエンドキャップのみで構成されているため、RuBバルブは市場に出回る従来の3シートモデルと比較して潜在的な漏れ箇所を減らすことができます。

 

Tポート設計（混合または分配機能）

Tポート構成は、3方弁のもう一つの作動方法を示しており、2つの入口流を混合するか、1つの入口流を2つの出口へ分配することが可能です。ボールの向きに応じて、3つのポートを同時に接続したり、2つの入口からの流体を1つの出口に混合したり、あるいは1つの入口からの流れを2つの出口へ分配したりできます。

RuB 株式会社のS.7300シリーズは、この構成を体現しています。これらの4シートバルブは複数の流路を提供し、最大180°または360°のボール回転が可能であり、複雑な混合や分配用途に適しています。多くの競合製品とは異なり、RuB 株式会社はアクチュエータフランジを本体に直接統合しており、ISO 5211規格に準拠しています。これにより、取付けブラケットが不要となり、設置スペースを削減できます。

 

3方弁における2シート設計と4シート設計

3方弁の仕組みを評価する際、バルブ内部のシート数は性能や用途適合性に大きく影響する重要な要素です。RuB株式会社は、3方弁のラインアップにおいて、特定の流体制御要件に応じて設計された2種類の構成を提供しています。すなわち、2シート構成（S.76シリーズ）と4シート構成（S.73シリーズ）です。

• 2シートバルブ（S.76シリーズ）：シンプルな設計を特徴とし、流れの分岐用途に最適です。コンパクトなサイズ、コスト効率、信頼性の高い性能により、Lポート流路を伴う標準的な産業用途に適しています。

 

• 4シートバルブ（S.73シリーズ）：より高度な用途向けに設計されており、Tポート構成など複雑な流路パターンに対応します。4シート設計は密閉性を強化し、多方向システムにおいてより精密な制御を可能にします。

Bonomi株式会社を3方弁市場において際立たせている重要な革新は、単一エンドキャップ設計です。多くの競合製品が3つのエンドキャップを採用しており、それぞれが潜在的な漏れ箇所を増やすのに対し、RuBバルブは1つのみを採用しています。これにより、シール界面の数が大幅に削減され、全体的な信頼性が向上し、漏れのリスクが低減され、バルブのライフサイクルにおける保守負担も軽減されます。

 

運用オプション：手動式および自動式3方弁

3方弁の仕組みを理解する上で重要な要素の一つが、作動方式です。RuB株式会社は、幅広い産業用途に柔軟に対応できるよう、手動式と自動式の両方を提供しています。豊富な構成バリエーションは、3方弁やアクチュエータ対応モデルを含むRuBバルブ専用製品ラインで確認できます。

• レバー付き手動式：現場での簡易な制御に最適であり、操作者がボールを手動で回転させることで、分岐または混合の流路を実現できます。
• アクチュエータ対応式：ISO 5211フランジを本体に統合した設計で、空気式または電動式アクチュエータに容易に接続可能です。これにより設置が簡素化され、高頻度作動環境やアクセス困難な場所での遠隔操作や自動制御が可能になります。

RuB株式会社は、3方弁製品ラインに両方の作動方式を提供することで、複雑なシステムへのシームレスな統合を実現し、重要な流体制御シナリオにおいて必要とされる性能と信頼性を維持しています。

 

高品質なソリューションをお探しで、特定の用途における3方弁の仕組みについてさらに詳しく知りたい場合は、ぜひRuBの技術チームまでお問い合わせください。お客様のシステム要件に最適な構成をご提案いたします。