減圧弁とは？機能・仕組みについて解説

この記事では減圧弁とは何かと減圧弁の機能・仕組みについて解説します。

プロセスオートメーションでよく使われる減圧弁ですが、減圧弁の機能・仕組みについては
よく知らないという人もいると思います。

この記事を読めば減圧弁の機能・仕組みについて理解できるようになります。

減圧弁とは

減圧弁とは二次側の圧力を設定圧まで減圧して一定に保つ空気圧機器です。
レギュレータともよばれます。

減圧弁の機能は空気圧を機器の使用圧力まで下げて一定に保つことです。

機器によって使用圧力というものは様々なのでコンプレッサーによって作られた圧力を
使用圧力まで下げてやる必要があります。

このような場合に減圧弁を使用します。

減圧弁の構造は以下のようになっています。

減圧弁の内部は弁によって一次側と二次側に分かれています。
減圧弁に工場エアーが入ってくる側を一次側、出ていく側を二次側といいます。

パイロット型ではない、手動式の減圧弁にはハンドルがついていて
これを回すと二次側の圧力を設定できます。

前節の減圧弁の状態を仮にバランス状態とします。

ここから給気するときの減圧弁の動きを説明します。

バランス状態から減圧弁に接続された機器がエアーを消費すると二次圧が下がります。
そうすると弁を押し下げる力が二次圧の力に勝って弁が開きます。
弁が開くと一次側から二次側へ空気が流れます。

接続機器がエアーの消費をやめると二次圧は上昇していきます。

二次圧が上昇していくにつれてダイヤフラムとばね受けは押し上げられていき、
弁は下に取り付けられたばねの力によって押し上げられていきます。

やがて弁は閉じ、二次圧による力は調節ばねの力と釣り合います。
このときの圧力が設定圧になります。

排気時の減圧弁の動きを説明します。

バランス状態時に何らかの理由で二次圧が設定圧を上回ると二次圧の力によって
ダイヤフラムとばね受け皿が押し上げられます。

ダイヤフラムとばね受け皿には穴が開いているのでここを通って二次側の空気が大気へ排気されます。

排気されると二次圧は下がっていきます。
二次圧が下がっていくのでダイヤフラムと調節ばねが下がっていき元のバランス状態に戻ります。
このとき二次圧は設定圧に等しいです。

排気の過程で弁が開かないのは一次圧の力とばねの力を足したものが二次圧の力より大きいためです。

これまでの話をまとめると以下のようになります。

二次圧\(P_2\)が設定圧を上回ると排気され、下回ると給気されます。
このようにして減圧弁は二次圧を設定圧に保とうとします。