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機械設計歴20年以上のtsurfと言います。
今回は以下に関する記事です。
エア機器としての電磁弁の種類
２ポート弁、３ポート弁、５ポート弁
と弁駆動形式
⇩本記事は機械設計初心者の方で以下の方にオススメです⇩
初心者機械設計者
電磁弁っていろいろ種類あるんだな
⇩本記事を読むと以下が わかります⇩
今回は
２ポート弁と3ポート弁と５ポート弁及び
駆動方式について解説します
①結論
２ポート弁 ／ ３ポート弁 ／ ５ポート弁
詳細は後述します
| 弁種類 | 弁切り替え状態1 | 弁切り替え状態2 | 主な使用用途例 | |
|---|---|---|---|---|
| ２ポート 弁 |
➡ | エアを流す | エアを止める | エアブロー |
| ３ポート 弁 |
➡ | 機器にエアを 供給 |
機器のエアを 排気 |
●単動エアシリンダー ●単動エアバルブ |
| ５ポート 弁 |
➡ | 機器の 操作ポートＡ にエアを供給 |
機器の 操作ポートＢ のエアを供給 |
●複動エアシリンダー ●複動エアバルブ |
| 機器の 操作ポートＢ にエアを排気 |
機器の 操作ポートＡ のエアを排気 |
|||
ポペット式 ／ スプール式
詳細は後述します
| 駆動方式1 | 特徴 | 使用用途 | |
|---|---|---|---|
| ポペット式 | ➡ | プランジャーの上下で 弁の開閉を行う |
構造が単純なため ２方向弁に多い |
| スプール式 | ➡ | スプールのスライドにより 吸排気の組み合わせを操作 |
３ポート弁 ５ポート弁 |
直動式 ／ パイロット式
詳細は後述します
| 駆動方式2 | 特徴 | 使用用途 | |
|---|---|---|---|
| 直動式 | ➡ | プランジャーを 直接 通電による電磁石や スプリングで操作 |
構造が単純なため ２方向弁に多い |
| パイロット式 | ➡ | 使用エアを利用して スプールを操作 |
３ポート弁 ５ポート弁 |
電磁弁の基礎
今回の記事は
以下の電磁弁の概要の理解を前提での解説となります
⇩電磁弁の基礎についての解説です⇩
②２ポート弁 ／ 3ポート弁 ／ ５ポート弁
ここは 使用用途によって 設計者が気にしなくてはいけません
各ポートの電磁弁の動作を概略図で解説します
２ポート弁
| 弁種類 | 弁切り替え状態1 | 弁切り替え状態2 | 主な使用用途例 | |
|---|---|---|---|---|
| ２ポート 弁 |
➡ | エアを流す | エアを止める | エアブロー |
上記のように 流体を止めるか 流すかの２択です
２ポート弁の動作に関しては
⇩以下の記事を御参照願います⇩
このように弁切り替え状態１と 弁切り替え状態２が
どちらを通電時 非通電時にするかで違ってくるので
Ｎ．ＣとＮ．Ｏが存在します
３ポート弁
| 弁種類 | 弁切り替え状態1 | 弁切り替え状態2 | 主な使用用途例 | |
|---|---|---|---|---|
| ３ポート 弁 |
➡ | 機器にエアを 供給 |
機器のエアを 排気 |
●単動エアシリンダー ●単動エアバルブ |
上記の２つの状態を切り替えます
３ポート弁は 機器の操作ポートに対して
どちらもポートに接続されており
接続先をエア機器であるか 排気ダクトであるかの選択をしています
３ポート弁の具体的な駆動例は
⇩以下の記事を御参照ください⇩
このように弁切り替え状態１と 弁切り替え状態２が
どちらを通電時 非通電時にするかで違ってくるので
Ｎ．ＣとＮ．Ｏが存在します
５ポート弁
| 弁種類 | 弁切り替え状態1 | 弁切り替え状態2 | 主な使用用途例 | |
|---|---|---|---|---|
| ５ポート 弁 |
➡ | 機器の 操作ポートＡ にエアを供給 |
機器の 操作ポートＢ のエアを供給 |
●複動エアシリンダー ●複動エアバルブ |
| 機器の 操作ポートＢ にエアを排気 |
機器の 操作ポートＡ のエアを排気 |
|||
５ポート弁の具体的な駆動例は
⇩以下の記事を御参照ください⇩
このように弁切り替え状態１と 弁切り替え状態２ともに
配管や 制御を変えれば どちらにもなるので
Ｎ．Ｃや Ｎ．Ｏは存在しません
③ポペット式 ／ スプール式
解説注意点
この項目は
よほどの理由が無い限り設計者が気にする必要がありません
ポペット式
２方向弁に多く見られる構造です
エアを流すか止めるかの選択ですので
プランジャーの動作により 弁の開閉を操作します
スプール式
３ポート弁と５ポート弁の電磁弁に多く見られます
３ポート弁と５ポート弁は
エアを流したり 止めたりという単純な動作でありません
弁の状態を切り替えないといけません
スプールのスライドにより 弁の状態の切り替えを行います
④直動式 ／ 内部パイロット式 ／ 外部パイロット式
直動式
２ポート弁で多く見かける構造です
プランジャーを直接 電磁石とスプリングで操作をする構造です
| メリット |
●流体（エアブローなど）の圧力が低かったり負圧でも使用可能 ●構造が単純なため安価 |
|---|---|
| デメリット |
●電磁石で直接プランジャー操作のため電磁弁自体が大きくなる ●長時間通電使用でコイルの焼き切れやスプリングの変形などが 稀に起こる |
内部パイロット型
３ポート弁と５ポート弁において
弁の切り替え＝スプールの動作ですが そのスプールの動作を内部のエアを使います
スプールを操作する操作エアの制御を 図の左側の電磁弁で制御しています
このように
内部の流体エアを流用していますので このタイプを内部パイロットといいます
| メリット |
●エアによりスプール操作なので 直動式に比べて省電力 ●従って長時間通電しても 問題ない場合がある ●エアによりスプール操作なので 小型にできる |
|---|---|
| デメリット |
●低圧や真空ではスプールが動かない （この場合 外部パイロット型を使用します） |
外部パイロット型
パイロット式の電磁弁で低圧や真空を扱いたい場合に外部パイロットを使用します
スプールの操作エアを内部の流体エアではなく外部から引っ張っています
そとため
内部の流体エアが低圧や真空でもパイロット操作が成り立ちます
この場合外部パイロットのポートに配管をつなぐ必要があります。
⑤まとめ
- ２ポート弁は エアを流すか止めるかの２択です
- ３ポート弁は エアを供給か排気の２択です
- ５ポート弁は 操作ポートＡと操作ポートＢへの
吸排気の組み合わせを変更します - パイロット式は エアを使いスプールをスライドさせます
- パイロット式は スプールの操作エアの制御だけ直動式で行います
- そのため パイロット式は省電力です
- しかし内部パイロットは 内部の操作エア圧が高くないと
スプールを動かせません - そのため 低圧や真空は 外部パイロットを使用します
本記事は以上です。
最後までお読みいただきありがとうございます。