流体制御システムの世界では、バルブはパイプラインと機器を介して液体とガスの流れを管理する上で重要な役割を果たします。利用可能なさまざまなタイプのバルブの中には、2方向および3方向のバルブは、産業用途、HVACシステム、およびプロセス制御でさまざまな目的を果たす基本的なコンポーネントです。これら2つのバルブタイプの違いを理解することは、エンジニア、技術者、およびシステムの設計やメンテナンスに関与する人にとって不可欠です。
名前が示すように、2ウェイバルブには、入口と出口の2つのポートがあります。このバルブは、単一のフローパスを通る流れを許可または防止するという単純な原理で動作します。バルブが開いていると、流体は入口から出口に流れることがあり、閉じると流れが完全に停止します。
2ウェイバルブの主な機能は、単一の経路に沿ったフロー制御です。これらのバルブは、流体の通過を許可またはブロックするように設計されており、オン/オフアプリケーションに最適です。内部メカニズムは、通常、ボール、ゲート、グローブ、またはフローパスを妨害またはクリアするバタフライディスクなどの可動要素で構成されています。
2方向バルブは、単純なフロー制御が必要なアプリケーションで一般的に見られます。彼らは、代替経路にリダイレクトすることなく、媒体の流れを開始または停止する必要がある状況で優れています。デザインのシンプルさにより、基本的な制御機能に対して費用対効果が高く信頼性が高くなります。
HVACシステムでは、2方向のバルブを使用して、冷却水または温水の流れを加熱および冷却コイルに制御するために使用されます。システムを流れる条件付き水の量を調整することにより、温度制御を維持するのに役立ちます。産業プロセスでは、これらのバルブは分離バルブとして機能し、メンテナンス担当者が特定の機器またはサービスのためにパイプラインのセクションへのフローを遮断することができます。
水処理施設では、浄化プロセスのさまざまな段階で化学物質と処理された水の流れを制御するために2方向のバルブを利用しています。同様に、防火システムでは、これらのバルブは、スプリンクラーシステムと緊急水供給の制御ポイントとして機能します。
3ウェイバルブは3つのポートを備えており、2ウェイの対応物よりも複雑なフロー制御機能を提供します。これらのバルブは、2つの主要な機能を実行できます。2つの異なるソースからのフローを1つの出力に混合するか、単一の入力フローを2つの個別の出力パスに迂回させます。
3ウェイバルブの汎用性は、複数のフローパスを同時に処理する能力にあります。バルブの位置に応じて、2つの入っている流れを1つの発信ストリームに組み合わせるか、1つの入っている流れを2つの別々の方向に分割できます。この機能により、流れの分布または混合を必要とするアプリケーションでは非常に貴重になります。
3方向バルブの内部メカニズムには、通常、3つのポート間に異なるフローパスを作成できる回転要素または可動プラグが含まれます。バルブの位置は、どのポートが接続され、どのポートが分離されているかを決定し、流れの方向と分布を正確に制御できます。
HVACシステムでは、3方向バルブが加熱および冷却用途の温度制御に不可欠です。彼らは温水と冷水を混ぜて、気候制御システムの望ましい温度を達成することができます。たとえば、暖房システムでは、3方向のバルブは、最適な温度レベルを維持するために、ボイラーからの温水をより冷たい返品水と混合する可能性があります。
産業プロセスは、流れの迂回または混合を必要とするアプリケーションでは、3方向バルブの恩恵を受けます。化学処理では、これらのバルブはプロセスストリームを異なる処理段階にリダイレクトしたり、異なる化学物質を正確な割合でブレンドしたりできます。また、流れをさまざまなアクチュエーターまたはコンポーネントに向ける必要がある油圧システムでも一般的です。
2ウェイバルブと3ウェイバルブの基本的な操作上の違いは、フロー制御機能にあります。 2方向のバルブはバイナリ形式で動作します。これは、開いているか閉じているかのいずれかで、単一のパスを通る流れを可能にしたり防止したりします。これにより、単純なオン/オフ制御アプリケーションに適しています。
対照的に、3ウェイバルブは比例制御機能を提供します。彼らは異なるパス間の流れの分布を徐々に調整することができ、それらは正確なフローの混合または迂回を必要とするアプリケーションに理想的にします。コンセント間の分布を変化させながら一定の総流量を維持する能力は、3方向バルブの重要な利点です。
構造の観点からは、2方向のバルブは一般に3方向バルブよりもシンプルでコンパクトです。追加のポートと3方向バルブに必要なより複雑な内部メカニズムは、より大きく、より複雑な設計をもたらします。この複雑さは、多くの場合、製造コストが高く、メンテナンスの要件が増えます。
アクチュエータの要件は、2つのバルブタイプ間でも異なります。 2方向バルブは通常、動作のために単純な線形または回転運動を必要としますが、3ウェイバルブは、フロー制御のための正確な位置を達成するために、より洗練された作動システムが必要になる場合があります。
2ウェイバルブと3ウェイバルブを選択する場合は、いくつかのパフォーマンス要因を考慮する必要があります。フロー特性、圧力降下、および応答時間はすべて、システムのパフォーマンスにおいて重要な役割を果たします。
2方向バルブは一般に、フローパスがより直接的であるため、完全に開くと低い圧力降下でより良い流れ特性を提供します。ただし、突然の流れの中断が問題になるシステムに流れの不安定性を引き起こす可能性があります。
3ウェイバルブは、より複雑な内部ジオメトリのためにより高い圧力降下を潜在的に導入しながら、ストリームをリダイレクトまたは混合する場合でも連続的な流れを維持することにより、優れたシステムの安定性を提供します。
経済および維持の考慮事項
2方向バルブと3ウェイバルブの初期コストの差は重要である可能性があり、3方向バルブは通常、複雑さの増加により高い価格を指揮します。ただし、所有権の総コストは、初期購入価格を超える要因を考慮する必要があります。
一部のアプリケーションでは、単一の3ウェイバルブが複数の2ウェイバルブを置き換えることができ、システム全体のコスト、設置の複雑さ、およびメンテナンス要件を潜在的に削減できます。複数のコンポーネントの代わりに1つのバルブで混合または迂回する機能を実行する機能は、より高い初期投資を正当化できます。
