シンプルなオン/オフ制御のための2/2ウェイバルブと3/2ウェイバルブの選択

あなたの 空気圧アクチュエータ¹ シリンダーがサイクルの間に完全に引っ込まない、あるいは単動アクチュエーターが、本来排気されるべき時に排気されない、あるいは単動アクチュエーターが、サイクルの後に圧力を保持している。 ソレノイドバルブ² が非通電となり、下流のプロセス障害を引き起こします。ポートサイズとソレノイド電圧という、どの発注書にも記載されている2つのパラメータでバルブを指定し、受け取ったバルブは流量を正しく制御しますが、回路が実際に必要とする排気条件を管理することはできません。ポートが一つ欠けていることで、サイクルの信頼性、アクチュエータの寿命、全てのストロークにおけるプロセスの再現性が損なわれています。🔧

2/2方弁は単純な流路分離に適しており、排気機能を持たない単一の流路を開閉します。3/2方弁は、バルブが伸長するための圧力供給と収縮を可能にする排気圧力の両方が必要な単動アクチュエーター制御のための正しい選択です。 ダイヤフラムアクチュエーター³ サーキット。.

コロンビアのボゴタにある医薬品パッケージングラインのプロセスオートメーションエンジニア、ベアトリス。彼女の単動シリンダーは2/2方弁で指定されていた。通電時には正しく伸びるが、非通電時には2/2方弁が排気経路を持たずに単に閉じてしまうため、シリンダーポートに残圧が残っていた。彼女の スプリングリターンシリンダー⁴ は、引込みストロークのたびにトラップ圧と戦い、引込みが不完全になり、スプリングの摩耗が増加し、340msのサイクルタイムペナルティが発生し、それが連鎖してラインのスループット不足を引き起こしていた。2/2方弁を3/2方常閉弁に交換することで、トラップ圧が解消され、引き込み速度が完全に回復し、サイクルタイムも完全に回復した。🔧

Table of Contents

• 2/2方弁と3/2方弁の基本的な機能上の違いは何ですか？
• 2/2方弁がオン/オフ制御の仕様として正しいのはどのような場合か？
• 信頼性の高いアクチュエータ制御のために3/2方弁が必要な用途は？
• 2/2ウェイバルブと3/2ウェイバルブの回路機能、構成、トータルコストの比較は？

2/2方弁と3/2方弁の基本的な機能上の違いは何ですか？

バルブの命名法における数字の接頭辞は複雑さの評価ではなく、バルブが回路内で何をし、何をしないかを正確に伝える正確な機能説明です。この説明を読み違えることで、エンジニアは流量を正しく制御するバルブを指定しますが、回路は完全に失敗します。🤔

2/2方弁は2つのポートと2つのポジションを持ち、1つの流路を開閉しますが、閉じた時に下流側の回路を排気する機能はありません。3/2方弁は3つのポートと2つのポジションを持ち、1つのポジションでは供給をアクチュエータポートに接続し、もう1つのポジションでは供給を遮断すると同時にアクチュエータポートを排気に接続し、下流回路の加圧と減圧の両方を積極的に管理します。.

ポートおよび位置の命名法 - ISO 5599

バルブタイプ	港	ポジション	港の指定	関数
2/2ウェイ	2	2	P（供給）、A（作業）	流路の開閉
3/2ウェイ	3	2	P（供給）、A（作業）、R/T（排気）	加圧／排気アクチュエータポート

各バルブが各ポジションで行うこと

2/2ウェイバルブ

ポジション	P → A コネクション	A → 排気接続
通電（オープン）	接続済み	❌ 利用不可
非通電（閉）	ブロックされた	❌ 利用不可

⚠️ 決定的なギャップ： 2/2方弁が閉じると、下流側の回路（アクチュエータポートAとそれに接続された全てのもの）は密閉され、圧力は排気経路なしに閉じ込められます。これは隔離用途では正しく、単動アクチュエータ制御では致命的です。.

3/2ウェイバルブ（ノーマルクローズ）

ポジション	P → A コネクション	A → R 排気接続
通電（加圧）	接続済み	ブロックされた
非通電（排気）	ブロックされた	接続済み

コア機能の比較

不動産	2/2ウェイバルブ	3/2ウェイバルブ
ポート数	2	3
ポジション数	2	2
アクチュエータへの供給	はい（オープンポジション）	はい（通電位置）
アクチュエータからの排気	❌ いいえ	はい（非通電位置）
クローズ時の下流圧力	閉じ込められ、解放されない	大気圏まで疲労困憊
単動シリンダー制御	不適切 - トラップ圧	✅ 正しい
流れの分離/遮断	✅ 正しい	⚠️ 下流への排気 - 望ましくない場合もある
バルブ本体サイズ（等価Cv）	小さめ	やや大きめ
コスト（等価ポートサイズ）	✅ 下	やや高い
ISO5599シンボルポート	P、A	P、A、R

ベプトでは、すべての主要な空気圧バルブブランドに対して、OEM互換の2/2ウェイおよび3/2ウェイソレノイドバルブコイル、バルブボディ、シールキット、および完全なバルブアセンブリを供給しています。 コンバッド・レーティング⁵ すべての製品ラベルに記載されています。💰

2/2方弁がオン/オフ制御の仕様として正しいのはどのような場合か？

2/2方弁は、バルブが閉じた時に下流回路が排気されるのではなく、隔離されなければならない、明確に定義されたクラスの流量制御タスクに適した最適な仕様です。.

2/2方弁はバルブの機能が純粋な流れの分離であるあらゆるアプリケーションに適した仕様です。バルブが閉じたときに圧力を保持しなければならない下流回路への流れを止めたり、大気への排気が許容されないプロセス回路で液体や気体の流れを制御したり、下流の圧力を閉じた状態で維持しなければならないパイロット供給の分離を行います。.

2/2ウェイバルブの理想的な用途

• 🔒 圧縮空気隔離 - 配電システムのゾーン遮断弁
• 💧 液体フロー制御 - 水、クーラント、プロセス液のオン / オフ
• 🧪 プロセスガス分離 - 窒素パージ、不活性ガス供給遮断
• 🏭 パイロット供給分離 - 下流バルブへのパイロット圧を維持します。
• ⚙️ 安全ロックアウト - LOTO 空気圧回路のエネルギー絶縁
• 📦 真空回路制御 - 吸引カップグリッパーの真空オン/オフ

適用条件による2/2方バルブの選択

応募条件	2/2ウェイは正しいか？
バルブが閉じても下流は圧力を保持しなければならない	✅ はい
フロー・アイソレーションのみ - 排気不要	✅ はい
液体またはプロセスガス - 大気への排気は不可	✅ はい
圧縮空気分配のゾーンシャットオフ	✅ はい
真空オン/オフ・コントロール（吸引カップ）	✅ はい
単動式スプリング・リターン・シリンダー・コントロール	3/2ウェイが必要
ダイヤフラム・アクチュエーター・コントロール	3/2ウェイが必要
非通電時に排気を必要とするアクチュエータ	3/2ウェイが必要

2/2ウェイ常開対常閉

設定	非通電状態	通電状態	正しいアプリケーション
ノーマルクローズ（NC）	フローブロック	フロー・オープン	デフォルトオフ安全回路
通常開（NO）	フロー・オープン	フローブロック	フェイルセーフ・オープン回路、冷却

台湾の新竹にある半導体製造施設のプロセスエンジニアであるケンジ氏は、窒素パージ供給の分離に2/2方常閉バルブのみを使用しています。彼の回路では、バルブが閉じても下流のマニホールド内の窒素圧力が維持されていることが必要です。その圧力を大気に排出すると、プロセス環境が汚染され、高価な窒素が無駄になります。彼の2/2方バルブは、このアプリケーションにとって唯一の正しい仕様です。3/2方バルブは、ソレノイドが非通電になるたびに窒素マニホールドを大気に排気してしまいます。💡

信頼性の高いアクチュエータ制御のために3/2方弁が必要な用途は？

空気圧アクチュエータには、2/2 方弁が最適でないだけでなく、アクチュエータの動作原理とは機械的に相容れない、そして排気ポートの欠落を下流側の改良で補うことができない、特殊で大規模な用途があります。🎯

3/2方弁は、スプリング・リターン・シリンダー、スプリング・リターン・ロータリー・アクチュエーター、ダイヤフラム・アクチュエーター、スプリング・リターン付き空気圧グリッパーを含む、すべての単動空気圧アクチュエーター制御に必要です。また、パイロットがコントロールバルブによって作動と開放の両方を行わなければならないような大型の方向制御弁へのパイロット信号供給にも必要です。.

3/2ウェイバルブ制御を必要とするアクチュエータタイプ

アクチュエータタイプ	3/2ウェイが必要な理由
単動式スプリング・リターン・シリンダー	スプリング・リターンには作動室の排気が必要
スプリングリターン式ロータリーアクチュエータ	復帰トルクは排気を必要とする - スプリングはトラップされた圧力と戦う
ダイヤフラムアクチュエーター（スプリングリターン）	スプリングは、排気なしでは閉じ込められた圧力に打ち勝つことができない
空気圧式グリッパー（スプリング開閉式）	スプリング・リターンには排気経路が必要
パイロット弁（パイロット供給）	パイロットの操作と解除が必要 - 排気が必要
真空エジェクター制御	真空回路には制御された排気が必要

3/2 ウェイバルブの構成選択

設定	通常状態	通電状態	正しいアプリケーション
NC（ノーマルクローズ）	疲労困憊	P→加圧	標準単動シリンダーエクステンド
NO（ノーマルオープン）	P→加圧	疲労困憊	フェイルセーフ 伸長、信号で収納
ユニバーサル（ミッドポジション）	設定可能	設定可能	フレキシブル回路設計

フェイルセーフの構成 - 重要な安全への配慮

求められるフェイルセーフの行動	正しい3/2ウェイのコンフィギュレーション
電源喪失時にアクチュエータが後退	ノーマルクローズ(NC) - スプリングリターンリトラクト
電源が切れるとアクチュエータが伸びる	ノーマルオープン(NO) - 非通電時に圧力が上がります。
アクチュエータは電源が切れても位置を保持	3/2ウェイでは達成不可能 - 5/3ウェイ・クローズド・センターを使用 ❌ 3/2ウェイでは達成不可能 - 5/3ウェイ・クローズド・センターを使用

⚠️ セーフティ・クリティカル・ノート 停電時のアクチュエータ位置が安全要件となるアプリケーションの場合、3/2 方弁のノーマルオープン/ノーマルクローズ構成は、機械の安全解析の一環として指定する必要があります。.

閉じ込められた圧力問題 - 定量化

単動シリンダーの制御に2/2方弁を誤って使用した場合：

$F_{net_retraction} = F_{spring} - F_{trapped} = F_{spring} - (P_{trapped} ୧times A_{bore})$

ここで:

• $F_{spring}$ = バネ復帰力（N）
• $P_{trapped}$ = シリンダーポートの残圧（bar）
• $A_{bore}$ = シリンダーボア面積(mm²)

50mm口径のシリンダーで2barの残留トラップ圧の場合：

$F_{trapped} = 2 \times \frac{\pi \times 50^2}{4} = 2 \times 1963 = 3926 \text{ N}$

一般的な50mm口径のスプリング・リターン・シリンダーのスプリング戻り力は150～400N。2バールのトラップ圧力は、スプリングに対抗して4000N近くを発生させます。 バネ力の10倍 - 完全な後退は物理的に不可能なのだ。これがボゴタでのベアトリスの正確な故障モードである。📉

2/2ウェイバルブと3/2ウェイバルブの回路機能、構成、トータルコストの比較は？

バルブタイプの選択は、回路の信頼性、アクチュエータの寿命、サイクルタイム、そしてバルブ本体の購入価格だけでなく、誤った排気管理の下流コストにも影響します。💸

2/2方弁は低コストで、隔離用途に適しています。3/2方弁は、若干のコストアップがあり、単動アクチュエーター制御のための唯一の正しい仕様です。2つのバルブタイプのコスト差は、排気管理が必要な回路で2/2方弁を使用することにより発生するアクチュエーターの摩耗、サイクルタイムのロス、プロセス障害のコストに比べれば無視できるものです。.

回路機能、構成、コスト比較

項目	2/2ウェイバルブ	3/2ウェイバルブ
港	2 (P, A)	3（P、A、R）
ポジション	2	2
排気機能	❌ なし	✅ 非通電時のアクティブ排気
単動シリンダー制御	正しくない	✅ 正しい
流れの分離/遮断	✅ 正しい	⚠️ 下流排気
ノーマルクローズ	✅ はい	✅ はい
ノーマルオープン	✅ はい	✅ はい
ソレノイドコイルの互換性	標準	標準
マニホールド/サブベース取り付け	✅ 利用可能	✅ 利用可能
ISO 15407 / VDMA サブベース	✅ 利用可能	✅ 利用可能
Cv（流量係数、等価サイズ）	やや高い ✅ やや高い	やや低い
ボディサイズ（等価Cv）	やや小さめ	やや大きめ
単価（等価ポートサイズ）	✅ 下	+10-20%標準
シールキット費用	$	$
OEM交換費用	$$	$$
ベプト相当コスト	$(30-40%貯金)	$（30-40%の節約）
リードタイム（ベプト）	3-7営業日	3-7営業日

バルブ選定クイックリファレンス

回路要件	正しいバルブ
流れを分離 - 下流は圧力を保持	2/2ウェイNC
フェイルセーフ・オープン・フロー・パス	2/2ウェイNO
制御単動シリンダー（伸縮）	3/2ウェイNC
フェイルセーフ拡張ポジション	3/2ウェイNO
真空吸引カップのオン/オフ	2/2ウェイNC (真空源側）
大型方向弁へのパイロット供給	3/2ウェイNC
空気分配のゾーンシャットオフ	2/2ウェイNC
ダイヤフラム・アクチュエーター・コントロール	3/2ウェイNC

Beptoでは、すべての主要空気圧ブランドにおいて、2/2ウェイおよび3/2ウェイバルブ用の完全なバルブ交換アセンブリ、ソレノイドコイルキット、ボディシールセット、およびサブベースマニホールドコンポーネントを供給しています。⚡

Conclusion

バルブが閉じた時に下流側の圧力が保持されなければならないような純粋なフローアイソレーションには 2/2 方弁を、作動室を大気へ排気することによってリターンストロークが決まるような全ての単動アクチュエータ制御には 3/2 方弁をご指定ください。ポート数は複雑さの指標ではなく、アクチュエータの動作原理によって定義される機能要件です。バルブの機能を回路要件に適合させれば、アクチュエータは完全に、確実に、そして全てのストロークで全速力で回転します。💪

2/2方弁と3/2方弁の選択に関するFAQ

1. 空気圧駆動システムの仕組みと種類を理解する。. ↩

2. 電気機械式バルブ操作の技術概要。. ↩

3. 圧力によって横隔膜が動く原理。. ↩

4. メカニカル・リターン・アクチュエータの設計と機能. ↩

5. バルブの流量係数の計算と重要性。. ↩