電磁弁の仕組みと構造!意外と内部までどうなってるか分かっていなかった?!

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こんにちは!今回は電磁弁というものについて触れてみたいと思います。電磁弁が何かというと電気の力でエアー等の経路を切り替えるための部品になります。シリンダ等の空圧機器があれば必ず必要な部品ですので確認しておきましょう!

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概要

電磁弁とは言葉の通り、電気の力磁力を発生させ弁を動かす部品になります。電磁弁は主にエアーの経路を切り替えてシリンダを動作させるために用いられることが多いです。

電磁弁は英語ではソレノイドバルブと言ってSolenoid Valveと書きます。そのため日本でもSV(エスブイ)と略して使われることも多いです。

いちいち電磁弁と言うよりもSVって言った方が言いやすいし会話も早いですもんね。しかし、この記事では電磁弁で統一させてもらいます!

電磁弁は色々なメーカーがありますが、SMC、CKD、コガネイなどが大手で使用されている頻度も高いです。

電磁弁の使用箇所

先ほども言いましたが、エアーを使用する機械や設備であればほぼほぼ100%電磁弁が使用されています。

エアシリンダを動作させたり、エアブローしているエアーのオンオフなど、エアーを制御するためには欠かせない部品です。

仕組みと原理

基本的な構造の電磁弁を例に原理を説明していきましょう。

電磁弁にはエアーのIN側OUT側、そして排気側の3種類の経路があります。エアーのIN側は1箇所でOUT側は切り替えるために2箇所あります。また排気するエアーも切り替えるために経路が2箇所あります。

電磁弁とは、電気の力で磁力を働かせて弁を切り替えてOUT側の2箇所のエアーを切り替える部品です。どうやって電気の力で磁力を発生させるか確認していきましょう。

電磁弁にはコイルがありそのコイルに電気を流すと磁力が発生します。コイルとは、銅線などをグルグル巻きにしたもので、そこに電気を流すことにより磁力が発生します。

磁力を発生させる詳しい原理は省略させてもらいますが、学生の頃の遠い記憶を思い返してもらうと「右ネジの法則」みたいなことを学習したことが実は皆さんあります(忘れている人が多数かと思いますが…)。もしくは「フレミング左手の法則」みたいのもありましたよね!少しは記憶が蘇りましたでしょうか?聞いたことがあるような、ないような…程度で充分です。

話が逸れましたが、要するに電磁弁のコイルに電気を流して磁力を発生させ、磁力により弁を引き寄せてエアーの経路を切り替えています。

電磁弁の構造

電磁弁はコイル本体バネで構成されています。コイルが磁化して弁を引っ張りエアーを切り替え、電気を加えるのをやめるとバネの力で弁が元に戻る仕組みです。

電気を加える前の図で説明しましょう。エアーをIN側から入れるとOUT側の経路の左側の出口からエアーが出ていきます。その際もう一方のOUT側(図右上)ではシリンダ等により排出されたエアーが排気側の右下に出てきます。

次に電気を加えてコイルが磁化された状態の図を説明しましょう。先ほどとは逆になりIN側のエアーが右上のOUT側から出てきます。その際左上の経路は排気側とつながりエアーが排出されていきます。

この内部の弁の左右の動きによってエアーの経路が切り替わることが分かっていただけたかと思います。

切り替わる連続の動きをイメージしてみましたので、じっくり見てみて下さい。電気が加わり弁が動き、経路が切り替わります。電気を切るとバネの力で弁が戻り元の経路に戻るのが見た目にも分かります。

電磁弁の切り替え方法や構造は何種類かあり、その中の一部を例にイメージを説明しました。実際には手で経路を切り替えるための小さい手動ボタンが付いているタイプで精密ドライバーなどで押すと切り替わる仕組みが付いていることが多いです。今回は少し簡略化して説明しましたが、元となる構造は一緒なので参考にしてみて下さい。

電磁弁の種類

今回はエアーを切り替えるための電磁弁で5ポート(IN、OUT2つ、排気2つ)のタイプを紹介しました。他にはコイルが両側に付いていてどちらにも電気を加えないとOUT側からエアーが出ないタイプなどもあります。

また、たくさん電磁弁を使用する機械には、マニホールドを用いて電磁弁が取り付けられて、省スペースな使い方をすることも可能です。

エアー以外ではや、蒸気薬品洗剤などを切り替えるための電磁弁もあります。それらは今回の電磁弁とは構造が全く違う種類になり、もう少し大型の物になりがちです。

メーカーごとに無数にバルブの種類があるので興味があれば少しずつ調べてみると面白いですね。

まとめ

エアーを切り替えるための電磁弁の構造が理解いただけたでしょうか?シリンダを動作させたり、エアブローしたり、何かとエアーを切り替えることは多いので電磁弁についての知識が深まって損はありません。色々な種類がありますので興味を持って見てみてくださいね!

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