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自己調節式温度制御バルブの略称は温度制御バルブで、温度制御におけるバルブの典型的な応用です。負荷が変動した際、温度制御バルブには大きな機能があり、それはバルブの開度を変えて流量を調整することで、負荷の変動がもたらす不必要な影響を排除し、温度を設定値に戻すことができます。では、温度制御バルブを用いた暖房システムがどのようにして効果的に省エネを実現するかをご紹介しましょう。暖房システムは、屋外の最低温度に基づいて必要となる最大の熱負荷に応じて計算されます。しかし、温度制御バルブの設計温度は厳冬期に数日間しか現れないため、暖房シーズン全体を通じて満負荷で動作するのはこの数日間だけということになる。一般的に、室温を維持するために必要な熱負荷は設計値よりもはるかに小さく、さらに熱負荷自体も絶えず変化している。暖房シーズンを通じて毎日の熱負荷も異なる。温度制御バルブは、気候条件の影響を受けることなく、事前に設定された要件に従って正確な室温を自動的に維持することができる。各部屋に温度制御バルブを設置することで、太陽光、照明設備、機械、そして人間が放つ「無料」の熱エネルギーを十分に活用し、エネルギー節約を実現することができる。 自己調節式の温度制御バルブは、外部からのエネルギーを必要とせずに温度を自動的に調節します。これにより人件費が節約されるだけでなく、企業やメーカーの作業効率も向上します。蒸気、温水、熱油などを媒体とするさまざまな熱交換の状況に適しています。暖房、空調、給湯における温度の自動調節だけでなく、化学工業、繊維業、製薬業などの生産工程における特殊な状況下での温度自動調節にも広く利用されています。こんなに多くの分野で使われているのですが、一体どのようにして機能するのでしょうか？編集者がその仕組みをご紹介します。 自己調節式温度制御バルブは、液体が加熱されて膨張する性質と、液体が圧縮不可能であるという原理を利用して自動的に調節を行います。温度センサー内の液体の膨張は均一であり、その制御方式は比例制御です。制御対象となる媒体の温度が変化すると、センサー内の温度感知用液体の体積も膨張または収縮します。制御対象となる媒体の温度が設定値を上回ると、温度感知用液体が膨張し、バルブの弁芯を下に押してバルブを閉じ、熱媒体の流量を減少させます。一方、制御対象となる媒体の温度が設定値を下回ると、温度感知用液体が収縮し、復元スプリングが弁芯を押し上げてバルブを開き、熱媒体の流量を増加させます。 自力式温度制御バルブは、配管の使用中にできるだけ直径を変えないように選定されるため、自力式温度制御バルブを使用する際には口径の選択が問題となります。異なる口径の自力式温度制御バルブでは、制御可能な流量範囲が異なります。バルブを選定する際には、バルブの動作特性曲線に基づき、バルブ内の配管システムの設計流量を、バルブの制御可能な流量範囲内で最も適した領域のやや大きい側に設定するのが良いでしょう。バルブの口径を小さくしすぎると、バルブが制御可能な流量範囲の上限付近で動作することになり、騒音が発生しやすくなります。一方、バルブの口径を大きくしすぎると、バルブが制御可能な流量範囲の下限付近で動作し、システムの流量変動幅が大きくなりすぎて、バルブ外の配管システムに水力的不均衡が生じ、経済的な無駄も招きます。一般的には、バルブの口径は、バルブ内の配管システムの接続管の口径と同じか、1サイズ小さい方が良いでしょう。