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電磁弁・シリンダー・エア機器類を徹底解説！

電磁弁・シリンダー・エア機器類とは？

電磁弁とは、電磁弁は電磁石（ソレノイド）に電流を流すことで、プランジャと呼ばれる鉄片を吸引し、電流を切ると離れる原理を使用し、弁（バルブ）を開閉する仕組みを持つ機器のことをいいます。
エアーシリンダーとは、空気圧機器の最末端に使用され、装置の中で物を動かしたり押し付けたりつかんだりと電磁弁で制御されて製品に接する機器のことをいいます。

食品製造現場では製造混合工程、包装工程問わず、数多くの現場で使用されています。
センサーとの組み合わせで、センサーで製品を検出したら電磁弁で制御した動きをシリンダーが行うというような使い方を様々な工程で行われています。
電磁弁、シリンダーの種類、選定ポイント、トラブルについて解説します。

電磁弁・シリンダー（メーターイン/アウト制御)の種類、原理、使用用途について

電磁弁の種類
・2方向電磁弁
2方向電磁弁は入口側と出口側の2つの配管接続口を持つ電磁弁です。流体の流止を制御します。
オリフィスは1つで、次の2つのタイプがあります。
常時閉（ノーマルクローズ　NC、通電開）：消磁（非通電）時には「閉」状態を保ち、励磁（通電）時に開きます。
常時開（ノーマルオープン NO、通電閉）：消磁（非通電）時には「開」状態を保ち、励磁（通電）時に閉じます。

・3方向電磁弁
3方向電磁弁は供給ポート、シリンダポート、排気ポートの３つの配管接続口と2つのオリフィス
（一方が開けば他方は閉じるように連動して動く）を持つ電磁弁です。単動シリンダ等のアクチュエータの制御や、流体の流路方向の切換えに使用されます。

・4方向電磁弁
4方向電磁弁は供給ポート、シリンダポート（2つ）、排気ポート（1つ～2つ）の4つまたは5つの配管接続口を持っています。
一般に複動シリンダ等のアクチュエータ制御に使用され、励磁（通電）、消磁（非通電）により圧力の供給と排気の流路を切換えます。

エアシリンダの種類
エアシリンダーには大きく分けて二つあります。
・単動式　・複動式
【単動式】
エア圧をかけるポート（入口）が一つあり、そこにエア圧をかけるとロッドが動く、エア圧を排気するとロッドが戻るシリンダー。
「エア圧でロッドを押し出す」ものを単動押出式、「エア圧でロッドを引き込む」ものを単動引込式と言います。

【複動式】
エア圧をかけるポートが二つあり、それぞれ給気排気を入れ替えることでロッドを押し出したり引き込んだりするシリンダー。

メータイン制御について
シリンダの駆動時にシリンダへの供給流量を制御し、シリンダの速度を調整する制御方式です。
・排気条件に左右されない（飛び出し現象発生の抑制）
・動き出しが早い。
・負荷変動に弱い。
・外力や負荷の慣性力の作用を受けやすく,垂直方向の制御が難しい。
・エアクッションが使用しにくい。

メータアウト制御
シリンダの駆動時にシリンダからの排気流量を制御し、シリンダの速度を調整する制御方式です。
「特徴と動作」
・調整しやすい。
・負荷変動に対して速度が安定する。
・垂直方向でも制御できる。
・排気側の圧縮空気がないと制御できない。（シリンダの飛び出し現象の発生）
電磁弁、シリンダー価格について

電磁弁、シリンダーともに安価な仕様であれば数千円から購入することは可能です。
ただし電磁弁、シリンダー共通して、包装機や製造工程の一部品として使用することになります。
それぞれの工程や設備仕様に合わせ、必要な機能、処理能力、サイズが変わるため、事前に使用している機器型番の確認を必ず行う必要があります。一般的に使用されているスペックや仕様の電磁弁、シリンダーで約１～５万円程度が多く使用されています。
電磁弁・シリンダー（メーターイン/アウト制御)の選定ポイント、導入時の確認ポイントについて

・メーターインアウトの違いと使い分け
メーターインアウトの違い
メーターイン・・エアが入る量（吸気）を調整
メータアウト・・エアが抜ける量（排気）を調整
特徴と使い分け
メーターインとメーターアウトにはそれぞれ異なった特徴が次のようにあり、適切に使用しないと不具合の原因となってしまいます。
【メーターイン、メーターアウトの特徴】メーターイン〇動き出しが早い〇エアが抜けた状態のシリンダでも飛び出しが無く安全✕調整がピーキー（ちょっと設定を変えるだけで動きが大きく変わる＝安定しずらい）

メーターアウト〇調整がしやすい（変動が緩やか＝安定しやすい）✕エアが抜けた状態だと飛び出しが発生し危険
通常は調整しやすく安定性が高いメーターアウトが使われますが、場合によってはメーターインを選ぶ事もあります。

【メーターインを選ぶ場合】
・単動シリンダの流量調整
・エアブローの流量調整
単動シリンダは吸気側しかないので、メーターアウトを使ってしまうと調整できなくなります。
エアブローも同じで吸気方向しかエアが流れないので、メーターインでの調整しかできません。

メーターインとメーターアウトの見分け方
両者の見分け方ですが、スピコン本体に刻印されている記号と色の違いで分かるようになっています。記号だけでは分かりづらいので、色でも見分ける事ができます。たまにメーターイン、メーターアウトが間違って使用されている機械があるので、基本を押さえて正しいスピコンを選択できるようにしましょう。
電磁弁、シリンダー関連のトラブル事例、事前対策ポイントについて

トラブル事例
包装機内で使用しているシリンダーの動きが先端まで動作しないなどの不具合が不定期で起きる、起きる頻度が増加している。

原因①
電磁弁内の弁（バルブ）の切替を行っているスプールの動きが悪い、スプールのOリングパッキンが劣化している。
原因②
シリンダー本体からエア漏れしている。シリンダー内部のロッド又はピストンパッキンのシール性が低下している。

対策①
電磁弁の交換を行う、交換後の電磁弁は分解してOリング交換でリペア可能。
対策②
シリンダーの交換を行う、シリンダーもパッキン交換でリペアは可能だが、シール性が復元できなければシリンダー寿命。

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2方パイロット式電磁弁 Type5282

【ゴミ噛みに強い、液体および気体に使用できるパイロット式電磁弁-Type5282-のご紹介！】弊社の得意とするフリッパー機構をパイロット電磁弁に採用することで、ゴミ噛みに強いパイロット式電磁弁を実現いたしました。 ●液体・気体のいずれでもご使用可能です。 ●排水や冷却水等、配管内流体に異物が混入しやすい個所で実績があります。 ●ATEX認証取得モデルも取り揃えております（2015年9月現在） ATEX認証： PTB03 ATEX 1030X II 2G IEC Ex PTB05.0026X 《仕様》 ○オリフィス： 13 ～ 50mm ○接続　　　： Rc ネジ接続など ○本体材質：ステンレスまたはブラス(黄銅) ○シート材質： NBR、FKM、EPDM など ○流体圧力： 0.05 ～ 1.0MPa ○流体温度： -10 ～ 80℃ （材質により異なる） ○電圧： DC24V、AC100V、AC200V など ○ATEX認証モデルも一部取り揃えております：PTB03 ATEX 1030X II 2G, IEC Ex PTB05.0026X

解決できる課題

品質向上
省スペース
生産効率改善

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クリーンデザインマニホールドバルブ　JSY5000-H Series

装置ウォッシュダウンを想定した、IP69Kの保護構造を備えたバルブマニホールドや単体での使用可能 CE、RoHS対応［テクニカルデータ］・液溜りを低減し、洗浄が容易・大流量：1,600L/min（ANR）・保護構造：IP69K ・NSF-H1グリース使用・外表部品：FDA準拠材料採用　(金属部品は耐食性のあるSUS316を採用) ・配線方式：リード線/フィールドバスタイプ(IO-Link)

解決できる課題

人手不足解決
品質向上
コスト削減
自動化
生産効率改善

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Type6626 ”TwinPower” ロッカー式電磁弁

【新機構”TwinPower”により16mm幅でオリフィス3.0mmという小型化を高耐食電磁弁で実現】オリフィス3.0mmに対して幅16mmの超コンパクト設計。　検査機器、医療機器、分析(ガス・液体)機器など、グローバルな採用実績をもつ電磁弁。国内に輸入される装置にも多数搭載されています。各国向け認証取得も可能。輸出を念頭に置いた装置にも是非ともご検討ください。《基本情報》 Type6626は、信頼性及び多数の実績を有するロッカー方式に、ビュルケルトの革新的な新アクチュエーター機構“TwinPower”を備えた最新の分析機器向け超コンパクトサイズ電磁弁です。TwinPower方式が採用されたType 6626では、オリフィス：3.0 mm、幅16 mmの超コンパクトサイズで実現しております。同時にビュルケルトのロッカー電磁弁ではポンピング効果レス、流路内を90°以上の鈍角で構成することによる優れた洗浄性と流量特性、気泡溜りの低減を実現しております。 Type6624ではダイヤフラム、ハウジング及びシールに耐腐食性材質を採用しており、腐食性の高い試薬を使用する医療用分析機器、溶剤などを使用する化学機器産業分野、また密閉性が求められるガス分析機器分野での腐食性流体及び腐食性気体の制御弁としてご利用頂けます。様々な流体やアプリケーションでご使用頂くために、複数の継手形状や接液部材質を取り揃えました。 ※姉妹製品 Type6626 ”TwinPower” ロッカー式電磁弁 Type6628 ”TwinPower” ロッカー式電磁弁 Type0127 ロッカー電磁弁《用途》ビュルケルトの分析・測定・検査機器用電磁弁は、国内外の多くのアプリケーションでご使用頂いております。 ■分析装置・液体分析・ガス分析・クロマトグラフ・各種理化学機器 ■医療装置・人工透析・尿検査・血液分析・免疫診断・DNA分析・PCR ■印刷機械・インクジェットプリンター ■半導体／液晶製造機器（主に薬液用）

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Type6650 マイクロプレート対応電磁弁（ソレノイドバルブ）

【マイクロプレートに対応させる為4.5mm幅という極薄を実現した特殊小型電磁弁（ソレノイドバルブ）】流体が金属にまったく触れない特殊構造を持つ、小型電磁弁やマイクロポンプです。医療、医用、分析（ガス・液体）、バイオ、半導体産業向けに開発されました。《基本情報》幅がわずか4.5mmという、超スリムな電磁弁です。この4.5mm幅は、384wellのマイクロプレートに合わせたもので、ディスペンサー・分注器などの流体制御に最適です。流体が金属に触れない、特殊構造の電磁弁で、接液部材質はPEEKとFFKMだけで、ほとんどの薬液に対して耐食性があります。また、ビュルケルト独自のフリッパー電磁弁構造は、ポンプ効果（電磁弁の開閉に伴う、流体の吸込／吐出）が無く、高精度の分注を可能にします。従来のダイヤフラム電磁弁では、ポンプ効果があるため、高精度分注ではご使用になれなかったアプリケーションにも、お使いいただけます。《用途》ビュルケルトの分析・測定・検査機器用電磁弁は、国内外の多くのアプリケーションでご使用頂いております。 ■分析装置・液体分析・ガス分析　・クロマトグラフ・各種理化学機器 ■医療装置・人工透析・尿検査・血液分析・免疫診断・DNA分析・PCR ■印刷機械・インクジェットプリンター ■半導体／液晶製造機器（主に薬液用）

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品質向上
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直動式3ポート弁 3QR・3QB・3QE・3QZ

【環境性】（3QE・3QZシリーズ）　耐久性が高いだけでなく、誤作動防止や異物によるかみこみ防止で安定した応答性を実現。発熱を抑え、電力を低減。【メンテナンス性】（3QE・3QZシリーズ）上横共通配線コネクタや手動装置で、使いやすさ、高メンテナンス性を実現。連続通電可能。（オプション）【小形・軽量】（3QBシリーズ）バルブ幅10mm。重量12.5g。【3QB　低真空、正圧切替】（3QBシリーズ）低真空・正圧の組み合わせ自在。カスタマイズ化可能。【高性能】（3QRシリーズ）ユニバーサル構造。流量の選択可能。大流量タイプ：0.4d㎥/(s/bar) 標準タイプ：0.３d㎥/(s/bar) 高応答：4±1ms/1.5±1ms（ON/OFF)。

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品質向上
コスト削減
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Type127 小型・高耐蝕電磁弁(ソレノイドバルブ)

【海外大手の生乳成分分析装置やPCR装置でも採用中。分析・理化学機器等に適した高耐蝕電磁弁】海外大手の生乳成分分析装置やPCR装置でも使われている電磁弁。流体が金属に触れない高耐蝕仕様の小型電磁弁。コンパクトな寸法で、各種分析装置、理化学機器への使用実績を誇ります。年間５００,０００個以上を世界へ向けて生産しております。《基本情報》海外大手の生乳成分分析装置やPCR装置でも使われている電磁弁。流体が金属に触れない高耐蝕仕様の小型電磁弁。コンパクトな寸法で、各種分析装置、理化学機器への使用実績を誇ります。年間５００,０００個以上を世界へ向けて生産しております。メンテ用途などのために、１個から販売が可能です。ビュルケルトジャパンのスタッフは日本人がほとんどですので、お問い合わせなどにも日本語で対応いたします。また代理店ではなく、日本法人ですので社内の豊富なデータベースを使用し、同等仕様品のご提案なども可能となっております。装置に似たものが付いているなどの際には、お気軽にお問い合わせください。《用途》・生乳成分分析装置・PCR装置・ＨＰＬＣ・ガス分析

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比例電磁弁「Type6223」

【PWM信号による高精度なパルス制御で、液体の流量を連続的に制御することが可能】 Type6223ビュルケルトの比例電磁弁シリーズでは、最も口径の大きい型式です。但し、他の製品は気体／液体のどちらでもお使いいただけますが、Type6223は液体専用です。また、Type6223より大きな口径でしたら、空圧コントロール弁をご用意しております。バルブ制御は、アナログ信号をPWM信号に変換するType8605比例電磁弁用コントローラを使用して行われます。《製品の特長》 ○液体の流量を連続的に制御することが可能 ○低ヒステリシス／高再現性 ○PWM信号による高精度なパルス制御 ○パイロット式電磁弁採用で、大口径に対応《仕様》 ○オリフィス　DN 10、13、20mm ○本体材質　黄銅（ブラス）、ステンレス ○シール材質　FKM ○流体　液体（腐食性／異物の混入無きもの） ○流体温度　-10～90℃ ○周囲温度　最高+55℃ ○ポート接続　Rc3/8”、1/2"、3/4"、1" ○粘度　最大 21 mm2/s ○作動電圧　DC24V ○デューティーサイクル　100％　連続定格 ○電気接続　Type2508 ケーブルプラグ ○保護等級　IP65 ○設置　任意、但しソレノイドを上向きに取り付けることを推奨 ○ヒステリシス　< 5% ○再現性　< 1% FS ○感度　< 1% FS ○作動時間(90%開度までの所要時間)　< 200 ms

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省スペース
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ドライユニット

ファイバードライに、エアフィルタ、ミストフィルタまたはマイクロミストフィルタ、レギュレータを一体化エア源へダイレクトに接続。（省スペース向け）

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Type7615 マイクロドージングポンプ

【電磁弁技術を応用したコンパクトな、マイクロポンプ。　極性反転により、正方向、逆方向へのポンピングが可能】ポンプ内調節ねじで、周波数が可変、１分間当たりのショット数を段階的に選択いただけます。また１パルス１ショット(5μl)のパルスモードを搭載しているため、任意の測定量にて分注が可能。《基本情報》接液部は、PEEK（ボディ）/FFKM（シール）ですので、腐食性の高い試薬等でのご使用が可能です。使い方によってはシリンジポンプの代わりとしてもお使いいただけます。極性反転により正逆動作をコントロールすることが可能です。《用途》 ■半導体／液晶製造機器（主に薬液用） ■食品／医薬品製造 ■印刷機械 ■分析装置　クロマトグラフ／ガス分析 ■医療装置　人工透析／尿検査／血液分析／免疫診断／DNA分析など

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水集積ユニット形番 WXU

【フットプリント削減】流量センサ、バルブをユニット化した集積マニホールド、配管レスでフットプリントの大幅な削減を実現。【工数削減】ユニット出荷により設計、手配、配管作業、検査工数を大幅削減が可能。【品質向上】ネジ込接続か所を大幅に削減したことにより外部漏れのリスクを低減。【使いやすさ】エアパージ対応ユニット（WXU-Pタイプ）をラインアップ、多様な冷却回路に対応。【バリエーション】流量センサ（カルマン渦式、電磁式）、バルブ（手動、エアオペレイト式）の選択で様々な用途に対応。

解決できる課題