バタフライバルブは、ビルの空調システムから海上石油プラットフォームまで、産業処理のほぼ全ての分野で見られます。しかし、「バタフライバルブ」という用語は、シール機構、圧力・温度耐性、長期的な摩耗挙動が大きく異なる、幅広いエンジニアリングコンセプトをカバーしています。この幅広い製品群の中で 高性能バタフライバルブ（HPBV） それは、標準的な弾力性のあるシート設計よりも、よりタイトなシャットオフとより長い耐用年数を提供する一方で、多くの分離業務においてフルボアボールバルブよりもコンパクトでコスト効率が良いということです。.
この記事では、バタフライバルブの何が「高性能」なのか、主なタイプは設計と用途においてどのように異なるのか、どの業界標準がその仕様を規定しているのか、そしてHPBV（またはより高度なバリエーション）がお客様のプロジェクトに適した選択であるかどうかを判断する方法について説明します。バタフライバルブのカテゴリーについては、以下のガイドをご覧ください。 バタフライバルブの種類.
1.高性能」バタフライバルブの定義とは？
用語 高性能バタフライバルブ HPBVは、単一の製品を指すのではなく、標準的な同心円状で弾力性のあるシートのバルブの能力を超えるバタフライバルブの設計のカテゴリーを指す。業界では、HPBVは一般的に次のような機能を持つと理解されている：
- より高い圧力能力 - 通常、ASMEクラス150またはクラス300（PN25/PN40）に適合し、標準設計ではクラス125/150に適合する。
- より高い温度耐性 - PTFEシートの場合は260°Cまで、金属シートの場合はそれをはるかに超える温度まで対応可能。
- シート摩耗の低減 - ディスクとシート間の連続的な摩擦接触を排除するオフセット・ディスク形状により実現
- よりタイトで再現性の高いシャットオフ - API598またはISO5208規格で検証されたリーク率
- 要求の厳しいメディアへの適合性 - 蒸気、炭化水素、腐食性化学薬品、研磨スラリーなど
エンジニアリング上の重要な違いは オフセット形状. .標準的な同心弁では、ディスクはその中心を通るシャフトを中心に回転し、ディスクエッジは90°の全ストロークを通してシートと擦れ合う。この連続的な摩擦は、低圧、低サイクルの水やHVACサービスでは許容できますが、より厳しい条件下では予測可能な故障メカニズムになります。高性能の設計では、1つ以上の幾何学的なオフセットを使用してカムのような閉鎖動作を作り出し、ディスクが閉鎖の最終角度付近でのみシートに接触するようにしています。.
これが実際にどのように機能するかについては、以下の記事を参照されたい。 バタフライバルブの仕組み は、以下のオフセット・ジオメトリの概念に入る前に有用な基礎となる。.
2.バタフライバルブの主な4つのタイプ
バタフライバルブのファミリーは、オフセット形状が次第に洗練され、それぞれが前の設計の限界に対処している段階として理解することができます。図1の図は、この進歩を視覚的に示しています。.
2.1 コンセントリック／レジリエントシーテッドバタフライバルブ
最もシンプルで一般的なタイプ。ディスクシャフトは、ディスクの正確な中心とパイプの中心線を通ります。ゴムまたはEPDMエラストマーシートが弾性圧縮によってシールを提供します。これらのバルブは安価でコンパクトであり、水処理、HVAC、一般ユーティリティで広く使用されている。しかし、ディスクとシートが連続的にこすれるため、中程度の圧力（PN10/16）、約120℃以下の温度、エラストマーに適合する媒体に使用が制限されます。.
2.2 ダブルオフセット/高性能バタフライバルブ(HPBV)
について ダブルオフセット シャフトはディスクの中心線からオフセットされ、ディスクの中心線はパイプの中心線からオフセットされています。これらのオフセットが相まって、閉弁時にカムのような動作を生み出します。つまり、ストロークの大半でディスクはシートから離れ、最後の10～15°の回転でのみ接触します。これにより、弁座の摩耗を劇的に減らし、作動トルクを下げ、寿命を延ばします。.
ダブルオフセットHPBVは通常、強化PTFE、RPTFE、またはラミネートシートを使用し、最高温度260℃、クラス300までの圧力に対応しています。化学処理、発電補助システム、石油・ガスのユーティリティラインでは標準的な選択肢です。カーターバルブ’ 高性能ダブルオフセットバタフライバルブ (CVS-250) はDN80-DN800（3″-32″）、クラス150/300をカバーし、炭化水素サービスにはAPI607の火災安全オプションが利用可能です。.
2.3 トリプルオフセットバタフライバルブ（TOV）
について トリプルオフセット シートコーン軸をシャフト軸に対して傾斜させ、円錐形のシーティング形状を作り出します。これにより、ディスクは摺動することなく真のカム経路に沿ってシートに接近し、シーリングは最終的な閉じ角で純粋に圧縮によって行われます。トリプルオフセットバルブは、本質的に金属同士の着座に適しており、600℃までの温度とクラス600以上の圧力での運転が可能です。.
トレードオフは、シール接触が円錐形のシート表面の狭い帯域に集中することである。これにより優れた初期遮断性が得られる反面、摩耗も同じゾーンに集中するため、長時間のサイクル後にシール性能が比較的急激に低下する可能性があります。トリプルオフセットとより高度な設計の詳細な技術比較については、以下の記事をご覧ください。 シックス・エセントリック・バタフライバルブとトリプル・オフセット・バタフライバルブ：シーリングと摩耗の本当の違いは？
2.4 6偏心/ヘキサバタフライバルブ
について シックスエキセントリック Carterバルブ独自のHexaプラットフォームは、トリプルオフセットの原理を基に、ディスクとシート間の接触経路を再形成する追加的な幾何学的偏心を導入しています。シーリング荷重を単一の狭い帯域に集中させるのではなく、6つの偏心形状がシーティング表面により均等に接触応力を分散させ、より安定した長期的なシーリング挙動と遅い摩耗進行をもたらします。.
Carter Hexaの製品レンジは、卓越したオペレーティング・エンベロープをカバーしています： -196°C～1,100°C, シール面の公差は0.01 mm、表面粗さRaは0.156 µmです。このため、高温 FCCU の隔離、極低温 LNG サービス、モレキュラーシーブの切り替えなど、トリプルオフセットバルブが限界に達するサービスに適しています。この 次世代型6偏心バタフライバルブ (CVS-290) そして 極低温6偏心バタフライバルブ (CVS-290C) は、このカテゴリーにおける技術の現状を表している。.
3.HPBVの主な業界標準
HPBVを正しく仕様化するには、設計要件、圧力-温度定格、および受入試験を規定する規格に精通している必要がある。図3の表は、最も重要な規格をまとめたものである。.
| スタンダード | フルタイトル | 重要な関連性 |
|---|---|---|
| API 609 | バタフライバルブダブルフランジ、ラグタイプ、ウェーハタイプ | HPBVの主要な設計および試験規格で、カテゴリーA（コンセントリック）とカテゴリーB（オフセット）の設計を定義している。 |
| API 598 | バルブの検査とテスト | 全バルブタイプに対するシェル試験、シートリーク試験、クロージャ試験要件を規定 |
| API 607 | 1/4回転バルブおよび非金属シート付きバルブの火災試験 | 火災安全が義務付けられている炭化水素サービスに設置されるHPBVに必要 |
| ASME B16.34 | バルブ - フランジ式、ネジ式、溶接式 | 材料クラス別の許容圧力温度定格を規定 |
| ISO 5208 | 工業用バルブ - 金属バルブの圧力試験 | 欧州のリークテスト率に相当するもので、レートAからレートDのリーククラスが定義されている。 |
| EN 593 | 工業用バルブ - メタリックバタフライバルブ | 高性能タイプを含むバタフライバルブの欧州設計基準 |
3.1 API 609：主要設計規格
API 609 は、工業用バタフライバルブに関する最も広く引用されている規格である。この規格は カテゴリーA バルブ（同心、弾力性シート、低圧一般サービス用）と カテゴリーB バルブ（オフセット設計、高圧・高温サービス用）。ほとんどのHPBVはAPI 609のカテゴリーBバルブである。.
この規格は、ボディの肉厚、シャフトのサイジング、シートの保持力、端から端までの面寸法の設計要件を定義している。また、バルブが規格に適合していると認定される前に満たさなければならない試験要件（シェル静水圧試験や定義された圧力レベルでのシート漏れ試験など）も規定しています。.
3.2 API 607：火災安全認証
石油・ガス施設、製油所など、炭化水素火災の危険性が高い場所に設置されるHPBV用、, API 607 火災安全認証は通常、プロジェクトの仕様によって要求される。この規格は、バルブが火災発生時に制御不能な炭化水素の放出源とならないことを保証するために、定義された火災条件にさらされた後でも許容可能な漏れ率を維持できるかどうかをテストするものである。.
カーターバルブのCVS-250ダブルオフセットHPBVはAPI607防火構成でご利用いただけます。Hexaシリーズのような金属シートの設計では、固有の金属間シーリングが耐火性の追加レイヤーを提供します。.
3.3 漏洩クラス：ISO 5208 および API 598
両方 ISO 5208 そして API 598 はバルブシート試験における許容リーク率を定義しているが、両者は異なる分類システムを使用している。ISO 5208 は、レート A（測定可能なリークゼロ）からレート D 以降のリーク率を定義しているが、API 598 は、バルブのサイズとシートタイプに応じて、1 分あたりの滴数または 1 分あたりの気泡数でリーク許容量を規定している。.
モレキュラーシーブ・スイッチング、LNGブロック・バルブ、FCCUの隔離など、重要な隔離作業に対応します。 漏れゼロ（ISO 5208 Rate AまたはAPI 598 Class VI相当） が一般的に指定されている。これは、ソフトシート設計よりも金属シートのHPBVを選択する主な要因の一つです。カーターバルブのHexaプラットフォームは、0.01mmのシール面公差とRa 0.156μmの表面仕上げにより、検証可能なゼロリークを達成するよう設計・テストされています。ゼロリークが実際に何を意味するかについては、以下の記事をご覧ください。 双方向ゼロリーク：その意味と過酷なサービスにおいて重要な理由.
4.高性能バタフライバルブの代表的用途
HPBVは幅広い産業において、ミディアムからハイ・デューティまで幅広い用途で使用されています。ダブル・オフセット、トリプル・オフセット、シックス・エセントリックなど、適切なHPBVタイプを選択することは、それぞれのアプリケーションの具体的な使用条件によって決まります。.
4.1 石油・ガス
上流および中流の石油・ガス設備では、HPBVはパイプラインの隔離、ピグトラップバルブ、マニホールドブロックバルブ、ユーティリティシステムの隔離に使用されます。コンパクトな面間寸法、高圧定格、火災安全認証の組み合わせにより、多くの非ピグ用途でフルボアボールバルブの代替品として好まれています。カーターバルブの以下のソリューションをご覧ください。 石油・ガス部門.
4.2 石油精製と石油化学
製油所の用途では、隔離弁に最も厳しい要件が課せられます。高温サービス FCCU（流動接触分解装置） 再生機の分離、, モレキュラーシーブ切替バルブ, そして コーカーユニットブロックバルブ は、何千回もの熱サイクルを経てもリークゼロを維持できる金属シートのHPBVを必要とします。6偏心Hexaプラットフォームは、このような過酷なサービス要件に対応するために特別に開発されました。化学プロセス用途については 化学プロセス制御ソリューション.
4.3 発電
発電所の蒸気隔離、タービンバイパス、ボイラー給水システムには高圧蒸気用HPBVが必要です。高温能力、低動作トルク（アクチュエータのサイジングに重要）、長時間の非作動後の信頼性の高いシャットオフの組み合わせにより、金属シートのHPBVは重要な発電所の隔離業務に適した選択肢となっています。詳細はこちら 電力およびエネルギー・アプリケーション のページに詳細を掲載している。.
4.4 LNGと極低温サービス
低温では材料が収縮し、クリアランスが変化し、常温で設計されたシーリング形状は-196℃では意図した性能を発揮しない場合があります。カーター極低温6偏心バタフライバルブ(CVS-290C)は、LNG、液体窒素、その他の極低温業務用に特別に設計されており、ボンネット/ステムの拡張オプションによりパッキンを管理しやすい温度帯に保ち、極低温での耐カジリ性に最適化された材料を選定しています。.
4.5 海洋・造船
オフショアプラットフォーム、FPSO、LNG運搬船な どでは、コンパクトなサイズ、高い信頼性、耐海 洋腐食性を兼ね備えたバルブが必要とされる。適切な表面処理が施された二相ステンレス鋼または超二相ステンレス鋼のHPBVは、海洋設備の海水冷却、バラスト、およびプロセス隔離用に広く指定されています。カーターバルブの詳細’ 海洋・造船ソリューション.
5.HPBVをいつ指定するか：実践的な選択の枠組み
図 4 のフローチャートは、バルブタイプ選択の実際的な出発点となる。以下の質問は、選択をさらに絞り込むのに役立つ。.
使用圧力はPN16 / Class 125以上ですか？
もしそうであれば、標準的な同心円状の弾力性シート付きバルブは適していないと思われる。最低仕様としてダブルオフセットHPBVに移行する。.
温度は120℃以上か、あるいは媒体はエラストマーと相容れないか？
エラストマーシート（EPDM、NBR、BUNA-N）は約120℃を超えると急速に劣化し、炭化水素、溶剤、多くの化学媒体には適しません。強化PTFEまたはラミネートシート付きのダブルオフセットHPBVは、作動範囲を約260℃まで広げ、より広範囲の媒体に対応します。.
ゼロ・リークが必要か、260℃を超える温度か？
この時点では、メタル・ツー・メタル・シート設計が必要である。トリプルオフセットバルブは、この範囲のほとんどを効果的にカバーします。600℃を超えるサービスや、最小限のメンテナンスで数千サイクルにわたってゼロリークを維持しなければならない場合、6偏心Hexaプラットフォームは最も堅牢なソリューションを提供します。.
繰り返し使用、摩耗、熱衝撃を受けるような用途ですか？
このような条件は、どのような設計のバルブでも摩耗を加速させます。6偏心形状の分散した接触経路は、繰り返しや熱的要求の高いサービスにおいて摩耗の進行を遅らせるよう特別に設計されており、メンテナンス間隔を延長し、ライフサイクルコストを削減します。.
これらの考慮事項が、重要な分離業務におけるバタフライバルブの選択にどのように適用されるかについての詳細な比較については、以下の記事をご覧下さい。 重要な隔離のためのバタフライバルブの選択.
6.HPBV対ボールバルブ：いつバタフライが勝つか？
バルブの選定でよくある質問は、ある隔離義務に高性能バタフライバルブとボールバルブのどちらを使用するかというものです。答えはいくつかの要因によります：
| ファクター | HPBVの利点 | ボールバルブの利点 |
|---|---|---|
| 対面式の長さ | はるかに短い（ウェハータイプまたはラグタイプ） | 特に大きいサイズでは長い |
| 重量 | 大型サイズでは大幅に軽量化 | 大きいサイズは重い |
| コスト（大口径） | DN300以上はより経済的 | DN150以下ではより経済的 |
| ピギング互換性 | 適さない（ディスクが内径を塞ぐ） | フルボアボールバルブが必要 |
| スロットル機能 | 限定的（コントロールには推奨されない） | スロットリングには不向き |
| 火災安全認証 | あり（API 607） | 利用可能 |
| 極低温サービス | 適している（正しいデザイン） | 適切な |
| 大型トルク | 同等のボールバルブより低い | 大きいサイズほど高い |
一般的に、HPBV は配管サイズが大きくなるにつれてボールバルブとの競争力が増していきます。DN300 (12″) 以上では、フルボアのピギングアクセスや絞り制御を必要としないアプリケーションであれば、バタフライバルブの重量とコストの優位性がしばしば決定的となります。.
7.HPBV のアクチュエータサイズに関する考察
オフセットバタフライ弁の実用的な利点の一つは、同心バタフライ弁や同サイズのボール弁と比較して、作動トルクが比較的低いことである。カムのような閉鎖動作は摩擦を減らし、連続的なシートの摩擦がないことは、離脱トルク（閉鎖位置から移動を開始するのに必要なトルク）が弾力性のあるシート設計よりも予測可能で低いことを意味します。.
しかし、HPBV用のアクチュエーターのサイジングは、単にトルク表を読めば良いというものではありません。重要な要素には、閉鎖時の差圧、ディスクの方向に対する流れの方向、シート摩擦に対する温度の影響、アクチュエータに要求される安全係数などがあります。これらの検討事項の詳細については、以下の技術記事をご参照ください。 バタフライバルブのアクチュエータサイジング：ブレークアウェイトルク、安全係数、よくある間違い.
カーターバルブでは、HPBV製品に以下のようなあらゆる作動オプションを提供しています。 空気圧ダイヤフラムアクチュエーター, 工業用電動アクチュエータ, そして スマート電動アクチュエータ ポジショナーと診断機能を統合。.
8.カーターバルブHPBV製品群
CarterValvesは、一般産業サービス用の標準的なダブルオフセットデザインから、最も要求の厳しい過酷なサービスアプリケーション用の独自の6偏心Hexaプラットフォームまで、高性能バタフライバルブの完全な範囲を製造しています。.
| 製品 | モデル | タイプ | サイズ範囲 | 圧力クラス | 温度範囲 | 主な用途 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 高性能ダブルオフセットBFV | CVS-250 | ダブルオフセット | DN80-DN800 | クラス150/300 | -40°C ～ 260°C | 化学、電力、O&G公益事業 |
| 超高圧トリプルオフセットBFV | CVS-288 | トリプルオフセット | DN50-DN2400 | クラス150-600 | -29°C ～ 600°C | 製油所、電力、過酷なサービス |
| 次世代6偏心BFV | CVS-290 | シックス・エキセントリック | DN50-DN2400 | クラス150-2500 | -196℃〜1100 | FCCU、モレキュラーシーブ、シビアサービス |
| 極低温6偏心BFV | CVS-290C | シックス・エキセントリック（クライオ） | DN50-DN1200 | クラス150-600 | -196°C ～ +200°C | LNG、液体窒素、極低温 |
すべての製品は、以下の条件で製造されています。 ISO 9001 品質管理、設計とテストのサポート API 609, API 607, API 598, ASME B16.34, そして PED 2014/68/EU プロジェクトの仕様書に従って。.
詳細 バタフライバルブ または専用 6偏心ヘキサバタフライバルブカテゴリ 詳細な仕様と構成オプションについては.
9.まとめ：正しいHPBVの選択
高性能バタフライバルブは単一の製品ではなく、徐々に洗練されたオフセット形状によって標準的な同心バルブの限界に対処する設計のファミリーです。適切な選択は、各アプリケーションにおける圧力、温度、媒体、サイクル頻度、およびリーク要件の特定の組み合わせによって決まります。.
一般的な目安として：
- ダブルオフセットHPBV (例：CVS-250): メタルシート設計のコストをかけずに、シート摩耗の低減と信頼性の高いシャットオフが要求される、260℃までの中高圧サービス用の標準的な選択肢です。.
- トリプルオフセットHPBV (例：CVS-288): ゼロリークと火災安全性能が要求される600℃、クラス600までの金属間絶縁のための確立されたソリューションです。.
- 6偏心ヘキサBFV (例：CVS-290 / CVS-290C)：極端な温度、サイクル負荷、数千サイクルにわたるゼロリークなど、最も要求の厳しいサービス向けの選択肢です。Hexaプラットフォームの分散型接触形状は、従来のトリプルオフセット設計よりも長期安定性が明らかに優れています。.
HPBVの仕様について
カーターバルブスのエンジニアは、調達チーム、プロジェクトエンジニア、EPC請負業者と直接協力し、各アプリケーションに適切なバルブを適合させます。化学プラントのユーティリティラインに標準的なダブルオフセットHPBVを指定する場合でも、高温のFCCU隔離義務に6偏心Hexaバルブを指定する場合でも、最初の選定から試運転まで完全な技術サポートを提供します。.
見積依頼 - お客様の使用条件（圧力、温度、媒体、サイズ、サイクル頻度、リーククラス）をお知らせください。.
エンジニアに相談する - 複雑な用途や特殊な用途については、当社のアプリケーション・エンジニアがお客様のご要望を詳しくお伺いし、技術的な推奨事項を書面にてご提案いたします。.
サービス能力を見る - カーターバルブでは、バルブの供給だけでなく、アクチュエーションパッケージ、バルブテスト、主要なプロジェクト要件のための技術文書サポートも提供しています。.
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カーターバルブ社は、高性能バタフライバルブ、トリプルオフセットバルブ、6偏心ヘキサバタフライバルブを石油・ガス、精製、発電、LNG、化学処理業界に供給する専門バルブメーカーである。製造施設は中国の杭州にあり、販売と技術サポートのオフィスは米国にある。お問い合わせ先 info@cartervalves.com または cartervalves.com/contact.
参考文献
米国石油協会（API）。. API 規格 609：バタフライバルブ-ダブルフランジ、ラグタイプ、ウェハータイプ.
米国石油協会（API）。. API規格598バルブの検査と試験.
米国石油協会（API）。. API規格607クォーターターンバルブおよび非金属シート付きバルブの火災試験.
国際標準化機構（ISO）。. ISO 5208:2015-工業用バルブ-金属バルブの圧力試験. .ISO。.
ブレイ・インターナショナル. Tri Lok トリプルオフセットバタフライバルブ. .ブレイ。.
エマーソン. トリプルオフセットバルブテクノロジー.
ブレイ・インターナショナル. 高性能バタフライバルブダブルオフセット 4-Cx.
KLINGER Die Erste. バタフライバルブ ダブルオフセット（ソフトシート）.