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3/2ポート電磁弁と5/2ポート電磁弁：用途別比較

3/2・5/2ポート電磁弁を、アクチュエータのポート数、通常状態、停電時動作、流量、排気制御、ライフサイクルコストから比較します。

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Eric Zhou, 空圧制御システムエンジニア, ベプト空圧

著者について

Eric Zhou

空圧制御システムエンジニア

Ericです。ベプト空圧の空圧制御システムエンジニアとして、見積前の空圧製品要件、部品用途、技術詳細の確認を支援します。

著者の記事Eric@bepto.com

3/2ポート電磁弁は3つのポートと2つの位置を持ち、1つの空圧作動ポートを制御する一般的な選択肢です。5/2ポート弁は5つのポートと2つの位置を持ち、複動アクチュエータの2つの作動ポートを交互に加圧できます。3/2と5/2の比較は、見かけの複雑さではなく、この違いから始めます。

要点

  • 制御する作動ポートが1つなら3/2、交互に加圧する作動ポートが2つなら5/2を使用します。
  • ISO 15407は最大1.6 MPaの18 mmおよび26 mmの5ポートインターフェースを対象としますが、機能的同等性は規定しません。
  • コイルやマニホールドの仕様を選ぶ前に、通常状態と故障時状態を決めます。
  • 必要なストローク時間から給気流量と排気能力を算定します。
3/2と5/2を比較する前に、通常位置と各流路を含む記号全体を読み取ってください。

結論：必要な回路状態に弁を合わせる

ISO 11727:1999は2026年に見直され、現行規格であることが確認されています。同規格は方向制御弁のポート、パイロット接続、ソレノイド配線、操作機構の識別規則を定めています（ISO 11727, 1999）。3/2または5/2を選ぶ前に、これらの表示を状態表に落とし込んでください。

次の5点を判断します。

  1. 弁が制御すべきアクチュエータまたはプロセスの作動ポートはいくつか。
  2. 通常時、通電時、非通電時に、どの流路を開く必要があるか。
  3. 電源、パイロット圧、または主供給空気を喪失したとき、何が起きるべきか。
  4. 目標動作時間に必要な給気・排気能力はいくらか。
  5. 候補弁がマニホールド、コネクタ、安全アーキテクチャ、保守手順に適合するか。

弁の表記はポート数/位置数を意味します。3/2は制御対象の空圧ポートが3つ、切換位置が2つです。5/2はポートが5つ、位置が2つです。ソレノイド数、スプール構造、パイロット方式、故障時状態は別の特性です。

選定時に問うべきなのは「どちらの弁が高機能か」ではなく、「未使用流路、危険な保持状態、流量制限を追加せず、必要な回路状態をすべて実現できるのはどちらか」です。これにより、部品点数ではなく機械の動作に基づいて判断できます。

3/2ポート電磁弁は何を制御するか

ISO 1219-1:2012は流体動力用図記号を規定する全178ページの第3版で、ISO 1219-2は回路図の作成規則を定めています（ISO 1219-1, 2012; ISO 1219-2, 2012）。回路選定と試運転では、通常状態を決めつけず、3/2記号の両方の位置を読み取ってください。

3/2ポート電磁弁は、1つの空圧流路を制御する供給、作動、排気の各ポートを備えた2位置方向制御弁です。

通常のポート構成は次のとおりです。

  • ポート1：圧力供給
  • ポート2：作動接続
  • ポート3：排気

2つの位置により、ポート2を供給、排気、または閉止のいずれに接続するかが決まります。常時閉形の3/2では通常、非通電時に供給を遮断し、作動ポートを排気します。常時開形は逆の動作です。最終判断は製品記号とデータシートに従ってください。

単動シリンダには空圧ポートが1つしかないため、1台の3/2が自然に対応します。動力ストロークではそのポートを加圧し、ばねまたは外力で復帰するときに排気します。同じ形式は、エアパイロット、真空エジェクタ、ブローオフノズル、プロセスエア信号など、単一流路の機能にも使用できます。

「単動」を「安全」と同一視しないでください。圧力を解放すると、ばね復帰アクチュエータが危険な方向へ動く場合があります。回路には安全状態、負荷評価、ガード、隔離、検証が必要です。アクチュエータ側の比較は単動シリンダと複動シリンダの比較ガイドを参照してください。

記号、通常状態、ポート機能、コイル仕様を比較するVF・VZシリーズ空圧方向制御電磁弁

5/2ポート電磁弁は何を制御するか

ISO 15407-1は、使用圧力1.6 MPa（16 bar）以下、サイズ18 mmおよび26 mmの5ポート方向制御弁取付インターフェースに適用されます（ISO 15407-1, 2000）。規格の対象はインターフェースであり、弁の機能性能や用途適合性ではありません。

5/2ポート電磁弁は、1つの供給ポート、2つの作動ポート、2つの排気ポートを備え、2つの室を交互に制御する2位置方向制御弁です。

通常のポート構成は次のとおりです。

  • ポート1：圧力供給
  • ポート2・4：アクチュエータの2つの作動接続
  • ポート3・5：2つの排気経路

一方の位置では供給が一方の作動ポートにつながり、もう一方は排気されます。もう一方の位置では流路が逆になります。一方の室を加圧し、反対側の室を排気する複動シリンダに適した構成です。

排気ポートが2つあるため、伸長側と収縮側に個別のメータアウト制御、サイレンサ、排気経路を設けられます。方向ごとの速度調整には有効ですが、精密位置決めを保証するものではありません。標準的な5/2は、閉ループによる中間位置ではなく、2つの終端方向を指令します。

5/2にはモノステーブル形とバイステーブル形があります。単ソレノイドのモノステーブル形は通常、ばねまたは空気圧で復帰します。複ソレノイドのバイステーブル形は、電源喪失後も最後の位置を保持する場合があります。代替品として扱う前に、正確な記号と再起動動作を確認してください。

内部構造の選択では、ポート構成とスプール弁とポペット弁の構造、および直動形とパイロット形電磁弁を分けて検討します。

外観ではなく完全な記号で選定すべき、複数のソレノイド式・空気圧作動式構成を示す200シリーズ方向制御弁

3/2と5/2はアクチュエータの状態にどう対応するか

FestoのVSNCシリーズには3/2または5/2に切換可能な単ソレノイド構成があり、24 V DCコイルの公称消費電力は0.7 W、切換時間は構成により異なります（Festo VSNCデータ, 2026）。同じ製品群でも、弁機能と実測動作を別々に確認する必要があります。

必要な機械機能一般的な第一候補通常状態の確認事項重要な例外
加圧伸長する単動シリンダ3/2 NC停電時にシリンダを排気すべきかばねまたは負荷による復帰でも危険な動作が起こり得る
通常時に圧力を保持する単動シリンダ3/2 NOまたは専用設計回路非通電時に圧力を維持すべきか再起動と封入エネルギーの挙動を確認
ばね復帰弁を用いる複動シリンダ5/2モノステーブル停電時にどちらのシリンダポートへ供給するかばね復帰したスプール位置でアクチュエータが動く場合がある
指令を保持する複動シリンダ5/2バイステーブル停電後に最後の位置を保持してよいか電気的リセットで空圧状態までリセットされるとは限らない
中立位置が必要な複動シリンダ5/3（5/2ではない）中立時にポートを閉止、排気、加圧のどれにするか中立位置だけでは精密位置決めにならない
独立した空圧信号複数の3/2各出力に個別の通常状態が必要か2台の3/2で複動アクチュエータを制御できるが、ロジックと安全性が変わる

例えば包装機のクランプでは、一方の室を加圧し、ばねでクランプを開く場合に3/2を使用できます。搬送シリンダでは通常、両室の圧力と排気を制御するため5/2から検討します。最終選定は、停電時に必要な状態にも左右されます。

ポート数を数える前に、必要な状態を数えてください。独立した2台の3/2は1台の5/2より多くの指令組合せを作れますが、協調、クロスフロー、故障状態の検討事項も増えます。組合せの増加に意味があるのは、制御アーキテクチャが明示的に必要とし、検証している場合だけです。

停電と安全性を選定にどう反映するか

ISO 13849-1:2023は機械制御安全規格の第4版で、電気、油圧、空圧、機械式の安全関連制御システムに適用されます（ISO 13849-1, 2023）。すべての用途や機械リスクに対して、特定の弁機能やパフォーマンスレベルを一律に指定する規格ではありません。

3/2も5/2も、それ自体がフェイルセーフではありません。安全性は、リスクアセスメント、要求状態、アーキテクチャ、部品の適合性、診断範囲、共通原因故障への耐性、妥当性確認、保守を含む安全機能全体で決まります。ある機械で安全な通常位置が、別の機械では危険な場合があります。

少なくとも次の事象を確認します。

事象回路上の確認事項
ソレノイド電源喪失各作動ポートは供給、排気、閉止のどれにつながるか
PLCまたはフィールドバス再起動予期しない出力パルスや保持指令が発生しないか
主供給空気喪失重力、ばね、外力でアクチュエータが動かないか
パイロット圧喪失主スプールは復帰、保持、不完全切換のどれになるか
排気閉塞背圧によって期待する安全状態への移行が妨げられないか
空気供給復帰意図的なリセット前に機械が再起動または動作しないか

OSHA 29 CFR 1910.147は空気圧をエネルギー源として挙げ、押しボタンやセレクタスイッチはエネルギー隔離装置ではないとしています（OSHA 1910.147, 2026年参照）。制御弁への指令は、施錠可能な供給遮断と残圧解放の手順に代わるものではありません。

安全排気、冗長弁、圧力監視、負荷保持装置、機械的ブロックが必要になる場合があります。機械のリスク低減計画に基づいて選定してください。ポート数、ばね復帰、または「フェイルセーフ」という製品説明だけから安全定格を推定してはいけません。

流量、排気、ストローク時間が選定に与える影響

ISO 6358-1:2013は圧縮性流体を使用する空圧機器の定常流試験を規定し、測定不確かさを扱う全6ページの追補2が2026年4月に発行されました（ISO 6358-1, 2013; 追補2, 2026）。弁選定では、互換性のある基準条件で得た流量データだけを比較してください。

ポート数は流量能力を決めません。小形5/2が大形3/2より絞りになる場合も、快速5/2が汎用3/2よりはるかに速く切り換わる場合もあります。メーカーの音速コンダクタンス、臨界圧力比、Cv、Kv、標準流量、圧力損失曲線を使用します。

シリンダも結果を左右します。複動シリンダは両方向の動力ストロークで圧縮空気を消費します。単動シリンダは一方の室だけに圧縮空気を使いますが、ばね力によって有効推力が低下し、復帰ストロークにも十分な排気が必要です。弁形式だけで省エネと判断せず、サイクル全体の需要を比較してください。

ツールシリンダ選定シリンダ必要流量計算ツール方向制御弁のサイズを選ぶ前に、シリンダ径、ストローク、圧力、目標ストローク時間から必要流量を見積もります。必要流量 = シリンダ容積 / 目標時間 × 圧力比ボア径ロッド径ストローク長さ目標ストローク時間計算ツールを開く

ツールバルブと流量Cv 流量計算ツール回路機能を決定した後、弁のCv、予想流量、圧力損失を比較します。Q = Cv × sqrt(DeltaP × SG)計算モードCv値流量圧力損失計算ツールを開く

流路全体を確認します。

  • 弁入口で動的に測定した供給圧力
  • 弁の流量定格と試験基準
  • 継手とチューブの内径
  • チューブ長さと曲がり
  • メータアウト制御弁、急速排気弁、サイレンサ
  • 共用マニホールドの供給・排気流路
  • シリンダ径、ロッド面積、ストローク、負荷、クッション設定

速度調整が必要な場合は、メータインとメータアウトの流量制御ガイドも参照してください。5/2の独立した排気経路は方向別のメータアウト調整を容易にしますが、絞り量を決めるのは流量制御弁です。

各弁形式に適した用途

SMCのある3ポート弁シリーズは応答時間10 ms以下、Festoの高速切換5/2シリーズは100 L/min仕様でOFF約1.7 ms、ON約1.9 msと公表されています（SMC VV061データ, 2026; Festo MH高速切換弁, 2026年参照）。ポート数より製品設計が重要です。

用途第一候補選定理由採用前の確認事項
ばね復帰クランプ3/2空圧作動ポートが1つ安全な解放方向、ばね力、保持負荷
エアブローまたはパイロット信号3/2制御する供給・排気流路が1つ常時開閉状態、流量、騒音
複動搬送シリンダ5/22つの室を交互に加圧ストローク時間、メータアウト設定、停電時状態
バイステーブル式インデックス動作複ソレノイド5/2指令を保持可能リセット順序と空気喪失後の挙動
中立位置が必要5/3または別方式中立状態が必要中立機能、漏れ、ドリフト、負荷保持
安全関連排気妥当性確認済み安全アーキテクチャポート数だけでは不十分PLr、診断、冗長性、隔離、妥当性確認

「位置決め」を5/2の利点という意味で使わないでください。2位置弁はシリンダの終端間動作に適しています。再現性のある中間位置決めには通常、センシング、比例またはサーボ制御、ブレーキまたはロック、明確な制御方針が必要です。

電磁弁の作動原理ガイドでは一般構造を解説しています。交換用途では、回路機能を決めた後にOEM電磁弁互換性チェックリストを使用してください。

一律の価格差ではなく、ライフサイクルコストの内訳で比較する

OSHAは対象となるエネルギー管理手順について少なくとも年1回の定期点検を要求しており、隔離、文書化、保守は任意の付加項目ではなくライフサイクルコストの一部です（OSHA 1910.147, 2026年参照）。弁サイズ、ブランド、コイル、マニホールドを問わず適用できる20～40%という一律の価格差はありません。

見積値と測定値から比較表を作成します。

コスト項目3/2案5/2案根拠
弁とコイルサプライヤー見積サプライヤー見積正確な品番と有効期限
マニホールドと継手ポート数、ベース、サイレンサポート数、ベース、サイレンサ部品表
設置配管、配線、プログラム配管、配線、プログラム工数見積と変更範囲
圧縮空気室容積とサイクル数両室の容積とサイクル数計算需要量と実測圧力
保守予備品数、作業性、汚染対策予備品数、作業性、汚染対策保守計画と故障履歴
停止リスク定義済みの通常・故障時状態定義済みの通常・故障時状態機械リスクと受入試験

1ポート機能では3/2の方が簡単な場合が多いものの、ばね復帰アクチュエータの大形化、安全状態用の追加機器、または2台の3/2の協調制御が必要なら、総コストが低いとは限りません。同様に、5/2の追加ポートに価値があるのは用途で実際に使う場合だけです。

コストは必要な状態に従います。アダプタ、追加ロジック、排気制限、不適切な故障時状態を別の場所で補正する必要があれば、最安の弁本体が最も高価な回路を作ることがあります。単品のカタログ価格ではなく、制御対象システムの範囲全体を比較してください。

3/2・5/2ポート電磁弁に関するFAQ

ISO 12238:2023は、2位置または3位置のモノステーブル形・バイステーブル形空圧方向制御弁の切換時間測定に関する全17ページの第2版規格です（ISO 12238, 2023）。実務上、弁の構成と製品固有の性能を分けて回答する必要があります。

5/2ポート弁で単動シリンダを制御できますか？

メーカーが承認した回路で可能な場合はありますが、通常の第一選択ではありません。未使用の作動ポートを慣例だけで閉止または開放しないでください。すべてのスプール位置、排気経路、漏れ経路、再起動時の状態、マニホールド規則を確認します。通常は、適切に選定した3/2の方が1ポート機能を明確に表現できます。

3/2ポート弁で複動シリンダを制御できますか？

1台の3/2では両室を交互に加圧・排気できません。2台を協調制御すれば可能ですが、指令の組合せと故障状態が増えます。独立室制御を意図し、制御・安全ロジックを検証した場合にだけ採用してください。

3/2ポート弁は常に5/2ポート弁より高速ですか？

いいえ。公表例にはSMCの3ポートシリーズの10 ms以下から、Festoの高速5/2シリーズのOFF約1.7 ms、ON約1.9 msまであります。ポート数から速度を推定せず、規定圧力、電圧、温度、試験方法の下で対象型式を比較してください。

停電時に安全なのはどちらの弁ですか？

どちらの構成も自動的に安全ではありません。完全な記号、ばね復帰またはバイステーブル動作、アクチュエータ負荷、重力、封入圧力、排気経路、再起動ロジック、診断、要求パフォーマンスレベルで決まります。まず機械の安全状態を定義し、安全機能全体を検証してください。

3/2ポート弁は常に空気消費量が少ないですか？

いいえ。単動シリンダは通常、一方の動力室で圧縮空気を消費し、複動シリンダは両方向で消費します。実際の需要はシリンダ径、ロッド面積、ストローク、圧力、デッドボリューム、サイクル数、漏れ、排気方式で決まります。運転コストを比較する前にサイクル全体を計算してください。

まとめ

ISO 11727は2026年に現行規格であることが確認されています。一方、ISO 15407は規定された5ポートインターフェースに限定され、機能的同等性を定めるものではありません（ISO 11727, 1999; ISO 15407-1, 2000）。3/2または5/2は、見かけの複雑さではなく必要な回路状態から選定してください。

出典注記