重要なシリンダ速度に必要な流量係数（Cv）の計算方法

Q: 圧縮空気に液体用Cv計算ツールを使用できますか？

いいえ。液体用計算ツールでは通常、非圧縮性流体の圧力損失関係式を使用します。圧縮空気の選定には上流・下流の絶対圧が必要です。温度と標準流量条件も定義しなければなりません。対象バルブについて公表された気体用計算式、圧力・流量曲線、または試験済み空気圧データを使用して計算を完了してください。

流量係数Cvの算定は、動作要件の確認から始まります。バルブを選定する前に、シリンダ内径、ロッド径、ストローク、動作方向、使用圧力、許容ストローク時間、負荷条件を記録します。次に、動作方向別の自由空気流量要求を計算します。最後に、明示された入口・出口条件に対して、バルブメーカーの圧縮性流体用流量計算方法を適用します。

供給圧力5.5 bar、バルブ圧力損失0.35 barの場合、ParkerのP1Pガイドでは、500 mm/sで動作する内径63 mmのシリンダにCv 1.01を割り当てています（Parker、2026年閲覧）。許容圧力損失、内径、動作方向、速度のいずれかが変われば、必要な流量能力も変わります。

要点

内径、ストローク、圧力、目標時間から、動作方向別の自由空気流量要求を求めます。

バルブメーカーの気体流量式、流量曲線、またはISO 6358データを使用します。

供給側と排気側の流路を別々に確認します。

バルブを承認する前に、動的圧力測定によってストローク時間を検証します。

シリンダ速度を最初に流量要求へ換算する必要があるのはなぜですか？

所定の同一圧力条件において、Parkerのシリンダ・バルブ対応表は、内径20～100 mm、速度50～500 mm/sの範囲でCv 0.01～2.56を示しています（Parker、2026年閲覧）。この幅が示すとおり、速度だけではバルブを選定できません。動作に必要な空気量はチャンバ面積によって決まるためです。

動作方向別自由空気流量要求とは、許容移動時間内にシリンダの一方のチャンバを充填するために必要な標準状態換算流量です。まず、ピストンの平均速度を求めます。

v = \frac{s}{t}

ここで、 $v$ は平均速度、 $s$ はストローク、 $t$ は許容移動時間です。平均速度はサイクル計画用の入力値であり、加速ピーク、クッション工程、起動摩擦、負荷による圧力変化を表すものではありません。

伸長時のヘッド側面積は次式で計算します。

A_{\mathrm{cap}} = \frac{\pi D^2}{4}

収縮時には、加圧されるロッド側環状面積を使用します。

A_{\mathrm{rod\ side}} = \frac{\pi\left(D^2-d^2\right)}{4}

$D$ はシリンダ内径、 $d$ はロッド径です。該当する面積にストロークを掛けると、チャンバの幾何学的容積が得られます。

V = A s

この最初の手順により、よくある選定ミスを防げます。この差は重要です。同じ呼びポートねじを使用していても、内径32 mmのシリンダを目標速度で動かせるバルブが、内径100 mmのシリンダには流量不足となる場合があります。

速度目標は、伸長と収縮という2つの動作方向に分けて考えます。伸長時と収縮時ではチャンバ容積が異なり、方向切換バルブでも供給ポートからシリンダポートへの流路と、シリンダポートから排気ポートへの流路で異なる流量定格が示される場合があります。代表値として示された1つのCvだけでは、実際にサイクルを律速する流路が見えないことがあります。

シリンダの自由空気流量要求はどのように見積もりますか？

内径63 mm、ストローク500 mmの場合、ヘッド側の幾何学的容積は1.559 Lです。このチャンバをゲージ圧5.5 barまで充填し、ストロークを1秒で完了させるには、約600標準L/minが必要です。この差を生むのは圧力比であり、幾何学的容積だけではありません。

気体温度と基準温度が等しい場合、初期見積もりには次式を使用します。

Q_N = \frac{A s}{t}\cdot\frac{P_{\mathrm{abs}}}{P_N}\cdot 60{,}000

$A$ と $s$ にはSI単位を使用し、 $t$ は秒で表します。 $P_{\mathrm{abs}}$ は必要なチャンバ圧力の絶対圧（bar）、 $P_N$ は明示された基準絶対圧（bar）です。立方メートル毎秒をリットル毎分へ換算するため、 $k_u = 60{,}000$ を適用します。

この式は、理想的な標準状態換算チャンバ流量を見積もるものです。ポート内部の空間やチューブ容積は含みません。バルブの切換時間と漏れも除外されています。温度変化、および負荷のあるピストンを加速するために必要な圧力勾配は、別途検討する必要があります。これらの影響を、根拠の示されていない効率係数の中に含めてはいけません。

比較結果は基準状態によって左右されます。SCFM、NL/min、標準m³/hは、基準温度または基準圧力が一致しない場合、同じ値にはなりません。数値を比較する前に、計算ツール、流量計、バルブカタログが採用する基準を記録してください。この計算ツールが示すのは、バルブと配管を予備選定するための要求流量の見積もりです。動作方向別のうち大きい方の結果は、次の手順への入力値として扱い、バルブが必ず出せる流量とはみなさないでください。数値を比較する前に、標準流量の基準をカタログと一致させます。メーカーが複数の圧力点または流れ方向の値を示している場合は、実機の流路を表す値を使用します。より有利な条件で測定された大きな流量値があっても、機械の実際の圧力比で計算要求流量を供給できることの証明にはなりません。

ツールシリンダ選定シリンダ必要流量計算ツールバルブ流量能力を確認する前に、シリンダ内径、ロッド径、ストローク、使用圧力、目標ストローク時間から、伸長時と収縮時の自由空気流量要求を見積もります。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

圧縮空気にはどの流量係数Cv算定方法を使用すべきですか？

ISO 6358-1は、圧縮性流体を使用する空気圧機器の定常流量試験を規定しており、2022年に確認され、2026年には測定不確かさに関する追補が発行されました（ISO、2013/2026年）。したがって、音速コンダクタンス $C$ と臨界圧力比 $b$ で表される空気圧データは、その圧縮性流体モデルの範囲内で扱う必要があります。

**音速コンダクタンス $C$ **は、圧縮性流体試験によって求められるISO 6358の流量能力パラメータです。単位だけを変えた液体用Cv値ではありません。

メーカーが公表しているデータ形式に合う方法を使用します。

利用できるバルブデータ	正しい選定方法	追加で必要な情報
気体用Cv式または気体流量計算ツール	必要標準流量、上流絶対圧、下流絶対圧、温度、気体物性を入力	正確な流路と単位基準
シリンダ内径・速度別Cv表	表に明記された供給圧力、圧力損失、動作範囲内でのみ使用	内径、動作方向、目標速度、設置損失
ISO 6358の音速コンダクタンス $C$ と臨界圧力比 $b$	メーカーのISO 6358選定方法またはソフトウェアを適用	上流・下流絶対圧と基準状態
NL/minまたはSCFMの流量曲線	無関係なカタログ条件ではなく、実際の圧力比における流量能力を読み取る	標準流量の定義と許容圧力損失
ポートサイズのみ	試験済み流量データをメーカーに依頼	Cv、Kv、 $C$ と $b$ 、または圧力・流量曲線

Swagelokの気体用Cv計算ツールでは、入口圧力、出口圧力、流量、温度、媒体、比重の入力が必要であり、圧力に関する説明では絶対圧とpsigを区別しています（Swagelok、2026年閲覧）。流量、比重、圧力損失だけを使用する計算ツールは、液体用の関係式を適用しています。この空気圧用途には不十分です。

流動領域も重要です。ISO 6358データでは、機器固有値 $b$ が臨界背圧比を示します。下流・上流絶対圧比がこの境界を越えると、下流圧力を下げても質量流量は同じようには増加しません。一律の比率ではなく、試験で得られたバルブ固有値を使用してください。供給からシリンダへの流路とシリンダから排気への流路では、報告される $C$ と $b$ が異なる場合があるため、どの作動流路で得た値かを確認します。必要なのは、時間を規定した動作中に使用される流路の結果であり、データシート上で最も大きい数値ではありません。

動作入力から実機検証まで、追跡可能な1本の手順として進めます。出典：ISO 6358-1、Parkerの空気圧選定ガイド、Swagelokの気体用Cvガイド。

計算例：500 mm/sで動作する内径63 mmシリンダ

ParkerのP1Pガイドでは、供給圧力5.5 bar、許容バルブ圧力損失0.35 barを使用しています。この条件で、500 mm/sで動作する内径63 mmのシリンダにCv 1.01を示しています（Parker、2026年閲覧）。この計算例では、任意の倍率を設けず、カタログ結果を再現します。

次の入力値を使用します。

入力項目	値	計算上の役割
シリンダ内径 $D$	63 mm	ヘッド側面積を決定
ロッド径 $d$	20 mm	ロッド側環状面積を決定
ストローク $s$	500 mm	チャンバ押しのけ容積を決定
目標ストローク時間 $t$	1.0 s	平均速度と要求流量を決定
供給圧力 $P_g$	5.5 bar(g)	圧力基準を決定
許容バルブ圧力損失 $\Delta P$	0.35 bar	Parkerの選定定数を決定
基準圧力 $P_N$	1.01325 bar(abs)	標準状態換算流量を定義

ヘッド側面積は $A_{\mathrm{cap}} = 3.117\times10^{-3}\ \mathrm{m^2}$ 、ロッド側環状面積は $A_{\mathrm{rod\ side}} = 2.803\times10^{-3}\ \mathrm{m^2}$ です。これらの面積から、幾何学的容積はそれぞれ1.559 Lと1.402 Lになります。

$P_{\mathrm{abs}}\approx6.5\ \mathrm{bar(abs)}$ として、最初の自由空気流量式を使用すると、次の結果になります。

動作方向	幾何学的容積	理想化した自由空気流量要求
伸長	1.559 L	600 NL/min
収縮	1.402 L	539 NL/min

両方向ともストローク時間が1秒の場合、初期流量要求は伸長側で決まります。目標時間が異なれば、この結論が逆になる場合があります。負荷とクッション設定も影響し、流路の流量能力も同様に重要です。

Parkerの米国単位系による選定関係式は、次のように表せます。

C_v = \frac{A_{\mathrm{in^2}}s_{\mathrm{in}}K_cK_A}{t_{\mathrm{s}}\cdot28.8}

$A_{\mathrm{in^2}}$ は平方インチで表したシリンダ面積です。 $s_{\mathrm{in}}$ にはインチで表したストローク、 $t_{\mathrm{s}}$ には秒で表した時間を使用します。80 psigでは、Parkerの表に圧縮係数 $K_c=6.4$ が示されています。また、許容圧力損失5 psiに対する定数は $K_A=0.048$ です。

内径63 mm、ストローク500 mmのシリンダについて代入すると、次のようになります。

C_v = \frac{4.832\cdot19.685\cdot6.4\cdot0.048}{1.0\cdot28.8}=1.01

計算値とParkerのメートル単位表は、同じ圧力基準と許容圧力損失を使用しているため、Cv 1.01で一致します。実務上は、該当流路が同一条件でこの要求値以上となるバルブを選びます。その後、設置流路の残りの部分を確認します。

この一致は、工学的に有用なクロスチェックになります。手計算とメーカーのシリンダ速度表に大きな差がある場合は、バルブを選定する前に作業を止めて原因を確認してください。よくある原因の1つは、ゲージ圧と絶対圧の混同です。シリンダ内径面積の誤りも考えられます。標準流量条件が一致しているか、別メーカーの試験基準に基づく式を使用していないかも確認します。

供給側と排気側の絞りは結果をどのように変えますか？

Parkerは、方向切換バルブ内の各流路に固有のCvがあると説明しています（Parkerバルブガイド、2026年閲覧）。また、同社のシリンダガイドでは、チューブ内径が不足すると速度が制限され、チューブ容積が過大だと充填時間が長くなると注意しています（Parkerシリンダガイド、2026年閲覧）。したがって、必要Cvは単体のバルブ本体ではなく、流路全体に対する値です。

伸長時、空気は供給ポート、バルブ内部流路、作動ポート、継手、チューブ、ヘッド側ポートを通過します。同時に、ロッド側の空気は別の継手、チューブ、スピードコントローラ、バルブ排気流路、サイレンサを通って排出されます。充填側流路の絞りは、負荷を加速するために利用できる圧力を低下させます。排気側の絞りは背圧を発生させ、上流側の圧力計が安定して見えてもシリンダの正味推力を低下させます。どちらの流路も実速度を決定し得るため、より大きなバルブを指定する前に、圧力波形からどちら側が利用可能な圧力余裕を消費しているかを特定する必要があります。

絞り要因	代表的な兆候	選定への影響
FRLまたはレギュレータ	動作中にバルブ手前の圧力が低下	バルブCvだけでは不足する入口圧力を回復できない
マニホールド供給流路	複数のアクチュエータが同時切換時に減速	同時流量と共通供給能力を確認
ワンタッチ継手またはエルボ	内部流路径がチューブ内径より小さい	圧力損失検討に継手を含める
長いチューブ	長さとともに遅れと圧力損失が増加	外径ではなく、実内径と長さを比較
メータアウト用スピードコントローラ	排気側チャンバの背圧が上昇	バルブを原因と判断する前に全開時流量能力を確認
サイレンサ	清浄性を確認した試験用開放排気でシリンダ動作が改善	サイレンサを交換または適正選定
クッション絞り	ストローク終端付近だけ速度が変化	中間ストロークのバルブ選定とは別にクッションを調整

充填側チャンバと排気側チャンバを同時に確認します。供給側流路のCvが大きくても、絞られたメータアウトコントローラやサイレンサを補うことはできません。

設置時の絞りについて詳しくは、ホース・継手サイズガイドとサイレンサ目詰まりの分析を比較してください。

動画： AutomationDirectによる空気圧バルブのポートと切換方式の解説。供給側と排気側の流量能力を確認する前に特定すべき、各流路について説明しています。

流路別Cvを検証する前に、ポートと切換方式を特定します。

選定したバルブはどのように検証すべきですか？

CAGIは、適切に設計された圧縮空気システムにおいて、コンプレッサ吐出口から使用点までの総圧力損失を10%以下にすることを推奨しています（CAGI、2026年閲覧）。バルブが使用するのはこの圧力損失許容範囲の一部にすぎないため、検証ではアクチュエータの動作中にバルブとシリンダの圧力を記録する必要があります。

再現可能な受入試験を実施します。

動作前とストローク中で最も速い区間の、バルブ入口供給圧力を記録します。
充填側チャンバの圧力を測定し、可能であれば排気側チャンバの背圧も測定します。
規定された移動範囲について、伸長時間と収縮時間を別々に測定します。
通常の負荷、クッション設定、スピードコントローラ設定、機械の同時空気需要を再現して測定を繰り返します。
測定波形をバルブメーカーの試験条件および目標ストローク時間の許容差と比較します。

動的圧力検証とは、シリンダ動作中に測定した圧力を比較することです。静止時の圧力だけでは流量能力を証明できません。たとえば、レギュレータ、フィルタ、マニホールド流路、小径継手は、静止時には期待どおりの圧力を保持していても、流量需要が生じると圧力が大きく低下する場合があります。一方、スピードコントローラでの大きな圧力損失は、安定したメータアウト制御のために意図されたものかもしれません。すべての絞りを一時的に取り外し、最速ストロークだけを報告してバルブを検証してはいけません。その試験はボトルネックの切り分けには役立ちますが、受入試験では、安全ガード、負荷、サイレンサ、流量制御機器、通常の上流側需要を含む量産時構成を使用する必要があります。

有用な診断では、1つの数値ではなく2組の圧力波形を比較します。まずバルブ入口圧力と充填側チャンバ圧力を比較し、次に排気側チャンバ圧力と大気圧を比較します。供給側の差から入口流量能力を評価でき、排気側の差から背圧が分かります。両方を確認することで、より大きな方向切換バルブが実際にサイクルを改善できるか判断できます。

より広範な診断手順については、システム性能におけるバルブ流量（Cv）の重要性をご覧ください。バルブ切換時間を時間配分に含める場合は、専用のソレノイドバルブによるストローク時間選定手順を使用してください。

Cv選定ワークシートにはどのデータを記入すべきですか？

Parkerの方法の1つでは、シリンダ面積、ストローク、圧縮係数、許容圧力損失、ストローク時間を使用します（Parker、2026年閲覧）。Swagelokの気体用算定方法では、上流圧力、下流圧力、温度、気体物性も必要です（Swagelok、2026年閲覧）。購入仕様書では、採用した基準を明示する必要があります。

ワークシート項目	必須記入内容	重要な理由
シリンダ形状	内径、ロッド径、ストローク、シリンダ数	伸長時・収縮時の容積を確定
動作目標	方向別ストローク時間、停止時間、サイクル頻度	使用点のピーク需要と平均消費量を区別
負荷と姿勢	移動質量、摩擦、垂直軸または水平軸	動作中に必要なチャンバ圧力を決定
圧力基準	ゲージ圧または絶対圧、測定位置、最低動圧値	圧力比の誤りを防止
流量基準	SCFM、NL/min、標準m³/h、基準温度と圧力	カタログ流量と計算流量を比較可能にする
バルブ流量能力	流路別Cv/Kv、ISO 6358の $C$ と $b$ 、または流量曲線	選定に使用した試験済み定格を特定
設置配管	継手内径、チューブ内径と長さ、マニホールド流路	バルブ外部の絞りを把握
排気機器	スピードコントローラ、サイレンサ、急速排気弁	背圧の制限要因を特定
受入基準	最大ストローク時間、繰返し回数、負荷状態、圧力限界	選定結果を試験可能な条件に変換

条件が欠けている流量値は不完全です。ポートサイズだけでも、条件の示されていない1つの流量能力値だけでも、シリンダ速度は確定できません。用途について追加検討が必要な場合は、記入済みワークシートをお問い合わせページからお送りください。サプライヤーが、圧力基準、流路、配管、排気機器、受入目標を確認できます。

最終選定ルール

Parkerが明示する供給圧力5.5 bar、バルブ圧力損失0.35 bar、目標速度500 mm/sの条件では、内径63 mmの例はCv 1.01になります（Parker、2026年閲覧）。この条件を結果とともに記録してください。そのうえで該当流路を選定し、実機の動作を検証します。

次の順序で進めます。

動作方向別の速度またはストローク時間を定義します。
ヘッド側とロッド側の容積を計算します。
明示した基準状態を用いて、各方向の動作を標準流量要求へ換算します。
バルブについて提供された気体用Cv算定方法、ISO 6358算定方法、または性能曲線を正確に適用します。
両方向について、設置されたすべての絞り要因を確認します。
動的圧力と実ストローク時間を測定します。

Cvは候補を絞り込むための値にすぎません。最終選定品は、安定した圧力のもとで規定時間内に動作を完了する必要があります。また、制御可能な加速と許容できる排気背圧を維持し、量産試験の余裕を文書化しなければなりません。

基礎用語については、流量係数Cvとは何か、空気圧システムのバルブ選定をどのように決めるのかをご覧ください。試験室での特性評価には別の手順を使用します。詳しくは、バルブ試験データから流量係数（Cv）を計算する方法で説明しています。

シリンダ速度とバルブCvに関するよくある質問

Parkerが明示する条件では、同じ内径63 mmでも速度が50 mm/sから500 mm/sに上がると、必要Cvは0.10から1.01へ変化します（Parker、2026年閲覧）。以下では、この種の計算を無効にしやすい前提条件について回答します。

圧縮空気に液体用Cv計算ツールを使用できますか？

いいえ。液体用計算ツールでは通常、非圧縮性流体の圧力損失関係式を使用します。圧縮空気の選定には、上流・下流の絶対圧が必要です。温度と標準流量条件も定義しなければなりません。対象バルブについて公表された気体用計算式、圧力・流量曲線、または試験済み空気圧データを使用して計算を完了してください。

計算Cvが1.01なら500 mm/sを保証できますか？

いいえ。Cv 1.01がParkerの例と一致するのは、明示された内径と目標速度の場合だけです。供給圧力とバルブ圧力損失も一致させる必要があり、設置配管や排気機器によって動作が遅くなる可能性もあります。負荷、クッション、同時空気需要も影響します。動的圧力と量産構成でのストローク時間を検証してください。

伸長と収縮には同じCvを使用すべきですか？

必ずしも同じではありません。片ロッドシリンダではヘッド側とロッド側の面積が異なり、方向切換バルブも作動流路ごとに流量能力が異なる場合があります。それぞれの目標時間から各方向の動作を計算してください。その後、より厳しい要求値を採用する前に、充填側流路と排気側流路の両方を確認します。

カタログにCvではなくNL/minだけが記載されている場合はどうしますか？

条件の一致が必須です。2つの圧力と標準流量の基準を確認してください。流れ方向とバルブ状態も一致させる必要があります。いずれかの項目が不明な場合は、条件不明の数値を液体用の式で換算せず、圧力・流量曲線またはISO 6358データを依頼してください。

出典および技術資料

出典には、ISO規格記録1件、メーカーの選定資料または製品資料4件、CAGIの圧力損失技術資料1件、公式解説動画1件が含まれます。取得日を記録することで、式と表の条件を追跡できます。また、各選定境界を後から確認することも容易になります。

ISO 6358-1:2013、圧縮性流体を使用する空気圧機器の定常流量試験（2020年および2026年の追補を含む）。2026-07-23取得。
Parker P1PコンパクトISOシリンダカタログ、内径20～100 mmのシリンダ対応表、速度範囲50～500 mm/s、供給圧力5.5 bar、圧力損失0.35 bar、内径63 mmシリンダのCvクロスチェック例の出典。2026-07-23取得。
Parker空気圧機器選定入門、流路別Cv、気体流量関係式、圧縮係数、圧力損失定数、シリンダストローク時間式。2026-07-23取得。
Parker P1Dシリンダガイド、チューブ選定、絞り、デッドボリューム、シリンダ速度。2026-07-23取得。
Swagelok Cv計算ツール、気体用入力項目と圧力基準。2026-07-23取得。
Swagelokバルブ選定技術資料、液体および低圧・高圧気体の選定表。2026-07-23取得。
CAGI圧力損失技術資料、システム圧力損失の目安と絞り低減指針。2026-07-23取得。
AutomationDirect：空気圧バルブのポートと切換方式、方向切換ポートと流路の基礎。2021-08-07公開、2026-07-23取得。