回路で一つの制御流路を開閉する必要がある場合は、2/2ポート弁を選びます。一つの作業ポートを圧力源または真空源と、排気、ベント、その他の所定接続に使う第3ポートとの間で切り替える必要がある場合は、3/2ポート弁を選びます。
これは弁機能についての答えであり、選定全体を完了するものではありません。閉じた2/2ポート弁は対象流路を止めますが、下流圧力が変わらず残るとは保証しません。3/2ポート弁は単動アクチュエータを加圧・排気できますが、その常態はアクチュエータのばね方向、荷重、停電後に必要な応答と一致させる必要があります。
要点
- 最初の数字はポート数、2番目の数字は弁位置数を示します。
- 組込みの代替流路を必要とせず、一つの流路を制御する場合は2/2を使用します。
- 一つの作業ポートを供給と排気の間で切り替える場合は3/2を使用します。
- NCとNOは弁の流路を示し、機械の安全状態を示すものではありません。
- ねじサイズだけでなく、作動流量と排気流量の定格を比較します。
要約：必要な流路から選ぶ
最初の選定は二つの質問で決まります。弁が一つの流路だけを制御すべきか、それとも作業ポートを二つの異なる流路へ接続すべきかです。ISO 1219-1は流体動力用図記号の規則を定め、現在のSMCカタログはNC・NO仕様を持つ2ポート弁と3ポート弁を別製品群として掲載しています（ISO 1219-1、SMC VX2、SMC V100）。
コイル、ねじサイズ、価格を比較する前に、次の判断表を使用します。
| 必要な回路機能 | 通常の第一候補 | 次に確認する事項 |
|---|---|---|
| 一つの供給、ガス、液体、真空流路を開閉 | 2/2 | 流れ方向、漏れ、差圧、媒体とシールの適合性 |
| 一つのアクチュエータポートを加圧した後に排気 | 3/2 | NC/NO状態、アクチュエータのばね方向、排気流量、背圧 |
| 空圧パイロット信号を印加・解除 | 3/2 | パイロット圧力範囲、排気経路、応答時間 |
| 一つの作業ポートを二つの配管へ交互に接続 | 3/2または用途固有のセレクタ弁 | 許容ポート接続、媒体の行先、ポート間漏れ |
| 複動シリンダの両室を制御 | 4/2、5/2、または設計済みの2弁回路 | 各作業ポートの流れ、排気処理、故障時状態 |
| 保守用に危険な空圧エネルギーを遮断 | 多くの場合排気機能を備えた安全定格の遮断構成 | 施錠性、残留エネルギーの解放、再蓄圧、確認 |
「通常の第一候補」という表現には意味があります。2/2給気弁と別の排気弁で単動アクチュエータを制御できます。2個の3/2ポート弁で複動シリンダの両室を制御することもできます。これらは意図的な回路になり得ますが、ポート数だけで判断せず、実際の回路図と故障時評価が必要です。
弁製品群をより広く比較する場合は、空圧電磁弁の作動ガイドを参照してください。本稿では2/2と3/2の選択に限定します。
2/2と3/2は実際に何を意味しますか？
表記は2個の数字で構成され、最初の数字が作動流体ポートの数、2番目の数字が方向切換弁の記号で表す切換位置の数です。図記号の構成はISO 1219-1が規定します。ISO 5599-1は5ポート空圧方向切換弁の取付インターフェースを対象とするため、図記号を規定するものではありません（ISO 1219-1、ISO 5599-1）。
2/2ポート弁は2ポート2位置の弁です。一方の位置で対象流路が開き、もう一方で閉じます。下流配管を能動的に排気する第3ポートはありません。
3/2ポート弁は3ポート2位置の弁です。一般的な空圧構成では供給ポート、作業ポート、排気ポートを使用します。一方の位置で供給と作業ポートを接続し、もう一方で供給を遮断して作業ポートを排気へ接続します。
記号を位置ごとに読む
方向切換弁記号の各四角は一つの位置を表します。線と矢印は接続流路、閉じた端は遮断ポートを示します。ばね記号は通常、単安定弁の復帰位置または休止位置を示します。操作記号は、弁をもう一方の位置へ動かす方法を示します。
製品名だけから流路を推測しないでください。本体またはデータシートに記載された完全な記号を確認し、ポート表示を照合します。メーカーは1、2、3などの番号、またはP、A、Rなどの文字を使用します。ねじサイズが同じでも、その位置を互いに入れ替えられるとは限りません。
一般的な単安定弁の流路状態
| 弁機能 | 休止状態 | 作動状態 |
|---|---|---|
| 2/2ノーマルクローズ | 対象流路を遮断 | 対象流路を開放 |
| 2/2ノーマルオープン | 対象流路を開放 | 対象流路を遮断 |
| 3/2ノーマルクローズ | 供給を遮断し、作業ポートを排気へ接続 | 供給を作業ポートへ接続し、排気を遮断 |
| 3/2ノーマルオープン | 供給を作業ポートへ接続し、排気を遮断 | 供給を遮断し、作業ポートを排気へ接続 |
この説明は、通常の供給・作業・排気接続と、定義されたばね復帰位置を前提とします。ユニバーサルポート形3方弁では、別の承認済み接続構成を使用できる場合があります。それでも「中間位置」が加わるわけではなく、3/2ポート弁の位置数は二つのままです。
2/2ポート弁が適するのはどのような場合ですか？
2/2ポート弁は、下流ポートに別の接続先を設けず一つの流路を制御します。現在のSMC VX2カタログには、ノーマルクローズとノーマルオープンの直動式2ポート弁があり、ポート数と常態が別々の選定項目であることを示しています（SMC VX2 catalog）。
代表的な用途は次のとおりです。
- 下流を組込み機能で排気する必要がない圧縮空気供給の開始・停止
- 水、冷却液、不活性ガス、その他の適合媒体の制御
- 真空破壊を別の機器で行う場合の真空源配管の開閉
- ノーマルオープン弁による、既定で開く冷却またはパージ流路の選択
- 通常生産中の試験分岐の遮断
「適合媒体」という表現が重要です。圧縮空気用の弁が、酸素、燃料ガス、蒸気、強い薬品、真空、高純度用途に自動的に承認されるわけではありません。実際の媒体について、本体、弁座、シール、潤滑剤、汚染、圧力、温度、漏れ、法規要件を確認します。
2/2ポート弁を閉じても圧力保持は保証されない
2/2ポート弁を閉じると、漏れ仕様に従って対象流路を止めます。下流配管を能動的に排気しませんが、内部弁座漏れ、継手、チューブ、下流部品、アクチュエータシール、意図的な消費によって圧力は低下する場合があります。
当社の経験では、RFQに「圧力を保持すること」とだけ書いても不明確です。許容圧力低下、試験容積、開始圧力、試験時間、媒体温度、許容外部漏れという測定可能な要件へ置き換えてください。荷重を安全に保持する必要がある場合、圧縮空気だけを信頼できる機械的保持手段にしてはいけません。
流れ方向と差圧で結果が変わる
一方向の流れを前提とする2/2ポート弁があります。双方向流れを許容しても、逆流時の漏れまたは圧力限界が異なる製品もあります。パイロット式は正しく開閉するために最低差圧を必要とする場合があり、直動式は差圧ゼロで異なる挙動を示します。
最高・最低作動差圧、許容背圧、真空適合性、取付姿勢を確認します。試験台の供給圧力で開く弁でも、低圧または逆圧の生産回路では切り替わらない場合があります。
3/2ポート弁が適するのはどのような場合ですか？
一般的な3/2ポート弁は3ポートを2位置で制御するため、一つの作業ポートを供給と排気の間で切り替えられます。現在のSMC 3ポート弁カタログにはノーマルクローズとノーマルオープンの両方があり、必要な休止時流路を想定だけで決めず、注文時に指定する必要があることが分かります（SMC V100）。
代表的な用途は次のとおりです。
- 単動シリンダの給排気
- 大型弁のパイロット信号の印加・解除
- ばね復帰式ダイヤフラムまたはロータリアクチュエータの切換
- 真空カップの真空配管と開放配管への交互接続
- ユニバーサルポート形3方弁による二つの承認済み配管の選択
ばね復帰シリンダでは、ばねと外部荷重が復帰ストロークを完了できる速度で作動室を排気する必要があります。3/2ポート弁にはこの排気経路が組み込まれています。別の専用排気装置が第2の機能を果たす場合は、2/2給気弁も使用できます。
3/2ポート弁が常に大気へ直接排気するとは限らない
第3ポートは、弁設計で許される範囲で、サイレンサ、集合排気配管、制御ベント、真空破壊配管、その他の接続先につながる場合があります。危険、汚染、水分を含む、または有価な媒体は、大気放出でなく回収が必要なことがあります。
排気用付属品は性能を変えます。当社では、細すぎるチューブ、長い集合排気配管、絞りの大きい継手、目詰まりしたサイレンサによって背圧が上がり、ばね復帰が遅くなる事例を確認しています。サイレンサ目詰まりの故障ガイドでは、弁が切り替わっているのにアクチュエータが遅くなる理由を解説しています。
アクチュエータを極めて速く局所排気する必要がある場合、別置きの急速排気弁が有効です。回路の一部として選定すべきであり、上流の2/2または3/2ポート弁が十分大きいことの証明にはなりません。この選定については急速排気弁の物理ガイドを参照してください。
NC、NO、アクチュエータばねは常態をどう決めますか？
NCとNOという二つの常態表示は、無操作時の弁流路を示し、最終的な機械動作を示すものではありません。SMCの2ポート弁と3ポート弁カタログは両方の表示を用意しています。一方、ISO 13849-1:2023は、安全関連制御機能を部品表示だけで判断せず、必要な機械レベルの機能から設計・統合するよう求めています（SMC VX2、ISO 13849-1）。
単安定電磁弁の「常態」は、通常、非通電でばねにより復帰した状態を意味します。手動または空圧操作弁では、記号に示された無操作の復帰状態です。双安定弁またはダブルソレノイド弁は最後の指令位置に残る場合があるため、NCまたはNOだけでは停電時の挙動を表せないことがあります。
回路全体から故障時の挙動を判断する
次の質問を順に確認します。
- アクチュエータを外した状態で、どの弁流路が接続されていますか？
- アクチュエータはばね後退式ですか、ばね伸長式ですか？
- 圧力がなくなると、重力と工程荷重はどう作用しますか？
- 残圧によってばね動作が遅れる可能性はありますか？
- 別の分岐、逆止弁、アキュムレータ、共通排気から圧力が再び加わる可能性はありますか？
- 故障後にアクチュエータは移動、停止、機械的拘束のどれを行う必要がありますか？
3/2 NC弁は、コイル停電時にばね後退シリンダを後退させることがよくあります。しかし「後退」が本質的に安全になるわけではありません。同じ弁に接続したばね伸長式アクチュエータは伸びる場合があります。吊荷は落下する可能性があり、機構が固着すればどちらの状態にも到達しません。
弁が安全機能に関与する場合は、必要な安全機能とパフォーマンスレベルを先に定義します。その後、該当する機械規格の下で、安全関連制御システム全体、診断、故障応答、空圧構成、機械的リスク低減策を検証します。
同じポートサイズの弁で性能が異なるのはなぜですか？
ISO 6358は空圧流量特性とシステム計算を扱う3部構成の規格ですが、ねじ表記が示すのは接続部だけです。この適用範囲の違いにより、同じG1/4または1/4 NPTポートの二つの弁でも、作動流量と排気流量が異なります（ISO 6358-1、ISO 6358-3）。
正確な機種について次の項目を比較します。
| 選定項目 | 重要な理由 |
|---|---|
| 定格媒体と温度 | シール、潤滑剤、本体の適合性を決める |
| 使用圧力範囲 | 最低・最高圧力で切換可能か確認する |
| 最低作動差圧 | 差圧ゼロ付近で動かない可能性があるパイロット弁を特定する |
| 作動流路の流量定格 | 充填時間とアクチュエータ動作に影響する |
| 排気流路の流量定格 | 減圧時間とばね復帰速度に影響する |
| 内部・外部漏れ | 圧力保持、真空保持、エネルギー使用量に影響する |
| 応答時間と切換頻度 | 指令タイミングと熱的使用率に影響する |
| コイル電圧と許容差 | 吸引不足、過熱、意図しない切換を防ぐ |
| ポートとマニホールド接続 | 誤った流路、排気閉塞、取付部漏れを防ぐ |
| 環境定格 | 防塵防水、振動、危険場所、洗浄要件を確認する |
ポートサイズが大きくても、内部オリフィス、パイロット流路、成形エルボ、サブベース流路、排気絞りが小さい場合があります。ポートサイズと内部オリフィスのガイドでは、大きなねじだけでは流量能力を確認できない理由を解説しています。
給気流路と排気流路の両方を比較する
3/2ポート弁では、メーカーが提供する場合、P-AとA-Rの流量データを別々に記録します。アクチュエータの充填は速くても排気が遅い、またはその逆の弁があります。サイレンサと排気チューブも実装流路の確認に含めます。
アクチュエータの動作時間を検討するときは、「大流量」という一般的な主張だけで判断しません。必要圧力、シリンダ容積、負荷、チューブ、継手、弁の流量特性、許容ストローク時間を使用します。流量と圧力によるバルブサイジングガイドで次の手順を説明しています。公表比較値がCvなら、回路機能を決めた後にCv流量計算ツールで機種固有の確認ができます。
安全遮断は通常のON/OFF制御と同じではない
OSHA 29 CFR 1910.147は、ロックアウトまたはタグアウト後に、潜在的に危険な蓄積・残留エネルギーを放出、切断、拘束、または他の方法で安全化するよう求めています。また、押しボタンなどの制御回路機器をエネルギー遮断装置から除外しています（OSHA 1910.147）。
一般的な電磁式2/2ポート弁は生産中の流量制御には適していても、自動的にロックアウト弁と呼ぶべきではありません。閉じても下流に圧力が残る場合があります。コイルの非通電化も、物理的なエネルギー遮断ではなく制御操作にすぎない場合があります。
施錠可能な手動遮断・排気アセンブリでは3/2機能を使用し、供給を閉じると同時に下流回路を排気する場合があります。それでもエネルギー管理手順全体で次を扱う必要があります。
- 正しい遮断位置
- 装置の施錠性
- 下流の残圧
- 逆止弁間またはアクチュエータ内に閉じ込められた圧力
- 重力、ばね、機械的な蓄積エネルギー
- 圧力が再蓄積する可能性
- 作業開始前の確認
ISO 4414:2010は、機械に使用する空圧流体動力システムの重大な危険源を扱います。一方、OSHA要件は管轄と作業内容に依存します（ISO 4414）。一般的な弁選定表より、機械のリスクアセスメント、地域法、文書化されたエネルギー管理手順を優先します。
選定例と一般的な例外
五つの一般的な回路は、「ON/OFF制御」という言葉から推測せず、排気要件を明記すべき理由を示します。これらの例では、現在の2ポートおよび3ポート弁カタログに記載された通常の機能挙動を使用していますが、最終選定は正確な製品データに基づきます。
生産中に使用する圧縮空気分岐
分岐を意図的に排気せず開閉することが目的なら、2/2ポート弁を使用します。許容漏れと圧力低下を規定してください。作業者が遮断設備を保守する場合は、現場で承認されたエネルギー遮断・残圧解放構成を使用します。
単動ばね復帰シリンダ
3/2ポート弁は同じ作業ポートを充填・排気するため、通常は最も簡単です。必要な休止時流路とシリンダのばね方向にNCまたはNOを合わせます。A-R排気能力、サイレンサ背圧、ばねストローク全域で利用できる力を確認します。
真空カップ
2/2ポート弁で真空源を遮断できますが、漏れから空気が入るまでカップが吸着したままになる場合があります。カップを所定の開放経路へ接続する必要がある場合は、3/2構成を使用します。高速開放またはブローオフには、別の弁と慎重に制限した正圧が必要な場合があります。
空圧パイロット信号
パイロット室を加圧した後に確実に排気する必要がある場合は、3/2ポート弁を使用します。2/2給気弁だけではパイロット圧力が残り、主弁の復帰を遅らせる可能性があります。パイロット弁の最低圧力、パイロット容積、排気絞り、必要応答を確認します。
複動シリンダ
一つの3/2ポート弁だけでは、通常、両室の伸長・後退制御を完全には行えません。4/2または5/2ポート弁を使用するか、意図して設計した2個の3/2ポート弁を使用します。3/2と5/2の比較と4/2と5/2のガイドで各構成を解説しています。
RFQに含めるべき仕様
回路流路、常態、操作、媒体、圧力、流量、漏れ、電気データ、接続、環境条件という10項目をRFQに含めると、多くの機能不一致を防げます。ISO 6358は流量特性の枠組みを提供し、機種カタログはNC/NOと圧力限界を正確な型式へ紐付ける必要性を示します（ISO 6358-1、SMC VX31）。
供給者へ次の情報を送ります。
- 各弁位置で必要な接続
- 休止状態、および電力・空圧動力喪失後に必要な挙動
- 電磁、手動、機械、空圧の操作方式と復帰方式
- 媒体、汚染レベル、潤滑、温度範囲
- 最低供給圧力、最高供給圧力、下流圧力、背圧、真空条件
- 必要な作動流路・排気流路の流量、または目標アクチュエータ時間
- 最大許容内部漏れと外部漏れ
- コイル電圧、ACコイル周波数、許容差、コネクタ、電力、使用率
- ポートねじ、流れ方向、マニホールド接続、取付姿勢、外形
- 防塵防水、洗浄、振動、危険場所、材料の要件
交換品の場合は、旧品の完全な型式、記号とポート表示が読める写真、コイル銘板、マニホールド接続、回路図を含めます。OEM電磁弁の互換性ガイドでは、電圧とねじだけを合わせても不十分な理由を説明しています。
最低差圧、禁止される逆圧、独立した排気流量定格、使用可能なサイレンサ、手動操作の挙動、ユニバーサルポート接続の制限を供給者に明示してもらいます。メールに残すだけでなく、承認部品記録へ制限を記載してください。
2/2ポート弁と3/2ポート弁に関するよくある質問
代替排気経路、圧力保持、排気先、常態の挙動、複動制御という五つの質問で、よくある選定不足を確認できます。この区別は、ISO 1219の記号原則、現在のSMC 2ポート・3ポート弁カタログ、OSHA 1910.147の残留エネルギー要件に基づきます。
2/2ポート弁で単動シリンダを制御できますか？
できますが、作動室に独立した意図的な排気経路がある場合に限ります。2/2給気弁だけでは一つの流路を開閉するだけで、シリンダポートを能動的に排気できません。3/2ポート弁は給気機能と排気機能を一部品に統合するため、通常はより簡単です。
閉じた2/2ポート弁は下流圧力を保持しますか？
漏れ仕様の範囲内で対象流路を遮断しますが、下流圧力が一定に保たれるとは限りません。弁座、チューブ、継手、アクチュエータシール、下流での消費から圧力が低下することがあります。短時間の圧力保持が実際の工程要件なら、許容圧力低下試験を規定してください。
3/2ポート弁の第3ポートは常に大気へ排気しますか？
いいえ。承認された弁機能と媒体に応じて、第3ポートはサイレンサ、集合排気配管、制御ベント、真空破壊配管、その他の所定接続先につながる場合があります。弁資料、工程要件、適用安全規則を確認せずに危険または有価な媒体を放出しないでください。
3/2ポート弁はノーマルクローズとノーマルオープンのどちらを選ぶべきですか？
必要な休止時流路と機械全体の挙動から選びます。アクチュエータがばね後退式かばね伸長式か、無圧時に荷重がどう動くか、残圧が動作を遅らせないかを確認します。NCまたはNOは弁の流路を示すもので、安全な機械状態を保証しません。
一つの3/2ポート弁で複動シリンダを制御できますか？
一般的な3/2ポート弁が制御する作業ポートは一つだけなので、両シリンダ室を通常どおり双方向制御できません。4/2または5/2ポート弁を使用するか、各室の独立制御とその故障モードを許容できる場合に、意図して設計した2個の3/2ポート弁を使用します。