バルブ内部漏れとは、本来閉じているはずの流路で、空気がバルブ内部のシール境界を越えて流れる現象です。排気ポートで音や流れを確認しただけでは、故障した部品を特定できません。根拠のある診断を行うには、指令時のバルブ状態を記録し、想定されるポート間流路を整理し、アクチュエータをバルブから切り離したうえで、測定流量を該当製品の正確な仕様値と比較します。この切り分けが重要なのは、シリンダのピストンシールから漏れた空気が、正常な5ポートバルブを通って戻る場合があるためです。SMCはSY5120の設置例について、まさにこの可能性を示しています。シリンダのBポートに入った空気が、シリンダ内部のバイパス漏れを経てバルブのEA排気ポートに到達することがあります（SMC 3/4/5ポート電磁弁FAQ、2026年閲覧）。
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要点
- 漏れが生じているポートの組み合わせを追跡します。
- 排気流があるだけでは、バルブ故障の証明にはなりません。
- 方向切換弁を不良と判断する前に、定格に適合した治具を用いてアクチュエータを切り離します。
- 測定した流路、圧力、温度、バルブ状態、単位、構造を該当製品の正確な仕様と照合します。VQC5000のあるメタルシール仕様では、0.5 MPaで各ポート約200 Nccの漏れが許容されています。
内部漏れは単なる「シュー」という音ではなく、流路の問題です
SMCによると、VQC5000のあるメタルシールバルブでは、0.5 MPaで各ポートから約200 Ncc漏れても異常ではありません（SMC VQC5000V取扱説明書、2016年）。したがって、診断の最初の作業は、実際の漏れ流路とモデル固有の許容値を特定することです。
ポート記号はメーカーによって異なりますが、一般的な機能は共通しています。
- 1またはPは圧力供給ポートです。
- 2またはAおよび4またはBは、アクチュエータに接続する作動ポートです。
- 3またはR/EAおよび5またはS/EBは排気ポートです。
- 外部パイロット式バルブには、独立したパイロット供給またはパイロット排気がある場合があります。どちらかのパイロット流路に異常があると、主弁部で漏れが生じたり、中間位置にとどまったりするため、両方を追跡してください。
内部漏れは複数の異なる境界を越えて発生します。供給ポートから作動ポートへの漏れは、本来遮断されるべき出力を加圧します。作動ポートから排気ポートへの漏れは、シリンダ室の空気を逃がします。クロスポート漏れは、AとBの間で空気を移動させます。パイロット漏れがあると、主スプールやポペットが所定位置まで到達しないことがあります。これらの不具合では必要な証拠が異なり、交換すべき部品も異なる場合が少なくありません。
| 観察結果 | 想定される内部流路 | 競合する別の原因 |
|---|---|---|
| 非作動側の作動ポートで圧力が上昇する | PからA、またはPからB | 配線またはパイロット信号により誤った状態が指令されている |
| EAまたはEBで連続流がある | 作動ポートから排気ポート | シリンダのピストンバイパス漏れがバルブを通って戻っている |
| 両作動ポートの圧力が近づく | AからB、またはバルブ内部の2つの流路 | アクチュエータのシールバイパス漏れ、または外部の交差接続 |
| バルブの切換えが遅く、その後漏れが生じる | パイロット流路、またはスプールの不完全な移動 | パイロット圧力不足、排気制限、またはコイル不良 |
| マニホールド接合部付近から空気が出る | ガスケット、または静止シール | 締結部の緩み、サブベースの損傷、または配管漏れ |
バルブを1つの密閉箱ではなく、複数の境界で構成されるネットワークとして捉えてください。圧力値は、どの節点が変化したかを示します。測定流量は、漏れの程度を示します。空気がどの境界を越えたかを特定できるのは、条件を管理した切り分け試験だけです。
排気ポートの漏れがシリンダを示す場合があるのはなぜですか？
SMCのSY5120トラブルシューティング例では、EA排気ポートから空気が出る原因として、5ポートバルブとシリンダのピストンシール内部漏れという2つの可能性を挙げています（SMC FAQ、2026年閲覧）。この2つの流路を切り分ける前にバルブを交換しても、元の不具合が残る可能性があります。
Aポートに圧力を加えた複動シリンダを考えてみます。ピストンシールにバイパス漏れがあると、空気がB側室に入ります。その空気は、バルブの通常のBからEBへの排気流路を通ります。マニホールドのそばにいる保全担当者にはEBからの流れが聞こえますが、方向切換弁自体は指令どおりに空気を流している可能性があります。
次の3つの観察結果を組み合わせて判断します。
- バルブへの指令と実際の状態を確認します。
- 症状を再現しながら、AポートとBポートの圧力、およびシリンダ位置を同期して記録します。
- アクチュエータを切り離し、供給圧力、パイロット状態、温度、バルブ位置、測定方法を維持したまま、メーカー承認の漏れ試験を繰り返します。
アクチュエータを定格に適合した試験治具に置き換えたときに排気流が止まる場合は、下流回路を詳しく調べる必要があります。アクチュエータを取り外しても同じ排気流路の流れが続く場合は、バルブまたはマニホールド境界の疑いが強まります。試験では、同じ圧力、バルブ状態、温度、測定方法を維持する必要があります。
シリンダドリフトの切り分けガイドでは、同期した圧力データと位置データを用いて、動きと原因を区別する方法を説明しています。アクチュエータを切り離した後も疑いが残る場合は、より広範な空気圧シリンダの内部漏れガイドを参照してください。
バルブに触れる前に安全な試験境界を確立します
OSHA条項29 CFR 1910.147(d)(5)は、保守作業前に、危険となり得る蓄積エネルギーまたは残留エネルギーを放出、切断、拘束、あるいはその他の方法で安全な状態にすることを求めています（OSHA 1910.147、2026年閲覧）。バルブ漏れ試験では、電気指令、パイロットエア、封入圧力、重力、ばね、吊り荷を管理しなければなりません。
機械で承認されたエネルギー管理手順に従ってください。回路を再加圧・再通電できるすべてのエネルギー源をロックアウトし、危険な荷重を機械的に支持し、確認済みの安全な経路から封入空気を排出し、適切な計器で隔離を確認します。PLC出力をOFFにしたり非常停止ボタンを押したりしただけでは、必ずしもエネルギー隔離装置として機能しません。診断測定によっては、管理された加圧が必要です。その作業は、定格に適合した継手、ガード、校正済み計器、明確な立入禁止区域、および通電・加圧状態での診断を許可された担当者を定めた、文書化済み試験手順に基づいて実施してください。場当たり的なポートプラグを使用したり、加圧中に継手を緩めたり、「空気の行き先を確認する」ためにバルブを分解したりしないでください。
ISO 4414:2010は、空気圧システムの重大な危険源を対象とし、その適用範囲には設計、据付け、調整、保守、信頼性の高い運転、エネルギー効率が含まれます（ISO 4414:2010、2021年確認）。機械のリスクアセスメントとバルブメーカーの指示を併用してください。一般的なブログ手順も、単一の圧力値も、それらに代わるものではありません。
開始前に、安全な試験境界について次の項目を記録します。
- 機械の状態
- 許容される動作、および拘束した荷重
- 最新の回路図に示された供給、パイロット、排気、下流の各接続
- バルブの完全な品番、シール形式、センタ状態、マニホールドステーション、パイロット方式
- 圧力測定点、および温度測定位置
- 試験治具の定格、キャップ、ガード、隔離装置、計器レンジ、校正状態
- エネルギー管理の適用、通電・加圧診断の実施、隔離の確認、機械の復旧、および全員が安全な位置にいることを確認した後の試験記録への署名について責任を負う承認済み担当者
実際の漏れ流路を特定できる切り分け試験はどれですか？
SMCはVQ20/30ドライエアバルブシリーズの内部漏れと外部漏れについて、いずれも15 cm³/min以下と記載しています。一方、VX2カタログでは、構造と規定条件が異なるエアバルブ本体について1または15 cm³/minと記載しています（SMC VQ20/30、SMC VX2）。切り分け時には、該当する試験条件を維持する必要があります。
まず、侵襲性の最も低い証拠から確認します。供給圧力、指令電圧、手動操作、パイロット圧力、排気制限を確認してください。変更前に現在の配管へ識別表示を付けます。外部接続部は、承認された外部漏れ試験方法で個別に確認します。継手で気泡が生じれば外部漏れは確認できますが、バルブ内部の流路は特定できません。
次に、境界を1つずつ切り分けます。
| 試験境界 | 一定に保つ条件 | 結果から判断できること |
|---|---|---|
| 機械回路全体 | 指令、負荷、温度、バルブ状態 | 症状の再現性を確認する |
| アクチュエータ接続状態のバルブ | A/B圧力、排気流量、位置 | 症状を作動ポート流路に対応付ける |
| 承認済み試験治具を接続したバルブ | 供給、パイロット、状態、定格に適合したキャップまたはサブベース | バルブをシリンダおよび下流配管から切り分ける |
| 単独試験するアクチュエータ | 荷重拘束、室内圧力、位置 | 方向切換弁を介さずにピストンまたは静止シールのバイパス漏れを試験する |
| ベンチ試験するバルブ | メーカー指定治具および合否判定方法 | 特定のポート間流路を定量化し、製品許容値と比較する |
圧力降下試験で分かるのは、既知の隔離容積から空気が流出したことだけです。流路は特定できません。容積、温度、初期圧力と最終圧力、経過時間、接続されたすべての境界を管理する必要があります。圧力降下式漏れ量計算ツールを使用すると、有効な圧力降下試験を推定自由空気流量へ換算できますが、バルブとシリンダを区別することはできません。
分解調査の証拠から根本原因について何が分かりますか？
SMC VXZSのトラブルシューティング表では、内部漏れを6つの原因群に分類しています。異物、部品の破損または摩耗、振動または衝撃、流体による膨潤、凍結、配管条件です（SMC VXZS取扱説明書、2026年閲覧）。分解調査では、証拠があった位置を損なわずに、これらの仮説を検証する必要があります。
発見時の状態を記録する前にバルブを清掃しないでください。品番、ポート、マニホールド位置、締結部品、ガスケット、スプールの向き、弁座、パイロット流路、付着物を撮影します。汚染が疑われる場合は、上流フィルタの残留物も保管してください。作業台上の粒子だけでは、どこに詰まっていたかを示せない限り、証拠としての価値は限定的です。
| 証拠 | より有力な根本原因仮説 | 追加確認が必要な事項 |
|---|---|---|
| 軟質弁座に残った粒子の圧痕 | 汚染物が完全閉鎖を妨げた | 粒子の材質と上流側の発生源 |
| スプールまたはボアの軸方向傷 | 研磨摩耗、または埋め込まれた異物 | すきま、潤滑状態、対応する残留物 |
| 膨潤、軟化、亀裂があるエラストマー | 流体または洗浄剤との不適合 | シール材質、薬品の特定、温度、曝露時間 |
| マニホールド接合面で切れたOリング | 取付け時の損傷、または位置ずれ | 溝の状態、組立方法、締付け順序 |
| 清浄だが完全に切り換わらないバルブ | パイロット、コイル、手動操作、または排気の問題 | 不具合発生時の電圧とパイロット圧力 |
| さび、水分、または粘着性の油膜 | 空気品質、またはコンプレッサからのキャリーオーバー | 使用点での粒子、水分、油分の測定値 |
SMCのVQC5000取扱説明書は、供給空気中の異物を内部漏れ増加の原因として挙げ、バルブの交換と空気供給系の清掃を指示しています。同じ説明書では、取付けの緩み、ガスケットの挟み込み、継手の損傷、マニホールド漏れを別の境界として扱っています。この区別により、すべての空気損失症状を一律に「シール摩耗」と判断することを防げます。
バルブ汚染の故障解析ガイドを使用して、残留物の位置を、影響を受けたスプールランド、弁座、パイロット絞り、または排気流路と関連付けてください。粒径だけでは因果関係を証明できません。
測定値を該当バルブの正確な仕様と比較します
SMCの公表例には、VX2のあるエアバルブ構造の1 cm³/minから、VQC5000メタルシール仕様の0.5 MPaで各ポート約200 Nccまで幅があります（SMC VX2、SMC VQC5000V）。この差は、定格流量に対する一律の割合を基準にする方法が信頼できないことを示しています。
バルブの合否を判断する前に、次のすべての項目を一致させます。
- モデルコード
- オプションコードとシール材質
- カタログに記載されたスプール、ポペット、ダイヤフラム、またはメタルシールの構造
- 指令位置、非通電位置、手動操作状態、パイロット条件
- 試験したポートの組み合わせと流れ方向
- 測定点での供給圧力、下流圧力、差圧
- 周囲温度と媒体温度
- ANRなどの基準状態換算流量、ならびにカタログに記載された基準条件と単位基準
- 新品、耐久試験後、または使用中の合否条件に加え、計器レンジ、分解能、不確かさ、校正状態、安定化時間、参照仕様を取得した日付
VX2カタログでは、漏れ値を20°Cで測定し、記載された空気用仕様については規定の差圧範囲で測定するとしています。この数値を別のバルブシリーズ、温度、材質、試験状態に転用すると、数値に意味を与える条件が失われます。ISO 19973-2:2015は、空気圧方向切換弁の信頼性に関する試験手順と報告方法を規定し、試験装置としきい値レベルを定めています。この規格は2026年にも再確認されました（ISO 19973-2）。ただし、あるメーカーのモデル別許容値を普遍的な保全基準に変えるものではありません。測定した流路は、「バルブ非通電時のPからAへの漏れ」「指令状態でのBからEBへの漏れ」「マニホールドガスケット部の外部漏れ」のように、明確な言葉で記録してください。「バルブ漏れ」とだけ記載した記録では、修理後に試験を再現したり比較したりできません。
原因を是正し、同じ試験状態で検証します
ISO 8573-1は、圧縮空気の清浄度を粒子、水分、油分という3つの主要汚染物質群で分類しています（ISO 8573-1:2010）。例えばFestoのある方向切換弁データシートでは、作動空気およびパイロット空気にISO 8573-1等級[7:4:4]を指定しており、必要な空気品質が該当製品と用途に依存することを示しています（Festoバルブデータシート、2026年）。
是正では、故障した部品だけでなく、故障を生じさせた条件にも対処する必要があります。
| 確認された原因 | 是正措置 | 検証証拠 |
|---|---|---|
| スプールまたは弁座の異物 | 許可された方法で交換または整備し、ろ過、配管内の異物、侵入源を是正する | 清浄な使用点サンプル、および流路を特定した漏れ試験の再実施 |
| 膨潤または薬品侵食を受けたシール | 適合するバルブとシール材質を選定し、不適合な媒体を除去する | 材質記録、および運転温度で安定した漏れ値 |
| 傷のあるボア、損傷した弁座、摩耗したメタルシール | バルブまたは承認済み内部アセンブリを交換する | モデル許容値を下回る復旧後の測定流量 |
| パイロット圧力不足、またはパイロット排気の閉塞 | パイロット供給と排気能力を復旧する | 最低使用条件で完全に切り換わること |
| マニホールドガスケットの損傷、または組立不良 | ガスケットを交換し、文書化された手順で組み立てる | 接合面に外部漏れがないこと |
| シリンダのピストンバイパス漏れ | バルブではなくアクチュエータを修理または交換する | バルブ単独試験が合格し、シリンダ単独試験で修理を確認できること |
一律のフィルタ等級を指定しないでください。バルブの空気品質要件、使用点流量、許容圧力損失、水分管理、給油方針、汚染源を確認します。ISO圧縮空気品質ガイドでは、粒子、水分、油分の等級を個別に指定する必要がある理由を説明しています。
検証では、元の故障状態を再現してください。同じバルブ位置、ポートの組み合わせ、圧力、温度、保持時間、計器、下流境界を使用します。修理前の試験でBからEBへの流量を測定したにもかかわらず、修理後に供給圧力しか記録していない場合、元の証拠に対して修理を検証したことにはなりません。
品番、判明している場合は使用時間またはサイクル数、空気品質の状態、症状、測定した漏れ流路、根本原因の証拠、是正措置、復旧後の結果を、簡潔な故障記録として残してください。これにより、単なる交換作業を、繰り返し発生する汚染、組立、用途上の問題を明らかにできるデータへ変えられます。
バルブ内部漏れに関するFAQ：保全担当者が確認すべき事項
SMCのVQC5000取扱説明書では、あるメタルシール仕様について0.5 MPaで各ポート約200 Nccを正常範囲としています。一方、VQ20/30カタログの記載は15 cm³/min以下です（SMC VQC5000V、SMC VQ20/30）。したがって、以下の回答ではモデル固有の許容値と管理された境界を前提とします。
排気ポートから空気が流れていれば、バルブ故障と判断できますか？
いいえ。SMCは、シリンダのピストンバイパス漏れによってBポートの空気がバルブを通りEAへ流れる5ポート回路を示しています。指令とポート圧力を確認してから、承認済み治具でアクチュエータを切り離してください。組み立てられた機械で聞こえる音よりも、バルブ単独試験で排気流が持続することの方が強い証拠になります。
バルブ内部漏れの許容量はどの程度ですか？
該当モデルの正確な仕様と試験条件を使用してください。SMCの公表例には、構造と条件が異なる製品について、1 cm³/min、15 cm³/min、各ポート約200 Nccなどがあります。定格流量に対する割合や工場全体で一律に定めた圧力降下限度は、製品で指定されたポート、圧力、温度、バルブ状態の代わりにはなりません。
圧力降下試験だけでバルブ内部漏れを特定できますか？
いいえ。圧力降下から分かるのは、既知の隔離容積から空気が流出したことです。競合する境界を管理しない限り、バルブ流路、シリンダのバイパス漏れ、継手漏れ、温度変化による圧力変動を区別できません。容積、圧力基準、温度、経過時間、接続されたすべての部品を記録した後に限り、圧力降下を推定流量へ換算してください。
漏れのある空気圧バルブは修理すべきですか、それとも交換すべきですか？
メーカーの整備方針に従ってください。承認済みのスプール、シール、パイロット、ガスケットキットが用意されているバルブもあれば、アセンブリ単位でのみ交換するバルブもあります。ボアに傷がある場合、弁座が損傷している場合、または整備不可のバルブは交換してください。漏れ流路が確認され、承認済み部品と手順があり、作業後に同じ合否判定試験へ合格した場合に限り、修理は妥当と判断できます。
汚染が根本原因であることをどのように確認できますか？
残留物を故障箇所と関連付けます。弁座に残った粒子の圧痕、スプールランドに沿った方向性のある傷、パイロット流路を塞ぐ異物は、フィルタが汚れているという事実だけよりも強い証拠です。位置を保存し、上流側サンプルと比較し、必要に応じて材質を特定して、発生源の是正後に流路を特定した漏れ試験を繰り返してください。
出典および技術資料
- SMC、3/4/5ポート電磁弁FAQ：排気ポートの流れがシリンダ内部漏れに起因する場合がある理由を説明しています。2026-07-22閲覧。
- SMC、VQC5000V取扱説明書：製品固有のメタルシール漏れ、マニホールド不具合、汚染に関するトラブルシューティングを記載しています。2026-07-22閲覧。
- SMC、VQ20/30カタログ：該当するドライエアバルブシリーズの内部漏れおよび外部漏れ許容値を記載しています。2026-07-22閲覧。
- SMC、VX2エアバルブカタログ：構造別の漏れ量と基準条件を記載しています。2026-07-22閲覧。
- SMC、VXZS取扱説明書：内部漏れの原因・対策表を収録しています。2026-07-22閲覧。
- ISO 4414:2010、空気圧流体動力—一般規則および安全要求：空気圧システムの安全および保守に関する適用範囲を示しています。2026-07-22閲覧。
- ISO 19973-2:2015、試験による機器信頼性評価—方向切換弁：信頼性試験の手順、装置、しきい値、報告方法を規定しています。2026-07-22閲覧。
- ISO 8573-1:2010、圧縮空気—汚染物質および清浄度等級：粒子、水分、油分の清浄度等級を規定しています。2026-07-22閲覧。
- OSHA、29 CFR 1910.147：危険エネルギーと空気圧残留圧力の管理について規定しています。2026-07-22閲覧。
- Festo、空気圧用電磁弁データシート 534560：モデル固有の作動空気およびパイロット空気の等級を記載しています。2026-07-22閲覧。