ソレノイドバルブの電圧許容差とは、規定された使用条件でコイル端子に印加できる、特定のコイル・バルブ構成の許容電圧範囲です。 一律の±10%ではありません。出力OFF時に24 VDC電源が24.0 Vを示しても、励磁したコイルには、出力トランジスタ、長いケーブル、コネクタ抵抗、共有負荷、電流制限ドライバによって低い電圧しか届かない場合があります。設置済みバルブは、公表範囲の両端で確実に吸引・保持・復帰し、熱限界内に収まることを実証する必要があります。コイルが実際に電圧を受ける位置で測定してください。
要点
- SMCの一シリーズは-15～+10%を許容しますが、他の公表コイルは±10%です。
- 吸引時には保持時より大きな電流が必要になる場合があります。
- 電源だけでなく、励磁中のコイル端子で電圧を確認します。
- 実際の差圧条件で、高温時と低温時の作動を検証します。
ソレノイドバルブの電圧許容差が機種ごとに異なる理由
SMC VS4は-15～+10%を許容し、Bürkert Type 5411は±10%を規定しています（SMC、Bürkert、2026年参照）。どちらにも24 VDC仕様があるため、呼び電圧だけでは許容範囲を決められません。必ず正確な型式の資料を使います。
24 VDCでは、SMCの下限は20.4 V、±10%のFesto VUVG例は21.6 Vです（Festo、2026年参照）。上限はいずれも26.4 Vです。ASCO Series 275/375はさらに別の境界を示し、記載された12または24 VDC仕様は+10%/-5%、指定AC仕様は+10%/-15%です。したがって24 VDC例の下限は22.8 Vで、SMC下限より2.4 V高くなります（ASCO、2026年参照）。この算術比較は資料間の違いを示すだけで、別機種を承認するものではありません。
交換RFQを検討してきた経験では、「±10%」だけの記載は答えより疑問を増やします。有効な記録では、その割合をコイル型式とバルブ型式に結び付けます。続いて電気方式、周波数、コネクタ、サージ抑制、デューティ定格、周囲温度範囲、差圧、パイロット条件、資料改訂番号を記録します。これがなければ、保全担当者が外形互換でも別の電圧範囲を持つコイルを取り付けるおそれがあります。復帰挙動や認証が機械試験合格品と異なり、温度能力も設備条件を満たさない可能性があります。
低電圧は吸引時に何を変えるのか？
Festoは吸引電流と保持電流を分けています。2024年のあるデータシートは、公称吸引電流138 mAを最大70 ms、その後の低減電流を50 mAと規定しています。低電圧の影響が最も大きいのは、アーマチュアが着座して始動区間を終える前です（Festo、2024年）。
吸引時は負荷が大きくなります。初期エアギャップでは静止摩擦とばね荷重が動きに抵抗し、直動要素には圧力力も対抗します。パイロット式では最低差圧とパイロット流量も必要です。アーマチュアが着座すると磁気ギャップが小さくなり、より低い保持電流で済む場合があります。励磁が弱いと、うなりやチャタリング、動作遅れが生じ、クリック音がしても指令した空圧流路が成立しないことがあります。音はどこかで衝突したことしか示さず、スプール全行程やパイロット切替は証明しません。出口圧力と必要流量も未確認です。ソレノイドのトラブルシューティング手順で原因を切り分けてください。
よく使われる電流二乗の磁力関係は、一次判定モデルとして扱います。低温抵抗が一定なら、電圧90%で電流も90%となり、理想的な電流二乗項は81%まで低下します。実機では、作動ギャップ、鋼材飽和、漏れ磁束、磁極形状によって曲線が変わり、ばね荷重、摩擦、圧力、温度、ドライバ波形も別の不確かさを加えます。力-ストローク法の詳細はプランジャ推力ガイドを参照してください。
コイルが高温になると電圧余裕が小さくなる理由
NISTは、20°C基準の標準焼鈍銅の抵抗温度係数を 0.00393,\mathrm{^\circ C^{-1}}$ としています（NIST、2026年参照）。この影響は測定可能です。巻線温度が一次近似で60°C上昇すると抵抗は約23.6%増え、端子電圧が一定でもDC電流と吸引余裕は低下します。
電圧駆動DCコイルでは、設置状態の電気条件から始めます。
は巻線温度 における電流です。励磁中に測定した端子電圧を 、高温巻線抵抗を とします。この式はACの誘導性インピーダンスと電流制御PWM動作を含みません。端子電圧一定で抵抗が23.6%増えると、理想比は です。この結果を保証された19.1%の推力低下と言い換えてはいけません。電流から推力への変換はアーマチュア位置と磁気回路形状で決まり、飽和と漏れ磁束も影響します。
コイル表面温度は巻線温度ではなく、公称ワット数から高温吸引電流も分かりません。媒体温度とソレノイド動作では、組立品定格と混同しない再現性のある抵抗測定診断を説明しています。
間欠的な温間故障を調べる際、低温ベンチ結果は基準にすぎません。決定的な試験は、デューティと周囲条件でコイル温度が安定した後に、公表下限電圧を印加することです。電源電圧が変わらなくても、低温時に合格した機器が徐々に温まり、電流余裕を失う場合があります。コイル端子電圧・電流を、巻線温度推定値、入口圧力、出口圧力、指令信号、確認したバルブ状態と同じ時間軸で記録します。これにより、電気的境界と圧力・機械問題を区別できます。
コイル端子までの電圧損失を見つける方法
SMCはSYシリーズのある省電力回路で約0.5 Vのトランジスタ電圧降下を示し、許容変動確認に含めるよう指示しています（SMC SY注意事項、2026年参照）。呼び24 V回路では、ケーブルやコネクタ損失を加える前に約2.1%を消費します。
実負荷時の電圧収支は次式で確認します。
は指令中の電源電圧です。各降下項はPLCまたはドライバ出力、ケーブル往復導体、接点またはコネクタを表します。確認済みの直列要素も加えます。コイル端子間で直接測定すれば、個別仮定に隠さず合計結果を把握できます。
診断時は、該当する高温または低温ソーク後の最初の指令を捕捉します。サイクル運転中と隣接負荷切替時にも繰り返します。測定帯域も重要です。応答の遅い表示器は短い吸引時電圧低下を平均化し、PWMピークを見えなくすることがあります。非励磁抵抗や導通試験では隔離が必要です。励磁中の電圧・電流測定は、有資格者が設備の電気安全手順に従って実施します。漏れ電流は復帰を遅らせたり、低消費電力オペレータを部分励磁状態に保ったりするため、OFF時も別に記録します。
AC、DC、電流制御コイルをどう扱うべきか？
電気構成が変われば試験も変わります。ASCOの一つのバルブシリーズはDCを+10%/-5%、ACを+10%/-15%としています。TI DRV110はピーク電流を印加した後、より低い保持電流へ切り替えます（ASCO、Texas Instruments、2026年参照）。異なる電気システムなので、一つの電圧-推力則で三者を説明できません。
| コイルまたはドライバ方式 | 確認項目 | よくある誤った近道 |
|---|---|---|
| 単純なDC抵抗コイル | 実負荷端子電圧、高温抵抗、吸引電流、定常電流、デューティ | 低温時の銘板ワット数を全温度に適用 |
| ACコイル | 電圧、周波数、突入電流、保持電流、アーマチュア着座、シェーディング部品 | DC抵抗負荷として扱う |
| ピーク・ホールドドライバ | 最小ピーク電流、ピーク時間、保持電流、PWM動作、故障保護 | 遅い計器で平均電圧だけを確認 |
| パイロット作動弁 | 全電気確認に加え、最低パイロット差圧と排気条件 | 切替失敗をすべて電気故障と判断 |
サージ抑制部品も回路を変えます。ダイオードやツェナーは復帰時間を変え、バリスタや電子クランプはコントローラ側電圧に影響します。バルブと出力モジュールの指示を一組として扱います。ACとDC仕様は同じボディでも、周波数、コネクタ、サプレッサ、交換型式が異なる場合があります。タイミングを受入条件にする場合はソレノイド応答時間ガイドを、電気構成はAC・DCコイル比較を参照してください。
電圧許容差の試運転試験マトリクス
BürkertはType 5411について、20°C、入口6 bar、差圧1 bar、定格電圧で開時間50 ms、閉時間30 msと記載しています（Bürkert、2026年参照）。この条件により、カタログ時間は試験基準であり、機械上の保証値ではありません。
公表限界内で試験してください。破壊限界を探したり人工故障を作ったりするために、定格外で機器を駆動してはいけません。
| 試験状態 | 電気条件 | 空圧・温度条件 | 受入証拠 |
|---|---|---|---|
| 識別確認 | 正確なコイル電圧、AC/DC、周波数、コネクタ、ドライバ | 正確なバルブ型式と機能 | 設置部品が承認資料と一致 |
| 低温始動 | 公表下限電圧 | 最低周囲温度、初回指令、最悪有効圧力 | チャタリングなく完全に切替・復帰 |
| 高温吸引 | コイル端子での公表下限電圧 | 安定デューティ、最大有効周囲温度・差圧 | 電流と空圧状態が受入限界内 |
| 上限電圧 | 公表上限 | 最大デューティ・周囲温度 | 異常電流、温度、騒音、漏れ、復帰失敗なし |
| 共有負荷イベント | 観測最小電源電圧 | 他の出力・アクチュエータ作動中 | 端子電圧と切替が限界内 |
| OFF状態試験 | 出力OFF指令 | 最悪漏れ電流経路と高温コイル | 必要時間内に復帰 |
| 繰返し | 指定サイクルでの境界電圧 | 実負荷、パイロット圧、排気、流量 | 切替抜けや進行性ドリフトなし |
受入結果は、電気的境界と空圧結果の二つを定義します。「電源が21.6 V以上」だけでは、対象バルブが別範囲を使う場合やコイル端子を測定していない場合に不十分です。クリック音だけでも、出口圧力が指令流路を確認していなければ不十分です。コネクタや空気配管を開く前に、設備の承認手順で危険な電気エネルギーと残留空圧を隔離します。OSHA 29 CFR 1910.147は保守中の予期しないエネルギーを扱い、活線診断には有資格者向けの別管理手順が必要です（OSHA、2026年参照）。
電圧条件が厳しいソレノイドバルブのRFQに含める事項
引用した24 VDC例の下限は20.4～22.8 Vです。この2.4 V差は、「24 VDCソレノイドバルブ」とだけ要求するのではなく、完全な組立品・ドライバ構成と、許容範囲の根拠となる資料改訂をRFQで特定すべき理由を示します。
サプライヤーには次の条件を提示します。
- バルブ機能と通常状態、
- バルブ、コイル、コネクタの完全型式と必要な故障時状態、
- 機械で測定した電源最小・最大値、AC/DC方式、周波数、
- PLCまたはドライバ型式、出力回路、使用可能電流、内部電圧降下、チャンネル構成、短絡挙動、保護方式、PWM周波数、ピーク電流・時間、保持電流、診断漏れ電流、
- 導体サイズと回路全長、
- コネクタ表示、サージ抑制部品、接点定格、端子材質、想定OFF時漏れ、
- 連続デューティ、指令頻度、励磁時間、局所周囲温度範囲、筐体換気、隣接熱源、
- 媒体、検証圧力範囲、最低パイロット差圧、必要流量、排気制限、汚染管理、取付方向、
- 測定可能な吸引、復帰、出口圧力、応答時間基準、
- 適用認証と交換品トレーサビリティ。
サプライヤーには正確な発注型式と適用資料改訂の回答を求めます。外形適合は電気的同等性ではありません。代替品は電圧範囲、電流波形、復帰時間、コネクタ極性、周波数互換性、熱限界、サージ抑制挙動、認証状態を変える可能性があります。残る機能、圧力、流量、インターフェース、故障状態の確認にはOEMソレノイド互換性ガイドを使用してください。
ソレノイドバルブの電圧許容差に関するFAQ
引用した4社例では、呼び24 VDCの下限は20.4～22.8 Vです。以下では、機種限界、設置回路の電圧損失、コイル温度を分け、電気測定を空圧負荷と指令状態の実証へ結び付けます。
ソレノイドバルブにはどの電圧許容差を指定すべきですか？
対象コイルとバルブ型式の公表範囲を指定し、適合するドライバとコネクタを確認します。デューティ、周囲温度、差圧、認証条件も定格の一部です。一律の±10%で代用せず、プロジェクト限界を公表範囲内に置き、測定可能な試運転基準を定めてください。
ソレノイドバルブの電圧はどこで測定すべきですか？
吸引時と定常時に、励磁中のコイル端子間で直接測定します。最大共有負荷時にも繰り返し、所定の高温・低温ソーク後にも同じ点を捕捉します。電源測定だけでは、出力トランジスタ、ケーブル往復導体、端子、コネクタ、直列保護部品の損失は分かりません。
24 VDCソレノイドバルブは20 Vで作動できますか？
設置条件でその値を許容することが対象メーカー資料に明記されている場合に限ります。引用したSMC範囲の下限は20.4 V、ASCO DC例は22.8 Vであり、20 Vはどちらにも入りません。呼び電圧や別シリーズの限界では設置品を承認できません。
ソレノイドがクリックしても空気が流れないのはなぜですか？
クリック音は流量の証明ではありません。実負荷時のコイル電圧・電流を確認し、パイロット差圧を確認しながら入口・出口圧力を測定します。手動操作、スプールまたはポペット移動、排気制限、汚染で残りの原因を切り分けます。電気損失と空圧負荷が重なり、生産時だけ現れる故障もあります。
過電圧を加えると必ずソレノイドコイルが焼損しますか？
直ちに焼損するとは限りませんが、公表上限を超える運転は承認外で、コイルとドライバに応じて電気入力または熱ストレスが増えます。実端子電圧、電流、デューティ、周囲温度、放熱、保護動作を確認し、損傷コイルは原因と設置条件全体を記録してから交換します。
出典と技術資料
- SMC、Series VS4直動形ソレノイドバルブカタログ。定格電圧と許容変動-15～+10%。2026-07-22参照。
- SMC、Series SY製品個別注意事項。省電力回路タイミング、トランジスタ電圧降下、サージ抑制。2026-07-22参照。
- Festo、VACF-B-R4ソレノイドコイルデータシート、2024年12月。±10%変動、公称吸引電流、低減保持電流。2026-07-22参照。
- Festo、VUVG-LK10ソレノイドバルブ技術データ。24 VDCコイル、許容変動±10%。2026-07-22参照。
- Bürkert、Type 5411データシート。電圧許容差と切替時間試験条件。2026-07-22参照。
- Emerson ASCO、Series 275/375カタログ。機種別AC・DC電圧範囲。2026-07-22参照。
- Texas Instruments、DRV110。ピーク・ホールドコントローラ。2026-07-22参照。
- NIST、Copper Wire Tables、Circular 31。標準焼鈍銅の抵抗温度係数。2026-07-22参照。
- OSHA、29 CFR 1910.147 危険エネルギー管理。保守作業のエネルギー管理要求。2026-07-22参照。