SIL定格電磁弁は、安全計装機能（SIF）で使用するための機能安全上の根拠が示されたバルブを指す、購買でよく使われる表現です。厳密には、完成したループのSILを電磁弁単体が決めるわけではありません。IECはSILを安全機能の属性と定義しており、達成されるレベルは、設置された機能全体とそのライフサイクル管理によって決まります（IEC、2022年）。
この違いによって、購買時の問い方が変わります。「このバルブはSIL 2ですか、SIL 3ですか」と聞くだけでは不十分です。どのバルブ構成が評価されたのか、どの安全動作を担うのか、どの故障データと制約が適用されるのか、センサから最終要素までの計算にどう寄与するのかを確認してください。
要点
- IECは4段階のSILを定義しますが、SILが属するのは単独のバルブではなく安全機能です。
- PFDavgまたはPFH、アーキテクチャ上の制約、系統的能力、証明書の正確な適用範囲を一緒に確認します。
- プルーフテストはカバーされた潜在故障を見つけますが、誤ったフェイル状態やシステムアーキテクチャを修正するものではありません。
実務上は、根拠の範囲を限定して解釈するのが適切です。「SIL capable」と記載された電磁弁は、文書化された条件の下で、記載されたレベルまでの機能に使用できる可能性があります。しかし、そのバルブを使うすべての回路が同じリスク低減を達成するという普遍的な保証ではありません。
「SIL定格電磁弁」は実際には何を意味するのか？
IEC 61508はSIL 1からSIL 4までの4段階の安全度水準を定義し、SILは安全機能の属性であるとしています（IEC、2022年）。したがって、バルブの証明書はシステム計算を裏付ける資料であり、計算、統合ルール、妥当性確認、保全、変更管理に置き換わるものではありません。
メーカーは、見た目は似ていても意味の異なる表現をいくつか使います。
| サプライヤーの表現 | 実務上の解釈 | 購入者が確認すべきこと |
|---|---|---|
| SIL capable | 定義された制約の下で、評価済み製品を記載されたSILまで使用できる可能性がある | 正確な型式、回路機能、系統的能力、アーキテクチャ、安全マニュアル |
| SIL 2またはSIL 3のSIFで使用可能 | 対象レベルのSIFに対して、製品がデータと制約を提供する | 完成したSIFがPFDavg/PFH、アーキテクチャ、系統的要件を満たすこと |
| IEC 61508 certified | 証明書が定義された製品範囲と評価済み能力をカバーする | 発行機関、証明書の改訂、対象オプション、関連安全マニュアルの有効性 |
| Proven or justified by prior use | 製品認証の代わりに用途実績の根拠を使う | 類似サービス、使用環境、故障履歴、変更管理、文書化された正当化 |
証明書に書かれた正確な表現が重要です。たとえばEmersonはASCO Series 327を「SIL capable」と記載し、Bürkertは、指定された単安定Type 6519の機能が安全システムのアーキテクチャに応じてSIL 2を達成できると説明しています（Emerson ASCO Series 327、2026年；Bürkert Type 6519、2026年）。どちらの記述も、すべての設置が自動的にそのレベルを達成するとは述べていません。
SIFの中で電磁弁はどこに位置するのか？
プロセス産業のSIFは通常、センサ、ロジックソルバ、最終要素という3つの機能ブロックにまたがります。IEC 61511は、SISにはセンサから最終要素まで各SIFを実行するために必要なすべての機器が含まれると定めています（IEC 61511-1、2016年）。電磁弁は通常、その最終要素チェーンの一部にすぎません。
圧力がトリップ点を超えたときにプロセスバルブを閉じる必要がある緊急遮断を考えてみましょう。
- トランスミッタがプロセス状態を検出します。
- 安全ロジックソルバがトリップを評価します。
- 出力回路が電磁弁への電力状態を変更します。
- 電磁弁が計装空気を切り替える、または排気します。
- 空圧アクチュエータが動きます。
- プロセスバルブが定義された安全位置に到達します。
- 必要に応じて位置フィードバックが結果を確認します。
最終要素の範囲には、配線、端子、電源、パイロットエア用フィルタ、チューブ、ブースタ、クイックエキゾースト、サイレンサ、機械的リンク機構も含まれる場合があります。電磁コイルが正常に動作していても、詰まった排気、低いパイロット圧力、誤ったスプール機能、固着したアクチュエータによって遮断動作が失敗することがあります。
通常のポートとコイルの動作については、空圧電磁弁が圧縮空気を制御する仕組みの別ガイドを参照してください。機能安全のレビューは、その基本動作を理解した後に始まります。
SIL 1、SIL 2、SIL 3、SIL 4の目標故障指標
4つのSIL帯域は、それぞれ目標故障指標の1桁分をカバーします。低頻度要求の安全機能にはIEC 61508のPFDavgを使い、高頻度要求または連続動作の機能には1時間当たりのPFHを使います。以下の範囲は、単独の汎用バルブではなく、完全な安全機能に適用されます（IEC、2022年；ABB SIL Safety Manual、2025年）。
| SIL | 低頻度要求 PFDavg | おおよそのリスク低減係数帯域 | 高頻度要求または連続 PFH |
|---|---|---|---|
| SIL 1 | 10⁻²以上かつ10⁻¹未満 | 10超～100 | 10⁻⁶以上かつ10⁻⁵未満／時 |
| SIL 2 | 10⁻³以上かつ10⁻²未満 | 100超～1,000 | 10⁻⁷以上かつ10⁻⁶未満／時 |
| SIL 3 | 10⁻⁴以上かつ10⁻³未満 | 1,000超～10,000 | 10⁻⁸以上かつ10⁻⁷未満／時 |
| SIL 4 | 10⁻⁵以上かつ10⁻⁴未満 | 10,000超～100,000 | 10⁻⁹以上かつ10⁻⁸未満／時 |
これは目標帯域であり、業界を表すラベルではありません。化学プラントだから自動的にSIL 2になるわけでも、電力用途だから自動的にSIL 3になるわけでもありません。ハザード分析とリスク評価によって必要な安全動作とリスク低減量を定め、その要件を完全な機能が満たすことを設計で示す必要があります。
PFDavgの予算全体を電磁弁に割り当てないでください。センサ、ロジックソルバ、遮断経路に含まれるすべての要素が合計値に寄与します。プロジェクトの計算には、配分方法、故障率、テスト間隔、修理の前提、診断カバレッジ、共通原因の前提、ミッション時間を明記してください。
バルブ適合性を確認する4つの根拠
SIFは、数値テストを1つ通ればよいわけではありません。現在のexidaガイダンスは、IEC 61511の設計要件としてPFDavgまたはPFH、アーキテクチャ上の制約、系統的能力の3項目を示しており、用途適合性も追加のエンジニアリング確認になります（exida、2025年）。PFDavgの計算だけに合格しても不十分です。
1. どのランダムハードウェア故障データを適用するのか？
危険検出故障率、危険未検出故障率、必要に応じた安全故障データ、診断の前提、使用寿命、データの出所を要求してください。値がFMEDA、フィールド返却品の分析、使用実績の根拠、その他の文書化された方法のどれに基づくかを確認します。
PFDavgは、見出しに示された故障率だけでは決まりません。プルーフテスト間隔、プルーフテストカバレッジ、診断、修理時間、投票アーキテクチャ、共通原因の前提によって結果は変わります。マーケティングページの数値を写すのではなく、安全マニュアルの条件を使ってください。
2. どのアーキテクチャ上の制約が適用されるのか？
ハードウェアフォールトトレランス（HFT）は、安全機能が失われる前に許容できるハードウェア故障の数を表します。安全故障割合（SFF）は、アーキテクチャ評価の一つのルートで使用されます。どちらも単独の信頼性スコアではなく、SFFの値が100%を超えることもありません。
電磁弁を2台に増やしても、自動的にSIL 3になるわけではありません。1oo2構成は遮断動作の危険故障確率を下げる可能性がありますが、誤トリップを増やしたり、共通のパイロットエア、電源、排気、汚染を共通原因経路にしたりすることがあります。2oo2構成はさらに異なる挙動になります。安全要求では、意図する投票方式と故障時の応答を定義しなければなりません。
3. どの系統的能力がサポートされているのか？
系統的能力は、ランダム故障の計算では捉えられない設計、仕様、製造、存在する場合のソフトウェア、文書、ライフサイクル管理を扱います。証明書に記載された系統的能力、製品改訂、制約、承認済みの変更プロセスを確認してください。
4. 実際の使用条件にバルブは適合するのか？
機能安全のデータは、圧力、温度、媒体、流量、電気的デューティ、侵入保護、危険場所、材料の制限を上書きしません。評価された運転条件の外で使われる適格バルブは、故障データの前提を維持できません。
証明書を最も速く確認する方法は、正確な発注コード、正確な安全動作、正確な運転範囲、正確な保全前提を4方向で突き合わせることです。ブランド名とシリーズ名だけが一致するファミリーブローシャでは、SIFの設計記録に必要な確実性が不足します。
バルブ機能と無励磁状態は安全性にどう影響するのか？
Bürkert Type 6519は3/2、5/2、5/3の3つの方向制御機能を備えていますが、SIL 2の記載は指定された単安定回路機能C、D、Hに限定され、アーキテクチャにも依存します（Bürkert Type 6519、2026年）。したがって、ポート数やNAMUR取付パターンだけでは、プロセスの安全状態を定義できません。
まず、必要なプロセス結果から始めます。
- プロセスバルブは閉じる、開く、保持する、排気する必要がありますか？
- 電源を失った後に何が起きなければなりませんか？
- 計装空気を失った後に何が起きなければなりませんか？
- 閉じ込められた圧力、詰まったサイレンサ、ブースタが動作を妨げる可能性はありますか？
- スプリングリターンはあり、要求される方向にプロセスバルブを動かしますか？
- システムは動作失敗を検出する必要がありますか、それとも動作指令だけでよいですか？
無励磁トリップは、電源喪失が安全動作を開始するため一般的です。しかし、常に安全とは限りません。別のハザードであれば励磁トリップが正当化されることもあります。判断は安全要求仕様に記載し、応答時間、漏れ限界、最終位置、リセット動作、診断要件と一緒に管理してください。
3/2ノーマルクローズドバルブは、無励磁時にスプリングリターンアクチュエータを排気できます。5/2単安定バルブは複動アクチュエータを定義位置へ動かせます。5/3のセンター状態はポートを遮断、排気、加圧でき、これらは故障時に大きく異なる挙動を生みます。NAMUR電磁弁ガイドでは、機械的インターフェースと回路機能の境界を説明しています。
標準電磁弁を安全計装機能で使用できるのか？
現在のexidaガイダンスにおけるIEC 61511の機器適格性確認には、必要な能力についてIEC 61508認証デバイスを使う方法と、使用実績に基づく正当化を文書化する方法の2つがあります（exida、2025年）。認証されていないバルブが自動的に禁止されるわけではありませんが、根拠のない経験や頻繁なテストは使用実績の証拠になりません。
使用実績による正当化は、用途に固有でなければなりません。十分に類似したサービス条件、運転プロファイル、環境、故障モード、組織的管理を示す必要があります。信頼できる運転履歴、故障報告、構成管理、関連する系統的故障が許容範囲で管理されている根拠も必要です。
発注コードが変更されていたり、現場故障が一貫して記録されていなかったり、サービス条件がばらついていたり、返却品が保証目的でしか分析されていなかったりすると、このルートは難しくなります。認証は根拠資料を簡素化しやすいものの、認証デバイスでも用途確認と完全なSIF計算は必要です。
したがって、購買判断では次の3つの問いを分けて考えます。
- 正確なデバイスは、系統的故障要件に対して適格性が確認されていますか？
- ランダムハードウェア故障データはSIF計算を裏付けますか？
- 設置済みアーキテクチャは、必要な制約と安全動作を満たしますか？
どれか一つでも答えがなければ、見積書に「SIL rated」と書かれているだけでは不十分です。
プルーフテストは実際に何を維持するのか？
ASCO電磁弁のプルーフテスト補足資料では、テスト間隔はSIFの信頼性計算に使用した間隔以下でなければならないとしています。製品固有のガイダンスは、年1回の現地点検を推奨し、文書化された構成では点検間隔の上限を5年としています（Emerson、2020年）。これらの数値は、すべてのバルブに共通する間隔ではありません。
プルーフテストは、自動診断で明らかにならなかった危険な未検出故障を探します。有効な手順では、次の項目を定義します。
- 対象とするバルブ構成と安全動作;
- テスト中にSIFをバイパスする方法、またはプロセスを保護する方法;
- 電気的な無励磁化と空圧応答の確認;
- アクチュエータとプロセスバルブの動作合格基準;
- 汚染、腐食、水分、ポート詰まりの点検;
- PFDavg計算で使用するプルーフテストカバレッジ;
- 復旧、バイパス解除、独立確認;
- 故障の記録と信頼性データへのフィードバック。
テスト頻度を上げると、カバーされた潜在故障が隠れたままになる時間を短縮できます。しかし、製品の系統的能力を変えたり、誤ったアーキテクチャを直したり、手順で動かしていない故障モードを証明したりはできません。部分ストロークテストは一部の動作故障に対する診断カバレッジを高めることがありますが、要求された安全動作の完全なテストに置き換わるものではありません。
保全による変更も重要です。コイル、シールキット、コネクタ、潤滑剤、手動オーバーライドを交換すると、組立品が評価済み構成の外に出る可能性があります。安全関連の代替品はサイトの変更管理プロセスで扱い、証明書、安全マニュアル、テスト手順を設置資産の記録とともに保管してください。
規格の境界：IEC 61511、IEC 62061、ISO 13849
IEC 61511はプロセス産業のSIS用途を扱います。一方、ISO 13849-1:2023は、空圧技術を含む機械の高頻度要求および連続モードの安全関連制御システムに適用されます。ISOは同版の適用範囲から低頻度要求動作を明示的に除外しています（IEC 61511-1、2016年；ISO 13849-1、2023年）。
用語を選ぶ前に、用途の境界を確認してください。
| 用途の文脈 | 主な規格体系 | 一般的な完全性の表現 |
|---|---|---|
| プロセス遮断、バーナートリップ、HIPPS、緊急隔離 | IEC 61508体系内のIEC 61511 | SILとPFDavgまたはPFH |
| 機械ガード、危険動作防止、空圧エネルギー排出 | 適用される機械規格に応じたISO 13849-1またはIEC 62061 | 通常は高頻度要求／連続指標によるPLまたはSIL |
| 爆発性雰囲気 | ATEX、IECEx、または国内のHazLoc規則 | 機器保護表示であり、機能安全の完全性ではない |
IEC 62061は機械の安全関連制御システムについて、設計、統合、妥当性確認の要件を定め、現在は非電気技術も適用範囲に含めています（IEC 62061、2026年）。安全排気弁を空圧機械のガードに統合するガイドでは、機械ガード側を詳しく説明しています。
ATEXまたはIECExの承認が答えるのは、指定された爆発性雰囲気に機器が適合するかという別の問いです。必要な完全性で指定された遮断機能をバルブが実行できることを証明するものではありません。ATEX・HazLocバルブ仕様ガイドで、これらの表示を別途確認する方法を説明しています。
SIL電磁弁のRFQには何を含めるべきか？
有効なRFQには、要求するSIL番号を1つ書くだけでは足りません。SIFはPFDavg/PFH、アーキテクチャ、系統的要件を満たす必要があるため、購入者は代替品を承認する前に少なくとも10項目の根拠情報を要求すべきです（exida、2025年）。これにより、広い製品ファミリーの認証を、承認済みの設置構成と取り違えることを防げます。
| RFQ項目 | 必要な情報 |
|---|---|
| 安全機能 | 開、閉、排気、保持、隔離の別、トリガ、安全状態 |
| 適用規格 | IEC 61511、IEC 62061、ISO 13849、その他の適用規格 |
| 必要な完全性 | 目標SILまたはPL、要求モード |
| 正確なハードウェア | メーカー、シリーズ、完全な発注コード、改訂、付属品 |
| 証明書の範囲 | 発行者、証明書番号、対象型式／オプション、系統的能力 |
| 信頼性データ | 故障率、使用寿命、FMEDAまたは評価報告書の参照 |
| アーキテクチャ | 1oo1、1oo2、2oo2などの構成、診断、共通原因対策 |
| 空圧条件 | 供給圧力、最低パイロット圧力、流量、排気経路、空気品質 |
| 電気・環境条件 | 電圧、デューティ、温度、侵入保護、危険場所要件 |
| プルーフテスト | 手順、間隔、カバレッジ、合格限界、復旧管理 |
証明書だけでなく、最新版の安全マニュアルも要求してください。マニュアルには、制約、故障時の挙動、設置要件、プルーフテスト手順、診断の前提、評価済みの主張を無効にする構成を記載すべきです。
置換品では、寸法より先に前提条件を比較してください。バルブがNAMURパターン、ポートサイズ、コイル電圧に一致していても、無励磁時の流路、最低パイロット圧力、証明書の範囲、プルーフテストカバレッジが承認済み設計と異なれば、安全レビューに不合格となる可能性があります。
最終選定ルール
電磁弁をSIFに受け入れるには、3つのテストが一致しなければなりません。正確なデバイスが適格であること、故障データがPFDavgまたはPFHの計算に適合すること、設置済みアーキテクチャが指定された安全動作を実行することです。証明書は3つのレビューを支援できますが、設計者や運用者の代わりにレビューを実行するものではありません。
根拠を安全要求仕様、検証計算、デバイスリスト、設置図、プルーフテスト手順に記録してください。その後、現実的な電源、空気、負荷、環境条件で、設置済みの動作全体を妥当性確認します。これによって、能力のある部品が、説明可能な安全機能の一部になります。
SIL定格電磁弁FAQ：購入者が確認すべきこと
IECは4段階のSILを定義していますが、購入者は完全なSIFについて、PFDavgまたはPFH、アーキテクチャ上の制約、系統的能力という3つの設計要件を確認する必要があります。次の5つの質問は、サプライヤーの「SIL capable」という説明と、設置・妥当性確認済みの安全機能との間に生じやすい差を埋めます（IEC、2022年；exida、2025年）。
IEC 61508は電磁弁に直接SILを割り当てますか？
完成した安全機能と同じ意味では割り当てません。IECはSILを安全機能の属性としています。電磁弁には、所定のSILまでの使用に適した系統的能力、故障データ、アーキテクチャ上の制約が評価されている場合がありますが、SIF全体は計算と妥当性確認を受けなければなりません。
バルブのデータシートにある「SIL 3 capable」は何を意味しますか？
正確に認証された構成、運転限界、系統的能力、アーキテクチャ上の制約を満たす場合に、評価済みのバルブがSIL 3安全機能の一部になり得るという意味です。1oo1ループが自動的にSIL 3を達成することや、SIF全体のPFDavgまたはPFH予算をそのバルブだけに割り当てられることを意味しません。
認証されていない電磁弁をSIFで使用できますか？
可能性はありますが、IEC 61511に沿った説明可能な適格性確認ルートが必要です。現在のexidaガイダンスでは、IEC 61508認証または使用実績に基づく正当化の二つのルートが示されています。使用実績には、比較可能なサービス、運転履歴、故障記録、構成管理が必要です。バルブに慣れていることや頻繁なテストだけでは、その根拠要件を満たしません。
プルーフテストでバルブのSIL定格は上がりますか？
いいえ。プルーフテストは、カバーされた危険な未検出故障を見つけ、文書化された間隔とカバレッジを計算に使うことでPFDavgへの寄与を減らせます。しかし、系統的能力を高めたり、アーキテクチャ上の制約をなくしたり、手順の対象外の故障モードをテストしたりはできません。間隔はSIF全体の信頼性計画に属します。
ATEXまたはIECEx認証はSIL能力と同じですか？
いいえ。ATEXとIECExは指定された爆発性雰囲気で機器を使用できるかを扱い、IEC 61508とIEC 61511は機能安全を扱います。バルブに両方の根拠が必要な場合はありますが、一方が他方を置き換えることはできません。危険場所表示、機能安全証明書、設置済みSIF設計を別々の受入項目として確認してください。
出典・技術資料
- IEC。 IEC 61508と機能安全の概要。SILの定義、リスク低減帯域、安全機能の境界、ライフサイクルの概念。2026年7月27日取得。
- IEC。 IEC 61511-1:2016。プロセス産業SISの仕様、設計、設置、運用、保全要件。2026年7月27日取得。
- IEC。 IEC 62061:2021、2024年および2026年改訂を含む。機械の安全関連制御システムの枠組み。2026年7月27日取得。
- ISO。 ISO 13849-1:2023。空圧技術を含む、機械の安全関連制御システム。2026年7月27日取得。
- Bürkert。 Type 6519電磁弁。指定された単安定回路機能に対する条件付きSIL 2の記載。2026年7月27日取得。
- Emerson。 ASCO Series 327。製品固有のIEC 61508およびSIL capable分類。2026年7月27日取得。
- Emerson。 ASCO電磁弁プルーフテスト手順。製品固有のプルーフテストの目的、間隔、手順。2026年7月27日取得。
- exida。 SIFがSIL目標を達成する方法。PFDavg/PFH、アーキテクチャ上の制約、系統的能力。2026年7月27日取得。
- exida。 使用実績による正当化。認証または使用実績の根拠による機器適格性確認。2026年7月27日取得。
- ABB。 EL3000/EL3060 SIL Safety Manual。PFDavgおよびPFHの目標帯域と安全度水準用語の参考資料。2026年7月27日取得。