PNEUMATIC UNIT CONVERSION GUIDE

空圧機器は「圧力の基準」と「空気流量の基準状態」を分けて読む

コンプレッサ、エアシリンダ、電磁弁、レギュレータ、流量計、エアブロー機器の仕様には、 MPa、bar、psi、L/min、NL/min、L/min(ANR)、SCFM、Cv、音速コンダクタンスなど、複数の単位と表記が使われます。

液体と違い、空気は圧力と温度で体積が大きく変化します。 そのため、圧力単位の換算だけでなく、流量が実状態の体積なのか、基準状態へ換算した空気量なのかを確認することが重要です。 この記事では、圧力・流量・シリンダ推力・空気消費量・バルブ流量特性・配管圧力損失まで実務の順番で整理します。

圧力の基本 1 MPa = 10 bar = 1,000 kPa

1 MPa ≈ 145.038 psi

流量の重要点 L/minとNL/minは同じとは限らない

温度・絶対圧・湿度などの基準条件を確認

最初に確認: 空圧カタログの「500 L/min」は、配管内を実際に500 L/minの体積で流れている意味とは限りません。 L/min(ANR)、NL/min、SCFMなどは基準状態へ換算した空気量として示されることがあります。 単位記号だけで判断せず、メーカーが定義する基準温度・基準圧力・湿度を確認してください。

結論:圧力は基準を確認し、空気流量は状態条件とセットで比較する

圧力単位はPaを基準に換算できますが、ゲージ圧と絶対圧はゼロ点が異なります。 また、気体流量は温度と圧力で体積が変わるため、数値・単位・基準状態を一組として扱います。

圧力1 MPa = 10 bar
海外圧力1 psi = 6.894757 kPa
一般流量1 L/min = 0.06 m³/h
Normal基準状態を要確認
ANRメーカー定義を確認
シリンダ推力F = p × A
空圧で最も重要な考え方: 500 L/min(ANR)と500 L/minの実体積流量は、同じ空気量を意味しない場合があります。 比較表には単位だけでなく、基準状態、供給圧力、出口圧力、温度も残してください。

空圧機器の仕様書で使う主な単位

項目主な単位・表記意味確認ポイント
圧力MPa、kPa、bar、psi単位面積あたりの力ゲージ圧・絶対圧、入口・出口、設定時の流量
基準流量NL/min、L/min(ANR)、Nm³/h、SCFM基準状態へ換算した気体量基準温度・絶対圧・湿度
実体積流量L/min、m³/h、ACFM実際の温度・圧力での体積流量測定位置の絶対圧と温度
流量特性C、b、S、Cv弁・継手などの流しやすさ規格、試験条件、上流・下流圧力
N、kNシリンダ推力理論値・実効値、押側・引側、背圧
速度mm/s、m/sシリンダ動作速度負荷、弁、配管、クッション、排気絞り
空気消費量L/cycle、L/min、Nm³/hアクチュエータが使用する基準空気量圧力、ストローク、回数、デッドボリューム
露点°C PDP、°C水分が凝縮し始める温度圧力露点か大気圧露点か
ろ過度µmフィルタの粒子除去性能に関する表示定格・効率・試験条件、差圧
接続Rc、G、NPT、mm、inchねじ・チューブサイズねじ規格、外径・内径、継手の有効断面

MPa・bar・kPa・psiの換算式

国内空圧機器ではMPa、欧州系ではbar、米国系ではpsiがよく使われます。 圧力計やセンサではkPa表記もあります。

MPaとbar
bar = MPa × 10

MPa = bar ÷ 10

MPaとkPa
kPa = MPa × 1,000

MPa = kPa ÷ 1,000

MPaとpsi
psi = MPa × 145.037738

MPa = psi × 0.006894757

barとpsi
psi = bar × 14.503774

bar = psi × 0.068947573

0.5 MPa = 500 kPa = 5 bar ≈ 72.52 psi

0.7 MPa = 700 kPa = 7 bar ≈ 101.53 psi

空圧でよく見る圧力の換算早見表

MPakPabarpsikgf/cm²
0.05500.57.250.51
0.1100114.51.02
0.2200229.012.04
0.3300343.513.06
0.4400458.024.08
0.5500572.525.1
0.6600687.026.12
0.77007101.537.14
0.88008116.038.16
11,00010145.0410.2
表の値は単位換算です。各機器の最低作動圧力、使用圧力範囲、保証耐圧、破壊圧力、レギュレータ設定範囲を示すものではありません。

ゲージ圧と絶対圧はゼロ点が違う

一般的な空圧機器の使用圧力は、大気圧をゼロとするゲージ圧で示されることが多い一方、 気体の体積換算には絶対圧を使います。

絶対圧への変換
pabs = pg + patm

標準大気圧は0.101325 MPaですが、実際の大気圧は変動します。

例:0.5 MPaG
0.5 + 0.101325 = 0.601325 MPaA

体積流量換算では約0.601 MPaAを使用します。

MPaG / barg / psigゲージ圧
MPaA / bara / psia絶対圧
Δp入口と出口の差圧
気体計算へゲージ圧を直接入れない: 0.5 MPaGを0.5 MPaAとして計算すると、基準空気量と実体積流量の換算がずれます。

L/min・NL/min・L/min(ANR)は意味が違う

空気は圧縮されると体積が小さくなります。 同じ質量の空気でも、0.1 MPaA付近と0.6 MPaA付近では占める体積が違います。 そこで空圧カタログでは、比較しやすい基準状態へ換算した流量が使われます。

L/min

リットル毎分

体積流量の単位です。ただし空圧資料では、単にL/minと表示していても脚注で基準状態を定義している場合があります。 実流量と決めつけず、注記を確認します。

NL/min

ノルマルリットル毎分

Normal条件へ換算した流量です。SMCの一部資料では0°C・1 atmをNormal条件として示しています。 他資料でも同じ条件とは限らないため定義確認が必要です。

L/min (ANR)

ANR基準の流量

SMCの一部資料では20°C、1 atm、65%RHをANR条件として示しています。 メーカー・製品系列ごとの脚注を優先してください。

Actual L/min

実状態の体積流量

測定位置の温度・絶対圧で実際に占める体積です。 配管流速や容積充填時間の計算では実状態の流量が必要になることがあります。

ANRとNormalは温度条件が違うため数値も変わる

SMCの対象資料では、ANRを20°C・1 atm・65%RH、Normalを0°C・1 atmとして区別し、 ANR表示値からNormal表示値への換算例として0.927倍を示しています。 これはその資料の定義に基づく関係であり、すべてのメーカーへ無条件に適用する係数ではありません。

SMC対象資料の例:Normal流量 ≈ ANR流量 × 0.927

100 L/min(ANR) ≈ 92.7 NL/min

L/min(ANR)NL/minの例m³/h(ANR)同一基準のft³/min
109.30.60.353
5046.431.766
10092.763.531
200185.4127.063
500463.53017.657
1,0009276035.315
2,0001,85412070.629
「N」や「S」だけでは条件が確定しません: 0°C、15°C、20°C、25°Cなど複数の基準が使われます。 SCFMも同様に、標準温度・標準圧力・湿度の定義を確認してください。

基準流量と実体積流量は絶対圧・絶対温度で換算する

理想気体として圧縮係数や湿度の影響を無視する概算では、基準状態と実状態の体積流量を次の関係で換算できます。 温度は必ずK、圧力は必ず絶対圧を使います。

基準流量から実流量
Qact = Qref × pref/pact × Tact/Tref

pは絶対圧、TはKです。

実流量から基準流量
Qref = Qact × pact/pref × Tref/Tact

実在気体の精密計算では圧縮係数なども考慮します。

例1:500 L/min(ANR)を0.5 MPaG・20°Cの実流量へ概算

1実絶対圧:0.5 + 0.101325 = 0.601325 MPaA

2基準と実状態がともに20°Cとして温度比を1とする

3500 × 0.101325 ÷ 0.601325 ≈ 84.25 L/min(実体積)

例2:500 NL/min(0°C基準)を0.5 MPaG・20°Cへ概算

1温度比:293.15 K ÷ 273.15 K

2500 × 0.101325 ÷ 0.601325 × 293.15 ÷ 273.15

3約90.42 L/min(実体積)

この計算は乾燥した理想気体に近い概算です。 流量計・コンプレッサ・校正証明の比較では、各メーカーの換算式、湿度条件、圧縮係数、計測方式を優先してください。

SCFM・ACFM・Nm³/hも基準状態を確認する

CFM

cubic feet per minuteの体積単位です。1 ft³ = 28.316846592 Lですが、気体では状態条件を確認します。

SCFM

standard cubic feet per minuteです。Standard条件の温度・圧力・湿度が資料ごとに違う可能性があります。

ACFM

actual cubic feet per minuteです。実際の測定位置の温度・絶対圧での体積流量を表します。

Nm³/h

Normal条件へ換算した立方メートル毎時です。1 Nm³/h = 16.6667 NL/minは同じNormal基準内の単位換算です。

同一状態条件1 ft³/min = 28.3168 L/min
同一Normal条件1 Nm³/h = 16.6667 NL/min
同一基準条件1,000 L/min = 1 m³/min
重要SCFMとNL/minの基準を照合

エアシリンダの理論推力は圧力と受圧面積から求める

複動シリンダでは、押出し側はピストン全面、引込み側はピストン面積からロッド面積を引いた部分へ圧力が作用します。 圧力をMPa、面積をmm²で計算すると推力はNになります。

押出し理論推力
Fout = p × πD²/4

p[MPa]、D[mm]ならF[N]です。

引込み理論推力
Fin = p × π(D² – d²)/4

dはロッド径です。

例:ボア50 mm、ロッド20 mm、使用圧力0.5 MPaG

1押出し面積:π × 50² ÷ 4 ≈ 1,963.5 mm²

2押出し理論推力:0.5 × 1,963.5 ≈ 981.7 N

3引込み面積:π × (50² – 20²) ÷ 4 ≈ 1,649.3 mm²

4引込み理論推力:0.5 × 1,649.3 ≈ 824.7 N

理論推力をそのまま負荷能力にしない: シール摩擦、排気側背圧、圧力降下、加速度、取付姿勢、偏荷重、衝撃、クッション、停止精度を考慮します。 メーカーの選定資料・負荷率・許容横荷重を優先してください。

シリンダの空気消費量は容積・圧力比・動作回数から求める

シリンダが1往復すると、押出し側と引込み側の容積へ圧縮空気を充填します。 基準空気量へ換算する概算では、シリンダ容積に絶対圧比を掛けます。

片側容積
V(L) = A(mm²) × stroke(mm) / 1,000,000

押出し側と引込み側を別に求めます。

基準空気量の概算
Vref ≈ Vcyl × pabs/pref × Tref/Tact

配管容積、デッドボリューム、漏れは別途加算します。

例:ボア50 mm、ロッド20 mm、ストローク200 mm、0.5 MPaG

1押出し側容積:約0.3927 L、引込み側容積:約0.3299 L

2絶対圧比:(0.5 + 0.101325) ÷ 0.101325 ≈ 5.935

31往復の理論消費量:約4.29 L(ANR相当、同温度近似)

420往復/minなら:約85.8 L/min(ANR相当)

実際の消費量には、チューブ・バルブ内部容積、クッション室、ブロー、漏れ、圧力変動を含めます。 メーカーの空気消費量計算ツールや選定ソフトで最終確認してください。

シリンダ速度を決めるときは基準流量をそのまま面積で割らない

v = Q/Aという関係は成り立ちますが、Qにはシリンダ室内の圧力・温度での実体積流量が必要です。 バルブカタログのNL/minやL/min(ANR)をそのままシリンダ面積で割ると、速度を過大評価します。

SUPPLY 供給圧力

レギュレータ二次側の静圧・流動時圧力

PASSAGE 弁・継手・チューブ

流量特性と圧力損失

EXHAUST 排気絞り・背圧

メータアウト制御とサイレンサ抵抗

実際の速度へ影響する主な条件

負荷率

負荷が大きいほど加速余裕が減り、圧力降下の影響を受けやすくなります。

弁の流量特性

ポートサイズだけでなくC、b、S、Cvなどの性能値を確認します。

チューブ径と長さ

長く細い配管は圧力損失と応答遅れを増やします。外径だけでなく内径も確認します。

クッションと速度調整

終端衝撃、停止時間、排気絞り、負荷慣性を一緒に確認します。

電磁弁はポート径だけでなく流量特性で比較する

空圧弁では、音速コンダクタンスC、臨界圧力比b、有効断面積S、Cvなどで流量性能が示されます。 これらは試験規格・定義・条件が異なるため、名称の違う値を単純な一つの係数だけで比較しないでください。

指標主な意味確認事項
音速コンダクタンス Cチョーク流れ領域での流量能力を表す指標ISO 6358、単位、基準条件
臨界圧力比 b音速流れと亜音速流れの境界に関する値上流・下流の絶対圧比
有効断面積 S空圧機器の流量能力を面積で表す指標算出規格、対象流路、単位mm²
Cv流体機器の流量係数空気用計算式、圧力・温度・比重、試験定義
カタログ流量指定条件で算出または測定された流量入口圧、出口圧、圧力降下、基準状態
最大流量だけでは選定できません: 必要なシリンダ速度、供給圧力、負荷、チューブ長、継手、スピードコントローラ、排気側サイレンサまで含めた合成流量特性を確認します。 ISO 6358-3は、部品と配管を組み合わせた流量特性を推定する方法を扱っています。

レギュレータ設定圧力とシリンダ作動時圧力は同じとは限らない

圧力計が0.6 MPaを示していても、シリンダが高速動作した瞬間に流量が増えると、 フィルタ、レギュレータ、バルブ、継手、チューブで圧力降下が生じ、シリンダポートでは低い圧力になる場合があります。

  1. 1
    コンプレッサ・主管
    供給能力、レシーバ容量、同時使用率、主管圧力変動を確認します。
  2. 2
    フィルタ・ドライヤ
    定格流量と初期・目詰まり時差圧を確認します。
  3. 3
    レギュレータ
    流量特性、圧力降下、リリーフ特性、設定時の流量条件を確認します。
  4. 4
    電磁弁・マニホールド
    供給・排気流路、同時作動、共通排気の影響を確認します。
  5. 5
    継手・チューブ
    最小内径、長さ、曲げ、分岐、ワンタッチ継手の流路を確認します。
  6. 6
    スピードコントローラ・サイレンサ
    排気側の絞りと目詰まりによる背圧を確認します。

アクチュエータ有効差圧 ≈ 供給ポート圧力 – 排気側ポート圧力

機器の圧力損失 Δp = 入口圧力 – 出口圧力

コンプレッサ容量は吐出圧力・基準状態・実吐出量を確認する

コンプレッサのm³/minやCFMは、吐出口の高圧状態の体積ではなく、吸込状態または指定基準状態へ換算した能力として示される場合があります。 FAD(Free Air Delivery)などの定義、試験規格、吐出圧力を確認します。

定格吐出量

どの吸込・基準条件、吐出圧力、回転数、周囲条件での値かを確認します。

設備平均消費量

各アクチュエータ、ブロー、工具、漏れの時間平均を積算します。

瞬時ピーク流量

平均量が小さくても同時作動で圧力が落ちるため、レシーバと配管容量を含めて確認します。

デューティと予備率

負荷率、将来増設、劣化、吸込温度、標高、ドライヤ損失、制御方式を確認します。

圧力を必要以上に上げない: 供給圧力を上げると漏れ・ブロー・シリンダの空気消費量が増え、機器寿命や安全性にも影響します。 必要推力と圧力損失を満たす範囲で適正化します。

圧力露点・粒子・油分は単位と測定位置を確認する

空気品質は、圧力と流量だけでは判断できません。 ドライヤ、フィルタ、ミストセパレータを選定するときは、必要な露点、粒子、油分、入口条件、流量時差圧を確認します。

圧力露点(PDP)

圧縮された状態での露点です。大気圧露点と同じ温度値でも含水量の意味が異なります。

粒子

µm表記だけでなく、捕集効率、試験条件、許容差圧、交換時期を確認します。

油分

液状油、エアロゾル、蒸気のどれを対象にするか、下流工程の要求を確認します。

ドレン

入口温度、周囲温度、流量、圧力、配管勾配、ドレン排出方式を確認します。

圧力センサと4–20mA表示の単位をそろえる

0–1.0 MPaの圧力センサを4–20mAでPLCへ入力し、画面をbarやpsiで表示する場合は、 入力スケールと表示単位の両方を記録します。

4–20mAの線形換算
p = (I – 4) / 16 × span + lower

0–1.0 MPaならspanは1.0 MPaです。

12mAの例
(12 – 4) / 16 × 1.0 = 0.5 MPa

0.5 MPa = 5 bar ≈ 72.52 psi

センサの測定レンジ、保証耐圧、破壊圧、ゲージ・絶対・連成圧、応答時間、精度表記を区別してください。

空圧機器の実務計算例

例1

0.6 MPaをbarとpsiへ

0.6 × 10 = 6 bar

0.6 × 145.037738 ≈ 87.02 psi

0.6 MPa = 6 bar ≈ 87.02 psi

例2

90 psiをMPaへ

90 × 0.006894757

約0.621 MPa(約6.205 bar)

例3

500 L/min(ANR)の実流量

0.5 MPaG、20°Cで理想気体近似

約84.25 L/min(実体積)

例4

1,000 L/min(ANR)をm³/hへ

1,000 × 60 ÷ 1,000

60 m³/h(ANR)

例5

シリンダ押出し推力

ボア50 mm、0.5 MPa

理論推力 約981.7 N

例6

シリンダ引込み推力

ボア50 mm、ロッド20 mm、0.5 MPa

理論推力 約824.7 N

例7

1往復の空気消費量

ストローク200 mm、0.5 MPaG

約4.29 L/往復(ANR相当)

例8

20往復/minの消費量

4.29 × 20

約85.8 L/min(ANR相当)

空圧機器の単位換算でよくある間違い

01

1 MPaと1 barを同じだと思う

1 MPaは10 barです。桁を間違えると定格確認へ大きく影響します。

02

psiをkPaと同じ数値で扱う

1 psiは約6.895 kPaです。

03

ゲージ圧を気体換算へ直接使う

体積換算では大気圧を加えた絶対圧を使用します。

04

L/minとNL/minを常に同じだと思う

実状態か基準状態かで意味が違います。

05

ANRとNormalの条件を確認しない

温度・圧力・湿度の定義をメーカー資料で確認します。

06

SCFMとNL/minを体積係数だけで比較する

Standard条件とNormal条件が同じかを先に照合します。

07

バルブ流量をそのままシリンダ速度へ使う

基準流量を実流量へ換算し、圧力降下・排気側も考慮します。

08

ポートサイズだけで電磁弁を選ぶ

C、b、S、Cv、カタログ流量と試験条件を確認します。

09

理論推力をそのまま搬送荷重にする

摩擦、背圧、負荷率、姿勢、加減速、安全余裕を考慮します。

10

静止時のレギュレータ圧だけを見る

大流量時の圧力降下とシリンダポート圧を確認します。

11

平均消費量だけでコンプレッサを決める

瞬時ピーク、同時作動、レシーバ、主管容量を確認します。

12

排気すれば安全だと思う

垂直負荷、残圧、閉じ込め圧、ばね、真空保持などの残留エネルギーを確認します。

空圧機器を選定・置換するときの確認チェックリスト

  • MPa・bar・kPa・psiを一つの単位へ統一した
  • ゲージ圧・絶対圧・差圧を区別した
  • 流量が実流量か基準流量かを確認した
  • ANR・Normal・Standardの温度・圧力・湿度を確認した
  • 上流圧・下流圧・測定位置を確認した
  • 電磁弁のC・b・S・Cvと規格を確認した
  • フィルタ・レギュレータ・継手・チューブの圧力損失を確認した
  • シリンダの押出し・引込み推力を別々に計算した
  • 理論推力に負荷率と安全余裕を加味した
  • シリンダ容積・圧力・動作回数から消費量を求めた
  • 平均流量と瞬時ピーク流量を分けて確認した
  • 供給圧力を必要以上に高くしていない
  • 圧力露点・粒子・油分の要求を確認した
  • 保守時の残圧・落下・閉じ込めエネルギー対策を確認した
  • 元資料の単位・条件・版数を換算値と一緒に記録した
安全上の重要事項

空圧供給を停止しても、シリンダ室、アキュムレータ、配管、真空回路、垂直負荷などにエネルギーが残る場合があります。 点検・分解前はメーカー手順に従って動力源を隔離し、残圧を確認し、可動部と負荷を機械的に支持してください。

参考資料・運営者情報

記事の利用上の注意

本記事の式は仕様確認のための一般式・概算例です。 実際の機器選定、制御回路、安全回路、圧力設定、コンプレッサ容量、配管設計では、 最新カタログ、取扱説明書、適用規格、リスクアセスメント、メーカー選定ソフト、設計担当者の判断を優先してください。

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空圧機器の単位換算でよくある質問

Q1. 1 MPaは何barですか?

1 MPaは10 barです。MPaからbarへは10倍、barからMPaへは10で割ります。

Q2. 0.5 MPaは何psiですか?

0.5 × 145.037738 ≈ 72.52なので、約72.52 psiです。

Q3. 100 psiは何MPaですか?

100 × 0.006894757 ≈ 0.6895なので、約0.690 MPaです。

Q4. L/minとNL/minは同じですか?

必ずしも同じではありません。NL/minはNormal条件へ換算した流量で、L/minは実流量または別の基準流量として使われる場合があります。

Q5. L/min(ANR)とは何ですか?

空圧メーカーが定義する基準空気状態へ換算した流量です。SMCの対象資料では20°C、1 atm、65%RHとされています。

Q6. ANRとNL/minは換算できますか?

基準条件が確定すれば換算できます。SMCの対象資料ではANR値の0.927倍をNormal値とする式が示されています。

Q7. 500 L/min(ANR)は配管内でも500 L/minですか?

通常は違います。0.5 MPaG・20°Cなら、理想気体近似の実体積は約84.25 L/minです。

Q8. SCFMとCFMの違いは何ですか?

SCFMはStandard条件へ換算した流量、ACFMは実状態の流量です。単なるft³とLの換算だけでなく状態条件を確認します。

Q9. エアシリンダの推力はどう求めますか?

理論推力は圧力と受圧面積の積です。引込み側はピストン面積からロッド面積を引きます。

Q10. シリンダ速度は流量だけで決まりますか?

主に流量と面積で決まりますが、負荷、供給圧力、弁・配管の圧力損失、排気絞り、クッションも影響します。

Q11. 電磁弁はL/minが大きいものを選べばよいですか?

単純には選べません。入口・出口圧力、基準状態、C・b・S・Cv、チューブ、継手、必要速度を確認します。

Q12. 供給圧力を上げれば設備は安定しますか?

必要推力は増えますが、消費量、漏れ、衝撃、機器負荷も増えます。圧力損失の原因を確認し、必要範囲へ適正化します。

まとめ:空圧流量は単位だけでなく基準状態までそろえる

  • 1 MPa = 1,000 kPa = 10 bar = 約145.038 psi
  • 気体流量の換算ではゲージ圧ではなく絶対圧を使う
  • L/min、NL/min、L/min(ANR)は同じ意味とは限らない
  • ANR・Normal・Standardの温度・圧力・湿度を確認する
  • SCFMとNL/minは基準条件を照合してから比較する
  • エアシリンダ推力は圧力と有効面積から求める
  • 押出し側と引込み側では面積・推力・消費量が異なる
  • シリンダ速度は弁・配管・排気側を含む流量特性で確認する
  • レギュレータ設定圧力と動作中のシリンダ圧力は異なる場合がある
  • 平均消費量と瞬時ピーク流量を分けてコンプレッサ容量を確認する
  • 圧力露点、粒子、油分、残圧などの品質・安全条件も確認する
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空圧仕様の単位をまとめて確認したい方へ

MPa・bar・psiやL/min・m³/hの単発換算は、この記事の式と早見表で確認できます。 圧力、流量、力、長さなど複数の単位を繰り返し扱う場合は、単位換算アプリ「MyUnit」も利用できます。

既存単位の一括換算、カスタムカテゴリ・単位、複数ステップの換算ルール、CSV出力に対応しています。 NL/minやANRなど状態条件を含む流量は、基準条件を確認したうえでカスタム単位として管理してください。

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