業界のさまざまな種類の圧力計の完全ガイド

圧力計とは何ですか?なぜ重要ですか?

圧力計は、石油やガスから食品加工、製薬、HVAC システム、水処理まで、幅広い業界で使用される重要な機器です。システム内の気体または液体の圧力を測定し、運用の安全性、プロセス効率、および機器の保護を保証する重要なデータを提供します。正確な圧力測定がなければ、システムが故障し、製品が危険にさらされ、作業員が危険にさらされる可能性があります。測定業界で利用可能なさまざまな種類の圧力計を理解することは、適切な作業に適切なツールを選択するための第一歩です。

圧力計 動作原理、構造材料、測定範囲、対象用途が大きく異なります。高圧油圧システムを扱う場合でも、高感度の低圧空気流監視を扱う場合でも、そのタスク用に特別に設計されたゲージがあります。この記事では、最も一般的な特殊な圧力計の種類、その仕組み、および最適な適用場所について包括的に概要を説明します。

ブルドン管圧力計

ブルドン管圧力計は、産業環境で最も広く使用されているタイプです。 19 世紀にウジェーヌ ブルドンによって発明されたこのゲージは、単純な機械原理に基づいて動作します。つまり、湾曲した中空の金属管は、内圧が上昇すると真っ直ぐになる傾向があります。この機械的な動きは、ギアとリンクのシステムを介して文字盤の針の読み取り値に変換されます。

ブルドン管ゲージは、次の 3 つの主要な構成で利用できます。

• C型（湾曲）： 最も一般的な形状でCの字型をしており、汎用の圧力測定に適しています。
• ヘリカルタイプ： チューブはらせん状に巻かれているため、感度が高く、非常に高い圧力の測定に適しています。
• スパイラルタイプ: チューブは平面内で螺旋状になっており、低圧範囲でより大きなたわみが必要な場合に使用されます。

これらのゲージは堅牢でコスト効率が高く、幅広い圧力スケールで利用できるため、蒸気ライン、コンプレッサー、油圧システム、および一般的な産業パイプラインに最適です。

ダイヤフラム圧力計

ダイヤフラム圧力計は、加えられた圧力に応じてたわむ柔軟な膜 (ダイヤフラム) を使用しています。次に、たわみは機械的または電気的に読み取り可能な出力に変換されます。これらのゲージは、ダイヤフラムがステンレス鋼、ハステロイ、モネル、PTFE コーティング金属などの幅広い材料で製造できるため、低圧、粘性媒体、または腐食性物質を含む用途に優れています。

ダイヤフラム ゲージは、衛生状態と攻撃的な媒体に対する耐性が最重要視される化学、食品および飲料、製薬業界で特に好まれています。また、ダイヤフラムがこれらの機械的応力の一部を吸収するため、圧力脈動や振動が存在する環境でも優れた性能を発揮します。

カプセル圧力計

カプセルゲージは、通常 0 ～ 600 mbar の範囲の非常に低い圧力を測定するために特別に設計されています。これらは、周囲で溶接されてカプセルを形成する 2 つの円形ダイヤフラムで構成されています。圧力がかかるとカプセルが膨張し、この動きがゲージの指針を動かします。

これらのゲージは、正確な低圧測定値が必要とされるガス供給システム、HVAC アプリケーション、実験室環境で広く使用されています。コンパクトなサイズと感度により、バーナー管理システムのガス圧力やクリーンルームの空気圧の測定に適しています。

差圧計

大気圧または真空に対する相対的な圧力を測定する標準的なゲージとは異なり、差圧ゲージはシステム内の 2 つの圧力点間の差を測定します。そのため、密閉タンク内のフィルターの状態、流量、レベル測定を監視するのに非常に役立ちます。

一般的な用途は、フィルター全体の圧力降下を監視することです。フィルターが詰まると差圧が増加し、メンテナンスの必要性を示します。差圧計には機械式と電子式があり、水処理プラント、HVAC システム、プロセス産業で広く使用されています。

デジタル圧力計

デジタル圧力計は、圧力測定技術の現代的な進化を表しています。電子圧力センサー (通常はピエゾ抵抗センサーまたは容量センサー) を使用して圧力を電気信号に変換し、デジタル表示値として表示します。これらのゲージには、アナログのゲージに比べていくつかの利点があります。

• より高い精度と分解能、多くの場合 0.1% 以上
• バックライト付き画面を備えた読みやすいディスプレイ
• データロギングおよび出力機能 (4 ～ 20 mA、RS485、HART)
• 選択可能な測定単位 (PSI、bar、kPa、MPa など)
• アラームとプログラム可能な設定値

デジタル圧力計は、データの統合とトレーサビリティが必要な校正ラボ、精密製造、自動プロセス制御システムでますます使用されています。

絶対圧、ゲージ圧、密閉ゲージ圧の種類

ゲージの物理的な設計以外にも、使用される圧力基準を理解することも同様に重要です。これは、読み取り値の解釈方法に基本的に影響します。

正しい圧力基準タイプを選択することが重要です。真空蒸留など、絶対的な読み取り値が必要な場合にゲージタイプの機器を使用すると、重大な測定誤差やプロセス障害が発生する可能性があります。

ピエゾメータとマノメータのタイプ

最も古く、最も簡単な圧力測定ツールの 1 つは圧力計です。圧力計は、液体 (通常は水銀または水) の柱を使用して圧力のバランスをとり、測定します。液柱の高さは、加えられる圧力に直接対応します。 U 字管圧力計、傾斜圧力計、井戸型圧力計はすべてこの原理に基づいて動作します。

産業環境では機械式および電子式のゲージに大部分が置き換えられていますが、圧力計はそのシンプルさと直接性により、実験室の校正、低圧ガスの測定、および教育用のデモンストレーションにおいて依然として価値があります。圧力計のサブセットであるピエゾメーターは、土木工学や水文学の用途で静的な液体の圧力と地下水位を測定するために使用されます。

真空計

真空計は大気圧より低い圧力を測定します。これらは、半導体製造、凍結乾燥、脱気、真空包装などの産業に不可欠です。真空範囲に基づいて、いくつかの特殊なサブタイプが存在します。

• ピラニゲージ: 気体の熱伝導率を測定して、中真空範囲の圧力を決定します。
• 電離真空計: 超高真空で使用され、残留ガス分子によって発生するイオン電流を測定します。
• 静電容量圧力計: 広い真空範囲にわたって高精度を実現し、半導体製造におけるプロセス制御に最適です。

正しい真空計の選択は、必要な圧力範囲とシステム内のガス組成に大きく依存します。

適切な圧力計の選び方

非常に多くの種類が用意されているため、適切な圧力計を選択するには、いくつかの重要な要素を慎重に考慮する必要があります。

• 圧力範囲: 精度と寿命を確保するには、ゲージのフルスケール範囲は通常の動作圧力の約 2 倍にする必要があります。
• メディアの互換性: 接液部はプロセス流体またはプロセスガスと化学的に適合する必要があります。
• 環境条件: 極端な温度、振動、湿度、腐食性雰囲気への曝露の可能性を考慮してください。
• 精度要件: 工業用ゲージの精度は通常 ±1 ～ 2% ですが、精密ゲージでは ±0.1% 以上に達する場合もあります。
• 出力要件: データのログ記録やリモート監視が必要な場合は、信号出力付きのデジタルゲージが不可欠です。
• 規制基準: 特定の業界では、ゲージは ASME B40.100、EN 837、または特定の衛生設計基準などの規格に準拠する必要があります。

購入前に時間をかけてこれらのパラメータを評価することで、将来的にコストのかかる間違い、機器の損傷、安全上のインシデントを防ぐことができます。

結論

計測業界では、特定の条件や用途に合わせて設計されたさまざまな圧力計を提供しています。ブルドン管ゲージの堅牢なシンプルさから、デジタル機器や真空機器の精度に至るまで、各タイプの特長を理解することは、プロセス設計、メンテナンス、安全管理において情報に基づいた意思決定を行うための基礎となります。産業システムがより複雑になり、データ主導型になるにつれて、圧力測定技術の役割は拡大し続けることになり、自由に使えるツールを知ることがこれまで以上に重要になっています。