圧力計の種類と選び方を解説

圧力計とは何ですか?またその仕組みは何ですか?

あ 圧力計 閉鎖系内の気体または液体の圧力を測定するために使用される機器です。流体またはガスが表面に押し付けられた結果である機械的な力を、読み取り可能な出力に変換し、通常はダイヤル、デジタル画面、またはアナログインジケーターに表示されます。圧力計は、石油やガスから食品加工、HVAC、医療機器に至るまで、さまざまな業界で不可欠です。正確な圧力測定がなければ、エンジニアや技術者はパイプライン、船舶、機械システムを安全に制御できません。

ほとんどのゲージは、大気圧に対する相対的な圧力 (ゲージ圧)、絶対零度 (絶対圧力)、またはシステム内の 2 点間の差 (差圧) を測定します。どの基準点がアプリケーションに適用されるかを理解することは、適切なゲージを選択するための最初のステップです。

主要な圧力測定の概念

ゲージの種類を調べる前に、すべての圧力機器で使用される主要な測定用語を理解するのに役立ちます。

• ゲージ圧 (psig): 周囲の大気圧に対する圧力を測定します。読み取り値が 0 psig の場合は、システム圧力が大気圧と等しいことを意味します。これは、産業および HVAC アプリケーションで使用される最も一般的な測定です。
• あbsolute Pressure (psia): 完全な真空 (ゼロ圧力) を基準とした圧力を測定します。絶対圧力 = ゲージ圧大気圧 (海面で約 14.7 psi)。科学および航空宇宙の文脈で使用されます。
• 差圧: システム内の 2 点間の圧力差を測定します。これは、フィルターの状態、流量、タンク内のレベル検出を監視するために重要です。
• 真空圧力: 大気圧より低い圧力を指します。真空サービス用に設計されたゲージは負のゲージ圧を測定し、通常は水銀柱インチ (inHg) またはミリバールで表されます。

圧力計の種類

あらゆる用途に適合する単一の圧力計はありません。異なる設計は、異なる圧力範囲、媒体の種類、環境条件に対応します。以下に、最も広く使用されているタイプとその特徴を示します。

ブルドン管圧力計

ブルドン管ゲージは、工業環境で最も普及しているタイプです。これは単純な機械原理に基づいて動作します。つまり、湾曲した中空のチューブ (文字 C のような形状、または場合によっては螺旋状またはスパイラル状) は、内圧が上昇すると真っ直ぐになる傾向があります。この動きは、リンケージとギア機構を介して目盛付きダイヤル上の指針に伝達されます。ブルドン管ゲージは耐久性があり、コスト効率が高く、真空から 100,000 psi 以上の範囲で入手可能です。振動が少ない環境での蒸気、油、水、ガス、空気の測定に適しています。

ダイヤフラム圧力計

ダイヤフラム ゲージは、圧力変化に応じてたわむ柔軟な膜を使用しています。たわみは機械的または電子的に圧力測定値に変換されます。これらのゲージは低圧用途に優れており、測定媒体が粘性、腐食性、またはブルドン管を詰まらせる可能性のある微粒子を含む場合に特に価値があります。ダイヤフラム ゲージは、衛生状態と材料の適合性が重要である化学処理、廃水処理、食品および飲料の製造で一般的に使用されます。

カプセル圧力計

カプセル ゲージは基本的にダブル ダイアフラム、つまり 2 つの波形ダイアフラムの端が一緒にシールされてカプセルを形成したものです。圧力がカプセルに入ると膨張し、ポインタを動かします。カプセルゲージは、通常 0 ～ 600 mbar の範囲の非常に低い圧力の測定に最適です。これらは、微妙な圧力変動を正確に検出する必要があるガスや空気の圧力監視、天然ガスメーター、HVAC システムでよく使用されます。

差圧計

あ differential pressure gauge has two pressure ports and measures the difference between the two inputs. Common applications include monitoring pressure drop across filters, strainers, and heat exchangers — if the differential rises beyond a set threshold, it indicates the filter is clogged and needs replacement. These gauges are also used in flow measurement and liquid level detection in pressurized vessels.

デジタル圧力計

デジタル ゲージは、電子圧力センサー (圧電、容量、ひずみゲージ トランスデューサーなど) を使用して圧力を電気信号に変換し、LCD または LED スクリーンに表示します。利点としては、高精度、データロギング機能、プログラム可能なアラーム、複数のユニットを同時に表示できる機能などが挙げられます。これらは、精度とトレーサビリティが必須となる研究室、医薬品製造、校正施設で広く採用されています。

連成圧計

あ compound gauge measures both positive pressure (above atmospheric) and vacuum (below atmospheric) on a single dial. The scale typically runs from a negative range (e.g., -30 inHg or -1 bar) through zero and up to a positive range. These are commonly found in refrigeration systems, vacuum systems, and applications where pressure can swing between positive and negative values during operation.

圧力計の種類比較

以下の表は、選択に役立つように、主要なゲージ タイプ間の主な違いをまとめたものです。

適切な圧力計の選び方

圧力計を選択するには、機器をシステム要件と動作環境の両方に適合させる必要があります。この決定にはいくつかの要因があります。

• 圧力範囲: フルスケール範囲が最大使用圧力の約 1.5 ～ 2 倍であるゲージを選択してください。ゲージを最大範囲またはその近くで動作させると、寿命が短くなり、精度が低下します。
• メディアの互換性: ゲージの接液部 (プロセス流体と接触する部分) は、媒体と化学的に適合する必要があります。ステンレス鋼は、ほとんどの軽度の腐食剤に適しています。攻撃性の高い媒体には、ハステロイまたは特別な裏地が付いているバージョンが必要になる場合があります。
• プロセス温度: 極端な温度により、ゲージの内部が損傷する可能性があります。 60°C (140°F) を超える媒体の場合、ゲージ機構を熱から保護するためにサイフォンまたはダイヤフラムシールがよく使用されます。
• 振動と脈動： ポンプまたはコンプレッサーを備えたシステムでは、一定の振動により標準のドライフィル ゲージが急速に摩耗する可能性があります。液体で満たされたゲージ (グリセリンまたはシリコン オイル) は内部の動きを弱め、耐用年数を大幅に延ばします。
• あccuracy class: 工業用ゲージは通常、フルスケールの 1.0% または 1.6% の精度クラスに評価されます。校正または実験室で使用する場合は、クラス 0.25% 以上が必要です。
• 接続サイズと方向: 標準のボトムエントリー (下部マウント) 接続とバックエントリー (バックマウント) 接続が一般的です。用途に応じて必要なねじの種類（NPT、BSPなど）とダイヤルサイズをご確認ください。

圧力計の一般的な用途

圧力計は、圧力のかかった流体や気体を扱うほぼすべての業界で使用されています。最も一般的な現実のアプリケーションには次のようなものがあります。

• 石油とガスのパイプライン: ブルドン管ゲージは、送電線の圧力、坑口の圧力、分離器の容器の状態を 24 時間監視します。
• HVAC システム: カプセルゲージとダイヤフラムゲージは、ダクト静圧、冷媒回路圧力、ボイラー給水圧力を追跡します。
• 水処理プラント: 差圧計は、治療段階全体にわたってフィルターの負荷とポンプのパフォーマンスを監視します。
• 医療機器: 精密デジタルゲージは、酸素ボンベ圧力、人工呼吸器回路、オートクレーブ滅菌圧力を測定します。
• 食べ物と飲み物: 3-A 規格に合わせて設計されたサニタリー ダイヤフラム ゲージは、細菌を潜ませることなく CIP (定置洗浄) 圧力と低温殺菌回路の状態を測定します。
• あutomotive and tire service: ブルドン管とデジタルゲージは、メンテナンス中にタイヤの空気圧、油圧ブレーキラインの圧力、燃料システムの圧力を確認します。

圧力計のメンテナンスと校正

最も堅牢な圧力計であっても、正確さと信頼性を維持するには定期的な検査と定期的な校正が必要です。一か八かのアプリケーションでゲージがフルスケールのわずか 1 ～ 2% 変動するだけでも、安全でない動作条件やコストのかかるプロセスエラーが発生する可能性があります。

標準的なメンテナンス方法には、針の動きの異常 (固着、不安定な動き、またはゼロに戻らない) のチェック、ケースおよびガラス/ポリカーボネート窓の亀裂の検査、液体が満たされたゲージの充填液が失われていないことの確認、ねじ接続に漏れや腐食がないことの確認などが含まれます。重要なサービスでは、アプリケーションの安全要件によって規定される間隔 (通常は 6 ～ 12 か月ごと) でゲージを取り外し、校正済みの参照標準 (通常はデッドウェイト テスターまたは認定デジタル圧力コンパレータ) に対してベンチ テストを行う必要があります。

校正後もゲージの読み取り値が一貫して定格精度クラスを超えている場合は、継続的な調整よりも交換の方がコスト効率が高くなります。圧力範囲、精度、媒体の互換性に関して元の仕様を満たすかそれを超えるゲージと必ず交換してください。