圧力計の仕組み：種類、機能、メリットを徹底解説

圧力計は容器内の流体量を測定する装置です。圧力計は流体動力機器のセットアップと調整、トラブルシューティングに必要不可欠です。圧力計なしでは流体動力システムは予測不能で信頼性に欠けます。圧力計は漏れや圧力変動がないか検証し、油圧システムの運転を損なう要因を排除します。

この記事では、圧力計の定義、機能、種類、図解、作動原理、利点、欠点について学びます。

圧力計とは？

圧力計は、流体（液体または気体）の状態を測定する計器で、流体が静止時に単位面積（平方インチあたりポンド、平方センチメートルあたりニュートンなど）に及ぼす力で指定されます。

圧力計は流体強度測定装置です。流体動力機械のセットアップとチューニングに必要で、トラブルシューティングには不可欠です。圧力計なしでは流体動力システムは予測不能かつ信頼性に欠けます。圧力計は漏れや運転状態に影響する圧力変化がないか確認するのに役立ちます。

圧力計の主な機能は、流体システム内の圧力を測定することです。圧力計はほぼ1世紀にわたり流体動力システムで採用されており、圧力計設計が今も進化し続けているのは当然です。流体動力用途向け圧力計は、より用途特化した特徴を含むよう進化してきました。例えば、システム漏れ防止のため、油圧対応圧力接続（SAE/メートル法ストレートネジなど）を備えた圧力計が増えています。カスタマイズ可能なソフトウェアを持つデジタル圧力計では、圧力ベースの漏れやトルク、荷重、力、硬度など他のパラメータのプロセス測定が可能です。カスタムスケールのアナログ計も普及しています。

用途

圧力計の種類別用途は以下の通りです：

差圧計は、様々な産業でろ過、液位、液体流量の監視に使用されます。製油所、石油化学・化学工場、発電所、クリーンルームなどで重要です。

ゲージ圧測定装置は、特に電力、製油所、化学、石油化学、医薬品、食品、冷凍、空調、衛生産業で最も一般的な圧力測定機器です。

絶対圧力計は、気象学者が断熱飽和圧を監視し、石油精製業で蒸留操作を行うのに使用されます。液体の蒸気圧測定、真空反応器、タンク・回路の漏れチェック、蒸留真空塔の圧力低下測定にも使われます。真空ポンプと食品包装業界でも絶対圧力計を採用。大気圧はバロメーターで測定します。

圧力計は漏れや油圧システム運転を損なう圧力変動がないか検証します。

圧力計の図解：

圧力計の種類

圧力計の種類は以下のように分類されます：

• 絶対圧力計
• ゲージ圧測定装置
• 差圧計

絶対圧力計：

絶対圧力は完全真空での圧力と比較して決定されます。完全真空では圧力はゼロです。したがって「絶対」圧力と呼ばれます。

一般的な機械式絶対圧力計は、ダイヤフラムで分離された測定セルで構成されます。参照室（真空）が装置の一部です。絶対圧力は液柱計（静圧計）であるバロメーターでも測定可能です。

ゲージ圧測定装置：

ゲージ圧は、海面での標準大気圧（約1013.25ミリバール）を基準として計算されます。ゲージ圧が大気圧を超えれば正、下回れば負となります。

ブルドン管圧力計がゲージ圧測定の最も一般的な装置です。片端が密封されたC字型管で構成される機械式装置です。管内の加圧（開放端から流入）に応じて、密封端がポインタをスケールに沿って動かします。ダイヤフラムとベローズもゲージ圧測定可能な機械式装置です。U字管マノメーターは静圧計として有効です。

差圧計：

2つの圧力測定値の差を差圧として測定します。比較する2地点の圧力レベル自体についての情報は提供しません。

機械式差圧計が最も一般的です。ピストン式、ダイヤフラム式、ベローズ式差圧計が最も一般的な形態で、それぞれ様々な産業操作で独自の用途があります。

作動原理

圧力計の作動は種類によって異なりますが、ここでは一般的な圧力計を説明します。油圧システムは特定圧力範囲で動作するよう設計されているため、圧力計もその範囲に対応した定格である必要があります。最大油圧は通常3,000〜5,000psi範囲ですが、油圧計は最大10,000psiまで測定可能です。油圧計はシステム圧力表示のためポンプ圧力ポート近くに設置されるのが一般的ですが、圧力監視が必要なら機械のどこにでも設置可能です。特にサブ回路がポンプとは異なる圧力レートで動作する場合（減圧弁後など）。減圧弁にはゲージポートが多く、直接ダウンストリーム圧力設定を監視できます。

計器タイプと材質により、油圧計は幅広い圧力に耐えられます。したがって、計器スタイルと材質はゲージ選定の最も重要な2要素です。

圧力計はニューマチック（空気圧）・圧縮空気システムでも、システム全体の多数ポイントで圧力記録されます。レシーバー、全FRLまたはスタンドアロンレギュレーターがすべて圧力監視対象です。ニューマチックアクチュエーターでも圧力測定されることがあります。ニューマチック圧力計は通常300psi以下定格で、ほとんどのシステムは約100psiで動作します。

圧力測定には絶対、ゲージ、真空の3手法があります。絶対圧力は周囲空気を含む実際の圧力測定で、完全真空をゼロ基準とします。海面では絶対圧力は14.7psiに達します。圧縮比計算など周囲空気を扱う用途（cfm需要など）で絶対圧力値を考慮。ゲージ圧は周囲空気中で動作するが空気を扱わない用途（流体動力システムなど）で多用され、周囲圧力をゼロ基準とします。装置から外せばゼロを示します。真空「圧力」はトール（Torr）または水銀柱インチ（in.-Hg）単位で表され、周囲圧力未満の圧力を測定します。

動画で圧力計をさらに学ぶ：

圧力計の利点と欠点

利点：

圧力計の様々な用途におけるメリット：

• 機械工学、ポンプ/コンプレッサー、油圧/空圧、一般サービス/試験操作など幅広い用途・産業で有用
• 最新圧力計は計器寿命と読み取り精度を保証
• デジタル圧力計は高速で高精度
• オペレーターの解釈不要
• 視差誤差なし
• バックライト機能
• 高振動下でも安定読み取り
• 再レンジ設定が容易
• ブルドン管圧力計は精密な読み取りを提供
• ブルドン管は安価
• ブルドン管構造はシンプル
• 改造で電気出力対応可能
• 高圧測定でも安全
• 精度が優秀、特に高圧で

欠点：

利点がある一方、制約もあります：

• 全スケールやトレンドの観察が困難
• 振動する量を読めない
• 手動タイプ以外は多くのエネルギーを必要とする
• 圧力変化への反応が遅い
• ヒステリシス状態にある
• 振動と衝撃に弱い
• ブルドン管自由端の変位が小さいため増幅が必要
• ブルドン管圧力計は精密測定に不向き

結論

圧力計は流体強度測定装置です。流体動力機械のセットアップとチューニングに必要で、トラブルシューティングには不可欠です。圧力計なしでは流体動力システムは予測不能かつ信頼性に欠けます。以上、圧力計の定義、機能、種類、図解、作動、利点、欠点について解説しました。

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