ダイヤフラム圧力計の仕組み・種類・用途を徹底解説

ダイヤフラム（隔膜）は、圧力が加わると変形する弾性体です。ダイヤフラム圧力計は、この弾性変形を利用して基準圧力と未知圧力の差を測定します。ブルドン管圧力計と基本原理は同じですが、ブルドン管の代わりに波形ダイヤフラムを用いる点が異なります。この装置を測定ポイントに取り付けると、ダイヤフラムが弾性変形します。コンパクトなため、低圧用途を中心に広く採用されています。

本記事では、ダイヤフラム圧力計の定義、用途、構成部品、図解、種類、作動原理、利点、欠点について解説します。

ダイヤフラム圧力計とは？

ダイヤフラム圧力計は、ダイヤフラム（薄い金属、革、ゴム、布などの柔軟な膜材料）を用いて圧力を測定する計器です。膜デバイスは2つの異なる圧力差を測定し、その作動原理は、膜面における反復圧力の曲率による金属薄板の弾性特性（レジリエンス）に基づいています。

この膜は圧力計の内部機構と被測定媒体を分離するため、汚染を防止できます。この特徴により、腐食性や汚染された液体・気体媒体への使用にも適しています。

ダイヤフラム圧力計の用途

ダイヤフラム圧力計は、絶対圧・差圧測定の両方で多くの業界で採用されています。媒体を分離して汚染を防ぐ特性から、純度が求められる用途や腐食性流体を扱う業界に最適です。主な採用業界は以下の通りです。

• 食品・飲料
• 医薬品
• 石油化学
• 鉱業

また、真空装置、エアコンプレッサ、油圧機器、プールフィルターなどでも使用されています。

ダイヤフラム圧力計の種類

金属製ダイヤフラム計

薄く柔軟な真鍮または青銅製ダイヤフラムで構成されます。ダイヤフラムの変位が指示・記録計器を駆動します。どの姿勢でも動作可能で携帯性に優れるため、航空機などの移動体機器への設置に最適です。

スラックダイヤフラム計

大気圧以下の低圧測定は、圧力変動が小さいため困難です。大気圧と完全真空の差はわずか14.7 psi（1 kg/cm²）です。0.01〜0.40 mmHg（Torr）といった微小過圧範囲では、弱いスプリングと大きな面積を持つスラックダイヤフラム計を用いて1〜2%の精度を達成できます。

作動原理

ダイヤフラム圧力計の作動はシンプルで理解しやすいものです。薄い円形金属板であるダイヤフラム（平坦または波形）がフランジ間で溶接またはクランプ固定されています。圧力が加わるとダイヤフラムがたわみ、この変位がリンク機構と歯車を介して指針の動きに変換され、圧力変化として正確に表示されます。圧力単位はbarやpsi（ポンド/平方インチ）が一般的で、精度等級によって最大許容偏差が定められています。

ダイヤフラムは計器内部を分離し、一方を大気開放、他方を密封することで、腐食性や粘性の高い流体から内部機構を保護します。

ダイヤフラム圧力計のメリットとデメリット

メリット

• 高感度
• マイクロ秒オーダーの微小圧力変動を検出可能
• 設置スペースが小さい
• 低圧、真空、差圧測定に対応
• 腐食性環境での使用に適している

デメリット

• 過圧に弱く、破損リスクがある
• 温度変化の影響を受けやすい
• 高圧測定には不向き
• 振動や衝撃で精度が低下する可能性がある

まとめ

ダイヤフラム圧力計は、柔軟な膜（ダイヤフラム）の弾性変形を利用して圧力差を測定する計器です。薄い金属、革、ゴム、布などが膜材料として用いられます。本記事では、定義、用途、構成部品、図解、種類、作動原理、利点、欠点について解説しました。

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