圧力計は、気体または液体が容器または周囲に単位面積あたりに及ぼす力を測定するために使用される装置です。圧力測定は、プロセスの安全性を確保し、システム効率を維持し、規制基準に準拠するために重要です。ゲージのサイズが間違っていたり、適用が間違っていたり、あるいは故障が発生したりすると、機器の損傷、製品の損失、または重大な安全上のインシデントが発生する可能性があります。
圧力計 お互いに違いがあります 動作原理 , 測定される圧力の種類 , 彼らの建設資材 、そして さまざまなメディアや環境への適合性 。適切なゲージを選択するには、この全体像を理解する必要があります。
3 つの基本的な圧力の参照: ゲージ圧 (大気圧に対する)、絶対圧 (完全な真空に対する)、および差圧 (システム内の 2 点間の)。ほとんどの圧力計はこれら 3 つのうちの 1 つを測定します。どれが必要かを知ることが、適切な機器を選択する第一歩です。
世界で最も広く使用されている機械式ゲージです。湾曲した金属チューブは圧力を受けるとたわみ、ダイヤル上でポインタを動かします。
圧力を感知するために柔軟な膜を使用しています。粘性、腐食性、または詰まりのある媒体に最適です。
2 つの波形ダイアフラムが一緒にシールされています。ガス用途における非常に低い圧力範囲に優れています。
圧力によって膨張または収縮する一連の波形チャンバー。低圧や差圧に適しています。
圧力を電気信号に変換して表示およびデータ記録を行います。高精度かつ遠隔監視機能。
圧力に応じて電圧を発生します。ダイナミックで変化の激しい、プレッシャーのかかるイベントに特化しています。
2 つのプロセス ポイント間の圧力差を測定します。流量測定とフィルター監視に重要です。
真の真空 (圧力ゼロ) を指します。科学、航空宇宙、高高度用途で使用されます。
正圧と真空（負圧）の両方を1つのスケールで読み取ります。冷凍庫や HVAC でよく見られます。
ブルドン管ゲージは、世界で唯一最も一般的なタイプの圧力計で、1849 年にこの設計の特許を取得したフランス人技術者ウジェーヌ・ブルドンにちなんで名付けられました。ブルドン管ゲージは、175 年以上経った今でも産業、商業、住宅用途で主流となっており、その動作原理のシンプルさと信頼性の証です。
感知要素は、楕円形または平らな断面を備えた湾曲またはコイル状の管で、一端が密閉され、もう一端が圧力源に接続されています。チューブに圧力がかかると、チューブはまっすぐになったり、カールが解けたりしようとします。この小さな機械の動きは、文字盤の目盛りに沿って指針を駆動するリンケージとギア システムによって増幅されます。圧力が解放されると、チューブの弾性により元の湾曲した形状に戻ります。
基本的なブルドン管設計には 3 つの幾何学的形状があり、それぞれが異なる圧力範囲に合わせて最適化されています。
ブルドン管ゲージは真鍮、ステンレス鋼、特殊合金などの材質で入手でき、水、蒸気、油、ガス、多くの化学流体などの幅広い媒体に適応できます。
ダイヤフラム圧力計は、薄くて柔軟な円形の膜 (ダイヤフラム) を検出素子として使用します。ダイヤフラムの片側に圧力がかかると、ダイヤフラムは低圧側にたわみます。このたわみは、プッシュロッドまたは機械的リンケージを介して、ポインタを駆動する回転運動に変換されます。
ダイヤフラム ゲージには、乾式 (非充填) バージョンと液体充填バージョンの両方が用意されています。液体充填モデル (通常はグリセリンまたはシリコーン オイルが充填されています) は、振動と脈動を抑え、コンポーネントの寿命を延ばし、コンプレッサー、ポンプ、モバイル機器などの過酷な機械環境で好まれます。
ダイヤフラム Material Matters: 標準のダイヤフラムはステンレス鋼です。攻撃的な化学物質の場合は、PTFE コーティングまたは固体 PTFE、ハステロイ C-276、およびタンタルダイヤフラムが利用可能です。ダイアフラムの材質は、プロセス媒体の化学適合性要件に常に一致させてください。
カプセルゲージは、端の周りを溶接またはシールした 2 つの波形の円形ダイヤフラムで構成され、中空のディスク (カプセル) を形成します。カプセルに圧力がかかるとカプセルが膨張または収縮し、この動きがポインタに機械的に伝達されます。
カプセルゲージは、次の目的のために設計された特殊な機器です。 クリーンで乾燥した非攻撃性ガスの低圧測定 。通常の測定範囲は 0 ～ 1 mbar から最大約 0 ～ 600 mbar であり、ブルドン管ゲージでは意味のある圧力変動を検出する感度に欠ける場合に最適な機器です。一般的なアプリケーションには、ガス バーナー制御、換気およびドラフト圧力の監視、クリーン ルームの圧力検証、気象計器の気圧測定などがあります。
ベローズゲージは、薄い金属で形成された一連の複雑なアコーディオン状のチャンバーを使用します。ベローズの内側 (または外側) に圧力がかかると、アセンブリ全体がその軸に沿って伸縮します。この軸方向の変位が表示機構を駆動します。
カプセルゲージと比較して、ベローズは特定の圧力変化に対してより大きな変位を提供し、これはより高い機械的感度につながります。これらは、低から中圧の測定 (通常は最大約 6 bar) を必要とするアプリケーションで使用され、特に次の用途に適しています。 差圧測定 ここでは、2 つの相反する圧力がベローズ アセンブリの両端に作用し、ゲージが正味の差を読み取ります。
デジタル圧力計は、電子圧力センサー (最も一般的にはピエゾ抵抗ひずみゲージまたは容量性センサー) を使用して圧力を電気信号に変換し、その後処理されて LCD または LED 画面に数値読み取り値として表示されます。多くのデジタル ゲージは、PLC、SCADA システム、およびデータ ロガーと統合するためのアナログ出力信号 (4 ～ 20 mA または 0 ～ 10 V) も提供します。
電力依存性: 機械式ゲージとは異なり、デジタル ゲージには電池または有線電源のいずれかの電源が必要です。電源の信頼性が重要な環境では、多くの場合、機械式バックアップ ゲージがデジタル機器と一緒に設置されます。
圧電ゲージは根本的に異なる原理で動作します。つまり、特定の結晶材料 (石英が最も一般的) は、機械的ストレスを受けると測定可能な電荷を生成します。圧電圧力センサーは、可動部品がなく、マイクロ秒単位で測定される非常に速い応答時間により、圧力を電圧信号に直接変換します。
このため、圧電ゲージは以下の用途に独特に適しています。 動圧測定 — エンジンの燃焼分析、衝撃波測定、爆発試験、油圧過渡検出など、圧力が非常に急速に変化する状況。静的な圧力やゆっくりと変化する圧力向けには設計されていません。定常圧力によって生成された電荷はゆっくりと漏れ出すため、連続的な定常状態のインジケーターとしては不適切です。
差圧 (DP) ゲージは、システム内の 2 つの別々のポイント間の圧力差を測定するために特別に設計されています。大気や真空に対する相対的な圧力を測定するのではなく、2 つのプロセス ポートに接続し、正味の圧力差 (正、負、またはゼロ) を表示します。
差圧測定は、最も重要なプロセス監視タスクの基礎となるため、産業上最も重要な圧力測定の 1 つです。
「差圧は単なる測定値ではありません。単純な圧力測定値では得られない、流量、レベル、詰まり、システムの健全性を知るための窓となります。」
ほとんどの圧力計は周囲の大気圧を基準とした圧力 (ゲージ圧) を測定しますが、絶対圧力計は完全な真空、つまりゼロ圧力を基準とした圧力を測定します。絶対圧力計内の基準チャンバーは真空にされて密閉されており、雰囲気に依存しない安定した基準点を提供します。
大気圧の変動によって誤差が生じる場合や、真のゼロ圧力基準が必要な場合には、絶対圧測定が不可欠です。主な用途には以下が含まれます: 気象学および航空における気圧測定。半導体製造、医薬品加工、研究室における真空システムの監視。高度に敏感なプロセス制御。熱力学方程式で絶対圧力が必要な場合の正確な気体法則計算。
複合ゲージは、正圧 (大気圧以上) と負圧 (一般に真空と呼ばれます) の両方を 1 つのスケールと 1 つの機器で測定します。通常、ダイヤルはゼロ点を中心に分割されており、左側に負圧（真空）、右側に正圧が表示されます。
複素ゲージは、以下の分野での標準的な選択肢です。 冷凍およびHVACシステム ここで、冷媒回路は、排気手順中の準大気 (真空) 状態と通常の動作中の正圧との間で定期的に切り替わります。また、真空ポンプ、蒸気復水器、および通常または故障状態で圧力が大気圧よりも低下する可能性があるシステムを含むプロセスでも使用されます。
食品、飲料、乳製品、医薬品用途向けに設計されたこれらのゲージは、フラッシュダイヤフラム、隙間のない表面、消耗品との接触が認定された材料 (316L ステンレス鋼、PTFE など) を特徴としています。これらは通常、3-A 衛生基準に準拠しており、定置洗浄 (CIP) および定置蒸気 (SIP) 手順に耐えるように設計されています。
半導体製造や超高純度ガスの供給に使用されるこれらのゲージは、超高純度プロセスガスの汚染を防ぐために、電解研磨された内面と全金属製の接液部で作られています。
他の圧力機器の校正に特化した高精度（±0.1％以上）のゲージです。通常、大径のダイヤル (150 ～ 250 mm)、高精度のムーブメント、厳しい公差で機械加工されたブルドン管が特徴です。
差圧検知素子と電気スイッチング出力を組み合わせたハイブリッドデバイス。測定された ΔP が事前に設定されたしきい値を超えると、スイッチが開閉して、アラーム、ポンプ、バルブ、またはコントローラーが作動します。フィルター監視、ポンプ保護、HVAC システムで一般的です。
必ずしも伝統的な意味でのゲージとして分類されるわけではありませんが、U チューブおよびウェルタイプの圧力計は、液柱 (通常は水または水銀) の高さを基準と比較することによって圧力を測定します。これらは非常に低い圧力でも非常に正確であり、実験室や校正環境で参照標準として使用されます。
非常に多くの種類のゲージが利用できるため、選択は体系的なプロセスである必要があります。これらの考慮事項を順番に検討すると、最も適切な選択が得られます。
圧力計は、精度クラス、構造要件、試験方法、安全要件を定義するさまざまな国際規格および国内規格によって管理されています。準拠した機器を指定するには、次の規格をよく理解することが重要です。
圧力計の分野は、当初の見た目よりもはるかに広範囲に及びます。エレガントでシンプルなブルドン管（ほぼ 2 世紀を経た今でも世界的な主力製品）から、0.1% 未満の精度とワイヤレス接続が可能な洗練されたデジタル機器まで、ほぼすべての用途、媒体、環境、精度要件に合わせて設計された圧力計があります。
さまざまな種類の圧力計、各設計の基礎となる物理学、およびその選択を決定する要因を理解することは、単なる技術的な知識ではなく、プロセスの安全性、機器の信頼性、エネルギー効率、規制遵守に直接影響します。正しく指定され、適切に保守されている適切なゲージは、あらゆる流体またはガス システムの寿命が長く、非常に価値のあるコンポーネントです。
疑問がある場合は、プロセス条件の詳細な説明を添えて、ゲージ メーカーのアプリケーション エンジニアリング チームに相談してください。正しい仕様への投資は、ゲージの寿命、測定の信頼性、システムの安全性において利益をもたらします。
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