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圧力スイッチとは

圧力スイッチ 圧力スイッチは、センサと電気式スイッチで構成されています。スイッチは、「セットポイント」と呼ばれ、特定の圧力で接点を開閉します。セットポイントは、固定されている場合と調整可能な場合があります。セットポイントが適切な動作圧力範囲にある圧力スイッチを選択することが、精度の確保や寿命短縮を防止するために重要です。正確な特長や機能は、圧力スイッチの種類に応じて異なります。

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圧力スイッチの種類

圧力スイッチには、基本的に、電気機械式とソリッドステートの2種類があります。電気機械式圧力スイッチには、数種類のセンサが採用されています。センサの特質によって、スイッチの精度や寿命が変わります。以下のような種類があります。
  • ダイヤフラムスイッチは、溶接密封式金属製ダイヤフラムを採用して、スイッチを動作させます。動作圧力は150 psiまで、精度は± 0.5%です。
  • ブルドン管スイッチは、スイッチ作動に溶接密封式ブルドン管を使用します。動作圧力範囲は50~18,000 psi、精度は± 0.5%です。
  • ダイヤフラムピストンスイッチはエラストマーダイヤフラムを装備しており、ピストンで動作します。そして、このピストンがスイッチを動作させます。動作圧力は真空~1600 psi、精度は± 0.2%です。
  • ピストンスイッチは、スイッチを直接動作させるピストンを採用しています。動作圧力は12,000 psiまで、精度は± 0.2%です。
  • 差圧スイッチには、ダイヤフラム、金属製、エラストマーのいずれかのセンサが可能です。圧力ポートは高と低のプロセス圧それぞれに1つ、合計2つあります。センサは、2つの圧力源の圧力差を感知してスイッチを動作させます。
ソリッドステート圧力スイッチには、スイッチポイントが1つ以上あります。圧力スイッチ回路を開閉するだけでなく、デジタルディスプレイが含まれ、アナログまたはデジタル出力を提供します。最新型モデルはプログラム可能で、PLCまたはコンピュータと接続可能です。ソリッドステート圧力スイッチは広範囲の動作圧力と周波数応答をもちます。衝撃や振動に対する耐性が高く、精度は±0.25%です。電気機械式圧力スイッチと比較するとかなり長寿命です。

圧力スイッチの用途

圧力スイッチはさまざまな業界で使用されています。プレス機械、プラスチック射出成形や溶接機械などの機器の工業制御に幅広く使用されています。油圧スイッチや真空スイッチはトラックのエアベローズや車両のブレーキ圧を制御します。また、圧力スイッチは自動車のエンジンオイル、パワーステアリング、トランスミッションなど、さまざまな用途でも採用されています。酸素供給装置などの医療器具も圧力スイッチを使用して引き込むガスの圧力を監視します。

圧力スイッチに使用される筐体の種類によって、特定の用途の使用適性が決まります。圧力スイッチの中には筐体がないものもあります。このような圧力スイッチは、設置面積やコストが最大の懸念である場合に使用されることがほとんどです。筐体はさまざまな材料から選択可能で、化学物質や腐食剤にさらされる可能性がある過酷な環境に耐えるようになっています。防爆型圧力スイッチは可燃性物質が存在する場合に備え、防火筐体を装備しています。最も一般的には石油ガス業界で使用されています。

デッドバンドとは?

Miniature Vacuum or Differential Pressure Switch
圧力スイッチ
デッドバンドとは、セットポイントとスイッチの再作動点の間の圧力差のことです。デッドバンドを計算するには昇圧時のセットポイントと、降圧時のセットポイントを検証することが必要です。最初に抵抗計またはデジタルマルチメータを使用して、圧力スイッチの接点設定が「閉」(NC)または「開」(NO)で正しいことを確認します。端子をNO回路に接続しデータを読取り、正常の開回路であることを検証します。接点が反転し抵抗計が昇圧時のセットポイントを示すまで、セットポイントを上昇させます。次に最高のセットポイントから開始して設定をNCからNOへ減少させます。抵抗計に降圧時のセットポイントが示されます。降圧時のセットポイントから昇圧時のセットポイントを差し引くとデッドバンドが得られます。

デッドバンドは圧力範囲全体のパーセントで、固定または調整できます。ブルドン管スイッチやダイヤフラムスイッチは一般的にデッドバンドが狭く、ピストンスイッチはデッドバンドが広くなります。ソリッドステート圧力スイッチは範囲全体の100パーセントまで調整できます。デッドバンドの設定は頻繁なスイッチを防止することにより、装置で重要な役割を果たします。スイッチの回数が頻繁になると、圧力スイッチの制御対象に悪影響を与え電気接点が摩耗する恐れがあります。

デッドバンドを調整可能な圧力スイッチ

Pressure and Vacuum Switches
圧力・真空スイッチ
Digital Pressure Switch
デジタル圧力スイッチ
オメガのPSW20AおよびPSW20Bは、高感度、単軸スイッチで真空または差圧スイッチとして使用できる圧力スイッチです。清潔で乾燥した、非腐食性ガスで使用でき、温度域は-30~65°Cです。セットポイントの精度は、±10%で、保証圧は8 psigです。接点は金めっき処理され、ダイヤフラムはスチールリングに接着固定されたEPDMです。PSW21およびPSW22は、UL認定およびCSA規格対応です。

PSW21およびPSW22は小型で調整可能な圧力スイッチです。プラスチック製の筐体とメカニズムで湿度と寸法の不安定性を最小限に抑制します。空気や水の他にアセタールやEPDMと相溶性があるガスや流体で使用できます。セットポイント精度は、±10%で、温度域は-10~70°Cです。デッドバンドはセットポイントの15~25%です。スイッチには、1/8 NPTまたは1/8 IDチューブ用センタースパウトが装備されています。それぞれ高および低設定、ならびに保証圧で検査に合格しています。

PSW2000は、ソリッドステートセンサを装備したデジタル圧力スイッチです。完全に構成可能なキーパッド、3桁の赤色LEDディスプレイ、10ビットA/Dコンバーターを装備しています。2つの出力は2つのソリッドステートスイッチ、または1つのスイッチと1つのアナログ出力いずれかに対応します。精度はフルスケールの0.5%で、反復性は±0.1%です。保証圧は測定範囲の150%です。デッドバンドと調整はフルスケールの0~125%です。PSW2000は耐衝撃性と耐振動性があります。

最後に

デッドバンドが調整可能な圧力スイッチはセットポイントの上昇と下降に合わせて調整が可能です。このような調整はスイッチの精度や寿命を最適化するために、変化する条件に合わせて必要になる場合があります。電気機械式スイッチの場合、最高の精度はスイッチを動作範囲の高い数値(4分の1)で操作した場合に達成され、寿命は動作範囲の低い数値で操作した場合に最大になります。このため、妥協策としてスイッチの操作を中間に維持します。ただし、動作条件が変化すると圧力スイッチの最高性能を維持するにはスイッチ点のリセットが必要になる場合があります。

関連情報
圧力センサ