〜空気圧制御に欠かせない「見えない力」を測るセンサー〜
空気圧を利用したアクチュエーターや制御装置では、
正確な圧力制御が生産性や安全性に直結します。
そこで重要なのが「エア圧力センサー（空気圧センサー）」です。
この記事では、エア圧力センサーの
基本原理から種類、特性、選定時のチェックポイントまでを、
初心者の方にもわかりやすく解説します。
エア圧力センサーとは？
エア圧力センサーとは、
空気の圧力を電気信号に変換するセンサーです。
空気圧回路や装置に組み込まれ、
以下のような役割を果たします。
アクチュエーターの駆動圧の監視
圧力異常検知（過圧・漏れ）
定圧制御（クローズドループ制御）
品質保証（圧力ロギング）
基本的な構造と原理
エア圧力センサーの多くはひずみゲージ型またはピエゾ抵抗型です。
| センサー方式 | 概要 | 特徴 |
|---|---|---|
| ひずみゲージ型 | ダイアフラムの変形によって抵抗値が変化 | 高精度 安定性に優れる |
| ピエゾ抵抗型 | シリコン基板の変形に応じて抵抗が変化 | 小型 安価 応答が速い |
| 静電容量型／光学式 | 特殊な用途向け | 高速応答や 非接触用途に活用 |
※工場の自動機などでは、主にひずみゲージ型やピエゾ抵抗型が主流です。
圧力の単位と測定範囲
エア圧力センサーでは、
以下のような単位や測定基準が使われます。
圧力の単位（代表的なもの）
圧力の基準（測定方式）
| 測定方式 | 説明 | 用途例 |
|---|---|---|
| ゲージ圧（G） | 大気圧を基準にした圧力 （例：0MPa = 大気圧） | 空圧制御全般 |
| 絶対圧（A） | 真空を0として測定 （例：大気圧 ≈ 0.1013MPa） | 宇宙・真空応用 |
| 差圧（D） | 2点間の圧力差を測定 | フィルターの目詰まり監視など |
エア圧力センサーの主要な特性
| 特性 | 内容 | 補足説明 |
|---|---|---|
| 測定範囲 | 使用圧力範囲に合ったセンサーを選定 | 例：-0.1〜0.5MPa など |
| 精度 | 指示値に対する誤差（±%FS） | 高精度タイプは±1%未満 |
| 応答速度 | 圧力変化をどれだけ速く追従できるか | 数ms〜数百ms |
| 出力形式 | 電圧出力（0〜5V） 電流出力（4〜20mA） デジタル出力など | PLCと接続性要確認 |
| 表示機能 | ディスプレイ付き or 非表示タイプ | 瞬時値を目視で確認可能 |
| 動作温度範囲 | -10℃〜+60℃など | 厳しい環境下では重要 |
| 耐圧性能 | センサーが壊れない最大圧力 | 安全マージンに余裕を |
エア圧力センサーの選定ポイント
測定範囲の確認
実際に使用する圧力より
20〜30%余裕のある範囲を選ぶのが安全
負圧（真空）を扱うなら負圧対応型を選定
出力形式を確認
使用環境への対応
表示機能・しきい値設定の有無
コスト vs 機能
用途別のセンサー例
| 用途 | 推奨される仕様 |
|---|---|
| エアシリンダの圧力監視 | 0〜0.5MPa、ゲージ圧、アナログ出力 |
| 真空吸着の監視 | -0.1〜0MPa、負圧対応、しきい値出力付き |
| 空圧回路の漏れ検知 | 高精度型、±0.5%FS以下 |
| ロボットのグリップ力管理 | 応答性の速い小型センサー、IO-Link対応など |
よくあるトラブルと対策
| トラブル | 原因 | 対策 |
|---|---|---|
| 表示が安定しない | 配管内に脈動がある | ダンパ（オリフィス）挿入 |
| 0点がずれる | センサーの劣化・温度変化 | 定期的なゼロ点校正 |
| 圧力が異常高値 | バースト圧超過 | セーフティバルブ設置 耐圧見直し |
| 出力信号がPLCに届かない | 出力形式ミスマッチ | 電圧/電流出力の整合を確認 |
エア圧力が低下するとどうなる？
〜機械トラブルを未然に防ぐための基礎知識〜
空圧を利用した機械や装置は、
安定したエア圧力があってこそ正常に動作します。
しかし、配管の漏れやコンプレッサの不具合などによって
エア圧力が低下すると、さまざまなトラブルが発生します。
本項では、エア圧力が低下したときに起こり得る代表的なトラブルと、
その原因・対策についてわかりやすく解説します。
エア圧力低下で発生する主なトラブル例
エアシリンダの動作不良・遅れ
真空吸着ができない／ワーク落下
エアブローの威力不足
空圧機器の誤作動・誤検知
コンプレッサの再起動が頻発
エア圧力低下の原因とは？
| 原因 | 詳細内容 |
|---|---|
| 漏れ | 継手のゆるみ、劣化、配管破損など |
| 過大なエア使用量 | 複数装置同時使用、設計容量オーバー |
| コンプレッサの異常 | モーター不良、ベルト切れ、フィルター詰まり |
| ドレン詰まり | 水分が溜まり流路が狭くなる |
| 圧力調整不良 | レギュレータ設定ミス、圧力センサーの故障 |
圧力低下を防ぐための設計・運用ポイント
常時監視できる「圧力センサー」を設置
圧力変化をリアルタイムでPLCに取り込み、
しきい値でアラーム可能
安全マージンを持った設計圧力に
ギリギリの圧力設定ではトラブルの元
（最低でも20％の余裕を）
定期的な「漏れチェック」を実施
特に「レギュレータ」「継手」「シリンダまわり」が要注意
ドレン排出は自動化または定期確認
水分による配管詰まりや腐食も圧力低下の原因に
適正な設計圧力・運用管理・定期点検が重要
エア圧力低下により、シリンダ停止・吸着失敗・誤動作など多くのトラブルが発生
漏れ・過負荷・コンプレッサ不良が主な原因
圧力センサーとしきい値監視で早期検出が可能
エア圧力の低下は、機械トラブルの大きな原因になりますが、
事前の対策や監視により未然に防ぐことが可能です。
まとめ
エア圧力センサーは、空気圧制御や品質管理において
重要な情報源となるセンサーです。
用途や環境に応じた選定を行わないと、
誤動作や機械のトラブルに直結してしまいます。
▶ 圧力単位・出力形式・測定範囲の基本を押さえる
▶ 測定範囲には「余裕」を持たせて選ぶ
▶ 使用環境に応じた耐久性・応答性を確認
▶ PLCや制御機器との出力信号の整合性が重要
▶ 表示付きタイプは現場作業者にも安心
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