導圧管の正しい引き回し｜勾配・液封・凍結・ドレン、伝送器が狂うのはたいてい配管側

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差圧伝送器や圧力伝送器は、プロセスの圧力を「導圧管」という細い配管で受け取ります。伝送器の指示が狂う原因の大半は、伝送器本体ではなくこの導圧管にあります。液を測る管に気体が溜まる、気体を測る管に液が溜まる、凍る、詰まる。どれも指示を狂わせます。

導圧管の引き回しには、メーカーの実務書がまとめた明快なルールがあります。取出し角度、伝送器の高さ、勾配、凍結防止の4つです。

この記事では、その4つのルール、気体・液体・蒸気での違い、密閉タンクのレベル計で使うドライレグとウェットレグ、導圧管を使わないダイアフラムシールの注意点、そして現場で見る場所を説明します。

1. なぜ導圧管が狂いの元になるか

導圧管は、プロセス配管から伝送器まで、細い管で圧力を伝えます。管の中が測りたい流体で一様に満たされていれば、プロセスの圧力がそのまま伝わります。ところが実際には、次のことが起きます。

• 気体を測る管に、凝縮した液が溜まる：液柱の高さ分だけ圧力が上乗せされ、指示が高く出る
• 液体を測る管に、気泡が入る：気泡が動くたびに指示が振れる。気泡が溜まると液柱が減って指示が低く出る
• 凍る：冬に水分を含む管が凍り、圧力が伝わらず指示が固まる
• 詰まる：固形物や析出物で管が塞がる。差圧式流量計のトラブルの大半がこれ

実務書は「プロセス配管内のドレン、ガス、沈殿物等が導圧管内に流入した場合は、測定圧力に誤差を生じる要因となる」と書き、これを防ぐための取出し角度と配管方法を定めています。

2. ルール1｜取出し角度は流体で変わる

水平配管から圧力を取り出すとき、どの方向に取出し管を付けるかは、流体で決まります。

液体なのに配管の真上から取り出すと、気泡がそこに集まって導圧管へ入ります。気体なのに真下から取り出すと、ドレンがそこに溜まります。取出し口の位置を見れば、その導圧管に何が溜まりやすいかが分かります。

3. ルール2｜伝送器の高さ

導圧管に溜まったドレンや気泡は、抜く操作をすると測定圧力に一時的な外乱を与えます。だから実務書は、溜まったものがプロセス配管へ自然に戻る配管にするよう求め、伝送器の位置を次のように定めています。

• 気体：伝送器は取出し部より高い位置に。導圧管に凝縮した液は下へ流れてプロセスへ戻る
• 液体・蒸気：伝送器は取出し部より低い位置に。導圧管に入った気泡は上へ抜けてプロセスへ戻る

「気体は上、液体は下」と覚えます。逆にすると、溜まったものが伝送器側に集まります。

4. ルール3｜勾配は 1/10 以上

導圧管は、昇りか下りのどちらかの勾配だけで引きます。途中に山や谷があると、そこにドレンや気泡が溜まります。水平に見える区間でも、1/10 以上の勾配（1 m 進んで 10 cm 上がるか下がる）を付けます。

現場で「導圧管が水平に長く引かれている」「途中で上下している」のを見たら、そこが溜まり場です。

5. ルール4｜凍結防止と施工の注意

凍るおそれがある流体は、伝送器と導圧管をスチームジャケットやヒータで保温します。冬に指示が固まったら、まず凍結を疑います。

実務書は施工上の注意も挙げています。

• 導圧管が長い場合は支柱に固定して振れを防ぐ
• 導圧管はプロセスの圧力・温度に見合った材質・肉厚のものを使う
• 元弁は接続形式（フランジ・ねじ・溶接）と構造（グローブ・ゲート・ボール）を流体条件で選ぶ

6. 密閉タンクのレベル計｜ドライレグとウェットレグ

タンクの液位を差圧伝送器で測るとき、開放タンクなら低圧側を大気に開放するだけです。密閉タンクでは、タンク内の気相の圧力を低圧側にも導いて相殺する必要があり、その導圧管の扱いが2通りあります。

計装の教科書は、ウェットレグの差圧を「高圧側の液柱−低圧側の液柱」の式で示しています。低圧側の液の高さと密度を設計に入れないと、ゼロ点がずれます。ゼロ点の計算は差圧式レベル計のゼロ点で説明しています。ボイラの飽和水のレベル計は、ウェットレグの典型です。

タンク内の液の密度が変わると、どちらの方式でも正しい液位になりません。密度が大きく変わる系では密度補正が要ります。

7. ダイアフラムシール｜導圧管を無くす代わりの注意

腐食性、スラリー、固化するおそれ、極低温などで導圧管が使えないとき、プロセス側に薄いダイアフラムを置き、封入液のキャピラリで圧力を伝えるダイアフラムシール形にします。導圧管の詰まりや漏れは無くなりますが、実務書が挙げる注意点があります。

1. タンクのレベル計では、最低液位（ゼロ点）を高圧側シールの中心より 50 mm 以上高く設定する
2. HIGH と LOW のラベルどおりに取り付ける
3. 高圧側と低圧側のキャピラリは一緒に束ね、風や振動で動かないように固定する（周囲温度差の影響を減らす）
4. 取付作業中に封入液のヘッド圧をかけない。接液ダイアフラム面（約 1 mm 凸）に傷を付けない
5. キャピラリをつぶさない、ねじらない
6. 高温なら断熱する
7. 封入液がシリコーンオイルなら比重約 1。取付高さの差 1 m 当たり約 10 kPa の差圧がゼロ点に加わるので、伝送器の選定時にゼロ点遷移量として考慮する
8. キャピラリは短いほうがよい。長いと応答が悪く、温度と静圧の影響を受けやすい
9. 伝送器本体は高圧側シール部よりできるだけ下方に。タンクが真空のときは特に

小口径のシール（40A、50A）は温度の影響を強く受けます。実務書のデータでは、日向と日陰でキャピラリに 10℃ の温度差がつくと、80A では −2% 程度のゼロ点誤差が、40A では −16% にもなります。朝夕や季節で指示が周期的に動くレベル計は、キャピラリの温度差を疑い、断熱材を巻きます。

8. 現場で見る場所

1. 取出し口の向き：流体の種類と合っているか
2. 伝送器の高さ：気体は取出し部より上、液体・蒸気は下か
3. 導圧管の途中の山谷と水平区間：溜まり場になっていないか
4. ドレン弁・ベント弁の位置：何が溜まるはずで、どこで抜くか。抜いたあと閉め忘れていないか
5. 保温・ヒータ：冬に凍る系で、トレースが生きているか
6. ダイアフラムシールのキャピラリ：束ねて固定され、断熱されているか。本体は高圧側シールより下か

9. 先輩に聞かれたら答えられる3問

1. 液体の圧力を水平配管から取り出すとき、取出し管はどの方向に付けますか。
2. 気体を測る伝送器は、取出し部より上と下のどちらに置きますか。
3. ダイアフラムシールで、封入液の取付高さの差 1 m は差圧いくらに相当しますか。

答えは順に、水平または水平から下方 45° 以内／上／約 10 kPa（シリコーンオイルの場合）、です。

まとめ

伝送器の指示が狂う原因の大半は導圧管側にあります。取出し角度は気体が上・液体が横下・蒸気が横上、伝送器の高さは気体が上・液体と蒸気が下、勾配は 1/10 以上、凍結はトレースで防ぐ、が4つのルールです。

密閉タンクのレベル計はドライレグかウェットレグで、蒸気が凝縮する系はウェットレグにして液柱を計算に入れます。ダイアフラムシールは導圧管を無くす代わりに、封入液の高低差（1 m で約 10 kPa）とキャピラリの温度差に注意し、短く、束ねて、断熱してください。

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参考文献

• 横河電機編『計装メーカが書いた フィールド機器・虎の巻』工業技術社, Ⅱ 5「差圧伝送器の導圧管設置」、5.5「ダイアフラムシールの設置上の注意」、7.1(5)「小口径伝送器の温度変化による影響」
• 川村貞夫・石川洋次郎『メーカーの技術者が書いた やさしく計装がわかる 工業計測と制御の基礎』工業技術社, 2.4.2「液圧式レベル計」 　Amazonで見る
• 化学工学協会編『化学プラント建設技術（下）』, 10・3・2「導圧配管」

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