2.9 圧力の測定器
1) 圧力の実用単位
最も広く用いられている単位はkgf/cm2またSI規格ではPaであるが大気圧などはatm、水銀柱mmHg、バールなどで表わし、排気圧などは水柱mmAqで表わす。
これらの諸単位の関係は4・1表に示す通りである。
4・1表 単位換算表
| |
Pa |
bar |
kgf/cm2 |
atm |
mmHg |
| 1 Pa |
1 |
1×10-5 |
1.01972×10-5 |
9.86923×10-6 |
7.50062×10-3 |
| 1 bar |
1×105 |
1 |
1.01972 |
9.86923×10-1 |
7.50062×102 |
| 1 kgf/cm2 |
9.80665×104 |
9.80665×10-1 |
1 |
9.67841×10-1 |
7.35559×102 |
| 1 atm |
1.01325×105 |
1.01325 |
1.03323 |
1 |
7.60000×102 |
| 1 mmHg |
1.33322×102 |
1.33322×10-3 |
1.35951×10-3 |
1.315791×10-3 |
1 |
2) マノメータ
測定する気体の圧力を液体柱の作る圧力と釣合わせて測定する圧力計であり比較的小さな圧力差を測定するために用いられる。構造は4・15図に示す通りで、U字管のガラス管又はビニールパイプに、あらかじめ液体を入れておき一方は測定する気体に連結し、他方は大気へ開放する。
4・15図 マノメータ
用いられる液体には水銀又は水などが多く用いられ、水銀の場合のU字管はガラスで製作される。大気圧や過給機による給気圧などは水銀マノメータを用い、排気圧は水柱マノメータにより測定する。
排気圧などの測定には高熱により、ビニールパイプが溶けぬよう、導入管には銅管などを用いてマノメータヘ接続する。
水柱の場合は0.1MPa≒1kgf/cm2＝1×104mmAq＝10mAqである。
3) ブルドン管式圧力計
気体や液体の圧力をブルドン管の弾性変形による応力と釣合せ、その歪みの大きさによって圧力を測定する。一般に圧力計(ゲージ)と呼ばれ広く用いられている。
4・16図はブルドン管式圧力計の内部を示すものであり、圧力計の取付けネジ部へ測定流体をパイプで導くとブルドン管はその圧力で矢印方向へ拡げられる。これによって指針が動き圧力を指示するのである。この形の圧力指示は大気圧は示さず流体の有する圧力を示す。そのほか弾力性を利用したものにベロー式やダイヤフラム式などの圧力計がある。大気圧以下の圧力計を一般に真空計という。
4・16図 ブルドン管式圧力計
4) 電気抵抗圧力計
金属の電気抵抗が圧力によって変化することを利用した圧力計であり、比較的高圧用の圧力計として用いられ、その誤差は0.1％以内で精度の高いものである。
5) 圧電気式圧力計
適当な方向に切った水晶板をセンサとし、流体の圧力を加えると電荷を生ずるのでこれを電気計で測り圧力計に指示するようにしたものである。一般に電気式圧力計として多用されている。
6) 指圧計(インジケータ)
シリンダ内の燃焼ガスの圧力を測る計測器であり各種のものがある。いずれもインジケータコックに取付け、必要な時にシリンダ内の爆発圧力を計測する。
4・17図(a)は和田式指圧計でありシリンダ内のガス動圧を記録紙に示すようになっており、その他に平均ガス圧力や最高ガス圧力などを測定する指圧計がある。
4・17図(b)は長野式指圧計でありディーゼル機関の燃焼ガス最高圧力、圧縮圧力などの測定に使用される。
4・17図 指圧計
7) 圧縮圧力計(コンプレッションゲージ)
ディーゼルコンプレッションゲージはエンジンのシリンダ内の圧縮圧力を測定するために使用される。新品に比較して20％以上圧縮圧力が低下した場合は、機関の圧縮圧力を回復すべく機関を整備しなければならない。コンプレッションゲージのアダプタは各種のものがあり、それを使いわけて測定する。4・18図にゲージアダプタを、噴射弁ホルダ取付けフランジを利用して取付けた状態を示す。
4・18図 圧縮圧力の測定
注[1] 測定を確実にするため、各シリンダとも2回以上の平均値をとる。
[2] ゲージを取付ける前に、必ずエンジンの油温を正常な温度に上げておく。
[3] バッテリが放電していると、必要な回転が得られないので注意する。
8) ラジェータキャップテスタ
圧力キャップの作動圧力の測定および清水タンクの内部の水洩れ調査等に使用される。外観を4・19図に示す。
4・19図 キャップテスタ
2.10 粘度の測定器
燃料の粘度や潤滑油の粘度などは下記の粘度計を用いて測定する。
1) レッドウッド粘度計
一定温度に於ける液体50ccが流出するに要した時間(秒数)をもって粘度を表わし、これをレッドウッド秒と呼ぶ。
2) セイボルト粘度計
潤滑油用と燃料油用があり、一定温度に於ける試料60mlが流出する時間(秒数)をもって粘度を表わし、これをセイボルト秒と云う。
2.11 流量の測定器
液体や気体の流量測定法には直接計量法と流率測定法があり、燃料、冷却水、空気などの流量をそれぞれに応じた方法により測定する。液体は直接計量法により気体は流率測定法により求めるのが一般的である。
1) 燃料流量の測定器
燃料消費量や燃料消費率などの測定に用いられるもので、簡単な装置で比較的正確に求められる方法を4・20図に示す。一定容器内へ燃料を3方コックにより導き、定められた上の基準線から下の基準線まで消費するに要した時間を測定し、単位時間当りの燃料消費量を求める方法である。燃料消費率は燃料の比重を測定しその時の機関出力(制動馬力)が判明すれば求められる。プロペラマッチングが適正であれば機関回転数から
出力を大略推定することもできる。
その他燃料流量の測定には浮遊式流量計や回転子式流量計、デジタル式燃料消費量計などがある。
4・20図 流量計測
2) 冷却水量の測定器
一般に回転子式流量計により行うが、殆んどの場合はバケツやドラム缶などへ30秒又は60秒間受けて吐出量を重量測定又は容積を測定し求めることが多い。
3) 空気流量の測定器
空気流量の測定はベルヌーイの定理を応用した流率測定法が用いられる。これは非圧縮性流体が、一つの流管内を定常流として流動し、外力として作用するものは重力のみで、かつ粘性による流体摩擦のない理想的な系として取扱ったものであるから、実際の流体の場合はそれに応じて補正が必要となる。気体は圧縮性流体につき、圧力変化に伴う密度変化を考慮した補正係数を乗じた実用流量公式として下記を用いて算出している。
この流量係数はレイノルズ数、開口比、管内面の面粗度、流体の速度分布、縮流状態、差圧取出し方法により影響を受け、その標準についてはJISB−8302、DIN、ASMEなどの記載値を用い膨張係数は気体の場合にはDIN、ASMEの値を用いる。
絞り機構については簡単なものではオリフィス(圧力損失大)を用い流速が遅い場合に用いる。流速が大きい場合はノズル式やベンチュリ管又はベンチュリノズルを用いて測定する。
2.12 排気色の測定器
最も一般的に広く用いられているものにボッシュ型ディーゼルスモークメータがある。
これは排気ガスをポンプで吸い取り一定容積内に含まれる煤をろ紙に採取し、これに標準光を照射し、濃度を測定するものである。
2.13 捩り振動の測定器
中低速機関にはDVL捩り振動計やガイゲル形捩り振動計が広く用いられている。又、高速機関には、電気式捩り振動計が用いられている。いずれも測定後に記録紙又はテープの解析を行い電算機にインプットして計算しなければならないため捩り振動の測定はメーカヘ依頼して行うようにする。
2.14 ネジの締付力の測定器
一般に広く用いられているのがトルクレンチであり小形のものから大形まで各種のものがあり、4・21図にその一例を示す。
4・21図 トルクレンチ
2.15 振動の測定器
アスカニヤ式手持振動計が広く用いられている。ゼンマイ仕掛けの記録紙送り装置を持ち振幅が記録紙に記録されるようになっており、計測後、記録された振幅を拡大鏡で読み取り振幅を算出する。
