■要旨

■ Abstract

1.はじめに

圧力計の産業統計分類''' (経済産業省)は、分類番号278「業務用機械製造業の計量器」である。旧分類番号319「その他の精密機械器具製造」は、平成20年から上記に改正された。圧力計の起源は、イタリアのエヴァンジェリスタ・トリチェリ(2) (Evangelista Torricelli, 1608-1647) (こよって発明され、その後、『液柱形圧力計』に発展した「水銀気圧計」とされる。この「水銀気圧計」は、後述の『エンジンインジケータ』とともに、イギリスの産業革命で中心的役割を果たしたジェームス・ワット(James Watt, 1736-1819)の蒸気機関の開発・改良に用いられた。世界の近代工業化はこの蒸気機関の実用化から始まった。 America ペセズダ国立医学図書館所蔵その後、ドイツでは『重鍾形圧力計』が、イギリスでは蒸気機関の爆発圧力を測る『エンジンインジケータ』が誕生し、フランスでは、1844年にL. ビディが設計した「アネロイド形気圧計」と、1849年にE.  ブルドン(3) (Eugène Bourdon, 1808-1884)が発明した「ブルドン管圧力計」、『アネロイド形圧力計』の一種）が、それぞれ発明された。アネロイド(aneroid)とは、ギリシア語の“a (～がない）”、“neros（湿った）”に由来し、「液体を用いない」を意味する49。トリチェリが発明した水銀を用いる気圧計（barometer）に対し、液体を用いない気圧計が開発された際、この言葉が使われた。しかし、近年、『アネロイド形圧力計』には液体を用いたものも登場し、その厳密な意味は薄らいでいる。このうち、「ブルドン管圧力計」は、イギリスの産業革命後、近代工業国家を目指す各国の蒸気機関などに急速に普及し、水銀を用いた『液柱形圧力計』から置き換わって行った。これら『液柱形圧力計』『重錘形圧力計』『アネロイド形圧力計』および『エンジンインジケータ』の4つの圧力計は、それぞれの特長を発揮しながら、今なお、産業界の発展に貢献を続けている。 ー方、国内では、1896年に和田計器製作所を創業した和田嘉衡(5) (1861–1945)が、先進工業国の指導やライセンスなどを全く受けることなく、ブルドン管圧力計の研究開発に没頭し、試行錯誤を重ねながら、創業から１年を経ずして、独力で圧力計の国産化に成功した。東京計器（株）提供各種圧力計をはじめとしたさまざまな計器を開発する和田計器は、やがてわが国を代表する計器メーカーの東京計器製作所（株）（現、東京計器（株））へと発展し、和田はその初代社長に就任した。和田は「計器」という言葉を造語したことでも知られる。本稿では、こうした経緯から進展したわが国の産業用圧力計を取り上げ、特にブルドン管圧力計を中心にその発展についての系統化調査を行った。調査では、筆者の作成した産業界の慣習的な分類（図1. 7）に基づき、主に、現在使用されている産業用機械式圧力計を対象とした。なお、アネロイド形圧力計の詳細な分類については、その内容から第5章で取り上げ、図5. 6るが、特に統一された定義や数値はなく、慣例に従った。また圧力では、圧力の“力”を省略した。その他の用語については、JIS圧力計(B7505-1) (6)、JIS計測用語（Z8103） ¶、および、慣例に基づいて使用した。内容としては、以下のように取りまとめた。第２章では、圧力と圧力計側、圧力計側の歴史、圧力単位、圧力基準と圧力標準について、第３章では, 『液柱形圧力計』『重錘形圧力計』『アネロイド形圧力計』および『エンジンインジケータ』の構造原理について、第4章では、今なお産業界の主流を占める『ブルドン管圧力計』の歴史、技術、圧力計業界と関連事項について、第５章では、圧力計の開発製品について、第６章では最終章として、まとめと考察とを行った。なお、圧力計を表す用語に、「形」、「型」、「式」などがあるが、専門書でもその表記は統一されておらず、また、法規上でも歴史的な経緯があり、その使用は複雑である。従って、本稿では、混乱を避けるために、差し支えのない限り、「形」に統一して使用した。また、本稿では圧力の分類に、「極微圧」「微圧」、「低圧」、「中圧」、「高圧」、「超高圧」などの用語を用いてい(1)経済産業省:「産業統計分類統計」(2008) [平成20年] (2)  H.W. ディキンソン:「蒸気動力の歴史」P17平凡社(1994) [平成6年] (3) 橋本、梶、廣野監訳『科学大博物館』P198 朝倉書店（2005）[平成17年] (4)同上P135 (5)長野計器社史編纂委員会編:「計測から制御へ長野計器50年史」P2（1999）[平成11年] (6)  JIS規格(2007)  [平成19年] (7)   JIS規格（2000）[平成12年]
(1)圧力(1) (2) (3)圧力とは、単位面積当たりの力で定義される物理量である。連続体の中に任意にとった一つの平面を仮定し、この面に作用する法線応力を圧力と呼ぶ。圧力には、固体の内部圧力や固体間の接触面圧力なども存在するが、一般に、産業分野（機械装置産業）での対象は流体の圧力である。流体の圧力は、計測上の立場から、静的な圧力と動的な圧力とに大別される。流体力学上の分類（静圧と動圧）との混同を避けるため、前者を「定圧力（静的な圧力）」、後者を「変動圧力（動的な圧力）」という。 『アネロイド形圧力計』JIS規格（ブルドン管圧力計） 4では、産業計測の分野で用いられる圧力計の一般的特性を考慮し、『定圧力』を「変化しない圧力または、1秒当たり圧力スパンの1 ％を超えない速さで連続的に変化し、かつ1分当たりの変化量が圧力スパンの５ %を超えない圧力」、『変動圧力』を「1秒当たり圧力スパンの1 ～ 10%の速さで変化する圧力」、『常用圧力』を「ブルドン管圧力計を使い続けてもよい圧力範囲の上限値」と規定されているに。静止流体では、任意の1点の圧力は、方向とは無関係に等しい。このような等方向性の圧力を静水圧（静水圧力）という。重力場においては、水平面上の各点の圧力は同一で等圧面を形成するが、鉛直方向には圧力勾配が生ずる。密度が一定である静止流体内の、ある点の圧力をP,とし、その点よりもれだけ低い他の点の圧力をP,とすると、次式69
となる。ここに、ρは液の密度、gは重力の加速度である。密度が高されによって異なるとき、圧力は次式
で表される。 (2)圧力計測(7) (8)産業界で扱う圧力は約10Paから10 Pa（1GPa）と広範囲で、用途もきわめて広い。図2. 1は、圧力計の圧力範囲を概念的に示したものである。圧力計にはさまざまな種類があるが、一般に多用されているのは、前述したアネロイド形圧力計に属する弾性式と呼ばれる圧力計である。下記に、かつて、日本機械学会で作成された圧力計の分類表（図2. 2）を記す。ただし、第一章でも触れたように、この図は現在の産業界の分類とは大きく異なるため、ここでは過去の資料としての紹介に留める。圧力の変換方式には、変位を利用する変位式、力を利用する力平衡式の他、電気信号を発信するもの、物理現象を利用するものなどがある。この内、ブルドン管圧力計は、一般的に、変位を利用する圧力計である( 9 )。圧力計も電子化時代を迎え、電子式圧力計（デジタル式）（図2.3）が開発された。しかし、人間が直視して機械装置の操作や監視を行う場合は、デジタル表示よりアナログ表示が格段に適しており、さらに、機械式圧力計は電子式に比べて、精度は若干劣る（精密級は別）ものの、電源を必要としない、取扱やメンテが容易、ノイズなどの電気的影響を受けない、コストも低い、などの理由から、産業界で特に多用されている。次頁に、圧力計技術開発の主要年表を掲載する。ここでは、圧力計測の歴史について、(1) 16世紀～ 1896年頃(圧力計誕生から国産化開始前まで)、(2) 1896年頃～ 1945年頃（圧力計国産化開始から第二次世界大戦後まで)、(3) 1945年頃～ 1990年頃、(4) 1990年頃以降、の4つの時代に区分して述べる。 (1)  16世紀〜 1896年頃(圧力計の誕生から国産化開始前まで） 16世紀の近代科学が始まる前、「人間が圧力の現象を利用して作った最初の道具は、はれもののうみを吸い出す“吸いふくべ”であったかも知れない」、また、 「紀元前150年の頃、消化ポンプが作られた」、などの記事(10)があるが、これらを具体的に示す資料は見出されていない。本稿では、圧力が近代科学として実験によって明らかにされた16世紀以降について取り上げて述べる。圧力を科学の対象として捉え、世界で初めて研究実験を行ったのは、ガリレオ( 11 )(12 )(Galileo Galilei、 1564–1642（伊）（図2. 4）である。 「近代科学の父」と呼ばれるガリレオは、当時、知られていなかった大気の性質を発見した。この発見はトスカナ大公コシモ・デ・メディチ2世お抱えの技術者たちによる研究成果とされる。その研究とは、「約50フィート下方から桶に水を汲み上げる特殊な吸い込みポンプをつくる」というものであった。彼らはすでに経験によって、「水面からほぼ28フィート以上の高さにある桶にはどうしても水を汲み上げることができない」という事実に気付いていたが、当時、普及していた考えは「自然は真空を嫌う」というものであった。ガリレオは、大気に関する実験をいくつか試みたが、ついに科学的な説明はできず、自分の疑問を解決できなかった。なお、これとは別に、ガリレオは、同時期の1586年、『水圧天秤』の考案を発表しているが、その詳細については不明である。ガリレオは、自分の弟子で筆記係でもあったトリチェリ( 13 )に研究の示唆を与えた。これを受けてトリチェリは何度もポンプの実験を行った。その結果、「大気には重さがあり、その重さは水柱の重さと大気の重さが釣り合う高さ」と推論した。より重い液体であれば、それに比例して液柱も低くなると彼は考え、一端を閉じたガラス管の中に水銀を入れ、それを水銀の入った鉢に逆さに立てて試してみた。この実験により、トリチェリは自分の推測の正しさを確信した。これが水銀気圧計の発明であり、そのため、トリチェリは「真空の父」と呼ばれる。真空の単位『トル: Torr』は、このトリチェリの功績から名付けられたものである。トリチェリは、閉じたガラス管の上部に真空をつくることに成功し、世界で初めて科学的に真空の実在を証明した。その実験結果は1643年に発表され、ヨーロパの至るところで、その後、実験が行われるようになった。この実験でもっとも著名な人物は、フランスの聖職者かつ学者で、天賦の才に恵まれたブレーズ・パスカル(14) (Blaise Pascal、1623–1662) (図2.5)である。彼はさらに高度な実験を行った。「高く登れば登るほど大気の圧力は低くなるはず」と考えたパスカルは、
にある標高4800フィート(1463メートル)のピュイ・ド・ドームの頂上まで水銀気圧計をもって登るように着実に下がっていき、頂上では山麓よりも３インチほど低くなった。こうして大気の圧力は、高度に反比例することが確認された。パスカルは、漠然としていた大気圧の存在を科学的に明らかにしたのだった。パスカルは「流体の父」と呼ばれ、国際単位SIの圧力単位『Pa：パスカル』にその功績を称えて採用された。パスカルは、水銀の代わりに赤ワインを使った実験も行った。海面における大気は、一平方センチ当たり14から15ポンドであった。パスカルの死後に出版された「流体のつりあいについて」にある『パスカルの法則』は、彼が1648年頃に発見したものと言われる。トリチェリが発明し、パスカルが実験に用いた「気圧計」（水銀式気圧計）は、その後、「高度計」「血圧計」 「液柱形圧力計（産業分野）として、また、圧力基準器、圧力標準器として使用され、現在に至る。 『重鍾形圧力計』は、1840年にシュッツェル（ドイツ）がロシア向けに作ったものが最初と言われる。特許上に『重鍾形圧力計』が登場するのは19世紀後半で、 1860年から1863年にかけて、イギリスでは4人が特許を取得した。最初がブルーで、その他３名は、いずれも同原理の構造改良を行い、特許を取得している。 1769年、ワット（図2. 6）は、蒸気機関の実用化に成功し、英国の産業革命の発展に多大な貢献をした。ワットが蒸気機関の改良に着手したときには、蒸気機関は、イギリスをはじめヨーロッパの多くの技術者たちによってすでに開発・改良が重ねられていたが、いずれも試作の域を出ていなかった。そこで、ワットは自身で考案した『ワット・インジケータ』圧力計を製作した。ワットは晚年、「圧力計がなければ、（効率の高い）実用的な蒸気機関の開発はできなかった」と、述懐している。ワットの実用化した蒸気機関は据付式の巨大なもの(図2. 7)で、圧力も低かった。図2.7 1817年のワットの蒸気機関（英バーミンガム） ©Chris Allenワットは高圧蒸気機関の開発も試みたが、蒸気釜の爆発事故が多発したため、高圧蒸気機関の研究開発を厳重に禁止した。しかし、晩年になると、若い技術者たちによって秘密裏に研究が再開され、小形で移動できる出力の大きな蒸気機関が開発された。リチャード・トレビシック（英）は、1801年に蒸気自動車を、 1804 年に蒸気機関車を発明（図2. 8）し、その試作車を実際に走らせた。フルスケールレプリカ（イギリス国立ウォーターフロント博物館所蔵）©Chris55しかし、実用化にまで至らず、トレビシックは身を引いてしまった。その後、多くの技術者たちがさまざまな機関車の開発・改良を行い、また、蒸気船なども発明され、実用化が始まった。機関の動圧データを記録採取するインジケータには圧力目盛がなく、構造的に静圧測定には向かないため、当時の蒸気機関（静圧測定）には、水銀液柱式圧力計が用いられた。エンジンインジケータ（指圧計、指圧器ともいう）は、1782年にワットが特許を取得した新式蒸気機関とともに発展した。1790年頃、ワットは蒸気圧とばねの間で平衡状態を保ちながら運動するピストン・シリンダ機構の装置を製作した(図2. 9)。ワットの協力者、J.サザン（John Southern）は、ピストンに連結されていたポインタを、すぐにペンと平面記録紙に置き換えて改良を行った。その装置はブルトン・ワット工場で約30年間秘密裏に扱われ、1822年に初めてイギリスの出版物で公開された。 1830年頃、J.マークノート（John McNaught）は、この平面記録紙を回転ドラムに置き換えた。フランスのA.モラン(Arthur Morin)とP.ガルニエ(Paul Garnier）は、連続密閉線図を記録できる方式や単位時間周期になされた仕事を測定できる方式をインジケータに導入した。1862年、アメリカ人のリチャード(C. B. Richard)は、運動部品の慣性とばね振動を大幅に軽減した初めての機械インジケ−タを発明した。その他、多くの発明家たちによって、自己周波数（固有振動数）を高める努力が続けられたが、300Hzを超えることはできず、その後も先進工業国で開発・改良が行われた。近年では、光学的要素や電子的要素が組み込まれているものが開発され、自己周波数が大きくなった。インジケータの歴史は性能改善の歴史でもある。イギリス人技術者サーストン（R. H. Thurston）は19世紀終盤に、「インジケータは技術者の聴診器であり、それを自己周波数の変遷に見ることができる」として、以下のように言及した。 「ワット＝サザン・インジケータは6Hz、機械的増幅を利用したインジケータが150Hz、マイクロインジケータ400  Hz、マノグラフ25, 000  Hz、ピエゾ型（圧電型）は、第二次世界大戦以前には、50, 000  Hzで、1970代には150, 000Hzにまでなった。」（以上は、海外文献によるもので、日本の実情を示したものではない）。インジケータは、近代工業・科学技術の発展とともに、熱機関、蒸気機関（往復ピストン式内燃機関）、ジェットエンジン、空気圧装置、大砲、小銃など、ガスや蒸気が圧力下で機械的エネルギーを発生・運動するあらゆるエンジンで利用され、その改良進歩に大きく貢献した。中でも、機械式インジケータは、電気を必要とせず、小形で運搬や取り付けも容易で、測定も簡単なことかブルドンは、1849年に『ブルドン管圧力計』を発明し、フランスで特許を取得した。その後、ブルドンはイギリスでも特許を取得した。『ブルドン管圧力計』は急速に各国に広まり、それまで使用されていた『液柱形圧力計』から次々と置き換わって行った。ブルドン管圧力計は液柱式に比べ小形で、機械装置への取り付けも容易であり、しかも水銀が吹きこぼれる心配もなく、圧力も高く設定することができた。また、アナログ指示計のため、前述した様に、人間の直読、操作には馴染みやすいなど、『ブルドン管圧力計』の発明は画期的であった。わが国に圧力計が登場したのは、「幕府が長崎海軍伝習所の練習艦として所有し、活躍した軍艦咸臨丸(図2. 10)  (1856年オランダで建造購入)にアネロイド圧力計が装着されていた」との記録から、幕末の頃と考えられる。咸臨丸は洋式のスクリューを装備した初の軍艦で、排水量625トン、100馬力の蒸気機関をもち、勝海舟を艦長に迎え、ジョン万次郎や若き福沢諭吉を乗せた幕府の軍艦として、初めて太平洋を往復した。その圧力計は、ブルドン管圧力計であったと推測される。明治時代に、政府は近代工業化政策により、外国から資金を借りて、先進工業国から圧力計の装着された蒸気機械（軍艦、船舶、汽車、蒸気ハンマーなど）を数多く輸入した。外国の軍人や技師による指導の下、 1887（明治20）年頃、日本人によるこれら外国製圧力計の点検、修理が始まり、明治30年代には、艦船用として初めて外国製の圧力計そのものが輸入された。明治29 年（1896年）5月に、和田嘉衡は東京の小石川（現文京区）に和田計器製作所（現東京計器（株）の前身）を設立した。初代社長を務めた和田はブルドン管圧力計の研究開発を始め、最初の国産圧力計を製作したとされている。図2.11国産化された初期の圧力計（株）東京計器製作所(現、東京計器（株)）製作 長野計器(株)提供しかし、今回の調査では、これ以前、すでに圧力計が国産化されていたとする記事1181の存在を確認した。以下にその原文の一部を掲載する。 「. . . わが国においては、1887（明治20）年頃からブルドン管を利用した圧力計が製作されはじめ、. . . Jこの記述はブルドン管研究の第一人者として活躍した人物による記事であるため、筆者も当時の資料を丹念に調査した。しかし、現在のところ、和田が圧力計を初めて国産化したとするのが正しいと考えられる。明治20年頃と言えば、前述したように、外国製ブルドン管圧力計の点検やメンテがようやく始まった段階であることから、国内でブルドン管や内機あるいは圧力計を製作していた可能性はきわめて低い。さらに、これまでこの事実の信憑性を裏付ける資料は確認されておらず、また、二次情報に基づいたわが国のブルドン管圧力計の創生期についての文献には不正確な記述も多い。それに対し、社史（東京計器）に残された当時の記録の方が信頼性が高く、やはり和田がわが国で初めてブルドン管圧力計を国産化したと考えるのが妥当である。明治の後半には、それまで輸入していた蒸気機械の国産化が始まった。1911（明治44）年には、第１号国産蒸気機関車がつくられたが、当時の工業技術が未熟であったため、この機関車の部品は殆どが輸入品であった。その後、日清戦争（1894–95（明治27 〜 28））、日露戦争（1904–05 (明治37 ～ 38)）に大勝した日本は、工業の近代化と富国強兵に一段と力を入れて行った。大正時代に入ると、発電所、電気機関車、電車、バス、機械装置などが輸入され、それらの機械が盛んに国産化されるようになった。経済は2桁の高成長を続け、圧力計の生産量や圧力事業者も急速に増えたが、その大半は中小、零細企業であった。蒸気機関車、電気機関車、電車をはじめ、船舶などに使用されていた圧力計は、人命にかかわる重要保安部品として、1920 (大正9)年、度量衡法に『計圧器』として規定され、国家による全数検定が開始された。 (表4. 15参照)電気式圧力計、圧力発信器などの研究は昭和時代の1930年代までにはすでに行われていたが、安定した性能が得られなかったため、戦前の圧力計は機械式であった。 1935（昭和10）年頃になると、航空機に搭載する速度計、高度計など計器の国産化が始まった。構造はアネロイド形の機械式精密計器で、弾性素子には、ベローズ図3. 14あるいはチャンバ(図3. 18、図3. 19)が用いられている。1990年以降の大型旅客機には電子化された計器が搭載されているが、中小型機には、今なお、約70年前と同じ構造原理の計器が製作されている。航空用計器には、一般産業用計器に比べると、非常に高い信頼性が求められる。素材となる弾性素子は、年単位の枯らし（自然に放置して素材のひずみを除去すること）が行われて加工された後、機械的エージング処理が施されて製品化される。また、計器は熱練技能者と技術者により丁寧に作られ、諸試験が行われる。現在、国内の航空計器メーカーは国内需要が防衛省向けなど、きわめて少ないため、世界最大市場であるアメリカに計器を輸出している。日本人の緻密で織細な伝統的な匠の技によりつくられた計器は、アメリカはもとより、他の国の追従を許さないほどの卓越した品質を誇る。戦争で壊滅的打撃を受けたわが国の産業は、朝鮮戦争特需（1950（昭和25）−1953（昭和28）年）で息を吹き返した。廃墟から立ち上がった日本は不況を経験しながらも、高度経済成長期(1955-1977)の到来を迎えた。戦後、計量法に沈鐘式圧力計が規定され、流量計測分野で盛んに用いられたが、液体を使用した理科の実験器具のようなこれらの圧力計は、取り扱いも専門的で、重量も大きいものがあり、測定に時間もかかることから、当時の機械装置産業には用いられることなく、 1970年代には完全に消えて行った。現在、これらの物理実験用各種圧力計の痕跡は、当時の工学書などにわずかに見られるに過ぎない。また、戦後、圧力計メーカーは、いち早くブルドン管その他の弾性素子を用いた電気式圧力計（電気式発信器と受信器）の研究開発を行って製品化した。しかし、1980年代以降半導体を用いた液晶表示のデジタル式圧力計の開発と伴に、電気式圧力計の製造は廃止された。高度経済成長期には技術開発が盛んに行われ、新用途向けの圧力計が次々と誕生した。しかし、電子化、コンピュータ化されて久しい現在においてもなお、産業界でもっとも広く使用されているのは古くからあり、今も用途を広げているブルドン管圧力計（各種圧力計の90%以上といわれている。である。 ー方、電子化されたデジタル式圧力計や圧力機器は、人間が介在する必要のないコンピュータシステムに使用され、両者は用途を異にしてそれぞれ発展している。 1980年頃には、圧力計メーカーが商品化した工業用小形圧力センサが市場に登場し、先進工業国に輸出されている。コンピュータシステムで駆動する自動車をはじめ、機械装置、プロセス制御、自動化機械など、その用途は拡大しており、現在、長野計器（株）では、圧力センサは売上ベースですでにアネロイド形圧力計と肩を並べるまでに成長しているが、本稿のテーマから外れるため、ここでは説明を省略する。圧力単位は、すべての圧力計、圧力計測機器（以下圧力計という）の基本としてもっとも重要である。圧力単位には歴史的にさまざまな単位が使われた。日本では度量衡法（前身の度量衡取締条例公布1875 (明治8)年を経て）の圧力単位は尺貴法、メートル法、ヤードポンド法、その他が法規改正されながら使用されてきたが1993年、新計量法の制定にあたり国際単位であるSI単位（パスカル: Pa）に統一改正された。 JRをはじめとした各鉄道会社は、運転士が長年見慣れている単位（Kg/cm²）からの切り替えに対し、誤認の恐れがあるとして慎重を期し、切り替え猶予期間、最長7年の歳月をかけて全運転士の訓練を実施した。また、国内旅客航空会社からは、この国内法を外国の航空機メーカーにも適用してほしいとの強い要望が出された。これは、統一化されていない各国航空機の圧力単位がパイロットの誤認を招くとの理由からだった。しかし、所轄官庁は外国の航空機メーカーへの国内法の適用が難しいとして、各国のPa単位への移行の動向を調査して対応するとの結論に留めた。圧力単位の改正時には上記のような混乱があった。圧力計メーカーにとっても、この単位の統一改正は、長年蓄積し使用していた数多くの種類の単位の圧力基準器、圧力計、目盛板原版、部品、工程設備などの大量破棄や改造、新たなPa単位への整備など、業界の長い歴史の中できわめて大きな負担を強いられた出来事であった。圧力単位はSI単位に統一されたが、それまで圧力はさまざまな分野で利用されていたため、MKS系、重力系、液柱系、その他、使い慣れた単位が数多く存在
する。その主要な二つの系統は、インチ・ポンド系とキログラム・メートル系である。表に圧力単位の主な変遷を示す。なお、JIS、JES規格については、第4章で詳しく述べる。圧力計の単位にはさまざまな法規が関係しているが、歴史的には、度量衡法（現計量法）とJES規格（現JIS）がもっとも重要であり、以下にその単位の変遷を述べる。 ①度量衡法時代(24) (25) 1919（大正8）年に度量衡法（法定計量と呼ばれ罰則規定がある）が改正され、力の『メガダイン』、仕事の『ジュール』、効率の『キロワット』、『密度』（1気圧で4℃の水の密度)、温度の『度』とともに、圧力の『バール』が追加された。同時に、計圧器（圧力計）は検定対象となり、翌年から全数検定が実施された。 ②計量法時代1951（昭和26）年に『度量衡法』は廃止され、同年6月7日に『計量法』が公布、翌年3月1日に施行された。『計圧器』の名称は『圧力計』へと変更された。 『計量法』第5条6号で、圧力の計量単位は『バール』 『重量キログラム毎平方センチメートル』『水銀柱メートル』および『気圧』へと改正されたが、その後も計量法はしばしば改正され、1993（平成5）年の大改正では、法定計量単位はすべて国際単位（SI）へ統一された。国際単位への単位の切り替えは、猶予期間（圧力は最長7年）の中で順次実施された。その後、それまで使われていた圧力単位は、非SI単位となり使用できなくなった。 (1) JES時代1930（昭和5）年、『計圧器』としての日本標準規格「JES第118号類別B28」が工業品規格統一調査会によって制定された。計圧器とはブルドン管圧力計を指し、その技術的仕様が規定された。圧力の単位は、圧力計には『kg/cm²』、真空計には『mmまたはcm（水銀柱の高さを示す）』、連成計の圧力部には『kg/cm²』、真空部には『mmまたはcm（水銀柱の高さを示す)』などがJESに規定された。 ② JIS時代1953（昭和28）年にJESは廃止され、日本工業規格『JIS B 7505 (ブルドン管圧力計)』が日本工業標準調査会によって制定された。JESで用いられた『計圧器』の名称は『圧力計』へと変更されてJISに継承され、圧力計の構造、技術基準、試験条件などが規定された。圧力単位は、圧力計には『kg/cm²』、真空計には『cmHg』、連成計の圧力部には『kg/cm²』、真空部には『cmHg』に決められた。その後、JISはしばしば改正され、1999（平成11)年の改正で、圧力の単位は前述のようにパスカル（単位記号Pa）に統一され、ブルドン管圧力計には、メガパスカル（MPa）またはキロパスカル（kPa）が使用されることとなった。 2007（平成19）年にはJIS  B  7505ブルドン管圧力計は廃止され、アネロイド型圧力計JISB7505-1 -第1部:ブルドン管圧力計が制定された。 2008（平成20）年には、「アネロイド型圧力計−第2部：取引又は証明用−機械式」と「アネロイド型圧力計−第３部：取引又は証明用−電気式」の2つが規定され、その圧力単位に、パスカル（Pa）又はニュートン毎平方メートル(N/m²)を使用、ただし、バール（bar）を使用してよいこととなった。気圧より低い圧力）をゲージ圧力で表すとき、これを真空圧（真空圧力）という。 ③差圧圧力二つの圧力の差で表される圧力で、大気圧以外の任意の圧力を基準にとって表した圧力。 ④その他航空分野・気象分野の圧力計（高度計、気圧計）は絶対圧力基準だが、目盛の基準が産業用圧力計とは異なる。血圧計は大気圧基準で目盛はmmHg（非SI）である。航空計器には海面高度基準、飛行機ごとに決められた飛行高度基準などがある。 (2)圧力基準器の検定(28) 1920年の度量衡法に計圧器（ブルドン管圧力計その他）の検定制度が導入されたとき、圧力計の検定基準（公差その他）が定められ、次の2つの圧力計が用いられた。 ①基準液柱形圧力計(低圧用) ②基準重錘形圧力計（中・高圧用）すべての圧力計は、この2つの圧力基準器によって完全真空（絶対真空）を零基準にとって表した圧力。絶対圧力であることを示す場合に、ISOでは、単位記号の後に符号“abs”あるいは“a”をつけることを奨励している。なお、大気圧より低い圧力を絶対圧力で表すとき、これを真空度という。absは、“absolute”の略で、“a”はその頭文字である。 ②ゲージ圧力大気圧を基準にとって表した圧力。一般にアネロイド形圧力計は、ゲージ圧力でつくられる。その場合には、表示符号はつけない。なお、負のゲージ圧力（大基準圧力計が規定された。規制緩和が始まり、計圧器は圧力計へと名称を変えた。そして、すべての計圧器を対象とした検定は、年々その数を減らし、近年では、鉄道車両用圧力計など、わずかしか行われていない。圧力計の検定に用いる前述の2つの基準圧力計は、それぞれ圧力範囲ごとに製作される。圧力計メーカーでは、この2つの基準圧力計を、圧力計の検定とは別に、圧力範囲ごとに数多く製作販売し、工場や施設に配備して、一般圧力計、圧力機器の校正に使用し、現在でも、精度的に対応できる一般圧力計の検査や校正に用いている。なお、高度経済成長期以降、圧力計の2.4.1　圧力基準と圧力基準器の検定(1)圧力基準圧力基準の取り方について以下に説明する。高圧化、高精度化が進み、それに対応する圧力標準供給制度が規定運用されている。また、わが国の圧力標準の最高レベルのものは、国家標準として、（独）産業技術総合研究所（NMIJ）で研究開発が続けられている。図2. 13の液柱式標準圧力計は、基準液柱形圧力計よりはるかに高精度の圧力計である。光波干渉原理を応用し、Ｕ字管の水銀式液柱の液面の変化を精密に測定できるようにしたものである。以下に、2つの圧力計の検定について述べる。 ①基準液柱形圧力計の検定基準液柱形は、詳細に規定されたスケール目盛などで検定される。 ー例を示すと、最大測定圧力は220kpa以下（計量法制定時2000mm以下）公差は圧力測定範囲と１目盛値で異なるが、400分の1または1目盛の値（同制定時と略同じ）である。液は、水銀または水で、スケールには熱膨張係数が補正され、20℃で正しい値となるよう目盛が付けられる。スケールには『水銀用（または水用)、20°C』などと表示される。測定圧力P（以下圧力という）と液柱の高さhの関係は次式で表される。
ここに、ρは液の密度、gは重力加速度、hは液柱の高さである。検定では国内における重力加速度のばらつきが0. 2%の範囲にあることから、スケールは、精度上、問題がないとして、地域の補正はしない。スケールは、一般に黄銅などの金属でつくられており、温度による熱膨張係数が計算、補正される。 ②基準重極形圧力計の検定圧力範囲が広いため、圧力を区分して種類がつくられている。検定は、最大限界圧力250Mpa以下、公差500分の1、各被検定基準重錘形圧力計ごとに、ピストンの面積と重錘の重量を実測、計算して、他の付帯検査項目とともに、合否判定される。重錘形圧力計の測定圧力P（以下圧力という）は、次のような式と測定条件によって検定される。ピストンとシリンダ部において、ピストンの底部に生ずる圧力によって、ピストンと重錘が浮揚し、平衡状態にあるとき、圧力P (ゲージ圧)は、次式で求められる。
ここに、Wはピストンと重錘の合計重量Aはピストンの有効面積検定では、ピストンを含む重額の重量を精密天秤で测る。当初、上級天びんの測定精度は、重錘に対して問題のない精度(推定0.1%以上)で測定できていた。また、重力加速度は場所によって異なるが、液柱形同様の理由で、重錘形においても場所の補正は考慮されない。測定はゲージ圧である。ピストンの面積Aは、ピストンの直径dをマイクロメータで測り、次式により求める。
図2.16重鐘形圧力計　長野計器（株）提供前項では圧力基準について述べた。1920年に度量衡法で規定された圧力基準は、戦後のJISや計量法に引き継がれ、基準圧力計などの圧力基準として、圧力計メーカーに普及した。この考え方は、｢精度＝真の値−誤差」に由来する。しかし、圧力基準を定めても、つねに誤差(器差)が伴い、真の値はつかめない。一方、戦後、計量分野の国際化が始まると、精度も非常に高くなったため、標準という考えが一般に用いられるようになった。誤差（精度）のばらつきの範囲を確率的な「不確かさ(32)」という表現で示すことが決められた。以下に計量標準の概要について説明する。計量法では、圧力や質量、電圧のような物理量の計量計測を行うときに計量計測器の目盛調整（校正）を行う基準となるものを「物理標準」、濃度のような化学的な量の計測を行うときに計測器の調整を行う基準となる物質を「標準物質」と呼ぶ。一般には、物理標準、標準物質を合わせて「計量標準」と呼び、圧力計測を行うときに基準となるものを「圧力標準」と呼ぶ。計量標準は国家計量機関が定め、その標準は、各階層を通じて各企業、関係機関、エンドユーザーに供給される。表2. 5、図2. 17、表2. 6に国家標準を研究開発している（独）産業技術総合研究所（NMIJ）の最近の状況を示す。表2.5国家計量標準の研究成果 国家標準の研究(33)平成16年度  圧力真空標準の開発と供給計測標準研究部門(独)産業技術総合研究所光波干渉式標準圧力計（1kPa ～ 120kPa）を基準にして気体ゲージ圧・絶対圧標準（5kPa ～ 7MPa）微差圧基準（1 Pa ～ 10kGPa）および液体圧力標準（1MPa ～ 1GPa）用の重鍾型圧力計、ボイルの法則を利用する膨張法（0.1mPa ～ 1 Pa）および、気体の流れを利用する才リフィス法（0.1 μ Pa ～ 0.1mPa）などによる標準圧力の範囲を拡大し、極高真空から超高圧までの標準と計測技術、さらに、リークディテクタ用の標準リーク標準(10pPam³/s ～ 1mPam³/s)についての世界の標準研究所が供給する最高レベルを目標とした標準の開発、維持、供絡およびそれらの高度化を目指す計量標準 ①国家計量標準の開発・維持・供給②国際計量システムの構築『圧力標準』は最高精度（不確かさ）の標準が、 NMIJによって定められ、その標準（一次標準国家標準）が各階層に供給される。この標準の供給体制はトレーサビリティ制度として、平成4年の計量法改正時に創設され、平成11年の計量法改正によって、計量器の校正を行う事業者の各階層への導入が行われた。この制度をJCSS(Japan Calibration Service System)という。現在、国家計量標準の供給は、NMIJの他、日本電気計器検定所および指定校正機関が行っている。圧力標準は、NMIJによる「特定第二次標準器」の校正、または、JCSS認定事業者（登録事業者）による「圧力標準器」の校正（JCSS）の2つにより供給されている。一般ユーザーに標準供給される標準器には『重鍾形圧力てんびん[洋] 『液柱形圧力計』、その他がある。また、校正する場合、校正対象、校正範囲、校正不確かさなどにより、上位機種で校正された標準器が選定される。 JCSS認定事業者は、校正結果を認めた校正証明書を発行することができる。圧力標準の研究は、圧力計メーカーでも行われ、 NMIJに次ぐ、高精度（不確かさ）の圧力標準器がつくられている。図2.17標準供給を行っている圧力範囲（独)産業技術総合研究所提供
(注)重錘形圧力計は、JISの「重錘形圧力天びん」と同じ構造である。 (1) （社)計量管理協会:「圧力の計測」P2–4 (1987) ［昭和62年] (2)同上 P2 (3)松代正三編:「工業計測技術体系」P1日刊工業新閉（1964） [昭和39年] (4)  JIS規格B7505 （1959, 1999, 2007）[昭和34、平成11、19年] (5) （社）計量管理協会:「圧力の計測」P3-4　コロナ社（1987） [昭和62年] (6)松代正三編:「工業計測技術体系」P1日刊工業新閉（1964） [昭和39年] (7)同上 P13 (8)計量技術ハンドブック編集委員会:「計量技術ハンドブック」コロナ社（1982） [昭和52年] (9)松代正三編:「工業計測技術体系」P10-12日刊工業新聞（1964）[昭和39年] (10)小泉袋袋勝:「はかる道具のおはなし」P168（財）日本規格協会（1982）[昭和52年] (11)竹内篤:「闘う物理学者！天才たちの華麗なる喧嘩」P30–54（株）日本実業出版社（2007） [平成19年] (12) (13) (14) H.W.ディキンソン:「蒸気動力の歴史」 P16-19平凡社(1994) [平成6年] (15)National Portrait Gallery, London: NPG 663 (16)W.W.F.PULLEN:" The Testing of Engines, Boilers, And Auxiliary Machinery 3rd edition" P 2 8 0    T H E    S C I E N T I F I C    P U B L I S H I N G COMPANY,   MANCHESTER（1900）[明治33年] (17)東郷神社・東郷会　図説東郷平八郎、目で見る明治の海軍(18)中原一郎:「ブルドン管の理論と設計（1）機械の研究第14巻第6号」東京工業大学（1962）[昭和37年]) (19) (社)計量管理協会:「圧力の計測」、P4–5、コロナ社（1987） [昭和62年] (20)松代正三編:「工業計測技術体系」P2–5日刊工業新聞（1964） [昭和39年] (21) JES第118号 (1930) JIS規格B7505 (1959, 1999, 2007)  [昭和34、平成11、19年] (22) JISZ8203 (国際単位系(SI)) (1991) [平成３年] (23)通商産業省:「新計量法とSI化の進め方」P20 (1999) [平成11年] (24)度量衡法 大正10年法律第一號改正条項(1922) [大正11年] (25)度量衡比較表農商務省工務局中央度量衡器研究所 （1911） [明治44年1月10日発行] (26) (27) JESおよびJISB7505ブルドン管圧力計(1930, 1959, 1985, 1999, 2007) [昭和8、34、60、平成11、19年] (28)全国中小企業団体中央会：圧力計製造業経営指針P25-27（1978） [昭和53年] (29)（社）計量管理協会：「圧力の計測」P30コロナ社(1987)  [昭和62年] (30) (独)産業技術総合研究所『圧力標準』計測標準研究部門力学計測圧力真空標準研究室（2008年資料提供） [平成20年] (31) (独)産業技術総合研究所:「計量標準要覧」(2005) [平成17年] (32)阿部正一:「計量管理Vol.47, No.3, 1998不確かさの評価事例紹介」P9-12（1998） [平成10年] (33) (独)産業技術総合研究所: 「TODAY Vol6 (2006)圧力標準の国際整合性の確保」P1 （2006） [平成18年]圧力計は構造原理により、主に、『液柱形圧力計』『重鍾形圧力計』『アネロイド形圧力計』『エンジンインジケータ』の4種類に分類される。本章では、各々の構造原理と基本的な圧力計について述べる。その他、産業分野とは限らないが、上述の基本的な構造原理とは異なる圧力計があり、これについても、圧力計の歴史上、重要であると思われるので、本章でその一部を取り上げた。 『液柱形圧力計』の起源は、イタリアのトリチェリが発明した「水銀気圧計」とされている。『液柱形圧力計』は、ガラス管と正確な密度が知られている液体とを用いて液柱を鉛直にし、液体に作用する重力加速度により発生する力を利用して、基準の圧力を知る。その底面に及ぼす圧力を液の密度と液柱の高さから算定して求め、これと釣り合っている圧力をスケールで読み取る。液柱形圧力計によって発生する圧力Pは
ここに、ρ :液体の密度g :重力加速度の大きさh :液柱の高さで、求められる。 『液柱形圧力計』は、耐圧性や伸縮性などのガラスの性質上、低圧の測定に用いられる。また、メニスカス（後述）、管壁の汚れ、毛細管現象などの影響を回避するため、ガラス管にはなるべく太いものを使用する。封入液には水銀、または水などを用いるが、それぞれの管内径は、水銀の場合は少なくとも8mm以上、水、アルコールなどの場合は15mm程度がよい。また、液柱形圧力計全般に生じる現象として、液面を読み取る際の測定誤差としての視差（パララックス）がある。液面の上面の形状は、図3. 2に示すように、水銀では凸、水やアルコールでは凹、など、液面の凸四（メニスカス）があるので、目視する位置は、凸の場合には上端、凹の場合には下端とする。液面を目視する際に注意することは、液面の正面から水平に視定して視差の影響を少なくすることである。通常、液柱形は、視差が小さくなるようにつくられているが、さらに視差を小さくする方法として、ガラス管背面への鏡の設置や、カセトメータ、拡大鏡、望遠鏡などの使用などがある。 『液柱形圧力計』には、圧力を発生させる加圧ポンプなどを付帯したものなど、さまざまな種類がある。ここでは3種類の基本的な圧力計を紹介する。 ①単管式液柱形圧力計(4)図3.1の原始的な液柱形圧力計である。単管式は一つの管の液柱の高されだけを測ればよく、測定が容易である。単管式では「管下がり」と呼ばれる独特の現象が発生する。液柱形圧力計は、gの値が一定であれば、液柱の高されによって圧力が求められるが、単管式では、液槽内に圧力が加わったときに液面が下降するので、求める圧力の基点が変化する。これを「管下がり」と呼ぶ。図3. 3で、液槽内の液面（X-Y）が、圧力Pを受けて、h”だけ下降する。一方、スケールは、基点が(X-Y)面でつくられる。圧力Pによる液柱の高さは、液面がh”だけ下降した点から高さhとなる。スケールの基点は、はじめの基点をゼロとして、実際の液柱高さhよりh ”短い縮目盛h ”でつくられる。このh ”を「管下がり」という。そのため、単管式の目盛は実目盛でなく縮目盛にする必要がある。一般には、コスト削減や重量軽減のため、液槽を必要以上に大型化しないよう、縮目盛があらかじめ計算されてつくられる。ただし、液槽の内側の断面積が、液柱管の内側の断面積に比べて十分に大きければ、管下がりは小さくなり、それが測定誤差の範囲であれば、目盛は実目盛でつくられる。なお、単管式の縮目盛に対して、後述するＵ字管式は実目盛でスケ−ルがつくられるので、両者のスケ−ル目盛の長さが異なる点に注意する。 「管下がり」の計算式は複雑なので省略するが、単管式の場合、液柱高されを読み取れば、その値が測定圧力となるようにつくられている。なお、スケールは黄銅板などでつくられるので、管下がりの補正とともに、スケ−ルの温度補正も計算される。精度の高い場合は、容器その他の温度補正、重力加速度の補正、その他の補正も行われる。なお、地球上の重力加速度は、緯度、経度および海抜の高さで異なっており、国内では0. 2%の範囲にある6%。精度上問題のない場合は、場所の補正を行わず、国際的に定められた標準重力加速度を使用する。重力加速度（北緯45度の海抜0mの値）は、g=9. 80665m/S²である。以下、重力加速度の補正に関しては同様である。 ②Ｕ字管式液柱形圧力計77 U字管式は、U字形状のガラス管内に液体を入れたもので、管の一方に測定圧を導き、他方を大気圧に開放すれば、次式が成り立つ。
P, :大気圧(ゲージ圧) P 2 :測定圧ρ :液体の密度g :重力加速度h :液柱の高さの差とすれば、測定圧力P 2は、液柱の高さの差をhとして次式が成り立つ。
上式には温度の影響が考慮されていないが、精密な測定をする場合には、温度補正や重力補正等が必要となる。また前述したとおり、単管式と異なり、U字管式は実目盛でスケールがつくられる。 ③傾斜管式圧力( 10 )傾斜管式の原理は単管式と同じだが、傾斜管式は指定の取り付けを行って単管式を傾斜させたものである。読み取り部分が拡大されることにより、高精度の読み取りが可能となる。図3.6傾斜管式液柱形圧力計(11)測定圧力P 2は、次式により計算できる。 P 1 :大気圧P 2：測定圧α :管の傾斜角度h :液中の高さの差l :スケール目盛（縮目盛） ρ、g：前式と同じとして
(6)重錘形圧力計は、低圧から超高圧までの圧力測定に用いられており、材料、加工処理技術、その他の進歩とともに研究開発が深められ、高性能化が進んでいる。現在、産業界でこれに代わる高圧力、高精度の圧力計は存在せず、圧力測定においてきわめて重要である。 (1)一般原理図3.7重錘形压力計(14)重錘形圧力計のピストン・シリンダ部において、図3. 7に示すように、重錘が積載されているピストンが、その底面に作用する圧力によって浮揚して平衡状態にあるとき、測定圧力P（ゲージ圧）は、
W :「ピストン＋重錘」の空気中での重量で求められる。この式は「圧力＝単位面積当たりの力」という圧力の定義式にほかならない。すなわち、シリンダ内に緊密に嵌合し、かつ、自由に滑動するピストンを「圧力−力」変換機に用いて、この圧力の定義を具体化したものである。 「ピストン＋重錘」の空気中での重量Wは、「ピストン＋重錘」の質量をM、密度をρ、空気の密度をρ。、その場所の重力加速度をｇとして、
また、ピストンの有効面積Aは、ピストンの断面積をA R 、シリンダの孔の面積をA cとして
となる。ここに、 r :ピストンの半径h :ピストンとシリンダとの間のすきまの幅(片側)で与えられる。すなわち、ピストンの断面積に環状すきま面積の半分を加えたものが有効面積（「圧力−力」変換係数）となる。このピストンの有効面積は、重錘形圧力計の装置定数とも言うべき重要因子である。なお、高圧、超高圧用の製作ではこの原理に加え、材料の変形や漏れなどの対策が必要となる。材料には特別な合金鋼などが使用されるが、設計的に安全率を十分に取れず、ピストンの面積（直径）は小さく、各部に大きな力（応力）が発生してピストンとシリンダが変形し、液漏れが起こる。高圧、超高圧では、高圧技術の経験者をもってしても、製作にはその都度困難を伴う。超高圧になると、重量も500Kg、高さ3mを超えるものもあり、設置には、土台となる固い基礎と振動、温度、湿度などの影響を受けない環境が必要となる。重錘形圧力計の種類は、「圧力媒体と測定圧力」「ピストン・シリンダ構造」「重錘の負荷方式」などにより分類できる。以下に、その分類について述べる。 ①圧力媒体と測定圧力による分類重錘形圧力計は使用圧力媒体によって、液体式（主に油、水はきわめて少ない）と気体式とに大別される。それぞれの圧力媒体による測定範囲は、メーカーにより異なるが、概要は以下のとおりである。 ＜１＞液体用（水を除く） 2、5、10、20、50、100、300、700MPa ＜２＞気体（その他）用1 MPa、2 MPaなど＜３＞その他水用200MPa液体式には作動油などが使われる。計測範囲が広いため、上記のように圧力範囲が区分されている。各区分で使用される重錘とピストンは、重錘の重量が整数となるように決められている。ピストンの断面積（直径）は、圧力が高くなるにつれ、小さくなるようにつくられ、重錘は小型軽量化する。気体式重錘形圧力計（エアピストンゲ−ジ）は戦後開発された低圧の高精度測定用である。この圧力計には、窒素ガスなどの気体が使用される。近年、圧力計メーカーではさまざまな研究が進み、断面積10cm²の大きなピストンや、不確かさ（計測関係で使われる用語、誤差（精度）のばらつきの範囲を確率で示すこと（第２章　2.4.2（1）圧力標準参照））、数十PPM程度のものが開発されている。気体式重錘形圧力計は国家標準圧力計として採用され、気象庁では気圧計の基準圧力計として使用されている。円筒ピストンを用いた気体式重錘形圧力計の一例を図3. 8に示す。図3.8気体式重鐘形圧力計　PD82 (エアピストンゲージ)長野計器（株）提供  1967年この他、気体式には、球形ピストン（ボール）を用いて、空気軸受の原理を応用したものがある。図3. 9に気体式球形ピストン重錘形圧力計を示す。この球形ピストンでは、その赤道径がシリンダの上端面と一致して浮遊しているときが正規の平衡状態を与える。赤道径がこの平衡位置から外れれば、有効面積に従って発生圧力は変化し、圧力は漏洩気体の流量の関数となる。 ②ピストン・シリンダ部の構造形式による分類図3.10 (15)ピストン・シリンダ部の構造図3.10（a）は単純形シリンダで、シリンダの外周面は大気圧にさらされている。一般の低圧、中圧重錘形圧力計はこの形式のシリンダを用いる。同図（b）は内包（re-entrant）形シリンダで、測定圧力自体を利用した、シリンダを締め付ける構造により、「高圧下でのシリンダの膨張⇒すきまの増大⇒圧力流体の過度の漏洩」を防止できる。簡単な構造で特別な操作を必要としないことから、実用的な高圧用重極形圧力計に広く利用されている。図3.11 MH型重錘形圧力計　旭計器工業（株）提供500Kg/cm²    1972年同図（c）はすきま制御形シリンダで、独立の圧力源から供給される調節可能な締付圧力をシリンダの外周面に作用させ、ピストン・シリンダ間のすきまを自由に制御できるようにしたものである。構造および操作は複雑化するが、測定圧力全範囲に渡り、すきまを最適状態に制御して「圧力−力」変換を行うことができるため、国家標準などの高精度の高圧用重錘形圧力計に採用されている。 ③重錘の負荷方式による分類重鍾式は、高圧になるほど重鍾の重量が大きくなる。そのため重錘の負荷方式がいろいろ開発利用されている。ピストン上に直接重錘（分銅）を付加するのが実荷重式だが、一般には図3. 12に示すような3種類の方式が採用されている。図3.12重錘形圧力計の重錘積載構造(17)図3. 12 (a)は積載式で、もっとも簡便な方法である。積み重ねる重錘の数とともに重心の位置は高くなる。図同（b）は調心積載式である。帽子（ベル）形重鍾を用いることで、ピストンの嵌合作動部に近い位置に重錘群の重心をもってくることができるため、動的な安定性が良い方法とされる。図同（c）は懸垂式で、大量の重錘を負荷する高圧用重錘形圧力計に用いられる。重心の位置が低く、静戦前から戦後の高度経済成長期の頃までは、屈強な力のある男が、一枚数キロから数十キロの鉄製の重錘の上げ下ろしを素手で行っていた。その後、油圧や電動で重錘を加除操作できるようになり、現在では、以下のような３通りの方法が用いられている。 (i) 圧力の低いものは、手動でハンドルあるいはレバー方式で加圧、または減圧操作し、重錘も手で上げ下げする構造のものが多い。 ( i i )圧力の高いものは、電動で加圧ポンプを駆動し、重錘も重くなるので電動で上げ下げする構造となっている。 (iii)加圧ポンプと重錘の操作を全自動で行うものもある。高圧用。 1941年頃（株）右下計器製作所提供この他に、特殊形式として、差動ピストン式、傾斜ピストン式、てこ（レバー）式、増圧式などがある。差動ピストン式は高圧用で、段付ピストンの段差面積に受圧させる構造をもち、ピストンの強度を確保して　有効面積を小さくすることができる。傾斜ピストン式は主として低圧用で、ピストンを任意の角度に傾斜させて使用する構造をもち、重額に働く重力のピストン軸方向の分力を有効荷重にできる。てこ（レバー）式は高圧用で、重錘の重量をてこ比で倍増してピストン上に負荷する方式である。増圧（hydraulic multiplier）式は超高圧用で、油圧荷重式ともいわれ、直列2段に組み合わせたピストン・シリンダ機構（増圧器）によって荷重、従って圧力を倍増する方式である。ただし、これら差動ピストン式などの形式は、現在、わが国ではほとんどその使用例をみない。 3.3アネロイド形圧力計(18) (1)一般原理アネロイド形圧力計は、前述したとおり、弾性素子を圧力計の受圧部にもつものである。弾性を利用して大きな変位を取りだすことができる。 (2)弾性素子の種類以下に、主要な弾性素子の基本について説明する。 ①ブルドン管第４章で取り上げるので、ここでは省略する。 ②ベローズ(19)ベローズは蛇腹状の弾性素子である。ベローズは比較的低圧に使用され、5kPa ～ 2MPa位の範囲で用いられる。また、ベローズは適切な変位を取り出すため、一般的には、他のばねと併用して使用される。ベローズは図3. 14に示すように「外周にちょうちん状の深いひだをもった薄肉円筒状で軸方向に伸縮可能な圧力容器」である。これを密閉してこの中の圧力を変化させると、軸方向に伸縮する。ベローズには形状や製法の異なる幾多のものがつくられているが、ここではそのもっとも一般的な製法、材料、形状、特性などの概要を紹介する。ベローズは一般に、継目のない薄肉の金属パイプの外周面に、ちょうちんのようなひだをつけてつくられる。ベローズは製作方法により、主として、『成形ベローズ』と『溶接ベローズ』に分類される。『成形ベローズ』は、板材を絞ってパイプ状とし、油圧成形により製作される。材質は、リン青銅、ステンレス鋼が一般的である。『溶接ベローズ』は、あらかじめ同心円状に打ち抜いた板材を溶接することにより製作する。 『溶接ベローズ』は変位特性に優れるが、コストが高いため『成形ベローズ』ほど一般的でない。『成形ベローズ』と『溶接ベローズ』の断面形状の違いを図3. 15に示す。 ③ダイアフラム(22) (23)ダイアフラムとは、その周辺を固定した比較的柔軟な板材からなる弾性素子で、その材料から『非金属製』と『金属製』のダイアフラムとに分類される。ダイアフラムは主として100Pa ～ 400kPa位の比較的低圧で使用される。 『非金属ダイアフラム』には主としてゴムが使われ、ほとんどの場合、中央部に剛体とみなせるセンターディスクを設け、有効面積を大きくする方法がとられている。 『金属ダイアフラム』には、フラットな薄板だけのダイアフラムもあるが、ほとんどの場合、特性を改善するため波形に成形される。また、センターディスクを設ける場合もある。『金属ダイアフラム』はベローズに比較し、同一の有効面積では直径が大きくなるなど、不利な点もあるが、波形と同形状のバックアッププレートを設けることにより、相当なオーバー圧力に耐えられるよう設計できる利点がある。 ④チャンバ（空盒）金属ダイアフラム単体では、取り出せる変位が小さいため、変位を必要とする場合は、図3. 18のようなダイアフラムを組み合わせた「チャンバ」と呼ばれる弾性素子が使用される。チャンバを重ねて使用することにより、変位をさらに大きくすることができる。図3.18航空機用（高度計）チャンバ東京航空計器（株）提供図3.19航空機用高度計東京航空計器（株）提供チャンバは、産業用に微圧計として広く使用されている。航空機の高度計や気象観測の気圧計としても使われている。 ⑤その他油圧用の圧力スイッチには、弾性素子でなくピストンを使用することがある。ピストンは機械的なストッパにより容易にオーバー圧力に対する保護対策を講じることができる。反面、0リングなどのシール対策が必要であり、シール対策により摩擦が増大し低圧には適さない、などの問題点もある。 3.4  エンジンインジケータインジケータは、「受圧部」、「シリンダ」、「ピストン」およびピストンに連接する「スプリング」、ピストンの変位を伝達・拡大する「レバーペン機構」、「円筒形記録ドラム」で構成される。エンジンのシリンダ内爆発圧力は、インジケータの受圧部からピストンに加わり、この力がピストンロッドを介してスプリングに作用する。スプリングはピストンで発生した力に応じて変位するとともに、変位に応じた力を発生する。スタッティックな状態のとき、両者の力はバランスしている。インジケータの可動系の固有振動数がシリンダ内圧力変化に比較し十分に高ければ、近似的にスタッティックな圧力状態が実現されているとみなすことができる。従って、ピストンおよびピストンロッドの変位は、正確にシリンダ内圧力を表していることになる。この変位は、精密なリンク機構により伝達・拡大され、レバー先端に設けられた金属針がドラムに巻き付けた記録紙に圧力変化を記録する。リンク機構は、特殊なリンク構成により、金属針部分が直線的かつ比例的な変化をする構造となっている。 ー方、エンジンのクランクシャフトと関連付けられたクロスヘッドから取り出された動きは、コード（柔軟な鉄製ワイヤーなど）を通して、インジケータのドラムに伝達され、ドラムに回転運動（往復）を与える。これにより、PV線図（図3. 25（a））（足袋形線図、指圧線図ともいう）を描くことができる。この他、ドラムの回転方向を変えることにより爆発圧力を連続記録する“最高インジケータ” (図3. 25 (b))、燃料の噴射時間の良否と最高圧力を知るための“手引き線図”（図3. 25（c））などを描くことができる。エンジンの最高圧力に合わせてスプリングが用意され、交換使用される。また、エンジンの回転数に応じて、インジケータの機種がつくられている。電気式（電子式も含む）インジケータには、原理的にはピエゾ圧電素子などを用いた圧力ピックアップ発信装置と、これを記録し解析する電気的な装置で構成される。現在、国内市場には製品化されたものや資料は見当たらないが、エンジンメーカーでは、自社のエンジンにあった電子式インジケータ装置が開発、使用されている。 MM20 (28) 2008年図3.25インジケータ線図（b） (c) (32) 1900年頃(2)性能インジケータは他の圧力計と異なり、外観形状的な構造の違いが見られないため、ここでは、さまざまなインジケータを特徴づける性能について述べる。 1890年頃にワットが製作した「ワット・インジケータ」は、ワットが実用化に成功した蒸気機関の開発・改良に用いられ、イギリスの産業革命に多大な貢献をしたが、固有振動数が低く、平板記録式で、インジケータとしての性能は機構的に未熟であった。その後、蒸気機関の高圧化、高速化が進み、「ワット･インジケータ」の誕生から約70年後の1862年、現在の機械式インジケータの原型となる円筒記録式「機械インジケータ」が（米）リチャードによって発明された。その後、インジケータは、リチャードの原型を元に、多くの技術者によって、主に、固有振動数を高めること、測定を容易にすること、などの性能改善が行われている。わが国でインジケータを初めて国産化したのは、やはり、ブルドン管圧力計を開発した和田嘉衡である。和田は明治39年に「和田式インジケータ」の特許を取得している。図3. 26の写真は、現存する国産化当初の「和田式インジケータ」である。しかし、インジケータはイギリスやドイツなどで盛んにつくられたが、1980年代には姿を消し、現在、世界でその製造を行うのは、和田の系譜を継ぐ長野計器一社とされる。長野計器では、現在、可動部分の固有振動数は極力高く改良され、機関の最大回転数／機関の最大圧力は、 4 ～ 30MPa/350、600rpm、5 ～ 15MPa/1000rpm、4.5 ～ 12MPa/1200rpmが製造されている。この他上記とは、まったく異なる構造原理をもつ圧力計が、一時期、存在した。以下に、その中の一部について記す。 ①沈鐘を利用するタイプの液柱形圧力計(33) (34)日本機械学会や大学の著名な研究者によって紹介され、1950年頃から1960年代にかけて活躍した圧力計である。教育目的の圧力計として導入された測面もあり、理工系の学生向けの教育資料も作成されたが、流量関係を除き、機械系産業界ではほとんど普及することなく、高度経済成長期には姿を消した。しかし、過去に「沈鐘形」として度量衡法および計量法に規定され、圧力計に分類された経緯もあり、本稿に取り上げた。液体の中に一部分が沈入している鐘体（ベル）の圧力の変化による昇降を利用して、圧力の大きさを指示または記録する方法、その他がある。主に、流量測定分野で使用された。 ②環状天びん式圧力計(リングバランス圧力計)  36 (37)この圧力計は①と同じ経緯をたどった圧力計で、産業界では1950年頃から1960年代にかけてわずかに使用され、過去に「環状天びん式」として分類されていた。しかし、それ以降、まったく使用されていない。この圧力計は、リング状の管の上部に隔壁があり、下部に封入液が半分ぐらい入ったもので、中心はナイフェッジで支えられている。圧力の導入口は隔壁の左右にある。圧力差が生じると支点のまわりに回転モーメントが生じてリングは回転するが、重心に働く重力Wによる復元力とつりあったところで静止する。このときの傾き角θを指針やその他の方法で測定すれば、 P 1 – P 2の差圧を求めることができる。零位法による微圧計は液を用いるが、②の環状天びん式圧力計と同様、液柱形圧力計の構造原理とはまったく異なる。機械産業ではほとんど使われなかったが、過去、流量分野とごく一部の産業分野で用いられた実績がある。測定方法は、今まで述べてきた液柱の差を直接読む代わりに、液柱の差がなくなるまで計器を傾斜させるか、または基準槽を移動させて、その傾斜角度、あるいは、基準槽の移動量から、圧力、または、差圧を測定するものである。これは、100mmH,0程度までの微小圧力を高い精度で測定するためのもので、精度は測定範囲の0. 5%程度である。以下、零位法による微圧計の一部として、圧力水準器、レイレイゲージ、チャトックゲージ、排水ゲージ、ミニメータについて述べる。 (a)圧力水準器この圧力計は、U字管形圧力計のように構造が簡単で、しかも精度の高いものである。 (b)レイレイゲージこれは前述の圧力水準器と同様にＵ字管を傾斜させることによって5mmHg程度までの微圧を測定する圧力計である。精度は1/200mmHg程度で、ガラス針 i 1 、i 2の水銀面との接触は顕微鏡で見る。 (c)チャトックゲージこれは図3. 31に示すように左右に水を封入した液糟と、中央に油と水を封入した糟が連通され、Ｚ部を持ち、この３つの液槽とマイクロメータSなどによって構成されている。差圧は0.01mmまで読み取れる。また、1目盛の1/10まで読み取れば1/1000mmまで読み取ることができる。これは図3. 32に示すように、傾斜管圧力計の液槽に排水ドラムDを入れたものである。これは排水ドラムの上下量を読むためのマイクロメータSおよび傾斜管の液面のごくわずかな変動を精密に視定する顕微鏡などから構成されている。顕微鏡は60倍で2. 5 μ程度まで読みとれる。傾斜管の傾斜角度を1/10にすれば、0. 25 μまで読み取ることができる。これは図3. 33に示すように固定槽mと可動槽n、および、m、nを連結するゴム管t、固定槽内の視定針i、マイクロメータSなどによって構成されている。1/100mmまで読み取ることができる。測定範囲は120mmH,0程度で、精度は視定針のゼロ調整の技術により左右される。 U字管の部分には液柱形の原理が用いられているが、この圧力計は流量計測に用いられて発展したもので、やはり液柱形とは異なる独自の構造原理に分類される。図3. 34に示すように鉄製のＵ字管内の封入液面に浮子を浮かべ、圧力（または差圧）の変化による浮子の昇降を、機械的あるいは電気的に取り出すものである。これを差圧計として使用するとき、その最高使用圧力は通常50 ～ 100kg/cm²程度、特に高圧用として300kg/cm²まで使用できるものもある。測定精度は、測定範囲の± 1 ～ 2%である。 (1) （社）計量管理協会:「圧力の計測」 P7  コロナ社（1987） [昭和62年] (2)同上 P15 (3)同上 P17-18 (4)同上 P23 (5)同上 P21 (6)同上  P29-30  コロナ社(1987) [昭和62年] (7)同上 P21 (8) （株）長野計器技術資料(9) （社）計量管理協会:「圧力の計測」 P25  コロナ社（1987）[昭和62年] (10) (社)計量管理協会:「圧力の計測」 P24–25 コロナ社（1987）[昭和62年] (11) (社)計量管理協会:「圧力の計測」 P25  コロナ社（1987） [昭和62年] (12) (社)計量管理協会:「圧力の計測」 P72–74  コロナ社（1987） [昭和62年] (13)豊沢陽二:「計測第11巻第1号重錘型標準圧力計に関する研究」P26-32（1960） [昭和35年] (14) (社)計量管理協会:「圧力の計測」 P73コロナ社（1987） [昭和62年] (15)同上  P75 (16) (17)同上 P76 (18)全国中小企業団体中央会：圧力計製造業経営指針P10-11  (1978)  [昭和53年] (19)ベローズ委員会:「ベローズ-強度・仕様書・検査規定JHPI  Vol. 10  No. 3  1972」(1972) [昭和47年] (20) (21)長野計器技術資料(22) （23）松代正三編:「工業計測技術体系」P123日刊工業新聞（1964）[昭和39年] (24) (25) (26) (27) (28) (29)長野計器技術資料(30) (31) W.W.F.PULLEN:" The Testing of Engines, Boilers, And Auxiliary Machinery 3rd edition" P309 THE SCIENTIFIC PUBLISHING COMPANY,  MANCHESTER (1900) [明治33年] (33)（社）計量管理協会：「圧力の計測」  P56–58   コロナ社（1987） [昭和62年] (34)真島正市、磯部孝:「計測法概論（下巻）」 P442– 444 コロナ社(1964) [昭和39年] (35)同上  P58 (36)（社）計量管理協会：「圧力の計測」  P59–60   コロナ社（1987） [昭和62年] (37)真島正市、磯部孝:「計測法概論（下巻）」 P441– 442 コロナ社(1964) [昭和39年] (38)同上  P60 (39)松代正三編:「工業技術大系」P27日刊工業新聞社（1964） [昭和39年] (40)同上  P27 (41)同上  P28 (42) (43)同上 P29 (44)同上  P30
1896年に初めてわが国で国産化されたブルドン管圧力計は、検定制度や国家規格（JES）にいち早く規定され、産業界の発展に貢献している。本章では、このブルドン管圧力計を取り上げ、歴史、技術、圧力計業界と関連事項、の3つに分類し、その詳細について述べる。フランスのブルドンは世界で初めてブルドン管を発明し、1849年に特許を取得した。しかし、同じ頃、ドイツのシンツがプロシア（後のドイツ）ですでに同ー原理の圧力計の特許を取得していたため、特許の優先権を巡る国際裁判が勃発した。結局、ブルドンの考案したものをシンツが参考にしていた事実が認定され、裁判ではブルドンが勝訴したが、シンツがすでにプロシアで特許を取得していたため、ドイツなどでは現在でもブルドン管をシンツ管と呼ぶ習慣がある。ブルドンは、円形断面の金属管でばねを作った管をスパイラル形状（渦巻形）に巻いたところ、管の密着する部分が帰平につぶれ、これを直そうと管の一端を閉じて管に圧力を加えたとき、スパイラル形状の管は巻き戻す方向に形状変化し、管の自由端（閉じた管端）が動く（変位）ことに気付いた。これが、ブルドンによるブルドン管原理の発見である。このブルドン管の基本原理は、今でも変わらない。イギリスの産業革命後、ブルドン管圧力計が蒸気機関による世界の工業近代化に貢献した功績は計り知れない。また、国内外を問わず、国家規格として構造と技術基準が規定されている圧力計はブルドン管圧力計だけである。わが国の法規では、1930（昭和5）年にJES（日本工業規格）で、『ブルドン管圧力計』として制定され、その後身であるJISに引き継がれている。ブルドンはブルドン管原理を用いたさまざまな圧力計を考案し、数多くの特許を申請した。その詳細図が描かれた考案画帖の原本は、ブルドンの創立した（仏）ブルドン社に現存する。ここにその一部を紹介する。 1.1ブルドン管の変位を直接読み取る圧力計(1849)ブルドン社提供(1849)ブルドン社提供図4.3方向を変え拡大指示する圧力(1853)ブルドン社提供(1850)ブルドン社提供ー方、わが国でブルドン管圧力計を最初に国産化したのは和田嘉衡である。日清戦争の直後の外国製だらけの機械に囲まれた日本で、明治29（1896）年、和田は機械工業に身を置くことを決意し、東京の小石川（現文京区）に従業員二人と和田計器製作所を創立した。和田はつねづね国産品をつくりたいと考えていた。あるとき、和田は、一人の海軍機関大尉と運命的な出会いをする。それは、後年、海軍中将艦政本部第五部長となる山本安次郎である。山本は和田に、『艦にはさまざまな機器が装備されているが、これらは外国製である。これらの国産化は我が国の急務である』と熱く説いたのだった。和田は早速、港に停泊中の艦船を訪れ、さまざまな計器類の中から圧力計を選び、作業場に持ち帰った。しかし、その頃の国内には関連資料が一切なく、まして相談できる研究者や技術者は皆無であった。ブルドンが海の向こうでブルドン管圧力計を発表したことは伝え聞いていたが、和田にはまったく未知のことだった。和田は工場を訪ね歩いたり、中には見習いに入ったり、鍛冶職人や飾り職人、“らお（キセル)”職人らのところに通ったりして作り方を教わるなどしながら、必要な道具を製作した。その中でもっとも難しかったのは歯車装置で、結局、その製作だけは銀座の時計店の近常（人名）氏に依頼することになった。製造の難しいボードンカン（ブルドン管）で失敗の日々を過ごしていた和田は開発を支援してくれそうな人物を探し続け、やがて、鉄道車両の圧力計修理に経験を積んだ鍛冶職人の存在を知り、この職人を招いて、日夜一緒に、来る日も来る日も試行錯誤を続けた。圧力計に圧力を加えると管が延び切って元に戻らないクリープ現象が発生するなど、数々の難題に直面したものの、和田は創業からわずか１年足らずで、国産第一号となるブルドン管圧力計を世に送り出したのだった。和田計器は、その後、（株）東京計器製作所と名前を変え、日本を代表する計器メーカーに成長した。和田は、1931（昭和6）年の創立35周年記念祝賀会で、当時を回想したスピーチを行っている。『山本大尉の話に強く心を動かされ、圧力計をつくる決心をした。艦中で一番単純なもので製造し易いと思った圧力計が、実は一番難しい物であることを知ったが。その後、 (株)東京計器製作所は1948年の企業再建整備法により、株式会社東京計器製造所（現東京計器（株））と株式会社長野計器製作所（現長野計器（株））とに分離され、現在、後者が和田の圧力計事業の系譜を引き経いでいる。 4.2  技術ブルドン管圧力計は「アネロイド形圧力計」に分類され、弾性素子にブルドン管を用いる。 JIS規格（B7505-1 :2007）では、ブルドン管圧力計を『アネロイド形圧力計（弾性素子の圧力による変形量を機械的に拡大して直接ゲージ圧を測定する指示圧力計）のうち、ブルドン管を弾性素子に用いた単針・同心の丸形指示圧力計. . . 』と規定し、その構造や名称、形状、性能などを定めている。ブルドン管圧力計は、図4. 5のように、ブルドン管、内部拡大機構（以下、内機）、株、目盛板、指針、透明板、ケース、カバーなどから構成される。中でも特に重要なのが『ブルドン管』と『内機』で、この2つの要素がブルドン管圧力計の性能を決定する。ブルドン管は、低圧から高圧までの広い範囲において、ある程度の力と変位をその外形形状を大きく変えずに実現できるため、圧力計に組み込んだ場合、圧力計の形状を一定にしたままで、広い範囲のレンジをカバーできるきわめて優れた利点がある。下の表と図に、ブルドン管圧力計の形状および記号を紹介する。
ブルドン管製造は、圧力メーカーの最高機密である。ブルドン管は、低圧から高圧までの広い範囲において、その外形形状を大きく変えることなく、比較的大きな弾性変位を取り出すことができ、また、ばねであるブルドン管は、ベローズのように、他のばねを併用する必要がなく、一端を溶接などにより完全に閉塞でき、ピストン式圧力計のような漏れがないなどの優れた利点をもつため、産業界で多用される。以下に、その概要を記す。ブルドン管はアネロイド形弾性素子の一つで、円管の断面を偏平につぶして、コイル状に成型したものである。ブルドン管の一端は閉塞され、他端（圧力の導入口）から圧力が加わると、閉塞端（自由端、管先という）はわずか3、4mm程度、変位する（圧力計の大きさ、圧力、などで変位量は異なる）。変位は管先につながれたロッドを介して内機に伝わり、内機のリンク機構、セクタ（扇形歯車）とピニオン（小歯車）によって動きが直線運動から回転運動に拡大変換される。ピニオン軸に固着された指針は圧力に比例して回転する。この指針の指示を目盛板で読み取る。一般的に、ブルドン管の外側は大気圧に解放されるため、ブルドン管はゲージ圧検出弾性素子である。まれに差圧計測に使用されることもある。 (2)理論研究1910年にH. ローレンツが、初めて、楕円断面のブルドン管の理論解析を行った(8)。しかし、その理論に導入された仮定が不適当であったため、理論値と実測値との間にはかなりの相達があることが後に判明した。1900年にロンドンで発刊された” The Testing of Engines Boilers"には、ワットやブルドンらによって発明考案されたさまざまな圧力計測機器に加え、数々の計測機器の写真・図表や特性データなどが掲載されていることから、海外ではすでに1900年までに圧力計やインジケータの実証的理論が研究されていたことが窺える。日本では、1923年、砂谷智導が初めて権威ある論文（1923（大正12年7月)）を日本機械学会で発表した。その後、国内外の研究者によって理論研究が行われたが、圧力メーカーは、既存の理論が実際に一致しないとして領〉、戦前は、それらの理論を採り入れずに、独自に開発を進めた。わが国でブルドン管理論を初めて本格的に研究したのは、中原一郎（元東京工業大学教授）と古川浩（元中央大学教授）である。両者は、ブルドン管の研究を約30年以上も続け、数多くの論文を発表した。中原は世界で初めて難解で複雑な計算式を図表化したことで、古川は理論と実際の関係を実験などで検証したことで知られる。古川は大学を退官する際の最終講義で次のようなことを語っている。『ブルドン管の理論研究をはじめた。やるたびに新たな課題が生まれ、他の設理論も研究した。やっているうちに定年を迎えた。ブルドン管は、単純な一つの管であるが、30年以上やったがまだまだわからないことがある。知らないことの方が多いと思う』。以下に、理論式の一部を紹介する。ブルドン管の原理はどの巻き形状にも当てはまるが、ここでは、もっとも多用されているＣ形ブルドン管の自由端の変位Sと測定圧力Pの変位式について、複数の理論式が発表されている中で比較的平易で実用的な式を取り上げる。 C形ブルドン管の自由端の変位(10) ⊿Ｒは、測定圧力による巻半径の増加分として変位S
(2)
R : ブルドン管の半径△ R :圧力を加えたときの半径Rの増加分S：管先の変位P：圧力2a :断面の長径2b :断面の短径h :断面の厚さk：係数λ :常数k,, k,はk,は:断面形状とその長短径比によって決まる。 E ＝縦弾性係数上の式から自由端の変位$は測定圧力Pに比例することがわかる。ブルドン管に圧力を加えたとき、管先は「圧力に比例した管先の変位」を生じ、巨視的にはフックの法則に従っているが、細部にわたって観察すると、必ずしもその法則に従っていない。この現象は、一般に金属材料のもつ特性として知られている。ブルドン管の特性は、圧力計の性能を決定する主要因となるので、きわめて重要である。ブルドン管の主な5つの特性について、以下に説明する。 (1)ヒステリシスブルドン管に圧力を加えると、管先は圧力に比例してほぼ直線的に変位する。この変位量をSとする。次に圧力を減じて行くと、増圧時にたどった線に沿わず、図4. 9に示すように、その上側を通って帰ってくる。この二本の線の垂直距離の最大値をヒステリシスと呼び、この最大値は圧力が最高圧力の約1/2のところに現れる。この量をhとすると、h / Sを%で表し、ヒステリシス0.5 %、0.1 %などとする。この値が小さいほど、優れたブルドン管であるとされる。ブルドン管をその最大圧力に保って長時間そのままに保持しおくと、その間にブルドン管が徐々に変位を増加するものがある。この現象は、いわゆる「ブルドン管のヘタリ」ということで、この量の大きいブルドン管を使用した圧力計は、使用後、まもなく示度に狂いを生じる。中間圧力でのこの現象を「ドリフト」と呼ぶ。図4. 10においてCがクリープ量である。一般に、クリープ量はC/S（%）で表され、C/S（%）値が小さいほど優れた弾性のブルドン管となる。ブルドン管に圧力を加えた後、零にかえしたとき、ブルドン管が元の形に帰らないことがある。図4. 11において、圧力零において0点にあった管先が最大圧力を加えて、Sの変位をしてA点に達する。次に圧力を減じて圧力を零にすると、管先は0点に帰らずＢ点に帰ったとき、OBの偏差を生じたことになる。このような偏差を生ずるブルドン管は、1時間あるいは、数時間経過すると、管先は途中のC点のところまでは帰ってくるのが常である。そして遂にOCだけは偏差として残ってしまう。このときBC＝aを余効果と呼び、 OC = Pを永久変形と呼ぶ。この場合もａ /  S,  P  /  Sを%で表し、それぞれ余効果、永久変形が小さいほど.優れたブルドン管となる。ブルドン管は良好なばねであると同時に、外部からの振動、動揺に耐え、内機、指針を駆動する原動力となり、大黒柱のような存在である。動力源としてのブルドン管の能力を数量的に表すためには、次式のブルドン管の出力を用いる。 E = 1/2F・S (4) E : ブルドン管の出力Kamm F : ブルドン管管先力Kg S :ブルドン管管先変位量ブルドン管の管先力とは、ブルドン管に呼び圧力を加えて管先を変位させ、この圧力を加えたままの状態で、管先を圧力が零であったときの位置に引き戻すのに要する力である。管先変位量は、ブルドン管に呼び圧力を加えたときに生ずる管先の変位量である。従って、図4. 12において前記のブルドン管の仕事量は、斜線部の面積を表わす。ブルドン管の出力が大きいほど、内機を駆動させるエネルギーが大きい。この大きさは、ほぼ2. 5Kgmm以上あれば、普通の内機を駆動して、JIS程度の精度を得ることができる。 (5)高い安全性圧力計が圧力装置に取り付けられたとき、その装置が安全な圧力のもとに運転されているかどうかを確認するのが、圧力計の役目であるが、同時にまた、圧力計自身もその装置の一員として、圧力装置と同等以上の安全性を保持していなければならない。ブルドン管は、このようにして十分な強度をもつと同時に弾性変形（変位）を生じて指針を駆動しなければならないので、安全性が考慮されるあまり、頑丈で変位が小さすぎるブルドン管は、内機の構造上の理由から、示度が不安定となり、かえって圧力計としての役目は果たせなくなる。ブルドン管は、高い安全性がありながら、しかも必要な変位を生じることができるのが一番で、その設計には最も慎重さを要する。圧力計の安全性の確認のために、メーカーではブルドン管の加圧破壊試験や寿命試験などが行われている。ブルドン管はフックの法則（圧力と管先の変位が比例する）の成立範囲（弾性限度・弾性限界・比例限度などと呼ぶ）を超えた圧力が加わると、永久変形（圧力をゼロにしてもブルドン管が変形して元の形に戻らないことをいう）を生じて機能を失い、圧力計に狂いが生じる。ブルドン管を安全に使用するためには、「弾性限度」以内で使用しなければならない。圧力計の最大圧力は、ブルドン管の安全性を考慮して決められる。また、最大圧力以内の使用であっても、圧力の加わり方によっては、圧力計に狂いが生じることがある。そのため、 JIS規格には、使用方法が詳しく規定されている。 (1)概要以下に現在のブルドン管の主な材料の一例を示す。
以下に、これまで用いられたブルドン管の材料の変遷を示す。材料やメーカーによって普及した年代にかなり差があるため、年代区分はあくまでも参考程度とした。
明確ではないが、中圧用はリン青銅や銅鉄などでつくられていた。 (2)低圧用ブルドン管材料低圧用ブルドン管の材料には、国産化当初から、黄銅材や、その後開発された、高級圧力計向けのリン青銅（1940年代）やアルミブラス、ベリリウム銅（1950年代）などの銅系材が用いられている。しかし、材質は昔のものと比較にならないほど向上している。戦後間もない1950年頃、圧力計の信頼性を揺るがす事件が起こった。当時、国の全数検定によって品質が保証されているはずの低圧用ブルドン管圧力計に対し、大手ユーザーの造船や鉄道関係者からその信頼性を疑う声が相次いで上がり(18)、これを機に、国は運輸省や通産省などの主導で、第一線の研究機関、関係学会、大学、専門家、ユーザー、メーカーなどから構成される大規模な調査委員会（1952年圧力計品質比較審査委員会(19)を立ち上げ、官民挙げての膨大な調査と研究が始まった( 20 )。同時に、製造現場を考慮したブルドン管の理論研究が始まり、メーカーは限定的に理論式を採り入れ始めた。 「工場出荷検査や検定では合格品とされた圧力計が使用中にトラブルを生じる」というこの問題は高度経済成長期にも発生したが、その原因は、金属材料の製造工程に特有の、ブルドン管材料の結晶構造や組織に関わるものであることがわかった。さらに、研究によって、ブルドン管の製造過程もこうした欠陥を発生させ、成長させることが判明した。しかし、この時点では、製造工程で欠陥を見出すのは非常に困難であった。上述の委員会から発展したチームは、後年起こる同様の事故に一つ一つ精力的に取り組み、ブルドン管に関する破壊や寿命の試験を主にした研究で、応力疲労破壊、応力腐食割れ、粒界腐食割れ、水素脆性破壊などを少しづづ解明して行った。東大の吉沢武男教授は圧力計メーカーと共同研究を行い、特にブルドン管の疲労と寿命に関わる長期間の実験結果を発表した。その後も、圧力メーカーは、さまざまな試験設備の開発や試験データを積み重ね、ブルドン管の諸問題の解決に力を注いだ。その結果、1950年頃のJIS規格の実現に限界を感じていたメーカーの技術力は格段に向上し、1970年頃には規格条件を容易にクリアできるまでになった。そして、1980年代には、一般圧力計に使用するブルドン管材料の大きな問題は解決され、ブルドン管圧力計の性能と品質が飛躍的に向上した。当初の材料には黄銅系の板材が用いられていたが、戦後、黄銅系精密管メーカーの誕生に伴い、一般配管用黄銅管が市場に出現した。圧力計メーカーは精密管メーカーと共同開発を行い、約2年後にシーム管（継ぎ目のある管）を完成させたが、継ぎ目の信頼性が懸念され、性能も十分でないことから採用を断念した。その後、シームレス管（継ぎ目のない管）が市場に出現し、約１年を経て、再び、精密管メーカーとの共同開発によって、ブルドン管に使用可能な精密真直管(素管)が完成された。その後、板材は約5年から8年かけて、すべて管材（素管）へと置き換わって行った。その移行期間は圧力計メーカーによって大きく異なる。材料の種類も増え、性能や品質も向上し、素管の種類は徐々に増加して行った。乱尺であった長さにも、直径約25 φ mm、肉厚約2mm、数メートルの長尺が登場したが、使用する素管の寸法は、圧力計メーカーにより異なっていた。以来、板材を用いた製造は行われなくなったが、現在でも例外的に、精密管の製造が難しい特殊サイズや特殊材料のブルドン管については、板材が使用されている。しかし、その生産量はきわめて少ない。図4.14ブルドン管の形状(21)中圧用ブルドン管には、現在、主にステンレス鋼管が用いられる。なお、ステンレス鋼管の登場以前は、圧力計業界ではブルドン管の圧力区分を「低圧用」と「高圧用」の2種類としていたため、「中圧用」という区分が存在せず、上の表でも、当時の慣習に倣って、 1960年代以前の「中圧用」を空白としてある。 1950年代に誕生したステンレス鋼管（シームレス管）は戦後生まれの新素材である。ステンレス鋼管の登場は、それまでの高圧用削り出しブルドン管や特殊材料で対応した、約10MPaから70MPaまでの圧力に対応できるようになった。また、原子力発電所用、高耐熱用、高耐蝕用など、新たな用途向けのステンレス鋼管の材種開発も進んでいる。一般に、ステンレス鋼管は、耐蝕性、耐熱性、耐化学薬品性に優れており、現在も需要が拡大している。 (4) 高圧用ブルドン管材料中圧用で述べたように、ステンレス鋼管の登場以前は、圧力計業界におけるブルドン管区分には慣習的に「中圧用」がなく、「低圧用」と「高圧用」の2種類しか存在しなかった。しかも、当時の技術の限界から、「高圧用」の計測領域は厳密には、現在の中圧以上から高圧下領域を対象とした「中圧用」であった。正確な資料は存在しないが、国産化当初は性能のよい材料がなかったため、鉄鋼の棒材が使われており、昭和に入り、合金鋼の棒材が使用されるようになった。その後、ステンレス鋼管（1970年代）やステンレス鋼の細管（1980年代）が開発され、特殊ヘリカルブルドン管の誕生につながった。さらに、モリブデン鋼材の登場は超高圧（500MPa）の実現の一翼を担った。なお、低圧用、高圧用ともに、現在でも、国内で入手困難な特殊材料には輸入材料が使用されている。 (1)巻き形状「ブルドン管」は丸管（断面円形の真直管）の断面を偏平につぶしてコイル状に成型したもので、その形状により、C形、スパイラル形、ヘリカル形、ねじれ形などが存在する。どの形状も原理的には同じだが、多用されているのはＣ形である。Ｃ形は、弾性変位をあまり大きく取れないが、生産性に優れるため、生産量がもっとも多い。スパイラル形あるいはヘリカル形は巻き数を増やすことにより大きな弾性変位を取り出すことができ、また応力を低くするなど、特殊な用途（精密な計測器・調節計等）や高圧用に使用することが多い。中でも、特殊ヘリカル形ブルドン管はモリブデン鋼などの高張力材料の登場や、形状設計などの研究開発により、超高圧（500MPa）に対応できるようになった。 (2)  断面形状ブルドン管の断面形状については、研究者によって図4. 15が発表されている。一般的には平円形、長円形、楕円形、Ｄ形や円形に近いものなどが使用されているが、多用されているのは平円および長円である。図4.16ブルドン管の断面(²³)なお、温度計（封入式）には、断面を潰した（図4. 15左下隅のアレー形）ものが使用されている。低圧用ブルドン管の断面形状は、板材時代には平円形が一般的であったが、管材への移行を機に、さまざまな長円形が開発された。元来、Ｃ形ブルドン管の長円形は、理論上、ブルドン管の剛性を高めることが知られており、板材時代の終わり頃から一部のメーカーでは製造されていたが、安定したものを製作するのは技術的に困難であった。しかし、管材の使用で長円が実現できるようになった。ブルドン管の製造の特徴を以下に示す。 (1)低圧用ブルドン管の製造技術(26)低圧用ブルドン管は主に冷間成形でつくられる。製造工程は、戦後、大幅に変更された。
国産化当初から板ブルドン管製造は1個ずつ熱練工がつくるため、手間ひまがかかったが、管材の登場は、機械化、自動化を促進し、生産性を飛躍的に向上させた。また、板材から管材への移行により、従来、1個取りしかできなかった素管の多数個取りが可能になった。一方、製造ロットが１個から10個程度のブルドン管では、管材への移行により、定尺素管から１個取り生産が可能になり、その合理化が進んだ。ブルドン管の成形に使用されローラー成形機は、ブルドン管の大きさ、肉厚、作業姿勢などによりさまざブルドン管の成形には、2本式と3本式ローラー成形機が使用されるが、この作業は、メーカーに蓄積されているノウハウに基づく、いわゆる高度な経験と匠の技を必要とする。ローラーは鋼材でつくられ、焼き入れ研磨される。成形によりキズが付き摩耗するが、わずかのキズもブルドン管に転写し、悪影響を与えるのでつねにキズは修正される。摩耗はブルドン管の性能や品質に影響するため、再研磨されるが、成形条件も変わるため、適宜、新品に交換される。管材への移行により、ロール成形機の改良開発も行われ、ブルドン管の性能、品質、生産性が向上した。また、これとは別に、ブルドン管自動成形機（多数個取り）の開発なども行われているが、それらのすべては専用機で、次々と開発されている。ブルドン管製造に使用される測定機器工具の一例を以下に示す。工具類も時代とともに性能が向上し小型化が進展した。
低圧用ブルドン管では、その後、管材への移行により、これまで熟練職人によって手づくりされていた「板から管」への製造工程は完全になくなった。また、管材の登場は、従来の難しいとされた長円形断面を可能にした。以下に、従来行われていた板材を使用したＣ形ブルドン管（平円形断面）の製造工程例を記す。当時の技術的記録や、設備はほとんど残されていないため、メーカーやその0Bによるオーラルヒストリーを基に当時の製造工程を紙上で再現した。東京計器（株）、長野計器（株）OBによるオーラルヒストリー取材日時：平成20年7月7日取材場所：長野計器（株）（長野県上田市）参加者：現役、および、70–90歳代の元研究所・技術部関係の圧力計担当者11名図4.18東京計器(株)、長野計器(株)関係者（前列右端が筆者）板材を用いた低圧用ブルドン管(平円断面)の製造工程①ブランクの製作ブランクの製作はブルドン管製作の基本である。品質検査を終えた板材料（黄銅系材料）から、ブルドン管の元となる素管をつくるためのブランク（板）を製作する。ブランクの長手方向と板の圧延方向を合わせて、1個分のブルドン管に対応する面積の黄銅板を金切鉄で切り取り、反りや歪みを修正して、短冊形のブランクをつくる。以下、すべての工程、作業は、きわめて難しく、熱練の匠の技によって行われた。精密な管と円滑な合わせ目であることがきわめて重要で、手作りでは最高難度の幅広い技量が必要であった。 ②角形など管の製作ブランクを型にのせてプレスで型押しし、角形その他の形に成形する。溝の形状寸法や型はブルドン管の形状に合わせ、さまざまなものが作られた。押型は、ブルドン管の断面サイズごとに「押し型」と「芯金」のセットでつくられる。形状寸法を測りながら、型と木槌（または金鎚）と芯金を使い、各工程での指定形状寸法に仕上げる。 ③偏平管の成形管に芯金を入れ、木槌、金鎧などを使い、矩形断面、または円形断面のまっすぐな管を成形する。合わせ目は、うねりなく真っすぐで、全長にわたり隙間のない(和田嘉衡の国産化圧力計第1号に用いられたブルドン管加工専用工具） (1896年頃) 東京計器（株）を経て、現在、長野計器（株）で保管図4.21黄銅ブルドン管の成形（中段は芯金） (株)荏原計器製作所　試作品　2008年ようにつくる。 ④管の合わせ目の接合管の合わせ目に、銀ロウ剤を一様に塗布し、トーチランプで素早く加熱して接着する。ロウ付作業はやり直しがきかず、過熱は管のねじれや変質を引き起こし、薄い管は溶けて破れ、加熱不足は修正が難しく不良となるため、ロウ付け作業は専門の熟練職人のみによって行われた。銀ロウは、Ag、Cu、Zn、Cd、N、Snなどからなる合金で、鉄鋼、ステンレス、銅合金などを、母材を溶かさずに高い強度で接合することができるため、ブルドン管製作に使われる。成分割合によって溶融温度が約605 ～ 815℃の範囲となる。メーカーでは、使用材料、板厚などから合金の混合割合を決め、天秤で量り調合して増塢に入れて加熱溶解し、棒状の型に流して銀ロウ棒をつくる。銀ロウ棒をやすりで削り、銀ロウ粉をつくり、これを硼砂と混ぜ合わせて銀ロウ剤をつくる。ブルドン管の肉厚によって銀ロウの成分を変えたものが使用された。高度経済成長期には、各種銀ロウ線材が市販されるようになったが、メーカーによってはその後もこの方式が続けられた。ロウ付け後、偏平管には、湯洗浄、中和剤処理などが施される。 ⑤ハンマリング（絞め）ブルドン管のばね性を高める作業で、ブルドン管を初めて国産化したときに、性能改善のきわめて有効な手段として発見され、以降、この方法が広まり定着した。ハンマリング作業は素管（偏平管）に専用の芯金を入れ、金鐘で管の両平面を均一にむらなく一様に叩く。この作業は性能を出すためにとても重要で、特別な専門職人の仕事であった。打痕が深く、ムラがある場合、そのブルドン管は不良となる。叩き台には金敷(金床)が使われた。材料硬度、板厚、材種によっては、ハンマリング作業を行わないものもある。精密素管を使用するようになってから、この工程までが完全に姿を消した。ブルドン管の大きさにより、叩く回数は異なるが、1個について百回程度から数百回、大きいブルドン管については干回を超えた。神経を使い、気の抜けない作業であった。 ⑥Ｃ形ブルドン管（平円形断面）の成形偏平管に芯金を入れる。芯金は、偏平管の内径と長さに合わせて、適度な硬さの薄い黄銅板（厚さ約0.3 ～ 0. 6mm）でつくり、重ねて使用する。肉の厚い、硬度の高い偏平管は、芯金を使用せずに成形することがある。これを空曲げという。偏平管を３本ローラー成形機に手で挿入して取り出す。これを10数回以上繰り返してＣ形に成形し、ブルドン管が完成する。図4.25 100 φ C形ブルドン管（株）荏原計器製作所提供2008年成形はデータに基づいて行われるが、バラつきがあるので、安定性の高いものは別として、大半は製造ロットごとに試作が行われる。の芯金の取り出しと適圧試験ブルドン管が所定寸法に仕上がったら、芯金を取り出す。ブルドン管の断面形状寸法を確認し、両端に専用治具を取り付け、適圧試験機で管先移動量などを測定する。適圧が適合した場合は、ロット生産に入る。
作成者不適合の場合は、再試作を行う。完製品は次工程に送られる。現在においても自動化設備で生産されるものは別として、ローラー成形の場合は、試作が行われている。材料組織分析については、成形工程中に抜き取りで行われることもあった。参考資料として表4. 7に製造規格資料を掲載する。以下に管材を用いた低圧用ブルドン管の製造工程を記す。直接管材を用いるため、それまでの製造工程における「板から管」をつくるまでの工程（前述の①から⑤）は完全に不要となった。管材を用いた低圧用ブルドン管（長円断面）の製造工程①素管の１個取りまず、材料となる素管をブルドン管1個取りの長さに切断する。 ②Ｃ形ブルドン管（長円形断面）の成形素管を２本ローラー成形機に挿入し、断面が長円形となる管を成形する。ローラーには長円の円弧溝のついたローラーが使用される。続いて、管に充填剤を入れる。以降の基本的な工程は、板材と同じである。充填剤の研究は板材時代の後半頃からすでに行われていたが、管材への移行を前に各メーカーでいろいろな充填剤が本格的に検討開発された。充填剤は、ブルドン管の材質、大きさ、厚さ、硬度などにより、軟質のもの、硬いもの、などで使い分けられる。成形には適度な粘性と硬さが必要とされる。充填成形されるブルドン管の肉厚はおよそ0.3 ～ 2mm位の範囲で、充填剤には、成形時の熱で溶けたり変質したりしないもの、硬さが変わらないもの、管内に面圧力が一様に働くもの、管に付着しないもの、管に化学的影響を与えないもの、成形後に管から容易に洗い出しできるもの、などの条件が要求される。これらの条件を満たすものとして、松脂（チャン）、蜜ロウ（蜂蜜）、油脂、砂（粒度の細かいものが指定される）その他が使用される。代表的な低溶融金属（80 ～ 90℃前後の湯で溶融する合金で成分は鉛、錫、ビスマス、カドミウムなど）であるセロベントは、厚肉の偏平管成形に使用され、成分金属が自社で調合されていた。現在もセロベントは使われている。上記のほかにもさまざまな充填剤が開発されたが、その詳細は圧力計メーカーの企業秘密となっている。砂は、現在でも、リン青銅素管や、ステンレス鋼素管の長円断面成形に使用されている。なお、内面の鏡面仕上げ、特別清浄度を必要とする、 1980年頃に開発された半導体用ブルドン管には、特殊な充填剤が使用されている。長円形断面の実現は、「良質の充填剤の開発」、「成形方法の試行実験」、「薄い肉厚（約0. 2mmもつくられていた）のアルミブラス、リン青銅などの精密素管開発」、「剛性、精度を高めた長円の円弧溝をもつ３本ローラーの開発」、「成形機への高剛性ベアリングの開発採用」などの技術の集大成によるものである。これにより、難しいとされていた低圧下側領域にも対応でき、従来の水銀式液柱形圧力計や弾性素子微圧計から置き換わって行った。この低圧用の技術開発は、後述のステンレス鋼管やその他の特殊材料にも適用されるなど、画期的なことであった。特に芯金と充填剤の開発は、現在の技術でも製造の難しい薄肉高剛性ブルドン管の開発を成功に導くなど、ブルドン管の新たな技術面や生産面を切り開いた。この長円断面は、平円断面では実現できないブルドン管の剛性（強い管先力）が得られることで、従来できなかった用途に対応ができることとなった。 (2)　中高圧用ブルドン管の製造黄銅管と同様、圧力計メーカーは、設立間もない精密管メーカーと共同開発を行い、約2年の歳月を経て、1970年代初頭、精密なステンレスブルドン管の素管を完成させた。当初は管のサイズも少なく、長さも40 cm程度の乱尺であった。やがて直径22mm φ、肉厚2mm、長さ4m、6mなどが生産されるようになった。使用する管のサイズは、圧力と圧力計の大きさにより異なる。材質や精度等級などを別にしても、JIS規格（ブルドン管圧力計）相当品だけでも、対象圧力（10MPaから70MPa）や大きさ（50mm φから200mm φ ）に非常に幅があり、管の種類は数百種類に上る。中圧用（棒材使用）と高圧用の基本的な製造工程は同じである。戦前から1980年頃まで、高圧用は、鋼棒材を削り出して、熱間成形でつくられていた。その後、管材の登場によって、棒材削り出しは完全になくなった。以下に、高圧用ブルドン管の棒材削り出しによる製造工程を紹介する。棒材削り出しによる高圧用ブルドン管の製造工程①鋼棒材から、ブルドン管の圧力、大きさなどに合わせて、ブランクをつくる。 ②ブランクを機械加工し、両端にねじを付け、ブランクの中心に細い長孔をあける。断面は、同心で正確に加工される。孔はリーマ加工され、精密、平滑に仕上げられる。 ③素管は熱処理炉で焼き入れされ、外形は研磨加工さ図4.28高圧ブルドン管の熱間成形(34)れる。以下は、試作として１個または数個がつくられる。 ④素管は炉で加熱され、ブルドン管曲げ機（図4. 28)で熱間成形される。 ⑤熱間成形により、Ｃ形ブルドン管の断面の腹と背側が潰れる。潰し量は低圧ブルドン管に比べて小さい。ブルドン管の断面形状、巻き径などを所定寸法に仕上げる。 ⑥ブルドン管は熱処理炉で焼き戻し、調質処理され、スケールを薬品で落とし、脱脂、湯洗浄を行う。 ⑦硬度、形状断面寸法などが測定され、高圧適圧試験機で変位量などが測定される。 ⑧適合した場合は、ロット製造される。高度成長期には、高圧用削り出しブルドン管用のさまざまな新鋭設備が開発強化された。これらの設備はその後の高圧用圧力計や超高圧用重錘形圧力計の開発にも使用された。戦前から中高圧用として存在した「棒材削り出しブルドン管」は、ステンレス特殊ヘリカルブルドン管の登場で姿を消して行った。特殊ヘリカル形ブルドン管は、当初、圧力が10MPa程度の低いものであったが、モリブデン鋼その他の高張力材料や、形状設計などの研究により、超高圧（500MPa）まで実現できるようになった。 （1）構造と一般特性内部拡大機構（JIS圧力計での名称）は一般に内機と呼ばれる。内機は精密機器で、ブルドン管とともに圧力計の性能を決定する重要な機能部品である。内機はロッドでブルドン管の管先と接続され、管先の「変位」が調整子、セクタ、ピニオン歯車により拡大回転される。ピニオン軸には指針が固着されており、指針は圧力に比例して270度回転し、目盛板の圧力指示値を目視で読み取る。内機に求められる一般的特性は次のとおりである。 ①軽く円滑な作動をすること②「変位−指針の回転」の伝達誤差が小さいこと③圧力スパンに対する直線性が良いこと④ひげゼンマイの弾性性能が優れていること⑤ひげゼンマイの絡みや取り付け部の折損がないこと⑥耐振性があること⑦耐摩耗性があること⑧耐熱性があること⑨耐食性があることこれまでこれらの特性を考慮したさまざまな内機が開発されたが、すべての条件を満たす内機は存在しない。内機にはこの他、内機の摩耗、指針の振れ防止対策として、油入り圧力計やヘリコイド内機（精度は若干下がる）、防振内機（ピニオン軸に羽根を付けて粘性液に浸したもの、小形内機）、直動形圧力計（内機を使わないもの）などが開発された。こうした対策を施した内機は圧力計に組み込まれるが、内機だけでは不十分な場合もあり、その場合には「アクセサリ」と呼ばれる有効な機器や器具を使用する。特に、油（グリセリン）入り圧力計は、脈動圧力対策、内機摩耗対策として大変有効である。 (2)箇形内機の歴史は古い。内機には、当時、ヨーロッパで発達していた時計技術が用いられたため、ブルドンが1849年にブルドン管圧力計を発明し、特許を取得した時点で、すでに内機の基本形は完成していたと推定される。わが国においては、終戦の1945（昭和20）年頃までの一般的なブルドン管圧力計は、比較的用途が狭く、激しい変動圧力のない低圧用で、内機は黄銅が主体で種類も少なかった。しかし、戦後、新たな産業が誕生すると、液体を移送する歯車ポンプが開発され、それに圧力計が数多く使用された。振動や脈動を激しく生じさせる歯車ポンプは、圧力計の指針の折れ曲がりや脱落、内機の歯車の摩耗を激しく進行させ、圧力計の寿命は短かった。産業界の多様なニーズを受けて、内機のさまざまな開発・改良が行われた。JISには内機摩耗試験が規定され（現在は除外）、各メーカーは独自に改良を進めた。わが国では1964（昭和39）年に内機専門のメーカーが誕生した。研究を重ねた圧力計メーカーは歯形の変更を行った。それは内機の歴史では大きい出来事であった。ブルドンの時代から、内機はヨーロッパの時計技術ISO/TC 60 144.1（1958）によりつくられたため、その歯車（ピニオンとセクタ）の歯形は、腕時計の歯車に採用されているサイクロイﾄﾞ歯形であった。しかし、1967年頃、わが国でブルドン管圧力計内機の摩耗問題が起き、大学や圧力計メーカーで歯形の研究や実験が行われた結果、内機の歯形には「サイクロイド歯形」より「インボリュート歯形」の方が適していることが確認され、それに切り替わって行った。その論拠となる比較表を表4. 8と表4. 9に示す。
上の表のとおり、内機の歯面に生じる力は時計に比べて甚大であることがわかる。次に、インボリュート歯形とサイクロイド歯形の比較表を紹介する。
さらに、インボリュート歯形には、歯数に関係なく、モジュールが同じであれば、ホブが使用できる。また、修正歯形や転位歯形が設計でき、歯の強度を強くできる。ホブはサイクロイドホブに比べて安価で、許容されるクリアランスで精度のよい内機が得られる。 ー方、時計に用いられるサイクロイド歯形は曲線加エとなるため、ホブはつくり難く高価である。歯車（大小の歯数の組み合わせ）の歯数が変わると、モジュールが同じであっても、ホブは正確な歯切りができず使用できない。歯形の加工および内機の組立はインボリュートに比べて高い精度が必要である。精度が出ない場合（歯車の軸間距離が正確でない場合など）、サイクロイドはスベリが大きくなり、摩耗が増大する。以上の結果、内機の歯形はインボリュートに変更された。ただし、歯面に強い力が働かない微圧計や超精密圧力計などには、現在でもサイクロド歯形が使用されている。セクター歯車の樹脂ー体精密モールド成形(軽量化、耐摩耗性向上)図4.34玉付ヘール（ひげゼンマイ）100 φ用1970年代 長野計器（株）提供従来、圧力計に使用するひげゼンマイ（ヘールともいう）の材料や加工には特殊な技術が必要で、圧力メーカーでは製造していない。また国内にある専門メーカーもきわめて少ない。ひげゼンマイは、特殊合金の薄い板（いろいろあるが、幅１～ 1.5mm、厚さ0.1 ～ 0. 25mm程度の長いリボン状）を渦巻き状にしたもので、時計のひげゼンマイと形状は似ているが、腕時計の場合は、動力エネルギーとしてテンプ、ガンギ車などと組み合わされ等時性（時間精度）を目的に、圧力計の内機の場合は、微小な遊びを取り除くことを目的に使用される。この遊び（がた、バックラッシュなどという）は、圧力計の場合、圧力の増減がつねに繰り返されるため、わずかであっても精度に影響する。この“がた”を、ひげゼンマイによって一方向に吸収する。内機のひげゼンマイは指針軸に取り付けられ、指針の回転角度270度回される。圧力計には静的な圧力だけでなく、動的な圧力が加わることが多い。この動的圧力（変動圧力）はブルドン管と指針や内機に大きな慣性力を生ずる。ひげゼンマイは、270度巻き込まれるが、力の変化が小さいほど圧力計の精度はよくなる。巻き数を多くすると力の変化は小さくできるが、ひげゼンマイの復元力は弱まり、また、フラツキを生じて内機の歯車などに絡みついて圧力計を損傷する要因となる。一般に使用されているリン青銅板では、温度変化によりひげゼンマイの長さや強さが変わる。つまり、精度が低下する。圧力計のひげゼンマイは、時計とは異なる厳しい条件下で使用される。 1960年代頃より、産業技術の発展に伴い、それまでの静圧的使用から、ギヤーポンプへの使用などの変動圧使用が増加した。圧力計メーカーでは、高靱性、恒弾性、低線膨張係数材料など、ひげゼンマイの改善研究が行われ、ひげゼンマイ絡み防止板や指針の針をはじめ、駆動部の軽量化が行われた。現在では圧力計の用途や種類が増えるに従い、圧力計ごとに最適な材料（価格を含めて）、巻き数と巻き定数が決められ、いろいろなひげゼンマイが開発使用されている。また、 JIS規格では、前述したように圧力計の使用方法について規定されている。大手腕時計メーカーは、昔から自社の専門工場でひげゼンマイをつくっている。現在でも腕時計のひげゼンマイの調整は機械ではできないため、1個1個職人によって微調整が行われている。圧力計に使用するひげゼンマイは、専門のメーカーに開発依頼した特注品を使用し、最終的に熟練工によって、巻き数が微調整され組み立てられているが、腕時計メーカー同様、ひげゼンマイの詳細な工程内容、技術は昔から企業秘密である。東南アジアでは品質の良い内機のひげゼンマイを製造できないため、日本から購入しているといわれている。 (4)その他歯形以外にも、内機にはさまざまな技術の変遷がある。国産化当初の内機には軸受がなかったが、戦後、サファイヤなどの宝石を用いたピボット軸受や、精密圧力計向けにミニチュアベアリングを用いたものなど、さまざまなものが開発されている。現在、低価格品には軸受のないものが多い。その他、歯厚の変更、調整子のない内機の開発（小型量産圧力計に適用）、回転摺動部の異種材料の開発、内機の標準化、吊り内機（株質量の削減と加工工数の低減)、カシメ組立（従来ビス組立していたものをカシメにした。これらは小形圧力計に採用され生産性、コストの改善向上となった。大形圧力計、精密圧力計の内機はビス組立である。株の種類は、材料、形状、大きさなどにより、きわめて多いが、微圧計の株には、一部の例外を除き、特殊な株（構造により株と呼ばない場合もある）が用いられる。図4. 36にJIS形圧力計に採用されている株の一例を示す。以下は、図4. 36株の大きさと形状、材質である。 ① 100 φステンレスロストワックス② 100 φ黄銅鋳造③ 60 ¢ステンレス型鍛造④ 75 φ黄銅型鍛造⑤ 100 ¢ステンレス四角棒材⑥ 60  φ黄銅四角棒材株には接続ねじ（オス）が付され、中心にはブルドン管に通ずる細い圧力導通孔が設けられている。接続ねじにはJIS規格により、JISB6202管用平行ねじ- 2005、JISB6203管用テーパねじ−2005がある。圧力計の大きさにより、普通管用平行ねじが用いられ、形状、寸法が規定されている。圧力計を機械装置に取り付ける際には、ねじサイズ、圧力、測定媒体などに対応した適切なパッキンを使用する。
株には機構部品（弾性素子、内機、ケース（外枠、内枠）および目盛板など）が装着されるため、剛性、耐圧気密性、接着性、加工性などが要求される。株の耐圧と漏れ検査は重要である。株にブルドン管と管先を接着した後、圧力とリークレベルによって、 『圧縮空気を用いた水没検査』『フレオンなどの気体を用いた検知管検査』『H₂、Heガスを用いた検知管検査』などが耐圧検査とともに行われる。図4.38株組立の水没気密検査　長野計器（株）提供1984年株は形状が複雑なことから、国産化当初は黄銅鋳物でつくられていた。しかし、徐々に圧力が高くなり、また、鋳物特有の巣不良があることから、耐圧強度に重点を置いた材料や素形、加工、接着などの技術開発が行われ、その結果、材料の性能や品質が向上し、耐圧強度が大きく改善された。低圧用には、戦前は、黄銅鋳物の他、一部には青銅が用いられ、戦後は、黄銅の他、ネーバル黄銅、黄銅の四角棒材（長尺）や、アルミ角棒、亜鉛ダイカスト、ステンレス鋼の角棒材（長尺）、特殊材の精密ロストワックスが用いられた。この中で、アルミ角棒、亜鉛ダイカストは接着性に難点があり、経年変化が大きいことから、1970年代以降、使用されていない。高圧用株には、戦前は、鋳鉄、合金鋼などが、戦後は、中高圧用として、ステンレス鋼や特殊材の精密ロストワックスなどが用いられている。 (1)仕様目盛板には、圧力単位、圧力と精度等級、目盛、数字、文字などが表記されるが、度量衡法およびJESでは、目盛板の色についても以下のように詳細に規定され、現在でもその仕様は基本的に変わらない。
目盛は、中心角270度に目盛られ、左右対称である。目盛板には圧力が右回りに増加するように、目盛と数字が付けられる。 (2)大きさと形状大きさと形状の変遷表を以下に記す。
大きさには、JESの当初、50、60、75、100、150、 200、300 mm φ （目盛板の直径）が規定され、戦前は、150 ～ 200が主で、300 がつくられていた。戦後は、 300がなくなり、いわゆる汎用形、目玉と呼ばれる小形が増えている。目盛板の形状は、現在に至るまで、ほとんどはJISB7505-1（ブルドン管圧力計）に規定された丸形である。戦前は100%に近く丸形であったが、戦後は規制緩和が進み、非JIS圧力計がいろいろ開発され、目盛板にも四角形、エッジワイズ、リボン式、四形、皿形などの形状も登場した。しかし、現在においても、 90%以上は丸形である。エッジワイズは矩形の目盛板である。リボン式は、薄い布あるいはアルミ箔などでできた帯状リボンの「動く目盛板」で、リボンに目盛がつけ図4.39エッジワイズ　縦形圧力計1970年代長野計器（株）提供長野計器（株）提供られ、リボンはドラムに巻きつけられる。 (4)製造
材料には、国産化当初、黄銅板と鉄板（特に戦時下）が使われていたが、戦後は、アルミ板、カラー鉄板、亜鉛引き鉄板、ステンレス鋼板、樹脂などが使用された。一般圧力計の目盛板には、現在、アルミ板が多く使用されている。また、下からの照射により目盛が浮き上がるタイプの樹脂製目盛板（EL（エレクトロルミネッセンス）板・バックライト付きなど）も登場した。目盛板の製造方法は、戦前、平板を打ち抜き工具で、切り取り、手で仕上げていた。戦後は、数の多いものは、プレス型によりフ−プ材あるいは定尺板から連続自動でつくられるようになった。平板形状でないもの指針は金属の薄い板をプレスで型抜きしてつくられ、軸帽が圧入力シメされる。風表図4.41指針（下側ゼロ調指針）長野計器（株）提供ー般圧力計には、写真のような2種類の形の針が使用されている。扇形に膨らんだもの（写真上）は60 φ以上向けに、直線カットされたもの（写真下）は50 φ以下向けに用いられる。指針の材料には、戦前は黒色塗装された鉄板やリン青銅板が使われていたが、戦後はカラー鉄板、ジュラルミン、鋼板、樹脂、ステンレス鋼板などが開発されている。指針は、軸帽がカシメ取付され、軸帽は特殊な工具（専用ハンマー）を用いて、ピニオン軸（テーパ軸）に圧入される。圧入された針をピニオン軸から抜く場合は、専用の針抜き冶具を用いるが、指針を抜かずに手回しで微調整の行える「ゼロ調針」も開発されている。図4.42ゼロ調部拡大図　長野計器（株）提供「ゼロ調針」は、通常、100 φ以上の圧力計に多く使用される。精密圧力計の指針には、特に剛性のある軽い合金の細管が用いられ、指針の先端は平らにつぶされ、ツブシ面をタテにして使う。ピニオン軸の取り付け部分は、軽合金の角棒でつくられ、細密ねじで固定される。いずれの指針も、指針軸に対して左右の重心がバランスするように設計されている。アクセサリは、圧力計にとって有害な脈動圧力、振動、温度その他が、直接圧力計に加わらないように考案された緩衝器具で、その種類は多い。精密機械である圧力計はこれらの影響を受けやすいが、アクセサリの適正な使用により、機能や性能を損なうことなく、圧力計を使用することができる。アクセサリは、一般に「圧力計」と「圧力計を装着する機器装置や配管」の間に、ねじで結合して使用される。一方、予め圧力計そのものに対策を講じた特殊圧力計も開発されている。どちらを使用するかは、コストなども含め、ケースバイケースである。パッキンは、圧力計接続部に使用される。豊富な種類の中から、圧力や媒体の性状などにより、もっとも適正なものを選定して使用する。枠とは、圧力計の本体（構造物）を収納する筐体を指す。枠は、圧力計の国産化当初から、同心丸形圧力計（JIS形）が主流で、本体構造や形状と密接な関係のもとに設計され、つくられてきた。ブルドン管と同様、戦前の時代は、ほとんど黄銅板で、職人の板金、ロウ付け、手作りでつくられていた。戦後は図に示すように、さまざまな材料、加工、成形法でつくられるようになった。図4.44現在の同心丸形圧力計（JIS形）プレス成形枠の大きさ100 φ  長野計器（株）提供特に国産化初期は、職人による板金加工とロウ付けでつくられていた。黄銅板の枠　長野計器（株）提供高度経済成長期頃からは規制緩和が進み、非JIS形圧力計が自由に設計できるようになった。その結果、圧力メーカーではさまざまな形状の枠が開発され、新たな製作法も誕生した。以下に長野計器の製品の極く一例を紹介する。図4.46角形圧力計（黒色樹脂）100タ1970年代 長野計器（株）提供図4.49  200 φ精密圧力計　アルミＤＣミラー付1980年代 長野計器（株）提供現在はJIS形（丸形）の枠が主流だが、引き続き、新たな形状の枠が開発されている。圧力計の組立工程には、ブルドン管と内機を組立てた後、調整、点取り、目盛書き、枠付けと呼ばれるエ程がある。この工程は圧力計メーカーが長い経験とノウハウを積み重ねて作り上げたもので、仔細に見ると、作業のやり方や用語などは同じではなく、各作業は、メーカーごとに異なる。ここでは、長野計器の例を示す。生産技術の進歩により、これらの工程は機械化、自動化に移行しているが、メーカーによっては、今でも伝統的な熱練工による方法を行っている。図4.52 圧力計組立ライン1950年頃 長野計器（株）提供図4.53 小形圧力計自動組立ライン2005年 長野計器（株）提供管先の変位が所定であっても、管先位置が適正でない場合、指針の回転角度や目盛の等分性に影響を及ぼすため、位置決めは重要である。従って、最適な位置になるよう治具を用いて位置決めし、接着するのが一般的である。しかし、接着時の熱歪みによって管先位置が規定位置からわずかにずれる。各メーカーでは長年にわたり、管先の位置ずれをなくす改善を行ってきたが、管先位置のわずかな狂いを完全になくすことは技術的に困難である。このため熟練工によって調整という作業によって補完している。調整は熟練工により手作業で行われる。圧力計の調整には、「スパン出し（目盛りスパン角度を270度(JIS圧力計に規定))」と「目盛り角度を左右対称に振り分ける」という作業がある。圧力基準器（重錘形圧力計）に被調整圧力計をセットし、ブランク目盛板を取付け、所定圧力を中間点、最高点と加え、仮に取付けた指針の動きから、瞬時に管先の適正位置を見つけ出し、工具を使って位置の補正（修正）を行う。同時に内機のレバーの拡大比を調整して、スパン調整を行い目盛板上で左右均等になるように調整を行う。この調整作業は、熟練工の勤と技によって0.1 ～ 0.5mm程度の位置ズレと方向を見出し、瞬時に行われる。新人はこの作業で時間をかけても、いじくり回して不良品の山をつくり出す。ベテランは数十秒で行うことができるが、簡単なものでも、組立作業の習熟には、数年を要し、勘と手先の器用な女性の典型的な作業である。 (2)点取り作業前項の調整が終わった後、ブランク目盛板を仮取付けし、親目盛り位置に所定圧力を加え、指針の先端位置にインクで（細い楊枝状の木の先につけ）点印をつける。最大圧力から減圧時も同様に親目盛にインクをつける。この作業を点取り作業という。点取りが終了した目盛板は、圧力計と合番号がつけられた後、圧力計から外され、文字書工程に送られる。 (3)目盛書作業目盛書は、当初から烏口（製図器具）が使われ、熟練工によって一個一個手書きでつくられていた。1930年代にさまざまな種類の目盛分割機が開発され、特に戦後開発された精密圧力計の目盛りには、200 φの円板に500等分割するものなど、専用の精密用分割器がつくられて使用されている。図4.54 度数分割機1962年 長野計器（株）提供点取りされた目盛板に、定規や分割器などを使って、点取りされた点を基準にすべての目盛線（親目盛線、子目盛線）を書く。数字、記入文字などはゴム印や字抜き板などで押印される。目盛書き完了後は、ニス吹き、温風乾燥して、目盛板は完成する。製造番号などが記入（刻印など）され、合番号により圧力計に組みつけられ、再び圧力をかけて確認調整される。高度経済成長期の圧力計の生産量の増加とともに、それまで手作業で行われていた目盛書きの半印刷化、全印刷化が進められた。印刷には、印刷原版がつくられるが、この原版はコストがかかるため、上記で述べたように、生産量の少ない目盛書きは、手作業で行われている。図4.56 一般圧力計文字書自動化設備   2005年長野計器（株）提供1980年代からは、目盛書機の自動化開発が始められ、2000年にはレーザーや画像処理、スキャンニング、コンピュータなどのめざましい技術進歩により、全自動高速目盛書機械が開発された(図4. 56)。この機械の開発により、従来、熟練工が１枚仕上げるのに、数分から数十分要していたものが、秒単位でできるようになり、1枚当たりの生産性は100倍以上に向上した。また、印刷版下に必要なため、原寸大の正確な目盛図面を設計で書いていたが、この自動目盛書機械では必要な数値をプログラムすることで、図面の経験者を必要としなくなった。図4.57 目盛板のブランクと完成品長野計器(株)提供(資料を一部修整)図4.58 ブルドン管溶接組立100 φ用ステンレス鋼(株に管先を溶接したブルドン管を溶接)長野計器（株）提供圧力計は精密機器であり、構造的に振動や脈動（動圧）、衝撃に弱く、精度や性能が狂い易い。適格な機種の選定と取扱を含めた適切な使用は、圧力計の信頼性を保つために必要不可欠である。また、圧力計の寿命についての記録には、80年使用した旧国鉄の例があるが、機種の選定あるいは使用が不適切な場合は寿命が短く、極端な場合は直ちに破損に至る。しかし、圧力計は前述したアクセサリー（機器や器具）の適切な使用により寿命を延ばすことができる。以下に、圧力計の選定について述べる。 JISB7505-1-2007による精度等級には、0. 6級、1. 0級、1. 6級、2. 5級、4. 0級の5等級が規定されている。この中で、もっとも選択範囲が広いのは1. 6級なので、 1. 6級を標準として選定を行う。システム上、要求される精度より高精度の圧力計を選定すると、無意味なだけでなく、コストを増大させる要因となる。精度の高い圧力計は、構造的にデリケートで、比較的、耐久性に欠ける。反面、熱や振動などが加わるような悪条件下で耐久性能に優れる計器は、一般的に構造は単純だが、精度的には劣る。このような点を考慮して、JIS精度等級より圧力計を選定する。なお、製造者によってはJISの級別に完全に準拠していない場合があり、0. 6級や4. 0級の製品を製作していない場合がある。一方、JISにない高精密圧力計もつくられている。圧力計の精度はブルドン管の弾性特性、管先力、内機の特性等に左右されるが、ブルドン管の設計に当たってもっとも重視されるのは弾性特性であり、材料選定ではまず弾性特性を第一に考える。しかし、変位を最大限に利用するために、一般機械構造物のように、材料の強度を高め、応力を低くすることはできない。ブルドン管は薄い板であり、腐食性流体に触れると、わずかな腐食でも性能が変わる。また、応力的にも、もっとも過酷な使用条件に晒されている。材料には特に優れた弾性性能が要求されるため、材料は限定され、測定流体に適合するかどうか厳密に調査される必要がある。一般的には、低圧用ブルドン管には黄銅、アルミブラスなどが、中高圧用にはステンレス鋼が多く使われている。万一、適合する材料がない場合は、後述する隔膜式圧力計を選定する。普通形圧力計とグリセリン入り圧力計の脈動圧耐久性試験の結果を図4. 59に示す。圧力計の選定の際の測定流体の注意事項を以下に記す。 (1)腐食性ブルドン管は比較的薄い材料から成形されているため、わずかな腐食に対しても影響は大きく、圧力計としての特性が大きく変化する。 (2)粘度ブルドン管圧力計は、圧力導入口が細穴になっており、スラリー状や粘度の高い測定流体の場合には圧力導入口が詰まり、測定不能になる場合がある。このような場合は隔膜式圧力計を使用する。なお、隔膜式圧力計は高価なので、単に重油を測定する場合などでは、シールポットで他の測定流体に置換するなどの方法も有効である。 (3)温度JISB7505–1ブルドン管圧力計では、用途として、一般形蒸気用、耐熱用、耐振用、蒸気耐振形用および耐熱耐振形用の規定があり、温度に関する分類は次のとおりである。
80℃より高温の測定流体を測定する場合は、パイプサイフォンあるいは圧力導入管などにより温度を冷却して圧力計に導入する。しかし、アスファルトや重原油など、冷却すると都合の悪い流体の場合には、隔膜式圧力計を選定する。高温の蒸気の圧力を測定する場合には、パイプサイフォン、タンクサイフォンあるいは圧力導入管などにより蒸気を冷却するとともに、水に置換し圧力計に導入する。また、測定流体や周囲温度が氷点下になる場合は、空気中の水分が凝結し霜状に圧力計を覆い、指示が読み取れないばかりでなく、内機等が凍り付き圧力計が作動しなくなるので、圧力計を保温することが望ましい。 (4)酸素の圧力測定酸素は油と接触すると発火爆発の危険がある。通常の圧力計は、油で調整・検査している可能性があるので、酸素測定の場合には必ず、禁油処理した圧力計を使用する。圧力試験器（重錘形圧力計）には油を使用するのが普通であるから、試験器を用いて禁油圧力計の調整・検査を行う際は、必ず、タンクサイフォンを使用して、測定流体を水に置換する。 (5)アンモニアの圧力測定アンモニアは銅合金を腐食するので、アンモニア用として製作された圧力計を使用する。 (6)アセチレンの圧力測定アセチレンには62%以上（規格により若干異なる）国産化の当初、1900年頃には数社であった圧力メーカーは、戦前の経済成長と軍事力強化により1930年代には100社にも達した。大手は３社といわれ、そのほとんどは中小零細企業であった。大手は高性能品を製作していた。ブルドン管圧力計産業は、当初から典型的な多品種、少中量受注生産形態産業(49)といわれ、多くの企業が中小企業の行政的扱いを受けていた。高度経済成長期の初期に、大手以外の圧力計メーカーは、工業組合が中心となり、部品の共通化、共用化を検討したが、 ー部のメーカーでは実施されたものの、その後、定着することなく解消した。かつて圧力計製造事業者は、 JIS指定工場になるために、ブルドン管、内機、圧力計組立を社内で製造する設備や能力をもつことが絶対条件であった。しかし、1980年代以降、計量法やJIS工場の規制緩和が進み、専門メーカーから部品を調達するメーカーが続出し、現在、主要部品のすべてを自社製造するメーカーは大手１社といわれている。高度成長期を境に、圧力計メーカーは、高度な生産技術による自動化、無人化を指向し、一貫生産を進める設備集約形と、部品の専門外注化を行う労働集約形、の二極化が進み、1989（平成元）年のバブル崩壊以降は、その傾向がさらに加速しているようである。設備集約形の最先端を行くメーカーでは、画像処理技術を生産ラインに使用できるようになり、巨額投資により、世界最先端の自動化設備を次々と開発している。圧力計の生産量は、一貫して著しい伸びを続けている。圧力別では低圧用の生産が多い。高圧用の生産量は、公式な生産統計がないものの、全体の数%程度と推定されている。表4. 15に、ブルドン管圧力計の全数検定が行われていた期間（1920–1951）の検定個数・不合格率を示す。若干の増減はあるが、生産個数は検定開始直後1921 (大正10）年1. 4万個から、終戦直後1947（昭和22）年33万個、2007（平成19）年900万個へと推移している。図4. 60に示す検定不合格率は、各社の技術、製造、品質管理などの向上、努力により、その後、生産量の伸びとは対照的に、大幅に低減し品質は安定した。各社の製品は、性能、品質、生産性のいずれも著しい進
歩をしている。表4. 15の検定品の内容を圧力計メーカーの過去の生産実績から推測すると、主流は、小形・汎用形圧力計と呼ばれる低圧用が主体で、圧力計全生産量のおおよそ60%程度、高圧用、超高圧用は数%程度、残りは100 φを中心とする一般用、特殊用途圧力計である。図4. 61は、日本のブルドン管圧力計の生産個数のグラフである。日本のブルドン管、および、ブルドン管圧力計の生産工程は、戦前の熟練職人による手作り一個生産から、最先端技術による連続自動化生産へと大きく進化しており、現在では世界の先端を行っている。圧力計に関係する法規はいろいろあるが、特に重要なものは、『計量に関わる法規（計量法など）』と『日本の工業製品基準に関わる法規(JISなど)』の2つである。 (1)計量に関わる法規(54)(55) ①度量衡法(57) (58) (59) 1919（大正8）年4月10日に度量衡法の改正法が公布され、法律第50号により、『計圧計（現在のブルドン管圧力計)』『浮秤』『温度計』『生糸織度検定器』『乳脂計』の5種類の計器は度量衡器から独立し、新たに『計量器』と呼ばれることになった。これにより、圧力計は計圧器として初めて法律に規定された。この改正法は大正9年9月1日に施行されているが、「計量器」に関しては大正10年1月1日に行われた。なお、この改正法では同時に圧力の単位も制定された。 1920年には、この5種類の『計量器』は国家検定の対象となり、1920年に中央度量衡検定所により検定が開始された。 ②計量法第2次世界大戦後の1951 (昭和26)年に『度量衡法』は廃止され、新たに『計量法』が公布（同年６月７日）、施行(翌年３月１日)された。『度量衡法』の廃止に伴い、 『計圧器』の名称は『圧力計』へ変更された。また、同法律により、適正な計量を統一化するための実用標準器として、『基準器』の使用が義務付けられた。『基準器』は法規制の分野だけでなく、一般製造業における計測の標準器としても用いられ、『新計量法』の施行までは、『トレーサビリティ』 (60の一環として機能した側面があった。 『トレーサビリティ』は1960年代の中頃にアメリカから紹介され、民間や国で計測標準の従事者たちの間に急速に普及して行った概念である。一時は政府機関などで盛んに議論されたが、諸般の事情により、その熱は急速に冷めて行った。しかし、『トレーサビリティ』を明確にすべしという声は止むことがなく、法律にそぐわないなどの意見もある一方、最終的には、国に義務を課すという意味を含め、計量法に取り入れられることになった。これが計量法の「計量標準制度」である。新計量法では技術と品質管理の進歩が勘案され、特定計量器の製造が届け出のみで行えるようになった。また、型式承認が必要となる対象を全ての特定計量器に拡げ、自社検査を国家検定に代用できる「指定製造事業者制度」が設けられた。現在、『圧力計』の検定対象は、車両用圧力計などに限定され、検定数は大幅に減少している。 1999 (平成11)年8月には、強制法規内の「技術基準」を定め、「基準に適合していれば認証する」という『基準・認証一括法』が制定された。これは、ISO/IEC規格との整合性を図り、同時に民間活力を取り入れるために制定されたものである。新計量法では、指定検定機関、指定定期検査機関、指定校正機関などの指定にあたる公益法人要件が撤廃され、計量供給標準について階層構造を導入するなどの改正が行われ、2001年4月から実施された。図4.62 検定証印(61) (2)日本の工業製品基準に関わる法規① JES（日本工業規格） 『圧力計』は1930 (昭和5)年3月21日に、JES（日本標準規格）第118号類別Ｂ 28に『計圧器』として制定された。この規格は現行のJIS  B7505-1ブルドン管圧力計の前身である。このJES規格はよく整備されているが、当時のメーカーの技術水準をはるかに上回るものばかりで、これをクリアすることは容易ではなかった。 ② JIS（日本標準工業規格） (a)概要1953（昭和28）年、JIS（日本標準工業規格） B 7505が制定された。JESは廃止され、『JIS』に引き継がれた。『計圧器』の名称は『計量法』と同じ『圧力計』へ変更された。JIS圧力計規格では偏心型がなくなり、新たな試験条件が加わった。 JIS規格はハードルが高く、メーカーはかなりの努力を強いられた。1980年代にはさらに規格が厳しくなったが、メーカーは技術の改善向上に取り組んだ結果、製品の性能品質が格段に向上することとなった。 1994年の改正は、国際規格との整合が大幅に実施された。 1999年にはJIS改正が行われた。OIML (国際計量法定機関）やISO（国際標準化機構）の勧告とその他国際規格の動向を受けて、許容差を最大許容差に改め、新たに『精度等級』(0.6級、1.0級、1.6級、2.5級、4.0級)が導入された。長年、圧力計の器差（精度）は、目盛分割数と１目を基準にしていたが、%で表されることになった。各精度等級は最大圧力目盛範囲（フルスパン（F. S）を百分率で表わしたものである。また、2007年の制定は、約50年振りとなる改正で、 B7505は廃止され、新たにB7505–1が制定された。ブルドン管圧力計規格の内容はそのまま規定に組み込まれ、新たに次の項目が制定された。図4.65 JISマーク表示制度（圧力計に付される） (g) 2007年JISB7505-1   アネロイド形圧力計第１部：ブルドン管圧力計2008年JISB7505-2、アネロイド形圧力計第2部:取引又は証明用−機械式JISB7505-3 アネロイド形圧力計第３部:取同年引又は証明用−電気式なお、上記の規格改正により、ブルドン管圧力計は、初めてアネロイド形圧力計と表記されることになったが、ブルドン管圧力計規格の内容は、改正前と変わらない。なお、現在、わが国でJIS化されている圧力計は次の9種である。 (1) JIS B 7307自記気圧計(2) JIS B 7505-1アネロイド型圧力計第１部：ブルドン管圧力計(3) JIS B 7505-2アネロイド型圧力計第2部：取引証明用–機械式(4) JIS B 7505-3アネロイド型圧力計第３部：取引証明用−電気式(5) JIS B 7546 (6) JIS D 5603隔膜式圧力計(7) JIS D 8201 (8) JIS E 4118 (9) JIS T 4203自動車用オイルプレッシャゲージ自動車用タイヤゲージ鉄道車両用ブルドン管圧力計血圧計この内、一般的な圧力計の規格はブルドン管圧力計だけであり、ブルドン管以外の弾性素子を用いた規格は今のところ存在しない。 JISマークは製品の適合性（信頼性）を保証するための制度で、認証取得事業者（JIS圧力計の製造者）は登録認証機関によって検査を受けなくてはならない。適合した圧力計にはJIS圧力計としてJISマークが付され、市場に供給される。 I日JISは2008（平成20）年10月1日に廃止されて新JISに移行した。同時に、1953（昭和28）年のJIS制定発足以来使用されてきたJISマークも改正された。 (1)古川浩:「塑性と加工（日本塑性加工学会誌）第37巻第431号」P1260（1996）[平成8年] (2)長野計器社史編纂委員会編:「計測から制御へ長野計器50年史」P2-3（1999）[平成11年] (3) (4) (5) JIS B7505-1 P3 (2007) [平成19年] (6)松代正三編:「工業計測技術体系」P10日刊工業新聞（1964） [昭和39年] (7)全国中小企業団体中央会：圧力計製造業経営指針P32-33（1978） [昭和53年] (8) Theorie der Rohrenfedermanometer von H. LORENZ, VDI 54 (1910), (1865-1868) [慶応1-3年] (9)全国中小企業団体中央会：圧力計製造業経営指針P35  (1978)  [昭和53年] (10)古川浩:「日本機械学会誌　第67巻第547号」 (1964)  [昭和39年] (11)長野計器（株）技術資料(12)松代正三編:「工業計測技術体系」P50日刊工業新聞（1964） [昭和39年] (13)全国中小企業団体中央会：圧力計製造業経営指針P36–38（1978） [昭和53年] (14)阿部武治:「弾性力学」P1-9朝倉書店（1991）[平成３年] (15) (株)長野計器製作所「圧力計概説　改正版」 P23-26  (1970)  [昭和45年] (16)（社）日本造船関連工業会：「ブルドン管圧力計に関する調査研究事業報告」（1961）[昭和36年] (17) (社)計量管理協会:「圧力の計測」P44 (1987) [昭和62年] (18) (社)日本造船関連工業会:「ブルドン管圧力計に関する調査研究事業報告」（1961）[昭和36年] (19) （20）圧力計品質比較審査会:「第一回圧力計品質比較審査報告」（1952） [昭和27年] (21)長野計器技術資料(22)古川浩:「日本機械学会誌　第67巻第547号」 P1175  (1964) [昭和39年] (23) (株)長野計器製作所「圧力計概説　改正版」 P13（1970） [昭和45年] (24)全国中小企業団体中央会：圧力計製造業経営指針P19-21 (1978) [昭和53年] (25)全国中小企業団体中央会：圧力計製造業経営指鉄† P91-94  (1978)  [昭和53年] (26)日本産業技術史学会:「日本産業技術史事典」 P85–86（株）思文閣出版（2007） [平成19年] (27)長野計器社史編纂委員会編：「計測から制御へ長野計器50年史」P. 2（1999） [平成11年] (28) （29)松代正三編:「工業計測技術体系」P66日刊工業新聞（1964）[昭和39年] (30)全国中小企業団体中央会：圧力計製造業経営指針P301-303（1978） [昭和53年] (31) (株)長野計器製作所「圧力計概説　改正版」 (1970)  [昭和45年] (32) (34)松代正三編:「工業計測技術体系」P67日刊工業新聞（1964） [昭和39年] (35)福本保、山崎親康「計測第11巻8号　振動による圧力計の破損(1) 」P468-473 (1961) [昭和36年] (36)全国中小企業団体中央会：圧力計製造業経営指鉄† P38-39  (1978)  [昭和53年] (37)両角宗晴:「歯車の基礎と測定」(株)誠文堂(1962) [昭和37年] (38)会田俊夫:「歯車の技術史」開発社（1970）[昭和45年] (39)福本保、山崎親康「計測第11巻第10号」振動による圧力計の破損（2）」P595-603 (1961) [昭和36年] (40) (41)仙波正荘:「小形歯車」日刊工業新聞社(1969) [昭和44年] (42) (43) (44) JIS B 7505-1 (45)全国中小企業団体中央会：圧力計製造業経営指針P96–98（1978） [昭和53年] (46) JIS B7505-1 (47)長野計器技術資料(48) (社)計量管理協会:「圧力の計測」、P47、コロナ社（1987） [昭和62年] (49) （50）全国中小企業団体中央会:「圧力計製造業経営指針」P18（1978）[昭和53年] (51)全国中小企業団体中央会:「圧力計製造業経営指針」P18-19（1978） [昭和53年] (52)経済産業省:「経済産業政策局調査機械統計」 (1978–1989)  [昭和53–平成元年] (53)経済産業省:「経済産業政策局調査統計部資料機械統計月報集計表」(1991-2006) [平成3-18年] (54)経済産業省:「計量制度検討小委員会報告書」 (2008)  [平成20年] (55)経済産業省:「計量単位について」 (2005)  [平成17年] (56)計量研究所:「計量標準小史」P28 (2003) [平成15年] (57)農商務省工務局中央度量衡器検定所：「度量衡比較表」（1911） [明治44年] (58)權度検定所:「計量器（電気計器ヲ除ク）検定心得集　第二編計圧器」（1939） [康得6年] (59)日本度量衡協会「度量衡法」（明治42年法律第四号、大正10年法律改正） (1924)  [大正13年] (60)粟田良春「計測と制御　第32巻第8号　新計量法の認証制度とトレーサビリティ制度」(1993) [平成5年] (61)新計量法(1996) [平成８年１月１日施行] (62) （63）経済産業省提供資料（2008) [平成20年]
世界で初めて圧力計測を行ったのは、気圧計を発明したトリチェリである。その後、圧力計の歴史上、特に重要な4つの圧力計である『液柱形圧力計』『重錘形圧力計』『アネロイド形圧力計』『エンジンジケータ』が発明された。構造原理を異にするこれらの圧力計の基本的事項については第３章と第４章で述べた。それを基に、特に高度経済成長期に、数多くの圧力計が産業界の要求により開発された。すでに製造されていないものもあるが、現在の圧力計の発展に多大な影響を与えた開発製品の一部を本章で紹介する。トリチェリによって発明された水銀液柱形気圧計は運搬に適さないなどの理由から、その後、フランスをはじめイギリスなどのヨーロッパで新たな気圧計が研究され発明された。しかし、精度に関心が払われた形跡はなく、気圧計の精度は上がらず、地図製作者や測量者は不正確な気圧計に不満を抱いていた。そんな中、七年戦争の後、軍事測量や国土調査の必要性が増し、また、アルプス登山が流行するなどして、精密な気圧計の需要が急増した。スイスの登山家で自然哲学者であったJ. A. ドリュック(Jean-AndoreDoluc, 1727-1817)は1770年頃、0. 01インチの精度をもつ携帯用気圧計を考案し、人々から革命的と絶賛された。フランスでは、旧体制から革命期のナポレオンの時代に入り、器具職人は近代化への道を歩み出すことになった。そのー人がN.フォルタン(Nicolas Fortin 1750-1831)である。フォルタンが考案した気圧計は「フォルタン形図5.1 フォルタン形水銀気圧計構造図49水銀気圧計」と呼ばれ、精度0. 002インチまたは0. 1mmまで読み取れる、19世紀の標準的な気圧計となった。フォルタン形気圧計は図5.1に示すように、下部に水銀溜め（皮袋）があり、この中に水銀を充満したガラス管を挿入して、ガラス管の頭頂部を「トリチェリの真空」とする。大気圧の変化は通気皮を通して水銀柱の水銀の基準面で受圧する構造となっている。基準面の設定は、象牙針の先端が水銀溜りの水銀の表面に接触することにより得られる。大気圧の値（水銀柱の高さ）の測定は、上部の本尺目盛1mmHgをバーニヤで読み取る。一般用は1/10mmHg、標準用は1/20mmHgのものが使用された。一般的な目盛範囲は650 ～ 820mmHgである。精度の高いフォルタン形水銀気圧計は気象庁の基準気圧計として、圧力メーカーなどでも1940年前後から、低圧の精密測定として、長年用いられていたが、全長が長く重いため運搬に適さず、衝撃、傾斜に弱く、高価で、しかも、室温が安定していること、測定に熱練を要すること、等の条件を必要することから、圧力計メーカーでは1980年頃には使用されなくなった。気象庁でも、フォルタン形の内部に用いられる象牙針が政治的問題へ発展し、2005年から象牙を使用しない（別材料への移行）ことが決定され、さらに、気象の自動観測、無人観測にはフォルタン形が適さないため、別の気圧計を正式な基準気圧計として採用することが決まり、この時点でフォルタン形基準気圧計は基準器として使用されないこととなった。気象庁は、新たな気圧計として、1982年から円筒振動式気圧計を、1995年からシリコンを用いた電気式気圧計を採用している。 ②サーボマノメータ✅サーボマノメータは、元来、外国で生産されていた。液面の高さを電気的量として検出し、この出力信号により制御装置および検出器を作動させて、自動的に位置定めを行うものである。この方式には単管式とＵ字管式の2種類ある。下の写真と同じタイプはもう生産されていないが、現在では、この構造の一部を応用したものが製造されている。高度経済成長期以降の高精度化、高圧化、およびエアピストンゲージの実用化開発など、重錘形圧力計の進歩は著しく、特に近年、超高精度の超高圧重錘形圧力計が開発されている。2000年に製造された「1GPa重鍾形圧力標準器」（図5. 4）は、開発に数千万から億単位が投じられ、再現性30PPM、不確かさ100PPM、と、従来の20倍の高精度を実現した国家標準に準ずる世界最高水準の自動圧力標準器である。図5.4  1GPa重鐘形圧力標準器   2000年長野計器（株）提供下の写真（図5. 5）は約70年前につくられた同じ標準器である。両者を比較すると、技術の発展は歴然で、興味深い。図5.5 満州国政府納入品 特高圧力計器検定器1500Kg/cm² 1941年 商工省中央度量衡検定所(株)右下精器製造提供アネロイド形圧力計の開発は、高度経済成長期以降、新たな産業の誕生と関連して進展した。下表は、各産業分野とその主要な用途を示したもので、すべてアネロイド形圧力計の開発製品である。
注記(※）特に、高度経済成長期以降に圧力計が使用された新しい産業と用途(◎)マーキングシステム:原子力発電所用に使用する圧力計を対象として、その主要材料について、原材料（溶解炉から）から完成までの全工程を、個別に追跡できるようにマークを付したシステム表5. 1には特殊用途、防衛省関係、航空、宇宙産業などは含めていない。以下にアネロイド形圧力計の開発製品の分類の一部を掲載する。この分類表は長野計器提供の資料を参考に作成した。 （※）の「特殊圧力計」の名称は、現在、用いられていないが、ここでは、「一般圧力計」に対して使用した。また、圧力計には、電源を“ON”する電気接点をもつ「圧力スイッチ」があり、接点付で指示機構をもつものを「圧力計」、接点付で指示機構をもたないものを「スイッチ」と呼ぶ。次に、その開発製品の一例を紹介する。図5. 7に微圧計の構造の一例を示す。弾性素子には、ブルドン管の代わりにベローズ、またはチャンバ等が使用される。内機には摩擦の小さい、軽駆動する精密用のものが用いられることがある。 ②双針圧力計双針圧力計は図5. 8に示すように、同一計器内で二か所の圧力が同時に測定できる圧力計である。ブルドン管が二個存在するが、相互関係はない。 ③精密圧力計精密圧力計は、一般圧力計の精度（± 1. 6%）より、高精度の圧力を必要とする場合に用いられる。例えば、図5.8 双針圧力計99 100 φ 1948年頃(車輌用)、1964年(新幹線用)図1.6を参照①微圧計ー般圧力計の校正用マスターゲージ、圧力スイッチのマスターゲージ、実験用途などで精密な圧力測定が必要な場合などである。用いる弾性素子は圧力によって異なる。精密圧力計の精度としては、± 0. 1 ～ 0. 25%のものが製造されている。は、食品衛生上、有害でなく、また、分解、洗浄、乾燥等にも支障ないものであること(e)使用する食品の性状、使用条件、用途などを考慮して、圧力計が設計されていること②差圧計(10) ー般圧力計は大気圧を基準とした圧力、すなわち、ゲージ圧を測定するものであるのに対し、差圧計はある特定の2か所の圧力の差を測定する。常に一方の圧力が完全真空の状態である場合には、一般的に差圧計とは呼ばず、絶対圧力計と呼ばれる。用途は、密閉タンクの液面検出・差圧流量計・ストレーナの目詰まり検出等である。 ②接点付圧力計図5.9  300 φ精密圧力計1958年 長野計器（株）提供構造面の特徴は以下のとおりである。 (a)圧力弾性素子は高精度、高駆動力のブルドン管、チャンバ等であること(b)内機は摩擦を極力減少させた高精密なものであること(c)温度誤差を減少させるために、内蔵された温度補正装置、恒弾性材料の弾性素子を使用すること(d)目盛板が大きく目盛分割が多いこと（1000分割目盛板、指針を約2回転させるタイプもある） (e)ミラー付目盛板があること（示度読み取り時の視差（パララックス）を取り除くため） ④サニタリ圧力計図5.10サニタリ圧力計　1989年　長野計器（株）提供サニタリ圧力計の弾性素子にはブルドン管が用いられる。この圧力計は、衛生的配慮が要求される食品や医療関係等に用いられ、接液部にはステンレス鋼が使用される。また、接液部の洗浄性を良くするために次の様な設計的配慮が必要とされる。 (a)接液部の段差やデッドゾーンを少なくし、表面が平滑に仕上げられていること(b)接液部が洗浄しやすい構造であること(c)圧力計の取付け、取外しが容易にできる構造であること(d)圧力計の使用材料、接合部、パッキン類などにー般圧力計と同様、圧力の指示をすると同時に、ある圧力（設定圧力）において、電気接点を開閉し、警報信号や制御信号を発する圧力計である。接点には、マイクロスイッチ・コンタクトスイッチ・光電スイッチなどが使用されるが、最も多く使用されているのはマイクロスイッチである。接点開閉機能のみで指示機構のないものを圧力スイッチという。従って、接点精度・耐振性等の接点性能を最重要視して設計されている。また、労働安全衛生法関連の法令により、爆発性ガス等の危険のある雰囲気の工場・施設で圧力スイッチを使用する場合は、防爆構造の圧力スイッチの設置が義務付けられている。 ⑧隔膜式圧力計（シール式圧力計）隔膜式圧力計（シール式圧力計）は、測定流体とブルドン管とを薄板で成形されたダイアフラムで仕切り、内部に圧力伝達用の液体が封入された構造で、測定流体が直接圧力計内部に入らないようにしたものである。ダイアフラムあるいは受圧部を構成するフランジについては、ブルドン管のように優れた弾性特性が要求されないので、設計の自由度が広がる。そのため、さまざまな材質を選定することができ、測定流体に応じた仕様のものを製作できる。隔膜式圧力計の主な用途は以下のとおりである。 (a)腐食性測定流体の場合(b)高粘度測定流体の場合(c)沈殿物・異物を含んだ測定流体の場合(d)温度が低下すると粘度が著しく高くなったり固まったりする測定流体の場合この圧力計は隔膜式圧力計と同様、ダイヤフラムで測定媒体がブルドン管に入らないように仕切った構造で、直結形（図5. 15）と隔測形があり、ダイアフラムの直径が小さく、高温下での溶融状にある物質、または、常温下での高粘度流体の圧力測定に用いられる。 ⑩防爆形接点付圧力計(16) (17) (18)電気接点を内蔵したもので、指示機構を有している。防爆形は、危険なガスの雰囲気で使用されるため、構造規定が厚生労働省で定められ、それに基づいて設計される。製品は（独）産業安全研究所で爆発試験などが行われ、形式認定された後、生産に入る。エンジンインジケータにはさまざまな製品が開発されているが、ここでは、1952年に長野計器で開発されたF1形インジケータ（ファンポロとも呼ばれた）について記す。このインジケータは現在では製造されていないが、開発当時、画期的な製品とされ、技術史上、重要であるので、ここに取り上げる。図5.18吸入圧および低圧指圧線図採取装置付F1形インジケータの受圧部内にある2個の互いに接近する弁座に挟まれた１枚の薄板の片側に機関の気筒圧力をかけ、他の側に圧縮空気を送ると、両者の圧力が等しくなる。そのとき、薄板は他方の弁座に移動する。内蔵されている高圧誘導発生装置の1次側回路を断続して二次側に高電圧を発生させて、記録ペン（電極）と機関のクランク軸に直結して回転する円筒との間に、火花（スパーク）を発する。その火花が回転円筒に巻きつけられ、表面に特殊処理をほどこした記録紙上にスパークスポットをつける。 F1インジケータは、最高圧力20、40  、60  、80 kg/cm²の4種類がつくられた。このインジケータは、遠隔測定（10m）やブラウン管にP − V指圧線図を描かせるもの、その他当時としては画期的なもので、特許庁長官奨励賞その他を受賞している( ²² )。性能は優れていたが、大型で重く、運搬や移動取り付けは不便であった。その後、新たな実験装置的電気式インジケータの開発により、小型化、高性能化が進み、F1インジケータは1970年代まで販売された後、製造廃止された。 (1) （社）計量管理協会:「圧力の計測」 P25–26  コロナ社（1987） [昭和62年] (2)気象庁:「気象観測の手引き」P33–34 (1998) [平成10年制定、平成19年改定] (3)同上 P72 (4)  (5) (株)安藤計器製工所提供(2005) [平成17年] (6) （7) （社）計量管理協会：「圧力の計測」P27–28コロナ社（1987） [昭和62年] (8) （9)長野計器技術資料(10)労働省産業安全研究所:「産業安全研究所技術指針工場電気設備防爆指針(ガス蒸気防爆) (1979) [昭和54年] (11) (12) (13)長野計器技術資料(14) (社)計量管理協会:「圧力の計測」P49　コロナ社（1987） [昭和62年] (15)長野計器技術資料(16)労働省産業安全研究所:「産業安全研究所技術指針　工場電気設備防爆指針（ガス蒸気防爆） (1979)  [昭和54年] (17) (独)産業安全研究所:「産業安全研究所技術指針工場電気設備防爆指針(国際規格に整合した技術的基準対応　2006） (2006)  [平成18年] (18)（社）産業安全技術協会:「防爆構造電気機械器具　型式検定ガイド（国際規格に整合した技術的基準関係）」（1996）［平成8年］ (19)長野計器技術資料(20) (21) (株)長野計器製作所「圧力計概説　改正版」 P89-91  (1970) (昭和45年) (22)長野計器社史編纂委員会編:「計測から制御へ長野計器50年史」P. 28（1999）[平成11年]
世界で初めて科学的な圧力計測を行ったトリチェリは17世紀に「水銀気圧計」を発明した。その後、「水銀気圧計」は『液柱形圧力計』へと発展し、高度、気象、医療（血圧）、産業の各分野の発展に多大な貢献を行った。また、『重錘形圧力計』は『液柱形圧力計』とともに、圧力標準器として重要な役割を果たし、ブルドン管圧力計同様の歴史をもつ『エンジンインジケータ』は用途が限定的だが、ワットの蒸気機関の開発実用化に寄与し、世界の近代工業化を進展させた。しかし、産業界でもっとも使用されている圧力計は『アネロイド形圧力計』に分類される「ブルドン管圧力計」である。そこで、今回は「ブルドン管圧力計」に焦点を当て、その誕生から現在までの軌跡を追った。その起源は、フランスのブルドンがブルドン管を発明して特許を取得した1849年に遡る。 ー方、わが国で初めて圧力計の国産化を行ったのは、近代工業化が始まった明治時代の1896年に和田計器製作所を創業した和田嘉衡である。初期の圧力計は一般圧力計としての用途が中心で、「黄銅板を用いたブルドン管」による低圧用であった。その後、「丸棒の切削加工によるブルドン管」を用いた高圧用が開発され、その製造は、少量ながら、1960年頃まで続いた。本調査では、初期のブルドン管には使用できる管が開発されておらず、職人の手で、薄い金属板から管がつくられていたことが明らかとなった。戦後まもなく、鉄道業や造船業などで、圧力計の信頼性を疑問視する声が高まり、官主導のもと、産官学による膨大な調査研究が行われ、これを機に、ブルドン管理論の研究はさらに進んだ。また、その頃、ブルドン管に使用する「黄銅管材」と「ステンレス鋼管材」が相次いで開発され、それまでの「板材」や「棒材切削加工」によるブルドン管の製造工程は、「管材」を用いたものへと一変した。しかも、その移行により、圧力が国産化当初の低圧（推定2MPa程度）から高圧へと向上し、検定時の不良率が大幅に改善されるなど、圧力計の技術、品質、生産性、信頼性は飛躍的に向上した。高度経済成長期には新産業が勃興して技術イノベーションが起こり、コンピュータ時代が到来したが、ブルドン管圧力計は高圧、超高圧（1GPa）の実現など、新たな産業ニーズに対応しながら、今なお、技術を向上させ、その用途を拡大し続けている。加えて、製造現場では、圧力計製造全般の機械化と自動化が加速している。 『ブルドン管圧力計』は、ブルドンの発明した構造原理を土台にして、さまざまな開発・改良が続けられている。外観からはわからないブルドン管技術の発展の変遷は、主に製造工程につくり込まれており、非常に専門的である。本報告では、『ブルドン管圧力計』の構造や技術基準を示すJIS規格（B7505）を参考に調査を行った。各社の規格も、このJIS規格を基に発展している。また、1980年代に市場に登場し、急成長を遂げている「工業用圧力センサ」は、最新半導体技術を応用したものである。自動車産業向けなど、新たな用途を拡大する「工業用圧力センサ」は、将来の圧力計測のーつの方向性を示していると思われ、今後、調査対象となることを期待したい。今回の資料調査では、高度成長期以前の資料が企業に散逸、あるいは、ほとんど残されていないことが明らかとなった。伝統ある企業であれ、確実に世代交代は進んでおり、歴史を紐解くのは容易ではなかった。また、調査の過程では、わが国のもの作りの現場で行われていた、伝統的な技術や技能の育成や継承が、時代の変遷とともに著しく薄らいでいることを痛感せずにはいられなかった。とはいえ、本調査では非常に多くの知見を学ぶことができ、大変に有意義であった。改めて、この機会をいただいたことに感謝したい。なお、系統化調査や所在調査を進めるに当たっては、関係機関、団体、ユーザー、工業会、メーカー各社、関係各位から多大なご協力を賜った。特に、本調査のために、板ブルドン管の試作、および、所在調査票の作成や提出などで、一部の方々にはご面倒をお掛けしてご協力をいただいた。施設名、御芳名のみの記載となるが、下記の方々には心から感謝申し上げたい。なお、紙面の都合により、今回取りまとめた報告書には、その一部しかご紹介できなかったことをお許し願いたい。独立行政法人産業技術総合研究所小畠時彦、小島孔、小路方誠日本圧力計温度計工業会　兵田善男、市川由雄社団法人日本計量振興協会社団法人日本計量機器工業連合会旭計器工業株式会社　楠輝雄、藤本正文、渡辺弘株式会社荏原計器製作所中村進、中村徳二株式会社岡田計器製作所 國澤俊一大林計器製造株式会社　辻典子、辻義和オムロンヘルスケア株式会社北村陽子株式会社草場計器製作所西野寧一株式会社木幡計器製作所木幡喜久恵、木幡巌有限会社高橋製作所高橋昭夫、高橋正司東京計器株式会社　田中伸幸東京計器株式会社、長野計器株式会社大房二郎、宮川重一、宮坂久吉東京航空計器株式会社田口豊、前田誠二、住野匡、畦田親治、木村秀一東京精密管株式会社　三木高雄東洋計器興業株式会社　藤原勉長野計器株式会社宮下茂、塩入久徳、田村位、武重剛、穂刈茂徳、浅川供雄、中村真平、坂田信、山浦能人長野計器株式会社　株式会社ナガノ計装　小川重光西計器工業株式会社　西清志株式会社日立製作所菊入理、田村耕一右下精器製造株式会社　右下誠一山本計器製造株式会社　山本信太郎
国立科学博物館技術の系統化調査報告 第15集平成22(2010)年3月30日■編集　独立行政法人　国立科学博物館産業技術史資料情報センター (担当：コーディネイト・エディット永田宇征、エディット大倉敏彦・久保田稔男) ■発行独立行政法人国立科学博物館〒 110-8718　東京都台東区上野公園7-20 TEL：03-3822-0111 ■デザイン・印刷 株式会社ジェイ・スパーク