圧力換算の早見表｜MPa・kPa・bar・psi・kgf/cm²の換算と計算

圧力換算は、まず MPa(メガパスカル)にそろえるのが近道です。bar は MPa の数字を10倍するだけ。kgf/cm² は bar より約2%小さい単位です(1 kgf/cm² = 0.980665 bar)。工場の圧力計がふつう示すのはゲージ圧で、絶対圧はそれに大気圧(約0.1013 MPa)を足します。

この記事では、圧力の単位をお金の通貨にたとえて、最後までその話で説明します。円・ドル・ユーロが同じお金を違う数字で表すように、MPa・bar・psi も同じ圧力を違う数字で表しているだけです。

圧力とは?面積あたりにかかる力の強さ

式で書くと、次のとおりです。ここでの力は、重さによる力や、空気や油が押す力のことです。

圧力 P = 力 F ÷ 面積 A

• P:圧力。単位は Pa(パスカル)
• F:力。単位は N(ニュートン)。地球の上では、1 kg のものは約 9.8 N の力で下に引かれます
• A:力を受ける面積。単位は m²(平方メートル)

つまり、1 Pa は「1 m² の面に 1 N の力がかかったときの圧力」です。計量単位令でも、パスカルは「一平方メートルにつき一ニュートンの圧力」と決められています。

工場の空気(圧縮空気)や油の圧力も同じ考え方です。タンクや配管の中の空気が、内側の壁の1 m² あたりをどれだけの力で押しているか、を表しています。

あわせて読みたい

モーターのトルク計算をやさしく図解｜式の出どころと必要kWの出し方

N(ニュートン)と kg の関係が、トルクの計算でわかる

パスカル(Pa)と kPa・MPa:千円札と百万円の束

1 Pa がどれくらい小さいかを確かめます。A4 の紙1枚(重さを 4 g とします)を机に置くと、紙の重さによる力は 0.004 kg × 9.8 = 約0.039 N、紙の面積は 0.21 m × 0.297 m = 約0.062 m² です。割ると約0.63 Pa。紙1枚が机を押す圧力より少し大きい程度が 1 Pa です。

上から順に1000倍ずつ大きくなります。工場の空気の圧力は MPa、大気圧は kPa で書くことが多いです

単位	読み方	Pa にすると	よく出てくる場面
Pa	パスカル	1 Pa	ごく小さい圧力の差(クリーンルームの室内と外の差など)
kPa	キロパスカル	1000 Pa	大気圧(約101.3 kPa)、タイヤの空気圧、真空の度合い
MPa	メガパスカル	1,000,000 Pa	工場の空気(0.5〜0.7 MPa くらい)、油圧、配管の耐える圧力

1 MPa = 1000 kPa = 1,000,000 Pa です。ここが1000倍ずれると、10倍どころではない大きな間違いになるので、桁は毎回確かめます(⑫)。

圧力の単位は「お金の通貨」:MPa・bar・psi・kgf/cm²

工場でよく見る単位を、生まれた考え方ごとに並べます。

右の列は「1 MPa はその単位でいくつか」。数字が大きいほど、その単位の1つ分が小さいということです

単位	読み方	どんな考え方の単位か	1 MPa にすると
MPa・kPa	メガ/キロパスカル	国際単位系(SI)。N ÷ m²	1 MPa
bar	バール	ちょうど 100,000 Pa。大気圧に近い大きさの区切りのよい単位	10 bar
kgf/cm²	キログラム重毎平方センチメートル	1 kg の重さの力 ÷ 1 cm²。昔の日本の図面や圧力計に多い	約10.2 kgf/cm²
psi	ピーエスアイ	1 ポンドの重さの力 ÷ 1 平方インチ。アメリカで使われる	約145 psi
atm	気圧	海面の平均の大気圧をもとにした単位(101,325 Pa)	約9.87 atm
mmHg	水銀柱ミリメートル	水銀の柱を何 mm 押し上げるか。血圧で使う	約7501 mmHg

kgf/cm² は「キロ」とつくので、キログラム(重さ)と混ざりやすい単位です。正しくは「1 kg の物の重さが生む力(約9.8 N)が、1 cm² にかかった圧力」です。

圧力換算の早見表:MPa・kPa・bar・psi・kgf/cm²

1つ目は、左の単位の「1」が、右の単位でいくつになるかの表です。計量単位令と NIST(アメリカ国立標準技術研究所)の定義から計算し、メーカーの換算表と6けたまで一致することを確かめました。

左の列の単位の「1」を、右の各単位で表した値です。たとえば 1 kgf/cm² の行を右へ読むと、0.0980665 MPa・98.0665 kPa…となります

1 の単位	MPa	kPa	bar	psi	kgf/cm²
1 MPa	1	1000	10	145.038	10.1972
1 kPa	0.001	1	0.01	0.145038	0.0101972
1 bar	0.1	100	1	14.5038	1.01972
1 psi	0.00689476	6.89476	0.0689476	1	0.0703070
1 kgf/cm²	0.0980665	98.0665	0.980665	14.2233	1
1 atm	0.101325	101.325	1.01325	14.6959	1.03323

2つ目は、工場の空気でよく使う 0.1〜1.0 MPa を、ほかの単位で表した早見表です。

左の MPa の値を、右の単位に直した値です(psi は小数第1位、kgf/cm² は小数第2位で四捨五入)。0.9 MPa は 9 bar・130.5 psi・9.18 kgf/cm² です

MPa	kPa	bar	psi	kgf/cm²
0.1	100	1	14.5	1.02
0.2	200	2	29.0	2.04
0.3	300	3	43.5	3.06
0.4	400	4	58.0	4.08
0.5	500	5	72.5	5.10
0.6	600	6	87.0	6.12
0.7	700	7	101.5	7.14
0.8	800	8	116.0	8.16
1.0	1000	10	145.0	10.20

計算してみよう①:kgf/cm² と psi の換算係数はどこから来た?

換算係数を丸暗記していると、桁を1つ間違えても気づけません。係数がどこから来たかを1回たどっておくと、「だいたい合っているか」を自分で確かめられます。そのための計算です。

式の出どころ:②の「圧力 = 力 ÷ 面積」そのものです。力は「質量 × 重力の加速度」で出します。重力の加速度は、計量の世界で 9.80665 m/s² と決められた値(標準の重力加速度)を使います。

1 kgf/cm² = (1 kg × 9.80665 m/s²) ÷ 1 cm²

同じやり方で psi も出せます。ポンド(lb)とインチ(in)は、どちらもメートル法の値で定義されています(1 lb = 0.45359237 kg、1 in = 25.4 mm)。

• lbf(重量ポンド):1 ポンドの物が生む力
• in²(平方インチ):1 インチ × 1 インチの面積。1 in = 0.0254 m

桁の感覚も確かめます。1 kgf/cm² は「1 kg を小指の先ほどの面積に載せた」圧力で、約0.1 MPa。1 psi はそれより1けたほど小さい約0.007 MPa。工場の空気の 0.7 MPa が「約7 kgf/cm²」「約100 psi」になるのも、この大きさの関係から納得できます。

計算してみよう②:よく出る換算3題と、暗算の近道

ここでは、図面やカタログを読むときに実際に出てくる3つの場面を、⑤の表の値で解きます。

暗算でよく使う近道に「1 MPa ≒ 10 kgf/cm²」があります。計算すると、本当の値(10.1972)との差は約1.9%です。圧力計の読みの目安には十分ですが、部品が耐える圧力の上限の近くで比べるときは、近道を使わず表の値で計算します。「1 MPa ≒ 145 psi」の差は約0.03%なので、ほぼそのまま使えます。

左の近道を使ったとき、本当の値とどれだけずれるか。右の列が、その近道を使ってよい場面です

近道	本当の値	差	使ってよい場面
1 MPa ≒ 10 bar	10 bar(ぴったり)	0%	いつでも
1 MPa ≒ 145 psi	145.038 psi	約0.03%	ほぼいつでも
1 MPa ≒ 10 kgf/cm²	10.1972 kgf/cm²	約1.9%	目安。上限の近くの比較では使わない
1 bar ≒ 1 kgf/cm²	1.01972 kgf/cm²	約1.9%	目安。同じ単位とみなさない

ゲージ圧と絶対圧の違い:床から測るか、海面から測るか

私たちのまわりには、いつも空気の重さによる圧力(大気圧)がかかっています。海面の平均でおよそ 101.3 kPa(= 0.1013 MPa)です。ふつうの圧力計は、この大気圧をゼロとして目盛りを付けています。長野計器の絶対圧力計のカタログでも、「大気圧をゼロの基準とするゲージ圧を計測する通常の圧力計に対し、絶対圧力計は、完全真空状態をゼロの基準とする」と説明しています。

絶対圧 = ゲージ圧 + 大気圧(約0.1013 MPa)

同じ圧力を2通りで表しています。工場で何も書いていない「◯ MPa」は、ふつうゲージ圧です

呼び方	ゼロの基準	書き方の例	よく使う場面
ゲージ圧	まわりの大気圧	0.7 MPa、0.7 MPa(G)、psig	工場の空気・油圧の圧力計、機器の使用圧力、法令の圧力容器の区分
絶対圧	真空	0.8013 MPa abs.、psia	真空の度合い、空気が何倍に縮むかの計算、気体の計算

たとえば、空気タンクの圧力計が 0.7 MPa を指しているとき、タンクの中の空気の絶対圧は 0.7 + 0.1013 = 0.8013 MPa です。法令もゲージ圧で書かれていて、労働安全衛生法施行令では、第二種圧力容器を「ゲージ圧力0.2メガパスカル以上の気体をその内部に保有する容器」のうち内容積などの条件に当てはまるもの、としています。

計算してみよう③:0.7 MPa の空気は、何倍に押し縮められている?

コンプレッサーやエアシリンダが使う空気の量を考えるとき、「タンクの空気は、外の空気の何倍に縮められているか」を知りたくなります。ここで絶対圧を使わないと、答えが大きくずれます。

式の出どころ:温度が変わらないとき、気体の「圧力 × 体積」は一定です(ボイルの法則)。大気(絶対圧 0.1013 MPa)の空気を、絶対圧 p まで縮めると、体積は 0.1013 ÷ p 倍、つまり p ÷ 0.1013 分の1になります。

縮む倍率 = 絶対圧 ÷ 大気圧 = (ゲージ圧 + 0.1013) ÷ 0.1013

つまり、0.7 MPa のタンクに 100 L 分の空気が入っているなら、外に出すと約 790 L の空気になります(温度が同じとき)。カタログの「吐き出し空気量」や「空気消費量」が、大気圧の状態に直した量で書かれているのは、この倍率で比べるためです。

水の柱の高さで圧力を表す「水柱(すいちゅう)メートル」や、水力発電の「圧力水頭」の考え方は、同じ筆者が運営する電気と品質管理のブログ shirasusolo.net のベルヌーイの定理の記事で解説しています。

計量法で決まっている圧力の単位:kgf/cm² はなぜ消えた?

古い図面や圧力計に kgf/cm² が多いのは、昔はそれがふつうの単位だったからです。いまの日本では、計量法という法律が「取引や証明に使ってよい単位(法定計量単位)」を決めています。

上の3つは、いまも取引や証明に使える単位です。下の2つは、使える場面が限られるか、猶予の期間が終わった単位です

単位	計量法での扱い	どこに書かれているか
パスカル(Pa)・kPa・MPa	法定計量単位	計量法 別表第一
バール(bar)	法定計量単位(パスカルの十万倍)	計量法 別表第一・計量単位令
気圧(atm)	法定計量単位(パスカルの101,325倍)	計量法 別表第三・計量単位令
水銀柱ミリメートル(mmHg)	血圧・生体内の圧力の計量に限って使える	計量単位令 別表第六
重量キログラム毎平方メートル(kgf/m²。kgf/cm² はその1万倍)	平成11年(1999年)9月30日までの猶予で法定計量単位とみなされた。いまは非法定	計量法 附則第3条第3項・附則別表第三

このため、国内向けの新しい機器は MPa・kPa で表示するのが基本です。たとえば、ある流量スイッチのカタログでは、表示の単位を切り替えられる品番に「新計量法上(日本国内は SI 単位)、海外向けのみの販売」と注記しています。

一方で、海外から入ってくる機械の銘板や取扱説明書には、psi や bar がそのまま残っていることがよくあります。だから、換算の力が今も必要なのです。

電気・制御の設計者から見た注意点:圧力センサの値を PLC で直す

工場の機械では、圧力を人が読むだけでなく、PLC(機械の動きを決める小さなコンピューター)が読んで「圧力が下がったら止める」といった判断をします。そのとき、圧力センサは圧力の大きさを電流の大きさに置きかえて送ります。

式の出どころ:センサの出力は、圧力に比例する直線です。4 mA が測れる範囲の下限、20 mA が上限なので、電流のうち 4 mA を引いた分(0〜16 mA)が、圧力の範囲全体にあたります。

圧力 = 範囲の下限 + (電流 − 4 mA) ÷ 16 mA × (範囲の上限 − 下限)

次の動く図で、圧力を動かすと、7つの単位の数字とセンサの電流が同時に変わる様子を確かめてみましょう。

見てほしいのは、単位の数字はばらばらに変わっても、棒の長さ(本当の圧力)は1つという点です。そして、絶対圧だけはゼロの位置が違うので、ゲージ圧が 0 でも約0.1 MPa を指します。

あわせて読みたい

PLCとは?しくみとスキャンをやさしく図解｜リレーとの違いと点数

センサの信号を受け取る PLC が、中で何をしているかがわかる

よくある間違い:桁・2%の差・ゲージと絶対

上から、よく起きる順の目安に並べました。右の列の防ぎ方をチェックリストとして使えます

よくある間違い	起きること	防ぎ方
kPa と MPa を取りちがえる	1000倍ずれる。500 kPa を 500 MPa と書くなど	単位を毎回書く。工場の空気は 0.5〜0.7 MPa くらい、と桁の感覚で確かめる
bar と kgf/cm² を同じとみなす	約2%ずれる。上限の近くで部品を選ぶと余裕が減る	1 kgf/cm² = 0.0980665 MPa、1 bar = 0.1 MPa と分けて計算する
ゲージ圧と絶対圧を混ぜる	約0.1 MPa ずれる。空気の倍率の計算は約1割ずれる	「G」「abs.」「psig」「psia」の表記を確かめる。気体の計算は絶対圧で
psi の表示を MPa と読む	145倍ずれる。100 psi を 100 MPa と読むなど	海外の銘板は単位の文字を必ず見る。0.7 MPa ≒ 100 psi を覚えておく
近道(1 MPa ≒ 10 kgf/cm²)で上限を比べる	約1.9%甘く見積もる	上限の近くの比較は表の値で計算する(⑦)

よくある質問

まとめ:圧力の単位は通貨。MPa にそろえて、レートを掛ける

単位がそろったら、その圧力の空気を作る機械(コンプレッサー)や、圧力を測るセンサの選び方へ進みましょう。