ポンプを設置して試運転のとき、ポンプが正規の圧力を出しているかどうか確認する必要があったり、使い始めて数年経過してポンプの圧力がどの程度低下しているかを確認したりすることがあります。 この場合、ポンプの吸込圧力と吐出し圧力を測定すると、ある程度正規の性能に対する低下度合を推測できます。

圧力を測定する際に、吸込側の圧力計と吐出し側の圧力計の中心が、図2-3-1に示すように取付け高さが同じ場合と図2-3-2に示すように取付け高さがhgだけ異なる場合、ポンプは同一の圧力を発生しているとすると、それぞれの圧力計の読みはどうなるでしょうか。

図2-3-1：圧力計の取付け高さ

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図2-3-2：圧力計の取付け高さが異なる場合

答えの前に、圧力計の高さが異なる場合の読みの違いを考えてみましょう。 図2-3-3に示すように、大気開放で内周の底面積が1cm²の円筒に水を入れ、全液面高さH=100cmとし、更に高さの異なる位置に4個の圧力計を取り付けます。 4個の圧力計はそれぞれ「圧力計1から4」とし、取り付ける高さを水面から下に「H1からH4」とし、H1=20cm、H2=40cm、H3=70cm、H4=90cmとします。 この状態において、圧力計1から4の読みはどうなるでしょうか。

図2-3-3：4個の圧力計の読み

圧力とは「単位面積に垂直方向に働く力」と定義されています。つまり、水の力すなわち水の質量を計算して底面積で割ると圧力が計算できるのです。 水の密度ρ=1.0 g/cm³として、それぞれの圧力計の高さにおける水の質量を計算して表2-3-1に示します。 この質量が各圧力計の高さにおける断面に働き、圧力はその断面積1cm²に作用するので、

（圧力 g/cm²）＝（水の質量g）÷（断面積1cm²）

となります。各圧力計の圧力も同表に示します。

表組

	圧力計1	圧力計2	圧力計3	圧力計4
水の質量	20	40	70	90
圧力ｇ/cm²	20	40	70	90
圧力kｇ/cm²	0.02	0.04	0.07	0.09

表2-3-1を見ると、水面からの高さが圧力になっていることがわかります。 たとえば、圧力計1の深さは20cmなので、圧力は20g/cm²になっています。 圧力計1と圧力計2を比べると、圧力計2は圧力計1よりも20cmだけ下になっていて、圧力も20g/cm²だけ高くなっています。 逆に言うと、圧力計1は圧力計2よりも20cmだけ上になっていて、圧力も20g/cm²だけ低くなっています。つまり、圧力計の読みは、圧力計の取付け位置が上方になるほど低くなり、その読みは垂直高さ分だけ低くなるのです。

ここでは、円筒内周の底面積を1cm²にしましたが、底面積はいくらでもよいのです。底面積が大きければ、水の質量も多くなりますが、圧力は断面積で割るので同じになるのです。

次に図2-3-4を見てください。圧力計1と同じ高さに圧力計5を取り付け、円筒と圧力計をつなぐ枝管の中は水を充満します。円筒からの取出し口は圧力計4と同じH4=90cmです。このとき、圧力計1と圧力計5の読みはどうなるでしょうか。 結論をいうと、同じになります。つまり、圧力計の読みは、圧力計の取出し高さには無関係に、圧力計の高さによるのです。

図2-3-4：2個の圧力計の読み

さて、最初の質問の答えです。図2-3-1および図2-3-2において、ポンプの運転点が変わらないとすれば、ポンプ吸込側の圧力計は両者で読みは同じになります。 ポンプの発生する圧力も同じなので、図2-3-1の吐出し側の圧力計は吸込側の圧力計の読みに、ポンプの発生する圧力を加えた読みになります。 一方、図2-3-2の吐出し側の圧力計の読みは、図2-3-1の吐出し側の圧力計の読みからhgを圧力に換算した値を引いた読みになります。

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