静水圧測定

Manuel Boller-Berger
13. 4月 2021

水位測定

近年、水位の監視は多くの用途や産業分野、さらには私たちの生活に欠かせない基本的な要素となっています。

たとえば、私たちが利用する飲料水の多くは地下水に由来しています。水不足はもはや途上国だけの問題ではなく、技術的に発展した国々においても現実的な課題となっています。気候変動、森林火災、氷河の融解、そしてそれに伴う世界的な海面上昇は、地下水資源を適切かつ計画的に管理する必要性を強く示しています。

また、油類などの液体を貯蔵するタンクや密閉容器における水位監視は、コスト管理の観点からも非常に重要であり、盗難防止対策としての役割も果たします。センチメートル単位で正確な水位を把握することで、運用コストの大幅な削減につながります。さらに、無線モジュールを追加することで、水位があらかじめ設定した閾値を下回った際に、自動的に発注処理を行うことも可能です。

電子式水位測定として最も一般的に用いられているのが、静水圧測定です。

静水圧とは

静水圧とは、重力の作用により、静止した液体または気体の内部に生じる圧力のことです。流体はその質量によって下層に自重を及ぼします。媒体の種類や流体が流動しているかどうかは影響せず、流れによって生じる動圧は測定対象となりません。

静水圧は、開放型（大気開放）容器や自然水域だけでなく、加圧または減圧された密閉タンク内でも測定することが可能です。いずれの場合も、実際の水位は周囲の圧力を考慮して算出されます。密閉容器では、液体上部に閉じ込められた気体の圧力も考慮する必要があり、通常はタンク側面に取り付けた第2の圧力トランスミッタで測定されます。

周囲の圧力を考慮した静水圧測定

周囲の圧力を考慮した静水圧は、以下の式で表されます：

p(h, p₀) = ρ * g * h + p₀

この式は、開放された水域や、容器内で静止している液体に適用されます。密閉タンクでは、p₀（上部圧力）を考慮するために差圧測定が用いられます。一方、開放環境において周囲の圧力を補正する場合は、ゲージ圧プローブやAA（絶対圧‐絶対圧）方式の測定技術が使用されます。

インターネットによる遠隔データ伝送

地下水位や屋外の開放水域における水位監視では、測定ポイントが遠隔地にあり、アクセスが困難なケースも少なくありません。こうした用途に向けて、KELLER Pressureでは、短距離無線インターフェースを備えたレベルロガーや、GSM通信やインターネットを介してデータを遠隔送信できるレベルロガーを提供しています。