圧力・流量・揚程の単位と読み方の一問一答

解説
「M（メガ）」は10の6乗（100万）、「k（キロ）」は10の3乗（1,000）を表す接頭語です。
したがって、1MPa＝1,000,000Pa＝1,000kPa となります。
屋内消火栓の放水圧力0.17MPaは170kPa、0.25MPaは250kPaと言い換えることができます。

他の選択肢が誤りである理由
・「1MPa ＝ 100kPa」は誤りです。100kPaは0.1MPaです。1MPaの10分の1にしかなりません。
・「1MPa ＝ 10,000kPa」は誤りです。10,000kPaは10MPaです。1MPaの10倍になってしまいます。
・「1kPa ＝ 1,000MPa」は誤りです。kPaとMPaの大小関係が逆です。1kPaは0.001MPaです。

覚え方のポイント
「k＝千、M＝百万」。MPaとkPaの間は1,000倍。0.17MPa＝170kPa、0.35MPa＝350kPaと、すぐに言い換えられるようにしておきましょう。

解説
水の圧力は、密度ρ×重力加速度g×深さh で求めます。
1,000kg/m³×9.8m/s²×10m＝98,000Pa＝98kPa≒0.1MPa となります。
このことから「水柱10m（10mの水頭）は約0.1MPa」という関係がよく使われます。ポンプの揚程と圧力を換算するときの基本になります。

他の選択肢が誤りである理由
・「約0.01MPa」は誤りです。約0.01MPaは水深約1mの圧力です。桁を1つ小さく見積もっています。
・「約1MPa」は誤りです。約1MPaは水深約100mの圧力です。桁を1つ大きく見積もっています。
・「約10MPa」は誤りです。約10MPaは水深約1,000mの圧力で、桁が2つ違います。

覚え方のポイント
「水頭10m ≒ 0.1MPa」。この換算を覚えておくと、「放水圧力0.17MPa＝水頭約17m」のように、圧力と高さを自由に言い換えられます。

解説
1m³は1,000Lです。したがって、130L÷1,000＝0.13m³ となり、130L/minは0.13m³/minです。
ポンプの吐出量や水源の水量の計算では、Lとm³が混ざって出てくるため、この換算を確実にできることが大切です。

他の選択肢が誤りである理由
・「1.3m³/min」は誤りです。1.3m³/minは1,300L/minで、10倍の量になってしまいます。
・「13m³/min」は誤りです。13m³/minは13,000L/minで、100倍の量です。
・「0.013m³/min」は誤りです。0.013m³/minは13L/minで、10分の1の量です。

覚え方のポイント
「1m³＝1,000L」。Lからm³へは1,000で割る、m³からLへは1,000を掛けます。

解説
揚程は、ポンプが水に与えるエネルギーの大きさを、水を押し上げることのできる高さ（水頭）に換算してm（メートル）で表したものです。
消火設備のポンプでは、実際に水を持ち上げる高さ（実揚程）に、配管やホースの摩擦損失、ノズルで必要な放水圧力を高さに換算したものを足して「全揚程」を求めます。
水頭10m≒0.1MPaの関係を使えば、揚程を圧力に言い換えることもできます。

他の選択肢が誤りである理由
・「揚程は、ポンプが1分間に送り出すことのできる水の体積を表す」は誤りです。1分間に送り出す水の体積は「吐出量」で、L/minやm³/minで表します。
・「揚程は、ポンプの電動機が消費する電力の大きさを表している」は誤りです。電動機が消費する電力は「動力」や「出力」で、kWで表します。
・「揚程は、ポンプの吸込口と吐出口の内径の差をmmで表している」は誤りです。揚程は内径の差ではありません。ポンプが水を押し上げられる高さです。

覚え方のポイント
ポンプの3つの数値は「吐出量（どれだけ・L/min）」「揚程（どの高さまで・m）」「出力（どれだけの力で・kW）」。この3つを区別できることが製図・計算問題の出発点です。

解説
ゲージ圧力は、大気圧を0として測った圧力で、一般の圧力計が示す値です。
絶対圧力は、完全な真空を0として測った圧力です。
そのため「絶対圧力＝ゲージ圧力＋大気圧（約0.1MPa）」となります。消火設備の放水圧力などは、ふつうゲージ圧力で表します。

他の選択肢が誤りである理由
・「絶対圧力 ＝ ゲージ圧力 － 大気圧」は誤りです。大気圧を引くのは逆です。絶対圧力の方が、大気圧の分だけゲージ圧力より大きくなります。
・「ゲージ圧力 ＝ 絶対圧力 ＋ 大気圧」は誤りです。ゲージ圧力は絶対圧力から大気圧を引いたものです。大気圧を足すのではありません。
・「絶対圧力 ＝ ゲージ圧力 × 大気圧」は誤りです。圧力どうしは足し引きの関係で、掛け算にはなりません。

覚え方のポイント
「絶対＝ゲージ＋大気」。圧力計の針が0のときでも、実際には大気圧（約0.1MPa）がかかっています。

解説
圧力は、面に垂直に加わる力を、その面の面積で割ったもの（単位面積あたりの力）です。
1Paは、1m²の面に1N（ニュートン）の力が加わるときの圧力で、1Pa＝1N/m² です。
1Paはとても小さい圧力なので、消火設備ではkPaやMPaを使います。

他の選択肢が誤りである理由
・「1m³あたりに1kgの質量があるときの圧力」は誤りです。1m³あたりの質量は「密度」で、単位はkg/m³です。
・「1秒あたりに1Jの仕事をするときの圧力」は誤りです。1秒あたりの仕事は「仕事率（動力）」で、単位はW（ワット）です。
・「1mあたりに1Nの力が加わるときの圧力」は誤りです。圧力は面積あたりの力です。長さ1mあたりの力ではありません。

覚え方のポイント
「Pa＝N/m²（面積あたりの力）」「W＝J/s（時間あたりの仕事）」「kg/m³（体積あたりの質量＝密度）」。分母が何かで区別しましょう。

解説
電力量（kWh）＝電力（kW）×時間（h）です。
1時間（1h）で7.2kWhを消費したのですから、電力は7.2kWh÷1h＝7.2kW となります。
kWは「1秒あたりの仕事（エネルギー）の大きさ」、kWhは「使ったエネルギーの総量」と区別しましょう。

他の選択肢が誤りである理由
・「0.72kW」は誤りです。0.72kWでは、1時間の電力量は0.72kWhにしかなりません。
・「72kW」は誤りです。72kWでは、1時間の電力量は72kWhになります。
・「3.6kW」は誤りです。3.6kWでは、1時間の電力量は3.6kWhです。1kWh＝3,600kJという換算の数字に引きずられた誤りです。

覚え方のポイント
「kW＝電力（勢い）」「kWh＝電力量（総量）」。電力量÷時間＝電力、と割り算で戻せます。

解説
2.6m³は2,600Lです。
2,600L÷130L/min＝20min となり、2.6m³は放水量130L/minで20分間放水できる量です。
屋内消火栓設備の水源の水量は、このように「放水量×20分」を基本に定められています（2号消火栓：60L/min×20分＝1.2m³）。

他の選択肢が誤りである理由
・「10分間」は誤りです。10分間では1,300L＝1.3m³にしかなりません。
・「15分間」は誤りです。15分間では1,950L＝1.95m³です。
・「30分間」は誤りです。30分間では3,900L＝3.9m³になります。

覚え方のポイント
水源水量は「放水量×20分×同時に使う個数（最大2）」が基本。1号：130L/min×20分＝2.6m³、2号：60L/min×20分＝1.2m³です。

解説
1MPa＝1,000kPaなので、0.17MPa×1,000＝170kPa です。
0.17MPaは、1号消火栓のノズルの先端で必要とされる放水圧力の下限の値です（消防法施行令第11条第3項）。

他の選択肢が誤りである理由
・「17kPa」は誤りです。17kPaは0.017MPaで、桁が1つ足りません。
・「1.7kPa」は誤りです。1.7kPaは0.0017MPaで、桁が2つ足りません。
・「1,700kPa」は誤りです。1,700kPaは1.7MPaで、桁が1つ多くなっています。

覚え方のポイント
MPaをkPaに直すときは小数点を右へ3つ。0.17→170、0.25→250、0.35→350、0.7→700です。

解説
常温の水の密度は約1,000kg/m³です。つまり水1m³の質量は約1,000kg（約1t）、水1Lの質量は約1kgです。
この値は、水圧（ρgh）やポンプの水動力の計算で必ず使います。

他の選択肢が誤りである理由
・「水1Lの質量は約10kgである」は誤りです。水1Lの質量は約1kgです。10kgではありません。
・「水1m³の質量は約100kgである」は誤りです。100kgでは、水1Lあたり0.1kgになってしまいます。
・「水1m³の質量は約10,000kgである」は誤りです。10,000kgでは、水1Lあたり10kgになってしまいます。

覚え方のポイント
「水1L≒1kg、水1m³≒1t（1,000kg）」。計算問題では、水の密度1,000kg/m³が前提として与えられることがほとんどです。