気泡管水準器の特徴や製品の選び方について

気泡管水準器

水準器、特に気泡管水準器は高度な操作も必要なく入手も容易な測定器です。ここでは気泡管水準器について測定の原理や構造、そして購入する際に着目すべきポイントなどを紹介していきます。

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気泡管水準器とは

水準器は、「水平器」や「レベル」などとも呼ばれ、地面に対する角度を調べるのに使われる測定器です。
比較的構造や原理がシンプルなため、古くからこれに似た測定器が存在し傾斜を調べる際などに使われていました。水準器には気泡管水準器とレーザー水準器が主な種類としてありますが、ここでは特に気泡管水準器について紹介していきます。

構造

気泡管水準器の場合、構造は非常にシンプルです。一定角度を付けられた気泡管に液体と気泡を封入し、その気泡管を金属製または樹脂製のケースに取り付けています。気泡管の中にはアルコールやエーテルが入れられます。一般的なケースは直方体ですが、丸型のタイプがあるなど、用途に応じた形状の水準器が販売されています。

原理

重力の方向に対して直角の方向が水平とされ、水準器でもこの考え方のもと測定されます。
封入された液体は気泡よりも重たいため気泡の下に移動することになります。そして液体の表面には水平になろうとする力が働き、水平面においては、角度の付けられた気泡管の中で気泡が上部中央に来ようとします。気泡管には左右対称に付けられた目盛りがあり、水平面に水準器を置けば気泡が中央に来る様子が確認できます。
しかし傾斜面で測定してみると気泡が気泡管の中央から外れ、角度に応じて左右のどちらかにずれてきます。このずれの大きさから角度を測定することができ、目盛を読み取ることでその傾斜が分かるようになっています。

特徴

水準器はシンプルな測定器であるため、高精度のものであっても比較的安価に購入することができます。ただし、デジタル式のものやその他機能性の高いものだと価格も高くなってきます。使用場面に合わせた形状に作ることもでき、目盛が読み取れる程度の大きさであれば問題ないためサイズも小さくて済みます。水準器の特徴を簡単にまとめると以下のようになります。

  • 安価に購入可能
  • 測定器のサイズが小さい
  • 測定が簡単
  • 形状のバリエーションが豊富

水準器の使用場面

水準器は多くの場面で使われていますが、特に土木や建築、測量などの分野で用いられることが多いです。このように、地面と分離することのない建物などを作る場合には傾斜がどれほどなのか知る必要があるからです。水平でなければ重力の作用が建築物に対して垂直でなくなってしまいます。重力による負担が偏ってしまい安全面からしても良いものではありません。

実際に使用する場合には誤差に注意しなければなりません。基準面となる裏側が汚れていると正しく測定ができません。小さなゴミなどが挟まっているとその分傾斜ができてしまうのです。
そしてじっくりと気泡の動きを確認し読み取るようにしましょう。気泡がわずかに移動を続けているにもかかわらず読み取ってしまうことのないようにし、一回の読み取りだけでなく、水準器を180度回転させて何度か測定するようにしましょう。

水準器の選び方

水準器を選ぶときに考慮したいポイントは、形状と感度です。形状については、どのような場面でどのような測定をするかによって変わってきます。例えば丸型の場合には360度、全方位に対して傾斜を調べることができます。水平を測る気泡管とともに複数の気泡管が斜めに取り付けられ45度が測定できるようになったタイプもあります。

感度について気泡管水準器では、「気泡を1目盛り移動させるのに必要な傾斜」で表現されます。厳密には、「水平面1mに対して何㎜の高さが生じたときに1目盛り変位するのか」ということであり、「mm/m」という単位で表されます。この数値が大きいほど感度の良い製品ということになります。感度が良いとわずかな傾斜にも対応できますが測定が難しくなってきます。
サイズは200㎜、感度0.05mm/mほどの製品が扱いやすいとされています。水準器を販売しているメーカーもいくつかありますので、サイズ200㎜の気泡管水準器で比べてみましょう。

シンワ測定「ブルーレベルJr」

建築や土木、配管など様々な工事に対応でき、日曜大工等の作業にも使用できます。水平だけでなく垂直や45度の測定も可能なタイプです。

  • 精度:±1.00mm/m
  • 感度:0.35mm/m=0.0201°

エビス「プラスチックレベル」

ゴム磁石付きのため鉄骨工事などで便利なタイプです。蓄光付きなので光を蓄積し、数分間なら暗い場所でも発行して測定ができます。こちらも45度の測定ができます。

  • 精度:±2.50mm/m
  • 感度:0.50mm/m=0.0286°

ムラテックKDS「アルミレベル標準PRO」

両端にはプラスチックリブが付いており耐衝撃性が高い製品です。スタビラ社独自の気泡管完全固定方式で狂いにくい構造をしています。精度も良く、プロ仕様の水準器です。

  • 精度:±0.5mm/m
  • 感度:10mm/m=0.57°

安価で購入可能

例に挙げた製品はいずれも1000円クラスで、この他多くの気泡管水準器が高くても数千円クラスに収まります。形状も様々で、多くのバリエーションから自分に合ったものを選ぶと良いでしょう。

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ライター紹介
ライタープロフィール
YuKi

元メーカー勤務の開発員、現フリーランス。Web系エンジニアや気象予報士、ライターなどとして幅広く活動。

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