機械工学の世界では、動きを作り出し、仕事をするためのさまざまな方法がある。最も古く、最も一般的で基本的な方法は、水力学と空気圧学の 2 つである。どちらも物理と運動の類似した原理に依存しているが、それを達成する方法は異なる。ここでは、この 2 つのプロセスを取り上げ、その主な違いと実用的なアプリケーションを紹介する。空圧と油圧の違いとは？

油圧システム

一見、水鉄砲と巨大なクレーンには何の関係もないように見える。しかし、水面下では関係があるのです。両者を科学的に見ると、どちらも油圧システムで作動しています。液体を動かす力を利用する点では同じです。

水鉄砲は、水力学の最も基本的な例である。引き金を引くと、大きな力で水が短い距離を移動する。銃の中の水は他に行くところがないので、本体から細いノズルに押し出され、より速く、より強く銃から出る。車のブレーキ、ゴミ収集車、ブルドーザー、車のジャッキなど、大規模な用途では、油圧が同じような役割を担っている。例えば、大型の掘削機やバックホウ。油圧システムが連携して、強力なアームやブレードを動かしています。オペレーターが操作部を動かすと、作動油がホースを通ってシリンダー内に流れ込み、ラムを押してアームを動かす。作動油はシリンダーから出るので、ラムは反対方向に動き、アームを動かすことができる。

空気圧システム

気体力学は、気体の力学的性質を扱う力学の一分野である。しかし、これは簡単で甘い説明です。まず例として、子供の頃に風船を膨らませて飛ばしたことを思い出してください。風船が音を立てて部屋の中を飛び交う様子に、思わず笑ってしまうでしょう。これが空気圧の基本的な原理です。風船の中に閉じ込められて圧縮されていた空気は、空気を放出することで運動エネルギーとなります。その空気の力で風船は動いたのです。しかし、もっと実用的な空気圧の使い方は、自動車整備工場にあります。タイヤを外したり、エンジンを修理したりするときに使う道具には、空気圧が使われている。圧縮された空気で工具の中のアクチュエータを動かし、仕事をするのだ。その際、空気の流れをコントロールすることが重要になる。

最も重要なのは、空気の流れをコントロールすることです。例えば、空気圧を利用した医療機器では、ツールに入るときと出るときの空気の流れを一定にしたいものです。これを助けるのが空気圧比例弁です。入ってくる空気の流量を監視し、バルブから出る空気の流量を調整するのである。

空圧と油圧の違いは何ですか？

この2つのシステムの最大の違いは、どのような物質を使って操作するかということである。空圧は気体を使い、油圧は液体を使う。どちらも多くの実用的な用途があり、どの方式が最適かは、機械を作る設計チームやエンジニア次第である。