油圧の構造

油圧とは、油を媒体としてエネルギーを伝達する機構のことを言います。油圧は、小型の駆動装置でもきわめて大きな力を使用することができるため、製造業・土木機械・船舶などさまざまな産業で広く重宝されている優れた駆動システムです。そんな現代産業には欠かせない油圧の仕組みとは一体どのようなものでしょうか。

油圧の構造

油圧とは、油圧発生装置、油圧駆動装置、油圧制御装置の3つを主たる構造として成り立つ駆動システムです。それぞれの装置はどのような役割を果たしているのでしょうか。

油圧発生装置

油圧発生装置とは、多くは油圧ポンプと呼ばれていますが、油に加えるためのエネルギーを発生させる装置のことです。 主に回転式油圧ポンプと往復式油圧ポンプの二種に大別できます。回転式油圧ポンプは回転動によるポンプ内の容積変化によってエネルギーを得る歯車ポンプやベーンポンプなど、往復式油圧ポンプではピストンなどの往復運動によってエネルギーを得るプランジャポンプ(ピストンポンプ)などが代表的です。

油圧駆動装置

油圧発生装置において発生したエネルギーを機械的動力に変換する装置です。回転運動によって駆動する油圧モーターと、直線運動による油圧シリンダがあります。

油圧制御装置

油圧装置全体の中に数多く存在している油圧を制御するための装置です。圧力制御弁、流量制御弁、方向制御弁などといった形で、油圧の強大な力を適切な状態に保つ役割を担っています。

この他にも、作動油を貯蔵しておくための油タンクや作動油を冷却して温度上昇を防ぐためのオイルクーラー、圧力計、配管類などの要素によって構成されています。

油圧の特徴(メリット、デメリット)

油圧は、さまざまな産業で重要な役割を担っているきわめて重要な駆動システムです。では、どのようなメリット・デメリットがあるのでしょうか。

油圧のメリット
  • 小型で単純な構造の装置でも大きなパワーを生み出すことができる
  • 大きさや速度、方向などの力の各要素を容易かつ正確に制御できる
  • 電気的制御を組み合わせて遠隔操作ができる
  • 電気モーターと異なり、過負荷がかかった際にも機械を破壊しない
  • 無段階変速などの制御が容易である
  • 耐久性が高い
油圧のデメリット
  • 油の引火リスク、油漏れのリスクがある
  • 他の駆動システムに比べ機械自体が複雑化・高コスト化する
  • ごみの付着、さびに弱い
  • 機械内部の油漏れによって、多少のエネルギーロスがある
  • 作業油が高温となると仕事効率が低下するため、冷却装置を必要とする

油圧は大きな長所を持っている反面、数々の短所も抱えています。油圧システムの導入時は、デメリットの緩和または解決できるような方法を考えなければなりません。

油圧の使用場面

高効率な油圧のエネルギーは、さまざまな業界で広く活用されています。以下にその代表的な例をご紹介しましょう。

車両系機械、建築機械、土木機械

ショベルやローダ、ダンプカー、ブルドーザ、クレーン車、ロードローラーなどの大型の車両系機械類では、大きなエネルギーを発生させる機構を必要とし、なおかつ車両として走行可能なサイズ・重量を維持しなければなりません。 そのため、エネルギー装置のサイズそのものに制限があります。そこで、小型装置でも十分に大きなエネルギーを発生させ、活躍するのが油圧システムです。トンネルの掘削を行うシールドマシーンなどのきわめて大きな駆動力を必要とする装置も、油圧の原理を生かして動いています。

船舶

船舶の中には大きな動力を必要とする部分が多数存在します。タンカーなどで積載物の重量のバランスを保つためのバラストタンクの水量を制御する仕切弁の動作、大きな重量をもついかりの上げ下ろし、スタビライザーやムアーリングの駆動、操舵装置など、さまざまな箇所で油圧が活躍しているのです。

プレス機械

プレス機械はトン単位の大きな圧力を加え、素材を変形させる機械です。大きな力の動力源として油圧システムがしばしば採用されています。

<まとめ>

油圧はきわめて効果的な動力装置であり、産業界のさまざまな場面で広く活用されています。コスト面・装置の複雑さなどの面で導入の難易度はやや高いですが、それを補って余りある力が発揮できるのです。必要に応じて、油圧の構造を用いた機械を活用しましょう。


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