流体力

流体動力とは、圧力をかけた流体を使用して動力を生成、制御、伝達することです。流体動力は、従来、油圧(鉱油や水などの 液体を使用) と空気圧(圧縮空気などのガスを使用) に分類されます。蒸気も流体ですが、蒸気動力は通常、流体動力 (油圧または空気圧を意味する) とは別に分類されます。圧縮空気および水圧システムは、かつては中央ソースから広範囲の地理的領域にわたる産業ユーザーに動力を伝達するために使用されていましたが、今日の流体動力システムは通常、単一の建物または移動機械内にあります。

流体動力システムは、シリンダーまたは流体モーター内のピストンに直接作用する加圧流体ベアリングによって作業を実行します。流体シリンダーは直線運動をもたらす力を生成し、流体モーターは回転運動をもたらすトルクを生成します。流体動力システム内では、シリンダーとモーター (アクチュエーターとも呼ばれます) が目的の作業を実行します。バルブなどの制御コンポーネントがシステムを調整します。

流体動力システムには、機械エネルギーを流体エネルギーに変換する原動機（電気モーターや内燃機関など）によって駆動されるポンプがあります。加圧された流体は、バルブによって制御され、直線運動を提供するための油圧シリンダーや空気圧シリンダーなどのアクチュエーターデバイス、または回転運動やトルクを提供するための油圧モーターや空気圧モーターなどのアクチュエーターデバイスに送られます。回転運動は、連続的である場合もあれば、1 回転未満に制限される場合もあります。

ダイナミック（非容積式）ポンプ

このタイプは、一般的に低圧、高流量の用途に使用されます。高圧に耐えることができないため、流体動力分野ではあまり使用されません。最大圧力は 250～300 psi (1.7～2.0 MPa) に制限されています。このタイプのポンプは、主に流体をある場所から別の場所へ輸送するために使用されます。遠心ポンプと軸流プロペラポンプは、最も一般的な 2 つのタイプの動力ポンプです。^[1]

容積式ポンプ

このタイプは、流体動力システムに広く使用されています。このポンプでは、ポンプ シャフトの回転ごとに一定量の流体が油圧システムに排出されます。これらのポンプは、システムにかかる機械的負荷から生じる圧力と、摩擦による流れの抵抗を克服することができます。これら 2 つの機能は、流体動力ポンプに非常に望ましいものです。これらのポンプには、非容積式ポンプに比べて次の利点もあります。

• 高圧能力（最大12,000psi、約80MPa）
• 小型コンパクトサイズ
• 高い容積効率
• 設計圧力範囲全体にわたって効率はわずかに変化する^[2]

流体動力システムは、電気駆動システムと比較して、小さな容積で高出力と高力を生み出すことができます。システム内で発揮される力は、ゲージやメーターで簡単に監視できます。電気や燃料で力を供給するシステムと比較して、流体動力システムは、適切に保守すれば長寿命であることが知られています。流体モーターを通過する作動流体は、本質的にモーターの冷却を行いますが、電気モーターの場合は、冷却を別途用意する必要があります。流体モーターは通常、可燃性ガスや蒸気を含む 危険区域で発火や爆発の原因となる火花を発生しません。

流体動力システムは、パイプや制御装置内で圧力や流量の損失の影響を受けやすいです。流体動力システムには、作動流体の清浄度を保つために、フィルターやその他の手段が備えられています。システム内に汚れがあると、シールの摩耗や漏れの原因になったり、制御バルブが詰まって動作が不安定になったりすることがあります。油圧流体自体は、温度や圧力に敏感で、ある程度圧縮性があります。これらにより、システムが正常に動作しなくなることがあります。正常に動作しないと、キャビテーションやエアレーションが発生する可能性があります。

流体動力の移動用途は広範囲にわたります。ほぼすべての自走式車輪付き車両には、油圧作動式または空気作動式の ブレーキが装備されています。ブルドーザー、バックホーなどの土木機械は、掘削と推進に強力な油圧システムを使用しています。非常にコンパクトな流体動力システムは、多くの車両に見られるオートマチックトランスミッションで、油圧トルクコンバーターが含まれています。

流体動力は、ツールやワークピースを流体動力で移動または保持する自動化システムでも使用されます。可変流量制御バルブや位置センサーは、精密工作機械のサーボ機構システムに組み込まれることがあります。以下は、流体動力が使用されるアプリケーションとカテゴリの詳細なリストです。

• 産業用（固定式とも呼ばれる）
  • 金属加工
  • 射出成形
  • コントローラー
  • 材料処理
• 航空宇宙
  • 着陸装置
  • ブレーキ

料金

空気圧システムは、構築と運用にかかるコストが安価です。圧縮媒体として空気が使用されるため、流体を排出または回収する必要がありません。油圧システムでは、空気圧システムよりも大きな動作圧力が使用され、大きな部品が必要になります。

精度

液体とは異なり、気体は加圧されると体積が大きく変化するため、精度を達成することが困難になります。

この回路は同期によって動作します。シリンダーが特定のポイントに達すると、油圧リミットスイッチバルブまたはシリンダー内の圧力の上昇によって、別のシリンダーが作動します。これらの回路は製造業で使用されます。この例としては、組み立てラインが挙げられます。油圧アームが作動して物体を掴みます。次に、伸長または収縮のポイントに達すると、別のシリンダーが作動して、物体にキャップまたはトップをねじ込みます。これが同期という用語の由来です。

再生回路では、複動シリンダが使用されます。このシリンダには、出力が固定されたポンプがあります。再生回路を使用すると、任意のアプリケーションで小型のポンプを使用できます。これは、流体をタンクに戻すのではなく、キャップに再ルーティングすることによって機能します^{[3] [引用が必要]}。たとえば、掘削プロセスでは、再生回路により、一定の速度で掘削し、はるかに高速で引き戻すことができます。これにより、オペレーターはより高速で正確な生産を行うことができます。^{[引用が必要]}

自動化システムでは、流体動力要素の電気制御の組み合わせが広く使用されています。さまざまな測定、感知、または制御要素が電気形式で利用できます。これらを使用して、流体動力要素を制御するソレノイド バルブまたはサーボ バルブを操作できます。電気制御を使用すると、たとえば、離れた場所にある手動制御バルブまで長い制御ラインを配線せずに、流体動力システムをリモート制御できます。

• 油圧回路
• 水力発電ネットワーク
• ロンドン水力発電会社
• 空気圧回路
• 空気圧アクチュエータ

• エスポジト、アントニー、流体動力とその応用、ISBN 0-13-513690-3 
• エスポジト、アンソニー、流体動力とその応用、ISBN 0-13-010225-3 
• 水力発電システム解析、A. エイカーズ、M. ガスマン、R. スミス、テイラー＆フランシス、ニューヨーク、2006年、ISBN 0-8247-9956-9