水圧シリンダーとは
水圧シリンダー (英：hydraulic cylinder) とは、水圧を利用して作動するシリンダです。
空圧や油圧、電動が一般的ですが、水を利用することで、環境負荷が少なくクリーンなエネルギーで安全な動作が可能です。水圧シリンダーは油圧シリンダーのように油漏れの危険性がなく、空圧シリンダーよりもパワーがあります。また、メンテナンスも簡単で済みます。
水圧シリンダーは、装置の丸洗いが可能というメリットがあり、食品加工工場等の各種の装置やリフト等にも利用されています。
水圧シリンダーの使用用途
水圧シリンダーは、昇降装置やスライドシリンダーに利用されており、医療や食品、輸送装置に組み込まれているものもあります。例として、丸洗いできる水圧シリンダーの用途は、座浴式の入浴装置や食肉工場のスライサー、プレス加工等です。
また、水道水圧を利用し、電力を使用しない装置も可能なので、防災装置にも利用されます。具体的には、レバーを開くと水道水圧により水が流れ、シリンダー内のピストンを押して防水板が作動する防水ゲートなどが開発されています。
水圧シリンダーの原理
水圧シリンダーは、作動媒体に水道水を使用したシリンダです。水に接する部分にはステンレスを使用し、錆びを防ぎます。水の圧力のみで動作することが可能で、電力を必要としない製品もあります。
シリンダの内部は、主にピストン、ピストンのパッキン、ピストン軸受け、ロッドのパッキン、ダストシール、クッションシールなどで構成されます。ピストンのシール面の断面積と圧力を掛け合わせた値が、ピストンを動かす力になります。水圧シリンダーは、ピストンのシール面に水圧をかけて、水圧が変化することでピストンを制御する仕組みです。
油圧シリンダに使用する油よりも水は粘度が低く、潤滑性が低いので、摩擦による損失が発生しやすいデメリットがあります。水の内部漏れ、外部漏れがないよう高いシール性を維持するために各社で工夫がなされています。
水圧シリンダーのその他の情報
1. 水圧シリンダーの長所
水圧シリンダーには、油圧式シリンダー、空気圧式シリンダーと比較して多くの長所があります。
安全性に優れている
水圧シリンダーは中間ストローク、偏加重での操作が可能なことに加え、作動水の粘性が低いため、低圧で使用することができます。そのため、空気圧のように圧縮反発が生じたり、油圧のように高圧力での作業を必要としません。
操作性に優れる
水圧は加重によって、空気圧のようにシリンダーの位置が変わることがないため、電気制御されるポンプによって精密なコントロールが可能です。
作業性に富む
水圧アッパーは比較的軽量でコンパクトであるため、機器の移動が簡便です。さらに水圧を生み出す作動水は、水道からの補充が可能であるため、作業場所を制限する可能性が低いです。
エコフレンドリー
水圧シリンダーは、水を使用して稼働するため、機器を使用することが原因で人体、環境に悪影響を及ぼす可能性はありません。安全安心、エコフレンドリーな機器であるといえます。
一方、油圧式シリンダーは動作油が危険物なことに加え、漏れ出した場合は環境汚染となります。炭酸ガスについても中毒を引き起こす危険性があり、人体に影響を及ぼす可能性があります。
ローコスト
水圧シリンダーは、本体もポンプもリーズナブルとなっています。ランニングコストに関しても、水道水と電気ポンプのみで動作するため、コストパフォーマンスが非常に高いです。
2. 水圧シリンダーの需要
昨今、世界的にエコフレンドリーな技術の使用が推奨されており、既存の技術がより環境に優しい手法に置き換えられています。水のみを使用しているエコフレンドリー、且つ人体に悪影響のない水圧シリンダーは、今後さらに注目の集まる技術です。
食品加工機械への応用が広がっています。ロボットによる食肉のスライス加工などです。精密送りに水圧シリンダーを使用します。また、半導体産業では、ウエハ上に埋め込まれたチップを保護するための薄膜を精密プレスで成形します。その際、クリーンな水圧シリンダーを使います。
さらに、家庭用や介護の分野では、シンク、洗面台、戸棚、便器などの昇降、入浴介護用リフトへの活用があります。また、医療関係では、人工筋用のアクチュエータなどが挙げられます。
参考文献
http://www.ads-murakami.co.jp/ads.html
https://www.sanmax.co.jp/index/6/1.html
http://www.cylinderkobo.com/yuatsucylinder-toha.html
https://www.sanmax.co.jp/index/6/1.html