自転車用空気入れの補助タンクって・・・

Question

床に置いて上から押さえつけるタイプの空気入れで　
下の方に補助タンクが付いている物がありますよね
あれって　具体的にどういう働きをするのですか？
ポンピングが軽くなるのですか？
それとも空気が多く入るんですか？

norinori2001 · Accepted Answer

究極の答えが分かっちゃいました。

補助タンクが無いものと比較すると付いてるほうが軽く空気が入るのは、簡単に言うと、効率が悪いから、ですね。

とりあえず、逆止弁が作動するのは瞬間的に圧力差が発生するためなのは間違いないのだけれど、この時の圧力差、時間差は事実上、無視できます。

問題はソコではなくて、バルブで繋がってる全ての空間のボリュームが補助タンクの分だけ増えると、その空間全体の圧力を任意の値まで上げるのに必要なポンピング回数が、補助タンクの空間分、増える事で、高圧になるとポンピングの度に重くなるその、上昇の度合い、がなだらかになる訳で、つまり比較的軽く押せる回数が増える事と段々重くなるのに感覚が次第に慣れちゃう事で「、空気入れという作業全体」を通すと「軽く入る」と錯覚するのです。

補助タンクという余分な空間分の空気圧を上げるために、間違いなく作業効率は落ちるけど、それよりも感覚的に軽いと思わせるほうがよろしい、という目論見なんですね。

最近はこの補助タンク付きが減ってきたのも、軽い、という感覚のためになら、基本性能の向上とか、他にいくらでも演出のやりようがあると分かっちゃったためでしょう。

逆に今でも補助タンク付きが売られてるのは、まさに今でも売れるからでしょう。開発費が償却済みで安く販売できるなら、誰にもデメリットは無い訳ですし。

あと、携帯ポンプに逆止弁が無いのは、フレンチバルブ自体にその機能があるから、で間違いないでしょう。あった方が良いけれど、緊急事態なら無くてもなんとかなる、という事です。

Postizos · Answer

体重計の上に載せて測ってみました。（重量はキャンセルして）
フレンチバルブで
ほぼ同じタイヤ内圧（7.5kg/平方cm）で

左のメーカー不祥の携帯インフレーターが18kg
右のフロアポンプがだいたい40～45kg

ポンプの内径が　18mｍ　対　28mｍ
で二乗すると約 1：2.4
18×2.4=43.2

という結果でした…
フレンチ7.5kg/平方cm　という条件ではほとんど変わらないということです。

Postizos · Answer

そうか、No.13の「狭窄部」について見落としてました。
ウッズバルブの虫ゴムはそれにあたりますね。
でしたらフレンチバルブそのものもまさに狭窄部で、特にバルブ軸が上がってる時＝弁がタイヤ圧で押されてる時はだいぶ狭い状態です。

タンクがあるのと無いのと両方ありますので、今度ポンプを押す力を測ってみます。

Postizos · Answer

タンク付きポンプ（パナレーサーで販売しているメーター付きのもの）は実は家で使っているのです。でパナレーサーでは昔はメーター付きのはタンクのついているタイプのみでした。それと行きつけの自転車屋ではタンク付きのほうを高圧用と言って貸していたと記憶します。
パナレーサーのコメントはネットでこういうのを拾いました。
http://homepage2.nifty.com/wajin/bike_guide/pump.htm
誰かがメモとしてどこかにアップしたものと思われ、出所が定かではないですが。

この説明によれば「圧力変動が無いから瞬間最大が軽い」という風に読めます。
メーカーの言葉ということで何となく納得した気になることはできるけれども、ちゃんとした説明とは言えないように思います。

・実際にはタンクとホースの間にも逆流防止弁が入ってます。
・口金はフレンチバルブの軸を押すようにはできていません、少なくとも家にある物は全てそうです。（シュレーダーの場合は押すようにできているものが多い）
しかしバルブにバネは入っていないので、ポンプ口金が軸を押していなくてもタンクとタイヤ内の圧力がつりあっている場合は余分なプレッシャーは無い。
虫ゴムの場合は指摘どおり余計なプレッシャーが必要。しかし家のタンク・メーター付きポンプによれば実際の内圧より推定1kg/平方cm以上高い。（つまりタンクがついていても実際にはプレッシャーは余分に高く必要なので、原理的にもタンク付きだからと言って軽くならない。）
この推定方法の詳細は忘れました。スーパーバルブとの比較でしたのかな？しかし圧の変動は確かに他のバルブより大きいかも知れません（未確認）。
・パスカル　同意
・ポアズイユ　〃

圧力計はタンク形状ではないけれども、圧力計とポンプシリンダーの間、ホースの根元、に逆流防止弁が入っているのだからいくら空間が小さくてもその中の気圧はタイヤ内と同じになっている。フロアーポンプは体積はごく少ないけれどもタンクと同じ機能をしている空間を“ホースの中”“圧力計に至る空間”に持つことになるでしょう。（メーターが無いフロアポンプもほぼ同じです）

oneone101 · Answer

No.3ですが・・・
整理しておきます

100%確かな事実

・自転車用ポンプの構造
ピストン → 逆止弁 → (補助タンク) → ホース → 口金
→ チューブのバルブ → チューブ

・バルブとポンプ口金の詳細
仏式バルブ・米式バルブ → ポンプ口金の中心の出っ張りがチューブバルブの中心の棒を押すので開きっぱなしである（現物で確認済み）
英式バルブ → 棒は押さないのでポンプ側の圧力で無理やりこじ開けて空気が入る。

・パスカルの原理
密閉された空間の圧力はどこでも同じ

・ポアズイユの法則
粘性を持った流体が細くて長い管を通る時は流量が落ちる。
よって二つの部屋を細い管でつないだものの片方の部屋の圧力を急激に上げると反対側の部屋がパスカルの法則通り同じ圧になるには時間がかかる。

・タンク自体に圧力を上げる効果はない
これはどう見てもないでしょう。ただのタンクだ。

これらを総合して、
ホース → 口金 → チューブのバルブ の経路に抵抗がなく空気が素通りするのならばタンクは無意味である。
チューブ内が8気圧ならばピストン内も最終的には8気圧になっている。

ホース → 口金 → チューブのバルブ 経路に狭窄部があって空気が少しずつしか移動しないのなら、逆止弁とチューブの間にピストンを押した瞬間的には圧力差が発生する。
チューブよりピストン内のほうが圧力が高くなる。
たとえばピストン内は8気圧なのにチューブ内は2気圧しかない、とか。
それはピストンを押している人間にとっては押すのが堅いと感じる。
補助タンクがあればピストンからとりあえずタンク内に空気が移動するのであまり圧が高くならない。
人間も押すのが軽いと感じる。
タンク内にたまった空気は次に人間がピストンを押すまでの間に徐々にチューブに移動する。
最終的にはパスカルの法則通りに全部同じ気圧になる。
なので流路のどこかに狭窄部がある場合は、タンクの意味がある。

-------------------------------------------------

不確定事項

狭窄部は具体的にはどこなのか？
自分はスポーツ車用の空気入れにはたとえフロアポンプであってもあまりタンク付きは見られないので、英式バルブに特有であろうと判断したが、確実な証拠があるわけではない。

圧力計は補助タンクか？
圧力計の中身はブルドン管という小さなΩ型の容量しかないのであれがタンクという意見には懐疑的である。

Postizos · Answer

11です。肝心なことを書くの忘れました。

ポンピングの重さはピストン径には関係ありますが畜圧タンクの形がどうであろうが関係はありません。

Postizos · Answer

太いシリンダーだと同じ気圧でも力がいるのは、ピストンの径が大きい分圧力のかかる面積が大きくなるからです。
空気の圧力を　Ｆkg/平方ｃｍ　とすると
直径2cmのピストンなら　Ｆ×πｒ二乗＝Ｆ×π×1×1＝Ｆπkg
直径4センチなら Ｆ×π×2×2＝4Ｆπkg
直径が倍ならポンプを押すのに必要な力は4倍になります。
ですので細いポンプの方が空気を入れるのに時間は掛かりますが押す力は少なくて済みます。
↓問題3
http://www.wakariyasui.sakura.ne.jp/3-2-0-0/3-2-2-3suiatu_hu.html
http://www.3bs.jp/physics/gas/u10355.htm

norinori2001 · Answer

ポンプをポンピングさせると空気を入れられる理由は、密閉容器内の圧力はすべて同じというパスカルの原理によるもので、バルブが作動してる時は、バルブでつながってる全ての部分の空気圧は基本的に同じという事を利用して、逆止弁の機能でポンピングのたびに圧力を積み上げてる訳です。

ポンピングのスピードで圧力に差が出るなんて、完璧なデマですね。

ですから、補助タンクが付いた逆止弁の装備された空気入れで、自動車のタイヤの２気圧ちょい程度は楽々、空気が入れられます。高圧タイヤの自転車よりもはるかに簡単なのは、当たり前です。

実際に私は日常的に何度もやってます。常識的に当然ですね。

聞きかじりの知識だけで組み立てた思い込みの妄想を言い立てる人には注意しましょう。いやー、本当に多いですね。

mimazoku_2 · Answer

＞直圧式というのは　補助タンク無しのタイプを指しているのでしょうか

ＹＥＳ。逆止弁はあるでしょうが、逆止弁の効かない圧力範囲だと、ハンドルが上がります。

ポンプ＞逆止弁＞タンク＞ホース＞バルブの順になっています。

＞「自転車のタイヤくらいならば　充填可能」というのは　自動車の
＞タイヤなどに比べてという意味でしょうか？

ＹＥＳ。
自動車とは、空気の容量が大幅に違うので、圧力解放時の「量」によって違います。

例えば、クレーン車のタイヤがバーストすると、隣にステップワゴンがあれば半壊します。
これは、過去に事故記録あり。

ちょうど良い事例がありました。
http://matome.naver.jp/odai/2136590367740171701

Postizos · Answer

パナレーサーのですよね？
パナが説明している文書を見たことがありますが、より高圧が入れやすいと言う説明でした。
でも一般的には高圧用でもタンクなんか無いように見える製品がほとんどですよね。
確かにフレンチバルブは最初にバルブ軸を押して固着を取らないと入りにくいです。タンクがあってタイヤ内とタンクの間に圧力がかかっていない状態でしたら細いバルブにある弁の固着は起こらないでしょうね。

ポンプを押していない時でもメーターは戻らないので、メーターとシリンダーの間に逆流防止弁があるはずです。つまりメーター（ゲージ）が付いていればごく小さい畜圧タンクがついているのと同じなのかも知れません。（4の人が言ってるのと同意見）
逆流防止弁はだいたいのフロアポンプについているようです。（ホースの根本に入っている）

携帯ポンプは確かに逆止め弁もタンクも無いのですが、8気圧入れようと思ったらすごく力がいるのも事実です。ただしその理由がタンクが無いことにあるのかは不明です。実験したことがありませんし8気圧ってけっこう危ないので実験する気がしません。

というわけでパナレーサーのサブタンクつきフロアポンプのサブタンクの効果については私はいまいち懐疑的ですが、よくわかりません。
バルブから外すと外へ一気に抜けていますのでタンクの分空気が多く入るということは無いです。

自転車用空気入れの補助タンクって・・・

究極の答えが分かっちゃいました。

体重計の上に載せて測ってみました。

そうか、No.13の「狭窄部」について見落としてました。

タンク付きポンプ（パナレーサーで販売しているメーター付きのもの）は実は家で使っているのです。

No.3ですが・・・

11です。

太いシリンダーだと同じ気圧でも力がいるのは、ピストンの径が大きい分圧力のかかる面積が大きくなるからです。

＞直圧式というのは 補助タンク無しのタイプを指しているのでしょうか

パナレーサーのですよね？

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