ストロークエンドに達したときの圧力上昇の理由

いつもお世話になっております．


ピストンが動作しているときの圧力より，
ストロークエンドに達したときの圧力の方が
高くなる理由を教えてください．


最初，私はこの理由を次の様に考えました．
例えば1MPaの油圧ポンプを使用したとき，
ピストンが動作しているとき，すなわち流体が流れているときは，
摩擦などで圧力が降下するためシリンダ内の圧力は0.95MPaとなる．
そしてストロークエンドに達したとき，すなわち流体が流れていないときは，
圧力の降下が起こらないためにシリンダ内の圧力は1MPaとなり，
圧力が上がったといえる．以上．

しかし，シーケンス弁などがストロークエンドに達したときの
圧力上昇を利用してアクチュエータの順序制御を行っていることを
考えると，上に述べた私の理由は圧力の上昇の程度が小さすぎるので，
間違えだと考えております．

ストロークエンドに達したときの圧力上昇の理由を教えてください．

No.6 回答者： ohkinu1972 回答日時： 2009/05/31 23:25

NO.3です。

動作中の圧力は、負荷の大きさで決まります。

たとえば油圧源の圧力が70kgf/cm2で、
ピストン面積が10cm2のシリンダの場合、
最大700kgfの力が出せます。

このシリンダで100kgの物をゆっくり持ち上げるとすると、
動作中ピストンを押し返す力は100kgfしかありませんから、
シリンダ内圧は10kgf/cm2となります。
これが、200kgですと20kgf/cm2になります。

一方さらに物を持ち上げていって、ストロークエンドに達すると、
シリンダボディがピストンの動きを拘束してしまいますので、
最大の700kgfの力がかかり、内圧も70kgf/cm2となります。

この差がどこから生まれるかというと、
いろんな理由があると思います。
質問者さんのおっしゃる摩擦の場合もあると思いますが、
ポンプの流量、圧力特性の場合もあると思います。
いずれにせよ、負荷側とつりあうようにしかならないという事です。

No.5 回答者： isa-98 回答日時： 2009/05/30 18:14

５ｋｇの物を動かすのに、１００ｋｇの力を使う方はいません。

飛んでいってしまいます。

つまり、PV一定ですので、作動する圧力になったら動きます。
残りのエネルギーはV（ストロークに変化します。）

圧力X速度ですので電磁弁が作動する圧力差が確保出来ます。

８ｋｇの油圧ポンプの破損で油を被っても
死亡事故はまず無いと思います。

殆どのエネルギーはVに変わります。
当たれば局部的にPに換わりますが。

No.4 回答者： noname#101110 回答日時： 2009/05/30 10:10

NO.2 です。

油圧ポンプの加圧用ピストンだろうと考えて回答させていただきました。
ほぼNO.3　の回答者様と同様のことを言っていたのですが、うまく伝わらなかったのでしょうか。

油液が原理的に圧縮できないことは承知していますが、わずかな圧縮はあるようですし、温度も上がります。出力時に弁が閉じられている場合を想定すれば、油圧が上がっていくことは想像できます。それに近いことが起こっているのではないかということです。
＞弁の開口部が有限である以上
と書いたのはそのことです。
ピストンは油が出て行く先の弁やその先の管の抵抗を圧倒して無理やり押し抜く力を発揮します。その抵抗が最大になるのが圧縮が最大になり熱も上がるストロークエンドではないかと考えるわけです。クランク軸ではエンドでその押し出すちからは最大（というより無限大）になります。よほどの昇圧も押し切ります。

No.3 回答者： ohkinu1972 回答日時： 2009/05/30 00:37

シーケンス弁とのことですので、

油圧シリンダのような場合でしょうか？

でしたら、これは作用反作用の法則でしょう。
シリンダ内の圧力を上げるためには、
ピストンにその圧力を受け止めてもらわなければなりません。
ピストンを押し返す力以上には圧力は上がりません。
しかしストロークエンドに達した場合、
シリンダボディがピストンを押さえ込んでしまいますので、
油圧供給側の最大圧まで(壊れなければ)圧が上がります。

もしストロークの途中で何かにぶつかって止まってしまった場合も、
同様に圧が上がると思います。

この回答への補足

おっしゃる通り，油圧シリンダについての質問です．

＞ピストンを押し返す力以上には圧力は上がりません
というとことが解りませんでした．もう少し詳しくご説明してくださるとありがたいです．

油圧シリンダが動作中のシリンダ内の圧力は，油圧シリンダで動かすモノの質量が大きいときと小さいときで変わるということでしょうか(同一の油圧ポンプを使用しても)?

補足日時：2009/05/30 01:03

No.2 回答者： noname#101110 回答日時： 2009/05/29 22:56

ストロークエンド＝押し出し端　として推測します。

エンドの時にいわばシリンダーの圧縮比は最大になっていますので、弁の開口部が有限である以上圧力が最大になるのは当然ではないでしょうか。もちろん流体の摩擦を含めて圧送負荷は一定のはずです。
インテークの時はそれらは逆にはたらくのでしょう。

この回答へのお礼

申し訳ありませんが，私の勉強不足のため，おっしゃっている意味が理解できませんでした．

＞シリンダーの圧縮比は～
というところから推測すると，自動車などのレシプロエンジンの話をされているのでしょうか？
だとすれば，私の質問の仕方が悪かったことをお詫び申し上げます．

お礼日時：2009/05/30 01:03

No.1 回答者： mmmma 回答日時： 2009/05/29 22:05

エンジンでは慣性過給というありますが、それと同じでは…

ストロークエンドになってもマニホールドを通る流体が慣性によって流れ続けようとして、シリンダー内の圧力上げるのではないですかね。

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます．しかし，慣性過給効果によってシーケンス弁を作動させているとは思えないのです．もっと根本的な原因があるはずです．

お礼日時：2009/05/30 00:53