空気圧

空気圧についての情報

このページは 2007年 09月 16日 17時57分40秒に巡回更新されました。
ベル恐怖症

【 21】 空気圧と燃費

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[引用サイト]　 http://www002.upp.so-net.ne.jp/norris/airpressure.html

一般的にタイヤの空気圧が低くなると燃費が悪くなると言われています。これはジョーシキらしい。原因はタイヤの接地面積が増えることによって、転がり抵抗が増えるということらしい。ところが、オートメカニック誌1994年９月号では燃費の特集が組まれ、空気圧については、ほとんど影響がなく、常識はウソであるという結論がでています。ほんとはどっちなんでしょう。秋は気温の変化もあるので、１０月の短期に集中してテストをしました。ストリームiLの適正空気圧は220kPa（キロパスカル）と記載されています。大体2.2気圧です。焼け石の上でも走らない限り、勝手に空気圧が上がることはないので、適正空気圧220kPaと約１２％%減の180kPa（約0.4気圧減）とで試してみました。空気圧はゲージ圧（大気圧との差、つまり表示プラス１気圧(101kPa)がタイヤ内部の圧力）で表されているので、(220-180)/(220+101)=0.12となります。ちなみに走った後はタイヤが暖まって空気圧も少し高くなりますので、走る前にこの圧力に調整しました。
図１には、通勤燃費の結果を示してます。低空気圧が４点、適正空気圧が３点あります。水色はそのままの燃費、黄色は第３３話ででてきた補正燃費です。かつ、２５℃を基準に温度補正しています。このポイント数で平均をとることにどれだけ意味があるかわかりませんが、平均すると、0.1
km/L弱ほど220kPaのほうが燃費はよくなります。んー、この範囲では、空気圧の影響は小さいですね。
次に高速道路での燃費を比べてみました。区間は２カ所。気温が違うので補正した燃費も計算しました。結果は下表です。やや、空気圧が高い方がいいのかなという程度で、どう主張したいかによって、なんとでもいえるような差です。
タイヤの適正空気圧といっても、車によって指定されているので、車重によって変わるのかもしれません。まあ、これはいいとして、そもそも、220kPaから180kPaくらいまで空気圧を落としても、見た目で接地面積が増えたとも思えません。自転車のタイヤは、断面の形からしても、もろに空気圧と乗る人の体重が効いてくるように思います。実際に空気が抜けてくるとペダルをこぐのがきつくなります。
もしかすると、昔と今では自動車のタイヤもずいぶん違うのかと思ったりします。それとも、空気圧の影響という話はもっと低い空気圧のことなのか？とここまで書いたところで、ふと思い出してJAFMATE（１４年１０号）を取り出して調べたところ、ありました「エコ１０か条」。この記事によると、空気圧を約100kPaほど落として走った場合に燃費が悪くなったという報告があります。だいたい5-10％くらい燃費が落ちている感じです。先に書いたオートメカニック誌のテストでは200kPa±50kPaで変化がなかったとされています。
すべてが正しいとすると、適正空気圧マイナス50kPaくらいまでは影響は小さく（とはいっても、空気圧が下がると微少に燃費も下がる）、それを越えると影響が大きくなり、マイナス100kPaにもなると、満タン法でも分かる程に燃費が悪くなるということになります。
普通、そこまでペコペコフニャフニャになるまで気がつかないはずはないと思いますが、皆さん時々チェックしましょう。少し低い程度では燃費に大きな影響はなさそうなので、神経質になることもないでしょう。ということは逆に、燃費を上げるために、適正空気圧よりも少々高くしても、燃費の向上は望めないような気がします。残念ながら。

【 22】 空気圧ロボットを使ってみよう

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[引用サイト]　 http://mobiquitous.com/device/pneumatic.html

空気圧を用いた産業用ロボットの仕組みを手軽に学べる，fischertechnik製 空気圧ロボットキットについて紹介します．このキットでは，コンプレッサーやソレノイド，シリンダーといった空気圧制御の基本機構を組みあわせて，四種類の産業用(?)ロボット（自動ドア，ソーティングマシン，グリッパー，プロセスセンター）を構築することができます．ここでは，実際の動作ムービーなどを示しながら，空気圧の基本的な活用方法について説明します．
fischertechnikは，ブロックを組み立てることでさまざまな日用品や工業製品の構造を学ぶことのできるキットを多数販売しています．fischertechnikのキットは，以下のような特徴を持っています．
-LEGOをはじめとした一般的なブロックは凸部と凹部を直線的にはめ込む形状が一般的です．一方，fischertechnikのブロックは凸部を凹部に対してスライドさせて固定するため，外れにくく構造的に頑強です(図1）．
-ブロックだけでなく歯車やネジなどのさまざまな部品が用意されているため，日用品や工具などの基本的な機構を再現できます(図2,3)．
-モーターや空気圧などを応用した高度なキットも販売されており，専用インタフェースを介してパソコンから容易に制御できます．
ここでは，空気圧を用いたさまざまな機構に焦点を当てた，空気圧ロボットキットについて紹介します
（赤いブロックの凸部を黒いブロックの凹部にスライドさせて接続します）
空気圧ロボットキットでは，コンプレッサーやソレノイド，シリンダーといった機構を組みあわせて，コンピュータ制御可能な空気圧ロボットを製作することができます(図4,5)．空気圧制御は産業用ロボットなどに活用されている技術ですが，初心者が手軽に学ぶ機会は少ないように思います．ここではまず，，空気圧制御の基本となる三つの部品（コンプレッサー，ソレノイドバルブ，シリンダー）について説明します.
コンプレッサーは，圧縮空気を貯蔵・供給するための装置です(図6)．コンプレッサーの主要動作部は図6(2)のようになります．上部の黒いモータを駆動すると，シリンダーが上下に動作し，奥側の青い空気室に圧縮空気が送り込まれます．
ソレノイドバルブは，主にシリンダーへの空気の流れを制御する用途に利用します(図7)．内部の電磁石に電気が流れると，バルブが開いて空気がシリンダーへと流れ，電気を止めるとバルブが閉じて空気は下部の通気孔から逃げます．
シリンダーは，二つのバルブから圧縮空気を送ることで前後に高速動作します(図8)．シリンダーの前後運動と歯車などを組み合わせることで，さまざまな動作を実現できます，
ひとつのシリンダーのみを用いたシンプルな半自動ドアです（図9）．ドアを軽く押すことですばやくドアを全開し，前に手をかざすことでドアを閉じることができます．
開くトリガーはドア側面に取り付けたスイッチで，閉じるトリガーはドア正面に取り付けたフォトダイオードで検出しています．
二つのシリンダーを用いたソーティングマシン（仕分け機）です(図10)．送り出し装置によりブロックが一つずつ送り出され，判別装置により白/黒の種別を判定し，仕分け装置により左右に分類されます(図11)．
送り出し装置はモーターと多数の歯車などを組み合わせた少々複雑なもので，モーターの回転をゆっくりとした水平運動に変換しています(図11(1))．
判別装置は豆電球とフォトダイオードを用いた簡易的なもので，光が反射しているか否かのみを検出しています．よって，黒/白程度の単純な判別のみを行います(図11(2))．
仕分け装置は，二つのシリンダーを組み合わせたもので，中央のポジションで待機した後，判別装置の結果に応じて左か右に移動して，ブロックを黄色い箱に落とします(図11(3))．
二つのシリンダーを用いた，シンプルなグリッパー（ロボットハンド）です(図12）．台の上に置かれたブロックを掴み，もう一方の台へと高速で移動する動作を繰り返します．
回転機構は，シリンダーの前後移動を歯車を用いて回転運動に置き換えています(図13(1))．
ハンドの開閉は，シリンダーの前後移動を直接利用しています．また，軸にスプリングを装着することで，空気圧がかかっていない状態では自動的にハンドが開くようになっています(図13(2))．
三つのシリンダーを用いた，工場の生産ラインを模したシステムです(図14)．ブロックは一つずつ送り出され，プレス加工(風の動作）を加えられ，ラインから排出されます．
送り出し装置は，シリンダーで直接ブロックを送り出した後，モーターで円状のライン部を回転させます(図15(1))．回転/停止の制御はスイッチ（図15(1)下部）にライン部の突起が接触することで行われます．
ここでは，空気圧を用いた産業用ロボットの仕組みを手軽に学べる，fischertechnik製空気圧ロボットキットについて，製作例を中心に紹介してきました．空気圧制御は産業用ロボットなどに活用されている技術ですが，初心者が手軽に学ぶ機会は少ないように思われます．特に，自動ドアやグリッパーのムービーに見られる高速で力強い動作は，モーターなどではなかなか出しにくい動きですので，面白い使い方ができるかもしれません．各種キットは下記関連リンクなどから購入できますので，興味のある方は試してみてください．
fischertechnik社の日本代理店のホームページです． 通販も行っているようです．
fischertechnik製のキットを多数扱っている通販サイトです．定価の20%引きで販売されているようです．