電気回路で理解する空気回路

metal pippings with pressure gauge 流体力学
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こんにちは。

この記事では空気回路を電気回路に置き換えてわかりやすくしてみます。

仕事で空気圧機器などに関わっていて空気回路のイメージをつかみたい人に最適です。

そもそも空気回路って何?

空気回路とは配管などで構成された空気が流れる流路のことを言います。
ざっくりと空気の通り道くらいの理解でいいでしょう。

たとえば空調用の配管は空気回路ですし、扇風機内部の空気の通り道も空気回路です。

空気回路では、バルブやポンプ、減圧弁、フィルター、タンクなどの機器が含まれていて
様々な機能を実現しています。

配管は導線

まず配管は空気の通り道です。
導線が電流の通り道なのと同じです。

導線は抵抗があるというのは理科で習ったと思いますが、
配管にも抵抗が存在し、抵抗が大きいと空気が流れにくくなります。

配管の抵抗は導線と同じように考えることができて、面積が狭いと抵抗が大きくなります。
逆に面積が広いと抵抗は小さくなり、たくさん空気が流れるようになります(下の図)。

また配管が長くなれば抵抗が増えて流量は減ります。
短くなれば抵抗が減ってたくさん流れます(下の図)。

タンクは電池

タンクは電気回路でいう電池です。

電池は電位差という電気的なエネルギーを貯めておく装置。
そしてタンクは圧力という機械的なエネルギーを貯めておく装置なのです。

電池を回路に接続すると電流が流れるのと同じで、タンクを配管につないでバルブを開放すると流体が流れます(下の図)。

圧力差が大きいほどたくさん流量が流れます。これは電圧が大きければ電流がたくさん流れるのと一緒です。

圧力損失は抵抗

抵抗が電流の流れにくさなのと同じように流れにも抵抗があります。
これを圧力損失といいます。

先ほど配管が長くなれば抵抗は増えるといいましたが、これは壁面での摩擦によって圧力損失が発生するからです。
(長い=圧力損失が大きいということです。)

まとめ

今回は空気回路を電気回路に置き換えて説明してみました。

電気回路で置き換えて理解するというのは有用な方法なのでおすすめです。

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