油圧の秘密「パスカルの原理」

油圧をはじめとする“流体静力”の理論を整理したのは、17世紀のフランスで活躍した思想家兼科学者であるパスカルだ。「人間は考える葦である」という有名な言葉に代表されるように、思想分野での活躍がよく知られているが、科学分野においても数学や物理の教科書に記載されるような多種多様な定理や原理を発見し、功績を残している。その一つが油圧に直結する「パスカルの原理」である。
密閉した容器に詰めた流体に１点から圧力をかけると、流体中のすべての部分に同じ強さの圧力が広まっていく。容器の形を問わず、等しく力が伝わるため、この原理を応用すれば“小さい力で重いモノを動かす”機構を作ることができるのである。
油圧ピストンを例にとって考えてみよう。断面積が10cm²のピストンAと、200cm²のピストンBを、逆流しないように弁を設けたパイプで結んだとする。Bに200kgの重りを乗せたとき、Aに10kgの力をかけて20cm押し込むと、計算上Bは1c浮き上がることになる。
上がり幅はごくわずかだが、冒頭で挙げた油圧ジャッキのように小さな力でピストンの上下運動を繰り返せば、自動車でさえ持ち上げることができる力が得られるのである。
小さい力で大きいモノを動かすという意味では、「てこの原理」も似ている面がある。しかし、てこは、力点と作用点に距離が必要なため、機器全体が大型化してしまう欠点がある。油圧機器なら、それこそ油圧ジャッキのようにコンパクトな形に部品をまとめて、十分に効果を発揮するがゆえに、幅広く活用されるのだ。
ちなみに油の代わりに水や空気を使っても原理的には同様の力を発揮してくれる。水や空気も油と同じ流体（fluid＝フルイド）であり、パスカルの原理は、これら流体すべてに共通するものだ。
実際、水圧・空気圧を使った機器も存在するが、それらに比べても油圧を使う利点は大きい。
水はコストが比較的安いものの、周辺機器の金属を錆びつかせてしまう危険性をはらんでいる。一方、空気は温度により膨張・収縮する特性から細かい作動が苦手であること、高負荷のかかる環境においては制御しにくいことがネックとなる。油ならば錆を極力防ぐとともに、その粘性による滑らかな動きによってコントロールしやすく、一石二鳥だ。現状では油圧こそがパスカルの原理の申し子なのである。