油圧(ゆあつ 英: Hydraulic)あるいは油圧システムまたは油圧駆動システム(ゆあつくどうシステム、英: Hydraulic drive system)とは、液体(主に鉱物油)をエネルギーの伝達媒体とした駆動系のこと。英語でhydraulicと示される通り、元々は水の分野から始まった原理であり、伝達媒体である流体や液体は油だけに限定されるわけではない。類似した圧力媒体の異なる圧力駆動システムには空圧や水・グリセリンを使用した機構がある。

## 概要

油圧システムは、比較的小型のポンプで大きな力を発揮できる、出力や速度の制御が容易である、遠隔操作が可能である等の特徴を有している。その特徴を生かし、工場では大きな圧力を発揮するプレス機や加圧装置、荷物用エレベーターから各種小型機械の昇降用動力などに多用される。一般的に目に留まりやすい油圧機械として建設機械や荷役機械がある。油圧ショベルやフォークリフトやレッカー車の作業機部分の操作の動力は油圧を使用している。自動車のブレーキ、航空機の舵面操作や水門の開閉等にも使用されている。油圧の圧力単位は国際単位系ではパスカル (Pa) が基本であるが、以前は重量キログラム毎平方メートル (kgf/m) を元にした単位であるkgf/cmが使用されていた。現在も国際単位系には各国、各機関とも統一が進んでおらず、重量ポンド毎平方インチ (psi) やバール (bar) を使用する事もある。射出成形機や産業用ロボットは当初は油圧式が主流だったが、1990年代以降パワーエレクトロニクスの発達により、電動式のパワー密度と信頼性が向上すると制御性、エネルギー効率の優れた電動式が市場占有率を高めたが、2010年代にボストン・ダイナミクスが多脚ロボットに精密油圧制御を導入したことにより、潮流が変わり、後述する長所が再び注目され、ロボットへの油圧アクチュエータの導入が増えつつある。

油圧システムが普及する前に多く用いられていた水圧システムは、粘度が低いため動作損失が少ない、弾性変動がごく小さいため応答性や精密性に優れる、漏洩時の火災や汚損リスクが小さい、作動流体が安価といった長所がある。過去、作動油の品質が十分でなかった第二次大戦頃までは戦艦の砲塔、空母の艦載機エレベータ等にも広く利用された。反面、摺動部のシーリングが難しく漏洩損失が大きい、錆び(腐蝕)を生じる、凝固点が高く氷結すると膨張して機器の損壊を生じ低温に弱い、沸点が低いため高温にも弱くキャビテーションも生じやすい、漏洩時に電気系統を損害する、などの問題も多く、作動油の改良が進められ油圧へ置き換わっていった。

### 原理

油圧駆動は、いわゆるパスカルの原理を応用して、小さな力を大きな力に変換する。例えば右図の二つのピストンの面積を1:3とすると、右側の小さいピストンに一定の力を加えて押し下げると、左側のピストンはその3倍の力で1/3の距離を上昇する。油圧駆動は油圧ポンプで作った高圧の流体を配管やパイプで送り出し、所定の場所に設置されたピストンや油圧モーター(油圧機器ではアクチュエーターと総称する)で仕事を行う動力方式である。

### 長所

- 比較的小型の油圧ポンプで、大きな力を出すことができる。(空気圧機器よりも高圧で使える)
- 過負荷で止まった時に、動力系に悪影響を与えない。(電気モーターと大きく異なる)
- 出力や速度の調整が容易であり、繊細な操作が要求される航空機の舵面操作にも対応する。これは作動油の圧縮率が低いため、力をダイレクトに伝えることと、ある程度の衝撃や振動を吸収することを両立できるためである。
- 電気式や油圧式などによる遠隔操作が可能。
- 作動油自体に防錆・潤滑効果があり機器内部の摩耗が少ない。

### 短所

- ポンプ・バルブ類・調整弁・アクチュエーター間の配管が長く複雑になると、配管継手やフランジから外部油漏れが起こりやすい。接合部の施工不良や、シール類の劣化も外部油漏れの一因となる。漏れた油は周囲を汚染するのみならず、タンク油量が低下することによってポンプの空転・焼き付きの原因ともなり得る。
- 油は酸化や水の混入により劣化し、出力性能の低下や機器の損傷を引き起こす。そのため事前に適切な銘柄を選定し、使用開始後は常に管理する必要がある。
- 油は温度変化に伴い粘度が変化する。低温では高粘度によるエネルギーロスが大きくなり、高温では粘度の低下により漏れが多くなったり作動油の劣化が速くなるなどの弊害が出る。
- 油圧機器の内部では漏れが多少とも発生する。漏れた油は圧力がより低い系統に伝わり、最終的にはタンクへ還流する。この内部漏れは実際の仕事につながらず、その分ポンプが余計な仕事をすることになり、エネルギー効率の低下を生む。また内部漏れは発熱の原因となる。結果として、内部漏れの発生量によっては、動力源・タンク・オイルクーラーが本来の適性サイズよりも大きくなり、シール類や油も早期に劣化するおそれがある。
- 配管の新設や維持にコストがかかる。空圧システムではアクチュエーターでの仕事を終えた空気を大気中へ解放できるが、油圧では戻り油をタンクへ返す配管が必要になる。また油圧の比較的高い回路圧力に見合った材質・設計の配管(鋼管やホース)や機器・マニホールドブロックを用いなければならない。例えば液圧用ホースの場合、JIS B8360ないしB8362に規定されたホースアセンブリ試験圧力は、最大で試験圧力69MPa・最小破壊試験圧力138MPaにも達する。
- 金属を多用する圧力機器であるため軽量化が難しく、また作動油の軽量化はほぼ不可能である。これは重量要件のシビアな機械ではネックとなる。

## 作動

油圧機器を作動させるためには、油圧ポンプから吐出した作動油を、圧力制御弁を介して圧力を所定レベルに下げ、流量調節弁により流量をコントロールして、油圧モーターや油圧シリンダーに送り込み、油圧モーターを回転または油圧シリンダーを作動させる。回転の方向(正転または逆転)やシリンダーの伸縮は方向制御弁で制御する。

### 作動油

油圧で使われる流体は、一般的には石油(鉱物油)系作動油と難燃性合成作動油とに大別できる。前者が消防法上の危険物(乙種第4類(引火性液体)のうち第4石油類)に該当するのに対し、後者は引火点がより低いため指定可燃物として扱われ、貯蔵・取扱いについての規制が緩和される。最近では植物油や合成油を使用した、環境対応型の生分解性作動油も登場した。いずれも基材にさまざまな添加物を調合してあり、潤滑性を保つ、金属に対して防錆・防食性を持つ、劣化しにくい、泡立ちにくく気泡が発生しても分離しやすい、混入した水を分離しやすいといった条件を満たすように考慮されている。

使用時の気温、状態、場所、運転頻度といった諸条件に合う作動油を選定しなければならない。劣化にともなって作動油の性状が変化・悪臭が発生したり、異物が混入した、あるいは水分混入により白濁した場合は交換する。問題無く使用できる状態であっても、一定の期間・使用時間(目安は最長でも1年以内)が過ぎたらやはり交換する。高性能なオイルフィルターを使うのがベストだが、単に作動油を定期交換するだけでも、油圧システムの寿命が大きく変わってくる。

また油圧機器のパッキン素材には多くの種類があり、作動油や使用環境、作動圧力に適合するものを選ばなければならない。

自動車のブレーキシステムの作動油はブレーキフルードといい、多くはエチレングリコールなどを主剤としたグリコール系である。水分が混入しても容易にベーパーロック現象が発生しないよう、水溶性の成分が選ばれている。

## 図記号

油圧の図記号はJIS B 0125-1 油圧・空気圧システム及び機器 図記号及び回路図 第1部:図記号に記載されている。

## 代用

航空機などの重量にシビアな機械では、軽量化のため電気モーターと電線に置き換えタンク・ポンプ・配管を排除したパワー・バイ・ワイヤなどが考案されている。しかし純粋な電気駆動方式(ElectroMechanical Actuation/EMA)にはまだ未知数の技術的リスクがあり、油圧駆動としつつポンプはアクチュエータとパッケージ化して分散させ、機体に取り回される配管を削減する電動油圧式(ElectroHydraulic Actuation/EHA)が先行して実用化が進んでいる。