油圧ポンプ動力計算

計算式

油が運ぶ動力は 油圧動力 (kW)＝P (MPa)×Q (L/min)÷60 です。既定値の 10MPa・30L/min では 5.0kW。ポンプには漏れと摩擦の損失があるので、軸に入れる動力は全効率で割って 5.0／0.8＝6.25kW、余裕率15%を掛けた 7.19kW 以上の標準モータとして 7.5kW を選びます。差の 1.25kW はポンプの発熱で、油温上昇と冷却器の検討に使います。

回転数 1,500rpm・容積効率92% で 30L/min を出すには、押しのけ容積 q＝Q×1,000／(n×ηv)＝30,000／(1,500×0.92)＝21.7cm³/rev が必要です。機械効率は全効率÷容積効率＝0.87 で、軸トルクは T＝P×q／(2π×ηm)＝10×21.7／(2π×0.87)＝39.8N·m。トルク×角速度 39.8×157.1＝6,250W が軸動力と一致します。

圧力×流量 → 油圧動力（kW）

ポンプ形式と効率の目安

標準モータ出力と 4極（1,500rpm）の定格トルク

※本ツールは理論式による参考計算です。機器の選定は各メーカーのカタログ値と安全率、および JIS・ISO と労働安全衛生法令の要求事項に従ってください。

油圧ポンプ動力計算の詳しい解説

油圧ポンプの動力計算は、油が運ぶエネルギーとポンプで失われるエネルギーを分けて考えると迷いません。油が運ぶ動力は圧力と流量の積で、MPa と L/min を掛けて 60 で割れば kW になります。これは配管の先でシリンダやモータが取り出せる理論上の最大値です。ポンプは油を漏らしながら（容積損失）、摺動部で摩擦しながら（機械損失）回るので、軸に入れる動力はそれより大きく、その比が全効率です。全効率は容積効率と機械効率の積で、ギヤポンプで 0.8 前後、ピストンポンプで 0.9 前後が目安ですが、圧力が低いときは機械損失の比率が上がり、油温が高いときは漏れが増えて容積効率が落ちます。カタログの効率は定格点の値なので、部分負荷での実力は数%低く見ておくと安全です。

モータ出力は軸動力に余裕率を掛けて標準出力に丸めます。余裕率を 15% 程度取るのは、起動時の突入、リリーフ圧での過渡的な負荷、電圧変動、効率の経年低下を吸収するためです。ただし余裕を取りすぎると、負荷率が下がってモータ効率と力率が悪化し、電力費が増えます。可変容量ポンプや圧力補償制御を使う回路では、待機時の動力が定格の1〜2割まで下がるので、モータは最大負荷で選び、電力費は実際の負荷パターンで見積もる必要があります。

押しのけ容積は1回転あたりに送る油の体積で、ポンプの呼び容量そのものです。必要流量を回転数と容積効率で割れば求まり、既定値では 21.7cm³/rev になります。メーカーの容量系列（例えば 16・20・25・32cm³）から近い上のサイズを選ぶと、実際の流量は計算より多くなり、動力もそれに比例して増えます。モータの回転数は 4極で 1,500rpm（50Hz）または 1,800rpm（60Hz）が標準で、同じポンプでも 60Hz 地域では流量が2割増えることを忘れると、西日本と東日本で仕様が食い違います。

軸トルクは圧力と押しのけ容積から求まり、モータの定格トルクと照合します。トルク×角速度が動力なので、動力が合っていればトルクも合うはずですが、起動直後や低速運転では動力の式が使えず、トルクで直接確認する場面があります。インバータで回転数を落として流量を絞る省エネ運転では、トルクは変わらないのに動力だけ下がるので、モータの低速側のトルク特性を確認します。

発熱量は軸動力と油圧動力の差で、これはすべて油に熱として入ります。既定値では 1.25kW で、リリーフ弁で圧力を捨てる回路ならその動力も熱になります。油温が 60℃ を超えると油の劣化とシールの寿命が急に短くなるため、タンク容量（一般に毎分流量の3〜5倍）と放熱面積で処理できない熱は冷却器で捨てます。電力費は軸動力に稼働時間と単価を掛けたもので、既定値では年間 375,000円です。負荷率が低い時間が長い設備ほど、可変容量化やインバータ化の投資回収が早くなります。

別の条件での計算例

21MPa・60L/min をアキシャルピストンポンプ（全効率0.88・容積効率0.95）で送る場合、油圧動力は 21×60／60＝21.0kW、軸動力は 21.0／0.88＝23.9kW、余裕率15%で 27.4kW となり標準の 30kW モータになります。発熱は 2.9kW で、タンク容量 200〜300L と放熱だけでは処理しきれないので冷却器が要る規模です。60Hz 地域で 1,800rpm なら押しのけ容積は 60,000／(1,800×0.95)＝35.1cm³/rev、機械効率は 0.88／0.95＝0.926 で軸トルクは 21×35.1／(2π×0.926)＝126.7N·m です。角速度 188.5rad/s を掛けると 23.9kW となり動力の計算と一致します。同じポンプを 50Hz 地域で使うと流量は 50L/min に落ち、必要なら押しのけ容積を 42cm³ 級に上げる必要があります。

業界・現場での使い方

よくある間違い・注意点

• 油圧動力をそのままモータ出力にする — ポンプの損失を全効率で割り、余裕率を掛けてから標準出力に丸めます。既定値では 5.0kW が 7.5kW になります。
• カタログの効率を全負荷でも部分負荷でも同じと見る — 効率は定格点の値です。低圧・高油温では数%落ちます。
• 50Hz と 60Hz を区別しない — 回転数が 1,500 と 1,800rpm で違い、同じポンプでも流量と動力が2割変わります。
• 発熱を無視する — 軸動力と油圧動力の差はすべて油の熱になります。油温 60℃ 超は油とシールの寿命を縮めます。
• kgf/cm² と MPa を混同する — 1kgf/cm²＝0.0980665MPa です。70kgf/cm² は約6.9MPa です。

関連する規格・公的資料

• 日本産業標準調査会（JISC） — JIS規格の検索と閲覧。油圧の各規格番号はここで確認できる
• 日本フルードパワー工業会（JFPA） — 油圧・空気圧機器の業界団体。技術資料と機器の安全基準
• 日本フルードパワーシステム学会 — 油空圧の学術団体。基礎理論と最新の研究
• ISO（国際標準化機構） — ISO 4413・ISO 3320・ISO 6020 などの原規格
• 厚生労働省 — 労働安全衛生法と圧力容器・機械の安全規制
• e-Gov 法令検索 — ボイラー及び圧力容器安全規則・高圧ガス保安法の条文
• 高圧ガス保安協会（KHK） — 高圧ガス保安法の解説。アキュムレータの窒素封入に関わる
• 産業技術総合研究所 計量標準総合センター — 圧力・流量・粘度の国家計量標準
• 日本機械学会 — 流体工学・機械設計の学術資料
• 日本規格協会（JSA） — JIS規格票の発行と規格の解説
• 労働安全衛生総合研究所 — 産業安全の研究機関。機械災害の防止
• 経済産業省 — 産業保安と省エネルギー施策
• JIS B 8361（油圧システム通則） — 油圧システムの一般規則と安全要求事項。ISO 4413 に対応
• ISO 4409（油圧ポンプ・モータの性能試験方法） — 定常状態の効率と性能の試験・表示方法
• JIS B 0142（油圧及び空気圧用語） — 押しのけ容積・容積効率などの用語の定義
• JIS C 4213（低圧三相かご形誘導電動機） — 標準モータの定格出力と効率区分
• 省エネ法（エネルギーの使用の合理化等に関する法律） — モータと油圧設備の省エネの枠組み

※本ツールは公的基準に基づく参考計算です。医療・法務・税務の判断は最新の告示・規格および専門家の判断に従ってください。

よくある質問（FAQ）

関連計算ツール