エネルギーとは
油圧を理解するもう一つの方法は、エネルギーについて考えることです。
油圧ラムがより大きな力や速度を与えることはすでに見てきましたが、両方を同時に行うことはできず、それはエネルギーのためです。 上の水鉄砲の図をもう一度見てください。細いパイプをすばやく押し下げると（少しの力で）、広いパイプのプランジャーはゆっくりと（大きな力で）上昇します。 なぜ、そうなるのでしょうか？ 物理学の基本法則である「エネルギー保存の法則」によれば、無からエネルギーを作り出すことはできません。 プランジャーを動かすのに使うエネルギー量は、使った力に動かした距離をかけたものに等しいのです。 水鉄砲を動かすのに使うエネルギーは、使う力に動かす距離をかけたものです。 それは、私たちが押し下げることによって供給したエネルギーが、パイプを回って反対側の端に運ばれるからです。 もし、同じ量のエネルギーが2倍の力で動かさなければならないとしたら、同じ時間では半分の距離しか動かせないのです。 運転手がハンドルを引くと、掘削機のエンジンが細いパイプやケーブル（青色で表示）に流体を送り込み、油圧ラム（赤色で表示）を強制的に伸長させるのです。 自転車のポンプを逆回転させたような形をしています。 複数のラムを組み合わせると、ディガーの腕は人の腕と同じように伸び縮みします。
写真提供:（株）日立製作所。 この掘削機には、数種類の油圧ラムが使われています。
各ラムは、ディーゼルエンジンの水鉄砲のように逆に作動しています。
写真。
エンジンは、このように細いパイプから作動油を送り、太いラムをより大きな力で動かしています。
Photo: How a hydraulic ram multiples force.
作動油が常に一方向から押しているのに、どうして油圧ラムが内側にも外側にも動くのか不思議に思われるかもしれません。 この小さなアニメーションが明らかにしているように、流体がどちらに動くかによって、ラムは内側または外側に、非常にゆっくりと滑らかに押し出されます。
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次に外出するときは、いくつの油圧式機械を見つけられるか見てみましょう。 トラック、クレーン車、掘削機、ダンプカー、ショベルカー、ブルドーザーなど、意外にたくさん使われているんですよ。 生垣や樹木を切り裂くために、カッティングヘッドは頑丈で重いものでなければならず、ドライバーの手で持ち上げたり、位置決めをすることは不可能です。 肩、肘、手首のような油圧ジョイントがいくつかあり、人間の腕と同じくらい柔軟に動きます。
写真。
隠された油圧
しかし、すべての油圧機械がそうであるというわけではなく、油圧ラムが見えないところに隠されていることもあります。 エレベーター (昇降機) は、その仕組みをうまく隠しているので、従来の方法 (モーターに取り付けたケーブルで上下させる) で動作しているか、代わりに油圧を使用しているかは、必ずしも明らかではありません。 小型のエレベータでは、昇降シャフトの直下や横に取り付けられたシンプルな油圧ラムがよく使われています。
モーターは、油圧が視界から隠されるもう 1 つの例です。 従来の電気モーターは電磁気を利用しています。モーター内部のコイルに電流が流れると、一時的に磁力が発生し、永久磁石のリングを押してモーターシャフトを回転させます。 油圧ギヤモーターと呼ばれるものは、流体がパイプを通ってモーターに流れ込み、密接にかみ合った一対のギヤを回転させ、別のパイプを通って再び流出する。 一方の歯車はモーター軸に接続され、モーターを駆動し、もう一方の歯車（アイドラー）は自由に回転し、機構を完成させる。 従来の油圧ラムは、ポンプで送られた流体の力でラムを限られた距離だけ前後に押しますが、油圧モーターは連続的に流れる流体で必要なだけシャフトを回転させることができます。 逆方向に回転させたい場合は、流体を逆流させればよい。
なぜ電気モーターではなく、油圧モーターを使うのでしょうか。 一般に、強力な電気モーターは大きなものが必要ですが、同じように強力な油圧モーターは、少し離れたところにあるポンプから動力を得ているので、より小型でコンパクトにすることができるのです。 また、水中や火花による火災・爆発の危険がある場合など、電気が使えない場所でも油圧モーターを使用することができます。 (Another option, in that case, is to use pneumatics—the power of compressed air.)
