あなたが車を持っているなら、あなたはおそらくそれらのペンサイズのタイヤ空気圧計の1つを所有しています。片方の端に面白い小さな球形のものがあり、もう一方の端に小さなスライド式の目盛りがあります。
それがどのように圧力を測定するのか疑問に思ったことはありますか？そして、なぜ小さなスケールはただ終わりを吹き飛ばさないのですか？
この記事では、これらの圧力計がどのように機能するかを正確に理解します。
- 圧力を理解する
- 圧力をかける
- 圧力計の内部
圧力を理解する
長さ3フィートの1インチ×1インチの木片を取り、この木片の重さが1ポンドであるとします。その木片を足に立てると、つま先に1ポンドの力がかかります。その断面は1平方インチであるため、つま先に1平方インチあたり1ポンドの力（1 psi）がかかります。同じ木の長さ30フィートの部分を取り、それを足でバランスをとる場合、10psiの圧力がかかります。長さが300フィートの場合、100psiが適用されます。
1フィートの深さの水は0.43psiを発揮するため、1マイルの水中にいる場合は、約2,270psiが発揮されます。つまり、1マイルの高さの1インチ四方の水柱の重さは2,270ポンドです。
空気も同じように機能します。雰囲気は「深い」約50マイルであるとの海面それが及ぼす14.7 PSIを。つまり、高さ50マイルの1インチ四方の空気柱の重量は14.7ポンドです。私たちの体は、14.7psiの空気圧は完全に正常であると考えています。
さまざまな高度での気圧
- 海面-14.7psi
- 10,000フィート-10.2psi
- 20,000フィート-6.4psi
- 30,000フィート-4.3psi
- 40,000フィート-2.7psi
- 50,000フィート-1.6psi
圧力をかける
空気のようなガスがタイヤや風船のような容器内に圧力をかける方法は、空気原子が容器の側面に衝突する作用によるものです。
密閉容器に窒素の単一原子があると想像してください。その原子は、コンテナの側面から跳ね返って絶え間なく動いています。原子の運動の速度は温度によって制御されます。0度ケルビン（絶対零度）では原子は運動せず、温度が高くなると速度が上がります。コンテナの側面との衝突により、原子は外向きの圧力をかけます。したがって、コンテナ内の圧力を上げるには2つの方法があります。
- コンテナ内の原子の温度を上げる-原子が高温になるほど、移動が速くなります。
- コンテナに入れる原子の数を増やす-コンテナに入れるガス原子の数が多いほど、衝突が多くなり、コンテナの側面にかかる圧力が大きくなります。
車や自転車でタイヤを爆破するときは、ポンプを使用して、タイヤ内の原子数を増やしてタイヤ内の空気圧を上げます。車のタイヤは通常30psiで動作し、自転車のタイヤは60〜100psiで動作する場合があります。ここには魔法はありません。ポンプはより多くの空気を一定の量に詰め込むだけなので、圧力が上昇します。
圧力計の内部
典型的な圧力計の部品は次のようになります。
圧力計でタイヤの空気圧を測定するには、次の3つの簡単な手順があります。
- 安定した位置に移動して、圧力計をバルブステムに適用します。
- ゲージを適用し、ゲージとステムの間に良好なシールを形成し、タイヤからゲージに空気を放出します。ゲージ内のピンがバルブステム内のバルブピンを押して、タイヤから空気を放出する方法に注意してください。
- ゲージから圧力を読み取ります。
圧力計の本体を構成するチューブの内部には、自転車のポンプ内のピストンによく似た、小さくて密閉されたピストンがあります。チューブの内側は滑らかに磨かれています。ピストンは柔らかいゴムでできているので、チューブに対してしっかりと密閉され、チューブの内側は軽油で潤滑されて密閉性が向上しています。下の写真では、ピストンがチューブの一方の端にあり、ストップがもう一方の端にあることがわかります。ばねは、ピストンとストッパとの間のチューブの長さを実行し、この圧縮スプリングは、チューブの左側に向かってピストンを押します。
ゲージの左端にある面白い球形のものは中空です。球体の開口部は、タイヤのバルブステムとかみ合うように設計されています。開口部を見ると、ゴム製のシールと小さな固定ピンが見えます。ゴム製のシールがバルブステムのリップを押して測定中の空気の漏れを防ぎ、ピンがバルブステムのバルブピンを押し下げて空気をゲージに流し込みます。空気はピンの周りを流れ、球の内側の中空の通路を通ってピストンチャンバーに流れ込みます。
タイヤのバルブステムに圧力計をかけると、タイヤからの圧縮空気が突入し、ピストンを右に押し出します。ピストンが移動する距離は、タイヤの空気圧を基準にしています。圧縮空気がピストンを右に押し、スプリングが押し戻しています。ゲージはある程度の最大圧力を持つように設計されており、例として、60psiであるとしましょう。スプリングは、60 psiの空気がピストンをチューブの右端に移動し、30psiがピストンをチューブの途中まで移動するように調整されています。ゲージをバルブステムから離すと、圧縮空気の流れが止まり、スプリングがピストンをすぐに左に押し戻します。
圧力を読み取ることができるように、チューブ内に校正済みのロッドがあります。
スプリングはこの図には示されていませんが、キャリブレーションされたロッドがスプリングの内側に収まります。キャリブレーションされたロッドはピストンの上に乗っていますが、ロッドとピストンは接続されておらず、ロッドとストップの間にかなりタイトなフィットがあります。ピストンが右に動くと、キャリブレーションされたロッドを押します。圧力が解放されると、ピストンは左に戻りますが、ロッドは最大位置に留まり、圧力を読み取ることができます。
タイヤ空気圧計と関連トピックの詳細については、次のページのリンクを確認してください。
初版：2000年4月1日
