粘度コンバーター
流体の流れを理解する：粘度の基礎
粘度は流体の流れにくさを測るものです—蜂蜜は水よりも粘度が高いです。動粘度（絶対抵抗）と動粘度（密度に対する相対抵抗）の決定的な違いを理解することは、流体力学、潤滑工学、および工業プロセスにとって不可欠です。このガイドでは、両方のタイプ、密度を介したそれらの関係、すべての単位の変換式、およびモーターオイルの選択から塗料の粘稠度までの実用的な応用について説明します。
基本概念：2種類の粘度
動粘度（μ） - 絶対
せん断応力に対する内部抵抗を測定します
動粘度（絶対粘度とも呼ばれる）は、流体の一層を別の層の上を移動させるのに必要な力の大きさを定量化します。これは、密度とは無関係の流体自体の固有の特性です。値が高いほど、抵抗が大きいことを意味します。
式：τ = μ × (du/dy) ここで、τ = せん断応力、du/dy = 速度勾配
単位：Pa·s (SI), poise (P), centipoise (cP)。水 @ 20°C = 1.002 cP
動粘度（ν） - 相対
動粘度を密度で割ったもの
動粘度は、重力下で流体がどれだけ速く流れるかを測定します。内部抵抗（動粘度）と体積あたりの質量（密度）の両方を考慮に入れます。重力による流れが重要な場合、例えばオイルの排出や液体の注入などに使用されます。
式：ν = μ / ρ ここで、μ = 動粘度、ρ = 密度
単位：m²/s (SI), stokes (St), centistokes (cSt)。水 @ 20°C = 1.004 cSt
流体の密度を知らずに Pa·s（動的）を m²/s（動粘性）に変換することはできません。
例：100 cP の水（ρ=1000 kg/m³）= 100 cSt。しかし、100 cP のモーターオイル（ρ=900 kg/m³）= 111 cSt。同じ動粘度、異なる動粘度！このコンバーターは、エラーを避けるために種類間の変換を防ぎます。
クイック変換例
密度との関係：ν = μ / ρ
動粘度と動粘度は密度を介して関連しています。この関係を理解することは、流体力学の計算にとって非常に重要です：
水 @ 20°C
- μ（動的）= 1.002 cP = 0.001002 Pa·s
- ρ（密度）= 998.2 kg/m³
- ν（動粘性）= μ/ρ = 1.004 cSt = 1.004 mm²/s
- 比率：ν/μ ≈ 1.0（水が基準）
SAE 10W-30 モーターオイル @ 100°C
- μ（動的）= 62 cP = 0.062 Pa·s
- ρ（密度）= 850 kg/m³
- ν（動粘性）= μ/ρ = 73 cSt = 73 mm²/s
- 注：動粘性は動的より18%高い（密度が低いため）
グリセリン @ 20°C
- μ（動的）= 1,412 cP = 1.412 Pa·s
- ρ（密度）= 1,261 kg/m³
- ν（動粘性）= μ/ρ = 1,120 cSt = 1,120 mm²/s
- 注：非常に粘性が高い—水より1,400倍粘り気がある
空気 @ 20°C
- μ（動的）= 0.0181 cP = 1.81×10⁻⁵ Pa·s
- ρ（密度）= 1.204 kg/m³
- ν（動粘性）= μ/ρ = 15.1 cSt = 15.1 mm²/s
- 注：動的が低く、動粘性が高い（ガスは密度が低い）
工業測定基準
現代の粘度計が登場する前、産業界では流出カップ法が使用されていました—一定量の流体が校正されたオリフィスから流れ出るのにかかる時間を測定するものです。これらの経験的な基準は今日でも使用されています：
セーボルトユニバーサル秒（SUS）
ASTM D88 規格で、北米で石油製品に広く使用されています
ν(cSt) = 0.226 × SUS - 195/SUS（SUS > 32 の場合に有効）
- 特定の温度で測定：100°F（37.8°C）または 210°F（98.9°C）
- 一般的な範囲：31-1000+ SUS
- 例：SAE 30 オイル ≈ 300 SUS @ 100°F
- 非常に粘性の高い流体向けのセーボルトフロール（SFS）バリアント：オリフィスが10倍大きい
レッドウッド秒 No. 1（RW1）
英国の IP 70 規格で、英国および旧英連邦で一般的です
ν(cSt) = 0.26 × RW1 - 179/RW1（RW1 > 34 の場合に有効）
- 70°F（21.1°C）、100°F、または 140°F で測定
- より粘性の高い流体向けのレッドウッド No. 2 バリアント
- 変換：RW1 ≈ SUS × 1.15（概算）
- 大部分が ISO 規格に置き換えられましたが、古い仕様書ではまだ参照されています
エングラー度（°E）
DIN 51560 ドイツ規格で、ヨーロッパおよび石油産業で使用されています
ν(cSt) = 7.6 × °E - 6.0/°E（°E > 1.2 の場合に有効）
- 20°C、50°C、または 100°C で測定
- 水 @ 20°C の場合は °E = 1.0（定義による）
- 一般的な範囲：1.0-20°E
- 例：ディーゼル燃料 ≈ 3-5°E @ 20°C
実世界の粘度ベンチマーク
| 流体 | 動的 (μ, cP) | 動粘性 (ν, cSt) | 注 |
|---|---|---|---|
| 空気 @ 20°C | 0.018 | 15.1 | 低密度 → 高い動粘性 |
| 水 @ 20°C | 1.0 | 1.0 | 基準流体 (密度 ≈ 1) |
| オリーブオイル @ 20°C | 84 | 92 | 食用油の範囲 |
| SAE 10W-30 @ 100°C | 62 | 73 | 高温のエンジンオイル |
| SAE 30 @ 40°C | 200 | 220 | 低温のエンジンオイル |
| 蜂蜜 @ 20°C | 10,000 | 8,000 | 非常に粘性の高い液体 |
| グリセリン @ 20°C | 1,412 | 1,120 | 高密度 + 高粘度 |
| ケチャップ @ 20°C | 50,000 | 45,000 | 非ニュートン流体 |
| 糖蜜 @ 20°C | 5,000 | 3,800 | 濃厚なシロップ |
| ピッチ/タール @ 20°C | 100,000,000,000 | 80,000,000,000 | ピッチドロップ実験 |
粘度に関する興味深い事実
ピッチドロップ実験
世界で最も長く続いている実験室実験（1927年から）であるクイーンズランド大学の実験では、ピッチ（タール）が漏斗を通って流れる様子が示されています。固体に見えますが、実際には非常に粘性の高い液体です—水よりも1000億倍も粘性が高いです！94年間でわずか9滴しか落ちていません。
溶岩の粘度が火山を決定する
玄武岩質溶岩（低粘度、10-100 Pa·s）は、穏やかなハワイ式噴火と流れる川を形成します。流紋岩質溶岩（高粘度、100,000+ Pa·s）は、ガスが逃げられないため、爆発的なセントヘレンズ山式噴火を引き起こします。粘度が文字通り火山を形作ります。
血液の粘度が命を救う
赤血球のため、血液は水よりも3〜4倍粘性が高いです（37°Cで3〜4 cP）。高い血液粘度は、脳卒中/心臓発作のリスクを高めます。低用量のアスピリンは、血小板の凝集を防ぐことで粘度を低下させます。血液粘度検査は、心血管疾患を予測できます。
ガラスは過冷却液体ではない
一般的な俗説とは異なり、古い窓ガラスは流れのために下部が厚くなっているわけではありません。室温でのガラスの粘度は10²⁰ Pa·s（水の1兆兆倍）です。1mm流れるには、宇宙の年齢よりも長い時間がかかります。それは真の固体であり、遅い液体ではありません。
モーターオイルのグレードは粘度です
SAE 10W-30は、次のことを意味します：10W = 0°Fでの冬の粘度（低温流動性）、30 = 212°Fでの粘度（動作温度保護）。「W」は冬（winter）のことであり、重さ（weight）ではありません。マルチグレードオイルは、寒いときにはコイル状になり（低粘度）、暑いときには膨張する（粘度を維持する）ポリマーを使用します。
昆虫は粘度を介して水の上を歩く
アメンボは表面張力を利用しますが、水の粘度も活用します。脚の動きは、粘性抵抗に逆らって押す渦を作り出し、前進させます。粘度ゼロの流体（理論上）では、移動できません—牽引力なしで滑ってしまいます。
粘度測定の進化
1687
アイザック・ニュートンは『プリンキピア・マテマティカ』で粘度について記述しています。流体における「内部摩擦」の概念を導入しました。
1845
ジャン・ポアズイユは毛細血管内の血流を研究しました。流量と粘度の関係を示すポアズイユの法則を導き出しました。
1851
ジョージ・ストークスは粘性流の方程式を導き出しました。動粘度と動粘度の関係を証明しました。
1886
オズボーン・レイノルズはレイノルズ数を導入しました。粘度と流れの状態（層流対乱流）を関連付けました。
1893
セーボルト粘度計が米国で標準化されました。流出カップ法が石油産業の標準となりました。
1920s
ポアズとストークスがCGS単位として命名されました。1 P = 0.1 Pa·s、1 St = 1 cm²/sが標準となりました。
1927
ピッチドロップ実験がクイーンズランド大学で開始されました。現在も進行中—史上最も長く続く実験室実験です。
1960s
SIがPa·sとm²/sを標準単位として採用しました。センチポアズ（cP）とセンチストークス（cSt）は依然として一般的です。
1975
ASTM D445が動粘度測定を標準化しました。毛細管粘度計が業界標準となりました。
1990s
回転粘度計により、非ニュートン流体の測定が可能になりました。塗料、ポリマー、食品にとって重要です。
2000s
デジタル粘度計が測定を自動化しました。温度制御されたバスが±0.01 cStの精度を保証します。
実世界での応用
潤滑工学
モーターオイル、作動油、ベアリング潤滑剤の選択：
- SAEグレード：10W-30は、0°Fでの10W、212°Fでの30を意味します（動粘度範囲）
- ISO VGグレード：VG 32、VG 46、VG 68（40°Cでの動粘度、cSt単位）
- ベアリングの選択：薄すぎると摩耗、厚すぎると摩擦/熱
- 粘度指数（VI）：温度感度を測定します（高いほど良い）
- マルチグレードオイル：添加剤が温度に関わらず粘度を維持します
- 油圧システム：最適な性能を得るには、通常40°Cで32〜68 cSt
石油産業
燃料、原油、精製粘度の仕様：
- 重油：50°CでcSt単位で測定（ポンプで送るには加熱が必要）
- ディーゼル：40°Cで2〜4.5 cSt（EN 590仕様）
- 原油の分類：軽質（<10 cSt）、中質、重質（>50 cSt）
- パイプラインの流れ：粘度がポンプ動力要件を決定します
- バンカー燃料グレード：IFO 180、IFO 380（50°CでのcSt）
- 精製プロセス：粘度破壊により重質留分を削減します
食品および飲料
品質管理とプロセス最適化：
- 蜂蜜の等級付け：20°Cで2,000〜10,000 cP（水分量による）
- シロップの粘稠度：メープルシロップ150〜200 cP、コーンシロップ2,000+ cP
- 乳製品：クリームの粘度が食感と口当たりに影響します
- チョコレート：40°Cで10,000〜20,000 cP（テンパリングプロセス）
- 飲料の炭酸飽和：粘度が泡の形成に影響します
- 食用油：20°Cで50〜100 cP（発煙点は粘度と相関します）
製造およびコーティング
塗料、接着剤、ポリマー、プロセス制御：
- 塗料の粘度：塗布の粘稠度のために70〜100 KU（クレブス単位）
- スプレーコーティング：通常20〜50 cP（厚すぎると詰まり、薄すぎると垂れる）
- 接着剤：塗布方法に応じて500〜50,000 cP
- ポリマー溶融物：100〜100,000 Pa·s（押出/成形）
- 印刷インキ：フレキソ印刷用50〜150 cP、オフセット印刷用1〜5 P
- 品質管理：粘度はバッチの一貫性と保存期間を示します
粘度に対する温度の影響
粘度は温度によって劇的に変化します。ほとんどの液体は、温度が上昇すると粘度が低下します（分子が速く動き、流れやすくなります）：
| 流体 | 20°C (cP) | 50°C (cP) | 100°C (cP) | % 変化 |
|---|---|---|---|---|
| 水 | 1.0 | 0.55 | 0.28 | -72% |
| SAE 10W-30 オイル | 200 | 80 | 15 | -92% |
| グリセリン | 1412 | 152 | 22 | -98% |
| 蜂蜜 | 10,000 | 1,000 | 100 | -99% |
| SAE 90 ギアオイル | 750 | 150 | 30 | -96% |
完全な単位変換リファレンス
正確な式によるすべての粘度単位の変換。注意：流体の密度なしでは動粘度と動粘度を変換することはできません。
動粘度変換
Base Unit: パスカル秒（Pa·s）
これらの単位は、せん断応力に対する絶対抵抗を測定します。すべて線形に変換されます。
| 変換元 | 変換先 | 式 | 例 |
|---|---|---|---|
| Pa·s | Poise (P) | P = Pa·s × 10 | 1 Pa·s = 10 P |
| Pa·s | Centipoise (cP) | cP = Pa·s × 1000 | 1 Pa·s = 1000 cP |
| Poise | Pa·s | Pa·s = P / 10 | 10 P = 1 Pa·s |
| Poise | Centipoise | cP = P × 100 | 1 P = 100 cP |
| Centipoise | Pa·s | Pa·s = cP / 1000 | 1000 cP = 1 Pa·s |
| Centipoise | mPa·s | mPa·s = cP × 1 | 1 cP = 1 mPa·s（同一） |
| Reyn | Pa·s | Pa·s = reyn × 6894.757 | 1 reyn = 6894.757 Pa·s |
| lb/(ft·s) | Pa·s | Pa·s = lb/(ft·s) × 1.488164 | 1 lb/(ft·s) = 1.488 Pa·s |
動粘度変換
Base Unit: 平方メートル毎秒（m²/s）
これらの単位は、重力下での流量を測定します（動粘度 ÷ 密度）。すべて線形に変換されます。
| 変換元 | 変換先 | 式 | 例 |
|---|---|---|---|
| m²/s | Stokes (St) | St = m²/s × 10,000 | 1 m²/s = 10,000 St |
| m²/s | Centistokes (cSt) | cSt = m²/s × 1,000,000 | 1 m²/s = 1,000,000 cSt |
| Stokes | m²/s | m²/s = St / 10,000 | 10,000 St = 1 m²/s |
| Stokes | Centistokes | cSt = St × 100 | 1 St = 100 cSt |
| Centistokes | m²/s | m²/s = cSt / 1,000,000 | 1,000,000 cSt = 1 m²/s |
| Centistokes | mm²/s | mm²/s = cSt × 1 | 1 cSt = 1 mm²/s（同一） |
| ft²/s | m²/s | m²/s = ft²/s × 0.09290304 | 1 ft²/s = 0.0929 m²/s |
工業規格変換（動粘度へ）
経験式は、流出時間（秒）を動粘度（cSt）に変換します。これらは近似値であり、温度に依存します。
| 計算 | 式 | 例 |
|---|---|---|
| セーボルトユニバーサルからcStへ | cSt = 0.226 × SUS - 195/SUS（SUS > 32の場合） | 100 SUS = 20.65 cSt |
| cStからセーボルトユニバーサルへ | SUS = (cSt + √(cSt² + 4×195×0.226)) / (2×0.226) | 20.65 cSt = 100 SUS |
| レッドウッドNo. 1からcStへ | cSt = 0.26 × RW1 - 179/RW1（RW1 > 34の場合） | 100 RW1 = 24.21 cSt |
| cStからレッドウッドNo. 1へ | RW1 = (cSt + √(cSt² + 4×179×0.26)) / (2×0.26) | 24.21 cSt = 100 RW1 |
| エングラー度からcStへ | cSt = 7.6 × °E - 6.0/°E（°E > 1.2の場合） | 5 °E = 36.8 cSt |
| cStからエングラー度へ | °E = (cSt + √(cSt² + 4×6.0×7.6)) / (2×7.6) | 36.8 cSt = 5 °E |
動粘度 ↔ 動粘度変換（密度が必要）
これらの変換には、測定温度での流体の密度を知る必要があります。
| 計算 | 式 | 例 |
|---|---|---|
| 動粘度から動粘度へ | ν (m²/s) = μ (Pa·s) / ρ (kg/m³) | μ=0.001 Pa·s, ρ=1000 kg/m³ → ν=0.000001 m²/s |
| 動粘度から動粘度へ | μ (Pa·s) = ν (m²/s) × ρ (kg/m³) | ν=0.000001 m²/s, ρ=1000 kg/m³ → μ=0.001 Pa·s |
| cPからcStへ（一般的） | cSt = cP / (ρ g/cm³単位) | 100 cP, ρ=0.9 g/cm³ → 111 cSt |
| 水の近似 | 20°C付近の水の場合：cSt ≈ cP (ρ≈1) | 水：1 cP ≈ 1 cSt（0.2%以内） |
よくある質問
動粘度と動粘度の違いは何ですか？
動粘度（Pa·s、ポアズ）は、流体のせん断に対する内部抵抗、つまりその絶対的な「厚さ」を測定します。動粘度（m²/s、ストークス）は、動粘度を密度で割ったもので、重力下でどれだけ速く流れるかを示します。両者を変換するには密度が必要です：ν = μ/ρ。このように考えてみてください：蜂蜜は高い動粘度を持っていますが（粘り気がある）、水銀も「薄い」にもかかわらず高い動粘度を持っています（非常に密度が高いため）。
センチポアズ（cP）をセンチストークス（cSt）に変換できますか？
測定温度での流体の密度を知らなければ変換できません。20°C付近の水の場合、1 cP ≈ 1 cStです（水の密度が約1 g/cm³であるため）。しかし、モーターオイルの場合（密度 ≈ 0.9）、90 cP = 100 cStです。当社のコンバーターは、エラーを防ぐために種類間の変換をブロックします。この式を使用してください：cSt = cP /（密度 g/cm³単位）。
なぜ私のオイルには「10W-30」と書かれているのですか？
SAE粘度グレードは、動粘度の範囲を指定します。「10W」は、低温流動要件を満たしていることを意味します（W = winter、0°Fでテスト済み）。「30」は、高温粘度要件を満たしていることを意味します（212°Fでテスト済み）。マルチグレードオイル（10W-30など）は、シングルグレードオイル（SAE 30）とは異なり、温度に関係なく粘度を維持するために添加剤を使用します。シングルグレードオイルは、熱くなると劇的に薄くなります。
セーボルト秒はセンチストークスとどのように関係していますか？
セーボルトユニバーサル秒（SUS）は、60mLの流体が校正されたオリフィスから流れ出るのにかかる時間を測定します。経験式は次のとおりです：cSt = 0.226×SUS - 195/SUS（SUS > 32の場合）。たとえば、100 SUS ≈ 21 cStです。SUSは古い方法であるにもかかわらず、石油仕様でまだ使用されています。現代の研究所では、ASTM D445に従ってcStを直接測定する動粘度計を使用しています。
なぜ温度とともに粘度が低下するのですか？
温度が高いと分子により多くの運動エネルギーが与えられ、互いに滑りやすくなります。液体の場合、粘度は通常、°Cあたり2〜10%低下します。20°Cでのモーターオイルは200 cPかもしれませんが、100°Cではわずか15 cPです（13倍の減少！）。粘度指数（VI）は、この温度感度を測定します。VIが高いオイル（100+）は粘度をより良く維持し、VIが低いオイル（<50）は加熱すると劇的に薄くなります。
油圧システムにはどの粘度を使用すればよいですか？
ほとんどの油圧システムは、40°Cで25〜50 cStで最適に動作します。低すぎる（<10 cSt）と内部漏れや摩耗の原因となります。高すぎる（>100 cSt）と反応が遅くなり、消費電力が高くなり、熱が蓄積します。ポンプメーカーの仕様を確認してください—ベーンポンプは25〜35 cStを好み、ピストンポンプは35〜70 cStを許容します。ISO VG 46（40°Cで46 cSt）は、最も一般的な汎用油圧オイルです。
最大粘度はありますか？
理論的な最大値はありませんが、100万cP（1000 Pa·s）を超えると実用的な測定が困難になります。ビチューメン/ピッチは1000億Pa·sに達することがあります。一部のポリマー溶融物は100万Pa·sを超えます。極端な粘度では、液体と固体の境界が曖昧になります—これらの材料は、粘性流（液体など）と弾性回復（固体など）の両方を示し、粘弾性と呼ばれます。
なぜ一部の単位は人の名前にちなんで名付けられているのですか？
ポアズは、毛細血管内の血流を研究したジャン・レオナール・マリー・ポアズイユ（1840年代）に敬意を表しています。ストークスは、粘性流の方程式を導き出し、動粘度と動粘度の関係を証明したジョージ・ガブリエル・ストークス（1850年代）に敬意を表しています。レイン（ポンドフォース秒/平方インチ）は、流体力学におけるレイノルズ数で有名なオズボーン・レイノルズ（1880年代）にちなんで名付けられました。