サポートシェアリングソリューション
OKWAVE Plus
会員登録 （無料）

このQ&Aは役に立ちましたか？

はい
ベストアンサー
すぐに回答を！

エアーの加圧減圧に必要な力と圧力の計算

2008/09/25 16:37

エアーシリンダを使って、加圧、及び減圧を行おうとしております。
知識が不足しており、考え方について質問をさせて頂きます。

(1）加圧
体積1Lの閉容器に、同じく体積1Lのエアシリンダを接続して
空気を押し込んだ場合、ボイルシャルルの法則「PV/T=一定」
より気体の体積は半分になるため圧力は倍になり、
容器内圧力は「(大気圧)0.1MPa　－＞　0.2MPa」になる。
※温度変化は無いものとする。

この時、エアシリンダを押し込むのに必要な力は、
「面積×圧力」で計算し、シリンダの面積が「0.01m2」
の場合は、「2000N＝200kg」以上と考えて良いのでようか？
それとも大気圧と、容器内圧力の差圧「0.1MPa」で計算し、
「1000N＝100kg」以上と考えるべきなのでしょうか？

(2)減圧
同様な環境でエアシリンダを引張って、閉容器内圧力を減圧する場合、
体積が倍になるので、容器内の圧力は半分になり、
[(大気圧)0.1MPa　－＞　0.05MPa]と考えて良いのでしょうか？

また、この時に必要な力の計算方法はどのような式でしょうか？
上記（1）の式にあてはめると、圧力が下がるほど必要な力が
減ってしまいますので別の正解があると思います。

低レベルな質問と承知しておりますが、普段は専門外としている分野なため
ご教授頂ければ幸いです。

通報する

質問者が選んだベストアンサー

ベストアンサー
2008/09/26 10:29
回答No.3

Ｑ１
貴殿の加圧に関して、
Ａ１
圧力は、
★ 絶対圧　表示；真空を零として測った圧力
★ ゲージ圧表示；大気圧を零として測った圧力
　　　　　　　　 完全真空は、－0.1MPa
があります。
容器内圧力は「(大気圧)0.1MPa　－＞　0.2MPa」になるは、
ゲージ圧力が0.1MPaなので、1000N ≒ 100kgです。
より、正確には、最初は0Nの力で押し始め、最終で1000N必要となります。

Ｑ２
貴殿の減圧に関して、
Ａ２
ゲージ圧力で、－0.05MPaです。
そして、シリンダのピストンの状態は、
絶対圧で、　<0.05MPa> 　ピストン 　<大気圧の0.1MPa>
ゲージ圧で、<－0.05MPa> ピストン 　<大気圧の0MPa>
で、何れも差が0.05MPaで、力の向きは ← である事が判ります。
ですから、ピストンの面積が0.01m2であるなら、500N ≒ 50kgとなります。

お礼

アドバイス有難う御座います。

今まで頂いた回答から、総合判断すると
絶対圧では、「内圧と外圧の差圧×面積」
ゲージ圧では、「ゲージ圧×面積」
で求める。

と、考えれば良いのかと思います。
（間違っていたらご指導願います。）

但し、素人な自分としては、体積を１／２（圧縮）にするのに必要な力よりも、
２倍（膨張）にするために必要な力の方が少なくなる事に
やはり違和感を感じますが、理論上はその様に考えれば良いのでしょうか？
環境を作る事が出来れば実験してみたいのですが。。。

2008/09/26 11:44

このQ&Aは役に立ちましたか？

はい（0）

この質問は投稿から一年以上経過しています。
解決しない場合、新しい質問の投稿をおすすめします。

質問する

その他の回答 （5件中 1～5件目)

2008/09/29 15:20
回答No.5

今回の内容に限らず、簡単なフリーハンドのマンガ絵を描き
確認する習慣をつけますと、貴殿自身も判り易くなります。
また、歴史の年号を覚える目的で意欲（1492）に燃えるマゼランや、
リトマス試験で赤は健康で賛成（酸性）青はその反対でアルカリ性
等々の忘れ難くもします。
そして、設計には、必需の絵心（スケッチ図が上手くなる）の効果
も出ます。頑張って、使用してみて下さい。

お礼

アドバイス有難う御座います。
自分も絵に描いたり、例題を幾つか作って確認する様にしています。
今回の質問もイラスト入りで投稿したかったのですが。。。

実は今回初めてこのサイトを利用させて頂きましたが、
レスポンスが良く、親切な方も多く、勉強になりました。
また、利用させていただくと同時に、
逆に自分の専門分野は回答したいと思いました。
今後とも宜しくお願い致します。

2008/09/29 15:50

2008/09/26 13:50
回答No.4

Ｑ１
素人な自分としては、体積を１／２（圧縮）にするのに必要な力よりも、
２倍（膨張）にするために必要な力の方が少なくなる事に、やはり違和
感を感じますが、理論上はその様に考えれば良いのでしょうか？
Ａ１
YESです。絶対圧換算で、
体積を１／２（圧縮）は、　　　　　↓シリンダのピストン壁
0.1MPa（大気圧）＋0.1MPa　　　　　┃0.1MPa（大気圧）
なので、ピストンの両側を0.1MPaで押すと、消去される事になり、
　　　　　　　0.1MPa（大気圧）⇒　┃　← 必要な力
となります。因って、0.1MPa×ピストン断面積（0.01m2）が必要な力。

２倍（膨張）は、　　　　　　　　　↓シリンダのピストン壁
　　　　　　　　 0.05MPa　　　　　┃0.1MPa（大気圧）
なので、ピストンの両側を0.05MPaで押すと、消去される事になり、
　　　　　　　　　　 必要な力 →　┃ ← 0.05MPa（大気圧との差圧）
となります。因って、0.05MPa×ピストン断面積（0.01m2）が必要な力。
です。

お礼

早速のアドバイス有難う御座います。
アドバイスの通り理解することとさせて頂きます。

例の密閉容器とピストンでは、100kgで押すと0.2MPa（絶対圧）
になるのに対して、100kgで引張ると、シリンダが長ければ
0Pa（絶対真空）に近づくと考えられるのですね。
（あくまで理論上ですが。）
勉強になりました。

2008/09/26 15:31

2008/09/25 21:42
回答No.2

シリンダーを使って加圧や減圧が出来るのかは判りませんが（リーク多いし）
さて減圧した場合、0.05MPaの内圧で、外圧が0.1MPaとなりピストンを引いて
減圧しようとする力と釣合うとして考えれば良いと思います。つまり
ピストン力=（外圧－内圧）MPaｘＡcm2=5Ａ　N（MPa=100N/cm2）

真空状態では仮に内圧をゼロにすると、外圧がそのまま全て受圧面に掛るから
0.0MPaが最大の真空状態。つまり外圧0.1MPa全てが周囲から働くという事です
従って真空容器では、外圧0.1MPa以上は掛らないということになると思います
工業力学を考える場合の基本は、作用反作用で静止していれば吊合いを考える

お礼

ご回答ありがとうございます。
「絶対圧力で、外圧との差圧を計算する。」と言う事ですね。

例のシリンダでは、
エアーの体積を半分に加圧する時は１００ｋｇ
エアーの体積を２倍に減圧する時は－５０ｋｇ
となり、
私の勝手なイメージからすると、印加する力は、
ほぼ同じ、または減圧時の方が大きいと思っていました。

ご指摘の通り、実際にはリーク、熱などの影響で理想状態には
ならないと思います。
実は今回の質問の装置は「加圧する、減圧する」では無く、
「加圧、減圧状態になる場合がある」の方が正解です。
その時の最大荷重（力）を考えたいため質問をさせて頂きました。

また、宜しくお願い致します。

2008/09/26 09:05

2008/09/25 17:13
回答No.1

エア回路や油圧回路では圧力を”ゲージ圧”を使って考えたり、説明したりします。
ゲージ圧＝絶対圧ー大気圧　で大気中での大気圧の影響を考慮からはずして考えます。

ご質問の圧力は０．１ＭＰとなります。
その時に必要な力はゲージ圧に受圧面積をかけます。

関連書籍等に書いてある圧力はすべてゲージ圧です。

化学分野の様に絶対圧は使いません

お礼

早速のご回答有難う御座います。
ゲージ圧の方が大気圧の影響を考えないですみますので
考え方がすっきりします。

そこでまた、ご教授頂きたいのですが、
負圧のゲージ圧はどの様に考えれば良いのでしょうか？

エアシリンダを引張った時、閉容器内は負圧になりますが、
例様に、大気圧下にある閉容器の体積を、シリンダで２倍にした時の
負圧の考え方（算出方法）を教えて頂けないでしょうか？

絶対圧で「圧力×面積」と考えると、
圧力が下がるに伴って必要な力が少なくなってしまい、
理解に苦しんでおりました。
また、幼稚な質問ですが、宜しくお願い致します。

2008/09/25 18:02

関連するQ&A

お礼をおくりました

さらに、この回答をベストアンサーに選びますか？

ベストアンサーを選ぶと質問が締切られます。
なおベストアンサーを選びなおすことはできません。

サポートシェアリングソリューション 企業・団体・テーマ

Powered by OKWAVE

OKWAVE Plusは、OKWAVEを利用したご利用中の製品・サービスの疑問をみんなで解決するQ&Aコミュニティです。

企業のみなさまへ 金融機関のみなさまへ 自治体のみなさまへ

© 2023 OKWAVE, Inc. 

okwave.co.jp