オーブン中で容器内の圧力を一定に保つには

質問

工学とかのカテゴリーがあればそちらが正しいのでしょうが物理学へ質問させていただきます。

容器に圧力エアーを接続し、0.2MPaに保ったままオーブン(摂氏250度)に入れるとします。
圧力は装置用のエアーレギュレータで制御してあります。

【質問1】この場合、容器内の圧力はレギュレータ設定値で一定になるものでしょうか?

エアーの温度変化による一時的な圧力の乱れは許容するとして容器や内部のエアーが一様に加熱された後は圧力一定と考えて良いのでしょうか。

【質問2】上記の設定で容器内圧力を一定に保つ方法としてどのような仕組みを加えればより最適と思われますか?

以上、宜しくお願いいたします。

回答No.3

iwagon · ベストアンサー

空気圧機器のメーカーのものです。
レギュレータの種類によりますが、基本的に一定になります。
リリーフ機構がついているレギュレータならば、温度が上昇しても基本的に一度設定した圧力で保ちます。但し、ゴムを使用しているので多少のヒステリシスはあります。一般的なレギュレータで0．01ＭＰａも見れば充分です。
圧力エアーを外部に絶えず漏らしても良いのならばコンスタントブリード・フィードバックタイプの精密レギュレータをお勧めします。このタイプですとヒステリシスは0．0005ＭＰａ位になるかと思います。

エアーを逃がさないようにする場合には、別の話になり詳しい回路等知りたいです。

回答No.2

Zincer

「奥が閉じた細長い空間」
の場合でも、閉空間で流動が無ければその内部の圧力は同一と考えて構わないと思います。
理由
先端部の圧力が加熱によって圧力が上昇したとしても、その差圧によって圧力が同一になるまで流動しする。つまり、よほど粘性の高い液体（あるいは固体）でもないかぎり、圧力の平衡は瞬時に起きる。

ただし、上述した様に加熱による圧力上昇はされされない為、最初に設定した値よりは高くなると思われます。質問中のレギュレータでは加圧しかできない為、これを避けるためには「エアー抜き（用語不明）」の機構が必要では無いでしょうか？
ある一定以上の圧力になれば抜けるような弁があれば最適なのでしょうが、その有無については解りません。レギュレータをもう1つ排出側に設置することで代用は出来ないものでしょうか？温度の低下を避けるためにはボンベ（あるいはポンプ）の直後に、この機構を設置すれば加熱された空気の流出は最小限に抑えられると思います。

回答No.1

0shiete

>【質問1】この場合、容器内の圧力はレギュレータ設定値で一定になるものでしょうか?

ご質問は「レギュレーターの設定を信頼してよいか？」ということでしょうか？レギュレーターにもよると思いますので、容器に圧力計を確認のためにも取り付けられることをお勧めします。

>エアーの温度変化による一時的な圧力の乱れは許容するとして容器や内部のエアーが一様に加熱された後は圧力一定と考えて良いのでしょうか。

失礼ながら状態方程式を書かせていただきますと、pv=mRTですので、容器内のエアーの量が変わっていないのであれば、温度が同じなら、圧力が同じです。

>【質問2】上記の設定で容器内圧力を一定に保つ方法としてどのような仕組みを加えればより最適と思われますか?
予算が許せば、フィードバック制御をかけるとよいと思います。

回答がご質問の意図にあうものでなければ、補足をお願いします。

補足

さっそくのご回答ありがとうございます。

＞ご質問は「レギュレーターの設定を信頼してよいか？」ということでしょうか？

レギュレーターの二次側の圧力が設定値よりも高くなった場合の挙動に対して知識がありません。
また、容器への圧力計設置が難しく圧力はレギュレーター付近でしか計測できないのです。
奥が閉じた細長い空間の先端が加熱されている場合の先端付近の圧力は根本の圧力計の指示値と同じであるか、という質問をしていることになりますね。
まあ同じだとは思うのですが、本当に同じなのか専門家のご意見をお伺いしたいのです。