圧縮空気が持つエネルギー

質問

どうしてもエネルギー源が「圧縮空気」だけと言う環境で、長期作業をすることになりました。

そこでたとえば、室温で１ｍ＾３、５気圧（約０．５Ｍｐａ）の圧縮空気が持つエネルギーはどれくらいになるものなのか。
及び計算の仕方を教えていただきたい。

たとえば電気に変換するにしても、数％の効率だと考えれば、どれくらいの圧縮空気を準備する必要があるのかの見積りができますので。

厳密なところまでは必要ないと思いますので、ザックリでも簡単に計算できる公式や方法などありましたら、教えていただきたいと願っています。

よろしくお願いいたします。

回答No.3

sailor · ベストアンサー

何を使うかによって大きく異なりますね。例えば手持ちのエアーツールのようなものなのか、それともエアーを動力とした機械の類なのかです。エアーを使うと言ってもエアタービンのように多量のエアを必用とする物と、エアシリンダのようにそれほど多くのエアを必用としないものがあり、消費量は大きく違います。

使用するものが決まっているのであれば（と言うかこれが不明では全く判りませんが）、その機器のエアの消費量（機器のメーカーのサイトに行けば使用圧力や消費量が必ず出てますよ）を調べて、そこから計算すれば良いでしょう。

単純な計算でWに換算すると、１気圧で1ｃｍ＾3の空気の持つエネルギーは0.1013Jですから１ｍ＾3で５気圧の場合、周囲の気圧の１気圧を差し引いて計算すると５０６６２５Jとなるので、W/ｈに換算（３６００で割ればよい）すると１４０W/ｈと言うところですね。ただし、実際に使用るとなると、圧力が一定以下に下がれば利用できない状態になるので、利用可能な圧力ともとの圧力の差で計算しなくては無意味ですし、先に述べたように使用する機器のよって消費量が一桁程度変ることはいくらでもあるので、使用機器がわからなくてはどの程度必要かは全く判りません。

お礼

回答をいただきありがとうございます。

なんか特殊すぎる環境でして、ある山奥の山頂付近の小屋の中なのですが、電気水道はないけど圧縮空気ならあると言う感じです。
何のためかわかりませんが、直径２ｍくらいのダリウス・サボニウス風車で圧縮空気を作って溜めてあると言う具合です。
電気が引けない（コストメリットの関係？）のですが、ＤＣ２４Ｖで５０Ｗの機器を一週間程度止めずに動かす必要があって、どうしたものか悩んでいるところです。

エアモーターのような物に、発電機らしきものが付いたものがあるのですが、詳細は一切不明なんです。
依頼主もわからないとのこと。
調べるためのツールを探しているところなんですが、そもそも圧縮空気が持つエネルギーだけで可能なものなのかを知りたくなって書き込みました。

ダリウス・サボニウス風車が常時どれくらいの圧縮空気を作っているのかなどの計器もなく、とりあえず概算でもいいから、「まったくダメ」なのか「可能性は０ではない」なのかの判断をしたいわけです。
で、今現在、圧縮空気の持つエネルギーだけが計算できなくて・・・。

>１気圧で1ｃｍ＾3の空気の持つエネルギーは0.1013Jですから・・・
これを教えていただけただけでも助かりました！。

ありがとうございました。

補足

「補足」の欄をお借りして、御礼を。

皆様いろいろありがとうございました。
本日一日バタバタしましたが、上手くクライアントの要求に沿った形となりました！。

今回は、sailor様から教えていただいたことで、大変有効な手段を取ることができました！。
本当に助かりました！。

ありがとうございました！！。

回答No.4

misawajp

新たに太陽電池パネルとバッテリを準備する方が簡単だと思います
12V10A程度のパネルを10枚、12V100AHのバッテリを2個程度　　長期間の雨天を想定するならその数倍の設備を
風力が安定しているならば、風力発電も組み合わせて

お礼

回答ありがとうございます。

まぁ、普通に考えればそのようになると思いますが、これも商売。
予算が決まっていますので、なかなか・・・なんです。

今ある音以外にも音も出せないので、エンジン式の発電機も使えない。
とにかく、無料の圧縮空気を何とかして使う以外、方法がない状況なんです。

ありがとうございました。

回答No.2

noname#175206

済みません、書き損ねました。
　シリンダに圧縮される空気の容量が、求めたい室内の体積と一致するよう、換算してください。

お礼

ありがとうございます。

さきほどいただいた回答の御礼を入れる際、更新していなかったので前後してしまったようです。

重ねて御礼申し上げます！！。

回答No.1

noname#175206

ご質問の趣旨に限れば、それほど難しくはありません。
　1気圧であれば、鉛直情報にポンプの蓋（質量ゼロとする）を乗せたシリンダが安定しています。これを仮に1メートルとしましょう。シリンダを2.5気圧まで気圧を高めて安定する高さは、2.5気圧です。基準が0でなく1としているので、0気圧について考慮しなくて構いません（0気圧で乗せるべき質量は大気圧が肩代わりしている）。

　このポンプの蓋に質量を乗せて行くことを考えます。

　シリンダ内の気圧が2.5倍になれば、つまり掛ける力を増して、つまり質量がが2.5倍になれば、元の高さに戻ります。このときの、縮まる長さ×質量が、必要とされるエネルギーです。

　これに使う動力の効率が分かれば、必要なエネルギーの見積もりはできるでしょう。

　しかし問題が二つあります。

　(1)断熱圧縮による温度上昇。
　(2)酸素の圧力上昇における人体への影響。

です。特に後者は要注意です。それだけでも影響は大きいし、さらに1気圧に戻るときの安全対策も大事です。

お礼

早速の回答、ありがとうございます。

『縮まる長さ×質量』がエネルギーなんですね。
これなら私でも計算できそうです！。

私の質問が悪くて、ご心配お掛けし申し訳ありません。
作業空間は開けたところなんです。
であれば、問題はないと思います。

いろいろありがとうございました！。