微小な圧力の測定(リーク試験)

質問

お世話になっております。
微小な圧力測定の依頼があり、困っています。条件としては下記になります。
【試験条件】
・1500Pa
・試験器体積0.00029(立方メートル)
・温度変化20～23℃
・通常のエアーによる加圧
上記条件で温度変化を加味したリーク試験をしているのですがうまくいきません。
ボイルシャルルの法則を使用し、温度変化後の理想値を計算したのですが実際の圧力と異なります。最終的には50Paの漏れ量を確認したいと依頼されています。良い算出方法などありますでしょうか？
また、添付資料の計算は間違っているでしょうか？
よろしくおねがいします。

回答No.8

hiro_1116 · ベストアンサー

久しぶりに見に来たら、まだ解決していないのですね。

ボイル・シャルルの法則を使うのは諦めましょう。理想気体ではないというのもありますし、内部のガス温度の測定値が動くということは、外部の温度が変わり、それが容器に伝わって、内部のガスに伝わって、という「系の中での温度差」が生じていることに他なりませんし、容器内のガスを撹拌しているわけではないので、ガスの温度分布もあるかもしれません。

また、ゲージ圧では当然大気圧（低気圧や高気圧で変動します）の影響を受けるので、絶対圧で測定するべきでしょう。

他の方の回答にも書かれていますが、測定器のメーカーとか呼んで、装置一式を提案してもらうのが早いと思います。
試行錯誤していて、たまたまボイル・シャルルの法則を使って計算で「矛盾がない」結果が得られても、それが正しい保証はどこにもありません。

回答No.7

mienaikuuki

ボイルシャルルの法則を理解していると思っていても泥沼に陥る可能性が大きい分野だと思います。絶対圧もよくありがちな大気圧を固定値で加算するようなことをやっていては計算が合わなくて当然です。また温度に関しても絶対温度、よく目にする少数以下を切り捨てた値を加算するのも計算がずれて当たり前です。またガス定数も水分量で変化し、充填時の温度変化も変わってしまいます。とにかく気体に関する熱力学関係の技術書などをチェックしてみることを勧めます。

回答No.6

hahaha8635

ケンカ売るわけではないが
>>絶対圧を使わないと計算が狂って当然です

リークテスターを知らないようなので

宇宙船でも開発してれば
(人が乗る　最低でも惑星間航法　)
いりますが

お礼

ありがとうございます。
絶対圧でも計算してみましたが、イマイチデータが噛み合いませんでした。

理想気体とか実在気体の影響なのでしょうか？

回答No.5

nowane4649

気体の状態方程式というか、ボイル・シャルルの法則を使おうとしているのに、圧力にゲージ圧を使っちゃダメでは？
絶対圧を使わないと計算が狂って当然です。

大気圧が1013hPa(101300Pa)で一定だったと仮定しての計算だと、2の20.52℃の時点で理論値1815.7Pa、3の21.04℃で1998.3Paとなり、理論値と実測の差は-470.2Pa→-533.3Paと増加し、漏れが続いていると考えることができます。

圧力センサーを絶対圧測定可能なものにするか、気圧も同時計測し、絶対圧の測定をできるようする必要があります。

回答No.4

mienaikuuki

細かい内容が不明なのでなんとも言えませんが
断熱変化で計算する必要があると思います
加圧する容器内に入っている空気は断熱圧縮され、
流入する空気は断熱膨張してそれらが混ざった状態になります。
温度を測定する熱電対はロガーの応答だけでなく、
熱電対の太さなどによっても応答がだれてきます。
変化に対して感度を良くするには極細かつ接合部が球になっていない
ものが良いと思います。
精度良く測定と計算ができても、圧力変化で漏れを判定するのは難しいと思います。ひな形となる漏れない容器との比較試験にするのが良いかもしれません。

回答No.3

lumiheart

＞ロガーNR-TH08(KEYENCE製)
＞圧力計：KL71-173(0～2kPa:長野計器9
まぁ、恐らく時間のムダに過ぎないでしょう

専用の試験機を使用しましょうね

エアリークテスタ（温度補正機能付き）
https://www.fukuda-jp.com/product/f02/f03.html
https://www.cosmo-k.co.jp/leak-test/leak-technology/leak-inspection/
https://www.leaktester.co.jp/products/leaktester/

憶測ですが
「これらは高価なので買ってもらえません」
ってのは言い訳にすぎません

解決策は
タイトルを稟議書として書いて提出
それで却下されて帰ってきたら
それは却下したヤツの責任
それで貴殿の責任は回避できる

現状のままでは貴殿に責任の全部をかぶせられる

「部下にスキルが無いので、結果が出せません」と、上の上に報告させられる

「何を選定したら良いのかワカリマセン」
問答無用でメーカ数社を呼びつけて
「このワークを正確に計測できる機器を選定、提案して見積及び納期を提示してください」

これで、貴殿の責任は無くなる

もっと安価なのを探せと命じられたら
「それは私の仕事ではアリマセン」

回答No.2

hiro_1116

恒温の条件で試験すべきです。温度が変化する条件では、どこの温度を測っているのか分かりませんし、容器や容器内の気体が均一な温度だという保証もありません。
漏れ量の閾値が圧力の単位なので、ボイルシャルルの式を使った計算は不要です。
もちろん、圧力計が50Paの変化を正確に捉えるだけの精度を有するという前提ですが。

お礼

回答ありがとうございます。
因みに使用してる機器は
ロガーNR-TH08(KEYENCE製)
圧力計：KL71-173(0～2kPa:長野計器9
熱電対：Pt100
熱電対は容器内の温度を測定しています

回答No.1

hahaha8635

リーク試験は機械的には簡単(いうのは簡単)
電気的(ソフト的)には非常に難しいです

https://www.monotaro.com/p/0843/2813/?utm_id=g_pla&utm_medium=cpc&utm_source=Adwords&utm_campaign=246-833-4061_6466659573&utm_content=77481174236&utm_term=_380687092265__pla-1070546375992&gclid=CjwKCAjw-qeFBhAsEiwA2G7Nl9u4k6DsWPOzl85QawJ2JdcV_ldV6Zu1Sqro-TpN9_2lMsdE0uOvFxoCn4sQAvD_BwE
最低でも微細差圧計が必要です

パスカルレベルではなく
ヘクトパスカルレベルの測定が必要

またこれらが解決しても
ミクロの巣問題(リークテスターでは漏れがないが)があり
水没すると泡が出る
など

問題は高いです
要するに手を出すと　はまる　それは泥沼のよう

最低でも温度は実測しましょう
温度を実測してるリークテスターは見たことがないが
私からすれば　あんなもん　正確ではないです

お礼

ありがとうございます。
一応圧力計は細かいので測定しています。
圧力計：KL71-173(0～2kPa:長野計器)
参考URL確認してみます