ペール缶の対真空圧は？

質問

ご存知の方がいれば教えてください。
今、実験に使用する大きめの吸引ろ過器を製作しています。それで吸引びんにあたる部分をオイルとかで使われている２０Ｌのスチール製ペール缶を使用するのですが真空で吸引した時にどの圧力まで耐えられるのでしょうか。空気はダイヤフラム式真空ポンプで引き到達圧力24.0kpa（絶対圧）、実効排気速度12L/minです。ろ過物が通気性が悪くろ布に残渣が溜まるとすぐに缶内の真空度が高くなると思われます。缶がつぶれる場合レギュレーターを購入して購入しようと思いますのでわかる方ご指南お願いいたします。

回答No.2

poor_Quark · ベストアンサー

#1です。
＞ペール缶使用の掃除機の仕様をみてると真空度27.5ＫＰａになっていたので楽観的だったのですがまずいですね。

　今日のお昼、ペール缶を使う掃除機を作っているメーカに電話して尋ねてみました。ああいった掃除機の吸引力は水柱で2,500mm前後との答えでした。水柱での計測は必ず大気圧との比較になります。つまりゲージ圧25KPaほどの負圧と言うことになります。ご質問にある絶対圧25KPaですとゲージ圧で-75KPaとなり３倍ほど数値が違うことになります。メーカーはゲージ圧のつもりで「真空度」を表記しているのではないでしょうか。

　また掃除機のメーカーによって0.3～0.6MPaなどと記してある場合がありますが、これは使用するコンプレッサの能力に関する記述となります。ご存じのようにコンプレッサは加圧を目的とした機器でイジェクタという器具を用いて減圧します。

＞こうなってくると限界値がより知りたくなってきます。

　次にペール缶のメーカー２，３社に電話して負圧の耐圧を尋ねたところ、どこも特にデータはないとの返事でした。掃除機に使っているではないかとのこちらからの質問に、想定外で関知しないというメーカーすらありました。また一口にペール缶といっても種類がいくつかありメーカーや製法、材質やその厚み、構造強化のための加工によって違うのではないかとのお答えをいただいたメーカーもありました。もちろんたまたま電話に出た一担当者の返答で当てにならないものもあるかもしれませんが。

　ですので正確を期すなら実際にお使いになるペール缶に目的の負圧を与えてお試しになるのがよいのではないでしょうか。知り合いの設備管理業者に聞くと、2m下の水を吸い上げる（-20KPa/ゲージ圧)のにペール缶は使えないといってました。彼らは鉄の骨材を作ってペール缶の中にいれ、水中ポンプが使えない場所で地下の水をエアポンプで吸い上げるのに使ってました。

　ペール缶にもいろいろあるでしょうから実際にお試しになるとよいのではないでしょうか。

参考：ゲージ圧と絶対圧／圧力換算表
http://www.ryutai.co.jp/shiryou/atsu/pkansan-01.htm
http://okweb.jp/kotaeru.php3?q=151484

お礼

わざわざ聞いてくださったのですね。本当にありがとうございます。試してみるしかないようなのでレギュレーターを買ってみます。

回答No.1

poor_Quark

回答がないので少しだけお邪魔します。負圧で絶対圧24KPaですと外気圧の差が概ね75KPaほどになるかと思います。そうなると外気圧との差でペール缶の表面の1cm2あたりおよそ750gほどの力がかかる計算になります（台風のまっただ中にあればもっと小さくなるでしょうが）。

　ペール缶の表面積は内径28cm内高35cmとして約4,300cm2となり全体に3t以上の力がかかる計算になります。実際のプロセスでは瞬間的にペール缶の可塑性の高い部分に応力が集中し変形が進むものと想像します。ともかくもこれだけの力にはさすがにたえられないでしょう。

　たいていの密閉容器では負圧に対する耐性と正圧に対するそれは対称ではなく、内容物の保護を一番大きな目的として作られている以上、ペール缶は大きな負圧を想定する設計上の必要が始めからないものと想像します。

　実際例えば地下燃料タンクの法定点検では通常負圧で4KPa（ゲージ圧）ほどの微減圧、音響検査で20KPa（ゲージ圧）の負圧しか許されておらず、それ以上では座屈するおそれもあります。20KPaほどの検査のための実験的加圧で某所の地上タンクが風船のようにふくらむのを目撃したこともあります。

　安全率を十分に見込んだ専用の容器を使うことをお勧めします。

お礼

回答ありがとうございます。理論的に考えるとすごい力が加わることになるのですね。ペール缶使用の掃除機の仕様をみてると真空度27.5ＫＰａになっていたので楽観的だったのですがまずいですね。こうなってくると限界値がより知りたくなってきます。業務用掃除機やバキュームのメーカーさん見てないかな。