ヘリウム圧縮

質問

一度バルーン等で使用したヘリウムガスをそのまま捨てずに、再度回収する事は
可能か？
バルーン内のヘリウムガスを一般的に市販されているコンプレッサーを用いて
２０Lくらいのタンクにヘリウムガスを１０気圧程度に圧縮したいと考えていま
すが、
そういった事は出来るのでしょうか？
コンプレッサーをヘリウムで満たされた密閉された箱の中に入れてそこにさらに
そこにヘリウムを流し込んでいく方法を考えているのですが、ヘリウムの特性上
そういった事が出来るのでしょうか？
またタンクを自作しようと考えているのですが、２０Lくらいのタンクであれば
１０気圧に耐えうる鉄材の厚みは４mmくらいで足りるのでしょうか？鋼管を使用
しようと考えております。
どうぞお知恵をお貸しいただけないでしょうか？
よろしくお願い致します。

回答No.4

anachronism · ベストアンサー

溶接に自信がおありと言うことでしたら、設計の指針として常用されている「圧力容器構造規格」とその「解説」、JIS B8265「圧力容器の構造－一般事項」等を参照され、これに従って設計されればよろしいかと思います。

容器の肉厚は、圧力もそうですが容器の直径と材料がわからないと答えられません。一口に「鋼管」と言ってもいろいろあります。
円筒の細長い容器なら、4mmくらいでも足りることもありますが、径の大きなものや角形、あるいは真円度の低いものではだめです。１０気圧より低い圧力なら、SGPの鋼管で作るのが手っ取り早いのですが、個人的意見としては、１０気圧の気体となるともうすこし強いもの（STPG等）がほしいですね。肉厚については「内圧を受ける薄肉円筒」の強度計算式で計算するのが定石です。計算式は機械設計便覧等に載っているはずです。

ただし、１０気圧以上の圧縮した気体は、法令上「高圧ガス」となるので勝手に作ると法令違反になる場合があります。溶接の腕に自信があるとしても、その辺の安全も見て、SGPの鋼管とキャップを使って、せめて８気圧くらいにしておいた方がいいと思います。できれば逃がし弁をつけるべきだし、「使用圧力の１．５倍の水圧での耐圧試験」をしてから使用することが、圧力容器の常識として最低限必要です。（どんなに腕のいい溶接工でも、プロなら耐圧試験しないで圧力容器を使うことはあり得ません。）

繰り返しになりますが、圧力（特に気体の）をかける容器では、小さな容器でこそ素人工事で命を落とした事例は少なくなく、こういったことを人に聞くレベルなら決しておすすめはしません。ゴムの風船などの方が、はるかに安全で安上がりですし、今一度考えられてはどうでしょう。

お礼

ありがとうございます。
とても詳しく記載していただけて、記述内容について勉強したいと考えております。

マキタの補助エアタンク20l（0～15気圧）のものを持っているのですが、非常に軽く薄肉でしたので
どういった鋼管なのかと思い意外に薄くても・・・など考えておりました。
しかし、さすがに作る勇気がなくまた動機として弱いところがありましたので、こういった質問の形をとらせていただきました。

ご参考になるご意見をお聞かせいただけ感謝いたしております。
「内圧を受ける薄肉円筒」の強度計算式をまずは調べ少しずつ積み重ねていきたいと思います。
また耐圧試験も必ず行いたいと考えております。

またご質問する機会があるかと思いますが、その時もどうぞよろしくお願いいたします。

回答No.3

anachronism

これくらいの圧力になる容器なら、「自作」といっても、溶接により作る必要がありますが、その辺の心得はいかがでしょうか。

正直なところ、このクラスの圧力は素人の手には負えません。下手をすると、マジで死人が出ますので、ヘリウムを無駄にしたくないだけなら、風船かなんか（数ｋＰａくらい）くらいにしておくことをおすすめします。

補足

以前3リットルくらいのタンクを自作しました。
両端をバイブロッシャーでたたいて球面に加工してカプセル型にしました。
そしてそれらを鋼管（径100mm厚み4mm）にTIGで接合しました。
溶接歴はわりと長いのですが、、、

それにおならを圧縮してTOPEAKの空気入れで9.6気圧まで詰め込みましたが漏れもなく１年以上もっています。
こういった経験からどうかと考えております。

タンクが大きくなるにつれてタンクの厚みを増さねばならないと考えているのですが、そこら辺りのお知恵をお借りいただけないでしょうか？

回答No.2

foobar

可能ですが、回収するたびにどんどん純度が下がってゆくし、必要な機材や手間などを考えると、購入の方が安上がりかと思います。
（大学の実験室なんかでそれなりの量を使う時には、回収、精製、再利用していましたが。）

回答No.1

aokii

可能ですが、費用が掛かりすぎるので、新たにヘリウムガスを買った方が安いです。また、圧縮すると熱が出ますし、高圧を扱うので免許がないと危険です。