この5問で身につくこと
- 液管の立上がりで失う圧力を計算する
- 膨張弁入口のフラッシュ余裕を数値で判定する
- 圧力損失と油戻しを両立する配管を選ぶ
- 冷媒との材料適合と保温材下腐食を安全側に判断する
冷媒配管は、太くすればすべて解決するわけではありません。管径を大きくすると圧力損失は減りますが、ガス流速が下がって油が戻りにくくなる場合があります。液管では、摩擦、立上がり、熱侵入がサブクールの余裕を使います。
先に「冷媒配管の設計と圧力容器｜油戻し・フラッシュガス」を読むと、3本の配管の役割から確認できます。計算条件は学習用に独自作成しています。実際の管径・許容高低差・材料は、使用機器の最新版設計資料と法令を優先してください。
解く前に押さえる3つの設計目標
| 配管 | 主な目標 | 確認する値 |
|---|---|---|
| 吸入管 | 能力低下を抑え、油を戻す | 圧力損失、最低負荷時流速 |
| 吐出し管 | 油戻し、振動・熱伸縮対策 | 流速、支持、温度 |
| 液管 | 膨張弁まで単相液を保つ | 過冷却、圧力損失、液温 |
立上がりの圧力低下：Δp＝ρgh
膨張弁入口の圧力余裕：入口圧力－その液温の飽和圧力
ρは液密度、gは重力加速度、hは立上がり高さです。圧力余裕が正でも、負荷変動、熱侵入、追加の弁・継手損失を見込む必要があります。余裕がゼロ以下なら、膨張弁より前で液の一部が気化するおそれがあります。
法令・技術資料の確認先
- e-Gov：冷凍保安規則
- 高圧ガス保安協会：保安検査基準（冷凍保安規則関係）
- Copeland：Refrigeration System Design
- Trane：Refrigerant Piping Design Guide
技術情報確認日：2026年7月29日。外部資料の図表・公表試験の設問本文は転載していません。
第1問：液管立上がりの圧力低下を求める
【問1】密度1,000kg/m³の液冷媒が、液管を8.0m立ち上がります。重力加速度を9.81m/s²とし、摩擦を無視すると、立上がりで失う圧力に最も近いものはどれですか。
(1) 0.008MPa
(2) 0.078MPa
(3) 0.125MPa
(4) 0.785MPa
(5) 7.85MPa
第2問：膨張弁入口のフラッシュ余裕を判定する
【問2】受液器出口の液圧力は1.30MPa（絶対圧）です。問1の立上がりで0.078MPa、配管・弁の摩擦で0.042MPa低下します。膨張弁入口の液温に対応する飽和圧力が1.12MPa（絶対圧）のとき、圧力余裕はどれですか。
(1) −0.12MPaで、すでに余裕がない
(2) 0MPaで、損失を無視できる
(3) ＋0.06MPaだが、熱侵入や変動も確認する
(4) ＋0.18MPaなので、管径は無関係である
(5) ＋1.18MPaなので、必ず単相液になる
第3問：部分負荷でも油を戻す
【問3】吸入管に長い上向き立上がりがあり、全負荷では油が戻りますが、部分負荷で油が立上がり下部に滞留します。対応として最も適切なものはどれですか。
(1) 圧力損失だけを減らすため、さらに太い単管へ交換する
(2) 最低負荷時のガス流速を確認し、必要ならメーカー基準に沿って二重立上がり管を検討する
(3) 立上がりの途中へ多数のトラップを無条件に追加する
(4) 吸入管の断熱を外して冷媒を加熱する
(5) 冷媒を追加し、油を液冷媒で押し上げる
第4問：冷媒に適合する材料を選ぶ
【問4】アンモニア（R717）冷凍装置の配管材料を検討しています。最も適切な判断はどれですか。
(1) 家庭用空調で一般的なので、銅管をそのまま使う
(2) 冷媒名に関係なく、すべての金属は同じように使える
(3) 銅・銅合金を安易に使わず、圧力・温度・油・接合法に適合する規格材料を選ぶ
(4) 設計圧力が低ければ、材料の冷媒適合性は確認しなくてよい
(5) 腐れしろを増やせば、どの材料でも使用できる
第5問：保温材の下の腐食を見逃さない
【問5】屋外の断熱された鋼製吸入管で、外装の破れ、さび汁、保温材の湿りが見つかりました。運転圧力は平常値です。対応として最も適切なものはどれですか。
(1) 圧力が正常なので、外装だけ塗って点検を終える
(2) 断熱材の上から板厚を推測し、腐食なしと判定する
(3) 安全な停止・隔離手順を立て、必要範囲の保温材を外して外観・板厚を確認し、許容値と比較する
(4) 冷媒を追加して管内圧力を上げ、漏れなければ合格とする
(5) さび汁は吸入管では正常なので記録しない
採点結果と誤答別の復習先
| 正解数 | 理解度 | 次の行動 |
|---|---|---|
| 5問 | 計算・配管判断が定着 | 第2回へ進む |
| 3〜4問 | 式か材料を再確認 | 誤答だけ解き直す |
| 0〜2問 | 3配管の役割を整理 | 本解説へ戻る |
- 問1・2を誤答：立上がりと摩擦を引いてから、その液温の飽和圧力と比べる
- 問3を誤答：圧力損失だけでなく最低負荷時の油戻し速度を見る
- 問4を誤答：冷媒、油、圧力、温度、接合法を材料選定の一組として確認する
- 問5を誤答：外装損傷と湿りを保温材下腐食の入口として扱う
次の練習と学習ルート
まとめ
液管の立上がりはΔp＝ρghで圧力低下を見積もり、摩擦損失を加えてから液温の飽和圧力と比べます。吸入管・吐出し管では、圧力損失を減らすだけでなく、最低負荷でも油を戻せるかを確認します。
材料は冷媒名だけで決めず、圧力・温度・油・接合法まで照合します。断熱外装の破れや湿りは、見えない腐食を疑うサインです。正常な運転圧力だけで健全性を判断しないことが大切です。
最終更新日：2026年7月29日
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