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銅管配管系統の設計

     

1.配管の設計

冷媒配管の設計施工に際しては、冷媒の種類、温度、圧力について最適な材料選定を行い、配管施工中に侵入する空気、水分、塵埃等の除去について十分な考慮をする必要がある。また、冷凍装置では冷媒と共に冷凍機油が配管系統内を循環していることから、それに対する技術的な対応を実施する必要があり、さらに振動、音響および支持等も十分に考えて施工しなければならない。冷凍装置に使用される配管の仕様は、法的には、「高圧ガス保安法」、「冷凍保安規則」、「冷凍保安規則関係例示基準」に定められた技術上の基準に従う必要がある。

冷媒配管に用いる材料は、「冷凍保安規則関係例示基準」の「冷媒設備に用いる材料」に次のように規定されている。

(1) 材料は、表面に使用上有害な傷、打こん、腐食等の欠陥がないものであること。

(2) 材料は、冷媒ガス、吸収溶液、潤滑油又はこれらの混合物の作用によって劣化しないものであること。

(3) 冷媒ガス、吸収溶液及び被冷却物に接する部分の材料は、冷媒ガスの種類に応じ、次に示すものを使用してはならない。

(a) アンモニアに対しては銅及び銅合金。ただし、圧縮機の軸受又はこれらに類する部分であって、常時油膜に覆われ、液化アンモニアに直接接触することがない部分には、青銅類を使用することができる。
(b) クロルメチルに対してはアルミニウム及びアルミニウム合金
(c) フルオロカーボンに対しては2%を超えるマグネシウムを含有したアルミニウム合金。

(4) 常時水に触れる部分には、純度が99.7%未満のアルミニウム(適切な耐食処理を施したものを除く。)を使用してはならない。

(5) 耐圧部分(内面又は外面に0Paを超える圧力を受ける部分をいう。以下同じ。)に使用する材料は、日本工業規格に適合するもの及びこれらの材料以外の材料であって、「特定設備検査規則の機能性基準について」に係る「別添1 特定設備の技術基準の解釈」の第4条第1項に掲げるもの(以下「規格材料」という。)、又は同条第3項に定めるもの(「特定材料」という。)を使用しなければならない。

1.1 銅管の仕様

「冷凍保安規則関係例示基準」の20項「冷媒設備に用いる材料」、20.1項(材料一般)では、銅管はJIS H 3300 銅及び銅合金の継目無管を規定しており、フレア加工する銅管はC 1220のりん脱酸銅のC 1220TS-O材、-OL材を使用する。ろう付接続する銅管は、外径19.05mm以上は1/2H、又はH材の仕様を推奨する。(表2.2、2.3)

一般冷媒配管用の銅管及びろう付管継手用材料は、JIS B 8607:2008年に規定され、最高使用圧力で区分した種別(表2.1)で表2.2、表2.3から選定する。

表2.1 種別と最高使用圧力の区別による対象冷媒の例(JIS B 8607:2008表1より引用)

種別最高使用圧力対象冷媒の例(高圧側に使用する場合)
13.45MPaR22R134aR404AR407CR507Aなど
24.30MPaR410Aなど
34.80MPa4.30MPaを超え、4.80MPa以下で使用する冷媒

表2.2 一般冷媒配管用銅管の寸法及びその許容差(O材及びOL材)(JIS B 8607:2008)

質別基準外径
(許容差)
Do mm
肉厚
(許容差)
t mm
真円度の
許容差
mm
種別参考数値
最高使用圧力
P MPa
 許容引張応力
σa N/mm2
O及
びOL
3.17 (±0.03)0.70 (±0.06) 第3種17.70133 (温度125 °C
における許容引
張応力)
 4.76 (±0.03)0.70 (±0.06)11.000
 6.00 (±0.03)0.70 (±0.06)8.492
 6.35 (±0.03)0.80 (±0.06)9.246
 8.00 (±0.03)0.80 (±0.06)7.173
 9.52 (±0.03)0.80 (±0.06)5.945
 10.00 (±0.03)0.80 (±0.06)5.641
 12.70 (±0.03)0.80 (±0.06)第2種4.378
 15.88 (±0.03)1.00 (±0.09)4.376
 19.05 (±0.03)1.20 (±0.09)4378
 19.05 (±0.03)1.00 (±0.09)第1種3.616
 22.22 (±0.03)1.15 (±0.09)3.563
 25.40 (±0.04)1.30 (±0.09)3.522
 28.58 (±0.04)1.45 (±0.10)3.490
 31.75 (±0.04)1.60 (±0.10)3.465
 34.92 (±0.04)1.75 (±0.10)3.445 (1)
 38.10 (±0.05)1.90 (±0.10)3.428(1)
 41.28 (±0.05)2.10 (土0.13)3.500
 44.45 (±0.05)2.25 (±0.13)3.481
 50.80 (±0.05)2.55 (±0.18)3.451
 53.98 (±0.05)2.75 (±0.18)3.505

 

表2.3 一般冷媒配管用銅管の寸法及びその許容差(1/2H材又はH材)(JIS B 8607:2008)

質別基準外径
(許容差〉
Do mm
肉厚
(許容差)
t  mm
真円度の
許容差
mm
種別参考数値
最髙使用圧力
P 
MPa
許容引張応力
σa  N/mm
1/2H
及びH
3.17 (±0.03)0.70 (±0.06)0.03以下第3種32.72061 (温度125℃におけ
る許容引張応力)
4.76 (±0.03)0.70 (±0.06)0.04以下20.333
6.00 (±0.03)0.70 (±0.06)0.05以下15.698
6.35 (±0.03)0.80 (±0.06)0.05以下17.092
8.00 (±0.03)0.80 (±0.06)0.07以下13.260
9.52 (±0.03)0.80 (±0.06)0.08以下10.990
10.00 (±0.03)0.80 (±0.06)0.08以下10.427
12.70 (±0.03)0.80 (±0.06)0.11以下8.092
15.88 (±0.03)1.00 (±0.09)0.13以下8.090
19.05 (±0.03)1.00 (±0.09)0.16以下6.684
22.22 (±0.03)1.00 (±0.09)0.23以下5.695
25.40 (±0.04)1.00 (±0.09)0.26以下4.959
28.58 (±0.04)1.00 (±0.09)0.29以下第2種4.391
31.75 (±0.04)1.10 (±0.09)0.32以下4.347
34.92 (土0.04)1.20 (±0.09)0.35以下4.310
38.10 (±0.05)1.35 (±0.09)0.39以下4.448
41.28 (±0.05)1.45 (±0.10)0.42以下4.409
44.45 (土。.05)1.55 (±0.10)0.45以下4.376
34.92 (±0.04)1.10 (士〇.09)0.35以下第1種3.942
38.10 (±0.05)1.15 (±0.09)0.39以下3.773
41.28 (±0.05)1.20 (±0.09)0.42以下3.630
44.45 (±0.05)1.25 (±0.09)0.45以下3.509
50.80 (±0.05)1.40 (±0.13)0.51以下3.438 〇
53.98 (±0.05)1.50 (±0.15)0.54以下3.467
63.50 (±0.05)1.75 (±0.15)0.64以下3.438 の
66.68 (±0.05)1.85 (±0.15)0.67以下3.461
76.20 (±0.05)2.10 (±0.18)0.77以下3.438 〇
7938 (±0.05)2.20 (±0.18)0.80以下3.457

 

1.2 管継手の仕様

銅管の接続に使用する管継手には、(1)フレア管継手、(2)銅合金ろう付けソケット管継手、(3)ろう付け管継手及び(4)管フランジがあり、(1)~(3)はJIS B 8607に、(4)はJIS B 8602に規定されている。(1)~(3)は最高使用圧力で区分した種別(表2.1)と用途等により表2.4で使用できる管継手の種類を選定する。冷媒配管及び配管系統につながる機器の修理を考えたときは、(1)フレア管継手、(2)銅合金ろう付けソケット管継手を使用するが、(1)は銅管の呼び径が3/4(銅管の外径が19.05mm)以下、(2)は7/8(銅管の外径が22.22mm)以下で使用し、これを超える銅管の場合は管フランジを使用する。

表2.4 管継手の種類並びに種別と最高使用圧力(JIS B 8607:2008)

管継手の種類種別及び最高使用圧力(設計圧力)
第1種
3.45MPa
第2種 4.30MPa第3種 4.80MPa
⑴フレア
管継手
毒性又は可燃性のない冷媒表 2-6(1)表 2-6(2)
毒性又は
可燃性の
ある冷媒
住宅、ホテルなどの人が就寝する部屋、
病院な どの人がその行動が拘束される場
所、不特定多 数の人がいる場所などに置
かれた冷凍装置の 配管継手に用いる場
合。
使用不可使用不可
同上を除く場所(例えば、機械室、屋外
など)
表 2-6(1)表 2-6(2)
(2)銅合金ろう付けソケット管継手表2-7表2-7表2-7
(3)ろう
付け管継
接合銅管基準外径 3.17mm以上22. 22mm以下表2-9 第3種表2-9 第3種表2-9 第3種
接合銅管基準外径 25.40mm以上44.45mm以下表2-9 第2種表2-9 第2種
接合銅管基準外径 31.75mm以上79.38mm以下表2-9 第1種

1.2.1 フレア管継手(JIS B 8607:2008)

フレア管継手の材料はJIS H 3250のC 3604、又はC 3771であり、これを使用する場合には、冷媒回路を形成する管内部に付着している不純物を極力少なくしてフレア部への噛み込みによる冷媒もれ防止に留意しなければならない。
フレア管継手端部の形状、寸法
フレア管継手は、第1種(3.45MPa)と第2種(4.30MPa)で共通である。

表2.5 フレア管継手端部の形状、寸法(JIS B 8607:2008)

呼び適用する 管の外径ねじの呼び(1) dD 1 -0.150D2D3LL1(最小)L2
1/46.357/l6-20UNF4.85.59.213.511.33.7
3/89.725/8-18UNF7813.516.5144.8
1/212.703/4-16UNF10111619.516.85.5
5/815.887/8-14UNF12.513.5192319.96
3/419.0511/16-14UNS16182426.523.46

 

表2.6 フレアナットの形状・寸法(JIS B 8607:2008)

(1)第丨種のフレアナツトの寸法

呼び適用す
る管の
外径
ねじの呼び(1)
d
 B0-0.6D+0.10E(最小)H±0.8JL±0.5TGC(約)
1/46.357/16-20UNF176.513126.3159.09.716.5
3/89.525/8-18UNF229.720167.81810.814.321
1/212.703/4-16UNF2412.9201610.02213.017.323
5/815.887/8-14UNF2716.0242012.52615.520.226
3/419.0511/1614UNS3619.2282416.03019.02534

(2)第2種のフレアナツトの寸法

呼び適用す
る管の
外径
ねじの呼び(1)
d
 B0-0.6D+0.10E(最小)H±0.8JL±0.5TGC(約)
1/46.357/16-20UNF176.513126.3159.09.716.5
3/89.525/8-18UNF229.720167.81810.814.321
1/212.703/4-16UNF2612.9231910.02213.017.326
5/815.887/8-14UNF2916.0252212.52615.520.228
3/419.0511/1614UNS3619.2282416.03019.02534

1.2.2 銅合金ろう付ソケット管継手

銅合金ろう付ソケット管継手の材料はJIS H 3250のC 3604又はC 3771であり、第1種、第2種及び第3種で共用である。

表2.7 銅合金ろう付ソケット管継手部の形状・寸法(JIS B 8607:2008)単位 (㎜)

呼び接合銅管 基準外径   D0基準内径F (許容差)最小長さ最小外径 面取り 内径 
ABGK
 1/83.173.27 (±0.03)565.6 2.4
 3/164.764.86 (±0.03)567.2 3.9
6 6.006.10 (±0.03)678.3 5.0
 1/46.356.45 <±0.03)678.7 5.3
8 8.008.10 (±0.03)7810.20.36.8
 3/89.529.62 (±0.03)7812.20.38.2
10 10.0010.10 (±0.03)7812.70.38.6
 1/212.7012.81(±0.03)8915.30.311.0
 5/815.8816.00 (±0.03)S918.80.314.0
 3/419.0519.19 (±0.03)101121.90.317.0
 7/822.2222.36 (±0.03)101124.90.320.0

1.この表に示した銅合金ろう付けソケット管継手の最髙使用圧力(設計圧力}は,4.80MPaであり,第1種,第2種及び第3種共用である。
2.呼びはA又はBのいずれかを用いる。ただし,必要に応じてA又はBの記号を,寸法を表す記号の後に付けて区分する。
3.おすとして使用する場合は,Eの外径は銅管の内径に合わせて用いてもよい。
4.端面は,ばりがないように仕上げる。

1.2.3 ろう付管継手

ろう付管継手の形状・寸法

ろう付管継手の種類は、形状と接合部の基準によって表2.8のとおりとし、図2.1から図2.6に示す。寸法及び許容差は表2.9に示す。第1種、第2種及び第3種に区分される。管継手の口径による組み合わせは、表2.11~2.13による。

表2.8 ろう付管継手の種類及び記号( JIS B 8607:2008)

種類記号接合部図の例
TTめす図2.1
90°エルボA90EAめす図2.2
90°エルボB90EBめす,おす図2.3
45°エルボA45EAめす図2.4
ソケットSめす図2.5
径違いソケットRSめす図2.6
図2.1   T図2.2   90°エルボA図2.3   90°エルボB
図2.4   45°エルボA図2.5   ソケット図2.6   径違いソケット

ろう付管継手の寸法及びその許容差

ろう付管継手の寸法及び許容差は表2.9に示す。図2.1~2.6のX、Y及びZの寸法許容差は表2.10による。接続する銅管の外径が15.88mm以下の場合は、第1種と第2種は共通になる。(第2種用を共用する)(表2.2、表2.3)

表2.9 ろう付管継手の寸法及びその許容差(JIS B 8607:2008)

接合銅
管基準
外径
接合部能手
の最
小厚
種別参考数値
おすめす差込みの
最小深さ
だ円値最髙使用
圧力
P  MPa
許容引張 応力
σa N/mm2
基準外径
(許容差)
基準内径
(許容差)
KG
3.173.17 (土0.03)317 .(±0.03)650.04以下0.50第3種22.02161(温度125℃でに
おける質別1/2H材
の許容引張応力)
4.764.76 (±0.03)4.86 (±0.03)650.05以下0.50 13.990
6.006.00 (±0.03)6.10 (±0.03)760.05以下0.50 10.892
6.35635 (±0.03)6.45 (±0.03)760.06以下0.50 10.252
8.008.00 (±0.03)8.10 (±0.03)870.06以下0.50 8.026
9.529.52 (±0.03)9.62 (±0.03)870.08以下0.60 8.097
10.0010.00 (±0.03)10.10 (±0.03)870.08以下0.60 7.689
12.7012.70 (±0.03)12.81(±0.03)980.10以下0.70 7.034
15.8815.88 (±0.03)16.00 (±0.03)980.13以下0.80 6.404
19.0519.05 (±0.03)19.19 (±0.03)11100.15以下0.80 5.301
22.2222.22 (±0.03)2236 (±0.03)11100.16以下0.90 5.106
25.4025.40 (±0.04)25.56 (±0.04)13120.18以下0.95第2種4.703
28.5828.58 (±0.04)28.75 (±0.04)13120.20以下1.00 4.391
31.7531.75 (±0.04)31.93 (±0.04)13120.22以下1.10 4.347
34.9234.92 (±0.04)35.11(±0.04)13120.24以下1.20 4.310
38.1038.10 (±0.05)38.31(±0.05)15140.27以下135 4.448
41.2841.28 (±0.05)41.50 (±0.05)15140.29以下1.45 4.409
44.4544.45 (土0.05)44.68 (±0.05)15140.31以下1.55 4.376
31.7531.75 (±0.04)31.93 (±0.04)13120.22以下1.05第1種4.144
34.9234.92 (±0.04)35.11(土 0.04)13120J4以下1.20 4.310
38.1038.10 (±0.05)38.31(±0.05)1514027以下1.25 4.110
41.2841.28 (±0.05)41.50 (±0.05)15140J9以下1.25 3.785
44.4544.45 (±0.05)44.68 (±0.05)15140.31以下1.25 3.509
50.8050.80 (±0.05)51.03 (±0.05)17160.31以下1.40 3.438 (2)
53.9853.98 (±0.05)54.22 (±0.05)17160.32以下1.50 3.467
63.5063.50 (±0.05)63.77 (±0.05)19180.38以下1.75 3.438 (2)
66.6866.68 (±0.05)66.96 (±0.05)22210.40以下1.85 3.461
762076.20 (土0.05)76.48 (±0.05)22210.40以下2.10 3.438 (2)
79.3879.38 (±0.05)79.66 (±0.05)22210.40以下120 3.457

注) この表にある第1種のろう付け管継手は,最高使用圧力3.45 MPaの条件を満たしているが,接合銅管基準外径が50.80 mm, 63.50 mm及び76.20 mmのろう付け管継手だけ,最髙使用圧力が3.438 MPaのため,使用上に注意が必要である。

備考
1. 基準外径Aの許容差とは、接合部の任意の断面で測った最大外径及び最小外径の平均値と基準外径との差の許容限界をいう。
 2. 基準内径Fの許容差とは、接合部の任意の断面で測った最大内径及び最小内径の平均値と基準内径との差の許容限界をいう。
 3. この場合のだ円値とは、接合部の任意の断面で測ったφAの最大外径と最小外径との差、又はφFの最大内径と最小内径との差をいう。
4. AFK及びGは、図2.7の各部の寸法をいう。
5. 最小厚さは、継手全体にわたる厚さで、口径の大きなものと口径の小さなものとを組み合わせた管継手においては、管継手の各部口径に応じて表2.10の最小厚さ以上になるようにしなければならない。

図2.7 接合部の各寸法の呼び方(JIS B 8607:2008)

表2.10 X、Y、Z部寸法の許容差(JIS B 8607:2008)

接合部の基準外径(内径)許容差
10未満±0.8
10以上25未満±1.0
25以上50未満±1.2
50以上80未満± 1.5

表2.11 ろう付管継手Tの接合銅管による組合せ(JIS B 8607:2008)  単位 (㎜)

同一中心線上の
接合部の 接合銅
管基準外径
頭部の接合部の接合銅管基準外径     
3.173.17     
4.764.76     
6.006.00     
6.356.35     
8.006.006.358.00   
9.526.358.009.52   
10.0010.00     
12.706.358.009.5212.70  
15.886.358.009.5212.7015.8819.05
19.059.5212.7015.8819.05  
22.2212.7015.8819.0522.22  
25.4012.7015.8819.0522.2225.40 
28.5828.58     
31.7519.0525.4031.75   
34.9234.92     
38.1019.0525.4031.7538.10  
41.2841.28     
44.4544.45     
50.8050.80     
53.9853.98     
63.5063.50     
66.6866.88     
76.2076.20     
79.387938     

表2.12 ろう付管継手 90EA、90EB、45E及びSの標準寸法(JIS B 8607:2008) 単位 (㎜)

接合銅管基準外径 D090EA90EB45EAS
6.35  
9.52
10.00  
12.70
15.88
19.05 
22.22
25.40
28.58 
31.75
34.92 
38.10
41.28 
44.45 
50.80
53.98  
63.50  
66.68  
76.20  
79.38  

表2.13 ろう付管継手RSの接合銅管による組合せ(JIS B 8607:2008)  単位 (㎜)

大きい方の接合部の 接合銅管基準外径 Do小さい方の接合部の 接合銅管基準外径 Do
6.353.174.76 
8.003.174.766.35
9.523.174.766.35
12.706.359.52 
15.886.359.5212.70
19.059.5212.7015.88
222212.7015.8819.05
25.4015.8819.0522.22
31.7515.8819.0525.40
38.1025.4031.75 
44.4531.7538.10 
50.8038.1044.45 
63.5044.4550.80 
76.2050.8063.50 
79.3863.5076.20 

1.2.4 冷媒用管フランジ(JIS B 8602-2002)

冷媒配管及び配管系統につながる機器の修理を考えたとき、ろう付け管継手ではなく冷媒用管フランジを使用して管を接続するのがよい。
フランジには、鋼製フランジと銅合金製フランジの2種があるが、銅管接続には差込みろう付け用で差込み穴径を銅管外径に合わせて規定したものを使用し、冷媒、フランジの種類と形状、接続形式、接続方法及び最高使用圧力によって選定する。(種類の記号がRBで始まるもの)使用する銅管の外径別寸法を表2.16に示す。

表2.14 鋼製フランジの種類と最高使用圧力(JIS B 8602:2002 表1を引用)

適用冷媒アンモニアフルオロカーボン
種類の記号ATKATMRTHRTKRTMRSKRSMRBHRBKRBM
フランジ形状角形丸形ひし形角形丸形角形丸形ひし形角形丸形
材質JISG4051 S25C
接続形式突合せ突合せ差込み
接続方法溶接溶接溶接ろう付け
大きさの呼び最高使用圧力MPa
AB
103/85.005.005.005.005.005.005.005.005.00
151/25.005.005.005.005.005.005.005.005.00
203/45.005.005.005.005.005.005.005.005.00
2513.455.005.005.005.005.005.00
3211/43.454.305.004.305.004.305.00
4011/23.454.304.304.304.304.304.30
5023.454.304.304.304.304.304.30
6521/23.453.454.303.454.303.454.30
8033.453.454.303.454.303.454.30
(90)(31/2)3.453.454.203.454.303.454.30
10043.453.453.453.453.453.453.45
12553.003.453.453.45
15063.003.453.45
20083.003.453.45
25010 3.003.00

備考
1.適用冷煤がアンモニアのフランジはフルオロカ-ボン用に,またフルオロカ-ボンのフランジはアンモニア用に使用してもよい。
2.90Aは,使用しないことが望ましい。

表2.15 銅合金製フランジの種類と最高使用圧力(JIS B 8602:2002 表2を引用)

適用冷媒フルオロカーボン
種類の記号RBHCRBKCRBMC
フランジ形状ひし形角形丸形
材質JIS H 3250 C3771
接続形式差込み
接続方法ろう付け
大きさの呼び最髙使用圧力MPa
AB
103/83.003.453.004.304,30
151/23.003.453.004.304.30
203/43.003.453.004.304.30
251  3.003.454.30
3211/4  3.003.454.30
4011/2  3.003.454.30
502  3.00 3.45
6521/2  3.00 3.45
803  3.00 3.45
(90)(31/2)  3.00 3.45
1004  3.00 3.45
1255    3.45

冷媒用管フランジの製品の呼び方

例) 管差込みろう付けひし形フランジ RBH大きさの呼び20A 銅管外径25.4の場合

 

表2.16 銅管及び鋼管の外径別寸法表(JIS B 8602:2002)

大きさの
呼び
管区分フラン
ジ 内径
適用管
の外径
差込み穴大きさの 呼び管区分フラン
ジ 内径
適用管
の外径
差込み穴
d0ld0l
ABdABd
103/8銅管14.016.016.2103211/4銅管40.445.045.216
16.018.018.2鋼管35.542.743.314
17.119.0519.341.248.649.316
17.620.020.2 4011/2銅管45.450.050.316
19.622.022.245.850.851.1
19.822.2222.4鋼管41.248.649.3
鋼管12.717317.7502銅管45.450.050.319
16.121.722.145.850.851.1
151/2銅管17.620.020.21050.055.055.3
19.622.022.254.060.060.3
19.822.2222.459.065.0653
22225.025.212鋼管52.760.5613
22.625.425.6 6521/2銅管63.070.070.322
鋼管16.121.722.11068.075.075.4
203/4銅管22.22525.21269.276.276.6
2Z625.425.672.080.080.4
25228.028.2鋼管65.976.377.2
27.230.030.2803銅管77.085.085.426
28.631.7532.082.090.090.4
28.832.0322鋼管78.189.1902
鋼管21.427.227.6(90)(31/2)銅管86.095.095.426
251銅管28.631.7532.012 91.0100.0100.4
28.832.032292.6101.6102.0
31.435.035214 鋼管90.2101.6102.8
34.438.03821004銅管100.0110.0110.433
34.538.1383鋼管102.3114.3115.6
鋼管27.234.034.5121255銅管109.0120.0120.433
3211/4銅管34.43S.038.214 118.0130.0130.5
34.538.138.3 128.0140.0140.5 
36.040.040.2 鋼管126.6139.8141.4 

1.2.5 ビル用マルチ室内機用分岐管継手及び室外機用連結管継手

ビル用マルチでは、室内機からの油戻りが悪くならないよう最遠室内機~継手間、最遠室内機~室外機間の距離、高低差は制限されている。また、室外機を連結している場合、配管に油が溜まり込まないよう室外機から下り勾配にする、偏流を防止するため連結後は一定距離以上の直線部を設定するなど定められている。いずれもメーカの施工説明書を参照すること。

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