第13章 冷媒配管
吐出し管・液管・吸込み管それぞれの役割と注意点、油を圧縮機へ戻す配管のくふう、フラッシュガスと液封、配管の材料と接続。
1. 冷媒配管の3つの区間
冷凍装置の機器（圧縮機・凝縮器・膨張弁・蒸発器）は、冷媒配管でつながっています。配管は、中を流れる冷媒の状態によって3つに分けて考えます。
・吐出し管 … 圧縮機 → 凝縮器。高温・高圧の冷媒ガスが流れる
・液管 … 凝縮器（受液器） → 膨張弁。高圧の冷媒液が流れる
・吸込み管 … 蒸発器 → 圧縮機。低温・低圧の冷媒ガスが流れる
配管に求められることは、どの区間でも大きく3つです。
・冷媒が漏れないこと
・圧力降下（流れの抵抗で圧力が下がること）が大きすぎないこと
・冷媒といっしょに回っている冷凍機油（潤滑油）が、圧縮機にきちんと戻ること
このうち「油を戻す」ことが、冷媒配管の設計でいちばん気をつかうところです。油が戻らないと、圧縮機の潤滑が不足して故障につながります。
2. 配管の材料と接続
配管の材料は、冷媒の種類に合わせて選びます。
・フルオロカーボン冷媒 … 小さな径の配管には銅管がよく使われる
・アンモニア冷媒 … アンモニアは銅や銅合金を腐食させるので、鋼管を使う
配管・継手・弁のつなぎ方には、溶接、ろう付け、フランジ接合、フレア継手などがあります。銅管をろう付けするときは、管の中に窒素を流しながら作業すると、熱で内面に酸化皮膜（スケール）ができるのを抑えられます。スケールが残ると、あとで弁やフィルタを詰まらせる原因になります。
法令では、冷凍保安規則（以下「冷凍則」）で次のように決めています。
・製造設備は、振動、衝撃、腐食等により冷媒ガスが漏れないものであること（冷凍則 第7条第1項第4号）
・指定設備の冷媒設備の配管・管継手・バルブの接合は、溶接又はろう付けによる。適当でない場合は、必要な強度をもつフランジ接合又はねじ接合継手で代えられる（冷凍則 第57条第7号）
「漏れないもの」にするための具体的な方法として、振れ止め・可撓管（フレキシブルチューブ）・防振装置で振動を逃がすこと、ぶつかって壊れやすい部分に防護装置を付けること、腐食のおそれのある外面を塗装することなどがあげられています（冷凍保安規則関係例示基準の内容を紹介した茨城県の手引きによる）。
冷凍保安規則関係例示基準（経済産業省。以下「例示基準」）では、冷媒設備の材料について、次のような制限を決めています（例示基準 20）。
・材料は、冷媒ガス、潤滑油などの作用によって劣化しないものであること
・アンモニアには銅及び銅合金を使用しない（常に油膜におおわれ、液化アンモニアに直接ふれない圧縮機の軸受などには青銅類を使える）
・クロルメチルには、アルミニウム及びアルミニウム合金を使用しない
・フルオロカーボンには、2％を超えるマグネシウムを含むアルミニウム合金を使用しない
配管用炭素鋼鋼管（SGP、JIS G 3452）は、次の冷媒配管には使用してはならないとされています（例示基準 表20.2(b)）。
・毒性ガスに係る配管（アンモニアは毒性ガス）
・設計圧力が1MPaを超える配管
・設計温度が100℃を超える配管
低い温度の側にも制限があります。例示基準の表では、SGPの最低使用温度−25℃は、使用圧力が設計圧力の1/2.5以下となる場合に限って適用される値です（例示基準 表20.1）。もっと低い温度の配管には、低温配管用鋼管（STPL380。同じ表で−60℃）などを使います。
3. 吸込み管（油を戻すくふう）
吸込み管の中の冷媒はガスなので、油はガスの流れに運ばれて圧縮機に戻ります。そのため、ガスの流速が遅すぎると油が戻らないという問題がおきます。
・横走り管 … 圧縮機に向かって下り勾配をつけ、油が自然に圧縮機の方へ流れるようにする
・立ち上がり管 … 油を下から上へ運び上げるには、十分な流速が必要。立ち上がりが長いときは、途中にトラップ（油だまり）を設けて、油を少しずつ運び上げることがある
・二重立ち上がり管 … 容量制御などで冷媒の流量が大きく変わる装置で使う。流量が少ないときは細い管だけに流して流速を保ち、油を戻す
管の太さは、つり合いで決めます。
・太すぎる … 流速が下がり、油が戻りにくい
・細すぎる … 圧力降下が大きくなり、圧縮機の吸込み圧力が下がる → 冷凍能力と成績係数が低下
また、吸込み管は温度が低いので防熱（断熱）をします。防熱をしないと、まわりの熱が入って吸込みガスの過熱度が大きくなり、吐出しガスの温度が上がります。管の表面の結露や着霜も防げます。
吸込み管に不必要なUトラップ（くぼみ）があると、停止中や軽い負荷のときに油や冷媒液がたまり、起動したときにまとめて圧縮機に吸い込まれて液圧縮（液戻り）の原因になることがあります。
4. 吐出し管
吐出し管には、圧縮機から出たばかりの高温・高圧のガスが流れます。
・圧力降下が大きいと、圧縮機の吐出し圧力が上がり、圧縮機の動力が増える
・停止中に管内で凝縮した冷媒液や油が、圧縮機へ逆流しないように配管する
・横走り管は、圧縮機から凝縮器に向かって下り勾配にする
・凝縮器が圧縮機より高い位置にあって立ち上がりが大きいときは、立ち上がりの下部にトラップを設けて、液や油が圧縮機へ流れ落ちないようにすることがある
吐出し管は温度が高いので、人が触れるおそれのある場所では保護をします。また、温度変化による伸び縮みで配管や継手に無理な力がかからないようにします。
5. 液管（フラッシュガスと液封）
液管の中は、本来すべて冷媒液でなければなりません。ところが、液管の中で
・圧力が下がる（圧力降下が大きい、立ち上がりが高くて液の重さの分だけ上部の圧力が下がる）
・液の温度が上がる（日射やまわりの熱が入る）
と、液の一部が気化してガスになります。これをフラッシュガスといいます。フラッシュガスがまじると、膨張弁を通る冷媒液が減って、冷凍能力が低下します。対策は、管の太さを適切にする、冷媒液を十分に過冷却しておく、熱源の近くを通さない、などです。
もう1つ大切なのが液封です。冷媒液が満たされた配管の両端の弁を閉じると、液が閉じ込められます。この状態でまわりから熱が入ると、液は膨張しようとしますが逃げ場がないので、著しく高い圧力になり、配管や弁が壊れるおそれがあります。
そのため、液封により圧力上昇のおそれがある部分（銅管および外径26mm未満の配管を除く）には、安全弁、破裂板または圧力逃がし装置を取り付けることとされています（冷凍保安規則関係例示基準。茨城県の手引きによる）。運転の面では、液の入った配管の両端の弁を同時に閉じないことが大切です。
POINT
6. ここだけは覚える
・吐出し管＝圧縮機→凝縮器（高温高圧ガス）、液管＝凝縮器→膨張弁（高圧液）、吸込み管＝蒸発器→圧縮機（低温低圧ガス）
・アンモニアは銅・銅合金を腐食させる → 鋼管
・冷媒設備は振動・衝撃・腐食等で冷媒ガスが漏れないこと（冷凍則 第7条第1項第4号）
・吸込み横走り管は圧縮機に向かって下り勾配。立ち上がりは流速で油を運ぶ。流量が大きく変わるなら二重立ち上がり管
・吸込み管：太すぎ→油が戻らない／細すぎ→圧力降下大→冷凍能力・成績係数が低下
・吐出し管：停止中の液・油の逆流を防ぐ。横走りは凝縮器に向かって下り勾配
・フラッシュガス＝液管内の圧力低下・温度上昇で液が気化 → 冷凍能力低下
・液封＝液を閉じ込めて加熱 → 異常高圧。安全弁・破裂板・圧力逃がし装置で備える
・アンモニアに銅・銅合金は使わない。SGPは毒性ガス・設計圧力1MPa超・設計温度100℃超の配管に使わない（例示基準）