冷媒配管
- 2019.06.15
- カテゴリ： 知識｜Knowledge
｜エアコンの仕組み
エアコンとは、エアコンディショナー（air conditioner）の略で、室内を冷房したり、暖房したりする空調機です。
その仕組みで重要となるのが冷媒として使われているフロンの働きです。
フロンは圧力をかけると液体になり、圧力を下げると気体となります。
冷房時には、室外機でフロンに圧力を掛けて、気体から液体となって外気に熱を放出します。（凝縮熱）
冷却されて液体となったフロンは、室外機と室内機をつなぐ配管を経由して、室内機に移動した後に気体になって熱を回収して室外機に戻ります。
つまり、冷えたフロンに熱を奪われることで、室内が冷える仕組みです。
暖房時には、まったく逆の仕組みとなります。
室外機でフロンの圧力を下げて液体から気体として、外気から熱を回収します。（蒸発熱）
熱を得たフロンは、配管を経由し、室内機に移動して、気体から液体になって熱を放出して室外機に戻ります。
この様に冷媒を介して、熱交換することで、室内を冷房したり、暖房したりするのがエアコンです。
従来、中小事務所ビルでは、パッケージエアコン（業務用エアコン）にて、ビル全体の室内機をフル運転していました。
しかし最近では、必要な室内機のみを運転が可能なビルマルチ空調方式のエアコンの導入が進みつつあります。
また、昨今の夏場の猛暑の影響から熱中症の危険性がクローズアップされ、小中学校や老人福祉施設などへの普及が加速すると言われております。
｜冷媒配管とは･･･
配管とは、パイプや継手などをトータル的に設計して、液体や空気といった流体を、目的箇所まで適切に配送するシステムのことです。
そして、エアコンの室内機と室外機をつなぐ役割を担っているのが、冷媒配管となります。
しかしながら、一般的な空調配管とは異なり、特殊な配管であることから高圧ガス保安法、冷凍保安規則などの規定が関わってくる特殊な配管であると言えます。
現在は、一般的に銅管（JIS H3300 C1220T 規格品）に断熱材（JIS A9511 A-PE-C-2 準拠）が被覆された空調冷媒用被覆銅管が使用されています。
基本的に曲げ加工が可能な配管であるために継手は、分岐部、延長部、段落部のみとなります。
その接合方式は、基本的にろう付溶接です。
また、省力化や施工品質安定などを目的に、メカニカルジョイントが使用される場合もあります。
｜冷媒配管のアルミ化
銅配管が一般的であった冷媒配管ですが、アルミニウム化への研究が進んでいます。
2018年1月には、「一般社団法人アルミ配管設備工業会」が設立されました。
更に2018年9月1日には、「冷媒用被覆アルミニウム合金管（APEA1001：2018）」が規程化されました。
原管は、アルミニウム及びアルミニウム合金継目無管（JIS H 4080）の引き抜き管となり、コイル材はマンガン合金のA3003 TDS-0、直管はマグネシウム・ケイ素合金のA6063 TDS-T83が規程されております。
また、被覆する断熱材の規格は、銅配管に倣った形で難燃ポリエチレンフォームとなっています。
同工業会の発表では、大手ゼネコン、大手サブコン、メーカー、流通などを含め、会員数が30社となっております。（2018年10月1日現在）
▲冷媒用被覆アルミニウム合金管
そもそも、アルミニウム化が進む理由は、銅材の価格と供給面の不安定さが懸念されるためです。
銅材は相場価格として需要と供給の影響で変動します。
更には、電気自動車やパソコンなどの電子機器の普及により、2027年には現在の約9倍もの需要増が見込まれていると言われております。（国際銅協会/ICE.ニューヨーク 発表）
国内においても、美観や災害時の問題から無電柱化が進み、銅材の使用量の多い電線の地下埋設が加速するとも伝えられております。
対して、アルミニウムは、地球上で埋蔵量の多い金属であり価格および供給が安定しています。
また、建設業の就業者数は年々減少しており、その年齢構成は60歳以上の占める割合が多く、若年層の占める割合が少なくなっています。
それを考慮した場合、銅の約1/3の重量であるアルミニウムを配管に使用できたら大幅な軽量配管が可能となり、これらの懸念を補う可能性も出てきます。
▲冷媒用アルミ分岐管ユニット
反面、このアルミニウムを冷媒配管に使用する上で、課題もあります。
例えば強度ですが、銅（Ｏ材）の引張強度205N/mm2以上に対して、純アルミニウムは65N/mm2以上と規定されていることからも、肉厚を厚くするなどの対応も必要となります。
また、ろう付け溶接の際にも、アルミニウムの融点がろう材の融点に近いことから加熱し過ぎると溶接不具合につながるなど銅管以上に配慮が必要となります。
更にテナントビルや事務所などの商業施設新冷媒へのエアコン配管の改修においては、火気使用禁止や、作業時間の制限、作業区域の設定などで制約を受けることが多く、より安全で簡単・高品質の継手が求められてきました。
今後は、それらの課題を業界を上げて、ひとつひとつ解決しながら実用化を推進することとなります。
Takehiko Wagatsuma
