配管の基礎知識
私たちが暮らす家屋やマンションには、空調で用いるガスや生活水などを通す配管が設置されています。店舗やオフィスが入ったビルや工場などの建築設備では、さらに多くの配管が使用されています。本連載では7回にわたり、技術者が押さえておきたい配管の基礎知識を解説します。第1回は、配管の役割や分類を紹介します。
もくじ
第1回：配管とは？
配管という言葉は、場面に応じて2通りの意味で用いられます。配管材料と配管工事です（図1）。
図1：配管の2つの意味配管材料とは管（パイプ）のことで、円筒状の部材です。流体（液体や気体）や粉体の移送や、電線を外周の環境から保護するために用います。配管材料の主な素材は、鋳鉄やスチールなどの金属と、樹脂やコンクリートなどの非金属です（表1）。両者の複合であるライニング鋼も用いられます。……
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配管内を流れる流体にはさまざまな種類があり、流体の種類によって配管名称が異なります。ここでは、液体配管、気体配管、粉体配管、配線保護用配管を紹介します。
液体配管は、液体を流体とする配管です。水配管と油配管に分類できます。水配管の流体には、飲料水、雑用水、排水、熱源水などがあります（図2）。
図2：液体配管の分類水配管の設置で留意する点は、管をできるだけ短くすること、配管の勾配に注意し空気だまりを作らないことです。設備の構造上の理由などで、どうしても空気だまりが生じてしまう場合は、空気抜き弁を取り付けます。冬季の注意点として、凍結により配管破損する可能性があります。
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家屋やマンション、店舗、商業施設などの建築設備では、水、湯、排水、通気、蒸気、冷温水、冷却水、冷媒など、さまざまな流体が使用されています。そのため、配管の材料には、流体の種類や温度、圧力に耐えうる適切なものを選定し、使用する必要があります。建築設備で使用される配管には、給排水・衛生設備配管、空調設備配管、それ以外の配管の3つがあります。それぞれを詳しく見ていきましょう。
給排水・衛生設備配管には、給水管、給湯管、排水管、消火管があります。
・給水管 給水管は、建物内で使用する上水（飲料水）や雑用水を供給するための配管です。よく用いられる素材は、合成樹脂ライニング鋼管やステンレス鋼鋼管です。以前用いられていた素材は、水道用亜鉛めっき鋼管（SGPW：Steel Gas Pipe Water）でした。しかし、亜鉛の流出による白濁現象や、腐食による赤水の発生、さびこぶによる管の閉そく、継手部の孔食による漏水などが理由で、飲料水用配管としては不適切とされています。
・給湯管 給湯管は、給湯器や熱源機で熱された湯を、浴槽や台所、洗面台などへ供給するための配管です。即湯システム（すぐに湯が出る給湯システム）では、循環方式の給湯主管を採用しています。素材には被覆銅管、ステンレス鋼管、耐熱樹脂管が用いられます。
・排水管 排水管は、便器や排水器具から出る汚水を、建物外へ排出するための配管です。……
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配管設備とは、流体を移送するために必要な部品・機器・装置のことです。配管の役割は、流体をある場所から他の場所へ移送することであり、管、管継手、弁類、管支持装置、保温塗装などが必要です。これらをまとめて配管設備といいます。
管継手は、管と管を結合するための部品です。流れの方向を変えるだけでなく、管の分岐・合流、管サイズの変更、流れをふさぐなどの役割もあります。
弁は、流体を移動させたり、逆流を防いだり、流れを止めたり、流量を調整したりする機能を備えた装置です。
管支持装置は、……
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第2回：配管の素材
前回は、配管の役割や分類を紹介しました。今回は、素材別に見た配管の種類を解説します。配管の素材には、合金や樹脂などさまざまな種類があり、素材によって管の名称も異なります。配管素材を選択するときは、用途に応じ、素材の長所・短所や経済性を考慮する必要があります。
配管素材として主に用いられる金属には、ステンレス鋼、アルミニウム、炭素鋼、合金鋼、銅の5種類があります。それぞれの配管の特徴や、どのような環境で用いられているかを解説します。
ステンレス鋼は、10.5%以上のクロムを含んだ合金鋼です。ステンレス、ステン、SUS（サス）などと呼ばれることもあります。金属表面にクロム・鉄合金の不動態皮膜を生成するため、優れた耐食性を示し、耐食材料として広い需要があります。長所は、炭素鋼よりもさびにくく、強度に優れ、リサイクルが可能な点です。短所は、高価な点です。配管用ステンレス鋼管には31種類あり、それぞれに耐食性、耐低温性、耐高温性などの特徴があります。代表的なものに、オーステナイト系（SUS304TPなど）、オーステナイト・フェライト系（SUS329J1TPなど）、フェライト系（SUS405TPなど）があります。
よく用いられる配管用ステンレス鋼管は、JIS G 3448：2016一般配管用ステンレス鋼管で規格されています。SUS304TPD、SUS315J1TPD、SUS315J2TPD、SUS316TPDの4種類があり、給水、給湯、排水、冷温水などに用いられます。
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主な非金属管には、樹脂管、耐火二層管、架橋ポリエチレン管、ポリブテン管の4種類があります。それぞれの特徴や用途について、詳しく見ていきましょう。
樹脂管は、樹脂を材料・材質とする配管です。代表的な樹脂管は硬質ポリ塩化ビニル管(塩ビ管)です。公共の建造物の埋設部分や、一般住宅などにもよく使用されています。
硬質ポリ塩化ビニル管は、広範囲の薬品に対して耐性があります。酸性土壌による腐食がなく、汚水の酸・アルカリの影響を受けず、硫化しません。軽量・安価で、切断や接続が容易なため、取り扱いやすい材質です。短所は、紫外線、溶剤、熱、衝撃に弱い点です。屋外で用いる場合は、耐候性(太陽光による劣化・変質に対する抵抗力)のある素材を選びましょう。地震対策として、可とう性(柔軟で折れにくい性質)のある伸縮継手などを用いることも必要です。表3に、主なポリ塩化ビニル管を示します。
表3：主なポリ塩化ビニル管| 名称 | 略号 | 規格の概要 |
| 硬質ポリ塩化ビニル管 | SVPVU | VPは一般的な流体の輸送配管に用いる。VUはVPより肉薄の管。 |
| 水道用耐衝撃性硬質ポリ塩化ビニル管 | HIVP | 耐衝撃性がある塩ビ管。使用圧力は0.75MPa以下。水道用配管として用いられる。 |
| 耐熱性硬質ポリ塩化ビニル管 | HT | 90°C以下の水の配管に使用する。高温排水に対応するため、メーカー規格(JIS の規格外)も出ており、排水継手もそろっている。 |
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第3回：配管の付属品
前回は、素材別に見た配管の種類を紹介しました。今回は、配管の付属品について解説します。配管の付属品は、配管継手、弁（バルブ）、配管支持金具の3つに分類することができます。
配管継手とは、管と管を結合するための部品で、配管系の組み立てには不可欠です。JIS B 0151 鉄鋼製管継手用語では、配管（パイプ）の接続などに用いる継手と定義されています。主な役割は、流れの方向転換や分岐、集合、閉そく、管径の変更などです。継手は、配管設備で腐食が最も多く発生する箇所です。
配管継手は、用途や形状、材質などにより、多くの種類があります。継手の使用目的や、配管の種類に応じて、適切な継手を選定する必要があります。JISには、用途や材質（可鍛鋳鉄、炭素鋼、ステンレス鋼、アルミ合金、鋳鉄、銅合金、樹脂など）、接続配管の違い（ねじ込み式、差込み溶接式、突合わせ溶接式、フランジ式など）によって、さまざまな管継手の規格があります。形状により分類した継手を10種類にまとめました。
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弁（バルブ）は、流体を移動させたり、逆流を防いだり、流れを止めたり、流量を調整したりする機能を備えた配管設備です。管内流体の種類や、温度、圧力、弁の材料などで分類されます。バルブの操作方法には、手動式と自動式の2種類があります。手動操作にはハンドル式（図8）、レバー式（図9）、ギア式が、自動操作には電気式、空気式があります。
図8：ハンドル式バルブ図9：レバー式バルブ弁は、弁箱(弁のボディ部)や弁体(外部から操作して流体の動きを制御する部品)の形状で分類することができます。代表的な7つの弁の種類と特徴を示します。……
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配管支持金具は、配管を建物内の所定の経路や、パイプラック上に支持するための金具で、配管工事には不可欠です。配管の種類によって、樹脂やゴム・ウレタン付きの支持金具もあり、近年は、耐震に特化した支持金具が注目されています。配管の素材や使用場所に応じて、適切な支持金具を選定する必要があります。18個の配管支持金具の特徴と、よく取り付けられる部位をまとめました。
吊り配管支持金具とは、天井から吊り下げられた横走り配管(水平方向に流体を流す配管)を支持するための支持金具です。
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第4回：配管の接合材・防食剤・支持固定・保温保冷
前回は、配管の付属品を紹介しました。今回は、配管の施行で用いる接合材、防食材、支持固定、配管の熱損失を防ぐ保温保冷について解説します。
接合材は、配管・継手の接合に使用します。配管の材質や用途に応じて、適切な接合材を選定します。接合材の選定は、国土交通省が制定した機械設備工事共通仕様書や、公益社団法人日本水道協会（日水協）による規格などに、接着剤の養生時間と接着強度は、メーカーの指示に従います。
代表的な6つの配管接合材の種類と特徴をまとめました。
・ねじ接合材 ねじ接合材は、流体の漏れ防止や腐食防止のため、配管のねじ込み接続部に使用します。テープシール材、一般用ペーストシール剤・防食用ペーストシール剤などがあります。……
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土壌に埋設するなど、腐食環境にさらされやすい配管は、防食材による腐食対策が欠かせません。4つの防食材を紹介します。
防食テープは、配管の表面に巻き付けて被覆することで、土壌に含まれる水分や微生物などの腐食要因と配管が接触することを防ぐテープです。巻き付け作業が容易なので、ジョイント部・屈曲部の施工に適しています。製品によって、低温作業に適しているものやシール性・クッション性に優れるものなどの特徴があります。
絶縁テープは、配管に巻き付けることで土壌と配管との通電を防ぎ、防食するテープです。ブチルゴム系を主成分とするものなどがあります。
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配管を支持固定することで、配管の重量を支え、たわみを防止し、管内流体の脈動などによる力を抑えます。配管内の水抜きや、空気抜きが容易に行えるよう適切な勾配を確保する必要があります。配管の支持固定は、国土交通省による機械設備工事共通仕様書や、日水協による規格に準拠して施工します。また、支持間隔の基準には、空気調和・衛生工学会（SHASE：The Society of Heating, Air-Conditioning and Sanitary Engineers of Japan）による標準仕様書などがあります。
配管の支持点とは、配管施工時に支持・固定する箇所です。配管のメンテナンスや断熱工事ができるように支持点を設定します。施工要領は、公共的な標準仕様書や標準図などに準拠します。代表的な 4 種類の配管支持点の位置を示します。……
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保温保冷とは、熱損失を防ぐという意味です。例えば、部屋の保温保冷では、断熱材を設置して、暖房による熱や冷房による冷温を室外に逃さないようにします。配管も同様に、配管内の流体の熱を管外に逃さないように、グラスウール、ロックウールなどの保温保冷材を取り付けます。これにより、流体の温度変化を抑え、流体の凍結などを防止します。流体の熱の損失を防ぐことで、省エネルギーになります。
配管には、適切な保温保冷工事が必要です。基準になる保温仕様(保温材、外装材、補助材の仕様など)は、国土交通省や市町村が発行する工事共通仕様書などで確認できます。保温保冷材には、無機多孔質保温材、人造鉱物繊維保温材、発泡プラスチック保温材、金属保温材など、さまざまな種類が規定されています。また、……
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第5回：配管施工の法令・手順・試験
前回は、配管の接合材・防食材・支持固定・保温保冷を紹介しました。今回は、配管の施工に関わる法令、施工手順、配管試験について解説します。
配管の施工は、配管を加工・接続し、所定の場所に支持・固定する一連の作業です。これらの作業は、建築基準法や消防法などの法律に基づいて計画・実施します。施工前には、適用を受ける法規や条例に応じて、監督官庁との協議が必要です。
配管施工で最初に行うのは、建築物の仕様書の決定です。配管の施工は、仕様書に従って行う必要があります。仕様書では、流体に適合した配管材料や、配管の切断・加工を行うための工具、取り付け時の支持金具、保温・保冷工事や試験手順など、詳細な施工方法が定められています。代表的な8つの仕様書と発行主体をまとめました。……
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配管の施工手順は、管の種類によって異なります。今回は、鋼管の施工手順を解説します（図1）。
図1：鋼管の施工手順当該建築物の公共的な標準仕様書を決定し、その方法に従います。
配管材や継手などの配管材料を、施工現場や配管加工工場へ搬入します。搬入した配管材料は、規格に合致した適切なものか、数量に過不足がないかを確認します。
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配管施工後、水圧試験・満水試験・気密試験・通水試験・流水試験などを行い、配管の漏れや損傷がないか検査します。また、試験結果に基づき、工事の最終合否判定を行います。試験は、防露・保温の被覆施工前に実施します。試験内容は、公益社団法人空気調和・衛生工学会(SHASE:The Society of Heating, Air-Conditioning and SanitaryEngineers of Japan)や各省庁の工事標準仕様書で規格されています。今回は、代表的な試験を 6 つ紹介します。
水圧試験・満水試験・気密試験では、決められた水圧・気圧を加え、漏れが生じないかを確認します。各試験の基準値は、SHASE による標準仕様書で規格されています。図2に、SHASE で水圧試験・満水試験・気密試験が規格されている配管を示します。……
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第6回：配管の劣化とメンテナンス
前回は、配管の施工に関わる法令と、施工手順、配管試験を紹介しました。今回は、配管の劣化とメンテナンスについて解説します。配管は、配管内部の腐食や、スケール・スライムと呼ばれる汚れが付着し、管断面が閉そく・縮小して劣化します。配管のメンテナンスは、電気・ガス・水道などのライフラインを、安全かつ安定して供給するために不可欠です。
配管の劣化要因の一つに、腐食があります。配管材料によって、腐食の進行にも特徴があります。そのため、配管材料、施工、メンテナンスを通して、総合的な防食技術が必要です。腐食は、湿食と乾食の2つに分けられます。湿食は水が関与する腐食、乾食は水が関与しない腐食です。配管における代表的な腐食は、全面腐食、局部腐食、損傷を伴う局部腐食の3つです。……
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配管の劣化の状態と原因を紹介します。亜鉛めっき鋼管、樹脂ライニング鋼管（給水用）、銅管、ステンレス鋼鋼管、鋳鉄管、塩ビ管（VP・HIVP）の腐食形態をまとめました。
亜鉛めっき鋼管では、主に腐食による劣化が発生します。全面腐食・孔食・さびこぶなどの腐食が生じ、その要因はさまざまです。表1に、亜鉛めっき鋼管の劣化の状態と原因をまとめました。
表1：作動油と水の比較| 劣化発生部位 | 劣化の状態 | 劣化の主な原因 |
| 直管・継手 （亜鉛めっき継手） | 全面腐食 | ・亜鉛めっきの溶出により露出した鉄面表面に、赤さびが発生する |
| 異物付着 （全面・局部） | ・排水中の油脂や異物の付着（清掃不良） | |
| 局部腐食 （孔食・さびこぶ） | ・亜鉛・鉄が溶出して、さびこぶ・孔食が起きる | |
| 管・継手のねじ接合部 および弁・水栓などとの 接続部 | ねじ部（管・継手）の 腐食（ねじ谷部の貫通） | ・ねじ露出部の防せい処理不良 |
| 弁・水栓および 異種管との接続部の 腐食（孔食） | ・異種金属接触腐食 | |
| 管・継手の外表面 （断熱材被覆 および露出） | 局部腐食 | ・断熱材に含まれているCl2など ・結露部分や湿潤な場所での管傷部などの局部電池作用による腐食 |
樹脂ライニング鋼管（給水用）で劣化が発生しやすい部位は、直管、継手、管端・ねじ接合部、弁・水栓との接合部です。他の管と異なり、ライニング材やコーティング材の膨れ・剥離によっても劣化します。表2に、樹脂ライニング鋼管（給水用）の劣化の状態と原因をまとめました。
表2：樹脂ライニング鋼管（給水用）の劣化の状態と原因（引用：土井巌、図解入門よくわかる最新配管設備の基本と仕組み、秀和システム、2016年、P.103）| 劣化発生部位 | 劣化の状態 | 劣化の主な原因 |
| 直管 | ライニング材の 膨れ炭化 | ・給湯器などからの一次側への温水の逆流、冷熱の繰り返し ・管外部からの加熱（異常加熱） |
| 継手 （コーティング継手） | コーティング材の 膨れ・剥離 | ・長期使用による劣化 ・ライニング材の膨れ炭化 |
| 管端・ねじ接合部 | 管端部の腐食 | ・管端面の防せい処理不良 |
| 弁・水栓との 接合部 | 接続部の腐食 （孔食など） | ・異種金属接触腐食 |
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配管は、適切な劣化対策と保全を行うことで、寿命を延ばすことができます。使用材料の材質や用途、構造などの特性を理解することが重要です。最も腐食しやすい管継手との接合部は、接合方法を決める前にメーカーのマニュアルを確認し、使用管種と継手の相性をチェックします。耐食管材と管付属品について、劣化を防ぐための注意点をまとめました。……
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配管が劣化すると、赤水などの水質低下や、圧力・流量低下、折損による漏えいなど大きな事故につながる恐れがあります。定期的な診断と早めの対策が必要です。配管の診断は、管・継手類の腐食・変色・変形などの劣化や、詰まりの程度で診断します。一般的な診断は、施工経過の年数によって 3 回に分けて行います。
1次診断の対象は、施工後5~7年経過した配管です。管理者へのヒアリング調査、目視による外表面検査、異音の有無の確認などを行います。
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第7回：配管設備の長寿命化
前回は、配管の劣化対策について紹介しました。最終回の今回は、配管の耐用年数と長寿命化を取り上げます。近年、建物や生活環境に対する信頼性や、安全性の確保が強く要求される中、配管設備の長寿命化が求められるようになりました。長寿命化を目指す際に、注意すべき点を説明します。
配管の耐用年数とは、配管設備が老化現象を起こし、補修が不可能となる年数のことです。更新工事の予測をするためにも必要な知識です。耐用年数は管・継手の素材や使用環境、保全管理の適否などで変わるため、設定は困難です。表1に、配管システムの耐用年数に影響を与える条件をまとめました。これ以外にも、建物の用途や施工技能によっても耐用年数は変わります。
表1：配管の耐用年数に影響を与える要因| 性能面 | 使用条件 | 保全管理 | |
| 流体 | ・稼働時間 ・水質 ・温度 | ・流速 ・常用圧力 ・水質管理 | ・管内清掃 |
| 配管環境 | ・土質と水位 ・大気汚染・日照・湿度 ・海塩粒子 | ・外面防食 | ・点検の容易性 |
| 配管 | ・管径 ・配管勾配 ・各種防食処理 | ・配管位置 ・配管材料 ・接合方法 | ・点検修理の容易性 |
配管の種類や使用される場所によって、必要な耐用年数は異なります。耐用年数の目安として、グレードがあります。グレードとは、配管の位置や、管材の種類と接合方法の組み合わせなどによって、必要な耐用年数（期待耐用年数）をA～Eの5つに分類したものです。グレードの詳細をまとめました。
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配管で最も大切なことは、できるだけ長く安全に使用できることです。長寿命化を達成するために大切なポイントは、大きく3点あります。配管更新を考慮した設計、配管設備の維持・保全・安全、使用環境に合わせた配管です。それぞれを詳しく説明します。
家屋やマンション、工場などには、数多くの配管が設置されています。建物を人体に例えれば、配管は血管に相当します。人体の場合、年を取るにつれ、血管は劣化し、コレステロールなどの老廃物が付着して閉そくし、血液の循環が困難になります。人体の血管と同様、建物の配管も劣化は避けられません。永久に耐用できる材質は存在しないため、配管材は消耗品であると考え、将来の配管更新工事がしやすいように、建物や配管設備の設計段階から対策を講じる必要があります。
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