耐圧試験・気密試験・真空試験｜順番と使う流体【冷凍三種】
この記事でわかること
- 耐圧試験・気密試験・真空試験の違いがわかります
- やる順番と、それぞれの圧力がわかります
- なぜ真空引きをするのかがわかります
- 試運転で確認することがわかります
この分野は「順番」と「使う流体」が問われます。3つの試験を1つの流れとして覚えるのがコツです。
3つの試験を流れで覚える
覚える覚え方
「壊れないか（水で1.5倍）→ 漏れないか（ガスで1倍）→ 抜く（真空）」。この順番は試験でも問われます。耐圧は液体、気密はガスという使い分けも、あわせて押さえておきましょう。
耐圧試験──壊れないかを確かめる
用語耐圧試験とは？
耐圧試験とは、設計圧力の1.5倍以上の圧力をかけて、容器や部品が変形・破壊しないかを確かめる試験です。
なぜ？なぜ水（液体）を使うのか
- 液体はほとんど縮まないからです。
- もし破裂しても、蓄えられたエネルギーが小さく、被害が小さくてすみます。
- ガスで高い圧力をかけると、破裂したときに爆発と同じことが起きます。
- → やむを得ずガスで行う場合は、設計圧力の1.25倍以上と、水より低い倍率になります。
例簡単なたとえ
ペットボトルに水をいっぱいに入れて割るのと、空気を詰めて割るのを想像してください。水なら「パシャッ」で終わりますが、空気だと「バン！」と破片が飛びます。気体は圧縮されてエネルギーをため込むからです。だから耐圧試験は液体で行います。
耐圧試験の対象は「配管以外」
耐圧試験は、圧縮機や容器など、配管以外の部分について行います。配管は耐圧試験の対象ではなく、組み立てたあとの気密試験で確かめます。「気密試験の前に、装置のすべての部分について耐圧試験を行う」は、「すべての部分」のところが誤りです。
順番は、あくまで耐圧試験 → 気密試験です。気密試験を先に済ませて、あとから耐圧試験をするのは逆になります。
気密試験──漏れないかを確かめる
用語気密試験とは？
気密試験とは、設計圧力以上のガス圧をかけて、つなぎ目から漏れがないかを確かめる試験です。組み立てたあとに行います。
- 使うガスは、乾燥空気・窒素・炭酸ガス（ただしアンモニアの装置に炭酸ガスは使わない）
- 酸素・毒性ガス・可燃性ガスは使わない … 酸素は油と反応して発火する危険があります
- 石けん水を塗って、泡が出るかを見る
- 圧力計の指示が下がらないかを見る
注意ありがちな引っかけ
- 「気密試験は水を用いて行う」→誤り。ガスで行います。
- 「気密試験に酸素を使ってよい」→誤り。絶対に使いません。
- 「気密試験は耐圧試験の前に行う」→誤り。耐圧 → 気密の順です。
アンモニアに炭酸ガスを使わない理由と、空気の温度は140℃以下
アンモニアの装置の気密試験には、乾燥空気か窒素ガスを使います。炭酸ガス（二酸化炭素）は使えません。アンモニアと炭酸ガスが反応して、粉のような固体ができてしまうからです。
空気圧縮機で空気を押し込んで気密試験をするときは、吐き出す空気の温度を140℃以下にします。空気は圧縮すると熱くなります。熱い空気が中の油にふれると、油が傷んだり、発火したりするおそれがあるためです。
真空試験（真空放置試験）
用語真空試験とは？
真空試験とは、装置の中を真空ポンプで引いて、そのまま放置し、圧力が上がってこないかを見る試験です。微細な漏れを見つけられます。
覚える真空引きの目的は3つ
- ①水分を取り除く … 真空にすると水は低い温度でも蒸発するので、装置の中の水分を気化させて抜けます（第8回の「圧力が下がると沸点が下がる」）。
- ②空気（不凝縮ガス）を取り除く … 残っていると凝縮圧力が上がります（第9回）。
- ③微細な漏れを確認する
- 真空放置は、数時間〜十数時間かける
- 圧力が上がってきたら、漏れがあるか、水分が残っている
- 真空計（連成計＝大気圧より高い圧力と低い圧力の両方を測る計器、ではなく真空用のもの）で確認する
- 真空引きで漏れ箇所を特定することはできない … 「あるかないか」しか分かりません
覚える覚え方
「真空引きは、水と空気を抜くため」。漏れの発見は補助的な役割で、場所までは分かりません。ここが気密試験（石けん水で場所が分かる）との違いです。
真空の目安は0.6kPa以下、放置は一昼夜近くまで
真空放置試験は、装置の中を0.6kPa（600Pa）以下の真空にしてから放置します。ここでの圧力は、真空をゼロとした絶対圧力です。大気圧が約101kPaなので、ほとんど空っぽの状態といえます。
放置する時間は、数時間から一昼夜近くと長めにとります。わずかな漏れや、残った水分で圧力がじわじわ上がる様子は、短い時間では分からないからです。水分が残りやすい場所を温めると、水が蒸発しやすくなり、早く抜けます。
また、真空試験の前には必ず気密試験を済ませておきます。真空試験では「どこかから漏れているか」は分かっても、「どこから漏れているか」までは分からないからです。
真空乾燥で温めるのは、120℃を超えない範囲
装置の中に水分が残っていると、その水が少しずつ蒸発してくるので、なかなか真空になりません。そこで、水分の残りやすい場所を外から温めて、水を早く蒸発させます。このとき温める温度は120℃を超えない範囲にします。
真空試験（真空乾燥）の目的は、わずかな漏れがないかの確認と、水分（と空気）を取り除くことです。油分を取り除くための試験ではありません。
冷媒の充填
- 真空試験のあとに充填する
- 液で入れるか、ガスで入れるかは装置による
- 規定量を守る … 入れすぎると凝縮圧力が上がり、少なすぎると吐出温度が上がります
- 容器の質量の変化で量を管理する
入れすぎず、足りなくもなく
受液器のある装置では、負荷（冷やす量）が変わっても冷媒が不足しない量を入れておく必要があります。いっぽうで入れすぎ（過充填）も困ります。凝縮器の中に液がたまって熱を捨てる面が減り、凝縮圧力が上がるほか、液戻りの原因にもなります。
充塡から始動試験まで
真空乾燥が終わったら、冷凍機油と冷媒を入れます（充塡）。このとき水分が入らないように気をつけます。そのあと、電力・制御の系統や冷却水の系統などをよく点検します。それから実際に動かしてみる始動試験に進みます。
受液器のある装置に冷媒を入れる方法のひとつに、受液器の出口弁を閉じ、圧縮機を運転しながら、その先にある冷媒チャージ弁から液の冷媒を入れる方法があります。
据付けで気をつけること
- 点検・修理のためのスペースを確保する
- 振動が伝わらないように防振する
- 圧縮機は水平に据え付ける
- 凝縮器（空冷）は、風が抜ける場所に置く … 吹き出した熱い風をまた吸い込む（ショートサーキット）と能力が落ちます
- 可燃性・毒性ガスの装置には、換気設備とガス検知警報設備
圧縮機の基礎は、機械の2〜3倍の重さに
多気筒の圧縮機（シリンダーがいくつもある往復圧縮機）は、動くと振動します。これを支えるコンクリートの基礎は、圧縮機と、電動機などの駆動機を合わせた質量の2〜3倍程度にします。重い土台ほど揺れにくいからです。「圧縮機と同じくらいの質量」では足りません。
可とう管が凍るおそれがあるときは、ゴムでおおう
圧縮機を防振ゴムなどで支えたときは、吸込み管に可とう管（フレキシブルチューブ。曲がる管）を使って、振動が配管に伝わらないようにします。吸込み管は冷たいので、可とう管の表面が氷結して傷むおそれがあるときは、可とう管をゴムでおおうことがあります。
試運転で確認すること
- 吸込み圧力・吐出し圧力が適正か
- 過熱度（蒸発器を出た冷媒ガスの温度が、蒸発温度より何度高いか）が適正か（3〜8℃）
- 油面・油圧が正常か
- 異常な音・振動がないか
- 安全装置が正しく働くか
- 電流値が定格の範囲内か
試験ではこう出る
- ①順番 … 「耐圧試験 → 気密試験 → 真空試験の順に行う」→正しい。
- ②耐圧試験の流体 … 「耐圧試験は原則として液体を用いて行う」→正しい。
- ③圧力 … 「気密試験の圧力は、設計圧力の1.5倍以上とする」→誤り。設計圧力以上です。
- ④酸素 … 「気密試験に酸素を使用してもよい」→誤り。
- ⑤真空試験 … 「真空試験では、漏れの箇所を特定できる」→誤り。
よくある質問
Q．耐圧試験は現場でもやるのですか？
A．一般的には工場で、部品ごとに行います。容器や部品が製造されたときにメーカーが実施して、記録を残します。現場で組み立てたあとに行うのは気密試験と真空試験です。「耐圧は組立前、気密は組立後」と覚えてください。
Q．真空ポンプで、どれくらいまで引くのですか？
A．数百Pa（パスカル）程度まで引くのが目安です。大気圧が約101,300Paなので、数百分の1程度まで減らすことになります。ここまで引くと常温でも水が蒸発するので、装置内の水分を追い出せます。
Q．冷媒を入れすぎたら、抜けばいいのではないですか？
A．簡単には抜けません。大気に放出することは禁止されているので（第26回）、回収装置を使って専用の容器に回収する必要があります。手間も費用もかかるので、最初から規定量を正確に入れることが大切です。
過去問で確かめる 3問
この回までの内容で解ける過去問を3つ選びました。問題文は、各年度の過去問ページで確認できます。冷凍三種は「正しい記述の組合せ」を選ぶ形なので、記述を1つずつ〇か×かで見ていきます。
令和7年度 保安管理技術 問13 据付け及び試験
イ × 順番が逆。耐圧試験が先で、気密試験が後。
ロ × 基礎の質量は、圧縮機などの2〜3倍程度にする。同じくらいでは足りない。
ハ 〇 真空放置試験は、0.6kPa以下の真空で行う。
ニ 〇 受液器のある装置では、負荷が変わっても不足しない量を入れ、過充塡にもしない。
正しいのはハ・ニで、正解（3）です。 → 令和7年度 保安管理技術の解説
令和6年度 保安管理技術 問13 据付け及び試験
イ × アンモニアの気密試験に炭酸ガスは使えない（反応して固体ができる）。
ロ 〇 基礎の質量は、圧縮機と駆動機を合わせた質量の2〜3倍程度にする。
ハ 〇 空気圧縮機を使うときは、吐き出す空気を140℃以下にする。
ニ 〇 真空試験の前に必ず気密試験。真空試験では漏れがあるかは分かるが、場所は分からない。
正しいのはロ・ハ・ニで、正解（5）です。 → 令和6年度 保安管理技術の解説
令和5年度 保安管理技術 問13 据付け及び試験
イ × 耐圧試験は気密試験の前に行うが、対象は配管以外の部分。「すべての部分」ではない。
ロ 〇 アンモニアの気密試験には乾燥空気や窒素を使い、炭酸ガスは使わない。
ハ 〇 真空放置試験は、数時間から一昼夜近い長い時間をかける。
ニ × 基礎の質量は2〜3倍程度。同じくらいではない。
正しいのはロ・ハで、正解（3）です。 → 令和5年度 保安管理技術の解説
まとめこのページのまとめ
- 耐圧試験（液体・設計圧力の1.5倍以上）→ 気密試験（ガス・設計圧力以上）→ 真空試験の順
- 耐圧は液体（破裂したときの被害が小さいから）
- 気密は乾燥空気・窒素など。酸素は使わない
- 真空引きの目的は、水分と空気を抜くこと
- 真空試験では漏れの箇所は特定できない
- 据付けは点検スペース・防振・水平・風の通り
- 耐圧試験は配管以外の部分が対象。順番は耐圧→気密→真空
- アンモニアの気密試験に炭酸ガスは使えない。空気圧縮機の吐出し空気は140℃以下
- 真空放置は0.6kPa以下で数時間〜一昼夜近く。圧縮機の基礎は機械の2〜3倍の質量
- 真空乾燥で温めるのは120℃以下。真空試験の目的は漏れの確認と水分の除去（油分ではない）
- 真空乾燥→油と冷媒の充塡→系統の点検→始動試験。受液器の出口弁を閉じ、チャージ弁から液を入れる方法がある
- 可とう管が氷結しそうなときはゴムで被覆する
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第18回はここまでです。おつかれさまでした。続きは目次から進んでください。
