適切な圧縮空気配管サイズは、コンプレッサ室から作動機器までのピーク流速と圧力損失を、定めた予算内に保つことで性能を改善します。CAGI は総システム圧力損失を10%以下、配管流速を 20 ft/s 以下にすることを推奨しています（CAGI Pressure Drop Technical Brief、2026年参照）。
これは、どの工場にも過大な配管が必要という意味ではありません。各主管と分岐を、現実に起こり得る最悪の同時需要で確認する必要があります。
ドロップ配管やホースから、カップリング、フィルタ、バルブまで、使用点の部品も同様です。コンプレッサ室の静止圧力計だけでは、複数機械が動作中に高速シリンダへ十分な圧力が届くことを証明できません。
要点
- コンプレッサ銘板流量ではなく、同時に発生するピーク自由空気需要を使います。
- 候補内径を 20 ft/s 以下で一次評価し、その後に圧力損失を計算します。
- 最悪流路について直管長と継手の相当長を加えます。
- 需要が発生している状態で機械入口圧力を確認します。
本記事は新設または増設前の配管選定を扱います。既設機械ですでに圧力が低下している場合は、主管が原因と決めつけず、別記事の圧力損失トラブルシューティング手順で絞り込んでください。
配管サイズを決める入力条件
CAGI の有用な2つの目安は、総圧力損失10%以下と配管流速 20 ft/s 以下です（CAGI Pressure Drop Technical Brief、2026年参照）。直径選定にはさらに、ピーク流量、絶対圧力、実内径、実効長、温度、配管に割り当てた許容損失が必要です。
使用点から始めます。最も厳しいサイクル中に機械が必要とする最低入口圧力を記録し、各抵抗を上流へさかのぼります。コンプレッサ吐出圧力は開始境界にすぎません。重要なのは、バルブ、工具、ノズル、アクチュエータポートに残る圧力です。
ピーク同時需要とは、選定した設計事象中に同時動作できる使用機器の自由空気流量の合計です。接続された全銘板流量の合計でも、シフト平均でもありません。
各区間で次を使います。
| 入力 | 記録内容 | 結果を変える理由 |
|---|---|---|
| ピーク同時需要 | 同時動作する使用機器の自由空気流量と事象時間 | 区間を通過する最大質量流量を決める |
| 使用圧力 | 最低および通常の絶対ライン圧力 | 自由空気流量をライン容積流量へ変換する |
| 実内径 | 呼び径ではなく、メーカー公表の最小ボア | 面積と流速を決める |
続いて経路、抵抗、設計余裕を記録します。
| 入力 | 記録内容 | 結果を変える理由 |
|---|---|---|
| 直管長 | 区間の実測経路 | 分布摩擦が増える |
| 継手・部品 | 数量と相当長、Cv、または圧力流量データ | 局所抵抗が増える |
| 配管材質・状態 | 粗さ、腐食、汚染、経年 | 摩擦と有効ボアが変わる |
| 圧力予算 | この区間へ割り当てる最大損失 | 一つの分岐が全予算を使うことを防ぐ |
| 将来負荷 | 対象機械名と予想ピーク流量 | 根拠のない上乗せではなく追跡可能な増設にする |
ピーク流量は全銘板流量の合計ではありません。タイミング表を作り、設計ケースで重なる需要だけを加えます。機械状態の根拠なしに 0.6 や 0.8 の一律多様率を使わないでください。短いブローと長いシリンダストロークは、シフト平均が小さく見えても重なることがあります。実内径は採用配管内を空気が通る最小開口径です。呼び径は製品系列を示しますが、流速・圧力損失計算に必要な面積ではありません。シリンダ主体の設備では伸び側と戻り側を別々に計算します。空圧流量ガイドではボア径、ロッド径、ストローク、サイクル数、圧力の関係を説明しています。
配管径の選定は、実質的には圧力予算の配分です。流速確認だけを通る最安配管でも、実経路にエルボ、フィルタ、クイックカプラ、長い機械配管が加わると不合格になる場合があります。正しいサイズは、全流路を通して合意した運転余裕を残す、承認済み最小サイズです。
単純なCFM早見表が使えない理由
Atlas Copco は、固定配管の圧力損失をコンプレッサから最遠端まで約 0.1 bar 以内にするよう推奨しています（Atlas Copco Pipe Sizing、2024年）。共通CFM表ではこの境界を保証できません。圧力、長さ、継手、内径、ネットワーク構成で答えが変わるためです。
多くの早見表は前提を隠しています。「1 inch = 60 CFM」という行だけでは、入口圧力、許容損失、長さが不明です。配管スケジュール、温度、流量が自由空気か実ライン容積かも必要です。同じ呼び1 inchでもボアは異なります。
自由空気流量とライン容積流量は同じではありません。理想気体による一次換算は次の通りです。
Q_line = Q_free × (P_reference absolute / P_line absolute)
× (T_line absolute / T_reference absolute)
流速 = Q_line / 配管面積
配管面積 = π × 実内径² / 4換算には絶対圧力と絶対温度を使います。同じ質量流量でも、ライン圧力が高いほど配管内の占有容積は小さくなります。SCFM をライン容積 CFM として直接流速式へ入れると、計算径が大きくなりすぎます。
これは一次評価であり、最終回答ではありません。
チューブ内径計算ツールでは、自由空気流量、使用圧力、目標流速を比較できます。その後、選定内径を全実効長の圧力損失計算に通します。
呼び径には別の落とし穴があります。同じ呼びでも Schedule 40 と Schedule 80 の内径は異なります。モジュラーアルミ配管にもメーカー固有のボアがあります。承認製品データの最小実内径を計算シートへ転記してください。
翌年にカタログの肉厚が変わったらどうするでしょうか。品番と最小ボアは表計算の注記だけでなく、図面またはBOMへ記載します。
2段階で配管を選定する方法
CAGI は乱流と圧力損失を抑えるため、圧縮空気配管の流速を 20 ft/s 以下にするよう推奨しています（CAGI Pressure Drop Technical Brief、2026年参照）。まずこの値で内径を絞り、その後に実効長と実使用圧力で各候補の損失を計算します。
第1段階：流速で内径を絞る
ピーク自由空気需要を推定ライン容積流量へ変換し、各候補内径の断面積で割ります。設計ケースで合意流速を超える候補は除外しますが、最初に合格した径を自動的に採用しないでください。
流速確認が答えるのは、予想流量に対して明らかに細すぎるか、という一問です。摩擦や内部粗さを完全には含みません。
長い経路での継手や圧力依存の密度変化も含まれません。
第2段階：圧力損失を検証する
流路の直管長と継手相当長を加えます。遮断弁、エルボ、ティー、レデューサ、逆止弁も含めます。
さらにフィルタ、ドライヤ、レギュレータ、ホース、クイックカプラを加えます。単一Cvや相当長では挙動を隠す部品には、メーカーの圧力流量データを使います。
最低でも次の3ケースを計算します。
- 予想同時需要での通常生産。
- 起動、ブロー、パージ、複数機械の同時動作を含む、現実的な最悪事象。
- 追加機械を明記した承認済み将来負荷。
3ケースすべてに合格する最小候補が技術上の最小径です。
増設余裕、施工公差、ライフサイクルコストから次のサイズを採用しても構いません。その理由は、曖昧な安全率に隠さず明記します。
密集した配管経路は記録の難しさを示します。計算には実経路、内径、継手、分岐、測定アクセスが必要です。写真：Lionel SEE / Unsplash。
誤った万能値を作らない比較例
通常需要で2つの候補内径がどちらも 20 ft/s を通るとします。候補Aは長い経路と複数継手で割当圧力を使い切り、不合格になるかもしれません。候補Bは最悪流路でも余裕を残せます。この結果は、その流量、経路、圧力、温度、製品ボアに固有で、再利用可能な「1 inch当たりCFM」規則ではありません。当社の確認では、欠けやすい入力は相当長です。図面上は 40 m でも、実際にはティー、遮断弁、フレキシブル継手、絞りの大きいクイックカプラがあります。直管長だけでは小径が実際より安全に見えます。
リング主管、分岐、継手は結果をどう変えるか？
Atlas Copco は閉ループリングを推奨配管構成とし、最遠端までの配管損失を約 0.1 bar 以下にするよう推奨しています（Atlas Copco Pipe Sizing、2024年）。リングは区間流量を減らせますが、各区間と運転状態を計算する必要があります。
リング主管では需要点へ複数経路から空気を供給でき、個別区間の流速と遠距離分岐への感度を下げられます。
ただし、流量が常に50/50に分かれるとは限りません。経路長、径、弁位置、同時使用機器の違いで抵抗が変わります。
ネットワークを区間ごとにモデル化します。
| 区間 | 使用する流量ケース | 確認項目 |
|---|---|---|
| コンプレッサ室ヘッダ | 稼働中工場の総需要 | ヘッダ流速と処理装置損失 |
| リング区間 | 両方向から見た下流需要 | 流量分配と遠端圧力 |
| 機械分岐 | その機械・セルのピーク同時需要 | 分岐内径、長さ、継手、局所FRL |
| バルブからアクチュエータ | 作動方向のピーク室流量 | ストローク時間、チューブ内径、バルブ・排気抵抗 |
| フレキシブルホース・カップリング | 工具・機械のピーク流量 | メーカー圧力流量曲線 |
行止まり分岐は下流全使用機器が同じ経路を共有するため、独自の最悪ケース確認が必要です。リングでも細すぎるドロップは救えず、大径ヘッダでも機械脇の小さなカプラは補えません。相当長はエルボ、ティー、レデューサなどの抵抗を直管長に置き換えた値です。複雑な内部流路や状態変化を持つ部品には適しません。フィルタ、ドライヤ、クイックカプラ、レギュレータ、バルブには予想入口圧力での圧力流量曲線を優先します。当社のレビューでは、分岐負荷や経路抵抗が違ってもリング流量を均等分配と仮定する例があります。区間計算により過負荷を見逃さずに済みます。
記事の境界も明確にします。圧縮空気システム設計ガイドはコンプレッサ容量、貯気、処理、制御、需要プロファイルを扱います。本記事は、それらの要件確定後に配管経路を選定します。
設計を守る施工・材質条件
2026年のOSHA事例では、Schedule 40 PVCを圧縮空気へ使ったため、15人の従業員が飛散破片の危険にさらされました（OSHA Violation Detail、2026年）。配管は承認されたガス用途定格と圧力で選び、温度限界、環境、支持方法を確認します。摩擦比較の前に破損形態を確認してください。
材質は粗さだけでなく、内径、腐食、接合、支持間隔、熱膨張余裕、改造方法、点検要件を変えます。アルミ、炭素鋼、亜鉛めっき鋼、銅、ステンレスはいずれも条件次第で使えますが、万能ではありません。露出圧縮空気に一般水道用PVCを使わないでください。OSHA は脆性破壊による飛散危険を説明し、承認された樹脂エアライン製品でもメーカーの圧力・温度限界に従うよう求めています（OSHA PVC Hazard Bulletin、1988年）。凝縮水があり得る場合は主管をドレン点へ傾斜させ、機械分岐を主管上部から取り出して下降させます。下部取り出しは水分と異物をフィルタ、バルブ、アクチュエータへ送ります。
施工確認項目：
- 配管、継手、弁、ホース、接合部の最高使用圧力と温度を確認する。
- 材質名だけでなく、実内径と用途定格を記録する。
- 接合部へ荷重をかけず、機械振動を伝えない支持を設ける。
- 排水できない低部を避ける。
- 区間を安全に保全できる遮断弁を設ける。
- 主要抵抗の前後に圧力測定点を設ける。
- 衝撃、熱、薬品、紫外線、車両から配管を保護する。
- 現場承認済みの隔離・蓄圧解放手順に従う。
ねじ接続部が分岐の最小流路になることもあります。NPTねじガイドでは、呼びねじ、かみ合い、シール剤、有効通路を別々に確認する理由を説明しています。
耐食材へ変えれば細い継手を解決できるでしょうか。できません。材質とボアは、接合方法や内部通路とは別の条件です。
稼働中の機械で選定サイズを検証する方法
DOE は、需要を満たせる範囲でコンプレッサ吐出圧力を 2 psig 下げるごとに、エネルギー使用量が約1%下がると説明しています（DOE Energy Tips、2004年）。局所抵抗を隠すために吐出圧力を上げる前に、配管サイズを動的に検証します。
静圧だけでは不十分です。コンプレッサ室ヘッダ、遠端主管、機械入口、バルブ入口、重要アクチュエータポートへ圧力計または高速センサを設置し、選定に使った事象中に記録します。
当社の確認では、機械レベルの調査でコンプレッサ室の静止圧力が最も役に立たない値であることが少なくありません。
上流・下流を同期測定すれば、損失が主管か分岐か、局所処理装置かバルブ・最終チューブかを分離できます。
圧力比較は流量発生中の同期測定が必要です。無負荷の計器一つでは、どの区間・部品が圧力予算を消費したか分かりません。写真：cottonbro studio / Pexels。
試運転手順：
- 計器またはセンサの範囲、校正状態、サンプリングレートを確認する。
- 生産停止中の静圧を記録する。
- 通常サイクルを実行し、全測定点を同時記録する。
- 現実的な最悪同時需要を実行する。
- 各圧力差を割当予算と比較する。
- 機械サイクル時間、アクチュエータ推力余裕、故障時挙動を確認する。
- フィルタが汚れた状態、またはプロジェクト指定の保全状態で再確認する。
価値があるのは総圧力損失一つではなく、予算をどこで使ったかを示す地図です。
この地図は細い主管と汚れたフィルタ、絞られたカプラを分離し、レギュレータの垂下と低Cvバルブ、細いチューブ、詰まった排気を区別します。
シリンダの理論推力は、作動側の有効ピストン面積と圧力から背圧・摩擦を差し引いて決まります。実測ポート圧力を推力余裕へ変換する際は使用圧力ガイドを使ってください。
ロングストローク軸では、チューブ長とピーク室流量が限界分岐を顕在化させます。ロッドレスシリンダ搬送ガイドでは、動作圧力とバルブ流量をガイド荷重・サイクル時間へ関連付けています。
配管サイズRFQまたは設計レビューに必要な情報
CAGI は総システムで10%までの圧力損失を示し、Atlas Copco は最遠端までの固定配管で約0.1 barを推奨しています（CAGI、2026年参照；Atlas Copco、2024年）。数値だけを引用せず、採用したプロジェクト予算と計算境界をRFQへ記載します。
供給者・施工者に、結果とともに前提を返してもらいます。
| RFQ項目 | 必要情報 |
|---|---|
| 需要 | ピーク、平均、最小、事象時間、同時使用機器、将来負荷 |
| 圧力 | 吐出、最低機械入口、重要ポート、許容区間損失 |
| 流量基準 | SCFM、FAD、NL/min、または基準条件付きライン容積 |
| 配管 | 材質、規格、品番、呼び径、最小実内径、圧力・温度定格 |
| 経路 | 直管長、高低差、リング・行止まり、分岐位置 |
| 抵抗 | 継手、弁、フィルタ、ドライヤ、レギュレータ、ホース、カップリング、マニホールド |
| 環境 | 温度、腐食、洗浄、衝撃、紫外線、振動 |
| 検証 | 測定点、計器、生産試験ケース、合格基準 |
| 文書 | 計算法、ソフトウェア・版、製品データ、逸脱、完成図 |
報告には最低2つの候補径を示してもらいます。入力のない単一推奨サイズは監査できません。
比較には流速、配管損失、部品損失を示し、各運転ケースの遠端圧力と残余余裕も記載します。
空気品質もレビュー対象です。処理装置と汚れた配管は汚染と圧力損失の両方を変えます。ISO 8573-1 空気品質ガイドで、粒子、水、油を正しい受入点に指定してください。
図面承認前に「新配管が遅いと言われたとき、保全担当者はどこで圧力を測るか」を確認します。測定点のない設計は試運転も将来診断も推測になります。
結論：現実的な最悪流路で選定する
CAGI の総圧力損失10%と配管流速 20 ft/s は目安であり、万能サイズ表ではありません（CAGI Pressure Drop Technical Brief、2026年参照）。根拠のある配管径は、流速評価、実効長の圧力損失、安全レビュー、動的試運転のすべてに合格します。
ピーク同時需要と機械の最低必要圧力から始め、流量基準を正しく換算します。実内径を使い、重要な抵抗をすべて計算し、最悪流路をモデル化します。リング主管、大径ヘッダ、滑らかな材質も、分岐と使用点部品が同じ事象を流せなければ効果を発揮しません。
最後に稼働中に測定します。現場圧力とサイクル時間が設計ケースに一致すれば、選定に根拠があります。
一致しない場合、圧力地図が次に変えるべき箇所を示します。配管・継手の場合も、処理装置、バルブ、運転順序の場合もあります。
圧縮空気配管サイズに関するFAQ
CAGI は配管流速 20 ft/s 以下を推奨し、2026年のOSHA事例ではPVC飛散危険に15人がさらされました（CAGI、2026年参照；OSHA、2026年）。良い設計回答は性能と承認施工安全の両方を扱います。
圧縮空気システムにはどの配管サイズが必要ですか？
万能なCFM対サイズ表はありません。実内径を 20 ft/s 以下で絞り、ピーク同時流量、使用圧力、直管長、継手相当長、材質、温度から圧力損失を計算します。現実的な最悪流路に合格し、文書化した余裕を残す承認済み最小候補を選びます。
配管の許容圧力損失はどの程度ですか？
CAGI はコンプレッサ吐出から使用点までの総システムで10%を目安とし、Atlas Copco は固定配管だけで約0.1 barを推奨しています。処理、主管、分岐、局所部品、機械配管へ別々に予算を割り当て、ピーク流量中に各区間を検証します。
Schedule 40またはSchedule 80 PVCで圧縮空気を送れますか？
水圧定格だけで露出圧縮ガスに適合すると考えないでください。2026年のOSHA指摘では Schedule 40 PVC により15人が飛散破片の危険にさらされました。圧縮空気用途として承認された配管・継手を使い、規則とメーカー限界に従い、衝撃保護と蓄圧管理を行います。
SCFMと配管内の実CFMのどちらで選定しますか？
SCFM、FAD、NL/minなど定義済み自由空気基準から始め、絶対圧力と温度でライン容積流量へ換算して流速を計算します。基準条件も記録します。SCFMを直接ライン流速式へ入れると、加圧配管内の容積を過大評価します。
リング主管は行止まり主管より常に優れますか？
リングは2方向から供給できるため区間流速を下げる場合がありますが、分配は自動的に50/50ではありません。抵抗と稼働負荷で各区間を計算します。遠端ドロップ、フィルタ、ホース、クイックカプラ、バルブ、機械チューブが細ければリングでも不合格です。
出典と参照日
- CAGI: Pressure Drop Technical Brief：総圧力損失10%、流速20 ft/s、損失要因。2026年7月17日参照。
- CAGI: Compressed Air System Design：需要、圧力、径、継手、将来負荷、配管設計。2026年7月17日参照。
- Atlas Copco: How to Size Compressed Air Piping：0.1 bar、計算変数、相当長、リング。2026年7月17日参照。
- U.S. DOE: Compressed Air Energy Tips：過大吐出圧力とエネルギーの関係。2026年7月17日参照。
- U.S. DOE: Improving Compressed Air System Performance：圧力管理、配管損失、需要、貯気、測定。2026年7月17日参照。
- OSHA: Techniply Violation Detail：Schedule 40 PVC飛散危険事例。2026年7月17日参照。
- OSHA: The Use of PVC Pipe in Above-Ground Installations：脆性破壊と承認製品境界。2026年7月17日参照。
- ISO 4414:2010：空圧流体動力システムの一般規則と安全要求。2026年7月17日参照。
- Unsplash: Industrial Pipes and Machinery in a Factory：Lionel SEEによる経路・アクセスの写真。2026年7月17日参照。
- Pexels: Analog Pressure Gauges in Close-Up：cottonbro studioによる多点圧力測定の写真。2026年7月17日参照。