蒸気配管の口径・勾配・ドレン抜きを決めたい（流速と比容積の計算例、ドレンポケットとスチームトラップ、保温）

工場の蒸気配管で、末端の機器まで圧力が届かない、送気を始めるとカンカンと配管が鳴る、トラップからドレン（凝縮水）が出きらずに加熱が遅い――。蒸気配管の不具合の多くは、口径の選び方と、配管の中にたまるドレンの抜き方で決まります。

この記事では、口径は「蒸気の量×比容積÷流速」から内径を出して決め、ドレンは下り勾配と 30〜50 m ごとのドレンポケット・トラップで抜くという基本を、メーカーの技術資料をもとに整理します。1,000 kg/h の飽和蒸気を送る配管の口径の計算例、暖機のドレン量とトラップの安全率、スチームハンマーの防ぎ方、減圧弁まわりと保温、トラップや減圧弁を扱う企業も紹介します。空調機などの結露水を流すドレン配管は課題「ドレン配管の勾配と口径を決めたい」で扱っています。

蒸気配管の基本：下り勾配で流し、ドレンを低い所で抜く

蒸気は配管の中で熱を失い、一部が水（ドレン）に戻ります。ドレンが配管の底にたまると、蒸気の流れに押されて配管や弁をたたいたり（スチームハンマー）、機器に入って加熱を悪くしたりします。そのため蒸気配管は、ドレンが蒸気と同じ向きに流れるように下り勾配にし、低い所でドレンを抜きます。

勾配

ヨシタケは、蒸気輸送管は蒸気の流れの方向に約 1/200〜1/300 の下がり勾配をつけるとし、逆勾配ではドレンを流すことが難しいとしています。距離が長いときは、途中でいったん高い所に上げてから、再び下がり勾配にするとしています。テイエルブイの英語版の解説は、勾配を 1/100 以上にするとしています。資料によって数値が違うので、社内の設計基準や施工の仕様書の値を確かめて決めます。

トラップを付ける所

テイエルブイは、長い横引きの配管は 30〜50 m ごとにトラップを設置し、長い立ち上がりの直前や管末など、ドレンがたまりやすい所にも設けるとしています。英語版の解説は、管末には空気を抜くエアベントも付けるとしています。

出典：蒸気輸送管のレイアウト｜ヨシタケ、Steam Lines: Best Practices｜TLV、スチームトラップの前後・周辺配管の注意点｜テイエルブイ

口径の決め方：体積流量と流速から内径を出す

蒸気は、同じ重さでも圧力によって体積が大きく変わります。テイエルブイは、0.1 MPaG の蒸気 1 kg は 1.0 MPaG の蒸気 1 kg に比べて体積が 4.9 倍になり、同じ量を同じ流速で流すには 4.9 倍の断面積の管が要るとしています。そのため口径は、送る蒸気の量（kg/h）だけでは決まらず、圧力ごとの比容積（1 kg あたりの体積）を使って体積流量に直してから決めます。

手順	式・目安	出典
1. 体積流量	体積流量［m³/s］＝ 質量流量［kg/h］× 比容積［m³/kg］÷ 3600	比容積は蒸気表（テイエルブイの蒸気表の計算など）
2. 内径	内径 ＝ √（4 × 体積流量 ÷ π ÷ 流速）。飽和蒸気の慣用流速は 30 m/s 程度（化学便覧などでは 20〜40 m/s の範囲）	テイエルブイ「蒸気輸送配管の口径」
3. 呼び径と圧力損失	内径以上の呼び径を選んで流速を計算し直す。圧力損失は配管の距離に比例するので、遠くへ送るときは末端の圧力を確かめる	テイエルブイ「蒸気輸送配管の口径」

出典：蒸気輸送配管の口径｜テイエルブイ、蒸気表｜テイエルブイ

計算例：0.5 MPaG の飽和蒸気 1,000 kg/h を送る配管

ボイラーから 0.5 MPaG（ゲージ圧）の飽和蒸気を 1,000 kg/h、工場の加熱機器へ送る主管を、配管用炭素鋼鋼管（SGP）で考えます。比容積は蒸気表の値（絶対圧 0.6 MPa の飽和蒸気で約 0.316 m³/kg）を使います。

1. 体積流量を出す

1,000 kg/h × 0.316 m³/kg ÷ 3600 ≒ 0.0877 m³/sです（編集部の計算）。1 秒あたり約 88 L の蒸気が流れます。

2. 流速 30 m/s から内径を出す

内径 ＝ √（4 × 0.0877 ÷ π ÷ 30）≒ 0.061 m、つまり内径 61 mm 以上の管が要ります（編集部の計算）。

3. 呼び径を選んで流速を確かめる

トーケミの表の SGP の内径の目安（50A：52.9 mm、65A：67.9 mm、80A：80.7 mm）で流速を計算すると、50A は約 40 m/s、65A は約 24 m/s で、20〜40 m/s の範囲に収まる、80A は約 17 m/s です（編集部の計算）。この条件なら 65A が候補になります。距離が長い・末端の圧力に余裕がないときは、圧力損失を計算して、もう1サイズ太くするかを決めます。テイエルブイは、流速と圧力損失から呼び径を選ぶ計算ツールを公開しています。

4. 低い圧力で送ると太い管が要る

同じ 1,000 kg/h を 0.1 MPaG（絶対圧 0.2 MPa、比容積 約 0.89 m³/kg）で送ると、体積は約 2.8 倍になります。80A では約 48 m/s と速すぎ、100A（内径 105.3 mm）でようやく約 28 m/sになります（編集部の計算）。高い圧力で送って、使う所の近くで減圧弁で下げると、主管を細くできます。

出典：蒸気輸送配管の口径｜テイエルブイ、蒸気表｜テイエルブイ、配管口径の呼び方｜トーケミ

ドレンポケットの寸法と取り出し位置

ドレンは主管の底を流れるので、主管の下に太い管（ドレンポケット）を下ろして受け、そこからトラップへ出します。主管と同じくらい太くしないと、ドレンがポケットに落ちずに先へ流れてしまいます。ミヤワキは、ドレンを集める「集合ポケット」について、主管が 100 mm までは同じ口径、それより太いときは少なくとも主管の 1/2 以上の口径が望ましく、復水の取り出し口は底より少し上に設けるとしています。

テイエルブイの英語版の解説は、自動起動（Automatic Start-up）の場合のポケットの寸法を表にしています。

主管の径	ポケットの径	ポケットの深さ
50 mm	50 mm	700 mm
100 mm	100 mm	700 mm
250 mm	150 mm	700 mm
500 mm	250 mm	750 mm

同じ解説は、ポケットへの接続（トラップへの取り出し）の位置を、ポケットの底から約 50〜100 mm 上としています。底にたまるさびやごみがトラップに入りにくくなります。

出典：Steam Lines: Best Practices｜TLV、スチームトラップの取付け（技術資料）｜ミヤワキ

ドレン量とトラップの容量：暖機と運転中に安全率を掛ける

トラップは、配管から出るドレンを出しきれる排出能力のものを選びます。ドレンがいちばん多いのは、冷えた配管を温める起動時（暖機）です。テイエルブイの例では、1.0 MPaG（184℃）の蒸気で、10℃の長さ 50 m の配管（1 m あたり 5.4 kg の鋼管、比熱 0.46 kJ/kg・K）を温めると、5.4 × 0.46 ×（184−10）× 50 ≒ 21,610 kJ の熱が要り、潜熱 約 2,000 kJ/kg で割って約 10.8 kg のドレンが出ます。15 分で温めるなら約 43 kg/hです。

運転中は、保温の表面から逃げる熱の分だけドレンが出ます。同じ解説は、50A の管にロックウール 50 mm を巻いた 50 m の配管で放散熱量が約 2,600 W、1.0 MPaG の蒸気に直すと 1 時間あたり約 4.7 kg になります（2,600 W は 1 時間に 9,360 kJ。編集部の換算）。運転中のドレンは暖機より一桁少ないので、トラップは暖機の量で選ぶことが多くなります。

排出能力には安全率を掛けます。テイエルブイは、間欠作動のタイプは 2〜3 倍、作動の緩慢なタイプは 5 倍程度の安全率を推奨しています。ミヤワキは、暖機時と通常運転時の最大の復水量に概ね 2 倍の安全率を掛けて決めるのが基本とし、暖機の量が極端に多い大きな系統では、暖機専用のバイパス弁を設けて、トラップは定常時の量で選ぶとしています。トラップの形式ごとの値は、メーカーの選定資料で確かめます。

出典：配管からのドレン排除 中編｜テイエルブイ、スチームトラップの排出能力と安全率｜テイエルブイ、スチームトラップの選定（技術資料）｜ミヤワキ

スチームハンマーを防ぐ

スチームハンマー（ウォーターハンマー）は、配管にたまったドレンが蒸気に押されて、配管の曲がりや弁に激しくぶつかる現象です。テイエルブイは、温度の高い蒸気と温度の低いドレンが接触すると、ハンマーが起きやすくなるとしています。

起きやすいのは送気を始めるときです。テイエルブイは、送気を始めるときはバルブを一気に全開にせず、徐々に開けるとし、その一番の理由はウォーターハンマーを起こさないためとしています。トラップの排出能力を超える勢いで送気すると、出しきれないドレンがたまってハンマーの原因になるとしています。設計の側では、勾配・ドレンポケット・トラップでドレンをためないことが対策になります。水の配管のウォーターハンマーは課題「ウォーターハンマー（水撃）を防ぎたい」で扱っています。

出典：蒸気の送気開始・停止時の注意点 前編｜テイエルブイ、ウォーターハンマー（まとめ）｜テイエルブイ

減圧弁まわりと保温

減圧弁の入口でごみとドレンを除く

ヨシタケは、減圧弁の入口にストレーナ（100 メッシュ相当を推奨）と、ドレンセパレーター・スチームトラップを必ず付けるとしています。減圧弁・温調弁・トラップには点検のためのバイパス管を設け、急に開け閉めする弁は減圧弁から 3 m 以上離すとしています。出口側が立上り配管なら、そこにもトラップを付けるとしています。

保温で放熱とドレンを減らす

保温をすると、配管から逃げる熱と、それで出るドレンの両方が減ります。省エネルギーセンターは、流体の温度が 100〜200℃ のとき、保温の厚さ 25 mm で放熱量が約 87%、50 mm で約 92% 減るとしています。弁やフランジなど保温していない所も熱が逃げやすいので、保温材の選び方は技術「断熱材（保温材の種類と選び方）」も参考にします。

出典：パイピング・インストレーション｜ヨシタケ、省エネルギー用語集（は行）｜省エネルギーセンター

蒸気配管のトラップ・減圧弁を扱う企業

スチームトラップや減圧弁を製造し、蒸気配管の技術資料を公式サイトで公開している企業です。いずれも公開されている内容で、各社の製品を比べたものではありません。

株式会社テイエルブイ｜スチームトラップ・減圧弁と蒸気の技術資料

テイエルブイは、兵庫県加古川市に本社を置く会社です。スチームトラップ、復水ポンプ、減圧弁などの製造・販売を行い、蒸気とドレンの技術解説や計算ツールを公開しています。

技術	内容
スチームトラップ	蒸気配管のドレンを出すトラップ。排出能力と安全率、配管への付け方を解説している
蒸気用の小型減圧弁	セパレーターとトラップを内蔵した蒸気用の減圧弁
計算ツール	蒸気表、流速・圧力損失から呼び径を選ぶ計算を公開

• 蒸気主管のドレンを確実に抜きたい
• 送る蒸気の量と圧力から配管の口径を確かめたい

出典：Company Profile｜TLV、蒸気輸送配管の口径｜テイエルブイ、スチームトラップの排出能力と安全率｜テイエルブイ、蒸気用小型減圧弁｜テイエルブイ

株式会社ミヤワキ｜スチームトラップの選定と取付けの技術資料

ミヤワキは、大阪市淀川区に本社を置く会社です。スチームトラップや減圧弁などを製造・販売しています。

技術	内容
スチームトラップ	蒸気配管・機器のドレンを出すトラップ
技術資料	トラップの選定（安全率は概ね 2 倍）、ドレンポケットの口径、立上げ管とリフトフィッティングなどを解説

• トラップの排出能力を、暖機と運転中のドレン量から選びたい
• ドレンポケットやトラップまわりの配管を決めたい

出典：Company Profile｜MIYAWAKI、スチームトラップ｜ミヤワキ、スチームトラップの取付け（技術資料）｜ミヤワキ、スチームトラップの選定（技術資料）｜ミヤワキ

株式会社ヨシタケ｜蒸気用の減圧弁・減圧装置と配管の施工資料

ヨシタケは、名古屋市昭和区に本社を置く会社です。減圧弁などの自動調整弁と付属機器を製造・販売しています。

技術	内容
蒸気用減圧装置（PRV Station）	減圧弁まわりの機器をまとめた蒸気用の減圧装置
施工の資料	蒸気輸送管のレイアウト（勾配）、減圧弁の入口のストレーナ・セパレーター・トラップ、バイパスを解説

• 使う所の近くで蒸気の圧力を下げたい
• 減圧弁まわりの配管を正しく組みたい

出典：会社概要｜ヨシタケ、PRV Station｜ヨシタケ、蒸気輸送管のレイアウト｜ヨシタケ、パイピング・インストレーション｜ヨシタケ

選ぶ前に確かめる条件

蒸気配管の口径やトラップを決める前・メーカーに相談する前に、次のことを整理しておくと決めやすくなります。

• 蒸気の量：使う機器ごとの最大の蒸気量（kg/h）と、同時に使う台数
• 圧力：ボイラーの出口と、使う所で要る圧力（ゲージ圧か絶対圧か）。減圧弁を入れる位置
• ルート：配管の長さ、立ち上がり・立ち下がりの位置、勾配をとれる高さ
• ドレン：暖機の時間（何分で温めたいか）、ドレンポケットとトラップを付ける位置（30〜50 m ごと・低い所・管末）
• トラップの形式と安全率、トラップの出口の配管（立ち上げると背圧がかかる）
• 保温の厚さと材料、弁やフランジの保温

関連する課題

この課題に関係する分野・技術・製品のページ

※アイキャッチ画像は、AI（ChatGPT）で生成したイメージです。実在の製品・設備ではありません。

情報の確認日：2026年11月7日