JP2011153641A - 高純度ガス供給管の施工方法及び配管固定冶具 - Google Patents

Abstract

【課題】コイル管を用いたガス供給管の曲げ部を簡易に形成することが可能な高純度ガス供給管の施工方法を提供する。
【解決手段】コイル状に巻回されているコイル状配管のうねりを伸ばし、必要な長さに切断して配管ラインを形成し、所定の位置において所定の曲げ半径に配管ラインを曲げ加工して曲げ部を形成し、配管経路に配設した配管ラインの両端を所定箇所に接続する高純度ガス供給配管の施工方法であって、配管ラインの曲げ部となる部分の上流側及び下流側の近接部分をそれぞれ支持し、前記部分を押圧することによって前記配管ラインを曲げ加工することを特徴とする高純度ガス供給配管の施工方法を採用する。
【選択図】図２

Description

本発明は、高純度ガス供給管の施工方法及び配管固定冶具の改良に関するものである。

半導体生産工場向けのガス供給システムでは、ガスを供給する装置間を、主にステンレス鋼製配管（以下、配管という）により接続している。従来、この配管として４ｍの長さの定尺管が用いられており、ガス供給配管を設置するスペースに合わせて複数の定尺管を溶接により接続、延長して施工するのが一般的であった。

しかしながら、従来の定尺管を用いたガス供給配管の施工方法では、４ｍ毎に溶接しなければならないため、工数が多くかかる問題があった。また、寸法に合わせて切断する必要があるため、廃材が発生するという問題があった。さらに、複数の供給配管を並行して配設する場合には、溶接箇所に溶接機のヘッドを取付ける事を考慮して、隣接する供給配管同士の間に一定以上の設置スペースを必要とするという問題があった（図８参照）。

そこで、特許文献１には、数十ｍでコイル状になった配管（以下、コイル管という）を、伸ばして使用する配管施工方法が開示されている。配管としてコイル管を用いることにより、定尺配管に比較して、溶接点数を減少させることができる。また、端材が生じない。このように、コイル状配管の場合は、溶接不良によるガス漏洩や溶接にかかる施工時間の削減、及び配管廃材の低減効果により、安全面とコスト面でもメリットがある。さらに、供給配管の途中に溶接箇所がないため、隣接する供給配管同士の間隔を小さくすることができる。

特公平６−５７９６３号公報

しかしながら、特許文献１に記載された配管施工方法には、以下の課題がある。すなわち、従来の定尺管では溶接前に曲げ加工を施した定尺管に、直線状の定尺管を溶接して曲げ部を形成することができたが、コイル状配管を使用する供給配管では一体化されている配管の一部に曲げ加工を施して曲げ部を形成しなければならないという問題があった。

すなわち、従来の一般的な曲げ加工は、曲げ部を形成する部分の一次側と二次側を両手で把持し、且つ梃子の原理で引き曲げていたため、施工スペースが必要となるという問題があった。また、従来の引き曲げ加工では、力のかかるベクトルが内側になり曲げるポイントの１次側と２次側が内側に引き寄せられてしまい、目的の形状の曲げ部の形成が困難であるという問題があった。さらに、上記問題は、複数本の配管ラインが密集する箇所で顕著であった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、コイル管を用いたガス供給管の曲げ部を簡易に形成することが可能な高純度ガス供給管の施工方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。
すなわち、本発明の請求項１に係る発明は、コイル状に巻回されているコイル状配管のうねりを伸ばし、必要な長さに切断して配管ラインを形成し、所定の位置において所定の曲げ半径に前記配管ラインを曲げ加工して曲げ部を形成し、配管経路に配設した前記配管ラインの両端を所定箇所に接続する高純度ガス供給配管の施工方法であって、
前記配管ラインの曲げ部となる部分の上流側及び下流側の近接部分をそれぞれ支持し、前記部分を押圧することによって前記配管ラインを曲げ加工することを特徴とする高純度ガス供給配管の施工方法である。

また、本発明の請求項２に係る発明は、前記コイル状配管が、ステンレス製であることを特徴とする請求項１に記載の高純度ガス供給配管の施工方法である。

また、本発明の請求項３に係る発明は、複数本の前記配管ラインを所定の間隔を保ちつつ近接させた状態で束ねた配管束を形成し、前記配管束を配管経路に配設することを特徴とする請求項１又は２に記載の高純度ガス供給配管の施工方法である。

また、本発明の請求項４に係る発明は、柱状体の外周面の一部又は全部に、前記配管ラインを配置して固定するための固定部が周方向に所定の間隔で複数設けられた配管固定冶具を用いて、前記配管束を形成することを特徴とする請求項３に記載の高純度ガス供給配管の施工方法である。

また、本発明の請求項５に係る発明は、複数の前記配管束を所定の間隔を保ちつつ近接させた状態で、前記配管経路に配設することを特徴とする請求項３又は４に記載の高純度ガス供給配管の施工方法である。

また、本発明の請求項６に係る発明は、柱状体の外周面の一部又は全部に、配管ラインを配置して固定するための固定部が所定の間隔で複数設けられていることを特徴とする配管固定冶具である。

また、本発明の請求項７に係る発明は、前記固定部が、前記柱状体の高さ方向に長さ方向が設けられた溝部であり、前記溝部に沿って前記配管ラインを配置することを特徴とする請求項６に記載の配管固定冶具である。

以上説明したように、本発明の高純度ガス供給配管の施工方法によれば、配管ラインの曲げ部となる部分の上流側及び下流側の近接部分をそれぞれ支持し、その部分を押圧することによって配管ラインを曲げ加工する構成となっている。これにより、上流側及び下流側の配管が内側方向に動きにくく、曲げ部となる部分のみを１方向に押し曲げることができるため、局部のみを曲げることが可能となった。したがって、一定の曲げ加工を簡便に施すことができるため、コイル管を用いたガス供給管の曲げ部を簡易に形成することができる。また、配管固定冶具を用いることにより、コイル状配管を所定の間隔を保ちつつ近接させた状態で施工することができるため、省スペース且つ省コストで効率的に施工することができる。

本発明の配管固定冶具によれば、柱状体の外周面の一部又は全部に、配管ラインを配置して固定するための固定部が所定の間隔で複数設けられているため、複数の配管ラインを所定の間隔を保ちつつ近接させた状態で立体的に三次元配置することができる。これにより、コイル状配管の利点である省スペース化の利点をさらに活かすことができる。

図１は、本発明を適用した一実施形態である高純度ガス供給配管の施工状態を示す模式図である。 図２は、本実施形態の配管固定冶具を用いた配管束の斜視図である。 図３は、本発明を適用した一実施形態である配管固定冶具を示す斜視図である。 図４は、本発明を適用した一実施形態である配管固定冶具の固定部の変形例を示す平面図である。 図５は、本発明を適用した一実施形態である高純度ガス供給配管の施工方法の曲げ加工方法を示す模式図であり、（ａ）は押し曲げ、（ｂ）は引き曲げを説明するための図である。 図６は、本発明を適用した一実施形態である高純度ガス供給配管の施工方法に用いることができる機械式のベンダーを示す斜視図である。 図７は、本発明を適用した他の実施形態である高純度ガス供給配管の施工状態を示す模式図である。 図８は、従来の高純度ガス供給配管の施工状態を示す斜視図である。

以下、本発明を適用した一実施形態である高純度ガス供給配管の施工方法について、これに用いる配管固定冶具とともに、図面を用いて詳細に説明する。
なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。

図１は、高純度ガス供給配管の施工状態を示す模式図である。図１に示すように、本実施形態の配管ライン１は、ガスの取り合い点であるシリンダキャビネット２と装置３との間を、バルブボックス４を介して接続されているガス供給配管である。また、配管ライン１は、直線部１Ｌと曲げ部１Ｒとから構成されており、一端１ａがシリンダキャビネット２と溶接されており、他端１ｂが装置３と溶接されている。

ところで、従来の配管ラインには、４ｍの定尺管が用いられていた。そのため、シリンダキャビネット２と装置３との間に設けた配管経路に配管ラインを敷設する際、工数が多くかかるという問題があった。これに対して、本実施形態の配管ライン１は、ステンレス鋼製のコイル状配管である。そのため、ガスの取り合い点側と装置接続側の２箇所のみの溶接となっている。

図２は、配管ラインを拡大した斜視図である。図２に示すように、本実施形態では、複数本（図２中では６本）の配管ライン１を所定の間隔を保ちつつ近接させた状態で束ねた配管束１０を形成している。そして、この配管束１０を配管経路に配設する。ここで、配管束１０を構成する各配管ライン１は、それぞれ直線部１Ｌと曲げ部１Ｒとを有している。したがって、配管束１０全体が配管経路に沿って曲げ部を有する場合には、曲げ部の上流側及び下流側において配管束１０を構成する各配管ライン１の位置関係を維持するように各配管ライン１に曲げ加工が施されている。

また、配管束１０の形成には、配管固定冶具３０が用いることが好ましい。配管固定冶具３０は、図３に示すように、上面３０ａ及び底面３０ｂ、並びに側面３０ｃからなる柱状体である。具体的には、本実施形態の配管固定冶具３０は、上面３０ａ及び底面３０ｂが円形の円柱である。また、側面３０ｃには、周方向を６等分する位置に上面３０ａから底面３０ｂにわたって切り欠き形成された円形の溝からなる固定部３１が設けられている。そして、この固定部３１に沿ってそれぞれ配管ライン１が収容されて固定されている。これにより、６本の配管ライン１を所定の間隔を保ちつつ近接させた状態の配管束１０を簡便に形成することができる。

ところで、従来の定尺管を用いた配管ラインでは、溶接の作業スペースを確保するため、図８に示すように各配管ラインの間隔を、例えば、５０ｍｍ程度設ける必要があった。これに対して、本実施形態のコイル状配管を用いた配管ライン１では、隣接する配管ライン１の距離を、例えば、１０ｍｍ程度とし、且つ立体的にまとめて三次元配置することができるため、省スペース化を図ることができる。

なお、本実施形態の配管固定冶具３０は、一例であり、特に上述の形態に限定されるものではない。本実施形態では、上面３０ａ及び底面３０ｂが円形である例を示したが、多角形であってもよいし、半円形、扇形等であってもよい。

また、固定部３１は外周面の全部に設けてもよいし、側面３０ｃの一部にのみ設けてもよい。さらに、固定部３１は、等間隔に設けてもよいし、等間隔でなくてもよい。

更にまた、固定部３１は、柱状体の高さ方向に長さ方向が設けられた溝部であればよく、特に円形の溝に限定されるものではない。図４に示すように、異なる直系の円を組み合わせた形状の溝部１３１としてもよい。図４の示す形状を有する配管固定冶具１３０によれば、異なる径の配管ラインであっても同一の配管束内に固定することができる。

また、図２に示すように、配管ライン１を配管固定冶具３０の固定部３１に固定する際、配管ライン１にアダプターとなる保護部材３２を取り付けてもよい。この保護部材３２により、固定部３１の大きさと配管ライン１の径とのギャップを緩和することができる。また、リング状留め金３３を用いて固定する際に配管ライン１に直接負荷がかからないため、配管ライン１の変形等を抑制することができる。なお、保護部材３２の材質は、特に限定されるものではなく、一般的な金属材料及び樹脂材料を用いることができる。

次に、本実施形態の高純度ガス供給配管の施工方法（以下、単に「施工方法」という）について説明する。
本実施形態の施工方法は、コイル状に巻回されているコイル状配管のうねりを伸ばし、必要な長さに切断して配管ラインを形成する工程と、所定の位置において所定の曲げ半径に前記配管ラインを曲げ加工して曲げ部を形成する工程と、配管経路に配設した前記配管ラインの両端を所定箇所に接続する工程と、を備えて概略構成されている。以下、各工程について詳細に説明する。

（配管ラインの形成工程）
配管ラインの形成工程では、コイル状に巻回されているコイル状配管のうねりを伸ばし、必要な長さに切断して配管ライン１を形成する。具体的には、まず、コイル状の配管を、自動伸管機で真直ぐに伸ばす。ここで、自動伸管機とは、コイル状の配管をセットしてコイル状配管を伸ばす機械である。コイル状の配管は、自動伸管機を使用することでうねることなく直線に伸びる。次に、直線に引き伸ばしたコイル状配管からなる配管ライン１を、図１に示すように、ガスの取り合い点であるシリンダキャビネット２から接続する装置３まで配管を布設して行く。

（曲げ部の形成工程）
曲げ部の形成工程は、所定の位置において所定の曲げ半径に配管ライン１を曲げ加工して曲げ部１Ｒを形成する。具体的には、図５（ａ）に示すように、配管ライン１の曲げ部１Ｒとなる部分１ｒの上流側及び下流側の近接部分１ｃ，１ｄをそれぞれ支持し、上記部分１ｒを押圧することによって配管ライン１の曲げ加工を行なう。

ところで、従来の曲げ加工の方法では、配管ラインを両手で曲げるものであり、且つ梃子の原理で曲げている為、配管ラインの口径が大きくなるほどかなりの力を要していた。また、図５（ｂ）に示すように、従来の曲げ加工では、図５（ａ）に示す押し曲げの場合と対照的に、部分１ｒに相当する部分１０１ｒが支点となり、部分１ｃ，１ｄに相当する部分１０１ｃ，１０１ｄが力点となる引き曲げになるので、力のかかるベクトルが内側になり曲げるポイントの上流側及び下流側がそれぞれ内側に引き寄せられてしまうという問題があった。

これに対して、本実施形態の曲げ加工の方法によれば、曲げ部１Ｒに対して押し曲げになるので、曲げるベクトルが１方向となり、上流側１ｃ及び下流側１ｄの配管が内側方向に動きにくく、曲げ部分となる部分１ｒのみを曲げることが可能となる。これによって、曲げ部１Ｒの施工が従来よりも簡易的になり且つ一定の曲げ加工を施せるというメリットがある。

本実施形態の曲げ加工には、図６に示す機械式のベンダー４０を用いることができる。この機械式のベンダー４０は、配管ライン１の近接部分１ｃ，１ｄを固定支持する支持棒４１と、部分１ｒを押圧するための半円形の押し曲げ部４２とから構成されている。配管ライン１を支持棒４１で固定支持した状態で、押し曲げ部４２を配管ライン１の部分１ｒに押圧することで、簡易的に、且つ一定の曲げ加工を施せるという利点がある。なお、支持棒４１及び押し曲げ部４２として複数本の配管ライン１の曲げに対応できるものを用いることで、複数の配管を同時に曲げ加工を施すことができる。

（配管束の形成）
次に、配管ライン１の固定方法について説明する。先ず、上述した配管固定冶具３０を用いて、６本の配管ライン１を所定の間隔を保ちつつ近接させた状態で束ねた配管束１０を形成し、この配管束１０を配管経路に敷設する。具体的には、図２に示すように、天井から吊った形で固定する方法がある。

ところで、従来の定尺管を用いた施工方法では、図８に示すように、配管ライン１０１を並列に並べるためスペースを確保する必要があり、且つ溶接を考慮して自動溶接用の溶接ヘッドが入るように隣接する配管ライン１０１間に所定の間隔を設ける必要があった。これに対して本実施形態の施工方法では、上記配管固定冶具３０を用いて配管束１０を形成することができるため、省スペースの施工が可能になる。また、隣接する配管ライン１同士には、ある程度の間隔が確保されているため目視でガスの系統を確認することができるといった利点もある。

更に、この配管固定冶具３０を用いた配管束１０を数珠つなぎに接続することが可能である。例えば、図７に示すように、配管束１０を縦に並べることにより、少ないスペースで多くの配管ライン１を施工することができる。また、数珠つなぎをした配管束１０の一つ一つに、１段目は１階用配管ライン、２段目は２階用配管ライン等、階層ごとに意味合いを持たせて施工することによって配管ルートを簡単に追うことができるため施工時間の短縮が図れるといった利点がある。

（配管ラインの固定工程）
配管ラインの固定工程は、配管経路に配設した配管ライン１（配管束１０）の両端を所定箇所に接続する。具体的には、配管ライン１の一端１ａをシリンダキャビネット２と溶接し、他端１ｂを装置３と溶接して配管ライン１を形成する。ここで、本実施形態の配管ライン１は、コイル状配管であるため、ガスの取り合い点側と装置接続側の２箇所のみの溶接になる。このため、溶接不良によるガス漏洩や溶接にかかる施工時間の削減により、安全面とコスト面でもメリットがある。

以上説明したように、本実施形態の高純度ガス供給配管の施工方法によれば、配管ライン１の曲げ部１Ｒとなる部分１ｒの上流側の近接部分１ｃ及び下流側の近接部分１ｄをそれぞれ支持し、上記部分１ｒを押圧することによって配管ライン１を曲げ加工する構成となっている。これにより、上流側及び下流側の配管が内側方向に動きにくく、曲げ部１Ｒとなる部分１ｒのみを１方向に押し曲げることができるため、局部のみを曲げることが可能となった。したがって、一定の曲げ加工を簡便に施すことができるため、コイル管を用いたガス供給管の曲げ部を簡易に形成することができる。また、配管固定冶具３０を用いることにより、コイル状配管からなる配管ライン１を所定の間隔を保ちつつ近接させた状態で施工（立体的に三次元配置）することができるため、省スペース且つ省コストで効率的に施工することができる。

本実施形態の配管固定冶具３０によれば、柱状体の側面（外周面）３０ｃの一部又は全部に、配管ライン１を配置して固定するための固定部３１が所定の間隔で複数設けられているため、複数の配管ライン１を所定の間隔を保ちつつ近接させた状態で立体的に三次元配置することができる。これにより、コイル状配管の利点である省スペース化の利点をさらに活かすことができる。

以下、具体例を示す。
（比較例１）
ガス供給管として１本４ｍの定尺管を用い、全長１５ｍ、曲げ部４箇所の配管ライン１２本を壁面に施工した。
溶接箇所は５箇所／本×１２本で計６０箇所であり、所要時間は１箇所当り約５分で約３００分であった。なお、１２ｍ分の端材が発生した。
配管ライン１本当りの曲げ部は４箇所であるため、計４８本の定尺管に予め曲げ加工を行なった。なお、定尺管の曲げ加工は、引き曲げで行い、計所要時間は１箇所当り約３分で約１５０分であった。
配管ライン１２本は、平面的に配置した（図８を参照）。この際、隣接する配管ラインの間隔を約５０ｍｍ確保する必要があるため、１２本分の配管固定に要する幅は、約６５０ｍｍであった。
目視による施工状態は、直線部、曲げ部ともに良好であった。

（比較例２）
ガス供給管としてコイル状配管を用い、全長１５ｍ、曲げ部４箇所の配管ライン１２本を壁面に施工した。
溶接箇所は２箇所／本×１２本で計２４箇所であり、所要時間は１箇所当り約５分で約１２０分であった。なお、端材は発生しなかった。
配管ライン１本当りの曲げ部は４箇所であるため、１２本のコイル状配管では計４８箇所の曲げ加工を行なった。なお、コイル状配管の曲げ加工は、引き曲げで行い、計所要時間は１箇所当り約４分で約２００分であった。なお、曲げ加工の際、狭いスペースや配管ラック内での加工が困難であった。
配管ライン１２本は、平面的に１２本配置した（図８を参照）。この際、隣接する配管ラインの間隔を５０ｍｍとした。そして、１２本分の配管固定に要する幅は、約６５０ｍｍであった。
目視による施工状態は、直線部は良好であったが、曲げ部は、一部、不揃いの状態であった。

（実施例１）
ガス供給管としてコイル状配管を用い、全長１５ｍ、曲げ部４箇所の配管ライン１２本を壁面に施工した。
溶接箇所は２箇所／本×１２本で計２４箇所であり、所要時間は１箇所当り約５分で約１２０分であった。なお、端材は発生しなかった。
配管ライン１本当りの曲げ部は４箇所であるため、１２本のコイル状配管では計４８箇所の曲げ加工を行なった。なお、コイル状配管の曲げ加工は、機械式ベンダー（図６参照）を用いて押し曲げで行い、計所要時間は１箇所当り約３分で約１５０分であった。なお、４８箇所の曲げ部は、全て同等の仕上がりとなった。
配管ライン１２本は、配管固定冶具（図３参照）を用いて６本の配管束を２本作成した。配管束１本の幅は約５０ｍｍ程度であり、そして、この２つの配管束の間隔を約４０ｍｍ程度として縦方向に２つ並べて配置した（図７参照）。そして、１２本分の配管固定に要する幅は、約１４０ｍｍであった。
目視による施工状態は、直線部、曲げ部ともに良好であった。

１・・・配管ライン
１Ｌ・・・直線部
１Ｒ・・・曲げ部
１ｃ・・・上流側の近接部分
１ｄ・・・下流側の近接部分
１ｒ・・・（曲げ部となる）部分
２・・・シリンダキャビネット
３・・・装置
４・・・バルブボックス
１０・・・配管束
３０・・・配管固定冶具
３０ａ・・・上面
３０ｂ・・・底面
３０ｃ・・・側面（外周面）
３１・・・固定部
３２・・・保護部材
３３・・・リング状留め金
４０・・・機械式のベンダー
４１・・・支持棒
４２・・・押し曲げ部

Claims (7)

1. コイル状に巻回されているコイル状配管のうねりを伸ばし、必要な長さに切断して配管ラインを形成し、所定の位置において所定の曲げ半径に前記配管ラインを曲げ加工して曲げ部を形成し、配管経路に配設した前記配管ラインの両端を所定箇所に接続する高純度ガス供給配管の施工方法であって、
   前記配管ラインの曲げ部となる部分の上流側及び下流側の近接部分をそれぞれ支持し、前記部分を押圧することによって前記配管ラインを曲げ加工することを特徴とする高純度ガス供給配管の施工方法。
2. 前記コイル状配管が、ステンレス製であることを特徴とする請求項１に記載の高純度ガス供給配管の施工方法。
3. 複数本の前記配管ラインを所定の間隔を保ちつつ近接させた状態で束ねた配管束を形成し、前記配管束を配管経路に配設することを特徴とする請求項１又は２に記載の高純度ガス供給配管の施工方法。
4. 柱状体の外周面の一部又は全部に、前記配管ラインを配置して固定するための固定部が周方向に所定の間隔で複数設けられた配管固定冶具を用いて、前記配管束を形成することを特徴とする請求項３に記載の高純度ガス供給配管の施工方法。
5. 複数の前記配管束を所定の間隔を保ちつつ近接させた状態で、前記配管経路に配設することを特徴とする請求項３又は４に記載の高純度ガス供給配管の施工方法。
6. 柱状体の外周面の一部又は全部に、配管ラインを配置して固定するための固定部が所定の間隔で複数設けられていることを特徴とする配管固定冶具。
7. 前記固定部が、前記柱状体の高さ方向に長さ方向が設けられた溝部であり、前記溝部に沿って前記配管ラインを配置することを特徴とする請求項６に記載の配管固定冶具。

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