特許 7178256 配管溶接治具及び管束モジュールの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-11-16

(45)【発行日】2022-11-25

(54)【発明の名称】配管溶接治具及び管束モジュールの製造方法

(51)【国際特許分類】

   B23K 37/04 20060101AFI20221117BHJP

   F28F 9/26 20060101ALI20221117BHJP

   F28D 7/16 20060101ALI20221117BHJP

   F28F 1/00 20060101ALI20221117BHJP

【ＦＩ】

B23K37/04 J

F28F9/26

F28D7/16 D

F28F1/00 E

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2018241711

(22)【出願日】2018-12-25

(65)【公開番号】P2020099943

(43)【公開日】2020-07-02

【審査請求日】2021-12-21

(73)【特許権者】

【識別番号】000000974

【氏名又は名称】川崎重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000556

【氏名又は名称】特許業務法人 有古特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】大貫 善啓

(72)【発明者】

【氏名】長 彰紀

(72)【発明者】

【氏名】本城 幹洋

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 英二

【審査官】岩見 勤

(56)【参考文献】

【文献】特開平２－６５９２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】再公表特許第２０１７／０７７６３５（ＪＰ，Ａ１）

【文献】米国特許第４３２５１７１（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｋ ３７／０４

Ｆ２８Ｆ ９／２６

Ｆ２８Ｄ ７／１６

Ｆ２８Ｆ １／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１水平面内でＵ字状に並んだ第１列Ｕ字管要素が載置される複数箇所の第１載置部と、
平面視において前記第１列Ｕ字管要素に対し入れ子状となるように第２水平面内でＵ字状に並んだ第２列Ｕ字管要素が載置される複数箇所の第２載置部と、
前記第１列Ｕ字管要素が溶接されて成る第１列Ｕ字管及び前記第２列Ｕ字管要素が溶接されて成る第２列Ｕ字管が同一平面内に位置するように、前記第１列Ｕ字管及び前記第２列Ｕ字管のうち少なくとも一方を上昇又は降下させるリフトとを有し、
前記第１水平面と前記第２水平面とが所定寸法だけ離間している、
配管溶接治具。

【請求項2】

ベースと前記ベースから上方へ突出した柱とからなる櫛歯形状を呈する支持ブロックを含み、前記ベース上に前記第１載置部及び前記第２載置部のうち一方が設けられ、前記柱上に前記第１載置部及び前記第２載置部のうち他方が設けられている、
請求項１に記載の配管溶接治具。

【請求項3】

上下に平行に並ぶ上桟部及び下桟部と、それらを上下に繋ぐ柱部とからなるＣ字形状を呈する支持ブロックを含み、前記下桟部上に前記第１載置部及び前記第２載置部のうち一方が設けられ、前記上桟部上に前記第１載置部及び前記第２載置部のうち他方が設けられている、
請求項１に記載の配管溶接治具。

【請求項4】

ベースと、前記ベースに挿通されて当該ベースに対して鉛直方向に進退移動可能な柱と、前記柱を昇降させる前記リフトとを含み、前記ベース上に前記第１載置部及び前記第２載置部のうち一方が設けられ、前記柱上に前記第１載置部及び前記第２載置部のうち他方が設けられていている、
請求項１に記載の配管溶接治具。

【請求項5】

第１水平面内で第１列Ｕ字管要素をＵ字状に並べること、
平面視において前記第１列Ｕ字管要素に対し入れ子状となるように、前記第１水平面と所定寸法だけ離間した第２水平面内で第２列Ｕ字管要素をＵ字状に並べること、
前記第１列Ｕ字管要素同士を溶接して第１列Ｕ字管を形成すること、
前記第２列Ｕ字管要素同士を溶接して第２列Ｕ字管を形成すること、及び、
前記第１列Ｕ字管及び前記第２列Ｕ字管が同一平面内に位置するように、前記第１列Ｕ字管及び前記第２列Ｕ字管のうち少なくとも一方を上昇又は降下させること、を含む、
管束モジュールの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、同一平面内で入れ子状に並べられた複数列のＵ字管からなる管束モジュールの製造方法及びそれに用いる治具に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、筒状の胴の内部に複数のＵ字管からなる管束を備えたシェルアンドチューブ型の熱交換器が知られている。特許文献１，２には、この種の熱交換器が開示されている。

【0003】

特許文献１に開示された熱交換器は、外筒と、外筒内を管内流体室と管外流体室とに仕切る管板と、管外流体室内に配置されて両端部が管板に固定された複数のＵ字管とを備える。

【0004】

また、特許文献２に開示された熱交換器は、円筒形状を成す管群外筒を内部に備える胴部と、管群外筒の下部に設けられた管板と、管群外筒内において両端部が管板と接続された逆Ｕ字形を成す複数の伝熱管とを備えた、蒸気発生器である。

【0005】

上記のような熱交換器の製造の過程において、Ｕ字管は、同一平面内で入れ子状に並べられた複数列のＵ字管からなる管束モジュールの態様で取り扱われることがある。各Ｕ字管は、短Ｕ字形状を成すベンド管部と、ベンド管部の両端から平行に延びる直管部とから構成される。上記のような管束モジュールは、先ず、ベンド管と直管とが突合せ溶接されることによりＵ字管が作成され、次いで、複数のＵ字管が入れ子状に並べられ、隣接するＵ字管同士がスペーサで結合されることによって、製造される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２０１７－１４１９８３号公報

【文献】特表２０１２－１０２９３４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

Ｕ字管は、重量が大きく、長尺物である上に、ねじれやひずみなどの変形が生じ易い。従って、Ｕ字管をクレーンを使って移動させる場合には、Ｕ字管が変形しないようにバランス良く吊り下げたり、吊り下げられたＵ字管と周囲との干渉を避けたりするために細心の注意が必要となる。そのため、管束モジュールの製造工程において、クレーンによるＵ字管の移動工程を削減することができれば、作業の効率化を図ることができる。

【0008】

クレーンによるＵ字管の移動工程を削減するためには、Ｕ字管の構成要素（即ち、ベンド管及び直管）を予め管束モジュールの状態に並べて、それらを突き合わせて溶接していけばよい。ベンド管や直管は、Ｕ字管と比べて取扱いが容易である。しかし、一般に、管束モジュールにおけるＵ字管同士の間は狭隘であり、その狭隘な間隙に自動周溶接装置の溶接トーチが進入できない。

【0009】

本発明は以上の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、作業効率の改善された管束モジュールの製造方法及びそれに用いる配管溶接治具を提案することにある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明の一態様に係る配管溶接治具は、第１水平面内でＵ字状に並んだ第１列Ｕ字管要素が載置される複数箇所の第１載置部と、平面視において前記第１列Ｕ字管要素に対し入れ子状となるように第２水平面内でＵ字状に並んだ第２列Ｕ字管要素が載置される複数箇所の第２載置部と、前記第１列Ｕ字管要素が溶接されて成る第１列Ｕ字管及び前記第２列Ｕ字管要素が溶接されて成る第２列Ｕ字管が同一平面内に位置するように、前記第１列Ｕ字管及び前記第２列Ｕ字管のうち少なくとも一方を上昇又は降下させるリフトとを有し、
前記第１水平面と前記第２水平面とが所定寸法だけ離間していることを特徴としている。
なお、上記の所定寸法は、自動周溶接装置の溶接トーチが進入できる寸法以上であってよい。

【0011】

上記構成の配管溶接治具によれば、第１載置部に載置された第１列Ｕ字管要素と第２載置部に載置された第２列Ｕ字管要素とが鉛直方向に離間する。この鉛直方向の間隙を溶接作業空間として利用して、第１列Ｕ字管要素同士の溶接と、第２列Ｕ字管要素同士の溶接とを行うことができる。このようにして、溶接作業のための空間が確保され、また、自動周溶接装置の使用が可能となるので、第１列Ｕ字管要素と第２列Ｕ字管要素とが同一平面内に並ぶ場合と比較して、作業の難度が低減する。そして、第１列Ｕ字管又は第２列Ｕ字管を上昇又は降下させることによって、同一平面内において入れ子状に並んだ第１列Ｕ字管及び第２列Ｕ字管を含む管束モジュールを製造することができる。このように、第１列Ｕ字管と第２列Ｕ字管とを同一平面内に並べる作業が、リフトによる第１列Ｕ字管又は第２列Ｕ字管の昇降で済むので、クレーンを用いてＵ字管を吊り上げる場合と比較して、作業時間が短縮され作業の難度が低くなるので、総じて作業効率を高めることができる。

【0012】

前記配管溶接治具は、ベースと前記ベースから上方へ突出した柱とからなる櫛歯形状を呈する支持ブロックを含み、前記ベース上に前記第１載置部及び前記第２載置部のうち一方が設けられ、前記柱上に前記第１載置部及び前記第２載置部のうち他方が設けられていてよい。

【0013】

或いは、前記配管溶接治具は、上下に平行に並ぶ上桟部及び下桟部と、それらを上下に繋ぐ柱部とからなるＣ字形状を呈する支持ブロックを含み、前記下桟部上に前記第１載置部及び前記第２載置部のうち一方が設けられ、前記上桟部上に前記第１載置部及び前記第２載置部のうち他方が設けられていてよい。

【0014】

或いは、前記配管溶接治具は、ベースと、前記ベースに挿通されて当該ベースに対して鉛直方向に進退移動可能な柱と、前記柱を昇降させる前記リフトとを含み、前記ベース上に前記第１載置部及び前記第２載置部のうち一方が設けられ、前記柱上に前記第１載置部及び前記第２載置部のうち他方が設けられていてよい。

【0015】

以上のように、配管溶接治具を単純な構成で実現することができる。

【0016】

また、本発明の一態様に係る管束モジュールの製造方法は、
第１水平面内で第１列Ｕ字管要素をＵ字状に並べること、
平面視において前記第１列Ｕ字管要素に対し入れ子状となるように、前記第１水平面と所定寸法だけ離間した第２水平面内で第２列Ｕ字管要素をＵ字状に並べること、
前記第１列Ｕ字管要素同士を溶接して第１列Ｕ字管を形成すること、
前記第２列Ｕ字管要素同士を溶接して第２列Ｕ字管を形成すること、
前記第１列Ｕ字管及び前記第２列Ｕ字管が同一平面内に位置するように、前記第１列Ｕ字管及び前記第２列Ｕ字管のうち少なくとも一方を上昇又は降下させること、及び、
前記第１列Ｕ字管と前記第２列Ｕ字管との間をスペーサを介して結合すること、を含む。
なお、上記の所定寸法は、自動周溶接装置の溶接トーチが進入できる寸法以上であってよい。

【0017】

上記管束モジュールの製造方法では、第１水平面内で並べられた第１列Ｕ字管要素と、第２水平面内で並べられた第２列Ｕ字管要素とが鉛直方向に離間する。この鉛直方向の間隙を溶接作業空間として利用して、第１列Ｕ字管要素同士の溶接と、第２列Ｕ字管要素同士の溶接とを行うことができる。このようにして、溶接作業のための空間が確保され、また、自動周溶接装置の使用が可能となるので、第１列Ｕ字管要素と第２列Ｕ字管要素とが同一平面内に並ぶ場合と比較して、作業の難度が低減する。そして、第１列Ｕ字管又は第２列Ｕ字管を第２水平面内へ上昇又は降下させることによって、同一平面内において入れ子状に並んだ第１列Ｕ字管及び第２列Ｕ字管を含む管束モジュールを製造することができる。この第１列Ｕ字管と第２列Ｕ字管とを並べる作業では、第１列Ｕ字管又は第２列Ｕ字管を昇降させるだけなので、クレーンを用いるまでもない。よって、クレーンを用いてＵ字管を吊り上げて移動させる場合と比較して、作業時間が短縮され作業の難度が低くなるので、総じて作業効率を高めることができる。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、作業効率の改善された管束モジュールの製造方法及びそれに用いる配管溶接治具を提案することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】図１は、本発明の一実施形態に係る管束モジュールの全体的な構成を示す平面図である。

【図2】図２は、配管溶接治具の構成を示す平面図である。

【図3】図３は、支持ブロックの側面図である。

【図4】図４は、管束モジュールの製造方法の流れを示す図である。

【図5】図５は、複数のＵ字管が同一平面内で並んだ様子を示す支持ブロックの側面図である。

【図6】図６は、変形例１に係る配管溶接治具の支持ブロックの側面図である。

【図7】図７は、２種の支持ブロックを用いた管束モジュールの製造過程を説明する図である。

【図8】図８は、２種の支持ブロックを用いた管束モジュールの製造過程を説明する図である。

【図9】図９は、２種の支持ブロックを用いた管束モジュールの製造過程を説明する図である。

【図10】図１０は、２種の支持ブロックを用いた管束モジュールの製造過程を説明する図である。

【図11】図１１は、２種の支持ブロックを用いた管束モジュールの製造過程を説明する図である。

【図12】図１２は、変形例２に係る配管溶接治具のリフトを含む支持ブロックの側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

【0021】

〔管束モジュール１の全体的な構成〕
図１は、本発明の一実施形態に係る管束モジュール１の全体的な構成を示す平面図である。図１に示す管束モジュール１は、同一平面内で入れ子状に並べられた複数列のＵ字管３からなる。隣接するＵ字管３同士の間にはスペーサ４が設けられ、このスペーサ４が隣接するＵ字管３の双方と結合されることによって、複数列のＵ字管３が一体化されたパネル状となっている。このような管束モジュール１が層状に重ねられたものが管束であり、管束はシェルアンドチューブ型の熱交換器の構成要素として利用される。

【0022】

Ｕ字管３は、短Ｕ字形状を呈するベンド管３１と、ベンド管３１の両端部に接合された直管３２，３２とから成る。２本の直管３２，３２は平行に延びる。ここでは、ベンド管３１と２本の直管３２，３２とを合わせて「Ｕ字管要素３０」と称する。ベンド管３１の端部と直管３２の端部とは突き合わされた状態で周溶接（配管溶接）されている。

【0023】

〔管束モジュール１の製造方法〕
上記構成の管束モジュール１の製造方法を説明する。先ず、管束モジュール１の製造工程で使用する配管溶接治具５について説明する。

【0024】

図２は、配管溶接治具５の構成を示す平面図である。図２に示すように、配管溶接治具５は、Ｕ字管要素３０（及びＵ字管３）を支持する複数の支持ブロック５０と、少なくとも１つのリフト５１とを含む。図２に示す例では、直管３２の長手方向に沿って並ぶ４つの支持ブロック５０が設けられ、そのうちの２つの支持ブロック５０ａ，５０ｂで直管３２が支持され、残りの２つの支持ブロック５０ｃ，５０ｄでベンド管３１が支持されている。但し、支持ブロック５０の数はこれに限定されない。各支持ブロック５０は実質的に同一の構成を有するので、そのうち一つの支持ブロック５０についてその構造を詳細に説明する。

【0025】

図３は、支持ブロック５０の側面図である。図３に示す支持ブロック５０は、ベース５５と、ベース５５から上方へ突出した複数の柱５６とから成る。複数の柱５６は一列に並んでおり、支持ブロック５０は全体として櫛歯形状を呈する。

【0026】

図３に例示する支持ブロック５０は、４列のＵ字管３を支持するものであり、４本の柱５６を有する。但し、柱５６の数は、管束モジュール１に含まれるＵ字管３の数に応じて適宜変更される。各柱５６上には、上載置部５３が形成されている。全ての上載置部５３（より詳細には、全ての上載置部５３に載置された管要素）は、同一の水平面Ｌ２内に位置する。

【0027】

支持ブロック５０上には、複数の下載置部５４が形成されている。下載置部５４は、隣接する柱５６の間に設けられている。また、下載置部５４は、複数の柱５６のうち最も外側に位置する柱５６の外側に設けられている。全ての下載置部５４（より詳細には、全ての下載置部５４に載置された管要素）は、同一の水平面Ｌ１内に位置する。上載置部５３と下載置部５４とは、溶接作業空間を形成するために十分な所定寸法ΔＬだけ鉛直方向に離れている。なお、上記の所定寸法ΔＬは、管要素同士を自動周溶接装置を用いて接合する場合には、自動周溶接装置の溶接トーチが進入できる寸法以上であってよい。また、上記の所定寸法ΔＬは、管要素同士を配管工が手動で接合する場合には、配管工が溶接トーチを操作できる寸法以上であってよい。

【0028】

支持ブロック５０の図３の紙面上右半分では、管束モジュール１におけるＵ字管３のピッチと実質的に同じ間隔で、下載置部５４と上載置部５３とが交互に並んでいる。同様に、支持ブロック５０の図３の紙面上左半分では、管束モジュール１におけるＵ字管３のピッチと実質的に同じ間隔で、上載置部５３と下載置部５４とが交互に並んでいる。

【0029】

図３に示すように、上載置部５３に、管要素（ベンド管３１、直管３２）の横断面下部が嵌る凹部が形成されていてよい。このように、上載置部５３に形成された凹部に管要素の一部が嵌ることによって、管要素が水平方向へずれないように上載置部５３に保持される。同様に、下載置部５４に、管の横断面下部が嵌る凹部が形成されていてよい。このように、下載置部５４に形成された凹部に管の一部が嵌ることによって、管要素が水平方向へずれないように下載置部５４に保持される。

【0030】

リフト５１は、図２に示す例では、直管３２を支持する２つの支持ブロック５０ａ，５０ｂの間に配置されている。但し、リフト５１の配置はこれに限定されない。リフト５１は、管束モジュール１を構成する複数のＵ字管３を下方より支持できる昇降板５１１と、昇降板５１１を昇降駆動する駆動装置５１２とを備える。駆動装置５１２は、例えば、油圧ジャッキ、油圧シリンダなどの公知の昇降手段であってよい。本実施形態に係るリフト５１はＵ字管３を昇降させるものであるが、リフト５１は支持ブロック５０を昇降させるものであってもよい。

【0031】

続いて、上記構成の配管溶接治具５を用いた管束モジュール１の製造工程を、図４のフローチャートを参照しながら説明する。

【0032】

先ず、管束モジュール１に含まれる全てのＵ字管要素３０が配管溶接治具５にセットされる（ステップＳ１）。ここで、支持ブロック５０ａ，５０ｂの上載置部５３と下載置部５４とに直管３２が載置され、支持ブロック５０ｃ，５０ｄの上載置部５３と下載置部５４とにベンド管３１が載置される。ベンド管３１の両端部は、それぞれ直管３２と突き合わされている。なお、ベンド管３１を支持する支持ブロック５０ａ，５０ｂと直管３２を支持する支持ブロック５０ｃ，５０ｄとのうち一方の上載置部５３及び下載置部５４に凹部が設けられてよい。突合せ接合されるベンド管３１と直管３２とのうち一方を凹部によって拘束することによって、後述する溶接（仮溶接）時の細かな位置調整が可能となる。

【0033】

図２及び図３に示す例では、管束モジュール１を構成する外側から１列目と３列目のＵ字管要素３０（３０ａ，３０ｃ）が下載置部５４に載置され、外側から２列目と４列目のＵ字管要素３０（３０ｂ，３０ｄ）が上載置部５３に載置された状態となっている。つまり、各列を成すＵ字管要素３０は同一平面内にＵ字状に並び、且つ、隣接する列のＵ字管要素３０が上下に互い違いとなっている。

【0034】

次に、各列のＵ字管要素３０において、突き合わされたベンド管３１の端部と直管３２の端部とが周溶接される（ステップＳ２）。これにより、各列のＵ字管３（３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ）が形成される。なお、１～４列目のベンド管３１を一度に配管溶接治具５にセットするのではなく、或る列のベンド管３１を配管溶接治具５にセットし、その列のベンド管３１と直管３２とを接合してから、次の列のベンド管３１を配管溶接治具５にセットしてもよい。つまり、ステップＳ１とステップＳ２とを繰り返すことにより、管束モジュール１を形成する全てのＵ字管３が形成されてもよい。

【0035】

続いて、下方に位置するＵ字管３と上方に位置するＵ字管３との高さレベルが揃えられる（ステップＳ３）。具体的には、図５に示すように、下載置部５４に載置されたＵ字管３（３ａ，３ｃ）が、リフト５１によって上載置部５３に載置されたＵ字管３（３ｂ，３ｄ）の高さレベルまで上昇させられる。これにより、管束モジュール１を形成する全てのＵ字管３の同一平面内に位置する。ここで、下載置部５４に載置されたＵ字管３（３ａ，３ｃ）のみが上昇するが、上載置部５３に載置されたＵ字管３（３ｂ，３ｄ）も上昇してもよい。

【0036】

続いて、隣接するＵ字管３同士がスペーサ４で結合される（ステップＳ４）。ここで、隣接するＵ字管３の間に金属製のスペーサ４が配置され、隣接するＵ字管３の双方とスペーサ４とが溶接される。以上の工程により、管束モジュール１が製造される。

【0037】

以上に説明したように、本実施形態に係る配管溶接治具５は、第１水平面内でＵ字状に並んだ第１列Ｕ字管要素が載置される複数箇所の第１載置部と、平面視において第１列Ｕ字管要素に対し入れ子状となるように第２水平面内でＵ字状に並んだ第２列Ｕ字管要素が載置される複数箇所の第２載置部と、第１列Ｕ字管要素同士が溶接されて成る第１列Ｕ字管及び第２列Ｕ字管要素同士が溶接されて成る第２列Ｕ字管とが同一平面内に位置するように、第１列Ｕ字管及び第２列Ｕ字管のうち一方を上昇させるリフト５１とを有し、第１水平面と第２水平面とが所定寸法ΔＬだけ離間していることを特徴としている。

【0038】

また、上記構成の配管溶接治具５を用いた本実施形態に係る管束モジュール１の製造方法は、第１水平面内で第１列Ｕ字管要素をＵ字状に並べること、平面視において第１列Ｕ字管要素に対し入れ子状となるように、第１水平面と所定寸法ΔＬだけ離間した第２水平面内で第２列Ｕ字管要素をＵ字状に並べること、第１列Ｕ字管要素士を溶接して第１列Ｕ字管を形成すること、第２列Ｕ字管要素同士を溶接して第２列Ｕ字管を形成すること、及び、第１列Ｕ字管と第２列Ｕ字管とが同一平面内に位置するように、第１列Ｕ字管及び第２列Ｕ字管のうち少なくとも一方を上昇又は降下させることを含む。

【0039】

上記配管溶接治具５及びそれを用いた管束モジュール１の製造方法において、例えば、第１列Ｕ字管が外側から１列目のＵ字管３ａである場合には、第２列Ｕ字管は外側から２列目のＵ字管３ｂであり、第１載置部が下載置部５４であり、第２載置部が上載置部５３であり、第１列Ｕ字管をリフト５１で上昇させる。また、例えば、第１列Ｕ字管が外側から２列目のＵ字管３ｂである場合には、第２列Ｕ字管は外側から３列目のＵ字管３ｃであり、第１載置部が上載置部５３であり、第２載置部が下載置部５４であり、第２列Ｕ字管をリフト５１で上昇させる。なお、上記の所定寸法ΔＬは、自動周溶接装置の溶接トーチが進入できる寸法以上であってよい。

【0040】

上記の配管溶接治具５及び管束モジュール１の製造方法によれば、第１水平面内で並べられた第１列Ｕ字管要素と、第２水平面内で並べられた第２列Ｕ字管要素とが鉛直方向に離間する。この鉛直方向の間隙を溶接作業空間として利用して、第１列Ｕ字管要素同士の溶接と、第２列Ｕ字管要素同士の溶接とを行うことができる。このようにして、溶接作業のための空間が確保され、また、自動周溶接装置の使用が可能となるので、第１列Ｕ字管要素と第２列Ｕ字管要素とが同一平面内に並べられた場合と比較して、作業の難度が低減する。

【0041】

そして、第１列Ｕ字管を上昇させることによって、同一平面内において入れ子状に並んだ第１列Ｕ字管及び第２列Ｕ字管を含む管束モジュール１を製造することができる。この第１列Ｕ字管と第２列Ｕ字管とを並べる作業は、第１列Ｕ字管及び第２列Ｕ字管のうち一方を上昇させるだけなので、クレーンを用いるまでもない。よって、クレーンを用いてＵ字管３を吊り上げて移動させる場合と比較して、作業時間が短縮され作業の難度が低くなるので、総じて作業効率を高めることができる。

【0042】

また、本実施形態に係る配管溶接治具５は、ベース５５とベース５５から上方へ突出した柱５６とからなる櫛歯形状を呈する支持ブロック５０を含み、ベース５５上に第１載置部及び第２載置部のうち一方が設けられ、柱５６上に第１載置部と第２載置部のうち他方が設けられている。

【0043】

このように単純な構成で配管溶接治具５を実現することができる。

【0044】

〔変形例１〕
次に、上記実施形態の配管溶接治具５の変形例１を説明する。図６は、変形例１に係る配管溶接治具５Ａの支持ブロック５０Ａの側面図である。なお、本変形例の説明においては、前述の実施形態と同一又は類似の部材には図面に同一の符号を付し、説明を省略する。

【0045】

変形例に係る配管溶接治具５Ａは、上下に平行に並ぶ上桟部５７ａ及び下桟部５７ｂと、それらの間を繋ぐ柱部５７ｃとを含み、全体としてＣ字形を呈する支持ブロック５０Ａを備える。下桟部５７ｂには、下載置部５４が設けられている。また、上桟部５７ａ上には、上載置部５３が設けられている。図２を参照して、複数の支持ブロック５０Ａは、支持ブロック５０と同様に、直管３２の長手方向に並べられており、支持ブロック５０Ａ同士の間にリフト５１が設けられている。

【0046】

この変形例に係る配管溶接治具５Ａを用いても、前述の実施形態と同様の管束モジュールの製造方法（ステップＳ１～Ｓ４）で、管束モジュールを製造することができる。また、この変形例に係る配管溶接治具５Ａを用いれば、下載置部５４にＵ字管３の要素を載置する場合に、柱５６によってＵ字管３の要素の移動が妨げられないので、作業が容易となる。

【0047】

また、前述の実施形態に係る配管溶接治具５の支持ブロック５０（以下、櫛歯形支持ブロック５０）と変形例に係る配管溶接治具５Ａの支持ブロック５０Ａ（以下、Ｃ字形支持ブロック５０Ａ）とを組み合わせて用いて、前述の実施形態と同様の管束モジュールの製造方法（ステップＳ１～Ｓ４）に則って、次に説明するように管束モジュールを製造することができる。

【0048】

図７に示すように、櫛歯形支持ブロック５０は、上昇位置にあるリフト５１に支持されている。複数のレール６２が設けられており、このレール６２にＣ字形支持ブロック５０Ａがスライド可能に支持されている。全ての櫛歯形支持ブロック５０及びＣ字形支持ブロック５０Ａの上載置部５３の高さ位置は同じである。同様に、全ての櫛歯形支持ブロック５０及びＣ字形支持ブロック５０Ａの下載置部５４の高さ位置は同じである。

【0049】

先ず、櫛歯形支持ブロック５０に内側から１列目のベンド管３１が載置され、Ｃ字形支持ブロック５０Ａに１～４列の直管３２が載置される。ベンド管３１は２つの櫛歯形支持ブロック５０に架け渡されている。直管３２は２つのＣ字形支持ブロック５０Ａに架け渡されている。

【0050】

図７では、櫛歯形支持ブロック５０の上載置部５３に内側から１列目のベンド管３１が載置され、Ｃ字形支持ブロック５０Ａの上載置部５３に内側から１及び３列目の直管３２が載置され、Ｃ字形支持ブロック５０Ａの下載置部５４に内側から２及び４列目の直管３２が載置された様子が示されている。櫛歯形支持ブロック５０Ａの上載置部５３及び下載置部５４には凹部が形成されているが、Ｃ字形支持ブロック５０Ａの上載置部５３及び下載置部５４には凹部が形成されていない。そのため、Ｃ字形支持ブロック５０Ａに載置された直管３２は、櫛歯形支持ブロック５０Ａに載置されたベンド管３１の端部の位置に合わせるために、Ｃ字形支持ブロック５０Ａ上で多少の移動が許容される。

【0051】

次いで、内側から１列目のＵ字管要素、即ち、内側から１列目のベンド管３１と内側から１列目の直管３２とが突合せ溶接される。続いて、図８に示すように、櫛歯形支持ブロック５０の下載置部５４に、内側から２列目のベンド管３１が載置される。そして、内側から２列目のＵ字管要素、即ち、内側から２列目のベンド管３１と内側から２列目の直管３２とが突合せ溶接される。ここで、内側から１列目のベンド管３１と、内側から２列目のベンド管３１とは、櫛歯形支持ブロック５０によって鉛直方向に離間されており、この鉛直方向の間隙を溶接作業空間として利用して、内側から２列目のＵ字管要素同士の溶接を行うことができる。上記と同様にして、内側から３列目のＵ字管要素同士が溶接され、内側から４列目のＵ字管要素同士が溶接される。

【0052】

図９に示すように、内側から１列目及び３列目のＵ字管３は上載置部５３に支持され、内側から２列目及び４列目のＵ字管３は下載置部５４に支持されている。ここで、図１０に示すように、１～４列目のＵ字管３の直管３２部分が新たな歯形支持ブロック５０で支持されたうえで、Ｃ字形支持ブロック５０Ａがレール６２に沿って１～４列目のＵ字管３と鉛直方向に重複しない位置へ移動させられる。続いて、図１１に示すように、全ての歯形支持ブロック５０がリフト５１により降下される。全ての歯形支持ブロック５０は同期して降下することが望ましい。歯形支持ブロック５０の降下に伴ってそれに支持された１～４列目のＵ字管３が降下し、先ず、２列目及び４列目のＵ字管３がレール６２に支持され、続いて、１列目及び３列目のＵ字管３がレール６２に支持される。これにより、１～４列目のＵ字管３は、レール６２に支持されて、同一平面内に位置する。ここで、１～４列目のＵ字管３の高さレベルを揃える際に、上載置部５３に載置されたＵ字管３及び下載置部５４に載置されたＵ字管３が共に降下するが、上載置部５３に載置されたＵ字管３のみが降下してもよい。最後に、隣接するＵ字管３同士がスペーサ４で結合されることにより、４列の管束モジュールが形成される。

【0053】

〔変形例２〕
次に、上記実施形態の配管溶接治具５の変形例２を説明する。図１２は、変形例２に係る配管溶接治具５Ｂのリフト５１Ｂを含む支持ブロック５０Ｂの側面図である。なお、本変形例の説明においては、前述の実施形態と同一又は類似の部材には図面に同一の符号を付し、説明を省略する。

【0054】

本変形例に係る配管溶接治具５Ｂは、ベース５５と、ベース５５に挿通され当該ベース５５に対して鉛直方向に進退移動可能な柱５６と、柱５６を昇降させるリフト５１Ｂとを含む支持ブロック５０Ｂを備える。ベース５５には、下載置部５４が設けられている。また、柱５６上には、上載置部５３が設けられている。図２を参照して、複数の支持ブロック５０Ｂは、支持ブロック５０と同様に、直管３２の長手方向に並べられている。図１２に例示されたリフト５１Ｂは油圧シリンダであるが、リフト５１Ｂの態様はこれに限定されず公知の昇降手段が採用されてよい。

【0055】

この変形例に係る配管溶接治具５Ｂを用いれば、配管溶接治具５Ｂに管要素をセットする工程（ステップＳ１、図４参照）で、上載置部５３と下載置部５４とを管要素を搬送するローラコンベヤ（図示略）の搬送面と同一平面内に配置すれば、上載置部５３と下載置部５４とへローラコンベヤを用いて管要素を搬送することができる。

【0056】

この配管溶接治具５Ｂを用いれば、下方に位置するＵ字管３と上方に位置するＵ字管３とのレベルを揃える工程（ステップＳ３、図４参照）で、リフト５１Ｂで柱５６がベース５５に対して降下することにより、下載置部５４に載置されたＵ字管と上載置部５３に載置されたＵ字管とを同一平面内に配置することができる。

【0057】

以上に本発明の好適な実施の形態（及び変形例）を説明したが、本発明の思想を逸脱しない範囲で、上記実施形態の具体的な構造及び／又は機能の詳細を変更したものも本発明に含まれ得る。

【符号の説明】

【0058】

１ ：管束モジュール
３，３ａ，３ｂ ：Ｕ字管
４ ：スペーサ
５，５Ａ，５Ｂ ：配管溶接治具
３０，３０ａ，３０ｂ ：Ｕ字管要素
３１ ：ベンド管
３２ ：直管

５０（５０ａ～５０ｃ），５０Ａ，５０Ｂ ：支持ブロック
５１，５１Ｂ ：リフト
５１１ ：昇降板
５１２ ：駆動装置
５３ ：上載置部
５４ ：下載置部
５５ ：ベース
５６ ：柱
６２ ：レール

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】