クリーンルームの配管設計・施工

記事更新日 2026年09月25日

クリーンルーム内に設置される配管は、単に各種流体（ガス・水・薬液など）を輸送するだけでなく、工場全体の清浄度維持、室内差圧の確保、コンタミネーション（汚染）の防止において極めて重要な役割を果たします。

設計や施工、材質選定を誤ると、配管からのパーティクル発生や気密漏れによる室圧の低下、製造ラインの停止といった重大なトラブルを引き起こすリスクがあります。本記事では、クリーンルームにおける配管の種類や材質の選定基準、壁・天井等の貫通部処理、施工・改修時の実務ポイントまで徹底的に解説します。

クリーンルーム配管とは｜通常の工場配管と異なる設計条件

清浄度・室圧・発塵・腐食が製品品質に与える影響

一般的な工場の配管設計では「流体の安定供給」と「構造強度」が主な検討課題となりますが、クリーンルーム内の配管においては、さらに厳しい環境管理要件が課されます。

配管外観からのホコリの発生（発塵）はもちろんのこと、配管内部からの溶出・微粒子発生、接合部や貫通部からの微小な空気漏れ（エアリーク）は、室内の清浄度クラスや差圧バランスを乱す原因となります。

配管計画で整理すべき基本要求仕様

配管の設計に取りかかる際は、まず以下の要求仕様を明確にしておくことが不可欠です。

• 流体の種類と要求品質：高純度ガス、超純水、一般ユーティリティ、腐食性薬液など
• 圧力・温度・流量：使用圧力帯、流速設定、保温・保冷の必要性
• 設置エリアの清浄度クラス：露出配管の可否、建屋構造やサービススペース（天井裏・ピット）の配置
• 保全性・将来拡張性：点検・メンテナンスの作業動線、将来的なライン増設の計画

クリーンルームで使われる配管の種類と用途

クリーンルーム内で用いられる配管は、輸送する流体や目的に応じて主に以下のカテゴリーに分類されます。

配管材料と表面処理の選定基準

流体の特性や要求される清浄度に応じて、配管材質および内面仕上げ仕様を適切に選択する必要があります。

SUS304・SUS316・SUS316Lの違いと使い分け

金属配管として広く用いられるのがステンレス鋼（SUS）です。一般ユーティリティ用途ではコストと耐食性のバランスに優れたSUS304が使われますが、純水系や耐食性をより重視する環境ではモリブデンを添加したSUS316が好まれます。

さらに、溶接部周辺の粒界腐食リスクを低減し、超高純度ラインや衛生性が求められる用途には炭素量を抑えたSUS316Lが指定されます。

BA管とEP管の違い（高純度ガス配管など）

高純度ガスや微細化が進む半導体製造プロセスでは、ステンレス管の「内面仕上げ」が品質を極めて大きく左右します。

• BA管（Bright Annealed）：光輝焼鈍処理を施した配管。一般品に比べて内面が平滑で、発塵や水分吸着が抑えられています。
• EP管（Electro-Polished）：BA管の内面にさらに電解研磨を施した高品位配管。凹凸が極限まで平坦化されており、耐食性の向上と微粒子の付着・発塵防止に寄与します。

樹脂配管（PVC・PVDF・PTFE・PFA）の活用場面

強酸・強アルカリなどの強腐食性薬液や、金属イオンの溶出を徹底的に嫌うプロセスでは樹脂材料が選定されます。汎用的な排水等には塩ビ（PVC）が用いられ、高度な耐薬品性と耐熱性が求められるラインにはPVDF（フッ化ポリビニリデン）やPTFE・PFAフッ素樹脂が適用されます。

配管径・レイアウト設計のポイント

適正な口径選定と圧力損失・流速の最適化

配管径を決める際は、要求される流量に加えて適正な「流速」を計算することが重要です。流速が速すぎると管内摩擦による発塵や静電気の発生、圧力損失の増大を招きます。一方で流速が遅すぎると、流体の滞留や微生物・微粒子の沈着の原因となります。

デッドスペース（デッドレグ）と液溜まりの回避

純水や薬液配管では、流体が流れずに滞留する分岐部（デッドレグ）を最小限に抑える構造が必要です。枝管の長さは本管径の配率を意識して極力短く設計し、配管全体の落差や勾配を考慮して液残りが起きないレイアウトを構築します。

配管架台・支持金具の発塵対策と保全性の確保

クリーンルーム室内に配置する配管架台や支持金具（ハンガー・サドル）は、表面からの錆や発塵を防ぐため、ステンレス製やアルマイト処理品を選択します。また、拭き掃除がしやすいシンプルな形状とし、バルブの操作や将来のフィルター交換に支障をきたさない作業スペースを確保します。

壁・天井・床の配管貫通部｜シールと気密処理の実務

クリーンルームの構造上、壁パネル、天井、床を配管が貫通する部分は、設計・施工において最も漏えいトラブルが起きやすい箇所の一つです。

貫通部処理が清浄度と室内差圧に与える影響

配管貫通部にわずかな隙間（エアリーク）が存在すると、クリーンルーム内の正圧維持が難しくなり、隣接する低清浄度エリアや天井裏からコンタミネーションが流入する原因になります。

気密・水密・防火性を両立する施工技術

貫通部の処理にあたっては、単にシリコンシーリング材を充填するだけでなく、以下の仕様を検討します。

• 専用貫通スリーブ・フレキシブルシールの採用：熱膨張や振動による変形を吸収しつつ、高い気密性を保持します。
• モジュール型貫通フレーム：複数配管やケーブルが集中する貫通部において、個別に水密・気密・防火区画性能を担保する専用固定金具です。
• 将来の増設を見越した予備ブロックの配置：改修時に壁を破ることなく配管を追加できる構造にしておくことで、施工時のコンタミリスクを低減できます。

クリーンルーム配管施工での発塵・異物混入対策

どんなに高品質な配管資材を選定しても、施工時の管理が不適切であれば配管内部や施工現場が汚染されてしまいます。

資材搬入時の端部キャップとクリーン梱包

配管資材は工場出荷時から両端にキャップが装着され、二重袋などでクリーン梱包された状態で購入・保管されます。クリーンルーム内へ搬入する直前まで保護キャップを外さず、開放時間を最小限に留める運用を徹底します。

切断・溶接作業における汚染防止

管材の切断作業で生じる金属粉や、TIG溶接時の酸化（溶接焼け・ヒューム）は重大な汚染源となります。高純度配管の接合には自動パイプ溶接機を用い、管内に高純度アルゴンガスを通流（バックシールド）させながら内面酸化を防ぐ施工が標準的です。

フラッシング・パージと気密・耐圧試験

配管組み上げ後は、超純水や高純度窒素ガスを用いた高圧フラッシング（吹き飛ばし清掃）を行い、残留微粒子を完全に追い出します。その後、規定圧力を加重して圧力降下がないかを確認する耐圧試験およびヘリウムリークテスト等の気密確認を実施します。

後付け・改修工事で注意すべきポイント

稼働中のクリーンルーム内で後付け配管工事や改修を行う場合、既存の製造ラインへの二次汚染防止が最優先課題となります。

仮設区画・局所養生の徹底

工事対象領域をビニールカーテンや仮設パネルで完全に仕切り、工事区画内を陰圧（負圧）に維持することで、切断粉や作業者の発塵が周囲の生産エリアへ漏れ出すのを防ぎます。

既設ラインへの干渉確認と事前取り合い調査

天井裏（インタースティシャルスペース）や配管ピットは、既存のダクト、電線ラック、スプリンクラーなどが複雑に交差しています。あらかじめ現地調査を実施し、配管ルートの干渉や重量負荷の安全性を事前に確認しておくことが円滑な改修施工に繋がります。

まとめ

クリーンルームの配管設計・施工は、単なる流体輸送にとどまらず、工場全体の清浄度維持、室内差圧の防衛、そして製造品質を守るための基盤技術です。

流体の用途に応じた管材（SUS、BA/EP管、樹脂）の選定をはじめ、気密性を損なわない貫通部シール処理、そして施工時の発塵・汚染対策を一体となって管理することが成功の鍵となります。

自社ラインの要求水準を明確にし、豊富な実績を持つ専門メーカーや設備施工業者と連携しながら、確実性の高い配管設計を進めていきましょう。