(57)【要約】【課題】ダイヤフラムバルブ上流側の配管内の液溜りを無くすことで流体に起因する配管の閉塞を防止する。【解決手段】液状化合物を流体とする配管２３において、流体進行方向Ｌ１に上方に向けて直交する方向Ｌ２に対して、配管２３の周方向にダイヤフラムの開閉方向が３０〜９０°（θ２）の範囲で傾くようにダイヤフラムバルブ１を設置し、配管２３内の流体進行方向Ｌ１が斜め下方に向き、かつ、該流体進行方向Ｌ１と地表面Ｇのなす角度が０°よりも大きく５０°以下の範囲となるように配管２３を設置する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液状化合物を流体とする配管において、流体進行方向に上方に向けて直交する方向に対して、ダイヤフラムの開閉方向が前記配管の周方向に３０〜９０°の範囲で傾くようにダイヤフラムバルブを設置し、前記配管内の流体進行方向が斜め下方に向き、かつ、該流体進行方向と地表面のなす角度が０°よりも大きく５０°以下の範囲となるように前記配管を設置することを特徴とする配管内の液溜り防止方法。
【請求項２】
前記配管及びダイヤフラムバルブの一部又は全ての材質を、鋼製、又は、ガラス製、又は、高分子材料製とすることを特徴とする請求項１に記載の配管内の液溜り防止方法。
【請求項３】
前記液状化合物を、重合性単量体とすることを特徴とする請求項１又は２に記載の配管内の液溜り防止方法。
【請求項４】
前記液状化合物を、結晶を析出し易い溶液とすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の配管内の液溜り防止方法。
【請求項５】
前記ダイヤフラムバルブとして、前記ダイヤフラムを開閉可能に固定する弁本体に、該弁本体の上流側および下流側の流路それぞれから前記ダイヤフラムの開閉方向に向けて隆起し前記上流側および下流側の流路を仕切る仕切壁を有し、前記ダイヤフラムの閉状態で前記ダイヤフラムを前記仕切壁に接触させるダイヤフラムバルブを用いることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の配管内の液溜り防止方法。
【請求項６】
前記配管内の流体進行方向と地表面とがなす角度を５°未満に設定することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の配管内の液溜り防止方法。
【請求項７】
液状化合物を流体とする配管において、流体進行方向に上方に向けて直交する方向に対して、ダイヤフラムの開閉方向が前記配管の周方向に３０〜９０°の範囲で傾くようにダイヤフラムバルブを設置し、前記配管内の流体進行方向が斜め下方に向き、かつ、該流体進行方向と地表面のなす角度が０°よりも大きく５０°以下の範囲となるように前記配管を設置したことを特徴とする配管内の液溜り防止構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学工場、上下水道、農・水産業などの配管ラインに使用されるダイヤフラムバルブ及び配管の設置方法を改良することによりダイヤフラムバルブ上流側の配管内の液溜りを無くすことで流体に起因した配管の閉塞を防止する配管内の液溜り防止方法及び防止構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
ダイヤフラムバルブは、化学工場、上下水道、農・水産業など多くの分野における配管ラインに幅広く使用されており、バルブの形状、形成材質、内部仕様、外装仕様等については多種多様の提案がなされている（例えば特許文献１参照）。現在までに提案されている特許文献１に記載のものを含むダイヤフラムバルブで公知のものは、いずれもバルブ構造の共通点として、バルブ本体にダイヤフラムを具備し、更にダイヤフラム下部に隆起状の仕切壁を具備している。このようなダイヤフラムバルブは、ダイヤフラム部分の接離動作によって配管内の流体を遮断する構造になっている。
【０００３】
ダイヤフラムバルブを利用した化学工場の製造プラントとしては、アクリルアミド系重合体製造プラントを挙げることができる。アクリルアミド系重合体製造プラントでは、ダイヤフラムバルブを具備した配管において、原料タンクから調合槽、反応槽等に容易に重合する様な原料である重合性単量体や結晶を析出し易い溶液を送液することが頻繁に行われている。水溶性のアクリルアミド系もしくは（メタ）アクリレート系の重合体、又はそれらの共重合体は、優れた凝集性能を有することから汚泥処理、紙用薬剤、土壌改良剤として広く使用されるものである。アクリルアミド系重合体の一般的な工業的製造方法としては塊状重合法、懸濁重合法、乳化重合法、溶液重合法等が有るが、優れた性能を有する高分子量の重合体が得られるという観点から溶液重合法による場合が多い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３１９６９０号公報
【特許文献２】特開平０９−４００９２号公報
【特許文献３】特許第２９０３３５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１を含めて従来公知のダイヤフラムバルブは、いずれも構造の共通点としてバルブ本体にダイヤフラムを具備し、更にダイヤフラム下部に隆起状の仕切壁を具備しているが、ダイヤフラム部分の接離動作によって配管内の流体を遮断する構造になっているため、液状化合物を流体とする配管に流体供給後、ダイヤフラムバルブを閉止した際に、ダイヤフラムバルブ上流側の配管内に液溜りを発生することを回避できない構造になっている。
【０００６】
配管内の残液回収を含め、配管内の液溜りを無くすことは化学工場に於いては重要な課題であり、特に上述したようなアクリルアミド系重合体製造プラントにおいては取り扱い原料が非常に不安定で容易に重合する様な重合性単量体であったり、結晶が析出し易い溶液であったりするが故に、配管内で取り扱い原料の液溜りが生じ、配管内に於ける原料単量体の異常重合による重合物や析出結晶による配管閉塞がしばしば認められる。
【０００７】
そこで、配管内の液溜りを回避する公知方法として、配管残液を圧縮気体で圧送する配管パージ法が一例として提案されている（特許文献２）。また、重合性単量体についての単量体の安定化方法については特許文献３に記載の技術が提案されている。
【０００８】
しかしながら、特許文献２に記載された方法は、配管内の残液を回収できるという点では比較的良好な工業的方法ということはできるが、配管内の残液を気体で圧送する為、多量の圧縮気体を必要とし、省エネ及び製造コスト低減の観点で不経済な方法になっているという問題点がある。
【０００９】
一方、特許文献３に記載の方法は、容易に重合する様な重合性単量体の安定性が単量体溶液のｐＨに左右されていることに着目し、重合性単量体そのものの安定性を向上した点で非常に優れた方法といえる。
【００１０】
しかしながら、特許文献３に記載の方法によると、重合性単量体である２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸ナトリウム塩水溶液は酸性のｐＨでは不安定で重合するとの記載があり、原料として重合性単量体を取り扱う化学工場においては装置面積上の制約から、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸ナトリウム塩水溶液とアクリル酸やその他鉱酸等の酸類を同一の共通配管を通して反応槽等に添加する様な場合も有り、特許文献３に係る方法の様に、単に単量体のｐＨをアルカリ性にする安定化するだけでは、重合性単量体の配管液溜りに起因した配管内異常重合による配管閉塞を確実に回避することはできない。
【００１１】
以上のように上記記載の従来技術は、いずれも流体供給後の配管内に液溜りを良好に防止することができず、流体液溜りに起因した重合物や析出結晶による配管内の閉塞を防止する有効な工業的手法とまでは到っていない。このため、工業的に更に良好であって有効な配管内の流体に起因する液溜り防止方法が望まれる。
【００１２】
本発明は係る実情に鑑みてなされたものであり、化学工場、上下水道、農・水産業などの配管ラインに使用されるダイヤフラムバルブ及び配管の設置方法を改良することによりダイヤフラムバルブ上流側の配管内の液溜りを無くすことで流体に起因する配管の閉塞を防止する配管内の液溜り防止方法及び防止構造の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明者らは、化学工場の配管ラインに於ける流体の供給操作について注意深い観察を繰り返して鋭意検討を行い、配管への流体供給後ダイヤフラムバルブを閉止した際に、ダイヤフラムバルブ上流側の配管内の液溜りを実質的に無くす改善策を講じる本発明に到達した。
【００１４】
すなわち、本発明の配管内の液溜り防止方法は、液状化合物を流体とする配管において、流体進行方向に上方に向けて直交する方向に対して、ダイヤフラムの開閉方向が前記配管の周方向に３０〜９０°の範囲で傾くようにダイヤフラムバルブを設置し、前記配管内の流体進行方向が斜め下方に向き、かつ、該流体進行方向と地表面のなす角度が０°よりも大きく５０°以下の範囲となるように前記配管を設置する点に特徴を有する。
【００１５】
また、本発明の配管内の液溜り防止方法は、前記配管及びダイヤフラムバルブの一部又は全ての材質を、鋼製、又は、ガラス製、又は、高分子材料製とする点に特徴を有する。
【００１６】
また、本発明の配管内の液溜り防止方法は、前記液状化合物を、重合性単量体とする点に特徴を有する。
また、本発明の配管内の液溜り防止方法は、結晶を析出し易い溶液とする点に特徴を有する。
【００１７】
また、本発明の配管内の液溜り防止方法は、前記ダイヤフラムバルブとして、前記ダイヤフラムを開閉可能に固定する弁本体に、該弁本体の上流側および下流側の流路それぞれから前記ダイヤフラムの開閉方向に向けて隆起し前記上流側および下流側の流路を仕切る仕切壁を有し、前記ダイヤフラムの閉状態で前記ダイヤフラムを前記仕切壁に接触させるダイヤフラムバルブを用いる点に特徴を有する。
また、前記配管内の流体進行方向と地表面とがなす角度を５°未満に設定する点に特徴を有する。
【００１８】
また、本発明の配管内の液溜り防止構造は、液状化合物を流体とする配管において、流体進行方向に上方に向けて直交する方向に対して、ダイヤフラムの開閉方向が前記配管の周方向に３０〜９０°の範囲で傾くようにダイヤフラムバルブを設置し、前記配管内の流体進行方向が斜め下方に向き、かつ、該流体進行方向と地表面のなす角度が０°よりも大きく５０°以下の範囲となるように前記配管を設置した点に特徴を有する。
【００１９】
なお、本発明は、容易に重合する様な重合性単量体及び／又は結晶が析出し易い溶液を流体とする配管において特に好適であり、ダイヤフラムバルブ上流側の配管内の単量体及び／又は結晶が析出し易い溶液の液溜り量を低減することで、配管内で単量体が異常重合した場合の配管の重合物及び／又は析出した結晶による配管内の閉塞を未然に防止させようとする場合に用いて特に好適である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、流体供給後のダイヤフラムバルブ上流側の配管内の液溜りを実質的に無くすことができるので、ダイヤフラムバルブ上流側の配管内における流体に起因する配管閉塞を未然に防止することができる。
特に、非常に重合性が高く、不安定な重合性単量体及び／又は結晶が析出し易い溶液等を流体として液送する配管に用いて特に好適であり、重合し易い重合性単量体及び／又は結晶が析出し易い溶液等の流体供給後のダイヤフラムバルブ上流側の配管内の液溜りを実質的に無くす（低減させる）ことができるので、ダイヤフラムバルブ上流側の配管内における重合性単量体の異常重合による重合物による配管閉塞及び／又は流体から析出した析出結晶による配管閉塞を未然に防止することができる。
また、流体供給後のダイヤフラムバルブ上流側の配管内の液溜りを実質的に無くすことができるので、配管使用前における各溶液の成分の混入量を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態に用いるダイヤフラムバルブをダイヤフラム部分が開口状態で流体の進行方向から切断した場合の断面概略図である。
【図２】図１に示したダイヤフラムバルブのダイヤフラム部分が閉止状態の断面概略図である。
【図３】ダイヤフラムバルブを図１の矢印Ａ方向に見た概略図である。
【図４】ダイヤフラムバルブと配管とを具備した反応装置の概略斜視図である。
【図５】ダイヤフラムバルブに接続された配管に対して上方向に直交する方向を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１は本発明の実施形態に用いるダイヤフラムバルブをダイヤフラム部分が開口状態で流体の進行方向から切断した場合の断面概略図であり、図２は図１に示したダイヤフラムバルブのダイヤフラム部分が閉止状態の断面概略図である。図３はダイヤフラムバルブを上流配管側から見た概略図であり、図４はダイヤフラムバルブと配管とを具備し、本発明が適用された反応装置の概略斜視図である。図５は反応装置においてダイヤフラムバルブに接続された配管に対して上方向に直交する方向を説明する図である。以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。
【００２３】
図１〜図３を参照し、この実施形態に用いるダイヤフラムバルブ１が示されている。
ダイヤフラムバルブ１は、弁本体２とダイヤフラム３を有し、弁本体２に流入した流体をダイヤフラム３を開閉させることで通過または閉止させるものである。弁本体２はポリ塩化ビニル等からなり、流入する流体の入口側となる入口側流路４と、流体の吐出側となる出口側流路５とを有している。入口側流路４および出口側流路５それぞれ外側端部は円形断面形状を呈し、その周縁それぞれには外径方向に張り出す配管接続用のフランジ部６、７が一体に形成されている。
【００２４】
フランジ部６，７それぞれには配管接続用のボルト穴８、９が複数形成されている。弁本体２内部において入口側流路４と出口側流路５の中間位置には、これら各流路４，５を湾曲させ（隆起させ）、これら各流路４，５を仕切る仕切壁１０が形成されている。弁本体２において仕切壁１０の突出方向延長上には開口１１が形成され、開口１１は弁本体２の入口側流路４および出口側流路５を外側に開放させている。開口１１を覆うように、弁本体２の外壁部であって開口１１の周縁にエチレンプロピレンゴム等からなるダイヤフラム３が設けられ、ダイヤフラム３と開口１１の周縁との接合部位は液密に保持されている。
【００２５】
弁本体２の外壁部には、開口１１およびダイヤフラム３を外側から覆う筒状のポリ塩化ビニル等からなるボンネット１３が設けられ、ボンネット１３内には、コンプレッサー１４、スピンドル１５、及びスリーブ１６が収容されている。これらがダイヤフラム３を開閉させる。コンプレッサー１４はダイヤフラム３の外側略中央領域にその内側面を係合固定されると共に、その外側面にはスピンドル１５の一端が連結されている。スピンドル１５はボンネット１３の軸方向に沿って延出し、スリーブ１６の内周面側に形成された雌ネジ部に螺合されている。スリーブ１６はボンネット１３の上部開口に回転可能に支承され、かつ、液密に保持されている。
【００２６】
スリーブ１６は、ボンネット１３から外側に突出し、スリーブ１６の突出部位にはハンドル１７が一体的に設けられている。ハンドル１７を回転させることでスリーブ１６が回転し、スピンドル１５がスリーブ１６の軸方向に進退する（図２、矢印Ｂ方向に伸びる）。ダイヤフラムバルブ１は、図１に示す状態と図２に示す状態との間でスピンドル１５を進退させてダイヤフラム３を仕切壁１０に接離（接触または離間）させることで、入口側流路４から流入した流体を出口側流路５に通過させる、または、仕切壁１０およびダイヤフラム３によって閉止させる。
【００２７】
図４に上記ダイヤフラムバルブ１を具備した反応装置２０が示されている。反応装置２０は、加熱・冷却可能で容量５０リットルの容量を有する反応槽２１と、反応槽２１内の溶液を攪拌する攪拌機２２と、ダイヤフラムバルブ１が設置された配管２３とを備えている。
【００２８】
配管２３はダイヤフラム１における弁本体２の入口側流路４のフランジ部６に接続された上流側配管２４と、上流側配管２４のダイヤフラムバルブ１側に設けられ上流側配管２４からの流体をダイヤフラムバルブ１に流すガラス製覗き窓付短管２５と、弁本体２の出口側流路５のフランジ部７に接続された下流側配管２６とで構成されている。上流側配管２４及び下流側配管２６は円管であって、ＳＵＳ３１６Ｌ等からなる内径２４．５ｍｍの原料供給用メイン配管が用いられている。
【００２９】
反応槽２１には水酸化ナトリウム水溶液供給用電磁弁２７が溶液を供給可能に接続されている。上流側配管２４には、アクリルアミド供給用電磁弁２８、尿素水溶液供給用電磁弁２９、アクリル酸水溶液供給用電磁弁３０、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸ナトリウム塩水溶液供給用電磁弁３１、及び、純水供給用電磁弁３２が溶液を供給可能に接続されている。各電磁弁を開放させると、反応槽２１または上流側配管２４に各種溶液が流入されるようになっている。上流側配管２４に流入した溶液は、ダイヤフラムバルブ１を通過して下流側配管２６に流れ、反応槽２１に流入する。なお、ダイヤフラムバルブ１と純水供給用電磁弁３２の間の距離は約２ｍに設定されている。
【００３０】
図４において、θ１は配管２３内の流体進行方向Ｌ１（図１〜図３も参照のこと）と地表面Ｇのなす角度を示し、Ｓ１はダイヤフラムバルブ１のスピンドル１５の軸線（ダイヤフラム３の開閉方向、図１〜図３も参照のこと）を示している。また、図４において、Ｌ２は配管２３内の流体進行方向Ｌ１に上方に向けて直交する方向に沿った直線を示し、θ２は直線Ｌ２とダイヤフラムバルブ１のスピンドル１５の軸線Ｓ１のなす角度を示している。図５を参照し、直線Ｌ２について詳しく説明すると、同図に示すように直線Ｌ２は、配管２３内の流体進行方向Ｌ１に直交する直線であって、配管２３から真直ぐ上方（地表面Ｇに対して上方）に向けて延出する直線を言う。
【００３１】
本実施形態において、配管２３内の流体進行方向Ｌ１と地表面Ｇのなす角度θ１は０°よりも大きく５０°以下の範囲に設定される。一方、上流側配管２４おける流体進行方向Ｌ１に上方に向けて直交する直線Ｌ２とダイヤフラムバルブ１のスピンドル１５の軸線Ｓ１のなす角度θ２は３０〜９０°（３０°以上９０°以下）の範囲に設定される。
【００３２】
すなわち、本実施形態において配管２３は反応槽２１に０°よりも大きく５０°以下の範囲で斜め下方に向けられる一方で、ダイヤフラムバルブ１は、上流側配管２４おける流体進行方向Ｌ１に上方に向けて直交する直線Ｌ２に対して、配管２３の周方向にダイヤフラム３の開閉方向（Ｓ１）が３０〜９０°の範囲で傾くように設置される。
【００３３】
角度θ１については、０°よりも大きく５０°以下の範囲にあっては特に制限は無いが、θ１の値が大きい程、吐出流体の自重によって下流側配管２６出口部分の吐出速度が増加する事で配管２３全体の液溜りを短時間で低減することができる一方、流体供給後にダイヤフラムバルブ１を閉止する場合にダイヤフラムバルブ１の上流側の上流側配管２４内の液溜りを短時間で低減する観点を考慮すると、θ１は０°よりも大きく３０°以下の範囲に設定することがより好ましい。
他方で、θ１の値が小さ過ぎると吐出流体の自重によって下流側配管２６出口部分の吐出速度が減少する事で流体供給後の配管内の液切れ時間に長時間を要し、またθ１の値が大き過ぎると装置全体が高くなってしまい危険な高所現場作業の発生を余儀なくされるため好ましくはない。
【００３４】
また、角度θ２についても３０〜９０°の範囲にあっては特に制限は無いが、θ２の値が大きい程、ダイヤフラムバルブ１閉止後のダイヤフラムバルブ１の上流側配管２４内の液溜り量を少なくすることができ、そして流体供給後にダイヤフラムバルブ１閉止後のダイヤフラムバルブ１の上流側配管２４内の液溜りをできるだけ低減させる観点も考慮すると、θ２の値は４５〜９０°の範囲に設定することがより好ましい。
他方で、θ２の値が小さ過ぎるとダイヤフラムバルブ１閉止後のダイヤフラムバルブ１の上流側配管２４内の液溜り量が増加し、θ２の値が大き過ぎるとダイヤフラムバルブ上部のボンネット本体からの流体液漏れを発生する頻度が高くなる。
【００３５】
なお、本実施形態において、ダイヤフラムバルブ１の配管ラインで使用される流体としては、化学工場、上下水道、農・水産業などの分野におけて通常取り扱われる液状流体であれば、特に限定されるものは無いが、例えば、純水や純水に溶質を溶解した水溶液等の水性媒体流体、液体状の重合性単量体、液体状の酸、液体状のアルカリ、液体状の添加剤等を挙げることができる。重合性単量体としてはアクリルアミド系単量体、（メタ）アクリレート系単量体、アクリルアミド系単量体及び（メタ）アクリレート系単量体以外でアクリルアミド系単量体と共重合可能な単量体等を挙げることができる。
【００３６】
アクリルアミド系単量体としては、例えば、アクリルアミド、メタクリルアミド、Ｎ，Ｎ’−ジメチルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ’−ジメチルメタクリルアミド、Ｎ，Ｎ’−ジメチルアミノプロピルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ’−ジメチルアミノプロピルメタクリルアミド、Ｎ，Ｎ’−ジエチルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ’−ジエチルメタクリルアミド、Ｎ，Ｎ’−ジエチルアミノプロピルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ’−ジエチルアミノプロピルメタクリルアミド等のＮ，Ｎ’−ジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリルアミド及びそれらの塩、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸等のアクリルアミドアルカンスルホン酸及びその塩、Ｎ−モノメチルアクリルアミド、Ｎ−モノエチルアクリルアミド及等が挙げられる。
【００３７】
（メタ）アクリレート系単量体としては、例えば、Ｎ，Ｎ’−ジメチルアミノエチルアクリレート、Ｎ，Ｎ’−ジメチルアミノエチルメタクリレート、Ｎ，Ｎ’−ジメチルアミノプロピルアクリレート、Ｎ，Ｎ’−ジメチルアミノプロピルメタクリレート、Ｎ，Ｎ’−ジエチルアミノエチルアクリレート、Ｎ，Ｎ’−ジエチルアミノエチルメタクリレート、Ｎ，Ｎ’−ジエチルアミノプロピルアクリレート、Ｎ，Ｎ’−ジエチルアミノプロピルメタクリレート等のＮ，Ｎ’−ジアルキルアミノアルキル（メタ）クリレート及びそれらの塩、ジエチルアミノ−２−ヒドロキシプロピルアクリレート、ジエチルアミノ−２−ヒドロキシプロピルメタクリレート等による低級アルキルエステル等が挙げられる。
【００３８】
アクリルアミド系単量体及び（メタ）アクリレート系単量体以外でアクリルアミド系単量体と共重合可能な単量体としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸等及びそれらの塩、Ｎ−ビニルピロリドン、アクリロニトリル、メタクリロニトリル等が挙げられる。
【００３９】
液体状の酸としては、例えば、硫酸、硝酸、亜リン酸、次亜リン酸、ホスホン酸、スルファミン酸等の無機系酸類及びそれらの水溶液、蟻酸、酢酸、プロピオン酸等の有機系カルボン酸類及びそれらの水溶液等が挙げられる。
【００４０】
液体状のアルカリとしては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属水酸化物の水溶液、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム等のアルカリ金属炭酸塩の水溶液、メチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、尿素等のアミン類の水溶液、亜硫酸ナトリウム等のアルカリ金属亜硫酸塩の水溶液等が挙げられる。
【００４１】
液体状の添加剤としては、例えば、二酸化ケイ素、ポリアルキルシロキサン、ソルビタン脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル、カルボキシメチルセルロースナトリウム等を主な構成成分とするシリコーンオイル及びシリコーン乳化液、ステアリン酸ナトリウム等の脂肪酸アルカリ金属塩及びその水溶液、ポリエチレングリコール等のポリアルキレングリコール類、アルキルジメチルベンジルアンモニウムクロライド類、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル類、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル脂肪酸エステル類、ポリアルキルエーテル類、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル等を主な構成成分とするカチオン系及びノニオン系の界面活性剤等及びそれらの水溶液等が挙げられる。
【００４２】
また、本発明の実施形態では、ダイヤフラムバルブ１及び配管２３を形成する材質は使用する流体の液体物性によって適宜選択すれば良く、通常、バルブ、配管に使用される材質であれば、特に限定し得ないが、鋼製、ガラス製、高分子材料製等を挙げることができる。
ダイヤフラムバルブ１及び配管２３の鋼製材質としては、例えば、鉄、鉄−クロム−ニッケル合金であるステンレス、炭素鋼等を挙げることができる。なお、必要に応じて鋼製材質表面を高分子材料で被覆しても良い。
ダイヤフラムバルブ１及び配管２３の高分子材料材質としては、例えば、硬質ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニル、ポリビニリデンフルオライド、ポリテトラフルオロエチレン等のハロゲン系含有樹脂、ポリカーボネート、アクリル系樹脂、アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂、エチレンプロピレンゴム等を挙げることができる。
さらに、必要に応じて、これらの樹脂の成形性、熱安定性、耐候性を向上させるため、例えば、安定剤、加工補助剤、酸化防止剤、帯電防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、滑剤、充填剤、難燃剤、顔料、染料等を配合しても良い。
【００４３】
また、ダイヤフラムバルブ１の駆動様式としては、通常、化学工場、上下水道、農・水産業などの分野で使用されるものであれば、特に限定されるものは無いが、例えば、手動式、電磁式、空圧式等を挙げることができる。
また、ダイヤフラムバルブ１の種類・構造としては、通常、化学工場、上下水道、農・水産業などの分野で使用されるものであれば、特に限定されるものは無く、本実施形態で説明したようにダイヤフラム３が閉状態で接触する閉止部分に、弁本体２からダイヤフラム３の開閉方向に向けて隆起する仕切壁１０を有するバルブ構造のダイヤフラムバルブであれば如何なる種類・構造のダイヤフラムバルブでも構わない。
【００４４】
以上に記載した本発明の実施形態は、液状化合物を流体とする配管２３において、流体進行方向Ｌ１に上方に向けて直交する方向（直線Ｌ２）に対して、ダイヤフラム３の開閉方向（Ｓ１）が配管２３の周方向に３０〜９０°の範囲で傾くようにダイヤフラムバルブ１を設置し、配管２３内の流体進行方向Ｌ１が斜め下方に向き、かつ、該流体進行方向Ｌ１と地表面Ｇのなす角度が０°よりも大きく５０°以下の範囲となるように配管２３を設置するものである。
【００４５】
これによれば、流体供給後のダイヤフラムバルブ１の上流側配管２４内の液溜りを実質的に無くすことができるので、上流側配管２４内における流体に起因する配管閉塞を未然に防止することができる。
特に、非常に重合性が高く、不安定な重合性単量体及び／又は結晶が析出し易い溶液等を流体として液送する場合に好適であり、この場合に、重合し易い重合性単量体及び／又は結晶が析出し易い溶液等の流体供給後のダイヤフラムバルブ１の上流側配管２４内の液溜りを実質的に無くすことができるので、上流側配管２４内における重合性単量体の異常重合による重合物による配管閉塞及び／又は流体から析出した析出結晶による配管閉塞を未然に防止することができる。
また、流体供給後のダイヤフラムバルブ１の上流側配管２４内の液溜りを実質的に無くすことができるので、配管使用前における各溶液の成分の混入量を低減することができる。
【実施例】
【００４６】
次に、本発明を実施例及び比較例、参考例により本発明を具体的に説明する。
【００４７】
以下、図１〜図３記載のダイヤフラムバルブ１を具備した図４記載の反応装置２０を用いてアクリルアミド系単量体の重合反応を行った場合を例として実施例、及び、この実施例に対する比較例、参考例について説明する。
【００４８】
［実施例１］
図４記載の反応装置２０においてθ１の値を１０°、θ２の値を９０°となる様にダイヤフラムバルブ１及び配管２３の設置を行った（θ２に関し、図３に示す状態である。すなわち、直線Ｌ２と軸線Ｓ１のなす角度が９０°である。なお、実施例２、４も同様）。
攪拌下、純水１４．７ｋｇ、５０重量％アクリルアミド水溶液１４．６ｋｇ、３０重量％水酸化ナトリウム水溶液２．５５ｋｇ、２０％尿素水溶液４９５ｇ、５０重量％アクリル酸水溶液２．７７ｋｇ、５０重量％２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸ナトリウム水溶液２．３７ｋｇの順番で順次、反応槽２１に各流体供給後、各電磁弁を閉止することで重合性単量体水溶液の調整を行った。
各電磁弁閉止後、最終原料供給終了後に重合反応槽の原料入口の液切れが完了したのでダイヤフラムバルブ１の閉止を行った。
反応槽２１の重合性単量体水溶液の調合液は、窒素置換後、重合開始剤として２，２−アゾビス−２−アミジノプロパン塩酸塩７．６ｇ、６９％ｔ−ブチルハイドロパーオキサイド１５０ｍｇ、重合促進剤として硫酸第一鉄・７水和物１４ｍｇ、亜二チオン酸ナトリウム７４ｍｇが均一になる様添加後、重合反応を行った。
重合反応開始直後にガラス製覗き窓付短管２５を観察したところ、ガラス製覗き窓付短管２５内には残液は殆ど存在しないことが観察された。
ダイヤフラムバルブ１から純粋供給用電磁弁３２の間の配管を分解して配管内の全残液量の重量測定を行った（後述表１に示す）。
【００４９】
［実施例２］
図４記載の反応装置についてθ１の値を１０°、θ２の値を９０°となる様にダイヤフラムバルブ１及び配管２３について再度、設置を行った。
攪拌下、純水１３．５ｋｇ、５０重量％アクリルアミド水溶液２０．５ｋｇ、３０重量％水酸化ナトリウム水溶液６３２ｇ、２０％尿素水溶液５７０ｇ、５０重量％アクリル酸水溶液６８４ｇ、５０重量％２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸ナトリウム水溶液１．６０ｋｇの順番で順次、反応槽２１に各流体供給後、実施例１と同様の重合性単量体水溶液の調合及び重合反応を行った。
重合反応開始直後にガラス製覗き窓付短管２５を観察したところ、ガラス製覗き窓付短管２５内には残液は殆ど存在しないことが観察された。
ダイヤフラムバルブ１から純粋供給用電磁弁３２の間の配管を分解して配管内の全残液量の重量測定を行った（後述表１に示す）。
【００５０】
［実施例３］
図４記載の反応装置についてθ１の値を０°、θ２の値を４５°となる様にダイヤフラムバルブ１及び配管２３について再度、設置を行った。
その後、実施例１と同様の操作による重合反応を行った。重合反応開始直後にガラス製覗き窓付短管２５を観察したところ、ガラス製覗き窓付短管２５内には少量の残液が有ることが観察された。
ダイヤフラムバルブ１から純粋供給用電磁弁３２の間の配管を分解して配管内の全残液量の重量測定を行った（後述表１に示す）。
【００５１】
［実施例４］
図４記載の反応装置についてθ１の値を１０°、θ２の値を９０°となる様にダイヤフラムバルブ１及び配管２３について、設置を行った。
その後、実施例１の原料の仕込み順番を、純水１４．７ｋｇ、３０重量％水酸化ナトリウム水溶液２．５５ｋｇ、２０％尿素水溶液４９５ｇ、５０重量％アクリル酸水溶液２．７７ｋｇ、５０重量％２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸ナトリウム水溶液２．３７ｋｇ、５０重量％アクリルアミド水溶液１４．６ｋｇの順番で順次、反応槽１２に各流体供給後、実施例１と同様の操作による重合反応を行った。
重合反応開始直後にガラス製覗き窓付短管２５を観察したところ、ガラス製覗き窓付短管２５内には残液は殆ど存在せず、配管閉塞を起こさないことが観察された。
ダイヤフラムバルブ１から純粋供給用電磁弁３２の間の配管を分解して配管内の全残液量の重量測定を行った（後述表１に示す）。
【００５２】
［比較例１］
図４記載の反応装置についてθ１の値を０°、θ２の値を０°となる様にダイヤフラムバルブ１及び配管２３について設置を行った。
その後、実施例１と同様の操作による重合反応を行った。
重合反応開始直後にガラス製覗き窓付短管２５を観察したところ、ガラス製覗き窓付短管２５内は残液で充たされていることが観察された。
ダイヤフラムバルブ１から純粋供給用電磁弁３２の間の配管を分解して配管内の全残液量の重量測定を行った（後述表１に示す）。
【００５３】
［比較例２］
図４記載の反応装置についてθ１の値を０°、θ２の値を０°となる様にイヤフラムバルブ１及び配管２３について設置を行った。
その後、比較例１と同様の操作による重合反応を行った。
重合反応開始直後にガラス製覗き窓付短管２５を観察したところ、ガラス製覗き窓付短管２５内は残液で充たされていることが観察された。
ガラス製覗き窓付短管２５内の残液について配管内でそのままの状態で放置して経過観察を行った。２４時間経過後、ガラス製覗き窓付短管２５内の残液は、配管内異常重合を起こして淡黄色半透明のゲル状重合物に変化していることが観察された。
【００５４】
［比較例３］
図４記載の反応装置についてθ１の値を０°、θ２の値を０°となる様にダイヤフラムバルブ１及び配管２３について設置を行った。
その後、実施例４と同様の原料仕込み順番で同様の操作による重合反応を行った。
重合反応開始直後にガラス製覗き窓付短管２５を観察したところ、ガラス製覗き窓付短管２５内は残液で充たされていることが観察された。ガラス製覗き窓付短管２５内の残液について配管内でそのままの状態で放置して経過観察を行った。
２４時間経過後、ガラス製覗き窓付短管１７内の残液は、配管内で白色の結晶を析出して高濃度のスラリー状に変化して配管内を閉塞していることが観察された。この時のガラス製覗き窓付短管２５の外表面温度を表面温度計で測定したところ、ガラス製覗き窓付短管１７の外表面温度は７℃であった。
【００５５】
［参考例１］
容量２００ｍｌのＳＵＳ３１６Ｌ製ビーカーに５０重量％２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸ナトリウム水溶液（ｐＨ９．３６）１００ｇを入れた後に５０重量％アクリル酸水溶液１．０ｇを添加することで溶液のｐＨをｐＨ３．４８に調整した。ビーカーにガラス製の蓋をして室温状態で経過観察を行った。経過観察開始１６時間後、ビーカー内の単量体水溶液は重合を起こして淡黄色半透明のゲル状重合物に変化していることが観察された。
【００５６】
上記実施例及び比較例で得られた結果を表１に示す。
【００５７】
【表１】
2011236995.tif 000003
【００５８】
表１に明らかなように、本発明を実施した実施例１〜４では、配管ラインに使用されるダイヤフラムバルブ１及び配管２３の設置方法を改良することによって、流体供給後のダイヤフラムバルブ１上流側の上流側配管２４内の単量体の液溜り量を低減でき、特にθ２の値を９０°に設定した実施例１及び実施例２、実施例４では流体供給後の上流側配管２４内の残液量を実質的に無くなることが確認された。
【００５９】
また、実施例１及び実施例２、実施例４では、θ１の値を１０°に設定することで最終原料供給終了後に重合反応槽である反応槽２１の原料入口の液切れ時間を短縮できることも確認された。液切れ時間の短縮は、θ１の値を大きく設定した事で、吐出流体の自重によって下流側配管２６出口部分の吐出速度が増加した事に起因したものと考えられる。
【００６０】
さらに実施例３ではアクリル酸供給後に２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸ナトリウム水溶液を供給したにも関わらず、配管２３内の残液は配管２３内で異常重合を起こしていないことが観察された。
アクリル酸の配管２３内の液溜り量が減少したことでその後に供給した２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸ナトリウム水溶液のアクリル酸によるｐＨ低下が小さくなったことで、配管２３内で２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸ナトリウム水溶液が重合閉塞を起こさなかったものと考えられる。
【００６１】
一方、θ１及びθ２の値を０°に設定した比較例１及び比較例２では流体供給後のダイヤフラムバルブ１上流側の上流側配管２４内は残液で充たされていることが観察され、特に比較例２では配管２３に放置した重合性単量体が配管２３内で異常重合を起こして配管を閉塞することが観察された。
また、参考例１より、比較例２の配管２３内異常重合による配管閉塞は、流体供給後のダイヤフラムバルブ１の上流側配管２４内の単量体の液溜りを生じた為にアクリル酸水溶液で２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸ナトリウム水溶液のｐＨが低下したことに起因するものと考えられる。また、比較例３では配管２４内に生じたアクリルアミド水溶液の液溜りが気温の低下によって冷却されて結晶を析出したことで配管閉塞を生じたものと考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明は、化学工場、上下水道、農・水産業などの配管ラインに使用されるダイヤフラムバルブ及び配管の設置方法を改良することによりダイヤフラムバルブ上流側の配管内の液溜りを無くすことで流体由来の配管の閉塞を防止することができる。特に、本発明は、容易に重合する様な重合性単量体及び／又は結晶が析出し易い溶液を流体とする配管においてダイヤフラムバルブ及び配管の設置方法を改良することにより、ダイヤフラムバルブ上流側の配管内の単量体及び／又は結晶が析出し易い溶液の液溜り量を低減することで、配管内で単量体が異常重合した場合の配管の重合物及び／又は析出した結晶による配管内の閉塞を未然に防止することができる。
【符号の説明】
【００６３】
１  ダイヤフラムバルブ
２  弁本体
３  ダイヤフラム
４  入口側流路（流路）
５  出口側流路（流路）
１０  仕切壁
Ｌ１  流体進行方向
Ｌ２  直線（直交する方向）
Ｓ１  軸線（開閉方向）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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