グラスライニング製新アクセサリー｢クリーンフラッシュバルブ+｢クランプレスマンホール+(プ)技術部GLグループ｢スーパーサイトマンホール+Glasslined"CLEANNew

徳Accessories

洋由

EiroyukiTol皿Oka阪
上達也

岡Tatsuya

FLUS什VALVE■■,''CLAMPLESS

Sakagami

村中

MANHOLE■l&‖SUPERSIGHTMANHOLE‖隆彦

Naka皿1ura

Takahiko

剛西志

TakeshiNishi

グラスライニング製反応機は医薬･ファインケミカル分野で数多く使用されており,近年反応機の性能向上にとどまらず,アクセサリー部品まで含めた操作性や洗浄性の向上が望まれている｡これらの要求にこたえるべく,アクセサリー部品について三つの新製品『クリーンフラッシュバルブ』,『クランプレスマンホール』,『スーパーサイトマンホール』を開発した｡『クリーンフラッシュバルブ』は,分解組み立てが容易で洗浄性を向上させるとともに,ベローズ形状も工夫し,コンタミを防いでいる｡『スーパーサイトマンホール』は,蓋板に覗きガラスを埋め込んでおり,従来のノズルの立ち上がりとガスケットがなくなり洗浄性にすぐれている｡『クランプレスマンホール』は,多数のクランプに替わり中央のハンドル操作だけで開閉できる構造となっており,耐圧0.2MPaを満足するとともに,開閉時間を大幅に短縮する｡

Manyglasslinedreactors

Cleanabilityoftheusedinpbarmaceuticaland丘ne‑Chemical丘eldsneedimprovedoperability

accessoriesin

SIGHT

MANIiOLE■'have

been

SIGⅢT

MANHOLEhighbellows

havinglmprOVed
simpleWithstanding
insteadofmanyaccessories

o触rstoprevent

constmction

without

theofpressure

tothe■'CLEANof

SUPER

is ofglasslined

addition

products

SUPER朗

theFLUSH

developedto

VALVE

themselves.Tbree,■'CLAMPLESSMAN日OLE

offormeriscleanability.The

conventionalgaskets
openedFLUSH

meettbeseneeds.CLEAN

andandtoeasy
COVer

contamination･Tbelatter,aO.2MPa,Ca血beandreactors

perfbmance

Withassemble
anquickly

byandVALVE

andanddisassemble,

embedded

sigbt glass,
MANHOLE,

riser nozzles.CLAMPLESS
closednew

only

operatingahandleclamp5.

グラスライニング製アクセサリー

Glasslinedaccessory

操作性Operability

洗浄性Cleanability

神鋼パンテツク技報

1わJ.4β肋.2(2003/2)

まえがきては改善を求める声が多い｡

グラスライニング(以下GLと呼ぶ)製反応機は,また,PTFE製ベローズを使用した既存タイプは図1に示すように主要部品である容器と撹拝翼のほ切削形状であることや,ベローズ位置の問題によりかに,底排弁,マンホール,センサーをどのアクセ

バルブ内部に液が溜まりやすくコンタミ発生の原因サリー部品で構成されている｡となっている｡とくに結晶物を含む液体には使用で容器がGL製になれば,アクセサリー部品もGLきないという制約を受け,改善が望まれている｡

製を要求されることになり,当社もこれまで多種多

当社はこのたびこれら従来品の問題点を改善すべ様な部品を製作,納入してきた｡

くGL製新底排弁『クリーンフラッシュバルブ』

しかしながら近年,プラントの生産性を高めるこ(以下クリーンFVと呼ぶ)を開発した｡とを目的に反応機の操作性や,不純物除去の洗浄性

クリーンFVの外観を写真1に示す｡また,従来を重視する顧客ニーズが高まってきており,既存の品との構造比較を図2に示す｡クリーンFVは勅封製品では対応しきれなくなっている｡
当社では,これらのニーズにこたえるために,まず撹拝翼に着目し,2001年8月に新型撹拝翼『ツインスター⑧』を上市した｡(神鋼パンテツク技報

l･V認諾註機の総合力を高めるため,アクセサリー部品にも着目し,GL製底排弁とマンホールについて三製品を開発,販売を開始した｡
本報ではこれら三つの新製品である,『クリーンフラッシュバルブ』,『クランプレスマンホール』,『スーパーサイトマンホール』について順をおってその特長,構造などを紹介する｡

1.クリーンフラッシュバルブ
1･1クリーンフラッシュバルブの特長
従来のフラッシュバルブは,弁棒の軸封部にグランドパッキンを使用しているタイプが最も標準的である｡しかし,グランド部からの製品へのコンタミ,液漏れによるバルブの腐食や分解･洗浄が困難な構造であるなどの問題を有している｡このため医薬･図1

グラスライニング製反応機

Fig.1

Glasslined

reactori電子材科のような高付加価値製品を扱う分野においValveStem

ValveBod
NewBellows
0‑ringGlandPack血Con∇entlonal
Bellows

ConventionalType(GlandTypeFlushValve)

図
Fig･2

2

CLEANFlusbValve些̲!∑匹(NewBello‑∇SType)

構造比較囲

写真1クリーンFV

Comparisonors加血rebetweenCLEANFV皿dco耶en血刀altype

lわg.4β肋.2(200β/2)

P血otoI

神鋼パンテツク技報

CLEAN

FV

古古なお分解手順を図3,断面積(開口面積)比較を部に新開発のPTFE製波型ベローズを採用し,軸封の取り付け方法の見直しと弁本体の形状見直しによ

図4に示す｡

り次の特長を有している｡

1.2(ヨコンタミ,液漏れ,噛み込みを解消

1.2.1軸封部形状検討･グランド部を持たないので,コンタミ,液漏れが無い･新開発PTFE製ベローズは結晶物などの噛み込みが無い

新開発PTFE製ペローズ

グランドパッキンはコンタミ,液漏れの問題があるため,軸封部にはPTFE製ベローズを採用した｡
従来のPTFE製切削ベローズは内容物の噛み込みが問題であったためベローズ形状は波型とした｡弁
棒および弁本体とのシール部には0リングを採用(多分解･覿立が容易で洗浄性が向上することにより液漏れがない構造となっている｡ま･主要パーツは丸洗い可能

た,分解･組立を容易とするため,弁棒に勅封部を③結晶物を含む液体排出時の詰まりを防止組み込んだまま分解できるよう寸法,構造の最適化･弁頭位置の最適化で結晶物の詰まりを防止をおこなった｡･開口面積が向上し,排出時間を短縮(彰軽量化を実現

伸縮耐久テスト1.2.2

新開発PTFE製ベローズの耐久性確認のため,温･当社従来品と比較して約30%軽量･80‑50A手動タイプで13kg

度‑35℃,圧力OMPaの条件,および温度158℃,･自動タイプは複作動型エアーシリンダーの採用で16kgを実現

圧力0.3MPaの条件において各々10000回の伸縮耐⑤開閉の操作性を向上

久テストを実施した｡
いずれの場合においてもベローズ部からの漏洩はなかった｡また,ベローズのひび割れ,極度な変形･手動タイプは大型ハンドルを採用もなく,当社の過酷な伸縮耐久テストに合格した｡
1.3

設計仕様

RemovetheNutsandWasher.

クリーンFVの基本設計仕様を以下に示す｡①材

質

炭素鋼＋GLまたはステンレス鋼＋GL(妥設計圧力‑0.1〜0.5MPa

但し,ベローズは‑0.1〜0.3MPa+③設計温度④サ イ ズ⑤開閉操作//∠/イ

LoosentheBolts.
RemovetheFrameandHandle.

‑35〜158℃
50‑40A,80‑50A,100‑80A

手動型または自動型

CrossSectionArea:203(imm2

CrossSectionArea:4120mm2■≒ここ『111

RemovetheSe

1ateandScrel机

rF〆′

⊂⊃
(ンつ+/′/一̲.≠二=/ノ/′･EE≡≡≡:≡∃≡】【【･

Removetbe

図
Fig.3

古β3

ConventionalType

ValveStemwithBellows.

図

分解手順
Disassembling

l̲̲

steps

4Fig･4

神鋼パンテツク技報

CleanFlushValve

断面積(開口面積)比較
Comparison

ofcross

sectionarea∇bヱ.46肋.2(200β/2)

1.4

従来にもマンホール蓋の締付け操作をワンタッチ

クリーンFVのバリエーション

クリーンFVは,オプション品を含め以下に示す化した商品はあったが,大気圧程度でしか使用できように,豊富なバリエーションを備えている｡

ず,GL製反応機の一般的な仕様である内圧0.2MPa･測温抵抗体付:手動,自動型ともオプションに耐えるものはなかった｡当社では,従来品の耐圧･自動型:複作動と単作動型の2型式を用意
自動型の手動ハンドルは,復作動型ではオプショ度を改善する新タイプのクランプレスマンホール(以下クランプレスMⅢと呼ぶ)を開発した｡クラ
ンプレスMI寸の外観を写真2に示す｡

ンとし､単作動型では標準装備としている｡

クランプレスMIiは従来のクランプを使用しな

2.クランプレスマンホール
2.1クランプレスマンホールの特長い構造で,次の特長を有している｡(∋中央のハンドル操作だけで蓋の締付け,締付け解GL製反応機のマンホールは,通常8〜16個のク除がおこなえる｡

ランプで固定されている｡図5に従来のマンホールンプを緩めたり締めたりすることになるが,とくに②缶内庄0.2MPaまで適用が可能｡③バネバランス装置付で蓋の開閉がスムーズである｡

締付け時は均等なトルクで締付けねばならないため,2.2を示す｡マンホールを開閉する場合,これらのクラ外観と動作大変な手間が必要である｡また,原料の投入などで図6にクランプレスMHを示す｡クランプレス

頻繁な開閉の必要があるマンホールでは,この作業性の悪さが作業効率を大きく悪化させている｡作業

MIiは蓋を缶体に締付けるフック部,蓋と缶体の気密性を保持するためのガスケット,3個のフックを性の悪さから,クランプを間引いて使用されている連動させるアーム部そしてアームを上下に昇降させケースもあり,これではマンホール本来の気密性がるハンドル部から構成されている｡

損なわれ,加圧時には事故につながる恐れも考えら

クランプレスMH蓋中央に取付けられたハンドれる｡

ルを回転させることによりアームが上下に移動する｡
アームの上下動により蓋周辺部に取付けられたフックは同時に動作する｡つまり1個のハンドルを回転SpringBalancer

ClampCoverさせるだけで蓋の缶体への締付け,締付け解除操作が完了することになる｡ここでフック部の動作を図l7に示す｡
少J多

クランプレスMHにおいて蓋の締付けを解除さlせるには中央のハンドルを反時計廻りに回転させる｡

lli:l)

これによりアームは上方へ移動し,レバーが回転しFフックが下方へ移動する｡(図7(b))[

さらにハンドルを回転させると,フック左右の突l

図5Fig.5

従来のマンホール起部が固定支持金具に乗り上げ,フックが回転し始Conve11tionalmanbole

める｡(図7(c))

ArmSpringBalancer

上iandle＼■+皇.̲

Eool【/r■lGasket

図
Fig.6

6

クランプレスM王i

写真2

クランプレスMIi

CLAMPLESS

Photo

2

CLAMPLESS

1わJ.46肋.2(2003/2)

MAN召OLE

神鋼パンテツク技報

MAN甘OLE

古7その後ハンドルを廻し続けると図7(d)の状態と材⑤蓋質:炭素鋼＋GLまたはステンレス鋼＋なり,開放操作が完了する｡蓋と缶体の締付けは解GL

締付け機構主要部:
ステンレス鋼

除され蓋は自由に開閉できる｡
蓋を締付ける場合はハンドルを時計廻りに廻すこ(む覗窓サイズ: 卵Omm,￠100mm(う付 属 品: バネバランス装置⑧オプション: 覗窓の安全カバー,ステンレス部外とにより,開放時とは逆の動作がえられ,蓋と缶体は確実に締付けられる｡

面の磨き処理ハンドルの締付けトルクは,55Nmとしている｡
従来のクランプの場合,一本あたり100Nmのトル

3.

クで何本も締付けなければならないが,クランプレ

3.1スーパーサイトマンホールの特長

スーパーサイトマンホール
このたび当社の開発したスーパーサイトマンホー

スMⅢでは1個のハンドルをこのトルクで締付けるだけでよい｡作業効率は大きく改善されているが,ル(以下スーパーサイトMHと呼ぶ)は蓋と覗窓

蓋の締付け力は従来より低下している｡したがってが一体となっている｡この一体構造は,GL施工の弱い締付け力でも気密性を保持するために,特殊ガ過程において,蓋の中央に設けた穴部分に覗きガラスケットの開発も同時におこなった｡この特殊ガス

スをはめ込み,高温で焼成することで,GLのガラケットの使用に当たっては,ガスケットペーストのスと覗きガラスを密着させるものである｡同時にガ塗布を推奨している｡

ラスと鋼板の熱膨張係数の違いにより,冷却時に覗強度検証

きガラスに残留圧縮応力が発生し,覗きガラスを強2.3缶体の内圧0.2MPaに対し,3本のフックのみで化する構造となっている｡
図9に従来型マンホールとスーパーサイトMIi

M甘蓋を締付けている(￠450mmの場合:4本フック)｡このため従来のマンホールのクランプと比較の構造図を示す｡

すると,1本のフックに働く内圧による荷重は大き

このスーパーサイトMHは,従来もちいられてくなっている｡そこで実際にフック各部の応力を測きた覗窓付きMHと比較し以下の特長を有する｡

定し,強度の検証をおこなった｡このうち最も大き①を応力が発生した点の測定結果を図8に示す｡

一体構造であるため,コンタミの要因となるガスケットが不要である｡(参 覗窓取り付けに必要なノズルの立ち上がり部分

ハンドルの締付により34〜43N/mm2の応力が発生しさらに内圧による応力が付加され,最大値はがないため,洗浄性に優れ,視界も広い｡

120N/mm2となった｡これはフック材質の許容応力

次に,スーパーサイトMHの耐圧テストの結果である150N/mm2に対して20%の余裕があり,強について紹介する｡

度の点で問題のないことが立証できた｡

3.2

設計仕様

2.4

当初試作したスーパーサイトMHは当社が目標

クランプレスMHの基本設計仕様を以下に示す｡(∋設計圧力
②設計温度(卦適用法規④サ イ ズ

ガラス厚み･配置の最適化としていた耐圧強度を満足することができなかった｡‑0.1〜0.2MPa

そこでFEMによる解析をおこない,ガラスの厚み‑30〜158℃と配置の最適化を試みた｡図10に覗窓部に発生する

消防法

円周方向応力の応力分布を示す｡

300×400m皿楕円または￠400mm,￠450mm円形

用Rけ

HookLe∇er

令○(N一己白＼Z)∽冨と∽○○○〕

RigldSupport万一itting(a)図Fig.7

古β7(b)ofhook

0.05(d)

0.10

0.15

1nte皿alf,ressure(MPa)図

フックの動作
Movement

0.00(c)8

缶内圧と応力Fig.8Intemalpressure

神鋼パンテツク技報

andstress

lわ〜.46肋.2(2003/2)

義する｡

覗きガラスには内圧が作用した際,ガラス中心部

表1に示すとおり,設計圧力に対して安全率がに最大応力が発生するが,厚み方向の配置を変化させると,発生応力が変化することがFEM解析から11.5と8であるから,十分な強度を有している｡ま分かった｡この結果をもとに発生応力が小さくなる

た,覗きガラスに発生するクラックは覗窓の中心部位置にガラスを配置することで,耐圧強度を高めるであり,GLと覗きガラスの密着強度も十分である｡

ことが可能になった｡なお,最適化により発生応力このことから,スーパーサイトMI寸が高い安全性を約20%減少させることができた｡

を有していることが立証された｡
設計仕様

3.4

耐圧テスト結果

3.3最適化による試作品で耐圧テストをおこなった｡

スーパーサイトMHの基本設計仕様を以下に示す｡
イ①サ

写真3にテスト装置を示す｡

ズ:300×400mm楕円または￠400mm
円形

テストは水圧テストとし,覗きガラスにクラックが発生するまで順次加圧を繰り返した｡
図11,12にその結果を示す｡
図11,12より,クラックが発生した圧力条件では,覗きガラス中心部に約90〜110N/mm2の応力が発生していることがわかる｡同時に鋼板部には240N/mm2を越える応力が発生しており,母材であるSF390Aの公称降伏点195N/mm2を大きく上回っている｡

この耐圧テストの結果より母材が降伏点に達しなければ,覗きガラスにクラックが発生しないことが確認された｡
表1にテスト結果をまとめる｡
なお,安全率=クラック発生圧力/設計圧力と定

写真

3

テスF装置

Photo3Test

equlpment

SiglltGlassll＼/｢.多拶l■l♯｢￣￣｢由l･〝〝/ylノダl

声=￣てklConventionalTypeManhole

SuperSightManhole

園

9Fig.9構造比較囲Comparison

ofstmctmre

BefbreOptimization

A丘erOpti血zation

Max:43.745[N/mIⅥ2]

Max:35.622[N/mm2]

熟や￠鞄

叫棚ii

24て91

33215
ヱ6.$97

31,1097
誠.321'

39.53341839

ユ81お91343.745

15.恕50｢7a.531
18̲713

27.1尽824､∋55ヨ▼脚
2う､朝も35.郎2

図10覗窓部の応力分布図
Fig.10Stress

distributionlわヱ.4β肋.2(2003/2)

ofsightglass

神鋼パンテツク技報

古9

表1クラック発生圧力と安全率

300‑■■■一ト■■■■■■GlassCenter

TablelCrack‑一朝‑Steel

250

Size[mm]̀㌻＼200喜邑150∽l〉

generationpressure

andsa托tyねctor

CrackGeneration

DesignPressure

Pressnre[MPa][MPa]

300×400

2.3

400

1.60.2

SafbtyFactor
11.58

涙10050〉00,20.4

0.6

0.8

11.2

†

l.4

1.6

1.8

2

2.2!2.4†

pr｡SS｡r｡(MPa)

DesignCrackGenerationl･6MPa

図11300×400MIiテスト結果
Fig.11Pressure

testofma血01e(300×400mm)(参設計圧力:‑0.1〜0.2MPa(勤設計温度:‑30〜158℃④適用法規:消防法
む
す び
GL製アクセサリーの新製品について,開発過程でのテストを含め紹介した｡ここに紹介した『クリー250

ンフラッシュバルブ』『クランプレスマンホール』‑一一l‑GlassCenter‑‑･ポ････････Steelは,すでに納入実績もありユーザから高い評価を得

200(N一日⊆＼Z)∽おと∽ている｡『スーパーサイトマンホール』も洗浄性ヤシンプルな構造など評価が高く,ユーザ各位の生産性向上に寄与するものと確信している｡
また,これらアクセサリーは,既存缶体にも取り付けができる互換性を備えており,豊富なサイズと)00.2

0.40.6†0.8

11.21.6†

pr｡SS｡r｡(MPa)

Designバリエーションから部品単独の納入が可能である｡
当社では,新型撹拝翼『ツインスター⑧』とこれCrackGerlerationl.6MPa

らアクセサリーを組み合わせ声

図12400MIiテスト結果
Fig.12Pressnre

1.4

test ofmanbole(400￠)

ユーザニーズに沿った反応機を捉倶していく所存である｡

連絡先
徳岡洋

由

プロセス機器事業部
技術部
GLグループ

グループ長
TEFAX

L

O794‑36‑2513
O794‑36‑2585

E‑mailh.tokuoka@pantec.co.jp

6〃

神鋼パンテツク技報

1わJ.4β肋.2(2〃0β/2)