製品の紹介

高洗浄性回転式スプレーボール®の開発

1. はじめに医療・化学・食品などあらゆる業界の反応槽、撹拌槽、貯槽などのタンク内の洗浄用ノズルとして使用する。接液部はPTFEであるため耐熱・耐薬品性を生かし、タンク内に常合、殺菌といった様々な用途に、サニタリータンクなどのタンク時装着しておくことが出来る。内部に回転用の部品はなく、が使用されている。これらタンクは内部を清浄状態に維持す

洗浄水そのものが回転をコントロールするシンプルな構造である必要があることから、組み付けや取り外しに出来るだけ手り、散水する上下ボールが逆回転し洗浄する。回転・噴射間をかけず、作業員がほとんど、または全く介在しないCIP時に静電気が蓄積されるため、使用環境が引火性流体であ（定置洗浄：Cleaning In Place）洗浄が主流となっている。こる場 合は、回 転 式スプレーボール®の材 質は帯 電 防 止

こでは、CIP 洗浄の中でも一般的な洗浄手法・アイテムであPTFE が推奨される。

®について紹介する。
なお、洗浄とは汚れ（表面に付着した固体物質）を取り除く

3. 洗浄の課題

行為をいい、汚れを後工程の処理・加工などに問題ない程タンク洗浄の課題は、影になりやすいノズル内部の洗浄で度まで取り除く行為と本報では定義する。洗浄の清浄度は目ある。従来はタンク内の上鏡やマンホール・照明口が洗浄出的、及び用途によって付着物を100％除去するレベルから、来ていれば問題なかったが、近年ではどの業界でもノズルの見た目で少なくなっていれば合格とするレベルまで各業界の洗浄性が重要になっている。これまでは洗浄できていないノ要求は様々だが、特に医薬品業界の洗浄に対する要求水

ズルやマンホールは、人の手による拭き上げ洗浄などを実施

準は近年ますます高まっている。

していたが、人が介したことによるコンタミネーション（以後コンタミ）により、後工程で甚大な被害が出たため、人の手を介さ2. 回転式スプレーボール®

ない洗浄がより一層求められるようになった。そこでコンタミゼロを目標に、人手を介さないCIP 洗浄（定置洗浄）により、ノズルなどの影になりやすい場所でも高い洗浄性を有する洗浄アイテムのニーズは一層高まっている。

Figure1

従来品の洗浄シミュレーション
24

Winter 2024

る洗浄ノズルに着目し、開発品である回転式スプレーボール

バルカー技術誌

従来より、食品業界や医薬品業界では、製品の貯蔵、調No.46

高洗浄性回転式スプレーボール®の開発

当社ではこのようなニーズに応えるため、2020 年にスリットタイプや穴配列タイプといった比較的広範囲に散水洗浄出来る回転式スプレーボール®を開発している。例えば、穴配列タイプのスプレーボール®
（従来品）
は、Figure1に示すように、仰角 15°～45°の噴射穴を多数有していることから、その角度にあるマンホールやノズルなどには高い洗浄性を発揮する。しかしながらそれ以外の角度、特に15°より低角側の噴射穴は少なく、噴流が直接当たらない低角エリアは未だ伝い流れによる洗浄をせざるを得なかった。特に大型のタンクなど
では、このような噴流が直接当たらないエリアにノズルが位置

Figure2

開発品の洗浄シミュレーションすることが多く、洗浄残しが生じることもあった。このような洗バルカー技術誌

浄残しがあった場合、洗浄残しを無くすために長時間洗浄

特に大きな特徴は、仰角 0°～75°の多数の噴射穴が高精を行うことが多いが、高価な洗浄液を多量使用することに度に開いていることである。これによりFigure2に示すようにタなってしまうため、時間もコストもかかり洗浄効率が悪い。以ンクの上鏡部全体にムラなく噴流が直接当たる。また下ボー上のようなことからも、高い洗浄効率を有するエコな洗浄ノズ

ルの回転コントロールにより上ボールは低速回転を実現しておルのニーズは高まっている。

り、噴流は直進性を有する棒流となり、広範囲に高い洗浄作用を実現出来る。また低角側の噴射穴は多数開いているた

4. 開発品 高洗浄性回転式スプレーボール®

め、大きいタンクでもノズル内に噴流が入りやすい。一方でWinter 2024

ヘッド外径を小型化することで穴同士の干渉リスクが高まるが、当社独自の設計・加工により高精度な穴配列を実現している。噴射穴角度や噴射穴数もカスタマイズ可能であるため、顧客仕様に合わせて高洗浄性を実現出来る洗浄ノズルになっている。
4-2）定性的な洗浄性能評価

No.46

当社製品のスプレーボール®
を納品する際、顧客立会いのもと洗浄評価試験が実施されることがある。これは、実機タンクにスプレーボール®を取り付け、顧客要望レベルの洗浄が出来ているか確認するためである。今回、開発品の洗浄性を確認するために、一般的な洗浄評価試験であるリボフラビ
ン試験を実施した。具体的には、汚れに見立てた蛍光試料であるリボフラビンをタンク内にまんべんなく吹き付けた後、ス4-1）開発品の特徴

プレーボール®で約 1 分程洗浄し、ブラックライトを照射し、リ上述の背景を踏まえ、顧客要望に応えるため、新規穴配ボフラビン残渣（緑色発光の有無）があるかを確認した。そ列を有した回転式スプレーボール®を開発した。次に特徴をの結果、Figure3に示すように試料が残存しやすいマンホー紹介する。

ルやノズル内に、リボフラビンによる緑色発光はほとんど確認●飽和的角度の直進性噴流により、タンク上鏡部にムラのない洗浄を可能に（高い洗浄性能）●現行品と比較し、洗浄流量は20% 削減（節水効果）●上下ボールの逆回転により、上ボールは低速回転を実現●洗浄水で回転するシンプル構造で、メンテナンスも容易● PTFEライニングノズルに入るようヘッド外径は小径25されなかった。

製品の紹介残存していないことを確認した。特に30 秒後の写真は洗浄中の様子であるが、開発品は直進性棒流（Figure4 青枠部）になっていることから、このような高い洗浄性を実現出来ていると推察出来る。また開発品は従来品よりも洗浄流量が20％低いにも関わらず、高い洗浄性を有していることから、洗浄効率が高いことが確認出来る。洗浄時間を短く出来ることからも、従来品よりも大幅に洗浄液の節約が可能なエコで高洗浄性スプレーボール®になる。
次に当社独自試験で洗浄性能を定量的に評価した。より固着性の高い試料を使用し、内径φ1200のタンクの内鏡部、Figure3 リボフラビン試験結果及びノズル内の洗浄性を評価した。その結果、Figure5のグ4-3）洗浄性能の評価（従来品との比較）

ラフに示すように鏡部・ノズル内双方で、開発品は高い洗浄性を示すことを確認した。特に距離が遠くなるにつれ伝え洗ル®
（SB-80）にて従来品と開発品で洗浄性能を比較した。従いになりやすいため、洗浄性は低下しやすいが、今回開発

来品は0.15MPa 時の洗浄流量が約 90L/minであるのに対品は距離が遠くなってもさほど洗浄性は低下しておらず、ノし、開発品は0.15MPa 時の洗浄流量は約 70L/minと、20%ズル内に関しても比較的高い洗浄性を有していることが確認

程流量は低い。これは、顧客の洗浄液をなるべく節約したい出来た。従来品と比較し鏡部は1.5 倍以上、ノズル内は3 倍という要望に応えたものによる。

以上も洗浄効率が向上するスプレーボール®であることを確認した。

Winter 2024

まず初めに、定性的な試験としてアクリル噴射テスト機を用

バルカー技術誌

次に80Aフランジへの装着を想定した回転式スプレーボーいた試験を行った。具体的にはテスト機内面に汚れに見立てた紅色試料を塗布し、試料を固着させた後、0.15MPaで30 秒洗浄し、試料の残存具合を目視で評価するというものである。その結果、Figure4に示すように、従来品は紅色試料が残存しているのに対し、開発品はほとんど紅色試料がNo.46

Figure5

鏡部とノズル内の洗浄性5. 開発品のラインアップと構成
開発品は、2 材質（PTFE 単体・帯電防止 PTFE）
×2サイズ（50Aフランジ取り付け用SB-50と80Aフランジ取り付け用
SB-80）の4ラインアップがある。SB-50とSB-80の 特 徴はFigure6のとおりで肉厚ライニングノズルにも入るような外径になっている。また、洗浄圧力は0.15Mpa～0.2Mpaほどの比較的低圧用になっている。
Figure4

従来品との比較26

高洗浄性回転式スプレーボール®の開発る。これは1 本使いだと攪拌軸などにより、どうしても影が出来る部分が出現してしまうからである。
また現在、もうワンサイズ上の100Aフランジ装着用のSB100も開発中である。

6. その他の洗浄アイテム
Figure6

開発品のラインアップ

これまでは開発品のスプレーボール®
について紹介したが、回転式スプレーボール®は先端のみの取り扱いもあるが、接ここではその他の洗浄アイテムについて紹介する。開発品の液部すべてをPTFE 希望の場合は、取り付け部との一体型

スプレーボール®は高い洗浄性を有してはいるものの、どうしバルカー技術誌を推奨している。取り付け部の構成は、Figure7，8に示すよても噴流が当たらないような影になる部分についての洗浄性

うに樹脂挟み込み型と二段フランジ型の2パターンがあり、スには課題がある。特にバッフル・攪拌軸がついたノズル内部

プレーボール®
自体はパイプと溶接する。挟み込みタイプはつについては、スプレーボール®により時間をかけて洗浄してもば部をタンクノズルに挟み取り付け、二段フランジタイプは顧汚れが落ち切らない場合もある。このような場合、ノズル専用客タンクのノズルにボルト固定する。なお、当社実績としてはの洗浄アイテムである当社スプレーリング（Figure9）の使用

先端だけの引き合いよりも、取り付け部も含めた一体型の引が好ましい。

き合いのほうが多い。これは顧客タンクに合わせ最適なスプレーボール®全長（L）を決めることが出来るためである。また

Winter 2024

顧客仕様に合わせて、取り付け部やパイプ部はカスタマイズすることも出来る。例えばスプレーボール®
を取り付けるノズルにT字管がある場合などは、パイプ部に穴をあけてT字管内を洗浄するといった事例もある。
Figure9 スプレーリング外観と洗浄イメージ図

No.46

スプレーリングの特徴は次のとおりである。
●トルネード噴流によりノズル内部の高い洗浄性●中心方向の噴流によりバッフル・攪拌軸の高い洗浄性●接液部はオール変性 PTFEであり、耐薬品性・耐熱性・
Figure7

挟み込み型の標準構造（SB-80 例）

耐クリープ性に優れている●揮発性溶剤に適応した帯電防止 PTFEタイプもあり●補強部分はSUS304であり、圧縮荷重による変形が抑制可能●薄型設計により、小スペース化・軽量化出来る●製品ラインアップは40A～300Aまで
特に医薬品業界では、洗浄に対する要求水準が高くなっていることからスプレーリングの需要はますます高くなっていFigure8

PTFEライニング二段フランジ型の標準構造（SB-50 例）

る。先述した回転式スプレーボール®に加え、すべてのノズ
ル・マンホール・照明口にスプレーリングを搭載させ、一切のスプレーボール®1 本に対する推奨タンク径はFigure6 記載

洗浄残しが無いようにするといったケースもある。また、スプのとおりである。ただし、タンク径に加え使用可能な洗浄流量

レーリングは消防法対応用や第一種圧力容器対応用など、にもよるが、基本的にはスプレーボール®は2 本使いを推奨す顧客用途に合わせてカスタマイズも可能である。

27

製品の紹介その他の洗浄アイテムとして、T 字管やベーパー管といっ20％洗浄液を節約出来、洗浄性は1.5 倍以上向上する環境

た配管洗浄用のPTFE 加工品なども実績が豊富であり、顧にやさしいスプレーボール®を開発することが出来た。今後も客仕様に合わせた一品一葉の洗浄アイテムの提供も可能で真の顧客ニーズを追及し、新しい製品・サービスを提供出来ある。

るよう尽力していく所存である。

7. おわりに

8. 参考文献

今回、タンク洗浄ノズルとして開発品である回転式スプレーボール®
について紹介した。洗浄液の節約など顧客現場

1）
バルカー バルフロンライニングカタログ
2）本吉真由美：バルカー技術誌．No.38，21-25（2020）のニーズをくみ取ることで、従来のスプレーボール®よりも約

バルカー技術誌

馬場 貴大
高機能樹脂・製品本部
加工品グループ

Winter 2024
No.4628