JP4745520B2 - 滞留防止用バッフル体 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主配管及び該主配管から分岐するノズルを備えた流体輸送用配管における、当該ノズル内の流体の滞留を防止する方法、及び滞留防止用バッフル体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
流体の輸送を企図した工場内の配管には、圧力計取り付け、サンプリング、抜液等の様々な目的に応じて、主配管の各部に前記主配管から分岐する形態で多くのノズルが設置されている。
【０００３】
このような流体輸送用配管においては、流体は、新たに輸送されてくる流体自身の輸送方向の圧力によって主配管内を移動しており、この主配管から分岐する形態に設けられたノズルは、輸送流体の主流から外れる位置にあるため、このノズル部分に流入した流体は輸送圧力を充分に受けられずに滞留しがちである。
【０００４】
こうしてノズル部分に流入した流体が滞留した場合、使用する流体の含有成分によって、例えば重合性物質を含有する流体であれば重合防止効果の低下に伴って該流体が重合し、あるいはまた、結晶性物質を含有する流体であれば温度低下に伴って結晶化が発生するなどの現象が発生する。これらの現象は、ひいては流体そのものの凝固を引き起こし、これによりしばしばノズルを閉塞させ、計器の誤指示やサンプリング、抜液不能等の問題を起こしていた。
【０００５】
このような流体の凝固を回避するために、重合性物質を含有する流体については重合防止剤を添加すること、さらにはこの重合防止剤を増量することが周知である。同様に、結晶性物質を含有する流体については、ノズル部分を保温、あるいは温水もしくはスチーム等によりトレースすることが周知である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、重合性物質を含有する流体の重合防止のために、重合防止剤を添加もしくは増量することや、結晶性物質を含有する流体の結晶化防止のために保温の強化あるいは温水やスチームでトレースすることは、経済的に不利であり、流体そのものの組成の変更を余儀なくされたり、熱変性成分の利用に制限が加わるなどの問題も含むことになる。
本発明は、これらの問題点を解決することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の滞留防止用バッフル体に係る発明は、主配管及び該主配管から分岐するノズルを備えた流体輸送用配管における当該ノズル内の流体の滞留防止用バッフル体であって、前記ノズル内径未満の幅を有し、前記主配管の内径以上の長さを有する略長方形であり、かつ、前記ノズルに固定した状態で少なくとも一部が主配管内に突き出る長さを有するバッフル板からなり、当該バッフル板は、前記主配管から遠い部分である端部に、前記ノズル内径以上の外径を有するフランジが形成されていることを特徴とする。
【００１２】
本発明のバッフル体に係る発明は、更に、前記滞留防止用バッフル体の変形として、前記ノズル内径未満の外径を有する内周面を備えた円筒壁と、前記内周面に配設されており、バッフル体をノズル内に配設した状態で少なくとも一部が主配管内に突き出る長さを有するバッフル板とを備えることを特徴とする滞留防止用バッフル体である。
【００１３】
前記バッフル体が円筒壁とバッフル板とを備える場合、このバッフル板は、前記円筒壁の内周面をスライド自在に配設されていることが好ましい。
また、前記内周面には少なくとも一の螺旋状の溝が形成されていることが好ましく、さらに、前記ノズルに固定される前記円筒壁の、前記主配管から遠い部分である端部に、前記ノズル内径以上の外径を有するフランジが形成されていることが好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
主配管から分岐する形状に設けられたノズル内における流体の経時変化、すなわち重合もしくは結晶化等は、前記ノズルが主配管から分岐した形態であるために、該ノズル中に輸送流体の主流による輸送方向の圧力がかからない流体が長時間滞留することによって起こる現象である。よって、前記のような流体の経時変化を防止するには、ノズル内の流体にも輸送流体の主流による輸送圧力が加わり、常に流動して更新されるようにする必要がある。
【００１５】
そのために、本発明においては、主配管各部に設置されたノズル内にバッフル体を配設し、このバッフル体の少なくとも一部を前記主配管内に進出させる。このように配設されたバッフル体の作用により、主配管内を移動する流体の少なくとも一部がノズル内に流入し、輸送圧力がノズル内にも及ぶため、ノズル内の流体が常に流動し、更新されることになる。このような構成によれば、前記ノズル内における流体の滞留を効果的に防止することができる。
【００１６】
図１に本発明が実施されている配管系の一例を示す。図１において、１は全体の図示を省略する配管系の一部を構成する主配管であり、２は主配管１から分岐するノズルである。ここでは、主配管１及びノズル２を併せて流体輸送用配管３と称する。４は略長方形のバッフル体であり、主配管１の内径以上の長さを有しており、端部には円弧が形成されている。５はバッフル体４の端部に形成されたフランジであり、バッフル体４はフランジ５を介してノズル２に固定されている。
【００１７】
図１の中央図は、ノズル２に固定されたバッフル体４が主配管１内に進出した状態での主配管１及びノズル２内の流体の挙動を示す概念図である。左図はこのノズル２を含む主配管１の垂直方向断面（Ａ−Ａ’）図である。右図は、バッフル体４の一部が主配管内に進出しており、主配管内を移動する流体の主流を部分的に遮断する位置にあることを示す、主配管流れ方向投影面積断面（Ｂ−Ｂ’）図である。
【００１８】
本発明方法に使用されるバッフル体は、少なくとも主配管内に進出する部分を備えていればよいが、図１に示す実施態様においては、バッフル体４は、主配管１から分岐するノズル２から少なくともその一部が主配管１内に進出する状態にノズル２内に配設される。図１では、バッフル体４はノズル２の主配管１からの分岐方向延長線に沿って配設されており、これにより、主配管１からのノズル２内に導入される流体の輸送圧力の損失を最小にすることができる。
【００１９】
バッフル体４は適切な駆動手段を用いてノズル２内から主配管１内に進退自在としてもよく、この場合、ノズル２内の流動状態を適切に制御することが可能となる。なお、バッフル体４は、少なくともその一部が主配管１内に進出した状態で使用されるが、主配管１内に脱落することの無いよう、その端部には図１に示すように、ノズル内径以上の外径を有するフランジ５を備えるとよい。
【００２０】
図１に示すバッフル体４は、主配管１の垂直方向断面積Ａ１とバッフル体４の主配管１内への進出部分の流体流れ方向投影面積Ａ２との関係が、Ａ２＝（０．２〜１）×Ａ１となる形状を有している。この関係を維持することのできるバッフル体４であれば、主配管１内の流体をノズル２内に良好に導入することができる。Ａ２＜０．２×Ａ１の場合は、バッフル体４が主配管１内の流体の流れを十分に偏向できないので、ノズル２内に流体を導入することが困難となり、好ましくない。
【００２１】
さらに、図１に示すバッフル体４は、ノズル２に対して、ノズル２の内径（ｄ）とバッフル板の幅（Ｗ）との関係が、Ｗ＝（０．２〜１）×ｄとなる形状を有している。この関係を維持することのできるバッフル体４であれば、主配管１からノズル２内に導入された流体をノズル２内の隅々まで良好に行き渡らせることが可能となる。Ｗ＜０．２×ｄの場合は、流体の輸送圧力の大小により、ノズル２内に流入した流体が、主配管１に近い部分でバッフル体４とノズル２との間隙を通過して再び主配管１に戻ってしまう場合があり、この場合はノズル２内の隅々まで流体を行き渡らせる効果が薄れ、ノズル２内に滞留が発生するおそれがある。
【００２２】
ところで、バッフル体を既存の配管及びノズルに使用する場合、配管及びノズルには多種多様なサイズのものであるため、本発明の方法に使用されるバッフル体は、挿入しようとする配管及びノズルの形状に対応させて容易に製造、装着もしくは脱着できることが好ましい。
【００２３】
図２及び図３に、本発明のバッフル体の他の実施の形態の一例を示す。本発明の方法に使用されるバッフル体４は、図２に示されるように先端部に円弧部を有するものであってもよく、また、図３に示されるように先端部が平坦なバッフル板であってもよい。バッフル体４の先端形状は、進出対象とされる主配管の内部形状に適合する形状とすることが好ましい。例えば、主配管内断面が円形の場合は、図２に示すタイプのバッフル体４が好ましく、主配管内断面が方形の場合は図３に示すタイプのバッフル体４が好ましく使用される。
【００２４】
バッフル体４の材質としては、主配管内の流体によって加えられる圧力に耐えうるものであれば特に限定されるものではなく、鉄、ステンレス鋼、鋼鉄、アルミニウム等の各種の金属材料或いはそれらの合金といった無機材料、並びに、炭素繊維強化プラスチック等の強化プラスチック材料等を好適に使用することができる。図１に示すバッフル体４は、金属製であれば、鋳造、パンチング、切削等によって製造することが可能であり、強化プラスチック等のプラスチック材料であれば、押出成形等によって製造することができる。
【００２５】
本発明の方法の実施の態様を図１を例に挙げて説明すると、本発明の方法では、上記したような流体輸送用配管３において、滞留が発生するおそれのあるノズル２にバッフル体４の端部のフランジ５を固定し、バッフル体４を主配管１内に進出させる。これにより、主配管１内を流れる流体はバッフル体４によって流体抵抗を受け、その一部の流れが偏向されてバッフル体４に沿ってノズル２内に導入される。ノズル２内に導入された流体はノズル２の内部の隅々に行き渡るので、ノズル２内の流体の滞留を防止ないし低減することができる。
【００２６】
本発明は、各種の流体を搬送する配管系に用いることができるが、ノズル内の滞留防止の必要性の観点から、主に液体の配管系に好ましく適用することができる。特に本発明を、各種の重合性モノマー等の重合性物質又は結晶性物質を含む液体の配管系に適用した場合には、ノズル内の滞留に起因する重合体或いは結晶体の生成を効果的に防止することができる。このような重合性物質又は結晶性物質としては、例えば（メタ）アクリル酸、（メタ）アクリル酸エステル類、（メタ）アクロレイン等が挙げられる。本発明は、特に（メタ）アクリル酸を含む液体の配管系に好適である。なお、「（メタ）アクリル」とは、慣用されるように、「アクリル」及び／または「メタクリル」を意味する。
【００２７】
本発明では、バッフル体として図１〜図３に示したタイプの他に図４に示すものを使用することができる。
【００２８】
図４に示すバッフル体４は、図示しないノズルの内径未満の大きさの外径を有し、内周面６’を備えた円筒壁６と、図示しない主配管の外径以上の長さを有し、内周面６’に配設された略長方形のバッフル板４’とから構成されている。ここに示す実施の形態においては、バッフル板４’はバッフル体４の構成要素の一部とされている点が図１又は２のタイプとは異なる。
【００２９】
図４のバッフル体４では、円筒壁６は、図示しないノズル内径以上の外径を有するフランジ９をその最上部に備えている。したがって、このバッフル体４はノズルにしっかりと固定され、主配管内に脱落することがない。
【００３０】
また、このバッフル体４では、円筒壁６の内周面６’に、円筒壁６の母線方向に沿ってスライド溝７が形成されており、バッフル板４’の両端部がスライド溝７内に嵌合されている。したがって、バッフル板４’は円筒壁６の母線方向に対して摺動自在であり、円筒壁６に対して相対位置を自在に調整することができる。なお、図４の形態では、バッフル板４’の上端部に突出部８が形成されており、バッフル板４’のスライド溝７に沿った移動を制限している。したがって、バッフル板４’は円筒壁６から脱落することはない。
【００３１】
図４のバッフル体４を例えば図１の流体輸送用配管において使用する場合は、まず、ノズル２の開口部から主配管１内の方向にバッフル板４’の円弧状端部を向けた状態で円筒壁６を嵌め込んで使用する。円筒壁６はフランジ９の作用によりノズル２に固定され、主配管１内に脱落することはない。次に、スライド溝７に沿ってバッフル板４’を移動させてスライド板４’の一部を主配管１内に進出させる。この場合、スライド板４’の主配管１内への進出の程度は円筒壁６に対するスライド板４’の相対位置を適宜調節することによって制御されるので、ノズル２内への流体の導入量を適切な範囲に容易に制御することが可能である。また、スライド板４’の両端がスライド溝７内に保持されているので、流体の流れ圧力によってスライド板４’が揺動又は振動してノズル２から脱落したり、騒音を発生するようなことがない。そして、このバッフル体４は、円筒壁６をノズル２の開口部に嵌め込むだけで装着できるので、取り付けが容易であるという利点も有する。
【００３２】
なお、本発明によるバッフル体として、さらに別の変形例も提案される。図５に例示したバッフル体は、図４のバッフル体と同様の構造を有するが、その円筒壁６の内周面６’に、螺旋溝１０が形成されている。図５によって例示される形状以外にも、螺旋溝１０は内周面６’上において連続的に形成されていてもよく、また、間欠的に形成されていてもよい。また、螺旋溝１０は少なくとも内周面６’の一部に形成されていればよいが、好ましくは、スライド溝７の部分を除く内周面６’の全面に形成されているとよい。このバッフル体においては、バッフル板４’によって主配管内での流れを偏向された流体がバッフル体内に導入された際に、その一部が螺旋溝１０に沿って流れるために、ノズル２内で流体の螺旋流が発生する。したがって、ノズル内における螺旋流の撹拌効果によって、ノズル内の隅々まで流体が良好に行き渡って、好ましくない滞留現象を効果的に防止ないし解消することができる。
【００３３】
【実施例】
以下に、本発明を、実施例により説明する。
【００３４】
（実施例１）
管内断面が内径４６mmの円形である主配管と、主配管から垂直に分岐し、主配管から１００mmの位置がフランジ構造であるノズル口を有する管内断面が内径２０mmの円形であるノズルを有する配管設備において、ノズル口に図２に示す形状のステンレス製バッフル体であって、バッフル板の長さが１４０mm、幅が１８mmで、先端が半径９mmの半円状であるバッフル体を配設した。この配管設備の主配管にメタクリル酸９８％、アクリル酸０．５％及びその他の化合物１．５％からなる液を１m/sで１年間流通させ、ノズル内部を観察したところ、重合物は見られなかった。
【００３５】
（比較例１）
ノズル口にバッフル体を配設しなかったこと以外は、実施例１と同様に実施した。１年後にノズル内部を観察したところ、メタクリル酸の重合物によりノズルが完全に閉塞していた。
【００３６】
（実施例２）
管内断面が内径２７mmの円形である主配管と、主配管から垂直に分岐し、主配管から１５０mmの位置がフランジ構造であるノズル口を有する管内断面が内径２０mmの円形であるノズルを有する配管設備において、ノズル口に図３に示す形状のステンレス製バッフル体であって、バッフル板の長さが１７０mm、幅が１５mmで、先端が平坦であるバッフル体を配設した。配管設備の外気温を５℃とし、主配管に液温２５℃の高純度メタクリル酸（結晶化温度：１６℃）を、１．２m/sで２４時間流通させ、ノズル内部を観察したところ、閉塞は見られなかった。
【００３７】
（比較例２）
ノズル口にバッフル体を配設しなかったこと以外は実施例２と同様に実施してノズル内部を観察したところ、メタクリル酸の結晶物によりノズルが閉塞していた。
【００３８】
【発明の効果】
本発明のバッフル体をノズル内に設置することにより、容易にノズル内の流体の滞留を防止することができる。したがって、特に、重合性物質又は結晶性物質を含む液体の場合は、ノズル内での重合体あるいは結晶体の生成によるノズルの閉塞を良好に抑制ないし解消することができる。
【００３９】
また、バッフル体を、ノズルの分岐方向延長に沿って配設する場合は、ノズル内に導入される流体の圧力損失を低減することができ、高い流動性を保ったまま流体をノズル内に導入してノズル内部の滞留を効果的に抑制又は解消することができる。
【００４０】
バッフル体に含まれるバッフル板が主配管内に進退自在である場合は、バッフル板の主配管内への進出度を適度に制御することにより、ノズル内への流体の導入量を適切に制御することができる。この場合は、ノズル内への流体の適切な導入のために、主配管の垂直方向断面積（Ａ１）とバッフル体の当該主配管内への進出部分の流体流れ方向投影面積（Ａ２）との関係を、Ａ２＝（０．２〜１）×Ａ１とすることができる。また、ノズルの内径（ｄ）と前記バッフル体の幅（Ｗ）との関係を、Ｗ＝（０．２〜１）×ｄとすることができる。
【００４１】
そして、本発明のバッフル体が、ノズル内径未満の外径を有し、内周面を備えた円筒壁と、主配管の外径以上の長さを有し、前記内周面に配設されたバッフル板とを備える場合は、ノズル内へのバッフル体の装着が容易であり、スライド板の揺動又は振動を抑制して、脱落及び騒音の発生を回避することができる。また、前記バッフル板が、前記内周面をスライド自在に配設されている場合は、バッフル板の主配管への進出度の制御がきわめて容易である。そして、前記内周面に少なくとも一の螺旋状の溝が形成されている場合は、ノズル内に流入する流体の高い撹拌効果によってより効果的に滞留を防止ないし解消することができる。なお、前記円筒壁の端部にフランジが形成されている場合は、ノズルへの取り付け箇所から脱落するおそれがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明によるバッフル体をノズル内に配設した状態を表す図である。
【図２】 先端が円弧形状を備えるバッフル体の一例を示す図である。
【図３】 先端が四角形であるバッフル体の一例を示す図である。
【図４】 本発明によるバッフル体の一例を示す図である。
【図５】 本発明によるバッフル体の一例を示す図である。
【符号の説明】
１…主配管、２…ノズル、３…流体輸送用配管、４…バッフル体。

Claims (5)

1. 主配管及び該主配管から分岐するノズルを備えた流体輸送用配管における当該ノズル内の流体の滞留防止用バッフル体であって、
   前記ノズル内径未満の幅を有し、前記主配管の内径以上の長さを有する略長方形であり、かつ、前記ノズルに固定した状態で少なくとも一部が主配管内に突き出る長さを有するバッフル板からなり、
   当該バッフル板は、前記主配管から遠い部分である端部に、前記ノズル内径以上の外径を有するフランジが形成されている、滞留防止用バッフル体。
2. 主配管及び該主配管から分岐するノズルを備えた流体輸送用配管における当該ノズル内の流体の滞留防止用バッフル体であって、
   前記ノズル内径未満の外径を有する内周面を備えた円筒壁と、前記内周面に配設されており、バッフル体をノズル内に配設した状態で少なくとも一部が主配管内に突き出る長さを有するバッフル板とを備えた、滞留防止用バッフル体。
3. 前記バッフル板が、前記内周面をスライド自在に配設されている、請求項２記載の滞留防止用バッフル体。
4. 前記内周面に少なくとも一の螺旋状の溝が形成されている、請求項２又は３記載の滞留防止用バッフル体。
5. 前記ノズルに固定される前記円筒壁の、前記主配管から遠い部分である端部に、前記ノズル内径以上の外径を有するフランジが形成されている、請求項２乃至４のいずれか一項に記載の滞留防止用バッフル体。

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