JP6940958B2 - 配管のフラッシング方法 - Google Patents

Description

本発明は、配管のフラッシング方法及び水供給システムに関し、特に薬品の製造に用いられる純水供給配管のフラッシング方法に関する。

医薬品の製造のために用いられる純水は一般に、専用の純水供給システムから供給される。純水供給システムは閉ループをなす循環配管と、循環配管上に設置された純水貯水槽及びポンプと、ユースポイントを形成する分岐管と、を有している。分岐管の開放端の近傍には弁が取り付けられており、弁を操作することで必要なときに純水を取り出すことができる。配管中の水のよどみとそれに伴う菌の発生を防止するため、配管内の純水は常時ポンプで循環させられている。ユースポイントで使用されなかった純水は貯水槽に戻り、再びユースポイントに向けて移送される。ユースポイントで消費された純水を補うため、貯水槽には純水製造装置で製造された純水が供給される。

このような純水供給システムの循環配管の内部は、現場に設置した際に金属粉等の異物で汚染されているためフラッシング（洗浄）を行う必要がある。特許文献１には、循環配管の一部を未設置として配管に開口を設け、その開口にホースを挿入し、水を注入してフラッシングを行うことが開示されている。

特開２００４−２５５３４６号公報

配管内部に水を注入する従来のフラッシング方法では、フラッシング水が届く範囲が限られる。このため、長い配管の場合、複数の開口を設け、各開口に作業員を配置するか、ホースの挿入箇所を順次変えながら作業を行う必要がある。これに対し、配管上に貯水槽とポンプが配置されている場合、ポンプで貯水槽の水を圧送しながらフラッシングを行うことができる。具体的には、配管の一部を未設置として配管に開口を設け、この開口を排水口として利用することで、仮設設備を大幅に削減することができる。また、開口は一箇所あればよいため、作業員の数を減らすことも可能である。

しかし、この方法ではフラッシング水の流速がポンプの流速で規制されることになる。水流で配管内部の汚染を除去する場合、できる限り高流速で水を循環させることが望ましいが、ポンプの性能上そのような水流を実現することが難しい場合がある。

本発明は、配管上に常設されたポンプを用いることができ、かつ異物の除去効率の高い配管のフラッシング方法を提供することを目的とする。

本発明の配管のフラッシング方法は、配管を満水にする満水工程と、満水にされた配管に圧縮された気体を供給して、配管中の水を圧送して排水する排水工程とを繰り返すことを有する。満水工程は、配管から空気が流出可能な状態にすることと、空気が流出可能な状態にされた配管を満水にすることと、満水にされた配管内の水の流動を止めることと、を含み、排水工程は、配管の一部を開き配管内の水が流動可能な状態にすることと、水が流動可能にされた配管に気体を供給して、気体で配管内の水を排水することと、を含む。

本発明によれば、満水状態の配管に圧縮された気体を供給し、配管内の水が気体流によって排出される。予め配管内を満水にしてあるため、配管内の水がほぼ気体で置換されたときにも、配管の内壁のほぼ全面は濡れた状態となっている。この状態で気体流が配管の内壁に沿って流動すると、水が配管の内壁に沿って移動し、移動する水によって、配管の内壁に付着した付着した異物を効率的に捕捉し運搬することができる。気体の流量を調整することで、配管内の気体の流速を高めることも容易である。一方、ポンプは配管を満水にするために使用されるため、高い流速は不要であり、容量の制約は小さい。従って、本発明によれば、配管上に常設されたポンプを用いることができ、かつ異物の除去効率の高い配管のフラッシング方法を提供することができる。

純水供給システムの概略構成図である。 フラッシングが行われる前の純水供給システムを示す概略図である。 満水工程中の純水供給システムを示す概略図である。 排水工程中の純水供給システムを示す概略図である。

以下、図面を参照して本発明の配管のフラッシング方法の実施形態を説明する。

本発明は主に製薬の分野で用いられる純水供給システムにおける純水循環配管のフラッシング方法に関する。しかし、本発明は製薬に限定されず、例えば食品、飲料などの製造に用いられる純水循環配管にも適用でき、さらに一般に純水を供給する純水循環配管にも適用可能である。また、本発明は純水に限らず、ＩＰＡなどの有機溶媒、超純水などの循環配管にも適用できる。

図１は純水供給システムの概略構成を示している。純水供給システム１は、純水循環配管２と、純水循環配管２上に設けられた貯水槽３と、同じく純水循環配管２上に設けられたポンプ４と、を有している。純水循環配管２のポンプ４の下流にはユースポイント６ａ〜６ｃが設置されている。純水循環配管２は閉ループをなし、ユースポイント６ａ〜６ｃで使用されなかった純水が貯水槽３に戻るようになっている。純水循環配管２の口径はユースポイント６ａ〜６ｃの上流側で大きく、ユースポイント６ａ〜６ｃの下流側で小さくされている。一例では、純水循環配管２の口径はユースポイント６ａ〜６ｃの上流側でＩＤＦ（国際酪農連盟）規格の２．５Ｓ（内径５９．５ｍｍ）、ユースポイント６ａ〜６ｃの上流側でＩＤＦ規格の１．５Ｓ（内径３５．７ｍｍ）となっている。純水循環配管２はステンレス鋼で作成され、表面に酸化被膜を形成することで不動態化処理がされている。貯水槽３には純水が貯蔵されている。貯水槽３は純水製造装置（図示せず）と接続されており、ユースポイント６ａ〜６ｃで消費された純水を補うようにされている。ポンプ４は貯水槽３の下流に設けられ、貯水槽３に貯蔵された純水を圧送する。ポンプ４は点検時を除き常時運転されており、従って純水循環配管２内の純水は常時循環している。これによって、純水循環配管２内の水のよどみが防止され、万が一純水循環配管２内に菌が発生した場合でも、菌の繁殖を抑えることができる。

純水循環配管２上のポンプ４の下流には第１の弁５が設けられている。純水循環配管２上の第１の弁５の下流には、後述する仮設の気体供給手段１１が接続される第１の接続部７が設けられている。

純水循環配管２の第１の接続部７の下流には複数のユースポイント６ａ〜６ｃが設けられている。ユースポイント６ａ〜６ｃは純水を供給する場所、例えば錠剤印刷室、造粒室などに設けられる。図には３つのユースポイント６ａ〜６ｃが示されているが、その数は限定されない。ユースポイント６ａ〜６ｃは、純水循環配管２の第１の接続部７の下流の第２の接続部８ａ〜８ｃに接続された分岐管９ａ〜９ｃと、その先端の近傍に設けられた弁１０ａ〜１０ｃと、によって構成されており、弁１０ａ〜１０ｃを開くことで開放可能となっている。製薬用途の場合、ユースポイント６ａ〜６ｃはクリーンルームに設けられることが多いが、クリーンルームの外側にあっても構わない。また、ユースポイント６ａ〜６ｃは純水循環配管２上に直列に配置されているが、純水循環配管２にバイパス管を設け、バイパス管にユースポイントを設けてもよい。ユースポイント６ａ〜６ｃの設置位置は製薬工場のレイアウトによって様々であるが、一般に複数の階に分散している。このため、純水循環配管２は水平方向だけでなく上下方向にも引き回されている。後述する気体供給ユニット１１（第１の接続部７）は純水循環配管２のほぼ最下部に設置されるため、第１の接続部７の下流側には純水の流動方向において、すなわち第１の接続部７から第２の接続部８ａ〜８ｃに向けて、上方に延びる立ち上がり部２ａが形成されている。

次に、以上説明した水供給システムの純水循環配管２のフラッシング方法について述べる。純水循環配管２を設置する場合は、純水循環配管２を複数の配管要素に分けて製作し、各部分を溶接、フランジなどで接合する。純水循環配管２の内壁には純水循環配管２の製作時や溶接時に発生した金属粉、塵埃、微粒子などの異物が付着している。図２を参照すると、純水循環配管２は貯水槽３の純水戻り側の部分を除いて設置される。この時点で、純水循環配管２は貯水槽３に接続された第１の端部２ｂと開放端である第２の端部２ｃを有する開いた配管である。第１の端部２ｂは水の流動方向に関し最上流点であり、第２の端部２ｃは水の流動方向に関し最下流点である。第２の端部２ｃには予め排水用の仮設管２１を取り付けておく。仮設管２１はゴムチューブなどを用いることができる。仮設管２１は弁２２が設けられており開閉可能となっている。第２の端部２ｃと貯水槽３の純水戻りノズル３ａとの間の未設置区間の純水循環配管２はフラッシング水によって洗浄されない。このため、この区間の純水循環配管２はできるだけ短くするとともに、別途洗浄を行っておくことが望ましい。

次に、第１の接続部７に仮設の気体供給管１２が接続される。気体供給管１２から供給される気体は空気に限定されないが、コストの関係から空気を使うことが好ましい。気体供給管１２は気体供給ユニット１１に接続されている。気体供給ユニット１１は、気体供給ユニット１１の外部から供給された圧縮空気の空気圧を調整するレギュレータ１４と、空気中の塵埃、異物を除去するフィルタ１５と、空気の供給を制御する第２の弁１６と、を有しており、これらが管路上に上流から下流に向けて直列に配置されている。気体供給管１２は金属の配管、ゴムチューブなどを用いることができる。タンク１３の代わりに圧縮機などの圧縮空気を生成可能な設備を設けることもできる。空気の圧力を高めることで、純水循環配管２内の水をより強い力で押出し、排出することができる。気体供給管１２の下流側の端部は第１の接続部７に接続される。

気体供給管１２の第２の弁１６と第１の接続部７の間からドレン管１７が分岐している。ドレン管１７は金属の配管、ゴムチューブなどを用いることができる。ドレン管１７は主に純水循環配管２の立ち上がり部２ａに残留した水を重力によって排水するために用いられる。ドレン管１７には開閉可能な弁１８が設けられている。

本実施形態では、純水循環配管２を満水にする満水工程と、満水にされた純水循環配管２に気体を供給して、純水循環配管２中の水を排出する排水工程とが繰り返される。以下、満水工程と排水工程について説明する。

図３に示すように、満水工程ではまず、第１の弁５が開けられ、第２の弁１６と、分岐管９ａ〜９ｃの弁１０ａ〜１０ｃと、ドレン管１７の弁１８を閉じ、貯水槽３に貯蔵された水をポンプ４で純水循環配管２に圧送する。これによって純水循環配管２は満水となる。仮設管２１の弁２２は純水循環配管２の空気を抜くため、純水循環配管２が満水になるまで開いておき、満水になった後に閉める。必要な場合、純水製造設備から貯水槽３へ純水が補給される。

次に排水工程を行う。図４に示すように、まず第１の弁５を閉じ、第２の弁１６と分岐管９ａ〜９ｃの弁１０ａ〜１０ｃと、第２の端部２ｃに接続された仮設管２１の弁２２を開き、気体供給ユニット１１から純水循環配管２に空気を供給する。空気の一部は気泡となって水中を通過するが、ほとんどの空気は水を圧送、すなわち水を押し出すように作用する。純水循環配管２の内部の水は空気によって圧送され、分岐管９ａ〜９ｃと仮設管２１の端部から排出される。このように、気体供給ユニット１１は純水循環配管２の内部の水を圧送するポンプの役割を果たす。純水循環配管２の内壁に付着した異物の多くは水流によって剥離され、移送される。

空気によって純水循環配管２の内部の水のほとんどが排出されたとき、純水循環配管２の内壁には水分ないし湿分が付着している。水分は純水循環配管２の内壁の状態によって膜状または液滴状であるが、内壁は湿った状態にある。また、水と一緒に排出されなかった異物が、純水循環配管２の内壁に付着している。さらに気体供給ユニット１１から空気を供給すると、内壁に付着した水分は純水循環配管２の内壁に沿って移動する。このときの水分の移動に随伴して、内壁に付着した異物がさらに移動する。この現象は、例えば洗面台や浴槽の水がほとんど排水された後、壁面に残った異物が水のしずくに乗って排出される現象と類似している。純水循環配管２では、洗面台や浴槽と異なり、水を動かすために必ずしも重力を利用できないため（例えば、配管の水平部や上向き勾配部）、水を動かすための駆動力として空気流が利用されている。容器の壁面を流れる異物は最終的に分岐管９ａ〜９ｃと仮設管２１の端部から排出される。

満水状態の純水循環配管２に空気を供給するときは、純水循環配管２内の水は空気の圧力で圧送されるが、純水循環配管２や仮設管２１の圧力損失のため、高流速では流れない。しかし純水循環配管２内の水がほとんど排出された後は、空気流は高流速で流れることができる。純水循環配管２の内壁の水分は気体によって吹き飛ばされ、異物も吹き飛ばされた水に随伴して純水循環配管２内を移動する。この際、純水循環配管２の内壁が濡れているため、異物が内壁から一層剥がれやすくなる。これらの効果によって異物を効率的に剥離し、移動させることができる。また、空気流の流速は空気圧を高めることで容易に調整可能である。

その後、満水工程と排水工程を交互に繰り返す。異物が除去されたことの確認は、例えば満水状態でユースポイント６ａ〜６ｃの分岐管９ａ〜９ｃの弁１０ａ〜１０ｃを開き、分岐管９ａ〜９ｃから排出された水をガーゼ、フィルタ等でサンプリングし、目視検査をすることによって行うことができる。あるいは仮設管２１から排出される水を同様の方法でサンプリングし、目視検査をすることによって行うことができる。

排水工程の後、気体供給管１２に接続されたドレン管１７の弁１８を開き純水循環配管２内の水を排水してもよい。純水循環配管２の立ち上がり部２ａの高さが高い場合、空気流で水を持ち上げることが困難な場合がある。この場合、純水循環配管２の最下部に水が残存する可能性がある。第１の接続部７を純水循環配管２の最下部に設けることで、ドレン管１７から純水循環配管２内に残存した水を容易に排出することができる。なお、水が確実に排出されるように、第１の接続部７からみて純水循環配管２の両側を上り勾配としておくことが望ましい。同様に、ユースポイント６ａ〜６ｃをその近傍の純水循環配管２の最下部となる位置に設置することで、ユースポイント６ａ〜６ｃから排水することができる。ドレン管１７を純水循環配管２に直接設けると、純水供給システム１の運転中にドレン管１７の内部や分岐部に水が滞留しやすく、菌の発生や金属部からの溶出などが生じやすい。これに対して本発明では、ドレン管１７は仮設の気体供給管１２に接続されているため、フラッシングの終了後は純水循環配管２の内壁に水のよどみが生じやすい部位がなくなる。

以上の工程により純水循環配管２内の異物がほぼ除去されると、気体供給管１２を第１の接続部７から取り外し、第１の接続部７を閉止する。また、第２の端部２ｃから仮設管２１を取り外し、第２の端部２ｃと貯水槽３の純水戻りノズル３ａとの間に未設置の配管要素を設置して、純水循環配管２を完成させる。未設置の配管要素を設置する際に異物が発生する可能性があるため、ポンプ４で循環運転を行い、ユースポイント６ａ〜６ｃから異物を排出することが望ましい。これによって純水循環配管２のフラッシングが完了する。

上述のように、本実施形態は、満水工程と排水工程を繰り返し行うことで、純水循環配管２の内壁に付着した異物を排出する。ポンプ４を用いて水を流通させる場合と比べて、高速の気体流による異物の剥離効果と移送効果が得られる。ポンプ４の容量を上げて高流速で水を流通させることでも、ある程度の剥離効果と移送効果は得られるが、フラッシングの目的でポンプ４の容量を増加するのはコスト的に不利である。また、一般に純水循環配管２はユースポイント６ａ〜６ｃの下流側ではユースポイント６ａ〜６ｃの上流側より流路が絞られているため、ポンプ４の容量を上げても高速の水流が得られるとは限らない。ポンプ４の容量にもよるが、一般に純水循環配管２の内径が５０ｍｍを超えると流速が低下するため、水流だけで異物を剥離させることは困難である。さらに、水流で異物を排出する場合、フラッシング水の供給能力、排水量の制限などにより必要な流量の確保が難しいことがある。またユースポイント６ａ〜６ｃでの漏水の監視のため各ユースポイント６ａ〜６ｃに人員を配置する必要がある。これに対し本発明では、ポンプ４は純水循環配管２を満水にする目的で使用され、水流で異物を剥離させるだけの高流速を必要としないため、ポンプ４の容量は剥離効果と移送効果にほとんど影響を与えない。

一方、気体流だけで異物を排出する場合、内壁に付着した異物を剥離するのが困難な場合がある。これに対し本発明では、内壁に水分が付着しているため異物が剥離しやすくなり、また内壁に沿って移動する水分が異物を効率的に移送する。

１ 純水供給システム
２ 純水循環配管
２ａ 立ち上がり部
２ｂ 第１の端部
２ｃ 第２の端部
３ 貯水槽
４ ポンプ
５ 第１の弁
６ａ〜６ｃ ユースポイント
７ 第１の接続部
８ａ〜８ｃ 第２の接続部
９ａ〜９ｃ 分岐管
１０ａ〜１０ｃ 弁
１１ 気体供給ユニット
１２ 空気供給管
１３ タンク
１４ レギュレータ
１５ フィルタ
１６ 第２の弁
１７ ドレン管
１８ 弁
２１ 仮設管
２２ 弁

Claims (7)

1. 配管を満水にする満水工程と、満水にされた前記配管に圧縮された気体を供給して、前記配管中の水を排水する排水工程とを繰り返すことを有し、
   前記満水工程は、前記配管から空気が流出可能な状態で前記配管を満水にすることと、満水にされた前記配管内の水の流動を止めることと、を含み、
   前記排水工程は、前記配管の一部を開き前記配管内の水が流動可能な状態にすることと、水が流動可能にされた前記配管に前記気体を供給して、前記気体で前記配管内の水を排水することと、を含む、配管のフラッシング方法。
2. 前記配管の第１の端部に水を貯蔵する貯水槽が接続され、前記配管の前記貯水槽の下流にポンプが設けられ、前記ポンプの下流に第１の弁が設けられ、前記第１の弁の下流の第１の接続部に、第２の弁が設けられた気体供給管が接続され、前記第１の接続部の下流の第２の接続部に、開放可能な分岐管が接続されており、
   前記満水工程では、前記第１の弁が開けられ、前記第２の弁と前記分岐管が閉じられ、前記貯水槽に貯蔵された水が前記ポンプで前記配管に供給され、
   前記排水工程では、前記第１の弁が閉じられ、前記第２の弁と前記分岐管が開かれ、前記気体供給管に接続された気体供給手段から前記配管に前記気体が供給される、請求項１に記載の配管のフラッシング方法。
3. 前記配管は前記第１の接続部から上方に延びる立ち上がり部を有し、前記排水工程の後、前記気体供給管に接続された排水配管から前記立ち上がり部の水が排水される、請求項２に記載の配管のフラッシング方法。
4. 前記配管の前記第２の接続部の下流の第２の端部に仮設管が取り付けられ、前記満水工程では前記仮設管に取り付けられた弁が閉じられ、前記排水工程では前記弁が解放される、請求項２または３に記載の配管のフラッシング方法。
5. 最後の前記排水工程の終了後、前記仮設管を取り外し、前記第１の端部と前記第２の端部との間に配管要素を設置して、純水または超純水が循環する循環配管を完成させる、請求項４に記載の配管のフラッシング方法。
6. 前記気体供給管と前記気体供給手段は全ての前記排水工程が終わった後に取り外される、請求項２から５のいずれか１項に記載の配管のフラッシング方法。
7. 前記水は純水または超純水である、請求項１から６のいずれか１項に記載の配管のフラッシング方法。

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