JPH03127624A - バッチ式プラント - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】 本発明は化学品を製造するためのプラントに関し、詳し
くは多品種少量生産に適した多目的バッチ式プラントに
関する。 【従来の技術） 近年消費者ニーズの多様化等に伴ない、化学工業は多品
種少量生産への対応を迫られている。また商品の寿命は
ますます短くなり、製造設備の耐用年数を下回るように
なりつつある。このような状況下では製造設備の建設時
には予定していなかった商品を作らねばならなくなり、
原材料の設定量や操作条件の変更による品種切換のみな
らず、使用する機器やその使用順序までを変更せざるを
えなくなることがある。 ところが、配管や、反応槽に代表される処理槽等はとん
どの機器が固定された従来の化学プラントにおいて多品
種化、多目的化を図ろうとすると、配管やバルブの数が
大幅に増え、系統が錯綜してしまい、制御システムも複
雑になる。 このような状況に対応するために、例えば、雑誌「化学
経済Ｊ　　（１９８６年３月号、３２〜４１ベージ、ｒ
２１世紀型化学工場」信性、高橋著）にあるようなパイ
プレス化学工場の概念が提唱されており、さらには、特
開昭６２−１４４７４５にあるような無人搬送台車に搭
載された反応容器等の処理槽自体が自在に移動して、回
分生産を自動的にかつ能率良く行う考えが提唱されてい
る。 〔発明が解決しようとする課題］ 上記提案においては、反応槽が自走できるため配管が錯
綜することがなく、プラントにある程度柔軟性を持たせ
ることができるが、反応槽等の処理槽以外の設備、例え
ば原料供給手段、反応等の処理に必要な撹拌手段、処理
済物払い出し手段、処理槽の洗浄手段等が建設時に固定
され、その後は容易に移設することができないため、設
備の変更、撤去等は依然として困難であり、また操作順
序の変更によって、反応槽がプラント内を迷走するよう
なことが起きる。 本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、より
柔軟で、多様なニーズに容易に対応できるバッチ式プラ
ントを提供することを目的とする。 〔課題を解決するための手段〕 本発明は、処理槽および該処理槽に付帯する自走手段を
有する処理槽ユニットと、製品の製造に必要な各単位操
作手段がそれぞれまとめられたモジュールとからなり、
該モジュールは移設可能に設置され、該処理槽および該
モジュールはそれぞれ互いに係合する配管接続手段を有
することを特徴とするバッチ式プラントである。 製造しようとする製品が決まると、それに対応して必要
な単位操作が決まり、プロセスフローがきまる。ここで
いう単位操作は、流体あるいは固体輸送、攪拌、混合、
加熱、冷却、濾過、破砕、蒸発等の操作の他に洗浄など
も含み、従来バッチ式プラントで行われている全ての操
作を含む。 従来はこれらの操作をパイプ等で繋がれた一連のネット
ワークをなす固定設備で行っていたが、本発明において
は各単位操作をそれぞれ独立させ、各操作に必要な機器
をまとめてモジュール化する。 処理槽ユニットは自走手段、例えば自走式搬送機を固定
的あるいは分離可能に有し、必要に応じた場所に移動で
きる。 ここで例として、原料供給、攪拌（反応）、製品払い出
し、洗浄の各操作から成るプロセスを挙げて説明する。 第１図に示すように、このバッチ式プラントの規範構成
は原料供給モジュールＡ、攪拌モジュールＢ、製品払い
出しモジュールＣ１洗浄モジュールＤおよび処理槽ユニ
ットＲである。ただし第１図は概念図であって、必ずし
も寸法や位置は正確には示していない。 モジュールＡは原料タンク１１．バルブ１２、配管１３
、配管接続手段１４、およびマニピュレータ１５を備え
る。ユニットＲは反応槽１、自走式搬送機２、配管接続
手段４を有する。処理槽ユニットＲはモジュールＡの下
（あるいは横）まで自走し、配管接続手段４および１４
が結合することにより、反応槽ユニットＲとモジュール
Ａとが連結される。配管接続手段は容易にあるいは自動
的に配管を接続できる物であれば良いが、次に述べるよ
うなガス封印式（またはガス圧入による密封式）パイプ
カブラが代表的でありかつ好ましい。 そのパイプカブラは、接続されるべき２つの配管の先端
部を互いに異なる径の管とし、小径管を大径管の内側に
挿入し、両者の間に環状の中空弾性シール材を配し、こ
の中空部にガスを圧入することによってこのシール材を
膨らませて小径管と大径管の間を密封するというもので
ある。ガスを抜けばシール材がしぼむため、接続は容易
に解除できる。このバイブカブラによれば、シール材膨
張によりシールと大径小径両管の芯合せとが一挙に行わ
れ得るので、フランジ等に比べて位置合せの精度が低く
てすみ、接続もはるかに容易である。シール材には浮環
状のゴム等を用いれば良く、またこれは小径管の外側、
大径管の内側の何れに設けてもよい、ガスを送り込むに
は、例えばパイプをシール材に接続しておき、そこから
圧縮空気をシール材に送れば良い。 また処理槽ユニット側あるいは各モジュール側の配管接
続手段には、接続のための昇降手段またはスライド手段
が設けられる。 このようなモジュールは床面に移設可能に設置される。 すなわちボルト・ナツト等で止める程度の固定方法で設
置される。 モジュールの移設をより容易にするためには、モジュー
ルの要素を一つの支持手段内にまとめるとよい０例えば
各要素を一つのベース上に固定したり、一つのフレーム
内に固定すれば良い、さらにこの支持手段の外形寸法が
、ある定められた標準寸法あるいはその整数倍であると
、各モジュールのレイアウトが容易となり、モジュール
の交換も容易に行えるため好ましい、外形寸法すなわち
縦、横、高さのうちの全てを標準化しても良いし、ある
いは高さのみ例えば２．５ｍに標準化しても良い。 また複数のモジュールで共通して必要となる圧縮空気や
工業用水、電気配線、情報伝達手段等（モジュールＡ％
Ｂ％Ｃ，Ｄでそれぞれ１０゜２０．３０．４０に示す）
は各支持体の同じ位置に設け、各モジュール間で接続し
てもよい。 各モジュール、処理槽ユニットには必要に応じて電気、
計装、制御系が備えられるが、これらを統合し、バッチ
式プラント内の各機器を円滑に制御するためのコントロ
ーラも上記支持体に備えつけ、モジュールとしても良い
。 各モジュールのレイア、ウドは如何なる形態であっても
良い、第２図にその例（平面図）を示すがモジュールを
上下方向に多層に設けることもできる。第２図中Ｅはコ
ントローラを備えたコントロールモジ−ニールである。 同図（Ｃ）に示したのは、反応槽の洗浄モジュールを持
たない複数の製造ライン（ＡＢＣとＡ’　Ｂ’　Ｃ’　
）と、これらに共通して設けられた１つの洗浄モジュー
ルＤおよびコントロールモジュールＥからなるバッチ式
プラントである。多数のラインや処理槽ユニットがあっ
ても洗浄モジュールはその数に合せる必要はなく、この
例はそのような場合に有効である。なお複数のラインは
それを構成するモジュールの種類や個数が互いに異なっ
ても良い。 さて、第１図に戻って、反応槽ｌには駆動手段を持たな
い撹拌手段５が設けられ、攪拌モジュールＢには撹拌手
段５を駆動するための駆動手段２１が設けられている。 ２２は駆動手段２１を動かして反応槽に近づけるための
移動手段であるリフトである。このリフトは、反応槽側
が昇降あるいはスライドする場合には必要ない。 駆動手段２１の駆動力を撹拌手段５に伝達するには磁力
や物理的クラッチが利用できる０例えば、駆動手段２１
の駆動力伝達部２３、および撹拌手段の駆動力伝達部９
を磁石付き円板とし、両者を近接させて駆動手段に設け
られた電動機を回せば撹拌手段を回転させることができ
る。磁石付き円板をクラッチに替えてもよい、その場合
は両クラッチが物理的に接触する必要がある。 モジュールＡにおいて各種原料の供給を受け、モジュー
ルＢで攪拌されて内容物が反応を終えた後、処理槽ユニ
ットＲは製品払い出しモジュールＣへと移動する。ここ
で配管接続手段１４と同じ構成の配管接続手段６と、配
管接続手段４と同じ構成の配管接続手段３６がモジュー
ルＡのときと同じように接続され、反応槽１内の製品は
バルブ７および配管８、配管接続手段６および３６、配
管３３を経て製品貯蔵タンク３１に移される。 最後に、内容物を排出した処理槽ユニットは洗浄モジュ
ールＤのところへ自走していく、ここで配管接続手段１
４と同じ構成の配管接続手段４４と配管接続手段４が接
続され、配管接続手段４と同じ構成の配管接続手段４６
と配管接続手段６とが接続される。その後洗浄液が洗浄
液タンク４１からバルブ４２．配管４３．配管接続手段
４４および４を経て反応槽１に供給され、槽内が洗浄さ
れ、洗浄済液はバルブ７、配管８、配管接続手段６およ
び４６、配管４７を経て排液タンク４５へと流れ出る。 洗浄液を処理槽内に供給する際、必要に応じて高圧回転
シャワーヘッドなどを用いてもよい。 以上で図１に示したラインの全工程が終る。 ここで本発明の洗浄モジュールの効用について詳述する
。現在の固定型従来プラントでは、長くて曲折した配管
が避は難いことから、例えば徹底した殺菌などを要する
汚染（コンタミネーション）をなくす（その場での清浄
化：　ｃｌｅａｎｉｎｇ　１ｎｐｌａｃｅ　）のは困難
であり、そのため必要の都度、容器、配管等を洗浄しや
すいよう分解する手間をかけるのが通例であったが、本
発明によればもともとパイプ類を極力なくした自走式の
種類を、清浄化設備あるいは機器、また特に排出物処理
をも完備したモジュールを備えた専用ヤードに集めて細
部まで行き届く完全な洗浄が可能となる点、飛躍的な進
歩である。 本発明のバッチ式プラントは複数の、さらには複数種類
の処理槽ユニットを有することができる。特にこのよう
な場合には、必要に応じて迅速に処理槽ユニットを用意
できるように、処理槽ユニットを自動倉庫に一括管理し
ておくとよい、立体的な自動倉庫を用いると、床面積を
削減することができるのでさらに好ましい。 ここでいう自動倉庫は、単に処理槽の集積保管場所でな
く、これらの待機ヤードとして中央コンピュータ等の指
示事項を受取り、実働時に備える機能のほうがより重要
である。 〔実施例〕 実施例１ 次のような基本構成のバッチ式プラント試験装置を製作
した。各モジュールのレイアウトは第２図（ａ）のよう
にした。 Ａ、原料供給モジュール： ３５Ｉ２タンク マニピュレータ ガス封印（又はガス 圧密封）弐カブラ コントローラ Ｂ、攪拌モジュール： 攪拌動力部 コントローラ Ｃ３製品払い出しモジュール： ガス封印式カブラ タンクからの 配管に各１ 製品タンク コントローラ Ｄ、洗浄モジュール： ガス封印式カブラ 洗浄水タンク 排液タンク 洗浄水ポンプ タンクへの 配管にｌ 洗浄水タンクから の配管、排液タン クへの配管に各１ コントローラ　　　　　　　　　　　　ＩＥ、コントロ
ールモジュール： ファクトリ−コンピュータ　　　　　ＩＲ１処理槽ユニ
ット： ガス封印式カブラ　　　　　　排液用ｌ、受は入れ用３ 反応槽　　　　　　　　　　　　　　２自走式搬送機　
　　　　　　　　　　ｌモジュールＡのマニピュレータ
１５はカブラ１４をカブラ４に装着するための移動手段
である。 上記装置を用い、先ず自走式搬送機により反応槽をモジ
ュールＡまで移動させ、そこで反応槽に３種類の原料を
仕込み、次にこれをモジュールＢまで移動させて攪拌操
作を行い、さらにそれをモジュールＣまで移動させて槽
内の製品を払い出し、続いてモジュールＤにて洗浄水流
により反応槽内を洗浄した。各モジュールと反応槽との
カブラによる管接続、攪拌モジュールＢにおける動力の
伝達とも良好に行えた。 〔発明の効果Ｊ 本発明は次のような効果を有する。 個々の場合の目的に応じて本発明のバッチ式プラントを
建設又は改造するには必要なモジュールを配置するだけ
でよいので、プラント建設の工期が短縮でき、新規製品
の市場参入が早くできる。 また、中規模試験装置としても使用でき、新規製品の開
発にも使用できる。更に、プラント改造の際、必要最小
限の部分だけを追加変更し、既存のモジュールとの組合
せを変更することにより、新しいプロセスに対応する設
備を作成できるので、安価に工場を建設できる。変更の
回数が多ければ多いほど従来の固定式プラント建設法と
比較してコストを下げることができる。 本発明では自由にモジュール配置できるので土地の形状
の制約を受けずに有効に土地を活用できる。更に垂直方
向にモジュールを積み重ねることもできるので、土地コ
ストを抑えることができる。 制御システムも他の装置のモジュールと同様に独立分散
できるので、大型コンピュータによる集中制御を避は小
型コンピュータで分散制御を可能としてコストを下げる
ことができる。また工程の変更にも対応しやすい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のプラントの一例を示す概念図、第２図
は本発明におけるモジュールの組合せ例を示す概念図で
ある。 Ａ：原料供給モジュール Ｂ：攪拌モジュール Ｃ：製品払い出しモジュール Ｄ：洗浄モジュール Ｅ：コントロールモジュール Ｒ：処理槽ユニット ｌ：処理１　　　　　　　２：自走式搬送機４、３６．
４６　：配管接続手段　５：撹拌手段６、１４．４４　
：配管接続手段 ７、１２．４２　：バルブ ８、１３．３３．４３．４７　：配管 ９：撹拌手段の駆動力伝達部 ＋０．２０．３０，４０　　：コモンユーティリティｌ
ｌ：タンク　　　　　　　１５：マニビュレータ２１：
駆動手段　　　　　　２２：リフト２３：駆動手段の駆
動力伝達部

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、処理槽および該処理槽に付帯する自走手段を有する
   処理槽ユニットと、製品の製造に必要な各単位操作手段
   がそれぞれまとめられたモジュールとからなり、該モジ
   ュールは移設可能に設置され、該処理槽および該モジュ
   ールはそれぞれ互いに係合する配管接続手段を有するこ
   とを特徴とするバッチ式プラント。 ２、前記モジュールはそれぞれ前記単位操作手段が一つ
   の支持手段内にまとめられてなり、その支持手段の外形
   寸法が、定められた標準寸法またはその整数倍の寸法で
   あることを特徴とする請求項１に記載のバッチ式プラン
   ト。 ３、前記処理槽を複数個有し、該処理槽を洗浄する洗浄
   手段を持たない複数の製造ラインを有し、２以上の製造
   ラインに共通して該洗浄手段を備える洗浄モジュールが
   設けられてなる請求項１に記載のバッチ式プラント。 ４、駆動手段を持たない攪拌手段を備えた前記処理槽を
   有し、前記モジュールのうちの少なくとも一つが該撹拌
   手段を駆動する駆動手段を備えることを特徴とする請求
   項１に記載のバッチ式プラント。 ５、複数の前記処理槽を有し、該処理槽を保管する自動
   倉庫を備える請求項１に記載のバッチ式プラント。