JP2008232291A - 自然発火性物質の取り扱い方法 - Google Patents

Abstract

【課題】バルブから配管内への空気の漏れ込みを防止して自然発火性物質を安全に取り扱うことができる自然発火性物質の取り扱い方法、およびこれに用いるバルブ装置を提供する。
【解決手段】自然発火性物質が収容された容器への配管４４に設けられたバルブ装置１０を減圧状態で作動させるにあたり、当該バルブ装置１０の少なくともグランド部２７の周囲をシールボックス１２で気密に囲み、このシールボックス内に窒素ガスを導入して、シールボックス１２内の空気を窒素ガスで置換して、バルブ装置１０から配管４４内への空気の混入を防止する。
【選択図】図１

Description

本発明は、有機金属化合物などの自然発火性物質の安全な取り扱い方法、およびこれに使用するバルブ装置に関する。

一般に、自然発火性物質は、空気と触れると発火し爆発の危険性があるため、わずかな空気の混入も許されない。従って、自然発火性物質の製造ラインでは、運転前に系内の真空度を確認し、空気の漏れ込み、とくに配管系に介在させるボール弁などのバルブのグランド部からの空気の漏れ込みがないことを確認している。このような確認は、通常はバルブを開状態か閉状態にホールドして行う。

特許文献１には、バルブ構造体の運動部分をシールするパッキンあるいは固定連結部をシールするガスケットなどのシールの材料に、フッ素系樹脂、カーボン繊維、カーボンブラックの混合を用いた成形品を採用し、バルブ、とくにボールバルブの耐クリープ性およびシール性能を向上させることが開示されている。
特開２００６−２５８２２２号公報

前記した自然発火性物質の製造ラインでは、気密状態に保持された反応容器で反応物を加熱し、ついで温度を下げる場合に、容器内が減圧状態になる。それを防ぐために、反応容器内にアルゴンガスなどの不活性ガスを導入している。アルゴンガスなどの不活性ガス導入のための配管には、当然のことながら開閉バルブが設けられている。このバルブは減圧状態で操作されるため、バルブのグランド部からの空気の漏れ込みが問題となる。
すなわち、配管内が減圧状態で操作するバルブについては、真空度の高さによっても異なるが、数秒間の開閉動作中にグランド部から微量の空気が漏れ込むことがある。たとえば、配管内を−７６０ｍｍＨｇにしたとき、閉状態から２秒間で開にし、直ちに２秒間で閉にしたときでも最大で１７．２ｃｃの漏れ込みがあった。また、実際の操業に近い−２９４ｍｍＨｇのときでは、同一の操作条件で最大８．４ｃｃの漏れ込みがあった。この程度の微量の空気の漏れ込みは、全閉時または全開時に行う従来の漏れチェック方法では発見することが難しい。

また、特許文献１のバルブでは、ボールとハウジングの間のシール性が向上するだけである。そのため、遮断操作したときの管路内の漏れを防止することができるとしても、ボールを外部から回動操作する弁棒とハウジングの間をシールするグランド部のシール性は不充分であり、減圧下で操作する環境での空気の漏れ込みを充分に防止できない。

本発明は、バルブから配管内への空気の漏れ込みを防止して自然発火性物質を安全に取り扱うことができる自然発火性物質の取り扱い方法、およびこれに用いるバルブ装置を提供することを技術課題としている

本発明に係る自然発火性物質の取り扱い方法は、自然発火性物質が収容された容器への配管に設けられたバルブを減圧状態で作動させるにあたり、当該バルブの少なくともグランド部の周囲を不活性ガスで置換して、バルブから配管内への空気の混入を防止することを特徴とする。
前記配管は、減圧状態になった前記自然発火性物質の収容容器へ圧力調整用の不活性ガスを送るための配管である。ただし、配管はこれに限定されるものではない。
本発明において、前記バルブの少なくともグランド部はシールボックスで気密に囲まれており、このシールボックス内に不活性ガスを導入して、グランド部の周囲を不活性ガスで置換するのがよい。
前記不活性ガスは、不活性ガス供給管からシールボックス内に導入され排出管から排出されるのがよく、好ましくは、少なくともバルブを減圧状態で作動させるときに前記不活性ガスがシールボックス内に導入される。

本発明のバルブ装置は、配管内が減圧状態で作動するものであって、ハウジングと、このハウジング内に収容される弁体と、この弁体を外部から操作するための弁棒と、前記ハウジングと弁棒との間に介在されるグランド部と、少なくともこのグランド部を気密に囲むように前記ハウジングの外側に配置されるシールボックスと、このシールボックス内に不活性ガスを供給してシールボックス内を不活性ガスで置換するための不活性ガス供給手段とを備える。
このようなバルブ装置では、シールボックス内を不活性ガスが流れるように、前記不活性ガス供給手段と共に、内部の不活性ガスを排出する排出手段が設けられているのが好ましい。
なお、不活性ガスとしては、窒素ガス、アルゴンガスなどが使用可能である。その他、有機金属化合物との反応性が無い水素ガス等が使用可能である。

本発明の取り扱い方法およびバルブ装置によれば、バルブの少なくともグランド部の周囲を不活性ガスで置換して、バルブから配管内への空気の混入を防止するので、減圧状態の配管内に外部の空気が漏れ込むおそれがなく、従って自然発火性物質を安全に取り扱うことができるという効果がある。

以下、図面を参照しながら本発明の一実施形態を説明する。図１は本発明の一実施形態に係る自然発火性物質の取り扱い方法を示す説明図、図２および図３はそれぞれバルブ装置の一実施形態を示す断面図および組立前の一部断面正面図である。

図１に示す配管４４は、自然発火性物質を製造する反応容器（図示せず）にアルゴンガスを供給するためのものである。アルゴンガスは反応容器内の圧力調整のために使用され、反応容器内が減圧状態になったときに反応容器内に導入される。

配管４４には、アルゴンガスの供給を制御するための開閉弁としてバルブ装置１０が取り付けられている。このバルブ装置１０は、少なくともグランド部２７がシールボックス１２で気密に囲まれている。シールボックス１２には、窒素ガス供給管３６および排出管３７が接続されている。供給管３６は一端が窒素ガスボンベ４５に接続されている。窒素ガス供給管３６には電磁弁などの開閉弁４６を設け、この開閉弁４６を操作することにより、窒素ガスをシールボックス１２内に供給し、排出管３７から排出して、シールボックス１２内を窒素ガスが流れるようにしている。

従って、シールボックス１２内のグランド部２７の周囲は、空気が窒素ガスで置換されている。そのため、グランド部２７から減圧状態の配管４４内に窒素ガスが混入しても、自然発火性物質の安全性に影響はない。また、シールボックス１２内は窒素ガスが流れ、陽圧状態にあるので、バルブ装置１０の駆動軸３８とシールボックス１２との間（矢印Ａで示す）から空気がシールボックス１２内に混入するのを防止することができる。

窒素ガスは、常時、窒素ガス供給管３６からシールボックス１２内に導入し排出管３７から排出するようにしてもよいが、好ましくは配管４４内が減圧状態のときに導入するのがよく、特にバルブ装置１０を減圧状態で作動させるときに窒素ガスをシールボックス１２内に導入するのがよい。

バルブ装置１０は、図２に示すように、ボールバルブ１１と、このボールバルブに気密状態で取り付けたシールボックス１２と、ボールバルブの開閉操作をするアクチュエータ１３とを備えている。この実施形態では、ボールバルブ１１は、左右に貫通する円筒状の中空部１４を有するボディ（センターボディ）１５と、このボディ１５の両側に気密に取り付けられるフランジ１６と、ボディ１５の中空部１４内に回動自在に収容されるボール１７（弁体）と、このボール１７を回動操作するためのステム１８（弁棒）とを備えたものである。ボール１７には、ステム１８の下端と係合する係合溝１７ａが形成され、さらにステム１８と直角方向に貫通孔１７ｂが形成されている。

ボディ１５と左右のフランジ１６とは、ボルト１９とナット２０によって一体に締結され（図３参照）、全体としてハウジングを構成している。フランジ１６の内面には配管４４と連結するための配管用雌ネジ２１が形成されている。符号２２はボディ１５とフランジ１６の間をシールするＯリングなどのフランジシールである。ボディ１５の中空部１４の開口近辺には、ボール１７の表面と摺接する環状のシート２３（弁座）が設けられている。

図３に示すように、ボディ１５の上部には、ステムパッキン２４およびグランド（グランドパッキン）２５を収容するパッキンボア２６が形成され、グランド部２７となっている。パッキンボアと中空部１４とは、ステム１８の大径部１８ａと嵌合して回動自在に支持するベアリング孔２８によって連通している。ステムパッキン２４は、それぞれ断面三角形のリングからなる上部パッキン２４ａと下部パッキン２４ｂの２個のパッキンから構成されている。グランド２５は繊維を編み上げて構成される断面矩形状のリングあるいは紐である。図３において、符号２９はグランド２５を押さえるステムスプリングであり、２９ａはパッキンサポートであり、符号３０はステム１８に形成された雄ネジと螺合するステムナットである。

前記シールボックス１２は、一方の面（図３の下面）が開口した箱状の形態を有し、ボルト１９とナット２０によってフランジ１６に固定される左右の支持壁３１、３２と、それらの支持壁の自由端同士を連結する天板３３と、前後を塞ぐ前後壁３４とからなる。ただしシールボックス１２は、円筒状など、他の形態であってもよい。前後壁３４は支持壁３１、３２より下方に突出している。支持壁３１、３２および前後壁３４の下部はそれぞれフランジ１６およびボディ１５の外表面に対してシート状のシール材を介して密接している。

図２に示すように、一方の支持壁３１には窒素ガス供給管３６が連結され、他方の支持壁３２には排出管３７が設けられている。天板３３には、ステム１８あるいはステムに連結される駆動軸３８を貫通させる貫通孔３９が形成されている。貫通孔３９と駆動軸３８との間には、Ｏリングなどのシール材が介在されている。天板３３から突出している駆動軸３８の端部は、前述のアクチュエータ１３に連結されている。アクチュエータ１３としては、例えば、空気シリンダ４０などで駆動されるラック４１と、駆動軸３８に取り付けたピニオン４２とからなるラック・ピニオンタイプのロータリアクチュエータが挙げられる。空気シリンダ４０は電磁弁４３を介して電気的に遠隔操作される。なお、駆動軸３８とステム１８とを着脱自在とし、点検のためにシールボックス１２の天板３３を開閉自在に構成するのが好ましい。

グランド２５やステムパッキン２４のシール圧は、ステムナット３０の締め込みの程度によって調整できる。しかしシール圧を高くするために強く締め込むと、ステム１８を回動させることができなくなるので、ある程度の緩みが必要である。したがって図２のバルブ装置１０では、グランド部２７に、内外の差圧で矢印Ｐ方向にシールボックス１２から微量の窒素ガスが流れ込むおそれがある。しかし不活性ガスであるので、配管４４に流れても安全である。

さらにシールボックス１２内は大気圧より圧力が高いため、外部に不活性ガスが漏れるとしても、シールボックス１２内に空気が漏れ込むことはない。そのため、シールボックス１２内の不活性ガスに空気が混入するおそれがなく、安全である。

バルブ装置１０による配管４４の遮断／連通の切り換え操作は、従来のボールバルブと同様である。すなわち、図２のように、ボール１７の貫通孔１７ｂの軸心が左右のフランジ１６を結ぶ軸心と一致している状態では、配管４４が連通している。この状態からアクチュエータ１３を作動させてステム１８を軸心回りに９０°回動させると、図２に二点鎖線で示すように、貫通孔１７ｂの開口部がボディ１５の内面と対向し、開口部がない球面がシート２３と対向するので、配管４４の連通が遮断される。また、アクチュエータ１３によりステム１８を逆向きに回動させることにより、配管４４を連通させることができる。

このバルブ装置１０では、シールボックス１２内にあらかじめ窒素ガスを充填しておくが、ボールバルブ１１の開閉操作に伴い、微量の窒素ガスが配管４４内に洩れ込む。そのため、たとえばアクチュエータ１３を駆動する電磁弁４３を操作開始直前から少なくとも操作終了まで、窒素ガス供給管３６と不活性ガスのガスボンベ４５との途中に介在させた電磁弁４６を操作するなどにより、ボールバルブ１１の開閉操作のたびに供給管３６から窒素ガスを供給するのが好ましい。

前記実施形態では、遮断／連通を切り換えるオン／オフ・タイプのボールバルブ１１を採用しているが、流量調節用のボールバルブや、１本の配管と、他の２本の配管の接続を切り換える３方弁など、他のタイプのボールバルブに使用することもできる。また、左右にフランジを有する３ピースタイプのボールバルブを採用しているが、一方あるいは両方のフランジがボディと一体になった２ピースタイプあるいは１ピースタイプのボールバルブも使用しうる。さらにボールバルブのほか、スルースバルブ、バタフライバルブ、玉型弁など、開閉形式が異なるバルブも使用することができる。

また、前記実施形態では、アクチュエータ１３をシールボックス１２の外部に配置しており、駆動軸３８がシールボックス１２を貫通しているが、アクチュエータ１３をシールボックス１２内に収容することもできる。さらに電磁弁４３も一緒に収容することができる。その場合はシールボックス１２を貫通するのは電磁弁４３に電力を供給する電線および空気シリンダ４０に空気を供給する空気配管だけであるので、シールが容易である。アクチュエータ１３としては、空気駆動のもののほか、モータ駆動、ソレノイドアクチュエータなどの電気駆動のものなど、種々のアクチュエータを利用することができる。

本発明の一実施形態に係る自然発火性物質の取り扱い方法を示す説明図である。 本発明のバルブ装置の一実施形態を示す断面図である。 そのバルブ装置の組立前の一部断面正面図である。

符号の説明

１０：バルブ装置、１１：ボールバルブ、１２：シールボックス、１３：アクチュエータ、１４：中空部、１５：ボディ、１６：フランジ、１７：ボール、１７ａ：係合溝、１７ｂ：貫通孔、１８：ステム、１８ａ：大径部、１９：ボルト、２０：ナット、２１：配管用雌ネジ、２２：フランジシール、２３：シート、２４：ステムパッキン、２４ａ：上部パッキン、２４ｂ：下部パッキン、２５：グランド、２６：パッキンボア、２７：グランド部、２８：ベアリング孔、２９：ステムスプリング、２９ａ：パッキンサポート、３０：ステムナット、３１、３２：支持壁、３３：天板、３４：前後壁、３６：窒素ガス供給管（不活性ガス供給管）、３７：窒素ガス排出管（不活性ガス排出管）、３８：駆動軸、３９：貫通孔、４０：空気シリンダ、４１：ラック、４２：ピニオン、４３：電磁弁、４４：配管

Claims (7)

1. 自然発火性物質が収容された容器への配管に設けられたバルブを減圧状態で作動させるにあたり、当該バルブの少なくともグランド部の周囲を不活性ガスで置換して、バルブから配管内への空気の混入を防止することを特徴とする、自然発火性物質の取り扱い方法。
2. 前記配管が、減圧状態になった前記自然発火性物質の収容容器へ圧力調整用不活性ガスを送るための配管である請求項１に記載の取り扱い方法。
3. 前記バルブの少なくともグランド部がシールボックスで気密に囲まれており、このシールボックス内に不活性ガスを導入して、グランド部の周囲を不活性ガスで置換する請求項１または２に記載の取り扱い方法。
4. 前記不活性ガスは、不活性ガス供給管からシールボックス内に導入され排出管から排出される請求項１〜３のいずれかに記載の取り扱い方法。
5. 前記不活性ガスは、少なくともバルブを減圧状態で作動させるときに前記シールボックス内に導入される請求項１〜４のいずれかに記載の取り扱い方法。
6. 配管内が減圧状態で作動するバルブ装置であって、
   ハウジングと、このハウジング内に収容される弁体と、この弁体を外部から操作するための弁棒と、前記ハウジングと弁棒との間に介在されるグランド部と、少なくともこのグランド部を気密に囲むように前記ハウジングの外側に配置されるシールボックスと、このシールボックス内に不活性ガスを供給してシールボックス内を不活性ガスで置換するための不活性ガス供給手段とを備えたことを特徴とするバルブ装置。
7. シールボックスには、不活性ガスを排出する排出手段が設けられている請求項６記載のバルブ装置。

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