化学プラントのシャッター(shatter)設計について解説します。
土建の建具の1つでしかないシャッターですが、設計する要素はほとんどないと思うでしょう。
ところが、シャッターはプラントレイアウトに関連する大きな設計要素になりえます。
シャッターの適切に動かすためには、風の影響を考えないといけなくなり、これが出入口の方向を左右します。
結果、物の動線が大きく変わるので、プラントレイアウトに影響を与えるという話です。
シャッターの構造を知らないと、この辺りの話が少しわかりにくいと思いますので、この記事で解説します。
シャッター(shatter)の構造
まずはシャッターそのものの構造を見てみましょう。
下の図のようなイメージで理解すれば良いでしょう。
ここでは電動シャッターを想定します。
シャッターは巻き取り機とシャッター本体から構成されます。
巻き取り機はモーターと軸で構成されていると思えば良いでしょう。
モーターを回して軸を回転させ、軸に巻き取られているシャッター本体を動かします。
シャッターの開閉を検知するための近接スイッチを付けて、スイッチの作動条件とモーターの作動を連動させます。
- 下げるボタンを押す → 下端の近接スイッチが作動するまでモーターを回す
- 上げるボタンを押す → 上端の近接スイッチが作動するまでモーターを回す
- 止めるボタンを押す → 任意の位置でモーターを止める
制御というほど複雑なものではありませんね。
シャッターが特定の位置に降りてくるようにするために、ガイドレールを付けます。
構造としてはこれくらい。
こうやって考えるとシンプルな構造ですね。
手動シャッターの場合は巻き取り機としてのモーターがありません。
任意の位置でシャッターを止めたり、シャッターを自動的に戻したりする機構は機械的な部品で実現します。
全開のシャッターを下ろすときには棒を使ってアナログに下ろします。
シャッター(shatter)サイズ
シャッターサイズは設計すべき要素があります。
シャッターが必要な箇所は倉庫の入口や製品室の入口などです。
これが設計要素そのものですよね。
- 運搬すべき物のサイズ（フレコン・ドラム缶など荷姿）
- 運搬手段（人力のパレッター、電動フォークリスト）
パレットに乗ったフレコンを電動フォークで運ぶ場合が最大サイズと考えて良いでしょう。
とはいえ、これらのサイズだけでシャッターのサイズが決まるわけではありません。
動線というややこしい要素が関連するからです。
動線を意識したシャッターサイズと言っても難しいでしょう。
実際には建屋の壁の大きさで取れる最大サイズとしてシャッターを選ぶことが多いです。
横方向の大きさはあまり制約がありませんが、高さ方向の制約が出てくる場面はあるでしょう。
古い工場だと3mもないくらいの低い高さの部屋にシャッターを付けるという場合があります。
こんな場所に機器を据え付けると、シャッターが邪魔になって機器を運べないというケースもあります。
風向き
シャッターの設計上は風向きをぜひとも考えたいです。
具体的には風と直面する方向にはシャッターを置かないというシンプルなもの。
シャッターを機械工学的な視点で見ると、大きな片持ち梁の状態になっています。
しかもその梁はヤング率が低く、梁とは呼べないようなもの。
ガイドレールがあると言っても固定しているわけではありません。
風圧の影響でシャッターは良く動きます。
シャッターが変形しガイドレールとこすれるように動くシャッターは、モーターの過負荷を起こす原因となります。
壊れたシャッターが開かずに、原料や製品を出せなかった。
なんて悲惨な経験をしたら、風向きは決しておろそかにできません。
搬入ルートの制約
シャッターの向きは搬入ルートと大きく関係します。
風向きを最優先にしたものの、プラントのレイアウトや搬入ルートの都合で向きを制限される場合はあるでしょう。
中にはやむをえず風と直面する方向にシャッターを置かざるを得ない場合もあります。
この場合は土建部門とよく話をしましょう。
- 昔からある鋼製のシャッターでないといけないのか
- 電動でないといけないのか
- ガードを付けることができないのか
いくつかの方法が考えられます。
このほかに、プラント建設などでシャッターを付ける場合には、設備の大きさとの関係も見ておきましょう。
大型の設備は建設中に搬入しておかないと、後でルートが狭くなってしまう場合があります。
その典型例の1つにシャッターがあります。
参考
関連記事
プラントレイアウトについて興味がある方は、以下の記事をご覧ください。
最後に
化学プラントで使うシャッターの基本的な考え方を解説しました。
電動シャッターが便利ですが、故障の原因になりやすいです。
風向きや搬入ルートなどプラント建設にも影響しますので、建設段階でよく考えたい要素です。
疎かにはできませんね。
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