JP3184922B2 - 物質及び/又は熱交換塔用の充填材 - Google Patents

物質及び/又は熱交換塔用の充填材

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】産業上の利用分野本発明は物質及び/又は
熱交換塔用の充填材に関するものである。
【0002】従来の技術従来シート状基材より成るこの
種の充填材は物質及び/又は熱交換塔用の液とガスとの
接触用媒体として蒸留塔、吸収塔および回収塔等に広く
利用されている。又、この種の充填材でシート状基材以
外で成されたものも有る。例えばシート状基材を網状基
材で成したものである。この網状基材でなしたものは性
能は非常に良いが価格が高く、使い難いものである。こ
の点シート状基材より成る充填材は性能的には劣るが価
格が安い為、使用し易い充填材として認識されている。
依って今後このシート状充填材の性能向上が望まれてい
る。この種の充填材の性能向上の為には、液とガスとの
接触効率を高める事が必要である事は周知の事である。
その為の工夫が種々成されて来ている。その1つは単位
体積当たりの充填材の容量を増やす方法である。容量を
増やす事に依り接触面積を増やそうとするものである。
しかしながらこの方法では1つの問題が生ずる。それは
圧力損失の増加と云う不具合を生ずる事である。圧力損
失の増加は物質および熱交換塔の運転に取って良い影響
を与えない事は公知である。又単に接触面積を増やして
もその表面に十分なる液およびガスの拡散がなされなけ
れば接触効率の向上は達成されない。特に液の方がガス
に比較し、その粘度、表面張力が大きく影響する為、従
来の充填材に於いてはこの液の拡散に注目して解決しよ
うとしているものが多い。
【0003】特公昭54−15554号公報にはシート
状基材表面に溝を付け液を全体に導く方法が記載されて
いるがこの考えも液の広がりのみを考慮したものであ
る。液とガスとの接触効率を高める方法とには前述のよ
うな接触面積を増やす方法と液とガスの相互の流れの関
係付ける事に依り、接触効率を高める方法が考えられ
る。それは特定の形状をシート状表面に形成する事に依
って液とガスの二相の接触面に存在する境膜を破壊する
方法である。
【0004】特公昭54−15554号公報の考え方に
は境膜破壊の考え方は含まれていない。液の拡散及び境
膜破壊の両面から捕えれば特公昭54−15554号公
報の考え方では不十分である。
【0005】課題を解決するための手段本発明者は従来
技術の欠点を克服するために幅広い研究を行った。その
結果凸形の突起をシート状基材の表面に上向き及び下向
きに千鳥状に配列する事に依り液及びガスの二相に対
し、拡散と境膜破壊を達成せしめる事ができる事を発見
した。
【0006】本発明の第1の態様は、上方から液体を下
方から気体を供給し内部にて気液を接触させることによ
り両者間における物質交換及び/又は熱交換を行なう塔
の内部に、該塔の軸線に沿って上下方向に配置されてい
る塔用充填材であって、該充填材が、塔の軸線に対し傾
斜している波形をなす複数の連続した折り目を表面に加
工されているシート状基材を互いに折り目方向が交差す
るように複数枚積層した積層板からなり、折り目が加工
されている前記シート状基材は、上方に向かって凸型と
なっており所定の間隔をおいて列状に配置された一連の
突起を複数列有しており、一つの列の一連の突起と、
じく上方に向かって凸型となっている隣接する突起列の
一連の突起とが互いに千鳥状をなすように配置されてお
り、更に、下方に向かって凸型となっており所定の間隔
をおいて列状に配置された一連の突起を複数列有してお
り、該下方に向かって凸型となっている一つの突起列の
一連の突起と、これと同じ下方に向かって凸型となって
いる隣接する突起列の一連の突起とが互いに千鳥状をな
すように配置してあり、前記上方に向かって凸型となっ
ている突起列と前記下方に向かって凸型となっている突
起列とがそれぞれ交互に配設してあり、該突起の高さが
前記シート状基材表面から垂直方向に対し2mmより高
くなく、かつ、突起の足部の幅が該突起と同方向に向か
って凸型となっている隣接する突起列の隣接する突起の
頂部間の寸法の少なくとも半分以上となっていることを
特徴とする塔用充填材に関する。この場合全部又は一部
の隣接する凸形の突起の足部は曲線、直線、屈曲線等で
接続していても良い。
【0007】また、本発明の第2の態様は、上方から液
体を下方から気体を供給し内部にて気液を接触させるこ
とにより両者間における物質交換及び/又は熱交換を行
なう塔の内部に、該塔の軸線に沿って上下方向に配置さ
れている塔用充填材であって、該充填材が、塔の軸線に
対し傾斜している波形をなす複数の連続した折り目を表
面に加工されているシート状基材を互いに折り目方向が
交差するように複数枚積層した積層板からなり、該充填
材が、塔の軸線に対し傾斜している波形をなす複数の連
続した概ね矩形断面を有する溝部を交互に表面に形成さ
れており、前記シート状基材に形成された各溝部は互い
に上下に蛇行しており、隣接する溝部の蛇行ピッチが互
いにずれていることを特徴とする塔用充填材に関する。
この場合隣接する溝部の蛇行のピッチが互いにほぼ半ピ
ッチづつずれていることが好ましい。その溝部の高さが
2mm以下である。又シート状基材が両面エンボス加工
又はプレス加工によって溝部を形成されていることが好
ましい。
【0008】液およびガスを塔内に配置された充填材中
に分配するためにシート状基材に大きさ1mm〜10m
mの任意な形状の孔を任意の間隔をおいて配置しても良
い。その孔は円、楕円、細長い形状の孔であっても良
い。
【0009】シート材基材は金属板又はプラスチック板
から構成されることができる。
【0010】本発明の突起についてより詳しく述べれ
ば、これらの突起は近接し、連続して千鳥状に配列され
ている。
【0011】突起は塔軸上部に向かい中央部が塔軸方向
に凸形となっているものと、塔軸下部に向かい中央部が
塔軸方向に凸形となった2つの方向を有する突起で形成
され、それぞれが近接し、連続して千鳥状に配列されて
いる。
【0012】突起の高さは塔軸面垂直方向に2mm以下
とする。2mm以上では段差が高くなっている突起の頂
部分にまで液が達することがなく、液の均一な分散に支
障が生じる。
【0013】1つの突起の足部の横幅は、該突起と同方
向に向かって凸型となっている隣接する突起列の隣接す
る突起の頂部間の寸法の1/2よりも大きいことを特徴
とする。突起の足部の横幅が、その下部の突起列の2つ
の突起の頂部の間隔の1/2よりも狭いと、1つの突起
からしたたり落ちる液体がそのすぐ下の突起に落ちない
ので液体の十分な横方向への広がりがなくなる。すなわ
ち液の拡散能力が減ずることとなる。好ましくは、突起
の足部の横方向の幅は、10mm以下が好ましい。同方
向を有する上部及び下部突起間は実施上は10mm以下
が好ましい。なお、ここで「突起の頂部」とは、例えば
図1に示す(a)の部分をいい、「突起の足部」とは例
えば図1に示す(b)の部分をいう。
【0014】本発明は凸形突起を塔軸上部と下部に向か
わせてそれぞれに千鳥状に配列する事に依り、液および
ガスをそれぞれにシート状表面に分散させる事を可能と
し、又凸形突起中央部で液およびガスを左右に振り分け
る際に液およびガスの接触に於いて障害となる、液境膜
およびガス境膜の破壊を促進し、気液接触の向上を計ろ
うとするものである。
【0015】本発明の充填材を充填した塔では液は塔上
部より下部へ、ガスは塔下部より上部へ流れる事を前提
とする。本発明に云う塔軸上部に向かい凸形となった突
起は液の分散を向上せしめ、塔軸下部に向かい凸形とな
った突起はガスの分散を向上せしめる役割を果す。
【0016】液に関して云えば液が塔上部より充填材シ
ート表面を伝わって下降する際上部に向かう突起に当た
り中央部の凸形に依り左右に振り分けられる。左右に振
り分けられた液は下方へ流れる。その際突起が千鳥状に
配列されている事に依り、下方へ流れた液は下部の突起
の中央部に当たり更に左右に振り分けられる。液が下方
に流れて行く間、左右の振り分けが続き液は拡散を続け
る。液の振り分けの効果を上げる為には凸形は中央部に
角度を有するものが好ましい。従来の方法でシート状基
材に水平方向に何本もの液案内溝を付けたものが有る
が、これは塔内に配置した際、水平度が必要であり、水
平度が異なると著しく液の流れが左右のどちらかに偏っ
てしまう不具合が生じる。これが今迄の問題とされてい
た。本発明に於いては凸形突起に依り液を左右に振り分
ける為、液の流れの偏りを減少せしめることが可能であ
る。
【0017】ガスに関して云えばガスが塔下部より上昇
する際下部に向かう突起に依り左右に振り分けられる。
振り分けられたガスは上部の突起に依り更に振り分けら
れ拡散を続ける。しかしながらガスの場合は液とは異な
り、充填材シート表面を沿って全て流れる訳ではなく、
ガスはシート状基材が相互に重なり合って形成する空間
を上昇するので、液の拡散とは趣を異とする。但し、ガ
スの場合、シート状表面に於いて左右に振り分けられる
事に依りガスの乱流を作り出す事が可能となる。乱流の
発生に依り液とガスとの境界に生じる境膜を破壊するこ
とが可能となる。乱流について云えば液の流れに関して
も液の左右の振り分けに於いて乱流の発生を可能とし境
膜破壊を生じさせる事ができるのである。本発明は以上
のように、上部および下部に向かう凸形突起をそれぞれ
千鳥状に配列する事に依り、液およびガスの二相につい
て拡散と境膜破壊を実現し、接触効率を向上せしめるも
のである。
【0018】本発明の基材シート材は金属板又はプラス
チック板から構成できる。
【0019】実施例 図面によって本発明を説明する。
【0020】図1は本発明の第1の態様に関するシート
状基材1の平面図である。2、2’、2”・・・は上方
向かって凸型となっており、所定の間隔をおいて配置
された一連の突起である。3、3’、3”・・・は下方
に向かって凸型となっている一連の突起である。
【0021】図2は第1の態様の隣接する凸形の突起
5,6の全部又は一部の足部を曲線7で接続したシート
状基材4の平面図である。図2においてすべての突起の
足部を曲線で接続しているが一部のみの突起の足部を接
続しても良い。勿論接続する線は曲線、直線、屈曲線で
あっても良い。
【0022】図3は第2の態様のシート状基材の斜面図
である。図3において、8はシート状基材であり、9は
手前側に突出している溝部であり、10は反対側に突出
している溝部である。
【0023】図2において、溝部8と溝部9との蛇行ピ
ッチが互いに半ピッチづつずれているが、半ピッチづつ
ずれていることは必要な要件ではない。なお、図1及び
図2の態様における各突起の頂部(a)は、角張ってい
ても丸みを帯びていてもよい。同様に図3の態様におけ
る溝部の角部分(c、d)も、角張っていても丸みを帯
びていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のシート状基材の平面図。
【図2】本発明の別の態様のシート状基材の平面図。
【図3】本発明のさらに別の態様のシート状基材の斜面
図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭55−31421(JP,U) 特公 昭40−22621(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B01J 19/30 - 19/32 B01D 3/00 - 3/42 B01D 53/18 F28F 25/08

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 上方から液体を下方から気体を供給し内
    部にて気液を接触させることにより両者間における物質
    交換及び/又は熱交換を行う塔の内部に、該塔の軸線に
    沿って上下方向に配置されている塔用充填材であって、 該充填材が、 塔の軸線に対し傾斜している波形をなす複数の連続した
    折り目を表面に加工されているシート状基材を互いに折
    り目方向が交差するように複数枚積層した積層板からな
    り、 折り目が加工されている前記シート状基材は、上方に向
    かって凸型となっており所定の間隔をおいて列状に配置
    された一連の突起を複数列有しており、一つの列の一連
    の突起と、同じく上方に向かって凸型となっている隣接
    する突起列の一連の突起とが互いに千鳥状をなすように
    配置されており、更に、下方に向かって凸型となってお
    り所定の間隔をおいて列状に配置された一連の突起を複
    数列有しており、該下方に向かって凸型となっている一
    つの突起列の一連の突起と、これと同じ下方に向かって
    凸型となっている隣接する突起列の一連の突起とが互い
    に千鳥状をなすように配置してあり、前記上方に向かっ
    凸型となっている突起列と前記下方に向かって凸型と
    なっている突起列とがそれぞれ交互に配設してあり、 該突起の高さが前記シート状基材表面から垂直方向に対
    し2mmより高くなく、かつ、突起の足部の幅が該突起
    と同方向に向かって凸型となっている隣接する突起列の
    隣接する突起の頂部間の寸法の少なくとも半分以上とな
    っていることを特徴とする塔用充填材。
  2. 【請求項2】 全部又は一部の隣接する凸型突起の足部
    は接続している請求項1記載の充填材。
  3. 【請求項3】 上方から液体を下方から気体を供給し内
    部にて気液を接触させることにより両者間における物質
    交換及び/又は熱交換を行なう塔の内部に、該塔の軸線
    に沿って上下方向に配置されている塔用充填材であっ
    て、 該充填材が、 塔の軸線に対し傾斜している波形をなす複数の連続した
    折り目を表面に加工されているシート状基材を互いに折
    り目方向が交差するように複数枚積層した積層板からな
    り、 該充填材が、 塔の軸線に対し傾斜している波形をなす複数の連続した
    概ね矩形断面を有する溝部を交互に表面に形成されてお
    り、前記シート状基材に形成された各溝部は互いに上下
    に蛇行しており、隣接する溝部の蛇行ピッチが互いにず
    れていることを特徴とする塔用充填材。
  4. 【請求項4】 液およびガスを塔内に配置された充填材
    中に分配するためにシート状基材に大きさ1mm〜10
    mmの任意な形状の孔を任意の間隔をおいて配置した請
    求項1〜3のいずれかに記載の充填材。
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WO2015151912A1 (ja) 2014-04-01 2015-10-08 株式会社Ihi 充填材の製造方法及び充填材

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