JP3445547B2 - 半径流吸着容器及びその組み立て方法 - Google Patents

半径流吸着容器及びその組み立て方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半径流吸着容器に関
し、更に詳しくは円筒状のシェル内部に吸着剤粒子を含
む互いに同心配置された複数の透過性スクリーンを有す
る半径流吸着容器に関する。また、本発明は半径流吸着
容器の組み立て方法、極低温空気分離プラント、格納ス
クリーンの製造方法、及びスクリーンにも関する。
【０００２】
【従来の技術】半径流吸着容器は、極低温空気分離プラ
ントに於けるフロントエンド浄化システムとして、極低
温分離ユニットに空気流を供給する前に、供給空気流か
ら汚染物質を除去するのに使用される。上記のような浄
化システムについては、ケミカルエンジニアリングプロ
グレス（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
Ｐｒｏｇｒｅｓｓ）、１９９１年８月、に於いて、Ｆ．
Ｇ．Ｋｅｒｒｙが「空気分離プラントのフロントエン
ド、冷却に関する事実（Ｆｒｏｎｔ−Ｅｎｄｓ ｆｏｒ
Ａｉｒ Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ Ｐｌａｎｔｓ−Ｔｈ
ｅ Ｃｏｌｄ Ｆａｃｔｓ）」と題する記事で議論され
ている。また、Ｍ．Ｇｒｅｎｉｅｒ、 Ｊ．Ｙ．Ｌｅｈ
ｍａｎ、Ｐ．Ｐｅｔｉｔ、 Ｄ．Ｖ．Ｅｙｒｅらによ
り、アメリカ機械工学技術者協会（１９８４）の極低温
プロセス及び装置、図書番号Ｇ００２８３、「空気分離
ユニットの吸着浄化（Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ Ｐｕｒｉ
ｆｉｃａｔｉｏｎ Ｆｏｒ Ａｉｒ Ｓｅｐａｒａｔｉ
ｏｎ Ｕｎｉｔｓ）」と題する論文で、空気分離プラン
トに於ける吸着容器の使用について議論されている。ま
た、空気分離及び半径流吸着器の使用についての別の議
論が、Ｕｌｒｉｃｈ ｖｏｎ Ｇｅｍｍｉｎｇｅｎ博士
が、Ｌｉｎｄｅ ＡＧ社の科学技術レポート（１９９
４）に、「空気分離プラントにおける吸着乾燥機の設計
（Ｄｅｓｉｇｎｓ ｏｆ Ａｄｓｏｒｐｔｉｖｅ Ｄｒ
ｙｅｒｓ ｉｎ Ａｉｒ Ｓｅｐａｒａｔｇｉｏｎ Ｐ
ｌａｎｔｓ）」と題する論文でなされている。
【０００３】温度変動吸着（Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
Ｓｗｉｎｇ Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ：ＴＳＡ）サイクル
で使用される半径流吸着容器の構成に於ける主たる課題
は、吸収剤粒子を壊さず或いは摩滅させることなしに、
差動熱膨張及び収縮（周期的温度変動に起因するもの）
に耐えることができる安価で信頼性のある格納スクリー
ンを構成する点にある。この課題は温度変動が増加した
とき、及び二以上の吸着剤層を利用するときには更に困
難なものとなる。
【０００４】ＴＳＡサイクルに使用する半径流吸着容器
の構成に関しては、一般に４種の構成が用いられる。こ
れら構成はそれぞれ、ＴＳＡサイクルの大きな温度変動
によって起こる差動熱膨張及び収縮を吸収するため、軸
線方向又は半径方向の何れかに柔軟な格納スクリーンを
使用している。米国特許第４，５４１，８５１号明細書
は、同心配置された二つの吸着剤層と、三つの透過性格
納スクリーンとを有する容器を開示している。内側及び
外側スクリーンは軸線方向には柔軟であるが、半径方向
には硬直である。中間スクリーンは軸線方向に硬直であ
るが、半径方向には柔軟である。これら三つのスクリー
ン全ては、それらの上端部で容器のシェルと互いに固定
連結されている。内側及び外側スクリーンの下端部は、
中間スクリーンの下端部と互いに固定連結されている。
三つのスクリーンからなる組立体は、これらスクリーン
及び吸着材料の重量が中間スクリーンによって支持され
るように容器内に、その頂部ヘッドから懸架されてい
る。
【０００５】熱パルスが吸着剤ベッドを通過、移動する
と、スクリーンは交互に加熱及び冷却される。中間スク
リーンは軸線方向に膨張、収縮し、吸着剤を軸線方向に
交互に圧搾、解放する。内側及び外側スクリーンは軸線
方向に柔軟であるから、それらの軸線方向移動は中間ス
クリーンの移動に追随する。内側及び外側スクリーンは
半径方向に膨張及び収縮し、吸着剤ベッドを半径方向に
交互に圧搾、解放する。中間スクリーンは半径方向に柔
軟であるから、吸着剤ベッドと共に半径方向に移動し、
その結果、非常に僅かではあるが、吸着剤ベッドに半径
方向の圧搾力を付加する。
【０００６】この構成では、内側及び外側スクリーンに
比較的大きな熱的歪み（及びそれに付随する熱応力）を
生じせしめ、スクリーンの比較的大きな軸線方向移動
（これにより吸着剤とスクリーンとの間に摩耗が生ず
る）を生じせしめ、吸着剤に作用する比較的大きな軸線
方向圧搾力を発生し、本質的に吸着剤ベッドを二つの吸
着剤層に制限する。
【０００７】米国特許第４，５４１，８５１号明細書の
第２の実施例は、同心配置された三つの吸着剤層と四つ
の透過性スクリーンとを有する容器を開示している。こ
の場合、内側及び外側スクリーンは軸線方向及び半径方
向の両方に硬直であり、二つの中間スクリーンは半径方
向に柔軟で、軸線方向には硬直である。四つのスクリー
ン全ては、それらの下端部に於いてシェルと互いに固定
連結されている。また、これら四つのスクリーン全ては
その上端部において、軸線方向に自由に移動可能とされ
ている。三つの外側スクリーンは案内部材内を軸線方向
に滑動可能とされ、最も内側のスクリーンは軸線方向に
自由に移動可能なドーム内で終端している。この構成で
は、二以上の吸着剤層を収容することができる。
【０００８】熱パルスが吸着剤ベッドを通過、移動する
と、スクリーンは交互に加熱、冷却される。この構成に
よれば、各スクリーンは自由にかつ互いに独立して軸線
方向に膨張することができる。半径方向への差動膨張に
よって生じる半径方向の圧搾力は、二つの中間スクリー
ンの周方向の柔軟性によって、三つの吸着剤層全てに伝
達される。
【０００９】この構成では、スクリーンが軸線方向に膨
張、収縮する際に、スクリーンと吸着剤との間に軸線方
向の相対的せん断移動が生じうる。このせん断移動によ
って、スクリーンが摩耗し、吸着剤粒子が摩滅する。更
に、三つのスクリーンの頂部に用いられる案内部材は、
この案内部材を処理流体が通過するのを防ぐ「柔軟なシ
ールリング」を必要とする。しかし、そうしたシールリ
ングは比較的高価であると共に、信頼の置けるものでも
ない。
【００１０】米国特許第５，８２７，４８５号（オース
トラリア特許出願公開抄録第ＡＵ−Ａ−５７１５８／９
０号公報、欧州特許第ＥＰ−０−４０２−７８３−Ｂ１
号明細書）は吸着剤の単一層と、二つの透過性スクリー
ンを有し、これらスクリーンが共に軸線方向には柔軟
で、半径方向には硬直である容器を開示している。これ
ら両スクリーンはそれらの上端部及び下端部に於いて容
器のシェルと互いに固定連結されている。
【００１１】熱パルスが吸着剤ベッドを通過、移動する
とき、二つのスクリーンが軸線方向に柔軟であるため、
容器のシェルがそれらの軸線方向熱膨張及び収縮を拘束
しうる。その結果、生ずる軸線方向移動は、シェルの熱
膨張及び収縮による軸線方向移動だけである。シェルは
非常に僅かな温度変動しか受けないから、この軸線方向
移動はほんの僅かである。スクリーンの半径方向の差動
熱膨張は、吸着剤ベッドに半径方向の圧搾力を与える。
この構成の主な欠点は、吸着剤が単一層に限定される点
にある。
【００１２】ドイツ特許出願公開第ＤＥ−３９−３９−
５１７−Ａ１号公報は単一吸着剤層と、二つの可撓性ス
クリーンとを有し、これらスクリーンが軸線方向及び半
径方向の両方に硬直である容器を開示している。内側ス
クリーンの外側は透過性圧縮性材料によって覆われてい
る。これらスクリーンはそれらの下端部に於いて互いに
固定連結されている。上端部に於いて、外側スクリーン
は容器のシェルと互いに固定連結され、内側スクリーン
は伸縮継ぎ手（即ちベロー）によって容器のシェルと互
いに連結されているか、又は軸線方向に滑動可能な案内
部材を備えている。スクリーンの組立体は容器の頂部ヘ
ッドから懸架され、吸着剤及びスクリーン組立体の重量
は硬直の外側スクリーンによって支持されている。
【００１３】熱パルスが吸着剤ベッドを通過、移動する
と、スクリーンは交互に加熱、冷却される。内側スクリ
ーンの頂部にある伸縮継ぎ手又は案内部材は、二つのス
クリーンの間の軸線方向の差動熱膨張及び収縮を吸収す
る。内側スクリーンを覆う透過性圧縮性材料は、スクリ
ーン間の軸線方向の差動熱膨張及び収縮を吸収して大き
な半径方向圧搾力が吸着剤ベッドに作用するのを避ける
ようにしている。
【００１４】この構成には幾つかの欠点が見られる。そ
の第１点は、スクリーンが軸線方向に膨張、収縮する
際、スクリーンと吸着剤ベッドとの間に相対的せん断移
動が生じうる点にある。このせん断移動は吸着材料を摩
滅させ、スクリーンを摩耗させる（内側スクリーンを覆
う透過性圧縮性材料は摩耗に対して最も傷つき易いもの
でありうる）。第２点は、この構成では、内側スクリー
ンの頂部に膨張継ぎ手又は案内部材が必要となるが、こ
れらの何れもが比較的高価で、信頼性にも欠けると言う
点にある。また第３点は、適当な透過性圧縮性材料、特
にＴＳＡサイクルの比較的高温に耐えることができる材
料を見つけることが困難な点にある。更に第４点は、こ
の構成では、一つよりも多い吸着剤層が得られない点に
ある。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】二以上の吸着剤層を使
用し、従来構成に較べて、より大きな温度変動を吸収
し、格納スクリーンの機械的信頼性を改善すると共に、
吸着材料の摩滅を低減することができるＴＳＡサイクル
用の半径流吸着容器を提供するのが望ましい。更に、格
納スクリーンが受ける熱的歪み範囲が、従来構成の格納
スクリーンが受ける熱歪み範囲に較べて著しく狭い半径
流吸着容器を提供するのが望ましい。
【００１６】また更に、格納スクリーンと吸着剤との間
の擦り合いが少なく、吸着剤に作用する軸線方向圧搾力
を低減し、吸着剤の摩滅を少なくなるようにした半径流
吸着容器を提供するのが望ましい。また更に、従来構成
の容器に較べて、ＴＳＡサイクルの温度変動に対してよ
りよく耐えることができる半径流吸着容器を提供するの
が望ましい。
【００１７】また更に、吸着剤と格納スクリーンとの間
のせん断移動が比較的小さい半径流吸着容器を提供する
のが望ましい。また更に、従来技術に見られる多くの困
難と欠点とを克服してよりよい多くの利点を与える、改
良された半径流吸着容器を備えた改良された極低温空気
分離プラントを提供するのが望ましい。
【００１８】
【課題を解決するための手段】本発明は半径流吸着容器
（以下「容器」と略称する）にある。また、本発明に
は、この容器の組み立て方法、この容器に使用する双方
向に柔軟性を有する格納スクリーンの製造方法、及び急
激な温度変化を伴う処理に使用する双方向に柔軟なスク
リーンが含まれる。
【００１９】半径流吸着容器は縦軸線を有する概ね円筒
状のシェルと、このシェル内に同心配置された複数の概
ね円筒状のスクリーン（格納スクリーン）とを含んでい
る。各スクリーンの直径が互いに異なると共に、各スク
リーンはシェルの縦軸線に概ね平行な縦軸線を有し、ス
クリーンの少なくとも一つが軸線方向及び半径方向の両
方に柔軟である。好ましい実施例において、この軸線方
向及び半径方向の両方に柔軟な少なくとも一つのスクリ
ーンは、外側スクリーンと内側スクリーンとの間に配置
された中間スクリーンである。
【００２０】この少なくとも一つのスクリーンの双方向
の柔軟性は幾つかの方法で得ることができる。その一つ
の方法は、この少なくとも一つのスクリーンに複数の孔
を設けることにある。本発明の一実施例によれば、これ
らの孔は一定のパターンに配列され、これによって少な
くとも一つのスクリーン内に水平方向及び垂直方向に指
向されたビーム要素が形成される。ビーム要素が概して
直線形状であるパターン、ビーム要素が概してテーパ状
であるパターン、ビーム要素が概して湾曲状かつテーパ
状であるパターンといった種々のパターンを用いること
ができるが、これらに限られるものではない。また、ビ
ーム要素が杉綾パターンに配列されているパターンを採
ることもできる。
【００２１】最も好ましい実施例では、容器は互いに隣
接する格納スクリーンの間にある環状空間に配置された
複数の吸着剤粒子を有している。また、容器は吸着剤粒
子が複数の孔を通過するのを防止するようになっている
細かい網目材料を含んでいてもよい。本発明の主要構成
に於いて、半径流吸着容器は縦軸線と、第１の直径と、
第１の端部と、第１の端部に対向する第２の端部とを有
する概ね円筒状のシェルと、シェルの第２の端部に隣接
してシェル内に配置されると共に、シェルに固定接続さ
れた底板と、シェル内に配置された概ね円筒状の外側ス
クリーンと、外側スクリーン内に配置された概ね円筒状
の内側スクリーンと、内側スクリーンと外側スクリーン
の間に配置された少なくとも一つの概ね円筒状の中間ス
クリーンとを含む。外側スクリーンはシェルの縦軸線に
概ね平行な縦軸線と、シェルの第１の直径よりも小さい
第２の直径と、上端部と、この上端部に対向する下端部
とを有する。外側スクリーンは軸線方向に柔軟でかつ半
径方向に硬直である。外側スクリーンの上端部がシェル
の第１の端部に固定接続されると共に、外側スクリーン
の下端部が底板に固定接続される。内側スクリーンはシ
ェルの縦軸線に概ね平行な縦軸線と、外側スクリーンの
第２の直径よりも小さい第３の直径と、上端部と、この
上端部に対向する下端部とを有する。内側スクリーンは
軸線方向に柔軟でかつ半径方向に硬直である。内側スク
リーンの上端部がシェルの第１の端部に固定接続される
と共に、内側スクリーンの下端部が底板に固定接続され
る。各中間スクリーンはシェルの縦軸線に概ね平行な縦
軸線と、内側スクリーンの第３の直径よりも大きい直径
と、上端部と、下端部とを有する。各中間スクリーンは
軸線方向及び半径方向の両方に柔軟である。各中間スク
リーンの上端部がシェルの第１の端部に固定接続される
と共に、各中間スクリーンの下端部が底板に固定接続さ
れる。
【００２２】本発明は上記主要構成に関する幾つかの変
形例を含んでいる。第１の変形例は、縦軸線と、第１の
直径と、第１の端部と、第１の端部に対向する第２の端
部とを有する概ね円筒状のシェルと、シェル内に配置さ
れてシェルの第２の端部に対面する下面を有する可動底
板と、シェルの第２の端部に隣接してシェル内に配置さ
れると共に、シェルに固定接続された支持体であって、
支持体がシェルの第２の端部に向かう可動底板の軸線方
向移動を支持しながら制限すると共に、シェルの第１の
端部に向かう可動底板の軸線方向移動を許容するように
なっている支持体と、シェル内に配置された概ね円筒状
の外側スクリーンと、外側スクリーン内に配置された概
ね円筒状の内側スクリーンと、内側スクリーンと外側ス
クリーンの間に配置された少なくとも一つの概ね円筒状
の中間スクリーンとを含む。外側スクリーンはシェルの
縦軸線に概ね平行な縦軸線と、シェルの第１の直径より
も小さい第２の直径と、上端部と、この上端部に対向す
る下端部とを有する。外側スクリーンは軸線方向に柔軟
でかつ半径方向に硬直である。外側スクリーンの上端部
がシェルの第１の端部に固定接続されると共に、外側ス
クリーンの下端部が底板に固定接続される。内側スクリ
ーンはシェルの縦軸線に概ね平行な縦軸線と、外側スク
リーンの第２の直径よりも小さい第３の直径と、上端部
と、この上端部に対向する下端部とを有する。内側スク
リーンは軸線方向に柔軟でかつ半径方向に硬直である。
内側スクリーンの上端部がシェルの第１の端部に固定接
続されると共に、内側スクリーンの下端部が底板に固定
接続される。各中間スクリーンはシェルの縦軸線に概ね
平行な縦軸線と、内側スクリーンの第３の直径よりも大
きい直径と、上端部と、下端部とを有する。各中間スク
リーンは軸線方向及び半径方向の両方に柔軟である。各
中間スクリーンの上端部がシェルの第１の端部に固定接
続されると共に、各中間スクリーンの下端部が底板に固
定接続される。
【００２３】上記第１の変形例によるもう一つの実施例
は、底板及び支持体に特定の違いがあることを除けば、
上記第１の変形例に類似している。この代替え実施例に
おいて、シェル内に配置される可動底板は、シェルの第
２の端部に対面する下面を有する。シェルの第２の端部
に隣接してシェル内に配置されると共に、シェルに固定
接続された支持体は、シェルの何れかの端部に向かう可
動底板の軸線方向移動を支持しながら制限するようにな
っている。第２の変形例は、縦軸線と、第１の直径と、
第１の端部と、該第１の端部に対向する第２の端部とを
有する概ね円筒状のシェルと、シェル内に配置された概
ね円筒状の外側スクリーンと、外側スクリーン内に配置
された概ね円筒状の内側スクリーンと、内側スクリーン
と外側スクリーンの間に配置された少なくとも一つの概
ね円筒状の中間スクリーンとを含む。外側スクリーンは
シェルの縦軸線に概ね平行な縦軸線と、シェルの第１の
直径よりも小さい第２の直径と、上端部と、この上端部
に対向する下端部とを有する。外側スクリーンは軸線方
向に硬直でかつ半径方向に硬直である。外側スクリーン
の上端部がシェルの第１の端部に固定接続されると共
に、外側スクリーンの下端部が、シェルの第２の端部に
隣接してシェル内に配置された底板に固定接続される。
内側スクリーンはシェルの縦軸線に概ね平行な縦軸線
と、外側スクリーンの第２の直径よりも小さい第３の直
径と、上端部と、この上端部に対向する下端部とを有す
る。内側スクリーンは軸線方向に柔軟でかつ半径方向に
硬直である。内側スクリーンの上端部がシェルの第１の
端部に固定接続されると共に、内側スクリーンの下端部
が底板に固定接続される。各中間スクリーンはシェルの
縦軸線に概ね平行な縦軸線と、内側スクリーンの第３の
直径よりも大きい直径と、上端部と、下端部とを有す
る。各中間スクリーンは軸線方向及び半径方向の両方に
柔軟である。各中間スクリーンの上端部がシェルの第１
の端部に固定接続されると共に、各中間スクリーンの下
端部が底板に固定接続される。
【００２４】第３の変形例は、縦軸線と、第１の直径
と、第１の端部と、第１の端部に対向する第２の端部と
を有する概ね円筒状のシェルと、シェル内に配置された
概ね円筒状の外側スクリーンと、外側スクリーン内に配
置された概ね円筒状の内側スクリーンと、内側スクリー
ンと外側スクリーンの間に配置された少なくとも一つの
概ね円筒状の中間スクリーンとを含む。外側スクリーン
はシェルの縦軸線に概ね平行な縦軸線と、シェルの第１
の直径よりも小さい第２の直径と、上端部と、この上端
部に対向する下端部とを有する。外側スクリーンは軸線
方向に柔軟でかつ半径方向に硬直である。外側スクリー
ンの上端部がシェルの第１の端部に固定接続されると共
に、外側スクリーンの下端部が、シェルの第２の端部に
隣接してシェル内に配置された底板に固定接続される。
内側スクリーンはシェルの縦軸線に概ね平行な縦軸線
と、外側スクリーンの第２の直径よりも小さい第３の直
径と、上端部と、この上端部に対向する下端部とを有す
る。内側スクリーンが軸線方向に硬直でかつ半径方向に
硬直である。内側スクリーンの上端部がシェルの第１の
端部に固定接続されると共に、該内側スクリーンの下端
部が底板に固定接続される。各中間スクリーンはシェル
の縦軸線に概ね平行な縦軸線と、内側スクリーンの第３
の直径よりも大きい直径と、上端部と、下端部とを有す
る。各中間スクリーンは軸線方向及び半径方向の両方に
柔軟である。各中間スクリーンの上端部がシェルの第１
の端部に固定接続されると共に、各中間スクリーンの下
端部が底板に固定接続される。
【００２５】第４の変形例は、縦軸線と、第１の直径
と、第１の端部と、第１の端部に対向する第２の端部と
を有する概ね円筒状のシェルと、シェル内に配置された
概ね円筒状の外側スクリーンと、外側スクリーン内に配
置された概ね円筒状の内側スクリーンと、内側スクリー
ンと外側スクリーンの間に配置された複数の概ね円筒状
の中間スクリーンとを含む。外側スクリーンはシェルの
縦軸線に概ね平行な縦軸線と、シェルの第１の直径より
も小さい第２の直径と、上端部と、この上端部に対向す
る下端部とを有する。外側スクリーンは軸線方向に柔軟
でかつ半径方向に硬直である。外側スクリーンの上端部
がシェルの第１の端部に固定接続されると共に、外側ス
クリーンの下端部が、シェルの第２の端部に隣接してシ
ェル内に配置された底板に固定接続される。内側スクリ
ーンはシェルの縦軸線に概ね平行な縦軸線と、外側スク
リーンの第２の直径よりも小さい第３の直径と、上端部
と、この上端部に対向する下端部とを有する。内側スク
リーンは軸線方向に柔軟でかつ半径方向に硬直である。
内側スクリーンの上端部がシェルの第１の端部に固定接
続されると共に、内側スクリーンの下端部が底板に固定
接続される。各中間スクリーンがシェルの縦軸線に概ね
平行な縦軸線と、内側スクリーンの第３の直径よりも大
きい直径と、上端部と、下端部とを有する。これら中間
スクリーンのうちの一つが軸線方向に硬直でかつ半径方
向に柔軟であり、少なくとも一つの中間スクリーンが軸
線方向及び半径方向の両方に柔軟である。各中間スクリ
ーンの上端部がシェルの第１の端部に固定接続されると
共に、各中間スクリーンの下端部が底板に固定接続され
る。
【００２６】本発明のもう一つの観点は、上述した半径
流吸着容器の何れか一つのような半径流吸着容器を有す
る極低温空気分離プラントにある。これには種々の構成
及び変形が含まれるがそれには限定されない。その様な
極低温空気分離プラントは、縦軸線を有する概ね円筒状
のシェルと、このシェルと同心配置された複数の概ね円
筒状のスクリーンとを含む半径流吸着容器を有してい
る。各スクリーンの直径が互いに異なると共に、各スク
リーンはシェルの縦軸線に概ね平行な縦軸線を有し、ス
クリーンの少なくとも一つが軸線方向及び半径方向の両
方に柔軟である。
【００２７】また、本発明は半径流吸着容器を組み立て
る幾つかの方法も含んでいる。その一つの方法は三つの
段階を含んでいる。第１の段階では、縦軸線を有する概
ね円筒状のシェルが用意される。第２の段階では、複数
の概ね円筒状のスクリーンが用意され、各スクリーンの
直径が互いに異なっており、各スクリーンがシェルの縦
軸線に概ね平行な縦軸線を有しており、これらスクリー
ンのうち少なくとも一つが軸線方向及び半径方向の両方
に柔軟である。第３の段階では、シェル内にこれらスク
リーンが同心に組み付けられる。
【００２８】もう一つの方法は上述の方法に一段階を追
加した点を除けば、上述の方法と同様である。この追加
の段階では、互いに隣接する少なくとも二つのスクリー
ン間の環状空間内に、複数の吸着剤粒子が設けられる。
また、本発明は半径流吸着容器に使用される双方向に柔
軟な格納スクリーンを製造する幾つかの方法も含んでい
る。その方法の一つは、二つの段階を含んでいる。第１
の段階では、概ね長方形のシートが用意される。第２の
段階では、このシートに複数の孔からなるパターンが形
成され、これによってシート内に可撓性ビームの集成体
が形成されてシートがその面内で互いに直交する二方向
に関し柔軟になるようにされる。
【００２９】格納スクリーンを製造する方法の一実施例
では、ビームが概して直線形状である。この方法の第２
の実施例では、ビームが概してテーパ状である。また、
この方法の第３の実施例では、ビームが概して湾曲状か
つテーパ状である。更にまた、この方法の第４の実施例
では、ビームが杉綾パターンに配列される。もう一つの
製造方法では、一つの段階が追加される。この追加の段
階では、複数の孔からなるパターンを有するシートを用
いて円筒が形成される。
【００３０】また、本発明は急激な温度変化を有する処
理に使用する双方向に柔軟なスクリーンを含んでいる。
このスクリーンは複数の孔を有するシートを具備し、シ
ート内に可撓性ビームの集成体が形成されてシートがそ
の面内で互いに直交する二方向に関し柔軟になるように
される。一実施例では、ビームは概して直線形状であ
る。第２の実施例では、ビームは概してテーパ状であ
る。第３の実施例では、ビームは概して湾曲状かつテー
パ状である。第４の実施例では、ビームは杉綾パターン
に配列される。
【００３１】
【発明の実施の形態】以下、本発明による実施例を添付
図面を参照して説明する。添付図面を参照するに、半径
流吸着容器（以下、「容器」と略称する）２０の主要構
成は図１に示されている。この容器は円筒状のシェル２
２を含み、このシェルはその内部に同心配置された三以
上の透過性シリンダ（即ち、格納スクリーン）を有して
いる。これら格納スクリーン（以下、「スクリーン」と
略称する）の間の環状空間は吸着剤４６によって満たさ
れる。図１に図示の特別な実施例は四つの同心スクリー
ン（２４、２６、２８、３０）を有し、三つの環状空間
（３２、３４、３６）に三層の吸着剤を収容している。
これらスクリーンは内側スクリーン３０、中間スクリー
ン２６、２８、及び外側スクリーン２４として示されて
いる。同心配置された四つ全ての円筒状のスクリーンと
シェル２２とは、同じ対称軸、又は図１に図示の実施例
では縦軸線４０を有している。
【００３２】容器２０は円筒状のシェル２２に加えて、
ほぼ半球状の頭部によって囲まれた第１の端部又は上端
部５２と、これもまたほぼ半球状の頭部によって囲まれ
た第２の端部又は下端部５４とを有している。第１の端
部５２は入り口導管又はノズル４２を有し、第２の端部
５４は出口導管又はノズル４４を有している。また、第
１の端部５２の頭部は吸着剤４６を容器の内部に導入
し、そこから排除するための充填ポート（５０、５６、
５８）を含んでいる。
【００３３】環状空間（３２、３４、３６）内の吸着剤
４６の各層は隣接する層毎に異なっていてもよい。例え
ば、互いに隣接する層同士が同じ材料を含み、しかしな
がらその材料粒子の寸法及び／又は形状が隣接する層で
異なるようにしてもよい。斯うした変形例に加えて、種
類の異なる材料、例えばアルミナ、モレキュラーシー
ブ、ゼオライトなどを種々の層に使用してもよい。他の
種類の材料も異なる用途に利用できることは、当業者の
認識するところであろう。
【００３４】典型的な温度変動吸着（ＴＳＡ：Ｔｅｍｐ
ｅｒａｔｕｒｅ Ｓｗｉｎｇ Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ）
サイクルで発生する大きな温度変動を吸収するため、以
下のような構成が用いられる。 １．内側スクリーン３０と外側スクリーン２４は、軸線
方向に関しては柔軟であり、半径方向に関しては硬直で
ある。
【００３５】２．中間スクリーン（２６、２８）は軸線
方向及び半径方向の両方に柔軟である。 ３．これら全てのスクリーン（２４、２６、２８、３
０）は、それらの上端部に於いてシェル２２の頂部に相
互固定接続される。 ４．これら全てのスクリーンはそれらの下端部において
相互にかつシェルに、部材４８、４８’を介してシェル
に固定接続された底板３８により固定接続される。
【００３６】ここで使用している用語「硬直」は、考え
られている方向へのスクリーンの可能な弾性変形が主と
してスクリーン材料（通常は金属）自体の固有弾性によ
るということを意味する。また、ここで使用している用
語「柔軟」は、スクリーンが、考えられている方向に対
して、スクリーン材料自体の固有弾性によって吸収可能
なものよりも大きく弾性変形するということを意味す
る。更に、考えられている方向にスクリーンを変形させ
るのに必要な力は、スクリーン材料自体を変形させるの
に必要な力よりも、かなり小さい。
【００３７】部材４８、４８’が図１に図示の構造とは
異なる他の構造形態を採ることができることは、当業者
の認識するところであろう。しかし、これらの部材はそ
れらを介して、又はそれらの周りを気体（処理流体）が
流れるのを可能にしなければならない。例えば、そうし
た透過部材は穴又はその他の開口を有する金属板から形
成されうる。
【００３８】図１に示すように、スクリーン（２４、２
６、２８、３０）の上端部に近い各部分は不透過性であ
る。これらスクリーンの不透過性部分はシールされてシ
ェル２２の頂部に固定接続されている。典型的なＴＳＡ
サイクルの間、半径流吸着容器を通して流れる気体の温
度は繰り返し、急激に華氏で数百度も変化する。これら
の急激な温度変化は吸着剤ベッドに熱パルスを発生さ
せ、これは種々のスクリーンと吸着剤との間に大きな温
度勾配又は温度差を発生させる。
【００３９】例えば、矢印が気体（処理流体）の流れを
示している図１を参照して説明すれば、典型的シナリオ
は以下の通りである。 ・容器２０を流れる気体は頂部ノズル４２を通して流入
し、吸着剤４６の層を通って半径方向外向きに流れ、底
部ノズル４４において容器から流出する。 ・最初、スクリーン（２４、２６、２８、３０）及び吸
着剤は、容器内を流れる気体の温度に等しく、相対的に
一様な温度にある。
【００４０】・突然、気体の温度が華氏数百度だけ上昇
する。その後間もなく、内側スクリーン３０とそれに隣
接する吸着剤４６の小部分が、他のスクリーン（２４、
２６、２８）及び吸着剤の残りの部分に較べて熱くな
る。時間の経過と共に、高温パルスが吸着剤４６の層を
通り半径方向外側に向かって移動し、順次第１の吸着剤
層の残りの部分を加熱し、更に第１の中間スクリーン２
８、第２の吸着剤層、第２の中間スクリーン２６、第３
の吸着剤層、及び外側スクリーン２４を加熱する。この
時点で、全てのスクリーン（２４、２６、２８、３０）
と吸着剤４６が相対的に一様な高温度となり、気体の温
度が急激に華氏で数百度だけ低下する。この低下が生ず
ると、冷たい温度パルスが吸着剤層を通り半径方向外側
に向かって移動し、高温パルスと同じ仕方でスクリーン
と吸着剤層を順次冷却して行く。このＴＳＡサイクルに
於ける加熱・冷却サイクルは半径流吸着容器の有効寿命
の間に、５万回までは発生しうる。
【００４１】シェル２２も温度変動を経験する。しか
し、スクリーン（２４、２６、２８、３０）に於ける温
度変動とは対照的に、シェルの熱質量が比較的大きいこ
とと、気体とシェルとの間の熱移動率が低いことと、シ
ェルが高温の気体に触れる期間を制限するサイクルの制
御とにより、シェルの温度変動は通常、非常に小さい。
計算によれば、シェルが経験する温度変動は、スクリー
ン及び吸着剤が経験する温度変動の１０％よりも少ない
ことが示されている。
【００４２】底板３８の軸線方向移動はシェル２２及び
部材４８、４８’の軸線方向移動に抑制される。底板３
８と、部材４８、４８’とシェル２２の第２の端部５４
との間に於ける半径方向の差動熱膨張は、部材４８、４
８’の柔軟性によって吸収される。温度パルスが吸着剤
層を通って移動するとき、容器の種々の構成要素の間に
大きな温度差が生じることは明らかである。従って、容
器が適切に構成されていなければ、種々の構成要素の差
動熱膨張及び収縮が、スクリーンを破壊し、かつ／又は
吸着材料を押し潰す恐れがある。本発明では、柔軟なス
クリーンを用いて差動熱膨張及び収縮を吸収するように
している。
【００４３】スクリーンが交互に加熱及び冷却されると
き、スクリーン間には軸線方向の相対移動はなく、スク
リーンの軸線方向の膨張及び収縮は、シェルの軸線方向
の膨張及び収縮に抑制される。シェルが経験する温度変
動は非常に小さいから、スクリーンの軸線方向移動も非
常に小さくなる。スクリーンの軸線方向移動を減少させ
ることによる二つの利点は、スクリーンと吸着材料との
間に起こる摩擦量が減少する点、及びスクリーンによっ
て吸着剤層に作用する軸線方向の圧搾力が減少する点に
ある。スクリーンに軸線方向への柔軟性があるため、シ
ェルによるスクリーンの軸線方向移動の抑制が可能とな
る。もしスクリーンに軸線方向の柔軟性がなければ、ス
クリーンにはその軸線方向への膨張及び収縮を吸収する
ために、或る種の滑動継ぎ手が必要になる。又は、スク
リーンの軸線方向移動が抑制されていれば、スクリーン
は非常に大きな熱誘導機械的歪みを受けることになる。
吸着材料の差動軸線方向熱膨張及び収縮は、吸着材料固
有のコンプライアンスによって吸収される。
【００４４】スクリーンが交互に加熱及び冷却されると
き、内側及び外側スクリーンは（半径方向に硬直である
ので）半径方向に膨張及び収縮し、吸着剤層を半径方向
に交互に圧搾、解放する。最大の圧搾力は、内側スクリ
ーンが熱く、外側スクリーンが冷たく、吸着剤が熱い場
合に発生する。最小の圧搾力（即ち、ベッドが解放され
た状態にある）は、内側スクリーンが冷たく、外側スク
リーンが熱く、吸着剤が冷たい場合に発生する。吸着材
料のコンプライアンスは、スクリーンによる半径方向圧
搾力及び吸着材料自身の差動熱膨張及び収縮を吸収す
る。中間スクリーンは半径方向に柔軟であるから、吸着
剤層と共に半径方向に移動し、その結果これらスクリー
ンは吸着剤に対し極めて僅かな付加的圧搾力を半径方向
に加える。もし、中間スクリーンが半径方向に硬直であ
れば、スクリーンは大きな付加的半径方向圧搾力を吸着
剤に加え、吸着剤を押し潰す恐れがある。
【００４５】上記のように、図１に図示の主要構成に於
いて、内側スクリーン３０と外側スクリーン２４とは、
一方向柔軟性（即ち、軸線方向柔軟性）を有している。
一方向柔軟性を有する格納スクリーンに関する種々の構
成については、従来の技術に於いても述べられている。
これらの構成には以下のものが含まれる。即ち、 ・千鳥格子状スロットパターンを有するシリンダ（米国
特許第４，５４１，８５１号明細書の図２及び３、並び
に米国特許第５，８２７，４８５号明細書の図３及び
４） ・穴あき波形シート（米国特許第４，５４１，８５１号
明細書の図７） ・ハニカム構造の円筒状枠組み（米国特許第４，５４
１，８５１号明細書の図６） ・折り畳み／展開可能なシーム（米国特許第４，５４
１，８５１号明細書の図７） ・ワイヤウェブ（米国特許第５，８２７，４８５号明細
書の図６及び７） ・半径方向柔軟性を有効に与えるために透過性圧縮性材
料層で覆われた硬直シリンダ（ドイツ国特許出願第ＤＥ
−３９−３９−５１７−Ａ１号公報）。
【００４６】最後に挙げた従来構成を除いて、これら構
成の何れもが本発明の内側及び外側スクリーンに必要な
軸線方向柔軟性を与える。組み立ての容易さからすれ
ば、好ましい構成は、上記の千鳥格子状スロットパター
ンを有するシリンダである。この構成によれば、内側及
び外側スクリーンを、一連の千鳥格子状に切ったスロッ
トを有する金属シート又は板から形成することができ
る。スロットを長辺がシリンダの周囲周りに延びるよう
に指向せしめることによりスロット付きシートからシリ
ンダを形成することができる。もし、吸着剤の粒子がス
ロットを通って落下する程小さい場合には、スロット付
きシリンダを目の細かい網、例えばワイヤ織物又はイク
スパンデッド金属などで覆うことによって粒子がスロッ
トを通り落下するのを防止できる。
【００４７】本発明の中間スクリーン（２６、２８）は
二方向（双方向）即ち軸線方向と半径方向に柔軟でなけ
ればならない。これを達成するのに二つの方法を用いる
ことができる。第１の方法は、一方向柔軟性を与える従
来技術によるスクリーン（内側及び外側スクリーンに関
して上述したもの）を二つ組み合わせる方法である。第
２の方法は、金属シートに特別なパターンの穴を切り込
み形成して金属シートが「可撓性ビーム」の集合体とし
て振る舞うようにする方法に関する。これらビームは金
属シートの面内でシートが直角二方向に柔軟性を持つよ
うに形成される。第１の方法を用いた双方向柔軟性を有
するスクリーンの例には以下のものが含まれる。
【００４８】・波形シートの構成と組み合わされた千鳥
格子状スロットの構成。スクリーンは千鳥格子状スロッ
トが形成されかつ波形に成型されたシートから形成され
る。千鳥格子状スロットが一方向に柔軟性を与え、波形
が他方向に柔軟性を与えるように、千鳥格子状スロット
の長辺は波形の列に対して直角である。 ・折り畳み／展開可能なシームの構成と組み合わされた
千鳥格子状スロットの構成。千鳥格子状スロットが一方
向に柔軟性を与え、シームが他方向に柔軟性を与えるよ
うに、千鳥格子状スロットの長辺はシームに対して直角
である。
【００４９】・折り畳み／展開可能なシームの構成と組
み合わされた波形シートの構成。波形の列が一方向に柔
軟性を与え、シームが他方向に柔軟性を与えるように、
波形の列はシームに対して直角である。 ・透過性圧縮性材料層の構成と組み合わされた千鳥格子
状スロットの構成。千鳥格子状スロットからシリンダを
形成して軸線方向に柔軟性を与え、次いで、それを透過
性圧縮性材料で覆うことによって半径方向に柔軟性を与
える。
【００５０】上記のように、中間スクリーンに双方向柔
軟性を与える第２の方法は、特別なパターンの穴を有す
る金属シート又は板からスクリーンを形成する方法に関
する。この穴パターンは、金属シート又は板がその面内
で曲がることができる小さなビームの集合体として振る
舞うように構成される。ビームは金属シートがその面内
で直角二方向に柔軟であるように形成される。
【００５１】幾つかの穴パターンを図４から図７に示
す。これらのパターンを有するスクリーンは半径流吸着
容器に利用できるだけではなく、他の用途（例えば、急
激な温度変化及び／又は大きな温度勾配を有する処理に
使用される他の種類の装置）にも利用することができ
る。図４はスロット６２と、水平及び垂直方向に指向さ
れたビーム要素６６を形成する長方形状穴６４とからな
るパターンを示している。水平ビーム要素が曲がること
によって垂直方向の柔軟性が与えられ、垂直ビーム要素
が曲がることによって水平方向の柔軟性が与えられる。
穴、スロット及びビーム要素の寸法及び縦横比は、水平
及び垂直方向の強度と柔軟性に関して所望のバランスが
取れるように構成できる。例えば、ビーム要素をより長
く、より細くすれば、板はより柔軟になる。しかし、板
が過度に柔軟になれば、組み立ての際に扱い難くなり、
円筒形を保つことができなくなる。
【００５２】図５に図示のパターンは、ビーム要素６
６’が直線状ではなく、テーパ状にされている点を除け
ば、図４のパターンと類似している。ビーム要素をテー
パ状にすることによって、設計者には強度と柔軟性との
間のトレードオフについて大きな制御性が与えられる。
図６に示すパターンは杉綾（ヘリンボーン）パターンに
似ている。このパターンによれば、ビーム要素６６”は
曲がることによってｙ方向（垂直）の柔軟性を与え、真
っ直ぐ伸びることによってｘ方向（水平）の柔軟性を与
える。ビーム要素の寸法及び縦横比を、強度と柔軟性に
関して所望のバランスが取れるように調節することがで
きる。一般に、このパターンはｙ方向（垂直）よりもｘ
方向（水平）により大きな柔軟性を与える。ここでもま
た、ビーム要素をテーパ状にすることによって、強度と
柔軟性との間のトレードオフについて幾分かの制御性が
付加される。
【００５３】図７のパターンは、図５及び図６に図示の
パターンの組み合わせである。このパターンは図５に示
した構成と同様に、垂直及び水平方向に指向されたテー
パ状ビーム要素６６’’’を有している。更に、図６の
杉綾パターンと同様に、ビーム要素６６’’’は曲がっ
ても真っ直ぐに伸びても柔軟性を与えることができるよ
うに湾曲状に形成されている。ビーム要素の寸法及び縦
横比、曲率、並びに傾斜量は強度と柔軟性に関して所望
のバランスが取れるように構成することができる。
【００５４】中間スクリーンにとっては、双方向柔軟性
を与える方法の何れもが適当である。二方向に柔軟な金
属シート又は板からシリンダを形成することによって、
これらスクリーンを組み立てることができる。もし、吸
着剤の粒子がシリンダの開口を通って落下する程小さい
場合には、シリンダを細かい網、例えばワイヤ織物又は
イクスパンデッド金属などによって覆うことによって粒
子が開口を通り落下するのを防止できる。
【００５５】二方向に柔軟な（一つ又は複数の）スクリ
ーンを使用することによって、図１に図示の構成に対
し、幾つかの変形例が提供される。第１の変形例は主要
構成に対する僅かな改良を含むものである。この変形例
はシェル内に同心配置された三以上の透過性シリンダ
（即ちスクリーン）を有する円筒状のシェル２２を含ん
でいる。透過性スクリーンの間の環状空間は吸着剤４６
によって満たされている。主要構成と同様、内側スクリ
ーン３０と外側スクリーン２４は軸線方向には柔軟で、
半径方向には硬直である。（一つ又は複数の）中間スク
リーンは軸線方向及び半径方向の両方に柔軟である。全
てのスクリーンはその上端部に於いてシェルに相互固定
接続されている。また、これらのスクリーンはその下端
部に於いて底板３８によって互いに固定連結されてい
る。しかし、図１に図示の主要構成とは違って、底板は
シェルと相互固定連結されてはいない。その代わり図２
に示すように、底板３８は、シェル２２の下端部に相互
固定連結された支持部材４９上に係止している。この変
形例は、（特に、シェルがスクリーン及び吸着材料より
熱い場合に）底板３８が支持部材４９から脱離できる点
を除けば、主要構成と同様に作用する。
【００５６】図２に示す実施例では、支持部材４９は底
板３８の垂直下方への移動を防止するが、垂直上方への
移動は許容する。支持部材４９は底板３８の僅かな半径
方向への移動を許容して底板３８、支持部材４９及びシ
ェル２２の第２の端部５４の間に於ける半径方向の差動
熱膨張を吸収する。（支持部材４９の垂直方向最上部を
なくすと、半径方向の大きな移動が可能になる。）支持
部材４９は透過性を有する。
【００５７】第１の変形例の他の例は、図３に図示の異
なる支持部材５１を使用する。支持部材５１はシェル２
２の第２の端部５４に固定接続されている。第１の接続
装置３９は底板３８に固定接続されている。第１の接続
装置３９は、支持部材５１の頂端部において第２の接続
装置に填め込まれ、それにより、底板３８が支持部材５
１及びシェル２２の第２の端部の軸線方向移動に対し軸
線方向に移動するのが抑制される。第１の接続装置３９
と支持部材５１との間の接続は、底板３８／第１の接続
装置３９間と、支持部材５１／シェル２２の第２の端部
５４間の僅かな半径方向の差動熱膨張を許容する。支持
部材５１は透過性を有する。
【００５８】図２及び３に図示の構成は、第１の変形例
に関する二つの可能な代表的な構成例を示すものであ
る。この例の他にも作動可能な構成がありうることは当
業者の理解するところであろう。第２の変形例は同心配
置された三以上の透過性シリンダ（スクリーン）を内部
に有する円筒シェル２２を含んでいる。これら透過性ス
クリーン間の環状空間は、吸着剤４６によって満たされ
る。これらスクリーンのうち、内側スクリーン３０は軸
線方向には柔軟で、半径方向には硬直である。また、外
側スクリーン２４は両方向に硬直であり、（一つ又は複
数の）中間スクリーンは両方向に柔軟である。これら全
てのスクリーンはそれらの上端部に於いてシェルに相互
固定連結されている。また、これらスクリーンはそれら
の下端部に於いて底板３８を介し互いに固定連結される
と共に、この底板は軸線方向に移動自在に構成されてい
る。これらスクリーン及び吸着剤の重量は硬直の外側ス
クリーンによって懸架されている。熱パルスが吸着剤を
通過、移動すると、スクリーンは交互に加熱され、冷却
される。このため、外側スクリーンは軸線方向に交互に
膨張、収縮を行い、軸線方向に吸着剤を圧搾、解放す
る。他のスクリーンは軸線方向に柔軟なため、外側スク
リーンの軸線方向移動に追随する。内側及び外側スクリ
ーンは半径方向に膨張、収縮を行い、半径方向に吸着剤
を圧搾、解放する。中間スクリーンは半径方向に柔軟で
あるので吸着剤と共に半径方向に移動し、その結果、非
常に僅かな半径方向の圧搾力を吸着剤ベッドに付加す
る。
【００５９】第３の変形例は同心配置された三以上の透
過性シリンダ（スクリーン）を内部に有する円筒シェル
２２を含んでいる。これら透過性スクリーン間の環状空
間は、吸着剤４６によって満たされる。これらスクリー
ンのうち、内側スクリーン３０は軸線方向及び半径方向
の両方に硬直であり、外側スクリーン２４は軸線方向に
は柔軟で、半径方向には硬直であり、（一つ又は複数
の）中間スクリーンは軸線方向及び半径方向の両方に柔
軟である。これら全てのスクリーンはそれらの上端部に
於いてシェルに相互固定連結されている。また、これら
スクリーンはそれらの下端部に於いて底板３８を介し互
いに固定連結されている。この底板は軸線方向に移動自
在に構成されている。これらスクリーン及び吸着剤の重
量は硬直の内側スクリーンによって懸架されている。熱
パルスが吸着剤ベッドを通過、移動すると、スクリーン
は交互に加熱され、冷却される。このため、内側スクリ
ーンは軸線方向に膨張、収縮を行い、軸線方向に吸着剤
を圧搾、解放する。他のスクリーンは軸線方向に柔軟な
ため、内側スクリーンの軸線方向移動に追随する。内側
及び外側スクリーンは半径方向に膨張、収縮を行い、半
径方向に吸着剤を圧搾、解放する。中間スクリーンは半
径方向に柔軟なので吸着剤ベッドと共に半径方向に移動
し、その結果、非常に僅かな半径方向の圧搾力を吸着ベ
ッドに付加する。
【００６０】第４の変形例は同心配置された四以上の透
過性シリンダ（スクリーン）を内部に有する円筒シェル
２２を含んでいる。これら透過性スクリーン間の環状空
間は、吸着剤４６によって満たされる。内側スクリーン
３０及び外側スクリーン２４は軸線方向には柔軟で、半
径方向には硬直であり、中間スクリーンのうちの一つは
軸線方向には柔軟で、半径方向に硬直である。残りの
（一つ又は複数の）中間スクリーンは軸線方向及び半径
方向の両方に柔軟である。これら全てのスクリーンはそ
れらの上端部に於いてシェルに相互固定接続されてい
る。また、これらスクリーンはそれらの下端部に於いて
底板３８を介し互いに固定連結され、この底板は軸線方
向に移動自在である。これらスクリーン、吸着剤、及び
底板の重量は半径方向には柔軟で、軸線方向に硬直な中
間スクリーンに懸架されている。
【００６１】本発明の主要構成及びその第１の変形例
は、上記の第２、第３及び第４の変形例よりも好まし
い。これが好ましいのは、主要構成及びその第１の変形
例の軸線方向に於けるスクリーンの熱的な動きが、第
２、第３及び第４の変形例に較べてかなり小さいという
事実による。この好適理由にも拘わらず、第２、第３及
び第４の変形例は依然として従来技術に優る利点、即ち
これらの構成が多重層の吸着剤を収容することが更に良
好に可能であるという事実を含む利点を提供する。
【００６２】一層、二層、及び三層の吸着剤を収容する
スクリーン構成の幾つかの追加の変形例を、それぞれ以
下の表１から表３に示す。但し、これらの表は半径流吸
着容器に一定の有利性を与える双方向柔軟性を有するス
クリーンに関して、その追加構成の全てを表示尽くして
いるものではない。四層、五層、六層などの吸着剤を収
容する含む構成に関して同様の表を作成できる。一般原
則として、内側及び外側スクリーンが半径方向に硬直で
あるのが好ましい。もしこれらスクリーンが半径方向に
柔軟であると、組立時にスクリーンの円筒形状を維持す
るのが難しくなると共に、その形状が繰り返される熱サ
イクルによって次第に変形するかもしれない（もし、内
側及び外側スクリーンの半径方向柔軟性が、透過性圧縮
性材料の層によって提供されている場合には、この原則
を適用しなくてもよい）。斯うした理由から、表１から
表３に示した構成は、上記本発明の主要構成及びその種
々の変形例に較べて、重要度の低いものと考えられる。
【００６３】本発明の主要構成及びその変形例について
述べたように、また以下の表１から表３に示すように、
少なくとも一つのスクリーンは軸線方向及び半径方向の
両方向に柔軟である（即ち、少なくとも一つのスクリー
ンは双方向柔軟性を有する）。双方向に柔軟性を有する
（一つ又は複数の）スクリーンは中間スクリーンである
のが好ましい。
【００６４】
【表１】
【００６５】
【表２】
【００６６】
【表３】
【００６７】
【表４】
【００６８】ＴＳＡサイクルに関連して起こる周期的な
大きな温度変動を吸収するスクリーンの能力は、マニホ
ールド構造に対して独立である。このことは、本発明に
よる半径流吸着容器が（図１に示されるような）Ｚ流型
マニホールド構造、Ｕ流型マニホールド構造、又は逆Ｕ
流型マニホールド構造に関しても同様によい性能を発揮
することを意味する。（Ｕ流型及び逆Ｕ流型マニホール
ド構造については、米国特許第５，８１４，１２９号参
照）。
【００６９】更に、スクリーンは処理対象流が吸着剤層
を通して半径方向内向きに、又は半径方向外向きに流れ
る場合でも、また容器の上下の向きを反対にした場合で
も、同様に良好な性能を発揮する。以上、本発明による
種々の実施例について述べてきたが、添付した特許請求
の範囲に記載の本発明の精神及び範囲から逸脱すること
なく、それら実施例の変形及び修正が可能であることが
理解されよう。更に、これまでは本発明を極低温空気分
離プラントのためのフロントエンド浄化システムについ
て説明してきたが、本発明を、種々の温度の流体が材
料、例えば触媒のような活性材料からなる粒子の一以上
の環状ベッドを通過せしめられるようになっている他の
種類の反応にも適用可能であることは理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による半径流吸着容器の縦断
面図である。
【図２】本発明の他の実施例による半径流吸着容器の一
部断面図である。
【図３】本発明の更に他の実施例による半径流吸着容器
の一部断面図である。
【図４】水平方向及び垂直方向に指向された概して直線
状のビーム要素を形成する孔のパターンを有するスクリ
ーンの部分図である。
【図５】概してテーパ状ビーム要素を形成する孔の他の
パターンを有するスクリーンの部分図である。
【図６】概して杉綾状に配列されたビーム要素を形成す
る孔の他のパターンを有するスクリーンの部分図であ
る。
【図７】概してテーパ状湾曲状ビーム要素を形成する孔
の他のパターンを有するスクリーンの部分図である。
【符号の説明】
２０…半径流吸着容器 ２２…シェル ２４…外側スクリーン ２６，２８…中間スクリーン ３０…外側スクリーン ４６…吸着剤
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−162923（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−131337（ＪＰ，Ａ) 独国特許出願公開19600549（ＤＥ，Ａ １) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B01D 53/04 B01J 8/02

Claims (27)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 縦軸線と、第１の直径と、第１の端部
    と、該第１の端部に対向する第２の端部とを有する概ね
    円筒状のシェルと、 該シェルの第２の端部に隣接してシェル内に配置される
    と共に、シェルに固定接続された底板と、 シェル内に配置された概ね円筒状の外側スクリーンであ
    って、該外側スクリーンがシェルの縦軸線に概ね平行な
    縦軸線と、シェルの第１の直径よりも小さい第２の直径
    と、上端部と、該上端部に対向する下端部とを有し、該
    外側スクリーンが軸線方向に柔軟でかつ半径方向に硬直
    であり、該外側スクリーンの上端部がシェルの第１の端
    部に固定接続されると共に、該外側スクリーンの下端部
    が底板に固定接続される外側スクリーンと、 該外側スクリーン内に配置された概ね円筒状の内側スク
    リーンであって、該内側スクリーンがシェルの縦軸線に
    概ね平行な縦軸線と、外側スクリーンの第２の直径より
    も小さい第３の直径と、上端部と、該上端部に対向する
    下端部とを有し、該内側スクリーンが軸線方向に柔軟で
    かつ半径方向に硬直であり、該内側スクリーンの上端部
    がシェルの第１の端部に固定接続されると共に、該内側
    スクリーンの下端部が底板に固定接続される内側スクリ
    ーンと、 内側スクリーンと外側スクリーンの間に配置された少な
    くとも一つの概ね円筒状の中間スクリーンであって、中
    間スクリーンは、水平方向及び垂直方向に指向されたビ
    ーム要素を形成する相対的に細長いスロットと相対的に
    大きな穴との組み合わせか、又は杉綾パターンのビーム
    要素を形成する細長いスロットを含んでおり、各中間ス
    クリーンがシェルの縦軸線に概ね平行な縦軸線と、内側
    スクリーンの第３の直径よりも大きい直径と、上端部
    と、下端部とを有し、各中間スクリーンが軸線方向及び
    半径方向の両方に柔軟であり、各中間スクリーンの上端
    部がシェルの第１の端部に固定接続されると共に、各中
    間スクリーンの下端部が底板に固定接続される中間スク
    リーンと、を具備した半径流吸着容器。
  2. 【請求項２】 複数の吸着剤粒子が互いに隣接する少な
    くとも二つのスクリーン間の環状空間内に配置されてい
    る請求項１に記載の半径流吸着容器。
  3. 【請求項３】 縦軸線と、第１の直径と、第１の端部
    と、該第１の端部に対向する第２の端部とを有する概ね
    円筒状のシェルと、 該シェル内に配置されてシェルの第２の端部に対面する
    下面を有する可動底板と、 シェルの第２の端部に隣接してシェル内に配置されると
    共に、シェルに固定接続された支持体であって、該支持
    体がシェルの第２の端部に向かう可動底板の軸線方向移
    動を支持しながら制限すると共に、シェルの第１の端部
    に向かう可動底板の軸線方向移動を許容するようになっ
    ている支持体と、 シェル内に配置された概ね円筒状の外側スクリーンであ
    って、該外側スクリーンがシェルの縦軸線に概ね平行な
    縦軸線と、シェルの第１の直径よりも小さい第２の直径
    と、上端部と、該上端部に対向する下端部とを有し、該
    外側スクリーンが軸線方向に柔軟でかつ半径方向に硬直
    であり、該外側スクリーンの上端部がシェルの第１の端
    部に固定接続されると共に、該外側スクリーンの下端部
    が底板に固定接続される外側スクリーンと、 該外側スクリーン内に配置された概ね円筒状の内側スク
    リーンであって、該内側スクリーンがシェルの縦軸線に
    概ね平行な縦軸線と、外側スクリーンの第２の直径より
    も小さい第３の直径と、上端部と、該上端部に対向する
    下端部とを有し、該内側スクリーンが軸線方向に柔軟で
    かつ半径方向に硬直であり、該内側スクリーンの上端部
    がシェルの第１の端部に固定接続されると共に、該内側
    スクリーンの下端部が底板に固定接続される内側スクリ
    ーンと、 内側スクリーンと外側スクリーンの間に配置された少な
    くとも一つの概ね円筒状の中間スクリーンであって、各
    中間スクリーンがシェルの縦軸線に概ね平行な縦軸線
    と、内側スクリーンの第３の直径よりも大きい直径と、
    上端部と、下端部とを有し、各中間スクリーンが軸線方
    向及び半径方向の両方に柔軟であり、各中間スクリーン
    の上端部がシェルの第１の端部に固定接続されると共
    に、各中間スクリーンの下端部が底板に固定接続される
    中間スクリーンと、を具備した半径流吸着容器。
  4. 【請求項４】 縦軸線と、第１の直径と、第１の端部
    と、該第１の端部に対向する第２の端部とを有する概ね
    円筒状のシェルと、 シェル内に配置された概ね円筒状の外側スクリーンであ
    って、該外側スクリーンがシェルの縦軸線に概ね平行な
    縦軸線と、シェルの第１の直径よりも小さい第２の直径
    と、上端部と、該上端部に対向する下端部とを有し、該
    外側スクリーンが軸線方向に硬直でかつ半径方向に硬直
    であり、該外側スクリーンの上端部がシェルの第１の端
    部に固定接続されると共に、該外側スクリーンの下端部
    が、シェルの第２の端部に隣接してシェル内に配置され
    た底板に固定接続される外側スクリーンと、 該外側スクリーン内に配置された概ね円筒状の内側スク
    リーンであって、該内側スクリーンがシェルの縦軸線に
    概ね平行な縦軸線と、外側スクリーンの第２の直径より
    も小さい第３の直径と、上端部と、該上端部に対向する
    下端部とを有し、該内側スクリーンが軸線方向に柔軟で
    かつ半径方向に硬直であり、該内側スクリーンの上端部
    がシェルの第１の端部に固定接続されると共に、該内側
    スクリーンの下端部が底板に固定接続される内側スクリ
    ーンと、 内側スクリーンと外側スクリーンの間に配置された少な
    くとも一つの概ね円筒状の中間スクリーンであって、中
    間スクリーンは、水平方向及び垂直方向に指向されたビ
    ーム要素を形成する相対的に細長いスロットと相対的に
    大きな穴との組み合わせか、又は杉綾パターンのビーム
    要素を形成する細長いスロットを含んでおり、各中間ス
    クリーンがシェルの縦軸線に概ね平行な縦軸線と、内側
    スクリーンの第３の直径よりも大きい直径と、上端部
    と、下端部とを有し、各中間スクリーンが軸線方向及び
    半径方向の両方に柔軟であり、各中間スクリーンの上端
    部がシェルの第１の端部に固定接続されると共に、各中
    間スクリーンの下端部が底板に固定接続される中間スク
    リーンと、を具備した半径流吸着容器。
  5. 【請求項５】 縦軸線と、第１の直径と、第１の端部
    と、該第１の端部に対向する第２の端部とを有する概ね
    円筒状のシェルと、 シェル内に配置された概ね円筒状の外側スクリーンであ
    って、該外側スクリーンがシェルの縦軸線に概ね平行な
    縦軸線と、シェルの第１の直径よりも小さい第２の直径
    と、上端部と、該上端部に対向する下端部とを有し、該
    外側スクリーンが軸線方向に柔軟でかつ半径方向に硬直
    であり、該外側スクリーンの上端部がシェルの第１の端
    部に固定接続されると共に、該外側スクリーンの下端部
    が、シェルの第２の端部に隣接してシェル内に配置され
    た底板に固定接続される外側スクリーンと、 該外側スクリーン内に配置された概ね円筒状の内側スク
    リーンであって、該内側スクリーンがシェルの縦軸線に
    概ね平行な縦軸線と、外側スクリーンの第２の直径より
    も小さい第３の直径と、上端部と、該上端部に対向する
    下端部とを有し、該内側スクリーンが軸線方向に硬直で
    かつ半径方向に硬直であり、該内側スクリーンの上端部
    がシェルの第１の端部に固定接続されると共に、該内側
    スクリーンの下端部が底板に固定接続される内側スクリ
    ーンと、 内側スクリーンと外側スクリーンの間に配置された少な
    くとも一つの概ね円筒状の中間スクリーンであって、中
    間スクリーンは、水平方向及び垂直方向に指向されたビ
    ーム要素を形成する相対的に細長いスロットと相対的に
    大きな穴との組み合わせか、又は杉綾パターンのビーム
    要素を形成する細長いスロットを含んでおり、各中間ス
    クリーンがシェルの縦軸線に概ね平行な縦軸線と、内側
    スクリーンの第３の直径よりも大きい直径と、上端部
    と、下端部とを有し、各中間スクリーンが軸線方向及び
    半径方向の両方に柔軟であり、各中間スクリーンの上端
    部がシェルの第１の端部に固定接続されると共に、各中
    間スクリーンの下端部が底板に固定接続される中間スク
    リーンと、を具備した半径流吸着容器。
  6. 【請求項６】 縦軸線と、第１の直径と、第１の端部
    と、該第１の端部に対向する第２の端部とを有する概ね
    円筒状のシェルと、 シェル内に配置された概ね円筒状の外側スクリーンであ
    って、該外側スクリーンがシェルの縦軸線に概ね平行な
    縦軸線と、シェルの第１の直径よりも小さい第２の直径
    と、上端部と、該上端部に対向する下端部とを有し、該
    外側スクリーンが軸線方向に柔軟でかつ半径方向に硬直
    であり、該外側スクリーンの上端部がシェルの第１の端
    部に固定接続されると共に、該外側スクリーンの下端部
    が、シェルの第２の端部に隣接してシェル内に配置され
    た底板に固定接続される外側スクリーンと、 該外側スクリーン内に配置された概ね円筒状の内側スク
    リーンであって、該内側スクリーンがシェルの縦軸線に
    概ね平行な縦軸線と、外側スクリーンの第２の直径より
    も小さい第３の直径と、上端部と、該上端部に対向する
    下端部とを有し、該内側スクリーンが軸線方向に柔軟で
    かつ半径方向に硬直であり、該内側スクリーンの上端部
    がシェルの第１の端部に固定接続されると共に、該内側
    スクリーンの下端部が底板に固定接続される内側スクリ
    ーンと、 内側スクリーンと外側スクリーンの間に配置された複数
    の概ね円筒状の中間スクリーンであって、各中間スクリ
    ーンがシェルの縦軸線に概ね平行な縦軸線と、内側スク
    リーンの第３の直径よりも大きい直径と、上端部と、下
    端部とを有し、これら中間スクリーンのうちの一つが軸
    線方向に硬直でかつ半径方向に柔軟であり、少なくとも
    一つの中間スクリーンが軸線方向及び半径方向の両方に
    柔軟であると共に、水平方向及び垂直方向に指向された
    ビーム要素を形成する相対的に細長いスロットと相対的
    に大きな穴との組み合わせか、又は杉綾パターンのビー
    ム要素を形成する細長いスロットを含んでおり、各中間
    スクリーンの上端部がシェルの第１の端部に固定接続さ
    れると共に、各中間スクリーンの下端部が底板に固定接
    続される中間スクリーンと、を具備した半径流吸着容
    器。
  7. 【請求項７】 縦軸線と、第１の直径と、第１の端部
    と、該第１の端部に対向する第２の端部とを有する概ね
    円筒状のシェルと、 該シェル内に配置されてシェルの第２の端部に対面する
    下面を有する可動底板と、 シェルの第２の端部に隣接してシェル内に配置されると
    共に、シェルに固定接続された支持体であって、該支持
    体が可動底板の軸線方向移動を支持しながら制限するよ
    うになっている支持体と、 シェル内に配置された概ね円筒状の外側スクリーンであ
    って、該外側スクリーンがシェルの縦軸線に概ね平行な
    縦軸線と、シェルの第１の直径よりも小さい第２の直径
    と、上端部と、該上端部に対向する下端部とを有し、該
    外側スクリーンが軸線方向に柔軟でかつ半径方向に硬直
    であり、該外側スクリーンの上端部がシェルの第１の端
    部に固定接続されると共に、該外側スクリーンの下端部
    が底板に固定接続される外側スクリーンと、 該外側スクリーン内に配置された概ね円筒状の内側スク
    リーンであって、該内側スクリーンがシェルの縦軸線に
    概ね平行な縦軸線と、外側スクリーンの第２の直径より
    も小さい第３の直径と、上端部と、該上端部に対向する
    下端部とを有し、該内側スクリーンが軸線方向に柔軟で
    かつ半径方向に硬直であり、該内側スクリーンの上端部
    がシェルの第１の端部に固定接続されると共に、該内側
    スクリーンの下端部が底板に固定接続される内側スクリ
    ーンと、 内側スクリーンと外側スクリーンの間に配置された少な
    くとも一つの概ね円筒状の中間スクリーンであって、各
    中間スクリーンがシェルの縦軸線に概ね平行な縦軸線
    と、内側スクリーンの第３の直径よりも大きい直径と、
    上端部と、下端部とを有し、各中間スクリーンが軸線方
    向及び半径方向の両方に柔軟であり、各中間スクリーン
    の上端部がシェルの第１の端部に固定接続されると共
    に、各中間スクリーンの下端部が底板に固定接続される
    中間スクリーンと、を具備した半径流吸着容器。
  8. 【請求項８】 少なくとも一つの中間スクリーン内に、
    水平及び垂直方向に指向されたビーム要素が形成されて
    いる請求項１に記載の半径流吸着容器。
  9. 【請求項９】 ビーム要素が概して直線形状である請求
    項８に記載の半径流吸着容器。
  10. 【請求項１０】 ビーム要素が概してテーパ状である請
    求項８に記載の半径流吸着容器。
  11. 【請求項１１】 ビーム要素が概して湾曲状かつテーパ
    状である請求項８に記載の半径流吸着容器。
  12. 【請求項１２】 ビーム要素が杉綾パターンに配列され
    た請求項１に記載の半径流吸着容器。
  13. 【請求項１３】 吸着剤粒子が前記孔を通過するのを防
    止するようになっている細かい網目材料を更に含む請求
    項１に記載の半径流吸着容器。
  14. 【請求項１４】 請求項１に記載の半径流吸着容器を備
    えた極低温空気分離プラント。
  15. 【請求項１５】 縦軸線を有する概ね円筒状のシェルを
    用意し、 複数の概ね円筒状のスクリーンを用意し、各スクリーン
    の直径が互いに異なっており、各スクリーンがシェルの
    縦軸線に概ね平行な縦軸線を有しており、これらスクリ
    ーンのうち少なくとも一つが軸線方向及び半径方向の両
    方に柔軟であると共に、水平方向及び垂直方向に指向さ
    れたビーム要素を形成する相対的に細長いスロットと相
    対的に大きな穴との組み合わせか、又は杉綾パターンの
    ビーム要素を形成する細長いスロットを含んでおり、 シェル内にこれらスクリーンを同心に組み付ける、各段
    階を具備した半径流吸着容器の組み立て方法。
  16. 【請求項１６】 互いに隣接する少なくとも二つのスク
    リーン間の環状空間内に、複数の吸着剤粒子を設ける請
    求項１５に記載の半径流吸着容器の組み立て方法。
  17. 【請求項１７】 概ね長方形のシートを用意し、 該シート内に、水平方向及び垂直方向に指向されたビー
    ム要素を形成する相対的に細長いスロットと相対的に大
    きな穴との組み合わせか、又は杉綾パターンのビーム要
    素を形成する細長いスロットを形成し、それにより該シ
    ートがその面内で互いに直交する二方向に関し柔軟にな
    るようにする、各段階を具備した半径流吸着容器で用い
    るための双方向柔軟性を有する格納スクリーンの製造方
    法。
  18. 【請求項１８】 複数の孔からなるパターンを有するシ
    ートを用いて円筒を形成する請求項１７に記載の製造方
    法。
  19. 【請求項１９】 ビームが概して直線形状である請求項
    １７に記載の製造方法。
  20. 【請求項２０】 ビームが概してテーパ状である請求項
    １７に記載の製造方法。
  21. 【請求項２１】 ビームが概して湾曲状かつテーパ状で
    ある請求項１７に記載の製造方法。
  22. 【請求項２２】 ビーム要素が杉綾パターンに配列され
    ている請求項１７に記載の製造方法。
  23. 【請求項２３】 急激な温度変化又は大きな温度勾配を
    有する処理に使用するスクリーンにおいて、シートを具
    備し、該シートが、水平方向及び垂直方向に 指向された
    ビーム要素を形成する相対的に細長いスロットと相対的
    に大きな穴との組み合わせか、又は杉綾パターンのビー
    ム要素を形成する細長いスロットを含み、それにより該
    シートがその面内で互いに直交する二方向に関し柔軟に
    なるようにしたスクリーン。
  24. 【請求項２４】 ビームが概して直線形状である請求項
    ２３に記載のスクリーン。
  25. 【請求項２５】 ビームが概してテーパ状である請求項
    ２３に記載のスクリーン。
  26. 【請求項２６】 ビームが概して湾曲状かつテーパ状で
    ある請求項２３に記載のスクリーン。
  27. 【請求項２７】 ビームが杉綾パターンに配列されてい
    る請求項２３に記載のスクリーン。
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