JP3687922B2 - ランダム充填材 - Google Patents

Description

【０００１】
【本発明の背景】
１．本発明の分野
本発明は２種の流体間の交換工程を強化する方法に関する。特に本発明は例えば物質移動または熱交換工程に使用されるような交換処理室に用いられる充填要素に関する。
【０００２】
２．従来法の簡単な説明
多くの工業的な化学工程には物質移動または熱交換が含まれ、これらの工程を行うために充填カラムまたは充填室が使用される。このような工程は蒸溜、吸収および脱吸収、ガスの浄化および乾燥、洗滌および種々の生物的工程、例えば瀘過を含むことができる。通常は１種のガスと１種の液との組み合わせであるが、場合によっては２種の液体のような２種の流体を室内で、典型的には向流をなして混合し、これらの２種の流体を同じ流れの軸に沿って一般的に反対向きに移動させる。順流系においては、単一の流れの軸に沿って２種の流体を一般的に同じ向きに移動させる。交叉流の装置では別々の交叉する流れの軸に沿って２種の流体を移動させる。
【０００３】
物質移動の速度および／または工程の反応速度は、該処理室の内部の液によって濡らされた２種の液が互いに接触し得る有効表面積の大きさが増加するにつれて増加する。充填要素はこの室の内部に置かれ、このような接触を起こすのに有効な表面積の大きさを増加させるのに用いられる。一般に充填要素およびその移動処理室内における配置に従って充填系には二つの型がある。構造をもった充填要素系は一般に該室の中に配置され細長い構造をもった充填要素を含んでいる。ランダム充填系は一般に小さい個別的な充填要素から成り、これらの要素は不規則な方法で交換室にの中に落し込むことができる。
【０００４】
一般に充填材は交換工程のカラムの中に含まれ、カラムの中の２種の流体の間の相互作用を増加させ、工程の効率を向上させる。流体の少なくとも１種が液体である場合には、液によって濡られせる表面積を十分に大きくし、液が一つの表面から他の表面に移動する間該表面が表面の間を流れる他の流体としてのガスに露出されるような滴下点（ｄｒｉｐ ｐｏｉｎｔ）を設けることにより、流体の間の相互作用を増加させることができる。充填材によって与えられる表面が緻密すぎると、充填材の中のガスの移動が妨げられるほど十分に大きなガス流の抵抗が生じ、液がガスに露出される機会が減少する。設計の悪いランダム充填要素は相互補完的な構造が著しく、このような充填要素は他の充填要素と比較的しっかりと絡み合い、その効果は第２の要素の横方向にも及ぶ。このようなランダム充填要素を積み重ねると、比較的密に詰まった表面配列が生じ、ガス流の抵抗が大きくなる。さらに液が流れる面を密に充填し過ぎた場合、液は滴り落ちることなく一つの面から他の面へと渡って行く。このような現象はガスとの相互作用断面積を減少させるばかりでなく、ガスの充填材中の流れをさらに阻害する。
【０００５】
本発明によれば従来得られた充填要素の上記の欠点をもたないランダム充填要素が提供される。
【０００６】
【本発明の総括】
本発明によれば例えば交換処理室の中で２種の流体間の相互作用の機会を増加させるランダム充填要素が提供される。本発明においては、例えば液体のような少なくとも１種の流体によって濡らされる液流面を適当に引き離し、ガスのような他の流体が流れる抵抗を減少させるような配置をもった本発明の充填要素によって交換工程の相互作用を増加させることができる。本発明の充填要素には液流面からの滴下点が豊富に存在し、且つこの滴下点は液が滴下点から他の液流面へと渡って行く機会を最小限度に抑制するように十分に離されている。本発明によれば交換処理室の充填ベッドの中でこのような充填要素が多数絡まり合って積み重なる傾向を最小にすることができる。
【０００７】
本発明によれば、少なくとも２種の流体を含む交換処理室に用いられるランダム充填要素が提供されるが、この充填要素は一般に平らな材料シートからつくられ、これを分離して多数の細片および突出部にし、材料の相対する両端には該細片および突出部を取り付ける取り付け区域が備えられている。取り付け区域は材料の端の中間にもつくられ、細片はこの中間取り付け区域にも取り付けられ、また突出部もこのような中間取り付け区域に取り付けることができる。突出部、或いは指状部によって滴下点が与えられる。また突出部および／または細片の縁は波形になっており、滴下点になる。波形の縁はまた多数の充填要素が絡み合うのを防いでいる。
【０００８】
本発明の充填要素においては、同じ二つの取り付け区域の間に延びた２個の細片が一緒になって閉じたループになっている。特にこの突出部は長さが異なっている。この細片は一般にそれぞれ異なった形をもっているか、および／または材料シートの元の面に関し異なった位置を有している。このようにして該細片および突出部は例えば材料の反対側へと延び、材料の別々の互いに平行な端により規定された面に垂直な軸の周りに充填要素が回転対称をなして配置されないようにしている。また細片、および可能ならば突出部が延出したパターンは、材料シートの面に垂直な充填要素の横方向の広がりにより正味の捩れた或いは傾いた効果を与え、その結果充填要素が例えば交換工程が行われる室中で充填ベッドの中で傾いた位置で沈積し得るようになっている。
【０００９】
充填要素は二つの端に取り付けられた区域により定義される面に関し曲げられた細片を若干有し、また一般的に直線をなした細片を少なくとも一つもっている。このような直線状の細片は互いに連結された２個の突出部によって作られるか、或いは例えば一般的に直線状の細片の長さを短くするような材料中に存在する屈曲部を含んでいる。また中間の取り付け区域からそれぞれ二つの端取り付け区域へと反対方向に延び、且つ一般に該二つの端取り付け区域によって規定される面に垂直な共通の面に沿って延びている二つの細片は、該二つの端取り付け区域によって定義された面に関し反対方向に曲げられていることができる。
【００１０】
また少なくとも一つの取り付け区域、或いは細片または突出部はリブを含み、このリブはそれぞれの取り付け区域、細片または該リブの少なくとも長手部分に沿って一般に長手方向に延びていることができる。
【００１１】
充填要素は金属または特に例えば交換工程の用途に使用できる他の任意の適当な材料、例えばプラスチックスでつくることができる。例えば金属シートを縦切りし、次に例えば元の面の形から変形させて得られる細片を曲げ、得られた突出部を延ばすようにすることができる。材料の元の縦切り物は鋸歯の模様をもった切口を付け、例えば細片および突出部に沿って波形の縁を付けることができる。別法として例えば屈曲部および細片を延ばす工程中に別の工程として波形の縁を付けることができる。
【００１２】
本発明によれば液が流れる面が適切に引き離されランダム充填要素中をガスが流れる際の抵抗が最小限度に抑制されたランダム充填要素が提供される。滴下点も取り付けられ、交換工程の用途における流体の間の相互作用の能力を強化することができる。本発明のランダム充填要素はこのような充填要素の間の絡み合いを最小限度に抑制し、本発明の充填要素によって作られるベッドの中のガスの流動抵抗性を最小にするのにさらに効果を及ぼし、また適当に引き離された流動面からの滴下点を十分に与えることができる。
【００１３】
【好適具体化例の説明】
図１の１０に一般的に矩形の形をした平らな材料シートを一般的に示す。図２〜４では、材料１０は加工されて本発明のランダム充填要素になる。材料１０は金属または若干の他の材料、例えばプラスチックスであることができる。一般に１０には多数の細片および多数の突出部を規定するスリットが備えられ、これらの細片および突出部は成形され、図１に示されているような平らな材料は変形され図２〜４に示されるような３次元の構造物になっている。
【００１４】
材料シート１０が平面状に示されている図１を参照すれば判るように、図１〜４に示される充填要素の特定の具体化例は、長さが幅の約２〜１．５倍の材料シートからつくられている。スリットは一般にシート１０の寸法に関し長手方向に延び、細片および突出部をつくっているように示されている。材料１０に備えられた長手方向のスリットはすべて鋸歯状で波形の縁をもっている。本明細書において、細片とはシート材料の一般的に細長い部分であってその両端が材料に取り付けられたものであり、突出部または指状部とはシート材料の一般的に細長い部分であるが、一端だけが材料に取り付けられたものである。しかしいずれの場合にも、突出部の取り付けられた端からの長さは、突出部の取り付けられた端に沿って測った突出部の長さよりも大きいことも、等しいことも、或いは短いこともあり得る。１個またはそれ以上の細片、および／または１個またはそれ以上の突出部を材料シートに取り付け得る区域を取り付け区域と呼ぶことにする。従って細片は二つの取り付け区域の間に延びており、突出部を１個の取り付け区域から延び出している。
【００１５】
図１〜４に示した充填要素の特定の具体化例においては、材料１０のいずれの端を通ってもスリットが延び出していない。従って横方向に延びた端取り付け区域１２は材料の一端に備えられて折り、横方向に延びた端取り付け区域１４は材料の反対側の端に備えられている。スリットが材料の端を通って延びている場合には、材料の端の区域は少なくとも二つの取り付け区域に分割されている。
【００１６】
一般的に材料１０の中心線に沿い単一の鋸歯状のスリット１６が一つの端取り付け区域１２から他の端取り付け区域１４へと延びている。スリット１６は図１、２および４に特に示されているように、材料を一般に二つの部分に分割している。
【００１７】
図１から判るように、材料シート１０の上半分の中央の所に、一般的に１８で示される中間の取り付け区域はスリットによって分割されていない。図１に示されているように、同様に一般的に２０で示される横方向に延びた中間の取り付け区域が材料シート１０の下半分の中央の所に備えられている。
【００１８】
図１の上半分においては、２個の平行な鋸状のスリット２２および２４が端取り付け区域１２から中間取り付け区域１８へと延び、また２個の鋸歯状のスリット２６および２８が中間取り付け区域１８と端取り付け区域１４の間に延びている。横方向に延びたスリット３０は２個のスリット２２および２４の間に延び、横方向に延びるスリット３２が２個のスリット２６および２８の間に延びている。
【００１９】
スリット２２は材料シート１０の外側の縁と一緒になって部分的には端取り付け区域１２から中間取り付け区域１８へと延びた細片３４を規定している。スリット２４はスリット１６の部分と一緒になって取り付け区域１２および１８の間に延びた細片３６を部分的に規定している。二つのスリット２２および２４は端がスリット２０の所にあり端取り付け区域１２の所で細片３４および３６の間に取り付けられた突出部３８をつくっている。同様に突出部４０は中間取り付け区域１８からスリット３０へと延びたているようにつくられ、またスリット２２および２４で区切られている。細片３４および３６は図１の形状においては違いに平行になっている。
【００２０】
スリット２６は材料シート１０の外側の縁と一緒になって、部分的には図１において一般的に細片３４の線上にある細片４２を規定している。スリット２８はスリット１６の一部と一緒になり、細片４２と互いに平行で且つ一般的に図１の細片３６の線上にある細片４４を部分的に規定している。細片４２および４４の両方は取り付け区域１４および１８の間に延びている。スリット２６および２８、並びにスリット３２は一緒になって端取り付け区域１４から延び出した突出部４６をつくっている。またスリット２６および２８、並びにスリット３２は一緒になって端取り付け区域１８から延び出した突出部４８をつくっている。突出部３８、４０、４６および４８は図１においては一般的に同一線上にある。
【００２１】
図１から判るように、材料シート１０の下半分においても同様な構造が備えられており、この場合もスリットの配列がつくられ、その大部分は輪郭が鋸歯状に示されている。スリット５０および５２は一般に互いに平行であり、それぞれ一般的にスリット５４および５６と同一線上にある。横方向に延びた真直なスリット６０および６２は突出部を規定する助けになっている。従ってスリット５０は材料シート１０の外側の縁と一緒になって取り付け区域１２および２０の間に延びた細片６４を部分的に規定している。スリット５２はスリット１６の一部と一緒になってやはり取り付け区域１２および２０の間に延び細片６４と互いに平行になった細片６８を規定している。細片６４と６８との間には突出部７０および７２があり、これは部分的にはスリット５２、５０および６０によって規定されている。突出部７０は端取り付け区域１２から延び出し、他方突出部７２は中間取り付け区域２０から延び出している。
【００２２】
スリット５４は材料シート１０の外側の縁と一緒になって細片７４を部分的に規定し、スリット５６はスリット１６の一部と一緒になって細片７６を規定している。図１においては細片７４および７６は互いに平行であり、取り付け区域１４および２０の間に延びており、細片７４は一般に細片６４と同一線上にあり、細片７６は一般に細片６８と同一線上にある。またスリット５４、５６および６２は細片７４および７６の間にあり、それぞれ取り付け区域１４と２０から延び出した突出部７８および８０を部分的に規定している。図１において突出部７０、７２、７８および８０は一般に互いに同一線上にある。
【００２３】
図１に示した材料シート１０に取り付けられた種々のスリットを用い、得られた細片および突出部を曲げるかまたは変形させ、図２〜４に示した充填要素をつくる。例えば端取り付け区域１２および１４の一部が図１に示されるような材料シートの元の面を規定するように採られている場合には、この中間取り付け区域１８は該面の片側にあり、他の中間取り付け区域２０は該面の反対側にある。従って図２および４で見ると、端取り付け区域１２および１４によって規定される面に関し、二つの細片６４および７４は上方に曲げられ、二つの面６８および７６は下方に曲げられている。細片６４および６８は両方とも同じ二つの取り付け区域１２および２０の間にあり、図２に示されるように紙面内において互いに分離され、迂回しているが閉じたループをつくっている。同様に閉じてはいるが迂回したループは同じ二つの取り付け区域１４および２０の間に延びた細片７４および７６を分離することにより作られている。
【００２４】
端取り付け区域１２および１４によって規定される面に関し、二つの細片３４および４２は下方に曲げられ（図２および４）、二つの細片３６および４４はこの面に関し上方に曲げられている。即ち同じ二つの取り付け区域１２および１８の間に延びた二つの細片３４および３６によって迂回しているが閉じたループがつくられている。また同じ二つの取り付け区域１４および１８の間に延びた二つの細片４２および４４により細長いが閉じているループがつくられる。
【００２５】
対応する取り付け区域の間に延びた対になった細片によってこのようにして作られた４個の閉じたループは図２の紙面内で互いにずらされており、また図３および４で見られるように横方向にもずらされている。
【００２６】
図２および４から判るように、突出部４０および４８は中間取り付け区域１８から上方に延び、突出部３８および４６はそれぞれの端取り付け区域１２および１４から下方に延びている。また突出部７２および８０は中間取り付け区域２０から下方に延びるようにつくられ、突出部７０および７８はそれぞれの端取り付け区域１２および１４から上方に延びるように配置されている。図２および４において突出部が配置されている角度は変えることができる。突出部の長さも変えることができ、添付図面には種々の形で示されている。さらに突出部の自由な端はスリット３０、３２、６０および６２を鋸歯状にすることにより波形にされている。
【００２７】
充填要素の大きさ、および例えば突出部および細片の寸法は用途によって調節することができる。しかし図１〜４に示した充填要素の全体の寸法の如何に拘らず、本発明の充填要素では流体が流れる面が大きく、同時に充填要素を通るガス流の抵抗を最小限度にするのに十分な孔が流れ面に備えられている。突出部の端、並びに突出部および細片の縁に沿った波形の部分が滴下点となっている。また取り付け区域は例えば隣接した細片および突出部を連結する他の流路となっている。されあに取り付け区域は仕上げられた充填要素に構造的な剛性を与える。一般に各細片は、特に図２に示すように、異なった形および／または異なった水平位置をもっていることができる。さらに中間取り付け区域１８および２０を例えば端取り付け区域１２および１４によって規定される面の反対側に位置させることにより、充填要素の端から見た輪郭は、一般に図３に示すように、角度Ａで傾いている。従って充填要素を例えば処理室に入れた場合、充填要素が傾いた位置で沈積し、すべての細片および突出部の面が例えば水平位置に関し傾く確率はかなり大きい。例えば別の充填要素を第１の充填要素の上に積み重ねると、その方向は不規則な配置となるであろう。しかし特に細片に波形の縁があると、細片を重ね合わせる際、即ち細片を隣接した充填要素と重ね合わせる際、二つの充填要素がそれを通る流路を一般的に閉じてしまうことが防がれる。
【００２８】
充填要素が図２〜４に示される形をしている場合には、充填要素をつくる材料の端が保持され、端取り付け区域１２および１４は一つの面を規定するように配置され平行で且つ引き離されており、この面内のいかなる位置においても、またこの面に対するいかなる角度においても、端取り付け区域１２および１４の位置によって規定される面を通る充填要素の回転対称軸は存在しないことが判る。
【００２９】
図５〜２５に示されるように、本発明によれば強度および剛性を増加する充填要素の改善法が提供され、また処理塔の中に積み重ねて行く際の自己の配向が異なった種々の形をもつ充填要素が提供される。図５〜２５に７示される具体化例においては、図１〜４に示される特徴と同じか実質的に同じである特徴をもつ部分は同じ数字で示されている。或る場合にはダッシまたは添字を付け、図１〜４に示した充填要素の特徴と比べ変形されたまたは独特の特徴を付与された部分を示すことにする。
【００３０】
図１〜４の充填要素１０の変形を図５および６では一般的に１０’で示す。充填要素１０’は図１の１０と同じ材料でつくられ、同じスリット１６、２２〜２８、３２、５０〜５６および６０をもっているが、スリット３０および６２の位置は下記に説明する理由のために調節できるようになっている。図５および６に示すように、中間取り付け区域１８および２０はずらされており、細片３４、３５、４２、４４、６４、６８、７４および７６は図２〜４に示されているように上方に曲げられ、突出物４６、４８、７０および７２は種々の角度をなしてそれぞれの取り付け区域１２’、１４’、１８または２０から延び出している。しかし突出物３８’および４０’は一緒に連結され、突出物７８’および８０’も一緒に連結されている。それぞれの場合突出物を一緒に連結するには、一つの突出物の端を他の突出物の端の上にに重ね、接着、スポット熔接等の適当な方法で重ね合わされた部分を接合することによって行う。スリット３０および６２の位置は、要素１０’をつくる際それぞれ対になった突出物を連結し易いように選ばれる。
【００３１】
充填要素１０’に対して行われてい他の改善には、端取り付け区域１２’および１４’に付加される構造物が含まれる。図５および６に示されているように、端取り付け区域１２’および１４’の各々は該取り付け区域の長手方向に走った直角に曲げられた細長いリブまたは隆起をもっていることを特徴としている。この改善された充填要素１０’をつくる材料シートは例えば図１〜４の充填要素１０を作るのに用いた材料シートに比べて長く、各々の端取り付け区域１２’および１４’において材料を直角に曲げられるようになっている。
【００３２】
充填要素１０’はこのような特徴をもっているにもかかわらず、図３に示されるような充填要素１０の捩れた輪郭を示すように構成することができ、また一般的に平行な端取り付け区域１２’および１４’によって規定される面を通り、この面のどのような角度およびどのような位置においても回転対称の軸をもっていない。
【００３３】
図５および６の充填要素１０’によって与えられる特徴により、安定性および強度が増加する。対になった突出部を一緒に連結すると、一緒に連結された細片３８’，４０’が中間取り付け区域１８と端取り付け区域１２’の間に延び、一緒に連結された細片７８’，８０’が中間取り付け区域２０と端取り付け区域１４’との間に延びた充填要素１０’がつくられる。これらの連結された細片３８’，４０’および７８’，８０’は細片３４および３６、および細片７４および７６よりも短く、それぞれ取り付け区域１８および１２’の間、および取り付け区域２０および１４’の間に延びている。従って比較的短い細片３８’，４０’および７８’，８０’は、長い細片３４、３６、４２、４４、６４、６８、７４および７６が真直ぐにされたり曲げが伸ばされることによって充填要素１０’が潰れるのを防いでいる。即ち多重充填要素１０’を処理塔の中に入れ積み重ねた場合、上方の充填要素の荷重のために下方の充填要素が潰れる傾向は短くなった細片３８’，４０’および７８’，８０’によって緩和され、端取り付け区域１２’および１４’が中間取り付け区域１８および２０からずれる距離が少なくなる。長い細片３４、３６、４２、４４、６４、６８、７４および７６は曲がったままの状態に止まり、充填要素１０’の一般的な形が保持される。さらにこれらの取り付け区域に沿ったリブを規定する端取り付け区域１２’および１４’の曲がった構造により、例えば処理塔の中の下方の充填要素の上に乗せられた他の充填要素の荷重による捩れ、折れ曲がり等により取り付け区域が変形する傾向が防がれる。図５および６に示された改善の結果として充填要素１０’は強くなり、例えば取り扱いおよび使用時においてその一般的な形を保持する傾向が大きくなる。
【００３４】
本発明の改善されたランダム充填要素の他の具体化例を図７〜１０の１０”に一般的に示す。図７によって示された材料シート１０”は一般的に図１に示されるように鋸歯状のスリットで切断されているが、図１に示されるように取り付け区域１２の一端から取り付け区域１４の他端へと延びた単一の中央の切断部１６ではなく、シート１０”には２本の長い波形のスリット１６ａおよび１６ｂ、および中央の横方向のスリット８１があり、図７〜１０に示されているように構造をもった端取り付け区域１２”および１４”から延びた２本の中央の突出部８２および８４をつくっている。例えば図１〜４の充填要素１０におけるように、中間取り付け区域、曲がった細片と共にさらに突出部および細片を取り付けることができる。即ち中間取り付け区域１８および２０を引き離し、細片３６、４４、６４および７４を端取り付け区域１２”および１４”によって規定される面に関し片方に曲げ、細片３４、４２、６８および７６を反対側に曲げ、突出部３８、４０、４６、４８、７０、７２、７８および８０を種々の方向に向けて配置し、例えば図８を〜１０に示すような充填要素１０”をつくることができる。
【００３５】
二つの中央の突出部８２および８４はこれを重ね合わせ互いに接合し、二つの端取り付け区域１２”および１４”の間に延びた連結された細片８２，８４がつくられる。この細片８２，８４は端取り付け区域１２”および１４”が引き離されるのを防ぎ、従って充填要素が延び曲がった細片が真直ぐになるのが防がれ、従って例えば充填要素が処理塔の中の他の充填要素の重さで潰れないようにすることができる。さらに端取り付け区域１２”および１４”はそれぞれ図８または９に示されているような約９０°の弧を描いて曲げられた区域によりつくられたリブまたは隆起を有し、比較的堅い端取り付け区域がつくられ、充填要素１０”が折れたり曲がったりすることが防がれる。
【００３６】
例えば図８において紙面において中間取り付け区域１８および２０を引き離すことにより、充填要素１０”は例えば図１０で示されるように角度Ｂで捩れたような形になる。この角度は図４の角度Ａと同じであるか、或いは異なっていることができる。また充填要素１０”は一般に平行な端取り付け区域１２”および１４”で規定される面を通し、この面のいかなる角度、いかなる位置においても回転対称軸をもっていない。
【００３７】
本発明の充填要素の各々は、曲げた場合一般的に各細片が充填要素の端取り付け区域により規定される面に垂直な面に沿って並び、且つその面を規定するように配列された細片から成っている。従って端取り付け区域と中間取り付け区域との間に延びた曲げられた細片は、また同じ中間取り付け区域から一般的に反対方向に他の端取り付け区域へと延びた他の曲げられた細片と同じ面に沿っている。充填要素を成形する際、細片を充填要素の端取り付け区域によって規定される面に関し一方向または他の方向に曲げる。図２〜４に示された本発明の具体化例においては、充填要素１０の細片は端取り付け区域１２および１４によって規定される面に垂直な或る与えられた面に一般的に沿った同じ中間取り付け区域から延びた二つの細片が端取り付け区域の面に関し同じ方向に曲げられるように配列されている。充填要素の端取り付け区域によって規定される面に関して同じ方向にある与えられた面に沿って延びた細片を曲げることと同じ特徴は、本発明の図５および６、並びに図８〜１０にも示されている。
【００３８】
図１１〜１３は一般的に１０ａで示された充填要素を示す。この要素は図１に示したのと同じスリットが付けられた材料シートから作られ、細片および突出部の数は充填要素１０に含まれる数と同じではあるが、この細片は異なったパターンで曲げられている。また充填要素１０ａの端取り付け区域１２’および１４’は図７〜１０に示される充填要素１０”の場合のようにほぼ９０°の弧を描いて曲げられ、端取り付け区域に対しリブ構造を与え、これによって端取り付け区域が、従って充填要素１０ａが曲がったり折り畳まれたりすることが防がれる。
【００３９】
図１１〜１３に示された充填要素１０ａは同じ中間取り付け区域から二つの端取り付け区域１２’および１４’へと同じ面に沿って反対側に延び、且つ端取り付け区域によって規定された面に関し反対側へ曲げられた細片を有している。曲げられた細片６４および７４ａは一般的に平行な端取り付け区域１２”および１４”によって規定された面に垂直な面に沿った線の中で中間取り付け区域２０から反対方向に延び、端取り付け区域の面に関し反対側へ曲げられている。同様に曲げられた細片６８および７６ａは細片６４および７４ａに平行で端取り付け区域１２”および１４”によって規定される面に垂直な他の面に沿った線の中で中間取り付け区域２０から反対方向へ延び、また端取り付け区域の面に関し反対方向へ曲げられている。また細片３６および４４ａ反対方向へ一般に平行な端取り付け区域１２”および１４”で規定される面に垂直な面に沿った線の中を中間取り付け区域から反対方向に延び、端取り付け区域の面に関し反対方向に曲げられている。同様に細片３４および４２ａは細片３５および４４ａの面に平行で端取り付け区域１２”および１４”によって規定された他の面に沿って延びた線の中で中間取り付け区域１８から反対方向へ延び、端取り付け区域の面に関し反対方向へ曲げられている。さらに対になった細片３６，４４ａおよび３４，４２ａによって規定される面は一組の細片６４，７４ａおよび６８，７６ａによって規定される面に平行であり、これらの面のすべては端取り付け区域１２”および１４”によって規定される面に垂直である。充填要素１０ａの突出部３８、４０、４６、４８、７０、７２、７８および８０は図２〜４に示される充填要素１０に含まれる突出部の場合と同じように種々の方向へ延びている。
【００４０】
細片６４は端取り付け区域１２”および１４”によって規定される面に関し一つの方向へ曲げられ、細片７４ａは端取り付け区域の面に関して反対方向に曲げられている。これとは対照的に図２〜４の充填要素１０の細片７４は、細片７４と同じ面に存在する細片６４と同様に、端取り付け区域１２および１４の面に関して同じ方向に曲げられている。同様に図１１〜１３においては、細片６８は端取り付け区域１２”および１４”によって規定される面に関し同じ方向に曲げられ、細片７６ａは細片６８と同じ面内で端取り付け区域の面に関し反対方向へ曲げられ、また細片７６とは対照的に、図２〜４の充填要素１０の場合における端取り付け区域１２および１４の面に関し細片６８が曲げられているのと同じ方向に曲げられている。充填要素１０ａの細片３６および４４ａは端取り付け区域１２”および１４”の面に関し反対方向へ曲げられ、細片３４および４２ａは端取り付け区域の面に関し反対方向に曲げられている。この場合も図２〜４に示された充填要素１０の場合とは対照的に、細片３６および４４は端取り付け区域１２および１４の面に関して同じ側に曲げられ、細片３４および４２は端取り付け区域に関して同じ方向へ曲げられている。
【００４１】
本発明に従い同じ面に沿って一列に並んだ細片を、充填要素の端取り付け区域により規定される面に関し反対方向へ曲げると、図２〜４の充填要素１０の場合のように同じ面内にある細片を単に同じ方向に曲げる抱けの場合に比べて異なった形が充填要素に与えられる。例えば図１２および１３を図３および４と比較すると形の変動は特に著しい。例えば図１１に示されているように、紙面内で中間取り付け区域を引き離すと、充填要素１０ａは例えば図１３を参照するれば明らかなように依然として捩れた形をしている。この場合捩れは角度Ｃにより測定される。この角度はそれぞれ図４および１０の角度Ａまたは角度Ｂに等しくても異なっていても良い。
【００４２】
同一面内において反対側に細片を曲げることによって得られる本発明の充填要素の形の変化を短くした細片と組み合わせると、充填要素が伸びたり潰れたりするのを防ぐことができる。図１４において１０’ａで一般的に示されている充填要素は、図５および６に示された充填要素１０’に含まれているのと同様な連結されて短くされた細片３８’，５０’および７８’，８０’を有し、また図１１〜１３に示した充填要素１０ａに含まれているような共通の面内にあるが反対方向に曲げられて延びている細片のパターンを有している。この充填要素１０’ａはまたそれぞれ端取り付け区域１２’および１４’に沿って延び、図５および６に示した充填要素１０’の場合と同様に直角に曲げらたリブを有している。図１５〜１７では一般的に１０”ａで充填要素が示されているが、これは図８〜１０に示した充填要素１０”に含まれているような連結されて短くなった細片８２，８４を含み、また図１１〜１３に示した充填要素１０ａに含まれているような共通の面内にあるが反対方向に曲がって延びた細片のパターンをもっている。充填要素１０”はまたそれぞれ端取り付け区域１２”および１４”に沿って延び、図８〜１０に示した充填要素１０”の場合と同様に直角に曲げられたリブを有している。充填要素１０’ａおよび１０”ａにおける接合されないで短くなった細片を作っている突出部は種々の方向を向いている。また充填要素１０’ａおよび１０”ａの中間取り付け区域を対応する端取り付け区域によって規定されるそれぞれの面から反対方向に引き離すことにより、充填要素１０”ａの場合図１７を参照すれば判るように、これらの充填要素は捩れた形状をとることができる。この場合捩れ角Ｄは角Ａ、ＢまたはＣと同じであることも異なっていることもできる。
【００４３】
本発明の充填要素の形を変える他の方法は、中間取り付け区域を変える方法である。図１８に示されているように、材料シート１００を一般的には図１の材料１０と同様に縦切りするが、図１９〜２１に示されているように、材料および得られた充填要素の幅に亙って延びた単一の中間取り付け区域１１０が生じるようにスリットを取り付ける。また充填要素１００は構造をもった端取り付け区域１１２および１１４を有し、その各々はＶ字形の通路で作られたリブを含み、充填要素が曲がったり潰れたりするのに耐える強度および剛性が賦与されている。
【００４４】
特に波形のスリット１１６および１１８は端取り付け区域１１２および中間取り付け区域１１０の間に延び、スリット１２０はスリット１１６および１１８の間の材料を二つの突出部１２２および１２４に分割している。波形が付いたスリット１２６および１２８は端取り付け区域１１４および中間取り付け区域１１０の間に延び、スリット１３０はスリット１２６および１２８の間の材料を二つの突出部１３２および１３４に分割している。端取り付け区域１１２および１１４の一つから他へと完全に延びたスリットは存在しない。これらの種々の細片を曲げて図１９〜２１の充填要素１００をつくると、突出部１２２および１２４は図示のように互いに接合され、連結された細片１２２、１２４ができ、これによって端取り付け区域１１２が中間取り付け区域１１０から引き離されることが防がれ、突出部１３２および１３４は互いに接合されて連結された細片１３２、１３４になり、これによって端取り付け区域１１４が中間取り付け区域１１０から引き離されるのが防がれる。従って合わされた細片１２２、１２４および１３２、１３４は充填要素１００が他の充填要素の重さのため、或いは例えば充填要素の取り扱い時に潰れることが防がれる。
【００４５】
図示のように充填要素１００では、図１５〜１７の充填要素１０”ａの細片の場合と同様に、細片は端取り付け区域１１２および１１４によって規定される面に関して同一面内で反対方向に曲げられた形をしている。しかしまた充填要素１００では細片は、例えば図８〜１０の充填要素１０”の細片の場合のように、端取り付け区域１１２および１１４によって規定された面に関し同一面内で同じ方向に曲げられた形をしていることもできる。また端取り付け区域１１２および１１４によって規定される面に関し同一面内で同じ方向に曲げられて延びた細片と、端取り付け区域の面に関し共通の面内で反対方向に曲げられて延びた細片とを組み合わせ、これを用いて充填要素の形をつくることもできよう。いずれの場合にも充填要素１００は図２１から判るように捩れた形をしていない。
【００４６】
連結された細片をつくり本発明の充填要素が潰れるのを防ぐには、任意の適当な方法、例えば上記の突出部を適当に接合する方法を用いることができる。本発明に使用できる他の方法としては、例えば細片を折り曲げるか屈曲させて細片を短くする方法がある。図２２には例えば図５〜１０および図１４〜２１に示す任意の充填要素、または本発明で作られた他の充填要素に含まれる細片１８０の一部が示されている。この細片１８０は細片を効果的に短くする屈曲部分１８２を有している。この屈曲部分１８２は図示されているよりももっときつく締められている場合もあるが、例えば細片１８０と同じ二つの取り付け区域の間に延びた他の細片を曲げることによってつくることができる。こうするとこの短くなった細片１８０により、今問題となっている二つの取り付け区域が引き離され、その間にある湾曲した細片が平らになるのを防ぐことができる。
【００４７】
充填要素の強度を増加させる他の方法は例えば細片および突出部に適当な構造を賦与する方法である。図２３は充填要素部材２２０を示すが、これは２個の他の部材２２２および２２４の間にあって、取り付け区域２１２から延び出している細片または突出部であることができる。部材２２０は細長いリブまたは隆起２２６を有し、このリブは部材２２に沿って走り、一般的に該部材を横切る方向に中心をもっている。リブ２２６の横方向の輪郭は図２４を参照すればさらに明白であり、該リブがＶ字形をしていることが判る。リブまたは突起２２６は該リブに対し横方向の角度で部材２２０が曲がることを防いでいる。部材２２０にリブ起２２６を取り付け、細片の場合にはこれを湾曲させると、該部材は比較的堅くなりその形を保持する傾向がある。図２５には本発明の充填要素の構造をもった部材の他の具体化例として、横方向の輪郭が弧の形をした曲がった輪郭をもつ通路形のリブ２３２を備えた充填要素部材２３０、例えば細片または突出部が示されている。
【００４８】
本発明の充填要素はその間に１個またはそれ以上の細片が曲げて取り付けられた取り付け区域を有し、また少なくとも１個の短くされた細片が取り付け区域の間に延び、取り付け区域が引き離されたり湾曲した細片が潰れたりするのを防いでいる。さらに本発明の充填要素は例えばリブを含む構造をもった取り付け区域を有し、これによって取り付け区域および充填要素が曲がるのが防がれる。また本発明の充填要素の細片は端取り付け区域によって規定される面に関し同一面内において反対方向に曲げることができ、このような充填要素はまた端取り付け区域の面に関し共通の面内で同じ方向に湾曲して延びている細片を含んでいることもできる。さらに本発明の充填要素は部材の望ましくない変形を防ぐためのリブをもった細片および突出部を備えていることができる。
【００４９】
本発明によれば例えば交換処理室中で同じ充填要素からなる充填ベッドに使用し、液が流れる面、滴下点およびガスに対する流路を十分に供給し、交換処理装置において２種の流体の相互作用を補強する充填要素が提供され、同時に処理塔の中で上部に積み重ねられた他の充填要素の重さのため、或いは例えば取り扱いにより、潰れたりまたは他の変形が起こるのを防ぎ得る比較的強い充填要素が提供される。
【００５０】
本発明に関する上記の説明は単に例示して説明を行うためのものであり、本発明の精神を逸脱することなく添付特許請求の範囲内において大きさ、形および材料に関して種々の変形を行うことができる。
【００５１】
本発明の主な特徴及び態様は次の通りである。
１．内部において第１および第２の流体が相互作用することができる多数の充填要素が配置された交換装置に使用する充填要素において、該充填要素は多数の細片を構成する材料からなり、該細片はその端の両方において該材料の両端にあって一つの面を規定する一般的に平行な横方向に延びた端取り付け区域に取り付けられ、また該材料には少なくとも一つの横方向に延びた中間取り付け区域が存在し、該中間取り付け区域から各端取り付け区域へと一般的に反対方向に向かって細片が延びており、このようにして同じ中間取り付け区域に取り付けられた少なくとも二つの該細片は二つの端取り付け区域によって規定される面に垂直な共通な面に沿って延びており、さらに細片の幾つかは端取り付け区域によって規定される面に関し一般的に曲げられており、さらに一端が取り付け区域に取り付けられた突出部を含んでいる充填要素。
【００５２】
２．少なくとも１個の細片は一般的に真直ぐな形をしている上記第１項記載の充填要素。
【００５３】
３．このような一般的に真直ぐな細片が二つの端取り付け区域の間に延びている上記第２項記載の充填要素。
【００５４】
４．このような一般的に真直ぐな細片は一つの中間取り付け区域と一つの端取り付け区域との間に延びている上記第２項記載の充填要素。
【００５５】
５．このような一般的に真直ぐな細片は材料の屈曲部分を含み、細片の長さが短くなっている上記第２項記載の充填要素。
【００５６】
６．このような一般的に真直ぐな細片は二つの突出部を一緒に連結させて作られている上記第２項記載の充填要素。
【００５７】
７．材料の同じ二つの取り付け区域の間に延びている二つの細片は材料の反対側へ曲げられて閉じたループを作っている上記第１項記載の充填要素。
【００５８】
８．さらに二つの横方向に延びた中間取り付け区域を含み、これらの各中間取り付け区域および各端取り付け区域の間に延びこれらの取り付け区域に取り付けられている細片を有する上記第１項記載の充填装置。
【００５９】
９．該細片の少なくとも二つは同じ中間取り付け区域に取り付けられ、一般に二つの端取り付け区域によって規定される面に垂直な共通の面に沿って一般的に反対方向に延び、且つ２個の端取り付け区域によって規定される面に関し反対方向に曲げられている上記第１項記載の充填要素。
【００６０】
１０．細片の少なくとも幾つかの縁は波形になっている上記第１項記載の充填要素。
【００６１】
１１．突出部の少なくとも幾つかの縁は波形になっている上記第１項記載の充填要素。
【００６２】
１２．取り付け区域の少なくとも一つは該取り付け区域の長さの少なくとも一部に沿って一般的に長手方向に延びたリブを含んでいる上記第１項記載の充填要素。
【００６３】
１３．細片の少なくとも一つは該細片の長さの少なくとも一部に沿って一般的に長手方向に延びたリブを含んでいる上記第１項記載の充填要素。
【００６４】
１４．突出部の少なくとも一つは該突出部の長さの少なくとも一部に沿って一般的に長手方向に延びたリブを含んでいる上記第１項記載の充填要素。
【００６５】
１５．充填要素は端取り付け区域によって規定される面に垂直な回転対称軸をもっていない上記第１項記載の充填要素。
【００６６】
１６．該細片は一般的に湾曲させられており、従って充填要素は或る鋭角をなして捩れている上記第１項記載の充填要素。
【００６７】
１７．さらに多数の同様な充填要素から成り、すべてのこれらの充填要素が装置の中で組み合わされている上記第１項記載の充填要素。
【図面の簡単な説明】
【図１】平らな材料シートの上平面図であり、多数の細片および突出部を規定するスリットが示されている。
【図２】図１の材料シートからつくられた本発明のランダム充填要素の側立面図である。
【図３】図２でつくられた充填要素の端立面図である。
【図４】図２および図３の充填要素の見取り図である。
【図５】突出部を連結して作られた短くなった細片、および構造をもった端取り付け区域を有する本発明のランダム充填要素の他の具体化例の側立面図である。
【図６】図５の充填要素の見取り図である。
【図７】平らな材料シートの上平面図であり、二つの端取り付け区域から延びた二つの中央に存在する一列に並んだ突出部を含む多数の細片および突出部を規定するスリットを示す。
【図８】図７の材料シートからつくられた充填要素の側立面図であり、中央の突出部を連結して細片をつくり、これによって充填要素が長手方向に延びるのを防いでおり、また本発明による構造をもった端取り付け区域が備えられている。
【図９】図８で作られた充填要素の見取り図である。
【図１０】図８および図９の充填要素の端立面図である。
【図１１】端取り付け区域によって規定される面に関し反対方向に曲げられた一列に並んだ細片、および構造をもった端取り付け区域を有する本発明のランダム充填要素の側立面図である。
【図１２】図１１で作られた充填要素の見取り図である。
【図１３】図１１および図１２の充填要素の端立面図である。
【図１４】図５と同様な側立面図であるが、本発明に従い端取り付け区域によって規定される面に関し反対方向に曲げられた一列に並んだ細片を示す。
【図１５】図８と同様な側立面図であるが、本発明に従い端取り付け区域によって規定される面に関し反対方向に曲げられた一列に並んだ細片を示す。
【図１６】図１５の充填要素の見取り図である。
【図１７】図１５および図１６の充填要素の端立面図である。
【図１８】平らな材料シートの上平面図であって、多数の細片および突出部を規定するシートの幅に亙って延びた中間取り付け区域を含むスリットを示す。
【図１９】図１８の材料シートから作られた充填要素の見取り図であり、二つの端取り付け区域によって規定される面に関して反対方向に曲げて得られる一列に並んだ細片、並びにシートの中心に沿って存在し互いに連結して短くされた細片をつくる突出部を有し、これによって本発明の充填要素が延びた状態になるのが防がれている。
【図２０】図１９で作られた充填要素の側立面図であり、連結された中央の突出部、および充填要素の前半分に存在する突出部および曲げられた細片を示す。
【図２１】図１９および２０の充填要素の端立面図である。
【図２２】折り曲げて短くし、本発明により充填要素が延びた状態になるのを防いでいる細片の部分的見取り図である。
【図２３】取り付け区域における細片および突出部のような部材の端の部分的見取り図であって、該部材に沿って作られたリブを示す。
【図２４】図２３の線２４−２４で切った図２３に示すリブをもった充填要素部材の断面図である。
【図２５】細片または突出部のような充填要素部材の断面図であって、該部材に沿ったリブの他の輪郭を示す。

Claims (1)

1. 内部において第１および第２の流体が相互作用することができる多数の充填要素が配置された交換装置に使用する充填要素であって、
   各々の細片がその端の両方、且つ両方のみ、において取り付けられている長さ方向に延びる多数の細片、
   該充填要素材料の二つの端のそれぞれにある横方向に延びた端取り付け区域であって、該二つの端取り付け区域はほぼ平行で一つの平面を規定する端取り付け区域、
   該充填要素の長さに沿って二つの端取り付け区域の間に位置する少なくとも一つの横方向に延びた中間取り付け区域であって、該細片が該中間取り付け区域から各端取り付け区域へとほぼ反対方向に向かって延びている中間取り付け区域、及び
   同じ中間取り付け区域に取り付けられ且つほぼ反対方向に向かって延びている少なくとも二つの細片であって、二つの端取り付け区域によって規定される面に垂直な共通の面に沿う線上を延びている細片を具備し、
   細片の少なくとも幾つかは二つの端取り付け区域によって規定される面に関して曲げられており、そして
   一端が取り付け区域に取り付けられた少なくとも一つの突出部を含んでいる
   ことを特徴とする充填要素。

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