JPH035849B2

JPH035849B2 -

Info

Publication number: JPH035849B2
Application number: JP56182420A
Authority: JP
Inventors: Nitsukeru Andoreasu; Heruman Raisujingaa Karuru; Buranto Hansuuarutaa; Merin Toomasu
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1980-11-18
Filing date: 1981-11-16
Publication date: 1991-01-28
Also published as: JPS57110321A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、物質交換の目的で流体が中を流れる
塔または管の中に設置するための充てん物に関す
る。その主な工業的利用分野は次のものである：
精留、吸収、混合、熱伝達および粒子と液滴の沈
着。本明細書に記載する充てん物は、互いに平行
に積層され、軸線対称に配列された、複数の加熱
帯状物からなる。このような装置用挿入物は、フ
ランス特許第2301281号および公告ヨーロツパ出
願第0011176号に開示されている。これらの挿入
物は実際的に全く満足できるものであつたが、織
物から製造する場合には、機械的強度が比較的低
いという欠点がある。このような充てん物は取り
付け、取り外しのとき形成し易く、それによつて
損傷される。生じた損傷は外部からはわからない
ことが多く、運転効率が実質的に低下して初めて
発見される。公知の充てん物では、個々の要素、
すなわち加熱帯状物（らせん体）は、ウエブ、バ
ンドまたはワイヤで機械的に結合されているか、
各帯状物の接触点で直接、一体に溶着されてい
る。このような結合方法は複雑な、したがつて費
用のかかる製造技術を必要とする。

本発明の目的は、機械的安定性がすぐれ、製造
が容易で、運転中の効率が高い充てん物を提供す
ることである。

この課題は、軸線対称配列で互いに平行に積層
された複数の加撚帯状物を使用することにより解
決される。本発明に従えば、各帯状物はプリーツ
がつけられ、そして、同じ回転方向のらせんに加
撚され、各らせんは互い違いに配置されて、それ
ぞれ一直線に延びる１群の連続溝が４つの軸線対
称方向Z₁〜Z₄に形成され、水平面への該方向の投
影は互いに90°の角度をなし、かつ、軸線Ｍに関
する該方向の角度αは式tanα＝ｂ／ｈ・√２（式中、ｈはらせんのピツチであり、ｈはらせんの幅
である）により定式される。

らせん、好ましくはすべてが同じピツチｈと幅
ｂをもつている。その場合、らせんを１つに集め
ると、各ピツチ内には、隣接する４つのらせんの
縁部が出合つている４つの点Ｓが存在する。

らせん用の出発材料は、有孔帯状物か、織物の
帯状物から成るのが好ましい。

プリーツ付けに関しては、プリーツの高さが、
モジユール0.5〜２の歯形に相当するとき、最適
の結果が得られる。

本発明のらせんの配置により得られる充てん物
の形状は特に興味がある。その際に、整列して軸
線対称方向に延びる複数の溝が形成される。この
溝は、従来公知のらせん状充てん物には形成され
ない。充てん物を、液体と気体の間、または液体
と蒸気の間の物質交換に使用する場合、これらの
溝の効果により、気体相または蒸気相の横方向混
合が高度に行なわれ、また、抽出または混合工程
では、これらの溝により、分散相の横方向混合が
高度に行なわれる。これにより高い効率が得られ
る。このように、溝は、本発明の効果を有利にす
るために不可欠のものである。いま１つの予期し
なかつた特徴は、らせん間に機械的結合（たとえ
ば、はんだ付、溶接または織り合わせ）を行なう
ことなく、非常に高い機械的安定性が得られるこ
とである。

本発明を、図面に概略示した典型的具体例を用
いて以下に説明する。

第１図と第２図において、加撚してらせん１と
した帯状物が軸線対称に配列されて積層されてい
る。各らせん１は１つのピツチｈ内に隣接らせん
と４つの接触点Ｓをもつている。これらの接触点
Ｓの各々において、４つのらせんの縁部２が交差
している（第２図参照）。この配列において、帯
状物の縁部２と帯状物の軸線の間には接触点の存
在しない（第２図参照）。第６図に示すように、
金属板、織物または熱可塑性樹脂を出発材料とし
て使用したプリーツ付き帯状体は加熱されてらせ
ん１となる。このプリーツは、第１図では図面を
簡単にするために省いてある。意外なことに、プ
リーツ付きらせん１はその接触点Ｓでぎつしり詰
まり、それにより非常に安定した充てん物が得ら
れ、そして接触点が固定されることがわかつた。
高密度の充てん形状と、接触点の性質と数の多い
ことにより、液体と蒸気の間の物質交換におい
て、技術の現状における前記公知の充てん物では
達成されていない程の効率が得られる。

第４図に図解した幾何学的配列をした複数の斜
め溝３（第７図参照）は、この新規な充てん物の
いま１つの特徴である。横断面がほぼ半月形をし
た溝３は軸線対称方向Z₁〜Z₄に平行に延びてい
る。このようにして、４つの方向Z₁〜Z₄に対応す
る４群の溝が、各群内のすべての溝を互いに平行
にして形成される。第４図において、充てん物の
軸線Ｍと平行に積層されたらせん１は上部左隅に
示されている。充せん物を囲むシリンダーは参照
番号４で示されている。

溝の方向Z₁〜Z₄が、円筒状充てん物の上部円形
部および下部円形部と交わる点は参照番号Ｐ１，
Ｐ２，Ｐ３およびＰ４で示されている。水平面内
における方向Z₁〜Z₄の投影は90°の角をなす。方
向Z₁〜Z₄と充てん物の軸線Ｍとの間の角度αは
tanα＝ｂ／ｈ・√２（式中、ｈはらせん１のピツチで、ｂはらせん１の幅である（第１図参照））に
より定義される。したがつて、水平面（すなわ
ち、軸線Ｍに垂直な面）内における溝３のすべて
の投影は長方形の格子をつくる。充てん物の形状
寸法はこの関係および上に定義した角度の関係に
よりはつきり定義される。加撚の強さは比ｈ／ｂ
により定義される。実際には、ｈ／ｂは１〜５
（１≦ｈ／ｂ≦５）の範囲にあるのが好ましい。
このことは、連続溝の方向が、α＝55°〜α≦15°
（15°≦α≦55°）の範囲内にあることを意味する。
上に示した角度関係は当然、理想的な場合にのみ
適用される。規則的な配列がゆがむ場合、たとえ
ば変形により、わずかの偏りが起こり得る。

本発明の別の実施態様が第３図に示されてい
る。充てん物の配置は第１図および第２図のもの
とは著しく異なるが、やはり斜め溝３が得られ
る。この場合の充てん物は、軸線対称に一直線に
配列された平行層からなり、この層は互いにｈ／
２だけずれている。したがつて、この場合、各ピ
ツチｈ内に６つの接触点が生じ、その各点で２つ
の隣接らせんがその縁部で接触している。このよ
うにして、接触点の全数は第１図および第２図の
充てん物の場合より少なく、したがつて、工業的
工程における効率もやや低い。

プリーツ付けと加撚の方法は第５図と第６図に
示されている。第５図に示すように、金属板の帯
状物５は、２つのかみ合つた歯付き車６，７の間
を通されて、走行方向に直角に、したがつて軸線
にも直角にプリーツが付けられる。プリーツの高
さHz、すなわち、段の振幅は車６，７の歯形に対
応する。最も良い結果が得られたのは、プリーツ
付けの高さHzがモジユール0.5〜２の歯形に相当
する場合であつた。得られた未加撚帯状物のプリ
ーツは実質的には、断面で一辺１〜３mmの三角形
のものである。らせん１はこのプリーツ付き帯状
物８を加撚することによりつくられる。この加撚
により、縁部のプリーツはわずかに平坦になる
（第６図参照）。

帯状物にプリーツを付け、らせん１を第１図と
第２図に示すように配列することにより、金属板
らせんの充てん物でさえ、その湿潤性は、ほかの
公知の充てん物の場合、複雑で費用のかかる織構
造（組紐または綾織）により初めて達成できる程
のものとなる。

リネン織物を本発明の充てん物に利用して、幅
14mmの帯状物をつくり、モジユール１の歯に対応
するプリーツをつけ、そしてピツチ25mmのらせん
に加撚した場合、得られた分離効果は、当該技術
分野で公知の前記充てん物で得られるものよりは
るかに大きかつた。

実施例第８図に記載の塔型実験装置１１において、混
合物の成分分離実験を行つた。この実験に使用さ
れた混合物は、クロロベンゼンとエチルベンゼン
との混合物であつた。この実験装置の頂部１５お
よび底部１７にそれぞれ試料取出部１９および２
１を設けた。試料を分析し、クロロベンゼンおよ
びエチルベンゼンの量をそれぞれ算出した。空気
0.5−3.5ｍ／秒の流速で実験装置内を通過させ
た。

この実験装置の若干の場所に、温度計（温度記
録器）TR、圧力計PI、圧力差測定計PDIを設け
た。

前記実験装置の中に、本発明に係る加撚帯状物
型の充てん物を充てんした。使用された充てん物
は次の４種であつた。

(A) hw 32／100 (B) hw 32／600 (C) hw 25／100 (D) hw 25／600 上記の充てん物試料の記号（たとえばhw32／
100）について述べると、「hw」は本発明の充て
ん物を表わし、第１番目の数字たとえば「32」は
らせん（スパイラル）の高さ（すなわち周期）
（mm）を表わし、第２番目の数字は充てん物の直
径（mm）を表わす。

さらに、比較用のかなり高効率の公知充てん物
試料として、スイス国ズルツア社製の市販充てん
物“ズルツアBX”（SU）および“メロパツク”
（ME）を用いた。

この塔型実験装置１１は、閉鎖系として作動さ
せた。実験の最初の段階で、クロロベンゼンとエ
チルベンゼンとの混合物を本装置に導入し、実験
操作を開始した。定常作動条件下に、塔の底部１
７のサンプ２３から液体試料が蒸発し、蒸気は最
上部の場所で凝縮する。凝縮液は充てん物中を通
過しサンプ２３に流下する。かように、充てん物
中では蒸気と液体が向流の形で流動する。

本装置の気液分離効率は、塔の最上部１５で採
取された試料の濃度を、塔の底部のサンプ２３か
ら採取された試料の濃度と比較することによつて
求めた。一層具体的にいえば、前記２種の物質の
分離効率を、実験装置１１を通過する空気の流速
V_Lの関数として求めた。分離効率の慣用単位は
１ｍ当たりの理論段数（n_th／ｍ）である。

前記の塔内の温度および圧力は前記閉鎖系内で
種々変化し得、温度と圧力は互いに相関関係があ
る。しかし実際には、本実験は、温度変化でなく
圧力変化に主として注目して行われた。塔内の圧
力は67−1013ミリバールの間で種々変化し得る。

前記実験の結果を第９図のグラフに示す。グラ
フの縦軸は理論段階（n_th／ｍ）を示し、横軸は
空気の流速（V_L＝ｍ／ｓ）を示す。このグラフ
から明らかなように、本発明の充てん物を用いた
場合には、かなり良い結果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は充てん物の立面図である。第２図は、
第１図の線Ａ−Ａに沿つた断面図である。第３図
は、別の実施態様の充てん物形状の平面図であ
る。第４図は、充てん物内の斜め溝の主方向Z₁〜
Z₄を示す。第５図は、帯状物にプリーツをつける
装置を示す。第６図は、らせんを形成するための
加撚されたプリーツ付き帯状物を示す。１……らせん、２……縁部、３……溝、４……
円筒、８……プリーツ付帯状物、Ｍ……軸線、Z₁
〜Z₄……軸線対称方向、H_Z……プリーツの高さ、
α……主軸Ｍと方向Ｚの間の角度、ｂ……らせん
の幅、ｈ……らせんのピツチ。第７図は第４図に図解した幾何学的配例をした
複数の斜め溝を示す。第８図は、本明細書中の実
施例に記載の実験に使用された実験装置の略図で
ある。第９図は、前記実施例に記載の実験結果を
示すグラフである。１１……塔型実験装置；１３……充てん物；１
５……最上部；１７……底部；１９，２１……試
料取出口；２３……サンプ；２７……ポンプ；Ａ
……充てん物hw32／100（本発明）；Ｂ……充てん
物hw32／600（本発明）；Ｃ……充てん物hw25／
100（本発明）；Ｄ……充てん物hw25／600（本発
明）；SU……充てん物“ズルツアーBX”（公
知）；ME；充てん物“メロパツク”（公知）；PI
……圧力計；PDI……圧力差測定計；TR……温
度計。

Claims

【特許請求の範囲】１軸線対称配列で互いに平行に積層された複数
の加撚帯状物からなる工業的工程用の充てん物に
おいて、帯状物にプリーツがつけられ、同じ回転
方向のらせん１に加撚され、そして、らせん１が
互い違いに配置されて、それぞれ一直線に延びる
１群の連続溝３が４つの軸線対称方向Ｚ１〜Ｚ４
に形成され、水平面内への該方向の投影が互いに
90°の角度をなし、かつ、軸線Ｍに関する該方向
の角度αがtanα＝ｂ／ｈ・√２（式中、ｈはらせん１のピツチであり、ｂはらせん１の幅である）に
より定義されることを特徴とする該充てん物。２特許請求の範囲第１項記載の充てん物におい
て、各らせん１が同じピツチｈと同じ幅ｂをも
ち、そして各ピツチｈ内には、隣接する４つのら
せん１の縁部２が出会う４つの点Ｓが存在するこ
とを特徴とする該充てん物。３特許請求の範囲第１または第２項記載の充て
ん物において、らせん１が穿孔されていることを
特徴とする該充てん物。４特許請求の範囲第３項記載の充てん物におい
て、らせん１が織物でつくられていることを特徴
とする該充てん物。５特許請求の範囲第１ないし第４項のいずれか
に記載の充てん物において、プリーツの高さH_Z
がモジユール0.5〜２の歯形に対応することを特
徴とする該充てん物。