JPH0698244B2 - 交換塔用充填要素 - Google Patents

交換塔用充填要素

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JPH0698244B2
JPH0698244B2 JP61206044A JP20604486A JPH0698244B2 JP H0698244 B2 JPH0698244 B2 JP H0698244B2 JP 61206044 A JP61206044 A JP 61206044A JP 20604486 A JP20604486 A JP 20604486A JP H0698244 B2 JPH0698244 B2 JP H0698244B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は物質移動塔、蒸留装置、気液接触装置等の交換
塔に用いられる充填要素に関する。
〔従来の技術〕
従来の充填要素は多数の波形成形シート材から構成さ
れ、これらシート材については、その隣接する双方のシ
ート材の波形および溝形流路が互いに交差して傾斜しか
つ反対方向に延在するように配置される。幾つかの例に
あっては、シート材は多孔性材として形成され、その表
面は織目状に形成されたり、また縦溝が付与されたり、
或いは色々な手法で荒い地肌面に形成されて、その表面
全体に亙り一層均一な流れ分布を遂行するように形成さ
れる。このような従来の技術に係る充填要素の例は米国
特許3,415,502号、同第3,599,943号、同第4,186,259号
および同第4,296,050号に開示されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、充填要素はエネルギ保存性乃至は物質の
移動作用がもっと効率よく行われるように改善すること
が望まれる。
〔発明の要約〕
本発明は以下のような充填要素を提供する。即ち、各シ
ート材は傾斜して平行なＶ字状の多数の樋を具備し、こ
の樋は相互に結合し合うと共に一方の側部から相互に突
出しかつシート材の中立面の反対からも突出するように
配置される。上記結合されたＶ字状樋は上方入口縁部と
下方の滴下出口縁部を有する。一方側から見たとき各シ
ート材は垂直方向に整列した樋列群を有し、この樋は垂
直方向に整列した傾斜谷部列間に傾斜したうね部を備え
ている。
かくして、液体は傾斜表面上を流れてうね部上の下方滴
下縁部から滴り落ち、次いで同一および隣接するシート
材の両側部上の下方の両側傾斜谷部又はうね部の傾斜表
面上に達するとき頻繁にその方向を変える。
本発明による交換塔用充填要素は事前に形成されかつ互
いに隣接して配置された複数個のシート材から構成さ
れ、各シート材には交互に現れるうね部と谷部とからな
る複数の樋状列が所定の傾斜方向に沿って形成され、互
いに隣接したシート材では一方の樋状列が他方の樋状列
に対して交差し、各シート材での前記傾斜方向に沿って
交互に現れるうね部と谷部はそれぞれ該傾斜方向と同じ
傾斜方向に沿ううね筋および谷筋を有する。本発明によ
れば、前記うね部および前記谷部のそれぞれは第１の端
部および第２の端部を有し、前記第１の端部は凸状端縁
部として形成され、前記第２の端部は凹状端縁部として
形成され、各うね部の第１の凸状端縁部はそれに隣接し
て整列された谷部の第２の凹状端縁部からそのシート材
の中立面に対して直角方向に離され、各うね部の第２の
凹状端縁部はそれに隣接して整列された谷部の第１の凸
状端縁部からそのシート材の中立面に対して直角方向に
離され、各シート材でのそれぞれの谷部の第１の凸状端
縁部が下方滴下縁部を形成し、この下方滴下縁部が隣接
シート材のうね部のうね筋に接触させられる。
このような構成を持つ交換塔用充填要素にあっては、う
ね部および谷部の傾斜面を流れる液体の方向は頻繁に変
化し、この流れはシート材の両側面を伝わり自由に下方
に向けて流れる間に同一のシート材および隣接シート材
表面を通って種々の方向に向かって均一な流れ分布を成
す。
〔実施例〕
第１図および第２図を参照すると、ここには代表的な充
填要素10の一例が示され、この充填要素10は望ましい既
定の厚み並びに高さと幅又は直径を有し、これは前もっ
て形成した同一のシート材12の多数層を交互にコイル状
に巻き或いは寄せ合わせて製作される。各事前に形成さ
れたシート材12の多数層は前面側14および背面側16とを
有する。実質的に同一の大きさと同一形状を持つ多数の
細長い傾斜したＶ字形樋18が前面側14と背面側16の両方
から交互に列に沿って突出している。上記樋18は各々外
向きに傾斜した滴り落ちる流路表面を有し、この表面は
漸次収斂して細長い傾斜うね部Ｒを形成すると共に、内
向きに傾斜した表面は細長い底部に向かって収斂して上
記うね部Ｒの反対側に細長い傾斜した谷部Ｖを形成して
いる。すなわち、各シート材12には交互に現れるうね部
Ｒと谷部Ｖとからなる複数の樋状列（18）が所定の傾斜
方向に沿って形成され、互いに隣接したシート材12では
一方の樋状列が他方の樋状列に対して交差し、各シート
材12でのかかる傾斜方向に沿って現れるうね部Ｒと谷部
Ｖはそれぞれ該傾斜方向と同じ傾斜方向に沿ううね筋お
よび谷筋を有する。
充填要素10の各シート材12の細長い傾斜したＶ字形樋18
には該シート材12の中立平面に対してうね部Ｒおよび谷
部Ｖが前面側14と背面側16で交互に現れる。各Ｖ字形樋
18は谷部Ｖに到る入口付近に上方に凹んだ縁部20を有す
ると共に下方の出口端の付近に下方に凸状の滴下縁部22
を長手方向に突出させている。傾斜した列をなす隣接す
るＶ字状部分の上方縁部20と下方滴下縁部22は実質的に
同一形状の相補的形状と深さを有する。隣接する上方縁
部20および下方縁部22の各対は下方の中間点からうね部
Ｒと谷部Ｖの両側に沿って上方に向かって両方の上方端
部に延び、この両側の上方端部はシート材12の中立平面
の近くにあって隣接するうね部Ｒと谷部Ｖとの間に配置
された結合部に収斂している。要するに、シート材12の
一方の側に形成されたうね部Ｒは該シート材12の他方の
側で谷部Ｖを形成し、該うね部Ｒの傾斜収斂面と該谷部
Ｖの傾斜収斂面とは共に上方縁部20および下方縁部22間
で長手方向に延在する。
図示するように、各うね部Ｒの端縁部20および22の各々
には湾曲輪郭形状が与えられ、この湾曲輪郭形状は低点
を有し、その低点から該うね部Ｒの形状に沿って該低点
の両側の高点に到るような形状とされる。下方滴下縁部
22の湾曲輪郭形状の低点については、谷部Ｖの谷筋を通
る傾斜平面と、水平面と、垂直面との交差箇所に位置決
めされることが好ましい。
また、シート材10の別の形態として、傾斜した樋18の断
面形状は湾曲形状であってもよい。すなわち、各樋18に
形成されるうね部Ｒおよび谷部Ｖを円弧形状にしてもよ
く、また狭い平坦な頂部又は弓形状頂部から散開して拡
がる直線状側部の組合わせ形状にしてもよい。更に、上
方曲線状縁部20と下方滴下縁部22はＶ字形としてもよ
く、或いは直線的又は曲線的な鋸歯状縁部に形成しても
よい。
Ｖ字状充填要素10のシート材12は好ましくは同一の大き
さと形状に前もって事前に形成され、次いで各シート材
を180°反転して隣接するシート材の背面側16が背中合
わせに接合されて組立てられる。かくして程良く傾斜し
た細長いＶ字状樋18とうね部と谷部は反対向きに傾斜し
隣接したシート材のそれら各部を横切り、その間に上方
縁部20と下方滴下縁部22はこれに隣接するシート材又は
層と同様に略同一の高さと水平面内におかれる。
組立てられたシート材12は全組立物をバンド掛けによっ
て束ねるか或いは好ましくは数箇所を通常の締付けね
じ、ボルト又はリベット24を利用して隣接シート材を締
付けて縛りつけることができる。この場合隣接するシー
ト材の向き合った細長い傾斜うね部約90°の角度をなし
相互に接触し交差し合うようになる。結果において、隣
接するシート材はうね部Ｒの交差する中央点においての
み互いに接触し合う。そのうね部は互いに対面しかつシ
ート材の背面側16にある。これによって正対する十字状
に交差するうね部Ｒとシート材間の対面する十字状に交
差するうね部Ｒと谷部Ｖの交互の垂直方向列間に対面す
る十字状交差の谷部Ｖの水平方向列が形成される。典型
的なものとしては樋18の傾斜した列は30°乃至60°の範
囲内好ましくは45°に傾斜し、その間隔は約2.54cm（１
インチ）である。細長の樋18は上方縁部と下方の滴下縁
部間のうね部に沿う長さは約4.4cm（１・3/4インチ）で
隣接する樋18のうね部と谷部間の深さは約1cm（0.394イ
ンチ）である。
上記シート材はプラスチック物質によりモールド成形さ
れるものあるが、好ましくは当初薄い平坦な金属シート
材を慣用的なダイ型を使用するスタンプ形成により製作
される。上記薄葉金属シートは銅、不銹鋼、或いはモネ
ルメタン炭素鋼、アルミニウム材でその厚さは0.254乃
至1.27mm（0.01〜0.05インチ）で、その表面は平滑なも
の、ざらざらしたもの、窪みを与えたもの或いは織地面
に形成される。
シート材12の厚みに応じて、典型的な充填要素10は10個
ないし40個のシート材又は層12と所定高さと幅寸法とに
より形成され、これは通常18″×18″（45.72cm×45.72
cm）の人道を通して塔壁内部に挿入される。
〔作用および効果〕
作動状態において、ガス体即ち交換媒体が上向きに流れ
る間に流体は充填要素10を構成する各シート材の両側に
亙って配分され下方に向かって流下し、液体により濡れ
た表面に接触し液体と交換作用を行う。上記液体は傾斜
した表面やうね部を蔽って流れシート材の両側部の滴下
縁部から流出し、そして同シート材又は隣接するシート
材の表面に向かってその方向が頻繁に変化する。かくし
て液体の流れは頻繁に発散状に流れてシート材の表面上
により一層均一な分布作用が行われ、驚くほどに低い圧
力損失を示す。
上記シート材の大きさや形状更には樋列の傾斜角度や充
填要素の隣接するシート材のものに対比してそれらシー
ト材と樋の配列は種々の使用目的に適合するように変更
することができる。また、傾斜した細長い樋やうね部や
谷部の長手方向の長さはシート材毎に変更可能であり或
いはまた同一シート材上の相異なる水平列や傾斜列に変
更することもできる。
本発明に係る充填要素と現在市販されている織地表面を
持つ公知技術に属する波形シート材形式の充填要素につ
いて比較が行われた。この比較試験は深さが3.049m（10
フィート）に充填された直径38.1cm（15インチ）の蒸留
塔による同一条件下で実施された。イソオクタンとトル
エンの混合物が水銀柱100mmの圧力下で充填材内に導入
された。この実験結果は本発明による充填材25％の理論
的板厚につき希望された低い圧力降下を示し或いはそれ
以上に良好であったことを示した。これは織地表面を有
する公知技術に属する波形シート材形式の充填材に比し
て25％よりも大なる最大容量を有することを示してい
る。
【図面の簡単な説明】
第１図は組立てられた充填要素の前面図であって、第１
番目即ち奇数番のシート材の一部を取り除いて、その下
側にある第２番目即ち偶数番のシート材配置状態の一部
を示す図であり、 第２図は第１図の充填要素の一部頂部側面図であり、 第３図は第１図と第４図とに示す３−３線に沿った充填
要素の３層を通して見た断面図であり、 第４図は第１図の充填要素の３層における傾斜した樋列
の傾けられた頂部側面図であり、 第５図は第１図の充填要素の第１層と第２層と更にこれ
に隣接する他の対をなす層を左方からみた左側面図であ
り、 第６図は第１図の充填要素の第１層と各奇数番層の左側
面図である。 10……充填要素 12……事前成形の層 14……前面側、 16……背面側 18……傾斜した細長のＶ字状樋 20……上部凹状縁部 22……下部滴下縁部 24……締付けねじ Ｒ……うね部 Ｖ……谷部

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】事前に形成されかつ互いに隣接して配置さ
    れた複数個のシート材（12）から構成される交換塔用充
    填要素であって、各シート材（12）には交互に現れるう
    ね部（Ｒ）と谷部（Ｖ）とからなる複数の樋状列が所定
    の傾斜方向に沿って形成され、互いに隣接したシート材
    （12）では一方の樋状列が他方の樋状列に対して交差
    し、各シート材（12）での前記傾斜方向に沿って交互に
    現れるうね部（Ｒ）と谷部（Ｖ）はそれぞれ該傾斜方向
    と同じ傾斜方向に沿ううね筋および谷筋を有している交
    換塔用充填要素において、 （１）前記うね部（Ｒ）および前記谷部（Ｖ）のそれぞ
    れは第１の端部および第２の端部を有し、前記第１の端
    部は凸状端縁部（22）として形成され、前記第２の端部
    は凹状端縁部（20）として形成され、 （２）各うね部（Ｒ）の第１の凸状端縁部（22）はそれ
    に隣接して整列された谷部（Ｖ）の第２の凹状端縁部
    （20）からそのシート材（12）の中立面に対して直角方
    向に離され、各うね部（Ｒ）の第２の凹状端縁部（20）
    はそれに隣接して整列された谷部（Ｖ）の第１の凸状端
    縁部（22）からそのシート材（12）の中立面に対して直
    角方向に離され、 （３）各シート材（12）でのそれぞれの谷部（Ｖ）の第
    １の凸状端縁部（22）が下方滴下縁部を形成し、この下
    方滴下縁部（22）が隣接シート材（12）のうね部（Ｒ）
    のうね筋に接触させられることを特徴とする交換塔用充
    填要素。
  2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項に記載の交換塔用充
    填要素において、各シート材（12）の一方の側面上のう
    ね部（Ｒ）および谷部（Ｖ）の各々がその第１および第
    ２の端縁部（20,22）間で長手方向に延在する傾斜収斂
    面を有することを特徴とする交換塔用充填要素。
  3. 【請求項３】特許請求の範囲第１項に記載の交換塔用充
    填要素において、各うね部（Ｒ）の第１および第２の端
    縁部（20,22）の各々が低点を持ち、その該当端縁が前
    記低点から該うね部（Ｒ）の形状に沿って延びて該うね
    部（Ｒ）の両側の高点まで到ることを特徴とする交換塔
    用充填要素。
  4. 【請求項４】特許請求の範囲第３項に記載の交換塔用充
    填要素において、前記うね部（Ｒ）および前記谷部
    （Ｖ）の第１および第２の端縁部（20,22）が湾曲して
    いることを特徴とする交換塔用充填要素。
  5. 【請求項５】特許請求の範囲第３項または第４項に記載
    の交換塔用充填要素において、各シート材（12）の各樋
    状列に含まれる谷部（Ｖ）のそれぞれの下方滴下縁部
    （22）の低点が傾斜平面と、水平面と、垂直平面との交
    差箇所に実質的に位置決めされることを特徴とする交換
    塔用充填要素。
  6. 【請求項６】特許請求の範囲第１項に記載の交換塔用充
    填要素において、交互に現れるうね部（Ｒ）および谷部
    （Ｖ）が前記シート材（12）の各側面で複数の隣接した
    水平樋状列として配置され、その各水平樋状列に含まれ
    る谷部（Ｖ）の下方滴下縁部（22）が単一のほぼ水平面
    で互いに整列されて配置されることを特徴とする交換塔
    用充填要素。
  7. 【請求項７】特許請求の範囲第１項に記載の交換塔用充
    填要素において、交互に現れるうね部（Ｒ）と谷部
    （Ｖ）が前記シート材（12）の各側面で複数の隣接した
    垂直樋状列として配置され、その各垂直樋状列に含まれ
    る谷部（Ｖ）の下方滴下縁部（22）が単一のほぼ垂直面
    で互いに整列されて配置されることを特徴とする交換塔
    用充填要素。
  8. 【請求項８】特許請求の範囲第１項に記載の交換塔用充
    填要素において、交互に現れるうね部（Ｒ）と谷部
    （Ｖ）とからなる複数の樋状列が互いに実質的に平行に
    配列され、しかも水平面に対して30度から60度の角度範
    囲内で傾斜されることを特徴とする交換塔用充填要素。
  9. 【請求項９】特許請求の範囲第１項に記載の交換塔用充
    填要素において、各樋状列内のうね部（Ｒ）が実質的に
    同一の傾斜面に配置されることを特徴とする交換塔用充
    填要素。
  10. 【請求項１０】特許請求の範囲第１項に記載の交換塔用
    充填要素において、各シート材（12）の両側面のうね部
    （Ｒ）および谷部（Ｖ）が実質的に同一寸法および同一
    形状とされ、しかも該シート材（12）の中立面から実質
    的に同一の距離だけ外方に突出させられることを特徴と
    する交換塔用充填要素。
  11. 【請求項１１】特許請求の範囲第１項に記載の交換塔用
    充填要素において、任意の１つの谷部（Ｖ）の第１の端
    縁（22）ならびにそこに隣接する別の谷部（Ｖ）の第２
    の端縁（20）が前記シート材（12）の両側面上のうね部
    （Ｒ）から内方に延びて互いに収斂し、かつ該シート材
    （12）の中立面付近でその両側の高点で互いに結合され
    ることを特徴とする交換塔用充填要素。
  12. 【請求項１２】特許請求の範囲第１項に記載の交換塔用
    充填要素において、各シート材（12）が銅、アルミニウ
    ム、不銹鋼、炭素鋼、モネルメタルまたはそれら金属の
    うちの一つまたは二つ以上の金属から成る合金材によっ
    て形成されることを特徴とする交換塔用充填要素。
  13. 【請求項１３】特許請求の範囲第１項に記載の交換塔用
    充填要素において、更に、前記シート材（12）を一緒に
    保持するための締付け手段（24）を具備することを特徴
    とする交換塔用充填要素。
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