JPH0756436B2 - ルーバーを有する塔パッキング - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は蒸気−液体工程塔の構造
化パッキングに関し、さらに詳細にはかような工程塔に
おいて使用する、面対面接触して配設される波形のルー
バー接触プレートから製作されるパッキングに関する。

【０００２】

【従来の技術】蒸気−液体接触技術において、工程塔内
にて生ずる質量及び／又は熱転移の量を効率的に改善す
る方法及び装置を利用することは非常に好ましい。かよ
うな工程塔の技術は塔パッキングに使用される種々のパ
ッキング設計物で満たされる。用いられるパッキングの
型式は塔内にて行われるべき特定の工程の機能による。
従って、パッキング要素はコラム内にて規則的な配列を
形成するために配列された構造化配列（構造化パッキン
グ）から構成することができ、または塔内に投入され、
かつでたらめに配列された比較的小さい形状物（投入パ
ッキング）、例えばリングまたはサドルから構成するこ
とができる。塔内へ導入される原料の構成分の細かい分
留及び／又は分離と、有害または望ましくない残留要素
の除去は定められた適用に選択される特別な蒸気−液体
接触装置へ臨界性を与える。投入物の形状または構造化
パッキング要素は配列の流れパターン及び密度と、それ
によって生じた流れへの結果としての抵抗とを決定す
る。従って、先行技術の構造化パッキング配列は種々の
形状、寸法、材料形態に利用できることがわかった。

【０００３】効率的な熱伝達、流体蒸発、または蒸気凝
結を与える装置及び方法を提供することは先行技術にお
いて特に好ましいことがわかり、それらによってある流
体の内、１つの冷却は最小寸法の一定の領域を通る最小
圧力降下で成し遂げることができる。高効率、低圧力降
下及び減少温度は化学工業技術、例えば石油分留操作に
おいて重要な設計基準である。かような操作を行う工程
塔は塔の上方部分からの下降流体流と、塔の下方部分か
らの上昇蒸気流とを与える一般的特性のものである。蒸
気−液体接触の十分な面領域は上昇蒸気に存在する液体
随伴の１次機能及び軽減または除去に必要である。構造
化パッキングの配列が十分な面領域をその水平面及び垂
直面の両方において有することが最も頻繁に必要であ
り、その結果重い構成分の部分は凝縮形状で下方へ案内
され、かつ蒸気は最小抵抗でパッキングを通して上昇す
ることができる。かような装置では供給物の重い、また
は軽い構成分が上昇蒸気及び下降液体の相互作用によっ
てほとんど構造化パッキングの面にて塔の底部及び頂部
の各々に回収される。

【０００４】適合補完設計形態を与える複数の積み重ね
た層は一般的に単一の工程コラムに類似する。各層は上
昇蒸気の速度及び動力学的エネルギーを利用し、上昇蒸
気の液体随伴と、下降液体を有する蒸気の徹底した、乱
流接触とを除去する２重の機能を果たし、所望の構成へ
の流体の十分な分離または凝縮を成し遂げる。上昇する
蒸気の迅速な冷却は一般的に効率的な操作に予め必要な
ものであり、パッキングの最小垂直深さの蒸気凝縮及び
最小圧力降下のために効率的な熱伝達を行う。従って、
対向して傾斜した波形薄板またはプレートはパッキング
層の水平面及び垂直面を通る多数の蒸気通路を与えるた
めに先行技術において利用され、薄板内における蒸気の
流れ及びその分配を保証し、かつ層のある部分を通る蒸
気（他の部分には通らずに）の不良分配またはチャネリ
ングを防止する。この態様においてのみ、コラム及びそ
の内部に適用されたエネルギーの有効、かつ効率的な利
用が行われる。

【０００５】先行技術の種々様々なもののうち、傾斜し
た波形接触プレートの構造形態はしばしば蒸気通路の穴
を組み込む。蒸気乱流はかような穴によって創り出さ
れ、緊密な蒸気−液体接触を保証する。上昇蒸気が蒸気
通路穴に近づきまたは去る垂直位置に非常に近接した付
近にて液体接触及び液体を随伴しないことという２重の
機能を果たすことを保証することにも必要である。この
態様において、上昇蒸気または下降液体の不良分配は軽
減される。さらに、先行技術の最も重大な懸念は経済的
な製造形態において、蒸気−液体接触のためのかような
方法及び装置を提供することにある。かような考察は費
用高の効率的な操作には必要である。

【０００６】対向して傾けられた波形プレートは対向流
の、液体−蒸気相互作用のためのある方法及び装置のみ
を提供する。かようなパッキング配列ではコラムの頂部
にまたはその近くに導入され、かつ底部にて取り出され
る液体は効率的にコラムの底部またはその近くに導入さ
れ、かつ頂部にて取り出される蒸気によって係合され
る。かような方法及び装置の臨界的な特徴は液体及び蒸
気が互いに所望の程度の接触を達成し、その結果計画し
た質量またはエネルギー伝達は設計した速度で生ずると
いう保証することにある。内部構造はもちろん外部的に
動力駆動されないという意味で受動的であり、もしあっ
たとしても可動部分はほとんどない。

【０００７】先行技術は面対面係合する、交差して縦み
ぞがつけられ、穿設されたシート材料を利用する受動的
な蒸気−液体接触装置で満たされている。この形態はパ
ッキングを通して移動する液体を助長し、集合してそれ
自体を蒸気が通過できる大きい領域を有する薄膜へ形成
する。しかしながら、設計上の問題は単に大きい面領域
または多数の波形、交差した縦みぞまたは穿孔を提供す
るという事項ではない。多数の他の相互に関係のある設
計的な考察は考慮されねばならず、それらのいくつかは
上述された。

【０００８】工程的観点から、所望の蒸気−液体接触相
互作用はできるだけ完全に近く実行されねばならないと
いうことが重要である。例えば、原油真空塔において、
効率的な凝縮及び良好な分離は好ましくない残留要素が
ない油流を生成することを必要とする。上述のように、
接触コラム及びその内部装置はユニットに供給される熱
を効率的に利用しなければならない。この態様におい
て、目的が質量変換、熱伝達、液体蒸発または蒸気凝縮
要求であろうとも直接的な操作費用を最小限に抑える。
上記に関し、圧力降下は蒸気−液体流体境界面でもそう
であるように主要な考慮事項である。蒸気−液体接触の
構造化パッキングは先行技術において、引用例、例えば
１９６７年９月２６日付けにて付与された米国特許第３
３４３８２１号、１９７９年２月１３日付けで付与され
た米国特許第４１３９５８４号、１９７８年１２月５日
付けにて付与された米国特許第４１２８６８４号、１９
７４年１月１５日付けにて付与された米国特許第３７８
５６２０号及び１９７６年５月２５日付けにて付与され
た米国特許第３９５９４１９号に示される。

【０００９】上記蒸気−液体接触方法及び装置の特許に
おいて、いくつかの設計形態は緊密な蒸気−液体接触を
与えるために提供される。特に、水平及び／又は直角の
波形の１つが他の波形に対して傾斜した波形を有する面
対面接触の積み重ねられた波形接触プレートは種々の材
料形態で示され、かつ設けられる。これらの形態は単一
フィラメントヤーン及び中実プレートを含む。さらに先
行技術において、その間に複数の穿孔を有する縦みぞが
設けられたプレートを利用することは著名である。ある
かような実例は１９８１年１０月２０日付けにて特許さ
れた米国特許第４２９６０５０号に見られ、一方別のも
のは１９６５年９月８日付けにて特許された英国特許第
１００４０４６号に見られる。一方、蒸気−液体接触の
ための多くの先行技術の方法及び装置は比較的に効率が
良いことを示しているが、ある欠点は依然として残る。
特に、上述のように規定された構造化パッキングの多様
性を有する下降液体流及び上昇蒸気流を合体する蒸気−
液体接触塔は一般的に容易に内部圧力偏差を調節するこ
とができない。下方に面する表面にも、かような面が一
般的に効率良く濡れないので問題がある。パッキングの
スリットまたは切開部に関してでさえ、多くの下方に面
する表面があり、先行技術の設計物は効率的に、適切な
濡れまたはそれを通る上記通路を述べるものはほとんど
ない。このことは面対面接触する波形及び／又は交差す
る縦みぞを有するプレートに配設された複数の穴、例え
ば上述のものにでさえ真実である。蒸気流は究極には圧
力偏差に敏感であり、合致する波形または縦みぞの多数
の曝露領域の間にて容易にそらされる。

【００１０】液体及び蒸気の両方は効率的に不均一に濡
れたパッキング面に沿って混合するということが、対向
流において望ましい。このことが生ずるためには液体及
び蒸気の両方が効率的な相互作用のために波形シートを
通過できることが非常に有利であることが示される。サ
ンドウイッチ型の波形シートを通る蒸気及び液体の両方
の自由通路がなければ、高体積流又は低体積流のどちら
かの領域は生ずることができる。結果としてこれらの流
体積偏差はパッキング内にて一様性及び均質性の欠如を
生ずる。最も効率的な構造化パッキング形態は領域に合
体し、その場合、蒸気及び液体の比率は矛盾しない相互
作用及び混合で比較的一定に維持する。このことはしか
も前記シートの間の液体の一様な濡れ及び広がりと、圧
力の等化とを促進する形態において、波形シートの両側
面を通して液体及び蒸気の両方の一様な流れを容易にす
るパッキング面を要求する。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】従って、波形プレート
に作られたルーバーの流れを方向付け、集める特徴を利
用することによって先行技術の問題を克服する利点とな
る。本発明の装置は内部に選択したルーバー形態を有す
る波形プレートを提供することによって先行技術パッキ
ングを越えるかような改善を提供する。この態様におい
て、液体は前記波形プレート間にて通常通過する上昇蒸
気及び下降液体の蒸気−液体接触を実質的に増加する通
路のプレートに面する波形の両側部を通して流れる。波
形シートのルーバーの選択的に方向付けられた配列の存
在は蒸気及び液体の流れをその対向側部にて曝露するこ
とができ、一方それに相互作用する対向方向に流れる。
かような液体蒸気流形態は質量伝達効率を最大にし、か
つ慣用の対向したプレート波形組立体の製造コストに対
し最低限の製造コスト増加にて提供される。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は蒸気−液体接触
を与えるためにその内部に配設された蒸気−液体接触塔
及び構造化パッキング配列に関する。さらに詳細には本
発明の１つの特徴は一方から他方へ対向して傾き、対向
した波形に面対面接触する複数の波形プレートからなる
型式の改善された塔パッキングを備える。このパッキン
グは上昇蒸気流と付随的に下降する液体流を受け取るよ
うになされる。この流れパターンは蒸気−液体接触を増
加する。改善点は波形シートの共通平坦領域に形成され
たルーバーの配列を備え、ルーバーはシートの平坦領域
を通して蒸気及び液体流を通過させるよう方向付けられ
る。

【００１３】もう一つの特徴において、本発明は蒸気流
を液体流に接触させ、面対面接触する垂直方向に方向付
けられた波形シートを備える塔パッキングを備える。シ
ートの各々はその内部に平坦領域によって分離された隆
起部及び谷部を設定する折曲線を有する。隆起部、谷部
及び平坦領域はシートの波形形態を規定する。平坦領域
は横方向に延びる複数のルーバーを備え、実質的に全て
のルーバーは折曲線に隣接して終止するが、それより短
い。ルーバーはいくつかの上方に面する開口を規定する
縁部及びいくつかの下方に面する開口を規定する縁部を
有する。いくつかのルーバーは平坦領域の各平面から外
方へ横断方向外方に突出し、いくつかのルーバーは平坦
領域の各平面から内方へ横断方向内方に突出する。本発
明のある実施態様において、いくつかのルーバーは実質
的に他のものより小さく、その小さいルーバーはその間
にて選択した配列で間隔が置かれる。本発明の別の実施
態様において、全てのルーバーは単一の寸法を有する。

【００１４】さらに、別の特徴において、上述の本発明
はさらに波形シートを通る少なくともいくつかの開口が
その一方の側面にて外方に突出するルーバー及びその対
向する側面にて内方に突出するルーバーによって規定さ
れる塔パッキングを含む。少なくともいくつかのルーバ
ーは横方向に整列された対で配列することができ、かつ
横方向に整列された対のルーバーは同じ垂直方向に方向
付けられ、平坦領域の各平面から同じ横断方向に延びる
それらの各縁部を持つことができる。

【００１５】別の特徴において、本発明は上記型式の工
程塔において、液体及び蒸気を混合する改善された方法
を含み、その場合、構造化パッキングは面対面関係にて
配設された波形プレートに設けられる。改善点は一方か
ら他方へほぼ平行に離隔した関係で配設された複数のル
ーバー開口を波形プレートに設ける工程と、波形プレー
トの第１組のルーバー開口を形成する工程とを備える。
この大きいルーバーが設けられた開口は波形プレートの
平坦領域を横切る平行に離隔した関係で配設されてお
り、小さいルーバー開口の配列は大きいルーバー開口間
に形成される。大きいルーバー開口の内、隣接するもの
は対向する方向で形成され、小さいルーバー開口はそれ
に隣接して配設される。次いで、液体及び蒸気は対向流
の波形プレートに放出され、この対向流はルーバーのあ
るものを通過し、その間の混合を増加する。

【００１６】

【実施例】初めに、図１を参照すると、後述の工程塔に
おいて使用される本発明の原理に従って、つくられた蒸
気−流体接触プレートの斜視図が示される。プレート１
２はステンレス鋼等から形成され、かつそれを通して形
成された一連の大小のルーバーを有する比較的薄い波形
シートからなる。この一般的な型式の薄い波形シートは
蒸気−液接触プレートに慣用的に使用される。大きいル
ーバー１３は連続する小さいルーバー１４の間に間隔を
置かれる。各ルーバー１３，１４は略平坦面、すなわち
波形の平面側壁１１に形成され、このルーバーは後述の
ように、波形の谷部または隆起部を通してではないが、
これらへ延びる。次いで、蒸気及び液体はかようなルー
バー領域に沿う対向方向へ、プレート１２を通して流れ
るよう誘起され、後に詳述するように、質量及び熱伝達
を行う。蒸気及び液体が各プレート１２の間を通して方
向付けられる態様は直接塔操作の効率に影響し、本発明
の主題となる。

【００１７】さらに図１を参照すると、プレート１２は
縮らされた、すなわち波形部材からなり、この部材は複
数の流路１６を有し、これは隣接する側壁１１の間、及
びそれを横切って配設された各波形の隆起部１７内にて
規定される。各波形の隆起部１７はその反対側でトラフ
を規定し、その「トラフ」もまた参照番号１７によって
参照される。波形プレート１２は面対面関係で、位置付
けるようなされ、その場合、ルーバー１３，１４はプレ
ート１２を通して液体及び蒸気の通路を誘起する。プレ
ート１２を通る液体及び蒸気の流れは後述の種々の操作
条件下において、塔の構造化パッキング内の流体構成分
の不良分配を最小限に抑える。

【００１８】次に図２を参照すると、プレート１２の構
造化パッキングの部分的な組立体の斜視図が示される。
ここに図示するように構造化パッキング組立体１０は工
程塔において使用される構造化パッキング層の一部分だ
けからなる。大多数のプレートは普通単一層を規定する
のに使用することができ、それらのいかなる部分も図２
において示されるそれと同様のように思われる。組み立
てられた形態において、プレート１２は面対面関係で配
設され、それらの波形角度は反対方向に配設される。複
数の区別された流路１６は接するプレート１２によって
規定されるようにパッキング１０内に形成される。各プ
レート１２の波形の隆起部１７の間にて規定される各流
路１６は図３の頂面図に最も良く示される。

【００１９】さらに図２を参照すると、パッキング組立
体１０を通して下降する液体は前記パッキングを通して
上昇する蒸気に係合し、結果としてその間にて相互作用
が生ずるということを見ることができる。各プレート１
２に沿って下降する液体は波形流路１６の両側部にわた
って最適に拡がり、そのルーバー面も通過する。プレー
ト１２の間を上昇する蒸気は同様に各プレートに沿っ
て、かつ通して、その内部のルーバー１３，１４によっ
て通過することができる。ルーバー１３，１４の方向は
後に詳述するように、それを通して偏向された蒸気の量
及び流れパターンに影響を及ぼすであろう。

【００２０】次に図３を参照すると、図２の頂面図が示
され、その場合、プレート１２は面対面関係で組み立て
られる。この当接係合において、概念的な平面１９は隣
接するプレート１２の接する隆起部１７の間に規定され
る。この態様において、隣接するプレート１２の隆起部
１７は互いに概念的な平面１９に沿って接触し、この平
面１９はこの図において、仮想線で表わされる。ある先
行技術の構造化パッキングにおいて、薄板は隣接する波
形プレート１２を概念的な平面１９に配置されることに
よって別々に分離する。概念的な平面を横切るこの物理
的な分離は米国特許第４５９７９１６号に記載されるよ
うに規定された流体流を与え、この特許は本発明の譲受
人へ譲渡され、かつ参照によってここに組み込まれる。
本構造において、薄板はプレート１２を一方から他方へ
分離する概念的な平面に沿って設けらていない。かよう
なプレートはここに記載されるルーバー形態によって設
けられたプレート１２に沿って、かつ通して高められた
蒸気及び液体の流れから必要であると考えられていな
い。

【００２１】次に図２，３を組み合せて参照すると、パ
ッキング１０を通して下降する液体２０は隣接するプレ
ート１２の上及び間に、蒸気２２がそれを通して上昇す
るにつれて流れる。表面１１のルーバーは蒸気及び液体
の両方のプレート１２を通して流れをその間の一様な相
互作用のために方向指示するであろう。図３に最っとも
明確に示すように、上昇蒸気２２はプレート１２の間に
規定された流路１６を通して上方に昇るであろう。付随
的に、液体２０はプレートの両側部に沿って一般的に下
降し、一方その内部を上昇する上昇蒸気２２に係合す
る。ルーバー１３，１４の存在は前記構成分の一方と他
方とを無理に直接接触することによって、かつ前記構成
分をルーバー１３，１４が形成される各プレート１２を
無理に通過させることによって下降液体２０及び上昇蒸
気２２の両方に直接影響するであろう。次に図４を参照
すると、図１のプレート１２の区域の断片的な拡大斜視
図が示される。プレート１２は波形の隆起部１７を含
み、その間に流路１６（図２に最っも明確に示される）
を規定する。さらに、プレート１２は複数のルーバー１
３，１４を含み、それを通して一連の方向流開口を規定
する。大きいルーバー１３はより小さいルーバー１４に
対して予備設定パターンで形成される。各ルーバーの方
向は多数のパラメーターより構成され、該パラメーター
の記述は一連の条件をそれと共に記述のために要求す
る。次の条件は図４及びその次の図面に示すようにルー
バー形態を記述するためにここに利用される。各平坦領
域１１は隣接する折曲線、すなわち波形の隆起部の間の
距離に等しい波形幅「Ｗ」を有する。参照目的のため
に、波形幅「Ｗ」に等しい平坦領域に沿って「Ｗ」から
直角で取られた長さ「Ｌ」は「正方形波形ユニット」と
してここに称されるユニット領域（Ｌ×Ｗ）を規定する
のに使用される。例えば、０．７５インチ（１．９０５
ｃｍ）の波形幅Ｗは０．７５インチ（１．９０５ｃｍ）
の波形平坦領域より下方の長さＬは「正方形波形ユニッ
ト」を規定する。この実施例において、正方形波形ユニ
ット領域は０．５６２５平方インチ（３．６２９ｃ
ｍ²）である。「正方形波形ユニット」への参照は密度
的観点からルーバーの個数を規定するためにここに使用
される。

【００２２】ここに使用される追加の条件は図４のプレ
ート１２の底部及び頂部に基づくことができる。頂部縁
３０は最上基準面と考えられ、かつ矢印３２の方向はそ
れから下方へと考えられるであろう。矢印３４は以下
「内方」または「内方へ」と称される、プレート１２を
通しての方向を表し、一方矢印３６はプレートを通し
て、その「外方へ」の方向を表し、従って番号３７は
「外方」面を表す。各ルーバーは対向して配設された
「相手」ルーバーに隣接して形成され、このルーバーも
またプレート１２の対向面から延び、拡大開口またはそ
の間でプレート１２を通る間隔を規定する。また、各ル
ーバーはそれに隣接し、かつプレート１２の共通面領域
から延びる「並置」ルーバーが形成される。各並置ルー
バー対は対向して方向付けられたルーバーを備え、これ
は図７に記載したようにプレート１２の同じまたは対向
面から突出させることができる。

【００２３】上述のパラメーターを利用し、さらに図４
を参照すると、平坦なプレート区域４２の面３７の最上
部のルーバー４０は上方、かつ外方に面する。その下方
に配設された大きいルーバー４４は外方、かつ下方に面
する。大きいルーバー４０，４４の間にて、一連のより
小さいルーバー１４は対で形成される。大きいルーバー
４４の下方には上方、かつ内方に面する別の大きいルー
バー４６があり、矢印４７によって指示されるプレート
１２を通して大きい開口を形成する。この特別な図では
ルーバー４６の内方向は明瞭に図示されていないが、図
７にて示される。ルーバー４６の下方には下方、かつ内
方へ面する大きいルーバー４８がある。ルーバー４８の
下方でそれに隣接して、大きいルーバー５０は外方、か
つ上方へ面する。より小さいルーバーのパターンは以下
の図７と関連して記述される。

【００２４】プレート１２の大きいルーバー１３の構造
はそれに沿う流体流へ多数の利点を提供する。プレート
１２上を下方へ下降する液体２０は上方に面し、大きい
ルーバー２４と係合し、プレート１２を通して偏向す
る。次いで、もし前記液体がプレート１２を通してその
下方に配設されたより小さいルーバー１４を経由して移
動しないならば、結局、それと共に係合するために大き
いルーバー４６に係合し、前記液体が下方へ、かつそれ
を通して通過する原因となる。この流れは図８に非常に
略示的に図示される。多数の流れ形態及びパターンは流
体流特徴及び塔操作条件に応じてプレート１２に沿って
存在する。

【００２５】さらに図４を参照すると、上昇蒸気２２は
下方に延びるルーバー、例えばそれを通して上昇する蒸
気流の部分を捕らえ、かつ再び方向付けるルーバー４４
によって同様に連続的にそれ自体が係合されることがわ
かる。ルーバー４４を通して上方に通過する上昇蒸気流
はその間にて蒸気−液体接触を増加する上方ルーバー４
０によって捕えられる下降流体流に直接係合するであろ
う。蒸気に直接無理に係合する液体だけでなく、蒸気も
適切な圧力及び流れの均一化のためにプレート１２を通
して漏れ出ることができる。

【００２６】次に図５を参照すると、本発明の原理に従
ってつくられた構造化パッキング１０の層で積み重ねら
れた工程塔６０が略示的に示される。工程塔６０は下方
蒸気供給ライン６２と上方液供給ライン６４とを含む。
液体及び蒸気排出ラインが示される。液体２０は通路と
しての分配器６６を横切ってその下方に配設される構造
化パッキングを通して下方に散布される。塔６０はさら
に仮想線にて示される中心軸６１を含む。波形の隆起部
１７は塔軸６１に対して角度６３を形成するということ
を見ることができる。角度６３は隆起部１７を形成する
鋭角である。この特別な実施態様のルーバー１４は塔軸
６１に直角に形成され、波形の隆起部１７に対して鋭角
６５を形成する。本発明のこの実施態様に従って、角度
６３，６５の総和は略９０°である。

【００２７】さらに図５を参照すると、構造化パッキン
グの下方レベル６８は蒸気供給ライン６２のすぐ上方に
配設される。層６８の上方には層６８に対して回転され
るパッキング７０の第２の層がある。角度回転は工程塔
の構造化パッキング床の設置において典型的であり、４
５°から９０°の範囲内にすることができ、さらに種々
の角度を用いることができる。従って、層７２は層７０
に対して、少し傾いて配設され、層７４はそれに対して
回転される。上部層７６は頂部層７８の下方に配設さ
れ、これは液体排出分配器６６の下方に配設される。分
配器６６から排出される液体２０が示され、その液体は
コラム６０の底部の下方溜め８０に集まり、そこで排出
管８２を通して排出される。この代表的な、構造化塔パ
ッキングの略示的な例示において、液体はそれと共に相
互作用及び質量伝達のための蒸気に対して直接対向流に
流れることを見ることができる。

【００２８】次に図６を参照すると、図５の線６−６に
沿って取られた図５の構造化パッキング層７４の頂部平
面図が示される。このパッキング層７４は上述の態様に
てほぼ平行に離隔した関係に整列された一連の波形プレ
ート１２から構成されることを略示的に示す。プレート
１２の配列は流路１６の間にてその複雑な区域を形成す
ることを見ることができる。内部の液体及び蒸気の一様
な対向流は多数の問題が生ずるのを防止することがで
き、かつ本発明はかような考察を述べる。

【００２９】次に図７を参照すると、図４のルーバー形
態を図示する図４のプレート１２の区域の拡大側方立面
断面図が示される。一連の大きいルーバーは図４の前の
番号にほぼ対応して連続的に番号付けされる。ルーバー
１３，１４はプレート面２０４の内側及びプレート面２
０８の外側から延びるよう見られ、それから方向関係が
取られる。従って、ルーバー１４０は上述のルーバー４
０の対応部分として見られ、一方ルーバー１４４は上述
のルーバー４４の対応部分である。ルーバー１４０，１
４４，１４６は同様に図４に示され、並びにここに記載
される。ルーバー１４０は上方、かつ外方に方向付けら
れ、その内部で液体２０の流れを受け取る。液体２０の
流れは矢印１０６の方向に示され、その流れは矢印３２
の方向である。大きいルーバー１４０のすぐ下方には下
方、かつ外方に面する小さいルーバー９０と、上方、か
つ内方に面する接して隣接する小さいルーバー９２とが
ある。対向して方向付けられたルーバー９０，９２（内
方へ面するものと外方に面するもの）の間の開口として
規定される穴９３は任意の１個の小さいルーバー１４が
プレート１２に対してそれ自体だけで形成できるよりも
大きい間隔を形成するであろう。従って、ルーバー９２
は穴９３を規定するために上方へ面し、この穴は下降液
体流１０６と係合し、矢印９５の方向にそれを通して前
記液体流を外方へ向ける。大小、両方の多様性を有す
る、上方に偏向されたルーバーはそれを通して液体２０
の下方流に係合し、かつ直接偏向され、該液体をプレー
ト１２に無理に通過させる。

【００３０】さらに図７を参照すると、ルーバー９２の
下方には小さい「並置」ルーバー９４が配設され、この
ルーバーはルーバー９２を有する共通面領域から延び、
下方、かつ外方へ角度を有する。ルーバー９４の下方に
は「相手」ルーバー９６があり、このルーバーはその間
に拡大開口を形成するために内方、かつ上方へ面し、ル
ーバー９６へ「並置」されたルーバーからなる。ルーバ
ー１００は上方、かつ外方へ面し、下方、かつ内方へ面
する下方ルーバー１０２に隣接するよう形成される。結
局、ルーバー１０４は外方、かつ上方へ面し、大きいル
ーバー１４４のすぐ上方に配設される。ルーバー１００
の外方面を下方に通過する液体はなんでもルーバー１０
４の上方開口によって係合することができ、かつそれを
通して偏向され得る。ルーバー１０４を通して偏向され
ない液体はルーバー１４４の上方外面１０５を横切って
下方に通過するであろう。上昇蒸気２２は同様に矢印１
０７によって示されたように大きいルーバー１４４，１
４６の間の通路を見つけるであろう。蒸気のこの流れは
プレート１２を通してだけでなく、その両面に沿って下
方に流れる液体への、また液体に対して緊密な対向流も
である。かような緊密な流連通はさらにその間の質量伝
達を高める。

【００３１】次に図４，７の組合せで参照すると、本発
明はある実施態様において、蒸気及び液体の対向流の相
互作用に特徴がある有利な流れを与える一連の大小のル
ーバーを提供する。小さいルーバー１４はそれを通して
一定方向に向けられた薄いシートの液体になることがで
き、一方それを越える液体及び蒸気の両方の断続的な流
れを許容する。より大きいルーバー１３はそれを通して
非常に多量の液体及び蒸気を偏向することができ、かつ
プレート１２の対向側部の流れの均一化のために両方の
多量の蓄積物を放出することができる。

【００３２】次に図８を参照すると、さらに詳細に、そ
れを通して蒸気及び液体の通路の一つのパターンを図示
する図７のプレート区域の同じ図が示される。種々のル
ーバーの各々はその内部の流体流パターンの記載を容易
にするためにこの図において別個に番号付けされていな
い。従って、下降液体２０はそれが側面２０８から突出
する第１の大きいルーバー１４０に遭遇するにつれて分
割流２０１，２０２を形成するよう示される。流れ２０
２はルーバー１４０によって下方、かつ内方へ向けら
れ、それをプレート１２の内面２０４へ通過させる。内
面２０４に沿って液体２０２は流れ矢印２０６の方向へ
下方に続くことができる。このパターンにおいて、下方
に続くまたは流れ矢印２１０によって指示されるように
プレート１２の外面２０８へ小さいルーバー９０を通し
て流れることができる。小さいルーバー、例えばルーバ
ー９０を通して向けられた多量の流体２０６は液体、流
れ速度、ルーバー寸法及び上昇蒸気流２２の形態を含む
多数のパラメーターに依存する。小さいルーバー９０の
開口の寸法は比較的小さく、かつそれを通して通過でき
る液体の最大量は実質的にルーバー１４０の大きい開口
によって与えられるそれより小さいことがわかる。一
旦、最大流速度に達成すれば、追加の液体は単にルーバ
ーを越えて流れる。

【００３３】さらに図８を参照すると、液体流２０６は
内面２０４に沿って下方に続くことができ、付された流
れ２１２のように、ルーバー９４を通して流出する。幅
広い種類の流れ形態はもちろん可能であり、これは図示
のみのために提示される。流体流の流れ２０１，２１
０，２１２の蓄積物は同様に矢印２１４の方向に外面に
沿って下方に続くことができまたはその部分は矢印２１
６によって示されるようにプレート１２を通して戻るよ
う向けることができ、ここに示されるようにルーバー９
８の下に出現する。その形態において、流れ２１６は次
いでプレート面２０４に沿って下方に流れる。この点に
おいて液体流２０として始まった液体は３倍の多さでプ
レートを通過したかもしれず、プレート１２の両側面に
上昇する蒸気流２２へ暴露される。同様に、ある液体は
ルーバー９８を通過することができず、ここに示される
下方ルーバー１０４を通過する液体流２１８として続け
ることができる。流れが明らかに通過するルーバーの設
計は観察者の基準点に依る。液体流２１８は実際、ルー
バー１０２，１０４の間の間隔が前記ルーバーの組み合
せの結果として形成されるので、その間を通過する。一
個のルーバーを通る流れへの参照はそのルーバーとその
間の流れ穴を形成する隣接したルーバーとを通る流れへ
の参照として見るべきである。

【００３４】さらに図８を参照すると、下降する液体流
２０はプレート１２に沿って上昇する蒸気流２２に遭遇
する。上昇蒸気流はここに記載される大きいルーバー１
４０，１４４によってプレート１２を通して最っも容易
に向けられる。大きいルーバーはプレート１２を通る蒸
気流を係合し、かつ向けるために十分な面領域を提供す
る寸法を有し、その寸法は実質的に小さいルーバー、例
えばルーバー９０の穴領域より大きい。この態様におい
て、大きいルーバー１４４を通る多量の蒸気２２が存在
すべきではない。多量の蒸気があると、ルーバー１４４
を通る蒸気の上昇流を妨害し、及び／又は抑制すること
になるであろう。従って、矢印２２１は矢印２２２がル
ーバー１４４の周りでプレート１２に沿う蒸気の通路を
示すように、プレート１２を通して蒸気２２の通路を示
す。対向して配された矢印２２３と共に矢印２２１は示
され、プレート１２の内面２０４に沿って液体の対向流
を示し、その液体は大きいルーバー１４６を通して外
方、かつ下方に偏向される。より多量な液体が小さいル
ーバー９６より大きいルーバー１４６を通して運ばれる
ことを見ることができる。この理由でルーバーの方向は
補足的に互いに、かつそれを通る構成流に形成される。
例えば、図４，８の組み合せで、見られるように、大き
いルーバー１４０はプレート１２に沿って下方に通過す
る液体２０の実質的な量に係合し、かつ転じる。もし、
液体流が非常に大きくなければ、液体の小さい部分だけ
は矢印２０１の方向にルーバー１４０上にて転じられる
であろう。この理由のために、下方ルーバー９０，９４
は外方、かつ下方に偏向されたルーバーであり、これは
上方、かつ内方に偏向されたルーバー９２，９６の曝露
されたルーバーの面を側面２０４の液体流２０２へ提供
する。このパターンは大きいルーバー１４０のすぐ下方
に配設されることができる内方／外方へ偏向された一組
のルーバーの仮定のルーバー形態に比べて提供される。
かような仮定のルーバー形態はそれを通しての特別な構
成分による大きいルーバー形態を補完しないであろう。
同様に、下方、かつ外方に偏向された大きいルーバー１
４４は上方、かつ外方に偏向された上部ルーバー１０
４，１００の下方に配設される。プレート１２を通して
偏向される蒸気はルーバー１４４によって偏向され、従
ってルーバー１００，１０４は外面２０８の蒸気流と係
合するために方向付けられ、その代り、図８の流れ矢印
２１６，２１８によって示されるようにそれを通して流
体流を集めるために方向付けられる。大小のルーバーの
間のこの補完的なルーバーの方向は対向流蒸気液体流の
効率及びその間の相互作用を最大にする。それに矛盾せ
ずに本実施態様において、各大きいルーバー１３は隣接
するより小さいルーバー１４に対向してつくることがで
き、プレート１２を通して流体流を最大にする。実施例
として下方、かつ外方へ偏向されたルーバーは上方、か
つ外方へ偏向された小さいルーバーの下方に配設され
る。もちろん、プレート１２の縁部近くに例外はあり得
る。

【００３５】図４に戻って参照すると、ルーバー１３，
１４は予め規定された密度及びパターンでつくられる。
もちろん、密度及びパターンは特定の適用で変えること
ができる。本実施態様において、パターン３００は小さ
いルーバーが配設される間に一連の大きいルーバー１４
０を組み込む。パターンは平方波形ユニットにつき１７
個のルーバー（１６個の小さいルーバー及び１個の大き
いルーバー）の程度の密度を有する。特定のパターン３
００は大きいルーバー１４０，１４４の間に１６個のよ
り小さいルーバー３０２（外方に突出する８個のルーバ
ー及び内方に突出する８個のルーバー）を含む。小さい
ルーバー３０２もまた大きいルーバー１４０に対して実
質的により小さい寸法を有する。小さいルーバー３０２
は本図において、大きいルーバー１４０のすぐ下方に形
成された上方ルーバー３０３，３０４を含む。ルーバー
３０３，３０４は下方、かつ外方に偏向される。ルーバ
ー３０６，３０７は各々、ルーバー３０３，３０４の各
々の下方に形成され、同様に、下方、かつ外方に形成さ
れる。中間面領域３０８はルーバー３０６，３０７の下
方に形成され、その面領域は大きいルーバー１４０の略
幅を有し、より小さいルーバー３０３，３０４，３０６
及び３０７の２倍の幅を有する。小さいルーバー３０
３，３０４はそれに隣接する大きいルーバーの幅に実質
的に等しい組み合せた幅を提供するようつくられる。小
さいルーバーの実際の幅は変えることができるが、本実
施態様においてのみ、例えば小さいルーバー１４の各々
は平坦領域１１の幅の４５％の程度の幅を有し、小さい
ルーバー１４の高さは大きいルーバー１３の高さの２０
％の程度である。横方向に整列された対の小さいルーバ
ーは折曲線１７より短いが、それに隣接して終端する。
より小さい、セグメント化された構造はそれから延びる
ルーバーの減少面を鑑みて構造的な目的に好ましい。ル
ーバーの面領域がそれ自体ルーバーの間に形成された穴
に隣接した構造的硬度の程度を提供するということを見
ることができる。

【００３６】さらに図４を参照すると、ルーバー３１
０，３１１は面領域３０８のすぐ下方に形成され、その
ルーバー３１０，３１１は上方、かつ外方に偏向され
る。ルーバー３１３，３１４はルーバー３１０，３１１
の下方に各々配設され、同様に外方、かつ上方へ形成さ
れる。この構造的な面もまた図７の断面図に見ることが
できる。各々の大小のルーバーは各波形プレート１２の
隆起部と谷部との間の平坦な領域内にて横方向に延び、
実質的に全てのルーバーは折曲線に隣接するが、短く終
端する。各ルーバーのこの横方向の寸法上の特徴は図４
に明確に示される。上方、かつ下方に偏向されたルーバ
ーの用語はここに使用されるが、他の学名を使うことが
できる。例えば、ルーバーは上方、かつ下方に面する面
または縁部を有するということができる。ルーバーもま
たプレート１２の平坦領域の各平面から横断方向で外方
へ突出するいくつかと、該プレートの平坦領域の各平面
から横断方向で内方へ突出するいくつかとを含むことが
できる。ルーバーの間の開口もまた一方の側面に外方に
突出するルーバーと、プレート１２の他方の側面に内方
に突出するルーバーとによって規定することができる。

【００３７】次に、図９を参照すると、図１のプレート
１２の別の実施態様の区域の断片的な拡大斜視図が示さ
れる。プレート４１２は流通路４１６を規定する波形の
隆起部４１７を含む。プレート４１２はさらに、それを
通して一連の方向流開口を規定する複数のルーバー４１
４を含む。このルーバー４１４はこの特別な実施態様に
おいて、単一の寸法及び予備設定されたパターンで形成
される。

【００３８】図４に示すように頂部縁４３０は最上の基
準面と考慮され、矢印４３２の方向はそれから「下方」
へと考慮される。矢印４３４はプレート４１２を通して
方向を表わし、以下「内方」と称され、従って番号４３
５は「内方」面を設計する。矢印４３６はその「外方」
へプレートを通る方向を表わし、従って番号４３７は
「外方」面を表わす。各ルーバーは対向して配設された
「相手」ルーバーに隣接して形成され、これもまた、プ
レート４１２の対向面から延び、その間でプレート４１
２を通して拡大開口または空間を規定する。また、各ル
ーバーにはそれに隣接し、かつプレート４１２の共通面
領域から延びる「並置」ルーバーが形成される。各並置
ルーバー対は対向して方向付けられたルーバーからな
り、これらは図１０に記述されるようにプレート４１２
の同じ面又は対向面から突出することができる。

【００３９】上述のパラメーターを利用し、かつさらに
図９を参照すると、平坦プレート区域４４２の面４３７
の最上ルーバー４４０は下方、かつ外方へ面する。その
下方で配設され、面４３７からも延びるルーバー４４４
は下方、かつ外方へ面する。ルーバー４４０，４４４の
下方には一連のルーバーが面４３７に形成され、そのル
ーバーは上方、かつ外方へ面する。面４３７から延びる
ルーバー４４６は内方、かつ外方へ面し、プレート４１
２を通して開口４４７を形成する。上述、かつ以下の図
１０に最っも明確に示すように、各穴、例えばルーバー
４１４によって形成された開口４４７はプレート４１２
の対向面から延びる２個の対向して配設された相手ルー
バーの製作物である。開口４４７は側面４３７から上
方、かつ外方へ延びるルーバー４４６によってだけでな
く、それから下方、かつ内方へ延びるプレート４１２の
内面４３５に沿って形成されたルーバー４４６に隣接す
るルーバー（図示せず）からも形成される。従って、開
口４４７の寸法はプレートの対向側に形成された相手ル
ーバーの対の製作物である。プレート４１２の一個の側
面に一個のルーバーを参照することができるが、それに
連関したルーバー穴もまた前記プレートの対向側に形成
された相手ルーバーの結果である。例えば、ルーバー４
４４はルーバー４４０の下方に配設されると言われてい
るが、その記載は平坦なプレート区域４４２の面４３７
を記述し、しかも少なくとも１個の上方、かつ内方へ偏
向されたルーバーは対向面４３５に形成され、以下、図
１０により詳細に示すようにルーバー４４０，４４４の
間に配設されるということを理解されたい。

【００４０】プレート４１２内のルーバー４１４の構造
（図３参照）はそれに沿う流体流へ多数の利点を提供す
る。プレート４１２を下方へ下降する液体４２０は上方
へ面するルーバー４１４に係合し、プレートを通して液
体の偏向を引き起こす。この偏向は図９に見られるよう
に、内方または外方のどちらの方向でもよく、ルーバー
が直立する面に依存する。もし、液体が特別なルーバー
を経由してプレート４１２を通して移動しないならば同
じ方向を有し、上方又は下方に配設された第２または第
３のルーバーによって前記プレートを通しての移動通路
を見つけることができる。本発明の本実施態様のルーバ
ーのパターンは同一方向を有するプレート４１２の一方
の側面に少なくとも２個の隣接するルーバーを含み、配
設された隣接するルーバーは対向方向を有する。実際の
パターンは以下に詳述される。

【００４１】さらに図９を参照すると、上昇蒸気４２２
は同様にそれ自体が下方に延びるルーバー、例えばそれ
を通して上昇する蒸気流の部分を捕え、かつ向け直すル
ーバー４４８によって係合されるのを発見するであろ
う。ルーバー４４８を通して上方へ通過する上昇蒸気流
はそのすぐ上方に配設された上方ルーバー４４９によっ
て捕えられる下降液体流に直接係合し、その間の蒸気−
液体接触を増加させる。蒸気に直接無理に係合させる液
体だけでなく、蒸気も適切な圧力及び流れの等化のため
にプレート４１２を通して吐出することができる。

【００４２】次に図１０を参照すると、図９のルーバー
形態を図示する図９のプレート４１２の区域の拡大側方
立面断面図が示される。ルーバーは図９のルーバーの前
の番号及び区域４４２に沿うそれらの位置へほぼ対応し
て連続的に番号付けされる。ルーバーは内側プレート面
６０４及び外側プレート面６０８から延びることが見ら
れ、それから方向参照が取られる。従って、ルーバー５
４０はルーバー４４０の対応部分として見られ、面６０
８から下方、かつ外方へ延びる。ルーバー５４０，５４
４，５４６は参照目的のために図９に示される。

【００４３】さらに図１０を参照すると、液体流４２０
は矢印５０６の方向に示され、その流れは、矢印４３２
の一般的な方向にルーバー５４０の下方にて、下方かつ
外方にある。面６０４のルーバー５４０のすぐ下方に
は、上方、かつ内方へ面する「相手」ルーバー４９０が
ある。対向して方向付けられた相手ルーバー４９０，５
４０（１個は内方へ面し、１個は外方へ面する）の間の
開口として規定された穴４９３はいかなる単一の小さい
ルーバー４１４がプレート４１２に対してそれ自体だけ
で形成することができるよりも大きい開口を形成する。
従って、ルーバー４９０はルーバー５４０に関連して穴
４９３を規定するために上方に面し、その穴は下降液体
流５０６に係合し、矢印４９５の方向にそれを通して前
記液体流を外方へ向ける。上方に偏向するルーバーはそ
れを通して液体４２０の下方の流れに係合し、かつ直接
偏向し、前記液体を無理にプレート４１２に通過させ
る。

【００４４】さらに図１０を参照すると、ルーバー４９
０の下方にはルーバーが「並置」され、そのルーバーは
下方、かつ外方へ角度を有する。ルーバー５４４の下方
には、相手ルーバー４９６があり、これは内方、かつ上
方へ面する。ルーバー４９６の下方に並置され、かつ共
通の内方へ開口するＶ形状のルーバー区域５１０から形
成されたルーバー４９８は、下方、かつ内方へ面する。
ルーバー５４６は上方、かつ外方へ面し、下方かつ内方
へ面する下方ルーバー５０２は並置される。ルーバー５
０４はルーバー５０２への相手を形成し、外方、かつ上
方へ面する。ルーバー５０４，５０５は共通の外方へ開
口するＶ形状ルーバー区域５１１から形成される。ルー
バー５４６の外面を下方に通過するいかなる液体もルー
バー５０４の上方開口によって係合され、かつそれを通
して偏向され得ることを見ることができる。ルーバー５
０４を通して偏向されない液体は外方に延び、下方に方
向付けられたルーバー４１４の次の群の上方外方面６０
８を横切って下方に通過する。プレート４１２の対向側
６０４，６０８から延びる相手ルーバー４１４から形成
されたルーバー群５０７は、単に上述の並置ルーバー５
４６，５０２に組み込む上方ルーバー群５０９よりも大
きいことを見ることができる。各ルーバー群５０７は４
個の並置ルーバーを組み込み、これらはルーバー５３
３，５３４，５３５，５３６として参照目的のために番
号が付される。ルーバー５０７，５０９の各群の間に
は、ほぼＶ形状のルーバー区域５１０または５１１のど
ちらかが配設される。このＶ形状のルーバー区域５１
０，５１１は別法として前記ルーバー群の間に方向付け
られ、かつ配設されるということを見ることができる。
外方へ開口、または面するＶ形状の区域はルーバー区域
５１０として設計され、一方、内方に面する区域はルー
バー区域５１０として設計される。現在のパターンにお
いて、５個の群の並置ルーバー５０９は一般的に各ルー
バー群５０７の間に配設される。この特別な配列は、図
示のみの目的のために設けられる。ルーバー４１４の多
くの種類のパターン及び配列は本発明の原理に従ってつ
くることができる。この特別なパターンはプレート４１
２に対して構造的にしっかりしたルーバーパターンを提
供することが判った。

【００４５】次の図１１を参照すると、図１０のプレー
ト区域と同じ図が示され、それを通して蒸気及び液体の
通路の１つのパターンを詳細に図示する。図７で示すよ
うに、各々の種々のルーバーはその内部の流体流パター
ンの記載を容易にするためにこの図において別個に番号
付けされていない。従って、下降液体４２０は第１の相
手ルーバー４９０，５４０に遭遇するにつれて、分割流
６０１，６０２を形成することが示され、ルーバー４９
０は側面６０４から突出する。分割流６０２はルーバー
５４０の下で下方、かつ外方に向けられ、それをプレー
ト４１２の外面へ通過させる。内面６０４に沿って、残
りの液体６０１は下方に続くことができる。このパター
ンにおいて、流れ矢印６１０によって指示するようにプ
レート４１２の外面６０８へ下方へ続く、またはルーバ
ー４９６を通して流すことができる。ルーバー、例えば
ルーバー４９６を通して向けられた多量の流体６１０は
液体の種類、流速度、ルーバーの寸法及び上昇蒸気流４
２２の形態を含む多数のパラメーターに依存するであろ
う。ルーバー４９０の開口の寸法は制限されるというこ
とを見ることができ、いったんそれを通して最大の流れ
が成し遂げられれば、追加の液体は単にルーバーを過ぎ
て流れるであろう。

【００４６】さらに図１１を参照すると、液体流６０１
は流れ６１２付すようにルーバー５０５を通して流出す
るためにルーバー４９６下方の内面６０４に沿って下方
に続くことができる。流形態の幅広い変化はもちろん可
能であり、これらは図示のみの目的で提示される。流体
流の流れ６０２，６１０の蓄積物は同様に外面６０８に
沿って下方に続くことができ、またはその部分は流れ矢
印６１６によって示されるようにルーバー５０４を通し
て戻るよう一定方向に向けることができる。その形態に
おいて、次いで流れ６１６はプレート面６０４に沿って
下方に流れ、上方からの残りの流れ６０１を蓄積するで
あろう。この点において、液体流４２０として始まった
液体はプレートを２回通過したかもしれず、プレート４
１２の両側面の上昇蒸気流４２２へ曝露される。上述の
ように流れが通過するルーバーの設計は明確に観察者の
基準点に依存する。液体流６１６は実際、ルーバー５０
２，５０４の間を通過する。なぜなら、その間の間隔は
前記ルーバーの組み合せの結果として形成されるからで
ある。単一のルーバーを通る流れへの参照はそのルーバ
ー及びその間に流れ穴を形成する隣接するルーバーを通
る流れへの参照として見るべきである。

【００４７】さらに図１１を参照すると、下降する液体
流４２０はプレート４１２に沿う上昇する蒸気流４２２
に遭遇する。この上昇する蒸気流は下方に延びるルーバ
ーによってプレート４１２を通して一定方向に向けら
れ、このルーバーはそれに曝露されたルーバー縁部を提
供する。ルーバーはプレート４１２を通して蒸気流を係
合し、かつ一定方向に向けるために十分な面領域を提供
する大きさを有する。しかしながら、特別なルーバーを
通過する多量の液体があってもよく、このルーバーはそ
れを通して蒸気の上昇流を妨害し、及び／又は防止す
る。この理由で、あるルーバー、例えば液体流がすでに
存在するルーバー５０２，５４０を通過する上昇蒸気４
２２は示されていない。矢印６２１は矢印６２３がルー
バー６２４を通して蒸気の通路を指示するように、ルー
バー６２２を通して蒸気の通路を指示する。矢印６０１
に対向して配設される矢印６２１が示され、プレート４
１２の内面６０４のこの領域に沿って蒸気及び液体の逆
流を指示する。ルーバーのパターンは蒸気−液体接触の
潜在力を最大にするために設けられ、従って垂直に隣接
するルーバー群５０７，５０９は図１０に示すように対
向して方向付けられる。なお、蒸気は１組のルーバーを
通して上方へ通過され、一方液体は隣接する組を通して
下方に通過すると考えられる。プレート５１２を通る蒸
気及び液体の実際の分配は特別な適用、蒸気圧、液体量
及び他の操作パラメーターに応じて変化させることがで
きる。この変化した相互作用の実施例はルーバー６９１
に対向する、図１１の矢印６９０によって指示するよう
に下降する液体流を含み、その場合、蒸気流６９２はル
ーバー６９３，６９４の間にてそのすぐ下方にて生じ
る。明らかに、プレート４１２を通る蒸気及び液体のこ
の対向流はさらに前記蒸気及び液体の間の緊密な相互作
用を高めるであろう。プレート４１２の側面６０４の混
合領域６９５は従ってプレート４１２の側面６０８の領
域６９６がそうであるように上昇蒸気及び下降液体の間
にて密接した相互作用に通過するであろう。蒸気及び液
体のかような特有の相互作用は常に隣接するルーバー対
の間にて生ずるのではなく隣接するルーバー群５０７，
５０９の間にて生じ得る。組み合せは詳述するには多す
ぎ、示されたもの以外のいかなる特有の組み合せも本発
明の現在の理解によれば好ましいとして設定される必要
はない。

【００４８】図９，１０に戻って参照すると、ルーバー
４１４は選択した方向の予め規定されたパターンでつく
られる。このパターンはもちろん特別な適用のために変
化させることができるが、本発明において、パターンは
対向して配設されたルーバー群５０９を組み込む。ここ
に示すようにこの特別なパターン７００は第１，２の横
方向に配設されたルーバー４１４を備え、平方波形ユニ
ットにつき少なくとも８個のスロット開口領域の程度の
密度でつくられる。ルーバー４１４は上述のように群５
０７，５０９で配列され、横方向間隔は構造的整合性を
提供する。ルーバーの幅は変化させることができるが、
本実施態様において、各ルーバーは平坦領域４１１の幅
の４５％の程度の幅を有する。横方向に整列した対のル
ーバーはこの折曲線４１７に不足するが折曲線４１７に
隣接して終端する。

【００４９】さらに図９を参照すると、ルーバー７１
０，７１１は並んで形成され、そのルーバー７１０，７
１１は上方、かつ外方に偏向される。ルーバー７１３，
７１４はルーバー７１０，７１１の下方に各々配設さ
れ、同様に外方、かつ下方に形成される。同時に、それ
らはほぼＶ形状のルーバー区域５１１を形成する。各々
のルーバー４１４は各波形プレート４１２の隆起部及び
谷部の間の平坦領域内にて横方向に延び、かつ実質的に
全てのルーバーは折曲線へ不足するが隣接して終端する
ことを見ることができる。各ルーバーのこの横方向の寸
法上の特徴は特別に図９に示される。図４に関して上述
のように、別の学名を使用することができるが上方、下
方に偏向されたルーバーという用語がここに使用され
る。

【００５０】次に図１２〜１５を参照すると、種々の操
作的な状態での構造化パッキング１０の性能特徴を指示
する試験結果のグラフが示される。図１２は図４に示さ
れ、かつ図５に図示されたものに略示的に類似する試験
コラムにて組立られた構造化パッキング１０の、その効
率を計測するために採取される性能を記述する。また、
このグラフにおいて、シクロヘキサン／ｎ−ヘプタン系
の構造化パッキング１０の性能は３個の塔圧力範囲、す
なわち４．８ｐｓｉａ、２４ｐｓｉａ、６０ｐｓｉａで
図表化される。性能は図表の縦座標に沿って現れるＨＥ
ＴＰインチで反映される。図表の横座標は「Ｆ」要因を
参照し、これは塔設計の共通パラメーターである。
「Ｆ」要因は塔断面を横切る表面蒸気速度（Ｖｓ）と蒸
気密度（Ｄｖ）の平方根との積であり、次式によって表
わすことができる。 Ｆ＝Ｖｓ√（Ｄｖ） 図１２の図表によって示すように、パッキングの効率は
４．８ｐｓｉａから２４ｐｓｉａへの圧力増加で（下方
のＨＥＴＰ）減少する。このグラフは圧力の増加が非常
に効率的に上述のルーバー形態によって調節されるの
で、性能の特徴は事実上改善されるということを示す。

【００５１】次に図１３を参照すると、図４の構造化パ
ッキング１０を、上述の同じ装置を使用する別の構造化
パッキングに比較するグラフが示される。比較から構造
化パッキングは米国特許第４６０４２４７号（以下「´
２４７パッキング」と称する）に記述され、かつ示され
る。これらのパッキングの相対性能は縦座標に沿って現
れるＨＥＴＰ及び横座標に沿うＦ要因で再び図表化され
る。図１３に見られるように、図４のパッキング１０は
´２４７パッキングに比較して改善された性能を有す
る。この性能曲線は４．８３ｐｓｉａという比較的低い
塔圧力で生成される。

【００５２】次に図１４を参照すると、図１３と同じ図
表、同じ構造化パッキング及びその内部の装置の比較と
が示される。この図において、上述のパッキングは２４
ｐｓｉａの塔圧力で測定される。本発明の塔パッキング
は´２４７パッキングよりもより良い性能を有する。こ
のより高い圧力にて、プレート４１２を通して蒸気を吐
出するよう特別になされた大きいルーバーは改善された
性能に貢献することができる。大きいルーバーの寸法並
びにそれらの構造的形態は蒸気流の蒸気通路及び均等性
を改善すると考えられる。

【００５３】次に図１５を参照すると、６０ｐｓｉａの
塔圧力にて上述のパッキングの図表化された性能が示さ
れる。図４のパッキングは再び´２４７パッキングより
も良い性能を示す。また、増加した効率は部分的に大き
いルーバーに帰因すると考えられ、このルーバーはここ
に示される構造形態のプレート１２の周りの蒸気圧の同
等化及び蒸気流の均等化を容易にする。

【００５４】次に図１６〜１９を参照すると、種々の操
作状態にて図９の構造化パッキング４１０の性能特徴を
示す試験結果のグラフが示される。図１６は図５にて図
示されたものに略示的に類似する試験コラムにて組み立
てられた構造化パッキング４１０の性能を記述し、その
効率を計測する。また、このグラフにおいて、シクロヘ
キサン／ｎ−ヘプタン系における構造化パッキング４１
０の性能は３個の塔圧力範囲、すなわち４８ｐｓｉａ、
２４ｐｓｉａ、６０ｐｓｉａで図表化される。性能は図
表の縦座標に沿って現れるＨＥＴＰインチでも反映され
る。図表の横座標は塔設計において共通のパラメーター
である「Ｆ」要因を示す。「Ｆ」要因は塔断面を横切る
表面蒸気速度（Ｖｓ）と、蒸気密度の平方根との積であ
り、次式によって表わすことができる。 Ｆ＝Ｖｓ√（Ｄｖ） 図１６の図表によって示すように、パッキングの効率は
４．８ｐｓｉａから２４ｐｓｉａへの圧力増加（より高
いＨＥＴＰ）で減少する。しかしながら、グラフは２４
ｐｓｉａから６０ｐｓｉａへの圧力増加は効率的に上述
のルーバー形態によって調節され、性能特徴は実際４．
８ｐｓｉａ範囲のＨＥＴＰ水準を改善される。

【００５５】次に図１７を参照すると、図９の構造化パ
ッキングと上述の´２４７パッキングとを比較するグラ
フが示される。これらのパッキングの相対性能は再び、
縦座標に沿って現れるＨＥＴＰと、横座標に沿うＦ要因
とで図表化される。図１７に見られるように、図１９の
パッキング４１０は´２４７パッキングに比較して改善
された機能を有する。この性能曲線は４．８３ｐｓｉａ
という比較的低い塔圧力にて生成される。

【００５６】次に図１８を参照すると、図１７と同じ図
表と、同じ構造化パッキング及びその内部の装置の比較
とが示される。この図において、上述のパッキングは２
４ｐｓｉａの塔圧力にて計測される。本発明の塔パッキ
ング４１０は約１．５以上のＦ要因の´２４７パッキン
グよりも良い性能曲線を有する。ルーバー並びにその構
造的形態の存在はより高いＦ要因値にて蒸気流の蒸気通
路及び均等化を改善すると考えられる。次に図１９を参
照すると、６０ｐｓｉａの塔圧力にて上記パッキングの
図表化された性能が示される。また、本発明のパッキン
グ４１０は約１．５以上のＦ要因の´２４７パッキング
より良い性能を示す。

【００５７】次に図２０を参照すると、図４の波形プレ
ート１２の別の実施態様の斜視図が示される。プレート
１２は複数のルーバー１３，１４を含み、これらはそれ
を通して一連の方向流開口を規定する。しかしながら、
大きいルーバー１３は波形の平坦領域１１の間にて垂直
に積み重ねられ、その結果、２個の隣接する大きいルー
バー１３が横方向に、一方から他方へ整列するものはな
い。従って、波形平坦領域４０１，４０３は一方から他
方へ横方向に整列するルーバー１３，１４と共に示され
る。中間波形平坦領域４０５は区域４０１，４０３の間
にて整列する横方向のルーバーから垂直方向のオフセッ
トのルーバー１３，１４でつくられ、それによって、大
きいルーバー１３は隣接する区域の大きいルーバー１３
の間にてほぼ中間部に配設される。この千鳥状配置のル
ーバー位置は特に製作段階において、ルーバー１３，１
４を形成する平坦な金属シートから新しく造り出される
時に構造的により強いプレート４１２を提供することが
示される。上記構造的な考察のため、操作的にこの実施
態様がここに記述された他の実施態様と実質的に同じ態
様にて実施し、現在、この形態はある構造的利点を提供
することができると考えられる。

【００５８】操作にあたり、レート１２，４１２を横切
って下方への液体の流れは多くの先行技術のプレート設
計物に対して効率的に改善される。滑らかなプレートと
は異なり、液体はルーバーの間隔によるトラフ１７（図
４に最っも明瞭に見られる）に蓄積する機会が与えられ
ていない。図面に見られるように、ルーバーの縁部はト
ラフの境界線に沿って配設され、それによって内部のい
かなる流体蓄積物はルーバーの存在によって効率的に転
換される。上述のように、ある実施態様において、次い
でルーバーは対向して方向付けられた形態の小さいルー
バーの対でつくられ、この形態は大きい各ルーバーに隣
接して配設される。ここに示されるように、規定された
パターンは各対の大きいルーバーの間にて第１，第２の
対の小さいルーバーを組み込む。同様に各対の小さいル
ーバーは分割されたルーバー領域を含む。小さいルーバ
ーの寸度により、それらは大きなルーバーに対してセグ
メントで形成され、その場合、小さい各ルーバーの長さ
は大きな各ルーバーの約半分の長さである。この構造は
塔パッキングに必要な構造的堅固さを提供する。また、
各小さいルーバーはそれに隣接する大きいルーバーに関
して対向して方向付けられる。上方で、内方に向けられ
た大きいルーバーは従って一対の上方で、外方に配設さ
れた小さなルーバーの上方に配設され、この小さいルー
バーはそれら自体各々、大きいルーバーの下方に対で設
けられる。各組の大きいルーバーの間に配設された８個
の小さいルーバーのこのパターンは本発明のため一実施
態様のみである。小さいルーバーは変化する配列でつく
ることができる。しかしながら、ここに示される構成は
それ自体を製造中に対称に適合させられ、その対称はこ
こに記載した性能データの効率に貢献することができ
る。

【００５９】従って、本発明の操作及び構成は前述の記
載から明白であると信じられる。示され、かつ記載され
た方法及び装置は好ましいことに特徴があるが、種々の
変形及び改変は次の特許請求の範囲に規定される本発明
の精神及び範囲から離れることなくそこでなされ得るこ
とは自明である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理に従って、蒸気−液体接触するよ
うになされ、大小のルーバーを内部に形成させた波形プ
レートの斜視図である。

【図２】組立形態の図１の複数の波形プレートの斜視図
である。

【図３】図２の組立蒸気−液体接触プレートの拡大頂面
図である。

【図４】内部に形成された大小のルーバーを図示する図
１の波形プレートの断片的な拡大斜視図である。

【図５】図２に図示された組立プレートの複数の層を内
部に積み重ねられ、かつ本発明の方法及び装置の一実施
態を組み込んだ工程塔の側方立面断面図である。

【図６】図５の線６−６に沿って取られた工程塔の頂面
断面図である。

【図７】図４の線７−７に沿って取られた波形プレート
の拡大側方立面断面図である。

【図８】図４の線７−７に沿って取られ、かつその間の
流体流を図示する波形プレートの拡大側方立面断面図で
ある。

【図９】内部に形成されたルーバーを図示する図１の波
形プレートの別の実施態様の断片的な拡大斜視図であ
る。

【図１０】図９の線１０−１０に沿って取られた波形プ
レートの拡大側方立面断面図である。

【図１１】図９の線１０−１０に沿って取られ、それを
通して流れる流体を図示する波形プレートの拡大側方立
面断面図である。

【図１２】種々の塔圧力に対する図４のパッキングの性
能を図表化するグラフである。

【図１３】選択した塔圧力にて、他の構造化パッキング
に対する図４のパッキングの性能を図表化するグラフで
ある。

【図１４】第２の塔圧力にて、他の構造化パッキングに
対する図４のパッキングの性能を図表化するグラフであ
る。

【図１５】第３の塔圧力にて、他の構造化パッキングに
対する図４のパッキングの性能を図表化するグラフであ
る。

【図１６】種々の塔圧力に対する図９のパッキングの性
能を図表化するグラフである。

【図１７】選択した塔圧力にて、他の構造化パッキング
に対する図９のパッキングの性能を図表化するグラフで
ある。

【図１８】第２の塔圧力にて、他の構造化パッキングに
対する図９のパッキングの性能を図表化するグラフであ
る。

【図１９】第３の塔圧力にて、他の構造化パッキングに
対する図９のパッキングの性能を図表化するグラフであ
る。

【図２０】図４の波形プレートのもう１つの別の実施態
様の斜視図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョルジュ・エー・ボニラ アメリカ合衆国テキサス州75248，ダラス, ミスティ・トレイル・6222 (72)発明者 ドン・グラスピィ アメリカ合衆国テキサス州75229，ダラス, ノースヘブン・ロード・3768 (56)参考文献 実公 昭43−28046（ＪＰ，Ｙ１) 実公 昭48−38624（ＪＰ，Ｙ２)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに対向して傾けられた対向した波形
   に面対面接触する複数の垂直に方向付けられた波形シー
   トを備え、該シートの各々はその内部に平坦領域によっ
   て分離された隆起部と谷部とを設定する折曲線を有し、
   前記隆起部と谷部と平坦領域とは前記シートの前記波形
   形態を規定し、各々の該平坦領域はその上で横方向に延
   びる複数のルーバーを備え、いくつかの該ルーバーは上
   方に面する開口を規定する縁部を有し、かついくつかの
   該ルーバーは下方に面する開口を規定する縁部を有し、
   実質的に全ての該ルーバーは前記折曲線より短いが隣接
   して終止することを特徴とする蒸気流を液体流に接触さ
   せるための塔パッキング。