JPH09507035A - 構造パッキン要素 - Google Patents

構造パッキン要素

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JPH09507035A JP7513852A JP51385295A JPH09507035A JP H09507035 A JPH09507035 A JP H09507035A JP 7513852 A JP7513852 A JP 7513852A JP 51385295 A JP51385295 A JP 51385295A JP H09507035 A JPH09507035 A JP H09507035A
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Abstract

(57)【要約】 主流れ方向を有する第1流体と第2流体との間の接触を高めるための装置は、上記流れ方向に整列された面内に配置された層材料を含んでいる。かかる層は、流体を偏向するための面から外側に突出する複数の畝(28)の列を有している。畝の各々の列は、上記流れ方向に対する斜線(43,45)内に配列されて、前記列内の各々の畝の長尺な頂部(40,44)が斜線に対して列内の隣接する畝の長尺な頂部(42,46)からオフセットしている。利点としては、オフセットして斜方向において隣接する頂部が液体と蒸気の流れを妨害するのに非常に有効であり、それにより、蒸気の圧力低下を減少させかつ流れのスループットを増加させつつ、混合効率が改善される。

Description

【発明の詳細な説明】 構造パッキン要素 発明の背景 本発明は、流体間の接触を高めるための構造パッキン要素に関する。 ガスと液体(すなわち、流体)とが、好ましくは向流の状態でその一方と接触 するような種々のタイプの交換コラムが知られている。あるケースにおいては、 一般にコラムの軸と平行な面に配置され、又、液体とガスとの接触を促進させる ために面の外側に突出した畝状部分を含む、(プレートの如き)金属層から形成 された構造パッキン要素が用いられてきた。隣接する層同士はその畝部において 他の一方と接触している。かかるケースにおいて、畝部分(これは層内の折り目 (しわ)に似ている)は、コラムの軸に対して(斜め方向のように)適当な角度 で配列されている。多くの場合、層はまた流体の接触をさらに高めるための縦溝 (フルーティング)を含んでいる。 いくつかの手法において、各々の畝部分はその長さ全体に沿ってとぎれずに連 続しており、又、隣接する畝部分は層の反対側の面に配置されている。従って、 隣接する畝部分同士は、プレート上に位置する斜行尾根と斜行谷に似て いる。他の配列においては、各々の畝部分は、交互に層の面から反対側に突出す る畝の列で構成されて、その列内の畝部分は斜線に沿う尾根部と谷部とが交互に 入れ替わるものである。この後者のケースにおいては、尾根部に沿う流れは谷部 に沿って流れるようになり、又逆に、流体の乱れと水平方向の断面に沿う蒸気及 び液体の均一性を増加させるものと思われる。尾根部と谷部との中間領域におい ては、液体の流れは層から離れており、即座に層へは戻らない。 波形の層は、一般に種々の材料、例えば金属ワイヤを織り込んで補強した織物 (すなわち、ガーゼ)、金属織物、ガラス繊維、プラスチック、セラミック、あ るいは金属シートから形成される。一般に、金属シートの如きホイルに似た材料 で作られるパッキン要素は、自己湿潤織物で作られるパッキン要素よりも安く製 造される。しかしながら、毛管力(Capillary forces)が作用しないため、ホイ ルに似た材料の表面上では液体の均一な分布(これは有効な量の移動あるいはガ ス相との熱交換のために重要である)が生じない場合がある。 同様に、畝部分を通り抜けて上昇する蒸気の流れは、乱れのない流れ、流れ内 の垂直圧力の発生による圧力抵抗、及びグリッド構造を通り抜ける不均一流れパ ターンによって部分的に生起せしめられる圧力差に敏感である。 畝部分(波形部分)を通り抜けて上昇する流れの部分においては、その流れは 畝部分の谷部を上昇する際に層流と なり、又、それが畝部分と交差するところで乱流となる傾向にある。全てのチャ ネル(溝)及び全ての隣接開口に沿う抵抗となる乱流は、均一化をもたらし、又 、流体はがれ(流体剥離)及び不均衡分布の傾向を抑制し、あるいはパッキン要 素のグリッド又はその層のある部分を通り抜ける蒸気あるいは液体のチャネリン グを抑制する。かかる動的作用は、効率及び熱量相互作用に直接影響を及ぼす。 いくつかのパッキン要素においては、接線に沿って作用する圧力により生起さ れ、隣接する畝部分及び縦溝が設けられた領域を通り抜ける十分な程度の均一に 分与された抵抗となる乱流が存在しないことで、グリッドを通しての流れパター ンの均一性及び等質性が減少し、パッキンの効率及び熱伝達量特性が低下する。 発明の概要 本発明の1つの様相として、波形層は複数の畝の列を有しており、又、各々の 列は流体の流れ方向に対して斜め方向に配列されており、列内の各々の畝部分の 長尺な頂部は、斜線に対して、隣接する列の畝部分の長尺頂部からオフセットし ている。 好適な実施例においては、(スリットの如き)長尺な開孔が各々の列内の隣接 する畝部分の間に設けられて、オフセットを設けることを助けている。列内の隣 接する畝部分の間にオフセットを設けることにより、隣接する列の畝部分の頂部 から頂部までの距離(これは斜線に対して直交す るように測定される)は、各々の頂部のオフセットに従って変化する。 オフセットした斜め方向に隣接する頂部は、液体と蒸気の流れを妨害し、又、 層の2つの側部上での流れを混合させるのに非常に有効である(開孔は、層の2 つの側部間において流体を通過させる)。層の液体ぬれ(wetting)は、列内の 隣接する畝部分が層の反対側の面上に位置付けられるパッキン層に比べて増加せ しめられる。オフセットした頂部によって生起せしめられる乱れは、ガス及び液 体の両方の境界層を小さく維持し、相間の熱伝達効率を増加させ、又、水平面の いずれの位置においても迂回と不均一な集中を小さく維持するパッキン要素の層 の両側部上での蒸気と液体との両方の流れを混合せしめる。 オフセットした頂部により生起される乱れは、また蒸気の摩擦要因を増加させ ることにもなり得るが、圧力低下におけるこの影響は、蒸気流れが頂部のオフセ ットを通り抜けて流れることでより軸に沿うもの(軸流)となり、頂部のオフセ ットが圧力低下を減少させるという事実によって、相殺される。また、効率の改 善により、大きい構造パッキン要素の混合効率と等しい混合効率を得ることが可 能となる。本発明により可能となる小さいパッキン寸法の1つの利点は、蒸気の 圧力低下の減少と流れ処理量(スループット)の増加にある。 さらに、隣接する畝部分間の長尺な開孔は、層の1側部 上から層の他側部へ流れる流体の通過を助ける。このことは、混合効率を高め、 又、乱れ領域内の蒸気流れに液体を曝すことを高める。これは、蒸気あるいは液 体に対して比較的小さい直進的な乱れを分与する開孔が二次元流れ領域に設けら れた手法に比べて、特に本質的である。 好適な実施例は、以下の特徴を含んでいる。 1つの実施例において、畝の各々の列は、列内の隣接する畝の長尺な頂部が斜 線に対してそれぞれ反対の方向にオフセットするように配列されている。この場 合において、畝はまた、列内の各々の畝の長尺な頂部が、前記斜線に対して、列 内の次に隣接する畝の長尺な頂部と一直線に並ぶように配列されている。(すな わち、列内の他の全ての畝の長尺頂部は一直線に並べられている。)各々の列は 、一連の長尺な開孔を有しており、その各々は列の隣接する畝の間に配置されて いる。かかる開孔は、斜線を横切る(好ましくは直交する)方向に長尺となって いる。 隣接する斜行列の畝は、層の面に対してそれぞれ反対の方向に突出している。 例えば、1つの列の畝は層上の尾根部分に似ており、一方、隣接する列の畝は谷 部分として現われる。1つの配列において、隣接する列内の開孔が伸びる方向は 、お互いにオフセットしており、各々の列の開孔は、斜線に沿って、隣接する列 の畝の開孔の間に配置されている。次に隣接する列(すなわち、他の全ての列) の開孔は、お互いに一直線に並べられている。他の手法におい て、隣接する畝の列の開孔が伸びる方向は、お互いに一直線に並べられている。 かかる他の手法においては、隣接する畝の列はお互いの像を映す鏡のようなもの である。 本発明のオフセットした頂部の特徴を有する第2の実施例において、畝の各々 の列は、列内の各々の畝の長尺な頂部が、斜線に対して、その列内の他の全ての 畝の長尺な頂部からオフセットするように配列されている。すなわち、列内の頂 部の存在しない部分が斜線に沿ってお互いに一直線に並んでいる。この実施例に おいて、さらに、各々の列は一連の長尺な開孔を含んでいる。かかる長尺開孔は 、列の隣接する畝の間に配置されている。各々の開孔は、斜線を横切る方向にお いて長尺となっている。 上述第1実施例で示されるように、隣接する列の畝は、層の面に対して反対の 方向にそれぞれ突出する。隣接する畝の列の開孔は、一般にお互いに一直線に並 べられる。好ましくは、開孔が伸びる方向は、斜線に対して10°から170°の 間の角度の如く、斜線に対して斜めになっている。 1つの製造方法において、層は先ず長尺開孔の平坦なパターンを形成するため にスリット状に切り取られる。そして、2つの平行な折り目ラインが各々の列の 斜線に沿って層に形成される。そして、層は台形形状の畝、すなわち、平行折り 目ラインの間に平坦部を有する畝の斜行する列を形成すべくプレスされる。各々 の平坦部分の幅は、オフセットした頂部の位置の相異に対応している。次に、所 望の 最終成形が、1つの台形に1方向から圧力を加え、隣接する台形に反対の方向か ら圧力を加えることで、それらを(長尺頂部を有する)三角形の畝に変形させる ように、台形に斜めから圧力を加えることによって達成される。この工程は、各 々の台形に対して繰り返される。台形が押し込まれる部分を貫通する孔は、台形 を三角形形状に変形させるのに必要な力を減少させることによって、押し込み作 業を簡単にする。 全ての実施例において、さらに、畝の列は好ましくは、お互いに略平行に配列 される。層は、金属の如きいずれの適当な材料でも形成され得る。 上述した畝のいずれかを有する層は、パッキン要素を形成するために、他の層 に配置されてもよい。好ましくは、層は、隣接する層の畝の列が流れ方向に対し て反対の斜め方向に方向付けられるように配列される。さらに、層は、隣接する 層の畝の少なくともいくつかが接触するように配列される。一般に、パッキン要 素内の隣接する層は、選択的に同じ水平面においてそれらの長尺な開孔を有する 。 “長尺開孔”あるいは“スリット”という言葉は、畝を通り抜ける幅狭のカッ トとシート材料が取り除かれた部分の両方を含むことを意味している。一般に、 各々のスリットは、製造上の便宜のために必要とされるものあるいは列内の隣接 する畝同士がお互いに侵食しないようにするのに必要とされるもの以上に取り除 かれる材料を有するべきで はない。 本発明の他の特徴及び利点は、以下の詳細な説明及び請求の範囲から明らかと なる。 図面の簡単な説明 図1は、多数のパッキン要素を含む反応チャンバの一部を切断した斜視図であ る。 図2は、部分的に取り出されたパッキン要素の1層を有する図1に示す典型的 なパッキン要素の概略図である。 図3は、図1に示すパッキン要素の上面図であり、本発明の第1実施例による 層のたわみ曲面の第1並び(第1配列)を示している。 図4は、第1実施例に係るパッキン要素の層の正面図である。 図5及び図6は、それぞれ、パッキン要素において接触状態にある図4に示す 2つの層の上面図及び側面図である。 図6Aは、図4に示すパッキン要素の層の変形例を示す。 図7は、本発明の第2実施例に係るパッキン要素の層の正面図である。 図8及び図9は、それぞれ、パッキン要素において接触状態にある図7に示す 2つの層の上面図及び側面図である。 図10は、本発明の第3実施例に係るパッキン要素の層の正面図である。 図11及び図12は、それぞれ、パッキン要素において接触状態にある図10 に示す2つの層の上面図及び側面図 である。 好適な実施例の説明 構造 図1を参照するに、略円筒状の反応チャンバ10(例えば、洗浄コラムあるい は蒸留塔)は、チャンバ10内で混ぜ合わされて反応することになる2つの流体 流れ12,14を通す。流体流れ12(例えば、液体)は、噴霧器(不図示)に よりチャンバ10内に導かれて主流れ方向16から落ち込む。再沸騰器(不図示 )は流体流れ14(例えば、ガス)を導き、この流体流れ14は反対側の主流れ 方向18から上昇する。チャンバ10の内側に設けられた同一にして略円柱状の 多数のパッキン要素20(その2つが示されている)は、以下に詳細に述べられ ている方法で、流体流れ12,14の混合と両者間の反応を高める。各々のパッ キン要素20の垂直軸22は、主流れ方向16,18に一直線に並べられている 。 また、図2及び図3を参照するに、各々のパッキン要素20は、一連の層24 を含み、その各々は1つあるいはそれ以上の隣接層24と接触している。全ての 層24は同一の高さ及び厚さを有するが、層24の幅は示される如く変化して、 パッキン要素全体の形状を形成している。 図1に示されるように、隣接して積み重ねられたパッキン要素20の層24は 、角度的にお互いに配列される必要がない。一般的には、隣接するパッキン要素 20は、それ らの層24がお互いに垂直に指向せしめられてチャンバ10内に配置される。一 対のパッキン要素20は、構成パッキン要素20の層24が所望の角度関係に指 向せしめられ、チャンバ10内に組み込まれるユニット(すなわち、お互いに接 着された)として組み立てられ得る。隣接ユニットの層24(あるいは隣接層2 4)は、所望の角度関係が形成されることを保証すべく調節され得る。 図4ないし図6を参照するに、各々の層24は以下に詳細に述べられた手法に より、単一の平坦金属シートから形成される。各々の層24は、流体12,14 を偏向させるための平面から外側に突出した畝(しわ)28からなる複数の列3 0,32,34,36,38を含んでいる。 列30〜38は、お互いに平行にかつ流れ方向16,18(及び軸22)に対 して斜め方向に配列されている。各々の畝28は長尺な頂部を有し、畝28の各 々の列30〜38は、列内の各々の畝28の長尺な頂部40,44が列内の隣接 する畝28の長尺頂部42,46から、斜方向においてオフセットするように、 配列されている。 例えば、長尺頂部40は、かかる頂部40,42が斜線43に沿って伸びる際 に、長尺頂部42からオフセットしている。同様に、長尺頂部44,46は、そ れらが斜線45に沿って伸びる際に、お互いからオフセットしている。長尺頂部 40,42は、斜線43から反対の方向へ等しい量だけオフセットしており、頂 部44,46も斜線45に 対して同様になっている。斜線43,45はお互いに平行である。 隣接する列30〜38内の畝28は、互い違いに層の面から反対の方向に突出 する。その結果、長尺頂部40,42は、長尺頂部44,46から層の面の反対 側上に配列される。長尺頂部40,42は単一面内に横たわり、長尺頂部44, 46も同様になされ、これらの面はお互いに平行であり、又層24の中間面に相 当する面に平行である。さらに、頂部40,42及び44,46の面は、層24 の下方にある列30〜38の方向に平行である。その結果、畝28の斜方向列3 0〜38は、交互に、(頂部40,42の位置にて)斜方向の尾根部と(頂部4 4,46の位置にて)谷部を形成する。 各々の列30〜38に沿って、隣接する畝28は、一連の長尺開孔(すなわち 、スリット)48,50,52,54によって分離されている。特に、頂部40 ,42はスリット48,50によって離隔されており、一方、スリット52,5 4は頂部44,46を分離している。列内における2つの隣接するスリット(例 えば、スリット48,50)の間にある頂部(例えば、頂部40)は、隣接する 頂部(例えば、頂部42)からオフセットしている。各々のスリット48〜54 は、斜線43,45に直交する方向に長尺であり、又、各々のスリット48〜5 4は隣接する列30〜38内の長尺頂部に達する手前で終端している。 列30〜38内の次の隣接する頂部(すなわち、全ての他の頂部)は、斜線に 沿って配列されている。例えば、頂部40は全て斜めに配列されており、頂部4 2,44,46も同様である。他の手法では、スリット48と50の間の各々の 長尺頂部40,42は、列内にある全ての互い違いの頂部40,42と整列して いる。このことは、スリット52,54によって分離された長尺頂部44,46 についても同様である。スリット48〜54は測定可能なものであるが、製造を 容易にするために小さい幅となっている。 また、図6Aを参照しつつ、層24を形成する1つの方法が説明される。一連 の孔56が、全ての互い違いの列内にある頂部40,42の1側部上及び同じ列 内の隣接する頂部42,40の反対側部上に形成されている。この手法は、製作 を簡略化する。層24には切り込みが入れられて、長尺な開孔48〜54の平坦 なパターンを形成している。そして、2つの平行な折り目ライン(例えば42, 44)が、各々の列の斜線に沿って層内に形成される。そして、層24は、台形 形状の畝、すなわち、平行な折り目ライン42,44間に平坦な部分59を有す る畝の斜方向列を形成すべくプレスされる。各々の平坦部分59の幅は、オフセ ットした頂部40,42の位置の相異に対応している。次に、所望の最終成形が 、1つの台形を一方向からプレスしかつ隣接する台形を反対の方向からプレスす ることによって、それら台形を(長尺頂部を備える)三角形の畝に変 形せしめるべく、台形を側面からプレスすることによって行われる。この工程は 、各々の台形に対して繰り返して行われる。孔56,58は台形のプレスされる 部分に配置され、それにより、台形を三角形形状に変形させるのに必要とされる 力を減少させることで、プレス操作が簡略化される。 図7ないし図9には、本発明の第2実施例が示されている。かかる実施例では 、1つの列を通り抜けるスリット60,62が、隣接する列を通り抜けるスリッ ト64,66と一直線に並べられている。すなわち、スリット60,64は同一 の斜線に沿って全て一直線に並べられ、又、スリット62,66も斜めに一直線 に並べられている。畝28の隣接する長尺な頂部68,70は、斜線71から反 対の方向に等しい量だけオフセットしており、又、スリット60,62によって 分離されている。次に隣接する頂部(例えは、頂部70)は、斜めにお互いに整 列されている。同様に、長尺な頂部72,74(これらはスリット64,66に よって離隔されている)は、斜線73に対して等しい量だけ反対側にオフセット している。次に隣接する頂部(頂部74の如き)は、斜めに整列されている。斜 線71,73はお互いに平行である。 畝28の隣接する列(例えば列30,32)は、層24の面の反対側に配置さ れた畝28を形成すべく配列されている。すなわち、頂部68,70を有する畝 28は、頂部 72,74が突出する層の面から反対側に突出する。頂部68,70は全て単一 面内に配列されており、かかる単一面は頂部72,74が横たわる面と平行であ る。 図10ないし図12には、本発明の第3実施例が示されている。かかる実施例 において、畝28の全ての列(例えば、列30,32)は、各々の列30,32 内にある畝28の長尺頂部80,82の全てが斜め方向においてお互いにオフセ ットするように配列されている。すなわち、列30内の隣接する頂部80は、お 互いからかつ列30が沿って伸びる斜線81から全てオフセットしている。同様 に、頂部82はお互いからかつ列32の斜線83から全てオフセットしている( 斜線81,83はお互いに平行である)。各々の長尺頂部80,82は、隣接す る頂部80,82から同一方向に同じ量だけオフセットしている。与えられた列 30,32内の長尺頂部80,82は、斜線81,83に対して累進的に互い違 いに配列されているので、頂部80,82の傾斜は列の斜線81,83の傾斜ほ どではないことが解る。 列30内の隣接する長尺頂部80は、スリット76によって分離されており、 同様に、スリット78は列32内の隣接する長尺頂部82を離隔せしめる。スリ ット76,78はそれぞれの斜線81,83に対して斜角方向に方向付けられて 、(スリット76,78に垂直なラインDに沿って測定されるような)水平方向 において隣接する畝28の スリット76,78間のギャップは、層24に必要な機械的強さを与えるのに十 分大きいものである。しかしながら、距離Dは、水平方向において隣接する畝2 8同士の間の間隔に比べて小さい。かかる距離は、一般に1インチ(25.4mm)の 1/16よりも大きくされる。 隣接する列30,32の畝28は、層24の面から反対の方向に突出して、頂 部80は頂部82に対して層24の面の反対側上に配置される。頂部80は全て 同一面内に横たわっており、頂部82も同様である。頂部80,82が位置する 面は、お互いに平行であり、かつ層24の面に平行である。 ここで、述べられた全ての実施例において、(列の斜線に垂直な方向において 測定された)畝の1つの列と隣接する列との間の頂部から頂部までの距離は、各 々の頂部のオフセットに従って変化する。例えば、スリット(例えば、スリット 50)の位置にて直面する一対の頂部(例えば、図4中の頂部40,42)は、 隣接する畝の列の頂部(例えば、頂部46)から異なる量だけ離隔している。( 同様のことが、図7及び図10の実施例においても認められ得る。) スリット48,50,52,54,60,62,64,66,76,78は、 直線側部あるいは曲線側部を有しても良く、又、関連する斜線に対して10°か ら170°の範囲の角度で、関連する頂部を横切ってもよい。関連する斜 線に沿うスリット48,50,52,54,60,62,64,66,76,7 8の間隔は、水平方向において隣接する畝28同士の間隔の(1/4の如き)分 数値から畝間隔の10倍まで変化せしめることができる。 好ましくは、スリットの間隔は、水平方向において隣接する畝28間の間隔の 1倍から4倍の間である。畝28の隣接する頂部40−42,44−46,68 −70,72−74,80−80,82−82間のオフセットの量は、水平方向 において隣接する畝28同士の間隔の1/15倍から1倍まで変化させることができ る。1/2インチ(12.7mm)オーダの尾根から谷までの高さを有するパッキンに おいては、好適な間隔は1/16インチ(1.59mm)と1/3インチ(8.47mm)との間 であり、又、パッキンの高さと共に増加するものである。しかし、好適な間隔は 、一般に、水平方向において隣接する畝28間の間隔の1/3よりも小さくなる 。 畝28の1つの斜行列内のスリットと畝28の隣接する斜行列内のスリットと の間のオフセットは、0から各々の列内のスリット間の間隔の1/2倍まで変化 し、又、選択された配置(輪郭)と相関関係にある。例えば、図4に示される実 施例において、スリット52,54は、スリット48,50間の(斜線43に沿 う)距離の1/2だけ、スリット48,50間でオフセットしている。対照的に 、図7に示す実施例においては、スリット60,62,64, 66の間ではかかるオフセットはない。 我々は“スリット”なる言葉を用いたが、これは畝28を通り抜ける幅狭の細 いカットと層24の材料の限られた量が取り除かれたカットとの両方を意味する ものである。一般に、各々のスリットは、製造の際の便宜上必要とされるものあ るいは列内の隣接する畝28がお互いに侵食するのを避けるのに必要とされるも の以上に取り除かれる材料を有するべきでない。 図3を参照するに(これには図4ないし6に示された層構成(配列)が示され ている)、隣接する層24は、それらの畝28が軸22(及び流れ方向16,1 8)に対して反対の斜め方向に方向付けられた状態で、パッキン要素20内に配 列されている。その結果、隣接する層24の長尺頂部40,42,44,46は お互いに交差する。実際には、隣接する層24同士は離隔して、それらの交差す る畝が接触している。 図3は、図4ないし7に示された層24の実施例に関してのこの配列(組合わ せ方)を示しているものの、図7ないし9の層24及び図10ないし12の層2 4も同じ方法でパッキン要素20内に配列されることを理解されるべきである。 すなわち、隣接する層24の畝は、反対の斜めの方向に方向付けられてお互いに 接触している。 作用 以上述べた実施例のいずれもの作用については、液体1 2は各々のパッキン要素の層24の両側部上に分散せしめられて下方に向けて流 れ、ガス14(あるいは他の交換媒体)は上方に向かって流れ、液体12により ぬれた表面上で液体12と接触して交換せしめられる。液体12は畝28の傾斜 した表面上及び層24の両側部上のオフセットした頂部上を流れ、又、それが中 断された畝28上を流れる際に、内部的にかつ層24の反対側に位置する液体1 2と、たびたび混合せしめられる。また、中断された畝28は蒸気14を混合せ しめ、又、液体12と蒸気14との接触を増進せしめる。 一般に畝の谷部に交差波形パッキングが生ずる液体12のチャネリング(chan neling)は最小にせしめられ、又、本発明により提供されるオフセット頂部配列 によってもたらされる頻繁的な妨害及び流れの再混合により打ち消される。改善 された液体と蒸気との混合により、パッキンを通り抜けて上昇する蒸気の垂直流 れが増加することで、驚くほど圧力低下が減少して効率が増加する。 もちろん、層24及び畝28の寸法及び形状、オフセットした頂部の寸法、方 向付け、及び個数、畝28の列の傾斜角度、及びパッキン要素20内での隣接層 24に対する層24の配列は、異なる適用に適合させるために変えられ得る。 他の実施例は、以下の請求の範囲に含まれる。 例えば、パッキン要素の層は、他の適当な材料、例えば プラスチック、セラミック、金属ワイヤを折り込んで補強された織物(すなわち 、ガーゼ)、金属織物、あるいはガラス繊維等から形成されてもよい。 さらに、ここで述べた実施例のいずれにおいても、混合効率をさらに高めるべ く、層の表面上に細い縦溝が形成されてもよい。
【手続補正書】特許法第184条の8 【提出日】1995年12月4日 【補正内容】 である。 好適な実施例の説明 構造 図1を参照するに、略円筒状の反応チャンバ10(例えば、洗浄コラムあるい は蒸留塔)は、チャンバ10内で混ぜ合わされて反応することになる2つの流体 流れ12,14を通す。流体流れ12(例えば、液体)は、噴霧器(不図示)に よりチャンバ10内に導かれて主流れ方向16から落ち込む。再沸騰器(不図示 )は流体流れ14(例えば、ガス)を導き、この流体流れ14は反対側の主流れ 方向18から上昇する。チャンバ10の内側に設けられた同一にして略円柱状の 多数のパッキン要素20(その2つが示されている)は、以下に詳細に述べられ ている方法で、流体流れ12,14の混合と両者間の反応を高める。各々のパッ キン要素20の垂直軸22は、主流れ方向16,18に一直線に並べられている 。 また、図2及び図3を参照するに、各々のパッキン要素20は、一連の層24 を含み、その各々は1つあるいはそれ以上の隣接層24と接触している。全ての 層24は同一の高さ及び厚さを有するが、層24の幅は示される如く変化して、 パッキン要素全体の形状を形成している。 図1に示されるように、隣接して積み重ねられたパッキン要素20の層24は 、角度的にお互いに配列される必要がない。一般的には、隣接するパッキン要素 20は、それ らの層24がお互いに垂直に指向せしめられてチャンバ10内に配置される。一 対のパッキン要素20は、構成パッキン要素20の層24が所望の角度関係に指 向せしめられ、チャンバ10内に組み込まれるユニット(すなわち、お互いに接 着された)として組み立てられ得る。隣接ユニットの層24(あるいは隣接層2 4)は、所望の角度関係が形成されることを保証すべく調節され得る。 図4ないし図6を参照するに、各々の層24は以下に詳細に述べられた手法に より、単一の平坦金属シートから形成される。各々の層24は、流体12,14 を偏向させるための平面から外側に突出した畝(しわ)28からなる複数の列3 0,31,32,33,34,35,36,37,38,39を含んでいる。 列30〜39は、お互いに平行にかつ流れ方向16,18(及び軸22)に対 して斜め方向に配列されている。各々の畝28は長尺な頂部を有し、畝28の各 々の列30〜39は、列内の各々の畝28の長尺な頂部40,44が列内の隣接 する畝28の長尺頂部42,46から、斜方向においてオフセットするように、 配列されている。 例えば、長尺頂部40は、かかる頂部40,42が斜線43に沿って伸びる際 に、長尺頂部42からオフセットしている。同様に、長尺頂部44,46は、そ れらが斜線45に沿って伸びる際に、お互いからオフセットしている。長尺頂部 40,42は、斜線43から反対の方向へ等しい 量だけオフセットしており、頂部44,46も斜線45に対して同様になってい る。斜線43,45はお互いに平行である。 隣接する列30〜39内の畝28は、互い違いに層の面から反対の方向に突出 する。その結果、長尺頂部40,42は、長尺頂部44,46から層の面の反対 側上に配列される。長尺頂部40,42は単一面内に横たわり、長尺頂部44, 46も同様になされ、これらの面はお互いに平行であり、又層24の中間面に相 当する面に平行である。さらに、頂部40,42及び44,46の面は、層24 の下方にある列30〜39の方向に平行である。その結果、畝28の斜方向列3 0〜39は、交互に、(頂部40,42の位置にて)斜方向の尾根部と(頂部4 4,46の位置にて)谷部を形成する。 各々の列30〜39に沿って、隣接する畝28は、一連の長尺開孔(すなわち 、スリット)48,50,52,54によって分離されている。特に、頂部40 ,42はスリット48,50によって離隔されており、一方、スリット52,5 4は頂部44,46を分離している。列内における2つの隣接するスリット(例 えば、スリット48,50)の間にある頂部(例えば、頂部40)は、隣接する 頂部(例えば、頂部42)からオフセットしている。各々のスリット48〜54 は、斜線43,45に直交する方向に長尺であり、又、各々のスリット48〜5 4は隣接する列3 0〜39内の長尺頂部に達する手前で終端している。 列30〜39内の次の隣接する頂部(すなわち、全ての他の頂部)は、斜線に 沿って配列されている。例えば、頂部40は全て斜めに配列されており、頂部4 2,44,46も同様である。他の手法では、スリット48と50の間の各々の 長尺頂部40,42は、列内にある全ての互い違いの頂部40,42と整列して いる。このことは、スリット52,54によって分離された長尺頂部44,46 についても同様である。スリット48〜54は測定可能なものであるが、製造を 容易にするために小さい幅となっている。 また、図6Aを参照しつつ、層24を形成する1つの方法が説明される。一連 の孔56が、全ての互い違いの列内にある頂部40,42の1側部上及び同じ列 内の隣接する頂部42,40の反対側部上に形成されている。この手法は、製作 を簡略化する。層24には切り込みが入れられて、長尺な開孔48〜54の平坦 なパターンを形成している。そして、2つの平行な折り目ライン(例えば42, 44)が、各々の列の斜線に沿って層内に形成される。そして、層24は、台形 形状の畝、すなわち、平行な折り目ライン42,44間に平坦な部分59を有す る畝の斜方向列を形成すべくプレスされる。各々の平坦部分59の幅は、オフセ ットした頂部40,42の位置の相異に対応している。次に、所望の最終成形が 、1つの台形を一方向からプレスしかつ隣接する台形を反対の方向からプレスす ることによ って、それら台形を(長尺頂部を備える)三角形の畝に変形せしめるべく、台形 を側面からプレスすることによって行われる。この工程は、各々の台形に対して 繰り返して行われる。孔56,58は台形のプレスされる部分に配置され、それ により、台形を三角形形状に変形させるのに必要とされる力を減少させることで 、プレス操作が簡略化される。 図7ないし図9には、本発明の第2実施例が示されている。かかる実施例では 、1つの列を通り抜けるスリット60,62が、隣接する列を通り抜けるスリッ ト64,66と一直線に並べられている。すなわち、スリット60,64は同一 の斜線に沿って全て一直線に並べられ、又、スリット62,66も斜めに一直線 に並べられている。畝28の隣接する長尺な頂部68,70は、斜線71から反 対の方向に等しい量だけオフセットしており、又、スリット60,62によって 分離されている。次に隣接する頂部(例えば、頂部70)は、斜めにお互いに整 列されている。同様に、長尺な頂部72,74(これらはスリット64,66に よって離隔されている)は、斜線73に対して等しい量だけ反対側にオフセット している。次に隣接する頂部(頂部74の如き)は、斜めに整列されている。斜 線71,73はお互いに平行である。 畝28の隣接する列(例えば列32,33)は、層24の面の反対側に配置さ れた畝28を形成すべく配列されて いる。すなわち、頂部68,70を有する畝28は、頂部72,74が突出する 層の面から反対側に突出する。頂部68,70は全て単一面内に配列されており 、かかる単一面は頂部72,74が横たわる面と平行である。 図10ないし図12には、本発明の第3実施例が示されている。かかる実施例 において、畝28の全ての列(例えば、列32,33)は、各々の列32,33 内にある畝28の長尺頂部80,82の全てが斜め方向においてお互いにオフセ ットするように配列されている。すなわち、列32内の隣接する頂部80は、お 互いからかつ列32が沿って伸びる斜線81から全てオフセットしている。同様 に、頂部82はお互いからかつ列33の斜線83から全てオフセットしている( 斜線81,83はお互いに平行である)。各々の長尺頂部80,82は、隣接す る頂部80,82から同一方向に同じ量だけオフセットしている。与えられた列 32,33内の長尺頂部80,82は、斜線81,83に対して累進的に互い違 いに配列されているので、頂部80,82の傾斜は列の斜線81,83の傾斜ほ どではないことが解る。 列32内の隣接する長尺頂部80は、スリット76によって分離されており、 同様に、スリット78は列33内の隣接する長尺頂部82を離隔せしめる。スリ ット76,78はそれぞれの斜線81,83に対して斜角方向に方向付けられて 、(スリット76,78に垂直なラインDに沿っ て測定されるような)水平方向において隣接する畝28のスリット76,78間 のギャップは、層24に必要な機械的強さを与えるのに十分大きいものである。 しかしながら、距離Dは、水平方向において隣接する畝28同士の間の間隔に比 べて小さい。かかる距離は、一般に1インチ(25.4mm)の1/16よりも大きくされ る。 隣接する列32,33の畝28は、層24の面から反対の方向に突出して、頂 部80は頂部82に対して層24の面の反対側上に配置される。頂部80は全て 同一面内に横たわっており、頂部82も同様である。頂部80,82が位置する 面は、お互いに平行であり、かつ層24の面に平行である。 ここで、述べられた全ての実施例において、(列の斜線に垂直な方向において 測定された)畝の1つの列と隣接する列との間の頂部から頂部までの距離は、各 々の頂部のオフセットに従って変化する。例えば、スリット(例えば、スリット 50)の位置にて直面する一対の頂部(例えば、図4中の頂部40,42)は、 隣接する畝の列の頂部(例えば、頂部46)から異なる量だけ離隔している。( 同様のことが、図7及び図10の実施例においても認められ得る。) スリット48,50,52,54,60,62,64,66,76,78は、 直線側部あるいは曲線側部を有しても良く、又、関連する斜線に対して10°か ら170°の範囲の角度で、関連する頂部を横切ってもよい。関連する斜 請求の範囲(翻訳文) 1. 主流れ方向を有する第1流体と第2流体との間の接触を増加させるための 装置であって、 前記流れ方向に整列せしめられた面内に配置された材料の層を有し、 前記層は、前記第1流体及び前記第2流体を偏向するための前記面から外側に 突出する複数の畝の列を有し、前記畝の各々は長尺な頂部を有し、 前記畝の列の各々は、前記流れ方向に対する斜線内に配列されて前記列内の各 々の畝の長尺な頂部が前記斜線に対して前記列内の隣接する畝の長尺な頂部から オフセットせしめられ、かつ、前記層内に配置された開孔によってそこから離隔 せしめられている、ことを特徴とする装置。 2. 前記畝の列の各々は、さらに、前記列内の隣接する前記畝の長尺な頂部同 士が、前記斜線に対して反対の方向にそれぞれオフセットするように配列されて いる、ことを特徴とする請求の範囲第1項記載の装置。 3. 前記畝の列の各々は、さらに、前記列内の各々の畝の長尺な頂部が前記斜 線に対して前記列内の次に隣接する畝の長尺な頂部と一直線に並ぶように配列さ れている、ことを特徴とする請求の範囲第2項記載の装置。 4. 前記畝の列内の前記開孔の各々は、前記斜線を横切る方向において長尺と なっている、ことを特徴とする請求 の範囲第2項記載の装置。 5. 隣接する前記列の畝は、前記面に対して反対の方向にそれぞれ突出してい る、ことを特徴とする請求の範囲第4項記載の装置。 6. 主流れ方向を有する第1流体と第2流体との接触を増加させるための装置 であって、 前記流れ方向に対して整列された面内に配置された材料の層を有し、 前記層は、前記第1流体及び前記第2流体を偏向するための前記面から外側に 突出する複数の畝の列を有し、隣接する前記列の畝は前記面に対して反対の方向 にそれぞれ突出しており、 前記層の前記畝の各々は長尺な頂部を有し、前記畝の列の各々は前記流れ方向 に対する斜線内に配列されて、前記列内の隣接する前記畝の長尺な頂部が前記斜 線に対して反対の方向にそれぞれオフセットせしめられ、 隣接する前記畝の列の開孔が伸びる方向はお互いにオフセットしており、 前記畝の列の各々は、各々が前記列の隣接する前記畝の間に配置された一連の 開孔を含み、前記開孔は前記斜線を横切る方向において長尺となっている、こと を特徴とする装置。 7. 前記畝の列の各々の開孔は、前記斜線に沿って、隣接する前記畝の列の開 孔の間に配置されている、ことを特 徴とする請求の範囲第6項記載の装置。 8. 前記畝の列の次に隣接する列の開孔が伸びる方向は、お互いに一直線に並 べられている、ことを特徴とする請求の範囲第6項記載の装置。 9. 前記畝の列の隣接する列の開孔が伸びる方向は、お互いに一直線に並べら れていること、を特徴とする請求の範囲第5項記載の装置。 10. 前記開孔が伸びる方向は前記斜線に対して直交する、ことを特徴とする請 求の範囲第4項記載の装置。 11. 主流れ方向を有する第1流体と第2流体との接触を増加させるための装置 であって、 前記流れ方向に対して整列された面内に配置された材料の層を有し、 前記層は、前記第1流体及び前記第2流体を偏向するための前記面から外側に 突出する複数の畝の列を有し、前記畝の各々は長尺な頂部を有し、 前記畝の列の各々は、(1)前記流れ方向に対する斜線内において、前記列内 の各々の畝の長尺な頂部が前記斜線に対して前記列内の隣接する畝の長尺な頂部 からオフセットするように、かつ、(2)前記列内の各々の畝の長尺な頂部が前 記斜線に対して前記列内の他の全ての畝の長尺な頂部からオフセットするように 、配列されている、ことを特徴とする装置。 12. 前記畝の列の各々は、その各々が前記列の隣接する 前記畝の間に配置された一連の開孔を含み、前記開孔は前記斜線を横切る方向に おいて長尺となっている、ことを特徴とする請求の範囲第11項記載の装置。 13. 隣接する前記畝の列の畝は、前記面に対して反対の方向にそれぞれ突出し ている、ことを特徴とする請求の範囲第12項記載の装置。 14. 隣接する前記畝の列の開孔は、お互いに略一直線に並べられている、こと を特徴とする請求の範囲第13項記載の装置。 15. 前記開孔が伸びる方向は前記斜線に対して斜めになっている、ことを特徴 とする請求の範囲第12項記載の装置。 16. 前記開孔が伸びる方向は、前記斜線に対して10°から170°の間の角度 である、ことを特徴とする請求の範囲第15項記載の装置。 17. 前記畝の少なくとも1つは、前記長尺な頂部と平行に配置された複数の孔 を含んでいる、ことを特徴とする請求の範囲第1項記載の装置。 18. 前記畝の列は、お互いに略平行に配列されている、ことを特徴とする請求 の範囲第1項記載の装置。 19. 前記層は金属を含む、ことを特徴とする請求の範囲第1項記載の装置。 20. 主流れ方向を有する第1流体と第2流体との間の接触を増加させるための パッキン要素であって、 隣接して配列された複数の材料の層を有し、前記層の各々は前記流れ方向に整 列された面内に配列されており、 前記層の各々は前記第1流体及び前記第2流体を偏向するための前記面から外 側に突出する複数の畝の列を有し、前記畝の各々は長尺な頂部を有し、 前記畝の列の各々は前記流れ方向に対する斜線内に配列されて、前記列内の各 々の畝の長尺な頂部が前記斜線に対して前記列内の隣接する畝の長尺な頂部から オフセットせしめられ、かつ、前記層内に配置された開孔によってそこから離隔 せしめられている、ことを特徴とするパッキン要素。 21. 前記層は、その隣接するものの前記畝の列が前記流れ方向に対して反対の 斜め方向にそれぞれ方向付けられるように配列されている、ことを特徴とする請 求の範囲第20項記載のパッキン要素。 22. 前記層は、前記層の隣接するものの前記畝の少なくともいくつかが接触す るように配列されている、ことを特徴とする請求の範囲第21項記載のパッキン 要素。 23. 前記層各々の前記畝の列の各々は、さらに、前記列内の隣接する前記畝の 長尺な頂部が前記斜線に対して反対の方向にそれぞれオフセットするように配列 されている、ことを特徴とする請求の範囲第20項記載のパッキン要素。 24. 主流れ方向を有する第1流体と第2流体との接触を増加させるためのパッ キン要素であって、 隣接して配列された複数の材料の層を有し、前記層の各々は前記流れ方向に整 列された面内に配置されており、 前記層の各々は、前記第1流体及び前記第2流体を偏向させるための前記面か ら外側に突出する複数の畝の列を有し、前記畝の各々は長尺な頂部を有し、 前記畝の列の各々は、前記流れ方向に対する斜線内において、前記列内の各々 の畝の長尺な頂部が前記斜線に対して前記列内の隣接する畝の長尺な頂部からオ フセットするように配列されており、 前記層各々の前記畝の列の各々は、さらに、前記列内の各々の畝の長尺な頂部 が前記斜線に対して前記列内の他の全ての畝の長尺な頂部からオフセットするよ うに配列されている、ことを特徴とするパッキン要素。 25. 前記層各々の前記畝の列内の前記開孔の各々は、前記斜線を横切る方向に おいて長尺となっている、ことを特徴とする請求の範囲第20項記載のパッキン 要素。 26. 前記開孔が伸びる方向は、前記斜線に対して10°から170°の間の角度 である、ことを特徴とする請求の範囲第25項記載のパッキン要素。 27. 前記開孔が伸びる方向は、前記斜線に対して直交する方向である、ことを 特徴とする請求の範囲第25項記載のパッキン要素。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1. 主流れ方向を有する第1流体と第2流体との間の接触を増加させるための 装置であって、 前記流れ方向に整列せしめられた面内に配置された材料の層を有し、 前記層は、前記第1流体及び前記第2流体を偏向するための前記面から外側に 突出する複数の畝の列を有し、前記畝の各々は長尺な頂部を有し、 前記畝の列の各々は、前記流れ方向に対する斜線内に配列されて、前記列内の 各々の畝の長尺な頂部が前記斜線に対して前記列内の隣接する畝の長尺な頂部か らオフセットせしめられている、ことを特徴とする装置。 2. 前記畝の列の各々は、さらに、前記列内の隣接する前記畝の長尺な頂部同 士が、前記斜線に対して反対の方向にそれぞれオフセットするように配列されて いる、ことを特徴とする請求の範囲第1項記載の装置。 3. 前記畝の列の各々は、さらに、前記列内の各々の畝の長尺な頂部が前記斜 線に対して前記列内の次に隣接する畝の長尺な頂部と一直線に並ぶように配列さ れている、ことを特徴とする請求の範囲第2項記載の装置。 4. 前記畝の列の各々は、その各々が前記列の隣接する前記畝の間に配置され た一連の開孔を含み、前記開孔は前記斜線を横切る方向において長尺となってい る、ことを特 徴とする請求の範囲第2項記載の装置。 5. 隣接する前記列の畝は、前記面に対して反対の方向にそれぞれ突出してい る、ことを特徴とする請求の範囲第4項記載の装置。 6. 隣接する前記畝の列の開孔が伸びる方向がお互いにオフセットするように 配列されている、ことを特徴とする請求の範囲第5項記載の装置。 7. 前記畝の列の各々の開孔は、前記斜線に沿って、隣接する前記畝の列の開 孔の間に配置されている、ことを特徴とする請求の範囲第6項記載の装置。 8. 前記畝の列の次に隣接する列の開孔が伸びる方向は、お互いに一直線に並 べられている、ことを特徴とする請求の範囲第6項記載の装置。 9. 前記畝の列の隣接する列の開孔が伸びる方向は、お互いに一直線に並べら れている、ことを特徴とする請求の範囲第5項記載の装置。 10. 前記開孔が伸びる方向は前記斜線に対して直交する、ことを特徴とする請 求の範囲第4項記載の装置。 11. 畝の列の各々は、さらに、前記列内の各々の畝の長尺な頂部が前記斜線に 対して前記列内の他の全ての畝の長尺な頂部からオフセットするように配列され ている、ことを特徴とする請求の範囲第1項記載の装置。 12. 前記畝の列の各々は、その各々が前記列の隣接する前記畝の間に配置され た一連の開孔を含み、前記開孔は前 記斜線を横切る方向において長尺となっている、ことを特徴とする請求の範囲第 11項記載の装置。 13. 隣接する前記畝の列の畝は、前記面に対して反対の方向にそれぞれ突出し ている、ことを特徴とする請求の範囲第12項記載の装置。 14. 隣接する前記畝の列の開孔は、お互いに略一直線に並べられている、こと を特徴とする請求の範囲第13項記載の装置。 15. 前記開孔が伸びる方向は前記斜線に対して斜めになっている、ことを特徴 とする請求の範囲第12項記載の装置。 16. 前記開孔が伸びる方向は、前記斜線に対して10°から170°の間の角度 である、ことを特徴とする請求の範囲第15項記載の装置。 17. 前記畝の少なくとも1つは、前記長尺な頂部と平行に配置された複数の孔 を含んでいる、ことを特徴とする請求の範囲第1項記載の装置。 18. 前記畝の列は、お互いに略平行に配列されている、ことを特徴とする請求 の範囲第1項記載の装置。 19. 前記層は金属を含む、ことを特徴とする請求の範囲第1項記載の装置。 20. 主流れ方向を有する第1流体と第2流体との間の接触を増加させるための パッキン要素であって、 隣接して配列された複数の材料の層を有し、前記層の各 々は前記流れ方向に整列された面内に配列されており、 前記層の各々は前記第1流体及び前記第2流体を偏向するための前記面から外 側に突出する複数の畝の列を有し、前記畝の各々は長尺な頂部を有し、 前記畝の列の各々は前記流れ方向に対する斜線内に配列されて、前記列内の各 々の畝の長尺な頂部が前記斜線に対して前記列内の隣接する畝の長尺な頂部から オフセットせしめられている、ことを特徴とするパッキン要素。 21. 前記層は、その隣接するものの前記畝の列が前記流れ方向に対して反対の 斜め方向にそれぞれ方向付けられるように配列されている、ことを特徴とする請 求の範囲第20項記載のパッキン要素。 22. 前記層は、前記層の隣接するものの前記畝の少なくともいくつかが接触す るように配列されている、ことを特徴とする請求の範囲第21項記載のパッキン 要素。 23. 前記層各々の前記畝の列の各々は、さらに、前記列内の隣接する前記畝の 長尺な頂部が前記斜線に対して反対の方向にそれぞれオフセットするように配列 されている、ことを特徴とする請求の範囲第20項記載のパッキン要素。 24. 前記層各々の前記畝の列の各々は、さらに、前記列内の各々の畝の長尺な 頂部が前記斜線に対して前記列内の他の全ての畝の長尺な頂部からオフセットす るように配列されている、ことを特徴とする請求の範囲第20項記載のパッキン 要素。 25. 前記層各々の前記畝の列の各々は、各々が前記列の隣接する前記畝の間に 配置された一連の開孔を含み、前記開孔は前記斜線を横切る方向において長尺と なっている、ことを特徴とする請求の範囲第20項記載のパッキン要素。 26. 前記開孔が伸びる方向は、前記斜線に対して10°から170°の間の角度 である、ことを特徴とする請求の範囲第25項記載のパッキン要素。 27. 前記開孔が伸びる方向は、前記斜線に対して直交する方向である、ことを 特徴とする請求の範囲第25項記載のパッキン要素。
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