JPS632204B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、気液接触充填材に関し、特に気液処
理塔内で使用する面接触状態で配置された波形接
触プレートに関する。

〔従来の技術〕

気液接触技術分野では、処理塔内部での質量伝
熱（mass heat transfer）特性及び伝熱量を効
果的に改善する方法及び装置を利用することが極
めて望ましい。この種の処理塔に関連する技術
は、多種多彩な塔充填に使用する材料のデザイン
で満ちている。充填型式は、塔の内部で実施する
工程に合わせて定められる。充填部材は、カラム
内部で規則的な列状に配置される構成格子列（格
子充填）から成るものであつてもよく、塔の内部
に投げ入れられ無作為に配置される傾斜した形状
の部材（投げ入れ充填）から成るものもある。設
計対象である特定の気液接触装置の臨界は、塔内
に導入される供給流の各成分の精密分別又は精密
分離及び有害な或いは望ましくない残留成分によ
つて定まる。投げ入れ充填部材の形状によつて、
充填材列の密度及びその内部の流れパターン並び
に充填材列による流れに対する抵抗が定まる。先
行技術の格子列は、構造列及び投げ入れ充填の両
形式で、種々の形状、寸法及び材料形状で実用に
供されてきた。

先行技術においては、伝熱及び流体の気化又は
凝縮を効率的に行ない面積及び容積を決定する最
小寸法の区域内部での圧降下を最小限度に抑えて
流体の一方を冷却する装置及び方法を提供するこ
とが特に望ましいと考えられている。特に石油の
再分別操作に応用される化学工学分野において
は、効率を高め、圧降下を低くし、温度の低下を
抑えることが設計上の臨界因子となる場合が最も
多かつた。この種の化学反応を行なわせる処理塔
（プロセス・タワー）は、一般的には、塔の上部
から下降流体流を供給し、塔の下部から上昇気体
流を供給する型式の塔である。一次作用並びに上
昇気体流に随伴する液体を減少又は排除するため
には、充分な面積の気液接触表面が必要になる。
多くの場合、格子列の水平面及び鉛直面内で、格
子列は充分な質量面積及び表面積を持ち、重質成
分留分が凝縮して下方に導かれ、蒸気を最小限の
抵抗で格子を通して上昇させる必要がある。この
ような装置を用いること、供給流中の望ましくな
い固状物及び重質成分は、上昇する液体蒸気の共
働作用によつて取り除かれて、自己清掃機能を持
つ格子が得られる。

通常は、特定の用途に合つた複数の積重ね層を
形成する共存補完設計の構造体が一つのカラムの
内部に組み立てられる。各層は上昇する蒸気の速
度及び運動エネルギーを利用して、上昇する蒸気
中に随伴する液体を除去する作用と蒸気を下降す
る液体と完全に且つ乱流接触させる作用を発揮し
て、液体を所望する成分に分離又は分別する充分
な機能を発揮する。一般的に言えば、蒸気を凝縮
させるために効果的な伝熱を行ない且つ格子の最
小鉛直深度内での圧降下を最小に保つて効率良く
操業するためには、上昇する蒸気の迅速な冷却が
前提要件として必要となる。従つて、先行技術に
おいては、反対方向に傾斜させた波形のプレート
を使用して、格子層の水平面及び鉛直面を貫通す
る複数の蒸気流路が形成されてきた。このように
複雑な流れパターンにすることにより、蒸気が層
の特定部分のみに流れるという不都合な分布又は
不都合な流路形成を防止する蒸気流及び層内にお
ける流れ分布が確保される。このようにして初め
てカラムおよびカラム内部で加えられるエネルギ
ーの効率的で効果的な利用が行なわれる。

先行技術の構造では、各層が角度をつけて配置
され連続接触している構成要素を持つ格子部材を
備えた複数の層を組み込んだ構造が多い。各構成
要素の構造形状及び角度は、一般に、層の水平面
積の50％を超える大きさの蒸気が真直ぐに通過す
る面積を持つ形状及び角度にされている。このよ
うな設計により通常は満足すべき効率と熱質量移
転（heat mass transfer）に必要な蒸気・液体
分布が与えられる。このような構造は、必然的に
蒸気又は液体の何れについても格子内部での鉛直
一即ち鉛直流の実質的な変化をもたらさずに上昇
する蒸気と下降する液体とを充分に乱流的に混合
又は接触させる。格子内部で蒸気又は液体の鉛直
方向の変位が起こると、蒸気又は液体のどちらか
が格子又は層の特定部分を流れる不都合な分布即
ちチヤンネリング（channeling）が起こり、効率
が低下する。

先行技術の反対方向に傾斜させた波形プレート
の構造形状では、しばしば、蒸気の乱流を増すプ
レート・オリフイスのような蒸気流路が組み込ま
れる。これらのオリフイスにより蒸気と液体の密
接な接触が確保され、オリフイスはプレートに打
ち抜き加工された単純な孔部から成るものが多
い。上昇する蒸気が蒸気通路オリフイスに近づき
或いは蒸気通路オリフイスから離れる鉛直位置に
近接した個所内で上昇蒸気が液体と接触する作用
と液体を随伴しないという作用の両作用を確保す
る必要がある。そうすることにより、上昇蒸気又
は下降液体の不都合な分布が防止される。更に、
先行技術で同等に意義があると考えられているこ
とは、蒸気・液体接触を行なわせる上述の如き方
法及び装置を経済的に製作できる形で提供するこ
とである。このような配慮は、費用効率の面から
必要なものである。

反対方向に傾斜させた波形プレートは向流液
体・気体相互作用の用途に対しては、一種類の方
法及び装置のみを提供する。上記のような格子列
を用いた場合には、カラムの頂部又は頂部付近か
ら導入され底部から抜き取られる液体は、カラム
の底部又は底部付近から導入され頂部から抜き取
られる蒸気と接触する。この種の方法及び装置の
必須要件は、液体と蒸気との相互接触が所望する
接触度になり、質量移動及び熱移動に関する諸因
子が制御範囲内であつて設計速度で所期の反応が
起こることである。内部構造物は動力駆動されて
おらず移動部材がほとんどないか又は全くないと
いう意味では、内部構造物は受身の構造であると
言える。先行技術には、横断みぞをつけ孔を開け
た材料シートの面と面とを係合させて流過する液
体自身が薄いフイルムをつくるように構成した受
身の構造の多種多様な気液接触装置がある。上記
の液体の薄いフイルムの面積は、合算すると、波
形部を流れる蒸気と係合する大面積の流過面積に
なる。しかしながら、設計上の問題は、単に表面
積を大きくすること、即ち波の数、横断みぞの数
又は孔の数を多くすることだけではない。幾つか
については既に述べたが、作業能率及び作業効果
を左右する多数の他の関連因子を考慮に入れる必
要がある。

工程面では、所期の気液接触反応が、できる限
り完全に近く、行なわれることが重要である。た
とえば、原油真空塔では、望ましくない残留成分
を含まない気体流・油流を得るためには精密分別
及び良好な分離が必要となる。上述のように、内
部装置内の接触カラムは、系に供給された熱を効
率良く利用しなければならない。熱の効率的な利
用により、直接運転コストが最小限になる。反応
が質量移動の目的、熱移動の目的、液体の気化の
目的又は蒸気の凝縮の目的の何れの場合でも同じ
ことが言える。上述の考慮すべき点のうち、気液
流体界面に関すると同様に、圧効果も第一に考慮
すべき問題である。気液接触に利用する格子につ
いては、1979年２月13日発行の米国特許第
4139584号、1978年12月５日発行の米国特許第
4128684号、1974年１月25日発行の米国特許第
3785620号、及び1976年５月25日発行の米国特許
第3959419号の各明細書を先行技術文献として挙
げることができる。これらの気液接触方法及び装
置に関する先行文献には、蒸気と気体とを密接に
接触させる複数の設計構造が開示されている。特
に、波形部が水平面から傾斜し又は互いに直交し
て面接触している積み重ねた波形接触プレートが
開示されている。これらのプレートは、使用材料
面でも各種の材料が提案されており、単繊維糸及
び中実のプレート等の材料もある。更に、先行技
術で顕著な傾向は、貫通孔部を迷路状に形成した
横断みぞをつけたプレートを利用して効率を向上
させる手法である。

上記の気液接触方法及び装置は効果的に機能す
るものではあるが、幾つかの欠点が残されてい
る。時に、下降液体流と上昇蒸気流とを導入する
上記の如き受身構造の格子型式の気液接触塔は、
一般に、内部圧力勾配を自己調整することができ
ない。更に、格子の表面を流れる蒸気流・液体流
が不均一である場合が多く、質量・熱移動の効率
及び運転効率が低下する。先行技術の各型式の実
質的に平面状又は横断みぞをつけたプレートの間
に複数の孔部が設けられている場合でも、蒸気流
は最終的には圧力勾配（pressure differentials）
に敏感である。

工程カラム内部の圧力勾配は、格子構造体を通
過する蒸気流が乱流でないこと及び流れパターン
が不均一であることに起因する場合が多い。蒸気
流が第一のみぞつきカラムを通過する際には層流
であり、第二の隣接するみぞつきカラムの周辺部
分では乱流である場合には、圧力勾配が生じる。
隣接するプレートの波形部分又は横断みぞ部分が
互いに比較的鋭い角度で傾斜させてあつたとして
も、一つの波形部分に沿つて流れる蒸気は、実質
的に固体面であり第二壁部分に沿つた流れチヤン
ネルを形成する複数の主要開口部を持つ50％を超
える側壁部に当たることになる。従つて、隣接す
る壁部分の内部での乱れが、層流に直接的な影響
を与え圧力勾配を生じる。全ての流路及び隣接す
る全開口部で乱れが生じれば、流れは均一にな
り、格子の特定部分又は格子の層間を流れる蒸気
又は液体の流れについても流体の変位及び不都合
な分布又はチヤンネリングの生じる傾向は減少す
る。このような動力学的作用は効率に直接的な影
響を及ぼすとともに、質量・熱相互作用（mass
heat interaction）にも直接的な影響を及ぼす。

上述の先行技術の構造体の内部における蒸気流
及び液体流では流れパターンが定まらず、ほとん
どの先行技術の設計による受身形式の格子の内部
では流れパターンを一定にすることはできない。
隣接する波形部分及びみぞつき区域を通過する流
れに均一に与えられた乱れが実質的には存在しな
い場合には、格子を通過する流れパターンの均一
性及び均質性を低下し、所定の格子構造に既知の
流れ特性を与えることができる設計効率及び質
量・熱移動特性も低下する。更に、面と面を向か
い合わせた波形プレート又はみぞつきプレートの
中間に不規則に孔部を設けた構造では、近接部分
での液体流及び上記流が平面流となるため、制約
された効果しか発揮されない。孔部は実質的に平
面状の流れ区域の内部にある平面状の空腔部とし
て作用して、蒸気又は液体に極僅かの直接的な乱
れを与えるに過ぎない。このため、先行技術にお
いては、米国特許第4186159号に開示されている
ような平滑な部分と細かいみぞつきの部分とが交
互に設けられた箔状材料から成る充填部材が利用
されている。上記の先行特許に記載された充填部
材は、連続した帯片を螺線形に捲いて複数の貫通
孔部を持つ規則的な充填材を形成させた複数の波
形プレートを使用するものである。横断みぞのあ
る領域に沿つた流れ分布は改良されるけれども、
波形プレートの表面全体について均一な流れ分布
になるわけではない。更に、一方側面上を流れる
流体はプレートの一方側面に封じ込まれ・最大効
率が得られ、しかも乱流領域で蒸気流に当たる液
体を最大にする効果をもたらすよう他方側面に分
散されることはない。

本発明の説明に入る前に、先ず従来の技術によ
る気液接触充填材を、第１〜１７図を参照して説
明すると、第１図には、充填部材集合体の展伸金
網プレートの一続きが展開斜視図の形で示してあ
る。集合体１０は、面と面とを接触させて積み重
ねた複数の展伸プレート部材１２から成り、各プ
レート部材１２の中間部分で蒸気と液体とが向流
して流れ質量移動及び熱移動が行なわれる。各プ
レートの中間部分に向かつてどのような方法で蒸
気流と液体流とを流すかによつて、気液の接触、
操業の効率等が直接的な影響を受ける。

集合体１０のプレートは、ほぼ平行に離間させ
て横断方向に配設された各波形部分の波頭部即ち
隆起部１７の中間に画成される複数の流し樋部即
ちチヤンネル１６を持つ波形部分１４を有する。
複数の波形部分１４が、隣接するシートに対して
面と面とを向かい合わせて好ましくは互いに角度
をつけて配置されている。このような構成にする
ことにより、積み重ねられた格子集合体１０を通
つて流れ波形チヤンネル１６を流過する蒸気は、
波形プレート１４の彎曲又は折曲した側部表面と
接触する。

第１図を参照して更に説明を進めると、この図
に示した展伸金網（エキスパンデツドメタル）波
形シート１４には、シート１４及び隣接する波形
隆起部１７を流れ過ぎる蒸気流及び液体流に複雑
なパターンを生じさせる複数の展伸金網孔２０を
有する。このような構成により、積み重なつた格
子集合体１０を通つて上昇し波形チヤンネル１６
を通過する蒸気を波形薄層１４の角度のある側壁
表面領域と接触させると同時に金網孔２０の中間
側壁領域とも接触させることができる。隣接する
波形プレート１４の中間の仮想面に、以下に説明
する第１Ａ図に示す流体移動を増大させる薄層
（ラメラ）を配設することもできる。

第１図について更に説明すると、図面に示す波
形シート１４は、更に一群の比較的大きなオリフ
イス２２を有する。オリフイス２２は、隣接する
波形チヤンネル１６の間を連通して、蒸気圧を等
しくし液体流を回流させる。以下の記載でもつと
詳細に説明するように、蒸気圧に対して考慮を払
うことは、処理塔の運転条件下で格子集合体１０
全体を通じて均一な流れにするために重要なこと
である。格子集合体１０を下降する液体は、波形
チヤンネル１６の側壁部を含む材料の表面積全体
に最適状態で撤布される。随伴する液体は、孔２
０の内部で比較的小さな液容積となつて、流れ過
ぎる蒸気流と接触し揮発して蒸気流中に合体し易
くなる。この作用により格子の運転効率が高くな
る。

第２図に、第１図の格子を組み立てた状態を斜
視図で示してある。以下に詳細に説明するよう
に、図に示す格子１０は、処理塔の内部で使用す
る格子層の一部分である。図からわかるように、
隣接する波形プレート部材１４は、波形縁部１２
を係合させて積み重ねられている。その結果、格
子１０には複数の流れチヤンネル１６が形成さ
れ、これらのチヤンネル１６は隣接する部材１４
の中間の仮想面に対して比較的大きく開口した状
態にある。図に示すように、向かい合つた波形プ
レート部材１４は逆向きになり、中間に配設され
た各プレートを通つて逆向きに蒸気及び液体が流
れる。

第３図に、第２図の組み立て済の格子集合体１
０の上部平面図を示す。図からわかるように、鎖
線で示す仮想面１８が隣接する波形プレート１４
を分離している。各プレート１４のチヤンネル１
６を流れる蒸気は、波形縁部１７に対して一定角
度で上向きに流れる。互いに接触しているプレー
ト１４の傾斜角度は逆向きであるから（第１図参
照）、接触プレートの上昇蒸気流の方向は横方向
に関しては反対方向になる。これを流れ矢印１９
及び２１で示す。第３図に示すように、層１４ａ
は流れを右方向に向けるのに対し、層１４ｂは流
れを左方向に向ける。上記の両層間の仮想面１８
は開かれた状態であるから、工合良い流れになる
可能性もあり流れに障害が生じる可能性もある。
このような問題の一つの解決法を第１Ａ図、第２
Ｂ図及び第３Ａ図に示す。これらの図に示す実施
例では、仮想面１８に中間薄層を配置してある。
仮想面上に横たえられたシートは、流れを規制す
るとともにプレート両側の流れをシートで包んで
いる。仮想面に沿つて流れる流体流面積は、波形
区画１４によつて形成される壁部面積のうち、最
も大きな壁部面である。角度が60度又はそれ以下
である波形壁区画１４の場合には、常に仮想面に
沿つた流体流の面積が最も大きい。曲げ角度が60
度よりも大きい波形部分１６については、仮想面
に沿つて配置されるシートの寸法はＶ字形の波形
側壁部の寸法よりも小さくなる。しかしながら、
材料のコスト及び原価並びに処理工程特性の変化
のために、波形の曲げ角度を60度以上にする場合
は稀である。

第３図を参照して更に説明を続けると、選定し
た展伸金網の形の一定角度の波形プレート１４を
配設することにより、波形プレートを利用する先
行技術の設計の低い効率の向上が意図される。こ
の場合の解決策は、流体の層化を強め波形部材１
４の内部で局部的な乱流を生じさせることによ
り、「開いた」仮想面における流れの問題を解決
せんとするものである。展伸金網シートは、向流
している流体流に捩れた辺部と孔から成るパター
ンを提供し、それにより液体流及び蒸気流に円形
流れパターン及び捩れ流れパターンを生じさせ
て、波形チヤンネル１６の内部における気液の接
触をより緊密にする。以下に詳細に説明するよう
に、展伸金網の壁部に液体及び蒸気を完全にシー
ト化して還流させることにより、蒸気流が開いた
仮想面にある場合においても壁部に沿つて蒸気と
液体とが相互作用を及ぼし合うよう助長する。

第１Ａ図に、別の従来の技術による上述の中間
薄層接触プレート集合体の一部分を分解斜視図で
示してある。集合体１１０は、ステンレス鋼等か
らつくつた複数のプレート部材１１２と、面接触
させて積み重ねた薄層１１４とから成り、薄層１
１４は平滑なものでもよく、小孔部を設けたもの
でもよく、織物状のものでもよい。蒸気及び液体
はプレート１４に沿つてプレート１４の中間部分
は反対方向に流されて、質量移動及び熱移動を行
なう。蒸気流及び液体流を各プレートの間の部分
及びその間の想像面に沿つてどのようにして方向
づけるかによつて、気液の接触及び運転効率が直
接的な影響を受ける。

集合体１１０の各プレートは、ほぼ平行に離間
させて設けられている。波形隆起部１１７の内部
に形成される複数の流れチヤンネル１１６を持つ
ひだつき部材即ち波形部材１１４から成る。波形
プレート１１４は面と面を向かい合わせて配置さ
れており、薄層１１８が中間部に配設されてい
る。隣接するプレート１１４の中間に配設された
薄層即ちシート１１８は、各プレート１１４の隣
接する波形隆起部１１７と接触している。シート
１１８は、スリツトを切るか、穿孔するか又は織
物状にした表面を有し、第１Ａ図に示す例では、
挾み込まれた薄層１１８及び隣接する波形隆起部
１１７を貫通する蒸気及び液体通路パターンを与
える複数の流体孔２０がある。孔１２０の代わり
に突起又は刻み目を設けてもよい。このような構
成であるから、積み重なつた格子集合体１１６を
通過し波形チヤンネル１１６を通過して上昇する
蒸気は、波形層１１４の角度のある側壁部表面に
当たるとともに、ほぼ平面状で流体を受け入れる
中間薄層１１８の表面にも当たる。斯くして、隣
接する波形プレート１１４の中間の仮想面は、流
体移動面として働く。シート１１８の内部に形成
されている多数の孔１２０は下降流体流を捕捉
し、偏向させ、場合によつては複数の薄い液体メ
ニスカスを形成する。次いで、シート１１８の上
面の液体は、向かい合つた蒸気流れパターンの両
面と接触し、質量・熱移動の効率を最大に高める
とともに、圧力降下及び入力エネルギーを最小に
減少させる。

第１Ａ図について更に説明を続けると、シート
１１８は更に一群の比較的大きなオリフイス１２
２を有する。オリフイス１２２は薄層構造体の必
須構成要素であり、隣接する波形チヤンネル１１
６の間で流れを通気させ偏流させて蒸気圧を等し
くするものである。詳細には後述するが、塔の運
転条件如何によつては、格子集合体１１０を通過
する流れを不都合な分布状態にしないために、蒸
気圧を考慮することは重要なことである。格子集
合体１１０を通つて下降する液体は、波形チヤン
ネル１１６の側壁部及びほぼ平面状の挾み込まれ
た薄層の表面を含む材料表面の全域に最適状態で
撒布される。突起部又は孔１２０に捕捉された液
体は、比較的容積が小さなものであり、通過する
蒸気流とより良く接触し蒸気流中に蒸発し易くな
る。この効果により、格子の運転効率は最大にな
る。孔１２０は、第１８図に示し以下に説明する
ように、スリツト、スロツト又はルーバーの形に
することもできる。詳細については後述するよう
に、波形プレート１１４の内部には複数の大きな
孔部１２６が形成されていて、随伴する蒸気の圧
力を等しくし、流れを分流、偏向させ、気液の接
触度を高める。

第２Ａ図に、第１Ａ図に示した格子１１０をサ
ンドイツチ形に組み立てた集合体を斜視図で示し
てある。図示した格子１１０は、第２図に示した
と同様の処理塔で使用する格子層の一部分であ
る。図からわかるように、プレート１１８が隣接
する波形プレート部材１１４を隔離しており、波
形縁部１１７と係合して隣接波形プレート部材の
中間にサンドイツチ形に挾み込まれている。格子
１１０の内部には、複数の別箇の流れチヤンネル
１１６が、プレート１１８と接触波形１１７によ
つて形成される。挿入プレート１１８がない場合
には、波形領域１１６は中間の仮想面に沿つて向
かい合つたプレート１１４の波形部分１１６に対
して開口した状態になる。薄層１１８は、接線状
の仮想面を画成し、流れる液体流に対して実体的
な面を与える。対向している波形プレート部材１
１４は相互に反対方向に配向されており、中間に
配設されたプレートを通る逆方向の蒸気流及び液
体流を与える。

第３Ａ図に、第２Ａ図の組立格子区画１１０の
上部平面図を示す。図からわかるように、薄層１
１８が隣接するプレート１１４を画然と分離して
いる。仮想面に沿つて隔離することにより、薄層
１１８の両側に流体流を形成し、流体をシート状
に分離する。図面からわかるように、仮想面に沿
つて流れる流体流面積は、上にも述べたように、
波形区画１１５によつて画成される壁面積として
は、最大の面積を有する領域である。曲げ角度が
60度又はそれ以下の場合には、この条件は全ての
波形区画壁部１１４について同様である。60度以
上の曲げ角度で成形された波形部１１６の場合に
は、仮想面を横切る方向に配設される薄層１１８
の寸法は、Ｖ字形側壁部の寸法よりも小さくな
る。しかしながら、材料のコスト・重量が増加
し、カラム内部の工程特性が変化するため、60度
以上の波形角度にすることは稀である。気液接触
効率を最大にするには、成形角度を60度以下にし
た波形部材を使用するのが最も望ましいことがわ
かつた。このような態様にすれば、隣接する波形
プレート１１４の中間の仮想面に配設された薄層
１１８により、各流れパターンに対する壁部の表
面積が最大になるばかりでなく、格子集合体１１
０の内部の流れ連絡点の数も増える。一例を挙げ
ると、薄層１１８を隣接する波形プレート１１４
の中間に挾み込み、縁部１１７をシートに連続的
に接触させる。このように連続的に接触片によ
り、一連の細長い接触点ができ、これら接触点を
通つて流体が移行して気液の接触が増大する。更
に、シートの内部区画及び波形縁部１１７によつ
て、せまい細長いコーナ部１２３が形成される。
液体の表面張力によりプレートの交接部に沿つた
コーナ部に下降流体流が形成され、シート１１８
及び波形プレート１１４の他の領域に絶えず流れ
を供給する流れチヤンネルが形成されることにな
る。第３Ａ図に示すように、波形チヤンネル１１
６の両縁部に沿つて上記の如き供給流ができるこ
とは極めて望ましい現象であり、格子１１０全体
に均質な液体流を与える有効な方法である。

更に、第３Ａ図からわかるように、薄層１１８
は、波形領域１１６の角度のついた側壁部領域と
は異なり、液体流を流すための実質的に平面状の
孔のあいた表面領域を持つ。従つて、波形部材の
彎曲し傾斜した壁部によつて与えられるよりも均
一な液体流が挾み込まれたシートに沿つて生じ
る。流れる液体を均一にシート状にする作用は、
設計に組み入れることができるものであり格子１
１０の一貫した流れ特性に寄与するものでもあ
る。波形プレート１１４の傾斜壁部に沿つた流れ
と比較した場合、上記のシート状にされた流れ
は、体部に沿つて流れる層流となる特徴がある。
このような流れになること自体が、波形部材の材
料表面に沿つて非均質な層即ち層状の層となるチ
ヤンネル流れ領域があることを示すものである。
平面状で孔をあけた壁部を持つ挾み込みの薄層１
１８を使用することにより、流れを予想し設計事
項として組み込んで、効率及び気液の接触を最大
に高めることができる。

第４図には、格子列１０を積み重ねた処理カラ
ム３０の側方断面を示す。格子層３２は、第２図
及び第３図に示した実施例のような複数のプレー
ト区画を有する。多数の層の外周部は、処理塔３
０の内部にきちんと収まる形状である。処理塔３
０の断面形状は円形である。カラム内部の隣接す
る格子層３２は好ましくは互いに対角線上に配置
され、気液の接触と通過する流体の乱れを更に高
めるよう配置するのがよい。

更に第４図を参照して説明を続けると、第一格
子層３４に隣接する第二上部格子層３６が第一格
子層３４に対して対角線方向に配向されていて、
図示したように下部層３４のシート孔は上部格子
層３６のシート及びプレート部材１４の縁部と対
照関係になる。カラムの底部３９付近に位置する
下部蒸気流路３８から蒸気３７に入る。塔３０の
上部領域４０には、カラム内部で処理される液体
４３を導入する流体流入路４２が付設されてい
る。流体流入路４２から入つた液体は、スプレ
ー・ヘツド即ち分散ヘツド４４によつて上部格子
層３２全体に分散されて、積み重なつた格子１０
を通つて均一な下降液体流の流れパターンが形成
され始めることになる。同様にして、蒸気３７は
カラムの下部領域から導入されて、カラムに均質
に分布され積み重なつた格子層３２を通つて上昇
して下降して来る液体４３と熱移動又は質量移動
を行なう。蒸気３７は排気ライン４６を介してカ
ラム３０の頂部付近から抜き取られ、カラム底部
に集められた過剰の液体４３はライン４８を通つ
て抜き取られる。カラム操作技術は先行技術とし
て周知の技術であり、たとえば米国特許第
3959419号及び第3969447号明細書に記載されてい
る。

第５図に、第４図の５−５線に沿つて切断した
第４図のカラムの上部平面図を示す。組み立てた
格子集合体とともに流路３８及び４８を図示して
ある。格子層３２の断面を図示してあるが、格子
層３２は複数の積み重なつたプレート１４と、こ
れらのプレートと面係合している複数のシート１
８とから成る。従来法によるカラム充填格子の構
成及び組立並びにその操作は、先行技術分野での
周知の技術である。しかしながら、第５図には、
高い作動特性で気液接触を行なわせる向流法及び
向流装置に関する従来の技術の解決策よりも優れ
た、やはり従来の技術による格子１０が示されて
いる。

波形プレート１４の部分拡大前面図を第６図に
示す。展伸金網製のプレート１４を拡大して図示
してあり、金網上を通る流体の流れパターンが示
されている。展伸金網体部即ち格子５０は、中間
部分にほぼ長方形の孔５２を画成する連続した捩
れ且つ変形した辺（又は稜部）５１から成る。捩
れた各辺５１は、細長い４つの側面５４を有す
る。これら４つの面５４はプレート成形時に曲げ
られ捩られて、鉛直方向の流体流に対する角度及
び傾斜が変化する相互に接続された流路を与え
る。蒸気流及び液体流が流れる際に、捩れた辺部
により、流体流及び蒸気流は波形プレート１４の
一方側から他方側に移動できる。

展伸金網格子５０の側壁面５４は、第一上面５
６と、第二側面５８と、第１底側面６０と、底面
６２とを有する。このように変化している各面５
４は第６図に最もわかり易い形で図示されている
が、成形方法の影響により全体的には粗面であり
小孔（ピツト）がある。面５６，５８，６０及び
６２は、プレート１４の対向側壁部に近づき且つ
対向側壁部から遠ざかる向きに彎曲し捩れている
ので、これらの面に沿つて流れる流体は流れ面の
どれかに分流され、展伸金網格子５０の反対側面
に移行する流れもできる。流れ面が金属製である
から、濡れ易く、フイルム状で流れ面上を流れる
層流液体は角度のついた各辺５１の表面を流れ過
ぎる捩れた流体流路によつて薄層化が進む。辺の
面５６が彎曲し鋸歯状になつているから、プレー
ト１４を通る層状蒸気流が更に乱されて、蒸気流
の乱れを促進するとともに、下降液体流と乱れた
気流との接触を高めて混合状態を向上させること
ができる。

第６図には矢印６５で示す典型的な流れパター
ンを図示してあるが、これらの矢印により、上昇
蒸気３７の流路に対する下降液体４３の流れを見
分けることができる。下降液体の典型的な流れパ
ターンにより、液体は第一辺６６に当たり、第一
辺で側辺６９の界面６８に沿つて分離され、矢印
７０に沿つて流れ、矢印７２に沿つて底面６０に
流れる。液体４３は、両面に沿つてフイルム状で
流れて、格子５０の反対側に運ばれる。上記の流
れは、迷路状の多数の流れパターンの一つであ
る。辺５１に沿つて流れる流体は、格子５０の反
対側の隣接する辺５１及び孔５２の表面５３から
の流れと交差し合流する。斯くして、矢印７４，
７６及び７８によつて示されるような渦捲き状の
液体流を形成することができる。矢印７４及び７
８で示す捲回流は辺５１の周上を還流する液体を
示しているが、この捲回流は気液の接触効果を高
めるのに極めて有用である。

第６図を参照して更に説明を続けると、ピツト
のある鋸歯状の金属表面領域は一般的には展伸金
網から成り、展伸金網は塑性変形限界を超えて変
形されて、選定した展伸波形形状に塑性変形され
ている。図からもわかるように、鋸歯状のエツジ
部分により、向流している蒸気及び液体の流れパ
ターンの双方に乱れが生じる。この結果、蒸気流
及び液体流で最大の熱移動及び質量移動が行なわ
れる。蒸気の乱れも液体流に影響を与え、隣接す
る孔部５２の辺の周囲に別の円形液体流８０の流
れパターンができる。展伸金網格子５０の乱れ特
性及び流れ指向特性により、矢印８２で示すパタ
ーンの円形液流又は蒸気流が生じ、隣接する波形
格子に対する相対角度の作用と組み合わさつて、
上昇蒸気３７に方向性を与える。この結果、隣接
する孔部５２の中間に円形の蒸気又は液体流領域
が形成される。この円形流は、乱れを最大にし、
特に隣接するプレート１４の中間の想像面が「開
いた」状態にある場合に、質量移動を著しく助け
る。各領域における下降蒸気の蒸発分は、本発明
によつて生じる渦巻き状の連続した流れパターン
によつて補充される。この流れパターンによる補
充は、金属の濡れ因子とともに、運転効率を著し
く高める。更に、展伸金網は成形時に残留する内
部応力を緩和し、従来技術の設計の場合の冷間加
工金属充填部材でしばしば起こる腐食傾向を減少
させることができる。この種の積重ねカラム中で
の分別工程で通常使用されている多種類の標準的
な腐食性化学薬品に金属体部が露出される場合に
おいて、残留内部応力は良く知られた腐食因子の
一つである。

第７図に、別の従来の技術による展伸金網波形
格子５０を示す。格子８４は、積み重ねられた一
対の展伸金網材料８６及び８７から構成されてい
て、形成される孔部５２は互い違いになつた壁部
８８を有し、その周囲に張出しチヤンネル９０が
形成される。張出しチヤンネル９０は、展開金網
層８６及び８７の側壁部５４と辺部５１の交差部
から形成される。チヤンネル９０は、毛細管現象
等によつて、周囲を流れる液体４３を捕捉する。
積層壁部領域９０の内部に捕捉された液体４３
は、展伸金網プレートと一体になつた液面を形成
するので、気液の接触に大きな利益をもたらし、
液体は毛細管作用によつて保持される。自然な引
き伸し特性のためにプレート８４の波形部成形に
よつて、壁部は更に変形し食い違つた形状にな
る。この変形により、捕捉チヤンネル形成が更に
進む。スリツト又はスロツトを切つた金属を展伸
してプレート形にしたシートは大幅に改良された
液体捕捉・保持特性を示し、図にも示すように通
常は展伸された金網の孔部５２の周囲の辺部全体
で捕捉される。斯くして、展伸金網シートによ
り、フイルム状の通過液面及び捕捉された液面の
二様の液面ができる。この結果、従来は不可能で
あつた高度の液露出が実現できる。捕捉される液
体の量は、流れの向きを変えるための単純な孔部
を形成した波形プレートの２倍にも達する量であ
る。この結果、展伸金網格子を形成している捩れ
た格子４の周囲に液体４３が存在するので、液体
流と向流する方向に流れている上昇蒸気流は実質
的に乱れた流れパターンで流れることになる。こ
の特徴により、蒸気と液体の質量交換及び熱交換
が増進される。

更に、第７図に見ればわかるように、捩れた格
子８４は下降液体流に対しても、同様に多様な流
路を与える。下降液体流を示す矢印９２で示すよ
うに、流体も同様に展伸金網の孔部５２の側壁部
及び上縁部５４に流入し、流過し、これら壁部及
び上縁部の周囲を流れる。蒸気３７も同様に変向
して孔部５２の縁部に流れ、液体４３は隣接する
積層部の側壁チヤンネル９０に捕捉される。

第８図に、孔部の一部分５２を拡大し部分側面
図の形で示してあるが、この図には上部及び下部
チヤンネル９０がわかり易く図示されている。積
層されたプレート８６及び８７は、成形時の引き
伸しによつて互いに食い違う形状にされている。
図示の如く、液体４３は上部及び下部チヤンネル
９０の内部に捕捉されている。プレート１４を通
過する蒸気３７は、孔部５２を通過して内部に捕
捉されている液体と接触することもできる。蒸気
３７が孔部５２を通過しない場合においても、捕
捉された液体４３の存在は、孔部を通り過ぎ格子
８４を流れる下降液体流が円形流れパターンの形
成を助長する。上記の如き流れパターンと液体の
存在は、気液接触効率を最大にするために欠くこ
とができない要件である。

第９図乃至第１７図に、プレート１４及び想像
面薄層１８に設けた孔部又は突起部の各種実施例
を示す。簡明に図示するために中実の構造体を図
示してあるが、第９図乃至第１７図に示したプレ
ート又は薄層は中実の材料、平滑な材料、織物状
材料、スリツトを切つた材料又は展伸金網等から
構成することができる。

まず最初に、第９図のスロツト形について説明
すると、矢印１０４で示す流体流の方向に合わせ
て配向したタブつき孔部１０２が形成されたプレ
ート部分１００が図示されている。第９図に示す
タブつき孔部は、半円錐形状に外向きに突出した
細孔を開けて鋳造した部分を持ち、蒸気及び液体
の流れの向きを変えて流れに乱れを与える。同様
に、第１０図の実施例は、薄層の一部分１０８に
設けたタブつき孔部１０６を有し、流れの方向は
矢印１１０で示される、図面からわかるように、
矢印１１０の方向に流れる流体はタブつき孔部１
０６に受容され、孔部チヤンネルに導かれて薄層
１０８の反対面に流れる。同様にして、波形プレ
ート１４又は挿入薄層１８に種々の形のタブつき
孔部を設けることができる。種々の形状のタブ構
造を用いることにより、流体の流動因子及び運転
特性を選定変化させて、流れ特性及び処理カラム
３０の内部で使用する特定の構成部材に正確に合
わせて選ぶことができる。従つて、例示したタブ
つき孔部は、種々の流体流及び生じる乱れの例を
示すものである。

第１１図に、三角形のタブつき孔部１１４を設
けたプレート１１２を示す。矢印１１６の方向に
流れる流体流は三角形タブつき孔部に受容され、
矢印１１８で示す横方向の流体流は部分的に方向
を変え一部分が孔部に入る。第１２図には、プレ
ート１２０の内部にタブを形成せずに設けたほぼ
正方形の孔部を図示してある。この正方形の孔部
１１９は、円形孔部及び孔部から立ち上つたタブ
のある孔部とは異なつた流体流変向特性を持つ。
流れの方向に対して長手方向に配設した長方形孔
部を第１３図に示す。プレート１２４に設けた長
方形孔部１２２は、矢印１２６で示す長手方向の
流れを変向する向きに配向されている。この形状
にした場合、流れは実質的に変向され、孔部に進
入した流れはプレート１２４の反対側に運ばれ
る。子のように流れプレートの一方側から他方側
に多岐に分流させることによつて得られる利益
は、既に説明した。第１４図に示す実施例では、
第１３図に示した孔部と同一寸法の長方形孔部１
２５がプレート１２４に設けられており、第１３
図の孔部の対角線方向に配向されていて、矢印１
２６の方向に進む流体流に対して実質的に異なる
流体流動作用を受ける。

第１５図には、ほぼ長方形のタブつき孔部１３
０を形成したプレート１２８を示してある。第一
の方向１３２に流れる流体は、タブ（舌状部）つ
き孔部１３０によつて、第１１図に図示したと同
様に向きが変えられる。しかしながら、流体変向
作用は、孔部を介してプレート１２８の反対側に
入つた流体に対する流体還流効果と組み合わせて
考えなければならない。

第１６図に、十字形孔部１３６を持つプレート
１３４を示す。この十字形孔部１３６は、円形孔
部と同様に流体流を各方向に向けて変向させるこ
とができ、コーナ部分に液を蓄積保持することが
できる。最後に、第１７図に示す公知例は、タブ
１４０外側にまくれ上つている複数のフランジ部
分１４１から成るタブつき孔部１４０を持つプレ
ートの一部分１３８を示す例であり、まくれ上つ
たタブは液流を変向させるが液の移動及び通過は
許さず、蒸気の通過を許す。処理カラムの内部で
ある種の化学反応を望む場合に特定の気液交換又
は質量・熱交換を行なうときに、このような孔部
を用いるとよい場合がある。

以上に説明したように、従来の技術によれば、
プレート部材１２，１１２又は薄層１１４，１１
８のようなシート材の、展伸金網の開口を含めた
穿孔は液流をプレート部材１２，１１２又は薄層
１１４，１１８の表面に横方向に広げて、新しい
液面を気体に対して曝露させると共に、プレート
部材又は薄層の両面に液流を流れうるようにして
気液接触を促進する。しかし、前述した従来技術
によれば、これらの穿孔は相当に大きいため、シ
ート材の大きさに比べて比較的小数の穿孔を形成
しうるにすぎない。これは、プレート部材や薄層
の本来の機能が、その表面に沿つて液を広げるこ
とによつて混合作用をすることにあるためであ
り、穿孔の面積は、一般にプレート部材又は薄層
の表面積の５〜20％に制限される。そのため、気
液接触作用を促進する上の穿孔の機能が十分には
発揮されない。

＜発明が解決しようとする問題点＞ 本発明の目的は、従来の技術による塔充填体
を、その気液接触作用が更に高められるように改
善することにある。

本発明の別の目的は、１枚の波形プレートに複
数の比較的小さなスリツトを波形の長手方向軸線
が波形に対し横方向に延長するように形成するこ
とによつて、複数のこれらの波形プレートを含む
塔充填体の気液接触効率を高くすることにある。

本発明の更に別の目的は、１枚の波形プレート
に複数の比較的大きな穿孔を形成すると共に、複
数の比較的小さなスリツトを波形の長手方向軸線
が波形に対し横方向に延長するように形成し、こ
れらの穿孔とスリツトとのそれぞれの特性を活用
することによつて、複数のこれらの波形プレート
を含む塔充填体の気液接触効率を高くすることに
ある。

＜問題点を解決するための手段＞ 本発明により、互いに面接触している複数の屈
伸されていない波形金属シートから成り、向い合
つた波形部分が互いに反対方向に傾斜していて下
降液体流と共に上昇蒸気流を受けいれてその間の
物質交換及び／又は熱交換のための気液接触を行
なわせるようにした形式の塔充填体であつて、隣
接する金属シートの波形の内部においてそれに沿
つた蒸気流及び液体流に影響するように該金属シ
ートに複数の孔部が形成してあり、該孔部のうち
の或る部分は、各々の金属シートの中実面に貫通
形成された複数の比較的小さな相互に隔てられた
スリツトであり、該孔部のうちの別の部分は、流
体流及び蒸気流が金属シートの両側に流れうるよ
うに該中実面によつて互いに隔てられた比較的大
きなオリフイスであり、該スリツトは一様に分布
され、細長い形状をもち、該スリツトの長手方向
軸線は、波形に対し横方向に延長し、全部の該ス
リツトの全面積は、該金属シートの該中実面の面
積よりも小さくし、該スリツトは、外方に曲げら
れよじられたランド域を含む比較的小さなタブ状
域と一体的に該金属シートに形成されたことを特
徴とする塔充填体が提供される。

本発明により、互いに面接触している展伸され
ていない複数の波形シートを有し、互いに隣接し
た波形シートの波形は互いに逆向きに傾斜して、
下降液体流と共に上昇蒸気流を受けいれてその間
に物質交換及び／又は熱交換のための気液接触を
行なわせるようになつており、該波形シートは、
蒸気圧を等化させ液体流を隣接した波形のチヤン
ネルの間に偏流させるための、各々の波形シート
の中実面によつて隔てられた複数の比較的大きな
オリフイスを備えた形式の塔充填体であつて、該
オリフイスよりも小さな複数の孔部が該波形シー
トの該中実面に貫通形成され、これらの孔部の全
面積は該中実面の全面積よりも小さくし、該孔部
は、長手方向に複数の列として相互から隔てられ
た細長いスリツトであり、これらのスリツトの長
手方向軸線は該波形を横切つて横方向に延長し、
該波形シートの両面を横切つて液を分配すると共
に、該波形シートに沿つて下降する液を横方向に
偏向させ連行し、該波形シートの表面域を横切つ
て液を広げ気液接触を増大させることを特徴とす
る塔充填体が提供される。

本発明により、複数の展伸されていないシート
と、各々の該シートに形成された複数の波形とを
有し、該シートは互いに面接触して配置され、
各々の該シートの波形は、隣接したシートの波形
に対し或る角度に延長して下降液体流及び上昇蒸
気流のための流通路を画定し、複数の比較的大き
な孔部が各々の該シートの中実面に貫通形成さ
れ、それによつて互いに隔てられ、該液体及び蒸
気の通過を許容して該シート上に液体を分配し該
蒸気の圧力を等化し、更に比較的小さい複数の細
長いスリツトが各々の該シートの中実面に貫通形
成され、各々の該シートの該スリツトは、複数の
平行な列によつて相互から長手方向に隔てられ、
各々の該スリツトの長手方向軸線は該波形を横切
つて横方向に延長し、全部の該スリツトの全面積
は該中実面の全面積よりも小さくし、各々の該ス
リツトに隣接した各々の該シートの部分は該シー
トの平面から片寄せられることにより該シートに
沿つた気液接触を高められることを特徴とする塔
充填体が提供される。

本発明により、互いに面接触している複数の波
形金属シートから成り、向い合つた波形部分が互
いに反対方向に傾斜していて下降液体流と共に上
昇蒸気流を受けいれてその間の物質交換及び／又
は熱交換のための気液接触を行なわせるように
し、該波形金属シートには、隣接する波形金属シ
ートの波形の内部においてそれに沿つた蒸気流及
び液体流に影響するように複数のオリフイスが形
成してある形式の塔充填体であつて、該波形金属
シートの間の概念的な中面に沿つて扁平な展伸さ
れていない金属シート材が配設してあり、該シー
ト材には、隣接した該波形金属シートの波形の内
部において、それに沿つた蒸気流及び液体流に影
響するように、複数の孔部が形成してあり、該孔
部のうちの或る部分は、各々の該シート材の中実
面に互いに間隔をおいて貫通形成された比較的小
さな複数の相互に隔てられたスリツトであり、別
の部分は、蒸気及び液が該シート材の両側に流れ
うるように該中実面に貫通形成され且つそれによ
り互いに隔てられた比較的大きなオリフイスであ
り、該スリツトは一様に分布され、細長い形状を
有し、該スリツトの長手方向軸線は、波形に対し
て横方向に延長し、全部の該スリツトの全面積
は、該中実面の全面積よりも小さくし、各々の該
スリツトは、外方に曲げられよじられたランド域
を含む比較的小さなタブー状域と一体的に該シー
ト材に形成されたことを特徴とする塔充填体が提
供される。

本発明により、展伸されていない複数のシート
から成り、複数の波形部分が各々の該シートに形
成してあり、該シートは互いに面接触し、各々の
該シートの波形部分は隣接した該シートの波形部
分に対して或る角度に延長していて、下降液体流
と上昇蒸気流とのための流通路を画定し、展伸さ
れていない材料の扁平なシート材が波形のシート
の間の概念的な中面に沿つて配設され、複数の比
較的大きなオリフイスが各々の扁平な該シート材
の中実面に貫通形成されてそれにより隔てられ、
該液体及び蒸気の通過を許容して該シート材上に
液体を分散させると共に、該蒸気の圧力を等化
し、複数の比較的小さな細長いスリツトが各々の
該扁平なシート材の中実面を通つて形成され、
各々のシート材のスリツトは互いに平行な列とし
て相互から長手方向に隔てられ、該スリツトの長
手方向軸線は該波形部分を横切つて横方向に延長
し、該スリツトの全面積は該中実面の全面積より
も小さくし、各々のスリツトに隣接した各々のシ
ート材の部分は該シート材の平面から隔てられる
ことによつて該シート材に沿つた気液接触を増大
させることを特徴としている塔充填体が提供され
る。

本発明の好ましい実施例を示した第１８〜２０
図による塔充填体のスリツトは、展伸金網（エキ
スパンデツドメタル）の製造工程の途中において
形成される細長い切目、即ち、それと直角の方向
の引伸しを受ける前の切目を意味する。これらの
スリツトは開口部分の面積が小さいので、前述し
た従来の技術による引伸し後の穿孔と相違して、
スリツトの全面積は、中実の表面の全面積よりも
小さくなる。また、これらのスリツトは、波形シ
ートに沿つて流れる液体を横方向に広げると共
に、或る程度まで波形シートの一方の表面から他
の表面にかけての液体の移動を許容し、気液接触
を促進する。本発明によれば、引伸しを受ける前
の展伸金網のスリツトに類似したスリツトと、従
来の技術と同様の穿孔とを併用することによつ
て、気液接触を促進するようになつている。

第１８図に、本発明で使用するに適したスリツ
トを形成した材料の上部平面図を示す。スリツト
形成部材は、間をあけて長手方向に互い違いに平
行に設けた複数のスリツトを有し、鉛直向きに置
いたときに層流状の流体流を生じる構造である。
第１８図に示すプレート１５０は、ほぼ平行に離
間させて設け矢印１５６の方向に引き伸ばして展
伸できる列１５４の形のスリツト１５２を有す
る。隣接する波形プレート１４の中間の想像面内
に配設する薄層１８として使用するスリツト又は
スロツトつき材料として上記の第１８図に示す材
料を使用することができる。同様に、第１８図に
示す形状の部材を使用して、プレート１４の波形
集合体に使用するプレート構成材料として、前記
の公知技術による構成に組み込むこともできる。
内部に形成されたスリツト又はスロツト１５２に
より、種々の好ましい毛細管作用及び通過する下
降液体流を捕捉して、蒸気と液体の界面反応の目
的を達成することができる。

第１８図に示した材料にひだを形成即ち波形に
した形を第１９図に示す。第１９図に示す波形プ
レート１６０のスリツト１５２は、流体流の向き
を変えることができる複数の波形部１６２を有
し、矢印１６４の向きに引き伸ばして展伸波形プ
レートの形で使用することもできる。先行技術に
おいては、金属にスリツト又はスロツトを切り、
成形又は加工して前記金属を引き伸ばすことによ
り展開金網を製造するのが従来からの方法であ
る。特定の流れ形状を得るために、コイニング
（coining）処理、引き伸し処理、スリツト形成処
理及びスロツト形成処理の各工程に変更を加えれ
ばよい。上に述べたように、スリツト形成及びス
ロツト形成の結果得られる特異な捩れて捲回した
辺部の形態は、気液接触塔で用いる従来技術の構
成では得られない種々の利点をもたらす。

第２０図に、上昇蒸気を向流する下降液体流で
処理する場合について上述したと同様の蒸気・液
体導入用及び取出し用流路３８及び４２を有する
処理カラム３０を示す。図示した処理カラム３０
は、一定角度の波形にしたプレート１４を内部に
配設した複数の格子層３２を有し、簡単に図に書
入れた長方形孔部２６が前記の波形プレートを貫
通している。第６図に示した円形孔部と同様の位
置に長方形波形プレートが配置されていることが
わかる。しかしながら、この変形例による流れ特
性及び化学反応並びに処理塔の構造及び流れ特性
は、選定したある種の化学反応に必要な特定の気
液接触に関するパラメータを改善するものである
ことが確かめられた。同様に、第９図乃至第１７
図に示したタブつき孔部形状の配置は、特定の気
液接触操作に用いる処理塔の波形プレート又は中
間挿入薄層の「調節」を行なうために特に有用で
あることが確かめられた。これらの変動因子及び
本発明の教示を導入することにより、先行技術の
処理塔を利用して機能を向上させ効率を高めた形
態にして、特定の流れ形状及び乱れレベルを特定
の格子列に合わせて既知の層流界面特性と結合す
ることもできる。上記の流れ特性並びに処理塔に
組み込まれた波形展伸金網又はプレート材料に対
する各種のタブの配向に関するパラメータを利用
することにより、運転状態について数々の利益が
得られる。

前記のように、第１８〜２０図に示された実施
例によれば、多数のスリツト１５２が流れの方向
に直交するように、複数の平行な列として波形シ
ートに形成されている。これらのスリツトは、展
伸金網（エキスパンデツドメタル）を形成する最
初の工程で形成されるスリツトと類似し、スリツ
ト過程によつて金属シートの平面から外方に圧出
（コイニング）されたよじれたランド（辺）域か
ら成る比較的小さい舌状域（タブ状域）を各々備
えている。

孔あけされた（即ち、大きな開口を有する）金
属シートに貫通形成されたこれらの横方向に延長
するスリツトは、シート面上に流下する液体に対
して側面への拡がり効果を生ずる。定義として、
スリツトは、液体が流れこんだ時にシートの両面
の表面張力効果によつて液体がそれに沿つてなが
れ、その長さについて金属シートを横切つて横方
向に広げられるところの、シートを通る狭い開口
である。これらのスリツトを形成する際に、スリ
ツト形成工具は、シートを通る開口を形成するた
めに、素材を移動させることによりシートの平面
から外方へ曲げられるか押出される（コイニン
グ）かしたよじれランド域（辺域）から成る比較
的小さな舌状域（タブ状域）を形成する。これら
の長いよじれたランド域は、一定の長さをもち、
シートの平面から外方に延長し、シート上を流下
する液体流に対して小さなダムとして作用し、ダ
ムの回りを迂回するように液体流を側方に広げ
る。液体に対するこのダム作用と、液体がスリツ
トに入りそれを通過する時に生ずる表面張力効果
とによつて、シート上の液がより大きく広げられ
るため、液体がよりよく気体に対し曝露され、よ
りよい混合が行なわれる。

従来はこの広げ作用は、自己湿潤性の材料例え
ば金網から成る波形シートによつて、表面張力作
用を高くし、金網の表面上に液を速やかに一様に
広げることによつていた。しかし金網はコストが
高い上に、波形に形成したり穿孔したりする操作
が困難であつた。本発明による新規な塔充填体
は、この問題に対する１つの解決を与えるもので
ある。

本発明によるスリツトが充填体の混合効果を高
める第２の態様は、シートの一方の表面から他の
表面へと薄い液流の層を流すことによる効果であ
る。細長い狭いスリツトはシートの一方の表面に
沿つて流下する薄い液層を他方の表面にそれを通
り移行させ該他方の表面に沿つて流下させる。そ
のため新しい液面が気体に対し曝露されると共
に、スリツト内の液体部分に微小な乱流を生じ、
よりよい混合を惹起させる。スリツトの形の孔部
は、大きな孔部に比べてより薄い液層をシートの
他側に現出させることにより、シートの表面を横
切る液の広がり作用を更に高くする。

本発明の構造及び作動は上述の説明で明らかに
されたものと考える。図示し上記の記載で説明し
た装置が好ましい実施例ではあるけれども、特許
請求の範囲に記載する本発明の思想及び技術的範
囲内で種々の変更・修正を加えることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の技術による相互に接触させて
組み立てた複数の波形展伸金網プレートを示す展
開斜視図、第１Ａ図は、別の従来の技術による、
格子間仮想面に孔のあいた薄層を挾み込んだ複数
の波形プレートを示す展開斜視図、第２図は、第
１図に示した波形展伸金網プレートを組み立てて
得た気液接触充填体を示す斜視図、第２Ａ図は、
第１Ａ図に示した波形プレートを組み立てて得た
気液接触充填体を示す斜視図、第３図は、第２図
の上面図、第３Ａ図は、第２Ａ図の上面図、第４
図は、内部に積み重ねられた複数の接触充填体を
備えた、従来技術による処理塔の側方断面図、第
５図は、第４図の５−５線に沿つて切断した断面
図、第６図は、従来の技術による接触プレートの
一実施例の一部分をなす展伸金網格子の部分拡大
前面図であり、相関された内部の流れネツトワー
クを示す斜視図、第７図は、第６図と同様の従来
の技術による展伸金網格子の別の実施例の部分拡
大前面図、第８図は、第７図に示した展伸金網格
子の一部分の部分側断面図であり、積み重ね構造
部を示す図、第９図乃至第１７図は、流れ去る蒸
気・液体流に乱れを付与するために従来の技術に
よる展伸金網プレート若しくは薄層又はこれら両
者の側壁部に形成する側壁流れ孔部の各種の異な
る実施形を示すための説明図、第１８図は、本発
明の波形プレートの成形に用いる材料シートの上
面図であり、材料シートには複数のスリツト（切
断線）が互い違いに千鳥格子状に切られた状態を
示す図、第１９図は、スリツトの切られた本発明
の波形シートの別の実施例を示す斜視図、第２０
図は、本発明の波形シートの一実施例から構成さ
れた複数の格子層を組みつけた処理塔の側断面図
であり、本発明の要旨に従つて形成された複数の
長方形の貫通流れ孔部を示す図である。 １０……格子集合体、１２……波形プレート、
１４……波形部分、１６……波形チヤンネル、１
７……波形隆起部、１８……仮想面、２０……孔
部（展伸金網孔）、２２……オリフイス（比較的
大きな孔部）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 互いに面接触している複数の展伸されていな
   い波形金属シートから成り、向い合つた波形部分
   が互いに反対方向に傾斜していて下降液体流と共
   に上昇蒸気流を受けいれてその間の物質交換及
   び／又は熱交換のための気液接触を行なわせるよ
   うにした形式の塔充填体であつて、隣接する金属
   シートの波形の内部においてそれに沿つた蒸気流
   及び液体流に影響するように該金属シートに複数
   の孔部が形成してあり、該孔部のうちの或る部分
   は、各々の金属シートの中実面に貫通形成された
   複数の比較的小さな相互に隔てられたスリツトで
   あり、該孔部のうちの別の部分は、液体流及び蒸
   気流が金属シートの両側に流れうるように該中実
   面によつて互いに隔てられた比較的大きなオリフ
   イスであり、該スリツトは一様に分布され、細長
   い形状をもち、該スリツトの長手方向軸線は、波
   形に対し横方向に延長し、全部の該スリツトの全
   面積は、該金属シートの該中実面の面積よりも小
   さくし、該スリツトは、外方に曲げられよじられ
   たランド域を含む比較的小さなタブ状域と一体的
   に該金属シートに形成されたことを特徴とする塔
   充填体。 ２ 互いに面接触している展伸されていない複数
   の波形シートを有し、互いに隣接した波形シート
   の波形は互いに逆向きに傾斜して、下降液体流と
   共に上昇蒸気流を受けいれてその間に物質交換及
   び／又は熱交換のための気液接触を行なわせるよ
   うになつており、該波形シートは、蒸気圧を等化
   させ液体流を隣接した波形のチヤンネルの間に偏
   流させるための、各々の波形シートの中実面によ
   つて隔てられた複数の比較的大きなオリフイスを
   備えた形式の塔充填体であつて、該オリフイスよ
   りも小さな複数の孔部が該波形シートの該中実面
   に貫通形成され、これらの孔部の全面積は該中実
   面の全面積よりも小さくし、該孔部は、長手方向
   に複数の列として相互から隔てられた細長いスリ
   ツトであり、これらのスリツトの長手方向軸線は
   該波形を横切つて横方向に延長し、該波形シート
   の両面を横切つて液を分配すると共に、該波形シ
   ートに沿つて下降する液を横方向に偏向させ連行
   し、該波形シートの表面域を横切つて液を広げ気
   液接触を増大させることを特徴とする塔充填体。 ３ 複数の展伸されていないシートと、各々の該
   シートに形成された複数の波形とを有し、該シー
   トは互いに面接触して配置され、各々の該シート
   の波形は、隣接したシートの波形に対し或る角度
   に延長して下降液体流及び上昇蒸気流のための流
   通路を画定し、複数の比較的大きな孔部が各々の
   該シートの中実面に貫通形成され、それによつて
   互いに隔てられ、該液体及び蒸気の通過を許容し
   て該シート上に液体を分配し該蒸気の圧力を等化
   し、更に比較的小さい複数の細長いスリツトが
   各々の該シートの中実面に貫通形成され、各々の
   該シートの該スリツトは、複数の平行な列によつ
   て相互から長手方向に隔てられ、各々の該スリツ
   トの長手方向軸線は該波形を横切つて横方向に延
   長し、全部の該スリツトの全面積は該中実面の全
   面積よりも小さくし、各々の該スリツトに隣接し
   た各々の該シートの部分は該シートの平面から片
   寄せられることにより該シートに沿つた気液接触
   を高められることを特徴とする塔充填体。 ４ 互いに面接触している複数の波形金属シート
   から成り、向い合つた波形部分が互いに反対方向
   に傾斜していて下降液体流と共に上昇蒸気流を受
   けいれてその間の物質交換及び／又は熱交換のた
   めの気液接触を行なわせるようにし、該波形金属
   シートには、隣接する波形金属シートの波形の内
   部においてそれに沿つた蒸気流及び液体流に影響
   するように複数のオリフイスが形成してある形式
   の塔充填体であつて、該波形金属シートの間の概
   念的な中面に沿つて扁平な展伸されていない金属
   シート材が配設してあり、該シート材には、隣接
   した該波形金属シートの波形の内部において、そ
   れに沿つた蒸気流及び液体流に影響するように、
   複数の孔部が形成してあり、該孔部のうちの或る
   部分は、各々の該シート材の中実面に互いに間隔
   をおいて貫通形成された比較的小さな複数の相互
   に隔てられたスリツトであり、別の部分は、蒸気
   及び液が該シート材の両側に流れうるように該中
   実面に貫通形成され且つそれにより互いに隔てら
   れた比較的大きなオリフイスであり、該スリツト
   は一様に分布され、細長い形状を有し、該スリツ
   トの長手方向軸線は、波形に対して横方向に延長
   し、全部の該スリツトの全面積は、該中実面の全
   面積よりも小さくし、各々の該スリツトは、外方
   に曲げられよじられたランド域を含む比較的小さ
   なタブー状域と一体的に該シート材に形成された
   ことを特徴とする塔充填体。 ５ 展伸されていない複数のシートから成り、複
   数の波形部分が各々の該シートに形成してあり、
   該シートは互いに面接触し、各々の該シートの波
   形部分は隣接した該シートの波形部分に対して或
   る角度に延長していて、下降液体流と上昇蒸気流
   とのための流通路を画定し、展伸されていない材
   料の扁平なシート材が波形のシートの間の概念的
   な中面に沿つて配設され、複数の比較的大きなオ
   リフイスが各々の扁平な該シート材の中実面に貫
   通形成されてそれにより隔てられ、該液体及び蒸
   気の通過を許容して該シート材上に液体を分散さ
   せると共に、該蒸気の圧力を等化し、複数の比較
   的小さな細長いスリツトが各々の該扁平なシート
   材の中実面を通つて形成され、各々のシート材の
   スリツトは互いに平行な列として相互から長手方
   向に隔てられ、該スリツトの長手方向軸線は該波
   形部分を横切つて横方向に延長し、該スリツトの
   全面積は該中実面の全面積よりも小さくし、各々
   のスリツトに隣接した各々のシート材の部分は該
   シート材の平面から隔てられることによつて該シ
   ート材に沿つた気液接触を増大させることを特徴
   としている塔充填体。