JPH0682192A - 物質及び／又は熱交換塔用の充填材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 気液の拡張と液体と気体との流れを乱流と
し、境膜破壊を促進し、気液接触の向上を計ると共に不
溶な液溜りを防いで、液体の流れを潤滑にし、気液接触
効果を更に高める。 【構成】 充填材が、塔の軸線に対し傾斜している波形
を成す、複数の連続した折り目が表面に加工されている
シート状基材を互いに折り目が交差するように複数枚積
層した積層板から成り、該充填材が複数の連続した凹凸
を成す溝部が上から下へ交互に横方向に伸びて形成され
ており、すくなくとも凹溝の下側面又は凸溝の上側面が
蛇行している充填材において、凸溝の側壁面の山部の上
に位置する凹溝の底部面７が、該凸溝の側壁面の谷部を
形成する部分の突出部分８よりも該充填材が塔内に配置
される際、塔軸方向において上方に位置するように形成
した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は物質及び／又は熱交換塔
用の充填材に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来シート状基材より成るこの種の充填
材は、物質及び／又は熱交換塔用の液体と気体との接触
用媒体として蒸留塔、吸収塔および回収塔等に広く利用
されている。又この種の充填材でシート状基材以外の基
材で成されたものも有る。例えばシート状基材を網状基
材で成したものである。この網状基材で成したものは、
性能は良いが、価格が高く、この点から使い難いものと
なっている。これに比べシート状基材より成る充填材は
性能的には多少劣るが価格が安い為、使用し易い充填材
として知られている。この事より、今後はこのシート状
基材を使用した充填材の性能向上が求められている。

【０００３】この種の充填材の性能向上の為には、液体
と気体との接触効率を高めれば良い事は周知である。そ
の為の工夫が種々成されて来ている。その一つは単位体
積当りの充填材の容量を増す方法である。容量を増やす
事に依り、接触面積を増やそうとするものである。しか
し乍らこの方法では問題が生ずる。それは気体が上昇す
る際圧力損失の増加と言う不具合を招く事である。圧力
損失の増加は物質及び熱交換塔の運転に取って良い影響
を与えない事は周知の通りである。又、単に接触面積を
増やしても、その表面に十分なる液体及び気体の拡散が
なされなければ、接触効率の向上は達成されない。

【０００４】実際の運転においては、液体と気体との流
れは、液体の方が気体に比較し、その粘度表面張力等が
大きく影響する為、拡散については工夫する必要が生ず
る。その為、従来の充填材においても液体の拡散に注目
して問題解決しようとしているものが多い。

【０００５】特公昭５４−１５５５４号公報にはシート
状基材表面に溝を付け液体を全体に導く方法が記載され
ているが、この方法も液体の広がりのみを考慮したもの
である。

【０００６】又公知のものでシート状基材に水平にギャ
ザリングを施し液体を横方向に広げようとするものがあ
る。

【０００７】このように液体を横方向へ拡張する為にギ
ャザリング又は溝を施した場合はギャザリングの折りの
深さ又は溝の深さが大きい方が、液体の横への拡散には
有利となるが充填材が塔内に設置された際水平方向で傾
きが有ると液体はその傾きに依り、溝を伝って低い方へ
流れてしまい、偏流の原因となってしまうのである。こ
の種の充填材を使用する上で偏流は性能発揮の為には最
も悪い原因の一つである。それを防ぐ為に従来の充填材
では浅いギャザリングを施したものとなっている。その
為、液体の拡張は十分でない。

【０００８】液体と気体との接触効率を高めるには前述
のような液体の拡散のみを達成するだけではなく気体と
の関係を考慮して相互の流れの関係を改善する必要があ
る。

【０００９】その１つの方法として、考えられるのはあ
る特定の形状をシート状表面に形成する事に依って液体
と気体の二相の接触界面に存在する境膜を破壊しようと
するものである。境膜の破壊が接触効率の向上に役立つ
事は周知の事であるが、従来の充填材では液体の拡散と
境膜破壊を包括して成した充填材は見あたらない。

【００１０】特公昭５４−１５５５４号公報の考え方に
は境膜破壊の考え方は含まれていない。液体の拡散及び
境膜破壊の両面から捕らえれば特公昭５４−１５５５４
号の方法では不十分である。

【００１１】

【課題を解決する為の手段】本発明者は従来技術の欠点
を克服するために幅広い研究を行った。その結果、波形
を成す凹凸の溝を波形の折り目を有するシート状基材の
表面に加工し、更にその溝を蛇行させる事と凹溝と凸溝
の凹凸部を塔軸に対して関係づける事に依り、液体及び
気体の二相に対し、より以上の液体及び気体の拡散と気
液接触の向上を達成できる事を発見した。

【００１２】本発明の第一の態様は、上方から液体を下
方から気体を供給し、内部にて気液を接触させる事に依
り、両物質間における物質及び／又は熱交換を行う塔の
内部に該塔の軸線に沿って上下方向に配置されている塔
用充填材であって、該充填材が塔の軸線に対し傾斜して
いる波形を成す、複数の連続した折り目が表面に加工さ
れているシート状基材を互いに折り目が交差するように
複数枚積層した積層板から成り、該充填材には複数の連
続した凹凸を成す溝部が上から下へ交互に横方向に伸び
て形成されており、すくなくとも凹溝の下側面又は凸溝
の上側面が蛇行している充填材において、凸溝の側壁面
の山部の上に位置する凹溝の底部が、該凸溝の側壁面の
谷部を形成する部分の突出部分よりも該充填材が塔内に
配置される際、塔軸方向において上方に位置するように
形成された事を特徴とする物質及び／又は熱交換塔用の
充填材に関する。

【００１３】本発明の第二の態様は、上方から液体を下
方から気体を供給し、内部にて気液を接触させる事に依
り、両物質間における物質交換及び／又は熱交換を行う
塔の内部に該塔の軸線に沿って上下方向に配置されてい
る塔用充填材であって、該充填材が塔の軸線に対し傾斜
している波形を成す、複数の連続した折り目が表面に加
工されているシート状基材を互いに折り目が交差するよ
うに複数枚積層した積層板から成り、該充填材が複数の
連続した凹凸を成す溝部が上から下へ交互に横方向に伸
びて溝側面が互いに蛇行して形成されており、隣接する
凸溝間又は凹溝間の蛇行ピッチが互いにずれている充填
材において、凸溝の側壁面の山部の頂部の上に位置する
凹溝の底部が、該凸溝の側壁面の谷部を形成する部分の
突出部分よりも該充填材が塔内に配置される際、塔軸方
向において上方に位置するように形成された事を特徴と
する物質及び／又は熱交換塔用の充填材に関する。

【００１４】この場合隣接する凸溝相互及び凹溝相互の
蛇行のピッチがほぼ半ピッチづつずれている事が好まし
い。

【００１５】

【発明の効果】本発明の効果についてより詳しく述べれ
ば、本発明は折り目を成し、塔の軸線に対して傾斜角度
を有して、交互に傾斜角度を交差させて重ね合わせたシ
ート状基材の表面に凹凸形状となる溝を横方向に伸長
し、且つ溝を蛇行させ、気液の拡張と液体と気体との流
れを乱流とし、境膜破壊を促進し、気液接触の向上を計
る事と、凹溝と凸溝の溝部の凹凸の位置を塔軸の上下方
向で関係付ける事に依り、不溶な液溜りを防いで、液体
の流れを潤滑にし、気液接触効果を更に高めるものであ
る。

【００１６】本発明を図に依って説明すると、（１）は
塔の軸線であり、（２）はシート状基材である。（３）
は凸溝を示し、（４）は凹溝を示す。凸溝と凹溝は交互
に上下方向に配置されている。凸溝部は塔軸上方に向っ
て凸形となる山部（５）と凹形となる谷部（６）を有す
る。山部と山部の間に谷部が位置する。

【００１７】先ず始めに溝を蛇行させる点について云え
ば、上方より下流する液体は凸溝の上部面に当たり、左
右へ分散拡張する。分散拡張した液体は凸溝の谷部より
下方へ流れ落ちる。山部と谷部との蛇行巾が小さく、溝
の深さが大きいと横への拡張は更に続けられる。下方へ
落ちた液体は更にその下の凸溝の上部面に当たり同様に
横への拡張と下方への降下を繰り返えす。

【００１８】この場合、蛇行巾が大きいと液体は横への
拡張を阻害され、拡がらずに一箇所の谷部より下方へ落
ちてしまう不具合を生じる為、実施上は、山部と谷部の
蛇行巾は隣接する山部間の１／５以内程度が好ましい。

【００１９】液体が横方向へ拡張する為には塔内に設置
された際、塔軸に対する液受角度（α）が必要である。
この角度が無いと液体は真直ぐに降下してしまい横への
拡張は達成されない。実施上、液受角度（α）は９０度
から１２０度程度が好ましい。

【００２０】本発明においてはこの液受角度を形成する
為の溝を形成し、液体を横方向へ拡張しようとするもの
である。溝部の波形の凹凸は湾曲面で形成されても良い
し、屈曲面で形成されても良い。該凹凸の断面形状は円
形、楕円形、三角形、四角形、台形、その他多角形で形
成されて良い。

【００２１】このようにすると溝を深くしても、液体を
谷部より下方へ落とす事ができ、又、溝を深める事に依
り、表面積の増加を実現する事ができ、従来の充填材で
は達成できなかった、液体の横への拡張と偏流の防止及
び接触面積の増加を同時に達成できる事になるのであ
る。又蛇行に依る凹凸が液の流れを乱流とし、気体との
接触効果を向上させることができる。ここで更に効果的
な方法として次の如きが挙げられる。それは隣接する凸
溝相互及び凹溝相互の蛇行ピッチをずらす事である。こ
のようにすると凸溝の谷部より落ちた液体はその下部に
位置する凸溝の山部に当り左右に分散拡張され、更に下
流し、次々に凸溝の山部に当り分散拡張を繰り返す事が
できる事となる。

【００２２】気体に関して言えば、気体が塔下方より上
昇する際、塔軸下方に向う凸溝の山部に依り、左右に分
散される。この事に依り気体の流れに乱流を起こす事が
でき、この乱流に依って液体と気体との接触効果を向上
させる事ができる。前述と同様に溝部の蛇行のピッチが
ずれている場合には、液体の場合と同様、より以上の分
散、拡散及び気液接触効果を実現できる事となる。

【００２３】山部の形状は突っていても良いし、丸味を
おびていても良い。

【００２４】以上のように溝部を蛇行させる事に依り、
気液のより以上の拡散を実現し同時に乱流の発生に依り
液体及び気体の境膜の破壊を達成することができるので
ある。

【００２５】以上は溝部を蛇行させる事についての効果
であるが、次に液体の溜りの防止について説明する。

【００２６】この種の充填材においては、その性能は気
体と液体との接触が単位体積内で如何に多くなされるか
で決定される。より良い性能を実現する為には単位体積
当り、より多くの接触面積を提供する事が必要である。
接触面積の少い充填材に比較し接触面積の多い充填材を
使用し運転する際は、液体は充填材表面により多く保持
されながら下降する。塔の運転にとって大切な事は、運
転を止めた際充填材表面に保持された液体が全て下方に
落ちる事である。運転を止めた際、充填材に残って溜る
液体は気体と液体との効率の良い接触を妨げる一要因と
なるからである。接触面積と液体の溜りは比例している
為、接触効率を上げる為の接触面積の増加が液体の溜り
の増加になっては真の効率の向上と言う事はできない。

【００２７】本発明はこの点に着目し、液体の不必要な
溜りを防ぐものである。

【００２８】本発明における充填材はシート状基材を塔
の軸線に対し傾斜させて折り目を付けて形成している
為、その面は２つの方向を示す。１つは軸線の上方を向
く面であり、他１つは下方を向く面である。この２つの
面を比較した場合、液の拡張と溜りは特に塔軸線の上方
を向く面において、事象が顕著に表われる。依って本説
明においては塔軸線の上方を向く面を対象として説明す
る事とする。

【００２９】溝部の形状について言えば、該充填材はシ
ート状基材にエンボス加工を成して溝部を形成する為、
液受角度を形成する凸溝部面はシート状基材平面に対し
て９０度以上の開き角度（β）を有する事となる。９０
度以上の液受角度を有するシート状基材を折り曲げずに
垂直に立てて使用したとすると、流下する液体は凸溝の
上部面に当り、左右に拡張して谷部より下に落ちる。こ
のような場合には液受け角度が９０度であっても、又、
溝の深さが大であっても、溝の蛇行に依る谷部より液体
は下方へ流れ落ちる事ができる。

【００３０】本発明においてはシート状基材が塔軸に対
し傾斜して形成される為、前記流れとは異る事象が起
り、液体の溜りを生じさせる事となる。この事象を塔軸
上方を向くシート面上において説明すれば、例えば液受
角度（β）をシート状基材平面に対し９０度として形成
しても、シート状基材が塔軸に対して傾斜している為、
該充填材が塔内に設置された際、塔軸に対しては９０度
以内の液受角度（α）になってしまう。傾斜が大きくな
ればなる程液受角度（α）は小さくなり、溝の深さが大
きい場合と蛇行巾が小さい場合には液体は凹溝内に保持
されてしまい、傾斜角度が無く垂直に立てた場合にはス
ムーズに流下する液体が、傾斜に依り流れが阻止される
不具合が生じるのである。

【００３１】本発明においては、この不具合を解決する
為に次の如きを成すものである。その方法について述べ
れば、シート状基材の凸溝の蛇行波の山部の頂部の上に
位置する凹溝部の底部（７）が、該凸溝の蛇行波の谷部
において凸溝を形成している最も突出している部分
（８）よりも、充填材が塔内に設置された際、塔軸の上
方に位置するように形成するものである。

【００３２】このようにすれば塔軸に対する傾斜が大き
くなった場合においても又溝の深さが大きくなった場合
においても液体を流下させる事が可能となり、気体と液
体の接触に必要な量の液体の保持は液受角度を調整する
事で可能となるのである。

【００３３】以上のように本発明は、溝部を蛇行させる
事とシート状基材の塔軸に対する傾斜に依って生じる溝
部の液体の溜りを減ずる事により、気鋭接触の効率を大
きく向上させるに至った次第である。

【００３４】図面に依って本発明を説明する。

【００３５】図１は本発明の充填材が塔軸に沿って充填
されている状態を示す、斜面図であり、（１）は塔軸で
ある。（２）は波形となっているシート状基材より形成
された充填材。（３）は凸溝であり、（４）は凹溝を示
す。

【００３６】図２は１枚の充填材の斜面図である。
（５）は凸溝の蛇行波の山部の頂部を示す。（６）は凸
溝の蛇行波の谷部を示す。（７）は凸溝の蛇行波の山部
の頂部の上に位置する凹溝の底部である。（８）は凸溝
の蛇行波の谷部を形成する部分を示す。

【００３７】図３は１枚の充填材の側方断面図であり、
溝部の塔軸に対する位置を示す。塔軸上方を向く面にお
いて凸溝の上部にある凹部の底部（７）が凸溝の谷部の
形成部分（８）よりも塔軸の上下方向で上方に位置する
事を示す。

【００３８】図４は１枚の充填材の斜面図であり、隣接
する凸溝間のピッチがずれている事を示す。本図で凸溝
間の蛇行ピッチが半ピッチづつずれているが半ピッチづ
つずれている事は必要な要件ではない。

【００３９】以下本発明の各種の態様を説明する。

【００４０】１．図５は示されるようにシート状基材に
任意の大きさの孔（９）を任意の位置に穿設しても良
い。

【００４１】２．図６で示されているように折り目を付
けられた充填材の間に折り目のない１枚又は複数枚を重
ねたシート状基材（１０）又は網状シート又は伸展金網
又はこれらを組合せたものを挟持しても良い。

【００４２】３．折り目を付けた１枚のシート状基材を
複数枚のシート状基材を重ね合わせて形成しても良い。

【００４３】４．溝の凹凸を１枚のシート状基材に他の
シート状基材を貼り合わせて形成しても良い。

【００４４】５．該充填材は金属製でも良く、プラスチ
ックまたはガラス製又はセラミック製でも良い。

【００４５】本発明の充填材の塔軸上方向を向く面にお
いてのみ、凸溝の側壁面の山部の頂部の上に位置する凹
溝の底部が、該凸溝の側壁面の谷部を形成する部分の突
出部分よりも該充填材が塔内に配置される際、塔軸方向
において上方に位置するように形成させても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の充填材が塔軸に沿って充填されている
状態を示す斜面図。

【図２】一つの態様である一枚の充填材シートの斜面
図。

【図３】一つの態様である一枚の充填材シートの断面
図。

【図４】一つの態様である一枚の充填材シートの斜面
図。

【図５】一つの態様である一枚の充填材シートの斜面
図。

【図６】一つの態様である一枚の充填材シートの断面
図。

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【手続補正書】

【提出日】平成５年１１月２４日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正内容】

【書類名】 明細書

【発明の名称】 物質及び／又は熱交換塔用の充填材

【特許請求の範囲】

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は物質及び／又は熱交換塔
用の充填材に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の充填材は、通常はシート
状基材により構成され、物質及び／又は熱交換塔用の液
体と気体との接触用媒体として、蒸留塔、吸収塔および
回収塔等に広く利用されている。また、この種の充填材
でシート状基材以外のもので成されたものもある。例え
ば、シート状基材の代わりに網状基材で充填材を構成し
たものがある。この網状基材で構成した充填材は、性能
は良いが、価格が高く、使い難いものである。これに比
べて、シート状基材より成る充填材は、性能的には多少
劣るが、価格が安い為、使用し易い充填材として知られ
ている。よって、今後はこのシート状基材を使用した充
填材の性能の向上が求められている。

【０００３】この種の充填材の性能向上の為には、液体
と気体との接触効率を高めることが必要であることは周
知である。その為の工夫が種々成されている。その一つ
は、単位体積当りの充填材の容量を増す方法である。こ
れは、充填材の容量を増やす事により、気液の接触面積
を増やそうとするものである。しかしながら、この方法
では一つの問題が生ずる。それは、気体が上昇する際の
圧力損失の増加と言う不具合を招く事である。圧力損失
の増加は物質及び熱交換塔の運転に取って良い影響を与
えない事は周知の通りである。また、単に接触面積を増
やしても、その表面において十分なる液体及び気体の拡
散がなされなければ、接触効率の向上は達成されない。

【０００４】実際の運転においては、液体の方が気体に
比較して、その粘度、表面張力等が大きく影響する為、
特に液体の拡散について工夫する必要が生ずる。その
為、従来の充填材においても液体の拡散に注目して充填
材の効率向上という課題を解決しようとしているものが
多い。

【０００５】特公昭５４−１５５５４号公報には、シー
ト状基材表面に溝を付け液体を全体に導く方法が記載さ
れているが、この方法も液体の広がりのみを考慮したも
のである。

【０００６】また、公知の充填材として、シート状基材
に水平にギャザリングを施して液体を横方向に広げよう
とするものがある。

【０００７】このように液体を横方向へ拡張する為にシ
ート状基材にギャザリング又は溝を施す場合には、ギャ
ザリングの折りの深さ又は溝の深さが大きい方が液体の
横への拡散には有利となるが、充填材が塔内に設置され
た際に水平方向において傾きを有していると、液体はそ
の傾きによって溝を伝って低い方へ流れてしまい、偏流
の原因となってしまうのである。この種の充填材を使用
する上で、偏流は性能発揮の為には最も悪い問題点の一
つである。それを防ぐ為に、従来の充填材は浅いギャザ
リングを施したものとなっている。その為、液体の拡張
は未だ十分ではない。

【０００８】液体と気体との接触効率を高めるには、前
述のような液体の拡散のみを達成するだけではなく、液
体と気体との関係を考慮して相互の流れの関係を改善す
る必要がある。

【０００９】その１つの方法として考えられるのは、あ
る特定の形状をシート状基材の表面に形成する事によっ
て、液体と気体の二相の接触界面に存在する境膜を破壊
しようとするものである。境膜の破壊が接触効率の向上
に役立つ事は周知の事であるが、従来の充填材では液体
の拡散と境膜破壊を共に達成することを意図した充填材
は見あたらない。

【００１０】特公昭５４−１５５５４号公報記載の充填
材の考え方においては境膜破壊の考え方は含まれていな
い。液体の拡散及び境膜破壊の両面から捕らえれば特公
昭５４−１５５５４号の方法では不十分である。

【００１１】

【課題を解決する為の手段】本発明者は従来技術の欠点
を克服するために幅広い研究を行った。その結果、波形
を成す凹凸の溝をシート状基材の表面に加工し、該シー
ト状基材に波形の折り目を与えると共に、その溝を蛇行
させ、かつ凹溝と凸溝の凹凸部を塔軸に対して関係づけ
る事に依り、より良好な液体及び気体の拡散と気液接触
の向上とを同時に達成できる事を発見した。

【００１２】即ち、本発明の態様を図２を参照して説明
すると、本発明の第一の態様は、上方から液体を下方か
ら気体を供給し、内部にて気液を接触させることにより
両物質間における物質及び／又は熱交換を行う塔の内部
に、該塔の軸線に沿って上下方向に配置されている塔用
充填材であって、該充填材が、塔の軸線に対し傾斜して
いる波形を成す複数の連続した折り目が表面に加工され
ているシート状基材（２）を互いに折り目が交差するよ
うに複数枚積層した積層板から成り、該シート状基材の
表面には複数の連続した凹凸を成す溝部が横方向に伸び
て形成されており、少なくとも凹溝の下側面又は凸溝の
上側面が蛇行しており、充填材が塔内に設置された状態
において、シート状基材の凸溝の山部の頂部（５）の上
方の部分の凹溝の底部面（７）が、かかる凸溝の谷部
（６）の下方の部分の凸溝の突起面（８）よりも、塔軸
の上方に位置するように形成されていることを特徴とす
る物質及び／又は熱交換塔用の充填材に関する。

【００１３】また、本発明の第二の態様は、上方から液
体を下方から気体を供給し、内部にて気液を接触させる
ことにより両物質間における物質及び／又は熱交換を行
う塔の内部に、該塔の軸線に沿って上下方向に配置され
ている塔用充填材であって、該充填材が、塔の軸線に対
し傾斜している波形を成す複数の連続した折り目が表面
に加工されているシート状基材（２）を互いに折り目が
交差するように複数枚積層した積層板から成り、該シー
ト状基材の表面には複数の連続した凹凸を成す蛇行した
形状の溝部が横方向に伸びて形成されており、隣接する
凸溝間又は凹溝間の蛇行ピッチが互いにずれており、充
填材が塔内に設置された状態において、シート状基材の
凸溝の山部の頂部（５）の上方の部分の凹溝の底部面
（７）が、かかる凸溝の谷部（６）の下方の部分の凸溝
の突起面（８）よりも、塔軸の上方に位置するように形
成されていることを特徴とする物質及び／又は熱交換塔
用の充填材に関する。

【００１４】この場合、隣接する凸溝相互間及び凹溝相
互間の蛇行のピッチが、それぞれほぼ半ピッチづつずれ
ている事が好ましい。

【００１５】

【発明の効果】本発明の効果について説明すると、本発
明に係る充填材は、塔の軸線に対して傾斜している折り
目を有し、したがってその表面が塔の軸線に対して傾斜
角度を有するシート状基材の表面に、凹凸の形状となる
溝を横方向に伸長して形成し、且つその溝を蛇行させ、
このように構成したシート状基材を互いに折り目が交差
するように複数枚積層して充填材を構成することによ
り、気体及び液体の拡張を達成すると共に、液体及び気
体の流れを乱流として境膜破壊を促進することによって
気液接触の向上を計り、併せて、シート状基材の表面に
形成する凹溝と凸溝の溝部の凹凸の位置を塔軸の上下方
向で関係付けることによって不要な液の溜りを防いで、
液体の流れを潤滑にし、これによって気液接触効果を更
に高めるものである。

【００１６】本発明を図によって説明する。図１は、本
発明の充填材が塔軸に沿って充填されている状態を示す
斜面図である。（１）は塔軸であり、（２）は波形とな
っているシート状基材であり、（３）はシート状基材の
表面に形成された凸溝であり、（４）は凹溝を示す。ま
た、図２は、１枚のシート状基材の斜面図である。凸溝
（３）と凹溝（４）とは上下方向に交互に配置されてい
る。凸溝部は、塔軸上方に向って山型を形成している山
部（５）と、塔軸上方に向かって谷型を形成している谷
部（６）とを有している。図２において、（５）は凸溝
の山部の頂部を示し、（６）は凸溝の谷部を示す。ま
た、（７）は凸溝の山部の頂部の上方の部分の凹溝の底
部面である。（８）は凸溝の谷部の下方の部分の凸溝の
突起面を示す。

【００１７】先ず始めに、溝を蛇行させることによる効
果について云えば、塔軸の上方より下に向かって流れる
液体は、シート状基材の凸溝の上部面（２１）に当た
り、左右へ分散拡張する。分散拡張した液体は凸溝の谷
部（６）より下方へ流れ落ちる。凸溝の蛇行の巾が小さ
く、溝の深さが大きいと、液体の横方向への拡張は更に
続けられる。下方へ落ちた液体は、更にその下の凸溝の
上部面に当たり、同様に横方向への拡張と下方への流下
を繰り返す。

【００１８】この場合、凸溝の蛇行巾が大きいと、液体
は横方向への拡張を阻害され、拡がらずに一箇所の谷部
より下方へ落ちてしまうという不具合を生じる為、実施
上は、凸溝の山部と谷部の蛇行巾は、隣接する山部間の
１／５以内程度にすることが好ましい。

【００１９】液体がシート状基材の面上において横方向
へ拡張する為には、シート状基材が塔内に設置された際
に、シート状基材の面が塔軸に対する液受角度（α）を
有していることが必要である（図２参照）。この角度が
無いと、即ちシート状基材の面が垂直に近い状態にある
と、液体は真直ぐに降下してしまい、横への拡張は達成
されない。実施上、液受角度（α）は９０度から１２０
度程度が好ましい。

【００２０】本発明においては、この液受角度を形成す
る為に、シート状基材の表面に波型の凹凸の溝を形成
し、液体を横方向へ拡張しようとするものである。溝の
波形は湾曲面で形成されても良いし、屈曲面で形成され
ても良い。また、溝の凹凸の断面形状は、円形、楕円
形、三角形、四角形、台形、その他多角形で形成するこ
とができる。

【００２１】このように溝を構成すると、溝の深さを深
くしても、液体を谷部より下方へ落とすことができ、ま
た、溝の深さを深くすることにより、充填材の表面積の
増加を実現することができ、従来の充填材では達成でき
なかった液体の横への拡張と偏流の防止及び接触面積の
増加を同時に達成できることになるのである。また、溝
を波型に蛇行させるよって液の流れが乱流となり、液体
と気体との接触効果を向上させることができる。ここで
更に効果的な方法として次の如きが挙げられる。それ
は、隣接する凸溝相互間及び凹溝相互間の蛇行ピッチを
ずらす事である（図３参照）。このようにすると、凸溝
の谷部より落ちた液体はその下部に位置する凸溝の山部
に当って左右に分散拡張され、更に流下し、次々に凸溝
の山部に当り分散拡張を繰り返すことができる。

【００２２】気体に関していえば、気体が塔下方より上
昇する際に、塔軸下方に向う凸溝の山部によって左右に
分散される。このことにより気体の流れを乱流にするこ
とができ、この乱流によって液体と気体との接触効果を
向上させることができる。前述と同様に溝部の蛇行のピ
ッチがずれている場合には、液体の場合と同様、より良
好な分散、拡散及び気液接触効果を実現できることとな
る。

【００２３】山部の形状は突っていても良いし、丸味を
おびていても良い。

【００２４】以上のように溝部を蛇行させる事に依り、
気体及び液体のより良好な拡散を実現し、同時に乱流の
発生により液体及び気体の境膜の破壊を達成することが
できるのである。

【００２５】以上は溝部を蛇行させることによる効果に
関する説明であるが、次に液体の溜りの防止について説
明する。

【００２６】この種の充填材においては、その性能は、
気体と液体との接触が単位体積内でいかに多くなされる
かで決定される。より良い性能を実現する為には、単位
体積当りでより多くの気液接触面積を提供する事が必要
である。気液接触面積の多い充填材を使用して交換塔を
運転すると、気液接触面積の少ない充填材を使用して運
転した場合に比べて、液体は充填材表面により多く保持
されながら下降する。塔の運転にとって大切なことは、
運転を止めた際に充填材表面に保持された液体が全て下
方に落ちることである。これは、運転を止めた際に充填
材上に残留して溜まる液体は、気体と液体との効率の良
い接触を妨げる一要因となるからである。気液接触面積
の大きさと液体の溜りの量は通常比例しているため、気
液接触効率を上げる為に気液接触面積を増加させると、
一般には、液体の溜りの量が増加することになってしま
う。これでは、真の効率の向上を図ることはできない。

【００２７】本発明はこの点に着目し、液体の不必要な
溜りを防ぐものである。

【００２８】本発明における充填材は、シート状基材
に、塔の軸線に対し傾斜させた折り目を付けて形成して
いる為に、その面は２つの方向を示す。１つは塔軸線の
上方を向く面であり、他１つは塔軸線の下方を向く面で
ある。この２つの面を比較した場合、液の拡張と溜りに
関しては、特に塔軸線の上方を向く面において、種々の
事象が顕著に表われる。よって、以下の記載において
は、シート状基材の塔軸線の上方を向く面を対象として
説明することとする。

【００２９】シート状基材の溝部の形状について説明す
ると、本発明に係るもののような充填材においては、通
常、シート状基材にエンボス加工を施して溝部を形成す
るため、液受角度を形成する凸溝部の上側面（２１）は
シート状基材の基準面に対して９０度以上の開き角度
（β）を有する事となる（図２参照）。ここで、９０度
以上の液受角度（β）を有する溝が形成されたシート状
基材を、折り曲げずに垂直に立てた状態で塔内で使用し
たとすると、流下する液体は凸溝の上部面に当り、左右
に拡張して谷部より下に落ちる。したがって、このよう
な場合には溝の液受け角度が９０度であっても、また、
溝の深さが大であっても、溝の蛇行によって、液体は凸
溝の谷部から下方へ流れ落ちることができる。

【００３０】しかしながら、本発明に係る充填材におい
ては、シート状基材が塔軸に対し傾斜している波型をな
して形成されている為、前記の液体の流れとは異る事象
が起り、液体の溜りを生じさせる事となる。この事象
を、塔軸の上方を向くシート面上において説明すれば、
例えば開き角度（β）をシート状基材の基準面に対し９
０度として形成しても、シート状基材の基準面が塔軸に
対して傾斜している為に、該充填材が塔内に設置された
際には、この部分における液受角度（α）は９０度以内
になってしまう。シート状基材の基準面の傾斜が大きく
なればなるほど、この部分の液受角度（α）は小さくな
り、溝の深さが大きい場合及び／又は溝の蛇行巾が小さ
い場合には、液体は凹溝内に保持されてしまう。このた
め、シート状基材の傾斜角度が無く垂直に立っている場
合にはスムーズに流下する液体が、シート状基材の傾斜
によりその流れが阻止されるという不具合が生じるので
ある。

【００３１】本発明においては、この不具合を解決する
為に次のような構成を採用した。即ち、本発明の充填材
においては、充填材が塔内に設置された状態において、
シート状基材の凸溝の山部の頂部（５）の上方の部分の
凹溝の底部面（７）が、かかる凸溝の谷部（６）の下方
の部分の凸溝の突起面（８）よりも、塔軸の上方に位置
するように形成されていることを特徴としている。即
ち、図３に示すように、シート状基材の基準面の塔軸線
（１）に対する傾斜が大きく、また溝の深さが深い場合
には、シート状基材の凸溝の山部の頂部（５）の上方の
部分の凹溝の底部面（７）が、かかる凸溝の谷部（６）
の下方の部分の凸溝の突起面（８）よりも、塔軸の下方
に位置するような場合が生じる。なお、図３で線２０は
水平線を示す。このような関係を有する場合には凹溝部
に液が留まるという不具合が生じるのである。このよう
な理由により、本発明においては上記のような溝の位置
関係の限定を行っているのである。

【００３２】このように溝の位置関係を限定することに
よって、シート状基材の基準面の塔軸に対する傾斜が大
きくなった場合においても、また、シート状基材表面の
溝の深さが大きくなった場合においても、液体を滑らか
に流下させることが可能となり、気体と液体の接触に必
要な量の液体の保持は液受角度を調整することで可能と
なるのである。

【００３３】以上のように、本発明は、溝部を蛇行させ
ることと、シート状基材の基準面の塔軸に対する傾斜に
よって生じる溝部における液体の溜りを減ずることによ
り、気液接触の効率を大きく向上させるに至った次第で
ある。

【００３４】以下に、本発明の他の各種の態様を説明す
る。

【００３５】図４は、本発明に係る１枚のシート状基材
の斜面図であり、隣接する凸溝間のピッチがずれている
態様を示す。本図においては、凸溝間の蛇行ピッチは半
ピッチずつずれているが、半ピッチづつずれていること
は本発明の必要要件ではない。

【００３６】また、図５に示されるように、シート状基
材の任意の位置に任意の大きさの孔（９）を穿設しても
良い。

【００３７】また、図６で示されているように、折り目
を付けたシート状基材の間に、折り目のない１枚又は複
数枚のシート状基材又は網状シート又は伸展金網又はこ
れらを組合せたもの（１０）を挟持しても良い。

【００３８】また、複数枚のシート状基材を重ね合わせ
ることによって折り目を付けた１枚のシート状基材を形
成することもできる。

【００３９】また、シート状基材の溝の凹凸を、１枚の
シート状基材に他のシート状基材を貼り合わせることに
よって形成しても良い。

【００４０】更には、本発明に係る充填材は、金属製で
も良く、プラスチックまたはガラス製又はセラミック製
でも良い。

【００４１】上記に説明したように、本発明の充填材
は、充填材が塔内に設置された状態において、シート状
基材の凸溝の山部の頂部（５）の上方の部分の凹溝の底
部面（７）が、かかる凸溝の谷部（６）の下方の部分の
凸溝の突起面（８）よりも、塔軸の上方に位置するよう
に形成されていることを必須要件としているが、かかる
関係は、塔軸の上方の方向を向くシート面において成立
していればよいことは当業者には明らかである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の充填材が塔軸に沿って充填されている
状態を示す斜面図である。

【図２】本発明に係る一枚のシート状基材の形状を示す
斜面図である。

【図３】本発明の範囲外の態様、即ち、充填材が塔内に
設置された状態において、シート状基材の凸溝の山部の
頂部（５）の上方の部分の凹溝の底部面（７）が、かか
る凸溝の谷部（６）の下方の部分の凸溝の突起面（８）
よりも、塔軸の下方に位置する状態を示す断面図であ
る。

【図４】本発明の一態様に係るシート状基材の形状を示
す図である。

【図５】本発明の一態様に係るシート状基材の形状を示
す斜視図である。

【図６】本発明の一態様に係る充填材の構成を示す断面
図である。

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図２

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２】

【手続補正３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図３

【補正方法】変更

【補正内容】

【図３】

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上方から液体を下方から気体を供給し、
   内部にて気液を接触させる事に依り、両物質間における
   物質及び／又は熱交換を行う塔の内部に該塔の軸線に沿
   って上下方向に配置されている塔用充填材であって、該
   充填材が塔の軸線に対し傾斜している波形を成す、複数
   の連続した折り目が表面に加工されているシート状基材
   を互いに折り目が交差するように複数枚積層した積層板
   から成り、該充填材には複数の連続した凹凸を成す溝部
   が上から下へ交互に横方向に伸びて形成されており、す
   くなくとも凹溝の下側面又は凸溝の上側面が蛇行してい
   る充填材において、凸溝の側壁面の山部の上に位置する
   凹溝の底部が、該凸溝の側壁面の谷部を形成する部分の
   突出部分よりも該充填材が塔内に配置される際、塔軸方
   向において上方に位置するように形成された事を特徴と
   する物質及び／又は熱交換塔用の充填材。
2. 【請求項２】 上方から液体を下方から気体を供給し、
   内部にて気液を接触させる事に依り、両物質間における
   物質交換及び／又は熱交換を行う塔の内部に該塔の軸線
   に沿って上下方向に配置されている塔用充填材であっ
   て、該充填材が塔の軸線に対し傾斜している波形を成
   す、複数の連続した折り目が表面に加工されているシー
   ト状基材を互いに折り目が交差するように複数枚積層し
   た積層板から成り、該充填材が複数の連続した凹凸を成
   す溝部が上から下へ交互に横方向に伸びて溝側面が互い
   に蛇行して形成されており、隣接する凸溝間又は凹溝間
   の蛇行ピッチが互いにずれている充填材において、凸溝
   の側壁面の山部の頂部の上に位置する凹溝の底部が、該
   凸溝の側壁面の谷部を形成する部分の突出部分よりも該
   充填材が塔内に配置される際、塔軸方向において上方に
   位置するように形成された事を特徴とする物質及び／又
   は熱交換塔用の充填材。