JPH0824620A - ２以上の液体流路を有する物質及び／又は熱交換塔用の液体分配器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 水頭の変動等によっても液の均一な分配が損
なわれない、液体分配器を提供する。 【構成】 本発明は、物質及び／又は熱交換塔の塔内に
当該塔の横断面に沿って配置された管又はトラフを介し
て当該塔の横断面部分に亙って被処理液体を分配供給す
る液体分配器であって、塔の横断面に沿って横方向に伸
長する管又はトラフにおいて、該管又はトラフの底面に
よって形成される該管又はトラフの軸方向の第２の液体
流路に加えて、１以上の更なる該軸方向の第１の液体流
路が形成されており、それぞれの液体流路は互いに液体
連絡しており、該第１の液体流路の底面は該第２の液体
流路の底面よりも上方に位置しており、該管又はトラフ
に導入された液体は、まず第１の液体流路に導入された
後に液体流路間の連絡手段を介して第２の液体流路に導
入されるように構成されていることを特徴とする液体分
配器に関するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液体と気体とを互いに
向流させて接触させる物質及び／又は熱交換塔におい
て、塔の内部に充填する構造物、所謂充填材の上に均一
に液体を分配する為に用いる液体分配器であって、液体
流路を二重にすることによって液体の均一分配を達成し
た液体分配器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
物質及び／又は熱交換塔で使用される液体分配器には多
くの種類があり、その分配方法も多様であるが、そのほ
とんどが、液体を上方から流下させ、それを水平方向に
分配した後、更に下方に流下させるタイプのものであ
る。液体を水平方向に分配させた後に下方に流下させる
方法として、塔断面に平行に複数の液分配管を配置し、
分配管の下部に間隔をおいてノズル孔を設けて該ノズル
孔から液を流下させたり、あるいは分配管の上部に間隔
をおいてノズル孔を設けて該ノズル孔から液を溢流させ
る方法がある。また、他の分配方法として、塔断面に平
行に複数のＵ字型のトラフを設けて、該トラフによって
液体を横方向に分配し、トラフの上部に設けられたノッ
チから液体を溢流させる方法がある。また、径の大きな
塔においては、前述のような液体分配器を複数個横に並
べて配置して、それぞれの液体分配器の間を管又はトラ
フによって連絡して、液を各液体分配器に均一に分配す
ることもしばしば行われている。

【０００３】液分配管によって液体を横方向に分配する
タイプのものは、概して、上方から液体を流下させる縦
管、縦管に接続されて水平に配置されている主管、及び
主管に交差して接続されて水平に配置されている複数の
分配管から構成されている。液体は、縦管から主管に流
れ、次に各分配管に分岐されて、各分配管に配置されて
いるノズル孔から流下する。このタイプの液体分配器に
おいては、分配管に配置されたノズル孔から流出する液
体の液量は、縦管又は主管の中に溜まる液体の水頭とノ
ズル孔の径及び数によって決定される。この中で、実際
に使用する際に変数として扱われるのが水頭であり、使
用中の水頭の変動によって、液体は流れを変動させる。
水頭が高い場合には液体の流量が増し、逆に水頭が低い
場合には流量が減少し、これに対応して各ノズル孔から
流出する液量も増減する。しかしながら、従来の分配器
においては、液体の流れを縦管内における垂直方向下方
への流れから主管内における水平方向の横向きの流れに
変換する際に、縦管と主管との接続部において流れに乱
れが生じて渦流が発生し、このために圧力変動が生じて
各ノズル孔からの流量が不均一になるという問題があっ
た。また、使用中に流量の変化により水頭が変化する
と、この各ノズル孔からの流量が不均一になるという不
具合が顕著になっていた。これは、水頭の変化によって
主管内での液体の流れが乱れ、その結果として各分配管
に流れる液量及び各ノズル孔より流出する液量が不均一
になるためである。特に、ノズル孔が分配管の下部面に
配置されている場合には、液体は縦管により近い部分か
ら流出し易くなり、特に水頭が低くなった場合には、縦
管により近い部分のノズル孔のみから液体の流出が行わ
れ、縦管から遠いノズル孔からは液体の流出が事実上み
られないという不具合を生じることが多かった。

【０００４】この現象は、Ｕ字型のトラフによって液体
を横方向に流動させ、トラフ側壁の頂部に形成したノッ
チから液体を溢流させるか又はトラフ側面に配置した孔
より液体を流出させるタイプの分配器においても同様に
起こるが、この場合には、水頭の変動よりは、むしろ、
トラフ内に上方から流下する液体又は横方向から流入す
る液体がトラフ内の液体と衝突して液面を変動させ、そ
の結果トラフ内の流れが乱れることを原因とするもので
ある。

【０００５】また、上記のような液流に起因して液の均
一分配が損なわれるという問題は、縦管と接続してお
り、上方から液体が流下してくる主管においてだけでは
なく、主管と接続した分配管又は分配トラフのような横
方向から液体が流入してくる管又はトラフにおいても問
題となっていた。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記のよう
な従来技術の欠点を克服すべく、幅広い研究を行った。
その結果、液体分配器において、液体を充填塔の横断面
に沿って横方向に流動させる箇所、例えば液体分配器の
主管又は主トラフあるいは分配管又は分配トラフ内にお
いて、該管又はトラフの底面によって形成される該管又
はトラフの軸方向の液体流路（これが第２の流路として
機能する）に加えて、１以上の更なる該軸方向の液体流
路（これが第１の流路として機能する）を設けて複数の
液体流路を形成し、それぞれの液体流路を液体連絡させ
ることにより、液体を、先ず、第１流路によって管又は
トラフの末端付近まで十分に展開させた後に、流路間の
液体連絡手段を介して第２流路に液体を流下させ、次に
第２流路に設けられている液流出のための開口部を通し
て該管又はトラフからの分配排出を行うことにより、水
頭圧の変化又は流れの変化などを原因として該管又はト
ラフからの分配排出の流出量が不均一になる問題を排除
することができることを見出し、本発明を完成するに至
った。

【０００７】即ち、本発明は、物質及び／又は熱交換塔
の塔内に当該塔の横断面に沿って配置された管又はトラ
フを介して当該塔の横断面部分に亙って被処理液体を分
配供給する液体分配器であって、塔の横断面に沿って横
方向に伸長する管又はトラフにおいて、該管又はトラフ
の底面によって形成される該管又はトラフの軸方向の第
２の液体流路に加えて、１以上の更なる該軸方向の第１
の液体流路が形成されており、それぞれの液体流路は互
いに液体連絡しており、該第１の液体流路の底面は該第
２の液体流路の底面よりも上方に位置しており、該管又
はトラフに導入された液体は、まず第１の液体流路に導
入された後に液体流路間の連絡手段を介して第２の液体
流路に導入されるように構成されていることを特徴とす
る液体分配器に関するものである。

【０００８】以下、本発明に係る液体分配器を、図面を
参照しながら説明する。

【０００９】図１は、本発明の一態様に係る液体分配器
を示す図である。図１−ａは、垂直方向に伸長する縦管
１、縦管の下端部に接続されており水平方向に伸長する
主管２、及び、主管から分岐して主管と交差する方向に
伸長する複数の分配管３から構成されている本発明の一
態様に係る液体分配器の全体図である。分配される液体
は、縦管１の中を下方に向けて流れ、次に主管２の中を
水平方向に流れ、各分配管３に分岐されて、各分配管の
頂部に形成されているノズル孔６から溢流して、下方に
配置されている充填材上に流下する。

【００１０】図１−ｂはかかる液体分配器の主管の内部
を示す透視図である。本発明のかかる態様においては、
主管２の内部の中間部であって分配管との接続部よりも
上方の部分に、好ましくは主管の幅とほぼ等しい幅を有
する板材４が配置されて、主管の底面によって形成され
る第２の液体流路とは別の更なる主管の軸方向の第１の
液体流路が板材４の表面によって形成されている。該板
材４には所定の間隔をおいて孔５及び／又はノッチ７を
設けることによって、板材４により形成される第１の液
体流路と、主管の底部によって形成される第２の液体流
路とが液体連絡している。当業者であれば、板材４によ
り形成される第１の液体流路の底面が、主管の底部によ
って形成される第２の液体流路の底面よりも上方に配置
されていることは容易に理解できるであろう。このよう
な構成を採る本発明の一態様に係る液体分配器において
は、分配される液体は、まず縦管１を流下し、次に主管
内の板材４に衝突して板材４の表面によって形成されて
いる第１の液体流路に沿って主管の軸方向に流れる。液
体は、板材４に設けられた孔５及び／又はノッチ７から
その一部を流下させつつ主管の末端部付近まで展開され
る。孔５及び／又はノッチ７から流下した液体は、主管
の底面によって形成されている第２の液体流路に沿って
流れ、分配管３内に流入して、分配管３の頂部に形成さ
れているノズル孔６から外部に溢流する。

【００１１】かかる構成の液体分配器においては、縦管
から流下する液体は、板材４によって形成されている液
体流路によって主管の末端部付近まで展開されて各分配
管に均等に分配されるので、従来の液体分配器のよう
に、縦管により近い分配管に優先的に液体が分配され、
特に液量が少ない場合には縦管から遠い分配管に液体が
分配されないという問題点が解決される。また、板材４
により形成される液体流路は、液体が縦方向から横方向
へと流れの向きを変えた際に生じる液流の乱れを静めて
から各分配管へと液体を分配するという作用も奏するの
で、縦管と主管との接続部における流れの乱れに起因し
て各分配管への液体の分配が不均一になるという問題点
も解決するものである。

【００１２】板材４に設ける孔５及び／又はノッチの数
及び大きさは、適当量の液体を主管の底部に流下させな
がら、板材によって形成される液体流路によって主管の
末端部付近まで液体が展開されて、各分配管に均等に液
体が分配されるように、液体の流下量との関係において
決定される。孔５及び／又はノッチ７の適切な数及び大
きさは、縦管と主管の大きさや、分配管との接続部の大
きさ及び分配管の数等によっても変動し、種々のパラメ
ーターを考慮して、経験的に決定することができる。

【００１３】また、板材に孔５及び／又はノッチ７を設
ける代わりに、あるいはこれに加えて、板材の幅及び／
又は長さをそれぞれ主管の幅及び長さよりもやや小さく
することによって、板材と主管の内壁面との間に隙間を
設け、この隙間を通して液体を主管の底部に向けて流下
させるようにしてもよい。この場合における隙間の適切
な大きさは、上記に説明した孔及び／又はノッチの数及
び大きさと同様に、各種のパラメーターを考慮して経験
的に決定される。なお、板材は、一枚の部材によって構
成する必要はなく、図４に示すように、複数枚の部材を
組み合わせることによって板材４を構成することができ
る。この場合、部材同士の間に小さな隙間１５を設ける
こともできる。板材全体の長さは、主管の長さとほぼ同
等又はこれよりも多少小さい程度が好ましいが、主管の
長さよりも短いものを用いても本発明の効果を奏し得る
ことは当業者には容易に理解できよう。但し、この場合
には、板材の長さは少なくとも主管の長さの１／３以上
であることが望ましい。これよりも短いと、全ての分配
管への均一な液分配が達成されないおそれがある。

【００１４】液体の更なる流路を形成する板材４は平板
状のものに限られず、主管の底部によって形成される液
体流路とは別の更なる該管の軸方向の液体流路を形成す
ることができる形状のものであれば、いかなる態様のも
のを用いることもできる。本発明に係る種々の態様の板
材４の形状を図２に示す。図２ａは、板材４をＶ字型に
形成した態様を示している。この場合、縦管１から流下
した液体は板材４のＶ字型の第１の流路の底部に沿って
流れ、孔５及び／又はＶ字型の板材の側壁頂部と主管の
内壁との間の隙間から主管内に流下する。また、図２ａ
は、主管２と分配管３との接続形態の他の態様をも示し
ている。図２ａに示す態様においては、分配管３は主管
２を貫通し、分配管の主管内部に位置する部分には、下
部に切り欠き８が設けられており、この部分によって主
管と分配管との液体連絡がなされている。板材４により
形成される第１の液体流路を介して主管底部により形成
される第２の流路に流下した液体は、分配管の切り欠き
部から分配管内に流入し、ノズル孔６から溢流する。図
２ｂは、板材４を凹状に形成した態様を示している。こ
の場合には、板材の底面部及び／又は側面部に孔５を設
けて、そこから液体を主管内部に流下させることができ
る。また、図２ｃは、主管と縦管との接続部に集液部材
２０を設け、これに管状の板材４を接続した態様を示し
ている。この場合には、管状の板材４の任意の部分に孔
５を設けることができる。いずれの態様においても、孔
及び又はノッチの数及び大きさは、種々のパラメーター
を考慮して、最適の液体均一分配が達成されるように経
験的に決定される。

【００１５】なお、上記に第１の流路の種々の態様を示
したが、いずれも、第１の流路の底面が、主管又は主ト
ラフにより形成される第２の流路の底面よりも上方に位
置するという本発明の特徴を有していることは容易に理
解されよう。

【００１６】上記においては、主管２から分配管３に液
体が分配された後に分配管３の頂部に形成されたノズル
孔６から液体を流下させる構成に関して説明している
が、分配管３を接続すると共に主管により構成される第
２の流路の底部に孔３０を形成して、この孔からも液体
の一部を下方に流下させるようにしてもよい（図１−
ｂ、図２ａ〜ｃ参照）。

【００１７】上記に説明したような本発明の構成は、主
管の代わりに主トラフ１０を用いる態様の液体分配器に
おいても採用することができる（図３参照）。また、本
発明の構成は、複数の分配管を設けずに、主トラフの側
部に設けた孔１１から充填材上に液体を流下させる態様
の液体分配器においても採用することができる（図５参
照）。また、図６に示すように、分配管を設けずに、主
トラフの底部に設けた孔３０から充填材上に液体を流下
させる態様の液体分配器も、本発明の態様に含まれる。
また、図７に示すように、本発明に係る液体分配器を、
主トラフの内部に凹字型の板材４を配置し、該板材の底
部（又は側部）に複数の孔５を設け、主管の側壁の頂部
に複数のノッチを設けるようにして構成することもでき
る。この場合には、液体は、縦管１から、板材により形
成される第１の流路に沿って流れ、孔５より、トラフに
よって形成される第２の流路内に流下し、トラフの側壁
上端部のノッチ１２から下方に溢流する。かかる場合に
おいても、縦管と主トラフの接続部において発生する液
流の乱れは、板材４により形成される第１の液体流路に
よって調節されて、各ノッチへの均一な液体分配が達成
される。

【００１８】本発明に係る液体分配器においては、更な
る流路（第１の流路）は１以上設けることができる。２
以上の更なる流路を設けた場合には、一つの流路によっ
て液体流の乱れを制御し、次の流路によって更に流れを
調整した後に、液体流を分配排出することができるの
で、より均一な液体分配が可能になる。

【００１９】なお、図８に示すように、板材４の表面に
複数の突起又は板材９を設けて、第１の流路における液
体の流れを更に調整することができる。また、図９に示
すように、板材の孔５の部分に移動可能な蓋部材を設置
して、実際に使用する液量に応じて孔５の大きさを調節
することができる。

【００２０】また、図１０に示すように、主トラフ１０
を円形に形成し、その内側に複数の分配管３を設けると
いう態様において、主トラフ内に円形の板材４を配置
し、板材の表面に複数の孔を設けることができ、かかる
態様も本発明の範囲に含まれることは当業者には明らか
である。

【００２１】本発明における液体分配器においては、主
管又は主トラフにより形成される第２の流路に加えて、
更なる第１の流路を設け、第１の流路の底面が第２の流
路の底面よりも上方に位置するように、且つ、流路同士
が液体連絡するように両流路を構成し、分配されるべき
液体が、まず第１の流路に導入された後に液体連絡手段
を介して第２の流路に導入されるようにすることによっ
て、主管又は主トラフ内における液体流の乱れを調節し
て、均一な液体分配を図ることができる。

【００２２】

【発明の効果】上記に説明したように、本発明に係る液
体分配器は、塔の横断面に沿って横方向に伸長する管又
はトラフにおいて、該管又はトラフの底面によって形成
される該管又はトラフの軸方向の液体流路（第２の液体
流路として機能する）に加えて、１以上の更なる該軸方
向の液体流路を形成し（これを第１の液体流路として機
能させる）、第１の液体流路の底面が第２の液体流路の
底面の上方に位置するように構成し、それぞれの液体流
路を互いに液体連絡させることにより、該管又はトラフ
内に流入する液体を、まず第１の流路に流して流れの乱
れを調整した後に、該管又はトラフによって形成される
第２の流路に導入し、該管又はトラフから分配排出する
ことによって、水頭圧の変化等を原因とする液体分配の
変動を抑制し、液を充填材上に全体に亙って均一に流下
させることが可能になる。

【００２３】本発明の実施態様は、以下の通りである。

【００２４】１．物質及び／又は熱交換塔の塔内に当該
塔の横断面に沿って配置された管又はトラフを介して当
該塔の横断面部分に亙って被処理液体を分配供給する液
体分配器であって、塔の横断面に沿って横方向に伸長す
る管又はトラフにおいて、該管又はトラフの底面によっ
て形成される該管又はトラフの軸方向の第２の液体流路
に加えて、１以上の更なる該軸方向の第１の液体流路が
形成されており、それぞれの液体流路は互いに液体連絡
しており、該第１の液体流路の底面は該第２の液体流路
の底面よりも上方に位置しており、該管又はトラフに導
入された液体は、まず第１の液体流路に導入された後に
液体流路間の連絡手段を介して第２の液体流路に導入さ
れるように構成されていることを特徴とする液体分配
器。

【００２５】２．平板状又はＶ字型又は凹字型又は管状
とした板材によって更なる液体流路が形成されている上
記第１項に記載の液体分配器。

【００２６】３．板材表面に複数の突起を設けた上記第
１項に記載の液体分配器。

【００２７】４．縦管、主管又は主トラフ及び分配管又
は分配トラフから構成され、主管又は主トラフにおいて
更なる液体流路（第１の液体流路）が形成されている上
記第１項に記載の液体分配器。

【００２８】５．縦管及び主管から構成されている上記
第１項に記載の液体分配器。

【００２９】６．縦管、主管又は主トラフ及び分配管又
は分配トラフから構成され、分配管又は分配トラフにお
いて更なる液体流路（第１の液体流路）が形成されてい
る上記第１項に記載の液体分配器。

【００３０】７．円形の形状の主管又は主トラフ及び該
主管の内側に配置された複数の分配管又は分配トラフに
よって構成されており、主管又は主トラフにおいて更な
る液体流路（第１の液体流路）が形成されている上記第
１項に記載の液体分配器。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一態様に係る液体分配器を示す図であ
る。

【図２】本発明の種々の態様に係る液体分配器における
主管と分配管と板材との関係を示す図である。

【図３】本発明の他の態様に係る液体分配器を示す図で
ある。

【図４】本発明の他の態様に係る液体分配器を示す図で
ある。

【図５】本発明の他の態様に係る液体分配器を示す図で
ある。

【図６】本発明の他の態様に係る液体分配器を示す図で
ある。

【図７】本発明の他の態様に係る液体分配器を示す図で
ある。

【図８】本発明の他の態様に係る液体分配器を示す図で
ある。

【図９】本発明の他の態様に係る液体分配器を示す図で
ある。

【図１０】本発明の他の態様に係る液体分配器を示す図
である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 物質及び／又は熱交換塔の塔内に当該塔
   の横断面に沿って配置された管又はトラフを介して当該
   塔の横断面部分に亙って被処理液体を分配供給する液体
   分配器であって、塔の横断面に沿って横方向に伸長する
   管又はトラフにおいて、該管又はトラフの底面によって
   形成される該管又はトラフの軸方向の第２の液体流路に
   加えて、１以上の更なる該軸方向の第１の液体流路が形
   成されており、それぞれの液体流路は互いに液体連絡し
   ており、該第１の液体流路の底面は該第２の液体流路の
   底面よりも上方に位置しており、該管又はトラフに導入
   された液体は、まず第１の液体流路に導入された後に液
   体流路間の連絡手段を介して第２の液体流路に導入され
   るように構成されていることを特徴とする液体分配器。