JPH08982A - 物質及び／又は熱交換塔用の壁流防止器具 - Google Patents

物質及び／又は熱交換塔用の壁流防止器具

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JPH08982A
JPH08982A JP14030694A JP14030694A JPH08982A JP H08982 A JPH08982 A JP H08982A JP 14030694 A JP14030694 A JP 14030694A JP 14030694 A JP14030694 A JP 14030694A JP H08982 A JPH08982 A JP H08982A
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wall
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Yutaka Maeda
豊 前田
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 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、いわゆる充填材の集成材の側周縁部に取り付け
て、液体が塔の内壁面を流れるのを防止して、気液接触
効率を有効に向上させる器具を提供する。 【構成】 本発明に係る壁流防止器具は、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／熱交換を行う塔の
内部に充填されている充填材の集成材の側周縁部に密着
して取り付けられる充填塔内の液体の壁流を防止するた
めの器具であって、該器具は、充填材集成材の側周縁部
に沿って周方向に向かって伸長する帯状の部材の上部に
間隔をおいて縦方向の切れ込みを入れ、該切れ込み部分
を外側に折り曲げることによって形成されている壁流防
止部材から構成されており、該壁流防止部材の折り曲げ
部において、庇部分を有する孔が形成されていることを
特徴とするものである。

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、いわゆる充填材の集成
材の側周縁部に取り付けて、液体が塔の内壁面を流れる
のを防止する器具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】上記の
ような物質及び／又は熱交換塔に充填する充填材は、一
般に、折り目が表面に加工されている波型のシート状基
材を、互いに折り目が交差するように複数枚組み合わせ
て、通常は円筒状である塔の内周に適合した断面を有す
る集成部材を構成することによって形成されている。塔
の運転時においては、塔の上方より液を流下させ下方よ
り気体を上昇させると、流下する液体が充填材を構成す
る各シート状基材の表面上で横方向に拡がりながら気体
と接触するため、気液接触効率が向上する。
【０００３】かかる塔の運転においては、最良の気液接
触を得るためには、気体は、塔内を均一な速度で、塔の
横断面全体に亙って均一に上昇することが好ましい。し
かしながら、現実には、気体の上昇速度は、塔の内壁面
付近よりの塔の中央部の方が速くなり易いことが知られ
ている。この理由について説明すると、塔内に充填材を
入れない状態で気体を塔の下方から上昇させると、塔の
内壁面付近における気体の上昇速度は、気体流と塔内壁
面との摩擦によって、塔の中央部よりも遅くなる。この
傾向は、塔の内部に充填材を充填した状態においても同
様に起こり、実際の充填塔においても、塔内壁面付近に
おける気体の上昇速度は、塔の中央部における気体の上
昇速度よりも小さいのである。このように気体の上昇速
度に偏りが生じると、上方から流下する液体の流れにも
影響を与える。即ち、液体は、塔内部を気体の上昇流と
接触しながら流下するため、気体の上昇速度の高い所よ
りも、低い所に優先的に流れるようになるのである。こ
の結果、塔の運転時において、液体流が塔の内壁面周辺
に集まり、内壁面に沿って液が流下するようになって、
気液接触効率が低下するという問題が生じていた。
【０００４】かかる問題を解決するために、所謂、壁流
防止器具が用いられている。従来用いられている壁流防
止器具の例を図１に示す。従来の壁流防止器具２は、充
填材の集成材１の側周縁部に密着して略水平方向に取り
付けられて、充填材集成材の周縁部を全周に亙って被包
している横方向に伸長する帯状の部材の上部に間隔をお
いて縦方向の切れ込み４を入れ、該切れ込み部分を外側
に折り曲げることによって、形成される折り曲げ部３の
端部が塔の内壁と接触するか又は極めて近接するように
形成されているものである。このような壁流防止器具を
充填材の集成材の側周縁部に取り付けることによって、
塔の内壁面に沿って流下する液体は、該器具の折り曲げ
部３によって充填材集成材の内部に導かれ、充填材中で
横方向に展開され、この結果、液体の壁流の発生によっ
て低下していた気液接触効率を高めることができるので
ある。
【０００５】しかしながら、このような従来の壁流防止
器具には次のような問題があった。即ち、このような構
成の壁流防止器具を取り付けることによって、確かに塔
内壁面を流れる液体は充填材集成材の内部に導かれ、こ
の部分で液体の壁流が排除されるのであるが、同時に、
壁流防止器具の折り曲げられた部分によって塔内壁と充
填材集成材との隙間を上昇する気体流をも塞き止めてし
まうため、塔中央部よりも塔内壁面付近の方が気体の上
昇速度が低くなるという不具合が更に助長され、この結
果、充填材集成材中を流下する液体が塔の内壁面の方向
に偏流するという不具合が更に助長されて、液の壁流防
止による気液接触効率の向上という効果が減じられるた
めに、全体として大した効果が得られないという問題が
あった。
【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るために幅広い研究を行った
結果、従来の壁流防止器具の折り曲げ部において、庇部
分を有する孔を形成することによって、塔内壁面付近の
気体の上昇流を妨げることなく、液体の壁流を有効に充
填材集成材内に導くことができ、この結果、液の壁流防
止による気液接触効率の向上効果が極めて大きくなるこ
とを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】すなわち、本発明は、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／熱交換を行う塔の内部に
充填されている充填材の集成材の側周縁部に密着して取
り付けられる充填塔内の液体の壁流を防止するための器
具であって、該器具は、充填材集成材の側周縁部に沿っ
て周方向に向かって伸長する帯状の部材の上部に間隔を
おいて縦方向の切れ込みを入れ、該切れ込み部分を外側
に折り曲げることによって形成されている壁流防止部材
から構成されており、該壁流防止部材の折り曲げ部にお
いて、庇部分を有する孔が形成されていることを特徴と
する壁流防止器具に関するものである。
【０００８】以下に、本発明に係る壁流防止器具に関し
て図面を参照しながら説明する。
【０００９】図２は、本発明に係る壁流防止器具が、塔
用充填材集成材の外周縁部に取り付けられている状態を
示すものである。充填材集成材１は、波型のシート状基
材を、波型が互いに交差するように組み合わせて、通常
は円筒状である塔の内部形状に併せて円筒形に形成され
ている。図２に示す態様の壁流防止器具２は、充填材集
成材１の側周縁部に密着して略水平方向に取り付けられ
て、充填材集成材の周縁部を全周に亙って被包している
横方向に伸長する帯状の部材の上部に間隔をおいて縦方
向の切れ込み４を入れ、該切れ込み部分３を外側に折り
曲げることによって形成されている。また、それぞれの
折り曲げ部３において、庇部分５を有する孔６が形成さ
れている。折り曲げ部３及び該折り曲げ部に設けられて
いる庇部分５を有する孔６の部分の拡大図を図３に示
す。
【００１０】従来の壁流防止器具において、折り曲げ部
に孔を設ければ、気体の上昇流がその孔を通って上昇す
るので、塔内壁面付近を上昇する気体流の停滞が排除さ
れることは当業者には理解できるであろう。しかしなが
ら、壁流防止器具の折り曲げ部にただ孔を設けただけで
は、確かに塔内壁面付近の気体の上昇流の停滞を防ぐこ
とはできるが、塔内壁面に沿って流下する液体を有効に
充填材集成材内部に導くことができなくなる。即ち、塔
内壁面に沿って流下する液体は、壁流防止器具の折り曲
げ部に導かれて、該折り曲げ部に沿って充填材集成材に
向かって流れるが、その一部（あるいは大部分）は、こ
の折り曲げ部に形成されている孔から、充填材集成材と
塔内壁との隙間を下方に落下してしまうのである。
【００１１】本発明に係る壁流防止器具は、上記のよう
な問題点を解決するために、折り曲げ部に形成する孔に
庇部分を設けた。このように、孔に庇部分を設けること
により、塔の内壁面に沿って流下する液は、壁流防止器
具の折り曲げ部によって導かれて、その表面上を充填材
集成材に向かって流れ、庇部分に沿って流れる液は、庇
部分の先端部に達すると、そこから下方に落下して、再
び壁流防止器具の折り曲げ部に当たり、その表面上を充
填材集成材に向かって流れる。このように、折り曲げ部
によって捕集され、その表面上を流れる液は孔から下方
に落下することなく、充填材集成材の内部に有効に導か
れるのである。
【００１２】本発明に壁流防止器具において、折り曲げ
部に設ける庇付きの孔の形態としては、庇の末端部から
垂直下方に落下する液が孔を通って下方に落下すること
なく、折り曲げ部の孔よりも先端に近い部分に落下する
ようなものであればいかなる形態のものであってもよ
く、種々のものが考えられる。例えば、図３に示す態様
の庇付きの孔の形状を、図４を参照しながら説明する。
図４は、図３に示す態様の庇付きの孔の形成過程を説明
するものであり、折り曲げ部の断面を示している。図３
に示す態様の孔は、壁流防止器具の折り曲げ部３（図１
ａ）に、まず水平方向の切れ目７を入れ（図４ｂ）、切
れ目の上方の部分を内側に、下方の部分を外側に湾曲さ
せることによって（図４ｃ）、庇部分５を有する孔６を
形成することによって形成されている（図４ｄ）。ま
た、この工程において切れ目の上方の部分のみを内側に
湾曲させたり、あるいは切れ目の下方の部分のみを外側
に湾曲させることによっても、同様に、庇部分を有する
孔を形成することができる。更には、上記の工程を、隣
接する二つの折り曲げ部に跨がって行い、隣接する折り
曲げ部に跨がって庇部分を有する孔を形成してもよい
（図５参照）。なお、かかる工程において、折り曲げ部
に形成する切れ目は、水平方向の直線状のものである必
要はなく、波形などの形状のものであってもよい。
【００１３】また、本発明に係る庇部分を有する孔は、
図６及び図７に示すように、折り曲げ部３にＶ字型又は
Ｕ字型又は凹字型の切れ込みを入れ、この切れ込み部分
を内側に折り曲げることによって、庇部分５を有する孔
６を形成することによって形成してもよい。
【００１４】本発明に係る壁流防止器具においては、こ
のような庇部分５を有する孔６を壁流防止部材の折り曲
げ部３に形成したことにより、塔の内壁面付近を上昇し
てくる気体流は、この孔を通過して上方に流れることが
できるので、従来の壁流防止器具を用いた場合と比べ
て、塔内壁面付近を上昇する気体流が停滞することがな
く、液の壁流防止による気液接触効率の向上がより大き
く達成される。
【００１５】一方、塔の内壁面に沿って上方から流下し
てくる液体の壁流は、壁流防止器具の折り曲げ部分３に
よって内側に導かれ、充填材集成材の内部へ誘導され
る。この際、折り曲げ部３内に形成されている庇部分５
上に流れてくる液体は、該庇部分５に沿って流下し、そ
の先端部分から落下し、再び折り曲げ部３に当たって流
れるので、液体流が孔６から下方に流れ落ちることはな
い。また、特に図７に示すような形態の庇部分５を形成
した場合には、庇部分５上を流れる液体は、その先端部
分から勢いよく弧を描くように流下するので、液体を充
填材集成材の外周縁部のみならず、充填材集成材の内部
にまで直接飛散させることができ、これにより、液は充
填材の全体に広く展開されることになる。
【００１６】本発明に係る壁流防止部材においては、折
り曲げ部の大きさ、折り曲げ部に形成する孔や庇部分の
形状及び大きさなどは、塔の実際の運転時における気体
流及び液体流の量などの種々のパラメーターによって最
適の態様を経験的に選択することができる。
【００１７】本発明に係る壁流防止器具においては、充
填材集成材の外周部と塔内壁との隙間との関係において
折り曲げ部３の長さを規定することによって、折り曲げ
部３の折り曲げ角度が決定する。折り曲げ部の角度は特
に制限されないが、実施上、折り曲げ部が外側に向かっ
てやや上向きになっていることが望ましく、一般には折
り曲げ部が、水平方向に対して約２０〜６０゜の角度を
有して外側に向かって上向きになっているように折り曲
げられていることが好ましい。また、折り曲げ部３に形
成する庇部分５に関しては、その上を流れる液がスムー
ズに先端に向かって流れるように、先端に向かって下向
きに傾斜していることが望ましく、特に庇部分を、Ｕ字
形などの切れ込みをいれて該切れ込み部分を内側に折り
曲げることによって形成する場合において、液流に勢い
をつけて先端部分から弧を描きながら充填材集成材に向
かって液を飛散させるようにするためには、一般に、水
平方向に対して約３０〜４５゜程度の角度を有して先端
に向かって下向きに傾斜していることが望ましい。
【００１８】また、上記に記載したような庇部分を有す
る孔を折り曲げ部に形成した本発明に係る壁流防止器具
を、充填材集成材の周の一部のみをカバーする長さの壁
流防止部材を、水平方向に対して傾斜させて充填材集成
材の外周縁部に取り付け、このような傾斜させた壁流防
止部材を複数個取り付けて、これらの複数の壁流防止部
材が組合わさって充填材集成材の実質的に全周をカバー
するように配置することによって構成することもでき
る。
【００１９】本発明の第２の態様は、壁流防止部材が、
充填材集成材の側周縁部に沿って周方向に向かって、水
平方向に対して傾斜して、該充填材集成材の円周の一部
をカバーする長さに伸長する複数の壁流防止部材から構
成されており、かかる傾斜して取り付けられている複数
の壁流防止部材が組合わさって充填材集成材の外周の実
質的に全周をカバーするように構成されている、上記に
記載の特徴を有する壁流防止器具に関する。この本発明
の第３の態様に係る壁流防止器具の概念を図８に示す。
【００２０】更には、上記に記載したような庇部分を有
する孔を折り曲げ部に形成した本発明に係る壁流防止器
具を、充填材集成材の側周縁部に沿って、周方向に向か
って、水平方向に対して傾斜して螺旋状に伸長する壁流
防止部材によって構成することによっても、上記と同様
に効果が得られることも見出した。
【００２１】本発明の第３の態様は、壁流防止部材が、
充填材集成材の側周縁部に沿って周方向に向かって、水
平方向に対して傾斜して螺旋状に伸長している、上記に
記載の構成を有する壁流防止器具に関するものである。
この本発明の第３の態様に係る壁流防止器具の概念を図
９に示す。
【００２２】以下に、本発明の第２及び第３の態様にか
かる壁流防止器具を図面を参照しながら説明する。図８
は、本発明の第２の態様に係る壁流防止器具が、塔用充
填材集成材の外周縁部に取り付けられている状態を示す
ものである。充填材集成材１は、波型のシート状基材
を、波型が互いに交差するように組み合わせて、通常は
円筒状である塔の内部形状に併せて円筒形に形成されて
いる。図８において示す態様の壁流防止器具は、二つの
壁流防止部材２ａと２ｂとから構成されている。充填材
集成材１の外周縁部に密着して、壁流防止部材２ａが取
り付けられている。かかる壁流防止器具は、帯状の部材
の上部に間隔をおいて縦方向の切れ込み４を入れ、該切
れ込み部分を外側に折り曲げることによって形成されて
いる。ここで、帯状部材の上部の折り曲げは、壁流防止
器具の折り曲げられた部分３の端部によって形成される
外周が塔の内径と略等しくなるように行われる。また、
かかる壁流防止器具は、充填材の外周縁部に、水平方向
に対して傾斜して取り付けられており、その長さは、充
填材集成材の円周の一部（図８に示す態様においては円
周の１／２）をカバーする長さとなっている。該壁流防
止部材２ａの下側に、同様の構造の壁流防止部材２ｂが
取り付けられており、壁流防止部材２ａと２ｂとによっ
て、全体として、充填材集成材の円周の実質的に全周を
カバーするように構成されている。
【００２３】図８に示す本発明の第２の態様に係る壁流
防止器具においては、塔の内壁面に沿って流下する液体
は、図２に示す本発明の第１の態様に係る壁流防止器具
を用いた場合と同様に、該器具の折り曲げられた部分３
によって充填材集成材の内部に導かれ、充填材集成材の
内部で横方向に拡げられながら流下する。一方、気体の
上昇流については、壁流防止器具を水平方向に対して傾
斜させて取り付けているために、下方から上昇してくる
気体は、まず、壁流防止部材２ｂの折り曲げられた部分
３に当たり、一部を折り曲げ部３に形成された孔６を通
して上昇させながら、この折り曲げ部分３に沿って、垂
直方向に対して傾斜した方向で上昇し、次に壁流防止部
材２ａの折り曲げられた部分３に当たって同様に流れ
る。また、気体の一部は、壁流防止部材２ｂと壁流防止
部材２ａとの間の隙間から上方に流れる（図８の矢印方
向）。このように、本発明の第２の態様に係る壁流防止
器具においては、折り曲げ部３に孔６を形成したのに加
えて、水平方向に対して傾斜して取り付けられている壁
流防止器具の折り曲げられた部分によって、塔内壁面付
近において、垂直方向に対して傾斜した気体の上昇流の
流路が形成されているために、壁流防止器具を略水平に
取り付ける場合と比べて、塔壁付近を上昇する気体流の
停滞が更に減じられ、液の壁流防止による気液接触効率
の向上がより大きく達成される。
【００２４】なお、本明細書中において、「複数の壁流
防止部材が組合わさって充填材集成材の外周の実質的に
全周をカバーするように構成する」なる表現を用いてい
るが、これは、図８で示されているように、充填材集成
材の外周縁上の実質的に全ての点において、その点を通
る垂直線が少なくとも１個の壁流防止部材と交わるよう
に構成されている、ということを意味している。すなわ
ち、図８に示す態様においては、部材２ａの下端部Ｃと
部材２ｂの上端部Ｄとが、同様に部材２ａの上端部と部
材２ｂの下端部とが、ほぼ同一の垂直線上に存在する
か、あるいは、垂直方向において多少の重なりを有して
いるということを意味している。但し、これは厳密に要
求されることではなく、多少の隙間が存在していても、
即ち、充填材集成材の外周縁に沿った垂直線が壁流防止
部材と全く交わらないような部分が僅かに存在していて
も、実施上は全く問題はない。
【００２５】また、図９に示す本発明の第３の態様にお
いては、壁流防止器具を、複数の壁流防止部材を組み合
わせて構成するのに代えて、単一の壁流防止部材２を、
充填材集成材の側周縁部に沿って周方向に向かって、水
平方向に対して傾斜して螺旋状に伸長するように取り付
けている。このような構成によっても、上記に記載した
ような本発明の第２の態様において得られる効果と同等
の効果を奏することができる。
【００２６】また、本発明に係る壁流防止器具において
は、折り曲げ部３の下側の部分を上方向に曲げて、折り
曲げ部に沿って円周方向に流下しようとする液体をこの
部分によってせき止めて、充填材集成材の方に向かって
流すようにすることもできる。
【００２７】更には、本発明に係る壁流防止器具におい
ては、図２に示すように、充填材集成材の外周縁を被包
して、本器具を充填材集成材に支持するための帯状の部
分において、複数の孔７を形成して、充填材集成材の内
部と、充填材集成材と塔内壁との隙間との間の気体の流
通を促進するようにすると、塔内における気体の上昇流
がより均一となるので、望ましい。
【００２８】
【発明の効果】本発明に係る壁流防止器具は、上記のよ
うな構成を採用しているので、塔壁と充填材集成材の外
周との間の隙間を上昇する気体の上昇流を滞留させるこ
となく、塔壁に沿って流下する液体を充填材集成材の内
部に導き入れることができ、液流の偏流に起因する物質
及び／又は熱交換塔における気液接触効率の低下を有効
に排除することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の壁流防止器具の構成を示す図である。
【図２】本発明の一態様にかかる壁流防止器具の構成を
示す図である。
【図３】本発明の壁流防止器具の折り曲げ部及び該折り
曲げ部に形成された庇部分及び孔を示す部分拡大図であ
る。
【図４】本発明の一態様に係る壁流防止器具において、
折り曲げ部に庇部分を有する孔を形成する工程を示す図
である。
【図５】本発明の他の態様に係る壁流防止器具の、折り
曲げ部及び該折り曲げ部に形成された庇部分及び孔を示
す部分拡大図である。
【図６】本発明の他の態様に係る壁流防止器具の、折り
曲げ部及び該折り曲げ部に形成された庇部分を有する孔
の形状を示す部分拡大図である。
【図７】本発明の他の態様に係る壁流防止器具の、折り
曲げ部及び該折り曲げ部に形成された庇部分を有する孔
の形状を示す部分拡大図である。
【図８】本発明の他の態様に係る壁流防止器具の構成を
示す図である。
【図９】本発明の他の態様に係る壁流防止器具の構成を
示す図である。

Claims (5)

    【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ことにより両物質間における
    物質及び／熱交換を行う塔の内部に充填されている充填
    材の集成材の側周縁部に密着して取り付けられる充填塔
    内の液体の壁流を防止するための器具であって、該器具
    は、充填材集成材の側周縁部に沿って周方向に向かって
    伸長する帯状の部材の上部に間隔をおいて縦方向の切れ
    込みを入れ、該切れ込み部分を外側に折り曲げることに
    よって形成されている壁流防止部材から構成されてお
    り、該壁流防止部材の折り曲げ部において、庇部分を有
    する孔が形成されていることを特徴とする壁流防止器
    具。
  2. 【請求項２】 該庇部分を有する孔が、壁流防止部材の
    折り曲げ部に切れ目を入れ、該切れ目の上方の部分を内
    側に、該切れ目の下方の部分を外側に湾曲させることに
    よって形成されたものである請求項１に記載の壁流防止
    器具。
  3. 【請求項３】 該庇部分を有する孔が、壁流防止部材の
    折り曲げ部にＵ字型又はＶ字型又は凹字型の切れ込みを
    入れ、該切れ込み部分を内側に折り曲げることによって
    形成されたものである請求項１に記載の壁流防止器具。
  4. 【請求項４】 壁流防止部材が、充填材集成材の側周縁
    部に沿って周方向に向かって、水平方向に対して傾斜し
    て、該充填材集成材の円周の一部をカバーする長さに伸
    長する複数の壁流防止部材から構成されており、かかる
    傾斜して取り付けられている複数の壁流防止部材が組合
    わさって充填材集成材の外周の実質的に全周をカバーす
    るように構成されていることを特徴とする請求項１〜３
    のいずれかに記載の壁流防止器具。
  5. 【請求項５】 壁流防止部材が、充填材集成材の側周縁
    部に沿って周方向に向かって、水平方向に対して傾斜し
    て螺旋状に伸長していることを特徴とする請求項１〜３
    のいずれかに記載の壁流防止器具。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0997189A1 (en) * 1998-10-05 2000-05-03 Air Products And Chemicals, Inc. Devices to minimize vapour bypass in packed columns and method of assembly
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