(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体接触において用いられる充填剤本体であって、
一定のパターンの孔を含有する個々のパネルからなる複数のパネル；
該パネルの頂面及び／又は底面から隆起した流体バッフル手段；
複数のパネルを相互にほぼ平行状態にスタックされた配列に離隔する離隔手段；及び
該パネルを互いに係止させるため、該パネルの表面から突出する突起手段；を備えることを特徴とする充填剤本体。
【請求項２】
前記流体バッフル手段が、前記パネルの表面から突出する複数のロッド状要素を備えることを特徴とする請求項１の充填剤本体。
【請求項３】
前記複数のパネルをスタックされた配列に離隔するための離隔手段が、前記ロッド状要素の中でもより長いロッド状要素の一部からなることを特徴とする請求項２の充填剤本体。
【請求項４】
前記より長いロッド状要素が、対向するパネル内の孔に入り、パネルを互いに係止させることを特徴とする請求項３の充填剤本体。
【請求項５】
前記ロッド状要素が、円筒状であることを特徴とする請求項４の充填剤本体。
【請求項６】
少なくとも３０％のオープンスペースを有することを特徴とする請求項１の充填剤本体。
【請求項７】
貫通して形成された一定のパターンの孔を有する細長い連続的なストリップであって、長手軸に沿って少なくとも３つの板片に区分けされており、中間片は該長手軸を横切る前方縁部及び後方縁部を有する、かようなストリップと、
該前方縁に隣接する第１の前方パネル片と、
該後方縁に隣接する第１の後方パネル片と、
該第１の前方縁部に沿って該第１の前方パネル片内に存在し、該第１の前方パネル片が該中間片の頂面にほぼ平行になるまで、該第１の前方パネル片を該中間片の頂面に向けて折り曲げるための折り目と、
該第１の後方縁部に沿って該第１の後方パネル片内に存在し、該第１の後方パネル片が該中間片の底面にほぼ平行になるまで、該第１の後方パネル片を該中間片の底面に向けて折り曲げるための折り目と、
を備えることを特徴とする請求項１の充填剤本体。
【請求項８】
前記中間片に隣接する前記パネル片が、該中間片の幅よりも小さい幅を有することを特徴とする請求項７の充填剤本体。
【請求項９】
長手軸に沿って連続的に連結された１〜１０の前方パネル片を含み、隣接する前方パネル片は共通の縁部を有し且つ該共通縁部に沿って折り畳まれ、該折り畳まれたパネル片の底面は先行する折り畳まれたパネル片の頂面に面し、
長手軸に沿って連続的に連結された１〜１０の後方パネル片を含み、隣接する後方パネル片は、共通の縁部を有し且つ該共通縁部に沿って折り畳まれ、該折り畳まれたパネル片の頂面は先行する折り畳まれたパネル片の底面に面する
ことを特徴とする請求項７の充填剤本体。
【請求項１０】
前記流体バッフル手段の少なくとも幾つかは、パネルの長手軸に垂直であることを特徴とする請求項７の充填剤本体。
【請求項１１】
金属、合成樹脂又はセラミックスから形成されていることを特徴とする請求項１の充填剤本体。
【請求項１２】
前記孔が、前記板の長手軸を横断するように配設された細長いスロットであることを特徴とする請求項１の充填剤本体。
【請求項１３】
前記折り目が、ストリップ材料の横断バンドの各側に離隔された一対の平行なライブヒンジを含み、該バンドは隣接するパネル片の表面と約９０度の角度をなしていることを特徴とする請求項７の充填剤本体。
【請求項１４】
流体接触において用いられる充填剤本体の形成方法であって、
一定のパターンの孔を有する可撓性で折り畳み可能な材料から、細長い連続的なストリップを形成する工程と、
該ストリップの長手軸に沿って離隔された折り目線を設け、前方縁部及び後方縁部にそれぞれ折り目線を有するパネル片を形成する工程と、
該ストリップの中間パネル片の前方折り目線に沿って、該中間パネル片に隣接する前方パネル片の頂面が該中間パネル片の頂面とほぼ平行になるまで、該ストリップを折り曲げる工程と、
該中間パネル片の後方折り目線に沿って、該中間パネル片に隣接する後方パネル片の底面が該中間パネル片の底面にほぼ平行になるまで、該ストリップを折り曲げる工程と、
を備えることを特徴とする方法。
【請求項１５】
流体接触において用いられる充填剤本体を製作する方法であって、
材料の細長いストリップにスリットを形成する工程と、
該スリットが細長いスロットに拡開し且つ隣接するスロット間のストリップ材料が１０〜８０度の角度で表面から隆起するするように、該ストリップを長手軸に沿って引き伸ばす工程と、
隣接するパネル片が互いにほぼ平行になるまで、ストリップの長手軸を横断する折り目線に沿ってストリップを折り畳む工程と、
を備えることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、充填塔内で用いるための流体接触構造体に関する。
【従来の技術及び解決しようとする課題】
【０００２】
充填塔は、吸着、脱着、抽出、洗浄集塵等の物質移動操作に用いられている。充填剤の機能は、通常互いに向流移動する２つの流体流間の物質移動を促進することにある。物質移動の効率及び割合は、充填剤に大きな表面積を与えて、流体の接触を促進すること及び液体を非常に微小な液滴に分裂させて気相への物質移動を増することによって増強される。
【０００３】
米国特許第４，７２４，５９３号明細書には、高性能で、対称性があり、隙間のある嵩高い充填剤本体の改良された製造方法が開示されている。高性能充填剤本体は、良好に機能し、市場の大きなシェアを獲得している。隙間のある、障害物がない構造は、長手方向及び側方向の両者にフローを分散し拡散する低圧液滴を提供する。
【０００４】
充填剤本体の内部構造の空間容積は、従来の高性能充填剤本体よりも少ないけれども、長手方向軸に対して垂直な構造を提供することは困難で、製造方法において充填剤本体内にシート状材料を形成するための厳しい折り曲げ操作及びローリング操作が要求される。
【０００５】
改良された充填剤本体は、同時係属中の１９９３年１１月３日に出願された第０８／１４７，８０６号明細書に開示されている。該明細書の記載は、本願に明白に取り込まれている。孔のある材料ストリップは、螺旋あるいは同心円筒状構造体に簡単にロールされる。改良された充填剤本体は、３０〜９８％と高いオープンスペースを有する。驚くべきことに、ロールされた充填剤本体は、従来の充填剤本体構造体よりもより良好な物質移送及び効率を呈することが見いだされた。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、複雑な形状を有する充填剤本体は、平行関係にスタックされている個々の孔明きの板から簡潔な態様にて製作される。該板は、板片の表面からの突出物、若しくは折り目のような側部部材、若しくはスタックされた板片の側部縁部に接着された分離した孔明きの側部板等の分離手段によって上記平行な関係に固定される。さらに、該板は、流体の液滴への分裂を増加させるためのバッフル手段を含む。
【０００７】
板片の表面からの突出物は、バッフルとしても用いることができ、大きな液滴を破砕し、局部的な乱流を発生させ、気液接触を増加させ、物質移動を促進する。該突出物は、表面から隆起した多角形タブであってもよい。バッフルタブは、ダイヤモンド（ひし形）、長方形、あるいは円形としてもよい。表面からの薄い円筒状ロッド突出物が、非常に低圧の液滴を有する約３０％のオープン容積を与えながら、物質移動を促進するに際して非常に効率的であることがわかった。
【０００８】
効率的なバッフル及び孔の形成の別の方法は、金属もしくは他の拡開可能な材料のストリップにスリットパターンを設ける。ストリップが引き伸ばされた場合に、該スリットは拡開し、隣接する平行なスリット間の材料のストリップの板は、表面に対して一定の角度で上方向に傾斜する。スリットは、細長い孔に拡幅される。ストリップは、板に切断されてもよい、
本発明の充填剤本体は、孔により与えられた高い割合のオープンスペースを有し、充填剤本体の少なくとも約３０％がオープンスペースであり、好ましくは充填剤本体の５０〜９８％がオープンスペースである。ストリップに取り付けられたバッフルタブにより、流体接触表面は増加される。バッフルタブは、シート材料からライブヒンジを残してタブの一辺を切断することにより形成されてもよい。次いで、該ライブヒンジは折り曲げられて、シートから離されてタブを配設する。さらに、板の表面から隆起したバッフルタブを有する板を成型してもよい。隆起したタブは、同時に、シート内に孔を形成する。さらにタブは、隣接する板間のスペーサとしても作用する。タブを上方向及び／又は下方向に面するようにしてもよい。タブを板の表面に垂直に又は２０〜１６０度の角度で配設する。
【０００９】
板は、金属、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂若しくは有機バインダ樹脂中に分散された金属酸化物等のセラミックス前駆体から形成することができる。孔明き板は、金属若しくはある種のプラスチック材料をスタンピング、切断及び曲げ加工することにより形成することもできる。好ましくは、板はセラミックス又は樹脂材料をキャスト、成型又は押し出し加工することにより形成することができる。板を最終的な形状に加工した後、該板を焼成して樹脂を凝固させるか若しくは前駆体を最終的なセラミックス体に転換してもよい。
【００１０】
本発明の充填剤本体は、非常に簡易な出発材料から製造することができる。板を形成するために型が用いられる場合においてさえ、該型は、従来の高性能充填剤本体を形成するために用いた型よりも非常に安く且つ簡易である。本発明の方法は、他の技術によっては理論的につくることができない複雑な形状の充填剤本体を形成するために用いることもできる。本発明の充填剤本体は、非常に低コストで製作することができ、且つプラスチック、金属若しくはセラミックスから作ることもできる。
【００１１】
板の厚みは、０，１〜１５ｍｍとすることができる。金属の場合には、厚みは通常０．２〜０，４ｍｍである。プラスチックの場合には、厚みは通常０，５〜３ｍｍであり、好ましくは１〜２ｍｍである。セラミックスの場合には、ストリップの厚みは２〜８ｍｍである。
【００１２】
【実施の形態】
本発明による充填剤本体は、細長い孔明きストリップより形成することができる。該ストリップは、第１の端壁から第２の端壁まで連続的である。該ストリップは、折り畳みバンドによって、個々の板に分割されてもよい。該バンドは、横断スロットを含んでいてもよくまたライブヒンジとして作用する切り込み線を含んでいてもよい。該ストリップは、通常、中央片及び側板片である中間板片を含んでいてもよい。充填剤本体は、前方片の底面が中間片の頂面に対してほぼ平行になるまで、折り畳みバンドに沿って、中間片に隣接する前方片をストリップの長手軸に対して直角に折り畳むことによって形成することができる。折り畳みバンドは、隣接した前方パネル片を含む屈曲した側縁を形成するであろう。前方パネル片は、後方パネル片を折り畳むことによって次々に折り畳まれる。
【００１３】
ストリップの長さ及び幅は、充填剤本体として所望の呼び径及び高さ、スロット片の大きさ及び表面積によって決定される。充填剤本体は、一般に、１〜１２インチの直径及び約１〜１０インチの高さを有する。通常、直径対高さの比率は少なくとも１である。充填剤本体は、一般に、１フィート単位当たり約３〜６５の充填剤ファクター及び約１０〜２００ｆｔ2／ｃｕ．ｆｔの表面積を有する。
【００１４】
最大寸法でのストリップの幅は、充填剤本体の高さに対応する。一般に、ストリップは、少なくとも５インチであり、１００インチ以上にも及ぶ。折り畳まれた片の間のスペースは、バッフル要素の高さに依存する。一般に、バッフル要素は、１／１６〜２．０インチの高さを有する。バッフル要素は、上方又は下方に突出してもよく、あるいはいくつかのバッフル要素が上方に突出し且ついくつかのバッフル要素が下方に突出してもよい。充填剤本体は、少なくとも２片を有し、好ましくは３〜３０片を有する。ランダムな充填剤本体は、一般に、呼び径１〜５インチであり、１〜４インチの高さ及び１／１６〜３／４インチのバッフルを有する。本発明の方法は、１インチ×１インチ×１インチ、２インチ×１インチ×１インチ、３インチ×１インチ×１インチ等の立方体又は長方体形状のモジュールでの大きな分子構造の充填剤本体を製作するために用いることもできる。構造体モジュールは、充填剤塔が充填されるまで、一度に１モジュールづつ充填塔内に定置される。
【００１５】
ストリップは、平行な側壁を有する長方形形状としてもよく、あるいは凸面、凹面、パターン化された面又は収束する面等の形状化された側壁を有していてもよい。ストリップのパネル片に、個々の工程において、幅方向に段差を付けてもよい。ストリップの側壁が平行である場合には、ストリップは、立方体又は長方体形状の本体に折り畳まれる。ストリップがテーパー付けされた側壁又は段差のある側壁を有する場合には、小さな中間片が充填剤本体の内側に配置されていればＸ字形構造に、また大きな中間片が充填剤本体の内側に配置されていれば多角形に折り畳まれる。
【００１６】
ストリップ及び板は、メッシュ又はスクリーン等のオープン構造を有することができる。ストリップがシート状材料で形成されている場合には、バッフル要素及び孔は、金属、ある種のプラスチック及びある種のセラミックス前駆体等の適当な材料をスタンピングし及び折り曲げることによって、あるいは簡易な成型キャビティ内で成型することにより又はキャストすることによって、形成することができる。孔は、一体的な連結ジョイントに沿って表面から隆起してバッフル要素を形成するシート状材料内に形成することができる。折り曲げ可能な材料の場合には、バッフル要素を３つの側部に沿って切断し、４番目の側部に沿って折り曲げて、孔を形成することができる。
【００１７】
以下、添付図面を参照しながら、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００１８】
さて、図１及び図２を参照すれば、ストリップ２００は、孔２０２を備えたオープン構造を有する。ロッド状バッフル要素２０４のパターンは、ストリップ２００の表面２０６から隆起している。要素のうちより長い要素２０７（突起手段又は離隔手段を構成する）は、対向する板片内の孔２０５に入るようにされており、対向する両片を互いに係止させる。より長い要素により係止しスペースを安定化することによって、バンド２０８は、両方の板を連結して両方の板を離隔する必要がない。
【００１９】
各板片は、一対の平行な切り込み線２１０、２１２を含むバンド２０８（離隔手段を構成する）によって、隣接する片から分離されている。バンドはさらに、細長い孔２１４を含む。図２に示されているように、第１の前方片２１６は折り畳まれ、バンド２０８は、切り込み線２１０に形成されたライブヒンジ２２０に沿って折り畳まれ、中間片２１８に対して直角に配設される。次いで、垂直なバンド２０８は、切り込み線２１２に沿って、第２の前方片２２２に対して直角に折り畳まれて、第２のライブヒンジ２２４を形成する。前方片２２２は、中間片２１８に対して平行に配設されるべく折り曲げられる。
【００２０】
中間片２１８の表面から突出するより長いバッフル要素２０７のいくつかは、折り畳まれた片２１６内の対向する孔２０５内にスナップ止めされる。次いで、後方片２３０及び２４０は、交互に折り畳まれて、図２に示す充填剤本体２５０を形成する。
【００２１】
充填剤本体を組み立てる別の方法は、図３及び図４に示されている。ストリップ４００は、孔４０８及びバッフル４１０を有する３つの板片４０２、４０４、４０６、及び突出部４０７（突起手段を構成する）の間のタブ４０５によって連結された一列のパネル４０１、４０３を有する。パネル４０１、４０３はさらに、孔４０８及びバッフル４１０を含む。端片４０２、４０６は、切り込まれた折り線４１８、４１２に沿って上方に折り曲げられて、ｕ字形シェル４０９を形成する。パネル４０１及び４０３は、タブ４０５を折ることによって分離される。中間片４０４と同じ長さ及び幅を有する個々のパネル４０１、４０３は、中間片４０４に対して平行な位置にてシェル４０９内に定置される。側部突出部４０７（離隔手段を構成する）は、片４０２、４０６内の孔４０８（離隔手段を構成する）内に挿入されて、構造体を充填剤本体４３０内に一緒にロックする。個々の片は、一セットの側部ストリップ若しくは個々の側部板又は片と一緒に、あるいは図１及び図２に示された細長いロッド状要素によって、接着される。
【発明の効果】
【００２２】
本発明は、複合形状の高性能充填剤本体を簡易で低コストな製造技術によって提供する。複雑な形状は、キャスト、成型、スタンピング若しくは押し出し成型によって容易に形成された平坦な材料内に規定される。製造は、簡易な折り畳み工程によって完了する。異なる幅、長さあるいは厚さのストリップを用いることによって、複合形状を有する充填剤本体を製作することができる。異なる大きさの充填剤本体を塔内に充填することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、複数のロッド状突出部を含むストリップの頂面図である。
【図２】図２は、図１のストリップから形成された折り畳まれた充填剤本体の斜視図である。
【図３】図３は、取り付けられた板を有する孔付きストリップの別の実施形態の頂面立面図である。
【図４】図４は、板に連結された図３の折り畳まれたストリップによる組立体の斜視図である。
【符号の説明】
２００：ストリップ
２０２：２０５：孔
２０４：バッフル要素
２０８：バンド
２１０、２１２：切り込み線
２１４：細長い孔
２１６、２２２：前方片
２１８：中間片
２２０、２２４：ライブヒンジ
２３０、２４０：後方片
２５０：充填剤本体
【図１】
0003550224.tif 000002
【図２】
0003550224.tif 000003
【図３】
0003550224.tif 000004
【図４】
0003550224.tif 000005