(57)【要約】  複数のシート状体２１…２１が積層されてブロック状とされた規則充填物２であり、前記複数のシート状体２１…２１には、空間Ｓを形成するための切欠２１１を上下方向における少なくとも一方の端部に有するシート状体２１が含まれており、前記規則充填物２における上下方向における少なくとも一方の端部に前記切欠２１１が現れたシート状体２１と、当該一方の端部に前記切欠２１１が現れていないシート状体２１とが積層方向で混在する規則充填物２である。
2019012621.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のシート状体が積層されてブロック状とされた規則充填物であり、
前記複数のシート状体には、空間を形成するための、少なくとも一つの切欠を、上下方向における少なくとも一方の端部に有するシート状体が含まれており、
前記規則充填物における上下方向における少なくとも一方の端部に前記切欠が現れたシート状体と、当該一方の端部に前記切欠が現れていないシート状体とが積層方向で混在する規則充填物。
【請求項２】
前記規則充填物の上下方向における少なくとも一方の端部において、前記複数のシート状体の各々での一定幅領域における端縁の合計長さが前記切欠の形成に応じて長いシート状体と、前記合計長さが短いシート状体とが積層方向で混在する、請求項１に記載の規則充填物。
【請求項３】
前記複数のシート状体の各々が前記切欠を有した同一形状であって、前記切欠を有する側の端部が積層方向で交互に上下逆方向となるように配置されている、請求項１または２に記載の規則充填物。
【請求項４】
前記複数のシート状体には、前記切欠を上下方向における少なくとも一方の端部に有しないシート状体が含まれており、
前記シート状体にて前記切欠の存在しない端部が、前記規則充填物における上下方向におけるいずれの端部にも位置する、請求項１〜３のいずれかに記載の規則充填物。
【請求項５】
前記複数のシート状体の各々に前記切欠が複数形成され、各切欠の形状が同一の幾何学形状である、請求項１〜４のいずれかに記載の規則充填物。
【請求項６】
前記各切欠の形状が多角形状である、請求項５に記載の規則充填物。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の規則充填物を構成する規則充填物用シート。
【請求項８】
積層後の方向基準で上下方向における少なくとも一方の端部に切欠を有する第１のシート状体と、当該一方の端部に切欠を有しない第２のシート状体とを各々複数用い、
積層後の方向基準で水平方向に一致する積層方向で前記一方の端部が重なるように、前記第１のシート状体と前記第２のシート状体とを混在するように積層してブロック状とする、規則充填物の製造方法。
【請求項９】
積層後の方向基準で上下方向における一方の端部には切欠を有し、他方の端部には切欠を有さないシート状体を複数用い、
積層後の方向基準で水平方向に一致する積層方向で前記一方の端部と前記他方の端部とが重なるように、複数のシート状体を積層してブロック状とする、規則充填物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数成分が混合した原液から各成分を分離するために用いる蒸留塔に内蔵される規則充填物、及び、当該規則充填物を構成するための規則充填物用シート、及び、当該規則充填物の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
蒸留塔には、気液接触を行うため、ブロック状とされた規則充填物が上下方向に（必要により水平方向にも）、複数組み合わされたものが内蔵されている。各規則充填物は、例えば特許文献１に記載されたように、孔の開いた金属薄板等のシート状体または金網等の網状体が波板状に加工された上で積層されて、ブロック状とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】日本国特開平５−１０３９７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このようにブロック状とされた規則充填物は複数用いられるが、規則充填物が上下方向に重ね合わされた境目部分では圧力損失が大きくなっていた。蒸留塔において運転負荷を上げていくと圧力損失が上昇し、「フラッディング」という現象（塔内での液体落下が妨げられる現象）が発生することで、正常な運転が継続できなくなってしまい問題であった。【０００５】
そこで本発明は前記問題に鑑み、複数の規則充填物が上下方向に重ね合わされた境目部分における圧力損失の上昇を抑えることで、蒸留塔の運転範囲（運転可能な負荷の範囲）を拡大できる規則充填物、規則充填物用シート、規則充填物の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、複数のシート状体が積層されてブロック状とされた規則充填物であり、前記複数のシート状体には、空間を形成するための、少なくとも一つの切欠を、上下方向における少なくとも一方の端部に有するシート状体が含まれており、前記規則充填物における上下方向における少なくとも一方の端部に前記切欠が現れたシート状体と、当該一方の端部に前記切欠が現れていないシート状体とが積層方向で混在する規則充填物である。【０００７】
また、前記規則充填物の上下方向における少なくとも一方の端部において、前記複数のシート状体の各々での一定幅領域における端縁の合計長さが前記切欠の形成に応じて長いシート状体と、前記合計長さが短いシート状体とが積層方向で混在する規則充填物である。【０００８】
また本発明は、前記規則充填物を構成する規則充填物用シートである。【０００９】
また本発明は、積層後の方向基準で上下方向における少なくとも一方の端部に切欠を有する第１のシート状体と、当該一方の端部に切欠を有しない第２のシート状体とを各々複数用い、
積層後の方向基準で水平方向に一致する積層方向で前記一方の端部が重なるように、前記第１のシート状体と前記第２のシート状体とを混在するように積層してブロック状とする、規則充填物の製造方法である。【００１０】
また、前記複数のシート状体の各々が前記切欠を有した同一形状であって、前記切欠を有する側の端部が積層方向で交互に上下逆方向となるように配置されることもできる。【００１１】
また、積層後の方向基準で上下方向における一方の端部には切欠を有し、他方の端部には切欠を有さないシート状体を複数用い、積層後の方向基準で水平方向に一致する積層方向で前記一方の端部と前記他方の端部とが重なるように、複数のシート状体を積層してブロック状とする、規則充填物の製造方法ともできる。【００１２】
また、前記複数のシート状体には、前記切欠を上下方向における少なくとも一方の端部に有しないシート状体が含まれており、前記シート状体にて前記切欠の存在しない端部が、前記規則充填物における上下方向におけるいずれの端部にも位置することもできる。【００１３】
また、前記複数のシート状体の各々に前記切欠が複数形成され、各切欠の形状が同一の幾何学形状であることもできる。また、前記凹部が多角形状の切欠であることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る規則充填物の一例を示す概略的な斜視図である。
【図２】図２は、蒸留塔に規則充填物が内蔵された状態の一例を示す透視斜視図である。
【図３】図３は、規則充填物を上下方向に積層した状態の一例を示す概略的な斜視図である。
【図４】図４は、前記蒸留塔内に内蔵された前記規則充填物における液体と気体の流れを示す概略図である。
【図５Ａ】図５Ａは、前記規則充填物を構成する複数のシート状体（規則充填物用シート）の組み合わせの一例を示す、斜視の概略図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、前記規則充填物を構成する複数のシート状体（規則充填物用シート）の組み合わせの一例を示す、斜視の概略図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、前記規則充填物を構成する複数のシート状体（規則充填物用シート）の組み合わせの一例を示す、斜視の概略図である。
【図５Ｄ】図５Ｄは、前記規則充填物を構成する複数のシート状体（規則充填物用シート）の組み合わせの一例を示す、斜視の概略図である。
【図６Ａ】図６Ａは、前記規則充填物を構成する複数のシート状体（規則充填物用シート）の組み合わせの一例を示す、斜視の概略図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、前記規則充填物を構成する複数のシート状体（規則充填物用シート）の組み合わせの一例を示す、斜視の概略図である。
【図７】図７は、本実施形態の規則充填物の一種と従来の規則充填物とについての圧力損失の測定結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態に係る規則充填物２について説明する。なお、以下における上下方向及び水平方向の表現は、蒸留塔１に内蔵された状態（図２参照）における方向に対応している（シート状体２１の単体に関する方向表現も同じである）。また、各シート状体２１における以下の「端部」「上端部」「下端部」との表現は、最も端の部分（際の部分）を含んだ近傍部分を指す。
【００１６】
本実施形態の規則充填物２は、例えば図１に示すように、山・谷交互に波状に折り曲げられた状態のシート状体（規則充填物用シート）２１が複数積層され、相互に接合されてブロック状とされている。前記「ブロック状」とは、複数の規則充填物２を上下方向に積み重ね可能な立体形状のことを指し、例えば直方体状、立方体状、円柱状、また、円柱が軸方向に平行な平面で複数に切断された場合の個々の切断後形状が挙げられる。図１に示された形状は円柱状である。図示のように規則充填物２の外周部にバンド２２を配置して、複数のシート状体２１…２１を結束することもできる。ただし、規則充填物２の立体形状は前記列挙したものに限定されず、種々の立体形状とできる。規則充填物２を形成するための複数のシート状体２１…２１の積層は、折り曲げられた状態のシート状体２１における、折り曲げの山・谷の延びる方向が１枚ごとに交差する（例えば一枚が右斜め上方向に延びる場合、積層方向（重なり合う方向）に隣接する一枚は左斜め上方向に延びる）ようになされる。複数のシート状体２１…２１の各々（以下「各シート状体」）としては、例えば金属製や樹脂製のシートや網状体が用いられる。複数のシート状体２１…２１の積層方向は水平方向とされ、各シート状体２１の、正面視及び背面視において水平方向に延びる辺が規則充填物２の上面及び下面に位置する。複数のシート状体２１…２１の積層方向は上下方向に直交する方向である。つまり、各シート状体２１の前記水平方向に延びる辺は、複数の規則充填物２…２を上下方向に積層した際に当接する関係にある他の規則充填物２に対して実際に当接をなす部分である。ただし、図５Ａまたは図５Ｂに示すように、三角形の切欠２１１が連続して形成されたシート状体２１においては前記水平方向に延びる辺が現れず、隣り合う切欠２１１，２１１の間にほぼ点状の部分が現れることになるが、この点状の部分でも他の規則充填物２に対して当接をなすことは可能である。なお、各シート状体２１に、厚み方向に貫通する貫通孔や厚み方向での凹凸を形成することもできる。このように、ブロック状体とされた規則充填物２の具体的な形状は種々に変更することができる。
【００１７】
例えば図２に示すように、複数の規則充填物２は水平及び上下方向に並ぶように蒸留塔１に内蔵される。図３に示す（各シート状体２１を平面状と略示する）ように、積層状態で上方に位置する規則充填物２と下方に位置する規則充填物２とのシート状体２１の延びる方向（巨視的な方向）は同一方向とはならずに交わるようにされている。図３に示した状態は直交した状態である。これにより、上方に位置する規則充填物２の下部が下方に位置する規則充填物２の上部に入り込んでしまうことが起こりにくく、蒸留塔１内に安定して規則充填物２を配置できる。
【００１８】
図４に、蒸留塔１内に内蔵された前記規則充填物２における液体と気体の流れを略示する。規則充填物２にて気液接触を行わせるため、液体は複数の規則充填物２…２の集合体の上方から分散して下方へと供給され（図示「Ｌ」）、気体（具体的には蒸気）は前記集合体の下方から上昇してくる（図示「Ｇ」）。各規則充填物２において、液体は波状に成形されているシート状体２１の表面に沿って落下していく。そして、規則充填物２の内部（具体的には、隣り合うシート状体２１，２１間の空間）を上昇していく気体と触れることになる。この気液接触により、沸点の異なる複数成分が含まれた液体及び気体（蒸気）を、所定成分が所望の濃度となるように物質移動を行うことができる。
【００１９】
ここで従来、ブロック状とされた規則充填物が上下方向に重ね合わされた境目部分、つまり、規則充填物の上下方向における当接面を含む部分では圧力損失が大きくなっていた。その原因として次のことが推察される。積層状態で上方に位置する規則充填物（以下「上充填物」）と、下方に位置する規則充填物（以下「下充填物」）との関係に着目してみる。上充填物における各シート状体の表面から下充填物における各シート状体の表面へ液体が乗り移る際に、上方充填物の下端部に、落下してくる液体が滞留して「液溜まり」が発生する。この「液溜まり」により上昇する気体（蒸気）の通過可能な空間が狭まってしまう。その結果、規則充填物における気体の通過が妨げられるため、前記境目部分で圧力損失が大きくなる。
【００２０】
前述のように、上充填物と下充填物とのシート状体の延びる方向は同一方向とはならずに交わる（例えば図３に示すように直交する）ようにされている。このため、上充填物と下充填物とではシート状体の表面が一つの面として連続するようにできない。よって、シート状体の表面が不連続となる部分である、規則充填物が上下方向に重ね合わされた境目部分で前記「液溜まり」が発生してしまうのである。
【００２１】
このような「液溜まり」の発生の抑制に着目し、本実施形態の規則充填物２においては、各シート状体２１として、上端部または下端部に、空間Ｓを形成するための切欠２１１を有するシート状体２１が用いられている。なお、本実施形態では説明の都合上「切欠」との用語を用いているが、切欠２１１を形成するための方法がシート状体２１を刃物等で切り欠く方法に限定されるものではなく、種々の方法で切欠２１１を形成してよい。この切欠２１１は、各シート状体２１において、図５Ａまたは図５Ｃに二点鎖線で示す、各シート状体２１の最上端または最下端の各々を結ぶ延長線２１Ｌから各シート状体２１の広がり方向に沿って入り込んだ部分である。この切欠２１１は、規則充填物２の上部または下部において空間Ｓ（図３参照）を確保することに貢献する部分である。なお、前記「広がり方向」とは、山・谷の折り曲げ等による微視的な形状を考慮しない、各シート状体２１全体の巨視的な広がりの方向のことである。つまり、前記微視的な形状を無視して前記シート状体２１を平面的なシートとみなした場合における平面に沿う方向である。また、複数のシート状体２１…２１の積層方向は、各シート状体２１の広がり方向に直交する方向である。具体的には水平方向である。
【００２２】
シート状体２１の切欠２１１により、切欠２１１を有するシート状体２１とその表側及び裏側に位置する別のシート状体２１との間では、上下方向に重ね合わされた規則充填物２の境目部分にて空間Ｓが確保される。この空間Ｓに速やかに、上充填物２から落下する液体を導くことができるため、シート状体２１に沿って落下する液体が滞留して、前記境目部分で気体の上昇を阻害することを抑制できる。このため、蒸留塔１内部での圧力損失の上昇を抑制できる。
【００２３】
ただし、各シート状体２１の上部、下部の両方に切欠２１１を形成すると、規則充填物２の上下面に露出する各シート状体２１の辺長が短くなってしまう。このため、他の規則充填物２との接触長さが小さくなることにより、積層状態とされた規則充填物２の上下方向における耐荷重性が低下してしまう。ここで、各シート状体２１において耐荷重性に寄与する部分は、規則充填物２の上面または下面に露出する、各シート状体２１の最上端または最下端の各々を結ぶ延長線２１Ｌに一致する辺である。このため、前記辺の辺長が一定幅領域において長いシート状体２１と短いシート状体２１とが、ブロック状とされた規則充填物２の上下各部において積層方向で混在するように、複数のシート状体２１…２１が積層されている。なお、辺長さの評価に当たり、本実施形態では、図５Ａ及び図５Ｂに示す、隣り合う三角形状の切欠２１１，２１１の間における角の頂点部分については、辺が存在しない（辺長が０）とは評価せず、極めて短い長さの辺（辺長が０を超える）とみなして評価するものとする。本実施形態の構成により、切欠２１１によって蒸留塔１内部での圧力損失の上昇を抑制できる。更に、前記延長線２１Ｌに一致する部分の辺長が長いシート状体２１によって、他の規則充填物２に対して確実に当接をなすことができる。このため、規則充填物２の上下方向における耐荷重性の低下を抑制できる。
【００２４】
つまり、複数のシート状体２１…２１には、切欠２１１を上下方向における少なくとも一方の端部に有するシート状体２１が含まれている。そして、規則充填物２における上下方向における少なくとも一方の端部に切欠２１１が現れたシート状体２１と、当該一方の端部に前記切欠２１が現れていないシート状体とが積層方向で混在している。
【００２５】
また、規則充填物２の上下方向における少なくとも一方の端部において、複数のシート状体２１の各々での一定幅領域における端縁の合計長さが切欠２１１の形成に応じて長いシート状体２１と、前記合計長さが短いシート状体とが積層方向で混在している。ここで言う「端縁」は、各シート状体２１における幅方向両端の縦方向の辺は含まず、延長線２１Ｌに一致する辺と各切欠２１１を規定する、各シート状体２１の広がり方向に沿って入り込んだ辺とを合わせた概念である。
【００２６】
前述した構成により、圧力損失の上昇の抑制と、耐荷重性の低下の抑制が両立できた、優秀な規則充填物２を提供できる。なお、前記「積層方向で混在する」態様の具体例に関しては後述する。
【００２７】
図５Ａ〜図５Ｄは、複数のシート状体２１…２１の組み合わせの一例を示す概略図である。なお簡略化のため、図示状態は、各シート状体２１が波状に折り曲げられた状態とはせずに平板状としている。
【００２８】
切欠２１１は、各シート状体２１の上端縁または下端縁の延長線２１Ｌ（図５Ａまたは図５Ｃに二点鎖線で示す）から内部（シート状体２１の中央部）に凹む幾何学形状の切欠である。より詳しくは多角形状の切欠である。切欠２１１をこのような形状とすることで、法則性のない不規則な形状と比べて切欠２１１の形成が容易である。この切欠２１１は、シート状体２１の上端部及び下端部の両方に設けることもできるが、その場合、前述のように規則充填物２の上下方向における耐荷重性が低下してしまうことを抑制するため、積層の仕方を工夫する必要がある。
【００２９】
図５Ａ、図５Ｂに、切欠２１１の形状を三角形（二等辺三角形）としたものを示す。図５Ｃ、図５Ｄに、切欠２１１の形状を長方形としたものを示す。なお、切欠２１１の形状は図５Ａ〜図５Ｄに例示したものに限定されず、例えば半円形、台形等、種々の多角形状とすることができる。
【００３０】
なお切欠２１１の形状を多角形（角部にアールが設けられない形状）とした場合、シート状体２１にかかる応力の状況によっては、角部から亀裂が生じる可能性がある。この可能性を排除するため、切欠２１１の形状を半円形等の角部の無い形状としたり、角部にアールを設けたりすることができる。
【００３１】
図５Ａまたは図５Ｂに示す形態では、三角形の切欠２１１が複数、間隔を置かずに並んでおり（密接しており）、各シート状体２１において切欠２１１の形成された側の端部に、規則充填物２の正面視及び背面視において直線状に現れる部分（実際の規則充填物２では、平面視及び底面視において波打った端部形状として現れる部分）が存在しない、または僅かにしか存在しない形態である。この形態の切欠２１１は、各シート状体２１の最上端または最下端の各々を結ぶ延長線２１Ｌから各シート状体２１の広がり方向に沿って入り込む斜め方向に延びる２本の線分と当該延長線２１Ｌとにより規定される領域である。当該領域の内部は各シート状体２１の構成材料が存在しない。このため、当該領域の内部において気体及び液体の通過が可能である。この形態にて、各シート状体２１において切欠２１１の形成された側の端部では、各シート状体２１が複数の切欠２１１…２１１を備えることにより、各シート状体２１の最上端または最下端の各々を結ぶ延長線２１Ｌに一致する辺が分断されることで、隣り合う切欠２１１，２１１の間に辺２１３（当該辺が点状である場合も含む）が断続的に現れる形態となる。一方、各シート状体２１において切欠２１１の形成されていない側の端部では、連続的な辺２１２が現れる形態となる。
【００３２】
一方、図５Ｃまたは図５Ｄに示す形態では、長方形の切欠２１１が複数、間隔を置いて並んでおり（分散しており）、各シート状体２１において切欠２１１の形成された側の端部に、規則充填物２の正面視において直線状に現れる部分が断続的に表れる形態である。この形態の切欠２１１は、各シート状体２１の最上端または最下端の各々を結ぶ延長線２１Ｌから各シート状体２１の広がり方向に沿って入り込む、上下方向に延びる２本の線分と当該２本の線分の端部から水平方向に延びる１本の線分とからなる３本の線分と当該延長線２１Ｌとにより規定される領域である。当該領域の内部は気体及び液体の通過が可能である。当該領域の内部は各シート状体２１の構成材料が存在しない。このため、当該領域の内部において気体及び液体の通過が可能である。この形態でも、各シート状体２１において切欠２１１の形成された側の端部では、各シート状体２１が複数の切欠２１１…２１１を備えることにより、各シート状体２１の最上端または最下端の各々を結ぶ延長線２１Ｌに一致する辺が分断されることで、隣り合う切欠２１１，２１１の間に辺２１３が断続的に現れる形態となる。一方、各シート状体２１において切欠２１１の形成されていない側の端部では、連続的な辺２１２が現れる形態となる。
【００３３】
このように、複数の切欠２１１は密接して形成してもよいし、分散して形成してもよい。また、各シート状体２１に占める切欠２１１の大きさは種々に設定できる。ただし、切欠２１１の大きさや配置は、圧力損失の上昇を抑制するのに十分な大きさや配置を超えてしまうと、規則充填物２における物質移動の効率低下を招くため、総合的観点で適切に設計されることが望ましい。
【００３４】
また、異形の切欠２１１を一枚のシート状体２１に一緒に形成したり、積層方向に隣り合う一方のシート状体２１の切欠２１１と他方のシート状体２１の切欠２１１とを異なる形状にしたりすることもできる。
【００３５】
本実施形態の規則充填物２は、図５Ａ及び図５Ｃに示すように、複数のシート状体２１…２１が上下方向におけるいずれかの端部にのみ複数の切欠２１１…２１１を有した同一形状のシート状体２１から構成され、各シート状体２１が上下逆方向に積層されることができる。具体的に、ブロック状とされた規則充填物２の上下方向における各部において、切欠２１１を有するシート状体２１（２１ａ）の次には、上下方向の対応部分において切欠２１１の無いシート状体２１（２１ｂ）が積層されている。このような構成によると、シート状体２１を共通化できることから、シート状体２１の製造コストを低減できるメリットがある。
【００３６】
一方、図５Ｂ及び図５Ｄに示すように、切欠２１１の形成されたシート状体（第１のシート状体）２１（２１ａ）と、上下方向における両端部共に切欠２１１の形成されていないシート状体（第２のシート状体）２１（２１ｃ）とを交互に積層することもできる。図５Ｂ及び図５Ｄに示す実施形態では、切欠２１１はシート状体２１（２１ａ）の下端部にのみ形成されている。規則充填物２が上下方向に重ね合わされた境目部分に発生する「液溜まり」は、主に各規則充填物２の下部において発生するから、切欠２１１がシート状体２１（２１ａ）の下端に形成されていれば、前記「液溜まり」の大部分を解消することができる。
【００３７】
なお、図示はしていないが、図５Ｂ及び図５Ｄに示すものとは逆に、切欠２１１がシート状体２１の上端部にのみ形成されたシート状体２１（２１ｂ）と、上下方向における両端部共に切欠２１１の形成されていないシート状体２１（２１ｃ）とを交互に積層することもできる。
【００３８】
更に、図６Ａ及び図６Ｂに示すように、上下方向における両端部に切欠２１１の形成されたシート状体２１と、上下方向におけるいずれかの端部に切欠２１１が形成されたシート状体２１とを交互に積層することもできる。具体的に、図６Ａに示すものでは、ブロック状とされた規則充填物２の下部において、切欠２１１を上下に有するシート状体２１（２１ｄ）の次には、下方向の対応部分において切欠２１１の無いシート状体２１（２１ｂ）が積層されている。一方、図６Ｂに示すものでは、ブロック状とされた規則充填物２の上部において、切欠２１１を上下に有するシート状体２１（２１ｄ）の次には、上方向の対応部分において切欠２１１の無いシート状体２１（２１ａ）が積層されている。規則充填物２をこのように構成することも可能である。
【００３９】
また本実施形態の規則充填物２は、図５Ａ〜図５Ｄに示すように、各シート状体２１にて、切欠２１１の存在しない連続的な辺２１２として、正面視において直線状に現れる辺（実際のシート状体２１では、平面視及び底面視において波打った端部形状として現れる辺）が、ブロック状とされた規則充填物２の上面及び下面に対応して位置する。このような構成によると、連続的な辺２１２が、上下方向に隣接する他の規則充填物２と当接する。このため、連続的な辺２１２において確実に荷重を負担できる。このため、下充填物２に上充填物２の一部が入り込むようというように、規則充填物２に座屈が生じにくく、蒸留塔１内で安定的に規則充填物２を配置できる。
【００４０】
本実施形態では、積層された２枚のシート状体２１，２１が１組とされて、複数組によって規則充填物２が構成されている。しかしこれに限定されず、例えば３枚のシート状体２１…２１のうち中間の一枚にのみ切欠２１１を形成する等して、３枚で１組とされることも可能であり、シート状体２１の積層パターンは種々とできる。
【００４１】
次に、本実施形態の規則充填物２は、上下方向における一方の端部に連続的な辺２１２が現れ、他方の端部に切欠２１１により断続的な辺２１３が現れたシート状体２１を複数用い、前記一方の端部と他方の端部とが積層方向で重なるように複数のシート状体２１…２１を積層してブロック状とすることで製造される。切欠２１１は、金型を用いた打ち抜きや切断刃物を用いた切り取りにより形成される。前述のように、切欠２１１を形成するための方法は「切り欠き」だけに限定されるものではなく、種々の方法で切欠２１１を形成できる。シート状体２１の大きさ（正面視における面積）は、完成した規則充填物２のブロック状に対応した大きさとされる。
【００４２】
切欠２１１を有するシート状体２１の製造に当たり、波状の加工と切欠２１１の形成加工の順番は問わない。つまり、平坦なシート状体２１に切欠２１１を形成し、その後にシート状体２１を波状に折り曲げることもできる。その逆に、平坦なシート状体２１をまず波状に折り曲げ、その後、曲げられたシート状体２１に切欠２１１を形成することもできる。
【００４３】
次に、本実施形態の規則充填物２として、図５Ａに示す形状のシート状体２１が積層された規則充填物２と従来の規則充填物（全てに切欠２１１なし）とについての圧力損失の、発明者による測定結果を図７のグラフに示す。実験は実験用の模擬塔として用意した円筒状体の内部に実験対象の規則充填物を配置して行った。また、実験に用いた流体は空気と水であって、液ガス比（単位断面積当たりの空気流量に対する水流量の比）は０．８で、大気圧下で実験を行った。
【００４４】
図７における横軸の「F-Factor」とは、実験用の模擬塔内の気体の速度（m/s）に気体密度（単位：kg/m3）の平方根を乗じたものである。
【００４５】
図７中、本実施形態において図５Ａに示すように切欠２１１を形成した規則充填物２の測定結果を丸印でプロットし、従来の形状である規則充填物の測定結果を正方形印でプロットしている。この実験により、「F-Factor」が２．７未満の範囲では圧力損失はほぼ同じであるが、２．７以上の範囲では、既に述べたように、本実施形態の規則充填物２で圧力損失が顕著に低下していることが実際に確認できた。したがって、本実施形態の優位性は、架空の理論にとどまらず実際に発揮されることが裏付けられたのである。
【００４６】
以上、本実施形態によると、シート状体２１の各々に切欠２１１が形成された規則充填物２を用いることにより、蒸留塔１の内部における圧力損失の上昇を抑制できる。このため、本実施形態の規則充填物２では、上下方向に重ね合わされた境目部分における圧力損失の上昇が抑えられることから、蒸留塔１の運転範囲を拡大できることが期待される。
【００４７】
最後に、前記実施形態に関する構成と作用につき、以下にまとめて記載する。前記実施形態は、複数のシート状体２１…２１が積層されてブロック状とされた規則充填物２であり、前記複数のシート状体２１…２１には、空間Ｓを形成するための、少なくとも一つの切欠２１１を、上下方向における少なくとも一方の端部に有するシート状体２１が含まれており、前記規則充填物２における上下方向における少なくとも一方の端部に前記切欠２１１が現れたシート状体２１と、当該一方の端部に前記切欠２１１が現れていないシート状体２１とが積層方向で混在する規則充填物２である。
【００４８】
また、前記規則充填物２の上下方向における少なくとも一方の端部において、前記複数のシート状体２１…２１の各々での一定幅領域における端縁の合計長さが前記切欠２１１の形成に応じて長いシート状体２１と、前記合計長さが短いシート状体２１とが積層方向で混在する規則充填物２である。
【００４９】
また前記実施形態は、前記規則充填物２を構成する規則充填物用シート２１である。
【００５０】
また前記実施形態は、積層後の方向基準で上下方向における少なくとも一方の端部に切欠２１１を有する第１のシート状体２１と、当該一方の端部に切欠２１１を有しない第２のシート状体２１とを各々複数用い、積層後の方向基準で水平方向に一致する積層方向で前記一方の端部が重なるように、前記第１のシート状体２１と前記第２のシート状体２１とを混在するように積層してブロック状とする、規則充填物２の製造方法である。
【００５１】
前記各構成によると、シート状体２１の各々に形成された切欠２１１により、上下方向に重ね合わされた複数の規則充填物２…２の境目部分に空間Ｓが確保される。この空間Ｓにより、シート状体２１に沿って落下する液体が滞留して気体の上昇を阻害することを抑制できる。このため、蒸留塔１の内部における圧力損失の上昇を抑制できる。
【００５２】
また、前記複数のシート状体２１…２１の各々が前記切欠２１１を有した同一形状であって、前記切欠２１１を有する側の端部が積層方向で交互に上下逆方向となるように配置されることもできる。
【００５３】
また、積層後の方向基準で上下方向における一方の端部には切欠２１１を有し、他方の端部には切欠２１１を有さないシート状体２１を複数用い、積層後の方向基準で水平方向に一致する積層方向で前記一方の端部と前記他方の端部とが重なるように、複数のシート状体２１…２１を積層してブロック状とする、規則充填物２の製造方法ともできる。
【００５４】
前記各構成によると、複数のシート状体２１の各々の形状を共通化できる。このため、シート状体２１の製造コストを低減できる。
【００５５】
また、前記複数のシート状体２１…２１には、前記切欠２１１を上下方向における少なくとも一方の端部に有しないシート状体２１が含まれており、前記シート状体２１にて前記切欠２１１の存在しない端部が、前記規則充填物２における上下方向におけるいずれの端部にも位置することもできる。
【００５６】
この構成によると、切欠２１１の存在しない端部を、上下方向に隣接する他の規則充填物２と当接させられる。このため、規則充填物２に座屈が生じにくく、蒸留塔１の内部において安定的に複数の規則充填物２…２を配置できる。
【００５７】
また、前記複数のシート状体２１…２１の各々に前記切欠２１１が複数形成され、各切欠２１１の形状が同一の幾何学形状であることもできる。また、前記切欠２１１が多角形状の切欠であることもできる。
【００５８】
この構成によると、切欠２１１が幾何学形状または多角形状の切欠のため、不規則な形状と比べて切欠２１１の形成が容易である。
【符号の説明】
【００５９】
１        蒸留塔
２        規則充填物
２１      シート状体（規則充填物用シート）
２１ａ    下端に切欠のあるシート状体、第１のシート状体
２１ｂ    上端に切欠のあるシート状体
２１ｃ    上下端に切欠の無いシート状体、第２のシート状体
２１Ｌ    各シート状体の最上端または最下端の各々を結ぶ延長線
２１１    切欠
２１２    連続的な辺
２１３    断続的な辺
Ｓ        空間
【図１】
2019012621.tif 000003
【図２】
2019012621.tif 000004
【図３】
2019012621.tif 000005
【図４】
2019012621.tif 000006
【図５Ａ】
2019012621.tif 000007
【図５Ｂ】
2019012621.tif 000008
【図５Ｃ】
2019012621.tif 000009
【図５Ｄ】
2019012621.tif 000010
【図６Ａ】
2019012621.tif 000011
【図６Ｂ】
2019012621.tif 000012
【図７】
2019012621.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】令和1年12月17日(2019.12.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のシート状体が積層されてブロック状とされた規則充填物であり、
前記複数のシート状体には、空間を形成するための、少なくとも一つの切欠を、上下方向における少なくとも一方の端部に有するシート状体が含まれており、
前記切欠は、角部にアールを設けた多角形状であり、
前記規則充填物における上下方向における少なくとも一方の端部に前記切欠が現れたシート状体と、当該一方の端部に前記切欠が現れていないシート状体とが積層方向で混在する規則充填物。
【請求項２】
前記規則充填物の上下方向における少なくとも一方の端部において、前記複数のシート状体の各々での一定幅領域における端縁の合計長さが前記切欠の形成に応じて長いシート状体と、前記合計長さが短いシート状体とが積層方向で混在する、請求項１に記載の規則充填物。
【請求項３】
前記複数のシート状体の各々が前記切欠を有した同一形状であって、前記切欠を有する側の端部が積層方向で交互に上下逆方向となるように配置されている、請求項１または２に記載の規則充填物。
【請求項４】
前記複数のシート状体には、前記切欠を上下方向における少なくとも一方の端部に有しないシート状体が含まれており、
前記シート状体にて前記切欠の存在しない端部が、前記規則充填物における上下方向におけるいずれの端部にも位置する、請求項１〜３のいずれかに記載の規則充填物。
【請求項５】
前記複数のシート状体の各々に前記切欠が複数形成され、各切欠の形状が同一の幾何学形状である、請求項１〜４のいずれかに記載の規則充填物。
【請求項６】
前記切欠は、金型を用いた打ち抜きより形成される、請求項１〜５のいずれかに記載の規則充填物。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の規則充填物を構成する規則充填物用シート。
【請求項８】
積層後の方向基準で上下方向における少なくとも一方の端部に切欠を有する第１のシート状体と、当該一方の端部に切欠を有しない第２のシート状体とを各々複数用い、
前記切欠は、角部にアールを設けた多角形状であり、
積層後の方向基準で水平方向に一致する積層方向で前記一方の端部が重なるように、前記第１のシート状体と前記第２のシート状体とを混在するように積層してブロック状とする、規則充填物の製造方法。
【請求項９】
積層後の方向基準で上下方向における一方の端部には切欠を有し、他方の端部には切欠を有さないシート状体を複数用い、
前記切欠は、角部にアールを設けた多角形状であり、
積層後の方向基準で水平方向に一致する積層方向で前記一方の端部と前記他方の端部とが重なるように、複数のシート状体を積層してブロック状とする、規則充填物の製造方法。
【国際調査報告】
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