(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体（５）を噴流（５０）として流出させるための流出口（１２）を有する少なくとも１つの管状又は樋状の分配部材（１１）を備え、かつ前記流出口（１２）の先方に配置された遮壁（６）を備え、前記遮壁（６）の上で、入射した液体の噴流（５０）が液体のフィルム状の薄流（５１）に変形されて流れ去り、前記遮壁（６）は上方へ流れる気流（４）が流出口（１２）を通過するのを遮蔽する、充填カラム（２）用の液体分配器（１）において、液体が最大に流出した場合に、液体の噴流（５０）が、６０度よりも小さい角度（α）で遮壁（６）上に入射することを特徴とする液体分配器。
【請求項２】
液体の噴流（５０）が１０度よりも小さい角度（α）で遮壁（６）上に入射することを特徴とする請求項１に記載の液体分配器。
【請求項３】
各遮壁（６）が垂直方向の断面においてＳ字状曲線の形状を有し、前記曲線の全体又は一部が追跡線により与えられ、前記Ｓ字状曲線は下方へ向かって湾曲することを特徴とする請求項１に記載の液体分配器。
【請求項４】
前記Ｓ字状曲線は、液体の噴流（５０）が遮壁（６）に入射する部分（６０）においてほぼ一定の曲率を有する請求項３に記載の液体分配器。
【請求項５】
入射する部分（６０）が、噴流（５０）がほぼ接線に沿って遮壁（６）上に入射するような形状を成すことを特徴とする請求項４に記載の液体分配器。
【請求項６】
遮壁（６）が下端（６２）を有し、前記下端（６２）が遮壁（６）の長手方向に対して水平方向を向き、直線状又はジグザグ状に形成されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の液体分配器。
【請求項７】
ほぼ垂直面に存在する平板状の部分（６３）が、下端（６２）の上に直接設けられることを特徴とする請求項６に記載の液体分配器。
【請求項８】
遮壁（６）が、液体のフィルム状の薄流（５１）に影響を与える溝（６４０）を有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の液体分配器。
【請求項９】
遮壁（６）が、液体のフィルム状の薄流（５１）に影響を与えるせん孔（６３０）を有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の液体分配器。
【請求項１０】
前記分配部材（１１）は、カラム（１）内に収容された充填材（３）の上方にカラム（１）の長手方向に平行に互いに離間して整列された複数の平行な分配部材（１１）であり、カラム内を充填材（３）を通ってカラム（１）の上方へ流れる気流
（４）を該分配部材（１１）が複数の分流（４０’，４０”，４０）へと細別することにより分配部材（１１）の下方に気流（４）が停滞して前記薄流（５１）の滴が自由落下する停滞領域（４２）が生じ、遮壁（６）の下端（６２）が停滞領域（４２）の中に配置されることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の液体分配器を備えたカラム。
【請求項１１】
停滞領域（４２）の付近で分流（４０’，４０”）の各々が互いに対してかつ下端（６２）を通る垂直面に対してほぼ鏡面対称となるように、分配部材（１１）及び遮壁（６）が形成されることを特徴とする請求項１０に記載のカラム。
【請求項１２】
追加的なエプロン（７１’，７６’）が、流れ（４）に影響を及ぼすよう、遮壁（６）の側面に存在する停滞領域（４２）の範囲内に設けられることを特徴とする請求項１０又は１１に記載のカラム。
【請求項１３】
分配器（１）が、規則正しい構造を有する充填材（３）の上に配置される請求項１０乃至１２のいずれか一項に記載のカラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液体分配器に関し、特に、液体を噴流として流出させるための流出口を有する少なくとも１つの管状又は樋状の分配部材を備え、かつ前記流出口の先方に配置された遮壁を備え、前記遮壁の上で、入射した液体の噴流が液体のフィルム状の薄流に変形されて流れ去り、上方へ流れる気流に対して流出口が遮蔽される、特に充填カラムに使用される液体分配器と、このような液体分配器を備えたカラムとに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の液体分配器は、欧州特許出願公開明細書第０，２８２，７５３号により公知であり、同明細書において、液体は管状又は桶状の分配部材の排出口から排出され、バッフルプレート（じゃま板。本明細書中では伝導壁と言う）として形成された遮壁上に、噴流として入射する。液体は比較的速い速度で遮壁に衝突し、それ自体、放物線の形をしたフィルム状の薄流として遮壁上に分配される。この液体分配器は、気体が液体と逆流して伝導される充填カラム用に提供される。複数の平行な分配部材は、上方へ向かって流れる気体を複数の分流に細分する。遮壁の下端は、気流の停滞領域の内側で、分配部材の下に配置される。
【０００３】
処理される気体及び液体に対して非常に大量の流れを生じさせることが可能な物質交換プロセスは、「乱流充填材」（欧州特許出願公開明細書第０，４１８，３３８号を参照されたい）を収容する分離カラムを用いて実施可能である。
【０００４】
また、「乱流充填材」以外の、例えば「交差通路構造」を備えた充填材（欧州特許出願公開明細書第０，０７０，９１７号を参照されたい、開放的に交差する通路を形成する、波形の付いたフィルムから成る垂直方向の薄層を備えている）のような、規則正しい充填材についても開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述のような気体及び液体の大量の流れには問題が生じる。つまり、遮壁上に入射した液体の噴流によりはねかけが生じ、結果的に細かい滴が遊離する。この滴は、気体の空間の中を幾分ゆっくりと落下し、下端の部分で、上方へ向かって流れる気体によって運搬される。このため物質交換によって達成されるべき分離効果が損なわれる。
【０００６】
また、前述の明細書第０，０７０，９１７号により知られている分配器に関しても、更なる問題が生じる。すなわち、バッフル壁が非対称に配置されているため、気流における流れの関係が、下端において不都合なものとなる。すなわち、横方向に流れが生じる結果、液体の安定なフィルム状の薄流を下端の周囲に形成することができない。気体の充填に従って、滴が多かれ少なかれ、上方へ運ばれる。
【０００７】
本発明の目的は、はねの生成や気流について言及された問題をなくすか又は少なくとも軽減する、充填カラム用の液体分配器を形成することにある。本発明の液体分配器は、「乱流充填材」や「交差通路構造」を備えた充填材等の充填材を有するカラムに有効に使用することができる。充填体の注入物も、充填材として考慮される。本発明の分配器及び同分配器を備えた充填カラムによれば、物質交換に加えて、気流及び液流の間の熱交換も遂行され得る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、液体を噴流として流出させるための流出口を有する少なくとも１つの管状又は樋状の分配部材を備え、かつ前記流出口の先方に配置された遮壁を備え、遮壁の上で、入射した液体の噴流が液体のフィルム状の薄流に変形されて流れ去り、前記遮壁（６）は上方へ流れる気流（４）が流出口（１２）を通過するのを遮蔽する上方へ流れる気流の通過が流出口で遮蔽される、充填カラム用の液体分配器を提供する。その液体分配器は、液体が最大に流出した場合に、液体の噴流が、６０度よりも小さい角度（α）で遮壁上に入射する。
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の液体分配器において、液体の噴流が１０度よりも小さい角度（α）で遮壁上に入射することを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の発明では、請求項１に記載の液体分配器において、各遮壁が垂直方向の断面においてＳ字状曲線の形状を有し、前記曲線の全体又は一部が追跡線によりに与えられ、前記Ｓ字状曲線は下方へ向かって湾曲する。
請求項４に記載の発明では、請求項３に記載の液体分配器において、前記Ｓ字状曲線は、液体の噴流が遮壁に入射する部分においてほぼ一定の曲率を有する。
【００１０】
請求項５に記載の発明では、請求項４に記載の液体分配器において、入射する部分が、噴流がほぼ接線に沿って遮壁上に入射するような形状を成す。
請求項６に記載の発明では、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の液体分配器において、遮壁が下端を有し、前記遮壁の下端が遮壁の長手方向に対して水平方向を向き、直線状又はジグザグ状に形成される。
【００１１】
請求項７に記載の発明では、請求項６に記載の液体分配器において、ほぼ垂直面に存在する平板状の部分が、遮壁の下端の上に直接設けられる。
請求項８に記載の発明では、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の液体分配器において、遮壁が、液体のフィルム状の薄流の影響を与える溝を有する。
請求項９に記載の発明では、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の液体分配器において、遮壁が液体のフィルム状の薄流に影響を与えるせん孔を有することを特徴とする。
【００１２】
請求項１０に記載の発明では、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の液体分配器を備えたカラムにおいて、前記分配部材は、カラム内に収容された充填材の上方にカラムの長手方向に平行に互いに離間して整列された複数の平行な分配部材であり、カラム内を充填材を通ってカラムの上方へ流れる気流（４）を該分配部材が複数の分流へと細別することにより分配部材の下方に気流（４）が停滞して前記薄流（５１）の滴が自由落下する停滞領域が生じ、遮壁の下端が停滞領域の中に配置される。
【００１３】
請求項１１に記載の発明では、請求項１０に記載のカラムにおいて、停滞領域の付近で分流の各々が互いに対して及び遮壁の下端を通る垂直面に対してほぼ鏡面対称となるように、分配部材及び遮壁が形成される。
【００１４】
請求項１２に記載の発明では、請求項１０又は１１に記載のカラムにおいて、追加的なエプロンが、流れに影響を及ぼすよう、遮壁の側面に存在する停滞領域の範囲内に設けられる。
【００１５】
請求項１３に記載の発明では、請求項１０乃至１２のいずれか一項に記載のカラムにおいて、分配器が、規則正しい構造を有する充填材の上に配置される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１に示したカラム２は液体分配器１及び充填材３を収容する。気体４はカラム２の中を上方へ流れ、充填材３の上で液体分配器１の分配部材１１の周囲を流れ、それによって複数の分流４０’，４０”へと分離され、続いて分流４０を形成する。分配部材１１は、供給ライン２０及び前置分配器１０を介して、分配される液体５を受け取る。
【００１７】
図２ａにおいて、分配部材１１の排出口１２の周囲が、本発明による分配器１に対する断面図として示されている。排出口１２は傾斜した側壁１３に設けられている。側壁１３は概して垂直であり、垂直線から測定した角度βはゼロに等しい。液体５は排出口１２を通って方向１５の方向へ流出し、続いて自由噴流５０を形成する。同噴流５０の中心線５０’は重力に従って下方へ湾曲しており、液体５は、排出口１２の先方に配置された遮壁６へ方向５０”の方向に入射する。遮壁６の入射部分６０は本実施形態では平面であると想定する。二点鎖線で示された線８、８’、８”は互いに平行であり、かつ入射部分６０内に存在する平面に対して平行である。入射角αは直線５０”と８’とが成す角度であり、直線８”及び流出方向１５の間の角度α’よりも幾分小さい。遮壁６に入射する液体噴流５０は、流れ去る液体のフィルム状の薄流５１に変形される。入射する際に、細かい滴５５を生じさせるはねかけが発生する。入射角αが小さければ小さいほど、解放される滴５５の量は少なくなる。先行技術の遮壁では、噴流５０がほぼ垂直（α＝９０度）に入射するので、とりわけ多くのはねかけが発生した。本発明によれば、入射角αが６０度よりも小さい場合、不都合なはねの生成が実質的に減小する。液体が最大に流出した場合に、液体の噴流は、６０度よりも小さく、好ましくは１０度よりも小さい角度で、遮壁上に入射する。
【００１８】
遮壁６は、ストリップ状の部分６１において分配部材１１に固定され、より正確に言うと、気体４の通過が防止されるように固定されるため、排出口１２は上方へ向かって流れるガス流れ４に対して遮蔽される。
【００１９】
遮壁６は、閉じられた伝導壁６４（図２ｂを参照されたい）を介して、下端６２まで延長され、下端６２の位置で、フィルム状の薄流５１は滴５２，５３の形で落下するか、又はフィルム状の薄流としてそのまま続く。下端６２は、水平方向に向いており、直線上に形成されてもジグザグ状に形成されてもよい。下端６２は気体４の停滞領域４２内に配置される。停滞領域４２において、液体５の滴下は、気体４の流れにより、ほぼ乱されない状態で起こる。ストリップ状の部分６３は、ほぼ垂直面に存在し、下端６２の上部に直接設けられる。
【００２０】
入射領域６０で形成された滴５５は落下し、停滞領域４２の付近で流れ４０’によって拾い上げられ、上方へと運搬され、分流４０中へとさらに運搬される（図１を参照されたい）。本発明による測定の結果、上方へ輸送された滴５５の量は非常に少なく、事実上、乱れはほとんど存在しなかった。
【００２１】
入射角αが浅いので、結果として、遮壁６の上を液体のフィルム状の薄流が描く放物線の広がりは、液体噴流５０の勢いにはあまり強く依存しない。ゆえに、放物線の最大幅と最小幅との間の差は小さい。このような事実により、分配器の形成が容易となる。
【００２２】
図３は、桶状の分配部材１１の下方部分の断面図を示す。遮壁６はＳ字状曲線の形状をしている。すなわち、垂直断面において、曲率の転換点を有する曲線の形状をしている。同曲線は、全部又は一部が追跡線により描かれる。液体噴流５０が遮壁６に入射する部分６０において、Ｓ字状曲線は下方へ向かって湾曲する。部分６０において、同曲線は、特にほぼ一定の曲率を有する。入射部分６０は、噴流５０がほぼ接線に沿って遮壁６に入射するような形状に形成されている。遮壁６は、ねじ１６で上部６１が固定される。
【００２３】
遮壁６が内方へ、すなわち、分配部材１１の下方へ曲げられていることにより、伝導面６４が垂直かつ平面的に形成された公知の分配器と比べて、液体のフィルム状の薄流５１が遮壁の下端６２の位置で、反対方向に流れる気体４により乱されることは非常に少なくなる。それによって、下方へ向かって流れるフィルム状の薄流は安定し、液体の滴が気体の流れにより引き離されて、上方へ運搬されることはない。公知の分配器と比べて、本発明の分配器は、実質的に大きな気体の充填に使用することができる。
【００２４】
側面図に関して、図４は、気流に有効に影響を及ぼす追加的なエプロン７１及び７６を、遮壁６の側面に存在する停滞領域４２の範囲内に備えた分配部材の実施形態を示す。遮壁６は分配部材１１に溶接される（点溶接される）か、又はハンダ付けされる。
【００２５】
分配部材１１及び遮壁６は、好適には、停滞領域４２の付近において、分流４０’，４０”（図１及び図２ｂを参照されたい）が下端６２により形成され、その結果、分流４０’，４０”が、互いに対して、かつ垂直面に対してほぼ鏡面対称となるように、形成される。これを達成するために、分配部材１１の下部は、図５の傾斜した壁部分１４に関して、くさび形に形成される。
【００２６】
本発明による液体分配器１の遮壁６の各々は、図６に示されるように、液体のフィルム状の薄流５１に有効な影響を及ぼす溝６４０及びせん孔６３０の少なくともいずれか一方を用いた構造を有し得る。下端６２は歯６２０を備え得る。
【００２７】
図７は、流れに影響を及ぼすエプロン７６’，７１’を湾曲された方法で示した分配器の更なる例証的な実施形態を示す。図２ａですでに示したように、排出口１２は、分配部材１１の側壁１３の傾斜した部分に配置される。この実施形態において、遮壁６を有する分配部材１１は、図３乃至５の例の流体抵抗よりも小さい流体抵抗で連絡される上方へ向かって流れる気体に対して、障害物を形成する。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、不都合なはねの生成を減小することができる。加えて、噴流が遮壁上に有効に分配され、液体のフィルム状の薄流が、上方へ流れる気流により乱されることが非常に少なくなる。また、本発明のカラムに、乱流充填材又は交差通路構造を備えた充填材を装填すると、これらの充填材を使用した場合に生じたはねの生成や気流についての問題をなくすか又は少なくとも軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】充填材及び分配器を備えたカラムの部分縦断面図。
【図２】（ａ）、（ｂ）は本発明による液体分配器の分配部材における流れの関係を示す詳細図。
【図３】分配部材の一実施形態を示す断面図。
【図４】分配部材の別の実施形態を示す断面図。
【図５】分配部材のまた別の実施形態を示す断面図。
【図６】本発明の分配器のストリップ状の遮壁を示す断面図。
【図７】分配部材の別の実施形態を示す断面図。
【符号の説明】
１…液体分配器、２…カラム、３…充填材、４…気流、５…液体、６…遮壁、１１…分配部材、１２…流出口、４０，４０’，４０”…分流、４２…停滞領域、５０…噴流、５１…フィルム状の薄流、６０…噴流入射部分、６２…下端、６３…ストリップ状の部分、７１’，７６’…エプロン、６３０…せん孔、６４０…溝。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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