(57)【要約】  複数の液体分配管をさらに含む配管マニホルドに連結された入口管を有する液体分配器であって、それぞれの液体分配管が、配管マニホルドに連結された入口および出口を含む液体分配器と、１つまたは複数の液体分配管の出口に密に近接した位置にある複数の皿を有する液体衝突部分とを含む液体分配装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入口管および前記入口管の第１端部に連結された配管マニホルドを含む液体分配器であって、前記配管マニホルドが複数の液体分配管を含み、それぞれの液体分配管が前記配管マニホルドに連結された入口および出口を含む液体分配器と、
複数の皿を備える衝突部分であって、それぞれの皿が上面を有し、少なくとも１つの皿の上面が、複数の前記液体分配管のうちの少なくとも１つの前記出口から出る液体の方向に対して本質的に直角方向に向けられた衝突部分と、
を備える液体分配装置。
【請求項２】
請求項１に記載の液体分配装置において、異なる皿が、それぞれの液体分配管出口と関連される液体分配装置。
【請求項３】
請求項２に記載の液体分配装置において、それぞれの皿の上面が円形であり、それぞれの液体出口が、それぞれの円形の皿の上面の本質的に中央に液体を向ける液体分配装置。
【請求項４】
請求項１に記載の液体分配装置において、それぞれの前記液体分配器の出口からそれぞれの皿の上面までの距離が５ｃｍから６０ｃｍの範囲である液体分配装置。
【請求項５】
請求項１に記載の液体分配装置において、前記皿上面の表面積が、関連する前記液体分配管の出口の面積の４倍から２００倍である液体分配装置。
【請求項６】
請求項１に記載の液体分配装置において、少なくとも１つの前記皿の上面が、２つ以上の半径方向の隆起部を含む液体分配装置。
【請求項７】
請求項６に記載の液体分配装置において、前記半径方向の隆起部の少なくとも１つが、刻みがつけられている液体分配装置。
【請求項８】
請求項１に記載の液体分配装置において、前記複数の液体分配管のそれぞれの前記出口が、互いに対して本質的に同一平面上にあり、前記複数の皿の上面のそれぞれが、互いに対して本質的に同一平面上にある液体分配装置。
【請求項９】
内側面および外側面を有する壁によって規定される内部空間を有する容器であって、液体分配器が高さに関して衝突部分の上方に位置するように、請求項１に記載の分配装置が前記容器の内部空間の中に位置する容器。
【請求項１０】
容器内に液体を分配する方法において、
液体分配器が高さに関して衝突部分の上方に位置するように、請求項１に記載の液体分配装置を容器の内部に取り付けるステップと、
複数の液体分配管のそれぞれの出口において１．２から７．５Ｍ／秒の範囲の液体速度をもたらすのに十分な量の液体を入口管を介して配管マニホルドの中へと向けるステップと、
向けられた前記液体の少なくとも一部分が、皿の中央から径方向に離れる方向に向け直されるように、少なくとも１つの前記皿の上面において複数の前記液体分配管のそれぞれの前記出口から流れる液体を向けるステップであって、前記皿の中央から径方向に離れる方向に流れる、前記皿の外周において測定される向け直された前記液体の速度が１．５Ｍ／秒以下であるステップとを含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]本発明は、高速の供給物を、汚れをほとんど、または全く伴わずに、対応する圧力低下の少ない状態で分配することのできる液体供給分配器に関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]接触器などの液体で満たされた容器の中に液体の供給物を均一に導入することは困難となることがある。複雑な分配配管を備えた分配器が、容器の断面全体に液体供給物を均一に分配するためにしばしば使用される。現在利用可能な分配器は、一般に、第１および第２の分配アームまたはマニホルドを含む。第１および第２の分配アームの一方または両方は、典型的に、液体供給物がそれを介して容器の中へと流れる多数の小さい穴を含む。分配アームの数および小さい穴の数の多さの結果、液体供給物が分配器を介して容器の中へと流れる際の分配器全体の圧力低下は非常に低くなる。これは、分配器の分配アームおよび小さい穴を介して流れる液体の低い速度に関連する。
【０００３】
[0003]特定の用途では、分配器アーム内での液体の低い速度は、分配器の汚れにつながり得る。たとえば、液体の供給物の中に固体が懸架または形成されている場合、液体の供給速度は、固体の物質がアームおよび穴を遮断または塞栓するのを防ぐほどには十分に速くないので、その固体が、分配アームおよび／または小さい穴を汚すことがある。この結果、液体の分配が不均一になり得る。したがって、より高い速度で液体を分配する、および／または、汚れおよび塞栓の傾向がある構造または特徴を含まない液体分配器が求められている。さらに、１つまたは複数の非混合性の液体を容器に導入する新しい分配器が求められている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
[0004]本発明は、液体を高速で容器に導入することのできる装置を提供することによって、従来技術の液体分配器における１つまたは複数の問題を解決する。本発明の装置は、導入される高速の液体を容器全体に迅速に分配する一方で、同時に、導入される液体の速度を低減する特徴を含む。
【０００５】
[0005]本発明の一態様は、入口管および入口管の第１端部に連結された配管マニホルドを含む液体分配器であって、配管マニホルドが複数の液体分配管を含み、それぞれの液体分配管が、配管マニホルドに連結された入口および出口を含む液体分配器と、複数の皿を備える衝突部分であって、それぞれの皿が上面を有し、少なくとも１つの皿の上面が、複数の液体分配管のうちの少なくとも１つの出口から出る液体の方向に対して本質的に直角方向に向けられた衝突部分とを備える液体分配装置である。
【０００６】
[0006]本発明の別の態様は、入口管および入口管に連結された配管マニホルドを含む液体分配器であって、配管マニホルドが複数の液体分配管を含み、それぞれの液体分配管が配管マニホルドに連結された入口および下方へ向いた出口を含み、各分配管の出口が本質的に同一平面上にある液体分配器と、本質的に同一平面上にある円形の上面を有する複数の皿を含む衝突部分であって、複数の皿のそれぞれが異なる液体分配管出口に関連され、それぞれの皿の上面がそれぞれの液体分配管出口から出る液体の方向に対して本質的に直角をなす衝突部分とを備える液体分配装置である。
【０００７】
[0007]本発明のさらに別の態様は、容器内に液体を分配する方法であり、この方法は、入口管、および入口管の第１端部に連結された配管マニホルドであって、複数の液体分配管を含み、それぞれの液体分配管が配管マニホルドに連結された入口および出口を含む配管マニホルドを含む液体分配装置と、複数の皿を備える衝突部分であって、それぞれの皿が上面を有し、少なくとも１つの皿の上面が、複数の液体分配管のうちの１つまたは複数の出口から出る液体の方向に対して本質的に直角をなす衝突部分とを容器内に取り付けるステップと、複数の液体分配管のそれぞれの出口において１．２から７．５Ｍ／秒の範囲の液体速度をもたらすのに十分な量の液体を入口管を介して配管マニホルドの中へと向けるステップと、向けられた液体の流れの少なくとも一部分が、皿の中央から径方向に離れる方向に向け直されるように、少なくとも１つの皿の上面において複数の液体分配管のそれぞれの出口から流れる液体を向けるステップであって、皿の中央から径方向に離れる方向に流れる、皿の外周において測定される液体の速度が１．５Ｍ／秒以下であるステップとを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】[0008]液体分配器（１０）および衝突部分（３０）を含む本発明の液体分配器の実施形態の側面図である。
【図２】[0009]本発明の液体分配器の実施形態の衝突部分（３０）を見上げた下面図である。
【図３Ａ】[0010]図３Ａは本発明の皿の可能な一実施形態の側面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは本発明の皿の可能な一実施形態の上面図である。
【図４】[0011]本発明の液体分配装置に関連する分配器と皿との間の関係の例を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
[0012]本発明は、高い初期速度で動く液体を、液体を包含する容器の中へ迅速に向け、その後、導入された液体を容器内に均一に分配するように、導入された液体の速度を迅速に低減するのに有用である液体分配装置に関する。従来技術の液体分配器とは異なり、本発明の液体分配装置は、小さい穴を含まない。したがって、本発明は、複数の小さい穴を介して低速で液体を分配することに関連する問題のうちの少なくともいくつかを解決する。本発明の液体分配装置は、高速の液体を対向する皿に向ける複数の液体分配管を含むために、従来技術の分配の問題のいくつかを解決する。分配管出口を出る高速の液体が皿に衝突すると、液体の流れは向け直され、さらに分配されて、皿から流れ出る際の液体の速度を相当に低減させる。
【００１０】
[0013]本発明の液体分配装置が、ここで図１〜４を参照して説明される。本発明の液体分配装置は、２つの主要な要素を備える。第１の主要な要素は液体分配器１０であり、第２の主要な要素は液体衝突部分３０である。液体分配器１０および液体衝突部分３０は、容器内に位置する単一の液体分配装置の構造体を形成するように相互に連結され得る。代替として、液体分配器１０および衝突部分３０は、以下に説明される向きになるように、別々に容器と関連され得る。
【００１１】
[0014]ここで図１を参照すると、液体分配器１０は、配管マニホルド１６に連結される第１端部１４を有する入口管１２を含む。入口管１２の反対側の第２端部（図示せず）は、液体で満たされた供給タンク、液体供給源などと連結されたポンプなどの液体供給源と連結される。配管マニホルド１６は、複数の液体分配管１８を含む。それぞれの液体分配管１８は、配管マニホルド１６に連結された入口２０および開いた出口２２を含む。
【００１２】
[0015]液体分配管１８およびその対応する出口２２は、容器内に効率的に液体を分配する任意の数および任意の向きで、配管マニホルド１６に連結され得る。使用される液体分配管１８の数は、液体容器の断面積、設計上の液体供給速度、および出口２２から出る所望の供給速度を含むがこれに限定されない様々な要因によって異なる。
【００１３】
[0016]配管マニホルド１６および分配管１８は、マニホルド１６に概ね連結され、実際的である限り、本質的に同じ容積の液体が本質的に同じ速度で、それぞれの液体分配管１０の出口２２から確実に出る長さおよび内部寸法を有する。概ね、出口２２を出る液体の速度は、１．２から７．５Ｍ／秒、より好ましくは２．０から６．０Ｍ／秒、最も好ましくは３．５から５．０Ｍ／秒の範囲となる。しかしながら、いくつかの場合では、管１８が異なる容積の液体を分配するように、および／または、異なる容器の位置に異なる速度で液体を送るように分配器１０を設計することが有利となり得る。
【００１４】
[0017]容器内に液体が確実に均一に供給分配されるようにするために、液体分配管１８の出口２２から出る液体の速度は低減されなければならない。衝突部分３０は、液体速度低減要素を提供する。本発明の液体分配装置の衝突部分３０は、図１に示される。衝突部分３０は、複数の皿３２を含み、それぞれの皿は、上面３４および下面３６を含む。皿の上面３４は、好ましくは、皿３２に衝突する、出口２２から出る液体の速度を低減するのに十分な大きさである面積を有する。一実施形態では、皿は、皿３２の縁部３３において横方向に流れる液体の速度を１．５Ｍ／秒以下、好ましくは０．６Ｍ／秒以下、最も好ましくは０．２５Ｍ／秒以下に低減する。概ね、それぞれの皿３２は、対応する液体分配管の１つの出口または複数の出口２２の断面積の４倍から２００倍の断面積を有する。たとえば、典型的な容器では、出口２２は、２ｃｍから６ｃｍ以上の直径を有する円形の開口部を有する。皿３２は、３０ｃｍから５０ｃｍの直径を有する円形である。
【００１５】
[0018]皿３２は、出口２２から出る液体の速度を所望の速度まで低減することのできる、円形、正方形、星形、長方形および不定形などの形状を含むがこれに限定されない、任意の形状であり得る。しかしながら、皿３２は円形の形状であることが好ましい。さらに、液体分配管の出口２２は、皿の上面において、出口２２から出る液体が皿の上面３４の本質的に中央３５において皿の上面３４に衝突するように向けられることが好ましい。ほとんどの場合、これは、出口２２が、皿３２に対して、出口２２から流れ出る液体が皿の上面３４に直角方向に衝突するように向けられることを意味する。皿の円形の形状と、出口２２から出る液体を円形の皿の上面３４の中央に向けることとの組み合わせによって、液体はほぼ９０°流れの向きが変えられ、容積に関して皿の上面３４全体に本質的に均一に分配される。この組み合わせは、さらに、出口２２から出る液体の液体速度を効率的に落とすことを容易にする。出口２２からの液体の流れが皿３２の上面３４に衝突すると、液体の流れは皿の上面３４に平行に流れるように向け直される。当初、水平速度は、出口２２の半径に比例する。皿の上面３４全体に液体が流れるにつれて、液体の水平速度は減少する。液体が皿の上面の上方において表面３４まで流れる距離は、好ましくは、液体速度が、出口２２における１．２から７．５Ｍ／秒から皿の外周における０．２５から１．５Ｍ／秒へと下がるだけの十分な大きさとなる。さらに、これらの寸法は、液体が皿の上面３４全体を通過するにつれて、概ね液体速度を均一に低減し、これは、皿３２の縁部３３の周囲の任意の点における液体の速度が、上述の皿の外周における液体速度に本質的に等しいこと、および／または、上述の皿の外周における液体速度よりも下がることを意味する。
【００１６】
[0019]単一の皿３２が複数の液体分配管出口２２と関連され得ることが企図される。たとえば、２つの液体分配管出口２２が、８の字のような形状の上面を有する単一の皿３２と関連され得る。この実施形態では、それぞれの出口２２は、８の字の円形の部分の一方の上方に心合わせされ得る。しかしながら、それぞれの液体分配管出口２２が対応する皿３２と関連されることが好ましい。このように、すべての出口２２は、できる限り、それが向けられる皿の上面３４の中央の上方に位置され、これによって、異なる分配出口２２から出る液体の流れ同士の間の相互作用が最小になる。
【００１７】
[0020]図１に示すように容器内に取り付けられたとき、皿３２は好ましくは、それぞれの皿の上面３４が、液体分配管１８のそれぞれの出口２２から出る液体の流れの方向に対して直角をなすように向けられる。液体は高速で液体分配管１８から出るので、液体は、高速で皿の上面３４に当たり、それが液体の方向を変え、すべての横方向において皿３２の縁部３３に向かって横方向に流れるようにされ、それによって、容器全体に均一に液体を分配する。
【００１８】
[0021]分配管１８の出口２２と皿３２の上面３４との間の距離Ｈは異なり得る。Ｈは、出口２２を通る本質的にすべての液体が皿の上面３４に対して衝突することのできる距離であるべきであり、また、皿の寸法と併せて、皿の外周から流れ落ちる液体を皿の外周において所望の液体流速および好ましくは０．２５から１．５Ｍ／秒にする距離であるべきである。たとえば、Ｈは５ｃｍから６０ｃｍ以上の範囲であり得る。
【００１９】
[0022]距離Ｈは、液体分配装置のすべての分配管および皿に対して同じであり得るか、または、いくつかの高さＨが同じであり、いくつかが異なり得るか、または、すべての高さＨが、異なる出口／皿の組み合わせに対して異なり得る。本発明のこの態様は、複数の液体分配管１８を有する水平方向の配管マニホルド１６を含む図４に示される。図４では、液体分配管出口２２は、すべて同一平面上にあるわけではない。しかしながら、好ましい実施形態では、出口２２は同一平面上にある。さらに、それぞれの皿３２の上面３４も、図４ではやはり同一平面上にない。しかしながら、好ましい実施形態では、皿３２の上面は、互いに対して本質的にすべて同一平面上にある。最後に、図４では、出口２２と皿３２との間の距離Ｈは異なる。しかしながら、出口２２および皿３２が両方とも本質的に同一平面上にあるとき、距離Ｈはすべての出口／皿の対に対して本質的に同じである。
【００２０】
[0023]皿の上面３４は、容器内または液体分配管出口２２を出る液体内の任意の粒子のサイズの縮小を促進する粒子および／または速度低減面を含み得る。しかしながら、粒子サイズの縮小を容易にし得る任意の皿の上面の特徴は、また、皿の表面への粒子の不要な沈着を助長することがある。したがって、皿の上面は滑らかであることが通常好ましい。
【００２１】
[0024]皿の上面３４は、皿３０の上の液体のレベルを制御するのに有用であるように切欠きまたは刻みのついた隆起部４１を含み得る。好ましい隆起部４１は、図３Ａおよび３Ｂに示すように刻みがつけられる。図３Ａ〜３Ｂでは、刻みのついた隆起部４１は、皿の上面３４の中央に始まり、皿の周囲３３において放射状に終端する半径方向に間隔の開いた刻みである。刻みの頂点３７と谷３９との間の距離は、特に重要ではない。しかしながら、有用な刻みは、通常、１ｃｍから５ｃｍの頂点３７と谷３９との間の距離を有する。
【００２２】
[0025]複数の皿３０を有する容器の断面の一例が図２に示される。図２に示される断面は中央の皿３２Ａと複数の周囲の皿３２Ｂとを含む。周囲の皿３２Ｂは、分配器の管の出口からの流れが容器内に均一に分配されるような任意のやり方で、中央皿３２Ａに対して向けられ得る。一実施形態では、皿３２Ｂは中央皿３２Ａに対してスポーク状のパターンに向けられる。この実施形態では、それぞれの周囲の皿３２Ｂは、その隣接する周囲の皿３２Ｂから角度αだけ離され、角度αは、隣接する周囲の皿３２Ｂのそれぞれの対に対して概ね同じである。角度αは同じである必要はなく、隣接する周囲の皿３２Ｂの１つからすべてに対して異なり得ることに留意されたい。
【００２３】
[0026]用語「本質的に」は、特定の用語を修飾するために本明細書に使用される。「本質的に」という用語は、たとえば、装置の構造および取り付けの要因のために、所望の向き、長さ、平面、中央などからいくらか変動があり得ることを考慮に入れる。
【００２４】
[0027]図１は、容器５０内に取り付けられた本発明の液体分配器の一実施形態である。容器５０は、外側面５４および内側面５６を有する壁５１を含む。繋板６０が皿３２を支持するか、または、代替として、繋板６０が、皿３２を支持する水平方向の梁６６を支持する。繋板６０は、こうして、容器の運用時に衝突部分３０を適所に固定する。図１に示される実施形態では、皿の支持梁６６に連結された垂直方向の支持柱６７が、１つまたは複数の液体分配管１８またはマニホルド１６を容器５０内の適所に保持する。図１に示される容器内の適所に液体分配器１０および液体衝突部分３０を支持および保持する方法は、容器の間隔を適所に固定する方法の単なる例である。運用時に容器内の適所に分配器または他の内蔵物を固定する当業者に既知の任意の他の方法が、本発明に使用され得る。
【００２５】
[0028]図１は、液体衝突部分３０に対する液体分配器１０の向きを示し、ここでは、液体分配管出口は下方へ向けられ、皿３０は液体分配管１８の出口２２の下に水平方向に向けられる。容器に供給される液体を分配するのに有用である任意の他の皿／出口の向きが使用され得る。たとえば、液体分配管出口２２は、水平方向の皿３２に向かって上方へ向けられてもよい。代替として、出口２２は、容器に対して傾斜して向けられ得る。衝突部分に対する液体分配器１０の任意の向きの重要な特徴は、皿の表面３４が、液体分配管出口２２を出る液体の流れに対して本質的に直角をなすように、皿３２が常に向けられるべきことである。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【国際調査報告】
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