(57)【要約】  この発明は、材料および／或いは熱交換カラムのための均一な充填材要素に関し、交互にされた複数のストリップ（１、２）と、少なくとも１つのアニュレット（７、９）と、を有する。各ストリップは、波形にされ、一般的に矩形を有し、１つのストリップを横切る複数の波形が、隣接する構造の波形に関して、５０°から１００°の間で指向されるように、複数のストリップが、互いに対向して配置され、波形の交差した構造を形成する。アニュレットは、ストリップの少なくとも１つの第１稜部（３、５）、およびストリップの少なくとも１つの第２稜部で同時に接触し、第２稜部が第１稜部に隣接する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
交互にされた複数のストリップ（１、２）と、
少なくとも１つのバンドレット（７；７、７Ａ；９）と、を有し、
上記各ストリップが、波形にされ、一般的に矩形であり、上記複数のストリップを横切る複数の波形が、隣接するストリップの波形に対して５０°から１００°の間で指向されるように、上記複数のストリップが、互いに対向して配置され、波形の交差した構造を形成し、
上記バンドレットが、上記ストリップの少なくとも１つの第１稜部（３、５）、および上記ストリップの少なくとも１つの第２稜部で同時に接触し、上記第２稜部が上記第１稜部に隣接し、
上記バンドレットが、上記波形にスロットを残すような上記ストリップの切り抜きであることを特徴とする、材料交換および／或いは熱交換カラムのためにデザインされた定型の充填材要素。
【請求項２】
上記波形にスロットを残すような上記ストリップの切り抜きである少なくとも１つのバンドレット（７、９）が、ストリップ（１、２）の少なくとも１つの第１谷部（３、５）、および上記ストリップの少なくとも１つの第２谷部で同時に接触し、上記第２谷部が上記第１谷部に隣接する、請求項１に記載の要素。
【請求項３】
上記複数のバンドレット（７；７、７Ａ；９）は、上記ストリップの切り抜きであり、このバンドレットと同じ形のスロットを上記波形に残す、請求項１或いは２に記載の要素。
【請求項４】
上記複数のバンドレット（７；７、７Ａ；９）は、三角形或いは平行四辺形である、請求項１乃至３のいずれかに記載の要素。
【請求項５】
上記バンドレット（７；７、７Ａ；９）は、２つの三角形或いは平行四辺形の要素によって形成され、好ましくは実質的に同一であり、１つのバンドレット（７）が１つのストリップの稜部に接合し、他のバンドレット（７Ａ）が隣接する稜部に接合し、これら２つの要素が２つの稜部の間で互いに接合する、請求項１乃至４の１つに記載の要素。
【請求項６】
上記複数のバンドレット（７；７、７Ａ；９）は、上記ストリップの稜部或いは谷部へ１０°から６０°の間の角度で延びている、請求項１乃至５の１つに記載の要素。
【請求項７】
上記バンドレット（７；７、７Ａ；９）は、細長い、好ましくは平らな形を有し、このバンドレットの一側が稜部或いは谷部へ取り付けられている、請求項１乃至６の１つに記載の要素。
【請求項８】
上記バンドレット（７；７、７Ａ；９）は、ちょうど隣接する稜部まで延びている、請求項１乃至７の１つに記載の要素。
【請求項９】
上記バンドレット（７；７、７Ａ；９）の反対側において、上記隣接した稜部或いは谷部と接触する、請求項１乃至７の１つに記載の要素。
【請求項１０】
上記バンドレット（７；７、７Ａ；９）の長さは、上記ストリップの波の長さより大きく、好ましくは、上記ストリップの波の長さの少なくとも２倍より大きい、請求項１乃至９の１つに記載の要素。
【発明の詳細な説明】
【発明の概要】
【０００１】
本発明は、波形の交差した充填材に関し、この充填材を詰め込んだカラムに関する。
【０００２】
通常使用される充填材は、略垂直な平らな面にそれぞれ配置され且つ互いに対向した平行な交互の波形を有する複数の波形のバンドからなる。これらの波形は、１つのバンドから次のバンドへ反対方向に傾斜して下がって行く。その穿孔率は、波形の交差した充填材と呼ばれるこれら充填材の約１０％である。
【０００３】
図１は、充填材の６つの重ねられたバンドの等角透視図である。
【０００４】
ＧＢ−Ａ−１００４０４６は、波形の交差したタイプの充填材を開示している。
【０００５】
ＣＡ−Ａ−１０９５８２７は、波形の交差したバンドの一側から他側への液体の通過を許容する密集した小径の穿孔を追加することにより、このタイプの充填材の改良を提案している。
【０００６】
この充填材は、通常、図１に図示されているバンド１、２の形で、平らな製造物、すなわち単なる金属シートから製造される。これらバンドは、第１に、一種の波形の金属シートを形成するように、折り畳まれ（或いは湾曲され）、このバンドにおいて、その波形は、バンドの軸に関して傾斜されている。そして、これら折り畳まれた複数のバンドは、複数の部分に切断され、２つのバンドのうち１つの向きを交互に変えて重ねられる。
【０００７】
このようにして得られた充填材の複数の部分は“充填物”と呼ばれる。
【０００８】
図２および図３に示すような単純な波形の場合において、波形の交差した充填材の説明を可能にする種々のパラメーターは、波の高さ（Ｈ）、折り曲げ角度（Ｙ）、曲率半径（ｒ）、および複数の波の傾斜（δ）である。かくして、稜線３および谷線５が形成される。
【表１】
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【０００９】
これら種々の特許は、主に、液体の広がりを助長するため、バンドの２つの面の間での液体のやりとりのため、または蒸気相の乱流のためといった、種々の理由により、充填材バンドに対する穿孔の追加を開示している。
【００１０】
これら穿孔は、２つの広いカテゴリーに分類することができる。
【００１１】
・“小さい”寸法（液体の毛管現象の力が、良い濡れを維持するのに十分な）の穿孔。このような穿孔は、例えば、参照番号１、２、３、４、５、６のように、液体の連続したフィルムによって満たされることができ、或いは、下流のドライゾーンを生出することなく、液体がその周りを流れるのに十分に小さい。
【００１２】
・“大きい”寸法の穿孔、或いは広く開口したスロット。このような穿孔は、例えば、参照番号７、８、９、１０、１１のように、通常、蒸気相の乱流を助長するように仕向けられ（例えば、図１）、しかし、液体の流れを妨げる不利益や、下流のドライゾーンを生出する不利益を有することができる。一方、参照番号１３、１４は、厳しい幾何学的ストレスを犠牲にして気体側の乱流を増大する一方で、液体をそれほど多く妨害しない効果を有する。
【表２】
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【００１３】
これら複数の平らなバンドの追加は、充填材内で起きるガス／ガス妨害の減少或いは除去の目的のため上述した全てである。特に、充填材の２つのバンドのチャネルが９０°で指向されていることから、２つのガス流が、その境界で妨害され、結果が、２つのガス流の螺旋移動である。これらの不和は、圧力損失の大きな部分の始まりであり、材料の交換のための値の全体ではない。平らなバンドを加えることは、この回転現象を減少し、エネルギーの散逸を減少する。
【００１４】
平らなバンドの追加には多くの不利益がある。
【００１５】
・新しい充填材の全体的な密度が増大する。そのため、全体的な密度と同等に達するように波形の交差の高さを増大する必要がある。このことは、ガス流内における集中の側面を強調し、分離動作を減少する。
【００１６】
・ガス流のこの渦巻き現象が、液体の境界で粘着性の副層の一新を許容する。２番目に、材料の交換に寄与する。結果として、すっかり除去することによって、平らな金属シートを追加することによって、我々はこの僅かな効果を除く。
【００１７】
・１つは、平らな金属シートが完全に濡れることを確信できない。複数のチャネルの傾斜によって、充填材の上に落ちる液滴は、アルミニウムに衝突することによって、常に終わる。一方、アルミニウム製の平らなバンド（０．２ｍｍ厚）のエッジ上を濡らさず、正しく濡れて取り付けられた面を有することの保証が無い。
【００１８】
上述したように、蒸気相の乱流を強めること、および局所的な変形によって、或いは２つの波形の交差した充填材要素の間に平らな金属シートを追加することによって、液体を流すこと、の両立は困難である。
【００１９】
本発明の１つの目的は、エネルギーの消失を減少する目的のため、複数の平らな要素がその中に組み込まれた波形の交差したベースを有する充填材を提示することである。これら複数の要素は、必要であれば、複数の切り抜きによって形成され、その複数のエッジは、最も大きな傾斜を伴う線に近い方向にある。これら複数の平らな面は、波形の交差した構造に接触する少なくとも１つのリンクおよび少なくとも１つの点を有し、それらの濡れを助長する。
【００２０】
本発明の１つの主題によると、定型の充填材要素が、材料交換および／或いは熱交換カラムのために提供され、この要素は、交互にされた複数のストリップと、少なくとも１つのバンドレットと、を有し、各ストリップが、波形にされ、一般的に矩形であり、複数のストリップを横切る複数の波形が、隣接するストリップの複数の波形に対して５０°から１００°の間で指向されるように、複数のストリップが、互いに対向して配置され、波形の交差した構造を形成し、少なくとも１つのバンドレットが、ストリップの少なくとも１つの第１稜部、およびストリップの少なくとも１つの第２稜部で同時に接触し、第２稜部が第１稜部に隣接し、バンドレットが、波形にスロットを残すようなストリップの切り抜きであることを特徴とする。
【００２１】
他の随意の側面によると、
・波形にスロットを残すようなストリップの切り抜きである少なくとも１つのバンドレットが、ストリップの少なくとも１つの第１谷部、およびストリップの少なくとも１つの第２谷部で同時に接触し、第２谷部が第１谷部に隣接する。
【００２２】
・複数のバンドレットは、ストリップの切り抜きであり、このバンドレットと同じ形のスロットを波形に残す。
【００２３】
・複数のバンドレットは、三角形或いは平行四辺形である。
【００２４】
・バンドレットは、２つの三角形或いは平行四辺形の要素によって形成され、１つのバンドレットが１つのストリップの稜部に接合し、他のバンドレットが隣接する稜部に接合し、これら２つの要素が２つの稜部の間で互いに接合する。
【００２５】
・複数のバンドレットは、ストリップの複数の稜部（複数の谷部）へ１０°から６０°の間の角度で延びている。
【００２６】
・バンドレットは、細長い、好ましくは平らな形を有し、このバンドレットの一側が稜部（谷部）へ取り付けられる。
【００２７】
・バンドレットは、ちょうど隣接する稜部まで延びている。
【００２８】
・バンドレットの反対側は、隣接した稜部（谷部）と接触する。
【００２９】
・バンドレットの長さは、ストリップの波の長さより大きく、好ましくは、ストリップの波の長さの少なくとも２倍より大きい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【００３１】
本発明の他の実施例によると、材料の交換および／或いは熱の交換のためのカラムは、上述した要素を適合して備え、これら複数のストリップは、垂直方向に指向され、例えば極低温の蒸留カラムであり、特に空気のためのカラムである。
【００３２】
挿入された複数の平らな部分は、波形の複数の稜部或いは複数の谷部を互いに連結する。これは、波が９０°で重ねられた充填材の乱流を局所的に防止する。
【００３３】
本発明は、複数の図面を参照してその詳細について説明される。図４Ａおよび４Ｂは、この発明によるところの充填材のストリップを上方および下方から見て概略的に示し、図５は、この発明によるところの充填材のストリップを横から見て示し、図６Ａおよび６Ｂは、この発明によるところの充填材のストリップを上方或いは下方から見て概略的に示し、図７は、低い方のストリップの概念を伴って、この発明によるところの充填材の２つの重ね合わせられたストリップを上方から見て示し、図８、９、１０は、この発明によるところの充填材のストリップの等角透視図を示す。
【００３４】
図４Ａは、複数の連続したバンドレット７を有するストリップ１を上方から見た図を示す。各バンドレット７は、このストリップの同じ高さで連続した２つの稜部３のみ接続する。
【００３５】
図４Ｂは、複数の連続したバンドレット９を有するストリップ１を下方から見た図を示す。各バンドレットは、このストリップの同じ高さで連続した２つの谷部９のみ接続する。
【００３６】
図４Ａおよび４Ｂは、このストリップが、稜部を連結する一方の連続したバンドレット、および谷部を連結する他方の連続したバンドレットを有するように、組み合わされることができる。２組の連続したバンドレットは、互いに離間されている。
【００３７】
図５は、複数の折部の軸に沿った図を示す。“従来”の波形の交差の形状は、ストリップ１として見ることができる。実際に連続した複数の平らな表面からなるバンドレッド７は、ストリップの複数の稜部３を連結する。実際に連続した複数の平らな表面からなるバンドレット９は、ストリップ１の複数の谷部５を連結する。
【００３８】
図６Ａおよび６Ｂは、図４Ａおよび４Ｂの変形バージョンであり、第２の連続した複数のバンドレットを有する。これら図６Ａおよび６Ｂは、明らかに、組み合わされることができる。
【００３９】
図７は、それぞれ、複数の稜部を連結する２つの連続した複数のバンドレット７を有する２つのストリップを示す。複数の稜部のうち連続した２つの稜部の間の距離は、一方のストリップ１の複数のスロットが連続するストリップ２の複数のスロットの上に重ならないように選択される。
【００４０】
図８は、この発明によるところの充填材ストリップの透視図である。このストリップ１は、通常、少なくとも１つの以下の特性を有する平行六面体ＡＢＣＤの形でバンドレット７を形成する少なくとも１つの切り抜きを有する。
【００４１】
・少なくとも１つのエッジＡＤ或いはＢＣは、規定された（定義が与えられた）最大傾斜のラインから２０°より少なく、或いは１０°より少ない方向を有する。
【００４２】
・一側ＡＢ（或いはＣＤ）は、波形の交差した充填材の一部を形成するストリップ１の稜部３（或いは谷部５）にある折れ部である。この一側は、複数のチャネルの傾斜δの角度（通常、４５°と６０°との間）として、水平に関して同じ傾斜を有する。
【００４３】
・終り側ＣＤは、切り抜きによって得られたエッジであり、平らな面ＡＢＣＤがストリップ１の他の要素（例えば、連続した稜部３のみ）に接触するように配置される。
【００４４】
液体の分離を発生させることができる端部ＣＤ上の液滴の凝集および発生のいかなる現象をも防止するため、ストリップ２のため図８に図示したように、エッジＣＤが、連続した稜部３から区別がつかない（並べられて且つ接触され）ことが考えられることができる。このため、ＡＢおよびＣＤを通る直線の距離は、波のピッチＬと等しくなければならない。この配置は、明らかに、複数の谷部５に接触する複数のバンドレット９にも適用される。
【００４５】
代りに、図１０に示すように、ストリップ１の稜部３に連結された平らな表面７が、同じストリップの連続する稜部３Ａに連結された平らな表面７Ａに接触できる。従って、波形の交差した充填材に組み込まれた平らな表面は、２つの平行六面体から形成される。
【００４６】
・ＡＢＣＤ（平らな表面７）は、稜部３から区別がつかないサイドＡＢによってストリップ１へ連結される。
【００４７】
・Ａ’Ｂ’Ｃ’Ｄ’（平らな表面７Ａ）は、稜部３Ａから区別がつかないサイドＣ’Ｄ’によってストリップ１へ連結される。
【００４８】
それゆえに、バンドレットは、２つの平らな表面７、７Ａからなる。
【００４９】
１つの小面から他の小面への液体の通過を助長するための要求は、それら表面の１つの部分の重ね合わせや接触を有することである（この実例において、平行四辺形Ａ’Ｂ”ＣＤ”によって示される）。
【００５０】
図１０の形状のため、もはや波の複数の稜部或いは波の複数の谷部で連結されないで、ガス流の遮断を達成するため、複数の側部のあらゆる仰角で、これら２つの平らな表面を生出することが可能である。
【００５１】
この発明によるところの複数の充填材モジュールは、もちろん、他の装置を含むことができる。
【００５２】
種々の表面処理、例えば：
【表３】
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【００５３】
以下の特許で説明された装置のような、充填材同士の境界における浸水を防止するための装置：
【表４】
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【００５４】
実験に基づくテストは、１つのモジュールから他のモジュールへ通過するため、約９０°の角度でガスが方向を変えるように仕向けられた位置において、充填材の浸水が複数のモジュールの間の境界で初めに起きることを立証した。それゆえに、複数のモジュールの中央部分が浸水ポイントにまだ到達しない一方で、カラムの容量が制限される。
【００５５】
この現象は、境界の近くで複数のモジュールの底部分における液体の浸水によって分析される：方向の変化点でガスによって担わされる圧力損失は、隣接した領域における液体の凝集を生じる。この液体の凝集は、カラムの時期尚早の浸水を生じる。
【００５６】
この発明は、より良い機能を有する波形の交差した充填材の安価な製造を可能にする。それゆえに、従来の波形の交差した充填材（スロットを持たない）に使用されたものと同じ質の金属がより効果的充填材を製造するために使用されることから、効率をロスすることなく与えられた流量の処理のために使用される充填材の容積を減少することが可能である。空気の極低温の蒸留に関連して使用されると、カラムのサイズおよびコールドボックスのサイズを減少することができる。
【００５７】
この発明は、蒸留カラムにおける投資の減少を可能にする。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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