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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-08-06
(45)【発行日】2024-08-15
(54)【発明の名称】向流接触デバイス
(51)【国際特許分類】
B01J 19/32 20060101AFI20240807BHJP
B01F 23/20 20220101ALI20240807BHJP
B01F 23/50 20220101ALI20240807BHJP
B01F 25/422 20220101ALI20240807BHJP
B01J 8/34 20060101ALI20240807BHJP
F28F 13/12 20060101ALI20240807BHJP
C10G 11/18 20060101ALN20240807BHJP
【ＦＩ】
B01J19/32
B01F23/20
B01F23/50
B01F25/422
B01J8/34
F28F13/12 B
C10G11/18
【請求項の数】
16
(21)【出願番号】P 2021549410
(86)(22)【出願日】2020-02-12
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2022-04-22
(86)【国際出願番号】 IB2020051146
(87)【国際公開番号】W WO2020170078
(87)【国際公開日】2020-08-27
【審査請求日】2022-12-06
(31)【優先権主張番号】16/281,351
(32)【優先日】2019-02-21
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】16/712,995
(32)【優先日】2019-12-13
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】16/744,174
(32)【優先日】2020-01-15
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】503195045
【氏名又は名称】コーク－グリッシュ，リミティド パートナーシップ
(74)【代理人】
【識別番号】110000154
【氏名又は名称】弁理士法人はるか国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ニーウァウト アイザック
(72)【発明者】
【氏名】エスコバール セルジオ
【審査官】宮部 裕一
(56)【参考文献】
【文献】特開昭５８－０２７６３２（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開昭５０－０４７０６６（ＪＰ，Ｕ）
【文献】特開平０７－１８５２８３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２００２－５０００９３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０９－２６４６９７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭５８－０３０３３２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００２－２６３４７８（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ０１Ｊ １９／３２
Ｂ０１Ｊ ８／３４
Ｆ２８Ｆ １３／１２
Ｂ０１Ｄ ３／２６
Ｂ０１Ｊ １０／００
Ｂ０１Ｆ ２３／２０
Ｂ０１Ｆ ２３／５０
Ｂ０１Ｆ ２５／４２２
Ｃ１０Ｇ １１／１８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
固相及び液相又は液相及び気相の向流接触のための接触デバイスサブアセンブリであって、
互いに離間して平行に延びる第１のセットの偏向ブレードから形成される第１のグリッドと、
互いに離間して平行に延びる第２のセットの偏向ブレードから形成される第２のグリッドであって、予め選択された角度で前記第１のセットの偏向ブレードと交互配置され交差し、前記第１及び第２のセットの偏向ブレードがそれぞれ、対向端部と対向側縁部とを有する、第２のグリッドと、
前記偏向ブレードのうちの隣接ブレードの前記側縁部の未切断部によって形成される横方向ストリップであって、前記偏向ブレード同士が交差する場所に、及び／又は前記対向端部のそれぞれに隣接して位置する、横方向ストリップと、
を備え、
前記横方向ストリップが、前記偏向ブレード同士が交差する場所に位置する場合、前記第１及び／又は第２のセットの偏向ブレード内の前記偏向ブレードが、開口と前記開口に対応する指向性タブとを含み、
前記偏向ブレードがそれぞれ、中央交差セグメントと、逆屈曲部によって前記中央交差セグメントの対向端部に接続される端部セグメントと、を含み、前記横方向ストリップのいくつかが前記偏向ブレードの前記対向端部のそれぞれに隣接して、かつ前記中央交差セグメントに配置され、前記偏向ブレードの前記側縁部が、前記未切断部間を延びる切断部を含んで、前記偏向ブレードを交互配置及び交差構成に屈曲させることを可能にする、接触デバイスサブアセンブリ。
【請求項2】
前記偏向ブレードの部分が等脚台形の形状である、請求項１に記載の接触デバイスサブアセンブリ。
【請求項3】
前記逆屈曲部のそれぞれが、屈曲部間に位置決めされた平面セグメントを有する、２つの離間した屈曲部の形態である、請求項２に記載の接触デバイスサブアセンブリ。
【請求項4】
固相及び液相又は液相及び気相の向流接触のための接触デバイスサブアセンブリであって、
互いに離間して平行に延びる第１のセットの偏向ブレードから形成される第１のグリッドと、
互いに離間して平行に延びる第２のセットの偏向ブレードから形成される第２のグリッドであって、予め選択された角度で前記第１のセットの偏向ブレードと交互配置され交差し、前記第１及び第２のセットの偏向ブレードがそれぞれ、対向端部と対向側縁部とを有する、第２のグリッドと、
前記偏向ブレードのうちの隣接ブレードの前記側縁部の未切断部によって形成される横方向ストリップであって、前記偏向ブレード同士が交差する場所に、及び／又は前記対向端部のそれぞれに隣接して位置する、横方向ストリップと、
を備え、
前記横方向ストリップが、前記偏向ブレード同士が交差する場所に位置する場合、前記第１及び／又は第２のセットの偏向ブレード内の前記偏向ブレードが、開口と前記開口に対応する指向性タブとを含み、
前記指向性タブが、前記指向性タブを前記第１及び／又は第２のセットの偏向ブレード内の該偏向ブレードに接続する未切断縁部を有する、接触デバイスサブアセンブリ。
【請求項5】
固相及び液相又は液相及び気相の向流接触のための接触デバイスサブアセンブリであって、
互いに離間して平行に延びる第１のセットの偏向ブレードから形成される第１のグリッドと、
互いに離間して平行に延びる第２のセットの偏向ブレードから形成される第２のグリッドであって、予め選択された角度で前記第１のセットの偏向ブレードと交互配置され交差し、前記第１及び第２のセットの偏向ブレードがそれぞれ、対向端部と対向側縁部とを有する、第２のグリッドと、
前記偏向ブレードのうちの隣接ブレードの前記側縁部の未切断部によって形成される横方向ストリップであって、前記偏向ブレード同士が交差する場所に、及び／又は前記対向端部のそれぞれに隣接して位置する、横方向ストリップと、
を備え、
前記横方向ストリップが、前記偏向ブレード同士が交差する場所に位置する場合、前記第１及び／又は第２のセットの偏向ブレード内の前記偏向ブレードが、開口と前記開口に対応する指向性タブとを含み、
前記指向性タブが、前記開口と離間して該開口を少なくとも部分的に覆うように、前記第１及び／又は第２のセットの偏向ブレード内の該偏向ブレードに溶接される、接触デバイスサブアセンブリ。
【請求項6】
固相及び液相又は液相及び気相の向流接触のための接触デバイスサブアセンブリであって、
互いに離間して平行に延びる第１のセットの偏向ブレードから形成される第１のグリッドと、
互いに離間して平行に延びる第２のセットの偏向ブレードから形成される第２のグリッドであって、予め選択された角度で前記第１のセットの偏向ブレードと交互配置され交差し、前記第１及び第２のセットの偏向ブレードがそれぞれ、対向端部と対向側縁部とを有する、第２のグリッドと、
前記偏向ブレードのうちの隣接ブレードの前記側縁部の未切断部によって形成される横方向ストリップであって、前記偏向ブレード同士が交差する場所に、及び／又は前記対向端部のそれぞれに隣接して位置する、横方向ストリップと、
を備え、
前記横方向ストリップが、前記偏向ブレード同士が交差する場所に位置する場合、前記第１及び／又は第２のセットの偏向ブレード内の前記偏向ブレードが、開口と前記開口に対応する指向性タブとを含み、
前記指向性タブが、前記第１及び／又は第２のセットの偏向ブレード内の該偏向ブレードの平面から５～６５度の範囲内の角度で上方又は下方に延びる、接触デバイスサブアセンブリ。
【請求項7】
固相及び液相又は液相及び気相の向流接触のための接触デバイスサブアセンブリであって、
互いに離間して平行に延びる第１のセットの偏向ブレードから形成される第１のグリッドと、
互いに離間して平行に延びる第２のセットの偏向ブレードから形成される第２のグリッドであって、予め選択された角度で前記第１のセットの偏向ブレードと交互配置され交差し、前記第１及び第２のセットの偏向ブレードがそれぞれ、対向端部と対向側縁部とを有する、第２のグリッドと、
前記偏向ブレードのうちの隣接ブレードの前記側縁部の未切断部によって形成される横方向ストリップであって、前記偏向ブレード同士が交差する場所に、及び／又は前記対向端部のそれぞれに隣接して位置する、横方向ストリップと、
を備え、
前記横方向ストリップが、前記偏向ブレード同士が交差する場所に位置する場合、前記第１及び／又は第２のセットの偏向ブレード内の前記偏向ブレードが、開口と前記開口に対応する指向性タブとを含み、
前記横方向ストリップが、前記偏向ブレード同士が交差する場所に位置し、前記偏向ブレードの前記側縁部が、前記偏向ブレードの前記未切断部から前記対向端部まで延びる切断部を含み、前記第２のグリッドの前記偏向ブレードがそれぞれ、オフセット面内の前記未切断部の対向側に前記偏向ブレードのセグメントを配置する屈曲部を有し、
互いに離間して平行に延びる第３のセットの偏向ブレードから形成される第３のグリッドと、
互いに離間して平行に延びる第４のセットの偏向ブレードから形成される第４のグリッドであって、前記第４のセットの偏向ブレードが、予め選択された角度で前記第３のセットの偏向ブレードと交互配置され交差し、前記第３及び第４のセットの交互配置された偏向ブレードの隣接ブレードがそれぞれ対向端部及び対向側縁部を有し、前記側縁部が、前記偏向ブレード同士が交差する横方向ストリップに沿って交互配置された前記偏向ブレードの隣接ブレード間を接合する未切断部と、前記未切断部から前記偏向ブレードの前記対向端部まで延びる切断部と、を有し、前記第４のグリッドの前記偏向ブレードがそれぞれ、オフセット面内の前記未切断部の対向側に前記偏向ブレードのセグメントを配置する屈曲部を有する、第４のグリッドと、
を含み、
前記第１のセットの偏向ブレードの少なくともいくつかの前記端部の１つが、未切断であり、前記第１及び第２のグリッドの偏向ブレードと前記第３及び第４のグリッドの偏向ブレードとを整列させる逆屈曲部に沿って、前記第３のセットの偏向ブレードの前記端部の未切断端部と相互接続される、接触デバイスサブアセンブリ。
【請求項8】
前記第２のセットの偏向ブレードの前記セグメントの前記オフセット面が、互いに平行であり、前記第４のセットの偏向ブレードの前記セグメントの前記オフセット面が互いに平行である、請求項７に記載の接触デバイスサブアセンブリ。
【請求項9】
前記第２のセットの偏向ブレードのそれぞれの前記端部の１つが、前記第４のセットの偏向ブレードのそれぞれの前記端部の１つから離間して整列されている、請求項８に記載の接触デバイスサブアセンブリ。
【請求項10】
前記第１、第２、第３、及び第４のグリッドが、湾曲した長手平面に一致するように成形された少なくとも１つの側面を有する、請求項８に記載の接触デバイスサブアセンブリ。
【請求項11】
前記第１、第２、第３、及び第４のセットの偏向ブレードの前記隣接ブレード間を接合する前記側縁部の前記切断部がそれぞれ線形である、請求項７に記載の接触デバイスサブアセンブリ。
【請求項12】
前記第１及び第２のグリッドが、４５～１３５度の範囲内の夾角で交差し、前記第３及び第４のグリッドが、４５～１３５度の範囲内の夾角で交差する、請求項８に記載の接触デバイスサブアセンブリ。
【請求項13】
前記第１のセットの偏向ブレードのそれぞれの前記端部の１つが、未切断であり、逆屈曲部に沿って前記第３のセットの偏向ブレードの前記端部の未切断端部と相互接続される、請求項８に記載の接触デバイスサブアセンブリ。
【請求項14】
固相と液相又は液相と気相の向流接触のための接触デバイスであって、
互いに離間して平行に延びる第１のセットの偏向ブレードから形成される第１のグリッドと、
互いに離間して平行に延びる第２のセットの偏向ブレードから形成される第２のグリッドであって、予め選択された角度で前記第１のセットの偏向ブレードと交互配置され交差し、交互配置された前記第１及び第２のセットの偏向ブレードの隣接ブレードがそれぞれ、対向端部と対向側縁部とを有し、前記側縁部が、前記偏向ブレード同士が交差する横方向ストリップに沿って交互配置された前記偏向ブレードの隣接ブレード間を接合する部分を有する、第２のグリッドと、
前記第１及び／又は前記第２のセットの偏向ブレードに形成された開口、及び前記開口に対応付けられる指向性タブと、
を備え、
前記開口のいくつかに対応する前記指向性タブが、前記第１及び／又は第２のセットの偏向ブレードの偏向ブレードから上方に延び、他の前記開口に対応する前記指向性タブが、偏向ブレードの第１及び／又は第２のセットの偏向ブレードの偏向ブレードから下方に延びる、接触デバイス。
【請求項15】
固相と液相又は液相と気相の向流接触のための接触デバイスであって、
互いに離間して平行に延びる第１のセットの偏向ブレードから形成される第１のグリッドと、
互いに離間して平行に延びる第２のセットの偏向ブレードから形成される第２のグリッドであって、予め選択された角度で前記第１のセットの偏向ブレードと交互配置され交差し、交互配置された前記第１及び第２のセットの偏向ブレードの隣接ブレードがそれぞれ、対向端部と対向側縁部とを有し、前記側縁部が、前記偏向ブレード同士が交差する横方向ストリップに沿って交互配置された前記偏向ブレードの隣接ブレード間を接合する部分を有する、第２のグリッドと、
前記第１及び／又は前記第２のセットの偏向ブレードに形成された開口、及び前記開口に対応付けられる指向性タブと、
を備え、
前記偏向ブレード同士が交差する前記横方向ストリップに沿って、交互配置された前記偏向ブレードの隣接ブレード間を接合する前記側縁部が、未切断であり、切断部が前記偏向ブレードの前記未切断部から前記対向端部まで延び、前記第２のグリッドの前記偏向ブレードがそれぞれ、オフセット面内の前記未切断部の対向側に前記偏向ブレードのセグメントを配置する屈曲部を有し、
互いに離間して平行に延びる第３のセットの偏向ブレードから形成される第３のグリッドと、
互いに離間して平行に延びる第４のセットの偏向ブレードから形成される第４のグリッドであって、前記第４のセットの偏向ブレードが、予め選択された角度で前記第３のセットの偏向ブレードの第３のセットと交互配置され交差し、前記第３及び第４のセットの交互配置された偏向ブレードの隣接するブレードがそれぞれ対向端部及び対向側縁部を有し、前記側縁部が、前記偏向ブレード同士が交差する横方向ストリップに沿って交互配置された前記偏向ブレードの隣接ブレード間を接合する未切断部と、前記未切断部から前記偏向ブレードの前記対向端部まで延びる切断部と、を有し、前記第４のグリッドの前記偏向ブレードがそれぞれ、オフセット面内の前記未切断部の対向側に前記偏向ブレードのセグメントを配置する屈曲部を有する、第４のグリッドと、
を含み、
前記第１のセットの偏向ブレードの少なくともいくつかの前記端部の１つが、未切断であり、前記第１及び第２のグリッドの偏向ブレードと前記第３及び第４のグリッドの偏向ブレードとを整列させる逆屈曲部に沿って、前記第３のセットの偏向ブレードの前記端部の未切断端部と相互接続される、接触デバイス。
【請求項16】
前記第１のセットの偏向ブレードのそれぞれの前記端部の１つが、未切断であり、逆屈曲部に沿って前記第３のセットの偏向ブレードの前記端部の未切断端部と相互接続される、請求項１５に記載の接触デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本出願は、２０１９年２月２１日に出願された米国非仮出願第１６／２８１，３５１号、２０１９年１２月１３日に出願された米国非仮出願第１６／７１２，９９５号、及び２０２０年１月１５日に出願された米国非仮出願第１６／７４４，１７４号に基づく。前述の出願の優先権をここで主張し、それらの開示は参照により本明細書に組み込む。
【0002】
本発明は、概して、流体の向流接触、より具体的には、固相と液相又は液相と気相の向流接触のためのデバイス、及び向流接触デバイスを製造する方法に関する。
【背景技術】
【0003】
構造パッキンの形態の接触デバイスは、各種用途で使用され、物質移動カラム内を向流で流れる多成分混合物を混合又は流動化させるだけでなく、流体流の化学反応、熱伝達、及び／又は物質移動を促進する。複数の接触デバイスは、通常、カラムの領域内を末端間同士で積み重ねられ、カラムを通じて固相と液相、又は液相と気相が向流で流れる。これらの接触デバイスは、石油、化学、燃焼、及びその他のタイプのプロセスで使用される流動床に関連して使用されることが多く、容器内の流体流と固体粒子との激しい混合と緊密な接触を促進する。この緊密な接触を使用して、流体流、固体粒子、及び／又は固体粒子上にコーティングされた又は固体粒子に同伴された流体間の効率的な熱伝達、物質移動、及び／又は化学反応を達成することができる。流体流と固体粒子の向流を伴う流動床の例は、流体接触分解又はＦＣＣシステムで使用される特定のタイプのストリッパや再生器に見られる。
【0004】
こうしたタイプの接触デバイスの１つは、Ｋｏｃｈ－Ｇｌｉｔｓｃｈ、Ｉｎｃ．に譲渡された特許文献１に開示されており、ＫＦＢＥ流動床構造パッキンとして販売されている。接触デバイスは、予め選択された角度で互いに交差し、カラム又は容器の縦軸に対してある角度で位置決めされるように配置されたブレード状の交差要素の２つ以上のグリッドを使用する。各グリッド内の交差要素は、交差グリッドの交差要素の幅に対応する距離だけ離間しているため、交差グリッドの交差要素は、交互配置され、交差点で互いに横方向に接触している。これらの接触する交差要素は、典型的には、所定の位置に保持された後、交差点で溶接されて共に固定されなければならない個々の要素である。
【0005】
個々の接触する交差要素を一緒に溶接することによって接触デバイスの交差グリッドを構築することは、時間と労力を要するプロセスである。特許文献２は、静的ミキサの各部又はサブアセンブリを形成する金属鋳造プロセスを使用することによって、静的ミキサとして使用される接触デバイスの構築プロセスを単純化するための１つのアプローチを開示している。次いで、サブアセンブリが接合されて、静的混合デバイスを形成する。このプロセスでは、静的ミキサを構築するために必要な溶接の数が低減される一方、溶接の数を減らすことによって接触デバイスの強度を高めるが、サブアセンブリの鋳造も必要としない接触デバイスを構築するプロセスがいまだに必要とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【文献】米国特許第６，２２４，８３３号
【文献】米国特許第５，４３５，０６１号
【発明の概要】
【0007】
一態様では、本発明は、固相と液相又は液相と気相の向流接触のための接触デバイスであって、互いに離間して平行に延びる第１のセットの偏向ブレードから形成される第１のグリッドと、互いに離間して平行に延びる第２のセットの偏向ブレードから形成される第２のグリッドであって、予め選択された角度で第１のセットの偏向ブレードと交互配置され交差し、交互配置された第１及び第２のセットの偏向ブレードの隣接ブレードがそれぞれ、対向端部と対向側縁部とを有し、側縁部が、偏向ブレード同士が交差する横方向ストリップに沿って交互配置された偏向ブレードの隣接ブレード間を接合する部分を有する、第２のグリッドと、第１及び／又は第２のセットの偏向ブレードに形成された開口、及び開口に対応付けられる指向性タブと、を備える、接触デバイスに関する。
【0008】
別の態様では、本発明は、固相及び液相又は液相及び気相の向流接触のための接触デバイスサブアセンブリであって、互いに離間して平行に延びる第１のセットの偏向ブレードから形成される第１のグリッドと、互いに離間して平行に延びる第２のセットの偏向ブレードから形成される第２のグリッドであって、予め選択された角度で第１のセットの偏向ブレードと交互配置され交差し、第１及び第２のセットの偏向ブレードがそれぞれ、対向端部と対向側縁部とを有する、第２のグリッドと、偏向ブレードのうちの隣接ブレードの側縁部の未切断部によって形成される横方向ストリップであって、偏向ブレード同士が交差する場所に、及び／又は対向端部のそれぞれに隣接して位置する、横方向ストリップと、を備え、横方向ストリップが、偏向ブレード同士が交差する場所に位置する場合、第１及び／又は第２のセットの偏向ブレード内の偏向ブレードが、開口と開口に対応する指向性タブとを含む、接触デバイスサブアセンブリに関する。
【0009】
更なる態様では、本発明は、固相及び液相又は液相及び気相の向流接触のための接触デバイスサブアセンブリであって、互いに離間して平行に延びる第１のセットの平面状偏向ブレードから形成される第１のグリッドと、互いに離間して平行に延びる第２のセットの平面状偏向ブレードから形成される第２のグリッドであって、４５～１３５度の範囲内の夾角で第１のセットの偏向ブレードと交互配置され交差し、交互配置された第１及び第２のセットの偏向ブレードの隣接ブレードがそれぞれ、対向端部と対向線形側縁部とを有し、側縁部が、偏向ブレード同士が交差する横方向ストリップに沿って交互配置された偏向ブレードの隣接ブレード間を接合する未切断部と、未切断部から偏向ブレードの対向端まで延びる切断部と、を有し、第２のグリッドの偏向ブレードがそれぞれ、オフセット面内の未切断部の対向側に偏向ブレードのセグメントを配置する屈曲部を有する、第２のグリッドと、互いに離間して平行に延びる第３のセットの平面状偏向ブレードから形成される第３のグリッドと、互いに離間して平行に延びる第４のセットの平面状偏向ブレードから形成される第４のグリッドであって、第４のセットの偏向ブレードが、４５～１３５度の範囲内の夾角で第３のセットの偏向ブレードと交互配置され交差し、交互配置された第３及び第４のセットの偏向ブレードの隣接ブレードがそれぞれ、対向端部と対向線形側縁部とを有し、側縁部が、偏向ブレード同士が交差する横方向ストリップに沿って交互配置された偏向ブレードの隣接ブレード間を接合する未切断部と、未切断部から偏向ブレードの対向端まで延びる切断部と、を有し、第４のグリッドの偏向ブレードがそれぞれ、互いに平行なオフセット面内の未切断部の対向側に偏向ブレードのセグメントを配置する屈曲部を有する、第４のグリッドと、第１及び／又は第２のセットの偏向ブレードの偏向ブレードに形成された開口、及び開口に対応付けられる指向性タブと、を備える接触デバイスサブアセンブリに関する。第１のセットの偏向ブレードの少なくともいくつかの端部の１つが、未切断であり、第１及び第２のグリッドの偏向ブレードと第３及び第４のグリッドの偏向ブレードとを整列させる逆屈曲部に沿って、第３のセットの偏向ブレードの端部の未切断端部と相互接続される。第２のセットの偏向ブレードのそれぞれの端部の１つが、第４のセットの偏向ブレードのそれぞれの端部の１つから離間して整列される。第１、第２、第３及び第４のグリッドは、湾曲した長手平面に一致するように成形された少なくとも１つの側面を有する。
【0010】
更なる態様では、本発明は、接触デバイスサブアセンブリの１つにおける第１及び第３のセットの偏向ブレードの相互接続された未切断端部が、隣接する接触デバイスサブアセンブリの１つにおける第２及び第４のセットの偏向ブレードの、離間され整列された端部に接合される、少なくとも２つの接触デバイスサブアセンブリを備えた接触デバイスに関する。
【0011】
更に別の態様では、本発明は、接触デバイスの製造方法であって、１つ又は複数の材料シートを切断及び屈曲させて、複数の接触デバイスサブアセンブリを形成する工程と、隣接する接触デバイスの１つにおける第１及び第３のセットの偏向ブレードの未切断端部を、隣接する接触デバイスの別の１つにおける第２及び第４のセットの偏向ブレードの、離間され整列された端部に接合することによって、隣接する接触デバイスサブアセンブリ缶を接合して、接触デバイスを形成する工程と、を含む方法に関する。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】偏向ブレードの交差グリッドを有し、本発明の一実施形態により構築され、カラムの断片部分内に示される接触デバイスの側斜視図である。
【図4】接触デバイスのサブアセンブリの一実施形態の側斜視図である。
【図6】互いに接合されて接触デバイスを形成する前の２つの接触デバイスサブアセンブリの端部立面図である。
【図7】偏向ブレードに開口を組み込んだ接触デバイスサブアセンブリの第２の実施形態の側斜視図である。
【図8】接触デバイスを形成するために使用され得る、一連の折り線及び切断線を有する材料片の正面図である。
【図10】偏向ブレードに開口及び指向性タブを含む接触デバイスサブアセンブリの第３の実施形態の側斜視図である。
【図11】接触デバイスサブアセンブリの第３の実施形態の端部立面図である。
【図12】偏向ブレードに開口及び指向性タブを含む接触デバイスサブアセンブリの第４の実施形態の側斜視図である。
【図13】接触デバイスサブアセンブリの第４の実施形態の端部立面図である。
【図14】偏向ブレードに開口及び指向性タブを含む接触デバイスサブアセンブリの第５の実施形態の側斜視図である。
【図15】接触デバイスサブアセンブリの第５の実施形態の端部立面図である。
【図16】偏向ブレードに開口及び指向性タブを含む接触デバイスサブアセンブリの第６の実施形態の側斜視図である。
【図17】接触デバイスサブアセンブリの第６の実施形態の端部立面図である。
【図18】偏向ブレードに開口及び指向性タブを含む接触デバイスサブアセンブリの第７の実施形態の側斜視図である。
【図19】接触デバイスサブアセンブリの第７の実施形態の側立面図である。
【図20】接触デバイスサブアセンブリの第７の実施形態の端部立面図である。
【図22】偏向ブレードの各開口に対応付けられた複数の指向性タブを含む接触デバイスサブアセンブリの第８の実施形態の側斜視図である。
【図23】偏向ブレードの側縁部に形成された開口及び指向性タブを含む接触デバイスサブアセンブリの第９の実施形態の側斜視図である。
【図24】偏向ブレードの両側縁部に形成された開口及び指向性タブを含む接触デバイスサブアセンブリの第１０の実施形態の側斜視図である。
【図25】接触デバイスサブアセンブリの第１１の実施形態の側斜視図である。
【図29】偏向ブレードのうちの隣接ブレードの側縁部の未切断部によって形成され、隣接する偏向ブレード同士が交差する場所及びそれらの対向端部に配置される横方向ストリップを含む、接触デバイスサブアセンブリの第１２の実施形態の側斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
ここで、図面をより詳細に、まず図１～図３を参照すると、接触デバイスの一実施形態は、全体が数字１０で表され、円筒形カラム１２内に示されており、円筒形カラムを通じて、異なる相の流が、密着させるために向流で流れて、相成分間の効率的な熱伝達、物質移動、及び／又は化学反応を達成するよう意図される。異なる相流は、固相と液相、又は液相と気相を含んでもよい。接触デバイス１０は、カラム１２の断面を充たす。単一の接触デバイス１０のみが示されているが、複数の接触デバイス１０が、カラム１２内で末端間の関係で積み重ねられてもよく、隣接する接触デバイス１０同士は、カラム１２の長手中心軸を中心に互いに対して整列又は回転する。
【0014】
各接触デバイス１０は、相互に離間した平行な偏向ブレード１８及び２０の形態の交差要素からそれぞれ成る対の交差グリッド１４及び１６の多数サブアセンブリ１３を備える。対のグリッド１４及び１６、並びに個々の偏向ブレード１８及び２０は、一実施形態では４５～１３５度の範囲内、別の実施形態では６０～１２０度の範囲内であり得る夾角で互いに交差する。グリッド１４及び１６並びに偏向ブレード１８及び２０はまた、カラム１２の長手中心軸に対して、通常は夾角の半分の角度で配置される。
【0015】
各グリッド１４の偏向ブレード１８は、対の交差グリッド１６のそれぞれの偏向ブレード１６と交互配置され、交差する。カラム１２の内面に最も近く配置された偏向ブレード１８及び２０が、カラム１２の内面の形状に一致するように成形されることを除いて、偏向ブレード１８及び２０は、矩形ストリップ又は他の台形形状の形態であり得る。偏向ブレード１８は平面状であってもよく、偏向ブレード２０は、屈曲部２０ｃによってオフセット面に配置された２つの平面セグメント２０ａ及び２０ｂを有してもよい。オフセット面は互いに平行であってもよい。
【0016】
各グリッド１４内の偏向ブレード１８はそれぞれ、対向端部２２及び２４並びに対向側縁部２６及び２８を有する。各グリッド１６内の偏向ブレード２０はそれぞれ、同様に、対向端部３０及び３２並びに対向側縁部３４及び３６を有する。偏向ブレード１８及び２０の側縁部２６、２８及び３４、３６は、偏向ブレード１８及び２０が互いに交差する横方向ストリップ３８に沿って交互配置された偏向ブレード１８及び２０の隣接ブレード間を接合する未切断部を含む。この横方向ストリップ３８は、各グリッド１４及び１６の幅全体にわたって延びる偏向ブレード１８及び２０の隣接ブレード間に強力な一体接続を生成し、個々の偏向ブレード１８及び２０を位置決めした後、溶接又は他の方法で接合する必要性を排除する。側縁部２６、２８及び３４、３６はそれぞれ、未切断部から偏向ブレード１８及び２０の対向端部２２、２４及び３０、３２まで延びる切断部を含む。
【0017】
偏向ブレード２０のセグメント２０ａ、２０ｂをオフセット面に配置する屈曲部２０ｃは、横方向ストリップ３８を組み込んだＳ字型屈曲部４０の形態であってもよい。図３に見られるように、Ｓ字型屈曲部４０は、偏向ブレード１８の長手方向長さに対する偏向ブレード２０の長手方向長さを短縮することにより、接触デバイス１０の固体表面軸方向突出部における隣接する偏向ブレード１８の端部３０、３２間にスリット状の開口部４２を形成する。これらの開口部４２及び偏向ブレード２０のＳ字型屈曲部４０は、流体流が接触デバイス１０を通って流れるときに流体流の混合を容易にすると考えられる。
【0018】
一実施形態では、交差グリッド１４及び１６の各対において、偏向ブレード１８のそれぞれの端部２４は、未切断であり、図４及び５に示すように、グリッド１４及び１６の交差対の１つを交差グリッド１４及び１６の対の別の１つと整列させて、より大きな接触デバイスサブアセンブリ４６を形成する逆屈曲部４４に沿って、グリッド１４及び１６の交差対の別の１つにおける偏向ブレード１８の１つの同様に切断された未切断端部２２に接合される。別の実施形態では、偏向ブレード１８の一部のみの端部２４が未切断であり、逆屈曲部４４に沿ってグリッド１４及び１６の交差対の別の１つにおける偏向ブレード１８の１つの同様の未切断端部２２に接合されて、接触デバイスサブアセンブリ４６を形成する。
【0019】
偏向ブレード１８の相互接続された未切断端部２４及び２２は、強力な一体接続を形成して、接触デバイス１０の組立中に個々の偏向ブレード１８の端部２４及び２２を位置決めした後、共に溶接する必要性を排除する。各偏向ブレード１８は、１つの切断端部２２又は２４を有するものとして示されている。別の実施形態では、切断端部２２又は２４は、未切断端部２２又は２４によって置き換えられ、次に、逆屈曲部４４の別の１つに沿って、グリッド１４及び１６の交差対の更なる１つにおける偏向ブレード１８の未切断端部２２又は２４に接続され、これにより、グリッド１４及び１６の３つの交差対が互いに整列する。グリッド１４及び１６の追加の交差対は、このようにして接合することができる。
【0020】
接触デバイスサブアセンブリ４６の一実施形態では、グリッド１６内の各偏向ブレード２０の端部３２は、隣接グリッド１６内の長手方向に整列した偏向ブレード２０の端部３０から離間して、間隙４８を生成する。図６に示されるように、間隙４８は、別の接触デバイスサブアセンブリ４６の偏向ブレード１８の未切断端部２２、２４において逆屈曲部４４の少なくともいくらかを受容するようなサイズに設定され、偏向ブレード２０の端部３２、３０は、偏向ブレード１８の未切断端部２２、２４に溶接又は他の方法で固定されて、２つの接触デバイスサブアセンブリ４６を共に接合して、組み立てられた接触デバイス１０の少なくとも一部を形成することができる。追加の接触デバイスサブアセンブリ４６は、このようにして接合することができる。
【0021】
図７及び１０～２４に示されるように、接触デバイス１０の構築に使用される偏向ブレード１８及び２０の対のグリッド１４及び１６のいくつかの実施形態では、偏向ブレード１８の一部又は全て及び／又は偏向ブレード２０の一部又は全ては、流体流の一部が偏向ブレード１８及び／又は２０を通過することを可能にする開口５０を含んでもよく、組み立てられた接触デバイス１０を通って向流で流れる際に流体流の混合を容易にする。
【0022】
対のグリッド１４及び１６の他の実施形態では、図１０～図２４に示されるように、偏向ブレード１８の一部又は全て及び／又は偏向ブレード２０の一部又は全ては、複数の指向性タブ５６を含んでもよく、各指向性タブは、偏向ブレード１８及び／又は２０に形成された開口５８に重なるように位置決めされる。開口５８が、前述の開口５０と同様に機能して、流体流の部分が偏向ブレード１８及び／又は２０を通過して流体流の混合を容易にする一方で、指向性タブ５６は、対応する開口５８への流体流の流入を容易にすること、及び／又は対応する開口５８から出るときに流体流の方向を転換することによって、流体流の混合を更に促進する。図１０、図１１及び図１６～図２４に示されるようないくつかの実施形態における指向性タブ５６は、対応する偏向ブレード１８及び／又は２０の平面から上方に延びるように配向されてもよい。図１２及び図１３に示されるような他の実施形態では、指向性タブ５６は、対応する偏向ブレード１８及び／又は２０の平面から下方に延びるように配向されてもよい。図１４及び図１５に示されるような更に他の実施形態では、いくつかの指向性タブ５６は下方に延び、他の指向性タブ５６は同じ偏向ブレード１８及び／又は２０から上方に延びてもよい。
【0023】
一般に、指向性タブ５６が上方に延びているとき、それらは、偏向ブレード１８及び／又は２０の上面に沿って対応する開口５８内へ、次にそこを通って下降する流体流の方向転換を容易にし、その流体流を、上昇する流体流との所望の混合が起こり得る開放ゾーンに戻す。指向性タブ５６が下方に延びているとき、それらは、偏向ブレード１８及び／又は２０の下面に沿って対応する開口５８内へ、及びそこを通って上昇する流体流の方向転換を容易にし、その流体流を、下降する流体流との所望の混合を促進する開放ゾーンに戻す。
【0024】
偏向ブレード１８及び／又は２０の指向性タブ５６及び開口５８のサイズ、形状、数、及び位置は、特定の用途に適合するように変更することができる。図１０～図１７及び図２３に示されるようないくつかの実施形態では、指向性タブ５６及び開口５８は、正方形又は矩形の形状であってもよい。図２４に示される他の実施形態では、指向性タブ５６及び開口５８は三角形の形状であってもよい。図１８～図２１に示されるような更に他の実施形態では、指向性タブ５６はドーム型構造であってもよく、開口５８は正方形、矩形、円形、又は他の形状である。図２２に示される更なる実施形態では、複数の指向性タブ５６は、開口５８の単一の１つに対応付けられてもよい。図２２に示される対のグリッド１４及び１６の実施形態では、指向性タブ５６は、形状が三角形であり、矩形の開口５８の周囲に沿って上方に延びる。他の変形例では、三角形の指向性タブ５６は、矩形の開口５８の周囲に沿って下方に延びてもよく、又はいくつかの三角形の指向性タブ５６が上方に延び、他の指向性タブ５６が上方に延びてもよい。偏向ブレード１８及び２０の長手中心線に対して斜めの角度で延びる矩形の開口５８が図２２に示されている。
【0025】
図１０～図１７及び図２２～図２４に示される偏向ブレード１８及び２０の対のグリッド１４及び１６の実施形態では、各指向性タブ５６は、偏向ブレード１８又は２０にスリットを切断して指向性タブ５６の１つを除くすべての縁部を形成し、次に、指向性タブ５６を偏向ブレード１８又は２０の平面から曲げることによって構築されて、対応する開口５８を形成する。指向性タブ５６は、未切断縁部６０に沿って偏向ブレード１８又は２０に接続されたままであり、偏向ブレード１８又は２０の平面に対して予め選択された角度で延びる。予め選択された角度は、接触デバイス１０が使用されるよう意図される特定の用途に応じて変更することができる。いくつかの実施形態では、予め選択された角度は５～６５度の範囲内であってもよく、他の実施形態では、予め選択された角度は１０～４５度の範囲内であってもよい。
【0026】
対のグリッド１４及び１６の他の実施形態では、各指向性タブ５６は、図１８～図２１に示されるように、開口５８から離間し少なくとも部分的に覆うように、分離された指向性タブ５６を偏向ブレード１８又は２０に溶接又は他の方法で固定することによって、対応する開口５８から離して形成されてもよい。このように分離された指向性タブ５６を使用することにより、対応する開口５８に関連する指向性タブ５６のサイズ設定及び成形がより柔軟になる。
【0027】
指向性タブ５６及び開口５８は、図１０～図１５及び１８～２１に示されるように、偏向ブレード１８及び／又は２０の長手中心線上で中央に位置決めされてもよく、又は図１６及び１７に示されるように長手中心線からオフセットされて、指向性タブ５６及び開口５８の隣接するもの同士が、長手中心線に対して互い違いに配置されてもよい。他の変形例では、指向性タブ５６及び開口５８は、図２３及び図２４に示されるように、偏向ブレード１８及び／又は２０の側縁部２６、２８、３４、３６に位置決めされてもよく、又は開口５８は、図２２に示す長手中心線に直交して延びてもよい。
【0028】
また、指向性タブ５６及び開口５８を含む偏向ブレード１８及び２０の対のグリッド１４及び１６も、様々な構造を採り得ることが理解されよう。例えば、図１０～図２１に示される対のグリッド１４及び１６の偏向ブレード１８及び２０は前述のとおりであるが、図２２～図２４に示される対のグリッド１４及び１６の偏向ブレード１８及び２０は、上述の特徴のいくつかを欠いている。例えば、それらの実施形態における偏向ブレード２０はＳ字型屈曲部４０を欠き、偏向ブレード１８の端部２４は、未切断であり、逆屈曲部４４に沿って、交差グリッド１４及び１６の交差対の別の１つにおける他の偏向ブレード１８の未切断端部２４に接合されていない。
【0029】
ここで図８及び９を参照すると、金属又は合金などの材料の面状シートの形態の材料片５２が示され、その材料片から接触デバイスサブアセンブリ４６の１つが形成される。材料片５２は、偏向ブレード１８の切断端部２２、２４及び側面２６、２８の切断部、並びに偏向ブレード２０の切断端部３０、３２及び側面３４、３６の切断部を形成するように切断されている。偏向ブレード２０に形成されるＳ字型屈曲部４０と、長手方向に隣接する偏向ブレード１８の端部２４と２２との間に形成される逆屈曲部４４とは、破線で示されている。面状材料シートを切断して材料片５２を形成した後、Ｓ字型屈曲部４０及び逆屈曲部４４の位置で材料片５２を屈曲させることによって、接触デバイスサブアセンブリ４６が形成される。偏向ブレード１８及び２０の横方向に隣接するブレードは、横方向ストリップ３８に沿って側部２６、２８及び３４、３６の未切断部で一体的に接合され、偏向ブレード１８の長手方向に隣接するブレードは、逆屈曲部４４に沿って未切断端部２２、２４で一体的に接合されるため、接触デバイスサブアセンブリ４６は、個々の偏向ブレードを一緒に溶接する必要なく一体型要素として形成される。これにより、高強度の接触デバイスサブアセンブリ４６が得られ、このサブアセンブリは、偏向ブレード１８及び２０を共に溶接する必要がある場合に必要とされるよりも迅速かつ安価に製造することができる。同様に、接触デバイス１０も、必要最小限の溶接で、接触デバイスサブアセンブリ４６から迅速に組み立てることができる。
【0030】
ここで図２５を参照すると、同図に示されるサブアセンブリ４６の対のグリッド１４及び１６における交互配置され交差する偏向ブレード１８及び２０は、横方向ストリップ３８の１つが、偏向ブレード１８及び２０の端部２２及び３０に隣接して配置される側縁部２６、２８及び３４、３６の未切断部によって形成され、横方向ストリップ３８の別の１つが、偏向ブレード１８及び２０の対向端部２４及び３２に隣接して配置される側縁部２６、２８及び３４、３６の未切断部によって形成されるように構築される。これらの横方向ストリップ３８は、各グリッド１４及び１６の幅全体にわたって延びる偏向ブレード１８及び２０の横方向に隣接するブレード間で強力な一体接続を生成し、グリッド１４及びグリッド１６内の偏向ブレード１８及び２０を個々に位置決めした後、共に溶接又は他の方法で接合する必要性を排除する。
【0031】
偏向ブレード１８及び２０の側縁部２６、２８及び３４、３６は、非切断部間に延びる切断部を含み、偏向ブレード１８及び２０を交互配置及び交差構成へと屈曲させることを可能にする。偏向ブレード１８及び２０はそれぞれ、中央交差セグメント６０と、逆屈曲部６４によって中央交差セグメント６０の対向端部に接続される端部セグメント６２とを含む。一実施形態では、逆屈曲部６４はそれぞれ、偏向ブレード１８又は３０の単一の曲線状屈曲部として形成されてもよい。図２５に示されるような別の実施形態では、対のグリッド１４及び１６の隣接するもの同士の接合を容易にして、図２６に示す接触デバイス１０を形成するため、逆屈曲部６４はそれぞれ、屈曲部６６間に位置決めされた平面セグメント６８を有する２つの離間した屈曲部６６の形態をとってもよい。
【0032】
図２６に示されるように、対のグリッド１４及び１６のそれぞれの偏向ブレード１８及び２０の平面セグメント６８は、隣接する対のグリッド１４及び１６の偏向ブレード１８及び２０の平面セグメント６８間に受容される。平面セグメント６８に沿った側縁部２６、２８及び３４、３６は、より大きな表面積を提供し、それに沿って、隣接する対のグリッド１４及び１６の平面セグメント６８は、対の交差グリッド１４及び１６の個々のサブアセンブリ１３からの接触デバイスの組立中に、より確実に共に接合され得る。図２５及び図２６に示される偏向ブレード１８及び２０は、偏向ブレード１８及び２０自体の構成を理解し易くするために、開口及び対応する指向性タブを伴って図示されていないが、本明細書の他の図に記載される及び／又は示されるものを含め、開口及び対応する指向性タブが、偏向ブレード１８及び２０と共に使用されてもよいと理解することができる。
【0033】
例えば、図２７に示されるサブアセンブリ４６の実施形態では、指向性タブ５６及び対応する開口５８が、偏向ブレード１８及び２０の長手中心線を中心として、各偏向ブレード１８及び２０の中央交差セグメント６０及び端部セグメント６２に設けられる。２つの開口５８は、中央交差セグメント６０のそれぞれにおいて離間して位置決めされ、２つの指向性タブ５６が、各開口５８に対応付けられる。指向性タブ５６の一方は、開口５８の一方の縁部に沿って上方に延び、他方の指向性タブ５６は、開口５８の他方の縁部から下方に延びる。
【0034】
別の例として、図２８に示されるサブアセンブリ４６の実施形態では、３つの開口５８及び対の指向性タブ５６が、各中央交差セグメント６０に設けられ、単一の開口５８及び対応する指向性タブ５６が、偏向ブレード１８及び２０の長手中心線を中心として、偏向ブレード１８及び２０のそれぞれの各端部セグメント６２に設けられる。開口５８及び対応する指向性タブ５６も、偏向ブレード１８及び２０の側縁部２６、２８、３４、３６に設けられている。図２８に示されるサブアセンブリ４６で使用される開口５８及び対応する指向性タブ５６の同様の構成はまた、図４～図６に示されるサブアセンブリ４６に示される偏向ブレード１８及び２０の構成などの、偏向ブレード１８及び２０の他の構成に組み込まれてもよく、又は図２２～図２４に示されるサブアセンブリ４６の開口５８及び指向性タブ５６の代わりに使用されてもよい。
【0035】
図２５～図２７に示される接触デバイスサブアセンブリ４６の実施形態は、偏向ブレード１８及び２０の端部２２及び３０に隣接して、及び偏向ブレード１８及び２０の反対側の端部２４及び３２に隣接して形成された横方向ストリップ３８を有し、第３の横方向ストリップ３８は、図２９に示されるように、偏向ブレード１８及び２０の中央交差セグメント６０の側縁部２６、２８及び３４、３６の未切断部によって形成されて、接触デバイスサブアセンブリ４６により大きな剛性を提供してもよい。中央交差セグメント６０に第３の横方向ストリップ３８を収容するために、一対の離間した屈曲部７０と、屈曲部７０の間に位置決めされた平面セグメント７２とが、偏向ブレード１８及び２０の中央交差セグメント６０の側縁部２６、２８及び３４、３６の未切断部の位置において、中央交差セグメント６０に設けられる。偏向ブレード１８及び２０は、偏向ブレード１８及び２０自体の構成を理解し易くするために指向性タブ及び開口を伴わずに図示されているが、本明細書の他の図に記載される、及び／又は示されるものを含め、開口及び対応する指向性タブが偏向ブレード１８及び２０と共に使用されてもよいと理解することができる。
【0036】
前述したように、偏向ブレード１８及び２０は、矩形以外の台形の形状を有してもよい。例えば、図３０に示される接触デバイスサブアセンブリに示されるように、矩形の平面セグメント６８と横方向ストリップ３８との間に延びる偏向ブレード１８及び２０の部分は、等脚台形の形態をとってもよい。流体流の方向へ収束する偏向ブレード１８及び２０のこれらの等脚台形部分の側縁部２６、２８及び２４、２６は、偏向ブレード１８及び２０からの流体の除去、並びに反対方向に流れる流体との混合を容易にすると考えられる。この場合も、偏向ブレード１８及び２０自体の構成を理解し易くするために指向性タブ及び開口は図示されていないが、本明細書の他の図に記載される、及び／又は示されるものを含め、開口及び対応する指向性タブが偏向ブレード１８及び２０と共に使用されてもよいと理解することができる。
【0037】
前述のことから、本発明は、構造に固有の他の利点とともに、上記のすべての目標及び目的を達成するのに十分に適合するものであることが明らかであろう。
【0038】
特定の機能及び部分的組み合わせは有用であり、他の機能及び部分的組み合わせを参照せずに採用できることが理解されるであろう。これは、本発明によって企図され、本発明の範囲内にある。
【0039】
多くの可能な実施形態は、本発明の範囲から逸脱することなく本発明から作製することができるため、本明細書に記載又は添付図面に示されるすべての事項は、限定的な意味ではなく例示として解釈されるべきである。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
