JPS5910309A - 液体合体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、比較的有極性の液体と比較的無極性の液体と
の混合物が強度の変化する複数の電界を介して通過され
るような通路を形成する電気的に荷電された電極の構成
に関する。更に詳しくは、液体混合物の流れ方向に導電
率の変化する電極構造の材料を使うことにより強度の変
化する一連の電界を電極間に発生させることに関する。

背景技術 液体相の一方がタールサンドまたはオイルシェールから
抽出された普通の原油または合成原油であり、他方が水
または離水であるような混合物の高速で大量の液体／液
体分離に関して、油産業界には遍在要求がある。油と水
はもちろん混合できないものであるが、しかし、水相は
生産された油の中に太いに分散され、連続された相のよ
うにな（８） ってしばしば存在している。その混合物はエマルジョン
と呼称されている。この水相の源は地層水であったり、
二次および三次回収にて使用される液化された蒸気であ
ったりする。

油からの同伴水または乳化水の除去は、以下の特許およ
び刊行物によって明示されているように、懸案の問題で
ある。Ｕ、Ｓ、　Ｐｒｅｓｔｒｉｄｇｅ　の米国特許第
３，７７２，１８０号、１９７３年、同第３，８４７，
７７５号、１９７４年、同第４，１１６，７９０号、１
９７８年、同第４，３０８，１２７号、１９８１年、Ｗ
ａ　ｔ　ｅ　ｒｍａ　ｎ　、　Ｌ、Ｃ，の［Ｃｈｅｍ、
Ｅｎｇ、Ｐｒｏｇｒｅｓｓ　ｊ、６１（１０）　、５１
−５７　（１９６５）、Ｓｊｏｂｌｏｍ、　Ｇ、Ｌ、　
　およびＧｏｒｅｎ、　Ｓ、　Ｌ、の［Ｉ　＆　ＥＣＦ
’ｕｎｄ、　Ｊ　、５（４）、５１９−５２５（１’１
６６１゜この分離を行なうのに最も広く使用されている
方法の１つに高電圧電界の使用がある。油のような無極
性媒体の中の比較的有極性の水または離水の液滴を電界
の力によって合体凝集させるには２つのメカニズムが働
いているらしい。第１に、水滴は荷電電極との直接接触
により、または油により電極からの電荷の対流移動を通
じて電荷を得るといってよい。得られた逆極性の電荷を
有する水滴の間には吸引力が存在する。この吸引力か水
滴の合体を促進させる。第２に、電界の中の水滴は、外
部電界による有極性の水の分子の配向によって、および
水滴中の移動カチオンお、よびアニオンの再分配を通じ
て分極されるようになる。

近くにある水滴の逆極性に荷電された部分の間に働く静
電吸引力はそれらの合体を助長１−６゜これら２つのメ
カニズトの相互の重要なところは２つの相の物理的およ
び化学的特性によって明確に決定される。特に重要なも
のの１つに油の電気導電率がある。＊気的に強化される
合体のメカ−；ズｌ、は科学文献において広範囲に論議
されている。

Ｐｅａｒｃｅ　、　Ｃ，Ａ、　Ｈ，、による「ｌ３ｒｉ
ｔ、Ｊ、　ｏｆ　Ａｐｐｌ、Ｐｌ］ｙｓ、Ｊ、５、１３
６−１４３　（１９５４）、Ａｔ　ｆａｎ　、　Ｒ，Ｓ
、およびＭａｓｏｎ。

Ｓ、０．ニよるＪ’ｒ”ｒａｎｓ、　Ｆａｒ、　Ｓｏｃ
、ｌ　、５７．２０２７−２０４０（１９６］　）、Ｐ
ｏｈｌ　、　Ｔ１．　Ａ、による［Ｊ　、Ａｐｐ　ｌ　
、　Ｐｈｙｓ　、Ｊ、２２（７）　、８６９８７］　（
１９５］　）、１３ａｉ　ｌｅｓ、　Ｐ＋Ｊ、おヨヒＬ
ａｒｋａｉ　、　Ｓ、　Ｋ、　Ｌ、によるドＩ”ｒａｎ
ｓ、　１．Ｃｈｅｍ、Ｅ、　Ｊ、５９．２２９−２３７
　（１９８１）、５ａ（ｌｅｋ　、　Ｓ　、Ｅ、および
Ｈｅｎｄｒｉｃｋｓ、　Ｃ，ｌ）、　ＩＣよるｌ−ｒ　
＆　ＩｕＣＦｕｎｄ　、　ｊ、１３．１３９−１４２　
（］　９７４　）を参照。

電気的に強化される合体についての従来技術には、無極
性液体の中（こ有極性液体が分散されている混合物の分
解へ向けて電界を有効に適用させる点について多くの態
様がある。本発明に特に好適な１つは漸減電界の方法で
ある。この概念は、Ｔｉ”、　Ｆ、　Ｐｒｅｓｔｒｉｄ
ｇｅによる米国特許第４，１２６，５３７号（１９７８
年）およびＰｒｅｓｔｒｉｄｇｅおよびＬｏ　ｎ　ｇｗ
ｅ　Ｉ　Ｉによる米国特許第４，３０８，１２７号（１
９８］、　）の基礎を成すものである。これらの特許に
記載の電気的な強化合体の実施例においては、電極間の
距離を次第に広げることＯこよって、固定電極間の電圧
勾配は流体流れの方向に漸減させている。電極装置の配
列は、処理しようとするエマルシヨンがまず、接近され
た電極によって発生される高い電界強度にさらされ、次
いで、電極間距離が広がるにつれて次第に低くなる電界
強度にさらされるようになっている。前記したように漸
減電界なる概念の重要なところは、漸減電界の使用は従
来の′眠気処理装置の固有の制限を回避するようにされ
た意義のあ（１１） ることにある。この重要さは以下の記載から明らかにな
ろう。

特定の電界強度にあっては、無極性かつ比較的非導電性
て連続している液体相の中で、分極されまたは荷電され
た有極性液体の隣合っている液滴の間に働らく吸引力の
大きさは、いくぶんか液滴の半径に依存する。液滴の半
径が小さくなれはなるほど合体させる吸引力は弱くなる
。さらに、液滴の半径は衝突頻度によって合体効率に影
響を与える。電荷を運ぶ有極性液体の液滴は逆極性に荷
電された電極に向って電界の中を移動する。一定の電界
強度および一定の液滴電荷においては、液滴速度は液滴
半径の大きさによって低下する。遅い液滴Ｉ速度と小さ
な液滴半径とが相まって衝突の頻度が低下する。逆極性
ζこ荷電された液滴間の吸引力はそれらの間の距離が近
くなるほど増加するので、衝突または遭遇頻度が低下し
ても合体効率には影響はｆｆイ。５ａｄｅｋ　、　Ｓ、
　Ｅ、　駄びｌ１ｅｎｄｒｉｃｋｓ。

Ｃ，Ｄ。によるＩＩ　＆　ＥＣＦｕｎｄ　、Ｊ　、　１
３．１３９−Ｉ４２（１９７４）参照。

（１２） 無極性で連続する相の中の分極され荷電された有極性液
渭４の間の吸引力は、さらには荷電された液滴の速度は
その液滴が受ける電界の強度が大きくなるほど増加する
。したがって、従来技術が、分散された有極性相の非常
に小さな液滴を合体させるために非常に高い電界強度を
必要としていたとしても驚くにあたらＹｆ９）。しかし
、ある一定の電界強度においては、最大液滴寸法に関す
るある制限がある。分析の目的として、油中水の場合を
考える。これら制限の第１のものは水滴が電界中で受け
る流体力学上の力に関する。水滴が獲得した電荷は２つ
の荷電電極間または荷電電極とアースとの間の領域内で
それら水滴を動かすことになる。この動きには連続油相
内に発生した電気対流の電流が加えられる。これらの動
きは、それぞれの水滴が分散されるような流体力学上の
力を受ける。水滴を分散させるに必要な流体力学上の力
の大きさは、水滴の半径に一部分依存する。水滴半径が
小さければ小さいはと水滴を分散させるに必要な流体力
学上の力は犬／くなる。

制限の第２のものは水滴にかかる電気的応力に関する。

荷電された水滴（オ水滴表面に臨界勾配か生じた時に分
散する傾向を有する。この臨界分散勾配の大きさは水滴
の半径の平方根に逆比例する。

したがって、荷電水滴が太きいはと水滴が分散される水
滴表面の電気勾配は小さくチ゛る。水滴表面における過
剰の電荷勾配が水滴の導電１または対流による荷電を通
じて、または水滴の分極化を通じて発生される。そのた
め、流体力学上のおよび電気的な応力が電界中に水滴の
最も犬さな寸法のものを作ることになる。この最大の寸
法は２つの液体相の物理的特性および゛電界の強度およ
び均一さによって決定される。電気的合体装置のこれら
制限は以下の科学文献に述へられている。５ａｄｅｋ。

による「Ｃｈｅｍ、Ｅｎｇ、Ｐｒｏｇ、Ｊ、６１（１０
）、５］−５７（１９６５）、Ｄｏｙｌｃ　、Ａ、、　
Ｍｏｆ　ｆｅｔｔ　、　Ｔ）、　Ｒ，、’、　Ｖｏｎｎ
ｅｇｕｔ　、Ｂによる「Ｊ、　Ｃｏ１１ｏｉｄ　Ｓｃｉ
、　Ｊ、１９．１３６−１４３（１９６４）を参照。

原油中の水または耐水のエマルジョンは通常、水相液滴
寸法の分布を含んでいる。油の分野において、エマルシ
ヨン、たとえば２〜１００ミクロン以上の直径の水滴の
分布は珍らしいことではない。

あるエマルジョンにおいては、その分布における最小液
滴に含まれる同伴水の量は十分に乾燥した油を作るため
にそれらの除去が必要な位十分にある。これら非常に小
さな水滴の合体は高い電界強度が必要である。しかし、
前述のように、これら・高い電界強度は電界中で達成で
きる水滴の最大寸法を制限することζこなる。この制限
された寸法の水滴が油から沈降できる位の十分な大きさ
であれば、それらの合体によって少しは大きくされる。

さらに、処理する電界強度に対応する最大液滴寸法より
大きな寸法をもってもともと分散されている水滴は分散
されることになる。漸減電界の概念を示す前に、はとん
どの電気処理装置は、油から沈降できる程度に十分な大
きさであり、エマルジョンの最小液滴の多少の合体がで
きる程度に十分な電界強度で水滴を作ることができる電
界を使用（１５） している。荷電された′１に、極間の距離を流れの方向
に広げることによって作られた漸減電界において、エマ
ルジョンはます、非常に小さな液滴を合体することので
きる高い勾配領域にさらされる。この領域での生成物は
次いて低い電気勾配を有する第２領域へ行く。この第２
領域の電界は第１領域から受けた水滴の合体を増加させ
るに十分な強度である。、しかし、第１領域よりも弱い
第２領域の電界はこの電界中に存在できる最大液滴寸法
に大きくできる。し７たがって、エマルジョンは電界強
度の漸減するところを通ってゆっくり進むので、分散さ
れている水滴は油から沈降するに十分な大きさまで大き
くなる。漸減電界のこのタイプによって生起された従来
技術の改良すべき点は、１）展望的な油中水エマルジョ
ンの極小水滴の合体効率の向」−５および　２）処理さ
れた混合物中の水滴をより大きくしてより効率的に沈降
させることである。

上記した漸減電界の実施例は有機的に連続するエマルジ
ョンの電気処理において従来にＬ　ｌの改良をした。し
かし、これは万能ではない。電界強度（１６） は流れ方向で減少するけれども、電極への電荷はその全
範囲にわたって比較的一定となってしまう。

したがって、導電または対流の電荷移動および液滴の更
なる分散によって水滴が荷電するというメカニズムが弱
い電界強度惟域に存在する。電気応力の影響の基での水
滴分散メカニスムによれば、作られる小さ′ｆ、［水滴
はもとの水滴より非常に小さいものとなる。この小さな
水滴が低電界強度の領域で作られると、それらの再合体
の機会はほとんどない。この問題はさら（こ、臨界分散
勾配が水滴の分極化を通って電界の出口領域の電極の近
くにある水滴に生じることによって複雑にされる。水滴
の強力な分極は電極の端部における局部的に不均一な発
散電界にさらされることによって生じる。

これらの基本的な制限に加え、従来では漸減電界を発生
させるための板状電極の物理的間隔の問題、およびこれ
ら電極の懸架のむしろ厳格な機械的な問題を治している
。金属ンートの形の電極は重くそれらの容器内での支持
を困難にしている。

好ましくは、その電極の組成は重量を減らすように、か
つ通路を通る液体混合物の流れの方向に物理的空間的広
がりを要することのないようにして作られるのがよい。

発明の開示 本発明は、電極間の有極性および無極性液体の混合物の
流れの方向に電気導電率が変化し、かつ混合物の流イ１
の方向に強度が変化する電界を発生する材料から成る、
間隔を置いて荷電される電極としている。

本発明はざらに、互いに平行で流体流れの方向に装着さ
れた電極板の装置を介して、比較的無極性の連続液体相
の中に比較的有極性の液体相が分散されているエマルシ
ョンを通すものとしている。

この電極は、電気的導電性の部分と電空的非導電性のま
たは絶に部分とを物理的に密着しγこ状態で構成されて
いる。導’１％性および非導電性部分は、２枚の平行極
板の間を流れるエマルシヨンが導電性材料によって限界
された仙域を通った後非導電性材料によって限界された
領域を通るような方法で関連されている。

本発明はさらに、電気導電性のプラスチックオたはファ
イバカラス石−次元で電気導電率が低減するよう構成さ
れた電極の電気的特性を考えている。各極板の電気抵抗
は、平行電極間を流れるエマルシヨンがその流れにつれ
て電気的導電性材料の次第に少なくされたものによって
限界されるような方法で、流れの方向に増加する。

本発明はさらに、隣接する極板の導電性部分が逆極性に
荷′亀されるように、ま１こは炉板か一板おきζこ荷電
され残りの極板がアースされるように、電極板の導電性
部分が励起されるものを考えている。

以下添伺図【６１に例示した本発明の好適な実施例につ
いて詳述する。

実施例 用語および術語 板状の電極の従来の構成および配列は、極板が互いに平
行に垂直に懸架され、それぞれ対となる極板間に通路を
与えてその中に有極性および無極性の液体のエマルシヨ
ンが電極間の電界を通って（１９） 流れるようになっている。従来では、これら極板は慣例
的に金属であり容器的に絶縁体より懸垂されていて、そ
れらの間に電界を発生させる電気エネルギ源に接続され
ている。

本発明の好適な実施例における板状電極はその電極間の
通路に多数の電界を発生し、その電極の一方は液体混合
物の流れの方向の電界強度を漸減させている。現在では
、流体流れの方向の電界強度を弱めるためそれぞれ対と
なる電極板を互いに物理的に広げることが不要な電極板
の少なくとも２種類の構成が知られている。

本発明の最も広い概念は、たとえここで好適な実施例で
あったとしても、垂直に懸架された平板電極の実施例に
限定されるものではない。この概念の基本的な考え方は
、荷電された電極は互いに間隔が置かれ、その電極間に
維持される電界は、電極材料の電気導電率の変化に基き
、電極間の空間ｌこある液体エマルジョンの流れの方向
に沿って強度を変化させることにある。各電極は、非導
電材料の部分と密着している導電材料の部分によつ（２
０） て形成されてもよく、または流れの方向に沿って電気導
電率が連続的に増減するような電接材料を与えることも
できろ。しかし、本発明の広い概念はこれらいずれの電
極構成をも含むものである。

第１図の概要 第１図は、水平に細長い容器を形成しているとわかるシ
ェル１を充分に現わすためζこ示したものである。従来
通りに、油井産出物をシェル１の一端に流し、その産出
物をその成分に分離し、シェル１内に収集されたとおり
にそれら成分を別々に排出することは習慣的に行なわれ
ている。いつものように、シェル１の内部構成はシェル
１を通って流れる油井産出物に分離する力を与えるよう
構成されている。

第１図に示したように、シェル１の端部にある油井産出
物を受けるところを詳細に示すにはいくらか不便である
。矢印２は、シェル１の油井との接続部を示しており、
油井からの液体およびカスはシェルの前端の側部へ流れ
る。あらゆるガスはこの産出物から除かれているとする
。この発明は油と水との」−マルションを分離する構成
において実施され、これら液体は矢印２によって示し１
に入口を介してシェル１内へ入る。それらの分離後、油
および水はシェル１の上と下の部分に集められ、第１図
には図示する必要のない導管によって別々に排出される
。

第１図に示された中間の部分は、シェル１の中に挿入さ
れた液体混合物が、垂直に懸架されシェル１の長手方向
軸に直角ζこ延在している一対の板状電４Ｑ　３の間に
形成された平行通路を通って流れるところである。これ
ら板状電極３の支持は精巧に示してあ／−Ｉｏシェル“
１の一ヒ部ζこ格子構造に作られたたなの組力）ら絶糾
バンカ４が伸びている。板状電極が現在では普通である
が金属性であれは、これら絶瀦ハノノノ４は板状電極の
重Ｉによって課せられる荷重を支えるよう設計されてい
なければならない。この技術はそれらの垂直荷重に耐え
ると同時にその極板に関して電気的絶縁を与えることが
できるハンガを与えるという問題にある。

周囲の必要ｔｊ′構成要素の全体に４つたる図示を完全
にするために、絶縁ブシュ５がシェル１の壁を声通する
よう示しである。これらフシュ５を介して変圧器結線６
が変圧器７から板状極板３に延びている。これにより一
対の電極３の間に電界が生じ、この中に油乏水のエマル
シヨンが通ると分離する。

第２図および第３図は本発明を実施した板状電極の形を
示している。各図１面にはシェル１の中の流体の流れに
関して１対の電極だけを示し、合体集収された水は電極
の下方に、残りの油は電極の上方へ流れる。このように
、第１図は本発明の必須要素である、シェルの最初の取
り巻きと、電源と、板状電極の支持系とを配置している
。

第２図−導電性部分と非導電性部分の電極通則 第２図は別々の導電性部分と非導電性部分とによって構
成された１対の電極板を示しており、これら極板の間の
非導電性部分の絶縁特性によって弱い電界になる。導電
性部分の端と非導電性部分の端とを接触することにより
、導電性部分へ印加（２３） される極性と同じ極性の表面電荷が非導電性部分の絶縁
材料に生ずる。この絶縁材料の荷電はよく理解されてい
ない。しかし、絶縁体の表面に滑って電荷が移動する速
度は式、τ＝ε／σによ−って規定された材料の電荷緩
和時定数に関係される。ここで、τは電荷緩和時定数、
εは誘電率、σは材料の導電率である。電荷緩和時定数
が大きくなればなるほど表面づたいに移動する電荷は遅
くなる。

動作状態のもとでは絶縁材料の表面電荷は全表面域にわ
たって均一ではない。非導電性部分はその電荷源として
導電性部分と接触している線路を有するが、導電性部分
と接触している線路からの距離が大きくなるにつれて電
荷密度が減少するという表面電荷の勾配がある。この勾
配の正確な特性は、非導電性材料の電荷緩和時定数と、
連続無極性相の導電率と、分散有極性相の体積とに依存
する。これら後に記したパラメータのいずれか一方の増
加により絶縁材料からの電荷の減少が増え、かつ導電性
部分からの距離の増加に従って電荷密度の変化速度が増
える。成る適用例においては、（２４） 非導電性部分の電位を流れの方向にてゼロに落とすこと
が望ましい。これは、導電性部分との接触から最も離れ
た非導電性部分の端部をアースすることによって行なう
ことができる。

詳細 第２図は本発明を実施している１対だけの電極板３を示
している。第２図には示していないが、電極板は第１図
に示したように処理しようとする液体の混合物が流れる
シェル１の中のハンガ４より懸架されている。矢印１０
は処理しようとする液体混合物の流れの方向を示してい
る。図示のように、混合物の流れは、平行な電極板３お
よび３ａによって構成された通路１１に流入するものと
する。混合物の比較的有極性の液体は通路１１にて合体
して沈降するので、集収物１２は極板の下方に形成され
る。本発明は電極板３．３ａの構成および配列によって
示しである。

１４．１４ａと、別な非導電性部分１５．１５ａ　とに
よって構成される。非導電性部分１３．１３ａによって
限界された雷、極の間の領域において、エマルジョンは
流れの方向において増々強くなる電界を受ける。導電性
部分１４．１４；１によって制限された領域において、
エマルションは、電界強度−足で均一な電５界にさらさ
れる。電極板の間を流れる間にエマルションがさらされ
る最も強い電界強度は部分１／Ｉ、１４ａの間に形成さ
れたこの領域にある。非導電性ｆｉｌ（分１５．１５ａ
　によって制限された領域において　エマルジョンは流
れの方向に弱くなる電界を受ける。【またがって。エマ
ルションは隣接する電極板の間を流れるので３つの異Ｉ
Ｓつた処理領域を経験することになる。；＋Ｇ　１の領
域は前処理領域おして作用し、ここで分散有極性相−の
大きな液ン薗の合・１’＞ｌｊが１；パＩｉめらＪ’ｌ
る。弱い電界強度でのエマルジョンの前処理は２つの理
由によって好ましい。１つは、強い電界強度の領域を流
通させる前に分散相の大きな液滴を除去することにより
電気的および液体力学上の圧力によるこれら液４川の分
散、した７′＋３ってそれらの再合体の必要性が減らさ
れることにある。換言すれは、このような前処理は単に
逆効果となる液滴の分散を制限しているだけである。第
２は、エマルジョンか分散有極性相の大部分を占めると
き、強い電界強度ζこ直接さらされることにより電界強
度の損失が生じて導電性の道の形成（絶縁破壊）となる
からである。弱い電界強度での前処理は分散有極性相の
部分を減らし、強い電界強度領域での絶縁破壊を減らす
のである。

エマルジョンが受ける第２処理領域は接近しγこ極板の
導電性区域１４．１４８間の強度一定で均一な電界であ
る。この領域において、エマルジョンは所要の強さの電
界強度にさらされて、このエマルジョンの中に分散有極
外相の最小液滴を合体することができる。非導電性部分
１５．１５ａの間に位置された第３の領域は強い電界強
度領域での生成物を受け、分散相の液滴が混合物から沈
降するに充分な大きさに生長するまでそのエマルション
を漸減′電界強度にさらすのである。しかし漸減電界強
度は電極板の電荷密度を小さくすることによ（２７） 庇 って作１っれるので、電気的および液体力学上の！力は
漸減電界強度領域にて最小にされ、ここに分散有極性相
の大きな液滴が存在することになる。

３つの処理領域にて発生された電界の特性は多くの設計
要因に依存する。これらには、１）各電極板の導電性お
よび非導電性部分の相対寸法および配置、２）導電性部
分に印加される電位、３）印加電位の性質、４）電極板
間の距離、５）非導電性または絶縁部分の荷電特性があ
る。この最後のパラメータは流れの方向の非導電性部分
に生ずる電荷勾配の特性、したがって漸減電界の性質に
影響を与えるものである。もちろん、絶縁材料に生じる
表面電荷が導体との接触点から短かい距離しか及ぼさな
ｈことは好ましいことではない。漸減電界領域において
は流れの方向に表面電荷が次第に弱くなるのが好ましい
。普通、繊維ガラスは成る応用において絶縁材料として
受は入れられている。

他に適当な非導電性材料の選択は研究の見地からすでに
論議されている。

第２図に示した実施例の電気回路は、第１図に（２８） も示した変圧器７を備えている。この変圧器の１次（Ｉ
ｌｌ　１６は図示しない電源に接続され、２次側１７は
片方をアースに、他方を各電極板の導電性部分に接続し
である。この２次側の電極への接続は並列に２つの整流
器１８．１９を有している。各整流器は、電極装置の電
極の１つおきに同じ整流器に接続されるようにして電極
の半分づつに接続される。このように接続された電極板
のすべて隣接する対の導体は逆極性に荷電される。さも
なければ、これら整流器を回路から外し、２次側の片方
を装置の１つおきの極板導体に接続する一方、２次側の
他方をアースと残りの極板に接続してもよい。

このように接続された装置における電極板の隣接するあ
らゆる対において、一方の極板は交流電流によって荷電
され、他方の極板はアースされることになる。

第３図−プラスチック電極 通則 れの方向にプラスチックまたは繊維ガラスの電気導電率
の増加によってほとんど達成される。いろいろな電気的
悸電性のプラスチックおよび繊維ガラスが開発されてお
り、金属被膜ガラスファイバ、金属ファイバ、カーボン
ファイバ、および特殊カーボンブランクの組合せ結合か
らそれらの導電率が得られる。したがって、任意に与え
られた寸法のところの導電性充填物に濃度の勾配を生じ
させるような方法でプラスチックを作ることにより、プ
ラスチック寸たは繊維ガラス板のその寸法に電気抵抗の
勾配を作るこ吉ができる。Ｗｅ　ｈ　ｒ　ｅ　ｎ　ｂ　
ｅ　ｒ　ｇ　。

Ｒ，Ｈ，の［Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　Ｅｎｇ。Ｊ　９５（
３）　、　　３７−４３（１９８２）　、およびＡｎＯ
ｎｙｍ０１］Ｓの［Ｂａｔｔｅｌｌｅ　Ｔｏｄａｙ　１
＃８．Ｐ。７　（１９７８）を参照。電気導電率が流れ
の方向に小さくなる電極の間に生じる漸減電界の正確な
特性は、電極の導電率勾配の性質には吉んと大部分が影
響される。しかし、動作状態での非導電性部分捷たけ絶
縁材料の荷電特性に影響を与える要因もまた重要であり
考慮すべきである。これらの要因についてはすでに論議
されているところである。

詳細 導電性プラスチックでなる電極を使った電気処理システ
トの実施例を第３図に示す。第３図によって示された実
施例の配列は極板の構成以外は第２図のそれさ同じであ
る。第２図と同様に、電極が装着される容器は第１図の
ものと同じであるとする。矢印２１は処理しようとする
液体の混合物の流れ方向を示している。液体の流れは電
極２３．２４の間に形成された通路を通る。合体された
液体２５は板状電極の下の方に沈降されている。液Ｉ又 体２５と混合物の残シの液体との別々の回枢については
特に詳しくは示してい々い。

第３図の極板２３．２４の電気導電率は陰影の濃度変化
によって示しである。最大の導電率を有する極板の領域
は最も濃くしである。エマルジョンは図示した２枚の電
極板の間を水平に流れるので、最初に、導電率が流れの
方向で増加する電極の前方部分によって限界された領域
内で強度が増大する電界にさらされる。これは、第２図
の実施例に（３１） 記載した電極部分１３．１３ａの間の領域と機能上同じ
前処理領域である。第３図に示したように、エマルジョ
ンは次に、電極板の高い導電率の部分によって限界され
た領域内の強度一定で均一な電界を経験する。この領域
はエマルジョン内の分散有極性相の最小液滴を合体させ
るに必要々十分に高い電界強度を与えるものである。こ
の領域の一定かつ均一な電界を通り過ぎるさ、エマルジ
ョンは導電率が流れ方向に減少していくような極板部分
によって限界された領域を通り、漸減電界を経験する。

したがって、エマルジョンは分散相の液滴が十分に大き
く生長して混合物より沈降し液体２５と結び付くように
なるまで漸減電界にさらされる。しかし、再度、この漸
減電界は流れ−の方向に電極板の電荷密度を減少させる
ことによって作られる。したがって、電気的および液体
力学上の庇 ７カはこの漸減電界強度の領域にて最小となシ、分散相
の大きな液滴が存在することになる。

第２図に示した実施例と関連して説明した設計パラメー
タは第３図の実施例にも関係する。しか（３２） し、上述のように、導電性充填物の選択および電極板に
おけるその充填物の濃度勾配という新らしいパラメータ
がある。第３図によって示した実施例の電極板に接続さ
れる電気回路は第２図の実施例について述べたものと同
じであシ、繰り返すには及ばないであろう。

上述した流れの方向での電極電荷密度の低減を通じて漸
減電界を生成するこれら実施例は説明だけのものであっ
て、これら実施例に使用した設計パラメータのこれらの
選択だけに本発明を限定することを意味するものではな
い。

第４図の説明 分離された導電性および非導電性部分から成る電極を使
った電気処理装置の第２実施例は第４図に示しである。

第４図に示した実施例の配列は極板の導電性および非導
電性部分の物理的配列を除いて第２図のそれと同じであ
る。第２図および第３図のように、中に電極を装備して
いる容器は第１図のそれと同じであるとする。矢印３０
は処理しようべする液体の混合物の流れ方向を示してい
る。液体の流れは電極３２．３３の間に形成される通路
３１を通る。水滴が合体された水体３４は板状電極の下
方へ沈降する。水体３４から水を、そして混合物の残り
の液体を別々に排出する構成は特に示していな−。

上述したように、第４図の極板３２．３３はそれぞれ電
気的導電性の部分と電気的非導電性の部分から成り、第
２図の極板の部分に匹敵する。しかし、導電性および非
導電性部分は第４図では半径方向に異なった構成で配向
されている。すなわち、電気的導電性部分３２ａは電極
板３２［上部にある。

下方部分３２１〕は極板３２の下方にある。２つの部分
は水平方向に平行に延びた端と端との接触部を有してい
る。板状極板３３は板状電極３−２と同様明確に２つの
部分によって構成されている。したがって、電極３２．
３３間の最も強い電界は通路３１の上方部分にあり、一
方その通路の下方部分は通常の動作状態にて端から端ま
で延びた接触線路より下方に向って漸減する電界を有す
ることになる。

矢印３０は分離しようとするエマルジョンのための通路
３１への入口点を示している。本発明のこの種の概念の
実施において、エマルジョンの入口は極板の２つの部分
の端と端との接触部よシいくらか下側にすべきと予想さ
れている。寸法の異なる水滴はエマルジョンの状態にあ
る。エマルジョンの軽い部分である油は上方に上昇し始
め、この油によって小寸法の水滴が一掃される。大きな
寸法の水滴は水体３４に向って沈降するようになる。電
極の下方部分の間の漸減する電界によって合体による犬
き々水滴の生長が助長されて水体３４と結合するＪ：う
下方へ沈降する。より強い電界内の小さな水滴は合体に
よって生長され、そして漸減電界へ降下し〆きて、ここ
でそれらの生長はすべて水が水体３４へ収集される捷で
続く。通路３１の上方部分のより強い電界と通路３１の
下方部分の漸減電界との間に、無作法に挿入された矢印
３０によって表わされた水平の流れの前記配列において
、油の分離流と合体する水とは互いの影響が最小となる
。

結局、本発明の２つの新らしい利点を再度書き（３５） とめるべきである。第１に、ここに記載したいずれの風
にも構成された電極板は従来の全部がスチール製の極板
よシも軽量となろう。電極格子システムは第１図にハン
ガ６によって示したように、一般にはテフロン製の絶縁
ハンガよυ処理容器内に懸架されていなければならない
。電極格子システムがよシ軽量であることはこれら比較
的もろいハンガの機械的故障の発生率が減少することに
々る。第２に、電界が有極性相と無極性相との間の界面
の方向で漸減するものとした本発明のこれら喫施例にお
いて、界面が格子装置の底部まで上がって来たとしても
、電極はそれが異常の間ショートされないように設計さ
れる。

上述から、本発明は前記した目的を、この装置にとって
明らかかつ固有の利点と共に得るよううまく適合された
ものである。

幾多の実施例が本発明の精神を逸脱しない範囲で可能ｌ
あるので、ここに記したことおよび添付図面に示したも
のはすべて説明上のことであって何ら限定するものでは
ないと理解すべきである。

（３６）

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による垂直に懸架された平行平板電極を
含む水平方向に細長い容器の切断斜視図、第２図は間に
エマルジョンの通路を形成する第１図の１対の平板電極
の斜視図、第３図は極板が他の構成を有する第２図と同
様の斜視図、第４図は容器内に長手方向に延在する電極
を有する第１図と同様の切断斜視図である。 １・・シェル、３・・電極、４・・絶縁ハンガ、５・・
ブシュ、６・・線、７・・変圧器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、強度の異なる多数の電界を発生させて比較的無極性
   の液体の中に比較的有極性の液体が分散されているエマ
   ルジョンの分散相を合体させる電極装置において、間隔
   を置いて間に通路を形成しそれぞれがその通路の中の所
   定の方向に電気導電率の変化する材料によって構成した
   少なくとも１対の電極さ、この電極に接続して電極間に
   電界を生じさせる電気エネルキ源と、電極間に形成され
   た通路を介して有極性および無極性の液体のエマルジョ
   ンを通過させる手段とを備え、電極間に発生された電界
   が通路内のエマルジョンを分離するようにしたことを特
   徴とする電極装置。 ２、前記対の電極は平板の形を有し互いに平行であるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電極装置。 ３、各平板は電気的に導電性の材料と非導電性の材料と
   の別々な部分から成っていることを特徴とする特許請求
   の範囲第２項記載の電極装置。 ４　各平板は所定の方向に電気導電率が変化するプラス
   チック／ファイバガラスから成っていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第２項記載の電極装置。 ５、漸減電界を発生させて比較的無極性の液体の中に比
   較的有極性の液体が分散されているエマルジョンの分散
   相を合体させる電極装置において、垂直な平面に平行ζ
   こ延びていてそれぞれが極板間に形成された通路の中の
   流体の流れの方向に電気導電率の漸減する材料で成る少
   なくとも１対の電極と、極板の電気導電性の部分に接続
   して極板間に電界を生じさせる電気エネルギ源と、極板
   間に形成された通路を介して有極性および無極性の液体
   のエマルジョンを通過させる手段とを備え、平行電極間
   に発生された電界が通路内のエマルジヨンを分離するよ
   うにしたことを特徴とする電極装置。 ６、平行電極板のそれぞれは極板間の通路の入口におけ
   る流体流れの方向の所定の長さ部分を高い電、気的導電
   性の材料とし、次いで極板の間の流れの方向に電気導電
   率の漸減する材料で構成されていることを特徴とする特
   許請極板を逆極性で荷電するような配列でエネルキ源に
   接続されていることを特徴とする特許請求の範囲第６項
   記載の電極装置。 ８、電気エネルキ源と電極との間の接続は交流電位によ
   って電極を１つおきに荷電し、残りの電極はアースしで
   あることを特徴とする特許請求の範囲第７項記載の電極
   装置。 ９、平行電極板のそれぞれは、極板間の通路の入口のと
   ころでは流体流れの方向にて電気導電率が増加し、極板
   間の通路の出口に向かって流体流れの方向に電気導電率
   が減少し、かつ通路の入口と出口との間の所定の地点で
   は高くて均一な宵、気溝電率の部分を占める材料から成
   っていることを特徴とする特許請求の範囲第５項記載の
   電極装置。 １０、電棒板は、電気導電率の所望のパターンを、プラ
   スチック／ファイバガラスへの導電性充填物のｍ度にお
   いて場所的な変化を制御すること（こよって作るように
   した導電性プラスチツ／７／ファイバガラスから成って
   いることを特徴とする特許請求の範囲第５項記載の電極
   装置。 １１、漸減電界を発生させて比較的無極性の液体の中に
   比較的有極性の液体が分散されているエマルションの分
   散相を合体させる電極装置において、垂直な平面に平行
   に延びていて間に通路を形成しそれぞれが比較的電気的
   導電性の材料から成る垂直部分と流体流れの方向に連続
   して端と端とが密着している比較的電気的非導電性の材
   料の垂直部分とから成っている少なくとも１対の電極と
   、極板の導電性（３） 部分に接続された電気エネルギ源と、極板間に形成され
   た通路を介して有極性および無極性の液体エマルジョン
   を通過させる手段とを備え、平行電極間（こ発生された
   電界が通路内のエマルジョンを分離するようにしたこと
   を特徴とする電極装置。 １２、電極の導電性部分は隣接する極板を逆極性で荷電
   するような配列で電気エネルギ源に接続されていること
   を特徴とする特許請求の範囲第１１項記載の電極装置。 １３゜電気エネルギ源と電極との間の接続は交流電位に
   よって電極を１つおきに荷電し、残りの電極はアースし
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１１項記載の
   電極装置。 １４、漸減電界を発生させて比較的無極性の液体の中に
   比較的有極性の液体が分散されているエマルションの分
   散相を合体させる電極装置において、垂直な平面に平行
   に延びていて間に通路を形成しそれぞれが流体流れの方
   向ｌこ比較的非導電性の材料の前方部“分と比較的導（
   ４） 電性の材料の第２部分と比較的非導電性の材料の第３部
   分とを有しかつ前方部分の端と第２部分の端とを物理的
   Ｏこ密着すると共に第２部分の端と第３部分の端とを密
   着させている少なくとも１対の電極と、極板の導電性部
   分に接続された電気エネルギ源と、極板間に形成された
   通路を介して有倚性および無極性の液体のエマルジョン
   を通過させる手段とを備え、平行電極間ζこ発生された
   電界が通路内のエマルジョンを分離するようにしたこと
   を特徴とする電１極・装置。 １５、電極の比較的電気的導電性の部分は隣接する極板
   を逆極性で荷電するような配列で電気エネルキ源ζこ接
   続されていることを特徴とする特徴請求の範囲第１４項
   記載の電極装置。 １６、電気エネルギ源と電極との間の接続は交流電位に
   よって電極を１つおきに荷電し、残りの電極はアースし
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１４項記載の
   電極装置。 １７、混合物のより有極性の液体を合体させるような電
   界を発生させる電極装置において、電気エネルキ源と、
   水平方向ζこ細長い容器と、比較的無極性の連続する液
   体相を通して比較的有Ａ、′・性の液体が液滴のように
   なって分散されているエマルジョンを容器の第１端部へ
   導ひく手段と、容器の壁を貫通して電気エネルギ源から
   の結線を容器の内部へ導入する絶縁ブシュと、容器内に
   配置されて容器内の電極を懸架する絶紋・−構造物と、
   エマルジョンが流れる通路を形成するように垂直平行平
   面で板状の形を有して水平方向に導電率の変化する少な
   くとも１対の電極と、霜；気エネルギ源を電イ歪に接続
   して通路内に流体流れの方向に漸＃する電界を発生させ
   る手段と、合体された有極性液体を集めて容”？、黛７
   ＋ｓら排出する手段と、残りの無極性液体を容器から別
   々に排出する手段とを備えたことを特徴とする電極装置
   。 １８、漸減電界を発生させて比較的無極性の液体の中に
   比較的有極性の液体が分散さイ９ている１マルシヨノの
   分散相を合体させる電極装置において、垂直な平面に平
   行（こ延びていて間に通路を形成しそれぞれが比較的電
   気的導電性の材料によって形成された極板の上部水平部
   分り端かこの端と接触された比較的電気的非導電性の材
   料によって形成された極板の下部水平部分とから成る少
   なくとも１対の電極さ、極板の導電性部分に接続された
   電気エネルギ源と、所定の高さ位置の通路へ有極性およ
   び無極性の液体のエマルジョンを通す手段とを備え、平
   行電極間に発生された電界が通路内のエマルジョンを分
   離するようにしたことを特徴とする電極装置。 １９、電極の導電性部分は隣接する極板を逆極性で荷電
   するような配列で電気エネルギ源に接続されていること
   を特徴とする特許請求の範囲第１８項記載の電極装置。 ２０、電気エネルギ源と電極との間の接続は交流電位に
   よって電極を１つおきに荷電し、残りの電極はアースし
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１８項記載の
   電極装置。 （７） ２］、電極は細長いシェルの中にあってそのシェルの軸
   に平行に延在されていることを特徴とする特許請求の範
   囲第１８項記載の電極装置。