(57)【要約】【課題】電場によって液液界面において生成する液滴を面内で安定化させる。【解決手段】容器３０は、第１の液体を含む第１の液体層３２と、第１の液体と液液界面を形成する第２の液体を含む第２の液体層３４とを収容する。第１の液体層３２には、電極４０が設けられ、第２の液体層３４には電極４２が設けられている。電極４０、４２は、対向電極であり、それぞれ、直流高電圧電源５０の正極、負極に接続されている。界面調整部６０は、格子状の構造を有し、第１の液体に濡れやすく、第２の液体に濡れにくい材料で構成される。界面調整部６０は、液液界面の近傍に液液界面の面方向に設けられており、複数の貫通孔が配列されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の液体を含む第１の液体層と、前記第１の液体層と液液界面を形成する第２の液体を含む第２の液体層とを収容する絶縁性の容器と、
前記第１の液体層および前記第２の液体層の中にそれぞれ設けられた一対の電極と、
前記一対の電極間に電圧を印加する電圧印加手段と、
前記液液界面の近傍に、前記液液界面の面方向に複数の貫通孔が配列された界面調整手段と、
を備え、
前記電圧印加手段により電圧が印加されたときに、前記液液界面において、一方の液体層の液体が滴化され、生成した液滴が他方の液体層に分散されることを特徴とする液分散装置。
【請求項２】
前記第１の液体層に第１の液体を供給する手段と、
前記第２の液体層に前記第１の液体と温度差がある第２の液体を供給する手段と、
前記液液界面から生成した液滴を介して前記第２の液体と熱交換した前記第１の液体を、前記第１の液体層から排出する手段と、
前記液液界面から生成した液滴を介して前記第１の液体と熱交換した前記第２の液体を、前記第２の液体層から排出する手段と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の液分散装置。
【請求項３】
前記液滴が分散された液体層の下流側に、前記第１の液体と前記第２の液体とを分離するための分離槽が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の液分散装置。
【請求項４】
前記一対の電極のうち、液滴が引きつけられる電極に複数の貫通孔が配列されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の液分散装置。
【請求項５】
前記一対の電極のうち、液滴が引きつけられる電極が針状であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の液分散装置。
【請求項６】
第１の液体を含む第１の液体層と、前記第１の液体層と液液界面を形成し、かつ第１の液体層と温度差を有する第２の液体を含む第２の液体層とを収容する絶縁性の容器と、
前記第１の液体層および前記第２の液体層の中にそれぞれ設けられた一対の電極と、
前記液液界面の近傍に、前記液液界面の面方向に設けられ、複数の貫通孔が配列された界面調整手段と、
を含む、複数の液分散モジュールと、
前記複数の液分散モジュールに含まれる一対の電極間にそれぞれ電圧を印加する電圧印加手段と、
前記複数の液分散モジュールの各第１の液体層に前記第１の液体を順に流通させる第１の液体流通手段と、
各分散モジュールにおいて前記第１の液体の流れと並行流または対向流になるように、前記複数の液分散モジュールの各第２の液体層に前記第２の液体を順に流通させる第２の液体流通手段と、
を備えることを特徴とする液分散装置。
【請求項７】
第１の液体を含む第１の液体層と、前記第１の液体層と液液界面を形成し、かつ第１の液体層と温度差を有する第２の液体を含む第２の液体層とを収容する絶縁性の容器と、
前記第１の液体層および前記第２の液体層の中にそれぞれ設けられた一対の電極と、
前記液液界面の近傍に、前記液液界面の面方向に設けられ、複数の貫通孔が配列された界面調整手段と、
を含む、複数の液分散モジュールと、
前記複数の液分散モジュールに含まれる一対の電極間にそれぞれ電圧を印加する電圧印加手段と、
前記複数の液分散モジュールの各第１の液体層に前記第１の液体を分配して流通させる第１の液体流通手段と、
各分散モジュールにおいて前記第１の液体の流れと並行流または対向流になるように、前記複数の液分散モジュールの各第２の液体層に前記第２の液体を分配して流通させる第２の液体流通手段と、
を備えることを特徴とする液分散装置。
【請求項８】
前記複数の液分散モジュールが上下方向に積層されていることを特徴とする請求項６または７に記載の液分散装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一方の液層を他方の液層に分散させる液分散装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一方の液体を他方の液体中に分散させる操作は化学工業などにおいて広く用いられ、撹拌や両液体間の熱・物質移動、化学反応を目的として利用されている。
【０００３】
従来、この分散操作は、ポンプなどにより加圧された一方の液体をノズルや分散板などを介して、他方の液体中に噴出させて分散させる方法が採られている。しかし、このような加圧による方法では、装置が複雑かつ大型化するうえに、両液体の流量や圧力制御などが必ずしも容易とはいえないという課題があった。
【０００４】
ポンプを利用せず、静電場を利用した２液の分散方法として非特許文献１が挙げられる。図１２は、非特許文献１に記載された静電液液抽出装置の概略図である。当該静電液液抽出装置では、気相９に設けられた銅棒（上部電極）２と、分散水相８の下方に設けられたステンレス板（下部電極）３との間に直流高電圧電源４を用いて直流高電圧が印加される。これにより、「ある印加電圧以上になると、油水界面が波立ち、さらに印加電圧の増加とともに波は大きくなり、ついには波の先端が水滴となって重力に逆らって連続油相中に射出・分散される。分散水滴は誘起電荷を有しており、連続油相間に形成された電位勾配のもとで連続油相中を上昇し、油気相界面に衝突して電荷交換した後、下方に下降する。下降した水滴は下部の分散水相と合一する。このように供給された分散水相は液滴生成→上昇運動→下降運動→合一を繰り返す。この挙動は印加電圧の昇圧とともに激しさを増し、分散水滴は連続油相の撹拌・混合の良好な撹拌子として作用する。（非特許文献１より引用）」ことが知られている。
【非特許文献１】分離技術第２７巻４号（１９９７年）４８頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
非特許文献１に記載の静電液液抽出装置では、電場により発生する電気対流の影響を受けて波（液柱）が油液界面を不規則に動き回るため、油水界面における液滴生成が面内で不均一になる。この結果、油水相の撹拌・混合が場所によってばらついてしまう。また、油水界面で生成する波立ちが不安定となり、撹拌・混合の安定性が得られないことといった液滴生成に関する問題点があった。これは、たとえば、静電液液抽出装置を用いて油相と水相との間で熱交換させる場合に、熱交換性能が不安定になる要因となる。
【０００６】
また、非特許文献１に記載の静電液液抽出装置では、油水相の他に気相も必要となるため、高さ方向に大きくせざるを得ず、小型化が困難であるという構造上の問題があった。
【０００７】
本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、液液界面における液滴生成が安定化された液分散装置の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のある態様は、液分散装置である。当該液分散装置は、第１の液体を含む第１の液体層と、第１の液体層と液液界面を形成する第２の液体を含む第２の液体層とを収容する絶縁性の容器と、第１の液体層および第２の液体層の中にそれぞれ設けられた一対の電極と、一対の電極間に電圧を印加する電圧印加手段と、液液界面の近傍に、液液界面の面方向に複数の貫通孔が配列された界面調整手段と、を備え、電圧印加手段により電圧が印加されたときに、液液界面において、一方の液体層の液体が滴化され、生成した液滴が他方の液体層に分散されることを特徴とする。
【０００９】
この態様によれば、液液界面に電圧を印加することにより、界面調整手段の各貫通孔において、滴化が生じるため、液液界面における液滴生成を安定化させることができる。界面調整手段に複数の貫通孔が配列された形態としては、格子状あるいは網目状の形態が挙げられる。
【００１０】
上記態様において、第１の液体層に第１の液体を供給する手段と、第２の液体層に第１の液体と温度差がある第２の液体を供給する手段と、前記液液界面から生成した液滴を介して第２の液体と熱交換した第１の液体を、第１の液体層から排出する手段と、前記液液界面から生成した液滴を介して第１の液体と熱交換した第２の液体を、第２の液体層から排出する手段と、を備えてもよい。
【００１１】
また、上記態様において、液滴が分散された液体層の下流側に、第１の液体と第２の液体とを分離するための分離槽が設けられていてもよい。これによれば、一方の液体が他方の液体に混合して持ち去られるのを抑制することができる。
【００１２】
また、上記態様において、一対の電極のうち、液滴が引きつけられる電極に複数の貫通孔が配列されていてもよい。また、上記態様において、一対の電極のうち、液滴が引きつけられる電極が針状であってもよい。
【００１３】
本発明の他の態様は、液分散装置である。当該液分散装置は、第１の液体を含む第１の液体層と、第１の液体層と液液界面を形成し、かつ第１の液体層と温度差を有する第２の液体を含む第２の液体層とを収容する絶縁性の容器と、第１の液体層および第２の液体層の中にそれぞれ設けられた一対の電極と、液液界面の近傍に、液液界面の面方向に設けられ、複数の貫通孔が配列された界面調整手段と、を含む、複数の液分散モジュールと、複数の液分散モジュールに含まれる一対の電極間にそれぞれ電圧を印加する電圧印加手段と、複数の液分散モジュールの各第１の液体層に第１の液体を順に流通させる第１の液体流通手段と、各分散モジュールにおいて第１の液体の流れと並行流または対向流になるように、複数の液分散モジュールの各第２の液体層に第２の液体を順に流通させる第２の液体流通手段と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
この態様によれば、第１の液体層と第２の液体層との接触面積を増大させることができるので、単位時間当たりの交換熱量を増加させることができる。
【００１５】
本発明の他の態様は、液分散装置である。当該液分散装置は、第１の液体を含む第１の液体層と、第１の液体層と液液界面を形成し、かつ第１の液体層と温度差を有する第２の液体を含む第２の液体層とを収容する絶縁性の容器と、第１の液体層および第２の液体層の中にそれぞれ設けられた一対の電極と、液液界面の近傍に、液液界面の面方向に設けられ、、複数の貫通孔が配列された界面調整手段と、を含む、複数の液分散モジュールと、複数の液分散モジュールに含まれる一対の電極間にそれぞれ電圧を印加する電圧印加手段と、複数の液分散モジュールの各第１の液体層に第１の液体を分配して流通させる第１の液体流通手段と、各分散モジュールにおいて第１の液体の流れと並行流または対向流になるように、複数の液分散モジュールの各第２の液体層に第２の液体を分配して流通させる第２の液体流通手段と、を備えることを特徴とする。
【００１６】
この態様によれば、第１の液体層と第２の液体層との接触面積を増大させることができるので、単位時間当たりの交換熱量を増加させることができる。さらに、供給される第１の液体および第２の液体の流量が多い場合であっても、複数の容器に分配して熱交換をすることができるため、一度に熱交換可能な総流量を増大させることができる。
【００１７】
複数の液分散モジュールが上下方向に積層されていてもよい。この態様によれば、液分散装置の設置面積を小さくすることができる。
【００１８】
なお、上述した各要素を適宜組み合わせたものも、本件特許出願によって特許による保護を求める発明の範囲に含まれうる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、電場によって液液界面において生成する液滴を面内で安定化させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２１】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る液分散装置の構成を示す概略図である。本実施の形態の液分散装置２０は、容器３０、一対の電極４０、４２、直流高電圧電源５０、および界面調整部６０を備える。
【００２２】
容器３０は、アクリルなどの絶縁性を有する体で形成される。容器には、第１の液体からなる第１の液体層３２および第２の液体からなる第２の液体層３４が収容されている。第１の液体と第２の液体とは相溶性が低く、かつ比重が異なる。このため、高電圧を印加した場合、第１の液体層３２と第２の液体層３４との間に水平方向に液液界面３６が形成される。
【００２３】
第１の液体としては、たとえば、シリコーンオイル、トランスオイルなどの油を用いることができる。一方、第２の液体としては、たとえば水などを用いることができる。
【００２４】
容器３０内には、一対の電極４０、４２（対向電極）が設けられている。電極４０は、第１の液体層３２の中に設置されている。一方、電極４２は、第２の液体層３４の中に設けられ、接地されている。本実施の形態の電極４０、４２は、ともに平板状である。
【００２５】
直流高電圧電源５０は、正極が電極４０に接続され、負極が電極４２に接続されている。直流高電圧電源５０により、電極４０と電極４２との間に直流高電圧が印加され、電極４０と電極４２との間に液−液界面と直角方向に所定強度の電場が形成される。電圧としては、たとえば、第１の液体としてシリコーンオイル、第２の液体として水を用い、電圧を印加しない静止状態における界面と電極４０との間の距離が５０ｍｍ、網のピッチが２０ｍｍの場合には１５〜２０ｋＶとすることができ、好ましくは、１６〜１８．５ｋＶとすることができる。印加電圧が１５ｋＶより低いと、後述する液滴が生成しにくくなる。一方、印加電圧が２０ｋＶより高いと、液滴の挙動が激しくなり、液滴の生成が不安定となる。この結果、水による短絡が発生する。
【００２６】
界面調整部６０は、第１の液体および第２の液体のうち、一方の液体に濡れやすく、他方の液体に濡れにくい材質で形成される。たとえば、第１の液体をシリコーンオイルとし、第２の液体を水とした場合には、界面調整部６０として、水に濡れにくく、シリコーンオイルに濡れやすいステンレスを用いることができる。界面調整部６０は、面内に複数の貫通孔が配列されており、たとえば、図２に示すように、格子状のメッシュ構造または網目構造を有する。界面調整部６０の格子の一辺の長さは、５ｍｍ〜２０ｍｍが好適である。格子状の構造の製造方法は、特に限定されず、細線を撚る手法や、シートを打ち抜く手法であってもよい。なお、界面調整部６０に設けられた貫通孔の開口形状は、四角形に限定されず、三角形やその他の多角形でもよく、円形、楕円形などでもよい。
【００２７】
界面調整部６０は、電極４０と電極４２との間に直流高電圧が印加されず、界面調整部６０がない状態で形成される液液界面から濡れにくい方の第２の液体層３４の方へずれた位置に設置されることが望ましい。
【００２８】
（液滴生成）
ここで、本実施の形態の液分散装置２０による液滴生成について説明する。
【００２９】
図３（Ａ）は、電極４０と電極４２との間に直流高電圧が印加されていない状態で、第１の液体層３２と第２の液体層３４との間に形成される液液界面の様子を示す図である。電圧が印加されていない状態では、界面調整部６０の網目中央付近の液液界面３６ａは盛り上がり、界面調整部６０を構成する線材付近の液液界面３６ｂは下降する。
【００３０】
一方、電極４０と電極４２との間に直流高電圧が印加されると、界面調整部６０の網目中央付近は電場強さが大きくなり、その結果、網目中央付近の液液界面３６ａはさらに持ち上げられて鋭い先端をもつコニーデ型火山のような形状を成す（図３（Ｂ）参照）。液液界面３６ａがある高さを超えると、その先端から滴化現象が生じる。この形状の波（液柱）は、界面調整部６０の各網目で形成され、それらの先端で滴化が起こる。液液界面３６ａで生じた液滴４８は、負に帯電しているため、電場の働きにより電極４０に引き寄せられ、第１の液体層３２中を上方に移動する。電極４０に接触した液滴は電荷を交換し、第２の液体層３４に戻る。これにより、第１の液体中に第２の液体が分散される。
【００３１】
図４は、実際に生成した液滴を撮影した高速度写真である。図４より、界面調整部６０の各網目において、液液界面３６ａが突起状となっている様子が分かる。また、液液界面３６ａの各先端部分から液滴が断続的に生成し、電極４０に向かって移動することが確認された。
【００３２】
図４からもわかるように、液液界面３６ａは、界面調整部６０の網目の数だけ生じる。このため、界面調整部６０の網目を規則正しく配列することにより、液液界面内において、滴化を均一かつ安定的に生成させることができる。言い換えると、界面調整部６０の網目の数だけノズルを設置した場合と同様の効果を得ることができる。
【００３３】
第１の液体および第２の液体が静止している場合において、仮に、界面調整部６０がないとすると、波（液柱）は電場により発生する電気対流の影響を受けて液液界面を不規則に動き回るが、界面調整部６０が存在することにより、波の位置が各網目の場所に固定される。これにより、液液界面における液滴生成のばらつきを抑制することができる。
【００３４】
また、第１の液体および第２の液体の一方または両方の液体が流動している場合において、仮に、界面調整部６０がないとすると、液柱は液体の流れによって移動し、分散などの目的を十分に実現できない。しかし、界面調整部６０が存在する場合には、波は網目の区画に固定されて移動せず、設計上の位置において滴の分散をより確実に実現することができる。
【００３５】
（実施の形態２）
図５は、実施の形態２に係る液分散装置の構成を示す概略図である。本実施の形態の液分散装置２１に関して、実施の形態１と同様な構成については実施の形態１と同じ符号を付し、説明を適宜省略する。
【００３６】
本実施の形態の液分散装置２１では、第１の液体層３２に第１の液体を供給する手段として、ポンプ１００および配管１１０が設けられている。また、液分散装置２１には、第１の液体層３２から第１の液体を排出する手段として、ポンプ１２０および配管１３０が設けられている。ポンプ１００は、所定流量の第１の液体を配管１１０を経由して容器３０内の第１の液体層３２に供給する。配管１１０が接続された側を上流側として容器３０内を流動した第１の液体は、ポンプ１２０により配管１３０を経由して容器３０内から排出される。
【００３７】
一方、第２の液体層３４に第２の液体を供給する手段として、ポンプ１４０および配管１５０が設けられている。また、液分散装置２１には、第２の液体層３４から第２の液体を排出する手段として、ポンプ１６０および配管１７０が設けられている。ポンプ１４０は、所定流量の第２の液体を配管１５０を経由して容器３０内の第２の液体層３４に供給する。配管１５０が接続された側を上流側として容器３０内を流動した第２の液体は、ポンプ１６０により配管１７０を経由して容器３０内から排出される。
【００３８】
これによれば、容器３０内の第１の液体および第２の液体を入れ替えることなく、連続的に分散または撹拌を行うことができる。
【００３９】
また、容器３０に供給される第１の液体と第２の液体との間に温度差を設けることにより、容器３０内で生成する液滴を介して第１の液体と第２の液体との間で熱交換をさせることができる。すなわち、液分散装置２１を熱交換器として使用することが可能である。
【００４０】
なお、本実施の形態では、第１の液体の供給用ポンプと、排出用ポンプの両方を用いて第１の液体の供給と排出を行っているが、いずれか一方のポンプにより、第１の液体の供給と排出を実現してもよい。同様に、第２の液体の供給用ポンプと、排出用ポンプの両方を用いて第２の液体の供給と排出を行っているが、いずれか一方のポンプにより、第２の液体の供給と排出を実現してもよい。また、一方の液体の供給用ポンプの機能と排出用ポンプの機能とを入れ替えることにより、第１の液体、第２の液体の流れ方向を対向流としてもよい。
【００４１】
（実施の形態３）
図６は、実施の形態３に係る液分散装置の構成を示す概略図である。本実施の形態の液分散装置２２は、容器３０ａ、容器３０ｂ、および容器３０ｃを備える。各容器３０ａ−ｃ内に収められた電極、液液界面調整部の構成は、実施の形態２の容器３０と同様である。各容器３０ａ−ｃは、それぞれ第１の液体層３２ａ−ｃ、および第２の液体層３４ａ−ｃを含む。第１の液体層３２ａに供給される第１の液体と、第２の液体層３４ａに供給される第２の液体とは温度が異なるものとする。すなわち、本実施の形態の液分散装置２２は熱交換器として機能する。
【００４２】
第１の液体層３２ａ−ｃは、配管２００により直列的に順に接続されている。同様に、第２の液体層３４ａ−ｃは、配管２１０により直列的に順に接続されている。各容器３０ａ−ｃ内では、第１の液体と第２の液体が並行流となっている。
【００４３】
各容器３０ａ−ｃに設けられた電極４０、電極４２は、直流高電圧電源５０と並列に接続されている。これにより、各容器３０ａ−ｃにおいて、電極４０と電極４２との間に所定の直流電圧が印加可能になっている。
【００４４】
一般に、温度が異なる２液が直接接触して熱交換する場合、単位時間当たりの交換熱量は、熱通過率を一定と仮定すると、接触面積で決まる。本実施の形態の液分散装置２２では、第１の液体と第２の液体との接触面積は、容器３０ａ−ｃの水平方向の長さに比例すると考えることができる。このため、図６のように、容器３０ａ−ｃを上下方向に積み上げることで、設置面積を低減しつつ、十分な交換熱量を確保することができる。
【００４５】
なお、本実施の形態では、容器３０ａ−ｃが上下方向に配置されているが、設置面積に制約がなければ、容器３０ａ−ｃを水平方向に配置してもよい。また、一方の液体の供給用ポンプの機能と排出用ポンプの機能とを入れ替えることにより、第１の液体、第２の液体の流れ方向を対向流としてもよい。
【００４６】
（実施の形態４）
図７は、実施の形態４に係る液分散装置の構成を示す概略図である。実施の形態４では、各容器３０ａ−ｃ内の液体が直列的に連通しているが、本実施の形態の液分散装置２３は、各容器３０ａ−ｃ内の液体が並列的に流通している。すなわち、ポンプ１００から供給された第１の液体は、分配管３１０により各容器３０ａ−ｃの第１の液体層３２ａ−ｃに分配される。各容器３０ａ−ｃから排出された第１の液体は集合管３２０により合流した後、ポンプ１２０により送出される。一方、ポンプ１４０から供給された第２の液体は、分配管３３０により各容器３０ａ−ｃの第２の液体層３４ａ−ｃに分配される。各容器３０ａ−ｃから排出された第２の液体は集合管３４０により合流した後、ポンプ１６０により送出される。
【００４７】
本実施の形態によれば、図７のように、容器３０ａ−ｃを上下方向に積み上げることで、設置面積を低減しつつ、十分な交換熱量を確保することができる。また、一方の液体の供給用ポンプの機能と排出用ポンプの機能とを入れ替えることにより、第１の液体、第２の液体の流れ方向を対向流としてもよい。
【００４８】
（実施の形態５）
図８は、実施の形態５に係る液分散装置の構成を示す概略図である。本実施の形態の液分散装置２４では、第１の液体層３２および第２の液体層３４の下流側に分離槽５００が設けられている。分離槽５００において、熱交換後の第１の液体層５１０と第２の液体層５２０との間に液液界面５３０が形成され、両者が分離されている。第２の液体層５２０の下流側に配管１３０が接続されており、ポンプ１２０により第２の液体層５２０から熱交換後の第２の液体が回収される。一方、第１の液体層５１０の下流側に配管１７０が接続されており、ポンプ１６０により第１の液体層５１０から熱交換後の第１の液体が回収される。
【００４９】
本実施の形態によれば、熱交換後の第１の液体および第２の液体が分離槽５００によって分離された後、容器３０から排出されるため、一方の液体が他方の液体に混合して持ち去られるのを抑制することができる。
【００５０】
実施の形態３および４に示したような多段型の液分散装置においては、各対向電極の下流側に本実施の形態と同様な分離槽を設けてもよい。これによれば、各対向電極の下流側において第１の液体と第２の液体との分離が施されるため、容器３０から排出された第１の液体に不純物として第２の液体が混ざることを抑制することができる。
（実施の形態６）
図９は、実施の形態６に係る液分散装置の構成を示す概略図である。本実施の形態の液分散装置２５では、容器３０の中に、折り返しながら下方から上方へ連通する第１の液体層３２が設けられている。また、容器３０の中に、第１の液体層３２と隔離された第２の液体層３４ａ−ｃが上下方向に多段的に設けられている。第２の液体層３４ａ−ｃには、ポンプ１４０から送出された第２の液体が、分配菅４００によって分配される。また、第２の液体層３４ａ−ｃから排出される第２の液体は、集合管４１０により集合され、ポンプ１６０により送出される。
【００５１】
各第２の液体層３４ａ−ｃは、第１の液体層３２と液液界面を形成し、各液液界面の両側にそれぞれ一対の電極４０、４２が設けられている。一対の電極４０、４２の下流側にそれぞれ、実施の形態５に示したような分離槽５００ａ−ｃがそれぞれ設けられている。各分離槽５００ａ−ｃにおいて、熱交換後の第１の液体層５１０ａ−ｃと第２の液体層５２０ａ−ｃとの間に液液界面５３０ａ−ｃがそれぞれ形成され、両者が分離されている。第２の液体層５２０ａ−ｃの下流側に、それぞれ配管４２０ａ−ｃが接続されており、ポンプ４３０ａ−ｃにより第２の液体層５２０ａ−ｃから熱交換後の第２の液体がそれぞれ回収される。
【００５２】
本実施の形態によれば、容器３０を一体型とすることにより、構造をコンパクト化することが可能になるとともに、液体層３４ａ−ｃを上下方向に多段式とすることで、設置面積を低減しつつ、十分な交換熱量を確保することができる。また、本実施の形態によれば、供給される第１の液体および第２の液体の流量が多い場合であっても、複数の容器に分配して熱交換をすることができるため、一度に熱交換可能な総流量を増大させることができる。また、一方の液体が他方の液体に混合して持ち去られるのを抑制することができる。
【００５３】
なお、本実施の形態では、液体層３４ａ−ｃが上下方向に配置されているが、設置面積に制約がなければ、液体層３４ａ−ｃを水平方向に配置してもよい。また、一方の液体の供給用ポンプの機能と排出用ポンプの機能とを入れ替えることにより、第１の液体、第２の液体の流れ方向を対向流としてもよい。
【００５４】
（電極の形態）
（実施の形態７）
図１０は、実施の形態７に係る液分散装置の構成を示す概略図である。本実施の形態の液分散装置２６では、実施の形態２が有するような平板状の電極に代えて、複数の貫通孔が配列された電極４０を有する。複数の貫通孔が配列された電極４０の例としては、格子状あるいは網目状などが挙げられる。
【００５５】
これによれば、電極４０を液液界面に近接させることにより、低い印加電圧で電場を強くすることができる。その際、液滴は貫通孔（たとえば、格子）を通り抜け第１の液体層３２中に分散され、後続の液滴との衝突を避けられる。第１の液体層３２中の液滴同士は同極性のため、互いに反発し、合体することなく、電極４０に引き寄せられるため、第１の液体層３２中で運動したのち、第２の液体層３４に戻る。
【００５６】
（実施の形態８）
図１１は、実施の形態８に係る液分散装置の構成を示す概略図である。本実施の形態の液分散装置２７では、実施の形態２が有するような平板状の電極に代えて、液液界面の面方向に直角な針状の電極４０を有する。
【００５７】
これによれば、電極４０の各針近傍における電場勾配が急峻となるため、第１の液体層３２に飛び出した液滴が電極４０に引きつけられやすくなる。この結果、第１の液体層３２中の液滴が速やかに電荷を交換し、第２の液体層３４に戻るので、第１の液体層３２に液滴が滞留することが抑制される。
【００５８】
本発明は、上述の各実施の形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれうるものである。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】実施の形態１に係る液分散装置の構成を示す概略図である。
【図２】界面調整部のメッシュ（網目）構造を示す図である。
【図３】図３（Ａ）は、電圧を印加していない状態での液液界面の様子を示す図である。図３（Ｂ）は、電圧を印加した状態での液液界面の様子を示す図である。
【図４】実際に生成した液滴を撮影した高速度写真である。
【図５】実施の形態２に係る液分散装置の構成を示す概略図である。
【図６】実施の形態３に係る液分散装置の構成を示す概略図である。
【図７】実施の形態４に係る液分散装置の構成を示す概略図である。
【図８】実施の形態５に係る液分散装置の構成を示す概略図である。
【図９】実施の形態６に係る液分散装置の構成を示す概略図である。
【図１０】実施の形態７に係る液分散装置の構成を示す概略図である。
【図１１】実施の形態８に係る液分散装置の構成を示す概略図である。
【図１２】従来の静電液液抽出装置の概略図である。
【符号の説明】
【００６０】
２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７  液分散装置、３０  容器、４０、４２  電極、５０  直流高電圧電源、６０  界面調整部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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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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【図１１】
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【図１２】
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【図４】
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