(57)【要約】【課題】重油と水とが混合された油水混合物をより確実に得ることができる油水混合物の製造方法及びその製造装置等を提供する。【解決手段】油水混合物は、重油及び親水性カーボンブラックを含有する重油混合物と、ｐＨ８．５以上且つ溶存酸素含有量が１０ｍｇ／Ｌ以上である処理水と、酸素ガスと、を相互に接触させながら、これらに１００Ｖ以上の負電圧を印加する負電圧印加工程を備えて得られる。本装置は、重油混合物と処理水と酸素ガスとを相互に接触させるための収容槽１１０、収容槽内に該処理水を供給する給水手段１２０、収容槽内に酸素ガスを供給する給気手段１３０、収容槽内の収容物に負電圧を印加する負電圧印加手段１４０を備えてなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
重油及び親水性カーボンブラックを含有する重油混合物と、
ｐＨ８．５以上且つ溶存酸素含有量が１０ｍｇ／Ｌ以上である処理水と、
酸素ガスと、を相互に接触させながら、これらに１００Ｖ以上の負電圧を印加する負電圧印加工程を備えることを特徴とする油水混合物の製造方法。
【請求項２】
上記負電圧印加工程前に、上記重油混合物に１００Ｖ以上の正電圧を印加する正電圧印加工程を備える請求項１に記載の油水混合物の製造方法。
【請求項３】
上記負電圧印加工程前に、水と酸素ガスとを接触させながら、１００Ｖ以上の負電圧を印加して上記処理水を得る処理水調整工程を備える請求項１又は２に記載の油水混合物の製造方法。
【請求項４】
上記処理水は、電気伝導率が１０〜２０ｍＳｍ−１である請求項１乃至３のうちのいずれかに記載の油水混合物の製造方法。
【請求項５】
上記処理水は、酸化還元電位が−５０ｍＶ以下である請求項１乃至４のうちのいずれかに記載の油水混合物の製造方法。
【請求項６】
上記負電圧印加工程での上記重油混合物と上記処理水との合計使用量を１００体積％とした場合に、上記処理水の使用量は１０〜３０体積％である請求項１乃至５のうちのいずれか１項に記載の油水混合物の製造方法。
【請求項７】
請求項１に記載の油水混合物の製造方法を行うための油水混合物製造装置であって、
上記重油混合物と上記処理水と上記酸素ガスとを相互に接触させるための収容槽、
該収容槽内に該処理水を供給する給水手段、
該収容槽内に該酸素ガスを供給する給気手段、
及び、該収容槽内の収容物に負電圧を印加する負電圧印加手段、を備えることを特徴とする油水混合物製造装置。
【請求項８】
上記収容槽の外側に配置され、該収容槽内の収容物に対して交流電場を印加できる交流電場印加用コイルを備える請求項７に記載の油水混合物製造装置。
【請求項９】
請求項７又は８に記載の油水混合物製造装置を備えることを特徴とする油水混合物製造プラント。
【請求項１０】
上記油水混合物製造装置に対して下流側に接続され、
該油水混合物製造装置から得られた油水混合物に対して更に１００Ｖ以上の負電圧を印加する油水混合物安定化装置を備える請求項９に記載の油水混合物製造プラント。
【請求項１１】
請求項９又は１０に記載の油水混合物製造プラントに対して更に下流側に配置された燃焼機関を備えることを特徴とする油水混合物燃焼プラント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は油水混合物の製造方法、並びに油水混合物製造装置、及びこれを用いた油水混合物製造プラント並びに油水混合物燃焼プラントに関する。更に詳しくは、重油と水とが混合された油水混合物の製造方法、並びに油水混合物製造装置、及びこれを用いた油水混合物製造プラント並びに油水混合物燃焼プラントに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、省資源の観点から油に水を混合して使用する技術が注目されている。特に重油などの燃料油においては燃焼温度を低下させられるために、排気ガス中のＮＯｘの削減効果に優れること等が知られている。油に水を混合する方法としては、従来、界面活性剤を用いて油と水を混合するのが一般的である。
一方、界面活性剤を用いることなく、電気的な作用などにより油と水とを相溶状に混合する技術としては下記特許文献１が知られている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３０７１３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記界面活性剤を用いる方法は、例えば、燃料油においては、油水の混合に用いた界面活性剤は、その後、燃焼室内で燃焼されることとなり環境保護の観点からも好ましいものではない。一方、上記特許文献１に示された相溶状水油混合液及びその製造方法は、優れた技術であるものの、再現性に乏しくより確実に油水混合物を得る方法及びこれに用いる装置が求められている。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、重油と水とが混合された油水混合物をより確実に得ることができる油水混合物の製造方法、並びに油水混合物製造装置、及びこれを用いた油水混合物製造プラント並びに油水混合物燃焼プラントを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、以下に示す通りである。
（１）重油及び親水性カーボンブラックを含有する重油混合物と、
ｐＨ８．５以上且つ溶存酸素含有量が１０ｍｇ／Ｌ以上である処理水と、
酸素ガスと、を相互に接触させながら、これらに１００Ｖ以上の負電圧を印加する負電圧印加工程を備えることを特徴とする油水混合物の製造方法。
（２）上記負電圧印加工程前に、上記重油混合物に１００Ｖ以上の正電圧を印加する正電圧印加工程を備える（１）に記載の油水混合物の製造方法。
（３）上記負電圧印加工程前に、水と酸素ガスとを接触させながら、１００Ｖ以上の負電圧を印加して上記処理水を得る処理水調整工程を備える（１）又は（２）に記載の油水混合物の製造方法。
（４）上記処理水は、電気伝導率が１０〜２０ｍＳｍ−１である（１）乃至（３）のうちのいずれかに記載の油水混合物の製造方法。
（５）上記処理水は、酸化還元電位が−５０ｍＶ以下である（１）乃至（４）のうちのいずれかに記載の油水混合物の製造方法。
（６）上記負電圧印加工程での上記重油混合物と上記処理水との合計使用量を１００体積％とした場合に、上記処理水の使用量は１〜３０体積％である（１）乃至（５）のうちのいずれかに記載の油水混合物の製造方法。
（７）上記（１）に記載の油水混合物の製造方法を行うための油水混合物製造装置であって、
上記重油混合物と上記処理水と上記酸素ガスとを相互に接触させるための収容槽、
該収容槽内に該処理水を供給する給水手段、
該収容槽内に該酸素ガスを供給する給気手段、
及び、該収容槽内の収容物に負電圧を印加する負電圧印加手段、を備えることを特徴とする油水混合物製造装置。
（８）上記収容槽の外側に配置され、該収容槽内の収容物に対して交流電場を印加できる交流電場印加用コイルを備える上記（７）に記載の油水混合物製造装置。
（９）請求項７又は８に記載の油水混合物製造装置を備えることを特徴とする油水混合物製造プラント。
（１０）上記油水混合物製造装置に対して下流側に接続され、
該油水混合物製造装置から得られた油水混合物に対して更に１００Ｖ以上の負電圧を印加する油水混合物安定化装置を備える上記（９）に記載の油水混合物製造プラント。
（１１）上記（９）又は（１０）に記載の油水混合物製造プラントに対して更に下流側に配置された内燃機関又はボイラーを備えることを特徴とする油水混合物燃焼プラント。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の油水混合物の製造方法によれば、界面活性剤を用いることなく重油と水とを混合することができる。また、特により燃焼に適した燃料として改質することができる。
負電圧印加工程前に正電圧印加工程を備える場合は、より効率よく油と水との混合を行うことができる。
負電圧印加工程前に処理水調整工程を備える場合は、より効率よく油と水との混合を行うことができる。
処理水の電気伝導率が１０〜２０ｍＳｍ−１である場合は、より効率よく油と水との混合を行うことができる。
処理水の酸化還元電位が−５０ｍＶ以下である場合は、より効率よく油と水との混合を行うことができる。
負電圧印加工程での重油混合物と処理水との合計使用量を１００体積％とした場合の処理水の使用量が１〜３０体積％である場合は、より確実に油と水との混合を行うことができる。
本発明の油水混合物製造装置によれば、界面活性剤を用いることなく重油と水とを混合することができる。また、特により燃焼に適した燃料として改質することができる。
本発明の油水混合物製造プラントによれば、より効率よく油と水との混合を行うことができる。
本発明の油水混合物燃焼プラントによれば、本発明の油水混合物製造装置から得られた油水混合物をより安定した状態で効率よく燃料として使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明を詳しく説明する。
［１］油水混合物の製造方法
本発明の油水混合物の製造方法は、重油及び親水性カーボンブラックを含有する重油混合物と、ｐＨ８．５以上且つ溶存酸素含有量が１０ｍｇ／Ｌ以上である処理水と、酸素ガスと、を相互に接触させながら、これらに１００Ｖ以上の負電圧を印加する負電圧印加工程を備えることを特徴とする。
【０００８】
上記「重油混合物」は、重油と親水性カーボンブラックとを含有する混合物である。
上記「重油」としては、ＪＩＳ  Ｋ２２０５にいう１種（Ａ重油）、２種（Ｂ重油）及び３種（Ｃ重油）が挙げられる。これらは１種のみを用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
上記「親水性カーボンブラック」は、親水基が付加されたカーボンブラックである。親水性カーボンブラックは、カーボンブラックに比べて水分散性により優れるものである。本発明における親水性カーボンブラックは、水１Ｌに５０ｇの親水性カーボンブラックを分散したのち静置してから２日経過後においても沈殿及び凝集が認められないものであることが好ましい。
【０００９】
重油混合物中に含有される重油と親水性カーボンブラックとの量比が特に限定されないが、重油１リットルに対して親水性カーボンブラックは０．５〜３ｇ含有されることが好ましい。この範囲では、親水性カーボンブラックを含有することによる油水混合効果を得ることができると共に、得られる油水混合物を燃料油として使用した場合に燃料噴射装置における目詰まり等を生じないものとすることができる。また、この量比は、重油１リットルに対して１．０〜２．５ｇであることがより好ましく、１．５〜２．０ｇが特に好ましい。
【００１０】
重油混合物の調製方法は特に限定されないが、重油と親水性カーボンブラックとをただ混合するだけでもよいが、重油と親水性カーボンブラックとを混合した後に２０時間以上静置し、親水性カーボンブラックを膨潤させてから更に混合を行うことが好ましい。また、上記混合は剪断力を加えて行うことがより好ましい。即ち、例えば、重油と親水性カーボンブラックとを混合後、カッターミキサー等を用いて混合することが好ましい。また、予め少量の重油に対して親水性カーボンブラック全量を混合し、十分に親水性カーボンブラックを膨潤させ混合した後に、残部の重油と混合して重油混合物を得ることもできる。
【００１１】
更に、重油混合物の調製に際しては、重油混合物に１００Ｖ以上の正電圧を印加する（正電圧印加工程）ことが好ましい。正電圧を印加した重油混合物を用いるとより短時間で油水混合物を得ることができる。また、水分割合のより多い油水混合物を得ることができる。
上記印加する正電圧は、１００Ｖ以上が好ましく、１０００Ｖ以上がより好ましく、２０００Ｖ以上が更に好ましく、２５００Ｖ以上が特に好ましい（通常、１００００Ｖ以下）。電圧印加時間は特に限定はないが、通常、５分以上（３０分以下、より好ましくは１０〜２０分）である。
【００１２】
尚、重油混合物は、重油及び親水性カーボンブラック以外にも他成分を含有してもよい。他成分としては軽油、灯油等の他規格の燃料油や植物性油（食用油等）の廃油等が挙げられる。これら他成分は１種のみを用いてもよく２種以上を併用してもよい。他成分を含有する場合は、重油混合物全体を１００質量％とした場合に２０質量％以下であることが好ましい。
【００１３】
上記「処理水」は、ｐＨ８．５以上且つ溶存酸素含有量が１０ｍｇ／Ｌ以上の水である。この処理水のｐＨは８．５〜１１．０が好ましく、８．５〜１０．５がより好ましく、９．０〜１０．５が特に好ましい。また、溶存酸素含有量が１０〜２５ｍｇ／Ｌが好ましく、１０〜２０ｍｇ／Ｌがより好ましく、１０〜１７ｍｇ／Ｌが特に好ましい。ｐＨが８．５以上であり且つ溶存酸素含有量が１０ｍｇ／Ｌ以上であることにより、油と水との混合状態を長期間安定させることができる。
【００１４】
この処理水の調整方法は特に限定されないが、水溶してアルカリ性を呈することとなる各種化合物（水酸化ナトリウム等）を添加するなどしてｐＨ調製してもよく、酸素生成剤を添加して溶存酸素含有量を増加させてもよいが、水と酸素ガスとを接触させながら１００Ｖ以上の負電圧を印加することで調製する（処理水調製工程による）ことが好ましい。この方法（水と酸素ガスとを接触させながら１００Ｖ以上の負電圧を印加する方法）で調製された処理水は、ｐＨの調整及び溶存酸素含有量の調整に伴う副次的な不要成分を含有させることがなく油水混合を阻害しない。また、得られた油水混合物を内燃機関で燃料として用いた場合にも不具合を生じない。
【００１５】
更に、処理水の塩素濃度がより低いことが好ましく、特に実質的に塩素が含有されないものであることが好ましい。これにより、本方法により得られた油水混合物を燃料として使用した場合における塩素化合物（ダイオキシン類など）の生成を抑制し、更には、防止することができる。尚、処理水からの塩素の除去方法は特に限定されず種々の方法を用いることができる。
【００１６】
処理水を、水と酸素ガスとを接触させながら１００Ｖ以上の負電圧を印加する方法で調整する場合に、水に印加する負電圧は１００Ｖ以上が好ましく、１０００Ｖ以上がより好ましく、５０００Ｖ以上が更に好ましく、８０００Ｖ以上が特に好ましい（通常、１００００Ｖ以下）。印加する負電圧が高いほど、短時間でｐＨ８．５以上且つ溶存酸素含有量が１０ｍｇ／Ｌ以上を達することができる。
【００１７】
また、この条件での負電圧印加を行った処理水は、電気伝導率を１０〜２０ｍＳｍ−１（更には１２〜１８ｍＳｍ−１、特に１４〜１６ｍＳｍ−１）とすることができる。更に、酸化還元電位は−５０ｍＶ以下（更には−５０〜−１５０ｍＶ、特に−６０〜−１２０ｍＶ）とすることができる。この範囲の電気伝導率及び酸化還元電位を有することで更に油水混合効率が向上し、油と水との混合状態の安定性を向上させることができる。
【００１８】
また、負電圧を印加させる際には、水と酸素ガスとは常時（連続的）接触させてもよく、断続的（パルス状に酸素ガスを水中に供給する場合等）に接触させてもよい。水と酸素ガスとを接触させる方法は特に限定されないが、通常、水を収容した収容槽内に酸素ガスを供給してバブリングすることにより接触させる。
【００１９】
更に、上記処理水の原料となる水は、どのような水を用いてもよい。即ち、一般に使用される水であってもよく、精製処理された水であってもよい。これらは１種のみを用いてもよく２種以上を併用してもよい。これらのうちでは一般に使用される水を少なくとも含むことが好ましい。一般に使用される水としては、水道水、工業用水、農業用水、地下水等が挙げられる。精製処理された水としては、蒸留水、脱塩（イオン交換）水、蒸留脱塩水等が挙げられる。
尚、この処理水を調整する際に用いる酸素ガスについては、後述する油水混合を行う際に用いる酸素ガスをそのまま適用できる。
【００２０】
上記「酸素ガス」は、気体状のＯ２である。この酸素ガスは純粋なＯ２のみからなる酸素ガスを用いてもよいが、Ｏ２とその他の気体とが混合された酸素ガスを含む混合ガスを用いてもよい。混合ガスとしては、酸素ガス濃度が２１体積％である大気を用いてもよいが、より酸素ガス濃度が高い混合ガスを用いることが好ましい。即ち、混合ガス全体を１００体積％とした場合に、酸素ガスが２１体積％以上（即ち、空気を上回る酸素濃度）であることが好ましく、５０体積％以上であることがより好ましく、７５体積％以上であることが更に好ましい（酸素ガス濃度は１００体積％未満）。
【００２１】
上記「相互に接触させながら」とは、重油混合物と処理水と酸素ガスとの３種が互いに接する状態を形成していることである。これら３種を相互に接触させる方法は特に限定されないが、例えば、撹拌により行うことができる。撹拌には、撹拌翼やスターラーを用いてもよいが、酸素ガスを用いたバブリング（曝気）、給水力を用いた給水撹拌等により撹拌を行うことで設備を簡便にしつつ、より確実に相互の接触を達することができる。
【００２２】
また、これら３種の相互の接触は、常時（連続的）行ってもよく、断続的（パルス状に酸素ガスを供給する場合等）に接触させてもよい。但し、後述する負電圧（１００Ｖ以上）印加が断続的である場合には、負電圧印加のパルスと相互の接触間隔とを整合させることが好ましい。即ち、例えば、酸素ガスによるバブリングを行っている間に、負電圧印加を行うことが好ましい。
【００２３】
上記重油混合物、上記処理水及び上記酸素ガスの各々の使用量は特に限定されない。即ち、結果的に混合できる重油混合物と処理水との割合に関係なく、重油混合物と処理水とを幅広い割合で用いることができる。例えば、重油混合物（重油混合物に含まれる重油）と処理水とが丁度混合される量を各々用いることができる。また、重油混合物（重油混合物に含まれる重油）に対して過剰量の処理水を用いることもできる。このような場合であっても、混合しきらない処理水は、得られる油水混合物とは別相となるため、目的物である油水混合物のみを上記混合物（油水混合物と処理水との混合物）から容易に取出できるからである。
【００２４】
この負電圧印加工程での重油混合物の使用量を１００体積部とした場合に、処理水は１〜３０体積部（より好ましくは３〜２５体積部、更に好ましくは５〜２０体積部、特に好ましくは６〜１５体積部）であることが好ましい。この範囲では、重油混合物と処理水との混合処理効率が高いためである。
更に、油水混合に用いる酸素ガス量（上記バブリングに必要である量とは異なる）は、重油混合物１００体積部に対して１分あたりに５体積部以上（より好ましくは５〜５０体積部、更に好ましくは１０〜３０体積部）であることが好ましい。この範囲では重油混合物、処理水及び酸素ガスが相互に接触する機会を十分に確保できる。
【００２５】
また、油水混合においてバブリングを行う場合に用いる全気体量（酸素ガスを含む全量）は、重油混合物と処理水との合計量１００体積部に対して１分あたりに５〜５００体積部（より好ましくは２５〜３５０体積部、更に好ましくは５０〜２００体積部）であることが好ましい。この範囲であれば十分なバブリング（曝気・撹拌作用）を行うことができると共に、重油中の低分子量成分の蒸散も抑制できる。
【００２６】
上記「負電圧の印加」は、重油混合物と処理水と酸素ガスとを相互に接触させながら、これらに１００Ｖ以上の負電圧を印加して行う。この負電圧は１００Ｖ以上であれば特に限定はないが、好ましくは３０００Ｖ以上、更に好ましくは５０００Ｖ以上、特に好ましくは８０００Ｖ以上（通常、１００００Ｖ以下、１００００Ｖ以上になると装置内でのリークを生じ易くなる傾向にある）である。印加する負電圧は、高い程、油水混合を確実に行うことができ、更に、混合時間も短くて済む傾向にある。
また、電圧の合計印加時間（パルスである場合は実際に印加されている合計時間）も限定されないが、通常、５分以上（好ましくは５〜１８０分、より好ましくは５〜６０分、更に好ましくは５〜３０分、特に好ましくは１０〜２０分）である。
【００２７】
［２］油水混合物製造装置
本発明の油水混合物製造装置は、本発明の油水混合物の製造方法を行うための油水混合物製造装置であって、
上記重油混合物と上記処理水と上記酸素ガスとを相互に接触させるための収容槽、
該収容槽内に該処理水を供給する給水手段、
該収容槽内に該酸素ガスを供給する給気手段、
及び、該収容槽内の収容物に負電圧を印加する負電圧印加手段、を備えることを特徴とする。
即ち、図１に例示するように、本発明の油水混合物製造装置１００は、収容槽１１０、給水手段１２０、給気手段１３０、及び負電圧印加手段１４０を備える。
【００２８】
上記「収容槽１１０」は、重油混合物と処理水と酸素ガスとを収容する容器である。本装置では高電圧の印加を行うため、この収容槽の少なくとも内壁（収容槽全体であってもよい）は絶縁性であることが好ましい。例えば、少なくとも内壁の電気伝導率が１０−１０Ｓｍ−１以下であることが好ましい。このような材料としては、ガラス、プラスチックス及びセラミックス等が挙げられる。これらは１種のみを用いてもよく、２種以上を併用してもよい。また、この収容槽の大きさについては特に限定されない。また、収容槽の形状についても特に限定されず、筒形状（各種断面形状の柱形状、円筒形状など）、カプセル形状（楕円球形状など）、球形状等とすることができる。尚、収容槽の外装には高電圧使用に伴うノイズの発生を防止する目的等で金属材料からなるシールド部を備えてもよい。
【００２９】
上記「給水手段１２０」は、収容槽内に処理水を供給する手段である。本発明の製造方法においては、予め重油混合物と処理水とを混合した上で、酸素ガスの供給を行って負電圧印加を行ってもよい。しかし、前述のように、重油混合物には予め正電圧を印加することが好ましく、処理水には負電圧を印加することが好ましい。このように対極の電圧を各々に印加して前処理を行った場合には、吸水手段を備え、収容槽内で電圧印加を行う直前に処理水を重油混合物へ混合することが好ましい。これにより、前処理を行うことによる油水混合効果をより確実に得ることができるからである。従って、本発明の装置では、給水手段を別途備えるものであることが好ましい。
【００３０】
この給水手段の構成は特に限定されないが、処理水の給水により重油混合物と処理水と酸素ガスとの撹拌効果が得られることが好ましい。即ち、例えば、図１に示すように、給水管１２１を収容槽１１０の底部付近（底部には接地しない）まで延設し、収容槽１１０の底部から給水を行うことで、収容槽１１０内に処理水を供給すると共に、既に収容槽１１０内を撹拌することができる。更には、図示しない形態として、収容槽１１０の底部に給水管１２１を接続することもできる。
【００３１】
また、この給水手段１２０の給水管１２１以外の構成は特に限定されず、上記各形態に適した構成とすることが好ましいが、通常、給水ポンプ及び／又は給水タンク等の給水源１２２と、この給水源１２２から収容槽１１０まで処理水を誘導する処理水誘導管と、を備える。そして、この処理水誘導管に上記給水管を接続できる。
【００３２】
上記「給気手段１３０」は、収容槽１１０内に酸素ガスを供給する手段である。この給気手段１３０の構成は特に限定されず、前記給水管とは別体の給気管を備えてもよいが、例えば、図１に示すように、上記給水管１２１内に給気管１３１を挿通した構成とすることができる。この構成とすることにより、給水を行うためのポンピング作用を用いて、酸素ガスを処理水の給水力によって収容槽１１０内に運搬でき、少ない給気量であってもバブリング効果をより効果的に得ることができる。
【００３３】
更には、図示しない形態として、図１では電極１４１内を給水管及び給気管が挿通されているが、電極１４１内には挿通されず、電極１４１の下方から給水及び給気されるように、収容槽１１０の底部に給気管１３１を接続することもできる。
【００３４】
また、この給気手段１３０の給気管１３１以外の構成は特に限定されず、上記各形態に適した構成とすることが好ましいが、通常、酸素ガスボンベ及び／又は酸素発生装置等の酸素ガス源１３２（その他、コンプレッサー等の混合ガス源）と、この酸素ガス源１３２から収容槽１１０まで酸素ガスを誘導する酸素ガス誘導管と、を備える。そして、この酸素ガス誘導管に上記給気管１３１を接続することができる。
【００３５】
上記「電圧印加手段１４０」は、収容槽１１０内の重油混合物と処理水と酸素ガスとの混合物に１００Ｖ以上の負電圧を印加する手段である。
この電圧印加手段１４０の構成は特に限定されないが、通常、電極１４１と直流電源１４２とを備える。その他、電極１４１と直流電源１４２とは離れている場合には両者を接続する導通リード部を備えることができる。上記直流電源１４２は、前記方法におけるように電圧を印加することができればどのようなものを用いてもよい。即ち、固定負電圧を印加（連続的又は断続的）できる直流電源、可変負電圧を印加（連続的又は断続的）できる直流電源等である。
【００３６】
上記電極１４１は、通電可能であれば、特に形状、材質等は限定されないが、導電性に優れたものが好ましい。即ち、例えば、電極の形状は、筒状、棒状、板状、円板状、繊維状等とすることができる。これらは１種のみを用いてもよく、２種以上を併用してもよい。また、電極１４１を構成する電極材料としては、各種金属（合金を含む）及びカーボンを用いることができる。これらのうちでは金属が好ましい。金属の種類は特に限定されず、種々の金属（合金を含む）を用いることができ、例えば、銅、アルミニウム、マグネシウム、タングステン及びステンレス等が挙げられる。これらのなかでは、より電荷を放出し易い金属が好ましく、銅、アルミニウム、マグネシウム及びタングステンが好ましい。これら金属は１種のみを用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００３７】
この電極１４１としては、例えば、図１に示すように、短冊形状の導体板をねじって得られる螺旋形状の電極板を用いることができ、更には、これらを複数束ねた電極が好ましい。このような電極１４１は収容槽１１０内の収容物との接触面積を広くすることができる点においても優れている。また、螺旋形状を形成する部分の側面が尖端形状部を有していることが好ましい。即ち、電極は鋭利な端縁を有することが好ましい。尖端形状部を有することで、これを備えない電極に比べて放電効率が向上され、より効率よく油水混合を行うことができる。
また、電極が尖端形状部を備える場合には、尖端形状部は収容槽内に拡散して配置されることが好ましい。即ち、尖端形状部を収容槽内のより広い範囲に配置し、収容物との接触機会を増加させることが好ましい。これにより、とりわけ放電効率がよく、油水混合をより短時間で達成できる。
【００３８】
また、上記導体板をねじってなる電極１４１は、収容槽１１０内の撹拌・混合をより効率化することができる。即ち、螺旋状であることにより、収容槽１１０の下方から上方へ向かって流れが形成される場合には、流れを構成する物質の撹拌・混合を効率化できる。また、重油混合物、処理水及び酸素ガスの３種の撹拌・混合をよりよくできる。
更に、図５に示すように、網目を有する板体を巻回してなる筒状の電極１４１も好ましく用いることができる。電極と収容物との接触機会をより得やすいからである。
【００３９】
本発明の油水混合装置１００は、収容槽１１０、給水手段１２０、給気手段１３０、及び電圧印加手段１４０以外にも他の構成を備えることができる。他の構成としては、収容槽１１０内の収容物に交流電場を印加できる交流電場印加手段１５０が挙げられる。
交流電場印加手段１５０の構成は特に限定されないが、例えば、図２に例示するように、収容槽１１０の外側に交流電場印加用コイル１５１を備え、このコイル１５１と接続して交流電源１５２を備えてなることができる。交流電場印加用コイル１５１は、収容槽１１０の外壁から離間して配置されてもよいが、収容槽１１０の外壁に接して配置されることが好ましく、更には、収容槽１１０の外壁を取り囲むように配置されることが好ましい。交流電場印加手段１５０を備えることで、理由は定かではないが油水混合の効率が向上れ、特に油水混合物の安定性が向上される。
【００４０】
その他、例えば、収容槽内における酸素ガスの広がりをより均一にするための均一化手段を有することができる。即ち、例えば、収容槽内で供給された酸素ガスをより広く拡散させるための手段である。この均一化手段としては、収容槽内に配置された拡散板及び／又は拡散体等が挙げられる。拡散板としては貫通孔が形成された板状体が挙げられる。拡散体としては連通多孔質材からなる球体、ブロック体、板状体等が挙げられる。
【００４１】
尚、本発明の油水混合装置は、そのままの構成で、重油混合物を収容槽に供給する前の段階で、処理水の製造装置として使用することもできる。即ち、重油混合物が投入されていない収容槽内に、給水と酸素ガスの給気を行い、収容槽内の収容物に対し、前記負電圧を印加することにより、処理水を製造できる。
【００４２】
［３］油水混合物製造プラント
本発明の油水混合物製造プラント２００は、上記油水混合物製造装置１００を備える。
更に、油水混合物製造プラント２００は、油水混合物製造装置１００に対して下流側に接続され、油水混合物製造装置１００から得られた油水混合物に対して更に１００Ｖ以上の負電圧を印加する油水混合物安定化装置３００を備えることができる。
【００４３】
油水混合物安定化装置３００の構成は特に限定されないが、油水混合物製造装置１００から得られた油水混合物を収容する副収容槽３１０、及び、該副収容槽３１０内の油水混合物に電圧印加を行う続負電圧印加手段３２０を備えることができる。この油水混合物安定化装置３００を備えることで、前記油水混合物製造装置１００で形成された油水混合物の安定性を向上させて、より長時間に分かってより良好な油水混合状態を保持できる。
尚、十分なスペースがあれば、副収容槽３１０を形成しなくとも、流路配管内に続負電圧印加手段３２０を直接配設することもできる。
【００４４】
また、上記「下流側」とは、油水混合物製造装置１００で得られた油水混合物が、油水混合装置から排出される側である。
上記「副収容槽３１０」については、前記油水混合物製造装置１００における収容槽１１０をそのまま適用できる。
上記「続負電圧印加手段３２０」については、前記油水混合物製造装置１００における負電圧印加手段１４０をそのまま適用できる。即ち、電極３２１と直流電源とを備えることができる。また、続負電圧印加手段に要する直流電源は、前記油水混合物製造装置における直流電源と別のものを用いてもよいが、図３及び図４に例示するように直流電源１４２と兼用できる。
また、本発明の油水混合物製造プラント２００は、油水混合物安定化装置３００を１つのみ備えてもよく、油水混合物安定化装置を直列配置で２つ以上備えることもできる（図３及び図４参照）。更に、油水混合物安定化装置３００を並列配置で２つ以上備えることもできる。
【００４５】
本発明の油水混合物製造プラント２００は、上記油水混合物製造装置１００、及び上記油水混合物安定化装置３００以外にもその他の構成を備えることができる。その他の構成としては、図３及び図４に例示するように、プラント全体の流れを形成するためのポンプ４００、重油混合物を貯留する重油混合物貯留タンク５００、油水混合物を一時的に滞留させる循環用タンク６００、得られた油水混合物を回収する油水混合物回収タンク７００等が挙げられる。このうち、上記循環用タンク６００は、使用される酸素ガスの導入による装置内の圧力上昇を防止する目的で圧抜孔を備えることが好ましい。これにより、循環用タンクを通過させることで装置内の圧力が過度に上昇しないように保つことができる。また、これら以外の各種構成を更に備えることができる。
【００４６】
［４］油水混合物燃焼プラント
本発明の油水混合物燃焼プラント８００は、本発明の油水混合物製造プラント２００に対して更に下流側に配置された燃焼機関９００を備えることを特徴とする。
前記油水混合物製造プラント２００に示すように、得られた油水混合物は回収した後、使用することもできるが、得られると同時にできるだけ短時間で燃焼用燃料として使用することが特に好ましい。このため、油水混合物製造プラントの下流側に燃焼機関を備えることが好ましい。この燃焼機関９００としては、内燃機関及びボイラー等が挙げられる。
【実施例】
【００４７】
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
［１］油水混合物製造プラント
図２に示す油水混合装置１００ｂを、図３に示す油水混合物製造プラント２００に配設して油水混合物を製造した。
図２に示す油水混合装置１００ｂは、図１に示す油水混合物製造装置１００ａの外周に交流電場印加手段１５０を備えるものである。この油水混合物製造装置１００ｂは、ポリ塩化ビニル製パイプの外周に絶縁ワニスシート（絶縁テープ）を巻回してなる収容槽１１０と、給水手段１２０と、酸素発生装置を酸素ガス源１３２として用いた給気手段１３０と、電圧印加手段１４０と、交流電界印加手段１５０（交流電界印加用コイル１５１及び交流電源１５２）と、を備える。
【００４８】
また、図３に示すように、油水混合物安定化装置３００を、油水混合物製造装置１００の下流側に直列的に２台接続した。油水混合物安定化装置３００を構成する副収容槽３１０は、給水手段及び給気手段が接続されていないこと以外は、前記油水混合物製造装置１００ａと同じ構成である。更に、収容槽１１０及び副収容槽３１０は、いずれも上下に流通可能に開口されている。
【００４９】
給水手段１２０（図２参照）は、給水源として、図示しない給水ポンプと給水タンクを備える。そして、給水タンクに接続する図示しない処理水誘導管が、給水管１２１の導入口に接続されている。これにより、給水タンク中の処理水は、給水ポンプにより、収容槽１１０に供給される。
給気手段１３０（図２参照）は、給気源として、図示しないコンプレッサーと酸素ガスボンベとを備える。そして、この酸素ガスボンベに接続する酸素ガス誘導管が、給水管１３１の導入口に接続されている。これにより、酸素ガスボンベ中の酸素ガスは、コンプレッサーにより、給水管１２１内を通じて収容槽１１０に供給される。
【００５０】
負電圧印加手段１４０（図２参照）は、直流電源１４２と電極１４１とを備える。直流電源１４２は導通リード部を通じて電極１４１に接続されている。
電極１４２は、前述した端縁が尖端形状である短冊形状の銅板をねじって得られた螺旋形状の電極板を束ねたものである。
【００５１】
更に、交流電界印加手段１５０（図２参照）を、図３の油水混合物製造装置１００ｂ、油水混合物安定化装置３００（第１）及び油水混合物安定化装置３００（第２）のいずれにも備えている。即ち、交流電源に接続された交流電界印加用コイル１５１が各収容槽の表面に巻回されている。
【００５２】
予め調製された重油混合物は重油混合物貯留タンク５００に貯留される。そして、重油混合物はバルブ４０１ｂが開放されるとポンプ４００の作用により油水混合物製造装置１００へ向かって流通される。油水混合物製造装置１００では、給水手段１２０及び給気手段１３０を通じて処理水と酸素ガスとが収容槽１１０内へ送り込まれ、負電圧印加手段１４０により電極１４２を介して、重油混合物、処理水及び酸素ガスが互いに接触される状態において負電圧印加がなされる。その後、油水混合物安定化装置３００を通過して、循環用タンク６００へと送り込まれる。循環用タンク６００では酸素ガスの給気による圧力上昇を避けるために圧抜きされて、更に、油水混合物製造装置１００へと循環される。そして、油水混合物が製造された段階でバルブ４０１ａが油水混合物回収タンク７００側へ開放されることで、油水混合物が回収される。
【００５３】
［２］油水混合物の製造<１>
上記図３に示す油水混合プラントを用いて、下記に示す重油混合物及び処理水を用いて、表１に示す実施例１及び実施例２の油水混合物を製造した。
（１）重油混合物の調製
Ａ重油（三井石油株式会社製製）４．０Ｌに、親水性カーボンブラック（東海カーボン株式会社製、品名「ＨＡ３」）２０ｇを浸漬して１日静置して、親水性カーボンブラックが膨潤されていることを確認した。その後、回転式カッターを用いて、十分に撹拌・混合して濃縮重油混合物を得た。この濃縮重油混合物をＡ重油（三井石油株式会社製製）に加えて、Ａ重油に対して親水性カーボンブラックが２．０ｇ／Ｌ（実施例１）又は１．５ｇ／Ｌ（実施例２）となるように調整した。このようにして調整した実施例１用の混合物４．０Ｌには３００Ｖで１５分間正電圧印加処理して、実施例１で用いる重油混合物を得た。一方、この正電圧印加を行わない混合物を実施例２で用いる重油混合物をとした。
【００５４】
【表１】
2008174669.tif 000003
【００５５】
（２）処理水の調製
水道水に酸素ガスバブリングを行いながら、−１００００Ｖの負電圧を１５分間印加して、表１に示す各々の実施例で用いる処理水を調製した。
【００５６】
上記の重油混合物を図３に示すプラントの重油混合物貯留タンクへ投入した。一方、処理水は図示しない処理水製造装置において上記条件で製造しながら装置内へ下記給水を行った（処理水は、製造後できるだけ短い時間で給水することが好ましい）。
バルブ４０１ｂを開き、重油混合物貯留タンク５００から重油混合物合計４Ｌをポンプ４００を用いて汲み上げて、油水混合物製造装置１００の収容槽１１０へと送り込んだ。その後、バルブ４０１ｂは閉じた。更に、給水手段１２０から前記処理水１Ｌを収容槽１１０へ供給した。
【００５７】
次いで、給気手段１３０から酸素ガスを２．５Ｌ／分の流速で供給しながら、電圧印加手段１４０を用いて、電極１４１に−９０００Ｖの負電圧を１５分間にわたって印加した。
この負電圧印加中、油水混合物製造装置１００→油水混合物安定化装置３００（第１）→油水混合物安定化装置３００（第２）→循環用タンク６００→ポンプ４００→油水混合物製造装置１００の順で繰り返し循環するように設定した。
この状態を１５分間保持した後、得られた油水混合物をバルブ４０１ａを油水混合物回収タンク側へ開いて回収した。
【００５８】
回収した実施例１及び実施例２の各油水混合物について表２に示す各項目についての評価を行った（社団法人日本海事検定協会の理化学分析センターへ委託して実施）。
その結果、比較例であるなんら処理を行っていないＡ重油に対して、実施例１及び実施例２の各重油混合物には各種の変化が認められた。特に処理水の混合により水分及び水泥分の増加が認められるにも関わらず、総発熱量にはほとんど変化が認められない一方で、発火点は大きく低下し、流動点が低下した。即ち、水分を混合含有させたにも関わらず、ボイラー等の熱変換を行う燃焼機関で使用しても熱量は低下させず、尚かつ、発火点が低下することによってより燃焼性が増していること分かる。
【００５９】
【表２】
2008174669.tif 000004
【００６０】
尚、表２において、セタン指数は２変換法（ＪＩＳ  Ｋ２２０４−１９９２）により算出されている。これは実験例１及び実験例２の試料について９０％留出温度を測定しようとしたが、９０％留出温度に達する前に熱分解が始まり、測定を行うことができなかったためある。即ち、実施例１及び実施例２の試料には、通常のＡ重油に比べてより低温で熱分解される成分が含まれることとなっているものと考えられる。
【００６１】
また、引火点についてはむしろ上昇が認められるものの非常に僅かなものであり、実際のボイラー試験（オリンピア工業株式会社製、オイルバーナー、型式「ＯＭ−２Ｎ」を使用）ではなんら問題なく、比較例との違いを認めるに至らない程度のものであった。
更に、表２内の「粘調物の形成」とは、表４に示すように油水混合を本発明の条件を外れた範囲で行った場合に、生じる灰色を呈する粘調物を意味する。この粘調物が油水混合物中に含有されるとバーナーノズルを詰まらせる原因となる。
【００６２】
［３］油水混合物の製造<２>
上記［２］の油水混合物の製造と同様にして、表３及び表４にしめす各々油水混合を行った。その結果を表３及び表４に併記した。
その結果、表３に示す各条件ではいずれも問題なく油水混合を行うことができた。更に、実際のバーナー試験（オリンピア工業株式会社製、オイルバーナー、型式「ＯＭ−２Ｎ」を使用）でも良好な燃焼を行うことができた。
【００６３】
これに対して、表４に示す比較例２では親水性カーボンブラックを含有させていないために油水混合を行うことができず、粘調物が生成された。比較例３では処理水に換えて何ら処理を施していない水道水を用いたが、油水混合を行うことができず、粘調物が生成された。更に、比較例４及び５では印加電圧が正電圧であるために油水混合を行うことができず、粘調物が生成された。また、比較例６では印加電圧が負電圧であるものの１００Ｖを下回る低い電圧であるために油水混合を行うことができず、粘調物が生成された。更に、比較例７では酸素ガスを供給しなかったために油水混合を行うことができず、粘調物が生成された。
【００６４】
【表３】
2008174669.tif 000005
【００６５】
【表４】
2008174669.tif 000006
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明の油水混合方法、油水混合物装置、油水混合物製造プラント及び油水混合物燃焼プラントは、重油を用いる油関連分野において広く利用される。特に燃料分野、ボイラー、冷暖房熱源等の各種熱源、自動車関連分野、機械工業分野、食品分野等で好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の油水混合物製造装置の一例を模式的に示す透過斜視図である。
【図２】本発明の油水混合物製造装置の他例を模式的に示す透過斜視図である。
【図３】本発明の油水混合物製造プラントの一例を模式的に示す説明図である。
【図４】本発明の油水混合物燃焼プラントの一例を模式的に示す説明図である。
【図５】本発明の油水混合物製造装置に用いる電極の一例を模式的に示す斜視図である。
【符号の説明】
【００６８】
１００、１００ａ及び１００ｂ；油水混合物製造装置、１１０；収容槽、１２０；給水手段、１２１；給水管、１２２；給水源、１３０；給気手段、１３１；給気管、１３２；酸素ガス源、１４０；負電圧印加手段、１４１；電極、１４２；直流電源、１５０；交流電界印加手段、１５１；交流電界印加用コイル、１５２；交流電源、２００；油水混合物製造プラント、３００；油水混合物安定化装置、３１０；副収容槽、３２０；続負電圧印加手段、４００；ポンプ、４０１ａ、４０１ｂ及び４０１ｃ；三方バルブ、５００；重油混合物貯留タンク、６００；循環用タンク、７００；油水混合物回収タンク、８００；油水混合物燃焼プラント、９００；燃焼機関。
【図３】
2008174669.tif 000007
【図４】
2008174669.tif 000008
【図５】
2008174669.tif 000009
【図１】
2008174669.tif 000010
【図２】
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