マイクロバブル発生装置について

Q1.マイクロバブルの発生方式は
A1
超高速旋回方式です。

マイクロバブルを発生させるためには、気泡塊をマイクロサイズで切断します。それを可能とするために、マイクロバブル発生装置は、次の2段階の流体力学的制御がなされています。

【第一段階】 装置内部において、液体および気体の二相旋回流を発生させ、その遠向心分離によって、装置中心部に高速旋回させる気体空洞部を形成させます。 次に、この空洞部を圧力で竜巻状に細くして、より高速で旋回する回転せん断流を発生させることが重要であり、この空洞部に装置上部から吸入した気体を注入・通過させます。

【第二段階】 この高速旋回を行う気体空洞部を流体力学的な制御によって切断・粉砕することでマイクロバブルを大量に発生させます。 この切断・粉砕は、装置出口付近における内外の気液二相流体の旋回速度差を発生させることによって実現されます。 本法では、この二段階制御とともに、秒速数百回転の高速旋回が重要な特徴として注目されます。
Q2.マイクロバブル発生システムは
A

マイクロバブルを発生させるためには、動力としてポンプを必要とします。 マイクロバブル発生システム

Q3.マイクロバブル発生状況は
A
マイクロバブルを簡単に大量かつ均一に発生させることが本装置の特徴です。 マイクロバブル発生前後(液体は水道水、気体は空気)の写真です。 マイクロバブル発生前マイクロバブル発生前(M2-LM/SUS型)マイクロバブル発生後マイクロバブル発生後(M2-LM/SUS型)

装置噴出口付近でマイクロバブルが大量に発生しています。水中で気泡同士は合体することなく、均一に分散します。この気泡はマイナスの電荷を帯びており、プラスのものに付着しやすい性質を有しています。
Q4.マイクロバブルを発生させる装置内で高速旋回していると聞いていますが、
それはどれくら いの速さですか? また、身の回りで同じような高速旋回するものは
どのようなものがありますか?
A
大成(徳山工業高等専門学校名誉教授)らの研究成果によれば、装置内の旋回速度は、秒速600回転程度であり、これは、毎分3万6千回転に相当します。この旋回速度は、ターボジェットエンジンクラスであり、これが超高速旋回といわれるゆえんです。身の回りのものとしては車のエンジンが毎分5000回転、ハードディスクが最高速でも1万回転程度ですから、マイクロバブル発生装置の旋回速度がいかに速いかがおわかりのことと思います。この超高速旋回性が、マイクロバブルの不思議で魅力的な機能を引き出します。
Q5.マイクロバブルが収縮運動を起こすきっかけは何ですか?
A
マイクロバブル発生装置のなかで中心空洞部において負圧形成がなされ、それが、超高速せん断でちぎられることが「きっかけ」となります。発生したマイクロバブルの周囲の圧力がマイクロバブルの中の気体よりも高いことから、当然のことながら、圧力が周囲からかかって、マイクロバブルは収縮へ向かいます。丁度、風船を水の中に入れて、それが収縮するのと同じです。
ところが、風船が押されると小さくなり、風船の中もより高圧になります。高圧になれば、中の気体の温度も上昇します。
そこで、マイクロバブルであれば、すべて収縮するかといいますと、そうではない気泡もあります。加圧制御方式(加圧して気体を液体に送り込み、その後圧力開放することで気泡を発生する方式)では、圧力低下によって気泡の核を膨らませることで微細な気泡を発生させますので、発生させる気泡径をなかなか制御することができません。このため、数十μmの気泡が比較的多く発生し、それが白くみえるために、「白い泡」「ミルク色」と表現されているようです。
当然のことながら、この白い泡は、収縮しにくく、あるいは収縮に時間がかかることから、その物性が超高速せん断方式で発生させたマイクロバブルとは大きく異なっているようです。これらは、今後、きちんとしたデータによって明確にされると思います。
Q6.発生装置の特許は取得されているのでしょうか?
A
弊社が製造販売しているマイクロバブル発生装置には、特許認定がなされていますので、他社では販売できないものとなっています。 また、国内特許のみならず、外国においても多数の特許取得がなされています。
Q7.マイクロバブル発生装置の寿命はどれくらいですか? また、交換部品はありますか?
A
マイクロバブル発生装置は故障することはあまりありません。ただし、硬い砂や固形物がある場合には、装置内が破損することも考えられますので、事前に確認をよろしくお願い致します。また、保障期間は1年です。保障期間中に、取扱説明書、その他の注意書きに従った正常な使用状態で故障した場合には修理・交換致します。
Q8.液体に懸濁物質が混入している状態で実験したいのですが、装置が目詰まりすることは
ないのでしょうか?
A
懸濁物の種類や性質にもよりますが、基本的には目詰まりは生じない構造になっています。ポンプ吸込み口のストレーナー設置が重要ですが、通常は、2~3mmの直径の懸濁物でも目詰まりは起こりません。ちなみに、装置の流入口は数mmであり、それ以下の粒子は通過することになります。
Q9.毎分数十リットルの大量のマイクロバブルを発生させたいと考えています。
可能性はいかが でしょうか?
A
実際に50~60機のマイクロバブル発生装置を同時に動かす装置については、過去にダム貯水池などの浄化において実績があります。この場合、ポンプは1台で済みますので、とても省エネルギー運転となります。
Q10.「白いミルクのような泡」と、㈱ナノプラネット研究所社製の超高速せん断方式で発生した
マイクロバブルとは、どこが違うのでしょうか?
A
まず、見た目では、以下の違いがあります。 「白いミルクのような泡」と称される泡は、加圧減圧方式で形成される方式がほとんどです。ポンプ等で加圧し、そこに空気を入れて、加圧下で空気を強制的に溶け込ませます。この液体をポンプで圧力開放装置まで移送し、気泡を発生させます。小さい気泡核が膨張して、白く見える気泡となります。この気泡は、圧力開放で膨張した気泡ですので、気泡径を制御することができません。発生後の気泡をよく観察すると、数十μmの気泡がかなり多いことが観察されています。この比較的大き目の気泡が白く見えてしまうことになります。 ところが、超高速せん断方式で発生したマイクロバブルは、淡水の場合、そんなに白く見えません。あまり強力な光源を与えない限り、むしろ透明で、バブルが出ているのかどうか、よくわかりません。よく、マイクロバブルが出ていないという問い合わせがあるのですが、まず、光をあてて下さいとお願いします。そうすると「これがマイクロバブルですか!」と、納得された返事があります。 つまり、気泡は小さくなればなるほど、淡水の場合には、より透明になるのです。ナノ粒子は、鉄であろうとシリコンであろうと、透明だといわれています。ナノサイズに近づけば近づくほど透明に見えるようになります。ファインセラミックでさえ、外灯用のカバーとして用いられているものは透明です。透明でないと、光を通さないからです。 ところが、泡は白いものという常識があり、これがマイクロバブルにも適用されると思われておられる方が不思議とたくさんおられます。 マイクロバブルやマイクロナノバブルのことをよく理解されようとする場合、まず、この常識を変えることが必要と思われます。