マイクロバブル

超高速旋回方式マイクロバブルについてご紹介いたします。

超高速旋回方式とは、水と空気を毎秒約400~600回転(毎分24000~36000回転)※という超高速で旋回させることでマイクロバブルを発生させる方式です。※高速度カメラによる撮影

装置内で水と空気を超高速で旋回させることにより、旋回気体空洞部を形成させ、その旋回気体空洞部を旋回速度差で切断することでマイクロバブルを発生させます。装置出口付近の旋回速度に比べて、装置内部の旋回速度が速いため速度差が生じ、旋回気体空洞部が切断されることになります。

また、動力は基本的にポンプのみで空気を自吸させ、水を循環して発生させます。水と空気のみを用いて発生させるため、安心・安全な技術といえます。

マイクロバブルの発生機構

回転数の比較

超高速旋回方式の旋回速度は、毎秒400~600回転(毎分24000~36000回転)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、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超高速旋回がいかに速いことがわかります。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。

発生方式の相違によってマイクロバブルの特性が異なるので,そのことをよく理解して技術適用を行う必要があります。 次は,超高速旋回式マイクロバブルの基本的性質について紹介します。

マイクロバブルの基本的性質

超高速旋回式マイクロバブルの3つの基本的性質です。

1. 収縮特性

マイクロバブルが静水中に発生させられると、すぐに収縮を開始します。最初はゆっくりと収縮しますが、しだいに収縮速度を増加させ、最後には、さらに急激に収縮して液体中に消失・溶解してしまいます。この過程を下図に示します。この収縮過程において、マイクロバブルは,「マイクナノロバブル」に変化し、最後には「ナノバブル」になって消えていきます。

マイクロバブルの収縮過程(水道水)

マイクロバブルの収縮過程(水道水)

2.負電位特性

気泡はマイナスの電位(負電位)を有しています。マクロな気泡(ミリバブルなど)とマイクロバブルでは、その負電位の大きさが異なります。 すなわち、マイクロバブルにおける負電位特性は、気泡の直径が50マイクロメートル(μm)よりも大きい気泡が有する負電位よりも数倍大きいことにあります。 そのため、正電位の物質に付着しやすく、これが各種洗浄に役立つという重要な性質を有しています。 また、この負電位の増加は、マイクロバブルの収縮過程において物理化学的反応が起きていることを示唆しています。

マイクロバブルの負電位変化(水道水)

マイクロバブルの負電位変化(水道水)

3.発光特性

マイクロバブルの3つ目の特徴は、その発光現象にあります。発光は、一種のエネルギーの放出現象であり、マイクロバブルの収縮に伴って、なんらかの熱的あるいは化学的反応が起きた結果として、この発光現象が生起したのではないかと考えられます。 発光の色は、青、赤、白の3色です。発光のパターンも様々です。 この発光は、上記の収縮運動や負電位と密接に関係した現象と考えられますが、その詳しいメカニズムについては明らかになっていません。

マイクロバブルの基本的性質を生かすことによって、革新的・独創的な技術開発も可能となり、真に21世紀を切り開く夢の技術としての期待はますます高まりつつあります。

開発者

大成博文(徳山工業高等専門学校名誉教授) マイクロバブル技術の創始者

マイクロバブル技術は、大成博文氏(徳山工業高等専門学校名誉教授)によって、世界で初めて開発されました。
このことは、世界最小水準の気泡として日刊工業新聞1面トップで大きく報道されました。

それまでは、マイクロバブルを発生させる装置がなく、この装置を開発することが、本研究の契機となりました。

当初は、下水道エアレーション装置を開発することにあり、数ミリメートルの直径をより小さくするために「W型」と呼ばれる装置が開発されました。しかし、この「W型」ではマクロスケールの気泡のみを発生することしかできませんでした。
この「W型」を進化させて、マイクロバブルのみを大量に発生させることを可能としたのが、「M1型」と呼ばれる装置です。

そして、「M1型」をさらに進化させたのが現在の「M2型」です 。目詰まりがなく、シンプル・高性能・コンパクトであることが特徴です。

技術利用の可能性

  • 1.適用分野が非常に広い

    水と空気に関係しているものはすべて関係することから第一次産業の農漁業、第二次産業における工業のほとんどの分野における開発が検討されています。

  • 2.生物活性作用

    さまざまな生態防御を可能とする機能性が注目されています。

  • 3.従来技術との組み合わせが容易

    その内外条件が適応した場合には、予想以上の効果がもたらされることになります。

  • 4.液体と気体の組み合わせが自由自在

    さまざまな性質を帯びたマイクロバブルとマイクロバブル水を製造することが可能になります。
    たとえば、オゾンマイクロバブルや水素マイクロバブル、あるいは、海水マイクロバブル、アルコールマイクロバブルなどは代表例。

  • 5.安全・安心

    「水と空気」という生物適応物質を用いた技術であり、副作用がなくかつ安全安心です。

  • 6.空間スケールの大小を問わず運用が可能

    狭い空間に高密度で存在する凝集性(非合一凝集)に優れる一方で、分散性や拡散性にも優れ、空間スケールの大小を問わず適用が可能です。