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マイクロバブルの発生原理

 マイクロバブルの発生原理

 マイクロバブルの発生に重要な事は2点あります。
 「水があること」、「気体があること」です。
 あたり前の様ですが、マイクロバブルも先のナノバブルも、今のところ水中、(もしくは特定のケースでは液中)での気体の
 存在が前提とされます。
 
 マイクロバブルの発生器には入水口と出水口があります。
 この入水口に、ある一定以上の圧力で水(流体)を流入させた場合、内部では水の中に混ざっている気体が密度差により
 中心部に集められ、気体軸が形成されます。これによってマイクロバブル発生器の内部には外周と中心部の間で圧力
 勾配が生じます。この時、気体軸の中心部はほぼ真空状態となります。
 一方では加圧され噴出しようとする水と、真空状態(超負圧の状態)の気体軸へと流入しようとする水が衝突し、また旋回しな
 がら気体軸がこの間を通り抜ける時に気体はせん断され微細化してマイクロバブルとなるのです。
      

             図1.マイクロバブル発生原理
  

 マイクロバブルのサイズの調整

 マイクロバブル発生器の内圧が高い時には圧力勾配が大きくなり、気体軸が細くなります。逆にマイクロバブル発生器の
 内圧が低い時には気体軸は圧力勾配が小さくなり、気体軸は太くなります。
 すなわち入水圧が高く、気体の混合比が小さい時には気泡のサイズはより小さくなります。
 ちなみに、直径1mmの気泡1個が直径10μmの気泡になれば、その数量は100万個になり、表面積では100倍になる。
 より細かくなった気体は液体への溶解に更に有利になります。
 こうした原理を利用してマイクロバブルのサイズは、その用途に合わせて容易に調整することができます。

 マイクロバブルの浮遊・上昇速度

 発生したマイクロバブルの浮上速度を高速ビデオカメラで撮影し測定すると、図2にあるように10μmの大きさのバブルでは
 約0.1mm/secと非常にゆっくりになります。水流が無い3m深さを持った水槽にマイクロバブルが存在したと想定すると
 水槽の底から水面まで、8時間18分を要して浮上することになります。
 気泡の上昇速度は気泡の滞留時間と大きく関係し、この実験で得られた結果は水中でのマイクロバブルの効果が長時間
 持続できることを裏付けます。 


                  図2.気泡径と終端速度の関係
      

 マイクロバブルの溶解

 マイクロバブルの効果を正しく得る為に、まずはマイクロバブルのサイズの調整と共に、水中(溶液中)にどれだけの
 量のマイクロバブルを溶解させられるかということが重要になってきます。
 当社のマイクロバブル発生器BT-50による空気の溶解量実験を例に挙げると、以下の図に示すように貧空気水
 に対する非常に高い空気溶解量を実現することが可能です。溶解させる気体を酸素にすれば高濃度の「マイクロ
 バブル酸素水」を生成することも可能です。
 更には溶解量をより上げる場合には溶解器を付加するという選択も可能です。


        図3.BT-50における圧力・空気供給量別溶解量
      

 当社の取り扱い製品から発生するバブルのサイズは0.000005mmから0.01mmまで。
 基本的にはマイクロバブルの発生ですが、マイクロバブルが圧壊する際には、目で見えない
 ナノサイズの泡になっていると考えられています。
 ビオッシュやマイクロバブルバスが何故普段取れない毛穴の汚れまで簡単に落とせるか、
 何故当社の酸素水生成器の水は吸水性良く、他の酸素水に比べて活力が得られるのか、
 その答えはココにあったのです。

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