マイクロバブルの吸着性を利用した微細な気泡径の測定技術の開発

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マイクロバブルの吸着する性質を利用することで、浮遊しているマイクロバブルを捕獲し、単体を映像に捕えることで生成された気泡の径を測定する装置の開発を行った。マイクロバブルの発生には流路断面積が非常に小さいベンチュリー管形ノズルを用い、それを底部に取り付けた水槽の後方に光源を配置し、正面にはマイクロスコープを設置した。マイクロバブルを観測するためのステージを透明アクリル材とガラス管で製作し水槽内部に固定した。ステージは透明なアクリルパイプ(φ100mm)の内部に透明ガラス管(φ10mm)を立て、さらにガラス管内部にメッシュシートを配置したもので、メッシュシートの材質はナイロン樹脂(目開き30μmX線径30μm)・ポリエステル樹脂(目開き33μm×線径27μm)・ステンレス(目開き77μm×線径50μm)の3種類を用意した。当初、樹脂素材の材質が白いために光が反射し撮影することが困難であったため、ブルー、グリーンやオレンジの半透明のシートをそれぞれ取り付けた状態で光を通し、鮮明な映像が撮影できるように工夫した。マイクロバブルをゆっくりと浮遊した状態からガラス管内に進入させてメッシュシートに吸着した状態をマイクロスコープで確認しながら撮影し、1フレーム内のマイクロバブルの数と気泡径の測定をした。各メッシュシートに付着したマイクロバブルのサイズを測定した結果、100μmから30μm程度のものが多く、最も小さいものは20μm程度であった。さらに小さい気泡もマイクロスコープで確認することはできたが、メッシュシート上を接触しながら浮上し、付着することがなかった。シートによる吸着バブルの径には大きな相違は認められなかった。この実験装置で撮影した画像は、近隣の中学校での出前授業やオープンキャンパスで「マイクロバブルを用いた流れの可視化実験」の説明資料として用い、マイクロバブルのサイズを確認することができ、好評を得ることができた。