加圧によるマイクロバブルの消滅を利用した気体の効率的な溶解技術の開発

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水路の可視化における実験でマイクロバブルをトレーサーとして使用している。マイクロバブルはベンチュリー管形をしたノズルで水に含まれる気体を気泡とする方法で発生させ、水路内を循環させている。マイクロバブル発生後に浮遊、上昇したものの一部が空気中に放出されるため、水中に溶け込んだ気体が少なくなり、時間がたつと徐々にマイクロバブルの発生量が減少する。長時間実験するため発生量を維持できることが必要である。そこで、観測後はマイクロバブルを強制的に消滅させることで効率的に水中に気体を溶解させる技術の開発を目的とした実験装置を製作し、検証を行った。実験装置は発生用水槽と測定用水槽で構成している。測定用の水槽は円筒型で内部を密閉することができ、上部に空気バルブと圧力センサを配置している。内部を確認できるように透明アクリル材で製作した。初めに水槽内に入れている水の溶存酸素を測定後、マイクロバブルを発生させ、3分間隔で溶存酸素の測定を行い、15分間測定した。動作時間が長くなるにつれてマイクロバブルの発生量は減少し、溶存酸素量も徐々に減少した。次に水槽内に一定の時間を発生させ、強制的に消滅させるため超音波振動子を動作させた。動画撮影を行い気泡の状況を確認した結果、一部は合体し大きなミリバブルなり水面に浮上するものもあったが、ほとんどのマイクロバブルが瞬間的に消滅した。また、水槽内を加圧した状態で同様の測定をおこなった。加圧状態では現状のポンプに負荷が大きく動作時間や吐出圧力を制限する必要があったが、若干、水槽内の溶存酸素量が増えることが確認できた。加圧状態でマイクロバブルを消滅させたことで、より多くの空気を溶解できたと考えられる。この技術はトレーサーとしてのマイクロバブルの減少を軽減するために有効である。