マイクロバブルを含む液体の噴霧形成に関する基礎的研究

Research Project

Project/Area Number	19656046
Research Category	Grant-in-Aid for Exploratory Research
Allocation Type	Single-year Grants
Research Field	Fluid engineering
Research Institution	Gunma University
Principal Investigator	田部井勝稲 Gunma University, 大学院・工学研究科, 教授 (80008466)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	天谷賢児群馬大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (20221731) 舩津賢人群馬大学, 大学院・工学研究科, 助教 (50323332)
Project Period (FY)	2007
Project Status	Completed (Fiscal Year 2007)
Budget Amount *help	¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000) Fiscal Year 2007: ¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000)
Keywords	流体工学 / マイクロバブル / 微粒化 / 気泡 / 噴霧 / 可視化
Research Abstract	マイクロバブルは数十マイクロメートルのきの知であり,これが液体中に量に存在することによって従来にない機能を有する液体を作ることができる。このことから近年マイクロバブルは急速に関心が高まっている。本研究ではこのようなさまざまな可能性を有するマイクロバブルが混入した液体を噴霧として利用することに着目し,マイクロバブル混入液体の噴霧特性について研究を行った。特に,圧力噴射弁として多用されるスワール噴射弁とフラットスプレーノズルなどの代表的なアトマイザーを用いて,マイクロバブルがどの程度噴霧内に存在することができるかを定量的に調べた。その結果,スワール噴射弁とフラットスプレーノズルのいずれにおいても100μm以上の粒径を持つ噴霧液滴にマイクロバブルが取り込まれることがわかった。また,粒径が大きなほどマイクロバブルが取り込まれる確率が高いことも示された。さらに,本申請によって購入した高速ビデオカメラを用いて微粒化過程の観察を行った結果,ノズルから噴出した液膜中にマイクロバブルが含まれ,液膜が液糸に変化する過程で液糸内に多くのマイクロバブルが含まれることが観察された。最終的に,液糸が液滴に分裂する際に複数のマイクロバブルを取り込むことが明らかになった。ただし,マイクロバブルが貧まれたことによる微粒化の促進効果は見られなかった。また,マイクロバブルを含む孜体の粘性係数ならびに表面張力を変化させた場合,液滴中にマイクロバブル特性がどのように変化するかについても実験を行った。その結果,粘性係数および表面張力が10%程度変化しても,マイクロバブルが含まれる特性に大きな変化は現れなかった。