パッシブ制御を用いたマイクロバブルの新しい管内高密度輸送技術の開発

• Project/Area Number: 23917018
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 工学Ⅰ(機械系)
• Research Institution: Kitakyushu National College of Technology
• Principal Investigator: 島津 公紀 北九州工業高等専門学校, 教育研究支援室, 技術専門職員
• Project Period (FY): 2011
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2011)
• Budget Amount: ¥500,000 (Direct Cost: ¥500,000); Fiscal Year 2011: ¥500,000 (Direct Cost: ¥500,000)
• Keywords: マイクロバブル / 管内輸送 / パッシブ制御

Research Abstract

マイクロバブルを含む水を流れの可視化のためのトレーサなどに利用するため、発生したマイクロバブルの移送を行う際、管内を通過する途中で管の内径の変化や曲がり管による圧力の変化状況により多くのマイクロバブルが消滅して利用できない。そこで、管内高密度輸送技術の開発を目的として、管内流路の途中に配置したノズルで流れをパッシブ制御し、圧力変化や流れの状況でのマイクロバブルの減少の検証を行った。
実験装置の構成はマイクロバブルを発生するノズルを配置した水槽(300mm×300mm×H700mm)、マイクロバブルの移送を行う流路管(管内100mm×50mm×1600mm)・(50mm×50m×1600m)2本、移送後の貯水用水槽(300mm×300mm×H650mm)で、いずれも可視化できるように透明アクリル材と透明塩ビ材を用いて製作した。
マイクロバブル水は発生用水槽に水平に接続した試験部の流路管を流れ、貯水用水槽に貯まる。流路管のノズルを通過する際の圧力の変化は流路管の上面に200mm間隔で6本アクリル管(600mm)を垂直に配置して液柱の高さで確認する。二つの水槽の間は循環できるようポンプで接続している。マイクロバブル水の通る各場所にレーザーシート光を照射し、目視による観察とデジタルカメラで撮影を行った。
マイクロバブル発生用水槽で発生したマイクロバブル水を流路管に流し、圧力の変化を液柱の高低差で測定した。ノズルの通過前では圧力が高く、マイクロバブル水がゆっくりと流れる。ノズルの通過直後に圧力が低くなり流れが大きく乱れた。また、マイクロバブルは通過後、若干ではあるが大きくなり、数も少なくなっていた。これは圧力が低くなったことや乱流による気泡同士の衝突で合体したためと考えられる。流速が速く乱れが大きいと貯水用水槽にマイクロバブルはほとんど残らない。また、マイクロバブルの特性である電荷によるためか管壁への吸着が多く見られた。乱流を起こさないように流すことがマイクロバブルの高密度輸送を可能にすると考えられる。