question and answer
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また、身の回りで同じような高速旋回するものはどのようなものがありますか？
大成博文教授（徳山工業高等専門学校）によって開発されたマイクロバブル技術が移転された会社です。経済産業省の最低資本金規制特例制度を利用して設立されたベンチャービジネス会社です。
世界の人々の「いのち」、「くらし」、「環境」の蘇生を実現し、社会の発展に貢献します。
1. マイクロバブル技術の研究開発を行います。
2. マイクロバブル発生装置の製造と販売を行います。
3. 「いのち」、「くらし」、「環境」の蘇生を基本とする技術開発、機器開発を行います。
4. 上記項目のコンサルタント事業を行います。
5. 高専、大学、企業のみなさまと積極的な共同研究開発を行います。
マイクロバブルの研究は今始まったばかりです。マイクロバブルの研究の柱については、その第一人者である大成博文教授（徳山工業高等専門学校）によって、以下のように述べられています。
① マイクロバブルそのものに関すること。
② マイクロバブルが発生した液体に関すること。
③ マイクロバブルに何かを組み合わせることで効果を生み出すこと。
④ マイクロバブルを供給することによって、対象物の効果を生み出すこと。
最近、マイクロバブルの特徴に注目して、研究を開始している研究者や企業が急速に増えています。これから研究が進み、どんどんすばらしい成果が生まれてくることが期待されます。
大成博文教授（徳山工業高等専門学校）により研究開発された、気液二相旋回式マイクロバブル発生装置を取扱っています。
本マイクロバブル発生装置は、小型で高性能であり、基本的に生物適応物質である「水」と「空気」を使用するので、安全・安心の技術といえます。
1998年のヘテロカプサによる大規模な赤潮で、広島湾におけるカキ養殖業は大きな打撃を受けました。この事態を解決するために、翌年からマイクロバブル技術が適用されました。
その結果、夏場の酸欠改善、大量斃死防止だけでなく、カキの成長を促進させる生理活性効果が確認されました。具体的には、通し替え後5ヶ月で立派な1年もののカキである「若ガキ」が30年振りに出荷可能となりました。
翌年には、広島史上初となる「夏カキ」が誕生しました。真ガキの夏出荷が可能となったのは、マイクロバブルで除菌がなされたからです。また、これらの成果は、NHKニュース７において全国放送されました。
（1999年6月24日、1999年12月14日、2000年8月20日）
マイクロバブルに関する研究会を定期的に行っています。開催が決定しましたら随時弊社ホームページにてご案内いたします。マイクロバブル科学の最先端についての貴重な講演に、是非ともご参加ください。
マイクロバブルとは、発生時における直径が１０～数十マイクロメートルの微細な気泡のことをいいます。
「発生時」と敢えていうことにしたのは、特別な意味があります。なぜなら、そのほとんどのマイクロバブルは自ら収縮し、より小さい「マイクロバブル」に変化するという重要な性質を有するからです。
これらの気泡は、従来よく使用されてきたミリメートルサイズ（ミリバブルという）とは本質的に異なる物理化学的特性を有することが非常に重要です。その意味で、マイクロバブルは、従来にない「革新的機能物質」とも表現されます。
このマイクロバブルの特性を生かすことによって、革新的・独創的な技術開発も可能となり、真に21世紀を切り開く夢の技術としての期待はますます高まりつつあります。
「マイクロバブル」の用語を広めたのは、徳山高専の大成教授です。
１９９０年代後半から、「マイクロバブル」の用語が広く普及し始めました。当時は、血液造影剤として、「マイクロバブル」という用語が、すでに使用されておりましたが、その分野に限られることでした。なぜなら、マイクロバブルを大量に発生させる装置が開発されておらず、その開発は、１９９０年代後半からなされることになりました。大成教授のＭ１型装置の完成が１９９５年、Ｍ２型装置が９６年からですから、これらの装置の誕生が契機となり、マイクロバブルという用語が広まることになりました。
新聞報道では、１９９８年７月２４日に、日刊工業新聞の１面トップにマイクロバブル発生装置のことが大きく報じられました。また、翌年にはＮＨＫニュース７で、マイクロバブル発生装置を用いた広島カキ養殖改善に関する報道がなされました。
以上、「マイクロバブル」の呼び名を広めたのは、徳山高専の大成教授といえます。また、その用語の使用開始は、１９９５年ごろといえます。
大成教授のマイクロバブルの研究の端緒は、１９８０年代初めの下水処理用エアレーション装置の開発でした。詳しくは、弊社ホームページの「マイクロナノバブル研究の壁」に述べられていますが、その装置は、Ｗ型装置と呼ばれるもので、マクロな気泡を発生させながら、その回転せん断作用でミクロな気泡を発生させようとするものでした。
その後ミクロな気泡のみを発生させることはできないかということになり、その原型の装置が１９９０年代初めにできあがります。その後、それが進化して１９９４，５年あたりに、今のＭ型装置が完成します。ですから、マイクロバブルに関する研究は、１９９５年ぐらいから開始されたようです。安定してマイクロバブルを発生させる装置が開発されて、初めて本格的な研究が開始されたということになります。
気泡径によってそれぞれ異なる特性を有しているからです。
気泡の直径が10～数十マイクロメートル以下の微細な気泡は、「マイクロバブル」、気泡の直径が数百ナノメートル～10マイクロメートルの微細な気泡は、「マイクナノロバブル」、さらに、数百ナノメートル以下の微細な気泡は、「ナノバブル」と呼びます。
このように、気泡径に呼び方を定義するのは、それぞれの気泡が違った特性を有しているからです。
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気液二相高速旋回方式です。
マイクロバブルを発生させるためには、気泡塊をマイクロサイズで切断します。それを可能とするために、マイクロバブル発生装置は、次の2段階の流体力学的制御がなされています。
【第一段階】
装置内部において、液体および気体の二相旋回流を発生させ、その遠向心分離によって、装置中心部に高速旋回させる気体空洞部を形成させます。
次に、この空洞部を圧力で竜巻状に細くして、より高速で旋回する回転せん断流を発生させることが重要であり、この空洞部に装置上部から吸入した気体を注入・通過させます。
【第二段階】
この高速旋回を行う気体空洞部を流体力学的な制御によって切断・粉砕することでマイクロバブルを大量に発生させます。
この切断・粉砕は、装置出口付近における内外の気液二相流体の旋回速度差を発生させることによって実現されます。
本法では、この二段階制御とともに、秒速数百回転の高速旋回が重要な特徴として注目されます。
マイクロバブルを発生させるためには、動力としてポンプを必要とします。
マイクロバブルを簡単に大量かつ均一に発生させることが本装置の特徴です。
マイクロバブル発生前後（液体は水道水、気体は空気）の写真です。
マイクロバブル発生前（M2-LM/SUS型）
マイクロバブル発生後（M2-LM/SUS型）
装置噴出口付近でマイクロバブルが大量に発生しています。水中で気泡同士は合体することなく、均一に分散します。この気泡はマイナスの電荷を帯びており、プラスのものに付着しやすい性質を有しています。
マイクロサイズﾞからナノサイズへと自ら収縮することで、重要な特性が生まれます。
泡は、ゆらゆら上昇しながら水面ではじけて消えるのが一般的な概念です。しかし、マイクロサイズ以下の気泡は、従来のミリサイズ以上の気泡とは異なり、上昇しながら収縮し、水中で消えます。
従来の研究において、マイクロバブルの基本的性質としては、次の5つが明らかとなっています。
①マイクロ・ナノサイズ近くの気泡を大量に発生させる。
②ほとんど均一のバブルを発生させ、分散性に優れる。
③ゆるやかな流動と広範囲の拡散特性を有する。
④固有の物理化学的特性を有する。
⑤生体に対して生理活性を誘起する。
これらの多機能性と高機能性が、水質浄化や水産養殖において画期的な成果を修める裏付けとなりました。
マイクロバブルは、その液体と吸入する気体の種類によっても分類が可能です。
対象とする液体には、淡水、海水、水道水や、薬品を含む各種人工水などがあります。気体には、空気のほかに純酸素、炭酸ガスなど特殊な気体を使用することが可能です。
マイクロバブルは、水中の溶存酸素濃度を改善し、酸欠を防止します。
溶存酸素濃度とは、水中に溶けている酸素濃度のことです。溶存酸素濃度が2mg/L以下になると、ほとんどの海洋生物は生存できません。
ダム貯水池においては、酸欠が進行すると、無酸素水域が形成されます。ここから、各種金属イオンが大量に溶出することで、ダム全体や下流の河川や浄水に影響を与えます。
海洋環境においては、比較的多い降雨で植物性プランクトンが大量発生し、その死滅過程で大量の酸素を消費します。それに起因して酸欠水域は形成されます。
このような酸欠水域の形成は、数日にわたる一過性の現象であることから、それに対応するには常時観測体制の整備が必要となります。
結果的に、酸欠水域が何度も形成され、海洋生物は衰弱、あるいは斃死するのではないかと考えられています。
マイクロサイズ以下の気泡は、ミリバブル以上の気泡と比較して、気液界面の表面積が大幅に増加します。そのため、マイクロバブルは溶存酸素濃度の改善に優れた威力を発揮します。
表面張力が低下すると、泡は発生しやすくなります。
海水には種々の物質が溶け込んでいるため、水道水と比較して海水の表面張力は低く、泡の形成が容易となります。さらに、有機物の混入は、泡の界面の粘性を増加させ、泡の寿命を長くします。
この組成に起因して、海水マイクロバブルは、水道水マイクロバブルよりも約5倍の発生が可能です。
10μmの気泡で、毎秒100μmの速度で上昇します。この速度は、1m上昇するのに、約3時間かかることに相当します。
ナノバブルは、正確には確認されていません。したがって、ナノバブルが存在するかどうかについては科学的な見解を有していません。徳山高専の大成教授らが確認している最小径は１μｍです。
マイクロバブル同士の合体現象は発生しません。それは、発生時の気泡径が１０～数十μｍ程度であり、ほとんどの同一の電気的性質を有していますので、それで反発し合うからです。マイクロバブルのほとんどは、マイナスの電位を有しており、それが重要な性質として注目されています。
当然のことながら、液体の温度に依存してマイクロバブルの発生状況は異なってきます。一般に温度が低いほど発生量は多く、高くなると少なくなります。温度の条件によって、溶解度や気泡の寿命も変化すると思われますが、詳細な解明はなされていません。
マイクロバブルを供給した分だけ、わずかですが容積が増えることになりますが、それが、溶解し、水面まで到達して消失することから、容積減少が起こりますので、正確には、それらの収支を考える必要があります。
大成博文教授らの最新の研究成果によれば、マイクロバブルであるかどうかは、自ら収縮するかしないかで区別されます。したがって、ミリバブルは、収縮せず、上昇しながら拡大するバブル、マイクロバブルは逆に収縮するバブルといえます。この境界の気泡径は「限界気泡径」と呼ばれていますが、およそ６５μｍとされています。もちろん、この限界気泡径は、以上、いろいろな発生条件で異なる可能性はありますが、ひとつの目安になる気泡径であることは間違いありません。
両者はまったく異なる性質を有しています。
マイクロバブル以下の気泡には、ミリバブルにはない固有の物理化学的特性があり、それは「サイズ効果」と呼ばれています。この効果は、単に気泡径のみならず、発生方式やマイクロバブルを発生させる周囲環境水の性質にも依存することが知られています。
気泡径の大きさによって上昇速度が異なるからです。
一般に気泡の上昇速度は、砂が水中で沈む速度と同じだと考えられています。実際は、沈降ではなく、上昇ですが、それは、「ストークスの法則」で説明されます。マイクロバブルの上昇速度が遅いのは、気泡径が小さいことによりますが、これまで、３０～４０μｍ以下の気泡の上昇速度については詳しく調べられていません。したがって、どこまで「ストークスの法則」に従うのかも不明であり、今後の研究で明らかにされることが期待されます。
マイクロバブルは収縮して「マイクロナノバブル」へと変化します。この過程が今年の日本混相流学会年会２００５で都並結依（徳山高専）らによって詳しく報告されました。これによれば、マイクロバブルとマイクロナノバブルの相違は、その収縮速度に大きな違いがあるとされています。マイクロナノバブルほど収縮速度が速く急激に小さくなります。これが、さらに小さくなってナノバブルにまでい移行する可能性はありますが、今のところ、明確には観察されていません。（参考文献、都並結依ほか：マイクロナノバブルの収縮過程、日本混相流学会年会講演会２００５講演論文集、ｐｐ.３２３－３２４）
マイクロバブル発生装置のなかで中心空洞部において負圧形成がなされ、それが、超高速せん断でちぎられることが「きっかけ」となります。発生したマイクロバブルの周囲の圧力がマイクロバブルの中の気体より
も高いことから、当然のことながら、圧力が周囲からかかって、マイクロバブルは収縮へ向かいます。丁度、風船を水の中に入れて、それが収縮するのと同じです。
ところが、風船が押されると小さくなり、風船の中もより高圧になります。高圧になれば、中の気体の温度も上昇します。
そこで、マイクロバブルであれば、すべて収縮するかといいますと、そうではない気泡もあります。加圧制御方式（加圧して気体を液体に送り込み、その後圧力開放することで気泡を発生する方式）では、圧力低下によって気泡の核を膨らませることで微細な気泡を発生させますので、発生させる気泡径をなかなか制御することができません。このため、数十μmの気泡が比較的多く発生し、それが白くみえるために、「白い泡」「ミルク色」と表現されているようです。
当然のことながら、この白い泡は、収縮しにくく、あるいは収縮に時間がかかることから、その物性が超高速せん断方式で発生させたマイクロバブルとは大きく異なっているようです。これらは、今後、きちんとしたデータによって明確にされると思います。
マイクロバブル発生装置は在庫を用意してますので、納期は長くかかりません。なお、本装置は、現在のところテスト商品としての販売を行っていますので、その了解と機密契約を経てからの販売となります。
使用する液体の種類や温度によって、その仕様を区別しています。たとえば、塩化ビニール製では、80℃以上での高温で使用することができません。
ポンプは、0.2MPA程度の圧力と液体流量が毎分20リットル程度が必要です。これで約毎分1リットルのマイクロバブルを発生させることが可能です。
なお、空気調整弁は、空気自吸量を調整するものです。弊社では、これをポンプセットとしても販売しています。
汚水の種類や量によってマイクロバブル発生装置の性能や役割が異なってきます。汚水に、ただマイクロバブルを注入するだけではきれいになりません。まず、汚濁原因を調査し、それを除去する方法を具体的に検討することが必要です。
通常、動力源として水流ポンプを使用します。その際、空気は自吸しますので、コンプレッサーは不要になります。
ただし、海洋、ダム湖等で水深が3メートル以上の場合はその状況に応じてコンプレッサーを使用することが必要となります。
発生直後の気泡径の大きさは、10～15μmがほとんどです。これらが、数十秒で収縮しますので、マイクロバブルからマイクロナノバブルへ変化します。
ナノバブルについては、いまだきちんと確認されていません。
浅いところで発生させると、水面に小さな泡がゴミと一緒に浮上しているのを見ることができます。
しかし、深いところですと、水面に到達するまでに消失、溶解してしまいます。
マイクロバブルは、非常に上昇速度が遅いことから、広い範囲にわたって拡散します。
ダム貯水池では、深さ方向ではなく、横方向に拡散する特性があり、上下流200メートルの範囲に広がっているデータが得られています。また、カキ筏では20メートル半径で拡散している様子が観察されています。
電気代は、用いるポンプによりますが、通常、200～400ワット程度のポンプを使用しますので、電気代はわずかです。
船の動力を利用して、マイクロバブルを発生できます。この場合、船に高圧ポンプが設置されている場合は、それを用います。
それがない場合は、発電機で、水中ポンプを用いることもできます。
現在LM型とMS型の2つのタイプのマイクロバブル発生装置発生装置がありますが、いずれの装置も空気調整を行いますので、それである程度気泡径を制御することができます。したがいまして、気泡径の大きさは、装置の大きさと関係しませんが、気泡径を小さくできるかことに関しては、どちらの装置でも可能となります。
マイクロバブル発生装置は故障することはあまりありません。ただし、硬い砂や固形物がある場合には、装置内が破損することも考えられますので、事前に確認をよろしくお願い致します。また、保障期間は1年です。保障期間中に、取扱説明書、その他の注意書きに従った正常な使用状態で故障した場合には修理・交換致します。
懸濁物の種類や性質にもよりますが、基本的には目詰まりは生じない構造になっています。ポンプ吸込み口のストレーナー設置が重要ですが、通常は、２～３ｍｍの直径の懸濁物でも目詰まりは起こりません。ちなみに、装置の流入口は数ｍｍであり、それ以下の粒子は通過することになります。
発生装置の材質は、基本的に硬質塩化ビニールとステンレスですが、その他の材質で製作することも可能です。たとえば、テフロン樹脂、フッ素樹脂、ポリプロピレン樹脂などやチタンなどでの製作も可能です。その場合、特注商品となります。
大成教授（徳山工業高等専門学校）らの最近の研究成果によれば、装置内の旋回速度は、秒速６００回転程度であり、これは、毎分３万６千回転に相当します。この旋回速度は、ターボジェットエンジンクラスであり、これが超高速旋回といわれるゆえんです。身の回りのものとしては車のエンジンが毎分５０００回転、ハードディスクが最高速でも１万回転程度ですから、マイクロバブル発生装置の旋回速度がいかに速いかがおわかりのことと思います。この超高速旋回性が、マイクロバブルの不思議で魅力的な機能を引き出します。
マイクロバブルを発生する際に、吸入する空気の調節が重要です。とくに、淡水で使用する場合には、空気の調節が必要です。空気の調節は、付属品の空気調整コックで行います。マイクロバブルが最適な状態で発生するのは、M２－LM型で毎分１リットル程度です。MS型では若干少なくなりますが、それを目安に空気調整が必要となります。海水の場合は、ほとんど空気調整をしなくてよい場合が多いといえます。その理由は、海水マイクロバブルの方が約5倍発生しやすいことに起因しています。それは海水の組成や有機物の含有量などが関係しています。
弊社が製造販売しているマイクロバブル発生装置には、特許認定がなされていますので、他社では販売できないものとなっています。
また、国内特許のみならず、外国においても多数の特許取得がなされています。
研究資料を希望される方は、弊社にお申し込みください。手持ちの資料で該当するものがあれば送付させていただきます。なお、より詳しい資料につきましては、徳山工業高等専門学校大成教授にお願いすることも可能です。
実際に50～60機のマイクロバブル発生装置を同時に動かす装置については、過去にダム貯水池などの浄化において実績があります。この場合、ポンプは1台で済みますので、とても省エネルギー運転となります。
また、本装置は、実際の現場の状況や目的に応じて設計も可能ですので、具体的に相談をしていただけますと対応可能となります。
訪問や実演の対応は可能ですので、弊社までお問い合せ下さい。すでにたくさんの企業の方々の訪問を受けています。徳山工業高等専門学校の大成教授と一緒に対応させていただく場合もあります。
最近の大成教授らの研究によって、その違いが明らかになりつつあります。
まず、見た目では、以下の違いがあります。
「白いミルクのような泡」と称される泡は、加圧減圧方式で形成される方式がほとんどです。ポンプ等で加圧し、そこに空気を入れて、加圧下で空気を強制的に溶け込ませます。この液体をポンプで圧力開放装置まで移送し、気泡を発生させます。小さい気泡核が膨張して、白く見える気泡となります。この気泡は、圧力開放で膨張した気泡ですので、気泡径を制御することができません。発生後の気泡をよく観察すると、数十μmの気泡がかなり多いことが観察されています。この比較的大き目の気泡が白く見えてしまうことになります。
ところが、超高速せん断方式で発生したマイクロバブルは、淡水の場合、そんなに白く見えません。あまり強力な光源を与えない限り、むしろ透明で、バブルが出ているのかどうか、よくわかりません。よく、マイクロバブルが出ていないという問い合わせがあるのですが、まず、光をあてて下さいとお願いします。そうすると「これがマイクロバブルですか!」と、納得された返事があります。
つまり、気泡は小さくなればなるほど、淡水の場合には、より透明になるのです。ナノ粒子は、鉄であろうとシリコンであろうと、透明だといわれています。ナノサイズに近づけば近づくほど透明に見えるようになります。ファインセラミックでさえ、外灯用のカバーとして用いられているものは透明です。透明でないと、光を通さないからです。
ところが、泡は白いものという常識があり、これがマイクロバブルにも適用されると思われておられる方が不思議とたくさんおられます。
マイクロバブルやマイクロナノバブルのことをよく理解されようとする場合、まず、この常識を変えることが必要と思われます。
