近年、ウルトラファインバブルシャワーの普及により、ウルトラファインバブルという言葉は広く一般化している。一方で、ウルトラファインバブルシャワーは製品化が進む一方で、学術的にウルトラファインバブルシャワーを用いて定量的に洗浄効果を評価した論文は少なく、その洗浄メカニズムも明確になっていない。本研究では、ウルトラファインバブルシャワーによる洗浄効果の定量的な評価やそのメカニズムの解明を行っている。また、ウルトラファインバブル生成に必要なキャビテーション発生に関して数値流体解析を用いて、生成の高効率化を検討している。左の動画はシャワーヘッド内におけるキャビテーション発生量を数値流体解析で検討している一例となります。

現在、鉄道車両や駅構内においてウルトラファインバブルを用いた洗浄技術の導入が進められています。本研究では、ウルトラファインバブル水と二流体ノズルを併用することで、ウルトラファインバブル水による有効性を定量的に確認するとともに、高洗浄効果を有するブラシレス洗浄システムの確立を目指した研究を実施しています。将来的には鉄道車両壁面への適用を目指しており、車両を模擬した実験装置で洗浄効果を確認しています。左の動画は実験装置と洗浄の様子を示しています。

現在、鉄道車両や駅構内においてウルトラファインバブルを用いた洗浄技術の導入が進められています。その中で、鉄道車両内において、マイクロクロスにウルトラファインバブル水を含ませて、拭き掃除をしたとき、汚れが良く落ちる、軽い力で拭けるということが実際の清掃現場から報告されています。本研究では、特に、軽い力で拭ける＝摩擦力が低減しているのでは？という点に着目し、検討を行っています。左図は、マイクロクロスに、水道水（TW）とウルトラファインバブル水（UW）を含ませて、摩擦係数を測定した一例となります。ウルトラファインバブル水の方が水道水よりも摩擦係数が低減することが確認できます。ただし、条件によっては、低減しないことも確認されていることから、現在詳細を検討しています。

ファインバブルにおいて、マイクロバブルは負に帯電している、単位体積あたりの表面積が大きいことから、液中の物質に付着しやすいという特徴があり、浮上分離による固液分離に応用されている。本研究では、食品分野の廃液処理において特に問題となる、油分の分離および回収技術の確立や高効率化を目的とした研究を実施しています。左の図は、油と水を混合したエマルションに対して、自然放置した場合（上図）とマイクロバブル水を投入し（下図）、分離の様子を確認した一例となります。自然放置の場合、数時間経過後もエマルションが維持されているものの、マイクロバブル水を投入した場合は、10分程度で分離できることが確認できています。

ファインバブルが有する特徴として洗浄効果があり、給湯器、洗濯機、シャワーヘッドなどへ応用されています。一方で、学術的には洗浄率の定量的評価や様々な条件下における洗浄効果の有効性については不明な点も多く、また洗浄メカニズムも明確にされていません。その中で、本研究では、配管洗浄に対して、洗浄率の定量的な評価や洗浄メカニズム解明に関する研究に取り組んでいます。左の動画は、壁面に付着した汚れが、ファインバブル水を流すことで、泡が汚れに付着、成長し、汚れがはぎ取られていく様子をとらえた動画となります。

工業的に大量のウルトラファインバブル水を必要とする場合、その生成方法は多くの場合、気泡を高速旋回液流によるせん断力で破砕するせん断方式が一般的となりますが、高濃度のウルトラファインバブルを生成する場合には比較的多くの時間を要してしまいます。一方で、超音波により比較的短時間でキャビテーションによってウルトラファインバブルを生成させる技術もあるものの、大量のウルトラファインバブル水を生成できないという大きな欠点があります。そこで本研究では、せん断方式と超音波方式を組み合わせた新たな方法でのウルトラファインバブル生成に関しての検討を実施しています。