一般的なマイクロバブル発生器では液駆動ポンプなど付加的な動力が必要です。本研究では不可動力を追加せずに、ガス分散器構造の工夫によって、１ｍｍ以下の気泡を発生させることを実現しました。これにより低エネルギーコストで高いガス溶解速度を得ることができます。

これまでに市販されているほとんどのマイクロバブル発生器は強力な液ポンプを必要とします。そのため、マイクロバブルの発生には必ず高速の液流が伴います。本研究室では、液ポンプが不要なマイクロバブル発生方法として、蒸気凝縮法を用いた新しいマイクロバブル発生器の開発を行いました。蒸気凝縮法を用いると、マイクロバブルだけでなくマイクロドロップ（液滴）やマイクロ２相泡を簡単に製造することも可能です。

液中に混入したマイクロバブルは、逆になかなか除去できないなどかえってトラブルの原因になることもあります。マイクロバブルの除去にはろ過、浮上分離、遠心分離、サイクロンなどの方法がありますが、連続処理が可能で、また液流量が小さい場合に使用できる新しい方式の気泡分離装置を開発しました。これは遠心力とろ過を組み合わせた方法で、装置の小型化が容易です。

最近、CO2ガスを６００～８００℃の高温下で高濃度で吸収できる画期的なセラミック粒子が開発されました。この粒子を用いると、火力発電所から排出される高温の排気ガスを冷却することなく最初にCO2だけを分離除去できます。そのため、貴重な熱エネルギーのロスがなくなります。一方、化石燃料の燃焼前改質と併用すれば、より低コストで運転も可能です。しかし、実用化を行うには、さらに高効率な運転方法や装置設計が必要です。そこで、本研究ではまずその基礎研究として、高温ＣＯ２吸収粒子および吸収媒体の製造法の検討および、より高性能なプロセスシステムの開発を行っています。

粘性液体中に気泡を含ませる操作は、化学工業だけでなく食品や建材などの用途に多く用いられています。しかしながら高粘度液中にガスを吹き込むと低粘度液の場合に比べ、分散気泡のサイズは非常に大きくなってしまいます。また攪拌インペラーなどにより気泡を破砕すると、平均気泡サイズは低下しますが、気泡径分布もひろくなってしまいます。気泡径分布は気泡上昇速度にも分布を生じ、気泡の寿命に差が生じるので、均一なサイズの気泡を連続的に生産できると、いろいろな機能性をもつ気液混相を生み出すことができます。本研究では、粘性液の送液パイプライン上に螺旋流れを形成させ、そこで生じるせん断流れを利用してノズルから送られるガスを均一に分断し、均一サイズの気泡を液中に分散させる技術を開発しました。

気体と液体とを反応させたり、液体中にガスを溶解させたりする操作は化学工業だけでなく様々な場面で出会います。どの位の速さでガスが溶解していくのかわかると反応装置を設計する際にたいへん便利です。反応の速さは通常、ガスと液とが接している面積と時間によって変わるので、液中に注入した気泡の表面積と上昇速度がわかれば推定可能です。ところが気泡は形状も上昇速度も、ガスと液の種類や気泡の体積などによって著しくかつ複雑に変化します。従来はカメラなどで気泡を撮影し、DPEや画像解析法などで形状を計測していました。しかし縮尺換算や画像処理が必要で、上昇速度は別途ストップウォッチで計測しなければならないなど、多くの誤差要因があります。そこでレーザー変位計を利用して気泡の上昇速度と３次元的形状を即座に測定できるシステムを開発しました。操作方法は容易で測定個人差は無く、測定の自動化も可能になります。