化学反応式ＣＯ２発生器のまとめ

前回のバージョンで一応実用レベルになったのですが　数回しか検証ができなかったのでちょっと自信が無く「実用版」と表現していませんでした。
その後も完成度を上げるために検証を続けていて　今回のバージョンでは途中で中身をかき混ぜなくても最後まで確実に安定して反応するようになり　５００ｃｃペットボトル×３本仕様で小型ＣＯ２ボンベ（７４ｇ）を上回る量のＣＯ２を発生させることができるようになり性能的に十分実用的なレベルのＣＯ２発生器になりました。
一応　これで目標に達したので今回の記事で『化学反応式ＣＯ２発生器』は一区切りとします。

高圧が必要なＣＯ２ストーンが使えない　構造が複雑でかさばる（見かけもチューブだらけで怪しい）などの点を除けば小型ボンベのシステムと同等の使い方ができます。　ランニングコストもボンベを買うよりかなり安いのでそれなりにメリットはあると思います。￥３０００～￥５０００程度の工作費で　添加量が自由に調節できてタイマー制御が出来るＣＯ２発生器が作れるのは魅力だと思います。準備もクエン酸と重曹を水に溶かすだけなので発酵式と比べるととっても簡単です。
ただ　間違った扱いをすると急激な反応による事故も考えられるのと穴を開けるのにもそれなりに精度が必要なので　このＣＯ２発生器の構造が理解できる＆工作好きな人　にはおすすめ…としておきます。

基本構造と作り方についてはご面倒ですがバージョン１の記事から順に読み進んで下さい。どういう過程で現在の構造になったのか理解していただけるのと　失敗や注意事項もいろいろと書いているのでアレンジされる時の参考にもなるかと思います。

前回の仕様からのマイナーチェンジは重曹ボトルにクエン酸を送り込むプラパイプの先をちょっと加工したのみです。



筒切りのパイプのままだとセット時にプラパイプの中に重曹が詰まってしまうのとＣＯ２の泡がパイプの中を上ってくることがあるのでそれを防ぐためにパイプの先をつぶして横穴を開けました。





以前は時々このパイプで重曹を攪拌していたのですが水の量を多くすることでこの問題を解決することが出来ました。一度セットすれば途中で振ったり混ぜたりしなくてもＣＯ２は最後まで安定して発生し続けます。

クエン酸と重曹の量を多くすれば当然ＣＯ２もたくさん発生するのですが　水溶液が濃くなると重曹は水に溶けにくいので反応しなくなることがあります。反応が安定して続く範囲内で一番濃い濃度を探っていました。

いろいろ試してたどり着いた現在のレシピです。

クエン酸ボトル：　クエン酸を１５０ｇ入れて水をボトルいっぱいまで入れます（クエン酸は完全に溶かしておきます）
重曹ボトル　　：　重曹を２５０ｇ入れて水をボトルの８分目まで入れる
サブタンク　　：空のまま（何も入れない）

水をたくさん入れて水溶液の濃度を出来るだけ下げるのがポイントです。
この量で計算上ではＣＯ２が約１００ｇ発生します。
セット時にクエン酸は全て水に溶けた状態で重曹はボトルの半分ぐらいまで溶けずに沈澱した状態です。

クエン酸の量に対して必要な重曹の量を式にすると
クエン酸の重さ（ｇ）×１．３＋５０（ｇ）＝重曹の重さ（ｇ）　になります。
クエン酸に対して反応に必要な重曹の量は重量比で１：１．３です（クエン酸１００ｇだと重曹は１３０ｇですね）重曹を少し多めに（＋５０ｇ）入れておくのがポイントです。
クエン酸と重曹はきっちり重さを計って入れて下さい　適当に入れるとどちらかが余って無駄が出ます。
この割合でセットすると　クエン酸が無くなる時＝終わる時　なのでクエン酸水溶液の量であと何日もつか残量が一目で分かります。

反応が終わるとクエン酸ボトルは空になり　重曹ボトルは反応後の水溶液でいっぱいになって重曹が底に少し残っている状態で　サブタンクは半分ぐらいまで反応後の水溶液が溜まった状態になります。

上記がオススメのレシピですが　試してみたところ　クエン酸２００ｇと重曹３１０ｇの組み合わせまでなら何とか使えます。ここまでくるとさすがに後半では重曹ボトルで細かい泡がいつまでも出ているのでこの量がギリギリ最大量だと思われます。

　開始時（クエン酸２００ｇ仕様）

　　　　　　　　　↓

　終了時

いろいろ試行錯誤の結果　今の構造にたどり着きました。これでも最小限のパーツで構成されていてそれぞれのパーツや形状にはそれなりに意味があるので再度書いておきます。

クエン酸ボトル



・プラストーン改フィルター：どうしてもセット時にごみの混入はあるので詰まる原因になります。ゴミを吸い込まないようフィルターが必要です。



・５Ｍステンレス両切りボルト：現在は長さが３０ｍｍのものを使用しています。この頭の無いボルトを使うことによってフィルターを取り付けることができるようになります。重曹ボトルに送り出すクエン酸の流量を制限する大事なパーツで　ＣＯ２の発生を安定させるためと重曹ボトルよりストーン側でチューブが抜けてしまった時に圧力差で重曹ボトルにクエン酸が一気に流れ込まないようにする安全対策上重要なパーツでもあります。
・逆流防止弁：　無くても動作しますがトラブルなどでクエン酸ボトルの圧力が抜けてしまった時に重曹がクエン酸ボトルに逆流しないようにするための事故防止用なので省略しないで必ず取り付けて下さい。シリコンディスク弁を使ったスドーのチェックバルブを使うとＣＯ２の発生がより安定します。チューブが抜けてもトラブルにならないようボトルの中に取り付けます。

重曹ボトル
・プラパイプ：　最初は水に重曹が溶けているので水面へのクエン酸水溶液の滴下でも反応するのですが重曹は水に溶けにくく　反応後の生成物で水溶液が濃くなってくると水面への滴下ではＣＯ２が発生しにくくなります。レスポンス良く確実に反応させるために重曹の中に差し込んだパイプでクエン酸を送り込みます。

 

スーパーマーケットでこんなのを見つけました　重曹（６００ｇ）とクエン酸（３００ｇ）です。



台所用の洗剤として売られていて　どちらも￥３５０程度です。１個づつ買うとちょうど２回分になるので化学反応式を試して見たい時にぴったりの量です。
量をまとめて買うならネットショップで買うのがお得です。私はこちらのショップで買っています。クエン酸も重曹も取り扱っているので便利です。

アクアプランツさんでこんなストーンを買いました（右側の小さい方です）。



以前紹介したＣＯ２添加用（＃２４０）の１０φバージョンで　より小さく目立たなくなって小型水槽向きです。小さくてもちゃんと細かい泡が出ます。

何度も書きますがこの発生器はボトルをまとめてケースに入れたり　３本まとめてくくるなど　倒れないような工夫をして下さい。

化学反応でのＣＯ２発生器は制御が難しいので自作例がほとんど無く　身近にあるもので作れないかと工作好きのおっさんは燃えたのですが…化学式の読み方を思い出すところから始まりいろいろと失敗を重ね　やっとここまで来ました。　圧力が低い目なのでＣＯ２ストーンなどの拡散器が使えませんが　自作なので圧力をもっと上げようと高望みせずにこの程度の圧力が安全かなと思っています。

私の場合　トリミングした水草を一時的にストックしたり増やしたりしたい時に水草水槽から離れた場所に置いてある水槽で育てているのでＣＯ２を添加するものがもう１セット必要になります。常に水草を育てている訳ではないので高価なボンベのシステムをもう１セット買う気にはなれません。でもボンベによる添加に慣れてしまっていると添加量が調節出来ない発酵式では物足りなさを感じるのですがこの「化学反応式」だとタイマー制御までできます。

水草水槽を維持していると　使っていないスピコンやエアーポンプやタイマーなどがすでに手元にあったりするのでほんのちょっとの出費でこのＣＯ２添加器を作ることができますね。

水槽へのＣＯ２の強制添加を考えた時に　ボンベによる添加と発酵式での添加がありますが　この化学反応での添加も他にはない特徴があるので「化学反応式」もＣＯ２添加の選択肢のひとつになればいいな…と思っています。


製作される前に必ずこちらをお読み下さい。