JPH08143308A - 炭酸ガス発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 安定して任意に所要量の炭酸ガスを供給する
ことが可能であり、しかもその取扱いおよび使用方法が
極めて簡便で安全性にも優れ、安価である炭酸ガス発生
装置を提供することを目的とする。 【構成】 二成分よりなる炭酸ガス発生源のうちの一成
分１４を液体の状態で他の一成分１３に混合したときに
発生する炭酸ガスを水槽内に供給する方法であり、成分
１３を入れた反応容器１０と液体１４を貯蔵する容器１
１および両者を連結する導管１２より構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は主に鑑賞水草用水槽に炭
酸ガスを供給する炭酸ガス発生装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、水草を水槽で育成し鑑賞すること
が趣味として盛んに行われるようになり、植物の光合成
に必要な炭酸ガスを安定して簡便に水中に供給する炭酸
ガス発生装置が求められている。

【０００３】以下に従来の炭酸ガス発生装置について説
明する。図６は従来の炭酸ガス発生装置を示すものであ
る。重炭酸ナトリウムと琥珀酸を混合し、打錠して固め
た錠剤６０を一部を水で満たした容器６１に入れると錠
剤に浸責した水を介して炭酸水素ナトリウムと琥珀酸の
反応が起こり、炭酸ガスが発生する。管６２は発生した
炭酸ガスを水槽内に供給するためのものである。

【０００４】図７は炭酸ガス発生装置の他の例を示すも
のである。７０は炭酸ガスを充填したボンベであり、７
１の弁を開くことによりボンベ内の気体が管７２を介し
て水槽７３内に導かれる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来の構成のうち錠剤を用いる装置を使用した場合、錠剤
が化学的に不安定であるため保管時より反応が起こり著
しく性能が劣化したり、錠剤を包装した袋をガスで膨脹
させ破裂されるという例が多くみられた。また、極端に
湿気を嫌うため水の入った容器に保管することは不可能
であり、一定時間ごとに錠剤を投入するような連続運転
装置を設計する場合かなり複雑な構造を要した。

【０００６】また、炭酸ガスを充填したボンベを用いる
装置を使用した場合、ガスの流量を調整するための極め
て精密な器材を要し、高価である上に操作が複雑なため
ある程度の知識と技術を要した。また、高圧のボンベを
使用するため安全性に問題があり、運搬、設置、保管、
取扱いが必ずしも簡便とは言えなかった。

【０００７】本発明は従来の課題を解決するもので、安
定して必要量の炭酸ガスを任意に供給することが可能で
あり、しかもその取扱いおよび使用方法が極めて簡便で
ある安価な炭酸ガス発生装置を提供することを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の炭酸ガス発生装置は、２成分よりなる炭酸ガ
ス発生源のうち少なくともどちらか一方を液体の状態で
他の一方と混合し、発生する炭酸ガスを水槽内に供給す
る方法であり、炭酸ガスを発生させるための反応容器と
発生源の一部を液体として貯蔵するための容器および両
者を連結する導管よりなる。

【０００９】

【作用】この構成により、液体として貯蔵された炭酸ガ
スの発生源の一部を使用量だけ炭酸ガスを発生させる容
器内に注入し、炭酸ガスの発生源の他の一部と反応させ
ることにより必要量の炭酸ガスを任意に安全かつ安定的
に発生し、導管を介して水槽内に連続的に供給すること
ができるものである。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明するが、本発明はこれら実施例に限定される
ものではない。

【００１１】（実施例１）本実施例の構成を図１に示
す。

【００１２】図１において、１０は炭酸ガスを発生させ
るための反応容器、１１は液体を貯蔵するための貯蔵容
器であり、両者は１２の部分で連結されている。１３は
炭酸水素ナトリウム１５ｇを主成分とする炭酸塩、１４
はクエン酸を１０重量％含む水溶液１００ｃｃ、１５は
反応容器１０より発生した炭酸ガスを水槽内に導くため
の導管、１６は水を満たした水槽である。また、点線で
示した矢印は容器内で発生した炭酸ガスの流れを示す。

【００１３】以上のように構成された炭酸ガス発生装置
についてその動作を説明する。貯蔵容器１１をわずかに
変形させ、クエン酸水溶液１４を反応容器１０内の炭酸
水素ナトリウム１３に滴下することにより化学式

【００１４】

【化１】

【００１５】に従って発生した炭酸ガスは導管１５を介
して水槽１６に供給される。注入されたクエン酸水溶液
１４の液量と炭酸ガスの発生量の関係の測定結果を（表
１）に示す。

【００１６】

【表１】

【００１７】この（表１）から明らかなように、本実施
例による炭酸ガス発生装置は、貯蔵容器１１より反応容
器１０に注入するクエン酸水溶液１４の液量を調節する
だけの極めて簡便な方法で任意に所要量の炭酸ガスを水
槽内に供給することができ、しかも安価で運搬、設置、
保管性、安全性にも優れた炭酸ガス発生装置を提供する
ことができる。

【００１８】本実施例の炭酸ガス発生装置は、植物の光
合成に不可欠である炭酸ガスを補給して成長を促進し、
葉緑体特有の緑色を鮮やかに発色させるための鑑賞用水
草および観葉植物のための炭酸ガス供給装置として好適
である。

【００１９】（実施例２）本実施例の構成を図２に示
す。

【００２０】図において、２０は炭酸ガスを発生させる
ための反応容器、２１は液体を貯蔵するための貯蔵容器
で反応容器２０の内部にあり、２２は貯蔵容器２１へ液
体が逆流することを防ぐ逆流防止弁、２３はジャバラ状
になった押しボタン２４を押すことにより容積を変える
ことのできる空間、２５は液体が空間２３に逆流するこ
とを防ぐ逆流防止弁、２６は炭酸水素ナトリウム（１５
ｇを含む粉体）、２７はクエン酸水溶液（１０重量％含
む水溶液１００ｃｃ）、２８は反応容器２０で発生した
炭酸ガスを水槽内へ導くための導管、２９は水槽であ
る。また、点線で示した矢印は生じた炭酸ガスの流れを
示す。

【００２１】以上のように構成された炭酸ガス発生装置
についてその動作を説明する。押しボタン２４を押すこ
とにより逆流防止弁２２が閉じた状態で逆流防止弁２５
が開き、空間２３に滞留していたクエン酸水溶液２７の
一部が反応容器２０に注入されると、実施例１で示した
ものと同様の化学反応により炭酸ガスが発生し、導管２
８を介して水槽２９へと供給される。このとき発生する
炭酸ガスの量は（表１）で示した関係と同様にクエン酸
水溶液２７の液量によって決定される。また、押しボタ
ン２４を離すと空間２３の容量は初期の状態に復元し、
逆流防止弁２５が閉じた状態で逆流防止弁２２が開き、
貯蔵容器２１より空間２３内にクエン酸水溶液２７が流
入する。（表２）に押しボタン２４を押すたびにクエン
酸水溶液２７が１０ｃｃ滴下されるように調整された本
実施例の装置にて発生する炭酸ガスの量を連続的に測定
した結果を示す。

【００２２】

【表２】

【００２３】この（表２）より明らかなように、本実施
例の炭酸ガス発生装置は、押しボタン２４を押すだけの
極めて簡便な方法で一定量の炭酸ガスを水槽内に供給す
ることができ、しかも安価で運搬、設置、保管、携帯性
にも優れ、安全性が高く取扱いが容易な炭酸ガス発生装
置を提供することができる。

【００２４】本実施例の炭酸ガス発生装置は実施例１の
場合と同様に、鑑賞用水草および観葉植物のための炭酸
ガス供給装置として好適であり、特に予め設定した一定
量の炭酸ガスを取出すのに便利であり、炭酸ガスの発生
源が１つの容器に収まっているためコンパクトで取扱い
がより簡便である。

【００２５】（実施例３）本実施例の構成を図３、図４
に示す。

【００２６】図において、３０は炭酸ガスを発生させる
ための反応容器、３１は液体を貯蔵するための貯蔵容器
で反応容器３０の内部にあり、３２は貯蔵容器３１へ液
体が逆流することを防ぐための逆流防止弁、３３はダイ
アフラム３４が上下に振動することにより容積を変える
ことのできる空間、３５は永久磁石、３６は電磁石、３
７は空間３３に液体が逆流することを防ぐ逆流防止弁、
３８は炭酸水素ナトリウム１５ｇを含む粉体を封入した
不織布の袋、３９はクエン酸を１０重量％含む水溶液、
４０は反応容器３０で発生した炭酸ガスを水槽内に導く
ための導管、４１は水槽である。また、図４において、
４２はタイマー手段、４３は駆動電流を電磁石４４に供
給する電磁石駆動手段である。また、実線で示した矢印
は液体３９の流れ、点線で示した矢印は発生した炭酸ガ
スの流れを示す。

【００２７】以上のように構成された炭酸ガス発生装置
についてその動作を説明する。電磁石３６に３０Ｈｚの
振動電流を流すことにより永久磁石３５が振動し、ダイ
アフラム３４が上下して空間３３の容積が増減を繰り返
す。空間３３の容積が増大すると逆流防止弁３７が閉じ
た状態で逆流防止弁３２が開き、液体３９が空間３３に
流入する。空間３３の容積が減少すると逆流防止弁３２
が閉じた状態で逆流防止弁３７が開き、空間３３に溜っ
た液体が反応容器３０内に押し出されて３８の炭酸水素
ナトリウムに注がれ、炭酸ガスが発生する。この流入す
る液体３９の総量は電磁石３６に流す振動電流の振幅、
周波数、および道通時間により制御することが可能であ
り、発生する炭酸ガスの量は（表１）に示したものと同
様にクエン酸水溶液の注入量に依存する。よって、図４
のブロック図で示されるような回路を組んだ場合、任意
の時間にタイマー手段４２により送られる制御信号を受
けて電磁石駆動手段４３から電磁石４４に駆動電流が流
され、一定の量のクエン酸水溶液が反応容器３０に注入
されることにより一定量の炭酸ガスが発生し、導管４０
を通って水槽４１内に供給される。

【００２８】本実施例の炭酸ガス発生装置は、鑑賞魚用
水槽、鑑賞用水草水槽の水草の光合成に必要な炭酸ガス
を規則的に自動供給するのに有効であり、長期間薬剤交
換等のメンテナンスが不要で人的労力を軽減し、休暇中
等にも安全に安定して動作させるような炭酸ガス供給シ
ステムとして好適である。

【００２９】（実施例４）本実施例の構成を図５に示
す。

【００３０】図において、５０は炭酸ガスを発生させる
ための反応容器、５１は液体を貯蔵するための貯蔵容器
であり、両者は５２の部分で連結されている。５３は炭
酸水素ナトリウム５０ｇを主成分とする炭酸塩で、底面
に液体の通過が可能なフィルター５６が取付けられた上
面が開放した容器５５に入れられている。５４はクエン
酸水溶液（３０重量％含む水溶液１００ｃｃ）、５７は
反応容器５０より炭酸ガスを水槽内に導くための導管、
５８は炭酸ガスを溜めるための下面を開放した円筒径の
拡散筒、５９は水を満たした水槽である。また、点線で
示した矢印は容器内で発生した炭酸ガスの流れ、二重実
線で示した矢印は反応後の廃液の流れを示す。

【００３１】以上のように構成された炭酸ガス発生装置
についてその動作を説明する。貯蔵容器５１をわずかに
変形させ、クエン酸水溶液５４を反応容器５０内の容器
５５に入った炭酸塩５３に滴下することにより、前記実
施例１で示した化学式（化１）と同様の化学反応により
炭酸ガスが発生し、導管５７を介して水槽５９内に導か
れ、拡散筒５８に溜められる。溜められた炭酸ガスは水
面より徐々に溶出して水槽内に供給される。反応の完了
したクエン酸ナトリウム等を含む廃液はフィルター５６
を通って反応容器５０の下部に溜められる。フィルター
５６の気孔径は１μｍ以上１０００μｍ以下、好ましく
は５０μｍ以上３００μｍ以下が好ましい。これは気孔
径が１μｍ以下であると廃液が透過しにくく残留し、ま
た１０００μｍ以上であると容器５５内での滞留時間が
短いため未反応のクエン酸水溶液までが透過して有効に
働かないためである。この装置について、１回当たり３
ｍｌのクエン酸を炭酸塩の入った容器に注入した場合に
発生する炭酸ガス量を５日ごとに平均化して（表３）に
示す。

【００３２】

【表３】

【００３３】この（表３）から明らかなように、本実施
例における炭酸ガス発生装置は、前記実施例１で示した
装置と同様に、極めて簡便かつ容易に必要量の炭酸ガス
を得ることが可能であり、さらに前記実施例１の装置に
比してより長期間にわたって安定に運転することができ
るため、数ヵ月薬剤の交換補充がいらず、メンテナンス
フリーで稼働させることができるものである。

【００３４】なお、前記実施例１から実施例４にわたっ
て記述されている炭酸ガス発生源としては炭酸水素ナト
リウムとクエン酸水溶液を用いたが、炭酸ガス発生源の
化合物の組合せはこれに限定するものではなく、たとえ
ば炭酸塩としては炭酸ナトリウム、炭酸カルシウム、炭
酸マグネシウム、炭酸バリウム、炭酸マンガン、あるい
はそれらを任意の比率で混合したもの、酸としては塩
酸、硝酸、硫酸、リン酸、琥珀酸、マレイン酸、フマル
酸、酢酸、蟻酸、シュウ酸、酒石酸、プロピオン酸、乳
酸、リンゴ酸、あるいはそれらを任意の比率で混合した
ものなどが選択できることは言うまでもない。また、炭
酸塩または酸の配合比率、配合量、水溶液の配合比率、
濃度は目的とする用途の炭酸ガスの発生量、供給速度、
寿命特性等の諸条件に応じて任意に選択することができ
ることは言うまでもない。

【００３５】また、請求項１の反応容器（Ａ）に入れる
２成分からなる炭酸ガス源のうちの一成分は、粉体の他
に顆粒、溶液、懸濁液、適当なバインダーで固めた固形
物、打錠した錠剤等を取扱いの便宜にあわせて任意に選
択することができ、またそれらを水およびガス透過性の
ある紙、布、不敷布、樹脂の袋に封入したものを用いる
ことができることは言うまでもない。

【００３６】たとえば、炭酸水素ナトリウム粉体にクエ
ン酸水溶液を注入する組合せの反応を利用する場合、ク
エン酸の濃度が５０重量％を超えると反応の際に生じた
クエン酸ナトリウムが結晶水を取込んで析出し、炭酸水
素ナトリウムとクエン酸水溶液との間に保護膜を形成し
て反応の継続を阻害し連続的な運転が不可能となるが、
クエン酸の濃度を３５重量％以下とすることによりこれ
を防ぐことができ、さらに塩酸等の強酸と併用すること
により貯蔵する液量を削減することができる。

【００３７】また、前記実施例４においては反応後の廃
液を分離するためにフィルターを用いたが、この他にも
水分を吸収するような多孔質のセラミック、樹脂、繊維
などを用いてもよく、また高吸水性ポリマーで作られた
容器、シート、粉末、ペレット、繊維などを該反応容器
中の２成分よりなる炭酸ガス発生源のうちの一成分に混
合したり、周辺に設置したりしたものでもよいことは本
操作の目的から明らかである。

【００３８】

【発明の効果】以上のように本発明の炭酸ガス発生装置
は、２成分よりなる炭酸ガス源のうち少なくとも一成分
を液体として他の一成分と混合することにより発生した
炭酸ガスを水槽内に供給する装置であり、反応系が分離
してるいため数年にわたる長期の保存に対しても経時的
な劣化がほとんどなく、液体の成分を任意に調節して投
入するだけの極めて簡便な方法により反応の平衡を利用
して所要量の炭酸ガスを得ることができ、数日から数ヵ
月の長期にわたって安定に高純度の炭酸ガスを水槽に供
給することが可能であり、安全性も高く構成も簡素で安
価である優れた効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を説明するための構成図

【図２】本発明の第２の実施例を説明するための構成図

【図３】本発明の第３の実施例を説明するための構成図

【図４】本発明の第３の実施例を説明するためのブロッ
ク図

【図５】本発明の第４の実施例を説明するための構成図

【図６】従来の気体発生装置を説明するための構成図

【図７】従来の気体発生装置を説明するための構成図

【符号の説明】

１０，２０ 反応容器 １１，２１ 貯蔵容器 １２ 連結部分 １３ 炭酸水素ナトリウム １４ クエン酸水溶液 １５ 導管 １６ 水槽

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２成分よりなる炭酸ガス発生源の一成分
   を含む反応容器（Ａ）と他の一成分を液体として貯蔵す
   る貯蔵容器（Ｂ）および両者を連結する管よりなり、前
   記貯蔵容器（Ｂ）に貯蔵された液体を導管を通じて前記
   反応容器（Ａ）に注入することにより、前記発生源より
   発生する炭酸ガスを水槽内に供給することを特徴とする
   炭酸ガス発生装置。
2. 【請求項２】 炭酸ガス発生源の２成分のうち一成分が
   炭酸塩であり、他の一成分が酸である請求項１記載の炭
   酸ガス発生装置。
3. 【請求項３】 炭酸塩が炭酸水素ナトリウムであり、酸
   が塩酸、硝酸、硫酸、リン酸、あるいは有機酸のいずれ
   かの水溶液である請求項１記載の炭酸ガス発生装置。
4. 【請求項４】 有機酸がクエン酸水溶液である請求項３
   記載の炭酸ガス発生装置。