炭酸ガス添加設備　その１

現在（60cm規格水槽）
小型ボンベ／レギュレータ／電磁弁／スピコン／気泡カウンター／外部フィルター直結型添加器（自作）

結局のところ、スタティックミキサー1号機、2号機で使用したCO2導入部を外部フィルターの吸い込み側ホースに接続し、直結型として使用しています（製作と経緯については詳しくは下の記事を読んでください）。

外部フィルターの入口側に添加する直接添加方式はほとんどノーメンテなところが良いのですが、泡が水槽内に漂わなく寂しい感じがする（好みの問題です）のと、管理人の使用するエーハイムエコの流水経路だと、CO２は実のところ溶け切れていないでケーシングに溜まっているのではと思われます。
ノーメンテでかつ水槽内に細かい泡が漂う方式はないのか今後も模索することになりそうです。

一世代前（60cm規格水槽）
小型ボンベ／レギュレータ／電磁弁／スピコン／気泡カウンター／CO2スタティックミキサー2号機
前回は完全な失敗でしたが、この程度ではめげない管理人は別のミキシングノズルにて再チャレンジすることにしました。

今度使用するノズルはこのビッグショットショートミキシングノズル。

こちらのノズルは前回のと比べると太いので、今度はうまくいきそうな予感がします。ただ根元の余計な突起と先端が絞ってある構造をどうにかしないと、ホースに接続できません。そこでピンセットでエレメント部だけ抜き出してみることにしました。

写真に写っていませんが、実際は栓がしてあって、それを取り外した後にエレメントを抜き出します。

この取り外したエレメントは、エーハイムの12/16φホース用パイプに入れると、少しガタつきはありますがほぼピッタリにはまります。しかしこのまま使用したのではエレメントが水流に押されてぬけてしまうので、エレメントを固定するために外形10mmのシリコンチューブをエーハイムのパイプに詰め込みました。ちなみに水流に押されてずれなければよいので、エレメントの下流側にだけ入れてます。

写真の左側にシリコンチューブが詰めてあります。写真のようにスタティックミキサー部はとてもシンプルです。シンプル イズ ベスト！！誰が言ったか知りませんが、この言葉が今度こそ成功することを裏付けていると、かなり自信がみなぎってきました。

ほぼ前回と同様に組み立てたのが次の写真。

前回のパーツと比べると、シャワー部は少し切り詰めたものを使用し、孔数を減らしています。うちのペンシル君たちが、飼い主がまた変なことを始めたと集まってきました。

さて、気分が盛り上がったところで、早速試運転です。
おもむろに外部フィルターのスイッチON!!（もちろんCO2も添加開始）
「・・・・・・」

パラオトシン君は自分の止まり木を作ってくれたと勘違いしたようです。
ペンシル君は物珍しそうに気泡をつついています。
気泡の大きな粒がほぼ真直ぐ上に向かって上っていきます。なんて喉かな風景でしょう。
って「そんなのを作ったのではな〜い」
またしても失敗！！

ここで諦めたら敗北者の烙印を押されてしまうと自分に言い聞かせ、次なる策を練ることに。
シャワーパイプとの並列を諦め、CO2導入　⇒　スタティックミキサー　⇒シャワーパイプの順に直列に設置することにしました。
パーツを減らすだけなので、あっという間に改良版は出来上がりました。

「三度目の正直」のことわざ通り、今度こそ成功しそうです。しかしよく見るとライトリフトに引っ掛けているコリちゃんのビーズは、なんとなく寂しそうに見えなくも無い。一抹の不安が・・・。
それでも気を取り直して、スイッチオン。
「・・・・・・」

果たしてこれは成功と呼べるのか？
細かい泡は水槽内を漂っていますが、やや大きめの泡は水面に向かって上がっていってしまいます。何となくスタティックミキサーが無くても同じような気もしないではありませんが、もう次なる策が浮かばないので、とりあえず小成功ってことで、このスタティックミキサーの製作は一区切り付けることにしました。

家人が通りすがりに
「何かやっていたけど出来たの？」と水槽をのぞき込んだので、
「炭酸ガスを溶かす装置を自分で作った。スタティックミキサー方式と言って・・・・・・(話が長いので割愛)。こんなのをアクアで使用している人はいないかも。もしかしたら世界初かも。」と熱く告げると、
「前のが良いんじゃない。誰もしていないと言うことはやってもムダって証拠じゃん。」と神の一言を残して去っていきました。
それを言っちゃぁおしめーよと（心の中で）つぶやく管理人でした。

さて、このスタティックミキサーは約4ヶ月使用した後、結局取り外し、外部フィルターの吸い込み側にCO2を直接添加する方式に戻しました。

理由はというと、
このスタティックミキサーを接続すると、ミキサー部分が抵抗となり水流が減ってしまう（この時点では許容範囲）のですが、水流が減るとホース内に汚れが付着しやすくなり、時間が経つとますます水流が減る（これは許容できない）ことです。
本来スタティックミキサーはそんなに抵抗が大きい物では無いのですが、それは工業的に使用する場合の感覚であって（ポンプの揚程が数十mもあれば、圧力損失が数mあってもそう気にならない）、外部フィルターの1〜2m程度の揚程には荷が重すぎたようです。
またエレメントの上流側に、ホースから剥がれた茶色のカスが付着して溜まっていくのもいただけません。ひと月過ぎると分解メンテをしたくなるので、メンテナンス軽減を目指す管理人には向いていませんでした。
こんなところです。

4ヶ月使用してみて、水草の生長が悪くなったということは特に感じませんでした。難易度の高い水草を育ててないからかもしれませんけど。

最後に、このスタティックミキサー方式にチャレンジしたいという方にアドバイスを（誰もいないような・・・）。
改善どころは、
・能力の高いポンプを使用する（流量が多くかつ揚程の大きいポンプ）
・エレメント数を増やす
・CO2導入時点で出来るだけ泡を細かくする
この辺りです。

しかしCO2はそう簡単には溶けないものですね。

未使用（60cm規格水槽）
小型ボンベ／レギュレータ／電磁弁／スピコン／気泡カウンター／CO2スタティックミキサー1号機
一時的に以前使用していた外部フィルター直結型添加器（自作）に戻しましたが、水槽内にCO2の気泡が全く無いのも寂しいものです。それにただ以前の状態に戻すだけではチャレンジ精神が足りない気がしてきたので、かねてから頭に浮かべていたスタティックミキサー方式というのを試してみることにしました。

スタティックミキサーとは機械的可動部を持たない静止型混合器のことで、筒状の容器内にミキシングエレメント（以降エレメントと呼びます）というものを内蔵した構造をしています。

エレメントの構造はメーカーによって少しずつ異なりますが、ここでは代表的な構造について少しだけ説明します。
パイプの中に板状の仕切りが詰めてあると考えてみてください。この板状の仕切りがパイプの中に垂直にあるとしたら水の流れが左右半分に分断されます。

次にエレメントが2つの場合を考えてみましょう。1つめのエレメントで縦に分割され左右に流れた水（赤い矢印）は、次に水平に配置されたエレメントによって水平に上下に分断されます（ピンクの矢印）。このとき上側の流れには1つめのエレメントで右側に流れた水が半分、左側に流れた水が半分合流しています。下側の水も同様です。
さあさあ、勘の良い皆様はだいたい分かったと思いますが、念のためもう一つエレメントがあることにしましょう。3つめのエレメントは･･････そうです、垂直に配置され、水を縦に分断します。右側の流れには1つめのエレメントから順番に右・上と流れた水、左・上と流れた水、右・下と流れた水、左・下と流れた水が合流していることになります。もちろん左側の流れも同様となります。

このようにエレメントを通過するたびに、分割と合流を繰り返して混合していきます。
それだけではなく、この板状の仕切りはひねりが加えてあり、最初のエレメントが右ひねりならば次のエレメントは左ひねりと、エレメント毎にひねる方向も変わります。従ってエレメントを通過すると流体が分断されるだけでなく、流れが右回転、左回転と反転されることになり、流れの乱れからより混合されることになります。
このような作用で混合するスタティックミキサーですが、液体同士の混合だけでなく、気体同士や気液の混合にも用いられます。

さて、スタティックミキサーというと、工業的にはノリタケカンパニーリミテドが有名どころです。ノリタケという会社名、聞いたことがあるようなという方もおられると思いますが、高級食器で有名なあのノリタケの製品なのです。
ノリタケカンパニーリミテドのホームページへのリンクです。

⇒　株式会社ノリタケカンパニーリミテド

興味を持たれた方は、スタティックミキサーの分かりやすい説明が掲載されていますので、覗いてみてください。

それでこのスタティックミキサーに目を付けたのですが、アクア用のスタティックミキサーなんてもちろんありませんし、ラボ用の小さいサイズのを転用しようにも結構な値段がしそうですし、はたして個人に１つばかり売ってくれるかどうか。もちろんエレメントから自作するなんて芸当は管理人の力量から絶対無理です。
そこで何か代用できそうなものをと探していたところ、ミキシングノズルなるものが目に留まりました。
ミキシングノズルについてちょっと説明しますと……
二液混合硬化型接着剤というのがあり、このタイプは主剤と硬化剤が混ざることにより接着剤が固まります。この接着剤の入ったカートリッジをハンドガンに装着して押し出して使用するのですが、カートリッジには主剤と硬化剤が別々に充填されていて、カートリッジ先端に取り付けてある交換可能なミキシングノズルという部品で二液を混合します。
そのミキシングノズルの構造はというと、正にスタティックミキサーです。

めぼしいものを見つけたのは良いものの、ここで問題が・・・。いくつかミキシングノズルが販売されていて、さて一体どれを購入すれば使えそうなのかさっぱり分かりません。現物を見たことはありませんし、またお店に
「どのノズルを使えば水に効率良くCO2を溶解させることができますか」
なんて相談もできないですしね。とりあえず使えそうなものを全て注文してみることにしました。

こちらで

⇒　工業用副資材のお店【ISM】（アイエスエム）

　160円〜310円で購入しました。

届いたミキシングノズルを並べてみました。写真上から3つは全体的に細い上、先端が更に細く絞ってあるので、先端を切り落とす必要がありそうです。
一番下のノズルは、太さは良さそうですが、長さが短い感じがします。
効率よく溶解するにはエレメント数が多いほうが有利と考え、上から2つ目（商品番号：EPX M/NOZ(TAD)）を使用することにしました。ただしコイツは細いので、とてもエーハイム　エコ　コンフォートM　（2234)の流量を流しきることはできそうにもありません。そこでシャワーパイプと並列に設置することにしました。

先ずCO2導入部から製作に取り掛かります。

左側の写真で、左上はニッソーのエアーチューブセットに付属しているL字ジョイント、その右隣は0.3mmシャープペンシルの先端部、真ん中左は外形8mmABS樹脂パイプ、その右隣は外形6mmABS樹脂パイプ、下はエーハイム純正のパイプ（12/16φホース用）に穴あけ加工したものです。
組み立て方は、シャープペンシル先端部にL字ジョイントを無理やりねじ込み、それを8mmABS樹脂パイプに取り付けます。この部分はそのままでは固定できないので外形10mmのシリコンホースを被せています。次に8mmABS樹脂パイプのなかに6mmＡＢＳ樹脂パイプを詰めるのですが、上の写真で半分くらい残します。その残った部分をエーハイムのパイプに開けた穴に突っ込みます。エーハイムのパイプの孔径を8mmABS樹脂パイプに合わせれば、6mmABS樹脂パイプは使わずに済みますが、「熱帯魚工作箱」さんから頂いたパーツをほとんど加工せずに使うという横着をしたのでこうなりました。

その他の部品も以前使用していたCO2ミキサーの部品を使いまわした結果、左の写真のようにでき上がりました。
シャワーパイプとの分岐部は「小型水槽用CO2ミキサー　モニターレポート　その2」を参照ください。
なかなか良さそうな感じです。こういうものは見栄えが悪いものはだいたい性能もそれなりのものというのが、管理人の大したことのない自作から知り得た教訓です。それからすると今回は行けそうな予感が沸々とわき上がってきます。

さて、気分が盛り上がったところで、早速試運転です。
おもむろに外部フィルターのスイッチON!!
「・・・・・・」
イメージではシャーって感じで、ノズル先端から水が噴出するはずでしたが、チョロチョロどころかポタポタしかでません。これではまるでおじいちゃんのおし○こです（あくまでイメージです。全国のおじいちゃんスイマセン）。
この状態でCO2を添加したら、気泡は下にも上にもいけずにバランスしています。
試しにシャワーパイプの孔を指でいくつかふさいでみたら、溜まっていた気泡が押し出され、大きな気泡がポコッとノズル先端から真上に上がっていくのでした。

というわけで、スタティックミキサー1号機は見事失敗に終わりました。
敗因は、ミキシングノズルの径が細くかつ長いので抵抗が大きすぎたことです。
完成当初は輝いて見えた作品が、今見るとすっかり輝きを失い、いかにもいけそうもないものに感じた管理人でした。

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