(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔吸水材からなる回転可能なフィルタ円筒体と、
前記フィルタ円筒体に１部が吸収されてフィルタ円筒体を回転させるための水を前記フィルタ円筒体に供給する手段と、
からなる、水生生物養育装置の水を処理する生物フィルタ。
【請求項２】
請求の範囲１に記載のフィルタにおいて、前記フィルタ円筒体は網状の発泡材でできた単一素材からなり、回転軸が該フィルタ円筒体を貫通していることを特徴とするフィルタ。
【請求項３】
請求の範囲１に記載のフィルタにおいて、前記フィルタ円筒体は、相互結合した繊維からなる素材であり、回転軸が該フィルタ円筒体を貫通していることを特徴とするフィルタ。
【請求項４】
請求の範囲１に記載のフィルタにおいて、処理する水に部分的に浸水されたフィルタ円筒体を回転自在に支持する浮遊体をさらに含むフィルタ。
【請求項５】
多孔吸水材料からなるフィルタ円筒体を回転させるステップと、
前記多孔材料体に水を供給して、供給した水の少なくとも１部を前記材料体に吸収させることにより、材料体を回転させるステップと、
からなる水生生物養育装置の生物学的水処理方法。
【請求項６】
多孔吸収材料からなる円筒体であり、その少なくとも１部が水に浸水する円筒体と、
前記円筒体を回転軸の回りに回転自在に支持する手段と、
前記円筒体によって吸収される水の流れを前記円筒体に供給する手段であり、吸収された水の重量が前記回転軸の回りの前記円筒形のバランスを不均衡にすることにより、前記円筒体に回転運動を与え、前記円筒体の少なくとも１部を水と大気とに交互にさらすことを特徴とする流水供給手段と、
前記円筒体の回転速度を制御する制御手段と、
からなる生物ろ過装置。
【請求項７】
請求の範囲６に記載のろ過装置において、前記制御手段が前記円筒体の浸水深さを規制することよりなることを特徴とするろ過装置。
【請求項８】
請求の範囲６に記載のろ過装置において、前記制御手段は、水の流れを円筒体の回転軸に対して円筒体に向けることを特徴とするろ過装置。
【請求項９】
請求の範囲６に記載のろ過装置において、前記吸収材料が網状材料からなり、バクテリアの繁殖に有効な表面領域を増加させることを特徴とするろ過装置。
【請求項１０】
請求の範囲７に記載のろ過装置において、前記制御手段は、前記円筒体を係合させ、円筒体が浸水する水を収容する容器を有し、前記容器は堰部を有し、水はこの堰部を越えて前記容器から流出し、前記堰部の高さが容器内の水位を決定することを特徴とするろ過装置。
【請求項１１】
請求の範囲６に記載のろ過装置において、前記制御手段は、前記流水の割合を規制する流量制御部を含むことを特徴とするろ過装置。
【請求項１２】
請求の範囲10に記載のろ過装置において、前記制御手段は、前記堰の高さを調節して前記容器内の水位を規制するための手段を有することを特徴とするろ過装置。
【請求項１３】
請求の範囲６に記載のろ過装置において、前記支持手段は、水上に浮遊し、内部に前記円筒体を収容するための開口が形成された浮遊ハウジングからなり、前記制御手段は、前記浮遊ハウジングに設けられ、前記円筒体の、ハウジングが浮遊してしる水に浸水した部分を調節する手段からなることを特徴とするろ過装置。
【請求項１４】
請求の範囲13に記載のろ過装置において、前記浮遊ハウジングは、前記円筒体を内部に収容するための開口が形成された底部壁を少なくとも有し、前記浸水調節手段は、前記底部壁に対して、前記円筒体の回転軸のレベルを調節することを特徴とするろ過装置。
【請求項１５】
請求の範囲６に記載のろ過装置において、前記円筒体は所定の直径を有し、前記浸水部分の深さは、前記円筒体の直径の20％から50％であることを特徴とするろ過装置。
【請求項１６】
請求の範囲15に記載のろ過装置において、前記浸水部の深さは、前記円筒体の直径の30％から40％であることを特徴とするろ過装置。
【請求項１７】
請求の範囲６に記載のろ過装置において、前記制御手段は、前記円筒体の回転速度を毎分0.5回から10回に制御することを特徴とするろ過装置。
【請求項１８】
請求の範囲６に記載のろ過装置において、前記制御手段は、前記円筒体の回転速度を毎分１回から５回に制御することを特徴とするろ過装置。
【請求項１９】
請求の範囲９に記載のろ過装置において、前記網状の材料は、１インチ当たり10から60孔の多孔性を有する網状のエーテルベースのポリウレタン発泡材であることを特徴とするろ過装置。
【請求項２０】
請求の範囲６に記載のろ過装置において、前記網状材料は、網状の繊維と、この網状の繊維を少なくとも部分的に結合させて前記網状繊維に孔を形成させる樹脂とを含むことを特徴とするろ過装置。
【請求項２１】
請求の範囲20に記載のろ過装置において、前記網状の繊維材料は、ホッブスインダストリーズ（Hobbs Inductries）製造の「アクアセルプラス（Aquacell Plus）であることを特徴とするろ過装置。
【請求項２２】
請求の範囲６に記載のろ過装置において、前記水供給手段には、回転に水が供給される前に、水をろ過する粗ろ過部を備えていることを特徴とするろ過装置。
【発明の詳細な説明】
発明の背景
1.発明の属する技術分野
本発明は、水ろ過装置、より詳細には生物学的なろ過手段を有する水ろ過装置に関する。
2.従来技術の説明
理想的な状況下では、水槽、養魚池、商業用の魚及びロブスター養育用タンクを含む水中生物養育用装置（以下、適宜、養育装置、または水槽と称する）は、実質的に自己充足的な生態系を形成しうる。つまり、養育装置のオペレータが装置内の魚に餌を与える必要性を除けば、理想的な養育装置はそれ自体で、中に生存している水中生物の健全な成長の維持促進に適した環境を維持できるはずである。ところが、装置中の水中生物は通常、排泄物及びその他の副産物を装置内の水に排出する。やがて、これらの好ましくない排泄物及び汚染物質の堆積は有毒なレベルにまで達し、ついには装置内の水中生物の生命を脅かす。この結果、このような養育装置には、装置内の水をろ過及び生成して、好ましくない排泄物や毒素を除去し、健全な環境を維持するための装置を備える必要がある。
一般的な水ろ過としては、有機堆積物を水から除去する機械によるろ過に依存しているが、このような機械ろ過は複数の水ろ過方法の内の１つにすぎない。この機械ろ過の一例であるグラベル型（砂礫型）のろ過装置では、ポンプの働きにより、水槽内の水を適当な土台に固定された砂礫層を通過するように循環させる。そして、この砂礫層は、通常水槽の内部に設けられ、水がこの層を通過する際に水に含まれる固体排泄物及び有機堆積物を捕らえて、これを水から除去する。その他の機械ろ過装置では、ポンプが水槽の水を吸い上げ、この水をフィルタを通して循環させてから水槽に戻している。前記の砂礫層と同様に、有害な有機堆積物は、フィルタにより捕らえられ、循環する水槽水から除去される。
機械ろ過にさらに化学ろ過を併せて用いることによって、水中生物養育装置内の生態環境を維持することができる。化学ろ過装置では、水を化学フィルタ材、一般的には活性炭、を通過させながら循環させる。このタイプのろ過装置は、融解した有機化合物及び二酸化炭素の除去に役立ち、さらに装置内のpHを一定に維持することができる。
しかしながら、機械ろ過及び化学ろ過のいずれの技術を用いても、アンモニア、亜硝酸塩、硝酸塩などの排泄物や副産物を効果的に除去することはできない。これらの窒素化合物の汚染物、特にアンモニアは、養育装置に通常見られる水中生物に非常に有害なものとなりうる。このような汚染物質を除去する効果的な方法としては、生物ろ過がある。生物ろ過とは、好気性のバクテリアによって特定の水中有毒有毒汚染物、特にアンモニアを、非毒性もしくは低毒性の物質に変化させるものである。好気性バクテリアは、機械的フィルタ上にある程度までは、繁殖させることができる。すなわち、上記の機械ろ過とともに、生物ろ過がなしうるわけである。
しかしながら、機械的フィルタ、もしくは砂礫層で繁殖する好気性バクテリアは、その繁殖のためには水中の溶存酸素に依存しなければならず、例えば、フィルタが詰まり、水の流れが低下して、水中での有効酸素量が制限されると、水中の好気性バクテリアの数、および機械フィルタ要素や砂礫層に関する生物ろ過効果は必然的に限定されることになる。また、ここで機械的フィルタが有機堆積物によって目詰まりを起こした場合には、水の流れを維持するためにこれを交換しなければならないが、このフィルタ交換の際には、フィルタに繁殖していた好気性バクテリアが装置から分離されることとなり、この結果新しいフィルタ上で再びバクテリアの繁殖を始めなければならない。さらには、この再繁殖時には、好気性バクテリアが十分な数存在しないために、装置内の環境バランスが損なわれる可能性がある。
好気性バクテリアの繁殖を促進し、生物ろ過処理の効率を高めるための１つの方法として、トリクル（細流型）フィルタが開発されている。一般にトリクルフィルタの場合、水槽、タンクまたは池から吸い上げた水を、溶岩層あるいはプラスチック性のボールの上に滴らせる。このようにフィルタ層が水中に設置されていないため、好気性バクテリアはその繁殖のためにより多くの酸素を利用することができる。しかし、トリクルフィルタは、かなり広い面積を占有し、さらに、たいていの場合専用の配管とポンプの設置が必要となる。この結果、多量の水を処理する多くの場合には、このようなフィルタはコストがかかり、実用的でない。
大規模な汚水処理設備の場合、好気性バクテリアの繁殖を促進するために、しばしば回転式生物コンタクタが用いられている。回転式生物コンタクタは通常、部分的に浸水するように中心軸に保持された円盤形の多数のフィルタ要素から構成されている。このフィルタ要素は中心軸を駆動することにより回転する。この結果、各フィルタ要素を部分的にみると、浸水と大気への露出とが交互に繰り返されることになる。このようにして、フィルタを大気中の酸素に断続的にさらすことにより、フィルタ要素表面における好気性バクテリアの繁殖が促進され、一方、バクテリアを有するフィルタ表面を断続的に浸水させることにより、汚水の生物ろ過が促進される。しかしながら、このような汚水処理装置に用いられている回転式生物コンタクタは、通常、養魚用の水槽、魚の養育用タンク、および池に利用された例はない。これは次のような理由が一部に原因していると考えられる。すなわち、この装置（コンタクタ）が大型であること、個別の駆動機構が必要であること、水槽、タンクまたは池にはこのような装置を取り付けるための適当な場所がないこと、また、回転式バイオコンタクタの大きさを水中生物用装置に用いるために限定した場合には生物ろ過の効率が低減してしまうこと、などである。
家庭内もしくはオフィスでの使用を主な目的とした回転式生物フィルタについては、1993年１月14日出願の08/004,678、「水槽用回転式生物ろ過装置」（この出願は1990年６月11日出願の07/535,905の継続出願である）、及び1993年１月14日出願の08/004,677、「水槽用回転式生物ろ過装置」（この出願は、1990年６月11日出願の07,535,905の一部継続出願である1991年５月31日出願の07/708,478の継続出願である）に説明されており、これらの出願の課題は参考として全て本出願に包含されている。しかしながら、これらの水槽用フィルタは、大型の商業用養育水槽や屋外に設置された養魚池での使用には適さない。
発明の要約
本発明の目的は、養育装置内の有毒物、特にアンモニアの量を効果的に低減するための水生生物養育装置用ろ過装置を提供することにある。
また、本発明の別の目的は、確実にかつ容易に製造される水ろ過装置を提供することにある。
さらに別の目的は、コンパクトで設置が容易で、簡単に使用できる水ろ過装置の提供にある。
本発明の１実施形態による、池、水槽、または商業用の魚及びロブスター養育水槽に用いられるろ過装置は、回転自在に搭載された多孔材料体からなるフィルタ本体を有する。フィルタ本体は流水が供給される位置に配されており、水はフィルタ本体の主に片側において吸収される。この結果、吸収された水のためにフィルタ本体が不均衡になり、フィルタ本体の片側において吸収された水の重量の付加によりフィルタ本体に回転運動が与えられる。フィルタ本体が回転すると、フィルタ本体は、その少なくとも１部が水と大気に交互にさらされる。
本発明の別の態様によるろ過装置は制御装置を有する。制御装置はフィルタ本体の水中へ浸水の深さを変化させることにより、フィルタ本体の回転速度と、水および大気にされられるフィルタ本体の表面積を変化させる。
これら以外の目的と態様は、本発明の詳細な説明に示す実施形態から当業者にとって明白なものとなるが、本発明はここで述べられる実施形態に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の好適な１実施形態による回転式ろ過装置の概略側面図であり、回転フィルタは断面図で示されている。
図２は、図１に示されている装置の回転式フィルタであるろ過媒体として用いられる、エーテルベースのポリウレタンの網状発泡材料から作られた多孔体の断面を拡大した写真である。
図３は、ホッブスインダストリーズ（Hobs Industries）から「アクアセルプラス（Aquacell Plus）」の商標名で販売されている繊維材料から成る多孔体の断面を示す拡大写真であり、この繊維材料は図１に示されている装置の回転フィルム要素のろ過媒体の材料として使用することができる。
図４は、本発明の好適な１実施形態による回転式ろ過装置の斜視図である。
図５は、前ろ過アセンブリと、図４に示されているろ過装置のハウジングの分解図である。
図６は、図４のろ過装置の回転フィルタの分解図である。
図７は、図４のろ過装置の回転フィルタの分解図である。
図８は、本発明の別の実施形態による回転式生物ろ過装置の１部破断斜視図である。
図９は、図８の回転式生物ろ過装置の分解斜視図である。
実施形態の説明
本発明の好適な実施形態による水ろ過装置が、図１に符号10として示されている。図示されているろ過装置において、ポンプまたはその他の適当な器具（図示せず）によって、水槽、養育タンク、または養魚池（図示せず）から吸水管12を通して水を吸い上げる。水は射出管14を通過して流れ、回転式フィルタに注がれる。回転フィルタ16は、その中心にシャフト18が挿入されて回転自在に保持され、所定の深さ22だけ静止水20内に配置されて部分的に浸水している。
回転フィルタ16に備えられたろ過媒体は、好ましくは、多孔吸水材料体24で作られた単一フィルタ円筒体26である。図示される実施形態では、フィルタ円筒体26は円筒形状を有し、中央に貫通孔28が形成され、ここのシャフト18が収容されて円筒状のフィルタ円筒体26を回転させる。あるいは、円筒状に形成されたフィルタ円筒体26のろ過媒体は、それぞれに中央開口が形成された複数の吸水性の円盤で形成させることもできる。
この場合、複数の円盤は互いに積み重ねて円筒形を形成させる。また、図においてフィルタ円筒体26は円筒形に構成されているが、ろ過媒体本体はこれ以外の様々な形状に形成させることができる。
フィルタ円筒体26を円筒状に形成するために、複数の適当な吸水性または多孔性の材料から任意の材料を選択することができる。しかしながら、好気性バクテリアの繁殖に有効なろ過媒体の表面積を最大にし、速やかな吸水および排水を促進するためには、フィルタ円筒体26を、繊維の結合による多数の破錠セル（Broken cells）から形成された網状の多孔発泡性スポンジ材によって構成するのが好ましい。例えば、このような多孔性材の１つとして、１インチ当たり10から60の多孔を有する網状のエーテルベースのポリウレタン発泡材（図２の写真参照）がある。本発明の別の好適な実施形態においては、回転フィルタ16のフィルタ円筒体26は、ホッブスインダストリーズから「アクアセルプラス」（図３の写真参照）の商標名で販売されている網状の多孔性繊維材料で形成することもできる。アクアセルプラスの材料は、多数の繊維からなり、これらの繊維を結合して多数の大きさの不揃いの破錠セルを形成する樹脂で作られる材料体から構成されている。網目状の素材の小孔を通って水は簡単に浸透するため、多孔性の材料体は比較的速やかな吸水、およびこれに続く排水が可能であることが認められている。
図１を用いて動作について説明する。バー14からの水は、通常、回転フィルタ16の表面における片側、例えばＡ側にのみ供給されるので、供給された水は媒体円筒26の片側（Ａ）によってのみ主に吸収される。この結果、回転フィルタ16のＡ側には重量が付加され、これによってシャフト18に保持されたフィルタのバランスが崩れ、回転フィルタ16は矢印30の方向にシャフト18の周囲を回転する。シャフト18を中心として回転フィルタ16のバランスを不均衡にするためには、円筒形の回転フィルタ16の全長に沿って、またはその全長に沿って限定された領域にのみ水を噴射もしくはその他の方法で供給すればよい。続いて、回転フィルタ16によって吸収された水は、ろ過媒体円筒の各部分が円筒の上向きの回転により順次静止水20の外部に出ると、フィルタ円筒体26のＢ側において多孔材料体から排出される。したがって、フィルタ16の媒体円筒のＡ側に水が供給されている限り、多孔材料体は常にＡ側においてＢ側よりも多くの水を含んでいることになる。この結果、材料体はＡ側においてＢ側よりも大きい駆動力をシャフト18に対して与える。このようにしてＡ側とＢ側のバランスが崩される結果、フィルタ円筒体26のＡ側に水が供給されている限りは回転フィルタ16は回転する。
回転フィルタ16に与えられる回転力は、主に、フィルタ円筒体のＡ、Ｂの２つの側が吸収する水の重量の差によって生じるもので、射出管14から流出される水がフィルタに衝突することによって発生する衝撃力によるものではない。したがって、回転フィルタ16の片側に水を供給する場合にはどの方向からでもよく、例えばフィルタの回転を逆にする方向からでもよい。
回転フィルタ16が回転すると、フィルタ円筒体26の各部分が順次水槽の水と大気とに交互にさらされる。このような水と大気への露出により、フィルタ円筒体26の多孔材料体表面における好気性バクテリアの繁殖が促進されるとともに、この好気性バクテリアを処理中の水に接触させることができる。このようにして、フィルタ円筒体26の表面に繁殖した好気性バクテリアによって、アンモニアや亜硝酸塩などの毒性物質を処理水から除去することができる。フィルタ円筒体26が吸水性の多孔材料体で形成されているために、フィルタ円筒体26の内表面と外表面を合わせた全体表面積は、水槽の水に接触する非常に大きな有効表面面積を供給することができる。これは、非多孔性フィルタの外表面と比較すると非常に大きいもので、結果として生物ろ過の効率が実質的に向上する。
最適な生物ろ過効率を得るためには、円筒回転フィルタ16の回転速度は好ましくは毎分約0.5回から10回（R.P.M）であり、より好ましくは１から5R.P.Mである。本発明の一態様においては、回転フィルタ16の回転速度は、浸水の深さ22、射出管14からの流水率、および回転フィルタ16の中心線から流水がフィルタに供給される地点までの距離によって決定する。したがって、種々の応用例によっては、多種多様な動作条件下での装置の回転速度の調節を簡単にするために、浸水の深さ、流水が供給されるフィルタの位置、または流水率のうちの１つ以上を変化させることが望ましい。本発明の好適な実施形態においては、回転フィルタ16の浸水深さ22は、フィルタ円筒体26の直径の約20％から40％、より好ましくはフィルタ円筒体26の直径の約30％から40％に選択されることによって、上記の回転速度が得られている。
浸水深さ22は、様々の方法において、任意に変化させることができる。例えば、シャフト18の位置を水位レベル32に対して変化させて、浸水深さ22を変えてもよい。あるいは、水位レベル32を変化させることによって、浸水深さ22を変えてもよい。本発明の好適な実施形態においては、後に詳細に説明されるように、水位レベルは堰34によって調整される。堰34を昇降させることにより、堰34を越えて流れる水のレベルを変化させることができる。
図４から図６は、本発明の別の実施形態による水ろ過装置50を示した図である。図４に最もわかりやすく示されているように、生物水ろ過装置50は水だめハウジング52を備え、この水だめハウジング52には粗ろ過部54と生物ろ過部56が備えられている。水は、水槽、タンク、水だめ、または池58からポンプ（図示せず）またはその他の適当な装置によって汲み上げられる。そして、水は粗ろ過部54を通過して水だめハウジング内に流れ込み、続いて生物ろ過部56に供給される。
図５にわかりやすく示されているように、粗ろ過部54は、水だめハウジング52の内側にぴったり収まる大きさのフィルタボックス60を備えている。フィルタボックス60内には、活性炭を貼付した複数のフィルタパッド62が設けられている。本発明の一実施形態においては、フィルタパッド62は、活性炭の層64など、様々なろ過作用のある化学製品の１つ以上とともにフィルタボックス60内に収容されている。フィルタボックス60には、その底部に隣接して複数の開口66が形成されており、フィルタパッド62および活性炭64によってろ過された水は、この開口を通ってフィルタボックス60から水だめハウジング52の水だめハウジング68に流れ込む。この結果、水だめハウジング68に流れ込む水は、機械ろ過及び化学ろ過処理の済んだ粗ろ過された水ということになる。
第１ポンプ70は、ろ過された水を水だめハウジング68から吸い出し、この水をリターン管71を介してタンク58に戻す。第２ポンプ72は、粗ろ過された水を水だめハウジング68から吸い出し、この水を生物ろ過部56の上方に位置する射出管14に送り込む。射出管14の流量は、バルブ（図示せず）によって、もしくはポンプ72の速度制御によって調整することができる。
図４及び図６に詳細に示すように、生物ろ過部56は、フィルタトレイ76と回転フィルタ16を備えている。回転フィルタ16は、軸受けハウジング92によってフィルタトレイ76のシェルフに回転自在に搭載される。フィルタトレイ76は、回転式フィルタトレイ76の一側壁82に開口部80を有する。側壁82の開口部80に沿って、堰34を係合する溝84が形成されている。この溝内部において堰34をスライドさせることによって堰の高さ36が調整される。フィルタトレイ76が水で満たされると、水はこの堰34を越えてフィルタトレイ76から流出する。別の実施形態においては、高さの異なる堰を用いることによって、フィルタトレイ76の水位を調整することもできる。
図７に示されるように、回転フィルタ16は、単一多孔材料体（unitary porous mass of material）で形成される１つの円筒のフィルタ円筒体26を備えている。フィルタ円筒体26には中心シャフト18を収容するための開口28が形成されている。しかしながら、他の実施形態では、回転フィルタ16全体を通過して延びる一本の中心シャフト18の代わりに、端部プレート100のそれぞれに取り付けられたスタブシャフトを用いることが望ましい。
別の実施形態においては、回転フィルタ16を複数の円盤（図示せず）によって形成することもできる。各円盤は単一多孔材料体から形成され、中央開口を有している。これらの円盤を互いに積み重ねて、円筒形を構成することができる。そして、円筒26と中心シャフト18が連動回転できるように、１対の端部プレート100の間で円筒26をわずかに圧縮してもよい。端部プレート100は、ネジなどの適当な部材によって中心シャフト18の両端部に固定されたハブ102によって、中心シャフト18に保持されている。別の実施形態においては、接着、摩擦固定またはその他の当業者にとって既知の明らかな任意の方法を用いて、円筒26を中央シャフト18に結合させることができる。
すでに説明したように、回転フィルタ16は、好ましくは１インチ当たり10から60の小孔を有する多孔性の網状エーテルベースのポリウレタン発泡材から作られている。または、回転フィルタ16、網状の繊維材料、例えばホッブスインダストリーズから「アクアセルプラス」の商標名で販売されている材料で作ることもできる。上記の網状のエーテルベースのポリウレタン発泡材料及び繊維材料体は、極めて大きい有効表面面積を供給し、速やかに吸水及び排水を行って有効なバクテリアの繁殖を促進する。しかしながら、比較的速やかに吸水と排水を行う材料体を構成することのできる材料はこの他にも多く存在する。したがって、本発明の範囲は、ここに例示した材料に限定されるものではない。
図４に示される実施形態においては、円筒26の中心104より片側（すなわち、図４に示されるように、２つのポンプ70と72の側から見た場合の回転フィルタ16の右側）のみに射出管14からの粗ろ過された水が供給されるように射出管14は取り付けられている。なお、ここで供給された水は、すべてではないがその大半が、フィルタ円筒体26の吸水特性のために、主としてフィルタ円筒体26の右側に吸収される。この結果、この吸収された水が円筒26の右側にその重量を加え、円筒のバランスが崩れ、これによって回転フィルタ16がシャフト18を中心に回転する。供給される水の流量及び円筒26の吸水特性によっては、供給された水の一部は円筒に完全に吸収されず、図１に符号78で示したように円筒の表面を流れる。
射出管14にはそのほぼ全長に沿って複数の開口（図示せず）が形成されており、この開口からフィルタ円筒体26のほぼ全長に沿って水が供給され、シャフト18を中心とする回転フィルタ16のバランスを不均衡にする。別の実施形態においては、射出管14はより少数の開口を有し、水が媒体円筒26の長さに沿って限定された領域にのみ噴射されるようにしてもよい。水が供給されるフィルタ円筒体26の（中心線に対する）部分は、スプレー管を適宜線方向に移動させたり回転させたりすることによって制御することができ、これにより円筒の所望される回転速度を得ることができる。
さらに別の実施形態においては、粗ろ過部54は回転フィルタ16の上部に配置され、開口66またはフィルタボックス60のその他の適当な開口をフィルタ16に向けることによって、粗ろ過部54から流出する水が回転フィルタ16の所望部分に直接供給されるようにしてもよい。こうすれば、ポンプ72と射出管14を省略することができる。
フィルタ円筒体26に水が噴射されると、回転フィルタ16が回転する。この結果、媒体円筒26の各部分が順次、水槽の水20と大気とに交互にさらされ、円筒26の内表面及び外表面における好気性バクテリアの繁殖が促される。さらに、円筒26の回転によって、好気性バクテリアは水槽の水に接触させられ、ここで水処理を行う。このようにして生物ろ過された水は堰34を越えて流れて水だめハウジング52に入り、ここからポンプ70によってタンクまたは池に戻される。媒体円筒26は多孔性かつ吸水性の材料体から作られているので、水槽の水に接触する回転フィルタ16の表面面積全体は、同じ大きさの非多孔性のフィルタの外側表面に比べて実質的に大きい。この結果、生物ろ過の効率は十分に向上される。
図８及び図９は、本発明の別の実施形態による生物水ろ過装置150を示した図である。この実施形態においては、生物ろ過装置150はフローティング装置152を備えており、生物ろ過装置150は池、水だめ、またはその他の水において浮遊し、その水を直接生物ろ過することができる。
フローティング装置152には、中央開口154が形成され、ここに多孔フィルタ円筒体157からなる回転フィルタ156が収容されている。フローティング装置152の底部には浸水可能なポンプ160が設けられ、装置152が浮かんでいる水はポンプによって回転フィルタ156の上部に配置された射出管162に吸い上げられる。図示されている実施形態においては、射出管162は、フローティング装置152に沿って延びるコネクタ管161によって浸水可能なポンプ160に接続されている。ストレーナ164を浸水可能なポンプ160に接続することにより、水の機械ろ過および化学ろ過を行うことができる。浸水可能なポンプ160は、例えば太陽電池、電池、適当な密封電力線などの適当な電力源のいずれかによって動作させることができる。
図８に最もわかりやすく示されているこの実施形態においては、フローティング装置152は、一般的に円筒形の浮遊ハウジング166からなる。浮遊ハウジング166は、上部ハウジング168と、上部ハウジング168を密閉するようにこれに結合した下部ハウジング170を含む。好ましくは、上部及び下部ハウジング168と170はいずれも、プラスチックやガラス繊維などの水が浸透しない材料から構成する。別の実施形態においては、浮遊ハウジング166は、回転フィルタ156及び射出管162を完全に覆うような換気カバー（図示せず）を有してもよい。
上部ハウジング168は、下部ハウジング170の円周側壁174を密閉するようにこれに結合する円周側壁172を有する。他の実施形態においては、密閉リング（図示せず）を２つの円周側壁172と174との間に設けて水密性のシーリングを形成し、上部ハウジング168と下部ハウジング170とを、ネジ、スナップによる固定、接着剤、あるいは当業者に明白な他の適当な方法によって結合することもできる。
上部ハウジング168は、一般的に矩形の上部開口176と、この上部開口176に沿って、下方に延びる内側上部壁178とを有する。下部ハウジング170は、一般的に矩形の底部開口180と、この底部開口180に沿って、上方に延びる内側下部壁182とを有する。内側上部壁178と内側下部壁182は、密閉状態を形成するよう互いに結合し、フローティング装置152の開口154を形成している。図示された実施形態においては、上部ハウジング168は下方に延びる中空スタブ部184を有し、下部ハウジング170はこのスタブ部184と密閉状態で結合し、上方に延びる中空スタブ部186を有する。スタブ部184と186が互いに結合されることにより、その内部に貫通口188が形成され、ここに接続パイプ161が収容される。
図９に示されている好適な実施形態においては、内部上部壁178には、その２つの対向する側面に軸受け棚190を形成することができる。１対の軸受けハウジング192はこの軸受け棚190にそれぞれ取り付けられており、回転フィルタ156を回転自在に支持する。回転フィルタ156は、図７に関連して既に説明した実施形態のフィルタと同様の構成を有するものである。
図８に示されている実施形態においては、射出管162は回転フィルタ156の上方に位置しており、この射出管162から噴射された水は回転フィルタ156の片側にのみ供給される。このように、回転フィルタ156に吸収された１部の噴射水は、主として回転フィルタ156の主として前記片側に重量を加える。この結果、噴射された水が回転フィルタ156を不均衡にして、フィルタ要素156を回転させる。噴射された水は、その後、ろ過装置150が浮遊している水に戻る。回転フィルタ156は、フィルタ円筒体157の１部が、処理すべき水に直接浸水するように配置されている。回転フィルタ156が回転すると、回転フィルタ156のフィルタ円筒体157の表面に繁殖した有益なバクテリアが、この円筒が部分的に浸水し接触している水を生物的に浄化する。本発明の好適な実施形態においては、回転フィルタ156の浸水深さは、フローティングハウジング152の大きさ、軸受け棚190の高さ、あるいは軸受け棚190における軸受けハウジング192の高さを変化させることによって変えることができる。軸受けハウジング192の高さは、軸受けハウジング192と軸受け棚190の間にスペーサ（図示せず）を用いることによって変化させることができる。すでに述べたように、回転フィルタ156の最適な浸水深さは、回転フィルタ156のサイズ、及び射出管162から流出する水の流量に対して決定される。
本発明については、図示された実施形態に関して説明をしてきたが、本発明の範囲を限定するものではなくさまざまな修正及び改良が可能であることは当業者にとって明白である。例えば、本発明の１実施形態によるろ過装置に、２つ以上のフィルタを用いることもできる。また、回転フィルタを保持する回転軸は、単一の吸収材料体である必要はなく、また、フィルタ材は、フィルタ材の各セルに収容された網状の材料からなる複数の吸水体を含むものでもよい。これ以外の実施形態も可能であり、それぞれの特定デザインは、その特定の応用方法によって決定される。このように、本発明の範囲はここに示した特定の実施形態に限定されるものではなく、添付の請求の範囲及びその均等物によってのみ定義されるものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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