(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体で水を飽和させるための拡散器であって、前記拡散器を通過する前記気体を拡散させるための拡散要素を含み、前記拡散要素（１）が筒形の孔構造を有する炭で作られていること、および前記筒状の孔の方向はそれを通る前記気体が流れる方向と同じであることを特徴とする、拡散器。
【請求項２】
気体流入管（３）へ結合されたチャンバ（２）を含むことを特徴とし、前記気体は、前記拡散要素（１）を介してのみチャンバの外側へ追い出され得る、請求項１に記載の拡散器。
【請求項３】
前記拡散要素を通過する前記気体が、二酸化炭素、酸素及び空気から選択される、請求項１又は２に記載の拡散器。
【請求項４】
前記チャンバ（２）が、全体的に、前記拡散要素（１）を構成する炭から作られていることを特徴とする、請求項２に記載の拡散器。
【請求項５】
前記チャンバ（２）が、炭の塊から作られた前記拡散要素（１）中に彫刻されている、請求項４に記載の拡散器。
【請求項６】
前記チャンバ（２）が、水及び気体が入り込めない材料によって作られた筐体（４）を含み、炭のプレート状形態の前記拡散要素（１）が前記筐体へしっかりと取り付けられている、請求項２に記載の拡散器。
【請求項７】
前記チャンバ（２）の前記筐体（４）が、セラミック材料、ガラス、プラスチック又は金属によって作られることを特徴とする、請求項６に記載の拡散器。
【請求項８】
前記チャンバの前記筐体（４）は、前記筐体（４）へしっかりと固定された炭のプレート形態の前記拡散要素（１）によって覆われた、セラミック材料で作られたベッド形状を有することを特徴とする、請求項７に記載の拡散器。
【請求項９】
前記拡散要素（１）の前記プレートが、前記拡散要素（１）上へ到達する前記セラミック筐体の前記側面（９）を備えた前記筐体（４）の前記上端部の下にしっかりと固定されていることを特徴とする、請求項８に記載の拡散器。
【請求項１０】
前記気体を圧送するためのポンプ、前記気体が前記水中へ放出されることを可能にする拡散要素を備えた拡散器、及び前記拡散器へ前記ポンプを結合するための管を含み、前記拡散要素（１）は筒形の孔構造を有する炭から作られること、および前記筒状の孔の方向はそれを通る前記気体が流れる方向と同じであることを特徴とする、気体で水を飽和させるためのセット。
【請求項１１】
前記水中に沈められた拡散器を介して前記気体を通過させた結果として生成した気泡が前記水中を通過し、前記気体は、筒形の孔構造を有する炭で作られた前記拡散要素を有する前記拡散器を通過させられること、および前記筒状の孔の方向はそれを通る前記気体が流れる方向と同じであることを特徴とする、気体で水を飽和させるための方法。
【請求項１２】
気体で水を飽和させるための拡散器中の拡散要素としての筒形の孔構造を有する炭の使用。
【請求項１３】
前記気体が、二酸化炭素、酸素及び空気を含む群から選択されることを特徴とする、請求項１２に記載の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の主題は、水を気体で飽和させるための拡散器、水を気体で飽和させるための装置、水を気体で飽和させる方法、及び炭の使用である。
【背景技術】
【０００２】
池又は魚飼育用の水槽などの水環境の場合において、水中の必要な量の酸素を確保するため、及び、深部の酸素欠乏や、反対に、二酸化炭素の過剰な蓄積を防ぐために、水環境と大気との密接な相互連通が必要不可欠である。水のリザーバにおける二酸化炭素の欠乏は、集中的な植生の繁殖期の間の日光への曝露の条件において生じ得、その結果とりわけ、水の強アルカリ化が発生する。一方で、ＣＯ２の過剰な蓄積は夜間に発生し得るか、又は、二酸化炭素による望ましくない水の過剰施肥のために、魚の全体集団の死を引き起こし得る。水の徹底した曝気による、酸素又は空気などの気体の濃度の調節は、二酸化炭素濃度の調節と同様に、水環境へのダメージを効果的に防ぐ。更に、拡散する気泡による水の移動は、非常に効果的に、穏やかであるが、全体的に大規模な水量の混合を確実にする。追加の利点として、水からの有害な気体の除去処理の促進である。魚飼育用の水槽の場合、任意のカラム、水に浮かぶ銀色のドレープや雲又は白色の気泡（脈動ポンプ操作による）、及び追加の装飾的な要素を構成することは意義がないわけではない。
【０００３】
例えば、水の曝気のために使用される市場で入手可能な拡散器は、いくつかのグループに分けることができる。第１のグループは、彫刻による天然砂岩から作製された拡散器であり、通常、丸みを帯びた端部を有する直方体形状であり、その中にはドリルで開けられた穴と、そこへ取り付けられた気体流入管に接続されるコネクタパイプとを具備する。直方体へ導入された気体は、砂岩の粒子間の隙間を通過し、泡の形状で水中へ放出される。
【０００４】
別のタイプの拡散器は、石英、ガラス、又は、他の材料を焼結することによって作製された、特定の形状のセラミック要素又はガラス要素を含む。この形状は、気体流入管へ取り付けられたコネクタパイプを備えた穴を有する。砂岩拡散器と同様に、気体は、溶融結晶粒子の間の空間を通過し、水中へ放出される。
【０００５】
更に別のタイプの拡散器は、木製の直方体、通常、菩提樹材から作製されており、壁の内の一つ（通常は、短い方の壁）の中に穴を具備し、気体流入管に取り付けられたコネクタパイプを実装する。直方体の内部に導入された気体は、通常四つの大きい方の壁の内の二つのみを介して（木の構造を形成する管孔の方向のため）その孔に沿って木を通過し、水中へ放出される。
【０００６】
他のグループは、プラスチックから作製された拡散器であり、例えば、プラスチックチャンバ又は管などの合成要素の少なくとも一つの壁の穿孔の結果として生成される。この場合、要素の内側へ導入された気体は、穿孔を通して水環境中へ放出される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述の拡散器の共通の特徴は、気体がそこを介して放出され得る総面積に対して、気体不透過性の総面積の比率が大きな点にある。全ての場合において、菩提樹材の直方体を除いて、拡散器を形成する粒子の体積は、それらの間の隙間の体積よりも大幅に大きく、隙間は、管状でもなく、指向性を有することもない。菩提樹材の直方体の場合、隙間は、木の構造を形成する管孔に沿って指向されているが、気体不透過性の有機材料の総体積は、隙間の総体積よりも大幅に大きい。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る気体によって水を飽和させるための拡散器は、要素を介して気体を拡散させるための拡散要素を含み、拡散要素が炭から作製されることを特徴とする。好ましくは、拡散器は、気体流入管に結合したチャンバを含み、拡散要素は、気体がチャンバから出ることを可能にする。拡散器は、任意の気体、好ましくは、二酸化炭素、酸素、及び空気から選択された気体を扱い得る。
【０００９】
一実施形態において、拡散器のチャンバは、拡散材料を構成する炭からその全体が作製されており、好ましくは、チャンバは、塊の炭の中に彫られている。
【００１０】
別の実施形態において、チャンバは、水及び気体不透過性の材料から作製された筐体を含み、炭プレートから作製された拡散要素に堅固に取り付けられている。筐体は、セラミック材料、ガラス、プラスチック又は金属から作製され得る。好ましくは、セラミックベッドを構成するチャンバの筐体は、その上部に、筐体に堅固に取り付けられた炭プレートの形状で、拡散要素を配置する。好ましい実施形態において、プレートは、筐体の上部端の下に配置され、堅固に取り付けられた拡散要素の上に到達するセラミック筐体の側面を備える。
【００１１】
本発明に係る水の気体飽和のためのセットは気体を圧送するためのポンプを含み、拡散器は気体を水中へ放出する拡散要素及びポンプを拡散器に接続するための管を含み、拡散要素が炭から作製されることを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る気体によって水を飽和させる方法は、気泡を水に通過させることにあり、泡は、気体が水中に沈んだ拡散器を通過した結果として形成され、拡散器の拡散要素は、炭から作製されている。
【００１３】
本発明は、また、気体、好ましくは二酸化炭素、酸素、又は空気で、水を飽和させるための拡散器中の拡散要素としての炭の使用にも言及する。
【００１４】
炭から作製された拡散要素は、複数の筒形の孔を分離するわずかな体積の炭壁を具備する、筒形の孔の構造を有する。そのような構造は、市場で手に入る他の拡散器によって提供されるよりも、有意に高い有効性を保証する。炭、特にその種類の内のいくつかは、菩提樹材又はセラミック材料から作製された拡散器についての特徴に匹敵する大きさの気泡を生成することが可能であるが、その出力ははるかに大きい。その結果は、空気又は酸素を用いた水の飽和の高い効率という結果となる。拡散器を構築するために使用した材料の耐久性は、長期間の使用を保証する。
【００１５】
炭製の拡散器は、二酸化炭素を水へ導入するための完璧な解決策であり、セラミック又は菩提樹材の場合よりも、有意に高い出力を保証している。従って、炭製の拡散器、特に、僅かに大きな孔を具備した炭から作製された拡散器は、また、きめの細かいセラミック又は菩提樹材の拡散器と違い、水槽内の水の大量の通気のための完全な解決策であり、低い強度の通気の確保することが可能である。
【００１６】
本発明の主題は、図中の実施形態中に示されている。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】二つの実施形態におけるその全体が炭から作製された拡散器の斜視図である。
【図２】彫られたチャンバを具備する、その全体が炭から作製された拡散器の長手方向の断面図である。
【図３】二つの実施形態において図２に示された拡散器の断面図である。
【図４】筐体及び堅固に取り付けられた拡散要素を含む、拡散器の断面図である。
【図５】堅固に取り付けられた拡散要素の上に到達するセラミック筐体の側面を備え、筐体の上部端の下に配置された炭プレートを備えた拡散器の断面図である。
【図６】拡散要素の上に到達する側面を備えていないセラミック筐体を具備する拡散器の斜視図である。
【図７】拡散要素の上に到達する側面を備えていないガラス筐体を備える拡散器の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１に示された拡散器は、その全体が炭から作製された拡散要素１として構成されており、円柱又は直方体の形状を有し、シーリング５によってコネクタパイプ６を介してそこに取り付けられた気体流入管３を具備する。気体は、炭から作製された拡散要素の孔を介して拡散器を出る。
【００１９】
図２において示されるその全体が炭から作製された拡散器の長手方向の断面図は、彫られたチャンバ２を具備する実施形態を示し、気体がコネクタパイプ６を介して導入され、このコネクタパイプ６はシーリング５によって取り付けられ、コネクタパイプ６は管３に結合している。図３は、二つの変形例の、同じ実施形態を断面図で示す。
【００２０】
図４に示された拡散器は、閉じられた端部を備えたベッド様の形状をした筐体４を含み、拡散要素１のプレートで覆われ、拡散要素１のプレートは筐体４へシーリング８によって堅固に取り付けられ、このようにして、チャンバ２を作成している。筐体４を貫通するコネクタパイプ６は、気体流入管３に取り付けられている。筐体は、たとえば、ガラス、プラスチック、金属又はセラミック材料などの、水及び気体不透過性の任意の材料によって作製されることが可能である。拡散要素は、例えば、エポキシ樹脂のようなシリコーン又は樹脂などの、水不透過性のシーリングによって固定され得る。
【００２１】
図５は、炭のプレートの形状で、堅固に取り付けられた拡散要素１の上部へ到達する側面９を備える、セラミックの筐体４を備える拡散器の実施形態を示す。本発明の本実施形態において、セラミックの筐体４は、水中の岩石を模した装飾的なセラミックの形状を有し、魚飼育用の水槽内での水の曝気のために使用する場合、拡散器の付加的な美的価値を提供する。チャンバ２を閉じる拡散要素１のプレートは、シリコーン接着剤から作製されたシーリング支持体７をベースとし、更に、エポキシ樹脂シーリング８によって取り付けられている。気体は、気体流入管に結合されたコネクタパイプ６を介してチャンバ２へ導入される。コネクタパイプ６は、シリコーン接着剤から作製されたガスケット５により永久的に固定される。
【００２２】
図６は、炭から作製された拡散要素１によって覆われた岩床の装飾的な形状を有する、セラミックの筐体を備える実施形態、即ち、拡散器の表面の上に到達する側面を具備しない変形例を示す。炭プレートの端部は、エポキシ樹脂から作製されたフレーム８によって封止される。
【００２３】
図７に示された実施形態は、チャンバ２を具備し、筐体４がガラスから作製されており、筐体４に堅固に取り付けられたコネクタパイプ６を介して気体が導入される、拡散器に関する。続いて、気体は、ガラスベットの上部に配置され、その閉合を形成する拡散要素１を介して通過する。堅固に取り付けられた拡散要素は、気体が他のいかなる方法によって逃げるのを防ぐ。
【００２４】
本発明に係る、水のリザーバ内の水を気体によって飽和させるためのセットにおいて、ポンプは、気体が管３を介して、任意の前述の実施形態において炭から作製された拡散要素１を具備する水中に沈んだ拡散器中へ押し進め、気体が通過し、小さな泡の形状で水中へ放出されることを可能にしている。
【００２５】
本発明に係る、水を気体で飽和する方法において、水中に沈められた拡散器から放出された気泡は、水中に広がる。拡散器へ圧送される気体は、好ましくは、二酸化炭素、空気又は酸素である。圧力を受けて、気体は、拡散器の炭製の拡散要素を通過し、水と接触する表面が大きい、非常に小さな泡へ拡散されながら水中へ通過し、従って、他の既知の方法と比較して、飽和効果が上昇する。
【００２６】
小さな泡の拡散器の一般的に発生する欠点は、すぐに詰まり、拡散器の有効性を失うことである。この特性は、活性的な孔の体積と拡散器が作製される材料における固体物の体積との間の比率に依存する。その孔の有利な体積のために、この現象に対する炭製の拡散器の耐性は、気泡のサイズ縮小について同様の質を提供している他の方法の場合よりも、はるかに大きくなっている。
【００２７】
長期間の使用の結果の炭製拡散器の効果が減少した場合、水垢を除去することによって、非常に簡単に再生することが可能である。これは、堆積物の孔を清掃することによって行うことが可能であり、従って、装置の元の出力を復原する。清掃は、好ましくは、拡散器に緩酸を通過させることによって行う。これを達成するために、吸引ポンプは、気体流入管に取り付け得、液体は、通常の使用中とは反対方向に、拡散器を介して吸引され得る。酸溶液は、好ましくは、炭製の拡散要素の内側の容易にアクセス可能なスポット及びアクセスが困難なスポットの両方から、水垢を除去するために、数回に分けて拡散器を通過させるべきである。
【００２８】
水槽内に配置した拡散器からの水垢の除去は、水から拡散要素を取り除くこと無しに、クエン酸を使用し、酸を拡散器の上に広げ、次に、拡散器を通して水を吸引することによっても行うことが可能である。水垢を除去するこの方法は、拡散要素上に到達する側面を具備する、拡散器の場合において、特に効果的である。この方法は、単純であり、基本的には、水槽の水環境に対して、妨害の危険が発生することはない。
【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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