(57)【要約】      （修正有）【課題】簡易な装置構成で、蛇口から吐水される水に空気を供給する水質改善装置を提供する。【解決手段】メインパイプ１１と、メインパイプの内部に収納した一個の球体１４と、該球体の下方に空気を供給するための空気供給管２０とを備える。空気供給管は、縦方向の管であり、その下方端部を屈曲させてメインパイプの内部へ下端開口部２０−１を貫入させる。球体は、その最大径寸を、前記メインパイプを流れる流動水を後段へ流動させることが可能な寸法に設定する。球体は、複数本の空気供給管によって下方支持し、メインパイプの内壁に設けた凸材３０によって上方支持して、水の流動によって上下左右に自由に運動するよう配する。球体１４の下方に形成される渦流の負圧によって空気供給管２０が空気を吸引し、流動する水に空気（空気酸素）を与える。【選択図】図１
0003166541.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
蛇口から吐水された水を後段へ流動させるメインパイプと、
該メインパイプの内部に収納した一個の球体と、
該球体の下方に空気を供給するための複数の空気供給管とを備え、
該空気供給管は、
前記メインパイプの外側とメインパイプの内側とを連絡する管であり、
前記球体は、
その最大径寸を、前記メインパイプを流れる流動水を後段へ流動させることが可能な寸法に設定する一方、
その下方位置を、メインパイプの内側に貫入させた複数の空気供給管によって拘束するとともに、その上方位置を、前記メインパイプの内壁に設けた凸材によって拘束して、空気供給管および凸材の間において横方向および縦方向に運動可能に配することを特徴とする水質改善装置。
【請求項２】
メインパイプは、直線状のものであることを特徴とする請求項１記載の水質改善装置。
【請求項３】
球体は、ビー玉であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の水質改善装置。
【請求項４】
球体の上方位置となるメインパイプの内部に、内壁から突出させた螺旋状部材を備えることを特徴とする請求項１〜請求項３記載のいずれか１項に記載の水質改善装置。
【請求項５】
螺旋状部材の下端部を、球体の上方位置を拘束する凸材とすることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の水質改善装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、蛇口から吐水される水に空気を供給する水質改善装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
水質の改善は、河川や湖沼等の水を浄化する技術、水道水を浄化する技術、その他の水（発電所の水など）の水質改善を行う技術など、目的に応じてさまざまな手段がとられる。
【０００３】
例えば河川や湖沼の水質改善では、ポンプを用いた強制的な水の流動を行うもの（特許文献１）、微生物を利用するもの（特許文献２）、酸素を供給するもの（特許文献３）などが知られている。また、水道水の水質改善では、塩素の臭いや味の改善のため、活性炭を利用するもの、ろ過フィルターを用いるもの、イオン交換を行うものなどが知られている。
【０００４】
河川や湖沼の水質改善と、水道水の水質改善は、目的は異なるが利用できる技術にはある種の共通性がみられ、浄水材（活性炭、微生物、植物繊維、岩石粉末等）は広く用いられる。
【０００５】
水に対して空気を供給することによる水質改善も、従来から用いられる技術のひとつである。河川や湖沼の汚濁した水に空気（酸素）を供給すると、水中の微生物有機物の分解を促進させることが出来るので、有効な水質改善方法となる。河川に構築される落差工（段差工）は、河川水を強制的に落下させることによって、水と空気との接触機会を増大させる曝気の技術である。湖沼のように静止した水に対しては、ポンプ装置を介して強制的に空気を送り込むエアレーションが用いられる（特許文献３）。
【０００６】
水道水は、本来、水質改善を必要としない安全な水であるが、浄化処理の過程で加えられる亜塩素酸の臭いや、古くなった貯水タンクや給水管に起因する臭いや雑味を除去する目的で、或いは、次亜塩素酸と不純物とが反応して生じる可能性が指摘されるトリハロメタンなどの化合物を除去する目的で、浄水器が用いられる。このような浄水器のなかには、水道水に含まれる酸素量が多いほど良好であるとして、強制的に酸素を供給する装置も知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−０６６４６７
【特許文献２】特開２００４−０４９９６８
【特許文献３】特開２００９−０４５５６４
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００８】
問題は、従来の空気の供給による水質改善装置は、価格が高額になることである。
【０００９】
河川や湖沼の水に対して空気または酸素を供給する装置でも、或いは水道水に対して空気または酸素を供給する装置でも、空気（酸素）を圧送するポンプ装置等を利用するからである。河川や湖沼の水質改善を希望する自治体や国の財政は厳しい状態にあり、高額の装置を導入することはきわめて難しい。
【００１０】
また、一般家庭においても、本来安全である水道水の水質改善のために高額な浄水器を購入しようとする消費行動は冷えているのが実情である。
【００１１】
そこで、本考案の目的は、より簡易な装置構成で、水に空気を供給できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記目的を達成するため、本考案に係る水質改善装置は、蛇口から吐水された水を後段へ流動させるメインパイプ（主管）と、該メインパイプの内部に収納した一個の球体と、該球体の下方に空気を供給するための複数の空気供給管とを備え、該空気供給管は、前記メインパイプの外側とメインパイプの内側とを連絡する管であり、前記球体は、その最大径寸を、前記メインパイプを流れる流動水を後段へ流動させることが可能な寸法に設定する一方、その下方位置を、メインパイプの内側に貫入させた複数の空気供給管によって拘束するとともに、その上方位置を、前記メインパイプの内壁に設けた凸材によって拘束して、空気供給管および凸材の間において横方向および縦方向に運動可能に配する。
【００１３】
本考案の作用は次の通りである。蛇口から吐水された水は直接または連絡管を介してメインパイプに入り後段へ移動するが、このとき水は、メインパイプの内壁と球体の外面との間の隙間をすり抜けて通る。メインパイプの内壁と球体の外面との間の隙間は、メインパイプの一般面の内径に較べて狭いので、水の流速は球体近傍において加速されつつ通り抜け、球体の下方に渦流を作る。このとき球体は、上方位置を拘束する凸部材と下方位置を拘束する空気供給管との間で上下左右（横方向および縦方向）に運動する。
【００１４】
一方、球体の下方に設けてある空気供給管は、メインパイプの外側とメインパイプの内側とを連絡する管である。その一端をメインパイプの内部へ貫入させてあるので、球体の下方に作られる水の渦流中心の負圧によって、その上部開口から空気を吸引して、球体を下方支持している下部開口から空気を水の渦流に対して供給し続ける。こうして、球体を通り抜けた水（渦流水）には空気供給管を介して常に空気が供給される。
【００１５】
請求項２は、メインパイプの形状に関するもので、メインパイプを、直線状のものとするものである。球体と空気供給管との作用効果を得るには、メインパイプは直線状のもの（ストレート管）である必要はない。湾曲管や螺旋管であっても、球体の下方に渦流が出来る限り直線管と同様の作用効果を得ることが出来るからである。しかしながら、メインパイプを直線状のものとすれば、製造コストを最も安価に抑えることが可能であり、保管コスト、輸送コストの点でも有利となる。
【００１６】
球体は、ビー玉を利用する場合がある（請求項３）。球体は、耐久性がある限り、木製、金属製、樹脂製、ガラス製を問わない。メインパイプとして軟質樹脂製の管材（例えばビニルホース等）を用いた場合は、内部で運動する球体の損傷も少なく、材質を限定する必要はないからである。製造コストを抑えるという経済的な理由で、メインパイプに樹脂製管材（樹脂製ホース）を用いる場合は、その内径に見合う安価な球体としてはビー玉（ガラス玉）を使用することが可能である。なお請求項３でいうビー玉は、球状ガラスの等級を意味するＡ玉、Ｂ玉の意味ではなく、工業製品のガラス玉（ビードロ玉）の意味である。
【００１７】
球体の上方位置となるメインパイプの内部に、当該管部材の内壁から内側に向かって突出させた螺旋状部材を備える場合がある（請求項４）。
【００１８】
このようにすると、メインパイプを流れる水は球体の上方で渦巻流となり、球体をすり抜けた後の渦流もより綺麗な回転となって、渦流中心の負圧エネルギーも高まり、空気供給管を介した空気導入効率を確実に高めることが出来る。なお、螺旋状部材を設けた場合でも、球体の上方位置を拘束する凸材（例えば突出フランジや突出爪材）を設けて良い。
【００１９】
螺旋状部材の下端部を、球体の上方位置を拘束する凸材とする場合がある（請求項５）。螺旋状部材を設ける場合でも、別途、突出フランジや突出爪材のような凸材を設けて、球体の上方位置を拘束しても構わないが、螺旋状部材は、メインパイプの内壁から突出させた部材であるから、当該螺旋状部材の下端部を凸材として利用することが出来る。この場合は、凸材として突出フランジや突出爪材を別途に設けるよりも構造を単純化でき、製造コストを抑えることが可能となる。また負圧を生じさせる渦流の形成も確実となる。
【考案の効果】
【００２０】
本考案に係る水質改善装置によれば、簡易な装置構成で、メインパイプを流れる水に空気（空気酸素）を供給できる。ポンプ装置その他の電気装置を用いないので、製造コストも安く経済性に優れ、故障確率も低く、メンテナンスや交換も容易である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施形態に係る水質改善装置を例示する斜視図である。
【図２】図１に示す水質改善装置を例示する断面図である。
【図３】図２に示す水質改善装置のＡ−Ａ線断面相当図である。
【図４】図１に示す水質改善装置を蛇口に取り付けた状態を例示する図である。
【図５】螺旋状部材を配する第二実施形態を示す図である。
【図６】本考案に係る空気供給管の第二の構成を例示する図である。
【図７】本考案に係る空気供給管の第三の構成を例示する図である。
【図８】実施形態に係る筒状体を例示する図である。
【図９】本考案に係る水質改善装置の使用状態を例示する図である。
【図１０】本考案に係る水質改善装置の第二の使用状態を例示する図である。
【考案を実施するための形態】
【００２２】
図９に示すように、本考案に係る水質改善装置１０は、例えば、水道の蛇口１またはポンプ装置Ｐを介して流動水を吐水させる蛇口１の吐水開口に取り付けて使用する。２は、蛇口１に水質改善装置１０を取り付けるためのコネクタ、３は、蛇口１の開閉コックである。矢印Ｘは、水質改善装置１０の下端開口から吐水（排出）される水の方向を示すものである。
【００２３】
本考案に係る水質改善装置１０は、例えば、図１０に示すように、連結管４を介して、任意の複数個を接続して使用することも出来る。接続管４は、上段の水質改善装置１０と下段の水質改善装置１０とを連結させて水を流動させるものであり。水質改善装置１０との接続には例えばコネクタ２を使用することが出来る。接続管４は金属管、樹脂管のいずれも使用できる。樹脂管を使用する場合は、可撓性のある柔軟な管（例えばビニル管）もの、可撓性のない硬質管のいずれを使用しても良い。蛇口１と初段の水質改善装置１０とを連絡管４（ビニルホース等）を介して接続しても構わない。
【００２４】
以下、構成を説明する。本考案に係る水質改善装置１０は、図１〜図３に示すように、蛇口（１）から吐水される水を後段へ流動させるメインパイプ１１と、該メインパイプ１１の内部に収納した一個の球体１４と、該球体１４の下方に空気を供給するための空気供給管２０を備える。空気供給管２０は、メインパイプ１１の外側と内側を連絡する複数本の管である。
【００２５】
この実施形態における空気供給管２０は、メインパイプ１１の外側（外周）に配した縦方向の管であり、その下方端部を屈曲させてメインパイプ１１の内部へ下端開口部２０−１を貫入させることにより、メインパイプ１１の内側と外側とを連絡してある。
【００２６】
球体１４は、その最大径寸を、前記メインパイプ１１を流れる流動水を後段へ流動させることが可能な寸法に設定する一方、その下方位置を、メインパイプ１１に貫入させた複数本の空気供給管２０によって拘束し、その上方位置を、前記メインパイプ１１の内壁に設けた凸材３０によって拘束する。
【００２７】
球体１４は、これらの空気供給管２０および凸材３０の間において横方向および縦方向に運動可能に配してある。
【００２８】
次に、構成の詳細を説明する。
【００２９】
メインパイプ１１は、蛇口（１）から吐水された水を後段へ流動させるものであるから、蛇口（１）と内径が略同一の樹脂管または金属管を用いることが望ましい。
【００３０】
樹脂管を使用する場合は、柔軟な（可撓性のある）ものでも、可撓性のないものであっても良い。縦方向の寸法は、水道用の通常の蛇口（１）に適用する場合は、例えば、１０〜２０ｃｍ程度に設定できる。内径の大きな蛇口、例えば河川や湖沼の水質浄化を行う場合の工事用パイプに取り付ける場合は、吐水量に応じて長さを設定する。蛇口からの吐水量（単位時間あたりの吐水量）が増加するほどメインパイプ１１の長さも大きく設定することが望ましい。
【００３１】
球体１４は、水よりも比重が大きなもの（水中で沈降するもの）であって、水流で上下左右に自由に動くことの出来る重量のものを使用する。ガラス、樹脂、金属等の材質を適宜使用できる。水道用の通常の蛇口（１）に適用する場合は、例えば、ガラス玉（例えばビー玉）を使用できる。ビー玉（ガラス玉）は、適当な比重と重量をもち、廉価であり、激しい運動を繰り返しても損傷しにくい利点がある。球体１４としてガラス玉を用いる場合は、球体１４の破損を防止するよう、メインパイプ１１は、少なくとも内壁に軟質素材（弾性樹脂等）を備えるよう構成することが望ましい。可撓性のある樹脂管（例えばビニル管）を用いる場合は、メインパイプ１１の内壁に軟質素材を配するまでもなく球体１４の破損を防止できる。
【００３２】
球体１４を下方から支持（拘束）するため、および、球体１４の下方に対して空気（空気酸素）を供給するため、球体１４の下方には、下方端部を屈曲させた空気供給管２０の下端開口部２０−１を位置させてある。
【００３３】
空気供給管２０の下端開口部２０−１は、球体１４を複数箇所において下方から支持（落下防止の拘束）する。水の逆流を防ぐため、メインパイプ１１の内側においては、空気供給管２０の下端開口部２０−１を若干下向きになるよう角度調整しておくことが望ましい。
【００３４】
空気供給管２０は、球体１４の下方に生じる負圧によって空気を下端開口部２０−１から水に供給するものである。空気供給管２０の内径は、メインパイプ１１を流れる単位時間あたりの水量と球体１４の下方に出来る渦流に起因する負圧の程度によって設定することが望ましい。水道用の通常の蛇口（１）に適用する場合は、空気供給管２０の内径は、例えば、１〜１０ｍｍ、より好ましくは、３〜７ｍｍ程度に設定することが出来る。
【００３５】
空気供給管２０は、樹脂管、金属管（例えばアルミ管）いずれであっても良いが、球体１４としてガラス玉を使用する場合は、球体１４の破損防止のため、軟質樹脂（可撓性のある樹脂管または弾性樹脂管）を用いることが望ましい。軟質樹脂管を用いた場合は、下方端部を屈曲させてメインパイプ１１の内部へ下端開口部２０−１を貫入させる成形も容易である。
【００３６】
すでに述べたように、球体１４は、その最大径寸を、メインパイプ１１を流れる流動水を後段（下方）へ流動させることが可能な寸法に設定して、メインパイプ１１の内部において上下左右に自由に動くことが出来るようにしてある。球体１４の下方は、空気供給管２０の下端開口部２０−１によって支持（拘束）してあるが、球体１４の上部位置は、内壁に設けた適宜の凸材３０によって支持（拘束）する。凸材３０としては、例えば、メインパイプ１１の内壁から突出させたフランジ（爪材）を利用することが出来る。凸材３０であるフランジは、例えば、リング状の板材でも良いし、適当間隔をもって配した爪材（板材または棒材）でも良い。
【００３７】
凸材３０は、球体１４の上方位置を拘束（規制）できれば良い。その機能性の範囲において突出量は最小限に抑えることが望ましい。もちろん、球体１４の激しい運動に耐える強度性能は担保する。
【００３８】
凸材３０と空気供給管２０の下端開口部２０−１との離隔寸法は、球体１４の最大寸法よりも大きくしてあることは当然である。球体１４を上下方向に自由に動くことが出来るようにするためである。球体１４は、メインパイプ１１内に貫入させた空気供給管２０と凸材３０との間で運動可能であれば良い。しかしながら、空気供給管２０と凸材３０との離隔寸法（離隔距離）を無意味に大きくすると、メインパイプ１１をコンパクト化できない。従って、空気供給管２０と凸材３０との離隔寸法は、例えば、球体１４の最大寸法の二倍以下にすることが望ましい。好ましくは、例えば、球体１４の最大寸法の２〜５／４程度、より好ましくは、球体１４の最大寸法の３／２〜４／３程度である。
メインパイプ１１の内壁と、球体１４との間の隙間Ｓ（図３参照）もこの程度、例えば、球体１４の最大寸法の１〜１／５程度の寸法、より好ましくは、球体１４の最大寸法の１／２〜１／４程度の寸法に設定することが出来る。 
＊  数値をご検討ください。
【００３９】
従って、かかる構成によれば、この水質改善装置１０を、図４に示すようにコネクタ２を介して蛇口１に取り付けて使用したとき、水（吐水）Ｘの流れによって、球体１４は、上下左右に運動し、球体１４の下方には渦流（または乱流）が発生する。このとき、渦流（または乱流）に起因する負圧が惹起され、メインパイプ１１の外周に設けた空気供給管２０の上部開口から空気（空気酸素）が吸引され、メインパイプ１１の内部に貫入させた空気供給管２０の下端開口部２０−１から空気が連続的に水Ｘに供給される。水Ｘの流動に伴って連続的な空気供給が出来るので故障確率も低く、構造が単純であるからメンテナンスや交換も容易である。
【００４０】
空気を供給された水Ｘは、帯工を施した河川水あるいは噴水の水と同じように水中の汚染物質を浄化する自浄作用を営む。水道水の場合は、浄化すべき汚染物質はないが、塩素臭が緩和される等、味わいや微妙な臭いの難点を向上させることが出来、また体内への酸素供給機能を高めることが出来る。
【００４１】
図５は、球体１４の上部位置を拘束（規制）する凸材３０として、球体１４の上方位置であるメインパイプ１１の内部に、内壁から突出する螺旋状部材４０を設ける場合を例示するものである。
【００４２】
この螺旋状部材４０は、メインパイプ１１の内径と略同一の外径をもったものを使用する。メインパイプ１１が軟性樹脂（弾性のある樹脂材または可撓性のある樹脂材）である場合は、メインパイプ１１の内径よりも僅かに大きな外径の螺旋状部材４０をメインパイプ１１に嵌入させることにより、水流に抗する圧接状態で固定配置できる。螺旋状部材４０としては、例えばコイルバネ等を使用することが出来る。バネ機能をもたなくても構わない。メインパイプ１１の内径に応じた外径をもつ螺旋状部材４０を使用して水の渦流を形成できれば良い。螺旋状部材４０の回転数は、３〜１５程度に設定すれば渦流形成の機能を営む。
【００４３】
かかる螺旋状部材４０をメインパイプ１１の内部に配した場合は、球体１の上方（上流）において渦流が形成されるため、球体１４を通り抜けた後の球体１４の下方においても綺麗な渦流が形成され易く、負圧に起因した空気供給管２０の空気吸引性能を確実に向上させることが出来る。また、螺旋状部材４０によって水が遠心作用を受けるので、球体１４の左右の隙間を通り抜けやすくなり流動性も向上する。
【００４４】
この場合、螺旋状部材４０の下端部が球体１４の上方位置を拘束する部材（凸材３０）としての役割を果たすことが出来る。従って、螺旋状部材４０を設ける場合は、フランジや爪材などの凸材３０を別途設ける必要はない。螺旋状部材４０は、平板材を用いて成形しても良いし棒材を用いて成形しても良い。球体１４の上方位置を拘束する凸材３０として用いる場合は、螺旋状部材４０の下端部に軟質樹脂（例えば弾性樹脂）を被覆しておく等、球体１４の破損を防止することは容易である。従って、螺旋状部材４０それ自体の材質は金属、樹脂、いずれであっても良い。
【００４５】
本考案に係る水質改善装置は、以上の構成に限定されない。例えば、前記実施形態では、空気供給管（２０）を、メインパイプ１１の外側に配する縦管とする旨説明したが、空気供給管はメインパイプ１１の内外を連絡して水に空気を供給するものであれば良い。従って、図６に示すように、メインパイプ１１の外面に略面一で空気の吸気開口２１をもち、管を下降傾斜させつつ、球体１４の下方に空気の排気開口２２を位置させた空気供給管２３を用いることも出来る。吸気開口（上方開口）２１から球体１４下の排気開口２２までの距離が短いが、空気の供給機能は前記実施形態のような縦管（２０）を用いる場合と遜色ない。
【００４６】
また、図７に示すように、メインパイプ１１の外側にリング管（ドーナツ状パイプ）５０を設け、このリング管５０を介して空気供給管５１を配することも出来る。リング管５０には、空気の吸入開口５４を設けておく。空気供給管５１を、リング管５０を介して設置することにより、球体１４の運動に伴う衝突を受けても空気供給管５１を外れにくい構造とすることが出来る。空気供給管５１の外側の一端を、リング管５０の内部へ挿入する等して強固に固定することが出来るからである。空気供給管５１の外側の一端を保持できる限り、リング管５０の形状は任意でよい。断面円形のものに限定されない。リング管５０に設ける空気の吸入開口５４は、小孔でも長孔でもよい。好ましくはリング管５０の下面に設ける。屋外で使用する場合に雨水の浸入を防止するためである。
【００４７】
メインパイプ１１は、全体形状を直線状のもの（ストレートパイプ）として図示し、説明したが、変形管、例えば湾曲管または螺旋管を用いても同様の作用効果を奏することが出来る。管形状がどうであれ、下端の開口近傍に球体（１４）があり、当該球体（１４）の下方に空気供給管の下端開口が位置すれば、水（Ｘ）の流動によって連続的な空気供給が可能となるからである。
【００４８】
空気供給管は、メインパイプ１１に対して適宜方法で固定することが望ましい。接着、溶接、紐による巻縛、帯材または筒状体による包持などである。空気供給管として縦管（２０）を用いる場合（図１〜図３）は、例えば、図８に示すように、筒状体Ｋによって空気供給管（２０）を包持することも出来る。筒状体Ｋは配設も容易であり、空気供給管（２０）が柔らかい管（可撓性のある樹脂管）であっても、空気供給管（２０）を圧迫して押しつぶすことなく（内部の空気流路を狭めることなく）、空気供給管（２０）をメインパイプ１１の外周に確実に固定することが出来る。またメインパイプ１１の圧迫も生じさせない。
【００４９】
水質改善装置１０のまわりを気密として、当該気密の空間（ケースまたは部屋）に酸素（例えば純粋酸素または酸素濃度の高い気体）を供給すれば、より酸素濃度の高い気体を水質改善装置１０を流れる水に対して供給することが出来る。
【符号の説明】
【００５０】
１  蛇口
２  コネクタ
３  開閉コック
４  連結管
１０  水質改善装置
１１  メインパイプ
１４  球体
２０、２３、５１  空気供給管
２１  吸気開口
２２  排気開口
３０  凸材
４０  螺旋状部材
５０  リング管
５４  吸入開口
Ｐ  ポンプ装置
Ｋ  筒状体
Ｓ  隙間
Ｘ  水の方向
【図１】
0003166541.tif 000003
【図２】
0003166541.tif 000004
【図３】
0003166541.tif 000005
【図４】
0003166541.tif 000006
【図５】
0003166541.tif 000007
【図６】
0003166541.tif 000008
【図７】
0003166541.tif 000009
【図８】
0003166541.tif 000010
【図９】
0003166541.tif 000011
【図１０】
0003166541.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成22年12月24日(2010.12.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
凸材３０と空気供給管２０の下端開口部２０−１との離隔寸法は、球体１４の最大寸法よりも大きくしてあることは当然である。球体１４を上下方向に自由に動くことが出来るようにするためである。球体１４は、メインパイプ１１内に貫入させた空気供給管２０と凸材３０との間で運動可能であれば良い。しかしながら、空気供給管２０と凸材３０との離隔寸法（離隔距離）を無意味に大きくすると、メインパイプ１１をコンパクト化できない。従って、空気供給管２０と凸材３０との離隔寸法は、例えば、球体１４の最大寸法の二倍以下にすることが望ましい。好ましくは、例えば、球体１４の最大寸法の２〜５／４程度、より好ましくは、球体１４の最大寸法の３／２〜４／３程度である。
メインパイプ１１の内壁と、球体１４との間の隙間Ｓ（図３参照）もこの程度、例えば、球体１４の最大寸法の１〜１／５程度の寸法、より好ましくは、球体１４の最大寸法の１／２〜１／４程度の寸法に設定することが出来る。