(57)【要約】【課題】サイホン作用を利用して気泡水流を容易に作り出し、魚介類にとって十分な溶存酸素が供給された快適な水槽環境を提供すること。【解決手段】内部に水を貯留することができる水槽１０と、前記水槽の水の液面より高い位置に設置され水の濾過手段を備える濾過槽１２ｃと、水槽の水を濾過槽１２ｃに揚水する揚水装置１２aと、濾過槽１２ｃにより濾過された水を水槽に戻す戻し装置１２ｂとからなり、水槽１０の水を濾過槽１２ｃとの間で循環させることにより濾過させると共に、濾過槽１２ｃから水槽１０に水を戻す際に溶存酸素を供給するようになっている魚介類用水槽であって、前記戻し装置１２ｂは、サイホン作用により水を落下させる流路構成となっており、この流路の一部に外部の空気を吸引して取り入れる空気取入路６４が流路接続されている。【選択図】        図１
2005087118.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に水を貯留することができる水槽と、前記水槽の水の液面より高い位置に設置され水の濾過手段を備える濾過槽と、水槽の水を濾過槽に揚水する揚水装置と、濾過槽により濾過された水を水槽に戻す戻し装置とからなり、水槽の水を濾過槽との間で循環させることにより濾過させると共に、濾過槽から水槽に水を戻す際に溶存酸素を供給するようになっている魚介類用水槽であって、
前記戻し装置は、サイホン作用により水を落下させる流路構成となっており、この流路の一部に外部の空気を吸引して取り入れる空気取入路が流路接続されていることを特徴とする魚介類用水槽の空気混入装置。
【請求項２】
請求項１に記載の魚介類用水槽の空気混入装置であって、
前記戻し装置の流路構成がパイプで形成されており、前記パイプには水槽の水の液面下の位置において液面に近い比較的高い位置と水槽の底面に近い比較的低い位置の少なくとも２箇所に戻し孔が形成されていることを特徴とする魚介類用水槽の空気混入装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の魚介類用水槽の空気混入装置であって、
前記空気取入路は端部が閉鎖された管形状で形成されており、前記管形状の端部の円周上に空気取入孔が形成され、前記管形状に空気が取入れられる際の吸入音を弱めたことを特徴とする魚介類用水槽の空気混入装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の魚介類用水槽の空気混入装置であって、
前記濾過槽が、平板状の濾材をその厚さ方向が水平方向に一致するように複数並列させる構造であり、かつ前記複数並列された濾材を水が略水平に横切りながら濾過される流路構成であることを特徴とする魚介類用水槽の空気混入装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、魚介類用水槽の空気混入装置に関する。特に、上部に位置する濾過槽との間で水を循環させる魚介類用水槽の空気混入装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
魚介類、特に金魚や熱帯魚等の観賞魚を対象とした魚介類用水槽では、（１）魚介類の排泄物によるアンモニア発生等により水質の悪化が生じるため濾過装置を用いる必要がある。さらに、（２）魚介類の呼吸によって消費される水中の酸素量を補うため、エアポンプを併用して水槽内の水に空気を混入させる必要もある。以上の２点の要求から、魚介類用水槽には濾過装置とエアポンプを組合わせた空気混入装置が従来より使用されてきた。なお、前記空気混入装置は、一般にはエアレーション装置又はエアレーションシステムとも呼ばれる。
【０００３】
図１５に従来の、いわゆる上部濾過槽型空気混入装置を示す。
先ず、図１５に基づいて従来の上部濾過槽型空気混入装置の構成を説明する。
水槽１０には水槽蓋１１が被せてあり、その水槽蓋１１の上に濾過槽２０が一体的に設置されている。濾過槽２０は濾材室２０ａと浄水室２０ｂに分かれ、両者は浄水排出口２５によって通じている。濾材室２０ａにはウールマット等の濾材２１が装填されており、一方浄水室２０ｂでは、濾材室２０ａにて濾過された水（以下「浄水」という。）が貯留し落水パイプ２６から落下する構成になっている。また、空気ポンプ４０から導かれた空気送り管４１が浄水室２０ｂ内の水槽蓋１１を貫通し、水槽１０の底に位置するエアストーン４２に繋がっている。さらに水槽蓋１１の上の、濾過槽２０から離れた所には揚水ポンプ３０が取り付けられている。
【０００４】
次に、図１５における水の循環及び空気の混入経路を説明する。
図１５中の矢印は水の流れる方向を示している。水槽１０内の水は、ストレーナ３１を介して揚水ポンプ室３０ｃを通り、送水パイプ３３の吐出口から濾材室２０ａの中に上部から注がれる。濾材２１を通過して濾過された水は、すのこ２２を通った後、濾材室２０ａの底部に設けられた浄水排出口２５を通り、浄水室２０ｂに貯留していく。その後、落水パイプ２６の上端部の水位まで達した浄水は前記落水パイプ２６を通り、近くの空気を巻き込みながら水槽１０に戻る。その際、水槽１０中の水に空気が混入し、溶存酸素の供給が行われる。
【０００５】
しかし、上記の落水パイプ２６による空気混入量だけでは、水槽１０中の魚介類の呼吸によって消費される溶存酸素量を補うには通常不十分である。
このため、落水パイプ２６による空気混入に併せて、空気ポンプ４０を使用して新鮮な外気を水槽１０内の水に混入させることが通常行われている。具体的には、空気ポンプ４０によって取り入れられた外気が、空気送り管４１を通ってエアストーン４２まで送られ、水槽１０中の水に混入される。エアストーン４２とは、通常は細かい砂を軽石状に加工したものであり、細かい空気の泡を水中に放出する働きを有している。図１５では、エアストーン４２の形状は球体として描いているが、実際は円筒状など様々な形状がある。
【０００６】
上記した従来の上部濾過槽型空気混入装置では、電源コード４０ａを介して交流電源をとり、空気ポンプ４０を一日中作動させておく必要がある。しかし、一般的に使用されているバイブレータ式空気ポンプではダイアフラムと呼ばれるゴムを電磁石で振動させることにより空気を圧縮して送り込むため、振動音が激しく、揚水ポンプ３０と比べてはるかに大きな騒音源となる。特に夜間はこの振動音が気になり、魚介類ばかりでなく人間にとっても不快となることがある。さらには電気代が嵩むという問題点もある。
【０００７】
なお、このような騒音源となる空気ポンプ４０を使用せず空気を強制的に水槽１０中の水に混入させる考案は、特許文献１及び２等によって開示されている。しかし、いずれの考案も揚水ポンプ室３０ｃの吐出側に分岐部を設け、揚水ポンプ室３０ｃからの吐出水に空気を混入させる方法をとっている。
代表例として、特許文献２の実施例を図１６に示す。バルブユニット６２から取り込まれた外気は気泡混入ノズル４３を通り、送水パイプ３３から、微細な粒径の気泡が混入した水（以下「気泡水」という。）として吐出される構成となっている。
【０００８】
また、図１５に示す従来の上部濾過槽型空気混入装置における濾過槽２０では、一般的には濾材室２０ａに送られる水は前記濾過槽２０の上部から注がれる。その水は引き続き、複数の平板状の濾材２１が鉛直方向に積層してなる、いわゆる横置き型の濾材室２０ａを下方に通過し、浄水室２０ｂに貯留する。
【特許文献１】実開平５−６４４７６
【特許文献２】特開平７−３１３２６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
図１５に示す従来の上部濾過槽型空気混入装置は、水を落水パイプ２６直下の水の液面に落水させるため、水槽内の水がバシャバシャと波立てられて落水箇所周辺部に乱流が形成され、水槽内の魚介類は落ち着くことができない。もっとも、前記上部濾過型空気混入装置の中には、落水パイプ２６の下端部が水の液面よりも僅かに下に位置するタイプもあるが、その場合であっても、落水箇所周辺部に乱流が形成されるという問題は相変わらず存在する。
【００１０】
また、落水パイプ２６と併用される空気ポンプ４０によって生じる騒音等の問題点は、特許文献１及び２等に記載された考案によって解消され得るが、前記考案では空気を混入させる機構が揚水ポンプ３０の配管に一体的に設けられているため、気泡水の吐出口の位置が揚水ポンプ３０の位置によって束縛されるという問題がある。また、一つの揚水ポンプ３０の吐出口を２つ乃至はそれ以上に分岐させる構成であるため、揚水効率が落ちるという問題もある。この場合、水槽１０内を循環する水流が十分に形成されないので、水槽１０内の水が澱み、魚介類にとっての環境悪化につながる。
さらに、図１５に示す従来の上部濾過槽型空気混入装置の濾材２１は、鉛直方向に積層されているため、目詰まりし始めると上部層の濾材が下部層の濾材を圧縮し、益々目詰まりが加速されるという問題もある。
本発明は上記した問題点を解決するものとして創案されたものであって、本発明が解決しようとする課題は、サイホン作用を利用して気泡水流を容易に作り出し、魚介類にとって十分な溶存酸素が供給された快適な水槽環境を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決するために、本発明は次の手段をとる。
先ず、第１の発明に係る魚介類用水槽の空気混入装置は次の手段をとる。すなわち、内部に水を貯留することができる水槽と、前記水槽の水の液面より高い位置に設置され水の濾過手段を備える濾過槽と、水槽の水を濾過槽に揚水する揚水装置と、濾過槽により濾過された水を水槽に戻す戻し装置とからなり、水槽の水を濾過槽との間で循環させることにより濾過させると共に、濾過槽から水槽に水を戻す際に溶存酸素を供給するようになっている魚介類用水槽であって、前記戻し装置は、サイホン作用により水を落下させる流路構成となっており、この流路の一部に外部の空気を吸引して取り入れる空気取入路が流路接続されていることを特徴とする。なお、ここで「水槽」はガラス製又は樹脂製の、魚介類を水中に収容するための容器であり、魚介類の鑑賞用であればその側面は透明な材質がよい。「濾過槽」は、例えばウールマット又は活性炭フィルタのような濾材を内部に有した、水を濾過するための容器である。濾過槽の容器の材質もガラス製又は樹脂製でよいが、濾過バクテリアの活動を促すため、蓋及び側面には透光性のある材質がよい。「揚水装置」は、通常はモータの回転によって得られる圧力を利用して、水を低い位置にある吸入口から取入れて高い位置にある吐出口から排水できるポンプであり、例えば遠心ポンプで構成される揚水ポンプが該当する。「戻し装置」は濾過槽により濾過された水、すなわち浄水、を落下させて水槽に戻す装置であり、例えば浄水を吐出するための吐出口を有したポンプが該当する。
この第１の発明によれば、別途空気ポンプを使用しなくとも、サイホン作用により強制的に気泡水流を水槽内に導き、十分な溶存酸素を水槽内の水に供給することができる。
【００１２】
次に、第２の発明に係る魚介類用水槽の空気混入装置は次の手段をとる。すなわち、前述の第１の発明の魚介類用水槽の空気混入装置であって、前記戻し装置の流路構成がパイプで形成されており、前記パイプには水槽の水の液面下の位置において少なくとも液面に近い比較的高い位置と水槽の底面に近い比較的低い位置の２箇所に戻し孔が形成されていることを特徴とする。
【００１３】
この第２の発明によれば以下に詳述する作用が得られる。
水槽の液面下の位置においては戻し孔には水槽内の水による水圧がかかっており、水槽の底面に近いほどその水圧は高くなる。この水圧は戻し孔から吐出される水流にとっては抵抗として作用するので、前記底面においてもサイホン作用による十分な気泡水流を得るには、通常であれば水槽と濾過槽との落差を大きくすればよい。しかし、サイホン作用が容易に確立できる程度に液面に近い比較的高い位置と水槽の底面に近い比較的低い位置の少なくとも２箇所に戻し孔を有していれば、前記落差を大きくする必要がなくなる。すなわち、サイホン作用により先ず前記比較的高い位置の戻し孔において気泡水流を形成するのに十分な水流が確立し、次にその水流が呼び水となって前記比較的低い位置の戻し孔においても十分な水流が確立する。
したがって、気泡水流を形成するのに十分な水流の確立が、水槽の底面近くの比較的低い位置においても容易に図ることができ、水槽の底面近くにおいても十分な空気が混入した気泡水流を導くことが可能となる。
【００１４】
第３の発明に係る魚介類用水槽の空気混入装置は次の手段をとる。すなわち、前述の第２又は３の発明の魚介類用水槽の空気混入装置であって、前記空気取入路は端部が閉鎖された管形状で形成されており、前記管形状の端部の円周上に空気取入孔が形成され、前記管形状に空気が取り入れられる際の吸入音を弱めたことを特徴とする。
この第３の発明によれば、空気取入孔から勢いよく吸入される空気の風切音が弱まるため、騒音の問題が回避される。
【００１５】
第４の発明に係る魚介類用水槽の空気混入装置は次の手段をとる。すなわち、前述の第１から３の発明のいずれかに記載の魚介類用水槽の空気混入装置であって、前記濾過槽が、平板状の濾材をその厚さ方向が水平方向に一致するように複数並列させる構造であり、かつ前記複数並列された濾材を水が略水平に横切りながら濾過される流路構成であることを特徴とする。
この第４の発明によれば、濾材の積層構成がいわゆる縦置き型となり、目詰まりし始めても上方にある他層の濾材の圧力が加わることがないので、濾材の圧縮が起こりにくくなる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は上述した手段をとることにより、次の効果を得ることができる。
先ず、第１の発明によれば、濾過槽から水槽への水の流れにサイホン作用が適用されるので、モータ付きポンプのような電動機付きの戻し装置を別途使用しなくとも強制的に水槽内に水を流し戻すことができる。さらに、その水流に外部からの空気を混入させて気泡水流を水槽内に導くことができるので、本発明単独で十分な溶存酸素を水槽内の水に供給できる。
【００１７】
また、第２の発明によれば、水槽内の水による水圧が高い、水槽の底面に近い位置においても気泡水流を水槽内に容易に導くことができる。これにより、従来の上部濾過槽型空気混入装置におけるエアストーンによる、底面からの空気混入と類似した効果が空気ポンプなしでも得られる。
【００１８】
さらに、第３の発明によれば、小さな口径の空気取込口から強制的に空気が取り込まれることによって生じる風切音が弱められる。これにより、騒音の不快感なく、持続的に本発明を使用することが可能となる。
【００１９】
最後に、第４の発明によれば、濾材の圧縮が起こりにくくなり、また、濾材に付着した汚物は濾過バクテリアの分解力により細粒となって下部に沈殿するので、濾材は目詰まりしにくくなる。これにより、清掃回数が減るというメリットがある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明に係る魚介類用水槽の空気混入装置の実施例を図面に基づいて説明する。なお、ここでは魚介類用水槽としては、一般家庭で用いられるガラス製、あるいは透明樹脂製の観賞魚用水槽を想定している。
【実施例１】
【００２１】
本実施例１は図１に示されている。図１は一部破断して示す本実施例に係る空気混入装置全体の斜視図である。なお、前述した図１５に示す部材と同じ部材については同一番号を付した。
図１に示すように、本実施例の空気混入装置は水槽上部の蓋上に取り付け可能な一つの筐体１２にまとめられている。筐体１２は、例えばアクリル樹脂板のような樹脂製であり、板材を一体的に貼り合わせて形成されている。
【００２２】
先ず、筐体１２は大まかには３つのエリアに分かれており、図１において左から、揚水エリア１２ａ、空気混入エリア１２ｂ、濾過エリア１２ｃとなっている。筐体１２は蓋で覆うことも可能であるが、空気取入孔６１ａから外気を取込む都合上及び揚水ポンプ用モータ３２ａの空冷の都合上、空気取入孔６１ａを含むエリアは外気に開放されている必要がある。
【００２３】
なお、本実施例では揚水エリア１２ａと空気混入エリア１２ｂを隣接して配置しているが、揚水エリア１２ａを濾過エリア１２ｃに隣接させてもよい。揚水エリア１２ａと空気混入エリア１２ｂの配置を変えることによって、水槽１０内の水の吸入口であるストレーナ３１の位置と吐出口である戻し穴５３の位置が変わるので、水槽１０内の水流方向にある程度の幅を持たせることが可能である。本実施例では、戻し孔５３からの吐出水を、水槽１０内の側面内壁沿いを一回り循環させてからストレーナに吸入させる水流方向としている。
【００２４】
次に、３つの各エリアの構成について説明する。なお、筐体１２と、この筐体１２を貫通するパイプ類とを接合するためのフランジ継手のような部品は図示を省略する。また、パイプ類の材質は塩化ビニール樹脂のような、魚介類用水槽を構成する部材として一般的な硬質性の樹脂材質である。
【００２５】
（１）第１に、揚水エリア１２ａを説明する。
揚水エリア１２ａの底面には揚水ポンプ３０のモータ軸３０ｂと送水パイプ３３が貫通している。ストレーナ３１から吸入された水は吸水パイプ３２を通り揚水ポンプ室３０ｃまで引き上げられ、送水パイプ３３を通り濾過エリア１２ｃに送られる。ここで、揚水ポンプ３０は、軸方向に水を揚水し半径方向へ吐出する遠心ポンプであり、モータ軸３０ｂを介して揚水ポンプ用モータ３０ａにより駆動する構成となっている。また、ストレーナ３１が吸水パイプ３２の吸水口に取り付けられているのは、鑑賞魚が揚水ポンプ３０によって吸い込まれることを防ぐためである。なお、本実施例ではストレーナ３１を吸水パイプ３２の吸水口と同一の部位として扱うこととする。
【００２６】
（２）第２に、空気混入エリア１２ｂを説明する。
空気混入エリア１２ｂの底面にはオーバーフローパイプ７０と戻しパイプ５２が貫通している。オーバーフローパイプ７０は、戻しパイプ５２の目詰まり等の不具合により、空気混入エリア１２ｂ内の水が、戻しパイプ５２から水槽１０内に戻らずに空気混入エリア１２ｂ及び濾過エリア１２ｃから溢れ出てしまう事態を避けるために設けられている。すなわち、非常用として設けられている。
【００２７】
ここで、図２及び図３に基づいて、戻しパイプ５２及びその上部先端に設置されているサイホンキャップ５１付近を説明する。図２は空気混入部分の側面断面図、図３はその平面図である。なお、図２では図示の便宜上、図１では曲げられて使用されているジョイントパイプ６３を直線状に描いている。
【００２８】
空気量調整バルブユニット６２は、コック６２ｄによって空気の流量を調整できるバルブ６２ｃを中心に一体構成されており、片端部にはバルブ入口６２ａを備え、他端部にはバルブ出口６２ｂを備えている。バルブ入口６２ａは筐体１２の側面を貫通し、外気中に曝されている。なお、バルブ６２ｃは空気の流量を調整することさえできればよく、その型式は任意である。本実施例では、棒状のコック６２ｄを備えたボール型バルブを用いている。また、バルブ６２ｃにより空気の流量を調節すると戻し孔５３から吐出される気泡水中の気泡粒の大きさも変化するので、実質的にはバルブ６２ｃは気泡粒径調整機能も持つことになる。この場合、空気の流量を大きくすると気泡粒径は大きくなり、空気の流量を小さくすると気泡粒径は小さくなる。
【００２９】
バルブ入口６２ａには、片端が閉塞端の管形状をした、ゴム又は樹脂製の空気取入キャップ６１が嵌め込まれている。その空気取入キャップ６１の側面円周上にはピンホール状の空気取入孔６１ａが数個穿設されている。一方、バルブ出口６２ｂには、ゴム又は樹脂製で屈曲性のあるジョイントパイプ６３によって、空気排出パイプ６４が取り付けられている。空気排出パイプ６４はジョイントパイプ６３から伸びて鉛直下方側に曲げられ、上部が閉塞端になっている管形状のサイホンキャップ５１の閉塞端側を貫通し、戻しパイプ５２の上部開放端５２ａに少し入り込んだ位置までその先端部が伸びている。サイホンキャップ５１には取付ネジ５４を側面から螺挿できるようネジ孔が設けてある。三方からの取付ネジ５４によりサイホンキャップ５１は戻しパイプ５２に固定される。
【００３０】
なお、前記空気排出パイプ６４の先端部は閉塞された管形状で構成されており、その側面円周上にはピンホール状の空気排出孔６５が数個円周方向に並べて設けられている。空気排出孔６５の個数は任意であるが、その個数が多いほど戻し孔５３からの気泡水中の気泡粒径は小さくなり、多数の気泡粒を含む気泡水を得ることができる。したがって、空気排出孔６５を海綿状の多孔質材料で構成すると、多数の気泡粒が水中に混入し、溶存酸素が得られ易くなる。なお、空気排出孔６５と戻しパイプ５２の上部開放端５２ａの位置関係は空気混入量に大きく影響するが、この位置関係は取付ネジ５４を用いてサイホンキャップ５１と戻しパイプ５２との相対位置を微調整することによって決める。また、図２に良く示されているように、戻しパイプ５２の上部開放端５２ａの長手方向の断面形状を鋭角状にすると、戻しパイプ５２内に水が入り易くなる。
【００３１】
戻しパイプ５２は、筐体１２の底部及び水槽蓋１１を貫通して水槽１０内に伸びており、その側面には、水槽１０内の水の液面下２０〜３０ｍｍ程度の位置に、開口部となる戻し孔５３ａが穿設されている。また、戻しパイプ５２の最下部はＬ字形に曲げられ、下部開放端となる戻し孔５３ｂが戻し孔５３ａと同じ方向を向いている。なお、戻し孔５３ａと戻し孔５３ｂの方向は異なっていてもよいが、本実施例では水槽１０内全体に均一の水流を形成させるため同じ方向に揃えている。
【００３２】
さらに、戻しパイプ５２には、水槽１０内の水の液面よりも上の、空気に曝される位置に、空気抜孔５５が穿設されている。これは、本実施例に係る空気混入装置に水を循環させる初期の段階において、水の液面が空気混入エリア１２ｂ内を上昇し、サイホンキャップ５１の下端に到達した後戻しパイプ５２内に流入する際に、サイホンキャップ５１及び戻しパイプ５２からなる系統に溜まった空気に妨げられて、戻しパイプ５２内に水が流入しにくくなる場合に設けられる。したがって、前記系統に溜まった空気が、例えば戻し孔５３ａから抜ける場合には、特に設ける必要はなくなる。なお、空気抜孔５５の口径は極めて小さく、ここから漏れ出る水量は、戻し孔５３ａ及び５３ｂから吐出される水量と比べると無視できる程度である。
【００３３】
（３）第３に、濾過エリア１２ｃを説明する。
図１に良く示されているように、濾過エリア１２ｃは直方体状の容器であり、その中は長手方向かつ鉛直方向に５等分割されている。各分割部分は濾過エリア１２ｃの底面より突出した爪状の濾材仕切板２３によって仕切られており、真中の３つの分割部分が濾材室２０ａである。端部にある残りの２つの分割部分はそれぞれ、揚水エリア１２ａから伸びる送水パイプ３３の吐出口直下にある分割部分が送水室２４、その対称位置にある分割部分が浄水室２０ｂである。濾材室２０ａには平板状の濾材２１が濾材仕切板２３に支持されて、いわゆるブックエンドに本が立っている状態となるように、上から挿入される。なお、濾材仕切板２３は突出した爪状である必要はなく、濾材２１の挿入及び支持を容易にするために、水が通過可能な網目平板状の仕切板を濾材室２０ａの長手方向全体に渡るように立設してもよい。
【００３４】
水槽１０内からの水は送水パイプ３３から注がれて送水室２４に貯留し、濾材室２０ａにある濾材２１を略水平に横切るように通過して濾過された後、浄水室２０ｂに貯留する。その水はさらに、浄水室２０ｂと空気混入エリア１２ｂを仕切る仕切板１２ｅ上部の切欠で形成される浄水排出口２５より溢れ出て、空気混入エリア１２ｂに貯留する。
【００３５】
以上で３つの各エリアの説明を終え、次に図４及び図５に基づいて本実施例における水の循環及び空気の混入経路について説明する。図４は本実施例に係る空気混入装置の側面断面図、図５は図４のＶ−Ｖ断面図である。図中の矢印が水の流れを示している。なお、説明の便宜上、オーバーフローパイプ７０あるいは取付ネジ５４のような、本実施例の特徴となる水の循環及び空気の混入経路とは直接関係のない部材の図示は省略してある。
【００３６】
図４において、水槽１０中の水は、ストレーナ３１を介して揚水ポンプ室３０ｃを通り、送水パイプ３３の吐出口から濾過エリア１２ｃの中に上部から注がれる。濾過エリア１２ｃ内の水は、図５に良く示されているように、先ずは送水室２４に貯留した後、濾材室２０ａ内の濾材２１を略水平に横切るように通過して浄水室２０ｂに貯留する。浄水室２０ｂに貯留した水は、仕切板１２ｅの上部を切欠いて設けられた浄水排出口２５から溢れ出て、空気混入エリア１２ｂに貯留する。
【００３７】
再び図４に戻るが、濾過エリア１２ｃから溢れ出て空気混入エリア１２ｂに貯留した水はサイホンキャップ５１と戻しパイプ５２の間隙を通り、戻しパイプ５２の上部開放端５２ａから戻しパイプ５２内に流れ込む。このとき、水は空気取入孔６１ａより取入れられた外気を空気排出孔６５から取込んで気泡水となり、戻し孔５３ａ及び５３ｂから水槽１０内に吐出される。
【００３８】
次に図６〜９に基づいて、空気混入エリア１２ｂ内の水が気泡水となって戻し孔５３から吐出されるまでの様子について以下に詳述する。図中、黒矢印は水（気泡水を含む。）の流れを、白矢印は空気の流れを示している。なお、図示の便宜上図６〜９は単純化した構成で描く。したがって、取付ネジ５４あるいは空気量調整バルブユニット６２のような部材は図示は省略してある。
【００３９】
（１）図６に示すように、空気混入エリア１２ｂの水の液面が上昇し、サイホンキャップ５１と戻しパイプ５２の間隙から空気を圧縮する。このとき、その空気は空気抜孔５５から押し出される。
（２）図７に示すように、前記液面は上昇を続け、前記間隙を介して戻しパイプ５２内に水が流れ込み、戻しパイプ５２内の液面が上昇する。このとき、前記上昇した液面の落差により戻しパイプ５２内に下向きの水流が生じる。なお、空気抜孔５５からは、戻しパイプ５２内の水が少量水槽１０内に漏れ出る。
【００４０】
（３）図８に示すように、水はさらに前記間隙内に流れ込み、サイホンキャップ５１内を水で満たす。このとき、サイホンキャップ５１と戻しパイプ５２とからなる系統内はサイホン作用が得られるだけの真空度に到達するので、空気混入エリア１２ｂ内の水と水槽１０内の水との間にサイホン作用による水流が形成される。また、水流の形成に伴い空気抜孔５５に加わる水圧が弱まるので、空気抜孔５５から漏れ出ていた水の水勢は弱まる。
【００４１】
戻しパイプ５２内の戻し孔５３ａ近傍においては水槽１０内の水による水圧は低いので、先ずは戻し孔５３aから水が吐出を始める。さらに、アスピレータ（水流ポンプ）が排気を行うのと同じ原理により、前記水流は空気排出パイプ６４から空気を巻き込んで気泡水流を形成する。その結果、気泡水が戻し孔５３aから吐出される。ただし、このときの戻し孔５３ｂ近傍においては水槽１０内の水による水圧が高く、まだ十分に空気を巻き込むほどの水流が得られていないため、戻し孔５３ｂからの気泡水の吐出は少ない。
【００４２】
なお、空気が空気排出パイプ６４からサイホン作用により強制的に排出されている間は、空気取入キャップ６１を外している場合、すなわち、空気が空気排出パイプ６４の入口から直接吸入されている場合は、前記入口を空気が通過する際に大きな風切音を発する。これは、一度に大量の空気が直管端部の開口部を通過するために生じる、いわゆる直管共鳴現象である。しかし、本実施例においては、空気取入キャップ６１に複数穿設された空気取入孔６１aが、空気を管側面の複数の孔から分散して取入れる構造のため、風切音は、はるかに小さく抑えられている。
【００４３】
（４）図９に示すように、サイホン作用による気泡水の水流が戻し孔５３aから吐出し始めて間もなく、その水流が呼び水となって戻し孔５３ｂから吐出される水量も気泡水流を形成するのに十分な量に達する。ここで、戻し孔５３ａ及び５３ｂ両者からの気泡水の吐出が確立する。なお、空気抜孔５５から漏れ出ていた水は、この確立時点でほとんど出なくなる。
【００４４】
本実施例の締めくくりとして、水槽１０内に形成される水流について図１０に基づいて説明する。図１０では水槽１０内に形成される水流を矢印で示している。図中、黒矢印は戻し孔５３ａから吐出される水流の方向を、白矢印は戻し孔５３ｂから吐出される水流の方向を示しており、矢印の幅は水流の強さを表している。
戻し孔５３aからの水流と戻し孔５３ｂからの水流は略平行して流れ、ストレーナ３１に吸入される水流と相俟って、水槽１０の内壁に沿って一方向に流れる均一な主水流１００を形成する。一方で、水槽１０の中央部においては、主水流１００から分岐する分岐水流１０１が緩やかに流れているので、鑑賞魚にとっては、分岐水流１０１で休憩したり主水流１００で運動をしたり、という暮らし方ができる。また、水槽１０内を循環する水流を十分に形成できることから、魚介類にとっての環境悪化につながる水の澱みがなくなる。さらに、水槽１０の内壁に沿って流れる主水流１００により、前記内壁への水苔の付着が防止されるというメリットもある。
【実施例２】
【００４５】
本実施例２は図１１及び図１２に示されている。図１１は本実施例に係る空気混入装置の空気混入部分の側面断面図、図１２は前記空気混入部分の平面図である。なお、実施例１における図２及び図３に示す部材に対応する部材には同一符号を付してある。
【００４６】
本実施例と実施例１との相違は２点ある。第１には、（１）実施例１における空気取入キャップ６１と空気量調整バルブユニット６２を一つの空気量調整バルブユニット６２’にまとめたこと、第２には、（２）実施例１におけるサイホンキャップ５１の固定方法を変更したことである。
【００４７】
上記２点に分けた本実施例の構成を以下に述べる。
（１）本実施例の空気量調整バルブユニット６２’は３方に開口部を持つ、Ｔ字形状に一体成形されたバルブユニットであり、Ｔ字形状の線対称位置にある２箇所の開口部が空気取入孔６１ａである。前記２つの空気取入孔６１ａにはそれぞれ空気量調整用のコック６２ｄが設けてあり、そこから取入れられた外気が、Ｔ字形状の中心線下端位置にある開口部に繋げられたジョイントパイプ６３を介して空気排出パイプ６４を通り、空気排出孔６５から排出される。
【００４８】
実施例１の場合とは異なり、空気取入孔６１は２つのみであるが、風切音の発生は抑えられる。これは、空気取入孔６１ａから取込まれた外気が空気量調整バルブユニット６２’内を９０度曲げられて空気排出パイプ６４に流入することにより、いわゆる直管共鳴が発生しないためである。
【００４９】
（２）本実施例におけるサイホンキャップ５１の固定にはスタンド５６を用いている。スタンド５６は金属製あるいは樹脂製の三つ足を支柱として、その下端部は前記三つ足の支柱を固定する円環台座５６ａが設けられている。スタンド５６とサイホンキャップ５１の固定には円環状のストッパ５６ｂを用いる。ストッパ５６ｂをスタンド５６の上部から嵌め込んで締着させる。この際、空気排出孔６５と戻しパイプ５２の上部開放端５２ａの位置関係を調節する。ストッパ５６ｂとしては、例えば輪ゴムを用いて、縛り留める固定方法をとるのもよい。
【実施例３】
【００５０】
本実施例３は図１３に示されている。図１３は本実施例に係る空気混入装置を一部破断して示した斜視図である。なお、実施例１における図１に示す部材に対応する部材には同一符号を付してある。
本実施例では実施例１における空気混入エリア１２ｂを濾過エリア１２ｃの中に設置した構造を持つ。空気混入エリア１２ｂは、濾過エリア１２ｃ内の浄水室２０ｂの中に収まるように円筒形状に形成されており、その下端部が浄水室２０ｂの底面に一体的に接着されている。一方、その上端部は浄水室２０ｂに貯留した浄水が、図１３中の矢印で示したように空気混入エリア１２ｂ内に流入できる高さとなっている。なお、本実施例では、オーバーフローパイプ７０は、設置スペースが空気混入エリア１２ｂ内には得られないので、浄水室２０ｂ内の空気混入エリア１２ｂ外の箇所に設置する必要がある。また、オーバーフローパイプ７０の上端は、既に実施例１で述べたその機能上、空気混入エリア１２ｂの上端よりも高い位置になっている。
また、空気量調整バルブユニット６２は、濾過エリア１２ｃ内の濾材室２０ａ及び浄水室２０ｂを覆う空気量調整バルブユニット支持蓋６６によって支持される構成としている。
【実施例４】
【００５１】
本実施例４は図１４に示されている。図１４は本実施例に係る空気混入装置の側面断面図である。なお、実施例１における図４に示す部材に対応する部材には同一符号を付してある。
本実施例は実施例１におけるサイホンキャップ５１と戻しパイプ５２から構成される水の流路を逆Ｕ字形状のサイホン管６７で代替したものである。サイホン管６７の頂点には空気排出パイプ６４が貫通しており、サイホン管６７を通過する水が空気排出孔６５から空気を巻き込む構成となっている。本実施例においては、空気排出孔６５の位置の微調整は空気排出パイプ６４をサイホン管６７から引抜き、あるいはサイホン管６７へ押込むことによって行う。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の実施例１に係る空気混入装置を一部破断して示す斜視図である。
【図２】実施例１の空気混入部分の側面断面図である。
【図３】実施例１の空気混入部分の平面図である。
【図４】実施例１の空気混入装置の側面断面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ断面図である。
【図６】実施例１の空気混入部分に水が入り込む前の拡大断面図である。
【図７】実施例１の空気混入部分に水が入り込んでいる間の拡大断面図である。
【図８】実施例１の空気混入部分に水が入り込み、気泡水が吐出され始める時の拡大断面図である。
【図９】実施例１の空気混入部分に水が入り込み、気泡水の吐出が確立した後の拡大断面図である。
【図１０】実施例１の水槽内の水流を示す斜視図である。
【図１１】本発明の実施例２に係る空気混入装置の空気混入部分の側面断面図である。
【図１２】実施例２の空気混入部分の平面図である。
【図１３】本発明の実施例３に係る空気混入装置を一部破断して示す斜視図である。
【図１４】本発明の実施例４に係る空気混入装置の側面断面図である。
【図１５】従来の空気混入装置の側面断面図である。
【図１６】特許文献２に示されている空気混入装置の側面断面図である。
【符号の説明】
【００５３】
１０    水槽
１１    水槽蓋
１２    筐体
１２ａ    揚水エリア
１２ｂ    空気混入エリア
１２ｃ    濾過エリア
１２ｄ、１２ｅ    仕切板
２０    濾過槽
２０ａ    濾材室
２０ｂ    浄水室
２１    濾材
２３    濾材仕切板
２４    送水室
２５    浄水排出口
２６    落水パイプ
３０    揚水ポンプ
３０ａ    揚水ポンプ用モータ
３０ｂ    モータ軸
３０ｃ    揚水ポンプ室
３０ｄ    揚水ポンプ用電源コード
３１    ストレーナ
３２    吸水パイプ
３３    送水パイプ
４０    空気ポンプ
４０ａ    空気ポンプ用電源コード
４１    空気送り管
４２    エアストーン
４３    気泡混入ノズル
５１    サイホンキャップ
５２    戻しパイプ
５２ａ    上部開放端
５３    戻し孔
５４    取付ネジ
５５    空気抜孔
５６    スタンド
５６ａ    円環台座
５６ｂ    ストッパ
６１    空気取入キャップ
６１ａ    空気取入孔
６２    空気量調整バルブユニット
６２ａ    バルブ入口
６２ｂ    バルブ出口
６２ｄ    コック
６２ｃ    バルブ
６２、６２’    空気量調整バルブユニット
６３    ジョイントパイプ
６４    空気排出パイプ
６５    空気排出孔
６６    空気量調整バルブユニット支持蓋
６７    サイホン管
７０    オーバーフローパイプ
１００    主水流
１０１    分岐水流
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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