(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水中生物を飼育する水槽の水の硝酸塩濃度を低減するための濾過装置であって、
前記水が循環する濾過槽と、この濾過槽に植物が生育可能な光を照射する採光装置とからなり、
前記採光装置は、光源と光反射手段とからなり、前記光反射手段は、前記濾過槽を囲繞しており、
前記採光装置より照射される光により前記濾過槽中で植物を育成し、この植物により水中の前記硝酸塩をタンパク質へと固定することを特徴とする濾過装置。
【請求項２】
前記光反射手段は、前記濾過槽を囲繞するパイプ状であり、この光反射手段の一端部には前記光源が設けられており、前記一端部から他端部にかけてテーパ状に内寸が縮小することを特徴とする請求項１に記載の濾過装置。
【請求項３】
前記光源として、光ダクトにより導入される自然光及びメタルハライドランプより照射される光の少なくとも一方を用いることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の濾過装置。
【請求項４】
前記濾過槽は複数段に積層されたドライ濾過槽であり、前記濾過層が光透過性の材料からなることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の濾過装置。
【請求項５】
前記濾過槽内部に、前記植物を担持するための担持体が入れられていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の濾過装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水中生物を飼育する水槽の水を濾過するための濾過装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
水族館においては、多数の魚が水槽中で飼育されており、これらの魚が分泌したり排出したりする物質により、水槽中の水の水質は悪化する。この際、特に問題となるのが、タンパク質等の窒素を含む化合物が分解されることにより生じる硝酸塩である。
【０００３】
図３に窒素を含む化合物の循環サイクルを示した。
魚から分泌・排出されるタンパク質は、好気的環境下でタンパク質分解細菌の働きにより、アミノ酸に分解され、脱アミノ酸細菌によりアンモニアに分解される。このアンモニアはさらに好気的環境下でアンモニア酸化細菌により亜硝酸塩へと変化し、亜硝酸塩は、好気的環境下で亜硝酸酸化細菌により硝酸塩へと変化する。この硝酸塩は、植物により取り込まれ再びタンパク質へと変化する。
【０００４】
また、硝酸塩は嫌気的環境下で硝酸塩還元細菌により亜硝酸塩へと還元される。さらに、亜硝酸塩は嫌気的環境下で、脱窒細菌により還元されて窒素ガスとなり大気中に放出される。この窒素ガスの一部は、窒素ガス固定細菌によりアンモニアへと変換される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、一般に、水族館の水槽はエアレーション等により好気的環境が保たれているので、脱窒細菌による亜硝酸塩の窒素ガスへの還元は殆ど進行しない。また、植物による硝酸塩の固定も水槽中の植物の絶対量が小さいために、充分ではなく、水槽中には硝酸塩が徐々に蓄積していくことになる。
【０００６】
一方、この硝酸塩は、通常の濾過装置においては除去することができないために、水中の硝酸塩濃度を規定値以下に保つために、新鮮な海水を大量に水槽に補給することが従来広く行われている。しかし、海水の補給作業は、煩雑であるとともに、ビルの高層階に存在する都市型水族館などでは海水の補給作業に非常な困難を伴うという問題点があった。
【０００７】
本発明は、このような問題点に鑑みなされたものであり、水中の硝酸塩濃度を効果的に減少し、海水の補給量を低減することが可能な濾過装置を提案することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記した課題を解決するために次のように構成した。
請求項１に記載の発明は、水中生物を飼育する水槽の水の硝酸塩濃度を低減するための濾過装置であって、前記水が循環する濾過槽と、この濾過槽に植物が生育可能な光を照射する採光装置とからなり、前記採光装置は、光源と光反射手段とからなり、前記光反射手段は、前記濾過槽を囲繞しており、前記採光装置より照射される光により前記濾過槽中で植物を育成し、この植物により水中の前記硝酸塩をタンパク質へと固定することを特徴とする濾過装置である。
【０００９】
請求項１に記載の発明によれば、採光装置からの光の照射を受けて濾過槽中で育成する植物により、水中の硝酸塩がタンパク質へと固定されるので、従来の濾過装置では低減することが難しかった水中の硝酸塩濃度を効果的に低減することが可能となる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、前記光反射手段は、前記濾過槽を囲繞するパイプ状であり、この光反射手段の一端部には前記光源が設けられており、前記一端部から他端部にかけてテーパ状に内寸が縮小することを特徴とする請求項１に記載の濾過装置である。
【００１１】
請求項２に記載の発明によれば、光反射手段が、濾過層を囲繞するパイプ状であり、このパイプの一端部に光源が設置されており、このパイプの一端部から他端部にかけて内寸が小さくなっているので、このパイプの一端部に設けられた光源から発する光は、光反射手段の壁面で反射して効果的に濾過槽中に照射される。これにより、濾過槽中の植物の生育に必要な光が濾過槽内部に導入される。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、前記光源として、光ダクトにより導入される自然光及びメタルハライドランプより照射される光の少なくとも一方を用いることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の濾過装置である。
請求項３に記載の発明によれば、光源として、光ダクトにより導入される自然光及び／又はメタルハライドランプを用いている。これにより植物の生育に必要な光を常に濾過槽中に導入することが可能となる。
尚、ここで、メタルハライドランプとしては、太陽光の波長分布に近いスペクトルを有するものを用いることが望ましい。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、前記濾過槽は複数段に積層されたドライ濾過槽であり、前記濾過層が光透過性の材料からなることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の濾過装置である。
【００１４】
請求項４に記載の発明によれば、光透過性の材料からなる濾過槽を用いるので、濾過層内部に存在する植物に採光装置から照射される光が充分に導入される。また、濾過層として複数段に積層されたドライ濾過槽を用いているので、濾過槽の占有面積を小さくすることが可能となる。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、前記濾過槽内部に、前記植物を担持するための担持体が入れられていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の濾過装置である。
請求項５に記載の発明によれば、濾過槽内部に、藻等の植物を表面に育成するための例えば礫やセラミックスビーズ等の担持体を入れてあるので、濾過されるべき水と植物との接触面積が増大し、水中の硝酸塩が効率良く低減される。
ここで、ドライ濾過槽とは、水の濾過を行うための濾過材を水中に配置するのではなく、大気中に配置して、好気的条件下で濾過を行う濾過槽のことを言う。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を適宜図面を参照して説明する。
図１は、水族館等における水槽の水の濾過装置の概要を示す図面である。
水中生物が飼育されている水槽４からポンプＰ等によりくみ上げられた水は、本発明の濾過装置１に導入され、濾過装置１中で、硝酸塩等の有害物質が低減された上で、紫外線殺菌装置２に導入される。紫外線殺菌装置２においては水中の雑菌が殺菌され、殺菌された水は、メカニカルフィルタ３により漉されて再び水槽４に導入される。
【００１７】
図２は、本発明の濾過装置１の側面図（ａ）及び図２のＡ−Ａ’断面図（ｂ）である。本発明の濾過装置１は、図２（ａ）に示すように、円筒形の濾過塔１ａと採光装置１ｂとからなる。その濾過塔１ａの最上段は、水槽４から汲み上げられて濾過装置１に供給された水を濾過するためのフィルタ１ｃとなっており、このフィルタ１ｃにより水中の浮遊物等が取り除かれる。フィルタ１ｃを通過した水は、散水装置１ｄに導かれ、下段のドライ濾過槽１ｅ，１ｅ・・・に散水される。
【００１８】
散水装置１ｄの下段は、円筒の長手方向に沿って所定間隔で仕切りにより仕切られており、その仕切られた区画の一つ一つがドライ濾過槽１ｅ，１ｅ・・・となっている。前記した仕切りには、水を下段のドライ濾過槽１ｅに通過させるために、複数の開口が設けられている。
【００１９】
このドライ濾過槽１ｅ，１ｅ・・・の内部には、藻等の植物を担持するための担持体が入れられている。この担持体は、担持可能な植物の量を多くするとともに、水との接触面積を増大させるために、複雑に入り組んだ表面を有しており、表面積が大きくなるように構成されている。
【００２０】
最下段のドライ濾過槽１ｅを通過した水は、濾過装置１の底部を構成する貯水タンク１ｆに蓄積され、適宜ポンプＰ等により汲み出されて、紫外線殺菌装置２や濾過フィルタ３を通過した後に水槽４へと導入される。
【００２１】
ここで、濾過塔１ａにおいてドライ濾過槽１ｅ，１ｅ・・・の仕切りと側壁は、採光装置１ｂからの光を内部の植物に照射することが可能なように、透光性を有する材料から構成されていることが望ましい。この材料としては、例えば、ガラス、アクリル樹脂等が挙げられる。
【００２２】
また、本実施の形態においては、濾過塔１ａは円筒形であるが、濾過塔１ａの構造は円筒形に限定されず、四角柱状やその他の形状であっても構わない。
さらに、濾過塔１ａは複数のドライ濾過槽１ｅ，１ｅ・・・が積層された形状であるので、濾過塔の占有面積を小さくすることが可能であり、限られたスペースにも設置することが可能となる。
【００２３】
本発明の濾過装置１のもう１つの構成要素である採光装置１ｂは、光源１ｇと反射板１ｈとからなる。尚、「反射板１ｈ」が特許請求の範囲で言うところの「光反射手段」に相当する。
反射板１ｈは、ドライ濾過槽１ｅ，１ｅ・・・を囲繞するように設置されており、光源１ｇが存在する一端部から他端部（濾過塔１ａの底部）にかけてテーパ状に縮径している。反射板１ｈの内壁は鏡面状とされており、光源１ｇから照射される光を反射して、全てのドライ濾過槽１ｅ，１ｅ・・・中の植物に導入することができるように構成されている。
【００２４】
本実施の形態においては、濾過塔１ａが円筒形であることから反射板１ｈも断面形状が円形であるが、反射板１ｈは、光源１ｇからの光を反射して全てのドライ濾過槽１ｅ，１ｅ・・・に照射することが可能であれば特に形状に制限は無い。
【００２５】
本実施の形態においては光源１ｇとして、戸外に設置された採光板１ｉにより採光され、光ダクト１ｊにより濾過塔１ａまで搬送された太陽光を用いている。このように太陽光を用いて植物を育成するので、日中においては、特別に人工的な照明を行う必要がなく、濾過装置１のランニングコストを削減することが可能となる。
ここで、光ダクト１ｊとは、自然光を光源１ｇまで導入するためのパイプ状の部材である。このパイプは内壁が鏡面となっており、自然光はこの鏡面で反射されることにより光源１ｇまで導かれる。
【００２６】
また、光源１ｇとしては、太陽光の波長分布に近いスペクトルを有するメタルハライドランプを用いることも可能である。このメタルハライドランプと前記した光ダクト１ｊを用いた光源１ｇを併用することにより、太陽光が利用できる日中は光ダクト１ｊにより、太陽光が利用できない夜間等においてはメタルハライドランプにより照明を行うことができる。よって、植物は昼夜を分かたず水中の硝酸塩をタンパク質へと固定することができ、より効果的に水中の硝酸塩を低減することが可能となる。
【００２７】
このように、本発明の濾過装置１では、フィルタ１ｃを通過し、散水装置１ｄにより硝酸塩を多量に含んだ水槽４の水をドライ濾過槽１ｅ，１ｅ・・・に供給し、ドライ濾過槽１ｅ，１ｅ・・・中で育成した植物により、水中の硝酸塩をタンパク質へと固定するので、従来の濾過方法では低減することが難しかった水中の硝酸塩濃度を低減することができる。
【００２８】
【発明の効果】
本発明は次のような顕著な効果を奏する。
本発明の濾過装置は、採光装置から照射される光により濾過装置中で育成した植物により、水中の硝酸塩をタンパク質へと固定するので、水中の硝酸塩の濃度を低減することが可能となる（請求項１）。
【００２９】
本発明の濾過装置は、パイプ状の光反射手段の一端部に光源が設けられており、光反射手段は前記一端部から他端部にかけてテーパ状に内寸が狭くなっていくので、光源から発せられた光は、光反射手段の内壁で反射して効果的に濾過槽内部に照射される。これにより、濾過槽では、植物が生育するのに必要な光が充分に得られるので、植物の、硝酸塩をタンパク質へと固定する働きが高められる（請求項２）。
【００３０】
本発明の濾過装置は、光源として光ダクトにより導入される自然光及び／又はメタルハライドランプを用いているので、植物を育成するために必要な光を濾過槽中に充分に導入することが可能となる。特に、両者を併用することにより、日中は光ダクトにより自然光を導入し、夜間はメタルハライドランプを用いることで、植物を育成可能なので、昼夜を分かたず水中の硝酸塩濃度を減少させることができる（請求項３）。
【００３１】
本発明の濾過装置は、濾過槽を光透過性の材料で形成しているので、光源からの光を濾過槽内部の植物に充分に供給することが可能となる。また、濾過槽を複数段に積層したドライ濾過槽により構成しているので、濾過層の占有面積を小さくすることが可能となり、水族館等の空きスペースを利用して濾過装置を設置できる（請求項４）。
【００３２】
本発明の濾過装置は、濾過槽内部に藻等の植物を担持するための担持体が入れてあるので、植物と水との接触面積が増大し、水中の硝酸塩を効率良く除去することが可能となる（請求項５）。
【図面の簡単な説明】
【図１】濾過装置の概要を示す図面である。
【図２】本発明の濾過装置の側面図（ａ）及び（ａ）のＡ−Ａ’断面図（ｂ）である。
【図３】窒素を含む化合物の循環サイクルを示す図面である。
【符号の説明】
１  濾過装置
２  紫外線殺菌装置
３  濾過フィルタ
４  水槽
１ａ  濾過塔
１ｂ  採光装置
１ｃ  フィルタ
１ｄ  散水装置
１ｅ  ドライ濾過槽
１ｆ  貯水タンク
１ｇ  光源
１ｈ  反射板
１ｉ  採光板
１ｊ  光ダクト
【図１】
0003993787.tif 000002
【図２】
0003993787.tif 000003
【図３】
0003993787.tif 000004