JP2006150356A - エアー駆動式フィルタ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】水槽内に良好な水の循環を与えることのできる、費用対効果の高い、使いやすい水槽用フィルタハウジングの提供。
【解決手段】水槽に内側に取り付けるように構成されたフィルタハウジング１２と、フィルタハウジング１２の中に配置され、フィルタハウジング１２の中の第１のチャンバと第２のチャンバとを画定する着脱可能なフィルタカートリッジ１４であって、第１及び第２のチャンバが並んだ配置で向いているフィルタカートリッジ１４と、フィルタの作動中、第１の水位に到達するろ過されていない水で、フィルタハウジング１２の第１のチャンバを満たすように配置された空気取込アセンブリ１６と、を含むフィルタ装置１０。作動中、重力供給によって第１のチャンバからフィルタカートリッジ１４を通過して、第２のチャンバに水が流れる。
【選択図】図２

Description

本開示は、広く水をろ過するための方法及び装置に関する。特に、本開示は、水槽の水をろ過するためのエアー駆動式フィルタに関する。

フィルタは水槽に使用され、水槽を清潔に維持するため水槽の水から汚染物質を取り除く。いくつかの種類のフィルタが存在し、外部に取り付けられたフィルタや、内部に取り付けられたフィルタを含む。

外部に取り付けられたフィルタは、主に水槽の外側に位置する。これらのフィルタは、一般的に、水槽の上端にぶら下がっている。サイホンチューブは、水槽から、水槽の外面に沿ってぶら下がるフィルタボックスに水を移送する。フィルタボックスに入った水は、ろ過し、水の汚染物質を取り除く様々なタイプのフィルタ媒体を流れる。そして、ろ過された水は、例えば、送水ポンプによって水槽に戻される。

内部に取り付けられたフィルタは、主に水槽の内側に位置する。これらのフィルタは、一般的に、フィルタボックスが少なくとも部分的に水槽の水の中に沈むように取り付けられる。内部に取り付けられたフィルタは、内蔵送水ポンプを含むものや、空気圧駆動式ポンプを含むものもある。内蔵ポンプを有する内部に取り付けられたフィルタは、一般的に、フィルタボックスの底に水を吸い込み、水の流れをフィルタ媒体を通過するように誘導し、そして、ポンプによってろ過した水をフィルタボックスから取り出して、再び水槽に戻す。空気圧駆動式ポンプを有する内部に取り付けられたフィルタは、一般的に、水の流れをフィルタボックスの上部水チャンバに誘導するリフトチューブを含む。上部水チャンバから、水は下方にフィルタ媒体を通過してろ過され、水槽に戻る。

一般にそのようなフィルタ装置に関して、一般に水槽内のより良好な水の循環を与え、費用効果的な動作を増加し、使い易さを考慮して、改良されることが要求される。

本開示は、フィルタ装置とフィルタ装置に関係する方法に関する。フィルタ装置は、ハウジングと、フィルタカートリッジと、取込アセンブリとを含む。ハウジング及びフィルタカートリッジは、第１及び第２の水チャンバを画定する。作動中、水は取込アセンブリによって第１のチャンバに移送され、重力供給によってフィルタカートリッジを通過して第２のチャンバに流し込むようにされ、排出口を介して水槽に戻される。

所望の製品特徴又は方法の様々な例が、ある程度、以下の記載で説明され、記載からある程度明らかになり、開示の様々な実施態様を実践することによって理解され得る。開示の実施態様は、個別の特徴と特徴の組合せに関連する。上述の一般的な記載と以下の詳細な記載とは、単なる説明のためのものであり、権利主張した発明を限定しないことは、理解されるであろう。

これから、添付図面に示された本開示の様々な特徴を詳細に言及する。可能な限り、同じ参照番号は各図面にわたり使用され、同じ又は同様な部品を参照させる。

図１〜４は、本開示の原理に従い創意に富んだ実施態様を実践することができる例示である特徴を有するフィルタ装置１０を示す。一般に、フィルタ装置１０は、フィルタボックス又はハウジング１２と、着脱可能なフィルタカートリッジ１４と、取込アセンブリ１６とを含む。フィルタ装置１０はまた、ハウジング１２に内部的に、または、水槽２０（部分的にしか図示されていない水槽）の内側に取り付ける取付構造体１８を含む。

図１と図２を参照すると、フィルタ装置１０のハウジング１２は、フィルタカートリッジ１４を受けるように構成された内部２２を画定する。示された実施態様では、ハウジング１２は、ある程度楕円の形状を有する。チャネル２４は略楕円形状のハウジングの先端によって画定され、フィルタカートリッジ１４の係止縁２６は実質的に垂直方向にフィルタカートリッジ１４を固定する（図３参照）。フィルタカートリッジ１４は、本装置によって、単にチャネル２４の中をスライドして、ハウジング１２の内部２２の取付位置に滑り込み、成形されたハウジングの構造によって垂直方向に取り付けられる。他の実施態様では、ガイドレール、一体化した溝、または他の構造が、フィルタハウジングの中にフィルタカートリッジの位置を維持するため、他の形状を有するハウジングの中に形成される場合もある。示された実施態様では、フィルタ装置１０はまた、ヒンジ付きカバー２８を含む。ヒンジ付きカバー２８は、ハウジング１２の内部２２を閉塞し、メンテナンスのためフィルタカートリッジ１４への容易なアクセスを提供するため、回転するように構成されている。

そして、図４を参照すると、本開示のフィルタカートリッジ１４は、ハウジング１２のチャネル２４内に設置されると、ハウジング１２の内部２２（図１）を第１のチャンバ３０と第２のチャンバ３２に分割するように配置される。フィルタカートリッジ１４は、長手寸法Ｌ（図２）と横寸法Ｔとを画定する略長方形の構造を有する。長手寸法は、フィルタカートリッジ１４がフィルタハウジング１２に作動可能に配置されると、略垂直に向けられる。フィルタカートリッジ１４は、ハウジング１２の第１のチャンバ３０と第２のチャンバ３２とを画定するため内部２２に取り付け、または装着されると、作動可能に配置される。ハンドリング構造７２が、ハウジング１２からフィルタカートリッジ１４を装着または取り外すのを容易にするために提供されている。示された実施態様では、ハンドリング構造７２は、フレーム５２の上部７８に沿って位置している。

フィルタカートリッジ１４は、フレーム５２に固定されたフィルタ媒体５０（部分的に図３参照）を含む。フィルタカートリッジ１４のフィルタ媒体５０は、フレーム５２に固定される、例えばフロス材料を含み、第１のサイド５４と第２のサイド５６（図４）を画定する。他の実施態様では、フロス材料は、木炭のような他のフィルタ媒体を設置することができる内部５８を画定する。開示した原理に従って使用することができるカートリッジフィルタの一例が、Tetra社によって販売されたFilter Cartridge Model No.26042-600である。フィルタカートリッジ及びフィルタ媒体の他のタイプをも使用することができる。

引き続き図４を参照すると、ハウジング１２の第１のチャンバ３０は、ハウジング１２に形成された開口３４によって、取込アセンブリ１６に接続される水取込チャンバである。開口３４は、水取込チャンバ３０の中のハウジング１２の底３６に位置する。示された実施態様では、チューブ延長部（図３参照）がハウジングの開口３４に接続されている。開口３４及びチューブ延長部８２は、取込アセンブリ１６と水取込チャンバ３０との間に液体連通を提供する。ろ過中、水は取込アセンブリ１６を通過して、そして開口３４及びチューブ延長部８２を通過して吸い込まれ、水取込チャンバ３０を一杯にする。

第２のチャンバ３２は水排出チャンバである。ろ過中、水は、水取込チャンバ３０からフィルタカートリッジ１４を通過して水排出チャンバ３２に流れる。フィルタハウジング１２は、水排出チャンバ３２に隣接して設置された、水排出チャンバ３２と水槽２０との間に液体連通を提供する排出口３８を有する。排出口３８は、ハウジング１２から外部に延びる注ぎ口４０を含む。ろ過中、水は排出口３８の注ぎ口４０上を流れ、水排出チャンバ３２から水槽２０に戻される。

水取込チャンバ３０及び水排出チャンバ３２は、互いに対して並んだ関係に向いている。ろ過中、水は、（矢印Ｆで表されるように）略水平方向に並んだチャンバ３０、３２の間に位置したフィルタカートリッジ１４を通過するように強制される。特に、ろ過された水の取込チャンバ３０の中に構成された水柱による（矢印ＨＰで表された）ヘッド圧力によって、ろ過されていない水は、略水平方向にフィルタカートリッジ１４を通過するように強制される。そして、ろ過された水は、水排出チャンバ３２に入りかつ満たし、そして、水排出チャンバ３２から排出口３２を介して水槽に戻される。フィルタ装置１０は、重力供給または重力ろ過装置である。フィルタカートリッジを通過するように水を押し込んだり、引き込んだりするポンプまたはサイホンを利用する装置とは異なり、重力供給装置は、重力（ヘッド圧力）を利用し、フィルタカートリッジを通過するように水の流れを作る。

開示された並んだチャンバの装置とは異なり、従来の装置の中には、上下式のチャンバの装置もある。このような装置では、上チャンバがフィルタ媒体の上に位置する。ろ過中、水は、上チャンバに入り、略垂直方向に下方にフィルタ媒体を通過するように浸透する。上下式の流れ装置のため、大多数の従来のフィルタハウジングは水槽の水面上に位置しないときは、排出口の利点を生むことはできない。

例えば、上下式の流れ装置の排出口を収容するため、ろ過された水が下部フィルタチャンバから排出口を出る場合、上部フィルタチャンバと、フィルタ媒体と、下部フィルタチャンバとは、水槽の水の上に位置しなければならない。このタイプの装置は、大多数のフィルタハウジングが直接ユーザが見える所にあるとき、美的、心地良さに欠ける。本フィルタ装置１０の並んだチャンバ装置では、目につきにくく、水中で機能するハウジングを備えながら、重力ろ過装置を有する排出口の利点を組合せている。そしてさらに、本フィルタ装置１０は、ユーザが自分の指や手を濡らすことなく（詳細は明細書で後述する）、フィルタカートリッジ１４を取り換えまたは取り付けることができるように構成され、かつ配置される。

図１に戻り参照すると、フィルタ装置１０の取込アセンブリ１６はエアー駆動式である。すなわち、送水ポンプを使用することなく、フィルタ装置１０を通過するように、水は流れる。むしろ、取込アセンブリ１６は、水槽の外部に位置する（概略的に表された）空気圧駆動式ポンプＰに接続されている。空気圧駆動式ポンプＰは取込アセンブリ１６に空気を供給し、アセンブリ１６を通過するように水を吸い込み、ハウジング１２の水取込チャンバ３０を満たす。

取込アセンブリ１６は、一般的に、ハウジング１２に形成された開口３４と連結する第１の端部４２と、作動中、水槽において水中に沈む対向する第２の端部４４とを含む。示された実施態様では、取込アセンブリ１６は、リフトチューブ６０と、拡散部品６４とを含む。取込アセンブリ１６のリフトチューブ６０は、フィルタハウジング１２の開口３４から下方に延びる。拡散部品６４は、リフトチューブ６０の端部６８（図２）に連結される。空気圧駆動式ポンプＰからの空気は、拡散部品６４に取り付けられた送気管６２を介して、取込アセンブリ１６のリフトチューブ６０に供給される。図２に示されるように、送気管６２は拡散部品６４のノズル６６に取り付けられる。ノズル６６は、送気管６２と拡散部品との間にシールされた接続を提供する大きさに作製されている。

使用状態において、フィルタ装置１０は、フィルタハウジング１２が部分的に水槽の水の中に沈められるように、水槽２０に取り付けられる。他の実施態様では、より大きいまたはより小さい水槽の中で使用するために適用することができるけれども、例示されたフィルタ装置１０は、略１ガロンから３ガロンの間の容量を有する水槽に取り付けられるように、サイズ化され、構成されている。図４に示された実施態様では、フィルタ装置１０の取付構造体１８は、水槽２０の内側の側壁８０に、ハウジングを直接取り付ける吸引部材４６を含む。例えば、下面取付構造体のような他の取付構造が意図される。好ましくは、フィルタ装置１０は、ハウジング１２の排出口３８が水槽の水位ＷＬ以上であるように、取り付けられる。それによって、フィルタ装置１０のハウジング１２は、ハウジング１２の下部領域７４が水槽２０の水位ＷＬの下に位置し、かつ、ハウジングの最上部または上部領域７６が水位ＷＬの上に位置するように、部分的にだけ水中に沈められる。

作動状態において、送気管６２からの空気は、ポンプにより拡散部品６４を通過して、リフトチューブ６０に入る。リフトチューブ６０において、空気または気泡は、水面に向って上方に浮かび上がる。気泡が浮かび上がると、気泡の動的な動きは、取込アセンブリ１６の端部４４を通過して中に空気を吸い込み、気泡と共にリフトチューブ６０を通過して上方に吸い込む原因となる。図示した実施態様では、ハウジング１２内に位置するチューブ延長部８２は、浮かび上がる気泡の全距離を長くするように機能する。すなわち、チューブ延長部８２は、リフトチューブ６０の延長として働く。チューブ延長部８２によってもたらされた長くなった気泡の浮かび上がる距離は、リフトチューブ６０及びチューブ延長部８２を通過して、水量の運動量を向上させ、それによって、フィルタ装置１０を通過して水の流速を増加させる。

実施態様によっては、拡散部品６４は、ノズル６６内に位置する構造（図示せず）を含み、空気を細かくして、ノズルによって自然に形成されたものより多量の気泡を生成することができる。増加した気泡量は、動的な動きを向上させ、それによって、取込アセンブリ１６を通過する水の流速を増加させる。

図示した実施態様では、取込アセンブリ１６は、アセンブリの第２の端部４４に位置するフィルタリンググリッド７０を含む。フィルタリンググリッド７０は、魚ガードとして機能し、および／または、より大きな物体がフィルタ装置１０の取込アセンブリ１６に吸い込まれるのを防止する。

ろ過されていない水は、水槽から取込アセンブリ１６を通過して吸い込まれ、ハウジング１２の水取込チャンバ３０内の第１の水位Ｌ１（図４）まで上昇する。水取込チャンバ３０におけるろ過されていない水の水柱によるヘッド圧力ＨＰは、水をフィルタカートリッジ１４を通過して、水排出チャンバ３２に入るようにする。そして、ろ過された水は、ろ過された水がハウジング１２の排出口３８をあふれて、水槽２に戻りはじめる、水排出チャンバ３２内の第２の水位Ｌ２まで上昇する。従って、開示されたフィルタ装置１０の水流装置は、下部入口取込流れと上部出口排出流れを有する。

水取込チャンバ３０の第１の水位Ｌ１は、水排出チャンバ３２の第２の水位Ｌ２の上にくるように設計されている。水取込チャンバ３０の中で到達した水位Ｗ１は、取水流速、フィルタ密度及び排出口３８の位置のような要因によって決定される。排出口３８は、水排出チャンバ３２の第２の水位Ｌ２を画定する。排出口３８は、水取込チャンバ３０の中で到達した水位Ｗ１に関連して位置し、水取込チャンバ３０中の水柱が水排出チャンバ３２中の水柱より高くなる。それにより、水は、重力供給、または、水取込チャンバ３０の水位Ｗ１と水排出チャンバ３２の水位Ｗ２との間の差分Ｄ（図４）に起因するヘッド圧力によって、フィルタカートリッジ１４を通過して流れる。好ましくは、フィルタカートリッジ１４の後ろまたは第１のサイド（すなわち取込チャンバ３０内）の水位Ｗ１と、フィルタカートリッジの前または第２のサイド（すなわち排出チャンバ３２内）の水位Ｗ２との間の差分Ｄは、フィルタカートリッジ１４を通過するほぼ一定の流速を生む。

従来の内部のフィルタ装置では、水は、重力供給によって導かれた流れを有するよりむしろ、フィルタ媒体を通過して、押し込まれるか、吸い込まれるのが典型的である。本重力供給装置の利点は、フィルタ媒体を通過して水を押し込むまたは吸い込むための動力が不要であるということである。

上述した特徴に加えて、メンテナンスに関するいくつかの特徴が、上述したフィルタ装置１０によって与えられる。例えば、ハウジング１２が水槽内で部分的にだけ水に沈んでいるため、ユーザは水に触れることなく、容易にハウジング１２の内部にアクセスすることができる。また、フィルタカートリッジ１４の一部分、すなわち、ハンドリング構造７２は、ハウジングの内部の水位Ｗ１及びＷ２の上に延びる。従って、ユーザは、水に触れたり、手を伸ばしたりすることなく、容易にフィルタ装置１０のフィルタカートリッジ１４をメンテナンスまたは取り換えることができる。

しかも、本開示の他の特徴は、フィルタカートリッジが詰まり過ぎ、水をろ過できない状況に関する。本フィルタ装置１０は、水取込チャンバ３０内で滞留する水が、フィルタカートリッジ１４の上部７８を越えて水排出チャンバ３２に流れるように、設計されている。この装置によって、ユーザが詰まったフィルタカートリッジをメンテナンスまたは取り換えることができない期間の間、水循環を水槽内で継続することができる。

上記の明細書は、発明の完全な記載を与えている。発明の多くの実施態様は、発明の本質及び範囲を離れることなく実施されることが可能であり、特許請求の範囲に属する発明の任意の態様を実施することができる。

本開示の原理に従うフィルタ装置の実施態様の斜視図である。 図１のフィルタ装置の分解図である。 図１のフィルタ装置の正面図である。 図１のフィルタ装置の部分側面断面図である。

Claims (26)

1. 水槽に内側に取り付けるように構成されたフィルタハウジングと、
   フィルタハウジングの中に配置され、フィルタハウジングの中の第１のチャンバと第２のチャンバとを画定する着脱可能なフィルタカートリッジであって、第１及び第２のチャンバが並んだ配置で向いているフィルタカートリッジと、
   フィルタの作動中、第１の水位に到達するろ過されていない水で、フィルタハウジングの第１のチャンバを満たすように配置された空気取込アセンブリと、
   を含むフィルタであって、
   作動中、重力供給によって第１のチャンバからフィルタカートリッジを通過して、第２のチャンバに水が流れるフィルタ。
2. 空気取込アセンブリが、フィルタハウジングから延びたリフトチューブを含み、リフトチューブが液体流れを水槽から第１のチャンバに供給するため第１のチャンバと液体連通する、請求項１記載のフィルタ。
3. リフトチューブがフィルタハウジングの底に形成された開口から延びる、請求項２記載のフィルタ。
4. フィルタハウジングが第２のチャンバと水槽との間の液体連通を供給する排出口を含む、請求項１記載のフィルタ。
5. 排出口が、フィルタの作動中、第２のチャンバの第２の水位を画定する、請求項４記載のフィルタ。
6. 第１のチャンバの第１の水位が、フィルタの作動中、第２のチャンバの第２の水位より高い、請求項５記載のフィルタ。
7. 第１のチャンバ及び第２のチャンバの水位の差分に起因した重力供給によって、フィルタカートリッジを通過して水が流れる、請求項５記載のフィルタ。
8. フィルタカートリッジの一部が、第１のチャンバの第１の水位の上に延びる、請求項１記載のフィルタ。
9. 水槽に内側に取り付けるように構成されたフィルタハウジングと、
   フィルタハウジングの中に配置され、フィルタハウジングの中の第１のチャンバ及び第２のチャンバを画定する着脱可能なフィルタカートリッジと、
   水槽から第１のチャンバに液体流れを作るように配置され、フィルタの作動中、第１の水位に到達するろ過されていない水で第１のチャンバを満たす空気取込アセンブリと、
   を含むフィルタであって、
   ろ過されていない水のヘッド圧力が、ろ過されていない水を略水平方向にフィルタカートリッジを通過するように強制するフィルタ。
10. フィルタカートリッジがフィルタハウジングの中に動作可能に配置されると、フィルタカートリッジが垂直に向けられた長手寸法を有する、請求項９記載のフィルタ。
11. 空気取込アセンブリがフィルタハウジングの底に形成された開口から延びるリフトチューブを含む、請求項９記載のフィルタ。
12. フィルタハウジングが第２のチャンバと水槽との間の液体連通を供給する排出口を含む、請求項９記載のフィルタ。
13. 排出口が、フィルタの作動中、第２のチャンバに設けられた第２の水位を画定する、請求項１２記載のフィルタ。
14. フィルタカートリッジの一部が、第１のチャンバの第１の水位の上に延びる、請求項９記載のフィルタ。
15. フィルタハウジングの底部領域が水槽の水位の下に位置し、フィルタハウジングの上部領域が水槽の水位の上に位置するように、水槽に内側に取り付けるように構成されたフィルタハウジングと、
    フィルタハウジングの内部に配置された着脱可能なフィルタカートリッジと、
    フィルタハウジングに連結し、水槽からフィルタハウジングに液体流れを作るように配置された空気取込アセンブリと、
    を含むフィルタであって、
    水槽の水が底部領域でフィルタハウジングに入り、上部領域でフィルタハウジングをでるフィルタ。
16. 空気取込アセンブリがフィルタハウジングの底に形成された開口から延びるリフトチューブを含む、請求項１５記載のフィルタ。
17. フィルタカートリッジが、フィルタカートリッジの中に配置されると、第１のフィルタハウジングチャンバ及び第２のフィルタハウジングチャンバを画定する、請求項１５記載のフィルタ。
18. フィルタハウジングが、第２のフィルタハウジングチャンバと水槽との間の液体連通を供給する排出口を含む、請求項１５記載のフィルタ。
19. 作動中、第１の水位が第１のフィルタハウジングチャンバに設けられ、第２の水位が第２のフィルタハウジングチャンバに設けられ、水が第１のフィルタハウジングチャンバから第２のフィルタハウジングチャンバにフィルタカートリッジを通過して流れるように、第１の水位が第２の水位より高い、請求項１５記載のフィルタ。
20. 第１のフィルタハウジングチャンバ中で発生したヘッド圧力によって、水がフィルタカートリッジを通過するようにする、請求項１５記載のフィルタ。
21. フィルタカートリッジの一部が、第１のフィルタハウジングチャンバの第１の水位の上に延びる、請求項１５記載のフィルタ。
22. フィルタカートリッジがフィルタハウジングの中に動作可能に配置されると、フィルタカートリッジが垂直に向けられた長手寸法を有する、請求項１５記載のフィルタ。
23. （１）水を収容するように構成された水槽と、
    （２）水槽に取り付けられたフィルタであって、水槽の水位の下に位置する下部領域と水槽の水位の上に位置する上部領域とを有するフィルタハウジングと、フィルタハウジングの中に配置され、フィルタハウジングの中の第１のチャンバ及び第２のチャンバを画定する着脱可能なフィルタカートリッジと、水槽から第１のチャンバに液体流れを作るように配置され、フィルタの作動中、水槽の水位の上に位置する第１のチャンバの第１の水位に到達するろ過されていない水で第１のチャンバを満たす取込アセンブリと、を含み、フィルタカートリッジの一部が第１の水位の上に位置するフィルタと、
    を含む、水槽装置。
24. フィルタが、第２のチャンバと水槽との間の液体連通を供給し、水槽の水位以上に配置される排出口を含む、請求項２３記載の装置。
25. 排出口が、フィルタの作動中、第２のチャンバに設けられた第２の水位を画定する、請求項２３記載の装置。
26. 第１のチャンバ及び第２のチャンバの水位の差分に起因した重力供給によって、フィルタカートリッジを通過して水が流れる、請求項２４記載の装置。

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