JPH1118620A - 水槽装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コンパクトながら効率良く汚染物質を除去で
き、水質の悪化を確実に防げると共に、確実に水全体に
空気を導入できる水槽装置を提供する。 【解決手段】 水槽１内の水と空気を接触させて水中へ
空気を溶け込ませるエアレーション装置と、水槽内下部
の水を汲上げて濾材に通し、濾材１１ａを通って浄化さ
れた水を水槽上部に循環させる濾過装置１１とを備える
水槽装置において、前記水槽内に一端を水面より上に出
して略垂直向きに配設される中空管で形成され、当該中
空管の水面より上の部分に管を横向きに分岐させ且つ当
該分岐管先端を開口して吐出口１２ａを形成されると共
に、中空管内下端部に圧縮空気の吹出口１２ｂを配設さ
れてなり、当該吹出口１２ｂで気泡が混入された水を中
空管内で上昇させて吐出口１２ａから吐出する気泡ポン
プ１２を備える水槽装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水槽内の水の汚濁
を防止できる水槽装置に関し、特に簡略な構造で保守・
耐久性に優れ、且つ水質の汚濁防止効果に優れる水槽装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、魚を長時間生存させるために使
用する水槽装置は、魚が生存するために必要な空気を水
中に溶け込ませるためのエアレーション装置や、水槽内
の水を浄化する濾過装置を合わせて用いられていた。こ
のような従来の一般的な水槽装置として図４に示すもの
がある。この図４は従来の水槽装置の概略構成断面図で
ある。

【０００３】前記図４に示すように、従来の水槽装置１
００は、水槽内の水に空気を吹込んで水中へ空気を溶け
込ませるエアレーション装置１０１と、水槽内の水を濾
材１１ａに通して濾過し、浄化された水を水槽上部に戻
す底面式の濾過装置１０２とを備える構成である。

【０００４】この従来の水槽装置１００に用いられるエ
アレーション装置１０１は、空気を水中に圧送するエア
ポンプ１０１ａを備える一般的なものであり、また、濾
過装置１０２は、水槽内下層の水を汲上げて濾材１０２
ａに通し、濾材１０２ａを通って浄化された水を水槽上
部に戻すもので、水を循環させる循環手段として水ポン
プ１０２ｂを有していた。

【０００５】一方、水槽装置において、魚の排泄物や餌
の残りかす、魚の死骸から発生し、魚にとって非常に有
毒な物質であるアンモニアは水に溶けやすく、水に溶け
て無害なアンモニウムイオンとなると同時に水を弱アル
カリ性にする性質を有している。しかし、海水魚の水槽
の場合、水槽内の水は海水と同様に初めから弱アルカリ
性に保たれていることから、アンモニアが水に溶けにく
く、有害なアンモニアとして水中に残留し、狭い水槽内
では特に魚に悪影響を与えかねない。このため従来か
ら、アンモニア浄化作用を有するバクテリアを主に濾材
内で増殖させ、水槽内の水を濾材に通すことでアンモニ
アを化学的に分解・浄化させることが一般的であった。
こうしたバクテリアは一般に好気性であるため、十分な
分解能力を発揮可能な数まで増殖させるためには水槽内
へのエアレーションを確実に行う必要がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の水槽装置は以上
のように構成されていたことから、水槽上あるいは水槽
近傍にエアポンプ１０１ａ並びに水ポンプ１０２ｂを配
設するための所定の設置スペースをそれぞれ要して、あ
る程度のスペースを占有してしまうという課題を有し
た。また、水ポンプ１０２ｂには水の直接接触する可動
機構があることから、故障の割合が高く、メンテナンス
のためのコストが生じる可能性があると共に、可動機構
で発生した熱が水に伝わって不要な温度上昇を招きやす
く、温度管理がしにくくなるという課題を有した。

【０００７】さらに、水槽装置１００には、エアレーシ
ョン装置１０１、濾過装置１０２と合わせて、図５に示
すように、水中に空気を吹込み、生じた気泡を利用して
水中から水質を悪化させる有機物を泡として分離除去す
るプロテインスキマー１０３が設置されることも多かっ
たが、これを設置すると、各装置で水槽内の実質的なス
ペースが狭くなって不都合が多くなるという課題を有し
た。

【０００８】加えて、従来の水槽装置１００では、濾過
装置１０２による水の水槽内循環と、エアレーション装
置１０１による水への空気供給とが連係なく別個に行わ
れていたため、空気が水槽内の水全体に十分に行渡りに
くく、バクテリアの増殖が濾材１０２ａ全体で一様且つ
十分に進まずにアンモニアの分解能力が十分に機能しな
い部分ができてしまい、水槽内にアンモニアの存在する
領域が偏在するような状況になるという課題を有してい
た。

【０００９】本発明は前記課題を解消するためになされ
たもので、コンパクトながら効率良く汚染物質を除去で
き、水質の悪化を確実に防げると共に、確実に水全体に
空気を導入できる水槽装置を提供することを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明に係る水槽装置
は、水槽内の水と空気を接触させて水中へ空気を溶け込
ませるエアレーション装置と、水槽内下部の水を汲上げ
て濾材に通し、濾材を通って浄化された水を水槽上部に
循環させる濾過装置とを備える水槽装置において、前記
水槽内に一端を水面より上に出して略垂直向きに配設さ
れる中空管で形成され、当該中空管の水面より上の部分
に管を横向きに分岐させ且つ当該分岐管先端を開口して
吐出口を形成されると共に、中空管内下端部に圧縮空気
の吹出口を配設されてなり、当該吹出口で気泡が混入さ
れた水を中空管内で上昇させて吐出口から吐出する気泡
ポンプを備えるものである。このように本発明によれ
ば、濾過装置の循環手段としての水ポンプを気泡ポンプ
とし、エアレーション装置としての役割も持たせること
により、気泡の浮力による揚水でポンプの構造を簡略化
できると共に、熱の発生等もなく、水の温度を上昇させ
ずに揚水でき、特に水を冷却する場合に無駄なエネルギ
消費がなくなる。また、気泡の吹込みと水の循環を同じ
装置で行い、気泡を吹込んだ水そのものを吐出口から送
出して循環させられることにより、水槽内の水全体に空
気を行渡らせることができると共に、個別に各装置を用
いる場合に比べ装置全体のコンパクト化が図れることと
なる。

【００１１】また、本発明に係る水槽装置は必要に応じ
て、前記気泡ポンプの吐出口が形成される分岐部分より
上部に排出開口部を配設し、当該排出開口部から水と分
離した泡を排出させるものである。このように本発明に
よれば、循環水の吐出口の上側に泡排出口となる排出開
口部を配設することにより、水中の汚物が気泡と混じり
合うことで泡として取込まれた後、水面に浮いてくる汚
物の混じった泡を水と分離して前記排出開口部から排出
できることとなり、簡略な構造で水の更なる清浄化を図
れる。

【００１２】また、本発明に係る水槽装置は必要に応じ
て、前記気泡ポンプの中空管が絶縁材料で形成されると
共に、内部に正・負の各電極を垂直方向所定間隔に配設
され、当該電極間に所定の電圧を印加されるものであ
る。このように本発明によれば、気泡ポンプ内に電極を
配設し、所定電圧を印加することにより、気泡ポンプ内
の水に電流が流れて水中の病原菌や雑菌を減少させるこ
とができ、気泡ポンプ外の魚への電流の影響を生じさせ
ずに水質の悪化を防げると共に、水が海水の場合には電
気分解で水に溶けて殺菌作用を有する塩素気体を発生さ
せ、水中に含まれる雑菌の繁殖をさらに強力に抑制でき
ることとなる。

【００１３】また、本発明に係る水槽装置は必要に応じ
て、前記気泡ポンプの電極の一方が、水槽の水面位置よ
り上方で且つ吐出口位置より低くして配設され、他方が
水槽の水面位置より低い位置に配設されるものである。
このように本発明によれば、一方の電極の位置を吐出口
と水槽の水面の間とし、気泡ポンプを稼働させると上昇
したポンプ内水位によって上下の電極が水と接触して電
極間が通電する一方、気泡ポンプを停止させた場合には
上側の電極が水面上に露出して電極間の通電状態を停止
できることにより、気泡ポンプ稼働時以外での電気分解
による塩素気体の過剰な発生を抑えられると共に消費電
力を抑制できる。

【００１４】また、本発明に係る水槽装置は必要に応じ
て、前記濾過装置が、濾材として前記気泡ポンプの分岐
管内部を横に仕切って配設され、吐出される全ての水を
通過させる多孔質素材のフィルタを有するものである。
このように本発明によれば、吐出口直前にフィルタを配
設し、水を吐出する際に汚物を濾過できるようにするこ
とにより、水から物理的に汚物を濾過して除去できると
共に、フィルタ内にアンモニアを分解除去するバクテリ
アを増殖させることもでき、バクテリアによる水の化学
的な濾過をも行えることとなる。

【００１５】また、本発明に係る水槽装置は必要に応じ
て、前記気泡ポンプの分岐管内部に吐出口側への連通開
口面積を変化させて水の流量を調整する調整弁を備える
ものである。このように本発明によれば、吐出口直前に
調整弁を配設し、水の吐出量を調節することにより、水
に対する空気の溶け込み量や水の浄化能力を水質に合わ
せて調整できることとなる。

【００１６】

【発明の実施の形態】

（本発明の第１の実施の形態）以下、本発明の第１の実
施の形態に係る水槽装置を図１に基づいて説明する。本
実施の形態においては、海水魚の飼育用水槽の例を示
す。図１は本実施の形態に係る水槽装置の概略構成断面
図を示す。

【００１７】前記図１に示すように、本実施の形態に係
る水槽装置１は、水槽内の水を濾材１１ａに通して濾過
し、浄化された水を水槽上部に戻す底面式の濾過装置１
１と、この濾過装置１１の循環手段並びにエアレーショ
ン装置として配設され、水槽内に一端を水面上に出して
略垂直向きに配設される中空管で形成され、この中空管
の水面直上部分に管を横向きに分岐させ且つこの分岐管
先端を開口して吐出口１２ａを形成されると共に、前記
中空管の下端部に圧縮空気の吹出口１２ｂを配設されて
なり、この吹出口１２ｂで気泡を混入させた水を中空管
内で上昇させて吐出口１２ａから吐出する気泡ポンプ１
２とを備える構成である。

【００１８】前記濾過装置１１は、底面式の装置で、水
槽底面に設置された濾材１１ａに水槽中の水を通過させ
て物理的に汚れを濾過すると共に、濾材１１ａ中に多数
生息するバクテリアにより水中のアンモニアを化学的に
分解浄化する仕組みとなっている。水は、濾材１１ａ端
部に連通して接続された気泡ポンプ１２による吸引で濾
材１１ａ表面から吸込まれる。

【００１９】前記気泡ポンプ１２は、絶縁材の中空管で
形成され、吐出口１２ａに加えて吐出口１２ａ分岐部分
の上部に別の側方向きの排出開口部１２ｃを形成されて
なり、この排出開口部１２ｃから水と分離して水面に浮
び上がった汚濁成分の泡を吐出させる構成である。ま
た、内部には正・負の各電極１３、１４が、一方を水槽
の水面位置より上方で且つ吐出口１２ａ位置より低くし
て配設され、他方を水槽の水面位置より低い位置に所定
間隔離して配設され、これら電極１３、１４間に所定の
電圧を印加される仕組みである。この電極１３、１４に
は、水質に悪影響を与えないよう白金電極が用いられ
る。さらに、気泡ポンプ１２の吹出口１２ｂとしては公
知のウッドストーン（多孔質のセラミック材）が配設さ
れると共に、この吹出口１２ｂに通じる空気管１２ｄの
端部には気泡ポンプ１２の気泡発生源であるエアポンプ
１２ｅが配設され、濾過装置１１の循環手段のみでなく
エアレーション装置として水中へ空気を溶け込ませる役
割を有している。

【００２０】次に、前記構成に基づく水槽装置における
水浄化動作について説明する。気泡ポンプ２下端の吹出
口１２ｂから空気を吹出すと、空気が水中に気泡となっ
て供給されて平均比重の小さい気液二相流体を作り、外
部の水との比重差により気泡ポンプ１２中で揚水される
状態となり、水面より上に上昇して吐出口１２ａより吐
出される。これと同時に濾材１１ａの表面から水が吸込
まれて気泡ポンプ１２へと進む。気泡ポンプ１２の内部
ではポンプ動作中は両電極１３、１４とも水中にあり、
電極１３、１４間の水中に電流が流れることで水の中の
雑菌が減少すると共に、電気分解が起り、水素気体と塩
素気体が発生する。

【００２１】電気分解によって気化した塩素の一部が水
と反応すると、酸化力の強い塩酸及び次亜塩素酸とな
り、強い殺菌力を有することから、雑菌に対しては有効
であるが、量が多すぎると魚やアンモニアを分解するバ
クテリアに対して悪影響を与える。塩素の量としては、
水槽内の魚が体長２５ｃｍ前後の場合は０．８ｐｐｍ以
下、体長１５ｃｍ前後の場合は０．５ｐｐｍ以下、体長
２ｃｍ前後の稚魚の場合は０．２ｐｐｍ以下となるよう
に電極１３、１４への印加電圧を適宜調整する。また、
塩素発生時に空気を吹込んでいることで、水と塩素との
反応を抑制でき、過大な殺菌力を発生させることがな
く、水中の雑菌の増殖を抑制して魚の病気や餌の残りか
す等の腐敗を防ぎながらバクテリアの増殖を維持でき
る。余分な塩素及び水素は気泡と共に気泡ポンプ１２上
部の排出開口部１２ｃから排出され、水質に影響を与え
ない。

【００２２】さらに、気泡ポンプ１２内で水に気泡を導
入することで、従来のプロテインスキマー同様、液体−
気体の界面における有機物等の汚物粒子のぬれによる気
泡と汚物粒子の接着により、汚物を水面から泡沫として
分離することが可能になる。分離された汚物の泡は、吐
出口１２ａから吐出される水とは別に上部の排出開口部
１２ｃから回収されることとなる。

【００２３】このように、本実施の形態に係る水槽装置
では、気泡ポンプ１２が濾過装置の循環手段とエアレー
ション装置、さらにプロテインスキマーをも合せた作用
を有することから、装置がコンパクト化され、水槽内ス
ペースを過度に占有せず、スペースの有効活用が図れ
る。また、ポンプ機構として可動部がないので摩耗や故
障がほとんどなく、メンテナンス性に優れ、保守が低コ
スト化できる。さらに、水に対し十分に空気を供給で
き、アンモニアを浄化する好気性バクテリアの生育を促
して浄化効率の向上が図れる。

【００２４】（本発明の第２の実施の形態）本発明の第
２の実施の形態に係る水槽装置を図２及び図３に基づい
て説明する。本実施の形態においては、輸送用水槽の例
を示す。図２は本実施の形態に係る水槽装置の概略構成
断面図、図３は本実施の形態に係る水槽装置の要部概略
説明図を示す。

【００２５】前記各図に示すように、本実施の形態に係
る水槽装置２は、前記第１の実施の形態と同様、濾過装
置の循環手段並びにエアレーション装置として配設され
る気泡ポンプ２１を備える一方、異なる点として、濾過
装置における濾材が気泡ポンプの吐出口直前に内蔵され
る構成を有し、濾過装置としての外観が気泡ポンプ２１
のみとなったものである。

【００２６】前記気泡ポンプ２１は、前記第１の実施の
形態と異なる部分として、絶縁材の中空管下端部を開口
させて形成した水の吸込口２１ｆを有する構成である。
また、この気泡ポンプ２１の吐出口２１ａへ分岐する分
岐管内には、内部を横に仕切って一部を閉塞する仕切板
２１ｇと共に、仕切板２１ｇに沿って回動自在に配設さ
れ、仕切板２１ｇの開口面積を変化させて吐出口２１ａ
からの水の流量を調整する調整弁２１ｈを有し、さらに
この調整弁２１ｈと一体に濾材として表面積の大きい袋
状の多孔質素材のフィルタ２１ｉを配設される構成であ
る。このフィルタ２１ｉに水槽中の水を通過させて物理
的に汚れを濾過すると共に、フィルタ２１ｉ中に多数生
息するバクテリアにより水中のアンモニアを化学的に分
解浄化する仕組みとなっている。

【００２７】次に、前記構成に基づく水槽装置における
水浄化動作について説明する。前記第１の実施の形態と
同様、気泡ポンプ２１下端の吹出口２１ｂから空気を吹
出すと、空気が水中に気泡となって供給されて平均比重
の小さい気液二相流体を作り、外部の水との比重差によ
り気泡ポンプ２１中で揚水される状態となり、電極２
２、２３間で通電されながら水面より上に上昇して調整
弁２１ｈ、フィルタ２１ｉを通過した後、吐出口２１ａ
より吐出される。これと同時に気泡ポンプ２１下端から
水が内部に吸込まれて、前記と同じ動作が連続すること
となる。

【００２８】一方、気泡ポンプ２１による揚水を行いな
がら、調整弁２１ｈを全閉状態とすると、吐出口２１ａ
からの水の吐出は止められ、水が汚物を含んだまま上部
の排出開口部２１ｃから排出されることにより、この汚
れた水を回収することで水槽内及び気泡ポンプ２１内の
清掃が行えることとなる。

【００２９】このように、本実施の形態に係る水槽装置
では、気泡ポンプ２１が濾過装置の循環手段、エアレー
ション装置、及びプロテインスキマーをも合せた作用を
有し、さらに濾材を簡略なものとすることにより、装置
が一層コンパクト化され、水槽内スペースの有効活用が
図れると共に、水槽内への着脱が容易となり、メンテナ
ンス性に優れる。さらに、水に対し十分に空気を供給し
た直後のフィルタ２１ｉ内でアンモニアを浄化する好気
性バクテリアの生育を促すこととなり、アンモニアの浄
化を効率的に行える。

【００３０】

【発明の効果】以上のように本発明においては、濾過装
置の循環手段としての水ポンプを気泡ポンプとし、エア
レーション装置としての役割も持たせることにより、気
泡の浮力による揚水でポンプの構造を簡略化できると共
に、熱の発生等もなく、水の温度を上昇させずに揚水で
き、特に水を冷却する場合に無駄なエネルギ消費がなく
なるという効果を奏する。また、気泡の吹込みと水の循
環を同じ装置で行い、気泡を吹込んだ水そのものを吐出
口から送出して循環させられることにより、水槽内の水
全体に空気を行渡らせることができると共に、個別に各
装置を用いる場合に比べ装置全体のコンパクト化が図れ
るという効果を有する。また、本発明においては、循環
水の吐出口の上側に泡排出口となる排出開口部を配設す
ることにより、水中の汚物が気泡と混じり合うことで泡
として取込まれた後、水面に浮いてくる汚物の混じった
泡を水と分離して前記排出開口部から排出できることと
なり、簡略な構造で水の更なる清浄化を図れるという効
果を有する。また、本発明においては、気泡ポンプ内に
電極を配設し、所定電圧を印加することにより、気泡ポ
ンプ内の水に電流が流れて水中の病原菌や雑菌を減少さ
せることができ、気泡ポンプ外の魚への電流の影響を生
じさせずに水質の悪化を防げると共に、水が海水の場合
には電気分解で水に溶けて殺菌作用を有する塩素気体を
発生させ、水中に含まれる雑菌の繁殖をさらに強力に抑
制できるという効果を有する。また、本発明において
は、一方の電極の位置を吐出口と水槽の水面の間とし、
気泡ポンプを稼働させると上昇したポンプ内水位によっ
て上下の電極が水と接触して電極間が通電する一方、気
泡ポンプを停止させた場合には上側の電極が水面上に露
出して電極間の通電状態を停止できることにより、気泡
ポンプ稼働時以外での電気分解による塩素気体の過剰な
発生を抑えられると共に消費電力を抑制できるという効
果を有する。また、本発明においては、吐出口直前にフ
ィルタを配設し、水を吐出する際に汚物を濾過できるよ
うにすることにより、水から物理的に汚物を濾過して除
去できると共に、フィルタ内にアンモニアを分解除去す
るバクテリアを増殖させることもでき、バクテリアによ
る水の化学的な濾過をも行えるという効果を有する。ま
た、本発明においては、吐出口直前に調整弁を配設し、
水の吐出量を調節することにより、水に対する空気の溶
け込み量や水の浄化能力を水質に合わせて調整できると
いう効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る水槽装置の概
略構成断面図である。

【図２】本発明の第２の実施の形態に係る水槽装置の概
略構成断面図である。

【図３】（Ａ）は本発明の第２の実施の形態に係る水槽
装置の調整弁の閉止状態説明図である。（Ｂ）は本発明
の第２の実施の形態に係る水槽装置の調整弁の全開状態
説明図である。

【図４】従来の水槽装置の概略構成断面図である。

【図５】従来の水槽装置に用いるプロテインスキマーの
概略構成断面図である。

【符号の説明】

１、２、１００ 水槽装置 １１、１０２ 濾過装置 １１ａ、１０２ａ 濾材 １２、２１ 気泡ポンプ １２ａ、２１ａ 吐出口 １２ｂ、２１ｂ 吹出口 １２ｃ、２１ｃ 排出開口部 １２ｄ、２１ｄ 空気管 １２ｅ、２１ｅ、１０１ａ エアポンプ １３、１４、２２、２３ 電極 ２１ｆ 吸込口 ２１ｇ 仕切板 ２１ｈ 調整弁 ２１ｉ フィルタ １０１ エアレーション装置 １０２ｂ 水ポンプ １０３ プロテインスキマー

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水槽内の水と空気を接触させて水中へ空
   気を溶け込ませるエアレーション装置と、水槽内下部の
   水を汲上げて濾材に通し、濾材を通って浄化された水を
   水槽上部に循環させる濾過装置とを備える水槽装置にお
   いて、 前記水槽内に一端を水面より上に出して略垂直向きに配
   設される中空管で形成され、当該中空管の水面より上の
   部分に管を横向きに分岐させ且つ当該分岐管先端を開口
   して吐出口を形成されると共に、中空管内下端部に圧縮
   空気の吹出口を配設されてなり、当該吹出口で気泡が混
   入された水を中空管内で上昇させて吐出口から吐出する
   気泡ポンプを備えることを特徴とする水槽装置。
2. 【請求項２】 前記請求項１に記載の水槽装置におい
   て、 前記気泡ポンプの吐出口が形成される分岐部分より上部
   に排出開口部を配設し、当該排出開口部から水と分離し
   た泡を排出させることを特徴とする水槽装置。
3. 【請求項３】 前記請求項１又は２に記載の水槽装置に
   おいて、 前記気泡ポンプの中空管が絶縁材料で形成されると共
   に、内部に正・負の各電極を垂直方向所定間隔に配設さ
   れ、当該電極間に所定の電圧を印加されることを特徴と
   する水槽装置。
4. 【請求項４】 前記請求項３に記載の水槽装置におい
   て、 前記気泡ポンプの電極の一方が、水槽の水面位置より上
   方で且つ吐出口位置より低くして配設され、他方が水槽
   の水面位置より低い位置に配設されることを特徴とする
   水槽装置。
5. 【請求項５】 前記請求項１ないし４のいずれかに記載
   の水槽装置において、 前記濾過装置が、濾材として前記気泡ポンプの分岐管内
   部を横に仕切って配設され、吐出される全ての水を通過
   させる多孔質素材のフィルタを有することを特徴とする
   水槽装置。
6. 【請求項６】 前記請求項１ないし５のいずれかに記載
   の水槽装置において、 前記気泡ポンプの分岐管内部に吐出口側への連通開口面
   積を変化させて水の流量を調整する調整弁を備えること
   を特徴とする水槽装置。