| 【発明の名称】 |
水浄化装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】奥見 敏喜
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| 【要約】 |
【課題】簡単な構成であって、水槽の水に含まれるリン酸を除去することのできる水浄化装置を提供する。
【解決手段】水浄化装置Ｄは、水槽１、その上方に配された濾過槽１０、これに並列状に設けられた水収納槽２、その下流側に設けられた脱色槽３、水収納槽２に配された電極４・４、これらに電流を供給する直流電源、汲上管６及び汲上ポンプ７を備えてなる。電極４・４は、長方形板状の鉄板であり、水収納槽２の水中のリン酸を除去するための鉄イオンを電気分解により溶出する。溶出した鉄イオンはリン酸と反応して水不溶性リン化合物となって凝集する。移送管４１は、回動可能なものであり、汲上管６及び汲上ポンプ７で汲み上げた水槽１内の水を切換回動操作により、濾過槽１０及び水収納槽２へ、あるいは水収納槽２へ移送する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 生物を飼育するための水槽と、この水槽の水を収納して水を生物濾過するための濾過槽と、この濾過槽に並設され、水槽の水を収納するための水収納槽と、この水収納槽内の水に、水中のリン酸を沈殿除去するためのイオンを供給するイオン供給手段と、濾過槽及び水収納槽よりも上方に設けられ、水槽の水を濾過槽及び水収納槽に移送するための移送管とを備え、移送管が、管内の水を濾過槽へ流下させるための複数の流下孔を有していることを特徴とする水浄化装置。
【請求項２】 移送管が、切換操作によって、濾過槽の上方に配され管内の水を濾過槽へ流下させるとともに水収納槽に移送するための第１位置と、濾過槽の上方を避けて配され管内の水を水収納槽に移送するための第２位置とのいずれかを占めるように、回動可能に設けられている請求項１記載の水浄化装置。
【請求項３】 移送管が第２位置を占めた場合に、イオン供給手段により供給されるイオンの量を移送管が第１位置を占めた場合よりも増加させる制御を行う制御部が設けられている請求項２記載の水浄化装置。
【請求項４】 移送管が第２位置を占めた場合に、移送管から水収納槽に移送される水の量を移送管が第１位置を占めた場合よりも減少させる制御を行う制御部が設けられている請求項２記載の水浄化装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は水浄化装置に関し、さらに詳しくは、水槽で飼育している生物（魚介や亀あるいは水棲昆虫など）の糞尿や残餌などの有機物を除去して水槽の水質を浄化するための水浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、生物を飼育するための水槽にあっては、水質が悪化するとその都度、水槽内の水を交換するか、水浄化装置を設けておき、その浄化装置により水質を浄化するようにしている。
【０００３】後者の場合における水浄化装置としては、濾過槽を備え、この濾過槽へ水槽から水を循環ポンプなどで汲み上げ、濾過槽で濾過（物理濾過及び生物濾過）した後にその水を水槽に戻すようにしたものが知られている。このような水浄化装置では、魚介の糞尿や残餌などの有機物やその他の物質−例えばアンモニア−を除去することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このような水浄化装置にあっては、前記有機物に起因して水槽内の水にリン酸分が増加してくる。すると、水槽内に藻や水草が発生しこれらが水槽の壁面などに付着していく。このため、飼育している魚介などの観察や鑑賞がしにくくなるばかりか、水中溶存酸素が少なくなり酸欠状態を引き起こすおそれがある。また、藻や水草の除去あるいは水の交換を頻繁に行う必要があり、わずらわしいという問題もある。
【０００５】そこで、水槽の水に含まれるリン酸を沈殿除去するためのイオンを供給するイオン供給手段を付加した水浄化装置が考案された。このような水浄化装置によれば、イオンと反応したリン酸分を沈殿させて前記濾過槽で生物濾過を施すことにより、リン酸を有効に除去することができる。
【０００６】ところが、濾過槽には、生物濾過を行うための好気性微生物に酸素を供給する散気装置が配設されているため、水浄化装置の全体構成が複雑化するおそれがあった。
【０００７】本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、その課題は、簡単な構成であって、水槽の水に含まれるリン酸を除去することのできる水浄化装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、生物を飼育するための水槽と、この水槽の水を収納して水を生物濾過するための濾過槽と、この濾過槽に並設され、水槽の水を収納するための水収納槽と、この水収納槽内の水に、水中のリン酸を沈殿除去するためのイオンを供給するイオン供給手段と、濾過槽及び水収納槽よりも上方に設けられ、水槽の水を濾過槽及び水収納槽に移送するための移送管とを備え、移送管が、管内の水を濾過槽へ流下させるための複数の流下孔を有していることを特徴とする水浄化装置が提供される。
【０００９】水槽には、生物（魚介や亀あるいは水棲昆虫など）を飼育するための海水または淡水が入れられる。濾過槽はフィルタを有している。このフィルタとしては例えば、ポリプロピレン樹脂からなる中空円柱などが好ましく用いられる。水収納槽は、水槽の上方や側方などの外部に配され、水槽の水が収納される。
【００１０】イオン供給手段は、水収納槽内の水に、水中のリン酸を沈殿除去するためのイオン−例えば鉄イオンまたはアルミニウムイオン−を供給するものであり、水収納槽の内部または外部に配される。内部に配される１例としては、後述するような少なくとも一組の電気分解用電極がある。外部に配される１例としては、水収納槽の上方などに配された電気分解槽と、その電気分解槽内に浸漬される電気分解用電極と、電気分解槽内に溶出したイオンを含む水を水収納槽へ導入する導入管とを備えたものがある。
【００１１】移送管は、水槽の水を濾過槽及び水収納槽に直接、または他の構成要素を介して間接的に移送するものであり、例えば、水槽の水を汲み上げる汲上管及び汲上ポンプなどとともに用いられる。
【００１２】移送管には、管内の水を濾過槽へ流下させるための複数の流下孔が設けられている。これらの流下孔から濾過槽へ流下する水は、極めて短い時間に空気と接触した後に濾過槽の水面に到達する。そして、その水面の状態を変化させて、水面に空気をよりいっそう接触させた後に水中へ入り込む。これにより、濾過槽の水中には、好気性微生物の活動に必要な酸素が水の流下前に比べてかなり増加する。したがって、移送管の流下孔の寸法や数、汲上ポンプの汲上量などを調整することで、移送管から濾過槽へ流下する水の量や速度を最適なものにし、それによって従来用いられていた前記散気装置を省略することができる。
【００１３】本発明に係る水浄化装置は、より好ましくは、移送管が、切換操作によって、濾過槽の上方に配され管内の水を濾過槽へ流下させるとともに水収納槽に移送するための第１位置と、濾過槽の上方を避けて配され管内の水を水収納槽に移送するための第２位置とのいずれかを占めるように、回動可能に設けられている。
【００１４】ここで、第１位置としては例えば、移送管の大部分が濾過槽のほぼ全長にわたってその上方に配されかつ一部分が水収納槽の一部にかかってその上方に配されるような位置をいう。また、第２位置としては例えば、移送管の大部分が水収納槽の上方に配されるような位置をいう。
【００１５】そして、移送管は第１位置と第２位置との間で回動可能に構成されており、両位置間における移送管の回動は、手動または自動の切換操作によって行われる。
【００１６】水浄化装置がこのような回動可能な移送管を備えて構成されていると、移送管が第１位置を占めるときに好気性微生物の活動に必要な酸素を濾過槽の水に供給することができるとともに、移送管が第２位置を占めるときに移送管に邪魔されることなく濾過槽のメンテナンスなどを容易に行うことができる。
【００１７】本発明に係る水浄化装置は、より好ましくは、移送管が第２位置を占めた場合に、イオン供給手段により供給されるイオンの量を移送管が第１位置を占めた場合よりも増加させる制御を行う制御部が設けられている。
【００１８】ここで、移送管が第２位置を占めた場合に、イオン供給手段により供給されるイオンの量を移送管が第１位置を占めた場合よりも増加させるのは、第２位置を占めた移送管からの水は、第１位置を占めた場合よりも多い割合で水収納槽に移送されるので、水収納槽内の水に前記イオンを供給するイオン供給手段によるイオン供給量を第１位置を占めた場合に比べて増加させないと充分なリン除去ができなくなるおそれがあるからである。
【００１９】イオン供給手段が例えば、電気分解用電極とこの電極に電解用の電流を供給する電源とを備えている場合、制御部は例えば、移送管の第１位置から第２位置への回動操作を検知して、イオン供給手段の電源に電流の増加を指示する。
【００２０】なお、イオン供給手段が、このような電極と電源とを備えている場合、電極は、例えば長方形板状のものが２枚一組で所定組配され、電気分解により鉄イオンまたはアルミニウムイオンを水収納槽に溶出する。電源は各組の電極に電気分解のための電流を供給する。
【００２１】一組の電極は例えば、両方とも鉄（もしくはアルミニウム）電極であり、または一方が鉄（もしくはアルミニウム）電極であり他方が不溶性金属電極である。前者の場合は、所望により電極の極性反転を行うことで電極の不動態化を防止することができる。また、後者の場合は、鉄（もしくはアルミニウム）電極をアノードとし、不溶性金属電極をカソードとする。ここで、不溶性金属電極としては、例えば銀電極や白金電極などがある。さらに、一組の電極は例えば、電気絶縁性電極ホルダに固定され、相互の間隔が一定に保たれているのが好ましい。
【００２２】電気分解により水収納槽に溶出した鉄イオンまたはアルミニウムイオンは、水中のリン酸（オルトリン酸）と反応して、水不溶性リン化合物（Ｆｅ（ＯＨ）x（ＰＯ4 ）y またはＡｌ（ＯＨ）x （ＰＯ4 ）y ）となって凝集し、一部が水収納槽に沈殿して堆積する。堆積したリン化合物は定期的に廃棄される。したがって、水槽内の水中におけるリン酸を水収納槽で除去することが可能になる。
【００２３】本発明に係る水浄化装置は、より好ましくは、移送管が第２位置を占めた場合に、移送管から水収納槽に移送される水の量を移送管が第１位置を占めた場合よりも減少させる制御を行う制御部が設けられている。
【００２４】ここで、移送管が第２位置を占めた場合に、移送管から水収納槽に移送される水の量を移送管が第１位置を占めた場合よりも減少させるのは、第２位置を占めた移送管からの水は、第１位置を占めた場合よりも多い割合で水収納槽に移送されるので、水収納槽に移送される水の供給量を第１位置を占めた場合に比べて減少させないと充分なリン除去ができなくなるおそれがあるからである。
【００２５】水浄化装置が例えば、水槽の水を汲み上げる汲上ポンプとその駆動用電源とを備えている場合、制御部は例えば、移送管の第１位置から第２位置への回動操作を検知して、汲上ポンプの電源に駆動電圧の減少を指示する。
【００２６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の１つの実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、これによって本発明が限定されるものではない。
【００２７】図１〜図３に示すように、本発明の１つの実施の形態に係る水浄化装置Ｄは、水槽１と、水槽１の上方に配された濾過部としての濾過槽１０と、濾過槽１０と並列状に設けられた水収納槽２と、水収納槽２の下流側に設けられた脱色槽３と、水収納槽２に配された一組の電極４・４と、電極４・４に電流を供給するための直流電源（図示略）と、電極ホルダ５と、電極固定板１４と、汲上管６と、汲上ポンプ７と、戻し管１２とを備えてなる。
【００２８】水槽１は、魚介などを飼育するためのものであり、平面形状がほぼ長方形の箱からなる。濾過槽１０は、汲上管６から戻し管１２に至る第１経路に設けられ、水槽１の開口縁に被せられた内蓋８に載置されている。濾過槽１０は、汲上管６及び汲上ポンプ７を通して水槽１の水を導入し、魚介の糞尿や残餌などの水中の有機物を物理濾過及び生物濾過するためのものであり、濾過を行うためのフィルタ１１を内蔵している。フィルタ１１は、ポリプロピレン樹脂からなる、長さ１０ｍｍ程度、外径６ｍｍ程度、内径３ｍｍ程度の中空円柱が多数、袋に収納されたものである。
【００２９】水収納槽２は、水槽１内の水中のリン酸を除去するためのものであり、汲上管６から戻し管１２に至る第２経路（前記第１経路とは並設されている）に設けられ、内蓋８に載置されている。水槽１内の水は、汲上管６、汲上ポンプ７及び移送管４１により水収納槽２に汲み上げられる。
【００３０】水収納槽２における一組の電極４・４は、いずれも長方形板状の鉄板であり、水中のリン酸を除去するための鉄イオンを電気分解により溶出する。電極ホルダ５は、電気絶縁性を有しており、電極４・４の上端に取り付けられ、それらの間隔を一定に保っている。
【００３１】電気分解により水収納槽２に溶出した鉄イオンは、水中のリン酸（オルトリン酸）と反応して、水不溶性リン化合物（Ｆｅ（ＯＨ）x （ＰＯ4 ）y ）となって凝集し、その一部が水中に浮遊し他の一部が水収納槽２に沈殿して堆積する。
【００３２】脱色槽３は、水中に浮遊し水収納槽２の移流口２ａを介して流入した有色の前記リン化合物を除去するためのものであり、水収納槽２に隣接して設けられ、そのリン化合物の除去及び生物濾過を行うためのフィルタ９を内蔵している。フィルタ９は、ポリプロピレンを原料としたニードルパンチタイプのシート状不織布（一例として、目付：４００ｇ／ｍ2 、厚さ４．０ｍｍ、通気量１６０ｃｃ／ｃｍ2 ／ｓｅｃ）が複数枚、積層されたものである。
【００３３】戻し管１２は、濾過槽１０及び脱色槽３に隣接して内蓋８を貫通した状態に設けられ、濾過槽１０及び脱色槽３を通過して浄化された水を水槽１へ戻すためのものである。
【００３４】移送管４１は、汲上管６及び汲上ポンプ７により汲み上げた水槽１内の水を、切換操作により、濾過槽１０と水収納槽２とへ移送するためのものである。
【００３５】すなわち、移送管４１は、図１及び図４に示すように、汲上管６の水平な上端部６ａの一部分が嵌め込まれて接続されるＴ字管４２と、このＴ字管４２の一端に被せ止められたＬ字管４３と、このＬ字管４３の一端に接続された直管４４とからなる。
【００３６】直管４４は、濾過槽１０の全長より少し短い長さを有してなり、濾過槽１０の長さ方向に平行に配されるとともに、周壁に複数の流下孔４４ａが設けられている。
【００３７】汲上管６の上端部６ａとＴ字管４２との接続は、前者の外面に設けられた環状突部６ｂと、後者の内面に設けられた環状溝４２ｂとの係合によっている。そして、両者は、突部６ｂと溝４２ｂとを回動部として、水浄化装置Ｄの使用者が手で回動させることができるようにされている。
【００３８】また、汲上管６の上端部６ａの外面には、Ｔ字管４２の回動範囲の下限を決めるピン６ｃが前方へほぼ水平に突出した状態に設けられており、Ｔ字管４２の接続端の外面には、Ｔ字管４２が下限まで回動した際にピン６ｃに当接するストッパ４２ｃが汲上管６の方へほぼ水平に突出した状態に設けられている。
【００３９】図２において、１３は内蓋８の端壁の縁に被せられた外蓋であり、これは濾過槽１０、水収納槽２、脱色槽３、汲上管６、汲上ポンプ７、戻し管１２を覆っている。また、１６は汲上管６に連なるストレーナ、２１は水槽１の底部に配された砂利層である。
【００４０】図１において、１７は水収納槽２の底部に配された曝気管である。曝気管１７は、水収納槽２の外部に配された給気用ブロア１８から給気管１９を通して水収納槽２の底部へ圧縮空気を供給し、発生する気泡により電極４・４の表面を洗浄する。また、２０は制御部であり、これは汲上ポンプ７やブロア１８の駆動制御とともに、水収納槽２の電解制御を行う。
【００４１】図１〜図３に示すように、前記の第１経路の入口から第２経路の入口にかけて貯留槽５０が設けられている。貯留槽５０には、汲み上げた水槽１内の水を水収納槽２へ導入するための導入口５０ａが設けられている。
【００４２】第１経路と第２経路との間には返送路５１が設けられている。そして、脱色槽３を通った水が返送路入口５１ａから返送路５１へ入り、返送路出口５１ｂを経て濾過槽１０へ返送されるようになっている。
【００４３】移送管４１は、そのＴ字管４２を手動で回動操作することによって、第１位置と第２位置とのいずれかを占めるようにされている。
【００４４】ここで、第１位置とは、図１及び図２に示すような位置−移送管４１のＴ字管４２がほぼ水平になり直管４４が濾過槽１０の上方に配され、管内の水を流下孔４４ａから濾過槽１０へ流下させるとともに水収納槽２に移送するための位置−である。
【００４５】また、第２位置とは、図５及び図６に示すような位置−移送管４１のＴ字管４２がほぼ鉛直になり直管４４が返送路５１の上方に配され、管内の水をＴ字管４２から貯留槽５０を経て水収納槽２に移送するための位置−である。
【００４６】なお、濾過槽１０をメンテナンスする際に、移送管４１を回動させて第２位置に移動させたときには濾過槽１０の上方に障害物がなくなるため、メンテナンスを容易に行うことができる。
【００４７】また、移送管４１が第２位置を占めたときには、制御部２０が、水収納槽２に供給される鉄イオンの量を移送管４１が第１位置を占めた場合よりも増加させるために電極４・４の電源に供給電流の増加を指示し、あるいは、移送管４１から水収納槽２に移送される水の量を移送管４１が第１位置を占めた場合よりも減少させるために汲上ポンプ７の電源（図示略）に駆動電圧の減少を指示する。
【００４８】以上のように構成された水浄化装置Ｄにおける水浄化処理のフローシートを図７に示す。
【００４９】
【発明の効果】請求項１記載の発明にあっては、生物を飼育するための水槽と、この水槽の水を収納して水を生物濾過するための濾過槽と、この濾過槽に並設され、水槽の水を収納するための水収納槽と、この水収納槽内の水に、水中のリン酸を沈殿除去するためのイオンを供給するイオン供給手段と、濾過槽及び水収納槽よりも上方に設けられ、水槽の水を濾過槽及び水収納槽に移送するための移送管とを備え、移送管が、管内の水を濾過槽へ流下させるための複数の流下孔を有している。このため、移送管の流下孔から濾過槽へ流下する水は、極めて短い時間に空気と接触した後に濾過槽の水面に到達し、その水面の状態を変化させて、水面に空気をよりいっそう接触させた後に水中へ入り込むことで、濾過槽の水中には、好気性微生物の活動に必要な酸素が水の流下前に比べてかなり増加する。したがって、移送管の流下孔の寸法や数、汲上ポンプの汲上量などを調整すれば、従来用いられていた散気装置を省略することができ、簡単な構成でありながら、水槽の水に含まれるリン酸を有効に除去することができる。
【００５０】請求項２記載の発明にあっては、移送管が、切換操作によって、濾過槽の上方に配され管内の水を濾過槽へ流下させるとともに水収納槽に移送するための第１位置と、濾過槽の上方を避けて配され管内の水を水収納槽に移送するための第２位置とのいずれかを占めるように、回動可能に設けられている。したがって、移送管が第１位置を占めるときに好気性微生物の活動に必要な酸素を濾過槽の水に供給することができるとともに、移送管が第２位置を占めるときに移送管に邪魔されることなく濾過槽のメンテナンスなどを容易に行うことができる。
【００５１】請求項３記載の発明にあっては、移送管が第２位置を占めた場合に、イオン供給手段により供給されるイオンの量を移送管が第１位置を占めた場合よりも増加させる制御を行う制御部が設けられている。したがって、このような制御部により、水収納槽内へのイオン供給量を移送管が第１位置を占めた場合に比べて増加させることで、リン除去性能を維持することができる。
【００５２】請求項４記載の発明にあっては、移送管が第２位置を占めた場合に、移送管から水収納槽に移送される水の量を移送管が第１位置を占めた場合よりも減少させる制御を行う制御部が設けられている。したがって、このような制御部により、水収納槽に移送される水の供給量を第１位置を占めた場合に比べて減少させることで、リン除去性能を維持することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００１８８９
【氏名又は名称】三洋電機株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年２月３日（１９９９．２．３） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６５２４８
【弁理士】
【氏名又は名称】野河 信太郎
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| 【公開番号】 |
特開２０００−２２４９３８（Ｐ２０００−２２４９３８Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年８月１５日（２０００．８．１５） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−２６６３９ |
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