特許 7069852 エアレータ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-05-10

(45)【発行日】2022-05-18

(54)【発明の名称】エアレータ

(51)【国際特許分類】

   B01F 25/64 20220101AFI20220511BHJP

   F04D 29/44 20060101ALI20220511BHJP

   B01F 35/71 20220101ALI20220511BHJP

   C02F 7/00 20060101ALI20220511BHJP

   B01F 35/00 20220101ALI20220511BHJP

   B01F 35/75 20220101ALI20220511BHJP

   B01F 23/20 20220101ALI20220511BHJP

   B01F 23/232 20220101ALI20220511BHJP

【ＦＩ】

B01F5/16

F04D29/44 C

B01F15/02 A

C02F7/00

B01F15/00 Z

B01F15/02 C

B01F3/04 Z

B01F3/04 C

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2018040367

(22)【出願日】2018-03-07

(65)【公開番号】P2019155210

(43)【公開日】2019-09-19

【審査請求日】2020-09-29

(73)【特許権者】

【識別番号】000150844

【氏名又は名称】株式会社鶴見製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100104433

【弁理士】

【氏名又は名称】宮園 博一

(72)【発明者】

【氏名】田中 静夫

【審査官】塩谷 領大

(56)【参考文献】

【文献】実開昭５７－１１５６３５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】米国特許第０４１４０７３７（ＵＳ，Ａ）

【文献】実開昭５５－０７６８９３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０００－０８４５８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０２３９５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－２５９３９５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０１Ｆ ２１／００－２５／９０

Ｂ０１Ｆ ３５／００ー３５／９５

Ｆ０４Ｄ ２９／４４

Ｃ０２Ｆ ７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

羽根車が設けられたポンプ室を含む水中ポンプと、
前記ポンプ室に、空気を導く吸気管と、
前記吸気管を囲むように配置されたフロートと、
前記ポンプ室に液体を導く吸水部と、を備え、
前記水中ポンプおよび前記吸気管は、前記吸気管の延びる方向に沿って、直線状に配置され、
前記吸気管は、前記ポンプ室側の端部に管径よりも小さい径を有する複数の孔が設けられ、前記複数の孔から前記ポンプ室に気体が供給されるように構成されている散気ノズルを含み、
前記吸水部は、前記吸気管に対して側方から液体を吸い込むように構成されているとともに、前記吸気管の前記散気ノズルを取り囲むように配置されている、エアレータ。

【請求項2】

前記吸気管および前記吸水部は、前記ポンプ室の吸込口近傍において、空気と液体とが合流するように配置されている、請求項１に記載のエアレータ。

【請求項3】

前記吸気管および前記吸水部は、前記ポンプ室への吸気方向および吸水方向が略同じ方向になるように配置されている、請求項１または２に記載のエアレータ。

【請求項4】

前記吸気管および前記吸水部は、前記ポンプ室への吸気方向および吸水方向が前記羽根車の回転軸線方向と略同じ方向になるように配置されている、請求項３に記載のエアレータ。

【請求項5】

前記吸水部は、前記吸気管の外側に沿って、前記ポンプ室に液体を導くように構成されている、請求項３または４に記載のエアレータ。

【請求項6】

前記吸気管および前記吸水部の少なくとも一方には、開度を調整可能なバルブが設けられている、請求項１～５のいずれか１項に記載のエアレータ。

【請求項7】

前記水中ポンプは、前記羽根車を回転させるモータを含み、
前記モータ、前記ポンプ室および前記吸気管は、この順で、前記吸気管の延びる方向に沿って配置されている、請求項１～６のいずれか１項に記載のエアレータ。

【請求項8】

前記水中ポンプは、重心が平面視において前記フロートの外周の内側に配置されるように構成されている、請求項１～７のいずれか１項に記載のエアレータ。

【請求項9】

前記ポンプ室に接続され、空気および液体を吐出する吐出部をさらに備え、
前記吐出部は、前記ポンプ室の周囲に略等間隔で複数設けられている、請求項１～８のいずれか１項に記載のエアレータ。

【請求項10】

前記吸気管は、前記フロートを貫通するように配置されている、請求項１～９のいずれか１項に記載のエアレータ。

【請求項11】

前記吸気管に対する前記フロートの上下方向の位置を調整する位置調整部をさらに備える、請求項１～１０のいずれか１項に記載のエアレータ。

【請求項12】

前記位置調整部は、鍔状に形成されており、下面が前記フロートの上面に当接するとともに、前記吸気管に対する上下方向の固定位置を調整可能に構成されている、請求項１１に記載のエアレータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、エアレータに関し、特に、水中ポンプを備えるエアレータに関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、水中ポンプを備えるエアレータが知られている（たとえば、特許文献１参照）。

【0003】

上記特許文献１には、水中ポンプと、水中ポンプの吐出部に連結された吸気管と、吸気管を介して水中ポンプを浮遊させて支持するフロートとを備える水浄化装置（エアレータ）が開示されている。この特許文献１では、吸気管と水中ポンプとは平面視においてオフセットして（位置をずらして）配置されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００４－０３３９４３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、上記特許文献１では、吐出部に吸気管を連結させた構成であるため、単に吸気管から吸い込んだ空気に、吐出する水をぶつけるだけであり、空気と水とを効果的に混合させた状態でエアレーションを行うことが困難であるという不都合がある。また、上記特許文献１では、吸気管と水中ポンプとは平面視においてオフセットして（位置をずらして）配置されているため、水中に配置された部材（水中ポンプ）の重心が、水中ポンプを支持する吸気管の下に配置されない。このため、水中ポンプを支持しながら浮遊姿勢を保つために、フロートと吸気管との接続強度を高めたり、フロートの浮遊能力を高めたりするなど設備全体が大掛りになるものと考えられる。これらの結果、装置の簡素化を図りながら、空気と液体とを効果的に混合させてエアレーションを行うことが困難であるという問題点がある。

【0006】

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、装置の簡素化を図りながら、空気と液体とを効果的に混合させてエアレーションを行うことが可能なエアレータを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するために、この発明の一の局面におけるエアレータは、羽根車が設けられたポンプ室を含む水中ポンプと、ポンプ室に、空気を導く吸気管と、吸気管を囲むように配置されたフロートと、ポンプ室に液体を導く吸水部と、を備え、水中ポンプおよび吸気管は、吸気管の延びる方向に沿って、直線状に配置され、吸気管は、ポンプ室側の端部に管径よりも小さい径を有する複数の孔が設けられ、複数の孔からポンプ室に気体が供給されるように構成されている散気ノズルを含み、吸水部は、吸気管に対して側方から液体を吸い込むように構成されているとともに、吸気管の散気ノズルを取り囲むように配置されている。

【0008】

この発明の一の局面によるエアレータでは、上記のように構成することによって、ポンプ室に導かれた空気と液体とをポンプ室内の羽根車により効果的に攪拌して混合させることができるので、空気と液体とを効果的に混合させてエアレーションを行うことができる。また、水中ポンプおよび吸気管を直線状に配置することができるので、エアレータの重心を吸気管の直下に配置することができる。これにより、吸気管を介してフロートにより水中ポンプを容易に支持することができるので、簡易な構成により、水中ポンプを容易に浮遊させて支持することができる。これらの結果、装置の簡素化を図りながら、空気と液体とを効果的に混合させてエアレーションを行うことができる。また、フロートにより水面基準でエアレータを設置することができるので、液体が貯留された槽や池などの底面が不安定な環境の場合でも、エアレータを容易に据え付けることができる。なお、ポンプ室は、流体（液体および気体）を吸い込み羽根車の駆動により圧力を作用させて吐出させるための空間である。

【0009】

上記一の局面によるエアレータにおいて、好ましくは、吸気管および吸水部は、ポンプ室の吸込口近傍において、空気と液体とが合流するように配置されている。このように構成すれば、ポンプ室の吸込口近傍において、効果的に空気と液体とを混合させることができる。また、液体の流速が高まるポンプ室の吸込口において、液体と空気とを合流させることができるので、吸水部からポンプ室へ液体が流入する速度により、吸気管に効果的に負圧を発生させることができる。これにより、吸気管から空気を効率よく吸い込むことができる。なお、ポンプ室の吸込口近傍とは、ポンプ室の吸込口部分そのものを含むポンプ室の吸込口の周辺のことである。

【0010】

この場合、好ましくは、吸気管および吸水部は、ポンプ室への吸気方向および吸水方向が略同じ方向になるように配置されている。このように構成すれば、ポンプ室に空気および液体をスムーズに流入させることができるので、圧力損失を抑制することができる。

【0011】

上記ポンプ室への吸気方向および吸水方向が略同じ方向になる構成において、好ましくは、吸気管および吸水部は、ポンプ室への吸気方向および吸水方向が羽根車の回転軸線方向と略同じ方向になるように配置されている。このように構成すれば、回転軸線方向に沿ってポンプ室に空気および液体を流入させることができるので、羽根車の回転により生じる負圧を利用して空気および液体をより効率よくポンプ室に流入させることができるとともに、羽根車の回転による遠心力を利用して空気および液体をポンプ室内で効率よく攪拌することができる。

【0012】

上記ポンプ室への吸気方向および吸水方向が略同じ方向になる構成において、好ましくは、吸水部は、吸気管の外側に沿って、ポンプ室に液体を導くように構成されている。このように構成すれば、水面の上方からポンプ室まで続く吸気管の内側に吸水部を交差するように配置する必要がないので、吸水部の構造が複雑化するのを抑制することができる。

【0015】

上記吸水部を備える構成において、好ましくは、吸気管および吸水部の少なくとも一方には、開度を調整可能なバルブが設けられている。このように構成すれば、エアレータを設置する深度に合わせて、空気の流量または液体の流量を調整することができるので、深度によらず空気と液体とをバランスよく吸い込んで吐出することができる。つまり、エアレータ２００の設置水深が変更された場合でも、バルブ６４および７４の開度を調整することにより、用途や環境変化に応じて供給風量や対流強さを調整する事ができる。

【0016】

上記一の局面によるエアレータは、吸気管は、ポンプ室側の端部に管径よりも小さい径を有する複数の孔が設けられ、複数の孔からポンプ室に気体が供給されるように構成されている。このように構成すれば、吸気管から供給される気泡の径を小さくすることができるので、単位体積あたりの空気に対する液体の接触面積を大きくすることができる。これにより、空気を液体中に効率よく溶解させることができる。

【0017】

上記一の局面によるエアレータにおいて、好ましくは、水中ポンプは、羽根車を回転させるモータを含み、モータ、ポンプ室および吸気管は、この順で、吸気管の延びる方向に沿って配置されている。このように構成すれば、吸気管からポンプ室に直接的に空気を導くことができるので、吸気効率を効果的に高めることができる。

【0020】

上記一の局面によるエアレータにおいて、好ましくは、水中ポンプは、重心が平面視においてフロートの外周の内側に配置されるように構成されている。このように構成すれば、フロートの直下に水中ポンプの重心を配置することができるので、フロートに対して水中ポンプを吊り下げるように支持するだけで、水中ポンプの姿勢を維持して支持することができる。

【0021】

上記一の局面によるエアレータにおいて、好ましくは、ポンプ室に接続され、空気および液体を吐出する吐出部をさらに備え、吐出部は、ポンプ室の周囲に略等間隔で複数設けられている。このように構成すれば、吐出部からの吐出の反力を、複数の吐出部からの吐出によりバランスよく相殺することができるので、水中ポンプの姿勢を容易に維持することができる。

【0022】

上記一の局面によるエアレータにおいて、好ましくは、吸気管は、フロートを貫通するように配置されている。このように構成すれば、フロートの浮力を吸気管に安定して伝えることができる。

【0023】

上記一の局面によるエアレータにおいて、好ましくは、吸気管に対するフロートの上下方向の位置を調整する位置調整部をさらに備える。このように構成すれば、エアレータの設置深度を容易に調整することができる。

【0024】

この場合、好ましくは、位置調整部は、鍔状に形成されており、下面がフロートの上面に当接するとともに、吸気管に対する上下方向の固定位置を調整可能に構成されている。このように構成すれば、フロートと、位置調整部とを直接結合させる必要がないので、発泡材料や中空構造を有するフロートに穴をあけたり、締め付けたりしなくてもよい。

【発明の効果】

【0025】

本発明によれば、上記のように、装置の簡素化を図りながら、空気と液体とを効果的に混合させてエアレーションを行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】本発明の第１実施形態によるエアレータを示した概略図である。

【図2】図１のＩＩ－ＩＩ線に沿った断面図である。

【図3】図１のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿った断面図である。

【図4】本発明の第１実施形態によるエアレータの散気ノズルを示した図である。

【図5】本発明の第２実施形態によるエアレータを示した概略図である。

【図6】本発明の第３実施形態によるエアレータを示した概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

【0028】

［第１実施形態］
（エアレータの構成）
図１～図４を参照して、本発明の第１実施形態について説明する。第１実施形態によるエアレータ１００は、図１に示すように、水中ポンプ１と、吸気管６と、吸水部７と、フロート８と、位置調整部９とを備えている。水中ポンプ１は、モータ１０と、回転軸２と、ポンプ室３と、オイル室４と、羽根車５とを備えている。また、水中ポンプ１は、回転軸２が上下方向に延びる縦型の水中電動ポンプである。

【0029】

モータ１０は、外部からの水が浸入しないように、密閉されている。また、モータ１０は、回転軸２を介して羽根車５を回転駆動させるように構成されている。また、モータ１０は、固定子１１と回転子１２とを含んでいる。固定子１１は、コイルを有しており、モータ１０の外周部に配置されている。また、固定子１１は、ケーブル１３から電力が供給されることにより、磁界を発生させるように構成されている。回転子１２は、回転軸２に取り付けられ、固定子１１と対向するようにモータ１０の内側に配置されている。また、回転子１２は、固定子１１からの磁界により回転するように構成されている。

【0030】

回転軸２は、モータ１０の駆動により回転するように構成されている。また、回転軸２は、モータ１０の駆動力を羽根車５に伝えるように構成されている。また、回転軸２（羽根車５）は、下方から見た場合に、時計回りに回転するように構成されている。また、回転軸２は、ベアリング２１および２２により回転可能に支持されている。また、回転軸２は、モータ１０からオイル室４を貫通してポンプ室３まで延びるように配置されている。また、回転軸２のモータ１０側の端部とは逆側の端部には、羽根車５が取り付けられている。

【0031】

ポンプ室３には、羽根車５が設けられている。また、ポンプ室３は、ポンプケーシング３１と、吸込口３２と、吐出部３３と、流路３４（図２参照）とを含んでいる。ポンプ室３は、流体（液体および気体）を吸い込み、羽根車５の駆動により圧力を作用させて吐出させるための空間である。羽根車５は、回転することにより、水中ポンプ１が配置された領域の液体（水）を吸込口３２から吸い込むとともに、吸い込んだ液体が流路３４を介して吐出部３３に送られるように構成されている。また、吸込口３２から液体とともに空気を吸い込み、吸い込んだ空気が流路３４を介して吐出部３３に送られるように構成されている。また、吐出部３３から液体および空気が吐出される。ポンプケーシング３１は、ポンプ室３を覆うように形成されている。ポンプケーシング３１は、ゴム材料、樹脂材料または金属材料などにより形成されている。

【0032】

図２に示すように、吐出部３３は、ポンプ室３に接続され、空気および液体を吐出するように構成されている。また、吐出部３３は、ポンプ室３の周囲に略等間隔で複数設けられている。具体的には、吐出部３３は、平面視において、略９０度間隔で、ポンプ室３の周囲に４つ設けられている。吐出部３３は、略水平方向に流体（液体および空気）を吐出するように構成されている。言い換えると、吐出部３３は、回転軸２と直交する方向の外側に向けて流体を吐出するように構成されている。流路３４は、湾曲するように形成されている。流路３４は、吐出部３３に、流体を導くように設けられている。なお、図２では、羽根車５の図示を省略するとともに、上方に位置する吸気管６の管部６１を破線により示している。

【0033】

オイル室４は、モータ１０およびポンプ室３の間に配置されており、オイル室４は、オイルが充填されている。また、オイル室４内には、メカニカルシール４１が設けられている。メカニカルシール４１は、負荷側（ポンプ室３側）および反負荷側（ポンプ室３に対して反対側、つまり、モータ１０側）に、それぞれ、摺動部（図示せず）を有している。負荷側の摺動部は、ポンプ室３の圧力水がオイル室４に流入するのを防止（抑制）する機能を有している。また、反負荷側の摺動部は、オイル室４のオイルを含む流体がモータ１０側に流入するのを防止（抑制）する機能を有している。なお、摺動部は、オイル室４に充填されたオイルによって、潤滑されるとともに、焼きつかないように冷却される。

【0034】

羽根車５は、図１に示すように、回転軸２を介してモータ１０に接続されている。また、羽根車５は、ポンプ室３に配置されている。羽根車５は、軸方向（上下方向）から見て、円形状に形成されている。また、羽根車５（および回転軸２）の中心は、吸込口３２の真下に配置され、吐出部３３の側方側に配置されている。また、羽根車５は、金属材料、樹脂材料またはゴム材料などにより形成されている。また、羽根車５は、遠心型の羽根車である。つまり、羽根車５は、半径方向において、中心近傍から流体を吸込み、外側に流体を送るように構成されている。

【0035】

吸気管６は、ポンプ室３に空気を導くように構成されている。吸気管６は、管部６１と、散気ノズル６２と、フィルタ６３とを含んでいる。吸気管６は、上下方向に延びるように配置されている。つまり、吸気管６の吸込口が水面より上に出るように配置されている。管部６１は、樹脂製のパイプにより形成されている。管部６１は、たとえば、数十ｃｍ～数ｍ程度の長さを有している。吸気管６は、羽根車５の回転軸線Ａ方向と略同じ方向に延びるように直線状に形成されている。また、吸気管６（管部６１）は、フロート８を貫通するように配置されている。

【0036】

管部６１の下方には、散気ノズル６２が設けられている。散気ノズル６２は、シール６２１を介して管部６１に接続されている。散気ノズル６２には、図４に示すように、ポンプ室３側の端部に管径よりも小さい径を有する複数の孔６２２が設けられている。吸気管６は、複数の孔６２２からポンプ室３に気体を供給するように構成されている。孔６２２は、数ｍｍ程度の直径を有する。また、孔６２２は、円形状を有している。また、孔６２２は、散気ノズル６２の先端に所定の間隔を隔てて複数配置されている。具体的には、孔６２２は、散気ノズル６２の半球状の先端に、等間隔に複数配置されている。

【0037】

図１に示すように、管部６１の上方には、フィルタ６３が設けられている。フィルタ６３は、管部６１の吸込口の近傍に設けられている。フィルタ６３は、吸気管６に異物が侵入しないように設けられている。つまり、フィルタ６３は、空気は通す一方、ごみなどの異物は通さないように形成されている。

【0038】

吸水部７は、ポンプ室３に液体を導くように構成されている。吸水部７は、吸水管７１と、ストレーナ７２と、オリフィス７３とを含んでいる。吸水部７は、吸気管６の外側に沿って、ポンプ室３に液体を導くように構成されている。また、吸水部７の液体の吸込口（ストレーナ７２）は、ポンプ室３の吸込口３２近傍に配置されるとともに、吸気管６に対して側方から液体を吸い込むように構成されている。吸水管７１は、吸気管６の散気ノズル６２を取り囲むように配置されている。つまり、吸水部７および吸気管６は、二重管構造を有するように形成されている。吸水管７１は、水中ポンプ１の吸込口３２に接続されている。

【0039】

ストレーナ７２は、吸水管７１に接続されている。ストレーナ７２は、ごみ等の異物を吸い込まないようにするフィルタとして機能するとともに、液体を吸い込む吸込口として機能する。ストレーナ７２は、水平方向に水を吸い込むように構成されている。オリフィス７３は、ストレーナ７２と、吸水管７１との間に設けられている。オリフィス７３は、円環形状を有しており、流路を局所的に狭めるように構成されている。オリフィス７３は、水中ポンプ１が設置される標準深さ位置に基づいて、液体の流量が所定の範囲内となるように設けられている。つまり、オリフィス７３は、水中ポンプ１が標準深さ位置に配置された場合に、液体を吸い込む量を所定量に調整することにより、液体の流速を所定の速度以上として、吸気管６から、空気を吸い込みやすいようにする。

【0040】

フロート８は、エアレータ１００を浮遊させて支持するために設けられている。具体的には、フロート８は、吸気管６を取り囲むように配置されている。また、フロート８は、吸気管６を位置調整部９を介して支持している。吸気管６は、吸水部７を介して水中ポンプ１に接続されている。つまり、フロート８により、水中ポンプ１を水中において浮遊させるようにして支持している。フロート８は、発泡材料または中空部材により形成されている。また、フロート８は、上下方向に貫通する貫通孔を有している。貫通孔は、平面視において、フロート８の中央付近に設けられている。フロート８の貫通孔には、吸気管６の管部６１が挿入されている。

【0041】

位置調整部９は、吸気管６に対するフロート８の上下方向（Ｚ方向）の位置を調整するように構成されている。具体的には、位置調整部９は、鍔状に形成されており、鍔の下面（Ｚ２方向側の面）がフロート８の上面に当接するように構成されている。また、位置調整部９は、吸気管６に対する上下方向の固定位置を調整可能に構成されている。これにより、フロート８の下方に位置する吸気管６の長さを調整することができるので、エアレータ１００（水中ポンプ１）の深さ位置を調整することができる。位置調整部９は、図３に示すように、一対のクランプ部材９１と、締結部材９２と、係留部材９３とを含んでいる。

【0042】

一対のクランプ部材９１は、吸気管６（管部６１）を挟み込むことにより、吸気管６（管部６１）に固定される。具体的には、一対のクランプ部材９１を管部６１を挟んで対向させた状態で、締結部材９２により締結することにより、クランプ部材９１が管部６１に固定される。締結部材９２は、複数の位置において、一対のクランプ部材９１を締結する。締結部材９２は、たとえば、ボルトとナットとを含んでいる。係留部材９３は、係留用のロープ９３１がくくりつけられる。これにより、エアレータ１００が流されるのを抑制することができる。また、クランプ部材９１は、締結が緩んだ場合でも、吸気管６のフィルタ６３が設けられた部分の凸部に引っかかるように構成されている。

【0043】

ここで、第１実施形態では、図１に示すように、水中ポンプ１および吸気管６は、吸気管６の延びる方向に沿って、直線状に配置されている。具体的には、モータ１０、ポンプ室３および吸気管６は、この順で、吸気管６の延びる方向に沿って配置されている。つまり、エアレータ１００は、各部が上下方向（Ｚ方向）に沿って、配置されている。

【0044】

また、第１実施形態では、吸気管６および吸水部７は、ポンプ室３の吸込口３２近傍において、空気と液体とが合流するように配置されている。具体的には、吸気管６の散気ノズル６２の先端は、ポンプ室３の吸込口３２の上方に設けられている。これにより、吸気管６から供給される空気と、吸水部７から供給される液体とが、ポンプ室３の吸込口３２付近で合流するように構成されている。

【0045】

また、吸気管６および吸水部７は、ポンプ室３への吸気方向および吸水方向が略同じ方向になるように配置されている。具体的には、吸気管６および吸水部７は、ポンプ室３への吸気方向および吸水方向が羽根車５の回転軸線Ａ方向と略同じ方向になるように配置されている。つまり、ポンプ室３への吸気方向および吸水方向は、主に下方向（Ｚ２方向）となる。

【0046】

また、第１実施形態では、図２に示すように、羽根車５の回転軸線Ａは、平面視において吸気管６（管部６１）の外周の内側に配置されるように構成されている。また、図３に示すように、水中ポンプ１は、重心Ｇが平面視においてフロート８の外周の内側に配置されるように構成されている。より好ましくは、水中ポンプ１は、重心Ｇが平面視において吸気管６（管部６１）の外周の内側に配置されるように構成されている。

【0047】

（第１実施形態の効果）
第１実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

【0048】

第１実施形態では、上記のように、ポンプ室３に、空気を導く吸気管６を設け、水中ポンプ１および吸気管６を、吸気管６の延びる方向に沿って、直線状に配置する。これにより、ポンプ室３に導かれた空気と液体とをポンプ室３内の羽根車５により効果的に攪拌して混合させることができるので、空気と液体とを効果的に混合させてエアレーションを行うことができる。また、水中ポンプ１および吸気管６を直線状に配置することができるので、エアレータ１００の重心を吸気管６の直下に配置することができる。これにより、吸気管６を介してフロート８により水中ポンプ１を容易に支持することができるので、簡易な構成により、水中ポンプ１を容易に浮遊させて支持することができる。これらの結果、装置の簡素化を図りながら、空気と液体とを効果的に混合させてエアレーションを行うことができる。また、フロート８により水面基準でエアレータ１００を設置することができるので、液体が貯留された槽や池などの底面が不安定な環境の場合でも、エアレータ１００を容易に据え付けることができる。

【0049】

第１実施形態では、上記のように、吸気管６および吸水部７を、ポンプ室３の吸込口３２近傍において、空気と液体とが合流するように配置する。これにより、ポンプ室３の吸込口３２近傍において、効果的に空気と液体とを混合させることができる。また、液体の流速が高まるポンプ室３の吸込口３２において、液体と空気とを合流させることができるので、吸水部７からポンプ室３へ液体が流入する速度により、吸気管６に効果的に負圧を発生させることができる。これにより、吸気管６から空気を効率よく吸い込むことができる。

【0050】

第１実施形態では、上記のように、吸気管６および吸水部７を、ポンプ室３への吸気方向および吸水方向が略同じ方向になるように配置する。これにより、ポンプ室３に空気および液体をスムーズに流入させることができるので、圧力損失を抑制することができる。

【0051】

第１実施形態では、上記のように、吸気管６および吸水部７を、ポンプ室３への吸気方向および吸水方向が羽根車５の回転軸線Ａ方向と略同じ方向になるように配置する。これにより、回転軸線Ａ方向に沿ってポンプ室３に空気および液体を流入させることができるので、羽根車５の回転により生じる負圧を利用して空気および液体をより効率よくポンプ室３に流入させることができるとともに、羽根車５の回転により空気および液体をポンプ室３内で効率よく攪拌することができる。

【0052】

第１実施形態では、上記のように、吸水部７を、吸気管６の外側に沿って、ポンプ室３に液体を導くように構成する。これにより、水面の上方からポンプ室３まで続く吸気管６の内側に吸水部７を交差するように配置する必要がないので、吸水部７の構造が複雑化するのを抑制することができる。

【0053】

第１実施形態では、上記のように、吸水部７および吸気管６を、二重管構造を有するように形成する。これにより、二重管構造の外側の管と内側の管との間から液体（水）を導入し、なおかつ、負圧効果が大きくなる二重管の中心部に吸気管６（内側の管）が配置されるので、羽根車５の回転により流体にエネルギーを与える遠心ポンプの基本原理を阻害することなく簡略的な構成で気液混合流体による圧力発生現象を得ることができる。

【0054】

第１実施形態では、上記のように、吸水部７の液体の吸込口を、ポンプ室３の吸込口３２近傍に配置するとともに、吸気管６に対して側方から液体を吸い込むように構成する。これにより、吸水部７の液体の吸込口をポンプ室３から離れた位置に配置する場合に比べて、吸水部７の液体を導く流路部分の距離が大きくなるのを抑制することができるので、エアレータ１００の装置全体の大型化を抑制することができる。

【0055】

第１実施形態では、上記のように、吸気管６を、ポンプ室３側の端部に管径よりも小さい径を有する複数の孔６２２を設け、複数の孔６２２からポンプ室３に気体が供給されるように構成する。これにより、吸気管６から供給される気泡の径を小さくすることができるので、単位体積あたりの空気に対する液体の接触面積を大きくすることができる。これにより、空気を液体中に効率よく溶解させることができる。

【0056】

第１実施形態では、上記のように、モータ１０、ポンプ室３および吸気管６を、この順で、吸気管６の延びる方向に沿って配置する。これにより、吸気管６からポンプ室３に直接的に空気を導くことができるので、吸気効率を効果的に高めることができる。

【0057】

第１実施形態では、上記のように、吸気管６を、羽根車５の回転軸線方向と略同じ方向に延びるように直線状に形成する。これにより、吸気管６の構造を簡素化するとともに、吸気管６の直下に水中ポンプ１を配置することができるので、吸気管６を介して水中ポンプ１をフロート８により支持することによってエアレータ１００の装置全体の重心を大きく崩すことが無い。

【0058】

第１実施形態では、上記のように、羽根車５を、回転軸線Ａが平面視において吸気管６の外周の内側に配置されるように構成する。これにより、吸気管６の中心線近傍に羽根車５の回転軸線Ａを配置することができるので、より安定して吸気管６を介してフロート８により水中ポンプ１を支持することができる。

【0059】

第１実施形態では、上記のように、水中ポンプ１を、重心が平面視においてフロート８の外周の内側に配置されるように構成する。これにより、フロート８の直下に水中ポンプ１の重心を配置することができるので、フロート８に対して水中ポンプ１を吊り下げるように支持するだけで、水中ポンプ１の姿勢を維持して支持することができる。

【0060】

第１実施形態では、上記のように、吐出部３３を、ポンプ室３の周囲に略等間隔で複数設ける。これにより、吐出部３３からの吐出の反力を、複数の吐出部３３からの吐出によりバランスよく相殺することができるので、水中ポンプ１の姿勢を容易に維持することができる。

【0061】

第１実施形態では、上記のように、吸気管６を、フロート８を貫通するように配置する。これにより、フロート８の浮力を吸気管６に安定して伝えることができる。

【0062】

第１実施形態では、上記のように、吸気管６に対するフロート８の上下方向の位置を調整する位置調整部９を設ける。これにより、エアレータ１００の設置深度を容易に調整することができる。

【0063】

第１実施形態では、上記のように、位置調整部９を、鍔状に形成し、下面がフロート８の上面に当接するとともに、吸気管６に対する上下方向の固定位置を調整可能に構成する。これにより、フロート８と、位置調整部９とを直接結合させる必要がないので、発泡材料や中空構造を有するフロート８に穴をあけたり、締め付けたりしなくてもよい。

【0064】

［第２実施形態］
次に、図５を参照して、本発明の第２実施形態について説明する。この第２実施形態では、吸気管および吸水部に、それぞれ、バルブを設けた構成のエアレータ２００の例について説明する。

【0065】

ここで、第２実施形態では、図５に示すように、水中ポンプ１および吸気管６は、吸気管６の延びる方向に沿って、直線状に配置されている。また、吸気管６には、開度を調整可能なバルブ６４が設けられている。また、吸水部７には、開度を調整可能なバルブ７４が設けられている。バルブ６４は、開度を調整することにより、吸気管６から吸気される空気の流量を調整するように構成されている。また、バルブ７４は、開度を調整することにより、吸水部７から吸水される液体の流量を調整する。たとえば、エアレータ２００を設置する深さ位置に応じて、吸気負圧を高めるために、バルブ６４および７４の開度が調整される。たとえば、エアレータ２００を深い位置に設置する場合は、バルブ７４の開度を絞り（流量を少なくする）、エアレータ２００を浅い位置に設置する場合は、バルブ７４の開度を緩める（流量を多くする）。

【0066】

なお、第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

【0067】

（第２実施形態の効果）
第２実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

【0068】

第２実施形態では、上記第１実施形態と同様に、装置の簡素化を図りながら、空気と液体とを効果的に混合させてエアレーションを行うことができる。

【0069】

また、第２実施形態では、吸気管６および吸水部７に、開度を調整可能なバルブ６４および７４を設ける。これにより、エアレータ２００を設置する深度に合わせて、空気の流量または液体の流量を調整することができるので、深度によらず空気と液体とをバランスよく吸い込んで吐出することができる。つまり、エアレータ２００の設置水深が変更された場合でも、バルブ６４および７４の開度を調整することにより、用途や環境変化に応じて供給風量や対流強さを調整する事ができる。

【0070】

なお、第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。

【0071】

［第３実施形態］
次に、図６を参照して、本発明の第３実施形態について説明する。この第３実施形態では、吸水部にストレーナが設けられた第１および第２実施形態と異なり、ストレーナを設けずに、吸水する構成のエアレータ３００の例について説明する。

【0072】

ここで、第３実施形態では、図６に示すように、水中ポンプ１および吸気管６は、吸気管６の延びる方向に沿って、直線状に配置されている。また、吸水部７は、吸水管７５を含んでいる。吸水管７５は、円筒形状を有している。また、吸水管７５の側面には、複数の吸込口７５１が設けられている。吸込口７５１は、水平方向に水を吸い込むように構成されている。また、吸込口７５１には、フィルタが設けられている。フィルタは、たとえば、網部材を含んでいる。吸水部７の液体の吸込口７５１は、ポンプ室３の吸込口３２近傍に配置されている。また、吸込口７５１は、吸気管６に対して側方から液体を吸い込むように構成されている。

【0073】

なお、第３実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

【0074】

（第３実施形態の効果）
第３実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

【0075】

第３実施形態では、上記第１実施形態と同様に、装置の簡素化を図りながら、空気と液体とを効果的に混合させてエアレーションを行うことができる。

【0076】

また、第３実施形態では、吸水管７５により吸水部７を構成することにより、吸水部７の構成を簡素化することができる。

【0077】

（変形例）
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。

【0078】

たとえば、上記第１～第３実施形態では、吐出部を４つ設け、４方向に液体および空気を吐出する構成の例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、吐出部を３つ以下または５つ以上設けてもよい。この場合、吐出部を等間隔に配置することが好ましい。

【0079】

また、上記第１～第３実施形態では、吐出部の吐出方向が略水平方向である構成の例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、吐出部の吐出方向は、水平方向に対してやや上向きや、水平方向に対してやや下向きであってもよい。また、吐出部の吐出方向は、水平方向において、羽根車の半径方向から傾いた方向でもよい。つまり、吐出部の吐出方向は、水平方向において、羽根車の周方向の成分を有していてもよい。

【0080】

また、上記第１～第３実施形態では、吸気管の吸気部が上方に開口している構成の例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、吸気管の吸気部は、側方や、斜め方向に開口していてもよい。

【0081】

また、上記第１～第３実施形態では、吸気管の先端に管径よりも小さい径を有する複数の孔が設けられている構成の例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、吸気管の先端に、管の内径のままの開口が設けられていてもよい。

【0082】

また、上記第１～第３実施形態では、吸気管の先端が半球形状を有する構成の例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、吸気管の先端が半球形状以外の形状を有していてもよい。たとえば、吸気管の先端が、平坦形状を有していてもよいし、円すい形状のような尖った形状を有していてもよい。

【0083】

また、上記第１～第３実施形態では、水中ポンプが浮遊した状態で支持される構成の例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、水中ポンプを水中の底に接した状態でエアレータを設置してもよい。また、水中ポンプの下部に、載置用の脚部などを設けてもよい。

【0084】

また、上記第２実施形態では、吸気管および吸水部の両方に開度を調整可能なバルブが設けられている構成の例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、吸気管および吸水部の一方にバルブを設けてもよい。

【符号の説明】

【0085】

１ 水中ポンプ
３ ポンプ室
５ 羽根車
６ 吸気管
７ 吸水部
８ フロート
９ 位置調整部
１０ モータ
３２ 吸込口
３３ 吐出部
６４、７４ バルブ
７２ ストレーナ（吸入口）
１００、２００、３００ エアレータ
６２２ 孔
７５１ 吸入口

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】