(57)【要約】【課題】貯水槽に供給される水の溶存酸素濃度が効率的に高められ、長時間にわたって溶存酸素濃度を高く維持することができる水供給システムを提供する。【解決手段】魚介類の養殖を行う貯水槽内に水域から汲み上げた水を供給する水供給システムにおいて、水域の水を汲み上げて圧送する圧送ポンプと、圧送ポンプによって汲み上げられる水を圧送ポンプに導く水導入通路と、圧送ポンプで圧送される水を貯水槽に導く水供給通路と、を備え、両端が水供給通路及び水導入通路に接続され、水供給通路を流れる水の一部を水導入通路に還流させる還流通路を設けるとともに、還流通路に、還流通路内を流れる水中に酸素を溶解させるための酸素溶解部を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
魚介類の養殖を行う貯水槽内に水域から汲み上げた水を供給する水供給システムにおいて、
前記水域の前記水を汲み上げて圧送する圧送ポンプと、前記圧送ポンプによって汲み上げられる前記水を前記圧送ポンプに導く水導入通路と、前記圧送ポンプで圧送される前記水を前記貯水槽に導く水供給通路と、を備え、
両端が前記水供給通路及び前記水導入通路に接続され、前記水供給通路を流れる前記水の一部を前記水導入通路に還流させる還流通路を設けるとともに、前記還流通路に、前記還流通路内を流れる前記水中に酸素を溶解させるための酸素溶解部を備えることを特徴とする水供給システム。
【請求項２】
前記圧送ポンプが、渦巻きポンプであることを特徴とする請求項１に記載の水供給システム。
【請求項３】
前記酸素溶解部が、前記酸素を前記水中に加圧溶解させる溶解タンクを備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の水供給システム。
【請求項４】
前記酸素溶解部は、旋回流発生ノズルが設けられた微細気泡発生装置を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の水供給システム。
【請求項５】
前記酸素溶解部は、前記水中に未溶解の前記酸素を再利用するための脱気弁を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の水供給システム。
【請求項６】
前記貯水槽が複数設けられ、前記水供給通路に接続された前記水を前記複数の貯水槽に分配する分配部を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の水供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、魚介類の養殖を行う貯水槽内に水域から汲み上げた水を供給する水供給システムに関し、特に、海洋や河川等の水域から汲み上げた水中に酸素を混合して貯水槽に対して供給する水供給システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、水域から汲み上げた水を利用して貯水槽内で魚介類を養殖することが行われている。このような魚介類を養殖するシステムにおいて、海洋や河川等の水域から汲み上げられ、貯水槽内に貯留される水中の酸素濃度が高められるように構成されたものが種々提案されている。
【０００３】
例えば、魚介類を飼育する養殖水槽と、この養殖水槽から回収した飼育水を固液分離する固液分離槽と、曝気槽内に設置された担体表面に付着された微生物により、上記固液分離槽から送られてくる飼育水中の有機物を分解して浄化する微生物処理装置とを備え、養殖水槽の飼育水を回収して浄化した後再び養殖水槽に供給する循環型養魚システムにおいて、上記微生物処理装置を上記固液分離された飼育水を貯留する貯溜槽と、この貯溜槽内に設置された水中ポンプと、上記貯溜槽の上部に配置される、その表面に微生物が付着された担体が設置された浄化槽と、上記水中ポンプから吐出された飼育水を上記浄化槽内へ吐出させる吐出手段と、上記浄化槽の上部から上記養殖水槽内へ戻すための吐出管と、上記吐出管の内部に配設された、一端が上記吐出管の突出口側に開口する空気導入管とから構成し、上記養殖水槽内へ、微生物により浄化された溶存酸素濃度の高い飼育水を戻すようにした循環型養魚システムが開示されている（特許文献１参照。）。
【０００４】
また、別の魚介類を養殖するシステムとして、水が貯留され、魚介類を生息させるための水槽と、水を濾過する濾過機構と、水槽内に貯留された貯留水を外部に排出して濾過機構に流入させる流出管と、酸素溶存水を生成して水槽内に供給する水供給機構とを備えた魚介類の収容装置が開示されている。このうち、水供給機構は、濾過機構によって濾過された排水に酸素を溶解させて酸素溶存水を生成する酸素溶解装置と、酸素溶存水が貯留される貯溜タンクと、貯溜タンク内の酸素溶存水を水槽内に供給する供給ポンプと、水槽内の貯留水の酸素溶存量を検出する検出センサと、検出酸素溶存量を基に供給ポンプの作動を制御する制御装置とを備えている（特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−９２８４６号公報  （全文  全図）
【特許文献２】特開２００６−１８０８２９号公報  （全文  全図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１や２に記載された魚介類を養殖するシステムにおいては、槽内の水中に酸素を溶存させておくことが重要であるが、これらの特許文献１や２の魚介類を養殖するシステムでは、長時間にわたって水の溶存酸素濃度を効率よく維持しておくことが困難である。
【０００７】
例えば、特許文献１の循環型養魚システムでは、単に外気に開放された空気吸入パイプから、エアレーション送水ポンプの負圧によって空気を吸引し、空気を巻き込みながら飼育水に混合するように構成されていることから、浄化槽内の水の溶存酸素濃度を高くすることが困難である。
【０００８】
また、特許文献２の魚介類の収容装置では、酸素溶解装置内において、工業的に酸素ガスを精製する酸素供給源によって酸素ガスを供給して容器体内部を酸素ガス雰囲気にし、容器体内の排水の流動過程で排水と酸素とを気液接触させる態様で酸素溶存水が生成されるプロセスが行われ、空気中の酸素を機械的要素によって溶解させる方式に比べると、コストがかさみやすい構成である。
【０００９】
そこで、本発明の発明者らは鋭意努力し、貯水槽に水を供給する水供給システムにおいて、水域の水を汲み上げる圧送ポンプの下流側と上流側とを還流通路で接続し、還流通路内を下流側から上流側に流通する水中に酸素を溶解させる酸素溶解部を備えることにより、このような問題を解決できることを見出し、本発明を完成させたものである。すなわち、本発明は、貯水槽に供給する水の溶存酸素濃度を効率的に高めることができる水供給システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によれば、魚介類の養殖を行う貯水槽内に水域から汲み上げた水を供給する水供給システムにおいて、水域の水を汲み上げて圧送する圧送ポンプと、圧送ポンプによって汲み上げられる水を圧送ポンプに導く水導入通路と、圧送ポンプで圧送される水を貯水槽に導く水供給通路と、を備え、両端が水供給通路及び水導入通路に接続され、水供給通路を流れる水の一部を水導入通路に還流させる還流通路を設けるとともに、還流通路に、還流通路内を流れる水中に酸素を溶解させるための酸素溶解部を備えることを特徴とする水供給システムが提供され、上述した問題を解決することができる。
【００１１】
また、本発明の水供給システムを構成するにあたり、圧送ポンプが、渦巻きポンプであることが好ましい。
【００１２】
また、本発明の水供給システムを構成するにあたり、酸素溶解部が、酸素を水中に加圧溶解させる溶解タンクを備えることが好ましい。
【００１３】
また、本発明の水供給システムを構成するにあたり、酸素溶解部は、旋回流発生ノズルが設けられた微細気泡発生装置を備えることが好ましい。
【００１４】
また、本発明の水供給システムを構成するにあたり、酸素溶解部は、水中に未溶解の酸素を再利用するための脱気弁を備えることが好ましい。
【００１５】
また、本発明の水供給システムを構成するにあたり、貯水槽が複数設けられ、水供給通路に接続された水を複数の貯水槽に分配する分配部を備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の水供給システムによれば、水域の水を汲み上げて圧送する圧送ポンプの下流側から上流側へ水の一部を還流させる還流通路が設けられるとともに、この還流通路内を流れる水に酸素を溶解させる酸素溶解部が備えられている。そのため、酸素溶解部で酸素が溶解させられた水が圧送ポンプ内を経由して貯水槽に供給されることから、圧送ポンプによる圧力を利用して未溶解の酸素がさらに水中に溶解させられる。したがって、貯水槽に供給される水の溶存酸素濃度が効率的に高められ、貯水槽内での水の溶存酸素濃度が長時間にわたって高く維持される。
【００１７】
また、本発明の水供給システムにおいて、圧送ポンプが渦巻きポンプであれば、高出力の圧送ポンプを利用して水中に残存する未溶解の酸素が効率よく水中に強制溶解される。また、気体のかみ込みに比較的弱い渦巻きポンプであっても、酸素溶解部で一次的に酸素が溶解されているため、渦巻きポンプ内に気体が滞留するおそれがない。
【００１８】
また、本発明の水供給システムにおいて、酸素溶解部が溶解タンクを備えることにより、酸素を水中に効率的に溶解させることができる。
【００１９】
また、本発明の水供給システムにおいて、酸素溶解部は、旋回流生成ノズルが設けられた微細気泡発生装置を備えることにより、酸素溶解部の出力が比較的低出力であっても、生成される旋回流によって酸素や空気等の酸素を含む気体の微細気泡を水中に効率的に溶解させることができる。また、水中に未溶解の酸素が残存するとしても、微細気泡であれば圧送ポンプ内に滞留するおそれが低減される。
【００２０】
また、本発明の水供給システムにおいて、酸素溶解部に所定の脱気弁を備えることにより、水中に未溶解の酸素の一部が有効利用され、経済的に有利になる。
【００２１】
また、本発明の水供給システムにおいて、酸素が溶解した水を複数の貯水槽に分配する分配部を備えることにより、各貯留槽毎に酸素溶解部や圧送ポンプを設ける必要がなく、酸素が溶解した水の各貯溜槽への供給管理が一元化され、経済的に有利になる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態にかかる水供給システムの概略構成図である。
【図２】本実施形態の酸素溶解部の一例の概略構成図である。
【図３】溶解タンクの構成例を示す図である。
【図４】旋回流生成ノズルの構成を説明するための図である。
【図５】旋回流生成ノズルを構成する円筒部材の構成を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、適宜図面を参照して、本発明にかかる水供給システムに関する実施の形態について具体的に説明する。ただし、かかる実施の形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の範囲内で任意に変更することが可能である。なお、それぞれの図中、同じ符号を付してあるものについては同一の部材を示しており、適宜説明が省略されている。
【００２４】
１．水供給システムの全体構成
図１は、本発明の実施の形態にかかる水供給システム３０の全体構成を示している。図１に示す水供給システム３０は、ヒラメやあなご、ブリ、ハマチ、マダイ、ヒラメ、クルマエビ等の魚介類を養殖する複数の貯水槽５内に水を供給するためのものであり、海洋や河川等の水域から水を汲み上げて各貯水槽５に供給可能に構成されている。
【００２５】
この水供給システム３０は、海洋や河川等の水域に一端が投入された水導入通路３１と、水導入通路３１の他端側に備えられた圧送ポンプ３３と、圧送ポンプ３３に一端が接続された水供給通路３５と、水供給通路３５から分岐して複数の貯水槽５に水を導く複数の分岐管３７ａが設けられた分配部３７と、各分岐管３７ａによって水が導かれる複数の貯水槽５とを備えている。また、本実施形態の水供給システム３０では、水導入通路３１と水供給通路３５とを接続する還流通路３９が設けられ、この還流通路３９には酸素溶解部４０が備えられている。
【００２６】
本実施形態の水供給システム３０は、複数の貯水槽５に対して、一つの圧送ポンプ３３によって圧送される水を分岐管３７ａを介して供給する構成であるため、圧送ポンプ３３や酸素溶解部４０を複数備える必要がなく、各貯水槽５内の水の溶存酸素濃度が集中管理できるとともに、経済的に有利な構成となっている。
【００２７】
２．圧送ポンプ
本実施形態の水供給システム３０では、圧送ポンプ３３として渦巻きポンプが用いられている。この渦巻きポンプは、自吸式のポンプではなく、流体に旋回流を生成し、流体に流れを生成することで、流体を圧送する構成のポンプである。この渦巻きポンプは高出力のものが用いられ、水域からの水の汲み上げ及び圧送が効率的に行われる。
【００２８】
また、上流側の水導入通路３１に混合される、酸素が溶解した水が、圧送ポンプ３３を通過するようになっており、未溶解の酸素の気泡が水中に存在する場合には、当該酸素の気泡が圧送ポンプ３３の圧力で潰されることによって、強制的に溶解させられる。したがって、酸素の溶解効率の向上が図られ、貯水槽５に供給された後、長時間にわたって水の溶存酸素濃度が高く維持される。また、高出力の圧送ポンプ３３が備えられ、当該圧送ポンプ３３においても酸素の強制溶解が行われるのであれば、酸素溶解部４０での酸素の溶解効率が多少低くても、貯水槽５に供給される水の溶存酸素濃度が高められる。特に、本実施形態の水供給システム３０のように渦巻きポンプが用いられる場合には、圧送される水が旋回流を生成することから、より効率的に酸素の気泡が潰され、溶解させられるため、さらに経済的に有利になる。
【００２９】
ただし、渦巻きポンプは、エアをかみ込むことによって空運転しやすいことから、本実施形態の水供給システム３０では、渦巻きポンプが空運転せずに水を圧送し酸素の気泡を潰すことができるように、渦巻きポンプの上流側の水導入通路３１に混合される水に酸素を溶解させる際に、微細気泡を発生させるように構成されている。
【００３０】
３．還流通路及び酸素溶解部
（１）全体構成
図２は、還流通路３９に備えられた酸素溶解部４０の構成を説明するための概略構成図を示している。
この酸素溶解部４０は、水供給通路３５内を流れる水の一部を還流通路３９内に引き込むための水ポンプ１０３と、還流通路３９内を流れる水中に酸素あるいは酸素を含む気体を供給する酸素供給手段１２０と、水ポンプ１０３によって圧送される水が流入し酸素を水中に溶解させる溶解タンク１０５と、酸素が溶解させられた水を導出する旋回流生成ノズル１０が設けられた微細気泡発生装置４１とを備えている。
【００３１】
酸素供給手段１２０は、水ポンプ１０３の上流側の上流側還流通路３９ａに接続されている。また、上流側還流通路３９ａのうち、酸素供給手段１２０の接続箇所よりもさらに上流側には、フィルタ１１１及び通路開閉弁１１３が備えられている。フィルタ１１１は、還流通路３９内に引き込まれる水中の異物を捕集、除去するために用いられ、水ポンプ１０３の上流側であれば配置位置は特に制限されない。
【００３２】
また、通路開閉弁１１３は、例えば、手動式の弁や、公知の電磁比例制御弁、オンオフ弁等が用いられ、水域の水量、例えば海洋における潮の満ち引き等に応じてその開度やデューティ比を制御することによって、水ポンプ１０３によって還流通路３９に引き込まれる水の流量が調節される。
【００３３】
また、溶解タンク１０５と旋回流生成ノズル１０との間の下流側還流通路３９ｂには三方向弁１１７が備えられ、溶解タンク１０５から流出した水の流れが、旋回流生成ノズル１０側と、大気開放されたエア抜き通路１０９側とに切り替えられる。この三方向弁１１７は、例えば、通電の有無によって開閉制御が行われるオンオフ弁が用いられる。この三方向弁１１７を備えることにより、酸素溶解部４０の作動後、酸素が水中に溶解しづらく比較的大きな気泡となって水中に存在している間は、水を旋回流生成ノズル１０側へ供給せずにエア抜き通路１０９から外部に排出する一方、酸素の溶解が安定し始めたときに水を旋回流生成ノズル１０側へ供給するように制御することができる。
【００３４】
したがって、旋回流生成ノズル１０から水を導出させる初期段階から、直径のばらつきが低減された微細気泡が安定的に発生し、大きな気泡が水導入通路３１に混合され圧送ポンプ３３に流入することがないとともに、酸素の溶解効率の向上が図られる。そのため、水導入通路３１に接続された圧送ポンプ３３として渦巻きポンプを用いる場合においても、渦巻きポンプにエアがかみ込み、圧送ポンプの出力が低下するおそれが低減される。
【００３５】
（２）酸素供給手段
酸素供給手段１２０は、液体酸素が充填された酸素タンク１２３と、酸素タンク１２３に接続された酸素供給通路１２１内の圧力を減圧し液体酸素を気化するための減圧弁１２５と、水中に供給する酸素の流量を調節するための電磁弁１２７と、酸素を冷却するための冷却手段１２９とを備えている。
【００３６】
このうち、酸素タンク１２３は、他の酸素発生装置やオゾン発生装置で代用することができ、また、複数の気体発生装置を同時に併用することもできる。さらには、酸素タンク１２３やその他の気体発生装置を省略して、水中に混合する酸素を含む気体として空気を用いることもできる。この場合には、酸素タンク１２３及び減圧弁１２５を設ける代わりにコンプレッサを設けるか、あるいは、酸素供給通路１２１の端部を大気に開放して酸素供給手段１２０が構成される。
【００３７】
また、酸素タンク１２３の代わりにオゾン発生装置を用いる場合には、オゾン発生装置と減圧弁との間にプレパージタンクを配置し、このプレパージタンクに対して、電磁弁を介してオゾンキラー装置を接続することが好ましい。このように構成すれば、高濃度のオゾンが大気中に放出されることが防止される。
【００３８】
また、減圧弁１２５は、酸素供給通路１２１内の圧力を減圧して、酸素タンク１２３内の液体酸素を気化するための弁であり、液体酸素を用いない場合には省略される。さらに、電磁弁１２７は、例えばオンオフ弁からなり、通電の有無によって電磁弁の開閉制御が行われ、水中に供給される酸素の流量が調節される。この酸素の流量は、例えば、貯水槽５に収容されている魚介類の発育状況（稚魚〜成魚）に応じた溶存酸素量となるように制御が行われる。
【００３９】
また、冷却手段１２９は、水中に供給する酸素を冷却するために用いられ、酸素の水中への溶解効率が高められる。この酸素の冷却手段１２９は、酸素発生装置を用いる場合に特に有効であるが、使用環境、使用条件によっては省略することが可能である。
【００４０】
（３）溶解タンク
溶解タンク１０５は、水ポンプ１０３と旋回流生成ノズル１０との間で高圧化された水を保持し、水中に混合された酸素を溶解させる部位である。
本実施形態の水供給システム３０の酸素溶解部４０では、後述するように、旋回流生成ノズル１０に流路断面積が小さくされる孔部（図４中の２３）が設けられており、水ポンプ１０３と旋回流生成ノズル１０との間の下流側還流流路３９ｂ内の圧力が高められるように構成されている。
【００４１】
この溶解タンク１０５は、例えば、図３に示すように、下方に向けて次第に断面積が縮小するテーパ状の容器本体８１と、配置方向が容器本体８１の中心軸からずらされて容器本体８１の上部壁面に設けられた水の導入口８３と、容器本体８１の底部に設けられた水の流出口８５とを備えて構成される。この溶解タンク１０５は、いわゆるサイクロン方式を利用したものであり、溶解タンク１０５内を移動する水は高圧下で旋回させられ、混合されている酸素の気泡が潰されやすくなって、酸素の溶解効率が著しく高められる。
容器本体内での水の流れ方向は、下方から上方に向けて旋回しながら流れるようにしてもよい。
【００４２】
また、溶解タンク１０５からの水の流出口８５には、直角方向に屈曲する屈曲部８６が設けられている。この屈曲部８６においても、水が下流側還流通路３９ｂの内周面に衝突するために、混合されている酸素が潰されやすく、酸素の溶解効率が高められる。
この他、酸素の水への溶解効率を高めるためには、溶解タンク１０５内の壁面の一部に衝突板を設けたり、あるいは、容器本体８１の一部に水平断面形状を矩形にした領域を設けたりすることによって、水の衝突箇所を形成することが有効である。
【００４３】
また、この溶解タンク１０５の上部の中央には、未溶解の酸素の滞留部８７が形成されており、この滞留部８７には未溶解の酸素を容器本体８１外に排出するための脱気弁８９が設けられている。そして、溶解タンク１０５には、タンク内の水の水位をモニタするためのレベルセンサ９１が取り付けられ、水位が所定レベル以下となったときに、脱気弁８９から酸素を排出させて回収するように用いられる。
【００４４】
このように、未溶解の酸素を排出することにより、旋回流生成ノズル１０から空気溜まりのような大きな気泡が導出されることが防止され、直径のばらつきが抑えられた微細気泡を安定的に生成することができる。したがって、酸素の水への溶解効率の低下が防止されるとともに、水導入通路３１に接続される圧送ポンプ３３として渦巻きポンプが用いられる場合であっても、微細気泡が混入された水が水導入通路３１に混合されたときに渦巻きポンプにエアがかみ込み、渦巻きポンプの出力が低下するおそれが低減される。
【００４５】
脱気弁８９に接続された酸素排出通路１０８は、図２に示すように、酸素供給手段１２０の電磁弁１２７の上流側で酸素供給通路１２１に接続され、排出された酸素が再び水中に供給される。このように未溶解の酸素の一部を外部に放出せずに内部で循環させることにより、酸素の利用効率が向上し、経済的に有利になる。特に、液体酸素が充填された酸素タンク１２３から酸素を供給する場合に、コスト面での差が顕著になる。これ以外にも、酸素排出通路１０８を上流側還流通路３９ａに直接接続することによっても、酸素を再利用することができる。
【００４６】
また、溶解タンク１０５から未溶解の酸素が回収されて再利用されるときには、酸素供給手段１２０の電磁弁１２７の開度が絞られて、水中に供給される酸素の流量が減らされる。したがって、未溶解の酸素が現れた後には、酸素の未溶解成分が発生しにくいように、水中に供給される酸素の流量が調節される。
【００４７】
また、図２に示す酸素溶解部４０の構成では、この溶解タンク１０５にも冷却装置１４０が備えられ、溶解タンク１０５内での酸素の溶解効率が高められるようになっている。この冷却装置は、気体の種類や使用環境、生成する気泡の目的に応じて省略することが可能である。
【００４８】
（４）旋回流生成ノズル
図４（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態の微細気泡発生装置に備えられた旋回流生成ノズル１０の構成例を示している。図４（ａ）は旋回流生成ノズル１０の斜視図であり、図４（ｂ）は旋回流生成ノズル１０を軸方向に沿って切断した断面図であり、図４（ｃ）は孔部２３が形成された位置で旋回流生成ノズル１０を軸方向と直交する方向に沿って切断した断面図である。また、図４（ａ）〜（ｃ）の旋回流生成ノズル１０を構成する円筒部材２１を図５（ａ）〜（ｃ）に示す。
【００４９】
これらの図４（ａ）〜（ｃ）及び図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、旋回流生成ノズル１０は、一方の端部が開口された円筒空間部１１ａ及び当該円筒空間部１１ａの内周面に開口する流体導入路１１ｂを備えた筐体１１と、筐体１１の円筒空間部１１ａ内に配置され、両端が開口された円筒空間部２１ａ及び当該円筒空間部２１ａの周壁に開口する孔部２３を備えた円筒部材２１とを備えている。
【００５０】
このうち、筐体１１は、本体部１３と蓋部１２ａ、１２ｂとから構成されている。本体部１３は、外周面から突設した突設部１４が形成された円筒状の部材であり、円筒部材２１が収容される円筒空間部１１ａを備えている。また、突設部１４には、円筒空間部１１ａの内周面に臨む流体導入路１１ｂが設けられている。この流体導入路１１ｂは、配設方向が円筒空間部１１ａの軸心からずらされて形成されている（図４（ｃ）を参照）。ただし、流体導入路１１ｂの配設方向は特に制限されるものではない。
また、図４（ａ）に示す筐体１１の例では、円筒部材２１の孔部２３の配置位置に合わせて流体導入路１１ｂが設けられているが、特に限定されるものではない。
【００５１】
また、本体部１３両端には蓋部１２ａ、１２ｂが溶接されている。旋回流が導出される側の一方の蓋部１２ａには、本体部１３の円筒空間部１１ａの直径よりも小さな開口１５が設けられ、円筒部材２１の端部が挿入されている。また、他方の蓋部１２ｂの内面には、円筒部材２１の外形と一致する凹部１６が設けられ、円筒部材２１の他端が配置されている。
【００５２】
また、円筒部材２１は、両端部が開口する円筒空間部２１ａと、この円筒空間部２１ａの周壁に開口する一つ又は複数の孔部２３（図４（ｃ）では四つ）を備えており、筐体１１の円筒空間部１１ａ内において、周囲に所定の間隙Ｓを介して配置され固定されている。この間隙Ｓは、酸素が溶解した水の通過路として構成されている。円筒部材２１に設けられた孔部２３は、水ポンプ１０３と旋回流生成ノズル１０との間の下流側還流通路３９ｂが高圧化されるに十分な程度に流路の面積が小さくされている。
【００５３】
また、円筒部材２１に設けられた孔部２３は、配設方向が軸心方向から所定方向にずらされて配置されている。このように配置することにより、水が円筒部材２１に流れ込む際の勢いを利用して、旋回流が効率的に発生する。また、円筒部材２１が複数の孔部２３を備える場合に、すべての孔部２３を軸心方向からずらして、所定角度傾斜させて配置することにより、水の流れが衝突することが避けられ、流れの勢いが弱められることなく円筒部材２１の円筒空間部２１ａ内に流入させることができる。その結果、高速旋回流が効率的に発生する。
【００５４】
また、孔部２３は旋回流の導出方向に向けて傾斜させて配置することが好ましい。このように配置することにより、円筒部材に流入する水を旋回させながら、導出方向に向けて進行させることができ、水の流れが衝突して旋回流の発生が阻害されることが低減される。
【００５５】
円筒部材２１に形成される孔部２３の大きさは、特に限定されるものではなく、導入する水の種類や、発生させる旋回流の状態、さらには、水ポンプ１０３と旋回流生成ノズル１０との間の下流側還流通路３９ｂ中での加圧状態を考慮して適宜選択される。すなわち、水の旋回流の発生効率は、円筒空間部２１ａの端部の開口面積に対する孔部２３の面積（孔部２３が複数の場合は合計面積）の比率によって変化するものである一方、水の種類、特に粘度によっても変化する。したがって、これらの観点から、孔部２３の大きさや円筒空間部２１ａの端部の開口面積を調製することが好ましい。
ただし、孔部２３の大きさは、その数と同様に、合計面積が水ポンプ１０３と旋回流生成ノズル１０との間の下流側還流通路３９ａ内を高圧状態に維持できる程度に設定する必要がある。
【００５６】
このように本実施形態の水供給システム３０に備えられた旋回流生成ノズル１０では、本体部１３の円筒空間部１１ａ内に円筒部材２１が挿入され、本体部１３の両端に溶接された蓋部１２ａの開口部１５及び蓋部１２ｂの凹部１６によって、円筒部材２１が保持、固定されている。
【００５７】
これらの筐体１１及び円筒部材２１を構成する材料は特に制限されるものではなく、一例としては、鉄合金やアルミニウム合金、亜鉛合金等の金属材料又は非鉄金属材料、セラミック等の焼結体、プラスチック、ポリ塩化ビニール（ＰＶＣ）、熱可塑性ポリオレフィン樹脂（ＴＰＯ）、熱可塑性ポリウレタン樹脂（ＴＰＵ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、アクリル−ブタジエン−スチレン樹脂（ＡＢＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレン（ＰＥ）、フッ素樹脂等の樹脂材料、木材、廃棄プラスチックや廃棄木材等のリサイクル原料をはじめとして、種々の材料が挙げられる。
【００５８】
例えば、筐体１１及び円筒部材２１を透明性の樹脂材料で構成した場合には、内部の確認を容易に行うことができ、旋回流の生成状態を確認しながら使用することができる。ただし、導入する水の組成が変わることを防止したり、効率的に高速旋回流を発生させたりするためには、導入する水との濡れ性や発生させる旋回流の程度を考慮し、さらに、水や溶解した酸素と反応しにくい材料を選択して用いることが好ましい。
【００５９】
さらに、筐体１１の円筒空間部１１ａの内周面や流体導入路１１ｂの内面、さらに、円筒部材２１の外周面及び円筒空間部２１ａの内周面の表面粗さを均一にすることが好ましい。これらの各部材における、水の接触面の表面粗さを均一にすることにより、水の流れがばらついて、旋回流の発生が阻害されることを低減することができる。
例えば、それぞれの部材の表面を所定の材料を用いてコーティングすることにより、容易に表面粗さを均一化することができる。ただし、コーティングを施す場合においても、導入する水との濡れ性や、発生させる旋回流の程度を考慮し、さらに、水や溶解した酸素と反応しにくい材料を選択することが好ましい。
【００６０】
また、筐体１１の円筒空間部１１ａ内周面と円筒部材２１の外周面との間の間隙Ｓの大きさは、導入する水の粘度等を考慮して、適宜選択することができる。
さらに、円筒部材２１は、円筒空間部２１ａの両端部の直径を異ならせて構成することもできる。このように構成することによって、円筒部材２１の内部に生じる旋回流の中央の低圧部（気相部分）の発現状態を調整することができる。
【００６１】
このように、本実施形態の水供給システム３０で用いられる旋回流生成ノズル１０は、効率的に旋回流が生成されるために、溶解タンク１０５内で水中に溶解された酸素や残存する未溶解の酸素がさらに溶解させられ、圧送ポンプ３３の上流側の水導入通路３１に対して酸素が溶解した水を混合することができる。特に、未溶解の酸素が残存したとしても、微細気泡として水中に滞留することから、圧送ポンプ３３として渦巻きポンプが用いられる場合であっても渦巻きポンプ内にエアがかみ込むことがなく、渦巻きポンプの出力低下が防止される。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
以上説明した本発明の水供給システムによれば、酸素溶解部で酸素が溶解された水が圧送ポンプの上流側に戻され、さらに圧送ポンプの圧力によって水中に残存する酸素の気泡が潰されて強制溶解させられる。そのため、貯水槽に供給される水の溶存酸素濃度が効率的に高められ、長時間にわたって溶存酸素濃度が高く維持される。したがって、海洋や河川の水を汲み上げた貯水槽内で魚介類の養殖を行う場合だけでなく、他の生物の生育に利用される水の溶存酸素濃度を容易に管理することができる。
【符号の説明】
【００６３】
５：貯水槽、１０：旋回流生成ノズル、１１：筐体、１１ａ：円筒空間部、１１ｂ：流体導入路、１２ａ・１２ｂ：蓋部、１３：本体部、１９：導入口、２１：円筒部材、２１ａ：円筒空間部、２３：孔部、３０：水供給システム、３１：水導入通路、３３：圧送ポンプ、３５：水供給通路、３７：分配部、３７ａ：分岐管、３９：還流通路、４０：酸素溶解部、４１：微細気泡発生装置、８１：容器本体、８３：導入口、８５：流出口、８６：屈曲部、８７：滞留部、８９：脱気弁、９１：レベルセンサ、１０３：水ポンプ、１０５：溶解タンク、１０９：エア抜き通路、１１１：フィルタ、１１３：通路開閉弁、１１７：三方向弁、１２０：酸素供給手段、１２１：酸素供給通路、１２３：酸素タンク、１２７：電磁弁、１２９：冷却手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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