(57)【要約】【課題】  ブロワ、コンプレッサーを含む、従来のポンプ類を使わずに、防音、防振、冷却設備の必要もなく、無騒音、無振動的な簡単な設備で、赤潮、伝染病、水温変化に対応できる危険性のない養殖技術、さらに水質浄化も同時に対応でき、海洋を汚染することのない陸上養殖装置を提供する。【手段】  気液混合流のポンプを使用して、自動的に溶存酸素濃度の高まった淡水や海水を飼育槽、浄化槽へ送気、送水して、低速回転と無騒音、無振動的な特徴を利用して魚介類によい飼育環境を作って飼育し、好気性、嫌気性を効果的に実現させて、有機物の浄化、リンの汚泥化排出、アンモニアの硝化、脱窒素を連続的に行い、必要に応じて水温、ＰＨ、殺菌管理、投薬を行い、魚介類のよい飼育環境を維持させる陸上養殖を行う。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
淡水又は海水を使用して魚介類を飼育する飼育槽１を設けると共に、飼育槽１で変質した水質を浄化するための浄化槽２を設ける、この淡水又は海水を飼育槽１から浄化槽２へ、さらに浄化槽２から飼育槽１へと循環させて使用する、この循環手段のポンプとして、どちらか一方又は両方とも、気液ポンプ３−１、３−２を用いる気液ポンプ式陸上養殖装置。
【請求項２】
気液ポンプ３−３を用いて、外部から淡水又は海水を、飼育槽１へ注入すると共に、飼育槽１で悪化した淡水又は海水の一部を外部へ放流する請求項１記載の気液ポンプ式陸上養殖装置。
【請求項３】
淡水又は海水を使用して魚介類を飼育する飼育槽１を設けて、外部から淡水又は海水を気液ポンプ３−３を用いて飼育槽１へ注入すると共に、飼育槽１で変質した淡水又は海水を外部へ放流する気液ポンプ式陸上養殖装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【産業上の利用分野】
【０００１】  本発明は、魚介類の陸上養殖に関するものである、従来から陸上養殖装置として、
▲１▼完全循環型（完全閉鎖循環型陸上養殖装置）、
▲２▼一部循環型（半閉鎖循環型陸上養殖装置）、
▲３▼掛け流し式、
の３方式があった、本発明はこの▲１▼▲２▼▲３▼を実施分野とするものである。
【背景技術】
【０００２】  従来の「完全循環型」は、台風、赤潮、伝染病、水温、海底環境、管理面上大きい利点を持ち注目された手法であったが、水循環、水質浄化、酸素供給の設備費、動力費のコスト高が主な原因で普及までに至っていない。  完全循環型に共通する事項として、飼育水は飼育槽１から浄化槽２へ、浄化槽２から飼育槽１へと循環させる必要があり、循環手段に送水ポンプと送気ポンプ（ブロワ又はコンプレッサー）の両方が必要であった。これは、設備費、動力費、メンテナンス費が大きくなり「完全循環型」が普及困難な障壁となっていた。【０００３】  また従来の「一部循環型」も完全循環型と似て、設備費、動力費、メンテナンス費用が嵩む他、ポンプ及び、ブロワ又はコンプレッサーの併設使用は騒音、振動が大きく、飼育魚にストレスを与えて共食いが起きたり、生育が阻害される場合もあり、防音、防振、冷却の各装置を必要とし、そのトータルコストが障害となって「一部循環型」の普及、進展を阻んできた。【０００４】  さらに、現在最も普及途上にある「掛け流し式」は浄化槽２がなく比較的ローコストである、しかし、送水ポンプと、送気用のブロワ又はコンプレッサーを必要とし高コストの欠点は変わらない。【０００５】  海に恵まれた日本の閉鎖性水域は海面養殖が主体となり、水底に大量の腐食物を沈降させて残餌や斃死を多くして悪質ガス、赤潮の発生を頻繁化し「人類の負の遺産」を海底に堆積している、現在の海面養殖の水底汚染を早急に止める必要があり改善対策の一つとして、低コストの陸上養殖法の開発が待たれていた。
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  本発明の目的は、前述した従来の完全循環型の欠陥を解決することにあって、従来の海や湖の「完全循環型」「一部循環型」「掛け流し式」に使用している高価な設備を改善して、低廉な設備技術の開発にある。
【０００７】  さらに本発明の目的詳細は、従来、海や湖で使用されいた送水ポンプや送気ポンプ（ブロワ又はコンプレッサー）の使用を止めることで、設備費、動力費、メンテナンス費用の嵩まない装置で、防音、防振、冷却の装置を必要としない新しい装置の開発にあり、飼育生物にストレスを与えることが極めて少ない騒音振動の小さい装置の開発にある。
【０００８】  本発明のさらなる目的は、現在の海面養殖主体の養殖漁業を、水底の環境維持によい「一部循環型」「完全循環型」へ移管させる技術の開発にある。また「掛け流し式」もさらに低廉化する技術の開発にある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】  本発明は、閉鎖循環型の陸上で養殖する装置に関するもので、前述の目的を達成するため、請求項１に記載の通り、淡水又は海水を使用して魚介類を飼育する飼育槽１を設けると共に、飼育槽１で変質した水質を浄化するための浄化槽２を設ける、この淡水又は海水を飼育槽１から浄化槽２へ、さらに浄化槽２から飼育槽１へと循環させて使用する、この循環手段のポンプとして、どちらか一方又は両方とも、気液ポンプ３−１、３−２を用いることに特徴がある。すなわち、従来の送水ポンプ、送気ポンプを使わないことにある。
【００１０】  また、本発明は、前述の目的を達成するため請求項２に記載の通り、気液ポンプ３−３を用いて、外部から淡水又は海水を、飼育槽１へ注入すると共に、飼育槽１で悪化した淡水又は海水の一部を外部へ放流することに特徴がある。
【００１１】  さらに、本発明は、淡水又は海水を使用して魚介類を飼育する飼育槽１を設けて、外部から淡水又は海水を気液ポンプ３−３を用いて飼育槽１へ注入すると共に、飼育槽１で変質した淡水又は海水を外部へ放流することに特徴がある。
【実施の態様】
【００１２】  本発明の請求項１は、気液ポンプを使用する「完全循環型」の一例として図１に示すもので、前述した従来の完全循環型の欠陥を解決するため、淡水又は海水を使用して魚介類を飼育する飼育槽１を設けると共に、飼育槽１で変質した水質を浄化するための浄化槽２を設ける、この淡水又は海水を飼育槽１から浄化槽２へ、さらに浄化槽２から飼育槽１へと循環させて使用する、この循環手段のポンプとして、どちらか一方又は両方とも、気液ポンプ３−１、３−２を用いるものである。従来のポンプ類を使わないで、気液ポンプ３−１、３−２を使用する。
【００１３】  気液ポンプ（３−１、３−２、３−３）とは、図４に示す通り、従来の国内の工学図書にない原理のポンプで、回転軸１５をほぼ水平にしてパイプを複数巻いたパイプ巻体１４を作り水面近くに設置して、パイプの一端を気体と液体の流入口１９とし、他の端を回転軸１５からロータリージョイント１７を経て外部の圧送管１６に接続する構成で、パイプ巻体１４の下部を水中に浸漬させて回転することで、気体と液体を流入口から回転毎に交互に流入口１９へ汲み込んで圧力を生み、気液混合流を起こす。また、パイプ巻体１４の巻数を増減することで圧送圧力を増減できる、気液の圧送量は巻パイプ２０の流入口１９の口径の大きさで決まる、さらに巻体の下部を水面下に浸漬する深さを上下することで気液の体積比が決まる、通常は円周の下部の４割程度を浸漬する場合が多い。
【００１４】  気液ポンプの回転数は２〜６０ｒｐｍ程度であり、無振動、無騒音的な稼働を特徴とするポンプで、これ以上回転数を大きくすると遠心力が大きくなり、ポンプとしての役目を果たすことができなくなる。
【００１５】  気液ポンプを用いる理由は気液を混合流で圧送することにあり、パイプ巻体１４又は圧送管１６内の中で気液が混合撹拌されて圧送の途上で溶存酸素濃度が自動的に高まる原理を使用するものである。
すなわち、気液の混合圧送は、送水ポンプと送気ポンプが一つになると共に、溶存酸素の増強がパイプ内の通過途上で同時進行することにあり、ポンプ設備、曝気設備が縮小できるものである。
【００１６】  さらに、気液ポンプのパイプ巻体１４又は圧送管１６内に「接触する装置」を設けて気液の通過時にパイプ内に“せせらぎ現象”を起こさせて自動的な気液混合から酸素の溶解をさらに促進させることもできる。
「接触する装置」とは、パイプ又はホースの内面に凹凸を設ける、又はパイプ内に網、砂利等のポーラス状の物質で、気液が通過する際に混合撹拌（せせらぎ現象）が自動的に促進する装置の全てを言うもので、材質、形状を限定するものではない。
【００１７】  本発明の、請求項１は「完全循環型」を意味し、完全閉鎖循環型陸上養殖装置を言う、外部からの淡水又は海水の注入はなく主体的に装置内での循環水のみである。
請求項２は「一部循環型」を意味し、半閉鎖循環型陸上養殖装置を言い、一部の淡水又は海水を外部から注入を行うものである。
請求項３は「掛け流し式」を意味し、飼育槽１のみで浄化槽２は設けないもので、外部から飼育水を注入し、変質した飼育剰余水を常に外部へ放流するものである。
【００１８】  本発明の最終目標はトータルコストの削減にあり「完全循環型」にあるが、これに至る暫定法として「一部循環型」「掛け流し式」をも改善の対象とするものである。この３方式共に気液ポンプを使用してコスト削減を目指すものである。
【００１９】  請求項１及び請求項２で、飼育槽１、浄化槽２共に図示した形状に制限はなく、円型、角形、矩形形、ドーナツ型等のいずれの形でもよく、さらに、木製、鋼製、コンクリート製、プラスチック製、シート等、いずれの材質でもよい。また飼育槽１と浄化槽２は別々の水槽となっいるが同一の水槽を区切って切ちしてもよい。
さらに気液の循環方向はいずれの方向からでもよく、図示の方向を限定するものではない。
【００２０】  図１、図２に示す、飼育槽１には給餌６が必要であり、浄化槽２には汚泥抜き７が必要である、また、必要に応じて、調整装置（温度調整、ＰＨ調整、塩分濃度、投薬）８を併設するものである。さらに、飼育槽１と浄化槽２の設置高さは必ずしも同一の必要はなく、必要な高さに変化させてもよい。
【００２１】  図１、図２共に、飼育槽１と浄化槽２に設置する気液ポンプの数は、各々１箇所となっているが、これは最小設置数であり必要に応じていずれも複数設置も可能である。また、図示では、飼育槽１箇所に浄化槽１箇所を設置しているが、飼育槽１箇所に浄化槽を複数箇所設置してもよいし、この反対でもよく設置数量は限定するものではない。
また浄化槽２の大きさは、飼育槽１よりも小さく図示しているが場合によっては浄化槽２が飼育槽１よりも大きくなってもよい。また、浄化槽２及び飼育槽１はいずれも複数槽として設置してもよい。
図示していないが、浄化槽２及び飼育槽１の槽底部には汚泥が堆積するため汚泥引き抜きの装置を付設してもよい。
【００２２】  気液ポンプの設置位置は、図１、図２共に、飼育槽１と浄化槽２の両方共に槽内に設置されているが限定したものではない、パイプ等で連通して槽外に気液ポンプ用の設備を付設して気液ポンプを槽外に設置してもよく、槽内の水を必要に応じて必要な場所へ圧送できる機能があればどこに設置してもよい。
【００２３】  図１、図２共に、調整装置（水温、ＰＨ、塩分濃度、投薬）８の設置位置は、循環管５の途上に設置しているが限定したものではない、飼育槽１又は浄化槽２の内部でもよいし、槽外に設置してもよく、調整装置（水温、ＰＨ、塩分濃度、投薬）８の目的が達成できればどこに設置してもよい。また、図示では水温、ＰＨ、塩分濃度、投薬の装置を一緒に設置しているが、限定したものではない、別々の場所へ離れて設置してもよい。また調整装置のうち、水温、ＰＨ、塩分濃度、投薬の装置は必要とするものだけ、必要とする時に、必要とする場所へ実施すればよい。
【００２４】  本発明の名称は、「気液ポンプ式陸上養殖装置」となっているが、気液ポンプを使用する同一の構成であれば水面設置も可能で、必ずしも陸上に限定したものではない。
【００２５】  請求項１〜３に記載する「淡水」とは、天然水又は人工水のいずれでもよく、「海水」とは、天然の海水又は人工の海水のいずれでもよい。
【００２６】  本発明の浄化槽２とは、汚水の浄化に溶存酸素を必要とする空気を吹き込む必要のある全ての種類を含むものとする、また、１つの浄化装置が複数の容器からなる装置にも適用される。
浄化槽２には、接触ろ材による浄化法が便利であるが、生物濾過法、活性汚泥浄化法、回転円盤式も除外するものではない、汚水を浄化する機能があればどのような浄化法でもよい。
【００２７】  接触ろ材を使用する場合は、ろ材に限定はない、棒状、ひも状の接触材が汚泥分離や清掃作業をする場合に便利である、プラスチック粒状材、マット状、有孔体、ぐり石、採石類は使用可能であるが、清掃や汚泥分離作業か比較的容易な種類を選別する必要がある。
【００２８】  さらに浄化槽２は、ＳＳ、有機物、窒素、リンの除去が主目的である、そのため好気、嫌気の両方が必要であり、設置面積は大きいものとなる、特に嫌気性下の分解速度は遅いため設置面積は比較的大きくなる。
有機物やＳＳの除去は、好気性過程で分解させて一部は汚泥として水底に堆積させた後に汚泥として除去させてよい。
リンの除去は溶存酸素濃度を高めて好気性過程で余剰汚泥に含ませて水底へ堆積させた後、外部へ汚泥として排出する方法でよい。
窒素の除去は、好気性下で硝化反応を促進させた後、嫌気性下で脱窒反応を促進させて窒素ガスへ還元させるもので、この場合、ＰＨ値、水温、塩分濃度、投薬の調節することで大きい浄化効果が期待できる、従来の水面養殖には困難な手法で、飼育槽の陸上養殖で大きい効果が期待でき差をつける効果が期待できる。
以上のように、気液ポンプ３は飼育槽１と浄化槽２の働きに重要な好気性環境作りが容易かつ簡単にできるポンプである。
【００２９】  さらに調整装置としての投薬の種類には、病気防止の薬物、硝化、脱窒や脱リンの促進材は当然、その他ＳＳの沈殿、ＢＯＤ、ＣＯＤ、リン汚泥化等の、浄化を促進するための物理的、化学的、生物的材料の全てを含むものとする。
【００３０】  本装置の一部である気液ポンプの模型（巻パイプの口径３２ｍｍ）を使用して本年８月大分県海部郡蒲江町の陸上養殖槽で送気、送水、溶存酸素の実験を行った、ここで、関係者から今後の発展を嘱望された。
【発明の効果】
【００３１】  本発明によると、送気、送水が混合で同時にできると共に、溶存酸素の増強も同時にできる、これにより、ポンプの設置数を少なくする効果がある。
【００３２】  また、本発明によると、従来必要としたブロワやコンプレッサーは一切必要としない設備環境ができたことで、防音、防振、冷却の設備が不要となり設備費、動力費を小さくする効果が可能となった。
【００３３】  さらに、本発明によると、低速回転、無騒音無振動的、小さい摩擦損失、簡単な構成等の多くの特徴は、設置費、動力費、維持管費が小さくなる利点がある。
【００３４】  さらに本発明によると、海や湖の温度変化の影響を受けず、赤潮被害や、海からの伝染性病気被害を遮断でき、陸上養殖の可能性がはるかに近付ける効果となった。
【００３５】  さらに本発明によると、気液ポンプの使用で低速回転で無騒音、無振動的となったため、民家の近辺等の住宅地でも騒音公害が殆どなくなり設置が容易となり、産業立地条件を従来よりも広くした利点がある。
【００３６】  さらに本発明によると、気液ポンプは、記述の通り低速回転でよく２〜６０ｒｐｍのため、極めて騒音、振動が小さく無騒音、無振動的であり従来必要とした防振、防音の設備は不要となる。このため魚へのストレスを少なくし、従来起きた魚の共食い等の被害が少なくなり生育に好影響を与える効果がある。
【００３７】  さらに本発明によると、簡単な設備と操作にある。すなわち、気液ポンプとは遠心力も往復運動も使用しないポンプで、従来のポンプにある内部に羽根、歯車、ピストン、スクリュー等を一切必要としないため、内部機器の故障がない、また注油の必要がなく、メンテナンスフリー的となった。
【００３８】  さらに気液ポンプは、気液の流入口から吐出口まで空洞の構成である、そのため多少の固形物があって影響なく圧送できる利点がある。
【００３９】  また本発明によると、気液ポンプは、常に運転しても気液を混合で圧送するため、高圧化しても高熱は液体に吸収されて高熱化することなく圧送ができる、すなわち冷却装置が不要となり全体設備を小さくできる利点がある。
【００４０】  さらに本発明によると、気液ポンプは、ポンプから圧送の途上で気液混合であるため、気泡がベアリング作用してパイプ内の流れの圧送抵抗を小さくする効果が生まれる。
【００４１】  さらに本発明によると、飼育槽１は魚類の生育のために溶存酸素を必要とし、浄化槽２は汚水を分解するため溶存酸素濃度を高める必要がある、すなわちこの両槽共、常に溶存酸素濃度を高める必要がある。気液ポンプの使用で、簡単な設備でこの両設備に使用できる最も適した装置となった。
【００４２】  さらに、本発明によると、気液の同時排出と、呑口から吐口まで空洞で障害物がないため、気体だけでなく、液体、ごみ等の不純物、圧送パイプの最小口径以下の固形物が混入しても全て一緒に圧送排出ができ、機器の故障の起きにくい利点がある。
【００４３】  さらに、本発明によると、何らかの原因で駆動源等が急停止が起きても、吸込行程がないためキャビテーションの心配がなく、気液が混合のためウォーターハンマー気体に吸収されるため危険性が極めて小さい。
【００４４】  さらに、本発明によると、海岸の近辺だけでなく山間僻地でも容易に設置でき、地域差の少ない産業として全国どこででも容易に採用できる業種として、社会に貢献できることになった。さらに、陸上養殖化、簡単設備、維持管理容易化は、
養殖業界に全天候型をさらに大きく近づけたことで、女性、高齢者の雇用を容易にする効果をもたらした。
【００４５】  以上の多数の効果によって、閉鎖循環型陸上養殖装置の普及の最大の原因であったトータルコストの障壁が大きく取り除かれ、今後は全国規模へ普及の第一歩としての役目を果たすものと確信するものです。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の、請求項１記載の「完全循環型陸上養殖装置」の主旨を示す。
【図２】本発明の、請求項２記載の「半閉鎖循環型陸上養殖装置」の主旨を示す。
【図３】本発明の、請求項３記載の「掛け流し式陸上養殖装置」の主旨を示す。
【図４】本発明の、請求項１〜３記載の「気液ポンプ」の揚水時の主旨を示す。
【符号の説明】
【００４７】１      飼育槽
２      浄化槽
３−１  気液ポンプ飼育槽用
３−２  気液ポンプ浄化槽用
３−３  気液ポンプ外部の淡水又は海水用
４      循環管（飼育槽から浄化槽）
５      循環管（浄化槽から飼育槽〉
６      給餌
７      汚泥抜き
８      調整装置（水温、ＰＨ、殺菌）
９      圧送管（外部の淡水又は海水から）
１０    放流管（飼育槽から外部へ）
１１    陸上
１２    淡水又は海水
１３    水面
１４    パイプ巻体
１５    回転軸
１６    圧送管
１７    ロータリージョイント
１８    駆動源
１９    流入口
２０    巻パイプ
２１    揚程
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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