(57)【要約】培養槽及び、エアレーション及び循環システムを含むエアレーション循環養殖システムである。養殖槽は、水生生物を生育する。該養殖槽は、第１流路を定める。空気混和・循環システムは、空気混和水を生成する空気混和装置を備える。該空気混和装置は、第２流路を定める。第１流路と前記第２流路が少なくとも部分的に前記養殖槽と前記空気混和装置と連通する閉流路を定める。空気混和・循環システムが閉流路周囲に空気混和水を循環させるために構成される。
2005538688.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）第１流路を定めるとともに、水生生物が生育される養殖槽と、
（ｂ）空気混和水を生成するとともに、第２流路を定める空気混和装置を備える空気混和・循環システムからなり、
前記第１流路と前記第２流路が少なくとも部分的に前記養殖槽と前記空気混和装置と連通する閉鎖流路を定め、
前記空気混和・循環システムが前記閉鎖流路周囲に前記空気混和水を循環させることを特徴とする空気混和・再循環養殖システム。
【請求項２】
前記空気混和装置が、排出機構と水路を備える空気ポンプを備え、
前記水路が上部開口部と底部開口部を備え、
前記排出機構が水中に空気を注入し、前記水路内に複数の気泡を形成するための複数の穴部を有するとともに該穴部が前記排出機構の大半を覆い、
前記排出機構が、少なくとも１つの開口部を備え、該開口部が前記排出機構内の水の通過を可能とし、
前記第２流路内を流れる水の大半が、多数形成された穴部の間の前記排出機構を通過することを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記水路が、該水路内の水の上方への流れから前記養殖槽の第１流路内へ直接的に流体運動を生じせしめることを特徴とする請求項２記載のシステム。
【請求項４】
（ａ）前記養殖槽が内部底面を有し、
（ｂ）前記水路の前記底部開口部の少なくとも一部が、前記内部底面の任意部分より下方に配設されることを特徴とする請求項２記載のシステム。
【請求項５】
前記水路が略長方形断面をしていることを特徴とする請求項２記載のシステム。
【請求項６】
前記水路が前記上部開口部に向けてテーパ状に狭まることを特徴とする請求項２記載のシステム。
【請求項７】
前記穴部が前記排出機構の間に略等間隔に空間を空けて配設されることを特徴とする請求項２記載のシステム。
【請求項８】
前記空気ポンプが、前記水路内を流れる水の流量を調整する調節可能な絞りを備え、
前記水中の空気混和量を調整可能なことを特徴とする請求項２記載のシステム。
【請求項９】
前記空気ポンプが、前記水路の外方に配設される排出機構を備え、
該排出機構が、前記水路内を流れる水の流量を調整し、
前記水中の空気混和量を調整可能であることを特徴とする請求項２記載のシステム。
【請求項１０】
前記上部開口部が、前記養殖槽内の静止水位より下方に略全体的に配設されることを特徴とする請求項２記載のシステム。
【請求項１１】
前記養殖槽が、前記水路の上部開口部と第２傾斜内部底面に隣接する第１傾斜内部底面を有し、前記第１傾斜内部底面が前記第２傾斜内部底面より急勾配であることを特徴とする請求項２記載のシステム。
【請求項１２】
前記養殖槽と前記第１流路の略端部にある前記空気混和装置の間に配設される分離機構を更に備え、
該分離機構が、前記空気混和装置の詰りを防止するために前記養殖槽から排出された水を濾過することを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項１３】
収集開口部を備える底部収集器を更に有し、
前記養殖槽が内部底面を備え、
前記収集開口部が、前記内部底面に隣接して配設され、
前記第１流路を流れる汚水の底層が前記収集開口部を介して前記養殖槽から除去されることを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項１４】
（ａ）前記底部収集器が前記底層を収集するための収集容器を備え、
（ｂ）前記底部収集器が前記収集容器から底層を除去するポンプ機構を有し、該ポンプ機構が前記収集開口部を介して前記第１流路から前記底層を除去するのに十分な吸引力を備えることを特徴とする請求項１３記載のシステム。
【請求項１５】
前記収集容器が少なくとも部分的に傾斜した底面を有し、前記ポンプ機構近傍で、収集するための固化を生じせしめることを特徴とする請求項１４記載のシステム。
【請求項１６】
前記ポンプ機構が空気ポンプ装置を用いて動作されることを特徴とする請求項１４記載のシステム。
【請求項１７】
（ａ）上部開口部及び底部開口部を備えるとともに、該底部開口部から上部開口部への流路を定める水路と、
（ｂ）前記水中に空気を注入し可能とし、前記水路内に複数の気泡を生じせしめる複数の穴部を有する排出機構からなり、
前記穴部は前記排出機構の略全体を覆い、
該排出機構は少なくとも１つの開口部を備え、該開口部は前記排出機構内の水の流れを可能とし、
前記第１水路内の水流の大半が前記多数の穴部の間の排出機構内を通過することを特徴とする空気ポンプシステム。
【請求項１８】
前記水路が略長方形断面をしていることを特徴とする請求項１７記載のシステム。
【請求項１９】
前記水路が前記上部開口部に向かってテーパ状に狭まることを特徴とする請求項１７記載のシステム。
【請求項２０】
前記穴部が前記排出機構間を略等間隔に空間を空けて配設されることを特徴とする請求項１７記載のシステム。
【請求項２１】
前記水路内を流れる水の流量を調整する調節可能な絞りを備え、
前記水中の空気混和量を調整可能なことを特徴とする請求項１７記載のシステム。
【請求項２２】
前記水路の外方に配設される排出機構を備え、
該排出機構が、前記水路内を流れる水の流量を調整し、
前記水中の空気混和量を調整可能であることを特徴とする請求項１７記載のシステム。
【請求項２３】
定められた流路内の水流が形成されるとともに内部底面を備えるタンク内の汚水を清掃するための清掃システムであって、
（ａ）前記タンクの内部底面に隣接して配設されるとともに、前記タンクを流れる汚水の底層を除去する収集開口部と、
（ｂ）前記底層を収集する収集容器と、
（ｃ）前記収集容器から前記底層を除去するとともに、該底層が前記収集開口部を介して前記タンクから除去されるのに十分な容量を備えるポンプを有するポンプ機構からなることを特徴とする清掃システム。
【請求項２４】
前記収集容器が少なくとも部分的に傾斜した底面を備え、前記ポンプ機構付近で収集するために固化を生じせしめることを特徴とする請求項２３記載のシステム。
【請求項２５】
前記ポンプ機構が空気ポンプ装置を用いて動作されることを特徴とする請求項２３記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（本発明の分野及び背景）
本発明は、空気のみを用いる空気混和による、養殖システム、特に養殖におけるバイオマス密度を増すためのシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
初めに、現代の養殖は集約的な養殖設備において、飼育場の設備を削減することにより業務及び投資の費用の削減が試みられている。これは、飼育される種を高密度に養殖し、比較的少量の養殖量とすることにより達成される。
そのような高密度は、自然環境においては一般的ではなく、溶存酸素の必要性、二酸化炭素の除去及び、培養液からの固形物の除去を支えるために特別な方法が必要とされる。
【０００３】
最も幅広く展開している解決方法は、液体酸素源又は酸素発生器から酸素濃縮を用いる方法である。高濃度の酸素源は、酸素を十分に充満することを可能とし、低い水の循環率を可能とする。
この方法において、呼吸で生じた二酸化炭素の除去と同様に、酸素を溶かすために高エネルギーの入力が必要とされる。
【０００４】
外輪、表面攪拌器及び空気拡散器のような空気混和装置を基にする他の方法は、最大の生体密集度を制限する。全ての飼育される種に必要とされる充満と最低限の濃度との間で酸素を取り入れるため、狭い幅しか利用できないために生物密度は制限される。
典型的には、必要とされる最低限の濃度は、充満とそれほど差がない（１００万ごとに１から３の相違がある）。また生体密集度は、そのような装置で生じる最大の速度及び揺れのために制限され、該装置の使用を制限し、酸素の消費率及び最大の可能な速度及び揺れに起因する最大の密集度への障害を生じる。
【０００５】
従って、空気混和再循環養殖システムのための、密度の制限を越えるシステムの必要性がある。
【０００６】
（発明の要約）
本発明は、空気混和再循環養殖システム及びその操作方法である。
【０００７】
本発明の教示によると、（ａ）第１流路を定めるとともに、水生生物が生育される養殖槽と、（ｂ）空気混和水を生成するとともに、第２流路を定める空気混和装置を備える空気混和・循環システムからなり、第１流路と第２流路が少なくとも部分的に養殖槽と空気混和装置と連通する閉流路を定め、空気混和・循環システムが閉流路周囲に空気混和水を循環させる空気混和・再循環養殖システムが提供される。
【０００８】
本発明の更なる特徴によると、空気混和装置が、排出機構と水路を備える空気ポンプを備え、水路が上部開口部と底部開口部を備え、排出機構が水中に空気を注入し、水路内に複数の気泡を形成するための複数の穴部を有するとともに該穴部が排出機構の大半を覆い、排出機構が、少なくとも１つの開口部を備え、該開口部が排出機構内の水の通過を可能とし、第２流路内を流れる水の大半が、多数形成された穴部の間の排出機構を通過する。
【０００９】
本発明の更なる特徴によると、水路が、該水路内の水の上方への流れから養殖槽の第１流路内へ直接的に流体運動を生じせしめる。
【００１０】
本発明の更なる特徴によると、（ａ）養殖槽が内部底面を有し、（ｂ）水路の底部開口部の少なくとも一部が、内部底面の任意部分より下方に配設される。
【００１１】
本発明の更なる特徴によると、水路が略長方形断面をしている。
【００１２】
本発明の更なる特徴によると、水路が前記上部開口部に向けてテーパ状に狭まる。
【００１３】
本発明の更なる特徴によると、穴部が前記排出機構の間に略等間隔に空間を空けて配設される。
【００１４】
本発明の更なる特徴によると、空気ポンプが、水路内を流れる水の流量を調整する調節可能な絞りを備え、水中の空気混和量を調整可能である。
【００１５】
本発明の更なる特徴によると、空気ポンプが、水路の外方に配設される排出機構を備え、該排出機構が、水路内を流れる水の流量を調整し、水中の空気混和量を調整可能である。
【００１６】
本発明の更なる特徴によると、上部開口部が、養殖槽内の静止水位より下方に略全体的に配設される。
【００１７】
本発明の更なる特徴によると、養殖槽が、水路の上部開口部と第２傾斜内部底面に隣接する第１傾斜内部底面を有し、第１傾斜内部底面が第２傾斜内部底面より急勾配である。
【００１８】
本発明の更なる特徴によると、養殖槽と第１流路の略端部にある空気混和装置の間に配設される分離機構を更に備え、該分離機構が、空気混和装置の詰りを防止するために養殖槽から排出された水を濾過する。
【００１９】
本発明の更なる特徴によると、収集開口部を備える底部収集器を更に有し、養殖槽が内部底面を備え、収集開口部が、内部底面に隣接して配設され、第１流路を流れる汚水の底層が収集開口部を介して養殖槽から除去される。
【００２０】
本発明の更なる特徴によると、（ａ）底部収集器が底層を収集するための収集容器を備え、
（ｂ）底部収集器が収集容器から底層を除去するポンプ機構を有し、該ポンプ機構が収集開口部を介して第１流路から底層を除去するのに十分な吸引力を備える。
【００２１】
本発明の更なる特徴によると、収集容器が少なくとも部分的に傾斜した底面を有し、ポンプ機構近傍で、収集するための固化を生じせしめる。
【００２２】
本発明の更なる特徴によると、ポンプ機構が空気ポンプ装置を用いて動作される。
【００２３】
本発明の更なる特徴によると、（ａ）上部開口部及び底部開口部を備えるとともに、該底部開口部から上部開口部への流路を定める水路と、（ｂ）水中に空気を注入し可能とし、水路内に複数の気泡を生じせしめる複数の穴部を有する排出機構からなり、穴部は前記排出機構の略全体を覆い、該排出機構は少なくとも１つの開口部を備え、該開口部は排出機構内の水の流れを可能とし、第１水路内の水流の大半が多数の穴部の間の排出機構内を通過する。
【００２４】
本発明の更なる特徴によると、水路が略長方形断面をしている。
【００２５】
本発明の更なる特徴によると、水路が上部開口部に向かってテーパ状に狭まる。
【００２６】
本発明の更なる特徴によると、前記穴部が排出機構間を略等間隔に空間を空けて配設される。
【００２７】
本発明の更なる特徴によると、水路内を流れる水の流量を調整する調節可能な絞りを備え、水中の空気混和量を調整可能とする。
【００２８】
本発明の更なる特徴によると、水路の外方に配設される排出機構を備え、該排出機構が、前記水路内を流れる水の流量を調整し、水中の空気混和量を調整可能である。
【００２９】
本発明の更なる特徴によると、定められた流路内の水流が形成されるとともに内部底面を備えるタンク内の汚水を清掃するための清掃システムであって、（ａ）タンクの内部底面に隣接して配設されるとともに、タンクを流れる汚水の底層を除去する収集開口部と、底層を収集する収集容器と、（ｂ）収集容器から底層を除去するとともに、該底層が収集開口部を介してタンクから除去されるのに十分な容量を備えるポンプを有するポンプ機構からなる。
【００３０】
本発明の更なる特徴によると、前記収集容器が少なくとも部分的に傾斜した底面を備え、前記ポンプ機構付近で収集するために固化を生じせしめる。
【００３１】
本発明の更なる特徴によると、ポンプ機構が空気ポンプ装置を用いて動作される。
【発明の詳細な説明】
【００３２】
本発明は、添付した図面を参照して、ほんの例示ではあるが、本明細書に記載される。本発明は、空気混和再循環養殖システムの構成及びその操作方法である。本発明に関する空気混和再循環養殖システムの原理と操作は、図面と添付記述を参照することでより理解できる。
【００３３】
図１，２及び３を参照する。図１は、本発明の好適な実施例に応じて構成され、操作される空気混和再循環養殖システム１０の平面図である。図２は、図１の空気混和再循環養殖システム１０のＡ−Ａ線の断面図である。図３は、図１の空気混和再循環養殖システム１０のＢ−Ｂ線の断面図である。
空気混和再循環養殖システム１０は、例えば、魚、甲殻類のような水生生物を収容するための養殖槽１２と空気混和槽１４を有する。養殖槽１２は流路１６を定める。空気混和槽１４は、養殖槽１２で水に空気を混和するように構成された空気混和装置２０を有する空気混和及び循環システム１８を備える。空気混和装置２０は、４つの空気ポンプ２２から形成される。ごく一般の当業者は、空気混和装置２０内の空気ポンプの数が様々な設計要件によって決まることを認識している。
一般的に、空気混和装置２０内に１つの空気ポンプだけを有することは可能である。しかしながら、空気混和装置２０が多数の空気ポンプに分割されることは、バイオマスが小さいとき、オペレーターが空気ポンプのバッテリーの一部を使用することを可能にし、また、バイオマス或いは空気混和の要求が増えるに応じて、より多くの空気ポンプを使用することを可能にする。従って、エネルギーの供給は必要な需要量に近いものになるので、エネルギーは節約される。空気ポンプ２２は、酸素を加え、二酸化炭素を取り除くことにより、水に空気を混和させる。
空気混和装置２０は、流路２４を定める。流路２６と同様に流路１６と流路２４は、空気混和槽１４の残りの部分によって定められ、継続的に養殖槽１２と空気混和槽１４を通過するほぼ閉鎖した流路を定める。閉鎖流路が、「実質的に閉鎖」と記載されるのは、その流動の約１０％は硝化サイクルを受けるため取り除かれ、主要流動の約１％は、廃棄固形物として取り除かれるためである（下記の検査トレイ３３を参照）。閉鎖流路が、「継続的に養殖槽１２と空気混和槽１４を通過する」と記載されているが、この「継続的」という単語は、順序を意味するものではなく、閉鎖流路は、「継続的に空気混和槽１４と養殖槽１２を通過する」とも記載されうる。空気混和・循環システム１８は、ほぼ閉鎖した流路のまわりを循環するように構成される。各空気ポンプ２２は、この循環機能を実行する。空気ポンプ２２は図５において、より詳細に記載される。
【００３４】
操作において、空気の泡は、水を上に押し上げるように、空気ポンプ２２で、水へ加えられる。この泡流動は、次に養殖槽１２に進む。この時点で、水は約毎秒1メートルで移動する。しかしながら、この時点での水の速度は、毎秒２０〜１５０ｃｍの範囲で任意の場所で異なり、各空気ポンプ２２の設計や使用されている空気ポンプの数に依存している。養殖槽１２は、空気ポンプ２２に接する傾斜内部底面２８と、養殖槽１２の残りの部分には傾斜内部底面３０を有する。傾斜内部底面２８は、傾斜内部底面３０より急勾配である。
傾斜内部底面２８は、空気ポンプ２２を通過した泡流動を、養殖槽１２内の遅い流れに徐々に合流させる。傾斜内部底面３０の領域にある養殖槽１２における流速は、水のほぼ均一な層流を可能にするように一般的に毎秒１０ｃｍである。速度は、養殖される生物にとって好適なスピードが維持される。傾斜内部底面３０は、固形廃棄物が底部収集器３２に向かって移動することを促進し、該底部収集器３２は、流路１６の端に近接する傾斜内部底面３０に接して配置される。
底部収集器３２は、廃棄物を含む汚水の底層を取り除く。汚水は、検査トレイ３３を介して処理されるために送り込まれる。該検査トレイ３３は、食べられなかった食物ペレットなどの重い固体を収集する。このことは、例えば餌やり方法を調整するなど、水生生物の養殖に関する決定を下したり、情報を集めることを可能にする。水及び沈殿物は、さらなる処理のため検査トレイ３３から放たれる。一般的に分離網及び格子である分離機構３４は、養殖槽１２及び空気混和槽１４の間に配置され、流路１６のほぼ端部に設けられる。分離機構３４は、空気混和装置２０が詰まることを防ぐために、養殖槽１２を通過する水をろ過するように構成される。
分離機構３４は、分離機構３４をふさぐ可能性がある物体、例えば魚の死骸などが分離機構３４の上部に浮かび上がれるようにし、そこで容易に取り除けるようにするため、空気混和層１４に向かって傾斜している。養殖槽１２と空気混和槽１４の閉鎖水路によって、よく酸素化され、脱ガスされた水が養殖槽１２に入り、ほとんど酸素化されておらず、二酸化炭素で飽和した水が空気混和槽１４へ戻ってゆく。それゆえ、最も大きな濃度差を作ることは、空気ポンプの操作において空気ポンプのガス移動を効率的に促進させる。上記したように、養殖槽１２における水流のスピードは、空気ポンプ２２の設計及び操作されている空気ポンプ２２の数によって決まる。重い固体は養殖槽１２の底に早く沈む傾向がある。それゆえ、水の流速及び傾斜内部底面３０の傾斜は、固体が養殖槽１２のより流れが少ない部分に蓄積しないように、構成される必要がある。固体は、水中へ望ましくない物質を放出するので、固体の蓄積を防ぐことは重要である。しかしながら、養殖槽１２における水流のスピードは、最小のクリーニング速度によって決まり、該最小のクリーニング速度は、魚の快適さとガスの効率的な移動を考慮して、底部収集器３２にむかって、傾斜内部底面３０に沿って、固体が押されるために必要なものである。
【００３５】
次に、図４を参照する。図４は、本発明の第２の実施例に応じて構成され操作される空気混和再循環養殖システム３６の平面図である。空気混和再循環養殖システム３６は２つの養殖槽３６と２つの空気混和槽４０を有する。各空気混和槽４０は、空気混和・循環システム４２を有する。空気混和再循環養殖システム３６もまた、１つの底部収集器４４と各養殖槽３８に配置された分離機構４６を有する。養殖槽３８と空気混和槽４０は閉鎖流路を定める。
【００３６】
空気ポンプ２２は、既知の空気ポンプを改良したものであって、高い効率を有するものである。空気ポンプは、圧縮空気を使用し、該圧縮空気はポンプの底部に導入され、該ポンプは水より軽い空気泡と水の混合物を生成する。これはリフト効果を生む。Timmons&Reinemannの中の数名の研究者は、液体に対するガスの割合が２５％より低い時に限り、空気ポンプが効率的であることを証明している。これは、いわゆる「泡流動」の現象を生む。数名の研究者は、ポンプの直径とその長さの割合が、１：１５より小さくなることを薦める。標準の養殖機関での水槽は、非常に浅いので、通常の空気ポンプの直径は、約３インチに限定され、排出流量を制限する。
本発明は、空気混和槽１４を通り、新たに空気混和された水の高い流速に基づいている。流動は、最小濃度を事前に定めた濃度より超えるように維持しながら、必要な溶解酸素を提供する。望ましい流動は、それゆえ、利用可能な濃度の範囲ごとに分割された必要とされる全酸素流束である。養殖において、一般的な酸素流量は、毎時バイオマス１トン当たり数百グラムであるので、一般的な必要とされる水流は、毎時バイオマス１トン当たり数百立方メートルである。それゆえ、一般的に適応される空気ポンプは、毎時数千立方メートルの流動能力を持つべきである。そのような流速は、典型的に直径が３インチに限定される従来の空気ポンプでは、現実的ではない。従来の空気ポンプの多くを使うことにより、この流速を提供する必要がある。しかしながら、多くの空気ポンプの製造、維持及び操作の費用は、非常に高すぎて商業的養殖において経済的ではない。さらに、低効率を生み出す操作の埋め合わせをすることは非常に困難である。それゆえ、本発明の空気ポンプ２２は、１：１５の割合を克服できる付加された特徴を有し、これにより、商業的養殖のための非常に効率的な空気ポンプを提供できる。
【００３７】
再度、図２を参照する。各空気ポンプ２２は、排出機構５０及び水路５２を有する。水路５２は、上部開口部５４及び底部開口部５６を有する。排出機構５０は、底部開口部５６に隣接する水路５２の内部、もしくは底部開口部５６に隣接する水路５２の下部に配される。
また、図５を参照する。図５は排出機構５０の平面図である。排出機構５０は排出網５８を有する。排出網５８は、圧縮空気を複数の第２通気路６２へと供給する、中央通気路６０から形成される。本発明の好ましい実施形態に従えば、排出網５８の表面は、縦は約４５センチ、横は約３５センチとなる。
第２通気路６２は、水路５２において、空気が水へ注入されることで気泡を発生させる複数の空気排出穴部６４を有する。第２通気路６２は、通常、硬質プラスチックなどのような硬質材料から形成される。穴部６４は、通常、直径０．５ｍｍである。さらに第２通気路６２は硬質の支持構造に支えられた軟質部材から形成される。
穴部６４は軟質部材表面を貫通する非常に細かいスリットとして形成される。穴部が軟質部材におけるスリットとして形成される際、これらは通常、目詰まりのない状態である。
本発明の好適な実施形態に従えば、排出網５８あたり、約２０００の穴部６４が存在する。穴部６４は実質的に均衡に排出網５８上に配される。穴部６４間の間隔の定型は、予測される気泡の直径を基準に定められる。気泡の融合を誘発することは望ましいことではない。
しかし、空気と水との間の接触表面を最大化することは望ましいことである。従って、穴部６４の間隔の最小値は通常約６ｍｍであり、この数値は予測される気泡の直径より２０〜５０％大きい。一般に穴部６４は排出網５８の大部分を覆う形状である。用語「覆う」は、少なくとも１ｍ四方あたり、３０００の穴部６４が存在するということである。
全ての穴部６４が流路２４と垂直にある平面上で配されなかったとしても、穴部６４間の間隔は、流路２４と垂直にある平面上に穴部６４の位置を予測することにより、割り当てられる。第２通気路６２間にある複数の開口部６６は排出網５８を通して水の通過を可能とする一方、第２通気路６２上に位置する穴部６４は、さらに遠くまで、気泡を供給する。それぞれの開口部６６の幅は、それぞれの第２通気路６２の幅とほぼ同じである。
水と気泡の双方は均一の混合物を形成する為、編成し、出口に向かってその速度をゆっくりと上げる。空気ポンプ２２への水流の大部分（通常ほぼ１００％）は、穴部６４の大部分（通常ほぼ１００％）の間にある、排出網５８の開口部６６を通過する。
メンテナンス目的の為、排出網５８は通常取り外し可能であり、水から空気ポンプ全体を取り出さなければならないという手間を解消する穴部６４へと容易にアクセスすることができる。
【００３８】
排出機構５０は、中央通気路６０と第２通気路６２から水を速やかに排出することができる、水排出口６８（図２）を含む。空気ポンプ２２が作動不能の際、排出機構５０へと入る水は、排出機構５０へ圧縮空気が再び導入された際、水排出口６８を介して排出機構５０から排出される。圧縮空気は穴部６４を介して空気が流れるまで排出機構５０から水を押し出す。排出口は、水排出口６８を通して空気が流出しないよう、穴部６４の下方に位置している。通気路を開いた状態にしておくことは、気泡流動を生じる排出網５８を通して、等しい空気の分配を可能とする。
穴部６４の大きさと数は、水排出口６８を通して空気が流出することなく通気路から水を排出することを確実にする為、構成される。水排出口６８は、水が水排出口６８を介して排出機構５０から出て行くことのみを可能とする一方向のみのバルブを有する。
この特性は、空気ポンプ２２が作動不能の場合、及びポンプが作動を再開した時に穴部６４がふさがれている場合に、汚水が通気路から入ってくるのを防ぐ為、重要である。
水排出口６８は、該システムにおける空気の等しい分配を確実にする為、空気混和タンク１４の底部にまで延設される。
【００３９】
底部開口部５６は通常、全体的もしくは少なくとも部分的に、内部傾斜底面３０の全領域よりも下方に位置する。従って、空気混和タンク１４は養殖層よりも深い。
この増大した深さは空気ポンプ２２の効率的な操作を可能とする。水路５２は、ほぼ長方形の断面を有する。水路５２の長方形断面は、水路５２の長さを延長することなく、空気ポンプ２２での水流の増加を可能とする。
このことは、従来の円形断面の空気ポンプにも共通した要件である。また長方形断面は空きスペースを活用させることを可能とする。さらに水路５２は上部開口部５４に向かって先細りになる。
底部開口部５６から上部開口部５４までの断面領域の変化は、空気ポンプ２２内部の流速のゆるやかな増加を可能とし、特に底部開口部５６においての摩擦による損失を防ぐ。
底部開口部５６は、誘導された水が突然の速度変化に耐える。
水路５２は、上部開口部５４が養殖層１２に接するよう、水路５２を曲げることにより、水路５２の上流から養殖層１２の流路１６へ、直接働きかけるよう、構成される。
【００４０】
次に図６を参照する。図６は調整可能な絞り７０の平面図である。また図２も参照する。最初に、空気混和・再循環・養殖システム１０の主要な動力源は圧縮空気である。従って、圧縮空気の効果的使用は、生成される気泡が出来る限り水路５２に留まることを意味する。
調整可能な絞り７０は、水路５２の下方で、且つ排出網５８に隣接した箇所に配される。従って、水の混和の量を調節することができる。調整可能な絞り７０は２つの側部支持部材７２と複数の中央延長部材７４を有する網として形成される。
延長部材７４の幅と間隔は、排出網５８（図５）の開口部６６の幅と間隔と一致するよう構成される。調整可能な絞り７０は、延長部材７４の延長方向が開口部６６の延長方向と水平になるよう配置される。
従って、排出網５８に関する調整可能な絞り７０の横方向の動作により、水路５２を介して、水流速度を制御することが可能となる。調整可能な絞り７０と同様な機能を有する装置が水路５２のどこにでも配備されることは、当業者は理解する。
【００４１】
次に図７ａを参照する。図７ａは、本発明の最も好適な実施形態に従い構築及び実施される空気混和・再循環養殖システム１０の図１のＡ−Ａ線における断面図である。
本発明の最も好適な実施形態に従い、水路５２の上部開口部５４は実質上、全体として養殖層１２内の水の停止レベル以下におかれる。
水の「活動していない状況」とは、空気混和・再循環システム１８が操作不能で、且つ、空気混和・再循環養殖システム１０内で異なる水面を作り出す「気泡流動」が生じない場合における、養殖層１２内の水面のことであると定義されている。
本発明の最も好適な実施形態に従い、空気ポンプ２２は、停止レベル以上に水位を上げる必要はなく、このことが引上げるエネルギーの節約となる。
加えて、上述した図５における水路５２の断面図の先細り形状が、一般的にここでは適用されないので、本発明の最も好適な実施形態において、水路５２の断面図は通常、先細り形状にならない。
次に図７ｂを参照する。図７ｂは本発明の最も好適な実施形態の空気混和タンク１４の構成を示したものである。最も好適な実施形態に合わせて、空気排出機構９０は空気混和タンク１４内部の水路５２に対して、外部に配置される。空気排出機構９０は水路５２における水流速度を制御する為に構成され、それによって水の空気混和の量が制御される。
空気排出機構９０は主要通気路９２を有し、主要通気路９２は空気を第二通気路９４へと供給する。第二通気路９４は、空気を空気混和タンク１４内の水へ注入する為、構成された複数の穴部（図示せず）を有する。従って、水を軽くさせる気泡を作り出し、空気ポンプ２２の外側の水の密度を低減する。
水の密度の低減は、矢印９８で示され、空気ポンプ２２の排出網５８により作られる、空気ポンプ２２内の上向きの水流を減じさせる。従って、空気ポンプ２２において汲み上げられた水流速度は空気排出機構９０により低減される。それ故、空気排出機構９０は、調整可能な絞り７０が不利益をもたらすことなしに、調整可能な絞り７０（図６）と同様な機能を実行する。
調整可能な絞り７０は、局所的に水流速度を増加させることによりエネルギーの損失を生じさせる、断面領域における水流の急激な減少により、該水流を制限する。
さらに、空気排出機構９０により水に加えられた空気もまた、空気ポンプ２２において水と混和させるのに使用される。従って、空気排出機構９０は空気ポンプ２２における上方への流れを減少させるのに非常に効率的な装置である。水路５２において水が上昇することを確実に行う為に、水路５２内部における水と空気の混合物は、空気混和タンク１４における水路５２の外部にある混合物よりも軽くなければならない。従って、空気排出機構９０の１ユニットあたりの穴部の数は、排出網５８の１ユニットあたりの穴部の数よりも少ない。このことは、通常、第二通気路９４上の穴部の間隔と同様、第二通気路９４の数を合わせることにより、達成される。空気排出機構９０は空気混和タンク１４内部の排出網５８と同じ高さに配置される。空気排出機構９０は複数の支持脚部１００により支えられている。
空気排出機構９０全体は１若しくは複数の空気ポンプ２２が使用できる場合であっても使用されることが示されている。
このことは、使用可能な空気ポンプ２２における水の保持時間が操作中の空気ポンプ２２の数から独立したものとなるよう、使用可能な空気ポンプ２２の外側の水に対して所望する密度の割合に空気を維持することを、確実に行う。
加えて、空気混和タンク１４内の水は、空気混和タンク１４の上端から空気排出機構９０に向かって、流れ落ちる。これは、空気排出機構９０より低いところに流すことによって、水が空気排出機構９０を迂回するのを防ぐ為のものである。
従って、仕切り板１０２は空気混和タンク１４の内部に配備される。仕切り板１０２の上端は空気混和タンク１４内部の停止レベルの水位よりも低いところに配される。検査トレイ３３は水流を妨害しないように配される。
その上、全ての空気ポンプ２２が使用可能でなかったとしても、動いていない空気ポンプ２２は空気混和タンク１４からの水の逆流を防ぐ為、閉鎖される必要があり、このことは水の流れのパターンにおける近道を局所的に生じさせる。
従って、水路５２の上部開口部５４は、１またはそれ以上の浮力のある部材から形成されたヒンジ付フラップ１０４を含む。ヒンジ付フラップ１０４は自動的に、水路５２からの流れがないとき、上部開口部５４を閉鎖する。
【００４２】
次に図８を参照する。図８は、底層収集器３２を示す、空気混和・再循環養殖システム１０の図１のＣ−Ｃ線における断面図である。また図３も参照する。底層収集器３２は、内部傾斜底面３０の最も下位の領域に隣接して配される収集開口部７６を有する。
作動中、タンク内の比重の大きい固形物が最も高濃度である、流路１６を介して流される、汚染された水の底層は収集開口部７６を介して、養殖タンク１２から、底層を収集する為、設計された収集容器７８へと移される。
収集開口部７６は、収集容器７８と、少なくとも１つのヒンジ８８により、収集容器７８の上部に付着された収集扉８６との間における開口部によって形成される。
収集扉８６は通常、内部傾斜底面３０の全幅を実質上、補う長方形プレートである。収集扉８６は、通常の操作において、収集扉８６を開けた状態に保つ為、浮力のある物質からなる。計測装置（図示せず）は収集開口部７６の大きさを保つ為、収集扉８６をつなぐ。
収集開口部７６の高さは通常、内部傾斜底面３０より約１ｃｍ上方に設定される。従って、底部収集器３２は、傾斜した幅広プロペラに対して動く部材の層を切断する、機械的木製飛行機（carpenter's wood plane）のように作動する。
上述したように、収集扉８６はヒンジにより収集容器７８に取付けられる。これは検査及びメンテナンスの為、収集容器７８へのアクセスを容易とすることができる。
ポンプ機構８０は収集容器７８の内容物を検査トレイ３３（図１）へ移す。
ポンプ機構８０は、流路１６を介して汚水の底層を流すのに充分な速度で、収集開口部７６を介して取り除かれる。ポンプの速度は養殖槽１２の底層付近に存する比重の大きい固形物を取り除くのに充分である必要があることが示唆されている。
一般に、必要とされるポンプの速度は、底層収集器３２に近接する流路１６における平均断面水流速度および収集開口部７６の領域による速度と、等しいか、もしくは高い。
ポンプ機構８０は、水路８２と空気排出機構８４を含む空気ポンプ装置を使用しながら作動する。排出機構８４の穴部は、排出網５８の穴部６４と同じ位置に配され、単一の圧縮空気の使用が可能となる。
従って、単一の圧縮器は、それぞれの空気混和・再循環養殖システム１０と単一のエンジンを搭載した空気混和・再循環養殖システム１０の配列に働きかける。
収集容器７８は、通常、底層表面に対して少なくとも４０％の勾配を有し、ポンプ機構８０の注入口付近に固形物を収集させるよう構成される。
【００４３】
本発明が明細書で示された実施形態及び記載された事項に限定されるものでないことは、当業者に理解されている。むしろ、本発明の範囲は、ここで記載された様々な特性の組み合わせ及び補助的組み合わせの双方、例えば、変更及び修正などといったものを含む。
それによって、上述の記載を読むことにより、当業者は、従来技術とは異なるものであることを理解する。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の好適な実施例に応じて構成され操作される空気混和再循環養殖システムの平面図である。
【図２】図１の空気混和再循環養殖システムのＡ−Ａ線の断面図である。
【図３】図１の空気混和再循環養殖システムのＢ−Ｂ線の断面図である。
【図４】本発明の第２の実施例に応じて構成され、操作される空気混和再循環養殖システムの平面図である。
【図５】図１の空気混和再循環養殖システムと共に使用される排出機構の上面図である。
【図６】図１の空気混和再循環養殖システムと共に使用される調整可能な絞りの上面図である。
【図７ａ】本発明の最も好適な実施例に応じて構成され操作される図１の空気混和再循環養殖システムの断面図である。
【図７ｂ】図７ａの最も好適な実施例における空気混和槽の平面図である。
【図８】図１の空気混和再循環養殖システムのＣ−Ｃ線の断面図である。
【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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【図６】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図８】
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【国際調査報告】
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