(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体により野菜を育てるための水耕栽培装置及び魚を育てるための魚介類飼育装置の一方が有し液体を貯留する第１の貯留槽と前記水耕栽培装置及び前記魚介類飼育装置の他方が有し液体を貯留する第２の貯留槽とを連通する第１の連通路と、
前記第１の連通路を介し前記第１の貯留槽と前記第２の貯留槽との間で液体を授受する、又は前記第１の連通路を介し前記第１の貯留槽から前記第２の貯留槽へ液体を供給する第１の供給手段と、
前記水耕栽培装置及び前記魚介類飼育装置の前記一方により育てられる第１の生産物が収容される第１のベッドと、前記第１の貯留槽とを連通する前記第２の連通路であって、前記水耕栽培装置及び前記魚介類飼育装置の前記他方により育てられる第２の生産物が収容可能な第２のベッドに連通可能である前記第２の連通路と、
前記第２の連通路を介し前記第１の貯留槽から前記第２のベッドへ液体を供給する第２の供給手段と、を備え、
前記第２の供給手段により前記第２の連通路を介し前記第１の貯留槽から前記第１のベッドへ液体が供給され前記第２のベッドへの液体が供給されず、
前記水耕栽培装置及び前記魚介類飼育装置の前記他方が有し前記第２のベッドと前記第２の貯留槽とを連通する第３の連通路を介し前記第２の貯留槽の前記液体を前記第２のベッドへ供給する第３の供給手段により前記第３の連通路を介し前記第２の貯留槽から前記第２のベッドへ液体が供給され、
前記水耕栽培装置及び前記魚介類飼育装置が互いに独立して作動する際には、前記第１の供給手段による前記第１の連通路を介する液体の供給が停止されることを特徴とするアクアポニックスシステム。
【請求項２】
液体により野菜を育てるための水耕栽培装置及び魚を育てるための魚介類飼育装置の一方が有し液体を貯留する第１の貯留槽と前記水耕栽培装置及び前記魚介類飼育装置の他方が有し液体を貯留する第２の貯留槽とを連通する第１の連通路と、
前記第１の連通路を介し前記第１の貯留槽と前記第２の貯留槽との間で液体を授受する、又は前記第１の連通路を介し前記第１の貯留槽から前記第２の貯留槽へ液体を供給する第１の供給手段と、
前記水耕栽培装置及び前記魚介類飼育装置の前記一方により育てられる第１の生産物が収容される第１のベッドと前記第１の貯留槽とを連通する前記第２の連通路であって、前記水耕栽培装置及び前記魚介類飼育装置の前記他方により育てられる第２の生産物が収容可能な第２のベッドに連通可能である前記第２の連通路と、
前記第２の連通路を介し前記第１の貯留槽から前記第２のベッドに前記第１の貯留槽の前記液体を供給する第２の供給手段と、を備え、
前記第１の供給手段により前記第１の連通路を介し前記第１の貯留槽と前記第２の貯留槽との間で液体が授受され、
前記第２の供給手段により前記第２の連通路を介し前記第１の貯留槽から前記第２のベッドへ液体が供給され、
前記水耕栽培装置及び前記魚介類飼育装置の前記他方が有し前記第２のベッドと前記第２の貯留槽とを連通する第３の連通路を介し前記第２の貯留槽の前記液体を前記第２のベッドへ供給する第３の供給手段により前記第３の連通路を介し前記第２の貯留槽から前記第２のベッドへの液体の供給が停止されることを特徴とするアクアポニックスシステム。
【請求項３】
液体により野菜を育てるための水耕栽培装置及び魚を育てるための魚介類飼育装置の一方が有し液体を貯留する第１の貯留槽と前記水耕栽培装置及び前記魚介類飼育装置の他方が有し液体を貯留する第２の貯留槽とを連通する第１の連通路と、
前記第１の連通路を介し前記第１の貯留槽と前記第２の貯留槽との間で液体を授受する、又は前記第１の連通路を介し前記第１の貯留槽から前記第２の貯留槽へ液体を供給する第１の供給手段と、
前記水耕栽培装置及び前記魚介類飼育装置の前記一方により育てられる第１の生産物が収容される第１のベッドと、前記第１の貯留槽とを連通する前記第２の連通路であって、前記水耕栽培装置及び前記魚介類飼育装置の前記他方により育てられる第２の生産物が収容可能な第２のベッドに連通可能である前記第２の連通路と、
前記第２の連通路を介し前記第１の貯留槽から前記第２のベッドへ液体を供給する第２の供給手段と、を備え、
前記第１の供給手段により前記第１の連通路を介し前記第１の貯留槽から前記第２の貯留槽へ液体が供給され、
前記第２の供給手段により前記第２の連通路を介し前記第１の貯留槽から前記第１のベッドへ液体が供給され前記第２のベッドへの液体が供給されず、
前記水耕栽培装置及び前記魚介類飼育装置の前記他方が有し前記第２のベッドと前記第２の貯留槽とを連通する第３の連通路を介し前記第２の貯留槽の前記液体を前記第２のベッドへ供給する第３の供給手段により前記第３の連通路を介し前記第２の貯留槽から前記第２のベッドへ液体が供給されることを特徴とするアクアポニックスシステム。
【請求項４】
前記第２の貯留槽に貯留される前記液体の液量を計測できる第１の液量計測手段を備え、
前記第１の液量計測手段により計測される前記液量が所定の閾値を超えると前記第１の供給手段により前記第１の貯留槽に貯留される前記液体が前記第１の連通路を介し前記第２の貯留槽へ供給され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アクアポニックかスシステム。
【請求項５】
前記第１の連通路が、第１及び第２の流体通路を有し、前記第１の供給手段が、第１のポンプ手段、第１の逆止弁、第１のゲートバルブを有し、
前記第１の貯留槽には前記第１のポンプ手段が装着可能であり、前記第１の流体通路には前記第１の逆止弁が装着可能であり、前記第２の流体通路には、前記第１のゲートバルブが装着可能であ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アクアポニックスシステム。
【請求項６】
前記第２の供給手段が、第２のポンプ手段、第２のゲートバルブを有し、
前記第１の貯留槽には前記第２のポンプ手段が装着可能であり、前記第２の連通路には前記第２のゲートバルブが装着可能であ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アクアポニックスシステム。
【請求項７】
前記第３の供給手段が、第３のポンプ手段、第３のゲートバルブを有し、
前記第２の貯留槽には前記第３のポンプ手段が装着可能であり、前記第３の連通路には前記第３のゲートバルブが装着可能であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のアクアポニックスシステム。
【請求項８】
前記第１のベッドから前記第２の貯留槽へ至る経路に装着可能な排液処理槽を備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のアクアポニックスシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、野菜等の植物を育てるための水耕栽培装置及び魚等の水生動物を飼育するための魚介類飼育装置を組み合わせて構成されるアクアポニックスシステムに関し、特に、養液栽培を実行する水耕栽培装置及び魚介類飼育装置を互いに独立して作動することや、水耕栽培装置及び魚介類飼育装置を組み合わせて循環型又は非循環型のアクアポニックスを実施することを、切り替え可能なアクアポニックスシステムに関するものである。  
【背景技術】
【０００２】
従来より、生産物の成長に必要な養水分（化学肥料又は有機肥料）を液肥として利用する水耕栽培や、水耕栽培装置と魚を飼育するための魚介類飼育装置とを組み合わせて魚の飼育水を両装置間に循環させて生産物を育てる、循環型のアクアポニックスが利用されている。
【０００３】
特許文献１は、アクアポニックスを利用するアクアポニックスシステムを開示する。従来のアクアポニックスシステムは、魚を養殖するための飼育槽の上に、植物が栽培される栽培ベッドが複数段配置され、各栽培ベッドには、ベルサイフォンが設けられる構成である。このベルサイフォンにより、液体が供給される倍以上の速さ及び勢いで液体を排出し排出管の詰まりや異物の付着が予防され、複数のベルサイフォンを連結した排出管から一気に液体を排出することで飼育槽に貯留した液体に十分な酸素を供給することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2017-139980号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述の特許文献１に開示されるアクアポニックスシステムを導入する場合、アクアポニックスシステム全体を購入し設置する必要があるため、例えば水耕栽培装置をすでに保有している使用者は、既設の水耕栽培装置とは別に、アクアポニックスシステムを新たに設置する必要があり設置作業の時間や費用が嵩み、アクアポニックスシステムへの移行が難しい。
【０００６】
また、特許文献１のアクアポニックスシステムを導入することができた場合、養殖される魚介類が育つまでの期間は、水耕栽培装置の野菜が育ちにくい傾向を呈する。また、水耕栽培装置と魚介類飼育装置とに魚の飼育水を循環させるため、野菜と魚が同一の水質環境で育てられることになり、例えば適する温度や水素イオン指数（pH）が異なる野菜と魚を同一のアクアポニックスシステムで育てることが困難である。さらに、水耕栽培装置の野菜又は魚介類飼育装置の魚に病害虫が発生した場合、特許文献１のアクアポニックスでは、野菜及び魚の両方が被害を受ける恐れがある。
【０００７】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明は、既設の化学肥料を利用する水耕栽培装置又は魚介類飼育装置を所有している使用者であっても、既設の化学肥料を利用する水耕栽培装置及び魚介類飼育装置を独立して使用でき、また、循環型及び非循環型のアクアポニックスを選択的に実施できるアクアポニックス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】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のアクアポニックスシステムの第１の態様は、液体により野菜を育てるための水耕栽培装置及び魚を育てるための魚介類飼育装置の一方が有し液体を貯留する第１の貯留槽１０５と前記水耕栽培装置及び前記魚介類飼育装置の他方が有し液体を貯留する第２の貯留槽１１５とを連通する第１の連通路１１７，１３９と、
前記第１の連通路１１７，１３９を介し前記第１の貯留槽１０５と前記第２の貯留槽１１５との間で液体を授受する、又は前記第１の連通路１１７，１３９を介し前記第１の貯留槽１０５から前記第２の貯留槽１１５へ液体を供給する第１の供給手段１１９，１２９，１３１と、を備え、
前記水耕栽培装置及び前記魚介類飼育装置が互いに独立して作動する際には、前記第１の供給手段１１９，１２９，１３１による前記第１の連通路１１７，１３９を介する液体の供給が停止される。
【０００９】
また、本発明のアクアポニックスシステムの第２の態様によれば、第１の態様のアクアポニックスシステムであって、前記水耕栽培装置及び前記魚介類飼育装置の前記一方により育てられる第１の生産物が収容される第１のベッド１０１と前記第１の貯留槽１０５とを連通する前記第２の連通路１０９であって、前記水耕栽培装置及び前記魚介類飼育装置の前記他方により育てられる第２の生産物が収容可能な第２のベッド１０７に連通可能である前記第２の連通路１０９と、
前記第２の連通路１０９を介し前記第１の貯留槽１０５から前記第２のベッド１０７に前記第１の貯留槽１０５の前記液体を供給する第２の供給手段１１１，１２１と、を備え、
前記第１の供給手段１１９、１２９、１３１により前記第１の連通路１１７、１３９を介し前記第１の貯留槽１０５と前記第２の貯留槽１１５との間で液体が授受され、
前記第２の供給手段１１１、１２１により前記第２の連通路１０９を介し前記第１の貯留槽１０５から前記第２のベッド１０７へ液体が供給され、
前記水耕栽培装置及び前記魚介類飼育装置の前記他方が有し前記第２のベッド１０７と前記第２の貯留槽１１５とを連通する第３の連通路１２３を介し前記第２の貯留槽１１５の前記液体を前記第２のベッド１０７へ供給する第３の供給手段１２５、１２７により前記第３の連通路１２３を介し前記第２の貯留槽１１５から前記第２のベッド１０７への液体の供給が停止される。
【００１０】
さらに、本発明のアクアポニックスシステムの第３の態様によれば、第１の態様のアクアポニックスシステムであって、前記水耕栽培装置及び前記魚介類飼育装置の前記一方により育てられる第１の生産物が収容される第１のベッド１０１と、前記第１の貯留槽１０５とを連通する前記第２の連通路１０９であって、前記水耕栽培装置及び前記魚介類飼育装置の前記他方により育てられる第２の生産物が収容可能な第２のベッド１０７に連通可能である前記第２の連通路１０９と、
前記第２の連通路１０９を介し前記第１の貯留槽１０５から前記第２のベッド１０７へ液体を供給する第２の供給手段１１１，１２１と、を備え、
前記第１の供給手段１１９、１２９、１３１により前記第１の連通路１１７、１３９を介し前記第１の貯留槽１０５から前記第２の貯留槽１１５へ液体が供給され、
前記第２の供給手段１１１、１２１により前記第２の連通路１０９を介し前記第１の貯留槽１０５から前記第１のベッド１０１へ液体が供給され前記第２のベッド１０７への液体が供給されず、
前記水耕栽培装置及び前記魚介類飼育装置の前記他方が有し前記第２のベッド１０７と前記第２の貯留槽１１５とを連通する第３の連通路１２３を介し前記第２の貯留槽１１５の前記液体を前記第２のベッド１０７へ供給する第３の供給手段１２５、１２７により前記第３の連通路１２３を介し前記第２の貯留槽１１５から前記第２のベッド１０７へ液体が供給される。
【００１１】
本発明のアクアポニックスシステムの第４の態様によれば、第１乃至第３の態様のいずれかのアクアポニックスシステムであって、前記第２の貯留槽１１５に貯留される前記液体の液量を計測できる第１の液量計測手段１５３を備え、
前記第１の液量計測手段１５３により計測される前記液量が所定の閾値を超えると前記第１の供給手段１１９により前記第１の貯留槽１０５に貯留される前記液体が前記第１の連通路１１７、１３９を介し前記第２の貯留槽１１５へ供給される。
【００１２】
本発明の第５の態様によれば、第１乃至第４の態様のいずれかのアクアポニックスシステムであって、前記第１の連通路１１７、１３９が、第１及び第２の流体通路１１７、１３９を有し、前記第１の供給手段１１９、１２９、１３１が、第１のポンプ手段１１９、第１の逆止弁１２９、第１のゲートバルブ１３１を有し、
前記第１の貯留槽１０５には前記第１のポンプ手段１１９が装着可能であり、前記第１の流体通路１１７には前記第１の逆止弁１２９が装着可能であり、前記第２の流体通路１３９には、前記第１のゲートバルブ１３１が装着可能である。
【００１３】
本発明の第６の態様によれば、第２乃至第５の態様のいずれかのアクアポニックスシステムであって、前記第２の供給手段１１１、１２１が、第２のポンプ手段１１１、第２のゲートバルブ１２１を有し、
前記第１の貯留槽１０５には前記第２のポンプ手段１１１が装着可能であり、前記第２の連通路１０９には前記第２のゲートバルブ１２１が装着可能である。
【００１４】
本発明の第７の態様によれば、第２乃至第６の態様のいずれかのアクアポニックスシステムであって、前記第３の供給手段１２５、１２７が、第３のポンプ手段１２５、第３のゲートバルブ１２７を有し、
前記第２の貯留槽１１５には前記第３のポンプ手段１２５が装着可能であり、前記第３の連通路１２３には前記第３のゲートバルブ１２７が装着可能である。
【００１５】
本発明の第８の態様によれば、第２乃至第７の態様のいずれかのアクアポニックスシステムであって、前記第１のベッド１０１から前記第２の貯留槽１１５へ至る経路に装着可能な排液処理槽を備える。
【００１６】
なお、本明細書において、水耕栽培装置は、植物の養育に必要な養水分に化学肥料を用いる養液栽培を行うための装置や、化学肥料を利用せずに、家畜小屋の糞尿・敷きわらや堆肥等、動植物質の肥料を用いる有機栽培を行うための養液栽培装置を意味する。また、生産物とは、化学肥料の使用の有無に拘わらず、野菜、果物、果樹、花等の植物や、魚貝類等の水生動物を意味する。さらに、本明細書において、飼育水は、魚介の養殖に使用される水と水生動物から排出される糞、餌の残り等を含む。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係るアクアポニックスシステムによれば、水耕栽培装置及び前記魚介類飼育装置の一方のみを作動する際には、第１の供給手段による第１の連通路を介する液体の供給が停止される構成であるので、既設の水耕栽培装置及び魚介類飼育装置を互いに独立して使用でき、また、循環型及び非循環型のアクアポニックスを選択的に実施できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】（ａ）は、本発明の実施形態に係るアクアポニックスシステムの構成を示す図であり、（ｂ）は、アクアポニックスシステムの主要構成を模式的に示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、本発明の実施形態であるアクアポニックスシステムについて図面を参照しつつ説明する。なお、以下の説明において、同一の構成については、同一の符号を付し、その説明を省略又は簡略化する。
【００２０】
図１（ａ）は、本発明の実施形態に係るアクアポニックスシステム１の構成を示す図であり、図１（ｂ）は、アクアポニックスシステム１の主要構成を模式的に示す模式図である。
【００２１】
本実施形態は、養液栽培により野菜等の植物を育てるための水耕栽培装置３を所有している使用者が、アクアポニックスを実現すべく、アクアポニックスシステム１を導入した例である。図１（ａ）に示されるように、アクアポニックスシステム１は、主として、魚を飼育するための魚介類飼育装置５が有し液体である淡水または海水を貯留する第１の貯留槽１０５と、水耕栽培装置３が有し液体を貯留する第２の貯留槽１１５とを連通する第１の連通路１１７，１３９と、第１の連通路１１７，１３９を介し第１の貯留槽１０５と第２の貯留槽１１５との間で液体を授受する第１の供給手段１１９，１２９，１３１と、を備える。  
【００２２】
以下に各構成要素について詳細に説明する。第１の貯留槽１０５は、第１の連通路１１７，１３９を介し第２の貯留槽１１５に連通する。また、第１の連通路は、第１の流体通路１１７と第２の流体通路１３９を有する。図１（ｂ）に示されるように、第１の流体通路１１７の一端部が第１の貯留槽１０５に連通し、他端部が第２の貯留槽１１５に連通し、第１の貯留槽１０５に配置されるポンプ手段である第１のポンプ１１９により第１の流体通路１１７を介し第２の貯留槽１１５に水が供給される。なお、第１の流体通路１１７の他端部側には、第１の逆止弁１２９が装着されており、第１の流体通路１１７を介し第２の貯留槽１１５に貯留されている液体が第１の貯留槽１０５へ逆流することが防止されている。さらに、第１のポンプ１１９が停止している場合には、第１の貯留槽１０５内の液体が第１の流体通路１１７を介し第２の貯留槽１１５へ供給されない。
【００２３】
さらに、第２の流体通路１３９は、第１の貯留槽１０５と第２の貯留槽１１５との間で液体を授受可能に配置される管状部材である。本実施形態では、第１及び第２の貯留槽１０５，１１５の内部の底面と第２の流体通路１３９の内部の底部の高さとが同一に設定されている。また、第２の流体通路１３９の中間部には、バルブ手段である第１のゲートバルブ１３１が装着されている。したがって、第１のゲートバルブ１３１を開閉することにより、第２の流体通路１３９内を流れる水量を調整可能である。
【００２４】
上記の通り、本実施形態の第１の連通路は、第１の流体通路１１７及び第２の流体通路１３９を有する構成とし、前者では第１のポンプ１１９及び第１の逆止弁１２９が協働し、後者では第１のゲートバルブ１３１を有する構成としているが、本発明はこの構成に限定されず、第１及び第２の貯留槽１０５，１１５の間で液体を授受できる構成であれば適宜変更できることは言うまでもない。
【００２５】
また、図１（ｂ）に示されるように、水量を計測する第１の液量計測手段である第１の水位センサ１５３が、第２の貯留槽１１５内に配置されている。第１の水位センサ１５３が、第１のポンプ１１９と第１の制御部１５１とに有線又は無線で電気的に連結されている。第１の水位センサ１５３により第２の貯留槽１１５内の液量が計測され、当該液量が所定値に維持されるように、第１の制御部１５１が第１のポンプ１１９を制御し、第１の貯留槽１０５の水が第２の貯留槽１１５へ供給される。
【００２６】
同様に、水量を計測できる第２の液量計測手段である第２の水位センサ１６３が、第１の貯留槽１０５内に配置されている。なお、水道水等の液体供給源（不図示）に連結される水道管１６７から水が第１の貯留槽１０５内に供給される。水道管１６７は、電磁弁１６５等の開閉手段により水の供給が制御される。第２の制御部１６１は、電磁弁１６５及び第２の水位センサ１６３とに有線又は無線で電気的に連結され、第２の水位センサ１６３により第１の貯留槽１０５内の液量が計測され、当該液量が所定値に維持されるように、第２の制御部１６１が電磁弁１６５を制御し、水道管１６７から水が第１の貯留槽１０５へ供給される。
【００２７】
なお、本実施形態は、第１及び第２の制御部１５１，１６１を互いに独立して制御する構成であるが、単一の制御部により、第１及び第２の貯留槽１０５，１１５を同期し制御できることは言うまでもない。
【００２８】
さらに、アクアポニックスシステム１が備える第２の供給手段は、第２のポンプ手段である第２のポンプ１１１と開閉手段である第２のゲートバルブ１２１とを有する。第２のポンプ１１１は、第１の貯留槽１０５に配置され、第２のゲートバルブ１２１は、第２の連通路１０９に配置される。第２のゲートバルブ１２１が開かれると、第１及び第２のベッド１０１，１０７と第１の貯留槽１０５とが連通し、第２のゲートバルブ１２１が閉じられると、第１のベッド１０１と第１の貯留槽１０５とが連通されるが、第２のベッド１０７への液体の流れが止められる。
【００２９】
また、アクアポニックスシステム１が備える第３の供給手段は、第３のポンプ手段である第３のポンプ１２５と、開閉手段である第３のゲートバルブ１２７と、を有する。第３のポンプ１２５は、第２の貯留槽１１５に配置され、第３のゲートバルブ１２７は、第３の連通路１２３に配置される。第３のゲートバルブ１２７が開かれると、第２のベッド１０７と第２の貯留槽１１５とが連通し、第３のポンプ１２５により第２の貯留槽１１５から第２のベッド１０７へ液体が供給される。第３のゲートバルブ１２７が閉じられると、第２の貯留槽１１５から第２のベッド１０７への液体の流れが止められる。なお、本実施形態では、開閉手段を設ける構成であるが、本発明はこの構成に限定されない。例えば、開閉手段である第３のゲートバルブ１２７を設けずに、第２の貯留槽１０５が第２のベッド１０７に対し相対的に高い位置に配置され、第３のポンプ手段のみを設ける構成等、液体を供給できる構成であれば良い。
【００３０】
また、水耕栽培装置３の第２のベッド１０７と第２の貯留槽１１５とは、第２の戻り連通路１３３により連通しており、第２のベッド１０７から第２の貯留槽１１５へ液体が戻る流路が設けられていることは言うまでもない。
【００３１】
さらに、本実施形態のアクアポニックスシステム１の魚介類飼育装置５は、第１のベッド１０１から第１の貯留槽１０５へ液体が戻るための第１の戻り連通路１１３を有する。第１の戻り連通路１１３は、その途中に濾過手段であるフィルター部１３７が配置されており、第１のベッド１０１から流出し第１の戻り連通路１１３を流れる水に含まれる餌、糞、水草等がフィルター部１３７により取り除かれる。フィルター部１３７の材料として、物理濾過をするためのスポンジフィルタ等や、生物濾過をするためのバクテリア等の硝化細菌が利用できる。このように、フィルター部１３７は、第１のベッド１０１から流出する液体に含まれるアンモニアを硝酸に酸化する硝化工程を構成し、水耕栽培装置３が窒素を吸う脱窒工程を構成する。
【００３２】
以下に上記構成のアクアポニックスシステム１を用いた使用方法について説明する。なお、化学肥料を使用する養液栽培を行うアクアポニックスシステム１は、図１（ａ）に示される排液処理槽１３５及び第３の戻り連通路１４１を備えない構成であり、後述のアクアポニックスを実行する構成において排液処理槽１３５及び第３の戻り連通路１４１を備える。
【００３３】
〔化学肥料を用いる養液栽培〕
水耕栽培装置３において化学肥料を用いる養液栽培の場合、水耕栽培装置３と、魚介類飼育装置５とが互いに分離し作動する必要がある。この場合には、第１及び第２のゲートバルブ１３１，１２１が閉鎖され、第３のゲートバルブ１２７が開放される。さらに、第３のポンプ１２５が作動され、第１のポンプ１１９が停止される。従って、魚介類飼育装置５を構成する第２の連通路１０９と第１の戻り連通路１１３を通り第１の貯留槽１０５の液体が循環し第１のベッド１０１に配置される魚介類が飼育される。
【００３４】
一方、水耕栽培装置３では、第２の貯留槽１１５内の液体が第３の連通路１２３及び第２の戻り連通路１３３を通り第２の貯留槽１１５と第２のベッド１０７とを循環し、第２のベッド１０７に収容される生産物である植物が飼育される。このように、水耕栽培装置３と魚介類飼育装置５とで使用される液体が互いに分離しているので、使用者が化学肥料により植物を育てつつ、魚の養殖が可能である。
【００３５】
本構成は、魚介類飼育装置５の魚介類の個体が、特に生育初期で小さく十分に育っていない場合や、水耕栽培装置３又は魚介類飼育装置５の生産物に病害虫が発生した場合に利用すると有効である。なお、水耕栽培装置３は、化学肥料を使用する構成であるが、有機肥料を使用する構成としても良いことは言うまでもない。
【００３６】
〔循環型のアクアポニックス〕
循環型のアクアポニックスは、水耕栽培装置３において化学肥料を使用しない有機栽培により植物を栽培し、魚介類飼育装置５において魚介を養殖する方法であって、有機栽培及び魚介の飼育水を養分とし植物の栽培及び魚介類の養殖を行う方法である。
【００３７】
循環型のアクアポニックスを実施するためのアクアポニックスシステム１では、第１及び第２のゲートバルブ１３１，１２１が開放され、第３のゲートバルブ１２７が閉鎖される。さらに、第２のポンプ１１１が作動され、第１及び第３のポンプ１１９，１２５が停止される。従って、第１及び第２の貯留槽１０５，１１５が連通する構成である。第１及び第２の貯留槽１０５，１１５に貯留される液体は、第２の連通路１０９を通り、第１及び第２のベッド１０１，１０７に到達し、第１のベッド１０１に配置される魚等が養殖され、第２のベッド１０７に載置される植物が飼育される。
【００３８】
さらに、第１のベッド１０１から流出した液体は、第１の戻り連通路１１３を通りフィルター部１３７に流入し濾過される。さらに、フィルター部１３７内の液体の一部が、排液処理槽１３５に流入し濾過され、第３の戻り連通路１４１を介し第２の貯留槽１１５に到達する。
【００３９】
フィルター部１３７は、液体を貯留できる容器を有し、当該容器の鉛直方向で上方に第１の戻り連通路１１３が連通し、当該容器の鉛直方向で下方の底部に第３の戻り連通路１４１が連通する。フィルター部１３７に流入する液体に含まれる魚のフン、汚泥などの固形物（比重が大きい物質）が容器内の底部に沈み、容器内の綺麗な上澄みの液体だけがフィルター部１３７から第１の戻り連通路１１３を介し第１の貯留槽１０５へ流れる。
【００４０】
さらに、フィルター部１３７の底部に沈んだ固形物が液体と一緒に第３の戻り連通路１４１を介し排液処理槽１３５へ排出される。なお、フィルター部１３７に固形物の沈殿量を検出する検出手段を設け、排液処理槽１３５の上流側に位置する第３の戻り連通路１４１に開閉バルブ等の開閉手段を設けることにより、固形物の沈殿量が所定量を超えた場合に開閉手段を開き固形物を排出する構成や、手動で排出する構成を利用可能である。
【００４１】
この排液処理槽１３５は、アクアポニックスを実施するときに使用される。排液処理槽１３５に収容されているズーグレア、シュードモナス、バチルス等の好気性微生物又は嫌気性微生物により、固形物である魚の糞が好気性又は嫌気性バクテリアにより分解又は液状化され、植物に有益な窒素、リン酸などの養分として利用される。排液処理槽１３５により濾過された養分を含む液体は、第３の戻り連通路１４１を介し第２の貯留槽１１５へ供給される。
【００４２】
また、第２のベッド１０７から流出した液体は、第２の戻り連通路１３３を通り第２の貯留槽１１５に流入する。さらに、フィルター部１３７内の液体の一部が、排液処理槽１３５に流入し濾過され、第３の戻り連通路１４１を介し第２の貯留槽１１５に到達する。このように、水耕栽培装置３と魚介類飼育装置５とが液体を共有し作動するので、アクアポニックスシステム１が循環型のアクアポニックスとして作動する。
【００４３】
〔非循環型のアクアポニックス〕
非循環型のアクアポニックスは、魚介類飼育装置５の魚介の飼育水が、植物を栽培する養分として利用されるが、植物の水耕栽培装置３へ流入した飼育水が魚介類飼育装置５へ戻らない点で、循環型アクアポニックスと異なる。
【００４４】
非循環型のアクアポニックスを実施するためのアクアポニックスシステム１では、第３のゲートバルブ１２７が開放され、第１及び第２のゲートバルブ１３１，１２１が閉鎖される。さらに、第１及び第３のポンプ１１９，１２５が作動可能であり、第２のポンプ１１１が停止される。従って、液体が第１の貯留槽１０５から第２の貯留槽１１５への一方向へ流入できる構成である。
【００４５】
第１の貯留槽１０５に貯留される液体は、第２の連通路１０９を通り、第１のベッド１０１に流入する。さらに、第１のベッド１０１から流出する液体は、第１の戻り連通路１１３を通りフィルター部１３７に流入し濾過される。さらに、フィルター部１３７内の液体の一部が、第３の戻り連通路１４１を介し、排液処理槽１３５に流入し濾過される。
このように、排液処理槽１３５を流出する液体が、第３の戻り連通路１４１を介し第２の貯留槽１１５に到達する。
【００４６】
一方、第２の貯留槽１１５に貯留される液体は、第３のポンプ１２５により第３の連通路１２３を通り、第２のベッド１０７に流入する。この流入した液体が、第２のベッド１０７に載置される植物の栽培に寄与する。養分の大部分は第１の貯留槽１０５から第２の貯留槽１１５を介して第２のベッド１０７へ流入する。本実施形態では、フィルター部１３７により取得される養分に加え、前記活性汚泥槽１３５により養分が取得されるので、フィルター部１３７のみを備える構成に比べ寄り養分を有効に活用することができる。
【００４７】
さらに、第２のベッド１０７から流出した液体は、第２の戻り連通路１３３を通り第２の貯留槽１１５に到達する。上述の通り、アクアポニックスシステム１は、非循環型のアクアポニックスとして作動する。
【００４８】
また、本実施形態では、第１のポンプ１１９、第１及び第２の水位センサ１５３，１６３、電磁弁１６５を制御するための制御手段である第１及び第２の制御部１５１，１６１を備える。第１及び第２の制御部１５１，１６１は、既知のＣＰＵ（Central Processing Unit）、所定のプログラムを格納するＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、各種設定値を格納するＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory）等を備えるともに、ＣＰＵがＲＯＭ等に記憶されている制御プログラムを実行することで第１のポンプ１１９、第１及び第２の水位センサ１５３，１６３、電磁弁１６５を作動又は駆動するための種々の処理が実行され、第１及び第２の貯留槽１０５，１１５に収容される液体の液量が制御される。なお、非循環型のアクアポニックスシステムでは、液体の液量を調整するのみでは植物が所望の程度に育たないことも考えられる。そこで、第２の貯留槽１１５に適正な養分を追肥し養分を調整することや、液体の温度、pHを調整することが、手動で行われたり、センサーを用いて自動制御されることは言うまでもない。同様に、循環型のアクアポニックスシステムでも、養分組成、温度、pHを調整する構成を適用することが可能である。
【００４９】
また、本実施形態では、第１及び第２の貯留槽１０５，１１５が、第１及び第２の流体通路１１７，１３９により連通する構成である。しかし、本発明はこの構成に限定されず、第１及び第２の貯留槽１０５，１１５内に所望の液体量を供給できる構成であれば、単一の流体通路により構成することも可能である。
【００５０】
本実施形態では、野菜等の植物を育てるための既知の水耕栽培装置を所有している使用者が、アクアポニックスシステム１を導入する例を説明したが、本発明のアクアポニックスシステムは、当該例の構成に限定されない。例えば、使用者が魚介類を養殖するための既知の魚介類飼育装置を所有している場合には、実施形態の水耕栽培装置３の基本構成要素である第２のベッド１０７、第２の貯留槽１１５、第３の連通路１２３、第２の戻り連通路１３３に、第１の連通路１１７，１３９と、第１の供給手段１１９，１２９，１３１を付加することにより、水耕栽培、循環型及び非循環型のアクアポニックスを切り替えて実行できるアクアポニックスシステムを実現できる。
【００５１】
本実施形態の第２の連通路１０９は、単一の管状部材により第１及び第２のベッド１０５，１０７と第１の貯留槽１０５とが連通する構成であるが、複数の菅状部材を用い、第１の貯留槽１０５から第１及び第２のベッド１０１，１０７別々に連通する構成も可能である。
【００５２】
同様に、既知の水耕栽培装置及び魚介類飼育装置を所有している使用者が、本発明のアクアポニックスシステムを導入する場合には、前述した既知の水耕栽培装置及び魚介類飼育装置に本発明を適用することで水耕栽培、循環型及び非循環型のアクアポニックスを切り替えて実行できるアクアポニックスシステムを実現できる。
【００５３】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【００５４】
１  アクアポニックスシステム
３  水耕栽培装置
５  魚介類飼育装置
１０１  第１のベッド
１０５  第１の貯留槽
１０７  第２のベッド
１０９  第２の連通路
１１１  第２のポンプ，第２のポンプ手段，第２の供給手段
１１３  第１の戻り連通路
１１５  第２の貯留槽
１１７  第１の流体通路，第１の連通路
１１９  第１のポンプ，第１のポンプ手段，第１の供給手段
１２１  第２のゲートバルブ，第２の供給手段
１２３  第３の連通路
１２５  第３のポンプ，第３のポンプ手段，第３の供給手段
１２７  第３のゲートバルブ，第３の供給手段
１２９  第１の逆止弁，第１の供給手段
１３１  第１ゲートバルブ，第１の供給手段
１３３  第２の戻り連通路
１３５  排液処理槽
１３７  フィルター部
１３９  第２の流体通路，第１の連通路
１４１  第３の戻り連通路
１５１  第１の制御部
１５３  第１の水位センサ，第１の液量計測手段
１６１  第２の制御部
１６３  第２の水位センサ，第２の液量計測手段
１６５  電磁弁
１６７  水道管
【要約】
【課題】化学肥料を利用する既設の水耕栽培装及び魚介類飼育装置を独立して使用でき、また、循環型及び非循環型のアクアポニックスを選択的に実施できるアクアポニックスシステムを提供する。
【解決手段】アクアポニックスシステム１は、液体により野菜を育てるための水耕栽培装置３及び魚を育てるための魚介類飼育装置５の一方が有し液体を貯留する第１の貯留槽１０５と、水耕栽培装置３及び魚介類飼育装置５の他方が有し液体を貯留する第２の貯留槽１１５とを連通する第１の連通路１１７，１３９と、第１の連通路１１７，１３９を介し第１の貯留槽１０５と第２の貯留槽１１５との間で液体を授受する、又は第１の連通路１１７，１３９を介し第１の貯留槽１０５から第２の貯留槽１１５へ液体を供給する第１の供給手段１１９，１２９，１３１と、を備え、水耕栽培装置３及び魚介類飼育装置５が互いに独立して作動する際には、第１の供給手段１１９，１２９，１３１による第１の連通路１１７，１３９を介する液体の供給が停止される。
【選択図】図１【図１】
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