(57)【要約】【課題】  エネルギー効率が低下することを抑制することができる養殖設備におけるコージェネレーションシステムを提供する点にある。【解決手段】  養殖設備に必要となる各種機器を発電機１０から供給される電力にて駆動するように構成し、発電機１０の駆動により発生する熱を利用して貯留水タンク１１内に貯留されている水を加熱するための第１熱交換器１２と、貯留水タンク１１内で加熱された水の熱を利用して熱殺菌タンク１３内の水を加熱するための第２熱交換器１４と、熱殺菌タンク１３内の熱殺菌された水を飼育水槽へ直接戻す直前に設定温度になるように調節するための水温調節手段１５とを設けた。【選択図】        図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
飼育水槽からの水を濾過するための濾過槽と、この濾過槽にて濾過された水を受け取って熱殺菌をするための熱殺菌タンクを備え、前記熱殺菌タンク内の熱殺菌された水を飼育水槽へ戻すように構成してなる養殖設備において、照明機器、ポンプ、空調機器などの養殖設備に必要となる各種機器を発電機から供給される電力にて駆動するように構成し、前記発電機の駆動により発生する熱を利用して貯留水タンク内に貯留されている水を加熱するための第１熱交換器と、前記貯留水タンク内で加熱された水の熱を利用して前記熱殺菌タンク内の水を加熱するための第２熱交換器と、前記熱殺菌タンク内の熱殺菌された水を飼育水槽へ直接戻す直前、又は前記熱殺菌タンク内の熱殺菌された水を濾過槽へ一旦戻してからその戻り水を飼育水槽へ戻す直前に設定温度になるように調節するための水温調節手段とを設けたことを特徴とする養殖設備におけるコージェネレーションシステム。
【請求項２】
前記飼育水槽内の水温を検出する温度センサと、飼育水槽内の設定温度と前記温度センサからの検出温度との差を算出する温度差算出手段と、この温度差算出手段からの算出値に基づいて前記発電機からの発熱量を制御するための発熱量制御手段を設けてなる請求項１記載の養殖設備におけるコージェネレーションシステム。
【請求項３】
前記飼育水槽を、内部に空気断熱層を周方向に多数形成されたアルミニウム製の側壁部と、上下に複数の断熱層を備えた底壁部とから構成してなる請求項１又は２記載の養殖設備におけるコージェネレーションシステム。
【請求項４】
前記飼育水槽が設置された建物の壁部及び屋根部を断熱材を有する断熱構造のものから構成してなる請求項１〜３のいずれかに記載の養殖設備におけるコージェネレーションシステム。
【請求項５】
前記発電機が、最大負荷時に前記熱殺菌タンク内の水の温度を６５℃以上に加熱することができる容量のものを用いてなる請求項１〜４のいずれかに記載の養殖設備におけるコージェネレーションシステム。
【請求項６】
前記発電機が、エンジン付の発電機からなり、前記第１熱交換器が、前記駆動されるエンジンのケーシングから発生する熱を取り込むメイン交換器とエンジンの排気管からの熱を取り込むサブ交換器とから構成してなる請求項１〜５のいずれかに記載の養殖設備におけるコージェネレーションシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電機から発生する電力にて照明機器、ポンプ、空調機器などの養殖設備に必要となる各種機器（電気機器）を駆動することは勿論のこと、その発電機から発生する熱にて飼育水槽からの水を熱殺菌等の目的で加熱してから飼育水槽へ戻すように構成することによって、低（省）エネルギー化を図ることができる養殖設備におけるコージェネレーションシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
上記養殖設備においては、ガスタービンにて発生する熱エネルギーを機械エネルギーに変換し、その機械エネルギーを発電機にて電力に変換して、照明機器、ポンプ、空調機器などの養殖設備に必要となる各種機器を駆動し、前記ガスタービンから排出される廃熱にて養殖水を加熱して殺菌してから飼育水槽へ戻すようにしているものが既に提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−９２９５５（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記ガスタービンは、一般的に発電効率が悪く、しかも熱エネルギーを機械エネルギーへ変換する構成であることから、変換時の変換ロスが発生する。そのため、必要となる電力を得るためには、大きな熱エネルギーを発生させなければならない。その結果、ガスタービンからの廃熱が非常に大きな熱量となるが、その廃熱の一部で養殖水の加熱殺菌を行うことができることから、多くの廃熱を排出することになり、エネルギー効率が更に低下するものであった。
【０００４】
本発明が前述の状況に鑑み、解決しようとするところは、エネルギー効率が低下することを抑制することができる養殖設備におけるコージェネレーションシステムを提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、前述の課題解決のために、飼育水槽からの水を濾過するための濾過槽と、この濾過槽にて濾過された水を受け取って熱殺菌をするための熱殺菌タンクを備え、前記熱殺菌タンク内の熱殺菌された水を飼育水槽へ戻すように構成してなる養殖設備において、照明機器、ポンプ、空調機器などの養殖設備に必要となる各種機器を発電機から供給される電力にて駆動するように構成し、前記発電機の駆動により発生する熱を利用して貯留水タンク内に貯留されている水を加熱するための第１熱交換器と、前記貯留水タンク内で加熱された水の熱を利用して前記熱殺菌タンク内の水を加熱するための第２熱交換器と、前記熱殺菌タンク内の熱殺菌された水を飼育水槽へ直接戻す直前、又は前記熱殺菌タンク内の熱殺菌された水を濾過槽へ一旦戻してからその戻り水を飼育水槽へ戻す直前に設定温度になるように調節するための水温調節手段とを設けて、養殖設備におけるコージェネレーションシステムを構成した。
又、前記飼育水槽内の水温を検出する温度センサと、飼育水槽内の設定温度と前記温度センサからの検出温度との差を算出する温度差算出手段と、この温度差算出手段からの算出値に基づいて前記発電機からの発熱量を制御するための発熱量制御手段を設けてもよい。
又、前記飼育水槽を、内部に空気断熱層を周方向に多数形成されたアルミニウム製の側壁部と、上下に複数の断熱層を備えた底壁部とから構成してもよい。
又、前記飼育水槽が設置された建物の壁部及び屋根部を断熱材を有する断熱構造のものから構成してもよい。
又、前記発電機として、最大負荷時に前記熱殺菌タンク内の水の温度を６５℃以上に加熱することができる容量のものを用いることが望ましい。
又、前記発電機が、エンジン付の発電機からなり、前記第１熱交換器が、前記駆動されるエンジンのケーシングから発生する熱を取り込むメイン交換器とエンジンの排気管からの熱を取り込むサブ交換器とから構成してもよい。
【発明の効果】
【０００６】
発電機にて機械エネルギーを電力エネルギーへ変換して養殖設備に必要となる各種機器である照明機器、ポンプ、空調機器などを駆動することによって、ガスタービンにより駆動するものに比べてエネルギー効率が低下することを抑えることができる。しかも、前記発電機の駆動により発生する熱にて貯留水タンク内の水を第１熱交換器にて加熱して貯留水タンク内に貯留しておくことによって、ガスタービンに比べて熱エネルギーの小さな発電機からの廃熱であっても、廃熱による熱エネルギーを徐々に貯留水に変換することで所定量の熱エネルギーを得ることができる。そして、貯留水タンク内で加熱された水を利用して第２熱交換器にて熱殺菌タンク内の水を加熱して熱殺菌し、熱殺菌された水を温度調節して飼育水槽へ供給することによって、エネルギー効率が低下することを抑制することができる養殖設備におけるコージェネレーションシステムを提供することができる。
【０００７】
又、飼育水槽内の水温を検出する温度センサと、飼育水槽内の設定温度と温度センサからの検出温度との差を算出する温度差算出手段と、この温度差算出手段からの算出値に基づいて発電機からの発熱量を制御するための発熱量制御手段を設けることによって、発電機を不必要に運転させることを阻止することができ、その分省エネルギー化を図ることができる。
【０００８】
又、飼育水槽を、内部に空気断熱層を周方向に多数形成されたアルミニウム製の側壁部と、上下に複数の断熱層を備えた底壁部とから構成することによって、特に外気が低温時において水槽内の水温低下を抑制することができ、その分発電機の出力を上げることが不要になり、省エネルギー化を更に図ることができる。
【０００９】
又、飼育水槽が設置された建物の壁部及び屋根部を断熱材を有する断熱構造のものから構成することによって、特に外気が低温時において室内の温度低下を抑制することができ、その分発電機の出力を上げることが不要になり、省エネルギー化をより一層図ることができる。
【００１０】
又、発電機として、最大負荷時に熱殺菌タンク内の水の温度を６５℃以上に加熱することができる容量のものを用いることによって、最大負荷時であっても、熱殺菌タンク内の水を確実に殺菌処理することができる。
【００１１】
又、発電機が、エンジン付の発電機からなり、第１熱交換器が、駆動されるエンジンのケーシングから発生する熱を取り込むメイン交換器とエンジンの排気管からの熱を取り込むサブ交換器とから構成することによって、発電機からの廃熱の全てを効率よく利用して省エネルギー化を更に図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１に、養殖設備の概略を示している。この養殖設備は、養殖フグなどの養殖魚を飼育するための平面視においてほぼ八角形（円形や正方形などであってもよい）の４個の飼育水槽１と、各飼育水槽１からの戻り海水に含まれるゴミや除菌処理を行うための濾過槽２と、濾過槽２内の濾過海水を熱殺菌して飼育水槽１へ戻すための加熱殺菌装置３とから構成されているが、他の構成であってもよい。
【００１３】
前記濾過槽２は、前記各飼育水槽１からの戻り海水に含まれるゴミを取り除くためのベルトフィルター４や泡沫エジェクター５の他、除菌処理を行うための紫外線殺菌装置６やバイオフィルター７などを備えている。そして、飼育水槽１からの戻り海水のゴミが取り除かれた後、前記紫外線殺菌装置６にて殺菌され、その殺菌された海水が、ポンプＰにて濾過槽２内のバイオフィルター７へ供給されてから、ポンプＰを介して後述する加熱殺菌装置３へ供給されるようになっている。
【００１４】
前記加熱殺菌装置３は、図４に示すように、照明機器、ポンプ、空調機器（図示していない）などの養殖設備に必要となる各種機器８を駆動するために機械エネルギーを電力エネルギーへ変換して電力９を発生させるための発電機１０と、この発電機１０の駆動により発生する熱（具体的には発電機１０のケーシング面に発生する熱）を利用して貯留水タンク１１内に貯留されている水（海水でもよい）を加熱するための第１熱交換器１２と、前記貯留水タンク１１内の加熱水の熱を利用して前記熱殺菌タンク１３内の水を加熱するための第２熱交換器１４と、前記熱殺菌タンク１３内の熱殺菌された水をポンプＰを介して飼育水槽１へ直接戻す直前に設定温度に調節するための水温調節手段１５とからなっている。そして、発電機１０のケーシング面に発生する９０℃以上の熱を発電機１０と貯留水タンク１１間に設けられた水を媒体として循環する経路にて奪ってから貯留水タンク１１内に貯留されている水を徐々に加熱することにより、貯留水タンク１１内の水がほぼ８０℃〜８５℃になるように第１熱交換器１２にて熱交換し、この貯留水タンク１１内で加熱された水の熱を前記第１熱交換器１２と同様に水を媒体とする循環経路を構成する第２熱交換器１４にて奪って熱殺菌タンク１３内の海水の一部又はタンク容量によっては全量をほぼ６５℃に加熱した状態で、約３分間維持することで加熱殺菌することができるようにしている。尚、前記加熱殺菌処理された海水を一旦設定時間を置くことで冷却した後又は加熱殺菌されてから直ちに水温調節手段１５にて設定温度にしてから飼育水槽１へ戻すようにしている。又、前記水温調節手段１５から飼育水槽１へ戻される経路中に液体酸素が入ったタンク１６から各エアバルブ１７を介して各飼育水槽１へ海水と共にエアが供給されることになる。図１では、図面が煩雑になるため、タンク１６からの配管が１つのエアバルブ１７にしか接続されていない状態を描いているが、実際には残りの３つのエアバルブ１７にも配管接続されることになる。
前記発電機１０として、最大負荷時に前記熱殺菌タンク１３内の海水の温度を６５℃以上に加熱することができる容量のものを用いることによって、最大負荷が加わった場合でも、熱殺菌処理を確実に行うことができる。
図４では、前記熱殺菌タンク１３からの海水を水温調節手段１５を経て飼育水槽１へ戻す構成を示しているが、図５に示すように、熱殺菌タンク１３内で殺菌処理された海水を濾過槽２へ一旦戻してから水温調節手段１５を経て飼育水槽１へ戻す構成とすることによって、熱殺菌された海水の温度をある程度下げてから水温調節手段１５へ供給することができ、水温調節手段１５による水温の下げ幅を小さくすることができる利点がある。
【００１５】
前記水温調節手段１５は、図示していないが、地下海水又は冷却した海水などをバルブを介して熱殺菌タンク１３からの海水に対して合流供給可能に構成し、その合流された海水の水温を検出する水温センサを設け、その水温センサからの検出値と予め設定した水温の設定値とを比較し、それらが一致するように前記バルブを自動開閉操作する制御手段を設けて構成することになるが、他の構成であってもよい。
【００１６】
又、図４に示すように、前記各飼育水槽１内の水温を検出する温度センサ１８と、飼育水槽１内の設定温度と前記温度センサ１８からの検出温度との差を算出する温度差算出手段１９と、この温度差算出手段１９からの算出値に基づいて前記発電機１０からの発熱量を制御するための発熱量制御手段２０を設けることによって、周辺の気温に左右されることなく、飼育水槽１内の水温を常に設定温度に維持することができることは勿論のこと、飼育水槽１内の水温が設定温度を超えている場合には、発電機１０の駆動出力を下げることによって不必要な発電機１０の駆動を制限することができる利点がある。
【００１７】
又、図３に示すように、前記飼育水槽１を、内部に縦壁部２１Ｂにて仕切られて空気断熱層２１Ａが周方向に多数形成されたアルミニウム製の側壁部２１と、上下に複数の断熱層を備えた底壁部２２とから構成することによって、飼育水槽１内の水温が周辺環境の気温に大きく左右されることがないようにして、省エネルギー化を図ることができるようにしている。
前記底壁部２２は、最底部から順に砂層２２Ａ、発泡ウレタン層２２Ｂ、ビニールシート２２Ｃ、網状の鉄製の格子部２２Ｄ、コンクリート層２２Ｅからなっているが、どのような断熱構造であってもよい。
【００１８】
又、図２に示すように、前記飼育水槽１が設置された建物の屋根部（図示していないが壁部も同様になっている）２３を断熱材を有する断熱構造のものから構成して、屋内の温度を外気温に大きく左右されることがないようにして、省エネルギー化を図ることができるようにしている。具体的には、ガルバリウム鋼板（他の材料でもよい）でなる外側表面材２３Ａとガルバリウム鋼板（他の材料でもよい）でなる内側表面材２３Ｂとの間に断熱材２３Ｃを挟み込んだ断熱構造になっているが、断熱材を二重又は三重に設けた断熱構造にして実施することもできる。図２では折り曲げて波形の屋根部２３を示しているが、フラットな形状の屋根部２３であってもよい。
【００１９】
前記発電機１０を、エンジンＥにて駆動されるエンジン付発電機から構成してもよい。具体的には、図６に示すように、第１熱交換器１２が、駆動されるエンジンのケーシングから発生する熱を取り込むメイン交換器１２ＡとエンジンＥの排気管（図示せず）からの排気による熱を取り込むサブ交換器１２Ｂとから構成することによって、発電機１０からの廃熱の全てを効率よく利用して省エネルギー化を更に図ることができる。図６では、エンジンＥの排気管からの排気を第１熱交換器１２にて熱交換するための循環経路２４中に排気を外部に逃がすための排出用バルブ２６を設けて、熱交換による熱量が設定量以上になったときに排出用バルブ２６を自動的又は人為的に開放側へ切り替えることができるようにしているが、排出用バルブ２６は無くてもよい。尚、図６に示す２５は、発電機１０からの熱を媒体である水を循環させるための循環経路である。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
本発明に係る養殖設備におけるコージェネレーションシステムは、海水で養殖する生物に適応することができるだけでなく、淡水で養殖する生物にも適応することができる。又、加熱殺菌した海水（又は淡水でもよい）を下げる場合を示したが、必要以上に海水の水温が下がった場合には、水温調節手段１５をヒータ手段又は第３熱交換器にて構成して実施することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】養殖設備の概略図である。
【図２】屋根部の構造を示す要部の縦断面図である。
【図３】飼育水槽を示し、（ａ）はそれの要部の縦断面図、（ｂ）はそれの縦壁部の要部の横断面図である。
【図４】熱殺菌処理を行うための制御ブロック図である。
【図５】熱殺菌処理された海水を一旦濾過槽へ戻してから飼育水槽へ供給するための制御ブロック図である。
【図６】他の発電機の構成を示す概略図である。
【符号の説明】
【００２２】
１  飼育水槽
２  濾過槽
３  加熱殺菌装置
４  ベルトフィルター
５  泡沫エジェクター
６  紫外線殺菌装置
７  バイオフィルター
８  各種機器
９  電力
１０  発電機
２０  発熱量制御手段
１１  貯留水タンク
１２Ｂ  サブ交換器
１２Ａ  メイン交換器
１２  熱交換器
１３  熱殺菌タンク
１４  熱交換器
１５  水温調節手段
１６  タンク
１７  エアバルブ
１８  温度センサ
１９  温度差算出手段
２１Ａ  空気断熱層
２１Ｂ  縦壁部
２１  側壁部
２２Ｃ  ビニールシート
２２Ｄ  格子部
２２Ａ  砂層
２２Ｅ  コンクリート層
２２  底壁部
２２Ｂ  発泡ウレタン層
２３  屋根部
２３Ａ  外側表面材
２３Ｃ  断熱材
２３Ｂ  内側表面材
２４  循環経路
２５  循環経路
２６  排出用バルブ
Ｐ  ポンプ
【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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