(57)【要約】      （修正有）【課題】熱音響工学の技術を活用したループ状熱音響冷却装置および環境配慮型恒温水槽を使った水温制御型植物栽培・魚介成育システムを提供する。【解決手段】ソーラーハウス１０の構造は、フッ素系透明板で囲んだ全天候型ハウスとし、ソーラーハウス１０の天窓１ｈは室内の温度センサーにより天窓を自動開閉できる構造にして、高温時期はハウス内の過剰な昇温の要因となる熱気を天窓開放により放出制御する。屋根の上に設置した太陽光熱１ａを集光レンズ１ｂなどのフラットなレンズを使って太陽光を一点に集光後平行光線変換ユニット１ｃで変換し導光ファイバー１ｄを通して光熱を一部透明の採光管を透過してループ状熱音響冷却装置の高温側熱源として導き、反対側で、冷熱源を得る。その冷熱エネルギーを培養液の準備槽に送り循環させて、冷温域になった培養液を養殖・栽培槽に送り込み循環させて培養液温を下げる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱音響工学の技術を活用したループ状熱音響冷却装置（特許申請中特願２０１０−２３３０３５）および環境配慮型恒温水槽（特許申請中）を使った水温制御型植物栽培・魚介成育システム。
【請求項２】
ループ状熱音響冷却装置の高温側熱源に太陽光と集光レンズを使った自然エネルギーを中心にした高温循環熱源を用いる。
高温時期の冷却要求時は直接太陽熱光線をレンズで平行に集光させ、導光ファイバーでスパイラルループ管の被加熱部に当て冷熱を得て槽内の培養液を冷却する方法と、寒冷な時期の加熱要求時は太陽光で暖められた水又は加熱用熱媒培養液体を用いて槽内の培養液を暖める。
自然エネルギーのため曇天や夜間には補足に電気ヒータ等を使う、これによって省エネルギーで年間安定した水耕栽培や魚介養殖用水の水温を保つ成育システムを構築する。
【請求項３】
ループ状熱音響冷却装置において使用する熱移動の方法としてパソコンの冷却などに使われているヒートパイプを用い、ループ管の熱源部に密着させ、機能ユニット間の位置ズレ修正や位置合わせの難しい作業を軽減させて、熱エネルギーの移動を効率よく行う構造をとる。
【請求項４】
環境配慮型熱音響冷却式養殖栽培・魚介成育システム用ソーラーハウスの構造については、動植物の成育に有効な通紫外線も良く通すフッ素系透明板で囲み、天井は室内の温度センサーにより天窓を自動開閉できる構造にして室温の過剰な昇温の要因となる熱気を天窓開放により放出制御する温度安定の全天候型のハウス。
【請求項５】
葉野菜の水耕栽培においては養殖・栽培槽の培養液を葉面の表裏および周辺にミスト状に噴霧散布を行い水分の蒸発潜熱によって植物および槽周辺の温度下げる構造をとる。
【請求項６】
葉野菜の水耕栽培において葉面噴霧散布により栄養補給しながら害虫の寄り付きを抑制する。  又銀イオンを含んだ培養液を含んでいるためハウス内の雰囲気の浮遊菌やウィルスの排除を行い無農薬栽培になる。
【請求項７】
水耕栽培の葉野菜の栽培において薬剤抵抗性のある難防除害虫、農薬適用のない害虫への防除効果がある波長を出す各種のＬＥＤ照明を使う。これにより殺虫剤の使用量を抑えることができ、土壌、水系などの汚染を減らし生態系への影響少なくすることができる。
また、日照時間が少ない気候の地域に対してもＬＥＤ光補助で効率よい生育補助を行う。
【請求項８】
水耕栽培・魚介類の養殖においては、栽培槽内の培養液の溶存酸素濃度を良好な状態に保つ為に液中滞留効果が大きいマイクロバブルを使い十分な酸素供給行う。
【請求項９】
水耕栽培の植物連作障害や魚介類の成長不全の一原因として養殖・栽培槽内の微生物や下等生物の発生や、老廃物の蓄積・微量必須成分の不足などが考えられる。
養殖・栽培の培養液再生槽で、この微生物や下等生物の発生抑制に対して、銀イオンとマイクロバブル、ナノバブルによる浄化・洗浄・除菌し多発する根腐病又養魚の皮膚病も防ぐ。
【請求項１０】
再生槽内で炭素繊維を材料とした水質浄化資材を使って不活性化した微生物や下等生物を吸着排除する。これによって培養液を長期に利用可能とし、省資源化と植物への有効性を保つ。
【請求項１１】
ペレット状セラミックに植物から得たミネラル成分を含浸させたものを培養液再生槽に配備し、培養液を通過させて、植物ミネラルを培養液に浸透させ再生を行う。
【請求項１２】
養殖・栽培槽ではｐＨの管理が栽培の重要な要素になる為、水と肥料を混ぜて培養液を作ったとき、ｐＨ値が弱酸性（５．５〜６．５）の間になるよう監視し調整しておく、その為にｐＨ検出器により再生槽から栽培槽に戻すとき管理を行える構造にする。
【請求項１３】
環境保護と安全を確保するために養殖・栽培槽壁に断熱抗菌中空セラミック塗装を施し省エネルギーと雑菌増殖抑制する環境を整える。
【請求項１４】
太陽熱を利用した環境配慮型養殖栽培システムの全体制御
建物側制御として全天候型のソーラーハウス内の冷却と天窓開閉制御および銀イオンを含んだミスト噴霧によるソーラーハウス内全体の雰囲気の環境管理と槽側の制御として培養液温管理を、太陽光エネルギーを熱音響冷却と直接熱源に活用して温度制御すること。
又銀イオン噴霧による除菌と銀イオンおよびマイクロバブル・ナノバブル発生による溶存酸素の除菌管理、再生側にカーボンフィルター、銀イオン発生器による除菌とｐＨ測定器によるｐＨの管理と植物から抽出したミネラル含浸セラミックによるミネラル補給管理などを一連で総合的に制御を行うこと。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、一般工業・農業・水産業の栽培養殖装置に関するもの
【背景技術】
【０００２】  従来、一般的な農業・水産業業・工業用の温度制御にフロンガス媒体の冷凍サイクルや水を使った方式やクーリングタワーなど水の気化熱を使って熱交換を行い水温の制御を地球上の主に化石燃料を使って行っている。  農業・水産業に使う培養液の除菌や活力再生、酸素濃度の向上、光合成の促進、悪質バクテリア、虫の排除と栄養素の補給、冬場と夏場の日射量と管理を総合システムとして制御必要である。これらに関する技術で特許申請中（特願２０１０−２３３０３５）の熱音響冷却技術と除菌、ミネラル供給など液肥再生形水温制御型植物栽培・魚介成育システム。
【先行技術文献】
熱音響効果を利用した熱交換装置や従来技術に関しては下記に記載されるものが存在する。
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３０１５７８６号  特許広報第４４４３９７１号
【特許文献２】特許第４２５３１９１号
【０００４】
【非特許文献】
【非特許文献】特願２０１０−２３３０３５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  人体に安全な生鮮食品となる生物の育成に必要な条件は光・水・気温・溶存酸素補充・ミネラルの補充・雑菌の排除などで、良質な食材を確保するためにこれらを一連で構築する養殖栽培システムをと地球環境保護しながら無農薬で生産性を配慮した形で実現しなければならない。【０００６】  旬の食材を求めるとき、例えば、当地以外、南方で北国の食材を求めたり、時期外れで夏に冬の食材を得る場合、一般的に温室や冷水確保に光熱費と運搬費が加算され、収穫配送までの総合エネルギーは通常の１０倍かかるといわれている。
現在一般的な水耕・養殖栽培では養殖目的の動植物をハウスの中の専用槽に配置し、ＬＥＤ又は太陽光をガラスやビニルシート越しに導いて温室状態にするが寒冷地や低温の時期では石油ストーブや電熱ヒータなどで室内温度維持や水耕槽内の培養液の温度管理を行わなければならない
これにより培養液の温度管理に化石燃料を多く使い、廃棄培養液の処理に関しても環境汚染防止に手数がかかっている。【０００７】  水耕栽培に用いる灌水に地下水や水道水を利用することが多いがこれらの水は、揚合によって酸素濃度が非常に低いため、根腐れを起こしやすく、植物栽培に適さない場合が多い。【０００８】  培養液の効力が無くなった廃培養液は窒素成分などの肥料成分や、農薬が含まれている廃培養液が大量に出ます。例えばトマトの栽培では、腋芽や不良果などの植物残渣が毎日、１ヘクタールあたり１トンほど出る。病害発生を予防するためには排水処理をしなければならない。しかしこれによる川などの富栄養化などの環境汚染が生じます。露地栽培や小規模などではこれらは畑に鋤き込むなどしています。大型温室での栽培になるとそれでは追いつかず、産業廃棄物としてコストをかけて処理している。
【課題を解決するための手段】
【０００９】  環境配慮型熱音響冷却式の養殖栽培・魚介成育槽２０を専用ソーラーハウス１０と一体で制御することでシステムとして成立する。図１
このソーラーハウス１０の構造は、年間を通して環境を保つために槽の周辺を紫外線も良く通すフッ素系透明板で囲んだ全天候型ハウス内に動植物の成育に有効な太陽光の全スペクトルを取入れながら温度安定の環境にする。ソーラーハウスの天窓１ｈは室内の温度センサーにより天窓を自動開閉できる構造にして、高温時期はハウス内の過剰な昇温の要因となる熱気を天窓開放により放出制御する。【００１０】  さらに環境にやさしい方式として、図１の屋根の上に設置した太陽光熱１ａを集光レンズ１ｂなどのフラットなレンズを使って太陽光を一点に集光後平行光線変換ユニット１ｃで変換し導光ファイバー１ｄを通して光熱を一部透明の採光管１ｉを透過してループ状熱音響冷却装置の高温側１ｋ熱源として導き、反対側で、冷熱源を得る。その冷熱エネルギーを培養液の準備槽２ａに送り循環させて、冷温域になった培養液を養殖・栽培槽に送り込み循環させて培養液温を下げる。
槽の側面  図２【００１１】  このときの熱移動の方法としてパソコンの冷却などに使われているヒートパイプ１ｊを用い、ループ管の熱源部に密着させ、機能ユニット間の位置ズレ修正や位置合わせの難しい作業を軽減させて、熱エネルギーの移動を効率よく行う構造をとる。【００１２】  一方寒冷時期の加熱要求時時期はソーラーハウスの屋根に設置したフラットなリニアー集光レンズ１ｆからの熱光線を集熱パネル１ｅにあて、暖められた熱媒体を循環パイプ１ｇで準備槽２ａ内に廻らせ培養液の温度を制御し温熱循環させ養殖・栽培槽の水温調整を行う。【００１３】  栽培槽内２ｂでは銀イオンおよびマイクロバブル発生装置２ｄによるバブルで培養液内の溶存酸素の増量を行い魚介・植物に活力源供給と除菌を行う。  植物の場合未知の成分からなる天然の土を使う土壌栽培では連作障害はまだ完全に解明されていないようであるが、微生物や下等生物の影響や、老廃物の蓄積・微量必須成分の不足などが考えられ、水耕栽培では銀イオンおよびマイクロバブルを使うことで、いずれも排除・軽減できる。  土壌栽培や水耕栽培また魚介養殖において、酸素は常に必要なものであり、土においては、その空隙率、水耕栽培においては、溶存酸素濃度が良好な栽培を行うためには重要なパラメーターとなる。養殖・栽培槽内２ｂで銀イオンおよびマイクロバブル発生器２ｄによる培養液内の溶存酸素の増量を行うことで活力ある健康野菜や魚介が育成できる。【００１４】  葉野菜の水耕栽培においては養殖・栽培槽の培養液を葉面の表裏および周辺に噴霧散布機２ｅでミスト噴霧を行い水分の蒸発潜熱によって植物および槽周辺の温度下げる構造をとる。
またミストに銀イオンを含ませておき、周辺空間の除菌作用を行う。【００１５】  培養液再生槽２ｃでは培養液の中に発生した不要物質の除去と培養液の再生活性化を行う。
構造はカスケード式の槽で構成し、順次処理を行う。
最初にフィルター２ｈで大物不要物質を取り除き、次にマイクロカーボンが生物親和性に優れ、微生物や活性汚泥などを固着させる大きな水質浄化機能を持っていることを採用し、第一の槽でマイクロカーボン繊維２ｆのフィルターで微細不要物の吸着を行う。【００１６】  培養液再生槽２ｃ内でも除菌は銀イオンとマイクロバブル発生器２ｄによる浄化・洗浄・除菌を行う。銀イオンとマイクロバブル、およびナノバブルは微生物や下等生物の発生抑制に対しても、効果があるため多発する根腐病又養魚の皮膚病も防ぐことが出来る。【００１７】  成長不全の一原因として微生物や下等生物の発生による影響や、老廃物の蓄積・微量必須ミネラル成分の不足などが考えられる。この微量必須ミネラル成分の不足に対し、培養液の循活性化を進める為に、植物から抽出したミネラル成分を焼きこんだセラミックペレット２ｇを培養液の再生槽内に配備し、そこに培養液を通過させることでミネラル成分を液内に放出させ動植物の成育に安定した活力のある環境にすることができる。【００１８】  養殖・栽培槽ではｐＨの管理が栽培の重要な要素になる為、水と肥料を混ぜて培養液を作ったとき、ｐＨ値が弱酸性（５．５〜６．５）の間になるよう監視し調整しておく、その為にｐＨ検出器２ｊにより検出し希釈用水２Ｌの追加管理を行える構造をとる。【００１９】  水耕栽培の葉野菜の栽培において薬剤抵抗性のある難防除害虫、農薬適用のない害虫への防除効果がある波長を出す各種のＬＥＤ照明２ｉを使う。これにより殺虫剤の使用量を抑えることができ、土壌、水系などの汚染を減らし生態系への影響少なくすることができる。また、日照時間が少ない気候の地域に対してもＬＥＤ光補助で効率よい生育補助を行うことができる。【００２０】  省エネルギーによる環境保護と安全を確保するために養殖・栽培槽の壁に断熱抗菌中空セラミック塗装２ｋを施し省エネルギーと雑菌増殖抑制する環境を整える【００２１】  上記内容をシステムフローとして図３に示す。
この発明では、太陽熱を利用した環境配慮型養殖栽培システムの全体制御を含む。
建物側制御として全天候型のソーラーハウス内の冷却と天窓開閉制御および銀イオンを含んだミスト噴霧によるソーラーハウス内全体の雰囲気の環境管理を行うこと。
槽側の制御とし培養液温管理を冬季は太陽光を熱音響冷却による冷熱への変換と夏季は太陽光直接熱源に活用して槽内の培養液の温度制御すること、又銀イオン噴霧による除菌とて銀イオンおよびマイクロバブル・ナノバブル発生による溶存酸素の除菌管理、再生側にカーボンフィルター、銀イオン発生器による除菌とｐＨ測定器によるｐＨの管理と植物由来のミネラル含浸セラミックによるミネラル補給管理などを一連で総合的に制御を行う
【発明の効果】
【００２２】  上記の構成で水耕・養殖栽培の設備を構築することで、安全でミネラルが豊富でかつ成育の良い野菜や魚などの食物を場所や悪天候の影響を受けにくい状態で効率よく地球環境保護しながら収穫することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】  太陽光熱を集光レンズ及び導光ファイバーでエネルギーとして導き、主に自然エネルギーを中心にした魚介の養殖・葉野菜の水耕栽培システムを構成する。又天候不良時は電気エネルギーを補足し年間通じて安定した環境で養殖・栽培を行う。これらにより槽内の培養液の管理、雑菌の繁殖防止、培養液の活性力再生を省エネルギーで地球環境にやさしい仕組みで実現させることが出来る。
【実施例】
【００２４】  たとえば太陽光エネルギーを安定して取りやすい砂漠地帯や赤道直下でみずみずしい野菜類を無農薬で効率よく収穫できる。同じく北海で取れるタラバガニや毛蟹や鮭などを養殖できる。一方北国で設置すればマンゴーやパパイヤなど南国果物・野菜類を安定して無農薬で収穫できる。
【産業上の利用可能性】
【００２５】  例えば、常時２０℃〜２５℃の低温保持が必要な水槽に対して冷・温熱供給の仕組みとして、この環境配慮型熱音響冷却式養殖栽培・魚介成育システムを採用することで、常夏の地域で北海の魚を又逆に寒冷地で南海の魚を養殖することができる。  又、野菜では温度に敏感な種類のものを猛暑や寒冷の環境から守り効率よく収穫できる、地球環境にもやさしいエネルギー消費で実現させる。
制御を調整することで地球上の旬の食物をどこでも安定してしかも省エネルギーで獲得できるため、食料自給率の低い国や自然環境の厳しい地方でもの食物獲得の手段として有効になる。
又、太陽光熱が厳しい赤道直下の熱帯地帯や高温砂漠地帯での物流や生鮮食品などの単純な保管鮮魚の生け簀の温度管理に対してＣＯ２を極力出さない設備が出来る。
又熱制御部を小型にすることで一般家庭でも恒温が必要な冷蔵や冷房の機器の補助としても使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】環境配慮型熱音響冷却式養殖栽培・魚介成育システムのソーラーハウス側面図
【図２】水温制御型植物栽培・魚介成育システム槽の構成図
【図３】システムフロー図
【符号の説明】
【００２７】１０；ソーラーハウス
１ａ；太陽光熱                        １ｂ；集光レンズ
１ｃ；平行光線変換ユニット            １ｄ；導光ファイバー
１ｅ；集熱パネル                      １ｆ；リニアー集光レンズ
１ｇ；循環パイプ                      １ｈ；ソーラーハウスの天窓
１ｉ；一部透明の採光管                １ｊ；ヒートパイプ
１ｋ；ループ状熱音響冷却装置の高温側
２０；養殖栽培・魚介成育槽
２ａ；準備槽                          ２ｂ；太陽光集光部
２ｃ；培養液再生槽                    ２ｄ；銀イオンおよびマイクロバブル発生器
２ｅ；噴霧散布機                      ２ｆ；マイクロカーボン繊維
２ｇ；セラミックペレット              ２ｈ；カーボンファイバー
２ｉ；ＬＥＤ照明                      ２ｊ；ｐ▲８▼検出器
２ｋ；抗菌中空セラミック塗装          ２Ｌ；希釈用水
【図１】
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【図２】
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【図３】
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