(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
付着珪藻を培養する付着珪藻培養器において、
上下方向に延びる透光性のパイプと、
パイプの下端部に連結され、パイプ内に培養水を下方から供給する供給通路と、
パイプの上端部に連結され、供給通路からパイプ内に供給された培養水のオーバーフロー分を上方から排出するオーバーフロー通路と、
パイプ内に設けられ、パイプの略中心軸線上から略水平方向で放射状に延ばして設けられたブラシ繊維に付着珪藻を付着させて培養するブラシと、
このブラシに対しその半径方向途中位置において上下方向に相対移動可能に支持され、ブラシ繊維を上下方向に撓ませることによってブラシ繊維に付着した付着珪藻を扱き取る扱きリングと、
この扱きリング及びブラシの一方を他方に対し上下方向に相対移動させる駆動手段と、
この駆動手段により扱きリング及びブラシの一方を相対移動するに先立ってパイプ内の培養水を下方から排出する排出通路とを具備し、
扱きリングにより扱き取られた付着珪藻は、パイプ内に下方から供給通路を介して供給される培養水のオーバーフロー分と共にパイプの上方からオーバーフロー通路を介して回収されるようになされていることを特徴とする付着珪藻培養器。
【請求項２】
請求項１に記載の付着珪藻培養器であって、
駆動手段は、扱きリングによる付着珪藻の扱き取りを終えた停止状態で扱きリングにより上下方向に撓むブラシ繊維を略水平方向に戻すように、扱きリング及びブラシの一方をパイプの略中心軸線方向に進退移動させる進退移動手段を備えていることを特徴とする付着珪藻培養器。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の付着珪藻培養器であって、
ブラシの直径は、パイプの内径よりも長くされていることを特徴とする付着珪藻培養器。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか一つに記載の付着珪藻培養器であって、
ブラシ繊維は、ナイロン製とされ扱きリングによる扱きによっても剛性を確保するように線径を０．４ｍｍ〜１．０ｍｍに設定されていることを特徴とする付着珪藻培養器。
【請求項５】
上下方向に延びる透光性のパイプと、パイプの下端部に連結され、パイプ内に培養水を下方から供給する供給通路と、パイプの上端部に連結され、供給通路からパイプ内に供給された培養水のオーバーフロー分を上方から排出するオーバーフロー通路と、パイプ内に設けられ、パイプの略中心軸線上から略水平方向で放射状に延ばして設けられたブラシ繊維に付着珪藻を付着させて培養するブラシと、このブラシに対しその半径方向途中位置において上下方向に相対移動可能に支持され、ブラシ繊維を上下方向に撓ませることによってブラシ繊維に付着した付着珪藻を扱き取る扱きリングと、この扱きリング及びブラシの一方を他方に対し上下方向に相対移動させる駆動手段と、この駆動手段により扱きリング及びブラシの一方を相対移動するに先立ってパイプ内の培養水を下方から排出する排出通路とを具備して付着珪藻を培養する付着珪藻培養器での付着珪藻回収方法において、
排出通路からパイプ内の培養水を排出した後、扱きリング及びブラシの一方を他方に対し上下方向に相対移動させて付着珪藻を扱きリングにより扱き取り、その後パイプ内に供給通路を介して下方から培養水を供給して培養水をオーバーフローさせることによって扱き取られた付着珪藻をパイプの上方からオーバーフロー通路を介して回収することを特徴とする付着珪藻回収方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、人工的に短期間で大量に培養される付着珪藻を効率良く回収する付着珪藻培養器および付着珪藻回収方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、このような付着珪藻は、自然状態では水深の浅い水路の底や、水が溢れ出ている水槽の壁など、水が断えず流れているような箇所に繁茂している。この付着珪藻は、アワビ、ナマコ、ウニなどの水産生物の幼若個体の餌料として利用されている。
【０００３】
そして、従来より、例えば、特開昭６４−６７１７５号公報に開示されるように、付着珪藻を人工的に短期間で大量に培養し、その培養した付着珪藻を効率良く回収するようにした付着珪藻培養器が知られている。
【０００４】
この付着珪藻培養器は、上下方向に延びる透光性のパイプ内に、そのパイプの略中心軸線上からブラシ繊維を略水平方向に放射状に延ばしてなるブラシが挿入され、パイプ下端のキャップに供給通路及び排出通路が連結されている一方、パイプ上端のキャップにオーバーフロー通路が連結されている。そして、パイプ内に供給通路を介して供給された培養水がオーバーフロー通路を介して排出されることで、パイプ内に培養水が流通し、ブラシ繊維に付着する付着珪藻を培養するようになされている。この場合、ブラシ繊維に付着した付着珪藻は、ブラシの周囲に設けた扱きリングをシリンダなどの駆動手段によって上下方向に移動させることで扱き取られ、この扱き取られた付着珪藻がパイプ内の培養水の全量と共に排出通路を介してパイプの下方から回収されるようになされている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、パイプ内の容量は、付着珪藻の培養を図る上である程度確保する必要がある。このことから、付着珪藻の回収時にパイプ内の培養水を全量抜き取る場合には、パイプ内から排出される培養水の全量は多大な量となる。このため、培養水の単位容量当たりに占める付着珪藻の割合が自ずと少なくなって、付着珪藻の密度が低くなり、付着珪藻を効率良く回収することができないものとなる。
【０００６】
また、ブラシ繊維についても、その線径が小さい（例えば０．２ｍｍ程度）と、付着珪藻の付着面積を確保する上で有利ではあるが、ブラシ繊維の中心部（パイプの中心軸線付近）付近において目詰まりを起こすなどして長期に亘って繰り返し安定した収穫が望めないばかりでなく、扱きリングによる経時的な扱きによりブラシ繊維の形状が変形してブラシ繊維同士が絡み合うなどし、頻繁なブラシのメンテナンスケアが余儀なくされる。このため、ブラシのメンテナンスケアにその都度時間を割かれ、付着付着珪藻の培養が足止めされることになり、付着珪藻を効率良く回収することができない。
【０００７】
さらに、付着珪藻の扱き取りを終えた状態では、ブラシ繊維が扱きリングに当接してブラシ繊維が略水平状態ではなく無理やり上下方向に反り返るため、すぐにブラシ繊維に癖が付いてしまう。このため、ブラシ繊維間に疎密が生じ、付着珪藻の付着面積が減少し、付着珪藻を効率良く回収することができない。
【０００８】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、付着珪藻の高密度回収、頻繁なブラシのメンテナンスケア防止、又はブラシ繊維の癖付き防止を可能とし、付着珪藻を効率良く回収し得る付着珪藻培養器又は付着珪藻回収方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に係わる発明が講じた解決手段は、付着珪藻を培養する付着珪藻培養器として、上下方向に延びる透光性のパイプと、パイプの下端部に連結され、パイプ内に培養水を下方から供給する供給通路と、パイプの上端部に連結され、供給通路からパイプ内に供給された培養水のオーバーフロー分を上方から排出するオーバーフロー通路と、パイプ内に設けられ、パイプの略中心軸線上から略水平方向で放射状に延ばして設けられたブラシ繊維に付着珪藻を付着させて培養するブラシと、このブラシに対しその半径方向途中位置において上下方向に相対移動可能に支持され、ブラシ繊維を上下方向に撓ませることによってブラシ繊維に付着した付着珪藻を扱き取る扱きリングと、この扱きリング及びブラシの一方を他方に対し上下方向に相対移動させる駆動手段と、この駆動手段により扱きリング及びブラシの一方を相対移動するに先立ってパイプ内の培養水を下方から排出する排出通路とを具備する。そして、扱きリングにより扱き取られた付着珪藻を、パイプ内に下方から供給通路を介して供給される培養水のオーバーフロー分と共にパイプの上方からオーバーフロー通路を介して回収するようになされたものにしている。
【００１０】
請求項１の場合、パイプ内に供給通路を介して下方から供給された培養水がオーバーフロー通路を介して排出されることで、パイプ内に培養水が流通し、ブラシに付着する付着珪藻が培養されるようになされている。
【００１１】
そして、ブラシに付着した付着珪藻を回収する場合には、パイプ内の培養水を排出通路を介して下方から排出してから、シリンダなどの駆動手段によりブラシの半径方向途中位置において扱きリング及びブラシの一方を他方に対し上下方向に相対移動させることで付着珪藻を扱き取り、この状態で、パイプ内に供給通路を介して下方から培養水を供給する。扱き取られた付着珪藻は、培養水の比重と遜色なく軽いものであることから、培養水の供給に伴い培養水の上層に浮遊してパイプ内を上方に移動し、オーバーフローする培養水のオーバーフロー分と共にパイプの上方からオーバーフロー通路を介して回収されることになる。
【００１２】
これにより、付着珪藻の回収時には培養水のオーバーフロー分のみがオーバーフロー通路を介して排出され、この付着珪藻の回収時に排出される培養水は、パイプ内の培養水を全量抜き取る場合に比べてきわめて少ない量となる。このため、培養水の単位容量当たりに占める付着珪藻の割合が自ずと多くなり、付着珪藻が高密度で回収され、付着珪藻を効率良く回収することが可能となる。
【００１３】
請求項２に係わる発明が講じた解決手段は、駆動手段について、扱きリングによる付着珪藻の扱き取りを終えた停止状態で扱きリングにより上下方向に撓むブラシ繊維を略水平方向に戻すように、扱きリング及びブラシの一方をパイプの略中心軸線方向に進退移動させる進退移動手段を備える構成としたものである。
【００１４】
請求項２の場合、付着珪藻の扱き取りを終えた状態で、ブラシ繊維が扱きリングに当接してブラシ繊維が略水平状態ではなく無理やり上下方向に反り返っていても、進退移動手段によって扱きリング及びブラシの一方がパイプの略中心軸線方向に進退移動し、ブラシ繊維が略水平方向に戻されることになる。このため、扱きリングによってブラシ繊維に癖が付くことが防止され、ブラシ繊維間に疎密が生じることがない。これにより、付着珪藻の付着面積が効果的に確保され、付着珪藻を効率良く回収することが可能となる。
【００１５】
また、請求項３に係わる発明が講じた解決手段は、ブラシの直径が、パイプの内径よりも長くされていることである。パイプの内径よりも若干長い直径のブラシを適用した場合には、扱きリングにより扱かれて上下方向に交互に撓むブラシによって、パイプの内周面が洗浄されることになる。このため、パイプの内周面に付着する付着珪藻も掻き落とせ、付着珪藻の回収効率を高めることが可能となる上、パイプの透光性が常時十分に確保されて付着珪藻の培養を効率良く行えることになる。
【００１６】
また、請求項４に係わる発明が講じた解決手段は、ブラシ繊維を、ナイロン製として扱きリングによる経時的な扱きによっても形状変形不能に剛性を確保するように線径を０．４ｍｍ〜１．０ｍｍに設定している。この場合には、ブラシ繊維の線径が小さい（例えば０．２ｍｍ程度）ものに起きがちなブラシ繊維の中心部（パイプの中心軸線付近）付近での目詰まりが、線径を太くしたブラシ繊維によって解消される。その上、付着珪藻の付着面積も十分に確保され、長期に亘って繰り返し安定した十分な付着珪藻の収穫が望めることになる。ここで、ブラシ繊維の線径を０．４ｍｍ〜１．０ｍｍに設定した理由について述べる。ブラシ繊維の線径が０．４ｍｍ未満であると、扱きリングによる経時的な扱きによって形状変形が起こり易く、ブラシ繊維同士の絡み合いが生じ、剛性が不十分なものとなる。これに対し、ブラシ繊維の線径が１．０ｍｍを超えると、付着珪藻の付着面積を十分に確保することができず、付着珪藻の培養が量的に不十分となり、付着珪藻の収穫量が落ちることになる。
【００１７】
すなわち、ブラシ繊維の付着面積の増大と、扱きリングによる付着珪藻の扱き取り性能との間には相関関係があり、付着珪藻を一定期間毎に繰り返し回収する場合には、ブラシ繊維の線径を小さくして付着面積を増大させるほど回収回数毎の付着珪藻の回収量が激減し、その反面、ブラシ繊維の線径を大きくして付着面積を減少させるほど回収回数毎の付着珪藻の回収量が安定する。そのため、ブラシ繊維の線径を、０．４ｍｍ〜１．０ｍｍに設定することで、ブラシ繊維の中心部付近での目詰まりを解消しつつ回収回数毎の付着珪藻の回収量を安定させ、長期に亘って繰り返し安定した付着珪藻の収穫を可能とするようにしている。
【００２０】
さらに、請求項５に係わる発明が講じた解決手段は、上下方向に延びる透光性のパイプと、パイプの下端部に連結され、パイプ内に培養水を下方から供給する供給通路と、パイプの上端部に連結され、供給通路からパイプ内に供給された培養水のオーバーフロー分を上方から排出するオーバーフロー通路と、パイプ内に設けられ、パイプの略中心軸線上から略水平方向で放射状に延ばして設けられたブラシ繊維に付着珪藻を付着させて培養するブラシと、このブラシに対しその半径方向途中位置において上下方向に相対移動可能に支持され、ブラシ繊維を上下方向に撓ませることによってブラシ繊維に付着した付着珪藻を扱き取る扱きリングと、この扱きリング及びブラシの一方を他方に対し上下方向に相対移動させる駆動手段と、この駆動手段により扱きリング及びブラシの一方を相対移動するに先立ってパイプ内の培養水を下方から排出する排出通路とを具備して付着珪藻を培養する付着珪藻培養器での付着珪藻回収方法において、排出通路からパイプ内の培養水を排出した後、扱きリング及びブラシの一方を他方に対し上下方向に相対移動させて付着珪藻を扱きリングにより扱き取り、その後パイプ内に供給通路を介して下方から培養水を供給して培養水をオーバーフローさせることによって扱き取られた付着珪藻をパイプの上方からオーバーフロー通路を介して回収することを特徴とする。したがって、本発明に係る付着珪藻培養器を有効に機能させ所望の効果を発揮させることが可能となる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２２】
図１〜図３は本発明の実施形態に係わる付着珪藻培養器を示している。図１〜図３において、付着珪藻培養器Ｘは、ケーシング１と、５本のパイプ２と、各パイプ２に対し培養水としての海水を供給する供給通路３（図２に表れる）と、各パイプ２内から海水のオーバーフロー分を排出するオーバーフロー通路４（図２に表れる）と、各パイプ２内に設けられたブラシ５と、各パイプ２内に設けられた扱きリング６と、この各扱きリング６を駆動する駆動手段としてのエアシリンダ７（図３に表れる）と、各パイプ２内の海水を排出する排出通路８（図２に表れる）とを具備している。以下、上に述べた各構成について個別に詳細に説明する。
【００２３】
＜ケーシング＞
ケーシング１は、図１に示すように、正面視で略矩形枠状を呈する枠体１１と、この枠体１１を後方（図１では紙面奥方向）から塞ぐ後壁パネル１２と、枠体１１の左右両側部に対しそれぞれ上下一対のヒンジ１３，１３を介して観音開き可能に支持され、枠体１１を前方（図１では紙面手前方向）から塞ぐ左右一対の蓋板１４，１４とを備えている。このケーシング１は、枠体１１下部の左右両側端を前後方向（図１では手前奥方向）に延びる脚部１１ａ，１１ａによって、前後方向に傾倒不能に設置されてなる。
【００２４】
後壁パネル１２には、左右方向に延びる２本１組の蛍光管取付部１２ａ，…が上下方向５箇所に設けられ、この各蛍光管取付部１２ａによって、合わせて１０本の蛍光管１２ｂ，…が取り付けられるようになされている。
【００２５】
各蓋板１４の内側面（閉塞状態で各蛍光管取付部１２ａと対向する面）は、そのほぼ全域に亘って装着されたアルミ製の反射板１４ａを備え、蓋板１４閉塞時に各蛍光管１２ｂの光を枠体１１内で反射させるようになされている。
【００２６】
＜パイプ＞
各パイプ２は、図２及び図３にも示すように、内径略９５ｍｍで長さ略１５００ｍｍに形成された上下方向に延びる透明ガラス筒よりなり、外方からの採光が採り入れられるようになされている。これらのパイプ２は、それぞれケーシング１の枠体１１内に左右方向に順に並べて配置されている。各パイプ２の上下両端部には、合成樹脂製の上側及び下側キャップ２１，２２が設けられている。この各キャップ２１，２２と、パイプ２の上下両端部とは、それぞれ塩化ビニール製の筒部材２３，２３よって外嵌めされている。また、各キャップ２１，２２と各筒部材２３との間は、Ｏリング２４を介してシールされ、確実な水密状態が得られるようになされている。
【００２７】
上側キャップ２１は、その上面に固着された四角形状のプレート２１ａを備え、このプレート２１ａを介して枠体１１の上部にボルト２１ｂ及びナット２１ｃにより締結されている。
【００２８】
下側キャップ２２は、その下面に固着された四角形状のプレート２２ａを備え、このプレート２２ａを介して枠体１１の下部に直付けされている。
【００２９】
＜供給通路＞
供給通路３は、図２に示すように、下側キャップ２２内に設けられ、一端がパイプ２の下端部に連通している。この供給通路３の他端は、下側キャップ２２の一側方（図２では左側）に開口し、図示しない海水供給タンクから延びる海水供給管３１の下流端に連結されている。そして、海水供給タンクからの海水は、海水供給管３１から供給通路３を介してパイプ２内に下方（下側キャップ２２側）から供給されるようになされている。また、海水供給管３１の途中には切換弁（図示せず）が設けられ、この切換弁によって、パイプ２内への海水の供給が停止されるようになされている。この場合、海水供給タンクから海水供給管３１及び供給通路３を介してパイプ２内に供給される海水の供給流速は、１時間当たり４０リットルの速さに設定されている。
【００３０】
＜オーバーフロー通路＞
オーバーフロー通路４は、上側キャップ２１内に設けられ、一端がパイプ２の上端部に連通している。このオーバーフロー通路４の他端は、上側キャップ２１の他側方（図２では右側）に開口し、図示しない海水排出部から延びる第１海水排出管４１の上流端に連結されている。そして、パイプ２内に供給通路３を介して下方から供給された海水は、パイプ２内を満たした状態でオーバーフローするオーバーフロー分のみがオーバーフロー通路４を介して上方から排出され、パイプ２内において下方から上方に流通するようになされている。
【００３１】
第１海水排出管４１は、その途中に３方切換弁４２を備えている。この３方切換弁４２は、付着珪藻回収容器４３（図６〜図１１参照）に一端が連結された回収管４４の他端を連結し、切換操作によって、回収管４４を閉鎖して第１海水排出管４１を連通させる一方、第１海水排出管４１の連通を禁止して回収管４４を開放するようになされている。
【００３２】
＜ブラシ＞
ブラシ５は、図４及び図５に示すように、４本の針金５１，…にブラシ繊維としてのナイロン製のフィラメント５２，…を挟んで撚って形成されてなる。このブラシ５は、各針金５１をパイプ２の中心軸線上に位置付けた状態で、パイプ２の中心軸線上より各フィラメント５２を略水平方向に放射状に延ばして設けられている。図２に示すように、各針金５１は、その上下両端が上側及び下側キャップ２１，２２に差し込まれることによって、移動不能に支持されている。
【００３３】
図５に示すように、各フィラメント５２は、各針金５１に対しパイプ２の中心軸線方向所定間隔置きに設けられ、付着珪藻Ｇ（図６〜図１１に表れる）を付着させて培養するようになされている。また、各フィラメント５２は、線径が略０．４〜１．０ｍｍのものが使用され、一例として線径が０．４ｍｍの場合には５万本近く用いられ、その場合には、全表面積が２万平方センチメートルとなるようになされている。さらに、ブラシ５は、その直径が略９７ｍｍ程度のものが用いられ、パイプ２の内径よりもブラシ５の直径が若干長くなるように設定されている。
【００３４】
＜扱きリング＞
扱きリング６は、図１及び図３に示すように、パイプ２の中心軸線方向所定間隔置きに設けられ、ブラシ５の半径方向途中位置に位置付けられている。各扱きリング６は、その内周面側において互いに周方向に１８０°位相した位置を上下方向に延びる２本の操作ロッド６１，６１に固着され、この各操作ロッド６１の上下方向への移動に伴い上下方向に移動するようになされている。そして、各操作ロッド６１に伴い上下方向に移動する各扱きリング６によって、フィラメント５２，…に付着した付着珪藻Ｇが扱き取られるようになされている。この場合、扱きリング６は、その中心径が略７８ｍｍのものが用いられ、フィラメント５２をブラシ５の半径方向外方に向かって８割付近の位置から扱くようになされている。
【００３５】
＜エアシリンダ＞
エアシリンダ７は、図３に示すように、枠体１１の上部に立設されたシリンダチューブ７１と、シリンダチューブ７１に対し伸長時に上方に伸長する伸縮可能なピストンロッド７２とを備えている。このエアシリンダ７の外方には断面略逆凹字状の進退部材７３が設けられている。この進退部材７３は、その底部にピストンロッド７２の先端が取り付けられ、ピストンロッド７２の伸長動に応じてパイプ２の中心軸線方向に進退移動するようになされている。進退部材７３下端の左右両側には一対の進退ロッド７４，７４の上端が固着されている。この各進退ロッド７４は、それぞれ上側キャップ２１に対し上下方向に摺動移動可能に貫通し、その下端が各操作ロッド６１，６１の上端に連結されるようになされている。
【００３６】
各進退ロッド７４は、上側キャップ２１に対しそれぞれＯリング７５を介してシールされ、確実な水密状態が得られるようになされている。また、上側キャップ２１にはそれぞれＯリング７５のシール性能を個別に検出する検出孔７６，７６が設けられ、この各検出孔７６からの漏水によってＯリング７５のシール性能の低下を検出できるようになされている。なお、エアシリンダ７にはキャップ７８が被覆され、このキャップ７８によって、可動部であるエアシリンダ７の保護がなされるようにしている。
【００３７】
＜排出通路＞
排出通路８は、図２に示すように、下側キャップ２２内に設けられ、一端がパイプ２の下端部に連通している。この排出通路８の他端は、下側キャップ２２の他側方に開口し、図示しない海水排出部から延びる第２海水排出管８１の上流端に連結されている。そして、パイプ２内の海水は、パイプ２の下方から排出通路８及び第２海水排出管８１を介して海水排出部に排出されるようになされている。また、第２海水排出管８１の途中には切換弁（図示せず）が設けられ、この切換弁によって、パイプ２内からの海水の排出を停止するようになされている。
【００３８】
＜本発明の特徴部分の構成＞
エアシリンダ７は、図３に示すように、扱きリング６をパイプ２の略中心軸線方向に進退移動させる進退移動手段としての付勢スプリング７７を備えている。この付勢スプリング７７は、ピストンロッド７２の外方に巻回された状態で、シリンダチューブ７１と進退部材７３の底部との間に縮装されている。また、図５に示すように、付勢スプリング７７は、各扱きリング６により付着珪藻Ｇを扱き取った状態で伸縮動を停止するエアシリンダ７により収縮し、この収縮状態から中立位置まで戻る付勢力によって、ピストンロッド７２を若干量（例えば３０ｍｍ程度）伸長動させて各扱きリング６を扱き取り完了位置（図５に一点鎖線で示す位置）から初期位置（図５に実線で示す，付着珪藻Ｇの扱き取りを行う前の培養状態の位置）に戻すようになされている。そして、ブラシ５の各フィラメント５２は、パイプ２の中心軸線方向において扱きリング６と対応する位置に設けられてはおらず、各扱きリング６と干渉することなく略水平方向に放射状に延びる位置にのみ設けられている。この場合、各フィラメント５２は、付勢スプリング７７の収縮状態から中立位置まで戻る際の付勢力によって、各扱きリング６を初期位置に戻すことで、略水平方向に放射状に延びる状態に戻されるようになされている。
【００３９】
ここで、付着珪藻培養器Ｘにより付着珪藻Ｇを培養する場合の手順及びその培養した付着珪藻Ｇを収穫する場合の手順を図６〜図１１に基づいて順に説明する。この場合、図１における５本のパイプ２，…は、右端から順に１日ずつずらせて培養及び収穫を行うものとする。また、ブラシ５としては、各フィラメント５２に付着付着珪藻を接種したもの、又は予め少量の付着珪藻が付着したものが使用されているものとする。なお、図６〜図１１中、Ｕは海水の表面を示し、図中矢印は海水の流れ方向を示している。
【００４０】
先ず、付着珪藻Ｇを培養する場合の手順について説明する。
図１において右端に示すパイプ２に対応する第２海水排出管８１途中の切換弁を切り換えて海水の排出を停止させた後、海水供給管３１の切換弁を切り換えてパイプ２内への海水の供給停止を解除する。これによって、海水供給タンク内の海水が海水供給管３１から供給通路３を介してパイプ２内に下方から供給され、ブラシ５の下方から順にフィラメント５２が海水で浸されることになる。このとき、第１海水排出管４１途中の三方切換弁４２を切換操作し、回収管４４を閉鎖して第１海水排出管４１を連通させておく。
【００４１】
その後、図６に示すように、パイプ２内が海水で満たされると海水がオーバーフローすることになるが（パイプ内を満たす海水量としてはほぼ９リットルが必要）、そのオーバーフロー分のみをオーバーフロー通路４を介してパイプ２の上方から排出させ、このオーバーフロー分をオーバーフロー通路４から第１海水排出管４１を介して海水排出部に排出する。この場合、パイプ２内が海水で満たされても供給通路３からの海水の供給を継続して行うことで、パイプ２内において海水が下方から上方に流通する。これにより、フィラメント５２に付着培養し始めた付着珪藻Ｇに対し栄養分に富む新鮮な海水が絶えず供給され、付着珪藻Ｇの培養を増殖させることが可能となる。
【００４２】
以上のことを確認した後、各蛍光管１２ｂを点灯させる。この各蛍光管１２ｂの点灯を確認した後、蓋板１４，１４を閉塞状態にする。これによって、各蛍光管１２ｂの光を各反射板１４ａによって枠体１１内で反射させる。
【００４３】
以降、上で述べた手順に従って順次左隣のパイプ２での付着珪藻の培養を１日ずつ日をずらせて開始する。
【００４４】
そして、全てのパイプ２での付着珪藻の培養を完了する５日目が経過した時点で、最初のパイプ２（図１に示す右端のパイプ２）で培養した付着珪藻Ｇの収穫を行う。
【００４５】
具体的には、図７に示すように、海水供給管３１の切換弁を切り換えてパイプ２内への海水の供給を停止した後、第２海水排出管８１途中の切換弁を切り換え、これにより、パイプ２内の海水を、排出管８から第２海水排出管８１を経て海水排出部に全量排出する。そして、第１海水排出管４１途中の３方切換弁４２を切換操作し、第１海水排出管４１の連通を禁止して回収管４４を開放させておく。
【００４６】
次いで、図８に示すように、第２海水排出管８１途中の切換弁を切り換えてパイプ２内からの海水の排出を停止した後、各扱きリング５による付着珪藻Ｇの扱き取りを行う。
【００４７】
つまり、エアシリンダ７のピストンロッド７２を伸縮動させ、この伸長動に応じて進退部材７３をパイプ２の中心軸線方向に進退移動するとともに、これに伴い一対の進退ロッド７４，７４を介して各操作ロッド６１，６１を上下方向に往復動させる。これにより、ブラシ５の半径方向途中位置において各フィラメント５２を各扱きリング６により扱き、各フィラメント５２に付着している付着珪藻Ｇを剥離させる（扱き取る）。
【００４８】
その後、エアシリンダ７の伸縮動を停止し、ピストンロッド７２を収縮位置に位置付けて各扱きリング６による付着珪藻Ｇの扱き取りを完了する。このとき、ピストンロッド７２外方の付勢スプリング７７がエアシリンダ７により収縮し、この収縮状態から中立位置まで戻る付勢スプリング７７の付勢力によって、ピストンロッド７２を若干量（例えば３０ｍｍ程度）伸長動させることで、各扱きリング６を扱き取り完了位置（図５に一点鎖線で示す位置）から初期位置（図５に実線で示す位置）まで上方に戻すことが行われる。これにより、図５に示すように、各フィラメント５２が、各扱きリング６と干渉する二点鎖線位置から干渉回避する実線位置まで略水平方向に放射状に延びる状態に戻されることになる。このため、扱きリング６によってフィラメント５２に癖が付くことが防止され、フィラメント５２間に疎密が生じることがない。その結果、付着珪藻Ｇの付着面積を効果的に確保することができる。
【００４９】
また、パイプ２の内径よりも若干長い直径のブラシ５が適用されているので、扱きリング６により扱かれた際に上下方向に交互に撓むフィラメント５２によって、パイプ２の内周面が洗浄されることになる。このため、パイプ２の内周面に付着する付着珪藻Ｇも掻き落とせ、付着珪藻Ｇの回収効率を高めることができる上、パイプ２の透光性が常時十分に確保されて付着珪藻Ｇの培養を効率良く行うことができる。
【００５０】
それから、図９に示すように、海水供給管３１の切換弁を切り換えてパイプ２内への海水の供給停止を解除し、海水供給タンク内の海水を海水供給管３１から供給通路３を介してパイプ２内に下方から供給する。このとき、フィラメント５２から剥離した付着珪藻Ｇは、その比重が海水の比重と遜色のない軽いものであることから、パイプ２内に下方から供給される海水の供給流速に乗って海水の上層付近を漂いながら上方に移動する。その後、図１０に示すように、パイプ２内が海水で満たされると、海水の上層付近を漂いながら上方に移動する付着珪藻Ｇを、海水のオーバーフロー分と共にオーバーフロー通路４を介してパイプ２の上方から排出させ、このオーバーフロー分をオーバーフロー通路４から第１海水排出管４１及び回収管４４を介して付着珪藻回収容器４３に回収する。
【００５１】
このとき、各フィラメント５２から剥離した付着珪藻Ｇは海水の供給流速に乗って上層付近を漂うので、図１１に示すように、オーバーフロー通路４からのオーバーフロー分に伴って付着珪藻Ｇが付着珪藻回収容器４３に順次回収され、付着珪藻Ｇを付着珪藻回収容器４３に全て回収するに必要な海水のオーバーフロー分としては、パイプ２内の全量の半分にも満たない略４リットルもあれば十分に回収できることになる。
【００５２】
しかる後、第１海水排出管４１途中の三方切換弁４２を切換操作し、回収管４４を閉鎖して第１海水排出管４１を連通させることで海水をタンク２内で流通させ、次回（５日後）の回収に備えてフィラメント５２に残る付着珪藻Ｇを培養する。この場合、付着珪藻Ｇの収穫後には、前回の付着珪藻Ｇが若干（培養した付着珪藻Ｇの１０％程度）残るので、それらを元種として繰り返し培養し得ることが可能となる。
【００５３】
以降、上で述べた手順に従って順次左隣のパイプ２の付着珪藻Ｇの回収を１日ずつ日をずらせて繰り返し行う。
【００５４】
ここで、フィラメント５２の線径を０．４ｍｍ〜１．０ｍｍに設定した理由を表１及び表２に基づいて説明する。
【００５５】
【表１】
0004070340.tif 000002
【００５６】
【表２】
0004070340.tif 000003
【００５７】
この表１及び表２から明らかなように、線径が小さいほど収穫量が多いことが判明している。しかし、これは初回（１回目）に限ったことで、回を重ねる都度収穫量が激減している。その理由としては、フィラメント５２の線径が０．２ｍｍ程度のものでは、扱きリングによる経時的な扱きによって形状変形が起こり易く、ブラシ繊維同士の絡み合いが生じ、剛性が不十分なものとなる。このことから、フィラメント５２は、線径が０．４ｍｍ以上必要であることが判る。
【００５８】
これに対し、線径が大きいほど収穫量が安定していることが判る。しかし、フィラメント５２の線径が１．０ｍｍを超えると、付着珪藻Ｇの付着面積を十分に確保することができず、付着付着珪藻Ｇの培養が量的に不十分となり、付着珪藻Ｇの収穫量が落ちることが予測できる。
【００５９】
すなわち、フィラメント５２の付着面積の増大と、扱きリング６による付着珪藻Ｇの扱き取り性能との間には相関関係があり、付着珪藻Ｇを一定期間毎に繰り返し回収する場合には、フィラメント５２の線径を小さくして付着面積を増大させるほど回収回数毎の付着珪藻Ｇの回収量が激減し、その反面、フィラメント５２の線径を大きくして付着面積を減少させるほど回収回数毎の付着珪藻Ｇの回収量が安定する。そのため、フィラメント５２の線径を、０．４ｍｍ〜１．０ｍｍに設定することで、フィラメント５２の中心部付近での目詰まりを解消しつつ回収回数毎の付着珪藻Ｇの回収量を安定させ、長期に亘って繰り返し安定した付着珪藻Ｇの収穫を行えることになる。
【００６０】
しかも、このようにフィラメント５２は、その線径を０．４ｍｍ〜１．０ｍｍに設定することで、扱きリングによる経時的な扱きによっても形状変形不能な剛性が確保され、フィラメント５２同士の絡み合いが生じることがない。そのため、フィラメントが細いもののように頻繁にブラシのメンテナンスケアを行う必要がなく、付着珪藻Ｇの培養が足止めされることなく連続して行え、付着珪藻Ｇを効率良く回収することができることになる。
【００６１】
次に、線径が０．５ｍｍのフィラメントを用いて５日間培養した付着珪藻をパイプ２の上方と下方とからそれぞれ回収する場合の違いを表３に示す。
【００６２】
【表３】
0004070340.tif 000004
【００６３】
この表３から明らかなように、パイプ２内で培養された７５ｇの付着珪藻が収穫可能な量であるが、パイプの下方から付着珪藻を回収するものでは、その回収時にパイプ内の海水の全量（略９リットル）が付着珪藻と共に排出されるため、海水の単位容量当たりに占める付着珪藻の割合つまり海水の１リットル当たりに占める付着付着珪藻Ｇの割合は略８ｇとなる。この場合、付着珪藻Ｇが低密度で回収されるため、遠心分離機にかけて水分を遠心分離する必要がある。
【００６４】
これに対し、パイプ２の上方から付着珪藻Ｇを回収する本発明のものでは、海水の供給流速によって付着珪藻が上層に浮遊するため、パイプ２の上方からのオーバーフロー分と共に付着珪藻が排出され、付着珪藻Ｇを全て回収するに必要な海水のオーバーフロー分が略４リットルもあれば十分であることから、海水の１リットル当たりに占める付着珪藻Ｇの割合は略１８ｇとなる。これにより、本発明の付着付着珪藻培養器Ｘによれば、各パイプ２ごとに付着珪藻Ｇが高密度で回収され、遠心分離機による水分の遠心分離を不要とし、付着珪藻Ｇを毎日効率良く回収することができることになる。
【００６５】
なお、本実施形態では、各扱きリング６による付着珪藻Ｇの扱き取りを完了した時点で、付勢スプリング７７の付勢力によって、各扱きリング６を扱き取り完了位置から初期位置まで上方に戻すようにしたが、モータなどのアクチュエータにより、各扱きリングが扱き取り完了位置から初期位置まで戻されるようにしても良い。また、リミットスイッチなどを用いてエアシリンダ自体により、各扱きリングが扱き取り完了位置から初期位置まで戻されるようにしても良い。この場合、各扱きリングを戻す方向としては、各扱きリングによる付着珪藻の扱き取りを完了する直前に移動した方向と逆方向となる。
【００６６】
また、本実施形態では、ブラシの直径をパイプの内径よりも若干長くしたが、ブラシの直径とパイプの内径とが同じであっても良い。
【００６７】
さらに、本実施形態では、付着珪藻Ｇをパイプ２１の上方から回収したが、付着珪藻が排出通路を介してパイプ内の全量の海水と共にパイプ下方から回収されるようにしても良い。一方、本実施形態では、各扱きリングを扱き取り完了位置から初期位置まで戻す付勢スプリング７７を設けたが、フィラメントの材質が反りなどに強く変形しないものであれば、特に必要不可欠なものではない。
【００６８】
しかも、本実施形態では、付着珪藻を培養するに当たり海水を用いたが、天然の海水は勿論のこと、人工海水や、海水に栄養塩類を添加したものであっても良い。また、淡水により培養される淡水の付着珪藻についても適用できるのは勿論である。
【００６９】
さらにまた、本実施形態では、各蛍光管１２ｂの光を枠体１１内で反射させたが、枠体を屋外に設置し、自然光の下で付着珪藻を培養するようにしても良い。この場合、各パイプに対し直射日光が直接照射されない場所が好ましい。
【００７０】
加えて、本実施形態では、エアシリンダにより扱きリングを上下移動させたが、扱きリングに対しブラシが駆動手段によって上下移動するようにしても良い。また、透明ガラス筒よりなるパイプ２を用いたが、すりガラスなど不透明なガラス筒又はアクリル製の筒であっても良い。
【００７１】
【発明の効果】
以上のように、本発明の請求項１における付着珪藻培養器によれば、扱き取った付着珪藻を、パイプ下方から供給する培養水のオーバーフロー分と共にパイプの上方から回収することで、付着珪藻を高密度で回収し、付着珪藻を効率良く回収することができる。
【００７２】
本発明の請求項２における付着珪藻培養器によれば、経時的な扱きによっても形状変形不能に剛性強度を確保し得る線径にブラシ繊維を設定することで、頻繁なブラシのメンテナンスケアを不要とし、付着珪藻の培養を連続して行え、付着珪藻を効率良く回収することができる。
【００７３】
本発明の請求項３における付着珪藻培養器によれば、ナイロンよりなるブラシ繊維の線径を、０．４ｍｍ〜１．０ｍｍに設定することで、ブラシ繊維の中心部付近での目詰まりを解消することができる上、長期に亘り繰り返し安定して十分に付着珪藻を収穫することができる。
【００７４】
本発明の請求項４における付着珪藻培養器によれば、進退移動手段を進退移動させて上下方向に撓むブラシ繊維を略水平方向に戻すことで、扱きリングによるブラシ繊維への癖付きを防止してブラシ繊維間の疎密を防止し、付着珪藻の付着面積を効果的に確保でき、付着珪藻を効率良く回収することができる。
【００７５】
さらに、本発明の請求項４における付着珪藻培養器によれば、パイプの内径よりも若干長い直径のブラシを適用することで、パイプの内周面に付着する付着珪藻を掻き落として付着珪藻の回収効率を高めることができる上、パイプの透光性を常時十分に確保して付着珪藻の培養を効率良く行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係わる付着珪藻培養器の正面図である。
【図２】各通路付近で切断したパイプの断面図である。
【図３】操作ロッド付近で切断したパイプの断面図である。
【図４】パイプの横断面図である。
【図５】付勢スプリングによる扱きリングの移動を説明するパイプの拡大断面図である。
【図６】付着珪藻の培養状態を示すパイプの模式図である。
【図７】付着珪藻の扱き取りに備えた海水の排出状態を示すパイプの模式図である。
【図８】付着珪藻の扱き取り状態を示すパイプの模式図である。
【図９】海水を供給し始めた際の付着珪藻の浮遊状態を示すパイプの模式図である。
【図１０】海水がオーバーフローし始めた際の付着珪藻の浮遊状態を示すパイプの模式図である。
【図１１】付着珪藻の回収を完了した状態を示すパイプの模式図である。
【符号の説明】
２        パイプ
３        供給通路
４        オーバーフロー通路
５        ブラシ
５２      ブラシ繊維
６        扱きリング
７        エアシリンダ（駆動手段）
７７      付勢スプリング（進退移動手段）
８        排出通路
Ｇ        付着珪藻
Ｘ        付着珪藻培養器
【図１】
0004070340.tif 000005
【図２】
0004070340.tif 000006
【図３】
0004070340.tif 000007
【図４】
0004070340.tif 000008
【図５】
0004070340.tif 000009
【図６】
0004070340.tif 000010
【図７】
0004070340.tif 000011
【図８】
0004070340.tif 000012
【図９】
0004070340.tif 000013
【図１０】
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【図１１】
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