JP2018186810A - 水上培養装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 低コストな設備の養殖・培養設備を提供する。【解決手段】巻取可能な水上水槽２０を水面上に展開し、固定水槽３０から培養水を供給し、水上水槽２０に照射される太陽光によって植物プランクトンに光合成を行わせる。水上水槽２０に第一槽２６1と第二槽２６2とを設け、固定水槽３０と、第一槽２６1と、第二槽２６2との間に培養水を循環させると、養分を水上水槽２０の陸上から遠い部分にも効率よく供給することができる。【選択図】図１

Description

本発明は養殖・培養装置の技術分野に関し、特に、海上・水上を利用した水上養殖・培養技術に関する。

現在の日本の海に関する産業の現状を見ると、海洋資源の開発と実用化が研究されているが、採算性の問題が解決されておらず、また、海上エネルギーの開発も期待されているが、そのための設備のコスト高から、採算性が疑問視されている。
漁業では後継者不足が問題にされており、養殖業では飼料の高騰が問題にされている。

養殖業のうち、自然環境の一部を利用する海面養殖に替え、陸上養殖等の閉鎖環境養殖が研究されているが、環境の人為的管理が可能であるという利点があるものの、設備コストの点で、高級魚の養殖に限定されるという問題がある。

特開平１１−２８９８９４ 特開平５−１７６６５３ 特開昭５６−５０３３

本発明は、上記従来技術の問題点を解決することを課題としており、海上のスペースを有効に利用し、低コストで養殖・培養をすることができる閉鎖環境養殖・培養装置を提供することにある。特に、飼料、燃料、食料を生産するための動物性・植物性プランクトンを養殖・培養するのに好適な培養装置を提供する。

上記課題を解決するために、本発明は、遊動部と固定部とを有し、前記遊動部と前記固定部との間で培養水の移動ができる水上培養装置であって、前記固定部は固定場所に配置された固定水槽を有し、前記遊動部は、水面上に配置される長尺状で柔軟な水上水槽と、前記水上水槽の長手方向の一端が取り付けられた取付部と、を有し、前記水上水槽と前記固定水槽との間で、前記培養水が移動できるようにされ、前記水上水槽は、前記取付部が固定場所から離間されて水上に展開された状態と、前記取付部が固定場所に近接されて縮小された状態とを取り得るようにされた水上培養装置である。
本発明は、前記取付部を回転させ、前記水上水槽を前記取付部に巻き取り、巻き取った前記水上水槽を前記取付部から巻き出す巻取機を有する水上培養装置である。
本発明は、前記水上水槽は、長方形形状の底面部と、前記底面部の周囲の部分上に立設され、前記底面部上の空間を取り囲む壁部と、前記底面部の長辺と平行に配置され、一端が前記底面部の一短辺上の前記壁部に接触され、他端が反対側の短辺上の前記壁部と隙間を開けて配置された長尺の仕切部と、を有し、前記水上水槽は、前記仕切部によって第一槽と第二槽に区分けされ、前記第一槽と前記第二槽との間は、前記仕切部と前記壁部との間の隙間によって形成された接続路によって接続され、前記第一槽と前記第二槽との間で前記接続路を通って前記培養水が移動できるようにされた水上培養装置である。
本発明は、前記第一槽と前記第二槽はチューブ状に形成された水上培養装置である。
本発明は、前記固定水槽から、前記第一槽と前記第二槽のうちのいずれか一方又は両方に前記培養水を移動させるポンプ装置を有する水上培養装置である。
本発明は、前記第一槽と前記第二槽のうちのいずれか一方又は両方から、前記固定水槽に前記培養水を移動させるポンプ装置を有する水上培養装置である。
本発明は、前記第一槽に設けられた第一海側給排水口と、前記第二槽に設けられた第二海側給排水口と、前記固定水槽に設けられ、前記第一海側給排水口に接続された第一陸側給排水口と、前記第二海側給排水口に接続された第二陸側給排水口と、を有し、前記接続路と前記第一、第二海側給排水口と前記第一、第二陸側給排水口とを通って、前記第一、第二槽と前記固定水槽との間で前記培養水が循環できるようにされた水上培養装置である。
本発明は、前記固定場所は陸上である上記いずれかの水上培養装置である。
本発明は、前記固定場所は船上である上記いずれかの水上培養装置である。

海水は陸に比べて温度変化が少ないので、安定した培養を行うことができる。
培養液は海水に限らず淡水も選択することができる。
水上水槽の内部は菌から隔離することができる。
緊急時には、水上水槽を巻き取って保護することができる。
閉鎖環境養殖を海上で実現できるから低コストになる。

塩濃度の調整と、栄養分や飼料の補給と、排泄物や不純物の除去とが簡単であり、また、培養水の温度安定性を高くすることができる。
水上水槽を太陽光が透過する透明なチューブ形状にすれば、内部で光合成が可能であり、かつ、閉鎖環境性が高くなり、無菌養殖が可能なため、植物性プランクトンの培養に好適である。

本発明の養殖装置の水上水槽を平面状に展開した状態 本発明の養殖装置の水上水槽を縮小した状態 水上水槽を説明するための図

図１、２の符号１０は、本発明の水上培養装置を示しており、該水上培養装置１０は、移動可能な遊動部である海上部１１と、固定された固定部である陸上部１３とを有している。

陸上部１３は固定水槽３０を有している。
ここでは、固定水槽３０は、陸地上又は船上である固定場所上に配置され、固定場所に固定されている。ここでは固定場所として陸地が用いられ、固定水槽３０は陸地に配置された例を説明する。固定水槽３０が陸地上に配置され、陸上水槽にされた場合は、固定水槽３０は波風の影響を受けない。

海上部１１は巻取機２１と水上水槽２０と取付部２２とを有している。水上水槽２０はビニール等の柔軟性を有する樹脂によって長尺に形成された容器であり、高さが幅及び長さよりも小さくされている。水上水槽２０は、例えば樹脂が筒状（ホース状）に形成された形状、長尺の樹脂が２枚重ねられ長手の両端が接着されて筒状にされた形状が例示される。

水上水槽２０は 長手方向の一端が取付部２２に取りつけられており、水面上に平面状に展開することができる。また、取付部２２は円柱状であり、水上水槽２０を取付部２２に巻き取ってロール１９を形成することができる。水上水槽２０は取付部２２に巻き取らず、折り畳むこともできる。

図１は水面上で平面状に展開した水上水槽２０であり、図２は水上水槽２０が取付部２２に巻き取られ、取付部２２を芯とするロール１９にされた状態である。
取付部２２は腕部２５によって巻取機２１に取りつけられており、取付部２２と巻取機２１とは、一定の距離で互いに離間されている。

図１のように水上水槽２０が水面上で平面状に展開された状態で巻取機２１を動作させ取付部２２を回転させると、海上に平面状に展開された水上水槽２０が取付部２２に巻き取られ、巻き取られた水上水槽２０によってロール１９が形成される。

ロール１９は、水上水槽２０の巻き取りが進行すると、取付部２２と巻取機２１との間の一定の距離まで、ロール１９の厚みが増加し、水面上に展開された水上水槽２０の長さが短くなった分だけ、巻取機２１とロール１９と取付部２２とは固定場所に向かって移動して固定場所に近接し、図２の状態になる。

それとは逆に図２の状態から巻取機２１を動作させ、水上水槽２０を巻き取った時の回転方向とは逆方向に取付部２２を回転させるとともに、船舶等によって、巻取機２１を固定場所から離間する方向に移動させると、ロール１９から水上水槽２０が巻き出され、水面上に平面状に展開される。

図３は、展開された水上水槽２０の斜視図である。水上水槽２０を説明すると、水上水槽２０は長尺にされ、円筒状である。水平にされた水上水槽２０の中心を通る水平面５０より下を底面部５３、水平面５０より上を上面部５４とする。水上水槽２０は通常、上面部５４と底面部５３の間に空間が無い平坦な形状であるが、上面部５４と底面部５３の間にポンプ装置１２から培養水（例えば海水）を挿入することにより拡張して円筒形状になっている。
底面部５３の周囲の部分上に立設された部分を壁部５１とすると、底面部５３上の空間は壁部５１によって取り囲まれており、底面部５３と壁部５１と上面部５４によって円筒形状の空間が形成されている。

水上水槽を２本ならべ、ポンプ装置１２が接続される端と反対の端で接続し接続路２８を形成することにより内部の培養水を循環させることができる。
少なくとも上面部５４を透明にすることで、水上水槽２０内に光（太陽光）を導入することができる。

２本の水上水槽２０の内、一つを第一槽２６₁、他方を第二層２６₂とする。２本の水上水槽２０の間を仕切部２６とする。

水上水槽２０は、長手方向の両端のうち、接続路２８が位置する一端が取付部２２に取りつけられ、他端は後述の配管や固定部材に取り付けられて固定場所に対して固定されている。

水上水槽２０の両端のうち、固定場所に対して固定された側に位置する第一槽２６₁には、第一海側給排水口２４₁が設けられており、同様に、固定場所に対して固定された側に位置する第二槽２６₂には、第二海側給排水口２４₂が設けられている。

固定水槽３０の壁面又は底面には、第一、第二陸側給排水口３１₁、３１₂が設けられており、第一海側給排水口２４₁は、第一配管２９₁によって第一陸側給排水口３１₁に接続され、第二海側給排水口２４₂は、第二配管２９₂によって第二陸側給排水口３１₂に接続されている。

従って、第一、第二槽２６₁、２６₂と、固定水槽３０との間では、第一、第二海側給排水口２４₁、２４₂と第一、第二陸側給排水口３１₁、３１₂と第一、第二配管２９₁、２９₂とを通って、培養水が相互に移動できるようになっている。

第一、第二配管２９₁，２９₂にはポンプ装置１２が設けられており、ポンプ装置１２の動作により、固定水槽３０に配置された培養水を第一、第二槽２６₁、２６₂のいずれか一方又は両方に移動させることができ、それとは逆に、第一、第二槽２６₁、２６₂に配置された培養水を、第一、第二槽２６₁、２６₂のいずれか一方から又は両方から固定水槽３０に移動させることができる。

また、ポンプ装置１２の動作により、固定水槽３０から第一槽２６₁に培養水を移動させながら第二槽２６₂から固定水槽３０に培養水を移動させることができ、また、それとは逆に、固定水槽３０から第二槽２６₂に培養水を移動させながら第一槽２６₁から固定水槽３０に培養水を移動させることができる。

ポンプ装置１２は第一配管２９₁に設けられた第一ポンプ１２₁と第二配管２９₂に設けられた第二ポンプ１２₂とを有しており、第一ポンプ１２₁と第二ポンプ１２₂とは個別に動作させることができ、また、水上水槽２０側と固定水槽３０側のいずれも培養水の吸引側と排出側にすることができる。
培養中の循環を目的として、第一槽２６₁または第二槽２６₂、またはその両方に一方向弁を複数設けることにより、海上の波の上下運動により内部の培養水をポンプ装置１２を使わずに循環させても良い。培養中の循環用ポンプの電力が不要になり、維持のためのエネルギーを削減できる。

この水上培養装置１０を用いて植物プランクトンを養殖する場合は、先ず、第一、第二ポンプ１２₁，１２₂の内部の弁を閉じ、水上水槽２０は図２のように巻回してロール１９にしておく。固定水槽３０に、培養水と植物プランクトンとを配置し、弁を開ける。

巻取機２１は腕部２５によって取付部２２やロール１９を保持しながら海上に浮いた状態を維持できる浮力を有しており、巻取機２１と取付部２２とが固定場所に対して離間する方向と近接する方向のいずれの方向にも移動することができるようにされている。

上面部５４と底面部５３は柔軟性を有する樹脂で形成されており、水上水槽２０が巻き取られる際には上面部５４と底面部５３と接触して平坦な形状になっている。

巻取機２１を動作させ、ロール１９から水上水槽２０が巻き出される方向に取付部２２を回転させながら、船舶等によって巻取機２１と取付部２２とを固定場所から離間する方向に移動させると、ロール１９から巻き出された水上水槽２０は水面上に展開される。

そして水上水槽２０がロール１９から多量に、又は全部が巻き出されると、図１のように巻取機２１と取付部２２とは海上で固定場所から離間したところに位置し、水面上の取付部２２と固定場所との間に水上水槽２０が平面状に展開される。巻取機２１は海上に浮かんだ状態でアンカー等に接続される。

水上水槽２０が水面上に展開された後に、又は、水上水槽２０が展開されている間にポンプ装置１２を動作させて固定水槽３０内の培養水を第一、第二槽２６₁、２６₂に移動させると、水上水槽２０を広げながら、植物プランクトンは、培養水と共に、固定水槽３０から第一、第二槽２６₁、２６₂に移動される。
第一、第二槽２６₁、２６₂に位置する培養水が規定量配置されたところでポンプ装置１２は停止される。

その状態では、展開された水上水槽２０に昼間に太陽光が照射されており、水上水槽２０に配置された植物プランクトンは、照射された太陽光を利用して光合成を行い、増殖する。

この水上水槽２０では、底面部５３の太陽を向く表面に、太陽光を反射する反射膜が設けられてもよい。水上水槽２０に照射された太陽光は、反射膜で反射され、反射光が生成される。反射光は水上水槽２０上の植物プランクトンに照射され、光合成の効率が向上される。
上面部５４の透明樹脂の表面に太陽光の反射を抑制する反射防止膜が設けられてもよい。上面部５４に対する太陽光の透過率を向上でき光合成の効率が向上される。

また、第一、第二槽２６₁、２６₂の内部に培養水が配置され光合成が行われるときに、第一、第二槽２６₁、２６₂のいずれか一方から培養水を固定水槽３０に移動させながら、他方に固定水槽３０から培養水を移動させると接続路２８を通って培養水が第一、第二槽２６₁，２６₂の間を移動し、培養水は、固定水槽３０と第一、第二槽２６₁、２６₂の間で循環されるようになる。

この循環により、水上水槽２０中で連続的に培養し、生成した植物プランクトンを回収することができる。
この循環の最中には、固定水槽３０の中から第一又は第二槽２６₁、２６₂に移動される培養水に養分を添加することができ、養分の添加により光合成の効率が向上し植物プランクトンの増殖速度を大きくすることができる。

また、第一、第二槽２６₁、２６₂がチューブ状の場合は、培養水を循環させるときに、第一、第二槽２６₁、２６₂の内部に空気や二酸化炭素等の光合成促進気体を供給することができ、光合成促進気体の流れを第一、第二槽２６₁、２６₂中に形成すると、一層光合成を促進することができる。光合成促進気体は培養水中に吹き込むことができる。吹き込む場所は、固定水槽３０内であっても、第一、第二槽２６₁、２６₂のうちの固定水槽３０から培養水が供給される方又は両方であってもよい。

巻取機２１には取付部２２を回転させるモータ等の動力装置が設けられている。台風襲来等による避難や、収穫する際に培養水を回収するときや、巻取機２１を保守点検するとき等には、ポンプ装置１２によって第一、第二槽２６₁、２６₂に配置された培養水を固定水槽３０に全部移動させ、巻取機２１を固定場所に向かって移動させながら巻取機２１の動力装置によって取付部２２を回転させ、水上水槽２０を取付部２２に巻き取り、ロール１９を形成する。

増殖したプランクトンを回収する際にロール１９を形成すると、培養水を全部回収することができる。
巻取機２１にモータを設けず、船舶等のモータで海上に位置する取付部２２を回転させてもよい。

巻取機２１と取付部２２とロール１９とは、固定場所上又は固定場所近くの海上に配置し、巻取機２１と取付部２２とロール１９とを固定場所に固定し、台風や高波による破損、喪失を防止することができる。

以上により、本発明の水上培養装置１０は、養殖のための水槽を海上に配置するので、設備の面積単価が安価になり、また、水上水槽２０の少なくとも底面部５３は温度一定の海水に接触しているから、水上水槽２０に配置された培養水の温度安定性が高くなる。
また、培養水を循環させると、塩の濃度の調整や、栄養分や飼料の補充、排泄物や不純物の除去等の操作を簡単に行うことができる。

なお、上記取付部２２は中空であっても中実であってもよい。また、円筒であっても多角筒であってもよい。

上記例では、仕切部２６によって第一槽２６₁と第二槽２６₂とを設けたが、仕切部２６を設けず、水上水槽２０を一槽に構成させても、海上に水上水槽２０を展開する安価な水上培養装置１０が得られる。

また、上記例では、巻取機２１と取付部２２とを固定場所に近接させるときには、水上水槽２０を取付部２２に巻き取ったが、水上水槽２０を畳んで水上水槽２０や巻取器２１を避難させることもできる。

要するに、水上水槽２０を水面上に展開した伸張状態と、水上水槽２０を巻き取り又は水上水槽２０を畳む等、水上水槽２０を縮小させる縮小状態の両方の状態を取り得るようにすれば、水上水槽２０は伸縮することになり、伸長状態で光合成を行わせ、縮小状態で巻取機２１と取付部２２と水上水槽２０とを固定場所上又は固定場所付近の海上に避難させることができる。

なお、前記巻取機２１を制御する制御装置は固定場所に配置されており、電波や有線によって巻取機２１と制御装置との間で制御信号を送受信することで、巻取機２１の動作は制御されている。

上記例では植物プランクトンを養殖したが、本発明の水上培養装置は動物プランクトンの養殖や、藻類・甲殻類・魚類の養殖にも用いることができる。
チューブ水槽の場合には、植物を培養水上に浮遊できる固体上に設置して、培養水と同時に浮遊できる固体を循環させてもよい。

上記例では底面部５３の表面に反射膜を貼付したが、黒色にして培養水を温度上昇させるようにしてもよい。

以上の例は、陸地を固定場所としていたが、船上を固定場所にして、固定水槽３０や第一、第二配管２９₁、２９₂等を船体に固定するようにしてもよい。
なお、上記実施例では水上水槽２０を海上に設置する例を説明したが、湖水などの水上でもよい。また、水上水槽２０の一部に重りやアンカーを設置し、水中に設置することもできる。水中では、海上より温度変化を受けにくくなる。
また、培養中などで固定水槽３０に培養水を移動させる必要が無い場合、固定水槽３０の代わりに第一槽２６₁と第二槽２６₂を接続する部分のみを水上水槽２０と接続させて、固定水槽３０を切り離すこともできる。

その他の実施例として、水上水槽２０を密閉した状態でポンプ装置１２から切り離し、定期的にポンプ装置１２と接続することで、内部の培養水を循環させてもよい。また、水上水槽２０にポンプ装置１２から培養水を充填し、密閉した状態でポンプ装置１２から切り離し、遠隔地で培養を行い、培養が完了した時点で、ポンプ装置１２に接続して培養物を収穫することもできる。水上水槽２０をポンプ装置１２から切り離して培養する場合は、水上水槽２０を陸地（固定場所）から切り離して移動することができる。陸地や海岸の近くではなくても水上水槽２０を配置できるため、設置場所の制約が少なくなる。

１０……水上培養装置
１１……海上部（遊動部）
１３……陸上部（固定部）
２０……水上水槽
２１……巻取機
２２……取付部
２４₁……第一海側給排水口
２４₂……第二海側給排水口
２６……仕切部
２６₁……第一槽
２６₂……第二槽
２８……接続路
３０……固定水槽
３１₁……第一陸側給排水口
３１₂……第二陸側給排水口
５１……壁部
５３……底面部

Claims (9)

1. 遊動部と固定部とを有し、
   前記遊動部と前記固定部との間で培養水の移動ができる水上培養装置であって、
   前記固定部は固定場所に配置された固定水槽を有し、
   前記遊動部は、水面上に配置される長尺状で柔軟な水上水槽と、
   前記水上水槽の長手方向の一端が取り付けられた取付部と、
   を有し、
   前記水上水槽と前記固定水槽との間で、前記培養水が移動できるようにされ、
   前記水上水槽は、前記取付部が固定場所から離間されて水上に展開された状態と、前記取付部が固定場所に近接されて縮小された状態とを取り得るようにされた水上培養装置。
2. 前記取付部を回転させ、前記水上水槽を前記取付部に巻き取り、巻き取った前記水上水槽を前記取付部から巻き出す巻取機を有する請求項１記載の水上培養装置。
3. 前記水上水槽は、長方形形状の底面部と、前記底面部の周囲の部分上に立設され、前記底面部上の空間を取り囲む壁部と、
   前記底面部の長辺と平行に配置され、一端が前記底面部の一短辺上の前記壁部に接触され、他端が反対側の短辺上の前記壁部と隙間を開けて配置された長尺の仕切部と、を有し、
   前記水上水槽は、前記仕切部によって第一槽と第二槽に区分けされ、
   前記第一槽と前記第二槽との間は、前記仕切部と前記壁部との間の隙間によって形成された接続路によって接続され、前記第一槽と前記第二槽との間で前記接続路を通って前記培養水が移動できるようにされた請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の水上培養装置。
4. 前記第一槽と前記第二槽はチューブ状に形成された請求項３記載の水上培養装置。
5. 前記固定水槽から、前記第一槽と前記第二槽のうちのいずれか一方又は両方に前記培養水を移動させるポンプ装置を有する請求項４記載の水上培養装置。
6. 前記第一槽と前記第二槽のうちのいずれか一方又は両方から、前記固定水槽に前記培養水を移動させるポンプ装置を有する請求項５記載の水上培養装置。
7. 前記第一槽に設けられた第一海側給排水口と、
   前記第二槽に設けられた第二海側給排水口と、
   前記固定水槽に設けられ、前記第一海側給排水口に接続された第一陸側給排水口と、前記第二海側給排水口に接続された第二陸側給排水口と、
   を有し、
   前記接続路と前記第一、第二海側給排水口と前記第一、第二陸側給排水口とを通って、前記第一、第二槽と前記固定水槽との間で前記培養水が循環できるようにされた請求項６記載の水上培養装置。
8. 前記固定場所は陸上である請求項１乃至請求項７のいずれか１項記載の水上培養装置。
9. 前記固定場所は船上である請求項１乃至請求項７のいずれか１項記載の水上培養装置。
   

Images