JP2008503224A - 水産養殖システム - Google Patents

Abstract

水産養殖システム（１０）は、池（１２）のような水域内に配置される１つまたはそれ以上のタンク（１４）を有する。水路網システム（１６）は、池（１２）から１つまたはそれ以上のタンク（１４）を通して水を循環する。食べられなかった食料を含む固形廃棄物は、タンク（１４）から抜き取られ、池（１６）と連通していない隔離された場所に廃棄される。

Description

本発明は、水産養殖システムに関するものである。

内陸の水域において魚を成長させるための標準的な方法は、戸外の池を使うことであり、それは自由に放流すること、ケージ（網、かご）を使うことを含む。このような池は、特に郊外においては、土地資源を利用できる長所があるが、これらには短所もある。このような池で、自由に回遊するように育てられている魚は、観察し、監視し、および管理することが難しい。例えば、魚のえさの摂取量、それらの健康状態、および成長率を評価することが難しい。このような広い領域から魚を採取することは、また、池の水を排出する必要があったり（このプロセスは多くの時間がかかる）、水中において大きな網を引っ張る必要があるため、難しい。鳥や水生ねずみなどによる捕食もまた、大きな問題となる。おそらく最も大きな短所は、食べ残しのえさや、魚の排泄物からの栄養分により、水が汚染されることである。特に、池のように水の交換効率が低い場合は、この汚染により、例えば、池の生産性が１ヘクタールあたり１〜２トンに限度される。

栄養分は、微細藻類の大増殖（微細な浮遊植物の大増殖）を促進することにより、池の生産性を制限する。池に対する栄養分の入力が増大すると、浮遊植物大増殖の力も増大する。夜間、このような大増殖が水から酸素を奪い取ると、多くの魚を死滅させる。微細藻類の大増殖が厚くなると、藻類は死滅し、池の底に沈み、再び水から酸素を奪い取る。魚により排泄される固形廃棄物や食べ残しのえさは、また、池の底に、貴重な酸素を使い尽くす沈殿物（へどろ、汚物、スラッジ）を形成する。この沈殿物が、ネットによる捕獲プロセスを難しいものにしている、というのは、ネットが池で引っ張られると、それが沈殿物をかき回し、さらに、酸素を消費し、魚を死滅させるからである。

戸外の池での養殖の短所のいくつかを克服するために、ネットケージの中に魚を入れることは良く行なわれることである。これにより、捕獲、捕食、および魚の管理といった問題を克服するためである。それにもかかわらず、産出量は、なおも、池への栄養分の入力、さらに、浮遊植物の大増殖が発生したときは酸素消耗により制限され、実際には、魚がぎっしり詰め込まれた状態となっており、そのため、酸素不足が急激に発生するので、ケージ内における魚の環境はいっそう悪くなる。これらケージの中の魚の密度は、大凡１０ｋｇ／ｍ^３に制限される。

本発明の一態様は、水域と、水域内に配置された、液体不浸透性の入れ物と、水域から水を入れ物を介して循環して水域に戻す水路網システムとを有する、水産養殖システムを提供する。

本発明の他の態様は、液体不浸透性の入れ物であって、水域に浮かぶように浮力器が設けられた入れ物を備えている、水産養殖システムを提供する。この態様において、システムは、入れ物が浮いている水域から、水を入れ物を介して循環して水域に戻す水路網システムをさらに有していてもよい。

水路網システムは、入れ物の内部に、ほぼ環状の水流を発生させるように、入れ物に導入する（導水する）水の導入口を備えていることが好ましい。

水の導入口は、入れ物の垂直状態の内面に対してほぼ接線方向に水を誘導するための少なくとも１つの開口が設けられた導管を備えていることが好ましい。

導管は、垂直のマニホールドを備えており、開口は、入れ物の垂直状態の内面に対してほぼ接線方向に水を誘導するようにマニホールドに設けられた複数の開口のうちの１つであることが好ましい。

入れ物は、水域の水面準位（水面、水位）よりも上方の、入れ物内のある高さに、排出口を備えていることが好ましい。したがって、水域に関連する入れ物の内部の水のヘッド（ヘッド差、水位差）を持つために、入れ物は、水路網システムにより水域から水面まで、水で満たされる。

水路網システムは、水域から入れ物内に水を移動させるための水移動装置を備えていることが好ましい。

水移動装置は、水域から入れ物に水をエアーリフトするエアーポンプを備えていることが好ましい。

水移動装置は、さらに、水域と入れ物との間を連通する導管を備えており、ポンプが、水域における水面よりも下で導管と連通していることが好ましい。

水産養殖システムは、入れ物内の水から固形廃棄物を引き込んで、廃棄物分離器に廃棄物を送り込む、廃棄物抜取システムをさらに有することが好ましい。

廃棄物抜取システムは、入れ物の底内面の近傍に開口を有する廃棄パイプを備え、その開口を介して、水および廃棄物が廃棄物分離器に引き込まれることが好ましい。

廃棄物分離器は、重力分離器を含むことが好ましい。

重力分離器は、サイクロン分離器であることが好ましい。

廃棄物分離器は、分離器の上部に繋がる水排出口を備えており、これを通じて、分離器内の水は分離器から排出され、水域に戻されることが好ましい。

廃棄物分離器は、分離器の下部と連通した廃棄物除去用導管を備えており、これを通じて、分離器に集められた固形廃棄物は除去され、さらに、廃棄物導管を通し、池と連通していない隔離された場所に、固形廃棄物を送り込むポンプ装置を備えていることが好ましい。

廃棄物廃棄システムは、さらに、分離器内の固形廃棄物がセットされた量に到達したことを検出し、自動的にポンプ装置を動かし導管を通じて上記の場所に固形廃棄物を送り出すセンサーを備えていることが好ましい。

入れ物は、断面円形状を有していることが好ましい。

入れ物は、水域の内部の入れ物を浮かせるために、浮力器を有していることが好ましい。

一実施形態において、入れ物は、外部構造を備えており、この外部構造は、例えば、ファイバガラス、プラスチック、または金属のような、硬質のシェルの形状であってもよく、あるいは、フレキシブルなシート材料により形成されていてもよい。

入れ物は、さらに、外部構造の内部に、反転可能なライナーを備えていることが好ましい。

本発明の実施形態は、添付されている以下の図面を参照し、単なる実施例として与えられる。

添付の図面、特に図１および２に示すように、本発明にかかる水産養殖システム１０の一実施形態は、湖、河口、海洋、あるいは池１２（以下、池１２として、これらを一般的に参照する）のような水域を有しており、水域には、タンク１４の形状のいくつかの液体不浸透性の入れ物（レセプタクル）が配置されている。添付の図面では、いくつかのタンク１４を使用することを記載しているが、水産養殖システム１０の他の実施形態は、１つのタンク１４でも機能可能である。水産養殖システム１０は、さらに、これらのタンク１４を介して池１２から水を循環させるための水路網システム１６を有している。以下の記載から分かるように、水路網システム１６は、単一のアイテムではなく、パイプ、ポンプまたはブロアといった水を排出する装置や機器の集合（アンサンブル）である。

広義的には、水産養殖システム１０は、これらのタンク１４の内部に、魚１８のような水生動物を保持し、これらのタンク１４を介して池１２から水を循環させるためのものである。魚１８から出る固形廃棄物や食べ残しのえさのほとんどは、レセプタクル１４から取り出され、離れた場所に堆積される。離れた場所は、池とは連通していない（液体的に繋がっていない）ところである。以下に説明するように、廃棄物を池の外側の陸地に堆積するように構成したり、あるいは、陸地または池の中に保持されたタンクあるいは汚水だめに入れて、その後、池から離れた場所に排出されるような構成を採用できる。

各タンク１４は、シェル２０のような（硬質の）外部構造を備えており、シェル２０は、典型的には、ファイバガラスから形成されているが、プラスチック、適当なコートまたはめっきが施されたスチールといった他の材料から形成することもできる。フロート２２は、タンク１４が池１２に浮くように、タンク１４に取り付けられている。タンク１４が池１２からの水で満たされているときには、タンク１４は、池１２の水面Ｌ２よりも高い、レベル（高さ）Ｌ１（図３参照）まで水で満たされる。これにより、タンク１４の内部の水はヘッド（ヘッド差、水位差）Ｈを持つ。このヘッドＨは、典型的には、１００ミリメータのオーダーである。所望のヘッドＨが得られるように、タンク１４の適当なレベルまたは位置に、放水口２４を設けることが可能である。

回路システム（循環システム、水路網システム）１６は、マニホールド２６の形状の水の導入口を有し、それによりタンク１４に水を入れ、タンク１４の内部の水が十分に循環するような水流を形成する。本実施形態においては、このため、タンク１４の直立した内面３０に対し、実質的に水が接線方向に誘導されるように、複数の開口２８が備えられた垂直のパイプが、マニホールド２６となっている（図５および８参照）。

池１２からの水は、一方の端部がマニホールド２６と接続され、池１２の水位（水面）Ｌ２よりも下方の下端がオープンになった外部のパイプまたは導管３２により、マニホールド２６の内部に導かれる。導管３２の内部に池１２からの水を吸い上げるために、ポンプを使用することも可能であるが、エアーリフトシステムにより、タンク１４の内部に池１２から水を移動することが好ましく、エアーリフトシステムは、導管３２の内部に、ホース３６を介して空気を誘導するエアーブロア３４（図１参照）により一部が構成されている。導管３２を通って気泡が上昇すると、それにより、導管３２の内部の水を持ち上げ、インレット／マニホールド２６の内部に流れ込むことにより、タンク１４に入る。ブロア３４は連続的にオン状態が維持され、それにより、池１２からの水がタンク１４に連続的に移動することが理想的である。排出口２４のレベルよりも上方にあるタンク１４の内部の水は、池１２に戻される。この水は、排出（オーバーフロー）口２４の位置において、池１２に直接戻すことができる。あるいは、排出口２４からの水をパイプやホースに入れて、タンク１４から離れた位置で、その水を池１２に戻してもよい。

食べ残しのえさや魚の排泄物のような固形の物質は、重力の働きと、環状の水流によって発生した求心力との協働により、タンク１４の底面３８の上に集まり、特に、底面３８の中心に向かって引き込まれる。

廃棄物抜取システム４０は、タンク１４から固体の廃棄物を取り除くように働く。廃棄物抜取システム４０は、タンク１４の外部にマウントされた重力分離器４２を備えている。分離器４２は、具体的には、サイクロンまたはスワール（渦）分離器の形状である。廃棄パイプ４４は、一方の端が分離器４２の入口（インレット）４６と連結され、タンクの内部の水位（水面）Ｌ１よりも下で実質的に水平な第１の延長部４８と、さらに、タンクの中心軸に沿って実質的に鉛直に底面３８に向かう第２の延長部５０を備えている。延長部５０の部分の下端５２は、開放されており、いくつかの短い脚５６により底３８の上に保持された円形状のフランジ５４と連結されている。フランジ５４とタンク１４の底３８との間に、廃棄物収集領域５８が形成される。

エアーリフト（気泡ポンプ）６０は、分離器４２と連結されており、廃棄パイプ４４を介して、分離器４２を通り、タンク１４から吸水する。エアーリフト６０は、導管６２を有しており、導管６２は、略Ｕ字状であって、一端６４がタンク１４の通常の水位Ｌ１の下方のレベルに形成された分離器４２の水排出口６６と連結されている。導管６２の他端６８は、開放されており、池１２に水を戻す。分離器４２の近傍で水を戻しても良く、あるいは、他端６８はホースと連結され、分離器４２およびそれに関連するタンク１４から離れた位置で池に水を戻すようにしても良い。エアーホース７０は、導管６２の“Ｕ”曲管６３の上方であって、水位Ｌ２よりも低い位置において、端６８を含む導管６２の延長部と接続されている。エアーホース７０は、ブロア３４と連通している（流体的に繋がっている）。

ホース７０に空気が供給されないと、分離器４２の内部の水位（水面）Ｌ３は、タンク１４のレベルＬ１と実質的に同じになる。したがって、タンク１４から分離器４２への水の実質的な移動はない。しかしながら、エアーリフト６０がオン、すなわち、ホース７０を通って導管６２に空気が供給されると、気泡が導管６２を通って上昇し端６８から排出され、導管のその部分の水が排出される。これにより、導管６２を通る、分離器４２からの水の流れを生じさせ、結果として、図４に示すように、タンク１４の水位Ｌ１に対して水位Ｌ３が下がる。その結果、タンク１４から廃棄パイプ４４を介して分離器４２に水が引き込まれる。この水の流れは、フランジ５４の下から引き込まれ、同時に、タンク１４の底３８に溜まっていた固形廃棄物を運び出す。入口（インレット）４６が出口（アウトレット）６６の下方にあるため、分離器４２の内部に引き込まれた水に含まれる固形物質のほとんどは分離器４２の底に沈降する。さらに、入口４６を介して流入する水は、分離器４２の内面に対して接線方向に入り込むため、結果として、環状の水流となり、水から固形物質を分離するのを助ける。出口６６のレベルまたはそれよりも高いレベルの水は、導管６２を通って吸込まれる。遮蔽板またはプレート７２は、分離器４２の内部の垂直な面の、出口６６のレベルと実質的に同じレベルに、支持されている。これは、さらに、開口６６を介して固形廃棄物が排出されるのを防ぐための助けとなる。

分離器４２の内部に蓄積された廃棄物（廃棄関連物質）を排出するために、第２のエアーリフト７４が分離器４２に連結されている。エアーリフト７４は、導管７６を備えており、導管７６は、分離器４２の下端の廃棄物排出口７８と連結されている。導管７６は、廃棄物排出口７８に取り付けられたＵ字曲管８０を持った、ほぼＪ字状となっている。ホース８２は、その一端がブロア３４と連通し、他端がＵ字曲管８０の上方の位置で導管７６と接続されている。ホース８２を通って導管７６に空気が供給されると、導管７６を水が気泡と共に上昇し、その中の水が排出される。これにより、廃棄物排出口７８および導管７６を通る、分離器４２からの水の流れが発生する。この水流は、分離器４２内に集められた沈殿物（へどろ、汚物）および他の廃棄物を運ぶ。廃棄物排出口７８と離れている導管７６の端は、図５に示すように、水に浮いた廃棄物収集ボックス８４に導くことができる。あるいは、導管７６は、池１２から離れた位置まで廃棄物を配送する循環システム（回路システム、水路網システム）と連結されていてもよい。廃棄物は、その後、例えば、肥料やメタンを生成するような、さらなる処理を行うことができる。分離器４２は、下部円錐台部分８６および上部円柱部分８８を備えている。円錐台部分８６は、固形廃棄物を排出する際に、分離器４２内に環状の水流が発生するのを助ける。池の水のほんの数パーセンテージの水が、廃棄物排出（口）７８および導管７６を通過するだけであり、水の損失は最小である。この損失は、固形廃棄物から出来るだけ水を分離するように廃棄物を処理することにより、さらに低減させることができる。この水は、その後、処理されて、池１２に戻される。

水産養殖システム１０の構造および作用は、以下のように要約される。まず、タンク１４は、池１２の内部において、魚または他の海洋動物１８を内部で成長させるための隔離させた環境を提供する。このために、タンク１４は不浸透性であり、池１２とタンク１４の内部との間の、入れ物（レセプタクル）の外面領域を通じて、水が自由に流通できないようになっている。さらに、結果として、水産養殖プロセスの間に発生するほとんど全ての固形廃棄物は、池の水から隔離される。パイプ３６を通じて空気が供給されることにより、池１２からの水は、タンク１４の中にエアーリフトされ、タンク１４の内部に環状の水流を発生する。空気の流れが連続的であれば、水は、タンク１４の内部に連続的に供給される。水位が、開口２８のレベルより上になると、オーバーフローした水は、池１２に戻される。重力の作用およびタンク１４の内部の環状の水流のため、開口２８から排出された水は、放出された固形の廃棄物をほとんど含まない。廃棄物の大部分は、底３８に堆積する。第１のエアーリフト６０に、空気を連続的に供給でき、それにより廃棄パイプ４４を介してタンク１４の底３８から分離器４２への水の流れが発生させることができる。ほとんど全ての固形廃棄材料は、この水の流れに含まれて運ばれる。固形の廃棄物は、分離器４２により、水から分離され、分離器４２の底に沈む。このプロセスの間の、分離器４２からのオーバーフロー水は池１２に戻され、それも廃棄物をほとんど含んでいない。蓄積された固形廃棄物および沈殿物は、第２のエアーリフト７４の作用により、定期的に分離器から取り除くことができる。この廃棄物は、フローティング沈殿物ボックス８４に供給でき、あるいは、さらに好ましくは、池１２から離れた場所に排出できる。センサーを設け、例えば、分離器４２内における、重さ、容積、高さにより固形物または沈殿物があらかじめ定められた量を検出し、第２のエアーリフト７４を自動的に操作して廃棄物を排出するようにしても良い。

このシステム１０は、池をベースとした標準的な水産養殖システムと、陸をベースとしたタンクシステムの、両方の良い特性を結合させている。特に、このシステムは、ほとんど全ての廃棄生成物を除去でき、浮遊植物の大発生の再発を最小限にすることが可能であり、このため、より大きな生産高が得られる。プロトタイプシステム（模型システム）によるモデルでは、池の生産高が、１０〜１５トン／ヘクタールを達成できることが示唆される。

このシステム１０に、さらに、図１０に示すような、反転可能なライナーを各タンクに設けることが望ましい。反転可能なライナー１０を設けることにより、タンク間を連通する水路（図示せず）を介して、それぞれのタンクの間において、魚を自動的に水路で移動させることが可能となる。さらに、ライナー９０を反転することにより、ライナーのクリーニングが容易になる。ライナー９０は、ライナー３４と、それがタンク内にライナーとして配置（設置）された状態のタンクの内面との間に、ブロア３４からの空気を送り込むことにより、反転させることができる。このライナーのさらに詳しい動作は、出願人の米国特許No.6,195,812の中で述べられており、この内容は、この明細書に参考文献として含まれる。

以上、本発明の実施形態を詳細に説明したが、関連する技術の当業者において明白な数々の変更および変形は基本的なこの発明のコンセプトから離れないで可能である。例えば、養殖システム１０に含まれる、タンクまたは入れ物（レセプタクル）１４の数はいくつでも良い。さらに、上記において説明したシステムでは、必要とされる水の流れを生成するためにエアーポンプまたはブロワー３４を用いているが、公知の水ポンプを用いることも可能である。このシステム１０は、幾つかの関連する図に記載したように、フローティングポンツーン配置（浮遊舟橋配置）を採用し、オペレータが容易にこのシステムの操作および養産が可能なようにしている。さらに、入れ物は、固い外殻（硬質の外部構造）またはシェル２０を備えている必要はない。むしろ、１またはそれ以上の入れ物は、ＰＶＣまたは他のプラスチック素材といった素材からなる、フレキシブルな流体不透過性のシートを備えていても良い。ライナー９０が設けられた入れ物の場合は、その入れ物は、２つのフレキシブルな、流体不（非）透過性のシート材を備えており、一方は他方の内側に入れ子になっている。さらに、廃棄（排出）パイプ４４は、上述したような特定の形状または構成である必要はなく、例えば、水平の延長部４８および垂直な延長部５０は、タンク１４の側壁から斜めに単純に延びていても良い。さらに、セパレータ（分離器）４２の内部の廃棄物の堆積をモニタリングするためのセンサーは、単なるタイマーに置き換えてもよく、導管７６を通して廃棄物をプログラムされた時間で排出するようにしても良い。例えば、２時間毎に、タイマーによりエアーリフト７４を１０分間動作させて、タンク１４から固形廃棄物を取り除くようにしても良い。

このような変更および変形は、上記の記載および添付のクレームにより示された本発明の範囲に含まれている。

図１は、本発明にかかる水産養殖システムの一実施形態の概略図である。 図２は、水産養殖システムの一実施形態の図である。 図３は、水産養殖システムの一部を構成する、入れ物および廃棄物除去システムの概略図である。 図４は、図３に示された入れ物および廃棄物抜取システムであって、異なる作動状態を示すものである。 図５は、廃棄物排出モードにおける、入れ物および廃棄物抜取システムの概略図である。 図６は、水産養殖システムの一部を構成する廃棄物抜取システムの平面図である。 図７は、水産養殖システムの一部を構成する入れ物の一実施形態を示す図である。 図８は、水産養殖システムの一部を構成する入れ物の内部を示す図であり、内部が満水に近い状態を示す図である。 図９は、図８に示したタンクが、満水の状態を示す図である。 図１０は、上記の入れ物の実施形態の図であり、入れ物のライナーが反転した状態を示す図である。

Claims (19)

1. 水域と、
   前記水域内に配置された、液体不浸透性の入れ物と、
   前記水域から水を前記入れ物を介して循環して前記水域に戻す水路網システムとを有する、水産養殖システム。
2. 液体不浸透性の入れ物であって、水域に浮かぶように浮力器が設けられた入れ物を備えている、水産養殖システム。
3. 請求項２において、前記入れ物が浮いている水域から、水を前記入れ物を介して循環して前記水域に戻す水路網システムをさらに有する、水産養殖システム。
4. 請求項１または３において、前記水路網システムは、前記入れ物の内部に、ほぼ環状の水流を発生させるように、前記入れ物に導入する水の導入口を備えている、水産養殖システム。
5. 請求項４において、前記水の導入口は、前記入れ物の垂直状態の内面に対してほぼ接線方向に水を誘導するための少なくとも１つの開口が設けられた導管を備えている、水産養殖システム。
6. 請求項５において、前記導管は、垂直のマニホールドを備えており、前記開口は、前記入れ物の前記垂直状態の内面に対してほぼ接線方向に水を誘導するように前記マニホールドに設けられた複数の開口のうちの１つである、水産養殖システム。
7. 請求項１ないし６のいずれかにおいて、前記入れ物は、前記水域の水面準位よりも上方の、前記入れ物内のある高さに、排出口を備えている、水産養殖システム。
8. 請求項１または、３ないし７のいずれかにおいて、前記水路網システムは、前記水域から前記入れ物内に水を移動させるための水移動装置を備えている、水産養殖システム。
9. 請求項８において、前記水移動装置は、前記水域から前記入れ物に水をエアーリフトするエアーポンプを備えている、水産養殖システム。
10. 請求項９において、前記水移動装置は、さらに、前記水域と前記入れ物との間を連通する導管を備えており、前記ポンプが、前記水域における水面よりも下で前記導管と連通している、水産養殖システム。
11. 請求項１ないし１０のいずれかにおいて、前記入れ物内の水から固形廃棄物を引き込んで、廃棄物分離器に前記廃棄物を送り込む、廃棄物抜取システムをさらに有する、水産養殖システム。
12. 請求項１１において、前記廃棄物抜取システムは、前記入れ物の底内面の近傍に開口を有する廃棄パイプを備え、その開口を介して、水および廃棄物が前記廃棄物分離器に引き込まれる、水産養殖システム。
13. 請求項１２において、前記廃棄物分離器は、重力分離器を含む、水産養殖システム。
14. 請求項１３において、前記重力分離器は、サイクロン分離器である、水産養殖システム。
15. 請求項１１ないし１４のいずれかにおいて、前記廃棄物分離器は、前記分離器の上部に繋がる水排出口を備えており、これを通じて、前記分離器内の水は前記分離器から排出され、前記水域に戻される、水産養殖システム。
16. 請求項１１ないし１５のいずれかにおいて、前記廃棄物分離器は、前記分離器の下部と連通した廃棄物除去用導管を備えており、これを通じて、前記分離器に集められた固形廃棄物は除去され、さらに、前記廃棄物導管を通し、前記池と連通していない隔離された場所に、前記固形廃棄物を送り込むポンプ装置を備えている、水産養殖システム。
17. 請求項１１ないし１６のいずれかにおいて、前記廃棄物廃棄システムは、さらに、前記分離器内の固形廃棄物がセットされた量に到達したことを検出し、自動的に前記ポンプ装置を動かし前記導管を通じて前記場所に前記固形廃棄物を送り出すセンサーを備えている、水産養殖システム。
18. 請求項１ないし１７のいずれかにおいて、前記入れ物は、断面円形状を有している、水産養殖システム。
19. 請求項１ないし１８のいずれかにおいて、前記入れ物は、さらに、外部構造の内部に、反転可能なライナーを備えている、水産養殖システム。

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