JP2003289747A - 養殖水槽の水温調整方法およびこれに用いられる養殖水槽システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 省スペース、省エネルギー化を図りながら魚
介類を活性化させる養殖水槽の水温調整方法およびこれ
に用いられる養殖水槽システムを提供する。 【解決手段】 水槽内の水を加熱または冷却するヒート
ポンプ３と、温度センサ８〜１５で検出された水槽内の
温度が目標温度となるようにヒートポンプ３を制御する
温度制御装置７とを有する養殖水槽２内で、魚介類を飼
育するときの水温を調整する方法であって、ヒートポン
プ３を運転して水槽内の水に蓄熱を行う蓄熱工程と、ヒ
ートポンプ３の運転を停止して、養殖水槽２内の温度を
徐々に変動させる水温変動工程とを有し、蓄熱工程と水
温変動工程とを、１日を１サイクルとして交互に切り替
える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、養殖水槽の温度を
制御して魚介類の飼育を行う養殖水槽の水温調整方法お
よびこれに用いられる養殖水槽システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、陸上において水槽内でトラフグ等
の高級魚を飼育するときには、常時温度管理を行って、
一定水温を保持しないと、魚が弱ったり死んだりすると
考えられている。このため、水温の変化を小さくするた
めに、以下のような２つの温度調整方法が多く用いられ
ている。

【０００３】１つは、２４時間連続的に水槽内の温度を
制御する連続運転型の水温調整方法であり、もう１つ
は、養殖水槽とは別に蓄熱用水槽を準備し、２次的に水
温調整を行う蓄熱型の水温調整方法である。

【０００４】連続運転型の水温調整方法は、水槽内の温
度をヒートポンプを用いて常時加熱または冷却するもの
で、水温を、プラスマイナス１度程度の範囲内で正確に
制御するものである。

【０００５】また、蓄熱型の水温調整方法は、例えば、
深夜電力を用いて、蓄熱用水槽内の水を冷却して夜間に
氷を製造しておき、昼間は、夜間に製造しておいた氷を
徐々に溶かして養殖水槽内を冷却し、養殖水槽内の温度
を制御するものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の水温調整方法は、水温が変化すると魚介類の生育状
態が悪くなると考えられていたため、どちらも養殖水槽
内の温度を１日中一定に保持するものとされているが、
本願発明者は、温度の変動に着目し、所定の温度範囲で
水温を変動させると、かえって魚介類の活性が高くな
り、生育状態がよくなることを知見した。これに対し
て、前記連続運転型の水温調整方法は、温度を１日中連
続して調整するために、魚介類の活性を高める作用はな
く、また、ヒートポンプを１日中稼働させる必要がある
ため、エネルギーが無駄になると共にその制御に手間が
かかる。

【０００７】また、蓄熱型の水温調整方法は、深夜電力
を用いるので、ヒートポンプの稼働時間は少なくなる
が、昼間の温度制御は必要であるため、やはり手間がか
かり、また、温度を１日中調整するので、魚介類を活性
化させる作用はない。また、水槽とは別に蓄熱用水槽が
必要になるので、諸設備が大型化する傾向にあり、設備
の設置や維持に手間とコストがかかるという問題があ
る。そこで本発明が解決しようとする課題は、省スペー
ス、省エネルギー化を図りながら魚介類を活性化させる
養殖水槽の水温調整方法およびこれに用いられる養殖水
槽システムを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明の水温調整方法は、水槽内の水を加熱または
冷却するヒートポンプと、温度センサで検出された前記
水槽内の温度が目標温度となるように前記ヒートポンプ
を制御する温度制御装置とを有する養殖水槽内で、魚介
類を飼育するときの水温を調整する方法であって、前記
ヒートポンプを運転して前記水槽内の水に蓄熱を行う蓄
熱工程と、前記ヒートポンプの運転を停止して、前記養
殖水槽内の温度を徐々に変動させる水温変動工程とを有
し、前記蓄熱工程と前記水温変動工程とを、１日を１サ
イクルとして交互に切り替える。

【０００９】水には、淡水や海水、またはこれらに魚介
類の生育に適した他の添加物を加えたものを含む。ヒー
トポンプを作動させている蓄熱工程においては、水槽内
の水温を一定に調整することができ、ヒートポンプを停
止させる水温変動工程においては、夏期であれば上昇
し、冬期であれば下降する。水温変動工程を有している
ので、水槽内の水温は、外気の温度に応じて徐々に上昇
または下降するが、所定の温度範囲においては、魚介類
の生育状態に問題はなく、かえって温度変化によって魚
介類が活性化するという作用を有する。また、水温変動
工程の実施中はヒートポンプを停止させているので、ポ
ンプの作動に必要なエネルギーを節約することができる
という作用を有する。

【００１０】前記蓄熱工程を、夜間電力料金が適用され
る時間帯に行うことも可能である。夜間電力料金が適用
される時間帯とは、深夜電力料金や蓄熱調整契約料金等
の電力消費が少ない時間帯をいう。水中においても、太
陽光が当たる昼間に活動し、夜間に体を休める魚介類は
多い。また、魚介類は温度変化に敏感な生物である。従
って、夜間電力料金が適用される時間帯に蓄熱を行い、
水温を一定にして魚介類の体を休ませ、また、日中に温
度を変動させることによって、魚介類の活動を誘起して
より活性を高めることができる。また、電力消費量が多
い昼間の運転を避けることができるので、装置に安定し
た電力を供給することができ、停電や電力変動等のトラ
ブルが発生しにくくなると共に、発電所の負担が軽減す
る。

【００１１】前記蓄熱工程と前記水温変動工程における
前記養殖水槽の１日の変化温度を６度以内にすることが
好ましい。本願発明者は、水槽を用いた実験を陸上で行
い、６度以内の変化温度では魚介類が生育不良となって
死滅したりすることがなく、かえってその活性が高まる
ことを確認した。海中の温度変化に合わせて、水温を６
度以内で変化させることにより、魚介類の活性を確実に
高めることができる。

【００１２】本発明の養殖水槽システムは、ヒートポン
プおよび温度センサとを備えた温度制御装置と、この温
度制御装置の運転および停止を自動的に切り替えるタイ
マと、前記温度制御装置で内部の水を加熱または冷却さ
れる養殖水槽と、この養殖水槽の上部を覆う断熱カバー
とを備えている。養殖水槽を覆う断熱カバーを備えてい
るので、太陽光を反射し、外気からの侵入熱を排除して
水温の上昇を防止すると共に、水槽内の水の蒸発を防止
して、蒸発熱による水温の低下と、水量の減少による生
育条件の変動を防止することができる。

【００１３】前記養殖水槽の貯水量を５ｔ以上にするこ
とが好ましい。養殖水槽には、外気からの侵入熱、水面
からの蒸発熱、循環ポンプからの侵入熱が出入りする。
５ｔ以上としたのは、例えば、設定水温を２０度にし、
１日の気温が−１度〜２度の範囲で変化するという条件
で、養殖水槽の温度変化のシミュレーションを行うと、
貯水量が５ｔより少ない場合には、水槽内の変化温度が
６度を超えてしまい、魚介類の生育に適さなくなるから
である。貯水量を５ｔ以上にすることにより、水槽内の
過度の温度変化を防止して、魚介類が生育不良となった
り死滅したりすることを防止している。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。図１は本発明の養殖水槽の水温調整方法に
用いる養殖水槽システムの構成図である。

【００１５】養殖水槽システム１は、トラフグ等の魚介
類を飼育可能な容積５０ｍ^３の養殖水槽２と、設定温度
に合わせて加熱および冷却可能なヒートポンプ３と、ヒ
ートポンプ３および養殖水槽２に通水管１６を介して接
続されて、内部流体の熱交換を行う２台の熱交換器４，
５と、養殖水槽２と熱交換器４，５との間で海水（流
体）を循環させるポンプ６と、各部の温度を測定し、こ
れらの機器を制御する制御装置７とを有している。

【００１６】制御装置７には、外気温度を測定する温度
センサ８と、養殖水槽２が設けられた室内温度を測定す
る温度センサ９が設けられている。養殖水槽２は、高さ
１．２ｍ、長さと幅がどちらも７．３ｍに形成され、こ
の養殖水槽２の上部の開口部を覆う断熱カバー２ａと、
制御装置７に接続された温度センサ１０と、直接目視可
能な温度センサ１１が設けられている。また、養殖水槽
２に対して海水を給水する海水補給管２７には、制御装
置７に接続された温度センサ１２および流量計１９が設
けられている。断熱カバーは、例えば、可撓性プラスチ
ック製のシートや発泡ポリスチレン製の板材等で形成す
ることができる。

【００１７】ポンプ６はプラスチック製の渦巻きポンプ
で、３相２００Ｖで１．５ｋＷの出力のものを使用して
いる。ポンプ６が設けられた通水管１６の両側にはバル
ブ１７，１８がそれぞれ設けられ、ポンプ６と養殖水槽
２の間には、養殖水槽２から流出する海水の温度および
流量を測定する温度センサ１３および流量計２０が設け
られている。また、熱交換器４，５は、チタン製のシェ
ルアンドコイル式のもので、その下流側には、温度セン
サ１４，１５を備えた通水管２１，２２がそれぞれ設け
られている。温度センサ１３〜１５および流量計２０は
制御装置７に接続されている。

【００１８】ヒートポンプ３は、電気容量が３相２００
Ｖ、１５ｋＷで、定格能力は５３．０ｋＷである。ヒー
トポンプ３は、連通管２３〜２６によって熱交換器４，
５との間で伝熱媒体となる流体を循環させ、海水と伝熱
媒体との間で熱交換を行う。図示しないタイマを内蔵し
た制御装置７は、温度センサ８〜１５の情報に基づいて
ヒートポンプ３を運転する。ヒートポンプ３の運転は、
夜間電力の一例である深夜電力契約の場合、７時から２
３時まで停止されており、深夜電力の使用時間帯である
２３時から翌日の７時の直前までの８時間以内だけ運転
されている。なお、この時間帯は、電力使用量の集中を
避けるため、変更されることがある。

【００１９】例えば、夏期の場合においては、ヒートポ
ンプ３の運転中は、養殖水槽２内の海水の温度が下が
り、ヒートポンプ３の停止時間中には養殖水槽２内の海
水の温度が徐々に上昇する。冬期の場合においては、ヒ
ートポンプ３の運転によって海水の温度が上がり、停止
することによって徐々に下がる。

【００２０】制御装置７は、養殖水槽２内の１日の変化
温度が、６度以内になるように制御する。養殖水槽２の
貯水量が５ｔ以上の場合には、年間を通じて養殖水槽２
内の海水の温度を６度以内に保持することができ、トラ
フグ等を良好な環境で飼育することができる。

【００２１】次に、本発明に係る養殖水槽の水温調整方
法について説明する。養殖水槽の水温調整方法は、夜間
蓄熱工程と、水温変動工程とを有している。

【００２２】（準備工程）養殖水槽２内に海水補給管２
７を用いて海水を供給し、内部に養殖しようとする魚介
類、例えば白身魚であるトラフグを入れる。

【００２３】（夜間蓄熱工程）２３時過ぎにポンプ６お
よびヒートポンプ３の運転を開始し、養殖水槽２内の海
水を循環させながら温度調整する。このときの温度は、
夏期であれば、設定範囲の下限近くまで下げ、冬期であ
れば、設定範囲の上限近くまで上げる。運転時間は、翌
朝の７時まで行われるが、春期や秋期等のように設定水
温と外気温との差が小さい場合には、８時間より短い時
間だけ運転することも可能である。

【００２４】（水温変動工程）７時以降は、ポンプ６お
よびヒートポンプ３の運転を停止する。養殖水槽２内の
海水の温度は徐々に上昇するが、５０ｔの貯水量がある
ので、養殖水槽自体が蓄熱槽として働き、海水の温度上
昇を妨げる。したがって、海水の温度は、２３時までに
６度を超えて上がることはない。

【００２５】海水の温度を６度以内で変化させるので、
養殖される魚介類を活性化させることができる。また、
２３時から翌日の７時までの運転で温度を制御するの
で、深夜電力のみを使用して、地域で１日に使用される
電力の平滑化に貢献するとともに、電力料金も安価にす
ることができる。なお、夜間電力として、深夜電力契約
の代わりに、蓄熱調整契約を適用することができる。こ
の場合、ヒートポンプは、８時から２２時まで停止され
ており、蓄熱調整契約の使用時間帯である２２時から翌
日の８時直前までの１０時間以内だけ運転される。ま
た、ヒートポンプの制御装置に設けたタイマは、受電電
力計内、すなわち電力供給側に設けられることもある。

【００２６】

【実施例】次に、本発明に係る養殖水槽の水温調整方法
について行った試験結果について説明する。図２（Ａ）
は、本実施例に係る養殖水槽システムの構成図、（Ｂ）
は第１の比較例に係る従来の連続運転型の養殖水槽シス
テムの構成図、（Ｃ）は第２の比較例に係る従来の蓄熱
型の養殖水槽システムの構成図である。

【００２７】本実施例に係る養殖水槽システム２８、第
１の比較例に係る養殖水槽システム２９、第２の比較例
に係る養殖水槽システム３０は、それぞれ５ｍ^３の水槽
３１〜３３を用い、水槽３１〜３３内では魚体の成長状
態を比較するため、トラフグの飼育を行った。各水槽３
１〜３３の温度変化は、記録装置３７を用いて記録し
た。

【００２８】図２（Ａ）に示すように、本実施例に係る
養殖水槽システム２８は、水槽３１に、熱交換により温
度を上昇または下降させるヒートポンプ３４、所定の時
刻に装置のオンオフを切り替えるタイマ３５、温度を測
定しながらヒートポンプの出力等を変動させる制御ユニ
ット３６を接続している。養殖水槽システム２８は、前
述した実施の形態に係る養殖水槽システム１より小さい
水槽を用いて、全体を小型化している。

【００２９】図２（Ｂ）に示すように、第１の比較例に
係る養殖水槽システム２９は、水槽３２にヒートポンプ
３４を接続して連続運転を行っている。図２（Ｃ）に示
すように、第２の比較例に係る養殖水槽システム３０
は、５ｍ ^３の水槽３３に対して６ｍ^３の蓄熱タンク３８
を備え、熱交換器３９で水槽３３と蓄熱タンク３８の熱
量を交換して温度を調整する。蓄熱タンク３８にはヒー
トポンプ３４、タイマ３５、制御ユニット３６を接続し
ている。

【００３０】このような条件で３２日間の飼育をそれぞ
れ行った。図３に電気使用量、電気料金および設備費を
比較するグラフを示す。比較例１に係る養殖水槽システ
ム２９を１００としたときの本実施例に係る養殖水槽シ
ステム２８および比較例２に係る養殖水槽システム３０
の値を比較すると、本実施例は、比較例１，２に比べ
て、電気使用量、電気料金、設備費ともに少なくて済
む。

【００３１】設備費は、本実施例と比較例１はほぼ同額
で済むが、蓄熱タンク３８を必要とする比較例２は、そ
の３倍以上の費用が必要になる。なお、本実施例で使用
したタイマ３５は、事業化のときには電力会社の所掌範
囲となる。

【００３２】図４に１日の温度変化のグラフを示す。外
気温は２７度から３８度の範囲で変化しているが、比較
例１，２ともにその水温は、２０度からプラスマイナス
１度の範囲で安定している。一方、本実施例では、７時
から２３時までの間に、水温は、１７度から２３度まで
緩やかに上昇している。そして、２３時からヒートポン
プ３４の運転を開始するので、温度が徐々に下降してい
る。

【００３３】表１〜表３に、実験期間（７月１０日〜８
月１０日）の前後でのトラフグの全長、体長および体重
の測定結果を示す。

【００３４】

【表１】

【００３５】

【表２】

【００３６】

【表３】

【００３７】表１〜表３に示すように、実験期間の前後
において、本実施例の方が、比較例１，２より全長、体
長、体重の増加度合いが大きかった。また、日々の観察
においては、本実施例におけるトラフグの方が、比較例
１，２のトラフグに比べて活発に摂餌しているのが観察
された。これは、比較例１，２は、昼間の温度を夜間と
同様に一定に制御したが、本実施例は、日中の温度を所
定の範囲で変化させたためと考えられる。また、本実施
例においては、温度範囲を６度以内の範囲で変化させた
が、この範囲内であれば、魚介類が生育不良となったり
死滅したりすることがなく、かえって活性が高まり生育
状態がよくなることが確認された。

【００３８】各水槽３１〜３３のｐＨや比重、アンモニ
ア態窒素等の水質については、特に問題になる項目はな
かった。このように、本実施例のように、温度調整を１
日の半分以上停止させてもトラフグの成長には影響はな
く、稚魚期から成魚までの飼育が可能と考えられる。

【００３９】

【発明の効果】本発明によれば次の効果を奏する。 （１）ヒートポンプの運転を停止して、養殖水槽内の温
度を徐々に変動させる水温変動工程を有しているので、
省エネルギー化を図りながら魚介類を活性化させること
ができる。 （２）また、養殖水槽内に蓄熱を行う蓄熱工程を有して
いるので、別途蓄熱槽を準備しなくてもよく、省スペー
ス化を図ることができる。 （３）蓄熱工程を、夜間電力料金が適用される時間帯に
行うと、日中に温度を変動させることによって、魚介類
の活動を誘起して、活性をより高めることができる。ま
た、電力消費量が多い昼間の運転を避けることができる
ので、装置に安定した電力を供給することができ、停電
や電力変動等のトラブルが発生しにくくなると共に、発
電所の負担が軽減する。 （４）養殖水槽の１日の変化温度を６度以内にすると、
魚介類の活性を確実に高めることができる。 （５）本発明の養殖水槽システムは、温度制御装置の運
転および停止を自動的に切り替えるタイマと、養殖水槽
を覆う断熱カバーを備えているので、太陽光を反射し、
外気からの侵入熱を排除して水温の上昇を防止すると共
に、水槽内の水の蒸発を防止して、蒸発熱による水温の
低下と、水量の減少による生育条件の変動を防止して、
魚介類を活性化させながら安定して養殖することができ
る。 （６）貯水量を５ｔ以上にすることにより、水槽内の過
度の温度変化を防止して、魚介類が生育不良となったり
死滅したりすることを防止でき、水温変化を安定化させ
て安定して養殖を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の養殖水槽の水温調整方法に用いる養
殖水槽システムの構成図である。

【図２】 （Ａ）は、本実施例に係る養殖水槽システム
の構成図、（Ｂ）は第１の比較例に係る従来の連続運転
型の養殖水槽システムの構成図、（Ｃ）は第２の比較例
に係る従来の蓄熱型の養殖水槽システムの構成図であ
る。

【図３】 電気使用量、電気料金および設備費を比較す
るグラフである。

【図４】 １日の温度変化のグラフである。

【符号の説明】

１ 養殖水槽システム ２ 養殖水槽 ２ａ 断熱カバー ３ ヒートポンプ ４，５ 熱交換器 ６ ポンプ ７ 制御装置 ８〜１５ 温度センサ １６ 通水管 １７，１８ バルブ １９，２０ 流量計 ２１，２２ 通水管 ２３〜２６ 連通管 ２７ 海水補給管 ２８〜３０ 養殖水槽システム ３１〜３３ 水槽 ３４ ヒートポンプ ３５ タイマ ３６ 制御ユニット ３７ 記録装置 ３８ 蓄熱タンク ３９ 熱交換器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 永利 隆昭 佐賀県佐賀市高木瀬東一丁目10番１号 九 州電力株式会社総合研究所生物資源研究セ ンター内 (72)発明者 松尾 重巳 長崎県北松浦郡小佐々町黒石免字小島339 −41 株式会社ジャパンアクアテック内 Ｆターム(参考） 2B104 CA01 CB01 CB24 CB26 EA01 EC01 EC08 EC20 EC24

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水槽内の水を加熱または冷却するヒート
   ポンプと、温度センサで検出された前記水槽内の温度が
   目標温度となるように前記ヒートポンプを制御する温度
   制御装置とを有する養殖水槽内で、魚介類を飼育すると
   きの水温を調整する方法であって、 前記ヒートポンプを運転して前記水槽内の水に蓄熱を行
   う蓄熱工程と、 前記ヒートポンプの運転を停止して、前記養殖水槽内の
   温度を徐々に変動させる水温変動工程とを有し、 前記蓄熱工程と前記水温変動工程とを、１日を１サイク
   ルとして交互に切り替えることを特徴とする養殖水槽の
   水温調整方法。
2. 【請求項２】 前記蓄熱工程は、夜間電力料金が適用さ
   れる時間帯に行われることを特徴とする請求項１に記載
   の養殖水槽の水温調整方法。
3. 【請求項３】 前記蓄熱工程と前記水温変動工程におけ
   る養殖水槽の１日の変化温度を６度以内にすることを特
   徴とする請求項１または２に記載の養殖水槽の水温調整
   方法。
4. 【請求項４】 ヒートポンプおよび温度センサとを備え
   た温度制御装置と、 この温度制御装置の運転および停止を自動的に切り替え
   るタイマと、 前記温度制御装置で内部の水を加熱または冷却される養
   殖水槽と、 この養殖水槽の上部を覆う断熱カバーとを備えたことを
   特徴とする養殖水槽システム。
5. 【請求項５】 前記養殖水槽の貯水量を５ｔ以上にした
   ことを特徴とする請求項４に記載の養殖水槽システム。