JP2017079628A - 飼育水中の溶存酸素濃度を制御する方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】循環式飼育水槽の飼育水中の溶存酸素濃度を制御する方法の提供。【解決手段】飼育水中の溶存酸素濃度を計測して計測値(A)を取得し、この計測値(A)を制御目標値(B)として設定し、飼育水中の酸素濃度の現在値(A)を計測して、現在値(A)が制御目標値(B)以下である場合には、酸素供給量を増加し、現在値(A)が制御目標値(B)を上回る場合には、酸素供給量を低減する操作を行い、酸素供給量を増加した結果、現在値(A)の時間微分値が0近傍である場合には時間微分値が0近傍となっている継続時間(t)を所定値(t0)と比較して、t≧t0である場合には、初期の制御操作に戻り、t<t0である場合には、酸素供給量を増加することを特徴とする循環式飼育水槽の飼育水中溶存酸素濃度の制御方法。【選択図】図4
Description
本発明は魚介類の飼育・養殖装置等における飼育水中の溶存酸素濃度の制御方法に関する。
従来、魚介類を展示する水族館等における水槽、魚介類を養殖する養殖池、養殖槽においては、一般に循環式と呼ばれる濾過槽などの水処理装置を用いて、飼育水の水質を管理している。
魚介類の養殖等の循環型システムでは、飼育魚介類の呼吸、生物処理での微生物等により酸素が消費される。このため、循環型の水槽等を用いた魚介類の養殖等においては、飼育水の溶存酸素濃度は重要な管理項目の1つである。
魚介類の養殖等の循環型システムでは、飼育魚介類の呼吸、生物処理での微生物等により酸素が消費される。このため、循環型の水槽等を用いた魚介類の養殖等においては、飼育水の溶存酸素濃度は重要な管理項目の1つである。
飼育水中の溶存酸素濃度を所定の値に維持するためには、空気によるバブリング、酸素または高濃度酸素水等の供給などのなんらかの酸素供給手段により、飼育水中の溶存酸素濃度を維持する必要がある。
飼育水中の溶存酸素濃度を維持するためには酸素供給手段より酸素を供給し続ければよいが、水中に溶存できる酸素量は限界があるため、必要以上に供給された酸素は余剰分として大気中へ逃げていってしまう。このことは、必要以上の酸素供給はエネルギを無駄にすることを意味している。したがって、酸素供給量を適切な範囲になるよう制御することは使用エネルギを抑制することになりコスト低減につながる。
飼育水中の溶存酸素濃度を維持するためには酸素供給手段より酸素を供給し続ければよいが、水中に溶存できる酸素量は限界があるため、必要以上に供給された酸素は余剰分として大気中へ逃げていってしまう。このことは、必要以上の酸素供給はエネルギを無駄にすることを意味している。したがって、酸素供給量を適切な範囲になるよう制御することは使用エネルギを抑制することになりコスト低減につながる。
従来の飼育装置における溶存酸素濃度の制御方法の例を図5及び図6に基づいて説明する。
まず、図5に示す飼育装置について説明する。
飼育水槽1中の飼育水は沈殿槽3に導入されて糞や残餌が沈殿捕集され、沈殿物が除去された処理飼育水はフィルター装置4で浮遊懸濁物が除去され、バイオフィルター(生物濾過槽)5に導入される。バイオフィルター5では、好気性バクテリアの働きにより毒性の高い魚介類の排泄物のアンモニアが亜硝酸を経由して毒性の低い硝酸に酸化される。
バイオフィルター5の働きによりアンモニアが酸化されて生成する硝酸が飼育水中に蓄積してくるが、この硝酸を含む飼育水は脱窒槽11に送られて嫌気性バクテリアの働きにより硝酸が除去される。
まず、図5に示す飼育装置について説明する。
飼育水槽1中の飼育水は沈殿槽3に導入されて糞や残餌が沈殿捕集され、沈殿物が除去された処理飼育水はフィルター装置4で浮遊懸濁物が除去され、バイオフィルター(生物濾過槽)5に導入される。バイオフィルター5では、好気性バクテリアの働きにより毒性の高い魚介類の排泄物のアンモニアが亜硝酸を経由して毒性の低い硝酸に酸化される。
バイオフィルター5の働きによりアンモニアが酸化されて生成する硝酸が飼育水中に蓄積してくるが、この硝酸を含む飼育水は脱窒槽11に送られて嫌気性バクテリアの働きにより硝酸が除去される。
バイオフィルター5からの飼育水は循環ポンプ6により紫外線照射装置7に送られ、紫外線照射によって飼育水が殺菌され、水中の有機物の分解(低分子化)が行われる。
次に、飼育水は酸素溶入器8に送られ、酸素発生装置9から供給される純酸素を用いて飼育水中の酸素濃度が高められる。酸素溶入器8で酸素濃度を調整された飼育水は飼育水槽1へと注入される。
次に、飼育水は酸素溶入器8に送られ、酸素発生装置9から供給される純酸素を用いて飼育水中の酸素濃度が高められる。酸素溶入器8で酸素濃度を調整された飼育水は飼育水槽1へと注入される。
次に図6に示す飼育装置について説明する。
複数の魚槽2を並列した多槽式の養殖装置1は、各魚槽2毎に配設した高濃度酸素水供給手段3と、これに酸素を供給する酸素供給源4と、循環給水路5と、循環還水路6に設けたスクリーンフィルタ装置7と、流動床型生物膜処理装置8と、炭酸ガス除去装置9からなる水質活性化手段7〜9と、ポンプ10と、pH調節装置11と、蛋白質除去装置12を構成要素として有している。
複数の魚槽2を並列した多槽式の養殖装置1は、各魚槽2毎に配設した高濃度酸素水供給手段3と、これに酸素を供給する酸素供給源4と、循環給水路5と、循環還水路6に設けたスクリーンフィルタ装置7と、流動床型生物膜処理装置8と、炭酸ガス除去装置9からなる水質活性化手段7〜9と、ポンプ10と、pH調節装置11と、蛋白質除去装置12を構成要素として有している。
給水は、循環ポンプ10から、循環給水路5を経て各魚槽2毎に行われ、各魚槽2には、高濃度酸素水を供給するための高濃度酸素水供給手段3が設けられている。高濃度酸素水供給手段3は、酸素供給源4から酸素供給管4Aを介して供給される酸素と、循環水の一部を混合し、溶存酸素濃度が高められた高濃度酸素水として、各魚槽2に個別に直接供給し、魚槽2内の飼育水と混合させる。
各魚槽2には、溶存酸素濃度を計測して、自動制御装置21に伝える酸素センサ20が配設されている。各魚槽2内の飼育水中の溶存酸素飽和度が90%と検知された時に、自動制御装置21による自動操作により、供給管3Aのバルブ3Bが解放されて、高濃度酸素水供給手段3から、高濃度酸素水を魚槽2に直接供給するようにし、酸素センサ20が、例えば飼育水における溶存酸素飽和度が135%であると検知した時には、自動制御装置21により供給管3Aのバルブ3Bを自動的に閉塞させるようにして溶存酸素濃度を自動制御する。
従来技術における溶存酸素濃度の制御方法は、飼育水の溶存酸素飽和度を指標とし、制御目標値と現状の計測値とを比較し、溶存酸素飽和度が目標値以下の場合はバルブを開とし、溶存酸素飽和度が目標値以上の場合はバルブを閉とするという単純な制御を反復継続するというものである。
ところで、水の溶存酸素飽和度は、溶存酸素濃度と飽和溶存酸素濃度との比であるため、溶存酸素飽和度を求めるには飽和溶存酸素濃度を把握する必要がある。飽和溶存酸素濃度は気圧、水温、塩類濃度の影響を受けるため、飽和溶存酸素濃度を把握するためには溶存酸素計以外に、温度、気圧、分圧、塩分等を計測する手段が必要となりコストアップとなる。
また、陸上養殖等に代表される循環型のシステムでは、水流、生物処理等の影響で酸素を供給しても溶存酸素濃度が増加せず、結果として溶存酸素飽和度が制御目標値に到達しないという事象が発生する懸念があり、その場合には酸素を供給し続けることになり、無駄なエネルギを消費することになるという問題もある。
さらに、停電等による酸素供給ラインの停止のリスクを考慮すると、供給停止後もしばらくは必要酸素量を維持できる可能性のあることから、溶存酸素濃度は飽和以上の状態とするのが理想的である。しかしながら、従来技術では、飽和状態を把握するためには、前述のように複数のセンサを取り付ける必要がある上、溶存酸素計の取り付け位置、例えば、飼育槽の出口では、飼育魚によって酸素が消費されるため酸素が飽和状態とならない可能性もある。
本発明者らは、飼育水中の溶存酸素濃度を計測し、その値を制御目標値として設定し、溶存酸素濃度の現在値と制御目標値とを比較して酸素供給量を制御することにより、上記課題を解決することができることを見出して本発明を完成した。
すなわち、本発明は下記(1)〜(4)に記載する通りの溶存酸素濃度の制御方法に係るものである。
すなわち、本発明は下記(1)〜(4)に記載する通りの溶存酸素濃度の制御方法に係るものである。
(1)循環式飼育水槽の飼育水中の溶存酸素濃度を制御する方法であって、
飼育水中の溶存酸素濃度を計測して計測値(A)を取得するステップS1と、
前記ステップS1で取得した計測値(A)を制御目標値(B)として設定するステップS2と、
飼育水中の溶存酸素濃度を計測して現在値(A)を取得するステップS3と、
現在値(A)と制御目標値(B)とを比較して、現在値(A)が制御目標値(B)以下である場合には、次のステップS5へ進み、現在値(A)が制御目標値(B)を上回る場合には、酸素供給量を低減して前記ステップS3に戻る、という判断をするステップS4と、
酸素供給量を増加するステップS5と、
飼育水中の溶存酸素濃度を計測して現在値(A)を取得するステップS6と、
前記ステップS6で取得した現在値(A)の時間微分値を計算して、時間微分値が0近傍である場合にはステップS8へ進み、時間微分値が0近傍でない場合にはステップS5に戻る、という判断をするステップS7と、
飼育水中の溶存酸素濃度を計測して現在値(A)を取得するステップS8と、
前記ステップS8で取得した現在値(A)の時間微分値が0近傍となっている継続時間(t)を取得し、所定値(t0)と比較して、t≧t0である場合には、ステップS1に戻り、t<t0である場合には、ステップS5に戻る、という判断をするステップS9と
を有することを特徴とする溶存酸素濃度の制御方法。
(2)前記飼育水槽が、飼育水槽内に設置され、酸素供給源から供給される酸素を微細気泡として飼育水に混合する微細気泡発生装置を備えており、微細気泡発生装置から発生する酸素量を制御することにより飼育水中の溶存酸素濃度を制御することを特徴とする上記(1)に記載の溶存酸素濃度の制御方法。
(3)前記飼育水槽が、酸素供給源から供給される酸素と循環水とを混合して高濃度酸素水を形成する高濃度酸素水供給手段を備えており、該高濃度酸素水供給手段から飼育水槽への高濃度酸素水の供給量を制御することにより飼育水中の溶存酸素濃度を制御することを特徴とする上記(1)に記載の溶存酸素濃度の制御方法。
(4)前記飼育水槽が、循環水の循環経路内に酸素供給源から供給される酸素を循環水に混合する混合手段を備えており、前記酸素供給源から前記混合手段へ供給される酸素の供給量を制御することにより飼育水中の溶存酸素濃度を制御することを特徴とする上記(1)に記載の溶存酸素濃度の制御方法。
飼育水中の溶存酸素濃度を計測して計測値(A)を取得するステップS1と、
前記ステップS1で取得した計測値(A)を制御目標値(B)として設定するステップS2と、
飼育水中の溶存酸素濃度を計測して現在値(A)を取得するステップS3と、
現在値(A)と制御目標値(B)とを比較して、現在値(A)が制御目標値(B)以下である場合には、次のステップS5へ進み、現在値(A)が制御目標値(B)を上回る場合には、酸素供給量を低減して前記ステップS3に戻る、という判断をするステップS4と、
酸素供給量を増加するステップS5と、
飼育水中の溶存酸素濃度を計測して現在値(A)を取得するステップS6と、
前記ステップS6で取得した現在値(A)の時間微分値を計算して、時間微分値が0近傍である場合にはステップS8へ進み、時間微分値が0近傍でない場合にはステップS5に戻る、という判断をするステップS7と、
飼育水中の溶存酸素濃度を計測して現在値(A)を取得するステップS8と、
前記ステップS8で取得した現在値(A)の時間微分値が0近傍となっている継続時間(t)を取得し、所定値(t0)と比較して、t≧t0である場合には、ステップS1に戻り、t<t0である場合には、ステップS5に戻る、という判断をするステップS9と
を有することを特徴とする溶存酸素濃度の制御方法。
(2)前記飼育水槽が、飼育水槽内に設置され、酸素供給源から供給される酸素を微細気泡として飼育水に混合する微細気泡発生装置を備えており、微細気泡発生装置から発生する酸素量を制御することにより飼育水中の溶存酸素濃度を制御することを特徴とする上記(1)に記載の溶存酸素濃度の制御方法。
(3)前記飼育水槽が、酸素供給源から供給される酸素と循環水とを混合して高濃度酸素水を形成する高濃度酸素水供給手段を備えており、該高濃度酸素水供給手段から飼育水槽への高濃度酸素水の供給量を制御することにより飼育水中の溶存酸素濃度を制御することを特徴とする上記(1)に記載の溶存酸素濃度の制御方法。
(4)前記飼育水槽が、循環水の循環経路内に酸素供給源から供給される酸素を循環水に混合する混合手段を備えており、前記酸素供給源から前記混合手段へ供給される酸素の供給量を制御することにより飼育水中の溶存酸素濃度を制御することを特徴とする上記(1)に記載の溶存酸素濃度の制御方法。
本発明の溶存酸素濃度の制御方法は下記の効果を奏する。
・計測装置としては溶存酸素計のみの使用で対応可能であり、溶存酸素飽和度を把握するための他のセンサの使用が不要となる。
・溶存酸素濃度が制御目標値を超えている場合は、酸素の供給量を抑制するため、余剰な酸素の供給を避けることができる。
・溶存酸素濃度の微分値を制御用データとして用いるため、系の状態の変化に追従して、溶存酸素の飽和状態が維持できる。
・循環系全体の飽和状態を監視しているとみなすことができるため、無駄なエネルギを使用することなく溶存酸素濃度を維持することが可能となる。
・計測装置としては溶存酸素計のみの使用で対応可能であり、溶存酸素飽和度を把握するための他のセンサの使用が不要となる。
・溶存酸素濃度が制御目標値を超えている場合は、酸素の供給量を抑制するため、余剰な酸素の供給を避けることができる。
・溶存酸素濃度の微分値を制御用データとして用いるため、系の状態の変化に追従して、溶存酸素の飽和状態が維持できる。
・循環系全体の飽和状態を監視しているとみなすことができるため、無駄なエネルギを使用することなく溶存酸素濃度を維持することが可能となる。
本発明においては、魚介類を飼育又は養殖するための水槽、養殖池、養殖槽を総称して飼育装置といい、飼育装置における水槽を飼育水槽という。
本発明の方法を実施するための飼育装置の例を図1〜3に示す。
本発明の方法を実施するための飼育装置の例を図1〜3に示す。
図1に示す飼育装置20における飼育水槽1は、酸素供給源4から微細気泡発生装置12に酸素を供給し、微細気泡化された酸素を飼育水2に供給することによって飼育水の溶存酸素濃度を高めることができるようにしたものである。
酸素供給源4から飼育水槽1内に設置された微細気泡発生装置12に酸素を供給する酸素供給管4Aにバルブ8を設けて、自動制御装置7の信号によりバルブ8の開度を調節することにより飼育水中の溶存酸素濃度を制御することができる。
なお、飼育水槽1内の飼育水2は飼育水槽1底部に設けられた排水口10から循環水11が抜き出されて別途設けた水処理装置によって処理した後、ノズル5によって飼育水槽1に戻すようにした循環型水処理系を備えているが、図1においてはこの循環型水処理系については省略している。
酸素供給源4から飼育水槽1内に設置された微細気泡発生装置12に酸素を供給する酸素供給管4Aにバルブ8を設けて、自動制御装置7の信号によりバルブ8の開度を調節することにより飼育水中の溶存酸素濃度を制御することができる。
なお、飼育水槽1内の飼育水2は飼育水槽1底部に設けられた排水口10から循環水11が抜き出されて別途設けた水処理装置によって処理した後、ノズル5によって飼育水槽1に戻すようにした循環型水処理系を備えているが、図1においてはこの循環型水処理系については省略している。
図2に示す飼育装置20における飼育水槽1は、高濃度酸素水供給手段3から高濃度酸素水9を飼育水槽1に供給することによって飼育水の酸素濃度を高めることができるようにしたものである。
図1と同様に、図2においても循環型水処理系については省略している。
図1と同様に、図2においても循環型水処理系については省略している。
高濃度酸素水供給手段3においては、酸素供給源4から酸素供給管4Aを介して供給される酸素と、循環水11の一部が分岐された循環水14とが混合されて高濃度酸素水9が形成され、高濃度酸素水供給管3Aを通ってノズル5から循環水11とともに飼育水槽1内に供給される。
酸素供給源4としては、空気から窒素を除去して酸素を濃縮する酸素ガス発生装置、或いは酸素ガスボンベ、液体酸素ボンベ等を使用することができる。
酸素供給源4としては、空気から窒素を除去して酸素を濃縮する酸素ガス発生装置、或いは酸素ガスボンベ、液体酸素ボンベ等を使用することができる。
本発明においては、まず初めに飼育装置20の飼育水槽1における飼育水2中の溶存酸素濃度を溶存酸素計6で計測し、その計測値(A)を制御目標値(B)として設定し自動制御装置7に記憶させる。
なお,起動初期においては、酸素供給は最大供給の状態にしておく。
そして、溶存酸素計6によって飼育水中のリアルタイムの溶存酸素濃度の計測値(以下「現在値(A)」という)を取得し、自動制御装置7において現在値(A)と制御目標値(B)とを比較する。
A/Bの比の値をeとしたとき、現在値(A)が制御目標値(B)を上回っている場合、すなわちe>1の場合には、自動制御装置7からバルブ8に信号を送ってバルブ8の開度を小さくして高濃度酸素水9の供給量を少なくする。
なお,起動初期においては、酸素供給は最大供給の状態にしておく。
そして、溶存酸素計6によって飼育水中のリアルタイムの溶存酸素濃度の計測値(以下「現在値(A)」という)を取得し、自動制御装置7において現在値(A)と制御目標値(B)とを比較する。
A/Bの比の値をeとしたとき、現在値(A)が制御目標値(B)を上回っている場合、すなわちe>1の場合には、自動制御装置7からバルブ8に信号を送ってバルブ8の開度を小さくして高濃度酸素水9の供給量を少なくする。
次いで、溶存酸素計6によって現在値(A)を取得し、自動制御装置7において再び現在値(A)と制御目標値(B)との比較を行い、e>1の場合には、更にバルブ8の開度を小さくして高濃度酸素水の供給量を少なくするという動作を繰り返す。
また、現在値(A)が制御目標値(B)以下であるe≦1の場合は、自動制御装置7からバルブ8に信号を送ってバルブ8の開度を大きくして高濃度酸素水の供給量を増加すると共に、現在値(A)を取得し、時間微分値を求める。
そして、時間微分値が0近傍となっている継続時間(t)を取得し、所定値(t0)と比較してt≧t0であるか否かを判断する。なお、所定値(t0)は予め自動制御装置7に記憶させておく。
t≧t0であれば、再び最初の自動制御開始段階に戻って制御動作を繰り返す。
また、t<t0であれば酸素供給量を増加し、溶存酸素濃度を計測し、時間微分値を求めるという制御操作を繰り返す。
t≧t0であれば、再び最初の自動制御開始段階に戻って制御動作を繰り返す。
また、t<t0であれば酸素供給量を増加し、溶存酸素濃度を計測し、時間微分値を求めるという制御操作を繰り返す。
上記のように、本発明では現在値(A)と制御目標値(B)とを比較するだけでなく、溶存酸素濃度の時間微分値及びその時間微分値が0近傍となる継続時間(t)を取得している。そして、この継続時間(t)が所定値(t0)以上である場合に、飼育水の溶存酸素濃度が飽和溶存酸素濃度であるとみなして、この飽和溶存酸素濃度を制御目標値として再設定するプロセスを含んでいることを特徴としている。
図2に示す実施形態では循環型水処理系とは別に循環水の一部を分岐して、分岐循環水を高濃度酸素水9とする高濃度酸素水供給系を設けた例を示した。
しかしながら、高濃度酸素水供給系を別途設けることなく、循環水経路に酸素供給源4から酸素を循環水に混合する混合手段を設けて循環水の溶存酸素濃度を制御するようにしても良い。
図3に示すものにおいては、循環水11の経路に気液混合手段13を設け、この気液混合手段13に酸素供給源4から酸素を供給して循環水11に酸素を混合させて循環水11の溶存酸素濃度を高めたのち、溶存酸素濃度が高められた循環水11をノズル5から飼育水槽1内に戻す。
酸素供給源4から気液混合手段13に酸素を供給する酸素供給管4Aにバルブ8を設けて、自動制御装置7の信号によりバルブ8の開度を調節することにより飼育水中の溶存酸素濃度を制御することができる。
図1と同様に、図3においても循環型水処理系については省略している。
しかしながら、高濃度酸素水供給系を別途設けることなく、循環水経路に酸素供給源4から酸素を循環水に混合する混合手段を設けて循環水の溶存酸素濃度を制御するようにしても良い。
図3に示すものにおいては、循環水11の経路に気液混合手段13を設け、この気液混合手段13に酸素供給源4から酸素を供給して循環水11に酸素を混合させて循環水11の溶存酸素濃度を高めたのち、溶存酸素濃度が高められた循環水11をノズル5から飼育水槽1内に戻す。
酸素供給源4から気液混合手段13に酸素を供給する酸素供給管4Aにバルブ8を設けて、自動制御装置7の信号によりバルブ8の開度を調節することにより飼育水中の溶存酸素濃度を制御することができる。
図1と同様に、図3においても循環型水処理系については省略している。
上記の溶存酸素濃度の制御方法を、図1に示した装置に適用する場合を例として図4のフローチャートに基づいて説明する。
<ステップS1:溶存酸素濃度の計測>
ステップS1においては、溶存酸素計6によって飼育水槽1内の飼育水2中の溶存酸素濃度を計測して計測値(A)を取得する。
<ステップS1:溶存酸素濃度の計測>
ステップS1においては、溶存酸素計6によって飼育水槽1内の飼育水2中の溶存酸素濃度を計測して計測値(A)を取得する。
<ステップS2:制御目標値の設定>
ステップS2においては、ステップS1で取得した計測値(A)を制御目標値(B)として自動制御装置7の情報記録部に記録する。
ステップS2においては、ステップS1で取得した計測値(A)を制御目標値(B)として自動制御装置7の情報記録部に記録する。
<ステップS3:溶存酸素濃度の計測>
ステップS3においては、飼育水2中の溶存酸素濃度を計測して現在値(A)を取得し、取得データを自動制御装置7に送信し、自動制御装置7の情報記録部に記録する。
ステップS3においては、飼育水2中の溶存酸素濃度を計測して現在値(A)を取得し、取得データを自動制御装置7に送信し、自動制御装置7の情報記録部に記録する。
<ステップS4:酸素供給量の増減の判断>
ステップS4においては、自動制御装置7の情報記録部に記録された現在値(A)と制御目標値(B)との比e(=A/B)を計算し、e≦1かどうかを判断する。
そして、e≦1である場合には、ステップS5へ進む。
また、e≦1でない場合(すなわち、e>1である場合)には、自動制御装置7からバルブ8に信号を送ってバルブ8の開度を小さくして酸素供給源4からの酸素供給量を少なくして飼育水2中の溶存酸素濃度を低減させて、ステップS3に戻る。
ステップS4においては、自動制御装置7の情報記録部に記録された現在値(A)と制御目標値(B)との比e(=A/B)を計算し、e≦1かどうかを判断する。
そして、e≦1である場合には、ステップS5へ進む。
また、e≦1でない場合(すなわち、e>1である場合)には、自動制御装置7からバルブ8に信号を送ってバルブ8の開度を小さくして酸素供給源4からの酸素供給量を少なくして飼育水2中の溶存酸素濃度を低減させて、ステップS3に戻る。
<ステップS5:酸素供給量の増加>
ステップS5においては、自動制御装置7からバルブ8に信号を送ってバルブ8の開度を大きくして酸素の供給量を増加する。
ステップS5においては、自動制御装置7からバルブ8に信号を送ってバルブ8の開度を大きくして酸素の供給量を増加する。
<ステップS6:溶存酸素濃度の計測>
ステップS6においては、飼育水2中の溶存酸素濃度を計測して現在値(A)を取得し、取得データを自動制御装置7に送信し、自動制御装置7の情報記録部に記録する。
ステップS6においては、飼育水2中の溶存酸素濃度を計測して現在値(A)を取得し、取得データを自動制御装置7に送信し、自動制御装置7の情報記録部に記録する。
<ステップS7:計測値(A)時間微分値の取得>
ステップS7においては、自動制御装置7において計測値(A)の時間微分値(dA/dt)を計算して、時間微分値が0近傍(時間微分値≒0)かどうかを判断する。
時間微分値≒0である場合にはステップS8へ進む。
時間微分値が0近傍でない場合には、ステップS5に戻る。
ステップS7においては、自動制御装置7において計測値(A)の時間微分値(dA/dt)を計算して、時間微分値が0近傍(時間微分値≒0)かどうかを判断する。
時間微分値≒0である場合にはステップS8へ進む。
時間微分値が0近傍でない場合には、ステップS5に戻る。
<ステップS8:溶存酸素濃度の計測>
ステップS8においては、飼育水2中の溶存酸素濃度を計測して現在値(A)を取得し、取得データを自動制御装置7に送信し、自動制御装置7の情報記録部に記録する。
ステップS8においては、飼育水2中の溶存酸素濃度を計測して現在値(A)を取得し、取得データを自動制御装置7に送信し、自動制御装置7の情報記録部に記録する。
<ステップS9:ステップS1に戻るか否かの判断>
ステップS9においては、自動制御装置7によって、時間微分値が0近傍となっている継続時間(t)を取得し、所定値(t0)と比較して、t≧t0かどうかを判断する。
t≧t0である場合には、ステップS1に戻る。
t<t0である場合には、ステップS5に戻る。
ステップS9においては、自動制御装置7によって、時間微分値が0近傍となっている継続時間(t)を取得し、所定値(t0)と比較して、t≧t0かどうかを判断する。
t≧t0である場合には、ステップS1に戻る。
t<t0である場合には、ステップS5に戻る。
本発明を実施するための具体的な条件設定例を示すと以下の通りである。
(現在値(A)の取得)
飼育水中の溶存酸素濃度を常時計測する。
飼育している魚等の活動の程度によって溶存酸素濃度は変動するため、溶存酸素濃度は常時計測することが好ましい。
(現在値(A)の取得)
飼育水中の溶存酸素濃度を常時計測する。
飼育している魚等の活動の程度によって溶存酸素濃度は変動するため、溶存酸素濃度は常時計測することが好ましい。
(現在値(A)の取得間隔)
溶存酸素計6は溶存酸素濃度を常時計測しており、溶存酸素計6が示す現在値(A)は例えば1秒おきに自動制御装置7に記録する。
溶存酸素計6は溶存酸素濃度を常時計測しており、溶存酸素計6が示す現在値(A)は例えば1秒おきに自動制御装置7に記録する。
(現在値(A)と制御目標値(B)との比較を実行する実行間隔)
現在値(A)と制御目標値(B)との比較を実行する実行間隔は、飼育水槽の容量、酸素供給装置の能力、溶存酸素計の設置位置等によって適宜に設定できる。
具体的には、飼育魚がいない状態での供給量の変化が飼育水槽内の溶存酸素濃度の変化に反映されるまでの時間差を予め実測し、その時間差に基づいて実行間隔を設定する。
現在値(A)と制御目標値(B)との比較を実行する実行間隔は、飼育水槽の容量、酸素供給装置の能力、溶存酸素計の設置位置等によって適宜に設定できる。
具体的には、飼育魚がいない状態での供給量の変化が飼育水槽内の溶存酸素濃度の変化に反映されるまでの時間差を予め実測し、その時間差に基づいて実行間隔を設定する。
(酸素供給量を低減する方法)
酸素供給量の低減は例えば次のようにして行う。
初回の酸素低減量=(現在値−制御目標値)× 飼育水槽中の飼育水量
2回目=初回の1/2倍
3回目=2回目の1/2倍
以降、上記の操作を繰返す。
酸素供給量の低減は例えば次のようにして行う。
初回の酸素低減量=(現在値−制御目標値)× 飼育水槽中の飼育水量
2回目=初回の1/2倍
3回目=2回目の1/2倍
以降、上記の操作を繰返す。
(酸素供給量を増加する方法)
酸素供給量の増加は例えば次のようにして行う。
初回の酸素増加量=(制御目標値−現在値)× 飼育水槽中の飼育水量
2回目=初回の2倍
3回目=2回目の2倍
以降、上記の操作を繰返す。
酸素供給量の増加は例えば次のようにして行う。
初回の酸素増加量=(制御目標値−現在値)× 飼育水槽中の飼育水量
2回目=初回の2倍
3回目=2回目の2倍
以降、上記の操作を繰返す。
(図1〜3について)
1 飼育水槽
2 飼育水
3 高濃度酸素水供給手段
3A 高濃度酸素水供給管
4 酸素供給源
4A 酸素供給管
5 ノズル
6 溶存酸素計
7 自動制御装置
8 バルブ
9 高濃度酸素水
10 排水口
11 循環水
12 微細気泡発生装置
13 気液混合器
14 分岐循環水
20 飼育装置
(図5について)
1 飼育水槽
2 排水口
3 沈澱槽
4 フィルター装置
5 バイオフィルター(生物濾過槽)
6 ポンプ
7 紫外線照射装置
8 酸素溶入器
9 酸素発生装置
10 ヒートポンプ
11 脱窒槽
12 微細気泡発生装置
13 ブロワー
1 飼育水槽
2 飼育水
3 高濃度酸素水供給手段
3A 高濃度酸素水供給管
4 酸素供給源
4A 酸素供給管
5 ノズル
6 溶存酸素計
7 自動制御装置
8 バルブ
9 高濃度酸素水
10 排水口
11 循環水
12 微細気泡発生装置
13 気液混合器
14 分岐循環水
20 飼育装置
(図5について)
1 飼育水槽
2 排水口
3 沈澱槽
4 フィルター装置
5 バイオフィルター(生物濾過槽)
6 ポンプ
7 紫外線照射装置
8 酸素溶入器
9 酸素発生装置
10 ヒートポンプ
11 脱窒槽
12 微細気泡発生装置
13 ブロワー
(図6について)
1 魚介類養殖装置
2 魚槽
3 高濃度酸素水供給手段
3A 高濃度酸素水供給管
3B バルブ
4 酸素供給源
4A 酸素供給管
4B 緊急用酸素供給手段
4C バルブ
5 循環給水路
6 循環還水路
6A 回送管
6B 排水管
7 スクリーンフィルタ装置
7A ローラ
7B ローラ
8 流動床型生物膜処理装置
9 炭酸ガス除去装置
10 循環用ポンプ
10A〜10D ポンプ
11 pH調節装置
12 蛋白質除去装置
13 清水供給手段
14 清水給水管
15 発電機
20 酸素センサ
21 自動制御装置
1 魚介類養殖装置
2 魚槽
3 高濃度酸素水供給手段
3A 高濃度酸素水供給管
3B バルブ
4 酸素供給源
4A 酸素供給管
4B 緊急用酸素供給手段
4C バルブ
5 循環給水路
6 循環還水路
6A 回送管
6B 排水管
7 スクリーンフィルタ装置
7A ローラ
7B ローラ
8 流動床型生物膜処理装置
9 炭酸ガス除去装置
10 循環用ポンプ
10A〜10D ポンプ
11 pH調節装置
12 蛋白質除去装置
13 清水供給手段
14 清水給水管
15 発電機
20 酸素センサ
21 自動制御装置
Claims (4)
- 循環式飼育水槽の飼育水中の溶存酸素濃度を制御する方法であって、
飼育水中の溶存酸素濃度を計測して計測値(A)を取得するステップS1と、
前記ステップS1で取得した計測値(A)を制御目標値(B)として設定するステップS2と、
飼育水中の溶存酸素濃度を計測して現在値(A)を取得するステップS3と、
現在値(A)と制御目標値(B)とを比較して、現在値(A)が制御目標値(B)以下である場合には、次のステップS5へ進み、現在値(A)が制御目標値(B)を上回る場合には、酸素供給量を低減して前記ステップS3に戻る、という判断をするステップS4と、
酸素供給量を増加するステップS5と、
飼育水中の溶存酸素濃度を計測して現在値(A)を取得するステップS6と、
前記ステップS6で取得した現在値(A)の時間微分値を計算して、時間微分値が0近傍である場合にはステップS8へ進み、時間微分値が0近傍でない場合にはステップS5に戻る、という判断をするステップS7と、
飼育水中の溶存酸素濃度を計測して現在値(A)を取得するステップS8と、
前記ステップS8で取得した現在値(A)の時間微分値が0近傍となっている継続時間(t)を取得し、所定値(t0)と比較して、t≧t0である場合には、ステップS1に戻り、t<t0である場合には、ステップS5に戻る、という判断をするステップS9と
を有することを特徴とする溶存酸素濃度の制御方法。 - 前記飼育水槽が、飼育水槽内に設置されて酸素供給源から供給される酸素を微細気泡として飼育水に混合する微細気泡発生装置を備えており、前記微細気泡発生装置から発生する酸素量を制御することにより飼育水中の溶存酸素濃度を制御することを特徴とする請求項1に記載の溶存酸素濃度の制御方法。
- 前記飼育水槽が、酸素供給源から供給される酸素と循環水とを混合して高濃度酸素水を形成する高濃度酸素水供給手段を備えており、該高濃度酸素水供給手段から飼育水槽への高濃度酸素水の供給量を制御することにより飼育水中の溶存酸素濃度を制御することを特徴とする請求項1に記載の溶存酸素濃度の制御方法。
- 前記飼育水槽が、循環水の循環経路内に酸素供給源から供給される酸素を循環水に混合する混合手段を備えており、前記酸素供給源から前記混合手段へ供給される酸素の供給量を制御することにより飼育水中の溶存酸素濃度を制御することを特徴とする請求項1に記載の溶存酸素濃度の制御方法。
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JP2015210404A JP2017079628A (ja) | 2015-10-27 | 2015-10-27 | 飼育水中の溶存酸素濃度を制御する方法 |
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CN108207768A (zh) * | 2018-03-12 | 2018-06-29 | 温州瑞思生物科技有限公司 | 一种水产养殖池含氧量监测装置 |
JP2018191621A (ja) * | 2017-05-22 | 2018-12-06 | メタウォーター株式会社 | 溶存酸素濃度の調整方法 |
JP2021016326A (ja) * | 2019-07-18 | 2021-02-15 | 株式会社キッツ | 酸素供給システムとその制御方法 |
CN113728965A (zh) * | 2021-09-23 | 2021-12-03 | 湖南省河洲生态甲鱼养殖有限公司 | 一种甲鱼养殖供氧装置 |
CN116027835A (zh) * | 2023-03-27 | 2023-04-28 | 山东华东风机有限公司 | 一种高速增氧机控制方法及控制系统 |
-
2015
- 2015-10-27 JP JP2015210404A patent/JP2017079628A/ja active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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