JP2017113740A - バブル発生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 液体中に微細気泡を効率よく発生する。液体が養殖水槽の水の場合、水中酸素濃度を高め、水生生物の活性化をはかると共に、水生生物の排泄するアンモニア成分のろ過を行う微生物の活性化もはかる。
【解決手段】 水槽内に散気管を配置し、養殖水槽内の水中に気泡を発生させ、その気泡を水中ポンプで水と攪拌することにより微細気泡を発生する。微細気泡は水中酸素濃度を高め、水生生物の活性化をはかり、アンモニアを硝化する微生物も活性化する。更に養殖生物の排泄物や餌の残滓に付着して養殖水面に浮かせ、オーバーフローパイプから排出させる。
【選択図】図１

Description

本発明は液中に微細な気体のバブルを発生する装置に関する。
また、本発明を水生生物の養殖に応用した場合の水槽および養殖に使用する水をろ過する装置に関する。

また、海水の給水と排水の手間を極力減らすために、ろ過して循環して使うための方法として、微生物によるろ過が有効であるが、本発明は更に、微生物の定着と活性化を考慮した養殖水槽の構造と微生物の活性化の方法に関する。

都市から離れた山間地や離島では地域に根ざした産業を維持したり、新たに起こしたりするのが難しく、それが若者の育った土地から離れる原因になり、過疎化を招き、人口の高齢化が進む。
従来多くの島で地域の産業として中心をなしてきた漁業に於いては、海洋汚染や国内外の大型漁船による商業漁業の影響、自然環境保護等の問題により島民が海上において水生生物（海洋生物）を捕獲するのが困難になってきている。その対策として沿岸に生簀を作り養殖をすることも良く行われるが、これは実施できる場所が限定されている。しかしこの方法では海洋汚染による影響は解消されないので、十分な解決策になっていない。

本願特許の出願人は一貫して、海洋汚染に影響されない水生生物の陸上での養殖を指向し、それを事業化する事により過疎化の問題を解決する一助になることを願って研究開発を行ってきた。
この発明はそのような背景から生まれてきたものであるが、特に過疎化の進んだ山間部や離島に於いて水生生物の養殖を行う中でなされた発明である。

なお、文中で使用している「微細気泡」とは一般に使用されている、マイクロバブル、マイクロナノバブル、ナノバブルの総称である。

マイクロバブルとは、一般に気泡の直径が１０マイクロメートル（１／１００ｍｍ）〜数十マイクロメートル以下の微細な気泡のことをいい、マイクロナノバブルとは、直径が数百ナノメートル〜１０マイクロメートル（１／１００ｍｍ）以下の気泡のことを言う。
さらにナノバブルとは気泡の直径が数百気泡の直径を言うが、短時間で水中に溶解し、水中の気体濃度を高める働きがある。

マイクロバブルは時間の経過と共にマイクロナノバブル化するとされ、このサイズになると収縮速度が速くなり、急激に小さくなる。ナノバブルはこの過程で生じたものが多い。
バブルの大きさに関する定義は他にもあるが、本願書類の中ではこの定義に従う。

マイクロバブルは液体が養殖水槽の水の場合、水中酸素濃度を高め、水生生物の活性化をはかると共に、水生生物の排泄するアンモニア成分のろ過を行う微生物の活性化もはかるので、とても有効なものであるが、これを多量に発生させるのには従来は、加圧減圧法（気体を加圧し大量に液体中に溶解させた後減圧により再気泡化する方法）や気液せん断法（気体を液中に導入し、ファンを毎秒数百回転させ、気体を切断・粉砕させ発生させる手法）や、微細な孔を有するフィルムなどに高圧の空気を通して微細気泡を発生させる微細気孔加圧法等が用いられている。

特開２０１４−０６９１６０ 加圧減圧法 特許５０９９６１２ 気液せん断法 特開２００９−１１９４００ 微細気孔加圧法

先行技術文献記事で微細気泡を発生させる方法の例は記述したが、しかしこれらはいずれも大掛かりな装置が必要で、小規模な水槽にはなかなか適応できない。更に、圧力や高速な回転を必要とするためにどうしても振動や騒音が発生してしまう。養殖水槽に応用しようとするとその振動、騒音のため養殖生物の食欲に影響し、その成長が著しく遅くなったり、場合によっては死滅したりする。

解決手段

水槽と、水槽内に空気を送る送気ポンプと、送気ポンプから送られた空気を前記水中に気泡として放出する散気管と、散気管より放出された気泡を吸い込み、水と共に攪拌し、気泡をせん断して更に微細なバブル化する水中ポンプを主な構成要素とし、それらを水槽内に配置する。

そして散気管から放出された気泡を気泡吸い込み口から取り込み、その内部で前記気泡と前記液体を攪拌して微細気泡を発生させる液中ポンプとからなる微細気泡を発生させる。

発明の効果

本発明の技術を、微生物ろ過を使用した水生生物の養殖に用いると、養殖水の酸素濃度を高めることにより、養殖生物の生長を促すのみでなく、ろ過に用いる微生物を活性化する事ができる。

本願特許発明者の経験によると、鮑の稚貝の輸送時に空港で１日以上予定にない指し止めをされて仮死状態で届いた事があった。このときに本願発明の水槽で養生した事により個体の６０％以上再生したという実績がある。

また本願発明の装置の特徴は、散気管から放出されすでに気泡となっている空気を水中ポンプで更に微細気泡化するという、二段階処理のためにそれぞれの段階では装置に高圧や高回転が要求されず、振動や騒音が低い装置を実現できる点にある。

水生生物の養殖に限らず養殖される生物は一般に環境により生育状況が大きく影響される。振動が加えられると食欲が急激に衰え、成長が止まるのみでなく、死滅することもある。本願発明の技術を用いれば水生生物にとって良好な生育環境を提供可能で、その生育を促すことができる。
このように簡単な装置により陸上養殖を実施できる。

本願発明は水生生物の養殖に応用するためになされたものであるが、これに限るものではなく、他の産業にも応用できる。たとえば、微細気泡を使った洗浄に好適に用いることが可能であり、その場合は例えば、水に換えて洗浄用オイルに使用することも同じ技術範囲で容易に考えられる。また空気に換えて、その処理に必用な気体を用いる事も可能である。

微細気泡発生装置の構成図 微細気泡発生装置を応用した水生生物養殖水槽

振動、騒音の少ない微細気泡発生装置を、一般に市場で入手できる最小の部品点数で実現した。

図１に実施例１を示す。
なおこの項では液体を一般化した名称で記載しているが、特に水槽に関する場合の名称を（ ）のカッコ内に記した。
液体を溜める液槽１（水槽）の床に液中ポンプ設置台３０（水中ポンプ設置台）を配する。液中ポンプ３５（水中ポンプ）を液中ポンプ設置台３０（水中ポンプ設置台）に載置する。

液槽１（水槽）の中に散気管３３を配置し、送気ポンプにより送られてくる気体（空気）を導くため、散気管３３に送気管３１を接続する。
散気管３３より液中に放出された３４気泡が気泡吸込口３６から取り込み易いように、散気管３３の位置を気泡吸込口３６より低い位置に配置する。散気管３３は液槽１（水槽）の床面に配置しても良いが、気泡吸込口３６との位置関係を安定化するために液中ポンプ設置台３０（水中ポンプ設置台）に棚（図示せず）を取付けてその上に設置しても良い。

また、散気管３３から放出される気泡３４を効率よく気泡吸込み口３６に導くために適宜気泡飛散防止壁３８を設ける。

液中ポンプ３５は液槽１（水槽）内の液体（水）と吸込んだ気泡３４とをその内部で攪拌して微細気泡９を発生させる。
微細気泡９は液中ポンプ３５（水中ポンプ）の微細気泡放出口３７から放出され、液槽１（水槽）内に拡散される。

図２に本願発明の微細気泡発生装置を、微生物ろ過装置を用いた水生生物養殖装置に応用した例を示す。

この例では水槽１の床を傾斜させてあり、その低部に微細気泡発生装置３が設置されている。

水槽１内に養殖用水２と微生物ろ過装置４とオーバーフローパイプ５を設置する。
オーバーフローパイプ５は垂直に配置し、その下端は水槽１を貫通させてある。そして上端は水槽１内の最高水位の高さにあわせ、それ以上水位が上がらない様にする。

しかし、オーバーフローパイプ５は必ずしも水槽１を貫通しなくてもよく、オーバーフロー水の排出口の高さをオーバーフローパイプ５全体の最下端に位置すればよい事になる。

水槽１内に養殖する水生生物６を入れる。
微細気泡発生装置３により発生した微細気泡９は水槽内に拡散され、養殖水の酸素濃度を上げ、養殖生物と微生物ろ過装置４の微生物を活性化し、また養殖生物の糞など固形排出物や餌の残滓８に付着してこれらを浮かび上がらせ、オーバーフローパイプ５から流出させる助けをする。

１ 水槽
２ 養殖用水
３ 微細気泡発生装置
４ 微生物ろ過装置
５ オーバーフローパイプ
６ 養殖する水生生物
７ 浮揚した排泄物や残渣
８ 除去された排出物や残渣
９ 拡散された微細気泡
３０ 液中ポンプ設置台
３１ 送気管
３２ 送気ポンプ
３３ 散気管
３４ 気泡
３５ 液中ポンプ
３６ 気泡吸込口
３７ 微細気泡放出口
３８ 気泡飛散防止壁
３９ 水槽床

Claims (4)

1. 液体を溜める液槽と、前記液槽内に気体を送る送気ポンプと、前記送気ポンプから送られた前記気体を前記液体内に気泡として放出する散気管と、前記水槽内に配され、前記気泡を気泡吸い込み口から取り込み、その内部で前記気泡と前記液体を攪拌して微細気泡を発生させる液中ポンプとからなる微細気泡発生装置。
2. 前記液槽が水槽であり、前記液体の主成分が水であり、前記気体の主成分が空気である、請求項１に記載の微細気泡発生装置。
3. 微生物ろ過装置と共に用い、水生生物養殖装置に使用することを可能とした請求項１乃至請求項２に記載の微細気泡発生装置。
4. 前記液中ポンプを載せ、前記散気管が前記液中ポンプの気泡吸込口より高くない位置に配置することを可能とした液中ポンプ設置台を有する請求項１乃至請求項３に記載の微細気泡発生装置。

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