JP2019514408A - 水産養殖システム - Google Patents

Abstract

水生生物を養殖するための水産養殖システム（１）は、水生生物が養殖される囲い（２０）内に酸素含有水を供給するための装置（２）を含む。該装置（２）は、水と酸素の混合物を生成するために水入口（４）と酸素入口（６）とを含む。該装置（２）はさらにベンチュリ（１７）を含み、ベンチュリ（１７）は、ベンチュリ（１７）を通過する水に酸素を溶解するように、またベンチュリ（１７）を通過する酸素と水の混合物が実質的に磁場にさらされないように構成される。さらに、該装置は、ベンチュリ（１７）に供給される水と酸素の混合物が実質的にコロイド状鉱物を含まないように構成される。該装置はさらに、ベンチュリ（１７）と流体連通し、かつベンチュリ（１７）の下流側にあり、囲い（２０）の入口と流体連通している酸素含有水のための出口（１８）を含む。【選択図】図１

Description

本発明は、水生生物を養殖するための水産養殖システムに関し、特に、酸素含有水を供給するための装置を備えた水生システムに関する。

商業的な水産養殖、例えば、魚の養殖は主要な産業である。したがって、生産の効率と品質を最大限に高めることが重要である。例えば、魚を育てる水の酸素濃度を最適化することは、餌の使用を改善し、生育期間を短縮し、死亡率を減らし、ワクチン接種や抗生物質の必要性を低減するのに役立つ。したがって、水の酸素濃度を制御することは、このような水産養殖の作業の信頼性および収益性を向上させるのに役立つことが理解されるであろう。

魚を育てる水の酸素濃度は、水に酸素を添加することによって最適化され得る。このような用途のために酸素を水に添加する１つの技術は、酸素を水中で泡立たせて酸素の一部が水中に溶解されるというガススパージング注入技術であり、水中で育てられている魚に使用され得る。

しかしながら、ガススパージングに関していくつかの問題がある。１つの問題は、酸素が水に溶けにくいために、水に溶解され得る酸素の量が、魚の成長のために理想的に望ましい酸素レベルよりも低く、そのために、育てられている魚の生産量が制限されることである。

流体（例えば、水）の酸素添加を改善するための代替システムは、特許文献１に開示されており、該システムでは、液体／オゾン混合物にコロイド状鉱物および酸素が注入され（コロイド状鉱物が液体中に酸素を溶解するのを助ける）、次に、混合物は磁場を帯びたベンチュリに通されて酸素が液体中に溶解される。しかしながら、これはかなり複雑な構成であること、そしてコロイド状鉱物は魚によって摂取され得、魚および魚の消費者の両方にとって危険をもたらすので、コロイド状鉱物（例えば、微粒子）の使用は水産養殖システムでの使用には適さないことは理解されるであろう。

国際公開第２０１０／０７７９６２号

本発明の目的は、改善された水産養殖システムを提供することである。

第１の態様から見ると、本発明は、水生生物を養殖するための水産養殖システムであって、
水生生物が養殖される酸素含有水のための囲いであって、酸素含有水を囲い内に供給するための入口を備える囲いと、
前記囲い内に酸素含有水を供給するための装置であって、
該装置に水を供給するための水入口、
水と酸素の混合物を生成するために該装置内の水に酸素を供給するための酸素入口であって、水入口と流体連通し、かつ水入口の下流側にある酸素入口、
水入口および酸素入口と流体連通し、かつ水入口および酸素入口の下流側にあるベンチュリであって、ベンチュリは、ベンチュリを通過する水に酸素を溶解するように、かつベンチュリを通過する酸素と水の混合物が実質的に磁場にさらされないように構成され、該装置はベンチュリに供給される水と酸素の混合物が実質的にコロイド状鉱物を含まないように構成される、ベンチュリ、および
ベンチュリと流体連通し、かつベンチュリの下流側にある酸素含有水のための出口
を備える装置と
を備える水産養殖システムであって、
該装置の出口は囲いの入口と流体連通している、水産養殖システムを提供する。

第２の態様から見ると、本発明は、水生生物を養殖するための水産養殖システムであり、
水生生物が養殖される酸素含有水のための囲いであって、酸素含有水を囲い内に供給するための入口を備える囲いと、
前記囲い内に酸素含有水を供給するための装置であって、
水入口、
水入口と流体連通し、かつ水入口の下流側にある酸素入口、
水入口および酸素入口と流体連通し、かつ水入口および酸素入口の下流側にあるベンチュリ、および
ベンチュリと流体連通し、かつベンチュリの下流側にある酸素含有水のための出口
を備える装置と
を備え、
装置の出口は囲いの入口と流体連通している、水産養殖システムの操作方法であって、
該装置の水入口に水を供給するステップと、
該装置内の水に酸素を供給して水と酸素の混合物を生成するために、該装置の酸素入口に酸素を供給するステップであって、水と酸素の混合物は実質的にコロイド状鉱物を含まない、酸素供給ステップと、
水中に酸素を溶解して該装置の出口で酸素含有水を生成するために、実質的にコロイド状鉱物を含まない水と酸素の混合物をベンチュリに通過させるステップであって、該装置は、ベンチュリを通過する酸素と水の混合物が実質的に磁場にさらされないように操作される、ベンチュリ通過ステップと、
囲いに水生生物を養殖するための酸素含有水を供給するために、酸素含有水を該装置の出口から囲いの入口に供給するステップと
を含む操作方法を提供する。

本発明は、酸素含有水中で水生生物（例えば、魚など）を養殖するための水産養殖システム、および水産養殖システムの操作方法に関する。該システムは、酸素含有水のための囲いを含み、その中で水生生物が養殖される。該システムはさらに、酸素含有水を生成して囲いに供給するための装置を含む。

該装置は、該装置を通過する水に酸素を添加するように構成される。該装置は、水および酸素それぞれの入口と出口とを備え、それらの間にベンチュリが設けられる。水と酸素は、それぞれの入口を介して該装置内に供給され、酸素入口は、水流中に酸素が注入されるように、水入口の下流側に配置される。次に、この水と酸素の混合物は、例えば、水入口および酸素入口と流体連通し、かつ水入口および酸素入口の下流側にある導管を介して、ベンチュリに通される。導管は、水と酸素をベンチュリに供給するように構成される。ベンチュリが流路内に形成する絞り(restriction)のために、水と酸素の混合物はベンチュリを加速して通過し、その後、他方の側で減速し、その結果、水と酸素の混合物に衝撃波を発生させ、この衝撃波が酸素を水に溶解させて、水に酸素を添加することができる。

ベンチュリは、水と酸素の混合物が磁場にさらされることなく酸素を水に溶解するように構成され、ベンチュリを通過する酸素と水の混合物はコロイド状鉱物を全く含まない。次に、酸素含有水は、該装置から出口を通って排出され、魚の囲いの入口および出口に送られる。

囲いに供給される前に酸素が水に溶解されているので、本発明の装置を用いることにより、スパージングの場合に比べて、より高濃度の溶解酸素が得られる。さらに、水はベンチュリ全体にわたって磁場がない状態で酸素添加され、水と酸素の混合物はコロイド状鉱物を含まないので、該装置は（例えば、国際公開第２０１０／０７７９６２号の構成と比較して）簡素化され、コロイド状鉱物を含まないことで水産養殖での使用に適した酸素含有水になる。

また、本発明のシステムは、（水生生物が養殖される）囲い内の水中の溶解酸素の濃度を制御することができ、したがって、制御された水産養殖環境を提供することができることが理解されよう。

さらに、本出願人は、該装置内の水中に酸素を溶解するプロセスが、該装置を通過する水から二酸化炭素を除去するのにも役立つことを理解している。この点も、囲いの水中の高濃度すぎる二酸化炭素が水生生物の成長に悪影響を及ぼし、このような作業の実行可能性を低下させ得るので、水生生物が養殖されるのに有益な水生環境を提供するのに役立つ。

囲いは、水生生物が養殖される酸素含有水のための任意の適切な所望のタイプの囲いであり得る。

一実施形態では、囲いは、より大きな水塊、例えば、湖、フィヨルド、海、または大洋に設置するように構成される。したがって、囲いは、囲いが設置される水塊と流体連通している内部容積部を備えるように構成され得、例えば、囲いは、水生生物を収容するためのケージ、網または他の多孔質外壁を備え得る。

別の実施形態では、囲いは、不透水性の外壁を備え、すなわち、酸素含有水および水生生物を保持および収容するための外壁を備える。この実施形態では、囲いは、より大きな水塊に設置されるように構成され得る（しかし、壁を介してこの水塊と流体連通していない）、または囲いは、水塊から遠隔で、例えば、陸地で（建物の内部か外部のいずれか）使用するように構成され得る。

好適な実施形態では、囲いは、２５０リットル〜１，０００，０００リットル、例えば、５００リットル〜７５０，０００リットル、例えば、５，０００リットル〜１００，０００リットル、例えば、約５０，０００リットルの容積を有する。

水入口は、該装置に水を供給するための任意の適切で望ましい構成を含み得る。好適な実施形態では、該装置は、水入口と流体連通している水源を備える。水源は、例えば、囲いのタイプおよび位置に応じて、任意の適切な所望の水源を備え得る。例えば、囲いが大きな水塊に設置されるように構成されている場合、好ましくは、水源は大きな水塊を含む。囲いが水塊から遠隔で使用するように構成されている場合、好ましくは、水源は水道本管を含む。

水は、例えば、水源および／または養殖される水生生物の種類に応じて、任意の適切な所望のタイプの水であり得る。例えば、水は淡水（例えば、水道本管または淡水の水塊（例えば、淡水湖）からの水）であり得、水は塩水（塩水の水塊（例えば、塩水湖、フィヨルド、海または大洋）からの塩水）であり得、または水は汽水（例えば、塩水を淡水と混合することによって得られる）であり得る。

水は、任意の適切な所望の方法で水入口から該装置に流され得る。例えば、重力（例えば、該装置と比べて高い位置にある水槽）による流入水の圧力が、水を該装置に通過させるのに使用され得る。このことは、該装置内により低い圧力（および／またはより低い溶解酸素濃度）が望まれる場合に適切であり得る。しかしながら、好適な実施形態では、該装置は、水入口と流体連通し、かつ水入口の上流側にある水入口ポンプを備え、水入口ポンプは、水を該装置に送り込むように構成される。好ましくは、水入口ポンプは、該装置の他の構成要素（例えば、ベンチュリ）の外側にあり、したがって、別個の構成要素、例えば既製の構成要素として配設され得る。

水入口ポンプは、例えば、磁気駆動ポンプ（例えば、Ｌｅｖｉｔｒｏｎｉｘ（登録商標）のＰｕｒａＬｅｖ（登録商標）シリーズ）、容積式ポンプ（例えば、ローラーボールポンプまたは蠕動ポンプ）のような任意の適切な所望のタイプのポンプを含み得る。しかしながら、好適な実施形態では、水入口ポンプは、ギアポンプ、例えば、Ｍｉｃｒｏｐｕｍｐ（登録商標）のＧＪＲシリーズのような外部歯車ポンプを含む。本出願人は、ギアポンプが水入口への円滑な水の流れ（例えば、層流）を送り出すことができ、このことが水の酸素添加を最大限に高めるのに役立つことを発見した。

酸素入口は、水と酸素の混合物を生成するために該装置内の水中に酸素を供給するための任意の適切な所望の構成を含み得る。好適な実施形態では、該装置は、酸素入口と流体連通している酸素源を備える。酸素源は、任意の適切な所望の酸素源を備え得る。酸素は、液体および／またはガスの形態で該装置に供給され得る。一実施形態では、該装置は、酸素入口と流体連通している加圧酸素源、例えば、酸素を含む加圧ガスボンベを備える。

ベンチュリは、ベンチュリを通過する水に（酸素と水の混合物中の）酸素を溶解するために、任意の適切な所望のタイプのベンチュリを含み得る。該装置は、単一のベンチュリのみを備え得る。しかしながら、一組の実施形態では、該装置は、水入口および酸素入口と流体連通し、かつ水入口および酸素入口の下流側にある複数のベンチュリを備え、ベンチュリはベンチュリを通過する水に酸素を溶解するように構成される。複数のベンチュリを配設することは、該装置の流量容量を増加させ、水に溶解される酸素の量を増加させ得、ひいては該装置から排出される水の溶解酸素の濃度を増加させ得る。

複数のベンチュリは、互いに直列および／または並列に配置され得る。ベンチュリが互いに並列に配置される実施形態では、該装置は、１つまたは複数の弁を備え得、各々の弁は、それぞれのベンチュリと流体連通し、かつそれぞれのベンチュリの上流側または下流側に存在する。したがって、各々の弁は、水および酸素がそれぞれのベンチュリに流入することができるように、開閉するように構成される。このように、開閉する弁の数を制御することによって、該装置を通る水の流量を制御することができる。

１つまたは複数のベンチュリは、例えば、該装置のサイズに応じて（例えば、囲いのサイズおよび／または該装置内のベンチュリの数に応じて）、さらに所望の酸素添加の程度に応じて、任意の適切な所望の形態を取り得る。一実施形態では、ベンチュリの長さ、すなわち、流路内の絞りの長さは、好ましくは、５０ｍｍ〜１，３３０ｍｍ、例えば、１００ｍｍ〜８００ｍｍ、例えば、２００ｍｍ〜４００ｍｍ、例えば、約３００ｍｍである。ベンチュリの断面、すなわち、ベンチュリを通る流路の方向に対して垂直な平面の断面は、円形、楕円形、長方形、またはその他の適切な所望の形状を含み得る形状を有する。ベンチュリの深さ、すなわち、ベンチュリを通る流路の方向に対して実質的に垂直な方向の最小寸法は、好ましくは、０．０５ｍｍ〜４５ｍｍ、例えば、１ｍｍ〜３０ｍｍ、例えば、４ｍｍ〜２０ｍｍ、例えば、約１０ｍｍである。ベンチュリの幅、すなわち、ベンチュリを通る流路の方向に対して実質的に垂直な方向およびベンチュリの深さに対してほぼ実質的に垂直な方向の最大寸法は、好ましくは、１０ｍｍ〜７００ｍｍ、例えば、４０ｍｍ〜３００ｍｍ、例えば、約８０ｍｍである。

さらに、１つまたは複数のベンチュリの形状は、それらの相対的寸法によって画定され得る。したがって、一実施形態では、ベンチュリの幅に対するベンチュリの深さの比は、０．００１〜０．０３であり、例えば、約０．０１である。一実施形態では、ベンチュリの幅に対するベンチュリの長さの比は、２〜８であり、例えば、約４である。

ベンチュリの少なくとも一部は、水入口の少なくとも一部、酸素入口の少なくとも一部および出口の少なくとも一部と一体的に形成された材料片で形成され得る。このようにこれらの構成要素を一体的に形成することにより、（例えば、管と接続される必要がある）複数の個別に製造された構成要素を含まないコンパクトな装置を提供することができる。しかしながら、好適な実施形態では、ベンチュリ、水入口、酸素入口および出口は、例えば、（例えば、適切な導管を用いて）互いに流体連通して配置される、別個の構成要素として設けられる。このような形で構成要素を構成することは、該装置の流量をより多くするのに役立ち得る。

一実施形態では、該装置は、酸素入口（および水入口）と流体連通し、かつ酸素入口（および水入口）の下流側にある拡散チャンバを備え、拡散チャンバおよび酸素入口は、酸素が酸素入口から拡散チャンバへと供給されるように構成される。拡散チャンバは、水が流入し、酸素が注入される容積部を形成し、拡散チャンバは、例えば、拡散チャンバ内の水と酸素の乱流を促進することによって、酸素の気泡をより小さな気泡へと分裂するのを促進するように構成される。好ましくは、例えば、ガラス、金属またはプラスチック製のグリッドまたはメッシュが拡散チャンバ内に配置され、例えば、酸素および水は、このグリッドまたはメッシュを通過して拡散チャンバに流入しなければならない。このことは、酸素を水中で小さな気泡に分裂するのを助け、その結果、拡散チャンバ内で、かつ該装置の下流側で（例えば、ベンチュリ内で）、気泡が水中に溶解されやすくなる。

一実施形態では、該装置は、酸素入口および水入口（さらに拡散チャンバが設けられている実施形態では拡散チャンバ）と流体連通し、かつ酸素入口および水入口（さらに設けられている実施形態では拡散チャンバ）の下流側にある混合チャンバを備え、混合チャンバは、流入する水に乱流を生じさせるように構成される。混合チャンバは、混合チャンバに流入する水および酸素に乱流を生じさせ、乱流は、酸素を水中で小さな気泡（例えば、拡散チャンバ内で分裂された気泡よりも小さい）に分裂する働きをするので、混合チャンバ内で、かつ該装置の下流側で（例えば、ベンチュリ内で）、気泡が水中に溶解されやすくなる。混合チャンバは、任意の適切な所望の方法で、すなわち必要な乱流を引き起こすように設けられ得る。好ましくは、混合チャンバは、１つまたは複数の障害物および／または蛇行経路を備える。障害物は、混合チャンバを通る流路内の１つまたは複数の障壁を含み得、混合チャンバに流入する流体はその障壁を通過しなければならない。

ベンチュリは、ベンチュリを通過する酸素と水の混合物が実質的に磁場（例えば、地球の磁場以外の磁場）にさらされないように、任意の適切な所望の方法で構成され得る。例えば、該装置は、任意の外部磁場からベンチュリを通過する水と酸素の混合物を保護するために、ベンチュリを包囲する遮蔽体を備え得る、またはベンチュリ自体がそのような遮蔽体自身を形成し得る。しかしながら、好適な実施形態では、該装置は、ベンチュリの位置で、例えば、該装置全体内で、磁場が実質的に発生しないように構成され得る。

該装置は、ベンチュリに供給される水と酸素の混合物がコロイド状鉱物を実質的に含まないように、任意の適切な所望の方法で構成され得る。例えば、該装置は、水と酸素の混合物がベンチュリ（すなわち、ベンチュリの上流側）に到達する前に、水および／または水と酸素の混合物からコロイド状鉱物を除去するためのフィルタを備え得る。しかしながら、好適な実施形態では、該装置はコロイド状鉱物源を備えない。したがって、囲いに供給される酸素含有水は、実質的にコロイド状鉱物を含まないことが好ましい。

該装置は、水入口の上流側もしくは出口の下流側のいずれかで、すなわち、水に酸素添加する前もしくは後のいずれかで、または該装置の本体に内部に、すなわち、一体形成された材料片の内部に、添加物もしくは他の望ましくない物質を水から除去するフィルタ（例えば、コロイド状鉱物を除去するためのフィルタに追加して、またはコロイド状鉱物を除去するためのフィルタと同じフィルタ）を備え得る。例えば、一実施形態では、該装置は、例えば、水から二酸化炭素を除去する追加の手段、例えば、二酸化炭素スクラバ、二酸化炭素ストリッパなどを備える。フィルタに関して、二酸化炭素除去手段は、例えば、水入口の上流側、出口の下流側、または該装置の本体内のように、該装置内の任意の適切な所望の場所に配置され得る。例えば、二酸化炭素は、囲い内の水生生物によって生成され、水を再循環させる、例えば、（再び）酸素添加するために該装置を経由して囲いへ戻す前に除去される必要があるため、水から二酸化炭素を除去することは望ましい場合がある。

別の実施形態では、該装置は、水入口の上流側または出口の下流側のいずれかに、１つまたは複数の添加物を水に供給するように構成された添加物入口を備える。例えば、酸素含有水を囲いに供給する前に、栄養物または他の食品が水に加えられ得、その結果、囲い内で養殖されている魚が適切な栄養状態になる。添加物入口を有する代わりに、または添加物入口を有することに加えて、該装置に供給される水は、所望の添加物（例えば、水の調製中に添加された）をすでに含んでいる場合がある。

一実施形態では、該装置は、ベンチュリに供給される水と酸素の混合物が実質的にオゾンを含まないように構成される。好適な実施形態では、該装置は、オゾン発生源を備えない。したがって、囲いに供給される酸素含有水は、実質的にオゾンを含まないことが好ましい。

一実施形態では、該装置は、出口の下流側にあり、かつ出口と流体連通しているガス／液体分離器を備え、ガス／液体分離器は、酸素含有水から不溶解酸素を分離するように構成される。このことにより、例えば、酸素の気泡が望ましくない場合、または大量の不溶解酸素が存在する場合に、酸素の気泡を酸素含有水から除去することができる。

ガス／液体分離器を備える実施形態では、好ましくは、該装置は、不溶解酸素を酸素入口に戻すために酸素再循環導管をさらに備える。このことは、不溶解酸素の無駄を最小限に抑えるのに役立ち、ひいては、プロセスで使用される酸素のコストを低減する。

該装置は、任意の適切な所望の濃度の溶解酸素を含む（囲いに供給するための）酸素含有水を生成するように構成され得る。このことは、該システム内の該装置の構成に依存し得る。例えば、後述するように、該システムは、例えば、再循環するように、例えば、（再び）酸素添加するために該装置を通して囲いから水を連続的に循環させるように、構成され得る。この実施形態では、該装置から排出される酸素含有水の溶解酸素濃度は、およそ囲い内の水生生物を養殖するのに望ましい溶解酸素濃度であることが好ましい。

あるいは、該システムは、一括供給の操作方法で動作するように構成され得、該方法では、囲い内の水の溶解酸素濃度（酸素含有水が加えられた後）が、囲い内の水生生物を養殖するのに望ましい溶解酸素濃度であるように、酸素含有水が囲い内の水と混合される。この実施形態では、該装置から排出される酸素含有水の溶解酸素濃度は、囲い内の水生生物を養殖するのに望ましい濃度よりも大幅に高い（例えば、５倍〜２０倍高い）溶解酸素濃度であることが好ましい。

好適な実施形態では、（例えば、該システムが一括供給動作方式で動作するように構成されている場合、）該装置は、６２ｍｇ／ｌ〜１２５ｍｇ／ｌ、例えば、例えば８０ｍｇ／ｌ〜１００ｍｇ／ｌ、例えば、約９０ｍｇ／ｌの溶解酸素濃度の酸素含有水を生成するように構成される。別の好適な実施形態では、（例えば、該システムが連続的に循環する動作方式で動作するように構成されている場合、）該装置は、２ｍｇ／ｌ〜４０ｍｇ／ｌ、例えば、４ｍｇ／ｌ〜２０ｍｇ／ｌ、例えば、約５ｍｇ／ｌの溶解酸素濃度の酸素含有水を生成するように構成される。

しかしながら、囲い内の水中および／または該装置から排出される酸素含有水中の溶解酸素の濃度は、養殖されている水生生物の種類に応じて制御されることが好ましいことは理解されよう。したがって、後述するように、該装置から排出される酸素含有水の溶解酸素の濃度は制御されるのが好ましい。

該装置は、所望の適切な任意の温度で、例えば、該装置に供給されている水の周囲温度で、使用され得る。好ましくは、囲い内の水の温度および／または該装置から排出される水の温度は、養殖されている水生生物の種類に依存し、異なる種類の水生生物ごとに異なり得る。好適な実施形態では、（例えば、水入口は、次のように構成される）該装置に供給される水の温度は、例えば、１℃〜２０℃、例えば、３℃〜１５℃、例えば、５℃〜１０℃である。好適な実施形態では、（例えば、該装置は、次のように構成される）囲い内に供給される酸素含有水の温度（および／または囲い内の水の温度）は、２℃〜２０℃（例えば、マグロの養殖に適した温度であり、最適温度は、きはだマグロでは１９．５℃、ミナミマグロでは１８℃〜１９℃である）、例えば、４℃〜１８℃（例えば、サケの養殖に適した温度）、例えば、６℃〜７℃である。

流入および排出される水の温度は、そのまま該装置および囲いにそれぞれ供給される水の周囲温度であり得るが、いくつかの実施形態では、該装置は、所望の温度にするために、必要に応じて該装置および囲いに供給される水を加熱および／または冷却するヒータおよび／またはチラーを備える場合がある。

該装置を通過し、酸素添加された後、酸素含有水の一部は再循環され得、例えば、該装置は、出口から水入口へと酸素含有水の一部を再循環させるように構成された導管を備え得、出口は、再循環されない酸素含有流体の残りの部分を囲いへと供給するように構成される。したがって、一実施形態では、導管は、出口と流体連通し、かつ出口の下流側にある一端と、水入口と流体連通し、かつ水入口の上流側にある他端とを有する。酸素含有水の一部を再循環させることは、水の少なくとも一部が排出される前に該装置を複数回通過することにより、水中の溶解酸素の濃度を増加させるのを助け得る。

しかしながら、好適な実施形態では、該装置は、ワンパス製造方式で、すなわち、酸素含有水の再循環なしで動作するように構成される。この実施形態では、該装置は水入口から水を取り込み、水を該装置に通過させ、そこで水に酸素を添加し、出口を通って該装置から囲いへ水を排出するので、該装置は、単に水供給源と酸素含有水が供給される囲いとの間で接続されるだけでよい。このことは、該装置およびその接続部を簡素化するのに役立つ。しかしながら、この実施形態では、酸素含有水は、囲いを通過した後に該装置に戻され得る。したがって、該装置は、酸素含有水を囲いから該装置の水入口へと再循環させるように構成された導管を備え得る。

該装置を通る水の流量は、例えば、囲いの容積に応じて、任意の適切な所望の値または値の範囲であり得る。一実施形態では、該装置は、該装置の出口から５０ｌ／分（リットル／分）〜１２００ｌ／分、例えば、１００ｌ／分〜８００ｌ／分、例えば、４００ｌ／分〜６００ｌ／分、例えば、約５００ｌ／分の酸素含有水の流量を送り出すように構成される。したがって、好ましくは、水入口ポンプは、５０ｌ／分〜１２００ｌ／分、例えば、１００ｌ／分〜８００ｌ／分、例えば、４００ｌ／分〜６００ｌ／分、例えば、約５００ｌ／分の流量を送り出すように構成される。

該装置に流入する水の圧力は、任意の適切な所望の値または値の範囲であり得る。一実施形態では、該装置は、１４０ｋＰａ〜３４０ｋＰａ、例えば、２００ｋＰａ〜３００ｋＰａ、例えば、約２９０ｋＰａの流体圧力で動作するように構成される。したがって、好ましくは、水入口ポンプは、１４０ｋＰａ〜３４０ｋＰａ、例えば、２００ｋＰａ〜３００ｋＰａ、例えば、約２９０ｋＰａの圧力を送り出すように構成される。

一実施形態では、該システム（例えば、該装置）は、該装置内の水の圧力を測定するように構成された圧力センサ、および／または水中の溶解酸素の濃度を測定するように構成された酸素センサ、および／または該装置を通る水の流量を測定するように構成された流量センサ（例えば、流量計）、および／または該装置内の水の温度を測定するように構成された温度センサを備える。

好ましくは、該システムは、例えば、囲いまたは再循環導管は、（例えば、囲い内の）水中の二酸化炭素の濃度を測定するように構成された二酸化炭素センサを備える。囲い内の水生生物の呼吸により、囲い内の水中の溶解酸素は水生生物によって消費され、二酸化炭素は水生生物によって生成される。したがって、二酸化炭素の濃度の測定は、酸素含有水から消費された酸素の量、ひいては、より多くの酸素含有水を囲いに供給する必要があることの目安になる。

様々なセンサは、該システム内の任意の適切なポイントでそれぞれの変数を測定するように配置され得る。例えば、圧力センサは、好ましくは、水入口とベンチュリとの間、例えば、混合チャンバが設けられている実施形態では混合チャンバの下流側に、配置される。好ましくは、酸素センサは、ベンチュリの下流側、例えば、水出口または囲い内に配置される。好ましくは、温度センサは、ヒータまたはチラーを備える実施形態では、ヒータまたはチラーの下流側に配置される。

これらのセンサの１つまたは複数、好ましくは全てを配設することにより、それぞれの変数を測定することが可能になる。このことにより、該装置の性能を最適化し、および／または品質管理を行うために、フィードバックを実行することが可能になる。したがって、好ましくは、これらのセンサが配設されている実施形態では、温度センサは、（例えば、ヒータまたはチラーが、フィードバックに基づいて、該装置内の水の温度を制御する、例えば、特定の温度で水を維持するように操作され得るように）ヒータまたはチラーにフィードバックを提供するように構成され、および／または流速センサは、（例えば、ポンプが、フィードバックに基づいて、該装置を通る水の流量を制御する、例えば、水の流量を特定の流量で維持するように操作され得るように）水入口ポンプにフィードバックを提供するように構成され、および／または酸素センサ（および／または二酸化炭素センサ）は、（例えば、酸素源、水入口ポンプ、およびヒータもしくはチラーのうちの１つまたは複数が、フィードバックに基づいて、これらの動作を制御する、例えば、該装置（および／または囲い内）から排出される水の酸素濃度を特定の酸素濃度で維持するように操作され得るように）酸素源、水入口ポンプ、およびヒータもしくはチラーのうちの１つまたは複数にフィードバックを提供するように構成される。

好ましくは、該システム（例えば、該装置）は、これらのセンサの１つまたは複数（好ましくは全て）から出力された測定値を受信し、センサがフィードバックを提供するように構成されたそれぞれの構成要素に制御信号を送信するように構成された制御装置を備える。したがって、例えば、流量センサからの測定値が制御装置によって受信され、次に、制御装置は、例えば、該装置を通る水の流量を（例えば、特定の流量で維持するために）制御することができるように、ポンプもしくは複数の弁への入力電圧を変更することによって、適切な制御信号を水入口ポンプに送信する。このフィードバックおよび制御により、該装置および該システム内の様々な異なる変数を調整することができる。

ここまでは、該装置をシステムの一部として説明してきたが、本出願人は、該装置自体が新規かつ発明的であると考えている。したがって、第３の態様から見ると、本発明は、水生生物を養殖するための水産養殖システム内の酸素含有水を供給するための装置であって、
該装置に水を供給するための水入口と、
水と酸素の混合物を生成するために該装置内の水に酸素を供給するための酸素入口であって、水入口と流体連通し、かつ水入口の下流側にある酸素入口と、
水入口および酸素入口と流体連通し、かつ水入口および酸素入口の下流側にあるベンチュリであって、ベンチュリは、ベンチュリを通過する水に酸素を溶解するように、かつベンチュリを通過する酸素と水の混合物が実質的に磁場にさらされないように構成され、該装置はベンチュリに供給される水と酸素の混合物が実質的にコロイド状鉱物を含まないように構成される、ベンチュリと、
水産養殖システム内で使用するための酸素含有水を供給するために、ベンチュリと流体連通し、かつベンチュリの下流側にある酸素含有水のための出口と
を備える装置を提供する。

第４の態様から見ると、本発明は、水生生物を養殖するための水産養殖システムに酸素含有水を供給するための装置であり、
水入口と、
水入口と流体連通し、かつ水入口の下流側にある酸素入口と、
水入口および酸素入口と流体連通し、かつ水入口および酸素入口の下流側にあるベンチュリと、
ベンチュリと流体連通し、かつベンチュリの下流側にある酸素含有水の出口と
を備える装置の操作方法であって、
該装置の水入口に水を供給するステップと、
該装置内の水に酸素を供給して水と酸素の混合物を生成するために、該装置の酸素入口に酸素を供給するステップであって、水と酸素の混合物は実質的にコロイド状鉱物を含まない、酸素供給ステップと、
水中に酸素を溶解して該装置の出口で酸素含有水を生成するために、実質的にコロイド状鉱物を含まない水と酸素の混合物をベンチュリに通過させるステップであって、該装置は、ベンチュリを通過する酸素と水の混合物が実質的に磁場にさらされないように操作される、ベンチュリ通過ステップと、
水産養殖システムにおいて水生生物を養殖するための酸素含有水を供給するために該装置の出口から酸素含有水を供給するステップと
を含む操作方法を提供する。

当業者には理解されるように、本発明のこれらの態様は、必要に応じて、本明細書で述べられている本発明の好適な任意選択の特徴のいずれか１つもしくは複数、または全てを含むことができ、含むのが好ましい。

本発明の一実施形態を、添付図面を参照しながら、単なる例として以下に説明する。

酸素添加装置を含む本発明の一実施形態に従う装置を含むシステムの概略図である。

図１は、本発明の一実施形態に従う水産養殖システム１の概略図である。実線は、適切な導管を通る流体（すなわち、水または酸素）の流れを示し、破線は、情報（例えば、制御信号）の伝達を示す。水産養殖システム１は、水入口４および酸素入口６を有する酸素添加装置２を含む。水は、ポンプ１０（例えば、歯車ポンプ）によって、水源８（例えば、水道本管）から水入口４に送り込まれる。酸素は、酸素源１４（例えば、酸素の加圧ガスボンベ）から酸素入口６に供給される。

酸素添加装置２は、水入口４を介して酸素添加装置２に供給された水を冷却するように構成されたチラー１６と、酸素含有水のための出口１８とを含む。酸素添加装置２はさらに、水入口４および酸素入口６と流体連通し、かつ水入口４および酸素入口６の下流側にあり、出口１８と流体連通し、かつ出口１８の上流側にあるベンチュリ１７を含む。酸素添加装置２は、酸素添加された水にコロイド状鉱物を添加せず、酸素添加装置２はさらに、磁場を含まないことが分かる。

出口１８は、酸素含有水を水槽２０に供給する。水槽２０によって使用された酸素含有水は、再循環導管２２およびポンプ１０を介して酸素添加装置２に戻される。

酸素センサ２４は、出口１８を通って酸素添加装置２から排出された酸素含有水の溶解酸素の濃度を測定するように構成される。溶解酸素濃度測定値は、通信線２８を介して制御装置２６に送信される。流量計２５は、出口１８を通って酸素添加装置２から排出された酸素含有水の流量を測定するように構成される。流量測定値は、通信線２７を介して制御装置２６に送信される。温度センサ２９は、チラー１６の下流側で酸素添加装置２に流入する水の温度を測定するように構成される。温度測定値は、通信線３０を介して制御装置２６に送信される。圧力センサ３２は、酸素添加装置２に流入する水の圧力を測定するように構成される。圧力測定値は、通信線３４を介して制御装置２６に送信される。二酸化炭素センサ４２は、水槽２０内の水中の二酸化炭素の濃度を測定するように構成される。二酸化炭素濃度の測定値は、通信線４４を介して制御装置２６に送信される。

制御装置は、それぞれの通信線３６，３８，４０によって酸素源１４、チラー１６およびポンプ１０に接続され、通信線３６，３８，４０に沿って送信された制御信号を用いてこれらの構成要素と通信するように構成される。

次に、該システムの動作を図１を参照しながら説明する。

水槽２０に酸素含有水を供給するために、ポンプ１０は、水源８からの水を水入口４を介して酸素添加装置２に送り込むように操作され、酸素源１４の加圧ガスボンベの弁２１は、酸素入口６に酸素を供給するように開放される。さらに、チラー１６が通電されて、水入口４を介して酸素添加装置２に供給された水をベンチュリ管１７に達する前に約８℃の温度まで冷却する。

酸素添加装置２に流入する水の温度は、温度センサ２９によって測定され、温度測定値は通信線３０を介して制御装置２６に送信される。温度測定値に基づいて、制御装置２６は、通信線３８を介してチラー１６にフィードバック制御信号を送り、チラー１６の出力を制御し、その結果、水の温度は約８℃で一定に保たれる。

酸素添加装置２内の水の圧力は、圧力センサ３２によって測定される。圧力測定値は、圧力センサ３２から通信線３４を介して制御装置２６に送信される。圧力測定値に基づいて、制御装置２６は、通信線４０を介してポンプ１０にフィードバック制御信号を送り、ポンプ１０の出力、すなわち、ポンプ１０が送り出す圧力を制御し、その結果、圧力は、水に酸素を添加するために、および水槽２０に所望の流量で酸素含有水を供給するために、適切なレベル（例えば、２９０ｋＰａ）で保たれ得る。

水は、水入口４を介して酸素添加装置２に流入し、酸素は酸素入口６を介して水中に注入される。次に、生成された水と酸素の混合物は、ベンチュリ１７を通過する。ベンチュリ１７が導管内に形成する絞りは、水と酸素の混合物を加速させ、その後減速させ、その結果、水と酸素の混合物に衝撃波を発生させ、この衝撃波が酸素を水中に溶解させて、水に酸素を添加することができる。コロイド状鉱物または磁場を使用せずに、酸素が水に溶解されることに留意されたい。

酸素含有水は、酸素添加装置２から出口１８を通って排出され、水槽２０に供給される。酸素含有水が出口１８から水槽２０に移動する際に、酸素センサ２４は、酸素含有水中の溶解酸素濃度を測定し、流量計２５は、酸素添加装置２から排出されている酸素含有水の流量を測定する。さらに、二酸化炭素センサ４２は、水槽内の水中の二酸化炭素の濃度（例えば、魚の呼吸の結果として）を測定する。溶解酸素濃度、二酸化炭素濃度、および流量の測定値は、酸素センサ２４、二酸化炭素センサ４２、および流量計２５からそれぞれの通信線２８，４４，２７を介して制御装置２６に送信される。

溶解酸素濃度、二酸化炭素濃度、および流量の測定値に基づいて、制御装置２６は、通信線３６，４０を介して制御信号を酸素源１４および／またはポンプ１０にそれぞれ送信し、その結果、酸素添加装置２から排出される水および水槽２０内の水の溶解酸素濃度を最適化するために、酸素添加装置２に供給される酸素の量および／または酸素添加装置２を通る水の流量が変更され得る。

酸素含有水は、水槽２０に流入し、そこで水槽２０に収容されている魚の養殖に使用される。水は、水槽２０を通過した後、再循環導管２２およびポンプ１０を介して酸素添加装置２に戻され、そこで再び酸素添加されて、水槽２０に戻される。

以上のことから、本発明の少なくとも好適な実施形態では、水産養殖システムで使用するための、装置を通過する水に酸素を添加する装置が提供される。水産養殖システムに供給される前に水中に酸素を溶解させるために該装置内でベンチュリを使用することにより、従来のスパージングを用いる場合よりも高濃度の溶解酸素が達成される。さらに、水はベンチュリ全体が磁場のない状態で酸素添加され、水と酸素の混合物はコロイド状鉱物を含まないので、該装置は簡略化され、コロイド状鉱物を含まないことで酸素含有水を水産養殖における使用に適したものにすることができる。

Claims (16)

1. 水生生物を養殖するための水産養殖システムであって、
   水生生物が養殖される酸素含有水のための囲いであって、酸素含有水を前記囲い内に供給するための入口を備える囲いと、
   前記囲い内に酸素含有水を供給するための装置であって、
   前記装置に水を供給するための水入口、
   水と酸素の混合物を生成するために前記装置内の前記水に酸素を供給するための酸素入口であって、前記水入口と流体連通し、かつ前記水入口の下流側にある酸素入口、
   前記水入口および前記酸素入口と流体連通し、かつ前記水入口および前記酸素入口の下流側にあるベンチュリであって、前記ベンチュリは、前記ベンチュリを通過する前記水に酸素を溶解するように、および前記ベンチュリを通過する前記酸素と水の混合物が実質的に磁場にさらされないように構成され、前記装置は、前記ベンチュリに供給される前記水と酸素の混合物がコロイド状鉱物を実質的に含まないように構成される、ベンチュリ、および
   前記ベンチュリと流体連通し、かつ前記ベンチュリの下流側にある出口
   を備える装置と
   を備え、前記装置の出口は、前記囲いの入口と流体連通している、水産養殖システム。
2. 前記装置は、前記水入口と流体連通している水源を備える、請求項１に記載の水産養殖システム。
3. 前記装置は、前記水入口と流体連通し、かつ前記水入口の上流側にある水入口ポンプを備え、前記水入口ポンプは、前記水を前記装置に送り込むように構成される、請求項１または請求項２に記載の水産養殖システム。
4. 前記装置は、前記酸素入口と流体連通している酸素源を備える、請求項１、請求項２、または請求項３に記載の水産養殖システム。
5. 前記ベンチュリ、前記水入口、前記酸素入口および出口は、別個の構成要素として配設される、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の水産養殖システム。
6. 前記装置は、オゾン発生源を備えない、請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の水産養殖システム。
7. 前記装置は、６２ｍｇ／ｌ〜１２５ｍｇ／ｌ、例えば、８０ｍｇ／ｌ〜１００ｍｇ／ｌの溶解酸素濃度を有する酸素含有水を生成するように構成される、請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の水産養殖システム。
8. 前記装置に供給される水の温度は、１℃〜２０℃、例えば、３℃〜１５℃、例えば、５℃〜１０℃である、請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の水産養殖システム。
9. 前記装置は、前記囲いから前記装置の前記水入口に酸素含有水を再循環させるように構成された導管を備える、請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載の水産養殖システム。
10. 前記装置は、前記装置の出口から、５０ｌ／分〜１２００ｌ／分、例えば、１００ｌ／分〜８００ｌ／分、例えば、４００ｌ／分〜６００ｌ／分、例えば、約５００ｌ／分の酸素含有水の流量を送り出すように構成される、請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載の水産養殖システム。
11. 前記装置は、１４０ｋＰａ〜３４０ｋＰａ、例えば、２００ｋＰａ〜３００ｋＰａ、例えば、約２９０ｋＰａの流体圧力で動作するように構成される、請求項１〜請求項１０のいずれか一項に記載の水産養殖システム。
12. 前記装置内の前記水の圧力を測定するように構成された圧力センサ、および／または前記水中の溶解酸素の濃度を測定するように構成された酸素センサ、および／または前記装置を通る前記水の流量を測定するように構成された流量センサ、および／または前記装置内の前記水の温度を測定するように構成された温度センサ、および／または前記水の二酸化炭素の濃度を測定するように構成された二酸化炭素センサを備える、請求項１〜請求項１１のいずれか一項に記載の水産養殖システム。
13. 前記圧力センサから出力された圧力測定値、前記酸素センサから出力された溶解酸素濃度、前記流量センサから出力された流量測定値、前記二酸化炭素センサから出力された二酸化炭素濃度、および／または前記温度センサから出力された温度測定値のうちの１つまたは複数を受信し、前記酸素源、前記ポンプ、およびチラーもしくはヒータの１つまたは複数にフィードバック制御信号を送信するように構成された制御装置を備える、請求項１２に記載の水産養殖システム。
14. 水生生物を養殖するための水産養殖システム内の酸素含有水を供給するための装置であって、
    前記装置に水を供給するための水入口と、
    水と酸素の混合物を生成するために前記装置内の前記水に酸素を供給するための酸素入口であって、前記水入口と流体連通し、かつ前記水入口の下流側にある酸素入口と、
    前記水入口および前記酸素入口と流体連通し、かつ前記水入口および前記酸素入口の下流側にあるベンチュリであって、前記ベンチュリは、前記ベンチュリを通過する前記水に酸素を溶解するように、および前記ベンチュリを通過する前記酸素と水の混合物が実質的に磁場にさらされないように構成され、前記装置は、前記ベンチュリに供給される前記水と酸素の混合物がコロイド状鉱物を実質的に含まないように構成される、ベンチュリと、
    水産養殖システム内で使用するための酸素含有水を供給するために、前記ベンチュリと流体連通し、かつ前記ベンチュリの下流側にある出口と
    を備える、装置。
15. 水生生物を養殖するための水産養殖システムであり、
    水生生物が養殖される酸素含有水のための囲いであって、酸素含有水を前記囲い内に供給するための入口を備える囲いと、
    前記囲い内に酸素含有水を供給するための装置であって、
    水入口、
    前記水入口と流体連通し、かつ前記水入口の下流側にある酸素入口、
    前記水入口および前記酸素入口と流体連通し、かつ前記水入口および前記酸素入口の下流側にあるベンチュリ、および
    前記ベンチュリと流体連通し、かつ前記ベンチュリの下流側にある酸素含有水のための出口
    を備える装置と
    を備え、
    前記装置の出口は前記囲いの入口と流体連通している、水産養殖システムの操作方法であって、
    前記装置の前記水入口に水を供給するステップと、
    前記装置内の前記水に酸素を供給して水と酸素の混合物を生成するために、前記装置の前記酸素入口に酸素を供給するステップであって、前記水と酸素の混合物は実質的にコロイド状鉱物を含まない、酸素供給ステップと、
    前記水中に酸素を溶解して前記装置の出口で酸素含有水を生成するために、実質的にコロイド状鉱物を含まない前記水と酸素の混合物を前記ベンチュリに通過させるステップであって、前記装置は、前記ベンチュリを通過する前記酸素と水の混合物が実質的に磁場にさらされないように操作される、ベンチュリ通過ステップと、
    前記囲いに水生生物を養殖するための酸素含有水を供給するために、酸素含有水を前記装置の出口から前記囲いの入口に供給するステップと
    を含む、操作方法。
16. 水生生物を養殖するための水産養殖システムに酸素含有水を提供するための装置であり、
    水入口と、
    前記水入口と流体連通し、かつ前記水入口の下流側にある酸素入口と、
    前記水入口および前記酸素入口と流体連通し、かつ前記水入口および前記酸素入口の下流側にあるベンチュリと、
    前記ベンチュリと流体連通し、かつ前記ベンチュリの下流側にある酸素含有水のための出口と
    を備える装置の操作方法であって、
    前記装置の前記水入口に水を供給するステップと、
    前記装置内の前記水中に酸素を供給して水と酸素の混合物を生成するために、前記装置の前記酸素入口に酸素を供給するステップであって、前記水と酸素の混合物は実質的にコロイド状鉱物を含まない、酸素供給ステップと、
    前記水中に酸素を溶解して前記装置の出口で酸素含有水を生成するために、実質的にコロイド状鉱物を含まない前記水と酸素の混合物を前記ベンチュリに通過させるステップであって、前記装置は、前記ベンチュリを通過する前記酸素と水の混合物が実質的に磁場にさらされないように操作される、ベンチュリ通過ステップと、
    水産養殖システム内で水生生物を養殖するための酸素含有水を提供するために、前記装置の出口から酸素含有水を供給するステップと
    を含む、操作方法。

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