JP2022085709A - 換水装置、換水方法および海水魚の生産方法 - Google Patents

Abstract

【課題】混合層を設けずとも、飼育水の塩分濃度を所定範囲に保ちながら、簡便に換水できる換水装置等を実現する。【解決手段】換水装置（１００）は、海水魚を飼育するための、塩分濃度が所定範囲にある飼育水（２６）を収容する水槽（８）に、高塩分濃度水を給水する第１給水口（１４）と、低塩分濃度水を給水する第２給水口（１５）と、第１給水口（１４）および第２給水口（１５）からの給水量ならびに水槽（８）からの排水量の算出のために、水槽（８）内の水位を検知する水位検知部（７）と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、換水装置、換水方法および海水魚の生産方法に関する。

海水よりも塩分濃度が低い飼育水の中で海水魚を飼育することにより、海水魚を延命させ、外傷から回復させることができることが知られている（特許文献１）。また、特許文献２には、海水魚の外傷回復を促進しつつ体重減少を抑制する、海水魚の保存方法が開示されている。

ここで、海水魚を飼育する際には、海水魚に由来する汚濁物質を除去するために、飼育水を入れ換える必要がある。飼育水を入れ換える作業は、「換水」とも称される。そして、上記のような海水よりも塩分濃度が低い飼育水を用意するためには、例えば、飼育用の水槽とは別に、海水と淡水とを混合する混合槽を設け、混合槽において所定の塩分濃度に調整することが考えられる（特許文献３）。

特許第５８０３０２６号公報 特許第６７３３０９５号公報 特開２０１８－１３００８０号公報

しかしながら、特許文献１または特許文献２に係る方法の実施には、特許文献３の開示のように、塩分濃度が低い飼育水を用意するために、海水と淡水とを混合する混合層が必要となる。したがって、換水装置の小型化が困難となる。

本発明の一態様は、混合層を設けずとも、飼育水の塩分濃度を所定範囲に保ちながら、換水を簡便に行うことができる換水装置等を実現することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る換水装置は、海水魚を飼育するための、塩分濃度が所定範囲にある飼育水を収容する水槽に、塩分濃度が前記所定範囲に係る上限値以上の高塩分濃度水を給水する第１給水口と、前記水槽に、塩分濃度が前記所定範囲に係る下限値以下の低塩分濃度水を給水する第２給水口と、前記第１給水口からの給水量、前記第２給水口からの給水量および前記水槽からの排水量の算出のために、前記水槽内の水位を検知する水位検知部と、を備える。

上記の構成によれば、換水装置が第１給水口および第２給水口を備えるので、これら第１給水口および第２給水口を飼育用の水槽に接続すれば、高塩分濃度水と低塩分濃度水とを混合する混合槽を、飼育水を収容する水槽とは別に設けることなく、飼育水の塩分濃度を所定範囲に保つことができる。そのため、換水装置および水槽を含む飼育システム全体の構成を小型化することができる。

また、換水装置が水位検知部を備えるので、飼育水の塩分濃度の予測に基づいて、第１給水口からの給水量、第２給水口からの給水量および水槽からの排水量を制御することができる。そのため、飼育水の塩分濃度のモニタリング頻度を低下させることができる。したがって、飼育水の塩分濃度を所定範囲に保ちながら、換水を簡便に行うことができる。

また、本発明の一態様に係る換水装置は、前記第１給水口からの給水と、前記第２給水口からの給水とを切り替える給水切替部を更に備えてもよい。上記の構成によれば、給水切替部が第１給水口からの給水と第２給水口からの給水とを切り替えるので、給水は、第１給水口または第２給水口のいずれか一方から行われる。そのため、第１給水口および第２給水口の原水圧が変動する場合であっても、水位検知部によって、第１給水口からの給水量および第２給水口からの給水量をより正確に制御することができる。これにより、飼育水の塩分濃度をより精度よく予測し、飼育水の塩分濃度のモニタリング頻度を低下させることができる。したがって、飼育水の塩分濃度を所定範囲に保ちながら、換水をより簡便に行うことができる。

また、本発明の一態様に係る換水装置は、前記水槽からの排水速度は、前記第１給水口からの給水速度および前記第２給水口からの給水速度のうちの少なくとも一方よりも大きくてもよい。

上記の構成によれば、排水速度が給水速度よりも大きいので、給水された高塩分濃度水または低塩分濃度水のうち、飼育水と混合されずに水槽からそのまま排水される高塩分濃度水または低塩分濃度水の量を低減することができる。そのため、海水魚に由来する汚濁物質を効率的に除去することができる。

また、水槽内の飼育水の塩分濃度をより精度よく予測することができ、飼育水の塩分濃度のモニタリング頻度を低下させることができる。したがって、飼育水の塩分濃度を所定範囲に保ちながら、換水を更に簡便に行うことができる。

また、本発明の一態様に係る換水方法は、以下の（１）第１排水サブステップ、（２）第１給水サブステップ、ならびに（３）前記第１排水サブステップおよび前記第１給水サブステップの後に実施される第１均一化サブステップのそれぞれを１回以上行う第１ステップを含む。

（１）第１排水サブステップ：海水魚を飼育するための飼育水を水槽から排水する；
（２）第１給水サブステップ：前記第１均一化サブステップ後の前記飼育水の塩分濃度が所定範囲となるように、前記所定範囲に係る上限値以上または前記所定範囲に係る下限値以下から選択して設定された第１塩分濃度の第１塩分濃度水を前記水槽に給水する；
（３）第１均一化サブステップ：前記水槽内の前記飼育水の塩分濃度を均一化させる。

上記の方法によれば、第１均一化サブステップにおいて、水槽内の前記飼育水の塩分濃度を均一化させるので、第１ステップ後においても、水槽内の飼育水の塩分濃度を精度よく予測することができる。そのため、飼育水の塩分濃度のモニタリング頻度を低下させることができる。したがって、飼育水の塩分濃度を所定範囲に保ちながら、換水を簡便に行うことができる。

また、本発明の一態様に係る換水方法は、前記第１ステップ後に、以下の（４）第２排水サブステップ、（５）第２給水サブステップ、ならびに（６）前記第２排水サブステップおよび前記第２給水サブステップの後に実施される第２均一化サブステップのそれぞれを１回以上行う第２ステップを含んでもよい。

（４）第２排水サブステップ：海水魚を飼育するための飼育水を水槽から排水する；
（５）第２給水サブステップ：前記第２均一化サブステップ後の前記飼育水の塩分濃度が所定範囲となるように、前記第１塩分濃度が前記上限値以上である場合、前記下限値以下に設定され、前記第１塩分濃度が前記下限値以下である場合、前記上限値以上に設定された第２塩分濃度の第２塩分濃度水を前記水槽に給水する；
（６）第２均一化サブステップ：前記水槽内の前記飼育水の塩分濃度を均一化させる。

上記の方法によれば、第１塩分濃度が上限値以上である場合、第２塩分濃度が下限値以下に設定されるので、第１ステップで飼育水の塩分濃度を上昇させ、かつ第２ステップで飼育水の塩分濃度を低下させることができる。したがって、第１ステップと第２ステップとを繰り返すことにより、飼育水の塩分濃度を長期的に所定範囲に保つことができる。

また、第１塩分濃度が下限値以下である場合、第２塩分濃度が上限値以上に設定されるので、第１ステップで飼育水の塩分濃度を低下させ、かつ第２ステップで飼育水の塩分濃度を上昇させることができる。したがって、第１ステップと第２ステップとを繰り返すことにより、飼育水の塩分濃度を長期的に所定範囲に保つことができる。

また、本発明の一態様に係る換水方法は、直近の前記第１均一化サブステップ後の前記飼育水の予測塩分濃度が前記所定範囲内にあり、次回の前記第１排水サブステップ、前記第１給水サブステップおよび前記第１均一化サブステップを実行した場合の前記飼育水の予測塩分濃度が前記所定範囲外になる場合は、前記次回の前記第１排水サブステップ、前記第１給水サブステップおよび前記第１均一化サブステップを実行しなくてもよい。

上記の方法によれば、第１排水サブステップ、第１給水サブステップおよび第１均一化サブステップを繰り返した後の飼育水の予測塩分濃度が所定範囲外になる直前に、第１ステップを終了することができる。したがって、換水を行いながら、より長期間、飼育水の塩分濃度を所定範囲に保つことができる。

また、本発明の一態様に係る海水魚の生産方法は、以下の（１）第１排水サブステップ、（２）第１給水サブステップ、ならびに（３）前記第１排水サブステップおよび前記第１給水サブステップの後に実施される第１均一化サブステップのそれぞれを１回以上行う第１ステップを含む換水方法により、飼育水の塩分濃度が調整された水槽で飼育する。

（１）第１排水サブステップ：海水魚を飼育するための飼育水を水槽から排水する；
（２）第１給水サブステップ：前記第１均一化サブステップ後の前記飼育水の塩分濃度が所定範囲となるように、前記所定範囲に係る上限値以上または前記所定範囲に係る下限値以下から選択して設定された第１塩分濃度の第１塩分濃度水を前記水槽に給水する；
（３）第１均一化サブステップ：前記水槽内の前記飼育水の塩分濃度を均一化させる。

本発明の一態様によれば、混合層を設けずとも、飼育水の塩分濃度を所定範囲に保ちながら、換水を簡便に行うことができる換水装置等を実現することができる。

一実施形態に係る飼育システムを示す概略図である。 一実施形態に係る換水方法を示すフローチャートである。 一実施形態に係る換水方法において、低塩分濃度水を用いた場合の塩分濃度の予測結果を示すグラフである。 一実施形態に係る換水方法において、高塩分濃度水を用いた場合の塩分濃度の予測結果を示すグラフである。 一実施形態に係る換水方法において、低塩分濃度水および高塩分濃度水を交互に用いた場合の塩分濃度の予測結果を示すグラフである。 一実施形態に係る換水方法による難分解性有機物濃度の推移のシミュレーション結果を示すグラフである。 実施例１に係る換水方法による塩分濃度の推移を示すグラフである。 実施例１に係る換水方法を用いて生産した海水魚の評価結果を示すグラフである。

〔飼育システム〕
以下、本発明の一実施形態について、詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る飼育システム１を示す概略図である。飼育システム１は、海水魚を飼育するための飼育システムである。図１に示すように、飼育システム１は、換水装置１００と、飼育水槽（水槽）８と、生物濾過槽９と、循環ポンプ６と、加温冷却ユニット５と、制御盤４と、を備える。図１において、実線の矢印は飼育水の流路を表し、破線の矢印は電気信号を表す。

本実施形態では、飼育システム１は、海水魚を飼育するための飼育水２６を濾過しながら循環再利用する閉鎖循環システムであり、飼育水２６の一部が換水により入れ換えられる。

飼育水槽８は、海水魚を飼育するための、塩分濃度が所定範囲ＣＲにある飼育水２６を収容する。ここで、塩分濃度の所定範囲ＣＲは、海水魚の魚種または飼育目的等に応じて、適宜選択することができる。海水魚を延命させ、外傷から回復させる効果を向上させるためには、所定範囲ＣＲに係る上限値Ｃｍａｘは、２．７％以上３．０％以下であることが好ましく、所定範囲ＣＲに係る下限値Ｃｍｉｎは、０．５５％以上１．４％以下であることが好ましい。より具体的には、特許文献１に開示の通り、海水魚を延命させ、外傷から回復させる効果を向上させるためには、上限値Ｃｍａｘは２．７５％、下限値Ｃｍｉｎは０．５５％であることが好ましい。また、特許文献２に開示の通り、海水魚の外傷回復を促進しつつ、体重減少を抑制する保存方法のためには、上限値Ｃｍａｘは３．０％、下限値Ｃｍｉｎは０．９％であることが好ましい。飼育水槽８には、飼育水２６の排水を制御するための排水バルブ１２が設けられている。

飼育水槽８の内部における底面近傍には、エアストーン１０が設けられている。エアストーン１０は、エアチューブ２０を介してブロア２に接続されている。ブロア２から供給される空気がエアストーン１０から気泡として放出されることにより、飼育水２６に酸素が供給されるように、エアストーン１０およびブロア２は構成されている。

換水装置１００は、飼育水槽８内の飼育水２６を換水するための装置である。換水装置１００は、第１給水口１４と、第２給水口１５と、給水切替部３と、給水バルブ１３と、水位センサ（水位検知部）７と、を備える。

第１給水口１４は、飼育水槽８に、塩分濃度が上限値Ｃｍａｘ以上の高塩分濃度水を給水する。高塩分濃度水として、例えば海水を使用することができる。第２給水口１５は、飼育水槽８に、塩分濃度が下限値Ｃｍｉｎ以下の低塩分濃度水を給水する。低塩分濃度水として、例えば水道水、河川水または地下水を使用することができる。

給水切替部３は、第１給水口１４からの給水と、第２給水口１５からの給水とを切り替える。そのため、本実施形態では、第１給水口１４から供給される高塩分濃度水および第２給水口１５から供給される低塩分濃度水は、給水切替部３を通って飼育水槽８に給水される。なお、換水装置１００は給水切替部３を備えていなくてもよい。この場合、第１給水口１４および第２給水口１５は、直接水槽８に接続される。この場合、換水装置１００は、単一の給水バルブ１３ではなく、第１給水口１４および第２給水口１５に通じる各配管に、各給水口からの給水量を独立して制御可能な給水バルブをそれぞれ備えていてもよい。これらの給水バルブの開閉は、後述する制御盤４の機能により制御されてもよく、ユーザにより手動で制御されてもよい。

水位センサ７は、飼育水槽８内の飼育水２６の水位を検知する。水位センサ７が、飼育水２６の水位を検知することにより、第１給水口１４からの給水量、第２給水口１５からの給水量および飼育水槽８からの排水量の算出が可能である。

生物濾過槽９は、飼育水槽８からオーバーフローした飼育水２７を収容し、生物濾過するための水槽である。本実施形態では、生物濾過槽９内の飼育水２７の水位は、飼育水槽８内の飼育水２６の水位よりも低く、飼育水槽８からオーバーフローした飼育水２６が生物濾過槽９内に流入するように、飼育水槽８および生物濾過槽９が配置されている。あるいは、生物濾過槽９内の飼育水２７の水位を、飼育水槽８内の飼育水２６の水位よりも高くして、生物濾過槽９からオーバーフローした飼育水２７が飼育水槽８内に流入するように、飼育水槽８および生物濾過槽９を配置してもよい（図示せず）。

循環ポンプ６は、生物濾過槽９内の飼育水２７を、加温冷却ユニット５を介して飼育水槽８まで送る。そのため、飼育水槽８内の飼育水２６は、生物濾過槽９、循環ポンプ６および加温冷却ユニット５を通って、飼育水槽８まで循環する。なお、生物濾過槽９からオーバーフローした飼育水２７が飼育水槽８内に流入する配置である場合には、飼育水２６は、循環ポンプ６によって、加温冷却ユニット５を介して飼育水槽８から生物濾過槽９に送られる。この循環経路において、複数箇所に手動バルブ１１が設けられている。手動バルブ１１は、飼育システム１の各配管等について、個別のメンテナンスを容易にするために設けられている。加温冷却ユニット５は、循環ポンプ６により送り出された飼育水２７を加温または冷却し、海水魚の飼育に適した温度に調整する。

制御盤４は、例えば漏電ブレーカー、手動スイッチ、タイマースイッチ、リレースイッチ、ディレイスイッチおよび表示板（いずれも図示せず）を備える。制御盤４は、給水切替部３、給水バルブ１３、排水バルブ１２、循環ポンプ６および加温冷却ユニット５に電気的に接続されており、これらを制御するように構成されている。

また、制御盤４は、水位センサ７に電気的に接続されており、水位センサ７が検知した飼育水槽８内の飼育水２６の水位に応じて、給水切替部３、給水バルブ１３および排水バルブ１２を制御するように構成されている。なお、制御盤４は、手動バルブ１１についても制御可能な構成であってもよい。また、制御盤４は、飼育システム１を統括的に制御するための、ＣＰＵ（Central Processor Unit）等の制御部であってもよい。

＜変形例＞
換水装置１００は、水位検知部として、水位センサ７の代わりにボールタップ（図示せず）および立ち上がり配管（図示せず）を備えてもよい。この場合、飼育水槽８への第１給水口１４または第２給水口１５からの給水時には、ボールタップが水位検知部として機能し、飼育水槽８からの排水時には、立ち上がり配管が水位検知部として機能する。このように、換水装置１００は、複数の水位検知部を備えていてもよい。

当該変形例では、飼育水槽８内の飼育水２６の水位が所定の下限水位以下となる前に、給水切替部３を通って、第１給水口１４または第２給水口１５からの給水が開始される。そして、飼育水２６の水位が所定下限水位に達すると、立ち上がり配管により排水が止まり、その後に制御盤４により排水バルブ１２が閉止される。その後、飼育水槽８内の飼育水２６の水位が所定の上限水位に達すると、ボールタップにより第１給水口１４または第２給水口１５からの給水が停止される。そのため、換水装置１００がボールタップおよび立ち上がり配管を備える場合、給水バルブ１３を省略することができる。給水バルブ１３を省略する場合、後述の塩分予測の誤差が大きくならないように、排水速度が給水速度より十分に大きいことを要する。この場合、例えば、給水速度は排水速度の２０％未満であることが好ましい。

また、飼育システム１は、飼育水２６の水質をより良好に維持するために、生物濾過槽９に加えて、または生物濾過槽９に代えて、例えば物理濾過ユニット、泡沫分離装置等の固液分離ユニットまたは紫外線装置等の殺菌装置（いずれも図示せず）を備えてもよい。

また、生物濾過槽９の溶存酸素が少なくなり、アンモニアを硝化する機能が低下する場合には、飼育システム１は、飼育水２６の水質をより良好に維持するために、ブロア２からの空気を生物濾過槽９に供給することが好ましい。

〔換水方法〕
図２は、本発明の一実施形態に係る換水方法を示すフローチャートである。なお、以下の説明では、図１に示す飼育システム１を使用する換水方法を例示的に説明するが、本発明はこれに限定されず、他の構成の飼育システムを使用してもよい。また、以下には、飼育システム１のユーザ（以下、単に「ユーザ」と称する）が、制御盤４等の操作によって各工程を実行するとともに、一部の工程は、制御盤４の機能により自律的に実行される例を示している。ただし、制御盤４がいずれの工程を自律的に実行するかは、以下の例に限られるものではない。

図２に示すように、ユーザは、換水方法の開始時に、まず塩分濃度の予測および換水期間の設定を実行する（Ｓ１）。塩分濃度の予測方法および換水期間の設定方法については、後述する。なお、Ｓ１の工程については、例えば、過去に設定した条件等を用いる場合は省略してもよい。次に、ユーザは、第１ステップＳ１０を開始する。第１ステップＳ１０では、制御盤４は、以下の（１）第１排水サブステップＳ１１、（２）第１給水サブステップＳ１２、および（３）第１均一化サブステップＳ１３のそれぞれを１回以上行う。

（１）第１排水サブステップＳ１１：海水魚を飼育するための飼育水２６を飼育水槽８から排水する。

（２）第１給水サブステップＳ１２：第１均一化サブステップＳ１３後の飼育水２６の塩分濃度が所定範囲ＣＲとなるように、上限値Ｃｍａｘ以上または下限値Ｃｍｉｎ以下から選択して設定された第１塩分濃度の第１塩分濃度水を飼育水槽８に給水する。

（３）第１均一化サブステップＳ１３：飼育水槽８内の飼育水２６の塩分濃度を均一化させる。

第１排水サブステップＳ１１は、排水バルブ１２を開放することにより行われる。制御盤４は、第１排水サブステップＳ１１における排水量について、水位センサ７が検知した飼育水槽８内の飼育水２６の水位に応じて制御する。

第１給水サブステップＳ１２では、制御盤４は、第１給水口１４からの高塩分濃度水または第２給水口１５からの低塩分濃度水を、第１塩分濃度水として飼育水槽８に給水する。このとき、ユーザは、給水切替部３を制御して、第１均一化サブステップＳ１３後の飼育水２６の塩分濃度が所定範囲ＣＲとなるように、第１給水口１４からの給水または第２給水口１５からの給水のいずれかを切り替える。なお、飼育システム１が給水切替部３を備えない構成である場合、ユーザは、給水切替部３ではなく、第１給水口１４および第２給水口１５にそれぞれ設けられた給水バルブを制御してもよい。

制御盤４は、第１給水サブステップＳ１２における給水量について、水位センサ７が検知した飼育水槽８内の飼育水２６の水位に応じて制御する。

制御盤４は、第１排水サブステップＳ１１を行い、その後に第１給水サブステップＳ１２を行う。なお、換水装置１００がボールタップおよび立ち上がり配管を備える場合には、制御盤４は、第１排水サブステップＳ１１および第１給水サブステップＳ１２を同時に行ってもよい。

第１排水サブステップＳ１１および第１給水サブステップＳ１２が同時に行われる場合には、制御盤４は、第１排水サブステップＳ１１における排水速度を、第１給水サブステップＳ１２における給水速度よりも大きくなるよう設定することが好ましい。この場合、給水された第１塩分濃度水のうち、飼育水２６と混合されずに飼育水槽８からそのまま排水される第１塩分濃度水の量を低減することができる。そのため、海水魚に由来する汚濁物質を効率的に除去すると同時に、飼育水２６の塩分濃度を精度よく推定することができる。

なお、換水装置１００が、給水バルブ１３および水位センサ７の代わりに、ボールタップおよび立ち上がり配管を備える場合、第１排水サブステップＳ１１の開始とほぼ同時に、第１給水サブステップＳ１２が開始される。この場合、制御盤４は、第１排水サブステップＳ１１における排水速度を、第１給水サブステップＳ１２における給水速度よりも大きく設定することが好ましい。なお、第１排水サブステップＳ１１における排水速度が、第１給水サブステップＳ１２における給水速度よりも大きい場合には、第１排水サブステップＳ１１が終了した後、第１給水サブステップＳ１２が終了する。

第１均一化サブステップＳ１３は、第１排水サブステップＳ１１および第１給水サブステップＳ１２の後に実施される。制御盤４は、第１均一化サブステップＳ１３について、例えば、排水バルブ１２および給水バルブ１３を閉じた状態で、所定の期間、待機することにより行ってよい。制御盤４は、待機期間について、例えば飼育水槽８の大きさおよび形状、飼育システム１における飼育水槽８および配管等の各部の構造、第１ステップＳ１０および第２ステップＳ２０における換水量、ならびにブロア２から供給される空気の量等に応じて、適宜選択することができる。飼育水槽８内の飼育水２６の塩分濃度を確実に均一化させるために、制御盤４は、待機期間について例えば、飼育システム１の導入時に、飼育水槽８における飼育水２６の塩分濃度が安定するまでの期間を、予め求めておくことで設定してよい。

制御盤４は、第１均一化サブステップＳ１３の後、設定した換水期間が経過したか否かを判定する（Ｓ１４）。言い換えれば、第１均一化サブステップＳ１３の後、制御盤４は、次回の第１排水サブステップＳ１１、第１給水サブステップＳ１２および第１均一化サブステップＳ１３を実行した場合の飼育水２６の予測塩分濃度が、所定範囲外になるか否かを判定する。換水期間の設定および予測塩分濃度についての詳細は後述する。

Ｓ１４でＮｏの場合、制御盤４は、第１排水サブステップＳ１１に戻り、第１排水サブステップＳ１１、第１給水サブステップＳ１２および第１均一化サブステップＳ１３を繰り返す。一方、Ｓ１４でＹｅｓの場合、制御盤４は、第１ステップＳ１０を終了し、海水魚の飼育を続けるか否かを判定する（Ｓ１５）。言い換えると、Ｓ１４でＹｅｓの場合は、制御盤４は、次回の第１排水サブステップＳ１１、第１給水サブステップＳ１２および第１均一化サブステップＳ１３を実行しない。

Ｓ１５では、制御盤４は、例えば飼育水槽８内に飼育すべき海水魚が残っているか否か等に応じて、海水魚の飼育を続けるか否かを判定してよい。Ｓ１５でＹｅｓの場合には、ユーザは、第２ステップＳ２０を開始する。ただし、ユーザは、この時点での飼育水２６の水質が、換水の必要がない程度に良好に保たれていると判定した場合には、第２ステップＳ２０の前に一定期間、換水を行わない期間を設けてもよい。一方、Ｓ１５でＮｏの場合には、ユーザは、換水方法を終了する。

第２ステップＳ２０では、制御盤４は、以下の（４）第２排水サブステップＳ２１、（５）第２給水サブステップＳ２２、および（６）第２均一化サブステップＳ２３のそれぞれを１回以上行う。

（４）第２排水サブステップＳ２１：海水魚を飼育するための飼育水２６を飼育水槽８から排水する。

（５）第２給水サブステップＳ２２：第２均一化サブステップＳ２３後の飼育水２６の塩分濃度が所定範囲ＣＲとなるように、第１塩分濃度が上限値Ｃｍａｘ以上である場合、下限値Ｃｍｉｎ以下に設定され、前記第１塩分濃度が下限値Ｃｍｉｎ以下である場合、上限値Ｃｍａｘ以上に設定された第２塩分濃度の第２塩分濃度水を飼育水槽８に給水する。

（６）第２均一化サブステップＳ２３：飼育水槽８内の飼育水２６の塩分濃度を均一化させる。

第２排水サブステップＳ２１は、第１排水サブステップＳ１１と同様の方法で行われる。また、第１排水サブステップＳ１１および第１給水サブステップＳ１２と同様に、換水装置１００がボールタップおよび立ち上がり配管を備える場合には、制御盤４は、第２排水サブステップＳ２１および第２給水サブステップＳ２２を同時に行ってもよい。

第２給水サブステップＳ２２では、制御盤４は、第１給水口１４からの高塩分濃度水または第２給水口１５からの低塩分濃度水を、第２塩分濃度水として飼育水槽８に給水する。このとき、第１給水サブステップＳ１２で給水された第１塩分濃度水が第１給水口１４からの高塩分濃度水である場合には、ユーザは、給水切替部３を制御して、第２給水口１５からの低塩分濃度水の給水に切り替えさせる。一方、第１給水サブステップＳ１２で給水された第１塩分濃度水が第２給水口１５からの低塩分濃度水である場合には、ユーザは、給水切替部３を制御して、第１給水口１４からの高塩分濃度水の給水に切り替えさせる。第２給水サブステップＳ２２における給水量の制御は、第１給水サブステップＳ１２における給水量の制御と同様の方法で行われる。なお、飼育システム１が給水切替部３を備えない構成である場合、ユーザは、給水切替部３ではなく、第１給水口１４および第２給水口１５にそれぞれ対応する給水バルブを制御してもよい。

制御盤４は、第２均一化サブステップＳ２３について、第２排水サブステップＳ２１および第２給水サブステップＳ２２の後に実施する。第２均一化サブステップＳ２３は、第１均一化サブステップＳ１３と同様の方法で行われる。

制御盤４は、第２均一化サブステップＳ２３の後、設定した換水期間が経過したか否かを判定する（Ｓ２４）。言い換えれば、第２均一化サブステップＳ２３の後、制御盤４は、次回の第２排水サブステップＳ２１、第２給水サブステップＳ２２および第２均一化サブステップＳ２３を実行した場合の飼育水２６の予測塩分濃度が、所定範囲外になるか否かを判定する。

Ｓ２４でＮｏの場合、制御盤４は、第２排水サブステップＳ２１に戻り、第２排水サブステップＳ２１、第２給水サブステップＳ２２および第２均一化サブステップＳ２３を繰り返す。一方、Ｓ２４でＹｅｓの場合、ユーザは、第２ステップＳ２０を終了し、海水魚の飼育を続けるか否かを判定する（Ｓ２５）。言い換えると、Ｓ２４でＹｅｓの場合は、次回の第２排水サブステップＳ２１、第２給水サブステップＳ２２および第２均一化サブステップＳ２３を実行しない。

Ｓ２５では、Ｓ１５と同様の方法で判定を行うことができる。Ｓ２５でＹｅｓの場合には、ユーザは、第１ステップＳ１０に戻る。この場合にも、ユーザは、この時点での飼育水２６の水質が、換水の必要がない程度に良好に保たれていると判定した場合には、第１ステップＳ１０に戻る前に一定期間、換水を行わない期間を設けてもよい。一方、Ｓ２５でＮｏの場合には、ユーザは、換水方法を終了する。

なお、第１排水サブステップＳ１１、第１給水サブステップＳ１２、第２排水サブステップＳ２１または第２給水サブステップＳ２２を行っている間は、制御盤４は、循環ポンプ６および加温冷却ユニット５を停止させることが好ましい。これらのステップを行っている間は飼育水槽８の水位が低下するため、生物濾過槽９への水の供給がなくなる。この状態で循環ポンプ６が動作を継続すると、生物濾過槽９内の飼育水２７が空になってしまい、飼育システム１の配管内に空気が混入する、循環ポンプ６が空回りする等の不具合が発生してしまう。これは、飼育水槽８で飼育している海水魚にガス病が発生する原因となり得る。

上記の説明では、ユーザは、制御盤４の操作により、給水切替部３、給水バルブ１３および排水バルブ１２を制御するが、本発明はこれに限定されない。例えば、給水切替部３、給水バルブ１３および排水バルブ１２のうちの少なくとも１つは、ユーザが手動により制御してもよい。

なお、上記の換水方法を用いて、海水魚を生産することができるため、上記の換水方法は、本発明の一実施形態に係る「海水魚の生産方法」であると言い換えることができる。また、本発明の一実施形態に係る換水装置は、上記の換水方法に使用される換水装置であることが好ましい。

〔塩分濃度の予測〕
本発明の一実施形態に係る換水方法は、飼育水２６の塩分濃度の予測結果に基づいて行うことが好ましい。すなわち、ユーザは、飼育水２６の塩分濃度の予測および換水期間の設定（Ｓ１）を、第１ステップＳ１０または第２ステップＳ２０の前に行うことが好ましい。以下に、図３から図５を参照して、飼育水２６の塩分濃度の予測方法および換水期間の設定方法について説明する。当該予測方法によれば、第１均一化サブステップＳ１３または第２均一化サブステップＳ２３の後に参照される予測塩分濃度、および、予測塩分濃度が所定範囲外となるまでの期間の予測結果を得ることができる。

塩分濃度の予測を行うために、ユーザは、第１給水サブステップＳ１２で飼育水槽８に給水される第１塩分濃度水の塩分濃度を測定する。また、ユーザは、第２給水サブステップＳ２２で飼育水槽８に給水される第２塩分濃度水の塩分濃度を測定する。また、ユーザは、換水前の飼育水２６の塩分濃度を測定する。飼育水２６および各ステップで給水される水の塩分濃度を正確に把握することで、ユーザは、正確な塩分濃度の予測を行うことができる。なお、第１塩分濃度水および第２塩分濃度水の塩分濃度については、ユーザは、飼育システム１の導入時に一度測定すればよい。一方で、飼育水２６の塩分濃度については、ユーザは、第１ステップＳ１０または第２ステップＳ２０の開始時に毎回測定し、塩分濃度の予測結果を逐一補正することが、予測精度を高く維持する観点から好ましい。

飼育水２６の塩分濃度は、下記式（１）により予測できる。

Ｃ_ａ＝Ｃ_ｂ＋ａ＊（Ｃ_ｉｎ－Ｃ_ｂ） ・・・（１）
ここで、Ｃ_ａは換水後の飼育水２６の塩分濃度（％）、Ｃ_ｂは換水前の飼育水２６の塩分濃度（％）、Ｃ_ｉｎは換水中に給水される水（すなわち、第１塩分濃度水または第２塩分濃度水）の塩分濃度（％）、ａは１回の換水による換水率を示す。

また、ユーザは、１回の換水による換水率ａを決定するにあたり、第１ステップＳ１０または第２ステップＳ２０を何回、どのような頻度により行うか、すなわち日間換水率および日間換水回数を決定する。

日間換水率は、飼育水槽８で飼育する飼育魚の収容密度等から、飼育水２６が汚濁される速度に基づいて決定してよい。また、日間換水回数は、飼育水槽８の汚濁が許容水準を超えない範囲で、飼育魚へのストレスを低減できる回数に決定すればよい。

例えば、少ない回数の換水で飼育水槽８の汚濁を十分に低減できるのであれば、換水によって飼育魚にストレスが生じる回数も低減できる。ただし、日間換水回数が少なすぎる場合、１回の換水による換水率が大きくなるため、１回の換水で飼育魚にかかるストレスが大きくなってしまう。

日間換水回数は、例えば、１回であってもよく、１回より少ない回数であってもよい。この場合、換水によって飼育魚にストレスが生じる回数も低減できる。また、１日に２回以上換水してもよい。この場合、１回の換水で飼育魚にかかるストレスを低減できる。

日間換水率および日間換水回数が決定すれば、飼育水槽８の水位下限について、下記式（２）により決定できる。なお、飼育水槽８の水位上限Ｌ_ｕは、飼育水槽８の大きさによって決定できる。

（Ｌ_ｕ－Ｌ_ｌ）＝ａ’＊（Ｖ／（Ａ＊ｎ）） ・・・（２）
ここで、Ｌ_ｕは飼育水槽８の水位上限（ｍ）、Ｌ_ｌは飼育水槽８の水位下限（ｍ）、ａ’は飼育水槽８の日間換水率、Ｖは飼育水槽８の容量（ｍ^３）、Ａは飼育水槽８の面積（ｍ^２）、ｎは日間換水回数をそれぞれ示す。

このようにして飼育水槽８の水位の上限および下限を決定すれば、ユーザは、飼育水槽８の水位を適切な範囲に保ちながら、第１ステップＳ１０および第２ステップＳ２０を継続的に行うことができる。

また、ユーザは、第１均一化サブステップＳ１３および第２均一化サブステップＳ２３において、飼育水２６の塩分濃度が均一となるまで待機する待機期間についても設定する。待機期間は、飼育水槽８の大きさおよび循環ポンプ６の循環速度等の、飼育システム１の構成により、飼育水２６の塩分濃度が均一となるように適宜設定すればよい。

飼育水２６の水位の上限および下限、換水頻度、待機期間については、飼育システム１の構成または飼育する飼育魚の種類等を変更しない限り、変更しなくてもよい。したがって、ユーザは、これらのパラメータについて、換水を行うたびに設定する必要はない。なお、これらのパラメータについては、飼育水２６の状態を観察しながら適宜再設定を行ってもよい。

ユーザは、上記式（１）による塩分濃度の予測結果と、飼育魚の種類等により設定される塩分濃度の所定範囲ＣＲとに基づいて、換水期間を決定する。すなわち、ユーザは、飼育水２６の塩分濃度が所定範囲ＣＲに収まるように、第１ステップＳ１０および第２ステップＳ２０のいずれかを繰り返し行う期間を決定できる。

上記の塩分濃度の予測方法に基づいて、本実施形態に係る換水方法に低塩分濃度水（水道水）を用いた場合の飼育水２６の塩分濃度を予測した例を図３に、高塩分濃度水（海水）を用いた場合の飼育水２６の塩分濃度を予測した例を図４に示している。

図３では、上記式（１）において、換水前の飼育水２６の塩分濃度Ｃ_ｂを２．７％、給水される水の塩分濃度Ｃ_ｉｎを０％とし、換水期間を７日間とした場合の予測結果を示す。図３の上のグラフは、日間換水回数ｎを１回とし、図３の下のグラフは、日間換水回数ｎを２回とした場合の予測結果を示す。なお、日間換水率ａ’はいずれも０．１としたため、日間換水回数ｎを１回とした場合の換水率ａは０．１、日間換水回数ｎを２回とした場合の換水率ａは０．０５とした。

また、図４では、換水前の飼育水２６の塩分濃度Ｃ_ｂを１．０％、給水される水の塩分濃度Ｃ_ｉｎを３．４％とし、換水期間を７日間とした場合の予測結果を示す。図４の上のグラフは、日間換水回数ｎを１回とし、図４の下のグラフは、日間換水回数ｎを２回とした場合の予測結果を示す。なお、日間換水率ａ’はいずれも０．１８としたため、日間換水回数ｎを１回とした場合の換水率ａは０．１８、日間換水回数ｎを２回とした場合の換水率ａは０．０９である。

また、図５では、本実施形態に係る換水方法に低塩分濃度水（水道水）を用いる期間と、高塩分濃度水（海水）を用いる期間とを交互に繰り返し設けて、換水を連続的に行った例を示す。すなわち、第１ステップＳ１０および第２ステップＳ２０を、交互に繰り返し実施した例を示している。

ここでは、換水前の飼育水２６の塩分濃度Ｃ_ｂを２．０％、給水される水の塩分濃度Ｃ_ｉｎを、低塩分濃度水の場合は０％、高塩分濃度水の場合は３．４％とし、換水期間を１００日間とした場合の予測結果である。なお、換水において供給される水は、低塩分濃度水と高塩分濃度水とを、１４日間ごとに切り替えた。日間換水回数ｎは１回であり、換水率ａは０．０２である。

このような塩分濃度の予測方法によれば、本実施形態に係る換水方法を実行中の任意の時点における飼育水２６の塩分濃度を予測できる。したがって、ユーザは、第１ステップＳ１０または第２ステップＳ２０を終了するタイミング、または、第１ステップＳ１０と第２ステップＳ２０とを切り替えるタイミングについて、高精度かつ容易に認識できる。

このような塩分濃度の予測は、第１ステップＳ１０および第２ステップＳ２０の開始前に１回のみ行ってもよく、換水方法の開始後も、任意のタイミングで飼育水２６の塩分濃度の測定および塩分濃度の再予測を行うことで、予測結果に補正を加えていってもよい。

塩分濃度の測定には、例えば塩分センサを用いてよい。上記の塩分濃度の予測方法および換水方法では、塩分濃度の測定は頻繁に行うものではないため、塩分センサのメンテナンスコストを低減させることができる。

〔飼育水の汚濁物質除去効果〕
図６は、本実施形態に係る換水方法を用いた場合の、飼育水２６中における汚濁物質濃度の推移について、シミュレーション結果を示すグラフである。また、比較のため、従来技術に係る換水方法を用いた場合のシミュレーション結果も併記している。

シミュレーションでは、（ｉ）飼育水２６の汚濁物質濃度は一定速度で増加する、（ｉｉ）換水において飼育水２６に供給される水には、汚濁物質が含まれないかまたは無視できるほど低濃度である、と仮定している。また、汚濁物質としては、難分解性有機物、硝酸態窒素およびリン酸態リン等、換水以外では飼育水２６から速やかに除去されにくい物質を想定している。図６における「難分解性有機物」は、これらの汚濁物質を含むものである。

シミュレーションに用いた汚濁物質の予測方法について、下記式（３）および下記式（４）に基づいて予測を行った。シミュレーション結果について、図６に実線にて示している。

Ｐ_ｂ＝Ｐ_ｃ＋Ｓ＊ｄｔ ・・・（３）
Ｐ_ａ＝Ｐ_ｂ－ａ＊Ｐ_ｂ＊ｄｔ ・・・（４）
ここで、Ｐ_ｃは汚染前の飼育水２６の汚濁物質濃度（ｍｇ／Ｌ）、Ｐ_ｂは換水直前の飼育水２６の汚濁物質濃度（ｍｇ／Ｌ）、Ｐ_ａは換水直後の飼育水２６の汚濁物質濃度（ｍｇ／Ｌ）、ｄｔはタイムステップ（換水間隔）（ｄａｙ）、Ｓは飼育水２６の、海水魚の排泄等による汚濁物質濃度の増加速度（ｍｇ／Ｌ／ｄａｙ）、ａは１回の換水による換水率を示す。なお、汚濁物質濃度の増加速度Ｓは１ｍｇ／Ｌ／ｄａｙ、換水率ａは０．１、タイムステップｄｔは１日とした。

また、従来技術に係る換水方法である連続換水法（かけ流し換水）を用いた場合のシミュレーションは、下記式（５）に基づいて行った。シミュレーション結果について、図６に破線にて示している。

Ｐ_ｔ＝Ｓ／ａ’＊（１－ｅ^{－ａ’＊ｔ}） ・・・（５）
ここで、Ｐ_ｔは飼育水２６の汚濁物質濃度（ｍｇ／Ｌ）、Ｓは飼育水２６の汚濁物質濃度の増加速度（ｍｇ／Ｌ／ｄａｙ）、ａ’は日間換水率、ｔはシミュレーション日数（ｄａｙ）を示す。なお、汚濁物質濃度の増加速度Ｓは１ｍｇ／Ｌ／ｄａｙ、日間換水率ａ’は０．１とした。

図６に示すように、本実施形態に係る換水方法によれば、従来技術に係る連続換水法よりも、飼育水２６の汚濁物質濃度が低い濃度で推移している。したがって、本実施形態に係る換水方法によれば、簡便でありながら、従来技術と同等以上の汚濁物質の除去効果を得ることができる。

本発明の一実施例について、図７および図８を参照して以下に説明する。本発明の一実施例として、漁獲された海水魚について、本発明の一実施形態に係る飼育システムを用いて、本発明の一実施形態に係る換水方法を実施しながら飼育する実験を行った。実験の条件は以下の通りである。

・飼育システム：図１に記載のものを使用、飼育水槽８の容量は５トン
・高塩分濃度水：塩分濃度３．３％の海水、低塩分濃度水：塩分濃度０％の水道水
・飼育水２６の塩分濃度の所定範囲ＣＲ：上限値Ｃｍａｘ＝２．７％、下限値Ｃｍｉｎ＝１．４％
・日間換水率：０．０５５（これに合わせて飼育水２６の水位上限および下限を設定）
・日間換水頻度：１回
・換水期間：塩分濃度が所定範囲に収まるように設定
・実験（塩分予測）期間：１４４日間（期間中、海水魚をそれぞれ不定期間飼育）
・海水魚の魚種：キジハタ、オニオコゼ、ハモ、マダイ、カワハギ
飼育水２６の塩分濃度は、上記式（１）により予測した。予測した塩分濃度は、図７に実線にて示している。また、不定期に飼育水２６の塩分濃度を実測した。実測した塩分濃度は、図７に白抜き丸として示している。なお、各換水期間（第１ステップまたは第２ステップ）の開始時に、それぞれ塩分濃度の実測値により塩分濃度の予測値を更新した。更新を行った時点について、図７に下向きの矢頭として示している。

また、１４４日間の実験期間中に、一度だけ高塩分濃度水（海水）を大量に給水した。高塩分濃度水（海水）を大量に給水した時点について、図７に下向きの矢印として示している。

実験結果について、図７に塩分濃度の予測値と塩分濃度の実測値との比較結果を示す。また、図８に本実験で飼育（生産）した海水魚の評価結果を示す。海水魚の評価は、活魚品質を「優」、生鮮鮮魚品質を「良」、加工鮮魚品質を「可」、廃棄品質を「不可」とした。すなわち、「優」「良」「可」「不可」の順で、「優」が最も高品質であり、「不可」が最も低品質である。

図７に示すように、飼育水の塩分濃度の予測値は、実測値と非常に近かった。すなわち、本発明の一実施形態に係る塩分濃度の予測方法は、予測精度が良好であることが示された。また、図８に示すように、本発明の一実施形態に係る換水方法により飼育（生産）された海水魚は、備蓄日数（飼育日数）を問わず、「不可」であるものがほとんどなかった。したがって、本発明の一実施形態に係る換水方法によれば、安定して高品質な海水魚を飼育および生産できることが示された。

〔付記事項〕
本発明は上述した各実施形態または実施例に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。異なる実施形態または実施例にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

１００ 換水装置
１ 飼育システム
３ 給水切替部
４ 制御盤
７ 水位センサ（水位検知部）
８ 飼育水槽（水槽）
９ 生物濾過槽
１２ 排水バルブ
１３ 給水バルブ
１４ 第１給水口
１５ 第２給水口
２６、２７ 飼育水
Ｃｍａｘ 上限値
Ｃｍｉｎ 下限値
Ｓ１０ 第１ステップ
Ｓ１１ 第１排水サブステップ
Ｓ１２ 第１給水サブステップ
Ｓ１３ 第１均一化サブステップ
Ｓ２０ 第２ステップ
Ｓ２１ 第２排水サブステップ
Ｓ２２ 第２給水サブステップ
Ｓ２３ 第２均一化サブステップ

Claims (7)

1. 海水魚を飼育するための、塩分濃度が所定範囲にある飼育水を収容する水槽に、塩分濃度が前記所定範囲に係る上限値以上の高塩分濃度水を給水する第１給水口と、
   前記水槽に、塩分濃度が前記所定範囲に係る下限値以下の低塩分濃度水を給水する第２給水口と、
   前記第１給水口からの給水量、前記第２給水口からの給水量および前記水槽からの排水量の算出のために、前記水槽内の水位を検知する水位検知部と、を備える換水装置。
2. 前記第１給水口からの給水と、前記第２給水口からの給水とを切り替える給水切替部を更に備える、請求項１に記載の換水装置。
3. 前記水槽からの排水速度は、前記第１給水口からの給水速度および前記第２給水口からの給水速度のうちの少なくとも一方よりも大きい、請求項１または２に記載の換水装置。
4. 以下の（１）第１排水サブステップ、（２）第１給水サブステップ、ならびに（３）前記第１排水サブステップおよび前記第１給水サブステップの後に実施される第１均一化サブステップのそれぞれを１回以上行う第１ステップを含む換水方法。
   （１）第１排水サブステップ：海水魚を飼育するための飼育水を水槽から排水する；
   （２）第１給水サブステップ：前記第１均一化サブステップ後の前記飼育水の塩分濃度が所定範囲となるように、前記所定範囲に係る上限値以上または前記所定範囲に係る下限値以下から選択して設定された第１塩分濃度の第１塩分濃度水を前記水槽に給水する；
   （３）第１均一化サブステップ：前記水槽内の前記飼育水の塩分濃度を均一化させる。
5. 前記第１ステップ後に、以下の（４）第２排水サブステップ、（５）第２給水サブステップ、ならびに（６）前記第２排水サブステップおよび前記第２給水サブステップの後に実施される第２均一化サブステップのそれぞれを１回以上行う第２ステップを含む、請求項４に記載の換水方法。
   （４）第２排水サブステップ：海水魚を飼育するための飼育水を水槽から排水する；
   （５）第２給水サブステップ：前記第２均一化サブステップ後の前記飼育水の塩分濃度が所定範囲となるように、前記第１塩分濃度が前記上限値以上である場合、前記下限値以下に設定され、前記第１塩分濃度が前記下限値以下である場合、前記上限値以上に設定された第２塩分濃度の第２塩分濃度水を前記水槽に給水する；
   （６）第２均一化サブステップ：前記水槽内の前記飼育水の塩分濃度を均一化させる。
6. 直近の前記第１均一化サブステップ後の前記飼育水の予測塩分濃度が前記所定範囲内にあり、次回の前記第１排水サブステップ、前記第１給水サブステップおよび前記第１均一化サブステップを実行した場合の前記飼育水の予測塩分濃度が前記所定範囲外になる場合は、前記次回の前記第１排水サブステップ、前記第１給水サブステップおよび前記第１均一化サブステップを実行しない、請求項４または５に記載の換水方法。
7. 以下の（１）第１排水サブステップ、（２）第１給水サブステップ、ならびに（３）前記第１排水サブステップおよび前記第１給水サブステップの後に実施される第１均一化サブステップのそれぞれを１回以上行う第１ステップを含む換水方法により、飼育水の塩分濃度が調整された水槽で飼育する海水魚の生産方法。
   （１）第１排水サブステップ：海水魚を飼育するための飼育水を水槽から排水する；
   （２）第１給水サブステップ：前記第１均一化サブステップ後の前記飼育水の塩分濃度が所定範囲となるように、前記所定範囲に係る上限値以上または前記所定範囲に係る下限値以下から選択して設定された第１塩分濃度の第１塩分濃度水を前記水槽に給水する；
   （３）第１均一化サブステップ：前記水槽内の前記飼育水の塩分濃度を均一化させる。

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