JP2023112944A

JP2023112944A - 気液混合上下対流循環装置

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Publication number: JP2023112944A
Application number: JP2022014983A
Authority: JP
Inventors: 強下山; Tsutomu Shimoyama
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2022-02-02
Filing date: 2022-02-02
Publication date: 2023-08-15
Anticipated expiration: 2042-02-02
Also published as: JP7113152B1

Abstract

【課題】養殖施設や水族館及び、曝気施設等の槽低部にエゼクタ作用で水流を創出して上下対流循環作用を促し、槽低部にも酸素供給が可能な気液混合上下対流循環装置を提供する。【解決手段】当該水槽の対面する一方に給水循環ポンプ１と、他方にエアポンプ２を配設し、循環ポンプ１の吸引口４を槽底部まで下げ、吐出管５は槽対面の水中に鉛直に設けた、吐出管５より拡径の混合管６の上部吸引口７に適宜な深さまで挿入し、支持片１２で支持接続する。混合管６の下部を吸引口４方向に４５度に屈曲させ底面近傍に敷設した、混合管６より拡径の延設管８に途中接続し、延設管８前方の長手方向部位に複数個の開度調節自在な水流創出口１１を設け、延設管８の途中接続近傍の開口端部に設けた下部吸引口９に、エア吐出管１０を適宜な深さまで挿入して支持片１２で支持接続する。【選択図】図１

Description

本発明は、中規模程度以上の養殖施設や水族館及び曝気施設の水槽等に供され、ポンプ吐出圧によるエゼクタを利用した気液混合上下対流循環装置に関する。

昨今は異常気象や地球温暖化等の影響もあり、各国では魚介類の養殖が盛んに行われているが、魚介類の養殖方法には網生簀を使用する海面養殖と、陸上の水槽や養殖池を使用する陸上養殖とに大別される。
しかしながら、海面養殖は養殖適地の制約等から限界があり、内陸部でも可能な陸上養殖の需要が拡大する傾向が大きく、その多くは中国や東南アジア及び、各国にも及んでいる。

陸上養殖においては、温暖な地域の養殖場では外気温や水温の上昇等が原因で水中の溶存酸素不足になり、魚介類の酸欠死が多数報告されている。
また、途上国の貯留池など水流のない養殖場では、生活環境による水質汚染にも悩まされており、生産性を重視するあまり餌の過剰投与や、過密養殖魚介の排泄物等による富栄養化で大量発生したプランクトンの影響で水中の溶存酸素減少を招き、これらの残餌や屍骸が養殖場の底部に堆積することでさらに養殖環境を悪化させている。

魚介類の養殖に限らず、例えば、野菜等のハウス栽培でも適度な風（空気移動）が必要とされるのと同様に養殖場においても適度な水流が必要とされ、生産物にとっては空気でも水でも澱んだ状態の中では、生産物の病気に対する免疫力の低下につながることが報告されており、動植物にとっては自然環境により近づけることが望ましいとされている。

また、水中の溶存酸素値を高める施策として、一般的には渦流を作りこの中に気体を巻き込みファン等により切断・粉砕させ、発生させる気液せん断法が多く用いられ、例えば水面に立設した水車を高速で回転させることにより、水面の水を大気に拡散させて大気中の酸素を取り込み、水中の溶存酸素値を一定値以上に維持する水流形成方法が知られている。（特許文献１）。

特許文献１の発明をより簡素化して低コスト化を図り、小規模養殖に適した新工法の発明としては本願同一出願人の特許、「養殖用旋回流気液混合装置」がある。（特許文献２）。

特開Ｈ０４－１４１３００号公報特許第５９２２８３４号公報

しかしながら、特許文献１では装置が大掛かりで初期投資に多大な資金を要するため、中小規模の養殖場や水族館などには不向きであり、本願同一出願人による特許文献２は、逆に比較的小規模の養殖場向きのため酸素供給量も少なく、また水流の循環量も少ないため、自然の地形を活用した大規模な養殖池や生け簀には不向きであった。

本発明は、中規模程度以上の養殖池や水族館及び曝気施設等への使用を想定したものであり、上記問題を解決するための酸素供給方式と、ポンプの吐出圧を利用したエゼクタで水流を創出し、魚介類の歩留まりを高めると同時に、上層水と下層水の上下対流循環を行いながら下層部に酸素（気泡）を供給して、魚介類の生息に適した好影響を与える装置の提供を課題としている。

当該水槽の対面する一方に給水循環ポンプ１と、他方にエアポンプ２を配設し、循環ポンプ１吸引側の吸引管３を水槽底部まで下げて先端に吸引口４を設け、また吐出側の吐出管５を対面の近傍水中に鉛直に設けた、吐出管５より拡径の混合管６の上部吸引口７から適宜な深さまで挿入して複数個の支持片１２で支持接続する。
さらに、混合管６の下部を吸引口４方向に４５度に屈曲させ、底面近傍に敷設した混合管６より拡径の延設管８に途中接続し、延設管８の途中接続部近傍の開口端部を下部吸引口９とし、エアポンプ２からのエア吐出管１０を下部吸引口９から適宜な深さまで挿入して複数個の支持片１２で支持接続するとともに、延設管８の途中接続部からの長手方向部位に複数個の開度調節自在な水流創出口１１を設ける。

本発明は、中規模程度以上の養殖施設や水族館・曝気施設の水槽等に用いられ、対面する給水ポンプとエアポンプからの吐出圧で上層水と下層水とをエゼクタ作用で吸引して混合し、さらにエア（酸素）を含む水流を一方向に形成し、低層部への酸素供給とともに水槽全体の上下対流循環を創出して水の澱みを解消する。

本発明は、給水循環ポンプとエアポンプとを各配管で接続するだけの単純構造でコストを廉価にでき、給水循環ポンプを陸置き式にすることで故障等の維持管理を容易にできる。
当該施設に最適な水流を形成するとともに、養殖池底部の堆積物を分解する好気性微生物に酸素を供給することができる。

本発明は、養殖池の形状や深さに応じて使用する材質や管の口径、及び、長さ等の設計仕様を自由に設定することができ、給水循環ポンプを水中ポンプに替えることもできる。
また大規模な養殖池等では、本装置を要所に複数台設置することも可能であり、魚介類の歩留まりが高まることでランニングコストは吸収できる。

本発明のフロー・チャート図本発明の要所全体正面図本発明のＡ部分の拡大断面図本発明の請求項２のＡ部分拡大断面図本発明のＢ部分の拡大断面図本発明の請求項２のＢ部分拡大断面図本発明のＣ部分の拡大説明斜視図

本発明は、中規模程度以上の養殖施設や水族館、及び曝気施設の水槽等への使用を想定したものであり、上記問題を解決するために次のような構成を成している。
当該水槽の対面する一方に給水循環ポンプ１と、他方にエアポンプ２を配設し、循環ポンプ１吸引側の吸引管３を水槽底部まで下げて先端に吸引口４を設け、また吐出側の吐出管５を対面の近傍水中に鉛直に設けた、吐出管５より拡径の混合管６の上部吸引口７から適宜な深さまで挿入して複数個の支持片１２で支持接続する。
さらに混合管６の下部を吸引口４方向に４５度に屈曲させ、底面近傍に敷設した混合管６より拡径の延設管８に途中接続し、延設管８の途中接続部近傍の開口端部を下部吸引口９とし、エアポンプ２からのエア吐出管１０を、下部吸引口９から適宜な深さまで挿入して複数個の支持片１２で支持接続し、延設管８の途中接続部から長手方向部位に複数個の開度調節自在な水流創出口１１を設ける。

請求項２は、混合管６の先端部に複数の切り込みによるラッパ状に拡開した上部吸引口７ａを形設するとともに、延設管８の後端部も同様に複数の切り込みによるラッパ状に拡開して下部吸引口９ａを形設したものであり、複数の切込みを介して周囲の水を乱流的に吸引し、より混合作用を高めるものである。

本発明は同一出願人による、特許第５９２２８３４号「養殖用旋回流気液混合装置」の基本原理を応用したもので、その機能をさらに充実させて大型化した発明である、気液混合上下対流循環装置は次のような構成としている。
以下に図面を基にして動作・作用等の説明をする。（尚、図面は全てノウ・スケールである）

図１は、本発明の本発明のフロー・チャート図である。
養殖施設や水族館及び曝気施設の水槽等の、対面する一方に給水循環ポンプを配し、他方にエアポンプが配設されており、給水循環ポンプの吸引管を当該水槽底部まで下げて先端に吸引口を設けられており、吐出管の先端は吐出管より拡径の混合管の上部吸引口から適宜な深さまで挿入されている。
さらに、混合管の下部を吸引口方向に４５度に屈曲させ、混合管より拡径の延設管に途中接続されており、途中接続近傍の開口端部に設けられた下部吸引口からエア吐出管を適宜な深さまで挿入し、さらに延設管の長手方向部位には複数個の開度調節自在な水流創出口が設けられている。

図２は、本発明の要所全体正面図である。
給水循環ポンプ１の吐出管５の先端は対面側に設置した、吐出管５より拡径の混合管６の上部吸引口（７、７ａ）から適宜な深さまで挿入して接続されており、また混合管６の下部を吸引口４方向に４５度に屈曲させ、底面近傍に水平状態に敷設された混合管６より拡径の延設管８に途中接続されており、途中接続部近傍の開口端部を下部吸引口（９・９ａ）とし、その下部吸引口（９・９ａ）からエア吐出管１０を適宜な深さまで挿入して接続されている。
また延設管８の途中接続部から先の長手方向部位には、複数個の開度調節自在な水流創出口１１が設けられている。

図３は、本発明のＡ部の拡大断面図である。
給水循環ポンプ１の吐出管５の先端を、吐出管５より拡径の混合管６の上部吸引口７から適宜な深さまで挿入し、複数個の支持片１２で支持接続されている。
給水循環ポンプ１の吐出管４からの下層水吐出圧により、上部吸引口７から周囲の上層水をエゼクタ作用で吸引し、混合管６内壁に衝突等を繰り返すことにより乱流が形成され、下層水と上層水はより効率よく混合される。

図４は、本発明の請求項２のＡ部分拡大断面図である。
上部吸引口７ａの管端を複数個の切込みにより拡開して上層水をより乱流的に吸引し、図３の作用効果をさらに促す目的である。なお、内部構造は図３と同じであるため説明を省略する。

図５は、本発明のＢ部分の拡大断面図である。
混合管６の下部を吸引口４方向へ４５度に屈曲させ、混合管６より拡径の延設管８に途中接続されており、その途中接続部近傍の開口端部に設けられた下部吸引口９には、エアポンプ２からのエア吐出管１０を適宜な深さまで挿入し、複数個の支持片１２で支持接続されている。
また延設管８は混合管６より大きな径を有するため、延設管８内の水量が増大した分だけ流速は低下するが、下部吸引口９からのエア吐出圧により流速は再び勢いが付き、下部吸引口９から周囲の下層水をエゼクタで吸引し、エアポンプ２からの気泡は延設管８内壁との衝突を繰り返すことでせん断され、上下混合水とともに延設管８の各水流創出口１１から吐出されて上昇する。
また、エア吐出管１０の先端にマイクロ・ナノバブル発生装置を取り付けることも可能である。

図６は、本発明の請求項２のＢ部分拡大断面図である。
下部吸引口９ａの管端を複数個の切込みにより拡開して下層水をより乱流的に吸引し、図５の作用効果をさらに促す目的である。なお、内部構造は図５と同じであるため説明を省略する。

図７は、本発明のＣ部分の拡大説明斜視図である。
底面近傍に水平に敷設された延設管８の前方長手方向上部には、複数個の開度調節自在な水流創出口１１が設けられ、下部吸引口（９、９ａ）からのエア吐出圧と相俟って勢いのついた上下混合水は、延設管８内壁との衝突を繰り返すことにより乱流が形成され、上下混合水と気泡を含む下層水とがより効率良く混合される。
水流創出口１１の吐出水量を調節しながら開くことにより、斜め前方の一方向に向けて気泡を含む上下混合水流を形成し、延設管８の先端からも気泡を含む上下混合水流が吐出され、全体水量の上下対流循環を形成する。

本発明は、中規模以上の養殖施設や水族館及び曝気施設の水槽等に対応でき、給水循環ポンプとエアポンプの吐出圧によるエゼクタで上層水と下層水とを吸引して混合し、さらに低部のエア吐出管から酸素を供給でき、延設管の複数個の水流創出口から気泡を含む上下混合水の吐出圧で底層部から前方斜上一方向に水流を創出することで、全体水量の上下対流循環作用を促す。
大規模養殖池では複数台の設置も可能であり、食糧問題や時代の要請に応えるものである。

１給水循環ポンプ
２エアポンプ
３吸引管
４吸引口
５吐出管
６混合管
７、７ａ上部吸引口
８延設管
９、９ａ下部吸引口
１０エア吐出管
１１水流創出口
１２支持片

当該水槽の対面する一方に給水循環ポンプ１と、他方にエアポンプ２を配設し、循環ポンプ１の吸引管３を貯水池や水槽底部まで下げて先端に吸引口４を設け、また給水循環ポンプ１吐出管５の吐出口をエアポンプ２設置近傍の水面下に鉛直に立ち下げ、吐出管５より大径の混合管６の上部吸引口７から吐出管５と同軸上になるように適宜な深さまで挿入して複数個の支持片１２で支持接続する。
混合管６の下部を給水循環ポンプ１の吸引口４方向に４５度に屈曲させ、貯水池や水槽底面近傍に敷設した混合管６より大径の延設管８に途中Ｙ字型接続し、延設管８の途中Ｙ字型接続部近傍の開口端部を下部吸引口９とし、エアポンプ２からのエア吐出管１０を下部吸引口９に適宜な深さまで挿入して複数個の支持片１２で支持接続し、延設管８の途中Ｙ字型接続部からの長手方向部位に複数個の開度調節自在な水流創出口１１を設ける。

本発明は、中規模程度の養殖施設や水族館、及び曝気施設の水槽等への使用を想定したものであり、上記問題を解決するために次のような構成を成している。
当該貯水池や水槽の対面する一方に給水循環ポンプ１と、他方にエアポンプ２を配設し、循環ポンプ１の吸引管３を貯水池や水槽底部まで下げて先端に吸引口４を設け、また吐出管５の吐出口をエアポンプ２設置近傍の水面下に鉛直に立ち下げ、吐出管５より大径の混合管６の上部吸引口７から吐出管５と同軸上になるように適宜な深さまで挿入して複数個の支持片１２で支持接続する。
混合管６の下部を給水循環ポンプ１の吸引口４方向に４５度に屈曲させ、貯水池や水槽底面近傍に敷設した混合管６より大径の延設管８に途中Ｙ字型接続し、延設管８の途中Ｙ字型接続部近傍の開口端部を下部吸引口９とし、エアポンプ２からのエア吐出管１０を下部吸引口９に適宜な深さまで挿入して複数個の支持片１２で支持接続し、延設管８の途中Ｙ字型接続部からの長手方向部位に複数個の開度調節自在な水流創出口１１を設ける。

図１は、本発明のフローチャート図である。
養殖施設や水族館及び曝気施設の水槽等の、対面する一方に給水循環ポンプ１を配し、他方にエアポンプ２が配設されており、給水循環ポンプ１の吸引管３を当該水槽底部まで下げて先端に吸引口４を設け、また吐出管５の先端は対面近傍の水面下まで立ち下げられ、吐出管５より大径の混合管６を水面下の同軸線上に鉛直に設け、混合管６の上部吸引口（７、７ａ）に吐出管５が適宜な深さまで挿入されている。
混合管６の下部を吸引口４方向に４５度に屈曲し、混合管６より大径の延設管８に途中Ｙ字型接続されており、途中Ｙ字型接続近傍の開口端部に設けられた下部吸引口（９、９ａ）にエア吐出管１０を適宜な深さまで挿入し、さらに延設管８の長手方向部位には複数個の開度調節自在な水流創出口１１が設けられている。

図２は、本発明の要所全体正面図である。
本図Ａ、Ｂ、Ｃの各丸印の部文拡大図は図３、図４、及び図５に取り上げる。

Claims

養殖施設や水族館及び、曝気施設の水槽等に供される気液混合上下対流循環装置であって、当該水槽の対面する一方に給水循環ポンプと他方にエアポンプを配設し、前記給水循環ポンプ吸引側の吸引管を前記水槽底部まで下げて先端に吸引口を設け、また吐出側の吐出管を対面の水中に鉛直に設けた該吐出管より拡径の混合管の上部吸引口から、前記吐出管を適宜な深さまで挿入して複数個の支持片で支持接続し、さらに前記混合管の下部を前記吸引口方向に４５度に屈曲させ底面近傍に敷設した、前記混合管より拡径の延設管に途中接続し、該延設管の前記途中接続部近傍の開口端部を下部吸引口とし、前記エアポンプからのエア吐出管を、前記下部吸引口から適宜な深さまで挿入して複数個の支持片で支持接続するとともに、前記延設管の前記途中接続部からの長手方向部位に複数個の開度調節自在な水流創出口を設けたことを特徴とする、気液混合上下対流循環装置。
前記気液混合上下対流循環装置において、前記混合管の先端部を複数の切り込みによりラッパ状に拡開した上部吸引口を形設するとともに、前記延設管の前記開口端部にも同様に複数の切り込みによりラッパ状に拡開して下部吸引口を形設したことを特徴とする、請求項１記載の気液混合上下対流循環装置。