JP2024519072A - 浮沈式生簀用の動的浮力システム - Google Patents

Abstract

浮沈式養殖生簀は、水体内で環状フロテーションカラーによって支持されたメッシュエンクロージャを含む。ウエイトリングが、第１の複数のケーブルによってフロテーションカラーから吊り下げられている。可変浮力アセンブリが、養殖生簀を浮体構成と水没構成との間で選択的に移行させるように動作可能である。可変浮力アセンブリは、上端で閉じられ、下端で開いている複数の接続されたベルジャーを含む。空気供給システムは、制御された量の空気を接続されたベルジャーの各々に選択的に注入するように構成される。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０２１年５月２０日に出願された仮出願第６３／１９１３１７号の優先権を主張し、その開示は参照により本明細書に組み込まれる。

沖合（または外海）水産養殖は、魚がより自然で健康的な環境で飼育される、魚の効率的で安全で人間的な養殖のための成長中の技術である。沖合水産養殖は、魚の養殖のための技術的に進歩した水中解決策を提供し、持続可能な海産食品生産の未来である。沖合水産養殖のための完全に統合されたシステムは、頑丈な浮沈式生簀(submersible pen)、ハードウェア、及び関連機器、インテリジェントセンサ及び環境監視機器、水面下の給餌システムなどを含み得る。浮沈式の再配置可能な生簀は、保護されたエンクロージャの中で魚が成長し、健康に育つことを可能にする。特に、沖合水産養殖は、固有の魚の集団の乱獲に関連するリスクを低減し、より低いコストで魚製品に対する世界の需要の増加に効率的に対処する。

沖合の養魚用生簀(aquaculture fish pen)は、典型的には、海流が比較的強い、より深く、あまり保護されていない水域に配置される。外海環境で魚を飼育することは、海水養殖に対する比較的新しいアプローチであり、外海における露出した高エネルギー条件に関連する課題を提示する。魚用生簀(fish pen)には、典型的には若い魚または稚魚がストックされ、成熟するまで給餌され、飼育され、保護され、監視される。魚用生簀は、魚が成熟するための健康な生息地及び保護された環境を提供する。同様の魚用生簀は、例えば、より大きな淡水の水体中での淡水養殖にも使用され得る。

海面生簀(surface pen)と呼ばれることもある現在の業界標準の魚用生簀は、典型的には、上部が開いており、下部が閉じている円筒形のネットを含む。海面生簀は、浮力リングによって支持され、水面に留まるように構成される。したがって、海面生簀は、潜在的に激しい気象条件を受ける。浮沈式魚用生簀は、高エネルギーの悪天候事象からの損傷から魚用生簀の構造を保護して、魚の集団の健康及び安心を最適化し、浮きなどからの魚用生簀の構造への損傷の可能性を回避または低減する能力を含む、海面の魚用生簀に勝るいくつかの利点を提供する。

外海の養魚用生簀の一例は、Ｐｅｎｎｅｒらによる特許文献１に開示されており、その開示は参照により本明細書に組み込まれる。Ｐｅｎｎｅｒらは、フロテーションアセンブリの下方に位置し、その間に中間ジャンプネットを有する、沈められた中間ネット支持リングを有する魚用生簀を開示している。外海の魚用生簀システムの別の例は、Ｌｏｖｅｒｉｃｈの特許文献２に開示されており、その開示は参照により本明細書に組み込まれる。Ｌｏｖｅｒｉｃｈは、中央垂直円柱ブイが１以上の水平リムアセンブリによって囲まれている、魚または甲殻類を成長させるための可動の生簀を開示している。メッシュ／ネットが、円柱ブイの上端部からリムアセンブリへと外側に延び、次いでリムアセンブリから円柱ブイの下端部へと内側に延びる。参照により本明細書に組み込まれるＭａｄｓｅｎらによる特許文献３も参照されたい。Ｍａｄｓｅｎらは、例えば、処理または捕獲作業を容易にするために、魚の集団を魚用生簀内に隔離するため、及び／または魚をより小さな空間に押し込むための展開可能なシステムを備えた円柱ブイ魚用生簀アセンブリを開示している。

図１は、魚を受け入れて保持するための囲まれた容積を画定し、水の流れを許容しながら魚を保持するように構成されたネット材料から形成されたメッシュエンクロージャ１２を備える従来技術の外海の魚用生簀アセンブリ１０を示している。メッシュエンクロージャ１２は、環状フロテーションアセンブリ１４によってその上端で支持されている。バラスト部材、例えば環状ウエイトリング１６が、第１のケーブル１５によってフロテーションアセンブリ１４から吊り下げられている。ウエイトリング１６はまた、典型的には、メッシュエンクロージャ１２の下部に取り付けられ、メッシュエンクロージャ１２が潰れるのを防止する、すなわち、メッシュエンクロージャ１２を全容積状態に維持するように構成される。可変浮力チャンバ１８は、魚用生簀アセンブリ１０を昇降させるための手段を提供し、複数の第２のケーブル１９によってウエイトリング１６から吊り下げられた上端２０を含む。可変浮力チャンバ１８は、上端２０で閉じられ、下端２２で開いている（または部分的に開いている）。可変浮力チャンバ１８は、機能的にはベルジャーであり、これは、正の浮力状態と負の浮力状態との間で魚用生簀アセンブリ１０の浮力を変化させるために空気または水で満たされてもよい。下部バラストウエイト２６は、第３のケーブル２４によって可変浮力チャンバ１８から吊り下げられており、魚用生簀アセンブリ１０が沈められたときに海底に係合し得る。

浮力制御システム３０は、浮力を増加させるために可変浮力チャンバ１８に空気を制御可能に供給するように構成された、例えば水の上方に配置された空気圧縮機などの空気源システム３４と、空気が可変浮力チャンバ１８から排出されることを可能にし、その後水で満たされる制御弁３２とを含み得る。浮力制御システム３０は、弁３２を開いて可変浮力チャンバ１８から空気を放出することによって、魚用生簀アセンブリ１０を下降させるように、または、可変浮力チャンバ１８内に空気を注入するかもしくは他の様態で供給することによって、水面において魚用生簀アセンブリ１０を上昇させるかもしくは維持するように動作可能である。

米国特許出願公開第２０２１／００２９９７４号明細書 米国特許第５，３５９，９６２号明細書 米国特許第９，０７２，２８２号明細書

多くの魚は、周囲圧力に応答して収縮または拡張する可撓性壁を有する１以上の内部浮袋(swim bladder)（ガスブラダー、フィッシュモウ、またはエアブラダーとしても知られている）を有する。浮袋は、これらの魚が浮力を制御することを可能にし、例えば、中立浮力を得る、または泳げる深さを変化させる。浮袋を有する一部の魚は、浮袋と腸との間の接続部を含み、魚が空気ダクトを通して、例えば「吸い込み(gulping)」空気によって、浮袋の内容物を深さで変化させることを可能にする（浮袋と消化管がつながっている）。しかし、一部の魚では、浮袋は腸に接続されておらず（浮袋と消化管がつながっていない）、これらの魚は、浮袋を満たすために海面に上がるか、または血液系から浮袋に酸素を拡散させるプロセスを介してガスを導入する必要がある。浮袋からのガスの放出は、酸素が血液系に拡散して戻ることができる「前庭窓(oval window)」として知られる構造によって達成される。しかしながら、浮袋と消化管がつながっていない魚は、あまりにも速く上昇することによって損傷または死滅する可能性があり、浮袋を破裂させる可能性がある。

本発明は、魚用生簀を水中位置から海面に向かって上昇させる際の制御性を向上させる多室バラストアセンブリを有する制御可能なバラストシステムを備えた浮沈式の魚用生簀に関する。従来技術のシステムの欠点は、水中位置からの魚用生簀アセンブリ１０の上昇速度の制御が問題となり得ることである。空気が可変浮力チャンバ１８内に注入されると、十分な空気が注入されたときに、魚用生簀アセンブリ１０が上昇し始める。魚用生簀アセンブリ１０が上昇するにつれて局所静水圧が低下し、可変浮力チャンバ１８内の空気を膨張させ、魚用生簀アセンブリ１０の浮力をさらに増加させる。したがって、魚用生簀アセンブリ１０の垂直速度は、魚用生簀アセンブリ１０が上昇するにつれて増加する。浮上位置に向かって上昇しているときに、魚用生簀アセンブリが加速する傾向を低減するように構成された可変浮力チャンバを有する魚用生簀を提供することが有益であろう。

さらに、可変浮力チャンバ１８が魚用生簀からある距離だけ下方に延びるように、従来技術の可変浮力チャンバ１８は、図１に示すように、可変浮力チャンバ１８の上端に取り付けられたケーブルによって吊り下げられている。したがって、従来技術のシステムでは、魚用生簀アセンブリ１０は、完全に沈めることができるように、比較的深い水中になければならない。魚用生簀をより浅い水に完全に沈めることを可能にする可変浮力チャンバを提供することが有益であろう。

この概要は、以下の詳細な説明でさらに説明される概念の選択を簡略化した形で紹介するために提供される。この概要は、特許請求される主題の重要な特徴を特定することを意図しておらず、特許請求される主題の範囲を決定する際の補助として使用されることも意図していない。

本発明の一実施形態では、メッシュエンクロージャの上端に取り付けられた環状フロテーションカラーによって水中で支持されたメッシュエンクロージャを含む浮沈式養殖生簀(submersible aquaculture pen)が開示される。ウエイトリングはまた、例えば複数のケーブルを使用してフロテーションカラーから吊り下げられる。複数の接続されたベルジャーを含む可変浮力アセンブリは、第２の複数のケーブルまたは他の引張部材によってメッシュエンクロージャの下に吊り下げされる。養殖生簀を水中位置から上昇させるために、空気供給システムは、計量された量の空気を接続された各ベルジャーに注入して養殖生簀の浮上を開始するように構成される。

一実施形態では、複数のベルジャーは、少なくとも３つのベルジャーを含む。

一実施形態では、可変浮力アセンブリは、複数のベルジャーによって協働して形成された円筒である。

一実施形態では、複数のベルジャーは、並列に配置された少なくとも３つの接続された管である。

一実施形態では、空気供給システムは、圧縮機と、圧縮機から複数のベルジャーのうちの対応する１つに空気を送達するように構成された複数の制御弁とを含む。

一実施形態では、可変浮力アセンブリは、可変浮力アセンブリの中央部分に配置されたカラーを含み、可変浮力アセンブリを支持する第２の複数のケーブルは、カラーと可変浮力アセンブリとの間に延在する。

一実施形態では、浮沈式養殖生簀は、可変浮力アセンブリから吊り下げられたバラスト部材を含む。

上部で閉じられ、下端に開口部を有する複数の接続されたベルジャーを含む、浮沈式養殖生簀用の可変浮力装置が開示される。

一実施形態では、可変浮力装置は、少なくとも３つの接続されたベルジャーを有する。

一実施形態では、少なくとも３つの接続されたベルジャーは、協働して直円筒を画定するように配置される。

一実施形態では、少なくとも３つの接続されたベルジャーは、互いに隣接して平行に配置された細長いベルジャーである。

本発明の前述の態様及び付随する利点の多くは、添付の図面と併せて以下の詳細な説明を参照することによってよりよく理解されるので、より容易に理解されよう。

水中位置と浮上位置との間で魚用生簀アセンブリを移動させるように、魚用生簀アセンブリの浮力を制御するための細長い可変浮力チャンバを有する従来技術の浮沈式魚用生簀を示す図であり、可変浮力チャンバはフロテーション装置の上端部に係合するケーブルによって吊り下げられている。 ３つの連続したベルジャーを特徴とする可変浮力アセンブリを有する本発明による浮沈式魚用生簀を示す図であり、可変浮力アセンブリは、可変浮力アセンブリの長さに沿って中間位置から可変浮力アセンブリに係合するケーブルから吊り下げられている。 図２に示されている魚用生簀アセンブリが水中位置から水面まで上昇するときの３つの異なる時間における３つの連続したベルジャーの各々の水位の例を示す図である。 図２に示されている魚用生簀アセンブリが水中位置から水面まで上昇するときの３つの異なる時間における３つの連続したベルジャーの各々の水位の例を示す図である。 図２に示されている魚用生簀アセンブリが水中位置から水面まで上昇するときの３つの異なる時間における３つの連続したベルジャーの各々の水位の例を示す図である。 図２に示すシステムと同様の３つの連続したベルジャーを有する可変浮力アセンブリを示す図であるが、３つのベルジャーは、平行に配置された比較的細長く狭い管である。

本発明による浮沈式の外海の魚用生簀アセンブリ１００が図２に示されており、魚エンクロージャは、図１に示される魚用生簀アセンブリ１０と同様である。特に、上記でより詳細に説明したように、魚用生簀アセンブリ１００は、魚の生息地を提供する囲まれた容積を画定するメッシュエンクロージャ１２と、メッシュエンクロージャ１２の上部に取り付けられたフロテーションアセンブリ１４と、フロテーションアセンブリ１４から複数のケーブルまたは他の引張部材１５によって吊り下げられたウエイトリング１６とを含む。

細長いマルチチャンバ可変浮力アセンブリ１８０は、可変浮力アセンブリ１８０の長さに沿って中央位置に配置された周辺取付カラー１７５に係合する複数のケーブル１９０によってウエイトリング１６から吊り下げられている。例えば、現在の実施形態では、取付カラー１７５は、可変浮力アセンブリ１８０の中央部分、例えば、可変浮力アセンブリ１８０の長さの中心１／３内に配置される。取付カラー１７５は、可変浮力アセンブリ１８０と一体であってもよく、または可変浮力アセンブリ１８０に別個に取り付けられてもよい。可変浮力アセンブリ１８０の両端の間の取付カラー１７５の中心位置は、図１に示す従来技術の可変浮力アセンブリ１８よりも比較的浅い水に魚用生簀アセンブリ１００が完全に沈むことを可能にする。

この実施形態における可変浮力アセンブリ１８０は、３つの連続したベルジャー１８０Ａ、１８０Ｂ、１８０Ｃを備え、「ベルジャー(bell jar)」は、本明細書では、上端が閉じており、下端が開いている（少なくとも部分的に）容積を画定する構造として従来から定義されている。任意選択で、下部バラスト部材２６は、下部ベルジャー１８０Ｃの下端から吊り下げられ、可変浮力アセンブリ１８０が海底に衝突するのを防止するために十分に浅い水中で海底に係合するように構成される。

各ベルジャー１８０Ａ、１８０Ｂ、１８０Ｃは、空気がそれぞれのベルジャー１８０Ａ、１８０Ｂ、１８０Ｃに独立して注入され得るように、対応する制御弁１８２を介して空気源３４、例えば送水管の上方に配置されたポンプまたは圧縮空気システムに接続された、ベルジャーの上端付近の対応するポート１８４を含む。ベルジャー１８０Ａ、１８０Ｂ、１８０Ｃは、それぞれ開口部１８１Ａ、１８１Ｂ、１８１Ｃ（図３Ａ参照）を介して、ベルジャーのそれぞれの下端で開いているか、または部分的に開いている。

動作中、魚用生簀アセンブリ１００を沈めるために、制御弁１８２は、魚用生簀アセンブリ１００が正味の負の浮力を達成するまで、ベルジャー１８０Ａ、１８０Ｂ、１８０Ｃからの空気の放出を可能にするように開かれる。次いで、例えば下部バラスト部材２６が海底に係合するまで、魚用生簀アセンブリ１００が沈み、それによってフロテーションアセンブリ１４によって支持される重量が減少する。魚用生簀アセンブリ１００を水面まで上昇させるために、沈められた魚用生簀アセンブリ１００が正味の正の浮力を達成するまで、ガス、典型的には空気がベルジャー１８０Ａ、１８０Ｂ、１８０Ｃに注入される。魚用生簀アセンブリ１００が上昇すると、ベルジャー１８０Ａ、１８０Ｂ、１８０Ｃ内の空気は、静水圧の低下により膨張し続ける。従来技術のシステムでは、空気の漸進的な膨張は、魚用生簀アセンブリ１００の浮力を連続的に増加させ、その結果、魚用生簀アセンブリの上昇が速すぎる可能性がある。上述したように、速すぎる上昇は、魚用生簀中の魚に有害であり得る。新規なマルチセグメント可変浮力アセンブリ１８０は、上昇している間に空気の一部が可変浮力アセンブリから自動的に排出されることを可能にし、速すぎる上昇に関連する危険性を低減する。

ここで、図３Ａ、図３Ｂ、及び図３Ｃを参照すると、魚用生簀アセンブリ１００の上昇中のＴ１、Ｔ２、及びＴ３として示される３つの連続する時間における可変浮力アセンブリ１８０が図式的に示されている。この実施形態におけるベルジャー１８０Ａ、１８０Ｂ、１８０Ｃは異なる容積を有するが、他の実施形態では、可変浮力アセンブリ１８０を形成するベルジャーは同じ容積を有してもよく、可変浮力アセンブリ１８０は３つより多いまたは少ないベルジャーを含んでもよいと考えられる。

時間Ｔ１において、魚用生簀アセンブリ１００が沈められ、ベルジャー１８０Ａ、１８０Ｂ、１８０Ｃが所定量の空気を受けて、魚用生簀アセンブリ１００の上昇を開始する。この例では、第１のベルジャー１８０Ａは、第１のベルジャー１８０Ａ内の水の大部分を移動させるのに十分な空気を受け（空気の注入が開口部１８１Ａを通って水を噴出させる）、第２のベルジャー１８０Ｂは、第２のベルジャー１８０Ｂ内の水の約半分を移動させるのに十分な空気を受け（水は開口部１８１Ｂを通って噴出される）、第３のベルジャー１８０Ｃは、第３のベルジャー１８０Ｃ内の水の比較的小さな部分を移動させるのに十分な空気を受けた（水は第３のベルジャーの開放底部１８１Ｃを通って噴出される）。

図３Ｂを参照すると、時間Ｔ２において、魚用生簀アセンブリ１００はある距離を上昇している。魚用生簀アセンブリ１００が上昇するにつれて、ベルジャー１８０Ａ、１８０Ｂ、１８０Ｃ内の空気は、外圧の減少に起因して膨張し続ける。この例では、第１のベルジャー１８０Ａ内のすべての水が排出されており、したがって、魚用生簀アセンブリ１００が上昇し続けると、第１のベルジャー１８０Ａ内の膨張する空気がもはや追加の水を移動させないため、第１のベルジャー１８０Ａによって生成される浮力はもはや増加しない。しかしながら、第２のベルジャー１８０Ｂ及び第３のベルジャー１８０Ｃ内の膨張する空気は、水を移動させ続け、したがって、より遅い速度ではあるが、正味の浮力が増加する。

時間Ｔ３において、魚用生簀アセンブリ１００は水中でさらに距離を上昇しており、第２のベルジャー１８０Ｂ内の空気は、第２のベルジャー１８０Ｂ内のすべての水を排出している。したがって、魚用生簀アセンブリ１００が上昇し続けると、第２のベルジャー１８０Ｂから提供される浮力は増加しない。しかしながら、第３のベルジャー１８０Ｃ内の膨張する空気は、その中の水が排出されるまで水を移動させ続け、浮力を増加させる。水のすべてが第３のベルジャー１８０Ｃから移動した後、魚用生簀が水体を上昇するにつれて、システムの浮力はさらに増加しない。

したがって、複数の別個のベルジャー１８０Ａ、１８０Ｂ、１８０Ｃを有する可変浮力アセンブリは、浮上プロセス中に魚用生簀アセンブリが加速する傾向を自動的に低減する。

複数のベルジャー１８０Ａ、１８０Ｂ、１８０Ｃを有するマルチチャンバ可変浮力アセンブリ１８０は、オペレータが複数のベルジャーの各々に所定量のガス、例えば空気を供給することによって、魚用生簀を水中位置から浮上位置まで上昇させることを可能にし、それにより、上昇動作中に魚用生簀が加速する傾向が低減される。

本発明による可変浮力アセンブリ２８０の第２の実施形態が図４に示されており、これは、複数のベルジャー２８０Ａ、２８０Ｂ、２８０Ｃが、可変浮力アセンブリ２８０の上端から平行に整列して下方に延びる比較的長く狭い隣接する管状部材であることを除いて、上述の可変浮力アセンブリ１８０と同様である。複数のベルジャー２８０Ａ、２８０Ｂ、２８０Ｃの各々は、それらの上端のポートを介して空気源３４に独立して接続され、それらの下端２８１Ａ、２８１Ｂ、２８１Ｃがより低い。可変浮力アセンブリ２８０は、上述したように、複数のケーブル１９０によってウエイトリング１６から吊り下げられている。

ここで、魚用生簀が水中位置から上昇するとき、ベルジャー２８０Ａ、２８０Ｂ、２８０Ｃにはそれぞれ、空気源３４から所定量の空気が供給され得ることが理解されよう。特に、ベルジャー２８０Ａ、２８０Ｂ、２８０Ｃは、魚用生簀が上昇するにつれて、ベルジャー２８０Ａがその水のすべてを比較的低い高度で移動させ得るように、異なる量の空気を供給され得、ベルジャー２８０Ａは、魚用生簀が上昇し続けるにつれて浮力がもはや増加しない。

例示的な実施形態を図示及び説明したが、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、様々な変更を行うことができることが理解されよう。

１０ 魚用生簀アセンブリ、１２ メッシュエンクロージャ、１４ フロテーションアセンブリ、１５ ケーブル、１６ ウエイトリング、１８ 可変浮力チャンバ、１９ ケーブル、２０ 上端、２２ 下端、２４ ケーブル、２６ バラストウエイト，バラスト部材、３０ 浮力制御システム、３２ 制御弁、３４ 空気源、１００ 魚用生簀アセンブリ、１７５ 取付カラー、１８０ 可変浮力アセンブリ、１８０Ａ ベルジャー、１８０Ｂ ベルジャー、１８０Ｃ ベルジャー、１８１Ａ 開口部、１８１Ｂ 開口部、１８１Ｃ 開口部，開放底部、１８２ 制御弁、１８４ ポート、１９０ ケーブル、２８０ 可変浮力アセンブリ、２８０Ａ ベルジャー、２８０Ｂ ベルジャー、２８０Ｃ ベルジャー、２８１Ａ 下端、２８１Ｂ 下端、２８１Ｃ 下端

Claims (11)

1. メッシュエンクロージャと、
   前記メッシュエンクロージャの上端に取り付けられた環状フロテーションカラーであって、前記フロテーションカラーは水体内で前記メッシュエンクロージャを支持するように構成される、環状フロテーションカラーと、
   第１の複数のケーブルによって前記フロテーションカラーから吊り下げられたウエイトリングと、
   上端で閉じられ、下端に開口部を有する複数の接続されたベルジャーを備える可変浮力アセンブリであって、前記可変浮力アセンブリは複数の第２のケーブルによって前記ウエイトリングに接続される、可変浮力アセンブリと、
   接続された前記ベルジャーの各々に空気を選択的に注入するように構成された空気供給システムであって、前記ベルジャーそれぞれに注入される空気の量が制御可能である、空気供給システムと
   を備える、浮沈式養殖生簀。
2. 複数の前記ベルジャーが、少なくとも３つのベルジャーを備える、請求項１に記載の浮沈式養殖生簀。
3. 複数の前記ベルジャーが、協働して円筒を画定する、請求項１に記載の浮沈式養殖生簀。
4. 複数の前記ベルジャーが、並列に配置された少なくとも３つの管を備える、請求項１に記載の浮沈式養殖生簀。
5. 前記空気供給システムが、圧縮機と、複数の制御弁とを備え、前記制御弁それぞれは、前記圧縮機から複数の前記ベルジャーのうちの対応する１つに空気を送達するように構成される、請求項１に記載の浮沈式養殖生簀。
6. 前記可変浮力アセンブリが、前記可変浮力アセンブリの中央部分に配置されたカラーをさらに備え、前記可変浮力アセンブリを支持する複数の前記第２のケーブルは、前記カラーと前記可変浮力アセンブリとの間に延在する、請求項１に記載の浮沈式養殖生簀。
7. 前記可変浮力アセンブリから吊り下げられたバラスト部材をさらに備える、請求項１に記載の浮沈式養殖生簀。
8. 浮沈式養殖生簀用の可変浮力装置であって、前記可変浮力装置は、上部で閉じられ、下端に開口部を有する複数の接続されたベルジャーを備える、可変浮力装置。
9. 前記可変浮力装置が、少なくとも３つの接続されたベルジャーを備える、請求項８に記載の可変浮力装置。
10. 少なくとも３つの接続された前記ベルジャーが、協働して直円筒を画定するように配置される、請求項９に記載の可変浮力装置。
11. 少なくとも３つの接続された前記ベルジャーが、互いに隣接して平行に配置された細長いベルジャーを備える、請求項９に記載の可変浮力装置。