JP2838130B2 - 粒子トラップ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、請求の範囲第１項の前置き部分に記載される
ところの、水生生物を養殖するための溜池又はタンク内
において、沈澱粒子を水から除去するための装置に関す
るものである。

これまでに知られている養殖装置では、水流出口から
沈澱粒子の分離がわずかなものでしかない。今日では、
数多くの異なった溶液に関し、排出水から粒子を篩い分
けしたり濾過することについて多くの研究がなされてい
る。しかし、これは、流出水が非常に多量であるために
高価である。

既存の養殖装置のほとんどは、タンク又は流出システ
ムの自己浄化を達成させるには不適当な大きさとなって
いる。流出システムにおけるタンクの浄化及び粒子の輸
送は、タンクの手作業によるブラッシングと、タンクを
急激に排水することにたよっている。このことは、粒子
を分離するための装置に最大の水圧負荷と粒子負荷とが
同時にかかり、その結果、この装置を、この衝撃に耐え
るような大きさのものとしなければならないことを意味
している。

このような種類の養殖タンクにおいては、水の全体が
タンクの中央における縦対称軸を中心にして回転する。
この流動状態は、タンクへの給水及び排水のための注入
及び流出装置を使用することによって作られる。

この給水装置は、タンクの壁面に位置しており、この
注入口はタンク内における望ましい流動パターンに適し
た流動方向を向いた、少なくとも１つの水中噴流を含ん
でいる。

タンクからの流出口は、タンクの縦対称軸上の、溜池
の底において中央に位置している。流出装置は幾何学的
に違った形状のものであっても良く、例えば、平面的な
排水装置又は搭状の排出装置で頂部に流出口が設けられ
ているもの、及び／又は塔に沿って広がっているもので
ある。この流出装置は、強制渦と自由渦との組合せ（ラ
ンキン渦）が作られるのに必要な大きさのものとしなけ
ればならない。この流出渦は、タンク内において要望さ
れ、しかも、同時に本発明の粒子トラップの内部での流
動パターンにおいての重要な因子である流動パターンへ
の本質的な寄与を意味している。

タンク内において作られる流動状態は、一次及び二次
システムにおいて分離することができる。一次流動は、
水の全体が縦対称軸を中心にして回転し、この流動は注
入及び流出装置を用いて作られる。二次流動は、この一
次流動に対して90゜の角度方向を有しており、一次流動
の約1/5〜1/10である。この二次流動は、水と、タンク
の底及び壁との間の境界における摩擦によって生じてく
る。この二次流動は、壁の下側方向に向かって、タンク
の中央を通り、タンクの底に近い方向へと進む。

今日では、餌の小片が、排出水における粒状物の大部
分を占めている。これはまた、排出水中の汚染源でもあ
る。

水から沈澱粒子の除去は、４つの異なった工程に分け
ることができる。

１）沈澱粒子はタンクの底に沈み、タンクの底に沿った
二次流動と一次流動によって作られた螺旋経路に沿って
輸送され、この螺旋経路は、一次流動に対する経対称軸
に相当する。

２）粒子を多く含む底側の水を、泥空洞内で粒子を多く
含む部分流出としてタンクから流出させる一方、粒子を
含まない水を主流出口に送り出す。

３）粒子を多く含む部分流出を粒子トラップ内で流動さ
せ、この粒子トラップでは、沈澱粒子が水本体から取り
除かれる。この沈澱粒子は粒子トラップの底に沈み、流
出渦によって、底にある粒子の粒子流出口までの必要な
輸送が行われ、この粒子流出口はスロットとして底に設
けられており、このスロットは、粒子の移動方向を横切
るように存在している。

４）この粒子トラップからの粒子流出は、粒子を多く含
む流動体として、管又はホースを通して分離ユニットま
で輸送され、この分離ユニットは、タンクの外側に設け
られている。この分離ユニットは、渦チャンバーとして
構成することができる。この分離ユニットにおいては、
粒子は集められ、析出前に、ある種の泥安定化によって
更に処理するために任意に輸送されたり、あるいは、例
えば植物を生産するための成長培地として使用する前
に、約８％の固体含有量を有する泥にまで濃縮される。

本発明は、分離装置における工程３）を処理する装置
に関するものである。

これまで、養殖装置の設計、建設及び操作に関する問
題を解決するための試みが、タンク及び養殖装置の流動
状態及び水圧操作を用いるために行われてきた。これま
でに知られている流出装置には、粒子を含まない一つの
流出口を有する分離された流出口と、幾つかの粒子分離
形態で浄化される、粒子を多く含む水のための一つの流
出口とが設けられたものがある。ノルウェー特許公報第
160.753号には、この原理を利用した発明が開示されて
いる。更に、英国特許公報第2.242.857号及び第2.242.1
40号にも同様の装置が開示されている。これらの公知の
装置では、主流出口が養殖タンクの中央に位置してお
り、例えば、塔流出口は、穿孔された管又はこれと同様
のものによって形成されている。この底には、スロット
オリフィスが位置しており、このスロットオリフィス
は、粒子を多く含む水のために更に設けられた流出口と
つながっている。分離した流出口による粒子の除去は、
上述の分離方法における工程１及び２に基づいて解決さ
れるものである。

分離された流出口を有する場合には、粒子を多く含む
部分流動が比較的大きな流出体積（全体積の30〜40％）
を示し、そのために、かなりの浄化コストがかかる。既
存の装置のほとんどは流出システムを有したものであ
り、この流出システムは、不適当な大きさとされたもの
で、費用のかかる再建設を行わずに改善が行えるもので
はない。

本発明により解決することができるもう一つの問題
は、水生生物を養殖するための帯状に分割されたタンク
内の各ゾーンを別々に監視することである。

いくつかのゾーンに分割された養殖タンクは、例え
ば、ノルウェー特許出願第870089号及びノルウェー特許
出願第884812号から公知である。ゾーン分割された養殖
タンクにおいては、水の大部分が、分離された水流入口
と水流出口とにより作り出された異なったゾーンにおけ
る流動パターンを有している。このゾーン間には開口が
あっても良く、任意に、魚がこのゾーン間を通過して他
のゾーンにいかないようにするためのスクリーンがあっ
ても良い。このスクリーンはまた、最も小さな魚だけ
が、あるゾーンから他のゾーンへ移動できるようにする
ための選別スクリーンとして構成されても良い。

この種の養殖タンクにおいては、水の本体は、それぞ
れのゾーンの中央において縦対称軸を中心にして回転す
る。この流動状態は、水を供給し、かつゾーンを排水す
るための流入及び流出装置を使用することによって達成
され、単一のタンクにおける流動パターンに相当してい
る。

ノルウェー特許出願第870089号には、水の置換が、再
循環ループにおける一つのゾーンで水全体を流動させる
ことにより達成される。任意に、水を、違ったゾーンと
共通した沈澱溜池内で浄化しても良い。このようなシス
テムでは、それぞれの特定のゾーンを操作上監視するに
は、水全体を監視することが必要であり、これによっ
て、ゾーンにおける析出物の正確な分類記載が達成でき
る。しかし、このように水の流動が大量であるために、
例えばセンサー等の場所において、いくつかの問題が生
じる。

ノルウェー特許出願第884812号には、複数のゾーンに
分割されたタンクが開示されており、このタンクには分
割された流出口も設けられているが、再循環ループにお
いて、水の本体全体のうちの一部しか流動しない。最も
浄化された水は、再循環ループにおいて処理するための
各ゾーンで表面から取り出され、精製水としてゾーンに
供給される。最も汚染された水は、それぞれのゾーンの
底から取り出され、これによって、この部分の水の流動
の監視が容易となり、このゾーンでの適切な環境パラメ
ーターの映像を得ることができる。しかしながら、この
ような部分的な流動はまた、流出体積が非常に大きいこ
とを示し、そのため、適切なパラメーターを簡単で、し
かも連続的に測定することが困難である。

それゆえ、本発明の目的は、粒子の流出体積を少なく
し、同時に粒子の濃度を高めることができる装置を提供
することである。

上記の本発明の目的は、請求の範囲第１項の特徴部分
に記載の特徴を有した装置によって達成される。この他
の特徴については従属項に記載されている。

この粒子トラップは、タンクの作用及び水生生物を制
御するための新規な可能性を提案している。この養殖器
は、粒子流出口における餌の小片を観察することによっ
て食欲の変化を容易に記録することができた。食べられ
ていない餌は、タンク及び粒子トラップ内において、全
体の滞留時間が５分以下となる。粒子流出口における餌
の小片を自動的に制御することにより（光学センサー及
び／又は音響センサー）、餌利用及び餌の小片を、この
時間を通じて記録することができ、よって、餌供給ユニ
ットを論理的に制御することで、より経済的な操作で、
しかもタンク内をより良い状態に誘導することが達成で
きる。

食欲が減少するなどの病気が発生すると、このシステ
ムでは、正常な操作から離れた異常として早期段階で記
録されることになる。

供給された餌と記録された小片との間の関係は、魚を
取り扱ったり、重量を測定したりすることなく、どの時
点においても、バイオマスにおける成長の直接指標を表
すことになる。このことは、バイオマス及びそれらの発
生が、より良く監視されることを意味している。

この粒子トラップはまた、ガスの精製による粒子分離
と同様に、水又は他の流体の処理及び浄化によって、沈
澱粒子のための分離ユニットとしても使用することがで
きる。これはまた、都市の排水システムに導く前に、流
出口の汚染源選別においても使用することができる。

以下に、本発明の実施態様の具体例により、及び、付
随する図面を参照して、本発明を更に詳細に説明する。
図面において、 第１図は、本発明の養殖タンクの上方から見た時の図
であり、この図には流動状態が図示されており、 第２図は、第１図の養殖タンクの側面図であり、 第３図は、第１〜２図における養殖タンクの細部を示
す、部分に切断された透視図であり、 第５図〜第６図は、塔流出口を有する本発明の２つの
具体例における側面図であり、 第７図〜第８図は、養殖タンクが使用状態にある時
の、本発明の具体例における断面を示しており、 第９図は、上方から見た養殖タンクを示し、このタン
クは、複数のゾーンに分割されており、別々に監視され
る泥水ユニットを有しており、しかも、 第10図は、第９図の区分された養殖タンクにおける、
あるゾーンの横断面図である。

この粒子トラップの適切な機能のための条件は、それ
が、上述の方法における工程１）による流動を有したタ
ンク又は溜池内で、全体に統合されているということで
ある。第１図〜第２図には、工程１）における粒子分離
を伴った流動システムを与えている水流入口２及び主流
出口３が設けられた養殖タンク１が詳細に示されてい
る。一次流動システム４及び二次流動システム５によっ
て、タンク１の底６にある沈澱粒子が粒子トラップ７へ
輸送され、この粒子トラップ７は、流動パターンの縦対
称軸を中心にして、底６の近傍で主流出口３の位置に設
けられている。

第３図〜第４図には、スクリーン20を通した主流出口
を有するシステムが示されており、この粒子トラップ
は、分離方法における工程２）及び３）で使用される。
このトラップは、主流出口５の周囲に設けられた環状チ
ャンバー８として構成されている。水流動からの沈澱粒
子の更なる分離は、この粒子トラップ内で起こり、しか
も、このような分離は、流入スロット15を通して環状チ
ャンバー８へ粒子を輸送するのに必要である。水が、列
をなした円形又は楕円形のオリフィス９を通ってチャン
バー８から主流出口５へ進む際、沈澱粒子は、水流動か
ら分離されて、環状チャンバー８の底10に沈降する。主
流出口３を越えた渦５は、環状チャンバー８の底10の位
置にある粒子を、底10にあるスロット11に移動させ、粒
子流出口12へ移動させる。

第２図は、粒子がどのようにして粒子流出口12におい
てセンサー13に輸送されるかを示しており、このセンサ
ーにおいては、粒子が分離されて分離ユニット14で濃縮
される前に、すべての餌粒子が同定され、記録される。
この分離ユニット14は、分離方法における工程４）を具
体化している。

第３図は、粒子トラップの構成の一具体例を更に詳細
に示すものである。この粒子トラップ７は、タンクから
の主流出口の外壁に相当する円筒状の内壁16を有した円
形構造のものである。この底10は、粒子流出口12に対す
るスロットオリフィス11を有した円形である。スロット
11は、内壁16に対して接して位置しており、スロットオ
リフィス15の前方にある底10は、低くなっていて斜面17
を形成している。環状チャンバー８の外壁18は、逆向き
の円錐形状となっている。この環状チャンバーは、円板
19によってタンク内で、残りの体積の水から分けられて
おり、この円板19は、タンクの底６との間に、円形の垂
直スロット15の領域を限定している。粒子トラップ７へ
流入した水は、円筒状の内壁16の上端にあるオリフィス
９を通って、主流出具３へ流出される。

タンク内における粒子を多く含む底部の流動は、この
スロット15を通って粒子トラップ７へ流れ込み、環状チ
ャンバー８においては、沈澱した粒子が円錐形状の外壁
17に沿って滑り、底10に落ちる際に、沈澱した粒子が水
から分離される。この場合において、沈澱した粒子は、
主流出口３を越えて粒子流出口12への排出口を有したス
ロットオリフィス11にかけての渦によって移動する。流
入スロット15を通り粒子トラップ７へ流れ込んだ水は、
沈澱粒子が分離した後、円筒状の壁16の上端近傍にある
列になったオリフィス９を通って、主流出口３へ流れ込
む。

以下の表は、異なったタンクの大きさにおける、全体
の流出と粒子流出との間の関係を示すものである。粒子
トラップからの流出体積は非常に小さくなっており、百
分率で表したこのような減少は、タンクの容積が大きな
ものほど非常に顕著である。

この粒子トラップ７は、タンクの流動状態が第１図〜
第２図に示される種類のものである限りは、異なった種
類の主流出口に設けられても良い。第１図〜第４図に
は、タンク内の水のレベルが外部調節される、タンクの
底に平面状の流出口の具体例が示されている。第５図〜
第６図には、タンクの深さ以上に分配された排水装置を
有し、タンク内の水のレベルが外部調節される、塔状の
流出口21の具体例が示されている。

上述の装置は、他の粒子流出口及びスロットを伴って
構成されても良く、この場合において、流出口は、主流
出口から離れて向いている代わりに、主流出口の下で内
側に向いている。タンク及び粒子トラップにおける回転
は、上記の溶液の流動の回転に対向する方向となり、そ
れゆえ、スロットオリフィスの前方にある、底部の穴
は、スロットの反対側に位置していることになる。トラ
ップの底部を横切っているスロットに加えて、このスロ
ットは、粒子トラップの内壁をも横切っている。

第７図及び第８図には本発明の具体例が示されてお
り、この装置は、既存の養殖タンク１に取り付けられる
ように構成されている。この具体例は、単一のものから
なる下つぎ鋳造を有するが、底部に流出装置鋳造部分を
有していない養殖タンクに適当である。この図示された
タンクは埋められており、主流出口は、水平な流出管22
を有する塔として構成されており、この流出管22は、タ
ンク壁における埋没管を通って流出溝23へとつながって
いる。粒子トラップ７は、主流出口の周囲に位置し、か
つ円形の水平板19によってタンクに境界が設けられる場
合に、原則的に前述の溶液に適合している。この粒子ト
ラップ７は部分24を含み、この部分24は、タンクの底か
ら粒子トラップ７へ向かって上方へ、かつ内側へ傾斜す
るようにして延びており、傾斜部分24に沿って上がった
ところにスロット15がある。上述の如く、粒子は、水が
主流出口に誘導しているオリフィス９を通って粒子トラ
ップから出ることによって水から分離される。このよう
な粒子は、粒子トラップの底10に沈み、内壁18に沿った
流動を伴って回転する。底10の近傍の内壁には、粒子流
出管12に通じるスロットオリフィス11が位置しており、
この粒子流出管12は、主流出口３の内側にある。

第９図には、複数のゾーンに分割され、各ゾーンに別
々の水流入口及び流出口が設けられている養殖ユニット
１が示されている。それぞれのゾーンは、上述の工程
１）に従った流動パターンを有しており、その結果、魚
が、そのゾーンに留るのがより適したものとなり、しか
も、望ましい一次流動と二次流動が引き起こされる。単
一のタンクにおける場合と同様、あるゾーンにおける一
次流動は、水に、中心部に向かった螺旋状の流動をもた
らす。二次流動及び底流動は、流出口を通じてゾーンか
ら水を除去することによって強められる。水の流入、水
の流出、生じた一次流動、及び生じた二次流動とが一緒
になって、強力な底部流動を引き起こすことになる。

それぞれのゾーンの底部における粒子トラップ７は、
第３図に示されるのと同様に構成される。水本体の一部
を、粒子トラップ７を通して流し出した後、この一部を
泥水ユニットに注ぐ。この泥水ユニットは、水から取り
出された粒子を動的かつ静的に監視するための監視装置
27に接続されている。好ましくは、測定は、センサーを
使用して自動的に行われ、粒子の種類（化学分析）と、
粒子の全定量の両方について連続的に行うことができ
る。このデータは、食物の供給、流動、及び、それぞれ
のゾーンの環境に重要なその他のパラメーターを制御す
ることが可能な制御ユニットに輸送される。このように
して、それぞれのゾーンの個々の監視が行われる。

第10図に示されるように、大部分の水は再循環ループ
にて流動する、水は、管27を通してタンク１から、ポン
プによって酸素注入ユニット25に汲み上げられ、タンク
１に戻される。このようなループにおける個々の要素
は、泥水監視ユニット28からのデータに基づいて制御す
ることができる。この粒子トラップに結合して、開けた
い時に開けることが可能な、死んだ魚のためのハッチ26
を設けても良い。死んだ魚や、他の大きな残存物は、追
加したハッチ29の位置で堆積されるように、流出水と共
に管22の中に輸送することができる。

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】養殖タンク（１）において水から沈澱粒子
   を除去するための装置（７）であって、前記装置（７）
   が、底部（６）、スロット（15）を形成するための手段
   （19）、及び環状チャンバー（８）を有しており、前記
   底部（６）には、流出管（22）に連結された円筒形状の
   流出口（３）が、前記養殖タンク（１）の縦対称軸上に
   位置しており、前記スロット（15）を形成するための手
   段（19）が、前記環状チャンバー（８）の上端近傍に位
   置しており、前記環状チャンバー（８）が、前記流出口
   （３）の周囲に位置していて、しかも、チャンバー底部
   （10）、チャンバー壁（18）及び前記手段（19）によっ
   て限定されており、前記チャンバー（８）が、粒子を多
   く含む水のための流出管（12）を有しているものにおい
   て、前記流出口（３）に、粒子を多く含まない水のため
   のオリフィス（９）が設けられており、前記オリフィス
   （９）が、前記チャンバー（８）の上部の範囲内に位置
   しており、前記手段（19）がプレート（19）であり、前
   記プレート（19）が、少なくとも一部においてチャンバ
   ー壁（18）の上端と重なっていることを特徴とする装
   置。
2. 【請求項２】傾斜し、低くなった底部分が、粒子を多く
   含む水のための前記流出管（12）により前記チャンバー
   （８）内に位置していることを特徴とする請求の範囲第
   １項に記載の装置。
3. 【請求項３】前記流出口（３）が、スクリーン（20）に
   よって覆われており、しかも前記手段（19）が前記流出
   口スクリーン（20）を取り囲んでいることを特徴とする
   請求の範囲第１項又は第２項に記載の装置。
4. 【請求項４】前記流出口（３）が、前記タンク（１）の
   搭状の流出口（21）と連結していることを特徴とする請
   求の範囲第１項又は第２項に記載の装置。
5. 【請求項５】前記タンク（１）の搭状の流出口（21）
   が、主に表面から流体を流し出すように構成されてお
   り、内部液位調節を有していることを特徴とする請求の
   範囲第４項に記載の装置。
6. 【請求項６】前記タンク（１）が外部液位調節を有して
   いることを特徴とする請求の範囲第１項〜第４項のいず
   れか１項に記載の装置。
7. 【請求項７】平らな底を有した養殖タンクにおいて使用
   するために、前記流出口（３）が、前記タンク（１）を
   通って流出水を上へ誘導するものにおいて、前記装置
   （７）が前記タンクの底部（６）から傾斜した部分（2
   4）を有し、前記傾斜部分が、前記環状チャンバー
   （８）に対して内側に末広がりになっていることを特徴
   とする請求の範囲第１項に記載の装置。
8. 【請求項８】水生生物の養殖のため、餌、水供給などの
   ゾーン制御のために、タンク（１）における各ゾーンを
   別々に監視する用途に適していることを特徴とする請求
   の範囲第１項〜第３項に記載の装置。
9. 【請求項９】前記流出管（22）において、死んだ魚など
   の堆積が容易となるように、ハッチ（26）が前記粒子ト
   ラップと結合されていることを特徴とする請求の範囲第
   １項〜第４項に記載の装置。