JP6541148B2 - 液循環装置 - Google Patents

Description

本発明は、長尺な円筒状の揚水管に空気を供給することで液を吸上げ循環させる液循環装置に関する。

液中に設置された長尺な円筒状の揚水管に空気を供給して気泡を発生させ、気泡の上昇する力を利用して液を吸上げるエアリフトポンプがある（例えば、特許文献１参照）。エアリフトポンプは、例えば、海中に設置され、海水とともにヘドロ等を吸上げた後、海上でヘドロ等を取除き海水を浄化する用途等にも用いられている。

また養殖海域にエアリフトポンプを設置し、海水を吸上げ循環させることで、海水中の酸素及び栄養分を養殖生物に供給するとともに、海底付近に存在する有機浮遊物の層に海面付近の溶存酸素量の多い海水を供給することで養殖生物に悪影響を及ぼす有機浮遊物を処理する技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２０１３−１５２１４６号公報 特開平６−６２７０１号公報

特許文献２に記載の海流生成方法によれば、海水を循環させ、養殖生物に悪影響を及ぼす有機浮遊物を処理しつつ海水中の酸素及び栄養分を養殖生物に供給することが可能であり、養殖生物を良好な環境で発育させることができる。しかしながら、これに用いるエアリフトポンプには、海面付近の酸素と海底付近の有機浮遊物とをバランス良く混合すべく、気泡を間欠的に発生させる空気室が必要となるので、構造が複雑になり、製造、設置及び運用にコストが掛かってしまう。これに加え、有機浮遊物の処理状況に応じて段階的に設置深さを変更する必要もあり、さらにコストが掛かってしまう。

本発明の目的は、低コストで製造、設置、運用が可能な液循環装置を提供することである。

本発明は、両端が開口した長尺な筒体である揚水管と、空気を供給する給気管とを備え、前記揚水管を液中に設置し、前記揚水管内に前記給気管から空気を供給することで前記液を揚水し循環させる液循環装置であって、前記揚水管は、長さの異なる２種類以上の揚水管からなり、各揚水管の両端が前記液に浸かるように設置され、前記給気管の給気口が各揚水管の中間部に配設され、それぞれ異なる液深から液を揚水し循環させることを特徴とする液循環装置である。

また本発明において、前記給気管は、前記揚水管の一端から前記揚水管内に挿入されていることを特徴とする。

また本発明は、さらに、前記揚水管を支持するとともに、前記揚水管の一端において前記液を吸込む空間を確保する支持手段を備えることを特徴とする。

また本発明は、壁面で囲われる閉鎖領域において、前記壁面付近に設置され、前記閉鎖領域内の液を循環させることを特徴とする。

また本発明において、２種類以上の前記揚水管のうち、最も長い前記揚水管が中央に配置され、他の前記揚水管が最も長い前記揚水管の周囲に配置されていることを特徴とする。

また本発明は、筏に搭載されていることを特徴とする。

また本発明は、さらに、前記筏の周囲を囲う遮蔽手段を備え、前記遮蔽手段により、前記遮蔽手段の内側の液中に含まれる固形分が前記遮蔽手段の外側に流出することを抑制することを特徴とする。

また本発明において、前記筏は、水上に浮揚した状態で設置され、前記筏の周辺の水を循環させることを特徴とする。

本発明の液循環装置は、筒状の揚水管と給気管とを備える単純な構成であり、揚水管内に給気口を配置し給気を行う単純な操作により液を循環させることが可能なので、低コストで製造、設置、運用を行うことができる。また本発明の液循環装置によれば、液中への空気の供給と液の循環とを同時に行うことができるので、非常に効率的である。

本発明の第１実施形態の液循環装置１を水中に設置した状態を示す図である。 本発明の第２実施形態の液循環装置２を水中に設置した状態を示す図である。 本発明の第３実施形態の液循環装置３の平面図である。 本発明の第３実施形態の液循環装置３を海中に設置した状態を示す図である。 本発明の第４実施形態の液循環装置４を海中に設置した状態を示す図である。 試験装置１００の断面図である。 図６の試験装置１００による揚水試験の結果を示すグラフである。

図１は、本発明の第１実施形態の液循環装置１を水中に設置した状態を示す図である。第１実施形態の液循環装置１は、長尺な円筒状の揚水管１１と、水中で揚水管１１を支持する支持手段であるスタンド１２と、給気用の給気管１３とを備え、揚水管１１を水没させた状態で給気管１３から揚水管１１内に空気を供給することで水を揚水し、周囲の水を循環させる。なお本発明の液循環装置において、循環させる液は、水に限定されるものではない。

液循環装置１の全長は、水中に設置されたときに少なくとも揚水管１１の両端が水に浸かるように、揚水管１１の姿勢や設置箇所の水位等を考慮して決められる。

揚水管１１は、合成樹脂製の円筒管であり、両端が開口している。なお揚水管１１は、合成樹脂製のものに限定されるものではなく、例えば、金属製でもよい。ただし本実施形態の液循環装置１では、揚水管１１内（中間部）に空気を供給したときに揚水管１１内が負圧となるので、揚水管１１は、このときの負圧によって閉じない程度の剛性が必要である。

揚水管１１は、円筒管に限定されるものではなく、例えば、角筒管でもよい。また揚水管１１は、直管に限定されるものではない。揚水管１１の長さ及び径についても、特定のものに限定されるものではなく、水深、揚水速度（循環速度）等を考慮し、適宜最適な長さ及び径とすることができる。

スタンド１２は、揚水管１１を支持する４本の脚２１と、脚２１を揚水管１１に固定するボルト２２及びナット２３とで構成され、揚水管１１の下端部に固定され、揚水管１１を水底９１から立設させた状態で支持する。

脚２１は、揚水管１１を支持可能であればよく、特定の形状、数に限定されるものではない。脚２１は、揚水管１１の下端からの水の吸込みが可能なように、揚水管１１の下端と水底９１との間に水の通り道となる空間を確保可能な高さで形成されている。

また脚２１を、例えば、伸縮可能な構造や、ボルト２２を通す高さを調節可能な構造とすると、揚水管１１の設置深さを容易に調節することが可能となり、より好ましい。なお揚水管１１の設置深さは、水の循環を効率良く行うべく、揚水管１１の下端から吸上げられ上端から排出される水が水面から噴出しない深さに調節されていると好ましい。

ボルト２２及びナット２３は、公知のボルト及びナットを用いることができる。

給気管１３は、揚水管１１よりも細い円筒管であり、例えば、公知のビニルホース等を用いることができる。給気管１３は、揚水管１１の上端から挿入されており、先端の給気口２５が揚水管１１の中間部に位置するように設置されている。また給気管１３から給気したときに給気管１３の先端部が水中で過度に動く場合には、給気管１３の先端部に錘を取付ける等の措置を施せばよい。

給気管１３の根元側は、図示しないエアーポンプやコンプレッサ等の空気源となる機器に接続されている。なお給気管１３は、後述する第２実施形態の液循環装置２のように、揚水管１１の側面から内側へ挿通させることも可能であるが、揚水管１１の上端から挿入すると設置が容易であるとともに、給気口２５の高さ（深さ）を容易に調節可能となる。

次に本実施形態の液循環装置１の作用について説明する。液循環装置１は、揚水管１１を上端まで浸水させた状態で水底９１から立設するように水中に設置される。液循環装置１を水中に設置した状態で給気管１３から揚水管１１内へ空気を供給すると、揚水管１１内で気泡が発生する。

揚水管１１内において発生した気泡を浮上させる方向に水圧が加わることで、揚水管１１内では、揚水管１１の下端から上端に向かう水の流れが形成され、揚水管１１の外側では、揚水管１１の上端から下端に向かう水の流れが形成され、液循環装置１の周囲の水が循環する。

以上のように、本実施形態の液循環装置１は、スタンド１２が取付けられた揚水管１１と給気管１３とを備える単純な構成であり、揚水管１１内に給気口２５を配置し給気を行う単純な操作により水を循環させることが可能なので、低コストで製造、設置、運用を行うことができる。また揚水管１１の清掃も容易である。

さらに本実施形態の液循環装置１において給気管１３は、揚水管１１の上端から挿入して設置されているので、容易に設置可能であるとともに、給気口２５の高さ（深さ）を容易に調節することができる。これにより揚水管１１の揚水速度（液循環装置１による水の循環速度）を容易に調節することができる。なお揚水速度は、給気口２５が深い位置にある程、大きくなる。

また本実施形態の液循環装置１によれば、水中への空気の供給と水の循環とを同時に行うことができるので、非常に効率的である。

なお本発明の液循環装置において、揚水管１１を支持するとともに、揚水管１１の一端において液を吸込む空間を確保する支持手段としては、スタンド１２に限定されるものではなく、例えば、後述する第２実施形態の液循環装置２のように、揚水管１１の側面を把持した状態で構造物に固定する支持具３１や、後述する第３実施形態の液循環装置３のように、構造物から吊下げる吊具５４を用いることもできる。

図２は、本発明の第２実施形態の液循環装置２を水中に設置した状態を示す図である。図１に示す第１実施形態の液循環装置１と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。第２実施形態の液循環装置２は、第１実施形態の液循環装置１と基本的構成は同じであるが、設置箇所、揚水管１１の姿勢、給気管１３の設置方法が異なり、支持手段として、スタンド１２に代えて２つの支持具３１を備える。

本実施形態の液循環装置２は、揚水管１１と給気管１３と揚水管１１を支持する支持具３１とを備え、壁面９２に囲われた水槽や池等の閉鎖領域において、壁面９２付近に設置され、該閉鎖領域内の水を循環させる。

揚水管１１は、鉛直方向に対して下端が壁面９２の方に少し傾いた姿勢で支持具３１を介して壁面９２に固定されている。また揚水管１１には給気管１３を挿通する挿通孔（図示省略）が穿設されている。挿通孔は、揚水管１１による揚水速度等を考慮し、適宜最適な位置に穿設される。なお挿通孔が揚水管１１の下端に近い程、揚水速度が大きくなる。

給気管１３は、揚水管１１内に空気を供給可能に、挿通孔に挿通され、給気口２５が揚水管１１内に位置するように設置されている。

支持具３１は、揚水管１１の上部及び下部の側面を把持した状態で壁面９２にボルト等で固定されている。支持具３１の材質は、特定の材質に限定されるものではなく、十分な強度を有していればよい。また支持具３１は、揚水管１１の設置角度を可変に構成することが好ましい。

本実施形態の液循環装置２は、壁面９２に囲われた水槽や池等の閉鎖領域において、揚水管１１の下端が壁面９２の方に傾いた姿勢で壁面９２付近に設置されているので、給気管１３から揚水管１１内に空気を供給し揚水を行うと、揚水管１１の上端から排出された水が対面の壁面９２にぶつかり、再度、揚水管１１の下端から吸い込まれる循環流が形成され、閉鎖領域全体の水を効果的に循環させることができる。

なお揚水管１１を傾ける角度は、特定の角度に限定されるものではなく、適宜最適な角度に設定することができる。

図３は、本発明の第３実施形態の液循環装置３の平面図である。図４は、本発明の第３実施形態の液循環装置３を海中に設置した状態を示す図である。なお図３では、牡蠣８２を省略しており、図４では、管体５１のみを断面で示し、ボート８３、コンプレッサ４４、太陽光発電パネル４５及び符号の一部を省略している。図１に示す第１実施形態の液循環装置１と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。

第３実施形態の液循環装置３は、養殖筏８１に搭載され、養殖筏８１周辺の海水を循環させる。養殖筏８１は、牡蠣８２等の養殖生物を養殖する筏であり、平面視（図３）において縦１０ｍ、横２０ｍ程度の大きさである。養殖筏８１は、特定のものに限定されるものではなく、例えば、真珠や魚類等を養殖する養殖筏に液循環装置３を搭載することも可能である。さらに、養殖筏８１に代えて、海水の浄化等を行うべく、養殖用ではない筏に液循環装置３を搭載することも可能である。また養殖筏８１の大きさも特定の大きさに限定されるものではない。

本実施形態の液循環装置３は、長さの異なる２種類の揚水管である中層水用揚水管４１及び底層水用揚水管４２と、中層水用揚水管４１及び底層水用揚水管４２に空気を供給する給気管１３と、給気管１３を分岐させるマニホールド４３と、空気源であるコンプレッサ４４と、コンプレッサ４４の電源である太陽光発電パネル４５とを備え、中層水用揚水管４１と底層水用揚水管４２とが水没した状態で設置され、それぞれ異なる水深の水を吸上げ循環させる。

中層水用揚水管４１及び底層水用揚水管４２の長さは、特定の長さに限定されるものではなく、少なくとも中層水用揚水管４１が底層水用揚水管４２よりも短くなるように決められている。中層水用揚水管４１及び底層水用揚水管４２の長さの一例を示すと、中層水用揚水管４１が約６ｍ、底層水用揚水管４２が約１６ｍである。中層水用揚水管４１の長さは、牡蠣８２等の設置深さに合わせて適宜最適な長さに設定され、底層水用揚水管４２の長さは、海底の深さに合わせて適宜最適な長さに設定される。

中層水用揚水管４１は、養殖筏８１の四隅に１本ずつ吊下げて設置されている。中層水用揚水管４１は、円筒状の管体５１がボルト５２及びナット５３を用いて縦に３本連結された構成であり、最上部の管体５１の上端部に取付けられた支持手段である吊具５４を介して養殖筏８１に吊下げられている。また中層水用揚水管４１の最下部の管体５１の下端部には、中層水用揚水管４１の過度な揺動を防止する錘５５が取付けられている。

なお中層水用揚水管４１の配置は、養殖筏８１の四隅に限定されるものではなく、例えば、底層水用揚水管４２の周囲に５ｍ間隔で配置する等、養殖筏８１の大きさや中層水用揚水管４１による海水の循環範囲等を考慮し、適宜最適な配置にすることができる。

管体５１は、下端部において径が拡張されており、拡張された部分に別の管体５１の上端部が嵌め込まれ、ボルト５２及びナット５３を用いて連結されている。なお管体５１の連結方法は、これに限定されるものではない。

管体５１の材質は、第１実施形態の液循環装置１の揚水管１１と同様であるが、養殖筏８１から吊下げるので、軽量であることが好ましい。

吊具５４は、例えば、公知の紐やチェーン等を用いることができ、管体５１の上端部に穿設された図示しない挿通孔を通して養殖筏８１に巻付け、中層水用揚水管４１を養殖筏８１に固定し吊下げる。

ボルト５２、ナット５３及び錘５５は、公知のものを用いることができる。

底層水用揚水管４２は、全長が約１６ｍであり、養殖筏８１の中央に１本、吊下げて設置されている。底層水用揚水管４２は、基本的構成が中層水用揚水管４１と同じであり、管体５１が縦に８本連結されている。

中層水用揚水管４１及び底層水用揚水管４２は、養殖筏８１の上で管体５１同士を順次連結させながら海中に沈めていく方法で養殖筏８１に設置される。

給気管１３は、全ての中層水用揚水管４１及び底層水用揚水管４２にそれぞれ上端から挿入され、給気口２５が中層水用揚水管４１及び底層水用揚水管４２の内側（中間部）に位置するように設置されている。給気管１３の根元側は、マニホールド４３に接続されている。

また給気管１３は、中層水用揚水管４１及び底層水用揚水管４２に挿入されているものとは別に、マニホールド４３とコンプレッサ４４とを繋ぐ給気管１３が設置されている。

マニホールド４３は、コンプレッサ４４から給気された空気を中層水用揚水管４１及び底層水用揚水管４２に挿通されている、それぞれの給気管１３に分岐する。マニホールド４３は、公知のマニホールドを用いることができる。マニホールド４３は、給気管１３毎に給気量を調節可能なバルブが設けられていると、中層水用揚水管４１及び底層水用揚水管４２毎に揚水速度（循環速度）を調節可能となり、より好ましい。

コンプレッサ４４及び太陽光発電パネル４５は、公知のものを用いることができる。コンプレッサ４４及び太陽光発電パネル４５は、養殖筏８１の脇に停留させたボート８３に収容されている。

なおコンプレッサ４４に代えて、例えば、エアーポンプ等の他の空気源を用いてもよく、太陽光発電パネル４５に代えて、例えば、風力発電装置やディーゼル発電装置、これらを組合せた発電装置等の電源を用いてもよい。またボート８３に代えて、例えば、コンプレッサ４４及び太陽光発電パネル４５を載置可能な筏（図示省略）等を設置してもよい。

次に本実施形態の液循環装置３の作用について説明する。コンプレッサ４４を稼働し給気管１３から中層水用揚水管４１及び底層水用揚水管４２の内側に空気を供給すると、気泡とともに海水が中層水用揚水管４１及び底層水用揚水管４２内を上昇し、中層水用揚水管４１の下端付近の海水（中層水）及び底層水用揚水管４２の下端付近の海水（底層水）が海面付近に吸上げられ、吸上げられた中層水及び底層水が海面付近の海水（表層水）と混合されるとともに、混合された海水が養殖筏８１の周辺において上下に循環する。

このとき中層水用揚水管４１及び底層水用揚水管４２が異なる水深の海水を吸上げるので、海水が全体的に撹拌される。また海面付近においては、中層水用揚水管４１及び底層水用揚水管４２の上端から排出された海水が合流し広範囲に拡散される。

海水の上下の循環が長年滞っている海域では、植物プランクトンの栄養となる栄養塩が海底９３に沈降して滞留しており、表層水における貧栄養化を招いている。また海底９３では、有機物が過剰に堆積し、貧酸素化を招いている。さらに牡蠣８２等の養殖生物の発育には酸素が必要となるが、海水中の溶存酸素量は温度が高くなるにつれて低下し、海水温度は水深が浅い程、高くなるので、表層水において養殖生物の発育に十分な溶存酸素量が確保されていないことがある。

液循環装置３は、低温の底層水と海底９３に滞留している栄養塩とを底層水用揚水管４２が吸上げて表層水へ供給するとともに、表層水と比べて低温で、かつ表層水及び底層水と比べて溶存酸素量の多い中層水を中層水用揚水管４１が吸上げて表層水へ供給する。これにより表層水において、栄養塩と溶存酸素量の多い水とが供給されるとともに、水温が低下し溶存酸素量が上昇する。また底層水において、有機物が吸上げられて減少し過剰な酸素消費が抑制され溶存酸素量が上昇し、溶存酸素量が上昇することで嫌気性分解が減少するとともに、海底９３に滞留している有害物質の酸化が促進されるので、海底９３における有害物質が減少し海底９３（底層水）の環境が改善される。

以上のように、本実施形態の液循環装置３によれば、養殖筏８１に中層水用揚水管４１及び底層水用揚水管４２を吊下げ、給気管１３から中層水用揚水管４１及び底層水用揚水管４２の内側に空気を供給する単純な構成及び操作により養殖筏８１の周囲の海水を循環させることができ、低コストで製造、設置、運用を行うことができる。

また液循環装置３において、中層水用揚水管４１及び底層水用揚水管４２は、全長が６〜１６ｍ程度あるが、複数の管体５１を連結する構成なので、養殖筏８１へ設置するときには、管体５１を順次、連結しながら海中に沈めていけばよく、養殖筏８１から撤去するときには、管体５１を順次、外しながら引き上げることで容易に設置又は撤去することができる。

本実施形態の液循環装置３により中層水及び底層水を吸上げて表層水に混合させて循環させることで、表層水における貧栄養化の解消、溶存酸素量の増大、及び底層水における貧酸素化の解消、有害物質の低減が実現され、養殖環境を改善することができる。

また液循環装置３が吸上げた栄養塩により、植物プランクトンの繁殖が促進され、さらに植物プランクトンを餌とする動物プランクトンが繁殖する。これにより魚類の繁殖が促進される。液循環装置３によれば、このような自然循環を促進する効果も期待することができる。

また液循環装置３は、養殖筏８１に常設して周囲の海水を常時、循環させることも可能であるが、養殖環境を改善する上では間欠的に海水を循環させるだけでも効果が見込めるので、例えば、中層水用揚水管４１、底層水用揚水管４２、給気管１３及びマニホールド４３を養殖筏８１に常設し、ボート８３に収容されているコンプレッサ４４及び太陽光発電パネル４５は循環時のみ接続するようにしてもよく、中層水用揚水管４１、底層水用揚水管４２、給気管１３及びマニホールド４３についても循環時のみ養殖筏８１に設置するようにしてもよい。

図５は、本発明の第４実施形態の液循環装置４を海中に設置した状態を示す図である。なお図５では、管体５１及びビニルシート６１を断面で示し、ボート８３、コンプレッサ４４、太陽光発電パネル４５及び符号の一部を省略している。図３及び図４に示す第３実施形態の液循環装置３と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。第４実施形態の液循環装置４は、第３実施形態の液循環装置３と基本的構成は同じであるが、底層水用揚水管４２から吸上げられた栄養塩等を含む固形分の流出を抑制する遮蔽手段であるビニルシート６１が養殖筏８１の周囲に吊下げて設置されている。

ビニルシート６１は、養殖筏８１の四方を囲い、海底９３付近に達する大きさで形成されており、吊具６２を介して養殖筏８１に吊下げられている。またビニルシート６１には、海中で過度に揺動しないように下部に錘６３が取付けられている。ビニルシート６１は、ビニルシート６１の内側に存在する、底層水用揚水管４２から吸上げられた海水中の栄養塩等を含む固形分がビニルシート６１の外側に流出することを抑制する。

ビニルシート６１は、ビニルシート６１の内側に存在する固形分の流出を適度に抑制可能であればよく、ビニルシート６１の内側と外側とを完全に遮蔽する必要はない。ただしビニルシート６１の内側と外側とを完全に遮蔽することを否定するものではない。

ビニルシート６１は、公知のビニルシートを用いることができる。また栄養塩等を含む固形分の流出を適度に抑制可能であれば、ビニルシート６１に代えて、養殖に用いられる公知の網等を用いることもできる。

吊具６２及び錘６３は、中層水用揚水管４１及び底層水用揚水管４２の吊具５４、錘５５と同じものを用いることができる。

本実施形態の液循環装置４によれば、底層水用揚水管４２から吸上げられた栄養塩等を含む固形分を養殖筏８１の周囲に設置されたビニルシート６１の内側に囲い込み、流出を抑制することができるので、養殖生物の発育を、より促進することができる。

以上、第１から第４実施形態の液循環装置１、２、３、４を用いて、本発明の液循環装置を説明したが、本発明の液循環装置は、上記実施形態に限定されるものではなく、要旨を変更しない範囲で変形して使用することができる。

第１実施形態の液循環装置１において、揚水管１１にボルト２２及びナット２３を用いて取付けられるスタンド１２に代えて、例えば、揚水管１１を載置させて支持するスタンド（図示省略）を用いることもできる。

第２実施形態の液循環装置２において、支持具３１に代えて、第１実施形態の液循環装置１のスタンド１２を用いて揚水管１１を傾けて固定し、壁面９２付近に載置することで、壁面９２に覆われた閉鎖領域の水の循環を行うことも可能である。

第２実施形態の液循環装置２において、給気管１３は、第１実施形態の液循環装置１のように揚水管１１の上端から挿入して設置されていてもよく、第３、第４実施形態の液循環装置３、４において、給気管１３は、第２実施形態の液循環装置２のように中層水用揚水管４１及び底層水用揚水管４２の周壁から挿通して設置されていてもよい。

第３、第４実施形態の液循環装置３、４において、中層水用揚水管４１及び底層水用揚水管４２は、海中への設置が可能であれば複数の分割した管体５１ではなく、１つの管体で構成されていてもよい。

第３、第４実施形態の液循環装置３、４において、吸上げた海水の海面からの噴出を防止し海水の循環を促進すべく、中層水用揚水管４１及び底層水用揚水管４２の最上部の管体５１の上端にＴ字管を連結してもよい。

第３、第４実施形態の液循環装置３、４において、給気管１３は、管体５１と同じ長さのものを管体５１の内壁面に固定し、管体５１同士を連結するときに、連結具を用いて給気管１３同士を接続するようにして設置することもできる。

本発明の液循環装置は、比較的大規模な閉鎖性海域における貧栄養化等の環境改善のみならず、比較的小規模な湖沼、ダム、溜池、水槽、生簀、庭園内の池等の環境改善に好適に用いることができる。また給気管１３から供給する空気にオゾンを含有させることで、有機物等の分解を促進させることが可能であり、排水処理等にも好適に用いることができる。

以上のとおり、図面を参照しながら好適な実施形態を説明したが、当業者であれば、本明細書を見て、自明な範囲内で種々の変更及び修正を容易に想定するであろう。従って、そのような変更及び修正は、請求の範囲から定まる発明の範囲内のものと解釈される。

＜実施例１＞
図６は、試験装置１００の断面図である。図７は、図６の試験装置１００による揚水試験の結果を示すグラフである。試験装置１００は、揚水管１０１と、給気管１０２と、図示しない空気源であるエアーポンプと、図示しないエアーポンプの電源である太陽光発電システムと、水槽１０３とで構成されている。

揚水管１０１には、塩化ビニルパイプを使用し、給気管１０２には、内径が４ｍｍのビニルホースを使用した。またエアーポンプには、（有）ニューマリンズ製のマリンベビコン１８１２型１２Ｖ（風量２０Ｌ／ｍｉｎ）を使用し、太陽光発電システムには、（株）クマザキエイム製のソーラー発電システムＳＬ−１２Ｈを使用した。

試験装置１００において、揚水管１０１の全長Ｌと、揚水管１０１の内径Ｄと、水面から給気口１０５までの深さＨとの条件を変えて、揚水量が２Ｌとなるまでの時間を計測し、揚水速度を算出した。表１及び図７に結果を示す。なお水中置換法により計測した、試験時におけるエアーポンプの平均風量は、１１．０Ｌ／ｍｉｎであった。

表１及び図７に示す結果によると、揚水管１０１の全長Ｌによる揚水速度への影響は、比較的小さいことがわかる。ただし揚水管１０１の全長Ｌが短い場合に、給気口１０５の深さＨを浅くし過ぎると揚水速度が極端に小さくなることがわかる。また揚水管１０１の内径Ｄを小さくすると揚水速度が増すことがわかる。さらに給気口１０５の深さＨに比例して揚水速度が増すことがわかる。

揚水管１０１内の水と、給気される空気の容積比によって単位容積あたりの気液混合物の見かけの比重が決まり、これにより水（気液混合物）の上昇力（揚水速度）が決まると考えられ、給気量が同じであれば、揚水管１０１の内径Ｄを小さくするほど気液密度が小さくなり、水（気液混合物）の上昇力（揚水速度）が増すと考察される。

＜実施例２＞
全長が６ｍ、内径が２００ｍｍの塩化ビニル製の揚水管を海中に設置し、内径が１８ｍｍの給気管を揚水管の上端から挿入し、給気口の海面からの深さが４ｍの位置において、揚水管内に０．２ＭＰａの圧力で空気を供給し、揚水された海水を容量が１３Ｌのバケツで受け、バケツが一杯になるまでの時間を３回計測し、３回の平均揚水速度を算出した結果、揚水速度は１６０Ｌ／ｍｉｎ（９．６ｍ^３／ｈｒ）であった。

＜実施例３＞
全長が６ｍ、内径が１２５ｍｍの塩化ビニル製の揚水管を海中に設置し、内径が１３ｍｍの給気管を揚水管の上端から挿入し、給気口の海面からの深さが１ｍ、２ｍ、４ｍの位置において、揚水管内に約０．１３〜０．１５ＭＰａの圧力で空気を供給し、揚水された海水を容量が１３Ｌのバケツで受け、バケツが一杯になるまでの時間を計測し、揚水速度を算出した。揚水時の海水温度を表２、揚水速度の算出結果を表３に示す。なお揚水時の外気温は３０．５℃であり、天候は晴れであった。

表３から給気口の深さを深くするほど揚水速度が増すことがわかる。また実施例２と比較すると、揚水管の内径を小さくすると揚水速度が増すことがわかる。

１、２、３、４ 液循環装置
１１ 揚水管
１２ スタンド
１３ 給水管
２５ 給気口
３１ 支持具
４１ 中層水用揚水管
４２ 底層水用揚水管
５４ 吊具
６１ ビニルシート
８１ 養殖筏
９２ 壁面

Claims (8)

1. 両端が開口した長尺な筒体である揚水管と、空気を供給する給気管とを備え、前記揚水管を液中に設置し、前記揚水管内に前記給気管から空気を供給することで前記液を揚水し循環させる液循環装置であって、
   前記揚水管は、長さの異なる２種類以上の揚水管からなり、各揚水管の両端が前記液に浸かるように設置され、前記給気管の給気口が各揚水管の中間部に配設され、それぞれ異なる液深から液を揚水し循環させることを特徴とする液循環装置。
2. 前記給気管は、前記揚水管の一端から前記揚水管内に挿入されていることを特徴とする請求項１に記載の液循環装置。
3. さらに、前記揚水管を支持するとともに、前記揚水管の一端において前記液を吸込む空間を確保する支持手段を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の液循環装置。
4. 壁面で囲われる閉鎖領域において、前記壁面付近に設置され、前記閉鎖領域内の液を循環させることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の液循環装置。
5. ２種類以上の前記揚水管のうち、最も長い前記揚水管が中央に配置され、他の前記揚水管が最も長い前記揚水管の周囲に配置されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の液循環装置。
6. 筏に搭載されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の液循環装置。
7. さらに、前記筏の周囲を囲う遮蔽手段を備え、
   前記遮蔽手段により、前記遮蔽手段の内側の液中に含まれる固形分が前記遮蔽手段の外側に流出することを抑制することを特徴とする請求項６に記載の液循環装置。
8. 前記筏は、水上に浮揚した状態で設置され、
   前記筏の周辺の水を循環させることを特徴とする請求項６に記載の液循環装置。

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