JP6979250B1 - 栽培養殖システムおよび栽培養殖方法 - Google Patents

Abstract

【課題】植物を栽培する栽培槽と魚類を養殖する養殖槽との間での水の循環を維持しつつ、所定期間栽培槽の植物への水の供給を停止可能な栽培養殖システムを得ること。【解決手段】本発明の栽培養殖システム１０００は、植物Ｐｔを栽培する栽培槽１００と魚類Ｆｓを養殖する養殖槽２００とを備え、栽培槽と養殖槽との間で水を循環させるものであって、養殖槽２００は、第１の高さに位置するバルブ付き第１排水口２１０と、第１の高さより高い第２の高さに位置する第２排水口２２０とを備え、栽培槽は、植物を栽培するための栽培棚１１０を備え、栽培養殖システムは、バルブ付き第１排水口２１０からの排水を栽培槽１００内において栽培棚１１０より低い位置に流すための第１配管１と、第２排水口２２０からの排水を栽培槽内において栽培棚より高い位置に流すための第２配管２と、養殖槽から栽培槽に流れる水を栽培槽から養殖槽に戻す第３配管３とを備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、植物を栽培する栽培槽と魚類を養殖する養殖槽とを備えた栽培養殖システムおよび栽培槽と養殖槽との間で水の循環を行う栽培養殖方法に関するものである。

従来から、植物を水耕栽培するための水耕栽培槽と魚類の養殖を行う魚類養殖槽とを備え、魚類養殖槽と水耕栽培槽との間で水を循環させるようにしたシステムがある。

例えば、特許文献１には、このようなシステムとして、魚類養殖槽で生じた養分を含む汚染水を水耕栽培槽に供給してその養分を植物の生育に利用すると同時に、植物による養分の吸収により浄化された水を魚類養殖槽に戻すようにした装置が開示されている。

実用新案登録第３１５８２３３号公報

特許文献１に開示の装置では、植物へ常に水が供給されるため、植物が根腐りするという課題があった。

本発明は、植物を栽培する栽培槽と魚類を養殖する養殖槽との間での水の循環を維持しつつ、所定期間栽培槽の植物への水の供給を停止可能な栽培養殖システムおよび栽培養殖方法を得ることを目的とする。

本発明は、以下の項目を提供する。
（項目１）
植物を栽培する栽培槽と魚類を養殖する養殖槽とを備え、前記栽培槽と前記養殖槽との間で水を循環可能な栽培養殖システムであって、
前記養殖槽は、
第１の高さに位置するバルブ付き第１排水口と、
前記第１の高さより高い第２の高さに位置する第２排水口と
を備え、
前記栽培槽は、
前記植物を栽培するための栽培棚を備え、
前記栽培養殖システムは、
前記バルブ付き第１排水口からの排水を前記栽培槽内において前記栽培棚より低い位置に流すための第１配管と、
前記第２排水口からの排水を前記栽培槽内において前記栽培棚より高い位置に流すための第２配管と、
前記養殖槽から前記栽培槽に流れる水を前記栽培槽から前記養殖槽に戻すための第３配管とを備える、栽培養殖システム。
（項目２）
前記バルブ付き第１排水口を制御する制御部を備え、
前記バルブ付き第１排水口を開くことによって、前記バルブ付き第１排水口からの排水が可能となり、前記バルブ付き第１排水口を閉じることによって、前記第２排水口からの排水が可能となるように、前記制御部は前記バルブ付き第１排水口の開閉を行う、項目１に記載の栽培養殖システム。
（項目３）
前記制御部は、前記バルブ付き第１排水口を開いた状態と、前記バルブ付き第１排水口を閉じた状態とを一定期間ごとに交互に切り替えるように前記バルブ付き第１排水口の開閉を制御する、項目２に記載の栽培養殖システム。
（項目４）
前記栽培槽は栽培槽側フィルターを備え、
前記第１配管および前記第２配管は前記栽培槽側フィルターと直接または間接的に接続されている、項目１〜３のいずれか一項に栽培養殖システム。
（項目５）
さらに、前記養殖槽に微細気泡を含む気液を供給する気液供給手段を備える、項目１〜４のいずれか一項に記載の栽培養殖システム。
（項目６）
前記養殖槽から前記栽培槽への水の流れが水位の落差により生ずるように前記栽培槽から前記養殖槽へ水を送る送水手段をさらに備えた、項目１に記載の栽培養殖システム。
（項目７）
栽培槽で植物を栽培し、養殖槽で魚類を養殖する方法であって、
前記養殖槽内には、バルブ付き第１排水口が第１の高さに位置するように配置されるとともに、第２排水口が前記第１の高さより高い第２の高さに位置するように配置されており、
前記栽培槽から前記養殖槽への送水は送水手段により行い、
前記養殖槽から前記栽培槽への送水は、
前記バルブ付き第１排水口を開いた状態によって前記バルブ付き第１排水口からの排水を第１配管により前記栽培棚より低い位置に流す第１排水モードと、前記バルブ付き第１排水口を閉めた状態によって、前記第２排水口からの排水を第２配管により前記栽培棚より高い位置に流す第２排水モードとを有し、
前記第１の排水モードと前記第２の排水モードとを前記バルブ付き第１排水口の開閉により交互に切り替えることによって行われる、栽培養殖方法。

本発明によれば、植物を栽培する栽培槽と魚類を養殖する養殖槽との間での水の循環を維持しつつ、所定期間栽培槽の植物への水の供給を停止可能な栽培養殖システムおよび栽培養殖方法を得ることができる。

本発明の実施形態１による栽培養殖システム１０００を説明するための斜視図である。 図１に示す栽培養殖システム１０００の側面図であり、図２（ａ）は、図１の紙面手前側から見た栽培養殖システムの構造を模式的に示し、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ部分（一点鎖線で囲んだ部分）を拡大して模式的に示す。 図１に示す栽培養殖システムの平面図であり、図１の紙面の上から見た栽培養殖システムの構造を模式的に示す。 図１に示す栽培養殖システムの動作を説明するための側面図であり、養殖槽の水位がバルブ付き第１排水口２１０の上端位置から上昇する様子を示す図。 図１に示す栽培養殖システムの動作を説明するための側面図であり、養殖槽の水位が第２排水口２２０の上端位置まで上昇した状態を示す図。

以下、本発明を説明する。本明細書において使用される用語は、特に言及しない限り、当該分野で通常用いられる意味で用いられることが理解されるべきである。したがって、他に定義されない限り、本明細書中で使用される全ての専門用語および科学技術用語は、本発明の属する分野の当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。矛盾する場合、本明細書（定義を含めて）が優先する。

本明細書において、「約」とは、後に続く数字の±１０％の範囲内をいう。

本発明は、植物を栽培する栽培槽と魚類を養殖する養殖槽との間での水の循環を維持しつつ、所定期間栽培槽の植物への水の供給を停止可能な栽培養殖システムを得ることを課題とし、
植物を栽培する栽培槽と魚類を養殖する養殖槽とを備え、栽培槽と養殖槽との間で水を循環させる栽培養殖システムであって、
養殖槽は、第１の高さに位置するバルブ付き第１排水口と、第１の高さより高い第２の高さに位置する第２排水口とを備え、
栽培槽は、植物を栽培するための栽培棚を備え、
栽培養殖システムは、バルブ付き第１排水口からの排水を栽培槽内において栽培棚より低い位置に流すための第１配管と、第２排水口からの排水を栽培槽内において栽培棚より高い位置に流すための第２配管と、養殖槽から栽培槽に流れる水を栽培槽から養殖槽に戻す第３配管とを備えている、栽培養殖システムを提供することにより、上記の課題を解決したものである。

要するに、本発明の栽培養殖システムは、植物の栽培槽と魚類の養殖槽とを備え、栽培槽と養殖槽との間で水を循環させるものであって、養殖槽が、設置位置の高さが異なる２つの排水バルブを有し、栽培槽が栽培棚を有し、低位置の排水バルブからの排水が栽培槽内の栽培棚より低い位置に流れ込み、高位置の排水バルブからの排水が栽培槽内の栽培棚より高い位置に流れ込み、養殖槽から栽培槽に流れ込んだ水が第３配管を通って栽培槽から養殖槽に送られるものあれば、その他の構成は限定されるものではない。

このような本発明の栽培養殖システムは、バルブ付き第１排水口の開閉を制御する制御部を有することが好ましい。このような制御部を有することにより、栽培養殖システムの自動運転が可能となる。

以下、本発明の栽培養殖システムにおける栽培槽、養殖槽、バルブ付き第１排水口、第２排水口、制御部、第１配管、第２配管、第３配管について個別に説明する。

（栽培槽）
栽培槽は、栽培槽本体と植物を栽培するための栽培棚とを有する。栽培槽本体は、水を所定量貯留可能な貯留部を有し、栽培棚はその貯留部よりも高い位置に設けられ得る。栽培槽本体の形状や構成材料は任意であり得る。

また、栽培槽は、養殖槽から栽培槽内に流れる水を浄化する栽培槽側フィルターを有し得る。ここで、フィルターの種類は任意であり得る。例えば、綿フィルターおよび３Ｄフィルターであってもよいし、砂や石などであってもよい。また、これらの組み合わせであってもよい。３Ｄフィルターは綿フィルターよりも目の粗い樹脂(例えば、ポリ塩化ビリニデン樹脂など)を不織布状に加工したものであり得る。１つの実施形態において、栽培槽の底面には、砂などが敷き詰められている。このようにすることで魚類などの排泄物を止め、それらを植物の養分とすることが可能となる。また、砂などの下層には多孔質物質（例えば、マテラ石などの石材、セラミックなど）からなる層が敷き詰められている。このようにすることにより排泄物内の微生物の分解を促進することが可能となる。さらに、多孔質物質からなる層の下流側に３Ｄフィルターを、その後に綿フィルターを設けている。このようにすることで、３Ｄフィルターで比較的大きな汚物を分解し、綿フィルターで比較的小さな汚物を分解することが可能となる。これらのフィルターを用いることによって、バクテリアによる水質浄化を行うことが可能となります。

ここで、栽培棚は植物の栽培が可能なものであれば、その具体的な構成は任意であり得る。例えば、栽培棚は、植物を収容してその水耕栽培が可能な構造を有する部材である。あるいは、栽培棚は、植物を収容してその土壌栽培が可能な構造を有する部材である。栽培棚の形状や構成材料は、任意であり得る。

（養殖槽）
養殖槽は、魚類を収容する容器である養殖槽本体を有する。養殖槽本体の形状および構成材料は任意であり得る。魚類の種類は任意であり得る、なお、本発明において魚類には、貝類や藻類も包含される。栽培槽で水を浄化する栽培槽側フィルターを設けた場合は、水を浄化するフィルターを養殖槽側フィルターとしては不要であるが、養殖槽側フィルターとして水を浄化するフィルターを備えてもよい。水を浄化する際の養殖槽側フィルターは、栽培槽側フィルターと同様のフィルターであってもよいし、異なるフィルターであってもよい。

好ましい実施形態において、養殖槽の底部は２重構造を有し得る。２重構造は、後述する気液混合装置から送り出される微細気泡を含む水を排出するための所定寸法の複数の孔を有するパンチングされた仕切り板を有するとともに、この仕切り板の上部には多孔質物質（例えば、砂砂利やマテラ石など）が備えられる。このようにすることで、気液混合装置から送り出される微細気泡を含む水が仕切り板の孔を介して均等に水が養殖槽内に供給される。また、微細気泡を含む水が多孔質物質を介すことで多孔質物質内に存在する微生物に高濃度の微細気泡を含む水が供給されることで微生物が活性化され、餌の食べ残しや糞などを分解することが可能となる。そして、水に含まれる気泡の力によって分解物が養殖槽内に浮上し、バルブ付き第１配管または第２配管を介して栽培槽に移動され、それが栽培槽の植物への肥料とすることが可能となる。

（バルブ付き第１排水口）
栽培槽は、栽培槽本体において第１の高さ以上の水位の水を排水するためのバルブ付き第１排水口を有する。バルブ付き第１排水口は、養殖槽本体における第１の高さ以上の水位の水の排水を排水するか否かを制御可能であれば、任意の形態であり得る。例えば、バルブ付き第１排水口は、第１排水口の開閉が手動操作で行われる手動バルブであってもよいし、開閉が自動制御される自動バルブ（例えば、電磁バルブ）であってもよい。

（第２排水口）
栽培槽は、栽培槽本体において、第１の高さよりも高い第２の高さ以上の水位の水を排水するための第２排水口を有する。第２排水口は、バルブ付き第１排水口の高さより高い位置に設けられたものであれば、任意の形態であり得る。例えば、単なる配管であってもよいし、第２排水口の開閉が手動操作で行われる手動バルブを備えていてもよいし、第２排水口の開閉が自動制御される自動バルブ（例えば、電磁バルブ）を備えていてもよい。

ここで、バルブ付き第１排水口および第２排水口が電磁バルブを備える場合、これらの排水バルブは、栽培養殖システムに設けられている操作系により、自動で開閉する動作と手動操作による開閉動作との切り替えが可能となり得る。操作系は、一例として、操作者が操作する操作部と、操作部での操作あるいは設定に基づいてこれらの排水バルブを制御する制御部とを有するものでもよい。

（制御部）
制御部は、バルブ付き第１排水口および／または電磁バルブを備えた第２排水口の開閉を制御可能であれば、その具体的な形態は任意であり得る。例えば、制御部は、栽培槽本体の第１の高さ以上の水位の水を排水したい場合には、バルブ付き第１排水口を開くように制御する。また、制御部は、栽培槽本体の第２の高さ以上の水位の水を排水したい場合には、バルブ付き第１排水口を閉じるように制御する。

また、第２排水口が電磁バルブを備えている場合は、常に第２排水口を開く状態に制御しても良いし、栽培槽本体の第２の高さ以上の水位の水を排水したい場合以外は、第２排水口を閉じるように制御してもよい。

また、制御部は、バルブ付き第１排水口の開閉の交互の切り替えを、一定周期で行うものでもよいし、予め設定された時間帯で開状態を維持し、予め設定された他の時間帯で閉状態を維持するものでもよい。さらに、制御部は、操作者が操作部でバルブ付き第１排水口あるいは第２排水口を開ける操作、あるいは閉じる操作をしたタイミングで、これらの排水バルブを開閉するものでもよい。バルブの開閉を行う周期をそれぞれ異なるように調整してもよい。

制御部は、バルブ付き第１排水口（低い位置の排水バルブ）からの排水を栽培槽内の栽培棚より低い位置に流す第１排水モードと、第２排水口（高位置の排水バルブ）からの排水を栽培槽内の栽培棚より高い位置に流す第２排水モードとが切り替わるように排水バルブを制御可能なものであればよい。

なお、バルブ付き第１排水口および／または第２排水口は上述した操作パネルでの操作に基づいて自動で開閉する自動バルブに限定されるものではなく、手動操作で開閉する手動バルブでもよい。

（第１配管）
第１配管は、バルブ付き第１排水口からの排水を栽培槽内において栽培棚より低い位置に流すものであれば、任意の形態であり得る。例えば、第１配管は、１つの管材で構成され、一端側開口がバルブ付き第１排水口に接続され、他端側開口が栽培槽内で栽培棚より低い位置に位置するものであってもよいし、第１配管は、栽培槽に設けられた栽培槽側配管（第１給水管）と、養殖槽に設けられた養殖槽側配管（第１排水管）と、栽培槽と養殖槽との間に設けられた中間配管（第１中継管）とで構成されたものであってもよい。この場合、栽培槽側配管（第１給水管）の一端側開口は栽培槽の栽培棚より低い位置に配置されており、養殖槽側配管（第１排水管）の一端側開口はバルブ付き第１排水口の排水口に接続され、栽培槽側配管（第１給水管）の他端側開口と養殖槽側配管（第１排水管）の他端側開口とは中間配管（第１中継管）により連結される。

第１配管を構成する１つの管材、あるいは第１配管を構成する栽培槽側配管、中間配管、養殖槽側配管の構成材料は任意であり得る。例えば、金属配管でもよいし、あるいは樹脂配管でもよいし、ゴム製のフレキシブル配管であってもよい。第１配管は、上述した栽培槽側フィルターと直接あるいは間接的に接続されていることが好ましい。このようにすることで、養殖槽の水位が第２の高さ位置よりも低く、第１の高さ以上の場合にける第１配管からの排水を栽培槽側で浄化することができる。上述した配管の構成は、必要に応じて第２配管の構成にも適用され得る。

（第２配管）
第２配管は、第２排水口からの排水を栽培槽内において栽培棚より高い位置に流すものであれば、第１配管と同様に任意の形態であり得る。１つの実施形態において、第２配管は第１配管と同じ構成である。しかしながら本発明はこれに限定されない、第１配管と第２配管との構成を異なるようにしてもよい。

また、第２配管は、栽培槽側フィルターと直接あるいは間接的に接続されていることが好ましい。この場合、第２配管からの排水を栽培槽側で浄化することができる。

（第３配管）
第３配管は、養殖槽から栽培槽に流れる水を栽培槽から養殖槽に送るためのものであれば、任意の形態であり得る。なお、第３配管には、栽培槽から養殖槽に水を強制的に移動させる送水手段が介在している。送水手段は、水を送り出す機能を有すれば任意の形態であり得る。送水手段としては、例えば、ラインポンプなどのポンプである。また、第３配管には、ポンプの下流側に設けられた、栽培槽から排出された排水に空気および酸素の少なくとも一方を混合し、微細気泡を含む気液を生成する気液混合装置が介在していることが好ましい。このようにすることにより、養殖槽へ戻す水に含まれる酸素の量を増大させることができ、養殖槽での魚類の養殖環境を良好に維持することが可能となる。また、微細気泡を含む気液を供給することにより、魚類が排出する植物栽培に有害な菌を殺菌することが可能となる。

また、第３配管は、養殖槽側フィルターと直接あるいは間接的に接続されていることが好ましい。この場合、栽培槽から第３配管を介して送られてくる水を養殖槽側で浄化することができる。

ただし、以下の実施形態の栽培養殖システムでは、養殖槽におけるバルブ付き第１排水口および第２排水口はそれぞれ、制御部により自動制御される自動バルブとし、栽培棚は、植物を収容してその水耕栽培が可能なものとし、第１配管は、栽培槽側配管（第１給水管）と養殖槽側配管（第１排水管）と中間配管（第１中継管）とを備えたものとし、第２配管は、栽培槽側配管（第２給水管）と養殖槽側配管（第２排水管）と中間配管（第２中継管）とを備えたものとし、第３配管は、一部に循環ポンプおよび気液混合装置が介在しているものとする。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。

（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１による栽培養殖システム１０００を説明するための斜視図であり、この栽培養殖システムの外観を模式的に示している。図２は、図１に示す栽培養殖システム１０００の側面図であり、図２（ａ）は、図１の紙面手前側から見た栽培養殖システムの構造を模式的に示し、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ部分（一点鎖線で囲んだ部分）を拡大して模式的に示している。図３は、図１に示す栽培養殖システムの平面図であり、図１の紙面の上から見た栽培養殖システムの構造を模式的に示している。

この実施形態の栽培養殖システム１０００は、植物Ｐｔを栽培する栽培槽１００と魚類Ｆｓを養殖する養殖槽２００とを備え、栽培槽１００と養殖槽２００との間で水が循環するように構成されている。

（栽培槽１００）
栽培槽１００は、植物Ｐｔを収容する容器としての栽培槽本体１００ａと、植物Ｐｔを水耕栽培することが可能な栽培棚１１０とを有しており、栽培棚１１０は栽培槽本体１００ａ内に着脱可能に設置されている。

ここで、栽培槽本体１００ａは、外形として直方体形状を有し、上面が開口した構造となっている。具体的には、栽培槽本体１００ａにはアクリル製水槽が用いられている。

ここで、栽培棚１１０の構成材料には、アクリルなどの樹脂材料が用いられているが、これに限定されず、セラミック（陶器）でもよいし、あるいはステンレスなどの金属材料でもよい。

また、栽培槽１００の底部には栽培槽仕切板１２０が設けられており、その栽培槽仕切板１２０の下側の領域には、養殖槽２００から栽培槽１００内に流れ込んだ水を浄化する栽培槽側フィルター１５０ａ〜１５０ｃが設けられている。

ここで、栽培槽仕切板１２０には、水を通過させ、植物の葉っぱや枝は通過できない程度の小孔が設けられている。また、栽培槽仕切板１２０の下側に配置される栽培槽側フィルターとして、綿フィルター１５０ａ、第１の３Ｄフィルター１５０ｂ、第２の３Ｄフィルター１５０ｃが設けられており、栽培槽１００から排出される水がこれらのフィルター１５０ａ〜１５０ｃの少なくとも１つを通過するようになっている。

（養殖槽２００）
この栽培養殖システム１０００では、養殖槽２００は、魚類Ｆｓの養殖を行うための容器としての養殖槽本体２００ａと、第１の高さに位置するバルブ付き第１排水口２１０と、第１の高さより高い第２の高さに位置する第２排水口２２０とを備えており、これらの排水バルブは、養殖槽本体２００ａ内に配置されている。

ここで、養殖槽本体２００ａは、外形として直方体形状を有し、上面が開口した構造となっている。具体的には、養殖槽本体２００ａにはアクリル製水槽が用いられている。

また、バルブ付き第１排水口２１０および第２排水口２２０は電磁バルブを備えてあり、これらのバルブ付き第１排水口２１０および第２排水口２２０は、栽培養殖システム１０００に設けられている操作パネル５０での動作設定により、自動で開閉する動作と、手動操作による開閉動作との切り替えが可能となっている。また、ここでは、バルブ付き第１排水口２１０および第２排水口２２０の取水口（つまり、養殖槽２００の水が排水バルブに吸い込まれる流入口）は、これらの排水バルブの上端位置に設けられている。

また、この養殖槽本体２００ａの底部には、養殖槽仕切板２４０が設けられており、その養殖槽仕切板２４０の下側の領域は、気液混合装置２０からの気液をろ過する養殖槽側フィルター２５０が収容されている。この養殖槽側フィルター２５０は、生物の細胞を活性化させる力を付与する多孔質物質やマテラ石を含んでいてもよい。多孔質物質からなるフィルターを用いることによって、微生物によるろ過能力を促進することが可能となる。
あるいは、養殖槽本体２００ａにおける養殖槽仕切板２４０の下側の領域にはマテラ石のみが収容されていてもよい。養殖槽仕切版２４０には、水を通過させ、魚類が通過できない程度の小孔が設けられている。

（操作系）
操作系５０は、操作者が操作する操作部５１と、操作部での操作あるいは設定に基づいて、バルブ付き第１排水口２１０および第２排水口２２０の開閉動作を制御する制御部５２とを有している。

ここでは、制御部は、第２排水口２２０を常に開いた状態に維持するとともに、バルブ付き第１排水口２１０からの排水を行うときにはバルブ付き第１排水口２１０を開き、第２排水口２２０の排水を行うときにはバルブ付き第１排水口２１０を閉じる構成となっている。このような制御部５０の構成では、バルブ付き第１排水口２１０の開閉制御のみで、バルブ付き第１排水口２１０からの排水と第２排水口２２０からの排水を切り替えることができる。この制御部５０は、バルブ付き第１排水口２１０からの排水を行うときにはバルブ付き第１排水口２１０を開くように制御し、第２排水口２２０からの排水を行うときにはバルブ付き第１排水口２１０を閉じるとともに、第２排水口２２０を開けるように制御される。第２の排水口は、第２排水口から排水する場合以外は、閉ざした状態であってもよいし、開いた状態であってもよい。第２排水口にはバルブを設けず、常に第２排水口を開いた状態としていてもよい。

また、この実施形態では、制御部は、バルブ付き第１排水口２１０および第２排水口２２０の開閉の切り替えを、操作部で設定された所定周期で行うように構成されている。所定周期の間隔は、根腐りが防止できる範囲で任意であり得る。例えば、第２排水口から栽培棚の植物の根に水を供給する時間を約３０分間〜約１２０分間、好ましくは約４５分間〜約６０分間とし、その後、約３分間〜約３０分間、好ましくは約５分間〜約２０分間バルブ付き第１排水口から栽培棚の植物の根に水を供給されないようにする。このようにすることで、根における水切りが行え、根腐りを防止することが可能となる。また、１つの実施形態において、第２排水口から栽培棚の植物の根に水を供給する時間を約５０分間とし、その後、バルブ付き第１排水口から栽培棚の植物の根に水を供給されないようにする時間を約１０分間とする。ただし、制御部は、操作部で予め設定された時刻になるとバルブ付き第１排水口２１０および第２排水口２２０を開状態あるいは閉状態とするものでもよい。さらに、制御部は、操作者が操作部でバルブ付き第１排水口２１０あるいは第２排水口２２０を開ける操作、あるいは閉じる操作をしたタイミングで、これらの排水バルブを開閉するものでもよい。

要するに、制御部は、バルブ付き第１排水口（低い位置の排水バルブ）２１０からの排水が栽培槽本体１００ａ内の栽培棚１１０より低い位置に流れる第１排水モードと、第２排水口（高位置の排水バルブ）２２０からの排水が栽培槽本体１００ａ内の栽培棚１１０より高い位置に流れる第２排水モードとが切り替わるようにこれらの排水バルブを制御するものであればよい。

また、この栽培養殖システム１０００は、バルブ付き第１排水口２１０からの排水を栽培棚１１０より低い位置に流すための第１配管１と、第２排水口２２０からの排水を栽培棚１１０より高い位置に流すための第２配管２と、養殖槽２００から栽培槽１００に流れる水を栽培槽１００から養殖槽２００に戻すための第３配管３とを有しており、以下に説明する。

（第１配管）
この栽培養殖システム１０００では、第１配管１は、栽培槽本体１００ａ内に設けられた栽培槽側配管（第１給水管）１１１と、養殖槽本体２００ａ内に設けられた養殖槽側配管（第１排水管）２１１と、栽培槽本体１００ａと養殖槽本体２００ａとの間に設けられた中間配管（第１中継管）１１とを有する。

ここで、第１給水管１１１は、栽培槽本体１００ａ内にその底面に平行に伸びるように設けられた直線状の配管であり、一方の開口端１１１ａが栽培槽本体１００ａの側壁から外部に突出するように栽培棚１１０の下側に配置されている。他方の開口端１１１ｂは栽培槽本体１００ａの側壁の内面から所定距離離れて栽培槽本体１００ａ内の栽培棚１１０よりも低い位置に位置している。

第１排水管２１１は、略Ｌ字状に折り曲げられた形状を有し、一方の先端部２１１ａが養殖槽本体２００ａの側壁から外部に突出するように養殖槽本体２００ａ内に配置されており、他方の先端部２１１ｂが養殖槽本体２００ａ内でバルブ付き第１排水口２１０に接続されている。

第１中継管１１は、栽培槽本体１００ａと養殖槽本体２００ａとの間に配置され、第１中継管１１の一方の開口端１１ａが第１給水管の一方の開口端１１１ａに接続され、第１中継管１１の他方の開口端１１ｂが第１排水管２１１の一方の開口端２１１ａに接続されている（図２（ｂ）参照）。その結果、第１給水管１１１と第１排水管２１１とが第１中継管１１により連結されることとなり、これにより、バルブ付き第１排水口２１０からの排水を栽培槽本体１００ａ内の栽培棚１１０より低い位置に流す第１配管１が形成されている。

（第２配管２）
第２配管２は、栽培槽本体１００ａ内に設けられた栽培槽側配管（第２給水管）１１２と、養殖槽本体２００ａ内に設けられた養殖槽側配管（第２排水管）２１２と、栽培槽本体１００ａと養殖槽本体２００ａとの間に設けられた中間配管（第２中継管）１２とを有する。

ここで、第２給水管１１２は、直線状の給水基管１１２ａと給水基管１１２ａの側面に取り付けられた複数の直線状の給水枝管１１２ｂとを有し、給水基管１１２ａは、栽培棚１１０と第１給水管１１１との間に、栽培槽本体１００ａの底面に平行となるように設けられている。給水基管１１２ａの開口している一方の端部１１２ｃは、栽培槽本体１００ａの側壁から外部に突出し、給水基管１１２ａの塞がれている他方の端部１１２ｅは、栽培槽本体１００ａの側壁の内面から所定距離離れて位置している。また、給水基管１１２ａの側面に取り付けられた複数の給水枝管１１２ｂは、給水基管１１２ａの上端縁（稜線）に沿って一定間隔で複数配置されており、これらの給水枝管１１２ｂは栽培棚１１０を貫通してその上側に突出するように配置されており、給水枝管１１２ｂの上端の開口１１２ｄは、栽培棚１１０より高い位置に位置している。

第２排水管２１２は、略Ｌ字状に折り曲げられた形状を有し、一方の先端部２１２ａが養殖槽本体２００ａの側壁から外部に突出するように配置されており、他方の先端部２１２ｂが養殖槽本体２００ａ内で第２排水口２１０に接続されている。

第２中継管１２は、栽培槽本体１００ａと養殖槽本体２００ａとの間に配置され、第２中継管１２の一方の開口端１２ａが第２給水管１１２の給水基管１１２ａの一方の開口端１１２ｃに接続され、第２中継管１２の他方の開口端１２ｂが第２排水管２１２の一方の開口端２１２ａに接続されている（図２（ｂ）参照）。その結果、第２給水管１１２と第２排水管２１２とが第２中継管１２により連結されることとなり、これにより、第２排水口２２０からの排水を栽培槽本体１００ａ内の栽培棚１１０より高い位置に流し込む第２配管２が形成されている。

（第３配管３）
第３配管３は、栽培槽１００の水を養殖槽２００に戻すための配管を有する。第３配管３は栽培槽１００から養殖槽２００に水を強制的に移動させる手段としてポンプ１０が設けられ得る。さらに、第３配管のポンプ下流側には気液混合装置２０が設けられ得る。この気液混合装置２０は、栽培槽１００から排出された排水に空気および酸素の少なくとも一方（ここでは、空気と酸素の両方）を混合して養殖槽２００に送るように構成されている。

さらに具体的に説明する。

第３配管３は、さらに、栽培槽本体１００ａおよび養殖槽本体２００ａの外部に配置された槽外配管１１３と、養殖槽本体２００ａ内に配置された養殖槽内配管２１３とを有する。

ここで、養殖槽内配管２１３は、養殖槽本体２００ａ内の養殖槽仕切板２４０の下側に気液混合装置２０からの気液を供給する、対向する一対の第１養殖槽側配管２１３ａおよび第２養殖槽側配管２１３ｂを含み得る。

また、槽外配管１１３は、栽培槽本体１００ａの底部と循環ポンプ１０とを接続するポンプ上流側配管１１３ａと、循環ポンプ１０と気液混合装置２０とをつなぐポンプ下流側配管１１３ｂと、気液混合装置２０で得られた気液を対向する一対の養殖槽側配管２１３ａおよび２１３ｂに送り込む気液供給管１１３ｃとを有する。

また、栽培養殖システム１０００は、養殖槽本体２００ａ内での水位が第２排水口２２０を超えて上昇したときに、水が養殖槽本体２００ａから溢れるのを回避するためのオーバーフロー配管４を有している。

このオーバーフロー配管４は、養殖槽本体２００ａの第２排水口２２０よりも高い位置に設けられたオーバーフロー排水管２１４と、栽培槽本体１００ａの第２給水管１１２の給水枝管１１２ｂの水の出口（開口）１１２ｄよりも高い位置に設けられたオーバーフロー給水管１１４と、オーバーフロー排水管２１４とオーバーフロー給水管１１４とをつなぐオーバーフロー中継管１４とを有している。ここで、養殖槽本体２００ａのオーバーフロー排水管２１４からオーバーフロー中継管１４およびオーバーフロー給水管１１４を介して栽培槽本体１００ａに流れ込んだ水は、栽培棚１１０を経由せずに栽培槽本体１００ａ内の底部に溜まるようにオーバーフロー給水管１１４の先端開口（水出口）は、栽培棚１１０から離れた位置に配置されている。

この実施形態１の栽培養殖システム１０００では、このような構成のオーバーフロー配管４を備えることで、何かの異常により養殖槽本体２００ａ内で水位が第２排水口２２０を超えて上昇したときでも、水が養殖槽本体２００ａから溢れるのを回避することができる。

また、栽培養殖システム１０００では、水の蒸発により栽培槽１００と養殖槽２００との間で循環する水の全体量が所定の下限値より低下したときには、例えば、栽培槽１００と養殖槽２００の両方に設けた水位センサの出力に基づいて、循環水の水量が規定の下限値を下回ったことを検出し、図示しない水補給管を介して外部から循環水が補給されるようになっている。

次に動作について説明する。

図４および図５は、図１に示す栽培養殖システムの動作を説明するための側面図であり、養殖槽での水位がバルブ付き第１排水口２１０の上端位置から上昇する様子を示し、図５は、養殖槽での水位が第２排水口２２０の上端位置まで上昇した状態を示す。

操作者はこの栽培養殖システム１０００の利用を開始する際には、栽培槽１００および養殖槽２００での貯水量が運転開始時の適切な水量となるように外部の水源（図示せず）から栽培槽１００および養殖槽２００に水を供給する。

ここで、運転開始時は、例えば、養殖槽２００での水位が第２排水口２２０の上端位置にあり、かつ、栽培槽１００での水位が第１給水管１１１と第２給水管１１２との中間位置にある。図に示す実施形態においては、栽培槽１００の水位は第１給水管１１１と第２給水管１１２との中間位置としているが、本発明はこれに限定されない。養殖槽および栽培槽の効率などによって変化し得るものである。例えば、栽培槽における植物の作付け表面積を広くし、養殖槽における養殖表面積を狭くした場合には、栽培槽１００での水位が第１給水管１１１と第２給水管１１２との中間よりも高い位置になり得る。

その後、養殖槽２００に養殖の対象となる魚類を投入し、栽培槽１００に栽培の対象となる植物Ｐｔを収容した栽培棚１１０を設置し、操作パネル５０の操作により制御部による栽培養殖システム１０００の自動運転を開始する。

なお、この実施形態１では、制御部は、循環ポンプ１０を駆動することにより栽培槽１００と養殖槽２００との間で水を循環させ、バルブ付き第１排水口２１０および第２排水口２２０の開閉制御を行うことにより、水の循環を継続しつつ、植物に水が供給される状態と供給されない状態とを切り替える。

以下具体的に説明する。

栽培養殖システム１０００では、循環ポンプ１０の駆動により、水位の落差により養殖槽２００から栽培槽１００への水の流れが生ずるように栽培槽１００の水が養殖槽２００に移動する。

この状態で、制御部は、バルブ付き第１排水口２１０が開いた状態と、バルブ付き第１排水口２１０が閉じた状態とが所定期間の周期で交互に切り替わるようにバルブ付き第１排水口２１０の開閉を制御する。

（バルブ付き第１排水口２１０が閉じた状態での水の流れ）
バルブ付き第１排水口２１０の閉状態では、バルブ付き第１排水口２１０からの排水は行われないため、養殖槽２００の水位は、図４に示すように徐々に上昇し、図５に示すように、開状態である第２排水口２２０の上端の高さまで上昇すると、そこで維持される。

なぜなら、バルブ付き第１排水口２１０が閉じている状態では、栽培槽１００から養殖槽２００に水が戻ってくることで養殖槽２００の水位がバルブ付き第１排水口２１０の上端位置より高くなっても、バルブ付き第１排水口２１０からの排水は行われず、養殖槽２００の水位が第２排水口２２０の上端位置まで上昇したときに、初めて、養殖槽２００内の水が第２排水口２２０の上端位置にある取水口２２０ａから排出されるからである。

従って、バルブ付き第１排水口２１０を閉じた状態では、養殖槽２００からは、第２排水口２２０および第２配管２を介して栽培槽１００に水が流れることになる。このとき、栽培槽１００では、養殖槽２００からの水が第２配管２により栽培棚１１０より高い位置に流し込まれることとなり、栽培棚１１０で栽培されている植物Ｐｔに水が供給されることとなる。栽培棚１１０に供給された水は、栽培棚１１０から落下して栽培槽本体１００ａの下部に溜まることとなる。

栽培槽本体１００ａの底部に溜まっている水は各フィルター１５０ａ〜１５０ｃにてろ過されて栽培槽本願１００ａからポンプ上流側配管１１３ａを介して循環ポンプ１０に至り、さらにポンプ下流側配管１１３ｂを介して気液混合装置２０に至る。

気液混合装置２０では、栽培槽１００から排出された水に空気および酸素が混入されて気液が生成され、生成された気液は気液供給管１１３ｃを介して、養殖槽本体２００ａ内に設けられている第１の養殖槽側配管２１３ａおよび第２養殖槽側配管２１３ｂに流れる。

これらの配管２１３ａおよび２１３ｂに流れ込んだ気液は、これらの配管２１３ａおよび２１３ｂに形成されている養殖側給水口１３ｂから養殖槽本体２００ａの底部に流出して、活性化剤（マテラ石）を含む養殖槽側フィルター２５０を通過して養殖槽仕切板２４０を超えて養殖槽本体２００ａ内を上昇し、第２排水口２２０の上端の高さに達すると、第２排水口２２０から再び栽培槽１００に排出される。

そして、バルブ付き第１排水口２１０が閉じた状態で所定期間が経過すると、制御部は、タイマー機能によりバルブ付き第１排水口２１０の閉状態が所定期間続いたことを検出してバルブ付き第１排水口２１０が開くようにバルブ付き第１排水口２１０を制御する。

（バルブ付き第１排水口２１０が開いた状態での水の流れ）
バルブ付き第１排水口２１０が開くと、バルブ付き第１排水口２１０から養殖槽２００内の水が排水され、このことから、養殖槽２００内の水位は、第２排水口２２０の上端位置からバルブ付き第１排水口２１０の上端位置まで降下することとなる。その結果、第２排水口２２０からの排水は行われなくなる。

従って、バルブ付き第１排水口２１０が開いた状態では、養殖槽２００からは、バルブ付き第１排水口２１０および第１配管１を介して栽培槽１００に水が流れる。このとき、栽培槽１００では、養殖槽２００からの水が栽培棚１１０より低い位置に流し込まれることとなり、栽培棚１１０で栽培されている植物Ｐｔに水が供給されないこととなる。

栽培槽１００内の栽培棚１１０より低い位置に流し込まれる水は、そのまま落下して栽培槽本体１００ａの下部に溜まることとなる。

このようにして栽培槽本体１００ａの底部に溜まっている水も、栽培棚１１０を通って栽培棚１１０から落下して栽培槽本体１００ａの下部に溜まった水と同様に、各フィルター１５０ａ〜１５０ｃにてろ過されて栽培槽本体１００ａからポンプ上流側配管１１３ａを介して循環ポンプ１０に至り、さらにポンプ下流側配管１１３ｂを介して気液混合装置２０に至る。

気液混合装置２０では、栽培槽１００から排出された水は空気および酸素を混入されて気液として、第１の養殖槽側配管２１３ａおよび第２養殖槽側配管２１３ｂを介して養殖槽２００に戻る。

そして、バルブ付き第１排水口２１０が開いた状態で一定期間が経過すると、制御部はタイマー機能によりバルブ付き第１排水口２１０の開状態が一定期間続いたことを検出してバルブ付き第１排水口２１０が閉じるようにバルブ付き第１排水口２１０を制御する。

その後は、上述したようにバルブ付き第１排水口２１０からの排出は行われなくなり、養殖槽２００の水位が第２排水口２２０の上端位置まで上昇した時点で、第２排水口２２０からの排水が再度行われる。

このように、本実施形態１の栽培養殖システム１０００では、栽培槽１００と養殖槽２００との間での水の循環を維持しつつ、バルブ付き第１排水口２１０が開いている状態とバルブ付き第１排水口２１０が閉じている状態とを所定の期間が経過するたびに切り替えることにより、養殖槽２００からの排水が栽培槽１００の栽培棚１１０より高い位置に供給される状態と、養殖槽２００からの排水が栽培槽１００の栽培棚１１０より低い位置に給水される状態とが切り替えられる。

その結果、本発明は、簡単な排水口のバルブ制御という簡単な構成で、植物を栽培する栽培槽と魚類を養殖する養殖槽との間での水の循環を維持しつつ、所定期間栽培槽の植物への水の供給を停止可能な栽培養殖システムおよび栽培養殖方法を得ることができる。その結果、植物の栽培において植物の根腐りを防止することが可能となった。また、植物の根元が水に接触する状態と空気に接触する状態とが繰り返されることによって、植物の成長に有益な刺激を与えることが可能となり、植物の成長のさらなる効率化を図ることが可能となる。さらに、養殖槽の水位を第１の位置と第２の位置とで所定期間交互に繰り返すことで、特に潮の干満に影響を受ける海水で育つ魚類（貝類や藻類も含む）への成長の促進効果が期待できる。

以上のように、本発明の好ましい実施形態を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。

本発明は、植物を栽培する栽培槽と魚類を養殖する養殖槽との間での水の循環を維持しつつ、所定期間栽培槽の植物への水の供給を停止可能な栽培養殖システムおよび栽培養殖方法を得ることができるものとして有用である。

１ 第１配管
２ 第２配管
３ 第３配管
１００ 栽培槽
１１０ 栽培棚
２００ 養殖槽
２１０ バルブ付き第１排水口
２２０ 第２排水口
１０００ 栽培養殖システム

Claims (7)

1. 植物を栽培する栽培槽と魚類を養殖する養殖槽とを備え、前記栽培槽と前記養殖槽との間で水を循環可能な栽培養殖システムであって、
   前記養殖槽は、
   第１の高さに位置するバルブ付き第１排水口と、
   前記第１の高さより高い第２の高さに位置する第２排水口と
   を備え、
   前記栽培槽は、
   前記植物を栽培するための栽培棚を備え、
   前記栽培養殖システムは、
   前記バルブ付き第１排水口からの排水を前記栽培槽内において前記栽培棚より低い位置に流すための第１配管と、
   前記第２排水口からの排水を前記栽培槽内において前記栽培棚より高い位置に流すための第２配管と、
   前記養殖槽から前記栽培槽に流れる水を前記栽培槽から前記養殖槽に戻すための第３配管とを備える、栽培養殖システム。
2. 前記バルブ付き第１排水口を制御する制御部を備え、
   前記バルブ付き第１排水口を開くことによって、前記バルブ付き第１排水口からの排水が可能となり、前記バルブ付き第１排水口を閉じることによって、前記第２排水口からの排水が可能となるように、前記制御部は前記バルブ付き第１排水口の開閉を行う、請求項１に記載の栽培養殖システム。
3. 前記制御部は、前記バルブ付き第１排水口を開いた状態と、前記バルブ付き第１排水口を閉じた状態とを一定期間ごとに交互に切り替えるように前記バルブ付き第１排水口の開閉を制御する、請求項２に記載の栽培養殖システム。
4. 前記栽培槽は栽培槽側フィルターを備え、
   前記第１配管および前記第２配管は前記栽培槽側フィルターと直接または間接的に接続されている、請求項１〜３のいずれか一項に栽培養殖システム。
5. さらに、前記養殖槽に微細気泡を含む気液を供給する気液供給手段を備える、請求項１〜４のいずれか一項に記載の栽培養殖システム。
6. 前記養殖槽から前記栽培槽への水の流れが水位の落差により生ずるように前記栽培槽から前記養殖槽へ水を送る送水手段をさらに備えた、請求項１に記載の栽培養殖システム。
7. 栽培槽で植物を栽培し、養殖槽で魚類を養殖する方法であって、
   前記養殖槽内には、バルブ付き第１排水口が第１の高さに位置するように配置されるとともに、第２排水口が前記第１の高さより高い第２の高さに位置するように配置されており、
   前記栽培槽から前記養殖槽への送水は送水手段により行い、
   前記養殖槽から前記栽培槽への送水は、
   前記バルブ付き第１排水口を開いた状態によって前記バルブ付き第１排水口からの排水を第１配管により前記栽培棚より低い位置に流す第１排水モードと、前記バルブ付き第１排水口を閉めた状態によって、前記第２排水口からの排水を第２配管により前記栽培棚より高い位置に流す第２排水モードとを有し、
   前記第１の排水モードと前記第２の排水モードとを前記バルブ付き第１排水口の開閉により交互に切り替えることによって行われる、栽培養殖方法。

Images