JP7347420B2 - 海洋生物資源生産方法及び海洋生物資源生産装置 - Google Patents
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Description
本願は、2018年6月27日に、日本に出願された特願2018-122104号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
(2)上記(1)に記載された海洋生物資源生産方法であって、前記植物プランクトン培養工程では、前記湧昇パイプ内に太陽光線を導光するとともに、前記湧昇パイプ内の深層水に太陽光線を照射してもよい。
(3)上記(2)に記載された海洋生物資源生産方法であって、前記植物プランクトン培養工程では、前記湧昇パイプ内の深層水の上昇流量及び/又はその深層水に対する太陽光線の照射量を調整することにより植物プランクトンの発生量を制御してもよい。
(4)上記(1)~(3)に記載された海洋生物資源生産方法であって、前記湧昇パイプ内の深層水への太陽光線の照射は、前記湧昇パイプの少なくとも一部を透光性の透光パイプで形成し、その透光パイプに集光した太陽光線を導光して行う、又は、前記湧昇パイプ内で、かつ、その軸心方向に透光性を有する透光ロッドを配置するとともに、その透光ロッドに集光した太陽光線を導光して行ってもよい。
(5)上記(1)~(4)に記載された海洋生物資源生産方法であって、前記深層水汲み上げ工程では、前記湧昇パイプ内の温度差及び塩分濃度差を利用するか、又は、ポンプによって深層水を汲み上げてもよい。
(7)上記(6)に記載された海洋生物資源生産装置であって、前記植物プランクトン培養手段は、前記湧昇パイプ内に太陽光線を導光するとともに、前記湧昇パイプ内の深層水に太陽光線を照射する照射手段を有してもよい。
(8)上記(7)に記載された海洋生物資源生産装置であって、前記照射手段は、太陽光線を集光する集光手段と、前記湧昇パイプの少なくとも一部を形成し、前記集光手段で集光した太陽光線を前記湧昇パイプ内に照射する透光パイプ、又は、前記湧昇パイプ内で、かつ、その軸心方向に配置され、前記集光手段で集光した太陽光線を前記湧昇パイプ内に照射する透光ロッドと、を有してもよい。
(9)上記(8)に記載された海洋生物資源生産装置であって、前記透光パイプは、その内部に混入され、太陽光線を散乱させる散乱材、及び/又は、その外周面に配置され、太陽光線を反射する反射材を有してもよい。
(10)上記(8)または(9)に記載された海洋生物資源生産装置であって、前記透光ロッドは、その上端部に設けられた逆三角錐形の受光部、又は、その上端部に設けられ、凸レンズを収容した逆三角錐形の受光部を有してもよい。
(11)上記(6)~(10)に記載された海洋生物資源生産装置であって、前記深層水汲み上げ手段は、前記湧昇パイプ内の温度差及び塩分濃度差を利用するか、又は、深層水を汲み上げるポンプを有してもよい。
(12)上記(6)~(11)に記載された海洋生物資源生産装置であって、前記湧昇パイプは、円筒状膜、又は、伸縮可能な蛇腹式パイプからなり、前記湧昇パイプの形状を円筒状に保つ補強部材を有してもよい。
(13)上記(12)に記載された海洋生物資源生産装置であって、前記補強部材は、前記湧昇パイプ内に、互いに隔離して複数設けられていてもよい。
(14)上記(8)または(10)に記載された海洋生物資源生産装置であって、前記湧昇パイプは、円筒状膜、又は、伸縮可能な蛇腹式パイプからなり、前記湧昇パイプの形状を円筒状に保つ一又は複数の補強部材を有し、前記補強部材は、前記湧昇パイプの内周に沿って設けられた大径リング部材と、前記大径リング部材より径方向内側に設けられた小径リング部材と、前記大径リング部材及び前記小径リング部材を接続するスポーク部材と、を有し、前記透光ロッドは、少なくとも1つの前記小径リング部材に挿通されていてもよい。
(15)上記(6)~(14)に記載された海洋生物資源生産装置であって、前記湧昇パイプに設けられる上部開口部の周囲には、その上部開口部から流出してくる植物プランクトンを含んだ深層水を受け入れて動物プランクトンを培養する動物プランクトン培養槽が設けられていてもよい。
(16)上記(15)に記載された海洋生物資源生産装置であって、前記動物プランクトン培養槽の周囲には、魚を育成するネットが張られていてもよい。
(17)上記(6)~(16)に記載された海洋生物資源生産装置であって、前記植物プランクトン培養手段は、前記湧昇パイプ内の植物プランクトンの培養状態を計測するクロロフィルセンサ、前記湧昇パイプ内の照度を計測する照度センサ、前記湧昇パイプ内の深層水の流量を計測する流量センサ、のうち少なくも一つのセンサを有し、当該センサの計測結果に基づいて植物プランクトンの培養条件を調節してもよい。
(18)上記(8)~(10)および(14)に記載された海洋生物資源生産装置であって、外気を吸気する吸気ブロアーと、前記透光ロッドの下に備えられ多孔体からなる散気器と、を備え、前記透光ロッドは、前記吸気ブロアーから吸気された空気を前記透光ロッドの下端まで送るエアー通路をその軸心に備え、前記吸気ブロアーから吸気された空気は前記エアー通路を介して前記散気器から前記湧昇パイプ内に供給されてもよい。
(19)上記(18)に記載された海洋生物資源生産装置であって、前記照射手段は、前記吸気ブロアーから吸気された空気が供給される空気室を備え、前記透光ロッドが挿入される孔部を備える底面を有する筐体を備え、前記透光ロッドは、前記透光ロッドが前記孔部に挿入されたときに、前記エアー通路と前記空気室とを連通させ前記空気室の空気を前記エアー通路に吸気させる吸気穴を備え、前記筐体は、前記透光ロッドが前記孔部に挿入されたときに、前記透光ロッドの外周面と前記孔部の内周面との間のギャップを気密に塞ぐ可撓性部材を備えていてもよい。
(20)上記(6)に記載された海洋生物資源生産装置であって、前記湧昇パイプは、非透光性の部材で形成され、前記湧昇パイプは、前記湧昇パイプの上部に備えられ上方に行くにしたがって面積の広がる逆三角錐形に形成された第1部分と、前記第1部分の下部に接続され前記表層領域から前記深層領域まで延在する第2部分とを備えていてもよい。
この海洋生物資源生産装置A1は、湧昇パイプ1(深層水汲み上げ手段)と、照射手段4(植物プランクトン培養手段)と、動物プランクトン培養槽7とを含んで構成されている。
この非透光パイプ3は、図示では省略しているが、湧昇パイプ1の大部分を占めており、数百メートルの長さからなる湧昇パイプ1のうち、透光パイプ2の数十メートルの長さを除いた長さを有する。
なお、この非透光パイプ3は、図示の例では、透光パイプ2の肉厚と同じパイプに構成されているが、運搬性や施工性を容易にするため、さらに製造コストを低減するために、後述する図7に示される円筒状膜3aで構成してもよい。後述する図5に示される非透光パイプ3も同様である。
なお、ブイb1には、図示しないアンカー(錨)が結合されて、生物資源生産領域Bが海流で流されないように工夫されている。
なお、湧昇パイプ1内における深層水の汲み上げは、ポンプを用いて行ってもよい。
以下の各図における鎖線で示される矢印も同様である。)。この照射される光線は、太陽光であるから、光合成に必要な可視光線の他に水の加温に寄与する赤外線も含まれている。
なお、これら各領域Z1,Z2は、後述する海洋生物資源生産装置A2~A5にも存在しているが、そこでの説明は重複するので省略する。
以下、各領域Z1,Z2及び生物資源生産領域Bに分けて説明する。
第1領域Z1は、透光パイプ2の全長を範囲としている。この第1領域Z1には、非透光パイプ3から清浄で、かつ、栄養塩に富んだ深層水が導入されるとともに、その導入された深層水に透光パイプ2から光線が照射される。この第1領域Z1では、深層水は透光パイプ2により外界と隔てられていて清浄な性質が保たれている。したがって、この第1領域Z1では、適度な照度及び温度の下、光合成に適した環境が生成され、植物プランクトンの培養を効果的に開始させることができる。
なお、透光パイプ2から深層水への光線の照射量の調整、すなわち、透光パイプ2から光線が漏れる漏光の調整については、後述する図2及び図3で詳述する。
以上のように、第1領域Z1は、太陽光線の照射量の調整が容易に行える透光パイプ2内に形成され、さらに、透光パイプ2内は、表層水よりも汚染度が低く、水質が管理され、しかも天候等の環境の変動を受けにくい領域であるから、植物プランクトンの発生量を制御しやすい特長を有することができる。したがって、この第1領域Z1では、食物連鎖の基礎生産者としての植物プランクトンを効果的に培養することができる。
第2領域Z2は、動物プランクトン培養槽7内を範囲としている。この動物プランクトン培養槽7内には、第1領域Z1で生成された植物プランクトンを含む深層水が湧昇パイプ1の上部開口1bから流入してくる。この動物プランクトン培養槽7内では、流入してきた植物プランクトンがさらに成長するとともに、その成長した植物プランクトンが動物プランクトンの餌となって、動物プランクトンが効果的に培養される。
生物資源生産領域Bには、動物プランクトン培養槽7から動物プランクトンを豊富に含む深層水が溢流してくる。生物資源生産領域B内に流出した動物プランクトンは、魚の餌となり魚の成長に役立つことができる。また、生物資源生産領域B内に流出した深層水には、まだ栄養塩が含まれているので、海藻や海草の成長を促すことができる。
さらにまた、上記構成からなる海洋生物資源生産装置A1は、透光パイプ2内で培養された植物プランクトンを動物プランクトン培養槽7に受け入れるようにしているので、魚等の餌となる動物プランクトンを効率よく培養させることができる。
また、上記構成からなる海洋生物資源生産装置A1は、動物プランクトン培養槽7の周囲に生物資源生産領域Bを設けるようにしているので、動物プランクトン培養槽7から動物プランクトンを含む深層水を生物資源生産領域B内に供給することができるから、生物資源生産領域B内で魚介類や海草類等の海洋生物資源を効率よく生産することができる。
なお、図示しないが、透光パイプの漏光調整としては、図2及び図3に示される以外に、透光パイプの表面に凹凸をつけて光線の屈曲率を変えるようにしてもよい。
この海洋生物資源生産装置A2が上述した海洋生物資源生産装置A1と異なる点は、海洋生物資源生産装置A1の照射手段4に相当する照射手段10を複数個(図示の例では4個)設けたことである。すなわち、この海洋生物資源生産装置A2は、動物プランクトン培養槽7の周囲に4個の照射手段10が配置されている。
なお、この海洋生物資源生産装置A2は、上述の海洋生物資源生産装置A1のように生物資源生産領域Bに設けることもできるが、単独で設けることも可能である。この場合は、動物プランクトン培養槽7の外周近くに、動物プランクトンを餌とする小魚が集まり、さらにその小魚を餌とする大型の魚が集まるので、海洋生物資源生産装置A2の周囲には豊かな魚場が形成される。このような効果は、後述の海洋生物資源生産装置A3、A4においても同様である。
また、透光ロッド20の上端部に設けられている受光部20aの上面には、図9に示されるような凸状のレンズ20b(凸レンズ)を設けることができる。この場合は、レンズ20bで集光された太陽光を効果的に受光部20aに集めることができる。さらに、透光ロッド20には、上述した図2に示されるような散乱体2a1を混入したり、あるいは表面に凹凸を形成したりして、深層水に対する漏光を調整することもできる。
図13には、補強部材3a1で補強された円筒状膜3a内に透光ロッド20が小径リング3a3の中に挿通されている状態の斜視図が示され、また、図14には、補強部材3a1で補強された円筒状膜3a内に、凸状のレンズ20bを設けた透光ロッド20が小径リング3a3の中に挿通されている状態の斜視図が示されている。
この蛇腹式パイプ3cにおいても、補強部材3a1で円筒形態を保つようにしてもよい。
湧昇パイプ1を蛇腹式パイプ3cとしたときは、通常、数百メートルにも及ぶ湧昇パイプの運搬性や施工性が容易となり、さらに製造コストを低減することができる。
1a 下部開口
1b 上部開口
1c ラッパ部
2 透光パイプ
2´ 肉厚部
2a 透光パイプ
2a1 散乱体
2b 透光パイプ
2b1 反射材
3 非透光パイプ
3a 円筒状膜
3a1 補強部材
3a2 大径リング部材
3a3 小径リング部材
3a4 スポーク部材
3c 蛇腹式パイプ
4 照射手段(植物プランクトン培養手段)
5 導光体
6 レンズ
7 動物プランクトン培養槽
8 筐体
9 浮体
10 照射手段
11a 導光体
11b 導光体
12 筐体
13 レンズ
20 透光ロッド
20a 受光部
20b レンズ
20c 吸気穴
20d 外周面
21 照射手段
21a レンズ
21b 筐体
21ba 空気室
21bb 孔部
21bba 内周面
30 散気手段
31 ソーラーパネル
32 吸気ブロアー
33 エアー通路
34 散気器
35 Oリング
A1~A5 海洋生物資源生産装置
B 生物資源生産領域
b1 ブイ
b2 ネット
b3 底板
S1 クロロフィルセンサ
S2 照度センサ
S3 流量センサ
Z1 第1領域
Z2 第2領域
Claims (16)
- 植物プランクトンを食物連鎖の基礎生産者として海洋生物資源を生産する海洋生物資源生産方法であって、
海洋の深層領域に存在する深層水を湧昇パイプで表層領域に汲み上げる深層水汲み上げ工程と、
前記湧昇パイプ内で植物プランクトンを培養させる植物プランクトン培養工程と、を有し、
前記植物プランクトン培養工程では、
前記湧昇パイプの少なくとも一部を透光性の透光パイプで形成し、前記透光パイプの上端面に太陽光線が照射されると、照射された太陽光線が、前記透光パイプの下端面に向けて導光される、ことを特徴とする海洋生物資源生産方法。 - 前記植物プランクトン培養工程では、前記透光パイプを介して前記湧昇パイプ内に太陽光線を導光するとともに、前記湧昇パイプ内の深層水に太陽光線を照射する、ことを特徴とする請求項1に記載の海洋生物資源生産方法。
- 前記植物プランクトン培養工程では、前記湧昇パイプ内の深層水の上昇流量及び/又はその深層水に対する太陽光線の照射量を調整することにより植物プランクトンの発生量を制御する、ことを特徴とする請求項2に記載の海洋生物資源生産方法。
- 前記深層水汲み上げ工程では、前記湧昇パイプ内の温度差及び塩分濃度差を利用するか、又は、ポンプによって深層水を汲み上げる、ことを特徴とする請求項1~3のいずれか一項に記載の海洋生物資源生産方法。
- 植物プランクトンを食物連鎖の基礎生産者として海洋生物資源を生産する海洋生物資源生産装置であって、
海洋の深層領域に存在する深層水を湧昇パイプで表層領域に汲み上げる深層水汲み上げ手段と、
前記湧昇パイプ内で植物プランクトンを培養させる植物プランクトン培養手段と、を有し、
前記植物プランクトン培養手段では、
前記湧昇パイプの少なくとも一部を透光性の透光パイプで形成し、前記透光パイプの上端面に太陽光線が照射されると、照射された太陽光線が、前記透光パイプの下端面に向けて導光される、ことを特徴とする海洋生物資源生産装置。 - 前記植物プランクトン培養手段は、前記透光パイプを介して前記湧昇パイプ内に太陽光線を導光するとともに、前記湧昇パイプ内の深層水に太陽光線を照射する照射手段を有する、ことを特徴とする請求項5に記載の海洋生物資源生産装置。
- 前記透光パイプは、その内部に混入され、太陽光線を散乱させる散乱材、及び/又は、その外周面に配置され、太陽光線を反射する反射材を有する、ことを特徴とする請求項5または6に記載の海洋生物資源生産装置。
- 前記深層水汲み上げ手段は、前記湧昇パイプ内の温度差及び塩分濃度差を利用するか、又は、深層水を汲み上げるポンプを有する、ことを特徴とする請求項5~7のいずれか一項に記載の海洋生物資源生産装置。
- 前記湧昇パイプは、円筒状膜、又は、伸縮可能な蛇腹式パイプからなり、
前記湧昇パイプの形状を円筒状に保つ補強部材を有する、ことを特徴とする請求項5~8のいずれか一項に記載の海洋生物資源生産装置。 - 前記補強部材は、前記湧昇パイプ内に、互いに隔離して複数設けられている、ことを特徴とする請求項9に記載の海洋生物資源生産装置。
- 前記湧昇パイプに設けられる上部開口部の周囲には、その上部開口部から流出してくる植物プランクトンを含んだ深層水を受け入れて動物プランクトンを培養する動物プランクトン培養槽が設けられている、ことを特徴とする請求項5~10のいずれか一項に記載の海洋生物資源生産装置。
- 前記動物プランクトン培養槽の周囲には、魚を育成するネットが張られている、ことを特徴とする請求項11に記載の海洋生物資源生産装置。
- 前記植物プランクトン培養手段は、
前記湧昇パイプ内の植物プランクトンの培養状態を計測するクロロフィルセンサ、前記湧昇パイプ内の照度を計測する照度センサ、前記湧昇パイプ内の深層水の流量を計測する流量センサ、のうち少なくも一つのセンサを有し、当該センサの計測結果に基づいて植物プランクトンの培養条件を調節する、ことを特徴とする請求項5~12のいずれか一項に記載の海洋生物資源生産装置。 - 前記湧昇パイプは、非透光性の部材で形成され、
前記湧昇パイプは、
前記湧昇パイプの上部に備えられ上方に行くにしたがって面積の広がる逆三角錐形に形成された第1部分と、
前記第1部分の下部に接続され前記表層領域から前記深層領域まで延在する第2部分と
を備える、ことを特徴とする請求項5に記載の海洋生物資源生産装置。 - 植物プランクトンを食物連鎖の基礎生産者として海洋生物資源を生産する海洋生物資源生産装置であって、
海洋の深層領域に存在する深層水を湧昇パイプで表層領域に汲み上げる深層水汲み上げ手段と、
前記湧昇パイプ内で植物プランクトンを培養させる植物プランクトン培養手段と、を有し、
前記植物プランクトン培養手段は、前記湧昇パイプ内に太陽光線を導光するとともに、前記湧昇パイプ内の深層水に太陽光線を照射する照射手段を有し、
前記照射手段は、
太陽光線を集光する集光手段と、
前記湧昇パイプ内で、かつ、その軸心方向に配置され、前記集光手段で集光した太陽光線を前記湧昇パイプ内に照射する透光ロッドと、を有し、
さらに、
外気を吸気する吸気ブロアーと、
前記透光ロッドの下に備えられ多孔体からなる散気器と、
を備え、
前記透光ロッドは、前記吸気ブロアーから吸気された空気を前記透光ロッドの下端まで送るエアー通路をその軸心に備え、
前記吸気ブロアーから吸気された空気は前記エアー通路を介して前記散気器から前記湧昇パイプ内に供給される、ことを特徴とする海洋生物資源生産装置。 - 前記照射手段は、前記吸気ブロアーから吸気された空気が供給される空気室を備え、前記透光ロッドが挿入される孔部を備える底面を有する筐体を備え、
前記透光ロッドは、前記透光ロッドが前記孔部に挿入されたときに、前記エアー通路と前記空気室とを連通させ前記空気室の空気を前記エアー通路に吸気させる吸気穴を備え、
前記筐体は、前記透光ロッドが前記孔部に挿入されたときに、前記透光ロッドの外周面と前記孔部の内周面との間のギャップを気密に塞ぐ可撓性部材を備える、
請求項15に記載の海洋生物資源生産装置。
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