JP7380802B1 - 循環型水耕栽培装置及び循環型水耕栽培方法 - Google Patents

Abstract

【課題】栽培可能な植物の種類と養殖可能な水生生物の種類との制限を緩和する。【解決手段】アクアポニックスシステム１は、第１の塩分濃度である栽培水Ｗ１を用いて植物９１を栽培する栽培モジュール１０と、第１の塩分濃度よりも高い第２の塩分濃度である養殖水Ｗ４を用いて魚９２を養殖する養殖モジュール４０と、栽培モジュール１０が送り出した栽培水Ｗ１を受け入れて栽培水Ｗ１から養殖水Ｗ４のための濃縮水Ｗ２を得ると共に、養殖モジュール４０が送り出した養殖水Ｗ４を受け入れて養殖水Ｗ４から栽培水Ｗ１を得る塩分濃度調整モジュール２０と、を備える。栽培モジュール１０、養殖モジュール４０及び塩分濃度調整モジュール２０は、栽培水Ｗ１及び養殖水Ｗ４が流れる循環経路を構成し、循環経路は、閉じている。【選択図】図１

Description

本発明は、循環型水耕栽培装置及び循環型水耕栽培方法に関する。

近年、特許文献１に記載されるようなアクアポニックスと呼ばれる新しい水耕栽培の手法に注目が集まっている。アクアポニックスは、植物の水耕栽培と水生生物の養殖とを同一の装置で行う。水生生物は、アンモニア等を排泄物として排出する。このアンモニアは、装置内を流れる水によって移動し、水の流路中に設けられたフィルタ中に存在する微生物によって亜硝酸を経て硝酸へ分解され、最終的に硝酸は植物の養分として吸収される。硝酸が吸収されることによって、水は浄化される。浄化された水は、再び水生生物を養殖するタンクに移動する。

特開２０２０－００００６９号公報

アクアポニックスのための装置では、植物を栽培する領域と、水生生物を養殖する領域と、を水が循環する。つまり、この水の素性は、栽培可能な植物の種類と、養殖可能な水生生物の種類とが制限される。例えば、循環する水が淡水である場合には、養殖可能な水生生物が淡水に生息する水生生物に限定されてしまう。一方、循環する水が海水である場合には、栽培可能な植物が高塩濃度に耐えることができる塩生植物に限定されてしまう。

本発明は、栽培可能な植物の種類と養殖可能な水生生物の種類との制限を緩和できる循環型水耕栽培装置及び循環型水耕栽培方法を提供する。

本発明の一形態である循環型水耕栽培装置は、第１の塩分濃度である栽培水を用いて植物を栽培する栽培モジュールと、第１の塩分濃度よりも高い第２の塩分濃度である養殖水を用いて水生生物を養殖する養殖モジュールと、栽培モジュールが送り出した栽培水を受け入れて栽培水から養殖水のための濃縮水を得ると共に、養殖モジュールが送り出した養殖水を受け入れて養殖水から栽培水を得る塩分濃度調整モジュールと、を備え、栽培モジュール、養殖モジュール及び塩分濃度調整モジュールは、栽培水及び養殖水が流れる循環経路を構成し、循環経路は、閉じている。

循環型水耕栽培装置は、栽培水から養殖水のための濃縮水を得ると共に養殖水から栽培水を得る塩分濃度調整モジュールを備える。この塩分濃度調整モジュールによれば、栽培水の塩分濃度と養殖水の塩分濃度とを、互いに独立に設定することができる。従って、栽培水の塩分濃度を選択した植物の栽培に適する値に設定することができると共に、養殖水の塩分濃度を選択した水生生物の養殖に適する値に設定することがきる。その結果、栽培可能な植物の種類と養殖可能な水生生物の種類との制限を緩和することができる。

一形態である循環型水耕栽培装置において、塩分濃度調整モジュールは、栽培モジュールから受け入れた栽培水を濃縮することによって、濃縮された栽培水を濃縮水として得ると共に栽培水の塩分濃度よりも低い第３の塩分濃度である希釈水を得る濃縮部と、養殖モジュールから受け入れた養殖水を希釈水を用いて希釈し、希釈された養殖水を栽培水として送り出す希釈部と、を有してもよい。この構成によれば、互いに塩分濃度の異なる濃縮水と希釈水とを得ることができる。

一形態である循環型水耕栽培装置は、塩分濃度調整モジュールから送り出された濃縮水を受け入れて濃縮水から養殖水を得る濃縮水濃度調整モジュールをさらに備え、塩分濃度調整モジュールは、濃縮水を濃縮水濃度調整モジュールに送り出す濃縮水送出ポートと、希釈水を濃縮水濃度調整モジュールに送り出すことが可能な希釈水送出ポートと、を有してもよい。この構成によれば、濃縮水の塩分濃度を調整することができる。

一形態である循環型水耕栽培装置において、濃縮部は、逆浸透膜を含み、逆浸透膜を透過しなかった水を濃縮水として送り出すと共に、逆浸透膜を透過した水を希釈水として送り出してもよい。この構成によれば、簡易な構成によって濃縮水と希釈水とを得ることができる。

一形態である循環型水耕栽培装置は、栽培モジュールを塩分濃度調整モジュールに接続すると共に、栽培モジュールから塩分濃度調整モジュールに栽培水を送り出す第１の配管をさらに備え、第１の配管は、栽培水の送出と停止とを相互に切り替え可能であってもよい。この構成によっても、簡易な構成によって濃縮水と希釈水とを得ることができる。

一形態である循環型水耕栽培装置は、第１の配管を栽培水の送出が可能な状態とし、濃縮水及び希釈水を得る濃縮動作を行ってもよい。この動作によっても、簡易な構成によって濃縮水と希釈水とを得ることができる。

一形態である循環型水耕栽培装置は、養殖モジュールを塩分濃度調整モジュールに接続すると共に、養殖モジュールから塩分濃度調整モジュールに養殖水を送り出す第２の配管をさらに備え、第２の配管は、養殖水の送出と停止とを相互に切り替え可能であってもよい。この構成によれば、簡易な構成によって栽培水を得ることができる。

一形態である循環型水耕栽培装置は、第２の配管を養殖水の送出が可能な状態とし、養殖水を希釈水で希釈することによって栽培水を得る希釈動作を行ってもよい。この動作によれば、簡易な構成によって栽培水を得ることができる。

本発明の別の形態である循環型水耕栽培方法は、第１の塩分濃度である栽培水を用いて植物を栽培する栽培モジュールが送り出した栽培水を受け入れて、栽培水から、第１の塩分濃度よりも高い第２の塩分濃度である養殖水のための濃縮水と、栽培水の塩分濃度よりも低い第３の塩分濃度である希釈水と、を得る濃縮ステップと、希釈水を貯留する希釈部に、養殖水を用いて水生生物を養殖する養殖モジュールが送り出した養殖水を受け入れて、養殖水を希釈水で希釈することによって栽培水を得る希釈ステップと、を有してもよい。

循環型水耕栽培方法は、栽培水から養殖水のための濃縮水を得る濃縮ステップと、養殖水から栽培水を得る希釈ステップを有する。これらのステップによれば、栽培水の塩分濃度と養殖水の塩分濃度とを、互いに独立に設定することができる。従って、栽培水の塩分濃度を選択した植物の栽培に適する値に設定することができると共に、養殖水の塩分濃度を選択した水生生物の養殖に適する値に設定することがきる。その結果、栽培可能な植物の種類と養殖可能な水生生物の種類との制限を緩和することができる。

別の形態である循環型水耕栽培方法は、濃縮ステップで得た濃縮水を養殖水として養殖モジュールに送り出す第１移送ステップをさらに有してもよい。このステップによれば、濃縮水を養殖水として得ることができる。

別の形態である循環型水耕栽培方法は、希釈ステップで得た栽培水を栽培モジュールに送り出す第２移送ステップをさらに有してもよい。このステップによれば、栽培水を得ることができる。

別の形態である循環型水耕栽培方法は、濃縮ステップの後に第１移送ステップを実行し、第１移送ステップの後に希釈ステップを実行し、希釈ステップの後に第２移送ステップを実行してもよい。この動作によれば、それぞれのステップを順次行うことができる。

別の形態である循環型水耕栽培方法は、濃縮ステップを実行する期間と、第１移送ステップを実行する期間と、希釈ステップを実行する期間と、第２移送ステップを実行する期間と、が互いに重複する部分を有するように、濃縮ステップ、第１移送ステップ、希釈ステップ及び第２移送ステップを実行してもよい。この動作によれば、それぞれのステップを並行して行うことができる。

別の形態である循環型水耕栽培方法において、濃縮ステップは、逆浸透膜を用いて、栽培水から濃縮水及び希釈水を取得するステップと、濃縮水の塩分濃度を測定するステップと、濃縮水の塩分濃度が目標値に満たない場合には、目標値に満たない濃縮水を再び逆浸透膜に送り込むステップと、を含んでもよい。この動作によれば、目標値を満たす塩分濃度の濃縮水を得ることができる。

別の形態である循環型水耕栽培方法において、濃縮ステップは、逆浸透膜を用いて、栽培水から濃縮水及び希釈水を取得するステップと、逆浸透膜から送り出された濃縮水を再び逆浸透膜に送り込む動作を予め定めた所定回数だけ繰り返すステップと、を含んでもよい。この動作によっても、目標値を満たす塩分濃度の濃縮水を得ることができる。

本発明によれば、栽培可能な植物の種類と養殖可能な水生生物の種類との制限を緩和できる循環型水耕栽培装置及び循環型水耕栽培方法が提供される。

図１は、循環型水耕栽培装置を概略的に示す図である。 図２は、図１に示す循環型水耕栽培装置の具体的な構成を示す図である。 図３は、図２に示す循環型水耕栽培装置の動作フローを示す図である。 図４（ａ）は、図２に示す循環型水耕栽培装置の動作フローの変形例を示す図である。図４（ｂ）は、図２に示す循環型水耕栽培装置の動作フローの別の変形例を示す図である。 図５は、独立循環運転ステップであるときの循環型水耕栽培装置の動作を示す図である。 図６は、濃縮ステップであるときの循環型水耕栽培装置の動作を示す図である。 図７は、第１移送ステップであるときの循環型水耕栽培装置の動作を示す図である。 図８は、希釈ステップであるときの循環型水耕栽培装置の動作を示す図である。 図９は、第２移送ステップであるときの循環型水耕栽培装置の動作を示す図である。 図１０は、変形例である循環型水耕栽培装置の具体的な構成を示す図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明を実施するための形態を詳細に説明する。図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１に示すように、アクアポニックスシステム１（循環型水耕栽培装置）は、植物９１を栽培すると共に水生生物である魚９２を養殖する。栽培する植物９１の種類は特に制限されない。植物９１は、たとえば、野菜、果物、花卉類であってもよい。養殖する水生生物の種類は特に制限されないが、本実施形態では魚９２は、海水魚として例示する。水生生物は魚類に限定されず、エビやカニなどの甲殻類であってもよい。魚９２の排泄物９３に含まれるアンモニアは、微生物により硝酸９４に分解され、所定の経路を経て、植物９１を栽培する領域に達する。植物９１は、排泄物９３に由来する硝酸９４を養分として吸収する。硝酸９４が吸収された水は、再び魚９２を養殖する領域に至る。

本実施形態のアクアポニックスシステム１は、逆浸透膜装置２１を採用することによって、植物９１の栽培に適した水の成分と魚９２の養殖に適した水の成分とが異なっていても、植物９１の栽培が可能であると共に魚９２を養殖することが可能である。例えば、植物９１の栽培に用いる水の塩分濃度（第１の塩分濃度）は、８ｐｓｕ程度である。この塩分濃度は、海水の塩分濃度のおよそ１／４である。魚９２の養殖に用いる水の塩分濃度（第２の塩分濃度）は、３２ｐｓｕ程度である。この塩分濃度は、海水の塩分濃度と同程度である。以下の説明では説明の便宜上、植物９１の栽培に用いる水を「栽培水Ｗ１」と称する。さらに、植物９１の栽培に用いる水と同じ塩分濃度である水も「栽培水Ｗ１」と称する。また、魚９２の養殖に用いる水を「養殖水Ｗ４」と称する。さらに、魚９２の養殖に用いる水と同じ塩分濃度である水も「養殖水Ｗ４」と称する。

アクアポニックスシステム１は、栽培モジュール１０と、塩分濃度調整モジュール２０と、濃縮水濃度調整モジュール３０と、養殖モジュール４０と、を有する。栽培モジュール１０は、植物９１を栽培する。養殖モジュール４０は、魚９２を養殖する。塩分濃度調整モジュール２０は、栽培モジュール１０に存在する栽培水Ｗ１の塩分濃度を養殖モジュール４０に存在する養殖水Ｗ４の塩分濃度に調整する。さらに、塩分濃度調整モジュール２０は、養殖モジュール４０に存在する養殖水Ｗ４の塩分濃度を栽培モジュール１０に存在する栽培水Ｗ１の塩分濃度に調整する。

アクアポニックスシステム１は、塩分濃度調整モジュール２０の機能によって栽培水Ｗ１を養殖水Ｗ４に変換すると共に養殖水Ｗ４を栽培水Ｗ１に変換する。この相互に変換する機能によって、水を循環利用する。つまり、アクアポニックスシステム１は、外部からの水の供給を要することなく、植物９１の栽培と魚９２の養殖とを継続することができる。アクアポニックスシステム１は、外部からの水の追加等を受け入れる構成を有していることを排除しないが、その稼働に際して外部からの水の供給を要しない。ここでいう外部からの水の供給とは、たとえば、厳密には、植物９１が吸収した水分や、蒸発した水分を補充する程度のものを指す。すなわち、アクアポニックスシステム１における水の循環経路に注目したとき、循環経路は、閉じたループを形成している。

栽培モジュール１０から流出した栽培水Ｗ１は、塩分濃度調整モジュール２０に流入する。塩分濃度調整モジュール２０は、栽培水Ｗ１よりも塩分濃度が高い濃縮水Ｗ２と、栽培水Ｗ１の塩分濃度よりも低い塩分濃度（第３の塩分濃度）である透過水Ｗ３（希釈水）と、を送り出す。栽培水Ｗ１よりも塩分が高い濃縮水Ｗ２の塩分濃度は、養殖水Ｗ４の塩分濃度と同じである。従って、塩分濃度調整モジュール２０は、栽培水Ｗ１から養殖水Ｗ４を得る機能を有する。さらに、塩分濃度調整モジュール２０は、養殖水Ｗ４から栽培水Ｗ１を得る機能も有する。

塩分濃度調整モジュール２０は、栽培水Ｗ１を得る。具体的には、塩分濃度調整モジュール２０は、後述する逆浸透膜装置２１によって透過水Ｗ３を得る。さらに、塩分濃度調整モジュール２０は、養殖モジュール４０から養殖水Ｗ４を受け入れる。透過水Ｗ３の塩分濃度は、栽培水Ｗ１の塩分濃度よりも低い。例えば、透過水Ｗ３は、実質的に塩分を含まない真水である。養殖水Ｗ４の塩分濃度は、栽培水Ｗ１の塩分濃度よりも高い。従って、透過水Ｗ３と養殖水Ｗ４とを混合することによって、所定の塩分濃度である栽培水Ｗ１を得ることができる。塩分濃度調整モジュール２０は、栽培水Ｗ１を栽培モジュール１０に送り出す。

ここで、養殖モジュール４０から塩分濃度調整モジュール２０に渡される養殖水Ｗ４は、魚９２の排泄物９３に由来する硝酸９４を含む。従って、塩分濃度調整モジュール２０から栽培モジュール１０に送られる栽培水Ｗ１も、魚９２の排泄物９３に由来する硝酸９４を含む。

濃縮水濃度調整モジュール３０は、塩分濃度調整モジュール２０から濃縮水Ｗ２を受け入れる。濃縮水濃度調整モジュール３０は、濃縮水Ｗ２を養殖水Ｗ４として養殖モジュール４０に送り出す。

図２は、図１に示すアクアポニックスシステム１の具体的な構成を示す。前述したとおり、アクアポニックスシステム１は、栽培モジュール１０と、養殖モジュール４０と、塩分濃度調整モジュール２０と、濃縮水濃度調整モジュール３０と、を有する。

栽培モジュール１０は、養液タンク１１と、植物ベッド１２と、を有する。養液タンク１１は、養液タンクポンプＰ１１の稼働によって配管Ｔ１１を介して栽培水Ｗ１を植物ベッド１２へ送り出す。配管Ｔ１１には、バルブＢ１１が設けられている。養液タンク１１から植物ベッド１２へ送られる栽培水Ｗ１は、養分となる硝酸９４を含む。植物ベッド１２は、栽培水Ｗ１を利用して植物９１を栽培する。植物ベッド１２は、配管Ｔ１２を介して栽培水Ｗ１を養液タンク１１に送り出す。植物ベッド１２において、植物９１は、栽培水Ｗ１に含まれる硝酸９４を養分として吸収する。従って、植物ベッド１２から養液タンク１１に送られる栽培水Ｗ１に含まれる硝酸９４の濃度は、養液タンク１１から植物ベッド１２に送られる栽培水Ｗ１に含まれる硝酸９４の濃度よりも低い。

塩分濃度調整モジュール２０は、逆浸透膜装置２１（濃縮部）と、配管ユニット２２と、混合タンク２３（希釈部）と、を有する。さらに、塩分濃度調整モジュール２０は、流入ポートＡ２１と、濃縮水送出ポートＡ２２と、栽培水送出ポートＡ２３と、透過水送出ポートＡ２４（希釈水送出ポート）と、を有する。これらのポートは、説明の便宜上記載するものであり、物理的な部品として存在しなくてもよい。流入ポートＡ２１は、配管Ｔ１３（第１の配管）を介して養液タンク１１から栽培水Ｗ１を受け入れる。配管Ｔ１３には、送水ポンプＰ１２及びバルブＢ１２が設けられている。濃縮水送出ポートＡ２２は、配管Ｔ３１を介して濃縮水Ｗ２を濃縮水濃度調整モジュール３０に送り出す。栽培水送出ポートＡ２３は、配管Ｔ１４を介して栽培水Ｗ１を栽培モジュール１０に送り出す。配管Ｔ１４には、バルブＢ１３が設けられている。透過水送出ポートＡ２４は、配管Ｔ３２を介して透過水Ｗ３を濃縮水濃度調整モジュール３０に送り出す。

逆浸透膜装置２１は、逆浸透膜ユニット２１１を有する。逆浸透膜ユニット２１１は、栽培水Ｗ１における水を通すが塩分は通さない。逆浸透膜ユニット２１１のＲＯ膜（逆浸透膜）を透過して流出する水は、透過水Ｗ３（希釈水）である。透過水Ｗ３の塩分濃度は、実質的にはゼロであってもよい。ＲＯ膜を透過せずに流出する水は、濃縮水Ｗ２である。栽培水Ｗ１の一部の水だけがＲＯ膜を透過する一方で、塩分はＲＯ膜を透過できないから、栽培水Ｗ１の残りの水に占める塩分の濃度が高まる。

逆浸透膜ユニット２１１は、配管Ｔ２１１を介して栽培水Ｗ１を受け入れる。配管Ｔ２１１には、バルブＢ２１１と高圧ポンプＰ２１１とが設けられている。逆浸透膜ユニット２１１は、配管Ｔ２１３を介して濃縮水Ｗ２を濃縮水濃度調整モジュール３０に送り出す。配管Ｔ２１３は、濃縮水送出ポートＡ２２を含む。

さらに、配管Ｔ２１３には、分岐管Ｄ２１が設けられている。分岐管Ｄ２１から分岐した配管Ｔ２１４は、バルブＢ２１３を介して配管Ｔ２１１における高圧ポンプＰ２１１の上流に接続される。この高圧ポンプＰ２１１と、逆浸透膜ユニット２１１と、分岐管Ｄ２１と、バルブＢ２１３とを含むループによれば、濃縮水Ｗ２の塩分濃度を制御することができる。例えば、濃縮水Ｗ２の塩分濃度が所望の塩分濃度より低い場合には、配管Ｔ２１１を介して濃縮水Ｗ２を再び逆浸透膜ユニット２１１に送り出す。逆浸透膜ユニット２１１に送られた濃縮水Ｗ２は、逆浸透膜ユニット２１１によって再度濃縮されるので、塩分濃度が高まる。

逆浸透膜ユニット２１１は、配管Ｔ２１２を介して透過水Ｗ３を混合タンク２３に送り出す。配管Ｔ２１２には、バルブＢ２１２、２２１が設けられている。

さらに、配管Ｔ２１２には、分岐管Ｄ２２が設けられている。分岐管Ｄ２２から分岐した配管Ｔ２２１は、透過水送出ポートＡ２４を含む。配管Ｔ２２１は、バルブＢ２２２を介して濃縮水タンク３１に接続されている。例えば、濃縮水Ｗ２の塩分濃度が目標の塩分濃度より高い場合があり得る。この場合には、配管Ｔ２２１を介して透過水Ｗ３を濃縮水濃度調整モジュール３０に送り出す。その結果、濃縮水濃度調整モジュール３０に貯留する濃縮水Ｗ２の塩分濃度を目標の塩分濃度まで下げることができる。

混合タンク２３は、逆浸透膜装置２１から透過水Ｗ３を受け入れると共に、養殖モジュール４０から養殖水Ｗ４を受け入れる。混合タンク２３は、透過水Ｗ３と養殖水Ｗ４とを混合して、栽培水Ｗ１を得る。この混合は、塩分濃度の高い養殖水Ｗ４を塩分濃度の低い透過水Ｗ３によって希釈するものとも言える。混合タンク２３は、配管Ｔ１４を介して栽培水Ｗ１を栽培モジュール１０に送り出す。配管Ｔ１４には、バルブＢ１３が設けられている。

濃縮水濃度調整モジュール３０は、濃縮水タンク３１を有する。濃縮水タンク３１は、配管Ｔ３３を介して濃縮水Ｗ２を養殖モジュール４０に送り出す。濃縮水タンク３１には、濃縮水タンクポンプＰ３１が設けられている。濃縮水タンクポンプＰ３１は、配管Ｔ３３に接続されている。配管Ｔ３３には、バルブＢ３１が設けられている。

養殖モジュール４０は、貯水タンク４１と、フィルタ４２と、ヒータチラー４３と、魚タンク４４と、を有する。

貯水タンク４１は、濃縮水Ｗ２を養殖水Ｗ４として溜める。貯水タンク４１は、配管Ｔ４１を介して養殖水Ｗ４をフィルタ４２に送り出す。配管Ｔ４１には、貯水タンクポンプＰ４１と、バルブＢ４１、Ｂ４２と、が設けられている。フィルタ４２は、貯水タンク４１から養殖水Ｗ４を受け入れる。フィルタ４２は、フィルタの内部に微生物が存在しており、微生物が魚９２の排泄物９３に含まれるアンモニアを硝酸９４へ分解する。フィルタ４２は、配管Ｔ４２を介して養殖水Ｗ４をヒータチラー４３に送り出す。ヒータチラー４３は、フィルタ４２から養殖水Ｗ４を受け入れる。ヒータチラー４３は、養殖水Ｗ４の温度を所定の温度に調整する。ヒータチラー４３は、魚タンク４４に配管Ｔ４３を介して温度調整された養殖水Ｗ４を送り出す。配管Ｔ４３には、バルブＢ４３が設けられてもよい。

魚タンク４４は、養殖水Ｗ４を利用して魚９２を養殖する。魚タンク４４は、貯水タンク４１に配管Ｔ４４を介して養殖水Ｗ４を送り出す。また、魚タンク４４は、所定のタイミングで配管Ｔ４５（第２の配管）を介して養殖水Ｗ４を混合タンク２３に送り出す。配管Ｔ４５には、バルブＢ４５が設けられている。バルブＢ４５を操作することによって、魚タンク４４から混合タンク２３への養殖水Ｗ４の移送が制御される。

なお、養殖モジュール４０は、濃縮水タンク３１から魚タンク４４へ直接に養殖水Ｗ４を受けてもよい。この場合には、貯水タンク４１を省略することもできる。

次に、アクアポニックスシステム１によって実行される循環型水耕栽培方法について、図３等を参照しながら説明する。

循環型水耕栽培方法は、独立循環運転ステップＳ１と、濃縮ステップＳ２と、第１移送ステップＳ３と、希釈ステップＳ４と、第２移送ステップＳ５と、を含む。循環型水耕栽培方法は、これら５つのステップを繰り返す。

これらのステップは、例えば、１日のうちに所定の回数（例えば１回）実行されてもよい。例えば、循環型水耕栽培方法は、濃縮ステップＳ２の後に第１移送ステップＳ３を実行し、第１移送ステップＳ３の後に希釈ステップＳ４を実行し、希釈ステップＳ４の後に第２移送ステップＳ５を実行する。つまり、各ステップを順次実行してもよい。

また、循環型水耕栽培方法は、濃縮ステップＳ２を実行する期間と、第１移送ステップＳ３を実行する期間と、希釈ステップＳ４を実行する期間と、第２移送ステップＳ５を実行する期間と、が互いに重複する部分を有するように、濃縮ステップＳ２、第１移送ステップＳ３、希釈ステップＳ４及び第２移送ステップＳ５を実行してもよい。つまり、各ステップを並行して実行してもよい。

＜独立循環運転ステップ＞
独立循環運転ステップＳ１は、栽培モジュール１０及び養殖モジュール４０の独立循環運転を実行する。図５は、独立循環運転ステップＳ１であるときのアクアポニックスシステム１を示す。図において、太線は、水が流れていることを示す。

栽培モジュール１０の独立循環運転であるとき、少なくともバルブＢ１１を開く。そして、養液タンクポンプＰ１１を駆動する。その結果、栽培水Ｗ１は、養液タンク１１と植物ベッド１２との間で循環する。養殖モジュール４０の独立循環運転であるとき、少なくともバルブＢ４１、Ｂ４２、Ｂ４３を開く。そして、貯水タンクポンプＰ４１を駆動する。その結果、養殖水Ｗ４は、貯水タンク４１、フィルタ４２、ヒータチラー４３及び魚タンク４４を循環する。

＜濃縮ステップ＞
濃縮ステップＳ２は、塩分濃度調整モジュール２０の運転を実行する。図６は、濃縮ステップＳ２であるときのアクアポニックスシステム１を示す。

濃縮ステップＳ２であるとき、少なくともバルブＢ１２、Ｂ２１１、２１２、２２１を開く。バルブＢ２１３、Ｂ２２２は必要に応じて開くこととしてよい。バルブＢ２１３、Ｂ２２２を開く動作については後述する。そして、送水ポンプＰ１２及び高圧ポンプＰ２１１を駆動する。高圧ポンプＰ２１１からは圧力が高まった栽培水Ｗ１が逆浸透膜ユニット２１１に送られる。濃縮ステップＳ２は、塩分濃度調整モジュール２０が受けた栽培水Ｗ１の量が目標値に達したことを条件として終了してよい。濃縮ステップＳ２を終了するとき、送水ポンプＰ１２及び高圧ポンプＰ２１１を停止する。

例えば、濃縮ステップＳ２であるとき、濃縮水Ｗ２の塩分濃度が目標値よりも低い場合には、バルブＢ２１３を開くこととしてよい。バルブＢ２１３を開くと、濃縮水Ｗ２は、再び配管Ｔ２１１に移送される。そして、高圧ポンプＰ２１１を介して再び逆浸透膜ユニット２１１に送り込まれる。従って、塩分濃度が目標値よりも低い濃縮水Ｗ２は、再度濃縮される。この濃縮の繰り返しによって、濃縮水Ｗ２の塩分濃度を目標値まで高めることができる。

要するに、循環型水耕栽培方法において、濃縮ステップＳ２Ａ（図４（ａ）参照）は、逆浸透膜ユニット２１１を用いて、栽培水Ｗ１から濃縮水Ｗ２及び透過水Ｗ３を取得するステップＳ２１と、濃縮水Ｗ２の塩分濃度を測定するステップＳ２２と、濃縮水Ｗ２の塩分濃度が目標値に満たない場合には、目標値に満たない濃縮水Ｗ２を再び逆浸透膜に送り込むステップＳ２３と、を含む。この動作によれば、目標値を満たす塩分濃度の濃縮水Ｗ２を得ることができる。

さらに、濃縮の繰り返しは、予め定めた回数だけ実行することとしてもよい。要するに、循環型水耕栽培方法において、濃縮ステップＳ２Ｂ（図４（ｂ）参照）は、逆浸透膜ユニット２１１を用いて、栽培水Ｗ１から濃縮水Ｗ２及び透過水Ｗ３を取得するステップＳ２１と、逆浸透膜から送り出された濃縮水Ｗ２を再び逆浸透膜に送り込む動作を予め定めた所定回数だけ繰り返すステップＳ２４と、を含む。この動作によっても、目標値を満たす塩分濃度の濃縮水Ｗ２を得ることができる。

上述の濃縮ステップＳ２は、逆浸透膜装置２１によって濃縮水Ｗ２の塩分濃度が調整できることを前提としていた。しかし、逆浸透膜装置２１によって濃縮水Ｗ２の塩分濃度が調整できない場合であっても濃縮ステップＳ２を実行することができる。この場合には、まず、濃縮水タンク３１へ目標量の濃縮水Ｗ２を送り出す。この濃縮水Ｗ２の塩分濃度は、少なくとも目標値よりも高い。その後、バルブＢ２２２を開く。バルブＢ２２２を開くことによって、透過水Ｗ３が濃縮水タンク３１へ送られる。濃縮水タンク３１へ送り出す透過水Ｗ３を制御することによって、濃縮水タンク３１に既に溜まっていた濃縮水Ｗ２の塩分濃度を目標値まで下げることができる。

＜第１移送ステップ＞
第１移送ステップＳ３は、濃縮水Ｗ２を移送する。図７は、第１移送ステップＳ３であるときのアクアポニックスシステム１を示す。

第１移送ステップＳ３であるとき、少なくともバルブＢ３１を開く。そして、濃縮水タンクポンプＰ３１を駆動する。第１移送ステップＳ３は、濃縮水タンク３１に溜まった濃縮水Ｗ２を全て貯水タンク４１に移送したことを条件として終了してよい。第１移送ステップＳ３を終了するとき、濃縮水タンクポンプＰ３１を停止する。

＜希釈ステップ＞
希釈ステップＳ４は、魚タンク４４の養殖水Ｗ４を混合タンク２３へ移送する。図８は、希釈ステップＳ４であるときのアクアポニックスシステム１を示す。

希釈ステップＳ４であるとき、少なくともバルブＢ４５を開く。希釈ステップＳ４は、魚タンク４４から混合タンク２３に移送された養殖水Ｗ４の量が目標値に達したことを条件として終了してよい。希釈ステップＳ４を終了するとき、バルブＢ４５を閉じる。この希釈ステップＳ４を実行した結果、第１の塩分濃度である栽培水Ｗ１を得ることができる。

＜第２移送ステップ＞
第２移送ステップＳ５は、混合タンク２３の栽培水Ｗ１を移送する。図９は、第２移送ステップＳ５であるときのアクアポニックスシステム１を示す。

第２移送ステップＳ５であるとき、少なくともバルブＢ１３を開く。そして、混合タンクポンプＰ２３を駆動する。第２移送ステップＳ５は、混合タンク２３に溜まった栽培水Ｗ１を全て養液タンク１１に移送したことを条件として終了してよい。第２移送ステップＳ５を終了するとき、混合タンクポンプＰ２３を停止する。

＜作用効果＞

アクアポニックスシステム１は、第１の塩分濃度である栽培水Ｗ１を用いて植物９１を栽培する栽培モジュール１０と、第１の塩分濃度よりも高い第２の塩分濃度である養殖水Ｗ４を用いて魚９２を養殖する養殖モジュール４０と、栽培モジュール１０が送り出した栽培水Ｗ１を受け入れて栽培水Ｗ１から養殖水Ｗ４のための濃縮水Ｗ２を得ると共に、養殖モジュール４０が送り出した養殖水Ｗ４を受け入れて養殖水Ｗ４から栽培水Ｗ１を得る塩分濃度調整モジュール２０と、を備える。栽培モジュール１０、養殖モジュール４０及び塩分濃度調整モジュール２０は、栽培水Ｗ１及び養殖水Ｗ４が流れる循環経路を構成し、循環経路は、閉じている。

アクアポニックスシステム１は、栽培水Ｗ１から養殖水Ｗ４のための濃縮水Ｗ２を得ると共に養殖水Ｗ４から栽培水Ｗ１を得る塩分濃度調整モジュール２０を備える。この塩分濃度調整モジュール２０によれば、栽培水Ｗ１の塩分濃度と養殖水Ｗ４の塩分濃度とを、互いに独立に設定することができる。従って、栽培水Ｗ１の塩分濃度を選択した植物９１の栽培に適する値に設定することができると共に、養殖水Ｗ４の塩分濃度を選択した魚９２の養殖に適する値に設定することがきる。その結果、栽培可能な植物９１の種類と養殖可能な魚９２の種類との制限を緩和することができる。

アクアポニックスシステム１において、塩分濃度調整モジュール２０は、栽培モジュール１０から受け入れた栽培水Ｗ１を濃縮することによって、濃縮された栽培水Ｗ１を濃縮水Ｗ２として得ると共に栽培水Ｗ１の塩分濃度よりも低い第３の塩分濃度である透過水Ｗ３を得る逆浸透膜装置２１と、養殖モジュール４０から受け入れた養殖水Ｗ４を透過水Ｗ３を用いて希釈し、希釈された養殖水Ｗ４を栽培水Ｗ１として送り出す混合タンク２３と、を有する。この構成によれば、互いに塩分濃度の異なる濃縮水Ｗ２と透過水Ｗ３とを得ることができる。

アクアポニックスシステム１は、塩分濃度調整モジュール２０から送り出された濃縮水Ｗ２を受け入れて濃縮水Ｗ２から養殖水Ｗ４を得る濃縮水濃度調整モジュール３０をさらに備える。塩分濃度調整モジュール２０は、濃縮水Ｗ２を濃縮水濃度調整モジュール３０に送り出す濃縮水送出ポートＡ２２と、透過水Ｗ３を濃縮水濃度調整モジュール３０に送り出すことが透過水送出ポートＡ２４と、を有する。この構成によれば、濃縮水Ｗ２の塩分濃度を調整することができる。

アクアポニックスシステム１において、逆浸透膜装置２１は、逆浸透膜ユニット２１１を含み、逆浸透膜ユニット２１１を透過しなかった水を濃縮水Ｗ２として送り出すと共に、逆浸透膜ユニット２１１を透過した水を透過水Ｗ３として送り出す。この構成によれば、簡易な構成によって濃縮水Ｗ２と透過水Ｗ３とを得ることができる。

アクアポニックスシステム１は、栽培モジュール１０を塩分濃度調整モジュール２０に接続すると共に、栽培モジュール１０から塩分濃度調整モジュール２０に栽培水Ｗ１を送り出す配管Ｔ１３をさらに備える。配管Ｔ１３は、栽培水Ｗ１の送出と停止とを相互に切り替え可能である。この構成によっても、簡易な構成によって濃縮水Ｗ２と透過水Ｗ３とを得ることができる。

アクアポニックスシステム１は、配管Ｔ１３を栽培水Ｗ１の送出が可能な状態とし、濃縮水Ｗ２及び透過水Ｗ３を得る濃縮ステップＳ２を行う。この動作によっても、簡易な構成によって濃縮水Ｗ２と透過水Ｗ３とを得ることができる。

アクアポニックスシステム１は、養殖モジュール４０を塩分濃度調整モジュール２０に接続すると共に、養殖モジュール４０から塩分濃度調整モジュール２０に養殖水Ｗ４を送り出す配管Ｔ４５をさらに備える。配管Ｔ４５は、養殖水Ｗ４の送出と停止とを相互に切り替え可能である。この構成によれば、簡易な構成によって栽培水Ｗ１を得ることができる。

アクアポニックスシステム１は、配管Ｔ４５を養殖水Ｗ４の送出が可能な状態とし、養殖水Ｗ４を透過水Ｗ３で希釈することによって栽培水Ｗ１を得る希釈ステップＳ４を行う。この動作によれば、簡易な構成によって栽培水Ｗ１を得ることができる。

循環型水耕栽培方法は、第１の塩分濃度である栽培水Ｗ１を用いて植物９１を栽培する栽培モジュール１０が送り出した栽培水Ｗ１を受け入れて、栽培水Ｗ１から、第１の塩分濃度よりも高い第２の塩分濃度である養殖水Ｗ４のための濃縮水Ｗ２と、栽培水Ｗ１の塩分濃度よりも低い第３の塩分濃度である透過水Ｗ３と、を得る濃縮ステップＳ２と、透過水Ｗ３を貯留する混合タンク２３に、養殖水Ｗ４を用いて魚９２を養殖する養殖モジュール４０が送り出した養殖水Ｗ４を受け入れて、養殖水Ｗ４を透過水Ｗ３で希釈することによって栽培水Ｗ１を得る希釈ステップＳ４と、を有する。

循環型水耕栽培方法は、栽培水Ｗ１から養殖水Ｗ４のための濃縮水Ｗ２を得る濃縮ステップＳ２と、養殖水Ｗ４から栽培水Ｗ１を得る希釈ステップＳ４を有する。これらのステップによれば、栽培水Ｗ１の塩分濃度と養殖水Ｗ４の塩分濃度とを、互いに独立に設定することができる。従って、栽培水Ｗ１の塩分濃度を選択した植物９１の栽培に適する値に設定することができると共に、養殖水Ｗ４の塩分濃度を選択した魚９２の養殖に適する値に設定することがきる。その結果、栽培可能な植物９１の種類と養殖可能な魚９２の種類との制限を緩和することができる。

循環型水耕栽培方法は、濃縮ステップＳ２で得た濃縮水Ｗ２を養殖水Ｗ４として養殖モジュール４０に送り出す第１移送ステップＳ３をさらに有する。このステップによれば、濃縮水Ｗ２を養殖水Ｗ４として得ることができる。

循環型水耕栽培方法は、希釈ステップＳ４で得た栽培水Ｗ１を栽培モジュール１０に送り出す第２移送ステップＳ５をさらに有する。このステップによれば、栽培水Ｗ１を得ることができる。

循環型水耕栽培方法は、濃縮ステップＳ２の後に第１移送ステップＳ３を実行し、第１移送ステップＳ３の後に希釈ステップＳ４を実行し、希釈ステップＳ４の後に第２移送ステップＳ５を実行する。この動作によれば、それぞれのステップを順次行うことができる。

循環型水耕栽培方法は、濃縮ステップＳ２を実行する期間と、第１移送ステップＳ３を実行する期間と、希釈ステップＳ４を実行する期間と、第２移送ステップＳ５を実行する期間と、が互いに重複する部分を有するように、濃縮ステップＳ２、第１移送ステップＳ３、希釈ステップＳ４及び第２移送ステップＳ５を実行する。この動作によれば、それぞれのステップを並行して行うことができる。

循環型水耕栽培方法において、濃縮ステップＳ２は、逆浸透膜ユニット２１１を用いて、栽培水Ｗ１から濃縮水Ｗ２及び透過水Ｗ３を取得するステップＳ２１と、濃縮水Ｗ２の塩分濃度を測定するステップＳ２２と、濃縮水Ｗ２の塩分濃度が目標値に満たない場合には、目標値に満たない濃縮水Ｗ２を再び逆浸透膜に送り込むステップＳ２３と、を含む。この動作によれば、目標値を満たす塩分濃度の濃縮水Ｗ２を得ることができる。

循環型水耕栽培方法において、濃縮ステップＳ２は、逆浸透膜ユニット２１１を用いて、栽培水Ｗ１から濃縮水Ｗ２及び透過水Ｗ３を取得するステップＳ２１と、逆浸透膜から送り出された濃縮水Ｗ２を再び逆浸透膜に送り込む動作を予め定めた所定回数だけ繰り返すステップＳ２４と、を含む。この動作によっても、目標値を満たす塩分濃度の濃縮水Ｗ２を得ることができる。

＜変形例＞
本発明である循環型水耕栽培装置及び循環型水耕栽培方法は、前述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。

循環型水耕栽培方法は、アクアポニックスシステム１によって実行されることは既に述べた。上記の説明において、ポンプの駆動、停止及びバルブの開閉を行う主体は明示しなかった。ポンプの駆動、停止及びバルブの開閉は、作業者によって行われてもよい。また、ポンプの駆動、停止及びバルブの開閉は、人の手を要することなく自動的に行われてもよい。

例えば、図１０に示すように、変形例のアクアポニックスシステム１Ａは、コントローラ５０を備える。コントローラ５０は、ポンプの駆動、停止及びバルブの開閉を制御する制御信号φを出力する。栽培モジュール１０、塩分濃度調整モジュール２０、濃縮水濃度調整モジュール３０及び養殖モジュール４０は、制御信号φに応じてそれぞれのモジュールが備えるポンプ及びバルブを制御する。

実施形態では、塩分濃度調整モジュール２０は、逆浸透の手法を用いた逆浸透膜装置２１を備えていた。塩分濃度調整モジュール２０は、別の手法を用いたものであってもよい。逆浸透膜装置２１のように、膜を用いるものとして、塩分濃度調整モジュール２０は、イオン交換膜を用いた電気透析法を採用する装置を用いてもよい。また、塩分濃度調整モジュール２０は、陽イオン交換膜と陰イオン交換膜と用いたオスミオニシス法を採用する装置を用いてもよい。

また、塩分濃度調整モジュール２０は、冷凍法を採用する装置、イオン交換膜を利用する複床式脱塩法を採用する装置又は複床式脱塩法を採用する装置を用いてもよい。

さらに、塩分濃度調整モジュール２０は、蒸留法を採用する各種の装置を用いてもよい。例えば、塩分濃度調整モジュール２０は、多段フラッシュ法を採用する装置、長管縦型蒸留法を採用する装置、蒸気圧蒸留法を採用する装置又は太陽蒸留法を採用する装置を用いてもよい。

〔付記〕
本開示は、以下の構成を含む。

本開示の循環型水耕栽培装置は、［１］「第１の塩分濃度である栽培水を用いて植物を栽培する栽培モジュールと、前記第１の塩分濃度よりも高い第２の塩分濃度である養殖水を用いて水生生物を養殖する養殖モジュールと、前記栽培モジュールが送り出した前記栽培水を受け入れて前記栽培水から前記養殖水のための濃縮水を得ると共に、前記養殖モジュールが送り出した前記養殖水を受け入れて前記養殖水から前記栽培水を得る塩分濃度調整モジュールと、を備え、前記栽培モジュール、前記養殖モジュール及び前記塩分濃度調整モジュールは、前記栽培水及び前記養殖水が流れる循環経路を構成し、前記循環経路は、閉じている、循環型水耕栽培装置。」である。

本開示の循環型水耕栽培装置は、［２］「前記塩分濃度調整モジュールは、前記栽培モジュールから受け入れた前記栽培水を濃縮することによって、濃縮された前記栽培水を前記濃縮水として得ると共に前記栽培水の塩分濃度よりも低い第３の塩分濃度である希釈水を得る濃縮部と、前記養殖モジュールから受け入れた前記養殖水を前記希釈水を用いて希釈し、希釈された前記養殖水を前記栽培水として送り出す希釈部と、を有する、上記［１］に記載の循環型水耕栽培装置。」である。

本開示の循環型水耕栽培装置は、［３］「前記塩分濃度調整モジュールから送り出された前記濃縮水を受け入れて前記濃縮水から前記養殖水を得る濃縮水濃度調整モジュールをさらに備え、前記塩分濃度調整モジュールは、前記濃縮水を前記濃縮水濃度調整モジュールに送り出す濃縮水送出ポートと、前記希釈水を前記濃縮水濃度調整モジュールに送り出す希釈水送出ポートと、を有する、上記［２］に記載の循環型水耕栽培装置。」である。

本開示の循環型水耕栽培装置は、［４］「前記濃縮部は、逆浸透膜を含み、前記逆浸透膜を透過しなかった水を前記濃縮水として送り出すと共に、前記逆浸透膜を透過した水を前記希釈水として送り出す、上記［２］～［３］のいずれか一項に記載の循環型水耕栽培装置。」である。

本開示の循環型水耕栽培装置は、［５］「前記栽培モジュールを前記塩分濃度調整モジュールに接続すると共に、前記栽培モジュールから前記塩分濃度調整モジュールに前記栽培水を送り出す第１の配管をさらに備え、前記第１の配管は、前記栽培水の送出と停止とを相互に切り替え可能である、上記［２］～［４］のいずれか一項に記載の循環型水耕栽培装置。」である。

本開示の循環型水耕栽培装置は、［６］「前記第１の配管を前記栽培水の送出が可能な状態とし、前記濃縮水及び前記希釈水を得る濃縮動作を行う、上記［５］に記載の循環型水耕栽培装置。」である。

本開示の循環型水耕栽培装置は、［７］「前記養殖モジュールを前記塩分濃度調整モジュールに接続すると共に、前記養殖モジュールから前記塩分濃度調整モジュールに前記養殖水を送り出す第２の配管をさらに備え、前記第２の配管は、前記養殖水の送出と停止とを相互に切り替え可能である、上記［２］～［６］のいずれか一項に記載の循環型水耕栽培装置。」である。

本開示の循環型水耕栽培装置は、［８］「前記第２の配管を前記養殖水の送出が可能な状態とし、前記養殖水を前記希釈水で希釈することによって前記栽培水を得る希釈動作を行う、上記［７］に記載の循環型水耕栽培装置。」である。

本開示の循環型水耕栽培方法は、［９］「第１の塩分濃度である栽培水を用いて植物を栽培する栽培モジュールが送り出した前記栽培水を受け入れて、前記栽培水から、前記第１の塩分濃度よりも高い第２の塩分濃度である養殖水のための濃縮水と、前記栽培水の塩分濃度よりも低い第３の塩分濃度である希釈水と、を得る濃縮ステップと、前記希釈水を貯留する希釈部に、前記養殖水を用いて水生生物を養殖する養殖モジュールが送り出した前記養殖水を受け入れて、前記養殖水を前記希釈水で希釈することによって前記栽培水を得る希釈ステップと、を有する、循環型水耕栽培方法。」である。

本開示の循環型水耕栽培方法は、［１０］「前記濃縮ステップで得た前記濃縮水を前記養殖水として前記養殖モジュールに送り出す第１移送ステップをさらに有する、請求項９に記載の循環型水耕栽培方法。」である。

本開示の循環型水耕栽培方法は、［１１］「前記希釈ステップで得た前記栽培水を前記栽培モジュールに送り出す第２移送ステップをさらに有する、上記［１０］に記載の循環型水耕栽培方法。」である。

本開示の循環型水耕栽培方法は、［１２］「前記濃縮ステップの後に前記第１移送ステップを実行し、前記第１移送ステップの後に前記希釈ステップを実行し、前記希釈ステップの後に前記第２移送ステップを実行する、上記［１１］に記載の循環型水耕栽培方法。」である。

本開示の循環型水耕栽培方法は、［１３］「前記濃縮ステップを実行する期間と、前記第１移送ステップを実行する期間と、前記希釈ステップを実行する期間と、前記第２移送ステップを実行する期間と、が互いに重複する部分を有するように、前記濃縮ステップ、前記第１移送ステップ、前記希釈ステップ及び前記第２移送ステップを実行する、上記［１１］に記載の循環型水耕栽培方法。」である。

本開示の循環型水耕栽培方法は、［１４］「前記濃縮ステップは、逆浸透膜を用いて、前記栽培水から前記濃縮水及び前記希釈水を取得するステップと、前記濃縮水の塩分濃度を測定するステップと、前記濃縮水の塩分濃度が目標値に満たない場合には、前記目標値に満たない前記濃縮水を再び前記逆浸透膜に送り込むステップと、を含む、上記［９］～［１３］のいずれか一項に記載の循環型水耕栽培方法。」である。

本開示の循環型水耕栽培方法は、［１５］「前記濃縮ステップは、逆浸透膜を用いて、前記栽培水から前記濃縮水及び前記希釈水を取得するステップと、前記逆浸透膜から送り出された前記濃縮水を再び前記逆浸透膜に送り込む動作を予め定めた所定回数だけ繰り返すステップと、を含む、上記［９］～［１３］のいずれか一項に記載の循環型水耕栽培方法。」である。

１ アクアポニックスシステム（循環型水耕栽培装置）
１０ 栽培モジュール
１１ 養液タンク
１２ 植物ベッド
２０ 塩分濃度調整モジュール
２１ 逆浸透膜装置（濃縮部）
２１１ 逆浸透膜ユニット
２２ 配管ユニット
２３ 混合タンク（希釈部）
３０ 濃縮水濃度調整モジュール
３１ 濃縮水タンク
４０ 養殖モジュール
４１ 貯水タンク
４２ フィルタ
４３ ヒータチラー
４４ 魚タンク
５０ コントローラ
９１ 植物
９２ 魚（水生生物）
９３ 排泄物
９４ 硝酸
Ａ２１ 流入ポート
Ａ２２ 濃縮水送出ポート
Ａ２３ 栽培水送出ポート
Ａ２４ 透過水送出ポート（希釈水送出ポート）
Ｐ１１ 養液タンクポンプ
Ｐ１２ 送水ポンプ
Ｐ２１１ 高圧ポンプ
Ｐ２３ 混合タンクポンプ
Ｐ３１ 濃縮水タンクポンプ
Ｐ４１ 貯水タンクポンプ
Ｓ１ 独立循環運転ステップ
Ｓ２ 濃縮ステップ
Ｓ３ 第１移送ステップ
Ｓ４ 希釈ステップ
Ｓ５ 第２移送ステップ
Ｔ１３ 配管（第１の配管）
Ｔ４５ 配管（第２の配管）
Ｗ１ 栽培水
Ｗ２ 濃縮水
Ｗ３ 透過水（希釈水）
Ｗ４ 養殖水

Claims (14)

1. 第１の塩分濃度である栽培水を用いて植物を栽培する栽培モジュールと、
   前記第１の塩分濃度よりも高い第２の塩分濃度である養殖水を用いて水生生物を養殖する養殖モジュールと、
   前記栽培モジュールが送り出した前記栽培水を受け入れて前記栽培水から前記養殖水のための濃縮水を得ると共に、前記養殖モジュールが送り出した前記養殖水を受け入れて前記養殖水から前記栽培水を得る塩分濃度調整モジュールと、を備え、
   前記栽培モジュール、前記養殖モジュール及び前記塩分濃度調整モジュールは、前記栽培水及び前記養殖水が流れる循環経路を構成し、
   前記循環経路は、閉じており、
   前記塩分濃度調整モジュールは、
   前記栽培モジュールから受け入れた前記栽培水を濃縮することによって、濃縮された前記栽培水を前記濃縮水として得ると共に前記栽培水の塩分濃度よりも低い第３の塩分濃度である希釈水を得る濃縮部と、
   前記養殖モジュールから受け入れた前記養殖水を前記希釈水を用いて希釈し、希釈された前記養殖水を前記栽培水として送り出す希釈部と、を有する、循環型水耕栽培装置。
2. 前記塩分濃度調整モジュールから送り出された前記濃縮水を受け入れて前記濃縮水から前記養殖水を得る濃縮水濃度調整モジュールをさらに備え、
   前記塩分濃度調整モジュールは、前記濃縮水を前記濃縮水濃度調整モジュールに送り出す濃縮水送出ポートと、前記希釈水を前記濃縮水濃度調整モジュールに送り出す希釈水送出ポートと、を有する、請求項１に記載の循環型水耕栽培装置。
3. 前記濃縮部は、逆浸透膜を含み、前記逆浸透膜を透過しなかった水を前記濃縮水として送り出すと共に、前記逆浸透膜を透過した水を前記希釈水として送り出す、請求項１に記載の循環型水耕栽培装置。
4. 前記栽培モジュールを前記塩分濃度調整モジュールに接続すると共に、前記栽培モジュールから前記塩分濃度調整モジュールに前記栽培水を送り出す第１の配管をさらに備え、
   前記第１の配管は、前記栽培水の送出と停止とを相互に切り替え可能である、請求項１に記載の循環型水耕栽培装置。
5. 前記第１の配管を前記栽培水の送出が可能な状態とし、前記濃縮水及び前記希釈水を得る濃縮動作を行う、請求項４に記載の循環型水耕栽培装置。
6. 前記養殖モジュールを前記塩分濃度調整モジュールに接続すると共に、前記養殖モジュールから前記塩分濃度調整モジュールに前記養殖水を送り出す第２の配管をさらに備え、
   前記第２の配管は、前記養殖水の送出と停止とを相互に切り替え可能である、請求項１に記載の循環型水耕栽培装置。
7. 前記第２の配管を前記養殖水の送出が可能な状態とし、前記養殖水を前記希釈水で希釈することによって前記栽培水を得る希釈動作を行う、請求項６に記載の循環型水耕栽培装置。
8. 第１の塩分濃度である栽培水を用いて植物を栽培する栽培モジュールが送り出した前記栽培水を受け入れて、前記栽培水から、前記第１の塩分濃度よりも高い第２の塩分濃度である養殖水のための濃縮水と、前記栽培水の塩分濃度よりも低い第３の塩分濃度である希釈水と、を得る濃縮ステップと、
   前記希釈水を貯留する希釈部に、前記養殖水を用いて水生生物を養殖する養殖モジュールが送り出した前記養殖水を受け入れて、前記養殖水を前記希釈水で希釈することによって前記栽培水を得る希釈ステップと、を有する、循環型水耕栽培方法。
9. 前記濃縮ステップで得た前記濃縮水を前記養殖水として前記養殖モジュールに送り出す第１移送ステップをさらに有する、請求項８に記載の循環型水耕栽培方法。
10. 前記希釈ステップで得た前記栽培水を前記栽培モジュールに送り出す第２移送ステップをさらに有する、請求項９に記載の循環型水耕栽培方法。
11. 前記濃縮ステップの後に前記第１移送ステップを実行し、
    前記第１移送ステップの後に前記希釈ステップを実行し、
    前記希釈ステップの後に前記第２移送ステップを実行する、請求項１０に記載の循環型水耕栽培方法。
12. 前記濃縮ステップを実行する期間と、前記第１移送ステップを実行する期間と、前記希釈ステップを実行する期間と、前記第２移送ステップを実行する期間と、が互いに重複する部分を有するように、前記濃縮ステップ、前記第１移送ステップ、前記希釈ステップ及び前記第２移送ステップを実行する、請求項１０に記載の循環型水耕栽培方法。
13. 前記濃縮ステップは、
    逆浸透膜を用いて、前記栽培水から前記濃縮水及び前記希釈水を取得するステップと、
    前記濃縮水の塩分濃度を測定するステップと、
    前記濃縮水の塩分濃度が目標値に満たない場合には、前記目標値に満たない前記濃縮水を再び前記逆浸透膜に送り込むステップと、を含む、請求項８に記載の循環型水耕栽培方法。
14. 前記濃縮ステップは、
    逆浸透膜を用いて、前記栽培水から前記濃縮水及び前記希釈水を取得するステップと、
    前記逆浸透膜から送り出された前記濃縮水を再び前記逆浸透膜に送り込む動作を予め定めた所定回数だけ繰り返すステップと、を含む、請求項８に記載の循環型水耕栽培方法。

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