JPH01159094A - 赤潮発生防止方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ・２　の２１ 本発明は、海洋における生物の異常発生現象である赤潮
の発生防止方法及び装置に関するものであり、特に瀬戸
内海におけるシャトネラ等のプランクトンに起因した赤
潮の発生を防止するための方法及び装置に関するもので
ある。

′−１−び、　へ 近年、サケ、ハマチ、タイ等の魚類、その他貝類、藻類
等の養殖が盛んに行なわれている。−方、養殖海域を含
む広い範囲において海水の汚染が進み、海洋における生
物の異常発生現象である赤潮が発生し、養殖中の水産生
物が死滅するという問題が頻繁に起こっている。

特に、ハマチの養殖が盛んに行なわれている瀬戸内海に
おいては、瀬戸内海沿岸に存在する工場からの排水中に
多量に含まれている鉄分又は養殖場の餌料に含まれてい
る鉄分が引きがねとなって、シャトネラが異常発生し、
赤潮を起すという説が有力視されつつある。

赤潮の原因となるプランクトン（本明細書では「赤潮原
因プランクトン」という、）としては、他にノクチル力
、ギムノヂュウム、ゴミオラックス、ホルネリア、オリ
ソヂスカス、スケレトホーマ、トリコデスミューム等が
挙げられる。

このような赤潮を防止する方法としては、従来、硫酸銅
等の薬剤散布による方法が実施されたが、最近では海洋
汚染防止法等により海洋への薬剤散布ができなくなり、
それに代る赤潮発生防止策が希求されている。

本発明者等は、斯る問題を解決するべく多くの研究実験
を行なった結果、赤潮の原因となっているシャトネラ等
の赤潮原因プランクトンは、所定量の超音波振動を付与
することによりその細胞が破壊することを見出した。

本発明は斯る新規な知見に基づきなされたものである。

１１立１」 本発明の目的は、海水を汚染することなく、海洋におけ
る生物の異常発生現象であるシャトネラ等の赤潮原因プ
ランクトンに起因した赤潮の発生を防止することのでき
る方法及び装置を提供することである。

。　古　　　　るための 上記目的は本発明に係る赤潮発生防止方法及び装置にて
達成される。要約すれば本発明は、海水に１０〜２００
０ＫＨｚの超音波振動を付与し、海水中の赤潮原因プラ
ンクトンの細胞を破壊することにより赤潮の発生を防止
する方法である。斯る方法は、底層部に存在する海水を
表層部領域へと湧昇せしめるための湧昇手段と、該湧昇
手段により湧昇される海水に１０〜２０００Ｋ）（ｚの
超音波振動を付与し、海水中の赤潮原因プランクトンの
細胞を破壊するための超音波振動発生手段と、前記湧昇
手段及び超音波振動発生手段の少なくとも一方に駆動電
力を供給する太陽電池を備えた駆動電源手段とを有する
ことを特徴とする赤潮発生防止装置にて有効に達成され
る。

支ム１ 次に、本発明に係る赤潮発生防止方法を図面に即して更
に詳しく説明する。

第１図には、本発明に係る赤潮発生防止方法を好適に実
施し得る赤潮発生防止装置の一実施例が示される。赤潮
発生防止装置は専用装置とすることもできるが、本実施
例によると、赤潮発生防止装置ｌは養殖装置をも兼ねて
構成されている。本実施例では、赤潮発生防止装置ｌは
、第２図に図示されるように概略矩形状に枠組された筏
ｌＯＯと、該筏に取付けられた湧昇手段４とを有する。

筏ｌＯＯは、通常使用されている筏と同様の構造とする
ことができ、木材又は適当な材料、例えばステンレスや
ＦＲＰ等の耐食性材料で構成し、更には浮遊体（ブイ）
等を使用して作製される。前記湧昇手段４は本実施例で
は支持アーム１０２にて前記筏１００の概略中央部に配
置される。筏１００を必要としない場合には、湧昇手段
４を浮遊させるためのブイ（図示せず）が該湧昇手段４
の適当な位置に設けられる。

湧昇手段４は、海中の底層部Ｓ１に存在する赤潮原因プ
ランクトンを含んだ底層水２を表層部Ｓ２へと湧昇せし
める作用をなす、該湧昇手段４は支持台１０を有し、該
支持台ｌＯは浮き（フロート）８を介して前記支持アー
ム１０２に取付けられる。浮き８は必須のものではなく
支持台１０は直接支持アーム１０２により筏１００に取
付けることも可能である。支持台ｌＯには電動機１２が
取付けられ、該支持台１０又は浮き８には海中に設けら
れた湧昇ポンプ１４が固定される。

本実施例で湧昇ポンプ１４は海中に設置されているが、
支持台ｌＯに直接取付けられ海上に位置するようにする
ことも可能である。又、該湧昇ポンプ１４は任意の構造
とし得るが、本実施例では一種の軸流ポンプとされ、浮
き８に取付けられた細長の円筒状ケーシング１６と、該
ケーシング内に配置された二枚又は三枚以上の複数翼の
回転羽根１８とから成り、回転羽根１８の回転軸２０の
上端２０ａはカップリング２２を介して電動機１２の駆
動軸２４に接続される０回転軸２０は上端部２０ａ及び
下端部２０ｂに隣接して配置された軸受手段２６にて回
転自在にケーシング１６に取付けられる０本実施例にて
回転羽根１８は一つ設けられているが、同一回転輪２０
に複数個配置することも可能である。

又、該湧昇ポンプ１４のケーシング１６の下端には海中
の底層部領域まで延在する導水管３０が直接に、又はケ
ーシング１６と導水管３０寸法調整のためのりデューサ
（図示せず）等を介して接続される。導水管３０には適
当な位置にフィルター４０を交換自在に組込み、ポンプ
の故障の原因となる海中のゴミを除去するのが好ましい
、フィルター４０のメツシュ等はポンプの負荷を増大し
ないようなものとされる。又、該導水管３０は、海水に
腐食され難い金属製又は合成樹脂製の剛性のパイプとす
ることもできるが、図示されるように、可撓性のパイプ
とし、該パイプの下端に重り３４を適当な取付は具３６
にて取付け、該パイプ３０が安定して下方向へと延在す
るように構成することもできる。尚、重り３４は、図示
するように、海底りに到達させてもよく、又、海底に到
達せず海中に浮かする態様で設けても良い、該導水管３
０に必要なことは、該導水管３０の下端開口部３２から
、又は該導水管３０の側壁の任意の位置に形成された開
口部（図示せず）から底層部領域Ｓ１の底層水２又は中
層部領域から海面付近までの赤潮原因ブランクト、ンを
含む海水が該導水管３０内へと導入されポンプ上方へと
湧昇されることである。

本発明に従えば、湧昇手段４には超音波振動発生手段が
設けられ、本実施例によると、湧昇ポンプ１４の円筒状
ケーシング１６の外周囲に該超音波振動発生手段１１０
が設置される。該超音波振動発生手段１１０は、１０〜
２０００ＫＨｚの振動を発生し得るものであればよく、
例えばフェライト、チタン酸バリウム、ジルコンチタン
酸鉛、ニッケル等の素子を用いた振動子等が使用可能で
ある。特に好ましいのは、チタン酸バリウム及びジルコ
ンチタン酸鉛である。

本発明者等の研究実験の結果によると、湧昇流の流量を
５〜１００１／秒とした場合に、超音波振動発生手段１
１０に１０〜２０００ＫＨｚの振動を発生し、湧昇流に
付与した場合に湧昇流中のシャトネラの細胞破壊が認め
られた。特に、１０〜５０２７秒の湧昇瀉賃で、５００
〜１００ＯＫＨｚの超音波を付与したとき、シャトネラ
の死滅効果が大であった。

又１本発明に従えば、湧昇ポンプ手段４の電動機１２及
び又は前記超音波振動発生手段１１０を駆動するための
電力は太陽電池６４及び蓄電器６６を備えた駆動電源手
段６から後で説明する制御手段７０を介してケーブルＣ
１、Ｃ２を介して供給される。駆動電源手段６及び制御
手段７０は、浮き８に取付けられた電源支持台６２上に
設けられる。勿論、電源支持台６２は湧昇ポンプ手段４
の支持台１０に取付けることもできる。

太陽電池の各ユニット６４の素子は結晶質半導体、非晶
質半導体等を使用し得る０本発明者等の実験によれば、
湧昇に要するエネルギは少なくて済み、例えば１．５ｍ
角程度の太陽電池で深さ３０ｍから２０文／　ｓ　ｅ　
ｃ程度の海水を汲み上げることができた。又、該電源支
持台には、蓄電器６６の外に必要に応じて、直流交流変
換器、出力調整器等が適宜配置される。

又、駆動電源手段６及び制御手段７０等は湧昇手段４と
一体的に設けられる必要はなく、筏１００の任意の位置
、又は陸地が極めて近くにある場合には、電源支持台６
２は陸上に設置することもできる。

上記構成にて駆動電源手段６から湧昇手段４の電動機１
２及び又は超音波振動発生手段１１０に電力が供給され
、該電動機１２が駆動されると、回転羽根１８が回転し
、底層部領域３１の底層水２は導水管３０及びポンプ１
４を介して該ポンプ１４の上方開口部１４ａへと吐出さ
れ、表層部領域Ｓ２へと拡散される。と同時に、導水管
３０及びポンプ１４を介して該ポンプ１４の上方開口部
１４ａへと吐出される底層水２には超音波振動発生手段
１１０により超音波振動が付与され、該海水中に存在し
ているシャトネラ等の赤潮原因プランクトンはその細胞
が超音波振動により破壊される。

第３図に図示されるように、円筒状ケーシング１６には
、超音波振動の効果を助長するために破壊促進用構造体
１２０を設置することができる。

破壊促進用構造体１２０としてはハニカム構造体が例示
され、孔径１〜１０ｃｍの多数個のセルを有する層長ｌ
〜３０ｃｍの構造体とすることができる。孔の形状は円
形又は多角形（３〜８角）であって、各社の形状寸法は
同一であっても異なっていてもよい、更には、ハニカム
構造体の中央に小孔径のセルを形成し、外周部に大孔径
のセルを配置することもできる。又、セル入口の孔径を
゛セル出口の孔径よりも小さくすることも可能である。

破壊促進用構造体１２０は、円筒状ケーシング１６内に
設けられた回転羽根１８の下方で且つ超音波振動発生手
段１１０が取付けられた位置より下方に設置するのが好
適である。斯る構成により、円筒状ケーシング１６内を
流動する湧昇流中の赤潮原因プランクトンは、先ず破壊
促進用構造体のセル入口部に衝突し、更にセル内を移動
する間に物理的衝撃力を受けてプランクトンの外殻に亀
裂を生ぜしめることとなる。この後超音波振動が該プラ
ンクトンに作用されることとなりプランクトンの破壊が
促進される。

尚、破壊促進用構造体１２０の材質としては、ステンレ
ス鋼などの耐蝕材料、軽量高強度のプラスチック炭素繊
維複合材料、アルミナやジルコニア等のセラミックスが
選択される。

又、上記破壊促進用構造体としてはハニカムの他に衝突
板などを使用してもよい。

本実施例のように、赤潮発生防止装置が養殖装置を兼ね
ている場合には、海中に養殖領域を画成するために筏１
００に魚網等の囲い１０４が設けられ、その内部に養殖
すべき魚類が放たれ、湧昇手段４にて湧昇された底層部
領域の海水２が適宜供給される。又、ノリ等の養殖のよ
うに養殖領域が水面に近接して設定される場合には、網
１０４は養殖するべく水面に近接した養殖領域に設けら
れる。

第４図及び第５図に本発明に係る装置の他の実施例が示
される０本実施例では、例えば矩形状とされる筏ｌＯＯ
の四隅部に湧昇手段４が配置され、必要に応じて、底層
部領域の底層水２を筏の中央部に、又は筏の外方部へと
適宜供給するように作動される。筏の形状は矩形である
必要はなく、円形、多角形等種々の形状とすることがで
き、湧昇手段４は該筏の任意の外周囲に適当な数装置す
ることができる。この場合、湧昇手段は筏の安定性を考
慮して対象となる位置に所定長さのアームで支持するの
が好ましい。

上述の如くに構成される本発明の装置によると湧昇され
た底層水は筏の内部又は外部へと拡散方向を制御するこ
とが可能である。

本発明者等の研究によると、赤潮は水温が成る一部レベ
ル、例えば２０〜３０℃に達すると発生し易くなること
が分かった。従って、本発明は養殖域の水温を計測しな
がら実施することが有効である。その一実施例を第１図
及び第６図を参照して次に説明する。

筏１００から適当な支持手段にて垂下することにより、
又は、湧昇手段４に設けられた支持手段に固定すること
により養殖償域の水温を検知する水温検知センサーＴＨ
が配置される。該水温検知センサーＴＨはポンプケーシ
ング１６内に配置し、湧昇流の温度を検知することもで
きる。水温検知センサーは、サーミスタ、熱電対、半導
体センサとされる。

駆動電源手段６を構成する太陽電池６４及び蓄電器６６
は、制御手段７０を構成する出力検知手段７１．７２に
てその出力が常時検知されており、太陽電池が所定出力
を行なっている場合には、制御手段７０は該太陽電池か
らの出力にて電動機１２及び又は超音波振動発生手段１
１０を駆動するべく太陽電池、蓄電器切替制御手段７３
を作動せしめる。もし、夜間又は太陽光が十分に得られ
ない場合の日中においては蓄電器のみが、又は太陽電池
と蓄電器とが併用して使用される。

又、太陽電池の出力が十分に大きく電動機１２を駆動す
るには余力がある場合には該太陽電池の出力の一部は蓄
電器６６へと入力するべく蓄電制御手段７３も又作動さ
れる。

一方、水温検知センサーＴＨにて養殖領域の水温又は湧
昇流の水温Ｔが常時、又は定期的に検出される。該温度
信号は電気出力回路７６にて電気信号に変換され、比較
回路７８にて目標温度Ｔｓと比較され、該目標温度Ｔｓ
より大となった場合には、該信号に応じて制御手段７０
は電動機１２の入力制御手段７５を介して電動機への電
力供給が制御される。水温Ｔが赤潮発生温度領域になっ
たら超音波振動発生手段１１０への電力供給を増大させ
、領域外になれば電力を低減させる。

本実施例において、目標温度Ｔｓと水温センサー１１２
の温度値Ｔとの温度差ΔＴが大であるときは大電力にて
ポンプ１４が駆動される。このとき太陽電池のみでは電
力が不足する場合には蓄電器からの電力をも使用される
。温度差ΔＴが小であって、ポンプは小電力にて駆動す
ることができる場合においては、日中であれば、太陽電
池のみでポンプを駆動することができ、余剰電力は蓄電
器の充電にまわすことができる。

上記実施例では、水温検知センサーＴＨは１個であって
もよいが、複数個配匠し、各水温検知センサーの温度の
平均値を温度Ｔとすることもできる。又、水温検知セン
サー以外にプランクトンの量を検知するセンサーやプラ
ンクトンの飼料となる鉄分など栄養分のセンサーを使用
することもできる。

発」ＬＱ」１未 本発明に係る赤潮発生防止方法及び装置は、超音波振動
を海水に付与することにより海洋における生物の異常発
生現象である赤潮の発生を極めて効率よく防止すること
ができ、且つ薬剤等を使用することがないので、海洋を
汚染することがないという利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る赤潮発生温度領域の一実施例の
概略断面図である。 第２図は、第１図の装置の概略平面図である。 第３図は、本発明に係る水産生物養殖装置の他の実施例
を示す円筒状ケーシングの概略断面図である。 第４図は、本発明に係る水産生物養殖装置の他の実施例
を示す概略平面図である。 第５図は、第４図の装置の海水の波動態様を示す図であ
る。 第６図は、本発明に係る水産生物養殖装置の制御ｌ態様
を示す概略ブロック図である。 ２：底層水 ４：湧昇手段 ６：駆動電源手段 ８．６０：浮き １０：支持台 １２：電動機 １４：ポンプ １６：ケーシング １８：回転スクリュー羽根 ３０：導水管 ６４：太陽電池 ６６：蓄電器 ７０：制御手段 Ｚｏｏ：筏 １０２：支持アーム １０４：網 １１０：、ｔｆｉ音波振動発生手段 １２０：破壊促進用構造体 ＴＨ：温度検知センサー ・？（、′ 第２図 ′　１　ゝ 第３図 第４図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）海水に１０〜２０００ＫＨｚの超音波振動を付与し
   、海水中の赤潮原因プランクトンの細胞を破壊すること
   により赤潮の発生を防止する方法。 ２）超音波振動は５００〜１０００ＫＨｚである特許請
   求の範囲第１項記載の方法。 ３）赤潮原因プランクトンがシャトネラである特許請求
   の範囲第１項又は第２項記載の方法。 ４）底層部に存在する海水を表層部領域へと湧昇せしめ
   るための湧昇手段と、該湧昇手段により湧昇される海水
   に１０〜２０００ＫＨｚの超音波振動を付与し、海水中
   の赤潮原因プランクトンの細胞を破壊するための超音波
   振動発生手段と、前記湧昇手段及び超音波振動発生手段
   の少なくとも一方に駆動電力を供給する太陽電池を備え
   た駆動電源手段とを有することを特徴とする赤潮発生防
   止装置。 ５）所定の形状に枠組された筏が設けられ、湧昇手段は
   該筏の中央部又は周辺部に取付けられて成る特許請求の
   範囲第４項記載の装置。 ６）湧昇手段は、筏に取付けられた支持台と、該支持台
   に取付けられ水中に配置された湧昇ポンプと、前記支持
   台に取付けられそして前記湧昇ポンプを駆動するための
   電動機とを具備して成る特許請求の範囲第５項に記載の
   装置。 ７）湧昇ポンプは、支持台に取付けられた細長の円筒状
   ケーシングと、該ケーシング内に配置された回転スクリ
   ュー羽根とを具備し、前記湧昇ポンプのケーシングの下
   端には、底層部領域へと延在する導水管が接続されて成
   る特許請求の範囲第６項記載の装置。 ８）超音波振動発生手段は、円筒状ケーシングに取付け
   られて成る特許請求の範囲第７項記載の装置。 ９）円筒状ケーシングには破壊促進用構造体が取付けら
   れて成る特許請求の範囲第７項又は第８項記載の装置。 １０）駆動電源手段は、筏上に又は陸上に設けられた電
   源支持台と、該電源支持台上に配置された太陽電池と、
   蓄電器とを具備し、該太陽電池又は蓄電器のいずれか、
   又は双方から湧昇手段へと電力供給が行なわれて成る特
   許請求の範囲第４項〜第９項のいずれかの項に記載の装
   置。 １１）太陽電池の素子は結晶質半導体又は非晶質半導体
   とされる特許請求の範囲第４項〜第１０項のいずれかの
   項に記載の装置。