TW201544003A - 水產養殖設備之自動排污裝置 - Google Patents

Abstract

本發明為一種安裝在水產養殖設備底部的自動排污裝置，可集中利用排水時的水流及水壓，無需電力驅動即可自動清除設備底部之污物。所述自動排污裝置包括：一可轉動地軸接於設備底部排水口之管接件、一套接於管接件而徑向延伸的排污管、一設置在排污管中心之轉軸及螺旋葉片，以及一組接於轉軸外側端之傳動組件及滾輪；排水時，集中進入排污管的水流可帶動螺旋葉片以及轉軸旋轉，並且經過傳動組件驅動滾輪旋轉滾動，進而帶動整組排污裝置以排水口為中心在設備底部轉動行進，行進時藉由排污管吸入污物，即可以對設備底部污物進行動態性地全面清理。

Description

水產養殖設備之自動排污裝置

本發明係有關水產養殖設備中的自動排污裝置，旨在集中利用系統排水時的水流及水壓作為動力來源，自動驅動排污管旋轉清除養殖槽或箱網養殖槽等養殖設備底部的污物，不但能動態性地全面清除污物，還兼具有節省能源的功效。

水產養殖技術中，養殖水的水質顯然是影響養殖物存活率及產值的最重要因素之一；由於水中生物在養殖的過程中，飼料殘餌、養殖物之排泄物及殘骸、或微生物分解後之有機物質等，會不斷堆積於養殖池底層，引起池水優氧化或是影響水中藻相，輕者會抑制養殖物的生長，嚴重時過度污染的養殖水甚至會造成水中生物患病而死亡。因此，如何減少沉澱物堆積於養殖槽底層，確保水質維持一定程度以上之潔淨品質，乃為相關業者所亟為關切之課題。

其次，由於循環水養殖系統能以人為方式控制各種養殖環境，使養殖漁類在可控制的環境下不受外界影響，進而提高漁類存活率及產值，因此廣為養殖業所採用。例如，石斑魚育苗的過程中，為解決體型差異造成高殘食率的問題，以箱網育苗的方式進行，然而箱網式養殖槽會阻斷水流迴轉至養殖槽底部中央而無法集污，因此使得業者必須使用大量人力定時移除殘餌糞便等固體物，不但耗費人力，而且也需要配合養殖期程來進行清理，以免干擾到養殖環境及魚苗生長，在作業上相當不便。

為了解決上述問題，本發明人之一曾經設計出一種「漁類養殖槽排污裝置」(TWM410464)，係設置一套筒豎立於養殖槽之排污管外部，該套筒頂部具有葉片，底部設有至少一概與養殖槽槽底貼近並具有若干進水孔之橫伸管；當循環水注入養殖槽時，水流作用能帶動套筒旋轉，進而令套筒底部之橫伸管旋轉，以對養殖槽底部之沉澱物產生連續撥掃的 作用，使沉澱物得以自養殖槽底面剝離後，隨著水流排出養殖槽。

上述設計經本發明人具體實施後，發現該設計雖然可以在無需外來動力的情形下自動清除池底沈積物，惟其旋轉的動力是來自於進水的水流，而水流在沖激到葉片之前會受到養殖水的緩衝作用而減緩，造成動力的損失；若使用在僅需少量更換循環水的養殖環境及設備時，水流動力就會有不足以推動葉片及橫伸管的現象。

此外，在動力的傳導效率上，葉片受力後通過中央套筒傳導於橫向延伸於池底的橫伸管，而橫伸管的長度遠大於螺旋葉片，也就是施力端螺旋葉片的轉矩遠小於受力端橫伸管的轉矩，使傳動至橫伸管旋轉的扭力嚴重不足，再加上養殖水的阻力，使得水流推動整組裝置旋轉更顯得困難。

有鑑於此，本發明人乃藉其累積多年相關領域的研究及實務經驗，特針對上述動力不足的狀況加以改良，發明出一種自動排污裝置，不但同樣具有無需外來動力即可自動除污的功效，還能有效克服先前設計動力不足的問題。

本發明之目的在於提供一種水產養殖設備之自動排污裝置，可安裝在養殖槽或箱網養殖槽等養殖設備的底部，無需電力驅動即可以轉動方式動態性地全面自動清除養殖設備底部之污物，具有節省能源之功效；特別是本發明能將排水時的水流及水壓予以有效率地集中利用，使得動力來源不虞匱乏。

為達成上述目的，本發明水產養殖設備之自動排污裝置係包括：一可轉動地軸接於設備底部排水口的管接件；一側向連接於管接件之排污管，該排污管由設備底面徑向延伸，且排污管上設有複數個向下貫穿管壁之通孔；一可旋轉地設置在排污管內部之轉軸，該轉軸上設有至少一螺旋葉片，且轉軸之外側端延伸至排污管末端外部與一組傳動組件連動；以及一與傳動組件連動的滾輪，該滾輪底緣抵靠設備底面並略低於排污管 下緣，使排污管底部與設備底面具有間距；當底層養殖水由通孔進入排污管朝向下游排水口排水時，集中於排污管內朝下游方向流動的水流可帶動螺旋葉片以及轉軸旋轉，並且經過傳動組件驅動滾輪在設備底面上滾動，進而帶動整組排污裝置以排水口為中心轉動行進，且轉動行進時底層養殖水能連同沈積於設備底部的污物持續由通孔進入排污管後排出。

上述本發明構造中，由於驅動整組裝置轉動行進的動力來源，並非利用位於設備上方的進水水流，而是利用位於設備底部的排水水流，如此可以減少養殖水的阻力，再加上養殖水水壓的輔助作用下，使整個設備內的養殖水集中在排水口形成一個位於下游的負壓端，如此將能夠讓集中進入排污管的水流更輕易地促使螺旋葉片旋轉而帶動整組裝置轉動行進，避免水中能量傳導的損失。

此外，整組裝置是透過滾輪滾動來轉動行進，使螺旋葉片旋轉時，不需要直接作用在阻力轉矩遠大於螺旋葉片的排污管上，而僅需通過轉軸及傳動組件將旋轉力傳動到滾輪，以滾動方式促使整組裝置轉動行進，再加上傳動組件的傳動設計，將更能夠確保滾輪持續滾動來帶動整組裝置持續轉動行進。

以下進一步說明各元件之實施方式：實施時，所述排污管底部設有至少一向下延伸與設備底面接觸的軟性刮片或刷毛組，以供排污管轉動行進時將附著於設備底面的污物剝離並且懸浮後，連同底層養殖水一起經由通孔進入排污管後排出。

實施時，所述排污管底部進一步設有至少一向下延伸與設備底面接觸的軟性刮片，所述刮片上具有供水流通過的鏤空部，以減少排污管轉動行進時養殖水所造成的阻力。

實施時，所述傳動組件係為一組減速齒輪組，藉以增加葉片及轉軸旋轉時驅動滾輪旋轉的扭力，進而確保滾輪持續滾動。

實施時，所述管接件呈彎管狀，進一步包括有一軸接管軸接於設備底部排水口，以及一由軸接管側向彎曲延伸以供排污管套接之套接管，其中軸接管與套接管分別在底部設置一樞接點相互樞接，使套接管以及排污管能夠以該樞接點為支點上、下偏移浮動，則當滾輪滾動行進遇到 體積較大的污物阻礙時，藉由套接管以及排污管可以向上偏移而浮動的設計，使滾輪仍得以滾動越過障礙物。

實施時，所述套接管內部設有一軸座以供轉軸內側端軸接，排污管外側端設有一帽蓋以供轉軸外側端穿出，且軸座與轉軸內側端之間，以及帽蓋與轉軸外側端之間分別設有一滾珠軸承，以減少轉軸旋轉時的摩擦力。

實施時，所述之養殖設備係為一圓桶狀養殖槽，排水口設置在養殖槽底部中心位置，使滾輪能夠沿著養殖槽內圍滾動行進，並且讓排污管在養殖槽圓形底部面積範圍內動態性地轉動行進。

實施時，排污管前方進一步設有一前擋板，該前擋板一端抵靠定位於排污管，另一端斜向延伸至靠近圓桶狀養殖槽之內圍；前述傳動組件上另設置一支撐板延伸頂抵於該前擋板的背部，使排污管及傳動組件行進時，前擋板能夠受到排污管及支撐板的同步推抵而位移；又，該前擋板下方與養殖槽底面保持間距並設有一第二軟性刮片，該第二軟性刮片外側端部延伸至滾輪前方及養殖槽的內圍與底面交接位置，如此一來，即能夠藉由第二軟性刮片用以刮除及剝離該位置之污物。

實施時，所述養殖槽底部進一步包括有一沿著其內圍設置的圓環狀軌道，以導引滾輪在圓環狀軌道內滾動行進。

實施時，所述管接件、排污管、傳動組件、滾輪為耐腐蝕的PVC材質所構成。

相較於先前技術，本發明所能增益的功效如下：

1.在動力來源部分，本發明不若先前技術利用進水水流驅動的方式，而是利用位於設備底部的排水水流來驅動，不但能避免養殖水造成阻力，更可以利用養殖水水壓的輔助，讓集中進入排污管的水流能夠更輕易地促使螺旋葉片旋轉而帶動整組裝置轉動行進，避免水中能量傳導的損失。

2.在機構設計上，螺旋葉片旋轉時不需要直接作用在阻力力矩較大的排污管上，而僅需通過轉軸及傳動組件將旋轉力傳動到滾輪即可；此傳動方式因螺旋葉片施力轉矩與滾輪受力轉矩二者之間力矩差距甚小，再加上傳動組件可以讓螺旋葉片施力端傳動到受力端滾輪的速度改變並增加扭 力，因此更能夠確保滾輪持續滾動來帶動整組裝置持續轉動行進，克服先前技術推動整組裝置旋轉困難的問題。

3.管接件的設計讓排污管能夠以該管接件為樞接點為支點而上、下偏移浮動，如此當滾輪帶動排污管轉動行進，並且遇到體積較大的污物阻礙時，將可以確保滾輪仍然能夠滾動越過障礙物，藉以增加整體裝置實施時的可靠度及信賴度。

4.由於排污管末端與養殖槽內圍之間設置有滾輪及傳動組件，使養殖槽內圍與其底面交接位置形成一個排污管無法進行清理的死角，而前擋板以及第二軟性刮片的設置將可以刮除及剝離該位置之污物，故能全面性地排除污物。

100‧‧‧自動排污裝置

200‧‧‧養殖槽

300‧‧‧箱網養殖槽

400‧‧‧隔網

500‧‧‧排水口

600‧‧‧微粒子處理器

700‧‧‧生物濾床

800‧‧‧蛋白質除沫器

900‧‧‧溶氧錐

10‧‧‧管接件

11‧‧‧軸接管

12‧‧‧套接管

13‧‧‧軸座

14‧‧‧樞接點

20‧‧‧排污管

21‧‧‧通孔

22‧‧‧刮片

23‧‧‧鏤空部

24‧‧‧帽蓋

25‧‧‧前擋板

26‧‧‧支撐板

27‧‧‧第二軟性刮片

30‧‧‧轉軸

40‧‧‧螺旋葉片

50‧‧‧傳動組件

60‧‧‧滾輪

61‧‧‧軌道

第一圖係水產養殖設備之系統及本發明安裝位置示意圖。

第二圖係本發明之立體分解圖。

第三圖係本發明之側面結構剖視圖。

第四圖係本發明添設前擋板之實施例立體圖。

第五圖係本發明之動作示意圖。

第六圖係本發明管接件之立體分解圖。

第七圖係本發明管接件之動作示意圖。

第八圖係本發明設置軌道之實施例立體圖。

以下依據本創作之技術手段，列舉出適於本創作之實施方式，並配合圖式說明如後：如第一圖所示，本發明水產養殖設備之自動排污裝置100係安裝於養殖槽200或箱網養殖槽300等設備底部；養殖槽200與箱網養殖槽300差別在於箱網養殖槽300底部上方設有一隔網400，適合用來養殖魚苗，魚苗之排泄物及殘骸等污物仍是通過隔網400後向下沈。圖示中，無論是養殖槽200或箱網養殖槽300皆呈圓桶狀，並且分別在底部中心位置一排水口 500，該排水口500可利用排水方式使水位控制在一定的高度後，當循環水持續注入時，排水口500即持續排水。至於排水口500下游銜接之微粒子處理器600、生物濾床700、蛋白質除沫器800、溶氧錐900等，皆屬於一般循環水養殖系統中常見之設備，因不在本發明研究範圍內，在此不另贅述。

如第二到第五圖所示，本發明自動排污裝置主要是由：一管接件10、一排污管20、一轉軸30、至少一螺旋葉片40、一傳動組件50，以及一滾輪60所組成，其中：該管接件10呈彎管狀，包括有一軸接於設備底部排水口500的軸接管11，以及一由軸接管11側向彎曲延伸之套接管12，其中軸接管11軸接於排水口500，使管接件10得以相對於排水口500轉動。

該排污管20連接於管接件10之套接管12，使排污管20呈徑向延伸而與設備底面平行，該排污管20另設有複數個向下貫穿其管壁之通孔21，排污管20底部外緣則設有至少一向下延伸與設備底面接觸的軟性刮片22或刷毛組；圖示中是以一片刮片22為例，且該刮片22上具有可供水流通過的鏤空部23。

該轉軸30內側端軸接於管接件10內部，外側端則延伸至排污管20末端外部，且排污管20外側端設有一帽蓋24供轉軸30外側端穿出，使轉軸30可旋轉地設置在排污管20內部；實施時，管接件10與轉軸30內側端之間，以及帽蓋24與轉軸30外側端之間分別設有一滾珠軸承(圖未示)，以減少轉軸30旋轉時的摩擦力。

上述轉軸30位於管接件10內部的長度範圍內設置有前述之螺旋葉片40，當螺旋葉片40旋轉時，可以同步帶動轉軸30在排污管20內部旋轉；圖示中，螺旋葉片40為複數個，並分別以轉軸30為中心同軸間隔排列於排污管20內部。而轉軸30之外側端穿出帽蓋24後則與前述之傳動組件50連結，使傳動組件50得以與轉軸30連動。

前述滾輪60是設置在排污管20的帽蓋24外側與傳動組件50連結，當螺旋葉片40同步帶動轉軸30在排污管20內部旋轉時，可以藉由傳動組件50的傳動而帶動滾輪60同步旋轉。該滾輪60之底緣抵靠於設備底面，並且略低於排污管20的下緣，使排污管20的底部被架高在管接件10與滾輪60之間，並且使排污管20與設備底面具有間距，以供前述刮片22設置， 使刮片22與設備底面接觸。

藉由上述構造，當底層養殖水由通孔21進入排污管20朝向下游端的管接件10及排水口500排水時，集中進入排污管20內朝向下游方向流動的水流，可帶動複數螺旋葉片40以及轉軸30同步旋轉，並且經過傳動組件50驅動滾輪60在設備底面上滾動；複數螺旋葉片40受水流帶動旋轉時，各螺旋葉片40相互之間會產生疊加的擾流作用，使轉軸30旋轉的轉速加快。

前述滾輪60經過傳動組件50傳動而旋轉滾動時，其底部與設備底面接觸即產生向前行進的動力，進而帶動整組排污裝置以排水口500為中心自動轉動行進；轉動行進時，刮片22能將附著於設備底面的污物剝離並且懸浮後，連同底層養殖水一起經由通孔21進入排污管50，再通過管接件10及排水口500排出；其中由於刮片22上具有可供水流通過的鏤空部23，因此可以避免在行進時養殖水對刮片22造成阻力。

上述本發明構造中，由於驅動整組裝置轉動行進的動力來源，並非利用位於設備上方的進水水流，而是利用位於設備底部的排水水流，再加上養殖水水壓的輔助作用下，使整個設備內的養殖水集中在排水口500形成一個位於下游的負壓端，如此將能夠讓集中進入排污管20的水流更輕易地促使螺旋葉片40旋轉而帶動整組裝置轉動行進，避免水中能量傳導的損失。

此外，整組裝置是透過滾輪60滾動來轉動行進，使螺旋葉片40旋轉時，不需要直接作用在轉矩大於螺旋葉片的排污管20上，而僅需通過轉軸30及傳動組件50將旋轉力傳動到滾輪60即可，而且滾輪60的直徑最多略大於螺旋葉片40，二者之間力矩差距甚小，再加上傳動組件50的傳動設計，將更能夠確保滾輪60持續滾動來帶動整組裝置持續轉動行進；以傳動組件為一組減速齒輪組為例，減速齒輪組可以讓螺旋葉片40施力端傳動到受力端滾輪60的速度改變並增加扭力，使滾輪60及整組裝置能夠持續轉動行進，克服先前技術推動整組裝置旋轉困難的問題。

如第四及第五圖所示，由於排污管20以排水口500為中心自動轉動行進時，水流會順著排污管20的擾流作用，由排污管20本體中央向外產生一離心力，造成底層養殖水水流，以及少部分尚未流入排污管20的懸浮污物向外側浮動，在長時間運轉下，懸浮污物即可能堆積在圓桶狀養 殖槽之內圍與底面的交接位置，再加上排污管20外側末端與養殖槽內圍之間設置有傳動組件50及滾輪60，使養殖槽內圍與其底面的交接位置，即傳動組件50與滾輪60的行進路徑上，形成一個排污管20無法清理到的死角。

為克服上述可能產生的問題，本發明實施時可以在排污管20前方進一步設置一前擋板25，該前擋板25一端抵靠定位於排污管20，另一端斜向延伸至靠近圓桶狀養殖槽之內圍；此外，排污管20末端外部的傳動組件50外殼上設置有一支撐板26延伸頂抵於該前擋板25的背部，使排污管20及傳動組件50行進時，前擋板25能夠受到排污管20及支撐板26的推抵而同步位移；又，該前擋板25下方與養殖槽底面保持間距並設有一第二軟性刮片27，該第二軟性刮片27外側端部延伸至滾輪60前方及養殖槽的內圍與底面交接位置，如此一來，即能夠藉由第二軟性刮片27刮除及剝離該位置之污物。

如第六及第七圖所示，實施時，前述管接件10的軸接管11與套接管12可以為兩個部件所組成，且軸接管11與套接管12在交接位置各呈彎曲形狀，使整體管接件10概呈90度彎管狀；其中，套接管12內部設有一軸座13以供前述轉軸30的內側端軸接，而軸接管11與套接管12分別在底部設置一樞接點14相互樞接，如此一來，即可以讓套接管12能夠相對於軸接管11上、下偏轉，進而讓轉軸30及套接於套接管12的排污管20能夠以該樞接點14為支點上、下偏移浮動，當滾輪60滾動行進並且遇到體積較大的污物阻礙時，將可以確保滾輪仍然可以滾動越過障礙物，藉以增加整體裝置實施時的可靠度及信賴度。

如第八圖所示，配合前述圓桶狀養殖槽之實施方式，養殖槽底部可以沿著其內圍設置一圓環狀軌道61，俾藉由軌道61來導引滾輪60呈圓形軌跡行進，進而讓整組自動排污裝置可以在圓桶狀養殖槽的底部面積範圍內全面清除污物。實施時，滾輪60亦可以為一齒輪，而軌道60則可以為相對應嚙合之齒條(齒排)；其他實施方式諸如：管接件、排污管、傳動組件、滾輪、滾珠軸承等材質可以為耐腐蝕的PVC，或減速齒輪組的減速比、排污管管徑等細部實施方式，皆屬於一般機構設計上可以配合現場實務需求加以更改的設計，在此不另贅述。

以上之實施說明及圖式所示，僅係舉例說明本發明之較佳實 施例，並非以此侷限專利權範圍；舉凡與上述原理、構造、特徵等近似或相雷同者，均應屬本發明之創設目的及申請專利範圍之內，謹此聲明。

500‧‧‧排水口

10‧‧‧管接件

11‧‧‧軸接管

12‧‧‧套接管

20‧‧‧排污管

21‧‧‧通孔

22‧‧‧刮片

23‧‧‧鏤空部

24‧‧‧帽蓋

30‧‧‧轉軸

40‧‧‧螺旋葉片

50‧‧‧傳動組件

60‧‧‧滾輪

Claims (10)

1. 一種水產養殖設備之自動排污裝置，係安裝於養殖槽或箱網養殖槽等設備底部，包括：一可轉動地軸接於設備底部排水口的管接件；一側向連接於管接件之排污管，該排污管由設備底面徑向延伸，並設有複數個向下貫穿管壁之通孔；一可旋轉地設置在排污管內部之轉軸，該轉軸上設有至少一螺旋葉片，且轉軸之外側端延伸至排污管末端外部與一組傳動組件連動；以及一與傳動組件連動的滾輪，該滾輪底緣低於排污管下緣並抵靠在設備底面上，使排污管底部與設備底面具有間距；當底層養殖水由通孔進入排污管朝向下游排水口排水時，集中於排污管內朝下游方向流動的水流可帶動螺旋葉片以及轉軸旋轉，並且經過傳動組件驅動滾輪在設備底面上滾動，進而帶動整組排污裝置以排水口為中心自動轉動行進，且轉動行進時底層養殖水能連同沈積於設備底部的污物持續由通孔進入排污管後排出。
2. 如申請專利範圍第1項所述水產養殖設備之自動排污裝置，其中，所述排污管底部設有至少一向下延伸與設備底面接觸的軟性刮片或刷毛組，以供排污管轉動行進時將附著於設備底面的污物剝離。
3. 如申請專利範圍第1項所述水產養殖設備之自動排污裝置，其中，所述排污管底部進一步設有至少一向下延伸與設備底面接觸的軟性刮片，所述刮片上具有排污管轉動行進時供水流通過的鏤空部。
4. 如申請專利範圍第1項所述水產養殖設備之自動排污裝置，其中，所述傳動組件係為一組減速齒輪組，讓螺旋葉片傳動到滾輪的旋轉速度改變並增加扭力。
5. 如申請專利範圍第1到4項其中任一項所述水產養殖設備之自動排污裝置，其中，所述養殖設備係為一圓桶狀養殖槽，排水口設置在養殖槽底部中心位置，使滾輪能夠沿著養殖槽內圍滾動行進，並且讓排污管在養 殖槽圓形底部面積範圍內動態性地轉動行進。
6. 如申請專利範圍第5項所述水產養殖設備之自動排污裝置，其中，排污管前方進一步設有一前擋板，該前擋板一端抵靠定位於排污管，另一端斜向延伸至靠近圓桶狀養殖槽之內圍；傳動組件上進一步設置一支撐板延伸頂抵於前擋板背部，使前擋板能夠在排污管及傳動組件行進時，受到排污管及支撐板的同步推抵而位移；該前擋板下方與養殖槽保持間距並設有第二軟性刮片，該第二軟性刮片端部延伸至滾輪前方及圓桶狀設備之內圍與底面交接位置，用以刮除及剝離該位置之污物。
7. 如申請專利範圍第5項所述水產養殖設備之自動排污裝置，其中，所述養殖槽底部包括有一沿著其內圍設置的圓環狀軌道，以導引滾輪在圓環狀軌道內滾動行進。
8. 如申請專利範圍第1到4項其中任一項所述水產養殖設備之自動排污裝置，其中，所述管接件呈彎管狀，進一步包括有一軸接於設備底部排水口之軸接管，以及一由軸接管側向彎曲延伸以供排污管套接之套接管，其中軸接管與套接管分別在底部設置一樞接點相互樞接，讓套接管以及排污管能夠以該樞接點為支點上、下偏移浮動。
9. 如申請專利範圍第8項所述水產養殖設備之自動排污裝置，其中，所述套接管內設有一軸座以供轉軸內側端軸接，排污管外側端設有一帽蓋以供轉軸外側端穿出，且軸座與轉軸內側端之間以及帽蓋與轉軸外側端之間分別設有一滾珠軸承，以減少轉軸旋轉時的摩擦力。
10. 如申請專利範圍第6項所述水產養殖設備之自動排污裝置，其中，所述管接件呈彎管狀，進一步包括有一軸接於設備底部排水口之軸接管，以及一由軸接管側向彎曲延伸以供排污管套接之套接管，其中軸接管與套接管分別在底部設置一樞接點相互樞接，讓套接管以及排污管能夠以該樞接點為支點上、下偏移浮動。