特開 2024-174510 水処理装置及び養殖支援装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024174510

(43)【公開日】2024-12-17

(54)【発明の名称】水処理装置及び養殖支援装置

(51)【国際特許分類】

   A01K 63/04 20060101AFI20241210BHJP

【ＦＩ】

A01K63/04 A

A01K63/04 D

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023092367

(22)【出願日】2023-06-05

(71)【出願人】

【識別番号】519188592

【氏名又は名称】有限会社アクアデザイン

(74)【代理人】

【識別番号】100100376

【弁理士】

【氏名又は名称】野中 誠一

(74)【代理人】

【識別番号】100142077

【弁理士】

【氏名又は名称】板谷 真之

(74)【代理人】

【識別番号】100143199

【弁理士】

【氏名又は名称】磯邉 毅

(72)【発明者】

【氏名】湊 明久

【テーマコード（参考）】

2B104

【Ｆターム（参考）】

2B104CA01

2B104EA01

2B104ED21

2B104ED31

2B104ED36

(57)【要約】      （修正有）

【課題】養殖手法に適合した養殖水を供給する養殖支援装置を提供する。
【解決手段】液タンクＴａ～Ｔｃ又は水タンクＴｗから受けた液体を、生簀ＴＮＫ１～ＴＮＫｎに伝送可能な第一連通路ＦＲと、水タンクＴＷから受けた水に炭酸ガスを溶解させて水タンクＴｗに帰還させる第二連通路ＳＤと、を有して構成され、所定時間、第二連通路ＳＤと加圧ポンプＰＮを機能させて、炭酸ガスの溶存量を所定レベル範囲に維持する一方、適宜なタイミングで、第一連通路ＦＲと加圧ポンプＰＮを機能させて、液タンク又は水タンクから受けた液体を、生簀ＴＮＫ１～ＴＮＫｎに供給する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転数を任意に変更可能な加圧ポンプの運転に基づき加圧された原水を、逆浸透膜（ＲＯ膜）に供給することで、人工海水又は人工透析液の基礎となる精製水を製造する水処理装置であって、
前記加圧ポンプの上流位置と下流位置の通液路の圧力を検出可能な圧力センサを、装置筐体に埋め込むよう配置すると共に、
前記加圧ポンプの上流位置に至る通液路の基端部に、常時閉鎖状態であるが、差込み操作に基づき開放状態に変化するワンタッチカプラを設けたことを特徴とする水処理装置。

【請求項2】

前記加圧ポンプの動作を、通信回線を経由して制御できると共に、前記加圧ポンプの上流位置及び／又は下流位置の圧力異常を、通信回線を経由して報知可能な通信処理部を設けた請求項１に記載の水処理装置。

【請求項3】

請求項１又は請求項２に記載の水処理装置で製造された前記精製水に基づく海水又は淡水を使用すると共に、養殖に必要な成分を含んだ溶解液を、複数の生簀に供給可能な養殖支援装置であって、
前記溶解液を貯留する一又は複数の液タンクと、淡水又は海水を貯留する水タンクと、水タンク又は液タンクから受けた液体を、複数の生簀に伝送可能な第一連通路と、水タンクから受けた液体を水タンクに帰還させる第二連通路と、第二連通路の途中に配置され、流通する液体に有効ガスを注気する注気機構と、第一連通路や第二連通路の液流を実現する加圧機構と、第一連通路又は第二連通路を機能させた状態で、前記加圧機構を機能させる制御機構と、を有して構成され、
前記制御機構は、水タンクから受けるセンサ信号又は計時タイマに基づいて、第二連通路と前記加圧機構を機能させることで、前記有効ガスの溶存量を所定レベル範囲に維持する一方、第二連通路が機能していないタイミングで、第一連通路と前記加圧機構を機能させて、液タンク又は水タンクから受けた液体を、複数の生簀に供給するよう構成され、
必要量の前記溶解液と、規定量の海水又は淡水が、必要なタイミングで複数の生簀に間欠的に供給される養殖支援装置。

【請求項4】

複数の生簀は、各々、定流量弁を通して、第一連通路に接続されている請求項３に記載の養殖支援装置。

【請求項5】

第一連通路は、液タンクは含まない経路で、前記加圧機構を含んだ循環路を形成している請求項３に記載の養殖支援装置。

【請求項6】

前記センサ信号は、ｐＨ値を示している請求項３に記載の養殖支援装置。

【請求項7】

前記注気機構は、液体が流通する注気膜の外部に、加圧状態の炭素ガスが供給される注気膜モジュールと、炭素ガスの供給を制御する電磁弁及び逆止弁と、を有して構成されている請求項３の記載の養殖支援装置。

【請求項8】

前記加圧機構と前記制御機構を機能させる交流電源の第１ラインと第２ラインの電流差に基づいて交流電源の供給を遮断する漏電ブレーカが配置されている請求項３に記載の養殖支援装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、藻類などの養殖において、その成長促進を支援する養殖支援装置、及び、最適な養殖水を製造可能な水処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、藻類とは、酸素発生型光合成を行う生物のうち、陸上植物を除いたものと定義されるが、陸上に配置した生簀に、所定の塩分濃度の海水ＷＴを貯留して、海ぶどうや海苔などを養殖する場合もある。ここで、生簀での養殖は、気象の影響を受けにくい利点があり、液肥などを供給する養殖支援装置も各種提案されている（特許文献１～特許文献５）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２０－１９１８５８号公報

【特許文献2】特開２０１１－１５５９０６号公報

【特許文献3】特開２０１０－０２２３３１号公報

【特許文献4】特開２００６－０６７９５５号公報

【特許文献5】特開２００４－２６７０８６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、藻類の種類毎に成長特性が異なるところ、特に、商品価値が高い藻類については、その成長状態に合わせて、最適な養殖手法を採る必要があり、この要請に応える養殖支援装置の完成が望まれる。

【0005】

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであって、養殖に最適な養殖水を製造可能な水処理装置、及び、養殖手法や育成状態に適合した養殖水を供給することができる養殖支援装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記の目的を達成するため、本発明は、回転数を任意に変更可能な加圧ポンプの運転に基づき加圧された原水を、逆浸透膜（ＲＯ膜）に供給することで、人工海水又は人工透析液の基礎となる精製水を製造する水処理装置であって、前記加圧ポンプの上流位置と下流位置の通液路の圧力を検出可能な圧力センサを、装置筐体に埋め込むよう配置すると共に、前記加圧ポンプの上流位置に至る通液路の基端部に、常時閉鎖状態であるが、差込み操作に基づき開放状態に変化するワンタッチカプラを設けている。

【0007】

本発明は、好適には、加圧ポンプの動作を、通信回線を経由して制御できると共に、加圧ポンプの上流位置及び／又は下流位置の圧力異常を、通信回線を経由して報知可能な通信処理部を設けるべきである。

【0008】

本発明において、回転数を任意に変更可能な加圧ポンプは、ＡＣモータをインバータ制御しても実現されるが、好適には、ＤＣモータ（より好適には、ＤＣブラシレスモータ）が使用される。ＤＣモータを使用することで、運転音が静かとなり、透析治療などを行う病院では、特に好適である。また、通信回線を経由してコンピュータ機器によって遠隔制御するのもＤＣモータの方が容易である。

【0009】

また、本発明は、上記した水処理装置で製造された前記精製水に基づく海水又は淡水を使用すると共に、養殖に必要な成分を含んだ溶解液を、複数の生簀に供給可能な養殖支援装置であって、前記溶解液を貯留する一又は複数の液タンクと、淡水又は海水を貯留する水タンクと、水タンク又は液タンクから受けた液体を、複数の生簀に伝送可能な第一連通路と、水タンクから受けた液体を水タンクに帰還させる第二連通路と、第二連通路の途中に配置され、流通する液体に有効ガスを注気する注気機構と、第一連通路や第二連通路の液流を実現する加圧機構と、第一連通路又は第二連通路を機能させた状態で、前記加圧機構を機能させる制御機構と、を有して構成され、前記制御機構は、水タンクから受けるセンサ信号又は計時タイマに基づいて、第二連通路と前記加圧機構を機能させることで、前記有効ガスの溶存量を所定レベル範囲に維持する一方、第二連通路が機能していないタイミングで、第一連通路と前記加圧機構を機能させて、液タンク又は水タンクから受けた液体を、複数の生簀に供給するよう構成され、必要量の前記溶解液と、規定量の海水又は淡水が、必要なタイミングで複数の生簀に間欠的に供給される。

【発明の効果】

【0010】

上記した本発明によれば、養殖に最適な養殖水を製造可能な水処理装置、及び、養殖手法や育成状態に適合した養殖水を供給することができる養殖支援装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】実施例に係る養殖支援装置を説明するシステム構成図である。

【図2】図１の要部である制御ユニットを説明する図面である。

【図3】圧力センサを配置した別の養殖支援装置を図示した図面である。

【図4】図３の圧力センサを説明する図面である。

【図5】養殖水や透析液の製造工程を説明する図面である。

【図6】図５の水処理装置の説明するシステム構成図である。

【図7】水処理装置を構成する貯水ユニットを説明する図面である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、実施例に基づいて本発明を更に詳細に説明する。図１は、複数の生簀ＴＮＫ１～ＴＮＫｎに、養殖水を供給する養殖支援装置ＥＱＵを説明するシステム構成図である。この養殖支援装置ＥＱＵでは、養殖に必要な肥料成分と、炭素ガスとを含んだ養殖水を生成する制御ユニットＵＮが、取付板ＢＲＤに固定されることで一体化されている。なお、生簀ＴＮＫ１～ＴＮＫｎは、各々、１８０リットル程度の容量を有し、内部には、最適に調整された人工海水が貯留されている。

【0013】

図２は、一体化された制御ユニットＵＮについて、その正面図（ａ）と、側面図（ｂ）を概略的に図示したものである。ここで、海水の循環路（第二連通路ＳＤ）と、注気膜モジュール（注気機構）ＳＰに炭酸ガスを供給するガス通路は、図２（ａ）の太線で図示されている。また、取付板ＢＲＤに固定されて一体化された制御ユニットＵＮは、図２（ｂ）に示す取付穴Ｈｏを利用して、壁掛け状態で保持されている。また、炭酸ガスは、ガスタンクＧＳから供給される。

【0014】

図１に示す実施例では、複数（２４基～８０基）のＴＮＫｉでは、各々、同種の海藻が生育されており、海藻栽培に必要な各種の液肥成分（液肥）を保有する液タンクＴａ～Ｔｃと、人工海水ＷＴを保有する海水タンクＴｗとが配置されている。液肥成分は、特に限定されないが、硝酸、リン酸、カリウムなどを例示することができる。また、所定の液タンク、又は、海水タンクＴｗに、二価鉄を多く含んだ南部鉄の塊を所定時間沈めて、南部鉄の鉄分を、液肥又は海水に溶解させ、必要な鉄分を適宜に補給できるよう構成するのが好適である。

【0015】

図１に示す通り、制御ユニットＵＮは、炭素ガスを含んだ海水ＷＴを生成する注気膜モジュールＳＰと、注気膜モジュールＳＰの上流位置に配置されるプレフィルタＦｉと、プレフィルタＦｉや注気膜モジュールＳＰに加圧水を供給する加圧ポンプＰＮと、加圧ポンプＰＮによって吸引される各部の液体を受ける接続部ＭＸと、適所に配置される開閉電磁弁Ｖ１～Ｖ７及び圧力計Ｐ１～Ｐ４と、プログラム可能なコントローラ（Programmable Logic Controller）で構成された中央制御装置ＰＬＣと、商用電源１００Ｖを受けて各部に必要な交流／直流電圧を給電する電源回路ＰＷと、を中心に構成されている。

【0016】

本実施例の中央制御装置ＰＬＣには、無線ＬＡＮ子機（通信処理部）が配置されており、スマホなどの所定のインターネット端末は、無線ＬＡＮ親機及び無線ＬＡＮ子機を経由して、中央制御装置ＰＬＣと一対一通信（例えばPeer to Peer通信）ができるよう構成されている。また、加圧ポンプＰＮの回転速度や、液肥の供給時間や供給頻度など、養殖支援装置ＥＱＵの動作内容を、インターネット回線上で設定することもできる。

【0017】

なお、本実施例の制御ユニットＵＮは、８０基の生簀に、各々、１００～１５０ＣＣ／ｍｉｎ程度の養殖水を補給できるよう、給水能力が８～１２リットル／ｍｉｎに設計されている。具体的には、生簀ＴＮＫ１～ＴＮＫｎには、１００～１５０ＣＣ／ｍｉｎ程度に設定された定流量弁Ｖｃが配置されており、加圧ポンプＰＮ、プレフィルタＦｉ、及び、注気膜モジュールＳＰの構成を、上記した給水能力（１２リットル／ｍｉｎ）に適合させている。

【0018】

したがって、加圧ポンプＰＮを大型化すると共に、プレフィルタＦｉや注気膜モジュールＳＰを増やして並列動作させることで、給水能力を適宜に高めることができ、生簀の容積や養殖生物の特性などに対応することができる。なお、複数のプレフィルタＦｉは、並列接続状態で図２の下方向に増設され、複数の注気膜モジュールＳＰも、並列接続状態で図２の上下方向に増設される。

【0019】

何れにしても、電源回路ＰＷは、運転スイッチＳＷを経由して交流１００Ｖを受け、漏電ブレーカＥＬＢを経由した交流電圧ＡＣを、適宜に降下させて電磁弁Ｖ１～Ｖ７に供給すると共に、直流電圧ＤＣを生成して中央制御装置ＰＬＣの電源電圧としている。

【0020】

ここで、漏電ブレーカＥＬＢは、交流電源を供給する一対の送電ラインの電流差を常時監視しており、規定レベルを超える電流差を検出すると、漏電発生と判断して交流電源を遮断している。本実施例では、良導体である海水ＷＴを、各所に流通させるので、万一の漏電時にも感電事故が起こらないよう対策している。

【0021】

次に、中央制御装置ＰＬＣは、適宜なＯＮ／ＯＦＦ制御信号に基づいて、電磁弁Ｖ１～Ｖ７を開閉制御し、また、加圧ポンプＰＮの運転を開始又は停止させている。３つの液タンクＴａ～Ｔｃは、各々に対応する電磁弁Ｖ１～Ｖ３を経由して接続部ＭＸに連通しており、また、海水タンクＴｗは、電磁弁Ｖ４を経由して、接続部ＭＸに連通している。

【0022】

中央制御装置ＰＬＣは、加圧ポンプＰＮを稼働させるタイミングでは、電源弁Ｖ１～Ｖ４の何れか一の電磁弁だけ開放しており、海水タンクＴｗの海水ＷＴか、或いは、何れかの液タンクＴａ～Ｔｃの液肥かの一方が、加圧ポンプＰＮに吸引される。

【0023】

液タンクＴａ～Ｔｃ及び海水タンクＴｗの液体は、ストレーナＳＴを経由して吸引されることで、異物の混入を防止している。また、海水タンクＴｗには、中央制御装置ＰＬＣに接続されたｐＨセンサＳＮが配置されており、海水ＷＴのｐＨ値が、中央制御装置ＰＬＣに把握できるよう構成されている。

【0024】

プレフィルタＦｉは、海水タンクＴｗから受けた海水ＷＴに混入する微細異物を除去するものであり、その入口と出口には、各々、圧力計Ｐ１，Ｐ２が配置されている。プレフィルタＦｉに目詰まりが生じると、圧力計の差圧Ｐ１－Ｐ２が初期値より大きくなるので、初期値との偏差に基づいて、逆洗浄操作や、フィルタ材の交換が必要となる。

【0025】

そこで、中央制御装置ＰＬＣは、圧力計の差圧Ｐ１－Ｐ２を定常的に監視して、差圧Ｐ１－Ｐ２が、運転開始時の初期値と比較して、例えば０．０５ＭＰａ以上となると、警報ランプなどを点滅させてフィルタ交換を報知する構成を有している。

【0026】

注気膜モジュールＳＰは、プレフィルタＦｉを通過した海水ＷＴに、必要量の炭素ガスを溶解させるための装置である。海水ＷＴのｐＨ値は、一般に、８．０～８．２程度（アルカリ性）であるが、炭素ガスが溶解されることで、ｐＨ値が酸性側に降下する。

【0027】

そこで、本実施例の中央制御装置ＰＬＣは、海水ＷＴのｐＨ値の、初期値からの降下量に基づいて、炭素ガスの溶存量を管理している。すなわち、溶存した炭素ガスも、藻類などの養殖生物による光合成や、大気中への発散により減少するが、本実施例によれば、必要な溶存量を常に維持することができる。なお、必要な溶存量は、養殖生物の特定や生育状態に応じて、適宜に設定される。

【0028】

注気膜モジュールＳＰは、略円筒状の基本ユニットの複数個を並列接続して、図１の上下方向に連設して構成されている。各基本ユニットは、三層複合中空糸膜（ＭＨＦ）を有して構成され、本実施例では、複合膜（注気膜）の内部空間に海水ＷＴを流入させている。

【0029】

そして、注気膜の外部空間には、加圧状態の炭素ガスが供給されており、各注気膜を通して、海水ＷＴに、炭素ガスを溶解させることができる。なお、本実施例では、三層複合中空糸膜（ＭＨＦ）を使用しているが、何ら限定されない。

【0030】

炭素ガスは、レギュレータＧＲを配置したガスボンベＧＳから、所定圧で噴出され、逆止弁Ｖｓと、電磁弁Ｖ７を経由して、注気膜モジュールＳＰの外部空間に導入される。レギュレータＧＲの圧力設定値は、炭素ガスの、海水ＷＴに対する必要な溶存量に対応して、０．１～０．１５ＭＰａ程度に設定される。そのため、炭酸ガスの導入部には、ガス圧を計測可能な圧力計Ｐ４が配置されている。

【0031】

図示の通り、注気膜モジュールＳＰの出口側には、圧力計Ｐ３と手動弁Ｖｔとが配置されている。手動弁Ｖｔは、注気膜モジュールＳＰの外部空間と内外空間との圧力差を規定するもので、手動弁Ｖｔを調整することで、圧力計Ｐ３の圧力値を、ガス圧の最低値である０．１ＭＰ以下となるよう調整する。

【0032】

なお、注気膜モジュールＳＰには、排水コックＥＸも設けられており、注気膜モジュールＳＰの外部空間に、水滴や結露が検出される場合は、排水コックＥＸを開放することで、不要物を排出することができる。

【0033】

続いて、中央制御装置ＰＬＣの動作を説明する。先に説明した通り、中央制御装置ＰＬＣは、海水ＷＴのｐＨ値を常時監視しており、このｐＨ値がアルカリ側に変位して上限値を上回ると、炭酸ガス注気動作を開始する。

【0034】

炭酸ガス注気動作では、電磁弁Ｖ４と電磁弁Ｖ６と電磁弁Ｖ７を開放し、その他の電磁弁Ｖ１～Ｖ３，Ｖ５を閉鎖する。そして、加圧ポンプＰＮを起動して、海水タンクＴｗ⇒プレフィルタＦｉ⇒注気モジュールＳＰ⇒海水タンクＴｗの経路（第二連通路ＳＤ）で海水ＷＴを循環させる。

【0035】

このとき、注気モジュールＳＰには、加圧状態の炭酸ガスが供給されるので、これが海水ＷＴに溶解することで、ガス溶解量が徐々に増加し、海水タンクＴｗのｐＨセンサＳＮのセンサ値が変化して、酸性側に降下する。そして、このｐＨ値が下限値に達すると、炭酸ガス注気動作を終了するべく、加圧ポンプＰＮの運転を停止すると共に、全ての電磁弁Ｖ１～Ｖ７を閉塞する。

【0036】

なお、炭酸ガス注気動作の動作継続時間を、ｐＨ値で管理する必要は、必ずしもなく、例えば、タイマＴＭに基づき、所定時間だけ運転を継続したのでも良い。同様に、炭酸ガス注気動作の動作開始タイミングについても、ｐＨ値で管理する必要は、必ずしもなく、所定時間毎に炭酸ガス注気動作を開始したのでも良い。但し、この場合は、動作継続時間を、ｐＨ値で管理するのが好適である。

【0037】

続いて、液肥と海水ＷＴの補給動作について説明する。この補給動作は、必要に応じて間欠的に実行しても良いが、簡易的には、予め規定された所定時間毎に開始される。但し、炭酸ガス注気動作が終了していることが条件であり、炭酸ガス注気動作が終了していない場合には、その終了まで待機することになる。

【0038】

以下に説明する送液ライン（第１連通路ＦＲ）を経由して、液肥や海水ＷＴを、生簀ＴＮＫ１～ＴＮＫｎに供給する補給動作について、その順番は、特に限定されない。但し、ここでは、液タンクＴａ、液タンクＴｂ、液タンクＴｃ、海水タンクＴｗの順番で、液肥ａ～ｃや海水ＷＴを生簀ＴＮＫ１～ＴＮＫｎに補給することにする。

【0039】

以下、説明すると、先ず、液タンクＴａの液肥ａを生簀に供給するべく、電磁弁Ｖ１と電磁弁Ｖ５だけを開放する。そして、加圧ポンプＰＮを起動して、液タンクＴａの液肥を、並列接続されている複数の生簀ＴＮＫ１～ＴＮＫｎに供給する。この場合、液肥ａは、各々、定流量弁Ｖｃを経由して各生簀ＴＮＫ１～ＴＮＫｎに供給されるので、供給量が均一化される。また、生簀ＴＮＫ１～ＴＮＫｎに供給されなかった液肥ａは、接続部ＭＸに帰還して循環するので、液肥ａの使用に無駄は生じない。

【0040】

そして、液肥ａについて、規定の運転時間が経過すれば、液タンクＴｂの液肥ｂの補給に移行するべく、電磁弁Ｖ１を閉じた後に、電磁弁Ｖ２を開放する。その結果、液肥ｂが各定流量弁Ｖｃを経由して各生簀ＴＮＫ１～ＴＮＫｎに均一に供給される。この場合も、供給されなかった液肥ｂは、接続部ＭＸに帰還して循環する。

【0041】

そして、液肥ｂについて、規定の運転時間が経過すれば、液タンクＴｃの液肥ｃの補給に移行するべく、電磁弁Ｖ２を閉じた後に、電磁弁Ｖ３を開放する。その結果、液肥ｃが各定流量弁Ｖｃを経由して各生簀ＴＮＫ１～ＴＮＫｎに均一に供給される。なお、供給されなかった液肥ｃは、接続部ＭＸに帰還して循環する。

【0042】

この場合も、液肥ｃについて、規定の運転時間が経過すれば、海水タンクＴｗの海水ＷＴの補給に移行するべく、電磁弁Ｖ３を閉じた後に、電磁弁Ｖ４を開放する。その結果、炭酸ガスを所定レベルに溶存する海水ＷＴが、各定流量弁Ｖｃを経由して各生簀ＴＮＫ１～ＴＮＫｎに均一に供給される。海水ＷＴの補給量（補給時間）は、液肥の補給量などに対応して適宜に設定される。なお、海水ＷＴについても、接続部ＭＸに帰還して循環するので、生簀ＴＮＫ１～ＴＮＫｎから溢れ出る海水を除き、廃棄される海水は生じない。

【0043】

上記の通り、本実施例では、液肥ａ，ｂ，ｃと海水ＷＴとを連続的に供給する。そのため、送液ライン（第１連通路ＦＲ）に残った液肥ａを液肥ｂが押出し、その後、送液ラインに残った液肥ｂを液肥ｃが押出し、最後に送液ラインに残った液肥ｃを海水ＷＴが押出すことになり、液肥ａ～ｃの使用量に無駄がなく、且つ、管理した適切量の液肥ａ～ｃを供給することができる。

【0044】

なお、液肥ごとの補給継続時間（補給量）や補給頻度は、養殖生物の育成度合いなどに応じて適宜に変更される。また、必ずしも、全ての液肥ａ～ｃを同一頻度で補給する必要はなく、生育度合いなどに応じて、補給すべき液肥が適宜に選択される。但し、最後の液肥が補給された後は、海水ＷＴが補給されることで、液肥の実際の供給量が管理される。

【0045】

先に説明した通り、ｐＨ値の上限値及び下限値の設定値や、液肥ａ～ｃ及び海水ＷＴの供給継続時間や供給頻度は、例えば、Ｐ２Ｐ（Peer to Peer）接続された所定のインターネット端末（スマホやパソコン）で設定／変更可能であり、また、不図示のデータ入力部を経由して適宜に設定／変更可能である。また、ガスボンベＧＳは、必ずしも必須ではなく、空気を吸引する一方、その空気から炭酸ガスを選択的に通過させるガス分離膜（特許７０８３５１８号参照）を通して、炭酸ガスの供給源とするのも好適である。

【0046】

また、生簀内の養殖物に生物が付着する可能性もあるが、そのような生物も、高濃度の炭酸ガス環境下では活性を失うことが実験確認されている。そこで、養殖物の出荷前に、炭酸ガスの濃度レベルを上げて、付着生物を生簀の底に沈殿させることで、出荷物から異物を確実に除去することができる。

【0047】

ところで、上記の実施例では、圧力計Ｐ１～Ｐ４を使用したが、この構成に代えて、図３（ａ）～（ｂ）に示すように、圧力計Ｐ１～Ｐ４に代えて、圧力センサＳＮ１～ＳＮ４を使用するのも好適である。なお、図３の構成では、取付板ＢＲＤに制御ユニットＵＮを固定する構成に代えて、制御ユニットＵＮ全体を収容ケースに収め、この収容ケースの底部に、キャスタを取り付けることで移動可能に構成している。

【0048】

図３の機器構成のように、圧力センサＳＮｉを使用する場合には、図４（ａ）に示す通り、圧力計Ｐ１～Ｐ４の配置位置の筐体に、水路に繋がる通水穴Ｈ１と、ネジ溝を設けた取付穴Ｈ２とが設けられ、通水穴Ｈ１と取付穴Ｈ２の間には、連絡穴Ｈ３を設けた薄肉の接続部ＪＮが設けられる。

【0049】

この図４（ａ）は、筐体の取付穴Ｈ２に、円環状のパッキンＰＫと、圧力センサＳＮと、が取り付けられた状態を図示している。また、図４（ｂ）と図４（ｃ）は、圧力センサＳＮの立体形状を図示している。図示の通り、圧力センサＳＮは、側面にネジ溝を設け、内部に収容孔を設けた略円柱状の大径頭部ＨＤと、ダイヤフラム（隔膜部）ＴＨの上方と下方に、円筒状の収容孔を各々設けた小径本体部ＢＤと、大径頭部ＨＤと小径本体部ＢＤの収容孔に収容される回路基板Ｃ１，Ｃ２と、を有して構成されている。

【0050】

図４（ｂ）に示す通り、大径頭部ＨＤには、開口孔ＥＸが設けられており、回路基板Ｃ２に接続された配線ケーブルが、開口孔ＥＸから導出されるよう構成されている。また、大径頭部ＨＤには、切込み溝ＧＶが、対角線上に形成されており、平板状の治具を、切込み溝ＧＶに嵌合させることができるよう構成されている。

【0051】

そのため、本実施例では、圧力センサＳＮの小径本体部ＢＤを、取付穴Ｈ２に収容した後、圧力センサＳＮの切込み溝ＧＶに平板治具を嵌合させ、平板治具を回転させることで、圧力センサＳＮを、取付穴Ｈ２にネジ込むことができる。具体的には、圧力センサＳＮの小径本体部ＢＤが、接続部ＪＮに当接されるまで、平板治具を回転させることで、図４（ａ）に示す装着状態（埋め込み配置状態）となる。この埋め込み配置状態では、パッキンＰＫに封止された状態で、圧力センサＳＮの小径本体部ＢＤの下方空間は、隔膜部ＴＨに至るまで、海水で満たされる。

【0052】

回路基板Ｃ１は、小径本体部ＢＤの隔膜部ＴＨに接して感圧回路が配置されることで、隔膜部ＴＨの受ける圧力を感知している。ここで、回路基板Ｃ１は、シリコン単結晶（ピエゾ抵抗素子）を隔膜部ＴＨに用いる拡散型半導体センサを構成している。但し、拡散型半導体センサに代えて、金属（ＳＵＳ）を隔膜部ＴＨに用いる金属薄膜型センサを配置しても良く、この場合には、検出精度が向上する。

【0053】

回路基板Ｃ２は、回路基板Ｃ１が検知したセンサ値を出力する出力回路を構成しており、回路基板Ｃ２から出力される圧力値は、適宜な配線を通して、開口孔ＥＸを通過して中央制御装置ＰＬＣに伝送される。このような構成を採ることで、養殖支援装置ＥＱＵ各部の水圧は、例えば、Ｐ２Ｐ（Peer to Peer）接続された所定のインターネット端末で把握することができ、また、異常発生時には、その事態を、素早くスマホなどの所定のインターネット端末に通報することができる。

【0054】

続いて、図５（ａ）に基づいて、養殖支援装置ＥＱＵで使用する人工海水ＷＴの製造方法を説明する。この実施例では、人工海水ＷＴは、養殖品質を上げるため、水道水を精製した純水に、塩分（Ｎａｃｌ）及び必要成分を加えて生成される。すなわち、図５（ａ）の構成では、原水たる水道水は、逆浸透膜（ＲＯ）を内蔵する水処理装置ＷＡＴで処理されてＲＯ処理水となり、このＲＯ処理水を、イオン交換樹脂を内蔵するイオン交換装置ＩＯＮに供給することで、純水が製造される。

【0055】

イオン交換樹脂は、水道水に含まれる＋イオンを吸着する陽イオン交換樹脂と、－イオンを吸着する陰イオン交換樹脂とで構成されている。本実施例において、イオン交換を実行するのは、地域ごとに、異なる濃度で水道水に含まれるシリカ成分（イオン化されたＳｉＯ_２）を、確実に除去して、高品質の養殖を実現するためである。

【0056】

すなわち、本発明者の知見によれば、海藻の養殖において、養殖水にシリカ成分が含まれていると、養殖すべき本来の海藻に加えて、珪藻（珪酸質の被殻で被われた核藻類）が増殖して、養殖物の品質を劣化させる。そこで、不要な珪藻の増殖を排除するべく、本実施例では、イオン交換装置ＩＯＮにおいて、ＲＯ水からシリカ成分を除去している。したがって、養殖物の種類によっては、イオン交換処理を省略することもできる（図５（ａ）の破線参照）。

【0057】

図５（ａ）の構成において、水処理装置ＷＡＴは、特願２０２３－００４８１８号に開示した水処理装置と類似構成であって、図６に示す構成を有している。この水処理装置ＷＡＴは、水道水を受けてＲＯ処理水を精製するが、図５（ａ）のように、養殖水の製造に使用されるだけでなく、図５（ｂ）のように、透析液生成装置ＤＩＡにＲＯ水を供給して、透析液を製造する場合にも使用される。

【0058】

以下、透析液を製造することを前提に説明すると、図６に示す通り、水処理装置ＷＡＴは、通電信号ＳＧを受けて原水ラインを開放させる開閉調整弁Ｖ１と、活性炭フィルタなどを内蔵して原水の不純物を除去するプレフィルタＦｉと、プレフィルタＦｉの上流及び下流に配置された圧力センサＳＮ０，ＳＮ１と、プレフィルタＦｉの下流側に配置された加圧ポンプＰＵと、加圧ポンプＰＵの上流側に配置された圧力スイッチＳＷと、一対の逆浸透膜モジュールＴＵ１，ＴＵ２で構成されたＲＯモジュールＲＯと、ＲＯモジュールＲＯの上流側に配置された運転圧力センサＳＮ２と、ＲＯモジュールＲＯの下流側に配置された送水圧力センサＳＮ３と、送水圧力センサＳＮ３の下流側に配置された貯水ユニットＢＵＦと、貯水ユニットＢＵＦとＲＯ水の出力部の間に配置されるサンプルポートＰＲＴと、第１還流路の還流量を調整する圧力調整弁Ｖ２と、ＲＯ水の排水量を調整する流量調整弁Ｖ３と、第２還流路の還流量を調整する圧力調整弁Ｖ４と、一方向の流路を確保する逆止弁Ｖ５～Ｖ７と、加圧ポンプＰＵの上流側に薬液を導入可能な薬液通路の端部に配置されるカプラＣＰＬと、圧力センサＳＮ０～ＳＮ３などの信号を受けて加圧ポンプＰＵの運転を制御するコントローラＰＬＣ（Programmable Logic Controller）とを有して構成されている。

【0059】

コントローラＰＬＣは、表示部ＤＩＳＰに接続されていると共に、無線ＬＡＮ子機を内蔵して構成されている。そのため、コントローラＰＬＣは、ＷｉＦｉ（登録商標）ルータなどの無線ＬＡＮ親機を経由して、インターネット回線にも接続可能となり、所定のインターネット端末（スマホやパソコン）との間で、Ｐ２Ｐ（Peer to Peer）通信などの一対一通信が可能となる。このような構成を採ることで、水処理装置ＷＡＴの運転条件をオンライン上で設定できると共に、実際の運転状態をオンライン上でリアルタイムに把握することも可能となる。また、異常事態の発生についても所定のインターネット端末に対して直ちに通報することができる。

【0060】

以上を踏まえて、図６の水処理装置ＷＡＴの特徴部分から説明すると、弾性体を装着した検査口を構成するサンプルポートＰＲＴは、特許３１４４７７５の構成を有するゴム材を内蔵している。そして、水質検査などの必要時に、ゴム材に吸入針を差し込むことで、必要量のＲＯ水がサンプリングされる。また、圧力センサＳＮ０～ＳＮ３は、全て図４に示す内部構造を有して構成され、各センサ出力は、コントローラＰＬＣに伝送される。そして、各部の圧力は、所定のインターネット端末でも適宜に把握可能となっている。

【0061】

ところで、弾性体を装着したサンプルポートＰＲＴの外径寸法と、圧力センサＳＮの大径頭部ＨＤの外径寸法は、各々に形成されるネジ溝ピッチも含めて、同一構成とされている。また、この構成に対応して、サンプルポートＰＲＴと圧力センサＳＮ０～ＳＮ３の取付穴の形状と構造は、統一化されている。そのため、ユーザの要望に応えるべく、圧力センサＳＮの取付位置に、サンプルポートＰＲＴを装着することや、逆に、サンプルポートＰＲＴの取付位置に、圧力センサＳＮを装着することが可能となり、機器構成の自由度が大幅に向上する。

【0062】

また、本実施例の加圧ポンプＰＵは、直流モータポンプで構成されるので、起動トルクが大きく、且つ高速回転が可能であって、回転数を任意に変更することもできる。また、インバータ制御のＡＣポンプなどと比較して、病院などで問題になる振動や騒音を抑えることができる。更に、直流モータポンプを採用することで、モータ部をコンパクト化でき、ランニングコスト（電気代）を抑制することもできる。なお、実施例の直流モータは、ブラシレスモータである。

【0063】

なお、図示を省略しているが、図６の水処理装置ＷＡＴには、ＲＯ水の流量や、適所の水温を検出するセンサも配置されており、直流モータポンプＰＵの回転数は、圧力センサに基づく運転圧力だけでなく、ＲＯ水の流量や水温などに基づいて適宜に変更することもできる。

【0064】

なお、直流モータポンプＰＵを使用する本実施例では、圧力調整弁Ｖ２を配置した第１還流路や、圧力調整弁Ｖ４を配置した第２還流路は、必ずしも必須ではない。すなわち、第１と第２の還流路は、水圧を一定レベルに維持する機能を果たしており、直流モータポンプＰＵを適宜に運転することで、これらを省略することもできる。但し、第１還流路や第２還流路を設ける方が運転性能に優れる。

【0065】

何れにしても、コントローラＰＬＣは、運転圧力センサＳＮ０～ＳＮ３からの信号に基づき、加圧ポンプＰＵに、適宜な制御信号ＣＴＬを送ることで、加圧ポンプＰＵの動作を制御している。具体的に説明すると、コントローラＰＬＣは、予め係員が設定した設定値と、センサＳＮ２，ＳＮ３の出力に基づく制御信号を出力することで、不必要時には、加圧ポンプＰＵの回転を停止させ、その後、再開条件が満たされると加圧ポンプＰＵの回転を再開させる。そして、運転時には、コントローラＰＬＣは、圧力センサＳＮ０～ＳＮ３の出力に基づいて、最適な回転数で加圧ポンプＰＵを回転させている。

【0066】

続いて、加圧ポンプＰＵの上流側に至る通水路の基端部に配置されるカプラＣＰＬについて説明する。実施例のカプラＣＰＬは、ソケット部とプラグ部とで構成されたワンタッチカプラであって、ソケット部にプラグ部を挿入すると、それまで閉鎖されていた通路が自動的に開口する構造を有している。具体的な内部構成は特に限定されないが、本実施例のカプラＣＰＬは、（メス型）ソケット部と、（オス型）プラグ部とで構成され、各々の連通路の先端部は、分離状態では弾発力に基づいて閉鎖されている。そして、ソケット部とプラグ部が連結されると、互いに先端片が押し合い、弾発位置が互いに後退することで、連通路が開通する。

【0067】

特に限定されないが、本実施例では、（オス型）プラグ部が、水処理装置ＷＡＴに固定され、（メス型）ソケット部は、送水ホースＨＳに固定されている。なお、送水ホースＨＳの先端部には、開閉コックＣＯＣＫが設けられている。このような構成を有するカプラＣＰＬは、プレフィルタＦｉの出力水の検査や、水処理装置ＷＡＴ内部の通水路の薬液洗浄に活用される。なお、不使用時、ソケット部とプラグ部は、分離状態としても良いし、結合状態を維持してもよい。

【0068】

何れにしても、薬液洗浄時には、薬液を貯留する作業バケツに、送水ホースＨＳの終端を漬け、原水ラインを閉じるべく開閉調整弁Ｖ１を閉鎖し、ＲＯ水の出力ラインも閉鎖する。そして、開閉調整弁Ｖ２～Ｖ４を開放した状態で、加圧ポンプＰＵを稼働させて、作業バケツから薬液を吸入する。次に、十分量の薬液が水処理装置ＷＴの内部通水路に行き渡ったタイミングで、開閉コックＣＯＣＫを閉じる。なお、余分の薬液は、開放状態の開閉調整弁Ｖ３を経由して排出される。

【0069】

その後、薬液が行き渡った状態で開閉調整弁Ｖ３を閉鎖し、加圧ポンプＰＵの運転を続けることで、薬液を循環させて水処理装置ＷＴの内部通水路を薬液洗浄する。そして、適当な循環動作の後、開閉調整弁Ｖ１及びＶ３を開放した状態で、加圧ポンプＰＵの運転を継続して、水処理装置ＷＴの内部通水路をリンス洗浄する。このリンス洗浄時には、送水ホースＨＳの開閉コックＣＯＣＫを開放すると共に、作業バケツに十分量の水道水を貯留しておくことで、作業バケツから加圧ポンプに至る薬液通路を含めてリンス洗浄することができる。

【0070】

以上の通り、本実施例によれば、ＲＯ水の通水路の切り離し操作を必要とすることなく、薬液洗浄とリンス洗浄を実現することできる。なお、定常時、ソケット部とプラグ部が分離状態の場合には、洗浄時に、ソケット部にプラグ部を装着するだけで足りる。また、開閉コックＣＯＣＫの開閉は、必ずしも、必須ではなく、開閉コックＣＯＣＫを開放状態に維持して、ワンタッチカプラＣＰＬを、適宜に分離又は結合させたのでも良い。なお、この場合は、ワンタッチカプラＣＰＬは、定常時、分離状態を維持している。

【0071】

以下、開閉コックＣＯＣＫを開放状態に維持する場合について、具体的に確認する。先ず、薬液注入時には、作業バケツに薬液を貯留した状態で、ワンタッチカプラＣＰＬを結合させて薬液注入を開始する。そして、その後、薬液循環工程に移行するタイミングで、ワンタッチカプラＣＰＬを分離し、更にその後、作業バケツに水道水を貯留した状態で、ワンタッチカプラＣＰＬを再結合させてリンス工程に移行する。

【0072】

続いて、図７に基づいて、貯水ユニットＢＵＦについて説明する。本実施例では、図示の貯水ユニットＢＵＦを配置することで、円筒伸縮材１３の内部に余分のＲＯ水を貯水し、その後、ＲＯ水の必要流量が増加した減圧タイミングで、円筒伸縮材１３の内部の貯留水を吐出するようにしている。

【0073】

先ず、図７（ａ）は、貯水ユニットＢＵＦの構成を示す概略図であり、貯水ユニットＢＵＦは、円筒状の伸縮材１３を気密状態で内包した蓄水蓄圧ユニットとして機能している。伸縮材１３の形成材料は、特に限定されないが、この実施例では、硬度４０～５０程度のシリコーンゴムをチューブ状に形成したシリコンチューブを使用している。

【0074】

図７（ｂ）は、円筒伸縮材の内部にＲＯ水を貯水した蓄水蓄圧状態を概略的に図示したものであり、図７（ｃ）は、貯留水が吐出される減圧タイミングを模式的に示している。なお、蓄水蓄圧状態（図７（ｂ））では、円筒伸縮材の外側密閉空間に封止ガス（空気）が、ＲＯ水の水圧に平衡する圧縮状態で封止されており、この圧縮圧に基づいて、図７（ｃ）に示す吐出状態が実現される。

【0075】

図７（ａ）に示す通り、貯水ユニットＢＵＦは、両端が開放した円筒形状に形成された保持体１０と、保持体１０の一端に配置されるＲＯ水の導入部１１と、保持体１０の他端に配置されるＲＯ水の導出部１２と、保持体１０の内部に収容されて、導入部１１から導出部１２までＲＯ水を流通させる防水性の円筒伸縮材１３と、導入部１１や導出部１２を貫通させた状態で、保持体１０の左右を閉栓するキャップ部１４，１５と、保持体１０の内周面に接して円筒伸縮材１３の両端を保持する保持リング１６，１７と、保持体１０の内外を一方向に連通させる逆止弁１８と、を有して構成されている。

【0076】

ここで、保持体１０の左右両端の外周面と、キャップ部１４，１５の内周面には、互いに螺合するネジ溝が形成されている。そして、保持体１０にキャップ部１４，１５が螺合された完成状態では、キャップ部１４とキャップ部１５は、各々、Ｏリングを介して、保持体１０の開放端面に当接している。そのため、円筒伸縮材１３の外周面と、保持体１０の内周面との間に、空気を閉じ込めた密閉空間が形成されることになる。

【0077】

逆止弁１８は、保持体１０の外部から内部への通気のみが許容され、内部から外部に内部ガスが漏れない構成を有している。内部ガスは、典型的には空気であるが、その他、窒素などの不活性ガスを封止する場合には、逆止弁１８を通して不活性ガスが吸入できる。

【0078】

なお、逆止弁１８の配置位置は、特に限定されず、例えば、キャップ部１４，１５の一方に配置したのでも良い。また、便宜上、図示の左側を導入部１１と称し、右側を導出部１２と称したが、貯水ユニットＢＵＦは、逆止弁１８を除けば、左右対称形であり、導入部１１と導出部１２は、逆の位置であっても良いのは勿論である。

【0079】

導入部１１と導出部１２の露出終端には、不図示の通水チューブが外嵌されるが、導入部１１と導出部１２は、何れも、全体として円筒軸状に形成され、例えば、直径５ｍｍ程度の連通孔が軸方向に貫通することで、ＲＯ水の通水路を形成している。また、導入部１１及び導出部１２において、互いに対面する内側先端部１１ａ，１２ａは、やや大径の隆起状態に形成されている。そして、この隆起部１１ａ，１２ａの外周に、円筒伸縮材１３の終端部がきつく嵌合されることで、導入部１１と導出部１２が、円筒伸縮材１３を通して液密に連結されている。

【0080】

保持リング１６，１７は、導入部１１と導出部１２にとっては、位置決め部材であり、また、円筒伸縮材１３にとっては、抜け止め部材である。そして、各保持リング１６，１７は、円筒伸縮材１３に外嵌された状態で、隆起部１１ａ，１２ａに接している。この保持リング１６，１７は、保持体１０の内周面にほぼ達する外径と、円筒伸縮材１３を、無理なく貫通させる内径と、を有して構成されており、図示の位置に限らず、軸方向の左右移動が許容される。

【0081】

ここで、保持リング１６，１７の内側端面１６ｂ，１７ｂは、球面状の凹部となっており、膨張する円筒伸縮材１３を、柔らかく受け止める構成となっている。一方、保持リング１６，１７の外側端面１６ａ，１７ａは、平坦に形成されており、円筒伸縮材１３の膨張量に対応する押圧力で、隆起部１１ａ，１２ａを押圧することで、伸縮材１３が、隆起部１１ａ，１２ａから抜けることを防止している。

【0082】

以上、本実施例について、水処理装置と、養殖支援装置とを説明したが、具体的な記載内容は、特に本発明を限定するものではない。例えば、本発明は、海藻などの植物類を生簀で生育させる場合に限らず、魚類を生育させる場合にも使用可能である。この場合には、炭酸ガスに代えて、酸素が淡水又は海水に溶解され、液肥の供給に代えて、育成用の栄養成分や有効成分が供給される。

【符号の説明】

【0083】

ＷＡＴ 水処理装置
ＰＵ 直流モータポンプ
ＳＮ 圧力センサ
ＣＰＬ ワンタッチカプラ
ＰＬＣ 通信処理部
ＦＲ 第一連通路
ＳＤ 第二連通路
ＴＮＫ１～ＹＮＫｎ 生簀
ＷＴ 海水又は淡水
Ｔｗ 海水タンク
ａ，ｂ，ｃ 溶解液（液肥）
Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃ 液タンク
ＳＰ 注気機構（注気ユニット）
ＰＮ 加圧機構（加圧ポンプ）
ＰＬＣ 制御機構（コントローラ）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】