(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-09-11
(45)【発行日】2023-09-20
(54)【発明の名称】海洋生物資源生産方法及び海洋生物資源生産装置
(51)【国際特許分類】
A01K 61/00 20170101AFI20230912BHJP
A01K 61/20 20170101ALI20230912BHJP
A01K 61/10 20170101ALI20230912BHJP
A01K 61/60 20170101ALI20230912BHJP
C12N 1/12 20060101ALI20230912BHJP
【ＦＩ】
A01K61/00 302
A01K61/20
A01K61/10
A01K61/60 321
C12N1/12 A
【請求項の数】
16
(21)【出願番号】P 2020527401
(86)(22)【出願日】2019-06-14
(86)【国際出願番号】 JP2019023704
(87)【国際公開番号】W WO2020004078
(87)【国際公開日】2020-01-02
【審査請求日】2022-03-18
(31)【優先権主張番号】P 2018122104
(32)【優先日】2018-06-27
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000006507
【氏名又は名称】横河電機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100165179
【弁理士】
【氏名又は名称】田▲崎▼ 聡
(74)【代理人】
【識別番号】100206081
【弁理士】
【氏名又は名称】片岡 央
(74)【代理人】
【識別番号】100106909
【弁理士】
【氏名又は名称】棚井 澄雄
(74)【代理人】
【識別番号】100167553
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 久典
(74)【代理人】
【識別番号】100181124
【弁理士】
【氏名又は名称】沖田 壮男
(72)【発明者】
【氏名】中西 弘文
(72)【発明者】
【氏名】吉武 哲
(72)【発明者】
【氏名】池田 宏
(72)【発明者】
【氏名】小相澤 久
【審査官】大澤 元成
(56)【参考文献】
【文献】特開２００１－２９２６５９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０３－０５６１２２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭６４－０２３８８９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭６３－２２２６３１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０９－０１９２３５（ＪＰ，Ａ）
【文献】中国特許出願公開第１０７９９６４６４（ＣＮ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ａ０１Ｋ ６１／００－６１／９５
Ｃ１２Ｍ ３／００
Ｃ１２Ｎ １／１２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
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。
【請求項2】
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。
【請求項3】
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。
【請求項4】
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。
【請求項5】
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。
【請求項6】
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。
【請求項7】
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。
【請求項8】
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。
【請求項9】
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。
【請求項10】
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。
【請求項11】
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。
【請求項12】
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。
【請求項13】
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。
【請求項14】
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。
【請求項15】
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。
【請求項16】
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、海洋の深層領域に存在する深層水を利用した海洋生物資源生産方法、及びその深層水を利用した海洋生物資源生産装置に関するものである。
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。
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。
【背景技術】
【0002】
従来、海洋の深層領域に存在する深層水は、リン酸塩や硝酸塩などの栄養塩に富んでいるので、これを汲み上げて利用することが提案されている。例えば、特許文献１に示される海洋深層水の汲上・拡散装置は、水深３００～６００ｍ以深の海底に沈められたシンカーに係留される湧昇パイプと、その湧昇パイプの上端に接続される、水深１００ｍ以浅の有光層の水面下に浮かべられる水中浮体とを含んで構成されている。そして、その水中浮体内では、上記湧昇パイプを通して深層水を汲み上げるとともに、吸込口から表層水を吸い込んで両者を混合し、その混合水を吐出口から有光層に密度流として吐出するようにしている。したがって、有光層内では、汲み上げられた深層水の栄養塩により、食物連鎖の基礎生産者としての植物プランクトンを増殖させることができる。
【0003】
また、特許文献２に示される養殖装置は、浮体構造物の略中央に上方に解放した開口部を設け、この開口部周縁に深層水領域まで垂下したスカートを設け、さらに、上記浮体構造物上部に開口部内の深層水の表層水を排出するポンプを設けて構成されている。そして、そのポンプにより上記開口部内の表層の水を排出することで、深層水を徐々に上昇させるようにしている。したがって、開口部内では、上昇してきた深層水の栄養塩により植物プランクトンを増殖させることができ、さらに動物プランクトンを増殖させることができ、これを餌に魚を養殖することができる。
【0004】
さらに、特許文献３に示される海水加熱装置は、水上で太陽光を採光する採光部と、その採光部で採光された太陽光を深海に導く光ファイバーケーブルからなる導光部と、その導光部により導光された太陽光を集光して熱に変換する、管路の下部に設けられた加熱部とを備えて構成されている。この海水加熱装置では、加熱部で管路の下部海水が加熱されると、管路内に深層水の湧昇が生成させる。湧昇した深層水が管路を介して表層水に供給されると、表層水には、無機栄養塩が供給されて魚場を創生することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開２０００－２７７４８号公報
【文献】特開２００１－２９２６５９号公報
【文献】特開２００４－３４４０１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、従来の海洋の深層領域に存在する深層水を利用した海洋生物資源生産装置においては、深層水の汲み上げに大きな動力を必要としたり、汲み上げられた深層水が広範の表層水に供給されたとき、深層水が薄められて植物プランクトン生成に必要な栄養塩濃度が確保できず、植物プランクトンの増殖に支障したりする等の欠点があった。例えば、上記特許文献１では、深層水と表層水の温度差エネルギーで駆動される蒸気タービンを動力源とるインペラで深層水を汲み上げるようにし、また、上記特許文献２では、複数基のポンプで開口部内の表層水を排出して深層水を汲み上げるようにしているので、共に装置が大型化、高コストになる欠点があった。さらに、上記特許文献１、３では、汲み上げられた深層水が広範の表層水に供給されるので、表層水に植物プランクトン生成に必要な栄養塩濃度が確保できず、植物プランクトンの培養が期待どおりに進まないおそれがあった。
【0007】
また、従来の海洋の深層領域に存在する深層水を利用した海洋生物資源生産装置においては、上記特許文献１～３のいずれにおいても、表層水領域で植物プランクトンの培養が行われるために広い面積を必要とする欠点があり、さらに、植物プランクトンの培養制御が行われないために、植物プランクトンの安定生産や季節変動に対処できない等の欠点があった。
【0008】
そこで、本発明は、上記欠点を解決するためになされたものであって、その目的は、簡単な構成で、かつ、低コストに、しかも、小さい面積で植物プランクトンを培養することのできる、海洋生物資源生産方法及び海洋生物資源生産装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
（１）本発明の一態様に係る海洋生物資源生産方法は、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。
（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。
【0010】
（６）本発明の一態様に係る海洋生物資源生産装置は、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、を有する。
（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。
（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。
【発明の効果】
【0011】
上記本発明の態様によれば、海洋の深層領域に存在する深層水中に下部開口部を有するとともに、その海洋の表層領域に上部開口部を有する湧昇パイプ内で、すなわち、外洋と隔離された状態で植物プランクトンを培養するようにしているので、栄養塩が豊富で、かつ清浄な深層水の中で植物プランクトンを効率よく培養させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】本発明の第１実施形態に係る海洋生物資源生産装置の断面図である。
【図4】本発明の第２実施形態に係る海洋生物資源生産装置の平面図である。
【図6】本発明の第３実施形態に係る海洋生物資源生産装置の断面図である。
【図7】円筒状膜の斜視図である。
【図8】透光ロッドの斜視図である。
【図9】凸レンズを有する透光ロッドの斜視図である。
【図10】円筒状膜内に透光ロッドを設けたときの斜視図である。
【図11】円筒状膜内に凸レンズを有する透光ロッドを設けたときの斜視図である。
【図12】補強部材の正面図である。
【図13】補強部材で補強された円筒状膜内に透光ロッドが配置されたときの斜視図である。
【図14】補強部材で補強された円筒状膜内に凸レンズを有する透光ロッドが配置されたときの斜視図である。
【図15】湧昇パイプを蛇腹状非透光パイプとしたときの斜視図である。
【図16】本発明の第４実施形態に係る海洋生物資源生産装置の断面図である。
【図18】本発明の第５実施形態に係る海洋生物資源生産装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、本発明に係る海洋生物資源生産方法を実現するための海洋生物資源生産装置について図面を参照しながら説明する。
【0014】
図１は、第１実施形態に係る海洋生物資源生産装置Ａ１の概略構成図であり、ここでは生物資源生産領域Ｂに適用した例が示されている。
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。
【0015】
湧昇パイプ１は、例えば、長尺の合成樹脂製のパイプ材から構成されている。この湧昇パイプ１は、海洋生物資源生産装置Ａ１が設置される海洋の海底付近まで延びている。具体的には、湧昇パイプ１は、その下端位置が海洋生物資源生産装置Ａ１の設置される海洋の深層領域に存在する深層水中に位置し、その上端位置がその海洋の表層領域の表層水表面に位置している。
【0016】
湧昇パイプ１の下端には、その軸心方向に開口する下部開口１ａが形成され、さらに、この湧昇パイプ１の上端付近には、その径方向に開口する上部開口１ｂが形成されている。通常、この湧昇パイプ１の長さは、数百メートルに及んでいる。また、この湧昇パイプ１の内径は１メートル程度とされる。そして、湧昇パイプ１の長さＬとその内径Ｄの比（Ｌ／Ｄ）が十分に大きくなるようにして、湧昇パイプ１内に湧昇流を作り出すようにしている。
【0017】
この湧昇パイプ１は、その軸心方向において、透光性を有する透光パイプ２と、非透光性の非透光パイプ３と、に区分することができる。透光パイプ２は、湧昇パイプ１の上側、すなわち海洋の表層領域に位置し、非透光パイプ３は、この透光パイプ２の下端側に接合される形で設けられている。なお、湧昇パイプ１の全体が、透光性を有する透光パイプ２によって形成されていてもよい。
【0018】
透光パイプ２は、透明性に優れた材料から作られていて、一定の肉厚と剛性を有するように構成され、導光性に優れた性質を有している。このため、透光パイプ２の上端面に太陽光線が照射されたとき、その照射された太陽光線は、透光パイプ２の下端面に向けて導光され、また、その途中に、透光パイプ２の周方向に導光されるようになっている。この透光パイプ２の長さは、後述する植物プランクトンの培養と増殖の状態によって決められているが、通常、数十メートルの長さを有している。
【0019】
非透光パイプ３は、透光パイプ２と比較して可視光を透過しない合成樹脂材で形成されている。なお、金属製等の可視光を透過しない材料で形成することも可能である。そして、この非透光パイプ３は、その上端面が透光パイプ２の下端面に接合されているとともに、その下端位置がその海洋の深層領域に存在する深層水中に位置するように構成されている。
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。
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。
【0020】
非透光パイプ３の下端部には、海洋生物資源生産装置Ａ１が設置されたとき、海流により移動しないように、図示しないシンカー（錘）が結合されるとよい。
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、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。
【0021】
照射手段４は、集光手段として、導光体５と、レンズ６と、を有する。導光体５は、例えば、合成樹脂製で、かつ、透光パイプ２と同様の透明性に優れた材料から作られている。そして、この導光体５は、中心部に透光パイプ２の孔径に等しい孔が設けられた逆三角錐形に形成されていて、透光パイプ２の上端面に接合して設けられている。
【0022】
レンズ６は、凸レンズからなり、導光体５の上面全体を覆うように設けられている。このレンズ６は、海洋生物資源生産装置Ａ１が設置されたとき、常に水面（海面）上に位置するように設けられている。したがって、レンズ６に太陽光線が照射されたときは、その太陽光線が集光され、その集光された光線は、導光体５を介して透光パイプ２に導光される。
【0023】
上記構成からなる湧昇パイプ１には、３種類のセンサが設けられている。これらセンサのうち、クロロフィルセンサＳ１は、湧昇パイプ１の透光パイプ２の上部側に設けられていて、透光パイプ２内における植物プランクトンの培養状態を検知できるように構成されている。また、照度センサＳ２は、透光パイプ２に設けられていて、透光パイプ２内の照度を検知できるように構成されている。さらに、流量センサＳ３は、湧昇パイプ１を流れる深層水の流量を検知できるように構成されている。
【0024】
動物プランクトン培養槽７は、海洋生物資源生産装置Ａ１の湧昇パイプ１の周囲に所定の容積を有する有底筒状の筐体８によって形成されている。この筐体８は、透光パイプ２の上端付近に設けられている上部開口１ｂを取り囲むように設けられている。そして、その筐体８の上面位置は、水面（海水面）位置より少し低くなるように決められている。この動物プランクトン培養槽７の容積は、動物プランクトンが所定通りに培養できるように決められている。
【0025】
次に、上記構成からなる海洋生物資源生産装置Ａ１が設けられている生物資源生産領域Ｂについて説明する。この生物資源生産領域Ｂは、ブイｂ１と、ネットｂ２と、底板ｂ３とを含んで構成されている。
【0026】
ブイｂ１は、海洋生物資源生産装置Ａ１を中心にした海面上に複数個浮かべられている。そして、それらブイｂ１には、その海洋生物資源生産装置Ａ１を囲み、かつ垂下して設けられているネットｂ２の上辺が結合されている。このネットｂ２の目開きは、ネットｂ２内で育成されている魚が逃げ出さないように決められている。
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、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。
【0027】
底板ｂ３は、ネットｂ２の下辺に結合され、このネットｂ２に囲まれる下端面を覆うように構成されている。海洋生物資源生産装置Ａ１の湧昇パイプ１（透光パイプ２）は、底板ｂ３を貫通して設けられる。また、動物プランクトン培養槽７は、底板ｂ３に載置して設けられている。
【0028】
以下、上記構成からなる海洋生物資源生産装置Ａ１において、深層水を利用した植物プランクトンの培養と動物プランクトンの培養について説明する。なお、本発明における「培養」には、植物プランクトンや動物プランクトンの培養だけでなく、培養されたプランクトンの成長と増殖も含まれている。
【0029】
先ず、図１における実線の矢印は、湧昇パイプ１内における深層水の湧昇状態、つまり湧昇パイプ１内で深層水が上昇する流れを示している。後述の図５、図６、図１６及び図１８においても同様である。このような深層水の上昇流は、下端側が海洋の深層領域に存在する深層水中に位置し、上端側がその海洋の表層領域の表層水に位置している湧昇パイプ１内の温度差及び塩分濃度差によってもたらされている。
【0030】
海洋における深層水の上昇現象については、海洋物理学者ヘンリー・メルソン・ストンメル（Henry Melson Stommel）らによって提唱され、また、この上昇現象に基づいた深層水汲み上げ技術も特開２００１－３３６４７９号公報で提案されている。ここでは、直径１ｍ、長さ７００ｍのパイプで１１ｍ／dayの上昇流が得られることが報告されている。
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。
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。
【0031】
海洋生物資源生産装置Ａ１において、湧昇パイプ１の非透光パイプ３に設けられた下部開口１ａから吸い込まれた深層水は、透光パイプ２に達する。この透光パイプ２内においては、レンズ６で集光された太陽光線は導光体５を介して透光パイプ２に導かれ、その導かれた光線は透光パイプ２内の深層水に照射される（図１中の鎖線で示される矢印参照。
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。
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。
【0032】
透光パイプ２内の深層水中では、照射される光線により植物プランクトンの培養が行われ、動物プランクトン培養槽７内では、透光パイプ２内で生成された植物プランクトンを餌に動物プランクトンが培養される。この海洋生物資源生産装置Ａ１においては、第１領域Ｚ１と、第２領域Ｚ２とに分けて各プランクトンの培養を制御するようにしている。この培養に当たっては、上述した各センサＳ１,Ｓ２,Ｓ３の値が参考とされる。
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。
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。
【0033】
（第１領域Ｚ１）
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。
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。
【0034】
この第１領域Ｚ１の照度は、上部よりも下部が弱く、また、温度も上部よりも下部が低く設定されている。これは、第１領域Ｚ１の下部は、照射手段４からの距離が遠くなるからである。いずれにしても、第１領域Ｚ１内の深層水に対する光線の照射は、植物プランクトンの培養を十分に行えるように調整される。また、この培養時間を十分に確保できるように、透光パイプ２の第１領域Ｚ１の長さが決められている。
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。
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。
【0035】
第１領域Ｚ１の上部には、太陽光線が自然に届く。この第１領域Ｚ１の上部には、第１領域Ｚ１の下部で培養された植物プランクトンが連続的に導入される。この第１領域Ｚ１の上部では、透光パイプ２の上部部分が開口しているので表層水からの汚染のおそれがあるが、深層水が上向流を保っているので汚染を効果的に防止することができる。
【0036】
第１領域Ｚ１の上部では、太陽光線が自然に届くと共に、第１領域Ｚ１の下部から導入された植物プランクトンが透光パイプ２から光線が照射されて効果的に培養される。すなわち、この第１領域Ｚ１の上部は、植物プランクトンを成長させ、増殖させるゾーンである。したがって、この第１領域Ｚ１の上部では、透光パイプ２から照射される光線量は、植物プランクトンが効果的に培養できるように調整される。
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。
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。
【0037】
（第２領域Ｚ２）
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。
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。
【0038】
この動物プランクトン培養槽７は、上面が大きく開口しているので汚染されやすいが、動物プランクトン培養槽７内は深層水で満たされているので、表層水よりも汚染度が低く、ある程度、水質の管理されている領域で、植物プランクトン及び動物プランクトンの培養に適した環境に保たれている。また、この動物プランクトン培養槽７の容積、すなわちは第２領域Ｚ２の容積は、動物プランクトンが植物プランクトンを餌にして十分に培養することができる時間を確保できるように決められている。
【0039】
（生物資源生産領域Ｂ）
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。
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。
【0040】
上記構成からなる海洋生物資源生産装置Ａ１は、海洋の深層領域に存在する深層水中に下部開口１ａを有するとともに、その海洋の表層領域に上部開口１ｂを有する湧昇パイプ１の透光パイプ２内で、すなわち、外洋と隔離された状態で植物プランクトンを培養させることができる。しかも、その湧昇パイプ１内を上昇する深層水は、栄養塩が豊富で、かつ清浄であるから植物プランクトンを効率よく増殖させることができる。さらに、湧昇パイプ１は、ポンプ等の人為的な動力を必要としないで深層水を汲み上げることができるとともに、極めて簡単な構造で設置面積も小さく、低コストに実現することができる。また、透光パイプ２内の状態をクロロフィルセンサＳ１、照度センサＳ２、流量センサＳ３を有しているので、これらセンサＳ１～Ｓ３の検知により、植物プランクトンの培養に適した流速や温度、あるいは照度等を制御できるから、植物プランクトンを効率よく培養させることができる。
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。
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。
【0041】
図２は、図１に示される透光パイプ２と異なる透光パイプ２ａが示されている。この透光パイプ２ａは、この透光パイプ２ａを製造する際、材料中に受けた光を反射させる散乱体２ａ１が混入される。この散乱体２ａ１としては、光を反射させることのできる無機物や気泡などがあげられる。この透光パイプ２ａにおいては、散乱体２ａ１の分散状態や密度差を調整することにより、透光パイプ２ａ内の深層水に対する漏光を調整することができる。したがって、照射手段４から近い場所の漏光を少なくしたり、あるいは、照射手段４から離れた場所の漏光を多くしたりすることができる。
【0042】
図３は、図２に示される透光パイプ２ａを改良した透光パイプ２ｂが示されている。この透光パイプ２ｂは、透光パイプ２ａの外周が光線を反射する反射材２ｂ１で覆われている。このように、反射材２ｂ１で外周が覆われた透光パイプ２ｂは、透光パイプ２ｂの外側への漏光を防止でき、透光パイプ２ａ内の深層水に対して効率よく漏光できる特長を有することができる。
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。
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。
【0043】
図４及び図５は、本発明の第２実施形態に係る海洋生物資源生産装置Ａ２を示していて、図４はその平面図、図５は図４のＸ－Ｘ線断面図である。なお、上述した海洋生物資源生産装置Ａ１と同一構成要素には同一符号が用いられ、これらについての説明は、重複するため省略する。後述の海洋生物資源生産装置Ａ３～Ａ５についても同様である。
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。
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。
【0044】
この照射手段１０は、集光手段として、導光体１１ａ，１１ｂ、筐体１２及びレンズ１３を有する。導光体１１ａ，１１ｂは、透光性材で形成されていて、筐体１２内に水密的に所定の空間を保って設けられている。これら導光体１１ａ，１１ｂのうち、導光体１１ａは、動物プランクトン培養槽７の外周近くに位置し、その上面には、凸レンズからなるレンズ１３が接合されるように構成されている。そして、導光体１１ｂは、水平方向に延びると共に、その一端側が導光体１１ａに接合し、その他端側が透光パイプ２の肉厚部２´に接合している。
【0045】
この海洋生物資源生産装置Ａ２においては、動物プランクトン培養槽７の筐体８の外周に浮体９（図４では省略されている。）が設けられている。この浮体９は、図示しないアンカーが結合されていて、海洋生物資源生産装置Ａ２が海流で流されないように工夫されている。このような浮体は、後述の海洋生物資源生産装置Ａ３にも設けられるが、省略されている。
【0046】
上記構成からなる海洋生物資源生産装置Ａ２は、複数の照射手段１０を有しているので、太陽光線をより多く利用でき、海洋生物資源の生産性をより高めることができる。
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。
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。
【0047】
図６は、本発明の第３実施形態係る海洋生物資源生産装置Ａ３の断面図である。この海洋生物資源生産装置Ａ３が上述した海洋生物資源生産装置Ａ１、Ａ２と異なる点は、湧昇パイプ１の全部が非透光パイプ３で構成されている点と、海洋生物資源生産装置Ａ１、Ａ２における透光パイプ２の光線の照射機能を、非透光パイプ３の軸心位置に透光ロッド２０を有する照射手段２１で行うようにした点にある。この海洋生物資源生産装置Ａ３は、湧昇パイプ１の全部が非透光パイプ３で構成されているので、上部開口１ｂは、その非透光パイプ３の上端側に設けられる。
【0048】
この海洋生物資源生産装置Ａ３で使用される非透光パイプ３は、図７に示されるような、肉厚の薄い非透光性の円筒状膜３ａで構成することもできる。非透光パイプ３を円筒状膜３ａで構成したときは、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。
【0049】
この海洋生物資源生産装置Ａ３に組み込まれる光線の照射は、透光ロッド２０を有する照射手段２１で実現されている。この照射手段２１は、上面にフレネルレンズからなるレンズ２１ａを備えた内部空間が水密に形成された筐体２１ｂを有していて、この筐体２１ｂの底面の外側が、非透光パイプ３の上端面に接合して取り付けられている。このフレネルレンズからなるレンズ２１ａは、表面の雨水や海水を速やかに排出できるように所定の傾斜をつけて筐体２１ｂに取り付けられるとよい。
【0050】
透光ロッド２０は、例えば、導光性に優れた合成樹脂製の直線状の棒材からなり、図８の斜視図でも示されているように、上端部に逆三角錐形の導光性に優れた合成樹脂製からなる受光部２０ａが接合されている。この透光ロッド２０の径は、非透光パイプ３内を流れる深層水の抵抗にならず、かつ、その深層水に必要な光線を照射できるように決められている。また、この透光ロッド２０の長さは、上述した海洋生物資源生産装置Ａ１、Ａ２の透光パイプ２の長さにほぼ等しくなるように決められている。
【0051】
受光部２０ａは、レンズ２１ａで集光された太陽光線を、透光ロッド２０に導くものである。この受光部２０ａを接合している透光ロッド２０は、受光部２０ａの部分が筐体２１ｂ内に位置するように取り付けられるとともに、透光ロッド２０の軸心位置と非透光パイプ３の軸心位置とが一致するように取り付けられている。
【0052】
上記構成からなる海洋生物資源生産装置Ａ３は、非透光パイプ３の軸心位置に設けられている透光ロッド２０から非透光パイプ３内を流れる深層水に照射できるので、無駄なく太陽光を利用することができ、植物プランクトンの培養を効率よく行うことができる。
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。
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。
【0053】
図１０には、上述した図７に示される円筒状膜３ａ内に透光ロッド２０を設けたときの斜視図が示され、また、図１１には、その円筒状膜３ａ内に凸状のレンズ２０ｂを設けた透光ロッド２０を設けたときの斜視図が示されている。このように、透光ロッド２０の周囲に肉厚が薄く、かつ可撓性に富んだ円筒状膜３ａが配置されたときは、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。
【0054】
図１２には、円筒状膜３ａの補強部材３ａ１が示されている。この補強部材３ａ１は、円筒状膜３ａの円筒形態を保つために用いられる。この補強部材３ａ１は、円筒状膜３ａの内径に等しい形状の剛性の大径リング部材３ａ２と、大径リング部材３ａ２より径方向内側の中心部に設けられ、透光ロッド２０が挿入できる大きさの剛性の小径リング部材３ａ３と、これらリング部材３ａ２，３ａ３間を接続するスポーク部材３ａ４とで構成されている。
【0055】
上記構成からなる補強部材３ａ１は、円筒状膜３ａの長手方向の内部に互いに所定の間隔を持って隔離して複数配置される。したがって、補強部材３ａ１は、円筒状膜３ａの内周に沿って設けられた大径リング部材３ａ２によって、円筒状膜３ａの筒状形態を確保することができるとともに、少なくとも１つの小径リング３ａ３によって、その円筒状膜３ａ内に配置される透光ロッド２０の位置を確保することができる。
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。
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。
【0056】
図１５には、上述した湧昇パイプ１を非透光性の蛇腹式パイプ３ｃとしたときの斜視図が示されている。蛇腹式パイプ３ｃは、合成樹脂の成形品として製造することができる。
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。
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。
【0057】
図１６は、本発明の第４実施形態に係る海洋生物資源生産装置Ａ４の断面図である。この海洋生物資源生産装置Ａ４の特徴は、上述した海洋生物資源生産装置Ａ３の透光ロッド２０に散気手段３０を設けたことである。
【0058】
この散気手段３０は、ソーラーパネル３１で蓄電した電力で駆動される吸気ブロアー３２と、エアー通路３３と、散気器３４とで構成されている。
【0059】
ソーラーパネル３１及び吸気ブロアー３２は、動物プランクトン培養槽７の筐体８に取り付けられた浮体９上に設けられている。そして、この吸気ブロアー３２で生成された圧縮空気は、エアー通路３３を経由して透光ロッド２０の下端部に設けられている多孔体からなる散気器３４に供給されるように構成されている。また、吸気ブロアー３２には、図示しないが、空気を清浄するフィルターが設けられていて、散気器３４から散気される空気により植物プランクトンの培養に悪影響を与えないように配慮されている。
【0060】
エアー通路３３は、水上側ではエアーホースとエアーパイプとで構成され、透光ロッド２０側では、その透光ロッド２０の軸心に沿って設けられた通路で構成されている。そして、透光ロッド２０の軸心に設けられた通路と、水上側の通路との連絡は、図１７に拡大して示されるように、筐体２１ｂに設けられているＯリング３５で気密に保たれる空気室２１ｂａを介して行われるように構成されている。
【0061】
図１７の構成をより詳しく説明すると、筐体２１ｂの底面には、吸気ブロアー３２から吸気された空気が供給される空気室２１ｂａが設けられている。また、筐体２１ｂの底面には、透光ロッド２０が挿入される孔部２１ｂｂが備えられている。透光ロッド２０は、透光ロッド２０が孔部２１ｂｂに挿入されたときに、透光ロッド２０のエアー通路３３と空気室２１ｂａとを連通させ、空気室２１ｂａの空気を透光ロッド２０のエアー通路３３に吸気させる吸気穴２０ｃを備える。筐体２１ｂは、透光ロッド２０が孔部２１ｂｂに挿入されたときに、透光ロッド２０の外周面２０ｄと孔部２１ｂｂの内周面２１ｂｂａとの間のギャップを気密に塞ぐ可撓性部材であるＯリング３５を備える。
【0062】
上記構成からなる海洋生物資源生産装置Ａ４は、散気器３４から散気（バブリング）が行われることにより、（１）大気中のＣＯ２ガスの導入、（２）バブリングによる湧昇流の形成（図１６の上向きの白抜き矢印参照）、（３）供給する大気の量を深層水に供給、（５）バブリングの気泡により透光ロッド２０の表面、湧昇パイプ１の内面の付着物のクリーニング、（６）バブリングによる、照射する照射光（可視光）や輻射熱の湧昇パイプ１の断面方向の均一化、（７）バブリングによる深層水の撹拌、を図ることができる。なお、この海洋生物資源生産装置Ａ４は、吸気ブロアー３２が動力を必要とするが、その動力は、ソーラーパネル３１を介して得られるので、ランニングコストを低く抑えることができる。
【0063】
図１８は、本発明の第５実施形態に係る海洋生物資源生産装置Ａ５の断面図である。この海洋生物資源生産装置Ａ５の特徴は、上述した海洋生物資源生産装置Ａ１～Ａ４のような透光パイプ２や透光ロッド２０の導光手段を一切用いずに、湧昇パイプの上部を、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ラッパ部１ｃを備えたラッパ状の湧昇パイプ１´としたことにある。湧昇パイプ１´のラッパ部１ｃは、「第１部分」の一例である。湧昇パイプ１´においてラッパ部１ｃ以外の部分は、「第２部分」の一例である。
【0064】
このラッパ状の湧昇パイプ１´は、非透光性の合成樹脂製で構成されているが、金属製で構成することもできる。そして、この湧昇パイプ１´は、動物プランクトン培養槽７の筐体８内に、ラッパ部１ｃが位置するように取り付けられる。
【0065】
上記構成からなる海洋生物資源生産装置Ａ５は、湧昇パイプ１´内を深層水が上昇してくると、ラッパ部１ｃ部分で上昇速度が徐々に低下し、そのラッパ部１ｃにおける滞留時間が長くなるとともに、そのラッパ部１ｃにおける広い表面積で太陽光線を直接受けることとなる。また、このラッパ部１ｃは、表層水面に位置しているので汚染を受けやすいが、ラッパ部１ｃ内は、深層水で満たされているので、周囲の表層水よりも汚染度が低く、ある程度、水質の管理されている領域で、植物プランクトンの培養に適した環境に保たれている。すなわち、このラッパ部１ｃは、外洋と隔離された状態で植物プランクトンを培養させることができる。しかも、この海洋生物資源生産装置Ａ５は、上述した海洋生物資源生産装置Ａ１～Ａ４のような透光パイプ２や透光ロッド２０導光手段を一切用いずに、安価に植物プランクトンの培養を行うことができる。
【0066】
以上、本発明に係る海洋生物資源生装置の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。また、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。
【符号の説明】
【0067】
１ 湧昇パイプ（深層水汲み上げ手段）
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
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
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】