特許 7410490 閉鎖型陸上養殖装置及びそれを用いた陸上養殖方法

(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】2023-12-26

(45)【発行日】2024-01-10

(54)【発明の名称】閉鎖型陸上養殖装置及びそれを用いた陸上養殖方法

(51)【国際特許分類】

   A01K 63/04 20060101AFI20231227BHJP

   C02F 1/00 20230101ALI20231227BHJP

   B01D 35/027 20060101ALI20231227BHJP

   B01F 21/00 20220101ALI20231227BHJP

   B01F 23/2326 20220101ALI20231227BHJP

   B01F 23/237 20220101ALI20231227BHJP

   B01F 25/31 20220101ALI20231227BHJP

   B01F 25/4314 20220101ALI20231227BHJP

   B01F 25/452 20220101ALI20231227BHJP

【ＦＩ】

A01K63/04 D

C02F1/00 L

B01D35/02 C

B01F21/00

B01F23/2326

B01F23/237

B01F25/31

B01F25/4314

B01F25/452

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2019136466

(22)【出願日】2019-07-24

(65)【公開番号】P2021019509

(43)【公開日】2021-02-18

【審査請求日】2022-05-21

(73)【特許権者】

【識別番号】512004648

【氏名又は名称】株式会社リスニ

(73)【特許権者】

【識別番号】521475392

【氏名又は名称】株式会社アクアフューチャー研究所

(74)【代理人】

【識別番号】100158920

【弁理士】

【氏名又は名称】上野 英樹

(72)【発明者】

【氏名】武居 廣雄

(72)【発明者】

【氏名】加藤 啓雄

【審査官】坂田 誠

(56)【参考文献】

【文献】特開２００３－９２９５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１６／１９５１１６（ＷＯ，Ａ２）

【文献】特開２００８－１７３５２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１５８２５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平８－２３８０４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平７－２３６３８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／００５０３１２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ０１Ｋ ６３／０４

Ｂ０１Ｆ ２３／２０

Ｂ０１Ｄ ３５／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

養殖池内に養殖水と甲殻類又は魚類からなる被養殖動物とを収容し、主ポンプを用いて前記養殖池から前記養殖水を濾過槽に導き、前記養殖水中に浮遊する有機残渣を濾過しつつ前記養殖池内に戻して循環させながら、前記養殖池内に飼料を投入して前記被養殖動物を飼育するための閉鎖型陸上養殖装置において、
前記養殖水の酸素濃度が２．５ｐｐｍ以上７ｐｐｍ以下に維持されるように前記養殖水に酸素含有気体を供給しつつ溶解する酸素溶解機構と、
前記養殖池に前記養殖水の流入口が連通するとともに、他端側が前記養殖水の前記養殖池への戻し口とされたキャビテーション処理用配管と、
前記キャビテーション処理用配管の途上に設けられ、一端に前記養殖水の入口を、他端に前記養殖水の出口を有するノズル流路が形成されるとともに、該ノズル流路の一部区間がキャビテーション処理部として定められたノズル本体と、前記キャビテーション処理部にて前記ノズル流路の中心軸線と直交する仮想的なねじ配置面内に前記ノズル本体に脚部先端側が流路内側に突出するように組付けられる複数のねじ部材とを備え、前記ねじ配置面における全流通断面積が３．８ｍｍ^２以上確保されるとともに、前記養殖水を前記養殖水入口から前記養殖水出口に向けて流通させ、前記キャビテーション処理部にて前記ねじ部材の脚部外周面に形成されたねじ谷に前記養殖水を増速しつつ接触させることにより、該養殖水に対し溶存空気の減圧析出に基づくキャビテーション処理を行なうキャビテーションノズルと、
前記キャビテーション処理用配管の途上において前記主ポンプに兼用されているか又は前記主ポンプとは独立に設けられ、前記キャビテーションノズルに前記養殖水を、前記キャビテーション処理部における断面平均流速が８ｍ／ｓｅｃ以上となるよう前記キャビテーションノズルの前記全流通断面積に応じて定められる規定流量にて流通させるキャビテーション処理用ポンプと、
を備え、
前記酸素溶解機構は、前記キャビテーションノズルとは別に設けられた、前記養殖池を満たす養殖水に外部から供給される前記酸素含有気体を平均気泡径が０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下となるように噴射する散気部を含むことを特徴とする閉鎖型陸上養殖装置。

【請求項2】

養殖池内に養殖水と甲殻類又は魚類からなる被養殖動物とを収容し、主ポンプを用いて前記養殖池から前記養殖水を濾過槽に導き、前記養殖水中に浮遊する有機残渣を濾過しつつ前記養殖池内に戻して循環させながら、前記養殖池内に飼料を投入して前記被養殖動物を飼育するための閉鎖型陸上養殖装置において、
前記養殖水の酸素濃度が２．５ｐｐｍ以上７ｐｐｍ以下に維持されるように前記養殖水に酸素含有気体を供給しつつ溶解する酸素溶解機構と、
前記養殖池に前記養殖水の流入口が連通するとともに、他端側が前記養殖水の前記養殖池への戻し口とされたキャビテーション処理用配管と、
前記キャビテーション処理用配管の途上に設けられ、一端に前記養殖水の入口を、他端に前記養殖水の出口を有するノズル流路が形成されるとともに、該ノズル流路の一部区間がキャビテーション処理部として定められたノズル本体と、前記キャビテーション処理部にて前記ノズル流路の中心軸線と直交する仮想的なねじ配置面内に前記ノズル本体に脚部先端側が流路内側に突出するように組付けられる複数のねじ部材とを備え、前記ねじ配置面における全流通断面積が３．８ｍｍ ^２ 以上確保されるとともに、前記養殖水を前記養殖水入口から前記養殖水出口に向けて流通させ、前記キャビテーション処理部にて前記ねじ部材の脚部外周面に形成されたねじ谷に前記養殖水を増速しつつ接触させることにより、該養殖水に対し溶存空気の減圧析出に基づくキャビテーション処理を行なうキャビテーションノズルと、
前記キャビテーション処理用配管の途上において前記主ポンプに兼用されているか又は前記主ポンプとは独立に設けられ、前記キャビテーションノズルに前記養殖水を、前記キャビテーション処理部における断面平均流速が８ｍ／ｓｅｃ以上となるよう前記キャビテーションノズルの前記全流通断面積に応じて定められる規定流量にて流通させるキャビテーション処理用ポンプと、
を備え、
前記酸素溶解機構は、前記キャビテーションノズルにて前記酸素含有気体を溶解するために、前記キャビテーションノズルに前記酸素含有気体と前記養殖水との混相流を供給する混相流供給部を含み、前記キャビテーションノズルは前記酸素溶解機構の一部として機能することを特徴とする閉鎖型陸上養殖装置。

【請求項3】

一端に流入口、他端に流出口が形成される中空の外筒部材と、前記外筒部材の内側に設けられ、前記流入口と前記流出口とをつなぐ螺旋状流路を、該螺旋状流路の螺旋軸線が前記外筒部材の中心軸線に沿うように形成する流路形成部材とを備え、前記螺旋状流路が前記キャビテーションノズルの前記ノズル流路に連通するように、前記キャビテーションノズルの前記養殖水入口側に設けられる気液ミキサーを備え、
前記混相流供給部は、前記気液ミキサーの前記流入口に前記混相流を供給するものである請求項２記載の閉鎖型陸上養殖装置。

【請求項4】

前記酸素溶解機構は前記養殖水の酸素濃度が３ｐｐｍ以上６ｐｐｍ以下に維持されるように前記養殖水に前記酸素含有気体を供給しつつ溶解するものである請求項１から３のいずれか１項に記載の閉鎖型陸上養殖装置。

【請求項5】

前記キャビテーションノズルは、前記ノズル流路が円形断面を有するものとして形成され、各前記キャビテーション処理部には前記ねじ部材として、ねじピッチ及びねじ谷深さが０．２０ｍｍ以上０．４０ｍｍ以下、公称ねじ径Ｍが１．０ｍｍ以上２．０ｍｍ以下のねじ部材が複数配置されるとともに、前記ノズル流路の中心軸線と直交する平面への投影にて前記ノズル流路の断面中心から該ノズル流路の半径の７０％以内の領域に位置する谷点の全ねじ配置面間で合計した総数を、前記ノズル流路の断面積で除した７０％谷点面積密度と定義したとき、前記７０％谷点面積密度の値が１．６個／ｍｍ２以上に確保されたものが使用されてなる請求項１から４のいずれか１項に記載の閉鎖型陸上養殖装置。

【請求項6】

前記キャビテーションノズルの１時間当たりの流通流量が、前記養殖池の貯水量をＶ１、前記キャビテーションノズルの１時間当たりの流通流量をＶ２として、
Ｋ＝Ｖ２／Ｖ１×１００ （％）
にて表される流通循環比Ｋが２％以下となるように調整される請求項５に記載の閉鎖型陸上養殖装置。

【請求項7】

前記キャビテーション処理用配管の前記流入口に設けられ、前記養殖池内の浮遊物が前記キャビテーション処理用配管内に流入することを抑制するキャビテーション処理用濾過部と、
前記キャビテーション処理用配管内を流通する前記養殖水の流量を検出する流量検出部と、
前記キャビテーション処理用濾過部への前記浮遊物の堆積に伴う流量損失を補う形で、前記キャビテーション処理用ポンプによる前記キャビテーションノズルへの送液流量を前記規定流量に制御するキャビテーション流量制御部とを備える請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の閉鎖型陸上養殖装置。

【請求項8】

前記濾過槽に前記養殖水の流入口が連通するとともに、他端側が前記養殖水の前記養殖池への戻し口とされた濾過用主配管と、
前記濾過用主配管の前記流入口に設けられ、前記濾過槽内の浮遊物が前記濾過用主配管内に流入することを抑制する補助フィルタリング部とを備え、前記主ポンプが前記濾過用主配管上に設けられるとともに、
前記キャビテーション処理用配管が、前記主ポンプの下流側にて前記濾過用主配管から分岐し、かつ、前記濾過用主配管とは別位置にて前記養殖池に対する前記戻し口を開口させる形で設けられ、
また、前記養殖水の前記主配管と前記キャビテーション処理用配管との分配比をバルブ開度に応じて調整する分配バルブが設けられ、
前記主ポンプが前記キャビテーション処理用ポンプに、前記補助フィルタリング部が前記キャビテーション処理用濾過部にそれぞれ兼用されるとともに、
前記キャビテーション流量制御部は、前記補助フィルタリング部への前記浮遊物の堆積に伴い前記主ポンプの送水流量が減少した場合に、前記養殖水の前記キャビテーション処理用配管への分配比が増加するように前記分配バルブの開度を調整制御するものである請求項７に記載の閉鎖型陸上養殖装置。

【請求項9】

請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の閉鎖型陸上養殖装置を用い、前記養殖池内に前記養殖水と前記被養殖動物とを収容し、前記主ポンプを用いて前記養殖池から前記養殖水を前記濾過槽に導き、前記養殖水中に浮遊する有機残渣を濾過しつつ前記養殖池内に戻して循環させながら、前記養殖池内に飼料を投入して前記被養殖動物を飼育することを特徴とする陸上養殖方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、閉鎖型陸上養殖装置及びそれを用いた陸上養殖方法に関する。

【背景技術】

【0002】

陸上の養殖池内にて養殖水を濾過循環させ、エビやカニなどの甲殻類あるいは魚類などの被養殖物を養殖する閉鎖型陸上養殖方法が種々提案されている。一方、マイクロバブルやナノバブルなどの微細気泡を養殖水中に形成しつつ養殖を行なうことで、エビなどの養殖物の成長促進を図る提案もなされている。例えば、特許文献１、２においては、絞り孔にねじ部材を配置したキャビテーションノズルを用いて微細気泡を発生させるようにしている。ここで、えら呼吸によって溶存酸素を取り込む魚類や甲殻類などの場合、養殖水中の酸素濃度はなるべく高い方が有利と認識されている。また、キャビテーションノズルは減圧沸騰により溶存酸素を消費して微細気泡化するので、粗大な気泡の浮上による溶存酸素の損失を補う意味でも、養殖水中の酸素濃度は高い方がよいと考えられている。

【0003】

特許文献１、２においては、空気（酸素）ないしオゾンをアスピレータにより養殖水と気液混合し、さらにタンク内にて過飽和に加圧溶解処理した上でキャビテーションノズルに導いている。よって、養殖池内の養殖水の酸素濃度はほぼ飽和値（８ｐｐｍ）に維持されていると考えられ、かつ、キャビテーションにより発生する大量の酸素を含有した微細気泡は、酸素濃度が飽和した養殖水の場合再溶解が進みにくいので、浮上により損失するまでの間は気泡の状態を保っているものと考えられる。この酸素微細気泡は、被養殖物による溶存酸素の消費を補う、いわば「酸素のリザーバ」としての機能が期待されるものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１１－２４０２０６号公報

【文献】特開２０１２－ ４０４４８号公報

【非特許文献】

【0005】

【文献】「ナノバブル水中のナノバブルの解析」 Nanotech Japan Bulletin Vol. 8, No. 4, 2015

【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、本発明者が詳細に検討したところ、養殖水中に大量の微細気泡が浮遊していると魚類やエビ・カニなどの被養殖物のえらに気泡が付着し、溶存酸素の取り込みが返って阻害されて、被養殖物の生育が却って妨げられ、甚だしい場合には被養殖物の少なからぬ斃死を招く場合があることが判明した。

【0007】

本発明の課題は、養殖水のキャビテーション処理に伴う微細気泡の過剰発生を防止しつつも、被養殖物の生育促進等は問題なく図ることができる閉鎖型陸上養殖装置と、それを用いた陸上養殖方法とを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記の課題を解決するために、本発明の閉鎖型陸上養殖装置は、養殖池内に養殖水と甲殻類又は魚類からなる被養殖動物とを収容し、主ポンプを用いて養殖池から養殖水を濾過槽に導き、養殖水中に浮遊する有機残渣を濾過しつつ養殖池内に戻して循環させながら、養殖池内に飼料を投入して被養殖動物を飼育するための閉鎖型陸上養殖装置において、養殖水の酸素濃度が２．５ｐｐｍ以上７ｐｐｍ以下に維持されるように養殖水に酸素含有気体を供給しつつ溶解する酸素溶解機構と、養殖池に養殖水の流入口が連通するとともに、他端側が養殖水の養殖池への戻し口とされたキャビテーション処理用配管と、キャビテーション処理用配管の途上に設けられ、一端に養殖水の入口を、他端に養殖水の出口を有するノズル流路が形成されるとともに、該ノズル流路の一部区間がキャビテーション処理部として定められたノズル本体と、キャビテーション処理部にてノズル本体に脚部先端側が流路内側に突出するように組付けられる複数のねじ部材とを備え、養殖水を養殖水入口から養殖水出口に向けて流通させ、キャビテーション処理部にてねじ部材の脚部外周面に形成されたねじ谷に養殖水を増速しつつ接触させることにより、該養殖水に対し溶存空気の減圧析出に基づくキャビテーション処理を行なうキャビテーションノズルと、キャビテーション処理用配管の途上に設けられ、キャビテーションノズルに養殖水をキャビテーション処理部における断面平均流速が８ｍ／ｓｅｃ以上となる規定流量にて流通させるキャビテーション処理用ポンプとを備えたことを特徴とする。

【0009】

また、本発明の陸上養殖方法は、上記本発明の閉鎖型陸上養殖装置を用い、養殖池内に養殖水と被養殖動物とを収容し、主ポンプを用いて養殖池から養殖水を濾過槽に導き、養殖水中に浮遊する有機残渣を濾過しつつ養殖池内に戻して循環させながら、養殖池内に飼料を投入して被養殖動物を飼育することを特徴とする。

【0010】

本発明において使用可能な酸素含有気体は、例えば空気、酸素ガス、あるいは酸素を周知の酸素濃縮装置等で濃縮した酸素濃化空気などであり、酸素以外の残部は窒素等の不活性ガスで構成するのがよい。なお、酸素含有気体中の酸素濃度は、大気組成に対応する例えば２０体積％以上であれば特に限定されない。

【0011】

本発明においては、被養殖物による消費により減少する養殖水中の酸素濃度を酸素溶解機構により補うとともに、養殖水の酸素濃度を飽和値未満である２．５ｐｐｍ以上７ｐｐｍ以下に維持する。そして、その養殖水をキャビテーション処理用ポンプにより、キャビテーション処理用配管を通じてキャビテーションノズルに導き、キャビテーション処理部における断面平均流速が８ｍ／ｓｅｃ以上となる規定流量にて流通させることによりキャビテーション処理を行なう。養殖水の酸素濃度をあえて飽和値未満に維持することで、キャビテーションに伴う微細気泡の過剰発生が抑制され、被養殖物のえらに気泡が付着して溶存酸素の取り込みが阻害される等の不具合を効果的に防止することができる。

【0012】

そして、断面平均流速が８ｍ／ｓｅｃ以上となる規定流量をキャビテーション処理部において確保することで、養殖水の酸素濃度が従来技術よりも低く設定されているにも関わらず、被養殖物の生育促進等は問題なく図ることができる。キャビテーション処理部の流速を上記範囲に確保すれば、ねじ部材の特にねじ谷位置にて微細気泡の発生を伴うキャビテーションが確認できる。しかし、養殖水の酸素濃度が上記のように飽和値未満になっていると、キャビテーションによる強制的な減圧過飽和析出により発生した気泡（特に１００ｎｍ以上の気泡径を有するもの）は、ノズルを通過して養殖池に戻された時点で再溶解が速やかに進み、周知の気泡径測定手法（例えば、レーザー散乱式粒度計を用いるもの）では、数分後には大半が観測不能となることが判明している。

【0013】

このような養殖水を使用すれば、被養殖物のえらに微細気泡を付着しにくくできることは明確である。しかし、養殖水の酸素濃度の絶対値を低下させれば、被養殖物の活動活性が大幅に損なわれる懸念も一方では生ずる。しかし、本発明者らが詳細に検討した結果、酸素濃度を上記の範囲に抑制した養殖水をキャビテーション処理すると、より酸素濃度の高い通常養殖水（キャビテーション処理を行わない養殖）と比較して、これと同等以上に被養殖物の活動及び成長活性が高められ、酸欠特有の疲弊もほとんど認められないことが判明したのである。

【0014】

その詳細な機構は不明であるが、現時点では有効な観察手段が見いだされていない、１０ｎｍ未満のキャビテーション処理特有の超微細な生成物が関与し、溶存酸素を含有する水の生体組織への浸透性が著しく改善されている可能性がある。例えば水道水等をキャビテーション処理して得られる浸透性等の改善効果は、キャビテーション処理後１日程度を経ても大きく変化しないことから、該生成物は、一定時間は水中に持続的に存在しうる形態を有するとも考えられる。

【0015】

また、１００ｎｍ以上の酸素気泡が再溶解により寸法縮小する場合も、最終的には完全に気泡が溶解消滅するのではなく、上記のような生成物を水中に残留させる可能性が高い。例えば、非特許文献１には、外気と水とを旋回流により気液混合したナノバブル水を凍結し超高圧電子顕微鏡で観察した結果、平均径が７ｎｍ前後の気泡らしき生成物が大量に存在することが報告されている。観察された生成物の組成や、気泡であるか否かなどについては明らかでなく、また、本件発明の作用効果との因果関係も不明であるが、微細な核生成を起点として気泡を析出させるキャビテーション処理水の場合、同様の微細な生成物がさらに高密度に観察される可能性が高いと思われる。該生成物は、酸素ガスを主体にするものであったとしても、極度に微小化した気泡の表面張力が相当高圧になると推測される点に鑑みれば、酸素と水との固体系化合物（ハイドレート等）である可能性もある。

【0016】

いずれにしても、キャビテーション処理した養殖水と通常の養殖水との間で被養殖物の活動及び成長活性に著しい差を生ずることは実験的には明らかとなった。溶存酸素の吸収を媒介する水そのものの浸透性（例えば、水生生物のえら等の溶存酸素の吸収器官における毛細血管への浸透性）が改善されていれば、酸素濃度が多少低い水であっても、限られた量の溶存酸素を被養殖物が効率よく吸収し、被養殖物が活動及び成長活性を良好に維持できるようになる、との推測も成り立つ。

【0017】

養殖水の酸素濃度が２．５ｐｐｍ未満であると、キャビテーション処理による酸素吸収効率の向上を考慮しても、被養殖物の酸素吸収量が不足し、活動活性の低下、生育不良等の不具合につながり、養殖継続に伴う費養殖物の死滅率の増大を招きやすくなる。一方、養殖水の酸素濃度が７ｐｐｍを超えるとキャビテーション処理に伴う気泡（特に気泡径１００ｎｍ以上のもの）の過剰発生が生じやすくなり、被養殖物の活動活性が却って低下しやすくなる。酸素溶解機構により養殖水に酸素含有気体を供給しつつ溶解させる場合、養殖水の酸素濃度は、より望ましくは３ｐｐｍ以上６ｐｐｍ以下に維持するのがよい。

【0018】

キャビテーション処理部における断面平均流速が８ｍ／ｓｅｃ未満になるとキャビテーション処理により達成される効果が不足し、上記のように養殖水を低酸素化しても被養殖物の活動活性を維持できる効果が顕著でなくなる。特に、被養殖物の飼育密度が高く設定されている等の要因により、養殖水の酸素濃度が例えば３．５ｐｐｍ以下に低下している状態にて断面平均流速が上記下限値を下回ることは、被養殖物の酸欠による衰弱や死滅を特に招きやすくなる。キャビテーション処理部における断面平均流速は、より望ましくは９ｍ／ｓｅｃ以上確保されているのがよい。

【0019】

キャビテーションノズルは、ノズル流路が円形断面を有するものとして形成され、各キャビテーション処理部にはねじ部材として、ねじピッチ及びねじ谷深さが０．２０ｍｍ以上０．４０ｍｍ以下、公称ねじ径Ｍが１．０ｍｍ以上２．０ｍｍ以下のねじ部材が複数配置されるとともに、ノズル流路の中心軸線と直交する平面への投影にてノズル流路の断面中心から該ノズル流路の半径の７０％以内の領域に位置する谷点の全ねじ配置面間で合計した総数を、ノズル流路の断面積で除した７０％谷点面積密度と定義したとき、７０％谷点面積密度の値が１．６個／ｍｍ^２以上に確保されたものを使用することが望ましい。

【0020】

７０％谷点面積密度の値が１．６個／ｍｍ^２未満のキャビテーションノズルを使用した場合、キャビテーション処理効果が不足し、養殖水を低酸素化しても被養殖物の活動活性を維持できる効果が顕著でなくなる場合がある。キャビテーションノズルの７０％谷点面積密度の値の上限に特に上限に制限はないが、キャビテーション処理部におけるねじ配置数の極度の増加に伴う圧損増大ひいては流速不足を招かない範囲で適宜設定できる（例えば、５個／ｍｍ^２）。７０％谷点面積密度の値は、より望ましくは２．０個／ｍｍ^２以上に確保されているのがよい。

【0021】

上記構成のキャビテーションノズルを使用する場合、キャビテーションノズルに対する養殖水の規定流量は、養殖池の貯水量をＶ１、キャビテーションノズルの１時間当たりの流通流量をＶ２としたとき、
Ｋ＝Ｖ２／Ｖ１×１００ （％）
にて表される流通循環比Ｋが２％以下となるように調整するのがよい。１００ｎｍ以上のやや粗大な気泡がキャビテーションノズルにて発生した場合も、１時間当たりの養殖水の流通流量（規定流量）を、養殖池内の養殖水全体積の２％以下にとどめることで、上記粗大な気泡の再溶解を促進でき、被養殖物のえら等への付着による前述の不具合をさらに効果的に抑制できる。そして、養殖水全体積に対するキャビテーションノズルの流通循環比Ｋが極めて小さい値であるにも関わらず、上記構成のキャビテーションノズルを採用することで、被養殖物の活動及び成長活性を極めて良好に維持することが可能となる。なお、流通循環比Ｋが極度に小さくなりすぎると、被養殖物の活動及び成長活性を改善する効果が不十分となる。流通循環比Ｋの下限値は、キャビテーションノズルの７０％谷点面積密度や設定流速により異なるが、例えば上記効果が損なわれないよう、例えば０．５％以上の値に確保するのがよい。

【0022】

酸素溶解機構は、キャビテーションノズルにて酸素含有気体を溶解するために、キャビテーションノズルに酸素含有気体と養殖水との混相流を供給する混相流供給部を備えるものとして構成できる。本発明にて使用するキャビテーションノズルは、養殖水がねじ部材に衝突してその下流に迂回する際に、ねじ谷内にて絞られることにより増速してキャビテーションを起こすので、養殖水の溶存ガス成分は負圧により過飽和となり、気泡を析出しつつ養殖水を激しく撹拌し乱流域を生ずる。このとき、乱流域に供給する養殖水に気相（気体）を混合して混相流となすことで、上記攪拌により気液混合・攪拌が進行し、気相成分（酸素含有気体）の養殖水への溶解を効果的に進行させることができる。

【0023】

この場合、混相流がねじ部材に衝突する際に、ねじ谷の内側空間の全体が大きな気泡で覆われてしまうと、溶存気体を含有した養殖水とねじ谷との接触効率が下がり、キャビテーション効率の大幅な低下につながる（つまり、そのねじ谷は、キャビテーションポイントとして有効なねじ谷としての機能を失う）。その結果、気相成分の混合・攪拌の駆動力を生ずる乱流域の形成が顕著でなくなり、気体溶解効率が低下することにつながる。

【0024】

そこで、一端に流入口、他端に流出口が形成される中空の外筒部材と、外筒部材の内側に設けられ、流入口と流出口とをつなぐ螺旋状流路を、該螺旋状流路の螺旋軸線が外筒部材の中心軸線に沿うように形成する流路形成部材とを備え、螺旋状流路がキャビテーションノズルのノズル流路に連通するように、キャビテーションノズルの養殖水入口側に設けられる気液ミキサーを設けることができ、混相流供給部は、気液ミキサーの流入口に混相流を供給するものとして構成できる。これにより、混相流は気液ミキサーの螺旋状流路内を流通させることにより、強制的に生ずる螺旋流の遠心力により気相と液相との攪拌・混合が進むので、気相は細かい気泡に粉砕された状態でキャビテーションノズルのねじ部材に供給される。これにより、養殖水とねじ谷との接触効率が上昇し、気体溶解効率を高めることができる。

【0025】

気液ミキサーは、ねじ部材のねじピッチをｈ（ｍｍ）として気泡を、１．５ｈ以下の気泡径に微粉砕するように構成することが望ましい。気液ミキサーでの微粉砕により得られる気泡径が１．５ｈを超えると、気体溶解効率の改善効果が顕著でなくなる場合がある。該気泡径は、より望ましくは１．０ｈ以下であるのがよい。また、該気泡径の下限値に制限はないが、螺旋状流路を有した気液ミキサーによる混合攪拌の場合、０．２ｈ程度が粉砕の限界となる場合もあり得る。

【0026】

気液ミキサーの流路形成部材は、帯状の金属板の幅方向の中心軸線を螺旋軸線とする形で該金属板をねじり加工したねじり板部材として構成できる。このようなねじり板部材を用いることで、気液ミキサーの螺旋状流路を簡単かつ安価に形成することができる。また、該ねじり板部材を用いることで螺旋状流路は、ねじり板部材の第一主面と外筒部材の円筒状の内周面との間の空間がなす第一螺旋状流路と、ねじり板部材の第二主面と外筒部材の円筒状の内周面との間の空間がなす第二螺旋状流路とからなるものとして構成できる。これにより、ねじり板部材の両側に、回転位相の異なる螺旋流を２系統形成でき、気相の粉砕効率を簡単な構造によりさらに向上できる。

【0027】

外筒部材は、螺旋流路が１周期以上の螺旋区間を含むように全長が定められているのがよい。螺旋流路に含まれる螺旋区間が１周期未満であると、気液ミキサーの気相粉砕効率が低下し、下流側のキャビテーションノズルにおける気体溶解効率が不十分となる場合がある。外筒部材は、よりのぞましくは、螺旋流路が１．５周期以上、より望ましくは２周期以上の螺旋区間を含むように全長が定められているのがよい。

【0028】

また、外筒部材の円筒状の内周面の内径をＤｘ（ｍｍ）、ねじり板部材の螺旋周期長をλ（ｍｍ）として、λ／Ｄｘの値は１．５以上４以下に設定されているのがよい。λ／Ｄｘの値が４を超えると、気液ミキサーの気相粉砕効率を確保するために必要な螺旋流路の周期数を確保する際に、外筒部材の全長が大きくなりすぎる不具合を招く場合がある。また、λ／Ｄｘの値が１．５未満であると、ねじり板部材が形成する螺旋流路の流通抵抗が大きくなりすぎ、気液ミキサーの気相粉砕効率が低下して、下流側のキャビテーションノズルにおける気体溶解効率が不十分となる場合がある。

【0029】

養殖水の被養殖物の活動及び成長活性を高める効果は、酸素を含有した養殖水を、キャビテーションノズルを通過させることにより、酸素の溶解プロセスとは無関係に達成できる。よって、酸素溶解機構は、キャビテーションノズルとは別に設けられ、養殖池を満たす養殖水に外部から供給される酸素含有気体を平均気泡径が０．５ｍｍ以上となるように噴射する周知の散気部を備えるものとして構成することもできる。ここで、被養殖物のえら等への付着による悪影響が懸念されるのは、１００ｎｍ～３０μｍ程度の微細な気泡であり、周知の散気部はこうした気泡が発生しにくい点においては有利である。ただし、酸素溶解効率はキャビテーションノズルに劣るので、キャビテーションノズルによる酸素溶解と併用することが望ましいともいえる。養殖水全体積に対するキャビテーションノズルの流通循環比Ｋが上記のように小さい場合は、キャビテーションノズルの酸素溶解能力のみでは所望の酸素濃度を維持できないこともありえる。この観点においても、散気部による酸素溶解とキャビテーションノズルによる酸素溶解とは併用することが望ましい。

【0030】

この場合、散気部による養殖水への酸素含有気体の供給流量をキャビテーションノズルへの酸素含有気体の供給流量よりも大きく設定するとさらによい。キャビテーションノズルへの酸素含有気体の供給流量を低くとどめることで、養殖池中の前述の微細気泡の存在密度を低減でき、被養殖物のえら等への付着による悪影響をさらに効果的に抑制できる。

【0031】

次に、キャビテーションノズルは、ノズルの狭小な絞り孔を水が通過する際に生ずる減圧沸騰効果を利用して微細気泡を発生させる原理上、被処理水の絞り孔における流速を１０ｍ／秒以上程度以上の高速に確保する必要がある。しかし、このキャビテーションノズルを上記のように濾過槽との循環経路に配置した場合、濾過槽への有機残渣の堆積により循環経路への養殖水の流通抵抗が増加すると、キャビテーションノズルを通過する養殖水の流速が不足し、キャビテーションによる微細気泡の発生量が不十分となる問題がある。この場合、キャビテーション処理用の循環経路を別に設けたとしても、養殖水がノズルに直接吸い込まれると、浮遊する有機残渣が絞り孔に詰まり微細気泡の発生は同様に阻害される。よって、これを防止するために、循環経路の養殖池側の入り口には結局のところ新たな濾過部を設けざるを得ないので、何ら問題の解決には至らないのである。

【0032】

これを解決するためには、キャビテーション処理用配管の流入口に設けられ、養殖池内の浮遊物がキャビテーション処理用配管内に流入することを抑制するキャビテーション処理用濾過部と、キャビテーション処理用配管内を流通する養殖水の流量を検出する流量検出部と、キャビテーション処理用濾過部への浮遊物の堆積に伴う流量損失を補う形で、キャビテーション処理用ポンプによるキャビテーションノズルへの送液流量を規定流量に制御するキャビテーション流量制御部とを、本発明の装置にさらに付加することが望ましい。キャビテーション処理用配管の流量を流量検出部にモニタリングし、キャビテーション処理用濾過部へ浮遊物が堆積した場合に、キャビテーションノズルへの送液流量を上記規定範囲となるように補うキャビテーション流量制御部を設けることで、濾過部に有機残渣が堆積し流通抵抗が増加した場合でも、被養殖物に対する前記有利な効果は安定に維持できるようになる。

【0033】

ここで、主ポンプとキャビテーション処理用ポンプとは別の構成としてもよいし、主ポンプをキャビテーション処理用ポンプに兼用させることもできる。また、キャビテーション処理用濾過部についても濾過槽と別に設けてもよいし、両者を兼用させる構成としてもよい。

【0034】

例えば、次のような構成を採用することが可能である。すなわち、該構成では、濾過槽に養殖水の流入口が連通するとともに、他端側が養殖水の養殖池への戻し口とされた濾過用主配管と、濾過用主配管の流入口に設けられ、濾過槽内の浮遊物が濾過用主配管内に流入することを抑制する補助フィルタリング部とを備え、主ポンプが濾過用主配管上に設けられる。また、キャビテーション処理用配管は、主ポンプの下流側にて濾過用主配管から分岐し、かつ、濾過用主配管とは別位置にて養殖池に対する戻し口を開口させる形で設けられる。そして、濾過用主配管とキャビテーション処理用配管との分配比をバルブ開度に応じて調整する分配バルブが設けられる。キャビテーション流量制御部は、補助フィルタリング部への浮遊物の堆積に伴い主ポンプの送水流量が減少した場合に、養殖水のキャビテーション処理用配管への分配比が増加するように分配バルブの開度を調整制御するよう構成される。上記の構成では、主ポンプがキャビテーション処理用ポンプに、補助フィルタリング部がキャビテーション処理用濾過部にそれぞれ兼用されることとなり、装置構成の大幅な簡略化が実現されるとともに、主ポンプの出力制御をせずとも分配バルブの開度によりキャビテーション処理用配管の流量を規定範囲に安定的に保持することができる。

【発明の効果】

【0035】

本発明の作用及び効果の詳細については、「課題を解決するための手段」の欄にすでに記載したので、ここでは繰り返さない。

【図面の簡単な説明】

【0036】

【図1A】本発明の閉鎖型陸上養殖装置の一例を示す概念図。

【図1B】図１Ａの閉鎖型陸上養殖装置に使用する気液ミキサーの一例を示す横断面図及び側面。

【図1C】図１Ａの閉鎖型陸上養殖装置に使用するキャビテーションノズルの一例を示す横断面図。

【図2】図１Ｃのキャビテーションノズルの各ねじ配置面におけるねじ部材レイアウトを示す軸断面図。

【図3】図２の要部を拡大して示す軸断面図。

【図4】図１Ｃのキャビテーションノズルにおいて、図２のレイアウトの面ねじ組を中心軸線方向に４組配置したキャビテーションノズルの要部横断面図。

【図5】同じく８組配置したキャビテーションノズルの要部横断面図。

【図6】図１Ｃのキャビテーションノズルにおいて、一方の面ねじ組を４５°回転させた構造を示す要部横断面図。

【図7】図１Ｃのキャビテーションノズルにおいて、一方の面ねじ組を図６のレイアウトとしたキャビテーションノズルの要部横断面図。

【図8】図７の構造において、面ねじ組を互いに直交するねじ部材対に分割し、それぞれ中心軸線方向に位置をずらせて配置したキャビテーションノズルの要部横断面図。

【図9】図７のキャビテーションノズルと同様の面ねじ組の対を中心軸線方向に２組配置したキャビテーションノズルの要部横断面図。

【図10】図１Ａの閉鎖型陸上養殖装置の気液ミキサーにベンチュリエジェクタを接続した状態を示す横断面図。

【図11】キャビテーション流量制御部の電気的構成の一例を示すブロック図。

【図12】流量制御プログラムの処理の流れを示すフローチャート。

【図13】酸素濃度制御プログラムの処理の流れを示すフローチャート。

【図14】２孔型のキャビテーションノズルの要部軸断面図。

【図15】実験例に使用したキャビテーションノズルの各部の寸法関係を説明する図。

【図16】分配バルブの変形例を示す模式図。

【図17】図１Ａの閉鎖型陸上養殖装置の変形例を示す概念図。

【発明を実施するための形態】

【0037】

以下、本発明の実施の形態を添付の図面に基づき説明する。
図１Ａは、本発明の一実施形態をなす閉鎖型陸上養殖装置の一例を使用形態とともに示す概念図である。閉鎖型陸上養殖装置３００は、養殖池２５０内に養殖水Ｗと甲殻類又は魚類からなる被養殖物ＳＰとを収容し、主ポンプ１７５を用いて養殖池２５０から養殖水Ｗを濾過槽２５２に導き、養殖水Ｗ中に浮遊する有機残渣を濾過しつつ養殖池２５０内に戻して循環させながら、養殖池２５０内に飼料を投入して被養殖物ＳＰを飼育するためのものである。

【0038】

被養殖物ＳＰは本実施形態ではエビであるが、カニ等の他の甲殻類であってもよい。また、甲殻類以外ではマダイ、マグロ、ブリ、マス、サーモン、フグ及びコイなどの魚類であってもよい。また、被養殖物ＳＰをエビとする場合のエビの種別は、例えばクルマエビ科に属するエビであり、クルマエビ、バナメイエビ、ウシエビ（通称：ブラックタイガーエビ）、クマエビ及びコウライエビ（通称：タイショウエビ）などから選択されるものである。また、養殖水Ｗは被養殖物の種別に応じ、海水（塩分濃度：３．０～４．０質量％）、汽水（塩分濃度：０．０５～３．０質量％）及び淡水のなかから適宜選択される。

【0039】

閉鎖型陸上養殖装置３００には、養殖水Ｗの酸素濃度を２．５ｐｐｍ以上７ｐｐｍ以下に維持されるように養殖水Ｗに酸素含有気体を供給しつつ溶解する酸素溶解機構が設けられる（後述）。また、さらに次のような構成要素を備える。
・キャビテーション処理用配管１８１：養殖池２５０に養殖水Ｗの流入口が連通するとともに、他端側が養殖水Ｗの養殖池２５０への戻し口とされる。
・キャビテーションノズル１：構造については追って詳述する。
・キャビテーション処理用ポンプ：本実施形態では主ポンプ１７５が兼用している。キャビテーション処理用配管１８１（濾過用主配管１８０の流入口側の一部区間はキャビテーション処理用配管に兼用されている）の途上に設けられ、キャビテーションノズル１に養殖水Ｗを、キャビテーション処理部における断面平均流速が８ｍ／ｓｅｃ以上となる規定流量にて流通させる。
・キャビテーション処理用濾過部：補助フィルタリング部２５３ｆがこれに該当し、濾過用主配管（キャビテーション処理用配管）１８０の流入口に設けられ、養殖池２５０内の浮遊物がキャビテーション処理用配管１８１内に流入することを抑制する。
・流量検出部１８２：超音波流量計等で構成され、キャビテーションノズル１の例えば下流側にキャビテーション処理用配管１８１内を流通する養殖水Ｗの流量を検出する。・制御部１８５（キャビテーション流量制御部）：キャビテーション処理用濾過部２５３ｆへの浮遊物の堆積に伴う流量損失を補う形で、キャビテーション処理用ポンプ１８１ｐによるキャビテーションノズル１への送液流量を上記規定流量に制御する。

【0040】

本実施形態では、具体的には、濾過槽２５２に養殖水Ｗの流入口が連通するとともに、他端側が養殖水Ｗの養殖池２５０への戻し口とされた濾過用主配管１８０が設けられ、また、濾過用主配管１８０の流入口には濾過槽２５２内の浮遊物が濾過用主配管１８０内に流入することを抑制する、金属網等で構成された補助フィルタリング部２５３ｆが設けられている。また、主ポンプ１７５は濾過用主配管１８０上に設けられる。一方、キャビテーション処理用配管１８１は、主ポンプ１７５の下流側にて濾過用主配管１８０から分岐し、かつ、濾過用主配管１８０とは別位置にて養殖池２５０に対する戻し口を開口させる形で設けられる。

【0041】

また、閉鎖型陸上養殖装置３００には、濾過用主配管１８０とキャビテーション処理用配管１８１との分配比をバルブ開度に応じて調整する分配バルブ１８３が設けられる。本実施形態では、分配バルブ１８３は濾過用主配管１８０とキャビテーション処理用配管１８１との分岐点に設けられた比例制御型の電磁三方バルブとして構成されているが、図１６に示すように、分岐点より下流側にて濾過用主配管１８０とキャビテーション処理用配管１８１とにそれぞれ個別に設けられた１対の比例制御バルブ１８３Ａ，１８３Ｂとして構成してもよい。キャビテーション流量制御部１８５は、補助フィルタリング部２５３ｆへの浮遊物の堆積に伴い主ポンプ１７５の送水流量が減少した場合に、養殖水Ｗのキャビテーション処理用配管１８１への分配比が増加するように分配バルブ１８３の開度を調整駆動制御する。以上の構成では、主ポンプ１７５がキャビテーション処理用ポンプに兼用され、補助フィルタリング部２５３ｆがキャビテーション処理用濾過部に兼用されている。

【0042】

養殖池２５０の出口配管２５０ｅから排出される養殖水は、沈殿槽２５１にて粗大な浮遊物が沈殿除去され、該沈殿槽２５１からオーバーフローする養殖水Ｗは濾過槽２５２に導かれる。濾過槽２５２には不織布や多孔質樹脂などからなるフィルタ２５２ｆが配置され、該フィルタ２５２ｆを通過した養殖水Ｗは濾過槽２５２からバッファ層２５３に流下する。濾過槽２５２にてフィルタ２５２ｆには好気性微生物の繁殖媒体層（例えば多孔質セラミック）を介在させることができ、有機浮遊物の分解を行なうバイオフィルタとして構成することが可能である。一方、バッファ層２５３内には濾過用主配管１８０の入り口側端部が浸漬されており、金属網等で構成された補助フィルタリング部２５３ｆにより開口部が覆われている。養殖池２５０の長期の使用に伴い、濾過槽２５２からバッファ層２５３へはフィルタ２５２ｆにて除去しきれなかった浮遊物が流入する。該浮遊物は補助フィルタリング部２５３ｆにより分離され、濾過用主配管１８０に侵入することが抑制される。

【0043】

次に、キャビテーション処理用配管１８１には混相流供給部１６５、気液ミキサー１５０及びキャビテーションノズル１が上流側からこの順に設けられている。養殖水Ｗには、該混相流供給部１６５にて気体供給配管１７１を経て気体供給源１７０より酸素含有気体としての空気が混合され、さらに気液ミキサー１５０にて導入された空気が微粉砕され、キャビテーションノズル１にて該気体の少なくとも一部が溶解され、養殖水池２５０に戻される。この気液ミキサー１５０はキャビテーションノズル１と協働して酸素溶解機構の一部を構成する。

【0044】

図１Ｂは、気液ミキサー１５０の一構成例を示すものである。気液ミキサー１５０は、外筒部材１５１と流路形成部材１５５とを備える。外筒部材１５１は、一端に流入口１５９、他端に流出口１６０が形成される中空円筒状に形成される。材質は例えば金属ないしポリ塩化ビニル等のプラスチックであり、本実施形態ではステンレス鋼が採用されている。外筒部材１５１の両端部には他の配管要素と接続するための継ぎ手部、本実施形態ではおねじ部１５２が形成されている。

【0045】

一方、流路形成部材１５５は外筒部材１５１の内側に設けられ、流入口１５９と流出口１６０とをつなぐ螺旋状流路１５７，１５８を、該螺旋状流路１５７，１５８の螺旋軸線ＨＣが外筒部材１５１の中心軸線に沿うように形成する。本実施形態において流路形成部材１５５は、帯状の金属板の幅方向の中心軸線Ｏを螺旋軸線ＨＣとする形で該金属板をねじり加工したねじり板部材（以下、ねじり板部材１５５ともいう）として構成できる。流路形成部材１５５の材質は、例えばステンレス鋼（ＳＵＳ３１６等）を採用可能であるが、海水や汽水を使用する場合はチタンないしチタン合金等、海水に対する耐食性がさらに良好な金属で構成することがより望ましい。

【0046】

外筒部材１５１の内側にてねじり板部材１５５は、該ねじり板部材１５５の第一主面と外筒部材１５１の内周面との間に第一螺旋状流路１５７を、同じく第二主面と外筒部材１５１の内周面との間に第二螺旋状流路１５８を形成している。そして、外筒部材１５１は、螺旋状流路が１周期以上、本実施形態では２周期の螺旋区間１５６を含むように全長が定められている。また、外筒部材１５１の円筒状の内周面の内径をＤｘ（ｍｍ）、ねじり板部材１５５の螺旋周期長をλ（ｍｍ）として、λ／Ｄｘの値は１．５以上４以下に設定されている。Ｄｘは例えば５ｍｍ以上３０ｍｍ以下（例えば１５ｍｍ）あり、λの値は例えば２０ｍｍ以上３００ｍｍ以下（例えば５０ｍｍ）である。また、ねじり板部材１５５を構成する板材の厚みはＤｘの１／４超えない範囲にて、例えば０．３ｍｍ以上４ｍｍ以下の範囲で選定される（例えば１ｍｍ）。

【0047】

また、本実施形態においては、酸素溶解機構として、キャビテーションノズル１とは別に設けられ、養殖池２５０を満たす養殖水Ｗに外部から供給される酸素含有気体を平均気泡径が０．５ｍｍ以上となるように噴射する散気部１７４が養殖池２５０内に設けられている。散気部１７４は、気孔を多数形成した散気板あるいは連通気孔が多数形成されたセラミック、樹脂ないし金属製の散気モジュール、あるいは旋回流式気液混合型のディフューザなど周知の構成を有するものであり、気体供給管１７３を介してエアコンプレッサー１７０から酸素含有気体としての空気が供給されるようになっている。

【0048】

キャビテーションノズル１（混相流供給部１６５）に向かう気体供給管１７１、及び散気部１７４に向かう気体供給管１７３には、それぞれ電磁バルブ１７２，１８４が設けられ、制御部１８５からの制御信号を受けて開閉駆動される。電磁バルブ１７２，１８４が開けばキャビテーションノズル１及び散気部１７４への空気の供給すなわち養殖水への酸素溶解処理がなされ、電磁バルブ１７２，１８４が閉じれば空気の供給すなわち養殖水への酸素溶解処理が停止する。養殖池２５０内には酸素センサ１８６（光学式ないしポーラログラフ式の周知の構成のものである）が設けられており、制御部１８５は該酸素センサ１８６による養殖水の酸素濃度を読み取るとともに、該酸素濃度が２．５ｐｐｍ以上７ｐｐｍ以下（望ましくは３ｐｐｍ以上６ｐｐｍ以下）となるように電磁バルブ１７２，１８４を開閉制御する。なお、本実施形態では、散気部１７４への空気供給流量がキャビテーションノズル１における空気供給流量よりも大きく設定されている。

【0049】

次に、図１Ｃは、キャビテーションノズル１の一例を示す横断面図である。このキャビテーションノズル１は、ノズル流路３が形成されたノズル本体２を備える。ノズル本体２は円筒状に形成され、その中心軸線Ｏの向きに円形断面の１つのノズル流路３が貫通形成されている。ノズル流路３は一方の端（図面右側）に養殖水入口４を、他方の端に養殖水出口５を開口しており、その流れ方向中間位置には養殖水入口４及び養殖水出口５よりも径小の絞り孔９がノズル流路３の一部区間をなす形で形成されている。ノズル流路３は絞り孔９よりも養殖水入口４側が流入室６とされ、養殖水出口５側が流出室７とされる。そして、絞り孔９には、脚部先端側が流路内側に突出するようにねじ部材１０が組み付けられ、キャビテーション処理部ＣＶを形成している。

【0050】

ノズル本体２の材質は、たとえばＡＢＳ、ナイロン、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリ塩化ビニル、ＰＴＦＥなどの樹脂であるが、チタンないしチタン合金やステンレス鋼などの金属、さらにはアルミナ等のセラミックスで構成される。また、ねじ部材１０の材質はたとえばＳＵＳ３１６等のステンレス鋼であるが、海水や汽水を使用する場合はチタンないしチタン合金等、海水に対する耐食性がさらに良好な金属で構成することがより望ましい。また、石英やアルミナなどのセラミック材料を用いることも可能である。

【0051】

ねじ部材１０は、ねじピッチ及びねじ谷深さが０．２０ｍｍ以上０．４０ｍｍ以下、公称ねじ径Ｍが１．０ｍｍ以上２．０ｍｍ以下のものが使用されている。本実施形態にてねじ部材１０は、ＪＩＳに定められた０番１種なべ小ねじが使用されている。キャビテーション処理部ＣＶには、ノズル流路３の中心軸線Ｏと直交する仮想的なねじ配置面が該中心軸線Ｏに沿って複数、図１ＣにおいてはＬＰ１，ＬＰ２の２面が設定されている。上記のねじ部材１０は、脚部の長手方向が個々のねじ配置面ＬＰ１，ＬＰ２に沿うように配置される。図１Ｃの実施形態においてねじ部材１０の総数は８であり（後述するように、８を超える数であってもよい）、各ねじ配置面ＬＰ１，ＬＰ２に対し２つ以上、図１Ｃにおいては４つずつ分配されている。なお、ねじ配置面（面ねじ組）を１つのみ形成することも可能である。

【0052】

図１Ｃにおいて各ねじ配置面ＬＰ１，ＬＰ２においてねじ部材１０は、図２に示すレイアウトに従い配置されている。具体的には、各ねじ配置面ＬＰ１，ＬＰ２上の４本のねじ部材１０は互いに直交する十字形態に配置され、各々ノズル本体２に形成されたねじ孔１９内面のめねじ部にて、その壁部外周面側から脚部先端が絞り孔９内へ突出するようにねじ込まれている。ねじ孔１９とねじ部材１０とは接着剤等によりセッティング固定することができる。図３は、絞り孔９の内側をさらに拡大して示すものであり、ねじ部材１０と絞り孔９の内周面との間には主流通領域２１が形成されている。また、各絞り孔９において、４つの衝突部１０が形成する十字の中心位置には、流通ギャップ１５が形成されている。流通ギャップ１５（図３）を形成する４つの衝突部１０の先端面は平坦に形成され、前述の投影において流通ギャップ１５は正方形状に形成されている。

【0053】

図３において、各ねじ配置面ＬＰ１，ＬＰ２における養殖水流通領域の面積（キャビテーション処理部におけるノズル流路の断面積：以下、全流通断面積ともいう）ａを、ノズル流路の投影領域の外周縁内側の全面積（ここでは、図１Ｃの絞り孔９の円形軸断面の面積：内径をｄとしてπｄ^２／４））をＳ１、衝突部１０（４本のねじ部材）の投影領域面積をＳ２として、
ａ＝Ｓ１－Ｓ２ （単位：ｍｍ^２）
として定義する。この実施形態では、主流通領域２１と流通ギャップ１５との合計面積が全流通断面積ａに相当する。図１Ｃに示すごとく、養殖水入口４及び養殖水出口５の開口径は、絞り孔９の内径よりも大きい。すなわち、養殖水入口４及び養殖水出口５の開口断面積は全流通断面積ａよりも大きく設定されている。また、流入室６及び流出室７の絞り孔９に連なる内周面はそれぞれテーパ部１３，１４とされている。養殖水出口５側のテーパ部１４と養殖水入口４側のテーパ部１３とは絞り比は同じであるが、区間長はテーパ部１４の方が大きく設定されている。そして、各ねじ配置面ＬＰ１，ＬＰ２において、全流通断面積ａは３．８ｍｍ^２以上確保され、ノズル流路の全断面積Ｓ１に占める全流通断面積ａの割合（すなわち、ａ／Ｓ１×１００（％））として定められる面内流通面積率は４０％以上に確保されている。

【0054】

ねじ部材（衝突部）１０の投影外形線に現れる谷部２１の深さｈは０．２ｍｍ以上確保されている。また、中心軸線Ｏの投影点を中心としてノズル流路の内周縁までの距離の７０％に相当する半径にて描いた円を基準円Ｃ_７０として定めたとき、谷部２１の最底位置を表す谷点のうち、基準円Ｃ_７０の内側に位置するもの（○で表示）の数、つまり、中心軸線Ｏと直交する平面への投影にてノズル流路３の断面中心から該ノズル流路３の半径の７０％以内の領域に位置する谷点の数を７０％谷点数Ｎ_７０と定義する。そして、該７０％谷点数Ｎ_７０の値を全ねじ配置面について合計した値を、ノズル流路３（絞り孔９）の断面積Ｓ１で除した値を７０％谷点面積密度と定義する。図１Ｃのキャビテーションノズル１においては、７０％谷点面積密度の値が１．６個／ｍｍ^２以上に確保されている。

【0055】

図１Ｃにおいて、互いに隣接するねじ配置面ＬＰ１，ＬＰ２間にてねじ部材１０の脚部は、中心軸線Ｏと直交する平面への投影において長手方向を一致させつつ互いに重なり合う位置関係にて配置されている。具体的には、十字状に配置された４本のねじ部材１０からなる面ねじ組が、ねじ配置面ＬＰ１，ＬＰ２間にて互いに重なり合う位置関係（すなわち、十字状の面ねじ組の中心軸線Ｏ周りの配置角度位相が互いに一致する位置関係：以下、このような配置を「同相配置」という）にて配置されている。また、隣接するねじ配置面ＬＰ１，ＬＰ２間の間隔ｄｐは、図２のねじ頭部１０ｈの外径をｄｈ、ねじ脚部１０ｆの公称ねじ径をＭとして、例えば１．０５ｄｈ以上２Ｍ以下に設定されている。

【0056】

図１Ｃのキャビテーションノズル１に対し、たとえば、養殖水出口５側を開放して養殖水入口４に動圧が通常水道圧（例えば、０．０７７ＭＰａ）程度となるように、養殖水として例えば水を流通させた場合の作用について説明する。水流はまずテーパ部１３及び絞り孔９で絞られ、ねじ部材１０と絞り孔９内周面との間に形成される図２の主流通領域２１と流通ギャップ１５とからなる液流通領域にてねじ部材１０に衝突しながらこれを通過する。

【0057】

そして、ねじ部材１０の外周面を通過するときに、ねじ谷部に高速領域を、ねじ山部に低速領域をそれぞれ形成する。すると、ねじ谷部の高速領域はベルヌーイの定理により負圧領域となり、キャビテーションが生ずる。ねじ谷部はねじ部材の外周に複数巻形成され、かつ８本以上のねじ部材１０が複数のねじ配置面ＬＰ１、ＬＰ２に分配配置されていることから、キャビテーションは絞り孔９内の谷部にて同時多発的に起こることとなる。すると、水流がねじ部材１０に衝突する際に、ねじ谷部での溶存空気の減圧析出が沸騰的に激しく起こり、ねじ部材１０の表面及びノズル流路３の内面との間で水流を激しく摩擦しつつ撹拌する。

【0058】

前述のごとく、図１Ｃのキャビテーションノズル１は、各ねじ配置面ＬＰ１，ＬＰ２にて、面内流通面積率が４０％以上に確保され、全流通断面積が３．８ｍｍ^２以上に確保され、さらに隣接するねじ配置面ＬＰ１，ＬＰ２（面ねじ組）の間隔ｄｐが、使用されるねじ部材１０の公称ねじ径よりも大きく確保されている。これにより、面ねじ組を流路中心軸線Ｏの方向に複数連ねて配置してもノズルの圧損増加を極めて小さくとどめることができる。その結果、１つのノズル流路３内に多くのねじ部材が配置されているにも関わらず、断面内にて必要な流速を十分に確保できるようになる。該構成は、キャビテーション処理の効率を高めた大流量のノズルが望まれる場合に特に有利である。

【0059】

図１０に示すように、気液ミキサー１５０は、螺旋状流路１５７，１５８がキャビテーションノズル１のノズル流路３に連通するように、キャビテーションノズル１の養殖水入口側に配置されている。具体的には、外筒部材１５１の流出口側のおねじ部１５２をノズル本体２のめねじ部１６に螺合させる形で接続されている。気液ミキサー１５０とキャビテーションノズル１との間には中継配管等の別配管要素（図示せず）が介在していてもよいが、該別配管要素内を流通する間に二次気泡ＢＳが合体・粗大化する懸念もあり、気液ミキサー１５０とキャビテーションノズル１とは図１０のように直結されていることが望ましい。

【0060】

また、混相流供給部１６５は、気液ミキサー１５０の流入口１５９に、気体と養殖水との混相流を供給する。本実施形態では混相流供給部１６５はベンチュリエジェクタとして構成され、その絞り孔に連通する気体供給孔１６６に気体導入用継手１６７を介して気体供給配管１７１（図１Ａ）により気体が供給され、混相流が形成される。本実施形態では、混相流供給部１６５もまた気液ミキサー１５０の流入口１５９側に直結されている。混相流は、第一螺旋状流路１５７及び第二螺旋状流路１５８に分配され、それぞれ第一螺旋流ＴＲ１と第二螺旋流ＴＲ２を形成しつつ気相を二次気泡ＢＳに粉砕する。

【0061】

該混相流中の一次気泡ＢＰは、気液ミキサー１５０の螺旋状流路１５７，１５８内を流通させることにより遠心力により養殖水と混合・微粉砕され、図１Ｃのキャビテーションノズル１のねじ部材１０のねじピッチをｈ（ｍｍ）として、気泡径１．５ｈ以下（望ましくは１ｈ以下）の二次気泡ＢＳに微粉砕される。二次気泡ＢＳを含んだ養殖水はキャビテーションノズル１に供給され、キャビテーション処理部ＣＶに生ずる乱流域に巻き込まれることにより溶解する。

【0062】

混相流中の気相が、より細かい二次気泡ＢＳに粉砕された状態でキャビテーションノズル１のねじ部材に供給されることにより、気体を含有した養殖水とねじ谷との接触効率が上昇する。これにより、気相成分の混合・攪拌の駆動力を生ずる乱流域の形成が顕著となり、気体溶解効率を高めることができる。また、キャビテーション処理部ＣＶ内では、溶解した気体の一部は直ちにキャビテーションにより再析出することから、ねじ谷部内でのキャビテーション効率は大幅に改善される。

【0063】

次に、図１１は、制御部１８５の電気的構成の一例を示すブロック図である。制御部１８５はＣＰＵ１９１と、該ＣＰＵ１９１が実行する制御プログラム（ノズル流量制御プログラム１９３ａ及び酸素濃度制御プログラム１９３ｂ）を格納したＲＯＭ１９３と、プログラム実行メモリを形成するＲＡＭ１９２と、入出力部１９４と、これらを接続するバスライン１９５とを備えるマイコンハードウェアを主体に構成されている。入出力部１９４には、バルブ開度（バルブ位置）の指示値を示すデジタル信号をアナログ電圧指示値に変換するＤ／Ａ変換部１９９を介して、前述の分配バルブ１８３が接続されている。また、流量計１８６と酸素センサ１８６のアナログセンサ出力は、Ａ／Ｄ変換部１９６，１９７によりデジタル信号に変換され入出力部１９４に入力される。さらに、散気ノズル１７４及びキャビテーションノズル１への空気の供給を開閉する電磁バルブ１７２及び１８４は、駆動回路１７２Ａ，１８４Ａを介して入出力部１９４に接続されている。

【0064】

以下、図１Ａの閉鎖型陸上養殖装置３００の動作について説明する。
まず、養殖池２５０内に養殖水Ｗを注水する。図１１の制御部１８５に対しては、キャビテーションノズル１の流通断面積の値に応じ、養殖水Ｗの断面平均流速が８ｍ／ｓｅｃ以上、望ましくは９ｍ／以上となる規定流量範囲（上限値Ｑ_Ｕ、下限値Ｑ_Ｌ）を入力部１９８を用いて設定しておく。また、投入する被養殖物ＳＰの個体数に応じて養殖水Ｗの規定酸素濃度範囲（上限値Ｃ_Ｕ、下限値Ｃ_Ｌ）を、同様に入力部１９８を用いて設定する。これらの設定値は、図１１のＲＡＭ１９２に記憶される。

【0065】

以上の設定が終了すれば、主ポンプ１７５の動作と、制御部１８５によるキャビテーションノズル１の流量及び養殖水Ｗへの酸素溶解の制御を開始する。そして、流量計１８２が示すキャビテーションノズル１の流量と、酸素センサ１８６が示す酸素濃度とが規定範囲内にて制御され、これらの値が安定した段階で養殖水Ｗに被養殖物ＳＰを投入する。

【0066】

図１２は流量制御プログラムの処理の流れの一例を示すフローチャートである。Ｓ１０１では、図１Ａの分配バルブ１８３の開度Ｓをデフォルト値であるＳ0に設定する。該デフォルト値は、例えば図１Ａの補助フィルタリング部２５３ｆが新品の状態であり、かつ主ポンプ１７５が定格出力にて回転駆動されたときに、キャビテーションノズル１の流量が規定流量範囲の中心値を示すように設定することができる。Ｓ１０２では、流量計１８２の流量値Ｑ２を読み取る。次に、この流量値Ｑ２を規定流量範囲の下限値Ｑ_Ｌ及び上限値Ｑ_Ｕと比較する。Ｓ１０３にてＱ２＜Ｑ_Ｌならば流量が不足しているのでＳ１０４に進み、開度Ｓをキャビテーション処理用配管１８１側に予め定められた増分ΔＳだけ増加するよう分配バルブ１８３を駆動する。その余の場合はＳ１０５に進み、Ｑ_Ｕ＜Ｑ２ならば流量が過剰なので、Ｓ１０６にて開度Ｓをキャビテーション処理用配管１８１側に増分ΔＳだけ減少するように分配バルブ１８３を駆動する。そして、Ｑ_Ｌ＜Ｑ２＜Ｑ_Ｕの場合は流量が適正であり、Ｓ１０７に進んで分配バルブ１８３の開度Ｓの現在値を維持する。以降、Ｓ１０８で終了でなければＳ１０１に戻り、以下の処理を繰り返す。流量の上限値Ｑ_Ｕは、養殖池２５０の貯水量をＶ１、キャビテーションノズル１の１時間当たりの流通流量をＶ２としたとき、
Ｋ＝Ｖ２／Ｖ１×１００ （％）
にて表される流通循環比Ｋが例えば２％を超えないように設定される。

【0067】

図１３は酸素濃度制御プログラムの処理の流れの一例を示すフローチャートである。Ｓ２０１では、デフォルト設定状態として、図１Ａの散気部１７４側の電磁バルブ１８４をＯＮ（開）とし、キャビテーションノズル１側の電磁バルブ１７２もＯＮ（開）とする。Ｓ２０２では、酸素センサ１８６の酸素濃度検出値Ｃを読み取る。次に、この酸素濃度検出値Ｃを規定酸素濃度範囲の下限値Ｃ_Ｌ及び上限値Ｃ_Ｕと比較する。Ｓ１０３にてＣ＜Ｃ_Ｌならば酸素濃度が不足しているのでＳ２０４に進み、散気部１７４側の電磁バルブ１８４をＯＮ（開）とし、キャビテーションノズル１側の電磁バルブ１７２もＯＮ（開）とする状態を維持する。その余の場合はＳ２０５に進み、Ｃ_Ｕ＜Ｃならば酸素濃度が過剰なので、Ｓ２０６にて散気部１７４側の電磁バルブ１８４はＯＮ（開）とし、キャビテーションノズル１側の電磁バルブ１７２はＯＦＦ（閉）として、キャビテーションノズル１での酸素溶解を抑制し、養殖水Ｗ中の酸素濃度を低下させる。なお、酸素濃度の下げ幅をより大きくしたい場合は、散気部１７４側の電磁バルブ１８４もＯＦＦ（閉）とする処理を行なうことも可能である。そして、Ｃ_Ｌ＜Ｃ２＜Ｑ_Ｕの場合は酸素濃度が適正であり、Ｓ２０７に進んで散気部１７４側の電磁バルブ１８４をＯＮ（開）とし、キャビテーションノズル１側の電磁バルブ１７２は断続的にＯＮ／ＯＦＦして現在の酸素濃度値を維持するようにする。以降、Ｓ２０８で終了でなければＳ２０１に戻り、以下の処理を繰り返す。養殖水Ｗ中の酸素濃度Ｃは例えば中心目標値Ｃ０を４～６ｐｐｍの範囲内で固定的に定め（例えば５ｐｐｍ）、上限値Ｃ_Ｕは該中心目標値Ｃ０を基準に例えばＣ０＋０．５～Ｃ０＋２ｐｐｍの値（例えば６ｐｐｍ）とし、下限値Ｃ_Ｌは中心目標値Ｃ０を基準に例えばＣ０－０．５～Ｃ０－２ｐｐｍの値（例えば４ｐｐｍ）として設定することができる。

【0068】

被養殖物ＳＰによる消費により減少する養殖水Ｗ中の酸素濃度は、上記制御により、突発的な要因による酸素濃度の変動を考慮しても、養殖水Ｗ中の酸素濃度は飽和値未満である２．５ｐｐｍ以上７ｐｐｍ以下（望ましくは３ｐｐｍ以上８ｐｐｍ以下）の範囲に維持されるようになる。そして、その養殖水Ｗをキャビテーションノズル１に導き、キャビテーション処理部における断面平均流速が８ｍ／ｓｅｃ以上となる規定流量にて流通させることによりキャビテーション処理がなされる。養殖水Ｗの酸素濃度をあえて飽和値未満に維持することで、キャビテーションに伴う微細気泡の過剰発生が抑制され、被養殖物ＳＰのえらに気泡が付着して溶存酸素の取り込みが阻害される等の不具合を効果的に防止することができる。そして、キャビテーション処理部における断面平均流速が８ｍ／ｓｅｃ以上となる規定流量を確保することで、養殖水Ｗの酸素濃度が従来技術よりも低く設定されているにも関わらず、被養殖物ＳＰの生育促進等は問題なく図ることができる。

【0069】

以下、本発明にて採用可能なキャビテーションノズルの種々の変形例について説明する。
図４は、図１Ｃのキャビテーションノズル１のキャビテーション処理部ＣＶを、図２に示すレイアウトの面ねじ組を中心軸線Ｏの方向に４組配置した構成を示す。具体的には、中心軸線Ｏの向きに４つのねじ配置面ＬＰ１～ＬＰ４が、図１Ｃと同じ面間隔ｄｐにて配置され、図２の十字状の面ねじ組が互いに重なるように（すなわち、同相に）配置されている。この場合、１６本のねじ部材１０が４つのねじ配置面ＬＰ１～ＬＰ４に分配されることとなる。また、図５は、図２の面ねじ組を８つのねじ配置面ＬＰ１～ＬＰ８に対し同相に配置したキャビテーション処理部ＣＶの例を示す。この場合、３２本のねじ部材１０が８つのねじ配置面ＬＰ１～ＬＰ８に分配されることとなる。各キャビテーション処理部ＣＶの７０％谷点面積密度は、図２の構成と比較して、図４の構成では２倍に、図５の構成では４倍に増加させることができる。これにより、キャビテーション処理の効率が向上し、本発明の前述の効果をより安定的に達成することが可能となる。

【0070】

次に、図６は、図１Ｃのキャビテーションノズル１と同様の面ねじ組を４５°回転させた状態を示している。そして、図１Ｃのキャビテーションノズル１の２つのねじ配置面ＬＰ１，ＬＰ２のうち、一方のねじ配置面ＬＰ２の十字状の面ねじ組を、他方のねじ配置面ＬＰ１の面ねじ組に対して中心軸線Ｏの周りに４５°だけ回転させ、図６の状態とした場合のキャビテーション処理部ＣＶの例を、図７に示している。該構成のキャビテーション処理部ＣＶは、図２の構成と同等の７０％谷点面積密度を実現できるが、ねじ配置面ＬＰ１，ＬＰ２の面間隔ｄｐが図１Ｃの構成と同一の場合は、養殖水流通時の圧損が若干大きくなる。しかし、面間隔ｄｐを適度に拡大することで該圧損は減じられ、図２の構成のキャビテーション処理部ＣＶとほぼ同等のキャビテーション処理能力を発揮する。また、養殖水の乱流攪拌効果は図１Ｃの構成よりも大きいため、混相流供給により気体を養殖水に溶解させる目的においてはより有利となる。

【0071】

図８は、図７の構成において、面ねじ組を互いに直交するねじ部材対に分割し、それぞれ中心軸線Ｏの向きに位置をずらせて配置したキャビテーション処理部ＣＶの例を示す。具体的には、図１Ｃにおいてねじ配置面ＬＰ１，ＬＰ２上に配置されていた各々４本のねじ部材１０が、図７の構成では、ねじ部材１０の公称ねじ径Ｍだけ隔てられた２つのねじ配置面ＬＰ１，ＬＰ１’及びＬＰ２，ＬＰ２’に、互いに直交する２本ずつを分散させて配置している。すなわち、８本のねじ部材１０を４つのねじ配置面ＬＰ１，ＬＰ１’，ＬＰ２，ＬＰ２’に分配した例を示すものである。また、ねじ配置面ＬＰ１’とねじ配置面ＬＰ２との間隔は、公称ねじ径Ｍよりも大きく（例えば１．５Ｍ～２．０Ｍ程度）に設定されている。該構成における７０％谷点面積密度は図２の構成と同等である。

【0072】

また、図９は、図２のレイアウトの面ねじ組と、図６のレイアウトの面ねじ組とを、４つのねじ配置面ＬＰ１～ＬＰ４に対し、交互に２つずつ合計４組配置したキャビテーション処理部ＣＶの例を示す。この例では、１６本のねじ部材１０が４つのねじ配置面ＬＰ１～ＬＰ４に４本ずつ分配配置されている。該構成における７０％谷点面積密度は図２の構成の２倍となる。

【0073】

図１４は、キャビテーション処理部に形成した隔壁部８に２つの絞り孔９を形成し、各絞り孔９について十字形態に４本のねじ部材１０を配置したキャビテーションノズルの例を示すものである。

【0074】

また、閉鎖型陸上養殖装置３００は、図１７に示すように、キャビテーション処理用配管１８２及びキャビテーション処理用ポンプ１８１ｐを濾過用主配管１８０及び主ポンプ１７５とは独立して設ける構成とすることもできる。キャビテーション処理用配管１８２の入り口は養殖池２５０内に開口しており、補助フィルタリング部２５３ｆと同様の構成のキャビテーション処理用濾過部１８１ｆが設けられている。キャビテーション処理用ポンプ１８１ｐの駆動入力は電源アンプ１８１ｖにより可変とされており、制御部１８５からの信号により該電源アンプ１８１ｖの出力を制御することでキャビテーションノズル１への送液流量が前述の規定流量範囲に維持される。その余の構成は図１と同様であるので、詳細な説明は略する。

【0075】

以下、キャビテーションノズルの効果を確認するために行った種々の実験の結果について説明する。
（実施例１）
キャビテーションノズルＡ，Ｂとして、図１Ｃに示す形状のものを作成した。なお、キャビテーションノズルＡについては、図２に示す４本のねじからなる面ねじ組を１つのみ配置し、キャビテーションノズルＢについては面ねじ組を２つ互いに重なる位置関係にて配置している。図２１に図１Ｃの各部の寸法関係を図示している。ノズル本体２の材質はＡＢＳ樹脂であり、養殖水入口４と養殖水出口５の内径はφ２０ｍｍ、流入室６及び流出室７の流れ方向の長さはそれぞれ１５ｍｍ及び４５ｍｍである。キャビテーション処理部において絞り孔９の長さは１２ｍｍである。また、絞り孔９の内径Ｄは、キャビテーションノズルＡについてはφ５．０ｍｍ、キャビテーションノズルＢについてはφ１４．０ｍｍに設定した。採用したねじ部材は、ＪＩＳ：Ｂ０２０５（１９９７）に規定されたメートル並目ピッチを有する０番１種なべ小ねじであり、材質はチタンである。また、脚部の公称ねじ径はＭ１．４ｍｍである。

【0076】

また、絞り孔内のねじ部材のレイアウトを示す投影画像上で全流通断面積ａ（絞り孔の全断面積からねじにより占有される領域の面積を除いた値）を算出した。さらに、図３の基準円Ｃ_７０の内側に存する７０％谷点数を計数し、絞り孔の全断面積Ｓ１で除することにより、７０％谷点面積密度の値を各試験ノズルについて算出した。作成した各ノズルＡ，Ｂについて、絞り孔内径、面内流通断面積７０％谷点総数、７０％谷点面積密度、及び養殖池の全水量を５０ｔとしたときの流通循環比Ｋの各値を、表１にまとめて示している。いずれのノズルも７０％谷点密度は２．０個／ｍｍ^２以上に確保されている上記のキャビテーションノズルを図１０の気液ミキサー１５０とともに図１Ａの閉鎖型陸上養殖装置３００に組み込んだ。

【0077】

【表1】

【0078】

次に、養殖池２５０に塩分濃度が２．０％の汽水域となるように調整した人工海水を５０ｔ（水深：約１．５ｍ）注入するとともに、主ポンプ１７５による循環を初期流量１００Ｌ／分にて開始した。そして、各ノズルＡ，Ｂについて表１に示す流量設定となるように、分配バルブ１８３の開度をすでに詳細に説明した方式により制御した。また、養殖水の制御目標となる酸素濃度を、下記表２に示す番号１～６の各条件（２．０ｐｐｍ～７．５ｐｐｍ、番号１（２．０ｐｐｍ）及び番号６（７．５ｐｐｍ）は比較例）となるように設定し、図１Ａの電磁バルブ１８４及び１７４を駆動制御して養殖水の酸素濃度を各設定値に維持した。なお、散気部１７４の空気噴出流量は５０ＮＬ／分（平均気泡径：０．３ｍｍ）とした。キャビテーションノズル１への空気供給流量は、大気圧換算での体積流量（ＮＬ／分）にて水流量の１０％となるように調整した。さらに、図示しない圧力計にて計測した上記流量設定時のキャビテーションノズルの動水圧の値と、流量値と全流通断面積とから算出した絞り孔（キャビテーション処理部）内の平均流速の値も表１に合わせて示している。いずれの条件においても、キャビテーション処理部の平均流速は９ｍ／秒の値に確保されている。

【0079】

この状態で、２００匹／トンの個体密度となるようにバナメイエビの稚エビを投入するとともに、池内の稚エビには、魚粉、オキアミミール、イカミール及び小麦粉を配合した飼料をエビの成長度合いに応じて適宜投与し、飼育を行なった。飼育継続に伴い、養殖水にはエビの排せつ物や食べ残された飼料などが池内に有機残渣となって浮遊するようになる。養殖水の上記循環により、該浮遊物は図１Ａの濾過槽２５２である程度除去されるが、長期間の飼育を継続すれば、除去しきれなかった浮遊物が下流側のバッファ槽側に流出し、補助フィルタリング部２５３ｆ（キャビテーション処理用濾過部）に次第に堆積する。その結果、主ポンプ１７５による濾過用主配管１８０への吸い込み負荷が増大し、キャビテーション処理用配管１との分岐点よりも上流側において濾過用主配管１８０の循環流量は徐々に減少する。しかし、図１Ａの閉鎖型陸上養殖装置の構成が採用されていることで、いずれの条件においても、キャビテーション処理用配管１８１（すなわちキャビテーションノズル１）側への分配流量は、設定された規定流量範囲内に維持することができた。なお、濾過槽２５２内のフィルタ２５２ｆについては、濾過用主配管１８０の総流量が３０Ｌ／分以下に低下した場合に、一旦循環を止めて新しいものと適宜交換するようにした。なお、濾過槽２５２内は図示しないばっ気機構により空気ばっ気を行ない、腐植形成に関与するバシルス属等の好気性微生物を繁殖させることにより、濾過された有機残渣の腐植化を同時に行なうようにしている。

【0080】

上記の養殖試験を開始後、３０日、９０日及び１２０日の各日数が経過後に下記の項目について確認・評価した。
（１）ＣＯＤ値
養殖水をサンプリングし、ＪＩＳ Ｋ ０１０２（２０１３）１７に規定の方法により各々測定した。
（２）平均体長
養殖中のエビを３０匹無作為に抽出し、各々体長を測定して平均値を求めた。
（３）死滅率
養殖池上に斃死して浮上するエビの死骸の数を３時間ごとに確認し、各日までの合計斃死数から死滅率を算出した。なお、比較のため、図１においてキャビテーションノズル１を用いず、キャビテーション処理用配管１８１に気液ミキサー１５０のみを取り付けた場合についても、同様の実験を行なった（キャビテーション処理なし）。以上の結果を表２に示す。

【0081】

【表2】

＊は比較例。

【0082】

養殖水の酸素濃度が本発明の範囲内となる番号２～５の酸素濃度については、キャビテーション処理を行なった養殖水を用いることにより、キャビテーション処理を行なわない養殖水を用いた場合と比較して、養殖水が同じ酸素濃度を示していてもエビの成長が格段に早いことが明らかである。また、キャビテーション処理を行なうことで養殖水のＣＯＤ値は顕著に低くなっており、養殖水の汚染が進みにくくなっていることがわかる。特に３～４ｐｐｍの低酸素濃度領域では、キャビテーション処理を行なわない場合のエビの死滅率が著しく高くなっているのに対し、キャビテーション処理を行なった場合の死滅率は大幅に低減されていることもわかる。

【0083】

また、養殖水の酸素濃度が本発明の範囲の下限値を下回る番号１（２ｐｐｍ）の条件の場合、キャビテーション処理を行なっても１２０日経過の時点で死滅率が高まっており、ＣＯＤ値の悪化が見られている。他方、養殖水の酸素濃度が本発明の範囲の上限値を上回る番号６の条件（７．５ｐｐｍ）の場合、キャビテーション処理を行なわなかった場合よりも死滅率が高くなっていることがわかる。番号６の条件は酸素濃度が高いばかりでなく、養殖水Ｗ全体積に対するキャビテーションノズル１の流通循環比Ｋが大きいためキャビテーションノズル１にて１００ｎｍ～３０μｍ程度に成長した気泡の発生量が過剰となり、この気泡がエビのえらに付着して溶存酸素の取り込みが困難になったことが原因と考えられた。

【0084】

（実施例２）
キャビテーションノズルとして、キャビテーション処理部の構造を図１４の形態（絞り孔９を２個形成）に変更した以外は、図１Ｃに示すものと同様の寸法関係にて作成した。なお、各絞り孔の内径Ｄについてはφ３．９ｍｍ（キャビテーションノズルＣと称する）及びφ４．９ｍｍ（キャビテーションノズルＤと称する）の２種類用意した。また、大流量用として、図１Ｃに示すものと同様の絞り孔９が１組のキャビテーションノズルを、絞り孔内径Ｄがφ９．８ｍｍ（キャビテーションノズルＥと称する）及びφ１５．０ｍｍ（キャビテーションノズルＦと称する）の２種類用意した。前者については図２に示す４本のねじからなる面ねじ組を２組とし、後者については面ねじ組を１～３組の各値にて、それぞれ互いに重なる位置関係にて配置している。いずれのノズルも７０％谷点密度は２．０個／ｍｍ^２以上に確保されている

【0085】

これらのノズルを図１Ａの閉鎖型陸上養殖装置に組み込み、以下の試験条件にて実施例１と同様の実験及び評価を行なった。いずれの条件においても養殖水に対する設定酸素濃度は４ｐｐｍとし、被養殖物（バナメイエビ）の個体密度は２００匹／ｔｏｎとした。キャビテーションノズルＣについては制御流量値を４．６～６．１Ｌ／分に設定することで、キャビテーション処理部における流速を７．５～９．９ｍ／ｓｅｃの各値に調整した。キャビテーションノズルＤについては制御流量値を６．０～１１．７Ｌ／分に設定することで、キャビテーション処理部における流速を５．２～９．９ｍ／ｓｅｃの各値に調整した。キャビテーションノズルＥ及びＦについては制御流量値を３３．１Ｌ／分及び８６．７Ｌ／分に設定することで、キャビテーション処理部における流速を９．９ｍ／ｓｅｃに調整した。また、養殖池の水量については５０ｔ～５００ｔの範囲で種々設定しているが、キャビテーションノズルの種類及び流量との組み合わせにより、流通循環比Ｋの値が０．５％以上２％以下に収まるように設定されている。以上の結果を表３に示す（キャビテーション処理を行なったものにつき、９０日目と１２０日目の結果を示している）。

【0086】

【表3】

【0087】

７０％谷点面積密度が１．６個／ｍｍ^２以上のキャビテーションノズルを使用し、キャビテーション処理部における平均流速が８ｍ／ｓｅｃとなる条件が確保されている条件（番号５１、５３、５４、５６、５６～５８）では、実施例１の酸素濃度４ｐｐｍ（番号３）のキャビテーションなしの場合と比較しても明らかな通り、エビの成長が促進され、水質を示すＣＯＤ値も良好に維持され、死滅率も低いことがわかる。一方、キャビテーション処理部における平均流速が８ｍ／ｓｅｃ未満となる比較例（番号５２、５５）については、死滅率が高く、ＣＯＤ値も悪化していることがわかる。また、７０％谷点面積密度が１．６個／ｍｍ^２を下回るキャビテーションノズルを使用した番号５９の条件では、７０％谷点面積密度が１．６個／ｍｍ^２以上のキャビテーションノズルを使用した場合と比較して、エビの成長がやや遅く、死滅率も増加していることがわかる。

【0088】

（実施例３）
実施例１と全く同じキャビテーションノズルＡ，Ｂを図１０の気液ミキサー１５０とともに図１Ａの閉鎖型陸上養殖装置３００に組み込み、養殖池２５０に塩分濃度が３．５％の人工海水を５０ｔ（水深：約２ｍ）注入するとともに、主ポンプ１７５による循環を初期流量１００Ｌ／分にて開始した。そして、各ノズルＡ，Ｂについて実施例１と同じ流量設定となるように、分配バルブ１８３の開度を制御する一方、養殖水の制御目標となる酸素濃度を、４．０ｐｐｍ～７．５ｐｐｍ（７．５ｐｐｍ）は比較例）となるように設定し、図１Ａの電磁バルブ１８４及び１７４を駆動制御して養殖水の酸素濃度を各設定値に維持した。散気部１７４の空気噴出流量は５０ＮＬ／分（平均気泡径：０．３ｍｍ）とした。キャビテーションノズル１への空気供給流量は、大気圧換算での体積流量（ＮＬ／分）にて水流量の１０％となるように調整した。また、図示しない圧力計にて計測した上記流量設定時のキャビテーションノズルの動水圧の値と、流量値と全流通断面積とから算出した絞り孔（キャビテーション処理部）内の平均流速の値も表１に合わせて示している。いずれの条件においても、キャビテーション処理部の平均流速は９ｍ／秒以上の値に確保されている。

【0089】

この状態で、４０匹／トンの個体密度となるように真鯛の稚魚を投入するとともに、池内の真鯛には、イワシ系のモイストペレットを真鯛の成長度合いに応じて適宜投与し、飼育を行なった。本実施形態においても、濾過槽２５２内のフィルタ２５２ｆは濾過用主配管１８０の総流量が３０Ｌ／分以下に低下した場合は、一旦循環を止めて新しいものと適宜交換するようにした。また、濾過槽２５２内は図示しないばっ気機構により空気ばっ気を行ない、好気性微生物を繁殖させることにより、濾過された有機残渣の腐植化を同時に行なうようにしている。

【0090】

上記の養殖試験を開始後、２４０日及び５１０日の各日数が経過後に、真鯛の平均体重と死滅率とを計測した。なお、比較のため、図１においてキャビテーションノズル１を用いず、キャビテーション処理用配管１８１に気液ミキサー１５０のみを取り付けた場合についても、同様の実験を行なった（キャビテーション処理なし）。以上の結果を表４に示す。

【0091】

【表4】

【0092】

養殖水の酸素濃度が本発明の範囲内となる番号１０１、１０２の酸素濃度については、キャビテーション処理を行なった養殖水を用いることで、キャビテーション処理を行なわない養殖水を用いた場合と比較して、養殖水が同じ酸素濃度を示していても真鯛の成長が格段に早いことが明らかである。特に４ｐｐｍの低酸素濃度領域では、キャビテーション処理を行なわない場合の真鯛の死滅率が著しく高くなっているのに対し、キャビテーション処理を行なった場合の死滅率は大幅に低減されていることもわかる。他方、養殖水の酸素濃度が本発明の範囲の上限値を上回る番号１０３の条件（７．５ｐｐｍ）の場合、キャビテーション処理を行なわなかった場合よりも死滅率が高くなっていることがわかる。

【符号の説明】

【0093】

１ キャビテーションノズル
２ ノズル本体
３ ノズル流路
５ 養殖水出口
４ 養殖水入口
９ 絞り孔
１０ ねじ部材
１５０ 気液ミキサー
１５１ 外筒部材
１５５ 流路形成部材
１５６ 螺旋区間
１５７ 第一螺旋状流路
１５８ 第二螺旋状流路
１５９ 流入口
１６０ 流出口
１６５ 混相流供給部
１７４ 散気部
１７５ 主ポンプ
１８０ 濾過用主配管
１８１ キャビテーション処理用配管
１８１ｐ キャビテーション処理用ポンプ
１８２ 流量検出部
１８３ 分配バルブ
１８５ キャビテーション流量制御部
２５０ 養殖池
２５２ 濾過槽
２５３ｆ 補助フィルタリング部（キャビテーション処理用濾過部）
３００ 閉鎖型陸上養殖装置
Ｗ 養殖水
ＳＰ 被養殖物
ＬＰ１～ＬＰ４ ねじ配置面
ＣＶ キャビテーション処理部

【図1A】

【図1B】

【図1C】

【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】