JPH07284356A - 動植物育成方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、魚の養殖、真珠貝や帆立て貝の養
殖、更には海苔の養殖等において老廃物や汚泥が海底に
堆積し、その部分で富栄養化が進行した場合において
も、酸素不足等に起因して養殖魚等の病気や死亡が発生
する事のない動植物育成方法を提供する事。 【構成】前記中空膜体内に空気を熱交換手段を介して送
気しながら前記土壌、水底若しくは水中への酸素補給を
行いながら、土壌若しくは水底の微生物の育成を図り、
これにより陸性植物の根の育成、ダム底や水底の堆積物
の分解促進を行う事を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、人工漁場、魚介類の養
殖、土壌を使用せずに栄養分を溶解した水溶液で植物を
培養する水耕法、土壌若しくは水底の微生物の育成、陸
性植物や水底の堆積物の分解促進を図る為の動植物育成
方法及びその装置に関する発明である。

【０００２】

【従来の技術】近年、赤潮等による漁場の荒廃、国際間
の規制等による海産物の収穫量の減少に対して、魚介類
の養殖、人工漁場を有する海洋牧場等による人工漁業の
要望が高まっている。しかしながら養殖いけす等に魚が
高密度に収納されると、その部分で酸素不足が生じた
り、又該魚の死骸や糞尿若しくは餌等の老廃物が海底に
堆積し、その部分で富栄養化が進行し、酸素不足等に起
因して養殖魚の病気や死亡が発生しやすいという問題が
生じていた。撒餌に抗生物質薬を入れることによる弊害
を生物に与えることになる。そして、かかる問題は養殖
魚のみならず、真珠貝や帆立て貝の養殖、更には海苔の
養殖にも同じことが言える。特に東京湾で行われている
浅草海苔の養殖においては、隅田川等より流入する汚水
や汚泥等により海水のみならず、海底にも多量の富栄養
化物質が流入し、海苔の養殖や品質保全に重大な影響を
及ぼす。この事は、瀬戸内海や内湾に多く発生する赤潮
の被害についても同様な事が言える。一方陸性植物にお
いても粘土質等の土壌や冠水した土壌においては土壌中
に十分な酸素が供給されず、根腐れ等が生じる場合があ
る。又、有害物質による土壌の汚染から成育植物を守る
為に、土壌を使用しない水栽培によって植物を培養する
水耕法も、天候に左右されない屋内農業として注目され
ているものである。しかしながらこの種の水耕法におい
ても、培養液が混入してある水は閉回路内を流れるよう
に構成されているために酸素不足になり易く、而も水耕
法は高密度に多量の植物が、時にはバイオ等を利用して
肥大化した果物や種子を育種する場合には更に酸素不足
につながり易い。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる従来技
術の欠点に鑑み、魚の養殖、真珠貝や帆立て貝の養殖、
更には海苔の養殖等において老廃物や汚泥が海底に堆積
し、その部分で富栄養化が進行した場合においても、酸
素不足等に起因して養殖魚等の病気や死亡が発生する事
のない動植物育成方法を提供する事を目的とする。本発
明の他の目的は海中における魚貝類もしくは藻類の集中
培地を可能とする動植物育成方法を提供することを目的
とする。又本発明の他の目的は赤潮等の発生を有効に阻
止しつつ養殖いけす内の魚を効率よく成育させることの
出来る動植物育成方法を提供することを目的とする。更
に本発明の他の目的は水耕栽培や陸生植物の場合でも根
腐れや病気が生じることなく、効率よく成長させること
の出来る動植物育成方法を提供することを目的とする。
本発明の他の目的は外部より駆動エネルギーを得る事な
く半永久的に動植物の育成を行う事の出来る発明を提供
する事にある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】例えば、商品名ＮＡＧＡ
ＳＥＰ（永柳工業（株）製）で表わされるシリコーンゴ
ム均質膜製ホローファイバからなる選択的気体透過性の
高分子膜からなる中空糸膜は、これを原水中に浸漬けし
て前記ホロファイバに空気を通過させる事により、原水
中の酸素と炭酸ガスの溶存量の変化にしたがって中空糸
膜を介して空気中よりの酸素の取込み及び炭酸ガスの脱
気を行うことが可能となる。従ってこれを原水中に浸漬
けして前記ホロファイバに空気を通過させる事により例
えば原水中の溶存酸素が低下し、空気中の酸素比率が相
対的に増加するとその相対的な濃度変化により、中空糸
膜の界面を介して原水側に酸素が供給され、一方原水中
の炭酸ガスが増加し、空気中の炭酸ガス比率が相対的に
低下すると中空糸膜を介して原水側より炭酸ガスの脱気
が行われるものである。そして例えば前記ホロファイバ
を束状にしたものを用意し、これを微生物の培養溶液中
に浸漬けして、該溶液中に無菌酸素を供給する方法が提
案されているが、束状にする構成では広い水域での酸素
交換には不向きである。

【０００５】又例えば特開平２−２２９５９０号公報に
おいて、例えばポリスルホン多孔質層の上にジメチルシ
ロキサンとテトラキシムシランのフレオン混合溶液をコ
ーテングして乾燥、熱降下反応を行ってシリコンゴム架
橋膜を形成し気液分離膜を撥水性の良いシリコーン架橋
膜を用い、コンプレッサで加圧空気を気液分離膜の片面
に送気し、その反対面に水を送水して水に酸素を溶解せ
しめる技術が提案されている。しかしながら前記方法で
は膜を介して空気層と原水層が接しているために、水中
に浸漬けすることが不可能である。

【０００６】そこで本発明は前記した選択的気体透過性
の高分子膜からなる中空糸膜を効果的に利用して動植物
の育成を行うことに着目したもので、その第１の特徴と
するところは、前記中空糸膜をシート状若しくは網目状
に形成してなる中空膜体を用いて、該中空膜体を土壌、
水底、若しくは水中に敷設した事を第１の特徴とする。
そして第２の特徴とするところは、前記中空膜体内に熱
交換手段を介して空気を送気しながら前記土壌、水底若
しくは水中への酸素補給を行う事にある。即ち具体的に
は前記土壌、水底若しくは水中への酸素補給を行いなが
ら、土壌若しくは水底の微生物の育成を図り、これによ
り陸性植物の根の育成、ダム底や水底の堆積物の分解促
進を行う事が出来る。又前記中空膜体を水底若しくは水
中の所定面積域に敷設する事により、該所定面積域を集
魚培地若しくは水中植物繁殖域とする事が出来る。

【０００７】更に前記中空膜体を水耕栽培の培養液中に
浸漬けし、前記中空膜体内に供給する空気の制御を行い
ながら植物の育成制御を行うことにより水耕栽培にも利
用可能である。

【０００８】

【作用】かかる発明によれば土壌内に敷設した場合は、
土壌に直接酸素が補給されるために、根腐れや酸欠によ
る病気を完全に防ぐことが出来る。又海底等の水底に敷
設した場合は、好気性のプランクトンが水底内に多く発
生し、その敷設域が集魚培地となって好ましい。

【０００９】又養殖いけすの水底に敷設した場合は、底
部に溜まった魚類の糞等をモジュールより補給された酸
素により発生する好気性微生物により分解することが出
来、水質保全と富栄養化の防止とともに酸素不足に起因
する赤潮等の発生を防止できる。更に試験によれば好気
性菌の外側には嫌気性菌が取り巻きこの菌により排出部
の分解があることが判明した。又ダム底には多量の土砂
が溜まり、酸欠状態になっているが、前記中空膜体を敷
くことにより水質保全と富栄養化の防止が図れる。

【００１０】又魚類等に限定されることなく、海草類に
おいても酸素が必要であり、この場合は前記中空糸膜、
シート状若しくは網目状中空膜体を水底若しくは水中の
所定面積域に敷設し、該中空膜体内に空気を供給しなが
ら前記土壌若しくは水底に酸素を供給しながら前記所定
面積域を集魚（貝）培地若しくは水中植物繁殖域とする
事が出来る。

【００１１】又、前記の場合適切な集魚若しくは植物の
育成培地とするには、溶存酸素濃度のみならず、温度条
件も極めて重要となる。特にダム底や湖底更には太陽光
の届かない海底更には土壌等にはこれを直接加温させる
ことは極めて困難である。そこで前記中空膜体に送気さ
れる空気を直接熱交換器で温度制御して、該中空膜体の
周囲の集魚若しくは動植物の育成域のみを加温して且つ
その部分に溶存酸素を供給することにより、結果として
海底等全体の環境を破壊することなく、中空膜体の周囲
のみが集魚若しくは動植物の育成域となり、結果として
網等で囲わなくても魚が逃げることのない集魚（貝）培
地若しくは水中植物繁殖域として機能し、好ましい。
又、送気外気が暖かいときは熱交換器の適用はしなくて
よい。更に、中空膜体を加温する効果として、水の自然
対流を発生しダム底、湖底、いけすの底が好条件とな
る。又このことは土壌や海底内に前記中空膜体を埋設す
る場合も同様で、その埋設域のみが加温且つ酸素が供給
されるために、その埋設域に植えた植物や好気性微生物
のみを好ましい状態で繁殖させる事が出来る。

【００１２】更に水耕栽培においても同様で、前記中空
糸膜若しくはシート状若しくは網目状中空膜体を水耕栽
培の培養液中に浸漬けし水耕栽培用植物の育成が可能で
あるが、この場合は前記中空体内に供給する空気の温度
及び圧力制御を行う事により、一層効率的な水耕作物の
育成制御が可能となる。

【００１３】尚、前記中空膜体を沖合の海中若しくは海
底に設置した場合においても、中空膜体に空気を供給す
る送気源は、駆動エネルギーが一般に電気である為に、
陸上に設置しなければならないが、かかる構成を取ると
前記送気源と中空膜体を連結する送気管が無用に長くな
る。この場合は前記送気源に駆動エネルギーを供給する
駆動エネルギーを太陽電池で構成し、前記送気源と太陽
電池を中空膜体が設置した海底直上の海上に浮き架台を
設け、該浮き架台上に設置するのがよい。

【００１４】

【実施例】以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳
細に説明する。但し、この実施例に記載される構成部品
の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な
記載が無い限り、この発明の範囲をそれのみに限定する
趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。

【００１５】図１は本発明に適用される中空膜体モジュ
ール１０を示し、Ｌ字状の１対のモジュール枠１１、１
２を対面配置し、方形の空間を形成すると共に、該空間
に網目状に前記シリコン均質膜からなる中空糸膜１３を
張設すると共に、一のモジュール枠１１に送気管１４及
び熱交換器２０を介してブロワその他の送風機１６の送
気側を、他のモジュール枠１２に吸気側を連結すること
により前記網目状の中空膜管群１３の二軸方向夫々に空
気を流すことが出来、広域面積の中空膜体モジュール１
０を用いるのがよい。この場合送風機１６の吸気を分離
膜モジュール枠１２側のみより取ろうとすると、吸気抵
抗が強くなり過ぎ、充分なる送気が出来ないために、枝
管１５ａと主管１５ｂに分離し、充分なる吸気容量を得
ると共に、バルブ１７ａ、１７ｂの開度調整により吸気
側と連結する一の中空膜管群１３の減圧量の調整を図
る。

【００１６】尚前記熱交換器２０は前記中空膜体モジュ
ールが配設された空間に温度センサ２１、２２を配置
し、その温度に基づいて温度制御を図る事が好ましい
が、実際は前記モジュール１０は土壌中若しくは海底域
等に半永久的に配設されるものであるために、センサ２
１、２２の劣化等が生じた場合にその交換修理が大変で
ある。又センサ２１、２２よりの信号を導く導線も無用
に長くなり、精度良い検知が出来ない。そこで本実施例
は、中空膜体モジュール１０通過後の空気が戻る送風機
１６の吸気枝菅１５ａ側と送気管側に夫々温度検知セン
サ２１、２２を配置し、制御回路２９により送気空気と
ともに枝管１５ａの戻り空気の温度を検知し、該検知温
度と送気管１４及び吸気管１５ａの長さおよび送気速度
に基づいて中空膜体モジュール１０周囲の温度を推定し
て前記熱交換器２０を制御するように構成している。
尚、前記中空膜管１３には例えば商品名ＮＡＧＡＳＥＰ
（永柳工業（株）製）で表わされるシリコーンゴム均質
膜を用い、肉厚が１００〜１５０μｍ、外径が０．５か
ら３ｍｍ前後の細管状のシリコンゴム均質膜管１３をメ
ッシュ状に編み込んで形成される。又、前記中空膜管１
３はシリコンゴムのみならず、多孔質ポリエチレン、多
孔質酢酸セルローズ、多孔質エチルセルローズ、４メチ
ルベンタン、ポリブタジエン、アクロン、ポリエステル
等のガス透過材料で形成してもよい。

【００１７】尚、前記のように構成せずに、図２に示す
ように、シート状の膜体３３内に中空通路３３ａを多数
形成し該膜体３３の両側にモジュール枠３１、３２を対
面配置するとともに、一のモジュール枠３１に送気管１
４を介してブロワ１６の送気側を、他のモジュール枠３
２に吸気側を連結することにより前記シート状に敷設さ
れた中空膜３３の一軸方向にそって空気を流すことが出
来、この場合も広域面積の中空膜体モジュール３０の形
成が可能となる。この場合も送風機１６の送気側には熱
交換器２０が、又送風機１６の吸気枝菅１５ａ側と送気
管１４側に夫々温度検知センサ２１、２２が夫々配置さ
れ、そして吸気側には、枝管１５ａと主管１５ｂに分離
し、充分なる吸気容量を得ると共に、バルブ１７ａ、１
７ｂの開度調整により吸気側と連結する膜体３３の減圧
量の調整を図る。そして例えばこのような膜体３３は、
例えば厚さ１６０μｍ程度のポリエステルタフタ織物上
に湿式成膜法により厚さ４０μｍのポリスルホン多孔質
層を形成し、その上にジメチルシロキサンとテトラキシ
ムシランのフレオン混合溶液をコーテングして乾燥、熱
降下反応を行って厚さ０．２μｍのシリコンゴム架橋膜
を形成し、このシリコーン架橋膜を２枚重ね合わせてそ
の間に中空通路３３ａを平行に多数本形成する。又、広
域面積や容量の大なるときは必ずしも本細管に頼ること
なくサイズの大なる管により、網目状に配設する方がよ
い。

【００１８】かかる中空膜体モジュール１０、３０を例
えば図３に示すように、畑等の土壌４０に敷設すること
により前記土壌４０中に直接酸素が補給されるために、
梅雨時期等の酸素補給の少ない場合若しくは冠水した場
合でも植物４１の根腐れや酸欠による病気を完全に防ぐ
ことが出来る。而も該中空膜体モジュール１０に供給さ
れる空気は熱交換器２０により温度制御されているため
に、冬期や極寒地でも根やその周囲の水分が凍結するこ
ともなく、効率よく根よりの栄養分の吸収を行うことが
出来る。又図４に示すように前記中空膜体モジュール１
０を海底等の水底４５に敷設した場合は、前記酸素供給
とともに所定の温度管理により好気性のプランクトンが
水底内に多く発生し、その敷設域が集魚培地４６となっ
て好ましい。又図５に示すように、ブイ４２等でモジュ
ール枠３１、３２周囲を吊下することにより海中２内の
所定高さに前記中空膜体モジュール１０、３０を維持す
ることが出来、さば等の水中魚４３の養殖も可能であ
る。

【００１９】又養殖いけすの水底に前記中空膜体モジュ
ール１０を敷設した場合は、底部に溜まった魚類の糞等
をモジュールより補給された酸素により分解することが
出来、水質保全と富栄養化の防止とともに酸素不足に起
因する赤潮等の発生を防止できる。即ち、底部に溜まっ
た魚類の糞、えさを分解するのはニトロソモナス、ニト
ロバクター等のバクテリアであり、モジュールより補給
される酸素によりバクテリアを効率的に発生させる事が
出来る。又ダム底には多量の土砂が溜まり、酸欠状態に
なっているが、前記の中空膜体モジュール１０を敷くこ
とにより水質保全と富栄養化の防止が図れる。又魚類等
に限定されることなく、海草類においても酸素が必要で
あり、この場合は前記中空膜体モジュール１０を水底若
しくは水中の所定面積域に敷設し、該中空体内に空気を
供給する事により、前記土壌若しくは水底に酸素を供給
しながら前記所定面積域を集魚培地若しくは水中植物繁
殖域とする事が出来る。更に水耕栽培においても、前記
中空膜体モジュールを水耕栽培の培養液中に浸漬けし水
耕栽培用植物の育成が可能であるが、この場合は前記中
空体内に供給する空気の温度や空気量の制御を熱交換器
２０やブロワ１６で行うことにより一層効率的な植物の
育成制御が可能となる。又前記中空膜体モジュール１
０、３０は必ずしも水平に敷設することなく、垂直に敷
設する場合もある。例えば図６に示すように浅草海苔を
養殖する養殖棚６１は垂直に列設されているために、前
記中空膜体モジュール１０、３０を海底に水平に敷設す
るよりも前記養殖棚に沿って該棚６１、６１間に垂直に
立設させるのがよい。又帆立て貝や真珠貝を養殖する養
殖棚６１、６１も垂直に列設されているために、前記中
空膜体モジュール１０、３０を海底に水平に敷設するよ
りも前記養殖棚６１に沿って該棚６１、６１間に垂直に
立設させるのがよい。尚、瀬戸内海等においては、内湾
に多数のはまちの養殖いけすを配設し、湾自体がはまち
の養殖場となしている場合が多い。この様な場合瀬戸内
海等の外海５６で赤潮が発生した場合に内湾５７に侵入
し、養殖いけすのはまちが全滅してしまう事が多々有っ
た。このような場合に図７に示すように前記養殖いけす
６５が配置されている湾口５７ａに網目状に形成した中
空膜体モジュール１０、３０を垂下すれば良い。この場
合赤潮は海面の表層部位に発生するために、中空膜体を
湾口の海面より海底にまで敷設する必要はなく、船舶の
通行に支障のない表層域の下方位置に所定幅に亙って配
設するだけでよい。さて前記ブロワ１６や温度センサ２
１、２２更には熱交換器２０を駆動するヒートポンプ等
は一般に電気を用いて駆動するために、陸地側に配置さ
れているが、図８に示すように海上に配置しても良い。
この場合は前記ブロワ１６を駆動する駆動エネルギー源
を太陽電池７０で構成し、前記ブロワと太陽電池７０を
中空膜体モジュール１０が設置した海底直上の海上に浮
き架台７１を設け、該浮き架台７１上に設置するのがよ
い。これにより前記中空膜体モジュール１０を沖合の海
中若しくは海底に設置した場合においても、中空膜体モ
ジュール１０に空気を供給する送気管１４等が無用に長
くなる事を阻止出来る。

【００２０】

【効果】以上記載のごとく本発明によれば、海中におけ
る魚貝類もしくは藻類の集中培地を可能とする動植物育
成方法を提供し得るとともに、赤潮等の発生を有効に阻
止しつつ養殖いけす内の魚を効率よく成育させることが
出来る。更に本発明によれば、水耕栽培や陸生植物の場
合でも根腐れや病気が生じることなく、効率よく成長さ
せることの出来る。等の種々の著効を有す。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の動植物育成方法に用いる第１実施例に
かかる中空膜体モジュールである。

【図２】本発明の動植物育成方法に用いる第２実施例に
かかる中空膜体モジュールである。

【図３】本発明の実施例を示す概要図で、土壌中に中空
膜体モジュールを敷設した状態である。

【図４】本発明の実施例を示す概要図で海底等の水底に
中空膜体モジュールを敷設した状態である。

【図５】本発明の実施例を示す概要図で海中に中空膜体
モジュールを中吊りした状態である。

【図６】本発明の実施例を示す概要図で浅草海苔を養殖
する養殖棚は中空膜体モジュール１０を垂直に列設した
状態を示す。

【図７】養殖いけすが配置されている湾口に網目状に中
空膜体モジュールを垂直に列設した状態を示す。

【図８】中空膜体モジュールに送気するブロワと太陽電
池を海上の浮き架台上に設置した本発明の実施例を示す
概要図である。

【符号の説明】

１０、３０ 中空膜体モジュール ２０ 熱交換手段 １６ 送気源 ７０ 太陽電池 ７１ 浮き架台

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 丹羽 浩之 東京都墨田区京島１丁目１番１号 永柳工 業株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】選択的気体透過性の高分子膜からなる中空
   糸膜をシート状若しくは網目状に形成してなる中空膜体
   を用いて、前記中空膜体を土壌（砂）、水底、若しくは
   水中に敷設し、空気を送気しながら前記土壌（砂）、水
   底若しくは水中への酸素補給を行いながら動植物の育成
   を行うことを特徴とする動植物育成方法。
2. 【請求項２】前記中空膜体内に空気を熱交換手段を介し
   て送気しながら前記土壌、水底若しくは水中への酸素補
   給を行いながら、土壌若しくは水底の微生物の育成を図
   り、これにより陸性植物の根の育成、ダム底や水底の堆
   積物の分解促進を行う事を特徴とする請求項１記載の動
   植物育成方法。
3. 【請求項３】前記中空膜体を水底若しくは水中の所定面
   積域に敷設し、該中空膜体内に空気を熱交換手段を介し
   て供給しながら前記水底等に酸素を補給し前記所定面積
   域を集魚培地若しくは水中植物繁殖域とする事を特徴と
   する請求項１記載の動植物育成方法。
4. 【請求項４】選択的気体透過性の高分子膜からなる中空
   糸膜若しくはシート状若しくは網目状中空膜体を水耕栽
   培の培養液中に浸漬けし、前記中空膜体内に供給する空
   気の温度制御を行いながら植物の育成制御を行うことを
   特徴とする動植物育成方法。
5. 【請求項５】選択的気体透過性の高分子膜からなる中空
   糸膜をシート状若しくは網目状に形成してなる中空膜体
   を水底、若しくは水中に敷設してなる酸素供給体と、送
   気管を介して前記中空膜体内に空気を送気する送気源
   と、該送気源に駆動エネルギーを供給する太陽電池とか
   らなり、前記送気源と太陽電池を水上の浮き架台上に設
   置してなることを特徴とする動植物育成装置。