JPH08500728A - 粒子トラップ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 養殖タンク(1)において水から沈澱粒子を除去するための装置であって、この装置では、流出管(22)に連結している円筒形状の流出口(3)が、タンク(1)の縦対称軸上に位置している。スロット(15)を形成している手段(19)、例えばプレート(19)は、環状チャンバー(8)の近傍に位置している。この環状チャンバー(8)は、流出口(3)の周囲に位置しており、粒子を多く含んだ水のための流出管(12)を有している。平らな底部を有する養殖タンクにおいて使用するには、チャンバー(7)は、タンクの底(6)から傾斜した部分(24)を有することができ、この傾斜部分(24)は、環状チャンバー(8)に向かって内側に末広がりになっている。この装置はまた、ゾーンに分割されたタンク(1)を別々に監視するために使用することもできる。流出管(12)における濃縮された粒子流動は、個々に監視ユニット(28)において監視され、この監視ユニット(28)は、餌の供給、水の供給及び酸素の供給を制御するための手段と連結されている。

Description

【発明の詳細な説明】 粒子トラップ 本発明は、請求の範囲第１項の前置き部分に記載されるところの、水生生物を 養殖するための溜池又はタンク内において、沈澱粒子を水から除去するための装 置に関するものである。 これまでに知られている養殖装置では、水流出口から沈澱粒子の分離がわずか なものでしかない。今日では、数多くの異なった溶液に関し、排出水から粒子を 篩い分けしたり濾過することについて多くの研究がなされている。しかし、これ は、流出水が非常に多量であるために高価である。 既存の養殖装置のほとんどは、タンク又は流出システムの自己浄化を達成させ るには不適当な大きさとなっている。流出システムにおけるタンクの浄化及び粒 子の輸送は、タンクの手作業によるブラッシングと、タンクを急激に排水するこ とにたよっている。このことは、粒子を分離するための装置に最大の水圧負荷と 粒子負荷とが同時にかかり、その結果、この装置を、この衝撃に耐えるような大 きさのものとしなければならないことを意味している。 このような種類の養殖タンクにおいては、水の全体がタンクの中央における縦 対称軸を中心にして回転する。この流動状態は、タンクへの給水及び排水のため の注入及び流出装置を使用することによって作られる。 この給水装置は、タンクの壁面に位置しており、この注入口はタンク内におけ る望ましい流動パターンに適した流動方向を向いた、少なくとも１つの水中噴流 を含んでいる。 タンクからの流出口は、タンクの縦対称軸上の、溜池の底において中央に位置 している。流出装置は幾何学的に違った形状のものであっても良く、例えば、平 面的な排水装置又は塔状の排水装置で頂部に流出口が設けられているもの、及び ／又は塔に沿って広がっているものである。この流出装置は、強制渦と自由渦と の組合せ（ランキン渦）が作られるのに必要な大きさのものとしなければならな い。この流出渦は、タンク内において要望され、しかも、同時に本発明の粒子ト ラップの内部での流動パターンにおいての重要な因子である流動パターンへの本 質的な寄与を意味している。 タンク内において作られる流動状態は、一次及び二次システムにおいて分離す ることができる。一次流動では、水の全体が縦対称軸を中心にして回転し、この 流動は注入及び流出装置を用いて作られる。二次流動は、この一次流動に対して ９０゜の角度方向を有しており、一次流動の約１／５〜１／１０である。この二 次流動は、水と、タンクの底及び壁との間の境界における摩擦によって生じてく る。この二次流動は、壁の下側方向に向かって、タンクの中央を通り、タンクの 底に近い方向へと進む。 今日では、餌の小片が、排出水における粒状物の大部分を占めている。これは また、排出水中の汚染源でもある。 水から沈澱粒子の除去は、４つの異なった工程に分けることができる。 １）沈澱粒子はタンクの底に沈み、タンクの底に沿った二次流動と一次流動に よって作られた螺旋経路に沿って輸送され、この螺旋経路は、一次流動に対する 経対称軸に相当する。 ２）粒子を多く含む底側の水を、泥空洞内で粒子を多く含む部分流出としてタ ンクから流出させる一方、粒子を含まない水を主流出口に送り出す。 ３）粒子を多く含む部分流出を粒子トラップ内で流動させ、この粒子トラップ では、沈澱粒子が水本体から取り除かれる。この沈澱粒子は粒子トラップの底に 沈み、流出渦によって、底にある粒子の粒子流出口までの必要な輸送が行われ、 この粒子流出口はスロットとして底に設けられており、このスロットは、粒子の 移動方向を横切るように存在している。 ４）この粒子トラップからの粒子流出は、粒子を多く含む流動体として、管又 はホースを通して分離ユニットまで輸送され、この分離ユニットは、タンクの外 側に設けられている。この分離ユニットは、渦チャンバーとして構成することが できる。この分離ユニットにおいては、粒子は集められ、析出前に、ある種の泥 安定化によって更に処理するために任意に輸送されたり、あるいは、例えば植物 を生産するための成長培地として使用する前に、約８％の固体含有量を有する泥 にまで濃縮される。 本発明は、分離処理における工程３）を処理する装置に関するものである。 これまで、養殖装置の設計、建設及び操作に関する問題を解決するための試み が、タンク及び養殖装置の流動状態及び水圧操作を用いるために行われてきた。 これまでに知られている流出装置には、粒子を含まない一つの流出口を有する分 離された流出口と、幾つかの粒子分離形態で浄化される、粒子を多く含む水のた めの一つの流出口とが設けられたものがある。ノルウェー特許公報第１６０．７ ５３号には、この原理を利用した発明が開示されている。更に、英国特許公報第 ２．２４１．８５７号及び第２．２４２．１４０号にも同様の装置が開示されて いる。これらの公知の装置では、主流出口が養殖タンクの中央に位置しており、 例えば、塔流出印ま、穿孔された管又はこれと同様のものによって形成されてい る。この底には、スロットオリフィスが位置しており、このスロットオリフィス は、粒子を多く含む水のために更に設けられた流出口とつながっている。分離し た流出口による粒子の除去は、上述の分離方法における工程１及び２に基づいて 解決されるものである。 分離された流出口を有する場合には、粒子を多く含む部分流動が比較的大きな 流出体積（全体積の３０〜４０％）を示し、そのために、かなりの浄化コストが かかる。既存の装置のほとんどは流出システムを有したものであり、この流出シ ステムは、不適当な大きさとされたもので、費用のかかる再建設を行わずに改善 が行えるものではない。 本発明により解決することができるもう一つの問題は、水生生物を養殖するた めの帯状に分割されたタンク内の各ゾーンを別々に監視することである。 いくつかのゾーンに分割された養殖タンクは、例えば、ノルウェー特許出願第 ８７００８９号及びノルウェー特許出願第８８４８１２号から公知である。ゾー ン分割された養殖タンクにおいては、水の大部分が、分離された水流入口と水流 出口とにより作り出された異なったゾーンにおける流動パターンを有している。 このゾーン間には開口があっても良く、任意に、魚がこのゾーン間を通過して他 のゾーンにいかないようにするためのスクリーンがあっても良い。このスクリー ンはまた、最も小さな魚だけが、あるゾーンから他のゾーンヘ移動できるように するための選別スクリーンとして構成されても良い。 この種の養殖タンクにおいては、水の本体は、それぞれのゾーンの中央におい て縦対称軸を中心にして回転する。この流動状態は、水を供給し、かつゾーンを 排水するための流入及び流出装置を使用することによって達成され、単一のタン クにおける流動パターンに相当している。 ノルウェー特許出願第８７００８９号には、水の置換が、再循環ループにおけ る一つのゾーンで水全体を流動させることにより達成される。任意に、水を、違 ったゾーンと共通した沈澱溜池内で浄化しても良い。このようなシステムでは、 それぞれの特定のゾーンを操作上監視するには、水全体を監視することが必要で あり、これによって、ゾーンにおける析出物の正確な分類記載が達成できる。し かし、このように水の流動が大量であるために、例えばセンサー等の場所におい て、いくつかの問題が生じる。 ノルウェー特許出願第８８４８１２号には、複数のゾーンに分割されたタンク が開示されており、このタンクには分割された流出口も設けられているが、再循 環ループにおいて、水の本体全体のうちの一部しか流動しない。最も浄化された 水は、再循環ループにおいて処理するための各ゾーンで表面から取り出され、精 製水としてゾーンに供給される。最も汚染された水は、それぞれのゾーンの底か ら取り出され、これによって、この部分の水の流動の監視が容易となり、このゾ ーンでの適切な環境パラメーターの映像を得ることができる。しかしながら、こ のような部分的な流動はまた、流出体積が非常に大きいことを示し、そのため、 適切なパラメーターを簡単で、しかも連続的に測定することが困難である。 それゆえ、本発明の目的は、粒子の流出体積を少なくし、同時に粒子の濃度を 高めることができる装置を提供することである。 上記の本発明の目的は、請求の範囲第１項の特徴部分に記載の特徴を有した装 置によって達成される。この他の特徴については従属項に記載されている。 この粒子トラップは、タンクの作用及び水生生物を制御するための新規な可能 性を提案している。この養殖器は、粒子流出口における餌の小片を観察すること によって食欲の変化を容易に記録することができた。食べられていない餌は、タ ンク及び粒子トラップ内において、全体の滞留時間が５分以下となる。粒子流出 口における餌の小片を自動的に制御することにより（光学センサー及び／又は音 響センサー）、餌利用及び餌の小片を、この時間を通じて記録することができ、 よって、餌供給ユニットを論理的に制御することで、より経済的な操作で、しか もタンク内をより良い状態に誘導することが達成できる。 食欲が減少するなどの病気が発生すると、このシステムでは、正常な操作から 離れた異常として早期段階で記録されることになる。 供給された餌と記録された小片との間の関係は、魚を取り扱ったり、重量を測 定したりすることなく、どの時点においても、バイオマスにおける成長の直接指 標を表すことになる。このことは、バイオマス及びこれらの発生が、より良く監 視されることを意味している。 この粒子トラップはまた、ガスの精製による粒子分離と同様に、水又は他の流 体の処理及び浄化によって、沈澱粒子のための分離ユニットとしても使用するこ とができる。これはまた、都市の排水システムに導く前に、流出口の汚染源選別 においても使用することができる。 以下に、本発明の実施態様の具体例により、及び、付随する図面を参照して、 本発明を更に詳細に説明する。図面において、 第１図は、本発明の養殖タンクの上方から見た時の図てあり、この図には流動 状態が図示されており、 第２図は、第１図の養殖タンクの側面図であり、 第３図は、第１〜２図における養殖タンクの細部を示す、部分に切断された透 視図であり、 第５図〜第６図は、塔流出口を有する本発明の２つの具体例における側面図で あり、 第７図〜第８図は、養殖タンクが使用状態にある時の、本発明の具体例におけ る断面を示しており、 第９図は、上方から見た養殖タンクを示し、このタンクは、複数のゾーンに分 割されており、別々に監視される泥水ユニットを有しており、しかも、 第１０図は、第９図の区分された養殖タンクにおける、あるゾーンの横断面図 である。 この粒子トラップの適切な機能のための条件は、それが、上述の方法における 工程１）による流動を有したタンク又は溜池内で、全体に統合されているという ことである。第１図〜第２図には、工程１）における粒子分離を伴った流動シス テムを与えている水流入口２及び主流出口３が設けられた養殖タンク１が詳細に 示されている。一次流動システム４及び二次流動システム５によって、タンク１ の底６にある沈澱粒子が粒子トラップ７へ輸送され、この粒子トラップ７は、流 動パターンの縦対称軸を中心にして、底６の近傍で主流出口３の位置に設けられ ている。 第３図〜第４図には、スクリーン２０を通した主流出口を有するシステムが示 されており、この粒子トラップは、分離方法における工程２）及び３）で使用さ れる。このトラップは、主流出口５の周囲に設けられた環状チャンバー８として 構成されている。水流動からの沈澱粒子の更なる分離は、この粒子トラップ内で 起こり、しかも、このような分離は、流入スロット１５を通して環状チャンバー ８へ粒子を輸送するのに必要である。水が、列をなした円形又は楕円形のオリフ ィス９を通って環状チャンバー８から主流出口５へ進む際、沈澱粒子は、水流動 から分離されて、環状チャンバー８の底１０に沈降する。主流出口３を越えた渦 ５は、環状チャンバー８の底１０の位置にある粒子を、底１０にあるスロット１ １に移動させ、粒子流出口１２へ移動させる。 第２図は、粒子がどのようにして粒子流出口１２においてセンサー１３に輸送 されるかを示しており、このセンサーにおいては、粒子が分離されて分離ユニッ ト１４で濃縮される前に、すべての餌粒子が同定され、記録される。この分離ユ ニット１４は、分離方法における工程４）を具体化している。 第３図は、粒子トラップの構成の一具体例を更に詳細に示すものである。この 粒子トラップ７は、タンクからの主流出口の外壁に相当する円筒状の内壁１６を 有した円形構造のものである。この底１０は、粒子流出口１２に対するスロット オリフィス１１を有した円形である。スロット１１は、内壁１６に対して接して 位置しており、スロットオリフィス１５の前方にある底１０は、低くなっていて 斜面１７を形成している。環状チャンバー８の外壁１８は、逆向きの円錐形状と なっている。この環状チャンバーは、円板１９によってタンク内で、残りの体積 の水から分けられており、この円板１９は、タンクの底６との間に、円形の垂直 スロット１５の領域を限定している。粒子トラップ７へ流入した水は、円筒状の 内壁１６の上端にあるオリフィス９を通って、主流出口３へ流出される。 タンク内における粒子を多く含む底部の流動は、このスロット１５を通って粒 子トラップ７へ流れ込む。環状チャンバー８においては、沈澱した粒子が円錐形 の外壁１７に沿って滑り、底１０に落ちる際に、沈澱した粒子が水から分離され る。この場合において、沈澱した粒子は、主流出口３を越えて粒子流出口１２へ の排出口を有したスロットオリフィス１１にかけての渦によって移動する。流入 スロット１５を通り粒子トラップ７へ流れ込んだ水は、沈澱粒子が分離した後、 円筒状の壁１６の上端近傍にある列になったオリフィス９を通って、主流出口３ へ流れ込む。 以下の表は、異なったタンクの大きさにおける、全体の流出と粒子流出との間 の関係を示すものである。粒子トラップからの流出体積は非常に小さくなってお り、百分率で表したこのような減少は、タンクの容積が大きなものほど非常に顕 著である。 この粒子トラップ７は、タンクの流動状態が第１図〜第２図に示される種類の ものである限りは、異なった種類の主流出口に設けられても良い。第１図〜第４ 図には、タンク内の水のレベルが外部調節される、タンクの底に平面状の流出口 の具体例が示されている。第５図〜第６図には、タンクの深さ以上に分配された 排水装置を有し、タンク内の水のレベルが外部調節される、塔状の流出口２１の 具体例が示されている。 上述の装置は、他の粒子流出口及びスロットを伴って構成されても良く、この 場合において、流出口は、主流出口から離れて外側に向いている代わりに、主流 出口の下で内側に向いている。タンク及び粒子トラップにおける回転は、上記の 溶液の流動の回転に対向する方向となり、それゆえ、スロットオリフィスの前方 にある、底部の穴は、スロットの反対側に位置していることになる。トラップの 底部を横切っているスロットに加えて、このスロットは、粒子トラップの内壁を も横切っている。 第７図及び第８図には本発明の具体例が示されており、この装置は、既存の養 殖タンク１に取り付けられるように構成されている。この具体例は、単一のもの からなる下つぎ鋳造を有するが、底部に流出装置鋳造部分を有していない養殖タ ンクに適当である。この図示されたタンクは埋められており、主流出口は、水平 な流出管２２を有する塔として構成されており、この流出管２２は、タンク壁に おける埋没管を通って流出溝２３へとつながっている。粒子トラップ７は、主流 出口の周囲に位置し、かつ円形の水平板１９によってタンクに境界が設けられる 場合に、原則的に前述の溶液に適合している。この粒子トラップ７は部分２４を 含み、この部分２４は、タンクの底から粒子トラップ７へ向かって上方へ、かつ 内側へ傾斜するようにして延びており、傾斜部分２４に沿って上がったところに スロット１５がある。上述の如く、粒子は、水が主流出口に誘導しているオリフ ィス９を通って粒子トラップから出ることによって水から分離される。このよう な粒子は、粒子トラップの底１０に沈み、内壁１８に沿った流動を伴って回転す る。底１０の近傍の内壁には、粒子流出管１２に通じるスロットオリフィス１１ が位置しており、この粒子流出管１２は、主流出口３の内側にある。 第９図には、複数のゾーンに分割され、各ゾーンに別々の水流入口及び流出口 が設けられている養殖ユニット１が示されている。それぞれのゾーンは、上述の 工程１）に従った流動パターンを有しており、その結果、魚が、そのゾーンに留 まるのがより適したものとなり、しかも、望ましい一次流動と二次流動が引き起 こされる。単一のタンクにおける場合と同様、あるゾーンにおける一次流動は、 水に、中心部に向かった螺旋状の流動をもたらす。二次流動及び底流動は、流出 口を通してゾーンから水を除去することによって強められる。水の流入、水の流 出、生じた一次流動、及び生じた二次流動とが一緒になって、強力な底部流動を 引き起こすことになる。 それぞれのゾーンの底部における粒子トラップ７は、第３図に示されるのと同 様に構成される。水本体の一部を、粒子トラップ７を通して流し出した後、この 一部を泥水ユニットに注ぐ。この泥水ユニットは、水から取り出された粒子を動 的かつ静的に監視するための監視装置２７に接続されている。好ましくは、測定 は、センサーを使用して自動的に行われ、粒子の種類（化学分析）と、粒子の全 容量の両方について連続的に行うことができる。このデータは、食物の供給、流 動、及び、それぞれのゾーンの環境に重要なその他のパラメーターを制御するこ とが可能な制御ユニットに輸送される。このようにして、それぞれのゾーンの個 々の監視が行われる。 第１０図に示されるように、大部分の水は再循環ループにて流動する。水は、 管２７を通してタンク１から、ポンプによって酸素注入ユニット２５に汲み上げ られ、タンク１に戻される。このようなループにおける個々の要素は、泥水監視 ユニット２８からのデータに基づいて制御することができる。この粒子トラップ に結合して、開けたい時に開けることが可能な、死んだ魚のためのハッチ２６を 設けても良い。死んだ魚や、他の大きな残存物は、追加したハッチ２９の位置で 堆積されるように、流出水と共に管２２の中に輸送することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＣＡ， ＣＨ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＨＵ，Ｊ Ｐ，ＫＰ，ＫＲ，ＬＫ，ＬＵ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＬ ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ， ＳＫ，ＵＡ，ＵＳ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．養殖タンク(1)において水から沈澱粒子を除去するための装置(7)であって、 前記装置(7)が、底部(6)、スロット(15)を形成するための手段(19)、及び環状チ ャンバー(8)を有しており、前記底部(6)には、流出管(22)に連結された円筒形状 の流出口(3)が、前記養殖タンク(1)の縦対称軸上に位置しており、前記スロット (15)を形成するための手段(19)が、前記環状チャンバー(8）の上端近傍に位置し ており、前記環状チャンバー(8)が、前記流出口(3)の周囲に位置していて、しか も、チャンバー底部(10)、チャンバー壁(18)及び前記手段(19)によって限定され ており、前記チャンバー(8)が、粒子を多く含む水のための流出管(12)を有して いるものにおいて、前記流出口(3)に、粒子を多く含まない水のためのオリフィ ス(9)が設けられており、前記オリフィス(9)が、前記チャンバー(8)の上部の範 囲内に位置していることを特徴とする装置。 ２．前記手段(19)がプレート(19)であり、前記プレート(19)が、少なくとも一部 においてチャンバー壁(18)の上端と重なっていることを特徴とする請求の範囲第 １項に記載の装置。 ３．傾斜し、低くなった底部分が、粒子を多く含む水のための前記流出管(12)に より前記チャンバー(8)内に位置していることを特徴とする請求の範囲第１項〜 第２項に記載の装置。 ４．前記流出口(3)が、スクリーン(20)によって覆われており、しかも前記手段( 19)が前記流出口スクリーン(20)を取り囲んでいることを特徴とする請求の範囲 第１項〜第３項のいずれか１項に記載の装置。 ５．前記流出口(3)が、前記タンク(1)の塔状の流出口(21)と連結していることを 特徴とする請求の範囲第１項〜第３項のいずれか１項に記載の装置。 ６．前記タンク(1)の塔状の流出口(21)が、主に表面から流体を流し出すように 構成されており、内部液位調節を有していることを特徴とする請求の範囲第５項 に記載の装置。 ７．前記タンク(1)が外部液位調節を有していることを特徴とする請求の範囲第 １項〜第５項のいずれか１項に記載の装置。 ８．平らな底を有した養殖タンクにおいて使用するために、前記流出口(3)が、 前記タンク(1)を通って流出水を上へ誘導するものにおいて、前記装置(7)が前記 タンクの底部(6)から傾斜した部分(24)を有し、前記傾斜部分が、前記環状チャ ンバー(8)に対して内側に末広がりになっていることを特徴とする請求の範囲第 １項又は第２項に記載の装置。 ９．水生生物の養殖のため、餌、水供給などのゾーン制御のために、タンク(1) における各ゾーンを別々に監視する用途に適していることを特徴とする請求の範 囲第１項〜第４項に記載の装置。 10．前記流出管(22)において、死んだ魚などの堆積が容易となるように、ハッチ (26)が前記粒子トラップと結合されていることを特徴とする請求の範囲第１項〜 第５項に記載の装置。