海洋生物资源生产方法及海洋生物资源生产装置

摘要

包括：深层水汲取工序，通过上升管(1)将存在于海洋深层区域的深层水汲取到表层区域；植物浮游生物培养工序，在上升管(1)内培养植物浮游生物；以由所述植物浮游生物培养工序生成的植物浮游生物作为食物链的基础生产者来生产鱼类贝类等海洋生物资源。

说明书

技术领域

本发明涉及利用存在于海洋深层区域中的深层水的海洋生物资源生产方法、以及利用深层水的海洋生物资源生产装置。

本申请基于2018年6月27日在日本申请的特愿2018-122104号主张优先权，在此引用其内容。

背景技术

目前，由于在海洋的深层区域存在的深层水中含有磷酸盐或硝酸盐等营养盐，故而提出有汲取并利用该深层水的方案。例如，在专利文献1公开的海洋深层水汲取、扩散装置具有：上升管，其滞留在沉于水深300～600m的海底的沉积物上；水中浮体，其与上述上升管的上端连接，浮于水深100m以内的有光层的水面下。而且，在该水中浮体内，通过上述上升管汲取深层水并从进入口吸入表层水将两者混合，从排出口将该混合水作为密度流喷出到有光层上。因此，在有光层内，通过汲取的深层水的营养盐，可以使作为食物链的基础生产者的植物浮游生物增殖。

另外，专利文献2所示的养殖装置构成为，在浮体构造物的大致中央设有向上方释放的开口部，在该开口部周边设置垂下到深层水区域的裙部，另外，在上述浮体构造物上部设置将开口部内的深层水的表层水排出的泵。并且，通过该泵排出上述开口部内的表层的水，使深层水逐渐上升。因此，在开口部内，能够通过上升的深层水的营养盐使植物浮游生物生长，进而使动物浮游生物生长，能够依次作为食料养殖鱼。

另外，专利文献3公开的海水加热装置具有：采光部，其在水上采集太阳光；导光部，其由将由该采光部采集的太阳光引导至深海的光缆构成；加热部，其设置在管路的下部，将由上述引导部引导的太阳光聚光并转换为热。在该海水加热装置中，若由加热部将管道的下部海水加热，则在管道内产生深层水的上升。当上升的深层水经由管路供给到表层水时，在表层水中能够供给无机营养盐来创建鱼场。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：(日本)特开2000－27748号公报

专利文献2：(日本)特开2001－292659号公报

专利文献3：(日本)特开2004－344015号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

但是，在利用以往在海洋深层区域存在的深层水的海洋生物资源生产装置中，深层水的汲取需要巨大的动力，被汲取的深层水被供给到广泛的表层水的时候，深层水被稀释，不能确保植物浮游生物生成所需要的营养盐浓度，具有妨碍植物浮游生物的增殖等缺点。例如，在上述专利文献1中，利用以深层水和表层水的温差能量驱动的蒸汽涡轮为动力源的叶轮来汲取深层水，另外，在上述专利文献2中，通过多个泵排出开口部内的表层水来汲取深层水，因此都具有装置大型化、高成本的缺点。另外，在上述专利文献1、3中，由于被汲取的深层水被供给到广泛的表层水，故而在表层水不能确保植物浮游生物生长所需要的营养盐浓度，可能会不能如期待那样地培养植物浮游生物。

另外，在以往的利用了在海洋深层区域中存在的深层水的海洋生物资源生产装置中，上述专利文献1～3中的任一个都存在着为了在表层水区域进行植物浮游生物的培养而需要大面积的缺点，并且，由于不进行植物浮游生物的培养控制，存在不能应对植物浮游生物的稳定生产和季节变动等缺点。

因此，本发明是为了解决上述缺点而进行的，其目的在于提供能够以简单的结构、低成本且小面积地培养植物浮游生物的海洋生物资源生产方法以及海洋生物资源生产装置。

(1)本发明一方面的海洋生物资源生产方法，以植物浮游生物为食物链的基础生产者来生产海洋生物资源，具有：深层水汲取工序，通过上升管将存在于海洋深层区域的深层水汲取到表层区域；植物浮游生物培养工序，在所述上升管内培养植物浮游生物。

(2)在上述(1)所述的海洋生物资源生产方法中，在所述植物浮游生物培养工序中，在向所述上升管内引导太阳光线，并且向所述上升管内的深层水照射太阳光线。

(3)在上述(2)所述的海洋生物资源生产方法中，在所述植物浮游生物培养工序中，通过调整所述上升管内的深层水的上升流量及/或太阳光线对该深层水的照射量来控制植物浮游生物的产生量。

(4)在上述(1)～(3)中任一项所述的海洋生物资源生产方法中，太阳光线向所述上升管内的深层水的照射以如下方式进行：即，所述上升管的至少一部分由透光性的透光管形成，对聚光于该透光管的太阳光线进行引导；或者，在所述上升管内且在其轴心方向上配置具有透光性的透光棒，并且对聚光于该透光棒的太阳光线进行引导。

(5)在上述(1)～(4)中任一项所述的海洋生物资源生产方法中，在所述深层水汲取工序中，利用所述上升管内的温度差及盐分浓度差汲取深层水，或者通过泵汲取深层水。

(6)本发明一方面的海洋生物资源生产装置，以植物浮游生物为食物链的基础生产者来生产海洋生物资源，具有：深层水汲取单元，利用上升管将存在于海洋深层区域的深层水汲取到表层区域；植物浮游生物培养单元，在所述上升管内培养植物浮游生物。

(7)在上述(6)所述的海洋生物资源生产装置中，所述植物浮游生物培养单元具有照射单元，该照射单元向所述上升管内引导太阳光线并且对所述上升管内的深层水照射太阳光线。

(8)在上述(7)所述的海洋生物资源生产装置中，所述照射单元具有：聚光单元，其将太阳光线聚光；透光管或透光棒，所述透光管形成所述上升管的至少一部分，将由所述聚光单元聚光的太阳光线照射到所述上升管内，所述透光棒配置在所述上升管内且其轴心方向上，将由所述聚光单元聚光的太阳光线照射到所述上升管内。

(9)在上述(8)所述的海洋生物资源生产装置中，所述透光管具有混入其内部且使太阳光线散射的散射材料和/或配置在其外周面并反射太阳光线的反射材料。

(10)在上述(8)或(9)所述的海洋生物资源生产装置中，所述透光棒具有设置在其上端部的倒三棱锥形的受光部、或者设置在其上端部且收纳有凸透镜的倒三棱锥形的受光部。

(11)在上述(6)～(10)所述的海洋生物资源生产装置中，所述深层水汲取单元利用所述上升管内的温度差及盐分浓度差，或具有汲取深层水的泵。

(12)在上述(6)～(11)所述的海洋生物资源生产装置中，所述上升管由圆筒状膜或可伸缩的波纹管构成，具有将所述上升管的形状保持为圆筒状的增强部件。

(13)在上述(12)所述的海洋生物资源生产装置中，所述增强部件在所述上升管内相互隔离地设置有多个。

(14)在上述(8)或(10)所述的海洋生物资源生产装置中，所述上升管由圆筒状膜或可伸缩的波纹管构成，具有一个或多个增强部件，其将所述上升管的形状保持为圆筒状，所述增强部件具有：大径环部件，其沿着所述上述管的内周设置；小径环部件，其设置在所述大径环部件的径向内侧；辐条部件，其连接所述大径环部件及所述小径环部件；所述透光棒贯穿插入至少一个所述小径环部件。

(15)在上述(6)～(14)所述的海洋生物资源生产装置中，在设于所述上升管的上部开口部的周围设有动物浮游生物培养槽，其获取从所述上部开口部流出的含有植物浮游生物的深层水来培养动物浮游生物。

(16)在上述(15)所述的海洋生物资源生产装置中，在所述动物浮游生物培养槽的周围张设有养鱼的网。

(17)在上述(6)～(16)所述的海洋生物资源生产装置中，所述植物浮游生物培养单元具有测量所述上升管内的植物浮游生物的培养状态的叶绿素传感器、测量所述上升管内的照度的照度传感器、测量所述上升管内的深层水的流量的流量传感器中的至少一个传感器，并基于该传感器的测量结果调节植物浮游生物的培养条件。

(18)在上述(8)～(10)及(14)所述的海洋生物资源生产装置中，具有吸入外部空气的吸气鼓风机、设于所述透光棒之下由多孔体构成的散气器，所述透光棒在其轴心设有将从所述吸气鼓风机吸入的空气送至所述透光棒的下端的气体通路，从所述吸气鼓风机吸入的空气经由所述气体通路从所述散气器供给到所述上升管内。

(19)在上述(18)所述的海洋生物资源生产装置中，所述照射单元具有壳体，该壳体具有被供给从所述吸气鼓风机吸入的空气的空气室并且具有形成有供所述透光棒插入的孔部的底面，所述透光棒具有在将所述透光棒插入所述孔部时，使所述气体通路和所述空气室连通并使所述空气室的空气向所述气体通路吸入的吸气孔，所述壳体具有可挠性部件，其在所述透光棒插入所述孔部时，将所述透光棒的外周面与所述孔部的内周面之间的间隙气密地密封。

(20)在上述(6)所述的海洋生物资源生产装置中，所述上升管由非透光性部件形成，所述上升管具有：第一部分，其设于所述上升管的上部，形成为随着朝向上方而面积扩大的倒三棱锥形状；第二部分，其与所述第一部分的下部连接，并且从所述表层区域延伸到所述深层区域。

发明效果

根据上述本发明的方式，由于在存在于海洋的深层区域的深层水中具有下部开口部、且在该海洋的表层区域具有上部开口部的上升管内，即在与外洋隔离的状态下培养植物浮游生物，所以能够在营养盐丰富且干净的深层水中有效地培养植物浮游生物。

附图说明

图1是本发明第一实施方式的海洋生物资源生产装置的剖视图；

图2是以截面表示与图1所示的透光管不同的方式的透光管的一部分的立体图；

图3是利用截面表示将图2所示的透光管改进后的透光管的一部分的立体图；

图4是本发明第二实施方式的海洋生物资源生产装置的俯视图；

图5是图4的X-X线剖视图；

图6是本发明第三实施方式涉及的海洋生物资源生产装置的剖视图；

图7是圆筒状膜的立体图；

图8是透光棒的立体图；

图9是具有凸透镜的透光棒的立体图；

图10是在圆筒状膜内设置透光棒时的立体图；

图11是在圆筒状膜内设置具有凸透镜的透光棒时的立体图；

图12是增强部件的主视图；

图13是在由增强部件增强的圆筒状膜内配置透光棒时的立体图；

图14是在由增强部件增强的圆筒状膜内配置有具有凸透镜的透光棒时的立体图；

图15是将上升管形成为波纹状非透光管时的立体图；

图16是本发明第四实施方式的海洋生物资源生产装置的剖视图；

图17是图16的イ部的放大图；

图18是本发明第五实施方式的海洋生物资源生产装置的剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图说明用于实现本发明的海洋生物资源生产方法的海洋生物资源生产装置。

图1是第一实施方式的海洋生物资源生产装置A

该海洋生物资源生产装置A

上升管1例如由长条的合成树脂制的管材构成。该上升管1延伸到设置海洋生物资源生产装置A

在上升管1的下端形成有在其轴心方向上开口的下部开口1a，并且在该上升管1的上端附近形成有在其径向上开口的上部开口1b。通常，这种上升管1的长度长达数百米。另外，该上升管1的内径为1米左右。并且，使上升管1的长度L与其内径D的比(L/D)充分大，在上升管1内产生涌升流。

该上升管1能够在其轴心方向上被划分为具有透光性的透光管2和非透光性的非透光管3。透光管2位于上升管1的上侧、即海洋的表层区域，非透光管3以与该透光管2的下端侧接合的方式设置。另外，上升管1的整体可以由具有透光性的透光管2形成。

透光管2由透明性优良的材料制成，构成为具有一定的厚度和刚性，具有导光性优秀的性质。因此，当太阳光线照射到透光管2的上端面时，所照射的太阳光线被朝向透光管2的下端面引导，并且在其中途向透光管2的周向引导。该透光管2的长度根据后述的植物浮游生物的培养和增殖的状态来决定，但通常具有数十米的长度。

与透光管2相比，非透光管3由不透光的合成树脂材料形成。此外，也可以用金属制等不透过可见光的材料形成。而且，该非透光管3构成为其上端面与透光管2的下端面接合，并且其下端位置位于存在于该海洋的深层区域的深层水中。

该非透光管3虽然省略了图示，但占据了上升管1的大部分，具有由数百米的长度构成的上升管1中除去透光管2的数十米的长度之后的长度。

在非透光管3的下端部，在设置海洋生物资源生产装置A

另外，该非透光管3在图示的例子中构成为与透光管2的厚度相同的管，但是为了便于搬运性和施工性，为了进一步降低制造成本，也可以由后述的图7所示的圆筒状膜3a构成。后述的图5所示的非透光管3也是相同的。

照射单元4作为聚光单元具有导光体5和透镜6。导光体5例如是合成树脂制的，并且由与透光管2相同的透明度优异的材料制成。然后，该导光体5形成在中心部设有与透光管2的孔径相等的孔的倒三棱锥形，与透光管2的上端面接合地设置。

透镜6由凸透镜构成，以覆盖导光体5的整个上表面的方式设置。该透镜6在设置海洋生物资源生产装置A

在由上述结构构成的上升管1中设有三种传感器。在这些传感器中，叶绿素传感器S

动物浮游生物培养槽7由在海洋生物资源生产装置A

接着，对设置有由上述结构构成的海洋生物资源生产装置A

浮标b

另外，在浮标b

底板b

以下，说明在由上述结构构成的海洋生物资源生产装置A

首先，图1中的实线箭头标记表示上升管1内的深层水的涌升状态，即在上升管1内深层水上升的流动。在后述的图5、图6、图16以及图18中也同样。这样的深层水的上升流是因下端侧位于存在于海洋的深层区域的深层水中、上端侧位于该海洋的表层区域的表层水的上升管1内的温度差及盐分浓度差而产生的。

关于海洋中的深层水的上升现象，由海洋物理学者亨利·梅尔森·斯托梅尔(Henry Melson Stommel)等提出，另外，在特开2001-336479号公报中提出有基于该上升现象的深层水汲取技术。在此，报告有利用直径1m、长度700m的管可得到11m/day的上升流。

另外，也可以使用泵来进行上升管1内的深层水的汲水。

在海洋生物资源生产装置A

在透光管2内的深层水中，通过照射的光线进行植物浮游生物的培养，在动物浮游生物培养槽7内，以在透光管2内生成的植物浮游生物为饵来培养动物浮游生物。在该海洋生物资源生产装置A

另外，这些各区域Z

以下，分为各区域Z

(第一区域Z

第一区域Z

该第一区域Z

另外，光线从透光管2向深层水的照射量的调整、即从透光管2漏出光线的漏光的调整在后述的图2及图3中详述。

太阳光线自然地到达第一区域Z

太阳光线自如地到达第一区域Z

如上所述，第一区域Z

(第二区域Z

第二区域Z

该动物浮游生物培养槽7，由于上面开口很大所以容易被污染，但是动物浮游生物培养槽7内被深层水填满，所以比表层水污染度低，在某种程度上，在水质被管理的区域，保持适合植物浮游生物和动物浮游生物培养的环境。另外，该动物浮游生物培养槽7的容积，即第二区域Z

(生物资源生产区域B)

在生物资源生产区域B，从动物浮游生物培养槽7溢出含有动物浮游生物的深层水。流出到生物资源生产区域B内的动物浮游生物，可以成为鱼的饵食，对鱼的成长有帮助。另外，在生物资源生产区域B内流出的深层水中还含有营养盐，可以促进海藻和海草的生长。

由上述结构构成的海洋生物资源生产装置A

而且，由上述结构构成的海洋生物资源生产装置A

另外，由于由上述结构构成的海洋生物资源生产装置A

图2表示了与图1所示的透光管2不同的透光管2a。该透光管2a在制造该透光管2a时，在材料中混入使接收到的光反射的散射体2a

图3表示改进了图2所示的透光管2a的透光管2b。该透光管2b利用反射光线的反射材料2b

另外，虽然未图示，但是作为透光管的漏光调整，除了图2和图3所示以外，也可以在透光管的表面设置凹凸来改变光线的折射率。

图4以及图5表示本发明第二实施方式的海洋生物资源生产装置A

该海洋生物资源生产装置A

该照射单元10具有作为聚光单元具有导光体11a、11b、壳体12以及透镜13。导光体11a、11b由透光性材料形成，在壳体2内水密地保持规定的空间而设置。在这些导光体11a、11b中，导光体11a位于动物浮游生物培养槽7的外围附近，在其上面接合有由凸透镜构成的透镜13。而且，导光体11b在水平方向上延伸，并且其一端侧与导光体11a接合，其另一端侧与透光管2的壁厚部2′接合。

在该海洋生物资源生产装置A

由上述结构构成的海洋生物资源生产装置A

另外，该海洋生物资源生产装置A

图6是本发明第三实施方式的海洋生物资源生产装置A

在海洋生物资源生产装置A

进入海洋生物资源生产装置A

透光棒20例如由导光性优秀的合成树脂制的直线状的棒材构成，如图8的立体图所示，在上端部接合有倒三棱锥形的导光性优秀的合成树脂制的受光部20a。该透光棒20的直径被确定为不成为流经非透光管3内的深层水的阻力且能够对该深层水照射所需要的光线。这样的透光棒20的长度大致等于上述的海洋生物资源生产装置A

受光部20a将由透镜21a聚光的太阳光线导向透光棒20。将该受光部20a接合的透光棒20安装成使得受光部20a的部分位于壳体21b内，并且安装成使得透光棒20的轴心位置与非透光管3的轴心位置一致。

由上述结构构成的海洋生物资源生产装置A

另外，在设置在透光棒20的上端部的受光部20a的上表面，能够设置图9所示的凸状透镜20b(凸透镜)。在该情况下，由透镜20b聚光的太阳光有效地会聚于受光部20a。另外，在透光棒20中，混入上述图2所示的散射体2a

图10中表示了在图7所示的圆筒状膜3a中设置有透光棒20时的立体图，另外，图11表示了在圆筒状膜3a中设置有设置了凸状透镜20b的透光棒20时的立体图。这样，当在透光棒20的周围配置厚度薄且具有可挠性的圆筒状膜3a时，搬运性和施工性容易，并且能够进一步降低制造成本。

图12表示了圆筒状膜3a的增强部件3a

由上述结构构成的增强部件3a

图13中表示了在由增强部件3a

图15中表示了将上述上升管1设为非透光性的波纹管3c时的立体图。波纹管3c可以作为合成树脂的成型品来制造。

在该波纹管3c中，也可以利用增强部件3a

在将上升管1设为波纹管3c时，通常能够容易地搬运和施工长达数百米的上升管，而且能够进一步降低制造成本。

图16是本发明第四实施方式的海洋生物资源生产装置A

该散气装置30由利用太阳能电池板31蓄电的电力驱动的吸气鼓风机32、气体通路33、散气器34构成。

太阳能电池板31及吸气鼓风机32设置在安装于动物浮游生物培养槽7的壳体8的浮体9上。而且，由该吸气鼓风机32生成的压缩空气构成为经由气体通路33被供给到设置于透光棒20的下端部且由多孔体构成的散气器34。另外，在吸气鼓风机32中，虽然未图示，但是设置了净化空气的过滤器，考虑到不会因从散气器34散气的空气而对植物浮游生物的培养造成不良影响。

气体通路33在水上侧由空气软管和空气管构成，在透光棒20侧由沿着该透光棒20的轴心设置的通路构成。而且，如图17放大所示，设置在透光棒20的轴心上的通路和水上侧的通路的联络构成为经由设置在壳体21b上的O型环35气密地保持的空气室21ba来进行。

进一步详细说明图17的结构，在壳体21b的底面设有被供给从吸气鼓风机32吸入的空气的空气室21ba。另外，在壳体21b的底面具备插入透光棒20的孔部21bb。透光棒20具备吸气孔20c，该吸气孔20c在透光棒20插入孔部21bb时，使透光棒20的气体通路33和空气室21ba连通，将空气室21ba的空气吸入到透光棒20的空气通路33。壳体21b包括作为可挠性部件的O型环35，该O型环35在将透光棒20插入孔部21bb时将透光棒20的外周面20d与孔部21bb的内周面21bba之间的间隙气密地密封。

由上述结构构成的海洋生物资源生产装置A

图18是本发明第五实施方式的海洋生物资源生产装置A

该喇叭状的上升管1′由非透光性的合成树脂制构成，但也可以由金属制构成。而且，该上升管1′安装成使喇叭部1c位于动物浮游生物培养槽7的壳体8内。

由上述结构构成的海洋生物资源生产装置A

以上，对本发明的海洋生物资源生装置的实施方式进行了说明，但本发明不限于上述实施方式，能够在不脱离其主旨的范围内适当地变更。另外，在不脱离本发明的宗旨的范围内，能够适当地将上述实施方式中的构成要素置换为已知的构成要素。

附图标记说明

1：上升管(深层水汲取单元)

1a：下部开口

1b：上部开口

1c：喇叭部

2：透光管

2’：壁厚部

2a：透光管

2a

2b：透光管

2b

3：非透光管

3a：圆筒状膜

3a

3a

3a

3a

3c：波纹管

4：照射单元(植物浮游生物培养单元)

5：导光体

6：透镜

7：动物浮游生物培养槽

8：壳体

9：浮体

10：照射单元

11a：导光体

11b：导光体

12：壳体

13：透镜

20：透光棒

20a：受光部

20b：透镜

20c：吸气孔

20d：外周面

21：照射单元

21a：透镜

21b：壳体

21ba：空气室

21bb：孔部

21bba：内周面

30：散气装置

31：太阳能面板

32：吸气鼓风机

33：气体通路

34：散气器

35：O型环

A

B：生物资源生产区域

b

b

b

S

S

S

Z

Z