JP2022153737A - 培養装置 - Google Patents

Abstract

【課題】培養槽内が屋外環境の変化の影響を受けることを簡単な構成で抑制でき、微細藻を良好に培養することが可能な培養装置を提供する。【解決手段】培養装置１０は、屋外環境が変化する設置場所に設置される。培養槽１２は、透光性を有する材料から形成され、培養液Ｌ２及び微細藻を収容する。貯液槽１４は、透光性を有する材料から形成され、透光性を有する貯留液Ｌ１を貯留する。貯液槽１４に貯留された貯留液Ｌ１内に培養槽１２が配設される。培養槽１２の上下方向の少なくとも一部は、屋外環境の変化に合わせて水平方向の厚さを変更可能である。【選択図】図１

Description

本発明は、屋外環境が変化する設置場所に設置され、培養液中で微細藻を培養する培養装置に関する。

例えば、特許文献１に示すように、屋外環境が変化する設置場所に設置され、培養液中で微細藻を培養する培養装置が知られている。この培養装置は、所定間隔で多数配置された複数の培養槽と、これらの培養槽同士の間隔を調整可能な間隔調整手段とを備えている。このように間隔調整手段を備えることで、例えば季節ごとの太陽の高度等に合わせて培養槽同士の間隔を調整することができる。これにより、太陽の高度の差によらず、培養槽の受光面積を増大させて微細藻の培養効率を向上させるとのことである。

特許第４５２３１８７号公報

ところで、培養装置の設置場所において、変化する屋外環境は、太陽の高度のみではなく、例えば、日射量や外気温等も変化する。このため、上記の培養装置のように、培養槽同士の間隔を調整するのみでは、培養槽内が屋外環境の変化の影響を受けることを十分に抑制できず、培養槽内を微細藻の培養に適した環境に維持して、微細藻を良好に培養することが困難となる懸念がある。また、複数の培養槽同士の間隔を調整するための間隔調整手段を備える必要がある分、培養装置が複雑化したり大型化したりする懸念がある。

本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、培養槽内が屋外環境の変化の影響を受けることを簡単な構成で抑制でき、微細藻を良好に培養することが可能な培養装置を提供する。

本発明の一態様は、屋外環境が変化する設置場所に設置され、培養液中で微細藻を培養する培養装置であって、透光性を有する材料から形成され、前記培養液及び前記微細藻を収容する培養槽と、透光性を有する材料から形成され、透光性を有する貯留液を貯留する貯液槽と、を備え、前記培養槽は、前記貯液槽に貯留された前記貯留液内に配設され、前記培養槽の上下方向の少なくとも一部は、前記屋外環境の変化に合わせて水平方向の厚さを変更可能である。

この培養装置では、何れも透光性を有する培養槽、貯液槽、貯留液を介して培養液の深さ方向（上下方向）に交差する方向から光を照射しつつ微細藻を培養できる。これにより、例えば、培養槽の上面開口を介して培養液の深さ方向にのみ光を照射するいわゆるオープンポンドでの培養等に比して、培養槽内のより多くの微細藻に対して過不足が抑制された光エネルギーを分配して与えることができる。

また、培養槽は、貯液槽に貯留された貯留液内に配設されている。このため、貯留液の断熱性等により、培養槽内が、屋外環境の変化の影響を受けることが抑制される。その結果、培養槽内の培養液の温度を、微細藻の培養に適した温度に維持することが容易になる。

さらに、培養槽の上下方向の少なくとも一部は、水平方向の厚さを変更可能である。つまり、上記の通り培養液の深さ方向に交差する方向である、培養槽への光の照射方向に対して、培養液の厚さを調整することが可能になる。このため、例えば、夏季等の外気温が高い屋外環境では、培養槽の厚さを薄くすることで、培養液に対して冷却水として機能する貯留液の貯留量を増やして、培養液を効率的に冷却することができる。また、例えば、冬季等の外気温が低い屋外環境では、培養槽の厚さを厚くすることで、貯留液の貯留量を減らして、培養液の温度低下を抑制することができる。また、例えば、日射量が多い環境下では、培養槽１２の厚さを厚くすることで、培養液Ｌ２の透光率を低下させて、培養液Ｌ２内に存在する微細藻に照射される光量を減らすことができる。これらによって、屋外環境の変化に関わらず、培養槽内における微細藻の光合成効率の向上を図ることが可能になる。

以上から、この培養装置によれば、透光性の貯留液内に透光性の培養槽を配置し、該培養槽の水平方向の厚さを変更する簡単な構成により、培養槽内が屋外環境の変化の影響を受けることを抑制して、微細藻を良好に培養できる。

本発明の実施形態に係る培養装置の概略側面図である。 図１の培養装置の概略上面図である。 図１よりも培養槽の水平方向の厚さを薄くした場合の培養装置の概略側面図である。 図３の培養装置の概略上面図である。 培養槽の正面図である。 図５のＶＩ－ＶＩ線矢視断面図である。 側壁支持部に支持された培養槽の概略正面図である。 変形例に係る培養装置の概略側面図である。 図８よりも培養槽の水平方向の厚さを薄くした場合の培養装置の概略側面図である。

本発明に係る培養装置について好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の図において、同一又は同様の機能及び効果を奏する構成要素に対しては同一の参照符号を付し、繰り返しの説明を省略する場合がある。

図１に示す本実施形態に係る培養装置１０は、微細藻が光合成を行いながら増殖するように、水を含む培養液Ｌ２中の微細藻に対して、光と、二酸化炭素ガス又は二酸化炭素含有ガス（例えば、空気）等のガスを供給して培養する。なお、培養液Ｌ２は水の他に、微細藻の培養に必要な栄養分（例えば、窒素、リン、カリウム）等を含む。ガスは、工場等から排出される二酸化炭素ガスを含むことが好ましい。

培養装置１０により培養可能な微細藻は特に限定されるものではないが、例えば、培養した微細藻を用いてエタノール等のバイオ燃料を製造する場合には、緑藻綱（例えば、クラミドモナス、クロレラ）、プラシノ藻綱、クリプト藻綱、藍藻綱（例えば、スピルリナ）に分類される微細藻類が好ましい。特に、好適な微細藻の例としては、独立行政法人製品評価技術基盤機構特許生物寄託センター（千葉県木更津市かずさ鎌足２－５－８ １２０号室）に寄託した、「ＨｏｎｄａＤＲＥＡＭＯ株」（受託日２０１６年４月２２日、受託番号ＦＥＲＭ ＢＰ－２２３０６）が挙げられる。

培養装置１０は、例えば、日射量や外気温等の屋外環境が変化する設置場所に設置される。設置場所の一例としては、微細藻の成長に必要な波長（例えば、４００～７００ｎｍ）の太陽光を微細藻に照射可能な屋外が挙げられる。しかしながら、設置場所は、太陽光又は上記の波長の人工光を微細藻に照射可能な室内等であってもよい。

以下では、培養装置１０の各構成要素の向きについて、図１に示すように、微細藻の培養を行う設置場所に培養装置１０を設置した際の重力方向（図１の矢印Ｘ１、Ｘ２方向、上下方向）と、該重力方向に直交する水平方向とを基準として説明する。また、培養装置１０が設置される向きの好適な例として、水平方向のうち、東西方向に沿う一方向を第１水平方向（図１の矢印Ｙ１、Ｙ２方向）とし、南北方向に沿う一方向を第２水平方向（図１の矢印Ｚ１、Ｚ２方向）として説明する。しかしながら、培養装置１０が設置される向きは、特に上記に制限されるものではない。

培養装置１０は、培養槽１２と、貯液槽１４と、調整支持部１６と、を備える。培養槽１２は、微細藻及び培養液Ｌ２を収容可能であり、例えば、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）等のような可撓性及び透光性を有する材料から袋状に形成されている。このように培養槽１２は、可撓性を有する材料から形成されることで、水平方向の厚さ（以下、単に厚さともいう）が増減する方向等に容易に変形可能である。

ここでの透光性とは、微細藻の成長に必要な波長の光を透過可能であることをいう。本実施形態では、培養槽１２の全体が透光性を有する材料から形成されることとする。しかしながら、培養槽１２は、少なくとも側壁１２ａ（底壁及び上壁を除く壁部）が透光性を有していればよい。

また、本実施形態では、図５に示すように、培養槽１２の内壁面同士を溶着等により接合して形成された接合縁部１８が、培養槽１２の上端を除く外周縁部（側部及び底部）に設けられている。接合縁部１８が設けられていない培養槽１２の上端には、該培養槽１２の内部へのアクセスを可能とする開口部２０が設けられている。なお、図５では、説明の便宜上、溶着等による接合箇所を斜線により示している。

培養槽１２の開口部２０は、不図示の蓋部材により開閉可能に覆われていてもよい。開口部２０を開放した状態で微細藻の培養を行う場合、開口部２０を介して培養槽１２の内部から外部に排出ガスを排出することが可能となる。排出ガスとしては、後述するように、ガス供給口３０から培養槽１２内に供給されたガスのうち、微細藻の光合成に消費されなかった残部のガスや、光合成で発生した酸素ガス等が挙げられる。

一方、培養槽１２の開口部２０を開閉可能とする場合、開口部２０は、例えば、普段は閉鎖されていて、培養槽１２の内部から微細藻を回収する場合等の培養槽１２の内部にアクセスするときのみ開放されてもよい。このように、開口部２０を閉鎖した状態で微細藻の培養を行う場合、培養槽１２の上端側には、開口部２０とは別に、不図示のガス排出口が設けられてもよい。

培養槽１２には、仕切部２２と、接合部２４と、ガイド部２６と、循環部２８と、ガス供給口３０とが設けられている。本実施形態では、２個の仕切部２２と、６個の接合部２４と、３個のガイド部２６と、６個の循環部２８と、３個のガス供給口３０とが設けられた培養槽１２について説明するが、仕切部２２、接合部２４、ガイド部２６、循環部２８、ガス供給口３０の各々の個数は特に限定されるものではない。

仕切部２２、接合部２４、ガイド部２６、循環部２８のそれぞれは、培養槽１２の内部を上下方向（重力方向）に沿って延在する。なお、仕切部２２、接合部２４、ガイド部２６、循環部２８のそれぞれの延在方向は、上下方向に平行に沿うことには限定されず、上下方向に対して傾斜しつつ沿っていてもよい。

本実施形態では、２個の仕切部２２によって、培養槽１２の内部が第１水平方向（矢印Ｙ１、Ｙ２）に並ぶ３個の領域３２に区画されている。このように領域３２が第１水平方向に並ぶことで、培養槽１２は、第１水平方向の長さが、第２水平方向（矢印Ｚ１、Ｚ２方向）の長さよりも長くなっている。

仕切部２２は、培養槽１２の内壁面同士を溶着等により接合して形成される。仕切部２２によって区画された培養槽１２内の各領域３２は、培養槽１２の内壁面同士を溶着等により接合して形成された接合部２４によりさらに区切られている。これによって、各領域３２には、１個のガイド部２６と、該ガイド部２６の水平方向の両側に並んで配置された２個の循環部２８とが形成されている。なお、応力集中等を抑制するべく、仕切部２２及び接合部２４の延在方向の両端部は、それぞれ円弧状に形成されていることが好ましい。

図１、図２及び図６に示すように、例えば、培養槽１２の内容物（培養液Ｌ２や微細藻等）の収容量を最大収容量とすることや、培養槽１２の水平方向に対向する側壁１２ａ同士の距離を最大離間距離とすること等により、培養槽１２の厚さは最大となる。この場合、図６に示すように、ガイド部２６及び循環部２８のそれぞれは、重力方向視の断面形状が略円筒状となる。この際、本実施形態では、重力方向視における各ガイド部２６の内径は、循環部２８の内径の１／２以下となるように設定されているが、特にこれには限定されない。

一方、図３及び図４に示すように、例えば、培養槽１２の内容物の収容量を減らすことや、培養槽１２の側壁１２ａ同士の距離を短くすること等により、培養槽１２の厚さを薄くすることができる。この場合、不図示ではあるが、ガイド部２６及び循環部２８のそれぞれの重力方向視の断面形状は図６の円筒状から萎んだ形状となる。

図５に示すように、接合部２４及び仕切部２２の上下方向（延在方向）の長さは、培養槽１２の上下方向の長さより短く設定されている。このため、培養槽１２の接合部２４及び仕切部２２よりも上側には、後述するように調整支持部１６(図１～図４、図７)に支持される環状の被支持部３４が設けられている。

仕切部２２の上下方向の長さは、接合部２４の上下方向の長さ以上となるように設定されている。培養槽１２内の接合部２４よりも下方には、ガイド部２６と循環部２８とを連通させるガイド部入口３８が形成される。また、培養槽１２内の接合部２４よりも上方には、ガイド部２６と循環部２８とを連通させるガイド部出口３６が形成される。

ガス供給口３０は、培養槽１２内の各領域３２に設けられたガイド部２６の下側にそれぞれ配置されるように、培養槽１２の底部に設けられている。ガス供給口３０は、不図示のガス供給機構に接続されている。このため、ガス供給機構からガス供給口３０を介して培養槽１２の内部にガスを供給可能になっている。

この際、ガス供給口３０がガイド部２６の下側に設けられているため、培養槽１２内に供給されたガスは、ガイド部２６を下側から上側に向かって流通する。これにより、培養槽１２内の各領域３２では、循環部２８内の培養液Ｌ２がガイド部入口３８からガイド部２６内に流入し、且つガイド部２６内の培養液Ｌ２がガイド部出口３６から循環部２８内に流出する培養液流Ｆが生じる。

本実施形態では、図１～図４、後述する図８、図９の貯液槽１４は、例えば、培養槽１２と同様に直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）等のような可撓性及び透光性を有する材料から形成される。また、貯液槽１４の側壁は、例えば、メッシュ素材等の透光性を有する貯液槽支持部４０により支持されることで、上下方向に延在した状態で維持される。

なお、貯液槽１４は、例えば、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ガラス等の透光性を有する材料から形成されてもよいし、剛性を有していてもよい。貯液槽１４が剛性を有する材料から形成される場合、貯液槽支持部４０は設けられていなくてもよい。また、本実施形態では、貯液槽１４の全体が透光性を有する材料から形成されることとするが、少なくとも側壁が透光性を有していればよい。

貯液槽１４は、不図示の貯留液供給機構から供給される貯留液Ｌ１を内部に貯留する。貯留液Ｌ１は、水等の透光性を有する液体である。図１及び図３に示すように、貯液槽１４の内寸は、培養槽１２の外寸よりも大きく設定されている。培養槽１２は、後述するように調整支持部１６により支持されることで、貯液槽１４に貯留された貯留液Ｌ１の内部に配置される。

図１及び図３に示すように、貯液槽１４の内部では、例えば、培養槽１２の上端の開口部２０が貯液槽１４内の貯留液Ｌ１の液面よりも上側に配置される。これにより、貯留液Ｌ１が培養槽１２内の培養液Ｌ２に混入することや、培養液Ｌ２が貯液槽１４内の貯留液Ｌ１に混入することが回避されている。このため、貯留液Ｌ１内に配設された培養槽１２内の培養液Ｌ２は、培養槽１２の可撓性の壁部を介して、貯液槽１４内の貯留液Ｌ１と隔離された状態で、貯留液Ｌ１の液圧を受ける。

なお、図１～図４、図８、図９等には、上端が開口した筐体状の貯液槽１４を記載するが、貯液槽１４は、内部に貯留液Ｌ１を貯留するとともに、培養槽１２を収容することが可能な種々の形状を採用することができ、例えば、袋状としてもよい。また、貯液槽１４の開口は、不図示の蓋部材等によって開閉可能に覆われてもよい。

図１～図４に示すように、調整支持部１６は、例えば、培養槽１２の水平方向に対向する側壁１２ａの対向間隔を調整可能に、側壁１２ａを支持する。具体的には、調整支持部１６は、培養槽１２の上端側の側壁１２ａ（被支持部３４）を支持する側壁支持部４２と、側壁支持部４２が着脱自在に固定される複数の固定部４４とを有する。

図１～図４、図７に示すように、本実施形態では、側壁支持部４２は、上記の通り環状の被支持部３４をそれぞれ巻回することが可能な２本の棒状である。また、側壁支持部４２の側面には、被支持部３４の上端縁部が接合等により固定されていることとする。側壁支持部４２を内側に巻き込み、被支持部３４の周方向の全体をその上端縁部側から下側に向かって捲ることで、該被支持部３４を側壁支持部４２にそれぞれ巻回可能となっている。側壁支持部４２には、培養槽１２の第２水平方向（矢印Ｚ１、Ｚ２方向）に対向する側壁１２ａが巻回可能であることが好ましい。この場合、２本の側壁支持部４２は、第１水平方向（矢印Ｙ１、Ｙ２方向）にそれぞれ延在し、第２水平方向に間隔を置いて対向する。なお、側壁支持部４２は、２本の棒状であることに限定されず、例えば、変形可能な材料から形成された環状等であってもよい。

図１～図４に示すように、各固定部４４は、位置決め部材４６により、貯液槽１４の上端側に位置決めされている。また、各固定部４４には、例えば、被支持部３４が巻回された側壁支持部４２と着脱可能に係合する凹部４８が設けられている。

図２及び図４に示すように、複数の固定部４４は、例えば、第１水平方向に間隔を置いて配置される２個を一組とする。これらの一組の固定部４４に対し１本の側壁支持部４２の延在方向の両端側がそれぞれ着脱自在に固定される。この固定部４４の組み合わせが、第２水平方向に間隔を置いて複数組（本実施形態では４組）設けられている。

上記の複数組から選択した一組の固定部４４の凹部４８に、側壁支持部４２の１本を係合させ、別の一組の固定部４４の凹部４８に側壁支持部４２の別の１本を係合させる。これにより、側壁支持部４２を固定した固定部４４の第２水平方向の間隔に合わせて、培養槽１２の上端側の側壁１２ａが第２水平方向に対向する間隔（以下、対向間隔ともいう）を調整することができる。この際、図１及び図３に示すように、培養槽１２の被支持部３４よりも下側は、貯液槽１４内に吊り下げられ、該貯液槽１４に貯留された貯留液Ｌ１内に配置される。

上記の通り、被支持部３４（培養槽１２の上端側の側壁１２ａ）は、側壁支持部４２に対して巻回可能である。このため、側壁支持部４２に巻回する側壁１２ａの長さを調整することで、培養槽１２の下端から側壁支持部４２までの側壁１２ａの長さを調整することが可能である。例えば、培養槽１２の上端側の側壁１２ａの対向間隔を短くし、且つ培養槽１２内の培養液Ｌ２の収容量を少なくすることで、培養槽１２の厚さを薄くした場合、培養槽１２の下端から側壁支持部４２までの側壁１２ａの長さに余剰分が生じることがある。この場合、側壁支持部４２に巻回する側壁１２ａの長さを長くすることで、上記の余剰分を解消することができる。

一方、例えば、培養槽１２の上端側の側壁１２ａの対向間隔を長くし、且つ培養槽１２内の培養液Ｌ２の収容量を多くすることで、培養槽１２の厚さを厚くした場合、培養槽１２の下端から側壁支持部４２までの側壁１２ａの長さに不足分が生じることがある。この場合、側壁支持部４２に巻回する側壁１２ａの長さを短くすることで、上記の不足分を解消することができる。

本実施形態に係る培養装置１０は基本的には上記のように構成される。培養装置１０を用いた微細藻の培養方法の一例について説明する。この培養方法では、培養装置１０の設置場所の屋外環境を判定する。この判定は、例えば、不図示の温度センサによって検出した外気温、不図示の太陽光センサによって検出した光強度、判定時の時刻や暦等に基づいて行うことができる。

判定の結果、例えば、夏季等の外気温が高い屋外環境であった場合、図３及び図４に示すように、培養槽１２の上端側の側壁１２ａの対向間隔が短くなるように、複数の固定部４４から選択した固定部４４に側壁支持部４２を固定する。これにより、培養槽１２の上端側の側壁１２ａが貯液槽１４に対して位置決めされた状態で、培養槽１２の被支持部３４よりも下側が、貯液槽１４内に吊り下げられる。この際、貯液槽１４内には、既に貯留液Ｌ１が貯留されていてもよいし、培養槽１２を吊り下げた後に貯留液Ｌ１を貯留してもよい。

次に、培養槽１２を貯留液Ｌ１内に配置した状態で、不図示の培養液供給機構から供給される培養液Ｌ２を培養槽１２の内部に収容する。この場合、貯留液Ｌ１内で培養槽１２内に培養液Ｌ２が供給されるため、培養液Ｌ２の液圧によって培養槽１２が破損することを抑制できる。

貯留液Ｌ１内に配設された培養槽１２内に収容された培養液Ｌ２は、培養槽１２の可撓性の壁部を介して貯留液Ｌ１の液圧を受ける。このため、培養槽１２内の内容物の液面位置は、貯液槽１４内の貯留液Ｌ１の液面位置に応じた高さに維持される。

培養槽１２の厚さは、培養槽１２内の内容物の収容量に応じて変化する。上記の判定の通り、夏季等の外気温が高い屋外環境であった場合には、内容物の収容量を少なくする。このように、培養槽１２の上端側の側壁１２ａの対向間隔を短くし、培養槽１２の内容物の収容量を少なくすることで、培養槽１２の厚さ（特に第２水平方向の厚さ）を薄くすることができる。培養槽１２の厚さを薄くすることで、培養液Ｌ２に対して冷却水として機能する貯留液Ｌ１の貯留量を増やして、培養液Ｌ２を効率的に冷却することができる。

一方、判定の結果、例えば、冬季等の外気温が低い屋外環境であった場合、図１及び図２に示すように、培養槽１２の上端側の側壁１２ａの対向間隔が長くなるように、複数の固定部４４から選択した固定部４４に側壁支持部４２を固定する。また、培養槽１２に収容する内容物の収容量を多くする。これらにより、培養槽１２の厚さ（特に第２水平方向の厚さ）を厚くすることができる。培養槽１２の厚さを厚くすることで、培養液Ｌ２に対して冷却水として機能する貯留液Ｌ１の貯留量を減らして、培養液Ｌ２の温度低下を抑制することができる。つまり、微細藻を含む培養液Ｌ２は緑色等の有色であり、透明の貯留液Ｌ１よりも赤外線を吸収して温度が上昇し易い。このため、貯留液Ｌ１の貯留量を減らして、培養液Ｌ２の割合を大きくすることで、例えば、培養槽１２の保温作用を効果的に得ることが可能になる。

また、判定の結果、屋外環境の日射量に応じて培養槽１２の厚さを変化させることもできる。微細藻を含む培養液Ｌ２は、培養槽１２の厚さによって、色の濃淡が異なる。培養槽１２の厚さが厚いと、培養液Ｌ２は濃い色となり、透光率が低下する。一方で培養槽１２の厚さが薄いと、培養液Ｌ２は淡い色となり、透光率が向上する。すわなち、例えば、日射量が多い環境下では、培養槽１２の厚さを厚くすることで、培養液Ｌ２の透光率を低下させて、培養液Ｌ２内に存在する微細藻に照射される光量を減らすことができる。培養槽１２の厚さは、外気温や日射量等、屋外環境の複数因子を考慮して、微細藻の培養に適した環境に維持できる厚さに設定されることが好ましい。

次に、図５に示すように、ガス供給機構からガス供給口３０を介して培養槽１２内の各領域３２のガイド部２６に向かってガスを供給する。これによって、培養槽１２の各領域３２に培養液流Ｆを生じさせることができる。このため、培養槽１２内で培養液Ｌ２とともに微細藻を循環させながら、微細藻を良好に分散させることができ、微細藻の全体にガスや光を効果的に供給することができる。

微細藻を培養する間においても、屋外環境の判定を行ってもよい。そして、判定結果（外気温や日射量等）に合わせて、側壁支持部４２を固定する固定部４４を変更することや、培養槽１２内の内容物の収容量を変更する。これにより、培養槽１２の厚さが、屋外環境に合わせて調整される。

上記のようにして微細藻を培養することにより、培養槽１２内で十分に微細藻を増殖させた後、例えば、培養槽１２の開口部２０を介して培養槽１２の内部から培養液Ｌ２とともに微細藻を回収する。そして、微細藻と培養液Ｌ２とを分離することで微細藻を得ることができる。

以上から、本実施形態に係る培養装置１０では、貯留液Ｌ１が透光性を有し、培養槽１２及び貯液槽１４の各々の側壁１２ａが透光性を有する材料から形成されている。このため、培養槽１２及び貯液槽１４の側壁１２ａを介して培養液Ｌ２の深さ方向（上下方向）に交差する方向から光を照射しつつ微細藻を培養できる。これにより、例えば、人工池等の上面開口を介して培養液Ｌ２の深さ方向にのみ光を照射するいわゆるオープンポンド（レースウェイポンド）での培養に比して、微細藻の培養容積に対して大きな受光面積を確保することができる。その結果、培養槽１２内のより多くの微細藻に対して過不足が抑制された光エネルギーを分配して与えることが可能になる。

また、培養槽１２は、貯液槽１４に貯留された貯留液Ｌ１内に配設されている。このため、貯留液Ｌ１の断熱性等により、培養槽１２内の培養液Ｌ２や微細藻が屋外環境の変化の影響を受けることが抑制される。その結果、培養槽１２内の培養液Ｌ２の温度を、微細藻の培養に適した温度に維持することが容易になる。

さらに、培養槽１２の上下方向の少なくとも一部は、水平方向の厚さを変更可能である。つまり、上記の通り培養液Ｌ２の深さ方向（上下方向）に交差する方向である、培養槽１２への光の照射方向に対して、培養液Ｌ２の厚さを調整することが可能になる。このため、例えば、夏季等の外気温が高いような場合には、培養槽１２の厚さを薄くすることで、培養液Ｌ２に対して冷却水として機能する貯留液Ｌ１の貯留量を増やして、培養液Ｌ２を効率的に冷却することができる。また、例えば、冬季等の外気温が低い屋外環境では、培養槽１２の厚さを厚くすることで、貯留液Ｌ１の貯留量を減らして、培養液Ｌ２の温度低下を抑制することができる。また、例えば、日射量が多い環境下では、培養槽１２の厚さを厚くすることで、培養液Ｌ２の透光率を低下させて、培養液Ｌ２内に存在する微細藻に照射される光量を減らすことができる。これらによって、屋外環境の変化に関わらず、培養槽１２内における微細藻の光合成効率の向上を図ることが可能になる。

従って、本実施形態に係る培養装置１０によれば、透光性の貯留液Ｌ１内に透光性の培養槽１２を配置し、該培養槽１２の水平方向の厚さを変更する簡単な構成により、培養槽１２内が屋外環境の変化の影響を受けることを抑制して、微細藻を良好に培養できる。

上記の実施形態に係る培養装置１０では、培養槽１２は、可撓性を有する材料から形成され、培養槽１２内の培養液Ｌ２は、培養槽１２の壁部を介して、貯留液Ｌ１の液圧を受けることとした。この場合、培養槽１２内の培養液Ｌ２等の液面位置が、貯液槽１４内の貯留液Ｌ１の液面位置に応じた高さとなる。このため、例えば、培養槽１２内の内容物の収容量を減らしても、培養槽１２内の培養液Ｌ２等の液面位置が下がることを抑制でき、培養槽１２の厚さを容易に調整することが可能になる。

上記の実施形態に係る培養装置１０では、培養槽１２内の内容物の収容量を変化させることで、培養槽１２の厚さが可変となることとした。この場合、培養槽１２の厚さを簡単な構成で容易に調整することが可能になる。

上記の実施形態に係る培養装置１０では、培養槽１２の水平方向に対向する側壁１２ａの対向間隔を調整可能に、側壁１２ａを支持する調整支持部１６を備えることとした。この場合、培養槽１２の厚さを容易且つ高精度に調整することが可能になる。

上記の実施形態に係る培養装置１０では、調整支持部１６は、側壁１２ａの上端側（被支持部３４）を支持する側壁支持部４２と、貯液槽１４の上端側に水平方向に間隔を置いて複数配置され、側壁支持部４２が着脱自在に固定される固定部４４と、を有し、側壁支持部４２を固定部４４に選択的に固定することで、側壁１２ａの上端側の対向間隔を調整可能であるとともに、貯留液Ｌ１内に培養槽１２が吊り下げられることとした。この場合、複数の固定部４４から選択した固定部４４に側壁支持部４２を固定する簡単な構成により、培養槽１２の側壁１２ａの対向間隔を調整することで、培養槽１２の厚さを高精度に調整することが可能になる。

上記の実施形態に係る培養装置１０では、側壁支持部４２は、培養槽１２の上端側（被支持部３４）の側壁１２ａを巻回可能に設けられ、側壁支持部４２に巻回する側壁１２ａの長さを調整することで、培養槽１２の下端から側壁支持部４２までの側壁１２ａの長さを培養槽１２の厚さに合わせて調整可能であることとした。

例えば、培養槽１２の厚さが薄くなることにより、培養槽１２の厚さに対して培養槽１２の下端から側壁支持部４２までの側壁１２ａの長さが余剰となった場合であっても、側壁支持部４２に巻回する側壁１２ａの長さを長くすることで、上記の余剰分を解消することができる。一方、例えば、培養槽１２の厚さが厚くなることにより、培養槽１２の厚さに対して培養槽１２の下端から側壁支持部４２までの側壁１２ａの長さが不足する場合であっても、側壁支持部４２に巻回する側壁１２ａの長さを短くすることで、上記の不足分を解消することができる。従って、簡単な構成で培養槽１２の厚さを一層高精度に調整することが可能になる。

上記の実施形態に係る培養装置１０では、培養槽１２の底部には、培養槽１２内に下側から上側に向かってガスを供給可能とするガス供給口３０が設けられることとした。この場合、ガス供給口３０を介して培養槽１２内に供給されたガスが下側から上側に向かうことにより、培養槽１２内の培養液Ｌ２が撹拌される。このため、培養槽１２内の全体において、培養液Ｌ２の温度の均等化を図ることや、微細藻に供給される光の均等化を図ることが可能になる。ひいては、培養槽１２内を微細藻の培養に適した環境に維持することが一層容易になる。

本発明は、上記した実施形態に特に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。

例えば、上記の実施形態に係る培養装置１０は、調整支持部１６を備え、培養槽１２の水平方向に対向する側壁１２ａの対向間隔を調整可能であることとした。しかしながら、例えば、図８及び図９に示すように、培養装置１０は、調整支持部１６を備えていなくてもよい。この場合、例えば、培養槽１２の側壁１２ａの上端側は、第２水平方向の対向間隔が最大となる状態で貯液槽１４の上端側に対して位置決めされる。そして、培養槽１２に収容する内容物の収容量を調整することのみによって、貯液槽１４に位置決めされた培養槽１２の上端よりも下側における培養槽１２の厚さが調整される。

このため、例えば、冬季等の外気温が低い屋外環境であった場合には、図８に示すように、内容物の収容量を多くする。これにより、培養槽１２の上側の厚さに合わせて、培養槽１２の下側の厚さを厚くすることができる。

一方、例えば、夏季等の外気温が高い屋外環境であった場合には、図９に示すように、内容物の収容量を少なくする。これにより、培養槽１２の下側の厚さを薄くすることができる。

このため、図８及び図９に示す培養装置１０においても、図１～図４に示す培養装置１０と同様に、培養槽１２内が屋外環境の変化の影響を受けることを抑制して、微細藻を良好に培養することが可能である。しかも、内容物の収容量を調整することのみによって培養槽１２の厚さを調整することができるため、培養装置１０の構成を一層簡素化することが可能となる。

上記の実施形態では、培養槽１２の内部には、培養槽１２を設置場所に設置した際の重力方向に沿ってそれぞれ延在するガイド部２６及び循環部２８が水平方向に並んで設けられ、ガイド部２６及び循環部２８は、重力方向の下側に設けられたガイド部入口３８と、重力方向の上側に設けられたガイド部出口３６とのそれぞれを介して互いに連通し、培養槽１２の底部には、ガイド部２６に重力方向の下側から上側に向かってガスを供給可能とするガス供給口３０が設けられ、ガス供給口３０からガイド部２６にガスが供給されると、循環部２８内の培養液Ｌ２がガイド部入口３８からガイド部２６内に流入するとともに、ガイド部２６内の培養液Ｌ２がガイド部出口３６から循環部２８内に流出する培養液流Ｆが生じることとした。

この場合、微細藻の培養に必要なガスをガス供給口３０から供給してガイド部２６に流通させる簡単な構成により、培養槽１２内に培養液流Ｆを生じさせることができる。しかも、例えば、送水ポンプ等の培養液流Ｆを生じさせるための特別な構成を設けて駆動する必要もない。従って、エネルギー消費量が増大することを抑制しつつ、簡単な構成で微細藻を良好に培養することが可能になる。

しかしながら、培養槽１２の構成は、特に制限されるものではない。例えば、培養槽１２は、不図示の送水ポンプ等により培養液流を生じさせて、培養槽１２内の培養液Ｌ２を循環させるものであってもよい。

１０…培養装置 １２…培養槽
１２ａ…側壁 １４…貯液槽
１６…調整支持部 ３０…ガス供給口
４０…貯液槽支持部 ４２…側壁支持部
４４…固定部 Ｌ１…貯留液
Ｌ２…培養液

Claims (7)

1. 屋外環境が変化する設置場所に設置され、培養液中で微細藻を培養する培養装置であって、
   透光性を有する材料から形成され、前記培養液及び前記微細藻を収容する培養槽と、
   透光性を有する材料から形成され、透光性を有する貯留液を貯留する貯液槽と、
   を備え、
   前記培養槽は、前記貯液槽に貯留された前記貯留液内に配設され、
   前記培養槽の上下方向の少なくとも一部は、前記屋外環境の変化に合わせて水平方向の厚さを変更可能である、培養装置。
2. 請求項１記載の培養装置において、
   前記培養槽は、可撓性を有する材料から形成され、
   前記培養槽内の前記培養液は、前記培養槽の壁部を介して、前記貯留液の液圧を受ける、培養装置。
3. 請求項２記載の培養装置において、
   前記培養槽内の内容物の収容量を変化させることで、前記培養槽の前記厚さが可変となる、培養装置。
4. 請求項２又は３記載の培養装置において、
   前記培養槽の前記水平方向に対向する側壁の対向間隔を調整可能に、前記側壁を支持する調整支持部を備える、培養装置。
5. 請求項４記載の培養装置において、
   前記調整支持部は、
   前記側壁の上端側を支持する側壁支持部と、
   前記貯液槽の上端側に前記水平方向に間隔を置いて複数配置され、前記側壁支持部が着脱自在に固定される固定部と、
   を有し、
   前記側壁支持部を前記固定部に選択的に固定することで、前記側壁の上端側の前記対向間隔を調整可能であるとともに、前記貯留液内に前記培養槽が吊り下げられる、培養装置。
6. 請求項５記載の培養装置において、
   前記側壁支持部は、前記培養槽の上端側の前記側壁を巻回可能に設けられ、
   前記側壁支持部に巻回する前記側壁の長さを調整することで、前記培養槽の下端から前記側壁支持部までの前記側壁の長さを前記培養槽の前記厚さに合わせて調整可能である、培養装置。
7. 請求項１～６の何れか１項に記載の培養装置において、
   前記培養槽の底部には、前記培養槽内に下側から上側に向かってガスを供給可能とするガス供給口が設けられる、培養装置。

Images