JP3049183B2 - 光合成生物の培養装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光合成生物を効率良く培
養するための培養装置に関し、液膜形成板の表面に形成
した培養液の液膜中で光合成生物を培養するための技術
である。
養するための培養装置に関し、液膜形成板の表面に形成
した培養液の液膜中で光合成生物を培養するための技術
である。
【０００２】
【従来の技術】従来より、クロレラ等の単細胞藻類など
の光合成生物を大量培養し、培養した光合成生物から糖
類、発酵工業基質、蛋白質、不飽和脂肪酸、色素等の有
用物質の生産、あるいは光合成生物を用いた排水処理が
行われている。また、二酸化炭素の大量放出による地球
温暖化の問題がクローズアップされるに伴い、排ガス中
の二酸化炭素を光合成生物で吸収同化させる排ガス処理
技術の研究開発が進められている。このような光合成生
物を利用した有用物質生産や排水、排ガス浄化を行なう
場合、その培養効率を高めるためには、培養液中の光合
成生物に、光と二酸化炭素とを如何に効率良く供給でき
るかが重要となる。
の光合成生物を大量培養し、培養した光合成生物から糖
類、発酵工業基質、蛋白質、不飽和脂肪酸、色素等の有
用物質の生産、あるいは光合成生物を用いた排水処理が
行われている。また、二酸化炭素の大量放出による地球
温暖化の問題がクローズアップされるに伴い、排ガス中
の二酸化炭素を光合成生物で吸収同化させる排ガス処理
技術の研究開発が進められている。このような光合成生
物を利用した有用物質生産や排水、排ガス浄化を行なう
場合、その培養効率を高めるためには、培養液中の光合
成生物に、光と二酸化炭素とを如何に効率良く供給でき
るかが重要となる。
【０００３】従来、クロレラ等の培養において、培養槽
内に光を供給する方法としては、培養槽内に多数の光フ
ァイバや光拡散ロッドを浸漬して培養槽内に光を照射す
る方法、光合成生物を含む培養液を攪拌して外部から太
陽光や人工光源の光を照射する方法、培養槽内に光源を
設置して光を照射する方法がある。また、二酸化炭素を
含むガスを培養液中に強制的に供給する方法として、培
養槽内に下部からガスを強制通気する方法がある。
内に光を供給する方法としては、培養槽内に多数の光フ
ァイバや光拡散ロッドを浸漬して培養槽内に光を照射す
る方法、光合成生物を含む培養液を攪拌して外部から太
陽光や人工光源の光を照射する方法、培養槽内に光源を
設置して光を照射する方法がある。また、二酸化炭素を
含むガスを培養液中に強制的に供給する方法として、培
養槽内に下部からガスを強制通気する方法がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た光を供給する方法のうち、光ファイバや光拡散ロッド
を浸漬する方法及び槽内に光源を設置する場合には、増
殖した光合成生物が光ファイバ表面やロッドの表面に付
着して照射効率が低下してしまう問題があった。また、
培養槽外部から太陽光や人工光源の光を照射する方法
は、光条件を均一にするために培養液を常時攪拌しなけ
ればならず、この攪拌によって培養生物に損傷を与える
欠点があり、かつ培養に高エネルギーを要する問題があ
った。また、培養槽下部から二酸化炭素を含むガスを強
制通気する方法では、増殖した光合成生物が通気管に付
着して通気管が目詰まりを起こし易く、また通気に際し
高エネルギーを要する問題があった。
た光を供給する方法のうち、光ファイバや光拡散ロッド
を浸漬する方法及び槽内に光源を設置する場合には、増
殖した光合成生物が光ファイバ表面やロッドの表面に付
着して照射効率が低下してしまう問題があった。また、
培養槽外部から太陽光や人工光源の光を照射する方法
は、光条件を均一にするために培養液を常時攪拌しなけ
ればならず、この攪拌によって培養生物に損傷を与える
欠点があり、かつ培養に高エネルギーを要する問題があ
った。また、培養槽下部から二酸化炭素を含むガスを強
制通気する方法では、増殖した光合成生物が通気管に付
着して通気管が目詰まりを起こし易く、また通気に際し
高エネルギーを要する問題があった。
【０００５】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、光合成生物の培養において、効率良く光と二酸化炭
素を供給することができ、しかも培養に要するエネルギ
ーを少なくすることが可能な光合成生物の培養装置の提
供を目的としている。
で、光合成生物の培養において、効率良く光と二酸化炭
素を供給することができ、しかも培養に要するエネルギ
ーを少なくすることが可能な光合成生物の培養装置の提
供を目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の発明は、光合成生物を含む培養液を
表面に沿って液膜状に流下させる液膜形成板と、該液膜
形成板の上流端に光合成生物を含む培養液を供給する培
養液供給手段と、該液膜形成板上の液膜に光を照射する
光源とを備えた光合成生物の培養装置であって、上記液
膜形成板の周囲に光反射面を設け、かつ該液膜形成板と
光反射面との間に、上記光源からの光を伝搬する光ファ
イバの出射端を配置した構成とした。また、請求項２記
載の発明は、液膜形成板が透明板材よりなり、該液膜形
成板の下面側に隙間をおいて光反射面を設け、該液膜形
成板と光反射面との隙間に、光源からの光を伝搬する光
ファイバの出射端を配置したものである。また、請求項
３記載の発明は、液膜形成板が透明板材よりなり、該液
膜形成板の下面側と上面側にそれぞれ隙間をおいて光反
射面を設け、該液膜形成板と上下の光反射面のいずれか
一方又は両方の隙間に、光源からの光を伝搬する光ファ
イバの出射端を配置したものである。また、請求項４記
載の発明は、液膜形成板が光反射面を備えてなり、該液
膜形成板の上面側に隙間をおいて光反射面を設け、該液
膜形成板と光反射面との隙間に、光源からの光を伝搬す
る光ファイバの出射端を配置したものである。更に、請
求項５記載の発明は、請求項１，２，３又は４記載の光
合成生物の培養装置において、複数枚の液膜形成板を、
各板の上流端が上段の板の下流端に隣接し下流端が下段
の平板の上流端に隣接するように積層配置したものであ
る。
に、請求項１記載の発明は、光合成生物を含む培養液を
表面に沿って液膜状に流下させる液膜形成板と、該液膜
形成板の上流端に光合成生物を含む培養液を供給する培
養液供給手段と、該液膜形成板上の液膜に光を照射する
光源とを備えた光合成生物の培養装置であって、上記液
膜形成板の周囲に光反射面を設け、かつ該液膜形成板と
光反射面との間に、上記光源からの光を伝搬する光ファ
イバの出射端を配置した構成とした。また、請求項２記
載の発明は、液膜形成板が透明板材よりなり、該液膜形
成板の下面側に隙間をおいて光反射面を設け、該液膜形
成板と光反射面との隙間に、光源からの光を伝搬する光
ファイバの出射端を配置したものである。また、請求項
３記載の発明は、液膜形成板が透明板材よりなり、該液
膜形成板の下面側と上面側にそれぞれ隙間をおいて光反
射面を設け、該液膜形成板と上下の光反射面のいずれか
一方又は両方の隙間に、光源からの光を伝搬する光ファ
イバの出射端を配置したものである。また、請求項４記
載の発明は、液膜形成板が光反射面を備えてなり、該液
膜形成板の上面側に隙間をおいて光反射面を設け、該液
膜形成板と光反射面との隙間に、光源からの光を伝搬す
る光ファイバの出射端を配置したものである。更に、請
求項５記載の発明は、請求項１，２，３又は４記載の光
合成生物の培養装置において、複数枚の液膜形成板を、
各板の上流端が上段の板の下流端に隣接し下流端が下段
の平板の上流端に隣接するように積層配置したものであ
る。
【０００７】
【作用】本発明の光合成生物の培養装置は、液膜形成板
上に光合成生物を含む培養液の液膜を形成し、この液膜
中に光源からの光と周囲の気相中からの二酸化炭素を供
給しつつ流下させ、光合成生物の培養を行うものであ
り、培養液の流量や液膜形成板の傾斜角度を適宜調節す
ることにより、形成される液膜の厚さを容易にコントロ
ールすることができる。この液膜中で光合成生物を培養
する場合には、液膜が薄いために、液膜の厚さ方向の全
てに光を照射することが可能であり、また、培養液を液
膜状で流下させることで気相との接触面積が増大し、周
囲の気相中に含まれる二酸化炭素が液膜中に容易に取り
込まれる。さらに、液膜形成板の周囲に光反射面を設
け、かつ該液膜形成板と光反射面との間に、上記光源か
らの光を伝搬する光ファイバの出射端を配置した構成と
したことによって、光源からの光を低損失で均一に液膜
形成板上の液膜に照射することができ、光の利用効率を
高めることができる。
上に光合成生物を含む培養液の液膜を形成し、この液膜
中に光源からの光と周囲の気相中からの二酸化炭素を供
給しつつ流下させ、光合成生物の培養を行うものであ
り、培養液の流量や液膜形成板の傾斜角度を適宜調節す
ることにより、形成される液膜の厚さを容易にコントロ
ールすることができる。この液膜中で光合成生物を培養
する場合には、液膜が薄いために、液膜の厚さ方向の全
てに光を照射することが可能であり、また、培養液を液
膜状で流下させることで気相との接触面積が増大し、周
囲の気相中に含まれる二酸化炭素が液膜中に容易に取り
込まれる。さらに、液膜形成板の周囲に光反射面を設
け、かつ該液膜形成板と光反射面との間に、上記光源か
らの光を伝搬する光ファイバの出射端を配置した構成と
したことによって、光源からの光を低損失で均一に液膜
形成板上の液膜に照射することができ、光の利用効率を
高めることができる。
【０００８】
【実施例】図１及び第２図は本発明の光合成生物の培養
装置の第１実施例を示す図であって、この培養装置１
は、複数枚の液膜形成板２…を、各板２の上流端が上段
の板２の下流端に隣接し下流端が下段の板２の上流端に
隣接するように積層配置した培養部３と、この培養部３
の上端部に光合成生物を含む培養液４を供給する培養液
供給手段５と、培養部３上に形成された液膜６に光を照
射する光源７と、この培養部３を収容する容器８と、こ
の容器８に設けられたガス供給口９から容器８内に空気
又は二酸化炭素を含むガスを供給するガス供給手段１０
とを備えて構成されている。
装置の第１実施例を示す図であって、この培養装置１
は、複数枚の液膜形成板２…を、各板２の上流端が上段
の板２の下流端に隣接し下流端が下段の板２の上流端に
隣接するように積層配置した培養部３と、この培養部３
の上端部に光合成生物を含む培養液４を供給する培養液
供給手段５と、培養部３上に形成された液膜６に光を照
射する光源７と、この培養部３を収容する容器８と、こ
の容器８に設けられたガス供給口９から容器８内に空気
又は二酸化炭素を含むガスを供給するガス供給手段１０
とを備えて構成されている。
【０００９】上記培養部３のそれぞれの液膜形成板２
は、３０度以下の傾斜、好ましくは５〜１５度程度傾斜
させて配置されている。なお、液膜形成板２を殆ど水平
とした場合でも、培養液４を供給するとその供給圧で培
養液４を流下させることができる。この培養部３におけ
る液膜形成板２の積層段数は特に限定されず、１枚又は
それ以上とすることができる。
は、３０度以下の傾斜、好ましくは５〜１５度程度傾斜
させて配置されている。なお、液膜形成板２を殆ど水平
とした場合でも、培養液４を供給するとその供給圧で培
養液４を流下させることができる。この培養部３におけ
る液膜形成板２の積層段数は特に限定されず、１枚又は
それ以上とすることができる。
【００１０】上記培養液供給手段５は、培養液調整槽１
１と、この培養液調整槽１１から容器８上部を通り液膜
形成板３の上流端近傍まで延びる送液ライン１２と、こ
の送液ライン１２に介在された送液ポンプ１３と、容器
８底部に設けられた液排出口１４と培養液調整槽１１と
の間を接続する回収ライン１５とを備え、培養液調整槽
１１内の光合成生物を含んだ培養液４を送液ライン１２
を通して送液ポンプ１３で圧送し、送液ライン１２端部
の液供給部１６から培養部３の上流端に、所定流量で供
給するようになっている。培養液４の供給流量は送液ポ
ンプ１３で容易に調節可能であり、その供給流量は培養
部３の面積や液膜形成板２の傾斜度合等によって適宜設
定される。例えば、１ｍ2程度の平板２を傾斜５〜１０
度で傾斜させ、その表面に１ｍｍ〜５ｍｍ程度の厚さの
液膜を形成させる場合には、培養液４を５０リットル・ｈ-1
から５００リットル・ｈ-1程度の流量で供給するのが望まし
い。
１と、この培養液調整槽１１から容器８上部を通り液膜
形成板３の上流端近傍まで延びる送液ライン１２と、こ
の送液ライン１２に介在された送液ポンプ１３と、容器
８底部に設けられた液排出口１４と培養液調整槽１１と
の間を接続する回収ライン１５とを備え、培養液調整槽
１１内の光合成生物を含んだ培養液４を送液ライン１２
を通して送液ポンプ１３で圧送し、送液ライン１２端部
の液供給部１６から培養部３の上流端に、所定流量で供
給するようになっている。培養液４の供給流量は送液ポ
ンプ１３で容易に調節可能であり、その供給流量は培養
部３の面積や液膜形成板２の傾斜度合等によって適宜設
定される。例えば、１ｍ2程度の平板２を傾斜５〜１０
度で傾斜させ、その表面に１ｍｍ〜５ｍｍ程度の厚さの
液膜を形成させる場合には、培養液４を５０リットル・ｈ-1
から５００リットル・ｈ-1程度の流量で供給するのが望まし
い。
【００１１】この培養液調整槽１１には、収穫ライン１
７を介して収穫装置１８が接続されており、回収ライン
１５を通して流下した培養液４の一部を収穫装置１８に
送って培養液４中の光合成生物を分離（収穫）するよう
になっている。この収穫装置１８には光合成生物の大き
さなどに応じてろ過や沈澱槽、遠心槽等を使用する。ま
た、光合成生物を分離した培養液は別のラインを通して
培養液調整槽１１に返送しても良い。培養液４の温度調
節は、熱交換器、ヒータ、冷凍器等を培養部３から培養
液供給手段５の全体または一部に設置して行う。培養温
度は対象となる生物の培養適温に調節される。光合成生
物を含んだ培養液４を培養部３の上流端に供給する液供
給部１６の形状は、単管、分岐管、マニホールド等の中
からその生物の分散性、付着性、耐応力性の各性状を考
慮して選定する。
７を介して収穫装置１８が接続されており、回収ライン
１５を通して流下した培養液４の一部を収穫装置１８に
送って培養液４中の光合成生物を分離（収穫）するよう
になっている。この収穫装置１８には光合成生物の大き
さなどに応じてろ過や沈澱槽、遠心槽等を使用する。ま
た、光合成生物を分離した培養液は別のラインを通して
培養液調整槽１１に返送しても良い。培養液４の温度調
節は、熱交換器、ヒータ、冷凍器等を培養部３から培養
液供給手段５の全体または一部に設置して行う。培養温
度は対象となる生物の培養適温に調節される。光合成生
物を含んだ培養液４を培養部３の上流端に供給する液供
給部１６の形状は、単管、分岐管、マニホールド等の中
からその生物の分散性、付着性、耐応力性の各性状を考
慮して選定する。
【００１２】光源７は、キセノンランプ１９と、この光
を各液膜形成板２の上流側端部に導いて照射する光ガイ
ド２０とから構成されている。この光ガイド２０は多数
本の光ファイバを束ねてなるものである。
を各液膜形成板２の上流側端部に導いて照射する光ガイ
ド２０とから構成されている。この光ガイド２０は多数
本の光ファイバを束ねてなるものである。
【００１３】容器８内にガスを供給するためのガス供給
手段１０は、空気又は二酸化炭素を含む排ガスなどをガ
ス供給ライン１０ａを通して容器８底部のガス供給口９
に所定流量で供給するものである。ここで使用される排
ガスとしては、硫黄酸化物、塩化水素ガスなどの有害成
分を予め除去したものが用いられ、これら有害成分の少
ないＬＮＧ燃焼排ガス等が好ましい。容器８内に供給さ
れたガスは、容器８上端のガス排出口２１から外部に放
出されるが、この放出されるガスを必要に応じてガス返
送ライン２２を通しガス供給手段１０に返送して循環さ
せることも可能である。
手段１０は、空気又は二酸化炭素を含む排ガスなどをガ
ス供給ライン１０ａを通して容器８底部のガス供給口９
に所定流量で供給するものである。ここで使用される排
ガスとしては、硫黄酸化物、塩化水素ガスなどの有害成
分を予め除去したものが用いられ、これら有害成分の少
ないＬＮＧ燃焼排ガス等が好ましい。容器８内に供給さ
れたガスは、容器８上端のガス排出口２１から外部に放
出されるが、この放出されるガスを必要に応じてガス返
送ライン２２を通しガス供給手段１０に返送して循環さ
せることも可能である。
【００１４】図３はこの第１実施例による培養装置１に
おいて使用した液膜形成板２の詳細を示すものであり、
この液膜形成板２は、ガラス板や透明プラスチック板な
どの透明板材よりなり、その上面側に液膜６が形成され
る本体２３と、この本体２３の下面側に空間２４をおい
て設けられた金属板や鏡板などの高反射率の板材よりな
る光反射板２５と、これら本体２３と光反射板２５とを
固定する枠体２６とからなり、これら本体２３と光反射
板２５の間の空間２４には、液膜６の流下方向上流側の
端部に、光ガイド２０からの多数本の光ファイバ２７の
端末がほぼ一列に並んだ状態で挿入されている。一列に
並べられた各光ファイバ２７の出射端２８からは、液膜
６の流下方向にキセノンランプ１９からの光が照射さ
れ、直接、或いは光反射板２５に反射されて本体２３の
下面に当り、この本体２３中を透過して上面側の液膜６
にこの光を照射するようになっている。また、枠体２６
の少なくとも空間２６に面する部分の表面も高反射率と
なるような鏡面に形成しておくことが望ましく、それに
よって光の損失をより一層低減することができる。ま
た、枠体２６は本体２３上面の両側に延長されており、
液膜６の培養液４がサイドから落下するのを防止するよ
うになっている。
おいて使用した液膜形成板２の詳細を示すものであり、
この液膜形成板２は、ガラス板や透明プラスチック板な
どの透明板材よりなり、その上面側に液膜６が形成され
る本体２３と、この本体２３の下面側に空間２４をおい
て設けられた金属板や鏡板などの高反射率の板材よりな
る光反射板２５と、これら本体２３と光反射板２５とを
固定する枠体２６とからなり、これら本体２３と光反射
板２５の間の空間２４には、液膜６の流下方向上流側の
端部に、光ガイド２０からの多数本の光ファイバ２７の
端末がほぼ一列に並んだ状態で挿入されている。一列に
並べられた各光ファイバ２７の出射端２８からは、液膜
６の流下方向にキセノンランプ１９からの光が照射さ
れ、直接、或いは光反射板２５に反射されて本体２３の
下面に当り、この本体２３中を透過して上面側の液膜６
にこの光を照射するようになっている。また、枠体２６
の少なくとも空間２６に面する部分の表面も高反射率と
なるような鏡面に形成しておくことが望ましく、それに
よって光の損失をより一層低減することができる。ま
た、枠体２６は本体２３上面の両側に延長されており、
液膜６の培養液４がサイドから落下するのを防止するよ
うになっている。
【００１５】このように構成された培養装置１を用いた
光合成生物の培養方法を説明する。培養するべき光合成
生物としては、クロレラ、スピルリナ、ケイソウ類、ラ
ンソウ類、など淡水性、海水性の藻類の他、光合成細菌
や植物の細胞など各種の生物のうちから使用目的に応じ
て適宜選択して使用することができる。これらの生物を
培養するための培養液としては特に限定されず、その生
物の生育に必要な元素（窒素、リン酸、カリウム、それ
以外の必須元素）を含んだ市販の培養液や調製培養液を
用いることができる。
光合成生物の培養方法を説明する。培養するべき光合成
生物としては、クロレラ、スピルリナ、ケイソウ類、ラ
ンソウ類、など淡水性、海水性の藻類の他、光合成細菌
や植物の細胞など各種の生物のうちから使用目的に応じ
て適宜選択して使用することができる。これらの生物を
培養するための培養液としては特に限定されず、その生
物の生育に必要な元素（窒素、リン酸、カリウム、それ
以外の必須元素）を含んだ市販の培養液や調製培養液を
用いることができる。
【００１６】そして、上記光合成生物を培養液４に混合
して培養液調整槽１１に入れておき、送液ポンプ１３を
駆動させ、送液ライン１２を通して培養液４を培養部３
の上流端から供給し、液膜状に流下させると共に、光源
７により各液膜形成板２に光を導いて液膜形成板２の本
体２３下面側から光を照射して液膜６に当て、またガス
供給口９から空気又は二酸化炭素を含むガスを容器８内
に供給する。液膜形成板２上に供給された培養液４中に
含まれる光合成生物は、液膜形成板２を順次流下してい
く間に、光源７からの光エネルギーを受け、容器８内の
気相中の二酸化炭素と培養液中の水分とを原料として光
合成を行いながら増殖する。この培養液４の液膜６は１
〜５ｍｍ程度と薄いために、液膜の厚さ方向の全てに光
を照射することが可能であり、また、培養液を液膜状で
流下させることで気相との接触面積が増大し、周囲の気
相中に含まれる二酸化炭素が液膜中に容易に取り込まれ
る。
して培養液調整槽１１に入れておき、送液ポンプ１３を
駆動させ、送液ライン１２を通して培養液４を培養部３
の上流端から供給し、液膜状に流下させると共に、光源
７により各液膜形成板２に光を導いて液膜形成板２の本
体２３下面側から光を照射して液膜６に当て、またガス
供給口９から空気又は二酸化炭素を含むガスを容器８内
に供給する。液膜形成板２上に供給された培養液４中に
含まれる光合成生物は、液膜形成板２を順次流下してい
く間に、光源７からの光エネルギーを受け、容器８内の
気相中の二酸化炭素と培養液中の水分とを原料として光
合成を行いながら増殖する。この培養液４の液膜６は１
〜５ｍｍ程度と薄いために、液膜の厚さ方向の全てに光
を照射することが可能であり、また、培養液を液膜状で
流下させることで気相との接触面積が増大し、周囲の気
相中に含まれる二酸化炭素が液膜中に容易に取り込まれ
る。
【００１７】培養部３の最下段にある液膜形成板２の下
流端に流下した培養液４は、容器８底部の液排出口１４
から外部に取り出され、回収ライン１５を通って培養液
調整槽１１に入る。そしてこの培養液４は送液ライン１
２を通って再び培養部３の最上段にある液膜形成板２の
上流端に供給し、循環させて光合成生物の培養を連続的
に行う。培養液４中の光合成生物の濃度がある程度まで
高まったならば、培養液調整槽１１内の培養液の一部を
収穫ライン１７を通して収穫装置１８に送り、培養液４
中の光合成生物を分取するとともに、新規に調整した培
養液又は光合成生物を分離した培養液を培養液調整槽１
１に入れ、培養液４を補充する。
流端に流下した培養液４は、容器８底部の液排出口１４
から外部に取り出され、回収ライン１５を通って培養液
調整槽１１に入る。そしてこの培養液４は送液ライン１
２を通って再び培養部３の最上段にある液膜形成板２の
上流端に供給し、循環させて光合成生物の培養を連続的
に行う。培養液４中の光合成生物の濃度がある程度まで
高まったならば、培養液調整槽１１内の培養液の一部を
収穫ライン１７を通して収穫装置１８に送り、培養液４
中の光合成生物を分取するとともに、新規に調整した培
養液又は光合成生物を分離した培養液を培養液調整槽１
１に入れ、培養液４を補充する。
【００１８】この培養装置１は、液膜形成板２上に光合
成生物を含む培養液４の液膜６を形成し、この液膜６中
に光源７からの光と周囲の気相中からの二酸化炭素を供
給しつつ流下させ、光合成生物の培養を行うものであ
り、培養液４の流量や液膜形成板２の傾斜角度を適宜調
節することにより、形成される液膜６の厚さを容易にコ
ントロールすることができる。このように液膜６中で光
合成生物を培養する場合には、液膜が薄いために、液膜
の厚さ方向の全てに光を照射することが可能であり、ま
た、培養液を液膜状で流下させることで気相との接触面
積が増大し、周囲の気相中に含まれる二酸化炭素が液膜
中に容易に取り込むことができるので、培養液４の攪拌
を省くことができ、しかも光及び二酸化炭素の供給効率
が向上し、設置面積当りの培養効率を大幅に向上させる
ことができる。また培養液４の攪拌を省くことができる
ので、攪拌により光合成生物が損傷を受ける不都合を解
消することができ、しかも運転に要するエネルギーを低
減することができる。さらに、液膜形成板２の本体２３
を透明板材とし、この本体２３の下面側に光反射板２５
を設け、かつ本体２３と光反射板２５との間に、光源７
からの光を伝搬する光ファイバ２７の出射端２８を配置
した構成としたことによって、光源７からの光を低損失
で均一に液膜形成板２上の液膜６に照射することがで
き、光の利用効率を高めることができる。
成生物を含む培養液４の液膜６を形成し、この液膜６中
に光源７からの光と周囲の気相中からの二酸化炭素を供
給しつつ流下させ、光合成生物の培養を行うものであ
り、培養液４の流量や液膜形成板２の傾斜角度を適宜調
節することにより、形成される液膜６の厚さを容易にコ
ントロールすることができる。このように液膜６中で光
合成生物を培養する場合には、液膜が薄いために、液膜
の厚さ方向の全てに光を照射することが可能であり、ま
た、培養液を液膜状で流下させることで気相との接触面
積が増大し、周囲の気相中に含まれる二酸化炭素が液膜
中に容易に取り込むことができるので、培養液４の攪拌
を省くことができ、しかも光及び二酸化炭素の供給効率
が向上し、設置面積当りの培養効率を大幅に向上させる
ことができる。また培養液４の攪拌を省くことができる
ので、攪拌により光合成生物が損傷を受ける不都合を解
消することができ、しかも運転に要するエネルギーを低
減することができる。さらに、液膜形成板２の本体２３
を透明板材とし、この本体２３の下面側に光反射板２５
を設け、かつ本体２３と光反射板２５との間に、光源７
からの光を伝搬する光ファイバ２７の出射端２８を配置
した構成としたことによって、光源７からの光を低損失
で均一に液膜形成板２上の液膜６に照射することがで
き、光の利用効率を高めることができる。
【００１９】図４は本発明の培養装置の第２実施例を示
すものであり、この実施例と先の第１実施例との異なる
点は、液膜形成板２の本体２３の下面側のみでなく、上
面側にも、本体２３上面と空間をおいて光反射板２９を
設けた点である。この上側の光反射板２９は、その液膜
流下方向上流側の端部が本体２３の上流端から所定間隔
をおいて設けられ、この間隔から培養液４が本体２３の
表面に流下するようになっている。この液膜形成板２
は、液膜形成板２の本体２３を透明板材とし、この本体
２３の下面側と上面側の両方に光反射板２５，２９を設
け、かつ本体２３と光反射板２５との間に、光源７から
の光を伝搬する光ファイバ２７の出射端２８を配置した
構成としたことによって、光源７からの光を低損失で均
一に液膜形成板２上の液膜６に照射することができ、図
３に示す液膜形成板２よりも更に光の利用効率を高める
ことができる。
すものであり、この実施例と先の第１実施例との異なる
点は、液膜形成板２の本体２３の下面側のみでなく、上
面側にも、本体２３上面と空間をおいて光反射板２９を
設けた点である。この上側の光反射板２９は、その液膜
流下方向上流側の端部が本体２３の上流端から所定間隔
をおいて設けられ、この間隔から培養液４が本体２３の
表面に流下するようになっている。この液膜形成板２
は、液膜形成板２の本体２３を透明板材とし、この本体
２３の下面側と上面側の両方に光反射板２５，２９を設
け、かつ本体２３と光反射板２５との間に、光源７から
の光を伝搬する光ファイバ２７の出射端２８を配置した
構成としたことによって、光源７からの光を低損失で均
一に液膜形成板２上の液膜６に照射することができ、図
３に示す液膜形成板２よりも更に光の利用効率を高める
ことができる。
【００２０】図５は本発明の培養装置の第３実施例を示
すものであり、この実施例では液膜形成板２を、光反射
板３０としてその上面に液膜６を形成するようにし、そ
の上面側に空間をおいて光反射板３１を設けて構成し、
これら光反射板３０，３１の間に、液膜６の流下方向の
側方側に光ファイバ２７の出射端２８を配置した構成と
なっている。この液膜形成板２によれば、光源７からの
光を低損失で均一に液膜形成板２上の液膜６に照射する
ことができ、図３に示す液膜形成板２よりも更に光の利
用効率を高めることができる。
すものであり、この実施例では液膜形成板２を、光反射
板３０としてその上面に液膜６を形成するようにし、そ
の上面側に空間をおいて光反射板３１を設けて構成し、
これら光反射板３０，３１の間に、液膜６の流下方向の
側方側に光ファイバ２７の出射端２８を配置した構成と
なっている。この液膜形成板２によれば、光源７からの
光を低損失で均一に液膜形成板２上の液膜６に照射する
ことができ、図３に示す液膜形成板２よりも更に光の利
用効率を高めることができる。
【００２１】なお、上記各実施例では、液膜６の流下方
向の上流側又は側方側に光ファイバ２７の出射端２８を
配置した構成としたが、二方向又はそれ以上にそれぞれ
光ファイバ２７の出射端２８を配置して液膜６に光を照
射する構成としても良い。
向の上流側又は側方側に光ファイバ２７の出射端２８を
配置した構成としたが、二方向又はそれ以上にそれぞれ
光ファイバ２７の出射端２８を配置して液膜６に光を照
射する構成としても良い。
【００２２】（実験例）図３に示す構成の液膜形成板を
作製し、出射光の光エネルギー分布を測定した。一辺５
０ｃｍの正方形のガラス板を液膜形成板本体２３とし、
この下面側に光反射板２５となるステンレス鋼板を１０
ｍｍの間隔をおいて平行に並べ枠体に固定した。一方、
キセノンランプ光源から１６００本の光ファイバを有す
るライトガイドで光を導いて、ガラス板とステンレス鋼
板との間に該光ファイバの出射端を一列に並べて配置
し、図３に示す液膜形成板を作製した。そして、ガラス
板の上面の光ファイバ出射端側から反対側の出射光の光
エネルギー分布を、その中心線に沿って測定した。その
結果を図６に示す。図６に示すように、液膜形成板中心
線状の光エネルギー分布は、入射側である光ファイバ出
射端の近傍で特に大きいが、全体として光エネルギーが
均一化されていることがわかる。
作製し、出射光の光エネルギー分布を測定した。一辺５
０ｃｍの正方形のガラス板を液膜形成板本体２３とし、
この下面側に光反射板２５となるステンレス鋼板を１０
ｍｍの間隔をおいて平行に並べ枠体に固定した。一方、
キセノンランプ光源から１６００本の光ファイバを有す
るライトガイドで光を導いて、ガラス板とステンレス鋼
板との間に該光ファイバの出射端を一列に並べて配置
し、図３に示す液膜形成板を作製した。そして、ガラス
板の上面の光ファイバ出射端側から反対側の出射光の光
エネルギー分布を、その中心線に沿って測定した。その
結果を図６に示す。図６に示すように、液膜形成板中心
線状の光エネルギー分布は、入射側である光ファイバ出
射端の近傍で特に大きいが、全体として光エネルギーが
均一化されていることがわかる。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による光合
成生物の培養装置は、液膜形成板上に光合成生物を含む
培養液の液膜を形成し、この液膜中に光源からの光と周
囲の気相中からの二酸化炭素を供給しつつ流下させ、光
合成生物の培養を行うものであり、培養液の流量や液膜
形成板の傾斜角度を適宜調節することにより、形成され
る液膜の厚さを容易にコントロールすることができる。
このように液膜中で光合成生物を培養する場合には、液
膜が薄いために、液膜の厚さ方向の全てに光を照射する
ことが可能であり、また、培養液を液膜状で流下させる
ことで気相との接触面積が増大し、周囲の気相中に含ま
れる二酸化炭素が液膜中に容易に取り込むことができる
ので、培養液の攪拌を省くことができ、しかも光及び二
酸化炭素の供給効率が向上し、設置面積当りの培養効率
を大幅に向上させることができる。また培養液の攪拌を
省くことができるので、攪拌により光合成生物が損傷を
受ける不都合を解消することができ、しかも運転に要す
るエネルギーを低減することができる。さらに、液膜形
成板の周囲に光反射面を設け、かつ該液膜形成板と光反
射面との間に、上記光源からの光を伝搬する光ファイバ
の出射端を配置した構成としたことによって、光源から
の光を低損失で均一に液膜形成板上の液膜に照射するこ
とができ、光の利用効率を高めることができる。
成生物の培養装置は、液膜形成板上に光合成生物を含む
培養液の液膜を形成し、この液膜中に光源からの光と周
囲の気相中からの二酸化炭素を供給しつつ流下させ、光
合成生物の培養を行うものであり、培養液の流量や液膜
形成板の傾斜角度を適宜調節することにより、形成され
る液膜の厚さを容易にコントロールすることができる。
このように液膜中で光合成生物を培養する場合には、液
膜が薄いために、液膜の厚さ方向の全てに光を照射する
ことが可能であり、また、培養液を液膜状で流下させる
ことで気相との接触面積が増大し、周囲の気相中に含ま
れる二酸化炭素が液膜中に容易に取り込むことができる
ので、培養液の攪拌を省くことができ、しかも光及び二
酸化炭素の供給効率が向上し、設置面積当りの培養効率
を大幅に向上させることができる。また培養液の攪拌を
省くことができるので、攪拌により光合成生物が損傷を
受ける不都合を解消することができ、しかも運転に要す
るエネルギーを低減することができる。さらに、液膜形
成板の周囲に光反射面を設け、かつ該液膜形成板と光反
射面との間に、上記光源からの光を伝搬する光ファイバ
の出射端を配置した構成としたことによって、光源から
の光を低損失で均一に液膜形成板上の液膜に照射するこ
とができ、光の利用効率を高めることができる。
【図１】本発明の光合成生物の培養装置の第１実施例を
示す構成図である。
示す構成図である。
【図２】同じ培養装置の要部の一部断面視した斜視図で
ある。
ある。
【図３】同じ培養装置の液膜形成板を示す斜視図であ
る。
る。
【図４】本発明の培養装置の第２実施例の液膜形成板を
示す斜視図である。
示す斜視図である。
【図５】本発明の培養装置の第３実施例の液膜形成板を
示す斜視図である。
示す斜視図である。
【図６】本発明に係る実験例の結果を示す光エネルギー
分布を示すグラフである。
分布を示すグラフである。
１……培養装置、２……液膜形成板、３……培養部、４
……培養液、５……培養液供給手段、６……液膜、７…
…光源、８……容器、９……ガス供給口、１０……ガス
供給手段、１１……培養液調整槽、１２……送液ライ
ン、１３……送液ポンプ、１４……液排出口、１５……
回収ライン、１６……液供給部、１８……収穫装置、１
９……キセノンランプ、２０……光ガイド、２１……ガ
ス排出口、２２……ガス返送ライン、２３……液膜形成
板の本体、２４……空間、２５,３１……光反射板、２
６……枠体、２７……光ファイバ、２８……出射端、３
０……光反射板（液膜形成板本体）。
……培養液、５……培養液供給手段、６……液膜、７…
…光源、８……容器、９……ガス供給口、１０……ガス
供給手段、１１……培養液調整槽、１２……送液ライ
ン、１３……送液ポンプ、１４……液排出口、１５……
回収ライン、１６……液供給部、１８……収穫装置、１
９……キセノンランプ、２０……光ガイド、２１……ガ
ス排出口、２２……ガス返送ライン、２３……液膜形成
板の本体、２４……空間、２５,３１……光反射板、２
６……枠体、２７……光ファイバ、２８……出射端、３
０……光反射板（液膜形成板本体）。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鬼山 和彦 東京都港区西新橋２−８−11 財団法人 地球環境産業技術研究機構内 (56)参考文献 特開 昭51−115987（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−3583（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−244932（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−297366（ＪＰ，Ａ) 特公 昭45−940（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C12M 1/00
Claims (5)
- 【請求項１】 光合成生物を含む培養液を表面に沿って
液膜状に流下させる液膜形成板と、該液膜形成板の上流
端に光合成生物を含む培養液を供給する培養液供給手段
と、該液膜形成板上の液膜に光を照射する光源とを備え
た光合成生物の培養装置であって、上記液膜形成板の周
囲に光反射面を設け、かつ該液膜形成板と光反射面との
間に、上記光源からの光を伝搬する光ファイバの出射端
を配置したことを特徴とする光合成生物の培養装置。 - 【請求項２】 液膜形成板が透明板材よりなり、該液膜
形成板の下面側に隙間をおいて光反射面を設け、該液膜
形成板と光反射面との隙間に、光源からの光を伝搬する
光ファイバの出射端を配置したことを特徴とする請求項
１記載の光合成生物の培養装置。 - 【請求項３】 液膜形成板が透明板材よりなり、該液膜
形成板の下面側と上面側にそれぞれ隙間をおいて光反射
面を設け、該液膜形成板と上下の光反射面のいずれか一
方又は両方の隙間に、光源からの光を伝搬する光ファイ
バの出射端を配置したことを特徴とする請求項１記載の
光合成生物の培養装置。 - 【請求項４】 液膜形成板が光反射面を備えてなり、該
液膜形成板の上面側に隙間をおいて光反射面を設け、該
液膜形成板と光反射面との隙間に、光源からの光を伝搬
する光ファイバの出射端を配置したことを特徴とする請
求項１記載の光合成生物の培養装置。 - 【請求項５】 請求項１，２，３又は４記載の光合成生
物の培養装置において、複数枚の液膜形成板を、各板の
上流端が上段の板の下流端に隣接し下流端が下段の平板
の上流端に隣接するように積層配置したことを特徴とす
る光合成生物の培養装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6018744A JP3049183B2 (ja) | 1994-02-15 | 1994-02-15 | 光合成生物の培養装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6018744A JP3049183B2 (ja) | 1994-02-15 | 1994-02-15 | 光合成生物の培養装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07227269A JPH07227269A (ja) | 1995-08-29 |
| JP3049183B2 true JP3049183B2 (ja) | 2000-06-05 |
Family
ID=11980174
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6018744A Expired - Fee Related JP3049183B2 (ja) | 1994-02-15 | 1994-02-15 | 光合成生物の培養装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3049183B2 (ja) |
Families Citing this family (9)
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|---|---|---|---|---|
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| JP2009195163A (ja) * | 2008-02-21 | 2009-09-03 | Ccs Inc | 藻類培養装置 |
| DE102009005526A1 (de) * | 2009-01-20 | 2010-07-22 | Universität Duisburg-Essen | Bioreaktor und Verfahren zur Biomasseerzeugung |
| US9399755B2 (en) * | 2010-05-11 | 2016-07-26 | Pall Artelis | Apparatus and methods for cell culture |
| JP5646895B2 (ja) * | 2010-07-20 | 2014-12-24 | 株式会社日立製作所 | 培養槽 |
| JP5899100B2 (ja) * | 2012-10-11 | 2016-04-06 | 株式会社神鋼環境ソリューション | 微細藻類の培養装置及び微細藻類の培養方法 |
| FR3088650B1 (fr) * | 2018-11-20 | 2021-04-09 | Constructions Mec Consultants | Système et procédé d’absorption de dioxyde de carbone |
| JP7412098B2 (ja) * | 2019-06-28 | 2024-01-12 | 大和ハウス工業株式会社 | 藻類培養装置 |
| JP7462308B2 (ja) * | 2020-08-11 | 2024-04-05 | 株式会社BrainGild | 培養装置および培養対象の製造方法 |
-
1994
- 1994-02-15 JP JP6018744A patent/JP3049183B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07227269A (ja) | 1995-08-29 |
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