JP3670831B2 - 藻類の培養装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、微小な餌料用藻類を培養する培養装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
種苗生産には、餌となる微小藻類の培養が不可欠であり、常に給餌必要量を確保しなければならない。そのため餌料を効率的に大量に培養する設備の確立が必要であり、更にその安定化が望まれる。
そこで発明者らは、培養種をパブロバ(Pavlova)として、培養実験を次のように行った。
【0003】
まずポリカーボネット製の100リッターの培養タンクを用いて、3.7×2.2×3.0mの調温可能(15℃)な部屋に配置した。光源としては高圧ナトリウムランプ660Wを用いた照明器具を2基部屋に設置して、培養タンクの上面開口から24時間照射するようにした。ナトリウムランプ下の照度を、培養タンクの表面で8600lx(120μmol/m2 ・sec)とした。
【0004】
また培養タンク内には精密濾過(0.5μm)の海水を入れ、塩素で殺菌し、エアーストーンにて通気した。そして培養液としては市販品(ノリ糸状体培養用)を使用した。植え継ぎ用の種は、1000乃至2000万細胞/mlとなったものを使用した。
そして培養後、略最高値に達したものを給餌用として回収し、その時の濃度を計った。
【0005】
その結果回収したパブロバの濃度は、90回の培養実験中63回において1000万細胞/ml以上の濃度となり、最高2100万細胞/mlまで達した。
この場合天然光を光源として培養を行った場合に比べて約3乃至4倍の濃度であった。
このような実験により、培養光を強くすることで、濃度を大きくすることができることが分かったが、培養タンクの上方から照射する方法では、培養光を強くするのには限界がある。
【0006】
このような限界を解消するために、特開昭54−14590号に見られるように培養タンクの内部に光源を配置するものがあるが、培養タンクの光源を内装するための内筒を配置する必要があり、そのためこの場合も光量を増やすには限界がある上に、保守管理等にも課題がある。
更に光源が発する熱により培養液の温度が上昇して、培養効率が悪くなり、そのため上記の培養タンクに用いた場合回収するパブロバの濃度が1000万細胞/ml以下となるいう課題があった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記問題点に鑑みて為されたもので、その目的とするところは、藻類の培養を効率良く行え、しかも照明装置の保守管理が容易な上に、培養タンクが照明装置の光源の熱で加熱されるのを防ぐことができる培養装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1の発明では、液中で光合成により藻類を培養する培養装置において、光透過性素材により形成された培養タンクと、培養タンクの外部に培養タンクの全周を囲むように配置されて略無影状態で培養タンクを照射する照明装置と、前記照明装置と前記培養タンクの間に前記培養タンクを囲むように配置形成された光透過性素材からなる冷却用槽と、から成ることを特徴とする。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施形態により説明する。
(基本形態1)
本基本形態の培養装置は図1乃至図4に示す構成としており、有底の略円筒状で、光透過性の樹脂からなる例えば内径が700mmで直径が1300mmの200リッターの培養タンク10と、この培養タンク10を中心として9台の照明器具2を、連結金具3により連結して略環状に配置して構成された照明装置20と、これら照明装置20、培養タンク10を設置する架台30とからなる。
【0013】
培養タンク10は底部に排水管11が連結されて培養液の排水ができるようになっており、上記の照明器具2,2間には排水管11を外部へ導き出すためのスペースと保守管理時に人が照明器具2…で囲繞された空間内に入るためのスペースとなる間隙Xを設けてある。
また培養タンク10の通気は散気管(図示せず)による空気通気を基本とし、必要に応じて流量調節した二酸化炭素ガスをタイマ(図示せず)の制御により、空気に混気することができるようになっている。尚上記散気管は公称気口径が20μm,40μm,150μm,300μmの4種類を用いた。更に海水供給用ポンプ(図示せず)を備え、例えば4種類のフィルターを有し、培養に適した海水を供給できるように配慮した。また通気に関しても、フィルターを設置し、更にメンテナンス性を考慮して、培養タンク10内には多段式渦巻きポンプ(図示せず)と次亜塩素酸ナトリウムによる殺菌洗浄が行えるに配慮した。
【0014】
各照明器具2はコンパクト形蛍光ランプP形(55W)からなる片持ち型のランプLを4灯セットした蛍光灯器具からなり、器具による相互反射及びメンテナンス性を考慮して図4に示す構造としている。
つまり照明器具2は本体21が幅270mm、奥行き200mm、高さ570mmの直方体状の箱体からなり、背面にはランプ交換用の開口部があり、ランプ交換時以外には蓋22で閉塞されるようになっている。また前面、つまり培養タンク10側の面には照明光を照射するための開口部25を設け、この開口部25には光透過性のアクリルパネル24を嵌め込んだ窓枠26を装着し、ランプLの光がアクリルパネル24を介して培養タンク10を照射するようになっている。
【0015】
尚4は本体21の背面より導出された電源ケーブルであり、5は本体21の両側内壁面に取り付けられたインバータ点灯装置である。また27aはアクリルパネル24の周縁を挟持するためのパッキン、27bは締めつけ螺子である。
本体21の内天井面には4灯分のソケット台28を並設して、各ソケット台28の下部には垂直面で回動自在に軸支されたソケット23が取り付けられ、該ソケット23に装着されたランプLはその自重で垂下保持されるようなっている。尚ソケット23には装着されたランプLが自重でソケット23から脱落するのを防ぐために口金部を保持する保持機構を備えている。
【0016】
ランプLの交換時には本体21の背面の開口部の蓋22を外した状態で、本体21内部に手を入れ、ランプLを持ちながらソケット23を軸23aを中心として回動させ、ランプLの下部を開口部より外部に出し、この状態で上記保持機構の保持を外してランプLを引き抜けば良い。
そして新たなランプLの接続ピンをソケット23に差し込んで口金部を保持させ、手を離せばランプLの自重でランプLが垂下状態となる位置までソケット23が回動することになる。この後蓋22で開口部を塞ぐことで、交換が完了することになる。
【0017】
各照明器具2のランプLを点灯させるインバータ点灯装置5は図6に示すように商用交流電源を直流に変換する直流変換部50と、変換された直流を高周波に変換して高周波電力によりランプLを点灯させるインバータ部51と、インバータ部51のスイッチング素子(図示せず)を制御する制御部52とからなり、制御部52は外部調光信号により指令される調光レベルに応じてランプLに供給する高周波電力を可変し、ランプLから培養タンク10に対して照射する光量を制御するようにインバータ点灯装置5のスイッチング素子をスイッチングさせる駆動周波数或いはスイッチングのデュティ比を変化させる調光制御機能を備えている。尚調光制御機能については、適宜の公知の手段を用いて実現すれば良いのでここでは特に説明はしない。
【0018】
上記のように環状に配置された照明器具2からなる照明装置20は所謂無影照明を行う照明装置を構成する。本基本形態の光環境の実測と、藻類、この場合上述のパブロバを培養した時の密度と透過率を測定したところ次のような結果が得られた。尚光環境は照明器具2の各ランプLを100%で点灯させた時の培養タンク10内の光合成有効光量子束密度〔以下PPFDと略す〕(μmol/m2 ・sec)を測定した。測定範囲は図5に示すタンク内の範囲αとした。
【0019】
またパブロバの透過率は遮光筒、ハロゲン電球、光ファイバー、PPFDセンサを組み合わせて測定した。
しかして培養タンク10内に海水を満たした場合の鉛直面の平面平均PPFDは761μmol/m2 ・sec、球面平均PPFDは1897μmol/m2 ・secであった。
【0020】
培養タンク10にバブロバ(1010万個細胞/ml)を満たし場合の鉛直面の平面平均PPFDは57μmol/m2 ・secとなり、培養タンク10の外周から21cm内側での透過光は1%以下となった。また、球面平均PPFDは60μmol/m2 ・secであった。
このバブロバを満たした条件で、通気量20l/分、気泡径20μmとした場合鉛直面の平面平均PPFDは64μmol/m2 ・sec、球面平均PPFDは57μmol/m2 ・secであった。
【0021】
球面平均PPFDは気泡径を20μm、40μm、150μm、300μmに変えても10%以内の差異しかなかった。
ここで上水道水の透過率を100%とした場合のパブロバの厚さ13.7cmにおけるPPF透過率は0.1%であった。同条件で1/2希釈、1/10希釈、1/100希釈の透過率は夫々3.0%、19.3%,41.8%、91.0%、そして海水では98.6%であった。
【0022】
以上の結果から、培養する藻類(実測ではパブロバ)の密度と透過率には負の相関性があり、藻類の密度と減衰係数(m-1)には正の相関が認められた。
よって、以上の結果から増殖状態などに応じて光量を調節すればより効率の良い培養が行えることが分かった。
また光源が培養タンク10より一定距離離れるため、温度上昇が抑制でき、培養にとって効果的であることも分かった。
【0023】
(基本形態2)
上記基本形態1では培養タンク10として略円柱状のものを用いているが、本基本形態は図7乃至図9に示すように直方体状の培養タンク10を用いている。使用する照明装置20は培養タンク10の全周を照射できるように所定間隔で複数の照明器具2を環状に配置して構成されるものである。そして培養タンク10の1つの角部から排水管を図7において矢印Yで示す方向に引き出すようになっている。
【0024】
各照明器具2の構成は基本形態1と同様な構成であるため、構成の説明は省略する。
(実施形態1)
上記基本形態1,2の照明装置20は複数の照明器具2を環状に配列して連結金具3により連結したものであったが、本実施形態は、図10乃至図12に示すよう照明装置20の装置本体29を環状に形成して内部に装置本体29の内天井にソケット23と、インバータ点灯装置5とを交互に等間隔に周方向に配置し、ソケット23にはランプLを装着して垂下させている。そして各ランプLに対応する装置本体29の内側壁には光を外部に出すための開口部25が基本形態1,2の照明器具2と同様に設けられ、この開口部25に光透過性のアクリルパネル24を嵌め込んである。尚図中51はアクリルパネル24の固定ねじであり、コーキングされている。
【0025】
ソケット23には基本形態1で説明したソケット23と同じ構成のものを用いており、基本形態1,2の照明器具2と同様にソケット台25に取り付けてある。また、基本形態1,2の照明器具2と同様に装置本体26の外周壁には各ランプLに対応して設けられた蓋22’付の開口部よりランプ交換ができるようになっている。
【0026】
そして本実施形態では、ランプLの熱が培養タンク10に及ぶのを防ぐために光透過性の樹脂からなる環状の冷却用水槽50を培養タンク10と照明装置20との間に同心状に配設してある。
培養タンク10の排水管11は冷却用水槽50及び照明装置26の下部に排水管11を外へ導く開口60a,60bを設けてある。
【0027】
而して本実施形態ではランプLの光は冷却用水槽50を介して培養タンク10を照射するため、培養液の温度上昇を抑制しながら、充分なる光量で培養タンク10内を照射することができるのである。本実施形態では冷却用水槽50に対して冷却用媒体媒たる水をヒートポンプで循環させ、約10℃の冷却効果を得て、培養タンク10内の温度を培養に良好な20℃程度に抑えるようになっている。
【0028】
尚上記各形態ではランプLに蛍光ランプを用いたが高圧ナトリウムランプを使用しても良く、この場合より多くの光量が得られ、効率の良い培養ができる。また冷却用水槽50を上記実施形態1では用いているが冷却用媒体を水以外の空気等その他の媒体を用いてもよく、その場合には冷却用媒体に適応した冷却用槽を用いることになる。また冷却用水槽50等の冷却用槽を基本形態1,2に用いても勿論良い。
【0029】
また上記各形態では培養する藻類をパブロバとしているが、クロレラ等の微細藻類(植物性プランクトン)の培養にも本発明装置を用いることができるのは勿論である。更に上記各形態に用いる照明装置として、ランプLを調光点灯させることができる調光点灯装置を採用することにより、培養タンク10に対する照射光量を調整することができる。
【0030】
【発明の効果】
請求項1の発明は、液中で光合成により藻類を培養する培養装置において、光透過性素材により形成された培養タンクと、培養タンクの外部に培養タンクの全周を囲むように配置されて略無影状態で培養タンクを照射する照明装置と、から成るので、多くの光量で培養タンク内を照射でき、且つ光源の熱の影響が培養タンクに及ぶのを抑制でき、そのため藻類の光合成が促進できて効率の良い培養ができ、更に照明装置の保守、管理が容易に行えるという効果がある。
その上照明装置と培養タンクの間には光透過性素材により形成され、培養タンクを囲むように形成された冷却用槽を配置してあるので、培養タンクが照明装置の光源の熱で加熱されるのを防ぎ、培養効率を寄り一層向上させることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の基本形態1の概略構成を示す平面図である。
【図2】同上の概略構成を示す一部省略せる正面図である。
【図3】同上の概略構成を示す一部省略せる右側面図である。
【図4】同上の図2のA部の拡大断面図である。
【図5】同上の実測説明図である。
【図6】同上に用いるインバータ点灯装置のブロック図である。
【図7】本発明の基本形態2の概略構成を示す平面図である。
【図8】同上の概略構成を示す一部省略せる正面図である。
【図9】同上の概略構成を示す一部省略せる右側面図である。
【図10】本発明の実施形態1の概略構成を示す平面図である。
【図11】同上の概略構成を示す正面断面図である。
【図12】同上の図11のB部の拡大断面図である。
【符号の説明】
2 照明器具
3 連結金具
4 電源ケーブル
5 インバータ点灯装置
10 培養タンク
11 排水管
20 照明装置
L ランプ
50 冷却用水槽
Claims (1)
- 液中で光合成により藻類を培養する培養装置において、光透過性素材により形成された培養タンクと、培養タンクの外部に培養タンクの全周を囲むように配置されて略無影状態で培養タンクを照射する照明装置と、前記照明装置と前記培養タンクの間に前記培養タンクを囲むように配置形成された光透過性素材からなる冷却用槽と、から成ることを特徴とする藻類の培養装置。
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JP7929198A JP3670831B2 (ja) | 1998-03-26 | 1998-03-26 | 藻類の培養装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP7929198A JP3670831B2 (ja) | 1998-03-26 | 1998-03-26 | 藻類の培養装置 |
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JP7929198A Expired - Lifetime JP3670831B2 (ja) | 1998-03-26 | 1998-03-26 | 藻類の培養装置 |
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