JP5911883B2 - 太陽光バイオリアクター - Google Patents
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Description
・光合成微生物の培地を殺菌状態に維持し、従って、少なくとも汚染を防止する;
・水及び影響物を厳密に制御できる;
・二酸化炭素移動の制御及びそれに伴うpHの制御が可能となり、表面生産性が改善される;
・高バイオマス濃度で培養可能となり、また生産性を向上できる一方でコンパクト性を最適化でき、この結果液体の循環及び反応装置の熱制御に伴うエネルギーコストを削減し得る、ということである。
反応チャンバを含む反応装置のために太陽光を捕捉し分配するためのモジュールを提供することで解決され、前記モジュールは:太陽光を集光ビーム内に集光させるための前記反応装置の外部に設けられる集光装置;前記集光ビームを前記反応装置内に導入し前記集光ビームを前記反応チャンバ内で拡散させるために前記反応装置の内部に設けられる散乱装置;を含み、前記モジュールがまた、前記集光装置と前記散乱装置との間に設けられる均一化装置を前記反応チャンバの外部に含み、前記集光ビームが前記散乱装置へ入る前に前記集光ビームを均一化することを特徴とする。
・前記モジュールがさらに、光ガイドを含み、前記集光装置から散乱装置へ光を導き、前記反応チャンバの外部で前記光ガイドは前記均一化装置と散乱装置の間に設けられる;
・前記モジュールはまた、近赤外線フィルターを含み、太陽光をフィルターして太陽光が近赤外線を含まないようにする;
・前記集光装置がフレネルレンズ集光装置であり、これは1つの焦点を有するフレネルレンズを含み;
・前記モジュールは、前記フレネルレンズ集光装置と前記均一化装置の間で、前記集光ビームを方向付けるフレネルレンズの焦点の前に設けられる、ほぼ点状焦点を持つコンパウンドミラーコレクターを含み、
・前記集光装置が前記カセグレン型の集光装置である;
・前記光ガイド及び散乱装置が光ファイバからなる単一要素を形成する;
・それぞれの光ファイバが拡散部を持ち、前記光ファイバの拡散部が散乱装置を形成する;及び
・それぞれの光ファイバがガイド部を持ち、前記光ファイバのガイド部が、共に前記光ガイドを形成する束に集められる。
・前記モジュール又はパネルの光ファイバの拡散部は、前記反応チャンバ内部でお互いに、3次元メッシュ状に引っ張られて平行に構成される;
・前記光反応装置はまた、お互いの上に平行に配置される少なくとも3つの格子を含み、それぞれはフレームとワイヤで形成され、前記フレームの内部で張力によりお互いに平行にひとつの方向に平行にされ、前記格子のワイヤの方向は、前記格子のワイヤの方向を形成し、3次元メッシュ内で前記光ファイバの拡散部を±60℃の角度に維持され;
・前記光反応装置はまた、前記反応チャンバの内容物を効果的に混合するための外部再循環ループ及び中心復帰を持つガストラップを含む。
図1から6及び10を参照して、光反応装置のための太陽光を捕捉し分配するためのモジュール2が以下説明される。
・モジュール
前記記載及び図2及び3に示されるモジュール2の第1の具体的な実施態様では、前記集光装置1は、集束レンズからなる。前記集束レンズはフレネルレンズであり得る。
前記のようにいくつかのモジュール2を集めてパネル3を形成し、太陽光を捕捉し分配することが可能である(図4及び5)。
図6に示される第2の具体的な実施態様では、前記集光装置21は「カセグレイン」として知られる、二重パラボラシステムからなり、第1のパラボラ211と第2の、前記第1のパラボラ211の焦点に設けられるより小さいパラボラ212を含む。
前記壁の間に、水溶液が添加され、望ましくない紫外線放射及び近赤外線放射を取り除くことが可能となる。
本発明による光バイオリアクター1のひとつの例は、フレネルレンズ又はカセグレンレンズを持つ前記モジュール2を1つ(この場合1つのみのモジュール2が使用)又は少なくとも2つのモジュール2を持つ(図5、6及び10参照)。
チューブ状メッシュ開口部のそれぞれには、光ファイバ25の拡散部25−24が配置される。光ファイバ25のそれぞれの拡散部25−24は従って位置保持され、それにより前記反応チャンバ11内部の均一な光ファイバ拡散を保証する。
Claims (12)
- 反応チャンバを含む光反応装置のための太陽光をガイドするためのモジュールであり、当該モジュールは:
太陽光を集中ビーム内に集光させるための前記反応チャンバの外部に設けられる集光装置;
前記集光されたビームを前記反応チャンバ内に導入し前記集光されたビームを前記反応チャンバ内で拡散させるために前記反応チャンバの内部に設けられる散乱装置;を含み、
前記集光されたビームが前記散乱装置へ入る前に前記集光されたビームを均一化するため、当該モジュールがまた、前記集光装置と前記散乱装置との間に設けられる均一化装置であって、ファイバロッドからなり、その端部からビームを出射する均一化装置を前記反応チャンバの外部に含むことを特徴とする、モジュール。 - 請求項1に記載のモジュールであり、また、前記集光装置からの光を前記散乱装置へ案内するための光ガイドを含み、前記光ガイドが、前記反応チャンバの外部で、前記均一化装置と前記散乱装置の間に設けられる、モジュール。
- 請求項1又は2のいずれか一項に記載のモジュールであり、また、太陽光をフィルターするための近赤外線フィルターを含み、これにより前記反応チャンバ内に到達した光が近赤外線を含まない、モジュール。
- 請求項1乃至3のいずれか一項に記載のモジュールであり、前記集光装置が、1つの焦点を持つフレネルレンズを含む、フレネルレンズ集光装置である、モジュール。
- 請求項4に記載のモジュールであり、また、ほぼ点焦点を持つコンパウンドミラー集光器を含み、集光ビームを方向付けるために、前記フレネルレンズ集光装置と前記均一化装置の間、かつ前記フレネルレンズの焦点の前に設けられる、モジュール。
- 請求項1乃至3のいずれか一項に記載のモジュールであり、前記集光装置がカセグレインタイプ集光装置である、モジュール。
- 請求項1乃至6のいずれか一項に記載のモジュールであり、
前記光ガイドと前記散乱装置が光ファイバーからなる単一の要素を形成し;
それぞれの光ファイバーが拡散部を含み、前記光ファイバーの前記拡散部が散乱装置を形成し;及び
それぞれの光ファイバーが前記反応チャンバの外部でガイド部を持ち、前記光ファイバーのガイド部が、光ガイドを形成し、前記光ファイバーのガイド部が一緒に束に集められる、モジュール。 - 請求項4又は5のいずれか一項に記載のモジュールと組み合わせて請求項1乃至5又は請求項7のいずれか一項に記載のモジュールを少なくとも2つを含む光ガイドパネルであり、前記モジュールが平行に設けられる、光ガイドパネル。
- 反応チャンバを含む光反応装置であり、また、請求項1乃至7のいずれか一項に記載のモジュール、又は請求項8に記載の光ガイドパネルを含み、前記モジュールの散乱装置又は前記パネルの拡散装置が前記反応チャンバ内部に配置されることを特徴とする、光反応装置。
- 反応チャンバを含む光反応装置であり、また、請求項4又は5のいずれか一項に記載のモジュールと組み合わせて、請求項7に記載のモジュール又は請求項7に記載のモジュールを含む光ガイドパネルを含み、前記光ファイバー又は前記パネルの拡散部が、引っ張られて、お互いに平行に、前記反応チャンバ内に3次元メッシュで配置されることを特徴とする、光反応装置。
- 請求項10に記載の光反応装置であり、また、お互いの上に平行に設けられる少なくとも3つの格子を持ち、それぞれが、フレーム及び前記フレーム中にお互いに平行にひとつの方向に引っ張られたワイヤにより形成され、格子のワイヤの前記方向が他の上にある格子のワイヤの方向と±60°の角度で形成され、3次元メッシュで前記光ファイバーの拡散部を保持することを特徴とする、光反応装置。
- 請求項10又は11のいずれか一項に記載された光反応装置であり、また、前記反応チャンバに内容物を効果的に混合するために、外部再循環ループと中央復帰を持つガストラップを含む、光反応装置。
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