JP6834339B2 - ガス供給装置及びその運用方法 - Google Patents

Description

本発明は、液体中にガスを供給するための装置、及びその運用方法に関する。

近年、藻類を培養して空気中に二酸化炭素として含まれる炭素分を固定させ、バイオマス燃料として用いる技術に注目が集まっている。このようなバイオマス燃料の製造に利用される藻類としては、例えば体長が数μｍ〜数ｍｍ程度の群体形成性の藻類、具体的には、ユーグレナ、クロレラ、スピルリナ、ドナリエラ、ボツリオコッカス、シュードコリスチス等が挙げられる。また、こういった微細藻類以外にも、活性汚泥に含まれる好気性微生物、酵母、有用物質を産生する遺伝子組換え大腸菌等の細菌類、抗生物質等の有用物質を産生する黴等の菌類、魚類の飼料となるプランクトン等、様々な生物が工業的に培養されている。

こうした生物は、培養槽に貯留した培養液にてある程度繁殖させた後、培養液から分離回収する必要がある。このような装置に関する技術を記載した文献としては、例えば、下記の特許文献１等がある。特許文献１に記載の培養システムでは、培養槽の液面に直交する掻き寄せ面を有する掻き寄せ部を備え、該掻き寄せ部を、前記掻き寄せ面に直交する向きに液の上層で移動させることにより、液の上層に繁殖した藻類を滞留部に集約するようになっている。

一方、生物を水中で培養するにあたっては、生存や各種物質の産生その他に必要な物質を水に溶け込ませ、溶存ガスとして生物に供給する必要がある。藻類であれば、光合成の材料としての二酸化炭素が必須であるし、動物であれば呼吸のための酸素が不可欠である。こうした物質の供給は、培養槽内に配した送気管にガスを送り込み、前記送気管からガスを液体内に噴出させる、いわゆる曝気により行われることが一般的である。液体中へガスを供給するこういった装置に関する一般的技術水準を示す文献としては、例えば、下記の特許文献２等がある。

特開２０１６−８２９１０号公報 特開２０１１−２３９７４６号公報

すなわち、水中における生物の培養にあたり、生物の繁殖には空気の供給のための機構を培養槽内に設置する必要があり、一方で、繁殖した生物やその産生物といった培養物を回収するには、培養物の掻き寄せのための装置を培養槽内に導入する必要がある。そして、これらの装置の構成によっては、回収作業の際、空気の供給のための機構が掻き寄せのための装置と干渉し、掻き寄せの妨げになってしまう場合があり、作業にあたっては、空気の供給のための機構を培養槽内から一旦撤去するような面倒な手続きを経る必要が想定される。

本発明は、斯かる実情に鑑み、液体に対しガスの供給を好適に実行し得る一方、掻き寄せ作業を簡便に行い得るガス供給装置及びその運用方法を提供しようとするものである。

本発明は、貯留槽に貯留された液体の液面の高さに位置し、ガス送出装置から送出されるガスを内部に流通させる液上管と、該液上管から下方の液体中に延びて前記液上管内のガスを下方に導く中間管と、液体中にて前記中間管に接続され、該中間管からのガスを内部に流通させ且つ液体中に放出する液中管とを備え、前記液上管に発生する浮力により液体内に浮いて前記貯留槽の底より上に前記液中管を支持するよう構成した走行体を備え、該走行体は、前記ガス送出装置から送出されるガスを前記液中管から放出しつつ、液体に浮力で支持されながら走行する一方、前記ガス送出装置からのガスの送出を停止し又は送出圧を低下させることで液体内に沈没するよう構成したガス供給装置にかかるものである。

また、本発明は、前記貯留槽に貯留された液体の一部を前記貯留槽の一側に掻き寄せるスクレーパーを用いた掻き寄せ作業に先立ち、前記走行体のうち少なくとも一部を液体内に沈没させる、上述のガス供給装置を用いたガス供給装置の運用方法にかかるものである。

本発明のガス供給装置の運用方法においては、前記走行体の沈没に先立ち、前記走行体のうち少なくとも一部を走行させて前記貯留槽内の一部に寄せることが好ましい。

本発明のガス供給装置の運用方法においては、沈没させずに残った前記走行体に前記スクレーパーを取り付け、該スクレーパーを取り付けた前記走行体を走行させることで掻き寄せ作業を行うことができる。

本発明のガス供給装置及びその運用方法によれば、液体に対しガスの供給を好適に実行し得る一方、掻き寄せ作業を簡便に行い得るという優れた効果を奏し得る。

本発明の実施によるガス供給装置の一例を示す平面図である。 本発明の実施によるガス供給装置の一例を示す正断面図であり、図１のＩＩ−ＩＩ矢視相当図である。 本発明の実施によるガス供給装置の一例を示す側断面図であり、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視相当図である。 本発明の実施に用いるスクレーパーの形態の一例を示す斜視図である。 本発明の実施による培養物の回収作業の手順の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施によるガス供給装置の運用方法の一例を示す側断面図であり、（Ａ）は一つの走行体に牽引索を接続した状態、（Ｂ）は走行体を培養槽の一側に寄せた状態、（Ｃ）は走行体を沈没させた状態、（Ｄ）は掻き寄せ作業中の状態をそれぞれ示す。 本発明の実施による培養物の回収作業の手順の別の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施によるガス供給装置の運用方法の別の一例を示す側断面図であり、（Ａ）は一つの走行体に牽引索を接続した状態、（Ｂ）は一部の走行体を培養槽の一側に寄せた状態、（Ｃ）は一部の走行体を沈没させた状態、（Ｄ）は掻き寄せ作業中の状態をそれぞれ示す。

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。

図１〜図３は本発明の実施例によるガス供給装置の形態を示している。ガス供給装置１は、例えばユーグレナ、クロレラ、スピルリナ、ドナリエラ、ボツリオコッカス、シュードコリスチス等といった微細藻類の培養液である液体２を貯留する貯留槽としての培養槽３に設置され、培養液２に空気を送給することを目的として使用されるが、この他に、上述したような種々の生物、すなわち好気性微生物、酵母、細菌類、菌類、プランクトン等、様々な生物の培養や養殖に適用することができる。また、生物の培養や養殖のみならず、液体中にガスを送り出す必要のある種々の設備に利用することができる。

図１、図２に示す如く、ガス供給装置１は、ガスとしての空気Ａを加圧して送り出すガス送出装置４と、該ガス送出装置４に送出管５を介して接続され、ガス送出装置４から送出される空気Ａを内部に導入して流通させる液上管６と、該液上管６から下方の培養液２中に延び、液上管６内の空気Ａを下方へ導く中間管７と、培養槽３の底付近に配置されて中間管７に接続され、該中間管７からの空気を内部に流通させ培養液２中に放出する液中管８とを備え、この液上管６、中間管７及び液中管８により、後述する走行体Ｂを構成してなる。本実施例の場合、図１に示す如く、この走行体Ｂを培養槽３に対し複数段（ここでは、４段）備えている。

液上管６は、図２に示す如く、複数の主管６ａ同士を接続管６ｂで長手方向に接続してなる。主管６ａは、樹脂繊維を編み込まれて形成された軟質の管であり、内部に空気Ａを送り込まれることで膨らむようになっている。主管６ａ一本あたりの長さは、例えば２ｍ〜１０ｍ程度であり、複数の主管６ａの端部同士が接続管６ｂによって接続されることで、一本の長い液上管６を構成する。一本の液上管６の長さは、該液上管６の長手方向に沿った培養槽３の寸法に略等しく設定される。言い換えれば、液上管６は培養槽３の略全幅にわたって配置される。接続管６ｂは、例えば塩化ビニル樹脂製のＴ字管であり、左右端は水平方向に沿って配置されて各々主管６ａの端部に接続され、中央端は下方に向けられて中間管７の上端に接続される。

接続管６ｂのうち、少なくとも一つの接続管６ｂ'（ここでは、液上管６の長手方向中央に位置する接続管６ｂ'）は、４つの接続端部を有する四方Ｔ字管として構成されており、この４つの端部のうち、互いに対向する２つの端部は水平方向に沿って配置されて主管６ａの端部に、残りの端部のうち１つは水平方向に沿って配置されて送出管５の端部に、１つは下方に向けられて中間管７の上端に、それぞれ接続される。送出管５は、柔軟性のあるゴムや樹脂等の素材で構成されたフレキシブルチューブであり、ガス送出装置４からの空気Ａを接続管６ｂ'から液上管６内に送り込むようになっている。そして、主管６ａは、内部に送り込まれた空気Ａによって膨張して浮力を得、培養液２の液面に浮くようになっている。

また、接続管６ｂによって一本に繋がれた液上管６の両端にあたる主管６ａの端部には、端部接続管６ｃが接続されている。この端部接続管６ｃは、例えば塩化ビニル樹脂製のＬ字管であり、２つの端部のうち１つは水平方向に沿って配置されて主管６ａの端部に接続され、もう１つは下方に向けられて中間管７の上端に接続される。

培養液２中に配置される液中管８は、液面上に配置される液上管６とは略対称の配置を取っており、複数の主管８ａの端部同士が接続管８ｂによって接続されることで、一本の長い液中管８を構成する。主管８ａは、例えば内面と外面を連通する多数の穴が側面に開口されたゴム製の管であり、長さは対応する位置にある液上管６の主管６ａと略等しく設定され、径は液上管６の主管６ａよりは小さく設定される。接続管８ｂは、例えば塩化ビニル樹脂製のＴ字管であり、左右端は水平方向に沿って配置されて各々主管８ａの端部に接続され、中央端は上方に向けられて中間管７の下端に接続される。液中管８の両端にあたる主管８ａの端部には、端部接続管８ｃが接続されている。この端部接続管８ｃは、例えば塩化ビニル樹脂製のＬ字管であり、２つの端部のうち１つは水平方向に沿って配置されて主管８ａの端部に接続され、もう１つは上方に向けられて中間管７の下端に接続される。

中間管７は、培養液２中に鉛直方向に沿って配置された管であり、例えば主管６ａと同様、樹脂繊維を編み込まれた軟質の管として構成される。そして、上述の如く、上端は液上管６を構成する接続管６ｂ，６ｂ'及び端部接続管６ｃの下方に向けられた端部に接続され、下端は液中管８を構成する接続管８ｂ及び端部接続管８ｃの上方に向けられた端部に接続される。こうして、培養液２の液面に浮いた液上管６の下方に中間管７を介して液中管８がぶら下がる形で支持され、これにより培養液２中を走行する走行体Ｂが構成される。走行体Ｂの下方にて液中管８が支持される位置は、培養槽３の底面よりやや上である。

このように、ガス送出装置４からの空気Ａの送出時には、走行体Ｂのうち液上管６が培養液２の液面の高さに位置し且つその一部が培養液２中に没し、走行体Ｂ全体を支持する浮力を発生させるようになっている。

液上管６を構成する接続管６ｂの一部、及び端部接続管６ｃには、走行体Ｂを液面の方向に沿って動作させるための牽引索９が接続されている。この牽引索９は、図１、図３に示す如く、液上管６のなす向きと直交する水平方向に延びるように配されており、その両端は、培養槽３の縁上に設置した巻上機１０に接続されている。

ここで、牽引索９は、走行体Ｂを構成する液上管６、中間管７及び液中管８のいずれに接続されても良いが、本実施例の場合、液上管６のうち塩化ビニル樹脂により形成された接続管６ｂ及び端部接続管６ｃが変形しにくく、接続に簡便であるため、ここを牽引索９の接続位置として選択している。

巻上機１０は、図３に示す如く培養槽３の縁上に設置されるが、この培養槽３の縁における各巻上機１０の設置位置、及び各巻上機１０の下方にあたる培養槽３の壁面にはプーリ１１ａ及びプーリ１１ｂが回転可能に支持されており、牽引索９は、このプーリ１１ａ，１１ｂに一旦巻き掛けられてから巻上機１０に巻き取られるようになっている。こうして、対向する培養槽３の壁面のプーリ１１ｂ，１１ｂ同士の間で牽引索９を水平に保ちつつ、巻上機１０により牽引索９を培養液２の液面に沿って巻き取り又は繰り出すことができるようになっている。

また、図１、図３に示す如く、培養槽３における牽引索９の両端にあたる位置の壁面には、接触によって動作するリミットスイッチ１２が備えられている。このリミットスイッチ１２は、例えば液上管６の高さに配置されており、液上管６の接触があった場合に、接触信号１２ａを制御装置１３に対し入力するようになっている。

制御装置１３は、培養槽３の縁に備えた各巻上機１０を制御するための装置であり、各巻上機１０に対して制御信号１０ａを入力することで、各巻上機１０の運転・停止、牽引索９の巻き取りや繰り出しといった動作を操作するようになっている。

本実施例では、以上の如き走行体Ｂを、図１に示す如く牽引索９の方向に沿って複数段備えている。そして、これらの走行体Ｂは、培養物の回収作業時等、必要な場合に培養液２中に沈めることができるようになっている。すなわち、走行体Ｂは、上述の如く液上管６の浮力によって培養液２に支持されているので、ガス送出装置４からの空気Ａの送出を停止し、あるいは送出圧を低下させれば、液上管６内の空気Ａの量は減少し、浮力が低下する。この操作により、走行体Ｂの比重が培養液２より大きくなれば、走行体Ｂの全体が培養液２中に沈没する。

また、送出管５や各牽引索９は、後述する掻き寄せ作業等にあたり、液上管６に対して任意に取り付け及び取外しが可能に構成されている。

図４は、培養槽３内で培養した生物やその産生物といった培養物を回収するための機構を示している。スクレーパー１４は、培養液２の液面と直交する鉛直方向の掻寄面１４ａを有する板状の部材であり、培養液３の液面の高さにて、掻寄面１４ａと直交する方向に走行するようになっている。このスクレーパー１４は、掻き寄せ時、培養槽３の略全幅にわたって配置され、掻寄面１４ａの幅は、該掻寄面１４ａの長手方向に沿った培養槽３の寸法に略等しい。貯留槽である培養槽３のスクレーパー１４の移動方向に関して一側（図１中上側）の端部には回収槽１５が備えられており、後述する掻き寄せ作業において、スクレーパー１４によって培養液２をここに掻き寄せ、該培養液２中の培養物を回収するようになっている。

スクレーパー１４の培養槽３に対する走行方向は任意に設定することができるが、例えばスクレーパー１４を牽引索９に接続し、巻上機１０の動作によってスクレーパー１４を牽引索９に沿った向きに走行させるよう構成すれば簡便である。また、スクレーパー１４は、走行体Ｂを構成する液上管６に対し取り付け可能に構成し、走行体Ｂと共にスクレーパー１４を走行させるようにしても良い。尚、図４ではスクレーパー１４を支持しあるいは動作させる機構については図示を省略している。

スクレーパー１４は、培養液２の液面に対して掻寄面１４ａを適切な角度に保つことができるよう、培養液２よりも比重が十分に大きい物質で構成されることが好ましいが、一方、あまり重いと走行に支障を来す虞がある。特に、走行体Ｂに取り付けて走行させる場合には、鉛直面を保ちつつ、液上管６を沈ませない程度に比重ないし重量を設定することが望ましい。具体的には、例えば比重が１強の塩化ビニル樹脂にて構成することができる。また、例えばスクレーパー１４本体は比重が１より小さい材質にて構成し、一端に図示しない錘を装備することにより、液面に対して垂直な掻寄面１４ａを維持するように構成しても良い。その他、適切な掻寄面１４ａを形成できる限り、スクレーパー１４の材質や構造は適宜選択し得る。

次に、上記した本実施例の作動を説明する。

培養液２中で生物を繁殖させる際には、ガス送出装置４を作動させると、該ガス送出装置４から、各走行体Ｂの液上管６に対し、送出管５を介して加圧された空気Ａが送り込まれる。液上管６を構成する主管６ａは、内部に空気Ａを送り込まれることで浮力を得て培養液２の液面に浮かび、中間管７や液中管８を含む走行体Ｂ全体を浮力によって支持する。また、送出管５も液面に浮かびつつ、ガス送出装置４の空気Ａの送出口と、液上管６の接続管６ｂ'の間の接続を保つ。このように、本実施例のガス供給装置１では、液上管６が走行体ＢにガスＡを流通させる配管としての役割と、走行体Ｂを浮力によって支持する役割とを兼ねている。こうした構造により、走行体Ｂ全体の構成を簡素にし、製造等にかかる費用を低減するようにしている。

液上管６内に送り込まれた空気Ａは、主管６ａを膨らませながら、一部ずつが接続管６ｂ，６ｂ'及び端部接続管６ｃから中間管７へと送り出され、該中間管７の下端に接続された接続管８ｂ及び端部接続管８ｃから液中管８へ導かれる。液中管８は、主管８ａの側面に開口した多数の穴から培養液２中に空気Ａを送り出す。

この際、上述の如く、液中管８は径が液上管６と比較して小さく構成されており、こうすることで、液中管８全体から空気Ａが均等に送り出されるようになっている。すなわち、液上管６の容積が液中管８よりも大きいため、ガス送出装置４から液上管６に送り込まれた空気は、まず液上管６内の全域に満たされてから、大部分が液上管６に留まりつつ、各所の接続管６ｂ，６ｂ'や端部接続管６ｃから一部ずつ中間管７を介して液中管８に送り出されることになる。したがって、液中管８の各所の接続管８ｂ及び端部接続管８ｃに対し、空気Ａの供給が均等に行われるのである。ここで仮に、液中管８の主管８ａの径が液上管６の主管６ａよりも大きく設定されていた場合を想定すると、ガス送出装置４からの空気Ａは、液上管６の全域を満たすよりも前に、多くが液中管８の方に送り込まれることになる。その際、液中管８へ送り込まれる空気Ａは、送出管５の接続された液上管６の接続管６ｂ'に近い位置ほど多くなる。その結果、液中管８の主管８ａの側面に開口した穴からは、接続管６ｂ'に近い位置ほど多くの空気Ａが放出されることになり、液中管８から培養液２への空気Ａの送出に偏りが生じてしまうことが考えられる。またこれは、例えば液上管６や中間管７を介することなく、液中管８に直接送出管５を接続した場合を想定しても同じである。本実施例では、ガス送出装置４からの空気Ａを液上管６を介して液中管８へ送り込み、さらに液上管６の容積を液中管８より大きく設定することで、空気Ａの供給量の偏りを解消しているのである。

ここで、液中管８から空気Ａを送り出す機構は、上に説明したような主管８ａの側面に開口した穴以外にも種々の構成を取り得る。例えば、液中管８の一部に多孔質の送出部を備え、該送出部から空気Ａを気泡として送り出すように構成することも可能である。その他、液体である培養液２に対しガスである空気Ａを適当に送り出すことができる限り、液中管８はどのように構成しても良い。

こうして、ガス送出装置４から送り出される空気Ａは、液上管６、中間管７、液中管８により構成される走行体Ｂを介して培養液２中に供給される。そして、各走行体Ｂは、牽引索９によって培養液２中を水平方向に往復走行しつつ、上述の如き空気Ａの供給を実行する。

各牽引索９は、培養槽３の縁に備えた巻上機１０によって巻き取られ又は繰り出されることで、各牽引索９に接続された各走行体Ｂを培養槽３内で走行させる。図１において、各走行体Ｂを図中上方へ向かって走行させたい場合には、図中上方に位置する各巻上機１０は牽引索９を巻き取り、図中下方に位置する各巻上機１０は牽引索９を繰り出す動作を行う。また、各走行体Ｂを図中下方へ向かって走行させたい場合には、図中上方に位置する各巻上機１０は牽引索９を繰り出し、図中下方に位置する各巻上機１０は牽引索９を巻き取る動作を行う。この動作を交互に繰り返すことで、各走行体Ｂは、培養槽３内を図中上下に往復する。

この際、動作の切り替えは、培養槽３に備えたリミットスイッチ１２にて液上管６の接触を検知した時点で行われる。一例として、各走行体Ｂを図１中、上方に向かって移動させた後、動作を切り替えて下方に向かって移動させる場合を説明する。まず、各走行体Ｂが上方へ移動し、図１中、最も上に位置する走行体Ｂが培養槽３の図中上方の縁へ到達すると、液上管６の主管６ａが各リミットスイッチ１２に接触し、接触信号１２ａが制御装置１３に送信される。

リミットスイッチ１２から接触信号１２ａが入力された場合、制御装置１３は、接触信号１２ａを入力したリミットスイッチ１２に対応する位置の巻上機１０の動作を一旦停止させる。例えば、図１中、培養槽３の上側の縁の左端に位置するリミットスイッチ１２から接触信号１２ａが入力された場合には、これに対応する培養槽３の上側の縁の左端に位置する巻上機１０、及び、これに対向する培養槽３の下側の縁の左端に位置する巻上機１０を停止する。これを、培養槽３の上側に位置する全リミットスイッチ１２から接触信号１２ａが入力されるまで実行する。そして、培養槽３の上側に位置する全リミットスイッチ１２から接触信号１２ａが入力されたら、巻上機１０の運転の向きを切り替え、培養槽３の上側の縁に位置する巻上機１０には牽引索９を繰り出す動作を、培養槽３の下側の縁に位置する巻上機１０には牽引索９を巻き取る動作を実行させて、各走行体Ｂを図１中、下方に向かって走行させる。

すなわち、各走行体Ｂを複数の牽引索９により走行させるにあたっては、各牽引索９を巻き取り又は繰り出す巻上機１０の動作の速度の違いやその他の諸条件により、液上管６各部の培養槽３に対する移動速度や、縁からの距離が場所によって異なる場合があり得る。そこで、牽引索９の方向に沿って複数並んだ走行体Ｂのうち、端に位置する走行体Ｂが培養槽３の一方の縁に到達する際に、その位置のずれをリミットスイッチ１２を用いて検出し、修正するようにしている。

各走行体Ｂのうち、図中最も下に位置する走行体Ｂが培養槽３の下側の縁に到達したら、今度はこれを培養槽３の下側の縁に位置するリミットスイッチ１２によって検出し、巻上機１０の運転の向きを切り替え、各走行体Ｂを図中上方に向かって走行させる。

以上の動作を繰り返し、各走行体Ｂを培養槽３内で往復走行させながら空気Ａを供給することにより、培養槽３内の全域に対し満遍なく空気Ａを供給することができる。液中管８を培養液２中で移動させながら空気Ａを送り込むので、少ない本数であっても培養液２に対し均等に空気Ａを供給することができる。また、送り込まれる空気Ａの量に対して液中管８の本数が少ないため、空気Ａの供給量を抑えたとしても液中管８に対し十分な圧力によって空気を送り込むことができ、液中管８において空気Ａの噴出口が塞がってしまうような問題も低減できる。

ここで、牽引索９の動力としては、上述の如き巻上機１０の代わりに、例えばプーリ１１ｂに図示しないモータを備え、該モータによってプーリ１１ｂを駆動するようにしても良い。その場合、牽引索９は対向するプーリ１１ｂ，１１ｂ同士の間で無端状に巻き掛けた構成とすることができる。あるいは、人力により牽引索９を牽引するようにすることもできる。その他、牽引索９を適当な速度で牽引し、走行体Ｂを走行させ得る限りにおいて、牽引索９を動作させる機構ないし方法としては種々の構成を取り得る。

また、液中管８の下側に培養槽３の底面まで達するブラシ等を設置し、走行体Ｂの走行に伴って培養槽３の底に溜まった沈殿物を清掃したり、あるいは堆積した微生物を掻き上げたりするよう構成することも可能である。

このようにして、本実施例では、培養液２中に空気Ａを送り込むことで生物に必要な物質を培養液２中に供給すると共に、培養液２を撹拌するようにしており、この際、空気Ａの供給量をなるべく低減しながらも、空気Ａの均一な供給や、これによる培養液２の均一な撹拌を可能にしている。すなわち、培養にかかるエネルギーを節減する観点からは、生物の培養や物質の産生に要求される量を満足する範囲内で空気Ａの供給量をなるべく低減させる必要があるが、一方で、空気Ａの供給量を減らそうとすれば、空気Ａの供給や培養液２の撹拌の不均一を招きやすい。本実施例のガス供給装置１では、液中管８を培養液２中で移動させながら空気Ａを噴出させることにより、空気Ａの供給量の低減と、空気Ａの均一な供給及び培養液２の均一な撹拌を両立しているのである。

また、この際、液中管８を含む走行体Ｂ全体は、液上管６の浮力によって培養液２中に支持されており、液中管８は培養液２中に浮いた状態で、培養槽３の底面と接することなく培養槽３内を走行する。したがって、液中管８と培養槽３の底面との間に摺動に伴う摩擦は発生せず、走行体Ｂの走行にかかるエネルギーを低減でき、しかも、走行に伴って液中管８が摩耗あるいは破損するような心配がない。

さらに、各走行体Ｂは、上述の如く培養液２中に沈没させることができ、これにより、スクレーパー１４（図４参照）を用いた培養物の掻き寄せ作業を簡便に行えるようになっている。以下、この掻き寄せ作業にかかる工程について、図５のフローチャートを参照しながら説明する。

まず、ステップＳ１として、図６（Ａ）に示す如く培養槽３に複数並んだ走行体Ｂのうち、回収槽１５の側（図６（Ａ）中、右側）を一側として他側（左側）の端に位置する走行体Ｂ（走行体Ｂ１とする）以外の走行体Ｂから、牽引索９を取り外す。すなわち、このとき、牽引索９は、培養槽３の両縁の巻上機１０以外には左端の走行体Ｂ１にのみ接続された状態である。

次に、ステップＳ２として、両縁の巻上機１０を作動させ、図６（Ｂ）に示す如く、左端の走行体Ｂ１を培養槽３の一側へ走行させる。すなわち、一側の巻上機１０は牽引索９を巻き取り、他側の巻上機１０は牽引索９を繰り出す動作を行う。すると、左端の走行体Ｂ１に他の走行体Ｂが押されるようにして、全走行体Ｂが培養槽３の一側に寄せられる。

走行体Ｂ１をはじめとする全走行体Ｂを一側に寄せたら、ステップＳ３として、ガス送出装置４（図１参照）からの空気Ａの送出圧を低下させ、あるいは空気Ａの送出を停止し、図６（Ｃ）に示す如く、走行体Ｂ１を含む全走行体Ｂを培養液２中に沈没させる。上述の如く、液上管６の主管６ａ及び中間管７は軟質の素材により構成されているので、走行体Ｂは、この主管６ａと中間管７が折り畳まれるようにして培養槽３の底に沈降する。このとき、走行体Ｂを沈没させるのに先立って、走行体Ｂ１から牽引索９を取り外しておいても良い。

最後に、ステップＳ４として、図６（Ｄ）に示す如く、スクレーパー１４を培養液２の液面の高さで走行させ、培養液２の一部を他側から一側に向かって掻き寄せる。ここで、「掻き寄せ」とは、液体の一部をある位置から別の位置に向かって水平方向に沿って掻き寄せることを指し、特に、液面及び該液面付近の液体を掻き寄せることを言う。この際、先のステップＳ３にて走行体Ｂが培養液２中に沈没しているので、該走行体Ｂがスクレーパー１４と干渉する心配はない。このように、走行体Ｂを沈没させるだけで、走行体Ｂが掻き寄せ作業の妨げになることを簡単に回避することができ、掻き寄せ作業にあたって走行体Ｂを培養槽３から撤去するような必要もない。また、このとき、上述の如く、牽引索９をスクレーパー１４に取り付け、巻上機１０によって動作させれば簡便であるが、この際には、ステップＳ３にて走行体Ｂ１から取り外した牽引索９をスクレーパー１４に接続して使用すれば良い。

培養槽３の他側から一側に向かってスクレーパー１４が走行すると共に、培養液２中の液面付近の培養物が培養液２と共に回収槽１５に向かって掻き寄せられ、培養槽３の縁を越えて回収槽１５に流れ込む。一回の掻き寄せでは培養物の回収が不十分な場合には、例えば、スクレーパー１４を培養液２の液面より上の高さに持ち上げてから巻上機１０を動作させてスクレーパー１４を培養槽３の他側に戻し、スクレーパー１４を培養液２の液面の高さに戻して、再度培養槽３の他側に掻き寄せる。こうして、掻き寄せ作業を適宜繰り返し、回収槽１５への回収作業が完了する。

ここで、上述のステップＳ１では走行体Ｂ１以外の走行体Ｂから牽引索９を取り外し、これをステップＳ３における走行体Ｂ１の走行に使用したが、このステップＳ３において走行体Ｂ１の走行に用いる牽引索９は、各走行体Ｂ同士を繋ぐ牽引索９とは別に用意しても良い。また、同様に、ステップＳ４においてスクレーパー１４の走行に使用する牽引索９も、上述の如く走行体Ｂから取り外して使用することもできるし、それとは別の牽引索９を用意することもできる。

また、上述の手順では、ステップＳ２にて全走行体Ｂを走行させ、培養槽３の一側に寄せてから、ステップＳ３で培養液２中に沈没させるようにしているが、回収作業自体の利便性を考えた場合、必ずしもステップＳ２及びこの準備としてのステップＳ１は必要ではない。全走行体Ｂを培養槽３の一側に寄せず、その場で沈没させても、培養液２の液面付近をスクレーパー１４が移動する分には支障はないからである。ただし、例えばステップＳ４の掻き寄せ作業の後、培養槽３から各走行体Ｂを撤去するような必要がある場合には、培養槽３内の一部に走行体Ｂがまとまって位置している方が簡便であるので、走行体Ｂを移動させてから沈没させるようにしている。ここで、例えばステップＳ２とステップＳ３の順序を逆転させ、走行体Ｂを沈没させた後に移動させることも不可能ではないが、その場合、走行体Ｂが培養槽３の底面に接しながら移動することになるため、例えば液中管８の摩耗等の問題が生じる虞がある。したがって、スクレーパー１４の使用に先立って走行体Ｂを移動させる際には、やはり上に説明したように、培養液２中で走行体Ｂを移動させてから沈没させることが望ましい。この際、走行体Ｂを寄せる側は培養槽３の一側と他側のいずれでも良く、走行体Ｂの撤去作業等の利便性に鑑みて適宜決定すれば良い。

図７及び図８は、上述のガス供給装置１及びスクレーパー１４による掻き寄せ作業の別の手順を示している。この別の手順について、図７のフローチャートを参照しながら説明する。

ステップＳ１１として、図８（Ａ）に示す如く、培養槽３に複数並んだ走行体Ｂのうち、他側（図８（Ａ）中、左側）の端から二番目に位置する走行体Ｂ（走行体Ｂ２とする）以外の走行体Ｂから、牽引索９を取り外す。このとき、牽引索９は、培養槽３の両縁の巻上機１０以外には左端から二番目の走行体Ｂ２にのみ接続された状態である。また、この際、牽引索９の取り外しに先立ち、左端の走行体Ｂ１は培養槽３の左端に寄せておくと、後のステップＳ１５において効率良く掻き寄せを実行できる。

次に、ステップＳ１２として、巻上機１０を作動させ、図８（Ｂ）に示す如く、走行体Ｂ２を培養槽３の一側へ走行させる。左端の走行体Ｂ１のみを培養槽３の他側に残し、走行体Ｂ２以下、他の走行体Ｂは、培養槽３の一側に寄せられる。

ステップＳ１３として、ガス送出装置４（図１参照）からの左端の走行体Ｂ１以外の走行体Ｂに対する空気Ａの送出圧を低下させ又は空気Ａの送出を停止し、図８（Ｃ）に示す如く、左端の走行体Ｂ１以外の走行体Ｂを培養液２中に沈没させる。この際、沈没に先立ち、走行体Ｂ２からは牽引索９を取り外しておく。

ステップＳ１４として、図８（Ｄ）に破線で示す如く、左端の走行体Ｂ１にスクレーパー１４を取り付ける。また、走行体Ｂ１には牽引索９を接続する。ステップＳ１５として、巻上機１０を作動させ、図８（Ｄ）に実線で示す如く、スクレーパー１４を取り付けた走行体Ｂ１を培養液２の液面の高さで走行させ、培養液２の一部を回収槽１５に向かって掻き寄せる。このステップＳ１５の掻き寄せ作業を適宜繰り返し、回収槽１５への回収作業が完了する。

この手順によれば、ステップＳ１５の掻き寄せ作業に先立ち、牽引索９を走行体Ｂ１から取り外してスクレーパー１４に付け替えるような必要がなく、走行体Ｂ１に対してスクレーパー１４を取り付ければ済むため、より簡便である。

尚、上では液上管６、中間管７及び液中管８により構成される走行体Ｂを、培養槽３に対し４段備えた場合を例示したが、走行体Ｂの数はこれより多くても少なくても良く、培養槽３の大きさその他の条件に合わせて適宜変更し得る。例えば１段であっても良い。仮に走行体Ｂの数を１段とする場合、図７、図８に示す如き手順にて回収作業を行う際には、ステップＳ１１〜Ｓ１３は不要である。

以上のように、上記本実施例のガス供給装置１は、液体２の液面の高さに位置し、ガスＡを内部に流通させる液上管６と、該液上管６から液体２中に延びて前記液上管６内のガスＡを下方に導く中間管７と、液体２中にて前記中間管７に接続され、該中間管７からのガスＡを内部に流通させ且つ液体２中に放出する液中管８とを備え、前記液上管６に発生する浮力により液体２に浮いて貯留槽３の底より上に前記液中管８を支持するよう構成した走行体Ｂを備え、該走行体Ｂは、ガスＡを前記液中管８から放出しつつ、液体２に浮力で支持されながら走行する一方、ガスＡの送出を停止し又は送出圧を低下させることで液体２中に沈没するよう構成している。こうして、走行体Ｂを走行させながらガスＡを供給することにより、少ない本数の液中管８で、貯留槽３内の全域に満遍なく均等にガスＡを供給することができる。また、液中管８に対し十分な圧力によってガスＡを送り込めるので、液中管８においてガスＡの噴出口が塞がってしまうような問題も低減できる。さらに、液中管８は貯留槽３の底面と接することなく貯留槽３内を走行するので、走行体Ｂの走行にかかるエネルギーを低減でき、液中管８の摩耗や破損も回避できる。しかも、掻き寄せ作業にあたっては、走行体Ｂを沈没させることで、該走行体Ｂが掻き寄せ作業の妨げになることを簡単に回避することができる。さらに、液上管６が走行体ＢにガスＡを流通させる配管としての役割と、走行体Ｂを浮力によって支持する役割とを兼ねることにより、走行体Ｂの構成を簡素にして製造等にかかる費用を低減することができる。

また、本実施例のガス供給装置の運用方法においては、前記貯留槽３に貯留された液体２の一部を前記貯留槽３の一側に掻き寄せるスクレーパー１４を用いた掻き寄せ作業に先立ち、前記走行体Ｂを液体２中に沈没させるので、掻き寄せ作業に際して走行体Ｂを貯留槽３から撤去する必要がなく、掻き寄せ作業を簡便に実行することができる。

また、本実施例のガス供給装置の運用方法においては、前記走行体Ｂの沈没に先立ち、前記走行体Ｂのうち少なくとも一部を走行させて前記貯留槽３内の一部に寄せるので、掻き寄せ作業の後、走行体Ｂを撤去する場合等に簡便である。また、走行体Ｂの移動に際し、液中管８の摩耗のような問題が生じる心配がない。

また、本実施例のガス供給装置の運用方法においては、前記走行体Ｂ１に前記スクレーパー１４を取り付け、該スクレーパー１４を取り付けた前記走行体Ｂ１を走行させることで掻き寄せ作業を行うことができ、このようにすれば、掻き寄せ作業に際し、走行体Ｂ１に対してスクレーパー１４を取り付ければ済むため、より簡便に掻き寄せ作業を実行できる。

したがって、上記本実施例によれば、液体に対しガスの供給を好適に実行し得る一方、掻き寄せ作業を簡便に行い得る。

尚、本発明のガス供給装置及びその運用方法は、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

１ ガス供給装置
２ 液体（培養液）
３ 貯留槽（培養槽）
４ ガス送出装置
６ 液上管
７ 中間管
８ 液中管
１４ スクレーパー
Ａ ガス（空気）
Ｂ 走行体
Ｂ１ 走行体
Ｂ２ 走行体

Claims (4)

1. 貯留槽に貯留された液体の液面の高さに位置し、ガス送出装置から送出されるガスを内部に流通させる液上管と、該液上管から下方の液体中に延びて前記液上管内のガスを下方に導く中間管と、液体中にて前記中間管に接続され、該中間管からのガスを内部に流通させ且つ液体中に放出する液中管とを備え、前記液上管に発生する浮力により液体内に浮いて前記貯留槽の底より上に前記液中管を支持するよう構成した走行体を備え、
   該走行体は、前記ガス送出装置から送出されるガスを前記液中管から放出しつつ、液体に浮力で支持されながら走行する一方、
   前記ガス送出装置からのガスの送出を停止し又は送出圧を低下させることで液体内に沈没するよう構成したガス供給装置。
2. 前記貯留槽に貯留された液体の一部を前記貯留槽の一側に掻き寄せるスクレーパーを用いた掻き寄せ作業に先立ち、前記走行体のうち少なくとも一部を液体内に沈没させる、請求項１に記載のガス供給装置を用いたガス供給装置の運用方法。
3. 前記走行体の沈没に先立ち、前記走行体のうち少なくとも一部を走行させて前記貯留槽内の一部に寄せる、請求項２に記載のガス供給装置の運用方法。
4. 沈没させずに残った前記走行体に前記スクレーパーを取り付け、該スクレーパーを取り付けた前記走行体を走行させることで掻き寄せ作業を行う、請求項２又は３に記載のガス供給装置の運用方法。
   

Images