JP7149696B2

JP7149696B2 - 藻類培養装置

Info

Publication number: JP7149696B2
Application number: JP2017196928A
Authority: JP
Inventors: 惇高橋
Original assignee: Takasago Thermal Engineering Co Ltd
Current assignee: Takasago Thermal Engineering Co Ltd
Priority date: 2017-10-10
Filing date: 2017-10-10
Publication date: 2022-10-07
Anticipated expiration: 2037-10-10
Also published as: JP2019068773A

Description

本発明は、藻類培養装置に関する。

近年、微細藻類に由来する脂質を利用したバイオ燃料である藻類オイルが注目されている。藻類オイルは、培養槽で藻類を培養し、遠心分離機で培養した藻類から水分を取り除き濃縮し、油分を抽出することで生産される。

藻類を培養する培養槽としては、レースウェイポンド型培養槽が知られている（例えば、特許文献１，２参照）。レースウェイポンド型培養槽では、藻類の成長を促進するために、パドル等の攪拌手段を用いて、水深が０．１ｍ～０．３ｍ程度の培養槽に貯留される培養液に水平方向の流れを形成している。

特開２０１２－２３９７８号公報特開２０１２－２３９７９号公報

しかしながら、上記の培養槽では、攪拌手段を用いて培養槽に貯留された培養液の全量を長い距離に渡って水平方向に動かすことから多大な動力が必要となる。そのため、エネルギー消費量が大きい。

そこで、上記課題に鑑み、エネルギー消費量を低減することが可能な藻類培養装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る藻類培養装置は、長手方向と短手方向とを有し、藻類の培養液を貯留する培養槽と、前記培養槽の底部の近傍に前記培養槽の前記長手方向に沿って配置された供給主管と、前記供給主管の壁面に、前記供給主管の軸方向に沿って所定の間隔を有して形成され、前記培養槽に前記培養液を供給して前記培養槽の深さ方向に前記培養液の流れを形成する複数の貫通孔と、を有し、前記培養液は、前記複数の貫通孔から噴出される前記培養液の噴流によって撹拌され、前記培養液は、前記複数の貫通孔の各々から水平方向又は水平方向から４５°以下の斜め下方向に前記培養槽の内壁に向けて噴出されて、太陽光を前記藻類の全体に満遍なく照射できるように前記内壁に沿って上昇する流れを形成し、前記供給主管は、前記培養槽の前記長手方向の全長に渡って配置され、前記培養槽の前記供給主管の一端は他の培養槽の供給主管の一端に接続可能であり、かつ前記培養槽の前記供給主管の一端から前記他の培養槽の前記供給主管の一端に前記培養液を供給可能に構成され、前記培養槽は、地面に打ち込まれた複数の鋼管ネジ杭を有する仮設基礎部の上に設置された支持体により支持される。

開示の藻類培養装置によれば、エネルギー消費量を低減することができる。

第１構成例に係る藻類培養装置の概略図第２構成例に係る藻類培養装置の概略図第３構成例に係る藻類培養装置の概略図第４構成例に係る藻類培養装置の概略図第５構成例に係る藻類培養装置の概略図培養槽の設置構造の一例を示す概略図培養槽の設置に用いられる鋼管ネジ杭を示す概略図培養槽の設置構造の別の例を示す概略図実施例及び比較例の藻類培養装置における軸動力を比較するための図（１）実施例及び比較例の藻類培養装置における軸動力を比較するための図（２）実施例及び比較例の藻類培養装置における軸動力を比較するための図（３）

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く。

〔藻類培養装置〕
（第１構成例）
第１構成例の藻類培養装置について説明する。図１は、第１構成例に係る藻類培養装置の概略図である。図１（ａ）及び図１（ｂ）は、それぞれ藻類培養装置の斜視図及び断面図である。

図１に示されるように、第１構成例の藻類培養装置１０は、培養槽１２と、供給主管１４と、排出管１６と、送水ポンプ１８と、を有する。

培養槽１２は、断面が略半円形状を有し、内部に藻類の培養液１３を貯留する船形容器である。培養槽１２は、繊維強化プラスチック（Fiber-Reinforced Plastics；ＦＲＰ）、鋼板、鋼板製コルゲート管、厚手の塩化ビニルシート、樹脂製コルゲート管、金網、金属メッシュ等により形成される。培養槽１２の深さは、特に限定されないが、例えば０．４ｍ～１．２ｍの水深の培養液１３を貯留できる深さとすることができる。培養槽１２の幅は、特に限定されないが、汎用温室に設置可能であるという観点から、６ｍ以下であること好ましい。藻類としては、細胞内に脂質を多く含んだ藻であれば特に限定されないが、燃料に適した炭化水素を大量につくる藻であることが好ましい。このような藻類としては、例えばボトリオコッカス、オーランチオキトリウム、イカダモ、ユーグレナ、スピルリナ、クロレラ等が挙げられる。

供給主管１４は、培養槽１２の長手方向（図１のＹ方向）に沿って、一方の端面１２ａから他方の端面１２ｂに延伸する配管である。供給主管１４は、培養槽１２の底部１２ｃとの間に隙間を有して底部１２ｃの近傍に配置されている。これにより、供給主管１４を取り外すことなく、容易に培養槽１２の清掃を行うことができる。供給主管１４の一端は開口端であり、往管１９ａを介して送水ポンプ１８に接続されている。供給主管１４の他端は閉口端である。供給主管１４の壁面には、供給主管１４の軸方向（図１のＹ方向）に沿って所定の間隔を有して複数の貫通孔１４ａが形成されている。これにより、供給主管１４の開口端から供給される藻類の培養液１３は、複数の貫通孔１４ａから培養槽１２の内部に供給される。また、複数の貫通孔１４ａの各々は、水平方向又は水平方向から４５°以下の斜め下方向に培養液１３を供給可能な位置に形成されている。そのため、複数の貫通孔１４ａから培養槽１２の内部に供給される藻類の培養液１３は、コアンダ効果によって、図１（ａ）及び図１（ｂ）の矢印で示されるように、培養槽１２の内壁に沿って上昇する流れを形成する。これにより、培養槽１２に貯留された藻類の培養液１３が効率的に攪拌される。そのため、攪拌手段を用いて培養液の全量を長い距離に渡って水平方向に動かして培養液の横流を形成するレースウェイポンド型培養槽と比較して、エネルギー消費量を低減できる。また、太陽光を藻類全体に満遍なく照射することができるので、培養液１３の水深を深くして、培養槽１２を設置するために必要な用地の面積を小さくすることができる。

また、複数の貫通孔１４ａは、供給主管１４の軸方向に沿って千鳥配列となるように形成されていることが好ましい。これにより、噴流を相互に干渉しないようにして、培養液１３の攪拌効率を向上させることができる。

なお、図１では、培養槽１２の内壁に沿って上昇する流れが形成されるように複数の貫通孔１４ａを配置した場合の例を示しているが、複数の貫通孔１４ａの配置はこれに限定されない。複数の貫通孔１４ａは、培養槽１２の深さ方向、例えば供給主管１４から上方向又は斜め上方向に培養液１３の流れを形成可能な位置であれば別の位置に形成されていてもよい。但し、培養槽１２全体を効率よく攪拌できるという観点から、培養槽１２の内壁に沿って上昇する流れが形成されるように複数の貫通孔１４ａを配置することが好ましい。

排出管１６は、培養槽１２から培養液１３を排出する配管である。排出管１６の一端は培養槽１２の長手方向に沿った壁面に接続されており、排出管１６の内部は培養槽１２の内部と連通している。排出管１６の他端は、還管１９ｂを介して送水ポンプ１８に接続されている。

送水ポンプ１８は、供給主管１４及び排出管１６と接続されている。送水ポンプ１８は、培養槽１２から排出管１６を介して排出される藻類の培養液１３を供給主管１４に送出し、培養槽１２に供給することで、藻類の培養液１３を循環させる。送水ポンプ１８としては、ポンプ効率が高い汎用ポンプを用いることができる。

（第２構成例）
第２構成例の藻類培養装置について説明する。図２は、第２構成例に係る藻類培養装置の概略図である。図２（ａ）及び図２（ｂ）は、それぞれ藻類培養装置の斜視図及び断面図である。

図２に示されるように、第２構成例の藻類培養装置２０は、培養槽２２の断面が三角形状である点で、第１構成例の藻類培養装置１０と異なる。なお、その他の構成については、第１構成例と同様の構成とすることができる。

第２構成例の藻類培養装置２０においても、第１構成例と同様に、供給主管１４の開口端から供給される藻類の培養液１３は、複数の貫通孔１４ａから培養槽２２の内部に供給される。また、複数の貫通孔１４ａの各々は、水平方向又は水平方向から４５°以下の斜め下方向に培養液１３を供給可能な位置に形成されている。そのため、複数の貫通孔１４ａから培養槽２２の内部に供給される藻類の培養液１３は、コアンダ効果によって、図２（ａ）及び図２（ｂ）の矢印で示されるように、培養槽２２の内壁に沿って上昇する流れを形成する。これにより、培養槽２２に貯留された藻類の培養液１３が効率的に攪拌される。そのため、攪拌手段を用いて培養槽に貯留された培養液の全量を長い距離に渡って動かす横流を形成するレースウェイポンド型培養槽と比較して、エネルギー消費量を低減できる。また、太陽光を藻類全体に満遍なく照射することができるので、培養液１３の水深を深くして、培養槽２２を設置するために必要な用地の面積を小さくすることができる。

また、複数の貫通孔１４ａは、第１構成例と同様、供給主管１４の軸方向に沿って千鳥配列となるように形成されていることが好ましい。これにより、噴流を相互に干渉しないようにして、培養液１３の攪拌効率を向上させることができる。

なお、図２では、培養槽２２の内壁に沿って上昇する流れが形成されるように複数の貫通孔１４ａを配置した場合の例を示しているが、複数の貫通孔１４ａの配置はこれに限定されない。複数の貫通孔１４ａは、培養槽２２の深さ方向、例えば供給主管１４から上方向又は斜め上方向に培養液１３の流れを形成可能な位置であれば別の位置に形成されていてもよい。但し、培養槽２２全体を効率よく攪拌できるという観点から、培養槽２２の内壁に沿って上昇する流れが形成されるように複数の貫通孔１４ａを配置することが好ましい。

（第３構成例）
第３構成例の藻類培養装置について説明する。図３は、第３構成例に係る藻類培養装置の概略図である。図３（ａ）及び図３（ｂ）は、それぞれ藻類培養装置の斜視図及び断面図である。

図３に示されるように、第３構成例の藻類培養装置３０は、培養槽３２の断面が矩形状である点で、第１構成例の藻類培養装置１０と異なる。なお、その他の構成については、第１構成例と同様の構成とすることができる。

第３構成例の藻類培養装置３０においても、第１構成例と同様に、供給主管１４の開口端から供給される藻類の培養液１３は、複数の貫通孔１４ａから培養槽３２の内部に供給される。また、複数の貫通孔１４ａの各々は、水平方向又は水平方向から４５°以下の斜め下方向に培養液１３を供給可能な位置に形成されている。また、培養槽３２の内壁に沿って上昇する流れが形成されるように、培養槽３２の幅や培養液１３が供給される流速を設定してもよく、斜め上方向に培養液１３が供給されるように複数の貫通孔１４ａを配置してもよい。これにより、複数の貫通孔１４ａから培養槽３２の内部に供給される藻類の培養液１３は、コアンダ効果によって、図３（ａ）及び図３（ｂ）の矢印で示されるように、培養槽３２の内壁に沿って上昇する流れを形成する。そのため、培養槽３２に貯留された藻類の培養液１３が効率的に攪拌される。その結果、攪拌手段を用いて培養槽に貯留された培養液の全量を長い距離に渡って動かす横流を形成するレースウェイポンド型培養槽と比較して、エネルギー消費量を低減できる。また、太陽光を藻類全体に満遍なく照射することができるので、培養液１３の水深を深くして、培養槽３２を設置するために必要な用地の面積を小さくすることができる。

なお、図３では、培養槽３２の内壁に沿って上昇する流れが形成されるように複数の貫通孔１４ａを配置した場合の例を示しているが、複数の貫通孔１４ａの配置はこれに限定されない。複数の貫通孔１４ａは、培養槽３２の深さ方向、例えば供給主管１４から上方向又は斜め上方向に培養液１３の流れを形成可能な位置であれば別の位置に形成されていてもよい。但し、培養槽３２全体を効率よく攪拌できるという観点から、培養槽３２の内壁に沿って上昇する流れが形成されるように複数の貫通孔１４ａを配置することが好ましい。

（第４構成例）
第４構成例の藻類培養装置について説明する。図４は、第４構成例に係る藻類培養装置の概略図である。図４（ａ）及び図４（ｂ）は、それぞれ藻類培養装置の斜視図及び断面図である。

図４に示されるように、第４構成例の藻類培養装置４０は、供給主管１４に複数の供給枝管１５が合されている点で、第１構成例の藻類培養装置１０と異なる。なお、その他の構成については、第１構成例と同様の構成とすることができる。

供給枝管１５は、供給主管１４から培養槽１２の内壁面に向かって延びるように接合されている。供給枝管１５は、両端が開口端であり、一方の開口端が供給主管１４に接合されることで、その内部が供給主管１４の内部と連通する。これにより、供給主管１４の開口端から供給される藻類の培養液は、複数の供給枝管１５の他方の開口端から培養槽１２の内部に供給される。このとき、供給枝管１５を通ることにより、藻類の培養液１３は、培養槽１２の短手方向（図４のＸ方向）に方向付けされた流れとなって培養槽１２の内部に供給される。また、供給枝管１５は、水平又は水平方向に対して斜め下方向に４５°以下の角度で傾斜して供給主管１４に接合されており、水平方向又は水平方向から４５°以下の斜め下方向に培養液１３を供給可能に構成されている。そのため、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示されるように、第１構成例から第３構成例に係る藻類培養装置よりも効率的に培養槽１２の内壁に沿って上昇する流れが形成される。その結果、培養槽１２に貯留された藻類の培養液１３の攪拌効率が特に向上する。

また、複数の供給枝管１５は、供給主管１４の軸方向に沿って千鳥配列となるように接合されていることが好ましい。これにより、噴流を相互に干渉しないようにして、培養液１３の攪拌効率を向上させることができる。

なお、図４では、培養槽１２の内壁に沿って上昇する流れが形成されるように複数の供給枝管１５を配置した場合の例を示しているが、複数の供給枝管１５の配置はこれに限定されない。複数の供給枝管１５は、培養槽１２の深さ方向、例えば供給主管１４から上方向又は斜め上方向に培養液１３の流れを形成可能な位置であれば別の位置に形成されていてもよい。但し、培養槽１２全体を効率よく攪拌できるという観点から、培養槽１２の内壁に沿って上昇する流れが形成されるように複数の供給枝管１５を配置することが好ましい。

なお、第４構成例の藻類培養装置についても、第２構成例及び第３構成例と同様に、培養槽１２の断面を三角形状や矩形状とすることもできる。

（第５構成例）
第５構成例の藻類培養装置について説明する。図５は、第５構成例に係る藻類培養装置の概略図である。

図５に示されるように、第５構成例の藻類培養装置５０は、直列に接続された複数（例えば４つ）の培養槽１２１，１２２，１２３，１２４を有する点で、第１構成例の藻類培養装置１０と異なる。

第５構成例の藻類培養装置５０は、培養槽１２１，１２２，１２３，１２４と、供給主管１４１，１４２，１４３，１４４と、排出管１６１，１６２，１６３，１６４と、送水ポンプ１８と、を有する。送水ポンプ１８は、リバースリターン方式で４つの培養槽１２１，１２２，１２３，１２４に培養液１３を循環させる。リバースリターン方式を採用することにより、４つの培養槽１２１，１２２，１２３，１２４に貯留される培養液１３を同等に攪拌できる。

培養槽１２１，１２２，１２３，１２４は、それぞれ前述した培養槽１２，２２，３２のいずれかであってよい。

供給主管１４１，１４２，１４３，１４４は、この順番に直列に接続されている。より具体的には、供給主管１４１の一端は往管１９ａを介して送水ポンプ１８に接続され、他端は供給主管１４２の一端に接続されている。供給主管１４２の他端は、供給主管１４３の一端に接続されている。供給主管１４３の他端は、供給主管１４４の一端に接続されている。供給主管１４４の他端は閉口している。供給主管１４１，１４２，１４３，１４４の壁面には、それぞれ供給主管１４１，１４２，１４３，１４４の軸方向に沿って所定の間隔を有して複数の貫通孔１４１ａ，１４２ａ，１４３ａ，１４４ａが形成されている。これにより、供給主管１４１の一端から供給される藻類の培養液１３は、複数の貫通孔１４１ａ，１４２ａ，１４３ａ，１４４ａから培養槽１２１，１２２，１２３，１２４の内部に供給される。このとき、複数の貫通孔１４１ａ，１４２ａ，１４３ａ，１４４ａから培養槽１２１，１２２，１２３，１２４の内部に供給される藻類の培養液１３は、コアンダ効果によって培養槽１２の内壁に沿って上昇する流れを形成する。これにより、培養槽１２１，１２２，１２３，１２４に貯留された藻類の培養液１３が効率的に攪拌される。そのため、攪拌手段を用いて培養液の全量を長い距離に渡って水平方向に動かして培養液の横流を形成するレースウェイポンド型培養槽と比較して、エネルギー消費量を低減できる。

排出管１６１，１６２，１６３，１６４は、それぞれ培養槽１２１，１２２，１２３，１２４から培養液１３を排出する配管である。排出管１６１，１６２，１６３，１６４の一端はそれぞれ培養槽１２１，１２２，１２３，１２４の長手方向に沿った壁面に接続されており、排出管１６１，１６２，１６３，１６４の内部はそれぞれ培養槽１２１，１２２，１２３，１２４の内部と連通している。排出管１６１，１６２，１６３，１６４の他端は、送水ポンプ１８に接続されている。

送水ポンプ１８は、往管１９ａを介して供給主管１４１と接続され、還管１９ｂを介して排出管１６１，１６２，１６３，１６４と接続されている。送水ポンプ１８は、培養槽１２１，１２２，１２３，１２４から排出管１６１，１６２，１６３，１６４を介して排出される藻類の培養液１３を供給主管１４１，１４２，１４３，１４４に送出し、培養槽１２１，１２２，１２３，１２４に供給する。これにより、藻類の培養液１３が循環される。送水ポンプ１８としては、ポンプ効率が高い汎用ポンプを用いることができる。

このように、第５構成例の藻類培養装置５０は、複数の培養槽を直列に接続することで、設置場所の面積等に応じて、培養槽の数を自在に変更し、容易に拡張できる。なお、第５構成例では、複数の培養槽の各々に供給主管が設けられている場合を例に挙げて説明したが、これに限定されず、例えば複数の培養槽を貫通するように１つの供給主管が設けられていてもよい。１つの供給主管を採用することにより、部材点数を削減できる。

〔培養槽の設置構造〕
次に、前述した培養槽の設置構造の一例について説明する。図６は、培養槽の設置構造の一例を示す概略図である。図６（ａ）及び図６（ｂ）は地面に設置された培養槽の側面を示し、図６（ｃ）は地面に設置された培養槽の上面を示す。なお、図６においては、培養槽に藻類の培養液１３が貯留されていない状態を示す。図７は、培養槽の設置に用いられる鋼管ネジ杭を示す概略図である。図７（ａ）は鋼管ネジ杭の側面を示し、図７（ｂ）は図７（ａ）の一点鎖線Ａ－Ａにおいて切断した断面を示す。

図６に示されるように、培養槽の設置構造は、仮設基礎部７２と、支持体７４と、培養槽７６と、を有する。

仮設基礎部７２は、所定間隔を有して地面に打ち込まれた複数の鋼管ネジ杭７２１を有する。鋼管ネジ杭７２１は、図７（ｂ）に示されるように、ネジ面７２１ａに複数（例えば４つ）の円孔７２１ｂを有する。これにより、鋼管ネジ杭７２１を地面に打ち込む際に土質を円孔７２１ｂから逃がすことができるので、鋼管ネジ杭７２１に回転力を与える治具のトルクを軽減できる。

支持体７４は、仮設基礎部７２の上に設置されており、培養槽７６を支持する。支持体７４は、所定間隔を有して立設された複数の柱７４１と、複数の柱７４１を繋ぐように設けられた複数の梁７４２とを含むラーメン構造を有する構造体である。

培養槽７６は、支持体７４に支持され、固定されている。培養槽７６は、前述した培養槽１２，２２，３２のいずれかであってよい。

このように、培養槽の設置構造は、従来のコンクリート製又は鉄筋コンクリート製の培養槽を地中又は地上に設置する設置構造と異なり、仮設基礎部７２及び支持体７４を含む仮設足場により培養槽７６を支持する。そのため、例えば培養槽７６を農地に設置する場合、農地を原姿の状態で利活用できるので、農地転用が不要となり得る。

次に、前述した培養槽の設置構造の別の例について説明する。図８は、培養槽の設置構造の別の例を示す概略図である。図８（ａ）及び図８（ｂ）は、それぞれ地面に設置された培養槽の斜視図及び断面図である。なお、図８においては、培養槽に藻類の培養液１３が貯留されていない状態を示す。

図８に示されるように、培養槽の設置構造は、仮設基礎部８２と、支持体８４と、培養槽８６と、を有する。

仮設基礎部８２は、第１方向（図８のＹ方向）に沿って所定間隔を有して地面に打ち込まれた複数の鋼管ネジ杭８２１ａと、第１方向（図８のＹ方向）に沿って所定間隔を有して地面に打ち込まれた複数の鋼管ネジ杭８２１ｂと、を有する。複数の鋼管ネジ杭８２１ａが配列する方向と、複数の鋼管ネジ杭８２１ｂが配列する方向とは、互いに平行となっている。鋼管ネジ杭８２１ａ，８２１ｂは、図７に示されるように、前述の鋼管ネジ杭７２１と同様の構成とすることができる。

支持体８４は、仮設基礎部８２の上に設置されており、培養槽８６を支持する。支持体８４は、水平支持部材８４１ａ，８４１ｂと、垂直支持部材８４２ａ，８４２ｂと、補強部材８４３ａ，８４３ｂと、接続部材８４４と、を有する。

水平支持部材８４１ａと、複数の鋼管ネジ杭８２１ａを跨ぐように第１方向に沿って取り付けられている。水平支持部材８４１ｂは、複数の鋼管ネジ杭８２１ｂを跨ぐように第１方向に沿って配置されている。水平支持部材８４１ａ，８４１ｂは、例えば軽量Ｈ形鋼である。

垂直支持部材８４２ａは、水平支持部材８４１ａを構成する軽量Ｈ形鋼の上側フランジに取り付けられている。垂直支持部材８４２ａは、水平支持部材８４１ａを構成する軽量Ｈ形鋼の長手方向に沿って所定間隔を有して複数設けられている。垂直支持部材８４２ｂは、水平支持部材８４１ｂを構成する軽量Ｈ形鋼の上側フランジに取り付けられている。垂直支持部材８４２ｂは、水平支持部材８４１ｂを構成する軽量Ｈ形鋼の長手方向に沿って所定間隔を有して複数設けられている。垂直支持部材８４２ａ，８４２ｂは、例えばＣＴ形鋼である。

補強部材８４３ａは、垂直支持部材８４２ａを構成するＣＴ形鋼のウェブに取り付けられており、ＣＴ形鋼を補強する。補強部材８４３ｂは、垂直支持部材８４２ｂを構成するＣＴ形鋼のウェブに取り付けられており、ＣＴ形鋼を補強する。補強部材８４３ａ，８４３ｂは、例えば三角形状の平板である。

接続部材８４４は、培養槽８６の上面において、垂直支持部材８４２ａを構成するＣＴ形鋼の上端と垂直支持部材８４２ｂを構成するＣＴ形鋼の上端とを接続する。接続部材８４４は、例えば平鋼である。

培養槽８６は、支持体８４に支持され、固定されている。培養槽８６は、前述した培養槽１２，２２，３２のいずれかであってよい。

このように、培養槽の設置構造は、従来のコンクリート製又は鉄筋コンクリート製の培養槽を地中又は地上に設置する設置構造と異なり、仮設基礎部８２及び支持体８４を含む仮設足場により培養槽８６を支持する。そのため、例えば培養槽８６を農地に設置する場合、農地を原姿の状態で利活用できるので、農地転用が不要となり得る。

〔培養槽の設置例〕
本発明の実施形態に係る藻類培養装置の設置例について説明する。前述したように、本発明の実施形態に係る藻類培養装置は、設置場所に応じて複数の培養槽の接続数を自在に変更できる。そのため、風力に対する温室の構造強化と地耐力の関係から幅員寸法が定められている汎用温室への設置が容易である。藻類培養装置を汎用温室に設置することで、培養槽の水温が、気温や気象の変化、季節移行に伴う強制対流伝熱、日射による放射伝熱の影響を受けて変化することを抑制できる。そのため、培養槽に貯留される培養液の水温を藻類収穫量の温度依存性領域以上の温度に維持し、且つ降雨による培養槽の栄養塩希釈や培養液の溢れを防止できる。また、汎用温室を用いることができるので、農地転用が不要となり得る。

〔効果〕
次に、本発明の実施形態に係る培養槽を用いたときの効果について、シミュレーションにより軸動力を算出することにより評価した。実施例では、第４構成例の藻類培養装置４０を用いて、以下の条件でシミュレーションを行った。

培養槽１２の面積：５９９ｍ^２
培養槽１２の幅：６ｍ
培養槽１２の長さ：９９．８ｍ
供給主管１４の内径：１５５．２ｍｍφ
供給枝管１５の内径：１２．７ｍｍφ
隣接する供給枝管１５の間隔：３．８ｍ
供給枝管１５での流速：０．２０ｍ／秒、０．２５ｍ／秒、０．３０ｍ／秒
また、実施例の比較のため、比較例として実施例と同一の面積を有するレースウェイポンド型培養槽を用いて、以下の条件でシミュレーションを行った。

培養槽の面積：５９９ｍ^２
流速：０．２０ｍ／秒、０．２５ｍ／秒、０．３０ｍ／秒
図９から図１１は、実施例及び比較例の藻類培養装置における軸動力を比較するための図である。図９、図１０、及び図１１は、それぞれ流速が０．２０ｍ／秒、０．２５ｍ／秒，及び０．３０ｍ／秒であるときの水深（ｍ）と軸動力（ｋＷ）との関係を示す。

図９に示されるように、流速が０．２０ｍ／秒であるとき、培養槽に貯留される培養液の水深が０．６ｍ以上の場合、実施例の藻類培養装置の軸動力は、比較例の藻類培養装置の軸動力よりも小さいことが分かる。即ち、流速が０．２０ｍ／秒であるとき、培養槽に貯留される培養液の水深が０．６ｍ以上の場合、エネルギー消費量を低減できる。

また、図１０に示されるように、流速が０．２５ｍ／秒であるとき、培養槽に貯留される培養液の水深が０．４ｍ以上の場合、実施例の藻類培養装置の軸動力は、比較例の藻類培養装置の軸動力よりも小さいことが分かる。即ち、流速が０．２５ｍ／秒であるとき、培養槽に貯留される培養液の水深が０．４ｍ以上の場合、エネルギー消費量を低減できる。例えば、培養槽に貯留される培養液の水深が０．８ｍの場合、実施例の藻類培養装置の軸動力は４．１ｋＷであり、比較例の藻類培養装置の軸動力７．５７ｋＷであった。

また、図１１に示されるように、流速が０．３０ｍ／秒であるとき、培養槽に貯留される培養液の水深が０．２ｍ以上の場合、実施例の藻類培養装置の軸動力は、比較例の藻類培養装置の軸動力よりも小さいことが分かる。即ち、流速が０．３０ｍ／秒であるとき、培養槽に貯留される培養液の水深が０．２ｍ以上の場合、エネルギー消費量を低減できる。

図９から図１１に示すシミュレーション結果により、本発明の実施形態の藻類培養装置を用いることで、レースウェイポンド型培養槽を用いる場合と比較して、エネルギー消費量を低減できることが確認できた。また、培養槽に貯留される培養液の水深が深くなるほど、本発明の実施形態に係る藻類培養装置により得られるエネルギー消費量の低減の効果が大きくなる。

以上、本発明を実施するための形態について説明したが、上記内容は、発明の内容を限定するものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。

例えば、上記の実施形態では、培養槽の断面が略半円形状、三角形状、矩形状である場合を例に挙げて説明したが、培養槽の形状はこれに限定されず、他の形状であっても本発明を適用することができる。

１０，２０，３０，４０，５０藻類培養装置
１２，２２，３２培養槽
１３培養液
１４供給主管
１４ａ貫通孔
１５供給枝管
１６排出管
１８送水ポンプ

Claims

長手方向と短手方向とを有し、藻類の培養液を貯留する培養槽と、
前記培養槽の底部の近傍に前記培養槽の前記長手方向に沿って配置された供給主管と、
前記供給主管の壁面に、前記供給主管の軸方向に沿って所定の間隔を有して形成され、前記培養槽に前記培養液を供給して前記培養槽の深さ方向に前記培養液の流れを形成する複数の貫通孔と、
を有し、
前記培養液は、前記複数の貫通孔から噴出される前記培養液の噴流によって撹拌され、
前記培養液は、前記複数の貫通孔の各々から水平方向又は水平方向から４５°以下の斜め下方向に前記培養槽の内壁に向けて噴出されて、太陽光を前記藻類の全体に満遍なく照射できるように前記内壁に沿って上昇する流れを形成し、
前記供給主管は、前記培養槽の前記長手方向の全長に渡って配置され、
前記培養槽の前記供給主管の一端は他の培養槽の供給主管の一端に接続可能であり、かつ前記培養槽の前記供給主管の一端から前記他の培養槽の前記供給主管の一端に前記培養液を供給可能に構成され、
前記培養槽は、地面に打ち込まれた複数の鋼管ネジ杭を有する仮設基礎部の上に設置された支持体により支持される、
藻類培養装置。
長手方向と短手方向とを有し、藻類の培養液を貯留する培養槽と、
前記培養槽の底部の近傍に前記培養槽の前記長手方向に沿って配置された供給主管と、
前記供給主管と連通し、前記供給主管と垂直に配置され、前記培養槽に前記培養液を供給して前記培養槽の深さ方向に前記培養液の流れを形成する複数の供給枝管と、
を有し、
前記培養液は、前記複数の供給枝管から噴出される前記培養液の噴流によって撹拌され、
前記培養液は、前記複数の供給枝管の各々から水平方向又は水平方向から４５°以下の斜め下方向に前記培養槽の内壁に向けて噴出されて、太陽光を前記藻類の全体に満遍なく照射できるように前記内壁に沿って上昇する流れを形成し、
前記供給主管は、前記培養槽の前記長手方向の全長に渡って配置され、
前記培養槽の前記供給主管の一端は他の培養槽の供給主管の一端に接続可能であり、かつ前記培養槽の前記供給主管の一端から前記他の培養槽の前記供給主管の一端に前記培養液を供給可能に構成され、
前記培養槽は、地面に打ち込まれた複数の鋼管ネジ杭を有する仮設基礎部の上に設置された支持体により支持される、
藻類培養装置。
前記複数の供給枝管は、前記供給主管の軸方向に沿って千鳥配列となるように配置されており、
前記培養液が前記複数の供給枝管から噴出される方向が、隣接する供給枝管間で相互に逆向きである、
請求項２に記載の藻類培養装置。
前記複数の供給枝管の各々は、水平又は水平方向に対して斜め下方向に４５°以下の角度で傾斜して前記供給主管に接合されている、
請求項２又は３に記載の藻類培養装置。
前記複数の貫通孔は、前記供給主管の軸方向に沿って千鳥配列となるように配置されており、
前記培養液が前記複数の貫通孔から噴出される方向が、隣接する貫通孔間で相互に逆向きである、
請求項１に記載の藻類培養装置。
前記培養槽から前記培養液を排出する排出管と、
前記排出管から排出される前記培養液を、前記供給主管に送出するポンプと、
を更に有し、
前記ポンプは前記培養槽に前記培養液を循環させる、
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の藻類培養装置。
長手方向と短手方向とを有し、藻類の培養液を貯留する複数の培養槽と、
前記複数の培養槽の底部の近傍に前記複数の培養槽の前記長手方向に沿って配置された供給主管と、
前記供給主管の壁面に、前記供給主管の軸方向に沿って所定の間隔を有して形成され、前記培養槽に前記培養液を供給して前記培養槽の深さ方向に前記培養液の流れを形成する複数の貫通孔と、
前記複数の培養槽のそれぞれから前記培養液を排出する複数の排出管と、
前記複数の排出管から排出される前記培養液を、前記供給主管に送出するポンプと、
を有し、
前記培養液は、前記複数の貫通孔から噴出される前記培養液の噴流によって撹拌され、
前記培養液は、前記複数の貫通孔の各々から水平方向又は水平方向から４５°以下の斜め下方向に前記培養槽の内壁に向けて噴出されて、太陽光を前記藻類の全体に満遍なく照射できるように前記内壁に沿って上昇する流れを形成し、
前記供給主管は、前記培養槽の前記長手方向の全長に渡って配置され、
前記複数の培養槽のうちの一の培養槽の前記供給主管の一端は他の培養槽の供給主管の一端に接続され、かつ前記一の培養槽の前記供給主管の一端から前記他の培養槽の前記供給主管の一端に前記培養液が供給されるように構成され、
前記複数の培養槽は、地面に打ち込まれた複数の鋼管ネジ杭を有する仮設基礎部の上に設置された支持体により支持される、
藻類培養装置。
長手方向と短手方向とを有し、藻類の培養液を貯留する複数の培養槽と、
前記複数の培養槽の底部の近傍に前記複数の培養槽の前記長手方向に沿って配置された供給主管と、
前記供給主管と連通し、前記供給主管と垂直に配置され、前記培養槽に前記培養液を供給して前記培養槽の深さ方向に前記培養液の流れを形成する複数の供給枝管と、
前記複数の培養槽のそれぞれから前記培養液を排出する複数の排出管と、
前記複数の排出管から排出される前記培養液を、前記供給主管に送出するポンプと、
を有し、
前記培養液は、前記複数の供給枝管から噴出される前記培養液の噴流によって撹拌され、
前記培養液は、前記複数の供給枝管の各々から水平方向又は水平方向から４５°以下の斜め下方向に前記培養槽の内壁に向けて噴出されて、太陽光を前記藻類の全体に満遍なく照射できるように前記内壁に沿って上昇する流れを形成し、
前記供給主管は、前記培養槽の前記長手方向の全長に渡って配置され、
前記複数の培養槽のうちの一の培養槽の前記供給主管の一端は他の培養槽の供給主管の一端に接続され、かつ前記一の培養槽の前記供給主管の一端から前記他の培養槽の前記供給主管の一端に前記培養液が供給されるように構成され、
前記複数の培養槽は、地面に打ち込まれた複数の鋼管ネジ杭を有する仮設基礎部の上に設置された支持体により支持される、
藻類培養装置。
前記ポンプは、リバースリターン方式で前記複数の培養槽に前記培養液を循環させる、
請求項７又は８に記載の藻類培養装置。