JP7308365B2 - フォトバイオリアクター - Google Patents

Description

本開示は、フォトバイオリアクターに関する。

各種産業で利用・生産される微細藻類は、光合成により増殖し、培養される。このような微細藻類を大量に培養するための槽として、屋外に開放された浅い池で微細藻類を培養する開放系と、特許文献１に示すように透明な管や容器の中で微細藻類を培養する閉鎖系が挙げられる。以下、閉鎖系の培養設備をフォトバイオリアクターと呼ぶ。

特表２０１４－５０４８８４号公報

フォトバイオリアクターにおいて、微細藻類を培養するための槽として管を使用する場合、内部に微細藻類を含む培養液が充填される。よって、槽全体の重量は非常に大きい。このため、地震、天候などの外的影響があっても、槽の姿勢を一定に保ちたいという要望がある。

本開示は、免震構造を備えるフォトバイオリアクターを提供することを目的とする。

本開示の一側面のフォトバイオリアクターは、透光性を有し、かつ微細藻類を含む培養液を内部に収容して一方向に沿って運ぶ複数の配管第１配管と、透光性を有し、かつ一端部から流入した前記培養液の向きを変えて他端部から流出する複数の屈曲管と、を有する槽と、土台部から上方に延びて、前記配管第１配管が延在する延在方向に複数配置された柱と、複数の前記柱の上部に支持された懸架部と、を備える。前記懸架部は、複数の前記柱の上部に支持されて前記延在方向に延在する第１連結棒と、前記延在方向に間隔を空けつつ前記第１連結棒から下方に延びる複数の延出部と、前記延在方向に延在し、複数の前記延出部の下部と接続する第２連結棒と、複数の前記延出部のそれぞれに対し、高さ方向に間隔を空けて固定されて前記配管第１配管を支持するクランプと、前記第１連結棒と前記柱との間に介在し、前記柱から前記第１連結棒に伝達する揺れを低減する第１振動吸収装置と、を備える。

本開示のフォトバイオリアクターは免震構造を備えるため、槽の姿勢を維持しやすい。

図１は、実施形態１に係るフォトバイオリアクターを模式的に示す全体図である。 図２は、図１のＩＩ－ＩＩ線で切った断面を矢印方向から視た図を模式的に示す断面図である。 図３は、図１のＩＩＩ－ＩＩＩ線で切った断面を矢印方向から視た図を模式的に示す断面図である。 図４は、図１のＩＶ－ＩＶ線で切った断面を矢印方向から視た図を模式的に示す断面図である。 図５は、図４のＶ－Ｖ線で切った断面を矢印方向から視た図を模式的に示す断面図である。 図６は、接続部の断面図である。 図７は、強風時における実施形態１に係るフォトバイオリアクターに使用状態を示す全体図である。 図８は、変形例１に係るフォトバイオリアクターを模式的に示す全体図である。 図９は、実施形態２に係るフォトバイオリアクターを模式的に示す全体図である。 図１０は、ストッパを直交方向から視た拡大図である。 図１１は、図９のＸＩ－ＸＩ線で切った断面を矢印方向から視た図を模式的に示す断面図である。 図１２は、実施形態３に係るフォトバイオリアクターを模式的に示す全体図である。

以下、本開示につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の発明を実施するための形態（以下、実施形態という）により本開示が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、下記実施形態で開示した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。

（実施形態１）
図１は、実施形態１に係るフォトバイオリアクターを模式的に示す全体図である。図２は、図１のＩＩ－ＩＩ線で切った断面を矢印方向から視た図を模式的に示す断面図である。図３は、図１のＩＩＩ－ＩＩＩ線で切った断面を矢印方向から視た図を模式的に示す断面図である。図４は、図１のＩＶ－ＩＶ線で切った断面を矢印方向から視た図を模式的に示す断面図である。図５は、図４のＶ－Ｖ線で切った断面を矢印方向から視た図を模式的に示す断面図である。図６は、接続部の断面図である。図７は、強風時における実施形態１に係るフォトバイオリアクターに使用状態を示す全体図である。図８は、変形例１に係るフォトバイオリアクターを模式的に示す全体図である。

実施形態１のフォトバイオリアクター１００は、屋外に設置されている。なお、本開示のフォトバイオリアクター１００は、ビニールハウスなどの屋内に設置してもよい。図１に示すように、フォトバイオリアクター１００は、槽１と、土台部１０と、アウターフレーム２０と、懸架部３０と、を備える。

槽１は、内部に微細藻類を含む培養液を収容する管状の部品である。槽１は、外部から内部に太陽光を取り入れ、微細藻類に光合成をさせている。槽１は、水平方向に直線状に延在する複数の配管２と、配管２同士を接続する複数の屈曲管３と、を有する。配管２及び屈曲管３は、外部から内部に太陽光を取り入れるため、透光性を有する材料で形成されている。また、本実施形態では、配管２及び屈曲管３は、透光性が高いガラス製のものを使用している。槽１は、配管２と屈曲管３とを接続するための接続部５０（図１から図５において不図示。図６を参照。）を有する。図２に示すように、配管２は、微細藻類を一方向に送る第１配管４と、第１配管４と反対方向に微細藻類を送る第２配管５と、を有している。

以下、配管２が延在する方向を延在方向Ｘと称する。延在方向Ｘのうち、第１配管４の一端部４ａが指す方向を第１方向Ｘ１と称し、第１配管４の他端部４ｂが指す方向を第２方向Ｘ２と称する。平面視で延在方向Ｘと直交する方向を直交方向Ｙと称する。延在方向Ｘと直交方向Ｙとの両者に直交する方向を高さ方向Ｚと称する。

図３に示すように、第１配管４は、高さ方向Ｚに等間隔で８本配置されている。同様に、第２配管５は、高さ方向Ｚに等間隔で８本配置されている。なお、本実施形態では、第１配管４と第２配管５は８本ずつであるが、本開示のフォトバイオリアクターにおいて、配管の本数はこれに限定されない。

第１配管４と第２配管５は、平面視で直交方向Ｙに互いに離隔している。また、第１配管４と第２配管５は、高さ方向Ｚの上から第１配管４、第２配管５、の順で交互に配置されている。

図２に示すように、屈曲管３は、平面視でＵ字状を成している。屈曲管３は、第１配管４に対して第１方向Ｘ１に配置された第１屈曲管６と、第１配管４に対して第２方向Ｘ２に配置された第２屈曲管７と、を有する。そして、第１配管４、第１屈曲管６、第２配管５、及び第２屈曲管７の順で接続された培養液の流路は、平面視で延在方向Ｘに長い環状（楕円形状）となっている。

第１屈曲管６は、第１配管４の一端部４ａと、その接続する第１配管４よりも１つ下にある第２配管５の一端部５ａと、に接続している。第２屈曲管７は、第２配管５の他端部５ｂと、その接続する第２配管５よりも１つ下にある第１配管４の他端部４ｂと、に接続している。よって、槽１による培養液の流路は、周回するにつれて次第に下方（高さ方向Ｚ）に移動する。

図１に示すように、複数の第１配管４のうち、一番上方に配置される第１配管４の他端部４ｂには、二酸化炭素供給装置（不図示）の流出口と接続する第１接続パイプ８が接続されている。複数の第２配管５のうち、一番下方に配置される第２配管５の他端部５ｂには、二酸化炭素供給装置（不図示）の流入口と接続する第２接続パイプ９が接続される。

図示しない二酸化炭素供給装置は、微細藻類の培養に必要な二酸化炭素を培養液に供給し、培養液に多くの二酸化炭素を含ませる装置である。二酸化炭素供給装置は、ポンプを搭載し、第２接続パイプ９を介して槽１から培養液を引き込んでいる。そして、二酸化炭素供給装置は、培養液に二酸化炭素を供給し、第１接続パイプ８を介して槽１に培養液を送り出している。これにより、培養液中の微細藻類は、槽１に沿って平面視で右回り方向に周回しつつ、かつ次第に下方に移動しながら、光合成を行う。なお、本開示は、周回しつつ次第に上方に移動するようにしてもよく、特に限定されない。

図１に示すように、土台部１０は、地面１１に敷かれたコンクリート層１２と、コンクリート層１２の上面に設けられた複数の下側連結板１３と、を備える。コンクリート層１２の上面は、水平面となっている。下側連結板１３は、平板の金属板であり、アウターフレーム２０とコンクリート層１２を連結するための部品である。複数の下側連結板１３は、延在方向Ｘに間隔を空けて配置されている。また、下側連結板１３は、図示しないアンカーボルトによってコンクリート層１２に固定されている。

アウターフレーム２０は、高さ方向Ｚに延びる複数の柱２１と、柱２１の上部の上側に設けられた複数の上側連結板２２と、を備える。上側連結板２２は、平板の金属板である。上側連結板２２は、延在方向Ｘ方向に間隔を空けて配置されている。上側連結板２２は、下側連結板１３の上方に配置され、下側連結板１３と高さ方向Ｚに対向している。柱２１は、金属製のフレームであり、下部が下側連結板１３と連結し、上部が上側連結板２２と連結している。

図２に示すように、柱２１は、第１配管４、第１屈曲管６、第２配管５、及び第２屈曲管７から成る環状の培養液の流路の外側に配置されている。図１や図３に示すように、柱２１の高さ方向Ｚの中間部は、高さ方向Ｚに直線状に延在している。また、柱２１の上端部と下端部とは、円弧状を成している。つまり、柱２１は、高さ方向Ｚの中間部が上端部及び下端部よりも槽１から離隔するように窪んでいる。このため、地震により仮に槽１が水平方向に揺れたとしても、柱２１の高さ方向Ｚの中間部と接触しない。

図３に示すように、複数の柱２１のうち、槽１の直交方向Ｙの一方に配置される柱２１と、槽１の直交方向Ｙの他方に配置される柱２１と、は、互いの上端部と下端部とが連続するように、下側連結板１３及び上側連結板２２に固定されている。よって、槽１を挟んで直交方向Ｙ方向に配置される２つの柱２１は、延在方向Ｘから視て楕円形フレーム２３を構成している。このような楕円形フレーム２３は、一組の下側連結板１３と上側連結板２２とに対し、延在方向Ｘに離隔しつつ２つ設けられている。

図１に示すように、複数の柱２１のうち、楕円形フレーム２３のように他の柱２１と連続しない柱２１（以下、独立フレーム２４と呼ぶ）がある。独立フレーム２４は、図１に示すように、槽１に対し、第１方向Ｘ１と第２方向Ｘ２とに配置されている。また、このような独立フレーム２４は、図３に示すように、直交方向Ｙに離隔しつつ、２つずつ配置されている。

以上から、柱２１（楕円形フレーム２３と独立フレーム２４）は、槽１の外側を覆っている。また、上側連結板２２の中央部には、高さ方向Ｚに貫通する貫通孔２２ａが設けられている。

図１に示すように、懸架部３０は、上側連結板２２の上面に設置された複数の第１振動吸収装置３１と、延在方向Ｘに延びる第１連結棒３２と、第１連結棒３２から下方に延びる複数の延出部３３と、延出部３３に固定されて配管２を支持するクランプ４０と、複数の延出部３３の下端部を連結する第２連結棒３５と、第２連結棒３５の下面に連結する補助板３６と、下側連結板１３の上方に配置される第２振動吸収装置３７と、を備える。

第１振動吸収装置３１は、振動を吸収するための装置である。本実施形態では、弾性体と、弾性体の高さ方向Ｚの両端を支持する一対の支持部と、を備える。なお、弾性体は、例えば、コイルばねやゴムなどが挙げられ、特に制限はない。第１振動吸収装置３１は、上側連結板２２の貫通孔２２ａに対し、直交方向Ｙの両側に配置されている。

第１連結棒３２は、上側連結板２２の上方であり、かつ平面視で上側連結板２２の貫通孔２２ａと重なるように配置されている。第１連結棒３２は、Ｌ字状のフレーム３１ａにより、第１振動吸収装置３１の上部と連結している。

延出部３３は、第１連結棒３２の下面から下方に直線状に延びている。延出部３３は、上側連結板２２の貫通孔２２ａを通過し、さらに上側連結板２２よりも下方へ延びている。延出部３３は、第１配管４と第２配管５との間を通過している。つまり、延出部３３は、第１配管４、第１屈曲管６、第２配管５、及び第２屈曲管７から成る環状の培養液の流路の内側に配置されている。

クランプ４０は、延出部３３の側面に図示しない締結具により固定される板状の部品である。クランプ４０は、延在方向Ｘから視て円形状を成す支持孔４０ａを有している。この支持孔４０ａの中に配管２が挿入され、配管２を支持している。なお、詳細なクランプ４０の支持構造については後述する。

クランプ４０は、延在方向Ｘから視て、延出部３３よりも直交方向Ｙの外側に突出している。クランプ４０は、直交方向Ｙの両端に支持孔４０ａが設けられている。よって、１つのクランプ４０は、２つの配管２（第１配管４と第２配管５）を支持している。

また、クランプ４０は、延出部３３の第２方向Ｘ２を向く面に取り付けられる第１クランプ４１と、延出部３３の第１方向Ｘ１を向く面に取り付けられる第２クランプ４２と、を備える。第１クランプ４１及び第２クランプ４２は、延在する角度が異なっており、延在方向Ｘから視ると、第１クランプ４１及び第２クランプ４２が交差している。

第１クランプ４１が支持する配管２は、第１配管４よりも第２配管５の方が１つ下にある。つまり、第１クランプ４１は、第１屈曲管６が接続する２つの配管２を支持している。よって、第１クランプ４１によれば、第１クランプ４１により支持される第１配管４と第２配管５との中心間の距離は一定となる。この結果、第１配管４と第２配管５とが離隔したり近接したりして第１屈曲管６が破損する、ということが回避される。

一方で、第２クランプ４２が支持する配管２は、第２配管５よりも第１配管４の方が１つ下にある。つまり、第２クランプ４２は、第２屈曲管７が接続する２つの配管２を支持している。よって、第２クランプ４２によれば、第２クランプ４２により支持される第１配管４と第２配管５との中心間の距離は一定となる。この結果、第１配管４と第２配管５とが離隔したり近接したりして第２屈曲管７が破損する、ということが回避される。

第２連結棒３５は、下側連結板１３よりも上方に配置されている。第２連結棒３５は、全ての下側連結板１３に跨って延在方向Ｘに延在している。第２連結棒３５は、各延出部３３の下部と連結している。これにより、延出部３３間の距離が一定となる。従って、延出部３３間の距離が変形して配管２が破損する、ということが回避される。

補助板３６は、第２連結棒３５の下面に固定され、直交方向に延在する板部材である。また、補助板３６の直交方向の両端の下面には、第２振動吸収装置３７が連結している。第２振動吸収装置３７は、第１振動吸収装置３１と同様に、振動を吸収するための装置である。第２振動吸収装置３７の下部は、下側連結板１３に連結している。

つぎに、図５を参照しながら、クランプ４０の詳細を説明する。クランプ４０は、延出部３３に固定される板状の本体部４５と、本体部４５に重ね合わせられてボルト４６で締結される保持板４７と、本体部４５と保持板４７とに挟持されるＯリング４８と、を備える。本体部４５は、図示しないボルトにより、延出部３３の第１方向Ｘ１の側面、又は延出部３３の第２方向Ｘ２の側面に取り付けられている。

本体部４５と保持板４７のそれぞれには、円形状の支持孔４０ａが設けられている。保持板４７の内周面のうち本体部４５の方を向く角部が面取りされ、斜面４７ａとなっている。Ｏリング４８は、本体部４５の側面４５ａと、保持板４７の斜面４７ａと、の間に挟持されている。

Ｏリング４８の内径は、本体部４５と保持板４７のそれぞれに設けられた支持孔４０ａの内径よりも小さい。また、Ｏリング４８の内径は、配管２の外径よりも僅かに小さい。そして、Ｏリング４８の内部に配管２に挿入され、配管２が本体部４５及び保持板４７に接触していない状態で、クランプ４０に支持されている。

次に、図６を参照しながら、接続部５０の詳細を説明する。接続部５０は、配管２と屈曲管３の間に配置される本体部５１と、本体部５１を挟んで配置される一対の挿入部５２と、２つのＯリング５３と、を備える。

本体部５１は、中心Ｏ１が延在方向Ｘに延びる管であり、延在方向Ｘの両端部に開口部５４を有する。開口部５４の内径は、本体部５１の延在方向Ｘの中央部から外側に向かうにつれて大径となり、断面視で階段状となっている。

また、挿入部５２は、中心Ｏ２を中心とする管である。挿入部５２は、配管２又は屈曲管３の内周側に嵌合する第１嵌合部５５と、開口部５４の内部に挿入される第２嵌合部５６と、を有する。第２嵌合部５６の外径は、開口部５４の内周面に対応し、断面視で階段状となっている。また、開口部５４の内周面と、第２嵌合部５６の外周面との間には、微小な隙間が設けられている。つまり、第２嵌合部５６（他端部）は開口部５４に遊嵌するようになっている。

Ｏリング５３は、開口部５４の内周面と、第２嵌合部５６の外周面との間に、Ｏリング５３が潰された状態で配置されている。これによれば、挿入部５２は、本体部５１に対して延在方向Ｘに抜け難い。また、挿入部５２は、Ｏリング５３を支点として、本体部５１に対し傾倒可能となっている（破線で示す傾倒後の中心Ｏ２を参照）。

次に、実施形態１のフォトバイオリアクター１００の効果を説明する。槽１を支持するクランプ４０は、延出部３３、第１連結棒３２、及びに第１振動吸収装置３１を介してアウターフレーム２０に支持されている。地震が発生し、土台部１０及びアウターフレーム２０が揺れた場合、揺れによる振動エネルギーは、第１振動吸収装置３１に吸収される。よって、各延出部３３に伝達する揺れが低減する。また、各延出部３３に伝達した振れは、第２連結棒３５及び補助板３６を介して連結する第２振動吸収装置３７に吸収される。よって、各延出部３３に伝達した振れの減衰が早い。以上から、地震の際、槽１に作用する荷重は小さく、槽１が倒れ難い。また、配管２及び屈曲管３がガラス製であっても破損し難い。

また、各延出部３３は、第１連結棒３２と第２連結棒３５で連結され、延出部３３同士が近接したり離隔したりしない。よって、延出部３３同士が近接したり離隔したりして配管２が延在方向Ｘの荷重を受けて破損する、ということが回避される。

また、第１クランプ４１及び第２クランプ４２により、第１配管４と第２配管５とが離隔したり近接したりしないようになっている。よって、第１屈曲管６や第２屈曲管７が破損する、ということが回避される。

また、クランプ４０は、Ｏリング４８を介して配管２を支持している。よって、配管２が本体部４５及び保持板４７と接触して破損する、ということが回避される。さらに、配管２や屈曲管３の位置が少し変位した場合、接続部５０の挿入部５２が傾倒し、その変位を吸収する。よって、配管２や屈曲管３の位置が少し変位しても配管２や屈曲管３が破損しないようになっている。

また、１つのクランプ４０で、２つの配管２を支持している。よって、クランプ４０の部品点数が低減する。さらに、図７に示すように、各柱２１及び第１連結棒３２に対し、槽１を被覆する被覆物１１０を被せることができる。これよれば、強風時、槽１に作用する風圧を低減でき、槽１の破損を回避できる。また、飛来物が槽１に接触することを防止できる。そのほか、被覆物１１０にＬＥＤなどの照明器具を取り付けて微細藻類に光を照査させることもできる。

以上、実施形態１のフォトバイオリアクター１００は、透光性を有し、かつ微細藻類を含む培養液を内部に収容して一方向に沿って運ぶ複数の配管２と、透光性を有し、かつ一端部から流入した培養液の向きを変えて他端部から流出する複数の屈曲管３と、を有する槽１と、土台部１０から上方に延びて、配管２が延在する延在方向Ｘに複数配置された柱２１と、複数の柱２１の上部に支持された懸架部３０と、を備える。懸架部３０は、複数の柱２１の上部に支持されて延在方向に延在する第１連結棒３２と、延在方向Ｘに間隔を空けつつ第１連結棒３２から下方に延びる複数の延出部３３と、延在方向Ｘに延在し、複数の延出部３３の下部と接続する第２連結棒３５と、複数の延出部３３のそれぞれに対し、高さ方向Ｚに間隔を空けて固定されて配管２を支持するクランプ４０と、第１連結棒３２と柱２１との間に介在し、柱２１から第１連結棒３２に伝達する揺れを低減する第１振動吸収装置３１と、を備える。

上記構成によれば、柱２１から各延出部３３に伝達する地震の振動が低減する。よって、槽１の傾倒を防止できる。また、ガラス製の配管２及び屈曲管３を使用しても破損し難い。

また、実施形態１の懸架部３０は、第２連結棒３５と土台部１０との間に介在する第２振動吸収装置３７を備える。

上記構成によれば、各延出部３３に伝達した地震の振動が減衰し易い。よって、槽１の傾倒を確実に防止できる。

また、実施形態１の配管２は、微細藻類を延在方向Ｘの一方向に送る第１配管４と、第１配管４と反対方向に微細藻類を送る第２配管５と、を有する。第１配管４と第２配管５は、平面視で延在方向Ｘと直交する直交方向Ｙに互いに離隔しつつ、高さ方向Ｚの上から第１配管４、第２配管５、の順で交互に複数配置される。屈曲管３は、第１配管４の一端部４ａと、その第１配管４の１つ下に配置される第２配管５の一端部５ａと、を接続する第１屈曲管６と、第２配管５の他端部５ｂと、その第２配管５の１つ下に配置される第１配管４の他端部４ｂと、を接続する第２屈曲管７と、を有する。クランプ４０は、平面視で直交方向Ｙに延在し、直交方向Ｙの一端部で第１配管４を支持し、直交方向Ｙの他端部で第２配管５を支持している。

上記構成によれば、１つのクランプ４０で２つの配管２を支持するため、部品点数の削減を図れる。また、クランプ４０で支持する２つの配管２の距離を一定にでき、クランプ４０が支持する２つの配管２同士を接続する屈曲管３の破損を回避できる。

また、実施形態１のクランプ４０は、第１屈曲管６が接続する第１配管４と第２配管５とを支持する第１クランプ４１と、第２屈曲管７が接続する第１配管４と第２配管５とを支持する第２クランプ４２と、を有する。

上記構成によれば、第１屈曲管６と第２屈曲管７の両方の破損を回避できる。

また、実施形態１の複数の柱２１は、平面視で第１配管４と第２配管５と屈曲管３が成す環状の流路よりも外側に配置されている。

上記構成によれば、柱２１に防風用の被覆物１１０や、ＬＥＤを装着した被覆物１１０を取り付けることができる。

また、実施形態１のクランプ４０は、弾性部材（Ｏリング４８）を介して配管２を支持している。

上記構成によれば、クランプ４０の本体部４５や保持板４７に配管２が接触して配管２が破損することを回避できる。

また、実施形態１の槽１は、配管２と屈曲管３とを接続する接続部５０と、を備える。接続部５０は、配管２と屈曲管３の間に配置され、延在方向Ｘの両端部に開口部５４、５４を有する管状の本体部５１と、一端部が配管２又は屈曲管３と接続し、他端部が開口部５４に遊嵌する２つの挿入部５２と、挿入部５２の他端部の外周面と、本体部５１の開口部５４の内周面との間に介在し、開口部５４から挿入部５２の他端部が抜けることを防止するＯリング５３と、を有する。

上記構成によれば、配管２や屈曲管３の傾倒を吸収でき、配管２や屈曲管３の破損を回避することができる。

（変形例１）
つぎに、図８を参照しながら、変形例１に係るフォトバイオリアクター１００Ａについて説明する。変形例１に係るフォトバイオリアクター１００Ａは、複数の下側補強部材６０及び複数の上側補強部材６１を備えている点で、実施形態１のフォトバイオリアクター１００と相違する。

下側補強部材６０は、下側連結板１３の間を延在方向Ｘに延在し、下側連結板１３同士を連結する補強部材である。上側補強部材６１は、上側連結板２２の間を延在方向Ｘに延在し、上側連結板２２同士を連結する補強部材である。この変形例１によれば、アウターフレーム２０の強度が向上する。よって、地震が発生した際、アウターフレーム２０に生じる歪みが生じにくい。

以上、実施形態１及び変形例１について説明したが、本開示のフォトバイオリアクターは、アウターフレーム２０や懸架部３０にＬＥＤなどの照明器具を設置し、照明器具の光を槽１の内部に取り入れて微細藻類を培養してもよい。また、実施形態のクランプ４０は、延在方向Ｘから視ると第１クランプ４１及び第２クランプ４２が交差しているが、本開示のフォトバイオリアクターは、延在方向Ｘから視て第１クランプ４１及び第２クランプ４２が平行となっていてもよい。

また、実施形態１及び変形例１の配管２及び屈曲管３は、ガラス製のものを使用しているが、本開示の配管２及び屈曲管３は、外部から内部に光が入射できればよく（透光性を有すればよく）、材質について特に限定されない。よって、本開示の配管２及び屈曲管３は樹脂製やゴム製であってもよい。また、ガラス製の配管２と、樹脂製の屈曲管３と、を組み合わせてもよく、配管２と屈曲管３の材質を統一させる必要もない。

また、実施形態１及び変形例１の配管２は、直線状のものを使用しているが、本開示の配管２は、一方向に沿って培養液を運べればよく、直線状のものに限定されない。本開示の配管２は、例えば波型形状であったり、湾曲していたり、螺旋状になっていたりしてもよい。または、本開示の配管２は、一端から他端に向かうにつれて下方に位置するように傾斜していてもよい。

また、実施形態１及び変形例１の屈曲管３は、平面視でＵ字状のものを使用しているが、本開示の屈曲管３は、一端部から流入した培養液の向きを変えて他端部から流出することができればよく、Ｕ字状のものに限定されない。つまり、本開示の屈曲管３は、Ｊ字状を成していたり、円弧状を成していたりしてもよい。

次に、複数の配管２を水平方向に繋ぎ合わせた実施形態２及び実施形態３について説明する。なお、以下の説明においては、上述した実施形態１及び変形例１で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

（実施形態２）
図９は、実施形態２に係るフォトバイオリアクターを模式的に示す全体図である。図１０は、ストッパを直交方向から視た拡大図である。図１１は、図９のＸＩ－ＸＩ線で切った断面を矢印方向から視た図を模式的に示す断面図である。実施形態２のフォトバイオリアクター１００Ｂは、第１配管４及び第２配管５は、延在方向Ｘに複数繋ぎ合わせられている点で、実施形態１と相違する。また、実施形態２の懸架部３０は、延在方向Ｘに複数配置されている点で、実施形態１と相違する。実施形態２のフォトバイオリアクター１００Ｂは、ストッパ７０を有している点で、実施形態１と相違する。実施形態２の土台部１０は、横ずれ防止部８０を備えている点で、実施形態１と相違する。以下、相違点に絞って説明する。

実施形態２では、３つの第１配管４が延在方向Ｘに並べられている。接続部５０は、延在方向Ｘに隣り合う第１配管４同士を接続している。同様に、３つの第２配管５が延在方向Ｘに並べられている。接続部５０は、延在方向Ｘに隣り合う第２配管５同士を接続している。よって、実施形態２の槽１は、実施形態１の槽１よりも延在方向Ｘに拡張している。

懸架部３０は、延在方向Ｘに３つ並べられている。なお、懸架部３０の増設に対応し、柱２１も延在方向に増設されている。懸架部３０の第１連結棒３２は、延在方向Ｘに隣り合う懸架部３０の第１連結棒３２に対し、延在方向に離隔している。同様に、懸架部３０の第２連結棒３５も、延在方向Ｘに隣り合う懸架部３０の第２連結棒３５に対し、延在方向Ｘに離隔している。

各懸架部３０は、延在方向Ｘに並ぶ３つの第１配管４のうち、１つの第１配管４を支持している。各懸架部３０は、延在方向Ｘに並ぶ３つの第２配管５のうち、１つの第２配管５を支持している。よって、延在方向Ｘに並ぶ複数の第１配管４のそれぞれは、互いに異なる懸架部３０に支持され、第１配管４同士を接続する接続部５０は、懸架部３０同士の間に配置されている。同様に、延在方向Ｘに並ぶ複数の第２配管５のそれぞれは、互いに異なる懸架部３０に支持され、第２配管５同士を接続する接続部５０は、懸架部３０同士の間に配置されている。

ストッパ７０は、懸架部３０が延在方向Ｘに所定の距離以上に離隔することを防止するためのものである。ストッパ７０の詳細を説明する前に、図６を参照しながら接続部５０について説明する。接続部５０の挿入部５２は、一端部に第１嵌合部５５を有している。第１嵌合部５５が第１配管４又は第２配管５の内周側に嵌合している。これにより、挿入部５２が配管２又は屈曲管３に強固に固定されている。一方、挿入部５２は、他端部に第２嵌合部５６を有している。第２嵌合部５６は、本体部５１の開口部５４の内側に挿入されている。これにより、挿入部５２は、Ｏリング５３を支点として傾倒可能に本体部５１に支持されている。以上から、挿入部５２と本体部５１との固定強度は、挿入部５２と第１配管４（又は第２配管５）との固定強度よりも弱い。よって、挿入部５２と本体部５１との嵌合している部分の延在方向の長さを超えて、延在方向Ｘに隣り合う第１配管４同士が互いに離隔した場合、本体部５１の開口部５４から挿入部５２の第２嵌合部５６が抜け落ち、培養液が外部に漏出する可能性がある。なお、挿入部５２と本体部５１との嵌合している部分の延在方向の長さは、Ｏリング５３を介して嵌合している挿入部５２の外周面５６ａと本体部５１の内周面５４ａのうち、延在方向Ｘの長さが短い方の長さを指す。また、本実施形態においては、挿入部５２の外周面５６ａと本体部５１の内周面５４ａの延在方向Ｘの長さは同じＬ１となっている。

図９に示すように、ストッパ７０は、延在方向Ｘに隣り合う第１連結棒３２同士の間と、延在方向Ｘに隣り合う第２連結棒３５同士の間と、に跨って設けられている。なお、第１連結棒３２同士に跨っているストッパ７０と、第２連結棒３５同士に跨っているストッパ７０は、同じものである。よって、以下の説明では、第１連結棒３２同士に跨っているストッパ７０の方を説明し、第２連結棒３５同士に跨っているストッパ７０の方の説明を省略する。

図１０に示すように、ストッパ７０は、各第１連結棒３２の上面３２ａに配置された第１Ｌ字部材７１及び第２Ｌ字部材７２と、延在方向Ｘに延びる軸７３と、軸７３の両端部に固定された規制部（第１規制部７４、第２規制部７５）と、を備える。

第１Ｌ字部材７１と第２Ｌ字部材７２は、水平方向に延びる水平壁７１ａ、７２ａと、高さ方向Ｚに延びる縦壁７１ｂ、７２ｂと、を備える。水平壁７１ａ、７２ａは、ボルト７６により締結されている。また、縦壁７１ｂ、７２ｂには、延在方向Ｘに貫通する孔７１ｃ、７２ｃが設けられている。軸７３は、縦壁７１ｂ、７２ｂの孔７１ｃ、７２ｃと両方に挿入されている。また、軸７３は、縦壁７１ｂ、７２ｂ間の距離よりも長い。よって、軸７３の両端部は、縦壁７１ｂ、７２ｂから突出している。規制部（第１規制部７４、第２規制部７５）は、軸７３に螺合するダブルナットである。軸７３の第２方向Ｘ２の端部に設けられた第１規制部７４は、縦壁７１ｂと当接している。軸７３の第１方向Ｘ１の端部に設けられた第２規制部７５は、縦壁７２ｂと離隔している。第２規制部７５と縦壁７２ｂとの距離Ｌ２は、Ｌ１よりも小さい。つまり、第２規制部７５と縦壁７２ｂとの距離Ｌ２は、接続部５０の本体部５１と挿入部５２との嵌合が解除されない長さとなっている。

また、ストッパ７０は、第３Ｌ字部材７７と、２つの吸収材７８と、２つの当接部７９と、を備える。第３Ｌ字部材７７は、水平方向に延びる水平壁７７ａと、高さ方向Ｚに延びる縦壁７７ｂと、を備える。水平壁７７ａは、ボルト７６により締結されている。また、縦壁７７ｂには、軸７３に貫通する孔７７ｃが設けられている。吸収材７８は、例えば、ゴム、樹脂、コイルバネなど、弾性変形可能な材料により製造されている。なお、本実施形態の吸収材７８は、ゴムにより製造されている。また、吸収材７８には、軸７３が貫通するための貫通孔８７ａが設けられている。各吸収材７８の一端面は、第３Ｌ字部材７７の縦壁７７ｂに当接している。また、当接部７９は、軸７３に固定されたナットである。当接部７９は、各吸収材７８の他端面に当接している。以上から、第３Ｌ字部材７７と２つの当接部７９により、２つの吸収材７８を挟持している。

また、第１Ｌ字部材７１の孔７１ｃ、第２Ｌ字部材７２の孔７２ｃ、第３Ｌ字部材７７の孔７７ｃ、及び吸収材７８の孔７８ａのそれぞれの径は、軸７３よりも大径となっている。よって、第１Ｌ字部材７１の孔７１ｃ、第２Ｌ字部材７２の孔７２ｃ、第３Ｌ字部材７７の孔７７ｃ、及び吸収材７８の孔７８ａのそれぞれの中で、軸７３が傾くことが可能となっている。つまり、ストッパ７０は、接続する懸架部３０が直交方向Ｙと高さ方向Ｚとに独立して移動することを制限しない。

図１１に示すように、横ずれ防止部８０は、４つのガイド棒８１を備える。ガイド棒８１は、コンクリート層１２から上方に延びる円柱状の部品である（図９参照）。また、ガイド棒８１は、第２連結棒３５よりも僅かに上方に突出している（図９参照）。４つのガイド棒８１は、平面視した場合、第２連結棒３５と補助板３６とが交差する交差部３８の４つの角部３８ａの近傍に配置されている。また、１つのガイド棒８１の外周面は、第２連結棒３５の側面と補助板３６の側面とのそれぞれに離隔している。よって、懸架部３０が水平方向に移動するような荷重を受けた場合、ガイド棒８１の外周面が第２連結棒３５の側面又は補助板３６の側面に当接する。よって、懸架部３０の水平方向の移動量が制限される。

次に、実施形態２のフォトバイオリアクター１００Ｂの効果について説明する。実施形態２のフォトバイオリアクター１００Ｂは、槽１が延在方向Ｘに拡張し、多くの微細藻類に光合成をさせることができる。また、実施形態２の各懸架部３０は、互いに連結されていない。よって、各懸架部３０は、地震の振動によりそれぞれが独立して揺動する。よって、各懸架部３０に支持される配管２（第１配管４及び第２配管５）も揺動する。この結果、接続部５０の本体部５１に対し、挿入部５２が傾いたり、延在方向Ｘに摺動したりする。つまり、各懸架部３０が独立して揺動することにより生じる槽１への歪みを接続部５０が吸収する。よって、配管２（第１配管４及び第２配管５）の破損を回避できる。仮に、延在方向Ｘに隣り合う懸架部３０同士が延在方向Ｘに離隔するように揺動しても、その移動距離が距離Ｌ２以上とならないようにストッパ７０により制限されている。よって、接続部５０の本体部５１から挿入部５２が抜け落ちることがない。また、ストッパ７０は、振動を吸収する吸収材７８を備えるため、懸架部３０の延在方向Ｘの振れの減衰が早い。また、槽１の重みにより第２振動吸収装置３７が下方に押し潰される可能性がある。これにより、第２振動吸収装置３７の上部のみが水平方向に移動し（図１１の矢印Ａ１、Ａ２参照）、第２振動吸収装置３７の姿勢が大きく傾いて地震の振動を減衰させるという機能が発揮されない可能性がある。しかしながら、横ずれ防止部８０によって、懸架部３０の移動量が制限されている。このため、第２振動吸収装置３７の姿勢が大きく傾く、ということが回避される。また、横ずれ防止部８０によれば、懸架部３０の移動量を制限することで、接続部５０の本体部５１から挿入部５２が抜け落ちることを回避することができる。

以上、実施形態２のフォトバイオリアクター１００Ｂにおいて、第１配管４及び第２配管５は、接続部５０を介して延在方向Ｘに複数繋ぎ合わせられている。懸架部３０は、延在方向に第１配管４及び第２配管５と同数配置されている。懸架部３０は、それぞれ、延在方向Ｘに繋ぎ合わせられた複数の第１配管４及び複数の第２配管５のうち、第１配管４及び第２配管５を１つずつ支持している。

これによれば、槽１が延在方向Ｘに拡張し、多くの微細藻類に光合成をさせることができる。また、各懸架部３０の揺動より生じる槽１への歪みを接続部５０が吸収する。よって、配管２（第１配管４及び第２配管５）の破損を回避できる。

また、実施形態２のフォトバイオリアクター１００Ｂの土台部１０は、各懸架部３０が水平方向に移動しないように規制する横ずれ防止部８０を備える。

これによれば、第２振動吸収装置３７の姿勢が大きく傾く、ということが回避される。また、接続部５０の本体部５１と挿入部５２との嵌合が解除されて培養液が漏出する、ということが回避される。

また、実施形態２のフォトバイオリアクター１００Ｂは、延在方向Ｘに隣り合う懸架部３０同士を連結し、互いに離隔する方向への移動距離を所定の距離Ｌ２未満に制限するストッパ７０を有する。所定の距離Ｌ２は、接続部５０の本体部５１の開口部５４に挿入部５２の他端部が嵌合している長さＬ１よりも短い。

これによれば、接続部５０の本体部５１と挿入部５２との嵌合が解除されて培養液が漏出する、ということが回避される。

また、実施形態２のフォトバイオリアクター１００Ｂのストッパ７０は、懸架部３０同士の延在方向Ｘの振動を吸収する吸収材８８を有している。

これによれば、懸架部３０の延在方向Ｘの振れの減衰が早くなる。

（実施形態３）
図１２は、実施形態３に係るフォトバイオリアクターを模式的に示す全体図である。実施形態３のフォトバイオリアクター１００Ｃは、ストッパ７０と横ずれ防止部８０とを備えていない点で、実施形態２のフォトバイオリアクター１００Ｂと相違する。また、実施形態３のフォトバイオリアクター１００Ｂは、延在方向Ｘに拡張した懸架部３０Ｃを使用している点で、実施形態２のフォトバイオリアクター１００Ｂと相違する。

懸架部３０Ｃの第１連結棒３２Ｃ及び第２連結棒３５Ｃは、延在方向Ｘに拡張している。そして、第１連結棒３２Ｃと第２連結棒３５Ｃとの間に延在する延出部３３が延在方向Ｘに増設されている。そして、１つの懸架部３０Ｃで、延在方向に繋ぎ合わせられた３つの配管２（第１配管４及び第２配管５）を支持している。

以上から、実施形態３のフォトバイオリアクター１００Ｃにおいて、第１配管４は、接続部５０を介して延在方向Ｘに複数繋ぎ合わせられている。第２配管５は、接続部５０を介して延在方向Ｘに複数繋ぎ合わせられている。延在方向Ｘに繋ぎ合わせられた複数の第１配管４及び複数の第２配管５は、１つの懸架部３０Ｃに支持されている。

この実施形態３によれば、繋ぎ合わせられた第１配管４及び第２配管５同士が延在方向に離隔するように移動しない。よって、接続部５０の本体部５１と挿入部５２との嵌合が解除されて培養液が漏出する、ということが回避される。なお、地震の際、懸架部３０Ｃが延在方向Ｘに長いため、第１連結棒３２Ｃ及び第２連結棒３５Ｃが撓む可能性がある。仮に、第１連結棒３２Ｃ及び第２連結棒３５Ｃが撓むと、延在方向Ｘに繋ぎ合わせられた第１配管４及び第２配管５も撓んで破損する可能性がある。よって、実施形態３の懸架部３０Ｃは、第１連結棒３２Ｃ及び第２連結棒３５Ｃが撓まない程度の長さに制限され、第１配管４及び第２配管５の破損が回避されるようになっている。

１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ フォトバイオリアクター
１ 槽
２ 配管
３ 屈曲管
４ 第１配管
５ 第２配管
６ 第１屈曲管
７ 第２屈曲管
１０ 土台部
１２ コンクリート層
１３ 下側連結板
２０ アウターフレーム
２１ 柱
２２ 上側連結板
２３ 楕円形フレーム
２４ 独立フレーム
３０、３０Ｃ 懸架部
３１ 第１振動吸収装置
３２、３２Ｃ 第１連結棒
３３ 延出部
３５、３５Ｃ 第２連結棒
３６ 補助板
３７ 第２振動吸収装置
４０ クランプ
４１ 第１クランプ
４２ 第２クランプ
４５ 本体部
４７ 保持板
４８ Ｏリング（弾性部材）
５０ 接続部
５１ 本体部
５２ 挿入部
５３ Ｏリング
７０ ストッパ
７１ 第１Ｌ字部材
７２ 第２Ｌ字部材
７３ 軸
７４ 第１規制部（規制部）
７５ 第２規制部（規制部）
７７ 第３Ｌ字部材
７８ 吸収材
７９ 当接部
８０ 横ずれ防止部
８１ ガイド棒

Claims (12)

1. 透光性を有し、かつ微細藻類を含む培養液を内部に収容して一方向に沿って運ぶ複数の配管と、透光性を有し、かつ一端部から流入した前記培養液の向きを変えて他端部から流出する複数の屈曲管と、を有する槽と、
   土台部から上方に延びて、前記配管が延在する延在方向に複数配置された柱と、
   複数の前記柱の上部に支持された懸架部と、
   を備え、
   前記懸架部は、
   複数の前記柱の上部に支持されて前記延在方向に延在する第１連結棒と、
   前記延在方向に間隔を空けつつ前記第１連結棒から下方に延びる複数の延出部と、
   前記延在方向に延在し、複数の前記延出部の下部と接続する第２連結棒と、
   複数の前記延出部のそれぞれに対し、高さ方向に間隔を空けて固定されて前記配管を支持するクランプと、
   前記第１連結棒と前記柱との間に介在し、前記柱から前記第１連結棒に伝達する揺れを低減する第１振動吸収装置と、
   を備える
   フォトバイオリアクター。
2. 前記懸架部は、前記第２連結棒と前記土台部との間に介在する第２振動吸収装置を備える
   請求項１に記載のフォトバイオリアクター。
3. 前記配管は、
   前記微細藻類を前記延在方向の一方向に送る第１配管と、
   前記第１配管と反対方向に前記微細藻類を送る第２配管と、
   を有し、
   前記第１配管と前記第２配管は、平面視で前記延在方向と直交する直交方向に互いに離隔しつつ、前記高さ方向の上から前記第１配管、前記第２配管、の順で交互に複数配置され、
   前記屈曲管は、
   前記第１配管の一端部と、その前記第１配管の１つ下に配置される前記第２配管の一端部と、を接続する第１屈曲管と、
   前記第２配管の他端部と、その前記第２配管の１つ下に配置される前記第１配管の他端部と、を接続する第２屈曲管と、
   を有し、
   前記クランプは、平面視で前記直交方向に延在し、前記直交方向の一端部で前記第１配管を支持し、前記直交方向の他端部で前記第２配管を支持している
   請求項２に記載のフォトバイオリアクター。
4. 前記クランプは、
   前記第１屈曲管が接続する前記第１配管と前記第２配管とを支持する第１クランプと、
   前記第２屈曲管が接続する前記第１配管と前記第２配管とを支持する第２クランプと、
   を有する
   請求項３に記載のフォトバイオリアクター。
5. 複数の前記柱は、平面視で前記第１配管と前記第２配管と前記屈曲管が成す環状の流路よりも外側に配置されている
   請求項３又は請求項４に記載のフォトバイオリアクター。
6. 前記槽は、２つの管を接続する接続部を備え、
   ２つの前記管の組み合わせは、前記第１配管と前記第１屈曲管、前記第１配管と前記第２屈曲管、前記第２配管と前記第１屈曲管、前記第２配管と前記第２屈曲管、前記第１配管同士、又は前記第２配管同士であり、
   前記接続部は、
   ２つの前記管の間に配置され、前記延在方向の両端部に開口部を有する管状の本体部と、
   一端部が２つの前記管のうちいずれか１つに接続し、他端部が前記開口部に遊嵌する２つの挿入部と、
   前記挿入部の他端部の外周面と、前記本体部の開口部の内周面との間に介在し、前記開口部から前記挿入部の他端部が抜けることを防止するＯリングと、
   を有し、
   前記第１配管と前記第１屈曲管は、前記接続部により接続し、
   前記第１配管と前記第２屈曲管は、前記接続部により接続し、
   前記第２配管と前記第１屈曲管は、前記接続部により接続し、
   前記第２配管と前記第２屈曲管は、前記接続部により接続している
   請求項３から請求項５のいずれか１項に記載のフォトバイオリアクター。
7. 前記第１配管は、前記接続部を介して前記延在方向に複数繋ぎ合わせられ、
   前記第２配管は、前記接続部を介して前記延在方向に複数繋ぎ合わせられ、
   前記延在方向に繋ぎ合わせられた複数の前記第１配管及び複数の前記第２配管は、１つの前記懸架部に支持されている
   請求項６に記載のフォトバイオリアクター。
8. 前記第１配管は、前記接続部を介して前記延在方向に複数繋ぎ合わせられ、
   前記第２配管は、前記接続部を介して前記延在方向に複数繋ぎ合わせられ、
   複数の前記第１配管と複数の前記第２配管は、同数であり、
   前記懸架部は、前記延在方向に前記第１配管及び前記第２配管のそれぞれと同数配置され、
   前記懸架部は、それぞれ、前記延在方向に繋ぎ合わせられた複数の前記第１配管及び複数の前記第２配管のうち、前記第１配管及び前記第２配管を１つずつ支持している
   請求項６に記載のフォトバイオリアクター。
9. 前記土台部は、各前記懸架部が水平方向に移動しないように規制する横ずれ防止部を備える
   請求項８に記載のフォトバイオリアクター。
10. 前記延在方向に隣り合う前記懸架部同士を連結し、互いに離隔する方向への移動距離を所定の距離未満に制限するストッパを有し、
    前記所定の距離は、前記接続部の前記本体部の前記開口部に前記挿入部の前記他端部が嵌合している長さよりも短い
    請求項８又は請求項９に記載のフォトバイオリアクター。
11. 前記ストッパは、前記懸架部同士の前記延在方向の振動を吸収する吸収材を有している
    請求項１０に記載のフォトバイオリアクター。
12. 前記クランプは、弾性部材を介して前記配管を支持している
    請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載のフォトバイオリアクター。

Images