JPH0523166A - 光合成微生物培養装置 - Google Patents
光合成微生物培養装置Info
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- JPH0523166A JPH0523166A JP3206199A JP20619991A JPH0523166A JP H0523166 A JPH0523166 A JP H0523166A JP 3206199 A JP3206199 A JP 3206199A JP 20619991 A JP20619991 A JP 20619991A JP H0523166 A JPH0523166 A JP H0523166A
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M31/00—Means for providing, directing, scattering or concentrating light
- C12M31/08—Means for providing, directing, scattering or concentrating light by conducting or reflecting elements located inside the reactor or in its structure
-
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 光を伝達する導光体に微生物が付着せず、大
量培養を可能にする省エネルギー的で運転操作の容易な
光合成微生物の培養装置をうる。 【構成】 光合成細菌、微細藻類などの光合成微生物を
培養する培養装置において、培養槽１と、太陽光及び／
又は人工光を伝達させる光ファイバー２と、該光ファイ
バーに接続し槽内液に挿入されたたわみ性を有し、光を
側面より放出し槽内液に拡散させる複数の導光体４とを
有し、かつ該導光体が液循環系の液体の流れ作用７又は
機械的な作用で振動可能な構造５となっている。
量培養を可能にする省エネルギー的で運転操作の容易な
光合成微生物の培養装置をうる。 【構成】 光合成細菌、微細藻類などの光合成微生物を
培養する培養装置において、培養槽１と、太陽光及び／
又は人工光を伝達させる光ファイバー２と、該光ファイ
バーに接続し槽内液に挿入されたたわみ性を有し、光を
側面より放出し槽内液に拡散させる複数の導光体４とを
有し、かつ該導光体が液循環系の液体の流れ作用７又は
機械的な作用で振動可能な構造５となっている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光合成微生物培養装置
に係り、特に、光合成細菌及び／又は微細藻類などの所
謂光合成微生物による有機性廃水の処理装置、クリーン
エネルギーである水素（Ｈ2 ）の生産装置、各種の有用
な物質を生産する装置及び／又は地球の温暖化の元凶で
ある大気中の二酸化炭素（ＣＯ2 ）を固定化する装置と
して用いる光合成微生物培養装置に関するものである。
また、本発明は、従来技術（装置）とは異なる新規な光
合成細菌及び／又は微細藻類などの光合成微生物の培養
装置に関するものであり、同時に地球環境汚染の解消に
も貢献する革新的な培養技術（装置）を提供するもので
ある。
に係り、特に、光合成細菌及び／又は微細藻類などの所
謂光合成微生物による有機性廃水の処理装置、クリーン
エネルギーである水素（Ｈ2 ）の生産装置、各種の有用
な物質を生産する装置及び／又は地球の温暖化の元凶で
ある大気中の二酸化炭素（ＣＯ2 ）を固定化する装置と
して用いる光合成微生物培養装置に関するものである。
また、本発明は、従来技術（装置）とは異なる新規な光
合成細菌及び／又は微細藻類などの光合成微生物の培養
装置に関するものであり、同時に地球環境汚染の解消に
も貢献する革新的な培養技術（装置）を提供するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】従来、光合成微生物の培養を目的とした
培養装置は、そのほとんどが装置の外壁から棒状の蛍光
燈により光を槽内液に供給するか、あるいは装置内部の
中心に棒状白色蛍光燈を取りつけ、槽内液に光を供給す
るタイプのものが主流となっていた。しかしながら、最
近では各種の技術が研究開発され、その代表的な技術と
して、太陽光あるいは人工光を光ファイバーで濃縮、伝
送し、伝送された光をさらに特殊な面発光ファイバーに
よって槽内液に拡散して、または樹脂製の棒状ロッドに
長さ方向に散乱溝を設け槽内に縦方向に、かつ線状に光
を拡散して光合成微生物を培養する装置が開発されてい
る。
培養装置は、そのほとんどが装置の外壁から棒状の蛍光
燈により光を槽内液に供給するか、あるいは装置内部の
中心に棒状白色蛍光燈を取りつけ、槽内液に光を供給す
るタイプのものが主流となっていた。しかしながら、最
近では各種の技術が研究開発され、その代表的な技術と
して、太陽光あるいは人工光を光ファイバーで濃縮、伝
送し、伝送された光をさらに特殊な面発光ファイバーに
よって槽内液に拡散して、または樹脂製の棒状ロッドに
長さ方向に散乱溝を設け槽内に縦方向に、かつ線状に光
を拡散して光合成微生物を培養する装置が開発されてい
る。
【０００３】以上のように、現段階でも光合成微生物の
培養装置は存在するが、従来の培養装置には次に列挙す
るような技術的問題点があり、これらの宿命的な欠陥を
改善するために各研究機関で各種の研究が行われてい
る。 （１）蛍光燈で光エネルギーを供給する培養装置は、供
給方式が槽外型、槽内型のいずれであっても伝達できる
光エネルギー量が小さく、光合成微生物の大量培養、濃
厚培養には不適格である。 （２）（１）の槽外型においては培養装置の内壁に、槽
内型においては蛍光燈の表面に、光合成微生物が濃厚に
付着し、光の槽内液への拡散が阻害されるとともに、付
着した光合成微生物は強い光に瀑されて死滅するかある
いは活性が著しく劣化する。 （３）槽内に光ファイバーで光エネルギーを伝送する方
式は、伝送光エネルギー量が蛍光燈方式よりも遙かに大
きいが、極細で多数の光ファイバーに光合成微生物が多
量、濃厚に付着し、経時的に光の拡散機能を喪失し、さ
らに光ファイバー相互に閉塞が起こり、槽内液の循環が
阻害される。
培養装置は存在するが、従来の培養装置には次に列挙す
るような技術的問題点があり、これらの宿命的な欠陥を
改善するために各研究機関で各種の研究が行われてい
る。 （１）蛍光燈で光エネルギーを供給する培養装置は、供
給方式が槽外型、槽内型のいずれであっても伝達できる
光エネルギー量が小さく、光合成微生物の大量培養、濃
厚培養には不適格である。 （２）（１）の槽外型においては培養装置の内壁に、槽
内型においては蛍光燈の表面に、光合成微生物が濃厚に
付着し、光の槽内液への拡散が阻害されるとともに、付
着した光合成微生物は強い光に瀑されて死滅するかある
いは活性が著しく劣化する。 （３）槽内に光ファイバーで光エネルギーを伝送する方
式は、伝送光エネルギー量が蛍光燈方式よりも遙かに大
きいが、極細で多数の光ファイバーに光合成微生物が多
量、濃厚に付着し、経時的に光の拡散機能を喪失し、さ
らに光ファイバー相互に閉塞が起こり、槽内液の循環が
阻害される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】以上に述べたように、
従来の光合成微生物の培養装置は、現時点で実用上多く
の技術的問題点が残されている。すなわち、蛍光燈方式
は伝達できる光エネルギー量が小さく、また伝送エネル
ギー効率が１０％程度と低いのでエネルギーの浪費が大
きい。また光ファイバー方式は蛍光燈方式と比較して伝
達できる光エネルギー量は大きいが、極細の光ファイバ
ーに光合成微生物が多量、濃厚に付着して、短期間の使
用でも培養装置として正常に機能しなくなるため頻繁に
光ファイバーの洗浄を要し、運転管理も極めて煩雑であ
る。本発明は、従来装置のこれらの宿命的な欠陥を改善
した、従来技術と比較して格段の大量培養を可能にす
る、省エネルギー的で運転操作も著しく容易な光合成微
生物の培養装置を提供することを課題とするものであ
る。
従来の光合成微生物の培養装置は、現時点で実用上多く
の技術的問題点が残されている。すなわち、蛍光燈方式
は伝達できる光エネルギー量が小さく、また伝送エネル
ギー効率が１０％程度と低いのでエネルギーの浪費が大
きい。また光ファイバー方式は蛍光燈方式と比較して伝
達できる光エネルギー量は大きいが、極細の光ファイバ
ーに光合成微生物が多量、濃厚に付着して、短期間の使
用でも培養装置として正常に機能しなくなるため頻繁に
光ファイバーの洗浄を要し、運転管理も極めて煩雑であ
る。本発明は、従来装置のこれらの宿命的な欠陥を改善
した、従来技術と比較して格段の大量培養を可能にす
る、省エネルギー的で運転操作も著しく容易な光合成微
生物の培養装置を提供することを課題とするものであ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、光合成細菌、微細藻類などの光合成微
生物を培養する培養装置において、液循環系を有する培
養槽と、太陽光及び／又は人工光を伝達させる光ファイ
バーと、該光ファイバーに接続し槽内液に挿入されたた
わみ性を有し、光を側面より放出し槽内液に拡散させる
複数の導光体とを有し、かつ該導光体が液循環系の液体
の流れ作用で振動可能な構造となっていることを特徴と
する光合成微生物培養装置としたものである。上記培養
装置において、液循環系は培養槽の下部から吸入した培
養液を上部から噴射させるか、あるいは、培養槽の上部
から吸入した培養液を培養槽内下部から槽内壁の接線方
向に噴出させるように構成させることができ、それによ
り導光体を振動させることができる。前記液循環系の循
環路には、振動ポンプを設けることができ、それによっ
ても導光体を振動させることができる。また、上記液循
環系は、二酸化炭素、酸素などの気体を入れ気液混合流
体として循環させることができる。上記の槽内液に挿入
されるたわみ性を有し、側面より光を放出する複数の導
光体は、各々一端で太陽光及び／又は人工光を伝達する
光ファイバーと接続する接続部分によって固定され、他
端は培養槽底部又は上部から縦軸方向に可動性を持ち定
期的に伸縮する支柱で支えられた、光を反射する素材の
固定板で固定されて槽内液中に挿入される。培養槽の形
状は丸底の円筒形及び／又は丸底の円錐台形であるのが
よい。
に、本発明では、光合成細菌、微細藻類などの光合成微
生物を培養する培養装置において、液循環系を有する培
養槽と、太陽光及び／又は人工光を伝達させる光ファイ
バーと、該光ファイバーに接続し槽内液に挿入されたた
わみ性を有し、光を側面より放出し槽内液に拡散させる
複数の導光体とを有し、かつ該導光体が液循環系の液体
の流れ作用で振動可能な構造となっていることを特徴と
する光合成微生物培養装置としたものである。上記培養
装置において、液循環系は培養槽の下部から吸入した培
養液を上部から噴射させるか、あるいは、培養槽の上部
から吸入した培養液を培養槽内下部から槽内壁の接線方
向に噴出させるように構成させることができ、それによ
り導光体を振動させることができる。前記液循環系の循
環路には、振動ポンプを設けることができ、それによっ
ても導光体を振動させることができる。また、上記液循
環系は、二酸化炭素、酸素などの気体を入れ気液混合流
体として循環させることができる。上記の槽内液に挿入
されるたわみ性を有し、側面より光を放出する複数の導
光体は、各々一端で太陽光及び／又は人工光を伝達する
光ファイバーと接続する接続部分によって固定され、他
端は培養槽底部又は上部から縦軸方向に可動性を持ち定
期的に伸縮する支柱で支えられた、光を反射する素材の
固定板で固定されて槽内液中に挿入される。培養槽の形
状は丸底の円筒形及び／又は丸底の円錐台形であるのが
よい。
【０００６】また、上記課題を解決するために、本発明
では、光合成細菌、微細藻類などの光合成微生物を培養
する培養装置において、液循環系を有する培養槽と、太
陽光及び／又は人工光を伝達させる光ファイバーと、該
光ファイバーに接続し槽内液に挿入されたたわみ性を有
し、光を側面より放出し槽内液に拡散させる複数の導光
体とを有し、かつ該導光体が液循環系の液体の流れ作用
で振動可能な構造となっていることを特徴とする光合成
微生物培養装置としたものである。すなわち、本発明
は、太陽光及び／または人工光（蛍光燈、ハロゲンラン
プ、メタルハライドランプ及びキセノンランプ）を光フ
ァイバーで培養装置まで伝送し、伝送された太陽光及び
／または人工光を、槽内液に挿入されたたわみ性を有
し、側面より光を放出する複数の導光体から槽内液に拡
散させ、かつこの導光体が液体の流れまたは機械的な作
用で振動可能な構造となっていることを特徴とする光合
成微生物培養装置である。本発明は光エネルギーの利用
効率を著しく向上させると共に、光合成微生物の培養に
おいて最も問題となり、精度の高い実験データを取得す
るのに著しい障壁となっている付着の問題も同時に解決
することができる画期的な光合成微生物培養装置であ
る。
では、光合成細菌、微細藻類などの光合成微生物を培養
する培養装置において、液循環系を有する培養槽と、太
陽光及び／又は人工光を伝達させる光ファイバーと、該
光ファイバーに接続し槽内液に挿入されたたわみ性を有
し、光を側面より放出し槽内液に拡散させる複数の導光
体とを有し、かつ該導光体が液循環系の液体の流れ作用
で振動可能な構造となっていることを特徴とする光合成
微生物培養装置としたものである。すなわち、本発明
は、太陽光及び／または人工光（蛍光燈、ハロゲンラン
プ、メタルハライドランプ及びキセノンランプ）を光フ
ァイバーで培養装置まで伝送し、伝送された太陽光及び
／または人工光を、槽内液に挿入されたたわみ性を有
し、側面より光を放出する複数の導光体から槽内液に拡
散させ、かつこの導光体が液体の流れまたは機械的な作
用で振動可能な構造となっていることを特徴とする光合
成微生物培養装置である。本発明は光エネルギーの利用
効率を著しく向上させると共に、光合成微生物の培養に
おいて最も問題となり、精度の高い実験データを取得す
るのに著しい障壁となっている付着の問題も同時に解決
することができる画期的な光合成微生物培養装置であ
る。
【０００７】本発明において用いる導光体は、光ファイ
バーによって伝達された光を培養槽内に高密度に均一に
分散照射できるものであり、例えば、光ファイバー、ア
クリル性やその他の樹脂などのロッド等の表面に傷や溝
等をつけて加工したり、あるいは散光体を含んだガラス
（ファイバー中にビーズ等を入れる）により光を散乱す
る。この場合、槽内を均等に光拡散させるためには、表
面につける傷や溝等の密度又はファイバー中に入れるビ
ーズ密度を光ファイバーの接続点より遠くなるほど大き
くするのがよい。
バーによって伝達された光を培養槽内に高密度に均一に
分散照射できるものであり、例えば、光ファイバー、ア
クリル性やその他の樹脂などのロッド等の表面に傷や溝
等をつけて加工したり、あるいは散光体を含んだガラス
（ファイバー中にビーズ等を入れる）により光を散乱す
る。この場合、槽内を均等に光拡散させるためには、表
面につける傷や溝等の密度又はファイバー中に入れるビ
ーズ密度を光ファイバーの接続点より遠くなるほど大き
くするのがよい。
【０００８】
【作用】従来の光合成微生物培養装置は蛍光燈あるいは
光ファイバーを槽内に設置して光を槽内液に分散させる
ものが主流を占めているが、この種の装置では菌体ある
いは藻体の付着が研究面及び／又は実用面で大きな障害
となっている。これに対して本発明は槽内培養液及びガ
スを循環して気液混合流体として高速で槽内に導入する
ことにより槽内液に高速流を起こさしめ、導光体、培養
槽壁面、及び各種センサー類への菌体あるいは藻体の付
着を最小にしてこの問題を解決した、革新的な光合成微
生物培養装置である。特に本発明はたわみ性を有した導
光体を用いていることにより、導光体が水流によって非
定常的に振動し、導光体表面に流速が小さくなる部分を
形成することを妨げ、菌体あるいは藻体の付着防止効果
を一層高めた革新的な光合成微生物培養装置である。振
動ポンプは上端にばね弁を配した円筒直管を管軸方向に
振動させて生じる管内流体の振動（共振現象）を有効に
応用した揚液原理に基づく全く新しい形式のポンプであ
り、ポンプ自体をオートクレーブ滅菌することができ、
かつローラーチューブポンプなどのように加圧による菌
体あるいは藻体の破損の恐れもなく、かつ粒子が混入し
た液体でも大流量を確保できるため、微生物の培養装置
の槽内液に高速流を作る目的においては従来技術に比較
して著しく優れた性能を発揮できる。
光ファイバーを槽内に設置して光を槽内液に分散させる
ものが主流を占めているが、この種の装置では菌体ある
いは藻体の付着が研究面及び／又は実用面で大きな障害
となっている。これに対して本発明は槽内培養液及びガ
スを循環して気液混合流体として高速で槽内に導入する
ことにより槽内液に高速流を起こさしめ、導光体、培養
槽壁面、及び各種センサー類への菌体あるいは藻体の付
着を最小にしてこの問題を解決した、革新的な光合成微
生物培養装置である。特に本発明はたわみ性を有した導
光体を用いていることにより、導光体が水流によって非
定常的に振動し、導光体表面に流速が小さくなる部分を
形成することを妨げ、菌体あるいは藻体の付着防止効果
を一層高めた革新的な光合成微生物培養装置である。振
動ポンプは上端にばね弁を配した円筒直管を管軸方向に
振動させて生じる管内流体の振動（共振現象）を有効に
応用した揚液原理に基づく全く新しい形式のポンプであ
り、ポンプ自体をオートクレーブ滅菌することができ、
かつローラーチューブポンプなどのように加圧による菌
体あるいは藻体の破損の恐れもなく、かつ粒子が混入し
た液体でも大流量を確保できるため、微生物の培養装置
の槽内液に高速流を作る目的においては従来技術に比較
して著しく優れた性能を発揮できる。
【０００９】さらに、従来の光合成微生物培養装置は生
育に必要な二酸化炭素（ＣＯ2 ）及び／又は酸素を散気
管などのような散気装置から微細気泡として槽内液に拡
散し、溶解させるものが主流を占めているが、この種の
装置では培養液の発砲が研究面及び／又は実用面で大き
な障害となっている。これに対して本発明は光合成微生
物が生育に必要な二酸化炭素（ＣＯ2 ）及び／又は酸素
は循環培養液と共に気液混合流体として振動ポンプで培
養槽内に導入されるが、振動ポンプはポンプの吸い込み
管路内流体の共振現象を積極的に利用した揚液原理に基
づくポンプであり、ポンプ内部で流体が激しく攪拌混合
されるため、必要な二酸化炭素（ＣＯ2 ）及び／又は酸
素はポンプ内管路から培養槽に到達する間に充分に培養
液に溶解させることができる。
育に必要な二酸化炭素（ＣＯ2 ）及び／又は酸素を散気
管などのような散気装置から微細気泡として槽内液に拡
散し、溶解させるものが主流を占めているが、この種の
装置では培養液の発砲が研究面及び／又は実用面で大き
な障害となっている。これに対して本発明は光合成微生
物が生育に必要な二酸化炭素（ＣＯ2 ）及び／又は酸素
は循環培養液と共に気液混合流体として振動ポンプで培
養槽内に導入されるが、振動ポンプはポンプの吸い込み
管路内流体の共振現象を積極的に利用した揚液原理に基
づくポンプであり、ポンプ内部で流体が激しく攪拌混合
されるため、必要な二酸化炭素（ＣＯ2 ）及び／又は酸
素はポンプ内管路から培養槽に到達する間に充分に培養
液に溶解させることができる。
【００１０】
【実施例】以下、本発明を図面を用いて具体的に説明す
るが、本発明はこれらに限定されない。 実施例１ 図１は培養槽（１）の形状が丸底の円筒形を有し、槽内
培養液及びガスを循環して気液混合流体として槽内に挿
入された導光体の内側に設置されたノズルより高速で槽
内に導入する光合成微生物培養装置に関する説明図であ
る。光ファイバー（２）で伝送された太陽光及び／又は
人工光は、光ファイバー・導光体接続部（３）でたわみ
性を有し、側面より光を放出する導光体（４）に導入さ
れ、槽内液に均等に拡散される。槽内液と培養菌体ある
いは藻体を均一に混合し、かつ槽内液に挿入される導光
体（４）及び槽内液及び槽内液に挿入された計測用セン
サー等に培養菌体あるいは藻体が付着することを防止
し、かつ槽内液に対する二酸化炭素、酸素などのガス成
分の溶解効率を上げるために、槽内培養液及びガスを循
環して気液混合流体として培養槽上部に設置されたノズ
ル（５）より高速で槽内に導入する。ノズル（５）より
高速で噴射された流体ははじめに槽内液に挿入された導
光体（４）にあたり、これらの導光体（４）を激しく振
動させ菌体あるいは藻体の付着を防止すると共に、たわ
み性を有するこれらの導光体（４）を槽内に押し広げ
る。導光体（４）に適切な振動を与えるためには、循環
流の流速を時々変えたり、循環流に於ける気液混合比を
変化させるか、又はノズル（５）の先にじゃま板を設け
このじゃま板を偏心させたり、ばねで接続する。これら
の導光体（４）は側面から光を放出する性質を持ち、か
つ槽内に分散されるため、培養装置内に導入された太陽
光及び／又は人工光は槽内液に均一に、かつ効率良く拡
散される。
るが、本発明はこれらに限定されない。 実施例１ 図１は培養槽（１）の形状が丸底の円筒形を有し、槽内
培養液及びガスを循環して気液混合流体として槽内に挿
入された導光体の内側に設置されたノズルより高速で槽
内に導入する光合成微生物培養装置に関する説明図であ
る。光ファイバー（２）で伝送された太陽光及び／又は
人工光は、光ファイバー・導光体接続部（３）でたわみ
性を有し、側面より光を放出する導光体（４）に導入さ
れ、槽内液に均等に拡散される。槽内液と培養菌体ある
いは藻体を均一に混合し、かつ槽内液に挿入される導光
体（４）及び槽内液及び槽内液に挿入された計測用セン
サー等に培養菌体あるいは藻体が付着することを防止
し、かつ槽内液に対する二酸化炭素、酸素などのガス成
分の溶解効率を上げるために、槽内培養液及びガスを循
環して気液混合流体として培養槽上部に設置されたノズ
ル（５）より高速で槽内に導入する。ノズル（５）より
高速で噴射された流体ははじめに槽内液に挿入された導
光体（４）にあたり、これらの導光体（４）を激しく振
動させ菌体あるいは藻体の付着を防止すると共に、たわ
み性を有するこれらの導光体（４）を槽内に押し広げ
る。導光体（４）に適切な振動を与えるためには、循環
流の流速を時々変えたり、循環流に於ける気液混合比を
変化させるか、又はノズル（５）の先にじゃま板を設け
このじゃま板を偏心させたり、ばねで接続する。これら
の導光体（４）は側面から光を放出する性質を持ち、か
つ槽内に分散されるため、培養装置内に導入された太陽
光及び／又は人工光は槽内液に均一に、かつ効率良く拡
散される。
【００１１】ノズル（５）より高速で噴射された流体は
導光体（４）を槽内に押し広げたのち槽内に勢い良く広
がり、槽内液中の培養菌体あるいは藻体及びガスを均一
に混合する。培養槽（１）の底部は丸底になっているた
め滞留による培養菌体あるいは藻体の付着を防止するこ
とができる。培養に必要な空気、二酸化炭素（ＣＯ2 ）
富化空気及び／又は二酸化炭素（ＣＯ2 ）はガス循環系
（６）に連続的又は間欠的に導入され、同量が排出され
る。空気、二酸化炭素（ＣＯ2 ）富化空気及び／又は二
酸化炭素（ＣＯ2 ）は循環系（６）により繰り返し槽内
に導入されるため、培養液への溶解効率が著しく高めら
れる。培養液の一部は培養槽底部より吸引され、培養液
循環系（７）を通り、ガス循環系（６）の循環ガスとあ
わせて気液混合流体として、上端にばね弁を配した円筒
直管を管軸方向に振動させて生じる管内流体の振動（共
振現象）を有効に応用した揚液原理に基づく全く新しい
形式のポンプである振動ポンプ（８）によってノズル
（５）より高速で槽内に導入される。振動ポンプはポン
プ自体をオートクレーブ滅菌することができ、かつロー
ラーチューブポンプなどのように加圧による菌体あるい
は藻体の破損の恐れもなく、かつ粒子が混入した液体で
も大流量を確保できるため、微生物の培養装置の槽内液
に高速流を作る目的においては従来技術に比較して著し
く優れた性能を発揮できる。図２はノズル（５）の先に
設けられたじゃま板（１１）がばね（１２）で接続され
ている流速変化装置に関する説明図である。
導光体（４）を槽内に押し広げたのち槽内に勢い良く広
がり、槽内液中の培養菌体あるいは藻体及びガスを均一
に混合する。培養槽（１）の底部は丸底になっているた
め滞留による培養菌体あるいは藻体の付着を防止するこ
とができる。培養に必要な空気、二酸化炭素（ＣＯ2 ）
富化空気及び／又は二酸化炭素（ＣＯ2 ）はガス循環系
（６）に連続的又は間欠的に導入され、同量が排出され
る。空気、二酸化炭素（ＣＯ2 ）富化空気及び／又は二
酸化炭素（ＣＯ2 ）は循環系（６）により繰り返し槽内
に導入されるため、培養液への溶解効率が著しく高めら
れる。培養液の一部は培養槽底部より吸引され、培養液
循環系（７）を通り、ガス循環系（６）の循環ガスとあ
わせて気液混合流体として、上端にばね弁を配した円筒
直管を管軸方向に振動させて生じる管内流体の振動（共
振現象）を有効に応用した揚液原理に基づく全く新しい
形式のポンプである振動ポンプ（８）によってノズル
（５）より高速で槽内に導入される。振動ポンプはポン
プ自体をオートクレーブ滅菌することができ、かつロー
ラーチューブポンプなどのように加圧による菌体あるい
は藻体の破損の恐れもなく、かつ粒子が混入した液体で
も大流量を確保できるため、微生物の培養装置の槽内液
に高速流を作る目的においては従来技術に比較して著し
く優れた性能を発揮できる。図２はノズル（５）の先に
設けられたじゃま板（１１）がばね（１２）で接続され
ている流速変化装置に関する説明図である。
【００１２】実施例２
図３は高速で槽内に導入される気液混合流体が、培養槽
内下部の壁面から槽内壁の接線方向に噴出され、槽内液
上部の渦中心部から培養液が引き抜かれることを特徴と
する光合成微生物装置に関する説明図である。気液混合
流体は培養槽内下部の壁面に設けられた噴出口（１４）
から槽内壁の接線方向に噴出される。培養液は槽内液上
部の渦中心部に設けられた吸入口（１３）から引き抜か
れ、培養液循環系（７）を通り、ガス循環系（６）の循
環ガスとあわせて気液混合流体として振動ポンプ（８）
によって再び高速で槽内に導入される。これにより槽内
には旋回流が生じ、槽内液に挿入される導光体（４）の
まわりに常に水流が起こるため、導光体（４）への培養
菌体あるいは藻体の付着を防止することができる。培養
に必要な空気、二酸化炭素（ＣＯ2 ）富化空気及び／又
は二酸化炭素（ＣＯ2 ）は図１と同様にガス循環系
（６）に連続的又は間欠的に導入され、同量が排出され
る。図４は噴出口（１４）から槽内壁の接線方向に噴出
される水流に関する説明図である。槽内壁、導光体
（４）などへの培養菌体あるいは藻体の付着を防止する
ためには接線方向での流速が５０cm／ｓ以上であること
が望ましい。
内下部の壁面から槽内壁の接線方向に噴出され、槽内液
上部の渦中心部から培養液が引き抜かれることを特徴と
する光合成微生物装置に関する説明図である。気液混合
流体は培養槽内下部の壁面に設けられた噴出口（１４）
から槽内壁の接線方向に噴出される。培養液は槽内液上
部の渦中心部に設けられた吸入口（１３）から引き抜か
れ、培養液循環系（７）を通り、ガス循環系（６）の循
環ガスとあわせて気液混合流体として振動ポンプ（８）
によって再び高速で槽内に導入される。これにより槽内
には旋回流が生じ、槽内液に挿入される導光体（４）の
まわりに常に水流が起こるため、導光体（４）への培養
菌体あるいは藻体の付着を防止することができる。培養
に必要な空気、二酸化炭素（ＣＯ2 ）富化空気及び／又
は二酸化炭素（ＣＯ2 ）は図１と同様にガス循環系
（６）に連続的又は間欠的に導入され、同量が排出され
る。図４は噴出口（１４）から槽内壁の接線方向に噴出
される水流に関する説明図である。槽内壁、導光体
（４）などへの培養菌体あるいは藻体の付着を防止する
ためには接線方向での流速が５０cm／ｓ以上であること
が望ましい。
【００１３】実施例３
図５はたわみ性を有し、側面より光を放出する複線の導
光体が、各々一端で太陽光及び／又は人工光を伝達する
光ファイバーと接続する接続部分によって固定され、他
端は培養槽底部から縦軸方向に可動性を持ち定期的に伸
縮する支柱で支えられた、光を反射する素材の固定板で
固定されて槽内液中に挿入されることを特徴とする光合
成微生物培養装置に関する説明図である。導光体（４）
は光ファイバー・導光体接続部（３）と固定板（１５）
とで固定され、この固定板（１５）は縦軸方向に可動性
を持ち定期的に伸縮する支柱（１６）によって支えられ
ている。導光体（４）はたわみ性を有しているため、支
柱（１６）が定期的に伸縮することによって中央部が外
側に広がった提灯型形状と円筒型形状とを繰り返してと
ることができ、この振動で導光体（４）への菌体あるい
は藻体の付着防止効果は一層大きくなる。支柱（１６）
は導光体（４）に適切な振動を与えることができるもの
であれば、機械的に伸縮するものでもばね構造となって
いるものでもよい。この場合、高速で槽内に導入される
気液混合流体が、図１のように導光体の内側に設置され
たノズルより導入されてもよく、また図３のように培養
槽内下部の壁面に設けられた噴出口から槽内壁の接線方
向に噴出されてもよい。下部の固定板は光を反射する素
材で作製されているため、導光体（４）へ伝送された光
エネルギーは極めて損失が少ない状態で槽内液に拡散さ
れる。
光体が、各々一端で太陽光及び／又は人工光を伝達する
光ファイバーと接続する接続部分によって固定され、他
端は培養槽底部から縦軸方向に可動性を持ち定期的に伸
縮する支柱で支えられた、光を反射する素材の固定板で
固定されて槽内液中に挿入されることを特徴とする光合
成微生物培養装置に関する説明図である。導光体（４）
は光ファイバー・導光体接続部（３）と固定板（１５）
とで固定され、この固定板（１５）は縦軸方向に可動性
を持ち定期的に伸縮する支柱（１６）によって支えられ
ている。導光体（４）はたわみ性を有しているため、支
柱（１６）が定期的に伸縮することによって中央部が外
側に広がった提灯型形状と円筒型形状とを繰り返してと
ることができ、この振動で導光体（４）への菌体あるい
は藻体の付着防止効果は一層大きくなる。支柱（１６）
は導光体（４）に適切な振動を与えることができるもの
であれば、機械的に伸縮するものでもばね構造となって
いるものでもよい。この場合、高速で槽内に導入される
気液混合流体が、図１のように導光体の内側に設置され
たノズルより導入されてもよく、また図３のように培養
槽内下部の壁面に設けられた噴出口から槽内壁の接線方
向に噴出されてもよい。下部の固定板は光を反射する素
材で作製されているため、導光体（４）へ伝送された光
エネルギーは極めて損失が少ない状態で槽内液に拡散さ
れる。
【００１４】実施例４
図６は丸底の円錐台形の光合成微生物培養装置培養槽に
関する説明図である。培養槽（１７）の形状が円錐台形
であるため、図１と同様にノズルより高速で噴射された
流体により槽内に押し広げた導光体と槽壁との間に滞留
部分がより少なくなり、培養菌体あるいは藻体の付着防
止効果が一層高まる効果が得られるものである。
関する説明図である。培養槽（１７）の形状が円錐台形
であるため、図１と同様にノズルより高速で噴射された
流体により槽内に押し広げた導光体と槽壁との間に滞留
部分がより少なくなり、培養菌体あるいは藻体の付着防
止効果が一層高まる効果が得られるものである。
【００１５】
【発明の効果】本発明によれば、詳述したように、次の
様な作用効果を奏する。 （１）太陽光及び／又は人工光を光ファイバーを伝送媒
体として培養槽内に挿入されたわみ性を有し、側面より
光を放出する複数の導光体から槽内液に拡散させている
ため、蛍光燈による光の拡散方式に対して極めて省エネ
ルギー的で培養槽に大量の光エネルギーを供給すること
ができる。 （２）槽内培養液及びガスを循環して気液混合流体とし
て振動ポンプを用いて高速で槽内に導入することにより
槽内液に高速流を起こさしめ、導光体、培養槽壁面、お
よび各種センサー類への菌体あるいは藻体の付着を防止
することができ、しかも導光体自身がたわみ性を有して
いるため、導光体が水流によって非定常的に振動し、導
光体表面に流速が小さくなる部分を形成することを妨
げ、菌体あるいは藻体の付着防止効果を一層高めること
ができる。 （３）振動ポンプはポンプ自体をオートクレーブで滅菌
することができ、かつローラーチューブポンプなどのよ
うに加圧による菌体あるいは藻体の破損の恐れもなく、
かつ粒子が混入した液体でも大流量を確保できるため、
微生物の培養装置の槽内液に高速流を作る目的において
は従来技術に比較して著しく優れた性能を発揮できる。
様な作用効果を奏する。 （１）太陽光及び／又は人工光を光ファイバーを伝送媒
体として培養槽内に挿入されたわみ性を有し、側面より
光を放出する複数の導光体から槽内液に拡散させている
ため、蛍光燈による光の拡散方式に対して極めて省エネ
ルギー的で培養槽に大量の光エネルギーを供給すること
ができる。 （２）槽内培養液及びガスを循環して気液混合流体とし
て振動ポンプを用いて高速で槽内に導入することにより
槽内液に高速流を起こさしめ、導光体、培養槽壁面、お
よび各種センサー類への菌体あるいは藻体の付着を防止
することができ、しかも導光体自身がたわみ性を有して
いるため、導光体が水流によって非定常的に振動し、導
光体表面に流速が小さくなる部分を形成することを妨
げ、菌体あるいは藻体の付着防止効果を一層高めること
ができる。 （３）振動ポンプはポンプ自体をオートクレーブで滅菌
することができ、かつローラーチューブポンプなどのよ
うに加圧による菌体あるいは藻体の破損の恐れもなく、
かつ粒子が混入した液体でも大流量を確保できるため、
微生物の培養装置の槽内液に高速流を作る目的において
は従来技術に比較して著しく優れた性能を発揮できる。
【００１６】（４）振動ポンプを用いて培養液及びガス
を気液混合流体として循環することにより、ポンプ内部
で流体が激しく攪拌混合され、生育に必要な二酸化炭素
（ＣＯ2 ）及び／又は酸素はポンプ内管路から培養槽に
到達する間に充分に培養液に溶解させることができるた
め、培養槽内に攪拌装置と共に散気管を設置する必要が
なくなり、槽内の構造を極めてシンプルにすることがで
きる。 （５）槽内培養液及びガスを循環して気液混合流体とし
て槽内に挿入された導光体の内側に設置されたノズルよ
り高速で槽内に導入する光合成微生物培養装置において
は、ノズルより高速で噴射された流体ははじめに槽内液
に挿入された導光体にあたり、これらの導光体を激しく
振動させ菌体あるいは藻体の付着を防止すると共に槽内
に勢い良く広がり、槽内液中の培養菌体あるいは藻体及
びガスを均一に混合することができる。 （６）高速で槽内に導入される気液混合流体が、培養槽
内下部の壁面から槽内壁の接線方向に噴出され、槽内液
上部の渦中心部から培養液が引き抜かれることを特徴と
する光合成微生物培養装置においては、気液混合流体は
培養槽内下部の壁面に設けられた噴出口から槽内壁の接
線方向に噴出され、槽内液上部の渦中心部に設けられた
吸入口から引き抜かれることにより槽内には旋回流が生
じ、槽内液に挿入される導光体のまわりに常に水流が起
こるため、導光体への培養菌体あるいは藻体の付着を防
止すると共に、槽内液中の培養菌体あるいは藻体及びガ
スを均一に混合することができる。
を気液混合流体として循環することにより、ポンプ内部
で流体が激しく攪拌混合され、生育に必要な二酸化炭素
（ＣＯ2 ）及び／又は酸素はポンプ内管路から培養槽に
到達する間に充分に培養液に溶解させることができるた
め、培養槽内に攪拌装置と共に散気管を設置する必要が
なくなり、槽内の構造を極めてシンプルにすることがで
きる。 （５）槽内培養液及びガスを循環して気液混合流体とし
て槽内に挿入された導光体の内側に設置されたノズルよ
り高速で槽内に導入する光合成微生物培養装置において
は、ノズルより高速で噴射された流体ははじめに槽内液
に挿入された導光体にあたり、これらの導光体を激しく
振動させ菌体あるいは藻体の付着を防止すると共に槽内
に勢い良く広がり、槽内液中の培養菌体あるいは藻体及
びガスを均一に混合することができる。 （６）高速で槽内に導入される気液混合流体が、培養槽
内下部の壁面から槽内壁の接線方向に噴出され、槽内液
上部の渦中心部から培養液が引き抜かれることを特徴と
する光合成微生物培養装置においては、気液混合流体は
培養槽内下部の壁面に設けられた噴出口から槽内壁の接
線方向に噴出され、槽内液上部の渦中心部に設けられた
吸入口から引き抜かれることにより槽内には旋回流が生
じ、槽内液に挿入される導光体のまわりに常に水流が起
こるため、導光体への培養菌体あるいは藻体の付着を防
止すると共に、槽内液中の培養菌体あるいは藻体及びガ
スを均一に混合することができる。
【００１７】（７）一端で太陽光及び／又は人工光を伝
達する光ファイバーと接続する接続部分によって固定さ
れ、他端は培養槽底部から縦軸方向に可動性を持ち定期
的に伸縮する支柱で支えられた、光を反射する素材の固
定板で固定された導光体においては、導光体がたわみ性
を有しているため、支柱が定期的に伸縮することによっ
て中央部が外側に広がった提灯型形状と円筒型形状とを
繰り返してとることができ、この振動で導光体への菌体
あるいは藻体の付着防止効果は一層大きくすることがで
きる。 （８）丸底の円筒形を有した培養槽においては、底部が
丸くなっているため滞留による培養菌体あるいは藻体の
付着を防止することができる。 （９）丸底の円錐台形の培養槽においては、形状が円錐
台形であるため、一端が固定され、他端は固定されずに
槽内液中に挿入された導光体が導光体の内側に設置され
たノズルより高速で噴射された流体により槽内に押し広
げられたとき、槽壁との間に滞留部分がより少なくな
り、培養菌体あるいは藻体の付着防止効果を一層高める
ことができる。
達する光ファイバーと接続する接続部分によって固定さ
れ、他端は培養槽底部から縦軸方向に可動性を持ち定期
的に伸縮する支柱で支えられた、光を反射する素材の固
定板で固定された導光体においては、導光体がたわみ性
を有しているため、支柱が定期的に伸縮することによっ
て中央部が外側に広がった提灯型形状と円筒型形状とを
繰り返してとることができ、この振動で導光体への菌体
あるいは藻体の付着防止効果は一層大きくすることがで
きる。 （８）丸底の円筒形を有した培養槽においては、底部が
丸くなっているため滞留による培養菌体あるいは藻体の
付着を防止することができる。 （９）丸底の円錐台形の培養槽においては、形状が円錐
台形であるため、一端が固定され、他端は固定されずに
槽内液中に挿入された導光体が導光体の内側に設置され
たノズルより高速で噴射された流体により槽内に押し広
げられたとき、槽壁との間に滞留部分がより少なくな
り、培養菌体あるいは藻体の付着防止効果を一層高める
ことができる。
【図１】本発明の一例を示す培養装置の説明図である。
【図２】図１の流速変化装置の部分拡大説明図である。
【図３】本発明の他の例を示す培養装置の説明図であ
る。
る。
【図４】図３の噴出口部分の断面説明図である。
【図５】本発明のもう一つの例を示す培養装置の説明図
である。
である。
【図６】本発明の一例を示す培養装置の説明図である。
１：培養槽、２：光ファイバー、３：光ファイバー・導
光体接続部、４：導光体、５：ノズル、６：ガス循環
系、７：培養液循環系、８：振動ポンプ、９：固液分離
装置、１０：新鮮培地タンク、１１：じゃま板、１２：
ばね、１３：吸入口、１４：噴出口、１５：反射板付き
導光体固定板、１６：支柱
光体接続部、４：導光体、５：ノズル、６：ガス循環
系、７：培養液循環系、８：振動ポンプ、９：固液分離
装置、１０：新鮮培地タンク、１１：じゃま板、１２：
ばね、１３：吸入口、１４：噴出口、１５：反射板付き
導光体固定板、１６：支柱
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所
// Ａ０１Ｇ 33/00 8602−2Ｂ
Ｂ０１Ｄ 53/34 １３５ Ｚ 6953−4Ｄ
Ｃ０１Ｂ 13/02 Ｚ 8516−4Ｇ
Ｃ０２Ｆ 3/34 Ａ 7158−4Ｄ
(72)発明者 梅田 到
神奈川県藤沢市本藤沢４丁目２番１号 株
式会社荏原総合研究所内
(72)発明者 足立 正
神奈川県藤沢市本藤沢４丁目２番１号 株
式会社荏原総合研究所内
(72)発明者 滝沢 悦子
神奈川県藤沢市本藤沢４丁目２番１号 株
式会社荏原総合研究所内
(72)発明者 遠矢 泰典
神奈川県藤沢市本藤沢４丁目２番１号 株
式会社荏原総合研究所内
Claims (3)
- 【請求項１】 光合成細菌、微細藻類などの光合成微生
物を培養する培養装置において、液循環系を有する培養
槽と、太陽光及び／又は人工光を伝達させる光ファイバ
ーと、該光ファイバーに接続し槽内液に挿入されたたわ
み性を有し、光を側面より放出し槽内液に拡散させる複
数の導光体とを有し、かつ該導光体が液循環系の液体の
流れ作用で振動可能な構造となっていることを特徴とす
る光合成微生物培養装置。 - 【請求項２】 前記液循環系の循環路に振動ポンプを設
けたことを特徴とする請求項１記載の光合成微生物培養
装置。 - 【請求項３】 光合成細菌、微細藻類などの光合成微生
物を培養する培養装置において、培養槽と、太陽光及び
／又は人工光を伝達させる光ファイバーと、該光ファイ
バーに接続し槽内液に挿入されたたわみ性を有し、光を
側面より放出し槽内液に拡散させる複数の導光体とを有
し、かつ該導光体が機械的な作用で振動可能に設けられ
ていることを特徴とする光合成微生物培養装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3206199A JPH0732699B2 (ja) | 1991-07-24 | 1991-07-24 | 光合成微生物培養装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3206199A JPH0732699B2 (ja) | 1991-07-24 | 1991-07-24 | 光合成微生物培養装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0523166A true JPH0523166A (ja) | 1993-02-02 |
| JPH0732699B2 JPH0732699B2 (ja) | 1995-04-12 |
Family
ID=16519436
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3206199A Expired - Lifetime JPH0732699B2 (ja) | 1991-07-24 | 1991-07-24 | 光合成微生物培養装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0732699B2 (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4416069A1 (de) * | 1994-04-21 | 1995-10-26 | Inst Getreideverarbeitung | Verfahren und Vorrichtung zum Ausleuchten von Medien |
| JP2004357575A (ja) * | 2003-06-04 | 2004-12-24 | Daikin Ind Ltd | 微生物の循環式培養方法 |
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