JPH0734734B2 - 浮上型光合成微生物培養装置 - Google Patents

浮上型光合成微生物培養装置

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JPH0734734B2
JPH0734734B2 JP3254268A JP25426891A JPH0734734B2 JP H0734734 B2 JPH0734734 B2 JP H0734734B2 JP 3254268 A JP3254268 A JP 3254268A JP 25426891 A JP25426891 A JP 25426891A JP H0734734 B2 JPH0734734 B2 JP H0734734B2
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悦子 滝沢
到 梅田
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    • C12M31/08Means for providing, directing, scattering or concentrating light by conducting or reflecting elements located inside the reactor or in its structure

Description

【発明の詳細な説明】
【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、太陽光を利用して光合成細菌及び/又は
微細藻類などの光合成微生物を生産する装置、光合成細
菌及び/又は微細藻類などの光合成微生物による酸化池
等の有機性廃水の処理施設、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
も貢献する培養技術(装置)を提供するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、太陽光を利用した光合成微生物の
培養を目的とする培養装置は、そのほとんどが水面を受
光面とし、一方向的に槽内液に光を供給するものが主流
となっていた。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を光ファイバーで伝送し、
槽内液に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。しかしながら、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。
【0003】(1)水面を受光面として太陽光エネルギ
ーを供給する装置は、伝達できる光エネルギー量が水面
からの光の到達距離によって制限されるため、大量の光
合成微生物を培養する場合には広大な面積を要し、光エ
ネルギー利用効率が非常に小さいため光合成微生物の大
量培養には効率的でない。 (2)槽内に光ファイバーで光エネルギーを伝送する方
式は、槽内液全体に対する伝送光エネルギー量が水面受
光方式よりもはるかに大きいが、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。このため、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。 (3)装置の垂直位置が固定された光ファイバー方式
は、水面の上下により光ファイバーが水面上に出ること
があり、培養液に伝達できる光エネルギー量に損失を生
じる。 (4)屋外に設置された集光装置においてはレンズ面及
び/または鏡面の汚染が光エネルギー収集効率を著しく
悪化させる。このため、人手を用いて受光面を清掃しな
ければらず、極めて多大の労力と費用を要する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】以上に述べたように、
従来の太陽光を利用した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。本発
明は、従来装置のこれらの欠陥を改善した、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、また既存の太陽光を利用し
た光合成微生物の培養施設の改善にも貢献する新規な光
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、培養槽と、太陽光を
集光するためのフレネルレンズ及び/又は反射鏡よりな
る集光装置と、集光した太陽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
み性を有し側面より光を放出して拡散させる複数の導光
体とを有し、かつ、該導光体が液体の流れ又は機械的な
作用で振動可能な構造となっており、さらに、前記集光
装置、光ファイバー、導光体が培養槽の水面上に浮かぶ
浮上板に固定され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。
【0006】前記培養槽において、培養槽には、液循環
系が設けられており、培養槽の下部から吸入した培養液
を前記導光体上部から噴出させるように構成して、導光
体を振動させている。また、前記培養槽は、屋外に設置
するのがよく、さらに、培養槽水面上の浮上板は垂直方
向の移動は可能であるが水平方向には移動しないように
固定し、浮上板上に設けた集光装置の受光面を洗浄する
ためのスプレーノズルが設置されている。
【0007】上記のように、本発明は、太陽光を光ファ
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ることを特徴とする
光合成微生物培養装置である。また本発明は、光ファイ
バー方式の光合成微生物の培養において著しい障壁とな
っている付着の問題及び屋外に設置される集光装置の汚
染の問題も同時に解決することができる新規な光合成微
生物培養装置でもある。
【0008】本発明は、大気中の二酸化炭素(CO2
の固定化及び光合成によって創出された有機物の再資源
化に関しては、太陽光を光ファイバーによって効率良く
伝送し、さらに光ファイバーによって伝送された光を槽
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、高速、高効率に
光合成細菌及び/又は微細藻類などの光合成微生物を大
量培養する培養装置である。また本発明は、太陽光を利
用し、空気曝気を行う従来型の屋外培養水槽内に設置す
るだけで格段に優れた培養効率を達成できるため、例え
ば水産種苗栽培における光合成微細藻類の培養などに用
いられている既存施設の改善及び高効率化に貢献するも
のである。
【0009】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。
【0010】
【作用】本発明の光合成微生物培養装置は太陽光を光フ
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、同時に導光体に対する菌体あるいは藻体
の付着を防止することを最大の特徴とした屋外設置型光
合成微生物簡易培養装置である。また本発明は太陽光を
利用し、空気曝気を行う従来型及び/又は既存の屋外培
養水槽内に設置するだけで格段に優れた培養効率を達成
できる光合成微生物培養装置でもある。従来の水面を受
光面として太陽光エネルギーを供給する培養装置は、伝
達できる光エネルギー量が水面からの光の到達距離によ
って制限されるため、大量の光合成微生物を培養する場
合には広大な面積を要する上に、光エネルギー利用効率
が非常に小さいため光合成微生物の大量培養には効率的
ではない。
【0011】これに対して本発明は光ファイバー方式の
利点を活かすだけでなく、槽内培養液を循環して高速で
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、導光体への菌体あるいは藻体の付着を最小にするこ
とで従来の光ファイバー方式の抱える問題を解決した。
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。さらに本発明は、装置一
式が浮上板に固定されているため、既存の屋外培養水槽
内に容易に設置でき格段に優れた培養効率を容易に達成
できるばかりでなく、水面の上下に伴って垂直方向の位
置を変えることができるため、光エネルギーの損失も回
避できる。また、本発明は装置の上に設置されたスプレ
ーノズルから定期的に水が噴射されて集光装置の受光面
が洗浄されるため、レンズ面及び/又は鏡面の汚染によ
る光エネルギー収集効率悪化を回避することができる。
【0012】
【実施例】以下、本発明を図面を用いて具体的に説明す
るが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。 実施例1 図1は、本発明の培養装置に用いる培養槽中の水面上に
浮上する装置本体の断面説明図である。図1において、
フレネルレンズ及び/又は反射鏡よりなる集光装置1に
よって集められた太陽光は光ファイバー2で伝送され、
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。槽内液に挿入される
導光体4に培養菌体あるいは藻体が付着することを防止
するために、槽内培養液をポンプ5を用いて循環してノ
ズル6より高速で槽内に導入する。3は浮上板であり、
前記の集光装置1、光ファイバー2、導光体4、ポンプ
等が固定して設けられて培養液面上に浮上している。
【0013】ノズル6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、またはノズルの先に
じゃま板を設けこのじゃま板を偏心させたり、またはば
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、かつたわみ性を有するため水流によって
槽内に分散されるので、培養装置内に導入された太陽光
は槽内液に均一に、かつ効率良く拡散される。装置全体
は浮上板3に固定されているため、水面の上下に伴って
垂直方向の位置を変えることしができる。図2は、図1
の装置を曝気装置を備えた屋外培養水槽内に設置した断
面説明図である。図2において、水槽7に浮上板3が浮
かんでおり、散気管8にO2 ,CO2 等の気体を管9か
ら供給することで効率的な大量培養を行うことができ
る。
【0014】実施例2 図3は、光合成微生物培養施設における本発明の光合成
微生物培養装置の図1に示す装置全体の配置に関する説
明図である。図3において、水槽7内に図1で示す装置
全体が4個配備されており、それぞれの装置は垂直方向
の移動は可能であるが水平方向には移動しないように固
定用ロープ又は鎖等13で固定されている。装置の上部
に水の配管10が配置されており、そこに設置されたス
プレーノズルから定期的に水が噴射されて集光装置1の
受光面が洗浄される。水槽7は培地が11から供給され
て、培養液(菌体/藻体)が12から取り出される。こ
れにより、槽内に効率的に光を導入すると共に槽内を攪
拌することができる。図4は集光装置の受光面洗浄装置
に関する説明図である。スプレーノズル14から定期的
に水が噴射されて集光装置の受光面が洗浄される。図5
は、噴出口6の先端に設けたじゃま板15がばね16で
接続され、この流速変化装置により、導光体4に適当な
振動を与えることができる。
【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、培養槽に
大量の光エネルギーを供給することができ、かつ培養槽
の水深を有効に利用することができる。 (2)槽内培養液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)装置一式が浮上板に固定されているため、既存の
屋外培養水槽内に容易に設置でき格段に優れた培養効率
を容易に達成できる。 (4)装置一式が浮上板に固定されているため、水面の
上下に伴って垂直方向の位置を変えることができ、光エ
ネルギーの損失を回避できる。 (5)装置の上に設置されたスプレーノズルから定期的
に水が噴射されて集光装置の受光面が洗浄されるため、
レンズ面及び/又は鏡面の汚染による光エネルギー収集
効率悪化を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の培養装置に用いる浮上型太陽光伝達装
置の断面説明図である。
【図2】図1の装置を設置した屋外培養装置の断面説明
図である。
【図3】本発明の光合成微生物培養装置の配置を示す説
明図である。
【図4】集光装置に洗浄装置を設けた培養装置の断面説
明図である。
【図5】噴出口先端に設けたじゃま板の接続を示す説明
図である。
【符号の説明】
1:集光装置、2:光ファイバー、3:浮上板、4:側
面発光導光体、5:ポンプ、6:噴出口、7:水槽、
8:散気管、9:送気管、10:水配管、11:培地、
12:培養液、13:固定用ロープ、14:スプレーノ
ズル、15:じゃま板、16:ばね
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G02B 6/00 331 6920−2K (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 宮 晶子 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

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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、培養槽と、太陽光を集
    光するためのフレネルレンズ及び/又は反射鏡よりなる
    集光装置と、集光した太陽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
    性を有し側面より光を放出して拡散させる複数の導光体
    とを有し、かつ、該導光体が液体の流れ又は機械的な作
    用で振動可能な構造となっており、さらに、前記集光装
    置、光ファイバー、導光体が培養槽の水面上に浮かぶ浮
    上板に固定されていることを特徴とする光合成微生物培
    養装置。
  2. 【請求項2】 前記培養槽には、液循環系が設けられて
    おり、培養槽の下部から吸入した培養液を前記導光体上
    部から噴出させるように構成し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。
  3. 【請求項3】 前記培養槽が、培養槽水面上の浮上板を
    水平方向に移動しないように固定し、浮上板上の集光装
    置の受光面を洗浄するためのスプレーノズルが設置され
    ていることを特徴とする請求項1又は2記載の光合成微
    生物培養装置。
JP3254268A 1991-09-06 1991-09-06 浮上型光合成微生物培養装置 Expired - Lifetime JPH0734734B2 (ja)

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