JPH10243780A - 集光プラグ - Google Patents

集光プラグ

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JPH10243780A
JPH10243780A JP4777197A JP4777197A JPH10243780A JP H10243780 A JPH10243780 A JP H10243780A JP 4777197 A JP4777197 A JP 4777197A JP 4777197 A JP4777197 A JP 4777197A JP H10243780 A JPH10243780 A JP H10243780A
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Tadashi Tsuji
正 辻
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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    • C12MAPPARATUS 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
    • C12M23/00Constructional details, e.g. recesses, hinges
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    • C12M21/00Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses
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    • C12MAPPARATUS 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
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    • C12MAPPARATUS 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
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構造で効率のよい集光、出光が可能
で、種々の光照射条件に適用可能な集光プラグを提供す
ること。 【解決手段】集光レンズと反射壁を有する外部からの光
を受け入れる入光部と、該入光部と一体に形成された該
入光部からの光を受け培養槽内へ照射する出光筒よりな
る集光プラグにおいて、透明弗素樹脂、メタクリル樹
脂、スチロール樹脂又は塩化ビニル樹脂等よりなる出光
筒を使用し、化学処理、機械的処理、色調調整あるいは
被覆によって該出光筒の表面を処理し、光の透過率と反
射率及び/又は透過光の波長を局部的に調整してなるこ
とを特徴とする集光プラグ。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は藻類培養装置におい
て使用される、外部からの光を集光し培養槽内へ出光す
るための集光プラグに関する。
【0002】
【従来の技術】近年藻類の生産する有用物質の利用、大
気中の炭酸ガスの固定などの観点から藻類を大量かつ高
密度で培養する技術が種々検討されている。クロレラな
どの緑藻類に代表される藻類の培養に当たっては、自然
光としての太陽光や電気ランプなどの人工光が必要であ
る。図7は従来の藻類培養装置の概略を示す説明図であ
る。図7(i)において太陽光または電気ランプなどの
人工光はフレネルレンズなどの集光装置11で集光さ
れ、光変換部12でファイバ分光される。その後、光フ
ァイバ13で培養槽7へ送られる。培養槽7内には藻類
を分散させた養液が循環しており、藻類は養液中で受光
して成育する。図7(ii)の例は集光装置に太陽光追
尾装置14を設けたもので、集光面を太陽光に自動対面
させて、集光エネルギの増大を図ったものである。
【0003】前記の従来の培養装置で使用される光ファ
イバを用いた集光出光装置では次のような問題点があっ
た。 (1)一定方向に整光するための集光システムが必要で
あり、集光効率が低いために、装置を保持するための構
造体などを含めると大型でコストの高い集光装置が必要
である。 (2)光ファイバからの放出光の制御はファイバの本数
と間隔のみで行われるので自由度が小さく、藻類の成長
に伴った適切な放出光の制御が困難である。 (3)円筒状の光ファイバから出光されるため、培養槽
内の光エネルギの分布が不均一である。 本発明者らは、このような光ファイバを用いた集光出光
装置における問題点を解決する手段として図6にその例
を示すような、簡単な構造で効率のよい集光、出光が可
能で、種々の光照射条件に適用可能な集光プラグ及びそ
れを用いた効率のよい藻類培養装置を発明し、別途出願
した。
【0004】図6は集光プラグの基本形状を示す側面図
である。図6の集光プラグ1において、太陽光は凸レン
ズ又はフレネルレンズよりなるレンズ2と円錐状反射壁
3を有する入光部で集光され、出光筒6から培養槽内へ
出光される。固定部4、5は集光プラグ1を培養槽へ取
り付けるための固定部である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】前記の集光プラグで
は、光ファイバを使用する従来の技術に比較して次のよ
うな利点がある。 (1)集光と出光が一体化され、いわゆる集光装置(保
持構造体を含む)が不要となり、藻類培養装置のコスト
が低減できる。 (2)出光筒の形状を自由に選択することができ、藻類
の成育に最適な光量を藻類培養槽内の任意の個所に照射
することができる。 (3)立体的な出光が可能となり、槽内の光エネルギの
分布を最適化でき、高密度の照射が可能となる。 (4)集光効率は100%に近くなり、入射光は全て培
養槽内へ出光される。 (5)集光プラグの培養槽への着脱が容易で、装置の維
持費が安くなる。また、密閉構造にも対応が可能であ
る。 (6)大径、小径レンズのプラグの組み合わせ、あるい
は多角形レンズの採用によって、光照射条件を改善する
ことができる。 (7)出光筒の形状を工夫し、円筒形、段付き形、水平
切り込み形、二重筒形、細分割形、細分室形成形又は多
層円板形などとすることにより、藻類の成育に最適な光
量を藻類培養槽内の任意の個所に照射することができ、
また、立体的な出光が可能となり、槽内の光エネルギの
分布を最適化でき、高密度の照射が可能となる。
【0006】このように前記集光プラグは、従来の光フ
ァイバを用いた集光出光装置に比較して多くの利点を有
するものであるが、この集光プラグにおいても、出光筒
表面における透過率と反射率を局部的に制御し、培養槽
内での光照射の均一化や任意の部分での照射量の制御な
どを行うためには出光筒の表面形状を複雑な形状に成形
する必要があり、また、藻類に適した光量と波長のコン
トロールが難しいという問題がある。本発明は、前記従
来技術の問題点を解決し、出光筒の形状は基本形状のま
まで出光筒の透過率と反射率あるいは透過光の波長を局
部的に制御した、簡単な構造で効率のよい集光、出光が
可能で、種々の光照射条件に適用可能な集光プラグを提
供しようとするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、(1)集光レ
ンズと反射壁を有する外部からの光を受け入れる入光部
と、該入光部と一体に形成された該入光部からの光を受
け培養槽内へ照射する出光筒よりなる集光プラグにおい
て、透明弗素樹脂よりなる出光筒を使用し、化学処理あ
るいは機械的処理によって該出光筒の表面を処理し、光
の透過率と反射率を局部的に調整してなることを特徴と
する集光プラグ、(2)集光レンズと反射壁を有する外
部からの光を受け入れる入光部と、該入光部と一体に形
成された該入光部からの光を受け培養槽内へ照射する出
光筒よりなる集光プラグにおいて、メタクリル樹脂、ス
チロール樹脂又は塩化ビニル樹脂等よりなる出光筒を使
用し、色調調整あるいは被覆によって該出光筒の表面を
処理し、光の透過率と反射率を局部的に調整してなるこ
とを特徴とする集光プラグである。
【0008】透明弗素樹脂は光ファイバの鞘材などに使
用される全反射樹脂材である。この透明弗素樹脂で出光
筒を形成する場合には、表面に化学処理を施すかあるい
は機械的処理により表面に物理的な加工傷を付与するこ
とによって光の透過率を上げ、反射率と透過率を調整、
制御する。
【0009】メタクリル樹脂、スチロール樹脂又は塩化
ビニル樹脂は光拡散板の材料として使用される材料であ
り、紫外部から赤外部にわたって光の透過率は極めて高
い材料である。これらの樹脂で出光筒を形成する場合に
は、適宜色調を調整するか、表面を被覆することにより
透明、半透明又は不透明部を設け、光の透過率及び/又
は透過光の波長制御を行うようにする。
【0010】これらの樹脂類は成形性、加工性が良好
で、耐衝撃性も優れており、出光筒の材料として好適な
ものである。
【0011】以下、本発明の集光プラグについて図面に
基づいて詳細に説明する。図1〜図5に本発明の集光プ
ラグの各実施態様を示すが、各実施態様における集光プ
ラグの形状はいずれも図6に示す基本形状に近いもので
ある。大きさはそれぞれの用途に応じて適宜設定するこ
とができるが、直径で数mm〜数十mm程度が一般的で
ある。図1は集光プラグ1の出光筒6を全域にわたって
半透明に形成したもので、図2は上部より不透明、透
明、半透明に形成したもの、図3は半透明域に透明開口
部を設けたものである。
【0012】図4は出光筒の一部に鏡面処理あるいは全
反射処理を施して光を出光筒6内へ反射させ、有効に利
用するようにした例である。図4の(i)は端面を固定
した例で端面、反射壁及び出光筒上部の培養液に入らな
い部分に鏡面処理あるいは全反射処理M、M1 及びM2
を施しており、図4の(ii)は端面が培養液中にある
例で(i)のM1 、M2 に加えて端面にM3 、立ち上が
り部にM4 の鏡面処理あるいは全反射処理を施し、M4
の高さを調整することで透過光の条件を制御している。
【0013】本発明の集光プラグは出光する光の強度や
波長を局部的に制御することができるので、成長期の異
なる藻類や必要な光の強度や波長が異なる別種の藻体が
混在した状態で培養するのに特に好適である。例えば、
図5(i)に示すように成育前の藻であるβと成長した
成体αとが混在した状態で培養する場合、βとαとで成
育あるいは分裂増殖に適した光量と光波長が異なるとき
には、図5(ii)のように、培養槽をI域とII域の
2つに仕切り、I域にはαの好む光量と波長の光を出光
する表面処理C1 を施し、II域にはβの好む1光量と
波長の光を出光する表面処理C2 を施すことにより、I
I域でβを、I域でαを連続的にしかもそれぞれの最適
培養条件で培養することができ、成体のαがほぼ100
%の製品を得るこができる。
【0014】また、別個の藻体αとγとを同時に培養す
るときには、図5の(iii)のように培養槽を区分
し、それぞれの藻体に適した光を出光する表面処理C1
とC3を施し連続培養することができる。この場合成育
したαとγとを別個に回収してもよいが、次の段階で混
合使用するときには、さらにI及びII域からの培養液
を出光筒6の表面をC4 処理したIII域へ移動して混
合し一連の操作を最適に(プラグ上部より同じ光を取り
入れてもI、II、IIIの複数条件の光として活用)
でき、、コンパクト(同時処理、槽を複数個別々に持た
なくてよい)に構成できる。またIII域は別の槽とし
てもよい。C4 の表面処理はC1 とC3 の表面処理を混
在させたもので、例えばαの培養で分泌される養分をγ
が利用して増殖するような場合に効果的である。
【0015】太陽光を利用する場合、光の波長コントロ
ールは入光部で行うか、出光部で行うかのいずれかであ
り、本発明の集光プラグはこの両方に対応できるが図示
した出光部処理の方が自由度が高い。一方光採り入れは
レンズ部から可能な最大量を取り込むべきであるが、光
量が少なくてよい藻類については太陽光の利用効率は下
げざるをえない。しかしながら図5の(ii)、(ii
i)に示すように光を多重利用する場合は100%の太
陽光を取り入れて光量配分をすればよく、少ない所、多
い所の合計を総光量に設計することができる。また、集
光プラグ1本が複数通りに分割使用できるため培養槽の
コンパクト化に有効である。
【0016】一方人工光を用いるときは、白色光や太陽
光に近いもの1種類を容易すればよく、経済的にも有利
である。各波長の光を無処理プラグで作るためにはラン
プ調整あるいは入光部のフィルタ等で処理し、他の波長
はカットしてしまうため、光の利用効率が低くなるが、
本発明の集光プラグでは不透過の波長の光は他の槽で利
用することができる。
【0017】
【発明の効果】本発明によれば複雑な形状の集光プラグ
を使用することなく、単筒形状の出光部表面に化学処理
又は機械加工を施すことにより、光の透過率と反射率の
制御を任意かつ容易に行うことができる。このため培養
槽内に無駄な空間のない均一な光エネルギの分布を形成
させることができ、藻類培養装置のコスト面で大きな比
重を占める集光、出光装置のコスト低減と培養効率の向
上が可能となる。また、色調調整あるいは被覆によっ
て、光の強度と波長を調整することができるので、培養
される藻類に適した光の強度を波長を適宜選択すること
ができる。さらに、適宜培養槽内を区切ることにより、
異なる種類の藻類の混在する状態での培養も可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る集光プラグの1実施態様を示す概
略説明図。
【図2】本発明に係る集光プラグの他の実施態様を示す
概略説明図。
【図3】本発明に係る集光プラグの他の実施態様を示す
概略説明図。
【図4】出光筒の一部に鏡面処理あるいは全反射処理を
施した例を示す概略説明図。
【図5】培養槽を区切り、区分毎に異なる表面処理を施
した出光筒を使用し、異種の藻類が混在する状態で培養
を行う例を示す概略説明図
【図6】本発明に係る集光プラグの基本的な構成を示す
概略説明図。
【図7】従来の光ファイバを用いた集光出光装置を使用
した培養装置の概略を示す説明図。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 集光レンズと反射壁を有する外部からの
    光を受け入れる入光部と、該入光部と一体に形成された
    該入光部からの光を受け培養槽内へ照射する出光筒より
    なる集光プラグにおいて、透明弗素樹脂よりなる出光筒
    を使用し、化学処理あるいは機械的処理によって該出光
    筒の表面を処理し、光の透過率と反射率を局部的に調整
    してなることを特徴とする集光プラグ。
  2. 【請求項2】 集光レンズと反射壁を有する外部からの
    光を受け入れる入光部と、該入光部と一体に形成された
    該入光部からの光を受け培養槽内へ照射する出光筒より
    なる集光プラグにおいて、メタクリル樹脂、スチロール
    樹脂又は塩化ビニル樹脂等よりなる出光筒を使用し、色
    調調整あるいは被覆によって該出光筒の表面を処理し、
    光の透過率と反射率及び/又は透過光の波長を局部的に
    調整してなることを特徴とする集光プラグ。
JP4777197A 1997-03-03 1997-03-03 集光プラグ Withdrawn JPH10243780A (ja)

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JP4777197A JPH10243780A (ja) 1997-03-03 1997-03-03 集光プラグ

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010043586A1 (de) * 2010-11-08 2012-05-10 Christoph Peppmeier Zuchtvorrichtung für phototrophe Kulturen

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010043586A1 (de) * 2010-11-08 2012-05-10 Christoph Peppmeier Zuchtvorrichtung für phototrophe Kulturen
DE102010043586B4 (de) * 2010-11-08 2012-06-14 Christoph Peppmeier Zuchtvorrichtung für phototrophe Kulturen

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Effective date: 20040511