TWM373108U - Automated algae culture apparatus - Google Patents

Description

M373108 五、新型說明： 【新型所屬之技術領域】 本創作是有關於一種藻類培養裝置及其用途以及藻類 培養方法，且特別是有關於一種自動化藻類培養裝置及其 用途以及自動化藻類培養方法。 【先前技術】 利用藻類養殖設施飼養藻類，以其光合作用吸收二氧 化碳，作為減碳之設施，已為人所周知，微藻類固定二氧 化碳的效率可達-撼生植物的數十倍，為以生物減石炭的 最佳應用。 目前用於藻類養殖之設備，大型養殖場—般皆使用開 放式=面池’需要廣大面積，且易受讀影響，導致產量 不穩定’且有遭外來生物污染之虞。為克服此問題，乃有 Π閉式的光合生物反應11的產生，所謂光合生物反應 :氧其内，接種藻種後’以曝氣的方式提供 一虱化奴並於光合生物反應器内循環。 待藻«長至-定濃度時，_合連 將藻類乾燥成乾_狀態：進行 =回:設備以及專業的操作人員運轉“ 此僅月』於專業化的商業運轉，難以普及。濩 此外，在溫室效應日趨嚴重的入 嚴直的今天，如果養藻的設備 此類光合生物反應器多為養藻場或專業 =需22,配備ΐ曝氣機、營養劑補充槽、補水幫 也因 M373108 能夠普及化，讓公共空間或家庭中皆能輕鬆的培養藻領， 如同多數家庭中皆有的水族缸，對於節能減碳將有範^更 廣大的助力，同時，在人群密集的公共空間中，培養微藻 更能快速且有效的淨化室内空氣品質。這些都是目 化的養殖設備作不到的。 一 最主要需要克服的技術障礙有二，其一是如何簡便有 效的收成微藻，讓養殖設備中的藻類生物質量(biomass)_ • 持在快速增殖的階段並達到最高密度；其二是維持密閉養 殖系統中的環境穩定，包括水質、酸鹼度、營養劑含量、 光照條件、曝氣量等，皆能長期保持在適合藻類生長的條 件0 【新型内容】 有鑑於此，本創作的目的就是在提供一種自動化藻類 培養裝置，能使養藻的設備小型化及普及化。 。。本創作提出-種自動化藻類培養裝置，包括光合反應 .賴組^助設備模組。光合反應賴組包滅光容器， ‘，用=容納含有藻類的藻液。輔助設備模組包括液壓過渡 裔、緩衝水槽及曝氣機。液壓過濾器用以過濾出藻液中的 .藻類三而液壓過濾器與透光容器的出水口連通以利用重力 過濾、藻類。緩衝水槽與透光容器的入水口連通。曝氣機與 透光容器的入氣口連通。 依照本創作的一實施例所述，在上述之自動化藻類培 養裝置中，光合反應益模組更包括辅助光源，設置於透光 容器上。 M373108 依照本創作的一實施例所述，在上述之自動化藻類培 養裝置中’液壓過濾器包括濾袋或濾網。 〃 ° 依照本創作的一實施例所述，在上述之自動化藻類培 養裝置中，當自動化藻類培養裝置具有多個光合反應器模 組時，光合反應器模組的排列方式包括平行式排列、串聯 式排列或矩陣式排列。 y 依照本創作的-實施例所述，在上述之自動化藻類培 養裝置中，液壓過濾器與缓衝水槽連通。 依照本創作的-實施例所述’在上述之自動化藻類培 養裝置中，液壓過濾器該曝氣機連通。 σ ,依照本創作的-實施例所述，在上述之自動化藻類培 養裝置中，辅助設備模組更包括液位補充泵，連通透光容 器與缓衝水槽。 依照本創作的一實施例所述，在上述之自動化藻類培 養裝置中，輔助設備模組更包括中央控制器，用以監控^ 液的環境參數。 依照本創作的一實施例所述，在上述之自動化藻類培 養裝置中’環境參數包㈣液溫度、藻舰驗值、藻液液 位、透光容态的入氣口處的第一二氧化碳濃度、透光容器 的出氣口處的第二二氧化碳濃度、照光時間、收成時間或 上述參數之組合。 依照本創作的一實施例所述，在上述之自動化藻類培 養裴置中’更包括除霧過濾模組，罩住透明容器的出氣口， 且除霧過>紐組包括濾網及除霧隔板。濾網設置於出氣口 M373108 上方。除霧隔板設置於出氣口與濾網之間。 依照本創作的-實施例所述，在上述之自動化藻類典 養裝置中，透光容器包括薄板式容器或管柱式容器。、σ 依照本創作的-實施例所述，在上述之自動二藻類培 養裝置中，依照光合反應器模組與輔助設傷模組之間八 離设置或結合設置的情況，自動化藻類培養裝置二 式裝置或結合式裝置。 刀 依照本創作的一實施例所述，在上述之自動化藻頬典 養裝置中，辅助設備模組對應一個或多個光合反應器模組I 基於上述，由於本創作所提出之自動化藻類U養袭 將數個組成構件整合至輔助設備模組中，因此能使藻 設備小型化及普及化。 X、 此外，利用本創作所提出之自動化藻類培養方法可藉 由中央控制器及液壓過濾器自動化地回收藻體。此外 成的乾燥藻體，還可進一步應用於食品、化妝品或生質能 源等用途。 另外，本創作所提出之自動化藻類培養裝置的用途可 應用於節能減碳、清淨空氣、造景及照明。 為讓本創作之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯 易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如 下。 、° 【實施方式】 圖1所繪示為本創作之一實施例之自動化藻類培養裝 置的不意圖。圖2至圖7所繪示為本創作之其他實施例之 M373108 自動化澡類培養裝置的示意圖。在圖2至圖7中，與圖1 相同模組可具有相同的構件’其中相_構件則使用相同 的標號，且不再進行贅述。 請參照圖丨’自動化藻類培養裝置100,包括光合反應 器模組102及輔助設備模、组104。在自動化藻類培養裝置 100中，輔助設備模組104可對應一個或多個光合反應器 模組102。在本實施例中，是以一個輔助設備模組1〇4對 應一個光合反應器模組102為例進行說明。 光合反應器模組102包括透光容器1〇6，其用以容納 含有脑的驗⑽。其中，本實施所養__依照生 長水域的不同可m第種或海水藻種，依照體型的不同 可為微潘或大絲。本實施所養殖的_例如是綠藻、藍 綠藻或紅藻等。藻液應中除了所植入的藻種之外，還具 有用於培養藻類的培養液。透光容器應的材料例如是玻 璃、、壓克力或塑膠，其製造方法例如是彻射出成型、真 I成型、押出成型或吹出成型等方法製造。 請同時*參照圖1至圖2 ’本創作的透光容器並不限於 圖1中以薄板式抑之型態透光容器1G6，只要是 透明且可m夜⑽的容科可。糊來說透光容哭 ^可以是S 2巾的自動化_培養裝置脈丨的管柱式& 器 106a。 此外，請繼續參照圖1，光合反應器模組102更可包 Ϊ設置於透光容器應上的輔助光源則，可於夜間提供 银液應中的藻類足夠的照明時間。輔助光源ιι〇例如是 M373108 LED晶粒或日光燈’林實_是a LED晶粒為例進行 說明。輔助光源110的功率例如是3〇%至3〇〇貿。

輔助設備模組104包括液壓過濾器112、缓衝水槽114 及曝氣機116。請同時參照圖丨與圖3,依照光合反應器模 組搬與輔助設備模、组104之間為分離設置或結合設置的 情况，自動化藻類培養裝置勘可為分離式裝置或結合式 f置。在圖1的實施例中’自動化藻類培養裝置 合反應器模組殿與辅助設備模組咖一體化的結 置’但本創作並不以為限。纟圖3的實施例中，自動化^ 類培養裝置腦_2也可為光合反應器模組1〇2與辅助設^ 模組104彼此分離的分離式裝置。 請同時參照圖1、圖3及圖4,雖然在圖1及圖 是以-個辅助設備模組1G4對應—個光合反應器模組1〇2 為例進行綱’但本創作並;^此為限。舉例 4的自動化藻類培養裝置狐3中，-個輔助設備模组= 可對應多個（兩個）光合反應器模組1〇2。 此外，請同時參照圖5至圖7,當自動化藻類培養裝 置具有多個光合反應器模組1〇2時，於此技術 常知識者依據需求可將光合反應器模組1〇2進行 的排列。在圖5的自動化藻類培養裝置1〇〇_4中，^ 應β模組102的排列方式例如是平行式排列。在圖6 動化藻類培養裝置100-5中，光合反應器模組1〇 方式例如是串聯式排列。在圖7的自動化藻類培 100-6中，光合反應器模組1〇2的排列方式例如^矩^式 9 M373108 排列。 以一個結 各個單元為-體化的結合式裝置，且 個辅助設備模組i〇4對應一個光 型態為例進行說明。铁而，於此枯淋二2拉組102的 了:厂圖3及圖4所揭露的内容，將圖5至圖7

裝置1G(M、觸_5、丨㈣輯成分離式 =態獅設備模組刚對應多個光合反絲模組皿 二再次參照圖1，液壓過濾^ 112可湘透明容器⑽ 中的澡液1G8的液壓，過濾出藻液⑽.中的藻類，而液壓 過濾、器112與透光容器廳的出水口 118連通以利用重力 過濾、澡類，且不需外接電源。液壓過濾H 112包括濾袋或 遽網120。濾袋或攄網12〇的材料例如是不織布、鐵氣龍 (Teflon)、塑膠、人造纖維等材料。濾袋或濾網ι2〇的孔徑

例如是〇,5微米至200微米，可視養殖藻種不同而進行孔 徑的選擇。 缓衝水槽114與透光容器106的入水口 ι22連通，用 以維持透明容器106中藻液的1〇8的所需液位高度。緩衝 水槽114更可與液壓過濾器112連通，以容納從液壓過滤 器112所過遽出的遽液。透明容器與緩衝水槽114的 總容積的比值例如是10%至80%。藻體收成時，一般將過 濾總藻液體積的30%至80%，剩餘藻液則提供足夠之起始 濃度供下一階段養殖。而濾出液則視藻種條件之不同可循 10 M373108 環使用一 衝水槽114的體^丨’ ^進行更換新水。若因空間限制使緩 持續將㈣回; u曝氣機116=„量。 曝氣機m周遭的入氣口 124連通，抽取

二氧/的藻液⑽中，造成混合攪拌以及使 氧氣盘用。由於二氧化碳較大氣中主要成份之 古的’曝氣機116由低處抽氣，可抽取到濃度較 ^j厌；或者可將曝氣機川的進氣端連結工廠、 ====:共空間、家庭等處的污濁 另=，曝氣機116可與液壓過濾器112連通，藉此可 機U6的氣|將殘餘的藻液麗或濾液打入缓衝 7曰114中，以及將過濾出的藻類吹乾，而形成乾燥藻體。 此外，輔助没備模、纟且1〇4更可包括液位補充泵〗26及 ，中央控制器128。液位補充泵126連通透光容器1〇6與缓 衝水，114，可將緩衝水槽114中的濾液以及添加於滤液 中的s養爲彳/主入透光谷器1 %。此營養劑可以液態劑变或 固態粉末直接加入缓衝水槽114中，或將營養劑粉末加入 新的濾袋或濾網120中，在每次過濾藻液1〇8的同時，將 營養劑溶出至濾出液中，再由液位補充泵126將營養劑送 入透明容器106中。 M373108 中央控制器⑶用以監控藻液108的環境參數， 々數例如是;i液溫度、藻紐驗值、藻液液位 ，的入氣口124的第-二氧化碳濃度、透先容 的第二二氧化碳濃度、照光時間、收成時間或 上述參數之組合。巾央㈣H丨28例如是藉由輔助設備模 組104的溫度感測器132、酸驗感測器134、液位感測器 136及二氧化碳濃度感測器138來分別量測藻液溫度、藻 液酸鹼值、藻液液位、透光容器106的入氣口 124處的第 二二氧化碳濃度及透光容器106的出氣口 13〇處的第二二 氧化碳濃度。其中，藉由量測透光容器1〇6的入氣口 124 處的第一一氧化石炭濃度及透光容器106的出氣口 130處的 第二二氧化碳濃度可即時得知二氧化碳吸收的效率。同 和*，可加裝光度感測器（〇D sensor)(未緣示)至透光容器 106内’以即時監控藻液濃度。 另一方面，自動化藻類培養裝置1〇〇更包括除霧過濾 模組140 ’罩住透明容器1〇6的出氣口 130，以去除光合反 應器模組102排放氣體中的水汽及異咮。如本系統設至於 室外或用於處理工廠廢氣，可選擇不加裝除霧過濾模組 140 〇 除霧過濾模組140包括濾網142及除霧隔板144。濾 網142設置於出氣口 130上方。濾網142例如是活性碳濾 網。除霧隔板144設置於出氣口 130與濾網142之間。在 自動化藻類培養裝置100加裝除霧過濾模組140的情況 下’用於量測透光容器106的出氣口 130處的第二二氧化 M373108 由上述實關可知，上述自動化_培養方 及=器自動化地回收藻體自動化地= 滞體°此外’ _上述方法时的乾賴體， =

應用於食品、化妝品或生質能源等用途。 V 圖9所繪示為本創作之第一實驗例 線圖。圖i。所繪示為本創作之第二實驗例之螺j 曲繪示為本創作之第一及第二實驗例所= 之邊 >辰度檢量線的由線圖。 υ Λ—實驗例與第二實驗例的操作條件為_上述實施 例中的自動化藻類培養裝置及方法料螺、 ㈣如⑽’以空氣曝氣，未額外供給二氧化碳。八. 請同時參照圖9至圖n，在圖9及圖1〇中藻類的濃 表(波長680㈣，圖9中蕩液之起始濃度的 及先值為（U，圖1G中綠之絲濃度的吸光值為〇2。 ίίΐ 5_8天内’最終濃度的吸光值皆可達起始濃度的吸 先值的5-8倍。將圖9及圖1〇中最終濃度的吸光值帶入圖 11中代表及光值與濃度之檢量線之後，可計算出圖9中藻 液之最終濃度約〇.36g/L，而圖1G中驗之最終濃度約為 0·5 g/L。 ★由第一及第二實施例可知，藉由上述實施例中的自動 化藻類培養裝置及方法在約一週時間内，可將養殖濃度增 殖5 8倍如果再提供高、濃度之二氧化碳至自動化藻類培 養裝置中’養殖效率可再度提昇1至2倍。 综上所述，上述實施例至少具有下列優點： 15 M373108 能使養藻的設備 1.上述實施例之自動化藻類培養裝置 J、型化及普及化。 動化地回收 品、化妝品 2.上述實施例之自動化藻類培養方法可自 藻體，且外收成的乾燥藻體可進一步應用於食 或生質能源等用途。 3.上述實施例之自動化藻類培養裝置的用途可應用於 節能減碳、清淨空氣、造景及照明。 〜 、 雖然本創作已以實施例揭露如上，然其並非用以限定 本創作，任何熟習此技藝者，在不脫離本創作之精神和範 圍内，當可作些許之更動與潤飾，因此本創作之保護範圍 當視後附之申請專利範圍所界定者為準。 【圖式簡單說明】 圖1所繪示為本創作之一實施例之自動化藻類培養裳 置的示意圖。 ~ 圖2至圖7所繪示為本創作之其他實施例之自動化藻 類培養裝置的示意圖。 ' 圖8所繪示為本創作一實施例之自動化藻類培養方法 的流程圖。 圖9所繪示為本創作之第一實驗例之螺旋藻的成長曲 線圖。 圖10所繪示為本創作之第二實驗例之螺旋藻的成長 曲線圖。 圖π所繪示為本創作之第一及苐二實驗例所使用之 藻濃度檢量線的曲線圖。

Claims (1)

1. M373108 六、申請專利範圍： 1.一種自動化藻類培養裝置，包括： 至少一光合反應器模組，包括一透光容器，用以容納 含有一藻類的一藻液；以及 一輔助設備模組，包括： 一液壓過濾、器，用以過濾、出該藻液中的該藻類， 而該液壓過濾、器與該透光容器的一出水口連通以利用 重力過濾藻類； 一缓衝水槽，與該透光容器的一入水口連通；以 及 一曝氣機，與該透光容器的一入氣口連通。 2. 如申請專利範圍第1項所述之自動化藻類培養裝 -- 置，其中該光合反應器模組更包括一輔助光源，設置於該 透光容器上。 3. 如申請專利範圍第1項所述之自動化藻類培養裝 置，其中該液壓過濾、器包括渡袋或遽網。 4. 如申請專利範圍第.1項所述之自動化藻類培養裝 置，其中當該自動化藻類培養裝置具有多個光合反應器模 組時，該些光合反應器模組的排列方式包括平行式排列、 串聯式排列或矩陣式排列。 5. 如申請專利範圍第1項所述之自動化藻類培養裝 置，其中該液壓過濾、器與該緩衝水槽連通。 6. 如申請專利範圍第1項所述之自動化藻類培養裝 置，其中該液壓過濾器與該曝氣機連通。 1S M373108 置：更?所述之自 光容器：=::模組更包括-液位補'充果，連通該透 晉專利範㈣1項所述之自動化藻類培養裝 :藻液==模組更包括一中央控制器，監控 9·如申請專利範圍第1項所述之自動化細培養裝

   置，更包括-除霧過»模組，罩住該透明容器的—出氣口， 且該除霧過濾模組包括： 一濾、網，設置於該出氣口上方；以及 -除霧隔板，設置於該出氣口_濾網之間。 置 1項崎之自純魏培養裝 其中該透光谷為〇括缚板式容哭。 11.如申請專利範圍第.1項沐、+、 Λ ^ „ H7J _ . . ^ „項所述之自動化藻類培養裝 模組與該辅助設備模組之間為 分離設置或結合设置的情況，兮ώ妥

   -分離式裝置或-結合式裝|動倾類培養裝置包括 12.如申請專利範圍第1 置，其中該辅助設備模組對應 項所述之自動化藻類培養裂 〜個或多個光合反應器模缸。 七。圖式: M373.108

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