WO2020085366A1 - 気体溶解装置及び藻類培養装置 - Google Patents

気体溶解装置及び藻類培養装置 Download PDF

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俊郁 柏木
石根 鈴木
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臼井国際産業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a gas dissolving device and an algae culture device.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a gas dissolving device and an algae culturing device capable of improving the efficiency of dissolving a gas in a liquid.
  • the gas dissolving device of the present invention comprises a dissolving tank for storing a part of the liquid stored in the main tank, and a gas from a tip inserted into the melting tank connected to a gas supply source.
  • the algae culture device of the present invention comprises a culture tank for storing a culture liquid for culturing algae, and a gas dissolution device for dissolving carbon dioxide in the culture liquid.
  • the gas dissolving device includes a dissolution tank that stores a part of the culture solution stored in the culture tank, a first circulation pipe and a second circulation pipe that communicate between the culture tank and the dissolution tank, and a first circulation.
  • a first pump that injects the culture solution stored in the culture tank into the dissolution tank via a pipe, and a second pump that returns the culture solution stored in the dissolution tank to the culture tank via the second circulation pipe.
  • a gas supply pipe that is connected to a carbon dioxide supply source and that releases carbon dioxide from the tip inserted into the culture solution stored in the dissolution tank, and carbon dioxide that is provided at the tip of the gas supply pipe and that is released from the tip
  • a gas control unit for controlling the flow rate of carbon dioxide flowing through the gas supply pipe.
  • the efficiency of dissolving the gas in the liquid can be improved.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an algae culture device of Example 1.
  • FIG. 1 is a configuration diagram showing a gas dissolving device of Example 1.
  • FIG. 5 is a table showing the relationship between the hole diameter of the gas releasing portion, the class value of the sphere equivalent diameter of bubbles at a gas flow rate of 10 mL / min (bubble size), and the average number of generated bubbles in the gas dissolving apparatus of Example 1.
  • 5 is a graph showing the relationship between the hole diameter of the gas discharge part and the class value of bubble equivalent sphere diameters (bubble size) at a gas flow rate of 10 mL / min in the gas dissolving apparatus of Example 1.
  • 5 is a graph showing the relationship between the hole diameter of the gas releasing portion and the number of bubbles generated at a gas flow rate of 10 mL / min in the gas dissolving apparatus of Example 1.
  • 5 is a graph showing the relationship between the class value of bubble equivalent diameter (bubble size) of bubbles in the gas releasing part and the dissolution efficiency of carbon dioxide in the gas dissolving apparatus of Example 1.
  • 5 is a graph showing the relationship between the water depth from the gas releasing portion to the liquid surface of the dissolution tank and the dissolution efficiency of carbon dioxide in the gas dissolution apparatus of Example 1.
  • FIG. 7 is a graph showing the relationship between the water depth from the gas releasing part to the liquid surface of the dissolution tank and the dissolution efficiency of carbon dioxide when the bubble size is 1.4 mm in the gas dissolution apparatus of Example 1.
  • 6 is a table showing the bubble size of bubbles generated at a gas flow rate of 10 mL / min in the gas dissolving apparatus of Example 1 when the hole diameter of the gas releasing portion is 2 ⁇ m.
  • 5 is a table showing the relationship between the pore diameter of the gas releasing portion and the number of passing bubbles in the cross-sectional area per unit time in the gas dissolving apparatus of Example 1.
  • the pore size of the gas release part, the water depth from the gas release part to the liquid surface of the dissolution tank, the liquid amount in the dissolution tank, the actual dissolved amount of carbon dioxide, and the dissolution efficiency of carbon dioxide is a table showing the relationship.
  • 6 is a table showing carbon dioxide dissolution test results in the gas dissolving apparatus of Example 1 and the gas dissolving apparatuses of the first and second comparative examples.
  • 5 is a graph showing carbon dioxide dissolution test results in the gas dissolving apparatus of Example 1 and the gas dissolving apparatuses of the first and second comparative examples.
  • Embodiment 1 shown in the drawings.
  • the algae culture device 1 of Example 1 is a device for artificially culturing microalgae, and includes a culture tank 2 and a gas dissolving device 3, as shown in FIG.
  • algae are moss plants, fern plants, and seed plants that have been removed from photosynthetic organisms that generate oxygen, and collectively refer to plants that have anabolic pigments that live in water.
  • This alga is excellent in growth and yield per area, accumulates a large amount of useful substances such as oils and fats, and can be used as a raw material for health foods, supplements, chemical raw materials, biofuels, etc., and has high utility value.
  • the microalgae cultivated by the algae culturing device 1 are unicellular algae having a body length of several ⁇ m to several hundreds ⁇ m, and have a size such that their presence cannot be discerned by human eyes. Examples of microalgae include green algae such as Spirulina, Euglena, Chlorella, Donariella, and Botryococcus.
  • the culture tank 2 (main tank) is a water tank that stores a culture solution 100 (liquid) in which microalgae are suspended.
  • the culture tank 2 shown in FIG. 1 is a raceway type having an oblong circulation channel.
  • the culture tank 2 has an opening 2a opened upward, and the stored culture medium 100 comes into contact with the outside air.
  • the culture liquid 100 stored in the culture tank 2 has a liquid volume of 150 L and a water depth (depth) H1 of 130 to 135 mm.
  • a water wheel 4 is installed in the culture tank 2, and the culture fluid 100 is stirred by the rotation of the water wheel 4 at a stirring speed of 11 cm / sec.
  • the “water depth H1” is the distance from the bottom surface of the culture tank 2 to the liquid surface of the culture solution 100 stored in the culture tank 2.
  • the volume and shape of the culture tank 2 are not limited, and are appropriately selected depending on the type of algae to be cultured, the culture method, and the like.
  • the gas dissolving device 3 dissolves carbon dioxide (gas) in a part of the culture solution 100 taken out from the culture tank 2 in order to control the carbon dioxide concentration of the culture solution 100 in the culture tank 2 to an appropriate concentration. Is a device for returning the culture solution 100 in which the carbon dioxide is dissolved to the culture tank 2.
  • the introduction of excessive carbon dioxide to the culture medium 100 may hinder the culture of microalgae, by controlling the carbon dioxide concentration of the culture medium 100 to an appropriate concentration, it becomes a quick and useful substance for microalgae. It enables rich culture.
  • the gas dissolving device 3 is installed on a bogie with wheels (not shown), and as shown in FIG. 2, the dissolving tank 10, the first circulation pipe 20, the second circulation pipe 30, the circulation mechanism 40, and the gas supply.
  • a pipe 50, a mass flow controller 60 (gas control unit), and a pH monitoring unit 70 are provided.
  • the dissolution tank 10 is a water tank that stores a part of the culture solution 100 taken out from the culture tank 2 and dissolves carbon dioxide in the stored culture solution 100.
  • the melting tank 10 has a vertically long tube shape having a bottom surface 11 and a side surface 12, and an upper surface is closed by an upper surface 13.
  • the bottom surface 11 is a curved surface
  • the top surface 13 is covered with an unsealed lid.
  • the water depth (depth) H2 from the gas discharge part 53 described later to the liquid surface 10a of the culture solution 100 stored in the dissolution tank 10 is set deeper than the water depth H1 in the culture tank 2. It has a possible height. Further, the liquid volume of the culture liquid 100 stored in the dissolution tank 10 is set to 20 times the liquid volume of the culture liquid 100 stored in the culture tank 2 or less, here 5 L.
  • a liquid level sensor 14 is installed on the upper surface 13 of the dissolution tank 10 to monitor the storage amount of the culture solution 100. The detection value of the liquid level sensor 14 is input to the pump controller 43 of the circulation mechanism 40.
  • the first circulation pipe 20 is a pipe that connects between the culture tank 2 and the dissolution tank 10 and through which the culture solution 100 injected from the culture tank 2 into the dissolution tank 10 flows.
  • One end 21 of the first circulation pipe 20 is inserted into the culture solution 100 stored in the culture tank 2 as shown in FIG.
  • the other end 22 of the first circulation pipe 20 penetrates the upper surface 13 of the melting tank 10 and is inserted into the melting tank 10.
  • the liquid discharge port 23 formed at the other end 22 of the first circulation pipe 20 is provided at a position higher than the gas discharge part 53 and is directed to the bottom surface 11 of the culture tank 2.
  • a first flow meter 24 and a first pump 41 of the circulation mechanism 40 are provided in the middle of the first circulation pipe 20.
  • the first flow meter 24 is provided downstream of the first pump 41.
  • the first flow meter 24 detects the flow rate of the culture solution 100 discharged from the first pump 41 and flowing into the dissolution tank 10. The detection value of the first flow meter 24 is input to the pump controller 43 of the circulation mechanism 40.
  • the second circulation pipe 30 is a pipe that communicates between the culture tank 2 and the dissolution tank 10 and through which the culture solution 100 returned from the dissolution tank 10 to the culture tank 2 flows.
  • One end 31 of the second circulation pipe 30 is inserted into the culture solution 100 stored in the culture tank 2 as shown in FIG.
  • the other end 32 of the second circulation pipe 30 is connected to the side surface 12 of the dissolution tank 10, and the liquid intake port 33 formed at the other end 32 is open to the side surface 12. Further, the liquid intake port 33 is provided at a position lower than the gas discharge part 53.
  • a monitoring tank 71 of the pH monitoring unit 70, a second flow meter 34, and a second pump 42 of the circulation mechanism 40 are provided in the middle of the second circulation pipe 30, a monitoring tank 71 of the pH monitoring unit 70, a second flow meter 34, and a second pump 42 of the circulation mechanism 40 are provided.
  • the monitoring 71 is provided in the uppermost stream, and the second pump 42 and the second flow meter 34 are provided in this order downstream of the monitoring tank 71.
  • the second flow meter 34 detects the flow rate of the culture solution 100 discharged from the second pump 42 and returned to the culture tank 2.
  • the detection value of the second flow meter 34 is input to the pump controller 43 of the circulation mechanism 40.
  • one end 35 a of the discharge pipe 35 is connected to a region of the second circulation pipe 30 between the monitoring tank 71 and the second pump 42.
  • the discharge pipe 35 is a pipe for returning the culture solution 100 discharged from the dissolution tank 10 to the culture tank 2 while bypassing the monitoring tank 71.
  • the other end 35b of the discharge pipe 35 is connected to a liquid discharge opening 36 formed on the bottom surface 11 (bottom portion) of the dissolution tank 10. That is, the culture solution 100 in the dissolution tank 10 flows into the discharge pipe 35 via the liquid discharge opening 36.
  • An open / close valve 37 is provided in the middle of the discharge pipe 35.
  • the opening / closing valve 37 is normally closed, and by opening the opening / closing valve 37, the culture solution 100 flowing into the discharge pipe 35 directly flows into the second circulation pipe 30.
  • the on-off valve 37 is manually controlled to open and close.
  • the circulation mechanism 40 injects a part of the culture solution 100 stored in the culture tank 2 into the dissolution tank 10 via the first circulation pipe 20 and stores it in the dissolution tank 10 via the second circulation pipe 30. This is a mechanism for returning the existing culture solution 100 to the culture tank 2.
  • the culture medium 100 is constantly circulated between the culture tank 2 and the dissolution tank 10 by the circulation mechanism 40.
  • the circulation mechanism 40 has a first pump 41, a second pump 42, and a pump controller 43.
  • the first pump 41 is a magnet pump that is provided at an intermediate position of the first circulation pipe 20, sucks the culture solution 100 in the culture tank 2 and discharges it, and transfers the culture solution 100 from the culture tank 2 to the lysis tank 10. is there.
  • the second pump 42 is a magnet pump that is provided in the middle of the second circulation pipe 30, sucks and discharges the culture solution in the dissolution tank 10, and transfers the culture solution 100 from the dissolution tank 10 to the culture tank 2. .
  • the pump performance of the first pump 41 is set higher than the pump performance of the second pump 42.
  • the pump performances of the first and second pumps 41 and 42 may be set to be equal, and in this case, the pump performance may be adjusted to be equal by attaching a mechanism for adjusting the output.
  • the first and second pumps 41, 42 are not limited to magnet pumps, and any of turbo-type pumps such as a diaphragm pump, a centrifugal pump, a mixed flow pump, and an axial flow pump may be appropriately used.
  • the pump controller 43 controls the operation of the first pump 41 and the second pump 42, and the flow rate is equal to or less than twentieth of the volume of the culture solution 100 stored in the culture tank 2 per minute (here, 1 to 2 L) is circulated.
  • the pump controller 43 has a CPU (Central Processing Unit), a memory, etc., and the detection value of the liquid level sensor 14, the detection value of the first flow meter 24, and the detection value of the second flow meter 34 are input. . Then, the pump controller 43, based on the detection value of the liquid level sensor 14, so that the liquid amount of the culture liquid 100 stored in the dissolution tank 10 maintains a constant value, the first and second pumps 41, 42. Control the behavior of.
  • this pump controller 43 based on the detection values of the first flow meter 24 and the second flow meter 34, the flow rate of the culture solution 100 discharged from the first pump 41 and flowing through the first circulation pipe 20, and the second The operations of the first pump 41 and the second pump 42 are controlled so that the flow rate of the culture solution 100 discharged from the pump 42 and flowing through the second circulation pipe 30 becomes equal.
  • the gas supply pipe 50 is a pipe through which carbon dioxide (gas) supplied from the carbon dioxide cylinder B (gas supply source, carbon dioxide supply source) to the dissolution tank 10 flows, and one end 51 is connected to the carbon dioxide cylinder B, The other end 52 (tip) penetrates the side surface 12 of the dissolution tank 10 and is inserted into the culture solution 100 stored in the dissolution tank 10.
  • a gas discharge part 53 is fixed to the other end 52 of the gas supply pipe 50 inserted into the dissolution tank 10.
  • the gas releasing unit 53 converts carbon dioxide released from the gas supply pipe 50 into minute bubbles (micro bubbles or nano bubbles, hereinafter referred to as “bubbles”) inside the culture solution 100 stored in the dissolution tank 10. Yes, it has a cylindrical shape here.
  • the gas releasing portion 53 is formed of a porous ceramic material, a sintered alloy, a polymer compound, or the like.
  • the gas discharge part 53 is selected to have a hole diameter of 1 to 100 ⁇ m.
  • the gas discharge part 53 is assumed to generate bubbles having a sphere equivalent diameter of 2.5 mm or less, and more preferably 1.0 mm or less. Furthermore, the gas discharge part 53 shall generate
  • the water depth H2 (depth from the gas discharge part 53 to the liquid surface 10a) H2 of the culture solution 100 stored in the dissolution tank 10 is deeper than the water depth H1 in the culture tank 2. It is arranged in the position.
  • the gas discharge part 53 is arrange
  • water depth H2 should just be set to 350 mm or more.
  • the set values of the hole diameter of the gas releasing portion 53, the depth of the water depth H2, and the amount of liquid in the dissolving tank 10 are adjusted, and the culture solution 100 stored in the dissolving tank 10 is adjusted.
  • the dissolved amount of carbon dioxide in the above is set to 200 mg / L or less in terms of the weight of dissolved inorganic carbon.
  • the pore diameter of the gas releasing part 53, the depth of the water depth H2, and the liquid in the dissolution tank 10 The set values for the quantity are shown in FIG. 8, for example.
  • the mass flow controller 60 measures the flow rate of carbon dioxide flowing through the gas supply pipe 50 and controls the flow rate of carbon dioxide.
  • a control command from the pH controller 72 of the pH monitoring unit 70 is input to the mass flow controller 60. Then, the mass flow controller 60 controls the flow rate of carbon dioxide flowing through the gas supply pipe 50 based on the control command from the pH controller 72.
  • the pH monitoring unit 70 monitors the pH value of the culture solution 100 stored in the dissolution tank 10.
  • the pH monitoring unit 70 has a monitoring tank 71, a pH controller 72, and a pH sensor 73.
  • the monitoring tank 71 is a water tank which is provided in the middle of the second circulation pipe 30, communicates with the lysis tank 10 through the second circulation pipe 30, and stores a part of the culture solution 100 flowing out from the lysis tank 10. .
  • the monitoring tank 71 has a vertically long tube shape having a bottom surface 71a and a side surface 71b, and an upper portion is closed by an upper surface 71c.
  • the bottom surface 71a is a curved surface
  • the upper surface 71c has an unsealed lid. Covered.
  • the amount of the culture solution 100 stored in the monitoring tank 71 can be set arbitrarily, and is set to 1 L here.
  • An inflow port 74a to which the second circulation pipe 30 is connected and the culture solution 100 flows into the monitoring tank 71 is formed on the bottom surface 71a.
  • an outlet 74b to which the second circulation pipe 30 is connected and the culture solution 100 flows out from the monitoring tank 71 is formed on the side surface 71b.
  • the height position of the liquid surface 71d of the culture solution 100 stored in the monitoring tank 71 matches the height position of the liquid surface 10a of the culture solution 100 stored in the dissolution tank 10. It is installed in the position.
  • the pH controller 72 has a CPU (Central Processing Unit), a memory, etc., and the detection value of the pH sensor 73 is input. Then, the pH controller 72, based on the detection value of the pH sensor 73, so that the pH value of the culture solution 100 flowing out from the dissolution tank 10 falls within an appropriate range according to the required dissolved amount of carbon dioxide in the algae culture, A control command is output to the mass flow controller 60. The pH controller 72 outputs a control command to stop the inflow of carbon dioxide into the dissolution tank 10 when the pH value becomes a certain value or less.
  • CPU Central Processing Unit
  • the pH sensor 73 is installed on the upper surface 71 c of the monitoring tank 71, and the sensor portion is inserted into the culture solution 100 stored in the monitoring tank 71. Then, the pH value of the culture medium 100 stored in the monitoring tank 71 is measured by the pH sensor 73.
  • the need to control the carbon dioxide concentration of the culture solution to an appropriate concentration is as described above, but the dissolution of carbon dioxide in the culture solution involves placing the diffuser tube directly into the culture tank. Is common. However, when the air diffuser is directly placed in the culture tank, the dissolved amount of carbon dioxide is greatly affected by the water depth of the culture tank and the size of air bubbles diffused. Further, as the gas to be diffused, mixed air containing 1 to 5% carbon dioxide is often used, and it is difficult to dissolve carbon dioxide efficiently.
  • the physical load on algae may damage algal cells and must be minimized. Therefore, it is desirable to avoid the circulation of the culture solution using a high-pressure / high-flow rate pump, the swirling flow using such a pump, and the bubble generation method using a Bentley tube. That is, in algae culture, while the importance of dissolving carbon dioxide in the culture solution is recognized, improvement on the dissolving method is still insufficient.
  • the hole diameter of the gas releasing portion 53 in the gas dissolving apparatus 3 of Example 1, the hole diameter of the gas releasing portion 53, the class value of the sphere equivalent diameter of bubbles generated by the hole diameter (hereinafter referred to as "bubble size"), and the bubbles.
  • bubble size the class value of the sphere equivalent diameter of bubbles generated by the hole diameter
  • FIGS. 3A and 3B show the mutual relationship with the average number of occurrences of. From the relationship shown in FIGS. 3A and 3B, it can be seen that the larger the hole diameter of the gas discharge portion 53, the larger the bubble size generated. It can also be seen that when the pore diameter exceeds 40 ⁇ m, the bubble size is maintained at about 2.5 mm regardless of the change in pore diameter. Further, FIG.
  • Example 3C shows the relationship between the hole diameter of the gas discharge part 53 and the average number of bubbles generated, and it can be seen that the average number of bubbles generated also becomes flat when the hole diameter exceeds 40 ⁇ m. Therefore, in Example 1, the hole diameter of the gas releasing portion 53 was selected to be 1 to 100 ⁇ m. This makes it possible to obtain bubbles of an appropriate size and number without unnecessarily increasing the hole diameter.
  • FIG. 4A shows the relationship between the bubble size of the gas releasing part 53 and the carbon dioxide dissolution efficiency in the gas dissolving apparatus 3 of Example 1
  • FIG. 4B shows the gas dissolving apparatus 3 of Example 1.
  • 3 shows the relationship between the carbon dioxide dissolution efficiency and the water depth H2 (hereinafter referred to as “water depth H2”) from the gas discharge part 53 to the liquid surface 10a of the culture solution 100 stored in the dissolution tank 10.
  • the dissolution efficiency is calculated based on the following formula (1). The higher the dissolution efficiency, the better.
  • Dissolution efficiency (%) dissolved amount / input amount ⁇ 100 (1) From the relationship shown in FIGS. 4A and 4B, it is understood that the smaller the bubble size, the higher the dissolution efficiency and the more preferable.
  • Example 1 the water depth H2 to the liquid surface 10a of the culture solution 100 stored in the dissolution tank 10 was set to 450 mm or more. Thereby, the dissolution efficiency of carbon dioxide required for the gas dissolving device 3 can be secured.
  • Example 1 when the bubbles having the bubble size of 1.4 mm or less are generated, the water depth H2 should be set to 350 mm or more. As a result, even if the water depth H2 is shallow, the carbon dioxide dissolution efficiency required for the gas dissolution apparatus 3 can be ensured.
  • the gas releasing portion 53 is set to generate carbon dioxide bubbles having a sphere equivalent diameter (bubble size) of 2.5 mm or less, and more preferably 1.0 mm or less. .
  • the water depth H2 is 450 mm or more, the required dissolution efficiency can be secured, and if the bubbles have a bubble size of 1.0 mm or less, the dissolution efficiency can be further improved.
  • the number of bubbles passing through the cross-sectional area per unit time can be calculated from the relationship between the average number of bubbles generated in the bubble-discharging section 53 and the cross-sectional area of the dissolution tank 10.
  • the number of the bubbles passing through the unit cross-sectional area per unit time varies depending on the size of the hole diameter of the gas discharge part 53, but as shown in FIG. 7, the number decreases as the hole diameter increases, but 35 bubbles / min / cm. It can be seen that it is 2 or more. Therefore, in the first embodiment, the gas discharge part 53 is set so that the number of bubbles passing through the unit cross-sectional area per unit time is 35 / min / cm 2 or more. As a result, it is possible to secure the average number of generated bubbles that can secure the required carbon dioxide dissolution efficiency. Therefore, the required dissolution efficiency can be secured.
  • Example 1 the set values of the hole diameter of the gas releasing portion 53, the water depth H2, and the amount of liquid stored in the dissolution tank 10 were adjusted so that the dissolved amount of carbon dioxide in the dissolution tank 10 was 200 mg / L. (Dissolved inorganic carbon weight conversion) Set below. As a result, it is possible to suppress the input of unnecessary carbon dioxide and efficiently dissolve the input carbon dioxide.
  • the raceway-type culture tank 2 shown in FIG. 1 is used, the liquid volume in this culture tank 2 is set to 150 L, the water depth H1 is set to 130 to 135 mm, and the liquid stirring speed is set to 11 cm / sec. Then, the air diffuser is directly put into the liquid (tap water) stored in the culture tank 2.
  • 100% carbon dioxide diffused at 60 mL / min (1 atm) was used as the gas dissolution condition of the first comparative example, and air mixed with 1% carbon dioxide was 6000 mL / min (1 atm).
  • the gas-dissolved conditions of the second comparative example are the ones diffused in.
  • the dissolved amount of carbon dioxide was measured in terms of the dissolved inorganic carbon weight in the culture tank 2. Further, in the gas dissolving apparatus 3 of Example 1, when the pH value detected in the monitoring tank 71 became a certain value or less, the injection of carbon dioxide was stopped.
  • FIGS. 9A and 9B show a summary of the experimental results and the decrease in dissolution efficiency over time.
  • the maximum dissolution efficiency of the gas dissolution apparatus of the first comparative example was 37%
  • the maximum dissolution efficiency of the gas dissolution apparatus of the second comparative example was 14%
  • the maximum dissolution efficiency was 64%. That is, in the gas dissolution apparatus 3 of Example 1, the liquid stored in the culture tank 2 is injected into the dissolution tank 10, the carbon dioxide is dissolved in the dissolution tank 10, and the carbon dioxide is returned to the culture tank 2.
  • the water depth H2 from the gas discharge part 53 to the liquid surface 10a of the liquid stored in the dissolution tank 10 is set deeper than the water depth H1 of the liquid stored in the culture tank 2. Therefore, the efficiency of carbon dioxide dissolution can be improved with a simple structure, as compared with the method of dissolving carbon dioxide in a general culture solution in which the air diffuser is directly placed in the culture tank 2.
  • the gas dissolving apparatus 3 of Example 1 can suppress a decrease in dissolution efficiency as compared with the gas dissolving apparatuses of the first comparative example and the second comparative example. Therefore, in the gas dissolution apparatus 3 of Example 1, the dissolution efficiency of carbon dioxide can be improved and the input amount of carbon dioxide can be suppressed. Furthermore, carbon dioxide deficiency in the culture medium 100 can be prevented, the culture period required for algae culture can be shortened, and various costs required for culture can be reduced.
  • the gas dissolving device 3 of the first embodiment is provided with the first circulation pipe 20 for injecting the culture solution 100 stored in the culture tank 2 into the dissolution tank 10.
  • the liquid discharge port 23 of the first circulation pipe 20 is provided at a position higher than the gas discharge part 53 fixed to the other end 52 of the gas supply pipe 50. Therefore, the culture solution 100 discharged from the first circulation pipe 20 flows downward toward the bottom surface 11 of the culture tank 2. On the other hand, the carbon dioxide released through the gas release unit 53 rises above the dissolution tank 10.
  • the flow direction of the culture solution 100 injected into the dissolution tank 10 and the movement direction of the carbon dioxide introduced into the dissolution tank 10 are opposite to each other, and the dissolution efficiency of carbon dioxide can be further enhanced.
  • the gas dissolution apparatus 3 of the first embodiment is provided with the second circulation pipe 30 for returning the culture solution 100 stored in the dissolution tank 10 to the culture tank 2.
  • the liquid intake port 33 of the second circulation pipe 30 is open to the side surface 12 of the dissolution tank 10 and is provided at a position lower than the gas discharge portion 53.
  • the carbon dioxide released through the gas release unit 53 rises above the dissolution tank 10 as described above. Therefore, the carbon dioxide released through the gas release part 53 can be made difficult to flow into the second circulation pipe 30, and the carbon dioxide introduced into the dissolution tank 10 can be retained and sufficiently dissolved. Therefore, the dissolution efficiency of carbon dioxide can be further increased.
  • the gas dissolving apparatus 3 of the first embodiment is provided with a pH monitoring unit 70 that monitors the pH value of the culture solution 100 stored in the dissolving tank 10. Then, the mass flow controller 60 that controls the flow rate of carbon dioxide that is input to the dissolution tank 10 controls the flow rate of carbon dioxide that flows through the gas supply pipe 50 based on the monitoring result by the pH monitoring unit 70.
  • the pH monitoring unit 70 has a monitoring tank 71 communicating with the dissolution tank 10, and a pH sensor 73 for measuring the pH value of the culture solution 100 stored in the monitoring tank 71.
  • the pH value of the culture solution 100 stored in the dissolution tank 10 can be measured outside the dissolution tank 10, and the adhesion of carbon dioxide bubbles to the pH sensor 73 can be reduced. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of an error in the pH measurement and improve the measurement accuracy of the pH value.
  • the culture solution 100 that has flowed into the monitoring tank 71 is a liquid after dissolving carbon dioxide, the carbon dioxide concentration is uniform. As a result, it is possible to further suppress the error in pH measurement and improve the measurement accuracy of the pH value.
  • the height position of the liquid surface 71d of the culture solution 100 stored in the monitoring tank 71 coincides with the height position of the liquid surface 10a of the culture solution 100 stored in the dissolution tank 10, and monitoring is performed.
  • the tank 71 is installed at a position where the height positions of the liquid surfaces 71 d and 10 a can be aligned with respect to the dissolution tank 10. Therefore, the culture solution 100 can be stored up to the vicinity of the respective upper surfaces 13, 71c without the culture solution 100 overflowing from the respective tanks 10, 71. Therefore, there is no need to unnecessarily increase the size of the dissolution tank 10 and the monitoring tank 71, and the overall size of the device can be reduced.
  • the liquid discharge opening 36 is formed on the bottom surface 11 (bottom portion) of the melting tank 10, and the liquid discharge opening 36 is connected to the discharge pipe 35 having the opening / closing valve 37. There is. Then, when the opening / closing valve 37 is opened, the culture solution 100 in the dissolution tank 10 flows into the discharge pipe 35 from the liquid discharge opening 36, bypasses the monitoring tank 71, and returns the culture solution 100 to the culture tank 2. it can. As a result, a precipitate such as algae that has precipitated near the bottom surface 11 of the dissolution tank 10 can be discharged from the dissolution tank 10 together with the culture solution 100.
  • Example 1 carbon dioxide necessary for algae culture is efficiently supplied to the culture tank 2 by dissolving carbon dioxide in the culture solution 100 using the gas dissolving apparatus 3 of Example 1. can do.
  • Example 1 carbon dioxide is dissolved in the culture solution 100 stored in the dissolution tank 10, and then the culture solution 100 in which the carbon dioxide is dissolved is returned to the culture tank 2. Therefore, it is possible to prevent the pH value of the culture solution 100 stored in the culture tank 2 from fluctuating abruptly, or to prevent the algal cells contained in the culture solution 100 from being damaged by bubbles of carbon dioxide contacting the algal cells. can do.
  • the gas dissolving device 3 is installed on a trolley with wheels.
  • the gas dissolving device 3 can be moved appropriately. is there.
  • the gas dissolving device 3 can be additionally attached to the culture tank 2.
  • the invention is not limited to this, and the first and second circulation pipes 20 and 30 may be fixed to the culture tank 2, and the gas dissolving device 3 and the culture tank 2 may be integrated.
  • the culture tank 2 and the dissolution tank 10 are connected via the first and second circulation pipes 20 and 30, and carbon dioxide is added to the culture solution 100 in the dissolution tank 10 while the circulation mechanism 40 is used.
  • the example in which the culture solution 100 is constantly circulated between the culture tank 2 and the dissolution tank 10 is shown. However, it is not limited to this.
  • the culture tank 2 and the dissolution tank 10 are independently installed. Then, a certain amount of the culture solution 100 is pumped out from the culture tank 2 and stored in the dissolution tank 10 to dissolve carbon dioxide, and then the culture solution 100 in which the carbon dioxide is dissolved in the dissolution tank 10 is pumped out to the culture tank 2. You may return it.
  • the one end 35a of the discharge pipe 35 connected to the bottom surface 11 of the dissolution tank 10 is connected to the region of the second circulation pipe 30 between the monitoring tank 71 and the second pump 42. Then, an example is shown in which the culture solution 100 that has flowed out to the discharge pipe 35 and has precipitated in the lower portion of the culture tank 2 is returned to the culture tank 2 by bypassing the monitoring tank 71.
  • one end 35a of the discharge pipe 35 may be inserted into a container such as a bucket so that the precipitate deposited in the lower part of the culture tank 2 is not returned to the culture tank 2.
  • one end 35a of the discharge pipe 35 may be directly inserted into the culture tank 2 and the second pump 42 may be bypassed and returned to the culture tank 2. In this case, it is possible to prevent the second pump 42 from being clogged with the precipitate contained in the culture solution 100 flowing into the discharge pipe 35.
  • the water depth H2 from the gas discharge part 53 to the liquid surface 10a of the culture liquid 100 stored in the dissolution tank 10 is set to 450 mm or more.
  • the water depth H1 in the culture tank 2 is generally in a relatively shallow environment of about 200 to 300 mm, and in the culture tank 2 of Example 1, the water depth H1 is set to 130 to 135 mm. Therefore, for example, the water depth H2 may be set to twice or more the water depth H1 of the culture solution 100 stored in the culture tank 2.
  • the liquid stored in the culture tank 2 or the dissolution tank 10 is the culture solution 100 in which microalgae is suspended, and the gas dissolved in the culture solution 100 is carbon dioxide.
  • the gas dissolved in the culture solution 100 is carbon dioxide.
  • it may be one that dissolves oxygen, ozone, hydrogen, nitrogen, etc. in water, or one that dissolves oxygen and other gases in industrial wastewater.
  • a plurality of gas dissolving devices 3 may be installed in the culture tank 2 which is the main tank.

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Abstract

液体に対する気体の溶解効率を向上させることができる気体溶解装置を提供すること。 培養槽（２）に貯留された培養液（１００）の一部を貯留する溶解槽（１０）と、二酸化炭素ボンベ（Ｂ）に連結されて溶解槽（１０）に差し込まれた他端（５２）から二酸化炭素を放出する気体供給パイプ（５０）と、気体供給パイプ（５０）に設けられて二酸化炭素を微小泡にする気体放出部（５３）と、気体供給パイプ（５０）を流れる二酸化炭素の流量を制御するマスフローコントローラ（６０）と、を備え、気体放出部（５３）から溶解槽（１０）に貯留された培養液（１００）の液面（１０ａ）までの水深（Ｈ２）を、培養槽（２）に貯留された培養液（１００）の水深（Ｈ１）よりも深く設定している構成とした。

Description

気体溶解装置及び藻類培養装置
　本発明は、気体溶解装置及び藻類培養装置に関する発明である。
　従来、培養槽に貯留している培養液の一部を高濃度の炭酸ガスと共に溶解槽へと送り込み、溶解槽内に乱流を発生させて炭酸ガスを培養液に直ちに溶解させてから、炭酸ガスが溶解した培養液を溶解槽から培養槽へと戻す気体溶解装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開平６－１５３９１２号公報
　しかしながら、従来の気体溶解装置では、培養槽内における炭酸ガスの不足に応じて、溶解槽にて急速かつ高濃度に炭酸ガスを溶解し、返送する。そのため、培養液の炭酸ガス濃度は急速に回復する一方で、継続的に培養液を撹拌することで生じる乱流により、培養液に溶解した高濃度炭酸ガスが容易に大気中へ放出される懸念がある。また、炭酸ガスは、炭酸ガス源から供給するが、投入量に対して溶存量が多いことが環境的、経済的の面から望まれており、溶存量と投入量の比、すなわち溶解効率という指標として検討出来、溶解効率が高いことが望ましいと考えられる。
　本発明は、上記問題に着目してなされたもので、液体に対する気体の溶解効率を向上させることができる気体溶解装置及び藻類培養装置を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するため、本発明の気体溶解装置は、メイン槽に貯留された液体の一部を貯留する溶解槽と、気体供給源に連結されて溶解槽の内部に差し込まれた先端から気体を放出する気体供給パイプと、気体供給パイプの先端に設けられて先端から放出される気体を微小泡にする気体放出部と、気体供給パイプを流れる気体の流量を制御する気体制御部と、を備えている。そして、気体放出部から溶解槽に貯留された液体の液面までの水深を、メイン槽に貯留された液体の水深よりも深く設定している。
　また、上記目的を達成するため、本発明の藻類培養装置は、藻類を培養する培養液を貯留する培養槽と、培養液に二酸化炭素を溶解させる気体溶解装置と、を備えている。そして、気体溶解装置は、培養槽に貯留された培養液の一部を貯留する溶解槽と、培養槽と溶解槽との間を連通する第１循環パイプ及び第２循環パイプと、第１循環パイプを介して培養槽に貯留されている培養液を溶解槽に注入する第１ポンプと、第２循環パイプを介して溶解槽に貯留されている培養液を培養槽に返送する第２ポンプと、二酸化炭素供給源に連結され、溶解槽に貯留されている培養液に差し込まれた先端から二酸化炭素を放出する気体供給パイプと、気体供給パイプの先端に設けられ、先端から放出される二酸化炭素を気泡にする気体放出部と、気体供給パイプを流れる二酸化炭素の流量を制御する気体制御部と、を備えている。さらに、気体放出部から溶解槽に貯留された培養液の液面までの水深を、培養槽に貯留された培養液の水深よりも深く設定している。
　よって、本発明の気体溶解装置及び藻類培養装置では、液体に対する気体の溶解効率を向上させることができる。
実施例１の藻類培養装置を示す全体構成図である。 実施例１の気体溶解装置を示す構成図である。 実施例１の気体溶解装置における、気体放出部の孔径と、ガス流量１０ｍＬ／ｍｉｎにおける気泡の球相当直径の階級値（気泡サイズ）と、気泡の平均発生個数との関係を示す表である。 実施例１の気体溶解装置における、気体放出部の孔径と、ガス流量１０ｍＬ／ｍｉｎにおける気泡の球相当直径の階級値（気泡サイズ）との関係を示すグラフである。 実施例１の気体溶解装置における、気体放出部の孔径と、ガス流量１０ｍＬ／ｍｉｎにおける気泡の発生個数との関係を示すグラフである。 実施例１の気体溶解装置における、気体放出部の気泡の球相当直径の階級値（気泡サイズ）と、二酸化炭素の溶解効率との関係を示すグラフである。 実施例１の気体溶解装置における、気体放出部から溶解槽液面までの水深と、二酸化炭素の溶解効率との関係を示すグラフである。 実施例１の気体溶解装置において、気泡サイズが１．４ｍｍのときの気体放出部から溶解槽液面までの水深と、二酸化炭素の溶解効率との関係を示すグラフである。 実施例１の気体溶解装置において、気体放出部の孔径が２μｍのときにガス流量１０ｍＬ／ｍｉｎにおいて生成された気泡の気泡サイズを示す表である。 実施例１の気体溶解装置における、気体放出部の孔径と、単位時間当たりの気泡の断面積通過個数との関係を示す表である。 実施例１の気体溶解装置における、気体放出部の孔径と、気体放出部から溶解槽液面までの水深と、溶解槽の液量と、二酸化炭素の実溶存量と、二酸化炭素の溶解効率との関係を示す表である。 実施例１の気体溶解装置及び第１、第２比較例の気体溶解装置における二酸化炭素の溶解実験結果を示す表である。 実施例１の気体溶解装置及び第１、第２比較例の気体溶解装置における二酸化炭素の溶解実験結果を示すグラフである。
　以下、本発明の気体溶解装置及び藻類培養装置を実施するための形態を、図面に示す実施例１に基づいて説明する。
　（実施例１）
　実施例１の藻類培養装置１は、微細藻類を人工的に培養する装置であり、図１に示すように、培養槽２と、気体溶解装置３と、を備えている。
　ここで、藻類とは、酸素を発生する光合成を行う生物の中からコケ植物、シダ植物、及び種子植物を除いたものであり、水中生活をする同化色素を有する植物を一括して称したものである。この藻類は、面積あたりの増殖性・収穫量に優れ、油脂をはじめとする有用物質を多量に蓄積し、健康食品やサプリメント、化学原料、バイオ燃料等の原料になり得て利用価値が高い。なお、藻類培養装置１によって培養される微細藻類は、体長が数μｍ～数百μｍの単細胞性の藻類であり、人の肉眼では個々の存在が識別できないような大きさの藻類である。微細藻類としては、例えば、スピルリナ、ユーグレナ、クロレラ、ドナリエラ、ボツリオコッカス等の緑藻類が挙げられる。
　培養槽２（メイン槽）は、微細藻類が懸濁された培養液１００（液体）を貯留する水槽である。図１に示す培養槽２は、長楕円形の循環水路を有するレースウェイ型である。この培養槽２は、上方に開放した開口部２ａを有し、貯留した培養液１００が外気に接する。また、この培養槽２に貯留された培養液１００は、液量が１５０Ｌ、水深（深さ）Ｈ１が１３０～１３５ｍｍに設定されている。そして、この培養槽２には水車４が設置され、この水車４の回転により撹拌速度１１ｃｍ／ｓｅｃにて培養液１００が撹拌されている。ここで、「水深Ｈ１」は、培養槽２の底面から培養槽２に貯留された培養液１００の液面までの距離である。なお、この培養槽２の容積や形状に限定はなく、培養対象の藻類の種類や、培養方法等に応じて適宜選択される。
　気体溶解装置３は、培養槽２内の培養液１００の二酸化炭素濃度を適切な濃度に制御するため、培養槽２から取り出した一部の培養液１００に二酸化炭素（気体）を溶解させた後、この二酸化炭素が溶解した培養液１００を培養槽２に戻す装置である。ここで、培養液１００に対する過剰な二酸化炭素の投入は微細藻類の培養を阻害しかねないが、培養液１００の二酸化炭素濃度を適切な濃度に制御することで、微細藻類の迅速且つ有用物質に富んだ培養が可能になる。
　気体溶解装置３は、図示しない車輪付きの台車上に設置され、図２に示すように、溶解槽１０と、第１循環パイプ２０と、第２循環パイプ３０と、循環機構４０と、気体供給パイプ５０と、マスフローコントローラ６０（気体制御部）と、ｐＨ監視部７０と、を備えている。
　溶解槽１０は、培養槽２から取り出された培養液１００の一部を貯留し、貯留した培養液１００に二酸化炭素を溶解させる水槽である。この溶解槽１０は、底面１１及び側面１２を有する縦長の管形状であり、上部が上面１３によって塞がれている。ここでは、底面１１を湾曲面とし、上面１３には非密閉の蓋を被せている。
　溶解槽１０の側面１２は、後述する気体放出部５３からこの溶解槽１０に貯留した培養液１００の液面１０ａまでの水深（深さ）Ｈ２を、培養槽２における水深Ｈ１よりも深く設定することが可能な高さを有している。また、この溶解槽１０に貯留されている培養液１００の液量は、培養槽２に貯留されている培養液１００の液量の二十分の一以下、ここでは５Ｌに設定されている。溶解槽１０の上面１３には液面センサ１４が設置され、培養液１００の貯留量を監視している。液面センサ１４の検出値は、循環機構４０のポンプコントローラ４３に入力される。
　第１循環パイプ２０は、培養槽２と溶解槽１０との間を連通し、培養槽２から溶解槽１０へ注入される培養液１００が流れるパイプである。この第１循環パイプ２０の一端２１は、図１に示すように、培養槽２に貯留されている培養液１００に差し込まれている。一方、第１循環パイプ２０の他端２２は、溶解槽１０の上面１３を貫通し、溶解槽１０の内部に差し込まれている。そして、この第１循環パイプ２０の他端２２に形成された液体吐出口２３は、気体放出部５３よりも上方の位置に設けられ、培養槽２の底面１１に向けられている。
　さらに、第１循環パイプ２０の途中には、第１流量計２４と、循環機構４０の第１ポンプ４１が設けられている。ここで、第１流量計２４は、第１ポンプ４１の下流に設けられている。この第１流量計２４により、第１ポンプ４１から吐出されて溶解槽１０に流れ込む培養液１００の流量が検出される。この第１流量計２４の検出値は、循環機構４０のポンプコントローラ４３に入力される。
　第２循環パイプ３０は、培養槽２と溶解槽１０との間を連通し、溶解槽１０から培養槽２へ返送される培養液１００が流れるパイプである。この第２循環パイプ３０の一端３１は、図１に示すように、培養槽２に貯留された培養液１００に差し込まれている。一方、第２循環パイプ３０の他端３２は、溶解槽１０の側面１２に接続され、この他端３２に形成された液体取込口３３が、側面１２に開放している。そして、この液体取込口３３は、気体放出部５３よりも下方の位置に設けられている。
　さらに、第２循環パイプ３０の途中には、ｐＨ監視部７０のモニタリング槽７１と、第２流量計３４と、循環機構４０の第２ポンプ４２が設けられている。ここで、モニタリング７１が最上流に設けられ、モニタリング槽７１の下流に第２ポンプ４２、第２流量計３４がこれらの順に設けられている。第２流量計３４により、第２ポンプ４２から吐出されて培養槽２に返送される培養液１００の流量が検出される。この第２流量計３４の検出値は、循環機構４０のポンプコントローラ４３に入力される。
　また、この第２循環パイプ３０のうち、モニタリング槽７１と第２ポンプ４２との間の領域に、排出パイプ３５の一端３５ａが接続されている。排出パイプ３５は、溶解槽１０から排出された培養液１００を、モニタリング槽７１を迂回して培養槽２へと返送するためのパイプである。排出パイプ３５の他端３５ｂは、溶解槽１０の底面１１（底部）に形成された液体排出開口３６に接続されている。すなわち、溶解槽１０内の培養液１００は、液体排出開口３６を介して排出パイプ３５へと流れていく。また、この排出パイプ３５の途中には、開閉弁３７が設けられている。この開閉弁３７は通常閉鎖しており、開閉弁３７を開くことで、排出パイプ３５に流れ込んだ培養液１００が第２循環パイプ３０に直接流れる。なお、この開閉弁３７は、手動によって開閉制御が行われる。
　循環機構４０は、第１循環パイプ２０を介して培養槽２に貯留されている培養液１００の一部を溶解槽１０に注入し、第２循環パイプ３０を介して溶解槽１０に貯留されている培養液１００を培養槽２に返送する機構である。ここでは、循環機構４０により、培養槽２と溶解槽１０との間で培養液１００が常時循環されている。この循環機構４０は、第１ポンプ４１と、第２ポンプ４２と、ポンプコントローラ４３と、を有している。
　第１ポンプ４１は、第１循環パイプ２０の途中位置に設けられ、培養槽２内の培養液１００を吸い込んで吐出し、培養液１００を培養槽２から溶解槽１０へと移送するマグネットポンプである。第２ポンプ４２は、第２循環パイプ３０の途中位置に設けられ、溶解槽１０内の培養液を吸い込んで吐出し、培養液１００を溶解槽１０から培養槽２へと移送するマグネットポンプである。ここでは、第１ポンプ４１のポンプ性能の方を、第２ポンプ４２のポンプ性能よりも高く設定する。
　なお、第１、第２ポンプ４１、４２のポンプ性能は、同等に設定してもよく、この場合、出力調整する機構を付属することで、ポンプ性能を同等に調整してもよい。また、第１、第２ポンプ４１、４２は、マグネットポンプに限らず、ダイヤフラムポンプや遠心ポンプ、斜流ポンプ、軸流ポンプ等のターボ式ポンプのいずれかを適宜用いてもよい。
　ポンプコントローラ４３は、第１ポンプ４１及び第２ポンプ４２の動作を制御し、毎分、培養槽２に貯留されている培養液１００の液量の二十分の一以下の流量（ここでは、１～２Ｌ）を循環させる。このポンプコントローラ４３は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）やメモリ等を有し、液面センサ１４の検出値と、第１流量計２４の検出値と、第２流量計３４の検出値が入力される。そして、ポンプコントローラ４３は、液面センサ１４の検出値に基づいて、溶解槽１０に貯留されている培養液１００の液量が一定値を維持するように、第１、第２ポンプ４１、４２の動作を制御する。また、このポンプコントローラ４３では、第１流量計２４及び第２流量計３４の検出値に基づいて、第１ポンプ４１から吐出されて第１循環パイプ２０を流れる培養液１００の流量と、第２ポンプ４２から吐出されて第２循環パイプ３０を流れる培養液１００の流量とが同等になるように第１ポンプ４１及び第２ポンプ４２の動作を制御する。
　気体供給パイプ５０は、二酸化炭素ボンベＢ（気体供給源、二酸化炭素供給源）から溶解槽１０へ投入される二酸化炭素（気体）が流れるパイプであり、一端５１が二酸化炭素ボンベＢに連結され、他端５２（先端）が溶解槽１０の側面１２を貫通し、この溶解槽１０に貯留された培養液１００の内部に差し込まれている。そして、溶解槽１０に差し込まれた気体供給パイプ５０の他端５２には、気体放出部５３が固定されている。
　気体放出部５３は、気体供給パイプ５０から放出される二酸化炭素を、溶解槽１０に貯留された培養液１００の内部で微小な気泡（マイクロバブルやナノバブル、以下「気泡」という）にするものであり、ここでは円柱形状を呈している。この気体放出部５３は、多孔質のセラミック材、焼結合金、高分子化合物等により形成されている。ここでは、気体放出部５３は、孔径が１～１００μｍを選定している。
　また、この気体放出部５３は、球相当直径が２．５ｍｍ以下、より好ましくは１．０ｍｍ以下の気泡を生成するものとする。さらに、この気体放出部５３は、気体放出部５３を介して放出される気泡を、単位時間当たりの単位断面積通過個数が３５個／ｍｉｎ／ｃｍ２以上生成するものとする。
　そして、気体放出部５３は、溶解槽１０に貯留した培養液１００の液面１０ａまでの水深（気体放出部５３から液面１０ａまでの深さ）Ｈ２が、培養槽２における水深Ｈ１よりも深くなる位置に配置されている。ここでは、水深Ｈ２が４５０ｍｍ以上になる位置に気体放出部５３を配置する。なお、気体放出部５３により、球相当直径が１．４ｍｍ以下の気泡が生成される場合には、水深Ｈ２が３５０ｍｍ以上に設定されればよい。
　さらに、この気体溶解装置３では、気体放出部５３の孔径と、水深Ｈ２の深さと、溶解槽１０内の液量との各設定値を調節し、溶解槽１０に貯留されている培養液１００における二酸化炭素の溶存量を、溶存無機炭素重量換算で２００ｍｇ／Ｌ以下に設定している。なお、溶解槽１０内の培養液１００の二酸化炭素溶存量が溶存無機炭素重量換算で２００ｍｇ／Ｌ以下になるときの気体放出部５３の孔径と、水深Ｈ２の深さと、溶解槽１０内の液量との設定値は、例えば図８に示す。
　マスフローコントローラ６０は、気体供給パイプ５０を流れる二酸化炭素の流量を計測し、この二酸化炭素の流量を制御する。このマスフローコントローラ６０には、ｐＨ監視部７０のｐＨコントローラ７２からの制御指令が入力される。そして、マスフローコントローラ６０は、ｐＨコントローラ７２からの制御指令に基づいて気体供給パイプ５０を流れる二酸化炭素の流量を制御する。
　ｐＨ監視部７０は、溶解槽１０に貯留されている培養液１００のｐＨ値を監視する。このｐＨ監視部７０は、モニタリング槽７１と、ｐＨコントローラ７２と、ｐＨセンサ７３と、を有している。
　モニタリング槽７１は、第２循環パイプ３０の途中に設けられ、この第２循環パイプ３０を介して溶解槽１０に連通し、溶解槽１０から流出した培養液１００の一部を貯留する水槽である。このモニタリング槽７１は、底面７１ａ及び側面７１ｂを有する縦長の管形状であり、上部が上面７１ｃによって塞がれており、ここでは、底面７１ａを湾曲面とし、上面７１ｃには非密閉の蓋を被せている。また、モニタリング槽７１に貯留される培養液１００の液量は任意に設定することができ、ここでは１Ｌに設定されている。
　そして、第２循環パイプ３０が接続されて培養液１００がモニタリング槽７１に流れ込む流入口７４ａは、底面７１ａに形成されている。また、第２循環パイプ３０が接続されて培養液１００がモニタリング槽７１から流れ出る流出口７４ｂは、側面７１ｂに形成されている。さらに、このモニタリング槽７１は、このモニタリング槽７１に貯留された培養液１００の液面７１ｄの高さ位置が、溶解槽１０に貯留された培養液１００の液面１０ａの高さ位置と一致する位置に設置されている。
　ｐＨコントローラ７２は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）やメモリ等を有し、ｐＨセンサ７３の検出値が入力される。そして、ｐＨコントローラ７２は、ｐＨセンサ７３の検出値に基づいて、溶解槽１０から流出した培養液１００のｐＨ値が藻類培養における二酸化炭素の要求溶存量に応じた適切な範囲に収まるように、マスフローコントローラ６０に制御指令を出力する。なお、このｐＨコントローラ７２では、ｐＨ値が一定値以下になった場合、溶解槽１０への二酸化炭素の流入を停止する制御指令を出力する。
　ｐＨセンサ７３は、モニタリング槽７１の上面７１ｃに設置され、センサ部分がモニタリング槽７１に貯留した培養液１００に差し込まれている。そして、このｐＨセンサ７３により、モニタリング槽７１に貯留された培養液１００のｐＨ値が測定される。
　以下、気体溶解装置における課題を説明する。
　藻類培養において、培養液の二酸化炭素濃度を適切な濃度に制御する必要性については上述の通りであるが、培養液への二酸化炭素の溶解は、散気管（ディフューザー）を培養槽に直接入れるものが一般的である。しかしながら、散気管を培養槽に直接入れた場合では、二酸化炭素の溶解量は培養槽の水深や散気する気泡のサイズに大きな影響を受ける。また、散気する気体は、１～５％の二酸化炭素を含む混合空気を用いることが多く、二酸化炭素を効率よく溶解することは難しい。
　一般に、培養のメインストリームである２０～３０ｃｍ程度の水深の浅い培養槽は、二酸化炭素を十分溶解されるまで培養液中に留めることが難しく、主要な溶解方法の一つである「培養槽に散気管を直接投入する方法」では、投入した二酸化炭素の１００分の一以下の溶解効率になるケースも存在する。また、環境配慮の観点から未溶解二酸化炭素を大量に大気に放出することは望ましくないが、二酸化炭素の溶解効率が低いと、大気に放出される未溶解二酸化炭素が増加してしまう。さらに、二酸化炭素の溶解効率が低いことで、二酸化炭素不足に伴う培養期間の長期化や、それによって諸コストが増大するといった課題も生じる。
　これに対し、培養槽の全体もしくは一部の水深を深くすることで、二酸化炭素を培養液中に留める時間を延長することが考えられている。この場合では、培養槽の底面に近いほど光量不足に由来する培養効率の低下が生じたり、水深を深くすることで培養槽設置時の足かせになることもあり、実施することが難しい。
　一方、二酸化炭素の高効率溶解方法として、ナノバブルやマイクロバブルを利用する方法も考えられている。しかし、マイクロバブル化した二酸化炭素を培養液に通気することで、培養液における見かけの吸光率が減少する。そのため、藻類培養には不向きになる可能性が想定される。
　さらに、藻類に対する物理的な負荷は、藻類細胞にダメージを与える懸念があり、最小限に抑える必要がある。そのため、高圧・高流量ポンプを用いた培養液の循環や、そのようなポンプを利用した旋回流や、ベンチェリー管によるバブル発生方式も避けることが望ましい。すなわち、藻類培養では、培養液への二酸化炭素溶解の重要性が認識される一方で、その溶解方法に関する改良はいまだ不十分である。
　以下、実施例１の気体溶解装置３における二酸化炭素の投入条件と、二酸化炭素の溶解効率について説明する。
　図３Ａ及び図３Ｂには、実施例１の気体溶解装置３における、気体放出部５３の孔径と、当該孔径によって発生する気泡の球相当直径の階級値（以下「気泡サイズ」という）と、気泡の平均発生個数との相互の関係を示す。この図３Ａ及び図３Ｂに現れる関係から、気体放出部５３の孔径が大きい方が発生する気泡サイズが大きくなることがわかる。また、孔径が４０μｍを超えると、気泡サイズは、孔径の変化に拘らず２．５ｍｍ程度に維持されることがわかる。また、図３Ｃには、気体放出部５３の孔径と、気泡の平均発生個数との関係を示すが、気泡の発生平均個数も、孔径が４０μｍを超えると横ばいになることがわかる。そこで、実施例１では、気体放出部５３の孔径を１～１００μｍに選定した。これにより、孔径を不要に大きくすることなく、適切な大きさや数の気泡を得ることができる。
　また、図４Ａには、実施例１の気体溶解装置３における、気体放出部５３による気泡サイズと、二酸化炭素の溶解効率との関係を示し、図４Ｂには、実施例１の気体溶解装置３における、気体放出部５３から溶解槽１０に貯留した培養液１００の液面１０ａまでの水深Ｈ２（以下「水深Ｈ２」という）と、二酸化炭素の溶解効率との関係を示す。なお、溶解効率は、下記式（１）に基づいて算出する。この溶解効率は、高い方が好ましいとする。
　　溶解効率（％）＝　溶存量　／　投入量　×１００　　・・・（１）
この図４Ａ及び図４Ｂに現れる関係から、気泡サイズは、小さい方が溶解効率が高くなり、好ましいことがわかる。さらに、水深Ｈ２は４５０ｍｍ以上であれば、気体溶解装置３として好ましい性能（溶解効率５０％以上）を発揮することがわかる。そこで、実施例１では、溶解槽１０に貯留した培養液１００の液面１０ａまでの水深Ｈ２を４５０ｍｍ以上に設定した。これにより、気体溶解装置３として必要な二酸化炭素の溶解効率を確保することができる。
　さらに、図５に示すように、気泡サイズが１．４ｍｍのときは、水深Ｈ２が３００ｍｍから３５０ｍｍの間で溶解効率が５０％以上に達することが分かる。そのため、気泡サイズが１．４ｍｍの場合では、水深Ｈ２は３５０ｍｍ以上であってもよいと判断できる。そこで、実施例１では、気泡サイズが１．４ｍｍ以下の気泡を生成するときには、水深Ｈ２を３５０ｍｍ以上に設定すればよいとした。これにより、水深Ｈ２を浅くしても、気体溶解装置３として必要な二酸化炭素の溶解効率を確保することができる。
　さらに、溶解効率が最も高い気体放出部５３の孔径は、図３Ａ～図４Ｂから２μｍであることがわかるが、図６に示すように、孔径が２μｍの気体放出部５３によって生成される気泡は、確認できた最小クラスの気泡サイズが１．０ｍｍ以下であることがわかる。そこで、実施例１の気体溶解装置３では、気体放出部５３を、球相当直径（気泡サイズ）が２．５ｍｍ以下、より好ましくは１．０ｍｍ以下の二酸化炭素の気泡を生成するものに設定した。これにより、水深Ｈ２が４５０ｍｍ以上であれば、必要な溶解効率を確保することができ、気泡サイズが１．０ｍｍ以下の気泡を生成するものであれば、溶解効率をさらに向上させることができる。
　また、気泡放出部５３における気泡の平均発生個数と、溶解槽１０の断面積の関係から、気泡の単位時間当たりの断面積通過個数を算出することができる。この気泡の単位時間当たりの単位断面積通過個数は、気体放出部５３の孔径の大きさによって異なるが、図７に示すように、孔径が大きいほど数が少なくなるものの、３５個／ｍｉｎ／ｃｍ２以上であることがわかる。そこで、実施例１では、気体放出部５３を、単位時間当たりの気泡の単位断面積通過個数が３５個／ｍｉｎ／ｃｍ２以上にするものに設定した。これにより、必要な二酸化炭素の溶解効率を確保することができる気泡の平均発生個数を確保することができる。よって、必要な溶解効率を確保することができる。
　そして、図８には、同一時間、同量の二酸化炭素を投入したときの気体放出部５３の孔径と、水深Ｈ２と、溶解槽１０内の液量と、二酸化炭素の実溶存量（炭素重量換算）と、二酸化炭素の溶解効率との相互の関係を示す。この図８に現れる関係から、二酸化炭素の実溶存量が高いときには溶解効率が低下することがわかる。また、理論上、培養液１００における二酸化炭素の溶存量が増すほど、この培養液１００からの二酸化炭素の再放出速度が増すことが分かっている。従って、培養液１００に溶存する二酸化炭素の溶存量が常に一定の値に留まるように二酸化炭素を投入することが好ましい。さらに、必要な二酸化炭素の溶解効率が５０％以上であることを考えると、図８に示す結果から、少なくとも二酸化炭素の溶存量（炭素重量換算）を２００ｍｇ／Ｌ以下の濃度にすべきと判断できる。そこで、実施例１では、気体放出部５３の孔径と、水深Ｈ２と、溶解槽１０に貯留される液量との各設定値を調節し、溶解槽１０における二酸化炭素の溶存量を２００ｍｇ／Ｌ（溶存無機炭素重量換算）以下に設定する。これにより、不要な二酸化炭素の投入を抑制し、投入した二酸化炭素を効率よく溶解させることができる。
　以下、実施例１の気体溶解装置３及び第１、第２比較例の気体溶解装置における二酸化炭素の溶解実験結果を説明する。
　この実験では、図１に示すレースウェイ型の培養槽２を使用し、この培養槽２における液量を１５０Ｌ、水深Ｈ１を１３０～１３５ｍｍ、液体の撹拌速度を１１ｃｍ／ｓｅｃに設定する。そして、この培養槽２に貯留している液体（水道水）に散気管を直接投入する。ここで、１００％の二酸化炭素を６０ｍＬ／ｍｉｎ（１気圧）にて散気したものを第１比較例の気体溶解条件とし、１％の二酸化炭素を混合した空気を６０００ｍＬ／ｍｉｎ（１気圧）にて散気したものを第２比較例の気体溶解条件とする。
　一方、実施例１の気体溶解装置３では、図１に示すレースウェイ型の培養槽２（液量１５０Ｌ）から一定量（１～２Ｌ／ｍｉｎ）の液体（水道水）を溶解槽１０（液量５Ｌ）へ注入する。そして、この溶解槽１０に注入された水道水に対して、気体放出部５３を介して１００％の二酸化炭素を６０ｍＬ／ｍｉｎ（１気圧）にて投入する。さらに、溶解槽１０にて二酸化炭素を溶解した水道水は、モニタリング槽７１（液量１Ｌ）を経て、一定量ずつ（１～２Ｌ／ｍｉｎ）培養槽２に返送する。
　なお、ここでは、二酸化炭素の溶存量は、いずれも培養槽２における溶存無機炭素重量換算として測定した。また、実施例１の気体溶解装置３において、モニタリング槽７１にて検出したｐＨ値が一定値以下になった場合には、二酸化炭素の注入を停止した。
　図９Ａ及び図９Ｂに、実験結果のまとめと、経過時間に対する溶解効率の低下を示す。この図９Ａに現れるように、第１比較例の気体溶解装置では最大溶解効率が３７％を示し、第２比較例の気体溶解装置では最大溶解効率が１４％を示したのに対し、実施例１の気体溶解装置３では、最大溶解効率が６４％となった。すなわち、実施例１の気体溶解装置３では、培養槽２に貯留した液体を溶解槽１０に注入し、この溶解槽１０にて二酸化炭素を溶解させてから培養槽２に返送するが、ここで、気体放出部５３から溶解槽１０に貯留された液体の液面１０ａまでの水深Ｈ２を、培養槽２に貯留された液体の水深Ｈ１よりも深く設定している。そのため、散気管を培養槽２に直接入れる一般的な培養液への二酸化炭素の溶解方法と比べて、二酸化炭素の溶解効率を簡易な構造で向上することができる。
　また、図９Ｂに現れるように、二酸化炭素の溶解実験を開始してから時間が経過すると、いずれの投入条件においても二酸化炭素の溶解効率は低下していく。しかしながら、実施例１の気体溶解装置３では、第１比較例及び第２比較例の気体溶解装置と比べて溶解効率の低下を抑制することができることが分かる。よって、実施例１の気体溶解装置３では、二酸化炭素の溶解効率を向上し、二酸化炭素の投入量を抑えることができる。さらに、培養液１００内の二酸化炭素不足を防止して、藻類培養に必要な培養期間を短縮し、培養に必要な諸コストの低減を図ることができる。
　また、実施例１の気体溶解装置３では、培養槽２に貯留されている培養液１００を溶解槽１０に注入する第１循環パイプ２０を備えている。そして、この第１循環パイプ２０の液体吐出口２３は、気体供給パイプ５０の他端５２に固定された気体放出部５３よりも上方の位置に設けられている。そのため、この第１循環パイプ２０から吐出された培養液１００は、培養槽２の底面１１に向かって下方へと流れていく。これに対し、気体放出部５３を介して放出された二酸化炭素は、溶解槽１０の上方へと上昇していく。
　これにより、溶解槽１０に注入された培養液１００の流れ方向と、溶解槽１０に投入された二酸化炭素の移動方向とが逆向きになり、さらに二酸化炭素の溶解効率を高めることができる。
　また、実施例１の気体溶解装置３では、溶解槽１０に貯留されている培養液１００を培養槽２に返送する第２循環パイプ３０を備えている。そして、この第２循環パイプ３０の液体取込口３３は、溶解槽１０の側面１２に開放し、気体放出部５３よりも下方の位置に設けられている。一方、気体放出部５３を介して放出された二酸化炭素は、上述のように、溶解槽１０の上方へ上昇していく。そのため、気体放出部５３を介して放出された二酸化炭素が第２循環パイプ３０に流れ込みにくくでき、溶解槽１０内に投入した二酸化炭素を留めて十分に溶解させることが可能になる。よって、二酸化炭素の溶解効率をさらに高めることができる。
　また、実施例１の気体溶解装置３は、溶解槽１０に貯留されている培養液１００のｐＨ値を監視するｐＨ監視部７０を備えている。そして、溶解槽１０へ投入される二酸化炭素の流量を制御するマスフローコントローラ６０は、ｐＨ監視部７０による監視結果に基づいて気体供給パイプ５０を流れる二酸化炭素の流量を制御する。
　これにより、二酸化炭素の流量を変動させたことで生じるｐＨ値の変化を速やかに検出することができる。そのため、例えば培養槽２に貯留されている培養液１００のｐＨ値に基づいて溶解槽１０に投入する二酸化炭素の流量を制御する場合と比較して、二酸化炭素の投入量を適切に制御することができる。
　さらに、ここでは、ｐＨ監視部７０が、溶解槽１０に連通したモニタリング槽７１と、モニタリング槽７１に貯留された培養液１００のｐＨ値を測定するｐＨセンサ７３と、を有している。これにより、溶解槽１０の外部でこの溶解槽１０に貯留されている培養液１００のｐＨ値の測定を行うことができ、ｐＨセンサ７３に二酸化炭素の気泡が付着することを低減できる。そのため、ｐＨ測定に誤差が生じることを抑え、ｐＨ値の測定精度を向上することができる。さらに、モニタリング槽７１に流れ込んだ培養液１００は、二酸化炭素を溶解させた後の液体であるため、二酸化炭素濃度にムラがない。これにより、さらにｐＨ測定の誤差を抑えてｐＨ値の測定精度を向上することができる。
　実施例１では、モニタリング槽７１に貯留された培養液１００の液面７１ｄの高さ位置が、溶解槽１０に貯留された培養液１００の液面１０ａの高さ位置に一致しており、モニタリング槽７１が、溶解槽１０に対して互いの液面７１ｄ、１０ａの高さ位置を揃えることが可能な位置に設置されている。そのため、各槽１０、７１から培養液１００が溢れることなく、それぞれの上面１３、７１ｃの近傍まで培養液１００を貯留することができる。よって、溶解槽１０やモニタリング槽７１を不要に大きくする必要がなく、装置全体のコンパクト化を図ることができる。
　また、実施例１の気体溶解装置３では、溶解槽１０の底面１１（底部）に液体排出開口３６が形成され、この液体排出開口３６には、開閉弁３７を有する排出パイプ３５が接続されている。そして、開閉弁３７を開くと、溶解槽１０内の培養液１００が液体排出開口３６から排出パイプ３５へと流れ込み、モニタリング槽７１を迂回して培養槽２へと培養液１００を返送することができる。これにより、溶解槽１０の底面１１の近傍に沈殿した藻類等の沈殿物を溶解槽１０内から培養液１００と共に排出することができる。
　そして、実施例１の藻類培養装置１では、実施例１の気体溶解装置３を用いて培養液１００に二酸化炭素を溶解することで、藻類培養に必要な二酸化炭素を培養槽２へ効率良く投入することができる。また、この実施例１では、溶解槽１０に貯留した培養液１００に二酸化炭素を溶解してから、この二酸化炭素が溶解した培養液１００を培養槽２へと返送する。そのため、培養槽２に貯留した培養液１００のｐＨ値が急激に変動することを抑えたり、二酸化炭素の気泡が藻類細胞に接触することで培養液１００に含まれる藻類細胞が受けるダメージを抑えたりすることができる。
　以上、本発明の気体溶解装置及び藻類培養装置を実施例１に基づいて説明してきたが、具体的な構成については、この実施例に限られるものではなく、請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加などは許容される。
　実施例１では、気体溶解装置３を車輪付きの台車上に設置した例を示した。この場合では、第１循環パイプ２０の一端２１と第２循環パイプ３０の一端３１をそれぞれ培養槽２に貯留された培養液１００から引き抜けば、気体溶解装置３を適宜移動することが可能である。また、培養槽２に対して気体溶解装置３を後付けすることも可能になる。しかしながら、これに限らず、第１、第２循環パイプ２０、３０を培養槽２に対して固定し、気体溶解装置３と培養槽２とを一体化してもよい。
　また、実施例１では、培養槽２と溶解槽１０を第１、第２循環パイプ２０、３０を介して接続し、溶解槽１０内の培養液１００に二酸化炭素を投入しつつ、循環機構４０によって培養槽２と溶解槽１０との間で培養液１００を常時循環させる例を示した。しかしながら、これに限らない。例えば、培養槽２と溶解槽１０とを独立して設置する。そして、培養槽２から一定量の培養液１００を汲み出して溶解槽１０に貯留し、二酸化炭素を溶解させた後、溶解槽１０内の二酸化炭素を溶解した培養液１００を汲み出して培養槽２に戻すようにしてもよい。
　また、実施例１では、溶解槽１０の底面１１に接続された排出パイプ３５の一端３５ａを、第２循環パイプ３０のうちのモニタリング槽７１と第２ポンプ４２との間の領域に接続する。そして、この排出パイプ３５に流れ出た培養槽２の下部に沈殿した培養液１００を、モニタリング槽７１を迂回して培養槽２へと返送する例を示した。しかしながら、これに限らない。例えば、排出パイプ３５の一端３５ａをバケツ等の容器に差し込み、培養槽２の下部に沈殿した沈殿物を培養槽２に返送しないようにしてもよい。また、排出パイプ３５の一端３５ａを培養槽２に直接差し込み、第２ポンプ４２も迂回させて培養槽２に返送するようにしてもよい。この場合には、排出パイプ３５に流れ出た培養液１００に含まれる沈殿物による第２ポンプ４２の目詰まりの発生を防止することができる。
　また、実施例１では、気体放出部５３から溶解槽１０に貯留された培養液１００の液面１０ａまでの水深Ｈ２を４５０ｍｍ以上に設定する例を示した。しかしながら、これに限らない。藻類培養では、一般的に培養槽２での水深Ｈ１が２００～３００ｍｍ程度の比較的浅い環境であることが多く、実施例１の培養槽２では水深Ｈ１を１３０～１３５ｍｍに設定している。そのため、例えば、水深Ｈ２は、培養槽２に貯留された培養液１００の水深Ｈ１の二倍以上に設定してもよい。
　また、実施例１では、培養槽２や溶解槽１０に貯留する液体を微細藻類が懸濁された培養液１００とし、培養液１００に溶解する気体を二酸化炭素とする例を示した。しかしながら、これに限らない。例えば、水に酸素やオゾン、水素、窒素等を溶解するものであってもよいし、産業排水に酸素やその他のガスを溶解するものであってもよい。また、メイン槽である培養槽２に対し、複数の気体溶解装置３を設置してもよい。
関連出願の相互参照
　本出願は、２０１８年１０月２６日に日本国特許庁に出願された特願２０１８－２０１８９９に基づいて優先権を主張し、そのすべの開示は完全に本明細書で参照により組み込まれる。

Claims (8)

  1. 　メイン槽に貯留された液体の一部を貯留する溶解槽と、
    　気体供給源に連結され、前記溶解槽に貯留されている液体に差し込まれた先端から気体を放出する気体供給パイプと、
    　前記気体供給パイプの先端に設けられ、前記先端から放出される気体を気泡にする気体放出部と、
    　前記気体供給パイプを流れる気体の流量を制御する気体制御部と、を備え、
    　前記気体放出部から前記溶解槽に貯留された液体の液面までの水深を、前記メイン槽に貯留された液体の水深よりも深く設定している
    　ことを特徴とする気体溶解装置。
  2. 　請求項１に記載された気体溶解装置において、
    　前記メイン槽に貯留されている液体を前記溶解槽に注入する第１循環パイプを備え、
    　前記第１循環パイプの液体吐出口は、前記気体放出部よりも上方に設けられている
    　ことを特徴とする気体溶解装置。
  3. 　請求項１又は請求項２に記載された気体溶解装置において、
    　前記溶解槽に貯留されている液体を前記メイン槽に返送する第２循環パイプを備え、
    　前記第２循環パイプの液体取込口は、前記気体放出部よりも下方に設けられている
    　ことを特徴とする気体溶解装置。
  4. 　請求項１から請求項３のいずれか一項に記載された気体溶解装置において、
    　前記溶解槽に貯留されている液体のｐＨ値を監視するｐＨ監視部を備え、
    　前記気体制御部は、前記ｐＨ監視部による監視結果に基づいて、前記気体供給パイプを流れる気体の流量を制御する
    　ことを特徴とする気体溶解装置。
  5. 　請求項４に記載された気体溶解装置において、
    　前記ｐＨ監視部は、前記溶解槽に連通したモニタリング槽と、前記モニタリング槽に貯留された液体のｐＨを測定するｐＨセンサと、を有する
    　ことを特徴とする気体溶解装置。
  6. 　請求項５に記載された気体溶解装置において、
    　前記モニタリング槽は、このモニタリング槽に貯留された液体の液面の高さ位置が、前記溶解槽に貯留された液体の液面の高さ位置に一致する位置に設置されている
    　ことを特徴とする気体溶解装置。
  7. 　請求項１から請求項６のいずれか一項に記載された気体溶解装置において、
    　前記溶解槽は、底部に液体排出開口が形成され、
    　前記液体排出開口には、開閉弁を有する排出パイプが接続されている
    　ことを特徴とする気体溶解装置。
  8. 　藻類を培養する培養液を貯留する培養槽と、前記培養液に二酸化炭素を溶解させる気体溶解装置と、を備えた藻類培養装置において、
    　前記気体溶解装置は、
    　前記培養槽に貯留された培養液の一部を貯留する溶解槽と、
    　前記培養槽と前記溶解槽との間を連通する第１循環パイプ及び第２循環パイプと、
    　前記第１循環パイプを介して前記培養槽に貯留されている培養液を前記溶解槽に注入する第１ポンプと、
    　前記第２循環パイプを介して前記溶解槽に貯留されている培養液を前記培養槽に返送する第２ポンプと、
    　二酸化炭素供給源に連結され、前記溶解槽に貯留されている培養液に差し込まれた先端から二酸化炭素を放出する気体供給パイプと、
    　前記気体供給パイプの先端に設けられ、前記先端から放出される二酸化炭素を気泡にする気体放出部と、
    　前記気体供給パイプを流れる二酸化炭素の流量を制御する気体制御部と、を備え、
    　前記気体放出部から前記溶解槽に貯留された培養液の液面までの水深を、前記培養槽に貯留された培養液の水深よりも深く設定している
    　ことを特徴とする藻類培養装置。
     
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