WO2024127828A1 - 藻類培養装置、および藻類培養方法 - Google Patents

藻類培養装置、および藻類培養方法 Download PDF

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WO2024127828A1
WO2024127828A1 PCT/JP2023/038800 JP2023038800W WO2024127828A1 WO 2024127828 A1 WO2024127828 A1 WO 2024127828A1 JP 2023038800 W JP2023038800 W JP 2023038800W WO 2024127828 A1 WO2024127828 A1 WO 2024127828A1
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WO
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culture
algae
unit
culture unit
state
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PCT/JP2023/038800
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English (en)
French (fr)
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義之 西原
大晃 長谷川
正子 天白
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Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
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    • 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
    • C12M1/00—Apparatus for enzymology or microbiology
    • 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
    • C12M1/00—Apparatus for enzymology or microbiology
    • C12M1/12—Apparatus for enzymology or microbiology with sterilisation, filtration or dialysis means

Definitions

  • the present invention relates to a technique for culturing microalgae.
  • the culture vessel described in Patent Document 1 is made of a transparent material, allowing light to pass through. An operator can look through the culture vessel to observe the state of the algae.
  • the object of the present invention is therefore to provide an apparatus that can efficiently cultivate high concentrations of algae without relying on the operator's senses.
  • An algae culture device comprises a culture unit, piping, a pressure sensor, a valve, and a control unit.
  • the culture unit cultures algae.
  • the piping is connected to the culture unit and transports the algae.
  • the pressure sensor detects the internal pressure of the culture unit.
  • the valve is provided in the piping and switches between a first state that allows the algae to flow into the culture unit and a second state that blocks the flow of algae into the culture unit.
  • the control unit controls the switching between the first state and the second state.
  • the culture unit has a filter for collecting algae and a culture tank that houses the filter and cultures the algae.
  • the control unit controls the valve to switch between the first state and the second state depending on the internal pressure of the culture unit detected by the pressure sensor.
  • the control unit can determine that the algae have been cultured based on the increase in internal pressure of the culture unit. In other words, the concentration of the algae cultured in the culture unit is determined from the increase in internal pressure inside the culture unit. That is, it is possible to efficiently culture high concentrations of algae without relying on the operator's senses.
  • the control unit uses a valve to control the flow of algae into the culture unit, allowing the device to automatically switch between an algae culture state and an algae harvestable state.
  • the algae cultivation method includes a cultivation process, a detection process, and a switching process.
  • the cultivation process cultivates algae in a cultivation unit.
  • the detection process detects the internal pressure of the cultivation unit.
  • the switching process switches between a first state in which algae flows into the cultivation unit and a second state in which the flow of algae into the cultivation unit is blocked. In the switching process, the first state and the second state are switched in response to the increase in the internal pressure of the cultivation unit detected in the detection process.
  • the detection process it is determined that algae have been cultivated in response to an increase in the internal pressure of the cultivation unit.
  • the concentration of algae cultivated in the cultivation unit is determined from the increase in internal pressure inside the cultivation unit. This means that it is possible to efficiently cultivate high concentrations of algae without relying on the senses of the operator. Also, in the switching process, it is possible to automatically switch between an algae cultivation state and an algae harvestable state.
  • This invention provides an apparatus that can efficiently cultivate high concentrations of algae, regardless of the operator's perception.
  • Fig. 1 is a schematic configuration diagram of an algae culture apparatus 1 according to a first embodiment of the present invention.
  • Fig. 2 is a diagram showing a part of an algae culture apparatus 1 according to a first embodiment of the present invention.
  • Fig. 3 is a diagram showing a part of an algae culture apparatus 1 according to a first embodiment of the present invention.
  • Fig. 4 is a flow chart showing a schematic processing of an algae culture apparatus 1 according to a first embodiment of the present invention.
  • the algae culture apparatus 1 includes culture units 10A, 10B, and 10C, pressure sensors 20A, 20B, and 20C, valves 30A1, 30A2, 30B1, 30B2, 30C1, and 30C2, a control unit 40, a pump 50, a culture solution storage tank 60, and piping 100.
  • the algae culture apparatus 1 shows a configuration in which the number of culture units is three. However, the number of culture units is not limited to three, and may be one, or two or more.
  • Culture units 10A, 10B, and 10C are used to culture algae. Each of the culture units 10A, 10B, and 10C is arranged so that it can be removed from the piping. The detailed configuration of culture units 10A, 10B, and 10C will be described later.
  • Pressure sensors 20A, 20B, and 20C are connected to culture units 10A, 10B, and 10C, respectively. More specifically, pressure sensor 20A detects the pressure inside culture unit 10A (hereinafter, internal pressure) from the pressure in the portion of piping 100 upstream of culture unit 10A. Pressure sensor 20B detects the internal pressure of culture unit 10B from the pressure in the portion of piping 100 upstream of culture unit 10B. Pressure sensor 20C detects the internal pressure of culture unit 10C from the pressure in the portion of piping 100 upstream of culture unit 10C.
  • internal pressure the pressure inside culture unit 10A
  • Pressure sensor 20B detects the internal pressure of culture unit 10B from the pressure in the portion of piping 100 upstream of culture unit 10B.
  • Pressure sensor 20C detects the internal pressure of culture unit 10C from the pressure in the portion of piping 100 upstream of culture unit 10C.
  • the algae culture device 1 is connected as follows:
  • Culture units 10A, 10B, and 10C are connected in parallel via piping 100.
  • Culture unit 10A is disposed on the upstream side (closest position from pump 50) via piping 100.
  • Culture unit 10C is disposed on the downstream side (farthest position from pump 50) via piping 100.
  • Culture unit 10B is disposed at a position between culture units 10A and 10C. That is, the inlet of valve 30A1 disposed in culture unit 10A is connected in parallel to the inlet of valve 30B1 disposed in culture unit 10B. Similarly, the inlet of valve 30B1 disposed in culture unit 10B is connected in parallel to the inlet of valve 30C1 disposed in culture unit 10C.
  • culture unit 10A is connected in series to pump 50 via valves 30A1 and 30A2.
  • the inlet of culture unit 10B (details will be described later) is connected to valve 30A1 via valve 30B1.
  • the outlet of culture unit 10B (details will be described later) is connected to pump 50 via valve 30B2.
  • the inlet of culture unit 10C (details will be described later) is connected to valve 30B1 via valve 30C1.
  • the outlet of culture unit 10C (details will be described later) is connected to pump 50 via valve 30C2.
  • culture unit 10A is the "first culture unit” of the present invention
  • culture unit 10B and culture unit 10C correspond to the "second culture unit” of the present invention. The same applies to culture unit 10B and culture unit 10C.
  • Valves 30A1, 30A2, 30B1, 30B2, 30C1, and 30C2 are, for example, electromagnetic valves. Valves 30A1, 30A2, 30B1, 30B2, 30C1, and 30C2 are arranged for each of the culture units 10A, 10B, and 10C. More specifically, valves 30A1, 30B1, and 30C1 are arranged on the side where the algae slurry flows in for each of the culture units 10A, 10B, and 10C. Valves 30A2, 30B2, and 30C2 are arranged on the side where the algae slurry flows out for each of the culture units 10A, 10B, and 10C.
  • the control unit 40 can switch the flow path of the algae slurry by controlling the opening and closing of valves 30A1, 30B1, and 30C1 and valves 30A2, 30B2, and 30C2. The method of switching the flow path will be described in detail later.
  • Valves 30A1 and 30A2 open and close depending on the detection result of pressure sensor 20A.
  • Valves 30B1 and 30B2 open and close depending on the detection result of pressure sensor 20B.
  • Valves 30C1 and 30C2 open and close depending on the detection result of pressure sensor 20C.
  • the control unit 40 controls the opening and closing of valves 30A1, 30A2, 30B1, 30B2, 30C1, and 30C2 according to the detection results of pressure sensors 20A, 20B, and 20C.
  • the detection results of pressure sensors 20A, 20B, and 20C are obtained as follows.
  • the control unit 40 compares the internal pressure detected by pressure sensors 20A, 20B, and 20C with a preset threshold value. Next, when the internal pressure detected by pressure sensors 20A, 20B, and 20C exceeds the threshold value, the control unit 40 closes valves 30A1, 30A2, 30B1, 30B2, 30C1, and 30C2.
  • This threshold value may be determined based on the capacity of culture units 10A, 10B, and 10C, the type of algae slurry, etc.
  • the control unit 40 also controls the operation of the pump 50. More specifically, the control unit 40 controls the speed, amount, density, etc., of the algae slurry transported through the piping 100.
  • the culture solution storage tank 60 is filled with algae slurry.
  • the algae slurry is composed of the algae to be cultured (grown) and a solution containing additives and water to achieve the desired viscosity. Specific examples of the algae and solution will be described later.
  • the piping 100 transports the algae slurry according to the speed, amount, and density controlled by the control unit 40.
  • Fig. 2 shows the structure of the culture unit 10A.
  • the culture units 10B and 10C have the same structure as the culture unit 10A.
  • the culture unit 10A includes a culture tank 101, a filter 102, a light source 103, and a carbon dioxide supply port 104. Pipes 110 and 120 are attached to the culture unit 10A using a jig (not shown).
  • the culture tank 101 is, for example, cylindrical in shape and has a space of a predetermined volume.
  • the filter 102 is sheet-shaped.
  • the filter 102 is permeable to carbon dioxide.
  • the algae adhere to the filter 102 and are collected. That is, the algae are cultured inside the culture tank 101. Details will be described later.
  • the culture tank 101 may be made of a material that is transparent to visible light, or may be made of metal. If the culture tank 101 is made of metal, it is preferable to provide a light source 103 inside the culture tank 101.
  • the culture tank 101 has multiple light sources 103 inside.
  • the culture tank 101 also has multiple carbon dioxide supply ports 104.
  • the number, arrangement, and light intensity of the multiple light sources 103 are set appropriately.
  • the algae slurry is irradiated with a predetermined amount of visible light while passing through the internal space of the culture tank 101.
  • the number, arrangement, and carbon dioxide supply amount of the carbon dioxide supply ports 104 are also set appropriately. With this configuration, the algae slurry is exposed to an atmosphere of a predetermined concentration of carbon dioxide while passing through the internal space of the culture tank 101.
  • the culture tank 101 may be configured to irradiate the internal space with sunlight (natural light). For example, this can be achieved by making at least a part of the housing of the culture tank 101 a translucent material.
  • only carbon dioxide gas may be allowed to flow in from the carbon dioxide supply port 104, or the atmosphere (air) may be allowed to flow in directly from outside the culture device.
  • the culture device may have a function to control the amount of carbon dioxide supplied from the carbon dioxide supply port 104 and the target concentration.
  • the culture tank 101 has an inlet 111 and an outlet 112.
  • a pipe 110 is connected to the inlet 111.
  • the algae slurry flows into the culture tank 101 via the pipe 100, the pipe 110, and the inlet 111.
  • the valve 30A1 is disposed between the pipe 110 and the inlet 111, more specifically, in the portion connecting the pipe 100 and the pipe 110.
  • a pipe 120 is connected to the outflow hole 112.
  • the algae slurry flows out into the pipe 120 via the culture tank 101 and the outflow hole 112.
  • the valve 30A2 is disposed in the pipe 120.
  • the algae slurry flows into the culture tank 101.
  • the filter 102 is permeable to carbon dioxide, and the culture tank 101 is permeable to visible light. Therefore, the algae in the algae slurry are irradiated with visible light and supplied with carbon dioxide. This causes the algae to photosynthesize and grow.
  • the algae pass through the filter 102. As this photosynthesis and growth are repeated, the concentration of the algae increases, and the algae aggregate to form clumps. Then, when the clumps of algae reach a predetermined size, the algae attach to the filter 102 (are collected).
  • Figure 3 shows the configuration of culture units 10A and 10B.
  • culture unit 10C has a similar configuration.
  • valves 30A1, 30A2, 30B1, and 30B2 are open. This allows the algae slurry to flow through pipe 100. As described above, the algae slurry flows into culture tank 101 in culture unit 10A and culture tank 101 in culture unit 10B.
  • Pressure sensor 20A detects the internal pressure of culture tank 101 of culture unit 10A (S11).
  • pressure sensor 20B detects the internal pressure of culture tank 101 of culture unit 10B. More specifically, pressure sensor 20A and pressure sensor 20B detect the pressure upstream of culture unit 10A (upstream of valve 30A1) in piping 100 and the pressure upstream of culture unit 10B (position between valve 30A1 and valve 30B1). In this way, pressure sensor 20A and pressure sensor 20B detect the internal pressure of culture tank 101 of culture unit 10A and the internal pressure of culture tank 101 of culture unit 10B.
  • the control unit 40 determines that the internal pressure of the cultivation tank 101 has increased based on the change in internal pressure detected by the pressure sensor 20A.
  • control unit 40 compares the internal pressure of the culture unit 10A detected by the pressure sensor 20A with a preset threshold value, and if the internal pressure exceeds the threshold value (S12: Yes), determines that the internal pressure of the culture tank 101 has increased. Next, the control unit 40 closes the flow path to the culture tank 101 in the valve 30A1, and closes the valve 30A2 (S13). In other words, the control unit 40 switches the flow path of the algae slurry so that it does not pass through the culture unit 10A.
  • the "first state” and “second state” of the present invention correspond as follows.
  • the “first state” and “second state” define the state of the flow path through which the algae slurry flows in the culture units 10A, 10B, and 10C.
  • the state in which the culture slurry flows through the culture unit 10A is the "first state,” and the state in which the culture slurry does not flow through the culture unit 10A is the "second state.”
  • a state in which the culture slurry flows through the culture unit 10B is the "first state”
  • a state in which the culture slurry does not flow through the culture unit 10B is the "second state.”
  • a state in which the culture slurry flows through the culture unit 10C is the "first state,” and a state in which the culture slurry does not flow through the culture unit 10C is the "second state.”
  • the algae slurry does not flow into culture unit 10A.
  • the algae slurry flows only into culture units 10B and 10C.
  • culture unit 10A becomes removable. The operator determines that the algae culture concentration has reached the specified concentration and replaces culture unit 10A.
  • the algae cultivation apparatus 1 may be provided with a display unit capable of monitoring the internal pressure of the cultivation units 10A, 10B, and 10C.
  • a display unit capable of monitoring the internal pressure of the cultivation units 10A, 10B, and 10C.
  • the display unit may display information such as the estimated date and time when the algae can be harvested, the rate of increase in the internal pressure of the cultivation units 10A, 10B, and 10C, and the presence or absence of malfunctions.
  • Algae culture device 1 may also notify the user of the rate of increase in the internal pressure of culture unit 10A, culture unit 10B, and culture unit 10C, the presence or absence of a malfunction, and so on, not just by display.
  • serial numbers may be assigned to the culture units, and the user may be notified of which culture unit should be removed by its serial number.
  • the piping 100 is equipped with a light source, similar to the culture tank 101. With this configuration, algae can be cultivated even when the algae slurry passes through the piping 100.
  • valves 30A1, 30A2, 30B1, 30B2, 30C1, and 30C2 have been described as electromagnetic valves.
  • these valves are not limited to electromagnetic valves, and any valves that can control the switching of the flow path by opening and closing in response to the internal pressure of the culture units 10A, 10B, and 10C may be used.
  • the valves 30A1, 30A2, 30B1, 30B2, 30C1, and 30C2 may be used as long as they can control the switching from a first state in which the culture slurry flows through the culture units 10A, 10B, and 10C to a second state in which the culture slurry does not flow through the culture units 10A, 10B, and 10C.
  • FIG. 5 is a schematic diagram of an algae culture apparatus 1A according to the second embodiment of the present invention.
  • the algae culture apparatus 1A according to the second embodiment differs from the algae culture apparatus 1 according to the first embodiment in that the culture units 10A, 10B, and 10C are connected in series. Therefore, only the points that require additional explanation will be specifically explained below.
  • culture unit 10A, culture unit 10B, and culture unit 10C are connected as follows.
  • the downstream side of culture unit 10A is connected to the upstream side of culture unit 10B.
  • the downstream side of culture unit 10B is connected to the upstream side of culture unit 10C.
  • the outlet hole 112 of the culture unit 10A is connected to the inlet hole 111 of the culture unit 10B via the pipe 120 and the pipe 100. More specifically, the outlet hole 112 and the valve 30A2 of the culture unit 10A are connected to a position between the valve 30A1 and the valve 30B1 in the pipe 100. That is, the outlet hole 112 of the culture unit 10A and the inlet hole 111 of the culture unit 10B are connected in series.
  • the outlet hole 112 of the culture unit 10B is connected to the inlet hole 111 of the culture unit 10C via the pipe 120 and the pipe 100. More specifically, the outlet hole 112 and the valve 30B2 of the culture unit 10B are connected to a position between the valve 30B1 and the valve 30C1 in the pipe 100.
  • the outlet hole 112 of the culture unit 10C is connected to the pipe 100 via the pipe 120. That is, the outlet hole 112 of the culture unit 10B and the inlet hole 111 of the culture unit 10C are connected in series.
  • culture unit 10A is the "first culture unit” of the present invention
  • culture unit 10B corresponds to the "second culture unit” of the present invention.
  • culture unit 10C corresponds to the "second culture unit” of the present invention.
  • the pressure sensor 20A detects the internal pressure of the culture tank 101 in the culture unit 10A.
  • the control unit 40 compares the internal pressure detected by the pressure sensor 20A with a threshold value. If the internal pressure detected by the pressure sensor 20A is higher than the threshold value, the control unit 40 determines that the internal pressure of the culture tank 101 in the culture unit 10A has increased.
  • the control unit 40 then blocks the flow path to the culture unit 10A in the valve 30A1. At this time, if the flow path on the valve B1 side of the valve A1 is blocked, the flow path to the valve 30B1 side is opened. Furthermore, the control unit 40 closes the valve 30A2. That is, the control unit 40 controls the valve switching so as to separate the culture unit 10A from the path through which the algae slurry is transported. In other words, the control unit 40 switches the culture unit 10A from the first state to the second state.
  • the algae slurry does not flow into the culture unit 10A.
  • the algae slurry flows only into the culture units 10B and 10C.
  • the culture unit 10A is in a disconnected state. The operator determines that the algae culture concentration has reached the specified concentration and replaces the culture unit 10A.
  • pressure sensor 20B detects the internal pressure of culture tank 101 in culture unit 10B.
  • Control unit 40 compares the internal pressure detected by pressure sensor 20B with a threshold value. If the internal pressure detected by pressure sensor 20B is higher than the threshold value, control unit 40 determines that the internal pressure of culture tank 101 in culture unit 10B has increased. Then, control unit 40 blocks the flow path to culture unit 10B in valve 30B1. At this time, if the flow path on the valve C1 side of valve B1 is blocked, the flow path to valve 30C1 is opened. Furthermore, control unit 40 closes valve 30B2. In other words, control unit 40 controls the valve switching so as to isolate culture unit 10B from the route along which the algae slurry is transported.
  • pressure sensor 20C detects the internal pressure of culture tank 101 in culture unit 10C.
  • Control unit 40 compares the internal pressure detected by pressure sensor 20C with a threshold value. If the internal pressure detected by pressure sensor 20C is higher than the threshold value, control unit 40 determines that the internal pressure of culture tank 101 of culture unit 10C has increased. Then, control unit 40 blocks the flow path to culture unit 10C at valve 30C1. Furthermore, control unit 40 closes valve 30C2. In other words, control unit 40 controls the valve switching to isolate culture unit 10C from the path along which the algae slurry is transported.
  • the algae that has been cultivated to a specified concentration in each cultivation unit can be easily collected.
  • the increase in internal pressure of the cultivation tank can be properly determined without relying on the judgment of the operator, the algae can be cultivated more efficiently.
  • the algae in the algae slurry include, for example, microalgae such as Chlorella, Chlamydomonas, Botryococcus, Pseudochoricystis, Nannochloropsis, Euglena, and Scutellaria, as well as eubacteria such as cyanobacteria.
  • microalgae such as Chlorella, Chlamydomonas, Botryococcus, Pseudochoricystis, Nannochloropsis, Euglena, and Scutellaria
  • eubacteria such as cyanobacteria
  • the viscosity of the algae slurry is preferably 5 mPa ⁇ s or more and 50 Pa ⁇ s or less.
  • the algae slurry contains an additive that promotes algae culture. This can improve the efficiency of algae culture.
  • the culture tank 101 is made of a material selected from PET (polyethylene terephthalate), PE (polyethylene), PP (polypropylene), PS (polystyrene), PVC (polyvinyl chloride), etc.
  • the culture tank 101 may be made of glass containing boric acid (B 2 O 3 ) and silicic acid (SiO 2 ) as main components.
  • the culture tank 101 may be made of other materials as long as they are transparent to visible light.
  • having transparency to visible light means that the transmittance of photosynthetically active photon flux when natural light is passed through is 50% or more (transmittance of visible light is 50% or more).
  • This transmittance is just one example, but by making it 50% or more, the efficiency of photosynthesis is improved.
  • the culture tank 101 may be made of a metal such as stainless steel. In this case, it is preferable to provide a light source 103 inside the culture tank 101.
  • a culture unit for culturing algae for culturing algae; A pipe connected to the culture unit and transporting the algae; A pressure sensor that detects the internal pressure of the culture unit; a valve provided in the piping and switching between a first state for allowing the algae to flow into the culture unit and a second state for blocking the flow of the algae into the culture unit; A control unit that controls switching between the first state and the second state; Equipped with The culture unit comprises: A filter for collecting the algae; a culture tank that houses the filter and cultures the algae, The control unit controls the valve to switch between the first state and the second state depending on the internal pressure of the culture unit detected by the pressure sensor.
  • a plurality of the culture units and a plurality of the valves are provided,
  • the piping connects the plurality of culture units,
  • the plurality of culture units include a first culture unit and a second culture unit, The first culture unit and the second culture unit each have an inlet through which the algae flow in and an outlet through which the algae flow out,
  • the plurality of culture units include a first culture unit and a second culture unit, The first culture unit and the second culture unit each have an inlet through which the algae flow in and an outlet through which the algae flow out,
  • An algae culture apparatus according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 5>, comprising a light source that irradiates the culture unit with visible light.
  • the culture tank is made of metal, The algae culture apparatus according to ⁇ 6>, wherein the light source is disposed inside the culture tank.
  • a culturing step of culturing algae in a culture unit A detection step of detecting an internal pressure of the culture unit; A switching step of switching between a first state in which the algae is allowed to flow into the culture unit and a second state in which the algae is blocked from flowing into the culture unit; having An algae cultivation method, in which the switching step switches between the first state and the second state in response to an increase in internal pressure of the cultivation unit detected in the detection step.
  • the plurality of culture units include a first culture unit and a second culture unit,
  • the first culture unit and the second culture unit each have an inlet through which the algae flow in and an outlet through which the algae flow out,
  • the plurality of culture units include a first culture unit and a second culture unit,
  • the first culture unit and the second culture unit each have an inlet through which the algae flow in and an outlet through which the algae flow out,
  • ⁇ 12> The method for cultivating algae according to any one of ⁇ 8> to ⁇ 11>, further comprising a light source for irradiating the culture unit with visible light.
  • the culture tank for culturing the algae is made of metal, The method for cultivating algae according to ⁇ 12>, further comprising irradiating the algae with light inside the culture tank.

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Abstract

藻類培養装置は、培養ユニットと、配管と、圧力センサと、バルブと制御部とを備える。培養ユニットは藻類を培養する。配管は、培養ユニットに接続され、藻類を搬送する。圧力センサは、培養ユニットの内圧を検知する。バルブは、配管に備えられ、培養ユニットへ藻類を流入させる第１状態と、培養ユニットへ藻類が流入することを遮断する第２状態とを切り替える。制御部は、第１状態と第２状態の切り替えを制御する。培養ユニットは、藻類を捕集するためのフィルタと、フィルタを収容し、藻類を培養する培養槽とを有する。制御部は、圧力センサが検知した培養ユニットの内圧に応じて第１状態と第２状態とを切り替えるようにバルブを制御する。

Description

藻類培養装置、および藻類培養方法
　本発明は、微細藻類の培養技術に関する。
　従来、持続可能型エネルギーの原料等に用いるため、藻類の培養方法が各種考案されている。例えば、光を透過することが可能な培養容器を複数備え、当該容器の中で藻類の培養を行う装置がある。
　例えば、特許文献１に記載されている培養容器は、例えば透明な材質で形成されており、光の透過を可能とする。作業者は、培養容器を透かして視ることで、藻類の状態を観察する。
特開２０１１－２５４７６６号公報
　しかしながら、培養が進むにつれて、容器の内表面には藻類が付着する。このことにより、容器内部の状態を確認することは難しい。言い換えれば、藻類が所望の濃度に達したかどうかを作業者が正確に判断することは難しい。よって、藻類が所望の濃度に達したかどうかを作業者が判断する基準にはばらつきが生じる虞がある。
　したがって、本発明の目的は、作業者の感覚によらず、高濃度の藻類を効率的に培養可能な装置を提供することにある。
　この発明の実施形態に係る藻類培養装置は、培養ユニットと、配管と、圧力センサと、バルブと制御部とを備える。培養ユニットは藻類を培養する。配管は、培養ユニットに接続され、藻類を搬送する。圧力センサは、培養ユニットの内圧を検知する。バルブは、配管に備えられ、培養ユニットへ藻類を流入させる第１状態と、培養ユニットへ藻類が流入することを遮断する第２状態とを切り替える。制御部は、第１状態と第２状態の切り替えを制御する。
　培養ユニットは、藻類を捕集するためのフィルタと、フィルタを収容し、藻類を培養する培養槽とを有する。制御部は、圧力センサが検知した培養ユニットの内圧に応じて第１状態と第２状態とを切り替えるようにバルブを制御する。
　この構成では、藻類の増殖に伴い、藻類が凝集する等により固まりをつくり、フィルタに目詰まりを生じさせる。すなわち、培養ユニットの内圧が上昇する。制御部は、培養ユニットの内圧の上昇に応じて、藻類が培養されたことを判断できる。言い換えれば、培養ユニット内で培養された藻類の濃度は、培養ユニットの内部における内圧の上昇から判断される。すなわち、作業者の感覚によらず、高濃度の藻類を効率的に培養することが可能となる。また、制御部がバルブを用いて藻類の培養ユニットへの流入を制御することで、装置が藻類の培養状態と藻類の回収可能状態とを自動で切り替えることができる。
　この発明の実施形態に係る藻類培養方法は、培養工程と検知工程と切替工程とを有する。培養工程は、藻類を培養ユニットにおいて培養する。検知工程は、培養ユニットの内圧を検知する。切替工程は、培養ユニットへ藻類を流入させる第１状態と、培養ユニットへ藻類が流入することを遮断する第２状態とを切り替える。切替工程においては、検知工程において検知された培養ユニットの内圧の上昇に応じて第１状態と第２状態とを切り替える。
　この方法では、検知工程において、培養ユニットの内圧の上昇に応じて、藻類が培養されたことが判断される。言い換えれば、培養ユニット内で培養された藻類の濃度は、培養ユニットの内部における内圧の上昇から判断される。すなわち、作業者の感覚によらず、高濃度の藻類を効率的に培養することが可能となる。また、切替工程においては、藻類の培養状態と藻類の回収可能状態とを自動で切り替えることができる。
　この発明によれば、作業者の感覚によらず、高濃度の藻類を効率的に培養可能な装置を提供できる。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る藻類培養装置の概略構成図である。 図２は、本発明の第１の実施形態に係る藻類培養装置の一部を表す図である。 図３は、本発明の第１の実施形態に係る藻類培養装置の一部を表す図である。 図４は、本発明の第１の実施形態に係る藻類培養装置の処理を概略的に示すフローチャートである。 図５は、本発明の第２の実施形態に係る藻類培養装置の概略構成図である。
　［第１の実施形態］
　本発明の第１の実施形態に係る藻類培養装置、および藻類培養方法について、図を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る藻類培養装置１の概略構成図である。図２は、本発明の第１の実施形態に係る藻類培養装置１の一部を表す図である。図３は、本発明の第１の実施形態に係る藻類培養装置１の一部を表す図である。図４は、本発明の第１の実施形態に係る藻類培養装置１の処理を概略的に示すフローチャートである。
　（藻類培養装置の構造）
　図１に示すように、藻類培養装置１は、培養ユニット１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ、圧力センサ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ、バルブ３０Ａ１，３０Ａ２，３０Ｂ１，３０Ｂ２，３０Ｃ１，３０Ｃ２、制御部４０、ポンプ５０、培養液貯蔵タンク６０、配管１００を備える。藻類培養装置１は、培養ユニットの個数を３とする構成を示している。しかしながら、培養ユニットの個数は３に限らず、１であっても２以上の個数であってもよい。
　培養ユニット１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃは、内部において藻類の培養を行う。培養ユニット１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃは、それぞれに配管から取り外しが可能なように配置されている。培養ユニット１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの詳細な構成は後述する。
　圧力センサ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃは、培養ユニット１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃにそれぞれ接続されている。より具体的には、圧力センサ２０Ａは、培養ユニット１０Ａの内部における圧力（以下、内圧）を、配管１００における培養ユニット１０Ａよりも上流側の部分の圧力によって検知する。圧力センサ２０Ｂは、培養ユニット１０Ｂの内圧を、配管１００における培養ユニット１０Ｂよりも上流側の部分の圧力によって検知する。圧力センサ２０Ｃは、培養ユニット１０Ｃの内圧を、配管１００における培養ユニット１０Ｃよりも上流側の部分の圧力によって検知する。
　藻類培養装置１は、次のように接続されている。
　培養ユニット１０Ａ、培養ユニット１０Ｂ、培養ユニット１０Ｃは配管１００を介して並列に接続されている。培養ユニット１０Ａは、配管１００を介して上流側（ポンプ５０から最も近い位置）に配置される。培養ユニット１０Ｃは、配管１００を介して下流側（ポンプ５０から最も遠い位置）に配置される。培養ユニット１０Ｂは、培養ユニット１０Ａと培養ユニット１０Ｃの間の位置に配置される。すなわち、培養ユニット１０Ａに配置されているバルブ３０Ａ１の流入孔と、培養ユニット１０Ｂに配置されているバルブ３０Ｂ１の流入孔とは並列に接続されている。同様に、培養ユニット１０Ｂに配置されているバルブ３０Ｂ１の流入孔と、培養ユニット１０Ｃに配置されているバルブ３０Ｃ１の流入孔とは並列に接続されている。
　より具体的には、培養ユニット１０Ａは、バルブ３０Ａ１、バルブ３０Ａ２を介して、ポンプ５０と直列に接続されている。培養ユニット１０Ｂの流入孔（詳細は後述する）は、バルブ３０Ｂ１を介して、バルブ３０Ａ１に接続されている。培養ユニット１０Ｂの流出孔（詳細は後述する）は、バルブ３０Ｂ２を介して、ポンプ５０に接続されている。培養ユニット１０Ｃの流入孔（詳細は後述する）は、バルブ３０Ｃ１を介して、バルブ３０Ｂ１に接続されている。培養ユニット１０Ｃの流出孔（詳細は後述する）は、バルブ３０Ｃ２を介して、ポンプ５０に接続されている。
　なお、培養ユニット１０Ａを本発明の「第１培養ユニット」とした場合、培養ユニット１０Ｂ、培養ユニット１０Ｃが本発明の「第２培養ユニット」に対応する。培養ユニット１０Ｂ、培養ユニット１０Ｃについても同様である。
　バルブ３０Ａ１，３０Ａ２，３０Ｂ１，３０Ｂ２，３０Ｃ１，３０Ｃ２は、例えば電磁バルブである。バルブ３０Ａ１，３０Ａ２，３０Ｂ１，３０Ｂ２，３０Ｃ１，３０Ｃ２は、培養ユニット１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ毎にそれぞれ配置されている。より具体的には、バルブ３０Ａ１，３０Ｂ１，３０Ｃ１は、培養ユニット１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ毎の藻類スラリーが流入する側にそれぞれ配置されている。バルブ３０Ａ２，３０Ｂ２，３０Ｃ２は、培養ユニット１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ毎の藻類スラリーが流出する側にそれぞれ配置されている。制御部４０は、バルブ３０Ａ１，３０Ｂ１，３０Ｃ１、バルブ３０Ａ２，３０Ｂ２，３０Ｃ２の開閉を制御することで、藻類スラリーの流路を切り替えることができる。なお、流路を切り替える方法についての詳細は後述する。
　バルブ３０Ａ１，３０Ａ２は、圧力センサ２０Ａの検知結果に応じて開閉を行う。バルブ３０Ｂ１，３０Ｂ２は、圧力センサ２０Ｂの検知結果に応じて開閉を行う。バルブ３０Ｃ１，３０Ｃ２は、圧力センサ２０Ｃの検知結果に応じて開閉を行う。
　制御部４０は、上述したとおり、圧力センサ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃの検知結果に応じて、バルブ３０Ａ１，３０Ａ２，３０Ｂ１，３０Ｂ２，３０Ｃ１，３０Ｃ２の開閉を制御する。圧力センサ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃの検知結果は、次のとおり求められる。制御部４０は、予め設定された閾値と圧力センサ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃが検知した内圧とを比較する。次に、制御部４０は、圧力センサ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃが検知した内圧が閾値を超えた場合に、バルブ３０Ａ１，３０Ａ２，３０Ｂ１，３０Ｂ２，３０Ｃ１，３０Ｃ２を閉じる。この閾値は、培養ユニット１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの容量、藻類スラリーの種類等によって決定するとよい。
　また、制御部４０は、ポンプ５０の動きを制御する。より具体的には、制御部４０は、配管１００における藻類スラリーを搬送する速度、量、密度等の制御を実行する。
　培養液貯蔵タンク６０には、藻類スラリーが充填されている。藻類スラリーは、培養（増殖）対象の藻類と、所望の粘性を実現する添加物および水分を含む溶液とによって構成される。なお、藻類、および溶液の具体的な例は後述する。
　配管１００は、制御部４０によって制御された速度、量、密度に応じて藻類スラリーを搬送する。
　（培養ユニットの構造）
　次に、図２を用いて培養ユニット１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの詳細な構造を説明する。図２には、培養ユニット１０Ａの構造を示している。培養ユニット１０Ｂ，１０Ｃは、培養ユニット１０Ａの構造と同様である。
　培養ユニット１０Ａは、培養槽１０１、フィルタ１０２、光源１０３、二酸化炭素供給口１０４を備える。培養ユニット１０Ａには、配管１１０，１２０が治具（図示を省略）を用いて取り付けられている。培養槽１０１は、例えば円筒形状であり、所定体積の空間を有する。フィルタ１０２は、シート状である。フィルタ１０２は、二酸化炭素を透過する。藻類は、フィルタ１０２に付着し、捕集される。すなわち、培養槽１０１の内部において、藻類は培養される。詳細は後述する。
　なお、培養槽１０１は可視光を透過可能な素材で形成されていてもよいし、金属で形成されていてもよい。培養槽１０１が金属で形成されている場合、培養槽１０１の内部に光源１０３を備えていることが好ましい。
　培養槽１０１の内部には、複数の光源１０３を有する。また、培養槽１０１は複数の二酸化炭素供給口１０４を備える。複数の光源１０３の個数、配置、光量は適宜設定されている。この構成によって、藻類スラリーは、培養槽１０１の内部空間を通過する間に所定光量の可視光が照射される。また、二酸化炭素供給口１０４の個数、配置、二酸化炭素の供給量は、適宜設定されている。この構成によって、藻類スラリーは、培養槽１０１の内部空間を通過する間に、所定濃度の二酸化炭素の雰囲気に曝される。
　なお、培養槽１０１は、複数の光源１０３を設ける代わりに、太陽光線（自然光）を内部空間に照射するように構成されていてもよい。例えば、培養槽１０１の筐体の少なくとも一部を透光性部材とすることにより実現できる。また、二酸化炭素供給口１０４からは専ら二酸化炭素ガスのみを流入させてもよいし、培養装置外部から大気（空気）をそのまま流入させてもよい。培養装置は、二酸化炭素供給口１０４から供給される二酸化炭素供給量や狙いの濃度をコントロールする機能を有してもよい。
　培養槽１０１は、流入孔１１１、流出孔１１２を備える。流入孔１１１には、配管１１０が接続されている。藻類スラリーは、配管１００、配管１１０、流入孔１１１を経由して培養槽１０１に流入する。バルブ３０Ａ１は、配管１１０と流入孔１１１の間、より具体的には、配管１００と配管１１０とを連結する部分に配置されている。
　また、流出孔１１２には、配管１２０が接続されている。藻類スラリーは、培養槽１０１、流出孔１１２を経由して配管１２０に流出する。バルブ３０Ａ２は、配管１２０に配置されている。
　藻類スラリーは、培養槽１０１に流入する。上述したとおり、フィルタ１０２は二酸化炭素を透過し、培養槽１０１は可視光を透過する。したがって、藻類スラリーの藻類には、可視光が照射され、二酸化炭素が供給される。これにより、藻類は、光合成を行い、増殖する。光合成および増殖が進んでいない状態では、フィルタ１０２を通過する。この光合成および増殖が繰り返されると、藻類の濃度が高くなり、藻類が凝集するなどして固まりを形成する。そして、藻類の固まりが所定の大きさに達すると、藻類はフィルタ１０２に付着する（捕集される）。
　図３、図４を用いて、より具体的な処理の流れについて説明する。図３においては、培養ユニット１０Ａ，１０Ｂの構成を示している。しかしながら、培養ユニット１０Ｃの構成も同様である。
　まず、バルブ３０Ａ１，３０Ａ２，３０Ｂ１，３０Ｂ２は開状態である。このことによって、藻類スラリーは配管１００を流れる。上述のとおり、藻類スラリーは、培養ユニット１０Ａにおける培養槽１０１、および培養ユニット１０Ｂにおける培養槽１０１に流入する。
　圧力センサ２０Ａは、培養ユニット１０Ａの培養槽１０１の内圧を検知する（Ｓ１１）。同様に、圧力センサ２０Ｂは、培養ユニット１０Ｂの培養槽１０１の内圧を検知する。なお、より具体的には、圧力センサ２０Ａおよび圧力センサ２０Ｂは、配管１００における培養ユニット１０Ａよりも上流側（バルブ３０Ａ１よりも上流側）の圧力と、培養ユニット１０Ｂよりも上流側（バルブ３０Ａ１とバルブ３０Ｂ１との間の位置）の圧力とを検知する。このことによって、圧力センサ２０Ａおよび圧力センサ２０Ｂは、培養ユニット１０Ａの培養槽１０１の内圧および培養ユニット１０Ｂの培養槽１０１の内圧を検知する。
　例えば、藻類の培養がある程度進んで、培養ユニット１０Ａにおいて、藻類の固まりは、培養槽１０１のフィルタ１０２に付着する。このことによって、培養ユニット１０Ａの培養槽１０１の内圧は上昇する。制御部４０は、圧力センサ２０Ａが検知した内圧の変化に基づいて、培養槽１０１の内圧が上昇したと判断する。
　より具体的には、制御部４０は、圧力センサ２０Ａが検知した培養ユニット１０Ａの内圧と予め設定された閾値とを比較し、内圧が閾値を超えていれば（Ｓ１２：Ｙｅｓ）、培養槽１０１の内圧が上昇したと判断する。次に、制御部４０は、バルブ３０Ａ１における培養槽１０１への流路を閉じ、バルブ３０Ａ２を閉じる（Ｓ１３）。すなわち、制御部４０は、培養ユニット１０Ａを通らないように、藻類スラリーの流路を切り替える。
　なお、本発明の「第１状態」、および「第２状態」は次のように対応する。「第１状態」、および「第２状態」は、培養ユニット１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃに藻類スラリーが流れる流路の状態を規定するものである。
　培養ユニット１０Ａにおいては、培養ユニット１０Ａに培養スラリーが流れる状態が「第１状態」であり、培養ユニット１０Ａに培養スラリーが流れない状態が「第２状態」である。
　また、培養ユニット１０Ｂにおいては、培養ユニット１０Ｂに培養スラリーが流れる状態が「第１状態」であり、培養ユニット１０Ｂに培養スラリーが流れない状態が「第２状態」である。
　同様に、培養ユニット１０Ｃにおいては、培養ユニット１０Ｃに培養スラリーが流れる状態が「第１状態」であり、培養ユニット１０Ｃに培養スラリーが流れない状態が「第２状態」である。
　なお、内圧が閾値以下であれば（Ｓ１２：Ｎｏ）、バルブ３０Ａ１による流路の切り替え制御は行わない。
　バルブ３０Ａ１，３０Ａ２による流路の切り替え制御が行われたことによって、藻類スラリーは、培養ユニット１０Ａに流入しない。藻類スラリーは、培養ユニット１０Ｂ，１０Ｃにのみ流入する。すなわち、藻類培養装置１において、培養ユニット１０Ａは取り外し可能な状態となる。作業者は、藻類の培養濃度が所定濃度になっていると判断し、培養ユニット１０Ａの交換を行う。
　このように構成することで、それぞれの培養ユニットにおいて、藻類が所定の濃度になったことを培養槽１０１の内圧で検出でき、且つ、それぞれの培養ユニットにおいて所定濃度に培養された藻類を容易に回収することができる。また、作業者の判断によらず、培養槽１０１の内圧の上昇を適切に判断できるため、より効率的に藻類を培養することができる。
　さらに、図示を省略しているが、藻類培養装置１は、培養ユニット１０Ａ、培養ユニット１０Ｂ、および培養ユニット１０Ｃの内圧をモニタできる表示部を備えているとよい。藻類培養装置１が表示部を備えていることにより、作業者は、視覚的に培養ユニットの内部の状態を視覚的に把握することが可能となる。さらに、表示部は、藻類の回収可能となる目安日時、培養ユニット１０Ａ、培養ユニット１０Ｂ、および培養ユニット１０Ｃの内圧の上昇率、故障の有無等の情報を表示するとよい。
　また、藻類培養装置１は、表示部に限らず、音声によって、培養ユニット１０Ａ、培養ユニット１０Ｂ、および培養ユニット１０Ｃの内圧の上昇率、故障の有無等の通知を行ってもよい。この場合、培養ユニットにシリアル番号を付与しておき、どの培養ユニットを取り外しすべきかについてシリアル番号を通知してもよい。
　また、配管１００には、培養槽１０１と同様に、光源が備えられているとよい。この構成を備えていることによって、藻類スラリーが配管１００を通過する際にも、藻類の培養を行うことができる。
　また、上述の構成では、バルブ３０Ａ１，３０Ａ２，３０Ｂ１，３０Ｂ２，３０Ｃ１，３０Ｃ２を電磁バルブであるとして説明した。しかしながら、これらのバルブは電磁バルブに限るものではなく、培養ユニット１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの内圧に応じて開閉により流路の切り替えを制御できるものであればよい。すなわち、バルブ３０Ａ１，３０Ａ２，３０Ｂ１，３０Ｂ２，３０Ｃ１，３０Ｃ２は、培養ユニット１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃに培養スラリーが流れる第１状態から、培養ユニット１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃに培養スラリーが流れない第２状態に切り替えを制御できるものであればよい。
　［第２の実施形態］
　本発明の第２の実施形態に係る藻類培養装置、および藻類培養方法について、図を参照して説明する。図５は、本発明の第２の実施形態に係る藻類培養装置１Ａの概略構成図である。
　第２の実施形態に係る藻類培養装置１Ａは、培養ユニット１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃが直列に接続されている点で、第１の実施形態に係る藻類培養装置１と異なる。したがって、以下では、追加の説明が必要な箇所のみを具体的に説明する。
　図５に示すように、培養ユニット１０Ａ、培養ユニット１０Ｂ、培養ユニット１０Ｃは次に示すように接続されている。培養ユニット１０Ａの下流側は、培養ユニット１０Ｂの上流側と接続されている。培養ユニット１０Ｂの下流側は、培養ユニット１０Ｃの上流側と接続されている。
　培養ユニット１０Ａの流出孔１１２は、配管１２０、配管１００を経由して、培養ユニット１０Ｂの流入孔１１１に接続されている。より具体的には、培養ユニット１０Ａの流出孔１１２およびバルブ３０Ａ２は、配管１００におけるバルブ３０Ａ１とバルブ３０Ｂ１との間の位置に接続されている。すなわち、培養ユニット１０Ａの流出孔１１２と培養ユニット１０Ｂの流入孔１１１とは、直列に接続されている。培養ユニット１０Ｂの流出孔１１２は、配管１２０、配管１００を経由して、培養ユニット１０Ｃの流入孔１１１に接続されている。より具体的には、培養ユニット１０Ｂの流出孔１１２およびバルブ３０Ｂ２は、配管１００におけるバルブ３０Ｂ１とバルブ３０Ｃ１との間の位置に接続されている。培養ユニット１０Ｃの流出孔１１２は、配管１２０を経由して、配管１００に接続されている。すなわち、培養ユニット１０Ｂの流出孔１１２と培養ユニット１０Ｃの流入孔１１１とは、直列に接続されている。
　なお、培養ユニット１０Ａを本発明の「第１培養ユニット」とした場合、培養ユニット１０Ｂが本発明の「第２培養ユニット」に対応する。培養ユニット１０Ｂを本発明の「第１培養ユニット」とした場合、培養ユニット１０Ｃが本発明の「第２培養ユニット」に対応する。
　圧力センサ２０Ａは、培養ユニット１０Ａにおける培養槽１０１の内圧を検知する。制御部４０は、圧力センサ２０Ａが検知した内圧を閾値と比較する。制御部４０は、圧力センサ２０Ａが検知した内圧が閾値よりも高い場合に、培養ユニット１０Ａの培養槽１０１の内圧が上昇したと判断する。そして、制御部４０は、バルブ３０Ａ１における培養ユニット１０Ａへの流路を遮断する。この際、バルブＡ１におけるバルブＢ１側の流路が遮断されていたら、バルブ３０Ｂ１側への流路を開放する。さらに、制御部４０は、バルブ３０Ａ２を閉じる。すなわち、制御部４０は、藻類スラリーが搬送される経路から、培養ユニット１０Ａを切り離すようにバルブの切り替え制御を行う。言い換えれば、制御部４０は、培養ユニット１０Ａにおいて第１状態から第２状態へ切替を行う。
　このようなバルブの切り替え制御が行われたことによって、藻類スラリーは、培養ユニット１０Ａに流入しない。藻類スラリーは、培養ユニット１０Ｂ，１０Ｃにのみ流入する。すなわち、藻類培養装置１Ａにおいて、培養ユニット１０Ａは切り離された状態となる。作業者は、藻類の培養濃度が所定濃度になっていると判断し、培養ユニット１０Ａの交換を行う。
　同様に、圧力センサ２０Ｂは、培養ユニット１０Ｂにおける培養槽１０１の内圧を検知する。制御部４０は、圧力センサ２０Ｂが検知した内圧と閾値を比較する。制御部４０は、圧力センサ２０Ｂが検知した内圧が閾値よりも高い場合に、培養ユニット１０Ｂの培養槽１０１の内圧が上昇したと判断する。そして、制御部４０は、バルブ３０Ｂ１における培養ユニット１０Ｂへの流路を遮断する。この際、バルブＢ１におけるバルブＣ１側の流路が遮断されていたら、バルブ３０Ｃ１側への流路を開放する。さらに、制御部４０は、バルブ３０Ｂ２を閉じる。すなわち、制御部４０は、藻類スラリーが搬送される経路から、培養ユニット１０Ｂを切り離すようにバルブの切り替え制御を行う。
　また、圧力センサ２０Ｃは、培養ユニット１０Ｃにおける培養槽１０１の内圧を検知する。制御部４０は、圧力センサ２０Ｃが検知した内圧と閾値を比較する。制御部４０は、圧力センサ２０Ｃが検知した内圧が閾値よりも高い場合に、培養ユニット１０Ｃの培養槽１０１の内圧が上昇したと判断する。そして、制御部４０は、バルブ３０Ｃ１における培養ユニット１０Ｃへの流路を遮断する。さらに、制御部４０は、バルブ３０Ｃ２を閉じる。すなわち、制御部４０は、藻類スラリーが搬送される経路から、培養ユニット１０Ｃを切り離すようにバルブの切り替え制御を行う。
　このように構成することで、それぞれの培養ユニットにおける所定の濃度に培養された藻類を容易に回収することができる。また、作業者の判断によらず、培養槽の内圧の上昇を適切に判断できるため、より効率的に藻類を培養することができる。
　（藻類スラリーの材料の一例）
　藻類スラリーにおける藻類は、例えば、クロレラ、クラミドモナス、ボツリオコッカス、シュードコリシスティス、ナンノクロロプシス、ユーグレナ、イカダモなどの微細藻類や、真正細菌のシアノバクテリア等である。ただし、藻類は、これらに限られるものではない。なお、藻類スラリーの粘度は、５ｍＰａ・ｓ以上５０Ｐａ・ｓ以下であることが好ましい。
　藻類スラリーにおける添加物として藻類の培養促進材料を含んでいるとよりよい。これにより、藻類の培養効率を向上できる。
　（培養槽の一例）
　可視光の透過性を得る場合、培養槽１０１は、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＳ（ポリスチレン）、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）等から選択される。また、例えばホウ酸（Ｂ２Ｏ３）とケイ酸（ＳｉＯ２）を主成分として含むガラスであってもよい。
　なお、培養槽１０１は、可視光の透過性を得られれば、他の材料であってもよい。この場合、可視光の透過性を有するとは、自然光を透過させたときの光合成有効光量子束の透過率が５０％以上（可視光の透過率が５０％以上）であることを意味する。この透過率も一例であるが、５０％以上にすることで、光合成の効率が向上する。
　一方、上述したとおり、培養槽１０１は例えばステンレス等の金属で形成されていてもよい。この場合、培養槽１０１の内部に光源１０３を備えているとよい。
　＜１＞
　藻類を培養する培養ユニットと、
　前記培養ユニットに接続され、前記藻類を搬送する配管と、
　前記培養ユニットの内圧を検知する圧力センサと、
　前記配管に備えられ、前記培養ユニットへ前記藻類を流入させる第１状態と、前記培養ユニットへ前記藻類が流入することを遮断する第２状態とを切り替えるバルブと、
　前記第１状態と前記第２状態の切り替えを制御する制御部と、
　を備え、
　前記培養ユニットは、
　　前記藻類を捕集するためのフィルタと、
　　前記フィルタを収容し、前記藻類を培養する培養槽と
　を有し、
　前記制御部は、前記圧力センサが検知した前記培養ユニットの内圧に応じて前記第１状態と前記第２状態とを切り替えるように前記バルブを制御する、藻類培養装置。
　＜２＞
　前記培養ユニットは、前記配管から取り外し可能である、＜１＞に記載の藻類培養装置。
　＜３＞
　複数の前記培養ユニットと複数の前記バルブを備え、
　前記配管は、前記複数の培養ユニットを接続しており、
　前記複数のバルブは、前記配管に前記複数の培養ユニット毎に配置されている、＜１＞に記載の藻類培養装置。
　＜４＞
　複数の前記培養ユニットは、第１培養ユニットと第２培養ユニットとを備え、
　第１培養ユニットと第２培養ユニットとは、それぞれに前記藻類が流入する流入孔、および前記藻類が流出する流出孔を有し、
　前記第１培養ユニットの前記流入孔と前記第２培養ユニットの前記流入孔は並列に接続されている、＜３＞に記載の藻類培養装置。
　＜５＞
　複数の前記培養ユニットは、第１培養ユニットと第２培養ユニットとを備え、
　第１培養ユニットと第２培養ユニットとは、それぞれに前記藻類が流入する流入孔、および前記藻類が流出する流出孔を有し、
　前記第１培養ユニットの前記流出孔と前記第２培養ユニットの前記流入孔は直列に接続されている、＜３＞に記載の藻類培養装置。
　＜６＞
　前記培養ユニットに可視光を照射する光源を備える、＜１＞乃至＜５＞のいずれかに記載の藻類培養装置。
　＜７＞
　前記培養槽は金属で形成されており、
　前記光源は、前記培養槽の内部に配置されている、＜６＞に記載の藻類培養装置。
　＜８＞
　藻類を培養ユニットにおいて培養する培養工程と、
　前記培養ユニットの内圧を検知する検知工程と、
　前記培養ユニットへ前記藻類を流入させる第１状態と、前記培養ユニットへ前記藻類が流入することを遮断する第２状態とを切り替える切替工程と、
　を有し、
　前記切替工程においては、前記検知工程において検知された前記培養ユニットの内圧の上昇に応じて前記第１状態と前記第２状態とを切り替える、藻類培養方法。
　＜９＞
　前記切替工程は、前記複数の培養ユニット毎に行われる、＜８＞に記載の藻類培養方法。
　＜１０＞
　複数の前記培養ユニットは、第１培養ユニットと第２培養ユニットとを備え、
　第１培養ユニットと第２培養ユニットとは、それぞれに前記藻類が流入する流入孔、および前記藻類が流出する流出孔を有し、
　前記第１培養ユニットの前記流入孔と前記第２培養ユニットの前記流入孔は並列に接続されている、＜９＞に記載の藻類培養方法。
　＜１１＞
　複数の前記培養ユニットは、第１培養ユニットと第２培養ユニットとを備え、
　第１培養ユニットと第２培養ユニットとは、それぞれに前記藻類が流入する流入孔、および前記藻類が流出する流出孔を有し、
　前記第１培養ユニットの前記流出孔と前記第２培養ユニットの前記流入孔は直列に接続されている、＜９＞に記載の藻類培養方法。
　＜１２＞
　前記培養ユニットに可視光を照射する光源を備える、＜８＞乃至＜１１＞のいずれかに記載の藻類培養方法。
　＜１３＞
　前記藻類を培養する培養槽は金属で形成されており、
　前記培養槽の内部において前記藻類に光を照射する、＜１２＞に記載の藻類培養方法。
１，１Ａ…藻類培養装置
１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ…培養ユニット
２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ…圧力センサ
３０Ａ１，３０Ａ２，３０Ｂ１，３０Ｂ２，３０Ｃ１，３０Ｃ２…バルブ
４０…制御部
５０…ポンプ
６０…培養液貯蔵タンク
１００，１１０，１２０…配管
１０１…培養槽
１０２…フィルタ
１０３…光源
１０４…二酸化炭素供給口
１１１…流入孔
１１２…流出孔

Claims (13)

  1. 　藻類を培養する培養ユニットと、
    　前記培養ユニットに接続され、前記藻類を搬送する配管と、
    　前記培養ユニットの内圧を検知する圧力センサと、
    　前記配管に備えられ、前記培養ユニットへ前記藻類を流入させる第１状態と、前記培養ユニットへ前記藻類が流入することを遮断する第２状態とを切り替えるバルブと、
    　前記第１状態と前記第２状態の切り替えを制御する制御部と、
    　を備え、
    　前記培養ユニットは、
    　　前記藻類を捕集するためのフィルタと、
    　　前記フィルタを収容し、前記藻類を培養する培養槽と
    　を有し、
    　前記制御部は、前記圧力センサが検知した前記培養ユニットの内圧に応じて前記第１状態と前記第２状態とを切り替えるように前記バルブを制御する、藻類培養装置。
  2. 　前記培養ユニットは、前記配管から取り外し可能である、請求項１に記載の藻類培養装置。
  3. 　複数の前記培養ユニットと複数の前記バルブを備え、
    　前記配管は、前記複数の培養ユニットを接続しており、
    　前記複数のバルブは、前記配管に前記複数の培養ユニット毎に配置されている、請求項１に記載の藻類培養装置。
  4. 　複数の前記培養ユニットは、第１培養ユニットと第２培養ユニットとを備え、
    　第１培養ユニットと第２培養ユニットとは、それぞれに前記藻類が流入する流入孔、および前記藻類が流出する流出孔を有し、
    　前記第１培養ユニットの前記流入孔と前記第２培養ユニットの前記流入孔は並列に接続されている、請求項３に記載の藻類培養装置。
  5. 　複数の前記培養ユニットは、第１培養ユニットと第２培養ユニットとを備え、
    　第１培養ユニットと第２培養ユニットとは、それぞれに前記藻類が流入する流入孔、および前記藻類が流出する流出孔を有し、
    　前記第１培養ユニットの前記流出孔と前記第２培養ユニットの前記流入孔は直列に接続されている、請求項３に記載の藻類培養装置。
  6. 　前記培養ユニットに可視光を照射する光源を備える、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の藻類培養装置。
  7. 　前記培養槽は金属で形成されており、
    　前記光源は、前記培養槽の内部に配置されている、請求項６に記載の藻類培養装置。
  8. 　藻類を培養ユニットにおいて培養する培養工程と、
    　前記培養ユニットの内圧を検知する検知工程と、
    　前記培養ユニットへ前記藻類を流入させる第１状態と、前記培養ユニットへ前記藻類が流入することを遮断する第２状態とを切り替える切替工程と、
    　を有し、
    　前記切替工程においては、前記検知工程において検知された前記培養ユニットの内圧の上昇に応じて前記第１状態と前記第２状態とを切り替える、藻類培養方法。
  9. 　前記切替工程は、前記複数の培養ユニット毎に行われる、請求項８に記載の藻類培養方法。
  10. 　複数の前記培養ユニットは、第１培養ユニットと第２培養ユニットとを備え、
    　第１培養ユニットと第２培養ユニットとは、それぞれに前記藻類が流入する流入孔、および前記藻類が流出する流出孔を有し、
    　前記第１培養ユニットの前記流入孔と前記第２培養ユニットの前記流入孔は並列に接続されている、請求項９に記載の藻類培養方法。
  11. 　複数の前記培養ユニットは、第１培養ユニットと第２培養ユニットとを備え、
    　第１培養ユニットと第２培養ユニットとは、それぞれに前記藻類が流入する流入孔、および前記藻類が流出する流出孔を有し、
    　前記第１培養ユニットの前記流出孔と前記第２培養ユニットの前記流入孔は直列に接続されている、請求項９に記載の藻類培養方法。
  12. 　前記培養ユニットに可視光を照射する光源を備える、請求項８乃至請求項１１のいずれかに記載の藻類培養方法。
  13. 　前記藻類を培養する培養槽は金属で形成されており、
    　前記培養槽の内部において前記藻類に光を照射する、請求項１２に記載の藻類培養方法。
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