(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液中で光合成により藻類を培養する培養装置において、光透過性素材により形成された培養タンクと、培養タンクの外部に培養タンクの全周を囲むように配置されて略無影状態で培養タンクを照射する照明装置と、前記照明装置と前記培養タンクの間に前記培養タンクを囲むように配置形成された光透過性素材からなる冷却用槽と、から成ることを特徴とする藻類の培養装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微小な餌料用藻類を培養する培養装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
種苗生産には、餌となる微小藻類の培養が不可欠であり、常に給餌必要量を確保しなければならない。そのため餌料を効率的に大量に培養する設備の確立が必要であり、更にその安定化が望まれる。
そこで発明者らは、培養種をパブロバ（Ｐａｖｌｏｖａ）として、培養実験を次のように行った。
【０００３】
まずポリカーボネット製の１００リッターの培養タンクを用いて、３．７×２．２×３．０ｍの調温可能（１５℃）な部屋に配置した。光源としては高圧ナトリウムランプ６６０Ｗを用いた照明器具を２基部屋に設置して、培養タンクの上面開口から２４時間照射するようにした。ナトリウムランプ下の照度を、培養タンクの表面で８６００ｌｘ（１２０μｍｏｌ／ｍ2 ・ｓｅｃ）とした。
【０００４】
また培養タンク内には精密濾過（０．５μｍ）の海水を入れ、塩素で殺菌し、エアーストーンにて通気した。そして培養液としては市販品（ノリ糸状体培養用）を使用した。植え継ぎ用の種は、１０００乃至２０００万細胞／ｍｌとなったものを使用した。
そして培養後、略最高値に達したものを給餌用として回収し、その時の濃度を計った。
【０００５】
その結果回収したパブロバの濃度は、９０回の培養実験中６３回において１０００万細胞／ｍｌ以上の濃度となり、最高２１００万細胞／ｍｌまで達した。
この場合天然光を光源として培養を行った場合に比べて約３乃至４倍の濃度であった。
このような実験により、培養光を強くすることで、濃度を大きくすることができることが分かったが、培養タンクの上方から照射する方法では、培養光を強くするのには限界がある。
【０００６】
このような限界を解消するために、特開昭５４−１４５９０号に見られるように培養タンクの内部に光源を配置するものがあるが、培養タンクの光源を内装するための内筒を配置する必要があり、そのためこの場合も光量を増やすには限界がある上に、保守管理等にも課題がある。
更に光源が発する熱により培養液の温度が上昇して、培養効率が悪くなり、そのため上記の培養タンクに用いた場合回収するパブロバの濃度が１０００万細胞／ｍｌ以下となるいう課題があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記問題点に鑑みて為されたもので、その目的とするところは、藻類の培養を効率良く行え、しかも照明装置の保守管理が容易な上に、培養タンクが照明装置の光源の熱で加熱されるのを防ぐことができる培養装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明では、液中で光合成により藻類を培養する培養装置において、光透過性素材により形成された培養タンクと、培養タンクの外部に培養タンクの全周を囲むように配置されて略無影状態で培養タンクを照射する照明装置と、前記照明装置と前記培養タンクの間に前記培養タンクを囲むように配置形成された光透過性素材からなる冷却用槽と、から成ることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施形態により説明する。
（基本形態１）
本基本形態の培養装置は図１乃至図４に示す構成としており、有底の略円筒状で、光透過性の樹脂からなる例えば内径が７００ｍｍで直径が１３００ｍｍの２００リッターの培養タンク１０と、この培養タンク１０を中心として９台の照明器具２を、連結金具３により連結して略環状に配置して構成された照明装置２０と、これら照明装置２０、培養タンク１０を設置する架台３０とからなる。
【００１３】
培養タンク１０は底部に排水管１１が連結されて培養液の排水ができるようになっており、上記の照明器具２，２間には排水管１１を外部へ導き出すためのスペースと保守管理時に人が照明器具２…で囲繞された空間内に入るためのスペースとなる間隙Ｘを設けてある。
また培養タンク１０の通気は散気管（図示せず）による空気通気を基本とし、必要に応じて流量調節した二酸化炭素ガスをタイマ（図示せず）の制御により、空気に混気することができるようになっている。尚上記散気管は公称気口径が２０μｍ，４０μｍ，１５０μｍ，３００μｍの４種類を用いた。更に海水供給用ポンプ（図示せず）を備え、例えば４種類のフィルターを有し、培養に適した海水を供給できるように配慮した。また通気に関しても、フィルターを設置し、更にメンテナンス性を考慮して、培養タンク１０内には多段式渦巻きポンプ（図示せず）と次亜塩素酸ナトリウムによる殺菌洗浄が行えるに配慮した。
【００１４】
各照明器具２はコンパクト形蛍光ランプＰ形（５５Ｗ）からなる片持ち型のランプＬを４灯セットした蛍光灯器具からなり、器具による相互反射及びメンテナンス性を考慮して図４に示す構造としている。
つまり照明器具２は本体２１が幅２７０ｍｍ、奥行き２００ｍｍ、高さ５７０ｍｍの直方体状の箱体からなり、背面にはランプ交換用の開口部があり、ランプ交換時以外には蓋２２で閉塞されるようになっている。また前面、つまり培養タンク１０側の面には照明光を照射するための開口部２５を設け、この開口部２５には光透過性のアクリルパネル２４を嵌め込んだ窓枠２６を装着し、ランプＬの光がアクリルパネル２４を介して培養タンク１０を照射するようになっている。
【００１５】
尚４は本体２１の背面より導出された電源ケーブルであり、５は本体２１の両側内壁面に取り付けられたインバータ点灯装置である。また２７ａはアクリルパネル２４の周縁を挟持するためのパッキン、２７ｂは締めつけ螺子である。
本体２１の内天井面には４灯分のソケット台２８を並設して、各ソケット台２８の下部には垂直面で回動自在に軸支されたソケット２３が取り付けられ、該ソケット２３に装着されたランプＬはその自重で垂下保持されるようなっている。尚ソケット２３には装着されたランプＬが自重でソケット２３から脱落するのを防ぐために口金部を保持する保持機構を備えている。
【００１６】
ランプＬの交換時には本体２１の背面の開口部の蓋２２を外した状態で、本体２１内部に手を入れ、ランプＬを持ちながらソケット２３を軸２３ａを中心として回動させ、ランプＬの下部を開口部より外部に出し、この状態で上記保持機構の保持を外してランプＬを引き抜けば良い。
そして新たなランプＬの接続ピンをソケット２３に差し込んで口金部を保持させ、手を離せばランプＬの自重でランプＬが垂下状態となる位置までソケット２３が回動することになる。この後蓋２２で開口部を塞ぐことで、交換が完了することになる。
【００１７】
各照明器具２のランプＬを点灯させるインバータ点灯装置５は図６に示すように商用交流電源を直流に変換する直流変換部５０と、変換された直流を高周波に変換して高周波電力によりランプＬを点灯させるインバータ部５１と、インバータ部５１のスイッチング素子（図示せず）を制御する制御部５２とからなり、制御部５２は外部調光信号により指令される調光レベルに応じてランプＬに供給する高周波電力を可変し、ランプＬから培養タンク１０に対して照射する光量を制御するようにインバータ点灯装置５のスイッチング素子をスイッチングさせる駆動周波数或いはスイッチングのデュティ比を変化させる調光制御機能を備えている。尚調光制御機能については、適宜の公知の手段を用いて実現すれば良いのでここでは特に説明はしない。
【００１８】
上記のように環状に配置された照明器具２からなる照明装置２０は所謂無影照明を行う照明装置を構成する。本基本形態の光環境の実測と、藻類、この場合上述のパブロバを培養した時の密度と透過率を測定したところ次のような結果が得られた。尚光環境は照明器具２の各ランプＬを１００％で点灯させた時の培養タンク１０内の光合成有効光量子束密度〔以下ＰＰＦＤと略す〕（μｍｏｌ／ｍ2 ・ｓｅｃ）を測定した。測定範囲は図５に示すタンク内の範囲αとした。
【００１９】
またパブロバの透過率は遮光筒、ハロゲン電球、光ファイバー、ＰＰＦＤセンサを組み合わせて測定した。
しかして培養タンク１０内に海水を満たした場合の鉛直面の平面平均ＰＰＦＤは７６１μｍｏｌ／ｍ2 ・ｓｅｃ、球面平均ＰＰＦＤは１８９７μｍｏｌ／ｍ2 ・ｓｅｃであった。
【００２０】
培養タンク１０にバブロバ（１０１０万個細胞／ｍｌ）を満たし場合の鉛直面の平面平均ＰＰＦＤは５７μｍｏｌ／ｍ2 ・ｓｅｃとなり、培養タンク１０の外周から２１ｃｍ内側での透過光は１％以下となった。また、球面平均ＰＰＦＤは６０μｍｏｌ／ｍ2 ・ｓｅｃであった。
このバブロバを満たした条件で、通気量２０ｌ／分、気泡径２０μｍとした場合鉛直面の平面平均ＰＰＦＤは６４μｍｏｌ／ｍ2 ・ｓｅｃ、球面平均ＰＰＦＤは５７μｍｏｌ／ｍ2 ・ｓｅｃであった。
【００２１】
球面平均ＰＰＦＤは気泡径を２０μｍ、４０μｍ、１５０μｍ、３００μｍに変えても１０％以内の差異しかなかった。
ここで上水道水の透過率を１００％とした場合のパブロバの厚さ１３．７ｃｍにおけるＰＰＦ透過率は０．１％であった。同条件で１／２希釈、１／１０希釈、１／１００希釈の透過率は夫々３．０％、１９．３％，４１．８％、９１．０％、そして海水では９８．６％であった。
【００２２】
以上の結果から、培養する藻類（実測ではパブロバ）の密度と透過率には負の相関性があり、藻類の密度と減衰係数（ｍ-1）には正の相関が認められた。
よって、以上の結果から増殖状態などに応じて光量を調節すればより効率の良い培養が行えることが分かった。
また光源が培養タンク１０より一定距離離れるため、温度上昇が抑制でき、培養にとって効果的であることも分かった。
【００２３】
（基本形態２）
上記基本形態１では培養タンク１０として略円柱状のものを用いているが、本基本形態は図７乃至図９に示すように直方体状の培養タンク１０を用いている。使用する照明装置２０は培養タンク１０の全周を照射できるように所定間隔で複数の照明器具２を環状に配置して構成されるものである。そして培養タンク１０の１つの角部から排水管を図７において矢印Ｙで示す方向に引き出すようになっている。
【００２４】
各照明器具２の構成は基本形態１と同様な構成であるため、構成の説明は省略する。
（実施形態１）
上記基本形態１，２の照明装置２０は複数の照明器具２を環状に配列して連結金具３により連結したものであったが、本実施形態は、図１０乃至図１２に示すよう照明装置２０の装置本体２９を環状に形成して内部に装置本体２９の内天井にソケット２３と、インバータ点灯装置５とを交互に等間隔に周方向に配置し、ソケット２３にはランプＬを装着して垂下させている。そして各ランプＬに対応する装置本体２９の内側壁には光を外部に出すための開口部２５が基本形態１，２の照明器具２と同様に設けられ、この開口部２５に光透過性のアクリルパネル２４を嵌め込んである。尚図中５１はアクリルパネル２４の固定ねじであり、コーキングされている。
【００２５】
ソケット２３には基本形態１で説明したソケット２３と同じ構成のものを用いており、基本形態１，２の照明器具２と同様にソケット台２５に取り付けてある。また、基本形態１，２の照明器具２と同様に装置本体２６の外周壁には各ランプＬに対応して設けられた蓋２２’付の開口部よりランプ交換ができるようになっている。
【００２６】
そして本実施形態では、ランプＬの熱が培養タンク１０に及ぶのを防ぐために光透過性の樹脂からなる環状の冷却用水槽５０を培養タンク１０と照明装置２０との間に同心状に配設してある。
培養タンク１０の排水管１１は冷却用水槽５０及び照明装置２６の下部に排水管１１を外へ導く開口６０ａ，６０ｂを設けてある。
【００２７】
而して本実施形態ではランプＬの光は冷却用水槽５０を介して培養タンク１０を照射するため、培養液の温度上昇を抑制しながら、充分なる光量で培養タンク１０内を照射することができるのである。本実施形態では冷却用水槽５０に対して冷却用媒体媒たる水をヒートポンプで循環させ、約１０℃の冷却効果を得て、培養タンク１０内の温度を培養に良好な２０℃程度に抑えるようになっている。
【００２８】
尚上記各形態ではランプＬに蛍光ランプを用いたが高圧ナトリウムランプを使用しても良く、この場合より多くの光量が得られ、効率の良い培養ができる。また冷却用水槽５０を上記実施形態１では用いているが冷却用媒体を水以外の空気等その他の媒体を用いてもよく、その場合には冷却用媒体に適応した冷却用槽を用いることになる。また冷却用水槽５０等の冷却用槽を基本形態１，２に用いても勿論良い。
【００２９】
また上記各形態では培養する藻類をパブロバとしているが、クロレラ等の微細藻類（植物性プランクトン）の培養にも本発明装置を用いることができるのは勿論である。更に上記各形態に用いる照明装置として、ランプＬを調光点灯させることができる調光点灯装置を採用することにより、培養タンク１０に対する照射光量を調整することができる。
【００３０】
【発明の効果】
請求項１の発明は、液中で光合成により藻類を培養する培養装置において、光透過性素材により形成された培養タンクと、培養タンクの外部に培養タンクの全周を囲むように配置されて略無影状態で培養タンクを照射する照明装置と、から成るので、多くの光量で培養タンク内を照射でき、且つ光源の熱の影響が培養タンクに及ぶのを抑制でき、そのため藻類の光合成が促進できて効率の良い培養ができ、更に照明装置の保守、管理が容易に行えるという効果がある。
その上照明装置と培養タンクの間には光透過性素材により形成され、培養タンクを囲むように形成された冷却用槽を配置してあるので、培養タンクが照明装置の光源の熱で加熱されるのを防ぎ、培養効率を寄り一層向上させることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基本形態１の概略構成を示す平面図である。
【図２】同上の概略構成を示す一部省略せる正面図である。
【図３】同上の概略構成を示す一部省略せる右側面図である。
【図４】同上の図２のＡ部の拡大断面図である。
【図５】同上の実測説明図である。
【図６】同上に用いるインバータ点灯装置のブロック図である。
【図７】本発明の基本形態２の概略構成を示す平面図である。
【図８】同上の概略構成を示す一部省略せる正面図である。
【図９】同上の概略構成を示す一部省略せる右側面図である。
【図１０】本発明の実施形態１の概略構成を示す平面図である。
【図１１】同上の概略構成を示す正面断面図である。
【図１２】同上の図１１のＢ部の拡大断面図である。
【符号の説明】
２ 照明器具
３ 連結金具
４ 電源ケーブル
５ インバータ点灯装置
１０ 培養タンク
１１ 排水管
２０ 照明装置
Ｌ ランプ
５０ 冷却用水槽
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0003670831.tif 000009
【図９】
0003670831.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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