(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉反応チャンバー（１５）を備える光リアクター（１）であって、該チャンバー（１５）が光捕集壁（１１）と別の壁（１２）とによって外部から隔てられており、前記捕集壁と前記別の壁とが互いに平行であり、
前記チャンバー（１５）の少なくとも一部分の温度を閾値温度（Ｔｓ）未満に維持するために、前記別の壁（１２）に対して配置され、前記捕集壁（１１）を通過する放射による前記チャンバー（１５）内の熱の増大を受動的に制御する熱バルブ（１３）を前記光リアクター（１）が更に備え、前記熱バルブ（１３）が相変化材料で構成され、前記熱バルブ（１３）に対して配置された熱交換器（１６）を前記光リアクター（１）が更に備え、備える場合、前記別の壁（１２）とは反対側に配置され、前記熱バルブ（１３）と外部との間の熱交換を確保することを特徴とする光リアクター。
【請求項２】
前記リアクターが、光バイオリアクターであることを特徴とする請求項１に記載の光リアクター。
【請求項３】
前記材料が、パラフィンである請求項１又は２に記載の光リアクター。
【請求項４】
前記材料が、３０℃付近の相変化温度範囲を有するパラフィンである請求項３に記載の光リアクター。
【請求項５】
前記材料が、以下の製品：アルカン又はパラフィン；パラフィン以外の有機材料；無機材料；無機共晶混合物から選択される請求項１又は２に記載の光リアクター。
【請求項６】
前記材料が、以下の製品：ｎ−オクタデカン、ノナデカン、Ｒｕｂｉｔｈｅｒｍ（登録商標）ＲＴ４２、ＲＴ３１又はＲＴ２７という名称で商品化されているパラフィンの混合物からなる製品から選択される請求項５に記載の光リアクター。
【請求項７】
前記材料が、以下の製品：カプリン酸；１−ドデカノール、オクタデシルチオグリコレート；メチルパルミテート、メチルステアレート、エチルステアレート、及びこれら最後の３つの成分の混合物；乳酸；ビニルステアレートから選択される請求項５に記載の光リアクター。
【請求項８】
前記材料が、以下の製品：塩化カルシウム六水和物；硝酸マンガン六水和物；硝酸リチウム三水和物；硫酸ナトリウム十水和物から選択される請求項５に記載の光リアクター。
【請求項９】
前記材料が、以下の製品：塩化カルシウムと塩化マグネシウム六水和物との無機共晶混合物；硝酸カルシウム四水和物と硝酸亜鉛六水和物との無機共晶混合物；塩化カルシウム、塩化ナトリウム及び塩化カリウムと水との無機共晶混合物；硫酸ナトリウム十水和物と水との無機共晶混合物から選択される請求項５に記載の光リアクター。
【請求項１０】
前記捕集壁（１１）と前記別の壁（１２）とが平面であり、地面に対して傾斜しており、それにより流れを確実なものにし、前記捕集壁（１１）が前記別の壁（１２）の上方に配置されている請求項１〜９のいずれか一項に記載の光リアクター。
【請求項１１】
有用な放射のみを通過させるフィルター形成手段を更に備える請求項１〜１０のいずれか一項に記載の光リアクター。
【請求項１２】
前記熱交換器（１６）がフィン付きラジエータである請求項１に記載の光リアクター。
【請求項１３】
前記熱バルブ（１３）が前記流れの下流に配置され、前記光リアクターが、前記反応チャンバー（１５）内の温度が別の閾値温度（Ｔｓ’）を超えた場合に、前記反応チャンバー（１５）内の液体の前記流れループ（１４）を停止する流量調節弁（１７）を更に備え、前記液体が前記流れの下流に集積する請求項１〜１２のいずれか一項に記載の光リアクター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光リアクターの分野に関する。より具体的には、本発明は、密閉反応チャンバーを備える光リアクターの分野に関する。本発明は、特に、閉ループでの液体の流れに関するフロー型の光バイオリアクターに適用される。しかしながら、本発明は、この特定の用途に限定されるものではなく、例えば循環ループを持たない固定型のセルリアクター、及び開ループリアクターも包含する。
【背景技術】
【０００２】
太陽エネルギーを直接利用する光合成微生物の培養によるバイオマスの生産は、完全に環境維持開発の範囲内にある。この生産は、直射日光を捕集する光バイオリアクターによって実現されている。この光バイオリアクターでは、太陽光が捕集表面で捕集され、光合成のためにこの太陽放射の一部を消費する微生物へと戻される。開放槽型のリアクターとは対照的に、密閉反応チャンバーを備える閉鎖型の光バイオリアクターを使用することで、微生物の成長条件（具体的には様々なガス及び栄養素の注入）を制御することができることから、生産を最適化することが可能になる。
【０００３】
しかしながら、直射日光を捕集する閉鎖型の光バイオリアクターは、微生物培養液の過剰な加熱を起こす可能性がある。このことは、このタイプの装置では捕集表面当たりの培養液量が小さいという理由からより一層明らかである（例えば、これに限定されないが、被照射表面１平方メートル当たり数リットル程度）。また、微生物は日照量の変化を受ける（日周期及び年周期）。更に、温度の制御は光バイオリアクターの正確な操作に対して重要な要素を構成している。この温度は理想的におよそ培養微生物の成長最適条件になる（通常２５℃〜４０℃になる）ように制御する必要がある。温度が高すぎると、これにより微生物が死に至る場合がある。
【０００４】
主に直射日光を捕集する閉鎖型の光バイオリアクターの過熱の問題に対する解決策が存在する。
【０００５】
解決策の１つは、光バイオリアクターに定期的に水を噴霧することにある。別の解決策は、光バイオリアクターを少なくとも部分的に水槽内に浸漬させることにある。
【０００６】
これらの解決策はどちらも蒸発現象により大量の水を消費するという欠点を抱え、槽の構築が必要とされる。
【０００７】
その上、水を光バイオリアクターに噴霧することで、上記表面上での無機塩の堆積により光捕集表面のファウリングが引き起こされる。これにより培養液に達する光束が低減する。
【０００８】
槽への浸漬では、光束の一部の反射吸収の問題が生じ、ここでも光バイオリアクターの捕集効率が低減する。
【０００９】
特許文献１は、培養液の温度を低下させるために、水を噴霧するデバイスをパイプ上に備える、藻類微生物の光合成用のプラントを記載している。
【００１０】
特許文献２は、熱調節のために水槽内に配置された光バイオリアクターを記載している。
【００１１】
特許文献３は、水噴霧手段又は噴水部（fontaine）をベースとする熱伝達アセンブリを備える光バイオリアクターを記載している。
【００１２】
他の解決策は、培養液の能動的な冷却及び／又は加熱のための電気エネルギーの投入を伴うものである。ただしエネルギーの生産のための微生物培養液の場合、微生物の生産にかかるあらゆるエネルギーコストを最小限に抑えることは必要不可欠である。
【００１３】
かかる解決策の例は、特許文献４（外部交換器を実装する熱調節システムを開示している）、特許文献５（外部調節デバイスを備える熱交換器を提供している）、特許文献６（熱調節流体の循環を可能にする外部の半透明な二重エンベロープを備える光バイオリアクターを提示している）、特許文献７（砂、ＳｉＯ２、ガラス、プラスチック又は半透明なセラミックをベースとする、リアクターのチューブに結び付いた熱制御を実行する熱障壁を主張している）、特許文献８（直接加熱又は冷却するのに適合された熱伝達壁を備える光バイオリアクターを記載している）、及び特許文献９（蓄熱器を形成する基板上にあるドームを記載している）に見られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】仏国特許第２９１４３１５号
【特許文献２】米国特許出願公開第２００８／０１６０５９１号
【特許文献３】国際公開第２００８／００８２６２号
【特許文献４】国際公開第２００７／１２９３２７号
【特許文献５】米国特許出願公開第２００８／０２２０５１５号
【特許文献６】仏国特許第２８２３７６１号
【特許文献７】欧州特許第１９２８９９４号
【特許文献８】欧州特許第０６４７７０７号
【特許文献９】米国特許第４２３３９５８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明の目的の１つは、上記の従来技術の欠点の内の少なくとも１つを克服することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
この目的のために、本発明は、密閉反応チャンバーを備える光リアクターであって、前記チャンバーが光捕集壁と別の壁とによって外部から隔てられており、前記捕集壁と該別の壁とが互いに平行であり、
前記チャンバーの少なくとも一部分の温度を閾値温度未満に維持するために、前記別の壁に対して配置され、前記捕集壁を通過する放射による前記チャンバー内の熱の増大を受動的に制御する熱バルブを前記光リアクターが更に備え、前記熱バルブが相変化材料で構成されている光リアクターを提供する。
【００１７】
この受動的な熱調節を伴う光リアクターの利点の１つは、微生物培養液中の温度の受動調節を可能にするのに、エネルギー又は水のいずれの投入も必要としないことにある。
【００１８】
他の任意の非限定的な特徴は以下：
・リアクターが光バイオリアクターであること；
・材料が、好ましくは相変化温度範囲が２５℃〜４０℃であるパラフィンであること
である。
【００１９】
本発明の他の目的、特徴及び利点は、例示する非限定的な図面を参照して、以下の詳細な説明を読むことで明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明による光バイオリアクターの実施形態の第１の例である。
【図２】本発明による光バイオリアクターの実施形態の第２の例である。
【図３】本発明による光バイオリアクターの実施形態の第３の例である。
【図４】本発明による光バイオリアクターの実施形態の第４の例である。
【図５ａ】熱バルブに用いられる相変化材料の質量を関数として、図１の光バイオリアクター内の１日の温度曲線を示す４つの図である。
【図５ｂ】熱バルブに用いられる相変化材料の質量を関数として、図１の光バイオリアクター内の１日の温度曲線を示す４つの図である。
【図５ｃ】熱バルブに用いられる相変化材料の質量を関数として、図１の光バイオリアクター内の１日の温度曲線を示す４つの図である。
【図５ｄ】熱バルブに用いられる相変化材料の質量を関数として、図１の光バイオリアクター内の１日の温度曲線を示す４つの図である。
【図６ａ】後面の熱交換条件を関数として、図１の光バイオリアクター内の１日の温度曲線を示す３つの図である。
【図６ｂ】後面の熱交換条件を関数として、図１の光バイオリアクター内の１日の温度曲線を示す３つの図である。
【図６ｃ】後面の熱交換条件を関数として、図１の光バイオリアクター内の１日の温度曲線を示す３つの図である。
【図７ａ】図５ａ〜図５ｄ及び図６ａ〜図６ｃの図面に関して基準日として採用した、ナント（Nantes）での７月の平均日における放射出力密度の漸進的変化を表す曲線を示す図である。
【図７ｂ】図５ａ〜図５ｄ及び図６ａ〜図６ｃの図面に関して基準日として採用した、ナント（Nantes）での７月の平均日における温度の漸進的変化を表す曲線を示す図である。
【図８】熱交換器を備える、本発明による光バイオリアクターの実施形態の一変形形態の概略的な縦断面図である。
【図９】本発明の範囲内で使用することができる赤外放射フィルタリングガラスの透過曲線の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１〜図４を参照して、本発明による光バイオリアクターの一例を以下で説明する。光バイオリアクター１により、１つ又は複数のタイプ／種類の微生物の培養が可能となる。「微生物」という用語は以下で複数形で用いられるが、単数形も包含するものとする。
【００２２】
光バイオリアクター１は、密閉反応チャンバー１５、本明細書では閉ループでの液体の流れに関するフローチャンバーを備える。
【００２３】
反応チャンバー１５は、２つの壁：
・反応チャンバー１５を外部から隔てており、太陽放射が通過する光捕集壁１１と、
・捕集壁１１と平行であり得る別の壁１２と
の間に構成される。
【００２４】
捕集壁１１と別の壁１２との距離は、上記２つの壁１１及び１２の間にある反応チャンバー１５において十分な流れを可能にするように選択される。
【００２５】
閉ループ流は揚液機構１４により確保され、このことは当業者にとって既知の多くの実施形態の主題とすることができる。例えば、揚液機構１４は、揚液傾斜を含み、一方の端が培養液の流れの下流に、すなわちチャンバー１５の下部にあり、もう一方の端が上流に、すなわちチャンバー１５の上部にある。揚液機構１４は、反応チャンバー１５の上流に向かって液体の流れを生じさせるポンプも備える。ポンプによって、培養液の流れに逆らう方向への揚液傾斜に沿った流れが発生する。かかるリアクターは、仏国特許出願第０９５６８７０号に記載されている。
【００２６】
光バイオリアクター１は、本発明に従うと、反応チャンバー１５の少なくとも一部分において温度を閾値温度Ｔｓ未満に受動的に維持する熱バルブ１３を更に備える。熱バルブ１３は、反応チャンバー１５内に又は反応チャンバー１５の外に配置させ、別の壁１２に取り付けることができる。
【００２７】
閾値温度Ｔｓは培養液中に存在する微生物によって決定される。このため、閾値温度Ｔｓは培養微生物全体が耐えることができる最大温度未満となるように選択される。閾値温度Ｔｓは培養液中の不要な微生物が耐えることができる最大温度を超えていてもよい。
【００２８】
本発明の範囲内において、熱バルブ１３は有機又は無機の相変化材料で構成されており、その相変化温度は所望の閾値温度Ｔｓに適合されている。
【００２９】
熱バルブ１３を構成する材料は、例えばパラフィンから形成され得る。
【００３０】
非限定的な例として、特によく適しており、市販されている材料は、３０℃の閾値温度Ｔｓの場合、１７０ｋＪ／ｋｇの融解エンタルピーで２７℃〜３１℃の融解範囲を有するパラフィンＲＴ３１（Ｒｕｂｉｔｈｅｒｍ（登録商標））で構成されている。
【００３１】
培養液と別の壁１２との間の熱伝達効率は流動条件に依存する。別の壁１２と熱バルブ１３との間の熱伝達効率は、別の壁１２の材料と熱バルブ１３の材料との間の熱交換係数、及び熱バルブ１３の熱伝導率に依存する。
【００３２】
相変化材料で構成される熱バルブ１３に関して、相変化材料が黒鉛マトリクス内にある場合、熱バルブ１３と別の壁１２との間の熱伝達効率が改善する。
【００３３】
相変化期間にわたって、相変化材料の温度は実質的に一定である。換言すると、相変化温度（２５℃〜４０℃に含まれるのが好ましい）に達するまで熱を加えなければいけない場合、相がまだ変化していない材料の温度は、相変化温度に達するまで漸進的に増大する。この温度では、相変化材料は第１の状態から第２の状態へと移行する。第１の状態の材料が残っている限り、温度は相変化温度に維持される。材料が完全に第２の状態になって初めて、材料の温度が上昇し始める。
【００３４】
３０℃の温度範囲での熱バルブ１３を形成する相変化材料の組成に関しては、以下の製品：
・アルカン又はパラフィン：ｎ−オクタデカン、ノナデカン、ＲＴ４２、ＲＴ３１又はＲＴ２７という名称で商品化されている製品（パラフィンの混合物、Ｒｕｂｉｔｈｅｒｍ（登録商標）製品）；
・パラフィン以外の有機材料：カプリン酸（ＣＨ３（ＣＨ２）８ＣＯＯＨ）、１−ドデカノール（ＣＨ３（ＣＨ２）１１ＯＨ）、オクタデシルチオグリコレート、メチルパルミテート、メチルステアレート、エチルステアレート（及びこれら最後の３つの成分の混合物）、乳酸、ビニルステアレート；
・無機材料：塩化カルシウム六水和物（ＣａＣｌ２・６Ｈ２Ｏ）、硝酸マンガン六水和物（Ｍｎ（ＮＯ３）２・６Ｈ２Ｏ）、硝酸リチウム三水和物（ＬｉＮＯ３・３Ｈ２Ｏ）、硫酸ナトリウム十水和物（Ｎａ２ＳＯ４・１０Ｈ２Ｏ）；
・無機共晶混合物：塩化カルシウムと塩化マグネシウム六水和物との無機共晶混合物；硝酸カルシウム四水和物と硝酸亜鉛六水和物との無機共晶混合物；塩化カルシウム、塩化ナトリウム及び塩化カリウムと水との無機共晶混合物；硫酸ナトリウム十水和物と水との無機共晶混合物
が言及され得る
【００３５】
相変化材料で構成される熱バルブ１３は別の壁１２の全体をカバーすることができる。このようにして培養液の温度が反応チャンバー１５全体にわたって閾値温度Ｔｓ未満に維持される（図１及び図３を参照されたい）。
【００３６】
相変化材料で構成される熱バルブ１３は、別の壁１２の一部のみをカバーすることができ、又は更には反応チャンバー１５ではなく、微生物培養液を構成する液体の流れの下流にある安全チャンバー１８にある光バイオリアクター１の一部に接することができる。
【００３７】
図２及び図４では、安全チャンバー１８は、光バイオリアクター１の下部にあり、流れが遮断された場合に反応チャンバー１５内に液体を閉じ込める区画に相当する。
【００３８】
光バイオリアクター１は揚液機構１４を停止させる流量調節弁１７を備えていてもよく、これにより反応チャンバー１５内の温度が閾値温度Ｔｓ以下の別の閾値温度Ｔｓ’を超えた場合に、反応チャンバー１５内の液体の流れループが集積することになる。これが起こると、流れの下流に、場合によっては安全チャンバー１８に液体が集積する。このため、反応チャンバー１５内の温度が他の閾値温度Ｔｓ’を超えると、液体が反応チャンバー１５の空間に、又は熱バルブ１３（図２及び図４を参照されたい）が位置する安全チャンバー１８に閉じ込められる。
【００３９】
相変化材料はエネルギー貯蔵媒体としても使用される。実際、加熱され、それにより状態が変化することにより、相変化材料は太陽エネルギー（光合成によって消費されない放射によるエネルギー）を貯蔵し、太陽放射が不十分になると（例えば１日の終わりに）エネルギーが放出され、これにより微生物の最適な成長温度がより長時間維持される。
【００４０】
光バイオリアクター１は図１及び図２に示されるように平坦な光バイオリアクターであってもよい。この場合、上側の捕集壁１１と下側の別の壁１２とが平面であり、互いに平行であり、地面に対して傾斜しており、それにより重力による流れを確実なものにする。それから捕集壁１１は別の壁１２の上方に位置しており、この配置は太陽光を直接捕集することができるように、形状により強いられるものである。光バイオリアクター１の下部では、安全チャンバー１８の底部が更に、揚液導管１４の注入点の方向へと下向きに傾斜している面を含む。
【００４１】
前面の捕集面１１は通常、数ｍｍの厚さのガラス窓で形成されている。
【００４２】
後面１２は好適な材料、例えば金属、ガラス又はポリマーのパネルで形成されている。
【００４３】
熱バルブ１３は、上部（この場合、熱バルブ１３は反応チャンバー１５内にある）又は下部（図１を参照されたい）のいずれかにおいて別の壁１２を全体的にカバーしていてもよい。別の壁１２と熱バルブ１３とは熱伝達が可能なように互いに接している。
【００４４】
熱バルブ１３は、上部又は下部（図２を参照されたい）において光バイオリアクター１に設けられた安全チャンバー１８のみをカバーしていてもよい。熱バルブ１３は、熱伝達が確保されるようにチャンバー１８の壁に接して位置している。
【００４５】
光バイオリアクター１は、図３及び図４に示されるように、円柱状の光バイオリアクターであってもよい。この場合、捕集壁１１及び別の壁１２は円柱状の形状を有しており、同じ軸を中心とし、好ましくは垂直型である。捕集壁１１が外側にあり、別の壁１２が内側にあり、この配置は太陽光を直接捕集することができるように、形状により強いられるものである。微生物培養液により作られる液体の流れは重力により上から下へと発生する。
【００４６】
熱バルブ１３は、別の壁１２により形成されるシリンダーの外側（この場合、熱バルブ１３は反応チャンバー１５内にある）、又は別の壁１２により形成されるシリンダーの内側（この場合、熱バルブ１３は反応チャンバー１５の外にある（図３を参照されたい））のいずれかによって別の壁１２を全体的にカバーしていてもよい。別の壁１２と熱バルブ１３とは熱伝達が可能なように互いに接している。
【００４７】
熱バルブ１３は、別の壁１２により形成されるシリンダーの外側（図４を参照されたい）又は内側のいずれかによって別の壁１２の一部のみをカバーしていてもよい。熱バルブ１３は熱伝達及びこの安全部での安全機能が確保されるように、別の壁１２の下部に接して位置している。実際、揚液機構１４を停止させると、培養液を構成する液体は安全部１８へと下方に流れる。
【００４８】
光バイオリアクター１は、光捕集壁１１の上又は下に近赤外フィルター及び／又は紫外フィルターを更に備えることができる。このフィルターは可視域の波長に透過性である。フィルターの設置は、太陽放射の全てが有用というわけではないことから有益である。実際、可視域にある波長に対応する太陽放射の一部のみが、１５％の最大効率を伴い光合成微生物にとって有用である。このためリアクターに入る太陽放射の大部分が反応チャンバー１５を加熱する結果を招く。
【００４９】
培養液と別の壁１２との間の熱伝達効率は流動条件に依存する。別の壁１２と熱バルブ１３との間の熱伝達効率は、別の壁１２の材料と、熱バルブ１３の材料との間の熱交換係数、及び熱バルブ１３の熱伝導率に依存する。
【００５０】
相変化材料で構成される熱バルブ１３に関して、相変化材料が黒鉛マトリクス内にある場合、熱バルブ１３と別の壁１２との間の熱伝達効率が改善する。
【００５１】
放射の残りは有害であるとされる（紫外線は標準太陽スペクトルの総出力密度の５％、すなわちおよそ５０Ｗｍ−２である）か、又は光バイオリアクター１の過熱を引き起こすとされる（近赤外線は標準太陽スペクトルの総出力密度の５２％、すなわちおよそ５１５Ｗｍ−２である）。その上、培養チャンバー１５を閾値温度Ｔｓ未満に維持する相変化材料で構成される熱バルブ１３の能力がその質量に依存することから、フィルターを設け、加熱放射の一部を反応チャンバー１５に入れさせないことで、必要となる質量を低減させることが可能になる。
【００５２】
捕集壁１１は、有用ではない放射に対するフィルターの役割を果たすことができる。例えば従来のガラスで構成される捕集壁１１はそのままで、太陽スペクトルに含まれる紫外放射に対するフィルターの役割を果たす。工業ガラスでは、近赤外放射（７００ｎｍ〜３０００ｎｍにある波長）に対するフィルターの機能が確保される。赤外放射及び近赤外放射のフィルタリングを目的とする市販のガラスの透過率を添付の図９に示している。可視域にある、光合成に有用な波長に対する完全な透過、並びに紫外波長、及び特に近赤外波長に対する全反射に理想的に取り組むために、他の材料を使用することができる。
【００５３】
図８で概略的に示されているように、光リアクター１は熱交換器１６を備えることもできる。熱交換器１６は、熱バルブ１３が反応チャンバー１５の外に設けられる場合、熱バルブ１３に接して配置することができる。熱交換器１６は、特に熱バルブ１３が反応チャンバー１５内に設けられる場合、別の壁１２に接して配置することもできる。熱交換器１６は、或る程度の冷却を確保しながら、熱バルブ１３を軽減する（soulager）ことを可能にする。
【００５４】
熱交換器１６は、潜在的に光バイオリアクター１の要素を介した反応チャンバー１５と外部との間の熱伝達を確保することができれば、別の位置にあってもよい。
【００５５】
熱交換器１６はフィン付きラジエータとすることができる。
【００５６】
図５ａ〜図５ｄは、光バイオリアクター１が熱バルブ１３を備えていない（図５ａ）か、又は厚さ１ｃｍ（図５ｂ）、２ｃｍ（図５ｃ）及び３ｃｍ（図５ｄ）の相変化材料で構成される熱バルブ１３を備える場合の、基準日における反応チャンバー１５内の培養液の加熱の理論計算の結果を示している。
【００５７】
図５ａ〜図５ｄをもたらす計算は、太陽放射の透過及び反射が０．５であるガラスフィルターを備える光バイオリアクター１に関して行なっている。計算のために保持される、周囲媒体、表面１１及び表面１２（図５ａ）、又は熱バルブ１３の表面（図５ｂ、図５ｃ、図５ｄ）との熱交換条件は、５Ｗｍ−２Ｋ−１の自然対流による熱交換係数に相当する。このシミュレーションに用いられる熱バルブは、０．７ｍ２の表面積を備え、それぞれ５ｋｇ、１０ｋｇ及び１５ｋｇの質量に相当する１ｃｍ、２ｃｍ及び３ｃｍの厚さを有するＲｕｂｉｔｈｅｒｍ（登録商標）からなる相変化材料で構成される。
【００５８】
光バイオリアクター１が熱バルブ１３を備えていない場合（図５ａ）、反応チャンバー１５内の温度は、１２：００〜１３：００に最大４０℃に達し、７時間近く３０℃を超えた状態を維持することを、図５ａで確認することができる。
【００５９】
光バイオリアクター１が１ｃｍの相変化材料で構成される熱バルブ１３を備える場合（図５ｂ）でも、反応チャンバー１５内の温度は１３：００付近で最大４０℃に達し、４時間、すなわち図５ａで示された場合よりも３時間短い間、３０℃を超えた状態を維持する。
【００６０】
熱バルブ１３が２ｃｍである場合（図５ｃ）、反応チャンバー１５内の温度は１日を通して３５℃未満であり、２時間２０分近く、すなわち図５ａで示された場合よりも４時間４０分近く短い間、３０℃を超えた状態を維持する。温度のピークはおよそ１４：４５に移行している。
【００６１】
最後に熱バルブ１３が３ｃｍである場合、反応チャンバー１５内の温度は常に３０℃未満に留まる（図５ｄ）。
【００６２】
これらの比較によって、相変化材料で構成される熱バルブ１３の効率が実証される。
【００６３】
図６ａ〜図６ｃは、光バイオリアクター１が、ガラスフィルターと、熱交換器を伴わない（図６ａ）、及び初期の熱交換表面積（ここでは０．７ｍ２）を２倍（図６ｂ）又は６倍（図６ｃ）に増大することを可能にするフィン付き表面を発現する（フィンを備える）熱交換器を伴う、厚さ１ｃｍの相変化材料で構成される熱バルブ１３とを備える場合の基準日における反応チャンバー１５内の培養液の加熱を示している。ここで例示目的で与えられる計算は５Ｗｍ−２Ｋ−１の熱交換係数をもたらす自然対流の条件の熱交換の場合に行われている。
【００６４】
図６ａは図５ｂに対応する。このため追加のコメントは行わない。
【００６５】
後面の熱交換器が熱交換表面積を２倍にすることが可能である場合（図６ｂ）、反応チャンバー１５内の温度は基準日を通して３５℃を超えず、３時間２０分より短い間、３０℃を超えた状態を維持し、これは図５ｃで示される場合に得られる結果に類似している。
【００６６】
後面の熱交換器が６倍大きい表面積を発現する場合（図６ｃ）、反応チャンバー１５内の温度は基準日を通して３０℃を超えない。
【００６７】
この結果は、図５ｄで示される場合に比べて更に改善している。
【００６８】
このため、後面の熱交換器の使用が、得られる結果を改善することを確認することができる。これによって、相変化材料の必要な質量を低減することが可能になる。
【００６９】
図５ａ〜図５ｄ及び図６ａ〜図６ｃの結果をもたらすシミュレーションにおいて推測される基準日の温度の漸進的変化を図７ｂに示している。この漸進的変化はナントでの７月の平均日のものに相当する。太陽放射に対応する１日の光束密度の漸進的変化を図７ａに示している。
【００７０】
上記の記載は、光バイオリアクターに関して為されているが、あらゆるタイプの直射日光を捕集するリアクター、例えば液体の処理のために光触媒の分野で稼働する光リアクターにも容易に適合することができる。また、形状を変更させることができ、当業者であれば、本明細書の教示をこれらの様々な形状へと適合させる方法を認識しているであろう。
【００７１】
ガスＡ、具体的にＣＯ２、及び栄養素の注入は、当業者に既知の専用の導管によって、例えば導管１４において行われる。同様に、微生物の回収のためのデカンテーションは、当業者に既知の任意の適切な手段によって、例えば条件が適合する場合、この目的のために導管１４に設けられる手段を用いて行われる。
【００７２】
当業者であれば、上記の記載を読むことで、本発明が受動的な調節システムを実施することにより、従来技術と比べて温度の調節に関する決定的な利点をもたらすことを理解するであろう。
【００７３】
当然ながら、本発明は記載されている特定の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨に準拠する全ての変形形態にまで及ぶ。
【００７４】
このため例えば、液体が他の手段により、例えばそれ自体が既知であるように、ガスの反応チャンバー１５への注入により起こる異なる静圧により移動する場合、導管１４にポンプがある必要はない。
【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５ａ】
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【図５ｂ】
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【図５ｃ】
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【図５ｄ】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図６ｃ】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図８】
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【図９】
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