(57)【要約】      （修正有）【課題】設備の簡略化や二酸化炭素発生用の資材補給に要する工数の縮小化等を図りながら、培養時の光合成を促進することができ、効率的に植物や微生物等の光合成要素を培養する。【解決手段】土壌から隔離した状態で少なくとも養液を用いて植物Ｐや微生物等の光合成要素を培養するためのものであって、光を受けて前記養液に対する浄化作用を営む光触媒１と、この光触媒１の浄化作用により発生する二酸化炭素を利用して培養雰囲気Ｓを形成するための雰囲気生成手段２と、この雰囲気生成手段２により形成される培養雰囲気Ｓ中に光合成を行う光合成要素を配置するための光合成要素配置手段を具備してなる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
土壌から隔離した状態で少なくとも養液を用いて植物や微生物等の光合成要素を培養するための培養装置であって、光を受けて前記養液に対する浄化作用を営む光触媒と、この光触媒の浄化作用により発生する二酸化炭素を利用して培養雰囲気を形成するための雰囲気生成手段と、この雰囲気生成手段により形成される培養雰囲気中に光合成を行う光合成要素を配置するための光合成要素配置手段とを具備してなることを特徴とする培養装置。
【請求項２】
前記光触媒及び前記光合成要素配置手段が、同一空間内に設けられる請求項１記載の培養装置。
【請求項３】
前記光触媒及び前記光合成要素配置手段が非同一空間内に設けられるものであって、前記雰囲気生成手段が、光触媒が存在する光触媒作用雰囲気中に発生する二酸化炭素を光合成要素配置手段が存在する前記培養雰囲気中へと導出するように接続された接続部分を備えたものである請求項１記載の培養装置。
【請求項４】
前記光合成要素配置手段が、前記光合成要素たる植物を担持するためのものである請求項１、２または３記載の培養装置。
【請求項５】
前記光合成要素配置手段が、前記植物の茎及び根を保持するための培地を備えたものである請求項４記載の培養装置。
【請求項６】
前記光合成要素配置手段が、前記培地に保持された植物の根に養液を触れさせるための栽培ベッドをさらに備えたものである請求項５記載の培養装置。
【請求項７】
前記光合成要素配置手段が、養液タンクに貯留された養液を前記栽培ベッドに供給するための給液機構と、前記栽培ベッド上の余剰な養液を前記養液タンクに戻して循環させる排液機構とをさらに備えたものである請求項６記載の培養装置。
【請求項８】
前記光合成要素配置手段が、前記光合成要素たるユーグレナ等の微生物を培養するための培養槽を備えたものである請求項１、２または３記載の培養装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、植物や微生物などを培養するための培養装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、土壌を用いて植物の栽培を行うことが一般的に知られている。この場合には、土壌に生息する微生物の働きにより、植物の光合成に必要な二酸化炭素が植物に供給される。この二酸化炭素の供給によって植物の光合成が活発に行われるようになり、植物の生育も促進されることとなる。
【０００３】
また、このような従来の栽培方法とは異なる水耕栽培等、土壌を用いることなく植物を栽培する方法も知られている。この場合には、土壌と切り離された環境で栽培するため、前述した場合に比べて植物の光合成に必要な二酸化炭素が不足することとなる。したがって、二酸化炭素供給源を用意するなどして積極的に植物に二酸化炭素を供給するようにしている（例えば、特許文献１を参照）。しかしながら、このような供給源の設置、稼動には費用がかかるという問題があった。
【０００４】
このような問題は、光合成により生長するユーグレナ等の微生物を培養する場合にも同様に指摘されている。
【０００５】
ところで、水耕栽培における別の技術として、植物等を栽培する際に発生する養液を酸化チタン等の光触媒を用いて浄化処理する方法が知られている。このような装置においては、光触媒による酸化作用によって養液に含まれる不要な有機物などが分解される点が注目されている。
【０００６】
本発明者は、前述した問題を解消すべく種々研究を進めた結果、前述した光触媒により養液を浄化する際に二酸化炭素が発生していることに注目するに至り、この二酸化炭素を有効に利用することによって格別な二酸化炭素供給源の設置を不要にしたり、またはその容量を少なくしたりすることができることを見いだした。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−２７５９６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、以上のような事情及び究明結果に基づいてなされたもので、前述した課題を無理なく解消することができる培養装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、以上のような課題を解決するために、次のような手段を講じたものである。すなわち、本発明に係る培養装置は、土壌から隔離した状態で少なくとも養液を用いて植物や微生物等の光合成要素を培養するためのものであって、光を受けて前記養液に対する浄化作用を営む光触媒と、この光触媒の浄化作用により発生する二酸化炭素を利用して培養雰囲気を形成するための雰囲気生成手段と、この雰囲気生成手段により形成される培養雰囲気中に光合成を行う光合成要素を配置するための光合成要素配置手段とを具備してなることを特徴とする。
【００１０】
ここで「養液」とは、培養に必要な液体を意味するものであり、純粋な水等も含まれる。
【００１１】
「光触媒」とは、酸化物結晶の伝導帯と価電子帯との間のバンドギャップ以上のエネルギの光を照射したときに、価電子帯中の電子の励起によって、電子と正孔を生成しうるものであり、無害で化学的に安定で、安価に入手でき、バンドギャップエネルギが高い酸化チタンの他に、酸化タングステン、酸化スズ、酸化亜鉛等種々使用することが可能である。また、光触媒の光励起に用いる光源としては、太陽光の他に、蛍光灯、白熱電灯等の室内照明であってもよい。
【００１２】
また「雰囲気生成手段」とは、光触媒の作用により発生した二酸化炭素の拡散を防止または抑止するものだけではなく、積極的に一定の空間に導いて培養雰囲気を形成するものも含まれる。
【００１３】
このようなものであれば、光触媒の浄化作用により発生する二酸化炭素を植物や微生物等の光合成要素が行う光合成に有効に利用することができる。すなわち、光触媒の浄化作用により発生した二酸化炭素は、雰囲気生成手段の働きにより培養雰囲気作りに貢献することになるため、二酸化炭素を供給するための格別な供給源等が不要になったり、またはその規模を縮小化したりすることができる。したがって、設備の簡略化や二酸化炭素発生用の資材補給に要する工数の縮小化等を図りながら、培養時の光合成を促進することができ、効率的に植物や微生物等の光合成要素を培養することが可能になる。
【００１４】
前記光触媒及び前記光合成要素配置手段は、同一空間内に設けられるものであっても、非同一空間内に設けられるものであってもよく、後者の場合には、前記雰囲気生成手段が、光触媒が存在する光触媒作用雰囲気中に発生する二酸化炭素を光合成要素配置手段が存在する前記培養雰囲気中へと導出するように接続された接続部分を備えたものであることが好ましい。
【００１５】
前記光合成要素が植物である場合には、光合成要素配置手段が前記光合成要素たる植物を担持するためのものであることが好ましい。
【００１６】
具体的には、前記光合成要素配置手段が、植物の茎及び根を保持するための培地を備えたものであるものが好適である。培地としては、連続気泡を有した発泡体やロックウールあるいはハイドロコーン等の多孔質材料をポットに充填したもの等が挙げられる。
【００１７】
前記培地に保持された植物の根に養液を触れさせるようにするためには、前記光合成要素配置手段として栽培ベッドをさらに備えたものが好適である。
【００１８】
培養装置内の養液を循環させるためには、前記光合成要素配置手段が、養液タンクに貯留された養液を前記栽培ベッドに供給するための給液機構と、前記栽培ベッド上の余剰な養液を前記養液タンクに戻して循環させる排液機構とをさらに備えたものがよい。
【００１９】
前記光合成要素がユーグレナ等の微生物である場合には、前記光合成要素配置手段が、微生物を培養するための培養槽を備えたものであることが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、設備の簡略化や二酸化炭素発生用の資材補給に要する工数の縮小化等を図りながら、培養時の光合成を促進することができ、効率的に植物や微生物等の光合成要素を培養することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる培養装置を示す全体斜視図。
【図２】同培養装置を示す分解斜視図。
【図３】図１におけるＸ−Ｘ線断面図。
【図４】同培養装置の要部を拡大して示す断面図。
【図５】本発明の第２実施形態にかかる培養装置を示す全体斜視図。
【図６】本発明の第３実施形態にかかる培養装置を示す全体斜視図。
【図７】本発明の第４実施形態にかかる培養装置を示す全体斜視図。
【図８】本発明の第５実施形態にかかる培養装置を示す全体斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の第１実施形態にかかる培養装置を、図１ないし図４を参照して説明する。
【００２３】
この実施形態は、土壌から隔離した状態で養液を用いて光合成要素たる植物Ｐを培養するための培養装置であって、光を受けて前記養液に対する浄化作用を営む光触媒１と、この光触媒１の浄化作用により発生する二酸化炭素を利用して培養雰囲気Ｓを形成するための雰囲気生成手段２と、この雰囲気生成手段２により形成される培養雰囲気Ｓ中に光合成を行う植物Ｐを配置するための光合成要素配置手段３とを具備してなる。
【００２４】
前記光触媒１は、前記養液を浄化するための浄化フィルタ１１に添加されている。すなわち、浄化フィルタ１１は枠材１２に布１３を張設したもので、その布１３を構成する繊維の外面に二酸化チタン等の光触媒１がコーティングされている。
【００２５】
前記雰囲気生成手段２は、前記光合成要素配置手段３の上に形成される栽培用の空間を囲うように配置された４枚の傾斜壁２１により構成されたものである。すなわち、各傾斜壁２１は上辺が底辺よりも長い形状を成す台形状のもので、それら傾斜壁２１の斜辺同士接合することにより、上方に向かって拡開する逆截頭四角錐状の雰囲気生成手段２が形成されている。そして、前記傾斜壁２１の１枚に、前記浄化フィルタ１１を添設している。
【００２６】
前記光合成要素配置手段３は、前記植物Ｐの茎及び根を保持する培地４と、この培地４を一定の姿勢に支持する表面パネル５と、前記培地４に保持された植物Ｐの根を養液に触れさせるための栽培ベッド６と、この栽培ベッド６の真下に配設された養液タンク７と、この養液タンク７に貯留された養液を前記栽培ベッド６に供給するための給液機構８と、前記栽培ベッド６上の余剰な養液を前記養液タンク７に戻して循環させる排液機構９とを具備してなる。
【００２７】
前記培地４は、合成樹脂製の連続気泡発泡体をブロック状に成形してなるものであり、中央に設けた保持孔４１内に植物Ｐの茎が保持されるようになっている。培地４は、表面パネル５に穿設された複数の培地装着孔５１にそれぞれ保持されている。
【００２８】
前記表面パネル５は、発泡スチロール等により作られた厚板状のもので、前記栽培ベッド６上に設けられたリブ６１等によって、この栽培ベッド６上に一定の空間を介してほぼ水平に配されている。この表面パネル５には、上面から下面に貫通する前記培地装着孔５１が所定の間隔をあけて複数個穿設されている。
【００２９】
前記栽培ベッド６は、周縁に連続した起立壁を有した扁平な箱状のもので、前記養液タンク７の上面開口部７１に着脱可能に蓋着されている。
【００３０】
前記養液タンク７は、前記栽培ベッド６を支持し得る形状及び大きさを有するもので、その内部に養液を貯留するようになっている。また、この養液タンク７は、培養装置全体を支持する土台としての役割も果たしている。
【００３１】
前記給液機構８は、前記養液タンク７内に配設された液体ポンプ８１と、この液体ポンプ８１から吐出される養液を前記浄化フィルタ１１を介して前記栽培ベッド６上に供給する給液管８２とを具備してなる。
【００３２】
前記排液機構９は、前記栽培ベッド６に貫設された貫通孔９１と、この貫通孔９１に上下位置調整可能に装着された排液管９２とを具備してなるもので、前記排液管９２の固定位置を調整することにより、前記栽培ベッド６上の養液の液位を変更することができるようになっている。
【００３３】
このような構成のものであれば、前記液体ポンプ８１を作動させることにより、養液タンク７内の養液は順次浄化フィルタ１１に供給され、この浄化フィルタ１１に沿って流れ落ちて栽培ベッド６上に供給される。栽培ベッド６上で余剰となった養液は、排液管９２から養液タンク７に戻されることによって循環することになる。そのため、培地４に植物Ｐを植え付けておくことにより水耕栽培方式による植物Ｐの培養が可能となる。
【００３４】
その際に、前記浄化フィルタ１１に太陽の光や照明の光があたると、光触媒１による強い酸化作用により、有機物分解効果を発揮する浄化作用が営まれる。すなわち、養液中に含まれる有害な微生物等の汚染物質が光触媒の浄化作用により分解・除去されることにより、養液を比較的好適な状態に保つことができる。
【００３５】
この浄化作用により発生する二酸化炭素は、大気中に含まれる酸素や窒素等の他の気体よりも比重が大きいため、前記傾斜壁２１に沿って下方に移動し、４枚の傾斜壁２１により囲まれた空間内に溜まって培養雰囲気Ｓを形成する。すなわち、連続的に上述したような光触媒１による浄化作用が営まれると、前記培養雰囲気Ｓには順次二酸化炭素が供給される。その結果、この培養雰囲気Ｓ中に配置されている植物Ｐはその二酸化炭素を利用して光合成を活発に行い、それら植物Ｐの生長が促進されることとなる。一方、光合成により発生する新鮮な酸素は、比重差により大気中に拡散する。
【００３６】
すなわち、本実施形態にかかる培養装置によれば、植物Ｐに二酸化炭素を供給するための格別の装置等の設備の簡略化や二酸化炭素発生用の資材補給に要する工数の縮小化等を図ることができる。また、それと同時に、植物Ｐの光合成を促進することができ、効率的に植物Ｐを培養することができる。特に、植物Ｐは二酸化炭素濃度が１５００ｐｐｍ中で最も生長が促進されるため、この値に近づけることが好ましい。
【００３７】
また、前記浄化フィルタ１１には周囲に浮遊する細菌やほこり等も吸着されることになり、これらの吸着物も同時に分解される。そのため、この培養装置を設置することにより周囲の環境を改善することもできる。
【００３８】
本実施形態においては、前記浄化フィルタ１１を傾斜して配置させており、光触媒１の浄化作用により発生した二酸化炭素が比重差により前記培養雰囲気Ｓへと導かれるようになっている。そのため、二酸化炭素を培養雰囲気Ｓ中に導くための格別な接続部分等が不要となり、培養装置自体の構造を簡単にすることができる。
【００３９】
また、本実施形態においては、給液管８２の給液口８３から流出した養液は浄化フィルタ１１の繊維間を通過するようにしているので、養液に空気を豊富に混入させることができ、植物Ｐの培養に好ましい影響を与え得る。
【００４０】
なお、本実施形態にかかる培養装置において、光触媒１をコーティングする箇所は、雰囲気生成手段たる傾斜壁２１、または表面パネル５等、有機物である植物Ｐに直接触れない部分であって養液が触れる部分であれば、上述した浄化フィルタ１１に限られず種々変更可能である。
【００４１】
次に、本発明の第２実施形態にかかる培養装置を、図５を参照して説明する。なお、以下の実施形態において上記実施形態に対応する構成要素には同様の符号「Ａ」を付して示すものとし、具体的な説明を省略する。
【００４２】
本実施形態は、養液を用いて植物ＡＰを培養するための培養装置であって、光を受けて前記養液に対する浄化作用を営む光触媒Ａ１と、この光触媒Ａ１の浄化作用により発生する二酸化炭素を利用して培養雰囲気ＡＳを形成するための雰囲気生成手段Ａ２と、この雰囲気生成手段Ａ２により形成される培養雰囲気ＡＳ中に光合成を行う植物ＡＰを配置するための光合成要素配置手段Ａ３とを具備してなり、第１実施形態にかかる培養装置と外観形状は大きく異なるが、その構造は略同様である。
【００４３】
前記光触媒Ａ１は、前記養液が通過する雰囲気生成手段Ａ２の傾斜壁Ａ２１に添加されている。すなわち、傾斜壁Ａ２１の表面側に二酸化チタン等の光触媒Ａ１がコーティングされたコーティング層Ａ１４を形成している。
【００４４】
前記光合成要素配置手段Ａ３は、培地Ａ４と、表面パネルＡ５と、栽培ベッドＡ６と、養液タンクＡ７と、給液機構Ａ８及び排液機構Ａ９からなる。
【００４５】
前記表面パネルＡ５は、４枚の三角形状の側板Ａ５３からなるピラミッド形状をなしており、その下端部は前記傾斜壁Ａ２１の下端部と一定の角度をもって連続している。この表面パネルＡ５には、前記培地Ａ４に対応する培地装着孔Ａ５１が各側板Ａ５３につき一箇所ずつ設けられている。
【００４６】
前記給液機構Ａ８は、図示しない液体ポンプと、この液体ポンプから吐出される養液を傾斜壁Ａ２１を通って前記栽培ベッドＡ６上に供給する給液管Ａ８２とを具備してなる。本実施形態においては、給液管Ａ８２の給液口Ａ８３を前記傾斜壁Ａ２１の上縁部に設定している。
【００４７】
前記傾斜壁Ａ２１がコーティング層Ａ１４を有していない場合には、養液は合成樹脂製の傾斜壁Ａ２１の表面を筋状に流れることとなる。しかしながら、本実施形態では前記傾斜壁Ａ２１にコーティング層Ａ１４を有しているので、傾斜壁Ａ２１の上方から吐出された養液は、光触媒Ａ１の超親水性により膜状になって傾斜壁Ａ２１の表面を伝って下方へと導かれる。この際、コーティング層Ａ１４に光が照射されることで養液の浄化が行われ、この浄化作用において発生した二酸化炭素は大気との比重差によって、傾斜壁Ａ２１及び表面パネルＡ５の下端接続部周辺に培養雰囲気ＡＳを形成することとなる。
【００４８】
また、本実施形態にかかる培養装置では、表面パネルＡ５が水平面に対して傾斜しているため、平面方式と比較して栽培空間を有効に活用することができる。特に、本実施形態においては、各側板Ａ５３につき一箇所ずつ培地装着孔Ａ５１が穿設されているため、茎や蔓が比較的伸びる植物ＡＰの培養に好適である。
【００４９】
次に、本発明の第３実施形態にかかる培養装置を、図６を参照して説明する。なお、以下の実施形態において上記実施形態に対応する構成要素には同様の符号「Ｂ」を付して示すものとし、具体的な説明を省略する。
【００５０】
本実施形態は、養液を用いて植物ＢＰを培養するための培養装置であって、光を受けて前記養液に対する浄化作用を営む光触媒Ｂ１と、この光触媒Ｂ１の浄化作用により発生する二酸化炭素を利用して培養雰囲気ＢＳを形成するための雰囲気生成手段Ｂ２と、この雰囲気生成手段Ｂ２により形成される培養雰囲気ＢＳ中に光合成を行う植物ＢＰを配置するための光合成要素配置手段Ｂ３とを具備してなる。
【００５１】
前記光触媒Ｂ１は、前記養液が通過する栽培ベッドＢ６に添加されている。すなわち、栽培ベッドＢ６の表面側に二酸化チタン等の光触媒Ｂ１がコーティングされたコーティング層Ｂ１４を形成しており、具体的には、栽培ベッドＢ６のうち植物ＢＰの根が触れない部分にコーティング層Ｂ１４を形成している。
【００５２】
前記雰囲気生成手段Ｂ２は、二枚の表面パネルＢ５の両側縁側に配置された２枚の起立壁Ｂ２２により構成されたものである。すなわち、各起立壁Ｂ２２は上辺が底辺よりも長い形状をなす台形状のもので、それら起立壁Ｂ２２の斜辺及び栽培ベッドＢ６の側縁がそれぞれ連続するようになっている。
【００５３】
前記光合成要素配置手段Ｂ３は、培地Ｂ４と、表面パネルＢ５と、栽培ベッドＢ６と、養液タンクＢ７と、給液機構Ｂ８とを具備する。
【００５４】
表面パネルＢ５は、例えば、紫外線の透過を許容するアクリル板により成形された板状のものであり、前記表面パネルＢ５の全域に渡って紫外線の透過を許容するように構成されている。この前記表面パネルＢ５には、前記培地Ｂ４に対応した培地装着孔Ｂ５１が一定の間隔をあけて複数設けられている。また、この培地装着孔Ｂ５１の位置を避けて、前記栽培ベッドＢ６の表面で発生する二酸化炭素を表面パネルＢ５の表面側に導出するための通気孔Ｂ５２が一定の間隔をあけて複数設けられている。
【００５５】
前記栽培ベッドＢ６は、例えば、合成樹脂により成形された板状のものであり、前記表面パネルＢ５と一定距離を離して平行に配されることにより、前記表面パネルＢ５との間に空気の層を形成している。また、これら前記表面パネルＢ５及び前記栽培ベッドＢ６はそれぞれ水平面から一定の角度の傾斜を有して設置されている。前記栽培ベッドＢ６の表面は、植物ＢＰの根に養液を触れさせるための養液案内面Ｂ６２としており、養液がその自重を利用して上方から下方へと傾斜に沿って流れ落ちるようになっている。また、前記培地Ｂ４を保持するための前記培地保持部Ｂ６３がその表面から突出して設けられている。前記培地保持部Ｂ６３は、前記培地Ｂ４を保持するのに好適な形状をなし、本実施形態では略椀状をなしている。また、前記培地保持部Ｂ６３の下端近傍には、養液の流通を許容する複数の図示しない孔が形成されており、前記培地保持部Ｂ６３内部に養液が溜まり過ぎないようにしている。前記養液案内面Ｂ６２には前記コーティング層Ｂ１４が形成されているので、養液がこのコーティング層Ｂ１４上を流れ落ちるように構成されている。
【００５６】
前記給液機構Ｂ８は、図示しない液体ポンプと、この液体ポンプから吐出される養液を栽培ベッドＢ６の養液案内面Ｂ６２上に供給する給液管Ｂ８２とを具備してなる。すなわち、本実施形態においては給液管Ｂ８２の給液口を栽培ベッドＢ６の上方に設定している。
【００５７】
本実施形態にかかる培養装置によれば、栽培ベッドＢ６の表面側に光触媒Ｂ１がコーティングされているので、栽培ベッドＢ６の上方から吐出された養液は、光触媒Ｂ１の超親水性により膜状になって養液案内面Ｂ６２を伝って下方へと導かれる。この際、コーティング層Ｂ１４に光が照射されることで養液の浄化が行われ、この浄化作用において発生した二酸化炭素は大気との比重差によって、表面パネルＢ５に設けられた培地装着孔Ｂ５１または通気孔Ｂ５２を介して表面パネルＢ５及び起立壁Ｂ２２により囲まれた空間に溜まって培養雰囲気ＢＳを形成することになる。
【００５８】
また、栽培ベッドＢ６に設けられた光触媒Ｂ１による超親水性を利用して、前記栽培ベッドＢ６上に多量の養液を流通させなくても、複数の前記培地Ｂ４に対して養液を比較的均等に行き渡らせることができる。したがって、栽培ベッドＢ６自体を箱状にする必要がなく、また、栽培ベッドＢ６上に吸着する養液の量を比較的少量にすることができるため、栽培ベッドＢ６全体を比較的軽量に設計することが可能である。
【００５９】
さらに、表面パネルＢ５が水平面に対して傾斜しているため、平面方式と比較して栽培空間を有効に活用することができる。また、前記栽培ベッドＢ６の下端部を直接前記養液タンクＢ７内に臨ませているので、別途排液管などの排液機構を設ける必要がなくなる。
【００６０】
なお、向かい合った表面パネルＢ５の内側に蛍光灯等の光源を配置して、両側の表面パネルＢ５に設けられた植物ＢＰに均等に適切な光が照射され得るようにしてもよい。
【００６１】
次に、本発明の第４実施形態にかかる培養装置を、図７を参照して説明する。なお、以下の実施形態において上記実施形態に対応する構成要素には同様の符号「Ｃ」を付して示すものとし、具体的な説明を省略する。
【００６２】
本実施形態は、養液を用いて植物ＣＰを培養するための培養装置であって、光を受けて前記養液に対する浄化作用を営む光触媒Ｃ１と、この光触媒Ｃ１の浄化作用により発生する二酸化炭素を利用して培養雰囲気ＣＳを形成するための雰囲気生成手段Ｃ２と、この雰囲気生成手段Ｃ２により形成される培養雰囲気ＣＳ中に光合成を行う植物ＣＰを配置するための光合成要素配置手段Ｃ３とを具備してなる。
【００６３】
前記光触媒Ｃ１は、前記養液を浄化するための浄化基板Ｃ１５に添加されている。すなわち、浄化基板Ｃ１５は、その表面に二酸化チタン等の光触媒Ｃ１がコーティングされているもので、前記光合成要素配置手段Ｃ３と非同一空間内、具体的には、全域に渡って紫外線の透過を許容するアクリル板により成形された反応容器Ｃ２３の内部に収容されている。
【００６４】
前記雰囲気生成手段Ｃ２は、前記反応容器Ｃ２３を形成するアクリル板の壁Ｃ２６と、前記光合成要素配置手段Ｃ３の上に形成される栽培用の空間を囲うように配置された周壁Ｃ２４と、前記アクリル板の壁Ｃ２６の一側面と前記周壁Ｃ２４の一側面とを流体が外部に流出することなく流通できるように接続された接続部分Ｃ２５とを主体として構成される。
【００６５】
前記光合成要素配置手段Ｃ３は、培地Ｃ４と、表面パネルＣ５と、栽培ベッドＣ６と、養液タンクＣ７と、給液機構Ｃ８及び排液機構Ｃ９とを具備してなる。
【００６６】
表面パネルＣ５は、発泡スチロール等により作られた厚板状のもので、前記栽培ベッドＣ６上に一定の空間を介してほぼ水平に配されている。この表面パネルＣ５には、上面から下面に貫通する前記培地装着孔Ｃ５１が所定の間隔をあけて複数個穿設されている。また、この培地装着孔Ｃ５１の位置を避けて、前記栽培ベッドＣ６上に接続部分Ｃ２５から導入される二酸化炭素を表面パネルＣ５の表面側に導出するための通気孔Ｃ５２が一定の間隔をあけて複数設けられている。
【００６７】
前記給液機構Ｃ８は、図示しない液体ポンプと、この液体ポンプから吐出される養液を前記浄化基板Ｃ１５の表面上に供給する給液管Ｃ８２とを具備してなる。前記排液機構Ｃ９は、前記栽培ベッドＣ６に貫設された貫通孔Ｃ９１と、この貫通孔Ｃ９１に装着された排液管Ｃ９２とを具備してなるものである。
【００６８】
このような構成のものであれば、前記液体ポンプを作動させることにより、養液タンクＣ７内の養液が順次浄化基板Ｃ１５に供給され、この浄化基板Ｃ１５上を通過した養液は前記接続部分Ｃ２５を介して栽培ベッドＣ６上に供給される。そしてこの栽培ベッドＣ６上で余剰となった養液は、排液管Ｃ９２から養液タンクＣ７に戻されることによって循環することになる。そのため、培地Ｃ４に植物ＣＰを植え付けておくことにより水耕栽培方式による培養が可能となる。
【００６９】
前記浄化基板Ｃ１５上で光触媒Ｃ１による浄化作用が営まれると、反応容器Ｃ２３内に二酸化炭素が発生し、光触媒作用雰囲気ＣＳ２が生成される。この二酸化炭素は、浄化された養液が栽培ベッドＣ６へ導出されるのに伴って、前記接続部分Ｃ２５を介して光合成要素配置手段Ｃ３が存在する前記培養雰囲気ＣＳ中へと導出される。
【００７０】
なお、本実施形態にかかる培養装置では、前記光触媒Ｃ１と前記光合成要素配置手段Ｃ３とを非同一空間内に設けているので、光触媒Ｃ１が浄化作用を営むための光源と、植物ＣＰが光合成するための光源とを分けることができる。例えば、光合成要素配置手段Ｃ３をハウス内や室内等の太陽光の当たらない場所に設けた場合には、光触媒Ｃ１を太陽光の当たる場所に設けて酸化還元反応を活発に行わせることができる。逆に、光合成要素配置手段Ｃ３を太陽光の当たる場所に設けた場合には、光触媒Ｃ１には紫外線ランプ等、光触媒Ｃ１の浄化作用を促進させるための専用の光源を設けて酸化還元反応を活発に行わせることができる。また、前記接続部分Ｃ２５の距離を短くする等して、光触媒用の光源と光合成用の光源を同一にしてもよいことは言うまでもない。
【００７１】
次に、本発明の第５実施形態にかかる培養装置を、図８を参照して説明する。なお、以下の実施形態において上記実施形態に対応する構成要素には同様の符号「Ｄ」を付して示すものとし、具体的な説明を省略する。
【００７２】
本実施形態は、養液を用いてユーグレナ等の葉緑素を持つ微生物ＤＰを培養するための培養装置であって、光を受けて前記養液に対する浄化作用を営む光触媒Ｄ１と、この光触媒Ｄ１の浄化作用により発生する二酸化炭素を利用して培養雰囲気ＤＳを形成するための雰囲気生成手段Ｄ２と、この雰囲気生成手段Ｄ２により形成される培養雰囲気ＤＳ中に光合成を行う光合成要素たる微生物ＤＰを配置するための光合成要素配置手段Ｄ３とを具備してなる。
【００７３】
前記光触媒Ｄ１は、前記養液が通過する雰囲気生成手段Ｄ２の傾斜壁Ｄ２１に添加されている。すなわち、傾斜壁Ｄ２１の表面側に二酸化チタン等の光触媒Ｄ１がコーティングされたコーティング層Ｄ１４を形成している。
【００７４】
前記雰囲気生成手段Ｄ２は、前記光合成要素配置手段Ｄ３の上に形成される栽培用の空間を囲うように配置された逆截頭円錐状の傾斜壁Ｄ２１により構成されたものである。
【００７５】
前記光合成要素配置手段Ｄ３は、前記微生物ＤＰを培養するための培養槽Ｄ３１を主体として構成される。培養槽Ｄ３１の中には養液が貯留されており、この養液中の微生物ＤＰは撹拌手段Ｄ３２により二酸化炭素を取り込みながら撹拌される。
【００７６】
本実施形態にかかる培養装置によれば、前記コーティング層Ｄ１４に光が照射されると、前記雰囲気生成手段Ｄ２には周囲に浮遊する細菌やほこり等が吸着されることになり、これらの吸着物が分解される。この分解時の酸化還元反応により発生する二酸化炭素は、前記雰囲気生成手段Ｄ２の傾斜壁Ｄ２１に沿って微生物ＤＰが配置される培養槽Ｄ３１の液面付近に培養雰囲気ＤＳを形成することとなる。この培養雰囲気ＤＳ中の二酸化炭素は、前記撹拌手段Ｄ３２により養液中に取り込まれる。したがって、光合成を行う微生物ＤＰは、二酸化炭素の供給によりその生育が促進される。
【００７７】
また、水分蒸発等により液面が下がると養液の補充が必要となるが、このような場合には、養液を前記傾斜壁Ｄ２１に沿わせて培養槽Ｄ３１中に流入するようにすればよい。養液が傾斜壁Ｄ２１を伝わる際に光を照射するようにすれば、光触媒Ｄ１の浄化作用及び超親水性を利用することができ、微生物ＤＰの培養に有利な効果を及ぼすことができることとなる。
【００７８】
なお、本発明は以上に述べた実施形態に限られない。
【００７９】
その他各部の具体的構成についても上記実施の形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【符号の説明】
【００８０】
Ｐ、ＡＰ、ＢＰ、ＣＰ…植物
ＤＰ…微生物
１、Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１…光触媒
２、Ａ２、Ｂ２、Ｃ２、Ｄ２…雰囲気生成手段
３、Ａ３、Ｂ３、Ｃ３、Ｄ３…光合成要素配置手段
Ｓ、ＡＳ、ＢＳ、ＣＳ、ＤＳ…培養雰囲気
ＣＳ２…光触媒作用雰囲気
４、Ａ４、Ｂ４、Ｃ４…培地
６、Ａ６、Ｂ６、Ｃ６…栽培ベッド
７、Ａ７、Ｂ７、Ｃ７…養液タンク
８、Ａ８、Ｂ８、Ｃ８…給液機構
９、Ａ９、Ｂ９、Ｃ９…排液機構
Ｃ２５…接続部分
Ｄ３１…培養槽
【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】
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