(57)【要約】【課題】作製が容易で製作コストを大幅に低減できる収納容器を備えるとともに、農地転用する際の移動や解体作業が容易な簡易型の微細藻類培養装置を提供する。【解決手段】光合成を行う微細藻類を培養する微細藻類培養装置１を、側面２１が設置面Ｇに当接するように配置される、両端側にそれぞれ蓋部２２Ａ，２２Ｂが設けられた筒体２０と、筒体の側面２１の設置面Ｇ側とは反対側に形成された開口部２３とを備えた収納容器２と、空気または空気と二酸化炭素を含む気体を供給する気体供給手段３と、収納容器２内に収納された培養液Ｌ中に設置されて、気体Ｑを噴出する噴出口５ｎを備えた噴出管５と、気体供給手段３に接続されて噴出管５に気体Ｑを供給する供給管４とから構成した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に、光合成を行う微細藻類を含んだ培養液を収納する収納容器を備えた微細藻類培養装置であって、
前記収納容器が、
側面が設置面に当接するように配置される、両端側にそれぞれ蓋部が設けられた筒体と、前記筒体の側面の前記設置面側とは反対側に形成された開口部とを備えることを特徴とする微細藻類培養装置。
【請求項２】
空気または空気と二酸化炭素を含む気体を供給する気体供給手段と、
前記収納容器内に収納された前記培養液中に設置されて、前記気体を噴出する噴出口を備えた噴出管と、
前記気体供給手段に接続されて前記噴出管に前記気体を供給する供給管とを備えることを特徴とする請求項１に記載の微細藻類培養装置。
【請求項３】
前記噴出管は、前記筒体の軸方向に延長し、
前記噴出口は、前記筒体の軸方向に所定の間隔で複数設けられて、
前記気体を、前記開口部側から前記筒体の前記開口部側とは反対側である当該収納容器の底部側に向かう方向である底部方向、もしくは、前記底部側から前記開口部側に向かう方向である開口部方向に噴出することを特徴とする請求項２に記載の微細藻類培養装置。
【請求項４】
前記噴出管は、前記開口部側から前記筒体の前記開口部側とは反対側である当該収納容器の底部側に向かう方向である底部方向に延長し、
前記噴出口は、前記気体を前記底部方向に噴出することを特徴とする請求項２に記載の微細藻類培養装置。
【請求項５】
噴出口が前記筒体の軸方向に互いに対向するように設けられた、前記筒体の軸方向に延長する第１及び第２の噴出管と、
前記第１及び第２の噴出管にそれぞれ前記気体を供給する第１及び第２の供給管を備えたことを特徴とする請求項２に記載の微細藻類培養装置。
【請求項６】
前記収納容器が、既成の缶の側面を、前記缶の軸方向に平行な面で切断して得られた開口部を有する容器であることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の微細藻類培養装置。
【請求項７】
前記収納容器を移動させる移動手段を設けたことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の微細藻類培養装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光合成によりオイルを生産する微細藻類を培養するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、新たな再生可能エネルギーの一つとして、微細藻類を産生するオイル生産などの「バイオマス」の活用が注目されている。微細藻類は、一般的には水中に存在する顕微鏡サイズの藻で、その多くは植物と同様に、太陽光を利用して二酸化炭素を固定し、炭水化物を合成する光合成を行い、代謝物としてオイルを産生する。
微細藻類の培養施設としては、微細藻類を含んだ培養液を収納する長円形状の循環水路を成す培養池と流路内の培養液を攪拌するための攪拌装置を備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２３９７４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、微細藻類を大量培養するためには、開放型の大規模培養施設が必要となるが、従来の数百ｍ2〜数千ｍ2規模の微細藻類培養施設は、施設の安全性や安定性のため、コンクリート製の培養池が必要であった。
しかしながら、開放型の模培養施設では、規模が小さいものであっても、生産コストが高いという問題点があった。
また、農作放棄地及び農耕不適格地等において藻類の培養施設を設置する場合には、施設が固定されていると、培養実施後に農業を再開することが困難となる。すなわち、施設を撤去して農地転用する上で弊害が出てしまうことから、農地法との関係において、そのような施設の設置が認められない可能性がある。
また、施設の設置が認められた場合でも、農地転用する際には、施設の移動や解体作業に多大の時間と費用がかかってしまうといった問題点があった。
【０００５】
本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、作製が容易で製作コストを大幅に低減できる収納容器を備えるとともに、農地転用する際の移動や解体作業が容易な簡易型の微細藻類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】
【０００６】
本発明は、内部に、光合成を行う微細藻類を含んだ培養液（以下、培養液という）を収納する収納容器を備えた微細藻類培養装置であって、前記収納容器が、側面が設置面に当接するように配置される、両端側にそれぞれ蓋部が設けられた筒体と、前記筒体の側面の前記設置面側とは反対側に形成された開口部とを備えることを特徴とする。
本発明の収納容器は、筒体の側面に開口部を設けただけの簡単な構成なので、作製が容易で製作コストを大幅に低減できるだけでなく、移動が簡単なことから農地転用する上で弊害が出にくいため、農地法を回避できる可能性が高いという利点を有する。
また、本発明は、空気または空気と二酸化炭素を含む気体を供給する気体供給手段と、前記収納容器内に収納された前記培養液中に設置されて、前記気体を噴出する噴出口を備えた噴出管と、前記気体供給手段に接続されて前記噴出管に前記気体を供給する供給管とを備えたことを特徴とする。
これにより、培養液中の気体溶解速度を高めることができるので、藻の培養を更に促進させることができる。
【０００７】
また、前記噴出管を、前記筒体の軸方向に延長する噴出管とするとともに、この噴出管の軸方向に複数の噴出口を所定の間隔で設けて、前記気体を、前記開口部側から前記筒体の前記開口部側とは反対側である当該収納容器の底部側に向かう方向である底部方向、もしくは、前記底部側から前記開口部側に向かう方向である開口部方向に噴出させたので、培養液中の気体溶解速度を効果的に高めることができる。
また、前記噴出管を、前記開口部側から前記筒体の前記開口部側とは反対側である当該収納容器の底部側に向かう方向である底部方向に延長するとともに、前記噴出口を、前記気体を前記底部方向に噴出するようにしてもよい。
また、噴出口が前記筒体の軸方向に互いに対向するように設けられた、前記筒体の軸方向に延長する第１及び第２の噴出管と、前記第１及び第２の噴出管にそれぞれ前記気体を供給する第１及び第２の供給管を備え、前記気体を当該容器の軸方向の両端部から中央側に噴出させる構成としても、培養液中の気体溶解速度を効果的に高めることができる。
また、ドラム缶などの既成の缶の側面を、前記缶の軸方向に平行な面で切断して形成した容器を培養液の収納容器としたので、収納容器の作製が容易であるだけでなく、製作コストを大幅に低減することができる。
また、前記収納容器を移動させる移動手段を設けたので、微細藻類培養装置の設置箇所を農地転用する際にも、装置を容易に移動させることができる。
【０００８】
なお、前記発明の概要は、本発明の必要な全ての特徴を列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となり得る。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施の形態１に係る微細藻類培養装置を示す図である。
【図２】移動手段を備えた微細藻類培養装置の一例を示す図である。
【図３】本発明による微細藻類培養装置の他の例を示す図である。
【図４】本発明による収納容器の他の例を示す図である。
【図５】本実施の形態２に係る微細藻類培養装置を示す図である。
【図６】気体の噴出方法と培養液の移動速度との関係を示す図である。
【図７】従来の気体の噴出方法と培養液の移動速度の測定領域とを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１は、本実施の形態１に係る微細藻類培養装置１を示す図で、微細藻類培養装置１は、収納容器２と、気体供給手段３と、供給管４と、噴出管５とを備える。
収納容器２は、内部に微細藻類を含んだ培養液(以下、培養液Ｌという)を収納するもので、側面２１が設置面Ｇに当接するように配置される、両端側にそれぞれ蓋部２２Ａ，２２Ｂが設けられた筒体２０と、筒体２０に側面２１に形成された開口部２３とを備える。
収納容器２の開口部２３は、筒体２０の側面２１の設置面Ｇ側とは反対側を筒体２０の軸方向に平行な面で切断することで形成される。
また、本例では、ドラム缶などの既成の缶の側面を、上下の蓋とともに、缶の軸方向に平行な面で切断して開口部を形成したものを収納容器２とした。
これにより、収納容器２の作製が容易であるだけでなく、製作コストを大幅に低減することができる。
気体供給手段３は、空気または空気と二酸化炭素を含む気体Ｑを、供給管４及び噴出管５を介して、収納容器２内に収納された培養液Ｌ中に供給する。
供給管４は、気体供給手段３に接続されて噴出管５に気体Ｑを供給する。
噴出管５は、収納容器２内に収納された培養液Ｌ中に設置されて、気体供給手段３から供給管４を介して送られてきた気体Ｑを噴出口５ｎから培養液中に噴出させる。
本例では、図１に示すように、噴出管５として、筒体２０の軸方向に延長する管に、筒体２０の軸方向に所定の間隔を隔てて複数の噴出口５ｎを設けた。
ここで、開口部２３側から収納容器２の底部２４側に向かう方向を下方、底部２４側から開口部２３側に向かう方向を上方とすると、複数の噴出口５ｎは、全て、気体Ｑを、下方、すなわち、微細藻類のある方向に噴出するように形成されている。
これにより、培養液Ｌ中の気体溶解速度を高めて、微細藻類の培養を効果的に促進させることができるとともに、収納容器２の底部２４に微細藻類が堆積することを抑制することができる。
また、本例の収納容器２は、ドラム缶などの既成の缶を加工して得られたものなので、微細藻類培養装置１の設置箇所を農地転用する際には、例えば、気体供給手段３、供給管４、及び、噴出管５を取り外し、収納容器２内の培養液Ｌや培養した藻類を回収すれば、収納容器２は軽量なので、一人もしくは二人程度の作業員により、容易に別の箇所に移動させることができる。
【００１１】
なお、前記実施の形態１では、作業員が収納容器２を移動させたが、図２（ａ），（ｂ）に示すように、収納容器２を支持部材６で支持するとともに、支持部材６の下面に車輪７を取付けて、収納容器２を移動可能としてもよい。
具体的には、支持部材６としては、収納容器２の底部２４を支持する板状の基台６１と、基台６１に立設されて収納容器２をその側面２１側から支持する側板６２とを備えた断面がコの字状の部材を用いるとともに、基台６１の下面に４個の車輪７を設けるようにすればよい。なお、培養時には、収納容器２が動かないようにする必要があるので、車輪７に図示しないストッパーを設けたり、支持部材６を、ジャッキなどで地面から持ち上げるようにすればよい。これにより、収納容器２内の培養液Ｌや培養した藻類を回収することなく、収納容器２を移動させることができる。
また、地面に、車輪７を走行させるためのレールを敷いておけば、収納容器２の移動が更に容易になる。
【００１２】
また、前記実施の形態１では、噴出口５ｎを噴出管５の下方に設けたが、図３に示すように、噴出口５ｎを噴出管５の上方に設け、気体Ｑを、上方、すなわち、開口部２３側に噴出するようにしてもよい。これにより、培養液Ｌの液面を揺動させるることができるので、培養液Ｌ中の気体溶解速度を効果的に高めることができる。
また、前記実施の形態１では、収納容器２として、筒体２０の側面２１と蓋部２２Ａ，２２Ｂとを、ともに、筒体２０の軸方向に平行な面で切断して開口部２３を形成した物を用いたが、図４（ａ）に示すように、管体８０の側面８１を切断して開口部８３を形成したものの両端部に蓋部８２Ａ，８２Ｂを接合した形態の収納容器８を用いてもよい。あるいは、図４（ｂ）に示すように、管体９０の側面９１の一部だけを切断して開口部９３を形成したものを収納容器９としてもよい。この場合には、管体９０の両端部に、蓋部９２Ａ．９２Ｂを取付けることはいうまでもない。
また、前記実施の形態１では、収納容器２として、円筒状の缶の側面に開口部を設けたものを用いたが、収納容器２はこれに限るものではなく、断面が多角形状の缶の側面に開口部を設けたものであってもよい。
【００１３】
実施の形態２．
前記実施の形態１では、１本の噴出管５に複数の噴出口５ｎを設けて気体Ｑを培養液Ｌ中に噴出させたが、図５（ａ）に示すような、収納容器２の底部２４側に設置されて、筒体２０の軸方向に延長する２本の噴出管５１，５２を用いて、培養液Ｌ中の２箇所から気体Ｑを培養液Ｌ中に噴出させる形態としてもよい。
第１の噴出管５１は、一方側の蓋部２２Ａ側から収納容器２の中央に延長する、中央部側に噴出口５１ｎを有する管で、噴出口５１ｎとは反対側の端部が、気体供給手段３に接続された供給管４１に接続されて、気体供給手段３から供給された気体Ｑを、一方側の蓋部２２Ａ側から他方側の蓋部２２Ｂ側に向かう方向に噴出する。
第２の噴出管５２は、他方側の蓋部２２Ｂ側から収納容器２の中央に延長する、中央部側に噴出口５２ｎを有する管で、噴出口５２ｎとは反対側の端部が、気体供給手段３に接続された供給管４２に接続されて、気体供給手段３から供給された気体Ｑ’を、他方側の蓋部２２Ｂ側から一方側の蓋部２２Ａ側に向かう方向に噴出する。
このような構成を採ることにより、噴出口５１ｎから噴出された気体Ｑと噴出口５２ｎから噴出された気体Ｑ’とは、収納容器２の中央部にて衝突するので、培養液Ｌを効果的に攪拌させることができる。その結果、培養液Ｌ中の気体溶解速度を高めて、微細藻類の培養を効果的に促進させることができる。
【００１４】
また、図５（ｂ）に示すように、収納容器２の底部２４側に噴出口５３ｎ，５４ｎを備え、収納容器２の開口部２３側から底部２４側に延長する２本の噴出管５３，５４とを用いてもよい。このとき、同図に示すように、２本の供給管４３，４４を接続した形態としてもよい。２本の噴出管５３，５４は、例えば、収納容器２を軸方向に３分割したときの分割面に設置することが好ましいが、収納容器２を軸方向に２分割したときの各領域の中心に設置するなどしてもよい。要は、２本の噴出管５３，５４が、離れすぎず、かつ、近づき過ぎないようにすればよい。
このような構成を採ることにより、２つの噴出口５３ｎから、噴出された気体Ｑと噴出口５４ｎから噴出された気体Ｑ’とは、ともに、微細藻類のある方向に噴出するので、収納容器２の底部２４に微細藻類が堆積することを抑制することができるとともに、培養液Ｌ中の気体溶解速度を高めて、微細藻類の培養を効果的に促進させることができる。
【００１５】
［実験例］
図６（ａ）〜（ｃ）は、気体の導入方法と収納容器２内の培養液Ｌの移動速度との関係を示す図で、図７に示す従来の一般的な噴出方法における移動速度と、本発明による噴出方法における移動速度との差を濃淡で表している。白に近いほど本発明による噴出方法における移動速度が早く、黒に近いほど従来の噴出方法における移動速度が早い。
従来の噴出方法では、図７に示すように、供給管４５に接続されて、収納容器２の底部２４側に気体Ｑを噴出する噴出口５５ｎを有する１本の噴出管５５を収納容器２の中央に配置している。
なお、移動速度の測定は、図７の太枠で囲った、収納容器２の左下の、０．０９（m）×０．７６（m）の領域内で行った。
（ａ）図は、図１に示した、筒体の軸方向に延長する管に、所定の間隔を隔てて複数の上向きの噴出口を有する噴出管を用いた場合の移動速度ｖ1と、従来の噴出方法における移動速度ｖ0との速度差（ｖ1−ｖ0）の分布を示す図で、（ｂ）図は、図５（ａ）に示した、収納容器の軸方向に気体を噴出する、互いに対向する２本の噴出管を用いた場合の移動速度ｖ2と移動速度ｖ0との速度差（ｖ2−ｖ0）の分布を示す図、（ｃ）図は、図５（ｂ）に示した、収納容器の底部側に気体を噴出する噴出口を有する２本の噴出管を用いた場合の移動速度ｖ3と移動速度ｖ0との速度差（ｖ3−ｖ0）の分布を示す図である。
図６（ａ）〜（ｃ）では、いずれも、白い部分が多いので、本発明による気体の導入方法は、従来例に比較して、培養液Ｌの移動速度が速いことがわかる。
したがって、実験結果から、本発明を用いれば、収納容器内は十分攪拌され、培養液Ｌ内の気体溶解速度を高めることができるので、微細藻類の培養を効果的に促進させることができることが確認された。
【符号の説明】
【００１６】
１  微細藻類培養装置、２  収納容器、３  気体供給手段、４  供給管、
５  噴出管、５ｎ  噴出口、
２０  筒体、２１  筒体の側面、２２Ａ，２２Ｂ  蓋部、２３  開口部、
Ｇ  設置面、Ｌ  培養液、Ｑ  気体。
【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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