(57)【要約】【課題】光の利用効率の向上を図ることが可能な光照射装置及び藻類培養装置を提供する。【解決手段】光照射装置は、照射される光を拡散する光拡散面、又は直線方向に延びる光源における光射出面を有する拡散光生成部と、前記拡散光生成部との間に間隔を空けて配置され前記光を透過する壁部と、前記壁部との間で前記拡散光生成部を含む空間を封止する封止部とを有し、前記空間を通過して前記壁部に到達した前記光を壁部表面から外部に照射し、前記壁部表面の面積が前記光拡散面又は前記光射出面の面積よりも大きい拡散光照射部とを備える。【選択図】図３
2019197700.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照射される光を拡散する光拡散面、又は直線方向に延びる光源における光射出面を有する拡散光生成部と、
前記拡散光生成部との間に間隔を空けて配置され前記光を透過する壁部と、前記壁部との間で前記拡散光生成部を含む空間を封止する封止部とを有し、前記空間を通過して前記壁部に到達した前記光を壁部表面から外部に照射し、前記壁部表面の面積が前記光拡散面又は前記光射出面の面積よりも大きい拡散光照射部と
を備える光照射装置。
【請求項２】
前記光拡散面又は前記光射出面は、所定の中心軸を中心として配置され、
前記壁部表面は、前記中心軸に直交する面による断面形状が円形である
請求項１に記載の光照射装置。
【請求項３】
前記壁部表面は、前記光拡散面又は前記光射出面と前記中心軸を共有する円筒面である
請求項２に記載の光照射装置。
【請求項４】
前記拡散光生成部は、前記光拡散面を有し、
前記外部からの光を前記光拡散面に導光する導光部を備える
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の光照射装置。
【請求項５】
前記導光部は、前記光拡散面に向けて光を射出する射出端面を前記空間内に有する
請求項４に記載の光照射装置。
【請求項６】
前記光拡散面は、前記導光部により導光される前記光を反射する光反射面を有する
請求項４又は請求項５に記載の光照射装置。
【請求項７】
前記光拡散面は、前記導光部により導光される前記光を拡散させる形状のレンズ面を有する
請求項４又は請求項５に記載の光照射装置。
【請求項８】
前記拡散光生成部は、前記光射出面を有し、
前記光源は、棒状光源であり、
前記光射出面は、前記棒状光源の表面に設けられる
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の光照射装置。
【請求項９】
前記拡散光照射部は、前記空間に透明な物質が充填される
請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の光照射装置。
【請求項１０】
藻類を含む培養液を内部に収容するスペースを有するタンクと、
前記タンク内に配置される、請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の光照射装置と
を備える藻類培養装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光照射装置及び藻類培養装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
藻類を培養する藻類培養装置として、例えば槽内に藻類及び培養液を入れ、光を照射して藻類に光合成をさせることで、バイオ燃料等を抽出させる構成が知られている。このような藻類培養装置において、例えばＬＥＤ光源を複数保持する保持部材を培養液内に挿入し、ＬＥＤ光源の光を培養液に照射することで藻類に光合成を行わせる構成が知られている（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】特許第５０５４８１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の藻類培養装置では、藻類の光合成に適した強度で光を照射する必要があり、この場合において光の利用効率を向上させる構成が求められている。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、光の利用効率の向上を図ることが可能な光照射装置及び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】
本発明に係る光照射装置は、照射される光を拡散する光拡散面、又は直線方向に延びる光源における光射出面を有する拡散光生成部と、前記拡散光生成部との間に間隔を空けて配置され前記光を透過する壁部と、前記壁部との間で前記拡散光生成部を含む空間を封止する封止部とを有し、前記空間を通過して前記壁部に到達した前記光を壁部表面から外部に照射し、前記壁部表面の面積が前記光拡散面又は前記光射出面の面積よりも大きい拡散光照射部とを備える。
【０００７】
本発明者は、光源等からの光を拡散させて強度を低下させ、かつ照射範囲を広くした状態で外部に照射する場合には、強度低下後の光と同一の強度に分割した光を予め分割数に応じた数の光源から射出して外部に照射する場合に比べて、有効照射体積が広くなることを見出した。ここで、有効照射体積は、外部で光が減衰する作用を考慮した場合に、当該光の作用を生じさせるために十分な強度の光が所定距離まで到達する領域の面積である。
【０００８】
本発明によれば、光拡散面又は光射出面によって拡散された光が、壁部及び封止部で封止される空間内を通過して壁部表面から照射される。したがって、壁部表面から射出される光の単位面積当たりの強度が光拡散面又は光射出面における光の強度に対して低い状態で、光拡散面又は光射出面よりも面積が大きい壁部表面から、当該拡散させた光を外部に照射することができる。これにより、強度低下後の光と同一の強度の光を予め光源等から射出して外部に照射する場合に比べて、外部で光が減衰する作用を考慮した有効照射体積が広くなるため、光の利用効率の向上を図ることができる。
【０００９】
また、前記光拡散面又は前記光射出面は、所定の中心軸を中心として配置され、前記壁部表面は、前記中心軸に直交する面による断面形状が円形であってもよい。
【００１０】
従って、中心軸から壁部表面までの距離が均一となるため、光拡散面又は光射出面からの光を壁部表面に万遍なく到達させることができる。
【００１１】
また、前記壁部表面は、前記光拡散面又は前記光射出面と前記中心軸を共有する円筒面であってもよい。
【００１２】
従って、壁部を容易に製造することができると共に、光拡散面又は光射出面からの光を壁部表面に万遍なく到達させることができる。
【００１３】
また、前記拡散光生成部は、前記光拡散面を有し、前記外部からの光を前記光拡散面に導光する導光部を備えてもよい。
【００１４】
従って、装置外部の光を利用する場合においても、照射対象に応じて光の利用効率の向上を図ることができる。
【００１５】
また、前記導光部は、前記光拡散面に向けて光を射出する射出端面を前記空間内に有してもよい。
【００１６】
従って、装置外部の光をより確実に光拡散面に照射することができる。
【００１７】
また、前記光拡散面は、前記導光部により導光される前記光を反射する光反射面を有してもよい。
【００１８】
従って、導光部によって導光された光を、光反射面により容易に拡散させることができる。
【００１９】
また、前記光拡散面は、前記導光部により導光される前記光を拡散させる形状のレンズ面を有してもよい。
【００２０】
従って、導光部によって導光された光を、レンズ面により容易に拡散させることができる。
【００２１】
また、前記拡散光生成部は、前記光射出面を有し、前記光源は、棒状光源であり、前記光射出面は、前記棒状光源の表面に設けられてもよい。
【００２２】
従って、棒状光源の表面から射出される光の強度を低下させ、照射範囲を広くした状態で外部に照射することができる。
【００２３】
また、前記拡散光照射部は、前記空間に透明な物質が充填されてもよい。
【００２４】
従って、光が空間内を通過する際に、吸収による損失が抑制される。
【００２５】
本発明に係る藻類培養装置は、藻類を含む培養液を内部に収容するスペースを有するタンクと、前記タンク内に配置される、上記の光照射装置とを備える。
【００２６】
本発明によれば、光拡散面又は光射出面からの光の強度を低下させ、照射範囲を広くした状態で外部に照射することができるため、光の利用効率の向上を図ることができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、光の利用効率の向上を図ることが可能な光照射装置及び藻類培養装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は、第１実施形態に係る藻類培養装置の一例を模式的に示す図である。
【図２】図２は、光照射装置の一例を示す斜視図である。
【図３】図３は、図２に示す光照射装置の断面構成を示す模式図である。
【図４】図４は、図３におけるＡ−Ａ断面矢視図であり、中心軸に垂直な平面による断面図である。
【図５】図５は、変形例に係る光照射装置の一例を示す断面図である。
【図６】図６は、第２実施形態に係る光照射装置の一例を示す断面図である。
【図７】図７は、拡散光生成部の一例を示す斜視図である。
【図８】図８は、変形例に係る光照射装置の一例を示す断面図である。
【図９】図９は、拡散光生成部の一例を示す斜視図である。
【図１０】図１０は、第３実施形態に係る光照射装置の一例を示す斜視図である。
【図１１】図１１は、図１１に示す光照射装置の断面構成を示す模式図である。
【図１２】図１２は、第４実施形態に係る光照射装置の一例を示す斜視図である。
【図１３】図１３は、図１２に示す光照射装置の断面構成を示す模式図である。
【図１４】図１４は、第５実施形態に係る光照射装置の一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明に係る光照射装置及び藻類培養装置の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【００３０】
［第１実施形態］  
図１は、第１実施形態に係る藻類培養装置１００の一例を模式的に示す図である。図１に示す藻類培養装置１００は、例えば、バイオ燃料の抽出等の目的で藻類Ｍを培養する装置である。図１に示すように、藻類培養装置１００は、タンク１０と、光照射装置２０とを備える。
【００３１】
タンク１０は、藻類Ｍを含む培養液Ｑを内部に収容するスペースを有する。タンク１０は、例えば矩形の槽状であるが、これに限定されず、他の形状であってもよい。タンク１０は、培養液Ｑの供給部及び排出部、培養液Ｑの温度を調整する温度調整部、培養液Ｑに二酸化炭素などの養分を供給する供給部等を有してもよい。タンク１０は、例えば上部が開口されて内部が大気開放された状態であってもよいし、内部が密閉された状態であってもよい。
【００３２】
光照射装置２０は、タンク１０内に複数配置され、タンク１０の内部に光を照射する。本実施形態において、光照射装置２０は、藻類Ｍが光合成を行う光を照射する。光照射装置２０は、導光部３０を備える。導光部３０は、例えば異なる場所で集光した太陽光を光照射装置２０に導光する。導光部３０としては、例えばスカイライトチューブ（登録商標）や光ファイバー等が用いられるが、これに限定されず、他の導光部材等が用いられてもよい。
【００３３】
図２は、光照射装置２０の一例を示す斜視図である。図３は、図２に示す光照射装置２０の断面構成を示す模式図である。図３では、中心軸ＡＸを含む平面で切断した場合の断面を示している。図２及び図３に示すように、光照射装置２０は、拡散光生成部２２と、拡散光照射部２１とを備える。
【００３４】
拡散光生成部２２は、導光部３０によって導光される光Ｌを反射することで当該光を拡散する光拡散面としての光反射面２２ａを有する。光反射面２２ａは、所定の中心軸ＡＸを中心とする円錐状に形成される。中心軸ＡＸには、上記の導光部３０が配置される。光反射面２２ａは、光Ｌを反射することで、中心軸ＡＸを中心として当該光Ｌを放射状に拡散する。
【００３５】
拡散光照射部２１は、光反射面２２ａで拡散された光Ｌを外部に照射する。拡散光照射部２１は、壁部２１ａと、封止部２１ｂ、２１ｃとを有する。壁部２１ａは、中心軸ＡＸを中心とした円筒状に形成され、光Ｌを透過可能である。壁部２１ａは、例えばアクリル樹脂等を用いて形成されるが、光Ｌを透過可能な構成であれば、アクリル樹脂以外の材料を用いて形成されてもよい。
【００３６】
壁部２１ａは、拡散光生成部２２との間に間隔を空けて配置される。壁部２１ａは、拡散光生成部２２の光反射面２２ａと中心軸ＡＸを共有する。壁部２１ａは、光反射面２２ａで反射される光Ｌの拡散範囲に応じて高さ方向（中心軸ＡＸに平行な方向）の寸法が設定される。
【００３７】
封止部２１ｂ、２１ｃは、壁部２１ａとの間で、拡散光生成部２２を含む空間Ｓを封止する。空間Ｓを封止することにより、周辺環境によらず、空間Ｓ内の環境を維持することができる。封止部２１ｂ、２１ｃは、光Ｌを透過可能であってもよい。壁部２１ａ及び封止部２１ｂ、２１ｃによって隔離された空間Ｓには、導光部３０は、光反射面２２ａに向けて光を射出する射出端面３０ａが設けられる。射出端面３０ａは、例えば円形であり、中心軸ＡＸ上に中心位置が設けられるが、形状及び位置についてはこれに限定されない。
【００３８】
空間Ｓには、光反射面２２ａで反射されて拡散した光Ｌが通過する。この光Ｌは、壁部２１ａに到達した場合、壁部２１ａを透過し、壁部２１ａの表面の壁部表面２１ｄから外部に照射される。空間Ｓには、空気等の透明な物質が充填される。そのため、光反射面２２ａで反射される光Ｌが空間Ｓ内を通過する際、吸収による損失が抑制される。壁部表面２１ｄは、光反射面２２ａよりも面積が大きくなっている。
【００３９】
図４は、図３におけるＡ−Ａ断面矢視図であり、中心軸ＡＸに垂直な平面による断面図である。図４に示すように、壁部表面２１ｄは、中心軸ＡＸに直交する面による断面形状が円形である。したがって、中心軸ＡＸから壁部表面２１ｄまでの距離が均一となるため、光反射面２２ａからの光を壁部表面２１ｄに万遍なく到達させることができる。また、壁部２１ａは、全体に亘って厚さがほぼ均一となっている。
【００４０】
本実施形態では、壁部表面２１ｄから照射される光Ｌの単位面積当たりの強度が、培養液Ｑ中の藻類Ｍの光合成に適した強度範囲の上限相当となるように、光反射面２２ａと壁部表面２１ｄとの間隔Ｄが設定される。つまり、太陽光は、藻類Ｍに直接照射する場合、藻類Ｍが光合成を行うために適した強度範囲よりも強いことが知られている。そのため、藻類Ｍに対して光合成に適した強度の光を照射するため、減光フィルタ等により太陽光の光強度を低下させる場合、遮蔽した分の利用効率が低下してしまう。一方、減光しない場合、強すぎる光は藻類Ｍの培養に有効に利用されず、やはり利用効率は下がる。
【００４１】
そこで、本実施形態では、培養液Ｑに照射される光の強度を、藻類Ｍが光合成を行うために適した強度範囲の上限相当とすることができる。この場合、培養液Ｑに照射される光は、培養液Ｑにより吸収されるが、藻類Ｍの光合成に有効に用いられることになる。
【００４２】
上記構成の光照射装置２０において、導光部３０により導光される光Ｌは、拡散光生成部２２の光反射面２２ａによって反射されることで、中心軸ＡＸを中心として放射状に拡散される。この光Ｌが空間Ｓを通過して壁部表面２１ｄに到達する場合、拡散により、光反射面２２ａよりも面積の大きい壁部表面２１ｄから、単位面積当たりの強度が光反射面２２ａよりも小さくなった状態の光Ｌが照射される。壁部表面２１ｄから照射される光Ｌが培養液Ｑの藻類Ｍに照射されることで、藻類Ｍが光合成を行う。なお、空間Ｓには、空気等の透明な物質が充填されるため、空間Ｓにおける光Ｌの吸収が抑制される。したがって、壁部表面２１ｄから照射される光Ｌのエネルギーの総量は、光反射面２２ａに射出される光のエネルギーの総量とほぼ同一である。そのため、導光部３０からの光Ｌのエネルギーを無駄にすることなく、藻類Ｍの光合成を行わせることができる。
【００４３】
以上のように、本実施形態に係る光照射装置２０は、照射される光を拡散する光反射面２２ａを有する拡散光生成部２２と、拡散光生成部２２との間に間隔を空けて配置され光を透過する壁部２１ａと、壁部２１ａとの間で拡散光生成部２２を含む空間Ｓを封止する封止部２１ｂ、２１ｃとを有し、空間Ｓを通過して壁部２１ａに到達した光を壁部表面２１ｄから外部に照射し、壁部表面２１ｄの面積が光反射面２２ａの面積よりも大きい拡散光照射部２１とを備える。
【００４４】
本発明者は、光源等からの光を拡散させて強度を低下させ、かつ照射範囲を広くした状態で外部に照射する場合には、強度低下後の光と同一の強度に分割した光を予め分割数に応じた数の光源から射出して外部に照射する場合に比べて、有効照射体積が広くなることを見出した。ここで、有効照射体積は、外部で光が減衰する作用を考慮した場合に、当該光の作用を生じさせるために十分な強度の光が所定距離まで到達する領域の面積である。本実施形態によれば、光反射面２２ａによって拡散された光が、壁部２１ａ及び封止部２１ｂ、２１ｃで封止される空間Ｓ内を通過して壁部表面２１ｄから照射される。したがって、壁部表面２１ｄから照射される光の単位面積当たりの強度が光反射面２２ａにおける光の強度に対して低い状態で、光反射面２２ａよりも面積が大きい壁部表面２１ｄから、外部に当該拡散させた光を照射することができる。これにより、強度低下後の光と同一の強度に分割した光を予め分割数に応じた数の光源等から射出して外部に照射する場合に比べて、外部で光が減衰する作用を考慮した有効照射体積が広くなるため、光の利用効率の向上を図ることができる。
【００４５】
また、本実施形態に係る光照射装置２０において、光反射面２２ａは、中心軸ＡＸを中心として配置され、壁部表面２１ｄは、中心軸ＡＸに直交する面による断面形状が円形である。この構成により、中心軸ＡＸから壁部表面２１ｄまでの距離が均一となるため、光反射面２２ａからの光を壁部表面２１ｄに万遍なく到達させることができる。
【００４６】
また、本実施形態に係る光照射装置２０において、壁部表面２１ｄは、光反射面２２ａと中心軸ＡＸを共有する円筒面である。この構成により、壁部２１ａを容易に製造することができると共に、光反射面２２ａからの光を壁部表面２１ｄに万遍なく到達させることができる。
【００４７】
また、本実施形態に係る光照射装置２０において、拡散光生成部２２は、光反射面２２ａを有し、外部からの光として太陽光を光反射面２２ａに導光する導光部３０を備える。この構成により、装置外部の光を利用する場合においても、照射対象に応じて光の利用効率の向上を図ることができる。
【００４８】
また、本実施形態に係る光照射装置２０において、導光部３０は、光反射面２２ａに向けて光を射出する射出端面３０ａを空間Ｓ内に有する。この構成により、装置外部の光をより確実に光反射面２２ａに照射することができる。
【００４９】
また、本実施形態に係る光照射装置２０において、光拡散面は、導光部３０により導光される光Ｌを反射する光反射面２２ａを有する。この構成により、導光部３０によって導光された光Ｌを、光反射面２２ａにより容易に拡散させることができる。
【００５０】
また、本実施形態に係る光照射装置２０において、拡散光射出部２２は、空間Ｓに空気等の透明な物質が充填される。この構成により、光Ｌが空間Ｓ内を通過する際に、吸収による損失が抑制される。
【００５１】
本発明に係る藻類培養装置１００は、藻類Ｍを含む培養液Ｑを内部に収容するスペースを有するタンク１０と、タンク１０内に配置される、上記の光照射装置２０とを備える。
【００５２】
この構成によれば、光反射面２２ａからの光の強度を低下させ、照射範囲を広くした状態で外部に照射することができるため、光の利用効率の向上を図ることができる。
【００５３】
図５は、変形例に係る光照射装置１２０を示す断面図である。図５では、中心軸ＡＸ１を含む平面で切断した場合の断面を示している。図５に示す光照射装置１２０は、上記第１実施形態と同様の藻類培養装置のタンク内に配置可能である。図５に示す光照射装置１２０は、第１実施形態に記載の光照射装置２０に対して、中心軸ＡＸ１の軸線方向の寸法と径方向の寸法との比を自在に設定することができる。拡散光生成部１２２は、光拡散面として、中心軸ＡＸ１を中心とする円錐状の光反射面１２２ａを有する。図５に示す例において、光反射面１２２ａは、直径よりも高さの方が大きくなっている。この構成により、第１実施形態の構成に比べて、導光部３０によって導光される光Ｌ１の照射範囲を上下方向に広げることができる。なお、光反射面１２２ａは、高さよりも直径の方が大きくてもよい。また、壁部表面１２１ｄは、中心軸ＡＸ１に直交する面による断面形状が円形となる。
【００５４】
拡散光照射部１２１は、壁部１２１ａと、封止部１２１ｂ、１２１ｃとを有する。壁部１２１ａは、中心軸ＡＸ１を中心とした円筒状に形成され、光Ｌ１を透過可能である。壁部１２１ａの上下方向の寸法は、光反射面１２２ａによって反射される光Ｌ１の照射範囲に応じて設定される。壁部表面１２１ｄから照射される光Ｌ１の単位面積当たりの強度が、培養液Ｑ中の藻類Ｍの光合成に適した強度範囲の上限相当となるように、光反射面１２２ａと壁部表面１２１ｄとの間隔Ｄ１が設定される。
【００５５】
図５に示す構成では、第１実施形態の構成に比べて、壁部表面１２１ｄの面積が大きくなるため、照射範囲が拡大される。
【００５６】
［第２実施形態］  
図６は、第２実施形態に係る光照射装置２２０の一例を示す断面図である。図６では、中心軸ＡＸ２を含む平面で切断した場合の断面を示している。図６に示す光照射装置２２０は、第１実施形態と同様の藻類培養装置のタンク内に配置可能である。図６に示すように、光照射装置２２０は、拡散光生成部２２２と、拡散光照射部２２１とを備える。
【００５７】
拡散光生成部２２２は、光拡散面として、中心軸ＡＸ２を中心とする複数の円錐状の光反射面２２２ａ、２２２ｂ、２２２ｃ、２２２ｄ、２２２ｆを組み合わせた構成を有する。図７は、拡散光生成部２２２の一例を示す斜視図である。図６及び図７に示すように、光反射面２２２ａ、２２２ｂ、２２２ｃ、２２２ｄ、２２２ｆは、上下方向に隣り合う２つにおいて、円錐面の傾きが異なっている。この構成により、導光部３０によって導光される光Ｌ２の照射範囲を上下方向に調整することができる。
【００５８】
なお、拡散光照射部２２１の壁部２２１ａ、封止部２２１ｂ、２２１ｃについては、上記各実施形態と同様の構成である。例えば、壁部２２１ａは、中心軸ＡＸ２を中心とした円筒状に形成され、光Ｌ２を透過可能である。壁部表面２２１ｄは、中心軸ＡＸ２を中心とした円筒面であり、当該中心軸ＡＸ２に直交する面による断面形状が円形となる。また、壁部表面２２１ｄは、光反射面２２２ａ、２２２ｂ、２２２ｃ、２２２ｄ、２２２ｅの面積の合計よりも大きい面積を有する。また、壁部表面２２１ｄから照射される光Ｌ２の単位面積当たりの強度が、培養液Ｑ中の藻類Ｍの光合成に適した強度範囲の上限相当となるように、各光反射面２２２ａ、２２２ｂ、２２２ｃ、２２２ｄ、２２２ｅと壁部表面２２１ｄとの間隔Ｄ２が設定される。
【００５９】
第２実施形態では、光反射面２２２ａ、２２２ｂ、２２２ｃ、２２２ｄ、２２２ｅによって拡散された光Ｌ２が、壁部２２１ａ及び封止部２２１ｂ、２２１ｃで封止される空間Ｓ２内を通過して壁部表面２２１ｄから照射される。したがって、壁部表面２２１ｄから照射される光の単位面積当たりの強度が光反射面２２２ａ、２２２ｂ、２２２ｃ、２２２ｄ、２２２ｅにおける光の強度に対して低い状態で、各光反射面よりも面積が大きい壁部表面２２１ｄから、外部に当該拡散させた光を照射することができる。これにより、光の利用効率の向上を図ることができる。また、光反射面２２２ａ、２２２ｂ、２２２ｃ、２２２ｄ、２２２ｅにより、上下方向に照射範囲を調整可能することにより、壁部表面２２１ｄから照射される光Ｌ２の強度を上下方向において任意に設定することができる。
【００６０】
図８は、変形例に係る光照射装置３２０の一例を示す断面図である。図６では、中心軸ＡＸ３を含む平面で切断した場合の断面を示している。図８に示す光照射装置３２０は、光照射装置３２０は、拡散光生成部３２２と、拡散光照射部３２１とを備える。
【００６１】
拡散光生成部３２２は、光拡散面として、中心軸ＡＸ３を中心とする複数の円錐状の光反射面３２２ａ、３２２ｃ、３２２ｆと、複数の円筒状の光反射面３２２ｂ、３２２ｄとを組み合わせた構成を有する。図９は、拡散光生成部３２２の一例を示す斜視図である。図８及び図９に示すように、光反射面３２２ａ、３２２ｃ、３２２ｆは、例えば中心軸ＡＸ３に対する傾きが４５°に設定されている。この構成により、導光部３０によって導光される光Ｌ３の照射範囲を上下方向に分割して調整することができる。なお、光反射面３２２ａ、３２２ｃ、３２２ｆは、中心軸ＡＸ３に対する傾き角度が互いに異なってもよい。なお、光反射面３２２ｂ、３２２ｄに代えて、光Ｌ３を反射しない円筒面が設けられてもよい。
【００６２】
拡散光照射部３２１の壁部３２１ａ、封止部３２１ｂ、３２１ｃについては、上記各実施形態と同様の構成である。壁部表面３２１ｄから照射される光Ｌ３の単位面積当たりの強度が、培養液Ｑ中の藻類Ｍの光合成に適した強度範囲の上限相当となるように、各光反射面３２２ａ、３２２ｂ、３２２ｃ、３２２ｄ、３２２ｅと壁部表面３２１ｄとの間隔Ｄ３が設定される。なお、光反射面３２２ｄ、３２２ｄに代えて光Ｌ３を反射しない円筒面が設けられる場合、壁部３２１ａは、光反射面３２２ａ、３２２ｃ、３２２ｅの面積の合計よりも大きい面積を有する構成であればよい。また、この場合、間隔Ｄ３についても適宜変更可能である。
【００６３】
図８及び図９に示す構成では、光反射面３２２ａ、３２２ｂ、３２２ｃ、３２２ｄ、３２２ｅにより、上下方向に照射範囲を分割して調整することにより、壁部表面３２１ｄから照射される光Ｌ３の強度を上下方向において均一にすることができる。
【００６４】
［第３実施形態］  
図１０は、第３実施形態に係る光照射装置４２０の一例を示す斜視図である。図１１は、図１０に示す光照射装置４２０の断面構成を示す模式図である。図１１では、中心軸ＡＸ４を含む平面で切断した場合の断面を示している。図１０及び図１１に示す光照射装置４２０は、第１実施形態と同様の藻類培養装置のタンク内に配置可能である。図１０及び図１１に示すように、光照射装置４２０は、拡散光生成部４２２と、拡散光照射部４２１とを備える。
【００６５】
拡散光生成部４２２は、光拡散面として、中心軸ＡＸ４を中心とする曲面状の光反射面４２２ａを有する。この構成により、導光部３０によって導光される光Ｌ４は、光反射面４２２ａにより中心軸ＡＸ４を中心とした放射状に拡散される。
【００６６】
拡散光照射部４２１は、内部が中空の球状であり、光Ｌ４を透過可能である。拡散光照射部４２１は、当該拡散光照射部４２１自体で拡散光生成部４２２を含む空間Ｓ４を封止しており、壁部と封止部とが一体となった形状である。拡散光照射部４２１において、壁部表面４２１ｄは、球面状となる。壁部表面４２１ｄの中心は、中心軸ＡＸ４上に配置される。したがって、壁部表面４２１ｄは、中心軸ＡＸ４に直交する面による断面形状が円形となる。壁部表面４２１ｄは、光反射面４２２ａよりも大きい面積を有する。壁部表面４２１ｄから照射される光Ｌ４の単位面積当たりの強度が、培養液Ｑ中の藻類Ｍの光合成に適した強度範囲の上限相当となるように、光反射面４２２ａと壁部表面４２１ｄとの間隔Ｄ４が設定される。
【００６７】
第３実施形態では、光反射面４２２ａによって拡散された光Ｌ４が、空間Ｓ４内を通過して壁部表面４２１ｄから照射される。したがって、壁部表面４２１ｄから照射される光の単位面積当たりの強度が光反射面４２２ａにおける光の強度に対して低い状態で、光反射面４２２ａよりも面積が大きい壁部表面４２１ｄから、外部に当該拡散させた光を照射することができる。これにより、光の利用効率の向上を図ることができる。また、壁部表面４２１ｄを球面状とすることで、光照射装置４２０の周囲に光を万遍なく照射することが可能となる。
【００６８】
［第４実施形態］  
図１２は、第４実施形態に係る光照射装置５２０の一例を示す斜視図である。図１３は、図１２に示す光照射装置５２０の断面構成を示す模式図である。図１３では、中心軸ＡＸ５を含む平面で切断した場合の断面を示している。図１２及び図１３に示す光照射装置５２０は、第１実施形態と同様の藻類培養装置のタンク内に配置可能である。図１２及び図１３に示すように、光照射装置５２０は、拡散光生成部５２２と、拡散光照射部５２１とを備える。
【００６９】
拡散光生成部５２２は、凹レンズであり、光拡散面として、中心軸ＡＸ５を中心とするレンズ面５２２ａ、５２２ｂを有する。レンズ面５２２ａは、導光部３０からの光Ｌ５が入射する。レンズ面５２２ｂは、レンズ面５２２ａに入射した光Ｌ５を拡散して射出する。この構成により、導光部３０によって導光される光Ｌ５は、入射側のレンズ面５２２ａと、射出側のレンズ面５２２ｂによって拡散される。なお、導光部とレンズが一体であってもよい。
【００７０】
拡散光照射部５２１は、第５実施形態と同様に、内部が中空の球状であり、光Ｌ５を透過可能である。拡散光照射部５２１は、当該拡散光照射部５２１自体で拡散光生成部５２２を含む空間Ｓ５を封止しており、壁部と封止部とが一体となった形状である。拡散光照射部５２１において、壁部表面５２１ｄは、球面状となる。また、壁部表面５２１ｄの中心は、中心軸ＡＸ５上に配置される。したがって、壁部表面５２１ｄは、中心軸ＡＸ５に直交する面による断面形状が円形となる。壁部表面５２１ｄは、射出面側のレンズ面５２２ｂよりも大きい面積を有する。また、壁部表面５２１ｄから照射される光Ｌ５の単位面積当たりの強度が、培養液Ｑ中の藻類Ｍの光合成に適した強度範囲の上限相当となるように、レンズ面５２２ｂと壁部表面５２１ｄとの間隔Ｄ５が設定される。
【００７１】
第４実施形態では、レンズ面５２２ａによって拡散された光Ｌ５が、空間Ｓ５内を通過して壁部表面５２１ｄから照射される。したがって、壁部表面５２１ｄから照射される光の単位面積当たりの強度がレンズ面５２２ａにおける光の強度に対して低い状態で、レンズ面５２２ｂよりも面積が大きい壁部表面５２１ｄから、外部に当該拡散させた光を照射することができる。これにより、光の利用効率の向上を図ることができる。また、光拡散面としてレンズ面５２２ａ、５２２ｂを用い、壁部表面５２１ｄを球面状とすることで、第５実施形態と同様、光照射装置５２０の周囲に光を万遍なく照射することが可能となる。また、壁部表面５２１ｄが球面であるため、レンズ面５２２ｂから射出された光Ｌ５の進行方向に光を照射可能となる。
【００７２】
［第５実施形態］  
図１４は、第５実施形態に係る光照射装置６２０の一例を示す断面図である。図１４では、中心軸ＡＸ６を含む平面で切断した場合の断面を示している。図１４に示す光照射装置６２０は、第１実施形態と同様の藻類培養装置のタンク内に配置可能である。図１４に示すように、光照射装置６２０は、拡散光生成部６２２と、拡散光照射部６２１とを備える。
【００７３】
拡散光生成部６２２は、中心軸ＡＸ６を中心として直線方向に延びる円柱状の光源である。拡散光生成部６２２は、光Ｌ６を射出する光射出面６２２ａを有する。光射出面６２２ａは、中心軸ＡＸ６を中心とする円筒面である。この構成において、光射出面６２２ａは、仮想直線である中心軸ＡＸ６に直交する方向に放射状に光を射出する。
【００７４】
拡散光照射部６２１は、壁部６２１ａと、封止部６２１ｂ、６２１ｃとを有する。壁部６２１ａは、中心軸ＡＸ６を中心とした円筒状に形成され、光Ｌ６を透過可能である。壁部６２１ａの上下方向の寸法は、光射出面６２２ａによって反射される光Ｌ６の照射範囲に応じて設定される。壁部表面６２１ｄは、中心軸ＡＸ６に直交する面による断面形状が円形となる。壁部表面６２１ｄは、光射出面６２２ａよりも大きい面積を有する。また、壁部表面６２１ｄから照射される光Ｌ６の単位面積当たりの強度が、培養液Ｑ中の藻類Ｍの光合成に適した強度範囲の上限相当となるように、光射出面６２２ａと壁部表面６２１ｄとの間隔Ｄ１が設定される。また、封止部６２１ｂ、６２１ｃは、壁部６２１ａとの間で、拡散光生成部６２２を含む空間Ｓ６を封止する。また、壁部表面６２１ｄから照射される光Ｌ６の単位面積当たりの強度が、培養液Ｑ中の藻類Ｍの光合成に適した強度範囲の上限相当となるように、光反射面６２２ａと壁部表面６２１ｄとの間隔Ｄ６が設定される。
【００７５】
第５実施形態では、光射出面６２２ａによって拡散された光が、壁部６２１ａ及び封止部６２１ｂ、６２１ｃで封止される空間Ｓ６内を通過して壁部表面６２１ｄから照射される。したがって、壁部表面６２１ｄから照射される光の単位面積当たりの強度が光射出面６２２ａにおける光の強度に対して低い状態で、光射出面６２２ａよりも面積が大きい壁部表面６２１ｄから、外部に当該拡散させた光を照射することができる。これにより、光の利用効率の向上を図ることができる。
【００７６】
本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。例えば、上記実施形態では、光照射装置２０、１２０、２２０、３２０、４２０、５２０、６２０のそれぞれを、藻類Ｍの光合成を行わせるために用いる場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。例えば、上記の光照射装置を、光触媒反応を発生させるための光を照射する場合に用いてもよい。
【００７７】
また、上記実施形態では、光照射装置２０、１２０、２２０、３２０、４２０、５２０、６２０について個別に例に挙げて説明したが、例えば、藻類培養装置１００のタンク１０の形状等に応じて、光照射装置２０、１２０、２２０、３２０、４２０、５２０、６２０のうち複数種類を適宜選択して用いることができる。例えば、光の照射範囲が異なる複数種類の光照射装置を用いることにより、タンク１０内の広い範囲に効率的に光を照射することができる。
【符号の説明】
【００７８】
１０  タンク
２０，１２０，２２０，３２０，４２０，５２０，６２０  光照射装置
２１，１２１，２２１，３２１，４２１，５２１，６２１  拡散光照射部
２１ａ，１２１ａ，２２１ａ，３２１ａ，６２１ａ  壁部
２１ｂ，２１ｃ，１２１ｂ，１２１ｃ，２２１ｂ，２２１ｃ，３２１ｂ，３２１ｃ，６２１ｂ，６２１ｃ  封止部
２１ｄ，１２１ｄ，２２１ｄ，３２１ｄ，４２１ｄ，５２１ｄ，６２１ｄ  壁部表面
２２，１２２，２２２，３２２，４２２，５２２，６２２  拡散光生成部
２２ａ，１２２ａ，２２２ａ，２２２ｂ，２２２ｃ，２２２ｄ，２２２ｅ，２２２ｆ，３２２ａ，３２２ｂ，３２２ｃ，３２２ｄ，３２２ｅ，３２２ｆ，４２２ａ  光反射面
３０  導光部
３０ａ  射出端面
１００  藻類培養装置
５２２ａ，５２２ｂ  レンズ面
６２２ａ  光射出面
Ｄ，Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５，Ｄ６  間隔
Ｌ，Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６  光
Ｍ  藻類
Ｑ  培養液
Ｓ，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６  空間
ＡＸ，ＡＸ１，ＡＸ２，ＡＸ３，ＡＸ４，ＡＸ５，ＡＸ６  中心軸
【図１】
2019197700.tif 000003
【図２】
2019197700.tif 000004
【図３】
2019197700.tif 000005
【図４】
2019197700.tif 000006
【図５】
2019197700.tif 000007
【図６】
2019197700.tif 000008
【図７】
2019197700.tif 000009
【図８】
2019197700.tif 000010
【図９】
2019197700.tif 000011
【図１０】
2019197700.tif 000012
【図１１】
2019197700.tif 000013
【図１２】
2019197700.tif 000014
【図１３】
2019197700.tif 000015
【図１４】
2019197700.tif 000016