(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の藻類培養装置と、
複数の前記藻類培養装置と電気的に接続された蓄電部と、
前記蓄電部と電気的に接続された太陽電池パネルと、を備え、
前記藻類培養装置は、
藻類及び該藻類を培養する培養液を収容する培養槽と、
前記培養槽に設けられ、該培養槽内の液面及びその近傍の前記培養液を、前記培養槽の中央から該培養槽の内壁部に向かって移動させることで、前記培養液の液面及びその近傍に、前記培養槽の中央から該培養槽の内壁部に向かい、前記内壁部で向きを変えて前記内壁部に沿って下方に流れ、前記培養槽の底面に達してさらに向きを変え、前記内壁部から前記培養槽の中央に向かって流れ、前記培養槽の中央で、前記液面に向けて上昇する前記培養液の流れを生じさせる流れ発生機と、
前記流れ発生機が前記培養液に浮かんだ状態で、前記培養槽の中央部に前記流れ発生機の位置を規制する流れ発生機位置規制部材と、
を備え、
前記流れ発生機は、
モータと、
一方の端部が前記モータに接続された回転軸と、
基端部が前記回転軸の他方の端部に接続されて前記回転軸を中心に放射状に配置された複数の支持部材と、
前記支持部材の先端部に取り付けられた複数の羽根部材と、
を有し、
前記培養槽に収容された前記培養液の液面に対して前記回転軸が直交するように配置された状態で、前記複数の羽根部材が前記回転軸よりも前記培養槽の前記内壁部寄りに配置され、前記支持部材から垂下することで前記培養液に接し、
前記太陽電池パネルで発電した電気を前記蓄電部に供給し、複数の前記流れ発生機を駆動することを特徴とする藻類培養システム。
【請求項２】
前記支持部材は前記培養液よりも比重が軽く、前記培養液に対し前記流れ発生機の浮力を確保するための浮力材であることを特徴とする請求項１に記載の藻類培養システム。
【請求項３】
前記複数の支持部材は、隣接する該支持部材同士が成す角度が全て等しくなるように配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の藻類培養システム。
【請求項４】
前記培養槽は、平面視すると前記内壁部が円筒形状であり、前記流れ発生機は前記培養槽の中央部に配置されることを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の藻類培養システム。
【請求項５】
前記流れ発生機は、前記培養槽の中央から前記内壁部に向かう前記培養液の流れを、前記培養液に対して前記培養槽の中央から全方向に生じさせることを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の藻類培養システム。
【請求項６】
前記藻類培養装置は、前記培養槽に収容された前記培養液中に存在する前記藻類に光を照射する光照射部材を備えることを特徴とする請求項１から５の何れか一項に記載の藻類培養システム。
【請求項７】
前記光照射部材は前記培養槽の底面に配置された光ファイバを含み、外部光源の光を、前記光ファイバを通じて前記培養槽の底面に導いて前記藻類に照射することを特徴とする請求項６に記載の藻類培養システム。
【請求項８】
前記光照射部材は前記培養槽の底面に配置され、前記藻類に自ら発する光を照射することを特徴とする請求項６に記載の藻類培養システム。
【請求項９】
前記培養槽は、地盤を地表よりも掘り下げて形成されていることを特徴とする請求項1から８の何れか一項に記載の藻類培養システム。
【請求項１０】
前記培養槽に被せられ、該培養槽の内壁部及び底部を覆うシートを前記藻類培養装置がさらに備え、
前記培養液は前記シートを介して前記培養槽に収容されていることを特徴とする請求項１から９の何れか一項に記載の藻類培養システム。
【請求項１１】
前記培養槽に、該培養槽内に収容された前記培養液に二酸化炭素を供給するための二酸化炭素供給口が設けられていることを特徴とする請求項１から１０の何れか一項に記載の藻類培養システム。
【請求項１２】
前記二酸化炭素供給口は、前記培養槽の底面の中央に配置されていることを特徴とする請求項１１に記載の藻類培養システム。
【請求項１３】
前記培養槽に、前記培養液中で培養した前記藻類を前記培養液とともに回収するための藻類回収口が設けられていることを特徴とする請求項１から１２の何れか一項に記載の藻類培養システム。
【請求項１４】
前記藻類回収口は、前記培養槽の底面に配置されていることを特徴とする請求項１３に記載の藻類培養システム。
【請求項１５】
下記（１）式で示される前記培養槽の外周縁での前記培養液の流速ｖが１２ｍ／ｍｉｎ以上であることを特徴とする請求項１から１４の何れか一項に記載の藻類培養システム。
【数１】
0006571529.tif 000010
但し、上記（１）式において、φは前記培養液の体積を前記藻類の培養に要した前記流れ発生機の出力で割ったパラメータ、Ｗａｔｔは前記藻類の培養に要した前記流れ発生機の出力、Ｄは前記培養槽に収容された前記培養液の深さであり、かつ０．４〜１ｍの範囲内の数値、ｔは前記培養液が前記培養槽の外周縁を１周するのに要する時間をそれぞれ示す。
【請求項１６】
前記流れ発生機は、１つの前記培養槽に対して１つ設けられることを特徴とする請求項１から１５の何れか一項に記載の藻類培養システム。
【請求項１７】
前記培養槽内に収容された前記培養液に、前記培養槽に設けられた二酸化炭素供給口を通じて二酸化炭素を供給する二酸化炭素供給源を備えることを特徴とする請求項１から１６の何れか一項に記載の藻類培養システム。
【請求項１８】
太陽光を集光し、該集光した太陽光を藻類培養装置に設けられた光照射部材に供給する太陽光集光部を備えることを特徴とする請求項１から１７の何れか一項に記載の藻類培養システム。
【請求項１９】
一方の端部が前記培養槽に設けられた藻類回収口に接続され、前記培養液中で培養した前記藻類を前記培養液とともに回収する藻類回収ラインを備え、
前記藻類回収ラインの他方の端部は、前記一方の端部よりも低い位置に配置され、前記藻類回収ラインの双方の端部の高低差を利用して前記藻類を前記培養槽から回収することを特徴とする請求項１から１８の何れか一項に記載の藻類培養システム。
【請求項２０】
前記藻類回収ラインの少なくとも一部が、前記一方の端部から前記他方の端部に向けて傾斜していることを特徴とする請求項１９に記載の藻類培養システム。
【請求項２１】
前記太陽電池パネルが、前記培養槽の上方に設置されていることを特徴とする請求項１から２０の何れか一項に記載の藻類培養システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光を吸収し二酸化炭素を取り込むことで光合成を行う光合成藻類を培養する藻類培養装置を備える藻類培養システムに関する。
本願は、２０１３年１２月９日に日本に出願された特願２０１３−２５４５３０号に対して優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化の元凶である二酸化炭素を光合成反応により吸収して固定化する微細生物として光合成微細藻類が注目されている。
光合成微細藻類は、培養液を収容する培養槽又は培養池を有する培養装置で培養される。このような培養装置では、光合成微細藻類と培養液の混合液を撹拌することで、培養された光合成微細藻類の沈降や堆積に伴う腐敗を防止し生産性を高めることが求められる（例えば、特許文献１参照）。【０００３】
図６は、特許文献１に開示された藻類培養装置の概略構成を示す平面図である。図７は、図６に示す撹拌装置の概略構成を示す断面図である。図６において、Ｍは培養槽２０１の中心線（以下、「中心線Ｍ」という）を示しており、Ｎは培養槽２０１の幅（以下、「幅Ｎ」という）を示している。【０００４】
図６及び図７を参照すると、特許文献１には、培養槽２０１と、複数の撹拌装置２０４と、移動手段２０６とを有する藻類培養装置２００が開示されている。培養槽２０１は、光合成微細藻類と培養液との混合液を収容し、当該光合成微細藻類を培養する。撹拌装置２０４は、培養槽２０１の混合液２０２中で、培養槽２０１の底部から上方の一定位置に離間して位置した状態で、混合液２０２を吸引し、底部に向かって排出し当該底部の光合成微細藻類を撹拌する。移動手段２０６は、複数の撹拌装置２０４を混合液２０２中で移動させる。撹拌装置２０４内では、流れを与えられた混合液が矢印Ｘ方向に移動する。
このような構成とされた藻類培養装置２００を用いることで、培養された光合成微細藻類の沈降や堆積に伴う腐敗を防止し生産性を高めることが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−２５４７２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示された藻類培養装置２００を用いて微細藻類の培養を行う場合、複数の撹拌装置２０４及び移動手段２０６を駆動させるために多くの電力が必要となってしまう。
つまり、所定の量（例えば、１ｋｇ）の微細藻類の栽培に、多くの電力が必要になってしまうという問題があった。【０００７】
本発明者が、市販のレースウェイタイプの藻類培養システムと、市販のカラムタイプの藻類培養システムと、を用いて１ｋｇの微細藻類の栽培に必要な電力を２年間測定したところ、レースウェイタイプの藻類培養システムでは、７４．４±２８．２（ｋＷｈ／ｋｇ）であり、カラムタイプの藻類培養システムでは、２２３．２±３８．０（ｋＷｈ／ｋｇ）であった。
上記数値から、従来、所定の量（例えば、１ｋｇ）の微細藻類の栽培には、多くの電力が必要になってしまうことが分かる。【０００８】
そこで、本発明は、藻類の沈降や堆積に伴う腐敗を抑制した上で、従来の培養装置よりも少ない電力で所定の量の藻類を培養可能な藻類培養装置、及び藻類培養システム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】
本発明に係る藻類培養システムは、複数の藻類培養装置と、複数の前記藻類培養装置と電気的に接続された蓄電部と、前記蓄電部と電気的に接続された太陽電池パネルと、を備え、前記藻類培養装置は、藻類及び該藻類を培養する培養液を収容する培養槽と、前記培養槽に設けられ、該培養槽内の液面及びその近傍の前記培養液を、前記培養槽の中央から該培養槽の内壁部に向かって移動させることで、前記培養液の液面及びその近傍に、前記培養槽の中央から該培養槽の内壁部に向かい、前記内壁部で向きを変えて前記内壁部に沿って下方に流れ、前記培養槽の底面に達してさらに向きを変え、前記内壁部から前記培養槽の中央に向かって流れ、前記培養槽の中央で、前記液面に向けて上昇する前記培養液の流れを生じさせる流れ発生機と、前記流れ発生機が前記培養液に浮かんだ状態で、前記培養槽の中央部に前記流れ発生機の位置を規制する流れ発生機位置規制部材と、を備え、前記流れ発生機は、モータと、一方の端部が前記モータに接続された回転軸と、基端部が前記回転軸の他方の端部に接続されて前記回転軸を中心に放射状に配置された複数の支持部材と、前記支持部材の先端部に取り付けられた複数の羽根部材と、を有し、前記培養槽に収容された前記培養液の液面に対して前記回転軸が直交するように配置された状態で、前記複数の羽根部材が前記回転軸よりも前記培養槽の前記内壁部寄りに配置され、前記支持部材から垂下することで前記培養液に接し、前記太陽電池パネルで発電した電気を前記蓄電部に供給し、複数の前記流れ発生機を駆動する。
【００１１】
本発明に係る藻類培養システムにおいて、前記支持部材は前記培養液よりも比重が軽く、前記培養液に対し前記流れ発生機の浮力を確保するための浮力材であってもよい。
【００１２】
本発明に係る藻類培養システムにおいて、前記複数の支持部材は、隣接する該支持部材同士が成す角度が全て等しくなるように配置されていてもよい。
【００１３】
本発明に係る藻類培養システムにおいて、前記培養槽は、平面視すると前記内壁部が円筒形状であり、前記流れ発生機は前記培養槽の中央部に配置されていてもよい。
【００１４】
本発明に係る藻類培養システムにおいて、前記流れ発生機は、前記培養槽の中央から前記内壁部に向かう前記培養液の流れを、前記培養液に対して前記培養槽の中央から全方向に生じさせてもよい。
【００１６】
本発明に係る藻類培養システムにおいて、前記藻類培養装置は、前記培養槽に収容された前記培養液中に存在する前記藻類に光を照射する光照射部材をさらに備えていてもよい。
【００１７】
本発明に係る藻類培養システムにおいて、前記光照射部材は前記培養槽の底面に配置された光ファイバを含み、外部光源の光を、前記光ファイバを通じて前記培養槽の底面に導いて前記藻類に照射してもよい。又は、前記光照射部材は前記培養槽の底面に配置され、前記藻類に自ら発する光を照射してもよい。
【００１８】
本発明に係る藻類培養システムにおいて、前記培養槽は、地盤を地表よりも掘り下げて形成されていてもよい。
【００１９】
本発明に係る藻類培養システムは、前記培養槽に被せられ、該培養槽の内壁部及び底部を覆うシートを前記藻類培養装置がさらに備え、前記培養液は前記シートを介して前記培養槽に収容されていてもよい。
【００２０】
本発明に係る藻類培養システムにおいて、前記培養槽に、該培養槽内に収容された前記培養液に二酸化炭素を供給するための二酸化炭素供給口が設けられていてもよい。
【００２１】
本発明に係る藻類培養システムにおいて、前記二酸化炭素供給口は、前記培養槽の底面の中央に配置されていてもよい。
【００２２】
本発明に係る藻類培養システムにおいて、前記培養槽に、前記培養液中で培養した前記藻類を前記培養液とともに回収するための藻類回収口が設けられていてもよい。
【００２３】
本発明に係る藻類培養システムにおいて、前記藻類回収口は、前記培養槽の底面に配置されていてもよい。
【００２４】
本発明に係る藻類培養システムにおいては、下記（１）式で示される前記培養槽の外周縁での前記培養液の流速ｖが１２ｍ／ｍｉｎ以上であってもよい。
【数１】
0006571529.tif 000002
但し、上記（１）式において、φは前記培養液の体積を前記藻類の培養に要した前記流れ発生機の出力で割ったパラメータ、Ｗａｔｔは前記藻類の培養に要した前記流れ発生機の出力、Ｄは前記培養槽に収容された前記培養液の深さであり、かつ０．４〜１ｍの範囲内の数値、ｔは前記培養液が前記培養槽の外周縁を１周するのに要する時間をそれぞれ示す。
【００２５】
本発明に係る藻類培養システムにおいて、前記流れ発生機は、１つの前記培養槽に対して１つ設けられていてもよい。
【００２７】
本発明に係る藻類培養システムは、前記培養槽内に収容された前記培養液に、前記培養槽に設けられた二酸化炭素供給口を通じて二酸化炭素を供給する二酸化炭素供給源をさらに備えていてもよい。【００２８】
本発明に係る藻類培養システムは、太陽光を集光し、該集光した太陽光を藻類培養装置に設けられた光照射部材に供給する太陽光集光部をさらに備えていてもよい。【００２９】
本発明に係る藻類培養システムは、一方の端部が前記培養槽に設けられた藻類回収口に接続され、前記培養液中で培養した前記藻類を前記培養液とともに回収する藻類回収ラインをさらに備え、
前記藻類回収ラインの他方の端部は、前記一方の端部よりも低い位置に配置され、前記藻類回収ラインの双方の端部の高低差を利用して前記藻類を前記培養槽から回収してもよい。【００３０】
本発明に係る藻類培養システムにおいて、前記藻類回収ラインの少なくとも一部が、前記一方の端部から前記他方の端部に向けて傾斜していてもよい。【００３１】
本発明に係る藻類培養システムにおいては、前記太陽電池パネルが、前記培養槽の上方に設置されていてもよい。
【発明の効果】
【００３２】
本発明の藻類培養装置によれば、流れ発生機が、培養槽内の液面及びその近傍の培養液を、培養槽の中央から内壁部に向かって移動させることで、培養液の液面及びその近傍に、培養槽の中央から内壁部に向かう培養液の流れを生じさせる。培養液の液面及びその近傍に形成された流れが培養槽の内壁に到達すると、培養槽の内壁に沿って培養槽の外周部の底面に向かう方向に培養液の流れが発生する。次いで、培養槽の底面に沿って培養槽の外周部から中央部に向かう方向に培養液の流れが発生し、その後、培養槽の中央部の底面から上方に配置された流れ発生機に向かう方向に培養液の流れが発生する。【００３３】
流れ発生機は、培養槽に収容された培養液の液面及びその近傍に、培養槽の中央部から内壁部に向かう培養液の流れを発生させるが、培養液の粘性に依存して生じる反力、すなわち流れ発生機に対して負荷を生じる抵抗が、培養液の深い部分を攪拌する場合と比較して小さいので、流れ発生機にかかる負荷が小さくて済む。したがって、流れ発生機の消費電力を従来よりも抑えることができる。つまり、藻類の沈降や堆積に伴う腐敗を抑制した上で、従来の培養装置よりも少ない電力で、従来と同等もしくはそれ以上の量の藻類を培養させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施の形態に係る藻類培養システムの概略構成を示す平面図である。
【図２】図１に示す藻類培養システムのＡ−Ａ線方向の断面図である。
【図３】図１に示す藻類培養システムのＢ−Ｂ線方向の断面図である。
【図４】藻類回収ラインの他の例を説明するための断面図である。
【図５】本発明の藻類培養装置の変形例を示す断面図である。
【図６】特許文献１に開示された藻類培養装置の概略構成を示す平面図である。
【図７】図６に示す撹拌装置の概略構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
図１は、本発明の実施の形態に係る藻類培養システムの概略構成を示す平面図である。
図１では、後述する図２に示すシート３２の図示を省略する。また、図１に示す流れ発生機３３の周囲に描いた矢印は、培養槽３１に対して流れ発生機３３が回転することを示している。
【００３６】
図２は、図１に示す藻類培養システムのＡ−Ａ線方向の断面図である。図２では、説明の便宜上、図１に示すＡ−Ａ線を通過しない一方の端部１７ａ、二酸化炭素供給源２６、接続部材６５、及び二酸化炭素供給ライン６６を図示する。
図３は、図１に示す藻類培養システムのＢ−Ｂ線方向の断面図である。図２及び図３において、図１に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。
【００３７】
図１〜図３を参照するに、本実施の形態の藻類培養システム１０は、複数の藻類培養装置１１（図１の場合、４つ）と、台座部１５と、藻類回収ライン１６と、二酸化炭素供給管１７と、パネル支持部材１８と、太陽電池パネル２１と、蓄電部２３と、太陽光集光部２４と、二酸化炭素供給源２６と、を有する。
【００３８】
藻類培養装置１１は、光合成微細藻類である藻類１４及び藻類１４を培養するための培養液１３を収容する培養槽３１と、培養液１３中に所定の流れを発生させる流れ発生機３３と、流れ発生機３３を培養槽３１に対して定位置に維持する流れ発生機位置規制部材３４と、培養液１３中に存在する藻類１４に光を照射する光照射部材３８と、を有する。
【００３９】
培養槽３１は、円筒形状とされた内壁部３１ｂと、内壁部３１ｂの下端を覆う円形状の板部材である底板部３１ｃと、を有する。培養槽３１内には、培養槽３１の内面を覆うように、シート３２が配置されている。
【００４０】
培養槽３１の底板部３１ｃの中央には、槽内に収容された培養液１３に二酸化炭素を供給する二酸化炭素供給管１７の他方の端部１７ｂを通過させるための貫通部３１ｄが設けられている。二酸化炭素供給管１７の端部１７ｂはシート３２をも貫通し、培養槽３１の底に突き出している。
また、培養槽３１の内壁部３１ｂに近い底板部３１ｃには、槽内に収容された培養液１３と共に培養した藻類１４を回収する藻類回収ライン１６の端部を通過させるための藻類回収口３１ｅが設けられている。藻類回収ライン１６の端部もシート３２を貫通し、培養槽３１の底に露出している。
さらに、培養槽３１の底板部３１ｃの上面側には、複数の光照射部材３８を配置してその位置を規制する凹部が複数設けられている。
【００４１】
培養槽３１の内径Ｒ（言い換えれば、内壁部３１ｂの内径）は、例えば、３〜６ｍの範囲内で適宜選択することができる。
培養槽３１内に収容された培養液１３の深さＤは、培養槽３１の内径Ｒの値よりも小さくなるように構成されている。培養槽３１内に収容される培養液１３の深さＤは、例えば、０．４ｍ以上１ｍ以下の範囲内で適宜選択することができるが、０．４ｍ以上０．５ｍ以下が好ましい。
具体的には、培養槽３１の内径Ｒが５ｍの場合、培養槽３１内に収容される培養液１３の深さＤは、例えば、０．４ｍとすることができる。
ところで、培養槽３１の内壁部３１ｂの形状は、円筒形状に限らず、多角形状であってもよい。また、藻類培養装置を含むシステムの設置場所に依っては、一様でない形状の槽を採用しても、本発明の主題が損なわれることはない。
【００４２】
つまり、本実施の形態の藻類培養装置１１では、深さの浅い培養液１３を用いて藻類１４の栽培を行う。培養する藻類１４としては、例えば、藻類バイオ燃料に使用可能な微細藻類（例えば、ボトリオコッカス、シュードコリシスチス、クロレラ、スピルリナ、セネデスムス、ナンノクロロプシス、フィスツリフェラ等）を用いることができる。この場合、培養液１３としては、例えば、人工合成培地であるｆ／２培地を用いることができる。
【００４３】
なお、培養槽３１に替えて、培養槽３１を構成する内壁部３１ｂと、該内壁部３１ｂが配置される台座部１５の培養装置載置面１５ｂ（培養槽の底板部として機能する面（具体的には、例えば、コンクリートで構成された面））と、で構成される培養槽を用いてもよい。
このような構成とされた培養槽を用いることで、底板部３１ｃが不要となるため、藻類培養装置１１の軽量化を図ることが可能となるので、藻類培養装置１１の運搬を容易に行うことができる。
【００４４】
シート３２は、培養槽３１の内面を覆うように培養槽３１に被せられており、藻類１４を含んだ培養液を培養槽３１に収容することで内壁部３１ｂ及び底板部３１ｃに密着し、培養槽３１の内側の形状を転写されている。このように、シート３２を介して、培養槽３１内に藻類１４を含んだ培養液１３を収容することで、培養槽３１の止水性を高めるとともに、藻類１４及び培養液１３によって培養槽３１の内面が汚れることを抑制することができる。
【００４５】
図２に示すように、シート３２の下方に光照射部材３８を配置する場合、シート３２としては、光透過性を有するシート（例えば、透明なシート）を用いるとよい。
このように、シート３２として光透過性を有するシートを用いることで、光照射部材３８が照射する光（例えば、太陽光）を、シート３２に収容された培養液１３中に存在する藻類１４に照射することができる。
【００４６】
なお、図２では、一例として、シート３２と底板部３１ｃとの間に、光照射部材３８を配置させた場合を例に挙げて説明したが、光照射部材３８の配設位置は、これに限定されない。光照射部材３８は、培養液１３に浸漬されるように、シート３２上に配置してもよい。この場合、シート３２を介することなく、培養液１３中に存在する藻類１４に光を照射することが可能となるので、シート３２が光透過性を有する必要がない。よって、シート３２として、様々な種類のシートを用いることができる。
【００４７】
また、図２及び図３では、シート３２を介して、培養槽３１内に藻類１４及び培養液１３を収容した場合を例に挙げて図示したが、シート３２を用いることなく、直接、培養槽３１内に藻類１４及び培養液１３を収容してもよい。
【００４８】
流れ発生機３３は、シート３２を介して培養槽３１に収容された培養液１３に浮かんだ状態（図２参照）で培養槽３１の中央部Ｃに配置されている。流れ発生機３３は、液面１３ａ付近の培養液１３を、培養槽３１の中央部Ｃから内壁部３１ｂに向けて移動させることで、液面１３ａ付近の培養液１３に、培養槽３１の中央部Ｃから内壁部３１ｂに向かう流れを全方向的に生じさせる。
【００４９】
流れ発生機３３は、１つの培養槽３１に対して１つのみ配置されている。このように、１つの培養槽３１に対して１つの流れ発生機３３を配置することで、１つの培養槽３１に対して複数の流れ発生機３３を配置させた場合と比較して、少ない電力で所定の量の藻類１４を培養することができる。
【００５０】
流れ発生機３３は、モータ４１と、減速機４２と、回転軸４３と、複数の羽根部材４５（図１に示す藻類培養装置１１の場合、３つ）と、羽根部材４５を支持する複数の支持部材４６（図１に示す藻類培養装置１１の場合、３つ）と、ロープ固定部４７，４８と、を有する。
【００５１】
ロープ固定部４７，４８は、減速機４２の外壁に設けられている。ロープ固定部４７，４８は、減速機４２を介して、対向するように配置されている。ロープ固定部４７は、後述する第１のロープ５６（流れ発生機３３の位置を規制するための一方のロープ）の一端を結ぶための部材である。ロープ固定部４８は、後述する第２のロープ５７（流れ発生機３３の位置を規制するための他方のロープ）の一端を結ぶための部材である。
【００５２】
モータ４１は、減速機４２を介して、回転軸４３の一方の端部に接続されている。回転軸４３は、流れ発生機３３を培養液１３に浮かべたとき、培養液１３の流れが形成されていない液面１３ａに対して回転軸４３の軸方向が直交するように設けられている。
【００５３】
支持部材４６の基端部４６ａは回転軸４３の他方の端部４３ａに接続され、先端部４６ｂの下面４６ｃには羽根部材４５が取り付けられている。支持部材４６は、樹脂製の中空構造を有しており、その比重は培養液１３に比べて非常に軽く、流れ発生機３３のフロート（浮力を生じる部材）として機能する。なお、支持部材４６の構造は樹脂製の中空構造に限らず、流れ発生機３３に十分な浮力をもたらすものであればいかなる構造をも採用し得る。
【００５４】
また、支持部材４６は、隣接する他の支持部材４６との成す角度が全て等しくなるように配置されている。図１に示す構造の場合、３つの支持部材４６は隣接するものどうしが１２０度ずつ離間している。これにより、流れ発生機３３は、培養液１３に浮かべたとき、支持部材４６の下面４６ｃに取り付けられた羽根部材４５を、培養液１３の当初の液面１３ａよりも下の比較的浅い領域に配置しつつ、モータ４１及び減速機４２は液面１３ａよりも上に保持されるので、安定した状態で培養液１３上に浮かべることができる。
【００５５】
羽根部材４５は、モータ４１及び減速機４２を培養槽３１のほぼ中心に配置して流れ発生機３３を培養液１３に浮かべたとき、培養槽３１の中心から内壁部３１ｂ寄りに離間した位置に配置される。また、羽根部材４５は、支持部材４６に長さ方向が一致するように、かつ羽根部材４５の幅方向が培養液１３の液面１３ａに対して直交するように取り付けられている。
【００５６】
培養液１３は光合成微細藻類と培養液の混合液であって、流体として相当の粘性を有する。ここで粘性とは、流体の内部に速度勾配が生じたとき、速度勾配の要因となった物体に対してその速度勾配に比例してその物体の動きを押し返そうとする力（反力）が作用する特性をいう。本実施形態では、培養液１３内で回転する支持部材４６及び羽根部材４５（主に羽根部材４５）が速度勾配の要因といえる。
従来の藻類培養装置（特開２０１１−２５４７２４号公報）では、やはり速度勾配の要因といえるプロペラが、培養液の液面から離れた位置にあるので、プロペラの回転に対して反力を生じようとする培養液の粘性が、プロペラの上下を含むすべての部分に作用する。
一方、本実施形態では、羽根部材４５が培養液１３の液面１３ａよりも下の比較的浅い領域に配置されるので、支持部材４６及び羽根部材４５の回転に対して反力を生じようとする培養液の粘性が、従来の藻類培養装置よりも明らかに小さい。羽根部材４５の上部は液面１３ａに近いため、羽根部材４５と液面１３ａとの間の培養液に生じる速度勾配が小さいためである。なお、培養液１３は液面１３ａを介して空気と接しているが、空気の粘性は培養液１３の粘性に対して非常に小さいのでここでは無視できる。
つまり、本実施形態では、培養液の粘性に依存して生じる反力（回転する羽根部材４５を押し返そうとする力）が従来の藻類培養装置よりも小さいので、羽根部材４５を回転させるモータ４１にかかる負荷が小さくて済む。したがって、モータ４１すなわち流れ発生機３３の消費電力を従来よりも抑えることができる。
【００５７】
培養液１３の粘性を考慮すると、培養槽３１の底に近い領域の培養液１３を攪拌するよりも液面１３ａに近い培養液に流れを生じさせるほうが、電力消費が少なくて済むことは上記の通りである。次に、モータ４１及び減速機４２を培養槽３１のほぼ中心に配置して流れ発生機３３を培養液１３に浮かべた状態でモータ４１を駆動して支持部材４６及び羽根部材４５を回転させると、液面１３ａに近く、かつ羽根部材４５の回転方向前方に存在する培養液は、羽根部材４５に押されるようにモータ４１の回転軸４３を中心とする円運動をする。しかしながら、培養液は液中において半径方向に自らの粘性を除いてなんらの拘束も受けないので、円運動に伴いその中心から半径方向外向きに作用する遠心力によって流れを生じる。このとき、モータ４１及び減速機４２は培養槽３１のほぼ中心に配置されているので、結果的に、液面１３ａ付近の培養液１３には培養槽３１の中央部Ｃから内壁部３１ｂに向かう流れが生じることになる。
【００５８】
液面１３ａに近い培養液１３に生じた流れが内壁部３１ｂに達すると、その流れは向きを変えて内壁部３１ｂに沿って下方に流れ、培養槽３１の底面３１ａに達してさらに向きを変え、今度は内壁部３１ｂから槽の中央に向かって流れる。槽の中央に至った培養液は、流れ発生機３３の駆動によって全方位的に拡散し、同じプロセスを経て槽の中央に至った培養液と共に槽の中央で液面に向けて上昇する。これにより、培養槽３１の半径方向の縦半断面内を循環する培養液の流れを生じさせることができ、培養槽３１内における藻類の沈降や堆積に伴う腐敗を抑制しつつ、藻類の培養を効率よく行なうことができる。
【００５９】
羽根部材４５としては、例えば、矩形の羽根を用いることができる。羽根部材４５として矩形の羽根を用い、かつ培養槽３１の内径Ｒが５ｍで、培養液１３の深さＤが０．４ｍの場合、羽根部材４５の長さ（培養槽３１の半径方向における羽根部材４５の長さ）Ｗ１は、例えば３０ｃｍとすることができる。また、羽根部材４５の幅（培養槽３１の深さ方向に平行な羽根部材４５の長さ）Ｗ２は、例えば２５ｃｍとすることができる。
羽根部材４５を構成する材料としては、例えば、木、プラスチック、ステンレスを用いることができる。
【００６０】
支持部材４６の長さは、内径Ｒの１／２（言い換えれば、後述する下記（５）式に示す半径ｒ）の３０％〜４０％の範囲内であることが好ましい。具体的には、内径Ｒの１／２の値が２．５ｍの場合、支持部材４６の長さは、０．７５ｍ〜１．０ｍの範囲内で適宜設定することができる。
【００６１】
なお、使用するモータ４１として出力の大きいものを用いる場合には、出力の大きさに応じて支持部材４６の数を増加させてもよい。その場合、隣接する支持部材４６間の角度を、支持部材４６の数に応じて例えば９０度、６０度というように小さくして支持部材４６の等間隔配置を維持するべきである。
使用するモータ４１として出力の大きいものを用いた場合、モータ４１及び減速機４２の重量増が懸念されるが、フロートとしての支持部材４６の数を増加させることにより、モータ４１及び減速機４２の重量増に対して流れ発生機３３の浮力が担保されるので、安定した状態を損なうことなく流れ発生機３３を培養液１３上に浮かべておくことができる。
【００６２】
上記のように、隣接する支持部材４６の成す角度が全て等しくなるように、複数の支持部材４６を配置することで、複数の支持部材４６に取り付けられた羽根部材４５により、培養槽３１の中央部Ｃから培養槽３１の内壁部３１ｂに向かう方向に、全方位的に拡散する放射状の流れを均一に発生させることができる。
【００６３】
ここで、藻類１４の沈殿や死滅を抑制するために必要な培養槽３１の外周縁における培養液１３の流速ｖについて説明する。
藻類１４を培養する培養液１３の体積（以下、「培養体積」という）当たりの投入エネルギー効率φは、下記（２）式で示される。
なお、投入エネルギー効率φは、培養体積を藻類１４の培養に要した流れ発生機の出力（投入出力）で割ったパラメータであり、投入出力でどれだけ培養液１３を撹拌できるかを示すパラメータである。
【００６４】
【数２】
0006571529.tif 000003
【００６５】
上記（２）式において、Ｖは上記培養体積（以下、「培養体積Ｖ」という）、Ｗａｔｔは、流れ発生機３３の投入出力、言い換えれば、培養液１３の撹拌に使用した出力（以下、「投入出力Ｗａｔｔ」という）を示している。
このとき、培養体積Ｖの単位としてｍ３（立法メートル）を使用し、投入出力Ｗａｔｔの単位としてＷ（ワット）を用いる。
【００６６】
上記（２）式で示される投入エネルギー効率φは、その値が大きければ大きいほどエネルギー効率が良いということになる。
投入エネルギー効率φは、例えば、０．２０〜０．３２（ｍ３／Ｗ）を目標値とすることが好ましいが、上記数値範囲よりも大きい値の方がより好ましい。
【００６７】
また、藻類１４の沈殿や死滅を抑制する観点から、藻類１４の培養効率を向上させるためには、撹拌された培養液１３の流速も重要となる。ここで、上記（２）式を変形すると、下記（３）式となる。
【００６８】
【数３】
0006571529.tif 000004
【００６９】
ここで、シート３２に収容された培養液１３の深さＤ、及び培養槽３１の半径ｒ（内径Ｒの１／２の値）を用いると、培養体積Ｖは、下記（４）式で示される。培養液１３の深さＤ（単位はｍ（メートル））は、例えば、０．４〜１ｍの範囲内で適宜選択することが可能であるが、０．４〜０．５ｍが好ましい。
【００７０】
【数４】
0006571529.tif 000005
【００７１】
上記（３）式及び（４）式から、下記（５）式が成り立つ。
【００７２】
【数５】
0006571529.tif 000006
【００７３】
上記（５）式を培養槽３１の半径ｒについて解くと、下記（６）式が成り立つ。
【００７４】
【数６】
0006571529.tif 000007
【００７５】
培養槽３１の外周縁における培養液１３の流速ｖは、下記（７）式で示すことができる。なお、下記（７）式に示すｔは、培養液１３が培養槽３１の外周縁を１周するのに要する時間（以下、「時間ｔ」という）を示している。時間ｔは、実際に測定した値であり、その単位としては、ｍｉｎを用いる。
【００７６】
【数７】
0006571529.tif 000008
【００７７】
上記（７）式の培養槽３１の半径ｒを、上記（６）式で示される培養槽３１の半径ｒに置き換えると、下記（８）式が成立する。
【００７８】
【数８】
0006571529.tif 000009
【００７９】
投入エネルギー効率φの目標値を設定し、上述した範囲内で培養液１３の深さＤを設定し、時間ｔを測定により取得することで、上記（８）式により、培養槽３１の外周縁における培養液１３の流速ｖを求めることができる。
従来のオープンポンドタイプの藻類培養装置を用いる場合、培養液の流速が１２ｍ／ｍｉｎ以上にすると藻類の沈殿や死滅を抑制することが可能となる。
よって、培養槽３１の外周縁における培養液１３の流速ｖは、１２ｍ／ｍｉｎ以上が好ましい。
【００８０】
上記のように、本実施形態の藻類培養装置１１は、内壁部が円筒形状とされ、シート３２を介して藻類１４及び藻類１４を培養する培養液１３が収容される培養槽３１と、培養液１３に浮かんだ状態で培養槽３１の中央部Ｃに配置された流れ発生機３３とを有する。流れ発生機３３は、培養槽３１内の液面及びその近傍の培養液１３を、培養槽３１の中央部Ｃから培養槽３１の内壁部３１ｂに向かって移動させることで、培養液１３の液面及びその近傍に、培養槽３１の中央部Ｃから培養槽３１の内壁部３１ｂに向かう培養液１３の流れを生じさせる。培養槽３１の内壁部３１ｂに培養液１３の液面１３ａ及びその近傍に形成された流れが到達すると、培養液１３の内壁部３１ｂに沿って培養槽３１の外周部の底面３１ａに向かう方向に培養液１３の流れが発生する。次いで、培養槽３１の底面３１ａに沿って培養槽３１の外周部から中央部Ｃに向かう方向に培養液１３の流れが発生し、その後、培養槽３１の中央部Ｃの底面３１ａから上方に配置された流れ発生機３３に向かう方向に培養液１３の流れが発生する。
【００８１】
流れ発生機３３は、培養槽３１の液面及びその近傍に、培養槽３１の中央部Ｃから内壁部３１ｂに向かう培養液１３の流れを発生させるが、羽根部材４５が培養液１３の液面１３ａよりも下の比較的浅い領域に配置されるので、支持部材４６及び羽根部材４５の回転に対して反力を生じようとする培養液の粘性が、培養液の深い部分を攪拌する従来の藻類培養装置よりも明らかに小さい。そのため、羽根部材４５を回転させるモータ４１にかかる負荷が小さくて済む。したがって、モータ４１すなわち流れ発生機３３の消費電力を従来よりも抑えることができる。
つまり、藻類１４の沈降や堆積に伴う腐敗を抑制した上で、従来の培養装置よりも少ない電力で所定の量の藻類を培養することができる。
【００８２】
上記効果により、羽根部材４５を回転させる際に使用するモータ４１としては、最大出力が２５Ｗのモータ（言い換えれば、消費電力の少ないモータ）を用いることができる。
【００８３】
流れ発生機位置規制部材３４は、第１の支柱５１と、第２の支柱５２と、第１のロープ固定部５４と、第２のロープ固定部５５と、第１のロープ５６と、第２のロープ５７と、を有する。
第１及び第２の支柱５１，５２は、培養槽３１を挟んで対向するように、台座部１５の上面側に設けられている。第１及び第２の支柱５１，５２は、台座部１５の上面１５ａからその上方に突出している。
【００８４】
第１のロープ固定部５４は、第１の支柱５１の外壁のうち、第２の支柱５２と対向する部分に設けられている。第２のロープ固定部５５は、第２の支柱５２の外壁のうち、第１の支柱５１と対向する部分に設けられている。
第１のロープ５６は、その一端がロープ固定部４７に結ばれており、他端が第１のロープ固定部５４に結ばれている。第２のロープ５７は、その一端がロープ固定部４８に結ばれており、他端が第２のロープ固定部５５に結ばれている。
【００８５】
このように、流れ発生機３３の位置を規制する流れ発生機位置規制部材３４を有することで、培養槽３１に収容された培養液１３に浮かんだ状態の流れ発生機３３を動作させた場合でも、常に流れ発生機３３を培養槽３１の中央部Ｃに配置することが可能となるので、培養槽３１に収容された培養液１３に形成される循環流Ｅの場所によるばらつきを小さくすることができる。
【００８６】
光照射部材３８は、藻類１４の培養が進み、液面１３ａ側から培養槽３１の底面３１ａ上に配置されたシート３２まで太陽光が到達しなくなった際、光合成に必要な太陽光を培養中の藻類１４に照射するための部材である。
光照射部材３８としては、例えば、太陽光を照射する光ファイバ（図示せず）と、内部に光ファイバ（図示せず）を収容可能な光ファイバ収容部（図示せず）を有する光透過性のチューブと、を有した部材を用いることができる。
【００８７】
このような構成の場合、光ファイバは、光ファイバ収容部（図示せず）を介して、シート３２に収容された藻類１４に太陽光を照射する。よって、光ファイバ収容部（図示せず）としては、光を透過可能な材料で構成されたものを用いるとよい。
このような光ファイバ収容部（図示せず）の材料としては、例えば、光透過性樹脂（例えば、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等）、ガラス等を用いることができる。
上記構成とされた光照射部材３８は、例えば、図１に示すようなレイアウトで配置することができる。
【００８８】
なお、図１に示す光照射部材３８のレイアウトは、一例であり、これに限定されない。
また、光照射部材３８は、光合成に必要な光を培養中の藻類１４に照射することが可能な部材を含んでおればよく、光ファイバを構成要素に含むものに限定されない。また、本実施形態では、外部光源としての太陽光を光ファイバを通じて藻類１４に照射しているが、太陽光に限らず人工的な光源、例えば蛍光灯、ＬＥＤ等の光を利用して藻類の光合成を促すこともできる。蛍光灯、ＬＥＤ等の人工的な光源を光照射部材３８として使用する場合は、それらを培養槽３１の底板部３１ｃの上面側に配置し、その光を光ファイバを介することなく藻類１４に直接照射してもよい。
【００８９】
さらに、図１では、藻類培養システム１０の一例について、４つの藻類培養装置１１を有する場合を例に挙げて説明したが、藻類培養システム１０を構成する藻類培養装置１１の数は、複数であればよく、これに限定されない。また、藻類培養システム１０を構成する藻類培養装置１１の数は、例えば、培養槽３１の内径Ｒに応じて適宜選択することができる。
【００９０】
台座部１５は、複数の藻類培養装置１１、藻類回収ライン１６、パネル支持部材１８、太陽電池パネル２１、蓄電部２３、太陽光集光部２４、及び二酸化炭素供給源２６が配置される部材である。台座部１５は、地盤６２の上に配置されている。
台座部１５の上面１５ａは、平坦な面とされている。台座部１５の上面１５ａは、藻類培養装置１１が載置される複数の培養装置載置面１５ｂを含む。培養装置載置面１５ｂは、円形とされた面である。図１の場合、縦方向及び横方向に対してそれぞれ２つの培養装置載置面１５ｂが隣り合うように配置されている。
【００９１】
上記構成とされた台座部１５の材料としては、例えば、コンクリートを用いることができる。また、台座部１５には、藻類回収ライン１６の一部が内設させることから、台座部１５の厚さ（高さ）は、例えば、０．２〜０．５ｍとすることができる。
【００９２】
藻類回収ライン１６は、培養槽３１の底板部３１ｃを介して、複数の培養槽３１のシート３２内で培養された藻類１４を培養液１３と共に抜き出して、培養した藻類１４を回収するためのラインである。
藻類回収ライン１６は、その一部が台座部１５に内設されており、残りの部分が台座部１５の外部（地盤６２の上に配置された部分も含む）に配置されている。藻類回収ライン１６のうち、台座部１５に内設された部分（藻類回収ライン１６の一方の端部１６ａを含む）は、地盤６２の上に配置された部分（藻類回収ライン１６の他方の端部１６ｂを含む）よりも高い位置に配置されている。
【００９３】
藻類回収ライン１６の一方の端部１６ａ（台座部１５内に配置された端部）は、藻類回収口３１ｅに挿入されている。藻類回収ライン１６の一方の端部１６ａは、底板部３１ｃよりも上方に突出しており、シート３２の中央部を貫通している。
これにより、藻類回収ライン１６は、複数のシート３２に収容された培養液１３及び藻類１４を回収可能な構成とされている。
【００９４】
上記構成とされた藻類回収ライン１６は、藻類回収ライン１６の一方の端部１６ａと該一方の端部１６ａよりも低い位置に配置される藻類回収ライン１６の他方の端部１６ｂとの間の高低差を利用して藻類１４を回数可能な構成とされている。これにより、培養した藻類１４を回収するための電力が不要となるため、電力を節約することができる。
【００９５】
二酸化炭素供給管１７は、その一方の端部１７ａが台座部１５の上面１５ａから突出しており、それ以外の部分が台座部１５に内設されている。二酸化炭素供給管１７の一方の端部１７ａには、二酸化炭素供給ライン６６を介して、二酸化炭素供給源２６に接続された部材である接続部材６５が装着されている。
【００９６】
二酸化炭素供給管１７の他方の端部１７ｂ（台座部１５に内設された端部）は、貫通部３１ｄに挿入されている。二酸化炭素供給管１７の他方の端部１７ｂの先端に配置された二酸化炭素供給口１７ｃは、底板部３１ｃよりも上方に突出しており、シート３２の一部を貫通している。
これにより、二酸化炭素供給管１７は、二酸化炭素供給口１７ｃを介して、二酸化炭素供給源２６内に充填された二酸化炭素を培養液１３内に存在する藻類１４に供給する。
【００９７】
パネル支持部材１８は、支持柱１８ａと、パネル支持体１８ｂと、を有する。支持柱１８ａは、その一方の端部が台座部１５に固定されており、台座部１５の上面１５ａの上方に突出している。支持柱１８ａの他方の端部は、パネル支持体１８ｂに接続されている。これにより、支持柱１８ａは、パネル支持体１８ｂを支持している。
【００９８】
パネル支持体１８ｂは、複数の太陽電池パネル２１（図１の場合、４枚の太陽電池パネル２１）が貼り付けられる支持体である。パネル支持体１８ｂは、パネル固定面（図示せず）を有する。
【００９９】
なお、上記パネル支持部材１８を構成するパネル支持体１８ｂの向きや台座部１５の上面１５ａに対する傾斜角度を調節するための駆動機構（図示せず）を有してもよい。このような、駆動機構（図示せず）を有することで、太陽電池パネル２１に対して太陽光を効率良く照射させることが可能となるので、効率良く電力を得ることができる。
【０１００】
太陽電池パネル２１は、パネル支持体１８ｂのパネル固定面（図示せず）に複数枚固定されている。複数の太陽電池パネル２１（図１の場合、４枚の太陽電池パネル）は、蓄電部２３と電気的に接続されている。
最大出力が２５Ｗのモータ４１を含む流れ発生機３３を４台有する藻類培養システム１０（図１に示す構成とされた藻類培養システム１０）を用いて、藻類１４の培養を行う場合、太陽電池パネル２１としては、例えば、２２０Ｗのパネルを４枚用いることができる。これにより、昼間にモータ４１が使用する電力以上の電力を得ることが可能となる。
【０１０１】
蓄電部２３は、台座部１５上に配置されている。蓄電部２３は、複数の太陽電池パネル２１により変換された電力を蓄電する。蓄電部２３は、複数の流れ発生機３３に電力を供給可能な状態で、複数の流れ発生機３３と電気的に接続されている。
このように、複数の太陽電池パネル２１により変換された電力のうち、昼間に使用しない電力を蓄電する蓄電部２３を有することで、別途電力を準備することなく、蓄電部２３に蓄えられた電力を用いて、夜間に藻類培養システム１０を運転することができる。
なお、蓄電部２３としては、例えば、車両であるトラックで使用するバッテリーを複数個組み合わせたものを用いることができる。
【０１０２】
太陽光集光部２４は、複数の藻類培養装置１１で囲まれた台座部１５上に設けられている。太陽光集光部２４は、光照射部材３８（具体的には、本実施の形態の場合、複数の光ファイバ、及び複数の光ファイバを収容する光ファイバ収容部よりなる構造体）に接続された複数の太陽光輸送ライン６８に接続されている。
太陽光集光部２４は、太陽光輸送ライン６８を介して、複数の藻類培養装置１１を構成する光照射部材３８に集光した太陽光を供給する。
【０１０３】
二酸化炭素供給源２６は、台座部１５上に二酸化炭素供給源固定部材（図示せず）により固定されている。二酸化炭素供給源２６は、二酸化炭素供給ライン６６、及び二酸化炭素供給管１７（二酸化炭素供給口１７ｃを含む）を介して、藻類１４に光合成に必要な二酸化炭素を供給する。
二酸化炭素供給源２６としては、例えば、二酸化炭素が充填された高圧ガスボンベを用いることができる。
【０１０４】
本実施形態の藻類培養システムは、複数の藻類培養装置１１と、藻類培養装置１１が載置される平坦な培養装置載置面１５ｂを複数有する台座部１５と、台座部１５上に配置され、複数の藻類培養装置１１と電気的に接続された蓄電部２３と、蓄電部２３と電気的に接続された太陽電池パネル２１とを有する。本実施形態の藻類培養システムによれば、従来よりも少ない電力で藻類１４を培養する際に複数の藻類培養装置１１で必要となる電力（複数の流れ発生機３３を駆動させるために必要な電力）を太陽電池パネル２１によって発電された電力でまかなうことが可能となるので、電力会社から購入した電力で稼働させる従来の藻類培養システムよりも少ないコストで所定の量の藻類を培養させることができる。
【０１０５】
また、藻類培養システム１０単体で、藻類培養システム１０に必要な電力をまかなうことが可能となることで、電力の供給が難しいような場所であっても日照条件がよい場所であれば、藻類培養システム１０を設置して、藻類１４を培養することができる。
【０１０６】
なお、複数の藻類培養装置１１を有する藻類培養システム１０は、先に説明した藻類培養装置１１と同様な効果を得ることができる。
【０１０７】
以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【０１０８】
例えば、本実施の形態の藻類培養システム１０では、４つの培養槽３１を有する場合を例に挙げて説明したが、培養槽３１の数は、これに限定されない。また、後述する図４に示す藻類回収ライン７１を用いてもよい。さらに、太陽電池パネル２１を培養槽３１の上方に設置してもよい。
【０１０９】
図４は、藻類回収ラインの他の例を説明するための断面図である。図４において、図３に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。
【０１１０】
図４に示す構造体は、図３に示す構造体の構成要素である藻類回収ライン１６に替えて、藻類回収ライン７１を有すること以外は、図３に示す構造体と同様に構成される。
図３では、藻類回収ライン１６のうち、台座部１５の外周部に延在する部分の中心軸と、台座部１５の上面１５ａと、が平行となるように、台座部１５に藻類回収ライン１６を内設させた場合を例に挙げて説明したが、例えば、図４に示すように、藻類回収ライン７１のうち、台座部１５の外周部に延在する部分の中心軸と、台座部１５の上面１５ａと、が交差するように、台座部１５に藻類回収ライン７１を内設させてもよい。
【０１１１】
このような構成とされた藻類回収ライン７１を有することで、図３に示す藻類回収ライン１６を有する場合と比較して、複数の培養槽３１内で培養された藻類１４及び培養液１３を容易に回収することができる。
【０１１２】
本発明の藻類培養装置の変形例を図５に示す。この藻類培養装置１１０では、培養槽３１が、地盤６２を地表ＧＬよりも掘り下げて形成された凹所６２ａに設けられている。このように培養槽３１を地表ＧＬよりも低い位置に設けることで、台座部などの資材を省略することができる。また、培養槽３１の内壁部３１ｂを凹所６２ａの垂直な土壁が支持するので、内壁部３１ｂに自立可能な十分な強度を与えなくても培養槽３１の形状を維持することができる。そのため、藻類の培養に適するも消費地から遠く離れた遠隔地において藻類培養を実施するにあたり、なるべく少ない資材で藻類培養システムの構築が可能である。
【実施例】
【０１１３】
実施例では、図１に示す藻類培養システム１０を用いて、藻類１４の培養を実施した。
培養槽３１の内径Ｒは、５ｍとした。シートとしては、透明ポリ塩化ビニル製の厚さ３ｍｍのシートを用いた。
培養液１３である成分を改良したｆ／２培地を培養槽３１内に供給し、培養槽３１内における培養液１３の深さＤが０．４ｍとなるようにした。また、培養中の培養液１３の温度は、１５〜３５℃の範囲内とした。
この培養液１３に、藻類１４として高オイル産生海洋珪藻Fistulifera sp. JPCC DA0580株を培地量に対して２％〜５％程度量植菌した。【０１１４】
３つの支持部材４６の長さは、それぞれ１ｍとした。また、羽根部材４５としては、横の幅Ｗ１が３０ｃｍ、縦の幅Ｗ２が２５ｃｍ、厚さが２ｍｍのステンレス製の羽根部材４５を用いた。
各流れ発生機３３を構成するモータ４１としては、最大出力が２５Ｗの交流モータを用いた。また、支持部材４６の回転速度は、６ｒｐｍ（１分間に６回転）とした。【０１１５】
その後、太陽電池パネル２１から得られる電力により、各培養槽３１内に配置された流れ発生機３３を回転駆動させることで、藻類１４の培養を開始した。
藻類１４の培養期間は、１０日間（具体的には、２４時間×１０＝２４０時間）とした。また、４枚の太陽電池パネル２１から得られた電力を蓄電部２３に蓄電し、これを使用することで、１０日間の藻類１４の培養を行った。【０１１６】
培養が進むにつれて、藻類１４の濃度の上昇により、シート３２の底付近に位置する培養液１３に光合成に必要な光が届かなくなった。
そこで、培養開始から７日目に、太陽光集光部２４により集光した太陽光を培養槽３１の底から照射した。
これにより、光不足を補い、藻類１４の生産性及びオイルの生産性の向上を図ることができた。【０１１７】
しかし、藻類１４の培養が進むにつれて、培養液１３のｐＨが上昇した。そこで、ｐＨが９．０に到達した段階で、培養液１３に、二酸化炭素を供給した。
これにより、培養液１３に二酸化炭素を炭酸として溶解させて、培養液１３のｐＨを８．２まで低下させた。
なお、培養液１３に供給した二酸化炭素は、藻類１４の光合成に必要なＣ源（言い換えれば、炭素）としても利用した。【０１１８】
上記実施例で使用した電力の合計（言い換えれば、４つの藻類培養装置１１が使用した電力の合計）は、１０ｋＷｈであった。また、１０日間で得られた藻類１４の重量は、２ｋｇであった。
このことから、１ｋｇ（所定の量）当たりの藻類を培養するために要した電力は、５ｋＷｈであることが分かった。
【産業上の利用可能性】
【０１１９】
本発明は、藻類の沈降や堆積に伴う腐敗を抑制した上で、藻類を培養可能な藻類培養装置、及び藻類培養システムに適用可能である。
【符号の説明】
【０１２０】
１０…藻類培養システム、
１１…藻類培養装置、
１３…培養液、
１３ａ…液面、
１４…藻類、
１５…台座部、
１５ａ…上面、
１５ｂ…培養装置載置面、
１６…藻類回収ライン、
１７…二酸化炭素供給管、
１８…パネル支持部材、
２１…太陽電池パネル、
２３…蓄電部、
２４…太陽光集光部、
２６…二酸化炭素供給源、
３１…培養槽、
３１ａ…底面、
３２…シート、
３３…流れ発生機、
３４…流れ発生機位置規制部材、
３８…光照射部材、
４１…モータ、
４２…減速機、
４３…回転軸、
４５…羽根部材、
４５ａ…上端面、
４６…支持部材、
４７，４８…ロープ固定部、
５１…第１の支柱、
５２…第２の支柱、
５４…第１のロープ固定部、
５５…第２のロープ固定部、
５６…第１のロープ、
５７…第２のロープ、
６２…地盤、
６５…接続部材、
６６…二酸化炭素供給ライン、
６８…太陽光輸送ライン、
７１…藻類回収ライン、
１１０…藻類培養システム、
Ｃ…中央部、
Ｄ…深さ、
Ｅ…循環流、
Ｎ，Ｗ１，Ｗ２…幅、
Ｍ…中心線、
Ｒ…内径、
ＧＬ…地表
【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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