(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
培養池から培養藻を含む藻水を受け入れて濃縮する方法であって：
前記培養藻を含む藻水を、光を遮断し、水流のない状態で、かつ、養分を与えず、所定の時間、貯留する工程と；
前記貯留された藻水を、フィルターで上下の空間に区分けされた濃縮容器の下方の空間に導入する工程と；
前記フィルターを面外方向に振動させて、前記濃縮容器に導入された藻水をフィルター処理する工程と；
前記フィルターを通過した藻水を分離し、前記フィルターを通過しない藻を含む藻水を回収する工程とを備える；
方法。
【請求項２】
前記所定の時間が３日から５日の間である；
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
培養池から培養藻を含む藻水を受け入れ、貯留する藻水貯留部であって、前記藻水を、光を遮断し、水流のない状態で、かつ、養分を与えず、所定の時間、貯留する、藻水貯留部と；
前記藻水貯留部から供給された藻水を濃縮する藻水濃縮部であって、
藻水を受け入れ濃縮するための濃縮容器と、
前記濃縮容器を上下の空間に区分けするフィルターであって、所定のサイズ以上の藻を通さないフィルターと、
前記フィルターを面外方向に振動させる振動装置と、    
前記濃縮容器に前記貯留された藻水を取り入れる藻水取入口であって、前記濃縮容器の前記フィルターより下方に配置された藻水取入口と、
前記濃縮容器の前記フィルターより下方に配置され、前記濃縮容器で濃縮された藻水を取り出すための濃縮藻水取出口と、
前記濃縮容器の前記フィルターより上方に配置され、前記フィルターを通過した濾過水を排出する濾過水排出口とを有する藻水濃縮部とを備える；
培養藻水濃縮システム。
【請求項４】
前記濃縮藻水取出口から流出する濃縮された藻水の量を調整する流量調整装置を備える；
請求項３に記載の培養藻水濃縮システム。
【請求項５】
前記藻水貯留部に貯留された藻水を受け入れ、貯留する藻水供給部であって、
藻水を貯留する藻水供給容器と、
前記藻水供給容器が前記藻水を取り入れる供給容器取入口と、
前記藻水供給容器から前記藻水を取り出す供給容器取出口とを有する、藻水供給部をさらに備える；
請求項３または請求項４に記載の培養藻水濃縮システム。
【請求項６】
前記藻水供給容器に貯留される藻水の液面を計測する液面計を備え；
前記液面計で計測した前記藻水供給容器の液面に応じて、前記藻水貯留部から前記藻水供給容器に送られる藻水の流量を調整する流量調整装置を備える；
請求項５に記載の培養藻水濃縮システム。
【請求項７】
前記濾過水排出口は、前記振動装置により振動する前記フィルターの最高位置より高い位置に配置された；
請求項３ないし請求項６のいずれか１項に記載の培養藻水濃縮システム。
【請求項８】
前記所定の時間が３日から５日の間である；
請求項３ないし請求項７のいずれか１項に記載の培養藻水濃縮システム。
【請求項９】
前記藻水貯留部が、培養池から受け入れた前記藻水を貯留する容器である；
請求項３ないし請求項８のいずれか１項に記載の培養藻水濃縮システム。
【請求項１０】
前記藻水貯留部が、培養池から受け入れた前記藻水を貯留する池である；
請求項３ないし請求項８のいずれか１項に記載の培養藻水濃縮システム。
【請求項１１】
請求項３ないし請求項１０のいずれか１項に記載の培養藻水濃縮システムの運転方法であって、
前記振動装置を稼働させた後に、前記藻水貯留部から前記藻水濃縮部に前記藻水を供給する；
培養藻水濃縮システムの運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、培養池から培養藻を含む藻水を受け入れて濃縮する方法、培養藻水濃縮システムおよび培養藻水濃縮システムの運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＥＰＡやＤＨＡ等のサプリメントの原料として藻類が注目されている。また、食品としての藻類にも関心が高まっている。さらに、化石燃料の代替えエネルギーとして、藻をバイオ燃料とすることが研究されている。このように、藻類に対する需要の増加が見込まれており、国内外で藻類の生産プラントの建設も進められている。２０２０年からは、ＥＵを始め各国がジェット燃料に２０％のバイオ燃料を混合することを義務付けているが、培養藻水から精製されるジェット燃料については、現状の藻水濃縮方法では生産コストが高くなり、コスト面で化石燃料より劣るという問題点がある。
【０００３】
藻には多くの種類があり、大きさも様々である。ナンノクロロプシスは５μ、ボトリオコッカス、オーランチオキトリウムは５０μ程度と、種類によりサイズも大きく違う。
【０００４】
藻水プラントでは、培養池で藻が培養され、大きく育った藻を採収し、次工程の乾燥、油分抽出へと送られる。しかし、培養池から水と共に採収した藻には、規定に満たないサイズの藻が含まれ、かつ、乾燥、油分抽出工程で用いるには水分が多すぎるので、培養池で培養した藻を分別しつつ藻水を濃縮する必要がある。現状、藻水濃縮は、遠心分離装置で分離濃縮する方式、あるいは、平膜や中空糸膜またはＲＯ膜で藻と水を分離濃縮する方式で行われるのが一般的である。（たとえば、特許文献１参照）。
【０００５】
遠心分離装置による分離濃縮方式の場合、設備投資額が大きく、設備メンテナンス費、運転費が大きくなる。また、平膜や中空糸膜またはＲＯ膜による分離濃縮方式の場合、分離濃縮に高圧を印加する必要がある。また、定期的に膜を高圧水やガスで洗浄(逆洗)しなくてはならず、高圧コンプレサー等の高圧設備が必要になる。結果として、設備投資額、設備メンテナンス費、運転費が大きくなる。
【０００６】
また、上記中空糸膜、ＲＯ膜の場合、膜の開口部構造の特性上、全てのサイズの培養藻を捕獲してしまい、規定に満たないサイズの藻を分離し、培養池に再放流して培養することが困難となり、藻培養の生産効率が低下するという課題がある。
【０００７】
本発明者らは、振動フィルターを用いて、培養池の藻水を所望のサイズの藻を含有する藻水に濃縮する藻水濃縮システムおよびその運転方法を発明した（特願２０１４−２０４７４３）。しかし、藻類が粘液を分泌することは知られている（例えば、非特許文献１参照）。藻が粘液を分泌すると、粘液がフィルターに絡まり、フィルターが目詰まりする懸念が生ずる。そこで、藻水濃縮システムで濃縮される藻水の藻から粘液を予め除去しておくことが望まれる。藻の粘液に関する文献は見つからなかったが、サンゴの粘液については、詳細な報告がある（例えば、非特許文献２参照）。
【０００８】
サンゴでは、粘液を分泌するのは、自己防衛のためと言われている。自己防衛とは、サンゴ表面に付着する生物や細菌の増殖に対する防衛、紫外線からの防衛、汚染物質からの防衛、干潮時に空気中に露出した際の乾燥からの防衛などである。ほかに、捕食やサンゴ内に共生する褐虫藻の光合成との連動によっても粘液を分泌すると考えられている。
【０００９】
発明者らは、藻が粘液を分泌するのは、サンゴと同様であるとの推定に基づき、サンゴが粘液を分泌しない環境を藻に与えることにより、粘液がフィルターに絡まり、フィルターが目詰まりすることのない藻水濃縮システムを提供できるとの考えに至った。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１４−７６０１６
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】堀輝三・大野正夫・堀口健雄編「21世紀初頭の藻学の現況」，2002日本藻類学会，山形，p. 57-58
【非特許文献２】中嶋亮太・田中泰章「サンゴ礁生態系の物質循環におけるサンド粘液の役割」，2014,日本サンゴ礁学会誌、第１６巻p.3-27
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
そこで、本発明は、フィルターを用いて培養池の藻水を所望のサイズの藻を含有する藻水に濃縮する場合において、藻類の粘液の影響を低減することができる培養池から培養藻を含む藻水を受け入れて濃縮する方法、培養藻水濃縮システムおよび培養藻水濃縮システムの運転方法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】
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様に係る培養池から培養藻を含む藻水を受け入れて濃縮する方法は、例えば図１および図５、６に示すように、培養藻を含む藻水１０を、光を遮断し、水流のない状態で、かつ、養分を与えず、所定の時間、貯留する工程と；貯留された藻水１０を、フィルター３で上下の空間に区分けされた濃縮容器１の下方の空間に導入する工程と；フィルター３を面外方向に振動させて、濃縮容器１に導入された藻水１０をフィルター処理する工程と；フィルター３を通過した藻水１１を分離し、フィルター３を通過しない藻を含む藻水１３を回収する工程とを備える。
【００１４】
このように構成すると、培養池からの培養藻を含む藻水は、光を遮断し、水流のない状態で、かつ、養分を与えず、所定の時間、貯留されるので、藻からの粘液の分泌が止まり、粘液のない藻となる。その上で、濃縮容器のフィルターの下方の空間に導かれる。濃縮容器のフィルターの下方の空間の藻水のうちフィルターに至った藻水において、所定のサイズより小さな藻と水は、フィルターを通過して、濾過水排出口から排出される。所定のサイズより大きな藻は、フィルターを通過せず下方の空間に留まる。その際に、フィルターが振動装置により面外方向に振動しているので、大きな藻はフィルターに反射されて、フィルター表面に付着することがない。さらに、粘液が除去されているので、粘液によるフィルターの目詰まりを生じない。よって、フィルター面を洗浄する装置は不要である。このようにして、所定のサイズより小さな藻と水を減少させることにより濃縮した藻水を濃縮藻水取出口より取り出すことが可能となる。したがって、培養池の藻水を、簡易な構造および低コストで、効率よく、所望のサイズの藻を含有する藻水に濃縮する方法となる。
【００１５】
本発明の第２の態様に係る培養池から培養藻を含む藻水を受け入れて濃縮する方法は、第一の態様に係る方法において、所定の時間が３日から５日の間である。このように構成すると、藻は、３日から５日の間、光を遮断し、水流のない状態で、かつ、養分を与えず、貯留されるので、藻からの粘液の分泌が止まり、ほぼ完全に粘液のない藻となる。
【００１６】
本発明の第３の態様に係る培養藻水濃縮システムは、たとえば図１および図６に示すように、培養池５０から培養藻を含む藻水１０を受け入れ、貯留する藻水貯留部５２であって、藻水１０を、光を遮断し、水流のない状態で、かつ、養分を与えず、所定の時間、貯留する、藻水貯留部５２と；藻水貯留部５２から供給された藻水１０を濃縮する藻水濃縮部１６であって、藻水１０を受け入れ濃縮するための濃縮容器１と、濃縮容器１を上下の空間に区分けするフィルター３であって、所定のサイズ以上の藻を通さないフィルター３と、フィルター３を面外方向に振動させる振動装置５と、濃縮容器１に貯留された藻水１０を取り入れる藻水取入口７であって、濃縮容器１のフィルター３より下方に配置された藻水取入口７と、濃縮容器１のフィルター３より下方に配置され、濃縮容器１で濃縮された藻水１３を取り出すための濃縮藻水取出口９と、濃縮容器１のフィルター３より上方に配置され、フィルター３を通過した濾過水１２を排出する濾過水排出口８とを有する藻水濃縮部１６とを備える。
【００１７】
このように構成すると、培養池からの培養藻を含む藻水は、藻水貯留部で、光を遮断し、水流のない状態で、かつ、養分を与えず、所定の時間、貯留されるので、藻からの粘液の分泌が止まり、粘液のない藻となる。その上で、濃縮容器のフィルターの下方の空間に導かれる。濃縮容器のフィルターの下方の空間の藻水のうちフィルターに至った藻水において、所定のサイズより小さな藻と水は、フィルターを通過して、濾過水排出口から排出される。所定のサイズより大きな藻は、フィルターを通過せず下方の空間に留まる。その際に、フィルターが振動装置により面外方向に振動しているので、大きな藻はフィルターに反射されて、フィルター表面に付着することがない。さらに、藻は粘液のない状態であるので、粘液によりフィルターが目詰まりすることがない。よって、フィルター面を洗浄する装置は不要である。このようにして、所定のサイズより小さな藻と水を減少させることにより濃縮した藻水を濃縮藻水取出口より取り出すことが可能となる。したがって、培養池の藻水を、簡易な構造および低コストで、効率よく、所望のサイズの藻を含有する藻水に濃縮するシステムとなる。
【００１８】
本発明の第４の態様に係る培養藻水濃縮システムは、たとえば図１に示すように、第３の態様に係るシステム１００において、濃縮藻水取出口９から流出する濃縮された藻水１３の量を調整する流量調整装置４０を備える。このように構成すると、培養池から藻水貯留部を経て濃縮容器へ供給される藻水の量に対し、濃縮藻水取出口から流出する濃縮された藻水の量を調整することができる。よって、濃縮藻水取出口から流出される藻水の量が増えすぎて、濃縮容器中で、藻水の水面がフィルターより下がることを防止できる。さらに、濃縮藻水取出口から流出する藻水の量を調整することは濾過水排出口から排出される濾過水の量を調整することになり、藻水を所望の濃度に濃縮することができる。
【００１９】
本発明の第５の態様に係る培養藻水濃縮システムは、例えば図１に示すように、第３または第４の態様に係る培養藻水濃縮システム１００において、藻水貯留部５２に貯留された藻水１０を受け入れ、貯留する藻水供給部１７であって、藻水１０を貯留する藻水供給容器１８と、藻水供給容器１８が藻水１０を取り入れる供給容器取入口２１と、藻水供給容器１８から藻水１０を取り出す供給容器取出口１９とを有する、藻水供給部１７をさらに備える。このように構成すると、培養池からの培養藻を含む藻水は、藻水供給容器を経て、濃縮容器のフィルターの下方の空間に導かれる。藻水供給容器での藻水の液面を調整することで、濃縮容器のフィルターを濃縮藻水が押し上げる力を調整することができる。よって、振動装置でフィルターを振動させられなくなるほど大きな力で、藻水がフィルターを押し上げることを防止できる。
【００２０】
本発明の第６の態様に係る培養藻水濃縮システムは、例えば図１、２及び６に示すように、第５の態様に係る培養藻水濃縮システム１００において、藻水供給容器１８に貯留される藻水１０の液面を計測する液面計２４を備え；液面計２４で計測した液面に応じて、藻水貯留部５２から藻水供給容器１８に送られる藻１０水の流量を調整する流量調整装置２５・２９を備える。このように構成すると、正確に藻水供給容器での藻水の液面を調整できるので、振動装置でフィルターを振動させられなくなるほど大きな力で、藻水がフィルターを押し上げることを確実に防止できる。
【００２１】
本発明の第７の態様に係る培養藻水濃縮システムは、例えば図１に示すように、第３ないし第６のいずれかの態様に係る培養藻水濃縮システム１００において、濾過水排出口８は、振動装置５により振動するフィルター３の最高位置より高い位置に配置される。このように構成すると、フィルターが濃縮藻水あるいは濾過水の液面より上になることがない。よって、フィルターが空気に曝され、フィルターの開口に残った藻水が開口を閉塞し、フィルターが機能しなくなることを防止できる。
【００２２】
本発明の第８の態様に係る培養藻水濃縮システムは、第３ないし第７のいずれかの態様に係る培養藻水濃縮システム１００において、所定の時間が３日から５日の間である。このように構成すると、藻は、３日から５日の間、光を遮断し、水流のない状態で、かつ、養分を与えず、貯留されるので、藻からの粘液の分泌が止まり、ほぼ完全に粘液のない藻となる。
【００２３】
本発明の第９の態様に係る培養藻水濃縮システムは、第３ないし第８のいずれかの態様に係る培養藻水濃縮システム１００において、藻水貯留部が、培養池５０から受け入れた藻水１０を貯留する容器５２である。このように構成すると、藻水貯留部が容器であるので、光を遮断し、水流のない状態で、かつ、養分を与えず、貯留するのが容易である。
【００２４】
本発明の第１０の態様に係る培養藻水濃縮システムは、第３ないし第８のいずれかの態様に係る培養藻水濃縮システム１００において、たとえば図６に示すように、藻水貯留部が、培養池５０から受け入れた藻水１０を貯留する池５２である。このように構成すると、藻水貯留部が池であるので、藻水貯留部を安価に大きく作成することができる。
【００２５】
本発明の第１１の態様に係る培養藻水濃縮システムの運転方法は、第３ないし第１０のいずれかの態様に係る培養藻水濃縮システム１００において、振動装置５を稼働させた後に、藻水貯留部５２から藻水濃縮部１６に藻水１０を供給する。このように構成すると、フィルターが振動装置により振動させられてから藻水が供給され、フィルターで濾過されるようになるので、藻がフィルターに付着することが防止できる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の培養池から培養藻を含む藻水を受け入れて濃縮する方法によれば、培養池からの培養藻を含む藻水は、光を遮断し、水流のない状態で、かつ、養分を与えず、所定の時間、貯留されるので、藻からの粘液の分泌が止まり、粘液のない藻となる。その上で、面外方向に振動するフィルター処理するので、フィルター表面に付着することがなく、藻からの粘液によりフィルターが藻詰まりすることを防止できる。
【００２７】
本発明の藻水濃縮システムによれば、培養池からの培養藻を含む藻水は、藻水貯留部で、光を遮断し、水流のない状態で、かつ、養分を与えず、所定の時間、貯留されるので、藻からの粘液の分泌が止まり、粘液のない藻となる。その上で、濃縮容器のフィルターの下方の空間に導かれ、面外方向に振動するフィルターで濃縮される。よって、フィルター表面に付着することがなく、藻からの粘液によりフィルターが藻詰まりすることを防止できる。
【００２８】
本発明の藻水濃縮システムの運転方法によれば、振動装置を稼働させた後に、藻水貯留部から藻水濃縮部に藻水を供給するので、藻がフィルターに付着することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係る藻水濃縮システムの藻水濃縮部と藻水供給部の概略図である。
【図２】培養池から藻水供給容器に送られる藻水の流量を調整する流量調整装置の実施形態の概略図である。
【図３】フィルターの構成を説明する平面図である。
【図４】藻水濃縮部の構成を説明する鉛直断面図である。
【図５】本発明に係る藻水濃縮システムの培養池の概略図であり、培養池に遮光屋根を備える例を示す。
【図６】本発明に係る藻水濃縮システムの培養池と藻水供給部の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において、互いに同一又は相当する装置には同一符号を付し、重複した説明は省略する。
【００３１】
先ず図１を参照して、本発明の実施の形態に係る藻水濃縮システム１００の藻水濃縮部１６と藻水供給部１７について説明する。図１は、藻水濃縮部１６と藻水供給部１７の構成を示す概略図である。
【００３２】
藻水供給部１７は、藻を培養する培養池５０（図５、６参照）から培養藻を含む藻水１０を受け入れる。藻水濃縮部１６は、藻水供給部１７から供給された藻水１０を濃縮し、濃縮した濃縮藻水１３を下流側の工程に供給すると共に、所定のサイズより小さな藻と水を含む濾過水１２を排出する。藻水濃縮部１６から流出する濃縮藻水１３の流量を調整する濃縮藻水流量調整装置４０が、藻水濃縮部１６の下流側に設置される。
【００３３】
藻水供給部１７は、藻水１０を貯留する藻水供給容器１８と、培養池から藻水１０を藻水供給容器１８に取り入れる供給容器取入口２１と、藻水供給容器１８から藻水１０を藻水濃縮部１６に取り出す供給容器取出口１９とを備える。藻水供給容器１８は、藻水１０を貯留できる容器であり、大気開放されて内圧は大気圧になっている。供給容器取入口２１は、藻水供給容器１８の側壁、天井あるいは底板に設置されたノズルでよい。供給容器取入口２１には、培養池から藻水１０を搬送するチューブ２６（図２参照）が接続される。なお、「チューブ」という場合は、配管であってもホースであってもよい。供給容器取出口１９は、藻水供給容器１８の側壁あるいは底板に固定されたノズルで、藻水供給容器１８内の藻水１０の運転中の最低液面より下方に設置される。なお、メンテナンス等のために藻水供給容器１８から全ての藻水１０を抜き出すため、供給容器取出口１９を藻水供給容器１８の最も低い位置に設けてもよいし、ドレンノズルを別に設けてもよい。供給容器取出口１９には、藻水１０を藻水濃縮部１６に搬送するチューブ２０が接続される。
【００３４】
図２に示すように、藻水供給容器１８には貯留されている藻水１０の液面を計測する液面計２４が配置される。そして、培養池から藻水供給容器１８に藻水１０を搬送するチューブ２６にはポンプ２５が配設される。ポンプ２５により藻水１０を培養池５０から藻水供給容器１８に圧送する。そこで、水位制御装置２９により液面計２４で計測した液面に基づき、ポンプ２５の回転数を調節して、藻水１０を搬送する量を調整する。水位制御装置２９とポンプ２５が藻水流量調整装置を構成する。しかし、藻水流量調整装置の構成は上記には限られない。培養池５０が藻水供給容器１８より高い位置にあり、重力流れで流れる場合には、チューブ２６に流量制御弁を設けて、流量制御弁で流量を調整してもよい。その他の手段で流量を調整してもよい。
【００３５】
藻水濃縮部１６は、藻水１０を受け入れ濃縮するための濃縮容器１と、濃縮容器１を上下の空間に区分けするフィルターであって、所定のサイズ以上の藻を通さないフィルター３と、フィルター３を面外方向に振動させる振動装置５と、供給容器取出口１９と連通し、濃縮容器１に藻水１０を取り入れる濃縮容器藻水取入口７であって、濃縮容器１のフィルター３より下方に配置された濃縮容器藻水取入口７と、濃縮容器１のフィルター３より下方に配置され、濃縮容器１で濃縮された藻水１３を取り出すための濃縮藻水取出口９と、濃縮容器１のフィルター３より上方に配置され、フィルター３を通過した濾過水１２を排出する濾過水排出口８とを備える。
【００３６】
濃縮容器１は、藻水１０を貯留できる容器であり、大気開放されて内圧は大気圧になっている。典型的には円筒形の容器であるが、その他の形状であってもよい。濃縮容器１の内部には、その内部空間（上方が開放されている場合には、上方が閉鎖されていると仮定した場合の空間である）を上下の空間に区分けするフィルター３が配置される。
【００３７】
フィルター３は、所定のサイズ以上の藻は通さず、所定のサイズより小さな藻や水、その他、所定のサイズより小さな物質が通過する開口を有する。ここで、所定のサイズは、培養する藻の種類によっても異なるが、通常は１μｍ〜５０μｍ程度である。フィルター３としては、例えば、電鋳シートフィルターやメッシュなどが用いられる。その中でも特に、藻水１０で腐食されない金属製の電鋳シートフィルターが好適である。電鋳シートフィルターは、メッシュに比較して藻が絡みにくい。また、金属製であると、繊維に比較して藻が絡み難い、さらに、後述するように、フィルター３を振動させても、塑性変形することがなく好適である。
【００３８】
図３および図４に示すように、フィルター３は、可撓性シール材２と共に上下から２枚のフィルター枠４で挟んで保持する。可撓性シール材２は、例えばステンレスシートで形成された円環板である。可撓性シール材２の外周は、図４に示すように、濃縮容器１に固定される。なお、図３は、フィルター３の構成を説明する平面図であり、図４は、藻水濃縮部１６の、濃縮容器１、濃縮容器藻水取入口７、濾過水排出口８、濃縮藻水取出口９、フィルター３、可撓性シール材２、フィルター枠４、振動装置５、連結機構６およびフィルター駆動アーム４５を示す鉛直断面図である。また、濃縮容器１と可撓性シール材２の間を藻水１０が通りぬけないようになされる。フィルター枠４は、例えばステンレスシートで形成され、フィルター３とほぼ同じ外形を有する円環板である。さらに、フィルター３の振動時の過剰な変形を抑制するために、フィルター枠４の円環の内周を十字につなぐ補強板を有するのが好ましい。このように構成すると、フィルター３は藻水１０で押し上げられる力により損傷を受けにくい。可撓性シール材２を介してフィルター３を濃縮容器１に固定すると、可撓性シール材２が変形するので、フィルター３が面外方向に振動しやすい。また２枚のフィルター枠４で挟んで保持しているので、フィルター３の交換が容易である。よって、同じ藻水濃縮システム１００で、フィルター３を交換することにより、種々の大きさの藻の藻水の濃縮が容易となる。
【００３９】
なお、フィルター３を保持する構成は、上記に限られない。フィルター３と濃縮容器１の間を藻水１０が通過せず、かつ、フィルター３が面外方向に振動できる構成であればよい。例えば、フィルター３の周囲を、濃縮容器１の内面を摺動する円環で固定してもよい。また、フィルター３の形状は円形には限られず、多角形、その他の形状でもよい。
【００４０】
濃縮容器１の上方にフィルター３を面外に振動させる振動装置５が配置される。振動装置５の位置は、濃縮容器１の上方には限られないが、振動装置５が藻水１０あるいは濾過水１２の飛沫を浴びず、また、メンテナンスが容易であるので、濃縮容器１の上方が好ましい。特に、濃縮容器１の上方が開放されている場合には、好適である。フィルター３を面外に振動させるとは、ほぼ水平に配置されたフィルター３の振動に鉛直成分が含まれることであり、水平成分も含んで斜め方向に振動する場合を含む。振動装置５は、典型的には電磁振動発生機であるが、その他の振動発生機であってもよい。振動装置５として電磁振動発生機を用いる場合には、商用電源の電圧（１００Ｖまたは２００Ｖ）および周波数（５０Ｈｚ〜６０Ｈｚ）で電磁振動を発生するようにするとよい。フィルター３は、５０Ｈｚ〜６０Ｈｚ程度の周波数の振動で、後述の効果を発揮でき、かつ、周波数変換のためのインバータ等が不要となり、装置を簡素化できるためである。さらに、５０Ｈｚ〜６０Ｈｚ程度の比較的低周波数であるために、振動により藻を損傷することがない。なお、振幅は、例えば、０．１〜１ｍｍ程度である。
【００４１】
振動装置５で発生した振動は、連結機構６を介してフィルター３に伝達される。連結機構６は、例えば、振動装置５の出力軸に結合する鉛直方向のロッドと、ロッドの振動をフィルター枠４に分散して伝えるフィルター駆動アーム４５とで構成される。フィルター駆動アーム４５は、上部がロッドに連結され、その上部とフィルター枠４の円環部分を連結する４本のアームとを備える。さらに、ロッドの下部は、フィルター枠４の十字の補強板の中央に連結する。このように構成すると、フィルター枠４に均等に振動力が伝達され、フィルター３が均一に振動し易い。なお、連結機構６の構成は上記に限られない。アームの本数は３本でも、５本以上でもよい。また、振動装置５で発生した振動をフィルター３に伝達することができる他の公知の構成でよい。
【００４２】
濃縮容器藻水取入口７は、濃縮容器１のフィルター３より下方に配置される。濃縮容器藻水取入口７にはチューブ２０が接続され、供給容器取出口１９と連通する。よって、藻水供給容器１８の藻水１０を濃縮容器１に取り入れることができる。供給容器取出口１９と濃縮容器藻水取入口７との間のチューブ２０に、チューブ２０を流れて藻水供給容器１８から濃縮容器１に流れる藻水の流量を測定する供給藻水流量計３６を設置する。
【００４３】
濃縮藻水取出口９は、濃縮容器１のフィルター３より下方に配置される。後述のように、濃縮容器藻水取入口７から濃縮容器１に取り入れた藻水１０は、フィルター３で濾過され、フィルター３の下方の空間の藻水は、所定のサイズ以上の藻が濃縮された濃縮藻水１３となるので、その濃縮藻水１３を濃縮容器１から取り出す。濃縮藻水取出口９には濃縮藻水チューブ４１が接続され、次工程へと濃縮藻水１３を搬送する。
【００４４】
濃縮藻水取出口９には濃縮藻水チューブ４１が接続され、濃縮藻水チューブ４１には藻水濃縮システム１００から次工程へと搬送される濃縮藻水１３の流量を測定する濃縮藻水流量計４３を備える。また、藻水濃縮システム１００から次工程へと搬送される濃縮藻水１３の流量を調整する流量調整弁４２を備える。濃縮藻水制御装置４４により、濃縮藻水流量計４３で計測した流量に基づき、流量調整弁４２の開度を調節することで、濃縮容器１から取り出す濃縮藻水１３の量を調整できる。すなわち、濃縮藻水流量計４３、流量調整弁４２、濃縮藻水制御装置４４等で、濃縮藻水流量調整装置４０を構成できる。なお、濃縮藻水流量調整装置４０の構成は上記に限られない。例えば、濃縮藻水１３が搬送される先の高さを変化させて流量を調整してもよいし、流路抵抗の異なる経路を複数用意して、適切な経路を選択して流すことにより流量を調整してもよく、その他公知の流量調整手段を用いることができる。
【００４５】
濾過水排出口８は、濃縮容器１のフィルター３より上方に配置され、フィルター３を通過した濾過水１２を濃縮容器１から排出する。ただし、フィルター３より高すぎる位置に配置されると、フィルター３の上の濾過水１２の重量が増加し、振動装置５でフィルター３を面外方向に振動させにくくなる。そこで、例えばフィルター３より１〜５ｍｍ高い位置、好ましくは、１〜２ｍｍ高い位置に配置される。典型的には、濾過水排出口８にはチューブが接続され、濾過水１２を培養池５０へ戻す。濾過水１２を他の用途に用いてもよいし、廃棄してもよい。濾過水排出口８は濾過水１２を必要な流量より大きな流量で流せるようにして、フィルター３を通過した濾過水１２の液面が濾過水排出口８の高さと一致するようにするのが好ましい。濾過水排出口８から流出する濾過水１２の流量を計測する濾過水排水流量計３７を備え、濾過水１２の流量を濃縮藻水制御装置４４に送信する。よって、濃縮容器１から流出する濃縮藻水１３および濾過水１２の全流量を、濃縮藻水制御装置４４が算定できる。
【００４６】
次に、図５を参照して、培養藻を含む藻水１０を、光を遮断し、水流のない状態で、かつ、養分を与えず、所定の時間、貯留する装置について説明する。図５は培養池５０に遮光屋根５４を設置した例を示す。培養池５０には、その上面を覆い、日光を遮光する遮光屋根５４が設置される。遮光屋根５４は開閉可能であり、開かれたときには培養池５０に日光を取り入れ、閉じられたときには、日光を遮断する。遮光屋根５４の開閉は、培養池５０上に敷設されたレール（不図示）上を遮光屋根５４がスライドしてもよいし、カメラのシャッターのように、複数枚の板が、その一端の軸回りを振れ動くことにより、開閉をしてもよく、その他の公知な方法で開閉してもよい。
【００４７】
培養池５０には、培養池５０内に水流を発生させる水流発生器５６が設置される。培養池５０内の水を循環することにより、養分が均等にいきわたり、生育が均等になるようにし、また、生育した藻の分布を均一にする。
【００４８】
培養池５０では、藻を培養している間は、遮光屋根５４を開き、培養池５０内に日光を取り込む。さらに、水流発生器５６を稼働して、水流を発生させ、また、必要な養分を与えて、藻を培養する。藻が所定の程度に培養されると、遮光屋根５４を閉じて遮光し、水流発生器５６を停止して水流のない状態とし、養分を与えないようにする。すなわち、培養池５０が藻水貯留部として用いられる。そして、所定の時間、たとえば３日から１週間程度経過したら、藻水１０は、チューブ５８からポンプ２５を経て、藻水供給部１７に送られる。
【００４９】
図６は、培養藻を含む藻水１０を、光を遮断し、水流のない状態で、かつ、養分を与えず、所定の時間、貯留する装置の別の例を示す。図６に示す例では、培養池５０から藻水供給部１７に至るチューブ５８に藻水１０を貯留する無ストレス池５２を設ける。無ストレス池５２は、光を遮断し、水流のない状態で、かつ、養分を与えず、所定の時間、藻水１０を貯留する。すなわち、藻水貯留部である。無ストレス池５２には、その上面を覆い、日光を遮光する遮光屋根５４が設置される。遮光屋根５４の構造は、培養池５０用に説明したのと同様である。なお、無ストレス池５２を設ける場合であっても、水流発生器５６は培養池５０に設置される。よって、培養池５０からの藻水１０の流入および藻水供給部１７への藻水の流出が止まれば、水流のない状態となる。培養池５０から無ストレス池５２へ、不図示のポンプにより藻水１０を送っても、高低差により送ってもよい。高低差により藻水１０を送る場合には、藻水１０の流れを止める弁あるいは水門（不図示）を設置する。なお、培養池５０から藻水供給部１７に至るチューブ５８は、藻水１０の流れる溝であってもよい。
【００５０】
無ストレス池５２に代えて、藻水貯留部として、容器を設置してもよい。容器の蓋あるいは屋根を開閉式にすればよい。容器の形状は任意である。藻水貯留部として容器を用いると、光を遮断し、水流のない状態で、かつ、養分を与えず、貯留するのが容易となり、さらに、遮光屋根５４あるいは蓋の設置が容易になる。一方、無ストレス池５２とすると、藻水貯留部を安価に大きく作成することができる。
【００５１】
次に、藻水濃縮システム１００の運転について説明する。まず、培養池５０にて藻を培養する。培養する際には、日光を当て、養分を与え、水流発生器５６を稼働して、水流を発生させて水を循環するのがよい。藻が成長したら、藻水１０を濃縮する。
【００５２】
そこで先ず、藻水１０を、光を遮断し、水流のない状態で、かつ、養分を与えず、所定の時間、貯留する。図５に示すように、培養池５０の遮光屋根５４を閉じて遮光し、水流発生器５６を停止して水流のない状態とし、養分を与えないようにする。あるいは、図６に示すように、藻水１０を無ストレス池５２に貯留し、遮光屋根５４を閉じて遮光し、水流のない状態で、かつ、養分を与えないようにする。無ストレス池５２ではなく、容器に貯留してもよい。所定の時間は、３日から１カ月以内とするのが好ましい。３日間貯留すると、粘液がほとんど消滅する。より粘液を消滅させるには５日間程度貯留するのが好ましく、１週間貯留する方がさらに好ましい。貯留期間を長くし過ぎると、設備の稼働状況が悪くなり、経済的に好ましくない。そのため、貯留期間は、たとえば２週間以内、あるいは１週間以内、さらには５日以内と、短い方が好ましい。
【００５３】
藻水１０を、光を遮断し、水流のない状態で、かつ、養分を与えず、所定の時間、貯留したら、藻水供給容器１８に取り入れる。藻水１０の藻水供給容器１８への取り入れは、不図示のポンプによって行っても、高低差によって行ってもよい。藻水供給容器１８から藻水１０を濃縮容器１に取り入れる。濃縮容器１では、フィルター３が藻水１０に浸るまで藻水を取り入れる。なお、藻水濃縮システム１００を運転し、その後停止するときに、フィルター３が濾過水１２の液面より高い位置にあると、フィルター３が空気に曝される。すると、フィルター３の開口に残った藻水１０に表面張力が生じる。そのため、開口に残った藻水１０が開口を塞ぎ、フィルター３とフィルター３の下方の濃縮藻水１３または藻水１０との間に入った空気が抜けなくなる。すると、濃縮藻水１３または藻水１０がフィルター３に接触できなくなる。そのため、藻水の濃縮運転が再開できなくなる。すなわち、フィルター３は、常時、藻水１０または濾過水１２に浸っているのが好ましい。そこで、濾過水排出口８は、振動するフィルター３の最高位置より高い位置に配置されている。
【００５４】
フィルター３が藻水１０または濾過水１２に浸っている状態で、振動装置５を起動して、フィルター３を振動させる。フィルター３が振動することにより、フィルター３への藻の付着を防止できるが、振動を止めていると藻が付着し、開口が塞がれてしまうためである。ここまでが、藻水濃縮部１６の運転準備段階である。
【００５５】
藻水濃縮部１６の運転を開始するには、藻水供給容器１８中の藻水１０の液面２２をフィルター３の高さより所定の水位差２３だけ高くするのが好ましい。フィルター３の高さは実質的に決まっているので、図２を参照して説明したように、藻水供給容器１８中の藻水１０の液面２２を調整すればよい。水位差２３が大きすぎると、藻水１０がフィルター３（フィルター枠４等を含む）を上方に押し上げる力が大きくなる。すると、その力が連結機構６から振動装置５へ力が伝わり、振動装置５を振動させるのに大きな駆動力が必要となり、場合によっては、振動装置５が稼働しなくなる。逆に水位差２３が小さすぎると、あるいは、藻水供給容器１８中の藻水１０の液面２２がフィルター３の高さより低いと、藻水供給容器１８からの藻水１０がフィルター３を通過しなくなる。よって、濃縮容器１での藻水１０の濃縮が行われなくなる。そこで所定の水位差２３は、藻の種類、フィルター３の開口の大きさ等の条件によって異なるが、１００ｍｍ〜３００ｍｍ程度とすることが多い。
【００５６】
水位差２３を所定の値に保つことにより、藻水供給容器１８からチューブ２０を通って藻水１０が濃縮容器藻水取入口７から濃縮容器１に取り入れられる。その流量を供給藻水流量計３６で計測する。計測した濃縮容器１に取り入れられる藻水１０の流量は、濃縮藻水制御装置４４に送信される。
【００５７】
濃縮容器１に取り入れられた藻水１０の一部はフィルター３に達する。藻水１０のうち、フィルター３の開口よりサイズの小さな藻やその他の浮遊物質および水１１は開口を通ってフィルター３の上方へ濾過水１２として流れる。フィルター３の上方に流れた濾過水１２は、濾過水排出口８より濃縮容器１外へ排出される。その流量を濾過水排水流量計３７で計測し、濃縮藻水制御装置４４に送信する。
【００５８】
フィルター３に達した藻水１０中のフィルター３の開口よりサイズの大きな藻１５は、開口を通過できず、フィルター３の下方の空間に留まる。その際に、フィルター３に達しても、フィルター３が面外に振動しているので、フィルター３に反射され、フィルター３に付着することがない。さらに、藻の粘液も消滅しているので、粘液によるフィルター３の目詰まりも生じない。したがって、開口が目詰まりすることもない。すなわち、フィルター３の洗浄も不要である。
【００５９】
このように、フィルター３の開口よりサイズの小さな藻やその他の浮遊物質および水１１は開口を通ってフィルター３の上方へ濾過水１２として流れ、開口よりサイズの大きな藻１５はフィルター３の下方の空間に留まるので、フィルター３の下の空間には、所定のサイズ以上の藻が濃縮された濃縮藻水１３が生成される。フィルター３の下方の空間の濃縮藻水１３は、濃縮藻水流量調整装置４０で流量を調整されつつ、濃縮藻水取出口９から取り出され、次の工程、例えば、乾燥工程や油分抽出工程へ送られる。なお、濃縮藻水取出口９から流出する濃縮藻水１３の流量を濃縮藻水流量計４３で計測し、濃縮藻水制御装置４４に送信する。
【００６０】
濃縮藻水制御装置４４では、供給藻水流量計３６で計測した濃縮容器１に取り入れられる藻水１０の流量、濾過水排水流量計３７で計測した濃縮容器１から濃縮容器１外へ排出される濾過水１２の流量、および、濃縮藻水流量計４３で計測される濃縮容器１から流出する濃縮藻水１３の流量を受信する。そこで、濃縮容器１に入る藻水１０の流量、濃縮容器１から排出される濾過水１２の流量、および濃縮容器１から流出する濃縮藻水１３の流量から、濃縮容器１での濃縮倍率を算定することができる。つまり、所望の濃度の濃縮藻水１３となるように、濃縮藻水流量調整装置４０で濃縮容器１から流出する濃縮藻水１３の流量を調整することができる。藻水濃縮システム１００によれば、所望の濃度の濃縮藻水１３を連続運転で得ることが可能となる。さらに、濃縮容器１へ流入する藻水１０の流量と、濃縮容器１から流出する濾過水１２および濃縮藻水１３の流量より、藻水濃縮システム１００で漏れが生じていないかを確認できる。
【００６１】
濃縮容器１のフィルター３の下方の空間の濃縮藻水１３は、濃縮容器藻水取入口７から流入する藻水１０の流れにより撹拌され、濃縮度合いも均一になる。しかし、濃縮容器１の容量、流入する藻水１０の流量あるいは流速、藻のサイズなどにより、濃縮度合いが不均一になることもある。その場合には、濃縮容器１のフィルター３の下方の空間に撹拌装置（不図示）を設置してもよい。
【００６２】
上記の説明では、供給藻水流量計３６で計測した濃縮容器１に取り入れられる藻水１０の流量、濾過水排水流量計３７で計測した濃縮容器１から濃縮容器１外へ排出される濾過水１２の流量、および、濃縮藻水流量計４３で計測される濃縮容器１から流出する濃縮藻水１３の流量を濃縮藻水制御装置４４で受信し、液面計２４で計測した藻水供給容器１８の液面は水位制御装置２９で受信するとした。しかし、１つの制御装置で、これら全ての計測値を受信して、水位差２３の調整と濃縮倍率の調整とを行ってもよい。
【００６３】
上記の説明では、濾過水排水流量計３７で計測した濃縮容器１から濃縮容器１外へ排出される濾過水１２の流量と濃縮藻水流量計４３で計測される濃縮容器１から流出する濃縮藻水１３の流量の両方を計測するものとしたが、いずれか一方だけを計測して、濃縮倍率の調整を行ってもよい。
【符号の説明】
【００６４】
１：濃縮容器
２：可撓性シール材
３：フィルター
４：フィルター枠
５：振動装置
６：連結機構
７：濃縮容器藻水取入口
８：濾過水排出口
９：濃縮藻水取出口
１０：藻水
１１：開口よりサイズの小さな藻やその他の浮遊物質および水
１２：濾過水
１３：藻濃縮水
１５：開口よりサイズの大きな藻
１６：藻水濃縮部
１７：藻水供給部
１８：藻水供給容器
１９：供給容器取出口
２０：チューブ
２１：供給容器取入口
２２：藻水供給容器の藻水の液面
２３：水位差
２４：液面計
２５：ポンプ
２６：チューブ
２９：水位制御装置
３６：供給藻水流量計
３７：濾過水排水流量計
４０：濃縮藻水流量調整装置
４１：濃縮藻水チューブ
４２：流量調整弁
４３：濃縮藻水流量計
４４：濃縮藻水制御装置
４５：フィルター駆動アーム
５０：培養池
５２：無ストレス池（藻水貯留部）
５４：遮光屋根
５６：水流発生器
５８：チューブ
１００：藻水濃縮システム
【図１】
0006441118.tif 000002
【図２】
0006441118.tif 000003
【図３】
0006441118.tif 000004
【図４】
0006441118.tif 000005
【図５】
0006441118.tif 000006
【図６】
0006441118.tif 000007