(57)【要約】【課題】培養容器の円筒が熱膨張により伸びたとしても円筒と両端部の蓋体との接続部分から培養液が漏洩することがないようにする。【解決手段】外筒３と内筒４とからなる二重管５と、この二重管５の両端部に取付けられた蓋体８とによって培養容器２を形成する。前記二重管５と蓋体８との間のシール部分に、外筒３に嵌合された外周側シール部材６と、この外周側シール部材６を蓋体８と挟圧する外周側押圧部材３１と、内筒４に嵌合された内周側シール部材７と、この内周側シール部材７を蓋体８と挟圧する内周側押圧部材３２とを備える。外周側シール部材６と内周側シール部材７とをそれぞれ断面が楔状を呈するように形成する。これら両シール部材６，７は、前記挟圧状態で径方向に圧縮されている。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明な材料によって形成された外筒とその内部に収容された内筒とからなる二重管と、この二重管の両端部に取付けられた蓋体とによって形成された培養容器を備え、前記外筒と前記内筒との間の環状空間に培養液を貯留し、この培養液中に下方から気体を供給する微細藻類培養装置であって、前記二重管と蓋体との間のシール部分は、前記外筒の外周面に嵌合された弾性体からなる外周側シール部材と、この外周側シール部材を前記蓋体と協働して挟圧する外周側押圧部材と、前記内筒の内周面に嵌合された弾性体からなる内周側シール部材と、この内周側シール部材を前記蓋体と協働して挟圧する内周側押圧部材とを備え、前記外周側シール部材と内周側シール部材とをそれぞれ断面が楔状を呈するように形成し、これら両シール部材が前記挟圧状態で径方向に圧縮されていることを特徴とする微細藻類培養装置。
【請求項２】
請求項１記載の微細藻類培養装置において、外周側シール部材と内周側シール部材とのシール面に凹部と凸部とを形成してなる微細藻類培養装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の微細藻類培養装置において、外周側シール部材と内周側シール部材とにおける楔の底辺となる部位に環状の切欠きを形成してなる微細藻類培養装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、透明材料からなる培養容器に培養液を貯留し、この培養液中に下方から気体を供給する微細藻類培養装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光合成生物である微細藻類は、二酸化炭素を吸収して光合成作用によってビタミン類、アミノ酸、色素類、タンパク質、多糖類、脂肪酸などの有用成分を生成するため、養殖の飼料用などとして培養されている。
この種の微細藻類を培養する培養装置としては、例えば特開平６−４６８２７号公報に開示されたものがある。この公報に示された微細藻類培養装置は、透明な材料によって形成された円筒と、この円筒の軸線方向の両端部に外方から当接するように設けられた蓋体とからなる培養容器を備えている。この培養容器は、軸線方向が水平方向を指向するように設置され、内部に培養液が貯留されるとともにこの培養液中に下方から二酸化炭素が供給されるように構成されている。
なお、本出願人は、本明細書に記載した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に密接に関連する先行技術文献を出願時までに見付け出すことはできなかった。
【０００３】
【特許文献１】
特開平６−４６８２７号公報（図１〜図３）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように構成された従来の微細藻類培養装置においては、培養容器の円筒と蓋体との接続部分のシール構造如何によっては、前記接続部分から培養液が漏洩するという問題があった。これは、培養中に円筒に太陽光が当たることにより円筒の温度が上昇し、この円筒が熱膨張により伸びるからである。すなわち、前記円筒は、太陽光が当たるところと当たらないところとでは熱膨張による伸び量が異なるため、前記接続部分において円筒が熱膨張により蓋体を押す部位と、そうでない部位とが生じることが原因となってシール部分に歪みが生じ、この歪みとともに隙間が形成されてそこから培養液が漏洩してしまう。
【０００５】
本発明はこのような問題を解消するためになされたもので、培養容器の円筒が熱膨張により伸びたとしても円筒と両端部の蓋体との接続部分から培養液が漏洩することがない微細藻類培養装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、本発明に係る微細藻類培養装置は、透明な材料によって形成された外筒とその内部に収容された内筒とからなる二重管と、この二重管の両端部に取付けられた蓋体とによって形成された培養容器を備え、前記外筒と前記内筒との間の環状空間に培養液を貯留し、この培養液中に下方から気体を供給する微細藻類培養装置であって、前記二重管と蓋体との間のシール部分は、前記外筒の外周面に嵌合された弾性体からなる外周側シール部材と、この外周側シール部材を前記蓋体と協働して挟圧する外周側押圧部材と、前記内筒の内周面に嵌合された弾性体からなる内周側シール部材と、この内周側シール部材を前記蓋体と協働して挟圧する内周側押圧部材とを備え、前記外周側シール部材と内周側シール部材とをそれぞれ断面が楔状を呈するように形成し、これら両シール部材が前記挟圧状態で径方向に圧縮されているものである。
【０００７】
本発明によれば、二重管の外筒が熱膨張により軸線方向に伸びたときは、この外筒の外周面が外周側シール部材に対してシール面に沿って移動する。また、内筒が熱膨張により軸線方向に伸びたときには、この内筒の内周面が内周側シール部材に対してシール面に沿って移動する。このため、前記外筒と前記内筒とが熱膨張により軸線方向へ伸びたときに前記両シール部材が外筒と内筒とを押す力が変化することはないから、シール性を高く保つことができる。
【０００８】
一方、前記外筒の外径が熱膨張により増大したときは、外周側シール部材の圧縮量が増大し、前記内筒の外径が熱膨張により増大したときには、内周側シール部材の圧縮量が減少する。これら両シール部材の圧縮量、言い換えればシール部材がシール面を押圧する力は、外周側押圧部材・内周側押圧部材が蓋体とによりシール部材を挟圧する力を増減させることによって容易に変えることができ、シール部材が過度に圧縮されたり圧縮量が著しく少なくなったとしても適正となるように変えることができる。このため、この培養容器は、径方向へ熱膨張に対してもシール性を高く保つことができる。
【０００９】
請求項２に記載した発明に係る微細藻類培養装置は、請求項１に記載した発明に係る微細藻類培養装置において、外周側シール部材と内周側シール部材とのシール面に凹部と凸部とを形成したものである。
この発明によれば、シール面の前記凸部が形成されている部位は、外周側シール部材と内周側シール部材とが圧縮されている状態で面圧が相対的に高くなるから、圧縮量が相対的に少なくても高いシール性が得られる。
【００１０】
請求項３に記載した発明に係る微細藻類培養装置は、請求項１または請求項２に記載した発明に係る微細藻類培養装置において、外周側シール部材と内周側シール部材とにおける楔の底辺となる部位に環状の切欠きを形成したものである。
この発明によれば、切欠きが形成されることにより外周側シール部材と内周側シール部材の許容圧縮量が増大する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る微細藻類培養装置の一実施の形態を図１ないし図８によって詳細に説明する。
図１は本発明に係る微細藻類培養装置の側面図、図２は同じく正面図、図３は二重管と蓋体との接続部分を示す断面図、図４は要部を拡大して示す断面図、図５は排出用バルブの断面図、図６は外筒と支持台との接続部分を拡大して示す断面図、図７は排出用バルブの底面図、図８はシール部材の一例を示す断面図である。
【００１２】
これらの図において符号１で示すものは、この実施の形態による微細藻類培養装置である。この微細藻類培養装置１は、培養容器２に後述する二酸化炭素供給装置や排気装置などを組付けることによって構成されている。
前記培養容器２は、外筒３内筒４とからなる二重管５と、この二重管５の両端部に後述する外周側シール部材６（図３，図４参照）と内周側シール部材７とを介して液密となるように取付けられた蓋体８とによって構成され、前記二重管５の軸線方向が略水平方向を指向するように支持台９に支持されて太陽光が当たる場所に設置されている。前記支持台９は、図１および図２に示すように、前記外筒３に沿って水平方向に延びる一対のメインフレーム１０，１０を備え、図６に示すように、このメインフレーム１０に取付けられたゴム製のマウント部材１１を介して外筒３を支持している。このマウント部材１１は、１本のメインフレーム１０に３個設けられ、外筒３の外周面にそれぞれ接着されている。
【００１３】
前記培養容器２を構成する外筒３と内筒４とは、それぞれ透明な合成樹脂材料によって円筒状を呈するように形成されている。前記内筒４は、両端部が蓋体８を介して外筒３に接続されることによって、外筒３と同一軸線上に位置する状態で外筒３内に保持されている。この培養容器２は、前記外筒３と内筒４との間に形成された断面環状を呈する空間Ｓ（図５および図６参照）に、微細藻類を有する培養液が貯留されている。この実施の形態による微細藻類培養装置１によって培養される微細藻類は、クロロコッカムリトラーレ（Ｃｈｌｏｒｏｃｏｃｃｕｍ  ｌｉｔｔｏｒａｌｅ）や、スピルリナ・プラテンシス（Ｓｐｉｒｕｌｉｎａ  ｐｌａｔｅｎｃｉｓ）などである。
【００１４】
この微細藻類を培養するに当たって必要な二酸化炭素は、外筒３の下部に設けられたノズル１２（図５参照）を有する二酸化炭素供給装置によって供給される。前記ノズル１２は、外筒３の下端部であって、最も低くなる部位より周方向の一方に偏る位置に、外筒３の軸線方向に等間隔おいて一列に並ぶように多数取付けられており、図示していないパイプを介して二酸化炭素供給用ポンプにそれぞれ接続されている。このように設けられたノズル１２から二酸化炭素が吹出して培養容器２内を上昇することによって、断面円環状を呈する培養容器２の中で培養液が周方向（図５においては時計方向）に流れて循環するから、培養液中の珪藻類に略均等に太陽光が当たるようになる。
【００１５】
培養液中に二酸化炭素を供給するに当たっては、この実施の形態においては、滅菌された大気を培養液中に供給することによって実施している。なお、このように大気を用いる他に、二酸化炭素のみを培養液中に供給したり、滅菌された大気と二酸化炭素との混合ガスを培養液中に供給することもできる。
【００１６】
前記ノズル１２から供給された二酸化炭素のうち余剰分は、外筒３の上端部であって図１において右側の端部に設けられた排気筒１３を有する排気装置から排出される。前記排気筒１３は、外筒３の排気口１４に接合されて上方に延びている。この排気筒１３の上端部は、蓋板１５によって閉塞され、排気筒１３の周壁には、通気用パイプ１６が接続されている。
【００１７】
この通気用パイプ１６は、培養容器２内の不必要なガスを大気中に排出することができるように、先端部が逆止弁１７を介して大気に開放されており、また、培養容器２内から培養液を排出するときに培養容器２内に空気を導入することができるように、空気導入装置１８が接続されている。この空気導入装置１８は、大気中から埃や雑菌などを除去した空気を通気用パイプ１６に供給するように構成されている。
【００１８】
前記培養容器２内から培養液を排出するためには、図１において、培養容器２の左側の端部であって下端部に設けられた排出用バルブ１９を開くことによって行う。この排出用バルブ１９は、図３、図５および図７に示すように、外筒３に接着されたバルブボディ２０と、このバルブボディ２０に上下方向へ移動可能に嵌合されたピストン型の弁体２１と、この弁体２１を支持するピストンロッド２２に連結された操作用レバー２３とを備え、前記弁体２１が図において実線で示す全閉位置から二点鎖線で示すように上方へ移動することによって、排出口２４が開くように構成されている。
【００１９】
このように前記排出口２４が開くことによって、培養液がバルブボディ２１内の排出用通路２５と、図２に示すように、バルブボディ２１から斜め下方へ延びるように取付けられた排出用パイプ２６とを通って培養容器２外に排出される。この実施の形態による培養容器２は、軸線方向の一端部に設けられた排出用バルブ１９から全ての培養液を排出することができるように、図１において、軸線が僅かに左下がりに傾斜するように設置され、しかも、前記排出口２４より低くなる容器内の左側端部からも培養液を排出口２４に導くために、図３に示すように、外筒３の前記左側端部の内周面における最も低くなる部位に凹溝２７が形成されている。
【００２０】
図２において、前記排出用パイプの近傍であって培養容器２の下方に設けられた符号２８で示すものは、培養容器２用冷却水を排出するための排水用トレイである。このトレイ２８は、上方に向けて開放する断面コ字状を呈するように形成され、図１に示すように、培養容器２の下方に軸線方向に沿って一列に並ぶように並設されている。培養容器２を冷却する冷却水は、図１および図２に示すように、培養容器２の上端部に設けられた冷却水供給用パイプ２９から外筒３の外周面の略全域に散水される。外筒３の外周面を流下する冷却水のうち、途中で下方に滴下した冷却水は、外筒３の下部に設けられた導水用のプレート３０に受けられ、前記トレイに導かれる。
【００２１】
前記培養容器２の外筒３・内筒４と蓋体８との接続部分には、図３および図４に示すように、外筒３の外周面に嵌合された外周側シール部材６と、この外周側シール部材６を前記蓋体８と協働して挟圧する外周側押圧部材３１と、前記内筒４の内周面に嵌合された内周側シール部材７と、この内周側シール部材７を前記蓋体８と協働して挟圧する内周側押圧部材３２とが設けられている。
前記蓋体８は、外周部の円筒３３と内周部のリング３４とが一体に形成されている。前記外周側シール部材６と前記内周側シール部材７は、ゴムによって円環状を呈するように形成されている。
【００２２】
前記外周側シール部材６は、内周面６ａに対して傾斜する外周側のテーパ部６ｂを有する断面楔状を呈するように形成されている。この実施の形態による外周側シール部材６は、軸線方向の内端部（培養容器２の軸線方向の内側に位置する端部）と外端部とにそれぞれ平坦な面が形成されている。これらの面のうち軸線方向の内端側の内端面６ｃは、外周側押圧部材３１によって押圧されていない自然状態では、図４中に二点鎖線によって示すように、径方向の外側に向かうにしたがって次第に培養容器２の軸線方向の外側に位置するように傾斜している。また、外端面６ｄは、外周側シール部材６の軸線とは直交する方向に延びるように形成されている。
また、この外周側シール部材６の内周面６ａと前記テーパ部６ｂとには、凹部３５と凸部３６とが交互に並ぶように形成されている。これらの凹部３５と凸部３６は、外周側シール部材６の周方向に延びて途切れることなく一連に形成されている。
【００２３】
前記外周側押圧部材３１は、円環板状を呈するように形成され、外筒３の外周面に遊嵌状態で嵌合されており、前記蓋体８の外周側の円筒３３との間に前記外周側シール部材６を挟んだ状態で前記円筒３３に固定用ボルト３７によって固定されている。前記円筒３３は、外周側シール部材６の前記テーパ部６ａが押し付けられるテーパ面３３ａと、外周側シール部材６の前記外端面６ｄが押し付けられる平坦面３３ｂとが形成されている。この円筒３３と前記外周側押圧部材３１とにより外周側シール部材６を挟圧して保持することによって、外周側シール部材６は、外筒３の外周面と、蓋体８の前記円筒３３とに押し付けられ、これら両部材との間を液密にシールする。この挟圧状態では、外周側シール部材６は径方向に圧縮されている。
【００２４】
一方、内周側シール部材７は、外周面７ａに対して傾斜する内周側のテーパ部７ｂを有する断面楔状を呈するように形成されている。また、この内周側シール部材７の軸線方向の内端部（培養容器２の軸線方向の内側に位置する端部）には、軸線とは直交する方向に延びる内端面７ｃが形成され、外端部には、図４中に二点鎖線によって自然状態での形状を示すように、凹部３８と凸部３９とを有する外端面７ｄが形成されている。さらに、内周側シール部材７の前記テーパ部７ａにも凹部３８と凸部３９とが交互に並ぶように形成されている。これらの凹部３８と凸部３９は、外周側シール部材６の凹部３５、凸部３６と同様に、内周側シール部材７の周方向に延設されて途切れることなく一連に形成されている。
【００２５】
前記内周側押圧部材３２は、円環状を呈するように形成され、内筒４の内周面に遊嵌状態で嵌合されており、前記蓋体８のリング３４の内周側端部との間に内周側シール部材７を挟んだ状態で前記リング３４に固定用ボルト４０によって固定されている。
この内周側押圧部材３２は、前記内周側シール部材７の前記テーパ部７ａを押すテーパ面３２ａと、内周側シール部材７の前記内端面７ｃを押す平坦面３２ｂとが形成されている。この内周側押圧部材３２と前記蓋体８のリング３４とにより内周側シール部材７を挟圧して保持することによって、内周側シール部材７は、内筒４の内周面と、蓋体８の前記リング３４とに押し付けられ、これら両部材との間を液密にシールする。この挟圧状態では、内周側シール部材７は径方向に圧縮されている。この実施の形態による内周側シール部材７は、前記挟圧状態にあるときに内周側押圧部材３２と前記リング３４との間に隙間ｄが形成される大きさに形成されている。言い換えれば、この培養容器２は、前記挟圧状態で内周側押圧部材３２の押し代が残るように構成されている。
【００２６】
上述したように構成された培養容器２を組立てるためには、先ず、支持台９に支持された外筒３の内部に内筒４を挿入し、この内筒４を外筒３内に仮に載置させる。このときには、図５中に二点鎖線で示すように、支承用ピン４１を外筒３の下端部の四箇所に予め取付けておき、この支承用ピン４１に内筒４を支承させる。この支承用ピン４１は、外筒３に外側から螺着され、後述するように蓋体８を外筒３と内筒４とに取付けた後に外筒３から取外される。なお、この支承用ピン４１を抜いたピン孔には、栓部材（図示せず）を支承用ピン４１の代わりに螺着しておく。
【００２７】
このように内筒４を外筒３内に挿入した後、外筒３に外周側押圧部材３１を装着するとともに外周側シール部材６を嵌合させる。また、内筒４に内周側押圧部材３２を挿入するとともに内周側シール部材７を嵌合させる。
次に、外筒３と内筒４の両端部に蓋体８を取付ける。この蓋体８を取付ける作業は、先ず、蓋体８の円筒３３に外周側押圧部材３１をこれらの間に外周側シール部材６が挟まれる状態で固定用ボルト３７によって取付け、次いで、蓋体８のリング３４に内周側押圧部材３２をこれらの間に内周側シール部材７が挟まれる状態で固定用ボルト４０により取付けることによって行う。このように蓋体８を外筒３と内筒４とに取付けることによって、外周側シール部材６と内周側シール部材７とがそれぞれ軸線方向と径方向とに圧縮され、外筒３、内筒４と蓋体８との接続部分が前記両シール部材６，７によってシールされる。
【００２８】
このように組立てられた培養容器２は、上述したように蓋体８を取付けた後に培養液が排気筒１３側から充填され、ノズル１２から二酸化炭素を有する気体が供給される。この培養容器２は、培養時に太陽光が当たることから温度が上昇し、熱膨張によって軸線方向と径方向とに伸びる。しかしながら、この培養容器２は、上述したシール構造を採っているから、熱膨張によって伸びても二重管５と蓋体８との接続部分から培養液が漏洩することはない。
【００２９】
詳述すると、外筒３が熱膨張により軸線方向に伸びたときには、この外筒３の外周面が外周側シール部材６に対してシール面（外周側シール部材６の内周面６ａ）に沿って移動する。また、内筒４が熱膨張により軸線方向に伸びたときには、この内筒４の内周面が内周側シール部材７に対してシール面（内周側シール部材７の外周面７ａ）に沿って移動する。このため、前記外筒３と前記内筒４とが熱膨張により軸線方向へ伸びたときに前記両シール部材６，７が外筒３と内筒４を押す力が変化することはないから、シール性を高く保つことができる。
【００３０】
一方、前記外筒３の外径が熱膨張により増大したときには、外周側シール部材６の圧縮量が増大し、前記内筒４の外径が熱膨張により増大したときには、内周側シール部材７の圧縮量が減少する。これら両シール部材６，７の圧縮量、言い換えればシール部材６，７がシール面を押圧する力は、外周側押圧部材３１・内周側押圧部材３２が蓋体８とによりシール部材６，７を挟圧する力を増減させることによって容易に変えることができ、シール部材６，７が過度に圧縮されたり圧縮量が著しく少なくなったとしても適正となるように変えることができる。このため、この培養容器２は、外筒３と内筒４の径方向への熱膨張に対してもシール性を高く保つことができる。
【００３１】
この実施の形態によれば、外周側シール部材６と内周側シール部材７の前記凸部３６，３９が形成されている部位は、両シール部材６，７が圧縮されることによって面圧が相対的に高くなる。このため、この培養容器２においては、外周側シール部材６と内周側シール部材７の圧縮量が相対的に少なくても高いシール性が得られる。
【００３２】
外周側シール部材６と内周側シール部材７は、図８に示すように形成することができる。
図８に示すシール部材５１は、断面形状が楔状を呈するように形成され、楔の底辺となる部位に環状の切欠き５２が形成されている。５３はこのシール部材５１のテーパ部を示し、５４は凹部、５５は凸部を示す。
【００３３】
このようにシール部材５１に切欠き５２が形成されることによって、外周側シール部材６と内周側シール部材７の許容圧縮量を増大させることができる。このため、このシール部材５１は、外筒３と内筒４との熱膨張による外径の変化に追従できるようになるから、シール性をより一層向上させることができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、二重管の外筒と内筒とが熱膨張により軸線方向へ伸びたときに外周側シール部材と内周側シール部材とが外筒と内筒とを押す力が変化することはなく、外筒と内筒の外径が増大したときには、シール部材の圧縮量が増減することによって変位が吸収される。
したがって、本発明に係る微細藻類培養装置においては、培養容器の二重管（外筒と内筒）が熱膨張により軸線方向と径方向とに伸びたとしても、前記二重管と蓋体との接続部分から培養液が漏洩することを確実に阻止することができる。
【００３５】
請求項２記載の発明によれば、シール面の凸部が形成されている部位は、外周側シール部材と内周側シール部材とが圧縮されている状態で面圧が相対的に高くなるから、圧縮量が相対的に少なくても高いシール性が得られ、より一層培養液が漏洩し難くなる。
【００３６】
請求項３記載の発明によれば、切欠きが形成されることにより外周側シール部材と内周側シール部材の許容圧縮量が増大し、外筒と内筒との熱膨張による外径の変化に外周側シール部材と内周側シール部材とが追従できるようになるから、シール性をより一層向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る微細藻類培養装置の側面図である。
【図２】本発明に係る微細藻類培養装置の正面図である。
【図３】二重管と蓋体との接続部分を示す断面図である。
【図４】要部を拡大して示す断面図である。
【図５】排出用バルブの断面図である。
【図６】外筒と支持台との接続部分を拡大して示す断面図である。
【図７】排出用バルブの底面図である。
【図８】シール部材の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１…微細藻類培養装置、２…培養容器、３…外筒、４…内筒、５…二重管、６…外周側シール部材、７…内周側シール部材、８…蓋体、１２…ノズル、３１…外周側押圧部材、３２…内周側押圧部材、３５，３８…凹部、３６，３９…凸部、５１…シール部材、５２…切欠き、Ｓ…環状空間。
【図１】
2005000073.tif 000003
【図２】
2005000073.tif 000004
【図３】
2005000073.tif 000005
【図４】
2005000073.tif 000006
【図５】
2005000073.tif 000007
【図６】
2005000073.tif 000008
【図７】
2005000073.tif 000009
【図８】
2005000073.tif 000010