(57)【要約】【課題】短い時間でしかも極力エネルギーを使用しないで微細藻を回収できる微細藻ろ過装置を提供することである。【解決手段】微細藻が浮遊する水を二つの微細藻処理槽１１ａ、１１ｂに貯蔵し、水を透過し微細藻を透過しないフィルタが装着された落とし蓋１３ａ、１３ｂを天秤１４に両端に吊し、天秤１４の両端に吊された二つの落とし蓋１３ａ、１３ｂの釣り合いバランスを移動重り１７を移動させて崩し、いずれか一方の落とし蓋１３を微細藻処理槽１１に挿入する。落とし蓋１３は、自重で水と微細藻とを分離しながら微細藻処理槽１１内を降下し、微細藻を濃縮し、濃縮された微細藻を回収する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
微細藻が浮遊する水を貯蔵した二つの微細藻処理槽と、
水を透過し前記微細藻を透過しないフィルタが装着され前記微細藻処理槽に挿入されたとき自重で水と微細藻とを分離しながら前記微細藻処理槽内を降下する落とし蓋と、
二つの前記落とし蓋を両端に吊すとともにその両端に吊された二つの落とし蓋の釣り合いバランスを崩すための移動重りを有した天秤と、
前記天秤の移動重りにより一方の微細藻処理槽に落とし蓋が挿入され他方の落とし蓋が持ち上がったときさらにその持ち上がった他方の落とし蓋を持ち上げるリフタとを備えたことを特徴とする微細藻ろ過装置。
【請求項２】
請求項１の微細藻ろ過装置を用いて、
前記二つの微細藻処理槽に微細藻が浮遊する水を貯蔵し、
前記落とし蓋を挿入する前記微細藻処理槽側に前記天秤の移動重りを移動し、
前記移動重りの移動により一方の落とし蓋が自重で水と微細藻とを分離しながら前記微細藻処理槽内を降下し終わるまで待ち、
前記落とし蓋が自重で前記微細藻処理槽内を降下し終えるとリフタにより前記天秤の反対側の端部に吊され持ち上がった他方の落とし蓋を持ち上げ、
前記微細藻処理槽内の分離された上澄み水を排出し、
前記天秤の移動重りを反対側の前記微細藻処理槽側に移動し、
上澄み液を排出した前記微細藻処理槽内の濃縮された微細藻を回収し、
微細藻ろ過処理を継続する場合には前記微細藻を回収した側の前記微細藻処理槽に微細藻が浮遊する水を貯蔵し、
以下、微細藻ろ過処理の終了まで、微細藻の回収と微細藻が浮遊する水の貯蔵とを複数回繰り返し行うことを特徴とする微細藻ろ過方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水に浮遊する微細藻をフィルターでろ過して回収する微細藻ろ過装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
微細藻は、発熱量や光合成能力が高くバイオ燃料の有力候補の一つとなっているが、水中で繁殖するので、微細藻を燃料として活用するには、水から分離して回収する必要がある。
【０００３】
微細藻と水とを分離するには、自然ろ過による分離と遠心分離器による分離とがある。自然ろ過による分離は、フィルターに上から微細藻の培養液を流し込み、フィルターで微細藻を濾し取るものであり、一般的なろ過方法である。一方、遠心分離器による分離は、遠心分離器を使用し、質量の異なる微細藻と水とを遠心力により分離する方法である。
【０００４】
自然ろ過では濾し取るのに多くの時間を要する。一方、遠心分離器を利用した分離方法では、遠心分離器の動力に膨大な電力を消費する。もし、遠心分離器が回収後の微細藻が持つエネルギーよりも多くのエネルギーを消費してしまうとエネルギー収支が成り立たない。
【０００５】
スラリーろ過方法として、下板の上に枠状の堰を設置し、セメント主成分とするスラリーを充填し、透水性のある落とし蓋で堰内のスラリーを押圧して落とし蓋の上に水を抜いてグリーンシートを形成するようにしたものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−４４１１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１のものでは、落とし蓋の自重で押圧する場合にはエネルギーの消費がないので好ましいが、落とし蓋を別の駆動力源により押圧する場合にはエネルギー収支が悪くなる。また、グリーンシートを回収し、継続してグリーンシートを形成しようとした場合には、落とし蓋を持ち上げなければならないので、落とし分を持ち上げるための動力が必要となる。従って、エネルギー収支が悪くなる。
【０００８】
本発明の目的は、短い時間でしかも極力エネルギーを使用しないで微細藻を回収できる微細藻ろ過装置及び方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１の発明に係る微細藻ろ過装置は、微細藻が浮遊する水を貯蔵した二つの微細藻処理槽と、水を透過し前記微細藻を透過しないフィルタが装着され前記微細藻処理槽に挿入されたとき自重で水と微細藻とを分離しながら前記微細藻処理槽内を降下する落とし蓋と、二つの前記落とし蓋を両端に吊すとともにその両端に吊された二つの落とし蓋の釣り合いバランスを崩すための移動重りを有した天秤と、前記天秤の移動重りにより一方の微細藻処理槽に落とし蓋が挿入され他方の落とし蓋が持ち上がったときさらにその持ち上がった他方の落とし蓋を持ち上げるリフタとを備えたことを特徴とする。
【００１０】
請求項２の発明に係る微細藻ろ過方法は、請求項１の微細藻ろ過装置を用いて、前記二つの微細藻処理槽に微細藻が浮遊する水を貯蔵し、前記落とし蓋を挿入する前記微細藻処理槽側に前記天秤の移動重りを移動し、前記移動重りの移動により一方の落とし蓋が自重で水と微細藻とを分離しながら前記微細藻処理槽内を降下し終わるまで待ち、前記落とし蓋が自重で前記微細藻処理槽内を降下し終えるとリフタにより前記天秤の反対側の端部に吊され持ち上がった他方の落とし蓋を持ち上げ、前記微細藻処理槽内の分離された上澄み水を排出し、前記天秤の移動重りを反対側の前記微細藻処理槽側に移動し、上澄み液を排出した前記微細藻処理槽内の濃縮された微細藻を回収し、微細藻ろ過処理を継続する場合には前記微細藻を回収した側の前記微細藻処理槽に微細藻が浮遊する水を貯蔵し、以下、微細藻ろ過処理の終了まで、微細藻の回収と微細藻が浮遊する水の貯蔵とを複数回繰り返し行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１、２の発明によれば、天秤の両端に落とし蓋を吊り下げて、天秤の移動重りに釣り合いのバランスを崩して落とし蓋を微細藻処理槽に挿入し、落とし蓋は、自重で水と微細藻とを分離しながら微細藻処理槽内を降下するので、水と微細藻とを分離する際にエネルギーを必要とせず、短時間で水と微細藻とを分離できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係る微細藻ろ過装置の構成図。
【図２】本発明の実施形態に係る落とし蓋の基本構成要素の一例を示す構成図。
【図３】本発明の実施形態に係る落とし蓋の一例を示す構成図。
【図４】本発明の実施形態に係る微細藻ろ過装置による微細藻の一次濃縮工程の説明図。
【図５】本発明の実施形態に係る微細藻ろ過装置による微細藻の二次濃縮工程の説明図。
【図６】本発明の実施形態に係る微細藻ろ過装置による微細藻の回収工程の説明図。
【図７】本発明の実施形態に係る微細藻ろ過方法の工程の一例を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を説明する。図１は本発明の実施形態に係る微細藻ろ過装置の構成図である。図１に示すように、微細藻ろ過装置は、二つの微細藻処理槽１１ａ、１１ｂを有し、微細藻処理槽１１ａ、１１ｂには微細藻が浮遊する水（微細藻培養液）１２が貯蔵されている。微細藻処理槽１１ａ、１１ｂ内には、微細藻を回収する際にそれぞれ落とし蓋１３ａ、１３ｂが挿入される。落とし蓋１３ａ、１３ｂは天秤１４の天秤棒１５の両端部に吊され、天秤棒１５の中央部に支点１６を有する。
【００１４】
また、天秤棒１５には、天秤棒１５の両端に吊された二つの落とし蓋１３ａ、１３ｂの釣り合いバランスを崩すための移動重り１７が搭載されている。例えば、天秤棒１５の両端部に吊された落とし蓋１３ａ、１３ｂが釣り合いが取れている状態で、例えば、移動重り１７を左側に移動させると、天秤棒１５は左側に傾き落とし蓋１３ｂが下降して微細藻処理槽１１ｂに挿入することになる。移動重り１７は、二つの落とし蓋１３ａ、１３ｂの釣り合いバランスを崩すだけのものであることから、その移動範囲は大きく取る必要はない。そこで、図１に示すように、支点１６を中心にして所定範囲内で動くようにストッパ１８ａ、１８ｂが設けられている。
【００１５】
図２は本発明の実施形態に係る落とし蓋１３の基本構成要素の一例を示す構成図であり、図２（ａ）は分解斜視図、図２（ｂ）は底面図である。
【００１６】
図２（ａ）に示すように、落とし蓋１３は、基本構成要素として、重り１９、上蓋２１、押さえ板２２とを有している。重り１９は円柱をπ／４の間隔で切欠部２０を有している。また、上蓋２１は筒状に形成され、その筒状の下部に押さえ板２２がねじ２３でねじ止めされる。押さえ板２２の貫通穴２４の径は、上蓋２１の筒径より小さい径で形成されている。また、上蓋２１の筒の内面には、重り１９を上蓋２１内部に装着する際に、重り１９を案内するガイド部２５が設けられている。
【００１７】
図２（ｂ）に示すように、押さえ板２２の貫通穴２４の径は上蓋２１の筒径より小さい径で形成されているので、重り１９を上蓋２１内部に装着した際には、重り１９は押さえ板２２に搭載される。また、押さえ板２２の貫通穴２４は、π／４ずつの間隔で重り１９で覆われ、貫通穴２４が貫通する面積は約１／２となり、この貫通する部分にフィルタが装着される。
【００１８】
図３は、本発明の実施形態に係る落とし蓋１３の一例を示す構成図であり、図３（ａ）は分解図、図３（ｂ）は底面図である。図３では、図２に示した基本要素にフィルタ２６とシール部材２７とが追加されている。
【００１９】
図３（ａ）に示すように、上蓋２１と押さえ板２２との間に、フィルタ２６が挟み込まれてねじ２３でねじ止めされる。そして、上蓋２１の下部の凹み部にＯリングやワイパーなどのシール部材２７が取り付けられる。これは、落とし蓋１３を微細藻処理槽１１に挿入したとき、微細藻処理槽１１の内壁との滑りを保つようにするためである。これにより、図３（ｂ）に示すように、押さえ板２２の貫通穴２４の部分がフィルタ２６となり、上蓋２１の円周にシール部材２７が位置する。
【００２０】
図３に示した落とし蓋１３を微細藻処理槽１１に挿入して、落とし蓋１３の自重によりフィルタ２６を通して水と微細藻とを分離することになる。フィルタ２６を透過した水は微細藻処理槽１１の上部に上澄み液として滞留し、フィルタ２６を透過しない微細藻は濃縮された微細藻として微細藻処理槽１１の底部に蓄積されることになる。
【００２１】
次に、本発明の実施形態に係る微細藻ろ過装置の動作を説明する。図４は微細藻ろ過装置による微細藻の一次濃縮工程の説明図であり、図４（ａ）は微細藻の一次濃縮工程の過程図、図４（ｂ）は微細藻の一次濃縮工程の終了段階図である。図１と同一要素には、同一符号を付し重複する説明は省略する。
【００２２】
いま、落とし蓋１３を挿入する微細藻処理槽１１は、図４の左側の微細藻処理槽１１ｂであるとする。図４（ａ）に示すように、ガイド重り１７を左側に移動させると、それにより天秤１４の釣り合いバランスが崩れ、天秤棒１５が左側に傾く。左側の落とし蓋１３ｂは自重により微細藻処理槽１１ｂの微細藻処理培養液中を下降していき、上澄み水２８と濃縮された一次濃縮微細藻２９とに分離していく。そして、図４（ｂ）に示すように、落とし蓋１３ｂが微細藻処理槽１１ｂ内を降下し終わると、反対側（右側）の落とし蓋１３ａをリフタ３０の搭載板３１に搭載する。これにより、微細藻の一次濃縮工程は終了する。
【００２３】
図５は微細藻ろ過装置による微細藻の二次濃縮工程の説明図であり、図５（ａ）は微細藻の二次濃縮工程の過程図、図５（ｂ）は微細藻の二次濃縮工程の終了段階図である。図１と同一要素には、同一符号を付し重複する説明は省略する。
【００２４】
図５（ａ）に示すように、リフタ３０の搭載板３１に搭載した右側の落とし蓋１３ａを上方に持ち上げる。これにより、落とし蓋１３ｂの全荷重が二次濃縮微細藻３２に掛かり、二次濃縮微細藻３２はさらに濃縮される。そして、排水口３３から上澄み液２８を排出する。そして、排水口３３からの上澄み液２８の排出が終了すると、図５（ｂ）に示すように、リフタ３０の搭載板３１を元の位置に下げて、右側の落とし蓋１３ａの位置を元の位置に戻す。これにより、微細藻の二次次濃縮工程は終了する。
【００２５】
図６は微細藻ろ過装置による微細藻の回収工程の説明図であり、図６（ａ）は微細藻の回収工程の過程図、図６（ｂ）は微細藻の回収段階図である。図１と同一要素には、同一符号を付し重複する説明は省略する。
【００２６】
図６に示すように、微細藻の二次次濃縮工程が終了すると、リフタ３０を取り外して移動重り１７を右側に移動させる。これにより、天秤棒１５が右側に傾き、落とし蓋１３ａが下降して微細藻処理槽１１ａに挿入することになる。これにより、左側の落とし蓋１３ｂが上昇するので、左側の微細藻処理槽１１ｂで濃縮された二次微細藻３２を取り出し回収する。それとともに、右側の微細藻処理槽１１ａの微細藻の一次濃縮工程が開始されることになる。
【００２７】
図７は本発明の実施形態に係る微細藻ろ過方法の工程の一例を示すフローチャートである。まず、図１に示すように、二つの微細藻処理槽１１ａ、１１ｂに微細藻が浮遊する水（微細藻培養液）１２を貯蔵する（Ｓ１）。落とし蓋１３ｂを挿入する微細藻処理槽１１ｂ側に天秤１４の移動重り１７を移動する（Ｓ２）。これにより、図４（ａ）に示すように、落とし蓋１３ｂが自重により微細藻処理槽１１ｂを下降していき、上澄み水２８と微細藻２９とに分離していく。
【００２８】
そして、落とし蓋１３ｂが微細藻処理槽１１ｂ内を降下し終わったか否かを判定し、落とし蓋１３ｂが微細藻処理槽１１ｂ内を降下し終わるまで待つ。落とし蓋１３ｂが微細藻処理槽１１ｂ内を降下し終わったときは、図４（ｂ）に示すように、リフタ３０に反対側の落とし蓋１３ａを固定し、その後、図５（ａ）に示すように、リフタ３０により、天秤１４の他方端に吊された持ち上がった他方の落とし蓋１３ａを持ち上げる（Ｓ４）。これにより、落とし蓋１３ｂの全荷重が二次濃縮微細藻３２に掛かり、二次濃縮微細藻３２はさらに濃縮される。そして、排水口３３から上澄み液２８を排出する（Ｓ５）。また、図５（ｂ）に示すように、リフタ３０の搭載板３１を元の位置に下げて、右側の落とし蓋１３ａの位置を元の位置に戻すと共にリフタ３０を取り外す。
【００２９】
次に、図６（ａ）に示すように、天秤１５の移動重り１７を反対側の微細藻処理槽１１ａ側に移動する（Ｓ６）。これにより、図６（ｂ）に示すように、上澄み液を排出した微細藻処理槽１１ｂの落とし蓋１３ｂは上昇するので、この状態で、上澄み液を排出した微細藻処理槽１１ｂの濃縮された微細藻を回収する（Ｓ７）。そして、微細藻ろ過処理を継続するかどうかを判断し（Ｓ８）、微細藻ろ過処理を継続する場合には、微細藻を回収した側の微細藻処理槽１１ｂに微細藻が浮遊する水（微細藻培養液）を貯蔵し（Ｓ９）、ステップＳ２に戻る。一方、微細藻ろ過処理を継続しない場合は処理を終了する。
【００３０】
このように、本発明の実施形態では、微細藻培養液が満たされている微細藻処理槽１１にフィルタを有した落とし蓋１３を挿入し、落とし蓋１３の自重によってフィルタに生じる圧力により圧力ろ過を行う。微細藻ろ過処理に使用するエネルギーとして、微細藻培養液の給水や上澄み液の排水にかかるエネルギーは必要となるが、基本的に落とし蓋１３の自重によって微細藻を濃縮するので、エネルギー収支が向上する。また、自重により常時落とし蓋１３のフィルタ部分に圧力がかかるため、短い時間で微細藻を濾し取ることができる。
【符号の説明】
【００３１】
１１…微細藻処理槽、１２…微細藻培養液、１３…落とし蓋、１４…天秤、１５…天秤棒、１６…支点、１７…移動重り、１８…ストッパ、１９…重り、２０…切欠部、２１…上蓋、２２…押さえ板、２３…ねじ、２４…貫通穴、２５…ガイド部、２６…フィルタ、２７…シール部材、２８…上澄み水、２９…一次濃縮微細藻、３０…リフタ、３１…搭載板、３２…二次濃縮微細藻、３３…排水口
【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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