(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
頂部に開口部を有する培養容器の中に培養液を入れ、該培養液中に二酸化炭素を含むガスを吹き込みつつ、可視光線を入射させることによって前記培養容器内で微細藻類を培養する微細藻類培養装置において、
前記培養容器を横置きされた内筒と外筒から成る二重円筒状に成形するとともに、少なくとも外筒を可視光線を透過する透明材料で構成し、前記培養容器内に前記培養液の旋回流を形成するためのガスを吹き込むガス吹込口を培養容器内下部に開口せしめたことを特徴とする微細藻類培養装置。
【請求項２】
前記内筒と外筒を円筒、楕円筒又は長円筒で構成するとともに、これらの内筒と外筒を同心又は偏心させて配置したことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の微細藻類培養装置。
【請求項３】
頂部に開口部を有する培養容器の中に培養液を入れ、該培養液中に二酸化炭素を含むガスを吹き込みつつ、可視光線を入射させることによって前記培養容器内で微細藻類を培養する微細藻類培養方法において、
同心に横置された内筒と外筒とで二重円筒状に成形され、少なくとも外筒を可視光線を透過する透明材料で構成して成る培養容器の下部に開口するガス吹込口を、内筒と外筒の中心軸を通る鉛直面の左右何れか一方に配置し、該ガス吹込口から前記ガスを吹き込むことによって培養容器内に前記培養液の旋回流を形成することを特徴とする微細藻類培養方法。
【請求項４】
頂部に開口部を有する培養容器の中に培養液を入れ、該培養液中に二酸化炭素を含むガスを吹き込みつつ、可視光線を入射させることによって前記培養容器内で微細藻類を培養する微細藻類培養方法において、
偏心して横置きされた内筒と外筒とで二重円筒状に成形され、少なくとも外筒を可視光線を透過する透明材料で構成して成る培養容器の下部に開口するガス吹込口を、内筒の中心軸を通る鉛直面の左右何れか一方に配置し、該ガス吹込口から前記ガスを吹き込むことによって培養容器内に前記培養液の旋回流を形成することを特徴とする微細藻類培養方法。
【請求項５】
前記培養容器の内筒の中心軸を通る鉛直面の左右に前記ガス吹込口を配置し、両ガス吹込口を所定時間毎に交互に切り替えることによって培養容器内の培養液の旋回方向を交互に切り替えることを特徴とする請求の範囲第３項又は第４項に記載の微細藻類培養方法。
【請求項６】
前記培養容器の長手方向に複数のガス吹込口を配置し、培養容器の一端側のガス吹込口からガスを所定の時間差をもって順次吹き込むことによって培養容器内に培養液の前記培養容器の長手方向に沿って変化する旋回流を形成することを特徴とする請求の範囲第３項又は第４項に記載の微細藻類培養方法。
【請求項７】
前記培養容器の長手方向に沿って複数のガス吹込口を内筒の中心軸を通る鉛直面の左右に交互に配置し、各ガス吹込口からガスを吹き込むことによって培養容器内に方向が長手方向に交互に異なる培養液の旋回流を形成することを特徴とする請求の範囲第３項又は第４項に記載の微細藻類培養方法。
【請求項８】
前記培養容器の外筒外面への温調水の散水、外筒の外側に形成された水通路への温調水の通水又は内筒内への温調水の通水によって前記培養液の温度をコントロールすることを特徴とする請求の範囲第３項〜第７項の何れかに記載の微細藻類培養方法。
【発明の詳細な説明】
＜技術分野＞
本発明は、光合成生物である微細藻類を培養するためのクローズド型の微細藻類培養装置、及び、微細藻類培養方法に関する。
＜背景技術＞
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、脂肪酸等の有用成分を製造するため、養殖の飼料用等として培養されている。又、この種の微細藻類は、地球温暖化の原因の１つとされる二酸化炭素を処理する手段としても利用され、近年、これを大量に培養する培養装置が研究されている。
ところで、培養装置は、培養液中で微細藻類を培養するものであって、光合成に必要な光は主に太陽光線を利用し、二酸化炭素は空気又は二酸化炭素と空気との混合気体を培養液に吹き込むことによって供給する。
而して、培養装置において太陽エネルギーを効率良く利用して微細藻類を効率良く培養するためには、
（１）受光量が多いこと
（２）培養液を十分撹拌し、微細藻類に効率良く光を当て、栄養分と二酸化炭素を均一に供給するとともに、微細藻類から排出される酸素を除去すること
（３）培養液の滞留のない撹拌を実現し、微細藻類の壁面付着による光透過の低下やコロニーの形成による沈殿防止を図ること
が必要となる。
従来、微細藻類の培養法として、培養池やレースウェイ型培養池等を利用したオープン型培養方式が実施されているが、この方式では培養液の十分な撹拌ができないために光が表層にしか到達せず、培養濃度が低く、埃やゴミ或は空気中の浮遊微生物等の混入を防ぐことができないために高ｐＨ、高塩分濃度等の特殊な条件下での培養が可能な微細藻類しか培養できず、更には培養液の温度調整が困難である等の問題がある。
そこで、培養容器の中に培養液を入れ、該培養液中に二酸化炭素を含むガスを吹き込みつつ、可視光線を入射させることによって培養容器内で微細藻類を培養するクローズド型の培養装置が種々提案されている。
ところで、クローズド型の培養装置の設置面積当たりの容量はオープン型培養方式のそれに比して小さく、高い生産性を上げるには高濃度培養が必要となる。
しかしながら、クローズド型の培養装置においては、光は受光壁面側から内部に至るに連れて減衰するため、光に当たる藻類と当たらない藻類ができてしまい、従って、装置内での培養液の十分な撹拌がなければ全ての藻類に公平に受光させることができず、高生産性を達成することができないという問題がある。
又、クローズド型の培養装置においては、培養容器の内壁に微細藻類が付着したり、培養容器内で微細藻類がコロニーを形成して沈殿するため、光の透過が遮られて培養効率が著しく低下するという問題がある。更に、培養容器内で微細藻類が沈殿するとバクテリアの温床となり、培養液が腐敗する原因にもなる。
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、培養液の十分な撹拌を実現して高い生産性を得ることができるとともに、微細藻類の培養容器壁面への付着や培養容器底面への沈殿を防いで長期に亘って高い培養効率を維持することができる微細藻類培養装置、及び、微細藻類培養方法を提供することにある。
＜発明の開示＞
上記目的を達成するため、請求の範囲第１項に記載の発明は、頂部に開口部を有する培養容器の中に培養液を入れ、該培養液中に二酸化炭素を含むガスを吹き込みつつ、可視光線を入射させることによって前記培養容器内で微細藻類を培養する微細藻類培養装置において、前記培養容器を横置きされた内筒と外筒から成る二重円筒状に成形するとともに、少なくとも外筒を可視光線を透過する透明材料で構成し、前記培養容器内に前記培養液の旋回流を形成するためのガスを吹き込むガス吹込口を培養容器内下部に開口せしめたことを特徴とする。
請求の範囲第２項に記載の発明は、請求の範囲第１項に記載の発明において、前記内筒と外筒を円筒、楕円筒又は長円筒で構成するとともに、これらの内筒と外筒を同心又は偏心させて配置したことを特徴とする。
請求の範囲第３項に記載の発明は、頂部に開口部を有する培養容器の中に培養液を入れ、該培養液中に二酸化炭素を含むガスを吹き込みつつ、可視光線を入射させることによって前記培養容器内で微細藻類を培養する微細藻類培養方法において、同心に横置された内筒と外筒とで二重円筒状に成形され、少なくとも外筒を可視光線を透過する透明材料で構成して成る培養容器の下部に開口するガス吹込口を、内筒と外筒の中心軸を通る鉛直面の左右何れか一方に配置し、該ガス吹込口から前記ガスを吹き込むことによって培養容器内に前記培養液の旋回流を形成することを特徴とする。
請求の範囲第４項に記載の発明は、頂部に開口部を有する培養容器の中に培養液を入れ、該培養液中に二酸化炭素を含むガスを吹き込みつつ、可視光線を入射させることによって前記培養容器内で微細藻類を培養する微細藻類培養方法において、偏心して横置きされた内筒と外筒とで二重円筒状に成形され、少なくとも外筒を可視光線を透過する透明材料で構成して成る培養容器の下部に開口するガス吹込口を、内筒の中心軸を通る鉛直面の左右何れか一方に配置し、該ガス吹込口から前記ガスを吹き込むことによって培養容器内に前記培養液の旋回流を形成することを特徴とする。
請求の範囲第５項に記載の発明は、請求の範囲第３項又は第４項に記載の発明において、前記培養容器の内筒の中心軸を通る鉛直面の左右に前記ガス吹込口を配置し、両ガス吹込口を所定時間毎に交互に切り替えることによって培養容器内の培養液の旋回方向を交互に切り替えることを特徴とする。
請求の範囲第６項に記載の発明は、請求の範囲第３項又は第４項に記載の発明において、前記培養容器の長手方向に複数のガス吹込口を配置し、培養容器の一端側のガス吹込口からガスを所定の時間差をもって順次吹き込むことによって培養容器内に培養液の前記培養容器の長手方向に沿って変化する旋回流を形成することを特徴とする。
請求の範囲第７項に記載の発明は、請求の範囲第３項又は第４項に記載の発明において、前記培養容器の長手方向に沿って複数のガス吹込口を内筒の中心軸を通る鉛直面の左右に交互に配置し、各ガス吹込口からガスを吹き込むことによって培養容器内に方向が長手方向に交互に異なる培養液の旋回流を形成することを特徴とする。
請求の範囲第８項に記載の発明は、請求の範囲第３項〜第７項の何れかに記載の発明において、前記培養容器の外筒外面への温調水の散水、外筒の外側に形成された水通路への温調水の通水又は内筒内への温調水の通水によって前記培養液の温度をコントロールすることを特徴とする。
従って、請求の範囲第１項に記載の発明によれば、前記培養容器内に前記培養液の旋回流を形成するためのガスを吹き込むガス吹込口を培養容器内下部に開口せしめるようしたため、ガスの吹き込みによって培養容器内に培養液の旋回流を形成して、培養液の十分な撹拌がなされて全ての微細藻類が公平に受光することができ、これによって高生産性を達成することができる。又、培養溶液内での気泡通過時の混相乱流と壁面における乱流境界層及び二重円筒状を成す培養容器の曲面壁に沿って培養液が流れることによるゲルトラー渦によって、外筒の曲面壁から内筒の曲面壁及び内筒の曲面壁から外筒の曲面壁に向かう渦が発生し、この渦によって培養液が滞留することなく十分撹拌されるため、微細藻類が培養容器の壁面に付着したりコロニーを形成して沈殿することがなくなり、微細藻類によって光の透過が遮られることがなく、微細藻類は効率良く且つ均一に受光するために微細藻類を効率良く培養することができ、長期に亘って高い培養効率を維持することができる。更に、培養容器を耐圧強度の高い内筒と外筒で構成したため、その板厚を小さく抑えて装置の軽量化及びコストダウンを図ることができる。
請求の範囲第２項に記載の発明によれば、円筒、楕円筒又は長円筒から成る内筒と外筒を同心又は偏心させて配置することによって培養容器を容易に構成することができる。
請求の範囲第３項によれば、同心に横置された内筒と外筒とで二重円筒状に成形され、少なくとも外筒を可視光線を透過する透明材料で構成して成る培養容器の下部に開口するガス吹込口を、内筒と外筒の中心軸を通る鉛直面の左右何れか一方に配置し、また、該ガス吹込口から前記ガスを吹き込むことによって培養容器内に前記培養液の旋回流を形成するため、培養液の十分な撹拌が容易になされて全ての微細藻類が公平に受光することができ、これによって高生産性を達成することができる。又、培養溶液内での気泡通過時の混相乱流と壁面における乱流境界層及び二重円筒状を成す培養容器の曲面壁に沿って培養液が流れることによるゲルトラー渦を容易に発生させることによって、外筒の曲面壁から内筒の曲面壁及び内筒の曲面壁から外筒の曲面壁に向かう渦を容易に発生させ、この渦によって培養液が滞留することなく十分撹拌されるため、微細藻類が培養容器の壁面に付着したりコロニーを形成して沈殿することがなくなり、微細藻類によって光の透過が遮られることがなく、微細藻類は効率良く且つ均一に受光するために微細藻類を効率良く培養することができ、長期に亘って高い培養効率を維持することができる。
請求の範囲第４項によれば、偏心して横置きされた内筒と外筒とで二重円筒状に成形され、少なくとも外筒を可視光線を透過する透明材料で構成して成る培養容器の下部に開口するガス吹込口を、内筒の中心軸を通る鉛直面の左右何れか一方に配置し、該ガス吹込口から前記ガスを吹き込むことによって培養容器内に前記培養液の旋回流を形成するため、培養液の十分な撹拌が容易になされて全ての微細藻類が公平に受光することができ、これによって高生産性を達成することができる。又、培養溶液内での気泡通過時の混相乱流と壁面における乱流境界層及び二重円筒状を成す培養容器の曲面壁に沿って培養液が流れることによるゲルトラー渦を容易に発生させることによって、外筒の曲面壁から内筒の曲面壁及び内筒の曲面壁から外筒の曲面壁に向かう渦を容易に発生させ、この渦によって培養液が滞留することなく十分撹拌されるため、微細藻類が培養容器の壁面に付着したりコロニーを形成して沈殿することがなくなり、微細藻類によって光の透過が遮られることがなく、微細藻類は効率良く且つ均一に受光するために微細藻類を効率良く培養することができ、長期に亘って高い培養効率を維持することができる。
請求の範囲第５項に記載の発明によれば、前記培養容器の内筒の中心軸を通る鉛直面の左右に前記ガス吹込口を配置し、両ガス吹込口を所定時間毎に交互に切り替えることによって培養容器内の培養液の旋回方向を交互に切り替えることによって、培養液を更に効率良く撹拌することができる。
請求の範囲第６項に記載の発明、すなわち、前記培養容器の長手方向に複数のガス吹込口を配置し、培養容器の一端側のガス吹込口からガスを所定の時間差をもって順次吹き込むことによって培養容器内に培養液の前記培養容器の長手方向に沿って変化する旋回流を形成することによっても、培養液の十分な撹拌を実現して高い生産性を得ることができるとともに、微細藻類の培養容器壁面への付着や培養容器底面への沈殿を防いで長期に亘って高い培養効率を維持することができる。
請求の範囲第７項に記載の発明、すなわち、前記培養容器の長手方向に沿って複数のガス吹込口を内筒の中心軸を通る鉛直面の左右に交互に配置し、各ガス吹込口からガスを吹き込むことによって培養容器内に方向が長手方向に交互に異なる培養液の旋回流を形成することによっても、培養液の十分な撹拌を実現して高い生産性を得ることができるとともに、微細藻類の培養容器壁面への付着や培養容器底面への沈殿を防いで長期に亘って高い培養効率を維持することができる。
請求の範囲第８項に記載の発明によれば、培養容器への温調水の散水又は通水によって培養液の温度をコントロールすることができるため、培養液を季節によらず一年中適温に保つことができ、特に夏期における培養液の過昇温による藻類成長への悪影響を効果的に解消することができる。
＜発明を実施するための最良の形態＞
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１は本発明に係る微細藻類培養装置の斜視図、図２は同微細藻類培養装置の破断正面図（図１の矢視Ａ方向の破断面図）、図３は同微細藻類培養装置の側断面図、図４は図３のＢ−Ｂ線断面図である。
本発明に係る微細藻類培養装置１は、外形がドラム状を成す培養容器２を支持台３上に横置きに設置して構成されている。
上記培養容器２は、図２〜図３に示すように、二重円筒状を成して同心的に横置きされた内筒４と外筒５の左右両端をリング状の側壁６，７によって閉塞して構成されている。即ち、同心的に横置きされた内筒４と外筒５の左右両端部に側壁６，７がそれぞれ組み込まれ、両側壁６，７の外周縁に穿設された複数（図示例では各６つ）の円孔（不図示）に長尺のボルト８を水平に通し（図１参照）、各ボルト８の端部に螺合するナット９を締め付けることによって外形がドラム状を成す培養容器２が組み立てられる。尚、本実施の形態では、長尺のボルト８を外筒５の外側に配置したが、これを内筒４の内側に配しても良い。又、各側壁６，７をそれぞれ短いボルトとこれに螺合するナットで各々独立に取り付ける構成を採用しても良い。更に、内筒４と外筒５の撓みを防ぐために両者間にスペーサを介設しても良く、この場合、スペーサには孔を形成しておくことが望ましい。
他方、枠体状を成す前記支持台３の左右上部には、側壁６，７の外形形状に沿った円弧状の固定ブラケット１０（図１及び図２参照）が設けられており、培養容器２は、その左右の側壁６，７下部の２箇所が前記２本のボルト８とこれに螺合するナット９によって固定ブラケット１０に共締めされることによって支持台３に水平に固定支持されている。
而して、上記培養容器２内に形成された内筒４と外筒５及び両側壁６，７によって囲まれた空間内には培養液１１が注入され、その液位は内筒４の上端面よりも高くなるように保たれている。尚、内筒４と外筒５の左右両端は不図示のシール部材を介して両側壁６，７に結合されており、シール部材のシール作用によって培養液１１の培養容器２外への漏出が防がれている。
ここで、培養容器２を構成する内筒４と外筒５及び両側壁６，７は太陽光（可視光線）を透過する透明材料で構成されており、本実施の形態では、透明材料としてアクリル樹脂を用いている。尚、透明材料としては、光透過性に優れ、耐候性及び耐紫外線の高い材料であれば任意のものを使用することができ、例えばポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル等の樹脂、ガラス等を選定することができる。又、本実施の形態では、内筒４と外筒５及び両側壁６，７を透明部材で構成したが、本発明の目的を達成するためには、少なくとも外筒５が透明部材で構成されていれば良い。
又、図２〜図４に示すように、培養容器２の外筒５の一方の側壁６に近い側の幅方向中央下部には円孔状のドレン孔５ａ（図４参照）が穿設されており、このドレン孔５ａにはドレンパイプ１２が差し込まれて結着されている。そして、このドレンパイプ１２の途中にはドレンバルブ１３が設けられおり、このドレンバルブ１３を開けることによって培養容器２内の培養液１１を外部に排出することができる。
更に、培養容器２の外筒５の下部（具体的には、図４に示すように、内筒４と外筒５の中心軸を通る水平面ＦＨより下方で、且つ、同中心軸を通る鉛直面ＦＶの左右何れか一方）の長さ方向３箇所には円孔状のガス吹込口５ｂ（図３及び図４参照）が穿設されている。
そして、培養容器２の下方にはガス導入パイプ１４が長さ方向に水平に延設されており、このガス導入パイプ１４から分岐して培養容器２側に向かって延びる３本の枝管１５は、培養容器２の外筒５の下部に穿設された前記各ガス吹込口５ｂにそれぞれ差し込まれて結着されている。尚、図示しないが、ガス導入パイプ１４は、空気又は二酸化炭素と空気との混合気体を供給するコンプレッサ等のガス供給源に接続されている。
他方、培養容器２（外筒）の頂部には、円筒状のガス排出筒１６が取り付けられており、その内部は培養容器２内に開口するガス排出用開口部１７が形成されている。そして、ガス排出筒１６の上部には、下向きに開口する逆皿状のキャップ１８が被着されており、ガス排出用開口部１７がキャップ１８によって覆われることによって培養容器２内の培養液１１への埃やゴミ或は空気中の浮遊微生物等の混入を防ぐことができる。尚、キャップ１８に代えてガス排出用開口部１７にフィルタを設けることによっても同様の効果が得られる。
又、培養容器２の上部の前記ガス排出筒１６を挟んでこれの左右には温調水導入パイプ１９が長さ方向に平行を成して水平に延設されており、これらの温調水導入パイプ１９は左右両側壁６，７の各上部に取り付けられた左右一対の支持ブラケット２０に挿通支持されている。そして、各温調水導入パイプ１９の下部には、図３に示すように複数の散水口１９ａが穿設されており、温調水導入パイプ１９は冷却水ポンプ等の不図示の温調水供給源に接続されている。
次に、以上の構成を有する微細藻類培養装置１の作用について説明する。
当該微細藻類培養装置１を屋外に設置するとともに、培養容器２に培養すべき微細藻類と培養液１１を入れ、不図示のガス供給源を駆動して二酸化炭素を含むガス（空気又は二酸化炭素と空気との混合気体）をガス導入パイプ１４に流すと、ガスは３本の枝管１５から培養容器２内に供給される。
培養容器２内に供給されたガスは、培養容器２の底部３箇所から図４に示すように気泡となって培養容器２内を上昇し、その過程で培養液１１中の微細藻類に二酸化炭素を供給する。そして、このガスの気泡の上昇によって、培養容器２内には、図４に矢印にて示すように同一方向（図４において反時計方向）に旋回する培養液１１の流れが形成される。
又、透明部材から成る外筒５及び側壁６，７を透過して太陽光線が培養容器２内に入射するため、培養容器２内の微細藻類は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、脂肪酸等の有用成分を製造するとともに、地球温暖化の一因となっている二酸化炭素を吸収処理する。そして、光合成作用によって発生した酸素は、培養容器２の頂部に形成されたガス排出用開口部１７及びガス排出筒１６とキャップ１８の間の隙間を通って大気中に排出される。尚、本実施の形態においては、培養容器２の内筒４内の中心部に人工光源を設置することができ、昼夜に亘って微細藻類に連続的に光合成を行わせることができ、微細藻類の増殖が促進される。
そして、必要に応じて、温調水供給源を駆動して温調水（冷却水）を温調水導入パイプ１９に流せば、温調水は温調水導入パイプ１９に穿設された複数の散水口１９ａから散水されて外筒５の外面に沿って流れ、培養容器２内の培養液１１を冷却等してその温度をコントロールするため、培養液１１を季節によらず一年中適温に保つことができ、特に夏期における培養液１１の過昇温による藻類成長への悪影響を効果的に解消することができる。尚、本実施の形態では、培養容器２の外筒５外面への温調水の散水によって培養液１１の温度をコントロールする構成を採用したが、外筒１１の外側に形成された不図示の水通路への温調水の通水又は内筒４内への温調水の通水によっても同様に培養液１１の温度をコントロールして同様の効果を得ることができる。
以上において、本実施の形態に係る微細藻類培養装置１においては、ガスの吹き込みによって培養容器２内に培養液１１の旋回流を形成するようにしたため、培養液１１の十分な撹拌がなされて全ての微細藻類が公平に受光することができ、これによって高生産性を達成することができる。
又、培養溶液１１内での気泡通過時の混相乱流と壁面における乱流境界層及び二重円筒状を成す培養容器２の曲面壁に沿って培養液１１が流れることによるゲルトラー渦によって、外筒５の曲面壁から内筒４の曲面壁及び内筒４の曲面壁から外筒５の曲面壁に向かう渦が発生し、この渦によって培養液１１が滞留することなく十分撹拌されるため、微細藻類が培養容器２の壁面に付着したりコロニーを形成して沈殿することがなくなり、微細藻類によって光の透過が遮られることがなく、微細藻類は効率良く且つ均一に受光するために微細藻類を効率良く培養することができ、長期に亘って高い培養効率を維持することができる。
微細藻類が培養容器２の壁面に付着したりコロニーを形成して沈殿すると、微細藻類の受光が妨げられるので好ましくないが、微細藻類培養装置１によれば、種類の異なる混相乱流と乱流境界層とゲルトラー渦（以下に詳述）とが発生するので、内筒４と外筒５の間に渦や乱れが発生して、微細藻類によって光の透過が遮られることがない。
混相乱流：液相中を運動する気泡が引き起こす乱流
乱流境界層：壁面付近を流れが通過するとき、流れの相似側を表すパラメータであるＲｅｙｎｏｌｄｓ数が高くなる（壁面上方の流れが速くなるか、流れが壁面に接する距離が長くなる）と、壁面付近に形成される速度の遅い層である境界層が乱流化する。この乱流化された層を乱流境界層という。
ゲルトラー渦：凹曲面を曲率に並行に流れがあるとき、流れの相似則を表すパラメータであるＲｅｙｎｏｌｄｓ数が高くなる（壁面上方の流れが速くなるか、流れが壁面に接する距離が長くなる）と、流れに垂直な回転渦を生じる。この回転渦をゲルトラー渦という。
更に、培養容器２を耐圧強度の高い内筒４と外筒５で構成したため、その板厚を小さく抑えて培養装置１の軽量化及びコストダウンを図ることができる。
又、本実施の形態では、円筒から成る内筒４と外筒５を同心状に配置することによって培養容器２を容易に構成することができる。
そして、内筒４と外筒５を同心状に配置して成る培養容器２において、ガスの吹込み口５ｂを内筒４と外筒５の中心軸を通る水平面ＦＨより下方で、且つ、同中心軸を通る鉛直面ＦＶの左右何れか一方に配置したため、培養容器２内に一方向に旋回する培養液１１の流れを容易に形成できるとともに、混相乱流、乱流境界層、ゲルトラー渦の発生が容易である。尚、図５に示すようにガス吹込口５ｂを鉛直面ＦＶの反対側に形成すれば、本実施の形態とは逆方向（図５において時計方向）に旋回する培養液１１の流れを形成することができる。又、図示しないが、内外筒の中心軸を通る鉛直面の左右両側にガスの吹込口を形成し、両吹込口を所定時間毎に交互に切り替えるようにすれば、培養容器内の培養液の旋回方向を交互に切り替えることができ、培養液を更に効率良く撹拌することができる。更に、培養容器２の長手方向において部分的に培養液１１の旋回方向を定常的又は過渡的に変えるようにしても良い。培養容器２の長手方向に複数のガス吹込口５ｂを配置し、培養容器２の一端側のガス吹込口５ｂからガスを所定の時間差をもって順次吹き込むことによって培養容器２内に培養液１１の培養容器２の長手方向に沿って変化する旋回流を形成しても良い。培養容器２の長手方向に沿って複数のガス吹込口５ｂを内筒の中心軸を通る鉛直面の左右に交互に配置し、各ガス吹込口５ｂからガスを吹き込むことによって培養容器２内に方向が長手方向に交互に異なる培養液１１の旋回流を形成してもよい。
ところで、本実施の形態では、円筒から成る内筒４と外筒５を同心状に配置して培養容器２を構成したが、図６に示すように、円筒から成る内筒４と外筒５を偏心させて配置することによって培養容器２を構成しても良く、この場合、ガスの吹込口４ａを図示のように内筒４の中心軸を通る水平面ＦＨより下方で、且つ、同中心軸を通る鉛直面ＦＶの左右何れか一方に配置すれば、培養容器２内で培養液１１の同一方向（図示例では、反時計方向）に旋回する流れを容易に形成できるとともに、混相乱流、乱流境界層、ゲルトラー渦の発生が容易である。
又、図７に示すように楕円筒から成る内筒４’と外筒５’を同心状に配置して培養容器２’を構成し、或は図８に示すように長円筒から成る内筒４”と外筒５”を同心状に配置して培養容器２”を構成しても良く、これらの場合はガスの吹込口４ａ’，５ｂ”を内筒４’，４”と外筒５’，５”の中心軸を通る水平面ＦＨより下方で、且つ、同中心軸を通る鉛直面ＦＶの左右何れか一方に配置することによって培養容器２’，２”内に同一方向（図示例では、反時計方向）に旋回する培養液１１の流れを形成することができる。尚、図示しないが、楕円筒又は長円筒から成る内筒と外筒を偏心させて配置することによって培養容器を構成しても良く、これらの場合はガスの吹込口を内筒の中心軸を通る水平面より下方で、且つ、同中心軸を通る鉛直面の左右何れか一方に配置することによって培養容器内に同一方向に旋回する培養液の流れを形成することができる。
ここで、本実施の形態に係る微細藻類培養装置１を用いた実際の生産設備例を図９に示すが、実際の生産設備においては、図示のように複数の微細藻類培養装置１を一列に連続して繋げたものが数列に亘って配設される。この場合、各列において各１本のガス導入パイプ１４と各２本の温調水導入パイプ１９が各培養装置１について共用される。
次に、本発明に係る微細藻類培養装置を用いて行った培養実験の結果について説明する。
微細藻類としてクロロコッカムリトラーレ（Ｃｈｌｏｒｏｃｏｃｃｕｍ  ｌｉｔｔｏｒａｌｅ）を用いて培養実験を１３日間に亘って行った。この場合の日照時間は１０時間／日、南中時光量子量８００μｍｏｌ／ｍ２／ｓ、日中平均光量子量３４０μｍｏｌ／ｍ２／ｓ、培養液量７０リットルであり、培養結果は平均増殖速度０．１５ｇ乾燥重量／リットル／日であった。又、培養期間中に微細藻類の培養容器壁面への付着は発生しなかった。
又、別の培養実験において、微細藻類としてスピルリナ・プラテンシス（Ｓｐｉｒｕｌｉｎａ  ｐｌａｔｅｎｃｉｓ）を培養した結果、従来の培養池方式では培養濃度０．３〜０．５ｇ／リットル、一日あたりの生産性０．１〜０．２ｇ／リットルであるのに対して、本発明に係る微細藻類培養装置では培養濃度１０〜２０ｇ／リットル、一日あたりの生産性２．８〜７．０ｇ／リットルという好結果が得られた。
＜産業上の利用可能性＞
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、頂部に開口部を有する培養容器の中に培養液を入れ、該培養液中に二酸化炭素を含むガスを吹き込みつつ、可視光線を入射させることによって前記培養容器内で微細藻類を培養する微細藻類培養装置において、前記培養容器を横置きされた内筒と外筒から成る二重円筒状に成形するとともに、少なくとも外筒を可視光線を透過する透明材料で構成し、前記ガスの吹き込みによって前記培養容器内に前記培養液の旋回流を形成するようにしたため、培養液の十分な撹拌を実現して高い生産性を得ることができるとともに、微細藻類の培養容器壁面への付着や培養容器底面への沈殿を防いで長期に亘って高い培養効率を維持することができるという効果が得られる。
また、本発明によれば、頂部に開口部を有する培養容器の中に培養液を入れ、該培養液中に二酸化炭素を含むガスを吹き込みつつ、可視光線を入射させることによって前記培養容器内で微細藻類を培養する微細藻類培養方法において、同心に横置された内筒と外筒とで二重円筒状に成形され、少なくとも外筒を可視光線を透過する透明材料で構成して成る培養容器の下部に開口するガス吹込口を、内筒と外筒の中心軸を通る鉛直面の左右何れか一方に配置し、該ガス吹込口から前記ガスを吹き込むことによって、あるいは、偏心して横置きされた内筒と外筒とで二重円筒状に成形され、少なくとも外筒を可視光線を透過する透明材料で構成して成る培養容器の下部に開口するガス吹込口を、内筒の中心軸を通る鉛直面の左右何れか一方に配置し、該ガス吹込口から前記ガスを吹き込むことによって、培養容器内に培養液の旋回流を形成するため、培養液の十分な撹拌を容易に実現して高い生産性を得ることができるとともに、微細藻類の培養容器壁面への付着や培養容器底面への沈殿を防いで長期に亘って高い培養効率を維持することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明に係る微細藻類培養装置の斜視図である。
図２は、本発明に係る微細藻類培養装置の破断正面図（図１の矢視Ａ方向の破断面図）である。
図３は、本発明に係る微細藻類培養装置の側断面図である。
図４は、図３のＢ−Ｂ線断面図である。
図５は、本発明に係る微細藻類培養装置の培養容器の別形態を示す横断面図である。
図６は、本発明に係る微細藻類培養装置の培養容器の別形態を示す横断面図である。
図７は、本発明に係る微細藻類培養装置の培養容器の別形態を示す横断面図である。
図８は、本発明に係る微細藻類培養装置の培養容器の別形態を示す横断面図である。
図９は、本発明に係る微細藻類培養装置を用いた実際の生産設備例を示す斜視図である。
なお、図中の符号、１は微細藻類培養装置、２，２’，２”は培養容器、４，４’，４”は内筒、４ａ，４ａ’はガス吹込口、５，５，５”は外筒、５ｂ，５ｂ”はガス吹込口、６，７は側壁、１１は培養液、１４はガス導入パイプ、１７はガス排出用開口部、１８はキャップ、１９は温調水導入パイプである。
【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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【図８】
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【図９】
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