JP2020058241A - Light radiation device and algae cultivation device - Google Patents

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大野　幸彦
Yukihiko Ono
幸彦 大野
勇治 福田
Yuji Fukuda
勇治 福田
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Abstract

To provide a light radiation device and an algae cultivation device capable of improving utilization efficiency of light.SOLUTION: A light radiation device 20 comprises: a diffusion light radiation part 21 which is a hollow weight-shaped body capable of transmitting light L, comprises a light collection surface 21a for taking the light L on a bottom surface part, and comprises a light radiation surface 21b for diffusing and radiating the light L taken from the light collection surface 21a and having an area larger than that of the light collection surface 21a on a side surface part; and a light supply part 22 which is arranged to face the light collection surface 21a of the diffusion light radiation part 21 and supplies the light L to the light collection surface 21a.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、光照射装置及び藻類培養装置に関する。   The present invention relates to a light irradiation device and an algae culture device.

藻類を培養する藻類培養装置として、例えば槽内に藻類及び培養液を入れ、光を照射して藻類に光合成をさせることで、バイオ燃料等を抽出させる構成が知られている。このような藻類培養装置において、例えばＬＥＤ光源を複数保持する保持部材を培養液内に挿入し、ＬＥＤ光源の光を培養液に照射することで藻類に光合成を行わせる構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。   As an algae culture device for culturing algae, for example, a configuration is known in which algae and a culture solution are put in a tank and light is irradiated to cause the algae to perform photosynthesis, thereby extracting biofuel and the like. In such an algae culture device, for example, a configuration is known in which a holding member that holds a plurality of LED light sources is inserted into a culture solution, and the algae are allowed to perform photosynthesis by irradiating the culture solution with light from the LED light sources ( See, for example, Patent Document 1).

特許第５０５４８１６号公報Japanese Patent No. 5054816

特許文献１に記載の藻類培養装置では、藻類の光合成に適した強度で光を照射する必要があり、この場合において光の利用効率を向上させる構成が求められている。   In the algae culture device described in Patent Document 1, it is necessary to irradiate light with an intensity suitable for photosynthesis of algae, and in this case, a configuration that improves the light utilization efficiency is required.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、光の利用効率の向上を図ることが可能な光照射装置及び藻類培養装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a light irradiation device and an algae culture device capable of improving the light utilization efficiency.

本発明に係る光照射装置は、光を透過可能な中空の箱状体であり、前記光を取り込む採光面と、前記採光面よりも面積が大きく前記採光面から取り込まれる前記光を拡散させて照射する光照射面とを有する拡散光照射部と、前記拡散光照射部の前記採光面に前記光を供給する光供給部とを備える。   The light irradiation device according to the present invention is a hollow box-shaped body capable of transmitting light, and has a daylighting surface that takes in the light and an area larger than the daylighting surface to diffuse the light that is taken in from the daylighting surface. The diffused light irradiation part which has a light irradiation surface which irradiates, and the light supply part which supplies the said light to the said lighting surface of the said diffused light irradiation part are provided.

本発明者は、光源等からの光を拡散させて強度を低下させ、かつ照射範囲を広くした状態で外部に照射する場合には、強度低下後の光と同一の強度に分割した光を予め分割数に応じた数の光源から射出して外部に照射する場合に比べて、有効照射体積が広くなることを見出した。ここで、有効照射体積は、外部で光が減衰する作用を考慮した場合に、当該光の作用を生じさせるために十分な強度の光が所定距離まで到達する領域の面積である。   The present inventor diffuses light from a light source or the like to reduce the intensity, and when irradiating the light outside with a wide irradiation range, the light divided into the same intensity as the light after the intensity reduction is previously It was found that the effective irradiation volume becomes wider than that in the case of emitting light from a number of light sources according to the number of divisions and irradiating it to the outside. Here, the effective irradiation volume is an area of a region in which light having a sufficient intensity to cause the action of the light reaches a predetermined distance in consideration of the action of attenuating the light outside.

本発明によれば、採光面から取り込まれた光が、当該採光面よりも面積が大きい光照射面から照射される。したがって、光照射面から照射される光の単位面積当たりの強度が採光面における光の強度に対して弱い状態で、光照射面から外部に当該拡散させた光を照射することができる。これにより、強度低下後の光と同一の強度に分割した光を予め分割数に応じた数の光源等から射出して外部に照射する場合に比べて、外部で光が減衰する作用を考慮した有効照射体積が広くなるため、光の利用効率の向上を図ることができる。   According to the present invention, the light taken in from the lighting surface is irradiated from the light irradiation surface having a larger area than the lighting surface. Therefore, it is possible to irradiate the diffused light from the light irradiation surface to the outside in a state where the intensity per unit area of the light emitted from the light irradiation surface is weaker than the intensity of the light on the lighting surface. As a result, compared to the case where the light divided into the same intensity as the light after the intensity reduction is emitted from the light sources of the number corresponding to the number of divisions in advance and irradiated to the outside, the effect that the light is attenuated outside is considered. Since the effective irradiation volume becomes large, it is possible to improve the light utilization efficiency.

また、前記光照射面は、円錐面であり、前記採光面は、前記光照射面の中心軸と交差し、当該中心軸との交点を中心とする円形状の平面であってもよい。   The light irradiation surface may be a conical surface, and the daylighting surface may be a circular flat surface that intersects with a central axis of the light irradiation surface and has an intersection point with the central axis as a center.

従って、中心軸から光照射面までの距離が均一となるため、採光面から取り込まれる光を光照射面に万遍なく到達させることができる。   Therefore, since the distance from the central axis to the light irradiation surface is uniform, the light taken in from the lighting surface can reach the light irradiation surface evenly.

また、前記拡散光照射部は、前記採光面から取り込まれる前記光を前記光照射面に向けて反射する光反射面を内部に有してもよい。   In addition, the diffused light irradiation unit may have a light reflection surface inside which reflects the light taken in from the lighting surface toward the light irradiation surface.

従って、採光面から取り込まれた光を拡散光照射部の内部において効率的に利用することができる。   Therefore, the light taken in from the lighting surface can be efficiently used inside the diffused light irradiation unit.

また、前記光反射面は、前記拡散光照射部のうち前記採光面とは反対側の端部に配置され前記採光面に向けて先細りとなる錘状体の側面部分に設けられ、前記光を前記光照射面に向けて拡散して反射する拡散反射面を含んでもよい。   Further, the light reflecting surface is provided at a side surface portion of a cone-shaped body which is arranged at an end portion of the diffused light irradiation portion on the side opposite to the daylighting surface and tapers toward the daylighting surface. A diffuse reflection surface that diffuses and reflects toward the light irradiation surface may be included.

従って、拡散反射面において光を拡散させることにより、光照射面から照射される光の強度をより均一にすることができる。   Therefore, by diffusing the light on the diffuse reflection surface, the intensity of the light emitted from the light irradiation surface can be made more uniform.

また、前記光反射面は、前記拡散光照射部の側面部分のうち前記採光面側から見た場合の周方向の一部の範囲に設けられる内部反射面を含んでもよい。   Further, the light reflection surface may include an internal reflection surface provided in a partial range in the circumferential direction of the side surface portion of the diffused light irradiation unit when viewed from the lighting surface side.

従って、内部反射面が設けられる範囲に対して周方向の反対側から到達する光を反射して、確実に光照射面に到達させることができる。   Therefore, it is possible to reflect the light arriving from the opposite side in the circumferential direction with respect to the range where the internal reflection surface is provided, and surely reach the light irradiation surface.

また、前記拡散光照射部は、藻類を含む培養液を内部に収容するスペースを有するタンクにおいて、前記採光面及び当該採光面に接続される一部分が前記培養液の液面から突出する位置に配置され、前記内部反射面は、前記拡散光照射部の前記一部分に配置されてもよい。   Further, the diffused light irradiation unit is arranged at a position where the lighting surface and a part connected to the lighting surface project from the liquid surface of the culture solution in a tank having a space for containing the culture solution containing algae therein. The internal reflection surface may be disposed on the part of the diffused light irradiation unit.

従って、採光面から取り込まれて拡散光照射部の一部分に到達する光が拡散光照射部の内部に反射されるため、採光面から取り込まれる光が当該一部分から外部に漏れることを抑制でき、光の利用効率の向上を図ることができる。   Therefore, since the light that is taken in from the lighting surface and reaches a part of the diffused light irradiation portion is reflected inside the diffused light irradiation portion, it is possible to prevent the light taken in from the lighting surface from leaking from the part to the outside. The utilization efficiency of can be improved.

また、前記光供給部は、前記採光面に対向する発光面から前記光を発光する光源部を有してもよい。   In addition, the light supply unit may include a light source unit that emits the light from a light emitting surface that faces the lighting surface.

従って、光供給部において、光源部の発光面から採光面に対して確実に光を供給することができる。   Therefore, in the light supply section, it is possible to reliably supply light from the light emitting surface of the light source section to the lighting surface.

また、前記光供給部は、前記拡散光照射部の外部の光を前記採光面に向けて反射するリフレクタを有してもよい。   Further, the light supply unit may include a reflector that reflects light outside the diffused light irradiation unit toward the lighting surface.

従って、光供給部において、リフレクタにより拡散光照射部の外部の光を確実に採光面に供給することができる。   Therefore, in the light supply unit, the light outside the diffused light irradiation unit can be reliably supplied to the lighting surface by the reflector.

また、前記リフレクタは、太陽を追尾する追尾機構を有してもよい。   Further, the reflector may have a tracking mechanism for tracking the sun.

従って、リフレクタにより太陽を追尾しつつ確実に太陽光を採光面に供給することができる。   Therefore, it is possible to reliably supply the sunlight to the daylighting surface while tracking the sun with the reflector.

また、前記光供給部は、前記拡散光照射部の外部の光を前記採光面に導光する光屈折体を有してもよい。   In addition, the light supply unit may include a light refraction body that guides light outside the diffused light irradiation unit to the daylighting surface.

従って、光供給部において、光屈折体（例えば、プリズム等）により拡散光照射部の外部の光を屈折させて確実に採光面に供給することができる。   Therefore, in the light supply unit, the light outside the diffused light irradiation unit can be refracted by the light refracting body (for example, a prism or the like) and reliably supplied to the light collecting surface.

本発明に係る藻類培養装置は、藻類を含む培養液を内部に収容するスペースを有するタンクと、前記タンク内に配置される、上記の光照射装置とを備える。   An algae culture device according to the present invention comprises a tank having a space for accommodating a culture solution containing algae therein, and the above-mentioned light irradiation device arranged in the tank.

本発明によれば、採光面から取り込まれる光の強度を低下させ、照射範囲を広くした状態で外部に照射することができるため、光の利用効率の向上を図ることができる。   According to the present invention, the intensity of light taken in from the lighting surface can be reduced and the light can be radiated to the outside in a state where the irradiation range is widened, so that the light utilization efficiency can be improved.

本発明によれば、光の利用効率の向上を図ることが可能な光照射装置及び藻類培養装置を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a light irradiation device and an algae culture device capable of improving the light utilization efficiency.

図１は、第１実施形態に係る藻類培養装置の一例を模式的に示す図である。FIG. 1 is a diagram schematically showing an example of the algae culture device according to the first embodiment. 図２は、第１実施形態に係る光照射装置の一例を模式的に示す断面図である。FIG. 2 is a sectional view schematically showing an example of the light irradiation device according to the first embodiment. 図３は、第１実施形態に係る光照射装置の他の例を模式的に示す断面図である。FIG. 3 is a sectional view schematically showing another example of the light irradiation device according to the first embodiment. 図４は、第２実施形態に係る光照射装置の一例を模式的に示す断面図である。FIG. 4 is a sectional view schematically showing an example of the light irradiation device according to the second embodiment. 図５は、第２実施形態に係る光照射装置の他の例を模式的に示す断面図である。FIG. 5 is a sectional view schematically showing another example of the light irradiation device according to the second embodiment. 図６は、第３実施形態に係る光照射装置の一例を模式的に示す断面図である。FIG. 6 is a sectional view schematically showing an example of the light irradiation device according to the third embodiment. 図７は、光照射装置を採光面側から見た場合の一例を示す図である。FIG. 7: is a figure which shows an example at the time of seeing a light irradiation apparatus from the lighting surface side. 図８は、第４実施形態に係る光照射装置の一例を模式的に示す断面図である。FIG. 8 is a sectional view schematically showing an example of the light irradiation device according to the fourth embodiment.

以下、本発明に係る光照射装置及び藻類培養装置の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。   Hereinafter, embodiments of a light irradiation device and an algae culture device according to the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention is not limited to this embodiment. In addition, constituent elements in the following embodiments include elements that can be easily replaced by those skilled in the art, or substantially the same elements.

［第１実施形態］
図１は、第１実施形態に係る藻類培養装置の一例を模式的に示す図である。図１に示す藻類培養装置１００は、例えば、バイオ燃料の抽出等の目的で藻類Ｍを培養する装置である。図１に示すように、藻類培養装置１００は、タンク１０と、光照射装置２０とを備える。 [First Embodiment]
FIG. 1 is a diagram schematically showing an example of the algae culture device according to the first embodiment. The algae culture device 100 shown in FIG. 1 is a device for culturing algae M for the purpose of, for example, extracting biofuel. As shown in FIG. 1, the algae culture device 100 includes a tank 10 and a light irradiation device 20.

タンク１０は、藻類Ｍを含む培養液Ｑを内部に収容するスペースを有する。タンク１０は、例えば矩形の槽状であるが、これに限定されず、他の形状であってもよい。タンク１０は、培養液Ｑの供給部及び排出部、培養液Ｑの温度を調整する温度調整部、培養液Ｑに二酸化炭素などの養分を供給する供給部等を有してもよい。タンク１０は、例えば上部が開口されて内部が大気開放された状態であってもよいし、内部が密閉された状態であってもよい。   The tank 10 has a space for containing the culture solution Q containing the alga M therein. The tank 10 has, for example, a rectangular tank shape, but is not limited to this and may have another shape. The tank 10 may include a supply unit and a discharge unit of the culture solution Q, a temperature adjustment unit that adjusts the temperature of the culture solution Q, a supply unit that supplies nutrients such as carbon dioxide to the culture solution Q, and the like. The tank 10 may be, for example, in a state where the upper portion is opened and the inside is open to the atmosphere, or the inside may be sealed.

光照射装置２０は、タンク１０内に複数配置され、タンク１０の内部に光を照射する。本実施形態において、光照射装置２０は、藻類Ｍが光合成を行う光を照射する。   A plurality of light irradiation devices 20 are arranged in the tank 10 and irradiate the inside of the tank 10 with light. In the present embodiment, the light irradiation device 20 irradiates light with which the alga M performs photosynthesis.

図２は、第１実施形態に係る光照射装置２０の一例を模式的に示す断面図である。図２では、中心軸ＡＸを含む平面で切断した場合の断面を示している。図２に示すように、光照射装置２０は、拡散光照射部２１と、光供給部２２とを備える。   FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing an example of the light irradiation device 20 according to the first embodiment. FIG. 2 shows a cross section when cut along a plane including the central axis AX. As shown in FIG. 2, the light irradiation device 20 includes a diffused light irradiation unit 21 and a light supply unit 22.

拡散光照射部２１は、光Ｌを透過可能な中空の錘状体等の箱状体である。本実施形態では、拡散光照射部２１が中心軸ＡＸを中心とする円錐である場合を例に挙げて説明するが、これに限定されず、角錐等の他の錐体であってもよいし、錐台状であってもよい。拡散光照射部２１は、底面部分に開口部２１ｈを有し、内部に空間部２１ｓを有する。開口部２１ｈは、円形である。なお、開口部２１ｈは設けられなくてもよく、底面部分が封止された構成であってもよい。空間部２１ｓには、空気等の透明な物質が充填される。そのため、光Ｌが空間部２１ｓ内を通過する際、吸収による損失が抑制される。   The diffused light irradiation unit 21 is a box-shaped body such as a hollow cone-shaped body that can transmit the light L. In the present embodiment, the case where the diffused light irradiation unit 21 is a cone centered on the central axis AX will be described as an example, but the present invention is not limited to this and may be another pyramid such as a pyramid. It may be frustum-shaped. The diffused light irradiation unit 21 has an opening 21h at the bottom and a space 21s inside. The opening 21h has a circular shape. The opening 21h may not be provided, and the bottom surface portion may be sealed. The space 21s is filled with a transparent substance such as air. Therefore, when the light L passes through the space 21s, the loss due to absorption is suppressed.

拡散光照射部２１は、光Ｌを取り込む採光面２１ａと、光Ｌを照射する光照射面２１ｂとを有する。採光面２１ａは、拡散光照射部２１の底面部分に配置される。本実施形態において、採光面２１ａは、中心軸ＡＸに垂直に交差し、当該中心軸ＡＸとの交点を中心とする円形の仮想平面である。採光面２１ａは、拡散光照射部２１の底面部分の開口部２１ｈによって区画された領域に設定される。なお、開口部２１ｈが設けられない場合、採光面２１ａは、拡散光照射部２１の底面部分の任意の領域に設定することが可能であり、形状も円形に限定されず他の形状であってもよい。   The diffused light irradiation unit 21 has a daylighting surface 21a that takes in the light L and a light irradiation surface 21b that irradiates the light L. The lighting surface 21 a is arranged on the bottom surface portion of the diffused light irradiation unit 21. In the present embodiment, the daylighting surface 21a is a virtual virtual plane that intersects the central axis AX at right angles and has a center at the intersection with the central axis AX. The lighting surface 21a is set in a region defined by the opening 21h at the bottom surface of the diffused light irradiation unit 21. When the opening 21h is not provided, the daylighting surface 21a can be set in any area of the bottom surface portion of the diffused light irradiation unit 21, and the shape is not limited to the circular shape and may be another shape. Good.

光照射面２１ｂは、拡散光照射部２１の側面部分、すなわち、拡散光照射部２１の外側表面上に設定される。したがって、本実施形態において光照射面２１ｂは、中心軸ＡＸを中心とした円錐面である。光照射面２１ｂは、採光面２１ａよりも面積が大きく、採光面２１ａから取り込まれる光Ｌを拡散させて外部に照射する。ここで、採光面２１ａの面積をＳａとし、光照射面２１ｂの面積をＳｂとする。拡散光照射部２１は、採光面２１ａから取り込まれた光Ｌを、当該採光面２１ａのＳｂ／Ｓａ（倍）の面積である光照射面２１ｂから外部に照射することで、光Ｌを拡散させて照射する。   The light irradiation surface 21b is set on the side surface portion of the diffused light irradiation unit 21, that is, on the outer surface of the diffused light irradiation unit 21. Therefore, in the present embodiment, the light irradiation surface 21b is a conical surface centered on the central axis AX. The light irradiation surface 21b has a larger area than the lighting surface 21a, and diffuses the light L captured from the lighting surface 21a and irradiates it to the outside. Here, let the area of the lighting surface 21a be Sa, and let the area of the light irradiation surface 21b be Sb. The diffused light irradiation unit 21 diffuses the light L by irradiating the light L taken in from the lighting surface 21a to the outside from the light irradiation surface 21b having an area of Sb / Sa (times) of the lighting surface 21a. And irradiate.

光供給部２２は、拡散光照射部２１の採光面２１ａに対向して配置される。光供給部２２は、採光面２１ａに対して光を供給する。本実施形態において、光供給部２２は、採光面２１ａに対向する発光面２２ａから光を発光する光源部である。光供給部２２は、中心軸ＡＸの軸線方向に光Ｌを供給する。これにより、採光面２１ａから取り込まれた光Ｌが光照射面２１ｂの全面に亘って万遍なく到達するため、光照射面２１ｂから照射される光Ｌに光量のバラつきが生じることを抑制できる。   The light supply unit 22 is arranged so as to face the lighting surface 21 a of the diffused light irradiation unit 21. The light supply unit 22 supplies light to the lighting surface 21a. In the present embodiment, the light supply unit 22 is a light source unit that emits light from the light emitting surface 22a that faces the lighting surface 21a. The light supply unit 22 supplies the light L in the axial direction of the central axis AX. As a result, the light L captured from the daylighting surface 21a reaches the entire light irradiation surface 21b evenly, and thus it is possible to prevent the light L emitted from the light irradiation surface 21b from varying in the amount of light.

また、本実施形態では、光照射面２１ｂから照射される光Ｌの単位面積当たりの強度が、培養液Ｑ中の藻類Ｍの光合成に適した強度範囲の上限相当となるように、中心軸ＡＸに対する光照射面２１ｂの傾斜角度θが設定される。傾斜角度θの設定により、拡散光照射部２１の底面の半径と母線の長さとの比が設定される。本実施形態において、拡散光照射部２１は円錐であるため、底面の半径と母線の長さとの比は、底面の面積と側面の面積との比に等しい。したがって、傾斜角度θの設定により、底面の面積に対応する採光面２１ａの面積Ｓａと、側面の面積に対応する光照射面２１ｂの面積Ｓｂとの比が設定される。本実施形態では、採光面２１ａの面積Ｓａと光照射面２１ｂの面積Ｓｂとの比（Ｓｂ／Ｓａ）の値が３（倍）〜２０（倍）となるように傾斜角度θを設定することができる。   Further, in the present embodiment, the central axis AX is set so that the intensity per unit area of the light L emitted from the light irradiation surface 21b corresponds to the upper limit of the intensity range suitable for the photosynthesis of the alga M in the culture solution Q. The inclination angle θ of the light irradiation surface 21b with respect to is set. By setting the inclination angle θ, the ratio between the radius of the bottom surface of the diffused light irradiation unit 21 and the length of the busbar is set. In this embodiment, since the diffused light irradiation part 21 is a cone, the ratio of the radius of the bottom surface to the length of the busbar is equal to the ratio of the area of the bottom surface to the area of the side surface. Therefore, by setting the inclination angle θ, the ratio of the area Sa of the daylighting surface 21a corresponding to the area of the bottom surface to the area Sb of the light irradiation surface 21b corresponding to the area of the side surface is set. In the present embodiment, the inclination angle θ is set so that the ratio (Sb / Sa) of the area Sa of the lighting surface 21a and the area Sb of the light irradiation surface 21b is 3 (times) to 20 (times). You can

つまり、太陽光は、藻類Ｍに直接照射する場合、藻類Ｍが光合成を行うために適した強度範囲よりも強いことが知られている。そのため、藻類Ｍに対して光合成に適した強度の光を照射するため、減光フィルタ等により太陽光の光強度を低下させる場合、遮蔽した分の利用効率が低下してしまう。一方、減光しない場合、強すぎる光は藻類Ｍの培養に有効に利用されず、やはり利用効率は下がる。   That is, it is known that when the alga M is directly irradiated with sunlight, the sunlight is stronger than the intensity range suitable for the alga M to perform photosynthesis. Therefore, in order to irradiate the alga M with light having an intensity suitable for photosynthesis, when the light intensity of sunlight is reduced by a neutral density filter or the like, utilization efficiency of the shielded portion is reduced. On the other hand, when the light is not dimmed, too intense light is not effectively used for culturing the alga M, and the utilization efficiency is lowered.

そこで、本実施形態では、減光フィルタ等を用いることなく、培養液Ｑに照射される光の強度を、藻類Ｍが光合成を行うために適した強度範囲の上限相当とすることができる。この場合、培養液Ｑに照射される光は、培養液Ｑにより吸収されるが、藻類Ｍの光合成に有効に用いられることになる。   Therefore, in the present embodiment, the intensity of the light with which the culture solution Q is irradiated can be set to the upper limit of the intensity range suitable for the alga M to perform photosynthesis without using a neutral density filter or the like. In this case, the light with which the culture solution Q is irradiated is absorbed by the culture solution Q, but is effectively used for the photosynthesis of the alga M.

上記構成の光照射装置２０において、光供給部２２から中心軸ＡＸの軸線方向に沿って拡散光照射部２１に取り込まれる光Ｌは、採光面２１ａよりも面積が大きい光照射面２１ｂに到達して、光照射面２１ｂから拡散された状態で照射される。したがって、光照射面２１ｂから照射される光Ｌは、採光面２１ａから取り込まれる場合に比べて、単位面積当たりの強度が小さくなった状態で照射される。このように光照射面２１ｂから照射される光Ｌが培養液Ｑの藻類Ｍに照射されることで、藻類Ｍが光合成を行う。なお、拡散光照射部２１の内部の空間部２１ｓには、空気等の透明な物質が充填されるため、空間部２１ｓにおける光Ｌの吸収が抑制される。したがって、光照射面２１ｂから照射される光Ｌのエネルギーの総量は、採光面２１ａから取り込まれる光Ｌのエネルギーの総量とほぼ同一である。そのため、光供給部２２からの光Ｌのエネルギーを無駄にすることなく、藻類Ｍの光合成を行わせることができる。   In the light irradiation device 20 having the above configuration, the light L taken into the diffused light irradiation unit 21 from the light supply unit 22 along the axial direction of the central axis AX reaches the light irradiation surface 21b having a larger area than the lighting surface 21a. Then, the light is irradiated in a diffused state from the light irradiation surface 21b. Therefore, the light L emitted from the light emitting surface 21b is emitted in a state in which the intensity per unit area is smaller than that in the case of being taken in from the light collecting surface 21a. In this way, the alga M in the culture solution Q is irradiated with the light L emitted from the light irradiation surface 21b, so that the alga M performs photosynthesis. Since the space 21s inside the diffused light irradiation unit 21 is filled with a transparent substance such as air, the absorption of the light L in the space 21s is suppressed. Therefore, the total amount of energy of the light L irradiated from the light irradiation surface 21b is substantially the same as the total amount of energy of the light L taken in from the lighting surface 21a. Therefore, the photosynthesis of the alga M can be performed without wasting the energy of the light L from the light supply unit 22.

以上のように、本実施形態に係る光照射装置２０は、光Ｌを透過可能な中空の錘状体であり、光Ｌを取り込む採光面２１ａを底面部分に有し、採光面２１ａよりも面積が大きく採光面２１ａから取り込まれる光Ｌを拡散させて照射する光照射面２１ｂを側面部分に有する拡散光照射部２１と、拡散光照射部２１の採光面２１ａに対向して配置され、採光面２１ａに光Ｌを供給する光供給部２２とを備える。   As described above, the light irradiation device 20 according to the present embodiment is a hollow cone-shaped body that can transmit the light L, has the lighting surface 21a that takes in the light L in the bottom surface portion, and has an area larger than that of the lighting surface 21a. Of the diffused light irradiating section 21 having a light irradiating surface 21b for irradiating the diffused light L captured from the illuminating surface 21a. 21a is provided with the light supply part 22 which supplies the light L.

本発明者は、光源等からの光を拡散させて強度を低下させ、かつ照射範囲を広くした状態で外部に照射する場合には、強度低下後の光と同一の強度に分割した光を予め分割数に応じた数の光源から射出して外部に照射する場合に比べて、有効照射体積が広くなることを見出した。ここで、有効照射体積は、外部で光が減衰する作用を考慮した場合に、当該光の作用を生じさせるために十分な強度の光が所定距離まで到達する領域の面積である。   The present inventor diffuses light from a light source or the like to reduce the intensity, and when irradiating the light outside with a wide irradiation range, the light divided into the same intensity as the light after the intensity reduction is previously It was found that the effective irradiation volume becomes wider than that in the case of emitting light from a number of light sources according to the number of divisions and irradiating it to the outside. Here, the effective irradiation volume is an area of a region in which light having a sufficient intensity to cause the action of the light reaches a predetermined distance in consideration of the action of attenuating the light outside.

本実施形態によれば、採光面２１ａから取り込まれた光が、当該採光面２１ａよりも面積が大きい光照射面２１ｂから照射される。したがって、光照射面２１ｂから照射される光Ｌの単位面積当たりの強度が採光面２１ａにおける光Ｌの強度に対して弱い状態で、光照射面２１ｂから外部に当該拡散させた光Ｌを照射することができる。これにより、強度低下後の光と同一の強度に分割した光を予め分割数に応じた数の光源等から射出して外部に照射する場合に比べて、外部で光が減衰する作用を考慮した有効照射体積が広くなるため、光の利用効率の向上を図ることができる。   According to this embodiment, the light taken in from the lighting surface 21a is emitted from the light irradiation surface 21b having a larger area than the lighting surface 21a. Therefore, the diffused light L is emitted from the light irradiation surface 21b to the outside in a state where the intensity of the light L emitted from the light irradiation surface 21b per unit area is weaker than the intensity of the light L on the daylighting surface 21a. be able to. As a result, compared to the case where the light divided into the same intensity as the light after the intensity reduction is emitted from the light sources of the number corresponding to the number of divisions in advance and irradiated to the outside, the effect that the light is attenuated outside is considered. Since the effective irradiation volume becomes large, it is possible to improve the light utilization efficiency.

図３は、第１実施形態に係る光照射装置の他の例を示す断面図である。図３では、中心軸ＡＸ１を含む平面で切断した場合の断面を示している。図３に示す光照射装置１２０は、上記の光照射装置２０と同様に、藻類培養装置１００のタンク内に配置可能である。図３に示す光照射装置１２０は、中心軸ＡＸ１を中心とした円錐台状であり、拡散光照射部１２１の図中下側の端部に拡散反射面（光反射面）１２３が設けられている点で、光照射装置２０とは異なっており、他の構成については光照射装置２０と同様である。   FIG. 3 is a cross-sectional view showing another example of the light irradiation device according to the first embodiment. FIG. 3 shows a cross section when cut along a plane including the central axis AX1. The light irradiation device 120 shown in FIG. 3 can be arranged in the tank of the algae culture device 100, like the light irradiation device 20 described above. The light irradiation device 120 shown in FIG. 3 has a truncated cone shape with the central axis AX1 as the center, and a diffuse reflection surface (light reflection surface) 123 is provided at the lower end of the diffused light irradiation unit 121 in the figure. The light irradiation device 20 is different from the light irradiation device 20 in other respects.

拡散光照射部１２１は、採光面１２１ａから取り込まれる光Ｌ１を光照射面１２１ｂに向けて反射する拡散反射面１２３を内部に有する。拡散反射面１２３は、拡散光照射部１２１のうち採光面１２１ａとは反対側の端部に配置される。拡散反射面１２３は、採光面１２１ａに向けて先細りとなる円錐の側面部分に設けられる。拡散反射面１２３は、中心軸ＡＸ１を中心とする円錐面である。拡散反射面１２３は、採光面１２１ａから取り込まれた光Ｌ１を反射することで、中心軸ＡＸ１を中心として当該光Ｌ１を放射状に拡散する。光照射装置１２０において、拡散光照射部１２１は、採光面１２１ａから取り込まれた光Ｌ１を直接的に光照射面１２１ｂから照射すると共に、拡散反射面１２３で拡散された光Ｌ１を光照射面１２１ｂから照射する。   The diffused light irradiation part 121 has a diffused reflection surface 123 inside which reflects the light L1 taken in from the lighting surface 121a toward the light irradiation surface 121b. The diffuse reflection surface 123 is arranged at the end of the diffused light irradiation section 121 on the opposite side of the daylighting surface 121a. The diffuse reflection surface 123 is provided on a side surface portion of a cone which is tapered toward the daylighting surface 121a. The diffuse reflection surface 123 is a conical surface centered on the central axis AX1. The diffuse reflection surface 123 reflects the light L1 taken in from the daylighting surface 121a to radially diffuse the light L1 about the central axis AX1. In the light irradiation device 120, the diffused light irradiation unit 121 directly irradiates the light L1 captured from the daylighting surface 121a from the light irradiation surface 121b, and at the same time, the light L1 diffused by the diffuse reflection surface 123. Irradiate from.

図３に示す光照射装置１２０は、採光面１２１ａから取り込まれて拡散光照射部１２１の先端部分に到達した光Ｌ１を拡散反射面１２３によって反射することにより、先端部分に到達した光Ｌ１をより拡散させることができる。これにより、光照射面１２１ｂから照射される光Ｌ１の強度をより均一にすることができる。   The light irradiation device 120 shown in FIG. 3 reflects the light L1 that has been captured from the daylighting surface 121a and has reached the tip portion of the diffused light irradiation section 121 by the diffuse reflection surface 123, so that the light L1 that has reached the tip portion is more reflected. Can be diffused. As a result, the intensity of the light L1 emitted from the light emitting surface 121b can be made more uniform.

［第２実施形態］
図４は、第２実施形態に係る光照射装置の一例を模式的に示す断面図である。図４では、中心軸ＡＸ２を含む平面で切断した場合の断面を示している。図４に示す光照射装置２２０は、第１実施形態と同様の藻類培養装置のタンク内に配置可能である。図４に示すように、光照射装置２２０は、拡散光照射部２２１と、光供給部２２２とを備える。 [Second Embodiment]
FIG. 4 is a sectional view schematically showing an example of the light irradiation device according to the second embodiment. FIG. 4 shows a cross section when cut along a plane including the central axis AX2. The light irradiation device 220 shown in FIG. 4 can be arranged in the tank of the algae culture device similar to that of the first embodiment. As shown in FIG. 4, the light irradiation device 220 includes a diffused light irradiation unit 221 and a light supply unit 222.

拡散光照射部２２１は、光Ｌ２を透過可能な中空の錘状体である。本実施形態では、上記の図３に示す拡散光照射部１２１と同様の構成を有する拡散光照射部２２１を例に挙げて説明する。したがって、拡散光照射部２２１は、中心軸ＡＸ２を中心とした円錐台状であり、拡散光照射部２２１の図中下側の端部に拡散反射面２２３が設けられている。なお、拡散光照射部２２１は、拡散反射面２２３を有しない構成（図２に示す構成と同様の構成）であってもよい。   The diffused light irradiation unit 221 is a hollow cone-shaped body that can transmit the light L2. In this embodiment, the diffused light irradiation unit 221 having the same configuration as the diffused light irradiation unit 121 shown in FIG. 3 will be described as an example. Therefore, the diffused light irradiation unit 221 has a truncated cone shape centering on the central axis AX2, and the diffused reflection surface 223 is provided at the lower end of the diffused light irradiation unit 221 in the figure. The diffused light irradiation unit 221 may have a configuration without the diffuse reflection surface 223 (a configuration similar to the configuration shown in FIG. 2).

光供給部２２２は、リフレクタ２２２ｒを有する。リフレクタ２２２ｒは、拡散光照射部２２１の外部の光Ｌ２を採光面２２１ａに向けて反射する。ここで、拡散光照射部２２１の外部の光Ｌ２は、例えば太陽光であってもよいし、ＬＥＤ光源等の光源から射出される光であってもよい。以下の例では、光Ｌ２が太陽光である場合を説明する。リフレクタ２２２ｒは、当該リフレクタ２２２ｒで反射される太陽光Ｌ２が、中心軸ＡＸ２に対して所定の入射角度α２で採光面２２１ａを横切るように配置される。なお、入射角度α２は、例えば９０°に対し＋６０°以上-６０°以下の範囲内を目安とし、望ましくは９０°となるように設定することができる。リフレクタ２２２ｒは、太陽を追尾する追尾機構２２２ｔを有する。追尾機構２２２ｔは、リフレクタ２２２ｒが太陽に向くように当該リフレクタ２２２ｒを移動させる。追尾機構２２２ｔは、公知の構成を用いることができる。   The light supply unit 222 has a reflector 222r. The reflector 222r reflects the light L2 outside the diffused light irradiation unit 221 toward the lighting surface 221a. Here, the light L2 outside the diffused light irradiation unit 221 may be, for example, sunlight or light emitted from a light source such as an LED light source. In the following example, the case where the light L2 is sunlight will be described. The reflector 222r is arranged so that the sunlight L2 reflected by the reflector 222r crosses the daylighting surface 221a at a predetermined incident angle α2 with respect to the central axis AX2. The incident angle α2 can be set, for example, within a range of + 60 ° to −60 ° with respect to 90 °, preferably 90 °. The reflector 222r has a tracking mechanism 222t for tracking the sun. The tracking mechanism 222t moves the reflector 222r so that the reflector 222r faces the sun. A known structure can be used for the tracking mechanism 222t.

本実施形態によれば、光供給部２２２において、リフレクタ２２２ｒにより拡散光照射部２２１の外部の光を確実に採光面２２１ａに供給することができる。また、リフレクタ２２２ｒは、太陽を追尾する追尾機構２２２ｔを有する。これにより、藻類培養装置及び光照射装置２２０を屋外で用いる場合、リフレクタ２２２ｒにより太陽を追尾しつつ確実に太陽光Ｌ２を採光面２２１ａに供給することができる。   According to the present embodiment, in the light supply unit 222, the light outside the diffused light irradiation unit 221 can be reliably supplied to the lighting surface 221a by the reflector 222r. Further, the reflector 222r has a tracking mechanism 222t that tracks the sun. Accordingly, when the algae culture device and the light irradiation device 220 are used outdoors, the sunlight L2 can be reliably supplied to the daylighting surface 221a while tracking the sun with the reflector 222r.

図５は、第２実施形態に係る光照射装置の他の例を模式的に示す断面図である。図５では、中心軸ＡＸ３を含む平面で切断した場合の断面を示している。図５に示す光照射装置３２０は、第１実施形態と同様の藻類培養装置のタンク内に配置可能である。図５に示すように、光照射装置３２０は、拡散光照射部３２１と、光供給部３２２とを備える。   FIG. 5 is a sectional view schematically showing another example of the light irradiation device according to the second embodiment. FIG. 5 shows a cross section when cut along a plane including the central axis AX3. The light irradiation device 320 shown in FIG. 5 can be arranged in the tank of the algae culture device similar to that of the first embodiment. As shown in FIG. 5, the light irradiation device 320 includes a diffused light irradiation unit 321 and a light supply unit 322.

拡散光照射部３２１は、光Ｌ３を透過可能な中空の錘状体である。本実施形態では、上記の図３に示す拡散光照射部１２１と同様の構成を有する拡散光照射部３２１を例に挙げて説明する。したがって、拡散光照射部３２１は、中心軸ＡＸ３を中心とした円錐台状であり、拡散光照射部３２１の図中下側の端部に拡散反射面３２３が設けられている。なお、拡散光照射部３２１は、拡散反射面３２３を有しない構成（図２に示す構成と同様の構成）であってもよい。   The diffused light irradiation unit 321 is a hollow cone-shaped body that can transmit the light L3. In this embodiment, the diffused light irradiation unit 321 having the same configuration as the diffused light irradiation unit 121 shown in FIG. 3 will be described as an example. Therefore, the diffused light irradiation unit 321 has a truncated cone shape centered on the central axis AX3, and the diffused reflection surface 323 is provided at the lower end of the diffused light irradiation unit 321 in the figure. The diffused light irradiation unit 321 may have a configuration without the diffused reflection surface 323 (a configuration similar to the configuration shown in FIG. 2).

光供給部３２２は、光屈折体３２２ｐを有する。光屈折体３２２ｐとしては、例えばプリズム等を用いることができる。光屈折体３２２ｐは、シート状に形成された構成であってもよい。光屈折体３２２ｐは、採光面３２１ａを覆うように配置される。光屈折体３２２ｐは、拡散光照射部３２１の外部の光Ｌ３を採光面３２１ａに向けて導光する。ここで、拡散光照射部３２１の外部の光Ｌ３は、例えば太陽光であってもよいし、ＬＥＤ光源等の光源から射出される光であってもよい。以下の例では、光Ｌ３が太陽光である場合を説明する。光屈折体３２２ｐは、当該光屈折体３２２ｐに到達する太陽光Ｌ３が、中心軸ＡＸ３に対して所定の入射角度α３で採光面３２１ａに到達するように設定される。なお、所定角度α３は、例えば９０°に対し＋６０°以上-６０°以下の範囲内を目安とし、望ましくは９０°となるように設定することができる。採光面３２１ａに対して所定の範囲の角度となるように導光する太陽の位置に応じて、太陽光を所定角度で採光面３２１ａに導光する。光屈折体３２２ｐは、太陽が移動する場合でも採光面３２１ａに対して所定範囲の方向に光Ｌ３を導光するように設計される。   The light supply unit 322 has a light refracting body 322p. As the light refracting body 322p, for example, a prism or the like can be used. The light refraction body 322p may be formed in a sheet shape. The light refraction body 322p is arranged so as to cover the daylighting surface 321a. The light refraction body 322p guides the light L3 outside the diffused light irradiation unit 321 toward the daylighting surface 321a. Here, the light L3 outside the diffused light irradiation unit 321 may be, for example, sunlight or light emitted from a light source such as an LED light source. In the following example, the case where the light L3 is sunlight will be described. The light refraction body 322p is set so that the sunlight L3 reaching the light refraction body 322p reaches the daylighting surface 321a at a predetermined incident angle α3 with respect to the central axis AX3. The predetermined angle α3 can be set, for example, within a range of + 60 ° to −60 ° with respect to 90 °, preferably 90 °. The sunlight is guided to the lighting surface 321a at a predetermined angle in accordance with the position of the sun that guides the light so as to form an angle within a predetermined range with respect to the lighting surface 321a. The light refraction body 322p is designed to guide the light L3 in the direction of a predetermined range with respect to the daylighting surface 321a even when the sun moves.

本実施形態によれば、光供給部３２２において、光屈折体３２２ｐにより拡散光照射部３２１の外部の光、すなわち太陽光Ｌ３を確実に採光面３２１ａに供給することができる。これにより、藻類培養装置及び光照射装置３２０を屋外で用いる場合、光屈折体３２２ｐにより確実に太陽光を採光面３２１ａに供給することができる。   According to the present embodiment, in the light supply unit 322, the light outside the diffused light irradiation unit 321 can be reliably supplied to the daylighting surface 321a by the light refracting body 322p. Thus, when the algae culture device and the light irradiation device 320 are used outdoors, the light refracting body 322p can reliably supply sunlight to the daylighting surface 321a.

［第３実施形態］
図６は、第３実施形態に係る光照射装置の一例を模式的に示す断面図である。図６では、中心軸ＡＸ４を含む平面で切断した場合の断面を示している。図６に示す光照射装置４２０は、第１実施形態と同様の藻類培養装置のタンク内に配置可能である。図６に示すように、光照射装置４２０は、拡散光照射部４２１と、光供給部４２２とを備える。 [Third Embodiment]
FIG. 6 is a sectional view schematically showing an example of the light irradiation device according to the third embodiment. FIG. 6 shows a cross section when cut along a plane including the central axis AX4. The light irradiation device 420 shown in FIG. 6 can be arranged in the tank of the algae culture device similar to that of the first embodiment. As shown in FIG. 6, the light irradiation device 420 includes a diffused light irradiation unit 421 and a light supply unit 422.

拡散光照射部４２１は、光Ｌ４を透過可能な中空の錘状体である。本実施形態では、上記の拡散光照射部３２１と同様の構成を有する拡散光照射部４２１を例に挙げて説明する。したがって、拡散光照射部４２１は、中心軸ＡＸ４を中心とした円錐台状であり、拡散光照射部４２１の図中下側の端部に拡散反射面４２３が設けられている。なお、拡散光照射部４２１は、拡散反射面４２３を有しない構成（図２に示す構成と同様の構成）であってもよい。   The diffused light irradiation unit 421 is a hollow cone-shaped body that can transmit the light L4. In the present embodiment, the diffused light irradiation unit 421 having the same configuration as the diffused light irradiation unit 321 will be described as an example. Therefore, the diffused light irradiation unit 421 has a truncated cone shape centered on the central axis AX4, and the diffused reflection surface 423 is provided at the lower end of the diffused light irradiation unit 421 in the figure. The diffused light irradiation unit 421 may have a configuration without the diffuse reflection surface 423 (a configuration similar to that shown in FIG. 2).

また、光供給部４２２は、上記の光供給部３２２と同様の構成を有する。したがって、光供給部４２２は、光屈折体４２２ｐを有する。光屈折体４２２ｐは、採光面４２１ａを覆うように配置される。光屈折体４２２ｐは、拡散光照射部４２１の外部の光Ｌ４を採光面４２１ａに向けて導光する。ここで、拡散光照射部４２１の外部の光Ｌ４は、例えば太陽光であってもよいし、ＬＥＤ光源等の光源から射出される光であってもよい。以下の例では、光Ｌ４が太陽光である場合を説明する。   Further, the light supply unit 422 has the same configuration as the above-described light supply unit 322. Therefore, the light supply unit 422 has the light refracting body 422p. The light refraction body 422p is arranged so as to cover the daylighting surface 421a. The light refraction body 422p guides the light L4 outside the diffused light irradiation unit 421 toward the daylighting surface 421a. Here, the light L4 outside the diffused light irradiation unit 421 may be, for example, sunlight or light emitted from a light source such as an LED light source. In the following example, the case where the light L4 is sunlight will be described.

本実施形態において、拡散光照射部４２１は、採光面４２１ａ及び当該採光面４２１ａに接続される一部分が培養液Ｑの液面Ｑａから突出する位置に配置される。以下、この一部分を突出部分４２１ｃと表記する。   In the present embodiment, the diffused light irradiation unit 421 is arranged at a position where the lighting surface 421a and a part connected to the lighting surface 421a protrude from the liquid surface Qa of the culture solution Q. Hereinafter, this portion will be referred to as a protruding portion 421c.

また、拡散光照射部４２１は、内部反射面（光反射面）４２１ｒを有する。内部反射面４２１ｒは、採光面４２１ａから取り込まれた光Ｌ４を拡散光照射部４２１の内部に向けて反射する。採光面４２１ａから取り込まれた光Ｌ４を内部反射面４２１ｒで反射することにより、確実に光照射面４２１ｂに光Ｌ４に到達させることが可能となっている。   The diffused light irradiation unit 421 has an internal reflection surface (light reflection surface) 421r. The internal reflection surface 421r reflects the light L4 captured from the daylighting surface 421a toward the inside of the diffused light irradiation unit 421. By reflecting the light L4 taken in from the lighting surface 421a by the internal reflection surface 421r, it is possible to reliably reach the light irradiation surface 421b with the light L4.

本実施形態において、内部反射面４２１ｒは、例えば拡散光照射部４２１の側面部分のうち突出部分４２１ｃに配置される。本実施形態のように拡散光照射部４２１が中空状である場合、例えば拡散光照射部４２１の内面に内部反射面４２１ｒを配置することができる。   In the present embodiment, the internal reflection surface 421r is arranged, for example, on the protruding portion 421c of the side surface portion of the diffused light irradiation unit 421. When the diffused light irradiation part 421 is hollow as in the present embodiment, for example, the internal reflection surface 421r can be arranged on the inner surface of the diffused light irradiation part 421.

内部反射面４２１ｒが設けられることにより、例えば採光面４２１ａから取り込まれて突出部分４２１ｃに到達する光Ｌ４は、内部反射面４２１ｒにより拡散光照射部４２１の内部に反射される。このため、光Ｌ４が当該突出部分４２１ｃから外部に漏れることを抑制でき、光の利用効率を向上させることが可能となっている。   By providing the internal reflection surface 421r, for example, the light L4 captured from the daylighting surface 421a and reaching the protruding portion 421c is reflected by the internal reflection surface 421r into the diffused light irradiation unit 421. Therefore, it is possible to prevent the light L4 from leaking from the protruding portion 421c to the outside, and it is possible to improve the light utilization efficiency.

なお、内部反射面４２１ｒは、突出部分４２１ｃの外面に配置されてもよい。また、内部反射面４２１ｒの位置は、突出部分４２１ｃに限定されない。内部反射面４２１ｒは、拡散光照射部４２１のうち培養液Ｑの内部に配置される部分に設けられてもよい。例えば、内部反射面４２１ｒは、拡散光照射部４２１のうち採光面４２１ａ側の端部から採光面４２１ａとは反対側の端部までの範囲に亘って設けられてもよい。   The internal reflection surface 421r may be arranged on the outer surface of the protruding portion 421c. Further, the position of the internal reflection surface 421r is not limited to the protruding portion 421c. The internal reflection surface 421r may be provided in a portion of the diffused light irradiation unit 421 arranged inside the culture solution Q. For example, the internal reflection surface 421r may be provided over the range from the end of the diffused light irradiation section 421 on the side of the daylighting surface 421a to the end on the side opposite to the side of the daylighting surface 421a.

図７は、第３実施形態に係る光照射装置の他の例を模式的に示す平面図である。図７では、光照射装置４２０を採光面４２１ａ側から見た状態を示している。図７に示すように、本実施形態において、内部反射面４２１ｒは、例えば拡散光照射部４２１を採光面４２１ａ側から見た場合の周方向の一部の範囲に設けられる。また、内部反射面４２１ｒは、平面視において中心軸ＡＸ４の両側に内部反射面４２１ｒが設けられる構成を例に挙げている。例えば、光屈折体４２２ｐの設計及び当該光屈折体４２２ｐに入射する外光（太陽光等）の入射角度によっては、当該光屈折体４２２ｐで導光される光Ｌ４が採光面４２１ａから中心軸ＡＸ４に対して光照射面４２１ｂ側に傾いて進行する場合がある。このような場合であっても、光Ｌ４の進行方向上に内部反射面４２１ｒを配置させることができるため、光Ｌ４を内部反射面４２１ｒで反射し、確実に光照射面４２１ｂに到達させることができる。   FIG. 7 is a plan view schematically showing another example of the light irradiation device according to the third embodiment. FIG. 7 shows a state in which the light irradiation device 420 is viewed from the side of the lighting surface 421a. As shown in FIG. 7, in the present embodiment, the internal reflection surface 421r is provided in a partial range in the circumferential direction when the diffused light irradiation unit 421 is viewed from the lighting surface 421a side, for example. Further, the internal reflection surface 421r exemplifies a configuration in which the internal reflection surfaces 421r are provided on both sides of the central axis AX4 in a plan view. For example, depending on the design of the light refracting body 422p and the incident angle of the external light (sunlight or the like) incident on the light refracting body 422p, the light L4 guided by the light refracting body 422p is transmitted from the light collecting surface 421a to the central axis AX4. On the other hand, there is a case in which the light irradiation surface 421b is inclined and proceeds. Even in such a case, since the internal reflection surface 421r can be arranged in the traveling direction of the light L4, the light L4 can be reflected by the internal reflection surface 421r and surely reach the light irradiation surface 421b. it can.

図７に示す構成では、平面視において中心軸ＡＸ４の両側に内部反射面４２１ｒが設けられる構成を例に挙げているが、これに限定されない。例えば、平面視において中心軸ＡＸ４に対して一方の側に内部反射面４２１ｒが設けられる構成であってもよい。この構成では、内部反射面４２１ｒに対して中心軸ＡＸ４を挟んだ周方向の反対側から到達する光Ｌ４を反射して、確実に光照射面４２１ｂに到達させることが可能となっている。したがって、例えば、拡散光照射部４２１を太陽光の下に配置する場合において、拡散光照射部４２１から見た太陽の方向とは反対側に内部反射面４２１ｒが位置するように当該拡散光照射部４２１を設置することで、太陽光を効率的に光照射面４２１ｂに到達させることが可能となる。   In the configuration shown in FIG. 7, the internal reflection surfaces 421r are provided on both sides of the central axis AX4 in plan view, but the configuration is not limited to this. For example, the internal reflection surface 421r may be provided on one side with respect to the central axis AX4 in a plan view. With this configuration, it is possible to reflect the light L4 that arrives from the opposite side in the circumferential direction across the central axis AX4 with respect to the internal reflection surface 421r and surely reach the light irradiation surface 421b. Therefore, for example, when the diffused light irradiation unit 421 is arranged under sunlight, the diffused light irradiation unit 421r is positioned so that the internal reflection surface 421r is located on the side opposite to the direction of the sun viewed from the diffused light irradiation unit 421. By installing 421, it becomes possible to allow sunlight to efficiently reach the light irradiation surface 421b.

このように、本実施形態に係る光照射装置４２０において、拡散光照射部４２１は、当該拡散光照射部４２１の内部に設けられ採光面４２１ａから取り込まれた光Ｌ４を反射する内部反射面４２１ｒを有する。従って、採光面４２１ａから取り込まれた光Ｌ４を内部反射面４２１ｒで反射することにより、確実に光照射面４２１ｂに到達させることができる。   As described above, in the light irradiation device 420 according to the present embodiment, the diffused light irradiation unit 421 includes the internal reflection surface 421r that is provided inside the diffused light irradiation unit 421 and that reflects the light L4 captured from the lighting surface 421a. Have. Therefore, by reflecting the light L4 taken in from the lighting surface 421a by the internal reflection surface 421r, it is possible to reliably reach the light irradiation surface 421b.

［第４実施形態］
図８は、第４実施形態に係る光照射装置の一例を模式的に示す断面図である。図８では、中心軸ＡＸ５を含む平面で切断した場合の断面を示している。図８に示す光照射装置５２０は、第１実施形態と同様の藻類培養装置のタンク内に配置可能である。図８に示すように、光照射装置５２０は、拡散光照射部５２１と、光供給部５２２とを備える。 [Fourth Embodiment]
FIG. 8 is a sectional view schematically showing an example of the light irradiation device according to the fourth embodiment. FIG. 8 shows a cross section when cut along a plane including the central axis AX5. The light irradiation device 520 shown in FIG. 8 can be arranged in the tank of the algae culture device similar to that of the first embodiment. As shown in FIG. 8, the light irradiation device 520 includes a diffused light irradiation unit 521 and a light supply unit 522.

拡散光照射部５２１は、光Ｌ５を透過可能な中空の箱状体であり、中心軸ＡＸ５を中心とした円筒状である。拡散光照射部５２１は、拡散光照射部５２１は、中心軸ＡＸ５の軸線方向の一方の端部（図中上方の端部）が開口されている。拡散光照射部５２１は、光Ｌ５を取り込む採光面５２１ａと、光Ｌ５を照射する光照射面５２１ｂと、採光面５２１ａから取り込まれた光を拡散するレンズ５２１ｃとを有する。採光面５２１ａは、拡散光照射部５２１の開口部分に配置される。本実施形態において、採光面５２１ａは、中心軸ＡＸ５に垂直に交差し、当該中心軸ＡＸ５との交点を中心とする円形の仮想平面である。光照射面５２１ｂは、拡散光照射部５２１の側面部分に設定され、中心軸ＡＸ５を中心とした円筒面である。光照射面５２１ｂは、採光面５２１ａよりも面積が大きい。なお、円筒が望ましいが、採光面５２１ａよりも面積が大きければよく、角柱や逆錐体（下が広がっている形状）でもよい。レンズ５２１ｃは、採光面５２１ａから取り込まれた光を光照射面５２１ｂ側に向けて拡散する。これにより、採光面５２１ａから取り込まれる光Ｌ５がレンズ５２１ｃにより拡散され、この拡散された光Ｌ５が光照射面５２１ｂから外部に照射される。なお、拡散光照射部５２１の図中下側の端部には、光Ｌ５を光照射面５２１ｂ側に拡散する拡散反射面が設けられてもよい。また、５２１ｃは光を拡散する効果のあるもの（例えば光散乱板）を用いてもよい。   The diffused light irradiation unit 521 is a hollow box-shaped body that can transmit the light L5, and has a cylindrical shape centered on the central axis AX5. The diffused light irradiation unit 521 has an opening at one end (upper end in the figure) in the axial direction of the central axis AX5. The diffused light irradiator 521 includes a light collecting surface 521a that receives the light L5, a light irradiating surface 521b that irradiates the light L5, and a lens 521c that diffuses the light collected from the light collecting surface 521a. The lighting surface 521a is arranged in the opening portion of the diffused light irradiation unit 521. In the present embodiment, the daylighting surface 521a is a circular virtual plane that intersects the central axis AX5 at right angles and has an intersection with the central axis AX5 as the center. The light irradiation surface 521b is a cylindrical surface that is set on the side surface portion of the diffused light irradiation unit 521 and has the central axis AX5 as the center. The light irradiation surface 521b has a larger area than the lighting surface 521a. Although a cylinder is preferable, it may have a larger area than the lighting surface 521a, and may be a prism or an inverted cone (a shape in which the bottom is widened). The lens 521c diffuses the light taken in from the lighting surface 521a toward the light irradiation surface 521b side. As a result, the light L5 taken in from the daylighting surface 521a is diffused by the lens 521c, and the diffused light L5 is emitted to the outside from the light emitting surface 521b. A diffuse reflection surface for diffusing the light L5 toward the light irradiation surface 521b may be provided at the lower end of the diffused light irradiation unit 521 in the drawing. Further, as 521c, a material having an effect of diffusing light (for example, a light scattering plate) may be used.

また、光供給部５２２は、光屈折体５２２ｐを有する。光屈折体５２２ｐは、採光面５２１ａを覆うように配置される。光屈折体５２２ｐは、拡散光照射部５２１の外部の光Ｌ５を採光面５２１ａに向けて導光する。ここで、拡散光照射部５２１の外部の光Ｌ５は、例えば太陽光であってもよいし、ＬＥＤ光源等の光源から射出される光であってもよい。光屈折体５２２ｐとしては、例えばプリズム等を用いることができる。光屈折体５２２ｐは、シート状に形成された構成であってもよい。なお、光供給部５２２は、光屈折体５２２ｐに限定されず、例えば上記したリフレクタ（図４等参照）であってもよいし、光源部（図１、図２等参照）であってもよい。   Further, the light supply unit 522 has a light refracting body 522p. The light refracting body 522p is arranged so as to cover the daylighting surface 521a. The light refraction body 522p guides the light L5 outside the diffused light irradiation unit 521 toward the daylighting surface 521a. Here, the light L5 outside the diffused light irradiation unit 521 may be, for example, sunlight or light emitted from a light source such as an LED light source. As the light refracting body 522p, for example, a prism or the like can be used. The light refracting body 522p may be formed in a sheet shape. The light supply unit 522 is not limited to the light refracting body 522p, and may be, for example, the above-described reflector (see FIG. 4 or the like) or a light source unit (see FIGS. 1 and 2 or the like). ..

本実施形態によれば、拡散光照射部５２１が円筒状である構成においても、採光面５２１ａから取り込まれた光が、当該採光面５２１ａよりも面積が大きい光照射面５２１ｂから照射される。したがって、光照射面５２１ｂから照射される光Ｌ５の単位面積当たりの強度が採光面５２１ａにおける光Ｌ５の強度に対して弱い状態で、光照射面５２１ｂから外部に当該拡散させた光Ｌ５を照射することができる。これにより、強度低下後の光と同一の強度に分割した光を予め分割数に応じた数の光源等から射出して外部に照射する場合に比べて、外部で光が減衰する作用を考慮した有効照射体積が広くなるため、光の利用効率の向上を図ることができる。   According to the present embodiment, even when the diffused light irradiation unit 521 has a cylindrical shape, the light taken in from the lighting surface 521a is irradiated from the light irradiation surface 521b having a larger area than the lighting surface 521a. Therefore, the diffused light L5 is emitted from the light irradiation surface 521b to the outside in a state where the intensity per unit area of the light L5 emitted from the light irradiation surface 521b is weaker than the intensity of the light L5 on the lighting surface 521a. be able to. As a result, compared to the case where the light divided into the same intensity as the light after the intensity reduction is emitted from the light sources of the number corresponding to the number of divisions in advance and irradiated to the outside, the effect that the light is attenuated outside is considered. Since the effective irradiation volume becomes large, it is possible to improve the light utilization efficiency.

本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。例えば、上記実施形態では、光照射装置２０、１２０、２２０、３２０、４２０のそれぞれを、藻類Ｍの光合成を行わせるために用いる場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。例えば、上記の光照射装置を、光触媒反応を発生させるための光を照射する場合に用いてもよい。   The technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and appropriate modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the case where each of the light irradiation devices 20, 120, 220, 320, and 420 is used to perform the photosynthesis of the alga M has been described as an example, but the present invention is not limited to this. For example, the above-mentioned light irradiation device may be used when light for generating a photocatalytic reaction is irradiated.

また、上記実施形態では、光照射装置２０、１２０、２２０、３２０、４２０について個別に例に挙げて説明したが、例えば、藻類培養装置１００のタンク１０の形状等に応じて、光照射装置２０、１２０、２２０、３２０、４２０のうち複数種類を適宜選択して用いることができる。例えば、光の照射範囲が異なる複数種類の光照射装置を用いることにより、タンク１０内の広い範囲に効率的に光を照射することができる。   Moreover, in the said embodiment, although the light irradiation apparatus 20,120,220,320,420 was individually mentioned and demonstrated as the example, for example, the light irradiation apparatus 20 is responded according to the shape etc. of the tank 10 of the algae culture apparatus 100. , 120, 220, 320, 420, a plurality of types can be appropriately selected and used. For example, by using a plurality of types of light irradiation devices having different light irradiation ranges, it is possible to efficiently irradiate a wide range within the tank 10 with light.

また、上記実施形態では、藻類培養装置１００のタンク１０の形状が矩形の箱状である場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。例えば、タンク１０の形状が、チューブ状であってもよい。また、藻類を含む培養液を布膜に浸漬させる構成の藻類培養装置に対しても、光照射装置２０、１２０、２２０、３２０、４２０を適用させることが可能である。   Moreover, although the said embodiment demonstrated the case where the shape of the tank 10 of the algae culture device 100 was a rectangular box shape as an example, it is not limited to this. For example, the tank 10 may have a tubular shape. Further, the light irradiation devices 20, 120, 220, 320, and 420 can be applied to an algae culture device having a structure in which a culture solution containing algae is immersed in a cloth film.

また、上記実施形態では、拡散光照射部２１、１２１、２２１、３２１、４２１、５２１がタンク１０の底部に接触している状態を例に挙げて説明したが、これに限定されない。拡散光照射部２１、１２１、２２１、３２１、４２１、５２１は、タンク１０の底部から離れた状態で配置されてもよい。   Further, in the above-described embodiment, the case where the diffused light irradiation units 21, 121, 221, 321, 421, and 521 are in contact with the bottom of the tank 10 has been described as an example, but the present invention is not limited to this. The diffused light irradiation units 21, 121, 221, 321, 421, 521 may be arranged apart from the bottom of the tank 10.

１０ タンク
２０，１２０，２２０，３２０，４２０，５２０ 光照射装置
２１，１２１，２２１，３２１，４２１，５２１ 拡散光照射部
２１ａ，１２１ａ，２２１ａ，３２１ａ，４２１ａ，５２１ａ 採光面
２１ｂ，１２１ｂ，４２１ｂ，５２１ｂ 光照射面
２１ｈ 開口部
２１ｓ 空間部
２２，２２２，３２２，４２２，５２２ 光供給部
２２ａ 発光面
１００ 藻類培養装置
１２２ａ，１２３，２２３，３２３，４２３ 拡散反射面
２２２ｒ リフレクタ
２２２ｔ 追尾機構
３２２ｐ，５２２ｐ 光屈折体
４２１ｃ 突出部分
４２１ｒ 内部反射面
θ 傾斜角度
α２，α３ 入射角度
Ｌ，Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５ 光（Ｌ２，Ｌ３ 太陽光）
Ｍ 藻類
Ｑ 培養液
ＡＸ，ＡＸ１，ＡＸ２，ＡＸ３，ＡＸ４，ＡＸ５ 中心軸
Ｑａ 液面
Ｓａ，Ｓｂ 面積 10 Tanks 20, 120, 220, 320, 420, 520 Light Irradiation Devices 21, 121, 221, 321, 421, 521 Diffused Light Irradiation Parts 21a, 121a, 221a, 321a, 421a, 521a Daylighting Surfaces 21b, 121b, 421b, 521b Light irradiation surface 21h Opening portion 21s Space portion 22, 222, 322, 422, 522 Light supply portion 22a Light emitting surface 100 Algae culture device 122a, 123, 223, 323, 423 Diffuse reflection surface 222r Reflector 222t Tracking mechanism 322p, 522p Light Refractive body 421c Protruding portion 421r Internal reflection surface θ Inclination angle α2, α3 Incident angle L, L1, L2, L3, L4, L5 Light (L2, L3 sunlight)
M Algae Q Culture solution AX, AX1, AX2, AX3, AX4, AX5 Central axis Qa Liquid level Sa, Sb Area

Claims (11)

光を透過可能な中空の箱状体であり、前記光を取り込む採光面と、前記採光面よりも面積が大きく前記採光面から取り込まれる前記光を拡散させて照射する光照射面とを有する拡散光照射部と、
前記拡散光照射部の前記採光面に前記光を供給する光供給部と
を備える光照射装置。 A diffusion that is a hollow box-shaped body capable of transmitting light, and has a daylighting surface that takes in the light, and a light irradiation surface that has a larger area than the daylighting surface and that diffuses and irradiates the light that is taken in from the daylighting surface. A light irradiation part,
A light supply unit that supplies the light to the lighting surface of the diffused light irradiation unit. 前記光照射面は、円錐面であり、
前記採光面は、前記光照射面の中心軸と交差し、当該中心軸との交点を中心とする円形状の平面である
請求項１に記載の光照射装置。 The light irradiation surface is a conical surface,
The light irradiation device according to claim 1, wherein the lighting surface is a circular flat surface that intersects with a central axis of the light irradiation surface and has an intersection with the central axis as a center. 前記拡散光照射部は、前記採光面から取り込まれる前記光を前記光照射面に向けて反射する光反射面を内部に有する
請求項１又は請求項２に記載の光照射装置。 The light irradiating device according to claim 1 or 2, wherein the diffused light irradiator has therein a light reflecting surface that reflects the light taken in from the lighting surface toward the light irradiating surface. 前記光反射面は、前記拡散光照射部のうち前記採光面とは反対側の端部に配置され前記採光面に向けて先細りとなる錘状体の側面部分に設けられ、前記光を前記光照射面に向けて拡散して反射する拡散反射面を含む
請求項３に記載の光照射装置。 The light reflecting surface is provided on a side surface portion of a cone-shaped body which is arranged at an end portion of the diffused light irradiation portion on the side opposite to the lighting surface and is tapered toward the lighting surface. The light irradiation device according to claim 3, further comprising a diffuse reflection surface that diffuses and reflects toward the irradiation surface. 前記光反射面は、前記拡散光照射部の側面部分のうち前記採光面側から見た場合の周方向の一部の範囲に設けられる内部反射面を含む
請求項３又は請求項４に記載の光照射装置。 The light reflection surface includes an internal reflection surface provided in a part of a side surface portion of the diffused light irradiation portion in a circumferential direction when viewed from the daylighting surface side. Light irradiation device. 前記拡散光照射部は、藻類を含む培養液を内部に収容するスペースを有するタンクにおいて、前記採光面及び当該採光面に接続される一部分が前記培養液の液面から突出する位置に配置され、
前記内部反射面は、前記拡散光照射部の前記一部分に配置される
請求項５に記載の光照射装置。 The diffused light irradiator is a tank having a space for containing a culture solution containing algae therein, the lighting surface and a part connected to the lighting surface is arranged at a position protruding from the liquid surface of the culture solution,
The light irradiation device according to claim 5, wherein the internal reflection surface is disposed in the part of the diffused light irradiation unit. 前記光供給部は、前記採光面に対向する発光面から前記光を発光する光源部を有する
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の光照射装置。 The light irradiating device according to claim 1, wherein the light supply unit includes a light source unit that emits the light from a light emitting surface facing the lighting surface. 前記光供給部は、前記拡散光照射部の外部の光を前記採光面に向けて反射するリフレクタを有する
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の光照射装置。 The light irradiation device according to any one of claims 1 to 6, wherein the light supply unit includes a reflector that reflects light outside the diffused light irradiation unit toward the lighting surface. 前記リフレクタは、太陽を追尾する追尾機構を有する
請求項８に記載の光照射装置。 The light irradiation device according to claim 8, wherein the reflector has a tracking mechanism for tracking the sun. 前記光供給部は、前記拡散光照射部の外部の光を前記採光面に導光する光屈折体を有する
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の光照射装置。 The light irradiation device according to any one of claims 1 to 6, wherein the light supply unit includes a light refraction body that guides light outside the diffused light irradiation unit to the daylighting surface. 藻類を含む培養液を内部に収容するスペースを有するタンクと、
前記タンク内に配置される、請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の光照射装置と
を備える藻類培養装置。 A tank having a space for containing a culture solution containing algae therein;
An algae culture device, comprising: the light irradiation device according to any one of claims 1 to 10, which is arranged in the tank.
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