JPH07100U - バイオリアクタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 不純物の混入のほとんどない微細藻の大量培
養に適用されるバイオリアクタに関する。 【構成】 夫々の筒体に順次配設された横断面がほゞ相
似形の少なくとも大筒体、中筒体及び小筒体を具備して
なり、小筒体内には発光体を設置し、小筒体と中筒体の
間隙を所定温度の流体の循環通路とし、中筒体と大筒体
の間隙を微細藻の培養域としたバイオリアクタ。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は不純物の混入のほとんどない微細藻の大量培養に適用されるバイオリ アクタに関する。

【０００２】

【従来の技術】

発電所や一般産業用ボイラー等での化石燃料の燃焼により大気中の二酸化炭素 濃度が増し、近年温室効果と呼ばれている地球温暖化現象が問題視されることと なった。 この地球環境破壊を防止するための手段の１つとして、燃焼ガスや大気中から 二酸化炭素ガスを回収して海水に溶解し、この溶解した二酸化炭素と太陽光によ り海水中に生息する生物、たとえば微細藻に光合成作用を生じさせ、二酸化炭素 中の炭素を藻体成分の構成源として固定化する方法が知られている。この炭素を 藻体成分の構成源とした微細藻は乾燥して燃料等としても利用でき、二次公害の 少ない有力な二酸化炭素の固定化方法として期待が大きい。そのため、実際に微 細藻を用いて各種の試験研究が行われるなど、微細藻の需要が急増している。

【０００３】 しかし、たとえば、試験研究等に用いる微細藻は不純物の混入の少ないものを 必要とするため、三角フラスコや、その他の容器の中に微細藻の生息する液を入 れ、光とＣＯ₂ ガスを供給し培養しているが、微細藻の濃度によっては光の透過 距離は水面より、２〜３cm程度、または、それ以外となり、深い容器を使用して も効果はなく、この方法で大量の培養をする場合は容器を置くための面積を多く 必要とし、かつ一つ一つの容器に光とＣＯ₂ ガスを供給したり、培養された微細 藻の回収したりする設備や人手が大変なものとなるなど大きな問題があった。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

本考案は上記技術水準に鑑み、光の透過距離を考慮した効率的な微細藻への 光の照射を行えるようにする、微細藻の培養に最適な条件（照射光の強さや光 質、微細藻の生息する液のＣＯ₂ 濃度や液の温度）設定や調節を容易に行えるよ うにする、微細藻の生息する液の大気との直接的な接触を避けるようにするこ とにより、前述の従来の方法の問題点を解決し、不純物の混入のほとんどない微 細藻の大量培養に適するバイオリアクタを提供しようとするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

本考案は （１）夫々の筒体に順次配設された横断面がほゞ相似形の少なくとも大筒体、中 筒体及び小筒体を具備してなり、小筒体内には発光体を設置し、小筒体と中筒体 の間隙を所定温度の流体の循環通路とし、中筒体と大筒体の間隙を微細藻の培養 域としてなることを特徴とするバイオリアクタ。

【０００６】 （２）発光体が外部光源から光を伝送する光ファイバであることを特徴とする上 記（１）記載のバイオリアクタ。

【０００７】 （３）大筒体の周壁を光反射性にしてなることを特徴とする上記（１）又は（２ ）記載のバイオリアクタ である。

【０００８】

【作用】

微細藻の培養はその光合成作用（炭酸同化作用）のために、適度の光の照射と ＣＯ₂ の供給及び微細藻が生息する液の温度の保持が必要である。

【０００９】 光の照射については、微細藻の培養によりその濃度が増すにつれ光の透過距離 は短くなり、ある一定以上の距離には光は届かず、培養に寄与しない。そこで本 考案バイオリアクタにおいては培養のため適度の光を効率的に照射するために、 液の光入射面を広くし、液中の微細藻に対してほぼ均一に照射できるような面照 射とする。

【００１０】 また、微細藻が生息する液を適温に保持するためと発光体より発生する熱の影 響を避けるため、光源と微細藻の生息する液との間に所定温度の流体、例えば水 を循環させる。

【００１１】 微細藻が生息する液へはＣＯ₂ ガスと空気の混合ガスを供給するが、液への光 の入射面を縦位置とし、混合ガスを液の下側から供給することにより、該混合ガ スは気泡となって、その浮力により自然に上昇しながら、液中に溶け込んで行き 、しかもその全工程においてほぼ均一に光の照射がなされる。この気泡の上昇は 液の攪拌効果をも、もたらし、微細藻の光合成作用を促進し、培養速度を速める 効果がある。これは特別な攪拌装置も不要としリアクタの小型化にも寄与してい る。

【００１２】 光源としては円筒状の面発光体である蛍光灯などが適するが、太陽光や電球等 のリアクタ外部の光源を多数の光ファイバで伝送し、必要な液面近くで光ファイ バの側面で漏光させ面照射することにより、多種多様な光源に対応することがで きる。特に太陽光の使用は微細藻の培養にとって好条件であるばかりでなく省エ ネルギにも寄与する。

【００１３】 複数の光ファイバに入射した光を光ファイバの側面より漏光させて面照射をす るには、光ファイバを湾曲させ、その曲率半径を伝送されて来た光の全反射角よ りも小さくなるように設定すればよく、漏光量も曲率半径を変えることにより変 化させることができる。照射された光の一部はリアクタの各部を通過し、リアク タ外に出ることになるが、最外側の筒体の内面や外面などで光を反射させること により光の有効利用をすることができる。

【００１４】

【実施例】

（例１） 本考案の一実施例を図１（下図はバイオリアクタの縦断側面図、上面は下面の Ａ−Ａ矢視平面図）および図２によって説明する。 図１において、大円筒体１、中円筒体２、小円筒体３は夫々透明のアクリル材 料を使用している。もちろん、光を透過するものであればガラス等を使用しても よい。

【００１５】 下方のフランジ４と上方のフランジ５により大、中、小円筒体１、２、３は固 定かつシールされている。大円筒体１と中円筒体２で形成される間隙６および中 円筒体２と小円筒体３で形成される間隙７には流体の流入および排出のためのノ ズル８（この実施例では上下各２個）、ノズル９（本実施例では上下各２個）が ある。間隙６の下端には焼結金属板１０が取り付けられている。小円筒体３の中 心部には蛍光灯１１があり、大円筒体１の外側には任意個数の液サンプリングノ ズル１２が設けられている。

【００１６】 次に、図２により本考案のリアクタを用いて微細藻を培養する場合を付帯設備 を含めて説明する。なお、リアクタ本体の符号は図１と同じとして説明する。

【００１７】 ＣＯ₂ ボンベ２１からＣＯ₂ ガスと空気圧縮機２２からの空気は混合器２３に より混合され、逆流防止管２４を通り、ノズル８より焼結金属板１０を通過し、 焼結金属板１０上の間隙６にある微細藻が生息する液に入り、気泡となって上昇 しなから液に溶け込む。液に溶け込まずに液中を通過したＣＯ₂ ガスと空気との 混合ガスは、微細藻の光合成作用により発生する酸素とともに上部ノズル８より 系外へ排出される。ここで焼結金属板１０を使用しているのは、下からの圧縮混 合ガスを通過させかつ、上部にある液の漏洩を防ぐものであり、細かい網状のも のを多量にしたもの等でもよい。

【００１８】 恒温層２５で所定温度になった水はノズル９より間隙７に入り、間隙層６にあ る液と熱交換を行って、液を所定温度に保持し、さらに光源より発生する熱の間 隙６にある液への影響を防ぐ役目もあり循環使用される。光源である蛍光灯１１ にはタイマー２６が設けられ、ＯＮ、ＯＦＦを繰り返し、昼夜と同じ循環を自動 的に繰り返すことができるようにしてある。

【００１９】 （例２） 本考案の他の実施例を図３により説明する。図３において、図１と同じ部分に は同一符号を付している。（但し、図面の整理上、上部の液ノズル９の部位は省 略してある。）

【００２０】 たとえば、太陽光や電球等のリアクタの外部にある光源から光ファイバ３１で 光を伝送し、リアクタの小円筒体３の内面に沿って光ファイバ３１を付設し、光 ファイバ３１の側面より光を均一に漏光させるようにした以外は図１の構成と同 じである。

【００２１】 光ファイバ３１は光源から遠ざかるにつれて光ファイバ３１そのものゝ曲率半 径が小さくなるように湾曲させることにより、また光ファイバ３１を径や設置間 隔を変えて透明横糸によって織って光ファイバ３１の曲率半径を変化させること により、漏光量を変えることができる。すなわち、漏光により光ファイバ内の光 が減衰するに従い、曲率半径を小さくすればより平均化した照射ができる。

【００２２】 なお、例１および例２に共通であるが、大円筒体１の内面または外面を光反射 性にすることにより、リアクタ外部に光を漏れることを防止し、光を有効に活用 することができる。

【００２３】 以上の実施例では円筒体を使用したが、多数のリアクタを並べたり、設置場所 の制約等により、角型の筒体を使用してもよい。

【００２４】

【考案の効果】

（１）液（微細藻が生息する液）の光の入射面を縦位置とすることにより、装置 の小さな専有面積にもかかわらず、大きな光の入射面積を得ることができる。た とえば、光源の蛍光灯を縦位置に複数本配置することにより、装置の専有面積を 一定のままで液への光の入射面積を増減させることができる。 （２）液は大気との接触がないので、研究等に適した、不純物の混入のほとんど ない微細藻を得ることができる。 （３）微細藻の培養環境、すなわち液温度やＣＯ₂ 濃度、照射光量や光質、明暗 のサイクルを微細藻の種類等に応じて自由に設定およびコントロールができ、効 率的な培養ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第１実施例に係るバイオリアクタの説
明図

【図２】本考案の第１実施例に係る微細藻培養のフロー
図

【図３】本考案の第２実施例に係るバイオリアクタの説
明図

【符号の説明】

１：大円筒体 ２：中円筒体 ３：小円筒体 ６：間隙 ７：間隙 ８：ノズル ９：ノズル １１：蛍光体 ３１：光ファイバ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 石井 登 東京都千代田区丸の内二丁目５番１号 三 菱重工業株式会社本社内 (72)考案者 金子 雅人 広島市西区観音新町四丁目６番22号 三菱 重工業株式会社広島研究所内 (72)考案者 羽田 道夫 広島市西区観音新町四丁目６番22号 三菱 重工業株式会社広島研究所内

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 夫々の筒体に順次配設された横断面がほ
   ゞ相似形の少なくとも大筒体、中筒体及び小筒体を具備
   してなり、小筒体内には発光体を設置し、小筒体と中筒
   体の間隙を所定温度の流体の循環通路とし、中筒体と大
   筒体の間隙を微細藻の培養域としてなることを特徴とす
   るバイオリアクタ。
2. 【請求項２】 発光体が外部光源から光を伝送する光フ
   ァイバであることを特徴とする請求項１記載のバイオリ
   アクタ。
3. 【請求項３】 大筒体の周壁を光反射性にしてなること
   を特徴とする請求項１又は２記載のバイオリアクタ。