回転円盤固体培養装置における麹基質盛込み装置及び回転円盤固体培養装置における麹基質盛込み方法
【課題】円形培養床に盛込まれた麹基質の層厚を均一にし、その再現性を良好にすることや、意図的な層厚にすることも可能である、回転円盤固体培養装置における麹基質盛込み装置及び回転円盤固体培養装置における麹基質盛込み方法を提供する。
【解決手段】円形培養床２に麹基質７を盛り込む回転円盤固体培養装置１における麹基質盛込み装置１０であって、移動コンベア５のベルト９で搬送した麹基質７を円形培養床２に落下させながら、移動コンベア５が円形培養床２上を往復運動し、ベルト９のベルト速度を調整し、ベルト速度とベルト９上の麹基質の落下端１１における断面積から求まる落下量を制御する制御機構１２を備えている。
【解決手段】円形培養床２に麹基質７を盛り込む回転円盤固体培養装置１における麹基質盛込み装置１０であって、移動コンベア５のベルト９で搬送した麹基質７を円形培養床２に落下させながら、移動コンベア５が円形培養床２上を往復運動し、ベルト９のベルト速度を調整し、ベルト速度とベルト９上の麹基質の落下端１１における断面積から求まる落下量を制御する制御機構１２を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円形培養床に麹基質を盛り込む回転円盤固体培養装置における麹基質の盛込みに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、移動コンベアを用いて円形培養床に麹基質を盛り込む麹基質の盛込み装置が知られている（例えば下記特許文献１、２、３）。これらの盛込み装置においては、移動コンベアを円形培養床の半径方向に往復運動させながら、麹基質を円形培養床上に落下させることになる。一方、円形培養床を仮想的な等間隔の同心円で区画した場合、各区画領域の面積は、円形培養床の中心側に比べ外周側が大きくなる。このため、移動コンベアの往復運動の速度が等速であると、面積当たりの盛込み量は、円形培養床の外周側に至るほど少なくなってしまう。
【０００３】
このため、特許文献１では、搬送機（移動コンベア）自体の円盤（円形培養床）上の中心部及び外周部への移動時間を円形培養床の周速度に逆比例して制御し麹基質の盛り込みを均一にならしめることが提案されていた（第１頁第２欄１５〜１７行）。特許文献２では、円形培養床のドーナツ状の区画の面積（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）の面積比を計算し、この面積比に逆比例して、移動搬送部（移動コンベア）の先端の供給口の移動速度を変速して、均等な堆積厚で麹基質を盛り込むことが提案されていた（段落［００１５］〜［００１８］）。
【０００４】
また、特許文献３では、円形培養床に麹基質を全面に薄層として盛込む操作を複数回繰返して目的とする層厚まで多層状に盛込むに際して、移動コンベアから麹基質が落下する位置に応じて移動コンベアのベルトスピードを変速させ、麹基質の層厚を均一にすることが提案されていた。(段落[０００４])
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実公昭５３−４２６４０号公報
【特許文献２】特開２００４−２２９５８３号公報
【特許文献３】特開平６−３２７４６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、移動コンベアの速度を刻々と変化させると、それに伴いベルト上の麹基質の断面積も刻々と変化するので、ベルト上の麹基質の断面積は不均一になる。したがって、円形培養床の周速度やドーナツ状の区画の面積比のみに基いて、移動コンベアの移動速度を変化させた場合や、位置に応じてベルトスピードを変化させるだけでは、目標とする麹基質の盛り込みの均一度が得られない場合があった。
【０００７】
本発明は、前記のような従来の問題を解決するためのものであり、円形培養床に盛込まれた麹基質の層厚を均一にし、その再現性を良好にすることや、意図的な層厚にすることも可能である、回転円盤固体培養装置における麹基質盛込み装置及び回転円盤固体培養装置における麹基質盛込み方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するために、本発明の回転円盤固体培養装置における麹基質盛込み装置は、円形培養床に麹基質を盛り込む回転円盤固体培養装置における麹基質盛込み装置であって、移動コンベアのベルトで搬送した麹基質を円形培養床に落下させながら、前記移動コンベアが円形培養床上を往復運動し、前記ベルトのベルト速度を調整し、前記ベルト速度と前記ベルト上の麹基質の落下端における断面積から求まる落下量を制御する制御機構を備えたことを特徴とする。
【０００９】
本発明の回転円盤固体培養装置における麹基質盛込み方法は、円形培養床に麹基質を盛り込む回転円盤固体培養装置における麹基質盛込み方法であって、移動コンベアのベルトで搬送した麹基質を円形培養床に落下させながら、移動コンベアを円形培養床上で往復運動させ、前記ベルトのベルト速度を調整し、前記ベルトのベルト速度と前記ベルト上の麹基質の落下端における断面積から求まる落下量を制御することを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、前記ベルト速度を調整することにより、前記ベルト速度と前記ベルト上の麹基質の落下端における断面積から求まる落下量を制御するので、落下量の目標値に対する精度が高くなる。このため、各工程における必要落下量を精度良く確保でき、円形培養床に盛込まれた麹基質の層厚を均一にし、その再現性を良好にすることや、意図的な層厚にすることも可能になる。本発明においては、前記ベルト上の麹基質の落下端における断面積は、演算により求めてもよく、撮像センサ等で検出してもよい。
【００１１】
本発明では、円形培養床上を仮想的な領域に分割し、麹基質の落下量が各領域に対して任意の量となるように、領域が切り替わる又は往路復路が切り替わるたびに前記ベルトのベルト速度を調整することが好ましい。このように、領域が切り替わるたび等にベルト速度を調整する構成によれば、ベルト速度を算出し易くなり、制御プログラムの作成が容易になる。
【００１２】
また、前記本発明においては、前記ベルト上の麹基質の供給地点における、前記ベルト上に供給される単位時間当たりの麹基質の体積と、前記ベルト速度と、前記移動コンベアの移動速度から求まる断面積から、前記ベルト上の麹基質の落下端における断面積を導出し、前記落下量をシーケンス制御することが好ましい。
【００１３】
前記の好ましい構成によるシーケンス制御によれば、前記ベルト上の麹基質の落下端における断面積は、前記ベルト上に供給される単位時間当たりの麹基質の体積と、前記ベルト速度と移動コンベアの移動速度が設定されると、演算により求まるので、落下量を調整するための前記ベルト速度は予め決定できるため、麹基質盛込み装置の一連の運転を運転前に作成された制御プログラムに従って実施させることができる。
【００１４】
さらに、前記本発明においては、前記円形培養床を、仮想的な同心円により複数の分割区画に分割し、前記移動コンベアを、分割区画内を往復運動させながら麹基質を盛り込んだ後、次の分割区画内を往復運動させながら麹基質を盛り込むことが好ましい。
【００１５】
前記のように、分割区画単位で移動コンベアを往復運動させる構成によれば、移動コンベアの落下端の中心点の軌跡が細かくなり、麹基質の盛り込まれない部分を少なくでき、盛り込みのばらつきを抑えることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ベルト速度とベルト上の麹基質の落下端における断面積から求まる落下量を操作するので、落下量の目標値に対する精度が高くなる。このため、各工程における必要落下量を精度良く確保でき、円形培養床に盛込まれた麹基質の層厚を均一にし、その再現性を良好にすることや、意図的な層厚にすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施の形態に係る麹基質盛込み装置を備えた回転円盤固体培養装置の構成図であり、（ａ）図は麹基質盛込み装置の平面図、（ｂ）図は麹基質盛込み装置の断面図。
【図２】本発明の一実施の形態に係る円形培養床において、移動コンベアの１往復の盛込み領域を示す拡大図。
【図３】本発明の一実施の形態において、移動コンベアのベルト上に麹基質が供給された状態を示す斜視図。
【図４】本発明の一実施の形態において、工程ＰＡ１の開始時における固体培養装置の断面図。
【図５】本発明の一実施の形態において、工程ＰＢ１の開始時における固体培養装置を示す図であり、（ａ）図は円形培養床の平面図、（ｂ）図は固体培養装置の断面図。
【図６】本発明の一実施の形態において、工程ＰＤ１の終了時における固体培養装置を示す図であり、（ａ）図は円形培養床の平面図、（ｂ）図は固体培養装置の断面図。
【図７】本発明の一実施の形態において、移動コンベアの１往復の終了時における固体培養装置を示す図であり、（ａ）図は円形培養床の平面図、（ｂ）図は固体培養装置の断面図。
【図８】本発明の実施例２に係る円形培養床の平面図。
【図９】図８に示した円形培養床２の分割区画Ｘの拡大図。
【図１０】本発明の別の実施の形態に係る麹基質盛込み装置を備えた回転円盤固体培養装置の構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施の形態に係る麹基質盛込み装置１０を備えた回転円盤固体培養装置（以下、単に「固体培養装置」という）１の構成図である。図１（ａ）は、固体培養装置１の平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）の円形培養床２の径方向における断面図である。
【００１９】
固体培養装置１は、回転円盤である円形培養床２と、円形培養床２上に麹基質７を盛り込む麹基質盛込み装置１０を備えている。円形培養床２は、中心円筒３の中心軸を中心として回転する。麹基質盛込み装置１０は、供給コンベア４と移動コンベア５を備えている。供給コンベア４はベルト６を有しており、ベルト６上に積載された麹基質７は、ベルト６の移動と共にベルト６の落下端８に向かって搬送される（矢印ａ）。
【００２０】
移動コンベア５はベルト９を有しており、ベルト９上には、供給コンベア４の落下端８から落下した麹基質７が供給される。ベルト９上の麹基質７は、ベルト９の移動と共にベルト９の落下端１１に向かって搬送される（矢印ｂ）。移動コンベア５は、ベルト９が循環移動するとともに、移動コンベア５全体が円形培養床２上を往復運動する。
【００２１】
具体的には、移動コンベア５が円形培養床２の内周方向に向かって移動しながら（矢印ｃ）、円形培養床２上に麹基質７を盛り込み、内周で停止を行う経路を往路とし、移動コンベア５が円形培養床２の外周方向に向かって移動しながら（矢印ｄ）、円形培養床２上に麹基質７を盛り込み、外周で停止を行う経路を復路とした。この例では、往路から始め復路で終わるようにしたが、これとは逆に、移動コンベア５の往復は復路から始め、往路で終わるようにしても良い。また、往路と復路の停止は行わなくても良い。
【００２２】
前記のような麹基質盛込み装置１０の一連の運転は、制御機構１２からの指令に基いて実施される。例えば、ベルト９のベルト速度は、制御機構１２からの指令を受けた駆動機構１３により調整される。
【００２３】
円形培養床２上に麹基質７が盛り込まれている間は、円形培養床２は、中心円筒３の中心軸を中心として回転している（矢印ｅ方向）。このため、移動コンベア５の往復運動は直線移動であっても、落下端１１の中心点の円形培養床２上の軌跡は、図２に示したようになる。
【００２４】
図２は、円形培養床２において、移動コンベア５の１往復の盛込み領域を示す拡大図である。移動コンベア５は、往路において円形培養床２の中心側に向かって直線移動する。この間、円形培養床２は、矢印ｅ方向に回転移動する。したがって、移動コンベア５の往路において、落下端１１の中心点の円形培養床２上の軌跡は、線１５で示したように曲線的な軌跡となる。同様に、移動コンベア５の復路においては、外周側に向かって直線運動し、外周で停止させる。したがって、移動コンベア５の復路における落下端１１の中心点の軌跡は、線１６で示したように曲線的な軌跡と外周上の軌跡となる。本実施形態では、１往復の盛込み領域を図２に示した落下端１１の中心点の軌跡によって決定した。
【００２５】
しかし、実際はベルトから麹基質が落下する際の断面積に応じた幅で落下するため、領域内にすべての麹基質が落下しないことがしばしばある。よって、実際に領域内に落下する量を算出するのではなく、図２に示した領域に必要な量を移動コンベア５の麹基質落下中心点より落下させるとして算出している。よって領域に対して実際の落下は多少ずれがあっても良い。領域の決め方は任意であるが、本実施形態では移動コンベア５の麹基質落下中心点の軌跡により領域を決定した。
【００２６】
図２の例では、往路開始時における落下端１１の中心点を点Ｓとしたときに、復路終了時における落下端１１の中心点が点Ｅになるように設定している。このことにより、移動コンベア５が１往復完了した時点で、図２に示したすべての領域に対して、盛込みが行われたものとする。
【００２７】
図２に示した移動コンベア５の中心点の軌跡によって決定された部分を、４つに分け、その各部分を領域Ａ、領域Ｂ、領域Ｃ、領域Ｄとする。以下の説明において、往路において各領域に麹基質７を盛り込む工程を、工程ＰＡ１、工程ＰＢ１、工程ＰＣ１、工程ＰＤ１、工程ＰＤ１’とする。一方、復路において各領域に麹基質７を盛り込む工程を、工程ＰＤ２、工程ＰＣ２、工程ＰＢ２、工程ＰＡ２、工程ＰＡ２’とする。
【００２８】
工程ＰＤ１’は往路において、領域Ｄで移動コンベア５が内周で停止した際に領域Ｄに盛込む工程であり、工程ＰＡ２’は復路において、領域Ａで移動コンベア５が外周で停止した際に領域Ａに盛込む工程である。停止を行わない場合、工程ＰＤ１’または工程ＰＡ２’は行われない。例えば、領域Ａには工程ＰＡ１、工程ＰＡ２、工程ＰＡ２’によって盛込みが行われ、両工程を合わせて領域Ａに必要な落下量を算出する。本実施形態では領域を４つに分けたが、領域の数が多いほど盛込み状況は良好となる一方で、プログラムが複雑になるため、領域の数は装置の規模やコスト等に見合うように適宜選択すればよい。
【００２９】
以下、固体培養装置１の運転開始後の動作について説明する。下記の例は、麹基質盛込み装置１０の一連の運転が制御機構１２に備えた制御プログラムに従って実施される例である。詳細は後に説明するように、前提条件をあらかじめ定めておけば、工程毎のベルト９のベルト速度に代表される運転条件は事前に設定可能である。
【００３０】
最初に、円形培養床２上に麹基質７が盛り込まれる前の初期段階について説明する。図３は、移動コンベア５のベルト９上に麹基質７が供給された状態を示す斜視図である。矢印ｂ方向に移動しているベルト９上に、供給コンベア４（図１）から麹基質７が落下するので、ベルト９上には麹基質７の積載体Ｓｔが形成される。
【００３１】
供給コンベア４（図１）からの麹基質７の単位時間当たりの供給量を一定値Ｄ（ｍ３／ｓ）とし、初期段階のベルト９のベルト速度を一定値ＶｂＳｔ（ｍ／ｓ）とする。また、この際に形成される断面の断面積をＡＳｔ（ｍ２）とし、ある時間Δt(秒)が経過したとすると、下記式（１）が成り立つ。
式（１） Ｄ×Δt＝ＡＳｔ×ＶｂＳｔ×Δt
【００３２】
以後、図３の状態から時間が経過するにつれて、積載体Ｓｔは落下端１１に向かって進む。積載体Ｓｔはベルト９の長手方向に落下端８より水平方向にＬ（図１（ｂ））進むと、落下端１１に到達し落下する。
【００３３】
図４は、工程ＰＡ１の開始時における固体培養装置１の断面図である。図４に示したように、工程ＰＡ１の開始時には積載体Ｓｔの麹基質７が落下し始める。工程ＰＡ１における単位時間当たりの落下量ＤＡ１（ｍ３／ｓ）は、工程ＰＡ１におけるベルト９のベルト速度を一定値ＶｂＡ１（ｍ／ｓ）とすると、下記式（２）で表わされる。
式（２） ＤＡ１＝ＡＳｔ×ＶｂＡ１
【００３４】
本実施形態では、移動コンベア５の移動速度は一定値Ｖ（ｍ／ｓ）としている。また、図２に示したように、円形培養床２の径方向における各領域Ａ〜Ｄの幅は一定値ｄ（ｍ）としている。このため、各領域Ａ〜Ｄにおける移動コンベア５の通過時間は、下記式（３）で表わされる定数ｔ１（ｓ）となる。
式（３）ｔ１＝ｄ／Ｖ
【００３５】
以上により、工程ＰＡ１における総盛込み量ＷＡ１（ｍ３）は、下記式（４）で表わされる。
式（４） ＷＡ１＝ＤＡ１×ｔ１
【００３６】
盛込みの制御においては、このＷＡ１を工程ＰＡ１に必要な落下量となるように操作を行えばよいことがわかる。本実施の形態では、前記の通り移動コンベア５の移動速度は、一定値Ｖ（ｍ／ｓ）としている。工程ＰＡ１が開始されると、ベルト９上には積載体Ａ１が形成される。
【００３７】
積載体Ａ１の断面積をＡＡ１（ｍ２）とし、工程ＰＡ１におけるベルト９のベルト速度を一定値ＶｂＡ１（ｍ／ｓ）とすると、式（１）と同様に、下記式（５）が成り立ち、式(５)から断面積ＡＡ１は式（６）で表わされる。
式（５） Ｄ×Δt＝ＡＡ１×（ＶｂＡ１＋Ｖ）×Δt
式（６） ＡＡ１＝Ｄ／（ＶｂＡ１＋Ｖ）
【００３８】
このようにベルト９上の積載体の断面積は供給コンベア４の落下量を、供給コンベア４に対する移動コンベア５の麹基質落下地点の相対速度で割ったものになることがわかる。
【００３９】
図５は、工程ＰＢ１の開始時における固体培養装置１を示している。図５（ａ）は円形培養床２の平面図であり、領域Ａに対し工程ＰＡ１で麹基質７が盛り込まれている。図５（ｂ）は固体培養装置１の断面図であり、ベルト９上には積載体Ｓｔと積載体Ａ１が積載されている。積載体Ａ１は、工程ＰＡ１においてベルト９上に積載されたものであり、積載体Ａ１の断面積は前記式（６）で表わされる。
【００４０】
一方、工程ＰＢ１においては、積載体Ｂ１が積載される。工程ＰＢ１におけるベルト９のベルト速度を一定値ＶｂＢ１（ｍ／ｓ）とし、積載体Ｂ１の断面積をＡＢ１（ｍ２）とすると、工程ＰＡ１の場合と同様に、断面積ＡＢ１は下記式（７）で表わされる。
式（７） ＡＢ１＝Ｄ／（ＶｂＢ１＋Ｖ）
【００４１】
積載体Ｓｔが落下している過程における、落下端１１からの単位時間当たりの落下量ＤＢ１ｓ（ｍ３／ｓ）は下記式（８）で表わされる。積載体Ａ１が落下している過程において、落下量ＤＢ１ａ（ｍ３／ｓ）は下記式（９）で表わされ、積載体Ｂ１が落下している過程において、落下量ＤＢ１ｂ（ｍ３／ｓ）は下記式（１０）で表わされる。
式（８） ＤＢ１ｓ＝ＡＳｔ×ＶｂＢ１
式（９） ＤＢ１ａ＝ＡＡ１×ＶｂＢ１
式（１０） ＤＢ１ｂ＝ＡＢ１×ＶｂＢ１
【００４２】
工程ＰＡ１での積載体Ｓｔの消費量はベルト９が進んだ距離に等しいため、その消費距離をＡＬ１（ｍ）とすると、消費距離ＡＬ１は下記式（１１）で表すことができる。
式（１１） ＡＬ１＝ＶｂＡ１×t１
【００４３】
よって、積載体Ｓｔの残り距離は(Ｌ−ＡＬ１)（ｍ）となる。このため、工程ＰＢ１で積載体Ｓｔの残りが消費される時間ｔ２(秒)は下記式（１２）で表すことができる。
式（１２） ｔ２＝(Ｌ−ＡＬ１)／ＶｂＢ１
【００４４】
同様の演算により、積載体Ａ１の消費時間ｔ３が求まり、積載体ＰＢ１の消費時間ｔ４は（ｔ１−ｔ２−ｔ３）(秒)と求められる。したがって、工程ＰＢ１における総盛込み量ＷＢ１（ｍ３）は下記式（１３）で求まることになる。
式（１３） ＷＢ１＝（ＤＢ１ｓ×ｔ２）＋（ＤＢ１ａ×ｔ３）＋（ＤＢ１ｂ×ｔ４）
【００４５】
本実施の形態では、工程ＰＢ１において積載体Ｓｔに加え積載体Ａ１と積載体Ｂ１の両方が消費される例を示しているが、ベルト速度次第では、積載体Ａ１及び積載体Ｂ１は消費せず積載体Ｓｔのみの消費となる場合もあり、積載体Ｂ１は消費せず積載体Ｓｔ及び積載体Ａ１の消費となる場合もある。
【００４６】
式（１３）より、盛込みの制御においては、総盛込み量ＷＢ１（ｍ３）を、工程ＰＢ１に必要な盛込み量に操作すればよいことが分かる。工程ＰＣ１、工程ＰＤ１にいても同様な操作を行う。
【００４７】
図６は、工程ＰＤ１の終了時における固体培養装置１を示している。図６（ａ）は円形培養床２の平面図であり、領域Ａ〜Ｄに麹基質７が盛り込まれている。図６（ｂ）は固体培養装置１の断面図であり、ベルト９上には、積載体Ｃ１と積載体Ｄ１がある。積載体Ｃ１は工程ＰＣ１において積載されたものであり、積載体Ｄ１は工程ＰＤ１において積載されたものである。図６は往路を終えて復路に移行する直前の状態を示している。
【００４８】
復路においては、移動コンベア５が往路と反対方向（ｄ方向）に移動する。一方、ベルト９の矢印ｂ方向の移動は継続しているので、ベルト９の落下端１１からは積載体Ｃ１が落下し、続いて積載体Ｄ１が落下する。
【００４９】
復路における落下端１１からの単位時間当たりの落下量は、往路の場合と同様であり、各積載体の断面積にベルト９のベルト速度を乗じた値となる。また、前記の通り、積載体の断面積は供給コンベア４の落下量を、供給コンベア４に対する移動コンベア５の麹基質落下地点の相対速度で割ったものになる。このため、工程ＰＤ２のベルト速度を一定値ＶｂＤ２（ｍ／ｓ）とし、積載体Ｄ２の断面積をＡＤ２（ｍ２）とすると、断面積ＡＤ２は下記式（１４）で表わされる。
式（１４） ＡＤ２＝Ｄ／（ＶｂＤ２−Ｖ）
【００５０】
供給コンベア４から見たベルト９の相対速度は、前記の通り往路ではベルト９のベルト速度に移動コンベア５の移動速度Ｖを加えた値となり、復路ではベルト９のベルト速度から移動コンベア５の移動速度Ｖを引いた値となる。このため、ベルト９のベルト速度が同じ場合は、往路に比べ復路は相対速度が遅くなり、積載体の断面積は往路に比べ復路が大きくなる。
【００５１】
図７は、移動コンベア５の１往復の終了時における固体培養装置１を示している。図７（ａ）は円形培養床２の平面図であり、移動コンベア９が１往復したことにより、領域Ａ〜Ｄに麹基質７が盛り込まれている。図７（ｂ）は固体培養装置１の断面図であり、ベルト９上には、積載体Ｓｔがある。積載体Ｓｔは工程ＰＡ２の終了時に移動コンベア５を停止させ、工程ＰＡ２’において、ベルト９のベルト速度をＶｂＳｔ（ｍ／ｓ）としたときに積載されたものである。復路においても、総盛込み量の制御は往路と同様である。
【００５２】
移動コンベア５が外周に到達した後、工程ＰＡ２’を行わず、次の往路を直ちに開始しても良いが、移動コンベア５を外周で停止させ、工程ＰＡ２’でベルト９上の状態が図４と同じ状態になった後、次の往路を開始すれば、毎度同じ往復プログラムを使用でき簡便である。
【００５３】
以上のように本実施の形態においては、ベルト速度を調整することで、ベルト速度とベルト上の麹基質の落下端における断面積から求まる落下量を制御するので、落下量の目標値に対する精度が高くなる。このため、各工程における必要落下量を精度良く確保でき、円形培養床の麹基質の盛り込み層厚の均一度を高めることができる。
【００５４】
本実施の形態では、各領域の半径方向の幅は一定値ｄとしたが、半径方向の幅は任意で設定してもよい。例えば、各領域の幅を一定値とした場合に、内周側と外周側の各領域の面積を比較すると、装置が大きくなるほど面積の差が大きくなる。各領域の面積は小さいほど精度がよくなるため、内周側と外周側で精度が変わる可能性がある。よって、各領域の面積が同じになるように領域の幅を設定しても良いし、簡便に内周側や外周側だけ幅を変えても良い。このように、領域の幅は一定値だけでなく任意に設定することが好ましい。
【実施例１】
【００５５】
以下、実施例を参照しながら本実施の形態についてさらに具体的に説明する。実施例１は前記実施の形態と同様に、円形培養床２の盛込み領域を仮想的に４つの領域（領域Ａ〜Ｄ）に分割した。したがって、実施例１においても、工程ＰＡ１〜ＰＤ１の往路における盛込みと、工程ＰＤ２〜ＰＡ２’の復路における盛込みで、移動コンベア５の一往復の盛込みが完了する。盛込み条件を下記のように設定した。
【００５６】
円形培養床２の直径ｄ１（図１）：１０ｍ
中心円筒３の直径ｄ２（図１）：２ｍ
円形培養床２の径方向における各領域Ａ〜Ｄの幅ｄ（図２）：１ｍ
盛込み時間：７２００秒
円盤回転速度：１２００秒／回転
盛込み層厚：６００ｍｍ
移動コンベア５の移動速度Ｖ：０．２９ｍ／秒
落下端８と落下端１１との間の水平距離Ｌ（図１）：１．５ｍ
供給コンベア４からの供給量Ｄ：０．００６２８ｍ３／秒
以下の表１に、経過時間とベルト９のベルト速度の数値を示している。
【００５７】
【表１】
【００５８】
表１において、スタート時のベルト速度は０．９(ｍ／秒)であり、往路領域Ａから往路領域Ｂへの切替わり時に、ベルト速度は０．８５(ｍ／秒)に切替わっている。すなわち、工程ＰＡ１のベルト速度は０．９(ｍ／秒)であり、工程ＰＢ１のベルト速度は０．８５(ｍ／秒)である。以下、同様にベルト速度の各欄の数値は各工程におけるベルト速度を示している。
【００５９】
往路領域においては、移動コンベア５は円形培養床２の内側に向かって移動して行く。領域Ａ〜領域Ｄの面積は、内側の領域ほど面積が小さくなる。したがって、盛込み層厚の均一化を図るために、往路においては内側の領域ほどベルト速度を遅くして麹基質７の落下量を少なくし、復路においては外側の領域ほどベルト速度を速くして麹基質７の落下量を多くすることが考えられる。
【００６０】
しかしながら、実施例１では、復路領域Ｄから復路領域Ｃへの切替わり時にベルト速度は急激に増加し、その後ベルト速度は一旦遅くなった後速くなっている。すなわち、実施例１のベルト速度の変化は、各領域の面積に応じた単調な変化ではなく、不規則な変化となっている。
【００６１】
これは、実施例１では前記実施の形態と同様に、ベルト速度とベルト上の麹基質の落下端における断面積から求まる落下量を制御するためベルト速度を調整しているからである。したがって、この制御ではベルト速度が不規則な変化となっても、以下の表２示すように必要な落下量を確保でき各領域に必要な盛込み量が得られることになる。
【００６２】
【表２】
【００６３】
前記実施例１は、円形培養床２の盛込み領域を仮想的に４つの領域（領域Ａ〜Ｄ）に分割した例である。分割数は増やすほど盛込みを均一にできるので、装置の規模やコストに応じて分割数を適宜選択すればよい。
【実施例２】
【００６４】
図８に実施例２の円形培養床２の平面図を示している。円形培養床２は、仮想的な同心円により３つの分割区画Ｘ、Ｙ、Ｚに分割されている。実施例２では、移動コンベア５は、最初に分割区画Ｘ内を往復運動しながら、分割区画Ｘの全周に麹基質を盛り込む。以後移動コンベア５は、次の分割区画Ｙを往復運動しながら、分割区画Ｙの全周に麹基質を盛り込み、さらに次の分割区画Ｚを往復運動しながら、分割区画Ｚの全周に麹基質を盛り込む。また、分割区画Ｚに1周麹基質を盛り込んだ後はそのまま分割区画Ｚにもう1周盛り込み、分割区画Ｙ、分割区画Ｘの順に盛り込み、全区画に２周ずつ盛り込む。
【００６５】
図９に図８に示した円形培養床２の分割区画Ｘの拡大図を示している。分割区画Ｘは、仮想的な同心円による３つの盛込み領域に分割されている。図示はしていないが分割区画Ｙも３つの盛込み領域に分割され、分割区画Ｚは５つの盛込み領域に分割されている。盛込み条件を下記のように設定した。
【００６６】
円形培養床２の直径ｄ１（図１）：１５ｍ
中心円筒３の直径ｄ２（図１）：３ｍ
盛込み時間：７２００秒
円盤回転速度：１２００秒／回転
盛込み層厚：６００ｍｍ
移動コンベア５の移動速度Ｖ：０．２８ｍ／秒
落下端８と落下端１１との間の水平距離Ｌ（図１）：１ｍ
供給コンベア４からの供給量Ｄ：０．０１４１４ｍ３／秒
分割区画Ｘの幅：１．３２ｍ
分割区画Ｙの幅：１．６８ｍ
分割区画Ｚの幅：３ｍ
分割区画Ｘ内の分割領域の幅：０．４３８ｍ
分割区画Ｙ内の分割領域の幅：０．５６２ｍ
分割区画Ｚ内の分割領域の幅：０．６００ｍ
【００６７】
以下の表３に、分割区画Ｘ、Ｙにおける経過時間とベルト９のベルト速度の数値を示し、表４に分割区画Ｚにおける経過時間とベルト９のベルト速度の数値を示す。
【００６８】
【表３】
【００６９】
【表４】
【００７０】
実施例２は分割区画を設けない場合と比較して、移動コンベア５の落下端１１の中心点の軌跡が細かくなり、麹基質の盛り込まれない部分を少なくでき、盛り込みのばらつきを抑えることができる。
【００７１】
実施例２では分割区画Ｘ、Ｙ、Ｚの順に麹基質を盛り込む例を示したが、各分割区画に必要量が盛り込まれればよく、盛り込み順はこの例に限るものではない。また、各分割区画に２周以上の盛り込みをする場合は、任意の分割区画１周分の盛り込みを終えた後に盛り込みを開始する次の分割区画は、同じ分割区画でもよく、別の分割区画でもよい。例えば、分割区画Ｘに1周分の盛込みを終えた後は、分割区画Ｘから開始しても良く、隣接する分割区画Ｙから開始しても良い。
【００７２】
前記実施の形態及び実施例１〜２では、ベルト速度をあらかじめ設定しておき、この設定されたベルト速度に従って運転する例を示したが、この例に限るものではない。図１０は本発明の別の実施の形態に係る麹基質盛込み装置を備えた回転円盤固体培養装置の構成図である。本図の基本的な構成は図１（ｂ）と同様であり、図１（ｂ）と同一構成の部分は同一符号を付して説明は省略する。
【００７３】
本図に示した麹基質盛込み装置は、撮像センサ２０及びレーザ変位センサ２２を備えている。撮像センサ２０により、ベルト９の落下端１１における積載体の端面を撮像でき、積載体の断面積を検出できる。レーザ変位センサ２２により、移動コンベア５の位置を検出できる。この位置検出には、リニアスケール等の直線位置検出器を用いてもよい。
【００７４】
制御機構２１は、レーザ変位センサ２２で検出された移動コンベア５の現在の位置に基いて、現時点での必要落下量を演算する。これとともに制御機構２１は、撮像センサ２０により検出された積載体の断面積に基いて、現時点での必要落下量が得られるように移動コンベア５のベルト速度を調整する。このことにより、シーケンス制御と同等の制御をすることができる。
【００７５】
以上、センサによる制御とプログラムによるシーケンス制御を説明したが、いずれの制御を選択するかは、適宜決定すればよい。センサを用いる場合、リアルタイムで制御するので、供給コンベアや移動コンベアのトラブル等の予期せぬ断面積の変化にも対応でき、安定性は高いが、装置構成が複雑になりコストもかかることがある。トラブルを除けば、シーケンス制御でも十分制御ができるため、装置の簡略化やコスト面を考慮すれば、通常はシーケンス制御の方が有利である。
【符号の説明】
【００７６】
１ 回転円盤固体培養装置
２ 円形培養床
４ 供給コンベア
５ 移動コンベア
７ 麹基質
９ ベルト
１０ 麹基質盛込み装置
１１ 落下端
１２，２１ 制御機構
２０ 撮像センサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円形培養床に麹基質を盛り込む回転円盤固体培養装置における麹基質の盛込みに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、移動コンベアを用いて円形培養床に麹基質を盛り込む麹基質の盛込み装置が知られている（例えば下記特許文献１、２、３）。これらの盛込み装置においては、移動コンベアを円形培養床の半径方向に往復運動させながら、麹基質を円形培養床上に落下させることになる。一方、円形培養床を仮想的な等間隔の同心円で区画した場合、各区画領域の面積は、円形培養床の中心側に比べ外周側が大きくなる。このため、移動コンベアの往復運動の速度が等速であると、面積当たりの盛込み量は、円形培養床の外周側に至るほど少なくなってしまう。
【０００３】
このため、特許文献１では、搬送機（移動コンベア）自体の円盤（円形培養床）上の中心部及び外周部への移動時間を円形培養床の周速度に逆比例して制御し麹基質の盛り込みを均一にならしめることが提案されていた（第１頁第２欄１５〜１７行）。特許文献２では、円形培養床のドーナツ状の区画の面積（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）の面積比を計算し、この面積比に逆比例して、移動搬送部（移動コンベア）の先端の供給口の移動速度を変速して、均等な堆積厚で麹基質を盛り込むことが提案されていた（段落［００１５］〜［００１８］）。
【０００４】
また、特許文献３では、円形培養床に麹基質を全面に薄層として盛込む操作を複数回繰返して目的とする層厚まで多層状に盛込むに際して、移動コンベアから麹基質が落下する位置に応じて移動コンベアのベルトスピードを変速させ、麹基質の層厚を均一にすることが提案されていた。(段落[０００４])
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実公昭５３−４２６４０号公報
【特許文献２】特開２００４−２２９５８３号公報
【特許文献３】特開平６−３２７４６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、移動コンベアの速度を刻々と変化させると、それに伴いベルト上の麹基質の断面積も刻々と変化するので、ベルト上の麹基質の断面積は不均一になる。したがって、円形培養床の周速度やドーナツ状の区画の面積比のみに基いて、移動コンベアの移動速度を変化させた場合や、位置に応じてベルトスピードを変化させるだけでは、目標とする麹基質の盛り込みの均一度が得られない場合があった。
【０００７】
本発明は、前記のような従来の問題を解決するためのものであり、円形培養床に盛込まれた麹基質の層厚を均一にし、その再現性を良好にすることや、意図的な層厚にすることも可能である、回転円盤固体培養装置における麹基質盛込み装置及び回転円盤固体培養装置における麹基質盛込み方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するために、本発明の回転円盤固体培養装置における麹基質盛込み装置は、円形培養床に麹基質を盛り込む回転円盤固体培養装置における麹基質盛込み装置であって、移動コンベアのベルトで搬送した麹基質を円形培養床に落下させながら、前記移動コンベアが円形培養床上を往復運動し、前記ベルトのベルト速度を調整し、前記ベルト速度と前記ベルト上の麹基質の落下端における断面積から求まる落下量を制御する制御機構を備えたことを特徴とする。
【０００９】
本発明の回転円盤固体培養装置における麹基質盛込み方法は、円形培養床に麹基質を盛り込む回転円盤固体培養装置における麹基質盛込み方法であって、移動コンベアのベルトで搬送した麹基質を円形培養床に落下させながら、移動コンベアを円形培養床上で往復運動させ、前記ベルトのベルト速度を調整し、前記ベルトのベルト速度と前記ベルト上の麹基質の落下端における断面積から求まる落下量を制御することを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、前記ベルト速度を調整することにより、前記ベルト速度と前記ベルト上の麹基質の落下端における断面積から求まる落下量を制御するので、落下量の目標値に対する精度が高くなる。このため、各工程における必要落下量を精度良く確保でき、円形培養床に盛込まれた麹基質の層厚を均一にし、その再現性を良好にすることや、意図的な層厚にすることも可能になる。本発明においては、前記ベルト上の麹基質の落下端における断面積は、演算により求めてもよく、撮像センサ等で検出してもよい。
【００１１】
本発明では、円形培養床上を仮想的な領域に分割し、麹基質の落下量が各領域に対して任意の量となるように、領域が切り替わる又は往路復路が切り替わるたびに前記ベルトのベルト速度を調整することが好ましい。このように、領域が切り替わるたび等にベルト速度を調整する構成によれば、ベルト速度を算出し易くなり、制御プログラムの作成が容易になる。
【００１２】
また、前記本発明においては、前記ベルト上の麹基質の供給地点における、前記ベルト上に供給される単位時間当たりの麹基質の体積と、前記ベルト速度と、前記移動コンベアの移動速度から求まる断面積から、前記ベルト上の麹基質の落下端における断面積を導出し、前記落下量をシーケンス制御することが好ましい。
【００１３】
前記の好ましい構成によるシーケンス制御によれば、前記ベルト上の麹基質の落下端における断面積は、前記ベルト上に供給される単位時間当たりの麹基質の体積と、前記ベルト速度と移動コンベアの移動速度が設定されると、演算により求まるので、落下量を調整するための前記ベルト速度は予め決定できるため、麹基質盛込み装置の一連の運転を運転前に作成された制御プログラムに従って実施させることができる。
【００１４】
さらに、前記本発明においては、前記円形培養床を、仮想的な同心円により複数の分割区画に分割し、前記移動コンベアを、分割区画内を往復運動させながら麹基質を盛り込んだ後、次の分割区画内を往復運動させながら麹基質を盛り込むことが好ましい。
【００１５】
前記のように、分割区画単位で移動コンベアを往復運動させる構成によれば、移動コンベアの落下端の中心点の軌跡が細かくなり、麹基質の盛り込まれない部分を少なくでき、盛り込みのばらつきを抑えることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ベルト速度とベルト上の麹基質の落下端における断面積から求まる落下量を操作するので、落下量の目標値に対する精度が高くなる。このため、各工程における必要落下量を精度良く確保でき、円形培養床に盛込まれた麹基質の層厚を均一にし、その再現性を良好にすることや、意図的な層厚にすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施の形態に係る麹基質盛込み装置を備えた回転円盤固体培養装置の構成図であり、（ａ）図は麹基質盛込み装置の平面図、（ｂ）図は麹基質盛込み装置の断面図。
【図２】本発明の一実施の形態に係る円形培養床において、移動コンベアの１往復の盛込み領域を示す拡大図。
【図３】本発明の一実施の形態において、移動コンベアのベルト上に麹基質が供給された状態を示す斜視図。
【図４】本発明の一実施の形態において、工程ＰＡ１の開始時における固体培養装置の断面図。
【図５】本発明の一実施の形態において、工程ＰＢ１の開始時における固体培養装置を示す図であり、（ａ）図は円形培養床の平面図、（ｂ）図は固体培養装置の断面図。
【図６】本発明の一実施の形態において、工程ＰＤ１の終了時における固体培養装置を示す図であり、（ａ）図は円形培養床の平面図、（ｂ）図は固体培養装置の断面図。
【図７】本発明の一実施の形態において、移動コンベアの１往復の終了時における固体培養装置を示す図であり、（ａ）図は円形培養床の平面図、（ｂ）図は固体培養装置の断面図。
【図８】本発明の実施例２に係る円形培養床の平面図。
【図９】図８に示した円形培養床２の分割区画Ｘの拡大図。
【図１０】本発明の別の実施の形態に係る麹基質盛込み装置を備えた回転円盤固体培養装置の構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施の形態に係る麹基質盛込み装置１０を備えた回転円盤固体培養装置（以下、単に「固体培養装置」という）１の構成図である。図１（ａ）は、固体培養装置１の平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）の円形培養床２の径方向における断面図である。
【００１９】
固体培養装置１は、回転円盤である円形培養床２と、円形培養床２上に麹基質７を盛り込む麹基質盛込み装置１０を備えている。円形培養床２は、中心円筒３の中心軸を中心として回転する。麹基質盛込み装置１０は、供給コンベア４と移動コンベア５を備えている。供給コンベア４はベルト６を有しており、ベルト６上に積載された麹基質７は、ベルト６の移動と共にベルト６の落下端８に向かって搬送される（矢印ａ）。
【００２０】
移動コンベア５はベルト９を有しており、ベルト９上には、供給コンベア４の落下端８から落下した麹基質７が供給される。ベルト９上の麹基質７は、ベルト９の移動と共にベルト９の落下端１１に向かって搬送される（矢印ｂ）。移動コンベア５は、ベルト９が循環移動するとともに、移動コンベア５全体が円形培養床２上を往復運動する。
【００２１】
具体的には、移動コンベア５が円形培養床２の内周方向に向かって移動しながら（矢印ｃ）、円形培養床２上に麹基質７を盛り込み、内周で停止を行う経路を往路とし、移動コンベア５が円形培養床２の外周方向に向かって移動しながら（矢印ｄ）、円形培養床２上に麹基質７を盛り込み、外周で停止を行う経路を復路とした。この例では、往路から始め復路で終わるようにしたが、これとは逆に、移動コンベア５の往復は復路から始め、往路で終わるようにしても良い。また、往路と復路の停止は行わなくても良い。
【００２２】
前記のような麹基質盛込み装置１０の一連の運転は、制御機構１２からの指令に基いて実施される。例えば、ベルト９のベルト速度は、制御機構１２からの指令を受けた駆動機構１３により調整される。
【００２３】
円形培養床２上に麹基質７が盛り込まれている間は、円形培養床２は、中心円筒３の中心軸を中心として回転している（矢印ｅ方向）。このため、移動コンベア５の往復運動は直線移動であっても、落下端１１の中心点の円形培養床２上の軌跡は、図２に示したようになる。
【００２４】
図２は、円形培養床２において、移動コンベア５の１往復の盛込み領域を示す拡大図である。移動コンベア５は、往路において円形培養床２の中心側に向かって直線移動する。この間、円形培養床２は、矢印ｅ方向に回転移動する。したがって、移動コンベア５の往路において、落下端１１の中心点の円形培養床２上の軌跡は、線１５で示したように曲線的な軌跡となる。同様に、移動コンベア５の復路においては、外周側に向かって直線運動し、外周で停止させる。したがって、移動コンベア５の復路における落下端１１の中心点の軌跡は、線１６で示したように曲線的な軌跡と外周上の軌跡となる。本実施形態では、１往復の盛込み領域を図２に示した落下端１１の中心点の軌跡によって決定した。
【００２５】
しかし、実際はベルトから麹基質が落下する際の断面積に応じた幅で落下するため、領域内にすべての麹基質が落下しないことがしばしばある。よって、実際に領域内に落下する量を算出するのではなく、図２に示した領域に必要な量を移動コンベア５の麹基質落下中心点より落下させるとして算出している。よって領域に対して実際の落下は多少ずれがあっても良い。領域の決め方は任意であるが、本実施形態では移動コンベア５の麹基質落下中心点の軌跡により領域を決定した。
【００２６】
図２の例では、往路開始時における落下端１１の中心点を点Ｓとしたときに、復路終了時における落下端１１の中心点が点Ｅになるように設定している。このことにより、移動コンベア５が１往復完了した時点で、図２に示したすべての領域に対して、盛込みが行われたものとする。
【００２７】
図２に示した移動コンベア５の中心点の軌跡によって決定された部分を、４つに分け、その各部分を領域Ａ、領域Ｂ、領域Ｃ、領域Ｄとする。以下の説明において、往路において各領域に麹基質７を盛り込む工程を、工程ＰＡ１、工程ＰＢ１、工程ＰＣ１、工程ＰＤ１、工程ＰＤ１’とする。一方、復路において各領域に麹基質７を盛り込む工程を、工程ＰＤ２、工程ＰＣ２、工程ＰＢ２、工程ＰＡ２、工程ＰＡ２’とする。
【００２８】
工程ＰＤ１’は往路において、領域Ｄで移動コンベア５が内周で停止した際に領域Ｄに盛込む工程であり、工程ＰＡ２’は復路において、領域Ａで移動コンベア５が外周で停止した際に領域Ａに盛込む工程である。停止を行わない場合、工程ＰＤ１’または工程ＰＡ２’は行われない。例えば、領域Ａには工程ＰＡ１、工程ＰＡ２、工程ＰＡ２’によって盛込みが行われ、両工程を合わせて領域Ａに必要な落下量を算出する。本実施形態では領域を４つに分けたが、領域の数が多いほど盛込み状況は良好となる一方で、プログラムが複雑になるため、領域の数は装置の規模やコスト等に見合うように適宜選択すればよい。
【００２９】
以下、固体培養装置１の運転開始後の動作について説明する。下記の例は、麹基質盛込み装置１０の一連の運転が制御機構１２に備えた制御プログラムに従って実施される例である。詳細は後に説明するように、前提条件をあらかじめ定めておけば、工程毎のベルト９のベルト速度に代表される運転条件は事前に設定可能である。
【００３０】
最初に、円形培養床２上に麹基質７が盛り込まれる前の初期段階について説明する。図３は、移動コンベア５のベルト９上に麹基質７が供給された状態を示す斜視図である。矢印ｂ方向に移動しているベルト９上に、供給コンベア４（図１）から麹基質７が落下するので、ベルト９上には麹基質７の積載体Ｓｔが形成される。
【００３１】
供給コンベア４（図１）からの麹基質７の単位時間当たりの供給量を一定値Ｄ（ｍ３／ｓ）とし、初期段階のベルト９のベルト速度を一定値ＶｂＳｔ（ｍ／ｓ）とする。また、この際に形成される断面の断面積をＡＳｔ（ｍ２）とし、ある時間Δt(秒)が経過したとすると、下記式（１）が成り立つ。
式（１） Ｄ×Δt＝ＡＳｔ×ＶｂＳｔ×Δt
【００３２】
以後、図３の状態から時間が経過するにつれて、積載体Ｓｔは落下端１１に向かって進む。積載体Ｓｔはベルト９の長手方向に落下端８より水平方向にＬ（図１（ｂ））進むと、落下端１１に到達し落下する。
【００３３】
図４は、工程ＰＡ１の開始時における固体培養装置１の断面図である。図４に示したように、工程ＰＡ１の開始時には積載体Ｓｔの麹基質７が落下し始める。工程ＰＡ１における単位時間当たりの落下量ＤＡ１（ｍ３／ｓ）は、工程ＰＡ１におけるベルト９のベルト速度を一定値ＶｂＡ１（ｍ／ｓ）とすると、下記式（２）で表わされる。
式（２） ＤＡ１＝ＡＳｔ×ＶｂＡ１
【００３４】
本実施形態では、移動コンベア５の移動速度は一定値Ｖ（ｍ／ｓ）としている。また、図２に示したように、円形培養床２の径方向における各領域Ａ〜Ｄの幅は一定値ｄ（ｍ）としている。このため、各領域Ａ〜Ｄにおける移動コンベア５の通過時間は、下記式（３）で表わされる定数ｔ１（ｓ）となる。
式（３）ｔ１＝ｄ／Ｖ
【００３５】
以上により、工程ＰＡ１における総盛込み量ＷＡ１（ｍ３）は、下記式（４）で表わされる。
式（４） ＷＡ１＝ＤＡ１×ｔ１
【００３６】
盛込みの制御においては、このＷＡ１を工程ＰＡ１に必要な落下量となるように操作を行えばよいことがわかる。本実施の形態では、前記の通り移動コンベア５の移動速度は、一定値Ｖ（ｍ／ｓ）としている。工程ＰＡ１が開始されると、ベルト９上には積載体Ａ１が形成される。
【００３７】
積載体Ａ１の断面積をＡＡ１（ｍ２）とし、工程ＰＡ１におけるベルト９のベルト速度を一定値ＶｂＡ１（ｍ／ｓ）とすると、式（１）と同様に、下記式（５）が成り立ち、式(５)から断面積ＡＡ１は式（６）で表わされる。
式（５） Ｄ×Δt＝ＡＡ１×（ＶｂＡ１＋Ｖ）×Δt
式（６） ＡＡ１＝Ｄ／（ＶｂＡ１＋Ｖ）
【００３８】
このようにベルト９上の積載体の断面積は供給コンベア４の落下量を、供給コンベア４に対する移動コンベア５の麹基質落下地点の相対速度で割ったものになることがわかる。
【００３９】
図５は、工程ＰＢ１の開始時における固体培養装置１を示している。図５（ａ）は円形培養床２の平面図であり、領域Ａに対し工程ＰＡ１で麹基質７が盛り込まれている。図５（ｂ）は固体培養装置１の断面図であり、ベルト９上には積載体Ｓｔと積載体Ａ１が積載されている。積載体Ａ１は、工程ＰＡ１においてベルト９上に積載されたものであり、積載体Ａ１の断面積は前記式（６）で表わされる。
【００４０】
一方、工程ＰＢ１においては、積載体Ｂ１が積載される。工程ＰＢ１におけるベルト９のベルト速度を一定値ＶｂＢ１（ｍ／ｓ）とし、積載体Ｂ１の断面積をＡＢ１（ｍ２）とすると、工程ＰＡ１の場合と同様に、断面積ＡＢ１は下記式（７）で表わされる。
式（７） ＡＢ１＝Ｄ／（ＶｂＢ１＋Ｖ）
【００４１】
積載体Ｓｔが落下している過程における、落下端１１からの単位時間当たりの落下量ＤＢ１ｓ（ｍ３／ｓ）は下記式（８）で表わされる。積載体Ａ１が落下している過程において、落下量ＤＢ１ａ（ｍ３／ｓ）は下記式（９）で表わされ、積載体Ｂ１が落下している過程において、落下量ＤＢ１ｂ（ｍ３／ｓ）は下記式（１０）で表わされる。
式（８） ＤＢ１ｓ＝ＡＳｔ×ＶｂＢ１
式（９） ＤＢ１ａ＝ＡＡ１×ＶｂＢ１
式（１０） ＤＢ１ｂ＝ＡＢ１×ＶｂＢ１
【００４２】
工程ＰＡ１での積載体Ｓｔの消費量はベルト９が進んだ距離に等しいため、その消費距離をＡＬ１（ｍ）とすると、消費距離ＡＬ１は下記式（１１）で表すことができる。
式（１１） ＡＬ１＝ＶｂＡ１×t１
【００４３】
よって、積載体Ｓｔの残り距離は(Ｌ−ＡＬ１)（ｍ）となる。このため、工程ＰＢ１で積載体Ｓｔの残りが消費される時間ｔ２(秒)は下記式（１２）で表すことができる。
式（１２） ｔ２＝(Ｌ−ＡＬ１)／ＶｂＢ１
【００４４】
同様の演算により、積載体Ａ１の消費時間ｔ３が求まり、積載体ＰＢ１の消費時間ｔ４は（ｔ１−ｔ２−ｔ３）(秒)と求められる。したがって、工程ＰＢ１における総盛込み量ＷＢ１（ｍ３）は下記式（１３）で求まることになる。
式（１３） ＷＢ１＝（ＤＢ１ｓ×ｔ２）＋（ＤＢ１ａ×ｔ３）＋（ＤＢ１ｂ×ｔ４）
【００４５】
本実施の形態では、工程ＰＢ１において積載体Ｓｔに加え積載体Ａ１と積載体Ｂ１の両方が消費される例を示しているが、ベルト速度次第では、積載体Ａ１及び積載体Ｂ１は消費せず積載体Ｓｔのみの消費となる場合もあり、積載体Ｂ１は消費せず積載体Ｓｔ及び積載体Ａ１の消費となる場合もある。
【００４６】
式（１３）より、盛込みの制御においては、総盛込み量ＷＢ１（ｍ３）を、工程ＰＢ１に必要な盛込み量に操作すればよいことが分かる。工程ＰＣ１、工程ＰＤ１にいても同様な操作を行う。
【００４７】
図６は、工程ＰＤ１の終了時における固体培養装置１を示している。図６（ａ）は円形培養床２の平面図であり、領域Ａ〜Ｄに麹基質７が盛り込まれている。図６（ｂ）は固体培養装置１の断面図であり、ベルト９上には、積載体Ｃ１と積載体Ｄ１がある。積載体Ｃ１は工程ＰＣ１において積載されたものであり、積載体Ｄ１は工程ＰＤ１において積載されたものである。図６は往路を終えて復路に移行する直前の状態を示している。
【００４８】
復路においては、移動コンベア５が往路と反対方向（ｄ方向）に移動する。一方、ベルト９の矢印ｂ方向の移動は継続しているので、ベルト９の落下端１１からは積載体Ｃ１が落下し、続いて積載体Ｄ１が落下する。
【００４９】
復路における落下端１１からの単位時間当たりの落下量は、往路の場合と同様であり、各積載体の断面積にベルト９のベルト速度を乗じた値となる。また、前記の通り、積載体の断面積は供給コンベア４の落下量を、供給コンベア４に対する移動コンベア５の麹基質落下地点の相対速度で割ったものになる。このため、工程ＰＤ２のベルト速度を一定値ＶｂＤ２（ｍ／ｓ）とし、積載体Ｄ２の断面積をＡＤ２（ｍ２）とすると、断面積ＡＤ２は下記式（１４）で表わされる。
式（１４） ＡＤ２＝Ｄ／（ＶｂＤ２−Ｖ）
【００５０】
供給コンベア４から見たベルト９の相対速度は、前記の通り往路ではベルト９のベルト速度に移動コンベア５の移動速度Ｖを加えた値となり、復路ではベルト９のベルト速度から移動コンベア５の移動速度Ｖを引いた値となる。このため、ベルト９のベルト速度が同じ場合は、往路に比べ復路は相対速度が遅くなり、積載体の断面積は往路に比べ復路が大きくなる。
【００５１】
図７は、移動コンベア５の１往復の終了時における固体培養装置１を示している。図７（ａ）は円形培養床２の平面図であり、移動コンベア９が１往復したことにより、領域Ａ〜Ｄに麹基質７が盛り込まれている。図７（ｂ）は固体培養装置１の断面図であり、ベルト９上には、積載体Ｓｔがある。積載体Ｓｔは工程ＰＡ２の終了時に移動コンベア５を停止させ、工程ＰＡ２’において、ベルト９のベルト速度をＶｂＳｔ（ｍ／ｓ）としたときに積載されたものである。復路においても、総盛込み量の制御は往路と同様である。
【００５２】
移動コンベア５が外周に到達した後、工程ＰＡ２’を行わず、次の往路を直ちに開始しても良いが、移動コンベア５を外周で停止させ、工程ＰＡ２’でベルト９上の状態が図４と同じ状態になった後、次の往路を開始すれば、毎度同じ往復プログラムを使用でき簡便である。
【００５３】
以上のように本実施の形態においては、ベルト速度を調整することで、ベルト速度とベルト上の麹基質の落下端における断面積から求まる落下量を制御するので、落下量の目標値に対する精度が高くなる。このため、各工程における必要落下量を精度良く確保でき、円形培養床の麹基質の盛り込み層厚の均一度を高めることができる。
【００５４】
本実施の形態では、各領域の半径方向の幅は一定値ｄとしたが、半径方向の幅は任意で設定してもよい。例えば、各領域の幅を一定値とした場合に、内周側と外周側の各領域の面積を比較すると、装置が大きくなるほど面積の差が大きくなる。各領域の面積は小さいほど精度がよくなるため、内周側と外周側で精度が変わる可能性がある。よって、各領域の面積が同じになるように領域の幅を設定しても良いし、簡便に内周側や外周側だけ幅を変えても良い。このように、領域の幅は一定値だけでなく任意に設定することが好ましい。
【実施例１】
【００５５】
以下、実施例を参照しながら本実施の形態についてさらに具体的に説明する。実施例１は前記実施の形態と同様に、円形培養床２の盛込み領域を仮想的に４つの領域（領域Ａ〜Ｄ）に分割した。したがって、実施例１においても、工程ＰＡ１〜ＰＤ１の往路における盛込みと、工程ＰＤ２〜ＰＡ２’の復路における盛込みで、移動コンベア５の一往復の盛込みが完了する。盛込み条件を下記のように設定した。
【００５６】
円形培養床２の直径ｄ１（図１）：１０ｍ
中心円筒３の直径ｄ２（図１）：２ｍ
円形培養床２の径方向における各領域Ａ〜Ｄの幅ｄ（図２）：１ｍ
盛込み時間：７２００秒
円盤回転速度：１２００秒／回転
盛込み層厚：６００ｍｍ
移動コンベア５の移動速度Ｖ：０．２９ｍ／秒
落下端８と落下端１１との間の水平距離Ｌ（図１）：１．５ｍ
供給コンベア４からの供給量Ｄ：０．００６２８ｍ３／秒
以下の表１に、経過時間とベルト９のベルト速度の数値を示している。
【００５７】
【表１】
【００５８】
表１において、スタート時のベルト速度は０．９(ｍ／秒)であり、往路領域Ａから往路領域Ｂへの切替わり時に、ベルト速度は０．８５(ｍ／秒)に切替わっている。すなわち、工程ＰＡ１のベルト速度は０．９(ｍ／秒)であり、工程ＰＢ１のベルト速度は０．８５(ｍ／秒)である。以下、同様にベルト速度の各欄の数値は各工程におけるベルト速度を示している。
【００５９】
往路領域においては、移動コンベア５は円形培養床２の内側に向かって移動して行く。領域Ａ〜領域Ｄの面積は、内側の領域ほど面積が小さくなる。したがって、盛込み層厚の均一化を図るために、往路においては内側の領域ほどベルト速度を遅くして麹基質７の落下量を少なくし、復路においては外側の領域ほどベルト速度を速くして麹基質７の落下量を多くすることが考えられる。
【００６０】
しかしながら、実施例１では、復路領域Ｄから復路領域Ｃへの切替わり時にベルト速度は急激に増加し、その後ベルト速度は一旦遅くなった後速くなっている。すなわち、実施例１のベルト速度の変化は、各領域の面積に応じた単調な変化ではなく、不規則な変化となっている。
【００６１】
これは、実施例１では前記実施の形態と同様に、ベルト速度とベルト上の麹基質の落下端における断面積から求まる落下量を制御するためベルト速度を調整しているからである。したがって、この制御ではベルト速度が不規則な変化となっても、以下の表２示すように必要な落下量を確保でき各領域に必要な盛込み量が得られることになる。
【００６２】
【表２】
【００６３】
前記実施例１は、円形培養床２の盛込み領域を仮想的に４つの領域（領域Ａ〜Ｄ）に分割した例である。分割数は増やすほど盛込みを均一にできるので、装置の規模やコストに応じて分割数を適宜選択すればよい。
【実施例２】
【００６４】
図８に実施例２の円形培養床２の平面図を示している。円形培養床２は、仮想的な同心円により３つの分割区画Ｘ、Ｙ、Ｚに分割されている。実施例２では、移動コンベア５は、最初に分割区画Ｘ内を往復運動しながら、分割区画Ｘの全周に麹基質を盛り込む。以後移動コンベア５は、次の分割区画Ｙを往復運動しながら、分割区画Ｙの全周に麹基質を盛り込み、さらに次の分割区画Ｚを往復運動しながら、分割区画Ｚの全周に麹基質を盛り込む。また、分割区画Ｚに1周麹基質を盛り込んだ後はそのまま分割区画Ｚにもう1周盛り込み、分割区画Ｙ、分割区画Ｘの順に盛り込み、全区画に２周ずつ盛り込む。
【００６５】
図９に図８に示した円形培養床２の分割区画Ｘの拡大図を示している。分割区画Ｘは、仮想的な同心円による３つの盛込み領域に分割されている。図示はしていないが分割区画Ｙも３つの盛込み領域に分割され、分割区画Ｚは５つの盛込み領域に分割されている。盛込み条件を下記のように設定した。
【００６６】
円形培養床２の直径ｄ１（図１）：１５ｍ
中心円筒３の直径ｄ２（図１）：３ｍ
盛込み時間：７２００秒
円盤回転速度：１２００秒／回転
盛込み層厚：６００ｍｍ
移動コンベア５の移動速度Ｖ：０．２８ｍ／秒
落下端８と落下端１１との間の水平距離Ｌ（図１）：１ｍ
供給コンベア４からの供給量Ｄ：０．０１４１４ｍ３／秒
分割区画Ｘの幅：１．３２ｍ
分割区画Ｙの幅：１．６８ｍ
分割区画Ｚの幅：３ｍ
分割区画Ｘ内の分割領域の幅：０．４３８ｍ
分割区画Ｙ内の分割領域の幅：０．５６２ｍ
分割区画Ｚ内の分割領域の幅：０．６００ｍ
【００６７】
以下の表３に、分割区画Ｘ、Ｙにおける経過時間とベルト９のベルト速度の数値を示し、表４に分割区画Ｚにおける経過時間とベルト９のベルト速度の数値を示す。
【００６８】
【表３】
【００６９】
【表４】
【００７０】
実施例２は分割区画を設けない場合と比較して、移動コンベア５の落下端１１の中心点の軌跡が細かくなり、麹基質の盛り込まれない部分を少なくでき、盛り込みのばらつきを抑えることができる。
【００７１】
実施例２では分割区画Ｘ、Ｙ、Ｚの順に麹基質を盛り込む例を示したが、各分割区画に必要量が盛り込まれればよく、盛り込み順はこの例に限るものではない。また、各分割区画に２周以上の盛り込みをする場合は、任意の分割区画１周分の盛り込みを終えた後に盛り込みを開始する次の分割区画は、同じ分割区画でもよく、別の分割区画でもよい。例えば、分割区画Ｘに1周分の盛込みを終えた後は、分割区画Ｘから開始しても良く、隣接する分割区画Ｙから開始しても良い。
【００７２】
前記実施の形態及び実施例１〜２では、ベルト速度をあらかじめ設定しておき、この設定されたベルト速度に従って運転する例を示したが、この例に限るものではない。図１０は本発明の別の実施の形態に係る麹基質盛込み装置を備えた回転円盤固体培養装置の構成図である。本図の基本的な構成は図１（ｂ）と同様であり、図１（ｂ）と同一構成の部分は同一符号を付して説明は省略する。
【００７３】
本図に示した麹基質盛込み装置は、撮像センサ２０及びレーザ変位センサ２２を備えている。撮像センサ２０により、ベルト９の落下端１１における積載体の端面を撮像でき、積載体の断面積を検出できる。レーザ変位センサ２２により、移動コンベア５の位置を検出できる。この位置検出には、リニアスケール等の直線位置検出器を用いてもよい。
【００７４】
制御機構２１は、レーザ変位センサ２２で検出された移動コンベア５の現在の位置に基いて、現時点での必要落下量を演算する。これとともに制御機構２１は、撮像センサ２０により検出された積載体の断面積に基いて、現時点での必要落下量が得られるように移動コンベア５のベルト速度を調整する。このことにより、シーケンス制御と同等の制御をすることができる。
【００７５】
以上、センサによる制御とプログラムによるシーケンス制御を説明したが、いずれの制御を選択するかは、適宜決定すればよい。センサを用いる場合、リアルタイムで制御するので、供給コンベアや移動コンベアのトラブル等の予期せぬ断面積の変化にも対応でき、安定性は高いが、装置構成が複雑になりコストもかかることがある。トラブルを除けば、シーケンス制御でも十分制御ができるため、装置の簡略化やコスト面を考慮すれば、通常はシーケンス制御の方が有利である。
【符号の説明】
【００７６】
１ 回転円盤固体培養装置
２ 円形培養床
４ 供給コンベア
５ 移動コンベア
７ 麹基質
９ ベルト
１０ 麹基質盛込み装置
１１ 落下端
１２，２１ 制御機構
２０ 撮像センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円形培養床に麹基質を盛り込む回転円盤固体培養装置における麹基質盛込み装置であって、
移動コンベアのベルトで搬送した麹基質を円形培養床に落下させながら、前記移動コンベアが円形培養床上を往復運動し、
前記ベルトのベルト速度を調整し、前記ベルト速度と前記ベルト上の麹基質の落下端における断面積から求まる落下量を制御する制御機構を備えたことを特徴とする回転円盤固体培養装置における麹基質盛込み装置。
【請求項２】
円形培養床上を仮想的な領域に分割し、麹基質の落下量が各領域に対して任意の量となるように、領域が切り替わる又は往路復路が切り替わるたびに前記ベルトのベルト速度を調整する請求項１に記載の回転円盤固体培養装置における麹基質盛込み装置。
【請求項３】
前記ベルト上の麹基質の供給地点における、前記ベルト上に供給される単位時間当たりの麹基質の体積と、前記ベルト速度と、前記移動コンベアの移動速度から求まる断面積から、前記ベルト上の麹基質の落下端における断面積を導出し、前記落下量をシーケンス制御する請求項１又は２に記載の回転円盤固体培養装置における麹基質盛込み装置。
【請求項４】
前記円形培養床は、仮想的な同心円により複数の分割区画に分割され、前記移動コンベアは、分割区画内を往復運動しながら麹基質を盛り込んだ後、次の分割区画内を往復運動しながら麹基質を盛り込む請求項１から３のいずれかに記載の回転円盤固体培養装置における麹基質盛込み装置。
【請求項５】
円形培養床に麹基質を盛り込む回転円盤固体培養装置における麹基質盛込み方法であって、
移動コンベアのベルトで搬送した麹基質を円形培養床に落下させながら、移動コンベアを円形培養床上で往復運動させ、
前記ベルトのベルト速度を調整し、前記ベルトのベルト速度と前記ベルト上の麹基質の落下端における断面積から求まる落下量を制御することを特徴とする回転円盤固体培養装置における麹基質盛込み方法。
【請求項６】
円形培養床上を仮想的な領域に分割し、麹基質の落下量が各領域に対して任意の量となるように、領域が切り替わる又は往路復路が切り替わるたびに前記ベルトのベルト速度を調整する請求項５に記載の回転円盤固体培養装置における麹基質盛込み方法。
【請求項７】
前記ベルト上の麹基質の供給地点における、前記ベルト上に供給される単位時間当たりの麹基質の体積と、前記ベルト速度と、前記移動コンベアの移動速度から求まる断面積から、前記ベルト上の麹基質の落下端における断面積を導出し、前記落下量をシーケンス制御する請求項５又は６に記載の回転円盤固体培養装置における麹基質盛込み方法。
【請求項８】
前記円形培養床を、仮想的な同心円により複数の分割区画に分割し、前記移動コンベアを、分割区画内を往復運動させながら麹基質を盛り込んだ後、次の分割区画内を往復運動させながら麹基質を盛り込む請求項５から７のいずれかに記載の回転円盤固体培養装置における麹基質盛込み方法。
【請求項１】
円形培養床に麹基質を盛り込む回転円盤固体培養装置における麹基質盛込み装置であって、
移動コンベアのベルトで搬送した麹基質を円形培養床に落下させながら、前記移動コンベアが円形培養床上を往復運動し、
前記ベルトのベルト速度を調整し、前記ベルト速度と前記ベルト上の麹基質の落下端における断面積から求まる落下量を制御する制御機構を備えたことを特徴とする回転円盤固体培養装置における麹基質盛込み装置。
【請求項２】
円形培養床上を仮想的な領域に分割し、麹基質の落下量が各領域に対して任意の量となるように、領域が切り替わる又は往路復路が切り替わるたびに前記ベルトのベルト速度を調整する請求項１に記載の回転円盤固体培養装置における麹基質盛込み装置。
【請求項３】
前記ベルト上の麹基質の供給地点における、前記ベルト上に供給される単位時間当たりの麹基質の体積と、前記ベルト速度と、前記移動コンベアの移動速度から求まる断面積から、前記ベルト上の麹基質の落下端における断面積を導出し、前記落下量をシーケンス制御する請求項１又は２に記載の回転円盤固体培養装置における麹基質盛込み装置。
【請求項４】
前記円形培養床は、仮想的な同心円により複数の分割区画に分割され、前記移動コンベアは、分割区画内を往復運動しながら麹基質を盛り込んだ後、次の分割区画内を往復運動しながら麹基質を盛り込む請求項１から３のいずれかに記載の回転円盤固体培養装置における麹基質盛込み装置。
【請求項５】
円形培養床に麹基質を盛り込む回転円盤固体培養装置における麹基質盛込み方法であって、
移動コンベアのベルトで搬送した麹基質を円形培養床に落下させながら、移動コンベアを円形培養床上で往復運動させ、
前記ベルトのベルト速度を調整し、前記ベルトのベルト速度と前記ベルト上の麹基質の落下端における断面積から求まる落下量を制御することを特徴とする回転円盤固体培養装置における麹基質盛込み方法。
【請求項６】
円形培養床上を仮想的な領域に分割し、麹基質の落下量が各領域に対して任意の量となるように、領域が切り替わる又は往路復路が切り替わるたびに前記ベルトのベルト速度を調整する請求項５に記載の回転円盤固体培養装置における麹基質盛込み方法。
【請求項７】
前記ベルト上の麹基質の供給地点における、前記ベルト上に供給される単位時間当たりの麹基質の体積と、前記ベルト速度と、前記移動コンベアの移動速度から求まる断面積から、前記ベルト上の麹基質の落下端における断面積を導出し、前記落下量をシーケンス制御する請求項５又は６に記載の回転円盤固体培養装置における麹基質盛込み方法。
【請求項８】
前記円形培養床を、仮想的な同心円により複数の分割区画に分割し、前記移動コンベアを、分割区画内を往復運動させながら麹基質を盛り込んだ後、次の分割区画内を往復運動させながら麹基質を盛り込む請求項５から７のいずれかに記載の回転円盤固体培養装置における麹基質盛込み方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−２１７４１４（Ｐ２０１２−２１７４１４Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８８３８２（Ｐ２０１１−８８３８２）
【出願日】平成２３年４月１２日（２０１１．４．１２）
【出願人】（０００２２３９３１）株式会社フジワラテクノアート (22)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月１２日（２０１１．４．１２）
【出願人】（０００２２３９３１）株式会社フジワラテクノアート (22)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]