集光装置、及び、該集光装置を用いた培養装置
【課題】 開放系の培養槽にて光合成の促進を図る。
【解決手段】 中心位置の鉛直断面形状が、下面側の曲率半径の方が上面側の曲率半径よりも大となる両凸レンズ形状となる集光装置１を形成する。集光装置１は、上部側を光透過性を有する比重が１よりも小さい樹脂とし、下部側を光透過性を有する比重が１よりも大きい樹脂として、全体の比重を１未満にしてあると共に、重心を没水側に偏在させた構成としてある。上部開放式のレースウェイ型の培養槽３に貯留された培養液２の液面に、多数の集光装置１を、一方の凸側を没水させた姿勢で該液面を覆うように浮遊させる。これにより、培養液２の中に、各集光装置１で集光された光が照射される明部４と、暗部５とを水平方向に交互に形成させる。培養槽３内で循環流を形成させる培養液２に含まれる微細藻類を、明部４と暗部５を交互に通過させることで、フラッシングライト効果により光合成を促進させる。
【解決手段】 中心位置の鉛直断面形状が、下面側の曲率半径の方が上面側の曲率半径よりも大となる両凸レンズ形状となる集光装置１を形成する。集光装置１は、上部側を光透過性を有する比重が１よりも小さい樹脂とし、下部側を光透過性を有する比重が１よりも大きい樹脂として、全体の比重を１未満にしてあると共に、重心を没水側に偏在させた構成としてある。上部開放式のレースウェイ型の培養槽３に貯留された培養液２の液面に、多数の集光装置１を、一方の凸側を没水させた姿勢で該液面を覆うように浮遊させる。これにより、培養液２の中に、各集光装置１で集光された光が照射される明部４と、暗部５とを水平方向に交互に形成させる。培養槽３内で循環流を形成させる培養液２に含まれる微細藻類を、明部４と暗部５を交互に通過させることで、フラッシングライト効果により光合成を促進させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細藻類等の光合成生物を、開放系の培養容器に貯留した培養液で培養するときに、太陽光等の外部照明光を集光して上記光合成生物の培養液に照射するために用いる集光装置、及び、該集光装置を用いた培養装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
微細藻類等の光合成生物の培養を行う培養手法の１つとしては、該光合成生物の懸濁された培養液を、屋外の浅いプール（池）等の開放系の培養槽に貯留して培養する手法が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
この種の開放系の培養槽は、その平面積が大きくされているので、大量の培養液が貯留されるようになっている。更に、上記開放系の培養槽は、上部開放式として太陽光を水面に直接受けるようにすることにより、光合成生物に光合成を行わせるための照明光として太陽光が利用できるようにしてあり、上記光合成生物の大量培養に有利であるとされている。
【０００４】
ところで、藻類の懸濁された培養液を培養槽に流通させながら培養を行う形式の培養装置は、一例として、上記培養槽に、以下の集光手段を備えた構成としたものが従来提案されている。
【０００５】
上記集光手段は、散乱光集光シートの下にフレネルレンズが取り付けられた集光部を有している。上記集光部は、下側に該集光部で集光される光を伝達する側面出光型光ファイバが取り付けられている。
【０００６】
上記集光手段を備えた培養装置は、その使用を行う場合、上記集光手段の集光部が、培養液の液面上に配置される。又、上記集光手段の側面出光型光ファイバは、培養槽内の培養液に没入される。
【０００７】
これにより、上記培養装置は、上記集光手段で集光された光が、培養槽内の培養液中に配置されている上記側面出光型光ファイバより出光されるようになる。よって、上記培養装置は、培養槽内の培養液に、深さ方向や流れ方向に均一な光を照射できるとされている（たとえば、特許文献２参照）。
【０００８】
又、藻類の懸濁された培養液を培養槽に流通させながら培養を行う形式の培養装置は、別の例として、以下のような集光プラグを備えた構成とすることが提案されている。
【０００９】
上記集光プラグは、集光レンズと反射壁とからなる入光部を有している。上記入光部は、下側に該入光部からの光を培養槽内へ照射する出光筒が取り付けられている。
【００１０】
かかる集光プラグを備えた培養装置は、その使用を行う場合、培養槽の天井部に、上記集光プラグの入光部が取り付けられる。この際、該入光部は、培養槽の天井部の上面側に露出されるように取り付けられる。
【００１１】
更に、上記出光筒は、培養槽内の培養液に没入されて配置される。
【００１２】
これにより、上記培養装置は、上記集光プラグで集光された光が、上記培養槽内の培養液中に配置されている出光筒より出光されるようになる。よって、上記培養装置は、上記培養槽内の培養液に対して効率よく光が照射できるとされている（たとえば、特許文献３参照）。
【００１３】
なお、藻類等の光合成生物の培養を行う際に、照明光の明暗を交互に与えることで、フラッシングライト効果（光合成の明反応、暗反応サイクル効果）により光合成の効率を高めることができることは、従来知られている（たとえば、特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特表平７−１８４６３１号公報
【特許文献２】特開平５−７６３４３号公報
【特許文献３】特開平８−９８０９号公報
【特許文献４】特開２００７−４３９０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
ところが、上記特許文献１に示された開放系の培養槽は、外部の太陽光等の照明光が照射されるのが、液面のみとされている。
【００１６】
そのために、上記開放系の培養槽は、光合成生物の増殖に伴って、培養槽内の培養液の濁度が増加すると、該培養槽の底の方の領域に存在している光合成生物には、照明光が届きにくくなるという問題がある。
【００１７】
この点、特許文献２に示されたものは、藻類の増殖に伴って培養槽内の培養液の濁度が増加しても、集光手段の側面出光型光ファイバを経ることで、培養槽の底部付近まで照明光を照射させられる。
【００１８】
同様に、特許文献３に示されたものは、藻類の増殖に伴って培養槽内の培養液の濁度が増加しても、集光プラグの出光筒を経ることで、培養槽の底部付近まで照明光を照射させられる。
【００１９】
しかし、特許文献２や特許文献３に示されたものは、上記集光手段や集光プラグを設置するために、培養槽に天井部が必要とされる。そのために、上記特許文献２や特許文献３に示されたものは、培養槽の平面積が大きくなると、該培養槽に天井部を設けるための設備コストが嵩むと共に、保守のためのコストも嵩むという問題が生じる。
【００２０】
更に、特許文献２に示されている集光装置２の側面出光型光ファイバは、培養槽内を流通する培養液の流れの中に配置されるものである。又、特許文献３に示されている集光プラグの出光筒は、培養槽内を流通する培養液の流れの中に配置されるものである。
【００２１】
そのため、上記特許文献２、特許文献３に示されたものでは、培養槽内の培養液の流れが妨げられ易くなってしまう。よって、上記側面集光型光ファイバや、上記出光筒は、培養液中の藻類が付着し易くなってしまう。更には、上記特許文献２、特許文献３に示されたものは、上記培養槽にて培養液を流通させるために消費するエネルギーが大となってしまう。
【００２２】
又、上記特許文献１、特許文献２、特許文献３には、いずれにも、光合成生物の光合成をフラッシングライト効果により促進する考えは示されていない。
【００２３】
一方、特許文献４に示されたものには、上記したように、フラッシングライト効果による光合成生物の光合成を促進させる考えが示されている。
【００２４】
しかし、特許文献４に示された上記光合成生物に光の明暗を与える手段は、培養容器内で発生させるゲルトラー渦により、光合成生物が培養容器の周壁近傍の明部と、容器中央部の暗部を交互に移動することで行われている。そのため、上記特許文献４に示された光の明暗を与える手段は、開放系の培養槽にそのまま適用できるものではない。
【００２５】
そこで、本発明は、開放系の培養槽にて、培養液中に懸濁された光合成生物に効率よくフラッシングライト効果を与えて、該光合成生物の増殖の促進化を図ることができる集光装置、及び、該集光装置を用いた培養装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
本発明は、上記課題を解決するために、請求項１に対応して、光透過性を有する素材製であって、且つ中心位置の鉛直断面形状が両凸となる凸レンズとしてあり、更に、全体の比重を１未満としてあって、培養槽に貯留された光合成生物の培養液に一方の凸側が没水する姿勢で浮遊できるようにしてなる構成を有する集光装置とする。
【００２７】
又、上記構成において、中心位置の鉛直断面形状を、培養液に没水する下面側の曲率半径の方が上面側の曲率半径よりも大となる両凸レンズ形状とした構成の集光装置とする。
【００２８】
同様に、上記構成において、中心位置の鉛直断面形状を、上面側を円弧面とする平凸レンズ形状とし、下面側を頂角が下向きとなる二等辺三角形状としてなる形状とした構成の集光装置とする。
【００２９】
更に、上記各構成において、上部側を比重が１よりも小さい樹脂とし、下部側を比重が１よりも大きい樹脂として、重心の位置を没水側に偏在させるようにした構成の集光装置とする。
【００３０】
上述の各構成において、没水する下面側の焦点が、培養槽に貯留される培養液の液面から、該培養液の液深の１／２から２／３の距離となる位置に配置されるようにした構成の集光装置とする。
【００３１】
又、請求項６に対応して、光合成微生物の培養液を貯留させて、該培養液を循環流通させる培養槽と、光透過性を有する素材製で且つ中心位置の鉛直断面形状が上下方向に両凸となる凸レンズとし、更に、全体の比重を１未満としてなる集光装置とを備え、該集光装置を、上記培養槽の培養液の液面に一方の凸側が没水する姿勢で浮遊させて用いるようにした構成を有する培養装置とする。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、以下のような優れた効果を発揮する。
（１）光透過性を有する素材製であって、且つ中心位置の鉛直断面形状が両凸となる凸レンズとしてあり、更に、全体の比重を１未満としてあって、培養槽に貯留された光合成生物の培養液に一方の凸側が没水する姿勢で浮遊できるようにしてなる構成を有する集光装置としてあるので、培養槽の培養液の液面に多数浮遊させることで、該培養液の中に、各集光装置の直下位置毎に照明光が集光して照射される明部と、暗部とを形成することができる。
（２）更に、上記培養液に含まれる光合成生物が、培養槽での培養液の流れに乗って上記明部と暗部を交互に通過するようにすることで、フラッシングライト効果による光合成の促進を図ることができる。よって、上記光合成生物の増殖の促進化を図ることができる。（３）光合成微生物の培養液を貯留させて、該培養液を循環流通させる培養槽と、光透過性を有する素材製で且つ中心位置の鉛直断面形状が上下方向に両凸となる両凸レンズとし、更に、全体の比重を１未満としてなる集光装置とを備え、該集光装置を、上記培養槽の培養液の液面に一方の凸側が没水する姿勢で浮遊させて用いるようにした構成を有する培養装置とすることにより、上記（１）（２）の効果を有する光合成生物の培養を実施するための装置構成を容易に実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の集光装置の実施の一形態を示す概略切断側面図である。
【図２】図１の集光装置を開放系の培養槽に適用した状態を示す概略側面図である。
【図３】図１の集光装置を適用した開放系の培養装置の全体構成を示す概略平面図である。
【図４】本発明の集光装置の実施の他の形態を示す概略切断側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明を実施するための形態を図面を参照して説明する。
【００３５】
図１及び図２は本発明の集光装置の実施の一形態を示すものである。
【００３６】
すなわち、図１に示すように、本発明の集光装置１は、光透過性を有する素材製であって、且つ中心位置での鉛直断面形状を上下方向に両凸とした凸レンズとされている。更に、上記本発明の集光装置１は、全体の比重が１未満とされている。これにより、該本発明の集光装置１は、光合成生物の培養液２の液面に浮遊させることができるように構成されている。
【００３７】
詳述すると、上記本発明の集光装置１は、中心位置の鉛直断面形状が、上面側の曲率半径よりも、下面側の曲率半径の方が大となる両凸レンズ形状とされている。具体的には、たとえば、上記鉛直断面形状は、上面側を半円とし、下面側が上記半円よりも曲率半径の大きな円弧形状となるように形成されている。これにより、本発明の集光装置１は、上面側から下面側へ透過する光が、該本発明の集光装置１の下方へ後述する所定寸法離れた位置に設定された焦点ｆに向けて集光されるように構成されている。
【００３８】
更に、上記本発明の集光装置１は、全体が均質であると仮定した場合の仮想の重心位置（物体としての中心）が、上記図１に示した中心位置での鉛直断面形状における図心Ａの位置に一致するが、本発明の集光装置１の実際の重心Ｇは、上記図心Ａの下方に配置されるようにしてある。これにより、上記重心Ｇの位置が、没水側となる下面側に偏在されるようにしてある。
【００３９】
上記のように本発明の集光装置１は、実際の重心Ｇの位置を上記図心Ａに対して低くするために、上面側（上部側）と下面側（下部側）を比重の異なる素材で形成した複合構造とされている。
【００４０】
具体的には、本発明の集光装置１の上部側は、たとえば、ポリメチルペンテンやポリプロピレン等の光透過性を有し且つ比重が１よりも小さい樹脂で形成されている。一方、本発明の集光装置１の下部側は、光透過性を有し且つ比重が１よりも大きい樹脂、たとえば、比重が１．１程度の樹脂で形成するようにすればよい。なお、この際、本発明の集光装置１は全体の比重が１未満となるようにするという点に鑑みて、上記上部側の素材と、下部側の素材の使用割合は、両者の比重に応じて適宜調整するようにしてあるものとする。
【００４１】
これにより、上記本発明の集光装置１は、図１に示すように、培養液２の液面に浮遊させると、上述した図心Ａと実際の重心Ｇの位置とのずれに基づいて、上面側が空気中に露出され、且つ下面側が培養液２に没水された姿勢が自動的にとられるようにしてある。
【００４２】
本発明の集光装置１を上面側から下面側へ透過する光の焦点ｆは、図１に示すように、本発明の集光装置１を適用する培養槽３に貯留された培養液２の液面から、該培養液２の液深ｄの１／２から２／３程度の距離となる位置に結ばれるようにすることが望ましい。なお、図１は、上記焦点ｆが、上記培養液２の液面から液深ｄの２／３となる距離に配置されるように設定された状態が示してある。
【００４３】
これにより、上記培養液２の液面に浮遊させた状態の本発明の集光装置１により集光された光は、該本発明の集光装置１の真下に位置する培養液２に対して照射されるようにしてある。更に、上記集光された光は、上記焦点ｆを通過した後に上記培養槽３の底に達するまで、上記本発明の集光装置１に入射する時点よりも集光された状態が保持されるようにしてある。
【００４４】
したがって、本発明の集光装置１は、図２に示すように、上部開放式の培養槽３に貯留された培養液２の液面を覆うように浮遊させられることにより、上記培養液２に対し、該各本発明の集光装置１の直下位置毎に、集光された光が照射される明部４が形成させられることになる。これにより、上記培養液２の中には、上記各本発明の集光装置１の直下位置毎の明部４と、該明部４よりも光量が減少する暗部５とが、水平方向に交互に配列して形成させられることになる。
【００４５】
本発明の集光装置１の平面サイズは、上述したように培養液２の液面を覆うように浮遊させた本発明の集光装置１の直下位置毎に形成される明部４と、暗部５が、水平方向に或る所定のピッチで配列されるように設定されている。この明部４と暗部５のピッチは、後述するように培養槽３内で流れを形成させる培養液２に含まれる光合成生物、たとえば、微細藻類が上記明部４と暗部５を交互に通過するときの時間間隔が、光合成の促進に最適なフラッシングライト効果を与える光の明滅サイクルに一致するように設定すればよい。
【００４６】
なお、本発明の集光装置１の平面形状は、適用する培養槽３に貯留された培養液２の液面をできるだけ隙間を少なくした状態で覆うことができるようにしてあれば、丸型（図３参照）、正方形や正六角形等の正多角形、矩形等、任意の形状を採用してよい。
【００４７】
次に、以上の構成としてある本発明の集光装置１の使用方法を、たとえば、図３に示すような培養装置に適用する場合に沿って説明する。
【００４８】
ここで、図３の培養装置の構成について概説すると、該培養装置は、上部開放式のレースウェイ型の培養槽３が備えられている。上記培養槽３には、光合成生物としての微細藻類を懸濁した培養液２が貯留されている。
【００４９】
更に、上記培養槽３は、上記培養液２の流通経路の一部となる周方向の一部に、パドル式の撹拌装置６が設けられている。これにより、培養槽３は、該パドル式の撹拌装置６を運転することで、上記培養槽３に貯留されている培養液２全体に、図３に矢印２ａで示す如き培養液２の循環流（図３では平面視反時計回り方向の循環流）が形成されるようにしてある。
【００５０】
なお、上記培養槽３には、培養液２中に上記培養対象となる微細藻類が光合成する際に必要とされる二酸化炭素を供給するための図示しない二酸化炭素供給手段が、周方向の所定個所に備えられている。
【００５１】
かかる構成としてある培養装置には、上記本発明の集光装置１を適用するに際して、予め、図３に示す如く、上記培養槽３における上記パドル式の撹拌装置６の上流側近傍位置及び下流側近傍位置の少なくとも液面部分に、ネット等の浮遊物移動阻止部材７ａ，７ｂを設けておくようにする。これにより、後述するように上記培養槽３に貯留された培養液２の液面に浮遊させる本発明の集光装置１が、上記パドル式の撹拌装置６に巻き込まれる虞を回避できるようにしておく。
【００５２】
次に、上記培養装置に、上記本発明の集光装置１を適用する場合は、上記パドル式の撹拌装置６を運転して、培養槽３内の培養液２に循環流（図３の矢印２ａ参照）が形成されるようにする。
【００５３】
次いで、上記培養槽３には、上記パドル式の撹拌装置６の直ぐ下流側位置となる個所にて、多数の本発明の集光装置１を培養槽３へ順次投入させる。上記培養槽３に投入された本発明の集光装置１は、培養液２の液面に浮遊して、上面側が空気中に露出され、且つ下面側を培養液２に没水された姿勢が自動的にとられるようになる。
【００５４】
その後、上記培養液２の液面に浮遊する本発明の集光装置１は、上記培養槽３内に形成されている培養液２の循環流により搬送されることにより、上記パドル式の撹拌装置６の上流側近傍位置にある浮遊物移動阻止部材７ａの設置個所を最前列として順に滞留させられる。これにより、該培養液２の表面が、本発明の集光装置１で隙間なく覆われるようになる。
【００５５】
上記培養槽３の培養液２の液面が、上記本発明の集光装置１によりほぼ隙間なく覆われると、その時点で、上記培養槽３への本発明の集光装置１の投入は停止させるようにする。
【００５６】
このようにして、培養槽３は、培養液２の液面が本発明の集光装置１で覆われた状態で、太陽光のような照明光が照射されると、上記培養液２の中には、図２に示したように、各本発明の集光装置１の直下位置毎に上記照明光が集光されて照射される明部４と、暗部５が水平方向に交互に配列されて形成される。
【００５７】
更に、上記明部４は、上記照明光を本発明の集光装置１で集光して培養液２中に照射することで形成されているため、微細藻類の増殖により該培養液２の濁度が高まっていても、該濁度の高い培養液２の奥深くまで該明部４を形成させることができる。
【００５８】
よって、この状態で、上記培養槽３の内部を循環する培養液２に含まれている微細藻類は、図２に矢印２ｂで示すように、上記明部４と暗部５を交互に通過するようになるため、フラッシングライト効果による光合成の促進が受けられるようになる。
【００５９】
このように、本発明の集光装置１によれば、培養槽３に貯留された培養液２の液面を覆うように浮遊させることで、該培養液２の中に、培養液２の液面に対する照明光を集光して該培養液２中に照射した明部４と、暗部５を水平方向に交互配列で形成させることができる。
【００６０】
よって、上記培養槽３内で流通させられる培養液２では、該培養液２に含まれる微細藻類について、フラッシングライト効果による光合成の促進を図ることができて、該微細藻類の増殖が促されることになる。
【００６１】
本発明の集光装置１は、下面側の曲率半径が、上面側の曲率半径よりも大となるようにしてあるため、上記培養槽３における培養液２の流れの妨げとなる虞はない。よって、上記培養槽３に培養液２を流通させるためのエネルギー消費を抑制することができる。
【００６２】
更に、本発明の集光装置１は、使用時に機械的な固定は行っていないため、培養対象である微細藻類の付着等により該本発明の集光装置１の光透過性が低下した場合は、網等の固液分離可能な回収手段を用いて上記培養槽３の培養液２の液面より容易に回収することができる。その後は、回収後、洗浄して光透過性を回復させた本発明の集光装置１、あるいは、新たな本発明の集光装置１を、上記培養槽３に単に投入することで、前述したように上記培養槽３の培養液２の液面を覆うように容易に配置することができる。よって、本発明の集光装置１は、該本発明の集光装置１自体の保守を容易なものとすることができる。
【００６３】
更に、本発明の集光装置１は、培養槽３に貯留された培養液２の液面を覆うように浮遊させて使用することにより、以下のような効果も得ることができる。
【００６４】
第１の効果としては、上記培養槽３の天井部を不要にできる。よって、該培養槽３の設備コストや、保守のためのコストが増加することが防止される。
【００６５】
第２の効果としては、上記培養液２の液面が大気に接する部分の面積を低減させることができる。よって、上記培養液２へ供給している二酸化炭素の該培養液２の液面からの放散が抑制されることになる。このため、上記培養液２に供給する二酸化炭素の量を低減させることができる。更に、培養液２に、外部から、たとえば、培養対象である微細藻類を捕食するワムシ等の微小動物や、培養対象以外の光合成生物の侵入が抑制されることになる。
【００６６】
第３の効果としては、本発明の集光装置１の素材として断熱性に優れたものを用いるようにすることで、上記培養槽３に貯留された培養液２と外気との断熱効果が得られるようになる。
【００６７】
次に、図４は本発明の実施の他の形態として、集光装置の別の例を示すものである。
【００６８】
すなわち、図４に示す集光装置１ａは、図１及び図２に示した集光装置１と同様に、中心位置での鉛直断面形状を上下方向に両凸となる凸レンズとする構成において、該中心位置での鉛直断面形状を、上下両側を円弧形状とした両凸レンズ形状とする構成に代えて、該中心位置の鉛直断面形状を、上面側（上部側）を円弧面とする平凸レンズ形状とし、下面側（下部側）を頂角が下向きとなる二等辺三角形状としてなる形状とした構成とする。
【００６９】
なお、本実施の形態の集光装置１ａの平面形状は、図１及び図２に示した集光装置１と同様に、丸型、正方形や正六角形等の正多角形、矩形等、任意の形状を採用してよい。
【００７０】
この際、本実施の形態の集光装置１ａは、上記したように、中心位置での鉛直断面形状の下面側が、頂角が下向きとなる二等辺三角形状となるようにしてあるため、本実施の形態の集光装置１ａの下部の３次元形状は、上記した本実施の形態の集光装置１ａの平面形状に応じて、円錐（アキシコンレンズ）形状、角錐形状、又は、三角プリズム形状のいずれかを採用するようにすればよい。
【００７１】
更に、本実施の形態の集光装置１ａは、上面側から下面側へ透過する光が、上記図１及び図２の実施の形態の集光装置１の焦点ｆと同様に設定された焦点ｆに向けて集光されるようにしてある。
【００７２】
その他の構成は図１及び図２に示したものと同様であり、同一のものには同一の符号が付してある。
【００７３】
したがって、本実施の形態の集光装置１ａは、図２に示した集光装置１と同様に、上部開放式の培養槽３に貯留された培養液２の液面を覆うように浮遊させられることにより、上記培養液２に対し、該各本実施の形態の集光装置１ａの直下位置毎に、集光された光が照射される明部４を形成することができる。これにより、上記培養液２の中には、上記各本実施の形態の集光装置１ａの直下位置毎の明部４と、該明部４よりも光量が減少する暗部５が、水平方向に交互に配列して形成されるようになる。
【００７４】
よって、本実施の形態の集光装置１ａは、図１及び図２に示した集光装置１と同様の効果を得ることができる。
【００７５】
なお、本発明は上記実施の形態のみに限定されるものではなく、培養槽３に貯留された培養液２の液深に応じて本発明の集光装置１，１ａに要求される焦点ｆまでの距離が得られるようにしてあれば、図１及び図２の実施の形態の集光装置１は、上面側と下面側の曲率半径を適宜変更してもよい。同様に、図４の実施の形態の集光装置１ａは、上面側の曲率半径、及び、下部の鉛直断面形状の二等辺三角形状の斜辺の角度を適宜変更してもよい。
【００７６】
本発明の集光装置１，１ａを適用する培養装置は、上部開放式のレースウェイ型の培養槽３が備えられていれば、平面形状が円形や楕円形、その他、図３に示した以外の任意の形式の培養槽３を備えた培養装置に適用してもよい。
【００７７】
又、上記培養槽３内に培養液２の循環流を形成させることができるようにしてあれば、培養槽３に装備する撹拌装置は、パドル式以外の任意の形式の撹拌装置であってもよい。
【００７８】
本発明の集光装置１，１ａは、培養槽３に貯留された培養液２に懸濁させた状態で培養することができる光合成生物であれば、微細藻類以外のいかなる光合成生物を培養する場合に適用してもよい。
【００７９】
その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００８０】
１，１ａ 集光装置
２ 培養液
３ 培養槽
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細藻類等の光合成生物を、開放系の培養容器に貯留した培養液で培養するときに、太陽光等の外部照明光を集光して上記光合成生物の培養液に照射するために用いる集光装置、及び、該集光装置を用いた培養装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
微細藻類等の光合成生物の培養を行う培養手法の１つとしては、該光合成生物の懸濁された培養液を、屋外の浅いプール（池）等の開放系の培養槽に貯留して培養する手法が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
この種の開放系の培養槽は、その平面積が大きくされているので、大量の培養液が貯留されるようになっている。更に、上記開放系の培養槽は、上部開放式として太陽光を水面に直接受けるようにすることにより、光合成生物に光合成を行わせるための照明光として太陽光が利用できるようにしてあり、上記光合成生物の大量培養に有利であるとされている。
【０００４】
ところで、藻類の懸濁された培養液を培養槽に流通させながら培養を行う形式の培養装置は、一例として、上記培養槽に、以下の集光手段を備えた構成としたものが従来提案されている。
【０００５】
上記集光手段は、散乱光集光シートの下にフレネルレンズが取り付けられた集光部を有している。上記集光部は、下側に該集光部で集光される光を伝達する側面出光型光ファイバが取り付けられている。
【０００６】
上記集光手段を備えた培養装置は、その使用を行う場合、上記集光手段の集光部が、培養液の液面上に配置される。又、上記集光手段の側面出光型光ファイバは、培養槽内の培養液に没入される。
【０００７】
これにより、上記培養装置は、上記集光手段で集光された光が、培養槽内の培養液中に配置されている上記側面出光型光ファイバより出光されるようになる。よって、上記培養装置は、培養槽内の培養液に、深さ方向や流れ方向に均一な光を照射できるとされている（たとえば、特許文献２参照）。
【０００８】
又、藻類の懸濁された培養液を培養槽に流通させながら培養を行う形式の培養装置は、別の例として、以下のような集光プラグを備えた構成とすることが提案されている。
【０００９】
上記集光プラグは、集光レンズと反射壁とからなる入光部を有している。上記入光部は、下側に該入光部からの光を培養槽内へ照射する出光筒が取り付けられている。
【００１０】
かかる集光プラグを備えた培養装置は、その使用を行う場合、培養槽の天井部に、上記集光プラグの入光部が取り付けられる。この際、該入光部は、培養槽の天井部の上面側に露出されるように取り付けられる。
【００１１】
更に、上記出光筒は、培養槽内の培養液に没入されて配置される。
【００１２】
これにより、上記培養装置は、上記集光プラグで集光された光が、上記培養槽内の培養液中に配置されている出光筒より出光されるようになる。よって、上記培養装置は、上記培養槽内の培養液に対して効率よく光が照射できるとされている（たとえば、特許文献３参照）。
【００１３】
なお、藻類等の光合成生物の培養を行う際に、照明光の明暗を交互に与えることで、フラッシングライト効果（光合成の明反応、暗反応サイクル効果）により光合成の効率を高めることができることは、従来知られている（たとえば、特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特表平７−１８４６３１号公報
【特許文献２】特開平５−７６３４３号公報
【特許文献３】特開平８−９８０９号公報
【特許文献４】特開２００７−４３９０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
ところが、上記特許文献１に示された開放系の培養槽は、外部の太陽光等の照明光が照射されるのが、液面のみとされている。
【００１６】
そのために、上記開放系の培養槽は、光合成生物の増殖に伴って、培養槽内の培養液の濁度が増加すると、該培養槽の底の方の領域に存在している光合成生物には、照明光が届きにくくなるという問題がある。
【００１７】
この点、特許文献２に示されたものは、藻類の増殖に伴って培養槽内の培養液の濁度が増加しても、集光手段の側面出光型光ファイバを経ることで、培養槽の底部付近まで照明光を照射させられる。
【００１８】
同様に、特許文献３に示されたものは、藻類の増殖に伴って培養槽内の培養液の濁度が増加しても、集光プラグの出光筒を経ることで、培養槽の底部付近まで照明光を照射させられる。
【００１９】
しかし、特許文献２や特許文献３に示されたものは、上記集光手段や集光プラグを設置するために、培養槽に天井部が必要とされる。そのために、上記特許文献２や特許文献３に示されたものは、培養槽の平面積が大きくなると、該培養槽に天井部を設けるための設備コストが嵩むと共に、保守のためのコストも嵩むという問題が生じる。
【００２０】
更に、特許文献２に示されている集光装置２の側面出光型光ファイバは、培養槽内を流通する培養液の流れの中に配置されるものである。又、特許文献３に示されている集光プラグの出光筒は、培養槽内を流通する培養液の流れの中に配置されるものである。
【００２１】
そのため、上記特許文献２、特許文献３に示されたものでは、培養槽内の培養液の流れが妨げられ易くなってしまう。よって、上記側面集光型光ファイバや、上記出光筒は、培養液中の藻類が付着し易くなってしまう。更には、上記特許文献２、特許文献３に示されたものは、上記培養槽にて培養液を流通させるために消費するエネルギーが大となってしまう。
【００２２】
又、上記特許文献１、特許文献２、特許文献３には、いずれにも、光合成生物の光合成をフラッシングライト効果により促進する考えは示されていない。
【００２３】
一方、特許文献４に示されたものには、上記したように、フラッシングライト効果による光合成生物の光合成を促進させる考えが示されている。
【００２４】
しかし、特許文献４に示された上記光合成生物に光の明暗を与える手段は、培養容器内で発生させるゲルトラー渦により、光合成生物が培養容器の周壁近傍の明部と、容器中央部の暗部を交互に移動することで行われている。そのため、上記特許文献４に示された光の明暗を与える手段は、開放系の培養槽にそのまま適用できるものではない。
【００２５】
そこで、本発明は、開放系の培養槽にて、培養液中に懸濁された光合成生物に効率よくフラッシングライト効果を与えて、該光合成生物の増殖の促進化を図ることができる集光装置、及び、該集光装置を用いた培養装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
本発明は、上記課題を解決するために、請求項１に対応して、光透過性を有する素材製であって、且つ中心位置の鉛直断面形状が両凸となる凸レンズとしてあり、更に、全体の比重を１未満としてあって、培養槽に貯留された光合成生物の培養液に一方の凸側が没水する姿勢で浮遊できるようにしてなる構成を有する集光装置とする。
【００２７】
又、上記構成において、中心位置の鉛直断面形状を、培養液に没水する下面側の曲率半径の方が上面側の曲率半径よりも大となる両凸レンズ形状とした構成の集光装置とする。
【００２８】
同様に、上記構成において、中心位置の鉛直断面形状を、上面側を円弧面とする平凸レンズ形状とし、下面側を頂角が下向きとなる二等辺三角形状としてなる形状とした構成の集光装置とする。
【００２９】
更に、上記各構成において、上部側を比重が１よりも小さい樹脂とし、下部側を比重が１よりも大きい樹脂として、重心の位置を没水側に偏在させるようにした構成の集光装置とする。
【００３０】
上述の各構成において、没水する下面側の焦点が、培養槽に貯留される培養液の液面から、該培養液の液深の１／２から２／３の距離となる位置に配置されるようにした構成の集光装置とする。
【００３１】
又、請求項６に対応して、光合成微生物の培養液を貯留させて、該培養液を循環流通させる培養槽と、光透過性を有する素材製で且つ中心位置の鉛直断面形状が上下方向に両凸となる凸レンズとし、更に、全体の比重を１未満としてなる集光装置とを備え、該集光装置を、上記培養槽の培養液の液面に一方の凸側が没水する姿勢で浮遊させて用いるようにした構成を有する培養装置とする。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、以下のような優れた効果を発揮する。
（１）光透過性を有する素材製であって、且つ中心位置の鉛直断面形状が両凸となる凸レンズとしてあり、更に、全体の比重を１未満としてあって、培養槽に貯留された光合成生物の培養液に一方の凸側が没水する姿勢で浮遊できるようにしてなる構成を有する集光装置としてあるので、培養槽の培養液の液面に多数浮遊させることで、該培養液の中に、各集光装置の直下位置毎に照明光が集光して照射される明部と、暗部とを形成することができる。
（２）更に、上記培養液に含まれる光合成生物が、培養槽での培養液の流れに乗って上記明部と暗部を交互に通過するようにすることで、フラッシングライト効果による光合成の促進を図ることができる。よって、上記光合成生物の増殖の促進化を図ることができる。（３）光合成微生物の培養液を貯留させて、該培養液を循環流通させる培養槽と、光透過性を有する素材製で且つ中心位置の鉛直断面形状が上下方向に両凸となる両凸レンズとし、更に、全体の比重を１未満としてなる集光装置とを備え、該集光装置を、上記培養槽の培養液の液面に一方の凸側が没水する姿勢で浮遊させて用いるようにした構成を有する培養装置とすることにより、上記（１）（２）の効果を有する光合成生物の培養を実施するための装置構成を容易に実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の集光装置の実施の一形態を示す概略切断側面図である。
【図２】図１の集光装置を開放系の培養槽に適用した状態を示す概略側面図である。
【図３】図１の集光装置を適用した開放系の培養装置の全体構成を示す概略平面図である。
【図４】本発明の集光装置の実施の他の形態を示す概略切断側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明を実施するための形態を図面を参照して説明する。
【００３５】
図１及び図２は本発明の集光装置の実施の一形態を示すものである。
【００３６】
すなわち、図１に示すように、本発明の集光装置１は、光透過性を有する素材製であって、且つ中心位置での鉛直断面形状を上下方向に両凸とした凸レンズとされている。更に、上記本発明の集光装置１は、全体の比重が１未満とされている。これにより、該本発明の集光装置１は、光合成生物の培養液２の液面に浮遊させることができるように構成されている。
【００３７】
詳述すると、上記本発明の集光装置１は、中心位置の鉛直断面形状が、上面側の曲率半径よりも、下面側の曲率半径の方が大となる両凸レンズ形状とされている。具体的には、たとえば、上記鉛直断面形状は、上面側を半円とし、下面側が上記半円よりも曲率半径の大きな円弧形状となるように形成されている。これにより、本発明の集光装置１は、上面側から下面側へ透過する光が、該本発明の集光装置１の下方へ後述する所定寸法離れた位置に設定された焦点ｆに向けて集光されるように構成されている。
【００３８】
更に、上記本発明の集光装置１は、全体が均質であると仮定した場合の仮想の重心位置（物体としての中心）が、上記図１に示した中心位置での鉛直断面形状における図心Ａの位置に一致するが、本発明の集光装置１の実際の重心Ｇは、上記図心Ａの下方に配置されるようにしてある。これにより、上記重心Ｇの位置が、没水側となる下面側に偏在されるようにしてある。
【００３９】
上記のように本発明の集光装置１は、実際の重心Ｇの位置を上記図心Ａに対して低くするために、上面側（上部側）と下面側（下部側）を比重の異なる素材で形成した複合構造とされている。
【００４０】
具体的には、本発明の集光装置１の上部側は、たとえば、ポリメチルペンテンやポリプロピレン等の光透過性を有し且つ比重が１よりも小さい樹脂で形成されている。一方、本発明の集光装置１の下部側は、光透過性を有し且つ比重が１よりも大きい樹脂、たとえば、比重が１．１程度の樹脂で形成するようにすればよい。なお、この際、本発明の集光装置１は全体の比重が１未満となるようにするという点に鑑みて、上記上部側の素材と、下部側の素材の使用割合は、両者の比重に応じて適宜調整するようにしてあるものとする。
【００４１】
これにより、上記本発明の集光装置１は、図１に示すように、培養液２の液面に浮遊させると、上述した図心Ａと実際の重心Ｇの位置とのずれに基づいて、上面側が空気中に露出され、且つ下面側が培養液２に没水された姿勢が自動的にとられるようにしてある。
【００４２】
本発明の集光装置１を上面側から下面側へ透過する光の焦点ｆは、図１に示すように、本発明の集光装置１を適用する培養槽３に貯留された培養液２の液面から、該培養液２の液深ｄの１／２から２／３程度の距離となる位置に結ばれるようにすることが望ましい。なお、図１は、上記焦点ｆが、上記培養液２の液面から液深ｄの２／３となる距離に配置されるように設定された状態が示してある。
【００４３】
これにより、上記培養液２の液面に浮遊させた状態の本発明の集光装置１により集光された光は、該本発明の集光装置１の真下に位置する培養液２に対して照射されるようにしてある。更に、上記集光された光は、上記焦点ｆを通過した後に上記培養槽３の底に達するまで、上記本発明の集光装置１に入射する時点よりも集光された状態が保持されるようにしてある。
【００４４】
したがって、本発明の集光装置１は、図２に示すように、上部開放式の培養槽３に貯留された培養液２の液面を覆うように浮遊させられることにより、上記培養液２に対し、該各本発明の集光装置１の直下位置毎に、集光された光が照射される明部４が形成させられることになる。これにより、上記培養液２の中には、上記各本発明の集光装置１の直下位置毎の明部４と、該明部４よりも光量が減少する暗部５とが、水平方向に交互に配列して形成させられることになる。
【００４５】
本発明の集光装置１の平面サイズは、上述したように培養液２の液面を覆うように浮遊させた本発明の集光装置１の直下位置毎に形成される明部４と、暗部５が、水平方向に或る所定のピッチで配列されるように設定されている。この明部４と暗部５のピッチは、後述するように培養槽３内で流れを形成させる培養液２に含まれる光合成生物、たとえば、微細藻類が上記明部４と暗部５を交互に通過するときの時間間隔が、光合成の促進に最適なフラッシングライト効果を与える光の明滅サイクルに一致するように設定すればよい。
【００４６】
なお、本発明の集光装置１の平面形状は、適用する培養槽３に貯留された培養液２の液面をできるだけ隙間を少なくした状態で覆うことができるようにしてあれば、丸型（図３参照）、正方形や正六角形等の正多角形、矩形等、任意の形状を採用してよい。
【００４７】
次に、以上の構成としてある本発明の集光装置１の使用方法を、たとえば、図３に示すような培養装置に適用する場合に沿って説明する。
【００４８】
ここで、図３の培養装置の構成について概説すると、該培養装置は、上部開放式のレースウェイ型の培養槽３が備えられている。上記培養槽３には、光合成生物としての微細藻類を懸濁した培養液２が貯留されている。
【００４９】
更に、上記培養槽３は、上記培養液２の流通経路の一部となる周方向の一部に、パドル式の撹拌装置６が設けられている。これにより、培養槽３は、該パドル式の撹拌装置６を運転することで、上記培養槽３に貯留されている培養液２全体に、図３に矢印２ａで示す如き培養液２の循環流（図３では平面視反時計回り方向の循環流）が形成されるようにしてある。
【００５０】
なお、上記培養槽３には、培養液２中に上記培養対象となる微細藻類が光合成する際に必要とされる二酸化炭素を供給するための図示しない二酸化炭素供給手段が、周方向の所定個所に備えられている。
【００５１】
かかる構成としてある培養装置には、上記本発明の集光装置１を適用するに際して、予め、図３に示す如く、上記培養槽３における上記パドル式の撹拌装置６の上流側近傍位置及び下流側近傍位置の少なくとも液面部分に、ネット等の浮遊物移動阻止部材７ａ，７ｂを設けておくようにする。これにより、後述するように上記培養槽３に貯留された培養液２の液面に浮遊させる本発明の集光装置１が、上記パドル式の撹拌装置６に巻き込まれる虞を回避できるようにしておく。
【００５２】
次に、上記培養装置に、上記本発明の集光装置１を適用する場合は、上記パドル式の撹拌装置６を運転して、培養槽３内の培養液２に循環流（図３の矢印２ａ参照）が形成されるようにする。
【００５３】
次いで、上記培養槽３には、上記パドル式の撹拌装置６の直ぐ下流側位置となる個所にて、多数の本発明の集光装置１を培養槽３へ順次投入させる。上記培養槽３に投入された本発明の集光装置１は、培養液２の液面に浮遊して、上面側が空気中に露出され、且つ下面側を培養液２に没水された姿勢が自動的にとられるようになる。
【００５４】
その後、上記培養液２の液面に浮遊する本発明の集光装置１は、上記培養槽３内に形成されている培養液２の循環流により搬送されることにより、上記パドル式の撹拌装置６の上流側近傍位置にある浮遊物移動阻止部材７ａの設置個所を最前列として順に滞留させられる。これにより、該培養液２の表面が、本発明の集光装置１で隙間なく覆われるようになる。
【００５５】
上記培養槽３の培養液２の液面が、上記本発明の集光装置１によりほぼ隙間なく覆われると、その時点で、上記培養槽３への本発明の集光装置１の投入は停止させるようにする。
【００５６】
このようにして、培養槽３は、培養液２の液面が本発明の集光装置１で覆われた状態で、太陽光のような照明光が照射されると、上記培養液２の中には、図２に示したように、各本発明の集光装置１の直下位置毎に上記照明光が集光されて照射される明部４と、暗部５が水平方向に交互に配列されて形成される。
【００５７】
更に、上記明部４は、上記照明光を本発明の集光装置１で集光して培養液２中に照射することで形成されているため、微細藻類の増殖により該培養液２の濁度が高まっていても、該濁度の高い培養液２の奥深くまで該明部４を形成させることができる。
【００５８】
よって、この状態で、上記培養槽３の内部を循環する培養液２に含まれている微細藻類は、図２に矢印２ｂで示すように、上記明部４と暗部５を交互に通過するようになるため、フラッシングライト効果による光合成の促進が受けられるようになる。
【００５９】
このように、本発明の集光装置１によれば、培養槽３に貯留された培養液２の液面を覆うように浮遊させることで、該培養液２の中に、培養液２の液面に対する照明光を集光して該培養液２中に照射した明部４と、暗部５を水平方向に交互配列で形成させることができる。
【００６０】
よって、上記培養槽３内で流通させられる培養液２では、該培養液２に含まれる微細藻類について、フラッシングライト効果による光合成の促進を図ることができて、該微細藻類の増殖が促されることになる。
【００６１】
本発明の集光装置１は、下面側の曲率半径が、上面側の曲率半径よりも大となるようにしてあるため、上記培養槽３における培養液２の流れの妨げとなる虞はない。よって、上記培養槽３に培養液２を流通させるためのエネルギー消費を抑制することができる。
【００６２】
更に、本発明の集光装置１は、使用時に機械的な固定は行っていないため、培養対象である微細藻類の付着等により該本発明の集光装置１の光透過性が低下した場合は、網等の固液分離可能な回収手段を用いて上記培養槽３の培養液２の液面より容易に回収することができる。その後は、回収後、洗浄して光透過性を回復させた本発明の集光装置１、あるいは、新たな本発明の集光装置１を、上記培養槽３に単に投入することで、前述したように上記培養槽３の培養液２の液面を覆うように容易に配置することができる。よって、本発明の集光装置１は、該本発明の集光装置１自体の保守を容易なものとすることができる。
【００６３】
更に、本発明の集光装置１は、培養槽３に貯留された培養液２の液面を覆うように浮遊させて使用することにより、以下のような効果も得ることができる。
【００６４】
第１の効果としては、上記培養槽３の天井部を不要にできる。よって、該培養槽３の設備コストや、保守のためのコストが増加することが防止される。
【００６５】
第２の効果としては、上記培養液２の液面が大気に接する部分の面積を低減させることができる。よって、上記培養液２へ供給している二酸化炭素の該培養液２の液面からの放散が抑制されることになる。このため、上記培養液２に供給する二酸化炭素の量を低減させることができる。更に、培養液２に、外部から、たとえば、培養対象である微細藻類を捕食するワムシ等の微小動物や、培養対象以外の光合成生物の侵入が抑制されることになる。
【００６６】
第３の効果としては、本発明の集光装置１の素材として断熱性に優れたものを用いるようにすることで、上記培養槽３に貯留された培養液２と外気との断熱効果が得られるようになる。
【００６７】
次に、図４は本発明の実施の他の形態として、集光装置の別の例を示すものである。
【００６８】
すなわち、図４に示す集光装置１ａは、図１及び図２に示した集光装置１と同様に、中心位置での鉛直断面形状を上下方向に両凸となる凸レンズとする構成において、該中心位置での鉛直断面形状を、上下両側を円弧形状とした両凸レンズ形状とする構成に代えて、該中心位置の鉛直断面形状を、上面側（上部側）を円弧面とする平凸レンズ形状とし、下面側（下部側）を頂角が下向きとなる二等辺三角形状としてなる形状とした構成とする。
【００６９】
なお、本実施の形態の集光装置１ａの平面形状は、図１及び図２に示した集光装置１と同様に、丸型、正方形や正六角形等の正多角形、矩形等、任意の形状を採用してよい。
【００７０】
この際、本実施の形態の集光装置１ａは、上記したように、中心位置での鉛直断面形状の下面側が、頂角が下向きとなる二等辺三角形状となるようにしてあるため、本実施の形態の集光装置１ａの下部の３次元形状は、上記した本実施の形態の集光装置１ａの平面形状に応じて、円錐（アキシコンレンズ）形状、角錐形状、又は、三角プリズム形状のいずれかを採用するようにすればよい。
【００７１】
更に、本実施の形態の集光装置１ａは、上面側から下面側へ透過する光が、上記図１及び図２の実施の形態の集光装置１の焦点ｆと同様に設定された焦点ｆに向けて集光されるようにしてある。
【００７２】
その他の構成は図１及び図２に示したものと同様であり、同一のものには同一の符号が付してある。
【００７３】
したがって、本実施の形態の集光装置１ａは、図２に示した集光装置１と同様に、上部開放式の培養槽３に貯留された培養液２の液面を覆うように浮遊させられることにより、上記培養液２に対し、該各本実施の形態の集光装置１ａの直下位置毎に、集光された光が照射される明部４を形成することができる。これにより、上記培養液２の中には、上記各本実施の形態の集光装置１ａの直下位置毎の明部４と、該明部４よりも光量が減少する暗部５が、水平方向に交互に配列して形成されるようになる。
【００７４】
よって、本実施の形態の集光装置１ａは、図１及び図２に示した集光装置１と同様の効果を得ることができる。
【００７５】
なお、本発明は上記実施の形態のみに限定されるものではなく、培養槽３に貯留された培養液２の液深に応じて本発明の集光装置１，１ａに要求される焦点ｆまでの距離が得られるようにしてあれば、図１及び図２の実施の形態の集光装置１は、上面側と下面側の曲率半径を適宜変更してもよい。同様に、図４の実施の形態の集光装置１ａは、上面側の曲率半径、及び、下部の鉛直断面形状の二等辺三角形状の斜辺の角度を適宜変更してもよい。
【００７６】
本発明の集光装置１，１ａを適用する培養装置は、上部開放式のレースウェイ型の培養槽３が備えられていれば、平面形状が円形や楕円形、その他、図３に示した以外の任意の形式の培養槽３を備えた培養装置に適用してもよい。
【００７７】
又、上記培養槽３内に培養液２の循環流を形成させることができるようにしてあれば、培養槽３に装備する撹拌装置は、パドル式以外の任意の形式の撹拌装置であってもよい。
【００７８】
本発明の集光装置１，１ａは、培養槽３に貯留された培養液２に懸濁させた状態で培養することができる光合成生物であれば、微細藻類以外のいかなる光合成生物を培養する場合に適用してもよい。
【００７９】
その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００８０】
１，１ａ 集光装置
２ 培養液
３ 培養槽
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光透過性を有する素材製であって、且つ中心位置の鉛直断面形状が両凸となる凸レンズとしてあり、更に、全体の比重を１未満としてあって、培養槽に貯留された光合成生物の培養液に一方の凸側が没水する姿勢で浮遊できるようにしてなる構成を有することを特徴とする集光装置。
【請求項２】
中心位置の鉛直断面形状を、培養液に没水する下面側の曲率半径の方が上面側の曲率半径よりも大となる両凸レンズ形状とした請求項１記載の集光装置。
【請求項３】
中心位置の鉛直断面形状を、上面側を円弧面とする平凸レンズ形状とし、下面側を頂角が下向きとなる二等辺三角形状としてなる形状とした請求項１記載の集光装置。
【請求項４】
上部側を比重が１よりも小さい樹脂とし、下部側を比重が１よりも大きい樹脂として、重心の位置を没水側に偏在させるようにした請求項１、２又は３記載の集光装置。
【請求項５】
没水する下面側の焦点が、培養槽に貯留される培養液の液面から、該培養液の液深の１／２から２／３の距離となる位置に配置されるようにした請求項１、２、３又は４記載の集光装置。
【請求項６】
光合成微生物の培養液を貯留させて、該培養液を循環流通させる培養槽と、光透過性を有する素材製で且つ中心位置の鉛直断面形状が上下方向に両凸となる凸レンズとし、更に、全体の比重を１未満としてなる集光装置とを備え、該集光装置を、上記培養槽の培養液の液面に一方の凸側が没水する姿勢で浮遊させて用いるようにした構成を有することを特徴とする培養装置。
【請求項１】
光透過性を有する素材製であって、且つ中心位置の鉛直断面形状が両凸となる凸レンズとしてあり、更に、全体の比重を１未満としてあって、培養槽に貯留された光合成生物の培養液に一方の凸側が没水する姿勢で浮遊できるようにしてなる構成を有することを特徴とする集光装置。
【請求項２】
中心位置の鉛直断面形状を、培養液に没水する下面側の曲率半径の方が上面側の曲率半径よりも大となる両凸レンズ形状とした請求項１記載の集光装置。
【請求項３】
中心位置の鉛直断面形状を、上面側を円弧面とする平凸レンズ形状とし、下面側を頂角が下向きとなる二等辺三角形状としてなる形状とした請求項１記載の集光装置。
【請求項４】
上部側を比重が１よりも小さい樹脂とし、下部側を比重が１よりも大きい樹脂として、重心の位置を没水側に偏在させるようにした請求項１、２又は３記載の集光装置。
【請求項５】
没水する下面側の焦点が、培養槽に貯留される培養液の液面から、該培養液の液深の１／２から２／３の距離となる位置に配置されるようにした請求項１、２、３又は４記載の集光装置。
【請求項６】
光合成微生物の培養液を貯留させて、該培養液を循環流通させる培養槽と、光透過性を有する素材製で且つ中心位置の鉛直断面形状が上下方向に両凸となる凸レンズとし、更に、全体の比重を１未満としてなる集光装置とを備え、該集光装置を、上記培養槽の培養液の液面に一方の凸側が没水する姿勢で浮遊させて用いるようにした構成を有することを特徴とする培養装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−２７３２４（Ｐ２０１３−２７３２４Ａ）
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６３７９５（Ｐ２０１１−１６３７９５）
【出願日】平成２３年７月２７日（２０１１．７．２７）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２７日（２０１１．７．２７）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]