JPS601875B2

JPS601875B2 - 光合成装置

Info

Publication number: JPS601875B2
Application number: JP19987481A
Authority: JP
Inventors: 敬森
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-12-10
Filing date: 1981-12-10
Publication date: 1985-01-17
Also published as: JPS58101681A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、光合成物質、例えば、藻（例えば、クロレラ
、スピロリーナ等）、光合成細菌、及び、その他の人工
的に合成される光合成物質（例えば、カルス等）等を効
果的に光合成するための光合成装置に関する。

光合成装置の一例として、例えば、クロレラ培養装置が
提案されているが、ク。

レラ（葉緑素を含む単細胞微生物）を培養する場合、ク
ロレラにある値以上の光を与えると葉緑素が破壊して毒
素（フェオホルバィト）を発生し、ある値以下の光量で
は光合成が進行しない。そのため、光合成を効果的に行
なわせるためには、全ての光合成物質を含む細胞に対し
て均一のある一定の光を与える必要がある。また、生体
は密集している場合には、単位体積当りの増殖能力が増
大するばかりでなく、他の菌類に対して抵抗力が増大す
るという特性を持っている。このような条件を考慮する
と、光合成を行なわせる場合、培地１夕当りの光照射面
積がある所定の値でないと、培養効率が悪くなるので、
従釆は、光合成物質（個体）の数を少なくして光の透過
をよくするようにしていた。しかし、この従来の方法に
は矛盾があり、例えば、個体が増加した場合には、光の
透過率が低下してしまい、そのため、個体を回収しなけ
ればならず、他の菌類に対する抵抗力が弱くなる等の欠
点があった。また、光源に近い所の個体に対しては光が
強すぎ、遠い所の個体に対しては光が弱くなり、しかも
、水に吸収されて光の波長成分が変ってしまう等の欠点
があった。従って、理想的には、非常に狭い間隙の間に
光合成物質を通すようにするとともに、この間隙に対し
て直角方向に−定量の光を与えるようにすればよく、こ
のようにすれば、光の減衰が少なく、全ての光合成物質
を含む細胞に対して光の波長成分を変えることなく十分
な光を均等に与えることができる。実際に、クロレラを
培養する場合、従釆は、光合成反応槽（例えばクロレラ
培養槽）内に多数本の蟹光灯を配設し、該蛍光灯間の間
隙に光合成物質を通すようにしているが、蛍光灯を使用
すると装置が大型化し、また、消費電力が大きく、更に
は、蛍光灯より発する熱の処理が大変であった。また、
蜜光灯は、一般に、特定波長にピークを持ち、特に、葉
緑素に対して有害な緑色成分にピークを有する蟹光灯で
は、光合成用光源としては適当ではなかった。なお、ク
ロレラ等の培養には、太陽光等の自然光が最も適してい
ることは明らかである。本発明は、上述のごとき実情に
鑑みてなされたもので、例えば、クロレラを培養する場
合、培地１夕を１肋の厚さで広げると１での面積になる
が、１あの面光源上に１柳の厚さで培地を広げた場合、
面光源の照度をｌｏｏ０そｘとすると、１肋厚の培地を
通過した後の照度は、増殖能力を高めるための高濃度ク
ロレラ培地において、約３０〆×となり、面光源と反対
側にあるクロレラにはほとんど光が到達しない。これを
避けるために、１柳厚の渚地に対して両面に面光源を設
けることも考えられるが、このようにすると「従釆の蟹
光灯光源にあっては、熱の発生が鹿大なものとなり、こ
の熱の処理が大変なものとなる。本発明は、これらの点
を考慮してなされたもので、特に、光ラジェータとして
正四角管状のものを多数本使用するとともに、各光ラジ
ェータ間の間隔を約２柳以下にし、もって、光合成を効
果的に行なわせるようにしたものである。第１図は、本
発明の一実施例を説明するための要部部分的平断面図で
、光合成反応槽１０内には、半径ｒｃの（一辺の長さｒ
×ｃｏｓ４５０）の正三角形の多数の光ラジェータ１１
，１１，・・・・・・が間隔ｄを持って整然と配談され
ている。

ここで、今、各光ラジェ−夕の中心○を結ぶ四角形Ｐを
考え、この四角形Ｐ内における間隙の総面積（斜線部）
Ｓ，を求めること、Ｓ．＝ｒｃｏｓ４５０ ×ｄ×４十
＃＝ｄ（ｄ＋４ｒｃｏｓ４５０） ……｛１’と
なり、光ラジェータの長さ日を３０弧とすれば、該空隙
に入る培地の体積Ｗは、Ｗ＝Ｈ×Ｓ，ニＨｄ（ｄ十４ｒＣｏＳ４５０） ……（２
｝となる。

一方、光ラジェータの光照射面が培地と接する面積Ｓは
、Ｓ＝ａｃｏｓ４５０ ×４×Ｈ＝（＆ｃｏｓ４５ｏ
）×日．・・．・・｛３ｌとなり、光ラジェータの半径
ｒ及び光ラジェー夕闇の間隔ｄをパラメータとして各値
を求めると下表のようになる。

上表から明らかなように、Ｓ／Ｗが前記条件を満たすも
の即ちで／とが１以上のものは、光ラジェータ間の間隔
ｄが約０．１８肌以下のものであり、同表から明らかな
ように、Ｓ／Ｗは間隔ｄによって略定まり、光ラジェー
タの径（＝ｒ）にはほとんど影響されない。

ただし、培池内には、周知のように、炭酸ガスがバブリ
ングされているので、この分を割引くと、間隙ｄにもっ
と余裕を持たせることができ、実際には、約２肋位まで
可能である。従って、本発明においては、各光ラジェー
タ間の間隙ｄを約２柳以下に保っておけば、光ラジェー
タの大きさに左右されることなく効果的に光合成を行な
わせることができるので、種々の寸法の光ラジェータを
組み合めせて使用することが可能であり、例えば、特定
の何本かを繋光管で構成して人工光を放射するようにし
、残りの光ラジェータを後述するような直径の小さに光
ラジェー夕で構成して光導体フアィバより自然光を放射
するようにし、昼間は太陽光（自然光）を利用して光合
成を行ない、太陽光が利用できない夜間等においては蛍
光灯を利用して光合成を行なうようにすることもできる
。更に、光導体フアィバを用いた光ラジェー外こは、太
陽光（自然光）を導入することも、蜜光灯或いはキャノ
ンランプ等の人工光を導入することも可能であるから、
昼間は太陽光を導入し、夜間は人工光を導入するように
してもよいし、或いは、特定の何本かに太陽光を導入し
、残りの何本かに人工光を導入するようにしてもよく、
太陽光と人工光を任意適当に組み合わせて使用すること
ができる。また、本発明においては、光ラジェー夕の断
面形状が四角形であるので、該光ラジェータが多数本配
設される光合成反応槽を、四角形又は円形に礎成すると
、最も効果的に光ラジェータを光合成反応槽に配設する
ことができる。また、光合成反応槽を密封構造にしてお
く時は、培地のコンタミネーション、水の蒸発等がなく
なり、連続運転が可能となる。更に、本発明においては
、光ラジェータを前記条件を満たすように増加すること
は容易であり、従って、装置のスケールアップが容易で
ある。第２図は、本発明の実施に使用して好適な自然光
放射用光ラジェータの一例を示す図で、図中、１は光導
体ケーブル、ｌａは該光導体ケーブルのクラツド層、ｌ
ｂはコア、２は該コアｌｂの上に接着された光散乱体、
３はこれらを密封する透明の容器で、該容器３はその断
面形状が第３図に示すように正四角形になっており、光
導体ケーブル１には図示しない太陽光収集装置によって
太陽光が導入され、該光導体ケーブル１を通して伝送さ
れてきた光は光散乱体２によって散乱され、密封容器３
を外部（光合成反応槽内）へ放出されるようになってい
る。

本発明は、このように、正四角形に形成された光ラジェ
ータ１１を前述のように多数本光合成反応槽内に整然と
配設し、もって、前述のごとき作用効果を達成し得るよ
うにしたものであるが、第２図に示した光ラジェータは
単なる一例として示したもので、本発明は、第２図に示
した光ラジェータのみに限定されるものでないことは容
易に理解できよう。以上の説明から明らかなように、本
発明によると、光ラジェータを効果的に配設するように
したので、装置のスケールアップが容易であり、しかも
、光合成反応を効果的に行なわせることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による光合成反応装置の要部部分的拡
大平面図、第２図は、本発明の実施に使用する光ラジェ
ータの一例を示す図、第３図は、第２図のｍ−ｍ線断面
図である。１０・・…・光合成反応槽、１１・・…・光ラジェ−夕
。第１図第２図第３図

Claims

【特許請求の範囲】１光合成反応槽と、該光合成反応槽内に配設された正
四角管状の多数本の光ラジエータとから成り、各光ラジ
エータ間の間隔が約２ｍｍ以下であることを特徴とする
光合成装置。２前記光ラジエータの表面から放射される光の照度が
均一であることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
載の光合成装置。３前記光ラジエータから放射される光が光導体フアイ
バの出力光であることを特徴とする特許請求の範囲第１
項に記載の光合成装置。４前記多数の光ラジエータのうち所定本数が光導体フ
アイバの出力光を放射し、残りの所定本数が螢光管出力
光を放射するものであることを特徴とする特許請求の範
囲第１項に記載の光合成装置。５前記光導体フアイバの出力光を放射する光ラジエー
タの管径が前記螢光管出力光を放射する光ラジエータに
比して小さいことを特徴とする特許請求の範囲第４項に
記載の光合成装置。６前記光合成反応槽が四角形又は円形であることを特
徴とする特許請求の範囲第１項乃至第５項のいずれか１
項に記載の光合成装置。７前記光合成反応槽が密封構造であることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項乃至第６項のいずれか１項に記
載の光合成装置。８前記光導体フアイバの出力光が自然光及び又は人工
光であることを特徴とする特許請求の範囲第３項乃至第
７項のいずれか１項に記載の光合成装置。