JPS626782B2 - - Google Patents
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- JPS626782B2 JPS626782B2 JP19987381A JP19987381A JPS626782B2 JP S626782 B2 JPS626782 B2 JP S626782B2 JP 19987381 A JP19987381 A JP 19987381A JP 19987381 A JP19987381 A JP 19987381A JP S626782 B2 JPS626782 B2 JP S626782B2
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- Japan
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- light
- photosynthesis
- radiator
- photosynthetic
- reaction tank
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M31/00—Means for providing, directing, scattering or concentrating light
- C12M31/08—Means for providing, directing, scattering or concentrating light by conducting or reflecting elements located inside the reactor or in its structure
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M21/00—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses
- C12M21/02—Photobioreactors
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
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- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
Description
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、クロレラ（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
（フエオホルバイト）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
特性を持つている。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、従来は、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
点があつた。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
つてしまう等の欠点があつた。従つて、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一
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、従来は、光合成反応槽
（例えばクロレラ培養槽）内に多数本の螢光灯を
配設し、該螢光灯間の間隙に光合成物質を通すよ
うにしているが、螢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、螢光灯
より発する熱の処理が大変であつた。また、螢光
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
螢光灯は、光合成用光源としては適当ではなかつ
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を１mmの厚さで広げると１m2の面積になる
が、１m2の面光源上に１mmの厚さで培地を広げた
場合、面光源の照度を1000 lxとすると、１mm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 lx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、１mm厚
の培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、従来の螢光灯光源
にあつては、熱の発生が厖大なものとなり、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、光ラジエ
ータとして正三角管状のものを多数本使用すると
ともに、各光ラジエータ間の間隔を約２mm以下に
し、もつて、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ｒcm（一辺の長さｒ×cos30゜）の正三
角形の多数本の光ラジエータ１１，１１，………
が間隙ｄを持つて整然と配設されている。 ここで、今、各光ラジエータの中心Ｏを結ぶ六
角形Ｐを考え、この六角形Ｐ内における間隙の総
面積（斜線部）S1を求めると、 S1＝6drcos30゜＋3d2cos30゜ ＝3dcos30゜（2r＋ｄ） ………(1) となり、光ラジエータ１１の長さＨを30cmとすれ
ば、該空隙に入る培地の体積Ｗは、 Ｗ＝Ｈ×S1＝30×3dcos30゜（2r＋ｄ） ＝90×dcos30（2r＋ｄ） ………(2) となる。一方、光ラジエータの光照射面が培地と
接する面積Ｓは、 Ｓ＝Ｈ×12×rcos30゜＝360rcos30゜ ………(3) となり、光ラジエータの半径ｒ及び光ラジエータ
間の間隔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。
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、クロレラ（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
（フエオホルバイト）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
特性を持つている。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、従来は、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
点があつた。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
つてしまう等の欠点があつた。従つて、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一
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、従来は、光合成反応槽
（例えばクロレラ培養槽）内に多数本の螢光灯を
配設し、該螢光灯間の間隙に光合成物質を通すよ
うにしているが、螢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、螢光灯
より発する熱の処理が大変であつた。また、螢光
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
螢光灯は、光合成用光源としては適当ではなかつ
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を１mmの厚さで広げると１m2の面積になる
が、１m2の面光源上に１mmの厚さで培地を広げた
場合、面光源の照度を1000 lxとすると、１mm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 lx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、１mm厚
の培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、従来の螢光灯光源
にあつては、熱の発生が厖大なものとなり、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、光ラジエ
ータとして正三角管状のものを多数本使用すると
ともに、各光ラジエータ間の間隔を約２mm以下に
し、もつて、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ｒcm（一辺の長さｒ×cos30゜）の正三
角形の多数本の光ラジエータ１１，１１，………
が間隙ｄを持つて整然と配設されている。 ここで、今、各光ラジエータの中心Ｏを結ぶ六
角形Ｐを考え、この六角形Ｐ内における間隙の総
面積（斜線部）S1を求めると、 S1＝6drcos30゜＋3d2cos30゜ ＝3dcos30゜（2r＋ｄ） ………(1) となり、光ラジエータ１１の長さＨを30cmとすれ
ば、該空隙に入る培地の体積Ｗは、 Ｗ＝Ｈ×S1＝30×3dcos30゜（2r＋ｄ） ＝90×dcos30（2r＋ｄ） ………(2) となる。一方、光ラジエータの光照射面が培地と
接する面積Ｓは、 Ｓ＝Ｈ×12×rcos30゜＝360rcos30゜ ………(3) となり、光ラジエータの半径ｒ及び光ラジエータ
間の間隔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。
【表】
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m2／が１以上のものは、光ラジ
エータ間の間隔ｄが約0.18cm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によつ
て略定まり、光ラジエータの径（＝ｒ）にはほと
んど影響されない。ただし、培地内には、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にもつと余裕を持たせ
ることができ、実際には、約２mm位まで可能であ
る。従つて、本発明においては、各光ラジエータ
間の間隔ｄを約２mm以下に保つておけば、光ラジ
エ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
の光ラジエータを組み合わせて使用することが可
能であり、例えば、特定の何本かを螢光管で構成
して人工光を放射するようにし、残りの光ラジエ
ータを後述するような直径の小さい光ラジエータ
で構成して光導体フアイ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
いては螢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、光導体フアイバを用いた
光ラジエータには、太陽光（自然光）を導入する
ことも、螢光灯或いはキセ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、光ラジエータの断面形状が三角形であるの
で、該光ラジエータが多数本配設される光合成反
応槽を三角形又は四角形又は六角形又は円形に構
成すると、効果的に光ラジエ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
ヨン、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、光ラジエータを
前記条件を満たすように増加することは容易であ
り、従つて、装置のスケールアツプが容易であ
る。 第２図は、本発明の実施に使用して好適な自然
光放射用光ラジエータの一例を示す図で、図中、
１は光導体ケーブル、１ａは該光導体ケーブルの
クラツド層、１ｂはコア、２は該コア１ｂ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
すように正三角形になつており、光導体ケーブル
１には図示しない太陽光収集装置によつて太陽光
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によつて散乱され、密封
容器３の外部（光合成反応槽内）へ放出されるよ
うになつている。本発明は、このように、正三角
形に形成された光ラジエータ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、もつて、
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。第２図に示した光ラジエータは単なる
一例として示したもので、本発明は、第２図に示
した光ラジエ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、光ラジエータを効果的に配設するようにした
ので、装置のスケールアツプが容易であり、しか
も、光合成反応を効果的に行なわせることができ
る。
満たすもの即ちm2／が１以上のものは、光ラジ
エータ間の間隔ｄが約0.18cm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によつ
て略定まり、光ラジエータの径（＝ｒ）にはほと
んど影響されない。ただし、培地内には、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にもつと余裕を持たせ
ることができ、実際には、約２mm位まで可能であ
る。従つて、本発明においては、各光ラジエータ
間の間隔ｄを約２mm以下に保つておけば、光ラジ
エ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
の光ラジエータを組み合わせて使用することが可
能であり、例えば、特定の何本かを螢光管で構成
して人工光を放射するようにし、残りの光ラジエ
ータを後述するような直径の小さい光ラジエータ
で構成して光導体フアイ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
いては螢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、光導体フアイバを用いた
光ラジエータには、太陽光（自然光）を導入する
ことも、螢光灯或いはキセ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、光ラジエータの断面形状が三角形であるの
で、該光ラジエータが多数本配設される光合成反
応槽を三角形又は四角形又は六角形又は円形に構
成すると、効果的に光ラジエ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
ヨン、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、光ラジエータを
前記条件を満たすように増加することは容易であ
り、従つて、装置のスケールアツプが容易であ
る。 第２図は、本発明の実施に使用して好適な自然
光放射用光ラジエータの一例を示す図で、図中、
１は光導体ケーブル、１ａは該光導体ケーブルの
クラツド層、１ｂはコア、２は該コア１ｂ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
すように正三角形になつており、光導体ケーブル
１には図示しない太陽光収集装置によつて太陽光
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によつて散乱され、密封
容器３の外部（光合成反応槽内）へ放出されるよ
うになつている。本発明は、このように、正三角
形に形成された光ラジエータ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、もつて、
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。第２図に示した光ラジエータは単なる
一例として示したもので、本発明は、第２図に示
した光ラジエ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、光ラジエータを効果的に配設するようにした
ので、装置のスケールアツプが容易であり、しか
も、光合成反応を効果的に行なわせることができ
る。
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
用する光ラジエータの一例を示す図、第３図は、
第２図の−線断面図である。 １０……光合成反応槽、１１……光ラジエー
タ。
部分的拡大平面図、第２図は、本発明の実施に使
用する光ラジエータの一例を示す図、第３図は、
第２図の−線断面図である。 １０……光合成反応槽、１１……光ラジエー
タ。
Claims (1)
- 【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
れた正三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徴請求の範
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
フアイバー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六角形又は円形又は三角
形又は四角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。
Priority Applications (9)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19987381A JPS58101682A (ja) | 1981-12-10 | 1981-12-10 | 光合成装置 |
| DE8282110916T DE3278766D1 (en) | 1981-12-03 | 1982-11-25 | Apparatus for photosynthesis |
| EP19820110916 EP0081156B1 (en) | 1981-12-03 | 1982-11-25 | Apparatus for photosynthesis |
| NZ20263182A NZ202631A (en) | 1981-12-03 | 1982-11-26 | Apparatus for photosynthesis:closely spaced arrangement of tubular photoradiators |
| AU91061/82A AU544592B2 (en) | 1981-12-03 | 1982-12-02 | Photosynthetic apparatus |
| CA000416889A CA1207695A (en) | 1981-12-03 | 1982-12-02 | Apparatus for photosynthesis |
| KR8205410A KR860000396B1 (ko) | 1981-12-03 | 1982-12-02 | 광합성 장치 |
| US07/076,422 US4900678A (en) | 1981-12-03 | 1987-07-21 | Apparatus for photosynthesis |
| HK12489A HK12489A (en) | 1981-12-03 | 1989-02-09 | Apparatus for photosynthesis |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19987381A JPS58101682A (ja) | 1981-12-10 | 1981-12-10 | 光合成装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58101682A JPS58101682A (ja) | 1983-06-16 |
| JPS626782B2 true JPS626782B2 (ja) | 1987-02-13 |
Family
ID=16415045
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19987381A Granted JPS58101682A (ja) | 1981-12-03 | 1981-12-10 | 光合成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58101682A (ja) |
-
1981
- 1981-12-10 JP JP19987381A patent/JPS58101682A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58101682A (ja) | 1983-06-16 |
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