JPS626783B2 - - Google Patents
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- JPS626783B2 JPS626783B2 JP19987581A JP19987581A JPS626783B2 JP S626783 B2 JPS626783 B2 JP S626783B2 JP 19987581 A JP19987581 A JP 19987581A JP 19987581 A JP19987581 A JP 19987581A JP S626783 B2 JPS626783 B2 JP S626783B2
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- photosynthetic
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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
- C12M21/00—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses
- C12M21/02—Photobioreactors
-
- 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
- C12M31/10—Means for providing, directing, scattering or concentrating light by light emitting elements located inside the reactor, e.g. LED or OLED
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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
ータとして正六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、光合成装置１０内には、
一辺の長さ（＝半径）ｒcmの正六角形の多数本の
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をＡ，Ｂ，
Ｃとし、これらの中心を結ぶ直線，，
が各光ラジエータの光照射面と交わる点をそれぞ
れａ，b″，ｂ，c″，ｃ，a″とし、△ABCの内角
を２等分する線分が各光ラジエータの光照射面と
交わる点をそれぞれa′，b′，c′とすると、 三角形a′b′c′の面積S1は、 S1＝d2cos30゜×1/2 ………(1) 四辺形aa′b′b″＋bb′c′c″＋cc′a′a″の面積S2
は、 S2＝1/2rd×３ ………(2) となり、光ラジエータ間の空隙面積S0は、 S0＝S1＋S2＝1/2（d2cos30゜＋3rd） ………(3) となる。 ここで、今、光ラジエータの長さをＨとすれ
ば、各光ラジエータ間の空隙に入る培地の体積Ｗ
は、 Ｗ＝SH＝1/2（d2cos30゜＋3rd）Ｈ ………(4) となり、光ラジエータの光照射面が培地と接する
面積Ｓは、 Ｓ＝3rH ………(5) となり、光ラジエータの一辺の長（＝半径）ｒ及
び各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
ータとして正六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、光合成装置１０内には、
一辺の長さ（＝半径）ｒcmの正六角形の多数本の
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をＡ，Ｂ，
Ｃとし、これらの中心を結ぶ直線，，
が各光ラジエータの光照射面と交わる点をそれぞ
れａ，b″，ｂ，c″，ｃ，a″とし、△ABCの内角
を２等分する線分が各光ラジエータの光照射面と
交わる点をそれぞれa′，b′，c′とすると、 三角形a′b′c′の面積S1は、 S1＝d2cos30゜×1/2 ………(1) 四辺形aa′b′b″＋bb′c′c″＋cc′a′a″の面積S2
は、 S2＝1/2rd×３ ………(2) となり、光ラジエータ間の空隙面積S0は、 S0＝S1＋S2＝1/2（d2cos30゜＋3rd） ………(3) となる。 ここで、今、光ラジエータの長さをＨとすれ
ば、各光ラジエータ間の空隙に入る培地の体積Ｗ
は、 Ｗ＝SH＝1/2（d2cos30゜＋3rd）Ｈ ………(4) となり、光ラジエータの光照射面が培地と接する
面積Ｓは、 Ｓ＝3rH ………(5) となり、光ラジエータの一辺の長（＝半径）ｒ及
び各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】
【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、螢光灯或いはキヤ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六角形であるので、該光
ラジエータが多数本配設される光合成反応槽を、
六角形又は円形に構成すると、最も効果的に光ラ
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
ように正六角形になつており、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、正六角形
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
であるが、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、螢光灯或いはキヤ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六角形であるので、該光
ラジエータが多数本配設される光合成反応槽を、
六角形又は円形に構成すると、最も効果的に光ラ
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
ように正六角形になつており、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、正六角形
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
であるが、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
れた正六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六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。
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19987581A JPS58101683A (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 |
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Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP19987581A JPS58101683A (ja) | 1981-12-10 | 1981-12-10 | 光合成装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58101683A JPS58101683A (ja) | 1983-06-16 |
| JPS626783B2 true JPS626783B2 (ja) | 1987-02-13 |
Family
ID=16415071
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19987581A Granted JPS58101683A (ja) | 1981-12-03 | 1981-12-10 | 光合成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JPS58101683A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2974814B1 (fr) * | 2011-05-06 | 2017-06-02 | Acta Alga | Photobioreacteur en milieu ferme pour la culture de micro-organismes photosynthetiques |
-
1981
- 1981-12-10 JP JP19987581A patent/JPS58101683A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58101683A (ja) | 1983-06-16 |
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