(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023078495
(43)【公開日】2023-06-07
(54)【発明の名称】攪拌装置とこれを用いた培養装置及び培養方法
(51)【国際特許分類】
B01F 33/40 20220101AFI20230531BHJP
C12M 1/00 20060101ALI20230531BHJP
C12N 1/10 20060101ALI20230531BHJP
C12N 1/12 20060101ALI20230531BHJP
【ＦＩ】
B01F13/02 A
C12M1/00 D
C12N1/10
C12N1/12 A
【審査請求】有
【請求項の数】11
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021191626
(22)【出願日】2021-11-26
(11)【特許番号】
(45)【特許公報発行日】2023-01-10
(71)【出願人】
【識別番号】396020132
【氏名又は名称】株式会社システック
(72)【発明者】
【氏名】梶村 武志
(72)【発明者】
【氏名】冨田 正久
(72)【発明者】
【氏名】梶村 泰介
(72)【発明者】
【氏名】宮下 公一
【テーマコード（参考）】
4B029
4B065
4G036
【Ｆターム（参考）】
4B029AA02
4B029BB01
4B029CC01
4B029DB11
4B065AA83X
4B065AA86X
4B065BB28
4B065BC08
4G036AC03
(57)【要約】
【課題】
本発明の課題は、液体を直接加圧して気体を一気に噴出させ効果的攪拌ができる攪拌装置とこれを用いた培養装置及び方法を提供する。
【解決手段】
本発明の攪拌装置とこれを用いた培養装置は、攪拌すべき液体に浸漬して加圧により直接液体水位を浸漬長だけ押し下げ、下部にある開口から一気に噴出させ液体を攪拌する気体押圧管を備える。
【選択図】図１
本発明の課題は、液体を直接加圧して気体を一気に噴出させ効果的攪拌ができる攪拌装置とこれを用いた培養装置及び方法を提供する。
【解決手段】
本発明の攪拌装置とこれを用いた培養装置は、攪拌すべき液体に浸漬して加圧により直接液体水位を浸漬長だけ押し下げ、下部にある開口から一気に噴出させ液体を攪拌する気体押圧管を備える。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
加圧装置と、気体押圧管と、前記加圧装置と前記気体押圧管の間を接続する送気管と、を備え、前記気体押圧管は、前記送気管が接続された側から離れる方に、槽の中に収容され攪拌されるべき液体に浸漬する浸漬長以上の長さと、先端側に開口部又は／及び開口穴を有していて、前記気体押圧管が、前記浸漬された状態で、前記加圧装置により前記気体押圧管内に送り込んだ気体の圧力を上昇させ、前記気体押圧管内の前記液体の液水位を浸漬長以上下降させることで、前記気体を前記開口部又は／及び前記開口穴に到達させ、瞬時に前記気体を前記開口部又は／及び前記開口穴の周囲に噴出せしめることで液体を攪拌することを特徴とする攪拌装置。
【請求項2】
前記開口部又は／及び前記開口穴は、前記気体押圧管の前記先端側に上下又は内外に二つ以上設け、前記気体の前記噴出時において、前記上又は外の前記開口部又は／及び前記開口穴から前記気体を噴出させ、前記下又は内の前記開口部又は／及び前記開口穴は前記液体中に浸漬された状態となすことで前記気体の前記噴出を効果的にしたことを特徴とする請求項１記載の攪拌装置。
【請求項3】
前記気体押圧管の外側の下端にガイドフィンを付けることで、前記噴出時に前記液体中で前記気体を横下方向へ導くことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の攪拌装置。
【請求項4】
前記気体押圧管の前記液体への浸漬位置に、前記気体を内包する容積を増加するために膨らみ部を設けたことで攪拌効果を上げたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか1つに記載の攪拌装置。
【請求項5】
前記開口穴は、前記気体押圧管の下部に設けられ、外側ほど下がる斜め穴にしたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか1つに記載の攪拌装置。
【請求項6】
前記気体押圧管は、単管構成であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか1つに記載の攪拌装置。
【請求項7】
前記気体押圧管は、外管と前記外管の内部に配置された内管との多重管構造であることにより、前記噴出時の前記気体と前記液体の通路を分離して、前記噴出従って前記攪拌を効果的にしたことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか1つに記載の攪拌装置。
【請求項8】
前記内管は、前記外管の先端より使用時に前記液体のあるべき側にはみ出したはみ出し構成部を備えたことを特徴とする請求項７記載の攪拌装置。
【請求項9】
前記内管と前記外管との間、又は／及び前記外管を二つに分けたものの間で、互いに接続と分離が可能な結合手段を有することで洗浄を容易にしたことを特徴とする請求項７又は請求項８記載の攪拌装置。
【請求項10】
前記槽の中に複数の前記気体押圧管を配置し、前記槽の広い面積にわたって均質な攪拌を可能としたことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか1つに記載の攪拌装置。
【請求項11】
請求項１から請求項１０のいずれか１つに記載の攪拌装置を攪拌に使用したことを特徴とする培養装置。
【請求項12】
前記槽の中に、前記液体と沈殿性の培養のための栄養分を入れ、請求項１から請求項１０のいずれか１つに記載の攪拌装置により攪拌することで前記沈殿性の前記栄養分を均質配置に保持したことで培養と行うことを特徴とする培養方法。
【請求項13】
前記沈殿性の前記栄養分は酒粕とし、前記培養されるべきものをユーグレナとしたことを特徴とする請求項１２記載の培養方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、液体を攪拌する装置と、これを用いた培養装置及び培養方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
図７は、従来の攪拌装置を示す図である。７－Ａは、特許文献１に示されたもので、回路例３ａの間歇気泡発生盤５を空気導管で槽内下部の気泡生成盤５につなぎ、気泡生成盤５から気泡を液中に吹き出すものである。７－Ｂは、特許文献２に示されたもので、槽内下部にある散気管８から空気を曝気し、空気を受け止める上方に凸のブレードを散気管８の上に配置することで、酸素を保持させ溶存酸素濃度の低い下部水域の酸素供給効率を高めたものである。文献１と同じく、下部から気泡を吹き出すものだが、攪拌の効率化に向けては、両者とも特別な技術的特徴は示されていない。７－Ｃは、特許文献３に示されたもので、槽内の液中に沈めたカルシウム材による濾過層を配置し、濾過層を上下に貫通するように上層部にロート状の送水管を設置し、攪拌羽根を配置して、処理水を上部から下部に送り、循環させて、濾過層で濾過するものであるが、液体の送付に関するものであり、気体による攪拌を主体にしたものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開Ｈ９－２７１６５１
【特許文献2】特開２００１－２３２３８７
【特許文献3】特開Ｓ５４－３７３５４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本願の課題は、気体の噴出によって液体の効率的攪拌を行う攪拌装置とこれを用いた培養装置及び方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0005】
以下請求項に沿い記述する。
請求項１記載の発明は、攪拌装置であって、
加圧装置と、気体押圧管と、前記加圧装置と前記気体押圧管の間を接続する送気管と、を備え、前記気体押圧管は、前記送気管が接続された側から離れる方に、槽の中に収容され攪拌されるべき液体に浸漬する浸漬長以上の長さと、先端側に開口部又は／及び開口穴を有していて、前記気体押圧管が、前記浸漬された状態で、前記加圧装置により前記気体押圧管内に送り込んだ気体の圧力を上昇させ、前記気体押圧管内の前記液体の液水位を浸漬長以上下降させることで、前記気体を前記開口部又は／及び前記開口穴に到達させ、瞬時に前記気体を前記開口部又は／及び前記開口穴の周囲に噴出せしめることで液体を攪拌することを特徴とする。
請求項１記載の発明は、攪拌装置であって、
加圧装置と、気体押圧管と、前記加圧装置と前記気体押圧管の間を接続する送気管と、を備え、前記気体押圧管は、前記送気管が接続された側から離れる方に、槽の中に収容され攪拌されるべき液体に浸漬する浸漬長以上の長さと、先端側に開口部又は／及び開口穴を有していて、前記気体押圧管が、前記浸漬された状態で、前記加圧装置により前記気体押圧管内に送り込んだ気体の圧力を上昇させ、前記気体押圧管内の前記液体の液水位を浸漬長以上下降させることで、前記気体を前記開口部又は／及び前記開口穴に到達させ、瞬時に前記気体を前記開口部又は／及び前記開口穴の周囲に噴出せしめることで液体を攪拌することを特徴とする。
【0006】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の攪拌装置において、
前記開口部又は／及び前記開口穴は、前記気体押圧管の前記先端側に上下又は内外に二つ以上設け、前記気体の前記噴出時において、前記上又は外の前記開口部又は／及び前記開口穴から前記気体を噴出させ、前記下又は内の前記開口部又は／及び前記開口穴は前記液体中に浸漬された状態となすことで前記気体の前記噴出を効果的にしたことを特徴とする。
前記開口部又は／及び前記開口穴は、前記気体押圧管の前記先端側に上下又は内外に二つ以上設け、前記気体の前記噴出時において、前記上又は外の前記開口部又は／及び前記開口穴から前記気体を噴出させ、前記下又は内の前記開口部又は／及び前記開口穴は前記液体中に浸漬された状態となすことで前記気体の前記噴出を効果的にしたことを特徴とする。
【0007】
請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２記載の攪拌装置において、
前記気体押圧管の外側の下端にガイドフィンを付けることで、前記噴出時に前記液体中で前記気体を横下方向へ導くことを特徴とする。
前記気体押圧管の外側の下端にガイドフィンを付けることで、前記噴出時に前記液体中で前記気体を横下方向へ導くことを特徴とする。
【0008】
請求項４記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれか1つに記載の攪拌装置において、
前記気体押圧管の前記液体への浸漬位置に、前記気体を内包する容積を増加するために膨らみ部を設けたことで攪拌効果を上げたことを特徴とする。
前記気体押圧管の前記液体への浸漬位置に、前記気体を内包する容積を増加するために膨らみ部を設けたことで攪拌効果を上げたことを特徴とする。
【0009】
請求項５記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれか1つに記載の攪拌装置において、
前記開口穴は、前記気体押圧管の下部に設けられ、外側ほど下がる斜め穴にしたことを特徴とする。
前記開口穴は、前記気体押圧管の下部に設けられ、外側ほど下がる斜め穴にしたことを特徴とする。
【0010】
請求項６記載の発明は、請求項１から請求項５のいずれか1つに記載の攪拌装置において、
前記気体押圧管は、単管構成であることを特徴とする。
前記気体押圧管は、単管構成であることを特徴とする。
【0011】
請求項７記載の発明は、請求項１から請求項５のいずれか1つに記載の攪拌装置において、
前記気体押圧管は、外管と前記外管の内部に配置された内管との多重管構造であることにより、前記噴出時の前記気体と前記液体の通路を分離して、前記噴出従って前記攪拌を効果的にしたことを特徴とする。
前記気体押圧管は、外管と前記外管の内部に配置された内管との多重管構造であることにより、前記噴出時の前記気体と前記液体の通路を分離して、前記噴出従って前記攪拌を効果的にしたことを特徴とする。
【0012】
請求項８記載の発明は、請求項７記載の攪拌装置において、
前記内管は、前記外管の先端より使用時に前記液体のあるべき側にはみ出したはみ出し構成部を備えたことを特徴とする。
前記内管は、前記外管の先端より使用時に前記液体のあるべき側にはみ出したはみ出し構成部を備えたことを特徴とする。
【0013】
請求項９記載の発明は、請求項７又は請求項８記載の攪拌装置において、
前記内管と前記外管との間、又は／及び前記外管を二つに分けたものの間で、互いに接続と分離が可能な結合手段を有することで洗浄を容易にしたことを特徴とする。
前記内管と前記外管との間、又は／及び前記外管を二つに分けたものの間で、互いに接続と分離が可能な結合手段を有することで洗浄を容易にしたことを特徴とする。
【0014】
請求項１０記載の発明は、請求項１から請求項９のいずれか1つに記載の攪拌装置において、前記槽の中に複数の前記気体押圧管を配置し、前記槽の広い面積にわたって均質な攪拌を可能としたことを特徴とする。
【0015】
請求項１１記載の発明は、培養装置であって、
請求項１から請求項１０のいずれか１つに記載の攪拌装置を攪拌に使用したことを特徴とする。
請求項１から請求項１０のいずれか１つに記載の攪拌装置を攪拌に使用したことを特徴とする。
【0016】
請求項１２記載の発明は、培養方法であって、
前記槽の中に、前記液体と沈殿性の培養のための栄養分を入れ、請求項１から請求項１０のいずれか１つに記載の攪拌装置により攪拌することで前記沈殿性の前記栄養分を均質配置に保持したことで培養と行うことを特徴とする。
前記槽の中に、前記液体と沈殿性の培養のための栄養分を入れ、請求項１から請求項１０のいずれか１つに記載の攪拌装置により攪拌することで前記沈殿性の前記栄養分を均質配置に保持したことで培養と行うことを特徴とする。
【0017】
請求項１３記載の発明は、請求項１２記載の培養方法において、
前記沈殿性の前記栄養分は酒粕とし、前記培養されるべきものをユーグレナとしたことを特徴とする。
前記沈殿性の前記栄養分は酒粕とし、前記培養されるべきものをユーグレナとしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【0018】
以上の様に構成されているので、本発明による攪拌装置とこれを用いた培養装置及び方法では、単純な構成によって、液体を直接加圧して気体を一気に噴出させ、効果的に攪拌できる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1】本発明にかかる攪拌装置の一実施態様を示す図である。
【図2】本発明にかかる攪拌装置の他の一実施態様を示す図である。
【図3】本発明にかかる攪拌装置の動作の一実施態様を示す図である。
【図4】本発明にかかる攪拌装置の実施態様の変更例を示す図である。
【図5】本発明にかかる攪拌装置の実施態様の変更例を示す図である。
【図6】本発明にかかる攪拌装置の使用時の一実施態様を示す図である。
【図7】従来の攪拌装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0020】
図１は、本発明にかかる攪拌装置の一実施態様を示す図である。
加圧装置１１０と、気体押圧管１２０と、加圧装置１１０と気体押圧管１２０の間を接続する送気管１３０と、を備え、気体押圧管１２０は、送気管１３０が接続された側から離れる方に、攪拌されるべき液体に浸漬する浸漬長以上の長さと、その先端側に開口部１２１Ａと又は／及び下記の開口穴１２１Ｂを有していて、気体押圧管１２０が、浸漬された状態で、加圧装置１１０により送り込んだ気体押圧管１２０内の気体の圧力を上昇させ、気体押圧管１２０内の液体の液水位を浸漬長以上下降させることで、気体を開口部１２１Ａ又は／及び下記の開口穴１２１Ｂに到達させ、直後、気体が開口部１２１Ａ又は／及び下記の開口穴１２１Ｂを越えた瞬間から瞬時に気体を開口部１２１Ａ又は／及び下記の開口穴１２１Ｂの周囲に噴出せしめることで液体を攪拌することを特徴としている。加圧装置１１０から送気管１３０で槽の下部から気体泡を出す従来の装置では、送気管１３０の排気抵抗（気体が管内を移動するときの抵抗（通りにくさ））があるため攪拌効果が低下してしまうが、本願の装置では、その欠点はなくなって、気体押圧管１２０内に溜まっていき、開口部１２１Ａ又は／及び下記の開口穴１２１Ｂのある位置即ち浸漬長だけ液水位が下がって、気体の噴出を直接抑えていた液体の膜（薄い層）を押し破って、気体押圧管１２０内に溜まった気体全量が一気に噴出する。この事情は、従来の装置ではないことである。
加圧装置１１０と、気体押圧管１２０と、加圧装置１１０と気体押圧管１２０の間を接続する送気管１３０と、を備え、気体押圧管１２０は、送気管１３０が接続された側から離れる方に、攪拌されるべき液体に浸漬する浸漬長以上の長さと、その先端側に開口部１２１Ａと又は／及び下記の開口穴１２１Ｂを有していて、気体押圧管１２０が、浸漬された状態で、加圧装置１１０により送り込んだ気体押圧管１２０内の気体の圧力を上昇させ、気体押圧管１２０内の液体の液水位を浸漬長以上下降させることで、気体を開口部１２１Ａ又は／及び下記の開口穴１２１Ｂに到達させ、直後、気体が開口部１２１Ａ又は／及び下記の開口穴１２１Ｂを越えた瞬間から瞬時に気体を開口部１２１Ａ又は／及び下記の開口穴１２１Ｂの周囲に噴出せしめることで液体を攪拌することを特徴としている。加圧装置１１０から送気管１３０で槽の下部から気体泡を出す従来の装置では、送気管１３０の排気抵抗（気体が管内を移動するときの抵抗（通りにくさ））があるため攪拌効果が低下してしまうが、本願の装置では、その欠点はなくなって、気体押圧管１２０内に溜まっていき、開口部１２１Ａ又は／及び下記の開口穴１２１Ｂのある位置即ち浸漬長だけ液水位が下がって、気体の噴出を直接抑えていた液体の膜（薄い層）を押し破って、気体押圧管１２０内に溜まった気体全量が一気に噴出する。この事情は、従来の装置ではないことである。
【0021】
攪拌力は、気体押圧管１２０の浸漬長の部分の容積に溜まる気体の量で決まる。
即ち、攪拌効果が、浸漬長及び浸漬長の部分の容積で決める設計ができる。
適度の時間間隔で、加圧と瞬時噴出を繰り返して攪拌を行う。尚、１－Ａでは、気体押圧管１２０の開口部１２１Ａとして、気体押圧管１２０の下部に開口穴１２１Ｂを設けている。開口穴１２１Ｂは図のように外側ほど下がる斜め穴にすると、横方向への攪拌を効果的にできる。開口穴１２１Ｂがなくとも、開口部１２１Ａがその役目をすることができる。
１－Ｂには、加圧前の気体の圧力と液水位の寸法を示し、浸漬長がｈ0である。Ｈは、液槽の空間長である。１－Ｃでは、加圧により、液水位が浸漬長ｈ0だけ下げられて、瞬時噴出が起こる寸前での液水位の状態における気体の圧力、液水位関係を示している。同時に、気体押圧管１２０の断面の面積Ｓ0と液槽の断面の面積Ｓ1も示している。１－Ｃの状態の直後、一気に瞬時噴出が発生し、気体押圧管１２０内の気体は液体側にでて、液は逆に気体押圧管１２０内に戻って、液水位は１－Ｂの状態に戻る。
即ち、攪拌効果が、浸漬長及び浸漬長の部分の容積で決める設計ができる。
適度の時間間隔で、加圧と瞬時噴出を繰り返して攪拌を行う。尚、１－Ａでは、気体押圧管１２０の開口部１２１Ａとして、気体押圧管１２０の下部に開口穴１２１Ｂを設けている。開口穴１２１Ｂは図のように外側ほど下がる斜め穴にすると、横方向への攪拌を効果的にできる。開口穴１２１Ｂがなくとも、開口部１２１Ａがその役目をすることができる。
１－Ｂには、加圧前の気体の圧力と液水位の寸法を示し、浸漬長がｈ0である。Ｈは、液槽の空間長である。１－Ｃでは、加圧により、液水位が浸漬長ｈ0だけ下げられて、瞬時噴出が起こる寸前での液水位の状態における気体の圧力、液水位関係を示している。同時に、気体押圧管１２０の断面の面積Ｓ0と液槽の断面の面積Ｓ1も示している。１－Ｃの状態の直後、一気に瞬時噴出が発生し、気体押圧管１２０内の気体は液体側にでて、液は逆に気体押圧管１２０内に戻って、液水位は１－Ｂの状態に戻る。
【0022】
因みに、瞬時噴出直前の管内圧力は、使用時を外気に通じた条件で、以下の計算のようになる。
瞬時噴出直前の加圧力Ｐaと空間圧Ｐは、槽内圧力Ｐ0、液水位差ｈ0、管面積Ｓ0、
容器面積Ｓ＝Ｓ1－Ｓ0、液上昇水位差ｈ１として、（長さ単位はｍ、圧力単位は気圧）
槽内圧力は、槽内がフィルタを介し外気に通じている条件で、Ｐ0一定とする。
Ｐa＝Ｐ0＋０．１（ｈ0＋ｈ1） （１）
ｈ0Ｓ0＝ｈ1Ｓ＝ｈ1（Ｓ1－Ｓ0）
ｈ1＝ｈ0Ｓ0／（Ｓ1－Ｓ0） （２）
計算例：Ｐ0=１気圧、Ｓ0（直径３ｃｍ）＝７．０７／１００００ｍ２、Ｓ１（直径３０ｃｍ）＝７００／１００００ｍ２、ｈ0＝０．１５ｍ、Ｈ＝０．１ｍとして、
ｈ1＝０．１５×７．０７／１００００／（７００／１００００－７．０７／１００００）
＝０．１５×７．０７／６９３＝０．００１５ｍ⇒水位上昇は１．５ｍｍ （３）
（３）から、Ｐa＝1＋０．１（０．１５＋０．００１５）
＝１＋０．１×０．１５１５＝１＋０．０１５１５
＝１．０１５（気圧） （４）
Ｐ0の１気圧⇒Ｐaの１．０１５気圧に昇圧で噴出限界が達成できる。
瞬時噴出直前の加圧力Ｐaと空間圧Ｐは、槽内圧力Ｐ0、液水位差ｈ0、管面積Ｓ0、
容器面積Ｓ＝Ｓ1－Ｓ0、液上昇水位差ｈ１として、（長さ単位はｍ、圧力単位は気圧）
槽内圧力は、槽内がフィルタを介し外気に通じている条件で、Ｐ0一定とする。
Ｐa＝Ｐ0＋０．１（ｈ0＋ｈ1） （１）
ｈ0Ｓ0＝ｈ1Ｓ＝ｈ1（Ｓ1－Ｓ0）
ｈ1＝ｈ0Ｓ0／（Ｓ1－Ｓ0） （２）
計算例：Ｐ0=１気圧、Ｓ0（直径３ｃｍ）＝７．０７／１００００ｍ２、Ｓ１（直径３０ｃｍ）＝７００／１００００ｍ２、ｈ0＝０．１５ｍ、Ｈ＝０．１ｍとして、
ｈ1＝０．１５×７．０７／１００００／（７００／１００００－７．０７／１００００）
＝０．１５×７．０７／６９３＝０．００１５ｍ⇒水位上昇は１．５ｍｍ （３）
（３）から、Ｐa＝1＋０．１（０．１５＋０．００１５）
＝１＋０．１×０．１５１５＝１＋０．０１５１５
＝１．０１５（気圧） （４）
Ｐ0の１気圧⇒Ｐaの１．０１５気圧に昇圧で噴出限界が達成できる。
【0023】
尚、１－Ａに示す開口部１２１Ａが全開のものに対して、１－Ｄに示すように、気体押圧管１２０の下部の底部にある開口部１２１Ａを狭い穴にしたものをしめす。更に、１－Ｅでは、開口部あるなしにかかわらず、側面にある開口穴１２１Ｂを上下に２段に形成し、液体位置が加圧により、上側の開口穴１２１Ｂ２に到達したときに、気体を開口穴１２１Ｂ２から噴出させ、同時に下側の開口穴１２１Ｂ１から液体を気体押圧管１２０の管内に入れる動作をさせる。このような変更案も可能である。
【0024】
図２は、本発明にかかる攪拌装置の他の一実施態様を示す図である。
図１では、気体押圧管１２０が単管構成であったが、図２の２－Ａにおいては、気体押圧管１２０は、多重管構成である。外管１２０Ａの内部に内菅１２０Ｂが、内菅１２０Ｂの開口部１２１Ａのある先端が外管１２０Ａの開口部１２１Ａのある先端と同じ高さ又は内菅１２０Ｂが外管１２０Ａより外側に出る配置になっている方が好ましい。尚、内菅１２０Ｂの先端が外管１２０Ａの先端より内側にあるほど、多重管の効果は低下する。
図1と同様に、気管壁下部に開口穴１２１Ｂがあってもよいし、開口穴１２１Ｂが無くとも、内菅１２０Ｂと外管１２０Ａの間の空間がその役割をする。尚、多重管は、外管１２－Ａの中にある内管１２０Ｂが複数本あってもよいが、基本的には、図示のように１本で効果が達成される。
２－Ｂのように液槽の液体に浸漬して使う。加圧してない状態で内菅１２０Ｂの上側先端を液水位が上回るか、下に来るかは任意に選べるが、上回る位置まで浸漬する方が、液体の戻りと気体の噴出に有利になる。
図１では、気体押圧管１２０が単管構成であったが、図２の２－Ａにおいては、気体押圧管１２０は、多重管構成である。外管１２０Ａの内部に内菅１２０Ｂが、内菅１２０Ｂの開口部１２１Ａのある先端が外管１２０Ａの開口部１２１Ａのある先端と同じ高さ又は内菅１２０Ｂが外管１２０Ａより外側に出る配置になっている方が好ましい。尚、内菅１２０Ｂの先端が外管１２０Ａの先端より内側にあるほど、多重管の効果は低下する。
図1と同様に、気管壁下部に開口穴１２１Ｂがあってもよいし、開口穴１２１Ｂが無くとも、内菅１２０Ｂと外管１２０Ａの間の空間がその役割をする。尚、多重管は、外管１２－Ａの中にある内管１２０Ｂが複数本あってもよいが、基本的には、図示のように１本で効果が達成される。
２－Ｂのように液槽の液体に浸漬して使う。加圧してない状態で内菅１２０Ｂの上側先端を液水位が上回るか、下に来るかは任意に選べるが、上回る位置まで浸漬する方が、液体の戻りと気体の噴出に有利になる。
【0025】
図１の単管構成も図２の多重管構成も基本動作は同じなので、多重管構成の図を用いて、動作を図３で説明する。図３は、本発明にかかる攪拌装置の動作の一実施態様を示す図である。３－Ａは、液槽に攪拌装置が配置された図である。Ａ）は、加圧前で、太線で示す気体押圧管１２０内と槽内で同じ液水位である。Ｂ）は、加圧途中で、気体押圧管１２０内の液水位が下がり、その分、液槽の液水位は上がっている。Ｃ）は、気体押圧管１２０内の液水位が開口部１２１Ａ又は開口穴１２１Ｂの位置まで下がった状態で、この直後には、Ｄ）のように、開口部１２１Ａ又は開口穴１２１Ｂから気体が一気に周りの液体中に噴き出す瞬時噴出状態になり、暴発的な噴出で液体が攪拌される。多重管構成では、気体は、内菅１２０Ｂと外管１２０Ａの間の空間を通って液体中に吹き出し、同時に液体は、内菅１２０Ｂの内側を通って、上に戻ると同時に槽内上部の気体を押し出して吐き出させる。多重管構成は、気体の通路と液体の通路が分かれているため、互いの間で勢いを低減する不都合がないが、単管構成では、液体が戻る方向と気体の流れの方向が逆であり、更に、液体が入ると気体の通路が狭められ、気体が通路を維持することと反対の効果があるため、気体を押し出す力は、多重管構成に比べて弱まる。その代わり、単管構成は、単純な点が利点である。
【0026】
動作は、両者は同じである。３－Ｂには、気体押圧管１２０内の気体の圧力Ｐと液水位Ｈ、噴出量Ｑの時間変化を3サイクル分示す。
Ａ）状態から加圧を開始して、液水位は、Ｂ）状態で下がっていく、Ｃ）で液水位が最下点になると、その直後Ｄ）のように瞬時噴出量Ｑのように気体が一気に噴き出し、元のＡ）状態に戻っていく。瞬時噴出量Ｑによって攪拌が行われる。これが繰り返される。噴出の総量は、液水位の差である浸漬長ｈ0の部分の気体押圧管１２０の容積で決まり、噴出力は、圧力、従って浸漬長ｈ0で決まり、両者が攪拌効果に寄与するので、浸漬長ｈ0と気体押圧管１２０の断面も大きい方がよい。尚、加圧してない状態での液水位と内管の上端位置とは、互いに制限関係はなく、瞬時噴出量は、浸漬長（液水位差）に対応する気体押圧管１２０又は、多重管構造では外管１２０Ａの容積で決まる。
Ａ）状態から加圧を開始して、液水位は、Ｂ）状態で下がっていく、Ｃ）で液水位が最下点になると、その直後Ｄ）のように瞬時噴出量Ｑのように気体が一気に噴き出し、元のＡ）状態に戻っていく。瞬時噴出量Ｑによって攪拌が行われる。これが繰り返される。噴出の総量は、液水位の差である浸漬長ｈ0の部分の気体押圧管１２０の容積で決まり、噴出力は、圧力、従って浸漬長ｈ0で決まり、両者が攪拌効果に寄与するので、浸漬長ｈ0と気体押圧管１２０の断面も大きい方がよい。尚、加圧してない状態での液水位と内管の上端位置とは、互いに制限関係はなく、瞬時噴出量は、浸漬長（液水位差）に対応する気体押圧管１２０又は、多重管構造では外管１２０Ａの容積で決まる。
【0027】
図４は、本発明にかかる攪拌装置の実施態様の変更例を示す図である。
４－Ａは、多重管構成のみに言えることであるが、内管１２０Ｂを外管１２０Ａの先端よりΔ分だけはみ出したはみ出し構成部４０１にすることで、気体の瞬時噴出時においても、内菅１２０Ｂが液体中にあることで、液体の内管１２０Ｂへの戻りと外管１２０の開口部１２１Ａの気体通路を確保したものである。４－Ｂは、単管構成、多重管構成に共通なもので、気体押圧管１２０の外側の下端にガイドフィン４０２を付けたものである。すなわち、気体押圧管１２０が単管構成では開口穴１２１Ｂの直ぐ上に、気体押圧管１２０が多重管構成では外管１２０Ａの下端に、液体中で気体を横下方向へ導くガイドフィン４０２を付ける。
４－Ｃは、単管構成、多重管構成に共通なもので、気体押圧管１２０に膨らみ部４０３を設ける。すなわち、単管構成の気体押圧管１２０又は多重管構成の気体押圧管１２０の外管１２０Ａの浸漬位置に容積を増加するために膨らみ部４０３を設けたものである。これは、上記した噴出の総量が気体押圧管１２０の浸漬長ｈ0の部分の容積で決まることに対応している。
４－Ａは、多重管構成のみに言えることであるが、内管１２０Ｂを外管１２０Ａの先端よりΔ分だけはみ出したはみ出し構成部４０１にすることで、気体の瞬時噴出時においても、内菅１２０Ｂが液体中にあることで、液体の内管１２０Ｂへの戻りと外管１２０の開口部１２１Ａの気体通路を確保したものである。４－Ｂは、単管構成、多重管構成に共通なもので、気体押圧管１２０の外側の下端にガイドフィン４０２を付けたものである。すなわち、気体押圧管１２０が単管構成では開口穴１２１Ｂの直ぐ上に、気体押圧管１２０が多重管構成では外管１２０Ａの下端に、液体中で気体を横下方向へ導くガイドフィン４０２を付ける。
４－Ｃは、単管構成、多重管構成に共通なもので、気体押圧管１２０に膨らみ部４０３を設ける。すなわち、単管構成の気体押圧管１２０又は多重管構成の気体押圧管１２０の外管１２０Ａの浸漬位置に容積を増加するために膨らみ部４０３を設けたものである。これは、上記した噴出の総量が気体押圧管１２０の浸漬長ｈ0の部分の容積で決まることに対応している。
【0028】
図５は、本発明にかかる攪拌装置の実施態様の変更例を示す図である。
主に多重管構成においては、内菅１２０Ｂと外菅１２０Ａを適度な期間ごとに洗浄する場合に備えて、分離構造にしたものである。５－Ａの装置は、５－Ｂの外管１２０Ａ、５－Ｃの送気管１３０及び加圧装置１１０、５－Ｄの内菅１２０Ｂに分離される。各々の間は、結合手段により結合・分離が自在であるので、洗浄などのメンテナンスを容易に行える。
尚、図４の４－Ｃに示すように外管１２０Ａの膨らみ部４０３で上下に分離して、結合手段により結合・分離が自在とすることもできる。勿論、結合部なし、従って、分離なしの膨らみ部４０３の構成でもよいことは当然である
主に多重管構成においては、内菅１２０Ｂと外菅１２０Ａを適度な期間ごとに洗浄する場合に備えて、分離構造にしたものである。５－Ａの装置は、５－Ｂの外管１２０Ａ、５－Ｃの送気管１３０及び加圧装置１１０、５－Ｄの内菅１２０Ｂに分離される。各々の間は、結合手段により結合・分離が自在であるので、洗浄などのメンテナンスを容易に行える。
尚、図４の４－Ｃに示すように外管１２０Ａの膨らみ部４０３で上下に分離して、結合手段により結合・分離が自在とすることもできる。勿論、結合部なし、従って、分離なしの膨らみ部４０３の構成でもよいことは当然である
【0029】
図６は、本発明にかかる攪拌装置の使用時の一実施態様を示す図である。
６－Ａでは、液槽ごとに攪拌装置を備えている場合、６－Ｂは、液槽に複数の攪拌装置を適当な間隔を離して備えている場合である。攪拌装置１台が横にどの範囲まで攪拌効果があるかを考慮して配置される。各々の攪拌装置は、同時に攪拌してもよいが、６－Ｃのように撹拌タイミングをずらして動作してもよい。
６－Ａでは、液槽ごとに攪拌装置を備えている場合、６－Ｂは、液槽に複数の攪拌装置を適当な間隔を離して備えている場合である。攪拌装置１台が横にどの範囲まで攪拌効果があるかを考慮して配置される。各々の攪拌装置は、同時に攪拌してもよいが、６－Ｃのように撹拌タイミングをずらして動作してもよい。
【0030】
液槽は、ユーグレナ等の微細藻類の培養槽とし、本装置を攪拌に使用すれば培養装置とすることができる。尚、本攪拌装置は、培養のための栄養分で、酒粕などのように特に沈殿性の栄養分を使用して微細藻類、特にユーグレナを培養する場合に沈殿した酒粕を均質に攪拌する場合において有効な培養方法である。
【産業上の利用可能性】
【0031】
以上のように本発明にかかる攪拌装置とこれを用いた培養装置及び方法は、簡単な構成で極めて効果的な攪拌が可能なので、産業上利用して極めて好都合である。
【0032】
１１０ 加圧装置
１２０ 気体押圧管
１２０Ａ 外管
１２０Ｂ 内管
１２１Ａ 開口部
１２１Ｂ、 １２１Ｂ１、１２１Ｂ２ 開口穴
１３０ 送気管
４０１ はみ出し構成部
４０２ ガイドフィン
４０３ 膨らみ部
１２０ 気体押圧管
１２０Ａ 外管
１２０Ｂ 内管
１２１Ａ 開口部
１２１Ｂ、 １２１Ｂ１、１２１Ｂ２ 開口穴
１３０ 送気管
４０１ はみ出し構成部
４０２ ガイドフィン
４０３ 膨らみ部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【手続補正書】
【提出日】2022-10-28
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
加圧装置と、気体押圧管と、前記加圧装置と前記気体押圧管の間を接続する送気管と、を備え、前記気体押圧管は、前記送気管が接続された側から離れる方に、槽の中に収容され攪拌されるべき液体に浸漬する浸漬長以上の長さと、先端側に開口部又は／及び開口穴を有していて、前記気体押圧管が、前記浸漬された状態で、前記加圧装置により前記気体押圧管内に送り込んだ気体の圧力を上昇させ、前記気体押圧管内の前記液体の液水位を浸漬長以上下降させることで、前記気体を前記開口部又は／及び前記開口穴に到達させ、瞬時に前記気体を前記開口部又は／及び前記開口穴の周囲に噴出せしめることで液体を攪拌することを特徴とする攪拌装置。
【請求項2】
前記開口部又は／及び前記開口穴は、前記気体押圧管の前記先端側に上下又は内外に二つ以上設け、前記気体の前記噴出時において、前記上又は外の前記開口部又は／及び前記開口穴から前記気体を噴出させ、前記下又は内の前記開口部又は／及び前記開口穴は前記液体中に浸漬された状態となすことで前記気体の前記噴出を効果的にしたことを特徴とする請求項１記載の攪拌装置。
【請求項3】
前記気体押圧管の外側の下端にガイドフィンを付けることで、前記噴出時に前記液体中で前記気体を横下方向へ導くことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の攪拌装置。
【請求項4】
前記気体押圧管の前記液体への浸漬位置に、前記気体を内包する容積を増加するために膨らみ部を設けたことで攪拌効果を上げたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか1つに記載の攪拌装置。
【請求項5】
前記開口穴は、前記気体押圧管の下部の側壁内に設けられ、外方向ほど下がる斜め穴にしたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか1つに記載の攪拌装置。
【請求項6】
前記気体押圧管は、単管構成であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか1つに記載の攪拌装置。
【請求項7】
前記気体押圧管は、外管と前記外管の内部に配置された内管との多重管構造であることにより、前記噴出時の前記気体と前記液体の通路を分離して、前記噴出従って前記攪拌を効果的にしたことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか1つに記載の攪拌装置。
【請求項8】
前記内管は、前記外管の先端より下側にはみ出したはみ出し構成部を備えたことを特徴とする請求項７記載の攪拌装置。
【請求項9】
前記内管と前記外管との間、又は／及び前記外管を二つに分けたものの間で、互いに接続と分離が可能な結合手段を有することで洗浄を容易にしたことを特徴とする請求項７又は請求項８記載の攪拌装置。
【請求項10】
前記槽の中に複数の前記気体押圧管を配置し、前記槽の広い面積にわたって均質な攪拌を可能としたことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか1つに記載の攪拌装置。
【請求項11】
請求項１から請求項１０のいずれか１つに記載の攪拌装置を有し、攪拌に使用したことを特徴とする培養装置。
【請求項12】
前記槽の中に、前記液体と沈殿性の培養のための栄養分を入れ、請求項１から請求項１０のいずれか１つに記載の攪拌装置を備えて攪拌することで前記沈殿性の前記栄養分を均質配置に保持したことで培養と行うことを特徴とする培養方法。
【請求項13】
前記沈殿性の前記栄養分は酒粕とし、前記培養されるべきものをユーグレナとしたことを特徴とする請求項１２記載の培養方法。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、液体を攪拌する装置と、これを用いた培養装置及び培養方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
図７は、従来の攪拌装置を示す図である。７－Ａは、特許文献１に示されたもので、回路例３ａの間歇気泡発生盤５を空気導管で槽内下部の気泡生成盤５につなぎ、気泡生成盤５から気泡を液中に吹き出すものである。７－Ｂは、特許文献２に示されたもので、槽内下部にある散気管８から空気を曝気し、空気を受け止める上方に凸のブレードを散気管８の上に配置することで、酸素を保持させ溶存酸素濃度の低い下部水域の酸素供給効率を高めたものである。文献１と同じく、下部から気泡を吹き出すものだが、攪拌の効率化に向けては、両者とも特別な技術的特徴は示されていない。７－Ｃは、特許文献３に示されたもので、槽内の液中に沈めたカルシウム材による濾過層を配置し、濾過層を上下に貫通するように上層部にロート状の送水管を設置し、攪拌羽根を配置して、処理水を上部から下部に送り、循環させて、濾過層で濾過するものであるが、液体の送付に関するものであり、気体による攪拌を主体にしたものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開Ｈ９－２７１６５１
【特許文献2】特開２００１－２３２３８７
【特許文献3】特開Ｓ５４－３７３５４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本願の課題は、気体の噴出によって液体の効率的攪拌を行う攪拌装置とこれを用いた培養装置及び方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0005】
以下請求項に沿い記述する。
請求項１記載の発明は、攪拌装置であって、
加圧装置と、気体押圧管と、前記加圧装置と前記気体押圧管の間を接続する送気管と、を備え、前記気体押圧管は、前記送気管が接続された側から離れる方に、槽の中に収容され攪拌されるべき液体に浸漬する浸漬長以上の長さと、先端側に開口部又は／及び開口穴を有していて、前記気体押圧管が、前記浸漬された状態で、前記加圧装置により前記気体押圧管内に送り込んだ気体の圧力を上昇させ、前記気体押圧管内の前記液体の液水位を浸漬長以上下降させることで、前記気体を前記開口部又は／及び前記開口穴に到達させ、瞬時に前記気体を前記開口部又は／及び前記開口穴の周囲に噴出せしめることで液体を攪拌することを特徴とする。
請求項１記載の発明は、攪拌装置であって、
加圧装置と、気体押圧管と、前記加圧装置と前記気体押圧管の間を接続する送気管と、を備え、前記気体押圧管は、前記送気管が接続された側から離れる方に、槽の中に収容され攪拌されるべき液体に浸漬する浸漬長以上の長さと、先端側に開口部又は／及び開口穴を有していて、前記気体押圧管が、前記浸漬された状態で、前記加圧装置により前記気体押圧管内に送り込んだ気体の圧力を上昇させ、前記気体押圧管内の前記液体の液水位を浸漬長以上下降させることで、前記気体を前記開口部又は／及び前記開口穴に到達させ、瞬時に前記気体を前記開口部又は／及び前記開口穴の周囲に噴出せしめることで液体を攪拌することを特徴とする。
【0006】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の攪拌装置において、
前記開口部又は／及び前記開口穴は、前記気体押圧管の前記先端側に上下又は内外に二つ以上設け、前記気体の前記噴出時において、前記上又は外の前記開口部又は／及び前記開口穴から前記気体を噴出させ、前記下又は内の前記開口部又は／及び前記開口穴は前記液体中に浸漬された状態となすことで前記気体の前記噴出を効果的にしたことを特徴とする。
前記開口部又は／及び前記開口穴は、前記気体押圧管の前記先端側に上下又は内外に二つ以上設け、前記気体の前記噴出時において、前記上又は外の前記開口部又は／及び前記開口穴から前記気体を噴出させ、前記下又は内の前記開口部又は／及び前記開口穴は前記液体中に浸漬された状態となすことで前記気体の前記噴出を効果的にしたことを特徴とする。
【0007】
請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２記載の攪拌装置において、
前記気体押圧管の外側の下端にガイドフィンを付けることで、前記噴出時に前記液体中で前記気体を横下方向へ導くことを特徴とする。
前記気体押圧管の外側の下端にガイドフィンを付けることで、前記噴出時に前記液体中で前記気体を横下方向へ導くことを特徴とする。
【0008】
請求項４記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれか1つに記載の攪拌装置において、
前記気体押圧管の前記液体への浸漬位置に、前記気体を内包する容積を増加するために膨らみ部を設けたことで攪拌効果を上げたことを特徴とする。
前記気体押圧管の前記液体への浸漬位置に、前記気体を内包する容積を増加するために膨らみ部を設けたことで攪拌効果を上げたことを特徴とする。
【0009】
請求項５記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれか1つに記載の攪拌装置において、
前記開口穴は、前記気体押圧管の下部の側壁内に設けられ、外方向ほど下がる斜め穴にしたことを特徴とする。
前記開口穴は、前記気体押圧管の下部の側壁内に設けられ、外方向ほど下がる斜め穴にしたことを特徴とする。
【0010】
請求項６記載の発明は、請求項１から請求項５のいずれか1つに記載の攪拌装置において、
前記気体押圧管は、単管構成であることを特徴とする。
前記気体押圧管は、単管構成であることを特徴とする。
【0011】
請求項７記載の発明は、請求項１から請求項５のいずれか1つに記載の攪拌装置において、
前記気体押圧管は、外管と前記外管の内部に配置された内管との多重管構造であることにより、前記噴出時の前記気体と前記液体の通路を分離して、前記噴出従って前記攪拌を効果的にしたことを特徴とする。
前記気体押圧管は、外管と前記外管の内部に配置された内管との多重管構造であることにより、前記噴出時の前記気体と前記液体の通路を分離して、前記噴出従って前記攪拌を効果的にしたことを特徴とする。
【0012】
請求項８記載の発明は、請求項７記載の攪拌装置において、
前記内管は、前記外管の先端より下側にはみ出したはみ出し構成部を備えたことを特徴とする。
前記内管は、前記外管の先端より下側にはみ出したはみ出し構成部を備えたことを特徴とする。
【0013】
請求項９記載の発明は、請求項７又は請求項８記載の攪拌装置において、
前記内管と前記外管との間、又は／及び前記外管を二つに分けたものの間で、互いに接続と分離が可能な結合手段を有することで洗浄を容易にしたことを特徴とする。
前記内管と前記外管との間、又は／及び前記外管を二つに分けたものの間で、互いに接続と分離が可能な結合手段を有することで洗浄を容易にしたことを特徴とする。
【0014】
請求項１０記載の発明は、請求項１から請求項９のいずれか1つに記載の攪拌装置において、前記槽の中に複数の前記気体押圧管を配置し、前記槽の広い面積にわたって均質な攪拌を可能としたことを特徴とする。
【0015】
請求項１１記載の発明は、培養装置であって、
前記培養装置は、請求項１から請求項１０のいずれか１つに記載の攪拌装置を有し、攪拌に使用したことを特徴とする。
前記培養装置は、請求項１から請求項１０のいずれか１つに記載の攪拌装置を有し、攪拌に使用したことを特徴とする。
【0016】
請求項１２記載の発明は、培養方法であって、
前記槽の中に、前記液体と沈殿性の培養のための栄養分を入れ、請求項１から請求項１０のいずれか１つに記載の攪拌装置を備えて攪拌することで前記沈殿性の前記栄養分を均質配置に保持したことで培養と行うことを特徴とする。
前記槽の中に、前記液体と沈殿性の培養のための栄養分を入れ、請求項１から請求項１０のいずれか１つに記載の攪拌装置を備えて攪拌することで前記沈殿性の前記栄養分を均質配置に保持したことで培養と行うことを特徴とする。
【0017】
請求項１３記載の発明は、請求項１２記載の培養方法において、
前記沈殿性の前記栄養分は酒粕とし、前記培養されるべきものをユーグレナとしたことを特徴とする。
前記沈殿性の前記栄養分は酒粕とし、前記培養されるべきものをユーグレナとしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【0018】
以上の様に構成されているので、本発明による攪拌装置とこれを用いた培養装置及び方法では、単純な構成によって、液体を直接加圧して気体を一気に噴出させ、効果的に攪拌できる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1】本発明にかかる攪拌装置の一実施態様を示す図である。
【図2】本発明にかかる攪拌装置の他の一実施態様を示す図である。
【図3】本発明にかかる攪拌装置の動作の一実施態様を示す図である。
【図4】本発明にかかる攪拌装置の実施態様の変更例を示す図である。
【図5】本発明にかかる攪拌装置の実施態様の変更例を示す図である。
【図6】本発明にかかる攪拌装置の使用時の一実施態様を示す図である。
【図7】従来の攪拌装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0020】
図１は、本発明にかかる攪拌装置の一実施態様を示す図である。
加圧装置１１０と、気体押圧管１２０と、加圧装置１１０と気体押圧管１２０の間を接続する送気管１３０と、を備え、気体押圧管１２０は、送気管１３０が接続された側から離れる方に、攪拌されるべき液体に浸漬する浸漬長以上の長さと、その先端側に開口部１２１Ａと又は／及び下記の開口穴１２１Ｂを有していて、気体押圧管１２０が、浸漬された状態で、加圧装置１１０により送り込んだ気体押圧管１２０内の気体の圧力を上昇させ、気体押圧管１２０内の液体の液水位を浸漬長以上下降させることで、気体を開口部１２１Ａ又は／及び下記の開口穴１２１Ｂに到達させ、直後、気体が開口部１２１Ａ又は／及び下記の開口穴１２１Ｂを越えた瞬間から瞬時に気体を開口部１２１Ａ又は／及び下記の開口穴１２１Ｂの周囲に噴出せしめることで液体を攪拌することを特徴としている。加圧装置１１０から送気管１３０で槽の下部から気体泡を出す従来の装置では、送気管１３０の排気抵抗（気体が管内を移動するときの抵抗（通りにくさ））があるため攪拌効果が低下してしまうが、本願の装置では、その欠点はなくなって、気体押圧管１２０内に溜まっていき、開口部１２１Ａ又は／及び下記の開口穴１２１Ｂのある位置即ち浸漬長だけ液水位が下がって、気体の噴出を直接抑えていた液体の膜（薄い層）を押し破って、気体押圧管１２０内に溜まった気体全量が一気に噴出する。この事情は、従来の装置ではないことである。
尚、本願では、明細書及び請求の範囲の請求項２から請求項１３において記述する、「上向、下向」及び「内向、外向」の定義は以下のものとする。
定義：「攪拌される液体を槽に満たし、液の液面の上方から液面に直角に気体押圧管を挿入した使用状態で、槽の底面から液面に向かう方向が上向、液面から槽の底面に向かう方向が下向」とし、且つ、「気体押圧管を液面に平行に仮想的に切った断面上で、断面の中心点から離れる向きを外向、中心点に向かう向きを内向」とする。
加圧装置１１０と、気体押圧管１２０と、加圧装置１１０と気体押圧管１２０の間を接続する送気管１３０と、を備え、気体押圧管１２０は、送気管１３０が接続された側から離れる方に、攪拌されるべき液体に浸漬する浸漬長以上の長さと、その先端側に開口部１２１Ａと又は／及び下記の開口穴１２１Ｂを有していて、気体押圧管１２０が、浸漬された状態で、加圧装置１１０により送り込んだ気体押圧管１２０内の気体の圧力を上昇させ、気体押圧管１２０内の液体の液水位を浸漬長以上下降させることで、気体を開口部１２１Ａ又は／及び下記の開口穴１２１Ｂに到達させ、直後、気体が開口部１２１Ａ又は／及び下記の開口穴１２１Ｂを越えた瞬間から瞬時に気体を開口部１２１Ａ又は／及び下記の開口穴１２１Ｂの周囲に噴出せしめることで液体を攪拌することを特徴としている。加圧装置１１０から送気管１３０で槽の下部から気体泡を出す従来の装置では、送気管１３０の排気抵抗（気体が管内を移動するときの抵抗（通りにくさ））があるため攪拌効果が低下してしまうが、本願の装置では、その欠点はなくなって、気体押圧管１２０内に溜まっていき、開口部１２１Ａ又は／及び下記の開口穴１２１Ｂのある位置即ち浸漬長だけ液水位が下がって、気体の噴出を直接抑えていた液体の膜（薄い層）を押し破って、気体押圧管１２０内に溜まった気体全量が一気に噴出する。この事情は、従来の装置ではないことである。
尚、本願では、明細書及び請求の範囲の請求項２から請求項１３において記述する、「上向、下向」及び「内向、外向」の定義は以下のものとする。
定義：「攪拌される液体を槽に満たし、液の液面の上方から液面に直角に気体押圧管を挿入した使用状態で、槽の底面から液面に向かう方向が上向、液面から槽の底面に向かう方向が下向」とし、且つ、「気体押圧管を液面に平行に仮想的に切った断面上で、断面の中心点から離れる向きを外向、中心点に向かう向きを内向」とする。
【0021】
攪拌力は、気体押圧管１２０の浸漬長の部分の容積に溜まる気体の量で決まる。
即ち、攪拌効果が、浸漬長及び浸漬長の部分の容積で決める設計ができる。
適度の時間間隔で、加圧と瞬時噴出を繰り返して攪拌を行う。尚、１－Ａでは、気体押圧管１２０の開口部１２１Ａとして、気体押圧管１２０の下部に開口穴１２１Ｂを設けている。開口穴１２１Ｂは図のように外側ほど下がる斜め穴にすると、横方向への攪拌を効果的にできる。開口穴１２１Ｂがなくとも、開口部１２１Ａがその役目をすることができる。
１－Ｂには、加圧前の気体の圧力と液水位の寸法を示し、浸漬長がｈ0である。Ｈは、液槽の空間長である。１－Ｃでは、加圧により、液水位が浸漬長ｈ0だけ下げられて、瞬時噴出が起こる寸前での液水位の状態における気体の圧力、液水位関係を示している。同時に、気体押圧管１２０の断面の面積Ｓ0と液槽の断面の面積Ｓ1も示している。１－Ｃの状態の直後、一気に瞬時噴出が発生し、気体押圧管１２０内の気体は液体側にでて、液は逆に気体押圧管１２０内に戻って、液水位は１－Ｂの状態に戻る。
即ち、攪拌効果が、浸漬長及び浸漬長の部分の容積で決める設計ができる。
適度の時間間隔で、加圧と瞬時噴出を繰り返して攪拌を行う。尚、１－Ａでは、気体押圧管１２０の開口部１２１Ａとして、気体押圧管１２０の下部に開口穴１２１Ｂを設けている。開口穴１２１Ｂは図のように外側ほど下がる斜め穴にすると、横方向への攪拌を効果的にできる。開口穴１２１Ｂがなくとも、開口部１２１Ａがその役目をすることができる。
１－Ｂには、加圧前の気体の圧力と液水位の寸法を示し、浸漬長がｈ0である。Ｈは、液槽の空間長である。１－Ｃでは、加圧により、液水位が浸漬長ｈ0だけ下げられて、瞬時噴出が起こる寸前での液水位の状態における気体の圧力、液水位関係を示している。同時に、気体押圧管１２０の断面の面積Ｓ0と液槽の断面の面積Ｓ1も示している。１－Ｃの状態の直後、一気に瞬時噴出が発生し、気体押圧管１２０内の気体は液体側にでて、液は逆に気体押圧管１２０内に戻って、液水位は１－Ｂの状態に戻る。
【0022】
因みに、瞬時噴出直前の管内圧力は、使用時を外気に通じた条件で、以下の計算のようになる。
瞬時噴出直前の加圧力Ｐaと空間圧Ｐは、槽内圧力Ｐ0、液水位差ｈ0、管面積Ｓ0、
容器面積Ｓ＝Ｓ1－Ｓ0、液上昇水位差ｈ１として、（長さ単位はｍ、圧力単位は気圧）
槽内圧力は、槽内がフィルタを介し外気に通じている条件で、Ｐ0一定とする。
Ｐa＝Ｐ0＋０．１（ｈ0＋ｈ1） （１）
ｈ0Ｓ0＝ｈ1Ｓ＝ｈ1（Ｓ1－Ｓ0）
ｈ1＝ｈ0Ｓ0／（Ｓ1－Ｓ0） （２）
計算例：Ｐ0=１気圧、Ｓ0（直径３ｃｍ）＝７．０７／１００００ｍ２、Ｓ１（直径３０ｃｍ）＝７００／１００００ｍ２、ｈ0＝０．１５ｍ、Ｈ＝０．１ｍとして、
ｈ1＝０．１５×７．０７／１００００／（７００／１００００－７．０７／１００００）
＝０．１５×７．０７／６９３＝０．００１５ｍ⇒水位上昇は１．５ｍｍ （３）
（３）から、Ｐa＝1＋０．１（０．１５＋０．００１５）
＝１＋０．１×０．１５１５＝１＋０．０１５１５
＝１．０１５（気圧） （４）
Ｐ0の１気圧⇒Ｐaの１．０１５気圧に昇圧で噴出限界が達成できる。
瞬時噴出直前の加圧力Ｐaと空間圧Ｐは、槽内圧力Ｐ0、液水位差ｈ0、管面積Ｓ0、
容器面積Ｓ＝Ｓ1－Ｓ0、液上昇水位差ｈ１として、（長さ単位はｍ、圧力単位は気圧）
槽内圧力は、槽内がフィルタを介し外気に通じている条件で、Ｐ0一定とする。
Ｐa＝Ｐ0＋０．１（ｈ0＋ｈ1） （１）
ｈ0Ｓ0＝ｈ1Ｓ＝ｈ1（Ｓ1－Ｓ0）
ｈ1＝ｈ0Ｓ0／（Ｓ1－Ｓ0） （２）
計算例：Ｐ0=１気圧、Ｓ0（直径３ｃｍ）＝７．０７／１００００ｍ２、Ｓ１（直径３０ｃｍ）＝７００／１００００ｍ２、ｈ0＝０．１５ｍ、Ｈ＝０．１ｍとして、
ｈ1＝０．１５×７．０７／１００００／（７００／１００００－７．０７／１００００）
＝０．１５×７．０７／６９３＝０．００１５ｍ⇒水位上昇は１．５ｍｍ （３）
（３）から、Ｐa＝1＋０．１（０．１５＋０．００１５）
＝１＋０．１×０．１５１５＝１＋０．０１５１５
＝１．０１５（気圧） （４）
Ｐ0の１気圧⇒Ｐaの１．０１５気圧に昇圧で噴出限界が達成できる。
【0023】
尚、１－Ａに示す開口部１２１Ａが全開のものに対して、１－Ｄに示すように、気体押圧管１２０の下部の底部にある開口部１２１Ａを狭い穴にしたものをしめす。更に、１－Ｅでは、開口部あるなしにかかわらず、側面にある開口穴１２１Ｂを上下に２段に形成し、液体位置が加圧により、上側の開口穴１２１Ｂ２に到達したときに、気体を開口穴１２１Ｂ２から噴出させ、同時に下側の開口穴１２１Ｂ１から液体を気体押圧管１２０の管内に入れる動作をさせる。このような変更案も可能である。
【0024】
図２は、本発明にかかる攪拌装置の他の一実施態様を示す図である。
図１では、気体押圧管１２０が単管構成であったが、図２の２－Ａにおいては、気体押圧管１２０は、多重管構成である。外管１２０Ａの内部に内菅１２０Ｂが、内菅１２０Ｂの開口部１２１Ａのある先端が外管１２０Ａの開口部１２１Ａのある先端と同じ高さ又は内菅１２０Ｂが外管１２０Ａより下側に出る配置になっている方が好ましい。尚、内菅１２０Ｂの先端が外管１２０Ａの先端より上側にあるほど、多重管の効果は低下する。
図1と同様に、気管壁下部に開口穴１２１Ｂがあってもよいし、開口穴１２１Ｂが無くとも、内菅１２０Ｂと外管１２０Ａの間の空間がその役割をする。尚、多重管は、外管１２－Ａの中にある内管１２０Ｂが複数本あってもよいが、基本的には、図示のように１本で効果が達成される。
２－Ｂのように液槽の液体に浸漬して使う。加圧してない状態で内菅１２０Ｂの上側先端を液水位が上回るか、下に来るかは任意に選べるが、上回る位置まで浸漬する方が、液体の戻りと気体の噴出に有利になる。
図１では、気体押圧管１２０が単管構成であったが、図２の２－Ａにおいては、気体押圧管１２０は、多重管構成である。外管１２０Ａの内部に内菅１２０Ｂが、内菅１２０Ｂの開口部１２１Ａのある先端が外管１２０Ａの開口部１２１Ａのある先端と同じ高さ又は内菅１２０Ｂが外管１２０Ａより下側に出る配置になっている方が好ましい。尚、内菅１２０Ｂの先端が外管１２０Ａの先端より上側にあるほど、多重管の効果は低下する。
図1と同様に、気管壁下部に開口穴１２１Ｂがあってもよいし、開口穴１２１Ｂが無くとも、内菅１２０Ｂと外管１２０Ａの間の空間がその役割をする。尚、多重管は、外管１２－Ａの中にある内管１２０Ｂが複数本あってもよいが、基本的には、図示のように１本で効果が達成される。
２－Ｂのように液槽の液体に浸漬して使う。加圧してない状態で内菅１２０Ｂの上側先端を液水位が上回るか、下に来るかは任意に選べるが、上回る位置まで浸漬する方が、液体の戻りと気体の噴出に有利になる。
【0025】
図１の単管構成も図２の多重管構成も基本動作は同じなので、多重管構成の図を用いて、動作を図３で説明する。図３は、本発明にかかる攪拌装置の動作の一実施態様を示す図である。３－Ａは、液槽に攪拌装置が配置された図である。Ａ）は、加圧前で、太線で示す気体押圧管１２０内と槽内で同じ液水位である。Ｂ）は、加圧途中で、気体押圧管１２０内の液水位が下がり、その分、液槽の液水位は上がっている。Ｃ）は、気体押圧管１２０内の液水位が開口部１２１Ａ又は開口穴１２１Ｂの位置まで下がった状態で、この直後には、Ｄ）のように、開口部１２１Ａ又は開口穴１２１Ｂから気体が一気に周りの液体中に噴き出す瞬時噴出状態になり、暴発的な噴出で液体が攪拌される。多重管構成では、気体は、内菅１２０Ｂと外管１２０Ａの間の空間を通って液体中に吹き出し、同時に液体は、内菅１２０Ｂの内側を通って、上に戻ると同時に槽内上部の気体を押し出して吐き出させる。多重管構成は、気体の通路と液体の通路が分かれているため、互いの間で勢いを低減する不都合がないが、単管構成では、液体が戻る方向と気体の流れの方向が逆であり、更に、液体が入ると気体の通路が狭められ、気体が通路を維持することと反対の効果があるため、気体を押し出す力は、多重管構成に比べて弱まる。その代わり、単管構成は、単純な点が利点である。
【0026】
動作は、両者は同じである。３－Ｂには、気体押圧管１２０内の気体の圧力Ｐと液水位Ｈ、噴出量Ｑの時間変化を3サイクル分示す。
Ａ）状態から加圧を開始して、液水位は、Ｂ）状態で下がっていく、Ｃ）で液水位が最下点になると、その直後Ｄ）のように瞬時噴出量Ｑのように気体が一気に噴き出し、元のＡ）状態に戻っていく。瞬時噴出量Ｑによって攪拌が行われる。これが繰り返される。噴出の総量は、液水位の差である浸漬長ｈ0の部分の気体押圧管１２０の容積で決まり、噴出力は、圧力、従って浸漬長ｈ0で決まり、両者が攪拌効果に寄与するので、浸漬長ｈ0と気体押圧管１２０の断面も大きい方がよい。尚、加圧してない状態での液水位と内管の上端位置とは、互いに制限関係はなく、瞬時噴出量は、浸漬長（液水位差）に対応する気体押圧管１２０又は、多重管構造では外管１２０Ａの容積で決まる。
Ａ）状態から加圧を開始して、液水位は、Ｂ）状態で下がっていく、Ｃ）で液水位が最下点になると、その直後Ｄ）のように瞬時噴出量Ｑのように気体が一気に噴き出し、元のＡ）状態に戻っていく。瞬時噴出量Ｑによって攪拌が行われる。これが繰り返される。噴出の総量は、液水位の差である浸漬長ｈ0の部分の気体押圧管１２０の容積で決まり、噴出力は、圧力、従って浸漬長ｈ0で決まり、両者が攪拌効果に寄与するので、浸漬長ｈ0と気体押圧管１２０の断面も大きい方がよい。尚、加圧してない状態での液水位と内管の上端位置とは、互いに制限関係はなく、瞬時噴出量は、浸漬長（液水位差）に対応する気体押圧管１２０又は、多重管構造では外管１２０Ａの容積で決まる。
【0027】
図４は、本発明にかかる攪拌装置の実施態様の変更例を示す図である。
４－Ａは、多重管構成のみに言えることであるが、内管１２０Ｂを外管１２０Ａの先端よりΔ分だけはみ出したはみ出し構成部４０１にすることで、気体の瞬時噴出時においても、内菅１２０Ｂが液体中にあることで、液体の内管１２０Ｂへの戻りと外管１２０の開口部１２１Ａの気体通路を確保したものである。４－Ｂは、単管構成、多重管構成に共通なもので、気体押圧管１２０の外側の下端にガイドフィン４０２を付けたものである。すなわち、気体押圧管１２０が単管構成では開口穴１２１Ｂの直ぐ上に、気体押圧管１２０が多重管構成では外管１２０Ａの下端に、液体中で気体を横下方向へ導くガイドフィン４０２を付ける。
４－Ｃは、単管構成、多重管構成に共通なもので、気体押圧管１２０に膨らみ部４０３を設ける。すなわち、単管構成の気体押圧管１２０又は多重管構成の気体押圧管１２０の外管１２０Ａの浸漬位置に容積を増加するために膨らみ部４０３を設けたものである。これは、上記した噴出の総量が気体押圧管１２０の浸漬長ｈ0の部分の容積で決まることに対応している。
４－Ａは、多重管構成のみに言えることであるが、内管１２０Ｂを外管１２０Ａの先端よりΔ分だけはみ出したはみ出し構成部４０１にすることで、気体の瞬時噴出時においても、内菅１２０Ｂが液体中にあることで、液体の内管１２０Ｂへの戻りと外管１２０の開口部１２１Ａの気体通路を確保したものである。４－Ｂは、単管構成、多重管構成に共通なもので、気体押圧管１２０の外側の下端にガイドフィン４０２を付けたものである。すなわち、気体押圧管１２０が単管構成では開口穴１２１Ｂの直ぐ上に、気体押圧管１２０が多重管構成では外管１２０Ａの下端に、液体中で気体を横下方向へ導くガイドフィン４０２を付ける。
４－Ｃは、単管構成、多重管構成に共通なもので、気体押圧管１２０に膨らみ部４０３を設ける。すなわち、単管構成の気体押圧管１２０又は多重管構成の気体押圧管１２０の外管１２０Ａの浸漬位置に容積を増加するために膨らみ部４０３を設けたものである。これは、上記した噴出の総量が気体押圧管１２０の浸漬長ｈ0の部分の容積で決まることに対応している。
【0028】
図５は、本発明にかかる攪拌装置の実施態様の変更例を示す図である。
主に多重管構成においては、内菅１２０Ｂと外菅１２０Ａを適度な期間ごとに洗浄する場合に備えて、分離構造にしたものである。５－Ａの装置は、５－Ｂの外管１２０Ａ、５－Ｃの送気管１３０及び加圧装置１１０、５－Ｄの内菅１２０Ｂに分離される。各々の間は、結合手段により結合・分離が自在であるので、洗浄などのメンテナンスを容易に行える。
尚、図４の４－Ｃに示すように外管１２０Ａの膨らみ部４０３で上下に分離して、結合手段により結合・分離が自在とすることもできる。勿論、結合部なし、従って、分離なしの膨らみ部４０３の構成でもよいことは当然である
主に多重管構成においては、内菅１２０Ｂと外菅１２０Ａを適度な期間ごとに洗浄する場合に備えて、分離構造にしたものである。５－Ａの装置は、５－Ｂの外管１２０Ａ、５－Ｃの送気管１３０及び加圧装置１１０、５－Ｄの内菅１２０Ｂに分離される。各々の間は、結合手段により結合・分離が自在であるので、洗浄などのメンテナンスを容易に行える。
尚、図４の４－Ｃに示すように外管１２０Ａの膨らみ部４０３で上下に分離して、結合手段により結合・分離が自在とすることもできる。勿論、結合部なし、従って、分離なしの膨らみ部４０３の構成でもよいことは当然である
【0029】
図６は、本発明にかかる攪拌装置の使用時の一実施態様を示す図である。
６－Ａでは、液槽ごとに攪拌装置を備えている場合、６－Ｂは、液槽に複数の攪拌装置を適当な間隔を離して備えている場合である。攪拌装置１台が横にどの範囲まで攪拌効果があるかを考慮して配置される。各々の攪拌装置は、同時に攪拌してもよいが、６－Ｃのように撹拌タイミングをずらして動作してもよい。
６－Ａでは、液槽ごとに攪拌装置を備えている場合、６－Ｂは、液槽に複数の攪拌装置を適当な間隔を離して備えている場合である。攪拌装置１台が横にどの範囲まで攪拌効果があるかを考慮して配置される。各々の攪拌装置は、同時に攪拌してもよいが、６－Ｃのように撹拌タイミングをずらして動作してもよい。
【0030】
液槽は、ユーグレナ等の微細藻類の培養槽とし、本装置を攪拌に使用すれば培養装置とすることができる。尚、本攪拌装置は、培養のための栄養分で、酒粕などのように特に沈殿性の栄養分を使用して微細藻類、特にユーグレナを培養する場合に沈殿した酒粕を均質に攪拌する場合において有効な培養方法である。
【産業上の利用可能性】
【0031】
以上のように本発明にかかる攪拌装置とこれを用いた培養装置及び方法は、簡単な構成で極めて効果的な攪拌が可能なので、産業上利用して極めて好都合である。
【0032】
１１０ 加圧装置
１２０ 気体押圧管
１２０Ａ 外管
１２０Ｂ 内管
１２１Ａ 開口部
１２１Ｂ、 １２１Ｂ１、１２１Ｂ２ 開口穴
１３０ 送気管
４０１ はみ出し構成部
４０２ ガイドフィン
４０３ 膨らみ部
１２０ 気体押圧管
１２０Ａ 外管
１２０Ｂ 内管
１２１Ａ 開口部
１２１Ｂ、 １２１Ｂ１、１２１Ｂ２ 開口穴
１３０ 送気管
４０１ はみ出し構成部
４０２ ガイドフィン
４０３ 膨らみ部
【手続補正書】
【提出日】2022-11-25
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
加圧装置と、気体押圧管と、前記加圧装置と前記気体押圧管の間を接続する送気管と、を備え、前記気体押圧管は、前記送気管が接続された側から離れる方に、槽の中に収容され攪拌されるべき液体に浸漬する浸漬長以上の長さと、先端側に開口部又は／及び開口穴を有していて、前記気体押圧管が、前記浸漬された状態で、前記加圧装置により前記気体押圧管内に送り込んだ気体の圧力を上昇させ、前記気体押圧管内の前記液体の液水位を浸漬長以上下降させることで、前記気体を前記開口部又は／及び前記開口穴に到達させ、瞬時に前記気体を前記開口部又は／及び前記開口穴の周囲に噴出せしめることで液体を攪拌することを特徴とする攪拌装置。
【請求項2】
前記気体押圧管の外側の下端にガイドフィンを付けることで、前記噴出時に前記液体中で前記気体を横下方向へ導くことを特徴とする請求項１記載の攪拌装置。
【請求項3】
前記気体押圧管の前記液体への浸漬位置に、前記気体を内包する容積を増加するために膨らみ部を設けたことで攪拌効果を上げたことを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれか1つに記載の攪拌装置。
【請求項4】
前記気体押圧管は、単管構成であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか1つに記載の攪拌装置。
【請求項5】
前記気体押圧管は、外管と前記外管の内部に配置された内管との多重管構造であることにより、前記噴出時の前記気体と前記液体の通路を分離して、前記噴出従って前記攪拌を効果的にしたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか1つに記載の攪拌装置。
【請求項6】
前記内管は、前記外管の先端より下側にはみ出したはみ出し構成部を備えたことを特徴とする請求項５記載の攪拌装置。
【請求項7】
前記内管と前記外管との間、又は／及び前記外管を二つに分けたものの間で、互いに接続と分離が可能な結合手段を有することで洗浄を容易にしたことを特徴とする請求項５又は請求項６記載の攪拌装置。
【請求項8】
前記槽の中に複数の前記気体押圧管を配置し、前記槽の広い面積にわたって均質な攪拌を可能としたことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか1つに記載の攪拌装置。
【請求項9】
請求項１から請求項８のいずれか１つに記載の攪拌装置を有し、攪拌に使用したことを特徴とする培養装置。
【請求項10】
前記槽の中に、前記液体と沈殿性の培養のための栄養分を入れ、請求項１から請求項８のいずれか１つに記載の攪拌装置を備えて攪拌することで前記沈殿性の前記栄養分を均質配置に保持したことで培養と行うことを特徴とする培養方法。
【請求項11】
前記沈殿性の前記栄養分は酒粕とし、前記培養されるべきものをユーグレナとしたことを特徴とする請求項１０記載の培養方法。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、液体を攪拌する装置と、これを用いた培養装置及び培養方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
図７は、従来の攪拌装置を示す図である。７－Ａは、特許文献１に示されたもので、回路例３ａの間歇気泡発生盤５を空気導管で槽内下部の気泡生成盤５につなぎ、気泡生成盤５から気泡を液中に吹き出すものである。７－Ｂは、特許文献２に示されたもので、槽内下部にある散気管８から空気を曝気し、空気を受け止める上方に凸のブレードを散気管８の上に配置することで、酸素を保持させ溶存酸素濃度の低い下部水域の酸素供給効率を高めたものである。文献１と同じく、下部から気泡を吹き出すものだが、攪拌の効率化に向けては、両者とも特別な技術的特徴は示されていない。７－Ｃは、特許文献３に示されたもので、槽内の液中に沈めたカルシウム材による濾過層を配置し、濾過層を上下に貫通するように上層部にロート状の送水管を設置し、攪拌羽根を配置して、処理水を上部から下部に送り、循環させて、濾過層で濾過するものであるが、液体の送付に関するものであり、気体による攪拌を主体にしたものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開Ｈ９－２７１６５１
【特許文献2】特開２００１－２３２３８７
【特許文献3】特開Ｓ５４－３７３５４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本願の課題は、気体の噴出によって液体の効率的攪拌を行う攪拌装置とこれを用いた培養装置及び方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0005】
以下請求項に沿い記述する。
請求項１記載の発明は、攪拌装置であって、
加圧装置と、気体押圧管と、前記加圧装置と前記気体押圧管の間を接続する送気管と、を備え、前記気体押圧管は、前記送気管が接続された側から離れる方に、槽の中に収容され攪拌されるべき液体に浸漬する浸漬長以上の長さと、先端側に開口部又は／及び開口穴を有していて、前記気体押圧管が、前記浸漬された状態で、前記加圧装置により前記気体押圧管内に送り込んだ気体の圧力を上昇させ、前記気体押圧管内の前記液体の液水位を浸漬長以上下降させることで、前記気体を前記開口部又は／及び前記開口穴に到達させ、瞬時に前記気体を前記開口部又は／及び前記開口穴の周囲に噴出せしめることで液体を攪拌することを特徴とする。
請求項１記載の発明は、攪拌装置であって、
加圧装置と、気体押圧管と、前記加圧装置と前記気体押圧管の間を接続する送気管と、を備え、前記気体押圧管は、前記送気管が接続された側から離れる方に、槽の中に収容され攪拌されるべき液体に浸漬する浸漬長以上の長さと、先端側に開口部又は／及び開口穴を有していて、前記気体押圧管が、前記浸漬された状態で、前記加圧装置により前記気体押圧管内に送り込んだ気体の圧力を上昇させ、前記気体押圧管内の前記液体の液水位を浸漬長以上下降させることで、前記気体を前記開口部又は／及び前記開口穴に到達させ、瞬時に前記気体を前記開口部又は／及び前記開口穴の周囲に噴出せしめることで液体を攪拌することを特徴とする。
【0006】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の攪拌装置において、
前記気体押圧管の外側の下端にガイドフィンを付けることで、前記噴出時に前記液体中で前記気体を横下方向へ導くことを特徴とする。
前記気体押圧管の外側の下端にガイドフィンを付けることで、前記噴出時に前記液体中で前記気体を横下方向へ導くことを特徴とする。
【0007】
請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の攪拌装置において、
前記気体押圧管の前記液体への浸漬位置に、前記気体を内包する容積を増加するために膨らみ部を設けたことで攪拌効果を上げたことを特徴とする。
前記気体押圧管の前記液体への浸漬位置に、前記気体を内包する容積を増加するために膨らみ部を設けたことで攪拌効果を上げたことを特徴とする。
【0008】
請求項４記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれか1つに記載の攪拌装置において、
前記気体押圧管は、単管構成であることを特徴とする。
前記気体押圧管は、単管構成であることを特徴とする。
【0009】
請求項５記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれか1つに記載の攪拌装置において、
前記気体押圧管は、外管と前記外管の内部に配置された内管との多重管構造であることにより、前記噴出時の前記気体と前記液体の通路を分離して、前記噴出従って前記攪拌を効果的にしたことを特徴とする。
前記気体押圧管は、外管と前記外管の内部に配置された内管との多重管構造であることにより、前記噴出時の前記気体と前記液体の通路を分離して、前記噴出従って前記攪拌を効果的にしたことを特徴とする。
【0010】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の攪拌装置において、
前記内管は、前記外管の先端より下側にはみ出したはみ出し構成部を備えたことを特徴とする。
前記内管は、前記外管の先端より下側にはみ出したはみ出し構成部を備えたことを特徴とする。
【0011】
請求項７記載の発明は、請求項５又は請求項６記載の攪拌装置において、
前記内管と前記外管との間、又は／及び前記外管を二つに分けたものの間で、互いに接続と分離が可能な結合手段を有することで洗浄を容易にしたことを特徴とする。
前記内管と前記外管との間、又は／及び前記外管を二つに分けたものの間で、互いに接続と分離が可能な結合手段を有することで洗浄を容易にしたことを特徴とする。
【0012】
請求項８記載の発明は、請求項１から請求項７のいずれか1つに記載の攪拌装置において、前記槽の中に複数の前記気体押圧管を配置し、前記槽の広い面積にわたって均質な攪拌を可能としたことを特徴とする。
【0013】
請求項９記載の発明は、培養装置であって、
前記培養装置は、請求項１から請求項８のいずれか１つに記載の攪拌装置を有し、攪拌に使用したことを特徴とする。
前記培養装置は、請求項１から請求項８のいずれか１つに記載の攪拌装置を有し、攪拌に使用したことを特徴とする。
【0014】
請求項１０記載の発明は、培養方法であって、
前記槽の中に、前記液体と沈殿性の培養のための栄養分を入れ、請求項１から請求項８のいずれか１つに記載の攪拌装置を備えて攪拌することで前記沈殿性の前記栄養分を均質配置に保持したことで培養と行うことを特徴とする。
前記槽の中に、前記液体と沈殿性の培養のための栄養分を入れ、請求項１から請求項８のいずれか１つに記載の攪拌装置を備えて攪拌することで前記沈殿性の前記栄養分を均質配置に保持したことで培養と行うことを特徴とする。
【0015】
請求項１１記載の発明は、請求項１０記載の培養方法において、
前記沈殿性の前記栄養分は酒粕とし、前記培養されるべきものをユーグレナとしたことを特徴とする。
前記沈殿性の前記栄養分は酒粕とし、前記培養されるべきものをユーグレナとしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【0016】
以上の様に構成されているので、本発明による攪拌装置とこれを用いた培養装置及び方法では、単純な構成によって、液体を直接加圧して気体を一気に噴出させ、効果的に攪拌できる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】本発明にかかる攪拌装置の一実施態様を示す図である。
【図2】本発明にかかる攪拌装置の他の一実施態様を示す図である。
【図3】本発明にかかる攪拌装置の動作の一実施態様を示す図である。
【図4】本発明にかかる攪拌装置の実施態様の変更例を示す図である。
【図5】本発明にかかる攪拌装置の実施態様の変更例を示す図である。
【図6】本発明にかかる攪拌装置の使用時の一実施態様を示す図である。
【図7】従来の攪拌装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
図１は、本発明にかかる攪拌装置の一実施態様を示す図である。
加圧装置１１０と、気体押圧管１２０と、加圧装置１１０と気体押圧管１２０の間を接続する送気管１３０と、を備え、気体押圧管１２０は、送気管１３０が接続された側から離れる方に、攪拌されるべき液体に浸漬する浸漬長以上の長さと、その先端側に開口部１２１Ａと又は／及び下記の開口穴１２１Ｂを有していて、気体押圧管１２０が、浸漬された状態で、加圧装置１１０により送り込んだ気体押圧管１２０内の気体の圧力を上昇させ、気体押圧管１２０内の液体の液水位を浸漬長以上下降させることで、気体を開口部１２１Ａ又は／及び下記の開口穴１２１Ｂに到達させ、直後、気体が開口部１２１Ａ又は／及び下記の開口穴１２１Ｂを越えた瞬間から瞬時に気体を開口部１２１Ａ又は／及び下記の開口穴１２１Ｂの周囲に噴出せしめることで液体を攪拌することを特徴としている。加圧装置１１０から送気管１３０で槽の下部から気体泡を出す従来の装置では、送気管１３０の排気抵抗（気体が管内を移動するときの抵抗（通りにくさ））があるため攪拌効果が低下してしまうが、本願の装置では、その欠点はなくなって、気体押圧管１２０内に溜まっていき、開口部１２１Ａ又は／及び下記の開口穴１２１Ｂのある位置即ち浸漬長だけ液水位が下がって、気体の噴出を直接抑えていた液体の膜（薄い層）を押し破って、気体押圧管１２０内に溜まった気体全量が一気に噴出する。この事情は、従来の装置ではないことである。
尚、本願では、明細書及び請求の範囲の請求項２から請求項１３において記述する、「上向、下向」及び「内向、外向」の定義は以下のものとする。
定義：「攪拌される液体を槽に満たし、液の液面の上方から液面に直角に気体押圧管を挿入した使用状態で、槽の底面から液面に向かう方向が上向、液面から槽の底面に向かう方向が下向」とする。
加圧装置１１０と、気体押圧管１２０と、加圧装置１１０と気体押圧管１２０の間を接続する送気管１３０と、を備え、気体押圧管１２０は、送気管１３０が接続された側から離れる方に、攪拌されるべき液体に浸漬する浸漬長以上の長さと、その先端側に開口部１２１Ａと又は／及び下記の開口穴１２１Ｂを有していて、気体押圧管１２０が、浸漬された状態で、加圧装置１１０により送り込んだ気体押圧管１２０内の気体の圧力を上昇させ、気体押圧管１２０内の液体の液水位を浸漬長以上下降させることで、気体を開口部１２１Ａ又は／及び下記の開口穴１２１Ｂに到達させ、直後、気体が開口部１２１Ａ又は／及び下記の開口穴１２１Ｂを越えた瞬間から瞬時に気体を開口部１２１Ａ又は／及び下記の開口穴１２１Ｂの周囲に噴出せしめることで液体を攪拌することを特徴としている。加圧装置１１０から送気管１３０で槽の下部から気体泡を出す従来の装置では、送気管１３０の排気抵抗（気体が管内を移動するときの抵抗（通りにくさ））があるため攪拌効果が低下してしまうが、本願の装置では、その欠点はなくなって、気体押圧管１２０内に溜まっていき、開口部１２１Ａ又は／及び下記の開口穴１２１Ｂのある位置即ち浸漬長だけ液水位が下がって、気体の噴出を直接抑えていた液体の膜（薄い層）を押し破って、気体押圧管１２０内に溜まった気体全量が一気に噴出する。この事情は、従来の装置ではないことである。
尚、本願では、明細書及び請求の範囲の請求項２から請求項１３において記述する、「上向、下向」及び「内向、外向」の定義は以下のものとする。
定義：「攪拌される液体を槽に満たし、液の液面の上方から液面に直角に気体押圧管を挿入した使用状態で、槽の底面から液面に向かう方向が上向、液面から槽の底面に向かう方向が下向」とする。
【0019】
攪拌力は、気体押圧管１２０の浸漬長の部分の容積に溜まる気体の量で決まる。
即ち、攪拌効果が、浸漬長及び浸漬長の部分の容積で決める設計ができる。
適度の時間間隔で、加圧と瞬時噴出を繰り返して攪拌を行う。尚、１－Ａでは、気体押圧管１２０の開口部１２１Ａとして、気体押圧管１２０の下部に開口穴１２１Ｂを設けている。開口穴１２１Ｂは図のように外側ほど下がる斜め穴にすると、横方向への攪拌を効果的にできる。開口穴１２１Ｂがなくとも、開口部１２１Ａがその役目をすることができる。
１－Ｂには、加圧前の気体の圧力と液水位の寸法を示し、浸漬長がｈ0である。Ｈは、液槽の空間長である。１－Ｃでは、加圧により、液水位が浸漬長ｈ0だけ下げられて、瞬時噴出が起こる寸前での液水位の状態における気体の圧力、液水位関係を示している。同時に、気体押圧管１２０の断面の面積Ｓ0と液槽の断面の面積Ｓ1も示している。１－Ｃの状態の直後、一気に瞬時噴出が発生し、気体押圧管１２０内の気体は液体側にでて、液は逆に気体押圧管１２０内に戻って、液水位は１－Ｂの状態に戻る。
即ち、攪拌効果が、浸漬長及び浸漬長の部分の容積で決める設計ができる。
適度の時間間隔で、加圧と瞬時噴出を繰り返して攪拌を行う。尚、１－Ａでは、気体押圧管１２０の開口部１２１Ａとして、気体押圧管１２０の下部に開口穴１２１Ｂを設けている。開口穴１２１Ｂは図のように外側ほど下がる斜め穴にすると、横方向への攪拌を効果的にできる。開口穴１２１Ｂがなくとも、開口部１２１Ａがその役目をすることができる。
１－Ｂには、加圧前の気体の圧力と液水位の寸法を示し、浸漬長がｈ0である。Ｈは、液槽の空間長である。１－Ｃでは、加圧により、液水位が浸漬長ｈ0だけ下げられて、瞬時噴出が起こる寸前での液水位の状態における気体の圧力、液水位関係を示している。同時に、気体押圧管１２０の断面の面積Ｓ0と液槽の断面の面積Ｓ1も示している。１－Ｃの状態の直後、一気に瞬時噴出が発生し、気体押圧管１２０内の気体は液体側にでて、液は逆に気体押圧管１２０内に戻って、液水位は１－Ｂの状態に戻る。
【0020】
因みに、瞬時噴出直前の管内圧力は、使用時を外気に通じた条件で、以下の計算のようになる。
瞬時噴出直前の加圧力Ｐaと空間圧Ｐは、槽内圧力Ｐ0、液水位差ｈ0、管面積Ｓ0、
容器面積Ｓ＝Ｓ1－Ｓ0、液上昇水位差ｈ１として、（長さ単位はｍ、圧力単位は気圧）
槽内圧力は、槽内がフィルタを介し外気に通じている条件で、Ｐ0一定とする。
Ｐa＝Ｐ0＋０．１（ｈ0＋ｈ1） （１）
ｈ0Ｓ0＝ｈ1Ｓ＝ｈ1（Ｓ1－Ｓ0）
ｈ1＝ｈ0Ｓ0／（Ｓ1－Ｓ0） （２）
計算例：Ｐ0=１気圧、Ｓ0（直径３ｃｍ）＝７．０７／１００００ｍ２、Ｓ１（直径３０ｃｍ）＝７００／１００００ｍ２、ｈ0＝０．１５ｍ、Ｈ＝０．１ｍとして、
ｈ1＝０．１５×７．０７／１００００／（７００／１００００－７．０７／１００００）
＝０．１５×７．０７／６９３＝０．００１５ｍ⇒水位上昇は１．５ｍｍ （３）
（３）から、Ｐa＝1＋０．１（０．１５＋０．００１５）
＝１＋０．１×０．１５１５＝１＋０．０１５１５
＝１．０１５（気圧） （４）
Ｐ0の１気圧⇒Ｐaの１．０１５気圧に昇圧で噴出限界が達成できる。
瞬時噴出直前の加圧力Ｐaと空間圧Ｐは、槽内圧力Ｐ0、液水位差ｈ0、管面積Ｓ0、
容器面積Ｓ＝Ｓ1－Ｓ0、液上昇水位差ｈ１として、（長さ単位はｍ、圧力単位は気圧）
槽内圧力は、槽内がフィルタを介し外気に通じている条件で、Ｐ0一定とする。
Ｐa＝Ｐ0＋０．１（ｈ0＋ｈ1） （１）
ｈ0Ｓ0＝ｈ1Ｓ＝ｈ1（Ｓ1－Ｓ0）
ｈ1＝ｈ0Ｓ0／（Ｓ1－Ｓ0） （２）
計算例：Ｐ0=１気圧、Ｓ0（直径３ｃｍ）＝７．０７／１００００ｍ２、Ｓ１（直径３０ｃｍ）＝７００／１００００ｍ２、ｈ0＝０．１５ｍ、Ｈ＝０．１ｍとして、
ｈ1＝０．１５×７．０７／１００００／（７００／１００００－７．０７／１００００）
＝０．１５×７．０７／６９３＝０．００１５ｍ⇒水位上昇は１．５ｍｍ （３）
（３）から、Ｐa＝1＋０．１（０．１５＋０．００１５）
＝１＋０．１×０．１５１５＝１＋０．０１５１５
＝１．０１５（気圧） （４）
Ｐ0の１気圧⇒Ｐaの１．０１５気圧に昇圧で噴出限界が達成できる。
【0021】
尚、１－Ａに示す開口部１２１Ａが全開のものに対して、１－Ｄに示すように、気体押圧管１２０の下部の底部にある開口部１２１Ａを狭い穴にしたものをしめす。更に、１－Ｅでは、開口部あるなしにかかわらず、側面にある開口穴１２１Ｂを上下に２段に形成し、液体位置が加圧により、上側の開口穴１２１Ｂ２に到達したときに、気体を開口穴１２１Ｂ２から噴出させ、同時に下側の開口穴１２１Ｂ１から液体を気体押圧管１２０の管内に入れる動作をさせる。このような変更案も可能である。
【0022】
図２は、本発明にかかる攪拌装置の他の一実施態様を示す図である。
図１では、気体押圧管１２０が単管構成であったが、図２の２－Ａにおいては、気体押圧管１２０は、多重管構成である。外管１２０Ａの内部に内菅１２０Ｂが、内菅１２０Ｂの開口部１２１Ａのある先端が外管１２０Ａの開口部１２１Ａのある先端と同じ高さ又は内菅１２０Ｂが外管１２０Ａより下側に出る配置になっている方が好ましい。尚、内菅１２０Ｂの先端が外管１２０Ａの先端より上側にあるほど、多重管の効果は低下する。
図1と同様に、気管壁下部に開口穴１２１Ｂがあってもよいし、開口穴１２１Ｂが無くとも、内菅１２０Ｂと外管１２０Ａの間の空間がその役割をする。尚、多重管は、外管１２－Ａの中にある内管１２０Ｂが複数本あってもよいが、基本的には、図示のように１本で効果が達成される。
２－Ｂのように液槽の液体に浸漬して使う。加圧してない状態で内菅１２０Ｂの上側先端を液水位が上回るか、下に来るかは任意に選べるが、上回る位置まで浸漬する方が、液体の戻りと気体の噴出に有利になる。
図１では、気体押圧管１２０が単管構成であったが、図２の２－Ａにおいては、気体押圧管１２０は、多重管構成である。外管１２０Ａの内部に内菅１２０Ｂが、内菅１２０Ｂの開口部１２１Ａのある先端が外管１２０Ａの開口部１２１Ａのある先端と同じ高さ又は内菅１２０Ｂが外管１２０Ａより下側に出る配置になっている方が好ましい。尚、内菅１２０Ｂの先端が外管１２０Ａの先端より上側にあるほど、多重管の効果は低下する。
図1と同様に、気管壁下部に開口穴１２１Ｂがあってもよいし、開口穴１２１Ｂが無くとも、内菅１２０Ｂと外管１２０Ａの間の空間がその役割をする。尚、多重管は、外管１２－Ａの中にある内管１２０Ｂが複数本あってもよいが、基本的には、図示のように１本で効果が達成される。
２－Ｂのように液槽の液体に浸漬して使う。加圧してない状態で内菅１２０Ｂの上側先端を液水位が上回るか、下に来るかは任意に選べるが、上回る位置まで浸漬する方が、液体の戻りと気体の噴出に有利になる。
【0023】
図１の単管構成も図２の多重管構成も基本動作は同じなので、多重管構成の図を用いて、動作を図３で説明する。図３は、本発明にかかる攪拌装置の動作の一実施態様を示す図である。３－Ａは、液槽に攪拌装置が配置された図である。Ａ）は、加圧前で、太線で示す気体押圧管１２０内と槽内で同じ液水位である。Ｂ）は、加圧途中で、気体押圧管１２０内の液水位が下がり、その分、液槽の液水位は上がっている。Ｃ）は、気体押圧管１２０内の液水位が開口部１２１Ａ又は開口穴１２１Ｂの位置まで下がった状態で、この直後には、Ｄ）のように、開口部１２１Ａ又は開口穴１２１Ｂから気体が一気に周りの液体中に噴き出す瞬時噴出状態になり、暴発的な噴出で液体が攪拌される。多重管構成では、気体は、内菅１２０Ｂと外管１２０Ａの間の空間を通って液体中に吹き出し、同時に液体は、内菅１２０Ｂの内側を通って、上に戻ると同時に槽内上部の気体を押し出して吐き出させる。多重管構成は、気体の通路と液体の通路が分かれているため、互いの間で勢いを低減する不都合がないが、単管構成では、液体が戻る方向と気体の流れの方向が逆であり、更に、液体が入ると気体の通路が狭められ、気体が通路を維持することと反対の効果があるため、気体を押し出す力は、多重管構成に比べて弱まる。その代わり、単管構成は、単純な点が利点である。
【0024】
動作は、両者は同じである。３－Ｂには、気体押圧管１２０内の気体の圧力Ｐと液水位Ｈ、噴出量Ｑの時間変化を3サイクル分示す。
Ａ）状態から加圧を開始して、液水位は、Ｂ）状態で下がっていく、Ｃ）で液水位が最下点になると、その直後Ｄ）のように瞬時噴出量Ｑのように気体が一気に噴き出し、元のＡ）状態に戻っていく。瞬時噴出量Ｑによって攪拌が行われる。これが繰り返される。噴出の総量は、液水位の差である浸漬長ｈ0の部分の気体押圧管１２０の容積で決まり、噴出力は、圧力、従って浸漬長ｈ0で決まり、両者が攪拌効果に寄与するので、浸漬長ｈ0と気体押圧管１２０の断面も大きい方がよい。尚、加圧してない状態での液水位と内管の上端位置とは、互いに制限関係はなく、瞬時噴出量は、浸漬長（液水位差）に対応する気体押圧管１２０又は、多重管構造では外管１２０Ａの容積で決まる。
Ａ）状態から加圧を開始して、液水位は、Ｂ）状態で下がっていく、Ｃ）で液水位が最下点になると、その直後Ｄ）のように瞬時噴出量Ｑのように気体が一気に噴き出し、元のＡ）状態に戻っていく。瞬時噴出量Ｑによって攪拌が行われる。これが繰り返される。噴出の総量は、液水位の差である浸漬長ｈ0の部分の気体押圧管１２０の容積で決まり、噴出力は、圧力、従って浸漬長ｈ0で決まり、両者が攪拌効果に寄与するので、浸漬長ｈ0と気体押圧管１２０の断面も大きい方がよい。尚、加圧してない状態での液水位と内管の上端位置とは、互いに制限関係はなく、瞬時噴出量は、浸漬長（液水位差）に対応する気体押圧管１２０又は、多重管構造では外管１２０Ａの容積で決まる。
【0025】
図４は、本発明にかかる攪拌装置の実施態様の変更例を示す図である。
４－Ａは、多重管構成のみに言えることであるが、内管１２０Ｂを外管１２０Ａの先端よりΔ分だけはみ出したはみ出し構成部４０１にすることで、気体の瞬時噴出時においても、内菅１２０Ｂが液体中にあることで、液体の内管１２０Ｂへの戻りと外管１２０の開口部１２１Ａの気体通路を確保したものである。４－Ｂは、単管構成、多重管構成に共通なもので、気体押圧管１２０の外側の下端にガイドフィン４０２を付けたものである。すなわち、気体押圧管１２０が単管構成では開口穴１２１Ｂの直ぐ上に、気体押圧管１２０が多重管構成では外管１２０Ａの下端に、液体中で気体を横下方向へ導くガイドフィン４０２を付ける。
４－Ｃは、単管構成、多重管構成に共通なもので、気体押圧管１２０に膨らみ部４０３を設ける。すなわち、単管構成の気体押圧管１２０又は多重管構成の気体押圧管１２０の外管１２０Ａの浸漬位置に容積を増加するために膨らみ部４０３を設けたものである。これは、上記した噴出の総量が気体押圧管１２０の浸漬長ｈ0の部分の容積で決まることに対応している。
４－Ａは、多重管構成のみに言えることであるが、内管１２０Ｂを外管１２０Ａの先端よりΔ分だけはみ出したはみ出し構成部４０１にすることで、気体の瞬時噴出時においても、内菅１２０Ｂが液体中にあることで、液体の内管１２０Ｂへの戻りと外管１２０の開口部１２１Ａの気体通路を確保したものである。４－Ｂは、単管構成、多重管構成に共通なもので、気体押圧管１２０の外側の下端にガイドフィン４０２を付けたものである。すなわち、気体押圧管１２０が単管構成では開口穴１２１Ｂの直ぐ上に、気体押圧管１２０が多重管構成では外管１２０Ａの下端に、液体中で気体を横下方向へ導くガイドフィン４０２を付ける。
４－Ｃは、単管構成、多重管構成に共通なもので、気体押圧管１２０に膨らみ部４０３を設ける。すなわち、単管構成の気体押圧管１２０又は多重管構成の気体押圧管１２０の外管１２０Ａの浸漬位置に容積を増加するために膨らみ部４０３を設けたものである。これは、上記した噴出の総量が気体押圧管１２０の浸漬長ｈ0の部分の容積で決まることに対応している。
【0026】
図５は、本発明にかかる攪拌装置の実施態様の変更例を示す図である。
主に多重管構成においては、内菅１２０Ｂと外菅１２０Ａを適度な期間ごとに洗浄する場合に備えて、分離構造にしたものである。５－Ａの装置は、５－Ｂの外管１２０Ａ、５－Ｃの送気管１３０及び加圧装置１１０、５－Ｄの内菅１２０Ｂに分離される。各々の間は、結合手段により結合・分離が自在であるので、洗浄などのメンテナンスを容易に行える。
尚、図４の４－Ｃに示すように外管１２０Ａの膨らみ部４０３で上下に分離して、結合手段により結合・分離が自在とすることもできる。勿論、結合部なし、従って、分離なしの膨らみ部４０３の構成でもよいことは当然である
主に多重管構成においては、内菅１２０Ｂと外菅１２０Ａを適度な期間ごとに洗浄する場合に備えて、分離構造にしたものである。５－Ａの装置は、５－Ｂの外管１２０Ａ、５－Ｃの送気管１３０及び加圧装置１１０、５－Ｄの内菅１２０Ｂに分離される。各々の間は、結合手段により結合・分離が自在であるので、洗浄などのメンテナンスを容易に行える。
尚、図４の４－Ｃに示すように外管１２０Ａの膨らみ部４０３で上下に分離して、結合手段により結合・分離が自在とすることもできる。勿論、結合部なし、従って、分離なしの膨らみ部４０３の構成でもよいことは当然である
【0027】
図６は、本発明にかかる攪拌装置の使用時の一実施態様を示す図である。
６－Ａでは、液槽ごとに攪拌装置を備えている場合、６－Ｂは、液槽に複数の攪拌装置を適当な間隔を離して備えている場合である。攪拌装置１台が横にどの範囲まで攪拌効果があるかを考慮して配置される。各々の攪拌装置は、同時に攪拌してもよいが、６－Ｃのように撹拌タイミングをずらして動作してもよい。
６－Ａでは、液槽ごとに攪拌装置を備えている場合、６－Ｂは、液槽に複数の攪拌装置を適当な間隔を離して備えている場合である。攪拌装置１台が横にどの範囲まで攪拌効果があるかを考慮して配置される。各々の攪拌装置は、同時に攪拌してもよいが、６－Ｃのように撹拌タイミングをずらして動作してもよい。
【0028】
液槽は、ユーグレナ等の微細藻類の培養槽とし、本装置を攪拌に使用すれば培養装置とすることができる。尚、本攪拌装置は、培養のための栄養分で、酒粕などのように特に沈殿性の栄養分を使用して微細藻類、特にユーグレナを培養する場合に沈殿した酒粕を均質に攪拌する場合において有効な培養方法である。
【産業上の利用可能性】
【0029】
以上のように本発明にかかる攪拌装置とこれを用いた培養装置及び方法は、簡単な構成で極めて効果的な攪拌が可能なので、産業上利用して極めて好都合である。
【0030】
１１０ 加圧装置
１２０ 気体押圧管
１２０Ａ 外管
１２０Ｂ 内管
１２１Ａ 開口部
１２１Ｂ、 １２１Ｂ１、１２１Ｂ２ 開口穴
１３０ 送気管
４０１ はみ出し構成部
４０２ ガイドフィン
４０３ 膨らみ部
１２０ 気体押圧管
１２０Ａ 外管
１２０Ｂ 内管
１２１Ａ 開口部
１２１Ｂ、 １２１Ｂ１、１２１Ｂ２ 開口穴
１３０ 送気管
４０１ はみ出し構成部
４０２ ガイドフィン
４０３ 膨らみ部