JPS58101683A - 光合成装置 - Google Patents
光合成装置Info
- Publication number
- JPS58101683A JPS58101683A JP19987581A JP19987581A JPS58101683A JP S58101683 A JPS58101683 A JP S58101683A JP 19987581 A JP19987581 A JP 19987581A JP 19987581 A JP19987581 A JP 19987581A JP S58101683 A JPS58101683 A JP S58101683A
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- JP
- Japan
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- light
- photosynthesis
- radiator
- photosynthetic
- optical
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- Granted
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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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- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
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- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Zoology (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Biotechnology (AREA)
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- Microbiology (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、光合成物質、例えは、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。
、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(こ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
類に対して抵抗力か増大するという特性を持っている。
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(こ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
類に対して抵抗力か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11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。
、培地11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った。
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一
定量の光を力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、該螢光打開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った。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。
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一
定量の光を力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、該螢光打開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った。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11を1r]1
1T]の厚さで広げると1m′の面積になるが、]、
m’の面光源上に1皿の厚さで培地を広げた場合、面光
源の照度を100O坂とすると、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i乙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
光灯光源にあっては、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、光ラジェータとして
正六角管状のものを多数本使用するとともに、各光ラジ
ェータ間の間隔を約21TIIT1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。
例えば、クロレラを培養する場合、培地11を1r]1
1T]の厚さで広げると1m′の面積になるが、]、
m’の面光源上に1皿の厚さで培地を広げた場合、面光
源の照度を100O坂とすると、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i乙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
光灯光源にあっては、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、光ラジェータとして
正六角管状のものを多数本使用するとともに、各光ラジ
ェータ間の間隔を約21TIIT1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、光合成装量10内には、−辺の長さく=
半径)rαの正六角形の多数本の光ラジェータ1]、1
1、・・・・・・・・が間隔dを持って整然と配設され
ている。
的平断面図で、光合成装量10内には、−辺の長さく=
半径)rαの正六角形の多数本の光ラジェータ1]、1
1、・・・・・・・・が間隔dを持って整然と配設され
ている。
ここで、今、各光ラジェータの中心をA、B、Cとし、
これらの中心を結ぶ直線鼎、蔀、Cが各光ラジェータの
光照射面と交わる点をそれぞれalbl、b、c’、c
、aとし、△A B Cの内角を2等分する線分が各光
ラジェ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ab’c の面積S1は、 S□=d2CO830×μ ・・・・・・・・・(1)
四辺形a a’ b’b”+bb’c’c”+cc a
a″0而8面2は、52=V2rd×3119110
90.(2)となり、光ラジェータ間の空隙面積S。は
、so:S1+82:A(d2cos3o+3rd)0
101609.(3)となる。
これらの中心を結ぶ直線鼎、蔀、Cが各光ラジェータの
光照射面と交わる点をそれぞれalbl、b、c’、c
、aとし、△A B Cの内角を2等分する線分が各光
ラジェ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ab’c の面積S1は、 S□=d2CO830×μ ・・・・・・・・・(1)
四辺形a a’ b’b”+bb’c’c”+cc a
a″0而8面2は、52=V2rd×3119110
90.(2)となり、光ラジェータ間の空隙面積S。は
、so:S1+82:A(d2cos3o+3rd)0
101609.(3)となる。
ここで、今、光ラジェータの長さをHとすれば、各光ラ
ジェータ間の空隙に入る培地の体mWは、W=S H=
V2(d2cos3Q0+3rd)H−=−・’=(4
)となり、光ラジェータの光照射面が培地と接する面、
積Sは、 S = 3 r H・・・・・・・(5)となり、光
ラジェータの一辺の長(=半径)r及び各光ラジェータ
間の間隔dをパラメータとして各偶を求めるさ、下表の
ようになる。
ジェータ間の空隙に入る培地の体mWは、W=S H=
V2(d2cos3Q0+3rd)H−=−・’=(4
)となり、光ラジェータの光照射面が培地と接する面、
積Sは、 S = 3 r H・・・・・・・(5)となり、光
ラジェータの一辺の長(=半径)r及び各光ラジェータ
間の間隔dをパラメータとして各偶を求めるさ、下表の
ようになる。
鑵 Cm 儂 鑵2 α3 赫ηd
r HSW S/WO,050,53045
1,1573BB91.0 〃、 90 22
82 3.94420 180 4.53
2 39723.0 270 6.782
3.9810.1 0.5 45 2
380 1.891−1、、ON 、 90
4.630 1.9442.0 180
9.130 1.9723D 270 1
3530 1.9810.15 05 4
5 3.667 1.2271.0. LL
90 7.042 1.2782.0
180 13793 1.3053.0 〃2
70 20B32 1.3150.18・ 0゜5〃
4544731006−1.0 90 ’
8.520 1.05020〃 ・ 1so l
16.62 1 1.0833.0 〃、 27
0 24..72 、 1.092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tt?/1
3が1以上のものは、光ラジェータ間の間隔dかQ、
1.8 am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(二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、炭酸ガスがパブリンクされてい
るので、この分を割引くと、間[i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。
r HSW S/WO,050,53045
1,1573BB91.0 〃、 90 22
82 3.94420 180 4.53
2 39723.0 270 6.782
3.9810.1 0.5 45 2
380 1.891−1、、ON 、 90
4.630 1.9442.0 180
9.130 1.9723D 270 1
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5 3.667 1.2271.0. LL
90 7.042 1.2782.0
180 13793 1.3053.0 〃2
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0 24..72 、 1.092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tt?/1
3が1以上のものは、光ラジェータ間の間隔dかQ、
1.8 am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(二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、炭酸ガスがパブリンクされてい
るので、この分を割引くと、間[i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。
従って、本発明においては、各光ラジェータ間の間Jd
を約2Hn以下に保っておけは、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
ラジェータを後述するような直径の小さい光ラジェータ
で構成して光導体ファ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。
を約2Hn以下に保っておけは、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
ラジェータを後述するような直径の小さい光ラジェータ
で構成して光導体ファ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、光導体ファイバを用いた光ラジェータには、太陽
光(自然光)を導入することも、螢光可成いはキャノン
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
陽光さ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、光ラジェータの断面形
状が六角形であるので、該光ラジェータが多数本配設さ
れる光合成反応槽を、六角形又は円形に構成すると、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
ラジエータヲ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
。
光(自然光)を導入することも、螢光可成いはキャノン
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
陽光さ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、光ラジェータの断面形
状が六角形であるので、該光ラジェータが多数本配設さ
れる光合成反応槽を、六角形又は円形に構成すると、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
ラジエータヲ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(9)
光放射用光ジエータの一例を示す図で、図中、]は光導
体ケーブル、1aは該光導体ケーフルのクラッド層、1
b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
の外部(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、正六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。
体ケーブル、1aは該光導体ケーフルのクラッド層、1
b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
の外部(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、正六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(10) 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。
ジェータを効果的に配設するようにした(10) 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。
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III −I
II線断面図1である。 10・・・光合成反応槽、II・・・光ラジェータ。 (1■)
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III −I
II線断面図1である。 10・・・光合成反応槽、II・・・光ラジェータ。 (1■)
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 (])、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ェータとから成り、各光
ラジェータ間の間隔が約2mm以下であることを特徴上
する光合成装置。 (2)、前言己光ラジェ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)、前記光ラジェータから放射される光が光導体フ
ァ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)、前記多数の光ラジェータのうち所定本数が光導
体ファ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吉を特徴とする特許請求
の範囲第([)項に記載の光合成装置。 (5)、前記光導体ファイバの出力光を放射する光ラジ
ェータの管径が前記螢光管出力光を放射する光ラジェー
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吉
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)、前記光導体ファ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 |
CA000416889A CA1207695A (en) | 1981-12-03 | 1982-12-02 | Apparatus for photosynthesis |
AU91061/82A AU544592B2 (en) | 1981-12-03 | 1982-12-02 | Photosynthetic apparatus |
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 |
---|---|---|---|
JP19987581A JPS58101683A (ja) | 1981-12-10 | 1981-12-10 | 光合成装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS58101683A true JPS58101683A (ja) | 1983-06-16 |
JPS626783B2 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 |
---|---|
JP (1) | JPS58101683A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014512832A (ja) * | 2011-05-06 | 2014-05-29 | アクタ アルガ | 光合成微生物の培養のための閉じた環境での光バイオリアクター |
-
1981
- 1981-12-10 JP JP19987581A patent/JPS58101683A/ja active Granted
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014512832A (ja) * | 2011-05-06 | 2014-05-29 | アクタ アルガ | 光合成微生物の培養のための閉じた環境での光バイオリアクター |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS626783B2 (ja) | 1987-02-13 |
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