植物培育设备的制造方法_4

文档序号:8946550阅读:来源:国知局
4]供给水的设备由用于将水搬运到规定的位置或高度的配管和/或水路、用于向生物直接供水的盘容器或者收纳用于保持水的保水剂的容器、用于使水移动的栗、以及用于储存水的箱构成。在所培育的生物是植物的情况下,所述保水剂被称为培养基。所述容器多数情况下被设置成水面能够维持水平以防止水泄漏。
[0145]为了不妨碍生物培育并且在设置照明设备的情况下以免挡住从照明对生物照射的光的路径,还为了不降低空气调和的效率,供给水的设备配置成为所需最小限的大小、并且用于其设置的所需空间成为最小。作为其具体的设置方法,可以采用如下的方法等:利用设置在生物容纳容器或支撑结构体的侧面、或支撑结构体的最下部的专用的空间直接或借助固定部件而通过螺纹固定、螺栓固定、焊接、粘接等方法进行固定的方法、通过上述方法将带有嵌合部或凹凸部的固定部件固定于生物容纳容器或支撑结构体并将供给水的设备以嵌合于该嵌合部或凹凸部而避免位置变动的方式安装固定于该固定部件的方法。在设置照明设备的情况下,特别是为了避免电配线短路、或导致作业人员及技术人员触电的水的泄漏,必须可靠地连接供给水的设备的连接部分,并且该连接部必须适当地具备防水措施。此时,也可以采用防水板。对防水板没有特别的限制,只要是不透水的板即可,在有可能泄漏水的部位与照明设备之间的位置需要将两者配置成隔绝。通过例如固定于本发明的支撑结构体等方法配置防水板。
[0146]本发明的生物培育设备所用的水也可以含有营养成分或以pH控制、杀菌、状态监视等为目的的溶质或者分散成分。此时,供给水的设备也可以具有实现溶液的浓度及分散状态、或进行该状态的监视和/或控制的附带设备。作为那样的附带设备的具体示例,可以列举浓度计、温度计、pH计、电传导度计、光度计等。
[0147]对供水配管14、15和16等供给水的设备的除了栗以外的构成要素的材质没有特别的限制,但通常采用ABS (丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)、聚氯乙烯树脂、聚丙烯、聚苯乙烯、丙烯树脂、聚碳酸酯、聚氨酯、发泡苯乙烯等树脂材料、碳素钢、不锈钢、铝钢等金属材料、木材、玻璃材料等。其中,从不容易熔出对生物的培育有影响的成分的角度而言,优选的是树脂材料。
[0148]2.5空气输送装置
[0149]在本发明中,为了有效地实现生物培育所需的环境,优选使用有效地形成包括气流速度及气流方向的气流性状的空气输送装置。空气输送装置不限定,只要是以通过在广阔的空间中将空气输送到远方而使该空间的温度及湿度等环境均匀化或改善换气效率为目的而能够使用的装置即可,可以列举例如由叶轮、电动机、外壳和调风器构成的送风机等。
[0150]由于空气输送装置可以固定设置于所述生物容纳容器、支撑结构体和踏板中的任一方,因此能够更有利地形成预期的气流性状。
[0151]2.6 其它
[0152]生物培育设备也可以具备搬运生物容纳容器的搬送单元。通过具备搬送单元,从而即使在培育单元的长边的长度长的情况下,也能够通过在一处空间的作业将生物容纳容器向培育单元搬入或搬出,此外,在维护时也有利。作为搬送单元的具体示例,可以列举辊、轮带、链条、钢丝等,但不特别地限定,只要能够在培育单元内搬送生物容纳容器即可。
[0153]本发明的生物培育设备也可以具有监视生物本身或者生物培育设备的环境的附带设备。作为这样的附带设备的具体示例,可以列举温度计、湿度计、气流测定装置、二氧化碳测定装置、氧浓度计、微粒子测量计等。
[0154]3.空调设备
[0155]优选的是,建筑物I包括空调设备,所述空调设备能够控制包括培育单元4在内的空间的从由温度、湿度、清洁度、氧浓度和二氧化碳浓度构成的组中选择的一种以上。作为空调设备,可以使用公知的设备。
[0156]在本发明中,为了有效地实现生物的有利的培育环境,优选使用空调设备。作为空调设备,可以采用一般的空调设备,其通常由空调装置和管道设备构成,所述空调装置由具有将空气中的尘埃及微生物类除去的功能的过滤器、用于输送空气的送风机、以及用于对空气进行冷却、加热和/或调湿的热交换器、加湿器和/或除湿机构成,所述管道设备成为用于将空气输送到所希望的空间的输送路径。
[0157]在为了适当地培育生物而需要控制氧气、二氧化碳等的浓度的情况下,通过将这些气体供给到管道设备内部、例如吹出管道17,从而能够实现所希望的空间中的这些气体浓度的均匀化。
[0158]优选的是,以使空气调和的气流也成为水平方向的方式设置空调设备的吹出口和吸入口,以免在后述的活动式分隔壁处于大致水平方向的关闭状态时空气调和的气流与该活动式分隔壁干涉。在该情况下,这些口通常设置在建筑物的墙壁上,优选的是,吹出口和吸入口设置在建筑物的对置的墙壁上。此外,为了避免该空气调和的气流紊乱或受到对流现象的不利的强的影响,优选的是,避开活动式分隔壁的位置而设置上述吹出口和吸入口。在本发明的生物培育设备包括固定式分隔壁的情况下,优选的是,还避开该固定式分隔壁的位置而设置上述吹出口和吸入口。
[0159]并且,由于上述空调设备的吹出口和该吸入口位于可被分隔壁分割而成的每个空间,因此,不仅该可被分割而成的空间的空气调和变得容易,还能够对可被分割而成的每个空间按不同的条件进行空气调和。特别是在仅欲使生物培育设备的一部分运转的情况下,即使停止不运转的分割空间的一个或两个以上的专用的空气调和运转,也能够仅通过运转的分割空间的专用的空气调和运转来保持该分割空间的空气调和,因此,能够有效地节约作为整个生物培育设备的空气调和能量,更优选。
[0160]在培育蛋白质合成用植物时空气调和的条件尤为重要。
[0161]下面,对蛋白质合成植物等需要严格的培育环境时的空气调和的条件进行详细的说明。
[0162]若是一般的例如食用或鉴赏用的植物,则能够达到其目的即可,因此对温度的允许范围宽,可以允许例如温度为±10°C左右。
[0163]但是,蛋白质合成用植物合成的蛋白质的量可根据培育条件、即本发明的培育单元的生物容纳容器周边的气氛而大幅变化。这根据例如J.F.Buyel, R.Fischer^PredictiveModels for Transient Protein Express1n in Tobacco(Nicotiana tabacum L.) CanOptimize Process Time, Yield, and Downstream Costs,,,B1technology and B1engineering,Vol.109,N0.10,October,2012等可知根据上述论文,示出了温度仅变化5°C时合成的蛋白质的量降低至1/3左右的示例。
[0164]因此,蛋白质合成用植物相对于最佳温度通常控制在±5°C以内,优选的是±4°C以内,更优选的是±3°C以内,进一步优选的是±2.5°C以内,特别优选的是±2°C以内。通过控制在上述范围,从而能够作为整个生物培育设备而高效率地合成所希望的蛋白质。即,本发明的生物培育设备容易设定适当的空气调和条件,适合进行需要严格的温度控制的蛋白质合成用植物的培育。另外,虽然适合于蛋白质合成用植物,但应用于其它生物当然也无妨。
[0165]为了严格地进行温度控制,具体而言,为了进行上述优选的范围内的温度控制,从吹出口供给的调和空气到达生物容纳容器时的气流的速度在0.2m/s以上,优选的是0.3m/s以上,更优选的是0.5m/s以上,通常在2.0m/s以下,优选的是1.8m/s以下,更优选的是
1.5m/s以下。通过在上述下限以上,从而能够适当地控制生物容纳容器周边的气氛,当在上限以下时能够降低由于风而妨碍栽培的可能性。能够利用适当的气流速度促进光合成及蛋白质合成。
[0166]从吹出口供给的调和空气的温度相对于室内设计温度通常_20°C以上,优选的是-18°C以上,更优选的是-15°C以上,通常-5°C以下,优选的是-8°C以下,更优选的是-10°C以下。通过在上述下限以上,从而能够防止温度不均及结露。此外,通过在上述上限以下,从而控制性变好,能够抑制风量过大。
[0167]吹出口的大小不限定,只要能够实现上述条件即可,但吹出口的长径通常在5cm以上,优选的是1cm以上,更优选的是20cm以上,通常在1m以下,优选的是5m以下,更优选的是3m以下,进一步优选的是2m以下。
[0168]吹出口的形状适合采用表面吹出并在纵向和/或横向设置有叶片的格子板的形状(通用型)、或者在吹出面安装有多孔板的面板形的形状,还可以采用点吹出的形状(喷嘴型、利用了空气感应的圆锥状的形状(稳流管型、盘型))、线吹出的形状(槽缝型)等。
[0169]下面,通过采用了生物培育设备的模型的室内的温度分布的模拟来示出本发明的生物培育设备的效果。
[0170]模拟同样地设定以下的条件,模拟了由分隔壁的有无而导致的温度分布的差异,将结果可视化地示于图8中。
[0171]〈条件〉
[0172]'外部气温:35°C
[0173].建筑物的大小:长度9.4m、宽度3.9m、高度6.1m
[0174].建筑物的隔热:40mm厚聚氨酯泡沫隔热面板
[0175].培育单元的大小:长度7.2m、宽度2.2m、高度5.9m
[0176]?生物容纳容器的层数:9
[0177].分隔壁的设置高度:2.5m(第一层)和4.15m(第二层)
[0178].分隔壁的设置比例:从顶棚方向对生物培育设备进行投影时,分隔壁的投影面积是建筑物的地板面积的80 %
[0179]?吹出口
[0180]吹出风速:1.0m/s
[0181]风量:2600cmh/个
[0182]大小:纵1200mm、横 600_
[0183]个数:一列4个X 3列
[0184]高度:中心分别为1.8m、3.5m和5.2m
[0185]吹出口之间的长度:600mm
[0186]?吸入口
[0187]吹入风速:L0m/s
[0188]风量:2600cmh/个
[0189]大小:纵1200mm、横 600_
[0190]个数:一列4个X 3列
[0191]高度:中心分别为1.8m、3.5m和5.2m
[0192]吹出口之间的长度:600mm
[0193]〈计算方法〉
[0194]采用模拟软件FlowDesigner (Advanced Knowledge社)来设定上述条件而进行了计算。另外,例I作为比较例而计算出了不具有分隔壁的情况下的建筑物内的温度分布。例2作为实施例而计算出了在例I中除了设置有分隔壁以外的同样前提下建筑物内的温度分布。
[0195]〈计算结果〉
[0196]〈例1>
[0197]图8中示出了计算结果。建筑物内的温度分布是21?35 °C,生物容纳容器表面的吸入口侧的温度是24?27.5°C。生物容纳容器的表面温度是21?27.5 °C (24.25 °C ±3.25°C )。
[0198]〈例2>
[0199]图8中示出了计算结果。建筑物内的温度分布是21?32°C,生物容纳容器表面的吸入口侧的温度非常良好地被控制成24.5?25.5°C。生物容纳容器表面的温度范围也非常良好地被控制成21?25.5°C (23.25°C ±2.25°C )。
[0200]通常,已知在大空间中上下温度分布大,例I的计算结果也符合,但通过利用分隔壁将空间沿上下方向间隔并形成水平方向的空调气流,从而能够进行温度控制。
[0201]在植物的栽培、特别是蛋白质合成用植物的栽培中,使温度、湿度、气流、CO2浓度等多个环境条件为特定值内是重要的。根据植物种类及栽培过程(发芽、栽培、医药品用植物中蛋白质的体现过程等),最佳的环境条件不同,但根据本发明,只要相对于内部的发热及栽培设备的形状、房间的高度等调整并设计制气口(吹出口、吸入口)的尺寸、配置、风速、扩散率和吹出温度差等代表性参数就能够实现高精度的环境条件(例如温度幅度±2.5°C 以下)。
[0202]在本模拟中,设想生物容纳容器周边的温度控制困难的状况,按整个栽培架平面中每隔10mm设置高输出型荧光灯的情况进行了估算。通常,设置荧光灯的间距长于本计算的前提,此外,由于在植物蒸腾作用的过程中照明发热按规定的比例被除去,因此,可考虑到架内部的温差少于本计算结果。因此,无论照明数量、荧光灯及LED等,都能够兼顾最适于生长的栽培照明和环境控制(例如温度幅度±2.50C以下)。
[0203]此外,在例2中,由于生物容纳容器的吸入口侧的温度被控制得非常良好,因此,能够在建筑物内设置多
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