[發(fā)明專利]全內(nèi)反射式導(dǎo)光太陽能內(nèi)光源光生物反應(yīng)器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310664013.4
• 申請日: 2013-12-09
• 公開（公告）號(hào): CN103614285B
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何開巖
• 申請（專利權(quán)）人: 廣西大學(xué)
• 主分類號(hào): C12M1/00
• 分類號(hào): C12M1/00
• 代理公司: 廣西南寧公平知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司45104
• 代理人: 楊立華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于太陽能光熱利用技術(shù)領(lǐng)域和生物技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種全內(nèi)反射式導(dǎo)光太陽能內(nèi)光源光生物反應(yīng)器。

背景技術(shù)

封閉式光生物反應(yīng)器具有光照表面積體積比大，太陽能利用率高，培養(yǎng)密度和單位面積產(chǎn)量高等優(yōu)點(diǎn)。在這類光生物反應(yīng)器中，平板式和圓罐式反應(yīng)器得到了廣泛應(yīng)用。然而，這兩種反應(yīng)器仍然有其無法避免的缺陷。平板式結(jié)構(gòu)為了追求短光程，板厚度盡量小，這樣就產(chǎn)生了兩個(gè)不利的后果：第一，單個(gè)反應(yīng)器的培養(yǎng)容積較小，高度較高，大規(guī)模應(yīng)用中，多個(gè)反應(yīng)器并排使用，為了避免相互間的陽光遮擋，間隔較大，所以單位地面面積的有效培養(yǎng)總面積和有效培養(yǎng)總?cè)莘e較小，影響產(chǎn)量提高；第二，微生物掛壁是產(chǎn)生遮光而影響光照的重要因素之一，由于平板式光生物反應(yīng)器內(nèi)部空間狹小，清理掛壁的微生物很不方便，尤其對于用大量板式反應(yīng)器進(jìn)行大規(guī)模微生物培養(yǎng)時(shí)，此項(xiàng)清理工作將帶來很高的成本。圓罐式反應(yīng)器的主要問題是罐體處于中間區(qū)域的培養(yǎng)液得不到充足的光照。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種光照利用率高、拆裝清洗方便的全內(nèi)反射式導(dǎo)光太陽能內(nèi)光源光生物反應(yīng)器。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：全內(nèi)反射式導(dǎo)光太陽能內(nèi)光源光生物反應(yīng)器，包括箱式或圓罐式光生物反應(yīng)器，光生物反應(yīng)器上有可拆卸的透明蓋板，透明蓋板上固定設(shè)有全內(nèi)反射導(dǎo)光柱陣列，全內(nèi)反射導(dǎo)光柱陣列由數(shù)個(gè)全內(nèi)反射導(dǎo)光柱長短相間、等間隔排列而成。

全內(nèi)反射導(dǎo)光柱為透明固體介質(zhì)制成的正四棱柱或圓柱體，透明蓋板的材質(zhì)與全內(nèi)反射導(dǎo)光柱材質(zhì)相同。

全內(nèi)反射導(dǎo)光柱長度略小于光生物反應(yīng)器深度，短條的全內(nèi)反射導(dǎo)光柱的長度是長條的全內(nèi)反射導(dǎo)光柱的一半。

全內(nèi)反射導(dǎo)光柱的折射率比光生物反應(yīng)器內(nèi)培養(yǎng)液的折射率大，以保證光在全內(nèi)反射導(dǎo)光柱內(nèi)產(chǎn)生全內(nèi)反射。

針對現(xiàn)有箱式或圓罐式光生物反應(yīng)器存在的問題，發(fā)明人以其為基礎(chǔ)，根據(jù)全內(nèi)反射原理，通過增設(shè)結(jié)構(gòu)簡單成本低的全內(nèi)反射導(dǎo)光柱陣列，太陽光從全內(nèi)反射導(dǎo)光柱陣列的一端入射，凡是滿足全內(nèi)反射入射角要求的光都可以全部在內(nèi)表面多次反射后從另一端射出，使反應(yīng)器內(nèi)部不同深度的培養(yǎng)液都將獲得太陽光的照射；超出全內(nèi)反射入射角的光線也可借助導(dǎo)光柱入射到較淺的上層培養(yǎng)液中，從而提高了光照利用率。透明蓋板與全內(nèi)反射導(dǎo)光柱陣列為一體式設(shè)計(jì)，便于整體拆裝清洗，而且拆卸后的反應(yīng)器內(nèi)部空間比板式反應(yīng)器的內(nèi)部空間大，也利于清洗。

附圖說明

圖1是本發(fā)明全內(nèi)反射式導(dǎo)光太陽能內(nèi)光源（箱式）光生物反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中：1箱式光生物反應(yīng)器，2全內(nèi)反射導(dǎo)光柱陣列，3透明蓋板。

圖2是圖1中光生物反應(yīng)器的透明蓋板和正四棱柱全內(nèi)反射導(dǎo)光柱陣列的組合結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是圖2中單行或單列高低相間的全內(nèi)反射導(dǎo)光柱分布示意圖。

圖4是圖3中單個(gè)全內(nèi)反射導(dǎo)光柱的光線傳輸示意圖，圖中：n1為空氣的折射率，n2為全內(nèi)反射導(dǎo)光柱的折射率，n3為培養(yǎng)液的折射率。

圖5是圖3中高低相間的多個(gè)全內(nèi)反射導(dǎo)光柱的光線傳輸示意圖。

圖6是圓柱體全內(nèi)反射導(dǎo)光柱陣列和透明蓋板的組合結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7是本發(fā)明全內(nèi)反射式導(dǎo)光太陽能內(nèi)光源（圓罐式）光生物反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖，。具體實(shí)施方式

如圖1至7所示，全內(nèi)反射式導(dǎo)光太陽能內(nèi)光源光生物反應(yīng)器，包括箱式或圓罐式光生物反應(yīng)器，光生物反應(yīng)器上有可拆卸的透明蓋板，透明蓋板上固定設(shè)有全內(nèi)反射導(dǎo)光柱陣列，全內(nèi)反射導(dǎo)光柱陣列由數(shù)個(gè)全內(nèi)反射導(dǎo)光柱長短相間、等間隔排列而成；全內(nèi)反射導(dǎo)光柱為透明固體介質(zhì)制成的正四棱柱或圓柱體，透明蓋板的材質(zhì)與全內(nèi)反射導(dǎo)光柱材質(zhì)相同；全內(nèi)反射導(dǎo)光柱長度略小于光生物反應(yīng)器深度，短條的全內(nèi)反射導(dǎo)光柱的長度是長條的全內(nèi)反射導(dǎo)光柱的一半；全內(nèi)反射導(dǎo)光柱的折射率比光生物反應(yīng)器內(nèi)培養(yǎng)液的折射率大，以保證光在全內(nèi)反射導(dǎo)光柱內(nèi)產(chǎn)生全內(nèi)反射。

其中，箱式光生物反應(yīng)器是將傳統(tǒng)的板式光生物反應(yīng)器的厚度增大而成，其基本組成部分與傳統(tǒng)的板式光生物反應(yīng)器相同，包含光生物反應(yīng)器的必備部件。圓罐式光生物反應(yīng)器透明蓋板相應(yīng)的改為圓形，與其組合的全內(nèi)反射導(dǎo)光柱可為正四棱柱或圓柱體。