早鸽—汇聚行业精英
  • 联系客服
  • 帮助中心
  • 投诉举报
  • 关注微信
400-006-1351
您的问题早鸽都有答案
3000+专业顾问
搜索
咨询

一种用于能源生物的光利用调节装置制作方法

  • 专利名称
    一种用于能源生物的光利用调节装置制作方法
  • 发明者
    徐志农, 范文俊, 郑晓光
  • 公开日
    2012年6月6日
  • 申请日期
    2011年9月7日
  • 优先权日
    2011年9月7日
  • 申请人
    浙江齐成碳能科技有限公司
  • 文档编号
    C12M1/36GK202265576SQ201120334730
  • 关键字
  • 权利要求
    1.一种用于能源生物的光利用调节装置,其与支撑底座通过连接装置连接,光反应器主体和支撑底座通过机械轴结构连接,所述光反应器主体是具有受光面的立方体封闭式结构,其内部包括用于培养光合微生物的光反应区,其特征在于,所述光利用调节装置包括光反应器角度控制装置,所述控制装置按照设定的控制程序,通过伸缩装置对光反应器主体和支撑底座的张开角度进行调节,使得光反应器受光面尽量保持与光源照射方向垂直;至少一个传感器装置,用于感测所述光反应器主体内的反应温度或反应器主体内的气体含量,并发送信息给监控装置;温度和气体含量设定装置,用于根据光合微生物的类型确定适合所述光合微生物生长或反应的温度阈值范围W或气体含量阈值范围G ;监控装置,用于监测所述光反应器主体内的反应温度信息或气体含量信息,并将所述温度信息或气体含量信息分别与设定的温度阈值范围W或气体含量范围G比较,并发送相关信息给伸缩装置;伸缩装置,用于根据从监控装置发送的相关信息执行伸缩操作,从而对光反应器主体和支撑底座的张开角度进行调节2.如权利要求1所述的用于能源生物的光利用调节装置,其中所述传感器装置中包括热传感器,用于感测所述光反应器主体内的反应温度,当检测到光反应器主体内的反应温度大于所述温度阈值范围W的最大值,所述监控装置发送信号给伸缩装置,利用伸缩装置调节所述光反应器主体和支撑底座的张开角度,使得光源不垂直照射所述光反应器主体的受光面,减少反应器主体吸收的热量,从而使光反应器主体内的反应温度回落到温度阈值范围W内3.如权利要求1或2所述的用于能源生物的光利用调节装置,其中所述传感器装置中包括化学传感器,当检测到光反应器主体内的指定气体含量超出气体含量范围G设定的最大值,所述监控装置发送信号给伸缩装置,利用伸缩装置调节所述光反应器主体和支撑底座的张开角度,使得光源不垂直照射所述光反应器主体的受光面,从而使光反应器内生物光反应减弱,产出气体减少,和/或监控装置发送信号给供气装置,调整通气量和带出溶解在培养液中的气体的量,使反应器内的气体含量重新落入气体含量范围G内4.如权利要求1或2所述的用于能源生物的光利用调节装置,其中所述的伸缩装置为液压装置、电动或气动装置5.如权利要求1或2所述的用于能源生物的光利用调节装置,其中在光反应器主体的下表面配置连接轴结构,用于使所述至少一个传感器装置一直朝向光照的方向6.如权利要求1或2所述的用于能源生物的光利用调节装置,其中所述光利用调节装置可以与所述的机械轴结构连接,通过所述伸缩装置实现光反应器主体的张开角度的调节7.如权利要求1或2所述的用于能源生物的光利用调节装置,其中所述至少一个传感器与光反应器主体上与所述机械轴结构相对的边框固定连接,并通过所述边框与伸缩装置进行信息交互8.如权利要求1或2所述的用于能源生物的光利用调节装置,其中所述至少一个传感器位于所述伸缩装置上,并通过传导装置与光反应器主体上的传感器连接
  • 技术领域
    本实用新型涉及一种光利用调节装置,尤其涉及一种和培养光能生物的培养装置一起使用的用于能源生物的光利用调节装置
  • 背景技术
  • 专利摘要
    一种用于能源生物的光利用调节装置,其与支撑底座通过连接装置连接,光反应器主体和支撑底座通过机械轴结构连接,所述光反应器主体是具有受光面的立方体封闭式结构,其特征在于,所述光利用调节装置具体包括光反应器角度控制装置;至少一个传感器装置,用于感测所述光反应器主体内的反应温度或反应器主体内的气体含量,并发送信息给监控装置;温度和气体含量设定装置;伸缩装置,对光反应器主体和支撑底座的张开角度进行调节。本实用新型公开的光利用调节装置可以实现在培养光能生物时培养条件的最佳化。
  • 专利详情
  • 全文pdf
  • 权力要求
  • 说明书
  • 法律状态
专利名称:一种用于能源生物的光利用调节装置的制作方法在现有的培养光能生物的培养装置中,通常采用的培养装置是光反应器,光反应器通常应用于光合微生物类、光合细菌、藓类或其他植物细胞培养的工业化生产,这些微生物可以利用光能将(X)2和水转化为各种有机物,具有光合作用效率高、环境适应性强、繁殖快、生长周期短、不占用耕地、可大规模化、自动化控制培养(生产)等特点。因此在使用光反应器时,通常光合作用的彻底性和完全性显得尤为重要,而要使光合作用完全发生,则光照强度是首要条件。同时,现有的培养装置通常是独立的光反应器,随着太阳光照射强度和角度的不同,光反应器的受光面无法获取足够的光照,因此使得光反应器中的反应物的培养过程中光合作用无法彻底进行,而这也导致了反应物的反应不彻底,获取的资源量就无法达到最大化。此外,由于培养装置的独立性,也使得想变换培养装置的向光性也非常困难。发明内容为了克服上述现有的光反应器中无法达到光照强度最大化的上述缺陷,本实用新型提出了一种和培养光能生物的培养装置一起使用的用于能源生物的光利用调节装置,可以实现培养装置中的培养温度和气体含量的最佳化。其中光利用调节装置,其与支撑底座通过连接装置连接,光反应器主体和支撑底座通过机械轴结构连接,所述光反应器主体是具有受光面的立方体封闭式结构,其内部包括光反应区,用于培养光合微生物和收集光合微生物的产物,其特征在于,所述光利用调节装置具体包括光反应器角度控制装置,所述控制装置按照以时间为基础的控制程序,通过伸缩装置对光反应器主体和支撑底座的张开角度进行调节,使得光反应器受光面保持与光源照射方向垂直;至少一个传感器装置,用于感测所述光反应器主体内的反应温度或反应器主体内的气体含量,并发送信息给监控装置;温度和气体含量设定装置,用于根据光合微生物的类型确定适合所述光合微生物生长或反应的温度阈值范围W或气体含量阈值范围G ;监控装置,用于监测所述光反应器主体内的反应温度信息或气体含量信息,并将所述温度信息或气体含量信息分别与设定的温度阈值范围W或气体含量范围G比较,并发送相关信息给伸缩装置;伸缩装置,用于根据从监控装置发送的相关信息执行伸缩操作,从而对光反应器主体和支撑底座的张开角度进行调节,使得光源垂直照射所述光反应器主体的受光面。[0011]根据本实用新型的一个优选实施例,其中所述传感器装置中包括热传感器,用于感测所述光反应器主体内的反应温度,当检测到光反应器主体内的反应温度大于所述温度阈值范围W的最大值,所述监控装置发送信号给伸缩装置,利用伸缩装置调节所述光反应器主体和支撑底座的张开角度,使得光源不垂直照射所述光反应器主体的受光面,减少反应器主体吸收的热量,从而使光反应器主体内的反应温度重新落入温度阈值范围W内。根据本实用新型的再一个优选实施例,其中所述传感器装置中包括化学传感器, 当检测到光反应器主体内的气体含量超出气体含量范围G设定的最大值,所述监控装置发送信号给伸缩装置,利用伸缩装置调节所述光反应器主体和支撑底座的张开角度,使得光源不垂直照射所述光反应器主体的受光面,从而使光反应器内生物光反应减弱,产出气体减少,同时监控装置发送信号给供气装置,调整通气量和带出气体的量,使反应器内的气体含量重新落入气体含量范围G内。根据本实用新型的另一个优选实施例,其中所述的用于能源生物的光利用调节装置中所述的伸缩装置为液压装置、电动装置或气动装置。根据本实用新型的再一个优选实施例,其中在所述的光反应器主体的下表面配置连接轴结构,用于使所述至少一个传感器装置一直朝向光照的方向。根据本实用新型的另外一个优选实施例,其中所述用于能源生物的光利用调节装置可以与所述的机械轴结构连接,通过所述伸缩装置实现光反应器主体的张开角度的调节。根据本实用新型的又一个优选实施例,其中所述的连接装置可以与所述支撑底座的长边框或短边框平行连接。根据本实用新型的再一个优选实施例,其中所述至少一个传感器与光反应器主体上与所述机械轴结构相对的边框固定连接,并通过所述边框与伸缩装置进行信息交互。根据本实用新型的另一个优选实施例,所述至少一个传感器与光反应器主体上与所述机械轴结构相对的边框固定连接,通过所述连接装置与所述伸缩装置进行信息交互。根据本实用新型的又一个优选实施例,其中所述至少一个传感器位于所述伸缩装置上。根据本实用新型的再一个优选实施例,其中所述至少一个传感器位于所述伸缩装置上,并通过传导装置与光反应器主体上的传感器连接。根据本实用新型的一个优选实施例,在所述的培养光能生物的过程中使用的培养装置为光反应器,所述的光反应器包括反应器主体,可转动的机械轴和支撑底座,所述光反应器主体是扁平状立方体封闭式结构,并通过气体进出口和物料进出口与外部系统连接, 所述光反应器主体由两个受光面、顶部边框和底部边框,以及左侧边框和右侧边框组成,所述顶部边框、底部边框,左侧边框和右侧边框用于固定两个受光面;所述光反应器主体的底部边框通过所述可转动的机械轴与所述支撑底座连接;在光反应器主体内部具有并行设置的长隔板和多个短隔板,所述长隔板和短隔板与所述两个受光面紧密连接;所述长隔板一端与所述底部边框连接,另一端与顶部边框不连接,短隔板两端与底部边框和顶部边框均不连接,长隔板与顶部边框的距离比短隔板与顶部边框的距离小,即长隔板高于短隔板;光反应器主体内上下划分为光反应区和气体收集区,另外,所述光反应区被长隔板左右分割为液体上升区域和液体下降区域,短隔板位于液体上升区域且以相同的间距平行分布;在所述液体上升区域的底部设置有气体分布器,所述气体分布器通过进气口与外部进气管路连接;所述进气口为管状结构,位于所述光反应器液体上升区域一侧的边框上,出气口位于光反应器主体的顶部边框上;进料口与进气口同侧设置,出料口位于液体下降区域一侧的边框上。根据本实用新型的上述用于能源生物的光利用调节装置可以使培养光能生物的培养装置(如光反应器)根据光照强度的变化不断变换角度,从而使得所述培养装置获得最佳化的光能,实现培养装置中反应物的光合作用的彻底化和最佳化,进一步获取光合作用后获取的资源的最大化。通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述,本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显,其中图1是根据本实用新型的一个优选实施例的所述光利用调节装置和培养装置(图示为光反应器)结合使用的实物结构示意图。图2是根据本实用新型的一个优选实施例的所述光利用调节装置中所述的伸缩装置的结构示意图。图3是根据本实用新型的一个优选实施例的所述光利用调节装置中所述的伸缩装置中的主体中的具体元件结构示意图。附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。为了更好地理解和阐释本实用新型,下面将参照图1-3对本实用新型作进一步的详细描述。图1是根据本实用新型的一个优选实施例的所述光利用调节装置和培养装置(图示为光反应器)结合使用的实物结构示意图。如图1所示,所述的光利用调节装置106与支撑底座101通过连接装置104连接,所述光反应器主体100和支撑底座101通过机械轴结构102连接,所述的光利用调节装置包括连接装置104和伸缩装置105,优选地,在光反应器主体100的下表面配置有连接轴结构103,而所述光利用调节装置106与所述连接轴结构 103连接。在上述实施例中,所述光反应器用于培养光合微生物(例如藻类光合微生物或其它微生物或植物),并收集光合微生物产生的有用产物,包括气体(例如甲烷、乙烷、乙烯、 丙烯、氢气等)或液体(各种代谢产物如如醇类、烷烃、烯烃、脂肪酸等),以及各种有用的重组生物材料如抗体、细胞因子等。优选的,培养光合微生物的培养液通过进料口 107进入光反应器主体100,在液体上升区域109从光反应器主体100底部上升,至高于长隔板110时流入液体下降区域111, 并通过出料口 108流出。培养的光合微生物或其它微生物或植物在培养液中进行繁殖和光反应,因此培养液停留在反应器内的部分即构成所述光反应器主体的光反应区112。外部进气管路提供的气体通过气体分布器113进入光反应区,经过培养液上升和释放,或携带从光合微生物或其它微生物或植物产生的气体或易挥发液体如乙醇等能源产品上升,从培养液释放,进入所述光反应器主体的顶部空间,即气体收集区114。因此,为了使得培养的光合微生物或其他微生物或植物在培养液中进行的繁殖和光反应达到预期的彻底化或完全化,所述的光利用调节装置106可以实时调整光反应器主体100的光照朝向,以及其与支撑底座101的张开角度,从而使得光反应器主体100的受光面115尽量获取更大的光能,同时保持反应的温度和产生的代谢产物在令光合微生物理想的生长状态,从而实现反应物光合作用的最佳化。优选地,如图所示,所述的光利用调节装置106由连接轴结构103、连接装置104和伸缩装置105构成,图示的连接轴结构103、连接装置104和伸缩装置105成三角形连接。 而所述的连接装置104也可以保持与图示方向垂直的方向设置,即与支撑底座101的另外两条平行的边框连接。通常连接装置104采用常规的机械连接结构,采用金属材料制作。当然在特殊的应用环境下,其还可以采用韧性更好的化学材料制作。而伸缩装置105通常是液压装置、电动装置或气动装置,即自身可以实现伸缩同时具有很强的张力。而连接轴结构 103通常也采用金属材料制作,它与光反应器主体100的两个边框连接,如图1所示。而连接轴结构103与伸缩装置105采用套圈式或卡槽式机械连接方式,当然也可以采用其他连接方式,在图示的连接方式中,伸缩装置105可以沿与连接轴结构103的连接处实现滑动, 该滑动可以通过伸缩装置105中的控制装置(图中未示出)实现。同时,当伸缩装置105 完成反应器主体100和支撑底座101的张开角度的调整以及光反应器主体101的光朝向调整后,可以将连接轴结构103和伸缩装置105卡住固定。通常可以将连接轴结构103设计成具有槽结构,而伸缩装置105和连接轴结构103连接处具有卡子结构,实现卡子和槽的卡住固定来实现上述技术效果。更加优选地,可以将所述伸缩装置105 —端与所述的机械轴结构102直接连接,另一端与所述机械轴结构102相对的支撑底座101的边框连接。当然,在这里,所述伸缩装置 105的另一端也可以与连接装置104连接,通过对机械轴结构102顶起或推动作用,实现反应器主体100的角度的张开。当然这可以通过伸缩装置105的液压动力、电动装置或气动动力来实现。此外,在所述光利用调节装置106的伸缩装置105上设置有至少一个传感器、监控装置和控制装置,具体结构将在图3中做详细说明,在此不再赘述。当然,也可以在光反应器主体101上与所述机械轴结构102相对的边框上设置至少一个传感器。通常为热传感器或化学传感器,可以实现光照强度、温度的测量和信息传输以及光反应器主体100内的气体含量的测量。而所述热传感器或化学传感器通过上述边框与伸缩装置105实现信息传输,也可以通过连接装置104与伸缩装置105实现信息传输(通常是连接装置104与伸缩装置105垂直设置时),还可以通过图示的连接轴结构103与伸缩装置105实现信息传输。在此,为了实现良好的信息传输,上述装置通常采用金属材料制作。图2是根据本实用新型的一个优选实施例的所述光利用调节装置中所述的伸缩装置的结构示意图。如图2所示,所述伸缩装置105包括主体201和伸缩臂202,如图所示,光反应器角度控制装置203设置在主体201中,这样所述光反应器角度控制装置203可以直接和伸缩装置105通信。当然所述光反应器角度控制装置203也可以独立于所述伸缩装置105而单独设置。所述光反应器角度控制装置203可以按照设定的控制程序,通过伸缩装置105对光反应器主体100和支撑底座101的张开角度进行调节,使得光反应器受光面 115保持与光源照射方向垂直。所述设定的控制程序可以以时间为基础,按照可预测的太阳相对于地面或光反应器的受光面的角度变化,控制光反应器主体100和支撑底座101的张开角度进行调节,使得光反应器受光面115尽量保持与光源照射方向垂直,由此获得最大的光照强度。术语“尽量保持与光源照射方向垂直”,是指在没有其它调控指令的情况下,控制程序控制光反应器主体100和支撑底座101的张开角度进行调节,使得光反应器受光面115 保持与光源照射方向垂直,由此获得最大的光照强度,而在收到其它调控指令的情况下,根据其它调控指令调节光反应器主体100和支撑底座101的张开角度,使得光源不垂直照射所述光反应器主体的受光面,从而达到例如减少反应器主体吸收的热量或生物光反应减弱,产出气体减少的目的。所述主体201和伸缩臂202通常利用不锈钢等金属材料制作,而且通常是采用嵌套式结构,并具有液压功能、电动装置或气动功能,可以实现长度的伸缩控制。在伸缩装置 105的主体201上可以布置有各种电子元件,它们之间可以实现电连接和彼此间的信息交互。在本实用新型的优选实施例中,通常在所述主体201上设置有监控装置、至少一个传感器和控制装置,图中未示出,详细连接可以参见图3。优选地,所述伸缩装置105是传统的液压装置、电动装置或气动装置。当然,在实际应用中,也可以采用传统的机械臂结构,只是需要在机械臂结构上安装有控制装置,监控装置,传感器等。当然,也可以独立设置控制装置、监控装置和传感器装置。图3是根据本实用新型的一个优选实施例的所述光利用调节装置中所述的伸缩装置中的主体中的具体原件结构示意图。如图3所示,所述的监控装置301具有监测和信息比较及处理功能,热/化学传感器302为6个。同时,热/化学传感器302为串并联结合方式,并与控制装置304连接,所述控制装置303与监控装置301连接,所述监控装置301 与温度和气体含量设定装置303连接。在实际应用过程中,热/化学传感器302可以不设置在伸缩装置105的主体201 上,而热/化学传感器302的连接方式也可以采用单纯的串联或并联方式,或者可以直接连接到所述控制装置304上。热/化学传感器302感测所述光反应器主体100内的反应温度或反应器主体内的气体含量,同时发送相关信息给监控装置301,监控装置301将上述相关信息发送给控制装置304,由所述控制装置304执行液压启动、电动启动或气压启动,实现伸缩装置105的伸缩。具体的伸缩量由控制装置304从热/化学传感器获取的信息或参数的值确定,从而实现反应器主体100和支撑底座101的张开角度的调整以及光反应器主体 101的光朝向调整。优选地,由所述温度和气体含量设定装置303根据光合微生物的类型确定适合所述光合微生物生长或反映的温度阈值范围W或气体含量阈值范围G。而监控装置301监测所述光反应器主体100内的反应温度信息或气体含量信息,并将所述温度信息或气体含量信息分别与设定的温度阈值范围W或气体含量范围G比较,并发送相关信息给伸缩装置105。而后伸缩装置105根据从监控装置301发送的相关信息执行伸缩操作,从而对光反应器主体100和支撑底座102的张开角度进行调节,使得光源尽量垂直照射所述光反应器主体100 的受光面115。针对不同的光合微生物或其它微生物或植物,培养温度W的范围不同,是可以根据常识或小量培养的实验获得。针对不同的光合微生物或其它微生物或植物,以及不同的代谢气体(指定的气体),设定的气体含量范围G不同,可以根据常识或小量培养的实验获得。监控装置301可以通过伸缩装置105上的热/化学传感器302监测相关温度信息或气体含量信息,也可以通过设置在光反应器主体100上的热/化学传感器监测相关温度信息或气体含量信息,根据热/化学传感器302的设置位置不同,所述监控装置301设置的位置也可以有所不同,但是所述监控装置301均与所述光热传感器连接,并实现交互通信。此外,热/化学传感器302直接与控制装置304连接时,通过自身感应的温度信息或气体含量信息直接发送信息给所述控制装置304,由控制装置304对伸缩装置105的伸缩量进行控制,从而实现反应器主体100和支撑底座101的张开角度的调整以及光反应器主体101的光朝向调整。如根据本实用新型的上述实施例所述的光利用调节装置,可以实现培养光能生物的培养装置(如光反应器)根据光照强度的变化不断变换角度,从而使得所述培养装置 (如光反应器)获得最佳化的光能,并实现培养装置(如光反应器)中反应物的生长和光合作用的彻底化和最佳化,进一步获取光合作用后获取的资源的最大化。对于本领域技术人员而言,显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外,显然“包括” 一词不排除其他部件、单元或步骤,单数不排除复数。系统权利要求中陈述的多个部件、单元或装置也可以由一个部件、单元或装置通过软件或者硬件来实现。8





查看更多专利详情

下载专利文献

下载专利