專利名稱：一種光利用調(diào)節(jié)裝置和其在培養(yǎng)光能生物中的用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光調(diào)節(jié)裝置，尤其涉及一種和培養(yǎng)光能生物的培養(yǎng)裝置一起使用的光利用調(diào)節(jié)裝置和其在培養(yǎng)光能生物中的用途。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有的培養(yǎng)光能生物的培養(yǎng)裝置中，通常采用的培養(yǎng)裝置是光反應(yīng)器，光反應(yīng)器通常應(yīng)用于光合微生物類、光合細(xì)菌、蘚類或其他植物細(xì)胞培養(yǎng)的工業(yè)化生產(chǎn)，這些微生物可以利用光能將(X)2和水轉(zhuǎn)化為各種有機(jī)物，具有光合作用效率高、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、繁殖快、生長(zhǎng)周期短、不占用耕地、可大規(guī)?；?、自動(dòng)化控制培養(yǎng)(生產(chǎn))等特點(diǎn)。因此在使用光反應(yīng)器時(shí)，通常光合作用的徹底性和完全性顯得尤為重要，而要使光合作用完全發(fā)生，則光照強(qiáng)度是首要條件。同時(shí)，現(xiàn)有的培養(yǎng)裝置通常是獨(dú)立的光反應(yīng)器，隨著太陽(yáng)光照射強(qiáng)度和角度的不同，光反應(yīng)器的受光面無(wú)法獲取足夠的光照，因此使得光反應(yīng)器中的反應(yīng)物的培養(yǎng)過程中光合作用無(wú)法徹底進(jìn)行，而這也導(dǎo)致了反應(yīng)物的反應(yīng)不徹底，獲取的資源量就無(wú)法達(dá)到最大化。此外，由于培養(yǎng)裝置的獨(dú)立性，也使得想變換培養(yǎng)裝置的向光性也非常困難。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有的光反應(yīng)器中無(wú)法達(dá)到光照強(qiáng)度最大化的上述缺陷，本發(fā)明提出了一種和培養(yǎng)光能生物的培養(yǎng)裝置一起使用的光利用調(diào)節(jié)裝置，可以實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)裝置中的培養(yǎng)溫度和氣體含量的最佳化。其中光利用調(diào)節(jié)裝置，其與支撐底座通過連接裝置連接，光反應(yīng)器主體和支撐底座通過機(jī)械軸結(jié)構(gòu)連接，所述光反應(yīng)器主體是具有受光面的立方體封閉式結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部包括光反應(yīng)區(qū)，用于培養(yǎng)光合微生物和收集光合微生物的產(chǎn)物，其特征在于，所述光朝向調(diào)節(jié)裝置具體包括光反應(yīng)器角度控制裝置，所述控制裝置按照以時(shí)間為基礎(chǔ)的控制程序，通過伸縮裝置對(duì)光反應(yīng)器主體和支撐底座的張開角度進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得光反應(yīng)器受光面保持與光源照射方向垂直；—個(gè)或多個(gè)傳感器裝置，用于感測(cè)所述光反應(yīng)器主體內(nèi)的反應(yīng)溫度或反應(yīng)器主體內(nèi)的氣體含量，并發(fā)送信息給監(jiān)控裝置；溫度和氣體含量設(shè)定裝置，用于根據(jù)光合微生物的類型確定適合所述光合微生物生長(zhǎng)或反應(yīng)的溫度閾值范圍W或氣體含量閾值范圍G ；監(jiān)控裝置，用于監(jiān)測(cè)所述光反應(yīng)器主體內(nèi)的反應(yīng)溫度信息或氣體含量信息，并將所述溫度信息或氣體含量信息分別與設(shè)定的溫度閾值范圍W或氣體含量范圍G比較，并發(fā)送相關(guān)信息給伸縮裝置；伸縮裝置，用于根據(jù)從監(jiān)控裝置發(fā)送的相關(guān)信息執(zhí)行伸縮操作，從而對(duì)光反應(yīng)器主體和支撐底座的張開角度進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得光源垂直照射所述光反應(yīng)器主體的受光面。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，其中所述傳感器裝置中包括熱傳感器，用于感測(cè)所述光反應(yīng)器主體內(nèi)的反應(yīng)溫度，當(dāng)檢測(cè)到光反應(yīng)器主體內(nèi)的反應(yīng)溫度大于所述溫度閾值范圍W的最大值，所述監(jiān)控裝置發(fā)送信號(hào)給伸縮裝置，利用伸縮裝置調(diào)節(jié)所述光反應(yīng)器主體和支撐底座的張開角度，使得光源不垂直照射所述光反應(yīng)器主體的受光面，減少反應(yīng)器主體吸收的熱量，從而使光反應(yīng)器主體內(nèi)的反應(yīng)溫度重新落入溫度閾值范圍W內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，其中所述傳感器裝置中包括化學(xué)傳感器，當(dāng)檢測(cè)到光反應(yīng)器主體內(nèi)的氣體含量超出氣體含量范圍G設(shè)定的最大值，所述監(jiān)控裝置發(fā)送信號(hào)給伸縮裝置，利用伸縮裝置調(diào)節(jié)所述光反應(yīng)器主體和支撐底座的張開角度，使得光源不垂直照射所述光反應(yīng)器主體的受光面，從而使光反應(yīng)器內(nèi)生物光反應(yīng)減弱，產(chǎn)出氣體減少， 同時(shí)監(jiān)控裝置發(fā)送信號(hào)給供氣裝置，調(diào)整通氣量和帶出氣體的量，使反應(yīng)器內(nèi)的氣體含量重新落入氣體含量范圍G內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，其中所述的光利用調(diào)節(jié)裝置中所述的伸縮裝置為液壓裝置、電動(dòng)裝置或氣動(dòng)裝置。根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，其中在所述的光反應(yīng)器主體的下表面配置連接軸結(jié)構(gòu)，用于使所述多個(gè)傳感器裝置一直朝向光照的方向。根據(jù)本發(fā)明的另外一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，其中所述光利用調(diào)節(jié)裝置可以與所述的機(jī)械軸結(jié)構(gòu)連接，通過所述伸縮裝置實(shí)現(xiàn)光反應(yīng)器主體的張開角度的調(diào)節(jié)。根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，其中所述的連接裝置可以與所述支撐底座的長(zhǎng)邊框或短邊框平行連接。根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，其中所述多個(gè)傳感器與光反應(yīng)器主體上與所述機(jī)械軸結(jié)構(gòu)相對(duì)的邊框固定連接，并通過所述邊框與伸縮裝置進(jìn)行信息交互。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，所述多個(gè)傳感器與光反應(yīng)器主體上與所述機(jī)械軸結(jié)構(gòu)相對(duì)的邊框固定連接，通過所述連接裝置與所述伸縮裝置進(jìn)行信息交互。根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，其中所述多個(gè)傳感器位于所述伸縮裝置上。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，在所述的培養(yǎng)光能生物的過程中使用的培養(yǎng)裝置為光反應(yīng)器，所述的光反應(yīng)器包括反應(yīng)器主體，可轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械軸和支撐底座，所述光反應(yīng)器主體是扁平狀立方體封閉式結(jié)構(gòu)，并通過氣體進(jìn)出口和物料進(jìn)出口與外部系統(tǒng)連接，所述光反應(yīng)器主體由兩個(gè)受光面、頂部邊框和底部邊框，以及左側(cè)邊框和右側(cè)邊框組成，所述頂部邊框、底部邊框，左側(cè)邊框和右側(cè)邊框用于固定兩個(gè)受光面；所述光反應(yīng)器主體的底部邊框通過所述可轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械軸與所述支撐底座連接；在光反應(yīng)器主體內(nèi)部具有并行設(shè)置的長(zhǎng)隔板和多個(gè)短隔板，所述長(zhǎng)隔板和短隔板與所述兩個(gè)受光面緊密連接；所述長(zhǎng)隔板一端與所述底部邊框連接，另一端與頂部邊框不連接，短隔板兩端與底部邊框和頂部邊框均不連接，長(zhǎng)隔板與頂部邊框的距離比短隔板與頂部邊框的距離小，即長(zhǎng)隔板高于短隔板；光反應(yīng)器主體內(nèi)上下劃分為光反應(yīng)區(qū)和氣體收集區(qū)，另外，所述光反應(yīng)區(qū)被長(zhǎng)隔板左右分割為液體上升區(qū)域和液體下降區(qū)域，短隔板位于液體上升區(qū)域且以相同的間距平行分布；在所述液體上升區(qū)域的底部設(shè)置有氣體分布器，所述氣體分布器通過進(jìn)氣口與外部進(jìn)氣管路連接；
所述進(jìn)氣口為管狀結(jié)構(gòu)，位于所述光反應(yīng)器液體上升區(qū)域一側(cè)的邊框上，出氣口位于光反應(yīng)器主體的頂部邊框上；進(jìn)料口與進(jìn)氣口同側(cè)設(shè)置，出料口位于液體下降區(qū)域一側(cè)的邊框上。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種光利用調(diào)節(jié)裝置在培養(yǎng)光能生物中的用途， 其包括以下步驟按照以時(shí)間為基礎(chǔ)的控制程序，控制裝置通過伸縮裝置對(duì)反應(yīng)器主體和支撐底座的張開角度進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得光反應(yīng)器受光面保持與光源照射方向垂直；利用傳感器對(duì)光反應(yīng)器主體中的培養(yǎng)溫度或反應(yīng)器主體內(nèi)的氣體含量進(jìn)行測(cè)定；根據(jù)光合微生物的類型確定適合所述光合微生物生長(zhǎng)或反應(yīng)的溫度閾值范圍W 或氣體含量閾值范圍G ；利用監(jiān)控裝置監(jiān)測(cè)所述光反應(yīng)器主體內(nèi)的反應(yīng)溫度信息或氣體含量信息，并將所述溫度信息或氣體含量信息分別與設(shè)定的溫度閾值范圍W或氣體含量范圍G比較，并發(fā)送相關(guān)信息給伸縮裝置；根據(jù)從監(jiān)控裝置發(fā)送的相關(guān)信息執(zhí)行伸縮操作，從而對(duì)光反應(yīng)器主體和支撐底座的張開角度進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得光源垂直照射所述光反應(yīng)器主體的受光面。根據(jù)本發(fā)明的上述光利用調(diào)節(jié)裝置和其在培養(yǎng)光能生物中的用途可以使培養(yǎng)光能生物的培養(yǎng)裝置(如光反應(yīng)器)可以根據(jù)光照強(qiáng)度的變化不斷變換角度，從而使得所述培養(yǎng)裝置獲得最佳化的光能，實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)裝置中反應(yīng)物的光合作用的徹底化和最佳化，進(jìn)一步獲取光合作用后獲取的資源的最大化。


通過閱讀參照以下附圖所作的對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的所述光利用調(diào)節(jié)裝置和培養(yǎng)裝置(圖示為光反應(yīng)器)結(jié)合使用的實(shí)物結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的所述光利用調(diào)節(jié)裝置中所述的伸縮裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的所述光利用調(diào)節(jié)裝置中所述的伸縮裝置中的主體中的具體原件結(jié)構(gòu)示意圖。附圖中相同或相似的附圖標(biāo)記代表相同或相似的部件。
具體實(shí)施例方式為了更好地理解和闡釋本發(fā)明，下面將參照?qǐng)D1-3對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的所述光利用調(diào)節(jié)裝置和培養(yǎng)裝置(圖示為光反應(yīng)器)結(jié)合使用的實(shí)物結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，所述的光調(diào)節(jié)裝置106與支撐底座 101通過連接裝置104連接，所述光反應(yīng)器主體100和支撐底座101通過機(jī)械軸結(jié)構(gòu)102連接，所述的光調(diào)節(jié)裝置包括連接裝置104和伸縮裝置105，優(yōu)選地，在光反應(yīng)器主體100的下表面配置有連接軸結(jié)構(gòu)103，而所述光調(diào)節(jié)裝置105與所述連接軸結(jié)構(gòu)103連接。在上述實(shí)施例中，所述光反應(yīng)器用于培養(yǎng)光合微生物(例如藻類光合微生物或其它微生物或植物)，并收集光合微生物產(chǎn)生的有用產(chǎn)物，包括氣體(例如甲烷、乙烷、乙烯、 丙烯、氫氣等)或液體(各種代謝產(chǎn)物如如醇類、烷烴、烯烴、脂肪酸等)，以及各種有用的重組生物材料如抗體、細(xì)胞因子等。優(yōu)選的，培養(yǎng)光合微生物的培養(yǎng)液通過進(jìn)料口 107進(jìn)入光反應(yīng)器主體100，在液體上升區(qū)域109從光反應(yīng)器主體100底部上升，至高于長(zhǎng)隔板110時(shí)流入液體下降區(qū)域111， 并通過出料口 108流出。培養(yǎng)的光合微生物或其它微生物或植物在培養(yǎng)液中進(jìn)行繁殖和光反應(yīng)，因此培養(yǎng)液停留在反應(yīng)器內(nèi)的部分即構(gòu)成所述光反應(yīng)器主體的光反應(yīng)區(qū)112。外部進(jìn)氣管路提供的氣體通過氣體分布器113進(jìn)入光反應(yīng)區(qū)，經(jīng)過培養(yǎng)液上升和釋放，或攜帶從光合微生物或其它微生物或植物產(chǎn)生的氣體或易揮發(fā)液體如乙醇等能源產(chǎn)品上升，從培養(yǎng)液釋放，進(jìn)入所述光反應(yīng)器主體的頂部空間，即氣體收集區(qū)114。因此，為了使得培養(yǎng)的光合微生物或其他微生物或植物在培養(yǎng)液中進(jìn)行的繁殖和光反應(yīng)達(dá)到預(yù)期的徹底化或完全化，所述的光調(diào)節(jié)裝置105可以實(shí)時(shí)調(diào)整光反應(yīng)器主體 100的光照朝向，以及其與支撐底座101的張開角度，從而使得光反應(yīng)器主體100的受光面 115盡量獲取更大的光能，同時(shí)保持反應(yīng)的溫度和產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物在令光合微生物理想的生長(zhǎng)狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)反應(yīng)物光合作用的最佳化。優(yōu)選地，如圖所示，所述的光調(diào)節(jié)裝置106由連接軸結(jié)構(gòu)103、連接裝置104和伸縮裝置105構(gòu)成，圖示的連接軸結(jié)構(gòu)103、連接裝置104和伸縮裝置105成三角形連接。而所述的連接裝置104也可以保持與圖示方向垂直的方向設(shè)置，即與支撐底座101的另外兩條平行的邊框連接。通常連接裝置104采用常規(guī)的機(jī)械連接結(jié)構(gòu)，采用金屬材料制作。當(dāng)然在特殊的應(yīng)用環(huán)境下，其還可以采用韌性更好的化學(xué)材料制作。而伸縮裝置105通常是液壓裝置、電動(dòng)裝置或氣動(dòng)裝置，即自身可以實(shí)現(xiàn)伸縮同時(shí)具有很強(qiáng)的張力。而連接軸結(jié)構(gòu) 103通常也采用金屬材料制作，它與光反應(yīng)器主體100的兩個(gè)邊框連接，如圖1所示。而連接軸結(jié)構(gòu)103與伸縮裝置105采用套圈式或卡槽式機(jī)械連接方式，當(dāng)然也可以采用其他連接方式，在圖示的連接方式中，伸縮裝置105可以沿與連接軸結(jié)構(gòu)103的連接處實(shí)現(xiàn)滑動(dòng)， 該滑動(dòng)可以通過伸縮裝置105中的控制裝置(圖中未示出)實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，當(dāng)伸縮裝置105 完成反應(yīng)器主體100和支撐底座101的張開角度的調(diào)整以及光反應(yīng)器主體101的光朝向調(diào)整后，可以將連接軸結(jié)構(gòu)103和伸縮裝置105卡住固定。通常可以將連接軸結(jié)構(gòu)103設(shè)計(jì)成具有槽結(jié)構(gòu)，而伸縮裝置105和連接軸結(jié)構(gòu)103連接處具有卡子結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)卡子和槽的卡住固定來(lái)實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)效果。更加優(yōu)選地，可以將所述伸縮裝置105 —端與所述的機(jī)械軸結(jié)構(gòu)102直接連接，另一端與所述機(jī)械軸結(jié)構(gòu)102相對(duì)的支撐底座101的邊框連接。當(dāng)然，在這里，所述伸縮裝置 105的另一端也可以與連接裝置104連接，通過對(duì)機(jī)械軸結(jié)構(gòu)102頂起或推動(dòng)作用，實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器主體100的角度的張開。當(dāng)然這可以通過伸縮裝置105的液壓動(dòng)力、電動(dòng)裝置或氣動(dòng)動(dòng)力來(lái)實(shí)現(xiàn)。此外，在所述光調(diào)節(jié)裝置106的伸縮裝置105上設(shè)置有多個(gè)傳感器、監(jiān)控裝置和控制裝置，具體結(jié)構(gòu)將在圖3中做詳細(xì)說明，在此不再贅述。當(dāng)然，也可以在光反應(yīng)器主體101上與所述機(jī)械軸結(jié)構(gòu)102相對(duì)的邊框上設(shè)置多個(gè)傳感器。通常為熱傳感器或化學(xué)傳感器，可以實(shí)現(xiàn)光照強(qiáng)度、溫度的測(cè)量和信息傳輸以及光反應(yīng)器主體100內(nèi)的氣體含量的測(cè)量。而所述熱傳感器或化學(xué)傳感器通過上述邊框與伸縮裝置105實(shí)現(xiàn)信息傳輸，也可以通過連接裝置104與伸縮裝置105實(shí)現(xiàn)信息傳輸(通常是連接裝置104與伸縮裝置105垂直設(shè)置時(shí))，還可以通過圖示的連接軸結(jié)構(gòu)103與伸縮裝置105實(shí)現(xiàn)信息傳輸。在此，為了實(shí)現(xiàn)良好的信息傳輸，上述裝置通常采用金屬材料制作。圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的所述光利用調(diào)節(jié)裝置中所述的伸縮裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，所述伸縮裝置105包括主體201和伸縮臂202，如圖所示，光反應(yīng)器角度控制裝置203設(shè)置在主體201中，這樣所述光反應(yīng)器角度控制裝置203可以直接和伸縮裝置105通信。當(dāng)然所述光反應(yīng)器角度控制裝置203也可以獨(dú)立于所述伸縮裝置 105而單獨(dú)設(shè)置。所述光反應(yīng)器角度控制裝置203可以按照設(shè)定的控制程序，通過伸縮裝置 105對(duì)光反應(yīng)器主體100和支撐底座101的張開角度進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得光反應(yīng)器受光面115保持與光源照射方向垂直。所述設(shè)定的控制程序可以以時(shí)間為基礎(chǔ)，按照可預(yù)測(cè)的太陽(yáng)相對(duì)于地面或光反應(yīng)器的受光面的角度變化，控制光反應(yīng)器主體100和支撐底座101的張開角度進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得光反應(yīng)器受光面115盡量保持與光源照射方向垂直，由此獲得最大的光照強(qiáng)度。術(shù)語(yǔ)“盡量保持與光源照射方向垂直”，是指在沒有其它調(diào)控指令的情況下，控制程序控制光反應(yīng)器主體100和支撐底座101的張開角度進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得光反應(yīng)器受光面115 保持與光源照射方向垂直，由此獲得最大的光照強(qiáng)度，而在收到其它調(diào)控指令的情況下，根據(jù)其它調(diào)控指令調(diào)節(jié)光反應(yīng)器主體100和支撐底座101的張開角度，使得光源不垂直照射所述光反應(yīng)器主體的受光面，從而達(dá)到例如減少反應(yīng)器主體吸收的熱量或生物光反應(yīng)減弱，產(chǎn)出氣體減少的目的。所述主體201和伸縮臂202通常利用不銹鋼等金屬材料制作，而且通常是采用嵌套式結(jié)構(gòu)，并具有液壓功能、電動(dòng)裝置或氣動(dòng)功能，可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)度的伸縮控制。在伸縮裝置 105的主體201上可以布置有各種電子元件，它們之間可以實(shí)現(xiàn)電連接和彼此間的信息交互。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，通常在所述主體201上設(shè)置有監(jiān)控裝置、多個(gè)傳感器和控制裝置，圖中未示出，詳細(xì)連接可以參見圖3。優(yōu)選地，所述伸縮裝置105是傳統(tǒng)的液壓裝置、電動(dòng)裝置或氣動(dòng)裝置。當(dāng)然，在實(shí)際應(yīng)用中，也可以采用傳統(tǒng)的機(jī)械臂結(jié)構(gòu)，只是需要在機(jī)械臂結(jié)構(gòu)上安裝有控制裝置，監(jiān)控裝置，傳感器等。當(dāng)然，也可以獨(dú)立設(shè)置控制裝置、監(jiān)控裝置和傳感器裝置。圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的所述光利用調(diào)節(jié)裝置中所述的伸縮裝置中的主體中的具體原件結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3所示，所述的監(jiān)控裝置301具有監(jiān)測(cè)和信息比較及處理功能，熱/化學(xué)傳感器302為6個(gè)。同時(shí)，熱/化學(xué)傳感器302為串并聯(lián)結(jié)合方式， 并與控制裝置304連接，所述控制裝置303與監(jiān)控裝置301連接，所述監(jiān)控裝置301與溫度和氣體含量設(shè)定裝置303連接。在實(shí)際應(yīng)用過程中，熱/化學(xué)傳感器302可以不設(shè)置在伸縮裝置105的主體201 上，而熱/化學(xué)傳感器302的連接方式也可以采用單純的串聯(lián)或并聯(lián)方式，或者可以直接連接到所述控制裝置304上。熱/化學(xué)傳感器302感測(cè)所述光反應(yīng)器主體100內(nèi)的反應(yīng)溫度或反應(yīng)器主體內(nèi)的氣體含量，同時(shí)發(fā)送相關(guān)信息給監(jiān)控裝置301，監(jiān)控裝置301將上述相關(guān)信息發(fā)送給控制裝置304，由所述控制裝置304執(zhí)行液壓?jiǎn)?dòng)、電動(dòng)啟動(dòng)或氣壓?jiǎn)?dòng)，實(shí)現(xiàn)伸縮裝置105的伸縮。具體的伸縮量由控制裝置304從熱/化學(xué)傳感器獲取的信息或參數(shù)的值確定，從而實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器主體100和支撐底座101的張開角度的調(diào)整以及光反應(yīng)器主體 101的光朝向調(diào)整。優(yōu)選地，由所述溫度和氣體含量設(shè)定裝置303根據(jù)光合微生物的類型確定適合所述光合微生物生長(zhǎng)或反映的溫度閾值范圍W或氣體含量閾值范圍G。而監(jiān)控裝置301監(jiān)測(cè)所述光反應(yīng)器主體100內(nèi)的反應(yīng)溫度信息或氣體含量信息，并將所述溫度信息或氣體含量信息分別與設(shè)定的溫度閾值范圍W或氣體含量范圍G比較，并發(fā)送相關(guān)信息給伸縮裝置105。 而后伸縮裝置105根據(jù)從監(jiān)控裝置301發(fā)送的相關(guān)信息執(zhí)行伸縮操作，從而對(duì)光反應(yīng)器主體100和支撐底座102的張開角度進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得光源盡量垂直照射所述光反應(yīng)器主體100 的受光面115。針對(duì)不同的光合微生物或其它微生物或植物，培養(yǎng)溫度W的范圍不同，是可以根據(jù)常識(shí)或小量培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)獲得。針對(duì)不同的光合微生物或其它微生物或植物，以及不同的代謝氣體(指定的氣體)，設(shè)定的氣體含量范圍G不同，可以根據(jù)常識(shí)或小量培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)獲得。監(jiān)控裝置301可以通過伸縮裝置105上的熱/化學(xué)傳感器302監(jiān)測(cè)相關(guān)溫度信息或氣體含量信息，也可以通過設(shè)置在光反應(yīng)器主體100上的熱/化學(xué)傳感器監(jiān)測(cè)相關(guān)溫度信息或氣體含量信息，根據(jù)熱/化學(xué)傳感器302的設(shè)置位置不同，所述監(jiān)控裝置301設(shè)置的位置也可以有所不同，但是所述監(jiān)控裝置301均與所述光熱傳感器連接，并實(shí)現(xiàn)交互通信。此外，熱/化學(xué)傳感器302直接與控制裝置304連接時(shí)，通過自身感應(yīng)的溫度信息或氣體含量信息直接發(fā)送信息給所述控制裝置304，由控制裝置304對(duì)伸縮裝置105的伸縮量進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器主體100和支撐底座101的張開角度的調(diào)整以及光反應(yīng)器主體101的光朝向調(diào)整。如根據(jù)本發(fā)明的上述實(shí)施例所述的光利用調(diào)節(jié)裝置和其在培養(yǎng)光能生物中的用途，可以實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)光能生物的培養(yǎng)裝置(如光反應(yīng)器)根據(jù)光照強(qiáng)度的變化不斷變換角度， 從而使得所述培養(yǎng)裝置(如光反應(yīng)器)獲得最佳化的光能，并實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)裝置(如光反應(yīng)器) 中反應(yīng)物的生長(zhǎng)和光合作用的徹底化和最佳化，進(jìn)一步獲取光合作用后獲取的資源的最大化。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，無(wú)論從哪一點(diǎn)來(lái)看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化涵括在本發(fā)明內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制所涉及的權(quán)利要求。此夕卜，顯然“包括”一詞不排除其他部件、單元或步驟，單數(shù)不排除復(fù)數(shù)。系統(tǒng)權(quán)利要求中陳述的多個(gè)部件、單元或裝置也可以由一個(gè)部件、單元或裝置通過軟件或者硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種光利用調(diào)節(jié)裝置，其與支撐底座通過連接裝置連接，光反應(yīng)器主體和支撐底座通過機(jī)械軸結(jié)構(gòu)連接，所述光反應(yīng)器主體是具有受光面的立方體封閉式結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部包括用于培養(yǎng)光合微生物的光反應(yīng)區(qū)，其特征在于，所述光朝向調(diào)節(jié)裝置包括光反應(yīng)器角度控制裝置，所述控制裝置按照設(shè)定的控制程序，通過伸縮裝置對(duì)光反應(yīng)器主體和支撐底座的張開角度進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得光反應(yīng)器受光面盡量保持與光源照射方向垂直；一個(gè)或多個(gè)傳感器裝置，用于感測(cè)所述光反應(yīng)器主體內(nèi)的反應(yīng)溫度或反應(yīng)器主體內(nèi)的氣體含量，并發(fā)送信息給監(jiān)控裝置；溫度和氣體含量設(shè)定裝置，用于根據(jù)光合微生物的類型確定適合所述光合微生物生長(zhǎng)或反應(yīng)的溫度閾值范圍W或氣體含量閾值范圍G ；監(jiān)控裝置，用于監(jiān)測(cè)所述光反應(yīng)器主體內(nèi)的反應(yīng)溫度信息或氣體含量信息，并將所述溫度信息或氣體含量信息分別與設(shè)定的溫度閾值范圍W或氣體含量范圍G比較，并發(fā)送相關(guān)信息給伸縮裝置；伸縮裝置，用于根據(jù)從監(jiān)控裝置發(fā)送的相關(guān)信息執(zhí)行伸縮操作，從而對(duì)光反應(yīng)器主體和支撐底座的張開角度進(jìn)行調(diào)節(jié)。
2.如權(quán)利要求1所述的光利用調(diào)節(jié)裝置，其中所述傳感器裝置中包括熱傳感器，用于感測(cè)所述光反應(yīng)器主體內(nèi)的反應(yīng)溫度，當(dāng)檢測(cè)到光反應(yīng)器主體內(nèi)的反應(yīng)溫度大于所述溫度閾值范圍W的最大值，所述監(jiān)控裝置發(fā)送信號(hào)給伸縮裝置，利用伸縮裝置調(diào)節(jié)所述光反應(yīng)器主體和支撐底座的張開角度，使得光源不垂直照射所述光反應(yīng)器主體的受光面，減少反應(yīng)器主體吸收的熱量，從而使光反應(yīng)器主體內(nèi)的反應(yīng)溫度回落到溫度閾值范圍W內(nèi)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的光利用調(diào)節(jié)裝置，其中所述傳感器裝置中包括化學(xué)傳感器， 當(dāng)檢測(cè)到光反應(yīng)器主體內(nèi)的指定氣體含量超出氣體含量范圍G設(shè)定的最大值，所述監(jiān)控裝置發(fā)送信號(hào)給伸縮裝置，利用伸縮裝置調(diào)節(jié)所述光反應(yīng)器主體和支撐底座的張開角度，使得光源不垂直照射所述光反應(yīng)器主體的受光面，從而使光反應(yīng)器內(nèi)生物光反應(yīng)減弱，產(chǎn)出氣體減少，和/或監(jiān)控裝置發(fā)送信號(hào)給供氣裝置，調(diào)整通氣量和帶出溶解在培養(yǎng)液中的氣體的量，使反應(yīng)器內(nèi)的氣體含量重新落入氣體含量范圍G內(nèi)。
4.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的光利用調(diào)節(jié)裝置，其中所述的伸縮裝置為液壓裝置、電動(dòng)或氣動(dòng)裝置。
5.如權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的光利用調(diào)節(jié)裝置，其中在光反應(yīng)器主體的下表面配置連接軸結(jié)構(gòu)，用于使所述多個(gè)傳感器裝置一直朝向光照的方向。
6.如權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的光利用調(diào)節(jié)裝置，其中所述光利用調(diào)節(jié)裝置可以與所述的機(jī)械軸結(jié)構(gòu)連接，通過所述伸縮裝置實(shí)現(xiàn)光反應(yīng)器主體的張開角度的調(diào)節(jié)。
7.如權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的光利用調(diào)節(jié)裝置，其中所述多個(gè)傳感器與光反應(yīng)器主體上與所述機(jī)械軸結(jié)構(gòu)相對(duì)的邊框固定連接，并通過所述邊框與伸縮裝置進(jìn)行信息交互。
8.如權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的光利用調(diào)節(jié)裝置，其中所述多個(gè)傳感器位于所述伸縮裝置上，并通過傳導(dǎo)裝置與光反應(yīng)器主體上的傳感器連接。
9.一種光利用調(diào)節(jié)裝置在培養(yǎng)光能生物中的用途，其包括以下步驟按照設(shè)定的控制程序，控制裝置通過伸縮裝置對(duì)反應(yīng)器主體和支撐底座的張開角度進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得光反應(yīng)器受光面保持與光源照射方向垂直；利用傳感器對(duì)光反應(yīng)器主體中的培養(yǎng)溫度或反應(yīng)器主體內(nèi)的氣體含量進(jìn)行測(cè)定； 根據(jù)光合微生物的類型確定適合所述光合微生物生長(zhǎng)或反應(yīng)的溫度閾值范圍W或氣體含量閾值范圍G ；利用監(jiān)控裝置監(jiān)測(cè)所述光反應(yīng)器主體內(nèi)的反應(yīng)溫度信息或氣體含量信息，并將所述溫度信息或氣體含量信息分別與設(shè)定的溫度閾值范圍W或氣體含量范圍G比較，并發(fā)送相關(guān)信息給伸縮裝置；根據(jù)從監(jiān)控裝置發(fā)送的相關(guān)信息執(zhí)行伸縮操作，從而對(duì)光反應(yīng)器主體和支撐底座的張開角度進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得光源垂直照射所述光反應(yīng)器主體的受光面。
10.如權(quán)利要求9所述的用途，其中還包括以下步驟所述傳感器裝置中包括熱傳感器，用于感測(cè)所述光反應(yīng)器主體內(nèi)的反應(yīng)溫度，當(dāng)檢測(cè)到光反應(yīng)器主體內(nèi)的反應(yīng)溫度大于所述溫度閾值范圍W的最大值，所述監(jiān)控裝置發(fā)送信號(hào)給伸縮裝置，利用伸縮裝置調(diào)節(jié)所述光反應(yīng)器主體和支撐底座的張開角度，使得光源不垂直照射所述光反應(yīng)器主體的受光面，減少反應(yīng)器主體吸收的熱量，從而使光反應(yīng)器主體內(nèi)的反應(yīng)溫度回落到溫度閾值范圍W內(nèi)；和/或所述傳感器裝置中包括化學(xué)傳感器，當(dāng)檢測(cè)到光反應(yīng)器主體內(nèi)的指定氣體含量超出氣體含量范圍G設(shè)定的最大值，所述監(jiān)控裝置發(fā)送信號(hào)給伸縮裝置，利用伸縮裝置調(diào)節(jié)所述光反應(yīng)器主體和支撐底座的張開角度，使得光源不垂直照射所述光反應(yīng)器主體的受光面， 從而使光反應(yīng)器內(nèi)生物光反應(yīng)減弱，產(chǎn)出氣體減少，和/或監(jiān)控裝置發(fā)送信號(hào)給供氣裝置， 調(diào)整通氣量和帶出溶解在培養(yǎng)液中的氣體的量，使反應(yīng)器內(nèi)的氣體含量重新落入氣體含量范圍G內(nèi)。
全文摘要
一種光利用調(diào)節(jié)裝置，其與支撐底座通過連接裝置連接，光反應(yīng)器主體和支撐底座通過機(jī)械軸結(jié)構(gòu)連接，所述光反應(yīng)器主體是具有受光面的立方體封閉式結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述光朝向調(diào)節(jié)裝置具體包括光反應(yīng)器角度控制裝置；一個(gè)或多個(gè)傳感器裝置，用于感測(cè)所述光反應(yīng)器主體內(nèi)的反應(yīng)溫度或反應(yīng)器主體內(nèi)的氣體含量，并發(fā)送信息給監(jiān)控裝置；溫度和氣體含量設(shè)定裝置；伸縮裝置，對(duì)光反應(yīng)器主體和支撐底座的張開角度進(jìn)行調(diào)節(jié)。本發(fā)明還公開上述光利用調(diào)節(jié)裝置在培養(yǎng)光能生物中的用途，本發(fā)明公開的光利用調(diào)節(jié)裝置可以實(shí)現(xiàn)在培養(yǎng)光能生物時(shí)培養(yǎng)條件的最佳化。
文檔編號(hào)C12M1/00GK102465090SQ20111026519
公開日2012年5月23日 申請(qǐng)日期2011年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月7日
發(fā)明者徐志農(nóng), 范文俊, 鄭曉光 申請(qǐng)人:浙江齊成碳能科技有限公司