(57)【要約】【課題】コンパクトに管理可能でありながら、高効率で炭酸ガスを固定し、高い作物生産性を備えるコンテナ栽培様のバイオマスによる太陽熱と炭酸ガスの固定装置及び同固定装置を備えたエネルギー循環システムを有する家屋を提供する。【解決手段】本発明に係るバイオマスによる太陽熱と炭酸ガスの固定装置では、ボックス中に空気を取り込む空気取込手段と、大気開放状態に構成したボックス底部に敷設したメッシュ状の空気及び水流通手段と、ボックスを載置する貯水用トレーと、ボックス内に収容した栽培土壌と、よりなることとした。また、本発明に係る家屋では、前記バイオマスによる太陽熱と炭酸ガスの固定装置を日照エリアに配置することとした。
2010024414.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボックス中に空気を取り込む空気取込手段と、大気開放状態に構成したボックス底部に敷設したメッシュ状の空気及び水流通手段と、ボックスを載置する貯水用トレーと、ボックス内に収容した栽培土壌と、よりなるバイオマスによる太陽熱と炭酸ガスの固定装置。
【請求項２】
前記空気取込手段は、栽培土壌中に埋設して上部を大気に露出したメッシュ筒体よりなることを特徴とする請求項１に記載のバイオマスによる太陽熱と炭酸ガスの固定装置。
【請求項３】
前記空気取込手段は、ボックスの側壁に形成した空気孔を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のバイオマスによる太陽熱と炭酸ガスの固定装置。
【請求項４】
前記空気及び水流通手段は、通気及び通水可能なメッシュ状の容器の内部に、多孔質体を収容して形成したことを特徴とする請求項１〜３いずれか１項に記載のバイオマスによる太陽熱と炭酸ガスの固定装置。
【請求項５】
前記多孔質体は、活性炭と発泡セラミックとイオン交換樹脂との混合物であり、前記貯水トレーに貯留された水の水面より突出させた状態で配置することにより、多孔質体に接触する水をイオン化すると共に、この水を介して水面近傍の空気中のイオン濃度と、前記栽培土壌中のイオン濃度とを上昇させることを特徴とする請求項１〜４いずれか１項に記載のバイオマスによる太陽熱と炭酸ガスの固定装置。
【請求項６】
前記貯水用トレーには、内部に貯留する水の水位を調整する水位調整手段を備えていることを特徴とする請求項１〜５いずれか１項に記載のバイオマスによる太陽熱と炭酸ガスの固定装置。
【請求項７】
請求項１〜６いずれか１項に記載のバイオマスによる太陽熱と炭酸ガスの固定装置を、日照エリアに配置したことを特徴とする家屋。
【請求項８】
前記バイオマスによる太陽熱と炭酸ガスの固定装置を稼働するために必要なバイオ補助装置を具備したことを特徴とする請求項７に記載の家屋。
【請求項９】
前記バイオ補助装置は、バイオマス集中培養器と、太陽熱を介して該バイオマス集中培養器で培養した微生物により発電を行うバイオ発電機と、よりなることを特徴とする請求項８に記載の家屋。
【請求項１０】
前記バイオマス集中培養器は、
遮光性を有する部材により構成され、植物性バイオマスと水とを混合した液体中の生体植物性バイオマスに光合成の暗反応を行わせる貯留槽と、
透光性を有する管により構成され、前記貯留槽に貯留している前記液体を流過させる過程において、前記液体に含まれる生体植物性バイオマスに光合成の明反応を行わせて増殖させるバイオマス増殖管とを有し、
前記バイオマス増殖管は、毛細管現象により前記貯留槽に貯留している前記液体を吸い上げる往路と、前記往路と連通連結され、前記往路に対し毛細管力の働かない形状とし、前記往路で吸い上げられる過程の光合成で、比重が重くなった前記液体を前記貯留槽へ流下させる復路とを有することを特徴とする請求項８に記載の家屋。
【請求項１１】
前記バイオ発電機は、前記バイオマス集中培養器より得られる植物性バイオマスと水との混合液を加熱して瞬時に蒸発させて電離したプラズマ状とする蒸発手段と、
同蒸発手段の温度と、大気温度との温度差により発電を行う温度差発電手段と、
磁界中に配設した一対の電極間に前記プラズマを通過させて前記電極間に電力を発生させる電磁流体発電手段と、
前記プラズマのガス流の圧力でタービンを回転させて起電するタービン起電手段と、
前記ガス流の温度を調整し、同ガス中の水素ガス濃度を高めるガス改質手段と、
前記ガス流中から水素と二酸化炭素とを分離する分取手段と、
前記分取手段によってガス流中から分離した水素と、大気中の酸素とを燃料電池に供給して起電する燃料電池発電手段と、を備え、
しかも、前記分取手段によってガス流中から分離した二酸化炭素を、前記バイオマス集中培養器内のバイオマスに送給して、前記植物性バイオマスの再生産を行うことを特徴とする請求項１０に記載の家屋。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイオマスによる太陽熱と炭酸ガスの固定装置及び同固定装置を備えたエネルギー循環システムを有する家屋に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、バイオマス（植物）の栽培は自然山林や大地を耕し、田畑としてバイオマス（植物）を栽培するのが体勢である。農林業は自然環境を保全し人類の食糧を賄う重要な産業として発展してきた技術である。中には、人々の嗜好を満たす家庭園芸としてコンテナ等を用い、庭先やベランダで栽培される方法も実施されている（例えば、特許文献１参照。）。【０００３】
しかし、従来の山林、田畑による農林業技術では、自然環境に支配され安定性を欠くものである。一方、趣味の家庭園芸がミニ農林園として様々な方法で発達しているが、自然栽培法の模倣に過ぎず、大幅に農林業の生産性を改善するものではない。【０００４】
近年、世界各国の近代化発展は目覚しく、人口増加と生活水準の向上による食糧需要の増加と工業化によるエネルギー消費の増大が炭酸ガス排出量を増大し、地球環境の破壊と社会構造の崩壊を引き起こし重大な危機に迫られている。【０００５】
これを解決するには、化石燃料の更なる消費拡大に代えて、植物資源の生産性を高めることにより、食糧やバイオ燃料の原料となるバイオマスを増産することが最善の策である。しかし、この化石燃料に代わる膨大なエネルギー源を、従来の自然農林業の拡大するのみで対応するのは困難であるために、人工的に栽培環境を整えて大量の収穫を目的とした農林業技術が普及している。【０００６】
例えば、水耕栽培や自家用の農地のビニールハウスで人工的に収穫を試みるものがこれにあたる。【０００７】
また、今日では、この食糧問題に留まらず、工業化進展に伴う、地球温暖化の原因である炭酸ガス削減対策は国際協約として、直ちに解決すべき、人類存亡に係る更なる重要問題であるため、炭酸ガス排出規制が進められており、工業的見地からの炭酸ガス排出を削減する対応がとられている。また、食糧をはじめ、多くの生活物資を遠距離輸送することは、膨大なエネルギーの損失であり、様々な社会問題の原因の一つであると考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−２９５８７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところが、温暖化の原因物資と敵視されている炭酸ガスは、植物に由来する食糧を生産する上で不可欠な、人類にとって重要な資源である。【００１０】
すなわち、炭酸ガスを消費するバイオマス（植物）の栽培技術を向上させることは、食糧とエネルギー資源を増産するのみならず、同時に太陽熱を吸収し大気中の炭酸ガスを削減する、確実で、誰にでも出来る具体的な手段であると言える。【００１１】
例えば、サツマイモの光合成によると、２６４ｇの炭酸ガスと、６８８ｋｃａｌの太陽熱を吸収して１８０ｇのブドウ糖（炭水化物）を生産する。炭水化物（ブドウ糖や澱粉等）は、人間や動物にとって重要な栄養物質であり、作物として固形化した資源として収穫される。【００１２】
この栄養作物を生産する植物の栽培の一手段として、コンテナ栽培が知られている。コンテナ栽培は、古くから行われているコンパクトに管理できる有用な園芸手段である。【００１３】
しかし、現状のコンテナ栽培に用いられる技術と用具は、農家向けとして育苗床などに使用されたり、アマチュア向けとしては趣味の園芸として使用される程度で、本格農業用具としての高い生産性の機能は具備していない。【００１４】
そこで、コンパクトに管理可能でありながら、高効率で炭酸ガスを固定し、高い作物生産性を備えるコンテナ栽培様のバイオマスによる太陽熱と炭酸ガスの固定装置が求められている。【００１５】
また、近年懸念されている食料危機問題を個人レベルで解決すべく、必要な食料の大半を自ら生産し、自ら消費する、いわゆる自給自足生活が現実味を帯びながら着目されつつある。【００１６】
しかし、広い耕作スペースを得ることのできる山奥や住宅過疎部では、比較的容易に自給自足を行ことができるが、逆に食料を大量消費する住宅部や都市部において自給自足を実現することができないという問題もある。【００１７】
本発明は、上述した課題を解決することのできるバイオマスによる太陽熱と炭酸ガスの固定装置、同固定装置を備えたエネルギー循環システムを有する家屋を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
前記目的を達成するために、請求項１のバイオマスによる太陽熱と炭酸ガスの固定装置に係る発明は、ボックス中に空気を取り込む空気取込手段と、大気開放状態に構成したボックス底部に敷設したメッシュ状の空気及び水流通手段と、ボックスを載置する貯水用トレーと、ボックス内に収容した栽培土壌と、よりなることとした。【００１９】
また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載のバイオマスによる太陽熱と炭酸ガスの固定装置において、前記空気取込手段は、栽培土壌中に埋設して上部を大気に露出したメッシュ筒体よりなることに特徴を有する。【００２０】
また、請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に記載のバイオマスによる太陽熱と炭酸ガスの固定装置において、前記空気取込手段は、ボックスの側壁に形成した空気孔を備えることに特徴を有する。【００２１】
また、請求項４に係る発明は、請求項１〜３いずれか１項に記載のバイオマスによる太陽熱と炭酸ガスの固定装置において、前記空気及び水流通手段は、通気及び通水可能なメッシュ状の容器の内部に、多孔質体を収容して形成したことに特徴を有する。【００２２】
また、請求項５に係る発明は、請求項１〜４いずれか１項に記載のバイオマスによる太陽熱と炭酸ガスの固定装置において、前記多孔質体は、活性炭と発泡セラミックとイオン交換樹脂との混合物であり、前記貯水トレーに貯留された水の水面より突出させた状態で配置することにより、多孔質体に接触する水をイオン化すると共に、この水を介して水面近傍の空気中のイオン濃度と、前記栽培土壌中のイオン濃度とを上昇させることに特徴を有する。【００２３】
また、請求項６に係る発明は、請求項１〜５いずれか１項に記載のバイオマスによる太陽熱と炭酸ガスの固定装置において、前記貯水用トレーには、内部に貯留する水の水位を調整する水位調整手段を備えていることに特徴を有する。【００２４】
また、請求項７に係る発明は、請求項１〜６いずれか１項に記載のバイオマスによる太陽熱と炭酸ガスの固定装置を、日照エリアに配置したことを特徴とする家屋とした。【００２５】
また、請求項８に係る発明は、請求項７に記載の家屋において、前記バイオマスによる太陽熱と炭酸ガスの固定装置を稼働するために必要なバイオ補助装置を具備したことに特徴を有する。【００２６】
また、請求項９に係る発明は、請求項８に記載の家屋において、前記バイオ補助装置は、バイオマス集中培養器と、太陽熱を介して該バイオマス集中培養器で培養した微生物により発電を行うバイオ発電機と、よりなることに特徴を有する。【００２７】
また、請求項１０に係る発明は、請求項８に記載の家屋において、前記バイオマス集中培養器は、遮光性を有する部材により構成され、植物性バイオマスと水とを混合した液体中の生体植物性バイオマスに光合成の暗反応を行わせる貯留槽と、透光性を有する管により構成され、前記貯留槽に貯留している前記液体を流過させる過程において、前記液体に含まれる生体植物性バイオマスに光合成の明反応を行わせて増殖させるバイオマス増殖管とを有し、前記バイオマス増殖管は、毛細管現象により前記貯留槽に貯留している前記液体を吸い上げる往路と、前記往路と連通連結され、前記往路に対し毛細管力の働かない形状とし、前記往路で吸い上げられる過程の光合成で、比重が重くなった前記液体を前記貯留槽へ流下させる復路とを有することに特徴を有する。【００２８】
また、請求項１１に係る発明は、請求項１０に記載の家屋において、前記バイオ発電機は、前記バイオマス集中培養器より得られる植物性バイオマスと水との混合液を加熱して瞬時に蒸発させて電離したプラズマ状とする蒸発手段と、同蒸発手段の温度と、大気温度との温度差により発電を行う温度差発電手段と、磁界中に配設した一対の電極間に前記プラズマを通過させて前記電極間に電力を発生させる電磁流体発電手段と、前記プラズマのガス流の圧力でタービンを回転させて起電するタービン起電手段と、前記ガス流の温度を調整し、同ガス中の水素ガス濃度を高めるガス改質手段と、前記ガス流中から水素と二酸化炭素とを分離する分取手段と、前記分取手段によってガス流中から分離した水素と、大気中の酸素とを燃料電池に供給して起電する燃料電池発電手段と、を備え、しかも、前記分取手段によってガス流中から分離した二酸化炭素を、前記バイオマス集中培養器内のバイオマスに送給して、前記植物性バイオマスの再生産を行うことに特徴を有する。
【発明の効果】
【００２９】
請求項１に係るバイオマスによる太陽熱と炭酸ガスの固定装置では、ボックス中に空気を取り込む空気取込手段と、大気開放状態に構成したボックス底部に敷設したメッシュ状の空気及び水流通手段と、ボックスを載置する貯水用トレーと、ボックス内に収容した栽培土壌と、よりなることとしたため、太陽熱と炭酸ガスとを効率よく固定するとともに、バイオマスの生育を効果的に助長することができる。【００３０】
また、請求項２に係る発明では、前記空気取込手段は、栽培土壌中に埋設して上部を大気に露出したメッシュ筒体よりなることとしたため、土壌中に効率的に空気を供給してバイオマスを活性化し、育成を促進させることができる。【００３１】
また、請求項３に係る発明では、前記空気取込手段は、ボックスの側壁に形成した空気孔を備えることとしたため、土壌中に効率的に空気を供給してバイオマスを活性化し、育成を促進させることができる。【００３２】
また、請求項４に係る発明では、前記空気及び水流通手段は、通気及び通水可能なメッシュ状の容器の内部に、多孔質体を収容して形成したため、空気や水の流れを阻害することなく、バイオマスの根部近傍に酸素や水を効率よく供給することができ、しかも、貯水トレー内の水をバイオマスに適した水にすることができる。【００３３】
また、請求項５に係る発明では、前記多孔質体は、活性炭と発泡セラミックとイオン交換樹脂との混合物であり、前記貯水トレーに貯留された水の水面より突出させた状態で配置することにより、多孔質体に接触する水をイオン化すると共に、この水を介して水面近傍の空気中のイオン濃度と、前記栽培土壌中のイオン濃度とを上昇させることとしたため、生育の助長効果を有するイオン化した水や空気、栄養素をバイオマスに供給することができる。【００３４】
また、請求項６に係る発明では、前記貯水用トレーには、内部に貯留する水の水位を調整する水位調整手段を備えていることとしたため、バイオマスへの水の供給量を適宜変更することができ、しかも、前記空気及び水流通手段にて発生させるイオン化物質の生成量の調整を行うことができる。【００３５】
また、請求項７に係る家屋では、請求項１〜６いずれか１項に記載のバイオマスによる太陽熱と炭酸ガスの固定装置を、日照エリアに配置したため、家屋全体が植物菜園となり、家屋に居住する者に対して、バイオマスによる太陽熱と炭酸ガスの固定装置による植育効果を享受させることができる。【００３６】
また、請求項８に係る発明では、前記バイオマスによる太陽熱と炭酸ガスの固定装置を稼働するために必要なバイオ補助装置を具備したため、バイオマスによる太陽熱と炭酸ガスの固定装置をより効果的に稼働させることができる。また、家屋自体を太陽熱と炭酸ガスの固定装置として機能させることができる。【００３７】
また、請求項９に係る発明では、前記バイオ補助装置は、バイオマス集中培養器と、太陽熱を介して該バイオマス集中培養器で培養した微生物により発電を行うバイオ発電機と、よりなることとしたため、環境に対する負荷を可及的に抑制しながら、家屋に対して電力を供給することができる。【００３８】
また、請求項１０に係る発明では、前記バイオマス集中培養器は、遮光性を有する部材により構成され、植物性バイオマスと水とを混合した液体中の生体植物性バイオマスに光合成の暗反応を行わせる貯留槽と、透光性を有する管により構成され、前記貯留槽に貯留している前記液体を流過させる過程において、前記液体に含まれる生体植物性バイオマスに光合成の明反応を行わせて増殖させるバイオマス増殖管とを有し、前記バイオマス増殖管は、毛細管現象により前記貯留槽に貯留している前記液体を吸い上げる往路と、前記往路と連通連結され、前記往路に対し毛細管力の働かない形状とし、前記往路で吸い上げられる過程の光合成で、比重が重くなった前記液体を前記貯留槽へ流下させる復路とを有することとしたため、エネルギーの消費を抑えつつ、植物性バイオマスの培養を効率的に行うことができる。【００３９】
また、請求項１１に係る発明では、前記バイオ発電機は、前記バイオマス集中培養器より得られる植物性バイオマスと水との混合液を加熱して瞬時に蒸発させて電離したプラズマ状とする蒸発手段と、同蒸発手段の温度と、大気温度との温度差により発電を行う温度差発電手段と、磁界中に配設した一対の電極間に前記プラズマを通過させて前記電極間に電力を発生させる電磁流体発電手段と、前記プラズマのガス流の圧力でタービンを回転させて起電するタービン起電手段と、前記ガス流の温度を調整し、同ガス中の水素ガス濃度を高めるガス改質手段と、前記ガス流中から水素と二酸化炭素とを分離する分取手段と、前記分取手段によってガス流中から分離した水素と、大気中の酸素とを燃料電池に供給して起電する燃料電池発電手段と、を備え、しかも、前記分取手段によってガス流中から分離した二酸化炭素を、前記バイオマス集中培養器内のバイオマスに送給して、前記植物性バイオマスの再生産を行うこととしたため、多段階に亘り効率的な発電を行うことができ、しかも、植物性バイオマスの培養を助長しながら継続的に持続させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本実施形態に係る固定装置の全体構成を示す斜視図である。
【図２】本実施形態に係る固定装置の全体構成を示す説明図である。
【図３】本実施形態に係る固定装置の内部構成を示す説明図である。
【図４】本実施形態に係る固定装置の内部構成を示す説明図である。
【図５】貯水用トレーの変形例を示す説明図である。
【図６】第２実施形態に係る固定装置の構造を示した分解説明図である。
【図７】第３実施形態に係る固定装置の構成を示す説明図である。
【図８】第４実施形態に係る固定装置の全体構成を示す斜視図である。
【図９】第４実施形態に係る固定装置の全体構成を示す分解説明図である。
【図１０】第４実施形態に係る固定装置の断面説明図である。
【図１１】貯水トレーの変形例を示す説明図である。
【図１２】貯水トレーの変形例を示す説明図である。
【図１３】本実施形態に係る家屋の全体構造を示した説明図である。
【図１４】本実施形態に係る家屋の２階フロアの間取りを示した説明図である。
【図１５】本実施形態に係る家屋の３階フロア及び屋上フロアの間取りを示した説明図である。
【図１６】本実施形態に係る家屋に配設されたバイオ補助装置の構成を示す説明図である。
【図１７】往路及び復路と、往路の変形例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
以下、本実施形態に係るバイオマスによる太陽熱と炭酸ガスの固定装置及び同固定装置を備える家屋について、図面を参照しながら説明する。なお、理解を容易とするために、まず、バイオマスによる太陽熱と炭酸ガスの固定装置について詳説し、次いで、前記固定装置を備える家屋について詳説する。
【００４２】
〔バイオマスによる太陽熱と炭酸ガスの固定装置〕
図１〜図３は本実施形態におけるバイオマスによる太陽熱と炭酸ガスの固定装置（以下、単に「固定装置」ともいう。）Ａの説明図、図４は固定装置Ａを複数段組み合わせた状態を示す説明図、図５は本実施形態におけるバイオマス栽培装置の通気開口部位が一体成形された貯水用トレー４の構造を示す説明図である。
【００４３】
図１〜３に示す固定装置Ａは、各種バイオマス（植物）の栽培条件に対応可能な、組立可変のバイオマス（植物）栽培装置として機能するものである。
【００４４】
ここで、太陽熱や炭酸ガスを固定するために栽培されるバイオマスは、特に限定されるものではないが、固定装置Ａ内に収容した栽培土壌８上や、栽培土壌８内に、例えば、野菜類や果菜類や根菜類、芋類などを栽培することができる。
【００４５】
図１中において、符号１は、この固定装置Ａの外壁を構成する外壁材である。この外壁材１は、発泡セラミックや発泡プラスチックなどの発泡素材で成形される。発泡素材の内部は、内部で発泡させた気泡同士が連通していない、いわゆる通常の発泡スチロールで有ってもよいが、気泡による空隙が互いに連続（連結）した状態の発泡セラミックや発泡プラスチック、硬質のスポンジ等で構成するようにしても良い。このような素材で形成することにより、通気性、保水性、保温性を兼備させることができる。
【００４６】
また、立設した外壁材１の下部には、後述する貯水用トレー４に貯留された貯留水や、空気を取り込むための流通口１０が形成されており、この流通口１０には、土壌や同土壌中に含まれる組成成分の漏出を防ぎ、また、虫やゴミの侵入を防ぐためのネット１１が配設されている。
【００４７】
また、図１中に示す符号２は、外壁材１を固定するするとともに、外壁材１内部に収容した栽培土壌８の土圧に抗するための補強格子である。また、四方に立設した外壁材１の四隅には、上下方向に伸延する筒状の支柱管３を配設している。支柱管３もまた、外壁材１の補強材として機能するものであるが、後に図４を用いて説明するように、ボックス部２０を積み重ねて使用する際に挿通して固定する支柱として機能するものでもある。また、この支柱管３は、生育したバイオマスの茎や実を支える支柱として利用したり、防虫、防鳥、防獣ネットの支柱としても使用可能である。
【００４８】
特に、地下茎を発達させる根菜類や芋類をバイオマスとして育成させる場合には、このように固定装置上に、底のない枠状の固定装置を積み重ねて深底とすることにより、土中での育成を妨げることなく、太陽熱や炭酸ガスをより多く固定させることができる。
【００４９】
説明を図１〜３に戻すと、四方に立設した外壁材１と、この外壁材１に沿って配設した補強格子２と、外壁材１の四隅に配設した支柱管３との上部から、断面視略コ字状の固定枠５を嵌着して一体的な矩形無底筒状のボックス部２０を形成している。
【００５０】
そして、このボックス部２０と、同ボックス部２０を受けるパレット状の貯水用トレー４上に配設することで固定装置Ａを構成している。貯水用トレー４は、植物が必要とする水分を貯留しておく貯水槽として機能するものであり、その側面部分には、図２（ａ）に示すように、余剰の水分を排出し水位を調節するための排水口９が設けられている。
【００５１】
この排水口９は、側面視略Ｌ字状の中空管の根元部分を貯水用トレー４内に挿入して構成しており、排水口９の立ち上げた先端開口部の高さよりも高水位の水分が貯水用トレー４内に貯留された際に水を通水して、先端開口部から外部へ排出可能としている。
【００５２】
また、排水口９の根元部分は回動可能に形成しており、排水口９の先端開口部を円弧状に移動させることにより、貯水用トレー４に貯留される水の量を調整可能としている。すなわち、この排水口９は、貯水用トレーの内部に貯留する水の水位を調整する水位調整手段として機能する。
【００５３】
符号６は貯水用トレー４（パレット）の上に設置された空気取込手段としての通気道である。この通気道６の壁面（周面）は、活性炭、イオン交換性セラミック、イオン交換樹脂、ゲルマニウム、トルマニウム等のイオン交換やイオン生成を誘発する素材で作られ、通過した水や気体がイオン化されて、生命力を高める壁体である。付言すれば、通気道は、其の材質が＋・−のイオンを吸着脱離する電気特性を持つ活性体であり、箱体内部のイオン交換を行い、バイオマスの成育環境のpHを調整する。
【００５４】
通気道６は、図２（ｂ）及び図３（ａ）に示すように、貯水用トレー４の底部より立設して栽培土壌８を貫通し、外気に対して開口した状態で配設している。このような構成とすることにより、貯水用トレー４に貯留した水の水面上や、土壌中に空間を形成し、その空間を通して大気中（空気中）の酸素、窒素、炭酸ガスなどを水及び土壌に供給又は排出することができる。
【００５５】
また、この通気道６は、水、肥料、活性剤、酸度調整剤、消毒剤などの投入口として使用することも可能であり、バイオマスを生育させる際の利便性を向上し、太陽光や炭酸ガスの固定をさらに促進させることができる。なお、固定装置Ａに設置する通気道６の本数は、植物の種類に応じて適宜変更することができる。
【００５６】
また、貯水用トレー４上には、通気道６より取り込まれた空気を全体に拡散し、イオンの交換や発生の主体となる空気及び水流通手段としての通気カップ１２が配設されている（図３（ｂ）参照。）。通気カップ１２は、外観視略釣鐘状に形成しており、中空半球状に形成した上半部１３は土壌が流下しない程度の大きさの小孔１５が複数個形成され、また、上半部１３の半球縁部から下方へ向けて拡開する下半部１４には、その壁面１６部分に長円形状とした切欠部１７が形成されている。なお、上半部１３と下半部１４はそれぞれ別体に形成し合体させて構成しても良く、また、一つの金型等により一体的に構成しても良いのは勿論である。
【００５７】
この通気カップ１２は、図２（ｂ）にも示すように、貯水用トレー４に整然と密に複数個配設されており、これら通気カップ１２,１２,…のさらに上には、同通気カップ１２や通気道６の隙間を充填し上部に敷設される土壌への給気、給水の連続性を目的とした吸湿通気性を有する礫基盤層７が形成されている。なお、通気カップ１２は、貯水用トレー４とは別体に設けることとしたが、図５に示すように、所定の金型等を用いて、貯水用トレー４と通気カップ１２とを一体的に形成するようにしても良い。
【００５８】
礫基盤層７は、適度な連続空間を形成するように、底部より粗めの物（粒径が大）から段々と細かい物（粒径が小）へと上積みし、貯水用トレー４に貯留される水の水位よりもやや高い位置まで積み上げられる。礫基盤層７は、適度な連続空間を形成するように、底部より粗めの物から細かい物へと順次敷設され、全体として通気性、排水性、保水性のバランスの取れた土壌基盤が形成される。
【００５９】
また、礫基盤層７の更に上層には、緻密な網の目を有する防根シート１８が敷設されており、さらに上層には、網目状の土壌漏出防止網４８が敷設されている。
【００６０】
防根シート１８は、栽培土壌８に植栽したバイオマスの根が礫基盤層７へ伸延するのを防止するためのシートであり、通気や通水は可能で、且つ、バイオマスの根が通過しない程度の網の目を有するシートであればよい。
【００６１】
また、土壌漏出防止網４８は、栽培土壌８が下方へ流出するのを防止したり、防根シート１８に直接栽培土壌８が接触するのを防止するためのものであり、栽培土壌８の粒子が通過できない程度の網目を有するシートであれば良い。
【００６２】
また、礫基盤層７の下層で、通気カップ１２の下半部１４近傍には、粒状で多孔質性のイオン交換体１９を配設している。このイオン交換体１９は、例えば、活性炭や竹炭、備長炭、軽石等とすることができ、後に詳述するが、流通口１０から内容へ流通する貯水用トレー４の貯留水や外気がイオン交換体１９に接触することにより、貯留水中のイオン濃度を増加させて、バイオマスの育成を助長する役割を果たすものである。
【００６３】
通気道６と通気カップ１２においては、空気と地下水と土壌の３界面が接触する空間を形成する。この空間で、地下水及び土壌は、常に適度な酸素及びイオン化された水の供給を受けて、土壌中のバクテリアを育成し、腐敗菌の繁殖を防止する。有用バクテリアの繁殖は、培地となる土壌の力を活性化させて植物の根の発育を促進し、生命力旺盛で収穫力の高い活力のある植物体を育成する。
【００６４】
特に、貯水用トレー４に蓄えられた水は、栽培土壌８中の物質が溶解されており、イオン発生体の主体となる空気及び水流通手段としての通気カップ１２により、溶解している物質がイオン化されたコロイド溶液となる。
【００６５】
すなわち、貯水用トレー４に蓄えられて数日を経た水は、栄養素を含むコロイドイオン溶液となっており、このような水は、水耕栽培に使用される培養液と同様の機能を有することとなる。したがって、バイオマスの根は、このコロイド溶液の水面まで到達すると、この水を吸収することにより水耕栽培と同様の生育を示すこととなる。しかも、このバイオマスの根は、栽培土壌８中にも繁殖しており、水中より遥かに多い濃度の栄養と、ミネラル類を吸収する。即ち水耕栽培の利点と、土壌栽培の利点とを、併せ持つこととなる。
【００６６】
このようなコロイド溶液と、栽培土壌８と、空気との３界面は、バクテリアをはじめ原生動植物、プランクトン、ミミズ等の土中生物、小魚類他水中生物の生命連鎖が行われる共生環境となる。それら生物の排泄物、分泌物が混入した水は、更に生命の共棲棲息に必要な、生態生理コロイド溶液を形成する。これにより、イオン化された水が、容易に生命体に吸収され、生命成長に必要な環境を自律する。このような自律生命圏を形成することとなる。
【００６７】
また、バイオマスに、上述の生態生理コロイド溶液が吸収されると、有機、無機両用にイオン交換作用を行い、生体成長に必要な有機、無機の物質交換（同化作用）が促進されることとなる。換言すれば、このイオン性のコロイド溶液は、バイオマスを構成する細胞の外界にイオン勾配を形成し、細胞のＮａ−Ｋポンプにおけるナトリウムの細胞外への排出と、カリウムの細胞内への輸送を助長し、バイオマスの生育を促すこととなる。細胞内外のナトリウムの浸透圧と、カリウムの浸透圧の相互移送を助長し、バイオマスの体内流通を促すこととなり生育を促進する。
【００６８】
ところで、バイオマスとして栽培される植物は、その種類によって、水分を比較的好み、多量の水を要求するものと、水分をあまり好まないものがある。これに対して、従来は耕作地の形態を変えて対応している。中には、深い耕運を必要とする作物もある。日照においても強い日差しを好むものと、日陰を好むものがある。その度合いは植物によって種々様々である。自然の栽培土壌８は重いので、これに対応する条件を作る耕作作業は、極めて大きな労力と知力と忍耐力を必要とする。
【００６９】
この固定装置Ａによれば、外壁材１及び補強格子２を対面さして２列に長く接続し、栽培に適するように改良した軽量な栽培土壌８を投入すれば、重労働を要せずして、細長い畝状耕地を得る。これを、図４に示すように、縦方向へボックス部２０を複数個連結して深い土壌としたり、また、横に複数個並設すれば、良く耕された、幅広い平坦な耕地となる。このように作物をパッケージ単位で栽培すれば、多種類の作物を狭いスペースの同じ場所で同時に栽培でき、夫々に適した栽培法を分別して実施できる。
【００７０】
特に図４に示すように、縦方向へボックス部２０を連結した固定装置Ａとすることにより、バイオマスとして根菜類や芋類を植栽した場合でも、地下茎に十分な空気やイオンを送ることができ、生育を助長するとともに、炭酸ガスの固定を促進することができる。なお、図４中符号２２は、上下の支柱管３,３を連結するための、連結片である。
【００７１】
植物は育成の度合いに拠って株間の密度も、求める日照の量も異なる。従来では作付した植物を移動することは不可能である。この栽培法では、例えば図１２に示すようなキャスターにより作物の育成状況によりレイアウトを自由に変更することができ、成長を促進することができる。なお、このキャスターは貯水用トレー４に対して着脱自在に構成しており、必要に応じて取り付け、取り外しが可能である。
【００７２】
特に、重要なことは水である。自然水が安定して供給される状況を作るのは、極めて難しい。これを補完するための一般的灌水方法は多額の設備費を必要とする。植物の、特定の信号を出す。センサーで感知すれば、植物が必要とする潅水をジャストタイムで自動供給できる。天然の降雨もこれに蓄えられて使用できるので、経済的にも節水となり省資源となる。
【００７３】
一般に、植物は根元に水が溜まりすぎると、根腐れする。それは、過剰な水が空気を遮断し酸欠状態を引き起し、毛根を弱らせ周囲の腐敗菌の繁殖を促すからである。この固定装置では、通気道６、通気カップ１２の３界面空間により、土壌と根とに酸素と抗酸化土壌菌によるマイナスイオン水が常時供給され、抗酸化作用を活性化して、根腐れ障害を発生させない。栽培土壌８中のバクテリアは蘇生菌群（有用菌）と腐敗菌群が拮抗しており片方が増殖すると片方が萎縮する。植物の根と蘇生菌群は、それぞれの生成物を交換し、補完し合う共存関係にある。通気道６及び通気カップ１２の中の３界面空間はこれを助長する環境を提供する。
【００７４】
その結果、そこに栽培土壌８の強力な地力が発現する。栽培土壌８（栽培用土）は相性の良い作物を連続栽培することで、長期に連続使用できるが、一般には栽培器を解体し栽培土壌８を入れ替える必要がある。古い土砂は篩で粗礫と細土に分別して不要物を取除き、日光浴、寒風晒し等で消毒し、石灰などで中和する。さらに、植物残骸、生ごみ、油粕、米糠、籾殻などの有機質と粉炭を鋤きこみ、醗酵さして蘇生させる。蘇生した栽培土壌８は肥料土（堆肥）として、新しい配合土に混ぜてリサイクルし、強力な地力を持続させる。
【００７５】
また、栽培土壌は、基底部のイオン交換体に感応しイオン化に反応する発泡セラミックの粒体や、吸水保水性を有するプラスチックの顆粒体や、植物繊維の顆粒体を、天然土、腐葉土等の天然の土と混合したものとしても良い。これにより、貯水用トレー４内に貯留した水をより効率的にイオン化することができ、バイオマスの生育をより助長することができる。
【００７６】
また、収穫にあたっては、ボックス部２０は容易に解体されるため、根菜類や芋類をバイオマスとして育成させた場合であっても、掘り起こしの労力を必要としないという特徴がある。栽培土壌８は、相性の良い作物を連続栽培することで、長期に連続使用もできるが、少量の土であるため一般的には、その都度リフレッシュして連作障害を避けてリサイクルできるので、省資源、省エネルギー農法となる。
【００７７】
［第２の実施形態］
次に、バイオマスによる太陽熱と炭酸ガスの固定装置の第２の実施形態について、図６を参照しながら説明する。なお、以下の説明において、前述の固定装置Ａと同様の構成については同じ符号を付して説明を省略する。また、図６では説明の便宜上、貯水用トレー４を省略して示している。
【００７８】
図６は、本第２実施形態に係る固定装置Ｂのボックス部３０を示した分解説明図である。図６にも示すように、固定装置Ｂは、固定装置Ａと比較して、円筒状の外壁材３１を備えている点において構造を異にする。
【００７９】
具体的には、外壁材３１の表面に空気取込手段としての複数の空気孔３２が穿設されており、外壁材３１内に収容する土壌に対して、空気を効率よく供給できるように構成している。
【００８０】
この固定装置Ｂによれば、従来の農法では、深堀を必要とする作物の作付け・収穫にあたっては多大の労力を必要とし、弱年齢者や老齢者には厳しい作業であったが、老齢者でも弱年齢者でも容易に深堀根菜を栽培し、掘り起こしの作業を要することなく収穫を行うことができる。
【００８１】
［第３の実施形態］
次に、バイオマスによる太陽熱と炭酸ガスの固定装置の第３の実施形態について、図７を参照しながら説明する。図７は、平面視略矩形状とした長物根菜をバイオマスとして使用するための固定装置Ｃの説明図である。固定装置Ｃは、前述の第２の実施形態にて平面視略円形状に形成したボックス部３０を平面視略矩形状とした点で構造を異にしている。
【００８２】
また、この固定装置Ｃでは、１つの貯水用トレー４上に、複数のボックス部３０を配設している点で特徴的であるといえる。
【００８３】
このような構成とすることにより、いずれのボックス部３０に植栽したバイオマスも同様の生育条件（水分やイオン濃度）とすることができ、可及的均一なバイオマスを育成させることができる。
【００８４】
また、通気道６は、電磁気と感応する物質で形成されており、すべての植物の生命力に活力を与え、誰でも、何処でも栽培できる生産性の高いバイオマス栽培技術と栽培器具を提供し、農林業の生産性を向上させる。効率のよい栽培器具で植物の光合成能力を高め、大量の植物で大量の炭酸ガスを炭水化物（食糧）に代え、食糧及びバイオマスを増産すると同時に大気中の炭酸ガスを大量に削減し地球資源を増加させて、社会環境までも正常化する。
【００８５】
６ＣＯ2＋１２Ｈ2Ｏ＋６８８ｋｃａｌ→Ｃ6Ｈ12Ｏ6＋６Ｈ2Ｏ＋６Ｏ2
これは、光合成の反応式である。植物は２６４ｇの炭酸ガス６８８ｋｃａｌを吸収して１８０ｇのブドウ糖（炭水化物）を造る。これを薩摩芋の生産に当てはめると、略７ｋｇの生薩摩芋を収穫し、「食糧」を得ると、略１０ｋｇ（４５００リットル）の大気中ＣＯ２削減となり、さらに大気中への２６７００ｋｃａｌの太陽熱の反射を無くし一石三鳥である。
【００８６】
この第３の実施形態に係る固定装置Ｃによれば、略５０ｃｍ3の栽培機器、略７０日間の栽培期間で略８ｋｇの薩摩芋を収穫できる。さらに、同箱体を使った堆肥箱と混設すれば、発生する炭酸ガスと自家発熱で温室を形成することができる。しかも、パッケージ単位で省力化した工業的手法で栽培管理できる形態なので、三毛作も可能である。したがって、従来農法よりはるかに高い生産性が得られる。収穫された澱粉は様々な加工食品だけではなく、医薬品、工業用原料に加工される。炭素と水とでガス化すれば、高濃度の燃料ガスとなり、様々な用途の素材となる。
【００８７】
この固定装置Ｃにより栽培されるバイオマスは、薩摩芋に限られない。あらゆる植物の栽培が可能で、その生命力を高め、従来の自然条件や労働力に制約された従来農法の生産性を大幅に向上させる。誰でも、何処でも、楽しみながら、安定的に更に高い食糧生産が得られる。軽労働であるため、老齢者も弱年齢者も生産に参加できるので、広く一般家庭に普及することができる。これにより、家庭菜園の普及は都市環境を大幅に緑化して、ヒートアイランド現象を解消する。植物の光合成力の活性化は自然環境の炭素循環をダイナミックにし、温暖化を阻止する。
【００８８】
［第４の実施形態］
次に、バイオマスによる太陽熱と炭酸ガスの固定装置の第４の実施形態について、図８〜図１０を用いて説明する。図８は第４の実施形態に係る固定装置Ｄの外観を示した斜視図であり、図９は固定装置Ｄの構成を示した分解説明図であり、図１０は固定装置Ｄの断面視における説明図である。
【００８９】
図８にも示すように、本第４実施形態に係る固定装置Ｄは、前述の固定装置Ａ及び固定装置Ｂと略同様に、ボックス部４０と貯水用トレー４とで構成し、内部に収容した土壌４１にサツマイモ４６を植栽している。
【００９０】
具体的には、固定装置Ｄは、有底円形筒状（桶状）の貯水用トレー４内に、通気道６を備える空気及び水流通手段としての水浄化装置４２を配設し、同水浄化装置４２を囲むようにボックス部４０を配設して構成している。また、ボックス部４０は、２つの上下ボックス部４０ａ,４０ｂを積み重ねて配置し構成している。
【００９１】
また、上ボックス部４０ａに取り付けられた４本の支柱管３ａ,３ａ,３ａ,３ａと、下ボックス部４０ｂに取り付けられた４本の支柱管３ｂ,３ｂ,３ｂ,３ｂとがそれぞれ連通するように位置を調整し、支柱管３ａ及び３ｂ中にそれぞれ連結棒４３を挿通して上下ボックス部４０ａ,４０ｂを固定するようにしている。
【００９２】
上ボックス部４０ａと下ボックス部４０ｂとは同様の構成を備えており、外壁材１と、補強格子２と、前述の支柱管３ａまたは３ｂとを備えている。
【００９３】
外壁材１には、図１０（ａ）にも示すように、土壌に空気を送給するための空気孔４４が穿設されており、植栽した植物の根部に空気を可及的多く送給して、生育を助長するようにしている。この外壁材１は、厚みを1cm程度とした可撓性の発泡樹脂製マットを筒状に丸めて形成しているが、これに限定されるものではなく、予め筒状に形成された発泡樹脂製の筒体を使用するようにしても良い。
【００９４】
また、補強格子２は、固定装置Ｂと同様に合成樹脂等により形成された可撓性の格子状シートを外壁材１に沿って配設している。
【００９５】
また、支柱管３ａ,３ｂは、外形約1.7cm、内径約1.3cmで長さ約50cmの管であり、本第４実施形態では塩化ビニル製のパイプを使用している。
【００９６】
また、空気孔４４には、ボックス部４０内に収容した土壌が空気孔４４から漏出するのを防止するためのネット１１を配設している。
【００９７】
また、下ボックス部４０ｂには上ボックス部４０ａと同様に外壁材１に空気孔４４と同様の穴を設けているが、この穴は、貯水用トレー４に貯留される貯留水と空気を流通させるための流通口１０として機能する。
【００９８】
水浄化装置４２は、図９に示すように、貯水用トレー４内に貯留された水がボックス部４０内に収容した土壌に吸収される際に、水や空気を流通させながら水を浄化するとともに、貯留水５１に溶解した土壌４１の成分をイオン化する役割を有するものであり、空気及び水流通手段としての多孔質体収容体５０と、同多孔質体収容体５０内に挿通した空気取込手段として機能する筒状の通気道６とで構成している。なお、図９において、通気道６は説明の都合上短く記載しているが、通気道６は、貯水用トレー４と水浄化装置４２とボックス部４０とを組み立てた際に、ボックス部４０の上部開口から通気道６の先端部が突出する程度の長さとしている。
【００９９】
多孔質体収容体５０は、周壁面及び底面に水を流通可能に形成した多数の連通孔を備える第１収容部４５と、前述の通気道６が装着された第２収容部４７とを備えており、第２収容部４７の更に上部には、直径をボックス部４０の内径と略同径とし、メッシュ生地で平面視円形状に形成した土壌漏出防止網４８と防根シート１８とを配設している。
【０１００】
第１収容部４５には、水を浄化する多孔質体（例えば、活性炭や竹炭、備長炭、軽石等）が収容されており、水中に含まれる夾雑物等を除去して貯水用トレー４から土壌４１へ供給される水の浄化を行うようにしている。また、貯留水５１に溶解した土壌４１の成分をイオン化して、土壌４１に供給される水を活性化させるようにしている。
【０１０１】
第２収容部４７には、軽石や土壌菌を多く含有する微生物塊が収容されており、第１収容部４５で浄化された水に、通気道６からの空気と軽石と土壌菌を接触させて、ミネラル分や有用菌を多く含む水を植栽した植物に対して供給可能に構成している。また、第２収容部４７には、吸水性ポリマーが収容されており、水分を保持するとともに、土壌４１に水分が不足した際に、水分を徐放する役割を有している。特に、この第２収容部４７の内部では、吸水性ポリマーの表面に、土壌菌叢が常在することとなるため、固定装置Ｄに植栽するバイオマスの種類によらず、土壌４１の微生物バランスを最適な状態で一定に保つことができるようにしている。
【０１０２】
また、土壌漏出防止網４８は、ボックス部４０内に収容した土壌が貯水用トレー４へ落下するのを防止するためものである。また、防根シート１８は、植栽したバイオマスの根部が、多孔質体収容体５０に絡みつかないようにするためのものである。
【０１０３】
このような固定装置Ｄによれば、図１０（ｂ）に示すように、貯水用トレー４中に溜まった貯留水５１を毛管現象により吸い上げて、第１収容部４５で夾雑物が除去し、次いで第２収容部４７にて有用菌やミネラル分を添加して、土壌４１に供給することができる。なお、土壌４１は、通気、通水、保水、保肥作用があり、土壌菌類の生存に適合するものであれば、必ずしも天然の土壌を用いる必要はなく、例えば比較的軽量な人工の土を使用するようにしても良い。
【０１０４】
また、多孔質体収容体５０は、図１１及び図１２に示すように、貯水用トレー４と多孔質体収容体５０とが略一体的となるように構成しても良い。
【０１０５】
具体的には、図１１に示すように、貯水用トレー４の中央部に形成した截頭円錐状の通気台部２３上に、給水体２４と、多孔質体収容部２５と、防根シート１８とを積層して構成することができる。なお、図１１中、符号２７は、固定装置Ｄの移動を容易とするために、貯水用トレー４の裏面部の四隅に取り付けられたキャスターである。このキャスター２７は、必要に応じて貯水用トレー４より取り外すことができる。
【０１０６】
ここで通気台部２３は、その上面部に複数の通気穴を穿設してなる通気平面部２９が形成されており、図１２に示すように、貯水用トレー４の底面から、通気台部２３上に配設した給水体２４へ向けて、白抜きの矢印３３で示すように、空気を流通可能としている。
【０１０７】
また、給水体２４は、その裏面部に前述の通気台部２３と嵌合する形状の截頭円錐凹部２８を備える外観視略円盤状に形成しており、貯水用トレー４内に貯留されている貯留水５１を、流通口１０を介して通水したり保水可能なスポンジ素材で形成している。また、給水体２４の前記通気平面部２９と当接する部分はスポンジ素材の厚みを肉薄状としており、通気平面部２９を介して通気した空気が、さらに多孔質体収容部２５へ向けて通気できるよう構成している。なお、図１２に示す矢印３４は、流通口１０を介して流通する貯留水５１及び空気の流れを示している。
【０１０８】
多孔質体収容部２５は、前述の第１収容部４５、及び、第２収容部４７と同様の機能を担うものであり、多孔質体（例えば、活性炭や竹炭、備長炭、軽石等）や土壌菌、吸水性ポリマーの混合物を、土壌漏出防止網４８で包み込んで、外観視略円盤状に成形している。
【０１０９】
この多孔質体収容部２５では、給水体２４を介して送られてくる空気や貯留水５１が、土壌漏出防止網４８を介して内部に導入され、多孔質体に接触することにより、接触した空気や貯留水５１にイオンを含有させる。
【０１１０】
また、貯留水５１の一部は、多孔質体収容部２５内に収容した吸水性ポリマーにより担持され、多孔質体収容部２５内部の潤いを保つこととなる。
【０１１１】
そして、多孔質体収容部２５にてイオンを含んだ空気や貯留水５１は、防根シート１８を介して栽培土壌８に拡散し、栽培土壌８に多量のイオンを供給し、植栽したバイオマスの生育を促進することとなる。
【０１１２】
なお、図１１では、断面視円形状のボックス部４０を装着すべく、通気台部２３、給水体２４、多孔質体収容部２５、防根シート１８を平面視円形状に形成したが、ボックス部４０の断面視形状に応じて適宜変更可能であるのは言うまでもない。
【０１１３】
次に、本実施形態に係る固定装置Ｄでのバイオマスの生育試験について説明する。
【０１１４】
本試験では、固定装置Ｄに植栽したバイオマスと、一般の市販プランターに植栽したバイオマスとの生育度合いの比較を行った。本試験では、被検体として植栽するバイオマスとしてサツマイモ（鳴門金時）を選択し、約５０日後に茂った葉の総面積を算出することで比較を行った。
【０１１５】
また、固定装置Ｄ及び市販のプランターに収容した栽培土壌８の量は、いずれも３５Ｌで、多数の苗の中から無作為に選択し、各々２株ずつ植栽した。なお、植栽した４株の苗は、いずれも生育度合いに差がないことを確認している。
【０１１６】
その結果、市販のプランターにて栽培されたサツマイモ２株の葉の枚数は９５枚、総面積約０．３ｍ2であったのに対し、固定装置Ｄにて栽培されたサツマイモ２株の葉の枚数は１６４枚、総面積約１．２９ｍ2であった。
【０１１７】
この結果から、本実施形態に係る固定装置Ａ〜Ｄによれば、イオン化したコロイド培養溶液を安定的に供給可能としたため、一般的なプランター等と比較して、土壌４１中に植栽したバイオマスの生育を効果的に助長することができることが分かる。また、葉の枚数や面積が多いことから、活発に光合成を行いながら、効率的に炭酸ガスを固定化できる。
【０１１８】
上述してきたように、第１〜第４の実施形態に例示した本実施形態に係る固定装置Ａ〜Ｄによれば、山林、砂漠、海岸、岩場、田畑、人為的に作られた広場、ベランダ、屋上の何れに設置しても効率的にバイオマスによる太陽熱と炭酸ガスの固定を行うことができる。
【０１１９】
また、本実施形態に係る固定装置Ａ〜Ｄは、生ゴミ等を栽培土壌８中に埋設することにより、堆肥やボカシ肥料を生成する生ごみ処理醗酵器としても使用することが可能である。このとき、栽培土壌８には、バイオマスが植生していても良く、植生していなくてもよい。
【０１２０】
特に、栽培土壌８にバイオマスが植生している場合には、複数の固定装置Ａ〜Ｄをビニルハウスのような閉鎖空間内に配置しておくことにより、埋設した生ゴミから発生する醗酵熱と炭酸ガスで、温室を形成することができ、バイオマスの育成をさらに助長することができる。また、この際発生した炭酸ガスは、植物の光合成に必要な肥料として消費されることとなる。
【０１２１】
〔固定装置を備える家屋〕
次に、上述してきたバイオマスによる太陽熱と炭酸ガスの固定装置を備える家屋について説明する。図１３は固定装置を備える家屋Ｅの正面図、図１４及び図１５は家屋の各階の構造を示した平面図である。
【０１２２】
上述してきた固定装置Ａ〜Ｄは、それ単独でも炭酸ガスを吸収・固定してバイオマス（植物）を栽培生産する装置であるが、家屋の構成の一部として組み込んで、後に詳説する予め家屋に備えられた一連の発電機構と連設した系とする事で、その発電機構より発生する炭酸ガスを吸収し、太陽エネルギーをバイオマスエネルギーに変換し、炭酸ガスを家屋の循環系内に封じ込め、固定することが可能となる。
【０１２３】
また、本実施形態に係る固定装置を備える家屋は、さまざまな発電機構を家屋の各所に配設していることから、水力、風力、火力、太陽光等の各種物理的エネルギーを可及的有効に利用して起電することができる。
【０１２４】
また、本実施形態に係る固定装置を備える家屋は、上述の物理的エネルギーの電気への変換機構と、前述した固定装置Ａ〜Ｄのように植物、（人間を含む）動物、バクテリア、等の生命力を起源とする生態エネルギー変換機構とを備えており、この二つのエネルギー変換機構を有機的に連係させて、日常的に利用可能なエネルギーとして、備蓄、循環させるものであると言える。
【０１２５】
以下、本実施形態に係る家屋Ｅについて具体的に説明すると、図１３に示すように、地上３階、地下1階からなり、図１４及び図１５に示すように、２階〜屋上にはバイオマスによる太陽熱と炭酸ガスの固定装置Ｄが備えられるとともに、屋上に固定装置Ｄを稼働するために必要なバイオ補助装置６０が備えられている。
【０１２６】
以下、各階の設備等について説明する。１階フロア６１は、住人が生活する上で必要な設備等を備えるフロアであり、屋外から家屋Ｅに出入りするための玄関６６や、客間６７、居間５９、図示しないダイニング、浴室、トイレ、書斎が備えられている。
【０１２７】
２階フロア６２は、住人の寝室などの４つの部屋６２ａ〜６２ｄと、廊下６２ｅと、住人が上下階へ移動するための階段６２ｇと、ベランダ６２ｆとで構成している。
【０１２８】
特に、この２階フロア６２は、ベランダ６２ｆに複数の固定装置Ｄを配設している点で特徴的である。
【０１２９】
具体的には、家屋の日照エリアとなるベランダ６２ｆには、大型の貯水用トレー４上に、複数の固定装置Ｄが形成されており、バイオマスによる太陽熱及び炭酸ガスの固定と、それによる食料の生産を可能としている。
【０１３０】
また、ベランダ６２ｆの左右両側には、炭酸ガス供給口６８,６８が配設されており、壁の中に配設され、後述のバイオ補助装置６０と連結する図示しない配管により送給される栽培液を、貯水用トレー４へ貯留可能としている。
【０１３１】
この貯水用トレー４に貯留された栽培液は、各固定装置Ｄに水分を供給するとともに、養分をも供給することとなる。
【０１３２】
また、貯水用トレー４には排水口９が形成されており、貯水用トレー４に貯留された余分な栽培液を排水して、略一定の液量レベルを保つことができるようにしている。なお、この排水口９から排水された栽培液は、余剰水回収口１１０より回収されて、異物やゴミ等を取り除かれた後に、再び他のベランダに配設された固定装置Ｄに供給されることとなる。
【０１３３】
３階フロア６３は、作業室６３ａ,６３ｂと、階段６３ｃとベランダ６３ｄとで構成されている。
【０１３４】
特に、この３階フロア６３は、２階フロア６２のベランダ６２ｆと同様に、ベランダ６３ｄに固定装置Ｄを複数配設している点、及び、作業室６３ｂに蓄電器６９,６９が備えられている点に特徴を有している。なお、固定装置Ｄは、２階フロア６２のベランダ６２ｆと同様であるため、説明を省略する。
【０１３５】
蓄電器６９,６９は、後述するバイオ補助装置６０にて発電した電力を蓄積しておくための物であり、家屋Ｅの住人が使用する電力や、地下室６５にて栽培される各種植物の電照用電源として使用される。
【０１３６】
また、作業室６３ａには、屋上フロア６４へ上るための屋上階段７０が設置されており、屋上フロア６４にて作業可能としている。
【０１３７】
屋上フロア６４は、図１５（ｂ）に示すように、陸屋根に形成された作業スペースであり、日照エリアであることから、複数の固定装置Ｄが配設されている。
【０１３８】
また、この屋上フロア６４に特徴的には、各フロアに配設した固定装置Ｄへ養分を供給して、固定装置Ｄを稼働させるために必要なバイオ補助装置６０が配設されている。
【０１３９】
このバイオ補助装置６０は、図１６に示すように、クロレラなどの光合成可能な微生物（藻類等）を太陽熱を照射しながら培養するバイオマス集中培養器７１と、太陽熱を介して該バイオマス集中培養器で培養した微生物により発電を行うバイオ発電機７２とで構成している。なお、図１６は、バイオ補助装置６０の理解を容易とするために模式的に示しており、各構成部分の長さや大きさ等は必ずしも正確なものではない。
【０１４０】
付言すれば、バイオ補助装置６０は、太陽熱の集光又は太陽熱由来のエネルギーで、バイオマスを瞬時にガス化して行なうものであり、その時発生する高い温度差、電離したガス流体の誘電力、高い蒸気圧、生成した水素ガスの化学反応によって、夫々異なる原理の複数の発電機構が、連続した一連の系を為して行なわれる物である。常時バイオマスを供給するバイオマス集中培養器７１を備えるこのバイオ補助装置６０は、家屋内における循環系の連続運転を可能とする基軸となる。
【０１４１】
バイオマス集中培養器７１は、遮光性を有する部材により構成され、植物性バイオマスと水とを混合した液体中の生体植物性バイオマスに光合成の暗反応を行わせるバイオマス混濁液貯留槽７３と、透光性を有する管により構成され、前記貯留槽に貯留している前記液体を流過させる過程において、前記液体に含まれる生体植物性バイオマスに光合成の明反応を行わせて増殖させるバイオマス増殖管７４とを備えている。
【０１４２】
なお、バイオマス増殖管７４の頂部には断面視略円弧状とした太陽電池パネル７５と、多数の翼片を組み合わせ、風を受けることにより回転して発電するよう構成した風力発電機７６が配設されており、バイオマス集中培養器７１の稼働に必要な電力をまかなえるようにしている。また、ここで余剰に発生した電力は、３階フロア６３に配設した蓄電器６９,６９に蓄電され、電力が不足した場合には、同じく蓄電器６９,６９から電力が供給されるように構成している。
【０１４３】
また、バイオマス集中培養器７１は、バイオマス増殖管７４へ培養液を供給する培養液供給機７７とを備えている。
【０１４４】
培養液供給機７７は、培養液を貯留する培養液槽７７ａと、この培養液槽７７ａに貯留している培養液をバイオマス増殖管７４へ送給する送給ポンプ７７ｂとを備えており、培養液供給管７７ｃによりバイオマス増殖管７４と連通連結されている。
【０１４５】
この培養液供給機７７からバイオマス増殖管７４へ供給する培養液は、尿素、第１リン酸カルシウム、硫酸マグネシウム、ブドウ糖、その他と適量のビタミン類及びミネラル類等を配合し、pHを6.0〜7.7に調整した水溶液としている。
【０１４６】
バイオマス増殖管７４は、バイオマス混濁液を貯留する貯留槽として機能するバイオマス混濁液貯留槽７３と、バイオマスであるクロレラ等を増殖させるバイオマス増殖管７８とを備えている。
【０１４７】
バイオマス混濁液貯留槽７３は、外界からの光を遮断可能な遮光性を有する部材により形成し、内部に常時所定量のバイオマス混濁液を貯留させることによって、クロレラに光合成における暗反応を行わせるように構成している。
【０１４８】
一方、バイオマス増殖管７８は、光透過性の高いアクリル樹脂等により形成しており、バイオマス混濁液がこのバイオマス増殖管７８を循環する過程において、クロレラに光合成における明反応を行わせるように構成している。
【０１４９】
このように、本実施形態のバイオマス増殖管７４では、バイオマス混濁液貯留槽７３を遮光性部材により形成する一方、バイオマス増殖管７８を光透過性の高い部材により形成することによって、クロレラが効率的に光合成を行って増殖できるように構成している。
【０１５０】
また、このバイオマス混濁液貯留槽７３には、後述する炭酸ガス供給管７９が連通連結されており、この炭酸ガス供給管７９を介して、バイオ発電機７２で発生した炭酸ガスをバイオマス混濁液貯留槽７３の底部からバイオマス混濁液中へ供給するように構成している。
【０１５１】
このようにバイオマス混濁液貯留槽７３へ炭酸ガスを供給することによって、バイオマス混濁液貯留槽７３におけるクロレラの増殖効率を向上させることができるだけでなく、発電の過程で生じる炭酸ガスを大量に大気中へ排出することもないので、温室効果の発生を抑制することができる。
【０１５２】
また、このバイオマス混濁液貯留槽７３は、底部を漏斗状に形成することにより、成熟して沈殿してきたクロレラを、この漏斗状に形成した底部中央に集積させて、底部近傍におけるバイオマス混濁液中のクロレラの濃度を高めるように構成している。
【０１５３】
そして、このクロレラの濃度を高めたバイオマス混濁液を、バイオマス供給管８０を介してバイオ発電機７２へ供給するように構成している。
【０１５４】
また、本実施形態のバイオマス増殖管７４では、バイオマス混濁液貯留槽７３からバイオマス増殖管７８へ、バイオマス混濁液貯留槽７３内において比較的未成熟のクロレラが浮遊している表層近傍のバイオマス混濁液を流入させ、当該バイオマス増殖管７８を通過させる過程でクロレラに効率よく明反応を行わせることによってクロレラを活性化させ、その後、再びバイオマス混濁液貯留槽７３へ戻すことにより、クロレラに糖や脂肪酸、アミノ酸等の栄養素を効率よく合成させて成熟させるように構成している。
【０１５５】
特に、このバイオマス増殖管７８は、光透過性が高く可撓性を有するアクリル樹脂等により形成された一本のチューブを、バイオマス混濁液貯留槽７３の底部側から上方へ向けて立設させた二重螺旋構造となるように成形して構成している。
【０１５６】
具体的に説明すると、このバイオマス増殖管７８は、バイオマス混濁液貯留槽７３の底部から垂直に立設した支柱８１を中心として螺旋を描くように、上記一本のチューブをバイオマス混濁液貯留槽７３におけるバイオマス混濁液の比較的浅い位置から、支柱８１の上端まで巻回させて形成したバイオマス混濁液の往路７８ａと、往路を形成した螺旋の内側に、支柱８１の上端から支柱の下端まで、支柱８１を中心として螺旋を描くようにチューブを巻回させて形成したバイオマス混濁液の復路７８ｂとを備えている。
【０１５７】
そして、このバイオマス混濁液貯留槽７３では、往路７８ａの始点をバイオマス混濁液の流入口とし、復路７８ｂの終点をバイオマス混濁液の流出口としている。また、バイオマス混濁液の流入口には、バイオマス混濁液貯留槽７３に貯留しているバイオマス混濁液をバイオマス増殖管７８へ送出する送出ポンプ７８ｃを配設している。なお、この送出ポンプ７８ｃは、太陽電池パネル７５及び風力発電機７６により発電した電力の一部を利用して駆動するように構成している。
【０１５８】
このように、バイオマス増殖管７８は、螺旋状に形成したバイオマス混濁液の往路７８ａの内側に、この往路７８ａと連通した螺旋状の復路７８ｂを形成した二重螺旋構造としているため、往路７８ａを流れる未成熟なクロレラの方が、復路７８ｂを流下するクロレラよりも光を受光しやすく、これにより未成熟のクロレラに効率的に明反応を行わせることができる。
【０１５９】
さらに、このバイオマス増殖管７８では、往路７８ａを構成するチューブの流路断面積と、復路７８ｂを構成するチューブの流路断面積とが略同じ断面積となるように構成しているが、往路７８ａを構成するチューブは、毛細管現象が働くように断面視略偏平状に構成しており、また、復路７８ｂを構成するチューブは毛細管現象が働かないような管形状としている。
【０１６０】
そのため、通常使用時には、送出ポンプ７８ｃを殆ど作動させずに、バイオマス混濁液をバイオマス混濁液貯留槽７３からバイオマス増殖管７８へ、そして、バイオマス増殖管７８からバイオマス混濁液貯留槽７３へと循環させることができるので、バイオマスの培養に要するエネルギーを可及的低減しながら、培養効率をさらに向上させることができる。
【０１６１】
すなわち、本実施形態では、バイオマス増殖管７８におけるバイオマス混濁液の往路７８ａを形成するチューブの上面と下面との間隔を極めて小さく、しかも、偏平状に構成しているため、この往路７８ａを構成するチューブの毛細管現象を利用して、バイオマス混濁液貯留槽７３からバイオマス増殖管７８へバイオマス混濁液を吸い上げることができる。さらに、バイオマス混濁液が頂部に至り流下へ転じる復路７８ｂの管形状は、毛細管力の働かない形状としているため重力で流下することとなる。しかも、復路７８ｂに入ったバイオマス混濁液中のクロレラは、光エネルギーを吸収して比較的重くなっているため、自重により復路７８ｂを下方へ流下し、このバイオマス混濁液が流下する力が往路７８ａにおいてバイオマス混濁液を上方に吸い上げる吸引力として作用するので、僅かな力でバイオマス混濁液を循環させることができ、送出ポンプ７８ｃの駆動に使用する電力を可及的に低減することができる。
【０１６２】
また、上記のように、バイオマス増殖管７８におけるバイオマス混濁液の復路７８ｂの管の形状を往路７８ａに比して円形状に形成したことにより、毛細管力が開放され、チューブにクロレラが詰まることを抑制しながら流過させることもできる。図１７（ａ）に示すように、往路７８ａは毛細管力の働く偏平な管の形状と成す一方、図１７（ｂ）に示すように、復路７８ｂは断面視略円形の管の形状としている。なお、往路７８ａの流通空間３５の断面視における長さＬは１０〜３０ｃｍ、幅Ｄ（間隙）は０．２〜０．３ｍｍ程度で、復路７８ｂの流通空間３６の内径は５．１ｍｍ〜１０．７ｍｍであり、往路７８ａの流通空間３５の断面積と、復路７８ｂの流通空間３６の断面積とは略同じ面積か、又は、復路７８ｂの流通空間３６の方がやや大きい面積としている。また、復路７８ｂの流通空間３６は、流下させるバイオマス混濁液の粘度に応じて、毛細管力が生起されない管径としている。
【０１６３】
このように構成したバイオマス増殖管７４では、バイオマス混濁液貯留槽７３中において成熟したクロレラは自重により下方に沈殿し、バイオマス混濁液の流入口付近に浮遊しているクロレラは比較的未成熟でその大きさも非常に小さいため、この未成熟なクロレラを含むバイオマス混濁液が往路７８ａを構成する微細な偏平内径のチューブ内を詰まることなく毛細管力で上方へ向かって流れることとなる。
【０１６４】
その後、往路７８ａを流れる間に増殖したクロレラを含むバイオマス混濁液は、復路７８ｂを流下することとなるが、上記のように、往路７８ａを構成するチューブの管の形状を偏平な形状としているため、毛細管力で上昇し、頂上部で毛細管力のない円形の管に流入することとなって、重力により流下することとなる。しかも、成熟したクロレラは比重が重くなっているため、チューブ内に詰まることがなく、成熟したクロレラを含むバイオマス混濁液は、再度バイオマス混濁液貯留槽７３へ流れ込むこととなる。
【０１６５】
なお、本実施形態では、往路７８ａの流通空間３５を断面視略矩形状としたが、これに限定されるものではなく、例えば、図１７（ｃ）に示すように、往路７８ａの内部に断面視において縦長ダイヤ型の空間が左右方向へ連通した流通空間３７を形成して、毛管現象生起可能としながらも、流量を増加させるよう構成しても良い。
【０１６６】
また、同様に、図１７（ｄ）に示すように、断面視においてジグザグ状の流通空間３８を形成することによって、毛管現象生起可能としながらも、流量を増加させるよう構成しても良い。
【０１６７】
この図１７（ｃ）や図１７（ｄ）に示す構成とする場合、流通空間３７や流通空間３８は、可及的狭隘な構造とするのが望ましく、対向する管壁の間隔が０．２〜０．５ｍｍ程度となるよう構成するのが良い。
【０１６８】
このようにして培養されたバイオマス混濁液は、バイオ発電機７２に供給されて発電に使用されることとなる。換言すれば、バイオマス集中培養器７１は、太陽光エネルギーや太陽熱エネルギーを生体に変換する、生体エネルギー変換機構として機能するとも言え、また、太陽熱と炭酸ガスの固定装置の一形態であるとも言える。
【０１６９】
次に、バイオ発電機７２について具体的に説明する。
【０１７０】
バイオ発電機７２は、バイオマス集中培養器７１により生成されたバイオマス混濁液をプラズマ化する温度まで瞬時に加熱する反応炉９０と、この反応炉９０内の高温と炉外の外気との温度差により発電を行う熱素子発電部９１と、反応炉９０によりプラズマ化させたバイオマス混濁液のプラズマ流で電磁誘導により発電する電磁流体発電部９２と、プラズマ化した高圧力のガス流でタービンを回転させて発電を行うガスタービン発電部９３と、タービンを回転させた後のガス流の温度を調整し、同ガス中の水素ガス濃度を高めるとともに、水素ガスを分取するガス改質分取部１０１と、同ガス改質分取部１０１にて分取した水素と大気中の酸素とを反応させて発電を行う燃料電池発電部９５とを備えており、バイオマス混濁液を用いて多段階で発電を行うよう構成している。
【０１７１】
換言すれば、バイオ発電機７２は、生産されたバイオマス混濁液を加熱して瞬時に気化させる蒸気化手段にて発生した、高い温度差と、電離したガス流と、高い蒸気圧と、更に発生した水素ガスとにより、夫々異なる原理により発電する複数の発電手段が、連続した一つの系の中で作動するエネルギー変換機構を構成している。
【０１７２】
また、バイオマス集中培養器７１から反応炉９０へバイオマス混濁液を送給するバイオマス供給管８０の中途部には、このバイオマス供給管８０を流れるバイオマス混濁液へ、予めストックしておいた余剰バイオマスや、他の生物種のバイオマス、原油や石炭等の化石燃料（以下、総称して「補助燃料」とも言う。）を混入する反応成分調整器９６を設けている。
【０１７３】
この反応成分調整器９６は、バイオマス供給管８０を流れるバイオマス混濁液に、粉末状態や液状化させた補助燃料（例えば、液化石炭や粉末状の石炭）を混入するように構成しており、バイオマス混濁液に混入する補助燃料の量を調節する調節バルブ９６ａを備えている。
【０１７４】
この調節バルブ９６ａは、補助燃料の量を調節して、バイオマス混濁液中の元素組成（例えば、バイオマス混濁液を構成する水素原子、酸素原子、炭素原子の含有比率）を調整するものであり、ガス改質分取部１０１にて水素ガスを生成するための水素原子源や、水素ガス生成反応に必要なその他の元素を調整しながら供給するためのものである。
【０１７５】
また、雨天や曇天等で日照不足の時には、バイオマス混濁液中のバイオマスの生育や増殖が十分でなく、バイオ発電機７２での発電量が低下することも考えられるが、この場合にも、調節バルブ９６ａを適宜調整しながらバイオマス混濁液中に補助燃料を添加することにより、バイオマス混濁液の燃焼カロリーを確保することができ、安定した発電を実現することができる。
【０１７６】
なお、本実施形態では、反応成分調整器９６は化石燃料をバイオマス混濁液に混入する構成としているが、例えば、反応成分調整器９６に生ゴミ処理を行うコンポスト製造機の機能を付与し、ここで発酵により生成された有機物含有液や固体残滓をバイオマス混濁液に混入する構成としても良い。また、反応成分調整器９６では、廃棄生ごみを微細に擂り潰し糊化して、反応表面積を拡大した状態としてバイオマス混濁液に混入させる構成としても良い。
【０１７７】
また、バイオマス供給管８０の反応炉９０側端部には、バイオマス集中培養器７１から供給されるバイオマス混濁液を霧状とし、この霧状としたバイオマス混濁液を反応炉９０内へ向けて噴射させる噴射ポンプ９７を備えている。
【０１７８】
反応炉９０には、反応炉９０の内の温度を１０００℃〜３０００℃まで上昇させる被加熱体９８が、反応炉９０の炉外に露出させた状態で配設されている。この被加熱体９８は、集光された太陽光により発熱する熱交換器としての機能を果たすものである。
【０１７９】
具体的には、反応炉９０の下部には、太陽光を集光する凹面集光体９９が角度調整可能に配設されており、同凹面集光体９９の角度を太陽へ向けると共に焦点位置を被加熱体９８に合わせることで、被加熱体９８を１０００℃〜３０００℃に加熱可能としている。
【０１８０】
反応炉９０には、一端を反応炉９０内に臨ませ、他端を反応炉９０外へ臨ませた熱電対１００が多数配設されており、熱素子発電部９１を構成している。この熱素子発電部９１にてセーベック発電により生成された電力は、図示しない配線を介して３階フロア６３の作業室６３ｂに配設した蓄電器６９,６９に蓄電される。
【０１８１】
また、反応炉９０内では、高温となった被加熱体９８にバイオマス混濁液が噴霧される。すると、このバイオマス混濁液は熱解離により瞬時にプラズマ化し、上昇流となって電磁流体発電部９２に至る。
【０１８２】
電磁流体発電部９２は、耐熱性を有する筒状のプラズマ流管路１０２の周囲に磁石１０３を配設するとともに、この磁石１０３の磁界内に正負１対の電極８３ａ,８３ｂを配置して構成しており、電離した状態のプラズマ流がプラズマ流管路１０２内を上昇し、磁石１０３の磁界内を通過した際に、電極間に起電力を生じさせて発電を行うようにしている。この電磁流体発電部９２にて生成された電力もまた、図示しない配線を介して３階フロア６３の作業室６３ｂに配設した蓄電器６９,６９に蓄電される。
【０１８３】
このように電磁流体発電に供されたプラズマ流は、高い温度と圧力を維持した状態でガスタービン発電部９３に至ることとなる。
【０１８４】
ガスタービン発電部９３は、内部に吸気管１０４ａを介して送気されるガス流によって回転するスクリュー型のタービン１０４ｂと、このタービン１０４ｂと共に回転する所定の電圧が印加された一次コイル１０４ｃと、一次コイル１０４ｃが回転することにより生じる磁界の変化を電流に変換する二次コイル１０４ｄとを備えている。なお、ガスタービン発電部９３の一次コイル１０４ｃは、所定の電圧が印加されることによって電磁石として機能するものであり、この一次コイル１０４ｃに印加される電圧に関しても、他の各発電部により発電した電力のうちの一部を利用するように構成している。
【０１８５】
そして、このガスタービン発電部９３により発電した電力もまた、図示しない配線を介して３階フロア６３の作業室６３ｂに配設した蓄電器６９,６９に蓄電され、生活電力として使用することができるように構成している。
【０１８６】
また、このガスタービン発電部９３は、ガス改質分取部１０１と連通連結されており、タービン１０４ｂを回転させたガス流は、次にガス改質分取部１０１側へ排気送気されることとなる。
【０１８７】
ガス改質分取部１０１は、タービンを回転させた後のガスから炭酸ガスを取り除く炭酸ガス除去部１０１ｂと、炭酸ガスが取り除かれたガス流の温度を水素生成に適した300℃〜500℃となるように制御してガスの改質を行う熱交換器１０１ａと、改質されたガス中に含まれる２次炭酸ガスと水素とを分取する水素ガス分取部１０１ｃとを備えている。
【０１８８】
ガスタービン発電部９３からガス改質分取部１０１に供給されるガス流中には、主に、炭酸ガスと、水素ガスと、一酸化炭素ガスと、メタンガスと、バイオマス混濁液の水分由来の水蒸気とが含まれており、まず、炭酸ガス除去部１０１ｂにて炭酸ガスの分取が行われる。この炭酸ガス除去部１０１ｂには、炭酸ガスのみを透過させる素材で形成した仕切壁（図示せず）が配設されており、供給されるガスを炭酸ガスと、その他の残余ガスとに分離し、炭酸ガスを取出し可能に構成している。
【０１８９】
炭酸ガス除去部１０１ｂにて分取された炭酸ガスは、炭酸ガス供給管７９へ送給され、バイオマス集中培養器７１や炭酸ガス供給口６８,６８へ供給されることとなる。
【０１９０】
一方、炭酸ガス除去部１０１ｂにて残存することとなった水素ガスと、一酸化炭素ガスと、メタンガスは、熱交換器１０１ａへ至る。
【０１９１】
熱交換器１０１ａは、ガス流を３００℃〜５００℃の温度に調整して残余ガスの成分を熱解離及び会合させ、水素ガスを生成するように構成している。具体的には、熱交換器１０１ａは他の各発電部により発電した電力のうちの一部を利用してガス流を加温するヒータと、外部から供給される水を通水してガス流を冷却する冷却器（図示せず）とを備えており、ガス流の温度を調整可能としている。また、ガス流が接触する熱交換器１０１ａの表面には、後述の反応を触媒する白金が備えられており、メタンガスと一酸化炭素と水とを反応させて、水素と二酸化炭素とを生成する。すなわち、熱交換器１０１ａは、触媒作用を生起する白金と、ガス流との温度を調整して反応を促進する触媒機構として機能するものでもある。
【０１９２】
ここでの反応は、下記の反応式に従って行われることとなる。
44CO + 44H2O → 44CO2 + 44H2  ……（１）
30CH4 + 30H2O → 30CO + 17H2  ……（２）
30CO + 30H2O → 30CO2 + 30H2  ……（３）
すなわち、（１）に示すように、炭酸ガス除去部１０１ｂでの残余ガス中に含まれる一酸化炭素は、熱交換器１０１ａにて水と反応し、炭酸ガスと水素ガスとが生成される。この反応により、ガス流中の水素濃度が高められる。
【０１９３】
また、（２）に示すように、炭酸ガス除去部１０１ｂでの残余ガス中に含まれるメタンガスは、熱交換器１０１ａにて水と反応し、一酸化炭素と水素とが生成される。この反応によっても、ガス流中の水素濃度が高められる。
【０１９４】
さらに、（３）に示すように、（２）にて生成された一酸化炭素もまた、熱交換器１０１ａにて水と反応し、炭酸ガスと水素ガスとが生成され、ガス流中の水素濃度が高められることとなる。
【０１９５】
このように、熱交換器１０１ａでは、炭酸ガス除去部１０１ｂでの残余ガス中に含まれる一酸化炭素やメタンガスの殆どを炭酸ガスと水素ガスとに変換して、ガス流中の水素濃度を高めるとともに、炭酸ガス濃度もまた高められることとなる。なお、本実施形態では、熱交換器１０１ａの触媒としての素材は白金を用いることとしたが、レニュームで構成するようにしても良い。また、図１６上において、ガス改質分取部１０１は模式的に図示されており、実際には一酸化炭素やメタンガスが反応するのに十分な時間を与えることのできる形状（大きさや長さ）としている。
【０１９６】
この熱交換器１０１ａにて改質されたガス流は、次に、水素ガス分取部１０１ｃに至ることとなる。
【０１９７】
この水素ガス分取部１０１ｃには、熱交換器１０１ａにて生成された水素ガスと炭酸ガスとの混合ガスから、水素ガスだけを分取する分取膜が備えられている。
【０１９８】
ここで分取された水素ガスは、燃料電池発電部９５に至り、また、炭酸ガスは、炭酸ガス供給管７９へ送気されることとなる。
【０１９９】
具体的には、水素ガス分取部１０１ｃは、水素ガス供給管１０４を介して燃料電池発電部９５と連通連結されており、炭酸ガス供給管７９を介してバイオマス集中培養器７１と連通連結されている。
【０２００】
炭酸ガス供給管７９によりバイオマス集中培養器７１へ向けて送気された炭酸ガスは、バイオマス混濁液貯留槽７３の下部から放散されて、バイオマスの光合成にて必要な炭酸ガスとなる。
【０２０１】
また、炭酸ガス供給管７９の中途部には枝管１０６が配設されており、炭酸ガスの一部を２階フロア６２や３階フロア６３、屋上フロア６４に配設した炭酸ガス供給口６８を介して固定装置Ｄに供給して、炭酸ガスの固定化を行うとともに、作物の育成を助長するようにしている。この場合、固定装置Ｄに炭酸ガスを供給する方法としては、例えば、各固定装置Ｄをビニルハウスに収容しておき、このビニルハウス内に炭酸ガス供給口６８から吐出される炭酸ガスを放散するように構成しても良く、また、炭酸ガス供給口６８に至る枝管１０６の中途部に、炭酸ガスを水中に溶解するばっき槽（図示せず）を設け、炭酸ガスが溶解した水を各固定装置Ｄに供給するよう構成しても良い。
【０２０２】
燃料電池発電部９５は、ガス改質分取部１０１から水素ガス供給管１０４を介して供給される水素ガスと空気中の酸素とを電気化学的に燃焼させることによって発電する燃料電池９５ａを備えている。
【０２０３】
そして、この燃料電池９５ａにより発電した電力もまた、図示しない配線を介して３階フロア６３の作業室６３ｂに配設した蓄電器６９,６９に蓄電され、生活電力として使用することができるように構成している。
【０２０４】
この燃料電池９５ａは、水素極となる第１電極９５ｂと、酸素極となる第２電極９５ｃと、これら第１電極９５ｂ及び第２電極９５ｃを浸漬する電解液が充填された電解槽９５ｄとを備えており、電解槽の第１電極９５ｂ近傍に水素ガス供給管１０４が連結されており、第２電極９５ｃの近傍に酸素を供給するための酸素供給管１０５が連結されている。
【０２０５】
また、酸素供給管１０５には、外気を電解槽９５ｄへ送気するための圧送ポンプ１０５ａを備えている。また、この圧送ポンプ１０５ａは、電解槽９５ｄへ送気する酸素量を調整可能とする調整バルブを備えている。
【０２０６】
また、燃料電池発電部９５は、燃料電池９５ａが発電する際に発生する熱を用いて冷水を温水に変換する温水器９５ｅを備えており、この温水器９５ｅから温水供給管９５ｆを介して給湯することにより、浴室やキッチン、バイオマス集中培養器７１等で利用できるように構成している。なお、図中の符号９５ｇは、温水器９５ｅへの水道水の供給量を調整する調整バルブである。
【０２０７】
このように、バイオ発電機７２では、熱素子発電部９１と、電磁流体発電部９２と、ガスタービン発電部９３と、燃料電池発電部９５とにより、多段階で発電を効率的に行って、コージェネレーションを構成するようにしている。
【０２０８】
上述してきた構成を有する本実施形態に係る家屋では、コンパクトに管理可能でありながら、高効率で炭酸ガスを固定し、高い作物生産性を備えるコンテナ栽培様のバイオマスによる太陽熱と炭酸ガスの固定装置を備え、また、効率的な自家発電を行いながら家屋全体が太陽熱と炭酸ガスの固定装置となり、エネルギー循環システムが構築された家屋とすることができる。
【０２０９】
また、本発明は、コンパクトなコンテナボックス様の栽培器でありながら、基底部にイオン交換機能を持ち、この作用により植物が活力を得て、旺盛に光合成を行い、誰でも、何処でも、容易に栽培できる、水耕栽培と土壌栽培の長所を併せ持つ、バイオマス（植物）固定装置と、しかも、工業的手法で管理できる、高い生産性の農業技術を備えた家屋を提供するものであるとも言える。
【０２１０】
これらの発明によれば、都市空間を含む、人々の住む全ての領域で、大量の食糧とバイオマス燃料を生産し、循環させる機能を持つ家屋を提供する。此れにより人々の生活を自然循環サイクルに組み込み、大量の太陽熱と炭酸ガスを吸収固定し、地球温暖化を防止する事ができる。
【０２１１】
すなわち、本発明に係る、太陽エネルギー循環機能を持つ家屋の、バイオマスによる太陽熱と炭酸ガスの変換固定装置（栽培器）は、断熱性のボックスの基底部に通気性、通水性を持ち、高いイオン交換機能を持つ、イオン交換体が埋設され、その上に、栽培土壌が収容されている。
【０２１２】
このボックスの周辺には、此れに連なる複数の開口部と、微細孔を持つ通気道が配設され、活発にイオン交換を行っている。其のイオン環境の中で、バクテリア（土壌菌）、原生藻類、動植物、プランクトン、ミミズ類や小魚類等の、多種多様で大量の生命が生息する。
【０２１３】
それら生物の分泌する排泄物と体液は、水に溶け、イオン化された土壌微粒物質と、空気と、混ざり合って、生理生態コロイド溶液を形成する。生体の介在するイオン化されたコロイド溶液は、相互作用により自律的にイオン（ＰＨ）調整をする、自律生命圏を形成する。
【０２１４】
この多様な、イオン環境は作物の生長を助長するのみならず其の周辺の、（人間を含む）すべての生命活動を安定させ、酸化、還元のリズムを正し、心身の活動と安定、安息、蘇生に必要な、バイオセラピー効果をもたらす。
【０２１５】
植物体は微細化して、水と混濁し、太陽熱の高温炉でガス化すると、水素、メタン、一酸化酸素、炭酸ガスと成る。更に二次反応させる事で、全て水素と炭酸ガスに成る。
【０２１６】
この時、反応炉内と外部とでは約1000℃〜3000℃の高い温度差が生じる。この温度勾配の中に熱電対回路を設けると高い電圧を生じる。この時のガス流体は全て電離した高速流体となっており、磁界内に配設した電極間に強い電流を流す。更にこのガス体は高い気圧を持ちタービンを回して発電する。
【０２１７】
炭酸ガスと水素ガスには大きな質量の差が有るため、ヒィルターで分離出来る。分離された、炭酸ガスは植物に送られ再び、バイオマスに再生する。水素は燃料電池で電力と水になる。
【０２１８】
この原理の異なる四つの発電は、一連の系の中で連続して行なわれ、公害原因のない、従来にない、高い発電効率を得る。
【０２１９】
以上の生産活動は、本発明による植物栽培器機で、喜びと活力を得た、多くの人々の労働によって行われる。全員参加の、大量の食糧及びバイオマスの生産は、バイオマスによる、地球資源を増加する。
【０２２０】
同時に、増産される大量の植物は、大気中の太陽熱と炭酸ガスを大量に吸収し、温暖化を防止し地球環境までも正常化する。
従ってこの家屋は、人々の植栽生活を介して、家屋自体がバイオマスによる太陽熱と炭酸ガスを変換固定し、太陽エネルギーを循環させる機能体となっている。
【０２２１】
最後に、上述した各実施の形態の説明は本発明の一例であり、本発明は上述の実施の形態に限定されることはない。このため、上述した各実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。
【０２２２】
例えば、図１６を用いて説明したバイオマス集中培養器７１において、往路７８ａの始端部に送出ポンプ７８ｃを設け、バイオマス混濁液貯留槽７３のバイオマス混濁液を往路７８ａへ供給することとしたが、これに限定されるものではなく、例えば、復路７８ｂの終端部に吐出ポンプを設け、復路７８ｂ中のバイオマス混濁液を、バイオマス混濁液貯留槽７３側に吐出するよう構成しても良い。このような構成とすることにより、往路７８ａにて生起される毛細管力によるバイオマス混濁液の循環を補助することができる。
【符号の説明】
【０２２３】
１  外壁材
２  補強格子
３  支柱管
４  貯水用トレー
５  固定枠
６  通気道
８  栽培土壌
９  排水口
１２  通気カップ
２０  ボックス部
３０  ボックス部
３１  外壁材
３２  空気孔
４０  ボックス部
４２  水浄化装置
４３  連結棒
４４  空気孔
４５  第１収容部
４７  第２収容部
５０  多孔質体収容体
６０  バイオ補助装置
６３ｄ  ベランダ
６４  屋上フロア
７１  バイオマス集中培養器
７２  バイオ発電機
７３  バイオマス混濁液貯留槽
７４  バイオマス増殖管
７７  培養液供給機
７７ａ  培養液槽
７７ｂ  送給ポンプ
７７ｃ  培養液供給管
７８  バイオマス増殖管
７８ａ  往路
７８ｂ  復路
７８ｃ  送出ポンプ
７９  炭酸ガス供給管
８０  バイオマス供給管
９０  反応炉
９１  熱素子発電部
９２  電磁流体発電部
９３  ガスタービン発電部
９５  燃料電池発電部
９６  反応成分調整器
１０１  ガス改質分取部
Ａ  固定装置
Ｂ  固定装置
Ｃ  固定装置
Ｄ  固定装置
Ｅ  家屋
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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