(57)【要約】【課題】光合成生物（クロロフィル、藻）が摂取可能な二価の鉄イオン（Ｆｅ２＋）を、効果的に海中に溶出させることができるケーソン組込み用鉄イオン溶出体を提供する。【解決手段】炭素材と、金属鉄を含む鉄材と浮体とからなり、該炭素材と該金属鉄との少なくとも一部を接触させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素材と、金属鉄を含む鉄材と浮体とからなり、該炭素材と該金属鉄との少なくとも一部が接触していることを特徴とするケーソン組込み用鉄イオン溶出体。
【請求項２】
前記炭素材の電気伝導度が体積抵抗率で１０３Ω・cm以下であることを特徴とする請求項１に記載のケーソン組込み用鉄イオン溶出体。
【請求項３】
前記炭素材が、炭素繊維強化プラスチック、膨張黒鉛シートおよび木炭のうちから選んだ少なくとも１種であることを特徴とする請求項１または２に記載のケーソン組込み用鉄イオン溶出体。
【請求項４】
前記鉄材は、Ｆｅ含有量：５質量％以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のケーソン組込み用鉄イオン溶出体。
【請求項５】
前記浮体は、水中での浮力調節手段を具えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のケーソン組込み用鉄イオン溶出体。
【請求項６】
前記鉄材と前記炭素材とが対向配置になり、該炭素材が、短冊状、シート状および棒状のうちから選んだ少なくとも１種の形状をなす炭素材であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のケーソン組込み用鉄イオン溶出体。
【請求項７】
前記鉄材と前記炭素材とが対向配置になり、該鉄材が、短冊状、メッシュ状、線状および棒状のうちから選んだ少なくとも１種の形状をなす鉄材であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のケーソン組込み用鉄イオン溶出体。
【請求項８】
前記鉄材と前記炭素材とが対向配置になり、該鉄材が２個以上の突起部を有し、該突起部で該炭素材と接触していることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のケーソン組込み用鉄イオン溶出体。
【請求項９】
前記鉄材と前記炭素材とが対向配置になり、該炭素材が２個以上の突起部を有し、該突起部で該鉄材と接触していることを特徴とする請求項１〜５および７のいずれかに記載のケーソン組込み用鉄イオン溶出体。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載のケーソン組込み用鉄イオン溶出体を備えるケーソン。
【請求項１１】
前記ケーソンが浮型ケーソン、海底直置き型ケーソンおよび浮桟橋型ケーソンのうちのいずれかであることを特徴とする請求項１０に記載のケーソン。
【請求項１２】
前記ケーソンが生成物回収用フィルターを具えることを特徴とする請求項１０または１１に記載のケーソン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、藻場を形成するために必要な鉄イオンを、藻場に対して適度に供給できるケーソン組込み用鉄イオン溶出体およびそれを備えたケーソンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
我が国では、港湾、海岸線付近の構造物を保護するため、また津波対策として、様々な防御対策が講じられている。これらの防御対策のない海岸線は、我が国においては極めて少ないといっても過言ではない。
【０００３】
上記防御対策のひとつとして、堤防が挙げられる。この堤防には、防波堤、防潮堤、消波堤防およびスーパー堤防などがあり、これらの堤防を設置する工事方法としてケーソン工法がある。
【０００４】
ケーソンとは、防波堤などの水中構造物や、地下構造物など基礎構造物を構築する際に用いられるコンクリート製又は鋼製の大型の箱であって、港湾工事や海洋工事などでは、波浪や潮流の条件が厳しいところや、海底の支持層が比較的浅いところなどによく用いられる。そして、ケーソン工法とは、上記のようなケーソンを沈めて海底に設置して防波堤や橋梁の基礎としたり、連続的に設置して海底トンネルを構築したりするものである。
【０００５】
ここに、ケーソンを用いた基礎構造物の特徴は、次の３点である。
(1)  他の基礎に比べて断面が大きいので、剛性が大きく構造物の変位を小さくできる。
(2)  水平抵抗力と鉛直支持力が、共に大きく期待できる。
(3)  ケーソン基礎の中空内部が、構造物の完成後、地下構造物として利用できる。
なお、これまで使用されてきたケーソンは、一般的な海洋構造物としての強度や耐久性に重点がおかれていたが、昨今では、海域環境の生態系や水環境の保全を目指したケーソンが開発されてきている。それらの特徴を列記する。
【０００６】
特許文献１には、中詰め材を用いることで、水の循環、交換を容易にし、環境水が貧酸素水とならないように水の入れ替えや循環が容易にできるケーソン構造物が開示されている。
【０００７】
特許文献２には、水質を浄化する生物体が付着しやすいマット状網状体を内部空間内に設置したケーソン構造物が開示されている。
【０００８】
特許文献３には、ケーソンを２段構造にすることで、生物が付着しやすいケーソン構造物が開示されている。
【０００９】
特許文献４には、タイヤ等を内部に充填することで生物が生息しやすい環境を設けたケーソン構造物が開示されている。
【００１０】
特許文献５には、ケーソン内部に漁礁材（ホタテやアコヤ等の貝殻など）を設けたことで、魚類や貝類が生息できる環境をもつケーソン構造物が開示されている。
【００１１】
特許文献６には、透過型消波ブロックを敷設することで、その内部を魚介類や藻などの水生生物の生息域として活用するケーソン構造物が開示されている。
【００１２】
特許文献７には、通水路を設けることで、堅牢で、底棲魚介類の定着性がよく、残餌や排泄物を外部に積極的に排出するので、常時新鮮な海水に保つことができる生け簀を内部にもつケーソン構造物が開示されている。
【００１３】
特許文献８には、水面近傍に仕切板を設けることで海藻造成浅場を形成したケーソン構造物が開示されている。
【００１４】
特許文献９には、傾斜面などに貫通孔を設けることで、海藻類の成長に必要な光量や栄養分の摂取に必要な海水流動がそれぞれ得られ、かつ海藻を食するウニやアワビなどの浸入を防げる海藻類生育場の造成用ケーソンが開示されている。
【００１５】
特許文献１０には、中詰め材を用いることで、上部床板の下面と石積み材との間および構造物背面の空間において、人工的な磯を形成し、水生生物や海藻の生育に十分な広さの生息場所を確保したケーソン構造物が開示されている。
【００１６】
特許文献１１には、ケーソン内に、石積材を投入することで、水生生物や海藻の生育場を形成したケーソン構造物が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特開平１０−７２８１６号公報
【特許文献２】特開平９−６６２９１号公報
【特許文献３】特開２００４−１１１４２号公報
【特許文献４】特開平８−２３２２３７号公報
【特許文献５】特開２０１１−１７１４号公報
【特許文献６】特開２００１−１１５４２９号公報
【特許文献７】特開平１０−２１０８８１号公報
【特許文献８】特開２００５−１０５５６７号公報
【特許文献９】特開２００２−１８０４７３号公報
【特許文献１０】特開２００３−６４６３３号公報
【特許文献１１】特開平１１−４３９１６号公報
【特許文献１２】特開２０１０−１１０２５５号公報
【特許文献１３】特許第３８２９１４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
ここに、特許文献１，２，４，５，１０および１１に記載の技術は、いずれもケーソン内部に中詰め等の詰め物をすることで海洋生物の生息環境を形成している。
【００１９】
また、特許文献３，６，７，８および９に記載の技術は、ケーソンの構造自体に仕切り板や貫通孔を設けることで海洋生物の生息環境を形成している。
【００２０】
しかしながら、上掲した特許文献に記載された技術は、いずれも海洋生物の生息環境を提供するのみであって、後は、自然に任せるしかなく、計画的に海洋生物が生息出来る環境を形成するものではなかった。
【００２１】
ここに、海洋生物が生息出来る環境を計画的に形成するためには、海水に、光合成生物（藻等）が摂取可能な二価の鉄イオン（Ｆｅ２＋）、すなわち溶解性の鉄分（フルボ酸鉄）が供給されることが必要であると言われている。
しかしながら、藻場を計画的に形成する方法としては、上記のフルボ酸鉄を生成するために、ダム湖底に堆積した腐植物を採取しなくてはならない特許文献１２や、廃木材を自然に発酵させる必要がある特許文献１３など、やはり自然の力を利用するしかなかった。
【００２２】
加えて、光合成生物（クロロフィル）が摂取可能な二価の鉄イオン（Ｆｅ２＋）は、人工的に海中に溶出させても、水中の酸素によって酸化され易いので、三価の鉄イオン（Ｆｅ３＋）になって即座に粒状鉄（Ｆｅ２Ｏ３）となって沈降し、生物が摂取することは不可能である、とされてきた（特許文献１２参照）。
【００２３】
本発明は、上記した現状に鑑み開発されたもので、光合成生物（クロロフィル、藻）が摂取可能な二価の鉄イオン（Ｆｅ２＋）を、効果的に海中に溶出させることができるケーソン組込み用鉄イオン溶出体を、それを組込んだケーソンと共に提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
発明者は、これらのような種々の問題を解決するべく鋭意研究を重ね、簡単な仕組みで、特別なエネルギーを必要とせず、かつ持続的に最適量の鉄イオンを海水中に供給するケーソンを得るための知見を見出した。
本発明は、上記知見に基づき完成されたものである。
【００２５】
すなわち、本発明の要旨構成は次のとおりである。
１．炭素材と、金属鉄を含む鉄材と浮体とからなり、該炭素材と該金属鉄との少なくとも一部が接触していることを特徴とするケーソン組込み用鉄イオン溶出体。
【００２６】
２．前記炭素材の電気伝導度が体積抵抗率で１０３Ω・cm以下であることを特徴とする前記１に記載のケーソン組込み用鉄イオン溶出体。
【００２７】
３．前記炭素材が、炭素繊維強化プラスチック、膨張黒鉛シートおよび木炭のうちから選んだ少なくとも１種であることを特徴とする前記１または２に記載のケーソン組込み用鉄イオン溶出体。
【００２８】
４．前記鉄材は、Ｆｅ含有量：５質量％以上であることを特徴とする前記１〜３のいずれかに記載のケーソン組込み用鉄イオン溶出体。
【００２９】
５．前記浮体は、水中での浮力調節手段を具えていることを特徴とする前記１〜４のいずれかに記載のケーソン組込み用鉄イオン溶出体。
【００３０】
６．前記鉄材と前記炭素材とが対向配置になり、該炭素材が、短冊状、シート状および棒状のうちから選んだ少なくとも１種の形状をなす炭素材であることを特徴とする前記１〜５のいずれかに記載のケーソン組込み用鉄イオン溶出体。
【００３１】
７．前記鉄材と前記炭素材とが対向配置になり、該鉄材が、短冊状、メッシュ状、線状および棒状のうちから選んだ少なくとも１種の形状をなす鉄材であることを特徴とする前記１〜６のいずれかに記載のケーソン組込み用鉄イオン溶出体。
【００３２】
８．前記鉄材と前記炭素材とが対向配置になり、該鉄材が２個以上の突起部を有し、該突起部で該炭素材と接触していることを特徴とする前記１〜６のいずれかに記載のケーソン組込み用鉄イオン溶出体。
【００３３】
９．前記鉄材と前記炭素材とが対向配置になり、該炭素材が２個以上の突起部を有し、該突起部で該鉄材と接触していることを特徴とする前記１〜５または７のいずれかに記載のケーソン組込み用鉄イオン溶出体。
【００３４】
１０．前記１〜９のいずれかに記載のケーソン組込み用鉄イオン溶出体を備えるケーソン。
【００３５】
１１．前記ケーソンが浮型ケーソン、海底直置き型ケーソンおよび浮桟橋型ケーソンのうちのいずれかであることを特徴とする前記１０に記載のケーソン。
【００３６】
１２．前記ケーソンが生成物回収用フィルターを具えることを特徴とする前記１０または１１に記載のケーソン。
【発明の効果】
【００３７】
本発明によれば、光合成生物（クロロフィル）が摂取可能な二価の鉄イオン（Ｆｅ２＋）を、効果的に海中に溶出させることができるケーソンを得ることができる。その結果、豊かな漁場に必要な藻場を効果的に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明に従うケーソン組込み用鉄イオン溶出体の一例（板状）を示した図である。
【図２】本発明に従うケーソン組込み用鉄イオン溶出体の他の例（鉄が棒状）を示した図である。
【図３】本発明に従うケーソン組込み用鉄イオン溶出体の他の例（炭素が棒状）を示した図である。
【図４】本発明に従うケーソン組込み用鉄イオン溶出体の他の例（鉄突起部あり）を示した図である。
【図５】本発明に従うケーソン組込み用鉄イオン溶出体の他の例（炭素突起部あり）を示した図である。
【図６】本発明に従うケーソンの一例（鉄が棒状）を示した図である。
【図７】本発明に従うケーソンの他の例（炭素が棒状）を示した図である。
【図８】生成物回収用フィルターを具えたケーソンの一例を示した図である。
【図９】連結したケーソン群の一例を示した図である。
【図１０】集合体としたケーソン群の一例を示した図である。
【図１１】本発明に従う浮残橋型ケーソンの一例を示した図である。
【図１２】本発明に従う浮残橋型ケーソンの他の例を示した図である。
【図１３】本発明に従う浮残橋型ケーソンの他の例を示した図である。
【図１４】本発明に従う浮残橋型ケーソンの他の例を示した図である。
【図１５】ケーソン中の鉄材の交換要領を示した図（鉄材の消耗状態）である。
【図１６】ケーソン中の鉄材の交換要領を示した図（浮体の位置を下げた状態）である。
【図１７】ケーソン中の鉄材の交換要領を示した図（新しい鉄材を設置した状態）である。
【図１８】ケーソン中の鉄材の交換要領を示した図（浮体を再上昇させた後の状態）である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下、本発明を具体的に説明する。
発明者は、鉄成分と炭素成分とを接触させて水中に浸漬することで、一種の局部電池が形成されて鉄が溶解し、それによって水中の鉄イオン濃度が増加するという現象に着目した。
そこで、上記の溶け出した鉄を活用して海水中にプランクトンが生成するか、また藻が繁茂するかについての検討を行った。詳細には、以下のとおりである。
【００４０】
海岸付近に水槽を設置し、その中に炭素製袋の中に鉄板を挿入した試験材をつり下げた。ついで、水槽中に海水をくみ上げ上記試験材の中を通過後、海に放流し、水槽への流入水および水槽から海へ放流される流出水中の鉄濃度、クロロフィル濃度およびプランクトン濃度を測定した。
実験を開始してから数日後、水槽内には糸状の藻が発生し始め、その量は日に日に増えていった。発生した藻を取り除いても、次々と発生した。水槽への流入水と、水槽からの流出水の鉄濃度を測定すると、明らかに増加していることが確認された。また、クロロフィル濃度およびプランクト数も増大していた。
すなわち、鉄成分と炭素成分とを接触させて溶出した鉄イオンによって、藻の発生が促進されることが判明したのである。
さらに、上述した流出水の放出箇所では、藻場が形成されていた。そして、魚類が集まり、貝類が藻場付近の石に付着していた。
【００４１】
次に、上記試験材を、上記実験を行った海面に設置後、定期的に引き上げ、付着物の有無を調査し、重量を測定した。試験材を設置後すぐに、ゴカイ、フジツボ、カキ、貝などが付着しはじめた。重量は、経月的に増大し、引き上げるのが困難になるほどであった。付着物には、沢山の微少生物が棲息し、比較用として設置していた炭素繊維製織物の単体品よりも、大量の付着物が認められた。
【００４２】
また、上記した実験中、水中内の様子を水中カメラで観察した。
試験材には微少生物が棲息し、それらを捕食するべくクロダイ、スズキ、ボラ等様々な魚類が集まっていた。さらに、藻類の繁茂も確認され、試験材に付着した付着物をついばむ魚類の様子も観察された。魚類の蝟集は、昼も夜も休みなく見られ、まさに乱舞状態と言った光景が繰り広げられた。すなわち、藻場形成材の効果が、水中カメラの映像で確認されたのである。
【００４３】
上記の確認結果を受け、発明者がさらに検討を加えた結果、光合成生物（クロロフィルや藻）が摂取可能な二価の鉄イオン（Ｆｅ２＋）（以下単に鉄イオンといった場合は二価の鉄イオンを意味する。）を効果的に海中に溶出させるためには、炭素材と金属鉄とを含むものであって、かつこの炭素材と金属鉄との少なくとも一部が接触していることが特に重要であることがわかった。
【００４４】
すなわち、炭素材と金属鉄とを接触させた局所的な電池作用を利用すると、前述したように、鉄イオンが水中の酸素によって酸化されて粒状鉄となる反応よりも早く鉄イオンが環境水中に供給され、従来不可能と考えられていた溶出鉄イオンによる藻場の形成が可能であることが解明された。
なお、本発明では、上記の、炭素材と金属鉄とを含むものであって、かつこの炭素材と金属鉄との少なくとも一部が接触しているもののことを溶出体（または鉄イオン溶出体）という。
【００４５】
本発明は、藻場を形成するために必要な鉄イオンを、上記溶出体を用いて、藻場に対して適度に供給できるケーソン組込み用鉄イオン溶出体およびそれを備えたケーソンを提供するものであるが、ケーソン組込み用鉄イオン溶出体は、金属鉄を含む鉄材と炭素材、すなわち溶出体とさらに浮体とからなり、該炭素材と該金属鉄との少なくとも一部が接触していることを必須の構成要素とする。
さらに、本発明に従うケーソンは、ケーソン組込み用鉄イオン溶出体（以下、ケーソン用溶出体ともいう）を、コンクリート製や鋼製などの箱に備え、必要に応じて、GPS発信機を備えることができる。
【００４６】
以下、発明の構成をそれぞれ説明する。
本発明で使用する炭素材は、炭素成分が含まれていれば、特に材質は制限されず、黒鉛構造炭素が含まれていても良い。また、上記炭素材の電気伝導度は、体積抵抗率で１０３Ω・cm以下であることが好ましい。というのは、鉄イオンの溶出量が制御しやすいからである。
【００４７】
また、上記炭素材は、その純度や形状も制限されずに鉄イオンの溶出量や設置場所等に応じて適宜選択することができる。すなわち、上記炭素材は、炭素繊維からなる織物であっても良いが、波浪などの激しい海域で使用する場合には、耐久性が重要である。そのため、炭素繊維強化プラスチック（以下、CFRPという）が望ましい。さらに、波浪の激しくない制限された海域であるならば、膨張黒鉛シートからつくられた炭素材シートや、木炭なども用いることができる。また、炭素成分を含んだ導電性のゴムも使用可能である。
さらに、上記炭素材は、鉄材との接触面積が大きいことが望まれるので、粉や粒形状よりは、板状や、フィルム状である方が好ましい。
【００４８】
一方、本発明で使用する鉄材は、鉄成分すなわち金属鉄が含まれていれば、特に材質および形状は制限されない。
また、本発明で使用する鉄材は、炭素材との接触面積が大きいことが求められているので、平面、あるいは曲面をもつ板状、棒状および筒状の形状を有することが望ましい。さらに、線状の鉄材も利用でき、短期間の用途ならば使用可能である。同様に、フィルム状鉄板も期間限定であるならば利用可能である。
【００４９】
ここに、本発明に用いる金属鉄の純度は特に限定されないが、鉄イオンの溶出量の制御のしやすさの観点から、Ｆｅ含有率が50質量％以上であることが望ましい。また、上記金属鉄は、鉄ニッケル合金や鉄クロム合金などFeを含む合金で有っても良い。
また、本発明に用いる鉄材中のＦｅ含有量は特に限定されないが、鉄材中５質量％以上であることが望ましい。また、実際に、溶出体の構造物を形成する場合には、Ｆｅ含有率が100質量％の金属鉄でも良いが、経済性などを考慮すると鉄材が好ましく、環境への鉄イオン溶出能力を考慮すると純鉄が好ましい。
【００５０】
本発明における溶出体は、Ｆｅ含有率が50質量％程度の金属鉄を10質量％程度含む鉄材と、炭素成分を30質量％程度含むCFRPまたは炭素成分を30質量％程度含む黒鉛材とを浮体上で接触させる構成としても、本発明におけるケーソン用溶出体とすることができる。
【００５１】
本発明で使用するケーソン用溶出体の構成としては、上述した諸条件を好適に満たす例として、下記のものが挙げられる。
すなわち、図１に示すように、単純な板材同士でもよいが、図２に示すように、鉄材を、円筒形状とし、その下部に、板状およびシート状の炭素材を配置することが好ましく、また、図３に示すように、板状およびシート状の炭素材を円筒形状の鉄材の下部に配置する構成とすることも好ましい。
【００５２】
具体的には、炭素材であるCFRP板状（大きさは、幅：10〜20cm、長さ：50〜100cm、厚さ：５〜10mm）を、鉄材である鉄棒の本数に応じて設置する。設置本数は、ケーソンの大きさによって、その都度、決定することができる。
また、鉄材としては、丸棒状、直径：10〜80mm、長さ：5.5ｍ、これを束にして使用することができる。なお、１ユニットの質量は２トン程度にもなる。
【００５３】
また、図４に示すように、鉄材と炭素材とを対向配置として浮体上に設置し、この鉄材が２個以上の突起部を有して、この突起部で上記炭素材と接触している構成としてもよく。図５に示すように、鉄材と炭素材とを対向配置として浮体上に設置し、炭素材が２個以上の突起部を有して、この突起部で上記鉄材と接触している構成としてもよい。
【００５４】
本発明では、浮体上で、鉄材と炭素材とを、自己収縮性を持つ固縛材で包むこともできる。かかる構成とすることにより、鉄材と炭素材とが安定して常に接触できるからである。なお、本発明における固縛材とは、メッシュ形状をしているゴム材やナイロン製の網であることが好ましいが、例えば、単にゴム紐で留めたり、ナイロン製の糸などで固縛したりすることも含まれる。
その際の鉄材および炭素材の形状は、特に限定されないが、ともに棒状であることが望ましい。安定して固縛できるからである。
【００５５】
本発明における浮体（例えば、総質量：２トンの溶出体を、水中で浮上可能にするもの）は、従来から水中で浮体として使用されてきたものであれば問題はないが、浮体内部に空気を注入できる構造とすることが好ましい。というのは、以下に述べる鉄材の交換などがしやすくなるからである。また、上記したような２トンの物体を浮上させるには、水２トン相当の容積が最低必要となる。水２トンの容積は、２ｍ３となるので、容積は、１ｍ×１ｍ×２ｍの直方体となる。
【００５６】
次に、溶出体と浮体との接合要領について説明する。
まず、浮体と鉄材とは以下の方法で接合することが好ましい。
すなわち、鉄材から鉄筋などを突き出しておき、それを浮体中に埋没、あるいは突入させることで固定する。あるいは、接着剤を使用して浮体と鉄材とを接合することもできる。
また、浮体と炭素材を接合する場合は、接着剤を用いて固定する、あるいは、両者の間にＣＦＲＰ製等の棒状、角材などを連結材として使用することで、接合することができる。
【００５７】
鉄イオン溶出体を、鉄棒あるいは鉄角材などを連続して並べる場合にあって、浮体上に鉄丸棒を並べるだけでは容易に移動してしまうことから、丸棒の下側（浮体との接触部）を一部切削して平面形状にするなどの追加工を施すことができる。これによって移動は防止できるからである。
また、丸棒のかわりに鉄角材を使用することもできる。この場合には、浮体との接触部が大であるので、浮体と容易に接合できる。
なお、時間経過ともに鉄材が溶けだして、鉄棒間の隙間が拡大し、移動してしまうことがある。これを防ぐために、浮体面に円形の窪みを作っておくことで、移動は防止できる。このような仕掛けを処置しておくことで、時間経過に伴う場所の移動を防ぐことができる。
【００５８】
上述したように、上記の浮体と前記した溶出体が接合して、本発明に従うケーソン用溶出体となるのである。また、上記ケーソン用溶出体は、水中での浮力調節手段を持っている。例えば、前述したように、前記浮体の内部の空気を充填したり放出したりすることで、水中での浮力を調整することができる。
【００５９】
本発明に従うケーソンは、図６〜８に示すように、ケーソン組込み用鉄イオン溶出体を具えている。
上記ケーソンは、通常に用いられるケーソンであれば、限定はないが、例えば、浮型ケーソン、海底直置き型ケーソンおよび浮桟橋型ケーソンなどが挙げられる。
ケーソンは、コンクリート製の箱、あるいは耐久性を付与させるために炭素繊維で強化したコンクリート（CFRC）の箱、また鋼製の箱などで製造される。ケーソンの大きさは、小さいものでは上部の天板が10ｍ×10ｍの大きさであって、高さが10ｍ程度である。大きなケーソンでは、上部の天板が100ｍ×100ｍの大きさであって、高さが100ｍ程度である。すなわち、現場に応じ種々の材質や大きさのケーソンを適宜選択することができる。
【００６０】
以下、本発明に従うケーソン組込み用鉄イオン溶出体のケーソンへの組込み要領について説明する。
上記ケーソン用溶出体は、固定用ロープ（岸壁あるいは海底に設置した錘と、ケーソンとを結びつけるもの）を用いてケーソンに組み込まれる。
【００６１】
図６には、浮体の上面に溶出体が配置されているが、一例として、この組込み手順を、以下説明する。
まず、ケーソン内部に浮体を設置する。浮体は、ゴム袋から出来ており、袋の中に空気を注入することで、ケーソン用溶出体の浮上や、沈下を司る。ついで、上記浮体を、ケーソンの上部まで浮上させ、その上面に鉄イオン溶出体を載せる。その際、浮体と鉄イオン溶出体とを接着剤等で固定することが好ましい。さらに、鉄イオン溶出体の上面にケーソンの天板をのせ、予め装着した埋め込み用ボルトなどにより、固定する。
なお、上掲図７および８に示したように、鉄材または炭素材をケーソン内部に取付け、浮体および浮体に取付けた鉄材または炭素材は、水中に設置することもできる。
【００６２】
本発明に従うケーソンは、次のように設置する。
・単独で使用する。
・２個〜1000個を直鎖状につなげて使用する（図９）。
・５個から1000個のケーソンをリング状に連結させて使用する。
・３個〜1000個のケーソンを相互に連結させて使用する（図１０）。
【００６３】
また、ケーソンの使用方法としては、特に限定はないが、以下の方法が推奨される。
・水面に設置する場合
本発明に従うケーソンは、大きく移動しないように、図６に示したように、岸壁からロープあるいは海中からの錘などにロープで固定することが好ましい。
・海底に直に設置する場合
堤防の場合には、水深が高くないので、海底に直接固定することが好ましい。
【００６４】
・水深：１〜5000ｍの海域に設置する場合。
ケーソンは、浮体によって海水面付近で浮遊させることが好ましい。なお、その際、波力によって、炭素材と鉄材との接触面の生成物が除去される。
【００６５】
・堤防として海岸線付近に設置する場合
ケーソン下部は、海中の地面に直置きとするのが良い。その際、海の干潮、満潮によって海水面が上下するので、鉄材に付着した生成物は、波力によって除去され、フレッシュな鉄材表面が露出する。
【００６６】
・浮桟橋の場合
図１１〜１４に示すように、ケーソンは浮桟橋として使用することもできる。この場合、干潮、満潮によって海面の水位が変動する。それによって炭素材と鉄材とが分離しないよう浮体によって、接触させることが必要である。その状態が維持できるように、浮体浮力を調節する。
図１１〜１４に示した浮桟橋に使用するケーソンの具体的な構成は、以下のとおりである。
図１１は２枚の浮体の間に、炭素材と鉄材を接合させて配置した。その場合、上部浮体には鉄板が、下部浮体に炭素材を接合させている。
図１２は、上部浮体には炭素材が、一方下部浮体には鉄板を接合させている。
図１３は、上部浮体と下部浮体ともに鉄板を接合させ、それら２枚の鉄板の間に炭素材を配置してある。
図１４は、上部浮体と下部浮体ともに炭素材を接合させ、それら２枚の炭素材の間に鉄板を配置してある。
【００６７】
本発明では、効果的に鉄イオンを溶出することができるが、炭素材と鉄材とが水中で接触して反応するので、炭素材は消耗しないものの、鉄材は溶解して消耗する。そこで、消耗度合いを考慮して交換することが必要となる。
【００６８】
本発明では、浮体にロープなどを付けておいて、それを引くことで浮体を移動して鉄材を交換することができるが、水中での浮力を調整する機能を有した浮体の場合は、図１４〜１８に示した手順で、容易に交換することができる。
すなわち、図１４に示した定常状態から、図１５に示したように鉄材が無くなった場合には、図１６に示したように、浮体中に充てんされている空気を取り除くことで、浮体を沈下させ、ついで、図１７に示したように、浮体上部に設置した炭素材と、天板に取り付けられているCFRPとの間にできた隙間を利用して、新規な鉄材を設置することができる。その後、図１８に示したように、浮体中に空気を注入して浮力を復活させ、再び鉄材とCFRPとを接触させることで、本発明に従うケーソンとなる。
【００６９】
また、本発明では、炭素材と鉄材とが反応することで、水酸化鉄などの生成物が生じる。これらの生成物が、炭素材および鉄材の表面に付着すると反応を阻害することになる。従って、この生成物を効率的に除去しなければならない。そのために、本発明では、海流の力を活用して除去することができる。すなわち、海では、潮の干満や、海流、また川ではその流れなどがあるために、生成物を除去しようとする部位に対して、継続的かつ断続的な力を加えることができ、生成物を除去することができる。なお、これに要する人為的なエネルギーは不要である。
【００７０】
そして、本発明では、前述した生成物の回収を行うこともできる。すなわち、前掲した図８に示したような前記ケーソンが生成物回収用フィルターを具えることができるのである。この生成物は、リン酸鉄や水酸化鉄、酸化鉄などである。これらは、資源として再利用できることから、回収することが有益である。
例えば、回収用の容器あるいは網中の生成物は、ケーソン上部からホースを挿入し、吸引することで回収することができるが、生成物を回収するための専用の容器あるいはナイロン製のメッシュ（網袋）などを具えていると回収が容易になるため好ましい。また、回収容器の底部をロート状にすることで、生成物が１か所に集合して、回収はより容易となる。さらに、ロート状下部にフレキシブルなパイプを接続しておき、パイプの先を吸引することで、生成物の回収はより容易に可能となる。
【００７１】
また、設置したケーソンを区別したり、浮遊性のケーソンの回収を容易にしたりするために、前掲図６〜８に示したようなGPS発信機を具えていることも望ましい。
GPS発信機を設置することで、万が一、浮遊性のケーソンが流出したとしても、回収は容易となる。
【実施例】
【００７２】
〔実施例１〕
本発明に従うケーソン用溶出体の効果を検証するために、以下の実験を行った。
本発明に従うケーソン用溶出体を組込んだケーソンは、水槽に設置した。
水槽は、FRP製で長さ：165cm、幅：102cm、深さ：65cmとし、処理水量（実効容量）を1000Lとした。
この中に、図１に示したように、炭素繊維織物製袋（50cm×50cm）に鉄メッシュ（45cm×45cm）を１枚挿入したケーソン組込み用鉄イオン溶出体を、浮体の上面に置き、その上から天板を配置し固定した。
ついで、水槽中に海水を15L/分の速度でくみ上げて上記水槽内を通過後、海に放流した。この時、水槽内の滞留時間は、約１時間であった。なお、水槽内は、海流を模擬して、撹拌機（撹拌羽根直径：10cm、回転数：300rpm）で混合した。そして、この条件で、３週間保持した。
水槽への流入水および水槽から海へ放流される流出水中の鉄濃度、クロロフィル濃度およびプランクトン濃度を１日ごとに測定した。その際の水質の分析結果を表１に示す。
【００７３】
【表１】
2013215101.tif 000003
【００７４】
同表に示したように、実験開始１週間後の鉄濃度は、0.05mg/L、実験開始１週間後のクロロフィル濃度は、8μg/Lとなった。さらに、植物プランクトンの量を求めると、3000個／mLであった。
これは、鉄イオンが定期的に供給されたことで、クロロフィル濃度が増加し、それによって植物プランクト数も増えたことを意味している。従って、鉄材と炭素材とを接触させた藻場形成材を海水中に設置することで、藻の発生は顕著に増大することが判明した。
なお、上記実施例での鉄の溶解速度は、１週間後で、１日当たり0.30mg/cm2であり、実験開始３週間後でも、１日当たり0.28mg/cm2であって、鉄イオンが安定して供給できていることが確認された。また、溶出体と浮体との接合状態も良好であった。すなわち、この鉄イオン供給速度が維持できれば、上記したようにクロロフィルや藻の発生が実現でき、ひいては藻場の形成および魚類の蝟集が可能であると考えられる。
【００７５】
〔実施例２〕
実施例１の試験形態で、溶出体の形状を図２に示したような構成とした。具体的には、
炭素繊維強化プラスチック板（東レ(株)製、（平織積層品、大きさ：９cm×６cm、厚さ：0.25mm）、なお、上記炭素繊維強化プラスチック棒の電気伝導度は、体積抵抗率で１０-3Ω・cmであった。
鉄材は、棒状（直径：３cm、長さ：10cm）で、その表面はサンドペーパー（#60）で荒らした。鉄材の質量は263.0ｇであった。
鉄材と炭素繊維強化プラスチック板は、鉄材の周囲を炭素繊維強化プラスチック板で取り囲むように輪ゴムでとめた後、炭素繊維強化プラスチック板を繋げたナイロン糸を巻き付け、溶出体とした。鉄溶出体は、垂直（長手方向）につり下げることで、自己収縮性をもち、ナイロン糸は鉄棒およびCFRP棒を圧縮する。それによって鉄材と炭素材とは良好な接触環境が構築されていた。
水槽（２L）中に水道水をいれ、その中に上記の溶出体を垂直に吊り下げて、マグネチックスターラで撹拌した。鉄材の溶解状況を確認した。所定時間経過後、水溶液中の鉄濃度を、パックテスト法で測定した。
鉄濃度の測定結果を表２に示す。
【００７６】
【表２】
2013215101.tif 000004
【００７７】
同表に示したとおり、時間経過とともに水中の鉄濃度は、増加した。鉄材の質量は、３週間後には262.2gと低下した。
すなわち、上記実施例での鉄の溶解速度は、0.32mg/cm2となり、実施例１と同等の鉄イオン供給能力を有している。従って、藻場を形成するためのケーソン用溶出体の実施形態として十分な能力を有していることが分かる。
【００７８】
〔実施例３〕
鉄材は、図４に示したように華道で使用する剣山のような形状に作製した。すなわち、鉄棒（直径：２mm、長さ：10cm）と、プラスチック板（12cm×12cm、厚さ：３cm）を準備した。そして、このプラスチック板に１cm間隔で、深さ：１cmの孔をドリルであけた。その際の孔は、縦方向に10箇所、横方向に10箇所として、碁盤の目のように100個あけた。この孔の中に上記の鉄棒100本を垂直に差し込み、接着剤で固定した。樹脂板から長さ：９cmの鉄棒を剣山のように林立させた。なお、上記鉄材中のＦｅ含有量は５質量％であった。
炭素材は、黒鉛ブロック（厚さ：３cm、15cm角、質量：1215g）を使用した。この黒鉛板の上部に棒状の鉄棒100本が林立したものを、鉄材と炭素材とが接触するように載せた。炭素材と鉄材とが接触するように鉄棒100本がさしてあるプラスチック板の上部には錘をのせ、接触状態が良好になるようにして溶出体とした。
水槽（10L）中に水道水を入れ、水槽の下部に上記の溶出体を設置した。水槽内は、撹拌機（撹拌羽根直径：１cm、回転数：200rpm）で混合した。鉄材の溶解状況を確認した。所定時間経過後、水溶液中の鉄濃度を、パックテスト法で測定した。
炭素棒と鉄材とが接触する場所には、赤褐色の生成物が析出した。
鉄濃度の測定結果を表３に示す。
【００７９】
【表３】
2013215101.tif 000005
【００８０】
同表に示したとおり、時間経過とともに水中の鉄濃度は増加した。
すなわち、上記実施例での鉄の溶解速度は、7.4mg/cm2となり、実施例１よりも高い鉄イオン供給能力を有している。従って、藻場を形成するためのケーソン用溶出体の実施形態として十分な能力を有していることが分かる。
【００８１】
〔実施例４〕
炭素材を、図５に示したように華道で使用するような剣山の形状として試験を実施した。
すなわち、強度および耐久性の点から炭素繊維強化プラスチック棒（東レ(株)製）、直径：２mm、長さ：10cm）で、炭素繊維を一方向に曳きそろえた炭素繊維の一方向材とした炭素材を準備し、さらにプラスチック板（12cm×12cm、厚さ：３cm）を準備した。そして、プラスチック板に１cm間隔で、深さ：１cmの孔をドリルであけた。その際の孔は、縦方向に10箇所、横方向に10箇所として、碁盤の目のように100個あけた。この孔の中に上記の炭素繊維強化プラスチック棒100本を垂直に差し込み、接着剤で固定し、樹脂板から、炭素繊維強化プラスチック棒を剣山のように、９cm高さで林立させた。
鉄材は、板状（厚さ：３cm、15cm角、質量：5332g）を使用した。この鉄板の上部に棒状の炭素繊維強化プラスチック100本が林立したものを、鉄材と炭素材とを対向配置し、接触するように載せた。炭素材と鉄材とが接触するように炭素繊維強化プラスチック100本が差してあるプラスチック板の上部には錘をのせ、接触状態が良好になるようにして溶出体とした。
水槽（10L）中に水道水を入れ、水槽の下部に上記の溶出体を設置した。水槽内は、実施例３と同じ撹拌条件で混合した。鉄材の溶解状況を確認した。所定時間経過後、水溶液中の鉄濃度を、パックテスト法で測定した。
炭素棒と鉄材とが接触する場所には、赤褐色の生成物が析出した。
鉄濃度の測定結果を表４に示す。
【００８２】
【表４】
2013215101.tif 000006
【００８３】
同表に示したとおり、時間経過とともに水中の鉄濃度は増加した。鉄材の質量は、３週間後には5329gと低下した。
すなわち、上記実施例での鉄の溶解速度は、8.0mg/cm2となり、実施例１と同等の鉄イオン供給能力を有している。従って、藻場を形成するためのケーソン用溶出体の実施形態として十分な能力を有していることが分かる。
【００８４】
〔実施例５〕
実施例１に記載の溶出体を備えるケーソンに、さらに、図８に示したように生成物回収フィルターを取り付けた。フィルターは、厚手のろ布材で袋（縦：１ｍ×横：１ｍ×高さ：0.4ｍ）を製作した。生成物回収袋は、鉄イオン溶出体の下部に置き、鉄イオン溶出体の一部は、回収袋の中に入り込むようにした。
実施例１と同じ条件で、３週間上記ケーソンを保持した。
その結果、生成した赤色物は回収袋中に沈殿となり捕集された。実施例１では水槽の底に赤色物が堆積していたが、実施例５ではそのような状況は生じなかった。
また、水槽への流入水および水槽から海へ放流される流出水中の鉄濃度およびクロロフィル濃度を測定した。
【００８５】
【表５】
2013215101.tif 000007
【００８６】
表５に示した結果から、生成物回収袋を装着しても、鉄の溶出状況に影響を与えることはなかった。すなわち、これらの実験結果から、生成物回収用フィルターを用いることで、効果的に生成物が回収できることが分かった。
【００８７】
なお、その他の実施形態である、鉄材のＦｅ含有量を変更したり、膨張黒鉛シートや木炭を用いたりしても、また図２および３に示した溶出体を、図８に示したような生成物回収用フィルターを具えたケーソンに適用したりしても、上記の実施例同様の優れた藻場形成効果を有していることを確認している。
【００８８】
また、上記した実施例は、鉄イオンの溶出を正確に測定するため、いずれも模擬的に実験したものであるが、実際に、本発明に従うケーソンを設置した海域には、魚が蝟集し、その蝟集した魚類は、ボラ、スズキ、イシダイなどが確認され、本発明の効果が確認されている。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明に従うケーソン組込み用鉄イオン溶出体を利用することにより、ケーソン内部の空間が有効利用されて安定的に藻の発生を促すことができ、その結果、魚類が棲息しやすく、増殖しやすい海洋環境の構築を実現することができる。
【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】
2013215101.tif 000018
【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】
2013215101.tif 000023
【図１７】
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【図１８】
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