(57)【要約】【課題】  設置工程が煩雑になる事無く、構造が簡易で、土地を有効利用する事のできる藻類栽培施設及び当該施設を利用した藻類栽培方法の提供。【解決手段】  水田を利用した藻類栽培施設であって、水田における畝で包囲された面内に対して、栽培する藻類が混入した水を搬送する為の溝が形成されている事を特徴とする藻類栽培施設を提供する。【選択図】図２
2016202033.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水田を利用した藻類栽培施設であって、
水田における畝で包囲された面内に対して、栽培する藻類が混入した水を搬送する為の溝が形成されている事を特徴とする、藻類栽培施設。
【請求項２】
前記溝には、藻類が混入した水を搬送及び栽培する為のチューブ部材が設けられており、
藻類が混入した水は、当該チューブ部材内を移動する事を特徴とする、請求項１に記載の藻類栽培施設。
【請求項３】
前記溝の壁面は、土壌から区画された培地の底面を整形する底面構成部材と、土壌から区画された培地の側面を整形する法面構成部材とからなる補強部材によって、補強されている事を特徴とする、請求項１又は２に記載の藻類栽培施設。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１項に記載の藻類栽培施設を利用した藻類栽培方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は水田を利用した藻類栽培施設に関し、特に設置工程が煩雑になる事無く、構造が簡易で、土地を有効利用する事のできる藻類栽培施設及び当該施設を利用した藻類栽培方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、バイオ燃料（炭化水素やバイオディーゼル）や、アスタキサンチン等の生理活性物質を産出することができる藻類（特に微細藻類）が注目されている。このような藻類を大量に栽培し、その産出物を石油に代わるエネルギーとして利用したり、薬や化粧品、或いは食品等に利用したりする事が検討されている。
【０００３】
従前においても、こうした藻類を効率良く栽培（又は培養）する装置、又はシステムについては種々検討され提案されている。例えば、特許文献１（特開平０８−１７３１３９号公報）では、良質な微細藻類を大量に効率良く培養する微細藻類の大量培養システムが提案されている。即ち、微細藻類を培養液中にて二酸化炭素を供給しつつ大量に培養するための大量培養システムであって、光透過材質からなる閉鎖状の水槽内に攪拌装置を配設し、該攪拌装置を構成する散気管の空気入口部と前記水槽の空気排出口とをポンプを介在させた循環路管により連通し、該循環路管の途中に、二酸化炭素供給源から調整弁を介して二酸化炭素を補給する補給管を連結してなる培養装置を有し、前記培養装置と、該培養装置とは別に設けられた大量培養用の培養池とを、培養液及び微細藻類の混合液を循環させる配管により環状に連通し、該配管の途中に、前記培養池内の混合液を培養装置に供給しない非接続状態と、前記培養池内の混合液を培養装置に供給し循環させる接続状態とに切換操作が可能な開閉手段を設け、前記開閉手段が非接続状態の際、前記培養装置を種株培養に利用する一方、前記開閉手段が接続状態の際、前記培養装置を前記培養池に対し、二酸化炭素の混入並びに微細藻類の増殖機能の活性化に利用すべく構成したことを特徴とする微細藻類の大量培養システムが提案されている。
【０００４】
また、特許文献２（特開２００８−０２２７４０号公報）では、海水に二酸化炭素を供給して藻類の栽培を効率化させると共に、二酸化炭素を供給した際に生じる不具合を解消できる藻類栽培装置が提案されている。即ち、海水を貯えて藻類を栽培するための栽培槽と、前記栽培槽内の海水に二酸化炭素を供給する二酸化炭素供給機構と、前記栽培槽内の海水を電気分解する電気分解機構とを備えている藻類栽培装置が提案されている。
【０００５】
一方で、近年、農業就業人口の高齢化、及び耕作放棄地の増加が進み、土地生産性と労働生産性を高める基盤作りが求められている。耕作放棄地としては、例えば水田が挙げられるが、当該水田は何もせず放置していると雑草が生い茂り、復田するのに多大な労力を必要とする他、休耕中は生産による収入が得られなく、水田が本来有している貯水機能や生態系維持機能の減退、或いは景観が失われる、といった問題が生じてくる。しかしながら、復田するには多大なコストがかかる他、構造的理由及び法的理由の観点から利用方法が制限されてしまうこともあり、なかなか復田が進まないのが実情であった。
【０００６】
そこで従前においても、こうした休耕田を利用して、上記のような藻類を栽培する事で、付加価値の高いものを生産できる方法について検討され提案されている。即ち、特許文献３（特開２００２−１２５６５８号公報）では、復田を容易なものとでき、水田の機能を保持した上で付加価値の高いものを生産する休耕田の活用方法が提案されており、水田の状態のもとで休耕田において微細藻を培養することを特徴とする休耕田の活用方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平０８−１７３１３９号公報
【特許文献２】特開２００８−０２２７４０号公報
【特許文献３】特開２００２−１２５６５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前述の通り、従前においても効率良く藻類を栽培する装置（又はシステム）については提案されており、休耕田を利用した藻類の培養方法についても提案されている。しかしながら、特許文献１では培養装置と培養池とを別々に構成する必要がある為、設置工程が煩雑になる他、広い土地が必要になる為に、土地の有効利用という観点から見ても望ましいものではなかった。
【０００９】
そこで、本発明では設置工程が煩雑になる事無く、構造が簡易で、土地を有効利用する事のできる藻類栽培施設及び藻類栽培方法を提供する事を第１の課題とする。
【００１０】
また、特許文献２では、海水を電気分解する為の電気分解機構が必要であり、大量の藻類を栽培する為に広範な土地を利用して栽培する場合には、それに伴った設備投資が必要になる為、多大なコストがかかる可能性があった。
【００１１】
そこで、本発明では大量の藻類を栽培する為に、広範な土地を利用して栽培する場合にも、極力コストを抑える事のできる藻類栽培施設及び藻類栽培方法を提供する事を第２の課題とする。
【００１２】
さらに、特許文献３では水田をそのままの状態で利用して藻類を栽培する方法が提案されているが、水田が剥き出しの状態で利用したのでは、風雨による影響、或いは夏季の熱気等によって栽培する為の水分量にバラつきが生じ、栽培される藻類の育成状態に影響を及ぼす可能性があった。また、該文献３にて、水田の周囲を壁で区画した区域内を水が還流するようにコンクリートで形成された仕切り板を用いる事も提案されているが、コンクリートを利用した場合には、設置、修復及び撤去作業が困難になってくる他、農地法の観点から見ても、コンクリートによって土面を強く固定する事には制限がかかる可能性があった。
【００１３】
そこで、本発明では藻類を栽培する上で、風雨による影響を極力受ける事が無く、藻類栽培用の水が適切に流れるよう構成され、設置、修復及び撤去する際にも作業が簡易となるよう構成された藻類栽培施設及び藻類栽培方法を提供する事を第３の課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記課題の少なくとも何れかを解決するべく、本発明では現存する水田を有効利用する事で、高機能化された藻類栽培施設及び当該藻類栽培施設を利用した藻類栽培方法を提供する。即ち、本発明では水田を利用した藻類栽培施設であって、水田における畝で包囲された面内に対して、栽培する藻類が混入した水を搬送する為の溝が形成されている事を特徴とする藻類栽培施設を提供するものである。
【００１５】
≪水田利用のメリット≫
本発明で利用する水田とは、穀物を栽培するために区画された農地を指し、現状農業生産に使用されている水田、及び農業生産に使用されていない休耕或いは耕作放棄等の不耕作状態の水田をも広く含む。特に本発明にかかる藻類栽培施設にあっては、現状農業生産に使用されていない不耕作状態の水田をも利用できる事で、土地を有効活用する事ができる他、圃場整備が一定程度完成されている為に、現存する灌漑水路網を利用する事ができ、給排水にかかる設備を新規に設立する必要が無い。
【００１６】
また、圃場整備がされている為に、各区画内での水平性が確保され、降雨時においても表層排水性が良い他、圃場の構造及び地質が比較的均一に形成されている為、本発明における溝を形成する上でも成形性が良い。
【００１７】
結果、現存する水田を利用する事で、給排水に利用される設備を新規に設立したり、土地整備を一から行う必要が無い為に、当該藻類栽培施設を構築する為の期間及びコストを大幅に減ずる事ができる。
【００１８】
≪藻類栽培施設の具体的構成について≫
＜栽培する藻類＞
本発明では前記水田を利用して藻類を栽培する施設を提供する。なお、ここで言う藻類とは、主に水中や湿地で生息し、体内に葉緑素などの色素をもち独立栄養を営む植物を指し、例えば真正細菌であるシアノバクテリアや、ミドリムシ等を含む真核生物で単細胞生物であるもの（珪藻、黄緑藻、渦鞭毛藻など）、及び多細胞生物である海藻類（紅藻、褐藻、緑藻など）を広く含む概念である。当該藻類はそのまま食用に利用される事もあれば、成分を抽出して他の植物の栄養成分に利用したり、石油に代わるエネルギーとして利用したり、と広範囲の分野で利用される。
【００１９】
＜溝の形成方法＞
当該藻類を栽培する為に、本発明にかかる藻類栽培施設では、水田における畝で包囲された面内に対して、栽培する藻類が混入した水を搬送する為の溝を形成する。当該溝は、栽培する藻類が混入した水を搬送できれば良い為、形成する形状に特段の制限は無い。当該溝の形状は例えば、長さ方向に直行する向きの断面形状がＶ字状になるよう形成したり、湾曲したＵ字状、或いは培地の底面に平坦部を設け且つ壁面を傾斜させた凡そ「コ」字状に形成する事もできる。本発明にかかる藻類栽培施設では、水田における畝で包囲された面内に対して当該溝を形成する事で、藻類栽培用の水路として機能させる事ができる。即ち、現存する水田を利用し、形成した溝を水路として機能させる事で、二酸化炭素を取り込みやすくでき、均一に養分を行き渡らせることができる。さらに、回収作業も容易なものとすることができる他、広範に形成された水田を利用して藻類を栽培できる為、大量の藻類を栽培する事が可能になる。
【００２０】
また、水田を利用している事で水平性が確保されている為、例えば当該溝を水平方向に幾つか並べて形成する場合や、水平方向に「Ｓ」字状に曲げて形成する場合にも、藻類栽培用の水の水頭差を小さくする事ができる。即ち、水田を利用して当該溝を形成する事で、水平方向に配置された藻類栽培用の水の水頭差を小さくする事ができ、水を供給する負荷を極力抑える事ができる為、給排水にかかる設備の負担を軽減する事ができる。
【００２１】
さらに、水田における畝で包囲された面内に対して当該溝を形成する事で、水平方向からの風雨の影響を極力減ずる事も可能になる。
【００２２】
＜溝の補強方法＞
なお、本発明にかかる藻類栽培施設では、上記のように溝を形成して藻類栽培用の水路として機能させているが、当該溝の壁面は補強部材によって補強されているのが望ましい。これは、補強部材によって溝の壁面を補強する事で、風雨等によって溝の壁面の崩壊を防止できる他、小動物や昆虫の侵入、或いは植物の根の貫入を防止でき、形成した溝形状を長期に渡り維持できるようになる為である。
【００２３】
当該補強部材は、例えば土壌から区画された培地の底面を整形する底面構成部材と、土壌から区画された培地の側面を整形する法面構成部材とから構成する事ができる。当該底面構成部材は、底面を確定するために一定の硬さを有することが望ましい。例えば木材、金属、樹脂、コンクリートおよび加工紙等から選択された帯状部材を、当該帯状部材の幅が底面構成部材の高さの向きになるように組み合わせて形成することができる。その際、当該帯状部材を格子状に組み合わせたり、帯状部材を波状に湾曲させて平行に配置し、隣り合う帯状部材の湾曲した曲折部同士を貼り合わせるなどによって形成することができる。
【００２４】
また、法面構成部材は、上記底面構成部材と同じように、帯状部材を格子状に組み合わせたり、帯状部材を波状に湾曲させて平行に配置し、隣り合う帯状部材の湾曲した曲折部同士を貼り合わせた物を使用できるが、その他にも帯状又は板状に形成された平面部と、当該平面部の何れかの面に、当該平面部の厚さ方向外側に向かって突起する壁部とからなり、当該壁部は、設置時において土砂を収容する領域部を形成するように構成したものを使用することができる。当該法面構成部材を使用する事で、溝の側面が当該法面構成部材によって整形されることから、風化や雨水などにより溝の側壁が崩れるといったおそれを無くすことができる。
【００２５】
特に、平面部と壁部とで構成した法面構成部材では、平面部を用いて形成されること
から、溝に対するネズミや蛇などの動物の侵入、あるいは植物の根の侵入を阻止する事ができる。これにより、当該溝と土壌との境界に防水シート等を張って設けた場合であっても、この防水シート等に孔をあけられたり、破られたりするおそれを無くすことができる。更に、この平面部の何れかの面には、平面部の厚さ方向外側に向かって突起する壁部が形成されていることから、この壁部が形成する領域部で、当該法面構成部材を設置する土壌の土砂を保持することにより、壁面（法面）が崩れ落ちるなどの問題を無くすことができる。
【００２６】
かかる補強部材の各構成部材（即ち、底面構成部材や法面構成部材など）は、コンクリート等の硬質な部材を使用して形成する事もできるが、硬質のシート状部材（例えば硬質塩化ビニル等）を使用して形成することができ、これは適宜な空孔を持ち、硬質シートの両側の水分の通過を阻害しないように形成するのが望ましい。その結果、農地法等の規制による制限がかかる事が無く、補強部材の各構成部材（即ち、底面構成部材や法面構成部材など）の両側で土壌の含水比に大きな差異を生じないため空隙が生じ難く、また土壌内の圧力変化が少なく、補強部材の各構成部材（即ち、底面構成部材や法面構成部材など）の位置変化を小さくすることが出来る。
【００２７】
また埋設する補強部材の各構成部材（即ち、底面構成部材や法面構成部材など）は、断面形状の水平方向に摩擦力が働くことから、各部材における接合部や素材の破断、変形の無い範囲で垂直荷重に抵抗し成形された形状を維持することが出来る。
【００２８】
即ち、土壌を凹状に整形して形成した溝の底面と法面には、上記のようにして形成された補強部材を設ける事で、溝の底面及び法面を効果的に整形することができると共に、風化や雨などによる崩落を阻止し、更に鼠や蛇といった動物や植物の根が溝に入り込んだり、防水シート等が破られるといった問題を解消することができる。
【００２９】
＜チューブ部材の利用＞
なお、当該溝には、風雨や鳥・虫のフン等の外部からの被害から藻類栽培用の水を防護する手段を設けるのが望ましい。水を防護する手段としては、例えば溝の上部にカバー部材を被せることで水を防護する手段を用いても良い。しかしながら、単に溝に対してカバー部材を被せただけでは、水平方向からの風雨等によって当該カバー部材が破損または損壊する可能性がある他、位置がズレないように重量を重くしたり、位置ズレを防止する手段を別途用意する必要も出てくる。よって、単にカバー部材を上から被せただけでは、部材の破損の可能性がある他、設置の位置精度にも不安がある為、安定した藻類栽培が望めない可能性がある。
そこで、本発明においては、溝に対して藻類が混入した水を搬送及び栽培する為のチューブ部材を設け、藻類が混入した水が当該チューブ部材内を移動するよう構成するのが望ましい。これは、当該チューブ部材を設け、藻類が混入した水が当該チューブ部材内を移動するよう構成する事で、溝内で栽培する藻類に風雨、または鳥・虫等のフン等が混入する恐れを防止でき、一定の品質を保持した状態での栽培が可能になる為である。特に、本発明にて栽培する藻類は、栽培する上で栽培用の水（用途によっては養液も混入させた水）の割合が重要になってくるが、外部からの風雨等により藻類の濃度がバラつく危険がある場合には、品質が一定にならない可能性がある。しかしながら、当該チューブ部材を設ける事で、藻類栽培用の水に雨等が混入する危険が無く、藻類の濃度バラつきを効果的に抑える事ができる為、当該雨等を回収する装置を別途設ける必要も無い。また、当該チューブ部材によって、鳥・虫のフン等の混入を防止することができる為、除去作業を別途行う必要も無くなる。即ち、簡易な構成で藻類の栽培品質を安定化させる事ができる。
【００３０】
また、当該チューブ部材を溝内に設ける事で、溝によって風雨等の影響によるチューブ部材の破損又は損壊を防止する事ができる他、チューブ部材の位置を安定させる事ができる。結果、溝にチューブ部材を設け、藻類が混入した水が当該チューブ部材内を移動するよう構成する事で、風雨等による外部の影響を極力減ずる事ができる為、栽培環境を安定化させる事ができ、衛生的にも望ましい構成とする事ができる。上記に加えて、前記補強部材によって溝の壁面が補強されている場合には、チューブ部材の位置安定性を更に高くすることができ、より安定した藻類栽培施設を提供する事が可能になる。
【００３１】
当該チューブ部材は藻類が混入した水を搬送及び栽培するのに耐え得る強度に形成されていれば良く、例えば樹脂、ガラス、金属、木材、及び加工紙等の材料を選択使用して形成する事が出来る。特に、当該チューブ部材を透明なビニル樹脂材料等で形成した場合には、太陽光の受光を妨げる事無く、あらゆる形状に変形させる事が可能になる為、水田における畝で包囲された面内に対して当該チューブ部材をあらゆる形状に変形させて配置する事もできる他、設置、撤去又は回収作業を容易なものとする事ができる。当該チューブ部材の配置方法としては例えば、直線状に形成されたチューブ部材を水平方向に幾つか並べて配置したり、チューブ部材を折り曲げて「Ｓ」字状に水平方向に配置したり、或いは渦巻状にチューブ部材を曲げて配置する事もできる。上記のように、当該チューブ部材を設け、変形可能に形成した場合には、受光率の調整等が容易になる為、栽培できる藻類の種類が限定される事無く、藻類の生長に適した栽培環境を容易に形成する事が可能になる。
【００３２】
≪藻類栽培方法について≫
上記のように形成された藻類栽培施設を利用する事で、品質の安定した藻類を大量に栽培できる藻類栽培方法を提供する事ができる。特に、本発明にかかる藻類栽培方法では、現存する水田を利用して栽培する事で、広範な土地を有効利用する事ができる他、水田にかかる設備（整備された圃場、灌漑水路網、等）を有効利用できる為に、藻類を栽培するに当たっての期間並びにコストを大幅に減ずる事が出来る。
【００３３】
当該藻類栽培方法では、水田の利用に当たり、溝を形成するが、その溝は補強部材で補強されるのが望ましい。当該補強部材として、コンクリート等の硬質な部材を使用せず、硬質のシート状部材（例えば硬質塩化ビニル等）を使用した場合には、法的理由（農地法等）による制限がかかる事が無く、導入が容易なものとする事ができ、修復・撤去又は回収作業を行う場合にも、作業自体を容易なものとする事ができる。よって、当該藻類栽培方法を利用する事で、現存する水田を有効に利用できる為、農村地域への資本、雇用、技術の導入機会が得られ、地域活性化への貢献が大きく期待できる。特に、燃料藻を栽培するに当たっては、他産業（エネルギー分野等）との協調・共存にも繋がる為、栽培した藻類を食用としてだけでなく、研究分野等にも利用する事ができる為、藻類の利用の広範化にも繋げる事が可能になる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明にかかる藻類栽培施設及び藻類栽培方法では、現存する水田を利用する事で、給排水にかかる設備を新規に設立したり、土地整備を一から行う必要が無い為に、当該藻類栽培施設を構築する為の期間及びコストを大幅に減ずる事ができる。即ち、大量の藻類を栽培する為に、広範な土地を利用して栽培する場合にも、極力コストを抑える事のできる藻類栽培施設及び藻類栽培方法を提供できる。
【００３５】
また、本発明にかかる藻類栽培施設及び藻類栽培方法では、水田における畝で包囲された面内に対して当該溝を形成する事で、藻類栽培用の水路として機能させる事ができる。即ち、現存する水田を利用し、形成した溝を水路として機能させる事で、広範に形成された水田を利用して藻類を栽培できる為、大量の藻類を栽培する事が可能になる。
【００３６】
なお、当該溝に対してチューブ部材や補強部材等を設けた場合には、藻類の栽培環境をより整える事が可能になる。即ち、当該溝にチューブ部材を設け、藻類が混入した水が当該チューブ部材内を移動するよう構成した場合には、溝内で栽培する藻類が風雨に晒される危険を防止でき、一定の品質を保持した状態での栽培が可能になる。さらに、補強部材によって溝の壁面を補強する事で、風雨等によって溝の壁面の崩壊を防止できる他、小動物や昆虫の侵入、或いは植物の根の貫入を防止でき、形成した溝形状を長期に渡り維持する事が可能になる。
【００３７】
よって、簡易な構成によって藻類の栽培環境を整える事が可能である為、設置工程が煩雑になる事無く、修復及び撤去する場合においても、作業が簡易なものとなるよう構成された藻類栽培施設及び藻類栽培方法を提供する事ができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本実施の形態にかかる藻類栽培施設において利用する水田の状態を示す図であり、（Ａ）圃場整備状態を示す平面略図、（Ｂ）溝を形成する領域を示す要部縦断面略図。
【図２】本実施の形態にかかる藻類栽培施設の斜視略図。
【図３】本実施の形態にかかる水路の構成を示す分解斜視図。
【図４】本実施の形態にかかる水路の構成を示す要部縦断面略図。
【図５】他の実施に形態にかかる水路の構成を示す要部縦断面略図。
【図６】本実施の形態にかかる補強部材における底面構成部材を示す図であり、（A）正面図、（B）B-B断面図。
【図７】他の実施の形態にかかる底面構成部材を示す図であり、（A）正面図、（B）B-B断面図。
【図８】本実施の形態にかかる補強部材における法面構成部材を示す図であり、（A）正面図、（B）B-B断面図。
【図９】他の実施の形態にかかる法面構成部材を示す図であり、（A）正面図、（B）B-B断面図。
【図１０】溝に対するチューブ部材の様々な配置方法を示す図であり、（Ａ）１つの溝に対して１本のチューブ部材を「Ｓ」字状に曲げて設けた状態を示す要部縦断面略図、（Ｂ）溝に対してチューブ部材が完全に埋没するよう設けた状態を示す要部縦断面略図、（Ｃ）溝を浅く形成し、チューブ部材が高さ方向に半分以上露出するよう設けた状態を示す要部縦断面略図。
【図１１】更に他の実施形態にかかる溝に対するチューブ部材の配置方法を示す図であり、（A）渦巻状に形成したチューブ部材を示す平面図、（B）渦巻状のチューブ部材を壁面を傾斜させた凹状の溝に配置した状態を示すB-B断面図、（C）渦巻状のチューブ部材を壁面を傾斜させた凸状の溝に配置した状態を示すB-B断面図。
【図１２】更に他の実施形態にかかる溝に対するチューブ部材の配置方法を示す図であり、（A）レースウエイ型に形成したチューブ部材を示す斜視図、（B）レースウエイ型に形成したチューブ部材を溝に配置した状態を示すA-A断面図、（B）レースウエイ型に形成したチューブ部材を溝に配置した状態を示すB-B断面図。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下、図面を参照しながら本実施の形態にかかる藻類栽培施設、及び当該施設を利用した藻類栽培方法を具体的に説明する。
【００４０】
図１では、本実施の形態にかかる藻類栽培施設において利用する水田10の状態を示している。図１（A）に示すように、当該水田10には、排水路11、給水路12、及びトラクタ等の農業機械の乗入口13が形成されており、畦14によって長手方向の距離が100mで、短手方向の距離が30mで形成された複数の区画が設けられている。当該水田10は、現存する休耕中の水田を利用している為、圃場整備が一定程度完成されており、給排水にかかる設備を新規に設立する必要が無い。また、圃場整備がされている為に、各区画内での水平性が確保され、降雨時においても表層排水性が良い他、圃場の構造及び地質が比較的均一に形成されている為、後述する溝を形成する上でも成形性が良い。結果、現存する水田10を利用する事で、給排水にかかる設備を新規に設立したり、土地整備を一から行う必要が無い為に、藻類栽培施設を構築する為の期間及びコストを大幅に減ずる事ができる。
【００４１】
本実施の形態にかかる藻類栽培施設では、図１（B）に示すように、各区画における耕盤上に形成された約0.3mの作土を利用して溝形成領域15としている。即ち、各区画における該溝形成領域15を利用して溝を形成することで、水田を利用した藻類栽培施設を完成させることができる。
【００４２】
具体的には図２で示すように、当該藻類栽培施設Sは、水田10における畝で包囲された面内における畦14によって仕切られた各区画内に構築している。即ち、当該藻類栽培施設Sでは、栽培する藻類が混入した水を搬送する為の溝20を水平方向に複数並べて形成し、当該溝20を藻類栽培用の水路にかかる土台として機能させる事で、藻類の栽培を可能にしている。また、当該溝20に対して藻類を栽培する為の養液や水を供給するための養液槽22、養液循環装置24、そして濾過機構を付帯した排水装置25を設け、水平方向に並べられた当該溝20同士は養液の流動を図るための連結パイプ26によって接続された構成とし、栽培された藻類は回収槽23によって回収できる構成としている。当該養液槽22には、藻類の育成に必要な成分、例えば窒素、リン酸、カリウム等の養分を溶液状にしたものが入っており、その養液及び水を送水するための養液循環装置24によって、溝20に対して藻類栽培用の水が送水される。なお、当該養液槽22は着脱自在に構成することができ、別の場所で溶液を調整した槽を持ってきて使用することもできる。また、この養液槽22を溝20よりも高い場所に設置する場合には、必ずしも養液循環装置24は必要なく、水位の違いによって養液槽22内の養液及び水を流し出すこともできる。また、藻類の濃度や栽培期間については、藻類の種類によって任意に設定できるが、本実施の形態では、バイオ原料・燃料用のオイルを生産するべく、微細藻類を栽培する為、藻類の濃度を0.20〜0.40（g/L Dry）程度になるよう調整し、栽培期間は7日間〜10日間ほどで行った。そして、栽培された藻類栽培用の水は濾過機構を付帯した排水装置25によって排水され、目的回収物となる藻類は回収槽23によって回収される構成としている。当該回収槽23の構成としては任意に構成でき、例えばフィルタや濾過装置等を用いて濾過させて回収することもできる他、遠心分離等の手段を用いて回収しても構わない。その他、目的に応じて別途、水の温度調整装置等を設けるなどしても構わない。
【００４３】
当該藻類栽培施設Sでは、現存する水田10を利用し、形成した溝20を水路として機能させる事で、二酸化炭素を取り込みやすくでき、均一に養分を行き渡らせることができる。さらに、回収作業も容易なものとすることができる他、広範に形成された水田10を利用して藻類を栽培できる為、大量の藻類を栽培する事が可能になる。また、水田10を利用して当該溝20を形成する事で、水平方向に配置された藻類栽培用の水の水頭差を小さくする事ができ、水を供給する負荷を極力抑える事ができる為、給排水に利用される設備の負担を軽減する事ができる他、水平方向からの風雨の影響を極力減ずる事も可能になる。
【００４４】
ここで、本実施の形態にかかる水路の構成について図３及び図４を参照しながら説明する。本実施の形態にかかっては、水田10における畝で包囲された面内に対して、栽培する藻類が混入した水を搬送する為の溝20を形成して、当該溝20を水路にかかる土台として機能させている。当該溝20には水の流れを良くするための水路用シート34を設け、その上にチューブ部材21を設ける事で、藻類41が混入した水40が当該チューブ部材21内を移動するよう構成している。なお、水路用シート34は、本実施の形態のようにチューブ部材21を設けて、当該チューブ部材21内を水が移動するよう設けた場合には、利用しなくても構わない。本実施の形態ではチューブ部材21の位置をより安定化させる為に用いている。
【００４５】
当該チューブ部材21は、藻類41が混入した水40を搬送及び栽培する為に設けており、回収作業が容易になるよう透明なビニル樹脂材料を用いて形成している。本実施の形態では当該チューブ部材21を設け、藻類41が混入した水40が当該チューブ部材21内を移動するよう構成する事で、溝20内で栽培する藻類41が風雨、または鳥・虫等のフン等が混入する恐れを防止でき、一定の品質を保持した状態での栽培を可能にしている。即ち、当該チューブ部材21を設ける事で、藻類栽培用の水40に雨等が混入する恐れが無く、藻類41の濃度バラつきを効果的に抑える事ができる為、藻類の栽培品質を安定化できる構成としている。
【００４６】
なお、図５で示すように、当該チューブ部材21を設けず、水路用シート34にて直接藻類41が混入した水40を搬送するよう構成しても構わない。チューブ部材21を設けない事で、該部材にかかるコストを削減でき、該部材を設置または撤去する手間を省く事ができる。
【００４７】
また、本実施の形態にかかっては、溝20の壁面を、土壌から区画された培地の底面を整形する底面構成部材31と、土壌から区画された培地の側面を整形する法面構成部材33、及び当該法面構成部材33をカバーするカバー部材33とからなる補強部材30によって補強している。当該補強部材30は硬質塩化ビニル樹脂で形成されており、当該補強部材30によって溝20の壁面を補強する事で、風雨等によって溝20の壁面の崩壊を防止できる他、小動物や昆虫の侵入、或いは植物の根の貫入を防止でき、形成した溝形状を長期に渡り維持できる構成としている。
【００４８】
ここで、当該補強部材30について図６〜図９を参照しながら具体的に説明する。まず、凹状に掘削した溝20の底面には、高さを有する網目状の底面構成部材31を敷いている。この底面構成部材31は、図６に示すように、２〜１０ｃｍ程度の高さを有するリブからなる網目状の構成とすることができる。かかるリブは木材などの天然樹脂、プラスチック、あるいは金属等を用いて形成することができる。また、この底面構成部材31は、その他に
も図７に示すように、樹脂又は金属用いて帯状に形成した帯状部材を曲折させ、曲部に於
いて隣り合う帯状部材同士をつなげ合わせて形成する事もできる。このように形成した場
合であっても、その高さは２〜１０ｃｍ程度とするのが望ましい。このような底面構成部材31を溝20の底面に設置する事により、必要以上に高くなっている部分にはこの底面構成部材31が埋まる様に差し込まれ、一方で必要以上に凹んだ部分では、この底面構成部材31が橋架け状に存在する事になる。そして、この底面構成部材31内には土砂が充填される
事から、この底面構成部材31を基準として平坦な面を形作ることができる。
【００４９】
また、凹状に掘削した溝20の法面（側面）には、図８に示すように、平面部32ａの一方の面にリブ状の壁部32ｂを突起させて形成した法面構成部材32を埋設している。この法面構成部材32は、樹脂や金属を用いて形成することができ、リブの高さはおおよそ２〜１０ｃｍ程度に形成することができる。この図８に示す実施の形態では、リブ状の壁部32ｂを平面部32ａの長さ方向及び幅方向に延伸させ、両者が交差して平面視矩形のセル80を形成するように形成しているが、その他にも図９にも示すように、リブ状の壁部32ｂを平面部32ａの面内に傾斜状に配置して、相互に交差して形成されるセル80が平面視菱形になるように形成する事もできる。更に、壁部32ｂを円環状に突起するように形成し、平面視円形のセル80とする事もできる。上記のように形成した壁部32ｂで構成されるセル80内には土砂が充填され、そして土砂が充填された状態で、法面構成部材32における平面部32ａ（セル80の閉塞された側の面）を溝20の内側に向けて溝内の法面に設置する。このように設置することでセル１１内の土砂は溝20の法面を構成する土砂と一体化し、あたかも壁部32ｂが法面に対してスパイク状に食い込んだようになり、法面を確実に保持することができる。さらに、本実施の形態では当該法面構成部材32の劣化を防止するためのカバー部材33を設けている。よって長年使用した場合であっても、風雨によって法面が崩落するといった問題が発生する可能性を極力減ずる事ができ、安心して栽培を行う事が可能になる。また、コンクリート等の硬質部材を用いていないため、法的理由（農地法等）による制限がかかる事が無く、導入が容易なものとする事ができ、修復・撤去又は回収作業を行う場合にも、作業自体を容易なものとする事ができる。即ち、復田を行う場合にも設置・撤去の作業を容易なものとすることができる為、当該水田を別の栽培に利用する場合等においても、撤去及び回収作業を迅速に行う事ができる。
【００５０】
図１０では、溝20に対するチューブ部材21の様々な配置方法を示している。例えば、図１０（Ａ）のように、１つの溝20に対して１本のチューブ部材21を「Ｓ」字状に曲げて設ける事もできる。こうすれば、１つの区画に対して幾つも溝20を形成する手間が省ける他、溝20の形成に伴って生ずる底面構成部材31及び法面構成部材32とからなる補強部材30の設置の手間の削減、及び部材の節約につながり、設置にかかる期間及びコストを削減することができる。
【００５１】
また、図１０（B）のように、溝20に対してチューブ部材21が完全に埋没するよう設けても構わない。溝20に対してチューブ部材21が完全に埋没するよう設ける事で、チューブ部材21の位置ズレを効果的に防止することができる為、チューブ部材21内で藻類が混入した水が揺動する可能性が少なくなり、藻類41の濃度のバラつきが生じる可能性を効果的に減ずる事ができる。
【００５２】
さらに、図１０（C）のように、溝20を浅く形成し、チューブ部材21が高さ方向に半分以上露出するよう設けても構わない。チューブ部材21が高さ方向に半分以上露出するよう設ける事で、太陽光の受光率がアップさせる事ができ、藻類41の成長を効果的に促す事も可能になる。
【００５３】
図１１及び図１２では、更に他の実施形態にかかる溝20に対するチューブ部材21の配置方法を示している。例えば、図１１では渦巻状に形成したチューブ部材21を、壁面を傾斜させた凹状または凸状の溝20に配置した状態を示している。壁面を傾斜させて溝20を形成しているのは、チューブ部材21内の水の中に含有する酸素（及び二酸化炭素）濃度を調整する為である。藻類41は光合成によって酸素を発生させるが、当該酸素が水の中に多く含有された場合には、藻類41の成長を阻害してしまう可能性がある。それを防止するためにも、上記のように溝20の壁面を傾斜させてチューブ部材21を傾斜させても良いし、別途酸素脱気システムを設ける等して、酸素濃度を調整しても構わない。
【００５４】
また、図１２では溝20に対してレースウエイ型に形成したチューブ部材21を配置した状態を示している。チューブ部材21をレースウエイ型に形成する事で、藻類41及び養液が沈殿しないよう水を循環させながら栽培する事が可能になる為、藻類41の成長を効果的に促す事が可能になる。
【００５５】
上記のように形成された藻類栽培施設Sを利用する事で、品質の安定した藻類41を大量に栽培できる藻類栽培方法を提供する事ができる。特に、本実施の形態にかかる藻類栽培方法では、現存する水田10を利用して栽培する事で、広範な土地を有効利用する事ができる他、水田10にかかる設備（整備された圃場、灌漑水路網、等）を有効利用できる為に、藻類41を栽培するに当たっての期間並びにコストを大幅に減ずる事が出来る。
【００５６】
当該藻類栽培方法を利用する事で、現存する水田10を有効に利用でき、品質の安定した藻類41を大量に栽培できる。例えば、藻類41として燃料藻を栽培した場合には、当該栽培された燃料藻は、ガスや油に代わるエネルギーとして利用したり、その燃料藻を飼料化するなどすれば、牛や豚等の畜産業に利用することもできる。即ち、当該藻類栽培方法を利用して藻類を大量に栽培することで、他産業（エネルギー分野等）との協調・共存にも繋げることができる為、栽培した藻類を食用としてだけでなく、研究分野等にも利用する事ができ、藻類の利用の広範化にも繋げる事が可能になる。結果、水田を保有する農村地域への資本、雇用、技術の導入機会が得られ、地域活性化への貢献が大きく期待でき、新たな農村システムの構築にもつなげる事が期待できる。
【符号の説明】
【００５７】
S  藻類栽培施設
10  水田
11  排水路
12  給水路
13  乗入口
14  畦
15  溝形成領域
16  耕盤
20  溝
21  チューブ部材
22  養液槽
23  回収槽
24  養液循環装置
25  排水装置
26  連結パイプ
30  補強部材
31  底面構成部材
32  法面構成部材
32a  平面部
32b  壁部
33  カバー部材
34  水路用シート
40  水
41  藻類
80  セル
【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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