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特許7495771鋳鉄を利用した鉄イオン供給構造体とその製造方法と鉄イオン供給構造体を用いた藻礁
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-05-28
(45)【発行日】2024-06-05
(54)【発明の名称】鋳鉄を利用した鉄イオン供給構造体とその製造方法と鉄イオン供給構造体を用いた藻礁
(51)【国際特許分類】
A01K 61/77 20170101AFI20240529BHJP
A01G 33/00 20060101ALI20240529BHJP
【ＦＩ】
A01K61/77
A01G33/00
【請求項の数】
5
(21)【出願番号】P 2024012825
(22)【出願日】2024-01-31
【審査請求日】2024-01-31
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】512084802
【氏名又は名称】アボンコーポレーション株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100111132
【弁理士】
【氏名又は名称】井上 浩
(74)【代理人】
【識別番号】100170900
【弁理士】
【氏名又は名称】大西 渉
(72)【発明者】
【氏名】松村 憲吾
(72)【発明者】
【氏名】梅田 孝夫
【審査官】田辺 義拓
(56)【参考文献】
【文献】特開２００７－２３６９８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－１０７０８４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１１－９２０８２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１１－５０９３４（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ａ０１Ｋ６１／７０－６１／７７
Ａ０１Ｇ３３／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
平板状の鋳鉄プレートと、この鋳鉄プレートから突出する複数の鋳鉄ブロックと、を有し、前記鋳鉄ブロックは、前記鋳鉄ブロックの表面から露出する露出部と、前記鋳鉄ブロックの内部に埋設される埋設部と、を備える炭材を有することを特徴とする鉄イオン供給構造体。
【請求項2】
前記鋳鉄プレートの前記鋳鉄ブロックが突出していない側の面にフックが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の鉄イオン供給構造体。
【請求項3】
平板状の消失プレートと、この消失プレートから突出する複数の消失ブロックと、鋳鉄を注湯するための消失湯道と、を有する消失鋳型を製作する工程と、前記消失鋳型の複数の前記消失ブロックの表面から露出する露出部と前記消失ブロックの内部に埋設される埋設部とを備えるように炭材を埋め込む工程と、前記消失鋳型の前記消失湯道の先端部を露出させながら、前記消失鋳型を砂鋳型で被覆する工程と、前記消失湯道の前記先端部から前記鋳鉄を注湯する工程と、注湯された前記鋳鉄を冷却する工程と、前記砂鋳型を剥離する工程と、を有することを特徴とする鉄イオン供給構造体の製造方法。
【請求項4】
格子状の側面を複数連結させ閉じて形成される籠状構造物と、請求項２に記載された鉄イオン供給構造体とを有し、前記鉄イオン供給構造体の前記フックを前記側面に掛止したことを特徴とする藻礁。
【請求項5】
フックを備えた多孔質のコンクリートプレートを前記側面に掛止したことを特徴とする請求項４に記載の藻礁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、植物性プランクトンや藻類あるいは海草の育成に必要な２価鉄イオンを海中や河川中に長期間に亘って継続的に供給可能な鉄イオン供給構造体とその製造方法と鉄イオン供給構造体を用いた藻礁に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、「磯焼け」と呼ばれる現象をはじめ、海岸における環境汚染や環境悪化が懸念されており、海藻類の深刻な減少やそれに伴う魚貝の減少が漁業や水産業に大きな打撃を与えるようになっている。また、河川でも護岸工事や改修工事等の影響から川藻の生育が困難となり、それに伴って河川の浄化不足や魚類の生息域の狭小が問題となり、河川全体の環境悪化が問題となっている。
それらを改善する方策の一つとして、２価鉄イオン（Ｆｅ２＋）を海や河川に供給することで、海や河川に生息する植物性プランクトンや海藻あるいは川藻の生育を促進させる技術が開発されている。２価鉄イオンはフルボ酸やフミン酸といった腐植酸と錯体を形成することで植物性プランクトンや海藻に吸収される。
例えば、特許文献１では、粉状又は粒状の鉄と粉状又は粒状の炭を水溶性バインダーと共に混合して固めて多数の小塊を成形し、それらの一部同士を非水溶性バインダーで固めて成形した鉄イオン溶出体が開示されている。この鉄イオン溶出体は、水中に没する状態にすることで、非水溶性バインダーで固められていない小塊の部分の水溶性バインダーが水と接触して溶けるにつれて炭と鉄が次々に接触して鉄イオンを溶出可能であるので、鉄イオンの溶出を長期に亘りコンスタントに持続させることが可能である。
また、特許文献２では、コンクリートブロックの表面に鋼製の有孔板体が取り付けられた鉄イオン溶出ブロックが開示されている。この鉄イオン溶出ブロックでは海中に設置することで、鋼製の有孔板体と海水の反応によって有孔板体から鉄イオンを発生させることが可能である。
それらを改善する方策の一つとして、２価鉄イオン（Ｆｅ２＋）を海や河川に供給することで、海や河川に生息する植物性プランクトンや海藻あるいは川藻の生育を促進させる技術が開発されている。２価鉄イオンはフルボ酸やフミン酸といった腐植酸と錯体を形成することで植物性プランクトンや海藻に吸収される。
例えば、特許文献１では、粉状又は粒状の鉄と粉状又は粒状の炭を水溶性バインダーと共に混合して固めて多数の小塊を成形し、それらの一部同士を非水溶性バインダーで固めて成形した鉄イオン溶出体が開示されている。この鉄イオン溶出体は、水中に没する状態にすることで、非水溶性バインダーで固められていない小塊の部分の水溶性バインダーが水と接触して溶けるにつれて炭と鉄が次々に接触して鉄イオンを溶出可能であるので、鉄イオンの溶出を長期に亘りコンスタントに持続させることが可能である。
また、特許文献２では、コンクリートブロックの表面に鋼製の有孔板体が取り付けられた鉄イオン溶出ブロックが開示されている。この鉄イオン溶出ブロックでは海中に設置することで、鋼製の有孔板体と海水の反応によって有孔板体から鉄イオンを発生させることが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特許第５２５８１７１号公報
【文献】特開２０１９－２０８４６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、特許文献１に開示される発明は、非水溶性バインダーで固められていない小塊が水と接触して溶けるとすぐに水中で流されていまい、鉄イオンの溶出を一定の地点で持続させることができない可能性があった。また、小塊自体も海岸や河川で用いる場合には流される可能性もあると同時に固めている非水溶性バインダーも、石や岩あるいは海中や河川中の生物や漂流物によって摩耗したり劣化する可能性もあり、一定の地点で鉄イオンの溶出を持続させることが難しい可能性があった。
また、特許文献２に開示される発明では、鋼製の有孔板体を表面に設置したコンクリートブロックであるので、一定地点での鉄イオンの溶出は見込まれる。しかしながら、鋼製であることから、鉄が酸化されて２価鉄イオンとなるもののそれから３価鉄イオン（Ｆｅ３＋）への酸化が速く進んでしまい、水酸化第二鉄（Ｆｅ（ＯＨ）３）、すなわち赤錆となって剥がれ落ちてしまう。
しかも、３価鉄イオンではフルボ酸やフミン酸といった腐植酸とは錯体が形成されず、植物性プランクトンや藻類には吸収されないため、植物性プランクトンや藻類の育成の促進に寄与することができない可能性があるといった課題があった。
また、特許文献２に開示される発明では、鋼製の有孔板体を表面に設置したコンクリートブロックであるので、一定地点での鉄イオンの溶出は見込まれる。しかしながら、鋼製であることから、鉄が酸化されて２価鉄イオンとなるもののそれから３価鉄イオン（Ｆｅ３＋）への酸化が速く進んでしまい、水酸化第二鉄（Ｆｅ（ＯＨ）３）、すなわち赤錆となって剥がれ落ちてしまう。
しかも、３価鉄イオンではフルボ酸やフミン酸といった腐植酸とは錯体が形成されず、植物性プランクトンや藻類には吸収されないため、植物性プランクトンや藻類の育成の促進に寄与することができない可能性があるといった課題があった。
【0005】
本発明は、かかる従来の事情に対処してなされたものであり、植物性プランクトンや藻類の育成に必要な鉄イオンを、海中や河川中の定めた位置で長期間に亘り継続的に安定して供給可能な鉄イオン供給構造体とその製造方法と鉄イオン供給構造体を用いた藻礁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】
【0006】
上記目的を達成するため、第１の発明である鉄イオン供給構造体は、平板状の鋳鉄プレートと、この鋳鉄プレートから突出する複数の鋳鉄ブロックと、を有し、前記鋳鉄ブロックは、前記鋳鉄ブロックの表面から露出する露出部と、前記鋳鉄ブロックの内部に埋設される埋設部と、を備える炭材を有することを特徴とするものである。
上記構成の鉄イオン供給構造体は、鋳鉄プレートと鋳鉄ブロックから２価鉄イオンが溶出するが、鋼製のものと比較すると、鋳鉄は黒鉛を２．５－３重量％程度含んでおり、黒鉛は錆びることがないため腐食が進み難く、徐々に２価鉄イオンとして海水や河川水（以下、本願明細書では海水と河川水を併せて単に水といい海水中と河川水を併せて単に水中ということもある。）に溶出させるように作用する。また、腐食が進まない結果、腐食に対する耐久性に優れ、長期間に亘って継続的・安定的に２価鉄イオンを供給するように作用する。
上記構成の鉄イオン供給構造体は、鋳鉄プレートと鋳鉄ブロックから２価鉄イオンが溶出するが、鋼製のものと比較すると、鋳鉄は黒鉛を２．５－３重量％程度含んでおり、黒鉛は錆びることがないため腐食が進み難く、徐々に２価鉄イオンとして海水や河川水（以下、本願明細書では海水と河川水を併せて単に水といい海水中と河川水を併せて単に水中ということもある。）に溶出させるように作用する。また、腐食が進まない結果、腐食に対する耐久性に優れ、長期間に亘って継続的・安定的に２価鉄イオンを供給するように作用する。
【0007】
また、炭材の埋設部と鋳鉄ブロックとの間で鉄炭素電池が形成され、鋳鉄から電子が放出されて２価鉄イオンが発生し、放出された電子は炭材の埋設部から露出部へ移動して水中に放出されるかあるいは埋設部と鋳鉄ブロックの隙間から水中に放出され、２価鉄イオンは埋設部と鋳鉄ブロックの隙間から水中に溶出する。
炭材の埋設部は徐々に欠けたり朽ちたりして水中に放出されると考えられるが、それによってできる凹部には水が浸入するため、その場合も２価鉄イオンを水中に溶出させるように作用する。
なお、本願における鋳鉄は、片状の黒鉛を含有するねずみ鋳鉄と球状の黒鉛を含有するダクタイル鋳鉄の２通りを含むものである。また、炭材とは、竹炭、木炭及びコークスを含む概念である。
炭材の埋設部は徐々に欠けたり朽ちたりして水中に放出されると考えられるが、それによってできる凹部には水が浸入するため、その場合も２価鉄イオンを水中に溶出させるように作用する。
なお、本願における鋳鉄は、片状の黒鉛を含有するねずみ鋳鉄と球状の黒鉛を含有するダクタイル鋳鉄の２通りを含むものである。また、炭材とは、竹炭、木炭及びコークスを含む概念である。
【0008】
第２の発明である鉄イオン供給構造体は、第１の発明において、前記鋳鉄プレートの前記鋳鉄ブロックが突出していない側の面にフックが設けられていることを特徴とするものである。
上記構成の鉄イオン供給構造体のフックは、籠状の構造物や格子状の構造物等に掛止可能に作用する。
上記構成の鉄イオン供給構造体のフックは、籠状の構造物や格子状の構造物等に掛止可能に作用する。
【0009】
第３の発明である鉄イオン供給構造体の製造方法は、平板状の消失プレートと、この消失プレートから突出する複数の消失ブロックと、鋳鉄を注湯するための消失湯道と、を有する消失鋳型を製作する工程と、前記消失鋳型の複数の前記消失ブロックの表面から露出する露出部と前記消失ブロックの内部に埋設される埋設部とを備えるように炭材を埋め込む工程と、前記消失鋳型の前記消失湯道の先端部を露出させながら、前記消失鋳型を砂鋳型で被覆する工程と、前記消失湯道の前記先端部から前記鋳鉄を注湯する工程と、注湯された前記鋳鉄を冷却する工程と、前記砂鋳型を剥離する工程と、を有することを特徴とするものである。
上記構成の鉄イオン供給構造体の製造方法は、消失鋳型の消失ブロックが炭材を埋め込み可能に作用し、鋳鉄ブロックにおける炭材の露出部と埋設部の形成を促すように作用する。
上記構成の鉄イオン供給構造体の製造方法は、消失鋳型の消失ブロックが炭材を埋め込み可能に作用し、鋳鉄ブロックにおける炭材の露出部と埋設部の形成を促すように作用する。
【0010】
第４の発明である藻礁は、格子状の側面を複数連結させ閉じて形成される籠状構造物と、第２の発明である鉄イオン供給構造体とを有し、前記鉄イオン供給構造体の前記フックを前記側面に掛止したことを特徴とするものである。
上記構成の藻礁は、フックを備えた第２の発明である鉄イオン供給構造体を掛止して、籠状構造物の周囲に２価鉄イオンの溶出を促すように作用する。
なお、籠状の構造物とは、格子状の側面が複数連結されて閉じている状態であればよく、蓋や底面がないものも含まれる概念である。また、閉じている状態とは、周方向に例えばコの字状に端部を形成して開いておらず、ロの字のように連続している状態を意味する。したがって、立方体のように６面で閉じる必要はなく、上下面はいずれも常に備えられていなくともよい。
上記構成の藻礁は、フックを備えた第２の発明である鉄イオン供給構造体を掛止して、籠状構造物の周囲に２価鉄イオンの溶出を促すように作用する。
なお、籠状の構造物とは、格子状の側面が複数連結されて閉じている状態であればよく、蓋や底面がないものも含まれる概念である。また、閉じている状態とは、周方向に例えばコの字状に端部を形成して開いておらず、ロの字のように連続している状態を意味する。したがって、立方体のように６面で閉じる必要はなく、上下面はいずれも常に備えられていなくともよい。
【0011】
第５の発明である藻礁は、第４の発明において、フックを備えた多孔質のコンクリートプレートを前記側面に掛止したことを特徴とするものである。
上記構成の藻礁は、多孔質のコンクリートプレートのフックが、籠状の構造物に掛止可能に作用し、多孔質のコンクリートプレートは着床具として作用し、藻に着生を促すように作用する。
上記構成の藻礁は、多孔質のコンクリートプレートのフックが、籠状の構造物に掛止可能に作用し、多孔質のコンクリートプレートは着床具として作用し、藻に着生を促すように作用する。
【発明の効果】
【0012】
第１の発明である鉄イオン供給構造体は、腐食に対する耐久性に優れ、長期間に亘って継続的・安定的に２価鉄イオンを供給することが可能である。また、鋳鉄ブロックと炭材の埋設部の隙間からも２価鉄イオンを供給することが可能であるし、炭材が消失した後でも鋳鉄ブロック内に凹部が発生することから、水との接触面積を増やすことが可能で、溶出する２価の鉄イオンを増大させることが可能である。
さらに、鉄イオン溶出構造体自体が鋳鉄で構成されており、重量物であるので一旦設置すると海や河川において流され難く、定めた位置で２価鉄イオンの供給を継続させることが可能である。
さらに、鉄イオン溶出構造体自体が鋳鉄で構成されており、重量物であるので一旦設置すると海や河川において流され難く、定めた位置で２価鉄イオンの供給を継続させることが可能である。
【0013】
第２の発明である鉄イオン供給構造体は、フックを備えることで鋳鉄プレートを格子状の構造物や籠状の構造物に掛止可能であるので、鋳鉄プレートを鉛直方向に安定的に立てることが可能となる。したがって、鋳鉄ブロックを鉛直方向に対して垂直に鋳鉄プレートから突出させることが可能であり、鋳鉄ブロックは水中で水流に対向し、より２価鉄イオンを溶出させることが可能である。
【0014】
第３の発明である鉄イオン供給構造体の製造方法は、消失鋳型を用いることで、炭材を鋳鉄ブロックに埋設可能となり、炭材に鋳鉄ブロックとの間に露出部と埋設部の両方を形成させることが可能となった。これによって、埋設部で接触している鋳鉄は電子を放出して２価鉄イオンとなり、電子は炭材の埋設部から露出部へ移動して水中に放出され、あるいは埋設部と鋳鉄ブロックの隙間から水中に放出され、２価鉄イオンは鋳鉄と埋設部の隙間から水中に溶出される。
【0015】
第４の発明である藻礁は、籠状構造物の格子状の側面に鉄イオン供給構造体を、フックを介して掛止することで、水中で水流に対向することが可能であり、籠状構造物近傍に２価鉄イオンをより多く溶出させつつ、籠状構造物内に着生している藻類を水流から保護することも可能である。また、フックを備えて鉄イオン供給構造体が着脱可能であることから、籠状構造物の規模、水中の環境の状況、藻の生育の状況に応じて、鉄イオン供給構造体の数や配置を自由に設定することが可能であり、自由度の高い藻礁とすることが可能である。
【0016】
第５の発明である藻礁は、鉄イオン供給構造体に加えてフックを備えた多孔質コンクリートプレートを籠状構造物の格子状の側面に掛止することが可能であるので、この多孔質コンクリートプレートを藻類の着床具として機能させることが可能であり、籠状構造物の内部に加えて、格子状の側面にも藻場を形成させることが可能である。また、この多孔質コンクリートプレートに着生した藻を多孔質コンクリートプレートごと籠状構造物から取り外して、他も場所に移植して新たな藻場を造成することも可能である。
また、多孔質コンクリートプレートもフックを備えているので、フックに基づいて鉄イオン供給構造体が発揮する機能と同様の機能を発揮することが可能である。
また、多孔質コンクリートプレートもフックを備えているので、フックに基づいて鉄イオン供給構造体が発揮する機能と同様の機能を発揮することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】本発明の実施の形態に係る鉄イオン供給構造体の（ａ）は斜視正面図、（ｂ）は斜視背面図である。
【図2】本発明の実施の形態に係る鉄イオン供給構造体の試作品画像である。
【図3】本発明の実施の形態に係る鉄イオン供給構造体の製造方法のフロー図である。
【図4】本発明の実施の形態に係る鉄イオン供給構造体を製造する際に用いる消失鋳型の（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ－Ａ線矢視断面図である。
【図5】本発明の実施の形態に係る鉄イオン供給構造体を製造する際に用いる消失鋳型の試作品画像である。
【図6】本発明の実施の形態に係る鉄イオン供給構造体の製造方法において、消失鋳型を砂鋳型で被覆した状態を示す断面概念図である。
【図7】本発明の実施の形態に係る藻礁の外形概念図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下に、本発明の実施の形態に係る鉄イオン供給構造体について図１及び図２を参照しながら説明する。
図１（ａ）は本発明の実施の形態に係る鉄イオン供給構造体の斜視正面図であり、（ｂ）は斜視背面図である。また、図２は本発明の実施の形態に係る鉄イオン供給構造体の試作品画像である。
これらの図において、鉄イオン供給構造体１ａは、鋳鉄を用いて成形した略矩形で平板状の鋳鉄プレート２ａを９区分に分けて、それぞれの区分に鋳鉄プレート２ａから突出した鋳鉄ブロック３ａを形成させたものである。鋳鉄ブロック３ａと鋳鉄プレート２ａは一体に成形されている。また、鋳鉄ブロック３ａには炭材４が一部を露出させて埋設されている。
図１（ａ）は本発明の実施の形態に係る鉄イオン供給構造体の斜視正面図であり、（ｂ）は斜視背面図である。また、図２は本発明の実施の形態に係る鉄イオン供給構造体の試作品画像である。
これらの図において、鉄イオン供給構造体１ａは、鋳鉄を用いて成形した略矩形で平板状の鋳鉄プレート２ａを９区分に分けて、それぞれの区分に鋳鉄プレート２ａから突出した鋳鉄ブロック３ａを形成させたものである。鋳鉄ブロック３ａと鋳鉄プレート２ａは一体に成形されている。また、鋳鉄ブロック３ａには炭材４が一部を露出させて埋設されている。
【0019】
図２における鉄イオン供給構造体１ａの試作品ではねずみ鋳鉄（材質記号：ＦＣ２００）を用いており、黒鉛（炭素）を２．５－３％程度含んでいる。ねずみ鋳鉄の他、鋳鉄であればダクタイル鋳鉄であってもよい。鋳鉄は黒鉛（炭素）を２．５－３％程度含み、鋼鉄よりも多くの炭素を含んでいることから、腐食の進行が遅く、２価鉄イオンから３価鉄イオンになるまでの時間を稼ぐことが可能であるため、赤錆（Ｆｅ（ＯＨ）３）を生じることなく２価鉄イオンとしてフルボ酸やフミン酸に吸収され易く、よって植物性プランクトンや藻類への栄養源となり易いという特徴がある。すなわち、鉄イオン供給構造体１ａは、長期間に亘って腐食することなく継続的に２価鉄イオンを供給することが可能である。
また、鉄イオン溶出構造体１ａは鋳鉄で構成され、重量物となるので海や河川に設置しても海流や水流に流され難く、簡単に変形することもなく耐久性も高いので、一旦設置した場合にその位置に長期間留まらせることが可能であり、その意味でも長期間に亘って継続的に２価鉄イオンを供給することが可能である。
そして、炭材４としてはコークス、木炭あるいは竹炭のいずれでもよく、炭素を主成分とするものであれば特に限定しない。
なお、図２に示される鋳鉄溝５ａは、鋳鉄ブロック３ａを小分け可能なように設けられたものであり、選択的な構成要素である。また、鋳鉄プレート２ａの裏面側には鋳鉄フック６ａが略中央の上部と下部に１体ずつ設けられているが、これらも選択的な構成要素である。鋳鉄フック６ａの数や配置あるいは幅は、鉄イオン供給構造体１ａの重量や鋳鉄プレート２ａの面積にもよるので、鉄イオン供給構造体１ａの重量や形状あるいは求められる耐久性に応じて設計されることが望ましい。
また、鉄イオン溶出構造体１ａは鋳鉄で構成され、重量物となるので海や河川に設置しても海流や水流に流され難く、簡単に変形することもなく耐久性も高いので、一旦設置した場合にその位置に長期間留まらせることが可能であり、その意味でも長期間に亘って継続的に２価鉄イオンを供給することが可能である。
そして、炭材４としてはコークス、木炭あるいは竹炭のいずれでもよく、炭素を主成分とするものであれば特に限定しない。
なお、図２に示される鋳鉄溝５ａは、鋳鉄ブロック３ａを小分け可能なように設けられたものであり、選択的な構成要素である。また、鋳鉄プレート２ａの裏面側には鋳鉄フック６ａが略中央の上部と下部に１体ずつ設けられているが、これらも選択的な構成要素である。鋳鉄フック６ａの数や配置あるいは幅は、鉄イオン供給構造体１ａの重量や鋳鉄プレート２ａの面積にもよるので、鉄イオン供給構造体１ａの重量や形状あるいは求められる耐久性に応じて設計されることが望ましい。
【0020】
次に、図３－６を参照しながら本実施の形態に係る鉄イオン供給構造体の製造方法について説明する。
図３は本発明の実施の形態に係る鉄イオン供給構造体の製造方法のフロー図である。図３では各工程（ステップ）に関連する構成を引き出し線と符号で示しているが、その符号は他の図面に示したその構成と共通に付すものである。
図３において、鉄イオン供給構造体の製造方法のステップＳ１は消失鋳型１ｂを製作する工程である。消失鋳型１ｂは発泡スチロール（発泡ポリスチレン）製であり、溶融した鋳鉄の温度（１１５０－１４００℃）に対して消失するものである。
図３は本発明の実施の形態に係る鉄イオン供給構造体の製造方法のフロー図である。図３では各工程（ステップ）に関連する構成を引き出し線と符号で示しているが、その符号は他の図面に示したその構成と共通に付すものである。
図３において、鉄イオン供給構造体の製造方法のステップＳ１は消失鋳型１ｂを製作する工程である。消失鋳型１ｂは発泡スチロール（発泡ポリスチレン）製であり、溶融した鋳鉄の温度（１１５０－１４００℃）に対して消失するものである。
【0021】
消失鋳型１ｂの構造について図４を参照しながら説明する。図４（ａ）は鉄イオン供給構造体を製造する際に用いる消失鋳型の平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ－Ａ線矢視断面図である。この図４（ａ），（ｂ）は鉄イオン供給構造体の製造方法のステップＳ２のコークスから成る炭材４を消失鋳型１ｂに嵌め込んだ後の状態を示している。
消失鋳型１ｂは基本的には鉄イオン供給構造体１ａと同様の構造をしており、ステップＳ１の段階では、図４（ａ），（ｂ）における炭材４がない状態であり、平板状の消失プレート２ｂの表面上には縦３列横３列で９つの消失ブロック３ｂが突出し、また、端部には消失湯道７が立設された状態となっている。
消失プレート２ｂが鉄イオン供給構造体１ａでは鋳鉄プレート２ａとなり、消失ブロック３ｂが同様に鋳鉄ブロック３ａとなる。
消失湯道７の先端部８から溶融した鋳鉄を流し込むので、先端部８の消失プレート２ｂ表面からの高さとしては、炭材４の上端部が砂鋳型で隠れる程度から少なくとも消失ブロック３ｂの上面が砂鋳型で覆われる程度は必要である。
消失鋳型１ｂは基本的には鉄イオン供給構造体１ａと同様の構造をしており、ステップＳ１の段階では、図４（ａ），（ｂ）における炭材４がない状態であり、平板状の消失プレート２ｂの表面上には縦３列横３列で９つの消失ブロック３ｂが突出し、また、端部には消失湯道７が立設された状態となっている。
消失プレート２ｂが鉄イオン供給構造体１ａでは鋳鉄プレート２ａとなり、消失ブロック３ｂが同様に鋳鉄ブロック３ａとなる。
消失湯道７の先端部８から溶融した鋳鉄を流し込むので、先端部８の消失プレート２ｂ表面からの高さとしては、炭材４の上端部が砂鋳型で隠れる程度から少なくとも消失ブロック３ｂの上面が砂鋳型で覆われる程度は必要である。
【0022】
また、ステップＳ２の段階では、図４（ａ），（ｂ）に示されるとおり、炭材４の下部を消失ブロック３ｂに嵌め込んで、上部を消失ブロック３ｂの表面から露出させるように埋設する。したがって、消失鋳型１ｂに消失湯道７から鋳鉄を流し込んで鉄イオン供給構造体１ａを製作すると、図４（ｂ）で消失ブロック３ｂに埋設されている炭材４の部分が埋設部４ｂとなり、露出している炭材４の部分が露出部４ａとなる。
消失プレート２ｂの裏面側には消失フック６ｂが形成されており、鉄イオン供給構造体１ａでは鋳鉄フック６ａとなる。
なお、本実施の形態に係る消失鋳型１ｂでは、消失ブロック３ｂの各々の角に炭材４を４つ配置しているが、このような数や大きさ、配置に限定されるものではなく、鉄イオン供給構造体１ａの鋳鉄ブロック３ａも用いられるものとして、消失ブロック３ｂの上端部の面積や２価鉄イオンの供給必要量に応じて適宜設計されることが望ましい。
ステップＳ２によって製作された消失鋳型１ｂの試作品を図５に示す。この試作品は図２に示した鉄イオン供給構造体１ａの試作品を製作するためのものであるので、鉄イオン供給構造体１ａに備えられていた溝５ａを形成するための消失溝５ｂを備えている。
消失プレート２ｂの裏面側には消失フック６ｂが形成されており、鉄イオン供給構造体１ａでは鋳鉄フック６ａとなる。
なお、本実施の形態に係る消失鋳型１ｂでは、消失ブロック３ｂの各々の角に炭材４を４つ配置しているが、このような数や大きさ、配置に限定されるものではなく、鉄イオン供給構造体１ａの鋳鉄ブロック３ａも用いられるものとして、消失ブロック３ｂの上端部の面積や２価鉄イオンの供給必要量に応じて適宜設計されることが望ましい。
ステップＳ２によって製作された消失鋳型１ｂの試作品を図５に示す。この試作品は図２に示した鉄イオン供給構造体１ａの試作品を製作するためのものであるので、鉄イオン供給構造体１ａに備えられていた溝５ａを形成するための消失溝５ｂを備えている。
【0023】
図３に戻って、ステップＳ３は砂鋳型の製作の工程である。ここで、図６も参照しながら説明を加える。図６は、鉄イオン供給構造体の製造方法において、消失鋳型を砂鋳型で被覆した状態を示す断面概念図である。
図６において、砂鋳型としては、消失鋳型１ｂの下部に敷くようにして設けられる下部砂鋳型９ｂと、下部砂鋳型９ｂに消失鋳型１ｂを載置した後に、その上から消失鋳型１ｂを覆うようにして設けられる上部砂鋳型９ａの２種類がある。
下部砂鋳型９ｂも上部砂鋳型９ａも砂鋳型として成形する前に、砂を固化させるための液状のバインダー（硬化剤）を添加してこねて粘度を出しておく。ステップＳ３では、まず上部砂鋳型９ａを製作して、消失鋳型１ｂを載置できる程度の大きさとして形を整えて、その上から消失鋳型１ｂを載置して固定する。
このステップＳ３では、図６に示すとおり下部砂鋳型９ｂ内に消失フック６ｂが埋まった状態で消失鋳型１ｂが設置されている状態となるが、上部砂鋳型９ａは次のステップＳ４で消失鋳型１ｂを覆うのでまだ存在していない。
下部砂鋳型９ｂに消失鋳型１ｂを固定した後に、ステップＳ４として上部砂鋳型９ａで消失鋳型１ｂを被覆する工程を実施する。その際には、消失鋳型１ｂの炭材４の周囲を上部砂鋳型９ａが隙間なく覆うように、また、立設された消失湯道７が折れないようにも注意しながら丁寧に作業する。なお、消失鋳型１ｂの消失湯道７の先端部８が上部砂鋳型９ａから露出するようにしておく。
このようにして行ったステップＳ４の完了時の状態が図６に示された状態である。
図６において、砂鋳型としては、消失鋳型１ｂの下部に敷くようにして設けられる下部砂鋳型９ｂと、下部砂鋳型９ｂに消失鋳型１ｂを載置した後に、その上から消失鋳型１ｂを覆うようにして設けられる上部砂鋳型９ａの２種類がある。
下部砂鋳型９ｂも上部砂鋳型９ａも砂鋳型として成形する前に、砂を固化させるための液状のバインダー（硬化剤）を添加してこねて粘度を出しておく。ステップＳ３では、まず上部砂鋳型９ａを製作して、消失鋳型１ｂを載置できる程度の大きさとして形を整えて、その上から消失鋳型１ｂを載置して固定する。
このステップＳ３では、図６に示すとおり下部砂鋳型９ｂ内に消失フック６ｂが埋まった状態で消失鋳型１ｂが設置されている状態となるが、上部砂鋳型９ａは次のステップＳ４で消失鋳型１ｂを覆うのでまだ存在していない。
下部砂鋳型９ｂに消失鋳型１ｂを固定した後に、ステップＳ４として上部砂鋳型９ａで消失鋳型１ｂを被覆する工程を実施する。その際には、消失鋳型１ｂの炭材４の周囲を上部砂鋳型９ａが隙間なく覆うように、また、立設された消失湯道７が折れないようにも注意しながら丁寧に作業する。なお、消失鋳型１ｂの消失湯道７の先端部８が上部砂鋳型９ａから露出するようにしておく。
このようにして行ったステップＳ４の完了時の状態が図６に示された状態である。
【0024】
ステップＳ４において、上部砂鋳型９ａと下部砂鋳型９ｂが硬化した後に実行するのがステップＳ５で、溶融した鋳鉄を消失湯道７の先端部８から注湯する工程である。この工程で、溶融した鋳鉄によって発泡スチロール製の消失鋳型１ｂが消失し、その型に鋳鉄が流れ込んで鉄イオン供給構造体１ａが形成される。消失ブロック３ｂに埋設された炭材４は消失することなく、消失ブロック３ｂに替わって鋳鉄ブロック３ａに埋設されるように形成される。
ステップＳ６は鉄イオン供給構造体１ａの冷却工程である。冷却方法は常温で上部砂鋳型９ａと下部砂鋳型９ｂで覆ったまま放置（自然乾燥）するだけでよいが、送風機で冷却してもよい。冷却時間は鉄イオン供給構造体１ａの大きさや厚みにもよるが自然乾燥で６－１０時間程度である。
ステップＳ７は上部砂鋳型９ａと下部砂鋳型９ｂを剥離して、鉄イオン供給構造体１ａを取り出す工程である。
取り出した鉄イオン供給構造体１ａには消失湯道７に流れ込んだ鋳鉄がそのまま残るので、その部分を切除する。
このようにして鉄イオン供給構造体１ａを製造する。
ステップＳ６は鉄イオン供給構造体１ａの冷却工程である。冷却方法は常温で上部砂鋳型９ａと下部砂鋳型９ｂで覆ったまま放置（自然乾燥）するだけでよいが、送風機で冷却してもよい。冷却時間は鉄イオン供給構造体１ａの大きさや厚みにもよるが自然乾燥で６－１０時間程度である。
ステップＳ７は上部砂鋳型９ａと下部砂鋳型９ｂを剥離して、鉄イオン供給構造体１ａを取り出す工程である。
取り出した鉄イオン供給構造体１ａには消失湯道７に流れ込んだ鋳鉄がそのまま残るので、その部分を切除する。
このようにして鉄イオン供給構造体１ａを製造する。
【0025】
本実施の形態に係る鉄イオン供給構造体の製造方法では、消失鋳型１ｂの消失ブロック３ｂに炭材４を埋め込むことで、鋳鉄によって消失した消失ブロック３ｂに替わって鋳鉄ブロック３ａで炭材４を保持することが可能であり、鋳鉄ブロック３ａとの間で、炭材４は埋設部４ｂと露出部４ａを備えることが可能である。
鉄イオン溶出構造体１ａにおいて、炭材４が埋設部４ｂと露出部４ａを備えることで、炭材４の埋設部４ｂと鋳鉄ブロック３ａとの間で鉄炭素電池が形成され、鋳鉄から電子が放出されて２価鉄イオンが発生し、放出された電子は炭材４の埋設部４ｂから露出部４ａへ移動して水中に放出されるかあるいは埋設部４ｂと鋳鉄ブロックの隙間３ａから水中に放出され、２価鉄イオンは埋設部４ｂと鋳鉄ブロック３ａの隙間から水中に溶出する。溶出した２価鉄イオンはフルボ酸やフミン酸等の腐植酸と結合して植物性プランクトンや藻類、海草に吸収されて栄養源となることができる。
また、炭材４の埋設部４ｂは徐々に欠けたり朽ちたりして水中に放出されると考えられるが、それによってできる凹部には水が浸入するため、その場合も２価鉄イオンを水中に溶出し、同様に栄養源となる。
鉄イオン溶出構造体１ａにおいて、炭材４が埋設部４ｂと露出部４ａを備えることで、炭材４の埋設部４ｂと鋳鉄ブロック３ａとの間で鉄炭素電池が形成され、鋳鉄から電子が放出されて２価鉄イオンが発生し、放出された電子は炭材４の埋設部４ｂから露出部４ａへ移動して水中に放出されるかあるいは埋設部４ｂと鋳鉄ブロックの隙間３ａから水中に放出され、２価鉄イオンは埋設部４ｂと鋳鉄ブロック３ａの隙間から水中に溶出する。溶出した２価鉄イオンはフルボ酸やフミン酸等の腐植酸と結合して植物性プランクトンや藻類、海草に吸収されて栄養源となることができる。
また、炭材４の埋設部４ｂは徐々に欠けたり朽ちたりして水中に放出されると考えられるが、それによってできる凹部には水が浸入するため、その場合も２価鉄イオンを水中に溶出し、同様に栄養源となる。
【0026】
次に、本実施の形態に係る鉄イオン供給構造体を用いた藻礁について図７を参照しながら説明する。図７は、本実施の形態に係る藻礁の外形概念図である。
図７において、藻礁１０は格子状の側面パネル１１を上下２段に８枚組み合わせて、水平断面を四角形として閉じた状態で２段重ねた籠状構造物１２とし、側面パネル１１の格子に鉄イオン供給構造体１ａの鋳鉄フック６ａを掛止させたものである。本実施の形態に係る藻礁１０では１面の側面パネル１１に鉄イオン供給構造体１ａをユニットとして１体のみ掛止しているが、鉄イオン供給構造体１ａは複数掛止させてもよいし、複数の側面パネル１１に掛止してもよい。また、鉄イオン供給構造体１ａの配置も、水流を考慮しながらどのように配置してもよい。
藻礁１０は炭素を多く含んだ鋳鉄製の鉄イオン供給構造体１ａを掛止することで、２価鉄イオンから３価鉄イオンとなるまでの時間が長く、腐植酸との結合が容易となり赤錆が発錆し難いため、長期間に亘って安定して２価鉄イオンを供給することが可能である。
さらに、鉄イオン供給構造体１ａは裏面に鋳鉄フック６ａを備えることで側面パネル１１から成る籠状構造物１２に対して着脱が容易で、配置変更も容易となり、藻礁１０の形成に対して自由度を高めることも可能である。また、鋳鉄フック６ａで掛止することで、鉄イオン供給構造体１ａを鉛直方向に安定的に立てることが可能となり、鋳鉄ブロック３ａを鉛直方向に対して垂直に鋳鉄プレート２ａから突出するので水流に対向し、鋳鉄ブロック３ａ近傍で滞留することなく下流側の籠状構造物１２内部の方向へ向けて２価鉄イオンを溶出させることが可能である。
図７において、藻礁１０は格子状の側面パネル１１を上下２段に８枚組み合わせて、水平断面を四角形として閉じた状態で２段重ねた籠状構造物１２とし、側面パネル１１の格子に鉄イオン供給構造体１ａの鋳鉄フック６ａを掛止させたものである。本実施の形態に係る藻礁１０では１面の側面パネル１１に鉄イオン供給構造体１ａをユニットとして１体のみ掛止しているが、鉄イオン供給構造体１ａは複数掛止させてもよいし、複数の側面パネル１１に掛止してもよい。また、鉄イオン供給構造体１ａの配置も、水流を考慮しながらどのように配置してもよい。
藻礁１０は炭素を多く含んだ鋳鉄製の鉄イオン供給構造体１ａを掛止することで、２価鉄イオンから３価鉄イオンとなるまでの時間が長く、腐植酸との結合が容易となり赤錆が発錆し難いため、長期間に亘って安定して２価鉄イオンを供給することが可能である。
さらに、鉄イオン供給構造体１ａは裏面に鋳鉄フック６ａを備えることで側面パネル１１から成る籠状構造物１２に対して着脱が容易で、配置変更も容易となり、藻礁１０の形成に対して自由度を高めることも可能である。また、鋳鉄フック６ａで掛止することで、鉄イオン供給構造体１ａを鉛直方向に安定的に立てることが可能となり、鋳鉄ブロック３ａを鉛直方向に対して垂直に鋳鉄プレート２ａから突出するので水流に対向し、鋳鉄ブロック３ａ近傍で滞留することなく下流側の籠状構造物１２内部の方向へ向けて２価鉄イオンを溶出させることが可能である。
【0027】
また、側面パネル１１をユニットとして、設置場所の深さに応じて自由に数や高さを調整することが可能である。また、藻礁１０は側面パネル１１と鉄イオン供給構造体１ａから構成されているので、浅い海において重機等を使用することなく、小型の船舶と少人数による作業で容易に設置することが可能である。
さらに、この藻礁１０を海岸近くの浅い海に配置することで、植物性プランクトンや藻類、あるいは海草に対して２価鉄イオンを含む栄養源を供給することが可能であり、磯焼けを回避可能であり、海岸近くの海で藻類や海草を育成することができる。海のみならず、河川でも側面パネル１１の高さを低くすることで浅い箇所でも対応可能であり、同様に川藻等に対する藻礁１０として活用することが可能である。
なお、側面パネル１１の材質は問わないが、金属で構成させることで重量物として、海流や水流にも流され難くすることができるので望ましいが、例えば鋼鉄や鋳鉄でもよく、特に鋳鉄であれば、鉄イオン溶出構造体１ａと同様に赤錆を発錆することなく腐食に強いと同時に徐々に２価鉄イオンを供給することが可能であるので、鉄イオン溶出構造体１ａと相俟って植物性プランクトンや藻類、海草に対して、より長期的に安定して２価鉄イオンを供給することができる。
また、本実施の形態では藻礁１０として側面パネル１１を水平断面を四角形に閉じた構造を示したが、閉じていれば四角形に限定するものではなく、三角形の他六角形等の多角形でもよい。
さらに、この藻礁１０を海岸近くの浅い海に配置することで、植物性プランクトンや藻類、あるいは海草に対して２価鉄イオンを含む栄養源を供給することが可能であり、磯焼けを回避可能であり、海岸近くの海で藻類や海草を育成することができる。海のみならず、河川でも側面パネル１１の高さを低くすることで浅い箇所でも対応可能であり、同様に川藻等に対する藻礁１０として活用することが可能である。
なお、側面パネル１１の材質は問わないが、金属で構成させることで重量物として、海流や水流にも流され難くすることができるので望ましいが、例えば鋼鉄や鋳鉄でもよく、特に鋳鉄であれば、鉄イオン溶出構造体１ａと同様に赤錆を発錆することなく腐食に強いと同時に徐々に２価鉄イオンを供給することが可能であるので、鉄イオン溶出構造体１ａと相俟って植物性プランクトンや藻類、海草に対して、より長期的に安定して２価鉄イオンを供給することができる。
また、本実施の形態では藻礁１０として側面パネル１１を水平断面を四角形に閉じた構造を示したが、閉じていれば四角形に限定するものではなく、三角形の他六角形等の多角形でもよい。
【0028】
さらに、藻礁１０に多孔質コンクリートプレート１３を設置してもよい。この多孔質コンクリートプレート１３は、多孔質コンクリート製であることから表面に藻類や海草が着生し易く着床具として機能するので、鉄イオン供給構造体１ａの近傍の側面パネル１１の格子に同様にフックで掛止することで栄養源も供給され易い環境となり、より藻類や海草が生育し易い藻場を形成することが可能である。
また、多孔質コンクリートプレート１３に着生した藻類や海草を多孔質コンクリートプレート１３ごと取外し、他の場所に移植することも可能であり、新たな藻場を造成するための育苗拠点として活用することも可能である。
なお、多孔質コンクリートプレート１３もユニットとして、その数や配置は自由に設定可能である。また、本実施の形態に係る藻礁１０では、藻類や海草を育成、繁茂させることができるため、それを食する魚類を蝟集させることが可能となり漁礁あるいは産卵場としても活用可能である。
また、多孔質コンクリートプレート１３に着生した藻類や海草を多孔質コンクリートプレート１３ごと取外し、他の場所に移植することも可能であり、新たな藻場を造成するための育苗拠点として活用することも可能である。
なお、多孔質コンクリートプレート１３もユニットとして、その数や配置は自由に設定可能である。また、本実施の形態に係る藻礁１０では、藻類や海草を育成、繁茂させることができるため、それを食する魚類を蝟集させることが可能となり漁礁あるいは産卵場としても活用可能である。
【産業上の利用可能性】
【0029】
本願発明における鉄イオン供給構造体は、海や河川において２価鉄イオンを溶出し植物性プランクトン、藻類や海草に対する栄養源として利用することが可能であり、鉄イオン供給構造体を備えた藻礁は藻類や海草の生育場所、別場所での藻場等の形成のための育苗拠点、さらには漁礁あるいは産卵場として利用することが可能である。
【符号の説明】
【0030】
１ａ…鉄イオン供給構造体 １ｂ…消失鋳型 ２ａ…鋳鉄プレート ２ｂ…消失プレート ３ａ…鋳鉄ブロック ３ｂ…消失ブロック ４…炭材 ４ａ…露出部 ４ｂ…埋設部 ５ａ…鋳鉄溝 ５ｂ…消失溝 ６ａ…鋳鉄フック ６ｂ…消失フック ７…消失湯道 ８…先端部 ９ａ…上部砂鋳型 ９ｂ…下部砂鋳型 １０…藻礁 １１…側面パネル １２…籠状構造物 １３…多孔質コンクリートプレート
【要約】
【課題】植物性プランクトンや藻類の育成に必要な鉄イオンを、海中や河川中の定位置で長期間に亘り継続的に安定して供給可能な鉄イオン供給構造体とその製造方法と鉄イオン供給構造体を用いた藻礁を提供する。
【解決手段】鉄イオン供給構造体１ａは、平板状の鋳鉄プレート２ａと、この鋳鉄プレート２ａから突出する複数の鋳鉄ブロック３ａと、を有し、鋳鉄ブロック３ａは、鋳鉄ブロック３ａの表面から露出する露出部と、鋳鉄ブロック３ａの内部に埋設される埋設部と、を備える炭材４を有する。また、鋳鉄プレート２ａの裏面には鋳鉄フック６ａを有する。
【選択図】図１
【解決手段】鉄イオン供給構造体１ａは、平板状の鋳鉄プレート２ａと、この鋳鉄プレート２ａから突出する複数の鋳鉄ブロック３ａと、を有し、鋳鉄ブロック３ａは、鋳鉄ブロック３ａの表面から露出する露出部と、鋳鉄ブロック３ａの内部に埋設される埋設部と、を備える炭材４を有する。また、鋳鉄プレート２ａの裏面には鋳鉄フック６ａを有する。
【選択図】図１
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】