JP2012153425A - 液中貯蔵装置及び方法並びに淡水製造貯蔵システム - Google Patents

Abstract

【課題】環境液より比重が小さい被貯蔵流体を可撓性の袋に入れて環境液中に貯蔵する際、袋の破損や過度な張力の発生を防止する。
【解決手段】液中貯蔵装置１の可撓性膜からなる袋１０内を第１貯蔵室１１と第２貯蔵室１２とに仕切る。この袋１０を環境液２中に配置する。第１貯蔵室１１には被貯蔵流体３を貯蔵する。第２貯蔵室１２には環境液２より比重が大きい平衡流体４を貯蔵する。
【選択図】図１

Description

この発明は、比重が環境液の比重とは異なる被貯蔵流体を環境液中に貯蔵する装置及び方法、並びに淡水を製造及び貯蔵するシステムに関し、特に被貯蔵流体の比重が環境液より軽い場合に適した液中貯蔵装置及び液中貯蔵方法、並びに淡水製造貯蔵システムに関する。

海上に浮遊させた貯蔵槽に淡水や石油を貯蔵する方法は公知である。貯蔵槽は海流に流されないように繋留する。
特許文献１（実公平３−３５１８号公報）の水中貯蔵装置は、外袋と内袋を有している。内袋に被貯蔵流体を貯蔵する。外袋と内袋の間に体積調整用の液体を充填する。内袋内の被貯蔵流体の体積に応じて、内袋が膨張又は収縮し、これに伴なって、外袋と内袋の間の体積調整用の液体が出し入れされる。外袋には複数の浮力調節装置が設けられ、かつアンカーによって外袋が水底に繋留されている。

実公平３−３５１８号公報

可撓性の膜からなる袋内に被貯蔵流体を入れ、上記袋を海上に浮かせた場合、波や風によって袋が破損して被貯蔵流体が流出するおそれがある。また、袋が海流に流されないように繋留すると、繋留綱との連結部分に局所的に張力が集中して袋が破損するおそれがある。さらに、袋が海面に浮かんでいると、船舶の航行の邪魔になる。特許文献１（実公平３−３５１８号公報）では、外袋の複数箇所に錘又は浮きからなる浮力調節装置を設けて浮力を調節しているが、そうすると浮力調節装置の設置部分に局所的な張力が発生する。被貯蔵流体の量が大きくなると、浮力調節装置も大きくしなければならず、局所的な張力がますます増大する。

上記問題点を解決するために、本発明装置は、環境液より比重が小さい被貯蔵流体を前記環境液中に貯蔵する液中貯蔵装置であって、前記環境液中に配置される可撓性膜からなる袋を備え、前記袋の内部に第１貯蔵室と第２貯蔵室とが設けられ、前記第１貯蔵室には前記被貯蔵流体が貯蔵され、前記第２貯蔵室には前記環境液より比重が大きい平衡流体（バランサー）が貯蔵されることを特徴とする。
また、本発明方法は、環境液より比重が小さい被貯蔵流体を前記環境液中に貯蔵する液中貯蔵方法であって、第１貯蔵室と第２貯蔵室を有する可撓性膜からなる袋の前記第１貯蔵室に前記被貯蔵流体を貯蔵し、前記第２貯蔵室には前記環境液より比重が大きい平衡流体を貯蔵し、前記袋を前記環境液中に配置することを特徴とする。
これによって、袋の第１貯蔵室内の被貯蔵流体は浮力が重力より大きくて浮こうとし、第２貯蔵室内の平衡流体は重力が浮力より大きくて沈もうとする。これらの力をバランスさせることで、液中貯蔵装置の袋を環境液中（海中等）の所望の水深範囲内に浮遊させることができる。或いは、袋を環境液底（海底等）に沈めて設置することもできる。第１、第２貯蔵室ひいては被貯蔵流体と平衡流体を袋の広い範囲に行き渡らせることで、袋の広い範囲ないしは略全域において被貯蔵流体の浮力を平衡流体の沈力で抑えてバランスをとることができ、袋の局所に張力が集中するのを回避又は緩和できる。一般に水中は水面より流れが安定しているため、袋が破損するおそれが小さい。船舶の航行の邪魔になることも少ない。また、袋を繋留する必要がなく、繋留したとしても袋に作用する局所的な張力を軽減できる。

前記袋が、前記第１貯蔵室と前記第２貯蔵室とを仕切る隔膜を有していることが好ましい。これによって、被貯蔵流体と平衡流体が混ざるのを防止できる。
第１貯蔵室内の被貯蔵流体の貯蔵量と第２貯蔵室の平衡流体の貯蔵量を調節することによって、液中貯蔵装置の袋全体に作用する浮力と重力のバランスを取ることができる。例えば、被貯蔵流体及び平衡流体が貯蔵された袋全体の重量と体積の比が環境液の密度とほぼ等しくなるよう調節することによって、袋全体の比重を環境液の比重とほぼ等しくなるようにでき、環境液中の袋に作用する浮力と重力を互いにほぼ相殺することができる。これによって、袋の水深を簡単に操作することができる。

前記第２貯蔵室を上側にし、前記第１貯蔵室を下側にすることが好ましい。
前記隔膜が前記袋内を上下に仕切り、前記隔膜より上側に前記第２貯蔵室が配置され、前記隔膜より下側に前記第１貯蔵室が配置されることが好ましい。これによって、袋内の上側部に平衡流体が配置され、袋内の下側部に被貯蔵流体が配置される。
袋内の上側部の平衡流体は沈もうとし、袋内の下側部の被貯蔵流体は浮こうとするため、袋に作用する張力を十分に小さくできる。

前記第１貯蔵室又は前記第２貯蔵室が、隔膜部によって複数の室部に区画されていることが好ましい。これによって、袋の形状及び姿勢を安定させることができる。重比重の第２貯蔵室を上にし、かつ軽比重の第１貯蔵室を下にしたときでも、第２貯蔵室が第１貯蔵室の中央部にめり込んだり、袋が上下にひっくり返ったりするのを防止できる。

前記袋が、筒状であり、前記第１貯蔵室と前記第２貯蔵室とが前記袋の軸方向と直交する方向に区画されていてもよい。これによって、被貯蔵流体の浮力を袋の略全域で抑えることができ、袋に作用する張力を確実に低減できる。袋を軸方向に長くし、かつ各貯蔵室ひいては各流体を袋の軸方向に行き渡らせることで、袋に作用する張力を一層確実に低減できる。
前記袋が、扁平状であり、前記第１貯蔵室と前記第２貯蔵室とが前記袋の厚さ方向に区画されていてもよい。これによって、袋の略全域に被貯蔵流体と平衡流体を行き渡らせることができ、被貯蔵流体の浮力を袋の略全域で抑えることができ、袋に作用する張力を一層低減できる。

前記環境液が海水であり、前記被貯蔵流体が淡水であり、前記平衡流体が海水より塩分濃度が高い濃塩水であることが好ましい。これによって、淡水を海中に貯蔵することができる。
前記環境液が海水であり、前記被貯蔵流体が石油であり、前記平衡流体が海水より塩分濃度が高い濃塩水であってもよい。

前記袋を、防波堤が設けられた港湾の海中に設置することが好ましい。これによって、袋を安定的に設置できる。

前記袋の水深が所定範囲になるよう調節する調節手段を設けることが好ましい。前記袋の水深が所定範囲になるよう、前記被貯蔵流体と前記平衡流体の体積比を調節することが好ましい。
前記所定範囲は、船舶の航行に支障がない水深であり、かつ可能な限り海面近くに設定することが好ましい。
前記所定範囲は、前記袋を設置した付近の海上を航行する可能性のある船舶の吃水より例えば５ｍ〜１０ｍ程度の深さになるよう設定するのが好ましい。小型船舶用の港湾の場合、前記所定範囲は、海面から例えば５ｍ〜１０ｍ程度の深さにしてもよい。

前記調節手段として、例えば繋留ロープが挙げられる。前記第１貯蔵室内の被貯蔵流体の体積を前記第２貯蔵室内の平衡流体の体積より大きくして、前記袋の浮力を大きくするとともに、前記繋留ロープの下端部を海底等に固定し、かつ前記繋留ロープの上端部を前記袋に連結し、かつ前記繋留ロープの長さを調節することによって、前記袋の水深を調節できる。袋にかかる浮力を平衡流体によって減殺できるため、袋における繋留ロープの連結部分に過度な張力が作用するのを回避できる。

前記液中貯蔵装置が、前記調節手段として、前記袋の水深を測定する水深センサと、前記第２貯蔵室又は前記第１貯蔵室に接続された補助容器と、前記第２貯蔵室又は前記第１貯蔵室と前記補助容器との間で濃塩水又は淡水を授受させる授受手段と、前記水深センサの検出値に基づいて、前記袋の水深が前記所定範囲になるように前記授受手段を操作する制御部とを備えていることが好ましい。前記補助容器が前記第２貯蔵室に接続されるときは、前記平衡流体を前記補助容器に充填しておく。袋の水深が所定範囲より浅くなったときは、授受手段によって補助容器内の平衡流体を第２貯蔵室に補充する。袋の水深が所定範囲より深くなったときは、授受手段によって第２貯蔵室内から平衡流体の一部を取り出して補助容器に送る。また、前記補助容器が前記第１貯蔵室に接続されるときは、前記被貯蔵流体を前記補助容器に充填しておく。袋の水深が所定範囲より浅くなったときは、授受手段によって第１貯蔵室内から被貯蔵流体の一部を取り出して補助容器に送る。袋の水深が所定範囲より深くなったときは、授受手段によって補助容器内の被貯蔵流体を第１貯蔵室に補充する。これによって、袋の水深を所定範囲なるように確実に制御できる。

前記袋の外周に漁礁部材を設けてもよい。例えば、袋に漁礁部材として網を被せる。これによって、袋の外周に海藻が付着し易くなり、袋を漁礁として利用できる。また、漁礁部材が紐状又は帯状（長片状）であってもよい。紐状又は帯状の漁礁部材は疑似海藻になって魚を集めることができ、袋を漁礁として利用できる。

また、本発明は、海水から淡水を製造して貯蔵する淡水製造貯蔵システムであって、
海中に配置される可撓性膜からなる袋を含み、前記袋の内部に第１貯蔵室と第２貯蔵室とが設けられ、前記第１貯蔵室には淡水が貯蔵され、前記第２貯蔵室には海水より高塩分濃度の濃塩水が貯蔵される液中貯蔵装置と、
海水から水分を分離して淡水を製造する淡水製造装置と、
を備え、前記淡水製造装置における淡水の出口ポートと、前記第１貯蔵室とが、淡水路にて接続され、前記淡水製造装置における水分を分離した後の海水の出口ポートと前記第２貯蔵室とが、濃塩水路にて接続されていることを特徴とする。
これによって、淡水製造装置で生成した淡水を、その出口ポートから淡水路を経て液中貯蔵装置の第１貯蔵室に供給でき、第１貯蔵室内に被貯蔵流体として貯蔵することができる。
淡水製造装置において、水分を分離した後の海水は塩分濃度が高くなり、濃塩水になる。この濃塩水を出口ポートから濃塩水路を経て液中貯蔵装置の第２貯蔵室に供給する。これによって、淡水製造装置で生成された濃塩水を前記平衡流体として第２貯蔵室に貯蔵でき、袋のバランサーとして利用することができる。

好ましくは、淡水製造装置から第２貯蔵室への濃塩水の供給と、淡水製造装置から第１貯蔵室への淡水の供給を同時併行して行なう。これによって、第１、第２貯蔵室のうち下側に配置される室への所要供給圧の増大するのを抑えることができる。
さらに、濃塩水の塩分濃度（ひいては比重）に応じて、濃塩水の供給流量と淡水の供給流量の比を調節することによって、液中貯蔵装置の袋全体に作用する浮力と重力のバランスを取ることができる。例えば、充填後の袋全体の重量と体積の比が海水の密度とほぼ等しくなるよう、濃塩水の供給量と淡水の供給量を調節することによって、袋全体の比重を海水の比重とほぼ等しくなるようにでき、海水中の袋に作用する浮力と重力を互いに相殺することができる。そのために、充填後の袋を小さい力で海中に浮遊させて設置でき、または海底に沈めて設置することができる。

前記淡水路から淡水の出力路が分岐し、前記濃塩水路から濃塩水の排出路が分岐していることが好ましい。これによって、淡水貯蔵時には、淡水製造装置にて生成した淡水の一部又は全部を、淡水路を経て、液中貯蔵装置の第１貯蔵室に供給し、残部がある場合はそれを出力路に分流して淡水の利用部へ供給できる。かつ淡水製造装置からの濃塩水の一部又は全部を、濃塩水路を経て液中貯蔵装置の第２貯蔵室に供給し、残部がある場合はそれを排出路に分流させて海等へ排出できる。また、貯蔵淡水の放出時には、液中貯蔵装置の第１貯蔵室から淡水を淡水路へ導出し、淡水製造装置からの淡水と合わせて、出力部から淡水利用部へ供給できる。かつ液中貯蔵装置の第２貯蔵室から濃塩水を濃塩水路へ導出し、淡水製造装置からの濃塩水と一緒に排出できる。１つの淡水路を、淡水製造装置から液中貯蔵装置への淡水貯蔵路、及び液中貯蔵装置から淡水利用部への淡水放出路として共用できる。１つの濃塩水路を、淡水製造装置から液中貯蔵装置への濃塩水貯蔵路、及び液中貯蔵装置からの濃塩水排出路として共用できる。したがって、配管構造を簡素化できる。

一般に、淡水製造装置は、一年中運転するよりも、ダム等の水源設備の貯水量が少ない期間のみ運転することが多く、淡水の最大需要に合わせて淡水製造装置の規模（淡水製造能力）を設定している。したがって、淡水製造装置の規模は大きくても、実際の造水量は少ないのが常である。
これに対して、本淡水製造貯蔵システムによれば、水源設備の貯水量が充分に大きいときは、淡水製造装置にて生産した淡水を液中貯蔵装置に貯蔵することができる。そして、水源設備の貯水量が不足してきたときは、淡水製造装置からの淡水に加えて、液中貯蔵装置に貯蔵されている淡水をも供給することで、淡水供給量を増やすことができる。したがって、淡水製造装置を比較的小さい造水量で定常運転することができ、淡水製造装置の規模を上記定常運転の造水量に合わせて決定できる。この結果、淡水製造装置を小型化できる。

本発明によれば、袋の第１貯蔵室内の被貯蔵流体の浮力と第２貯蔵室内の平衡流体の重力をバランスさせることで、袋を環境液中に浮遊させることができる。或いは、袋を環境液底に沈めて設置することもできる。バランサーとして流体を用いることによって、袋の局所に過大な張力が発生するのを防止又は緩和できる。

本発明の第１実施形態に係る液中貯蔵装置の正面図である。 上記第１実施形態に係る液中貯蔵装置の側面図である。 上記第１実施形態に係る液中貯蔵装置を海中に設置した状態を示す側面図である。 本発明の第２実施形態に係る液中貯蔵装置の側面図である。 上記第２実施形態に係る液中貯蔵装置の平面図である。 本発明の第３実施形態を示し、液中貯蔵装置の袋を海中に設置した状態を示す側面図である。 本発明の第４実施形態を示し、液中貯蔵装置の袋を海中に設置した状態を示す側面図である。 本発明の第５実施形態を示し、液中貯蔵装置の袋を海中に設置した状態を示す側面図である。 本発明の第６実施形態を示し、液中貯蔵装置の袋を海中に設置した状態を示す側面図である。 本発明の第７実施形態を示し、液中貯蔵装置を海中に設置した状態を示す側面図である。 本発明の第８実施形態を示し、液中貯蔵装置を海中に設置した状態を示す側面図である。 本発明の第９実施形態を示し、液中貯蔵装置を海中に設置した状態を示す側面図である。 本発明の第１０実施形態を示し、液中貯蔵装置を海中に設置した状態を示す側面図である。 本発明の第１１実施形態に係る淡水製造貯蔵システムを示す解説図である。

以下、本発明の実施形態を図面にしたがって説明する。
図１〜図３は、本発明の第１実施形態を示したものである。図３に示すように、液中貯蔵装置１は、被貯蔵流体３を環境液２中に貯蔵する装置である。ここでは、被貯蔵流体３は、淡水である。例えば、液中貯蔵装置１は、防波堤で囲まれた港湾内の海中に設置される。環境液２は、海水である。海水の水に対する比重は約１．０４である。したがって、被貯蔵流体３（淡水）は、環境液２（海水）より比重が小さい軽比重流体である。

図１及び図２に示すように、液中貯蔵装置１は、袋１０を備えている。袋１０は、可撓性の膜によって構成されている。袋１０の材質としては、ポリプロピレン、ポリエチレン等の樹脂が挙げられる。これら樹脂は１方向又は２方向に延伸されていてもよい。袋１０は、袋本体１９と、隔膜１３を含み、その内部に第１貯蔵室１１と第２貯蔵室１２が形成されている。図２に示すように、袋本体１９ひいては袋１０は、左右方向（図１の紙面と直交する方向、以下「軸方向」と称す）に長く延びる筒状になっている。

図１に示すように、袋１０の軸方向と直交する断面は、２つの円を連ねた形状になっている。袋１０の上下方向の中央部がくびれて幅狭になっている。袋１０のくびれ部分１０ａの内部に隔膜１３が設けられている。隔膜１３の周縁の全周が袋本体１９に一体に連なっている。図２に示すように、袋１０の軸方向の両端部は、中央部が凹んでいる。この凹み部分１０ｅが袋１０の両側面のくびれ部分１０ａ（図１参照）に連続している。隔膜１３の軸方向の端部が、凹み部分１０ｅの袋本体１９に一体に連なっている。

隔膜１３によって袋１０の内部が上下に仕切られている。袋１０内の隔膜１３より上側部分が第１貯蔵室１１になっている。袋１０内の隔膜１３より下側部分が第２貯蔵室１２になっている。第１貯蔵室１１及び第２貯蔵室１２の断面がそれぞれほぼ円形になっている。第１貯蔵室１１と第２貯蔵室１２とが袋１０の軸方向と直交する方向に区画されている。

袋１０の軸方向の長さＬは、袋１０の幅Ｗ（各貯蔵室１１，１２の略円形断面の直径）より十分に大きいことが好ましい（Ｌ＞＞Ｗ）。更に、袋１０の軸方向の長さＬは、袋１０の軸方向と直交する断面の周長Ｌ_０（≒２πＷ）より十分に大きいことが好ましい（Ｌ＞＞Ｌ_０ ，２Ｗ＜Ｌ_０＜２πＷ）。袋１０の軸方向の長さＬは、Ｌ＝５ｍ〜１０００ｍ程度であることが好ましい。袋１０の幅Ｗは、Ｗ＝１ｍ〜２０ｍ程度であることが好ましい。なお、図２において、袋１０の高さ寸法（幅Ｗの約２倍）は、軸長Ｌに対し誇張されている。

上側の第１貯蔵室１１には、被貯蔵流体３を構成する淡水が貯蔵されている。下側の第２貯蔵室１２には、海水２より高塩分濃度の濃塩水４が貯蔵されている。濃塩水４は、平衡流体（バランサー）を構成する。濃塩水４は、淡水３より比重が大きく、更には海水２より比重が大きい。袋１０内において淡水３と濃塩水４が隔膜１３によって仕切られ、互いに混合するのが阻止されている。淡水３（被貯蔵流体）が袋１０内の上側部に配置され、濃塩水４（平衡流体）が袋１０内の下側部に配置されている。

濃塩水４の塩分濃度は、４ｗｔ％〜２０ｗｔ％程度が好ましく、ここでは例えば７ｗｔ％程度になっている。海水２の塩分濃度は３．５ｗｔ％程度であるから、淡水３と海水２の比重差の絶対値と、濃塩水４と海水２の比重差の絶対値は、ほぼ等しい。
淡水３と海水２の比重差の絶対値が、濃塩水４と海水２の比重差の絶対値とは異なっていてもよい。淡水３と海水２の比重差の絶対値が、濃塩水４と海水２の比重差の絶対値より大きくてもよく、小さくてもよい。

第１貯蔵室１１の内容積と第２貯蔵室１２の内容積は、ほぼ等しいが、互いに異なっていてもよい。袋１０内における淡水３の貯蔵量（体積）と濃塩水４の貯蔵量（体積）はぼ等しいが、互いに異なっていてもよい。淡水３の貯蔵量（体積）が濃塩水４の貯蔵量（体積）より大きくてもよく、小さくてもよい。

上記のように構成された液中貯蔵装置１の作用を説明する。
袋１０内の軽比重の淡水３は、浮力が重力より大きくて浮こうとする。一方、袋１０内の重比重の濃塩水４は、浮力が重力より小さくて沈もうとする。これらの力をバランスさせることで、液中貯蔵装置１を海水２中に浮遊させることができる。一般に海中は海面より流れが安定しているため、袋１０が破損するおそれが小さいく、袋１０を繋留する必要もない。たとえ繋留したとしても、袋１０に作用する局所的な張力を軽減できる。
各貯蔵室１１，１２ひいては各流体３，４を袋１０の略全域に行き渡らせることで、袋１０の略全域で被貯蔵流体３の浮力と平衡流体４の沈力とのバランスをとることができ、袋１０の局所に張力が集中するのを確実に回避できる。特に、筒状の袋１０を軸方向に長くし、かつ各流体３，４を袋１０の軸方向に行き渡らせることで、袋１０の局所に過大な張力が印加されるのを確実に回避できる（下式１参照）。これによって、袋１０を大きくして、被貯蔵流体３の貯蔵量を大きくできる。かつ、袋本体１９の厚さを十分に小さくでき、袋材料の所要量を小さくできる。
図３に示すように、液中貯蔵装置１の水深は、当該液中貯蔵装置１の設置場所付近での船舶５の航行に支障が生じない深さにすることが好ましく、船舶５の航行に支障が生じない範囲内で出来るだけ浅い水深であることがより好ましい。例えば、液中貯蔵装置１の水深は、船舶５の吃水より５ｍ〜１０ｍ程度深ければよい。漁港等の小型の船舶しか航行しない港湾の場合、液中貯蔵装置１の水深は、海面から５ｍ〜１０ｍ程度で十分である。

濃塩水４の塩分濃度ひいては比重や淡水３と濃塩水４の体積比を調節することで、液中貯蔵装置１の水深を調節することができる。
液中貯蔵装置１の設置場所が、河口に面した港湾等のように河川の水が流れ込む海域である場合、海底部の海水の密度（塩分濃度、比重）と上部ないしは海面部の海水の密度に差ができる。したがって、このような場所では、液中貯蔵装置１全体の重量と体積の比が、海底部の海水密度より小さく、かつ上部の海水密度より大きくなるよう、濃塩水４の塩分濃度（比重）や淡水３と濃塩水４の体積比を調節することによって、液中貯蔵装置１を海水の密度が不連続に変化する深さ付近に浮遊させることができる。

第１貯蔵室１１と第２貯蔵室１２の体積が等しく、袋１０が海中に浮遊していて、Ｌ＞＞Ｌ_０の場合、袋１０にかかる最大張力Ｔは、概略下式で表される。
Ｔ＝ρｇＶ／（２L） （式１）
したがって、袋１０の軸方向の長さＬを十分に大きくすることによって、袋１０にかかる張力を軽減できる。また、張力を袋１０の周方向にほぼ一様にすることができ、袋１０のくびれ部分１０ａ（ひいては隔膜１３）に張力が集中するのを防止できる。なお、式１において、ρは、淡水３と海水２の密度差又は濃塩水４と海水２の密度差である。例えば、濃塩水４の塩分濃度が７ｗｔ％のとき、淡水３と海水２の密度差と、濃塩水４と海水２の密度差は互いに等しく、ρ＝４０ｋｇ／ｍ^３である。ｇは、重力加速度である。Ｖは、淡水３の貯蔵量又は濃塩水４の貯蔵量であり、Ｖ≒π（Ｗ／２）^２Ｌ＝Ｌ_０ ^２Ｌ／（１６π）である。袋１０の材質がポリエチレン膜である場合、その破壊強度Ｅ_０は、Ｅ_０＝２０×１０^６［ｐａ］程度であり、必要な最小膜厚ｄ_０は、ｄ_０＝Ｔ／Ｅ_０＝ρｇＬ_０ ^２／（３２πＥ_０）＝１．９５×１０^−５Ｌ_０ ^２［ｍ］である。袋１０の幅ＷをＷ＝１．６［ｍ］とすると、周長Ｌ_０は、Ｌ_０＝１０［ｍ］であり、最小膜厚ｄ_０は、ｄ_０＝１９５０［μｍ］になる。そこで、安全率を約２倍取り、袋本体１０の膜厚は４０００μｍ程度にするのがよい。袋１０の長さＬをＬ＝１００ｍとすると、袋本体１９の膜材料の総体積は４ｍ^３、淡水貯蔵量Ｖは、Ｖ＝７９．６ｍ^３、袋本体１９の単位膜材料体積あたりの淡水貯蔵量ｒは、ｒ≒１９．９になる。また、袋本体１９の膜材料として、内部に繊維を埋入して破壊強度を１０倍にした膜材料を使用すると、膜厚を上記の１０分の１の０．４ｍｍにできるから、ｒ＝１９９になる。

次に、本発明の他の実施形態を説明する。以下の実施形態において既述の形態と重複する構成に関しては図面に同一符号を付して説明を省略する。
図４及び図５は、本発明の第２実施形態を示したものである。図４に示すように、第２実施形態では、袋１０Ｘ内の隔膜１３より下側に第１貯蔵室１１が配置され、隔膜１３より上側に第２貯蔵室１２が配置されている。したがって、袋１０Ｘ内の下側部分に被貯蔵流体の淡水３が貯蔵され、袋１０Ｘ内の上側部分に平衡流体の濃塩水４が貯蔵されている。

図５に示すように、第２実施形態の袋１０Ｘは、平面視で例えば四角形の扁平状になっている。扁平な袋１０Ｘが海中にほぼ水平に配置されている。第１貯蔵室１１と第２貯蔵室１２とが扁平な袋１０Ｘの厚さ方向（上下）に区画されている。被貯蔵流体３と平衡流体４が共に扁平な袋１０Ｘの面全体（長さ方向及び幅方向）に行き渡っている。袋１０Ｘの長さＬ及び幅Ｗは、袋１０Ｘの厚さより十分に大きく、ひいては各貯蔵室１１，１２の高さＨ（図４）より十分に大きい（Ｌ＞＞Ｈ、Ｗ＞＞Ｈ）。例えば、袋１０Ｘの長さＬは、Ｌ＝１０ｍ〜１０００ｍ程度であり、袋１０Ｘの幅Ｗは、Ｗ＝１ｍ〜５０ｍ程度である。各貯蔵室１１，１２の高さＨは、Ｈ＝１ｍ〜１０ｍ程度である。なお、図４において、袋１０Ｘの厚さは、袋１０Ｘの長さに対して誇張されている。

図４及び図５に示すように、袋１０Ｘの第１貯蔵室１１は、１又は複数の隔膜部１４によって複数の室部１６に区画されている。複数の隔膜部１４は、平面視で格子状になっており、第１貯蔵室１１を軸方向に分割するとともに幅方向にも分割している。各室部１６に淡水３が充填されている。
第１貯蔵室１１が、軸方向と幅方向のうちどちらか一方向にだけ分割されていてもよい。

袋１０Ｘの第２貯蔵室１２は、１又は複数の隔膜部１５によって複数の室部１７に区画されている。複数の隔膜部１５は、平面視で格子状になっており、第２貯蔵室１２を軸方向に分割するとともに幅方向にも分割している。各室部１７に濃塩水４が充填されている。隔膜部１４と隔膜部１５は、袋１０Ｘの軸方向及び幅方向の同じ位置に配置され、平面視で重なっている。
第２貯蔵室１２が、軸方向と幅方向のうちどちらか一方向にだけ分割されていてもよい。

各室部１６，１７の長さ×幅は、０．５ｍ×０．５ｍ〜５ｍ×５ｍ程度が好ましい。
袋１０Ｘの軸方向の両端部及び幅方向の両端部は共に半円状に膨らんでいる。

第２実施形態によれば、袋１０Ｘの上側部の重比重の濃塩水４が沈もうとし、袋１０Ｘの下側部の軽比重の淡水３が浮こうとするため、袋１０Ｘに作用する張力を十分に小さくできる。各流体３，４を扁平な袋１０Ｘの全域に行き渡らせることで、袋１０の全域で被貯蔵流体３の浮力と平衡流体４の沈力とのバランスをとることができ、袋１０Ｘの局所に過大な張力が印加されるのを回避できる。これによって、袋１０Ｘを大きくでき、被貯蔵流体３の貯蔵量を増大できる。かつ、袋本体１９の厚さを十分に小さくでき、袋材料の所要量を小さくできる。
また、袋１０Ｘの周縁部が全周にわたって半円状に膨らんでいるため、隔膜１３に作用する張力を一層低減できる。したがって、隔膜１３の厚さを十分に小さくできる。
さらに、貯蔵室１１，１２を隔膜部１４，１５によって複数の室部１６，１７に仕切ることによって、袋１０Ｘの扁平形状及び姿勢を安定させることができる。特に、重比重の濃塩水４が袋１０Ｘの上側部に配置され、軽比重の淡水３が袋１０Ｘの下側部に配置されていても、袋１０Ｘを扁平状に保ち、かつほぼ水平な姿勢に維持することができる。例えば上側の第２貯蔵室１２が下側の第１貯蔵室１１の中央部にめり込んだり、袋１０Ｘが上下にひっくり返ったりするのを防止できる。

袋１０Ｘにかかる最大張力Ｔは、Ｗ＞＞Ｈ、２Ｗ≒Ｌ_０（Ｌ_０は周長）とすることで、
Ｔ＝ρｇＨ^２／２ （式２）
となる。したがって、各貯蔵室１１，１２の高さＨひいては袋１０Ｘの厚さを小さくすることによって、袋１０Ｘにかかる張力を軽減できる。袋１０Ｘの長さＬ及び幅Ｗを大きくすることによって、淡水貯蔵量を大きくできる。袋１０Ｘの材質がポリエチレン膜である場合、その破壊強度Ｅ_０は、Ｅ_０＝２０×１０^６［ｐａ］程度であり、必要な最小膜厚ｄ_０は、ｄ_０＝Ｔ／Ｅ_０＝ρｇＨ^２／（２Ｅ_０）＝９．８×１０^−６Ｈ^２［ｍ］である。貯蔵室１１，１２の高さＨをＨ＝２．８［ｍ］とすると、最小膜厚ｄ_０は、ｄ_０＝７６．９［μｍ］になる。そこで、安全率を約２倍取り、袋本体１０の膜厚は１５０μｍ程度にするのがよい。袋１０の長さＬ及びＷをＬ＝Ｗ＝１００ｍとすると、袋本体１９の膜材料の体積は３ｍ^３、淡水貯蔵量Ｖは、Ｖ＝２８０００ｍ^３、袋本体１９の単位膜材料体積あたりの淡水貯蔵量ｒは、ｒ＝９３３３になる。

図６は、本発明の第３実施形態を示したものである。この実施形態の液中貯蔵装置１は、袋１０の水深を調節する調節手段２０を備えている。袋としては、第１実施形態（図１〜図３）と同様の筒状の袋１０が用いられている。調節手段２０は、補助容器２１と、連結管２２と、可逆式送液ポンプ２３と、水深センサ２４と、制御部２５を備えている。補助容器２１は、海底に設置されている。補助容器２１は、可撓性の袋にて構成されていてもよく、剛性部材にて構成されていてもよい。補助容器２１の内部には、第２貯蔵室１２内の濃塩水４と同じ濃塩水が貯蔵されている。

補助容器２１から連結管２２が袋１０へ延びている。連結管２２の先端が袋１０の第２貯蔵室１２に接続されている。袋１０の第２貯蔵室１２と補助容器２１とが連結管２２を介して連結されている。連結管２２は、好ましくは可撓管にて構成されている。

連結管２２に可逆式送液ポンプ２３が設けられている。連結管２２及び送液ポンプ２３は、第２貯蔵室１２と補助容器２１との間で濃塩水４を授受させる授受手段を構成する。すなわち、送液ポンプ２３を正転させると、補助容器２１内の濃塩水４が連結管２２を経て第２貯蔵室１２に送り込まれる。送液ポンプ２３を反転させると、第２貯蔵室１２内から濃塩水４が取り出され、連結管２２を経て補助容器２１に送られる。
可逆式送液ポンプ２３に代えて、単方向の送液ポンプ２３と方向制御弁とを組み合わせて連結管２２内の流れ方向を切り替えることにしてもよい。

袋１０には水深センサ２４が設けられている。水深センサ２４は、例えば圧力センサにて構成され、袋１０の水深に応じた検知信号を出力する。

送液ポンプ２３の制御信号線及び水深センサ２４の検出信号線が制御部２５に接続されている。送液ポンプ２３及び水深センサ２４と、制御部２５との接続は、有線に限られず、無線であってもよい。詳細な図示は省略するが、制御部２５は、マイクロコンピュータ、Ａ／Ｄ変換器、送液ポンプ２３の駆動回路などを含む。制御部２５は、海上又は地上に設置されていてもよく、袋１０の近く又は調節手段２０の近くの海中に設置されていてもよい。制御部２５を海上又は海中に設置する場合、制御部２５の上記内蔵素子を収容する筺体を防水性にすることが好ましい。制御部２５のマイクロコンピュータには、入出力インターフェース、ＣＰＵ、メモリ等が含まれている。メモリには、袋１０の水深の所定範囲のデータが格納されている。

第３実施形態では、水深センサ２４が袋１０の水深を検知し、その検知信号を制御部２５に入力する。制御部２５は、この入力信号及びメモリの上記データに基づいて、袋１０の水深が所定範囲になるように送液ポンプ２３を操作する。すなわち、袋１０の水深が所定範囲より浅くなったときは、送液ポンプ２３を正転させる。これによって、補助容器２１内の濃塩水４が連結管２２を経て第２貯蔵室１２に補充される。したがって、袋１０の濃塩水４の体積が大きくなって袋１０に働く重力が大きくなり、袋１０が沈降する。また、袋１０の水深が所定範囲より深くなったときは、送液ポンプ２３を上記とは逆方向に回転させる。これによって、第２貯蔵室１２内から濃塩水４の一部が取り出され、この濃塩水４が連結管２２を経て補助容器２１に送られる。したがって、袋１０の濃塩水４の体積が小さくなって袋１０に働く重力が小さくなり、相対的に袋１０に働く浮力が大きくなり、袋１０が浮上する。これによって、袋１０の水深を所定範囲内に維持することができる。

図７は、本発明の第４実施形態を示したものである。第４実施形態は、上記水深調節手段２０を第２実施形態（図４、図５）の袋１０Ｘに適用したものである。調節手段２０の連結管２２は、複数の枝管２６に分岐している。これら枝管２６が、袋１０Ｘの第２貯蔵室１２の各室部１７に１対１に接続されている。

袋１０Ｘの水深が所定範囲より浅くなったときは、送液ポンプ２３を正転させることで、補助容器２１内の濃塩水４を連結管２２から各枝管２６に分流させて、各室部１７に均等に補充する。また、袋１０Ｘの水深が所定範囲より深くなったときは、送液ポンプ２３を逆回転させることで、各室部１７から互いに等量の濃塩水４を取り出し、この濃塩水４を枝管２６から連結管２２を経て補助容器２１に送る。これによって、袋１０Ｘの水深を所定範囲内に維持することができる。各室部１７の濃塩水４を均等に出し入れすることで、袋本体１９や膜１３、隔膜部１５の一部分に過度な張力がかかるのを防止できる。また、袋１０Ｘの姿勢を安定させることができる。

図８は、本発明の第５実施形態を示したものである、この実施形態は、第４実施形態（図７）の変形例に係り、枝管２６が袋１０Ｘの外端部の室部１７にだけ接続されている。これによって、枝管２６を袋１０Ｘの中央の室部１７だけに接続するよりも張力の影響を低減できる。

図９は、本発明の第６実施形態を示したものである。この実施形態の水深調節手段２０は、濃塩水を充填した補助容器２１に代えて、補助容器２７を備えている。補助容器２７の内部には淡水３が充填されている。補助容器２７は、例えば可撓性の袋にて構成され、海面に浮んでいる。補助容器２７は、船舶５の航行の障害にならないよう、容積が補助容器２１より小さくなっている。補助容器２７は、波風等で破損しない程度の強度を有していることが好ましい。

補助容器２７から連結管２２が延びて複数の枝管２６に分岐している。これら枝管２６が、第１貯蔵室１１の各室部１６に１対１に連なっている。

第６実施形態において、袋１０Ｘの水深が所定範囲より深くなったときは、送液ポンプ２３を正転させることで、補助容器２７内の淡水３を連結管２２から各枝管２６に分流させて、各室部１６に均等に補充する。これによって、袋１０Ｘの淡水３の体積が大きくなって袋１０Ｘに働く浮力が大きくなり、袋１０Ｘが浮上する。また、袋１０Ｘの水深が所定範囲より浅くなったときは、送液ポンプ２３を逆回転させることで、各室部１６から互いに等量の淡水３を取り出し、枝管２６から連結管２２を経て補助容器２７に送る。これによって、袋１０Ｘの淡水３の体積が小さくなって袋１０Ｘに働く浮力が小さくなり、相対的に袋１０Ｘに働く重力が大きくなり、袋１０Ｘが沈降する。この結果、袋１０Ｘの水深を所定範囲内に維持することができる。

図１０は、本発明の第７実施形態を示したものである。この実施形態では、袋１０Ｘの水深調節手段として、繋留ロープ３０が用いられている。海底にはアンカー３１が設置されている。繋留ロープ３０の下端部がアンカー３１に連結され、繋留ロープ３０の上端部が袋１０Ｘに連結されている。袋１０Ｘが、繋留ロープ３０を介してアンカー３１に繋留されている。袋１０Ｘには繋留突片１８が設けられている。この繋留突片１８に繋留ロープ３０を止められている。

第７実施形態における袋１０Ｘの第１貯蔵室１１の内容積は、第２貯蔵室１２の内容積より大きい。したがって、袋１０Ｘの淡水３の貯蔵量（体積）が濃塩水４の貯蔵量（体積）より多い。このため、袋１０Ｘには比較的大きな浮力が作用している。図１０の二点鎖線で示すように、袋１０Ｘを繋留ロープ３０から切り離した場合、袋１０Ｘは、所定範囲より浅い水深でバランスする。繋留ロープ３０の長さは、袋１０Ｘの上記バランスする位置から海底までの距離より短い。したがって、袋１０Ｘは繋留ロープ３０によって引き下げられ、所定の水深範囲内に維持される。しかも、袋１０Ｘを所定範囲内のなるべく浅い水深に位置させることができる。繋留ロープ３０の長さを調節することで、袋１０Ｘの水深をほぼ正確に制御できる。濃塩水４によって袋１０Ｘにかかる浮力を減殺できるため、繋留突片１８や袋本体１９の繋留突片１８との接続部分に過度な張力が作用するのを回避できる。

図１１は、本発明の第８実施形態を示したものである。この実施形態では、袋１０Ｘの外周に網４０（漁礁部材）が設けられている。網４０は、袋１０Ｘの全体を覆っている。網４０の材質は、特に限定がなく、ポリエチレン等の合成樹脂繊維でもよく、麻糸等の天然繊維でもよい。

第８実施形態では、網４０によって袋１０Ｘを補強できる。更に、網４０を設けることで袋１０Ｘの外周に海藻が付着しやすくなる。これによって、袋１０Ｘの周りに魚６を集めることができ、袋１０Ｘを人口漁礁として利用できる。

図１２は、本発明の第９実施形態を示したものである。この実施形態では、袋１０Ｘの下側の外面に複数の紐状又は帯状（長片状）の漁礁部材４１が設けられている。漁礁部材４１の材質は、特に限定がないが、海水より比重が大きい樹脂であることが好ましい。例えば、漁礁部材４１の材質として、ナイロン、麻等が挙げられる。海中に浮遊する袋１０Ｘの下面から漁礁部材４１が垂れ下がっている。複数の漁礁部材４１は、等間隔に配列されていてもよく、不規則に配列されていてもよい。複数の漁礁部材４１の長さや幅は、互いに等しくてもよく、ランダムであってもよい。これら漁礁部材４１によって、液中貯蔵装置１の周りに魚６を集めることができ、液中貯蔵装置１を人口漁礁として利用することができる。

図１３は、本発明の第１０実施形態を示したものである。この実施形態では、袋１０Ｘの第２貯蔵室の内容積が、第１貯蔵室１１の内容積より大きい。したがって、袋１０Ｘの濃塩水４の貯蔵量（体積）が淡水３の貯蔵量（体積）より多い。このため、袋１０Ｘに作用する重力が浮力より大きく、袋１０Ｘが海底に着地している。第１０実施形態では、複数の紐状又は帯状（長片状）の漁礁部材４２が袋１０Ｘの上側の外面に設けられている。海底の袋１０Ｘから漁礁部材４２が上へ延びている。漁礁部材４２の材質は、特に限定がないが、海水より比重が小さい樹脂であることが好ましい。例えば、漁礁部材４２の材質として、ポリプロピレン、ポリエチレン等が挙げられる。漁礁部材４２として、例えば梱包や物を縛るための市販の樹脂テープを用いることができる。これら漁礁部材４２が疑似海藻になり、袋１０Ｘの周りに魚６を集めることができる。これによって、液中貯蔵装置１を人口漁礁として利用することができる。

図１４は、本発明の第１１実施形態を示したものである。第１１実施形態は、海水から淡水を製造して貯蔵する淡水製造貯蔵システムＳに係る。淡水製造貯蔵システムＳは、液中貯蔵装置１と、淡水製造装置７を備えている。液中貯蔵装置１は、海中に設置され、淡水製造装置７は海の近くの地上に設置されている。この実施形態では、液中貯蔵装置１として第２実施形態（図４〜図５）の扁平状の袋１０Ｘが用いられているが、第１実施形態（図１〜図３）の筒状の袋１０を用いてもよい。１つの液中貯蔵装置１が、複数の袋１０Ｘを有していてもよい。

淡水製造装置７は、海水から水分を分離して淡水を製造するものであり、例えば逆浸透膜を含む膜ユニット７０と、加圧ポンプ７５を備えている。海水を加圧ポンプ７５によって加圧して膜ユニット７０の逆浸透膜に接触させ、海水中の水分を抽出する。水分抽出後の海水は塩分濃度が高まり、濃塩水になる。
なお、膜ユニット７０は、逆浸透圧方式に限られず、蒸留膜を含む膜蒸留方式などであってもよい。膜蒸留方式の場合、海水を加熱し、海水中の水蒸気を蒸留膜に通して取り出す。

膜ユニット７０には、海からの海水２を取り入れる海水入口ポート７１と、水分抽出後の海水（濃塩水）を導出する濃塩水出口ポート７２と、抽出した水分（淡水）を導出する淡水出口ポート７３とが設けられている。更に、淡水製造装置７には、前処理部７４と、消毒部７６，７７が設けられている。前処理部７４は、膜ユニット７０への導入海水中の不純物を沈殿、濾過等によって除去する。消毒部７６，７７は、淡水を塩素等にて消毒する。

淡水製造貯蔵システムＳは、海水取り入れ管５１と、濃塩水管５２（濃塩水路）と、淡水管５３（淡水路）を更に備えている。これら管５１，５２，５３は、海中から地上にかけて配管されている。

海水取り入れ管５１の海側の端部には海水取り入れ口５１ａが設けられている。海水取り入れ口５１ａが海中に開放されている。海水取り入れ管５１の中間部に海水汲み上げポンプ６１が設けられている。ポンプ６１は、海水取り入れ管５１における地上又は海上の部分（図では海上）に設けられていが、海中に設けられていてもよい。海水取り入れ管５１の地上側の端部は、淡水製造装置７内に挿入され、膜ユニット７０の入口ポート７１に接続されている。淡水製造装置７内の海水取り入れ管５１に、上記の前処理部７４及び加圧ポンプ７５が設けられている。前処理部７４は、加圧ポンプ７５の前段（管５１の上流側）に設けられている。

淡水製造装置７の出口ポート７２に濃塩水管５２の地上側の端部が接続されている。濃塩水管５２は、海水２（環境液）中の液中貯蔵装置１へ延びている。濃塩水管５２の海側の端部は、液中貯蔵装置１の近くにおいて複数の枝管５２ｂに分岐されている。これら枝管５２ｂが、第２貯蔵室１２の複数の室部１７に一対一に連なっている。

濃塩水管５２の中間部には、弁ユニット５４が設けられている。詳細な図示は省略するが、弁ユニット５４は、方向制御弁や流量制御弁を含む。濃塩水管５２から弁ユニット５４の方向制御弁を介して排出管５５が分岐されている。弁ユニット５４は、濃塩水管５２における地上又は海上の部分（図では海上）に設けられている。排出管５５は、弁ユニット５４から海へ向けて延び、その先端部が海水２の内部に差し入れられ、海水２中に開放されている。弁ユニット５４が、海中に設けられていてもよい。

弁ユニット５４は、分流モードと合流モードを選択できるようになっている。分流モードでは、出口ポート７２からの流体を、当該弁ユニット５４より液中貯蔵装置１側の濃塩水管５２（以下「濃塩水管５２ａ」と称す）と、排出管５５とに分流させる。更に分流モードの弁ユニット５４は、濃塩水管５２ａへの流量と排出管５５への流量の比を調節できる。出口ポート７２からの流体の全量を濃塩水管５２ａへ流したり、出口ポート７２からの流体の全量を排出管５５へ流したりすることもできる。

合流モードの弁ユニット５４は、出口ポート７２からの流体と濃塩水管５２ａからの流体とを合流させて排出管５５へ送出する。更に、合流モードの弁ユニット５４は、濃塩水管５２ａからの流体の流量を調節できる。

濃塩水管５２ａにはポンプユニット６２が設けられている。ポンプユニット６２は、弁ユニット５４を連動して動作する。弁ユニット５４が分流モードのとき、ポンプユニット６２は、袋１０Ｘ側へ向けて流体が流れるのを許容する。弁ユニット５４が合流モードのとき、ポンプユニット６２は、内蔵のポンプによって流体を袋１０Ｘ側から弁ユニット５４へ向けて圧送する。ポンプユニット６２が、停止時に圧送方向とは逆方向の流体圧が作用すると上記逆方向への流れを許容するポンプにて構成されていてもよい。かかるポンプとして、例えば遠心ポンプが好適である。ポンプユニット６２は、濃塩水管５２ａにおける地上又は海上の部分（図では海上）に設けられていが、海中に設けられていてもよい。

淡水製造装置７の出口ポート７３に淡水管５３の地上側の端部が接続されている。淡水管５３に上記消毒部７６が設けられている。消毒部７６より下流の淡水管５３には、弁ユニット５６が設けられている。詳細な図示は省略するが、弁ユニット５６は、方向制御弁や流量制御弁を含む。淡水管５３から弁ユニット５６の方向制御弁を介して出力管５７が分岐されている。出力管５７は、淡水の利用部（図示せず）へ延びている。

弁ユニット５６は、分流モードと合流モードを選択できるようになっている。分流モードでは、出口ポート７３からの流体を、当該弁ユニット５６より海側の淡水管５３（以下「淡水管５３ａ」と称す。）と、出力管５７とに分流させる。更に分流モードの弁ユニット５６は、淡水管５３ａへの流量と出力管５７への流量の比を調節できる。出口ポート７３からの流体の全量を淡水管５３ａへ流したり、出口ポート７３からの流体の全量を出力管５７へ流したりすることもできる。

合流モードの弁ユニット５６は、出口ポート７３からの流体と淡水管５３ａからの流体とを合流させて出力管５７へ送出する。更に、合流モードの弁ユニット５６は、淡水管５３ａからの流体の流量を調節できる。図１４において、弁ユニット５６は、淡水製造装置７の内部に設けられているが、淡水製造装置７の外部に設けられていてもよい。

淡水製造装置７内における淡水管５３ａに上記消毒部７７が設けられている。なお、消毒部７６，７７に代えて、出力管５７に消毒部を設けてもよい。

淡水製造装置７の外部の淡水管５３ａにはポンプユニット６３が設けられている。ポンプユニット６３は、弁ユニット５６を連動して動作する。弁ユニット５６が分流モードのとき、ポンプユニット６３は、袋１０Ｘ側へ向けて流体が流れるのを許容する。弁ユニット５６が合流モードのとき、ポンプユニット６３は、内蔵のポンプによって流体を袋１０Ｘ側から淡水製造装置７側へ向けて圧送する。ポンプユニット６３が、停止時に圧送方向とは逆方向の流体圧が作用すると上記逆方向への流れを許容するポンプにて構成されていてもよい。かかるポンプとして、例えば遠心ポンプが好適である。ポンプユニット６３は、淡水管５３ａにおける地上又は海上の部分（図では海上）に設けられていが、海中に設けられていてもよい。

淡水管５３の海側の端部は、液中貯蔵装置１の近くにおいて複数の枝管５３ｂに分岐されている。これら枝管５３ｂが、第１貯蔵室１１の複数の室部１６に一対一に連なっている。

淡水製造貯蔵システムＳは、例えば次のように動作する。
海水汲み上げポンプ６１を駆動することによって、海水２を取り入れ口５１ａに取り込んで取り入れ管５１に沿って汲み上げ、淡水製造装置７０へ送る。淡水製造装置７０では、前処理部７４によって上記海水中の不純物を除去する。清浄後の海水を加圧ポンプ７５にて加圧して膜ユニット７０へ導入する。この導入海水を膜ユニット７０によって濃塩水と淡水とに分離する。濃塩水は、出口ポート７２から濃塩水管５２へ導出する。淡水は、出口ポート７３から淡水管５３へ導出し、消毒部７６によって消毒する。管５２，５３内の上記濃塩水及び淡水は、加圧ポンプ７５によって高圧に維持され、流通力が確保されている。

ダム等の水源設備の貯水量が水の需要に対して充分に大きい期間（例えば雨季）は、淡水製造貯蔵システムＳの弁ユニット５４を分流モードにし、かつ弁ユニット５６を分流モードにする。分流モードの弁ユニット５４は、淡水製造装置７からの濃塩水の一部を濃塩水管５２ａへ導き、上記濃塩水の残部を排出管５５へ導く。上記濃塩水の一部は、複数の枝管５２ｂに分流して、袋１０Ｘの第２貯蔵室１２の各室部１７内に供給される。これによって、淡水製造装置７で生成した濃塩水を液中貯蔵装置１の平衡流体４として第２貯蔵室１２に貯蔵でき、袋１０Ｘのバランサーとして利用することができる。このとき、ポンプユニット６２は、ポンプ停止状態になっており、濃塩水が袋１０Ｘ側へ流通するのを許容する。上記濃塩水の残部は、排出管５５を経て海中に排出される。膜ユニット７０からの濃塩水の全部を袋１０Ｘへ流して第２貯蔵室１２の各室部１７に貯蔵してもよい。或いは、膜ユニット７０からの濃塩水の全部を排出管５５から排出してもよい。

上記濃塩水の流通と併行して、分流モードの弁ユニット５６が、淡水製造装置７からの淡水の一部を淡水管５３ａへ導き、上記淡水の残部を出力管５７へ導く。上記淡水の一部は、淡水管５３ａを経て複数の枝管５３ｂに分流し、袋１０Ｘの第１貯蔵室１１の各室部１６内に供給される。これによって、淡水製造装置７で生成した淡水を被貯蔵流体３として液中貯蔵装置１の第１貯蔵室１１に貯蔵できる。このとき、ポンプユニット６３は、ポンプ停止モードになっており、淡水が袋１０Ｘ側へ流通するのを許容する。上記淡水の残部は、出力管５７によって淡水利用部へ供給される。膜ユニット７０からの淡水の全部を袋１０Ｘへ流して第１貯蔵室１１の各室部１６に貯蔵してもよい。或いは、膜ユニット７０からの淡水の全部を出力管５７にて淡水利用部へ供給してもよい。

淡水製造装置７から第２貯蔵室１２への濃塩水の供給と、淡水製造装置７から第１貯蔵室１１への淡水の供給を同時併行して行なうことによって、貯蔵室１１，１２のうち下側の室への流体（ここでは淡水）の所要供給圧を抑えることができる。さらに、濃塩水の塩分濃度（ひいては比重）に応じて、濃塩水の供給流量と淡水の供給流量の比を調節することによって、袋１０Ｘ全体に作用する浮力と重力のバランスを取ることができ、袋１０Ｘの水深を調節することができる。例えば、充填後の袋１０Ｘ全体の重量と体積の比が海水の密度とほぼ等しくなるよう、淡水製造装置７からの濃塩水の供給量と淡水の供給量を調節することによって、袋１０Ｘ全体の比重を海水の比重とほぼ等しくなるようにでき、海水２中の袋１０Ｘに作用する浮力と重力を互いに相殺することができる。したがって、袋１０Ｘを例えば繋留ロープ３０（図１０参照）によって繋留したとしても、繋留部１８に作用する張力を十分に小さくできる。

ダム等の水源設備の貯水量が不足する期間（例えば乾季）は、淡水製造貯蔵システムＳの弁ユニット５４を合流モードにし、かつ弁ユニット５６を合流モードにする。更に、ポンプユニット６２，６３をポンプ駆動モードにする。ポンプユニット６３の駆動によって、液中貯蔵装置１の第１貯蔵室１１の各室部１６内の淡水３を、枝管５３ｂを経て淡水管５３ａに導出し、淡水製造装置７へ向けて圧送できる。この液中貯蔵装置１からの淡水を、消毒部７７によって消毒したうえで、弁ユニット５６において膜ユニット７０からの淡水と合流させる。合流後の淡水を出力管５７に導出し、淡水利用部へ供給する。したがって、淡水利用部への淡水供給流量を淡水製造装置７の造水流量より大きくでき、上記水源設備の貯水不足を充分に補うことができる。

上記淡水３の供給と併行して、ポンプユニット６２の駆動によって、液中貯蔵装置１の第２貯蔵室１２の各室部１７内の濃塩水４を、枝管５２ｂを経て濃塩水管５２ａに導出し、淡水製造装置７へ向けて圧送する。この液中貯蔵装置１からの濃塩水４と、膜ユニット７０からの濃塩水とを、弁ユニット５４において合流させ、排出管５５から排出する。これによって、第１貯蔵室１１の淡水貯蔵量が減少するのに合わせて、第２貯蔵室１２の濃塩水の貯蔵量を減らすことができ、袋１０Ｘの浮力と重力の平衡状態を維持することができる。

このように、淡水製造貯蔵システムＳによれば、水源設備の貯水量が充分に大きいときは、淡水製造装置７にて生産した淡水を液中貯蔵装置１に貯蔵しておき、水源設備の貯水量が不足してきたときは、淡水製造装置７からの淡水に加えて、液中貯蔵装置１に貯蔵されている淡水３をも淡水利用部に供給することで、淡水供給量を増やすことができる。したがって、淡水製造装置７を比較的小さい造水量で定常運転することができ、淡水製造装置７の規模を上記定常運転の造水量に合わせて決定できる。この結果、淡水製造装置７を小型化できる。

例えば、乾季が年間６０日有り、かつ乾季１日当たりの淡水製造装置７に対する水需要が１万トンとすると、年間の要求造水量は６０万トンである。システムＳが淡水製造装置７のみで上記要求造水量を満たそうとすると、淡水製造装置７を１万ｍ^３／ｄａｙ級の規模にする必要がある。一方、第１１実施形態のように淡水製造装置７と液中貯蔵装置１を組み合わせ、淡水製造装置７を年間を通して乾季以外の期間にも運転し、かつ液中貯蔵装置１の淡水貯蔵容量を６０万トンとすると、淡水製造装置７の規模は１６４４ｍ^３／ｄａｙ級で足りる。液中貯蔵装置１は、上記淡水貯蔵容量を満たすために袋１０Ｘを複数備えていてもよい。例えば、第２実施形態で例示した大きさの袋１０Ｘ（長さＬ＝１００ｍ、幅Ｗ＝１００ｍ、室部１６の高さＨ＝２．８ｍ、淡水貯蔵量Ｖ＝２８０００ｍ^３）の場合、２１基の袋１０Ｘを設置する。１基の淡水製造装置７からの淡水管５３を分岐させて、これら袋１０Ｘに接続するとよい。

淡水製造貯蔵システムＳでは、淡水製造装置７から液中貯蔵装置１への淡水貯蔵路、及び液中貯蔵装置１から淡水利用部への淡水放出路を、共通の淡水路５３によって兼用できる。また、淡水製造装置７から液中貯蔵装置１への濃塩水貯蔵路、及び液中貯蔵装置１からの濃塩水排出路を、共通の濃塩路５３によって兼用できる。したがって、配管構造を簡素化できる。

本発明は、上記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改変をなすことができる。
例えば、被貯蔵流体３は淡水に限られない。被貯蔵流体３が石油であってもよい。被貯蔵流体３が石油であり、平衡流体４が海水より高塩分濃度の濃塩水であってもよい。
被貯蔵流体３は液体に限られず、気体であってよい。例えば、被貯蔵流体３が天然ガスであってもよい。
環境液が石油であってもよい。液中貯蔵装置の袋を石油タンク内に設置してもよい。

第１実施形態（図１〜図３）において隔膜１３を省略してもよい。
筒状の袋１０の軸方向（延び方向）は、直線状に限られず、湾曲又は屈曲していてもよい。
袋１０Ｘの平面視形状は四角形に限られず、円形、四角形以外の多角形であってもよい。

複数の実施形態を互いに組み合わせてもよい。例えば、第３実施形態（図６）において、補助容器２１に代えて、第６実施形態（図９）の補助容器２７を用い、第１貯蔵室１１内の被貯蔵流体３の体積を調節することで袋１０の水深を制御することにしてもよい。第７実施形態（図１０）〜第１１実施形態（図１４）において、袋１０Ｘに代えて第１実施形態（図１〜図３）の袋１０を用いてもよい。第１０実施形態（図１３）以外の実施形態において、第２貯蔵室１２の内容積及び濃塩水４の体積を、第１貯蔵室１１及び淡水３の体積より十分に大きくすることによって、液中貯蔵装置１を海水２の底部（海底）に沈めて設置することにしてもよい。第１１実施形態の淡水製造貯蔵システムＳの液中貯蔵装置１に、第４、第５実施形態（図７、図８）等の水深調節手段２０を設けてもよい。

筒状の袋１０においても、袋１０Ｘと同様に第１貯蔵室１１又は第２貯蔵室１２が隔膜部１４にて複数に仕切られていてもよい。扁平状の袋１０Ｘの第１貯蔵室１１又は第２貯蔵室１２が、袋１０と同様に複数の室部１６，１７に仕切られていなくてもよい。
袋１０，１０Ｘの第１貯蔵室１１だけが隔膜部１４にて複数の室部１６に仕切られていてもよい。
袋１０，１０Ｘの第２貯蔵室１２だけが隔膜部１５にて複数の室部１７に仕切られていてもよい。
隔膜部１４と隔膜部１５が袋１０，１０Ｘの軸方向及び幅方向にずれていてもよい。室部１６の数と室部１７の数が一致していなくてもよい。

第１１実施形態（図１４）の淡水製造貯蔵システムＳにおいて、淡水製造装置７から液中貯蔵装置１への淡水貯蔵路と、液中貯蔵装置１から淡水利用部への淡水放出路とが別々に設けられていてもよい。淡水製造装置７から液中貯蔵装置１への濃塩水貯蔵路と、液中貯蔵装置１からの濃塩水排出路とが別々に設けられていてもよい。

本発明は、例えば淡水を海中に貯蔵する淡水貯蔵技術に適用可能である。

Ｓ 淡水製造貯蔵システム
１ 液中貯蔵装置
２ 海水（環境液）
３ 淡水（被貯蔵流体）
４ 濃塩水（平衡流体）
５ 船舶
６ 魚
７ 淡水製造装置
１０，１０ｘ 袋
１０ａ くびれ部分
１０ｅ 凹み部分
１１ 第１貯蔵室
１２ 第２貯蔵室
１３ 隔膜
１４，１５ 隔膜部
１６，１７ 室部
１８ 繋留突片
１９ 袋本体
２０ 調節手段
２１ 補助容器
２２ 連絡管（授受手段）
２３ 可逆式送液ポンプ（授受手段）
２４ 水深センサ
２５ 制御部
２６ 枝管
２７ 補助容器
３０ 繋留ロープ（調節手段）
３１ アンカー
４０ 網状漁礁部材
４１，４２ 長片状漁礁部材
５１ 海水取り入れ管
５１ａ 海水取り入れ口
５２ 濃塩水管（濃塩水路）
５２ｂ 枝管
５３ 淡水管（淡水路）
５３ｂ 枝管
５４ 弁ユニット
５５ 排出管
５６ 弁ユニット
５７ 出力管
６１ 海水汲み上げポンプ
６２，６３ ポンプユニット
７０ 膜ユニット
７１ 海水入口ポート
７２ 濃塩水出口ポート
７３ 淡水出口ポート
７４ 前処理部
７５ 加圧ポンプ
７６，７７ 消毒部

Claims (16)

1. 環境液より比重が小さい被貯蔵流体を前記環境液中に貯蔵する液中貯蔵装置であって、
   前記環境液中に配置される可撓性膜からなる袋を備え、前記袋の内部に第１貯蔵室と第２貯蔵室とが設けられ、前記第１貯蔵室には前記被貯蔵流体が貯蔵され、前記第２貯蔵室には前記環境液より比重が大きい平衡流体が貯蔵されることを特徴とする液中貯蔵装置。
2. 前記袋が、前記第１貯蔵室と前記第２貯蔵室とを仕切る隔膜を有していることを特徴とする請求項１に記載の液中貯蔵装置。
3. 前記隔膜が前記袋内を上下に仕切り、前記隔膜より上側に前記第２貯蔵室が配置され、前記隔膜より下側に前記第１貯蔵室が配置されることを特徴とする請求項２に記載の液中貯蔵装置。
4. 前記第１貯蔵室又は前記第２貯蔵室が、隔膜部によって複数の室部に区画されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の液中貯蔵装置。
5. 前記袋が、筒状であり、前記第１貯蔵室と前記第２貯蔵室とが前記袋の軸方向と直交する方向に区画されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の液中貯蔵装置。
6. 前記袋が、扁平状であり、前記第１貯蔵室と前記第２貯蔵室とが前記袋の厚さ方向に区画されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の液中貯蔵装置。
7. 前記環境液が海水であり、前記被貯蔵流体が淡水であり、前記平衡流体が海水より塩分濃度が高い濃塩水であることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の液中貯蔵装置。
8. 前記環境液が海水であり、前記被貯蔵流体が石油であり、前記平衡流体が海水より塩分濃度が高い濃塩水であることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の液中貯蔵装置。
9. 前記袋の水深を測定する水深センサと、前記第２貯蔵室又は前記第１貯蔵室に接続された補助容器と、前記第２貯蔵室又は前記第１貯蔵室と前記補助容器との間で濃塩水又は淡水を授受させる授受手段と、前記水深センサの検出値に基づいて、前記袋の水深が前記所定範囲になるように前記授受手段を操作する制御部とを備えたことを特徴とする請求項７または８に記載の液中貯蔵装置。
10. 前記袋の外周に漁礁部材を設けたことを特徴とする請求項７〜９の何れか１項に記載の液中貯蔵装置。
11. 環境液より比重が小さい被貯蔵流体を前記環境液中に貯蔵する液中貯蔵方法であって、
    第１貯蔵室と第２貯蔵室を有する可撓性膜からなる袋の前記第１貯蔵室に前記被貯蔵流体を貯蔵し、前記第２貯蔵室には前記環境液より比重が大きい平衡流体を貯蔵し、前記袋を前記環境液中に配置することを特徴とする液中貯蔵方法。
12. 前記第２貯蔵室を上側にし、前記第１貯蔵室を下側にすることを特徴とする請求項１１に記載の液中貯蔵方法。
13. 前記袋を、防波堤が設けられた港湾の海中に設置することを特徴とする請求項１１又は１２に記載の液中貯蔵方法。
14. 前記袋の水深が所定範囲になるよう、前記被貯蔵流体と前記平衡流体の体積比を調節することを特徴とする請求項１１〜１３の何れか１項に記載の液中貯蔵方法。
15. 海水から淡水を製造して貯蔵する淡水製造貯蔵システムであって、
    海中に配置される可撓性膜からなる袋を含み、前記袋の内部に第１貯蔵室と第２貯蔵室とが設けられ、前記第１貯蔵室には淡水が貯蔵され、前記第２貯蔵室には海水より高塩分濃度の濃塩水が貯蔵される液中貯蔵装置と、
    海水から水分を分離して淡水を製造する淡水製造装置と、
    を備え、前記淡水製造装置における淡水の出口ポートと前記第１貯蔵室とが、淡水路にて接続され、前記淡水製造装置における水分を分離した後の海水の出口ポートと前記第２貯蔵室とが、濃塩水路にて接続されていることを特徴とする淡水製造貯蔵システム。
16. 前記淡水路から淡水の出力路が分岐し、前記濃塩水路から濃塩水の排出路が分岐していることを特徴とする請求項１５に記載の淡水製造システム。

Images