JP2013107702A - 流体貯蔵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】環境流体より低密度の被貯蔵流体を貯蔵する流体貯蔵装置の下を向くべき端部に錘を付けなくても、上記装置の筒状の貯留体を立った姿勢で環境流体の液面近くに浮いた状態にする。
【解決手段】流体貯蔵装置１を構成する筒状の複数の貯留体４を集合させて集合体９を構成する。各貯留体４を、被貯蔵流体３が貯蔵される密封された貯蔵空間１３を有する第１筒状膜１０と、この第１筒状膜１０を収容する第２筒状膜２０にて構成する。第２筒状膜２０は、第１筒状膜１０の変形を許容する。
【選択図】図１

Description

この発明は、液状の環境流体中に被貯蔵流体を環境流体から隔離して貯蔵する装置に関し、特に、環境流体よりも低密度の被貯蔵流体を貯蔵するのに適した流体貯蔵装置に関し、更に好ましくは、環境流体の液面近くに浮いた状態で配置される流体貯蔵装置に関する。

海、湖沼等の液体環境中に淡水、石油、天然ガス等の被貯蔵流体を貯蔵する流体貯蔵装置は公知である。特許文献１に記載の流体貯蔵装置は、可撓性の膜からなる貯留体を有している。貯留体は、水平方向の直径が上下方向の長さより大きな円筒形状になっている。この貯留体の内部に水が蓄えられている。貯留体は海中の海面近くに浮かんでいる。
特許文献２、３では、内袋と外袋の二重袋構造になっている。
特許文献２に記載の二重袋構造の流体貯蔵装置では、内袋及び外袋が、共に、軸長方向を上下に向けて立った姿勢の筒形状になっている。内袋の内部に被貯蔵液が蓄えられる。外袋と内袋の間には水及び空気が充填される。外袋の下端部がアンカーにて水底に定着されている。
特許文献３に記載の二重袋構造の流体貯蔵装置では、内外の袋の中心軸に沿って注排液パイプが鉛直に設けられている。内外の袋の上端部及び下端部が上記注排液パイプに接合されている。更に、外袋の下端部と注排液パイプの下端部がそれぞれアンカーにて水底に定着されている。

特開昭６１−３３９７２号公報 実開昭６２−７８６９４号公報 実開昭６２−７８６９５号公報

特許文献１のような筒状の貯留体の直径又は周長を大きくするのは、製造上又は耐張力強度上の限界がある。また、設置スペースも大きくなる。なるべく小さい設置スペースに被貯蔵流体を大量に貯蔵するには、貯留体の寸法形状を上下方向（高さ方向、深さ方向）に大きくする必要がある。しかし、筒状の貯留体の長さを大きくした場合、長さ方向が水平を向いて寝た姿勢になりやすい。被貯蔵流体が環境流体よりも低密度である場合、長い筒状（袋状）の貯留体は、環境流体の液面近くに浮いて寝た姿勢になりやすく、広い設置スペースを要する。筒状膜を立った姿勢（軸長方向を上下に向けたき起立姿勢）にするには、筒状膜の下を向くべき端部に錘を付けて、浮力の約２分の１倍以上の力で下方に引っ張る必要がある。例えば、淡水を充填した周長１０ｍ、軸長１０ｍの円筒状膜を海面近くに立った姿勢で浮かせるには、４０００Ｎ（４００ｋｇ重）程度の下向きの引っ張り力が必要であり、それだけの力を発現する錘を設置するのは容易でなく、費用も嵩む。また、筒状膜には上向きの浮力と下向きの引っ張り力とによって張力が作用するため、もしも、筒状膜にピンホールが空いた場合、たちまち大きな裂け目に進展しやすい。更に、上記筒状膜は、２枚の平膜を重ねて４つの縁を融着したり、１枚の平膜を２つ折りにして折り目以外の３つの縁を融着したり、インフレーション製法等で両端開放の筒状に成形した膜の両端開口をそれぞれ融着したりすることによって作製されるが、筒状膜に張力が作用する場合には、該筒状膜を構成する膜体そのものの強度はもちろんのこと、融着部の強度をも上記張力に耐え得る大きさにする必要がある。

上記問題点を解決するために、本発明は、液状の環境流体の液面近くに浮いた状態で、前記環境流体より低密度の被貯蔵流体を前記環境流体から隔離して貯蔵する流体貯蔵装置において、
可撓性かつ筒状の複数の貯留体を、互いの軸長方向を揃えて集合させた集合体を備え、
前記貯留体の各々が、前記被貯蔵流体が貯蔵される密封された貯留空間を有する第１筒状膜と、前記第１筒状膜の変形を許容するようにして前記第１筒状膜を収容した第２筒状膜とを含むことを特徴とする。

被貯蔵流体を各第１筒状膜の貯留空間（内部空間）に注入していくと、被貯蔵流体の浮力によって各第１筒状膜の一端部が上側を向き、そこに被貯蔵流体が溜まる。これによって、複数の貯留体の一端部どうしが環境流体の液面に沿ってほぼ水平に並んだ状態で、集合体が安定する。したがって、被貯蔵流体を各貯留空間に充填することによって、各貯留体を立った姿勢にすることができる。貯留体を立った姿勢にするために、集合体の底部に錘を付ける必要がない。錘を付ける場合であっても、錘の重量を低減できる。よって、施工を簡易化でき、資材費及び施工費を低減できる。加えて、被貯蔵流体の浮力と錘の重力とに起因する張力が各貯留体に作用するのを防止でき、又は前記張力を低減できる。したがって、第１筒状膜にピンホールが形成されたとしても、それが大きな裂け目に進展するのを防止又は抑制することができる。第１筒状膜に融着部分があっても、該融着部分の強度を必要以上に高くする必要がない。よって、第１筒状膜の製造を容易化でき、ひいては貯留体の製造を容易化できる。
なお、ここで言う「変形」とは、膜が、その表面積が増減するように伸び縮みすることではなく、表面積は略一定を保ちながら当該膜の形状が変化することを意味する。

前記集合体における隣接する貯留体の第２筒状膜どうしが接合されていることが好ましい。これによって、複数の貯留体の集合状態を確実に維持できる。前記第２筒状膜どうしの接合手段としては、融着を用いることが好ましい。これによって、前記第２筒状膜どうしを接合部分において一体化できる。

前記貯留空間に前記被貯蔵流体を充填した状態において、前記第１筒状膜の周側部が全周にわたって前記第２筒状膜の周側部の内周面に押し当てられることが好ましい。これによって、被貯蔵流体の圧が第２筒状膜に伝達され、第２筒状膜に前記流体圧と対抗する張力（流体圧起因の張力）が掛かる。その分、第１筒状膜に掛かる前記流体圧起因の張力を低減できる。ひいては、被貯蔵流体を安定して貯蔵できる。

更に、前記第２筒状膜が前記第１筒状膜より伸びにくいことが好ましい。これによって、前記流体圧起因の張力が、第１、第２筒状膜のうち、主に第２筒状膜に掛かるようにでき、第１筒状膜には張力があまり掛からないようにすることができる。したがって、第１筒状膜にピンホールが形成されたとしても、それが大きな裂け目に進展するのを確実に防止できる。ひいては、被貯蔵流体をより一層安定的に貯蔵できる。

前記第２筒状膜が、複数の膜体を積層してなることが好ましい。これによって、第２筒状膜の抗張力性を高くできる。したがって、前記流体圧起因の張力を第２筒状膜に充分に担わせることができる。

前記第１筒状膜が、前記貯蔵量に応じて前記第２筒状膜とは別体に変形してもよい。この場合、好ましくは、前記第２筒状膜に開口が形成されている。より好ましくは、前記第２筒状膜の軸長方向の端部が開口されている。一層好ましくは、第２筒状膜の下を向くべき端部（他端部）が開口されている。これによって、各貯留体の被貯蔵流体の貯蔵量が少ないときは、各第１筒状膜の上を向くべき一端部に被貯蔵流体が溜まって該一端部の内部体積が増大（膨張）する。第１筒状膜の下を向くべき他端部は、内部体積が減少（収縮）する。第１筒状膜の他端部と第２筒状膜との間には、第２筒状膜の開口を通して流入した環境流体が溜まる。したがって、複数の貯留体の一端部どうしが環境流体の液面に沿ってほぼ水平に並んだ状態で、集合体を確実に安定させることができる。この結果、被貯蔵流体を各貯留空間に充填することによって、各貯留体を確実に立った姿勢にすることができる。また、前記被貯蔵流体の貯蔵量に応じて、前記第１筒状膜が、内部体積が増減するように変形するのに伴って、環境流体が、第２筒状膜の開口を通して、第２筒状膜と第１筒状膜との間の膜間空間に出入りする。したがって、第２筒状膜は、第１筒状膜の変形に拘わらず、ほぼ一定の形状を維持する。

前記第２筒状膜が、内部の第１筒状膜と一体に前記貯蔵量に応じて変形するようになっていてもよい。この場合、被貯蔵流体の貯蔵量が少ないときは、各貯留体の第１筒状膜の上を向くべき一端部に被貯蔵流体が溜まることで、第１筒状膜及び第２筒状膜の一端部の内部体積が増大（膨張）する。一方、第１筒状膜及び第２筒状膜の他端部の内部体積は減少（収縮）する。したがって、複数の貯留体の一端部どうしが環境流体の液面に沿ってほぼ水平に並んだ状態で、前記集合体を確実に安定させることができる。この結果、被貯蔵流体を各貯留空間に充填することによって、各貯留体を確実に立った姿勢にすることができる。

前記第２筒状膜の内部が密封され、かつ前記第１筒状膜と第２筒状膜との間の膜間空間の容積が常時ほぼゼロであることが好ましい。これによって、各貯留体の第１筒状膜及び第２筒状膜が被貯蔵流体の貯蔵量に応じて確実に一体的に変形するようにできる。また、第１筒状膜が破損したときでも、被貯蔵流体の流出を防止したり、被貯蔵流体の汚染を防止したりできる。
各貯留体における前記第２筒状膜とその内部の第１筒状膜とを接合することによって、各貯留体の第１、第２筒状膜が被貯蔵流体の貯蔵量に応じて一体的に変形するようにしてもよい。各貯留体における前記第１、第２筒状膜どうしの接合手段としては、融着を用いることが好ましい。これによって、前記第１、第２筒状膜どうしを接合部分において一体化できる。

更に、前記集合体（複数の貯留体の全体）を囲む第３筒状膜を備え、各貯留体の貯留空間に前記被貯蔵流体を充填した状態で、隣接する貯留体どうしが押し合い、かつ前記集合体の外周部（最も外側の貯留体における外側を向く部分）が前記第３筒状膜の内周面に押し当てられるようにしてもよい。これによって、各貯留体の被貯蔵流体の圧に起因する張力を第３筒状膜に負担させることができ、その分、第１筒状膜及び第２筒状膜に掛かる張力を低減できる。したがって、第１筒状膜又は第２筒状膜にピンホールが空いても、大きな裂け目に進展するのを抑制又は防止できる。また、第３筒状膜によって貯留体を保護することができる。よって、被貯蔵流体をより安定的に貯蔵できる。さらに、第３筒状膜で複数の貯留体を囲むことによって、これら貯留体の集合状態を確実に維持できる。

前記第３筒状膜が、前記第１筒状膜よりも伸びにくく、かつ前記第２筒状膜よりも伸びにくいことがより好ましい。これによって、各貯留体の被貯蔵流体の圧に起因する張力を第３筒状膜に確実に負担させることができ、第１筒状膜及び第２筒状膜には張力があまり掛からないようにすることができる。したがって、第１筒状膜又は第２筒状膜にピンホールが空いても、大きな裂け目に進展するのを確実に抑制又は防止できる。

前記第３筒状膜が、複数の膜体を積層してなることが好ましい。これによって、第３筒状膜の抗張力性を高くできる。したがって、集合体全体の前記流体圧起因の張力を、第３筒状膜に充分に担わせることができる。

前記環境流体は、例えば海水であり、前記被貯蔵流体は、例えば淡水である。これによって、海中に淡水を貯蔵できる。

本発明によれば、流体貯蔵装置の下を向くべき端部に錘を付けなくても、又は錘の重量を小さくしても、筒状の各貯留体を、立った姿勢で環境流体の液面近くに浮いた状態にすることができ、貯留体に掛かる張力を低減できる。

本発明の第１実施形態に係る流体貯蔵装置を、被貯蔵流体が満杯に充填された状態で示す、図２のＩ−Ｉ線に沿う正面断面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う、上記第１実施形態に係る流体貯蔵装置の平面断面図である。 図２の円部ＩＩＩを拡大して示す平面断面図である。 上記第１実施形態に係る流体貯蔵装置を、被貯蔵流体が満杯でない状態で示す正面断面図である。 上記第１実施形態に係る流体貯蔵装置における第２筒状膜の端部構造の変形態様を示す正面断面図である。 隣接する第２筒状膜どうしの接合構造の変形態様を示し、図７のＶＩ−ＶＩ線に沿う平面断面図である。 図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う、上記接合構造の正面断面図である。 隣接する第２筒状膜どうしの接合構造の変形態様を示す正面断面図である。 本発明の第２実施形態に係る流体貯蔵装置を、被貯蔵流体が満杯に充填された状態で示す、図１０のＩＸ−ＩＸ線に沿う正面断面図である。 図９のＸ−Ｘ線に沿う、上記第２実施形態に係る流体貯蔵装置の平面断面図である。 上記第２実施形態に係る流体貯蔵装置を、被貯蔵流体が満杯でない状態で示す正面断面図である。 本発明の第３実施形態に係る流体貯蔵装置を、被貯蔵流体が満杯に充填された状態で示す、図１３のＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿う正面断面図である。 図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線に沿う、上記第３実施形態に係る流体貯蔵装置の平面断面図である。 上記第３実施形態に係る流体貯蔵装置を、被貯蔵流体が満杯でない状態で示す正面断面図である。

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４は、本発明の第１実施形態を示したものである。環境流体２は海水である。流体貯蔵装置１の貯蔵対象すなわち被貯蔵流体３は、淡水である。流体貯蔵装置１は、海水２より低密度の淡水３を海水２から隔離して海水２中に貯蔵している。

図１及び図２に示すように、流体貯蔵装置１は、複数（図２では１０個）の貯留体４からなる集合体９を備えている。各貯留体４は、可撓性の筒状になっている。集合体９は、設置海域Ｓの海面（環境流体の液面）の近くに浮いた状態で設置されている。集合体９の上端部が海面上に出ており、集合体９の上端部より下側部分が海中に配置されている。

各貯留体４の内部に淡水３を貯蔵する貯留空間１３が形成されている。図１及び図４に示すように、貯蔵空間１３の大きさは、淡水３の貯蔵量に応じて増減（膨張収縮）可能である。筒状の各貯留体４が、軸長方向を上下に向けて立った姿勢になっている。複数の貯留体４が、互いの軸長方向を揃えて海面に沿って集合して配置されている。隣接する貯留体４どうしが接合されている。貯留体４の数は、１０〜１０００程度が好ましいが、１０以下でもよく、１０００以上でもよい。図１に示すように、好ましくは、集合体９の横幅が、集合体９の縦寸法（各貯留体４の軸長）より大きい。より好ましくは、集合体９の短径寸法（図２において上下方向の寸法）が、集合体９の縦寸法より大きい。一層好ましくは、集合体９の短径寸法が、集合体９ひいては貯留体４の縦寸法の２倍以上である。

貯留体４の構造を更に詳述する。図１及び図２に示すように、各貯留体４は、内側の第１筒状膜１０（貯蔵膜）と、外側の第２筒状膜２０（張力膜）とを有する複層構造になっている。第１筒状膜１０は、可撓性を有し、かつ断面円形の筒状になっている。第１筒状膜１０は、可撓性材料にて構成され、好ましくは可撓性樹脂にて構成されている。上記可撓性樹脂としては、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン等が挙げられる。好ましくは、第１筒状膜１０は、ポリエチレンを筒状に成形してなるインフレーション膜にて構成されている。より好ましくは、第１筒状膜１０は、低密度ポリエチレンのインフレーション膜にて構成されている。低密度ポリエチレンは伸縮性に富む。

図１及び図２に示すように、第１筒状膜１０の軸長方向は、上下方向に向けられている。第１筒状膜１０の上端部１５（一端部）は、海面上に出ている。第１筒状膜１０の下端部１６（他端部）は、海中に配置されている。第１筒状膜１０の上下両端部１５，１６は、それぞれ融着（ヒートシール）されて液密（液体が透過不能）に封止され、封止端部を構成している。これによって、第１筒状膜１０の内部が密封されている。この第１筒状膜１０の内部空間が、上記貯留空間１３となっている。第１筒状膜１０は、淡水３の貯蔵量に応じて内部体積が増減（膨張収縮）するように変形する。

第１筒状膜１０の周長は、例えば１ｍ〜２０ｍ程度である。第１筒状膜１０の軸長（図１において上下方向の寸法）は、第１筒状膜１０の周長以上であることが好ましい。第１筒状膜１０の軸長の上限は、流体貯蔵装置１の設置海域Ｓの水深未満ないしは５０ｍ以下であることが好ましい。第１筒状膜１０の厚みは、例えば１０μｍ〜２００μｍ程度である。図において、第１筒状膜１０の厚みは、該第１筒状膜１０の周長及び軸長に対して誇張されている。第１筒状膜１０の厚みは、第１筒状膜１０の周長と比べて極めて小さく、第１筒状膜１０の外周面の周長と第１筒状膜１０の内周面の周長は実質的に等しい。

各第１筒状膜１０に被貯蔵流体給排管５が接続されている。給排管５を介して、淡水３を第１筒状膜１０に注入したり、第１筒状膜１０内から淡水３を取り出したりすることができる。
なお、給排管５は、第１筒状膜１０の上端部に接続されているが、第１筒状膜１０の下端部に接続されていてもよい。淡水３の供給用の配管と排出用の配管とが別々に設けられていてもよい。

図１及び図２に示すように、各貯留体４の第２筒状膜２０は、可撓性を有し、かつ断面円形の筒状になっている。第２筒状膜２０の軸長方向は、上下方向に向けられている。第２筒状膜２０の上端部２５（一端部）は、海面上に出ている。第２筒状膜２０の下端部２６（他端部）は、海中に配置されている。第２筒状膜２０の上下両端部２５，２６は、それぞれ開口されている。淡水充填時における開口端部２５，２６の開口面積は、第２筒状膜２０の中間部の内部空間の断面積と同じ大きさであるが、これに限られず、第１筒状膜１０の抜け出しを阻止する程度に開口端部２５，２６の開口度が狭くなっていてもよい。

第２筒状膜２０は、複数（図では２つ）の膜体２１を積層した複層構造になっている。各膜体２１は、軸長方向の両端部が開口された断面円形の筒状になっている。各膜体２１は、可撓性材料にて構成され、好ましくは可撓性樹脂にて構成されている。膜体２１を構成する可撓性樹脂としては、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン等が挙げられる。好ましくは、膜体２１は、ポリエチレンを筒状に成形してなるインフレーション膜にて構成されている。より好ましくは、膜体２１は、低密度ポリエチレンのインフレーション膜にて構成されている。或いは、膜体２１が、補強繊維を樹脂膜で挟んだ複合膜であってもよい。膜体２１の数は、コスト等の観点から２０程度以下が好ましい。

複層構造の第２筒状膜２０は、全体として第１筒状膜１０よりも高い抗張力性を有し、第１筒状膜１０よりも伸びにくい。すなわち、第１筒状膜１０と第２筒状膜２０とに同じ大きさの引っ張り力を印加した場合、第２筒状膜２０の伸び率が、第１筒状膜１０の伸び率よりも小さい。なお、第２筒状膜２０の各膜体２１の伸びやすさは、第１筒状膜１０と同程度であってもよく、或いは、各膜体２１が第１筒状膜１０よりも伸びやすくてもよい。複数の膜体２１が合わさることで、第１筒状膜１０よりも伸びにくくなればよい。

第２筒状膜２０が、単一の膜体２１からなる単層構造になっていてもよい。単層の第２筒状膜２０の厚みを第１筒状膜１０の厚みより大きくしたり、単層の第２筒状膜２０を第１筒状膜１０より高い抗張力特性を有する材質にて構成したりすることによって、第２筒状膜２０を第１筒状膜１０より伸びにくくしてもよい。

第２筒状膜２０の軸長（図１において上下方向の寸法）は、第１筒状膜１０の軸長とほぼ同じか、少し大きく、例えば１ｍ〜２０ｍ程度である。
第２筒状膜２０の周長は、淡水３の非充填時の第１筒状膜１０の周長とほぼ同じ大きさである。具体的には、淡水３の非充填時において、第２筒状膜２０の周長は、第１筒状膜１０の周長と同じであるか、又は第１筒状膜１０の周長の例えば０〜１０％程度大きくてもよく、若しくは第１筒状膜１０の周長の例えば０〜１０％程度小さくてもよい。好ましくは、淡水３の非充填時における両筒状膜１０，２０の周長差は、各筒状膜１０，２０の周長と比べて無視できるほど小さい。
第２筒状膜２０の各膜体２１の厚みは、第１筒状膜１０の厚みと同じか第１筒状膜１０の厚み以上であることが好ましいが、第１筒状膜１０の厚みより小さくてもよい。第２筒状膜２０全体の厚みは、第１筒状膜１０の厚みより大きいことが好ましい。例えば、膜体２１の厚みは、１０μｍ〜２００μｍ程度である。図において、第２筒状膜２０の厚みは、該第２筒状膜２０の周長及び軸長に対して誇張されている。第２筒状膜２０の厚みは、第２筒状膜２０の周長と比べて十分に小さく、第２筒状膜２０の外周面の周長と第２筒状膜２０の内周面の周長は実質的に等しい。

図１及び図４に示すように、各貯留体４の第２筒状膜２０の内部に第１筒状膜１０が収容されている。第１筒状膜１０は、第２筒状膜２０に接合されておらず、淡水３の貯蔵量に応じて第２筒状膜２０とは別体に変形可能である。第２筒状膜２０は、第１筒状膜１０の変形を許容する。
なお、第１筒状膜１０が、第２筒状膜２０とは別体に変形可能な程度に部分的ないしは局所的に第２筒状膜２０と融着等で接合されていてもよい。

図４に示すように、貯留空間１３に被貯蔵流体３が充填されていない状態では、第２筒状膜２０の内周面から全体的又は部分的に離れ、第２筒状膜２０内で動く（第２筒状膜２０に対し相対変位する）ことができる。第２筒状膜２０と第１筒状膜１０との間には、膜間空間２４が形成される。図１に示すように、貯留空間１３に被貯蔵流体３が満杯に充填された状態では、第１筒状膜１０の周側部が全周にわたって第２筒状膜２０の周側部の内周面に押し当てられる。このとき、膜間空間２４の容積は殆どゼロである。

図２に示すように、隣接する貯留体４，４の第２筒状膜２０，２０どうしが互いの接触部において接合されている。これによって、流体貯蔵装置１を構成する複数の貯留体４，４…が互いにくっ付いて集合体を構成している。図３に示すように、隣接する第２筒状膜２０，２０どうしの接合部２３は、加熱による融着によって一体化されている。図１に示すように、この融着接合部２３は、第２筒状膜２０の軸長方向の全体にわたってスジ状に延びている。融着接合部２３の幅（図１の紙面直交方向の寸法）は、１ｍｍ以上、第２筒状膜２０の周長の１０分の１以下であることが好ましい。
なお、融着接合部２３が、第２筒状膜２０の軸長方向に離れた複数箇所だけにスポット状に形成されていてもよい。

図３に拡大して示すように、融着接合部２３は、隣接する第２筒状膜２０，２０のすべての膜体２１，２１…に及んでいる。すなわち、接合部２３において、隣接する第２筒状膜２０，２０のすべての膜体２１，２１…どうしが融着されている。
なお、隣接する第２筒状膜２０，２０の外側の膜体２１どうしだけが融着され、内側の膜体２１は融着されていなくてもよく、更には最も外側の膜体２１どうしだけが融着されていてもよい。

上記のように構成された流体貯蔵装置１において、淡水３の貯蔵量が殆ど空の状態では、各貯留体４の第１筒状膜１０がほぼ全長にわたってしぼんだ状態になる。第２筒状膜２０は、全体的に断面円形の状態を維持する。膜間空間２４には、第２筒状膜２０の下端開口２６から流入した海水２が溜まる。第２筒状膜２０の上端開口２５から海面上の空気が膜間空間２４内に入り込んでいてもよい。この状態から、淡水３を給排管５から各貯留空間１３に注入していくと、淡水３は、浮力によって各貯留空間１３の上側部分に溜まろうとする。したがって、図４に示すように、淡水３の貯蔵量が少ないときは、各第１筒状膜１０の上側部分が膨らむ。一方、第１筒状膜１０の下側部分は萎んだままであり、第２筒状膜２０の下側部分の膜間空間２４に海水２が残留する。このため、複数の貯留体４が海面に沿ってほぼ水平に並んだ状態で、集合体９が安定する。

淡水３の貯蔵量が増えるにしたがって、第１筒状膜１０が、充満部分が下方へ伸長するように変形する。これに伴ない、第２筒状膜２０の下側部分の膜間空間２４の海水２が、第２筒状膜２０の下端開口２６から押し出され、膜間空間２４の体積が縮小する。そして、図１に示すように、各貯留空間１３に淡水３を充填すると、各貯留体４を立った姿勢（軸長方向を上下に向けた姿勢）にすることができる。

したがって、貯留体４を立った姿勢にするために装置１の底部に錘を付ける必要がない。よって、施工を簡易化でき、資材費及び施工費を低減できる。
加えて、錘が無いから、各筒状膜１０，２０に淡水３の浮力と錘の重力とに起因する張力が掛かることがない。

各貯留空間１３に淡水３を満杯に充填すると、淡水３の圧によって第１筒状膜１０の周側部が全周にわたって第２筒状膜２０の周側部の内周面に押し当てられる。押し当てによって、淡水３の圧が第２筒状膜２０に伝達され、第２筒状膜２０に上記淡水３の圧と対抗する張力（流体圧起因の張力）が掛かる。その分、第１筒状膜１０に掛かる流体圧起因の張力を低減できる。更には、第２筒状膜２０を第１筒状膜１０よりも伸びにくくすることで、第２筒状膜２０が流体圧起因の張力の大部分を負担するようにでき、第１筒状膜１０には張力が殆ど掛からないようにすることができる。

したがって、第１筒状膜１０の周側部にピンホールが形成されたとしても、該ピンホールが大きな裂け目に進展するのを防止又は抑制できる。さらに、淡水３の充填によって第１筒状膜１０のどの部分においても内圧が外圧より高圧になるようにできるから、たとえ第１筒状膜１０の周側部にピンホールが形成されたとしても、海水２がピンホールを介して貯留空間１３内に混入するのを防止でき、貯留空間１３内の淡水３が汚染されるのを防止できる。
さらに、第１筒状膜１０の材質や厚みを大きな張力に耐え得るように選定ないしは設定する必要が無い。また、第１筒状膜１０の両端の融着部分の封止強度を必要以上に高くする必要が無く、第１筒状膜１０の製造時における上記部分の融着作業を簡易化できる。

海水２中の漂流物が流体貯蔵装置１に衝突したとしても、集合体９における内側の貯留体４は外側の貯留体４によって護られて損傷しにくいから、貯蔵した淡水３の全量を失うのを回避できる。また、フジツボ等の硬い殻を有する固着生物の幼体は、主に、集合体９における最も外側に在る貯留体４の露出面に付き易い。この露出面上で上記固着生物が成長しても、貯留体４が破損するまでには至りにくい。一方、上記固着生物の幼体は内側の貯留体４には付きにくい。たとえ、上記固着生物の幼体が内側の貯留体４に付いたとしても、内側の貯留体４，４どうしの隙間は狭く、一般に栄養状態が良好でないと考えられるから、上記固着生物が成長しにくい。したがって、貯留体４が破損する可能性は小さいと考えられる。

装置１に貯蔵した淡水３を利用する際は、給排管５を介して各貯留体４から淡水３を取り出す。淡水３が排出されるにしたがって、第１筒状膜１０が内部体積の縮小（収縮）方向に変形する。これに伴ない、外部の海水２が第２筒状膜２０の下端開口２６から膜間空間２４に流入する。したがって、第１筒状膜１０の変形に拘わらず、第２筒状膜２０を一定の形状に維持できる。または、第２筒状膜２０の変形量を第１筒状膜１０の変形量より小さくできる。

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５は、第１実施形態における第２筒状膜２０の変形態様を示したものである。この変形態様では、第２筒状膜２０の上端部が融着等にて閉じられ、閉塞端部２７となっている。これによって、第１筒状膜１０の上端部を日光の照射や鳥の攻撃等から保護することができる。
第２筒状膜２０の下端部２６は開口されている。

第２筒状膜２０の上端部２７の閉塞手段は、融着に限られない。上記閉塞手段として、例えば一対の板状の挟付部材を用い、第２筒状膜２０の上端部を上記一対の挟付部材によって挟み付けて閉じ、かつ貫通ボルトにて上記一対の挟付部材を止めてもよい。第２筒状膜２０の上端部は、気密又は液密に封止する必要は無く、空気や海水の出入りを許容していてもよい。

図６及び図７は、隣接する貯留体４，４どうしの接合構造の変形態様を示したものである。隣接する貯留体４，４どうしは、融着に代えて、接合手段４０にて接合されている。接合手段４０は、一対の接合部材４１，４１を有している。これら接合部材４１は、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン等の樹脂にて構成されている。各接合部材４１は、接合手段４０の軸長方向に沿って真っ直ぐ延びる棒状になっている。各接合部材４１の長手方向と直交する断面形状は半円状になっている。

各接合部材４１は、対応する貯留体４の第１筒状膜１０と第２筒状膜２０との間に配置されている。一対の接合部材４１，４１の間に、隣接する貯留体４，４の第２筒状膜２０，２０が挟み付けられている。一対の接合部材４１，４１は、複数のボルト４３にて連結されている。ボルト４３は、塩化ビニール等の合成樹脂にて構成されていることが好ましい。各ボルト４３が第２筒状膜２０を貫通している。複数のボルト４３は、接合部材４１の長手方向に間隔を置いて配置されている。ボルト４３の配置間隔は、５０ｍｍ〜１ｍ程度が好ましい。これらボルト４３を締め付けることで、接合部材４１の平坦な内側面が第２筒状膜２０に強く押し当てられている。これによって、接合手段４０が、隣接する貯留体４，４の接合部分の張力を負担している。その分、上記接合部分の第２筒状膜２０には張力があまり掛からないようにできる。接合部材４１の半円筒面状の外面には第１筒状膜１０が被さっている。接合部材４１の外面を滑らかな曲面にすることによって、第１筒状膜１０の損傷を防止できる。

図８に示すように、接合部材は、棒状に代えて、半円球状であってもよい。複数の半円球状の接合部材４２が、貯留体４の軸長方向に間隔を置いて設けられていてもよい。
或いは、図示は省略するが、一対の接合部材のうち一方が、貯留体４の軸長方向に沿って真っ直ぐ延びる棒状の接合部材４１であり、他方が、貯留体４の軸長方向に間隔を置いて配置された複数の半円球状の接合部材４２にて構成されていてもよい。

図９〜図１１は、本発明の第２実施形態を示したものである。図９に示すように、第２実施形態の流体貯蔵装置１Ｘでは、各貯留体４の第２筒状膜２０の上端部２８及び下端部２９が、それぞれ融着によって液密及び気密に封止され、封止端部を構成している。これによって、第２筒状膜２０の内部が密封されている。このため、淡水３の貯蔵量に応じて、第２筒状膜２０が、内部の第１筒状膜１０と一体に変形する。図１０及び図１１に示すように、第２筒状膜２０と第１筒状膜１０との間の膜間空間の容積は、淡水３の貯蔵量に拘わらず常時ほぼゼロである。第２筒状膜２０の内周面の全体が、淡水３の貯蔵量に拘わらず常時、第１筒状膜１０の外周面にほぼ密着している。

図１１に示すように、流体貯蔵装置１Ｘにおいて、各貯留体４における淡水３の貯蔵量が少ないときは、淡水３は、浮力によって第１筒状膜１０の上側部分だけに溜まろうとする。このため、第１筒状膜１０及び第２筒状膜２０の上側部分の内部体積が増大（膨張）する。第１筒状膜１０及び第２筒状膜２０の下側部分は萎んだ状態になり、不規則に変形する。したがって、複数の貯留体４が海面に沿ってほぼ水平に並んだ状態で、集合体９が安定する。淡水３の貯蔵量が増えるにしたがって、第１筒状膜１０及び第２筒状膜２０が一体的に、充満部分が下方へ伸長するように変形する。このようにして、図９に示すように、淡水３を満杯に充填したとき、各貯留体４を立った姿勢（軸長方向を上下に向けた姿勢）にすることができる。したがって、流体貯蔵装置１Ｘに錘を付ける必要がなく、施工を簡易化でき、資材費及び施工費を低減できる。
また、流体貯蔵装置１Ｘにおいては、第２筒状膜２０が密封されているため、内部の第１筒状膜１０を確実に保護できる。たとえ、第１筒状膜１０にピンホールが形成されたとしても、淡水３が貯留体４から流出するのを確実に阻止できる。

図１２〜図１４は、本発明の第３実施形態を示したものである。第３実施形態の流体貯蔵装置１Ｙは、第３筒状膜３０を更に備えている。第３筒状膜３０は、集合体９（複数の貯留体４，４…の全体）を囲む筒状になっている。この第３筒状膜３０は、複数（図では２つ）の膜体３１を積層した複層構造になっている。各膜体３１は、軸長方向の両端部が開口された筒状になっている。各膜体３１は、可撓性材料にて構成され、好ましくは可撓性樹脂にて構成されている。膜体３１を構成する可撓性樹脂としては、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン等が挙げられる。好ましくは、膜体３１は、ポリエチレンを筒状に成形してなるインフレーション膜にて構成されている。より好ましくは、膜体３１は、低密度ポリエチレンのインフレーション膜にて構成されている。或いは、膜体３１が、補強繊維を樹脂膜で挟んだ複合膜であってもよい。膜体３１の数は、コスト等の観点から２０程度以下が好ましい。

第３筒状膜３０の軸長（上下方向の長さ）は、筒状膜１０，２０の軸長と同程度であり、例えば１ｍ〜２０ｍ程度である。第３筒状膜３０の各膜体３１の厚みは、第１筒状膜１０の厚みと同じか第１筒状膜１０の厚み以上であることが好ましいが、第１筒状膜１０の厚みより小さくてもよい。第３筒状膜３０全体の厚みは、第１筒状膜１０の厚みより大きいことが好ましい。例えば、膜体３１の厚みは、１０μｍ〜２００μｍ程度である。図において、第３筒状膜３０の厚みは、該第３筒状膜３０の周長及び軸長に対して誇張されている。

複層構造の第３筒状膜３０は、全体として筒状膜１０，２０より高い抗張力性を有し、筒状膜１０，２０よりも伸びにくい。すなわち、各筒状膜１０，２０，３０に同じ大きさの引っ張り力を印加した場合、第３筒状膜３０の伸び率が、第１筒状膜１０の伸び率よりも小さく、かつ第２筒状膜２０の伸び率よりも小さい。なお、第３筒状膜３０の各膜体３１の伸びやすさは、筒状膜１０，２０と同程度であってもよく、或いは、各膜体３１が筒状膜１０，２０よりも伸びやすくてもよい。複数の膜体３１が合わさることで、筒状膜１０，２０よりも伸びにくくなればよい。

第３筒状膜３０が、単一の膜体３１からなる単層構造になっていてもよい。単層の第３筒状膜３０の厚みを筒状膜１０，２０の厚みより大きくしたり、単層の第３筒状膜３０を筒状膜１０，２０より高い抗張力特性を有する材質にて構成したりすることによって、第３筒状膜３０を筒状膜１０，２０より伸びにくくしてもよい。

流体貯蔵装置１Ｙの各第２筒状膜２０は単層になっている。第２筒状膜２０は、流体貯蔵装置１Ｙの張力をあまり担うことがない。第２筒状膜２０の伸びやすさは、第１筒状膜１０とほぼ同程度であるが、第２筒状膜２０を第１筒状膜１０より伸びやすくしてもよく、第２筒状膜２０を第１筒状膜１０より伸びにくくしてもよい。第２筒状膜２０が、第１、第２実施形態（図１〜図１１）と同様に複数の膜体２１を積層した複層構造になってもよい。

図１２に示すように、第２筒状膜２０の上下両端部２５，２６は開口されている。
隣接する貯留体４の第２筒状膜２０，２０どうしは、融着にて接合されている。これによって、淡水３の貯蔵量が少なくて各貯留体４の第１筒状膜１０が萎んでいるときでも、複数の貯留体４どうしが、ばらばらにならないようになっている。
なお、隣接する第２筒状膜２０，２０どうしを、融着に代えて、接合手段４０（図６〜図８）を用いて接合してもよい。

図１２及び図１４に示すように、流体貯蔵装置１Ｙにおいては、第１実施形態（図１〜図４）と同様に、淡水３の貯蔵量に応じて、第１筒状膜１０が第２筒状膜２０とは別体に変形するとともに、第２筒状膜２０は一定の形状を維持する。第１筒状膜１０の変形に伴なって、海水３が第２筒状膜２０の下端開口２６を介して膜間空間２４に出入りする。

更に詳述すると、図１４に示すように、淡水３の貯蔵量が少ないときは、淡水３が第１筒状膜１０の上側部分に溜まることで、第１筒状膜１０の上側部分が膨らむ。第１筒状膜１０の下側部分はしぼんだ状態になる。一方、第２筒状膜２０の下側部分と第１筒状膜１０の下側部分との間の膜間空間２４には開口２６から海水２が入り込んでいる。このため、複数の貯留体４が海面に沿ってほぼ水平に並んだ状態で、集合体９ひいては流体貯蔵装置１Ｙが安定する。淡水３の貯蔵量が増えるにしたがって、第１筒状膜１０が、充満部分が下方へ伸長するように変形する。これに伴ない、第２筒状膜２０の下側部分の膜間空間２４の海水２が、第２筒状膜２０の下端開口２６から押し出され、膜間空間２４の体積が縮小する。このようにして、図１２に示すように、各貯留体４を立った姿勢（軸長方向を上下に向けた姿勢）にすることができる。したがって、流体貯蔵装置１Ｙに錘を付ける必要がなく、施工を簡易化でき、資材費及び施工費を低減できる。

また、図１３に示すように、各貯留体４の貯留空間１３に淡水３を満杯に充填すると、集合体９の外周部すなわち最も外側の貯留体４の外側を向く側部が、第３筒状膜３０の内周面に押し当てられる。また、隣接する貯留体４どうしが押し合うことで、筒状膜１０，２０の断面形状が変形する。これによって、各貯留体４の周側部の全周が、隣接する貯留体４又は第３筒状膜３０に押し当てられる。したがって、各貯留体４の淡水３の圧力が第３筒状膜３０に伝達され、第３筒状膜３０に張力が掛かる。すなわち、第３筒状膜３０は、流体貯蔵装置１Ｙ全体の淡水３の圧力に対する抗力を担う。その分、各貯留体４の筒状膜１０，２０に掛かる張力を低減できる。更には、第３筒状膜３０を筒状膜１０，２０よりも伸びにくくすることで、流体貯蔵装置１Ｙ全体の張力の大部分を第３筒状膜２０が負担するようにでき、筒状膜１０，２０には張力が殆ど掛からないようにすることができる。したがって、第１筒状膜１０の周側部にピンホールが形成されたとしても、該ピンホールが大きな裂け目に進展するのを防止又は抑制できる。

海水２中の漂流物が流体貯蔵装置１に衝突したとしても、各貯留体４は第３筒状膜３０によって護られて損傷しにくい。特に、集合体９の内側の貯留体４は、第３筒状膜３０だけでなく外側の貯留体４によっても護られることで一層損傷しにくい。したがって、貯蔵した淡水３の全量を失うのを回避できる。また、フジツボ等の固着生物の幼体は、主に第３筒状膜３０の外周面に付き易い。この第３筒状膜３０の外周面上で上記固着生物が成長しても、貯留体４は殆ど影響を受けない。また、淡水３の圧によって、隣接する貯留体４間の隙間を殆ど無くすことができるから、上記固着生物の幼体が貯留体４の外周面に付くのを確実に防止できる。したがって、上記固着生物によって貯留体４が破損するのを確実に防止できる。

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態様を採用できる。
例えば、貯留体４の断面形状は円形に限られず、楕円形でもよく、四角形等の多角形でもよい。
第２筒状膜２０を内部の第１筒状膜１０と融着等で接合してもよい。
装置１，１Ｘ，１Ｙの底部に錘を付けることにしてもよい。その場合でも、１つの貯留体４あたりの錘重量を、単一の貯留体４を立った姿勢で浮かせるのに要する錘の重量に比べて小さくできる。
第１、第２実施形態（図１〜図１１）の装置１，１Ｘにおいて、第２筒状膜２０の伸びやすさが第１筒状膜１０と同程度であってもよく、又は第２筒状膜２０が第１筒状膜１０よりも伸びやすくてもよい。その場合でも、第１筒状膜１０が第２筒状膜２０に押し当たり、第２筒状膜２０が張力の一部を負担することで、第１筒状膜１０に掛かる張力を低減できる。
第３実施形態（図１２〜図１４）の装置１Ｙにおいて、第３筒状膜３０の伸びやすさが筒状膜１０，２０と同程度であってもよく、又は第３筒状膜３０が筒状膜１０，２０よりも伸びやすくてもよい。その場合でも、第３筒状膜３０が最外側の貯留体４に押し当たって張力の一部を負担することで、各貯留体４の筒状膜１０，２０に掛かる張力を低減できる。
第３実施形態（図１２〜図１４）においては、集合体９における隣接する貯留体４，４の第２筒状膜２０どうしが接合されていなくてもよい。上記第２筒状膜２０どうしが接合されていなくても、集合体９全体を第３筒状膜３０によって縛り付けることで、集合体９を構成する複数の貯留体４の集合状態を維持できる。集合体９の上面又は底面に網を掛け、この網の周縁部を第３筒状膜３０に係着してもよい。そうすることで、各貯留体４が萎んでいるときに、貯留体４が第３筒状膜３０の外部に抜け出るのを防止できる。
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１２〜図１４）において、第２実施形態（図９〜図１１）と同様に、第２筒状膜２０の上下両端部を封止し、第２筒状膜２０が第１筒状膜１０と一体に変形するようにしてもよい。
被貯蔵流体３は、環境流体２より低密度の流体であればよく、淡水に限られず、更には液体に限られず、例えば石油、天然ガス等であってもよい。
環境流体２は、海水に限られず、湖水やダムの水でもよく、原油タンク内の原油でもよい。

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。

１ 流体貯蔵装置
１Ｘ，１Ｙ 流体貯蔵装置
２ 海水（環境流体）
３ 淡水（被貯蔵流体）
４ 貯留体
５ 被貯蔵流体給排管
９ 集合体
１０ 第１筒状膜
１３ 貯留空間
１５，１６ 封止端部
２０ 第２筒状膜
２１ 膜体
２３ 融着接合部
２４ 膜間空間
２５，２６ 開口端部
２７ 閉塞端部
２８，２９ 封止端部
３０ 第３筒状膜
３１ 膜体
４０ 接合手段
４１ 棒状の接合部材
４２ 半円球状の接合部材
４３ ボルト

Claims (10)

1. 液状の環境流体の液面近くに浮いた状態で、前記環境流体より低密度の被貯蔵流体を前記環境流体から隔離して貯蔵する流体貯蔵装置において、
   可撓性かつ筒状の複数の貯留体を、互いの軸長方向を揃えて集合させた集合体を備え、
   前記貯留体の各々が、前記被貯蔵流体が貯蔵される密封された貯蔵空間を有する第１筒状膜と、前記第１筒状膜の変形を許容するようにして前記第１筒状膜を収容した第２筒状膜とを含むことを特徴とする流体貯蔵装置。
2. 前記集合体における隣接する貯留体の第２筒状膜どうしが接合されていることを特徴とする請求項１に記載の流体貯蔵装置。
3. 前記貯留空間に前記被貯蔵流体を充填した状態において、前記第１筒状膜の周側部が全周にわたって前記第２筒状膜の周側部の内周面に押し当てられることを特徴とする請求項１又は２に記載の流体貯蔵装置。
4. 前記第２筒状膜が前記第１筒状膜より伸びにくいことを特徴とする請求項３に記載の流体貯蔵装置。
5. 前記第２筒状膜が、複数の膜体を積層してなることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の流体貯蔵装置。
6. 前記第１筒状膜が、前記貯蔵量に応じて前記第２筒状膜とは別体に変形し、かつ前記第２筒状膜の端部が開口されていることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の流体貯蔵装置。
7. 前記第２筒状膜が、内部の第１筒状膜と一体に前記貯蔵量に応じて変形することを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の流体貯蔵装置。
8. 前記第２筒状膜の内部が密封され、かつ前記第１筒状膜と第２筒状膜との間の膜間空間の容積が常時ほぼゼロであることを特徴とする請求項７に記載の流体貯蔵装置。
9. 更に、前記集合体を囲む第３筒状膜を備え、各貯留体の貯留空間に前記被貯蔵流体を充填した状態で、隣接する貯留体どうしが押し合い、かつ前記集合体の外周部が前記第３筒状膜の内周面に押し当てられることを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の流体貯蔵装置。
10. 前記第３筒状膜が、複数の膜体を積層してなることを特徴とする請求項９に記載の流体貯蔵装置。

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