JP4362552B2 - 貯水システム - Google Patents

Description

この発明は、その外形形状の少なくとも一部を変形自在に構成されたフレキシブル貯留タンクに用水を貯水するとともに、該フレキシブル貯留タンクを海、湖、池などに設定された備蓄水域の水中に配置して用水を備蓄する貯水システムに関するものである。

従来より、ゴム系やナイロン系などのフレキシブルシートにより形成されたフレキシブル貯留タンクに淡水、飲料水、工業用水、海洋深層水などの用水を貯水するとともに、該フレキシブル貯留タンクを海、湖、池などの水中に配置して用水を備蓄する貯水システムが提案されている（例えば特許文献１参照）。

特開２００４−１５６２８３号公報（図１、図２、図５）

上記したフレキシブル貯留タンクの最大の特徴はその柔軟性にあり、水中に配置されたフレキシブル貯留タンクに対して波浪や潮流などによる外力が作用したとしても、その外力に応じてフレキシブル貯留タンクは変形して外力を受け流すことができる。このため、タンクの一部に大きな応力が集中してタンクが破損するなどの不具合の発生を未然に防止することができる。

しかしながら、フレキシブル貯留タンクの変形を自由に行わせた場合には、水中に存在する岩石や岩礁、あるいは海岸などにフレキシブル貯留タンクの一部が接触して破損するおそれがある。また、海、湖、池などにおいては流木や漂流物などが流れており、これらが用水を備蓄する備蓄水域に流れ着いてフレキシブル貯留タンクに衝突すると、フレキシブル貯留タンクが破損するおそれがある。このように、その外形形状を外力に応じて変形させるフレキシブル貯留タンクを用いて用水を備蓄する貯水システムでは、フレキシブル貯留タンクの破損を防止し、大量の用水を水中で安定して備蓄することが大きな課題となっている。

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、水中に配置されるフレキシブル貯留タンクの破損を効果的に防止して大量の用水を安定して備蓄することができる貯水システムを提供することを目的とする。

この発明は、その外形形状の少なくとも一部を変形自在に構成されたフレキシブル貯留タンクに用水を貯水するとともに、該フレキシブル貯留タンクを海、湖、池などに設定された備蓄水域の水中に配置して用水を備蓄する貯水システムであって、上記目的を達成するため、備蓄水域に配置された係留浮体と、係留浮体に取り付けられて用水を備蓄して膨らんだフレキシブル貯留タンクが備蓄水域から浮上するのを規制する規制部材と、係留浮体の浮沈を調整する浮沈調整手段とを備え、浮沈調整手段は、係留浮体を水中に潜行させることによって、用水を貯水しているフレキシブル貯留タンク、規制部材および係留浮体を一体的に備蓄水域の水中に潜行させ、フレキシブル貯留タンクの備蓄水域への設置および備蓄水域からの引き上げ時には、フレキシブル貯留タンクを萎んだ状態で規制部材に設けられた開口を介して搬出入することを特徴としている。

このように構成された発明では、係留浮体の浮沈を調整する浮沈調整手段が設けられており、係留浮体を水中に潜行させることによって、用水を貯水しているフレキシブル貯留タンク、規制部材および係留浮体を一体的に備蓄水域の水中に潜行させることが可能となっている。このため、次のような作用効果が得られる。まず、第１点目として、備蓄水域が台風などの影響により風や波浪が激しくなると、係留浮体を沈降させて係留浮体とともに規制部材およびフレキシブル貯留タンクを一体的に水中に潜行させることができる。これによって、規制部材およびフレキシブル貯留タンクに及ぶ風や波浪の影響を低減させることができ、フレキシブル貯留タンクはもとより貯水システム全体の破損を防止することができる。このように荒天時の風波による貯水システムへの悪影響を抑制するためには、波の運動が及ぶ限界の水深、いわゆる「移動限界水深」よりも深い水深位置に潜行させるのが望ましい。

また、第２点目として、例えば夏季においては気温の上昇に伴って用水の温度が上昇するが、係留浮体を沈降させてネット部材（、規制部材）およびフレキシブル貯留タンクを一体的に水中に潜行させることで、フレキシブル貯留タンク周辺の水温が低下し、それに伴ってフレキシブル貯留タンク内の用水が冷却される。したがって、陸上や水面近傍で用水を備蓄する貯水システムに比べて用水の温度を低下させることができる。また、陸上や水面近傍に比べて水中では温度変化が小さいため、用水の温度をほぼ一定に保つことができる。特に、フレキシブル貯留タンクに備蓄された用水を工業用水として使用する場合には、低温で、しかも温度変動の少ない工業用水が得られるため、フレキシブル貯留タンクを水中に潜行配置した貯水システムは有益である。ここで、温度をより高精度に制御するため、例えばフレキシブル貯留タンクに備蓄されている用水の温度を計測する計測手段と、計測手段による計測結果に基づき浮沈調整手段による係留浮体の浮沈量を調整してフレキシブル貯留タンク内の用水温度を制御する温度制御手段とをさらに設けてもよい。

さらに、フレキシブル貯留タンクに対する用水の送給・排水を行う給排水手段と、フレキシブル貯留タンクに対する空気の送給・排気を行う給排気手段と、給排水手段および給排気手段を駆動制御してフレキシブル貯留タンクでの用水の貯水状態を調整する貯水状態制御手段とをさらに設けてもよい。このように貯水状態制御手段によりフレキシブル貯留タンクでの用水の貯水状態を調整することでフレキシブル貯留タンクに作用する浮力を調整することができ、フレキシブル貯留タンクをより一層安定的に保護空間に配置することができる。

また、フレキシブル貯留タンクに対する用水の送給・排水を行う給排水手段をさらに設ける場合であって、水よりも比重の重い一対の剛性体を上下方向に配置するとともに、ナイロン系またはゴム系のフレキシブルシートで一対の剛性体を相互に連結してなるタンク構造体をフレキシブル貯留タンクとして用いる場合には、タンク構造体に、両端がそれぞれ一対の剛性体に接続され、一対の剛性体を互いに接近する方向に付勢する付勢部材をさらに設けるようにしてもよい。このように付勢部材により一対の剛性体を互いに接近する方向に付勢することで、フレキシブル貯留タンクに貯留されている用水には、排水される向きの圧力が加えられることになる。したがって、給排水手段が用水の排水を行う際に排水ポンプなどを作動させる必要がないため、システムの構成の簡素化および省エネルギー化を図ることができる。

図１は、この発明にかかる貯水システムの第１実施形態を示す図である。また、図２は図１の貯水システムの動作を示す模式図である。この貯水システムは、ゴム系やナイロン系などのフレキシブルシートにより形成されたフレキシブル貯留タンク１に淡水、飲料水、工業用水、海洋深層水などの用水３を貯水するとともに、該フレキシブル貯留タンク１を海、湖、池などの予め決められた備蓄水域５の水中７に配置してタンク１内の貯留空間９に用水３を備蓄するものである。

このフレキシブル貯留タンク１の上方端部には、タンク１内の貯留空間９に連通される３種類のパイプ、つまり給排気パイプ１１、給排水パイプ１３およびエアレーション用パイプ１５を支持する支持プレート１６が取り付けられている。これらのパイプ１１，１３，１５はそれぞれバルブ１７，１９，２１を介して給排気ユニット２３、給排水ユニット２５およびエアレーションユニット２７と配管により接続されている。また、これらのバルブ１７，１９，２１およびユニット２３，２５，２７は貯水システム全体を制御する制御ユニット２９と電気的に接続されており、制御ユニット２９からの指令に応じて作動するように構成されている。すなわち、制御ユニット２９からの指令に応じて給排気ユニット２３を作動させるとともにバルブ１７を開くと、給排気パイプ１１を介して、フレキシブル貯留タンク１の貯留空間９に空気を供給したり、逆に貯留空間９から空気を排気することができる。また、制御ユニット２９からの指令に応じて給排水ユニット２５を作動させるとともにバルブ１９を開くと、給排水パイプ１３を介して、フレキシブル貯留タンク１の貯留空間９に用水を供給したり、逆に貯留空間９から用水を排水することができる。また、この給排水パイプ１３の先端部に整流プレート３１が取り付けられている。

図３は給排水パイプの先端部を示す拡大図である。この整流プレート３１は給排水パイプ１３の先端口よりも広い平面サイズを有する円盤形状を有しており、３本のステイ３３により給排水パイプ１３の先端部に連結されている。このため、給水時には、給排水パイプ１３を介して給水された用水３は、同図の実線矢印に示すように、整流プレート３１に衝突して減圧された後にステイ３３の間を通って貯留空間９に放射状に、しかも均一に導かれる。したがって、フレキシブル貯留タンク１に過剰な水圧を加えることなく、穏やかに用水３を給水することができる。

こうして給水処理を実行した際に、用水３の水流に土砂などが含まれて貯留空間９の底面部に沈降することがある。この実施形態では、上記したように給排水パイプ１３の先端に整流プレート３１を取り付けているため、排水時に次のような作用効果が得られる。すなわち、排水時には用水３はステイ３３の間を通って給排水パイプ１３の先端口から吸引されて排水されるのに対し、貯留空間９の底面部に沈降している土砂などの沈降物３５は、同図（ｂ）の破線矢印に示すように、用水３の水流によって給排水パイプ１３の先端口に向けて上昇移動しようとするが、整流プレート３１によって底面からの吸上げ水流がブロックされて、水平方向からの水流となるため、底面部付近の水流が静穏となり沈降物の撹拌移動が制御される。このように、整流プレート３１の下面（貯留空間９の底面部を向いた面）が給排水パイプ１３から排水される用水３への沈降物３５の混入を防止している。

図２に戻って説明を続ける。上記のように、制御ユニット２９からの指令に応じてフレキシブル貯留タンク１に貯留される用水３の量が制御されるとともに、貯留空間９に残存する空気量が制御される。つまり、制御ユニット２９による給排気ユニット２３および給排水ユニット２５の駆動制御によってフレキシブル貯留タンク１での用水の貯水状態を調整することが可能となっており、制御ユニット２９が本発明の「貯水状態制御手段」として機能している。

また、制御ユニット２９からの指令に応じてエアレーションユニット２７を作動させるとともにバルブ２１を開くと、エアレーション用パイプ１５を介してフレキシブル貯留タンク１に供給され、パイプ１５の先端に取り付けられたエアレーション環３７から空気が噴出されてフレキシブル貯留タンク１に貯水された用水３に強制供給されて用水３に対するエアレーションが実行される。これによって用水３に含まれる有機物質などの酸化に伴う溶存酸素の不足を補うことが可能となる。なお、エアレーションを行う場合には、これに対応して給排気ユニット２３による排気処理を行ってフレキシブル貯留タンク１での用水の貯水状態を管理するのが望ましい。

また、フレキシブル貯留タンク１の下方端部には、図２に示すように、排砂および排水用の開口３９を設けた下端プレート４１が取り付けられている。この開口３９はフレキシブル貯留タンク１の貯留空間９と連通されており、上記のようにして貯留空間９に残留する残留水および土砂などの沈降土砂をフレキシブル貯留タンク１から排出するために設けられたものである。この実施形態では、プレート４１の上面（貯留空間９を臨む面）に傾斜部４３が設けられており、後述するように貯留空間９を洗浄する場合に、貯留空間９に存在する残留水や沈降土砂などを開口３９に導いて排出処理を容易なものとしている。また、開口３９を閉じておくための止水キャップ４５が着脱自在に取り付けられている。なお、このように貯留空間９を洗浄するために、支持プレート１６には、作業者が貯留空間９に対してアクセスするための作業用通路（図示省略）が形成されるとともに、その作業用通路を開閉するための開閉扉４７（図１）が設けられている。

この実施形態では、図１に示すように、用水３を備蓄する備蓄水域５に平面形状が正方形の格子状係留浮体４９が設けられている。この係留浮体４９の形状はこれに限定されるものではなく、任意であり、例えば多角形や円形などの形状に仕上げてもよく、これに対応して後述する保護空間の形状についても同様である。この格子状係留浮体４９は鋼板や中空状鋼管などの構造材料を格子状に枠組みした枠体５１の周縁下面には俵形状のバラストタンク５３が所定間隔で取り付けられている。各バラストタンク５３は浮沈調整ユニット５５に配管により連結されており、制御ユニット２９からの指令に応じて浮沈調整ユニット５５が作動すると、浮沈調整ユニット５５から各バラストタンク５３に圧縮空気が供給されて格子状係留浮体４９が水面５７上に半ば浮上させ、半没状態とする（図２（ａ））。逆に、浮沈調整ユニット５５が作動して各バラストタンク５３に備蓄水域５の水を流入させると、格子状係留浮体４９が潜行していく（図２（ｂ））。このように浮沈調整ユニット５５が本発明の「浮沈調整手段」として機能している。なお、バラストタンク５３を用いた浮体４９の浮沈制御は基本的に潜水艦のそれと同一であるため、ここでは説明を省略する。

このように構成された係留浮体４９の一方側面部（図１の左手側）には、図示を省略する係留アイが設けられており、この係留アイに取り付けられた係留ロープ５９によって係留浮体４９が係留ポール６１に係留されている。この係留ポール６１は海底６３に固定されたアンカー体６５からほぼ垂直に延設されたものである。なお、この実施形態では、係留浮体４９を係留ポール６１により係留しているが、アンカー体６５から伸びるチェーンなどの連結部材に係留ブイを係止するとともに、該係留ブイに係留浮体４９を係留するように構成してもよい。また、この実施形態では、１箇所で係留しているが、係留方式はこれに限定されるものではなく、例えば係留浮体４９の他方側面部（図１の右手側）にも係留アイを設けて２箇所で格子状係留浮体４９を備蓄水域５で係留するように構成してもよい。

また、この格子状係留浮体４９の下面には、バラストタンク５３の内側で係留浮体４９の全周にわたって可撓性材料で構成されたネット部材６７が取り付けられている。このようにネット部材６７を係留浮体４９の全周にわたって設けることによって、水中７においてネット部材６７で囲まれた空間６９が形成される。この実施形態では、こうして形成される空間６９（図２）を本発明の「保護空間」とし、該保護空間６９に用水３を貯水したフレキシブル貯留タンク１を配置している。したがって、フレキシブル貯留タンク１の設計寸法に応じて係留浮体４９を構成する必要がある。ここで、可撓性材料よりなるネット部材６７に対してチェーンや錘などを取り付けて水中７で保護空間６９の形状を整えるようにしてもよい。

また、係留浮体４９には、図１および図２に示すように、枠体５１の内側に複数本のステイ７１が格子状に橋渡しされており、保護空間６９の上方位置に位置している。このため、保護空間６９に配置されたフレキシブル貯留タンク１がそれに作用する浮力によって浮上するのをステイ７１が強制的に押え付けることとなり、フレキシブル貯留タンク１が保護空間６９から飛び出すのを防止してフレキシブル貯留タンク１を保護空間６９内に安定配置させることができる。このように、この実施形態では、複数本のステイ７１が本発明の「規制部材」として機能しているが、ステイ７１の代わりに中空鋼管や鋼板などを用いてもよい。なお、ステイ７１による規制部材の中央部に形成された円形開口７３は、保護空間６９にフレキシブル貯留タンク１を設置したり、逆に保護空間６９からフレキシブル貯留タンク１を回収するための開口であり、例えば支持プレート１６の外形寸法よりも若干大きな内径を有するものを形成することができる。また、ステイ７１などにより構成される規制部材を係留浮体４９に対して着脱自在に構成してもよく、例えばフレキシブル貯留タンク１の搬出入時には規制部材を取り外しておく一方、用水３の備蓄を行っている間は規制部材を取り付けるようにしてもよく、この場合、規制部材に開口を設ける必要はなくなる。

次に、上記のように構成された貯水システムの動作について説明する。予め設定した備蓄水域５に係留浮体４９を搬送して水面５７に半没状態で浮かすとともに、係留ポール６１に係留する。そして、図１に示すように、未貯水で、かつ貯留空間９の空気を抜いて萎んだ状態のフレキシブル貯留タンク１を開口７３を介して保護空間６９に搬入する。そして、給排水ユニット２５を作動させて用水３をタンク１に給水する。こうして、タンク１内に所定量の用水３が給水されて水中７での用水３の備蓄が開始される（図２（ａ））。なお、このとき、給水処理と並行して、制御ユニット２９により給排気ユニット２３の駆動を制御してフレキシブル貯留タンク１内での空気量を調整することによりタンク１の膨らみ速度や形状などをコントロールすることができ、フレキシブル貯留タンク１に、しわやたるみなどの不連続部分が生じるのを防止してタンク１の破損などを防止することができる。

ここでは、浮上状態で用水３をタンク１に貯水して備蓄しているが、浮沈調整ユニット５５を作動させて格子状係留浮体４９およびフレキシブル貯留タンク１を一体的に潜行させ、全没（または潜行）状態で用水３を備蓄してもよい。この場合、次のような作用効果が得られる。まず、第１点目として、備蓄水域５が台風などの影響により風や波浪が激しくなると、想定外の外力が係留浮体４９およびフレキシブル貯留タンク１に作用し、これらが破損する可能性が生じてくる。そこで、図２（ｂ）に示すように、格子状係留浮体４９およびフレキシブル貯留タンク１を一体的に潜行させる。すると、格子状係留浮体４９およびフレキシブル貯留タンク１への風や波浪の影響を低減させることができ、フレキシブル貯留タンク１はもとより貯水システム全体の破損を防止することができる。また、第２点目として、図２（ａ）に示すように浮上状態のまま用水３を備蓄する場合には、気温の影響を受け易く、特に夏季においては気温の上昇に伴って用水３の温度が上昇するが、フレキシブル貯留タンク１を潜行させることで温度上昇を抑えることができる。また、陸上や水面近傍に比べて水中では温度変化が小さいため、用水３の温度をほぼ一定に保つことができる。

一方、上記のようにして備蓄された用水３を取り出す場合には、給排水ユニット２５を作動させて貯留空間９から用水を排水するが、この排水処理と並行して、給排気ユニット２３の駆動を制御してフレキシブル貯留タンク１内での空気量を調整することによりタンク１の膨らみ状態やフレキシブル貯留タンク１に作用する浮力をコントロールすることができる。また、必要に応じて給排水ユニット２５を作動させて貯留空間９に新たな用水３を給水して備蓄量を増やすことができる。

このように用水３の給水および排水を繰り返している間に、フレキシブル貯留タンク１の交換や内部洗浄などが必要となる。そこで、この実施形態では、次のようにして交換処理や内部洗浄処理が実行される。まず、図４（ａ）に示すように、給排水ユニット２５を作動させて貯留空間９から用水を強制排水するとともに、この排水処理と並行して、給排気ユニット２３の駆動を制御してフレキシブル貯留タンク１から空気を強制排気する。これによって、残留水を底面部に残しながらフレキシブル貯留タンク１は萎んでいく。そして、開口７３を通過可能な程度までに萎むと、同図（ｂ）に示すように、フレキシブル貯留タンク１をクレーンなどの重機により水中７から引き上げる。また、止水キャップ４５を取り外して排砂および排水用の開口３９から残留水および沈降土砂（残砂や残土など）をタンク１から排出する。このとき、給排気ユニット２３の駆動を制御してフレキシブル貯留タンク１に空気を強制送給するようにしてもよい。こうしてタンク１の回収が完了すると、新しいフレキシブル貯留タンク１を保護空間６９に配置する。なお、それ以降の動作については上記した通りである。

また、上記のように回収したフレキシブル貯留タンク１の内部を洗浄する場合には、図５に示すように、フレキシブル貯留タンク１の上方肩部の複数箇所をワイヤーで吊上げ補助環７５に連結するとともに、この吊上げ補助環７５をクレーンなどの重機により吊上げる。このように多点吊上げを行うことでタンク１が広がった状態で保持される。その後、作業者が開閉扉４７（図１）を開き、作業用通路を通ってタンク１の内部に入り込む。そして、タンク１の内部を洗浄する。また、内部洗浄処理が完了すると、作業者は作業用通路を通ってタンク１の外に出る。

以上のように、この実施形態によれば、係留浮体４９に取り付けられたネット部材６７により水中７に保護空間６９を形成するとともに、この保護空間６９に用水３を貯水したフレキシブル貯留タンク１を配置して用水３を備蓄しているため、次のような作用効果が得られる。すなわち、この貯水システムでは、フレキシブル貯留タンク１の周囲がネット部材６７により取り囲まれているため、備蓄水域５内で発生する波浪や潮流などによりフレキシブル貯留タンク１は変形するが、その変形は保護空間６９内に留められる。したがって、フレキシブル貯留タンク１が備蓄水域５の回りに存在する岩石や岩礁などに接触して破損するのが効果的に防止することができる。また、ネット部材６７は係留浮体４９に取り付けられているため、ネット部材６７および該ネット部材６７に取り囲まれているフレキシブル貯留タンク１を備蓄水域５に確実に留め置くことができる。さらに、ネット部材６７がフレキシブル貯留タンク１を取り囲んでいるため、流木や漂流物などが備蓄水域５に流れ着いたとしても、ネット部材６７がフレキシブル貯留タンク１への流木などの接触を防ぎ、フレキシブル貯留タンク１の破損を確実に防止することができる。

ところで、フレキシブル貯留タンク１に備蓄された用水３を工業用水として使用する場合には、上記実施形態にかかる貯水システムが有益である。以下、その理由および動作を図６を参照しつつ説明する。工業用水を備蓄する主たる目的は、(1)定量供給に対する水使用の時間変動を吸収すること、(2)漏水事故や断水による影響を回避するためである。したがって、これらの目的を達成するためには、例えば１２時間程度の備蓄が必要となる。そこで、従来と同様に配水池や工業用ダムを利用する場合には、次のような問題が発生していた。まず最初に配水池やダムのための用地確保が必要となる。また、夏季においては直射日光により水温が上昇し、また冬季においては凍結するおそれがあり、気温により水温が大きく変動してしまう。特に、工業用水の主目的のひとつが冷却水であるが、夏季の水温上昇は重大な問題となっている。さらに、大量の用水を配水池やダムなどで備蓄する貯水システムでは、地震などの災害により配水池やダムなどの陸上貯水構造物が破損した場合、備蓄している工業用水が制御されることなく放水されて二次災害を招くおそれがある。

これに対し、図１の貯水システムを用いて以下に説明する工業用水の備蓄処理を行うことで上記問題を一気に解決することができる。すなわち、この実施形態では、備蓄水域５として例えば海洋を利用することで備蓄のための用地確保が不要となる。また、工業用水路から工業用水を取水し、海中７に潜行配置されたフレキシブル貯留タンク１に給水する（図６（ａ））。これにより工業用水３の温度を海水７と同一温度にまで低下させるとともに、その温度に維持させる。というのも、通常、工業用水路から取水された工業用水の温度は気温や直射日光などの影響を受けて上昇しており、特に夏季において該影響は最も受けることとなり、水温は高くなる（温度Ｔ1）が、フレキシブル貯留タンク１に貯水することにより海水で冷却されて海水温度Ｔ2となる（同図（ｂ））。また、フレキシブル貯留タンク１が全没（または潜行）状態となっているため、気温や直射日光の影響を受けず、それらによる温度上昇を抑えることができる。また、海中では温度変化が小さいため、工業用水３の温度をほぼ一定値Ｔ2に保つことができる。そして、必要に応じて、フレキシブル貯留タンク１から工業用水３を排水して工場に供給する（同図（ｃ））。したがって、低温で、しかもほぼ一定温度の工業用水３を安定して供給することができ、工業用水３を用いて製造される製品の品質を向上させることができる。また、仮に災害などによりフレキシブル貯留タンク１が破損したとしても、海水中に工業用水３が放出されるため、二次災害の発生は全くない。さらに、フレキシブル貯留タンク１が海水中に潜行配置されているため、景観や環境への影響も少ない。

この実施形態では、単にフレキシブル貯留タンク１を潜行配置しているのみであるが、水深によって海水温度が相違することを利用して温度Ｔ2をより高精度に制御することができる。例えばフレキシブル貯留タンク１に備蓄されている用水３の温度を計測する計測手段を設けるとともに、その計測結果に基づき係留浮体４９の浮沈量を調整してフレキシブル貯留タンク１内の用水温度Ｔ2を制御するようにしてもよい。また、工場から要求される温度に応じて係留浮体４９の浮沈量を制御して工業用水の温度Ｔ2を調整してもよい。

図７は、この発明にかかる貯水システムの第２実施形態を示す図である。この実施形態が第１実施形態と大きく相違する点は、フレキシブル貯留タンク１の構造と、該構造を採用したことによりステイ７１などの規制部材の設置を不要とした点である。なお、その他の構成は基本的に第１実施形態と同様であるため、同一構成については同一符号を付して説明を省略する。

この実施形態では、フレキシブル貯留タンク１が蛇腹形状を有するタンク構造体で構成されている。より具体的には、水よりも比重の重い剛性体で形成された上プレート７７および下プレート７９が上下方向に離間配置されるとともに、ナイロン系またはゴム系のフレキシブルシート８１によって一対のプレート７７，７９が相互に連結されている。また、フレキシブルシート８１には複数の折り返しが形成されており、上プレート７７および下プレート７９の相対移動によりフレキシブル貯留タンク１の貯留空間９を可変可能となっている。また、蛇腹構造を採用したことに対応して給排水パイプ１３およびエアレーション用パイプ１５に屈撓性を有する中間部８３を介在させてプレート７７，７９の離間・近接移動動作に応じて伸縮するように構成されている。

このように構成されたフレキシブル貯留タンク１を用いた場合、該タンク１を保護空間６９に搬入すると、下プレート７９の自重によりフレキシブル貯留タンク１が保護空間６９の最下部に沈降するとともに、上プレート７７も自重により下プレート７９に近接移動する。これにより、タンク１が保護空間６９に確実に配置されることとなる（図７（ａ））。なお、このとき、上プレート７７の下プレート７９への近接移動に応じて給排水パイプ１３およびエアレーション用パイプ１５の中間部８３で折れ曲がり、両パイプ１３，１５は上下方向に収縮する。

そして、給排水ユニット２５を作動させて用水３をタンク１に給水すると、タンク１内に所定量の用水３が給水されて水中７での備蓄が開始される（同図（ｂ））。なお、この実施形態においても、第１実施形態と同様に、給水処理と並行して、制御ユニット２９により給排気ユニット２３の駆動を制御してフレキシブル貯留タンク１内での空気量を調整することによりタンク１の膨らみ速度をコントロールすることができる。また、エアレーション用パイプ１５を介してフレキシブル貯留タンク１に空気を供給してタンク１に貯水された用水３に対するエアレーションを実行してもよい。また、上記のように構成されたフレキシブル貯留タンク１を用いた場合には、両プレート７７，７９の自重によりタンク１を保護空間６９に配置することができるため、規制部材が不要となっている。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態では、フレキシブル貯留タンク１を一重のネット部材６７で取り囲んで該タンク１を保護しているが、多重のネット部材でフレキシブル貯留タンク１を取り囲むように構成してもよい。

また、上記実施形態では、給排水パイプ１３の先端に平板状の整流プレート３１を取り付けているが、整流プレート３１の上面を円錐または角錐形状に仕上げて傾斜面を形成してもよい。この場合、沈降土砂などが整流プレート３１の上面に到達したとしても、傾斜面に沿って整流プレート３１から滑り落ちてプレート３１に堆積するのを防止することができる。

また、上記実施形態では、給排水パイプ１３を用いて給水および排水を行っているが、給水専用パイプと排水専用パイプとを個別に設けてもよい。また、給排気パイプ１１についても同様である。

また、上記実施形態では、用水を備蓄している間にフレキシブル貯留タンク１内でエアレーション処理を実行しているが、このエアレーション処理は必要に応じて実行することができる。また、エアレーション処理以外に、鉄やマンガンなどの物質に対する前処理として塩素を注入するように構成してもよく、用水中に塩素を均一に混合させるために塩素注入と同時に給水処理を実行してタンク１内での用水の撹拌を促すのが望ましい。

また、上記第２実施形態において、上プレート７７と下プレート７９とを互いに接近する方向に付勢するコイルばねなどの付勢部材を設けるようにしてもよい。図８は、第２実施形態の変形形態を示す図である。この変形形態では、同図に示すように、両端がそれぞれ上プレート７７と下プレート７９とに接続され、上プレート７７と下プレート７９とを互いに接近する方向に付勢するコイルばね８５が設けられている。このように、この変形形態ではコイルばね８５が本発明の「付勢部材」として機能している。

このように構成されたフレキシブル貯留タンク１を保護空間６９に搬入すると、第２実施形態と同様に、タンク１が保護空間６９に確実に配置される（図８（ａ））。そして、例えば制御ユニット２９がバルブ８７を開き、給排水ユニット８９を作動させて用水３をタンク１に給水すると、この給水圧力により上プレート７７と下プレート７９とがコイルばね８５の付勢力に抗して離間し、タンク１内に用水３が給水されて、バルブ８７を閉じると水中７での備蓄が開始される（同図（ｂ））。この状態では、コイルばね８５の付勢力によりタンク１内の用水３に排水する向きの圧力が加えられている。そして、用水３をタンク１から排水すべくバルブ８７を開くと、コイルばね８５の付勢力により上プレート７７と下プレート７９とが互いに接近し、この接近移動に伴って用水３が給排水パイプ１３およびバルブ８７を介して排水される。したがって、給排水ユニット８９が用水３の排水を行う際に排水ポンプなどを作動させる必要がないため、システムの構成の簡素化および省エネルギー化を図ることができる。

なお、この変形形態では２個のコイルばね８５を備えているが、これに限られず、１個または３個以上のコイルばね８５を備えるようにしてもよい。また、この変形形態ではコイルばね８５をフレキシブルシート８１（タンク１）の内部に設けているが、外部に設けるようにしてもよい。また、バルブ８７は手動で動作させるようにしてもよい。また、コイルばね８５に限られず、上プレート７７と下プレート７９とを互いに接近する方向に付勢する部材であればよい。

この発明は、用水を貯水したフレキシブル貯留タンクを海、湖、池などの水中に配置して用水を備蓄する貯水システム全般に適用することができる。

この発明にかかる貯水システムの第１実施形態を示す図である。 図１の貯水システムの動作を示す模式図である。 給排水パイプの先端部を示す拡大図である。 フレキシブル貯留タンクの回収手順を示す模式図である。 フレキシブル貯留タンクの内部洗浄手順を示す模式図である。 図１の貯水システムの利用態様の一例を示す模式図である。 この発明にかかる貯水システムの第２実施形態を示す図である。 第２実施形態の変形形態を示す図である。

符号の説明

１…フレキシブル貯留タンク、 ３…（工業）用水、 ７…水中、 １１…給排気パイプ、 １３…給排水パイプ、 ２３…給排気ユニット、 ２５，８９…給排水ユニット、 ２９…制御ユニット、 ４９…（格子状）係留浮体、 ５１…枠体、 ５３…バラストタンク、 ５５…浮沈調整ユニット、 ６７…ネット部材、 ６９…保護空間、 ７７…上プレート、 ７９…下プレート、 ８１…フレキシブルシート、 ８５…コイルばね（付勢部材）

Claims (7)

1. その外形形状の少なくとも一部を変形自在に構成されたフレキシブル貯留タンクに用水を貯水するとともに、該フレキシブル貯留タンクを海、湖、池などに設定された備蓄水域の水中に配置して用水を備蓄する貯水システムにおいて、
   前記備蓄水域に配置された係留浮体と、
   前記係留浮体に取り付けられて用水を備蓄して膨らんだ前記フレキシブル貯留タンクが前記備蓄水域から浮上するのを規制する規制部材と、
   前記係留浮体の浮沈を調整する浮沈調整手段とを備え、
   前記浮沈調整手段は、前記係留浮体を水中に潜行させることによって、用水を貯水している前記フレキシブル貯留タンク、前記規制部材および前記係留浮体を一体的に前記備蓄水域の水中に潜行させ、
   前記フレキシブル貯留タンクの前記備蓄水域への設置および前記備蓄水域からの引き上げ時には、前記フレキシブル貯留タンクを萎んだ状態で前記規制部材に設けられた開口を介して搬出入することを特徴とする貯水システム。
2. 前記フレキシブル貯留タンクに備蓄されている用水の温度を計測する計測手段と、
   前記計測手段による計測結果に基づき前記浮沈調整手段による前記係留浮体の浮沈量を調整して前記フレキシブル貯留タンク内の用水温度を制御する温度制御手段と
   をさらに備える請求項１記載の貯水システム。
3. 前記フレキシブル貯留タンクに対する用水の送給・排水を行う給排水手段をさらに備え、
   前記フレキシブル貯留タンクは、水よりも比重の重い一対の剛性体を上下方向に配置するとともに、ナイロン系またはゴム系のフレキシブルシートで前記一対の剛性体を相互に連結してなるタンク構造体で構成されており、
   前記タンク構造体は、両端がそれぞれ前記一対の剛性体に接続され、前記一対の剛性体を互いに接近する方向に付勢する付勢部材をさらに備えている請求項１または２記載の貯水システム。
4. 前記フレキシブル貯留タンクは、水よりも比重の重い一対の剛性体を上下方向に配置するとともに、ナイロン系またはゴム系のフレキシブルシートで前記一対の剛性体を相互に連結してなるタンク構造体で構成されている請求項１または２記載の貯水システム。
5. 前記フレキシブル貯留タンクに対する用水の送給・排水を行う給排水手段と、
   前記フレキシブル貯留タンクに対する空気の送給・排気を行う給排気手段と、
   前記給排水手段および給排気手段を駆動制御して前記フレキシブル貯留タンクでの用水の貯水状態を調整する貯水状態制御手段と
   をさらに備えた請求項１、２または４記載の貯水システム。
6. 前記係留浮体に取り付けられて前記備蓄水域の水中で前記フレキシブル貯留タンクの周囲を取り囲む保護空間を形成するネット部材をさらに備え、
   前記保護空間に前記フレキシブル貯留タンクを配置した請求項１ないし５のいずれかに記載の貯水システム。
7. 前記ネット部材は可撓性材料で構成されている請求項６記載の貯水システム。

Images