流体貯蔵装置
【課題】環境流体より低密度の被貯蔵流体を環境流体中に貯蔵する筒状膜に作用する張力を低減する。
【解決手段】流体貯蔵装置１の第１筒状膜１０を第２筒状膜２０に収容する。第１筒状膜１０の両端部１３をそれぞれ液密又は気密に封止する。第２筒状膜２０の一端部を閉じる。第２筒状膜２０の他端部を定着手段４０に連繋する。第１筒状膜１０の内部に被貯蔵流体３を充填した状態で、第１筒状膜１０の一端部が第２筒状膜２０の一端部の内面に押し当てられるとともに、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。
【解決手段】流体貯蔵装置１の第１筒状膜１０を第２筒状膜２０に収容する。第１筒状膜１０の両端部１３をそれぞれ液密又は気密に封止する。第２筒状膜２０の一端部を閉じる。第２筒状膜２０の他端部を定着手段４０に連繋する。第１筒状膜１０の内部に被貯蔵流体３を充填した状態で、第１筒状膜１０の一端部が第２筒状膜２０の一端部の内面に押し当てられるとともに、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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、液状の環境流体中に被貯蔵流体を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する。
【背景技術】
【０００２】
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。内袋と外袋の二重袋構造になった流体貯蔵装置についても公知である（例えば、特許文献１、２参照）。
特許文献１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２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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開昭６２−７８６９４号公報
【特許文献２】実開昭６２−７８６９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
筒状膜（袋）からなる流体貯蔵装置を環境流体中に立った姿勢にすれば、設置スペースをコンパクトにできる。一方、被貯蔵流体が環境流体よりも低密度である場合には、被貯蔵流体からの浮力に抗して筒状膜の下端部をアンカー等で下向きに引っ張る必要がある、そのため、筒状膜に張力が作用する。そのため、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。大きな裂け目にはならなかったとしても、筒状膜の内圧が外圧より小さい箇所では、筒状膜の外部の流体がピンホールから筒状膜の内部に流入し、筒状膜内の被貯蔵流体が汚染されてしまう。なお、通常、筒状膜の内圧は被貯蔵流体の充填によって外圧より大きくなっているが、筒状膜の下側部分は、上記下向きの力で引っ張られることで絞られる。そのため、筒状膜の下側部分内の被貯蔵流体が上方へ押し出され、該下側部分の内圧が外圧より小さくなる。したがって、筒状膜の特に下側部分にピンホールが空くと、そこから外部流体が流入して被貯蔵流体が汚染されやすい。また、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自体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。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記問題点を解決するために、本発明は、液状の環境流体より低密度の被貯蔵流体を前記環境流体中に貯蔵する流体貯蔵装置において、
両端部がそれぞれ液密又は気密に封止され、内部が密封された可撓性の第１筒状膜（貯蔵膜）と、
両端部のうち少なくとも一端部が閉じられた可撓性の第２筒状膜（張力膜）と、
を備え、前記第１筒状膜が前記第２筒状膜の内部に収容され、前記第２筒状膜の他端部が定着手段に連繋されており、
前記第１筒状膜の内部に前記被貯蔵流体を充填した状態で、前記第１筒状膜の一端部が前記第２筒状膜の前記一端部の内面に押し当てられるとともに、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。
【０００６】
前記第１筒状膜の内部に前記被貯蔵流体を充填すると、前記第１筒状膜の一端部が、前記被貯蔵流体の浮力によって浮き上がろうとして、前記第２筒状膜の一端部の内面に押し当てられる。また、前記定着手段が、前記浮力に抗して前記第２筒状膜の他端部を下向きに引っ張る。これによって、第１、第２筒状膜が、一端部を上に向け、かつ他端部を下に向けて立った姿勢になるとともに、第２筒状膜には、前記浮力と前記定着手段からの下向きの力とによって張力が掛かる。一方、第１筒状膜には前記浮力に起因する張力が働くことがない。
また、前記被貯蔵流体の充填圧によって、第１筒状膜の周側部が第２筒状膜の周側部の内周面に押し当てられる。これによって、前記充填圧が第１筒状膜を介して第２筒状膜に作用する。したがって、第２筒状膜は、被貯蔵流体の充填圧に起因する張力をも負担する。その分だけ、第１筒状膜に掛かる前記充填圧起因の張力を低減できる。
よって、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できる。また、被貯蔵流体を充填することによって、第１筒状膜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、第１筒状膜のどの部分にピンホールが形成されたとしても、環境流体が第１筒状膜の内部に流入するのを防止でき、第１筒状膜内の被貯蔵流体の汚染を確実に防止できる。したがって、被貯蔵流体を安定的に貯蔵することができる。また、第１筒状膜の作製時において、該第１筒状膜の材料となる膜体の端部を融着する場合、該融着部分の封止強度を必要以上に大きくする必要が無く、融着作業を簡易に行なうことができる。
さらに、第１筒状膜及び第２筒状膜の一端部が上方を向き、他端部が下方を向くことで、流体貯蔵装置の設置に要する面積を小さくできる。
好ましくは、第２筒状膜を第１筒状膜よりも伸びにくくする。これによって、前記充填圧起因の張力が、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、被貯蔵流体を一層安定的に貯蔵できる。
【０００７】
前記第２筒状膜の周長が、前記被貯蔵流体の非充填時の第１筒状膜の周長とほぼ同じ大きさであることが好ましい。これによって、第１筒状膜の周側部の全周が、襞や皺がほとんどない状態で、第２筒状膜の内面に確実に押し当てられるようにすることができる。したがって、第２筒状膜の表面にも襞や皺がほぼ生じないようにできる。そのため、例えば、環境流体中に生物が存在する場合、該生物が第２筒状膜の外面に付着しにくくなり、結果、第２筒状膜の耐久性を向上できる。ここで、前記第１、第２筒状膜の周長は、互いに等大である場合だけに限られない。第２筒状膜内に第１筒状膜を収容できる程度に、かつ前記被貯蔵流体の充填時の第１筒状膜の周側部の全周が第２筒状膜の内面に押し当てられる程度に、非充填時の第１、第２筒状膜の周長が近似していてもよい。非充填時の第１筒状膜の周長が第２筒状膜の周長より若干小さくてもよい。或いは、非充填時の第１筒状膜の周長が第２筒状膜の周長より若干小さくてもよい。前記被貯蔵流体の非充填時における第１、第２筒状膜の周長差は、各第１、第２筒状膜の周長と比べて無視できるほど小さいことが好ましい。第１筒状膜が被貯蔵流体の充填時に襞や皺を有していたとしても、第１筒状膜が全体的に第２筒状膜に張り付くのであれば、第１筒状膜の周長が第２筒状膜の周長よりも大きくてもよい。
なお、第１筒状膜の厚みは第１筒状膜の周長と比べて十分に小さいから、第１筒状膜の内周面の周長と外周面の周長は実質的に等しい。第２筒状膜の厚みは第２筒状膜の周長と比べて十分に小さいから、第２筒状膜の内周面の周長と外周面の周長は実質的に等しい。
前記第２筒状膜の周長が、軸長方向の全域にわたって前記第１筒状膜の周長とほぼ同じ大きさであることが、より好ましい。
前記第２筒状膜の軸長（前記一端部から前記他端部までの長さ）は、前記第１筒状膜の軸長以上であることが好ましい。
【０００８】
前記流体貯蔵装置が、前記第２筒状膜を囲む筒状の第３筒状膜（保護膜）を、更に備えていることが望ましい。この第３筒状膜によって第２筒状膜を保護でき、ひいては第１筒状膜を保護することができる。具体的には例えば第２筒状膜が環境流体中の浮遊物体や生物によって損傷しないようにすることができる。海中環境の場合は、第２筒状膜にフジツボ等の固着生物が付いたり、漂流物が第２筒状膜に直接当たったりするのを防止できる。この結果、被貯蔵流体をより安定的に貯蔵することができる。
【０００９】
前記筒状膜の少なくとも１つ（すなわち第１筒状膜、第２筒状膜、第３筒状膜の少なくとも１つ、第３筒状膜が無い場合には第１筒状膜と第２筒状膜の少なくとも１つ）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、前記１つの筒状膜の強度を高めることができる。特に、前記第２筒状膜が、複層構造になっていることが好ましい。これによって、前記第２筒状膜を第１筒状膜よりも伸びにくくすることができ、前記浮力及び充填圧に起因する張力に対して前記第２筒状膜が十分な強度を発揮することができる。
【００１０】
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。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、第１筒状膜に作用する張力を低減でき、被貯蔵流体を安定的に貯蔵することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る流体貯蔵装置を、中心線の片側を断面にて示す正面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う、上記流体貯蔵装置の平面断面図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う、上記流体貯蔵装置の上側部分の側面図である。
【図４】図１のＩＶ−ＩＶ線に沿う、上記流体貯蔵装置の下側部分の側面図である。
【図５】上記流体貯蔵装置の第１筒状膜の端部を、密封する前の状態を二点鎖線にて示し、密封後の状態を実線にて示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態を図面にしたがって説明する。
図１に示すように、流体貯蔵装置１は、海中に設置されている。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。
【００１４】
図１及び図２に示すように、流体貯蔵装置１は、第１〜第３の筒状膜１０，２０，３０を備えている。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。
【００１５】
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。図３及び図４に示すように、第１筒状膜１０の上下の両端部は、それぞれ融着端部１３を構成している。すなわち、図５に示すように、第１筒状膜１０の環状の端部１１の２つの半周部分１２，１２どうしが重ね合わされ、かつ加熱によって互いに融着されている。これによって、第１筒状膜１０の上下の各端部が液密（液体が透過不能）に封止されている。ひいては、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の内部に淡水３が充填されている。
【００１６】
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（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の設置場所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。
【００１７】
図１及び図２に示すように、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。図１に示すように、各膜体２１は断面円形の筒状になっている。
【００１８】
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、１〜２０程度が好ましい。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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の軸長よりも例えば０ｍ〜２ｍ程度大きい。
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の周長が第１筒状膜１０の周長と同じであるか、又は第２筒状膜２０の周長が第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２筒状膜２０の周長が第１筒状膜１０の周長の例えば０〜１０％程度小さいてもよい。好ましいは、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。
【００２２】
図１に示すように、第２筒状膜２０の軸長方向は、上下に向けられている。図３及び図４に示すように、第２筒状膜２０の軸長方向の両端部は、それぞれ閉塞手段２２にて非液密（流体２の出入りを許容する程度）に閉塞されている。各閉塞手段２２は、一対の挟付部材２３，２３と、ボルト２４を含む。図１に示すように、各挟付部材２３は、真っ直ぐな板状になっている。図３に示すように、第２筒状膜２０の上側の端部（一端部）の挟付部材２３は、好ましくは環境流体２より比重が軽い材料にて構成され、例えばポリエチレン、ポリプロピレン等の樹脂にて構成されている。図４に示すように、第２筒状膜２０の下側の端部（他端）の挟付部材２３は、好ましくは環境流体２より比重が重い材料にて構成され、例えばステンレス、鉄等の金属にて構成されている。図３及び図４に示すように、上下の各閉塞手段２２の一対の挟付部材２３，２３が、第２筒状膜２０の環状の端部を両側から挟み付けている。これによって、第２筒状膜２０の環状の端部が潰れて該端部の２つの半周部分が重ね合わされている。一対の挟付部材２３，２３どうしが、ボルト２４にてネジ止めされている。なお、閉塞手段２２は、第２筒状膜２０の上下端部を液密に封止してはいない。海水２が第２筒状膜２０の上下端部を通して第２筒状膜２０内に流入可能であり、かつ第２筒状膜２０内の海水２が第２筒状膜２０の上下端部を通して外部に流出可能である。
【００２３】
図１に示すように、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、被貯蔵流体３が満タンに充填されていない状態（図示省略）では、第１筒状膜１０が第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。閉塞手段２２によって、第１筒状膜１０が第２筒状膜２０の端部から抜け出すのが阻止され、第２筒状膜２０内に閉じ込められている。特に、上側の閉塞手段２２によって、第１筒状膜１０が第２筒状膜２０の上端から上方へ抜け出すのが阻止されている。
【００２４】
図３に示すように、被貯蔵流体３が満タンに充填された状態において、第１筒状膜１０の上端部（一端部）が、第２筒状膜２０の上端部（一端部）の内面に押し当てられている。かつ、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ている。好ましくは、第１筒状膜１０の上端部及び周側部の全体（すなわち第１筒状膜１０の底部以外の部分の全体）が、第２筒状膜２０の内面に押し当てられている。図４に示すように、第１筒状膜１０よりも下側の第２筒状膜２０の内部には海水２が入り込んでいる。
【００２５】
図１及び図２に示すように、第３筒状膜３０は、軸長方向を上下に向けた断面円形の筒状になっている。第３筒状膜３０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３筒状膜３０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３筒状膜３０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。
【００２６】
第３筒状膜３０の内部に第２筒状膜２０が収容されている。第２筒状膜２０が第３筒状膜３０によって囲まれている。第３筒状膜３０と第２筒状膜２０の間の空間は海水２にて満たされている。第３筒状膜３０の上端部は、融着等にて塞がれている。第３筒状膜３０の上端部を上記閉塞手段２２と同様の手段にて閉塞してもよい。第３筒状膜３０の上端部を開放してもよい。第３筒状膜３０の下端部は、後述するように、定着手段４０に固着されている。
【００２７】
図１に示すように、更に、流体貯蔵装置１は定着手段４０を備えている。定着手段４０は、アンカー４１（定着部材）と、ロープ４２（連繋部材）と、バンド３２（固着部材）を含む。アンカー４１は、コンクリートにて構成され、第２筒状膜２０の下方の海底に配置されている。なお、アンカー４１の材質は、コンクートに限られず、鉄等の金属であってもよい。
【００２８】
アンカー４１と第２筒状膜２０の下端部（他端部）とが、１又は複数（図１では２つ）のロープ４２にて連結されている。ロープ４２の上端部は、第２筒状膜２０の下側の閉塞手段２２に連繋されている。ロープ４２の下端部は、アンカー４１に図示しない連結具を介して連結されている。これによって、第２筒状膜２０が、定着手段４０を介して海中に繋留されている。
【００２９】
図１に示すように、第３筒状膜３０の環状の下端部が、アンカー４１の外周に被せられ、かつバンド４３によってアンカー４１に縛り付けられている。アンカー４１には、少なくとも２つの吊上用掛着部４４が周方向に離れて設けられている。流体貯蔵装置１を海底に設置したり、流体貯蔵装置１を引き上げたりする際は、掛着部４４に吊りワイヤ（図示省略）を繋ぐことによって、上記設置作業や引き揚げ作業を容易に行なうことができる。
【００３０】
図１に示すように、更に、流体貯蔵装置１には、被貯蔵流体給排管５１及び環境流体給排管５２が設けられている。給排管５１は、第２筒状膜２０と第３筒状膜３０の間の空間に上下に延びるように配管されている（図２では管５１の図示を省略）。給排管５１の一端部は、第２筒状膜２０の上方から第１筒状膜１０の内部に差し入れられている。なお、給排管５１は、第１筒状膜１０の上端部に連結されるのに限られず、第１筒状膜１０の上下方向の中間部に連結されていてもよく、第１筒状膜１０の下端部に連結されていてもよい。給排管５１の他端部は、アンカー４１の内部を通り、アンカー４１の周面から外部に延び出ている。給排管５１を通して淡水３を第１筒状膜１０の内部に注入できる。また、第１筒状膜１０の内部の淡水３を、給排管５１を通して取り出すことができる。
【００３１】
環境流体給排管５２は、アンカー４１の内部を通り、その一端が第３筒状膜３０と第２筒状膜２０の間の空間内に開口している。給排管５２の他端はアンカー４１の周面から外部に延び出ている。給排管５２を通して、第３筒状膜３０と第２筒状膜２０の間の海水２を出し入れできる。例えば、第１筒状膜１０内への淡水３の注入に伴なって第２筒状膜２０が膨張したときは、第３筒状膜３０と第２筒状膜２０の間の海水２を給排管５２から放出できる。また、定期的に、給排管５２を介して、第３筒状膜３０と第２筒状膜２０の間の海水２を入れ替えることができる。
【００３２】
上記のように構成された流体貯蔵装置１によれば、淡水３を被貯蔵流体管５１から第１筒状膜１０の内部に充填すると、淡水３の浮力によって、第１筒状膜１０が、第２筒状膜２０内の上端（一端）の内面に当たり、更に第２筒状膜２０の上端を押し上げようとする。この浮力に抗してロープ４２が第２筒状膜２０の下端（他端）を下向きに引っ張る。これによって、第１、第２筒状膜１０，２０が立った姿勢になる。そして、第２筒状膜２０には、淡水３の浮力に起因する張力が作用する。すなわち、淡水３の浮力に対する抗力は第２筒状膜２０が担う。第１筒状膜１０には上記浮力に起因する張力が働かない。
【００３３】
また、第１筒状膜１０は、淡水３の充填圧によっても第２筒状膜２０の内面に押し当てられる。好ましくは、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。より好ましくは、第１筒状膜１０の底部以外の部分のほぼ全体が、第２筒状膜２０の内面に押し当てられる。押し当てによって、淡水３の圧力が第２筒状膜２０に伝達され、第２筒状膜２０に淡水３の圧力に起因する張力が加わる。すなわち、第２筒状膜２０は、上記浮力に対する抗力だけでなく、淡水３の圧力に対する抗力をも担う。その分、第１筒状膜１０に掛かる張力を低減できる。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、張力の殆どを第２筒状膜２０が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できる。第２筒状膜２０を複数の膜体２１からなる複層構造にすることによって、第２筒状膜２０を第１筒状膜１０よりも確実に伸びにくくすることができ、張力を第２筒状膜２０に確実に担わせることができ、ひいては、第１筒状膜１０に張力が掛かるのを確実に回避できる。したがって、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、融着端部１３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の製造時における両端の融着作業を簡易化できる。
【００３４】
第１筒状膜１０に掛かる張力を大幅に低減できるから、第１筒状膜１０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にピンホールが形成されたとしても、第１筒状膜１０の外部の海水２がピンホールを介して第１筒状膜１０内に混入するのを防止でき、第１筒状膜１０内の淡水３が汚染されるのを防止できる。特に、上記ロープ４２からの下向きの引っ張り力は、第１筒状膜１０にではなくて、第２筒状膜２０に作用するから、第１筒状膜１０の下側部分が上記下向きの引っ張り力で変形することは殆どない。したがって、第１筒状膜１０の下側部分についても内圧が外圧より確実に高圧にすることができる。よって、第１筒状膜１０の下側部分にピンホールが形成されたとしても、海水２が第１筒状膜１０内に入り込むのを防止できる。
なお、第２筒状膜２０の下側部分には、下端の閉塞部を通して海水２が出入り可能であるから、第２筒状膜２０の下側部分の内外の圧力をほぼ等しくできる。したがって、第２筒状膜２０の下側部分が、ロープ４２による下向きの引っ張り力によって断面積が小さくなるように変形しても問題無い。
【００３５】
第２筒状膜２０は複層であるから、１つの膜体２１が破壊されたとしても、その破壊が第２筒状膜２０全体にまで及ぶ可能性を十分に小さくできる。したがって、第１筒状膜１０を確実に保護することができる。
更に、第３筒状膜３０によって第２筒状膜２０を囲むことで、第２筒状膜２０にフジツボ等の硬い殻を有する固着生物の幼体が付いたり、漂流物が第２筒状膜２０に直接当たったりするのを防止できる。したがって、第２筒状膜２０を保護でき、ひいては第１筒状膜１０をより確実に保護することができる。しかも、第３筒状膜３０には張力が作用していないから、引っ掻きや刺し等の外力を受けても破断に至りにくい。よって、筒状膜２０，１０を一層確実に保護することができる。この結果、淡水３をより安定的に貯蔵することができる。
また、定期的に、第３筒状膜３０と第２筒状膜２０との間の海水２を給排管５２から強制的に排出することが好ましい。これによって、第３筒状膜３０と第２筒状膜２０との間の海水２中の溶存酸素や栄養分をも排出できるため、上記固着生物が第２筒状膜２０に付着して成長するのをより確実に防止できる。更には、第２筒状膜２０の腐蝕をより確実に防止できる。
流体貯蔵装置１は、軸長方向を上下に向けた筒状であるから、設置スペースをコンパクトにできる。
第２筒状膜２０の上端の挟付部材２３を軽比重の樹脂にて構成し、下端の挟付部材２３を重比重の金属にて構成することによって、流体貯蔵装置１を確実に立った姿勢に維持できる。
【００３６】
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、被貯蔵流体３は、環境流体より低密度であればよく、淡水に限られず、例えば化石燃料でもよい。更に、被貯蔵流体３は、液体に限られず、天然ガス等の気体であってもよい。環境流体２は、湖水でもよく、原油タンク内の原油でもよい。被貯蔵流体３が気体である場合、第１筒状膜１０の両端部が気密（気体が透過不能）に封止されていることが好ましい。
筒状膜１０〜３０の材料フィルムは、インフレーションフィルムに限られず、布状のフィルムであってもよい。布状のフィルムを２つ折りにして折り目以外の縁を融着することによって、筒状膜１０〜３０を形成してもよい。
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２筒状膜２０の上下両端部のうち少なくとも上端部（一端部）が閉じていればよい。第２筒状膜２０の下端部（他端部）は開放されていてもよい。第２筒状膜２０の下端の閉塞手段２２を省略してもよい。
第３筒状膜３０を省略してもよい。
第１筒状膜１０が、複数の膜体を積層した複層構造になっていてもよい。第３筒状膜３０が、複数の膜体を積層した複層構造になっていてもよい。
満タン時の筒状膜１０〜３０の断面形状は、真円形に限られず、楕円形ないしは長円形でもよく、四角形等の多角形でもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
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。
【符号の説明】
【００３８】
１ 流体貯蔵装置
２ 海水（環境流体）
３ 淡水（被貯蔵流体）
１０ 第１筒状膜
１３ 融着端部
２０ 第２筒状膜
２１ 膜体
２２ 閉塞手段
２３ 挟付部材
２４ ボルト
３０ 第３筒状膜
４０ 定着手段
４１ アンカー（定着部材）
４２ ロープ（連繋部材）
４３ バンド（固着部材）
４４ 吊上用掛着部
５１ 被貯蔵流体給排管
５２ 環境流体給排管
【技術分野】
【０００１】
この発明は、液状の環境流体中に被貯蔵流体を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する。
【背景技術】
【０００２】
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。内袋と外袋の二重袋構造になった流体貯蔵装置についても公知である（例えば、特許文献１、２参照）。
特許文献１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２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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開昭６２−７８６９４号公報
【特許文献２】実開昭６２−７８６９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
筒状膜（袋）からなる流体貯蔵装置を環境流体中に立った姿勢にすれば、設置スペースをコンパクトにできる。一方、被貯蔵流体が環境流体よりも低密度である場合には、被貯蔵流体からの浮力に抗して筒状膜の下端部をアンカー等で下向きに引っ張る必要がある、そのため、筒状膜に張力が作用する。そのため、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。大きな裂け目にはならなかったとしても、筒状膜の内圧が外圧より小さい箇所では、筒状膜の外部の流体がピンホールから筒状膜の内部に流入し、筒状膜内の被貯蔵流体が汚染されてしまう。なお、通常、筒状膜の内圧は被貯蔵流体の充填によって外圧より大きくなっているが、筒状膜の下側部分は、上記下向きの力で引っ張られることで絞られる。そのため、筒状膜の下側部分内の被貯蔵流体が上方へ押し出され、該下側部分の内圧が外圧より小さくなる。したがって、筒状膜の特に下側部分にピンホールが空くと、そこから外部流体が流入して被貯蔵流体が汚染されやすい。また、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自体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。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記問題点を解決するために、本発明は、液状の環境流体より低密度の被貯蔵流体を前記環境流体中に貯蔵する流体貯蔵装置において、
両端部がそれぞれ液密又は気密に封止され、内部が密封された可撓性の第１筒状膜（貯蔵膜）と、
両端部のうち少なくとも一端部が閉じられた可撓性の第２筒状膜（張力膜）と、
を備え、前記第１筒状膜が前記第２筒状膜の内部に収容され、前記第２筒状膜の他端部が定着手段に連繋されており、
前記第１筒状膜の内部に前記被貯蔵流体を充填した状態で、前記第１筒状膜の一端部が前記第２筒状膜の前記一端部の内面に押し当てられるとともに、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。
【０００６】
前記第１筒状膜の内部に前記被貯蔵流体を充填すると、前記第１筒状膜の一端部が、前記被貯蔵流体の浮力によって浮き上がろうとして、前記第２筒状膜の一端部の内面に押し当てられる。また、前記定着手段が、前記浮力に抗して前記第２筒状膜の他端部を下向きに引っ張る。これによって、第１、第２筒状膜が、一端部を上に向け、かつ他端部を下に向けて立った姿勢になるとともに、第２筒状膜には、前記浮力と前記定着手段からの下向きの力とによって張力が掛かる。一方、第１筒状膜には前記浮力に起因する張力が働くことがない。
また、前記被貯蔵流体の充填圧によって、第１筒状膜の周側部が第２筒状膜の周側部の内周面に押し当てられる。これによって、前記充填圧が第１筒状膜を介して第２筒状膜に作用する。したがって、第２筒状膜は、被貯蔵流体の充填圧に起因する張力をも負担する。その分だけ、第１筒状膜に掛かる前記充填圧起因の張力を低減できる。
よって、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できる。また、被貯蔵流体を充填することによって、第１筒状膜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、第１筒状膜のどの部分にピンホールが形成されたとしても、環境流体が第１筒状膜の内部に流入するのを防止でき、第１筒状膜内の被貯蔵流体の汚染を確実に防止できる。したがって、被貯蔵流体を安定的に貯蔵することができる。また、第１筒状膜の作製時において、該第１筒状膜の材料となる膜体の端部を融着する場合、該融着部分の封止強度を必要以上に大きくする必要が無く、融着作業を簡易に行なうことができる。
さらに、第１筒状膜及び第２筒状膜の一端部が上方を向き、他端部が下方を向くことで、流体貯蔵装置の設置に要する面積を小さくできる。
好ましくは、第２筒状膜を第１筒状膜よりも伸びにくくする。これによって、前記充填圧起因の張力が、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、被貯蔵流体を一層安定的に貯蔵できる。
【０００７】
前記第２筒状膜の周長が、前記被貯蔵流体の非充填時の第１筒状膜の周長とほぼ同じ大きさであることが好ましい。これによって、第１筒状膜の周側部の全周が、襞や皺がほとんどない状態で、第２筒状膜の内面に確実に押し当てられるようにすることができる。したがって、第２筒状膜の表面にも襞や皺がほぼ生じないようにできる。そのため、例えば、環境流体中に生物が存在する場合、該生物が第２筒状膜の外面に付着しにくくなり、結果、第２筒状膜の耐久性を向上できる。ここで、前記第１、第２筒状膜の周長は、互いに等大である場合だけに限られない。第２筒状膜内に第１筒状膜を収容できる程度に、かつ前記被貯蔵流体の充填時の第１筒状膜の周側部の全周が第２筒状膜の内面に押し当てられる程度に、非充填時の第１、第２筒状膜の周長が近似していてもよい。非充填時の第１筒状膜の周長が第２筒状膜の周長より若干小さくてもよい。或いは、非充填時の第１筒状膜の周長が第２筒状膜の周長より若干小さくてもよい。前記被貯蔵流体の非充填時における第１、第２筒状膜の周長差は、各第１、第２筒状膜の周長と比べて無視できるほど小さいことが好ましい。第１筒状膜が被貯蔵流体の充填時に襞や皺を有していたとしても、第１筒状膜が全体的に第２筒状膜に張り付くのであれば、第１筒状膜の周長が第２筒状膜の周長よりも大きくてもよい。
なお、第１筒状膜の厚みは第１筒状膜の周長と比べて十分に小さいから、第１筒状膜の内周面の周長と外周面の周長は実質的に等しい。第２筒状膜の厚みは第２筒状膜の周長と比べて十分に小さいから、第２筒状膜の内周面の周長と外周面の周長は実質的に等しい。
前記第２筒状膜の周長が、軸長方向の全域にわたって前記第１筒状膜の周長とほぼ同じ大きさであることが、より好ましい。
前記第２筒状膜の軸長（前記一端部から前記他端部までの長さ）は、前記第１筒状膜の軸長以上であることが好ましい。
【０００８】
前記流体貯蔵装置が、前記第２筒状膜を囲む筒状の第３筒状膜（保護膜）を、更に備えていることが望ましい。この第３筒状膜によって第２筒状膜を保護でき、ひいては第１筒状膜を保護することができる。具体的には例えば第２筒状膜が環境流体中の浮遊物体や生物によって損傷しないようにすることができる。海中環境の場合は、第２筒状膜にフジツボ等の固着生物が付いたり、漂流物が第２筒状膜に直接当たったりするのを防止できる。この結果、被貯蔵流体をより安定的に貯蔵することができる。
【０００９】
前記筒状膜の少なくとも１つ（すなわち第１筒状膜、第２筒状膜、第３筒状膜の少なくとも１つ、第３筒状膜が無い場合には第１筒状膜と第２筒状膜の少なくとも１つ）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、前記１つの筒状膜の強度を高めることができる。特に、前記第２筒状膜が、複層構造になっていることが好ましい。これによって、前記第２筒状膜を第１筒状膜よりも伸びにくくすることができ、前記浮力及び充填圧に起因する張力に対して前記第２筒状膜が十分な強度を発揮することができる。
【００１０】
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。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、第１筒状膜に作用する張力を低減でき、被貯蔵流体を安定的に貯蔵することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る流体貯蔵装置を、中心線の片側を断面にて示す正面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う、上記流体貯蔵装置の平面断面図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う、上記流体貯蔵装置の上側部分の側面図である。
【図４】図１のＩＶ−ＩＶ線に沿う、上記流体貯蔵装置の下側部分の側面図である。
【図５】上記流体貯蔵装置の第１筒状膜の端部を、密封する前の状態を二点鎖線にて示し、密封後の状態を実線にて示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態を図面にしたがって説明する。
図１に示すように、流体貯蔵装置１は、海中に設置されている。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。
【００１４】
図１及び図２に示すように、流体貯蔵装置１は、第１〜第３の筒状膜１０，２０，３０を備えている。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。
【００１５】
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。図３及び図４に示すように、第１筒状膜１０の上下の両端部は、それぞれ融着端部１３を構成している。すなわち、図５に示すように、第１筒状膜１０の環状の端部１１の２つの半周部分１２，１２どうしが重ね合わされ、かつ加熱によって互いに融着されている。これによって、第１筒状膜１０の上下の各端部が液密（液体が透過不能）に封止されている。ひいては、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の内部に淡水３が充填されている。
【００１６】
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（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の設置場所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。
【００１７】
図１及び図２に示すように、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。図１に示すように、各膜体２１は断面円形の筒状になっている。
【００１８】
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、１〜２０程度が好ましい。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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の軸長よりも例えば０ｍ〜２ｍ程度大きい。
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の周長が第１筒状膜１０の周長と同じであるか、又は第２筒状膜２０の周長が第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２筒状膜２０の周長が第１筒状膜１０の周長の例えば０〜１０％程度小さいてもよい。好ましいは、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。
【００２２】
図１に示すように、第２筒状膜２０の軸長方向は、上下に向けられている。図３及び図４に示すように、第２筒状膜２０の軸長方向の両端部は、それぞれ閉塞手段２２にて非液密（流体２の出入りを許容する程度）に閉塞されている。各閉塞手段２２は、一対の挟付部材２３，２３と、ボルト２４を含む。図１に示すように、各挟付部材２３は、真っ直ぐな板状になっている。図３に示すように、第２筒状膜２０の上側の端部（一端部）の挟付部材２３は、好ましくは環境流体２より比重が軽い材料にて構成され、例えばポリエチレン、ポリプロピレン等の樹脂にて構成されている。図４に示すように、第２筒状膜２０の下側の端部（他端）の挟付部材２３は、好ましくは環境流体２より比重が重い材料にて構成され、例えばステンレス、鉄等の金属にて構成されている。図３及び図４に示すように、上下の各閉塞手段２２の一対の挟付部材２３，２３が、第２筒状膜２０の環状の端部を両側から挟み付けている。これによって、第２筒状膜２０の環状の端部が潰れて該端部の２つの半周部分が重ね合わされている。一対の挟付部材２３，２３どうしが、ボルト２４にてネジ止めされている。なお、閉塞手段２２は、第２筒状膜２０の上下端部を液密に封止してはいない。海水２が第２筒状膜２０の上下端部を通して第２筒状膜２０内に流入可能であり、かつ第２筒状膜２０内の海水２が第２筒状膜２０の上下端部を通して外部に流出可能である。
【００２３】
図１に示すように、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、被貯蔵流体３が満タンに充填されていない状態（図示省略）では、第１筒状膜１０が第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。閉塞手段２２によって、第１筒状膜１０が第２筒状膜２０の端部から抜け出すのが阻止され、第２筒状膜２０内に閉じ込められている。特に、上側の閉塞手段２２によって、第１筒状膜１０が第２筒状膜２０の上端から上方へ抜け出すのが阻止されている。
【００２４】
図３に示すように、被貯蔵流体３が満タンに充填された状態において、第１筒状膜１０の上端部（一端部）が、第２筒状膜２０の上端部（一端部）の内面に押し当てられている。かつ、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ている。好ましくは、第１筒状膜１０の上端部及び周側部の全体（すなわち第１筒状膜１０の底部以外の部分の全体）が、第２筒状膜２０の内面に押し当てられている。図４に示すように、第１筒状膜１０よりも下側の第２筒状膜２０の内部には海水２が入り込んでいる。
【００２５】
図１及び図２に示すように、第３筒状膜３０は、軸長方向を上下に向けた断面円形の筒状になっている。第３筒状膜３０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３筒状膜３０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３筒状膜３０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。
【００２６】
第３筒状膜３０の内部に第２筒状膜２０が収容されている。第２筒状膜２０が第３筒状膜３０によって囲まれている。第３筒状膜３０と第２筒状膜２０の間の空間は海水２にて満たされている。第３筒状膜３０の上端部は、融着等にて塞がれている。第３筒状膜３０の上端部を上記閉塞手段２２と同様の手段にて閉塞してもよい。第３筒状膜３０の上端部を開放してもよい。第３筒状膜３０の下端部は、後述するように、定着手段４０に固着されている。
【００２７】
図１に示すように、更に、流体貯蔵装置１は定着手段４０を備えている。定着手段４０は、アンカー４１（定着部材）と、ロープ４２（連繋部材）と、バンド３２（固着部材）を含む。アンカー４１は、コンクリートにて構成され、第２筒状膜２０の下方の海底に配置されている。なお、アンカー４１の材質は、コンクートに限られず、鉄等の金属であってもよい。
【００２８】
アンカー４１と第２筒状膜２０の下端部（他端部）とが、１又は複数（図１では２つ）のロープ４２にて連結されている。ロープ４２の上端部は、第２筒状膜２０の下側の閉塞手段２２に連繋されている。ロープ４２の下端部は、アンカー４１に図示しない連結具を介して連結されている。これによって、第２筒状膜２０が、定着手段４０を介して海中に繋留されている。
【００２９】
図１に示すように、第３筒状膜３０の環状の下端部が、アンカー４１の外周に被せられ、かつバンド４３によってアンカー４１に縛り付けられている。アンカー４１には、少なくとも２つの吊上用掛着部４４が周方向に離れて設けられている。流体貯蔵装置１を海底に設置したり、流体貯蔵装置１を引き上げたりする際は、掛着部４４に吊りワイヤ（図示省略）を繋ぐことによって、上記設置作業や引き揚げ作業を容易に行なうことができる。
【００３０】
図１に示すように、更に、流体貯蔵装置１には、被貯蔵流体給排管５１及び環境流体給排管５２が設けられている。給排管５１は、第２筒状膜２０と第３筒状膜３０の間の空間に上下に延びるように配管されている（図２では管５１の図示を省略）。給排管５１の一端部は、第２筒状膜２０の上方から第１筒状膜１０の内部に差し入れられている。なお、給排管５１は、第１筒状膜１０の上端部に連結されるのに限られず、第１筒状膜１０の上下方向の中間部に連結されていてもよく、第１筒状膜１０の下端部に連結されていてもよい。給排管５１の他端部は、アンカー４１の内部を通り、アンカー４１の周面から外部に延び出ている。給排管５１を通して淡水３を第１筒状膜１０の内部に注入できる。また、第１筒状膜１０の内部の淡水３を、給排管５１を通して取り出すことができる。
【００３１】
環境流体給排管５２は、アンカー４１の内部を通り、その一端が第３筒状膜３０と第２筒状膜２０の間の空間内に開口している。給排管５２の他端はアンカー４１の周面から外部に延び出ている。給排管５２を通して、第３筒状膜３０と第２筒状膜２０の間の海水２を出し入れできる。例えば、第１筒状膜１０内への淡水３の注入に伴なって第２筒状膜２０が膨張したときは、第３筒状膜３０と第２筒状膜２０の間の海水２を給排管５２から放出できる。また、定期的に、給排管５２を介して、第３筒状膜３０と第２筒状膜２０の間の海水２を入れ替えることができる。
【００３２】
上記のように構成された流体貯蔵装置１によれば、淡水３を被貯蔵流体管５１から第１筒状膜１０の内部に充填すると、淡水３の浮力によって、第１筒状膜１０が、第２筒状膜２０内の上端（一端）の内面に当たり、更に第２筒状膜２０の上端を押し上げようとする。この浮力に抗してロープ４２が第２筒状膜２０の下端（他端）を下向きに引っ張る。これによって、第１、第２筒状膜１０，２０が立った姿勢になる。そして、第２筒状膜２０には、淡水３の浮力に起因する張力が作用する。すなわち、淡水３の浮力に対する抗力は第２筒状膜２０が担う。第１筒状膜１０には上記浮力に起因する張力が働かない。
【００３３】
また、第１筒状膜１０は、淡水３の充填圧によっても第２筒状膜２０の内面に押し当てられる。好ましくは、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。より好ましくは、第１筒状膜１０の底部以外の部分のほぼ全体が、第２筒状膜２０の内面に押し当てられる。押し当てによって、淡水３の圧力が第２筒状膜２０に伝達され、第２筒状膜２０に淡水３の圧力に起因する張力が加わる。すなわち、第２筒状膜２０は、上記浮力に対する抗力だけでなく、淡水３の圧力に対する抗力をも担う。その分、第１筒状膜１０に掛かる張力を低減できる。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、張力の殆どを第２筒状膜２０が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できる。第２筒状膜２０を複数の膜体２１からなる複層構造にすることによって、第２筒状膜２０を第１筒状膜１０よりも確実に伸びにくくすることができ、張力を第２筒状膜２０に確実に担わせることができ、ひいては、第１筒状膜１０に張力が掛かるのを確実に回避できる。したがって、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、融着端部１３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の製造時における両端の融着作業を簡易化できる。
【００３４】
第１筒状膜１０に掛かる張力を大幅に低減できるから、第１筒状膜１０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にピンホールが形成されたとしても、第１筒状膜１０の外部の海水２がピンホールを介して第１筒状膜１０内に混入するのを防止でき、第１筒状膜１０内の淡水３が汚染されるのを防止できる。特に、上記ロープ４２からの下向きの引っ張り力は、第１筒状膜１０にではなくて、第２筒状膜２０に作用するから、第１筒状膜１０の下側部分が上記下向きの引っ張り力で変形することは殆どない。したがって、第１筒状膜１０の下側部分についても内圧が外圧より確実に高圧にすることができる。よって、第１筒状膜１０の下側部分にピンホールが形成されたとしても、海水２が第１筒状膜１０内に入り込むのを防止できる。
なお、第２筒状膜２０の下側部分には、下端の閉塞部を通して海水２が出入り可能であるから、第２筒状膜２０の下側部分の内外の圧力をほぼ等しくできる。したがって、第２筒状膜２０の下側部分が、ロープ４２による下向きの引っ張り力によって断面積が小さくなるように変形しても問題無い。
【００３５】
第２筒状膜２０は複層であるから、１つの膜体２１が破壊されたとしても、その破壊が第２筒状膜２０全体にまで及ぶ可能性を十分に小さくできる。したがって、第１筒状膜１０を確実に保護することができる。
更に、第３筒状膜３０によって第２筒状膜２０を囲むことで、第２筒状膜２０にフジツボ等の硬い殻を有する固着生物の幼体が付いたり、漂流物が第２筒状膜２０に直接当たったりするのを防止できる。したがって、第２筒状膜２０を保護でき、ひいては第１筒状膜１０をより確実に保護することができる。しかも、第３筒状膜３０には張力が作用していないから、引っ掻きや刺し等の外力を受けても破断に至りにくい。よって、筒状膜２０，１０を一層確実に保護することができる。この結果、淡水３をより安定的に貯蔵することができる。
また、定期的に、第３筒状膜３０と第２筒状膜２０との間の海水２を給排管５２から強制的に排出することが好ましい。これによって、第３筒状膜３０と第２筒状膜２０との間の海水２中の溶存酸素や栄養分をも排出できるため、上記固着生物が第２筒状膜２０に付着して成長するのをより確実に防止できる。更には、第２筒状膜２０の腐蝕をより確実に防止できる。
流体貯蔵装置１は、軸長方向を上下に向けた筒状であるから、設置スペースをコンパクトにできる。
第２筒状膜２０の上端の挟付部材２３を軽比重の樹脂にて構成し、下端の挟付部材２３を重比重の金属にて構成することによって、流体貯蔵装置１を確実に立った姿勢に維持できる。
【００３６】
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、被貯蔵流体３は、環境流体より低密度であればよく、淡水に限られず、例えば化石燃料でもよい。更に、被貯蔵流体３は、液体に限られず、天然ガス等の気体であってもよい。環境流体２は、湖水でもよく、原油タンク内の原油でもよい。被貯蔵流体３が気体である場合、第１筒状膜１０の両端部が気密（気体が透過不能）に封止されていることが好ましい。
筒状膜１０〜３０の材料フィルムは、インフレーションフィルムに限られず、布状のフィルムであってもよい。布状のフィルムを２つ折りにして折り目以外の縁を融着することによって、筒状膜１０〜３０を形成してもよい。
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２筒状膜２０の上下両端部のうち少なくとも上端部（一端部）が閉じていればよい。第２筒状膜２０の下端部（他端部）は開放されていてもよい。第２筒状膜２０の下端の閉塞手段２２を省略してもよい。
第３筒状膜３０を省略してもよい。
第１筒状膜１０が、複数の膜体を積層した複層構造になっていてもよい。第３筒状膜３０が、複数の膜体を積層した複層構造になっていてもよい。
満タン時の筒状膜１０〜３０の断面形状は、真円形に限られず、楕円形ないしは長円形でもよく、四角形等の多角形でもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
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。
【符号の説明】
【００３８】
１ 流体貯蔵装置
２ 海水（環境流体）
３ 淡水（被貯蔵流体）
１０ 第１筒状膜
１３ 融着端部
２０ 第２筒状膜
２１ 膜体
２２ 閉塞手段
２３ 挟付部材
２４ ボルト
３０ 第３筒状膜
４０ 定着手段
４１ アンカー（定着部材）
４２ ロープ（連繋部材）
４３ バンド（固着部材）
４４ 吊上用掛着部
５１ 被貯蔵流体給排管
５２ 環境流体給排管
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液状の環境流体より低密度の被貯蔵流体を前記環境流体中に貯蔵する流体貯蔵装置において、
両端部がそれぞれ液密又は気密に封止され、内部が密封された可撓性の第１筒状膜と、
両端部のうち少なくとも一端部が閉じられた可撓性の第２筒状膜と、
を備え、前記第１筒状膜が前記第２筒状膜の内部に収容され、前記第２筒状膜の他端部が定着手段に連繋されており、
前記第１筒状膜の内部に前記被貯蔵流体を充填した状態で、前記第１筒状膜の一端部が前記第２筒状膜の前記一端部の内面に押し当てられるとともに、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流体貯蔵装置。
【請求項２】
前記第２筒状膜の周長が、前記被貯蔵流体の非充填時の第１筒状膜の周長とほぼ同じ大きさであることを特徴とする請求項１に記載の流体貯蔵装置。
【請求項３】
前記第２筒状膜を囲む第３筒状膜を、更に備えた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。
【請求項４】
前記筒状膜の少なくとも１つが、複数の膜体を積層してなることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の流体貯蔵装置。
【請求項５】
前記環境流体が海水であり、前記被貯蔵流体が淡水であ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。
【請求項１】
液状の環境流体より低密度の被貯蔵流体を前記環境流体中に貯蔵する流体貯蔵装置において、
両端部がそれぞれ液密又は気密に封止され、内部が密封された可撓性の第１筒状膜と、
両端部のうち少なくとも一端部が閉じられた可撓性の第２筒状膜と、
を備え、前記第１筒状膜が前記第２筒状膜の内部に収容され、前記第２筒状膜の他端部が定着手段に連繋されており、
前記第１筒状膜の内部に前記被貯蔵流体を充填した状態で、前記第１筒状膜の一端部が前記第２筒状膜の前記一端部の内面に押し当てられるとともに、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流体貯蔵装置。
【請求項２】
前記第２筒状膜の周長が、前記被貯蔵流体の非充填時の第１筒状膜の周長とほぼ同じ大きさであることを特徴とする請求項１に記載の流体貯蔵装置。
【請求項３】
前記第２筒状膜を囲む第３筒状膜を、更に備えた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。
【請求項４】
前記筒状膜の少なくとも１つが、複数の膜体を積層してなることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の流体貯蔵装置。
【請求項５】
前記環境流体が海水であり、前記被貯蔵流体が淡水であ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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−９１５０２（Ｐ２０１３−９１５０２Ａ）
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３３５６６（Ｐ２０１１−２３３５６６）
【出願日】平成２３年１０月２５日（２０１１．１０．２５）
【出願人】（０００００２１７４）積水化学工業株式会社 (5,781)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月２５日（２０１１．１０．２５）
【出願人】（０００００２１７４）積水化学工業株式会社 (5,781)
【Ｆターム（参考）】
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