JP2001141197A - 高圧気体貯蔵施設および高圧気体貯蔵施設における漏洩検知方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 貯蔵気体の漏洩の検知が、高精度に、低コス
トで、なおかつ、適用条件に制約なく実現可能であるよ
うな高圧気体貯蔵施設を提供する。 【解決手段】 ライニング材３の外面に沿って、非良導
体により形成されたモニタリング管５，５，…を配置
し、これらモニタリング管５，５，…に、岩盤Ｒ内に向
けて開口した孔部を形成して、この孔部により、岩盤Ｒ
中の地下水Ｗを内部に導入可能な構成とし、モニタリン
グ管５の一端５ａおよび他端５ｂの内部に、それぞれ電
極１０，１０を地下水Ｗに浸漬した状態で配置し、電極
１０，１０を、比抵抗測定手段１１に対して接続した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地盤内を掘削して
空洞を形成し、この空洞の内面をライニング材により覆
うことにより、ライニング材の内部を、圧縮空気や天然
ガスなどの高圧気体を貯蔵するためのタンクとして形成
した高圧気体貯蔵施設、および、このような施設におけ
る高圧気体の漏洩検知方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、岩盤内に空洞を形成し、
この空洞内を圧縮空気や天然ガスなどの高圧気体を貯蔵
するタンクとして利用する施設が、近年実現している。
この種の施設においては、高圧気体が施設外部に拡散す
ることを防止するために、高度な漏洩防止の管理が必要
とされている。

【０００３】従来、施設稼働時における高圧気体の漏洩
防止の管理の方法としては、以下に示すようなものが提
案されている。 受入／払出量管理 施設の貯蔵圧、貯蔵温度より算出される高圧気体の貯蔵
量と、高圧気体の受入／払出量の累計量を比較し、これ
らの値の差により漏洩を検知する方法。 ガス検知センサー 貯蔵施設周辺の地盤内にガス検知用のセンサーを埋設
し、漏洩したガスを検知する方法。または、貯蔵した高
圧気体にトレーサーを添加しておき、このトレーサーを
センサーにより検知する方法。 地下水、地中ガスモニタリング 貯蔵施設周辺に観測用の坑井、ボーリング孔を設置して
おき、ここで採取した地下水、地中ガスに含まれる貯蔵
ガスの濃度により漏洩を検知する方法。 その他 漏洩に伴って発生する音を検知する方法（アコースティ
ックエミッション）、温度変化などを計測することによ
り漏洩を検知する方法。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような漏洩防止の管理方法は、それぞれ以下のような問
題点を有している。まず、の方法については、漏洩の
検知精度が、貯蔵圧、貯蔵温度、受入／払出流量の計測
精度に依存するために、一般に検知精度が低く、また、
漏洩の有無は検知できても、漏洩箇所については、全く
情報が得られないという問題点がある。

【０００５】また、、の方法は、漏洩ガスを直接捕
捉できる点で、の方法より検知精度が高く、検出位置
により漏洩箇所をある程度予測することが可能である
が、漏洩したガスがセンサー、または観測孔まで到達す
るまでは漏洩が検出されないため、漏洩発生から検知ま
でにタイムラグがある。また、漏洩したガスを高い確率
で捕捉するためには、センサー、観測孔を高い密度で配
置する必要があり、設備が高額となる可能性がある。

【０００６】さらに、の方法については、漏洩を迅速
に検知する点で有利であるが、漏洩に伴って大きな音、
温度変化が生じるような条件の場合にのみ有効であり、
適用上の制限がある。

【０００７】また、これらの方法の他に、電気探査、電
磁探査などによって地盤の比抵抗分布を計測することに
より、漏洩気体の拡散領域（不飽和領域）を間接的に検
知する方法も考えられるが、これらの手法では、地盤内
のかなりの部分が不飽和にならないと比抵抗の変化が検
出できず、少量、または、局所的な漏洩を検知すること
は困難と考えられる。

【０００８】本発明は、このような事情に鑑みなされた
ものであり、貯蔵気体の漏洩の検知が、高精度に、低コ
ストで、なおかつ、適用条件に制約なく実現可能である
ような高圧気体貯蔵施設および漏洩検知方法を提供する
ことを課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明においては以下の手段を採用した。すなわち、
請求項１記載の発明は、地盤内を掘削して空洞を形成
し、該空洞の内面をライニング材により覆うことによ
り、該ライニング材の内部を、高圧気体を貯蔵するため
のタンクとして形成した高圧気体貯蔵施設であって、前
記ライニング材の外面に沿って、モニタリング管が配置
され、該モニタリング管は、非良導体により形成される
とともに、前記地盤内に向けて開口した孔部により前記
地盤中の地下水を内部に導入可能な構成とされ、該モニ
タリング管の両端の内部には、それぞれ電極が配置さ
れ、該電極は、前記地下水に浸漬されるとともに、これ
ら電極間の比抵抗を測定するための比抵抗測定手段に対
して接続されていることを特徴としている。

【００１０】この高圧気体貯蔵施設においては、タンク
から気体の漏洩が生じた場合に、漏洩気体がモニタリン
グ管の内部に侵入すると、モニタリング管内部に満たさ
れた地下水が漏洩気体により分断されることにより、モ
ニタリング管の両端で測定される比抵抗が増加すること
となる。したがって、この比抵抗の増加を検出すること
により、逆に、気体の漏洩を検知することができる。

【００１１】請求項２記載の発明は、請求項１記載の高
圧気体貯蔵施設であって、複数の独立した前記モニタリ
ング管を備えてなり、これらモニタリング管は、前記ラ
イニング材の外面における互いに異なる位置にそれぞれ
配置されていることを特徴としている。

【００１２】この高圧気体貯蔵施設においては、複数の
モニタリング管における比抵抗を比較することにより、
ライニング材のどの部分において気体の漏洩が生じてい
るかを検知することが可能である。

【００１３】請求項３記載の発明は、地盤内を掘削して
空洞を形成し、該空洞の内面をライニング材により覆う
ことにより、該ライニング材の内部を、高圧気体を貯蔵
するためのタンクとして形成した高圧気体貯蔵施設にお
いて適用されて、前記高圧気体の漏洩を検知するための
方法であって、非良導体によって形成されたモニタリン
グ管を、前記ライニング材の外面に沿って配置するとと
もに、該モニタリング管の内部に、前記地盤中の地下水
を導入し、さらに、前記モニタリングの両端の内部に、
電極を前記地下水に浸漬された状態でそれぞれ配置し
て、これら電極間の比抵抗を測定しておき、前記比抵抗
が増大したことにより、前記高圧気体の漏洩を検知する
ことを特徴としている。

【００１４】この漏洩検知方法は、タンクから漏洩した
気体が、モニタリング管の内部に満たされた地下水を分
断することにより、モニタリング管の両端において検出
される比抵抗を増大させることを利用して、気体の漏洩
を検出するものであり、簡便な設備により実現可能であ
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面に基づいて説明する。図１は、地中に形成された貯蔵
施設１の概略構成を模式的に示す図である。この貯蔵施
設１は、岩盤Ｒ内に高圧気体Ｇを貯蔵するためのもので
あり、岩盤Ｒ内を掘削して空洞２を形成し、この空洞２
の内面をライニング材３により覆うとともに、ライニン
グ材３の内部を高圧気体（圧縮空気、天然ガスなど）を
貯蔵するためのタンク４として形成したものとなってい
る。

【００１６】また、この貯蔵施設１においては、ライニ
ング材３と岩盤Ｒとの間に、裏込めコンクリートＣが充
填されており、さらに、裏込めコンクリートＣの外側に
は、複数の互いに独立したモニタリング管５，５，…
が、ライニング材３の外面に沿った状態で配置されてい
る。

【００１７】各モニタリング管５は、ライニング材３の
下端３ａの外面から上端３ｂの外面を通って再び下端３
ａの外面に沿った位置に至るループ部６と、ループ部６
の両端６ａ，６ａにその一端７ａ，７ａが接続された一
対の延出部７，７とを備えた構成となっている。また、
延出部７の他端７ｂ，７ｂは、貯蔵施設１にアクセスす
るための坑道８内に配置されており、モニタリング管５
は、延出部７の他端７ｂ（モニタリング管５の一端５
ａ）から、ループ部６を通って、再び延出部７の他端７
ｂ（モニタリング管５の他端５ｂ）へ循環する構成とな
っている。さらに、これら複数のモニタリング管５，
５，…のループ部６，６，…は、ライニング材３の外面
の互いに異なる位置に沿って配置されている。

【００１８】また、モニタリング管５は、電気伝導性が
極めて小さい非良導体（ポリ塩化ビニル、プラスチック
など）を材質とする有孔管からなるものであり、その図
示しない孔部が岩盤Ｒ内に向けて開口し、この孔部によ
り岩盤Ｒに滞留する地下水Ｗを内部に導入可能となって
いる。これにより、モニタリング管５は、地下水Ｗによ
ってその内部が満たされた状態となっている。

【００１９】また、モニタリング管５の一端５ａおよび
他端５ｂの内部には電極１０，１０が、地下水Ｗに浸漬
された状態で配置されている。これら電極１０，１０
は、電極１０，１０間の比抵抗を測定するための比抵抗
測定手段１１に対して接続されている。

【００２０】比抵抗測定手段１１は、電源１２と、電源
１２に直列に接続された電流計１３と、これら電源１２
および電流計１３と並列に接続された電圧計１４とを備
えてなるものであり、電極１０，１０に対して通電を行
い、この際の電圧値、電流値と電極の表面積等から、電
極１０，１０間の比抵抗を測定することが可能となって
いる。

【００２１】このような貯蔵施設１は、タンク４から高
圧気体の漏洩があった際には、以下のように機能する。
図３は、タンク４内の貯蔵気体の圧力により、岩盤Ｒ内
に亀裂１５が生じた際の状況を模式的に示す図である。
このような亀裂１５が、裏込めコンクリートＣにまで到
達した場合、図中に示すように、亀裂１５と裏込めコン
クリートＣの外側に設けられたモニタリング管５とが連
通することとなる。

【００２２】さらに、図４に示すように、亀裂１５が拡
大して、ライニング材３を破損させ、ライニング材３に
漏洩箇所１６が形成された場合、高圧気体Ｇが亀裂１５
を通じてモニタリング管５の内部に進入し、これによ
り、モニタリング管５の内部に満たされた地下水Ｗが高
圧気体Ｇにより、漏洩箇所１６の近傍において互いに分
断されることとなる。

【００２３】図３に示した状態と図４に示した状態とを
比較した場合、比抵抗測定手段１１により測定される電
極１０，１０間の比抵抗は、モニタリング管５内部の地
下水Ｗが高圧気体Ｇにより分断された図４の状態の方が
図３に比較して高くなる。したがって、貯蔵施設１の稼
働時に、常時、もしくは、一定期間毎に電極１０，１０
に通電し、電圧値、電流値からモニタリング管５内部の
比抵抗を測定することによって、比抵抗の増加を検出し
た場合に、高圧気体Ｇが漏洩していると推定することが
できる。

【００２４】また、モニタリング管５，５，…は、それ
ぞれライニング材３の外面のそれぞれ異なる位置を循環
しているので、どのモニタリング管５がどの位置に配置
されているかの対応関係を予め把握しておくことによ
り、比抵抗の増加が生じた電極１０，１０が配置されて
いるモニタリング管５がどのモニタリング管５であるか
を特定し、これにより、ライニング材３のどの部分にお
いて高圧気体Ｇの漏洩が生じているかを検知することが
できる。

【００２５】以上述べたように、貯蔵施設１において
は、ライニング材３の外面に沿ってモニタリング管５，
５，…が配置され、モニタリング管５，５，…の内部に
地下水Ｗが導入されるとともに、モニタリング管５の内
部に配置されて地下水Ｗに浸漬された一対の電極１０，
１０間の比抵抗が比抵抗測定手段１１により測定される
こととなるために、タンク４からの漏洩気体がモニタリ
ング管５の内部に侵入することにより、モニタリング５
管内部に満たされた地下水Ｗが分断され、その結果電極
１０，１０間の比抵抗が上昇することを利用して、貯蔵
気体の漏洩を検知することができる。この場合、従来と
異なり、少量、または、局所的な貯蔵気体の漏洩を簡便
な設備で検知することが可能であり、また、漏洩にあた
って大きな音や温度変化などが生じるなどの適用上の条
件がないため、高精度に、低コストで、なおかつ、適用
条件に制約なく、高圧気体Ｇの漏洩の検知が可能であ
る。

【００２６】また、貯蔵施設１においては、複数の独立
したモニタリング管５，５，…が、ライニング材３の外
面の互いに異なる位置に沿って配置されているために、
どのモニタリング管５，５，…内の比抵抗が増加したか
を特定することにより、ライニング材３のどの部分にお
いて漏洩が生じているかを容易に把握することができ、
緊急時の対応が容易となる。

【００２７】さらに、上述の高圧気体Ｇの漏洩検知方法
においては、タンク４から漏洩した気体が、モニタリン
グ管５，５，…の内部に満たされた地下水Ｗを分断する
ことにより、モニタリング管５の両端５ａ，５ａにおい
て検出される比抵抗を増大させることを利用して、気体
の漏洩を検出するものであるために、簡便な設備により
実現可能であり、貯蔵施設１の管理に係るコストを削減
させることが可能となる。

【００２８】なお、上記実施の形態において、本発明の
趣旨を逸脱しない範囲内において他の構成を採用するよ
うにしてもよい。例えば、上記実施の形態においては、
複数の独立したモニタリング管５，５，…がライニング
材３の外面に沿って配置されているが、これに代えて、
モニタリング管５が全体で一つのループを形成するよう
になっていても良い。

【００２９】また、一般にライニング方式の高圧気体貯
蔵施設には、ライニング施工時に地下水圧を低下させる
ための排水管が必要であり、この排水管を、上述のモニ
タリング管５として使用するようにしても良い。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係る高
圧気体貯蔵施設は、ライニング材の外面に沿ってモニタ
リング管が配置され、モニタリング管の内部に地下水が
導入されるとともに、モニタリング管の両端の内部に配
置されて地下水に浸漬された一対の電極間の比抵抗が比
抵抗測定手段により測定されることとなるために、タン
クからの漏洩気体がモニタリング管の内部に侵入するこ
とにより、モニタリング管内部に満たされた地下水が分
断され、その結果電極間の比抵抗が上昇することを利用
して、貯蔵気体の漏洩を検知することができる。この場
合、従来と異なり、少量、または、局所的な貯蔵気体の
漏洩を簡便な設備で検知することが可能であり、また、
漏洩にあたって大きな音や温度変化などが生じるなどの
適用上の条件がないため、高精度に、低コストで、なお
かつ、適用条件に制約なく、高圧気体の漏洩の検知が可
能である。

【００３１】請求項２に係る高圧気体貯蔵施設において
は、複数の独立したモニタリング管が、ライニング材の
外面の互いに異なる位置に沿って配置されているため
に、どのモニタリング管内の比抵抗が増加したかを特定
することにより、ライニング材のどの部分において漏洩
が生じているかを容易に把握することができ、緊急時の
対応が容易となる。

【００３２】請求項３に係る高圧気体貯蔵施設の漏洩検
知方法においては、タンクから漏洩した気体が、モニタ
リング管の内部に満たされた地下水を分断することによ
り、モニタリング管の両端において検出される比抵抗を
増大させることを利用して、気体の漏洩を検出するもの
であるために、簡便な設備により実現可能であり、高圧
気体貯蔵施設の管理に係るコストを削減させることが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１ 】 本発明の一実施の形態である高圧気体貯蔵
施設の立面図である。

【図２ 】 同、平面図である。

【図３ 】 図１，２に示した高圧気体貯蔵施設におい
て、岩盤および裏込めコンクリートに亀裂が生じた際の
状況を示す概念図である。

【図４ 】 図１，２に示した高圧気体貯蔵施設におけ
る、タンクから気体の漏洩が生じた際の作用を示す概念
図である。

【符号の説明】

１ 貯蔵施設 ２ 空洞 ３ ライニング材 ４ タンク ５ モニタリング管 ５ａ 一端 ５ｂ 他端 １０ 電極 １１ 比抵抗測定手段 Ｒ 岩盤 Ｃ 裏込めコンクリート

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地盤内を掘削して空洞を形成し、該空洞
   の内面をライニング材により覆うことにより、該ライニ
   ング材の内部を、高圧気体を貯蔵するためのタンクとし
   て形成した高圧気体貯蔵施設であって、 前記ライニング材の外面に沿って、モニタリング管が配
   置され、 該モニタリング管は、非良導体により形成されるととも
   に、前記地盤内に向けて開口した孔部により前記地盤中
   の地下水を内部に導入可能な構成とされ、 該モニタリング管の両端の内部には、それぞれ電極が配
   置され、 該電極は、前記地下水に浸漬されるとともに、これら電
   極間の比抵抗を測定するための比抵抗測定手段に対して
   接続されていることを特徴とする高圧気体貯蔵施設。
2. 【請求項２】 請求項１記載の高圧気体貯蔵施設であっ
   て、 複数の独立した前記モニタリング管を備えてなり、 これらモニタリング管は、前記ライニング材の外面にお
   ける互いに異なる位置にそれぞれ配置されていることを
   特徴とする高圧気体貯蔵施設。
3. 【請求項３】 地盤内を掘削して空洞を形成し、該空洞
   の内面をライニング材により覆うことにより、該ライニ
   ング材の内部を、高圧気体を貯蔵するためのタンクとし
   て形成した高圧気体貯蔵施設において適用されて、前記
   高圧気体の漏洩を検知するための方法であって、 非良導体によって形成されたモニタリング管を、前記ラ
   イニング材の外面に沿って配置するとともに、該モニタ
   リング管の内部に、前記地盤中の地下水を導入し、さら
   に、前記モニタリングの両端の内部に、電極を前記地下
   水に浸漬された状態でそれぞれ配置して、これら電極間
   の比抵抗を測定しておき、 前記比抵抗が増大したことにより、前記高圧気体の漏洩
   を検知することを特徴とする高圧気体貯蔵施設の漏洩検
   知方法。