JP2001348895A

JP2001348895A - 燃料ガスの岩盤貯蔵設備とその方法

Info

Publication number: JP2001348895A
Application number: JP2000169423A
Authority: JP
Inventors: Makoto Nemoto; 誠根本; Kentaro Kimoto; 憲太郎木本; Hajime Okino; 肇沖野; Masaharu Miyazaki; 正治宮崎; Yoshihiro Nose; 吉弘能勢; Hideyuki Tatsuki; 英幸田附; Masanori Kokubu; 正徳国分
Original assignee: IHI Corp; Tokyo Gas Co Ltd
Current assignee: IHI Corp; Tokyo Gas Co Ltd
Priority date: 2000-06-06
Filing date: 2000-06-06
Publication date: 2001-12-21

Abstract

(57)【要約】【課題】燃料タンクの板厚を大きくすることなく、高
圧かつ大量の燃料ガスを安全に貯蔵することができる燃
料ガスの岩盤貯蔵設備とその方法を提供する。【解決手段】岩盤１内に気密性を保持して設けられた
空洞１１と、空洞内に設置され気密性を有する燃料タン
ク１２と、空洞内に圧縮空気を供給・排出する空気供給
排出設備１４と、燃料タンク内に燃料ガスを供給・排出
するガス供給排出設備１６と、空洞内圧力と燃料タンク
内圧力をバランスさせる圧力バランス装置１８とを備
え、燃料タンクと岩盤との隙間に圧縮空気等を送り込
み、空洞内圧力とタンク内圧力をバランスさせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高圧かつ大量の燃
料ガスを安全に貯蔵するための燃料ガスの岩盤貯蔵設備
とその方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】電力需要と都市ガス需要の平準化等を目
的として、図２に示すような燃料ガスの岩盤貯蔵設備が
計画されている。この岩盤貯蔵設備は、地下等の岩盤１
内に貯槽空洞２を設け、電力及び都市ガスの需要が少な
い夜間に余剰電力で都市ガスを圧縮して貯蔵し、これを
需要がピークになる昼間に使用するものである。

【０００３】貯槽空洞２は、空洞の内側からタンク３、
緩衝材４、裏込めコンクリート５の３層からなり、タン
ク３でガスを気密に保持し、コンクリート５で空洞内の
圧力を岩盤１に伝達し、緩衝材４でタンク３とコンクリ
ート５の相対的に変位を吸収するようになっている。な
お、タンク３には例えば鋼板を用い、緩衝材４にはテフ
ロン（登録商標）やゴムシートを用いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した岩盤貯蔵設備
において、貯槽空洞２を大型化し、例えば貯蔵圧力１０
〜２０ＭＰａ、直径１０〜１５ｍにしようとすると、こ
れに耐えるタンク３の板厚が非常に厚くなり（例えば３
００〜５００ｍｍ）、鋼板の製造可能範囲及びその溶接
可能範囲を大きく超えてしまう問題点があった。

【０００５】本発明は、上述した問題点を解決するため
に創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、
燃料タンクの板厚を大きくすることなく、高圧かつ大量
の燃料ガスを安全に貯蔵することができる燃料ガスの岩
盤貯蔵設備とその方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、岩盤
（１）内に気密性を保持して設けられた空洞（１１）
と、該空洞内に設置され気密性を有する燃料タンク（１
２）と、前記空洞内に圧縮空気を供給・排出する空気供
給排出設備（１４）と、前記燃料タンク内に燃料ガスを
供給・排出するガス供給排出設備（１６）と、空洞内圧
力と燃料タンク内圧力をバランスさせる圧力バランス装
置（１８）と、を備えたことを特徴とする燃料ガスの岩
盤貯蔵設備が提供される。

【０００７】また、本発明によれば、岩盤空洞内に気密
性を有する燃料タンクを設置し、燃料タンクと岩盤との
隙間に圧縮空気等を送り込み、前記空洞内圧力とタンク
内圧力をバランスさせる、ことを特徴とする燃料ガスの
岩盤貯蔵方法が提供される。

【０００８】上記本発明の装置及び方法によれば、燃料
タンク（１２）と岩盤（１）との隙間に圧縮空気等を送
り込み、圧力バランス装置（１８）により空洞（１１）
内の圧力と燃料タンク（１２）内の圧力をバランスさせ
るので、高圧の燃料ガスを貯蔵する場合でも燃料タンク
（１２）に作用する差圧をタンクが外圧により座屈しな
い一定の低い圧力に設定できる。従って、燃料タンクの
板厚は、自立できかつ差圧を保持できる薄い板厚にする
ことができる。

【０００９】また、空洞（１１）内に供給されるのは圧
縮空気であり、岩盤から洩れても安全であるため、空洞
からの空気のリークを許容できるので、大型の空洞を比
較的容易に設けることができる。なお、圧縮空気の洩れ
が大きい場合はシーリング材等を塗布するのがよい。更
に、岩盤自体の内圧による変形は、圧縮空気圧を調整す
ることで対応できるため、岩盤の変形を考慮する必要も
ない。また、岩盤（１）内の空洞（１１）と燃料タンク
（１２）との間に隙間が形成されれば良いので、空洞
（１１）及び燃料タンク（１２）の形状をそれぞれ自由
に設定でき、掘削や製造が容易となる。

【００１０】本発明の好ましい実施形態によれば、前記
空気供給排出設備（１４）及び／又はガス供給排出設備
（１６）は、コンプレッサ、タービン及びモータジェネ
レータからなり、供給時にガスを加圧し、排出時にガス
圧で発電するようになっている。

【００１１】この構成により、高圧空気及び／又は高圧
燃料ガスの排出時にタービンでモータジェネレータを駆
動して発電できるので、安い夜間電力により空気／燃料
ガスを圧縮し、電力ピーク時には圧縮空気／燃料ガスを
払出してタービン発電することができ、エネルギを無駄
なく利用できる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
を図面を参照して説明する。なお、各図において共通す
る部分には同一の符号を使用する。図１は、本発明によ
る燃料ガスの岩盤貯蔵設備の全体構成図である。この図
に示すように、本発明の岩盤貯蔵設備１０は、空洞１１
内に設置された燃料タンク１２と、空気供給排出設備１
４、ガス供給排出設備１６及び圧力バランス装置１８か
らなる。

【００１３】空洞１１は、岩盤１内に少なくとも気密性
を保持するように設けられる。この気密性は、燃料タン
ク１２に貯蔵する燃料ガスの圧力（例えば、１００〜２
００気圧）を保持できる気密性を要する。しかし、この
空洞１１内に供給されるのは後述するように圧縮空気で
あり、岩盤１から洩れても安全であるため、圧力を保持
できる限りで空洞からの空気のリークを許容できる。従
って、大型の空洞を比較的容易に設けることができが、
圧縮空気の洩れが大きい場合はシーリング材等を塗布す
る。

【００１４】燃料タンク１２は、空洞１１内に設置され
る。この燃料タンク１２は、完全な気密性を有するよう
に、鋼板等で製造する。また、後述するように圧力バラ
ンス装置１８により空洞１１内の圧力と燃料タンク１２
内の圧力をバランスさせるので、高圧の燃料ガスを貯蔵
する場合でも燃料タンク１２に作用する外圧を一定の低
い圧力（例えば数気圧）に設定できる。従って、燃料タ
ンク１２の板厚は、自立できかつ差圧を保持できる薄い
板厚にすることができる。

【００１５】また、岩盤１内の空洞１１と燃料タンク１
２との間に隙間Ａが形成されれば良いので、空洞１１及
び燃料タンク１２の形状をそれぞれ自由に設定できる。

【００１６】空気供給排出設備１４は、コンプレッサ
Ｃ、タービンＴ及びモータジェネレータＭ／Ｇからな
る。モータジェネレータＭ／Ｇは、電動機と発電機の両
方の機能を有し、コンプレッサＣを駆動して空洞１１内
に圧縮空気を供給し、逆に空洞１１から排出する圧縮空
気によりタービンＴを駆動してモータジェネレータＭ／
Ｇで発電するようになっている。

【００１７】ガス供給排出設備１６も、この例では、コ
ンプレッサＣ、タービンＴ及びモータジェネレータＭ／
Ｇからなり、モータジェネレータＭ／Ｇによりコンプレ
ッサＣを駆動して燃料タンク１２内に加圧した燃料ガス
を供給し、逆に燃料タンク１２から排出する加圧燃料ガ
スによりタービンＴを駆動してモータジェネレータＭ／
Ｇで発電するようになっている。

【００１８】圧力バランス装置１８は、空洞内圧力と燃
料タンク内圧力の差圧を検出する差圧センサ１８ａと、
検出された差圧ΔＰに基づいて空気供給排出設備１４及
びガス供給排出設備１６のモータジェネレータＭ／Ｇを
制御する差圧制御装置１８ｂとからなる。この構成によ
り、差圧ΔＰにより空気供給排出設備１４及びガス供給
排出設備１６のモータジェネレータＭ／Ｇを制御して、
空洞内圧力と燃料タンク内圧力をバランスさせることが
できる。

【００１９】上述した本発明の岩盤貯蔵設備を用いて、
本発明の方法によれば、燃料タンク１２と岩盤１１との
隙間Ａに圧縮空気等を送り込み、空洞内圧力とタンク内
圧力をバランスさせる。なお、このバランスは、燃料タ
ンク内圧力が空洞内圧力より若干高く、燃料タンク１２
に作用する内圧を一定の低い圧力（例えば数気圧）に制
御するのがよい。

【００２０】上述した本発明の装置及び方法によれば、
燃料タンク１２と岩盤１との隙間Ａに圧縮空気等を送り
込み、圧力バランス装置１８により空洞１１内の圧力と
燃料タンク１２内の圧力をバランスさせるので、高圧の
燃料ガスを貯蔵する場合でも燃料タンク１２に作用する
差圧をタンクが外圧により座屈しない一定の低い圧力に
設定できる。従って、燃料タンクの板厚は、自立できか
つ差圧を保持できる薄い板厚にすることができる。

【００２１】また、空洞１１内に供給されるのは圧縮空
気であり、岩盤から洩れても安全であるため、空洞から
の空気のリークを許容できるので、大型の空洞を比較的
容易に設けることができる。なお、圧縮空気の洩れが大
きい場合はシーリング材等を塗布するのがよい。更に、
岩盤自体の内圧による変形は、圧縮空気圧を調整するこ
とで対応できるため、岩盤の変形を考慮する必要もな
く、岩盤の変形にタンク（気密材）を追従させる必要も
ない。また、岩盤１内の空洞１１と燃料タンク１２との
間に隙間Ａが形成されれば良いので、空洞１１及び燃料
タンク１２の形状をそれぞれ自由に設定でき、掘削や製
造が容易となる。

【００２２】更に、上述した本発明の実施形態によれ
ば、高圧空気及び高圧燃料ガスの排出時にタービンでモ
ータジェネレータを駆動して発電できるので、安い夜間
電力により空気／燃料ガスを圧縮し、電力ピーク時には
圧縮空気／燃料ガスを払出してタービン発電することが
でき、エネルギを無駄なく利用できる。

【００２３】なお、本発明は、上述した実施形態及び実
施例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種
々に変更できることは勿論である。

【００２４】

【発明の効果】上述したように、本発明の燃料ガスの岩
盤貯蔵設備とその方法は、燃料タンクの板厚を大きくす
ることなく、高圧かつ大量の燃料ガスを安全に貯蔵する
ことができる、等の優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による燃料ガスの岩盤貯蔵設備の全体構
成図である。

【図２】従来の燃料ガスの岩盤貯蔵設備の全体構成図で
ある。

【符号の説明】

１岩盤、２貯槽空洞、３タンク、４緩衝材、５
裏込めコンクリート、１０岩盤貯蔵設備、１１空
洞、１２燃料タンク、１４空気供給排出設備、１６
ガス供給排出設備、１８圧力バランス装置、１８ａ
差圧センサ、１８ｂ差圧制御装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者木本憲太郎東京都港区海岸一丁目５番20号東京瓦斯株式会社内 (72)発明者沖野肇東京都港区海岸一丁目５番20号東京瓦斯株式会社内 (72)発明者宮崎正治東京都江東区豊洲３丁目２番16号石川島播磨重工業株式会社東京エンジニアリングセンター内 (72)発明者能勢吉弘東京都江東区豊洲３丁目２番16号石川島播磨重工業株式会社東京エンジニアリングセンター内 (72)発明者田附英幸東京都江東区豊洲３丁目２番16号石川島播磨重工業株式会社東京エンジニアリングセンター内 (72)発明者国分正徳東京都江東区豊洲３丁目２番16号石川島播磨重工業株式会社東京エンジニアリングセンター内Ｆターム(参考） 2D047 AB02 3E072 AA03 CA04 DA05 GA30

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】岩盤（１）内に気密性を保持して設けら
れた空洞（１１）と、該空洞内に設置され気密性を有す
る燃料タンク（１２）と、前記空洞内に圧縮空気を供給
・排出する空気供給排出設備（１４）と、前記燃料タン
ク内に燃料ガスを供給・排出するガス供給排出設備（１
６）と、前記空洞内圧力と燃料タンク内圧力をバランス
させる圧力バランス装置（１８）と、を備えたことを特
徴とする燃料ガスの岩盤貯蔵設備。
【請求項２】前記空気供給排出設備（１４）及び／又
はガス供給排出設備（１６）は、コンプレッサ、タービ
ン及びモータジェネレータからなり、供給時にガスを加
圧し、排出時にガス圧で発電するようになっている、こ
とを特徴とする請求項１に記載の燃料ガスの岩盤貯蔵設
備。
【請求項３】岩盤空洞内に気密性を有する燃料タンク
を設置し、燃料タンクと岩盤との隙間に圧縮空気等を送
り込み、前記空洞内圧力とタンク内圧力をバランスさせ
る、ことを特徴とする燃料ガスの岩盤貯蔵方法。