JP2004060995A

JP2004060995A - 蓄熱タンク

Info

Publication number: JP2004060995A
Application number: JP2002220130A
Authority: JP
Inventors: Shigeaki Rokugo; 六郷　惠哲; Minoru Kunieda; 國枝　稔; Koichi Matsuda; 松田　孝一; Ban Roi Nguyen; グエン・バン・ロイ; Masaaki Ikeda; 池田　正昭
Original assignee: KANCHI SOGO GIJUTSU KENKYUSHO KK; Gifu University NUC; Morimatsu Research Institution Co Ltd
Current assignee: KANCHI SOGO GIJUTSU KENKYUSHO KK; Gifu University NUC; Morimatsu Research Institution Co Ltd
Priority date: 2002-07-29
Filing date: 2002-07-29
Publication date: 2004-02-26

Abstract

【課題】貯留された水の断熱効果を高めて、熱損失を抑制することができる蓄熱タンクを提供する。
【解決手段】ベースコンクリート１２の上面にタンク本体１３を装設し、このタンク本体１３を構築する側壁１４と底壁１５の構造を、断熱構造とする。側壁１４を構成する内側及び外側型枠パネル２４，２５内に断熱材としてのポーラスコンクリート２７を充填する。ベースコンクリート１２の上面に断熱材としてのポーラスコンクリート３０を打設して、この上面に底板３１を支持する。又、屋根１６を内側パネル３４、断熱材層３５及び外側パネル３６により構成する。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、蓄熱タンクに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、地下タンクはコンクリート製のベースコンクリートの上面に同じくコンクリート製の円筒状の側壁を設け、ベースコンクリートの上面と側壁の内周面にステンレス製のパネルを接触している。前記側壁の上部開口は屋根により被覆されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の地下タンクにおいては、前記ベースコンクリート及び側壁のほぼ全体がコンクリートにより形成され、特に断熱構造を採用していないので、内部に貯留した水等の液体が外部環境の影響を受け易い。例えば加熱された液体の貯留に際し、あるいは冷却された液体の貯留を熱効率を落とすことなく行うことが非常に困難であるという問題があった。
【０００４】
この発明の目的は上記従来の技術に存する問題点を解消して、温水或いは冷水等の貯留蓄熱材の断熱効果を高め、蓄熱材の熱損失を抑制することができる蓄熱タンクを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、タンク本体を構成する側壁と底壁の内部に断熱材を充填したことを要旨とする。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記側壁は外側パネルと内側パネルを所定の間隔で保持し、両パネル間に断熱材を充填して構成されていることを要旨とする。
【０００７】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２において、前記底壁は地下に打設されたベースコンクリートの上面に支持された断熱材層と、該断熱材層の上面に支持された底板とにより構成されていることを要旨とする。
【０００８】
請求項４に記載の発明は、請求項２又は３において、前記両パネルの間の空間は密閉状に構成され、該密閉空間に断熱材が充填されていることを要旨とする。
請求項５に記載の発明は、請求項２〜４のいずれか一項において、前記タンク本体を覆う屋根の内部には断熱材が設けられていることを要旨とする。
【０００９】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一項において、前記断熱材はポーラスコンクリート、砕石ポーラスコンクリート、軽量ポーラスコンクリート、発泡樹脂、発泡ゴム、空気、水及びオイルの群のなかから少なくとも一種類選択したものであることを要旨とする。
【００１０】
請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれか一項において、外側パネルと内側パネルの内面には、補強部材が取り付けられ、該補強部材はポーラスコンクリート、砕石ポーラスコンクリート又は軽量ポーラスコンクリートに埋設されていることを要旨とする。
【００１１】
請求項８に記載の発明は、請求項１〜７のいずれか一項において、前記タンク本体又は屋根は、貯留流体の加熱手段を備えていることを要旨とする。
請求項９に記載の発明は、請求項１〜７のいずれか一項において、前記タンク本体又は屋根は、貯留流体の冷却手段を備えていることを要旨とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を地下埋設型の蓄熱タンクに具体化した一実施形態を図１〜図９に基づいて説明する。
【００１３】
図１に示すように蓄熱タンク１１はベースコンクリート１２と、その上面に構築されたタンク本体１３とにより構成されている。前記タンク本体１３は円筒状をなす側壁１４と、その底部内側に形成された底壁１５とにより構成されている。前記側壁１４の上端開口部には屋根１６が装設されている。
【００１４】
次に、前記側壁１４の構成を図３を中心に説明する。
ベースコンクリート１２の外周寄り上面にはアンカーボルト２１が側壁１４の幅方向に二本、側壁１４の円周方向に所定のピッチで多数箇所に立設されている。これらのアンカーボルト２１〜２１を貫通する貫通孔を有する支持板２２がベースコンクリート１２の上面に支持されている。支持板２２はアンカーボルト２１に螺合したナット２３によって所定位置に締め付け固定されている。前記支持板２２の上面には内側及び外側型枠パネル２４，２５が立設され、内側及び外側型枠パネル２４，２５の対向する内面には補強部材としての多数のスタッドボルト２６が片持ち固定されている。前記内側及び外側型枠パネル２４，２５は図示しないスペーサにより所定間隔に保持され、この状態で内側及び外側型枠パネル２４，２５の内部空間に断熱材としてのポーラスコンクリート２７を充填することにより側壁１４を構成している。前記内側型枠パネル２４の内周面にはステンレススチール製のパネル２８が溶接等により接合され、外側型枠パネル２５の外周面には腐食防止を行う塗料が保護層２９として塗布されている。
【００１５】
前記ベースコンクリート１２の上面には前記パネル２８を内側型枠パネル２４に接合した後、断熱材としてのポーラスコンクリート３０が打設され、ポーラスコンクリート３０の上面にはステンレススチール製の底板３１が水平に支持されている。底板３１の外周上面とパネル２８の下端寄り内周面との間にはシールプレート３２が接触され、溶接部３３によってパネル２８と底板３１の境界部のシールを行うようになっている。
【００１６】
前記屋根１６は図１に示すように内側パネル３４と、その外周側に接合した断熱材層３５と、さらに断熱材層３５の外周側に接合した外側パネル３６とにより構成されている。　前記断熱材層３５の材質としては、例えば石綿、ポーラスコンクリート等がある。
【００１７】
次に、前述したポーラスコンクリート２７について通常のコンクリートと対比して説明する。
図４は比較例として従来用いられている通常のコンクリート、砕石ポーラスコンクリート、軽量ポーラスコンクリートの３種類のコンクリートの材料の示方配合を示す。図４において、符号Ｗは水、Ｃはセメント、Ｓは粒径５ミリメートル以下の例えば砂等の細骨材、Ｇは粒径５ミリメートル以上の例えば砂利等の粗骨材を示す。又、符号Ａｄは、混和材料（気泡連行材）を示す。通常のコンクリート並びに砕石ポーラスコンクリートには、玉砕石（粒径；５〜１３ミリメートル、表乾密度；２．５９ｇ／立方センチメートル）を使用した。又、軽量ポーラスコンクリートには、例えばアサノライト（商品名：太平洋マテリアル株式会社製）、メサライト（商品名：日本メサライト工業株式会社製）等の人工軽量骨材（粒径；５〜１０ミリメートル、絶乾密度；０．８１ｇ／立方センチメートル）を使用した。内側型枠パネル２４及び外側型枠パネル２５の厚さ寸法は、２．１ミリメートルとして補強リブ３７の有るものと無いものとの２種類を用意した。
【００１８】
図５は側壁１４を平板状に展開した供試体１４Ａを示す。コンクリートの打設後、２１日間湿布養生を行い、供試体１４Ａについて載荷試験を行った。この試験においては、図５に示すようにモーメントスパンｄ、せん断スパン２ｄの４点載荷とし、荷重と載荷点変位を計測した。
【００１９】
図６は、三種類のコンクリート単体の強度試験結果を示す。図６には３種類のコンクリートの空隙率（％）も示されている。この試験結果から明らかなように、圧縮強度（ＭＰａ）、引張強度（ＭＰａ）、曲げ強度（ＭＰａ）及び弾性強度（ＧＰａ）において、砕石ポーラスコンクリート及び軽量ポーラスコンクリートは、普通のコンクリートよりも低いことが分かった。
【００２０】
図７のグラフは補強リブ３７が有る供試体１４Ａの厚さ寸法が２０センチメートルの前述した３種類のコンクリートの強度試験結果を示す。同様に、図８のグラフは補強リブ３７が無い供試体１４Ａの厚さ寸法が２０センチメートルの３種類のコンクリートのそれぞれの強度試験結果を示す。これらの強度試験結果から明らかなように、補強リブ３７が有る場合には、補強リブ３７が無い場合と比較して強度上優れていることが分かる。
【００２１】
補強リブ３７が有る供試体１４Ａにおいても供試体１４Ａの厚さ寸法の違いによらず、母材となるコンクリートの強度が大きくなるほど、最大荷重が大きくなった。通常のコンクリートでは、コンクリートに曲げひび割れが発生した後、せん断ひび割れが発生した。しかし、ひび割れ発生後も圧縮側及び引張側のコンクリートが補強リブ３７により拘束され、パネル２４，２５が降伏した。供試体１４Ａの厚さ寸法が３０センチメートルの補強リブ３７の有る供試体１４Ａにおいては、いずれの場合にも、最大荷重付近にてせん断ひび割れが発生し、急激に荷重が低下した。
【００２２】
内側型枠パネル２４及び外側型枠パネル２５とポーラスコンクリートとの付着が良好な場合には、ひび割れが分散し、最大荷重並びに終局時の変位が大きくなった。
【００２３】
次に、前記のようにした蓄熱タンク１１についてその動作を説明する。
前記蓄熱タンク１１は例えば地域冷暖房システムの貯水槽として用いられる。又、ビルや旅館等の近傍の地上や地下に装設され、空調用の貯水槽として、あるいは冷温水を浴槽あるいはプール等に供給する貯水槽として用いられる。
【００２４】
前記蓄熱タンク１１の内部には図示しない給水配管から貯留流体としての水が供給されて貯留される。この水は前記ポーラスコンクリート２７，３０及び断熱材層３５によって断熱され、外部への熱の伝達あるいは外部からタンク内に貯留した貯水への熱の伝達が抑制され、保温効果が高められる。
【００２５】
（１）前記実施形態では、内側及び外側型枠パネル２４，２５の間に断熱材としてのポーラスコンクリート２７を充填して側壁１４を構成し、ベースコンクリート１２と底板３１との間にポーラスコンクリート３０を充填した。このため、比較的安価な材料によりタンク本体１３内の貯水の断熱効果を向上することができる。
【００２６】
（２）前記実施形態では、屋根１６を内側パネル３４、断熱材層３５及び外側パネル３６により構成したので、屋根から外部に熱が放散されるのを抑制し、断熱効果を向上することができる。
【００２７】
なお、前記実施形態は以下のように変更することもできる。
・　図９に示すようにタンク本体１３の内部空間を空洞のままに保持し、空気による断熱作用を利用するようにしてもよい。又、屋根１６の内部を空洞にし、この空気により断熱作用を持たせるようにしてもよい。
【００２８】
・　図９に示すように前記タンク本体１３の内部に加熱手段としてのヒータ４１を設け、貯留された水等の液体を加熱するようにしてもよい。又、水中ポンプ４２を設け、屋根１６に対し水を汲み上げて供給し、加熱手段としての太陽熱ヒータにより水を加熱するようにしてもよい。この場合、太陽熱ヒータ４３を屋根１６の上面に装設する。
【００２９】
・　蓄熱タンク１１の内部に冷却手段としてのクーラーを設置してもよい。
・　蓄熱タンク１１に貯留した水を加熱する加熱手段と、水を冷却する冷却手段をそれぞれ設け、必要に応じて両手段を切り換えて使用するようにしてもよい。加熱手段と冷却手段の設置場所は、タンク本体１３でも屋根１６でもよい。
【００３０】
・　前記支持板２２を断熱材により形成してもよい。
・　前記断熱材として、発泡樹脂、発泡ゴムを用いたり、空気、水、オイル等を用いたりしてもよい。
【００３１】
・　地上設置型の蓄熱タンクとしたり、半地下埋設型のタンクとして具体化したりしてもよい。
・　蓄熱タンク１１の内部に収容する蓄熱材として、温水或いは冷水以外に氷等の固体蓄熱材を用いてもよい。
【００３２】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１〜９記載の発明は、蓄熱タンクの貯留蓄熱材の外部との断熱効果を向上し、熱損失を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明を具体化した蓄熱タンクの一実施形態を示す半縦断面図。
【図２】図１の蓄熱タンクの水平断面図。
【図３】要部の拡大断面図。
【図４】３種類のコンクリートの材料の示方配合を示す表。
【図５】供試体の強度試験方法を説明するための図。
【図６】３種類のコンクリートの強度試験結果を示す表。
【図７】３種類のコンクリートの強度試験結果を示すグラフ。
【図８】３種類のコンクリートの強度試験結果を示すグラフ。
【図９】この発明の別例を示す蓄熱タンクの略体縦断面図。
【符号の説明】
１１…蓄熱タンク、１３…タンク本体、１４…側壁、１５…底壁、１６…屋根、２４，２５…内側（外側）型枠パネル、２７，３０…断熱材としてのポーラスコンクリート、３１…底板、３４，３６…内側（外側）屋根パネル、３５…断熱材層、４１…加熱手段としてのヒータ。

Claims

タンク本体を構成する側壁と底壁の内部に断熱材を充填した蓄熱タンク。
請求項１において、前記側壁は外側パネルと内側パネルを所定の間隔で保持し、両パネル間に断熱材を充填して構成されている蓄熱タンク。
請求項１又は２において、前記底壁は地下に打設されたベースコンクリートの上面に支持された断熱材層と、該断熱材層の上面に支持された底板とにより構成されている蓄熱タンク。
請求項２又は３において、前記両パネルの間の空間は密閉状に構成され、該密閉空間に断熱材が充填されている蓄熱タンク。
請求項２〜４のいずれか一項において、前記タンク本体を覆う屋根の内部には断熱材が設けられている蓄熱タンク。
請求項１〜５のいずれか一項において、前記断熱材はポーラスコンクリート、砕石ポーラスコンクリート、軽量ポーラスコンクリート、発泡樹脂、発泡ゴム、空気、水及びオイルの群のなかから少なくとも一種類選択したものである蓄熱タンク。
請求項１〜６のいずれか一項において、外側パネルと内側パネルの内面には、補強部材が取り付けられ、該補強部材はポーラスコンクリート、砕石ポーラスコンクリート又は軽量ポーラスコンクリートに埋設されている蓄熱タンク。
請求項１〜７のいずれか一項において、前記タンク本体又は屋根は、貯留流体の加熱手段を備えている蓄熱タンク。
請求項１〜７のいずれか一項において、前記タンク本体又は屋根は、貯留流体の冷却手段を備えている蓄熱タンク。