JP2011158236A - Method of constructing cool-temperature warehouse using ice layer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、氷層を活用した冷温倉庫の建設方法に関する。 The present invention relates to a method for constructing a cold / hot warehouse utilizing an ice layer.
近年、地球温暖化防止の見地から、雪氷熱エネルギーの利用が注目されている。このような中、平成14年に、いわゆる新エネルギー法(新エネルギー利用等の促進に関する特別措置法)の施行令が改正され、雪氷熱エネルギーの積極的な導入が図られている。 In recent years, the use of snow and ice thermal energy has attracted attention from the viewpoint of preventing global warming. Under these circumstances, the enforcement order of the so-called New Energy Law (Special Measures Law on Promotion of New Energy Utilization) was revised in 2002 to actively introduce snow and ice thermal energy.
従来、雪氷熱エネルギーの利用態様としては、冬期に降り積もった雪や、湖に張った氷を切り出して運搬したものを冷熱源とし、断熱された倉庫に保管して夏期に倉庫内に農産物を保存するのに利用したり、公共施設等の冷房に活用したりする事例が知られている。 Conventionally, the use of snow and ice thermal energy has been achieved by storing snow in the winter and ice transported by cutting and transporting ice on the lake as a cold heat source and storing it in an insulated warehouse to store agricultural products in the warehouse in the summer. There are known cases where it is used for cooling or cooling of public facilities.
上述のような雪氷熱エネルギーの利用例は、徐々に増加してはいるが、平成20年度時点で50施設程度しかなく、十分に活用されているとは言い難い。その理由は、施設の建設に要するイニシャルコストが大きいこと、大きな効果を発揮するには大量の雪や氷を毎年運搬する必要があるためランニングコストがかかること、等があげられる。したがって、雪氷熱エネルギーの利用は、二酸化炭素の削減等の環境負荷の軽減についての効果はあるものの、コスト削減効果が少ないため、大規模な雪氷熱エネルギーの活用には至っていないのが現状である。 Examples of the use of snow and ice heat energy as described above are gradually increasing, but there are only about 50 facilities as of 2008, and it cannot be said that they are fully utilized. The reason is that the initial cost required for construction of the facility is large, and that a large amount of snow and ice needs to be transported every year in order to exert a great effect, so that a running cost is required. Therefore, the use of snow and ice thermal energy has the effect of reducing the environmental load such as carbon dioxide reduction, but since the cost reduction effect is small, the use of snow and ice thermal energy on a large scale has not been achieved. .
本発明は、このような状況に鑑みて開発されたものであって、コスト削減に配慮した、氷層を活用した冷温倉庫の建設方法を提供することを目的としている。 The present invention has been developed in view of such a situation, and an object thereof is to provide a method for constructing a cold / hot warehouse utilizing an ice layer in consideration of cost reduction.
寒冷地の山間部の土木掘削工事において、稀に、永久凍土が出現することがある。本発明者は、このような事象を人工的に創設し、そのような場所に倉庫を建設することにより、年間を通して低温を確保し、雪や氷を毎年運搬する必要をなくし、ランニングコストの低減を図ることができる冷温倉庫の建設方法を開発した。 Rarely, permafrost appears in civil engineering excavation work in mountainous areas in cold regions. The inventor artificially created such an event and built a warehouse in such a place to ensure low temperatures throughout the year, eliminate the need to transport snow and ice every year, and reduce running costs. We have developed a method for constructing a cold / hot warehouse.
本発明の冷温倉庫の建設において、解決すべき技術的課題として、(1)厚い氷層をどのように形成するか、(2)氷層の融解をどのように抑制するか、(3)融解した氷をどのように再生するか、(4)倉庫の安全性をどのように確保するか、(5)氷層内にどのように倉庫を建設するか、という点が考えられる。本発明者は、これらの点に関して以下のような解決策を提案する。 In the construction of the cold warehouse of the present invention, as technical problems to be solved, (1) how to form a thick ice layer, (2) how to suppress melting of the ice layer, (3) melting It can be considered how to regenerate the ice, (4) how to ensure the safety of the warehouse, and (5) how to build the warehouse in the ice layer. The present inventor proposes the following solutions regarding these points.
(1)厚い氷層をどのように形成するか
数cmから数十cm程度の水を張って薄い氷層を形成し、これを繰り返すことによって、厚い氷層を人工的に形成する。氷層が1年で所要の厚さに達しない場合には、凍結した氷の表面に水を張り、春から秋にかけて養生することにより、氷の融解を抑制し、次年度、養生水を放流し、冬期に氷の表面に水を張り、越年により融解した分を再生し、氷層を更に厚くする。これを数年繰り返すことにより、所要厚の氷層を形成する。
(2)氷層の融解をどのように抑制するか
氷層の上面、下面(地盤に接する面)、および側面に分けて考察する。
まず、氷層の上面については、表面に水を張ることにより、融解を抑制する。これは、水が4°Cにおいて最大密度となり、氷層の表面に貯水して攪拌しない状態を保持することにより、氷層の上面の水が常に氷で冷やされて0°C程度の被膜となり、氷の融解の抑制を期待することができるからである。
また、氷層の下面については、冷温倉庫の建設後は、地盤は常に氷層で覆われ、地盤が凍土状態になることが予想されるが、冷温倉庫の建設当初に湛水した水が漏水し、地熱により融解する可能性も考えられるため、断熱材と防水材を保護材の上面に敷設する。或いは、万全を期すため、地盤内に、後述するようなヒートパイプを敷設するのも好ましい。
さらに、氷層の側面については、後述するような、いわゆるアイスタワーを設置することにより、氷層の融解を抑制する。
(3)融解した氷をどのように再生するか
冬期の初期に氷層上面の湛水を放流し、冬期に水を薄く張って氷層を作成する。この作業を毎年行う。なお、氷層の再生が困難である場合には、水張りの深さを調整して、氷層の再生を繰り返し行い、所定厚に達したら、氷層上面に湛水して養生する。
また、氷層の側面については、秋期にアイスタワーの枡の水を交換し、冬期にアイスタワーの上下部の通気口を開放して枡の水を凍結させ、春期にアイスタワーの通気口を閉鎖する。
(4)倉庫の安全性をどのように確保するか
倉庫を、氷層とは独立して、鋼材等の構造材で構築することにより、地震等による氷の緩みやひび割れに対する安全性を確保する。
(5)氷層内にどのように倉庫を建設するか
氷層の形成には複数年要することが予想されるため、建設途中に倉庫空間を設置した状態で越年した場合、倉庫壁周辺の氷層の融解を誘発する可能性がある。そこで、氷層の形成時に倉庫の内部も一緒に凍結させ、完成後に倉庫内部の氷を切り出すこととする。或いは、倉庫の内部を発泡スチロール等の断熱材や土砂で埋めておき、完成後に断熱材等を取り出すようにしてもよい。
(1) How to form a thick ice layer A thin ice layer is formed by spreading water of several centimeters to several tens of centimeters, and a thick ice layer is artificially formed by repeating this process. If the ice layer does not reach the required thickness in one year, water is applied to the surface of the frozen ice and cured from spring to autumn to prevent melting of the ice and release the cured water in the following year. In winter, water is applied to the surface of the ice to regenerate the part melted over the years and thicken the ice layer. By repeating this for several years, an ice layer with the required thickness is formed.
(2) How to suppress melting of the ice layer Consider the top, bottom (surface in contact with the ground) and side of the ice layer.
First, melting of the upper surface of the ice layer is suppressed by applying water to the surface. This is because water reaches its maximum density at 4 ° C, and the water on the surface of the ice layer is kept in a state where it is not stirred, so that the water on the top surface of the ice layer is always cooled with ice to form a film of about 0 ° C. This is because suppression of melting of ice can be expected.
In addition, regarding the lower surface of the ice layer, after the construction of the cold warehouse, the ground is always covered with the ice layer, and it is expected that the ground will become frozen soil. However, since there is a possibility of melting by geothermal heat, a heat insulating material and a waterproof material are laid on the upper surface of the protective material. Alternatively, for the sake of completeness, it is also preferable to lay a heat pipe as will be described later in the ground.
Furthermore, about the side surface of an ice layer, what is called an ice tower which is mentioned later is installed, and the melting of an ice layer is suppressed.
(3) How to regenerate the melted ice Discharge the flood water on the top of the ice layer in the early winter and create a thin ice layer in the winter. This is done every year. In addition, when it is difficult to regenerate the ice layer, the depth of water filling is adjusted and the ice layer is regenerated repeatedly. When a predetermined thickness is reached, the surface of the ice layer is submerged and cured.
In addition, on the ice layer side, the water in the ice tower was changed in the fall, the vents at the top and bottom of the ice tower were opened in the winter to freeze the water in the ice tower, and the ice tower was vented in the spring. Close.
(4) How to ensure the safety of the warehouse By building the warehouse with structural materials such as steel, independent of the ice layer, ensure safety against ice loosening and cracking due to earthquakes, etc. .
(5) How to build a warehouse in the ice layer It is expected that it takes multiple years to form an ice layer. May induce melting of the ice layer. Therefore, the inside of the warehouse is frozen together when the ice layer is formed, and the ice inside the warehouse is cut out after completion. Alternatively, the interior of the warehouse may be filled with a heat insulating material such as styrene foam or earth and sand, and the heat insulating material or the like may be taken out after completion.
本願請求項1に記載された氷層を活用した冷温倉庫の建設方法は、堰と地山によって周囲を囲み、前記地山の表面に保護材を設置して、氷層を作る空間を形成する工程と、前記堰内に空洞を設け、前記堰の上部と下部に外部と前記空洞を連通させる通気口を設け、前記空洞内に垂直方向に延びるように多数の枡を設けることによって、アイスタワーを形成する工程と、前記空間に、冷温倉庫の構造部材及び搬入路用骨組を組み立てる工程と、前記空間に氷層の造成を行う工程と、前記氷層の氷を切り出して、冷温倉庫及び搬入路の必要空間を形成する工程とを含み、前記氷層造成工程において、冬期の初期に水を張って薄い氷層を形成することを繰り返し行って所要厚の氷層を形成するとともに、前記アイスタワーの枡に水を張ってアイスタワーの運用を開始し、冬期の終期に、氷層の表面に養生水を湛水して氷層の融解を抑制することを特徴とするものである。 According to claim 1 of the present invention, a cold warehouse construction method using an ice layer is surrounded by a weir and a natural ground, and a protective material is installed on the surface of the natural ground to form a space for forming an ice layer. An ice tower by providing a cavity in the weir, providing a vent for communicating the outside and the cavity in the upper and lower portions of the weir, and providing a plurality of ridges extending vertically in the cavity Forming a structure for a cold storage warehouse and a framework for a carry-in path in the space, forming an ice layer in the space, cutting out the ice in the space, Forming a necessary space of a road, and in the ice layer forming step, forming a thin ice layer by replenishing water in the early winter period to form an ice layer of a required thickness, Iceta with water on the tower wall Starts operation over, the winter end, is characterized in that by flooding the curing water to the surface of the ice layer to suppress the melting of the ice layer.
本願請求項2に記載された氷層を活用した冷温倉庫の建設方法は、堰と地山によって周囲を囲み、前記地山の表面に保護材を設置して、氷層を作る空間を形成する工程と、前記堰内に空洞を設け、前記堰の上部と下部に外部と前記空洞を連通させる通気口を設け、前記空洞内に垂直方向に延びるように多数の枡を設けることによって、アイスタワーを形成する工程と、前記空間に、冷温倉庫の構造部材及び搬入路用骨組を組み立てるとともに、冷温倉庫の内部及び搬入路の内部に相当する部分に断熱材又は土砂を配置する工程と、前記空間に氷層の造成を行う工程と、前記冷温倉庫の内部及び搬入路の内部に相当する部分に配置した断熱材又は土砂を取り出して、冷温倉庫及び搬入路の必要空間を形成する工程とを含み、前記氷層造成工程において、冬期の初期に水を張って薄い氷層を形成することを繰り返し行って所要厚の氷層を形成するとともに、前記アイスタワーの枡に水を張ってアイスタワーの運用を開始し、冬期の終期に、氷層の表面に養生水を湛水して氷層の融解を抑制することを特徴とするものである。 The construction method of the cold warehouse using the ice layer described in claim 2 of the present application encloses the surrounding area by a weir and a natural ground, and installs a protective material on the surface of the natural ground to form a space for forming an ice layer. An ice tower by providing a cavity in the weir, providing a vent for communicating the outside and the cavity in the upper and lower portions of the weir, and providing a plurality of ridges extending vertically in the cavity Forming a structural member of a cold / hot warehouse and a framework for a carry-in path in the space, and placing a heat insulating material or earth and sand in a portion corresponding to the inside of the cold / hot warehouse and the inside of the carry-in path, and the space A step of forming an ice layer, and a step of taking out a heat insulating material or earth and sand disposed in a portion corresponding to the inside of the cold / hot warehouse and the inside of the carry-in passage to form a necessary space for the cold / heat warehouse and the carry-in passage In the ice layer creation process In the beginning of winter, water is repeatedly formed to form a thin ice layer to form an ice layer with the required thickness. In the last stage, curing water is flooded on the surface of the ice layer to suppress melting of the ice layer.
本願請求項3に記載された氷層を活用した冷温倉庫の建設方法は、前記請求項1又は2の方法において、前記地山にヒートパイプを設置する工程を更に含むことを特徴とするものである。 The method for constructing a cold warehouse utilizing an ice layer according to claim 3 of the present application is characterized in that in the method of claim 1 or 2, the method further comprises a step of installing a heat pipe on the ground. is there.
本発明によれば、二酸化炭素の削減等の環境負荷の軽減を維持しつつ、ランニングコストを低廉に抑えた、冷温倉庫の建設方法が提供される。本発明の方法では、厚い氷層の形成、氷層の融解の抑制、融解した氷の作成、倉庫の安全性の確保等の技術的課題を解決することによって、効率的な冷温倉庫の建設・使用方法が得られる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the construction method of a cold / hot warehouse which suppressed the running cost low is maintained, maintaining reduction of environmental impacts, such as reduction of a carbon dioxide. In the method of the present invention, the construction of an efficient cold / hot warehouse is achieved by solving technical problems such as formation of a thick ice layer, suppression of melting of the ice layer, creation of melted ice, and ensuring safety of the warehouse. How to use is obtained.
次に図面を参照して、本発明の好ましい実施の形態に係る、氷層を活用した冷温倉庫の建設方法の実施例について詳細に説明する。図1(a)は、本発明の方法によって建設された冷温倉庫の全体を模式的に示した図、図2は、図1(a)に示した冷温倉庫の建設方法の各工程を示した図である。 Next, an example of a method for constructing a cold / hot warehouse using an ice layer according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 (a) schematically shows the entire cold warehouse constructed by the method of the present invention, and FIG. 2 shows the steps of the cold warehouse construction method shown in FIG. 1 (a). FIG.
まず最初に、冷温倉庫の建設地を造成する(図2(a)参照)。建設地は、適当な地山を掘削することによって造成される。なお、建設コストを抑えるためには、後述する堰10の建設量をできるだけ少なくするような箇所(例えば、三方が地山で囲まれ、一方が堰10によって囲まれるような箇所)を選定するのが好ましい。
First, a construction site for a cold / hot warehouse is created (see FIG. 2A). The construction site is created by excavating appropriate ground. In order to reduce the construction cost, a location where the construction amount of the
次いで、氷層18を作る空間を形成するため、建設地の地山と対向した箇所に堰10を形成する(図2(b)参照)。堰10は、氷層18を支持するため、及び、後述するアイスタワー12と協働して氷層の融解を抑制するために設けられる。堰10は好ましくは、コンクリートで形成される。堰10のコンクリート躯体は、アイスタワー12を設置するため、内部が空洞になっており、空洞内に通気させるため、下部と上部に通気口10a、10bが設けられている。アイスタワー12は、図3に示されるように、コンクリート躯体の内部の空洞に垂直方向に延びるように配置された多数の升12aによって形成されており、各升12a内に張った水を凍結させておき、升12a内の氷の融解時に発生する潜熱で空洞内を冷却し、これにより堰10の側面における氷層の融解を抑制するようになっている。
Next, in order to form a space for forming the
堰10及びアイスタワー12の形成とともに、建設地の地山の表面を保護する保護材14を設置する(図2(b)参照)。保護材14の氷層側の表面には、断熱材14a及び防水材14bが配置されている(図1(b)参照)。なお、堰10の氷層側の面にも、同様に、断熱材14a及び防水材14bを配置するのが好ましい。
Together with the formation of the
次いで、堰10と地山で形成される空間に、冷温倉庫16の構造部材(柱等)16aを組み立てる(図2(c)参照)。また、これとともに、冷温倉庫16への搬入路の骨組16bも設置する。
Next, the structural member (column or the like) 16a of the cold /
次いで、上記のようにして形成された空間に氷層18の造成を行う(図2(d)〜図2(f)参照)。氷層18の造成は、冬期の初期に開始するが、上述のように、数cmから数十cm程度の水を張って薄い氷層を形成し、これを順次繰り返すことによって行われる。これとともに、アイスタワー12の枡12aにも水を張ってアイスタワー12の運用を開始する。冬期の終期には、氷層18の融解を抑制するため、上述のように、氷層18の表面に養生水20を湛水する。
Next, the
次年度、冬期の初期に養生水20を放流し、氷層18の造成を再開する。これとともに、アイスタワー12の運用も再開する。冬期の終期には、氷層18の表面に養生水20を湛水する。これらの作業を、所要厚の氷層18が得られるまで繰り返す。
Next year, the curing
次いで、氷層18の氷を切り出して、冷温倉庫16及び搬入路の必要空間を形成する(図2(g)参照)。これとともに、換気孔16cの設置や内装工事、電気設備工事等の必要工事を行うことによって、冷温倉庫16が完成する。
Next, the ice in the
なお、氷層18が融解した場合には、上述のように、冬期初期に養生水20を放流し、アイスタワー12の枡12aの水を交換し、氷層18に水を薄く張って、融解厚に相当する氷層18を再生する。一度に再生するのが困難である場合には、これらの作業を繰り返し行うことによって、氷層18の再生を実現する。
When the
本発明は、以上の発明の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で、種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the invention described in the claims, and these are also included in the scope of the present invention. Needless to say, it is something.
たとえば、前記実施の形態では、保護材14に断熱材14aを設置することにより、氷層18の下面における融解を抑制しているが、図4に示されるように、氷層18の下面の地盤にヒートパイプ22を設置することにより、氷層18の融解の抑制を更に徹底してもよい。なお、ヒートパイプ22は、地盤に多数のパイプを設置し、パイプの上端を地上部に出して放熱フィン22aを取り付けたものであり、パイプ内に封入された熱媒が地中の熱を吸収して気化・上昇し、地上部で寒冷外気により冷却・液化されて下降することにより、地中に冷熱を輸送し、設置箇所周囲の地盤を凍土化するものである。
For example, in the above-described embodiment, the insulating material 14a is provided on the
また、前記実施の形態では、氷層18の完成後に冷温倉庫16の必要空間を形成するために氷を切り出しているが、予め必要空間の形成箇所に断熱材や土砂等を配置しておき、氷層18の完成後に断熱材や土砂を取り出して、冷温倉庫16の必要空間を形成するようにしてもよい。
Moreover, in the said embodiment, although ice is cut out in order to form the required space of the
10 堰
10a、10b 通気口
12 アイスタワー
12a 枡
14 保護材
14a 断熱材
14b 防水材
16 冷温倉庫
16a 構造部材
16b 搬入路の骨組
16c 換気孔
18 氷層
20 養生水
22 ヒートパイプ
DESCRIPTION OF
Claims (3)
堰と地山によって周囲を囲み、前記地山の表面に保護材を設置して、氷層を作る空間を形成する工程と、
前記堰内に空洞を設け、前記堰の上部と下部に外部と前記空洞を連通させる通気口を設け、前記空洞内に垂直方向に延びるように多数の枡を設けることによって、アイスタワーを形成する工程と、
前記空間に、冷温倉庫の構造部材及び搬入路用骨組を組み立てる工程と、
前記空間に氷層の造成を行う工程と、
前記氷層の氷を切り出して、冷温倉庫及び搬入路の必要空間を形成する工程と、
を含み、
前記氷層造成工程において、冬期の初期に水を張って薄い氷層を形成することを繰り返し行って所要厚の氷層を形成するとともに、前記アイスタワーの枡に水を張ってアイスタワーの運用を開始し、冬期の終期に、氷層の表面に養生水を湛水して氷層の融解を抑制することを特徴とする方法。 A method for constructing a cold / hot warehouse utilizing the ice layer,
Surrounding the surroundings by a weir and a natural ground, installing a protective material on the surface of the natural ground, forming a space for creating an ice layer;
An ice tower is formed by providing a cavity in the weir, providing a vent for communicating the outside and the cavity at the upper and lower portions of the weir, and providing a plurality of ridges extending vertically in the cavity. Process,
Assembling a structural member of a cold / hot warehouse and a framework for a carry-in path in the space;
Creating an ice layer in the space;
Cutting out the ice of the ice layer, forming a necessary space for cold storage and loading path;
Including
In the ice layer formation process, the ice layer of the required thickness is formed by repeatedly forming water in the early winter to form a thin ice layer, and water is applied to the base of the ice tower to operate the ice tower. A method characterized by suppressing the melting of the ice layer by injecting curing water onto the surface of the ice layer at the end of winter.
堰と地山によって周囲を囲み、前記地山の表面に保護材を設置して、氷層を作る空間を形成する工程と、
前記堰内に空洞を設け、前記堰の上部と下部に外部と前記空洞を連通させる通気口を設け、前記空洞内に垂直方向に延びるように多数の枡を設けることによって、アイスタワーを形成する工程と、
前記空間に、冷温倉庫の構造部材及び搬入路用骨組を組み立てるとともに、冷温倉庫の内部及び搬入路の内部に相当する部分に断熱材又は土砂を配置する工程と、
前記空間に氷層の造成を行う工程と、
前記冷温倉庫の内部及び搬入路の内部に相当する部分に配置した断熱材又は土砂を取り出して、冷温倉庫及び搬入路の必要空間を形成する工程と、
を含み、
前記氷層造成工程において、冬期の初期に水を張って薄い氷層を形成することを繰り返し行って所要厚の氷層を形成するとともに、前記アイスタワーの枡に水を張ってアイスタワーの運用を開始し、冬期の終期に、氷層の表面に養生水を湛水して氷層の融解を抑制することを特徴とする方法。 A method for constructing a cold / hot warehouse utilizing the ice layer,
Surrounding the surroundings by a weir and a natural ground, installing a protective material on the surface of the natural ground, forming a space for creating an ice layer;
An ice tower is formed by providing a cavity in the weir, providing a vent for communicating the outside and the cavity at the upper and lower portions of the weir, and providing a plurality of ridges extending vertically in the cavity. Process,
Assembling the structural members of the cold / warm warehouse and the framework for the carry-in path in the space, and placing the heat insulating material or earth and sand in a portion corresponding to the inside of the cold / hot warehouse and the inside of the carry-in path;
Creating an ice layer in the space;
Removing the heat insulating material or earth and sand disposed in the portion corresponding to the inside of the cold and hot warehouse and the inside of the carry-in path, and forming the necessary space of the cold and hot warehouse and the carry-in path;
Including
In the ice layer formation process, the ice layer of the required thickness is formed by repeatedly forming water in the early winter to form a thin ice layer, and water is applied to the base of the ice tower to operate the ice tower. A method characterized by suppressing the melting of the ice layer by injecting curing water onto the surface of the ice layer at the end of winter.
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