JP2550022Y2 - 高圧気体貯蔵用地下タンク装置におけるシャンペン現象防止構造 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は高圧気体貯蔵用地下タンク装置、より詳しく
は休日又は夜間電力により高圧空気を発生させ、これを
地下タンクに貯蔵し、昼間のピーク電力時にこの高圧空
気をガスタービンの燃焼用空気として利用する場合にお
いて好適な高圧気体貯蔵用地下タンク装置におけるシャ
ンペン現象防止構造に関するものである。

〔従来技術〕

最近、ガスタービンを用いた発電システムにおいて、
熱効率を向上させるため休日又は夜間の余剰電力を用い
て高圧空気を発生させ、これを地下タンク（地下500m〜
数1,000m）に貯蔵しておき、昼間のピーク電力時にこの
貯蔵した高圧空気をガスタービンの燃焼用空気として利
用することが考えられている。

そしてこの場合、貯蔵した高圧空気の利用によりタン
ク内の圧力が低下する変圧方式と、高圧空気の利用によ
る圧力変化を水のヘッド差を利用して補償する定圧式と
があるが、前者はタンク内の圧力が大幅に変化するの
で、これに耐えるためにタンク自体の耐圧性を向上させ
ておく必要があり、また耐久性に問題がある。これに対
し後者は地下のその位置における水圧を利用して、この
水圧でバランスさせるものであるため装置的に有利であ
り、この定圧式が好ましいとされている。

この装置の一例を示すと、第５図に示すように地下タ
ンク１にはガスタービン発電に使用するガスタービン燃
焼用の圧縮空気供給装置２（気体圧力発生装置）から気
体管３を経由して高圧空気が供給されるようになってお
り、一方、地上の水タンクとして貯水池４の水が水管５
を経て流下するようになっている。そしてこの貯水池４
と地下タンク１との間の水のヘッド差によって地下タン
ク１内の圧力を一定に保つようになっている。

〔考案が解決しようとする課題〕

ところで、前記構造の定圧式高圧気体貯蔵地下タンク
装置においては、前記水管５内において高圧下において
水中に溶存していた空気が突然大量に気体化する、いわ
ゆるシャンペン現象が生じて貯蔵エネルギーの損失を来
すばかりでなく地下タンク１を構成する空洞の安定も影
響を受けることとなる。

即ち、地下タンク１内の水にはその被圧水面において
その圧力に応じて圧縮空気が水に溶け込むこととなる。
そして静水圧と水温に応じて空気が飽和した水になって
飽和層ができる。この状態で地下タンク１内に圧縮空気
を更に送り込むと水位は低下する反面、このタンク１と
水管５の間にある水はこの水管５を通って上昇する。こ
のとき地下タンク１及びこれと連通する通路内の水が水
管５を上昇する際の圧力低下に伴ない高圧水に溶け込ん
でいた空気が溶け出して大量の気泡12が発生するのであ
る。

そしてその気泡12は、特に水が貯水池４内への急速流
入を防止するために、水管５の上部を大径管とした場
合、この大径管内で成長合体して第６図に示すように大
量の気泡12′となり水面において爆発的に放出されると
ころの、シャンペン現象が生ずることとなる。

その結果、気泡が大気中に抜け出した量は貯蔵エネル
ギーの損失となり、一方、空気は瞬時に吹き出してしま
い、地下タンク１及びこれに連通している空洞の安定も
影響を受けることとなる。

〔課題を解決するための手段〕

本考案は前記したような問題を解決するためになされ
たものであって、地上に設置された水タンクと地下タン
クを水管で連接するとともに、前記地下タンクと地上に
設置された気体圧力発生装置とを気体管で連接してなる
高圧気体貯蔵用地下タンク装置において、 前記水管の上部を大径管で構成し、該大径管内を平行に
配設した複数の壁によって複数の区画に分割するととも
に、大径管の流入口を上広がりに配設した複数の整流板
で複数の区画に分割した高圧気体貯蔵用地下タンク装置
におけるシャンペン現象防止構造を提供するものであ
る。

〔作用〕

前記構成によれば、水管中を上昇する高圧の水より、
その圧力の低下とともに溶存させていた空気を気泡とし
て次第に排出し、この気泡は次第に体積を膨張させる
が、水管は上方において複数の壁、特に細管を利用して
仕切られているために、気泡は成長し、合体することが
なく、小気泡のまま上昇することとなる。その結果、大
量の気泡が突然放出されるようなシャンペン現象を大幅
に減少させることができる。

〔実施例〕

以下、第１図乃至第４図に基づき本考案による高圧気
体貯蔵用地下タンク装置におけるシャンペン現象防止構
造の一実施例を説明する。

第１図において第５図と同一符号は同一名称を示す。

地下タンク１と地上に設けられた水タンク６とは上部
を大径管７とした水管８により接続されるとともに、地
上に設けられた気体圧力発生装置９と前記地下タンク１
とは気体管３で接続されている。また、大径管７内には
第２図及び第３図に示されるように多数の細管10が平行
して充填されるとともに、下部の流入口には上広がりに
複数の整流板11が配置されている。なお、この整流板11
は複数の板を平行に配置してもよいし又は格子状に組合
せてもよい。

前記構成の高圧気体貯蔵用地下タンク装置におけるシ
ャンペン現象防止構造の作用を説明すると、今、地下タ
ンク１内に水位WLを有する水が存在する状態において気
体圧力発生装置９を作動させ高圧気体を気体管３を経て
地下タンク１内に送給すると、水は空洞8a及び水管８を
経て水タンク６内へ上昇する。このとき水管８内で発生
する気泡12を含む水流は整流板11（第２図）で整流され
た後、細管10内に流入して、この細管10内を上昇する。
したがって気泡12は成長合体することなく比較的小径の
気泡のまま上昇することとなる。

水管７の内部を区画する手段として複数本の細管10を
使用するのが好適であるが、場合によっては板材を使用
してこの区画を形成することもできる。

また、区画とともに分割器（１つの流れを複数に分割
する装置）を併用して上昇する気泡を含む流れを複数に
分割し、その結果、気泡を小さく分割する装置を採用す
ることができる。

〔考案の効果〕

以上の説明から明らかなように本考案による高圧気体
貯蔵用地下タンク装置は、水管中を上昇する水流が、ま
ず大径管の流入口で上広がりに配設した複数の整流板に
よる複数の区画で分散するように分割された上に、更に
大径管内で平行に配設した複数の壁による複数の区画で
分割されて、相互に混じり合わない状態で上昇するため
に、この水流の上昇過程で減圧されることによって水中
の溶存空気から発生した複数の気泡は万遍なく分割され
るので、複数の気泡が合流して大きな気泡、あるいは空
気層に成長することが防止され小さな気泡のままで空中
に放散し、その結果シャンペン現象を抑制することがで
きるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図は本考案による高圧気体貯蔵用地下タ
ンク装置におけるシャンペン現象防止構造の一実施例を
示すものであって、第１図は地下タンク装置の概略側面
図、第２図は第１図のＡ部拡大図、第３図は第２図のＢ
−Ｂ断面図、第４図は作用説明図であり、第５図は従来
の地下タンク装置の概略側面図、第６図はその作用説明
図である。 １……地下タンク、２……圧縮空気供給装置 ３……気体管、４……貯水池 5,8……水管、６……水タンク ７……大径管、９……気体圧力発生装置 10……細管、11……整流板 13……気泡

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】地上に設置された水タンクと地下タンクを
   水管で連接するとともに、前記地下タンクと地上に設置
   された気体圧力発生装置とを気体管で連接してなる高圧
   気体貯蔵用地下タンク装置において、前記水管の上部を
   大径管で構成し、該大径管内を平行に配設した複数の壁
   によって複数の区画に分割するとともに、大径管の流入
   口を上広がりに配設した複数の整流板で複数の区画に分
   割したことを特徴とする高圧気体貯蔵用地下タンク装置
   におけるシャンペン現象防止構造。