JP3242830U - 新規及び既設の埋設タンクのcfrp二重殻構造 - Google Patents
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Abstract
Description
本考案は新設タンクの外殻及び内面にCFRPを施設、又は既設の鋼製タンクの内面にCFRPを施設した二重殻構造の埋設タンクに関する。具体的には、カーボン繊維強化プラスチック、炭素繊維強化プラスチック、炭素繊維強化樹脂を使用した新規タンクの外殻と内殻、及び既設の埋設タンクの内面CFRP二重殻構造に関する。
今日、ガソリンスタンド等において、油貯蔵用の鋼製の地下タンクが広く使用されている。しかし、このような地下タンクは、長期間の使用により経年変化し、腐蝕や孔蝕を生じる場合があり、油漏れ等の原因となる。しかしながら、一旦鋼製タンクを埋設した場合、地上からタンクの腐蝕や孔蝕を点検することは困難である。このため、例えば特許文献1はタンクの製造において高度な加工技術が不要でかつ製作の手間が掛からず、施工手間が少ない合成樹脂製の埋設タンクの提案が行われている。
一方、近年、炭酸ガス等の有害物質を排出しない燃料電池自動車(FCV(Fuel Cell Vehicle))の開発が盛んに行なわれている。燃料電池自動車は水素を燃料とし、搭載する燃料電池によって空気中の酸素と反応させて発電を行ない、電動機(モータ)を駆動して車を走行させる。このような燃料電池自動車では、燃料としてトルエンや、キシレン、メチルアルコール等の溶剤を使用する。したがって、このような溶剤を燃料電池自動車に供給する必要があるが、既存の埋設タンクでは対応できない。この為、埋設タンクの内側をCFRPで保護する必要がある。
一旦ガソリン等の油漏れが発生すると、土壌汚染等の環境への影響が大きい。特に油漏れが長期間続く場合、土壌汚染のみならず地下水等への浸透が大きな社会問題となる。また、新規に設置するタンクにおいても、油漏れや、合成燃料及び水素漏れの無い防止策が必要となる。
そこで、本発明は地下に埋設するタンクを二重構造とし、かつ鋼製タンクの腐蝕や孔蝕を早期に検出し、土壌汚染等を未然に防止すると共に、新規の鋼製タンクにおいても鋼製タンクの外面及び内面にCFRPを使用する構成とするものである。
そこで、本発明は地下に埋設するタンクを二重構造とし、かつ鋼製タンクの腐蝕や孔蝕を早期に検出し、土壌汚染等を未然に防止すると共に、新規の鋼製タンクにおいても鋼製タンクの外面及び内面にCFRPを使用する構成とするものである。
本考案は上記課題を解決するため、鋼製タンクと、該鋼製タンクの外周及び内周に覆設され、新規及び既設の該鋼製タンクからの油又は合成燃料及び水素漏れを防止するCFRPと、前記鋼製タンクとCFRPとの間に配設された隙間形成部材と、前記鋼製タンクとCFRPとの間に配設され、前記鋼製タンクの腐蝕や孔蝕からの漏洩を検知する漏洩検知センサーと、該漏洩検知センサーの検知出力に基づいて前記鋼製タンクの漏洩を報知する報知手段と、を有する鋼製タンク内面CFRP二重殻構造を提供することによって達成できる。
また、上記漏洩検知センサーは上記CFRP及び外殻の鋼製タンクからの油又は合成燃料、水素漏れ等を検知する。繊維強化複合材に亀裂や長い年月の使用による穴が形成された場合、当該箇所からの液体の漏れも検知する。
また、鋼製タンクとCFRPとの間に形成された隙間には漏洩検知センサーが配設され、該漏洩検知センサーは、前記鋼製タンクの側面及び底面に沿って配設されており、鋼製タンクの腐蝕穴や孔蝕穴からの水又は合成燃料及び水素の漏れを検出し、検知器に導く。
また、隙間形成部材は、3Dガラスクロスや、メッシュ状の金網部材等で構成することができ、また上記漏洩検知センサーは、何れの方向からの合成燃料及び水素漏れ、及び油漏れ等を検出できる構成である。
以下、本考案の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図1は本実施形態の鋼製タンクにCFRPを採用した二重殻構造の地下タンクの例を示す図である。
燃料タンク1には、例えば合成燃料、水素又は油を注入する注油管2、燃料タンク1から燃料を吸引する給油管3、燃料タンク1の通気を行う通気管4、及び燃料タンク1に貯蔵された燃料の液面高を計測する液面計5が設けられている。また、燃料タンク1は地表から所定の深さに埋設され、燃料タンク1上にはコンクリートが施設されている。
図1は本実施形態の鋼製タンクにCFRPを採用した二重殻構造の地下タンクの例を示す図である。
燃料タンク1には、例えば合成燃料、水素又は油を注入する注油管2、燃料タンク1から燃料を吸引する給油管3、燃料タンク1の通気を行う通気管4、及び燃料タンク1に貯蔵された燃料の液面高を計測する液面計5が設けられている。また、燃料タンク1は地表から所定の深さに埋設され、燃料タンク1上にはコンクリートが施設されている。
注油管2には地表に注油口7が設けられ、注油口7から燃料の注入が行なわれる。また、給油管3には地表に計量器、ポンプ等の機器類8が設けられ、燃料タンク1から燃料を吸引し、吸引する燃料の計量を行う。また、上記注油管2にはバルブ9が設けられ、給油管3にはバルブ10が設けられ、燃料タンク1の補修/改修作業の際、このバルブ9、10を共に閉鎖して行う。尚、通気管4には通気口12が設けられ、燃料タンク1内で発生するガスを排出する。
また、事務所20に配設されたモニタ18には信号線25が接続され、この信号線25には鋼製タンクに腐蝕穴や孔蝕穴が発生した際、この情報をモニタ18に通知する。
また、事務所20に配設されたモニタ18には信号線25が接続され、この信号線25には鋼製タンクに腐蝕穴や孔蝕穴が発生した際、この情報をモニタ18に通知する。
図2は、燃料タンク1の断面構成を示す図であり、図1に示す燃料タンク1のD-D´断面図である。同図に示すように、燃料タンク1は鋼板13で構成され、この鋼板13の内側にCFRP14が施設されている。また、燃料タンク1内には油、又は合成燃料、又は水素が収納されている。
CFRP14は、例えば中空ガラス繊維の強化剤にノボラック系ビニルエステル樹脂等を塗布し、塗布ロール等によって所定の厚さに成形されている。強化剤として炭素繊維が使用され、マット状のみならず、クロス状、又は不織布等の形態の強化剤を使用することもできる。また、CFRP14の積層方法として上記ハンドレイアップ積層方法の他に、例えばスプレイによって強化剤に樹脂を塗布するスプレイアップ積層方法を採用することもできる。
図3は、燃料タンク1の更に詳しい断面構成を示す図であり、同図に示すように、鋼板13とCFRP14との隙間には3Dガラスクロス16が配設されている。
この3Dガラスクロス16には、紙製、樹脂製、金属製等の各種素材の製品があるが、強度及び後述する液漏れ検知の観点から、樹脂製又は金属製の3Dガラスクロス16を使用する。例えば、本例では3Dガラスクロス16を使用した構造である。また、本例で使用する3Dガラスクロスは後述する漏洩検知センサーの配線を避けて配設する。
この3Dガラスクロス16には、紙製、樹脂製、金属製等の各種素材の製品があるが、強度及び後述する液漏れ検知の観点から、樹脂製又は金属製の3Dガラスクロス16を使用する。例えば、本例では3Dガラスクロス16を使用した構造である。また、本例で使用する3Dガラスクロスは後述する漏洩検知センサーの配線を避けて配設する。
すなわち、本例の燃料タンク1の構造は鋼製タンク13に3Dガラスクロス16を介装し、更にCFRP14を貼着した構造であり、3Dガラスクロス16の介装によって、鋼製タンク13とCFRP14間に所定の隙間が形成される。
一方、燃料タンク1の底部には漏洩検知センサー17が配設されている。この漏洩検知センサー17は燃料タンク1の長手方向全長に渡って配設されている。図3には燃料タンク1の底部(A部)の拡大図も示す。同図に示すように、漏洩検知センサー17は鋼製タンク13とCFRP14間の隙間に配設され、鋼製タンク1の底に溜まった油や合成燃料及び水素を後述する漏洩検知センサーに導く。ここで、有機溶液は、例えば鋼製タンク1を長年使用することによって腐蝕や孔蝕が発生し、腐蝕穴や孔蝕穴から地下の水分と土壌に含まれる植物やバクテリア等の有機成分が交じり合った液体である。
一方、地下タンク1の上部には後述する点検口が設けられ、漏洩検知センサーによって検知された検知信号が信号線25を介して、この点検口を経由して事務所20内のモニタ18に送られる。
次に、上述のCFRPを使用した二重殻構造の燃料タンク1の施工工程を以下に説明する。
先ず、長年使用した鋼製タンク13の内面の清掃を行う。この清掃後、鋼製タンク13の板厚及び孔蝕測定を行う。
先ず、長年使用した鋼製タンク13の内面の清掃を行う。この清掃後、鋼製タンク13の板厚及び孔蝕測定を行う。
次に、漏洩検知センサー17の取り付け作業を行う。この漏洩検知センサー17の配設は、鋼製タンク13に生じた腐蝕穴や孔蝕穴からの油や合成燃料及び水素の浸入を漏洩検知センサーを介して検知器まで導く為であり、鋼製タンク13の底部に沿って配設する。また、漏洩検知センサー17の配設は鋼製タンク13の底部に沿って直線状に配設し、漏洩検知センサー17が弛まないように一定間隔毎に固定する。
次に、漏洩検知センサー22の取り付けを行う。この漏洩検知センサー22は、例えば鋼製タンク13の底部に沿って配設された漏洩検知センサー17の中央部に設置する。図4は漏洩検知センサー22の構成を示す図である。同図に示すように漏洩検知センサー22は両側のフッ素ポリマーセンサ23a、23bと、フッ素ポリマーセンサ23a、23b間に設けられた検出回路24で構成され、水や油、合成燃料及び水素が何れかのセンサ23a又は23bに触れると静電容量が変化する。検出回路24はこの静電容量の変化で漏洩の有無及び漏洩個所を検出する。
図5は上記漏洩検知センサー17及び漏洩検知センサー22を配設した後、前述の3Dガラスクロス16を取り付ける状態を示す図である。尚、説明上、鋼製タンク13の半分の内面を示す。所定サイズの3Dガラスクロス16を一定間隔で鋼製タンク1(鋼板13)の内面に貼着する。3Dガラスクロス16は前述のように、樹脂を使用して鋼製タンク1の内面に貼着する。
次に、電気配線工事を行う。この工事は、前に取り付けた漏洩検知センサー22に信号線25を接続し、この信号線25を鋼製タンク13とCFRP14間の隙間に配線する処理である。具体的には、3Dガラスクロス16が取り付けられていないスペースを使用して点検口の位置まで配線し、更に事務所20内のモニタ18まで配線する。例えば、図5に示すように、3Dガラスクロス16が取り付けられていないスペース19を使用して配線する。
次に、鋼製タンク13の内面に配設された3Dガラスクロス16の内側に漏洩検知センサー17を配設する。本例で使用するCFRP14は、例えばエポキシアクリレート樹脂をベースとし、炭素繊維で強化したシートであり、一面は透明なプラスチックフィルムで覆われている。
したがって、このプラスチックフィルムを剥がし、3Dガラスクロス16に貼着する。尚、CFRP14の貼着は隙間ができない様、端部を重ねて貼着する。
したがって、このプラスチックフィルムを剥がし、3Dガラスクロス16に貼着する。尚、CFRP14の貼着は隙間ができない様、端部を重ねて貼着する。
次に、上記隙間(微少空間)の気密試験を行う。この試験は漏洩検知センサー取り出し口に気密試験用の治具を取り付け、試験用のガスを上記隙間に注入することによって行う。
図6は地下タンク1の点検口近傍の構造を示す図である。点検口26の上部には鉄製の蓋27が設けられ、この蓋27内に点検ボックス28の空間が形成されている。例えば、CFRP製の筒体29と、点検蓋30及び下受筒部材31は、上記点検ボックス28の下方に配設されている。尚、点検口には取手32が設けられている。上記信号線25はこの点検ボックス28を介して事務所20内のモニタ18に配線される。
また、信号線25は信号ケーブル33によって保護され、モニタ18まで配線される。モニタ18はLED表示部やスピーカ等を備え、例えば漏洩検知センサー22が水や油、合成燃料、水素を検知すると、LEDを発光し、更にスピーカから予め録音された警告音を発生する。
尚、図6に示すように、信号ケーブル33内には上記信号線25の他に、例えば前述の液面計5によって検知した液面データを送信する信号線11等も収納され、地下タンク1内のガソリンの液面データ等も上記モニタ18に通知される。
尚、図6に示すように、信号ケーブル33内には上記信号線25の他に、例えば前述の液面計5によって検知した液面データを送信する信号線11等も収納され、地下タンク1内のガソリンの液面データ等も上記モニタ18に通知される。
以上の構成の地下タンク1において、以下に鋼製タンク13の腐蝕や孔蝕による腐蝕穴や孔蝕穴の発生を検知する検知動作を説明する。
長年の使用によって鋼製タンク13に劣化が生じると、鋼板13´に腐蝕穴や孔蝕穴が発生し、当該箇所から油や合成燃料及び水素が浸入する。しかし、本例の二重殻構造によれば、鋼製タンク13は内周面にCFRP14によって覆設されており、地下タンク1内に油や合成燃料及び水素が浸入することはない。また、燃料タンク1内の油や合成燃料及び水素が外部に漏れ出すこともない。したがって、油漏れ、合成燃料及び水素漏れによる土壌の汚染等を防止できる。
長年の使用によって鋼製タンク13に劣化が生じると、鋼板13´に腐蝕穴や孔蝕穴が発生し、当該箇所から油や合成燃料及び水素が浸入する。しかし、本例の二重殻構造によれば、鋼製タンク13は内周面にCFRP14によって覆設されており、地下タンク1内に油や合成燃料及び水素が浸入することはない。また、燃料タンク1内の油や合成燃料及び水素が外部に漏れ出すこともない。したがって、油漏れ、合成燃料及び水素漏れによる土壌の汚染等を防止できる。
一方、鋼製タンク14の腐蝕穴や孔蝕穴から侵入した油や合成燃料及び水素は鋼製タンク13とCFRP14間に形成される隙間を通って鋼製タンク13の下面に溜まる。
さらに、鋼製タンク13の底面に溜まった油や合成燃料及び水素は、前述の漏洩検知センサー17によって漏洩検知センサー22に導かれる。例えば、鋼製タンク13の左側に発生した穴から侵入した水や有機溶液は鋼製タンク13の左側底面に達し、漏洩検知センサー17(17a)を通ってフッ素ポリマーセンサ23aに到達する。フッ素ポリマーセンサ23aは油や合成燃料及び水素を検知すると発光し、検出回路24はこの光を検出し、電圧変化に変換し、鋼製タンク13の不良を検出する。
例えば、図7は検出回路24の一例であり、トランジスタTr1、Tr2,抵抗R1,R2、電源Eで構成され、トランジスタTr1は上記フッ素ポリマーセンサ23aからの発光を検出し、信号線25に検出信号(出力1)を出力する。この信号は前述のモニタに出力され、LEDを発光し、更にスピーカから予め録音された警告音を発生する。
一方、鋼製タンク14の右側に発生した穴から侵入した油や合成燃料及び水素は鋼製タンク13の右側底面に達し、漏洩検知センサー17(17b)を通ってフッ素ポリマーセンサ23bに到達する。フッ素ポリマーセンサ23bは油や合成燃料及び水素を検知すると、前述と同様発光し、検出回路24はこの光を検出し、電圧変化に変換し、鋼製タンク13からの液漏れを検出する。
この場合、トランジスタTr2は上記フッ素ポリマーセンサ23bからの発光を検出し、信号線25に検出信号(出力2)を出力し、この信号は前述のモニタ18に出力され、LEDを発光し、更にスピーカから予め録音された警告音を発生する。
この場合、トランジスタTr2は上記フッ素ポリマーセンサ23bからの発光を検出し、信号線25に検出信号(出力2)を出力し、この信号は前述のモニタ18に出力され、LEDを発光し、更にスピーカから予め録音された警告音を発生する。
したがって、本例によれば、漏洩検知センサー22によって鋼製タンク13の腐蝕穴や孔蝕穴を検出することができ、更に鋼製タンク13に発生した穴が鋼製タンク13の右側であるか、は左側であるかの検出を行なうこともできる。
尚、上記実施形態の説明では鋼製タンク13とCFRP14の間に3Dガラスクロス16を介装する構成であるが、図8に示すように鋼製タンク13にCFRP14を貼着し、このCFRP14と上記CFRP14の間にメッシュ構造の金網部材を介装する構成としてもよい。すなわち、前述の構成と異なり、先ず鋼製タンク13にCFRP14を貼着し、その後3Dガラスクロス16に代えて金網部材38を介装し、この金網部材38を覆ってCFRP14を配設する構成である。この場合、金網部材38とCFRP14との接合は困難な為、例えば3Dガラスクロス16の一部を残し、この残した3Dガラスクロス16にCFRP14を取り付ける構成とする。
このように構成することによって、CFRP14とCFRP37との間に隙間を形成し、この隙間に前述の漏洩検知センサー17を配設する構成としてもよい。この場合、鋼製タンク13に直接貼着するCFRP37は、例えば2.0mm程度の厚さであり、金網部材38は、CFRP14と37間に2.0~2.5mm程度の隙間が形成される程度に配設する。
また、上記実施形態の説明では漏洩検知センサー22として油や合成燃料及び水素を検出するフッ素ポリマーセンサを使用したが、フッ素ポリマーセンサに限らず、油や合成燃料及び水素を検出するセンサであれば適用することができる。例えば、図9に示す回路の分圧抵抗R3、R4の抵抗R3に並行に端子P1、P2を設け、また分圧抵抗R5、R6の抵抗R5に並行に端子P3、P4を設け、端子P1、P2を前述のフッ素ポリマーセンサ23aに代えて使用し、端子P3、P4を前述のフッ素ポリマーセンサ23bに代えて使用する。尚、図9に示す他の回路は、前述の図7と同様であり、トランジスタTr1、Tr2等で構成されている。
このように構成することによって、例えば端子P1とP2間に水等が浸入するとトランジスタTr1のベース(B)電位が変化し、出力1から検知信号が出力され、腐蝕穴や孔蝕穴の発生を報知することができる。同様に、端子P3とP4間に水等が浸入するとトランジスタTr2のベース(B)電位が変化し、出力2から検知信号が出力され、腐蝕穴や孔蝕穴の発生を報知することができる。この場合も、鋼製タンク14に発生した穴が鋼製タンク14の右側であるか、又は左側であるかの検出を行なうこともできる。
また、上記実施形態の説明では鋼製タンク14の腐蝕や孔蝕について説明したが、例えば内側に配設したCFRPについても、長年の使用により穴が開いた場合、同様に漏洩検知センサー22によって油漏れ、合成燃料及び水素漏れを検知することができる。
尚、上記実施形態の説明では、既設の燃料タンクについて説明し、更に新規に製造する燃料タンクにCFRPを使用し、前述のように外殻及び内殻にCFRPを使用した構造とする構造についても説明した通りである。
1・・・地下タンク
2・・・注油管
3・・・給油管
4・・・通気管
5・・・液面計
7・・・注油口
8・・・機械類収納室
9、10・・バルブ
11・・信号線
12・・通気口
13・・鋼製タンク
13´・・鋼板
14・・CFRP
16・・3Dガラスクロス
17、17a、17b・・漏洩検知センサー
18・・モニタ
19・・スペース
20・・事務所
21・・燃料供給エリア
22・・漏洩検知センサー
23a、23b・・フッ素ポリマーセンサ
24・・検知回路
25・・信号線
26・・点検口
27・・蓋
28・・点検ボックス
29・・筒体
30・・点検蓋
31・・下受筒部材
32・・取手
33・・信号ケーブル
37・・CFRP
38・・金網部材
39・・隙間
Tr1、Tr2・・トランジスタ
R1、R2・・抵抗
R3~R6・・分圧抵抗
P1~P4・・端子
E・・・電源
2・・・注油管
3・・・給油管
4・・・通気管
5・・・液面計
7・・・注油口
8・・・機械類収納室
9、10・・バルブ
11・・信号線
12・・通気口
13・・鋼製タンク
13´・・鋼板
14・・CFRP
16・・3Dガラスクロス
17、17a、17b・・漏洩検知センサー
18・・モニタ
19・・スペース
20・・事務所
21・・燃料供給エリア
22・・漏洩検知センサー
23a、23b・・フッ素ポリマーセンサ
24・・検知回路
25・・信号線
26・・点検口
27・・蓋
28・・点検ボックス
29・・筒体
30・・点検蓋
31・・下受筒部材
32・・取手
33・・信号ケーブル
37・・CFRP
38・・金網部材
39・・隙間
Tr1、Tr2・・トランジスタ
R1、R2・・抵抗
R3~R6・・分圧抵抗
P1~P4・・端子
E・・・電源
Claims (3)
- 新規鋼製タンクの外周及び内周と、既設鋼製タンクの内周に覆設され、該鋼製タンクからの油又は合成燃料、水素漏れを防止するCFRPと、
前記鋼製タンクと前記CFRPとの間に配設された隙間形成部材と、
前記鋼製タンクと前記CFRPとの間に配設され、前記鋼製タンクの腐蝕や孔蝕を検知する漏洩検知センサーと、
該漏洩検知センサーの検知出力に基づいて前記鋼製タンクの不良を報知する報知手段と、
を有することを特徴とする新規及び既設の埋設タンクの内面CFRP二重殻構造。 - 前記鋼製タンクの内面とCFRPとの間に形成された隙間には漏洩検知センサーが配設され、該漏洩検知センサーは、前記鋼製タンクの側面及び底面に沿って配設されており、前記鋼製タンクの腐蝕穴や孔蝕穴からの水や油、合成燃料、水素の漏れ、及びCFRPの穴からの油、又は合成燃料、水素漏れを検出し、検知器に導くことを特徴とする請求項1に記載の新規及び既設の埋設タンクの内面CFRP二重殻構造。
- 前記隙間形成部材は、3Dガラスクロス、又はメッシュ状の金網部材で構成され、何れの方向からの油、合成燃料、水素漏れであるかを検出できることを特徴とする請求項1、又は2に記載の新規及び既設の埋設タンクの内面CFRP二重殻構造。
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