JP4624031B2 - ガスホルダー - Google Patents

Description

本発明は、ガス収納有効容積およびガス漏洩防止性に優れたガスホルダーに関する。

従来、ガスホルダーとして、機密膜材で構成されたもの、しかも内殻および外殻の２重構造のものも知られていた（例えば特開平１１−１３２３９７）。しかし、かかる構造のホルダーは、回収ガスの排出に従い、内殻の頂点付近が下降し外バック底部に到達した時点で種々のセンサが作動し、いわゆるデッドスペースが内袋に生じたまま、それ以上のガスの排出が困難となっていた。

そしてそのデッドスペースは、３／４型球体（球体の下部をその直径の１／４相当分をカットした形状）の場合、４５％程度にも達するものであって、例えば、内袋の最大容積が１０００ｍ^３の場合、内袋の頂上部に設けられたバラストが底面に達した時点でも４５０ｍ^３のガスが排出されずに残り、繰り返し利用できる容積は５５０ｍ^３にすぎないものであった。また、従来のガスホルダーは、ガス漏洩防止性に劣るためガスの臭いがする場合があり、よってガス収納有効容積とガス漏洩防止性の優れたガスホルダーの開発が急務であった。

本発明は、かかる問題点を解決せんとするものであって、内袋の内部に収納したガスを最大限排出したとき、内袋に生ずるデッドスペースが３５％（容積）以下となるような、ガス収納有効容積とガス漏洩防止性の優れたガスホルダーを開発し、提供することを本発明の課題とするものである。

上記課題につき、本発明者らは鋭意検討の結果、内袋と外袋の形状を特定化することにより、内袋に生ずるデッドスペースが３５％（容積）以下と成し得ること、内袋の素材を特定化することにより、ガスの漏洩を実質的に防止し得ることが判明し、本発明に到達した。

すなわち、本発明は、水密材からなる外袋と、ガス遮断性に優れた多層体からなる内袋との２重膜で構成されるガスホルダーであって、内袋の内部に収納したガスを最大限排出したとき、内袋に生ずるデッドスペースが３５％（容積）以下であることを特徴とするガス収納有効容積の優れたガスホルダーである。

従来、ガス回収ホルダーのデッドスペースは、３／４型球体の場合、４５％程度にも達しており、また、ガス漏洩防止性に劣るためガスの臭いがする場合があり、よってガス収納有効容積とガス漏洩防止性の優れたガスホルダーの開発が急務であった。本発明において、内袋の内部に収納したガスを最大限排出したとき、内袋に生ずるデッドスペースが３５％（容積）以下となるようなガス収納有効容積とガス漏洩防止性の優れたガスホルダーを開発し、提供することができるようになった。

発明の実施するための最良の形態

まず、本発明は、水密材からなる外袋１と、ガス遮断性に優れた多層体からなる内袋２との２重膜で構成されるガスホルダーである。
本発明において最も特徴とするところは、内袋２の内部に収納したガスを最大限排出したとき、内袋２に生ずるデッドスペースが３５％（容積）以下、好ましくは２５％（容積）以下とする点に存し、以下に詳述する構成により当該デッドスペースが３５％以下となることを達成できるようになったものである。

まず、本発明における外袋１は、水密材で構成される。ここでいう水密材とは、人工繊維などの編織布や不織布等で強化された合成樹脂体からなり、雨水の浸透を防止し、高強度で耐候性の優れ、内袋を保護するものである。外袋１の強度は、容積に応じて変化するが、２０ｋｇ／３ｃｍ巾以上、好ましくは１００ｋｇ／３ｃｍ巾以上であることが望ましい。

外袋１には緩衝ガス注入兼ガス排出管３が設けられている。緩衝ガス注入兼排出管３には、送風機４が接続されている。収納ガスの注入管５及び排出管６がガスホルダー下部に設けられている。収納ガスは緩衝ガスの圧力に打ち勝ってガスホルダー内部に注入される。収納ガスはガスホルダーの緩衝ガスの圧力または収納ガス排出管の設けられた送風機によって誘引されることによりガスホルダーから排出される。
尚、緩衝ガスは通常空気を使用するが、特にガスの種類は限定されない。外袋にはさらに、通常、内袋の変形量を検出するための超音波センサ等を使用したレベル計が頂上部に設けられている。

また、本発明における内袋２の材質は、回収するガスの特性に応じた機能を持つ高性能ハイブリッド膜材であり、屈曲に対する寿命が長く、高度の密閉性を有するものである。
かかる性能を達するために、内袋の材質は、ガスバリヤー性を有する合成樹脂体Ａの一面に耐屈曲性に優れた合成樹脂体Ｂを配置し、合成樹脂体Ａ、Ｂの他の一面に耐薬品性に優れ、かつ熱溶着性に優れた合成樹脂Ｃを配置して構成される多層体（以後、当該多層体と略記する）である。その厚みは０．０５〜０．５ｍｍ程度のものが好ましい。

当該多層体において、ガスバリヤー性を有する合成樹脂体Ａとしては、エチレンビニルアルコール共重合体のようにガスバリヤー性の優れた素材が好ましいが、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミドのようにガスバリヤー性にやや劣っているものでも、その一面または両面にアルミニュームなどの金属あるいは酸化アルミニューム、酸化ケイ素などの無機酸化物を真空蒸着法、スパッタリング法などの手段で積層することでガスバリヤー性を付与されたものも好適に使用される。

合成樹脂体Ｂとしては、一般的に耐屈曲性が十分でない合成樹脂体Ａに積層可能で、合成樹脂体Ａの耐屈曲性を補いうるものであれば種類を問わないが、一般的には熱可塑性ポリウレタン、合成ゴムあるいはエラストマーと総称される樹脂体が好適である。

合成樹脂体Ｃとしては、熱溶着が可能で耐薬品性に優れていれば種類を問わないが、低密度あるいは中密度ポリエチレン、可塑化ポリ塩化ビニル、熱可塑性ポリウレタン、アイオノマーなどが使用可能で、中でも低密度ポリエチレンまたは熱可塑性ポリウレタンが好適である。

ガスホルダーの製作においては、当該多層体を熱溶着法などの接続法により袋体に形成するので、袋体内側からの貯蔵ガスの漏洩はもちろん、袋体外側からの空気成分あるいは水分の透過侵入を効果的に防止できる。

一般的に使用されている合成繊維編織布、布帛等で強化された合成樹脂体では、剛性が大きいのに対して、当該多層体では、厚みが０．０５〜０．５ｍｍ程度で小さく、剛軟度（ＪＩＳ Ｌ １０９６Ａ法（４５度カンチレバー法）で測定する時）は１００ｍｍ程度、好ましくは８０ｍｍ以下であり、一般に使用されている合成樹脂膜体に較べてソフトである。その為ドレープ性に富んでおり、収納ガスを排出した時、デッドスペースを小さくするのに大いに貢献する。

さらに、当該多層体は、ヘリウムガス透過量が４００ｃｃ／ｍ^２・２４ｈｒｓ・ａｔｍ（ただし、温度２５℃）以下であること、好ましくは５０ｃｃ／ｍ^２・２４ｈｒｓ・ａｔｍ（・ただし、温度２５℃）以下であることが望ましい。ヘリウムガス透過量が４００ｃｃ／ｍ^２・２４ｈｒｓ・ａｔｍを超える場合は、貯蔵ガスの透過ロスが多いので好ましくない。

内袋２には回収ガス管が連通しており、回収ガス管は外袋を貫通して他の装置に連なる。内袋の下方には、さらに安全のための安全用排出管と安全用排出弁とが設けられている。

本発明においては、外袋１の形状が常にほぼ球体または円筒形状に保持されていることが好ましい。また、内袋２のガス充満時の形状もほぼ球体または円筒形状であり、外袋１に対して密着するように構成されていることが好ましい。なぜならば、そうすることにより内袋２にかかる引張張力を事実上ゼロにすることができるからである。すなわち、本発明においては、内袋の大きさは外袋の大きさとほぼ同じ大きさかもしくは外袋よりやや大きめの寸法に設計されることに大きな特徴を有する。本発明では、内袋はガスバリア性とドレープ性の向上、さらには繰り返しの屈曲に耐える耐屈曲性の向上に重点がおかれているのが特長であり、強度保持は外袋にゆだねているのである。

外袋１の形状は、円筒形状であれば、デッドスペースがさらに小さくなるので球体のものよりも好ましい。外袋１の形状が、円筒形状である場合、例えば、Ｄ／Ｌ＝１／１の時（Ｄ：円の直径、Ｌ：円筒の長さ）デッドスペースは２７％、Ｄ／Ｌ＝１／５の時デッドスペースは２４％にもなる。

内袋２の外周部と外袋の内周部の中間部には、それぞれ数か所に面ファスナーが対応して設けられており、内袋２はそれぞれ対応するファスナーを接合することによって外袋１に部分的に固定されている。回収ガスが内袋２内に入出する場合には、内袋２内の回収ガスの保留量に合わせて、緩衝ガス注入兼排出管から外袋１内の緩衝ガスが送風機から逆流して排出し、あるいは緩衝ガス注入兼排出管から送風機により緩衝ガスを外袋１内に供給することにより、外袋１内を常に自動的に一定の圧力に維持することができ、かつ内袋の内圧を常に自動的に一定の圧力に維持することができる。また、これにより外袋が水密膜材で構成されているような場合でも、外袋１の形状は一定に保持される。

尚、外袋１が高い剛性を有する水密材で構成されている場合には、内袋２内の圧力と外袋１内の圧力を均衡させることにより、回収ガスを大気圧以上の圧力状態で保留させることも可能である。回収ガスの入出による内袋２の変形は、外袋１内においてなされるので、外袋１に設けた超音波センサにより内袋の変形量を検出することができる。内袋２の変形量から内袋内の回収ガスの貯留量を知ることができる。内袋２の変形量を検出するセンサは、超音波センサに限られるものではなく、公知の種々の種類のものが利用できる。また、外袋１は変形しないため、内袋２の変形量以外の情報を検出すべく種々のセンサを外袋１に搭載できる。

上述のように、収納ガスの増減にかかわらず、外袋１の形状は球形または円筒形を保っており、このガスホルダーを屋外に設置した場合、風抵抗力常に極小状態に保つことが可能である。また積雪が滑り易いため、上部の積雪によるガスホルダーへの荷重を減少させることも可能である。さらにガスホルダーの下部が狭くなっているため、滑り落ちた積雪がガスホルダーから離れて堆積するので、堆積した積雪による側方からのからの荷重も減少することが可能である。
以下に、本発明の実施態様を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

ポリエステル繊維製編織布（クラフテル帆布Ｅ−５、株式会社クラレ製）にポリ塩化ビニル樹脂をコーティングした水密材（ＪＩＳ Ｌ １０９６Ａ法で測定する時、引張強度タテ×ヨコ、１５０×１３０ｋｇ／３ｃｍ）を用い、直径が８，４００ｍｍの球形ガスホルダー用外袋１を製作した。

まず、ウレタンフィルムとアルミ蒸着されたエバールフィルム（（株）クラレ製）とをラミネートしたものの両面に、直鎖状低密度ポリエチレンフィルムを貼り合せて、厚み０．２ｍｍ、剛軟度５８ｍｍである４層からなる多層体を製作し、熱溶着して上記の外袋１よりやや大きめの寸法の内袋２を製作した。

内袋２を外袋１の中に収納し、所定の場所で外袋１と連結して、充満時の貯蔵ガス量が３１０ｍ^３である二重膜構造の球形ガスホルダーを製作した。
当該ガスホルダーを、地上から５，０００ｍｍの高さに設けられた直径が８，５００ｍｍのリング状固定枠にガスホルダーの赤道ラインで固定した。

外袋１の天頂部に設けられたマンホールから送風機で常時空気を送って球形形状を保持すると共に、ガスホルダー下部に外袋１を貫通して内袋２に連結されたガス注排気口から貯蔵ガス（有機性廃棄物をバクテリア発酵させて得られたメタンガスを４０〜６０％程度含む、所謂バイオガス）を注入した。

上記の外袋として使用した水密材だけで製作された従来技術によるガスホルダーで当該ガスを貯蔵した場合には著しい異臭が認められるのに対して、当該発明になるガスホルダーの場合にはまったく異臭が認められなかった。

さらに、貯蔵ガスを最大限貯蔵してから、天頂部に設けた超音波センサを用いたガス貯蔵量測定装置がゼロ点を示すまでのガス排出量から、有効最大貯蔵容積を求めたところ、理論的に予測した値と略同じ６６％（デッドスペース３４％）であった。

実施例１と同様の水密材と多層体を用い、直径１，５００ｍｍ、長さ７，５００ｍｍの円筒形の外袋１と、外袋１よりやや大きめの寸法の内袋２を製作した。そして以下実施例１と同様に実施して、有効最大貯蔵容積を求めたところ７６％（デッドスペース２４％）であった。

本発明の代表的ガスホルダーの概略縦断面図

符号の説明

１ 外袋
２ 内袋
３ 緩衝ガス注入兼ガス排出管
４ 送風機
５ 収納ガス注入管
６ 収納ガス排出管

Claims (6)

1. 水密材からなる外袋と、ガス遮断性に優れた多層体からなる内袋との２重膜で構成されるガスホルダーであって、内袋の内部に収納したガスを最大限排出したとき、内袋に生ずるデッドスペースが３５％（容積）以下であり、
   ガス充満時に内袋の外側が外袋の内側に密着するように構成されたことを特徴とするガス収納有効容積の優れたガスホルダー。
2. ガス遮断性に優れた多層体が、エチレンビニルアルコール共重合体からなる合成樹脂体を配置して構成される請求項１記載のガスホルダー。
3. 内袋が、表面に耐薬品性に優れた合成樹脂、中間層にガス遮断性および耐屈曲性に優れた樹脂体より構成される多層体であって、かつそのヘリウムガス透過量が４００ｃｃ／ｍ²・２４ｈｒｓ・ａｔｍ（ただし、温度２５℃）以下である請求項１記載のガスホルダー。
4. 外袋が、水密材で構成され、天然繊維または合成繊維製編職布もしくは不織布に合成樹脂をコーティングした複合材である請求項１〜３のいずれかに記載のガスホルダー。
5. 内袋の内部に収納したガスを最大限排出したとき、内袋に生ずるデッドスペースが２５％（容積）以下である請求項１〜４のいずれかに記載のガスホルダー。
6. 外袋の形状がほぼ球体または円筒形状であり、内袋のガス充満時の形状がほぼ球体または円筒形状である請求項１〜５のいずれかに記載のガスホルダー。

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