JP5877997B2

JP5877997B2 - 低温液化ガスの地下貯蔵方法及び貯蔵施設の構築方法

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Publication number: JP5877997B2
Application number: JP2011234517A
Authority: JP
Inventors: 谷利　信明; 信明谷利
Original assignee: Kajima Corp
Current assignee: Kajima Corp
Priority date: 2011-10-26
Filing date: 2011-10-26
Publication date: 2016-03-08
Anticipated expiration: 2031-10-26
Also published as: JP2013092199A

Description

本発明は低温液化ガスの地下貯蔵方法及び施設に関し，とくに低温液化ガスを地下に長期間貯蔵する方法及び貯蔵施設の構築方法に関する。

火力発電等のエネルギー源として使用される気体燃料（常温・常圧下では気体の天然ガスや石油ガス等）は、そのままでは固体・液体燃料（石炭や石油等）に比べて輸送・貯蔵に不利であるが、加圧・冷却により液化ガス（以下、低温液化ガスという）として輸送・貯蔵することができる。日本では、産出国からＬＮＧやＬＰＧ等の低温液化ガスを輸入して国内の貯蔵施設（受入基地）に一旦貯え、例えば需要に応じて必要量ずつ気化器によりガス化して払い出すことにより利用している。低温液化ガスの貯蔵施設として従来から金属二重殻式の地上タンク等が利用されているが、地上タンクは液化ガスの漏出対策が不可欠であり、タンク周囲に漏出時の流出範囲を局限化する防液堤等を構築するため比較的広い敷地面積を必要とする（非特許文献１参照）。これに対し、施設の大部分又は全てを地下に埋設して液化ガスが地上に流出する危険を低減した地下貯蔵施設が開発されている（特許文献１〜４参照）。

例えば特許文献１及び２は、図３（Ａ）に示すように、円筒状に構築した地中連壁２１の内側を最深部まで掘削し、その内側にコンクリート製の側壁２２及び底壁２３を打設して躯体（有底の槽体）を形成し、その躯体の開口部をドーム状の屋根２４で覆った地下貯蔵タンク２０を開示している。例えば躯体（側壁２２及び底壁２３）の内面全体にメンブレンと呼ばれる鋼材層および断熱材層を敷設したうえで、受入ライン４から低温液化ガスＬＧを導入して貯蔵する。図示例の地下貯蔵タンク２０は、躯体が地表面下に存在し地上からはドーム状の屋根２４しか見えないので周囲の景観を損なわず、液化ガスＬＧが地上に漏れ出すおそれが小さく防液堤等が不要となるので敷地の利用効率が高い利点がある。図示例において屋根２４が破損すると液化ガスＬＧが大気中に漏出するおそれがあるため、特許文献３のようにドーム状の屋根２４をも地中に埋設して漏出の危険を更に抑えた地下タンクも提案されている。なお、図示例の地下タンク２０に貯蔵した液化ガスＬＧは、払出ライン５から気化器５ａを介して適宜払い出すことができる。

また特許文献４は、図３（Ｂ）に示すように、地下の安定した地盤（岩盤）中に比較的大規模な空洞３１を掘削し、その空洞３１を低温液化ガスＬＧの長期間にわたる貯蔵施設（貯蔵タンク）３０として利用することを提案している。低温液化ガスＬＧの貯蔵時に空洞３１の周囲地盤中の地下水が凍結するので、地盤中に多少の亀裂や間隙があっても凍結領域により貯蔵施設の気密性・液密性を確保することができる。従って、空洞３１の内面には吹き付けコンクリート程度の簡易な支保工を設けるだけで低温液化ガスＬＧの漏出を防止することができる（凍結式構造）。また、極低温の液化ガスＬＧ（例えば−１６２℃のＬＮＧ等）を貯蔵する場合は、上述した図３（Ａ）の場合と同様に、空洞３１の内面の覆工コンクリート上にメンブレンおよび断熱材層を設けて気密性・液密性を高めることも可能である（メンブレン式構造）。更に図示例の地下貯蔵施設３０によれば、液化ガスＬＧの漏出防止に必要な気密性・液密性を確保できるだけでなく、敷地の地上部を開放して有効利用を図ることができる。

特開２０００−１３０６９８号公報特開２００２−００４６２７号公報特開平４−３１２２９７号公報特開２００５−１９５１１０号公報

社団法人日本エネルギー学界天然ガス部会編「天然ガスのすべて」コロナ社、１０６〜１１３頁（３．４ＬＮＧの受入基地と貯蔵タンク）、２００８年１０月３日発行揮発性有機化合物（ＶＯＣ）排出抑制対策検討会・洗浄小委員会報告書、７頁、平成１７年２月２日発行、インターネット＜ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｅｎｖ．ｇｏ．ｊｐ／ａｉｒ／ｒｅｐｏｒｔ／ｈ１６−０８．ｐｄｆ＞

図３に示す地下貯蔵施設は、地表面の有効利用を図ると共に、低温液化ガスを安全に貯蔵できる利点がある。しかし、低温液化ガスの貯蔵施設には、周囲からの自然入熱等により貯蔵液化ガスの一部分が気化・蒸散してボイルオフガス（以下、ＢＯＧということがある）を発生する問題点がある。発生したＢＯＧは施設内部（図３では貯蔵タンク２０又は貯蔵施設３０の気相部）に蓄積し、施設（タンク）の内圧を上昇させるため、適宜抜き出す必要がある。例えば図３（Ａ）の貯蔵タンク２０では、ＢＯＧライン６によりタンク気相部からＢＯＧを適宜排出して適正な内圧（例えば１０ｋＰａ程度の正圧）を保持しているが、ＢＯＧ排出による貯蔵ガスの品質（成分）の変化を避けるため、排出したＢＯＧを圧縮機６ａにより昇圧して払出ライン６へ戻し、貯蔵ガスと合流したうえで払い出している（非特許文献１も参照）。ただし、払い出し需要のないときはＢＯＧを払出ライン６へ戻すことができず、焼却処分等しなければならないので、ＢＯＧの排出により貯蔵ガスの品質が変化しうる。

図３（Ｂ）のような長期貯蔵施設３０においてもＢＯＧを適宜抜き出して適正な内圧を保持しなければならないが、短期の払い出し予定がなくＢＯＧを払出ラインへ戻すこともできないので、ＢＯＧ排出によって貯蔵ガスの品質が徐々に変化するおそれがある。最近は、例えばエネルギー需要の季節変動等に対応するため低温液化ガスの長期貯蔵が検討されているが、貯蔵ガスの品質変化は貯蔵エネルギーの劣化につながるので望ましくない。排出したＢＯＧを再び液化して受入ライン４経由で施設３０内へ戻すことも考えられるが、ＢＯＧの再液化に要するコストは小さくない。低温液化ガスを長期間安定的に且つ経済的に貯蔵するためには、貯蔵ガスからのＢＯＧの発生量をできるだけ小さく抑えて貯蔵ガスの品質を大きく変化させないことが求められる。

そこで本発明の目的は，貯蔵中の低温液化ガスからのＢＯＧ発生量を小さく抑えることができる地下貯蔵方法及び貯蔵施設の構築方法を提供することにある。

本発明者は、地下貯蔵施設内の低温液化ガスの液面を小さくすることに着目した。一般に液相から気相への蒸発速度は、その液体の蒸気圧（液相部表面における飽和蒸気圧と気相部における分圧との差）に比例すると共に蒸発面積（気相に接する液相の面積）に比例することが知られている（例えば非特許文献２参照）。図３の貯蔵タンク２０及び貯蔵施設３０は、液化ガスの蒸発面積がタンク及び施設の底面積と一致しており、自然入熱等の温度上昇により液化ガスの蒸気圧が上昇すると、タンク及び施設の底面積に比例した蒸発速度でＢＯＧが発生することになる。底面積に対して液化ガスの蒸発面積を小さくすることができれば、低温液化ガスの貯蔵量を減少させることなく蒸発速度を低くしてＢＯＧ発生量を抑制することが期待できる。本発明は、この着想に基づく研究開発の結果、完成に至ったものである。

図１の実施例を参照するに，本発明による低温液化ガスの地下貯蔵方法は，地表面Ｅの環状の複数部位にそれぞれ地表面Ｅから鉛直下向きにヒーティング坑１０を穿設し，ヒーティング坑１０の各々に冷媒を導入して環状内側に凍結領域を形成し，その凍結領域内に地下所定深さＤから鉛直下向きに所要口径Ｗ２の筒状空洞２を構築し，空洞２の頂端から地表面Ｅに連結する空洞口径Ｗ２より小さい径Ｗ３の導坑３を設け，空洞２内に空洞容積以上の液量の低温液化ガスＬＧを受入れて液面位を導坑３内に保ちつつ貯蔵すると共にヒーティング坑１０の各々に凍結防止材Ｔを循環させてなるものである。

また図１を参照するに，本発明による低温液化ガスの地下貯蔵施設の構築方法は，地表面Ｅの環状の複数部位にそれぞれ地表面Ｅから鉛直下向きにヒーティング坑１０を穿設し，ヒーティング坑１０の各々に冷媒を導入して環状内側に凍結領域を形成し，その凍結領域内に地下所定深さＤから鉛直下向きに延びる所要口径Ｗ２の筒状空洞２と当該空洞２の頂端を地表面Ｅに連結させる当該空洞口径Ｗ２より小さい径Ｗ３の導坑３とからなる地下貯蔵施設を構築し，空洞２内に空洞容積以上の液量の低温液化ガスＬＧを受入れて液面位を導坑３内に保ちつつ貯蔵すると共にヒーティング坑１０の各々に凍結防止材Ｔを循環させてなるものである。

好ましくは，空洞２の頂端の所定深さＤを，導坑３内の液圧により空洞２の頂部の低温液化ガスＬＧの沸点が所定温度以上上昇するように設定する。更に好ましくは，図２に示すように，上述した導坑３付き空洞２を複数隣接させて構築し，ヒーティング坑１０を全ての空洞２Ａ，２Ｂ，……が囲まれる外環域Ｕ上の複数部位と隣接する空洞２Ａ，２Ｂ，……間の境界域Ｒ上の複数部位とにそれぞれ穿設し，外環域Ｕ上のヒーティング坑１０Ｕに対する凍結防止材Ｔの循環と境界域Ｒ上のヒーティング坑１０Ｒに対する凍結防止材Ｔの循環とを別々に制御することができる。

本発明による低温液化ガスの地下貯蔵方法及び貯蔵施設の構築方法は，地表面Ｅの環状の複数部位にそれぞれ地表面Ｅから鉛直下向きにヒーティング坑１０を穿設し，ヒーティング坑１０の各々に冷媒を導入して環状内側に凍結領域を形成し，その凍結領域内に低温液化ガスＬＧを貯蔵する鉛直向きの筒状空洞２を構築し，その空洞２の頂端に空洞口径Ｗ２より小さい口径Ｗ３で地表面Ｅに連結する導坑３を設け，空洞２内に空洞容積以上の液量の低温液化ガスＬＧを受入れて液面位を導坑３内に保ちつつ貯蔵すると共にヒーティング坑１０の各々に凍結防止材Ｔを循環させるので，次の有利な効果を奏する。

（イ）空洞２内に貯えた低温液化ガスＬＧの液面位を比較的小さい口径Ｗ３の導坑３内に保つことで、液化ガスＬＧの蒸発面積および蒸発速度を小さく抑えてＢＯＧ発生量を抑制することができる。
（ロ）また、導坑３内の液圧によって空洞２の頂部の液化ガスＬＧの沸点をある程度上昇させることができ、蒸発面積だけでなく空洞頂部の蒸気圧の低下によるＢＯＧ発生量の抑制が期待できる。更に空洞２を深層式又は大深度構造とすれば、空洞２の鉛直方向中間部から底部の液化ガスＬＧの沸点を上昇させ、ＢＯＧ発生量を一層低減できる。
（ハ）貯蔵中のＢＯＧ発生量を抑制することにより、貯蔵中の品質の大きな変化を避けつつ低温液化ガスＬＧを長期間安定的に貯蔵することが可能となる。

（ニ）筒状空洞２を所定口径Ｗ２の鉛直構造とすることにより、少ない用地面積で貯蔵量の大きい施設とすることができる。また、空洞２を深層式又は大深度構造とすることで、用地面積を広げることなく大容量化を図ることができる。
（ホ）また、筒状空洞２を鉛直構造とすることで、空洞２の周囲に環状のヒーティング坑１０を地表面Ｅからボーリング等により設けて空洞周囲の地盤温度を機能的に制御することが可能となり、空洞周囲の不所望な凍結領域の拡大を効率的に防止できる。
（ヘ）更に、筒状空洞２の構築に先立って周囲の環状ヒーティング坑１０を穿孔し、ヒーティング坑１０に冷媒を導入して環状内側に凍結領域を形成することにより、その凍結領域の凍結工法によって筒状空洞２を構築することが可能となる。

以下、添付図面を参照して本発明を実施するための形態及び実施例を説明する。
は、本発明による低温液化ガスの地下貯蔵施設の一実施例の説明図である。は、本発明による低温液化ガスの地下貯蔵施設の他の実施例の説明図である。は、従来の低温液化ガスの地下貯蔵施設の説明図である。

図１は、本発明による低温液化ガスの地下貯蔵施設の一実施例を示す。図示例の貯蔵施設１は、地表面Ｅから地下の所定深さＤまで鉛直下向きに掘削した比較的小口径Ｗ３の導坑３と、その導坑３の下端から拡径すると共に更に鉛直下向きに掘削した口径Ｗ２の円筒状空洞２と、その導坑３付き空洞２を所要間隙Ｇで環状に囲むように地表面Ｅから鉛直下向きに穿設した複数のヒーティング坑１０とで構成されている。また、導坑３付き空洞２には、貯留すべき低温液化ガスＬＧを導坑３経由で空洞２内に送り込む受入ライン４と、貯留中の低温液化ガスＬＧを空洞２の底部から送り出す払出ライン５と、導坑３に蓄積したＢＯＧを排出するＢＯＧライン６とが設けられている。

図示例の貯蔵施設１は、受入ライン４から空洞２の容積以上の液量の低温液化ガスＬＧを受入れ、空洞２内を液化ガスＬＧで充填すると共に液化ガスＬＧの一部を導坑３内に溢出させ、液面位を導坑３内に保ちながら液化ガスＬＧを貯蔵する。導坑３付き空洞２は、上述したメンブレンおよび断熱材層を設けて気密性・液密性を高めたメンブレン式構造、或いは比較的簡単な支保工のみを設けて周囲地盤の凍結によって気密性・液密性を確保する凍結式構造の何れとすることも可能である。後述するように空洞２の構築に先立って環状のヒーティング坑１０を穿孔し、そのヒーティング坑１０に冷媒を導入して形成した凍結領域に空洞２を構築することができる。

図示例のように導坑３の口径Ｗ３を空洞２の口径Ｗ２に比して小さくし、その導坑３内に液面位を形成することにより、空洞２内に液面位が形成された場合に比して液化ガスＬＧの蒸発面積及び蒸発速度を小さく抑え、比較的低圧の空洞頂部におけるＢＯＧの発生量を低減することができる。また、導坑３を空洞２の頂端に接続することにより、液化ガスＬＧの受入れ時に空洞２の全体が液化ガスＬＧで充填されて空気溜り等の気相部が残らないようにすることができる。望ましくは、図示例のように空洞２の頂面を半球状又は円錐状とし、液化ガスＬＧの受入れ時に空洞２内の液面位の上昇によって残存気体が全て導坑３へ送り出されるようにする。

好ましくは、筒状空洞２の頂端の地下深さＤを、導坑３内の液圧により空洞２の頂部の低温液化ガスＬＧの沸点が所定温度以上、例えば５℃以上、好ましくは１０℃以上、望ましくは１５℃程度上昇するように設定する。例えば液化ガスをＬＮＧ（液化天然ガス）とした場合、ＬＮＧの主成分であるメタンガスの沸点は１気圧において−１６２℃であるが、２気圧になると約５℃、２．５気圧にすると約８．５℃、３．５気圧にすると約１５℃程度沸点が上昇する。ＬＮＧの比重は約０．５（０．４２〜０．４７）であるから、導坑３内の液面高さＬ３を２０〜５０ｍとすることで空洞２の頂端圧力を２〜３．５気圧程度とし、空洞頂端の沸点を５〜１５℃程度上昇させることができる。望ましくは、液面高さＬ３を３０〜５０ｍとする。空洞２の頂部の沸点上昇により、上述した蒸発面積の低減だけでなく、液化ガスの蒸気圧を低下させてＢＯＧの発生量を更に抑制することができる。

液化ガスＬＧの貯留量を増やす場合は、筒状空洞２の深さ（鉛直方向長さ）Ｌ２を大きくして深層式又は大深度構造とすることができる。深層式又は大深度構造の空洞２は、その鉛直深さ方向の中間部及び底部において上方の液圧によって液化ガスＬＧの沸点を上昇させ、ＢＯＧ発生量を抑えることができる。ただし、深さＬ２のみを大きくすると容積に対する表面積の比率＝表面積／容積（以下、比表面積ということがある）が大きくなり、空洞２をメンブレン式構造とした場合に、容積に対して表面積を覆うメンブレンや断熱材層等の材料コストが大きくなる。メンブレン式構造の空洞２をできるだけ少ない材料で構築するためには、空洞２の深さＬ２と共に口径Ｗ２を大きくして比表面積（＝表面積／容積）を小さく抑えることが有効である。口径Ｗ２を大きくすると空洞２内の貯留液化ガスＬＧの影響が及ぶ周囲地盤領域も大きくなるが、図示例のように空洞２の周囲を取り囲む環状のヒーティング坑１０を設けて凍結防止材（例えば水やブライン等）を循環させることにより、空洞周囲の不所望な凍結領域の拡大を効果的に防止できる。

図示例のヒーティング坑１０は、図１（Ｂ）に示すように、鉛直空洞２の周囲を間隙Ｇで取り囲む環状の複数部位（図示例では同角度間隔の複数部位）にそれぞれ地表面Ｅから鉛直下向きに穿設した小径の立坑、例えばボーリング孔とすることができる。各ヒーティング坑１０はそれぞれ循環装置１５に接続されており、循環装置１５から各ヒーティング坑１０に凍結防止材（例えば水やブライン等）Ｔを送入し且つ戻して循環させることにより、各ヒーティング坑１０を非凍結温度（例えば０℃）に維持している。図１の符合Ｃは、メンブレン式構造とした空洞２の周囲温度分布曲線を示している。同曲線から分かるように、空洞２の内部は液化ガスＬＧの低温（例えばＬＮＧでは−１６２℃）となっているが、空洞２の内壁（メンブレンおよび断熱材層）の外側で温度が急激に上昇し、ヒーティング坑１０（例えば０℃）に向けて温度は徐々に上昇する。

図示例において、空洞２とヒーティング坑１０との間隙Ｇが小さいと温度分布曲線Ｃの温度勾配は大きくなるが、間隙Ｇに応じて循環装置１５から各ヒーティング坑１０に循環させる凍結防止材Ｔの流量、温度、種類等を調節することで、間隙Ｇの大きさに拘らずヒーティング坑１０の外側への凍結領域の拡大を防ぐことができる。また、予想される温度勾配に応じて、ヒーティング坑１０の穿設時の相互間隔（図示例では角度間隔）を設計することも可能である。更に、図示例では空洞２を円筒状として比表面積（＝表面積／容積）を小さくしているが、環状のヒーティング坑１０は図示例のように同心円状の配置に限定されず、空洞２の断面形状に応じて変更可能である。すなわち、図示例のように筒状空隙２を環状のヒーティング坑１０で取り囲む構造とすることにより、空洞周囲の地盤温度を機能的に制御することができ、空洞周囲の不所望な凍結領域の拡大を効率的に防止することができる。

また、図示例のように筒状空隙２を環状のヒーティング坑１０で取り囲む構造とすることにより、筒状空隙２を構築する前にヒーティング坑１０によって環状内側に凍結領域を形成し、その凍結領域を掘削する冷凍工法によって空隙２を構築することも可能となる。すなわち、図示例のヒーティング坑１０を筒状空洞２の構築に先立って穿孔し、循環装置１５から各ヒーティング坑１０に冷媒を導入して環状内側に凍結領域を形成し、その凍結領域に地表面Ｅから先ず所定深さＤまで口径Ｗ３の導坑３を鉛直下方に掘削し、更に口径Ｗ２に拡径して鉛直下方に筒状空洞２を掘削する凍結工法によって構築することができる。ただし、筒状空隙２の構築方法は凍結工法に限定されるものではない。

本発明によれば、空洞２内に貯えた低温液化ガスＬＧの液面位を比較的小径Ｗ３の導坑３内に保つことで、液化ガスＬＧの蒸発面積および蒸発速度を低く抑えてＢＯＧ発生量を抑制することができる。また、導坑３内の液圧によって空洞２の頂部の低温液化ガスＬＧの沸点を上昇させ、液化ガスＬＧの蒸気圧を低下させてＢＯＧ発生量を抑えることも期待できる。更に、導坑３付き空洞２を鉛直構造とすることにより、活断層等を避けつつ低温液化ガスＬＧの地下貯蔵施設の立地場所を選択することが容易になり、少ない用地面積で液化ガスＬＧの貯蔵量の大きな貯蔵施設を構築することができる。

こうして本発明の目的である「貯蔵中の低温液化ガスからのＢＯＧ発生量を小さく抑えることができる地下貯蔵方法及び貯蔵施設の構築方法」の提供が達成できる。

なお、図示例の貯蔵施設によればＢＯＧ発生量を小さく抑えることができるが、ＢＯＧの発生を完全に抑えることは困難であり、液化ガスＬＧを長期間保存する間に徐々にＢＯＧが発生して空洞２及び導坑３内に蓄積しうる。図示例において、空洞２及び導坑３の内圧はＢＯＧライン６の圧力計７ａによって検出され、その検出信号に応じた圧力制御装置７の制御信号で圧力調節弁８の開度を調節することによりＢＯＧライン６から空洞２及び導坑３内に蓄積したＢＯＧが適宜排出され、空洞２及び導坑３が適正な内圧（例えば１０ｋＰａ程度の正圧）に保持される。必要に応じてＢＯＧライン６にＢＯＧ圧縮機９を設け、排出したＢＯＧを圧縮液化して空洞２及び導坑３へ戻すことも可能である。また、空洞２及び導坑３内の貯蔵液化ガスＬＧは、必要に応じて空洞２の底部のポンプＰにより払出ライン５及び気化器５ａを介して払い出すことができる。

図２は、上述した導坑３付き空洞２を複数隣接させて構築した地下貯蔵施設の他の実施例を示す。図示例の貯蔵施設は、地表面Ｅ上の四角形の各頂点位置から所定間隔Ｓで鉛直下向きに掘削した４基の導坑付き空洞（３Ａ＋２Ａ）、（３Ｂ＋２Ｂ）、（３Ｃ＋２Ｃ）、（３Ｄ＋２Ｄ）と、その全ての導坑３付き空洞２を囲む外環域Ｕ上の複数部位に穿設した外環ヒーティング坑１０Ｕと、隣接する導坑３付き空洞２の間の境界域Ｒ上の複数部位に穿設した境界ヒーティング坑１０Ｒとで構成されている。各ヒーティング坑１０Ｕ、１０Ｒはそれぞれ循環装置１５に接続され、循環装置１５から各ヒーティング坑１０Ｕ、１０Ｒにそれぞれ凍結防止材Ｔを循環させる。また、図示例では省略しているが、図１の場合と同様に各導坑３付き空洞２にはそれぞれ、低温液化ガスＬＧを送り込む受入ライン４と、貯留液化ガスＬＧを底部から送り出す払出ライン５と、蓄積したＢＯＧを排出するＢＯＧライン６とが設けられている。必要に応じて、各空洞２の均衡を図るため、４基の導坑３付き空洞２を相互に連絡する横坑を設けることも有効である。

図２の循環装置１５は、図１の循環装置１５が各ヒーティング坑１０にそれぞれ均等に凍結防止材Ｔを循環させているのに対し、外環ヒーティング坑１０Ｕに対する凍結防止材Ｔの循環と境界ヒーティング坑１０Ｒに対する凍結防止材Ｔの循環とを別々に制御する循環制御手段１６、１７を有している。外環域Ｕには片側の空洞２から冷熱が流入するのに対し、境界域Ｒには両側の空洞２から冷熱が流入するので、各ヒーティング坑１０Ｕ、１０Ｒに対する凍結防止材Ｔの循環を分けることにより、複数の導坑３付き空洞２の周囲地盤温度を合理的・効率的に制御できる。例えば、境界ヒーティング坑１０Ｒに循環させる凍結防止材Ｔの流量又は温度を、外環ヒーティング坑１０Ｕに循環させる凍結防止材Ｔに比して上昇させる。或いは、外環域Ｕに流入する予想熱量と境界域Ｒに流入する予測熱量とに応じて、空洞２とヒーティング坑１０Ｕ、１０Ｒとの間隔ＧＵ、ＧＲを相違させることも可能である。

また、図示例の貯蔵施設１は、複数の導坑３付き空洞２で囲まれた内側域Ｎ上の複数部位に環状の内側ヒーティング坑１０Ｎを穿設し、循環装置１５から各内側ヒーティング坑１０Ｎに凍結防止材（例えば水やブライン等）Ｔを循環させることにより、複数の内側ヒーティング坑１０Ｎで囲まれた内側領域への凍結の拡大を防止している。貯蔵施設１の地表面Ｅには様々な施設構造物を構築する必要があり、また保護すべき自然生態系等が存在している場合もある。例えば図示例において、導坑３付き空洞２で囲まれた内側域Ｎに施設構造物を設ける場合に、循環装置１５からの凍結防止材Ｔの循環によって内側Ｕの凍結を防止することにより、施設構造物に対する貯留液化ガスＬＧの影響を避けることができる。また、図示例の内側域Ｎと同様に、保護すべき自然生態系の周囲を囲むように内側ヒーティング坑１０Ｎを穿設して凍結領域の拡大を防止することにより、そのような自然生態系の地下を低温液化ガスＬＧの地下貯蔵施設１として利用することが可能となる。

１…地下貯蔵施設２…筒状空洞
３…導坑４…受入ライン
５…払出ライン５ａ…気化器
６…ＢＯＧライン７…圧力制御装置
７ａ…圧力計８…圧力調節弁
９…ＢＯＧ圧縮機１０…ヒーティング坑
１０Ｕ…外環ヒーティング坑１０Ｒ…境界ヒーティング坑
１０Ｎ…内側ヒーティング抗１５…循環装置
１６…外環ヒーティング坑の循環制御手段
１７…境界ヒーティング坑の循環制御手段
２０…地下貯蔵タンク２１…地下連壁
２２…底壁２３…側壁
２４…屋根２５…切欠き部
３０…地下貯蔵施設３１…地下空洞（貯蔵タンク）
３２…立坑３３…横坑
３６…立坑３７…管路
３８…循環ポンプ３９…熱源
Ｄ…筒状空洞の頂端の所定深さＥ…地表面
Ｇ…筒状空洞とヒーティング坑との間隙（ギャップ）
Ｌ…深さ（鉛直方向長さ）ＬＧ…低音液化ガス
Ｎ…複数の導坑付き空洞に囲まれた内側域
Ｐ…ポンプＲ…複数の導坑付き空洞の境界域
Ｓ…空洞の相互間隔Ｔ…凍結防止材
Ｕ…複数の導坑付き空洞を囲む外環域
Ｗ２…筒状空洞の口径Ｗ３…導坑の口径

Claims

地表面の環状の複数部位にそれぞれ地表面から鉛直下向きにヒーティング坑を穿設し，前記ヒーティング坑の各々に冷媒を導入して環状内側に凍結領域を形成し，前記凍結領域内に地下所定深さから鉛直下向きに所要口径の筒状空洞を構築し，前記空洞の頂端から地表面に連結する空洞口径より小径の導坑を設け，前記空洞内に空洞容積以上の液量の低温液化ガスを受入れて液面位を導坑内に保ちつつ貯蔵すると共に前記ヒーティング坑の各々に凍結防止材を循環させてなる低温液化ガスの地下貯蔵方法。
請求項１の貯蔵方法において，前記空洞頂端の所定深さを，前記導坑内の液圧により空洞頂部の低温液化ガスの沸点が所定温度以上上昇するように設定してなる低温液化ガスの地下貯蔵方法。
請求項１又は２の貯蔵方法において，前記導坑付き空洞を複数隣接させて構築し，前記ヒーティング坑を全ての空洞が囲まれる外環域上の複数部位と隣接する空洞間の境界域上の複数部位とにそれぞれ穿設し，前記外環域上のヒーティング坑に対する凍結防止材の循環と前記境界域上のヒーティング坑に対する凍結防止材の循環とを別々に制御してなる低温液化ガスの地下貯蔵方法。
地表面の環状の複数部位にそれぞれ地表面から鉛直下向きにヒーティング坑を穿設し，前記ヒーティング坑の各々に冷媒を導入して環状内側に凍結領域を形成し，前記凍結領域内に地下所定深さから鉛直下向きに延びる所要口径の筒状空洞と当該空洞の頂端を地表面に連結させる当該空洞口径より小径の導坑とからなる地下貯蔵施設を構築し，前記空洞内に空洞容積以上の液量の低温液化ガスを受入れて液面位を導坑内に保ちつつ貯蔵すると共に前記ヒーティング坑の各々に凍結防止材を循環させてなる低温液化ガスの地下貯蔵施設の構築方法。
請求項４の構築方法において，前記空洞頂端の所定深さを，前記導坑内の液圧により空洞頂部の低温液化ガスの沸点が所定温度以上上昇するように設定してなる低温液化ガスの地下貯蔵施設の構築方法。
請求項４又は５の構築方法において，前記導坑付き空洞を複数隣接させて構築し，前記ヒーティング坑を全ての空洞が囲まれる外環域上の複数部位と隣接する空洞間の境界域上の複数部位とにそれぞれ穿設し，前記外環域上のヒーティング坑に対する凍結防止材の循環と前記境界域上のヒーティング坑に対する凍結防止材の循環とを別々に制御してなる低温液化ガスの地下貯蔵施設の構築方法。