JPH0337499A

JPH0337499A - 高圧気体の岩盤内貯蔵方法および高圧気体貯蔵用岩盤タンク

Info

Publication number: JPH0337499A
Application number: JP16877389A
Authority: JP
Inventors: Yuji Ono; 勇司小野; Toshiyuki Hatta; 敏行八田; Futoshi Kusumoto; 太楠本; Kenji Kuraishi; 謙司倉石
Original assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Priority date: 1989-06-30
Filing date: 1989-06-30
Publication date: 1991-02-18
Anticipated expiration: 2013-04-15
Also published as: JP2740842B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は高圧気体の岩盤内貯蔵方法および高圧気体貯蔵
用岩盤タンクに係わり、特に、地下水圧が低い岩盤中に
おいて、大容量の高圧気体の貯蔵を低コストで実現する
ことのできる高圧気体の岩盤内貯蔵方法および高圧気体
貯蔵用岩盤タンクに関するものである。

〔従来の技術〕

周知のとおり、高圧ガス等は通常、地上に設置された球
形タンク、あるいは円筒状のタンク等に貯蔵されている
。これら従来の高圧ガス貯蔵用タンクは、貯蔵内圧に耐
え得るように例えば数十ｍｍの板厚を有した鋼板等によ
り構成されている場合が多い。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしなから、上記従来の高圧ガス貯蔵用タンクにあっ
ては、貯蔵容量か小さく、大容量の貯蔵施設を対象とす
るとタンクか巨大構造体となって材料コストか膨大とな
り、かつ、建設空間とじて地表に広大な敷地を必要とす
るといった問題かある。また、これらのタンクを地中に
設置するにしても、高い内圧に対する耐力を備えた構造
体としなければならず、敷地に関する問題は前哨される
ものの、大容量対象ては依然として膨大な施エコス！・
かかかる等の問題かある。

一方、近年、地下の岩盤空洞をそのまま利用し、空洞周
辺の地下水圧により液体あるいは高圧気体を貯蔵する水
封方式の概念が提起されている。第７図は、その−構成
例を示したもので、岩盤１内に貯蔵空間２が形成されて
いる。符号３は貯蔵物を受入れおよび払出しするための
管路、符号４は、貯蔵気体の貯蔵圧を一定に保つウォー
ターベツド５のレベルを上下させるために水の供給・排
出用の管路である。該方式では、貯蔵気体Ｇの内圧Ｐｌ
と地下水圧Ｐ２とをバランスさせることにより、気体Ｇ
の高圧貯蔵を実現しようとするものである。

この方式では、貯蔵用タンク構成体として鋼板等の人工
の工業材料を用いないことから、圧力か比較的低い石油
等では経済的なものと成り得る。しかしなから、高圧の
貯蔵物では貯蔵圧を地下水圧とバランスさせる関係上か
ら設置深度か大深度となりコストか掛かるものとなる。

例えば、仮に貯蔵気体Ｇの圧力（内圧）をＩ　ＯＯｋｇ
／ｃｍ２としようとした場合、単純計算では、その内圧
とバランスする地下水圧を得るために前記貯蔵空間２は
ｌ０００ｍ以上の深度に形成する必要かあるわけである
。また、地下水か直接貯蔵物と接することから、地下水
の貯蔵空間２内への浸出、および貯蔵物の地下水への溶
は込み等の問題もある。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、上記問題
点を排除し得、かつ低コストでの大容量の高圧気体の貯
蔵を可能とする、高圧気体の岩盤的貯蔵方法および高圧
気体貯蔵用岩盤タンクを実現することを目的とするもの
である。

〔課題を解決するための手段〕

請求項１に係る発明は、高圧気体を岩盤内に貯蔵するに
あたり、岩盤内に形成した空洞内に、気密性を有しかつ
外力に対して変形を許容する柔構造容器体を前記空洞の
内壁面に沿って構成し、該柔構造容器体内に高圧気体を
封入した際に、その内圧を該柔構造容器体を介して前記
空洞を構成する岩盤により支持させることを特徴とする
ものである。

また、請求項２に係る発明は、高圧気体を貯蔵するため
に地下水圧の低いあるいは人工的に低下せしめた岩盤内
に構成した高圧気体貯蔵用岩盤タンクであって、岩盤中
に形成された空洞の内部に、気密姓を有しかつ外力に対
して変形を許容する柔構造容器体を、前記空洞を構成す
る壁面との間に応力伝達層を介して設けてなるものであ
る。

〔作用〕

柔構造容器体に高圧気体を封入すると、この柔構造容器
体は外圧に体して変形を許容するものであるから、高圧
気体貯蔵時、貯蔵圧は該柔構造タンクを介して岩盤によ
り支持されるものとなる。

また、この柔構造体容器体により、貯蔵空間と地下水と
は縁切りされたものとなり、貯蔵物と地下水とか互いに
直接的に接することはない。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を参照しなから説明する。

第１図および第２図は本発明の一実施例を示すもので、
図中全体として符号１０て示すものが本発明に係る高圧
気体貯蔵用岩盤タンク　（以下、岩盤タンク”と略称す
る）である。また、符号３０は地上施設、２２は、該岩
盤タンク１０と地」二施設３０とをつなぐ気体の受入れ
・払出し用のシャフトである。

この岩盤タンク１０は、岩盤１中に形成された空洞１１
の内部に、気密性を有しかつ外力に対して変形を許容す
る容器体（柔構造容器体）１２を、前記空洞１１を構成
する壁面１ａとの間に応力伝達層１４を介して設けて構
成したことを特徴とするものである。ただし、ここにお
ける岩盤１は、それが内包する地下水圧が０か、あるい
は極めて低いものとなっている。前記岩盤タンク１０は
第１図に示しかつ以下に詳述する断面構造を成して、第
２図に側面図として示す如く岩盤１内に延在したものと
なっている。

前記空洞１■は、図示しない立坑より搬入された掘削装
置等により岩盤１を掘削することにより形威され、本実
施例では、幅ｌ０Ｉ１１〜２０ｍ１高さ１５ｍ〜２５ｍ
のものとしている。長さは計画貯蔵容量に応じて任意に
設定される。この空洞１１はロックボルト］　５，１５
．・・により支持・補強されている。

前記空洞１■を構成する前記壁面１ａは、第３図にも示
すように、その全体を吹付はコンクリート１３によりラ
イニングされている。ただし、ここでの吹付はコンクリ
ート１３の作用は壁面１ａのシール等を目的とするもの
てはなく、掘削により凹凸に形成された壁面１ａを均す
ことを目的で施工されるものとなっている。

前記吹付はコンクリート１３の内側にはさらに打設コン
クリート１６と、この打設コンクリート１６内に埋設さ
れる補強筋１７とからなる壁体１８が構成されている。

該壁体１８はこの場合、その全体が一体となるものでは
なく、断面においてほぼ閉塞環状を呈す少なくともその
環形成方向に、複数のブロック１９．　ｌ　９．・・に
分割された構成とされ、各ブロック１９間は目地材２０
により互いに縁切りされたものとなっている。この場合
、目地材２０としてはアスファルトを使用している。

なお実施例においてこの壁体１８は、その長平方向に対
してもブロック１９．１９に分割された構成となってい
る。また、前記補強筋１７はこの場合、地下水に対する
防錆および変形許容性を考慮してＦＲＰ　　（繊維補強
プラスチノク）製のものとしている。そして、本実施例
ては、前記吹付はコンクリート１３と前記壁体１８とに
より応力伝達層１４が構成されたものとなっている。

さらに、前記壁体Ｉ８の内側には容器体Ｉ２が形成され
ている。この場合、この容器体１２は多数の鋼板２１，
２　］、・・・を幅方向および長さ方向に溶接・接続す
ることにより構成され、気密性を有したものとなってい
る。また、これら鋼板２１の板厚は数ｃｍ　（ここでは
１ｃｍ前後）のものとなっており、これにより該容器体
１２は、該容器体１２内に高い圧力か加えられた際に容
易に変形（膨張）し得るものとなっている。

」二記構成となる高圧気体貯蔵用岩盤タンク１０を構築
するには下記の手順による。

まず、地下の岩盤ｌを掘削することにより空洞１１を形
威し、さらに、前記ロックボルト１５等によりその壁面
１ａを保護するとともに、前記吹付はコンクリート１３
を施工する。

次に、前記吹付はコンクリート１３の内面側に前記コン
クリート１６を打設することにより壁体１８を形成する
。コンクリート１６の打設にあたっては予め前記補強筋
１７を埋設しておく。また、前記壁体１８は上述した如
くブロック状に分割された構成となるものであるから、
この場合コンクリート１６は、前記目地材２０によって
区切られる高さ分づつ打ち足していくようにする。

上記の如く壁体１８が構築され、該壁体１８と前記吹付
はコンクリート１３とによる応力伝達層１４が形成され
たならば、この応力伝達層１４の内壁面すなわち壁体１
８の内壁面１８ａに、前記鋼板２１．２１　　を組み立
てることにより容櫓体１２を構成する。鋼板２１は予め
工場にて製作しておき、それら鋼板２１．２１・を現場
て溶接することにより容器体１２を構成する。

そして、前記容器体■２に、受入れ・払出し用シャフト
２２を接続して高圧気体貯蔵用岩盤タンク１０を完成す
る。

次に、上記の如く構成された高圧気体貯蔵用岩盤タンク
１０の作用について説明する。

高圧気体がこの岩盤タンク１０内に貯蔵された状態にお
いて、この岩盤タンク１０は内圧を受け、これに追従し
て容器体１２は、壁体１８の壁面１８ａに向かって変形
・密着し、貯蔵圧を壁体１８に伝える。壁体１８に伝え
られた貯蔵圧は、さらに吹付はコンクリート１３を介し
て岩盤１に伝達される。すなわち、高圧気体の貯蔵圧は
、応力伝達層１４　（壁体１８＋吹付はコンクリ−１−
１３）を介して岩盤１に支持されるわけである。つまり
、このように、容器体１２と岩盤１の壁面１ａとの間に
応力伝達層１４を形成することにより、容器体１２に生
じた応力を、凹凸なる壁面１ａにまんへんなく、かつ容
器体１２の特定箇所への応力集中を招くことなく効果的
に伝達することができるわけである。また、その際、前
記壁体１８は、上記の如く分割構成とされているため、
容器体１２の変形をより効率的に岩盤ｌに伝達すること
ができる。

ところで、先にも述べたように、前記吹付はコンクリー
ト１３は、岩盤１の壁面１ａの凹凸を均すことによって
打設コンクリート１３の充填性を高めるために設けたも
のであり、可能であれば、応力伝達層１４は１層にて構
成したものであってもよい。

さて、一方、気体の払出しによりこの岩盤タンク１０内
の貯蔵圧が低下すると、これに伴い容器体１２は変形（
元の状態に復帰）するものとなる。

岩盤１中の地下水圧が元もと低い場合、あるいは予め地
下水を排除することにより地下水が存在しない場合にあ
っては、気体の払い出しにより上記のように該岩盤タン
ク１０内の貯蔵圧か低下した状況のときでも、該岩盤タ
ンク１０が地下水による強い外圧を受けることかないか
ら、容器体１２として上記の如く比較的肉厚の小さい鋼
板２１を使用して柔構造に構成することか可能となる。

そして、高い内圧（貯蔵圧）に対してはその容器体１２
の変形によってその内圧を岩盤１によって支持させるよ
うにしたのて、」−記の如き大容量の貯蔵タンクを低コ
ストで構築することか可能となる。

つまり、容器体１２の耐圧強度は外圧、すなわち地下水
圧のみに応じて決定すればよいものであり、高い値とな
る内圧に対する剛力については考慮する必要がないので
ある。よって、容器体１２としては上記の如く薄い鋼板
２１を使用して低剛性すなわち柔構造とすることか可能
となるわけである。

このように、上記岩盤タンク１０によれば、高圧気体を
貯蔵したとき、容器体１２を変形せしめ、貯蔵圧を応力
伝達層１４を介して岩盤１に支持せしめるようにしたの
で、地下水圧が低い（あるいは人工的に地下水圧を低下
せしめた）岩盤内において、容器体を肉厚な鋼板等によ
り構成する必要がなく、したがって大容量の貯蔵タンク
を低コストで構築することができる。さらに、上記岩盤
タンク１０によれば貯蔵空間と岩盤とが容器体１２によ
り完全に縁切りされるため、貯蔵気体と地下水とが直接
に触れ合うことがなく、したがって、地下水の貯蔵空間
内への浸出、あるいは貯蔵気体の地下水への溶は込みと
いったことを確実に阻止することもできる。

なお、」二記実施例においては、容器体１２を鋼板２１
により構成した例を示したが、本発明における容器体１
２の構成体としては必ずしも鋼板に限られるものではな
く、例えば地下水圧がほぼＯに近いような場合では、第
４図に示すように容器体１２を高耐圧シート２３等によ
り構成することも可能であり、要は、地下水による外圧
に対して容器体としての形状を保持し得るものであれば
よい。なお、本図例では、壁体１８を構成する各ブロノ
ク１９どうじをスリップパー２４．２４により接続した
構成としている。

また、第５図に、本発明に係る岩盤タンク１０を構築す
る岩盤１周辺の地下水圧を人工的に低下させる際の一手
段を示す。

この場合は、前記壁体１８を高強度多孔質コンクリート
等で構成することにより、該壁体１８に良好な透水性を
持たせ、かつ、この壁体１８に、導水路２５を介して地
下水排出手段２６を接続したものとしている。地下水排
出手段２６は、岩盤１内における前記空洞１１より低い
レヘル、すなわち深い位置に形成した貯水空間２７、水
中ポンプ２８、および排水シャフト２９等から構成され
ている。また、導水路２５は砂礫等により形成され、極
めて透水性の高いものとされている。この構成によれば
、容器体１２周囲における岩盤ｌか含有する地下水を前
記壁体１８に浸出せしめ、さらに導水路２５を介して貯
水空間２７に貯留することができ、よって、容器体１２
の背面部の地下水圧を効果的に低下させることができる
。貯水空間２７に規定以上貯留された地下水は水中ポン
プ２８により排水する。また、別の構成としては第６図
に示すように、壁体１８は先の実施例同様通常のコンク
リート１６により構威し、該壁体１８と前記吹付はコン
クリート１３との間に透水性裏込め材３１を設けた構成
とすることもできる。この構成では、容器体１２周囲の
岩盤ｌに存在する地下水は、該透水性裏込め材３１によ
り形成される層を介して前記導水路２５に至り、前記貯
水空間２７に貯留されるものとなる。

〔発明の効果〕

以上説明したとおり、本発明の請求項１に係る高圧気体
の岩盤内貯蔵方法によれば、地下水圧か低い岩盤内、あ
るいは人工的に地下水圧を低下せしめた岩盤内において
、容器体を高内圧に耐える高強度のものとする必要かな
いため、容器体を構成する工業材料およびその組立に係
るコストを大幅に削減することかでき、大容量の高圧気
体を低コストにて岩盤内に貯蔵することかできるように
なることに加え、貯蔵気体と地下水との接触が確実に阻
止され、以て、地下水の貯蔵空間内への浸出および貯蔵
気体の地下水内への溶は込みを確実に防止することかで
きる。

また、本発明の請求項２に係る高圧気体貯蔵用岩盤タン
クによれば、応力伝達層により、容器体に局部的な応力
集中等を招くことなく柔構造容器体に生じた応力を凹凸
なる空洞壁面（岩盤壁面）にまんべんなく伝達すること
かてき、以て上記請求項１に記載した方法を確実に実現
し得、これによって上記効果を確実に奏することができ
る、といった優れた効果を奏することかてきる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の一実施例を示すもので第
１図は岩盤タンクの正面断面図、第２図はその側面図、
第３図は、当実施例による岩盤タンクの一部を拡大して
示す斜視断面図、第４図は岩盤タンクの他の構成例を示
す一部正面断面図、第５図は岩盤の地下水圧低下手段の
一構成例を岩盤タンクと共に示す縦断面図、第６図は岩
盤タンクのさらに別の構成例を示す一部正面断面図、第
７図は既に提供されている水封方式による岩盤的貯蔵設
備の概念を説明する概略構成図である。１　・・・岩盤、　　　１ａ・・・・・壁面、Ｏ・・・
・高圧気体貯蔵用岩盤タンク、■・・・空洞、２・・・・・容器体（柔構造容器体）、４・・・応力伝
達層。

Claims

【特許請求の範囲】１）高圧気体を岩盤内に貯蔵するにあたり、岩盤内に形
成した空洞内に、気密性を有しかつ外力に対して変形を
許容する柔構造容器体を前記空洞の内壁面に沿って構成
し、該柔構造容器体内に高圧気体を封入した際に、その
内圧を該柔構造容器体を介して前記空洞を構成する岩盤
により支持させることを特徴とする高圧気体の岩盤内貯
蔵方法。２）高圧気体を貯蔵するために、地下水圧の低い岩盤内
あるいは人工的に地下水圧を低下せしめた岩盤内に構成
したタンクであって、岩盤中に形成された空洞の内部に
、気密性を有しかつ外力に対して変形を許容する柔構造
容器体を、前記空洞を構成する壁面との間に応力伝達層
を介して設けてなる高圧気体貯蔵用岩盤タンク。