JPH0387419A - 海底圧縮空気貯蔵槽の設置方法 - Google Patents

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、夜間の余剰電力を圧縮空気に変えて、大深度
の海底に貯蔵するための海底圧縮空気貯蔵槽の設置方法
に関するものである。

〔従来の技術〕

昼間の電力ピーク時における電力需要量は近年益々増大
する傾向にあり、その対策として、ダムを使用した水力
発電所の夜間の余剰電力を使用した揚水発電等が採用さ
れているが、この場合、ポンプ効率などによるエネルギ
ー損失が大きいという問題がある。

そこで、近年夜間の余剰電力を有効に利用して、エネル
ギーを貯えておき、それを昼間の電力ピーク時に使用し
てタービン等を回転させて発電する方法として、夜間の
余剰電力を圧縮空気に変えて大深度、例えば２００ｍか
ら３００ｍの海底に貯蔵することが考えられている。

そのため、圧縮空気の貯蔵槽を海底に設置する方法とし
て、予め製作したコンブリート製等のケーソンを沈設す
ることが考えられるが、この場合、ケーソンに働く浮力
に対してどのように対処するかが問題となる。

すなわち、ケーソンの重量を増加させると、ケーソンの
製作、曳航及び沈設作業に使用する設備が非常に大掛か
りになり、不経済であるという問題があり、ケーソンを
設置後に重量付加用のコンクリートを打設すると、使用
するコンクリート量が膨大になるという問題がある。

また、ケーソンを海底にアンカーを使って設置するには
、大水深での潜水作業が必要となり、実施が不可能であ
るという問題があった。

〔発明の解決しようとする課題］ 本発明は、前記従来の問題点を解決するためになされた
ものであり、海底圧縮空気貯蔵槽として使用するケーソ
ンを海底に設置する際に、そのケーソンに浮力が働かな
いようにして、そのケーソンの海底への沈設及び固定を
容易に、かつ確実に行ないうる海底圧縮空気貯蔵槽の設
置方法を提供することを解決課題としたものである。

（課題を解決するための手段〕 上記の課題を解決するための手段として、本発明の海底
圧縮空気貯蔵槽の設置方法は、各々穴で連絡された複数
の室を有する海底圧縮空気貯蔵用のコンクリート製など
のケーソンを、掘削などにより均された海底の不透水性
の岩盤上にそのケーソンに海水を注入することにより沈
設の後、ケーソンの底部と上記岩盤との間に、透水性が
なく、流動性を有し、かつ後刻硬化する充填材を打設す
ることにより槽底され、これにより、ケーソンの底部と
岩盤との間隙がなくなり、ケーソン設置後、そのケーソ
ンに浮力が働かなくなる。

なお、上記のケーソンの底部には複数の下部空間確保用
の脚を突出して設けることが、充填物を万遍なく充填さ
せる上で好ましい構成である。

〔実施例］ 以下図面を参照して本発明の方法を適用して海底圧縮空
気貯蔵槽を設置する実施例につき説明するが、第１図は
本発明の方法により設置された圧縮空気貯蔵槽の一実施
例における側断面図、第２図は第１図のＡ−Ａ方向の平
断面図、第３図は第１図の海底圧縮空気貯蔵槽による発
電設備の配置図である。

まず、陸上のケーソンヤード、または浮ドツクなどにお
いて、コンクリート製のケーソンｌを製作する。

ケーソン１には、第１図に示すごとくその底部に複数の
下部空間確保用の脚２を設けると共に、第２図に示すご
とく側壁や隔壁の交差部に充填材打設用配管３を配設し
、また上部には圧縮空気給排気口４を、底部には海水注
排水口５をそれぞれ設けている。

また、ケーソンｌの多数に仕切られた各室は、各々穴６
で連絡されている。

次に、上記のケーソン１を設置する位置の海底の不透水
性岩盤７を掘削して、均しておき、ケーソン１をその設
置位置まで曳船などにより曳航する。

そこで、ケーソン１は海水を海水注排水口５から注入し
て浮力とバランスをとりながら、掘削した不透水性岩盤
７上へ沈設するが、沈設終了時には、ケーソン１の各室
内は海水で満されることになる。

次に、充填材打設用配管３から、ケーソン１の底部と不
透水性岩盤７の間の脚２により確保された下部空間に充
填材８を打設し、ケーソン１と不透水性岩盤７との間に
ある海水を排除して、ケーソン１と岩盤７とを一体化す
る。

なお、上記の充填材８としては、特殊水中コンクリート
、セメント系やガラス系の硬化材等、透水性がなくて流
動性があり、あとで硬化するものを使用できるが、特に
、このケーソン１の底部には多数の脚２が突出して設け
られているので、これらの充填材８がケーソン１の底部
と不透水性岩盤７との間に万遍なく充填される。

以上のように設置されたケーソン１は、その底部に水圧
が働かないので、浮力を生ずることがないが、その浮力
を発生させない原理につき以下に詳しく説明する。

即ち、第４図のごとく水深Ｈの位置の液中にある１辺Ａ
メートルの立方体１１の例において、液体の比重Ｔ、立
方体１１の浮力Ｐ、そして物体重量Ｗとすると、その液
圧状況は、立方体１１の上面にかかる液圧Ｆ、が、Ｆ、
＝Ａ”　ＸＨ×γ＝Ａ”−Ｈ−ｒであり、また下面にか
かる液圧Ｆｚが、Ｆ２　＝Ａ”　ｘ　（Ｈ＋Ａ）ｘγ＝
　Ａｔ・Ｈ・γ＋Ａ３　・γであり、従って、Ｆア＝Ｆ
、＋Ａ’　　・Ｔ・・・・・・・・・（１）である。

そこで、立方体１１の体積を■とすると、浮力Ｐはア、
ルキメデスの原理から Ｐ＝Ｖ・γ＝　Ａ　３　　・γ・・・・・・・・・（２
）である。

その結果、上記（１）及び（２）式より、液体中で発生
する浮力Ｐは、液体中の物体に働く垂直方向の液圧の総
和の差である。

次に、第５図のごとく、立方体１１の底面が海底地盤１
２から離れている場合、その底面付近に働く液圧状況に
おいて、上記（１）式の浮力の原理より、この立方体１
１には浮力Ｐが発生する。

また、第６図のごとく立方体１１の底面が海底地盤に着
接している場合、立方体１１の底面に液体が入り込まな
いので、圧力伝達ができず、浮力Ｐ＝Ｏとなり、浮力は
発生しない。

そこで、本発明による設置方法によれば、第７図のごと
く、立方体１１が海底地盤１２に対して凸状の固体にな
っている場合と同様な考え方が適用される。

更に、第８図のごとく、海底凸状自然岩盤１３に上面か
らＦ　Ｖ　、横方向からＦＨの液圧がかかっているとし
て、この海底凸状自然岩盤１３に第９図のごとく空洞１
４を形成した場合、この空洞１４に海水が介入しないか
ぎり浮力は発生しない。

そこで、第１０図に示す本発明の海底圧縮空気貯蔵槽の
ごときケーソン１の場谷、第９図の海底凸状自然岩盤１
３内の空洞１４内の水を気体と置き換えても、このケー
ソン１の底辺に圧力伝達の海水を介入させない限り浮力
は発生しない。

以上に説明した本発明の方法により、例えば２００ｍか
ら３００ｍ水深の海底に設置されたケーソン１からなる
海底圧縮空気貯蔵槽に対し、第３図に示すごとく、夜間
の余剰電力を利用して、陸上の空気圧縮機２０からの圧
縮空気を配管１５及び圧縮空気給排気口４からケーソン
ｌ内へ圧縮空気を供給して貯蔵し、昼間の電力ピーク時
に、貯蔵した圧縮空気をケーソン１から取り出して、地
上のタービン２１により発電することにより、電力を供
給することができる。

〔発明の効果〕

以上に説明したごとく、本発明の方法により、海底に設
置される海底圧縮空気貯蔵槽では、その沈設時には海水
をケーリン内に注入するので、内外の水圧差がなく、ま
た沈設後ケーソン内に加圧した圧縮空気を給気する際に
は、その沈設位置の水圧よりやや高い空気圧力で給気す
ればよく、ケーソンには外力がほとんどかからないので
、曳航及び沈設時の外力だけを考慮すればよく、ケーソ
ンの部材の断面を小さくすることができ、経済的である
と共に、ケーソンの製作、曳航、沈設作業が容易になる
という効果がある。

また、ケーソンに浮力が働かないので、海底への固定が
容易に行なえ、確実な設置が行なえるという効果もある
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法により設置された圧縮空気貯蔵槽
の一実施例における側断面図、第２図は第１図のＡ−Ａ
方向の平断面図、第３図は第１図の海底圧縮空気貯蔵槽
による発電設備の配置図、第４図から第１０図までは本
発明の設置方法により沈設したケーソンに浮力が発生し
ない原理を説明するための一連の説明図である。 １・・・ケーソン、２・・・脚、３・・・充填材打設用
配管、４・・・圧縮空気給排気口、５・・・海水注排水
口、６・・・穴、７・・・不透水性岩盤、８・・・充填
材。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 各々穴で連絡された複数の室を有する海底圧縮空気貯蔵
   用のケーソンを、掘削された海底の不透水性の岩盤上に
   海水注入により沈設の後、ケーソンの底部と前記岩盤と
   の隙間に充填材を打設してケーソンとその岩盤とを一体
   化してなる海底圧縮空気貯蔵槽の設置方法。