JPH0478399A - 高圧気体貯蔵用地下タンクおよびその構築方法 - 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〕 本発明は高圧気体貯蔵用地下タンクおよびその構築方法
に係わり、特に、構築コストを削減することのできる高
圧気体貯蔵用地下タンクおよびその構築方法に関する。

〔従来の技術〕

周知のとおり、従来、高圧ガスは通常、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〕

しかしながら、上記従来の高圧ガス貯蔵用タンクにあっ
ては、上記の如く極めて板厚の材料を用いる必要があり
非常にコストが掛かる上に、設置空間として地表に広大
な敷地か必要となる。

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１２図はその一構成例を示したもので、岩盤Ｒ内に貯
蔵空間２０が形成されている。符号２１は貯蔵物を受入
れ・払出しするための管路、符号２２は貯蔵気体の貯蔵
圧を一定に保つウォーターベット２３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。

この方式は、貯蔵気体Ｇの内圧Ｐ、と地下水圧Ｐ、とを
バランスさせるとにより、気体Ｇの高圧貯蔵を実現しよ
うとするものである。そして、この方式では、地表面積
を占有することなく大容量貯蔵タンクを構築することが
でき、かつ貯蔵用タンク構成体として厚板鋼板等の人口
の工業材料を用いないことから、圧力が比較的低い石油
等では経済的なものと成り得る。

しかしながら、岩盤等の硬質地盤にしか適用できない上
に、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の掛かるも
のとなる。例えば、仮に貯蔵気体Ｇの圧力（内圧）をＩ
　ＯＯｋｇ／　ｃｍ’としようとし１こ場合、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２０は］０００ｍ以上の深度に形成する必要
があるわけである。また、地下水が直接貯蔵物と接する
ことから、地下水の貯蔵空間２０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ｆ二もので、大容量
の高圧気体を貯蔵でき、しかも構築コストを削減するこ
とのできる高圧気体貯蔵用地下タンクおよびその構築方
法を提供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Ｃ 本発明の請求項１に係る高圧気体貯蔵用地下タンクは、
地表からボーリングにより形成された掘削穴内底部に、
円筒状縦長に形成され内部に気体を貯蔵可能とされた貯
槽が埋設されてなり、しかも該貯槽には、貯蔵すべき気
体を地上設備間で授受するための気体受入れ・払出し用
管路と、該貯槽内空間を貯蔵気体と互いに置換し合う水
を供給・排出するための置換水用管路と、が接続されて
いることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項２に係る発明は上記請求項１に記
載した高圧気体貯蔵用地下タンクの構築方法であって、
地表より地盤内に前記貯槽を建て込むための掘削穴を、
掘削部に泥水等安定液を満たしながら掘削機械により形
成する工程と、前記貯槽を、該貯槽内に浮力調整用の液
体を注入することにより、前記安定液が充満された掘削
穴内に沈設する工程と、上記工程により前記貯槽を沈設
する際、地上部にて所定長さの配管を順次継ぎ足して行
くことにより前記気体受入れ・払出し用管路および置換
水用管路を形成する工程と、を有することを特徴とする
ものである。

〔作用　〕

請求項１記載の高圧気体貯蔵用地下タンクでは、高圧気
体は貯槽内に貯蔵され、かつこの貯槽内圧と地下水圧あ
るいは土圧等の外圧とがバランスされる。また、高圧気
体払い出し時には、その分の水が貯蔵内に供給され、貯
蔵内圧を確保する。

方、高圧気体受入れ時には、供給された水は貯蔵圧によ
り貯槽より外部に排出される。このため、本発明の地下
タンクは、軟弱地盤中ｊこも構築することが可能である
とともに、貯槽を肉薄構造とすることができる。また、
貯蔵気体は地下水と直接触れることかない。さらに、貯
槽を縦長形状とすると共に、貯槽を埋設するための掘削
穴をボーリングにより形成するようにしたので、地盤の
掘削が容易となる。

請求項２記載の高圧気体貯蔵用地下タンクの構築方法で
は、貯槽の掘削穴内への設置、および気体受入れ・払出
し用管路、置換水用管路の設置を、大型揚重装置を用い
ずに行うことができるようになる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。

第１図は本発明の第一実施例に掛かる高圧気体貯蔵用地
下タンク１を示すものである。図中符号２は、この高圧
気体貯蔵用地下タンク　（以下、地下タンク”と略称す
る）Ｊの主体を成す貯槽て、この貯槽２の内部に気体Ｇ
か高圧で貯蔵される。

本実施例において貯蔵する気体Ｇは空気（圧縮空気）と
している。

前記貯槽２は地盤Ｇ中に形成された掘削穴Ｈ内に埋設さ
れている。前記掘削穴Ｈはボーリングにより地表より掘
削されたものである。従って、前記貯槽２はこの掘削穴
Ｈに沿うように円筒状縦長に形成されたものとなってい
る。また、この貯槽２は、−例として外径数メートル　
（８ｍ程度）、長さ数百メートル（２００〜４００ｍ程
度）に形成される。ｆ二たし、これに限定されない。掘
削穴Ｈの深度は、貯槽２の内圧すなわち気体Ｇの貯蔵圧
、貯槽２自身の耐圧性、および地下水圧、土圧等に鑑み
て決定される。

貯槽２の上部には、地上に設置された図示されない設備
、装置により製造された気体を該貯槽２内に導くととも
に、貯蔵気体Ｇを図示されない地上設備・装置に必要に
応じて供給するための気体受入れ・払出し用管路３の一
端が接続されている。

本実施例では、前記気体受は入れ・払い出し用管路３は
、掘削穴Ｈ内において１本のみ構成され、共有されるも
のとなっているが、これらをそれぞれ独立させた構成と
してもよい。ただし本実施例のものにおいても、地上部
の図示されない部分では、当然ながら、これら気体受入
れ・払出し用管路３はヘッダーおよびバルブ等を介して
分岐され、互いに独立した管路を形成している。

また、この場合、該貯槽２には、置換水供給・排出用の
管路（以下、“置換水用管路”と称する）４が設けられ
ている。この置換水用管路４は貯槽２の底部近傍にて開
口したものとなっている。

そして、前記掘削穴Ｈ内における前記貯槽２および気体
受入れ・払出し用管路３、置換水用管路４の外部にはモ
ルタル等の充填材１７が充填されている。

なお、図中符号８および９は、それぞれこの地下タンク
１を構築する際に構築された地中連続壁および支保鋼管
である。

次に、上記構成となる地下タンク１の構築方法について
第２図ないし第９図を参照して説明する。

上記地下タンクｌを構築するには、まず前記掘削穴Ｈを
形成する。本発明に係る掘削穴Ｈを構築するには下記の
要領により行う。

まず第２図のように、地盤Ｇ内に地表より地中連続壁８
を構築する。本実施例において地中連続壁８の内径は約
８ｉ１程度のものとなっている。深さは数１０ｍ〜］０
０Ｅ１程度である。

地中連続壁８の構築後、第３図に示すように、地中連続
壁８の内部地盤を掘削機械にて掘削する。

図中符号】２は掘削機械である。この掘削は、先行構築
された前記地中連続壁８よりさらに下部まで行う。した
がって、この掘削を実施するに当たっては、掘削穴Ｈ内
部を泥水等の安定液１１て満たしながら行う。ここでの
掘削機械１２により形成する掘削穴Ｈの深度は前記貯槽
２のほぼ長さ分である。

上記深度までボーリング掘削がなされたならば、−旦、
掘削機械１２を退去させ、第４図の如く掘削穴Ｈ内に支
保鋼管９を建て込む。

支保鋼管９は、地中連続壁８よりさらに深度の大きい部
分において、掘削穴Ｈの壁面を支持するためのものであ
る。従って、この支保鋼管９の外径は掘削穴Ｈ内径に対
し僅かだけ小さく設定されたものとなっている。また、
この支保鋼管９は図示の如く、建込み時には一端の開口
をコンクリート底版１０にて塞いである。該支保鋼管９
を掘削穴Ｈ内に建て込むためには、揚重手段１３により
これを吊り上げた後、上部開口９ａより該支保鋼管９内
に泥水等の安定液を注入して行き、浮力を調節しながら
安定液１１中、すなわち掘削穴Ｈ内に沈めて行く。第４
図中符号１４は、該支保鋼管９内に安定液ＩＩを注入す
るための安定液供給ラインである。掘削穴Ｈの深度が大
きい場合には、支保鋼管９を地上にて接続するとともに
、上記同様に内部に安定液ＩＩを注入することによりそ
れら接続された支保鋼管９を順次掘削穴Ｈ内に送り込ん
でいく。

支保鋼管９が設置されたならば、次いで第５図に示す如
くその支保鋼管９の背面側、すなわち支保鋼管９外面と
掘削穴Ｈ内面との間にモルタル５を裏込めする。第５図
中符号１５はそのためのモルタル打設管である。モルタ
ル５の裏込めにより、掘削穴Ｈは該モルタル５を介して
支保鋼管９に強固に保護および支持されたものとなる。

次に第６図の如く前記掘削機械１２により、掘削穴Ｈを
さらに掘削する。ところで、前記支保鋼管９の下端には
前記コンリート底版１０が設けであるから、ここでの掘
削は、このコンリート底版１０を破砕してなされるもの
となる。そして、この工程においてさらに掘削される部
分に対応して前記貯槽２が設置されるものとなる。なお
、この掘削も、安定液ＩＩ中にて実施される。

上記の如く所定深度の掘削穴Ｈが掘削されたならば、そ
の内底部Ｊこ貯槽２を設置する。ｌｆ？Ｗ！２は、前記
支保鋼管９と同様、内部に浮力調整用の液体１６を注入
することにより掘削穴Ｈ底部に沈設する。実施例では、
この液体１６として、前記支保鋼管９の設置の時と同様
、泥水を用いている。また、この貯！２が本実施例のよ
うに極めて長大なものである場合には、既に形成された
下部を沈設させてゆきなから、所定長さの円筒状の部材
（貯槽構成部材）を地上部にて順次接続していくことに
より、該貯槽２を完成させていってもよい。

貯槽２Ｊこ接続される前記気体受入れ・払出し用管路３
および置換水用管路４は第８図および第９図に示すよう
に、この貯槽２の沈設途中において、地上部にて所定長
さの配管を順次継ぎ足していくことにより上方に延出し
ていく。

上記の如く貯槽２が沈設され、かつ気体受入れ・払出し
用管路３および置換水用管路４が接続されたならば、掘
削穴Ｈ内部にモルタル等の充填材１７を充填する。掘削
Ｈ内に充満されていた安定液ＩＩは充填材１７の打設と
共に排出する。

以上で本実施例による地下タンク１の構築が完了する。

上記地下タンクｌは下記の如く使用される。

まず、気体Ｇを、図示しない地上の製造装置から該地下
タンクｌの貯槽２内に受は入れる。気体の受入れは、気
体受入れ・払出し用管路３により行なわれる。気体Ｇは
、例えばコンプレッサーにより高圧で圧送されて貯槽２
内に貯蔵される。

ところで、該地下タンク１の構築直後においては、貯槽
２内に、この貯槽２を沈設するために注入した液体（泥
水）１６が充填された状態となっている。従って、始め
は、空気あるいは窒素ガス等を前記気体受入れ・払出し
用管路３より貯槽２内に圧送することにより、貯槽２内
の液体１６を排出することが望ましい。このときの液体
１６の排出は置換水用管路４を使用して行う。

貯槽２内の液体Ｉ６が排出されたら、置換水用管路４よ
り貯槽２内に水Ｗを供給する。−して、その後、気体受
入れ・払出し管路４より目的とする気体Ｇを該貯槽２内
に圧送すれば、供給された水が排出されると同時に、貯
槽２に目的とする気体Ｇか高圧状態で貯蔵される　（第
１図）。

このように、高圧気体Ｇが貯槽２内に貯蔵された状態に
おいて、貯蔵気体の圧力（内圧Ｐ、）は貯槽２および充
填材１７を介して地盤Ｇからの土圧および地下水圧（外
圧Ｐ、）により支えられるものとなる。

一方、貯蔵気体Ｇは、気体受入れ・払出し用管路３によ
り必要に応じ地上設備に供給される。そして、このよう
に貯蔵気体Ｇを払い出す際には、置換水用管路４より、
それに見合った分量の水Ｗを貯槽２内に供給する　（第
１θ図参照）。これにより貯槽内圧の低下が抑えられ、
かつ、該置換水（水Ｗ）による水圧も発生する。したか
って、貯槽気体払い出し状態においても貯槽２の内圧Ｐ
と、土圧あるいは地下水圧等の外圧Ｐ２との差を極力小
さいものに抑えることができる。

このように、上記地下タンク１では、高圧気体貯蔵時の
貯蔵内圧を地盤からの土圧および地下水圧により支持す
るようにするとともに、気体の払い出し時においても内
圧を大きく低下させないことが可能である。このため、
貯槽２を構成する鋼板等を肉薄に形成することができ、
また、軟弱地盤中に構築することもできるものとなる。

また、高圧気体は外部に対して密閉された貯槽２内に貯
蔵されるため地下水と直接に接することがなく、貯蔵気
体Ｇの地下水への溶は込み、または地下水の貯蔵空間内
への混入といったことが生じない。

さらに、貯槽２を円筒状縦長に形成し、掘削穴Ｈは機械
掘削により形成するものとしたので、地盤（岩盤）内に
掘削に係る各種装置を搬入して貯蔵空間を形成するもの
に比べ、掘削に係るコストを低減でき、かつ軟弱地盤に
も十分に適用できる。

そして、この地下タンク１の構築に当たっては、掘削穴
Ｈを形成する際に該掘削穴Ｈに充満される安定液１１を
利用し、貯槽２をその浮力を調節しながらこの安定液Ｉ
Ｉ中に沈設するようにしたので、該貯槽２の設置時にお
いて大型の揚重手段を用いる必要かない。よって、コス
ト低減化を図れ、かつ安全性ら確保することができる。

また、気体受入れ・払出し用管路３および置換水用管路
４については、貯ｌ１２を沈設する際に地上部にて配管
を順次接続していくようにし１こから、これら管路３．
４の形成および貯槽２との接続作業においても、大型機
器を排除して効率的な作業を望むことができる。

次に、第１１図は本発明の第二実施例による地下タンク
１′を示すものである。本実施例は、本地下タンクを、
空気以外の特に限定されない一般気体の貯蔵に適用した
例を示したしのである。

本実施例では、貯槽２の内部に仕切り板１９が水平に設
けられている。この仕切り板１９は、該仕切り板１９に
よって分割される貯槽２の上部空間２ａと下部空間２ｂ
との密閉を極力保持したまま、貯槽２内部を上下に移動
するしのとなっている。また、この仕切り板１９は、気
体Ｇよりも重くかつ水Ｗに浮くように構成されている。

その他の構成は上記第一実施例と同じである。

また、該地下タンク１′　も上記と同様の方法により構
築される。

上記構成による地下タンク１′の作用は第一実施例に示
した前記地下タンク１とほぼ同様であるが、貯蔵気体Ｇ
の払い出しにより貯槽２の内部空間の一部が水Ｗによっ
て置換される際、あるいは逆に、気体Ｇの受は入れによ
り前記水Ｗが排出される時には、仕切り板１９が水Ｗの
レベル変化に伴って貯槽２内で上下に移動するものとな
る。

したがって、本実施例による地下タンクｌでは、貯槽２
内に貯蔵される気体Ｇが水Ｗ（置換水）と直接的に触れ
ることがないため、貯蔵気体Ｇが水Ｗに解は込むおそれ
がなく、空気あるいは窒素ガス等以外の一般気体の貯蔵
が可能となる。

なお、この第二実施例の地下タンク１′において、貯槽
２内に、前記仕切り板１９の移動がよりスムーズになさ
れるように、１本以上のガイドロッド等を鉛直方向に設
けてよい。

〔発明の効果〕

以上説明したとおり、本発明の請求項１に記載した高圧
気体貯蔵用地下タンクによれば、高圧気体貯蔵時の貯蔵
内圧を土庄および地下水圧により支持するようにすると
ともに、気体の払い出し時においても内圧を大きく低下
させないことが可能であり、貯槽を肉薄に形成すること
ができ、貯槽製造に係る材料コストおよび製作コストを
大幅に低減できる。また、本地下タンクは、高圧気体を
貯槽内に貯蔵するようにしたので、軟弱地盤中にも構成
することが可能であるばかりでなく、貯蔵気体が地下水
と直接に接することかなく、貯蔵気体の地下水への溶は
込み、あるいは地下水の貯蔵空間内への混入を防止でき
る。さらに、貯槽を円筒状縦長に形成し、掘削穴をボー
リング掘削により形成するものとしたので、掘削に係る
コストを低減でき、かつ軟弱地盤にも十分に適用可能と
なる。

また、本発明の請求項２に記載した高圧気体貯蔵用地下
タンクの構築方法によれば、前記貯槽を埋設するための
、掘削穴を形成する際に、掘削穴に充満される安定液を
利用し、貯槽をその浮力を調節しながらこの安定液中に
沈設するようにしたので貯槽設置時において大型揚重機
器を不要とし、安全性の向上およびコスト低減を図れる
。さらに、気体受入れ・払出し用管路および置換水用管
路の設置については、貯槽を沈設する際に地上部にて配
管を順次接続していくことにより行うようにしたから、
これらの管路設置作業についても大型機器を排除して効
率的な作業を望むことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る地下タンクの第一実施例を示す縦
断面図、第２図ないし第１Ｏ図はそれぞれ実施例に係る
地下タンクの構築手順の一例を示すもので該地下タンク
が構築される部分の地盤の縦断面図、第１１図は本発明
に係る地下タンクの第二実施例を示す縦断面図、第１２
図は従来の地下タンクの概略構成図である。 Ｈ・・・・・・掘削穴、 Ｗ・・・・水（置換水）、。 Ｇ・・・ 気体、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）地表からボーリングにより形成された掘削穴内底部
   に、円筒状縦長に形成され内部に気体を貯蔵可能とされ
   た貯槽が埋設されてなり、しかも該貯槽には、貯蔵すべ
   き気体を地上設備間で授受するための気体受入れ・払出
   し用管路と、該貯槽内空間を貯蔵気体と互いに置換し合
   う水を供給・排出するための置換水用管路と、が接続さ
   れていることを特徴とする高圧気体貯蔵用地下タンク。 ２）請求項１記載の高圧気体貯蔵用地下タンクの構築方
   法であって、 地表より地盤内に前記貯槽を建て込むための掘削穴を、
   掘削部に泥水等安定液を満たしながら掘削機械により形
   成する工程と、 前記貯槽を、該貯槽内に浮力調整のための液体を注入す
   ることにより、安定液が充満された前記掘削穴内に沈設
   する工程と、 前記工程により前記貯槽を沈設する際、地上部にて所定
   長さの配管を順次継ぎ足して行くことにより前記気体受
   入れ・払出し用管路および置換水用管路を形成する工程
   と、 を有することを特徴とする高圧気体貯蔵用地下タンクの
   構築方法。