JPH05294387A - エネルギーの有効活用のための備蓄とその設備方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 環境汚染の心配なく地中にエネルギーを備蓄
する。 【構成】 地中に垂直状に出入幹路地下部１を設けると
共にその下端に地下部１と連通する備蓄庫２を接続配置
し、備蓄庫２の底部と地上の水源８とを加圧水路６で接
続し、加圧水路６の上端に取水口７を設けて構成され、
地下部１を密閉した状態で取水口７から備蓄庫２内に水
を通水させておき、備蓄庫２内の上昇する水位に応じて
備蓄庫２内の空気を常に圧縮して備蓄するようにし、必
要時には出入幹路地上部１１を開放して圧縮空気を放出
して発電を行ない、圧縮空気の減量補充には余剰の電気
エネルギー等を活用し圧縮空気に変換して常時備蓄庫２
内に補給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、圧縮空気、原油などの
エネルギー源を地下に設けた大容量の備蓄庫内に常に水
源側からの水圧と備蓄庫内側の圧力が水の出入によって
バランス状態になるようにして備蓄しておき、該エネル
ギー源を必要に応じこの水圧の力で容易に有効備蓄と有
効放出を行なうと共に余剰電力等の外部からのエネルギ
ーの有効活用も行うことが出来るようにしたエネルギー
の有効活用のための備蓄とその設備方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】一般に発電所で電気を起すエネルギー源
としては、例えば原子力、石油、水などが利用されてい
る。更に詳しくは、原子力エネルギーについては、原子
炉を構築して該原子炉内で人工的に制御しつつ核分裂の
連鎖反応を起させ、該反応により生ずる熱を利用してい
る。また、火力エネルギーについては、原油をタンクな
どに貯留しておき、該原油を燃焼させることにより生ず
る熱を利用している。更に、水力エネルギーについては
山間部等にダムを建設し、このダムに水を貯留してお
き、該水の落差を利用している。

【０００３】一方、一般に原油は通常地上に円筒形の石
油タンクを一定の間隔を置き配列して設置し、各タンク
内に原油を貯留する所謂地上備蓄方式、又はタンカーを
洋上に停泊させておき、該タンカーに原油を貯留する洋
上備蓄方式、更には洋上に浮島を設けて原油を貯留する
浮島備蓄方式が採用されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、原子炉を用
いた核エネルギーを利用する場合は、多くの需要を賄う
だけの電力の供給能力を有することから実用化が押し進
められているものの、温度制御又は放射能漏れを防ぐ構
造とする必要性から多くの設備並びに安全性の面より広
い敷地を必要とする。ところが、前記放射能漏れの問題
は完全に解決されてはおらず、特に使用済みの排水の処
理又は人里離れた山林を切り開いて立地することも問題
となっており環境汚染，自然破壊の面で多くの批判を浴
びている。

【０００５】また、原油を用いた火力エネルギーを利用
する場合は、原油が燃焼する際に発生する一酸化炭素や
窒素酸化物等により大気汚染が生じている。例えば、酸
性雨により森林が枯れたり、地球の温暖化によって各地
で異常現象が起るなど地球規模で悪影響を及ぼしてい
る。しかも、原油は有限の資源でありこのまま続くと近
い将来枯渇するとまで言われ、代替エネルギーの開発が
すでに進められているのが現状である。

【０００６】更に、水を用いた水力エネルギーを利用す
る場合は、ダムに水が必要量貯留されていないと発電機
を駆動できず、専ら天候まかせなので、大量の電力を消
費する夏の間や降雨量の少ない渇水期などは安心してお
れず、異常気象が多く発生する今日においてはなお更不
安が大きい。また、原油の備蓄方式に関しては、前記地
上設置方式，洋上設置方式，浮島設置方式などが有る
が、これらはいずれもタンクが外部に露出し、しかも互
いに隣接して設置されているのが常であるから、原油漏
れなどを起し火災が発生すると連鎖的に爆発を起し大事
故につながる危険性が有る。更に、有事の際には空から
の攻撃目標となり、攻撃を受けると一瞬にして大量の原
油が消失し多大のエネルギー損失を招くこととなり、し
かも流出した原油が拡散することにより地表又は海上が
汚染され環境破壊につながる。また、これら地上のタン
ク、特にタンカーなどは取扱かい維持管理などに多大な
労力及び費用が掛かるものである。

【０００７】また、前記原子力、火力などの手段により
電力をおこしても、深夜などの余剰電力が発生した場合
は現段階ではそれを活用する手段を持たないため放置し
て消滅させているのが現状であり、せっかく貴重なエネ
ルギーを得ても全く無駄な損失となり極めて不経済であ
るという課題を有している。又環境汚染は地球規模で日
増しに悪化の度を深めつつあり放射能汚染、一酸化炭素
による異状気象問題其の他様々な公害等が増加する一方
にてこれ等を阻止する手段がないため、掛声ばかりにて
実行力に乏しく莫大な費用と労力を必要とし一向に進ん
でいないのが現状である。特に電力を生み出す原子力発
電や火力発電のための汚染が著しくクリーンで資源消費
のない安全で経済的で永続的で気象等にも影響をうけな
い代替エネルギーの開発が急務であり、本備蓄庫は上記
の条件を満すものと考えられ、今後の開発如何では実現
可能であると信じているものである。

【０００８】そこで本発明は上記それぞれの課題に鑑み
なされたもので、第一の発明の目的とするところは、地
球を取り巻く空気を水源から備蓄庫底部にかかる水の自
然重力による水圧を掛けつつ常に圧縮させた状態で地中
の備蓄庫に大量に備蓄をして置くと共に、環境汚染等の
ないクリーンなエネルギーとして電気エネルギーに変換
して電力を供給し又、深夜等の余剰電力を活用して圧縮
空気に変換して本備蓄庫へ補給して常時備蓄をし得るよ
うにしたエネルギーの有効活用のための備蓄とその設備
方法を提供する。

【０００９】更に第２の発明の目的とするところは、大
量の原油を水源側からの水圧を備蓄庫底部にかけつつ備
蓄庫内側の水プラス原油の重力の合計した圧力と釣り合
った状態で備蓄庫に備蓄して置き、安全性を確保すると
共に水と原油の比重差を利用して動力等を使用すること
なくバルブ操作により開にするだけで備蓄庫内の原油を
簡単に回収出来るようにしたエネルギーの有効活用のた
めの備蓄とその設備方法を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、本発明は地中に垂直状に出入幹路地下部を設けると
共に地上に出入幹路地下部元栓バルブを介して接続され
る出入幹路地上部を立設し、その最上部に通気孔とフロ
ート安全バルブを設けると共にその若干下方に出入幹路
地上部元栓バルブを配備し、該幹路に繋る各要所に枝管
を配し、その部所に必要な各設備を連接配置し、前記出
入幹路地下部の下端に該出入幹路地下部と連通する大容
量の備蓄庫を接続配置し、該備蓄庫の底部と地上の水源
との間を加圧水路で接続し、該加圧水路上部の先端を水
源により常時冠水させてその位置に取水口を設けると共
に、備蓄庫底部の加圧水路先端の圧入口の口径をそれに
繋る加圧水路の口径よりも若干小さく設定して加圧水路
内の水が常に満水充填に成っている様にして常時一定の
圧力を得るように構成し、備蓄庫内の空気を所定のバル
ブにより密閉した状態で水源からの水を加圧水路を通じ
て備蓄庫底部より備蓄庫内に圧入し続けて行き、備蓄庫
内の上昇する水位に応じて備蓄庫内の空気を常に圧縮し
て備蓄しておき、需給時には所定のバルブにより出入幹
路を開放して圧縮空気を放出して発電機を駆動して電気
エネルギーに変換し、又圧縮空気の減量補充には外部か
らの余剰電力等を活用して圧縮空気に変換して備蓄庫内
に常時補給するようにする。

【００１１】又、地中に垂直状に出入幹路地下部を設け
ると共に地上に出入幹路地下部元栓バルブを介して接続
される出入幹路地上部を立設し、その最上部に通気孔と
フロート安全バルブを設けると共にその若干下方に出入
幹路地上部元栓バルブを配備し、該幹路に繋る各要所に
枝管を配し、その部所に必要な各設備を連接配置し、前
記出入幹路地下部の下端に該出入幹路地下部と連通する
大容量の備蓄庫を接続配置し、該備蓄庫の底部と地上の
水源との間を加圧水路で接続し、該加圧水路上部の先端
を水源により常時冠水させてその位置に取水口を設ける
と共に、備蓄庫底部の加圧水路先端の圧入口の口径をそ
れに繋る加圧水路の口径よりも若干小さく設定して加圧
水路内の水が常に満水充填に成っている様にして常時一
定の圧力を得るように構成し、出入幹路地上部元栓バル
ブと出入幹路地下部元栓バルブを開けて通気孔からの外
気と連通させた状態で加圧水路からの水を備蓄庫底部よ
り備蓄庫内に圧入し続けて行き、一方出入幹路地上部の
原油給油口から原油を流入させ出入幹路地下部を介して
備蓄庫内に入れて行き、備蓄庫内の水との比重差で常時
上層部に位置した状態で収納され、所定のバルブ操作に
より簡単に取り出す事が出来るようにした。

【００１２】

【作用】第一の発明は、備蓄庫内の空気を所定バルブに
より密閉した状態で、水源により常時冠水させた取水口
から加圧水路を通じて備蓄庫底部より該備蓄庫内に水を
圧入させておく。この際、圧入口が若干細くなっている
ために備蓄庫内に浸入する水は遅延水流となり、加圧水
路内の水流は余裕を持って流れ備蓄庫内の圧縮空気の逆
流噴射を未然に防止し、常時満水充填が行われ、水によ
る一定の重力が常時加圧水路底部に確実に加えられるこ
とになり、圧入口より備蓄庫内にはパスカルの原理が作
用して備蓄庫内に浸入する水位の上昇に応じて上層に位
置した空気は圧縮されて行き、その圧力が加圧水路最底
部の重力と等しくなった時点で力のバランス状態が行な
われ水流は停止する。

【００１３】その時点での圧縮空気の圧力をＥとし、水
源から備蓄庫内の最底部迄の高さの重力をＧとし、備蓄
庫内の最底部より備蓄庫内に上昇した水位の高さの重力
をＨとればＥ＝Ｇ−Ｈ（単位はすべて^kg／cm²とす
る。）で表され、備蓄庫内には上記の関係を持って力の
バランスが行われ圧縮空気が備蓄される。又、Ｇは定数
でありほとんどはＨの変化でＥが決まる。次に出入幹路
を所定バルブにより開放して発電機を駆動するため圧縮
空気を放出して行けば、備蓄庫内の圧縮空気の減少に応
じて加圧水路側の重力が優位を占めて水が即座に追従し
て空気の後押しをするように浸水をして行き、前記の数
式の如く所定の圧力を保持して行くことになる。更に放
出をして備蓄庫内上部と出入幹路の接続点に達する迄水
が浸水して来た地点を実効空気圧の限界点とし、そこか
ら上方は管状に細くなっており急速にテンポを速めて水
位が上昇し、前記計算式の如く空気圧も急速に圧力を弱
めて発電機を駆動する力もなくなるからである。

【００１４】次に、備蓄庫内に圧縮空気を補充するので
あるが、それには外部よりのエネルギー即ち電力会社等
の余剰電力，ゴミ焼却時の熱エネルギー、自然界に存在
する太陽光，波力，風力，地熱等其のまま放置しておけ
ばすべて自然消滅してしまうこれらのエネルギーを保存
の出来る圧縮空気に変換し、所定のバルブにより空気圧
入口を通じ備蓄庫内に圧入して行けば、それに応じて備
蓄庫内の水は前記計算式の如く水位を下げて行き、その
水は加圧水路を逆流して水源に戻される。この場合スム
ーズに圧入出来るように自動加圧入力の出来る倍圧器を
使用する。以上の如く、備蓄庫内に流入流出を繰り返す
水が媒体となってバランスを行う作用が常時働いてお
り、この原理作用を利用して放出，補充を繰り返して活
かされた備蓄庫としての機能を果すと共にエネルギーを
も含めた有効活用として運営される。

【００１５】第二の発明は、出入幹路地上部の最上位置
に設けた通気孔と連通する備蓄庫を所定バルブを開放し
て備蓄庫内全体の空間に大気を通じておき、水源より加
圧水路を通じて備蓄庫内底部に水を圧入し続けて行き、
サイフォンの原理により備蓄庫内から上昇して来た水位
と水源側の水位が同水位になって自然に水流が停止する
状態にして置き、一方出入幹路地上部の原油給油口より
原油を入れて行き、内部水面と接触した原油は水より比
重が軽いため水面上に位置を占めて浮上しながら量を増
して行き、上層部は水源側の水位よりも比重差の分だけ
上に位置しつつ備蓄庫内に入った油位の高さの油圧が備
蓄庫内の水位の水圧と加算されて、加圧水路底部の所定
圧力に打勝った分の水が加圧水路を通じて水源側に押し
戻されて行き、備蓄庫内側の水圧＋油圧＝水源側から備
蓄庫最下部にかかる圧力となり、上記の如くになった時
水流が停止してバランス状態となる。その時点での原油
の上層部は水との比重差の分だけの高さの位置を占めて
バランスするので水源側の水位よりもかなり上部に位置
を占めて常時出入幹路地上部に上昇して来ており、原油
放出口のバルブを開放して原油を簡単に取出すことが出
来る。又放出された原油の量と同量の水がその時点で加
圧水路底部の水圧入口より自然に流入し常に自動的に圧
力バランスの作用が行われる。以上の如くして原油は投
入，放出を繰り返して備蓄される。

【００１６】

【実施例１】以下に第一発明に係るエネルギーの有効活
用のための備蓄とその設備方法の一実施例を図面と共に
説明する。まず、第１発明である圧縮空気エネルギーの
有効活用のための備蓄とその設備方法であるが、図１は
地中に埋設される施設を主として示す断面図であり、図
２は図１に示す地上の施設の拡大断面図である。図１に
おいて１は地中に垂直状に設けられる出入幹路地下部で
あり上端を地面Ｌから若干下方に位置させている。該出
入幹路地下部１の下端に出入幹路地下部１と連通させて
大容量の備蓄庫２を設ける。

【００１７】これら出入幹路地下部１と備蓄庫２は一体
的な構造をなし、地中に埋設した状態で必要十分な耐圧
性を有する材料で形成すると共に、所要の肉厚に配慮を
して構成される。また、その全内壁面には内容物に適し
た絶縁材で形成され地震等により生ずる亀裂漏れ防止用
の絶縁層３を設けている。そして、備蓄庫２の底部中央
には上方に向って突出させた加圧水路の圧入口４を設け
て、その周囲に沈澱物等が堆積して圧入口４が詰るのを
防止する堆留部５を形成している。尚、圧入口４は底部
中央に設けなくても備蓄庫２内底部の隅に設けても良
い。

【００１８】６は上端が取水口７を介して地上の水源８
と連通されると共に、その下端が前記圧入口４に連通し
て備蓄庫２内に通水させる加圧水路である。取水口７は
例えば水源８が海の場合満潮時でも干潮時でも冠水して
いるように大きく形成され、水門９が設けられる。該水
門９は常に開いており、緊急時にのみ閉じるようにして
いる。また、水源８は例えば海でも湖でも良く、これら
水は瀘過槽１０で瀘過され、加圧水路６内にゴミや砂利
等が混入することのないようにしている。更に加圧水路
６の下端部には凹み部６ａを設けることにより、長年使
用している間にゴミや砂利等が堆積しても水流のさまた
げにならないためのゆとり空間Ｖを形成している。

【００１９】１１は前記出入幹路地下部１の上端に出入
幹路地下部元栓バルブ１２を介して立設される出入幹路
地上部である。該元栓バルブ１２は図３，図５に示す如
く、出入幹路地下部１の上端のフランジ１ａと出入幹路
地上部１１の下端のフランジ１１ａ間に設置される。

【００２０】すなわち、前記元栓バルブ１２は主として
回動枠１３と押圧枠１４とより構成され、回動枠１３は
中央の円盤状の大径部鍔１５を中央にして上下に出入幹
路地上部１１と出入幹路地下部１に嵌入し得る円柱状の
上胴部１６ａと下胴部１６ｂを一体に突設してなり、該
各上，下胴部１６ａ，１６ｂには上下方向に３個の透孔
１７，１７，１７を貫設し、またその外周面にはそれぞ
れ２本のシール目的のＯリング１８，１８を嵌着してな
る。更に、前記大径部鍔１５の外周にはリブ１９…を介
して丸ハンドル２０が取着されると共に上下面にも上，
下胴部１６ａ，１６ｂと同心円上にシール目的のＯリン
グ２１が嵌着される。一方、押圧枠１４は出入幹路地下
部１に嵌入し得る短円柱状からなり、前記回動枠１３の
各透孔１７，１７，１７と合致する透孔２２，２２，２
２を上下方向に貫設してなり、また外周面に縦溝２３，
２３，２３を設けている。

【００２１】２４は前記出入幹路地上部１１のフランジ
１１ａ下面に貼着される同形状のガスケットであり、フ
ランジ１１ａと共にその周縁に複数の切欠部２５，２５
…が設けられる。２６は出入幹路地上部１１内に嵌入す
る円筒状の胴部２７の下端外周に下部フランジ２８を周
設した上部スリーブであり、内周面には前記回動枠１３
の上胴部１６ａに嵌着された２本のＯリング１８，１８
が嵌り込むリング溝２９，２９が刻設されており、また
下部フランジ２８の下面には同じくＯリング２１が嵌り
込むリング溝３０が刻設され、上面外周縁には前記ガス
ケット２４を介し出入幹路地上部１１のフランジ１１ａ
外周縁に設けた各切欠部２５，２５…に嵌り込む突起３
１，３１…を設けてなる。

【００２２】出入幹路地下部１の上端に設けたフランジ
１ａ上面にも前記と同様に大きさの等しい円盤状からな
るガスケット２４を貼着する。また、フランジ１ａと共
にその周縁には複数の切欠部２５，２５…が設けられ
る。３２は出入幹路地下部１内に嵌入する円筒状の胴部
３３の上端外周に上部フランジ３４を周設した下部スリ
ーブであって、内周面には前記回動枠１３の下胴部１６
ｂのＯリング１８，１８が嵌り込む２本のリング溝２
９，２９が刻設され、上部フランジ３４の上面には回動
枠１３下面のＯリング２１が嵌り込むリング溝３０が刻
設され、また下面の外周縁には前記ガスケット２４を介
し出入幹路地下部１のフランジ１ａ外周縁に設けた各切
欠部２５，２５…に嵌り込む突起３１，３１…を設けて
なる。

【００２３】更に、前記下部スリーブ３２の胴部３３の
内面下端縁に止片３５が周設されると共にその上方内面
に前記押圧枠１４の外周面に設けた複数の縦溝２３，２
３…に嵌り込む突条３６，３６…が縦方向に突設してい
る。３７はコイルスプリング、３８は押圧枠１４の上面
と下面と３個の透孔２２を連着して装着される合成樹脂
等の弾力性のあるシール部材で、回動枠１３の透孔１７
面を圧着して圧縮空気の洩れを完封するためのものであ
り、押圧枠１４の透孔２２，２２，２２の内面に嵌入す
る内被覆層４０，４０，４０に連着して押圧枠１４の上
面と下面に添着する外被覆層３９，３９からなる一体構
造となって居り、回動枠１３の擦動にも充分の耐久性を
保持させている。

【００２４】そして、回動枠１３の上胴部１６ａに上部
スリーブ２６を嵌入し、シール目的のＯリング１８，１
８をリング溝２９，２９に、また大径部鍔１５上面のシ
ール目的のＯリング２１を下部フランジ２８のリング溝
３０にそれぞれ嵌め込む。また、下部スリーブ３２内に
コイルスプリング３７を入れ、更にシール部材３８で装
着された押圧枠１４を入れる。この際、コイルスプリン
グ３７は下部スリーブ３２の内面下端縁に設けた止片３
５上に乗り、更に押圧枠１４はワッシャー８５を介して
該コイルスプリング３７上に乗り、しかも各縦溝２３，
２３…が胴部３３内面に設けた各突条３６，３６に嵌り
込んで水平方向の回動が阻止され、下部に設けたコイル
スプリングにより縦方向のみに圧動する。次に、出入幹
路地上部１１の下端に設けたフランジ１１ａ下面に各切
欠部２５，２５…を一致させてガスケット２４を貼着
し、同様に出入幹路地下部１の上端に設けたフランジ１
ａ上面にも各切欠部２５，２５…を一致させてガスケッ
ト２４を貼着する。

【００２５】更に、前記回動枠１３を嵌入した上部スリ
ーブ２６を出入幹路地上部１１内に挿入して下部フラン
ジ２８上面外周縁の各突起３１，３１…をフランジ１１
ａの外周縁に設けた各切欠部２５，２５…に合致させ
る。同様に、出入幹路地下部１内に前記下部スリーブ３
２を挿入して上部フランジ３４下面外周縁の各突起３
１，３１…をフランジ１ａの外周縁に設けた各切欠部２
５，２５…に合致させる。次に下胴部１６ｂを下部スリ
ーブ３２内に挿入する。これにより、回動枠１３はその
下胴部１６ｂ下端面がシール部材３８を介してコイルス
プリング３７により上方へ押動される押圧枠１４上面の
シール部材３９と密着することとなり、丸ハンドル２０
を回動させて、水平面内で一定角度（６０度）回動する
ことにより上，下胴部１６ａ，１６ｂの各透孔１７，１
７，１７と押圧枠１４の各透孔２２，２２，２２を離合
させて圧縮空気の流量を制御するようにしている。ま
た、各Ｏリング１８，２１、ガスケット２４並びにシー
ル部材３８により外周面は完全にシールされ圧縮空気が
外部に漏れる恐れは全くない。

【００２６】出入幹路地上部１１のフランジ１１ａより
やや上方にはその外周面に一対のリブ片４１，４１を等
間隔に４組突設し、各リブ片４１，４１間に上端部を軸
４２で揺動自在に軸支される保持杆４３を設ける。該各
保持杆４３は断面が十文字状を成し、その下端部に貫通
孔４４が縦方向に貫設される。また、出入幹路地下部１
のフランジ１ａよりやや下方にはその外周面に同じく一
対のリブ片４５，４５を前記各リブ片４１，４１と同位
置に４組突設し、各リブ片４５，４５には下端部を軸４
６で揺動自在に軸支される引留軸４７を設ける。該各引
留軸４７は外周面に螺子溝４８を刻設してなり、前記各
保持杆４３の下端部の貫通孔４４に挿通されその上面か
ら締付ナット４９を螺合する。各締付ナット４９を螺締
すると各保持杆４３が下方に引かれ、同時に出入幹路地
上部１１が下方に引かれて回動枠１３を出入幹路地下部
１のフランジ１ａと出入幹路地上部１１のフランジ１１
ａ間でしっかりと挟着固定することになる。このように
して、回動枠１３の挟着力を調節し得るようにしてい
る。５０は前記各引留軸４７のやや上方に張設される床
で、各引留軸４７に対向する位置に各締付ナット４９を
緩めたり締めたりするための操作穴５１が開設され、そ
の外周に前記各保持杆４３が介入する隙間５２が形成さ
れる。尚、前記各操作穴５１は不使用時には蓋５３が嵌
着される。

【００２７】図２において５４は元栓バルブ１２を覆う
トンネルであり、前記出入幹路地上部１１は該トンネル
５４の中央から上方へ突出しており、その一側には前記
水源８の水面Ｗと略同一地上高の位置にバルブ５５を設
け、該バルブ５５に放油管５６が接続されることとなる
が、この実施例の場合は必要ないので接続されない。５
７はバルブ５５の端部に設けた自動ロック弁である。出
入幹路地上部１１はトンネル５４の上面で相互に先端に
フランジ５８，５９を周設すると共に、ガスケット６０
を介在させて、ボルト締めして連結される。また、出入
幹路地上部１１の上端側には前記出入幹路地下部元栓バ
ルブ１２と同構造の出入幹路地上部元栓バルブ１２´を
設け、該地上部元栓バルブ１２´を開けることにより出
入幹路地上部１１の上端の通気孔６１を通じて外気と連
通するようにしている。

【００２８】また、出入幹路地上部１１の上方周囲に発
電施設６２を建造し、前記地上部元栓バルブ１２´の下
方で出入幹路地上部１１からバルブ６３を介在して発電
部送風管６４を分岐させて設け、タービン６５並びに該
タービン６５の回転により駆動する発電機６６が設けら
れる。前記出入幹路地上部１１には更に、トンネル５４
よりやや上方に圧入管６７を分岐して設けており、該圧
入管６７と連結された倍圧器６８には逆流防止弁（図示
せず。）が内蔵される。それに連結してエアコンプレッ
サー６９が接続される。該エアコンプレッサー６９は専
ら深夜電力等の余剰電力を利用して駆動され電気エネル
ギーを圧縮空気に変換するためのものである。圧縮空気
は倍圧器６８によって増圧され出入幹路地上部１１を通
じて備蓄庫２内に供給される。

【００２９】第一発明は上記構成よりなり、次に作用を
説明する。ここで、水源上面の位置を仮りにＡ点とし、
最初の手順として圧縮空気に関係のあるバルブは全て完
封して置き備蓄庫内の空気を密封した状態で、備蓄庫２
と水源８を連通させ加圧水路６を介し圧入口４を通じて
備蓄庫２の底部へ水を圧入する。圧入口４の口径は加圧
水路６内の他の部位よりも若干細くしてあり、加圧水路
６内には常時満水充填がされており、その底部には常時
一定の圧力が掛かるようになっている。備蓄庫２内の空
気圧は最初は大気圧と同じであるが、圧入してくる水に
より圧縮され体積が減少しつつ空気圧は増大する。加圧
水路６底部から圧入される水の圧力は高さに比例して水
の重力による水圧として備蓄庫２内全域に亘りパスカル
の原理により一様に圧力が掛かる。

【００３０】空気を押し上げる水はその水位を徐々に上
昇させるが、双方の圧力のバランスが均衝を保ち得た時
その水流は停止する。この時の備蓄庫２内の圧縮空気と
接触する水面の深度をＣ点とすれば、その水圧はＡ・Ｃ
間の高さの水圧エネルギーとなり、備蓄庫２内の圧縮空
気もこれと同一の圧縮空気エネルギーとして備蓄される
こととなる。

【００３１】なお、水の圧入に際し、万一浸入した異物
は加圧水路６の凹み部６ａ又は備蓄庫２の底に設けた堆
留部５上面に堆積するようになって居り、管詰まりを防
ぎ長期間に亘っての使用を可能としている。また、この
際バルブ５５と出力管６４に設けたバルブ６３と出入幹
路地上部元栓バルブ１２´は閉じられている。そして、
電力を得る場合には、出入幹路地上部元栓バルブ１２を
閉じると共に地下部元栓バルブ１２と発電部送風管６４
のバルブ６３を開け、備蓄庫２内の圧縮空気を発電部送
風管６４を介して発電施設６２のタービン６５内に流入
させ、タービン６５を回転させる。そして発電機６６を
駆動して電力を得る。停止する場合はバルブ６３を閉じ
て行なう。

【００３２】この際、備蓄庫２内のバランス状態は自然
界の法則に従い少しでも圧力の強い方から弱い方へ向っ
て流れる自然現象が生じ、圧縮空気の放出と同じに加圧
水路６底部の水は備蓄庫２内へと圧入を開始し、備蓄庫
２内の空気減量分を埋めつくさんと上方へ向って徐々に
増水をして行き、空気を圧縮させたまま減量して行く空
気の容積分の水が入ってくることになる。これにより空
気の圧力降下を防ぐことができ備蓄庫２内の空気圧の実
効値を保つことができる。出入幹路地下部１の最下端の
急に細くなった位置即ち備蓄庫２内と幹路の分岐点をＤ
点とすれば、その位置まで水位が来た時点ではＡ・Ｄ間
の高さの水圧エネルギーとなり、その点を有効発電能力
の限界点としている。

【００３３】一方、備蓄庫２内に圧縮空気を補給するに
は、例えば電力会社等での深夜電力等の余剰電力を利用
してエアコンプレッサー６９を駆動させ、倍圧器６８を
介して圧縮空気を備蓄庫２内へ圧入する。この補給は前
記電力を得る時に限らずいつでも行なわれる。これに応
じて備蓄庫２内の水の水位は下方へ徐々に押し下げら
れ、下がった分量はすべて加圧水路６を逆に上方へ昇り
水源８へ押し戻される。備蓄庫２内に圧入される圧縮空
気はその時点での水圧に打ち勝って水を押し出すので、
備蓄庫２内に入った圧縮空気は有効発電能力圏のエネル
ギーを持っており、たとえ圧縮空気の残量が僅少となり
備蓄庫２の上方附近にあるのみにて使用時間が少ないと
しても発電機を駆動する事が充分できるだけの空気圧を
保持しているのである。

【００３４】もしも、備蓄庫２内に水がなく唯の空間の
容器のみで、そこへ圧縮空気を圧入したとすれば、有効
発電能力圏になるまでの圧入時間が非常に長びき実用効
果が得られず、又放出した場合も備蓄庫２内の圧縮空気
は急速に圧力を弱め、備蓄庫２内に拡散してしまい実用
効果は極めて悪くなる。かかる理由からしても、この水
圧バランス方式である備蓄庫が如何に効率よくなってい
るかが理解出来る。備蓄庫２内に補給する圧縮空気は前
記余剰電力の外に、ゴミ焼却時等に発生する熱エネルギ
ー又は自然界で発生する太陽光，地熱，波力，風力等の
エネルギーを活用して将来は總合的に補給量を増強して
短時間で補充するようにすれば備蓄庫は発電時間を延長
して運営を続行出来、それなりの眞価を発揮出来て代替
エネルギーとしての実用価値を上げることになる。

【００３５】第二発明は特に第一発明と同じ地下構造を
原油の備蓄として利用するためのものである。この実施
例では図１に示す地中に埋設する施設はそのまま変更が
ない。地上に設ける施設は図７に示すものを使用する。
即ち、図７のように出入幹路地上部１１の上端部即ち出
入幹路地上部元栓バルブ１２´の上部に給油管７０を分
岐して設け、該給油管７０に原油瀘過槽７１が接続して
ある。また、該原油瀘過槽７１へは地上から車輛等によ
りスロープ通路７２を昇って原油を後記する原油瀘過槽
７１の原油投入口７３に供給するようにする。

【００３６】原油瀘過槽７１は図８に示すように内部が
複数の遮蔽板７４，７４…により仕切られ、一枚置きの
遮蔽板７４ａの下端は底面から離れて設けられている。
また、片側上部に原油投入口７３がまた他側上部に前記
給油管７０が接続される。各遮蔽板７４ａ，７４ａ…の
上部には通油孔７５が開設され、また原油瀘過槽７１の
底部には複数の開閉バルブ７６，７６…が設けられる。
７７…は原油瀘過槽７１の上方に配置され該原油瀘過槽
７１に給水するため給水管７８に複数設けられた送水口
である。また７９は原油瀘過槽７１内部を視認できるの
ぞき窓である。

【００３７】そして、原油瀘過槽７１内にはあらかじめ
各送水口７７，７７…からの水が貯留され、この状態で
原油投入口７３から原油が投入される。すると、水との
比重差によりその分離作用で原油に混入している水より
重い沈澱物は底に溜り、水より軽い油分のみが遮蔽板７
４ａの通油孔７５を通り給油管７０から前記出入幹路地
上部１１内に流入する。一方、原油瀘過槽７１の底部に
堆積した沈澱物等はのぞき窓７９から視認して、適宜溜
ったと確認した時点で開閉バルブ７６，７６…を開放す
ることにより外部に排出される。さらに、図９に示す如
く前記出入幹路地上部１１の頂部にはガス抜き用の通気
孔６１が開設されている。この通気孔６１はフロート安
全バルブ８０の外周隙間を通って外部と通じ、出入幹路
地上部１１内は常に大気圧と同圧を保つようになってお
り原油から気化した蒸発ガスを外部へ排出させるように
している。なお、８１はフロート安全バルブ８０の落下
を防止する網棚である。

【００３８】第二発明は上記構成よりなり、次に作用を
説明する。ここで、水源８側の水面位置をＡ点とし、出
入幹路地下部１の放油管５６を接続する放油口８４の位
置を仮にＥ点とし、また出入幹路地上部１１の給油管７
０を接続する給油口８３の位置を仮にＦ点とする。そこ
で、出入幹路地上部元栓バルブ１２´，出入幹路地下部
元栓バルブ１２は開けておき、放油口のバルブ５５は閉
じておく。また、圧縮空気専用の出入口は必要がないの
で全て完封をしておく。そして、出入幹路最上部の通気
孔６１と連通させた状態で、Ａ点である水源から備蓄庫
２内に前記実施例と同様に水を流入し続けて備蓄庫２内
に充満させる。水は上昇してＡ点と同じ高さにあるＥ点
に達するとサイフォンの原理により水流を停止し、Ａ
点，Ｅ点のバランス状態を保ち同一水位になる。

【００３９】そこで、Ｆ点である給油口から原油を出入
幹路地上部１１内へ流入させると、最初に地上部元栓バ
ルブ１２´と地下部元栓バルブ１２の透孔１７，２２を
通って備蓄庫２内に入るのであるが、水がＥ点まで来て
いるので、原油は水より比重が軽いために水に浮かんで
いるものの、上から大量に入ってくれば備蓄庫２内側の
重力が加圧水路６側の重力よりも優位を占め浮かぶと同
時に備蓄庫２内の水は加圧水路６を逆流して水源に戻る
こととなる。

【００４０】更に原油を入れ続けると、備蓄庫２内はほ
とんど原油で埋めつくされ、水は備蓄庫２内底部に小量
となる。この状態では、水源Ａ点とつながる加圧水路６
底部の水圧と備蓄庫２内の水面Ｇ点からＡ点迄の水圧が
かなり接近した状態でバランスして備蓄されることにな
りこのあたりが原油の備蓄量の限界点となり、それを感
知して通報するセンサー（図示せず。）を取り付けてお
くと良い。また、原油は備蓄庫２内に深く入れる程それ
に比例して出入幹路地上部１１内を上昇することとなる
が、上昇して来た原油はＦ点を更に上昇するとＦ点と同
じ位置すなわち給油管７０の逆流防止弁８２が作動し
て、原油の供給をストップさせる。なお、仮に逆流防止
弁８２が故障等により作動しない時は、原油瀘過槽７１
にセンサー（図示せず。）を付けておき、充満した時点
で給油オーバーの事態を知らせるようにし、直ちに給油
を停止するよう２段構えで安全装置を設けるとよい。

【００４１】また、地震等により備蓄庫２が揺れた時
は、瞬間的に出入管路地上部１１の最上部につき上げる
ように原油が上昇するが、原油がフロート安全バルブ８
０を押し上げるので、それに応じてフロート安全バルブ
８０が上昇して通気孔６１を塞ぎ原油の噴出を防止す
る。又このフロート安全バルブ８０は上昇する時に内部
の空気や気化ガス等を備蓄庫外に排除してから閉じるよ
うに設計してあり、閉じた後に内部で圧力が掛かっても
爆発等は起らない。又備蓄庫２内に原油を入れすぎた場
合も同様である。

【００４２】備蓄した原油は備蓄庫２内での水との比重
差による浮力と加圧水路６からの水バランスで放油口８
４の位置より上方に来ているのでバルブ５５を開ければ
原油が自然と外部に取り出される。また、バルブ５５は
自動ロック弁５７が壊れた場合の用心のためでも有る。
この部位のバルブ５５は特に重要で破損洩れを放置して
おけば備蓄庫２内の原油全量が放出してしまう。取り出
した原油は精製装置（図示せず。）へ送って精製したり
分溜して各種の製品に仕上げられる。また、備蓄される
原油は地熱により温められ内部より蒸発ガスが盛んに発
生するが、これら蒸発ガスは出入管路地上部１１を上昇
して、通気孔６１から採集して精製等をし製品化され
る。

【００４３】更に有事等により攻撃を受ける危険が突発
した場合等に於ける安全対策を未然に短時間で行なう事
が出来るのも本備蓄方式の特徴とする所であり、その方
法は水源の取水口７に設けられた水門９を閉じて、まず
備蓄庫２内に入る水を停止して置き、加圧水路６内の水
をポンプにより水源８に強制排出をして備蓄庫内の水を
減少して行けば自動的に出入幹路地上部１１に上昇して
来ている原油を地下部に下降する事が出来、このように
して緊急避難をさせて置けば攻撃を受けて直撃されたと
しても、地上部の破損は被っても地下に避難されている
大量の原油は難を逃れる事が出来て損害を最小限にくい
止める事が出来る。出入幹路地上部１１は細くなってお
り比較的短時間に速く原油を下降させる事が出来る。又
主要部の修理等をする場合も同様の手段で原油を降下し
て部品の取替や配管の油洩れ等の作業を施工する事が出
来る。

【００４４】ここで、第一・二発明に使用する設計上の
能力諸元の目安を示す。地下部構造体（出入幹路地下部
１と備蓄庫２）は鉄筋コンクリート構造とし、内面は絶
縁層保持の構造とする。備蓄庫２内に設けられ建造中使
用した梁・桁・支柱等は補強材として適宜使用する場合
もある。 出入幹路地上部の高さ ５５ｍ 出入幹路地下部の高さ（元栓バルブより備蓄庫内頸部までの長さ）４５０ｍ 加圧水路の実効高さ ５５０ｍ 備蓄庫の実効高さ １００ｍ 備蓄庫の実効直径 ２５０ｍ 備蓄庫内の実効容積 ４００万ｍ³ 備蓄庫内空気圧 中心気圧５０気圧（±５気圧 ） 発電時圧縮空気放出量（バルブ全開時） １ｍ³（５０気圧）／秒 連続発電時間 （バルブ全開時） １１００時間 加圧水路の通水能力 ２ｍ³／秒 原油備蓄量 （上限） ４１５万／ｍ³ 尚、本第一・二発明についてはこれら数値に限定される
ものではないこと勿論である。

【００４５】

【発明の効果】以上に述べたように本発明は、特に地下
部全体に亘って設備構造が全く同じであり地上部も主要
箇所に多くの共通性があり、第一発明と第二発明の用途
変更を実施するために大部分の設備を活用することが出
来、抜群の有利性と経済性を発揮出来ることを特徴と
し、備蓄庫２内には圧縮空気又は原油のいづれも備蓄で
きて互換性が有り、永続的活用が可能となる。また、原
油が枯渇期に入って原油を備蓄した後に同じ備蓄庫２を
用いて圧縮空気を備蓄する場合は、原油の付着した備蓄
庫２の内壁面などを洗浄するため、放油口８４から備蓄
庫２内の水を放出するようにすれば良い。備蓄庫２内の
水は地熱により絶えず温められ上昇するので、その対流
を利用して自然に水を流し続けることができ、備蓄庫２
内の洗浄が自動的にできる。

【００４６】また、第一の発明として地下に設けた大容
量の備蓄庫２底部に加圧水路６からの水を圧入してその
水圧で備蓄庫２内に圧縮空気を備蓄し、圧縮空気のエネ
ルギーとして利用するものであるから、環境汚染の必配
は全くなく、その圧縮空気を水圧により押上げて取出す
ようにし、例えば、地上に発電施設を連設して前記圧縮
空気をエネルギー源にして発電でき、また深夜等の余剰
電力等はすべて回収でき、これを圧縮空気に変換して備
蓄庫２内に補給して備蓄させるように活用することで、
エネルギー資源を無駄に消費することなく有効活用する
ことができる。また、地中は温度が高いので有効に作用
し空気の体積が若干増量し効率が良くなる。

【００４７】また、第二発明は前記地中に埋設した施設
はそのまま活用出来、原油を地下の大容量の備蓄庫２に
備蓄させるようにしたので、長期に亘り大容量の原油を
備蓄でき石油パニック等の問題も解決される。しかも、
備蓄した原油は地上の水源から大深度の備蓄庫２内底部
に加わる圧力とのバランスによって保たれており、サイ
フォンの原理として常に同水位になるように作用し、更
に原油と水との比重差が生じて浮力が働き常に上層部に
位置を占めてバランスをする状態にあるから、簡単に取
り出すことができる。また水源８の水門９を閉じて水の
流入を遮断し、ポンプ等により水を取水口７外へ強制排
出すれば、出入幹路地上部１１内に昇っている原油を地
下の方へ沈降させることがてき、有事の時などに地上部
が破壊されても原油は飛散せず安全性を保つことができ
る。

【００４８】更に、両発明においては、大容量の備蓄庫
２を地中に構築するものであるから、その地上を自由に
使用でき土地の有効活用が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第一発明を示す施設の全体図。

【図２】第一の発明を実施するための地上施設の断面
図。

【図３】出入幹路地下部元栓バルブ部の拡大断面図。

【図４】図３におけるＸ−Ｘ線断面図。

【図５】出入幹路地下部元栓バルブ部の分解斜視図。

【図６】第二発明を示す施設の全体図。

【図７】第二発明を実施するための地上施設の断面図。

【図８】原油瀘過槽の拡大断面図。

【図９】通気孔とフロート安全バルブの拡大断面図。

【符号の説明】

１ 出入幹路地下部 ２ 備蓄庫 ４ 圧入口 ６ 加圧水路 ７ 取水口 ８ 水源 １１ 出入幹路地上部 １２ 出入幹路地下部元栓バルブ １２´ 出入幹路地上部元栓バルブ ５５ バルブ ６１ 通気孔 ６３ バルブ ６６ 発電機 ８０ フロート安全バルブ ８３ 原油給油口 ８４ 原油放油口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 関谷 擴 愛知県春日井市藤山台１丁目４番地の２ 114号棟304号室 (72)発明者 関谷 幸伸 三重県四日市市日永東一丁目１番地の27 (72)発明者 関谷 英治 愛知県一宮市今伊勢町宮後字壱丁野13の１ ハウスオブイマイセ101号室

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地中に垂直状に出入幹路地下部を設ける
   と共に地上に出入幹路地下部元栓バルブを介して接続さ
   れる出入幹路地上部を立設し、その最上部に通気孔とフ
   ロート安全バルブを設けると共にその若干下方に出入幹
   路地上部元栓バルブを配備し、該幹路に繋る各要所に枝
   管を配し、その部所に必要な各設備を連接配置し、前記
   出入幹路地下部の下端に該出入幹路地下部と連通する大
   容量の備蓄庫を接続配置し、該備蓄庫の底部と地上の水
   源との間を加圧水路で接続し、該加圧水路上部の先端を
   水源により常時冠水させてその位置に取水口を設けると
   共に、備蓄庫底部の加圧水路先端の圧入口の口径をそれ
   に繋る加圧水路の口径よりも若干小さく設定して加圧水
   路内の水が常に満水充填に成っている様にして常時一定
   の圧力を得るように構成し、備蓄庫内の空気を所定のバ
   ルブにより密閉した状態で水源からの水を加圧水路を通
   じて備蓄庫底部より備蓄庫内に圧入し続けて行き、備蓄
   庫内の上昇する水位に応じて備蓄庫内の空気を常に圧縮
   して備蓄しておき、需給時には所定のバルブにより出入
   幹路を開放して圧縮空気を放出して発電機を駆動して電
   気エネルギーに変換し、又圧縮空気の減量補充には外部
   からの余剰電力等を活用して圧縮空気に変換して備蓄庫
   内に常時補給するようにしたことを特徴とするエネルギ
   ーの有効活用のための備蓄とその設備方法。
2. 【請求項２】 地中に垂直状に出入幹路地下部を設ける
   と共に地上に出入幹路地下部元栓バルブを介して接続さ
   れる出入幹路地上部を立設し、その最上部に通気孔とフ
   ロート安全バルブを設けると共にその若干下方に出入幹
   路地上部元栓バルブを配備し、該幹路に繋る各要所に枝
   管を配し、その部所に必要な各設備を連接配置し、前記
   出入幹路地下部の下端に該出入幹路地下部と連通する大
   容量の備蓄庫を接続配置し、該備蓄庫の底部と地上の水
   源との間を加圧水路で接続し、該加圧水路上部の先端を
   水源により常時冠水させてその位置に取水口を設けると
   共に、備蓄庫底部の加圧水路先端の圧入口の口径をそれ
   に繋る加圧水路の口径よりも若干小さく設定して加圧水
   路内の水が常に満水充填に成っている様にして常時一定
   の圧力を得るように構成し、出入幹路地上部元栓バルブ
   と出入幹路地下部元栓バルブを開けて通気孔からの外気
   と連通させた状態で加圧水路からの水を備蓄庫底部より
   備蓄庫内に圧入し続けて行き、一方出入幹路地上部の原
   油給油口から原油を流入させ出入幹路地下部を介して備
   蓄庫内に入れて行き、備蓄庫内の水との比重差で常時上
   層部に位置した状態で収納され、所定のバルブ操作によ
   り簡単に取り出す事が出来るようにした事を特徴とする
   エネルギーの有効活用のための備蓄とその設備方法。