JPH0597179A - 液体貯蔵用地下タンク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 地表ＧＬからボーリングにより形成した掘削
穴Ｈ内に、円筒状縦長で内部に液体を溜めるようにした
貯槽２を設けた液体貯蔵用地下タンク１であって、貯槽
２はその上端が少なくとも地上近くまで達するものであ
り、この貯槽２には貯蔵すべき液体を地上設備間で受渡
しするための液体受入れ・払出し用管路４Ａ，４Ｂが接
続されてなる。 【効果】 掘削穴Ｈを大深度に形成することにより大容
量の貯槽２を備えた地下タンクを容易かつ低コストで構
築できる。また、大容量でありながら地表部における占
有面積は極めて小さく、土地の有効利用が図れる。さら
に、貯槽２の内圧と地下水圧とがバランスされ、貯槽２
を肉薄に形成することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液体貯蔵用地下タンクに
係わり、特に、ボーリングにより大深度に形成した掘削
穴を利用して構築するようにした液体貯蔵用地下タンク
に関する。

【０００２】

【従来の技術】液体の貯蔵を目的としたタンクとしては
様々なものがあり、その一つとして、冷暖房等に使用す
る蓄熱水を貯蔵する蓄熱槽がある。蓄熱槽としては周知
のとおり、地上あるいは建築物地階部分等に設置したい
わゆるプール型（水槽型）のものが一般的である。この
蓄熱槽は、特に近年において、建築物の大型化、熱源利
用地域の広域化、および熱源利用の多様化等により、非
常に大容量のものが要求されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の如き
蓄熱槽の大容量化を考えた場合、単に従来型すなわちプ
ール型の蓄熱槽の容量を増加させようとすればそれだけ
広大な土地を必要とすることになる。しかしながら、周
知の如き近年の地価高騰により、特に都市部においてか
かる蓄熱槽のためにそのような広大な土地を割くことは
不可能である。また、蓄熱槽は大容量となるほど当然そ
の構造および断熱対策等についても大規模なものとなり
大きなコストがかかるものとなる。さらにまた、プール
型の蓄熱槽は必然的に水平断面積の大きいものとなる。
このため、蓄熱水が外気に接する面積（界面部面積）が
大きく、空中への放熱量が大きくなり蓄熱効率の低下に
つながるものとなる。また、蓄熱水上下間の温度差が得
にくく、温度差の異なる熱源水を貯蔵するには蓄熱槽内
を水平方向に分割する必要がありコスト高になるといっ
た不具合もあった。

【０００４】本発明は上記の事情に鑑みて成されたもの
であって、小さい占有面積で大容量を貯留でき、しかも
低コストで構築することのできる液体貯蔵用地下タンク
を提供することを目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る液体貯蔵
用地下タンクは、地表からボーリングにより形成された
掘削穴内に、円筒状縦長に形成され内部に液体を貯留可
能とされた貯槽が埋設されて成り、しかも該貯槽はその
上端が少なくとも地上近傍にまで達するとともに、該貯
槽には貯蔵すべき液体を地上設備間で授受するための液
体受入れ・払出し用管路が接続されていることを特徴と
するものである。

【０００６】請求項２に係る発明は、請求項１記載の液
体貯蔵用地下タンクにおいて、前記貯槽が蓄熱水を貯留
するためのものであり、前記液体受入れ・払出し用管路
が熱交換器に接続されて成るものである。

【０００７】請求項３に係る発明は、請求項２記載の液
体貯蔵用地下タンクにおいて、前記液体受入れ・払出し
用管路が、前記熱交換器を介し一端が前記貯槽内の上端
部近傍に開口するとともに他端が前記貯槽内の底部近傍
に開口したものである。

【０００８】

【作用】請求項１に係る液体貯蔵用地下タンクでは、掘
削穴をボーリングにより形成するものであるから、軟岩
地域においても容易かつ安全に大深度化が実現可能であ
る。掘削穴を大深度に形成することにより大容量の貯槽
を備えた地下タンクを構成することができる。また、大
容量ものとしても地表部の占有面積は極めて小さいもの
となる。また、貯槽が満水に近い状態では、貯槽の内圧
を地下水圧とがバランスされるものとなり、貯槽を肉薄
に形成することができる。

【０００９】請求項２に係る液体貯蔵用地下タンクで
は、貯槽の深度を大きくしても蓄熱水の界面部面積を小
さくでき、外気への放熱量を小さくできる。また、貯槽
の上下方向の寸法を大きくできるため貯留水（蓄熱水）
上下間の温度差を明確に得ることができる。

【００１０】請求項３に係る液体貯蔵用地下タンクで
は、請求項２に係る発明により作用を有効利用した効率
的な蓄熱槽とすることができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１は本発明の一実施例で、本発明を蓄熱槽に適
用した例を示したものである。この蓄熱槽（液体貯蔵用
地下タンク）１において符号２は、この蓄熱槽１の主体
を成す貯槽である。この貯槽２内に蓄熱媒体となる液体
すなわち蓄熱水Ｗが貯留されている。

【００１２】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。この貯槽２は、一例として外径数メー
トル（６ｍ程度）のものとなっている。前記掘削穴Ｈの
深度は、貯槽２の容量、貯槽２の耐圧性、および地下水
圧、土圧等に鑑みて決定され、数十メートルから数百メ
ートル（６００ｍ程度）の大深度に及ぶ。ただし、該貯
槽２の径および長さはこれに限定されない。図示例のも
のでは掘削穴Ｈの深度を４００ｍとしている。ここで、
貯槽２は、その下端部が前記掘削穴Ｈの底部に達する一
方、その上端部は地表近傍にまで達する長さを有してい
る。すなわち、該貯槽２は掘削穴Ｈの深度とほぼ同等の
長さ寸法を有したものとなっている。また、掘削穴Ｈ内
の前記貯槽２の外側の部分には例えばモルタル等の充填
材３が充填されている。

【００１３】前記地盤Ｇの地上部における貯槽２の設置
された位置の近傍には、この場合、地上に構成された熱
利用設備の一部を構成する熱交換器２０が設置されてい
る。前記貯槽２からは、少なくとも２本の蓄熱水受入れ
・払出し用管路（液体受入れ・払出し用管路）４Ａ，４
Ｂが延出しており、これら蓄熱水受入れ・払出し用管路
４Ａ，４Ｂは共に前記熱交換器２０に接続されている。
なお、これら蓄熱水受入れ・払出し用管路４Ａ，４Ｂは
前記貯槽２内部において、一方の管路４Ａは貯槽２の最
上部近傍に開口し、他方の管路４Ｂは貯槽２の底部近傍
に開口したものとなっている。ただし、この場合、これ
ら蓄熱水受入れ・払出し用管路４Ａ，４Ｂは、実質的に
は双方別系統となるものではなく、前記熱交換器２０を
介して一つの管路を成すものとなっている。なお、図１
中符号Ｐ１，Ｐ２はそれぞれ前記蓄熱水受入れ・払出し
用管路４Ａ，４Ｂを介して蓄熱水Ｗを前記熱交換器２０
に導くためのポンプである。

【００１４】次に、上記構成となる蓄熱槽（液体貯蔵用
地下タンク）１の構築方法について図２ないし図９を参
照して説明する。

【００１５】上記蓄熱槽１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、図２のように地盤Ｇ内に
地表面ＧＬより地中連続壁５を構築する。本実施例にお
いて該地中連続壁５の内径は約６ｍ程度のものとなって
いる。この地中連続壁５の構築深さは数１０ｍ〜１００
ｍ程度である。

【００１６】地中連続壁５の構築後、図３に示すように
地中連続壁５の内部地盤を掘削機械にて掘削する。図中
符号６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５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７で満たしながら行う。ここでの掘削機
械６により形成する掘削穴Ｈの深度は、掘削穴Ｈの上方
部においてその掘削壁面に設ける支保鋼管８（後述）の
設置長さ分である。

【００１７】上記深度までボーリング掘削がされたなら
ば一旦、掘削機械６を退去させ、図４の如く掘削穴Ｈ内
に支保鋼管８を建て込む。支保鋼管８は、地中連続壁５
よりさらに深度の大きい部分に置いて掘削穴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８の
外径は掘削穴Ｈ内径に対し僅かだけ小さく設定されてい
る。また、この支保鋼管８は図示の如く建て込み時に
は、一端の開口をコンクリート底板９にて塞いである。

【００１８】前記支保鋼管８を掘削穴Ｈ内に建て込むた
めには、揚重手段１０によりこれを吊り上げた後、上部
開口８ａより該支保鋼管８内に泥水等の安定液７を注入
していき、浮力を調節しながら安定液７中、すなわち掘
削穴Ｈ内に沈めていく。図４中符号１１は、該支保鋼管
８内に安定液７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８を地
上にて接続するとともに、上記同様に、内部に安定液７
を注入することによりそれら接続された支保鋼管８を順
次掘削穴Ｈ内に送り込んでいく。

【００１９】支保鋼管８が設置されたならば、次いで図
５に示す如くその支保鋼管８の背面側、すなわち支保鋼
管８該面と掘削穴Ｈ内面との間にモルタル１２を裏込め
する。図５中符号１３はそのためのモルタル打設管であ
る。モルタル１２の裏込めにより、掘削穴Ｈは該モルタ
ル１２を介して支保鋼管８に強固に保護および支持され
たものとなる。

【００２０】次に、図６の如く前記掘削機械６により、
掘削穴Ｈをさらに掘削する。前記支保鋼管８の下端には
前記コンクリート底板９が設けてあるから、ここでの掘
削はこのコンクリート底板９を破砕してなされるものと
なる。この掘削も安定液７中にて実施される。

【００２１】上記の如く所定深度の掘削穴Ｈが掘削され
たならば、該掘削穴Ｈ内に貯槽２を設置する。貯槽２は
前記支保鋼管８と同様、その内部に浮力調整用の液体１
４を注入することにより掘削穴Ｈ内に沈設していく。実
施例では、この液体１４として前記支保鋼管８の設置の
時と同様、泥水を用いている。この貯槽２は本実施例で
は極めて長大なものであるから、図７および図８に示す
ように、既に形成された下部を沈設していきながら所定
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完成させいく。ただし、該貯槽
２が比較的小容量であって、地上にてその完成体を揚重
できるような場合には予めこの貯槽２を完成させ、その
後掘削穴Ｈ内に設置するようにしてもよい。

【００２２】前記蓄熱水受入れ・払出し用管路４Ｂは、
図７および図８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管路を順次継ぎ足していく
ことにより上方に延長していく。この管路４Ｂは、例え
ば図示しない支持金具等を用いて貯槽２の内面に支持さ
せるようにすればよい。

【００２３】上記の如く貯槽２が沈設され、かつ蓄熱水
受入れ・払出し用管路４Ａ，４Ｂが接続されたならば、
図９の如く掘削穴Ｈ内部にモルタル等の前記充填材３を
充填する。掘削穴Ｈ内に充満されていた安定液７は充填
材３の打設とともに排出する。以上で本実施例による蓄
熱槽（液体貯蔵用地下タンク）１の構築が完了する。

【００２４】次に、一実施例として上記構成とされた前
記蓄熱槽１の作用について説明する。図１０および図１
１はそれぞれ前記熱交換器２０を有して構成された熱利
用設備２１と、該熱利用設備２１による前記蓄熱槽１
（貯槽２）への蓄熱運転、および蓄熱槽（貯槽２）から
の採熱運転状況を示したものである。なお、これら図１
０および図１１において前記蓄熱槽１に関してはその貯
槽２のみを図示したものとしている。

【００２５】これら図１０および図１１において、符号
２２は例えば発電所等の熱供給源（排熱源）、また符号
２３は熱需要家等の熱利用源を示している。前記熱供給
源２２からは途中に前記熱交換器２０を介してループ状
に配設された熱供給系管路２４ａ，２４ｂが、また前記
熱利用源２３からは途中に同じく熱交換器２０を介して
ループ状に配設された熱利用系管路２５ａ，２５ｂが延
びている。前記熱供給系管路２４ａ，２４ｂおよび前記
熱利用系管路２５ａ，２５ｂにはそれぞれ、それら各管
路２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂの開閉および内部を
流れる流体の流量を調整するためのバルブＶ１〜Ｖ４が
設けられている。

【００２６】前記蓄熱槽１に蓄熱する場合は、前記バル
ブＶ３，Ｖ４を閉とし、バルブＶ１，Ｖ２を開とするこ
とにより、図１０に示すように前記熱利用系管路２５
ａ，２５ｂを閉塞し、前記熱供給系管路２４ａ，２４ｂ
を活かす。一方、蓄熱槽１においては、前記ポンプＰ２
を作動させて前記蓄熱水受入れ・払出し用配管４Ｂから
貯槽２内の蓄熱水Ｗを吸い上げ、該蓄熱水Ｗを前記熱交
換器２０を通過させた後、前記蓄熱水受入れ・払出し用
配管４Ａより貯槽２内に戻す。

【００２７】上記操作により、貯槽２下部の低温の蓄熱
水Ｗが熱交換器２０における熱交換により高温となり、
貯槽２の上部に還流される。すなわち熱供給源２２から
の排熱が該蓄熱槽１内に蓄熱される。ここで、高温の蓄
熱水Ｗは低温の蓄熱水Ｗより比重が小さいから高温の蓄
熱水Ｗは貯槽２上部に滞留することとなる。

【００２８】一方、蓄熱槽１の蓄熱を利用する場合は、
前記バルブＶ１，Ｖ２を閉とし、バルブＶ３，Ｖ４を開
とすることにより、図１１に示すように前記熱供給系管
路２４ａ，２４ｂを閉塞し、前記熱利用系管路２５ａ，
２５ｂを活かす。一方、蓄熱槽１においては、前記ポン
プＰ１を作動させて蓄熱水受入れ・払出し用配管４Ａか
ら貯槽２内の蓄熱水Ｗを吸い上げ、該蓄熱水Ｗを前記熱
交換器２０を通過させた後、前記蓄熱水受入れ・払出し
用配管４Ｂより貯槽２内に戻す。

【００２９】上記操作により、貯槽２上部の高温の蓄熱
水Ｗが熱交換器２０における熱交換により低温となり、
貯槽２の下部に還流される。すなわち蓄熱槽１の蓄熱エ
ネルギーが熱利用源２３に供給される。低温の蓄熱水Ｗ
は高温の蓄熱水Ｗより比重が大きいから高温の蓄熱水Ｗ
は貯槽２下部に滞留することとなる。

【００３０】上記蓄熱槽１では、蓄熱水Ｗが貯槽２内に
貯蔵された状態において、貯槽２の内圧は貯槽２および
充填材３を介して地盤Ｇからの土圧および地下水圧によ
り支えられるものとなる。しかも、地下水圧は一般に深
度が大きい所ほど大きくなるから、地下水圧と貯槽２に
かかる水頭圧（内圧）とがバランスし、そのため、貯槽
２の構成材（例えば鋼板等）を肉薄とすることができ
る。

【００３１】また、この蓄熱槽１は、掘削穴Ｈをボーリ
ングにより形成し、その掘削穴Ｈ内に円筒状縦長の貯槽
２を設置して構成したので、掘削深度を上記の如く大深
度として貯槽２を大容量とすることが容易にしかも安全
に実現可能となり、軟岩地域への構築も可能である。し
かも、そのように貯槽２を大容量のものとした場合で
も、地表部での占有面積を極めて小さくできる。従っ
て、地下の極めて高価な大都市の市街地にも広大な土地
を割くことなく超大容量の蓄熱槽１を構築することが可
能である。あるいはまた、広大な地表部を占有しながら
もその地下部が有効利用されていない例えばグランドや
公園等の地下部に構築することも勿論可能であり、土地
の有効利用が図れる。

【００３２】また、上記蓄熱槽１では、深度が大きく水
平断面積が小さいため、蓄熱水Ｗが外気に接する界面部
面積が小さく、外気への熱放熱が防止され、蓄熱効率の
低下が極力抑制される。また、深度、すなわち貯槽２の
上下方向の寸法が大きいために蓄熱水Ｗの上下間の温度
差を明確に得ることができる。そのため、貯槽２内に特
に高温用と低温用の別を設けることなく蓄熱槽としての
運用ができ、低コスト化が図れるものとなっている。

【００３３】さらに、地盤Ｇの性質によっては上記図示
例のもののように断熱材を設ける必要がなく、断熱工に
かかるコスト低減も実現可能である。ただし、前記充填
材３として断熱作用を有するものを用い、貯槽２に係る
断熱効果をより高めても無論よい。

【００３４】なお、上記実施例に係る蓄熱槽（液体貯蔵
用地下タンク）１においては、前記貯槽２がその全体が
前記掘削穴Ｈ内に埋設された構成のものとして説明した
が、例えば図１２に示すように前記貯槽２は、その上端
部が地表面ＧＬよりも上方に突出していて、蓄熱水Ｗの
水面が地表面ＧＬよりも上方にあっても構わない。

【００３５】さらに、この蓄熱槽（液体貯蔵用地下タン
ク）１を建築物の下部に複数構築し、該蓄熱槽１をその
建築物の基礎杭として機能させることもできる。その場
合には、貯槽２の管厚を上記実施例のものよりは若干大
きく設定すればよい。かかる構成とすれば、基礎杭を別
途設ける必要がなくなる。

【００３６】また、上記実施例では本発明を蓄熱槽に適
用した例について説明したが、本発明に係る液体貯蔵用
地下タンクはこれに限定されるものではなく、例えばＬ
ＰＧ，ＬＮＧ等、従来より貯蔵タンクにより貯蔵されて
いるあらゆる液体に適用可能である。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したとおり、請求項１に係る液
体貯蔵用地下タンクによれば、貯槽の容量は掘削深度を
適宜設定することにより自由に設定することができ、掘
削穴を大深度に形成することにより大容量の貯槽を備え
た地下タンクを構成することができる。また、掘削穴は
ボーリングにより形成するものであるから、軟岩地域に
おいても容易かつ安全に大深度化が実現可能である。し
かも、大容量でありながら地表部における占有面積は極
めて小さくでき、従って、地下の極めて高価な大都市の
市街地などにも超大容量のものを構築することが可能と
なり、土地の有効利用が図れる。また、貯槽を常時満水
に近い状態として使用する場合は、常にその水頭圧を維
持することができるので、大深度構成のものであっても
貯槽の内圧を地下水圧と常時バランスさせることが可能
であり、貯槽を肉薄に形成することができ、該貯槽に係
る製造コストの大幅低減が図れる。

【００３８】請求項２に係る発明によれば、貯槽の深度
を大きくして貯留水すなわち蓄熱水の界面部面積を小さ
くできるので、外気への熱放熱量が小さく蓄熱効率に優
れた蓄熱槽を構成することができる。また、貯槽の上下
方向の寸法を大きくできるため貯留水（蓄熱水）上下間
の温度差を明確に得ることができ、貯槽内部での蓄熱水
間の熱交換によるロスを小さくできる。

【００３９】請求項３に係る発明によれば、請求項２に
係る発明による効果を利用した効率的で低コストの蓄熱
槽を構成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る液体貯蔵用地下タンク
を示す縦断面図である。

【図２】図２は実施例に係る地下タンクの構築手順の一
例を示す縦断面図である。

【図３】同地下タンクの構築手順を図２に続いて示す縦
断面図である。

【図４】同地下タンクの構築手順を図３に続いて示す縦
断面図である。

【図５】同地下タンクの構築手順を図４に続いて示す縦
断面図である。

【図６】同地下タンクの構築手順を図５に続いて示す縦
断面図である。

【図７】同地下タンクの構築手順を図６に続いて示す縦
断面図である。

【図８】同地下タンクの構築手順を図７に続いて示す縦
断面図である。

【図９】同地下タンクの構築手順を図８に続いて示す縦
断面図である。

【図１０】同地下タンクを蓄熱槽として用いた際の作用
を説明する概略構成図である。

【図１１】同地下タンクを蓄熱槽として用いた際の作用
を説明する概略構成図である。

【図１２】本発明の他の実施例を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１ 蓄熱槽（液体貯蔵用地下タンク） ２ 貯槽 ４Ａ，４Ｂ 蓄熱水受入れ・払出し用管路（液体受入れ
・払出し用管路） ２０ 熱交換器 ２１ 熱利用設備（地上設備） Ｇ 地盤 ＧＬ 地表面 Ｈ 掘削穴 Ｗ 蓄熱水（液体）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地表からボーリングにより形成された掘
   削穴内に、円筒状縦長に形成され内部に液体を貯留可能
   とされた貯槽が埋設されて成り、しかも該貯槽はその上
   端が少なくとも地上近傍にまで達するとともに、該貯槽
   には貯蔵すべき液体を地上設備間で授受するための液体
   受入れ・払出し用管路が接続されていることを特徴とす
   る液体貯蔵用地下タンク。
2. 【請求項２】 前記貯槽は蓄熱水を貯留するためのもの
   であり、前記液体受入れ・払出し用管路が熱交換器に接
   続されて成る請求項１記載の液体貯蔵用地下タンク。
3. 【請求項３】 前記液体受入れ・払出し用管路は、前記
   熱交換器を介し、一端が前記貯槽内の上端部近傍に開口
   するとともに他端が前記貯槽内の底部近傍に開口したも
   のである請求項２記載の液体貯蔵用地下タンク。