JPH0718172B2 - 海底圧縮空気貯蔵槽の設置方法 - Google Patents

海底圧縮空気貯蔵槽の設置方法

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JPH0718172B2
JPH0718172B2 JP1222799A JP22279989A JPH0718172B2 JP H0718172 B2 JPH0718172 B2 JP H0718172B2 JP 1222799 A JP1222799 A JP 1222799A JP 22279989 A JP22279989 A JP 22279989A JP H0718172 B2 JPH0718172 B2 JP H0718172B2
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air storage
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正 瀬尾
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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30
0mの海底に貯蔵することが考えられる。
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、予め製作したコンク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。
〔発明が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
ンを海底に位置する際に、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〕
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
用のケーソンの底面に下部空間確保用部材を取付け、そ
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、下部空間確保用部材により形成
されたケーソンと底部と前記岩盤との隙間全体に、水中
コンクリート等の透水性がなく、流動性があり、硬化す
る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からなる。
〔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、または浮ドックなどにお
いて、コンクリート製のケーソン1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
下部空間確保用部材である脚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1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γ、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F1が、F1=A2×H×
γ=A2・H・γであり、また下面にかかる液圧F2が、F2
=A2×(H+A)×γ=A2・H・γ+A3・γであり、従
って、 F2=F1+A3・γ ………(1) である。
そこで、立方体11の体積をVとすると、浮力Pはアルキ
メデスの原理から P=V・γ=A3・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12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11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=0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
FV、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図のごとく空洞14を形成しても
海水が介入しないので浮力は発生しない。
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の場合、第9図の海底凸状自然岩盤13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30
0m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1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
をケーソ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
ソンの部材の面積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。
本発明で特に重要な効果は、ケーソンに浮力を生じさせ
ないようにするために、わざわざケーソンの底面に下部
空間確保用部材を取付けたことである。その下部空間確
保用部材により積極的に、かつ正確にケーソンの底部と
岩盤との間に隙間を設けることができ、その結果水中コ
ンクリート等の透水性がなく、流動性があり、硬化する
充填材をその隙間全体に投入しさえすればケーソンと岸
壁とが隙間なく容易に、かつ完全に一体化することがで
きるのでケーソンの下面には水が浸入せず発生を完全に
防止でき、海底へのケーソンの固定を容易かつ確実に行
うことができるのである。
【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. 【請求項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の底面に下部空間確保用部材
    を取付け、そのケーソンを、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、下部空間確保用部
    材により形成されたケーソンの底部と前記岩盤との隙間
    全体に、水中コンクリート等の透水性がなく、流動性が
    あり、硬化する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。
JP1222799A 1989-08-31 1989-08-31 海底圧縮空気貯蔵槽の設置方法 Expired - Lifetime JPH0718172B2 (ja)

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