JP3051895B2 - Rock tank for high pressure gas storage - Google Patents
Rock tank for high pressure gas storageInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は高圧気体の岩盤内貯蔵方法および高圧気体貯
蔵用岩盤タンクに係わり、特に、大容量の高圧気体の貯
蔵を低コストで実現することのできる、高圧気体の岩盤
内貯蔵方法および高圧気体貯蔵用岩盤タンクに関するも
のである。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for storing high-pressure gas in a rock and a rock tank for storing the high-pressure gas, and in particular, to realize storage of a large volume of high-pressure gas at low cost. The present invention relates to a method for storing a high-pressure gas in a rock and a rock tank for storing the high-pressure gas.
周知のとおり、高圧ガス等は通常、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。As is well known, high-pressure gas and the like are usually stored in a spherical tank or a cylindrical tank installed on the ground. These conventional high-pressure gas storage tanks are often made of, for example, a steel plate having a thickness of several tens of mm so as to withstand the internal storage pressure.
〔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、貯蔵容量が小さく、大容量の貯蔵施設を対象と
するとタンクが巨大構造体となって材料コストが膨大と
なり、かつ、建設空間として地表に広大な敷地を必要と
するといった問題がある。また、これらのタンクを地中
に設置するにしても、高い内圧に対する耐力を備えた構
造体としなければならず、敷地に関する問題は解消され
るものの、大容量対象では依然として膨大な施工コスト
がかかる等の問題がある。[Problems to be Solved by the Invention] However, in the above-mentioned conventional high-pressure gas storage tank, the storage capacity is small, and when a large-capacity storage facility is targeted, the tank becomes a huge structure and the material cost is enormous. In addition, there is a problem that a vast site on the ground surface is required as a construction space. In addition, even if these tanks are installed underground, the structure must be able to withstand high internal pressure, and although problems related to the site will be solved, huge construction costs will still be required for large capacity objects There are problems such as.
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８図は、その一構
成例を示したもので、岩盤１内に貯蔵空間２が形成され
ている。符号３は貯蔵物を受入れおよび払出しするため
の管路、符号４は、貯蔵気体の貯蔵圧を一定に保つウォ
ーターベッド５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。該方式では、貯蔵気体Ｇの内圧P1
と地下水圧P2とをバランスさせることにより、気体Ｇの
高圧貯蔵を実現しようとするものである。この方式で
は、貯蔵用タンク構成体として鋼板等の人工の工業材料
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、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
が大深度となりコストが掛かるものとなる。例えば、仮
に貯蔵気体Ｇの圧力（内圧）を100kg/cm2としようとし
た場合、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２は1000m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２内への浸出、
および貯蔵物の地下水への溶け込み等の問題もある。On the other hand, in recent years, a concept of a water seal system in which a liquid or a high-pressure gas is stored by using the underground rock cavity as it is and using the underground water pressure around the cavity has been proposed. FIG. 8 shows an example of the configuration, in which a storage space 2 is formed in a bedrock 1. Reference numeral 3 denotes a pipeline for receiving and discharging the stored material, and reference numeral 4 denotes a water supply and a supply for raising and lowering the level of a water bed 5 for keeping the storage pressure of the stored gas constant.
It is a pipe for discharge. In this method, the internal pressure P 1 of the stored gas G is
By balancing the underground water pressure P 2 and is intended to achieve a high pressure storage of gases G. In this method, since no artificial industrial material such as a steel plate is used as the storage tank structure, it can be economical with petroleum or the like having a relatively low pressure. However, in the case of high-pressure storage, the installation depth becomes large due to the balance between the storage pressure and the groundwater pressure, resulting in high costs. For example, if it is assumed that the pressure (internal pressure) of the storage gas G is 100 kg / cm 2 , the storage space 2 needs to be formed at a depth of 1000 m or more in order to obtain a groundwater pressure balanced with the internal pressure. There is. In addition, since the groundwater is in direct contact with the stored material, it leaches into the storage space 2 of the groundwater,
There are also problems such as the incorporation of stored materials into groundwater.
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、上記問
題点を排除し得、かつ低コストでの大容量の高圧気体の
貯蔵を可能とする、高圧気体の岩盤内貯蔵方法および高
圧気体貯蔵用岩盤タンクを実現することを目的とするも
のである。The present invention has been made in view of the above circumstances, and a method for storing a high-pressure gas in a bedrock and a high-pressure gas storage, which can eliminate the above-mentioned problems and enable low-cost storage of a large volume of a high-pressure gas. The purpose is to realize a rock tank for use.
本発明の請求項１に係る高圧気体貯蔵用岩盤タンク
は、高圧気体を貯蔵するために岩盤内に構成したタンク
であって、岩盤中に形成された空洞の内部に、気密性を
有しかつ外圧に対して変形を許容する柔構造容器体が、
前記空洞を構成する壁面との間に、透水性を有して地下
水を保有しかつ分割構造とされた壁体からなる応力伝達
層を介して設けられてなり、該応力伝達層は、この応力
伝達層から地下水を排水することでその地下水圧を制限
するための地下水圧調整手段に導水路を介して連通され
ていることを特徴とする。The high-pressure gas storage rock tank according to claim 1 of the present invention is a tank configured in a rock for storing a high-pressure gas, and has airtightness inside a cavity formed in the rock and A flexible container that allows deformation against external pressure,
Between the wall surface constituting the cavity, a stress transmitting layer comprising a wall having a permeability and holding groundwater and having a divided structure is provided via a stress transmitting layer, and the stress transmitting layer The apparatus is characterized in that groundwater is drained from the transmission layer to communicate with the groundwater pressure adjusting means for limiting the groundwater pressure via a headrace.
本発明の請求項２に係る高圧気体貯蔵用岩盤タンク
は、請求項１に係る高圧気体貯蔵用岩盤タンクにおい
て、前記地下水調整手段は、前記岩盤内に前記空洞と別
設された貯水空間と、該貯水空間内に貯留された地下水
を排出するための排水手段とで構成されていることを特
徴とする。The high-pressure gas storage rock tank according to claim 2 of the present invention is the high-pressure gas storage rock tank according to claim 1, wherein the groundwater adjusting means includes a water storage space provided separately from the cavity in the rock. And drainage means for discharging groundwater stored in the water storage space.
柔構造容器体の内部に高圧気体を封入すると、この柔
構造容器体は外圧に体して変形を許容するものであるか
ら、高圧気体貯蔵時、貯蔵圧は該柔構造容器体および応
力伝達層を介して岩盤により支持される。このとき、柔
構造容器体の背面側に存在して応力伝達層に保有されて
いる地下水の地下水圧が高まるから、地下水の一部は導
水路を介して貯水空間内に逃げ、柔構造容器体の背面側
より排出されるものとなる。When a high-pressure gas is sealed in the inside of the flexible structure container, the flexible structure container is deformed under the external pressure, so that when storing the high-pressure gas, the storage pressure is increased by the flexible structure container and the stress transmission layer. Is supported by the bedrock. At this time, since the groundwater pressure of the groundwater present on the back side of the flexible structure container and held in the stress transmission layer increases, a part of the groundwater escapes into the water storage space through the headrace, and the flexible structure container Will be discharged from the back side of.
一方、柔構造容器体の内圧は貯蔵気体の払出しととも
減少し、これに伴い柔構造容器体が変形し、容器体の内
圧に見合う量の地下水が地下水調整手段より導水路を介
して容器体背面部に補給され、同時に空洞周辺の地下水
も集まってくるが、応力伝達層の保有する地下水が導水
路を介して地下水圧調整手段により適宜排水されて地下
水圧が過度に上昇しないように制限される。On the other hand, the internal pressure of the flexible container decreases with the discharge of the stored gas, and the flexible container deforms accordingly, and groundwater of an amount corresponding to the internal pressure of the container is supplied from the groundwater adjusting means to the container via the headrace. The groundwater around the cavity is also collected at the same time as it is replenished to the back, but the groundwater held by the stress transmission layer is drained appropriately by the groundwater pressure adjusting means through the water channel, so that the groundwater pressure is not excessively increased. You.
また、柔構造体容器体により、貯蔵空間と地下水とは
縁切りされたものとなり、貯蔵物と地下水とが互いに直
接的に接することはない。さらに、応力伝達層はたとえ
ば多孔質コンクリート造の壁体からなるので柔構造容器
体を外側から安定かつ確実に支持可能であり、しかもそ
の応力伝達層は一体構造ではなく複数のブロックに分割
された分割構造のものであるので、柔構造容器体に生じ
た応力を岩盤に対して効果的に伝達でき、柔構造容器体
に局所的な応力集中が生じることを回避できる。In addition, the storage space and the groundwater are cut off by the flexible structure container body, and the storage material and the groundwater do not directly contact each other. Further, since the stress transmission layer is made of, for example, a porous concrete wall, the flexible structure container can be stably and reliably supported from the outside, and the stress transmission layer is not integrated but divided into a plurality of blocks. Because of the divided structure, the stress generated in the flexible structure container can be effectively transmitted to the rock, and local stress concentration in the flexible structure container can be avoided.
以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明す
る。Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
第１図および第２図は本発明の第一実施例を示すもの
で、図中全体として符号10で示すものが本発明に係る高
圧気体貯蔵用岩盤タンク（以下、“岩盤タンク”と略称
する）である。また、符号31は地上施設、23は、該岩盤
タンク10と地上施設31とをつなぐ気体の受入れ・払出し
用のシャフトである。FIGS. 1 and 2 show a first embodiment of the present invention. In FIG. 1 and FIG. 2, a reference numeral 10 generally designates a high-pressure gas storage rock tank (hereinafter referred to as a "rock tank") according to the present invention. ). Reference numeral 31 denotes a ground facility, and reference numeral 23 denotes a gas receiving / discharging shaft connecting the bedrock tank 10 and the ground facility 31.
この岩盤タンク10は、岩盤１中に形成された空洞11の
内部に、気密性を有しかつ外圧に対して変形を許容する
容器体（柔構造容器体）12を、前記空洞11を構成する壁
面1aとの間に透水性を有した応力伝達層１を介して設け
られてなり、かつ、前記応力伝達層14を導水路25を介し
て地下水圧調整手段26と連通させたことを特徴とするも
のである。In the rock tank 10, a container (flexible structure) 12 having airtightness and allowing deformation under an external pressure is formed inside a cavity 11 formed in the rock 1. A stress transmitting layer 1 having water permeability between the wall surface 1a and the stress transmitting layer 14 and a groundwater pressure adjusting means 26 through a water conduit 25. Is what you do.
この岩盤タンク10を構成するタンク本体Ｔは第１図に
示しかつ以下に詳述する断面構造を成して、第２図に側
面図として示す如く岩盤１内に延在したものとなってい
る。The tank body T constituting the rock tank 10 has a sectional structure shown in FIG. 1 and described in detail below, and extends into the rock 1 as shown in a side view in FIG. .
前記空洞11は、図示しない立坑より搬入された掘削装
置等により岩盤１を掘削することにより形成され、本実
施例では、幅10m〜20m、高さ15m〜25mのものとしてい
る。長さは計画貯蔵容量に応じて任意に設定される。こ
の空洞11はロックボルト15,15,…により支持・補強され
ている。The cavity 11 is formed by excavating the bedrock 1 with an excavator or the like carried in from a shaft not shown, and has a width of 10 m to 20 m and a height of 15 m to 25 m in the present embodiment. The length is arbitrarily set according to the planned storage capacity. The cavity 11 is supported and reinforced by lock bolts 15, 15,.
前記空洞11を構成する前記壁面1aは、第３図にも示す
ように、その全体を吹付けコンクリート13によりライニ
ングされている。ただし、ここでの吹付けコンクリート
13の作用は壁面1aのシール等を目的とするものではな
く、掘削により凹凸に形成された壁面1aを均すことを目
的で施工されるものとなっている。As shown in FIG. 3, the entire wall surface 1a of the cavity 11 is lined with shotcrete 13. However, the shotcrete here
The action of 13 is not intended to seal the wall 1a or the like, but is performed for the purpose of leveling the uneven wall 1a formed by excavation.
前記吹付けコンクリート13の内側にはさらに、コンク
リート16と、このコンクリート16内に埋設される補強筋
17とからなる壁体18が構成されている。ここでのコンク
リート16は多孔質のもので優れた透水性を有し、かつ高
強度のものとなっている。また、このコンクリート16よ
り構成される前記壁体18はこの場合、その全体が一体と
なるものではなく、断面においてほぼ閉塞環状を呈す少
なくともその環形成方向に、複数のブロック19,19,…に
分割された構成とされ、各ブロック19間は目地材20によ
り互いに縁切りされたものとなっている。この場合、目
地材20としてはアスファルトを使用している。なお実施
例においてこの壁体18は、その長手方向に対してもブロ
ック19,19に分割された構成となっている。また、前記
補強筋17はこの場合、地下水に対する防錆および変形許
容性を考慮してFRP（繊維補強プラスチック）製のもの
としている。そして、本実施例では、前記吹付けコンク
リート13と該壁体18とにより応力伝達層14が構成された
ものとなっている。Inside the shotcrete 13, furthermore, concrete 16 and reinforcing bars embedded in the concrete 16 are provided.
A wall body 18 is formed. The concrete 16 here is porous and has excellent water permeability and high strength. In this case, the wall body 18 composed of the concrete 16 is not integrally formed as a whole, but is formed into a plurality of blocks 19, 19,. The blocks 19 are divided, and the blocks 19 are separated from each other by joint materials 20. In this case, asphalt is used as the joint material 20. In the embodiment, the wall 18 is also divided into blocks 19, 19 in the longitudinal direction. In this case, the reinforcing bars 17 are made of FRP (fiber reinforced plastic) in consideration of rust prevention against groundwater and tolerance for deformation. In this embodiment, the stress transmission layer 14 is constituted by the shotcrete 13 and the wall 18.
さらに、前記壁体18の内側には容器体12が形成されて
いる。この場合、この容器体12は多数の鋼板21,21,…を
幅方向および長さ方向に溶接・接続することにより構成
され、気密性を有したものとなっている。また、これら
鋼板21の板厚は数cm（ここでは1cm前後）のものとなっ
ており、これにより該容器体12は、該容器体12内に高い
圧力が加えられた際に容易に変形（膨張）し得るものと
なっている。Further, the container 12 is formed inside the wall 18. In this case, the container body 12 is formed by welding and connecting a large number of steel plates 21, 21, ... in the width direction and the length direction, and has airtightness. The thickness of these steel plates 21 is several cm (here, about 1 cm), so that the container 12 is easily deformed when a high pressure is applied inside the container 12 ( Expansion).
前記導水路25は、第１図に示すように、上記の如き断
面構造を有して構成されたタンク本体Ｔの底部から延出
され、岩盤１中をほぼ水平方向に延び、同じく岩盤１内
に形成された貯水空間27で終端するものとなっている。
この導水路25は、例えば砂礫等により構成されることに
より極めて透水性の高いものとなっている。また、この
場合、第３図にも示すようにタンク本体Ｔの底部には吹
付けコンクリート13を施工せず、その部分を砂礫等によ
り構成することにより、タンク本体Ｔから導水路25への
地下水の流れ、あるいは導水路25からタンク本体Ｔへの
地下水の流れがスムーズに行えるようになっている。As shown in FIG. 1, the headrace 25 extends from the bottom of the tank body T having the above-described cross-sectional structure, extends substantially horizontally in the bedrock 1, and also extends in the bedrock 1. It terminates in the water storage space 27 formed at the end.
The headrace 25 is made of, for example, sand and gravel, and has extremely high water permeability. In this case, as shown in FIG. 3, the spray concrete 13 is not applied to the bottom of the tank body T, and the portion is made of gravel or the like. Or the flow of groundwater from the water conduit 25 to the tank body T can be smoothly performed.
前記貯水空間27は、岩盤１内における前記タンク本体
Ｔに比較的近接した位置に、その底面レベルをタンク本
体Ｔの底面レベルとほぼ一致させて形成されている。ま
た、この貯水空間27には、該貯水空間27に貯留された地
下水を該貯水空間27より排出するための排水手段28が設
けられている。排水手段28はこの場合、水中ポンプ29
と、この水中ポンプに接続された排水シャフト30とから
構成されている。そして、本実施例では、上記貯水空間
27と排水手段28とによって本発明に係る地下水圧調節手
段26が構成されたものとなっている。The water storage space 27 is formed at a position relatively close to the tank main body T in the bedrock 1 so that the bottom surface level substantially matches the bottom surface level of the tank main body T. Further, the water storage space 27 is provided with a drainage means 28 for discharging groundwater stored in the water storage space 27 from the water storage space 27. In this case, the drainage means 28 is a submersible pump 29
And a drain shaft 30 connected to the submersible pump. In the present embodiment, the water storage space
The underground water pressure adjusting means 26 according to the present invention is constituted by the 27 and the drainage means 28.
上記構成となる高圧気体貯蔵用岩盤タンク10を構築す
るには下記の手順による。The following procedure is used to construct the high-pressure gas storage rock tank 10 having the above configuration.
まず、地下の岩盤１を掘削することにより、タンク本
体Ｔ用の空洞11、および貯水空間27を形成し、さらに、
それら壁面1a等は前記ロックボルト15等により保護する
とともに、前記吹付けコンクリート13を施工する。前記
導水路25についても、空洞11および貯水空間27の掘削時
に、同時に施工する。First, by excavating the underground rock 1, the cavity 11 for the tank body T and the water storage space 27 are formed.
The wall surfaces 1a and the like are protected by the lock bolts 15 and the like, and the shotcrete 13 is applied thereto. The water conduit 25 is also constructed at the same time when the cavity 11 and the water storage space 27 are excavated.
次に、前記吹付けコンクリート13の内面側に前記コン
クリート16を打設することにより壁体18を形成する。コ
ンクリート16の打設にあたっては予め前記補強筋17を埋
設しておく。また、前記壁体18は上述した如くブロック
状に分割された構成となるものであるから、この場合コ
ンクリート16は、前記目的材20によって区切られる高さ
分づつ打ち足していくようにする。Next, the wall body 18 is formed by casting the concrete 16 on the inner surface side of the shotcrete 13. When the concrete 16 is cast, the reinforcing bars 17 are buried in advance. Further, since the wall body 18 is configured to be divided into blocks as described above, in this case, the concrete 16 is filled by the height divided by the target material 20.
上記の如く壁体18が構築され、該壁体18と前記吹付け
コンクリート13とによる応力伝達層14が形成されたなら
ば、この応力伝達層14の内壁面すなわち壁体18の内壁面
18aに、前記鋼板21,21,…を組み立てることにより容器
体12を構成する。鋼板21は予め工場にて製作しておき、
それら鋼板21,21,…を現場で溶接することにより容器体
12を構成する。When the wall 18 is constructed as described above and the stress transmission layer 14 is formed by the wall 18 and the shotcrete 13, the inner wall surface of the stress transmission layer 14, that is, the inner wall surface of the wall 18 is formed.
The container body 12 is constructed by assembling the steel plates 21, 21,. Steel plate 21 is manufactured in advance at the factory,
By welding these steel plates 21, 21, ... on site, the container body
Make up 12.
そして、前記容器体12に受入れ・払出し用シャフト23
を接続し、また、前記貯水空間27に排水シャフト30を接
続して高圧気体貯蔵用岩盤タンク10を完成する。Then, the receiving / discharging shaft 23 is
The drainage shaft 30 is connected to the water storage space 27 to complete the high-pressure gas storage rock tank 10.
次に、上記の如く構成された高圧気体貯蔵用岩盤タン
ク10の作用について説明する。Next, the operation of the high-pressure gas storage rock tank 10 configured as described above will be described.
高圧気体がタンク本体Ｔの容器体12内に貯蔵された状
態において、この容器体12は内圧を受け、これに追従し
て容器体12は壁体18の壁面18aに向かって変形（膨張）
・密着し、内圧を壁体18に伝える。壁体18に伝えられた
内圧は、さらに吹付けコンクリート13を介して岩盤１に
伝達される。すなわち、高圧気体の貯蔵圧は、応力伝達
層14（壁体18＋吹付けコンクリート13）を介して岩盤１
に支持されるわけである。つまり、このように、容器体
12と岩盤１の壁面1aとの間に応力伝達層14を形成するこ
とにより、容器体12に生じた応力を、凹凸なる壁面1aに
まんべんなく、かつ容器体12の特定箇所への応力集中を
招くことなく効果的に伝達することができるわけであ
る。また、その際、前記壁体18は、上記の如く分割構成
とされているため、容器体12の変形をより効率的に岩盤
１に伝達することができる。In a state where the high-pressure gas is stored in the container body 12 of the tank body T, the container body 12 receives the internal pressure, and the container body 12 is deformed (expanded) toward the wall surface 18a of the wall body 18 following the internal pressure.
-Adhere and transmit the internal pressure to the wall 18. The internal pressure transmitted to the wall 18 is further transmitted to the bedrock 1 through the shotcrete 13. That is, the storage pressure of the high-pressure gas is controlled by the stress
It is supported by. In other words, like this, the container body
By forming the stress transmission layer 14 between the wall 12 and the wall 1a of the rock 1, the stress generated in the container 12 is evenly distributed on the uneven wall 1a, and the stress is concentrated on a specific portion of the container 12. It is possible to communicate effectively without any problem. Further, at this time, since the wall 18 is divided as described above, the deformation of the container 12 can be transmitted to the rock 1 more efficiently.
そして、前記応力伝達層14を構成する前記壁体18は透
水性を有し、内部に地下水を含有したものとなっている
から、容器体12の変形およびそれに伴う岩盤１の変形に
より該壁体18内に含有された地下水が加圧され、その一
部が導水路25に逃げ、前記貯水空間27内に貯留されるも
のとなる。これによって貯水空間27内の水位は上昇する
から、一定基準の水位を越えた地下水は前記排水手段28
により排出する。Since the wall 18 constituting the stress transmitting layer 14 has water permeability and contains groundwater inside, the wall 18 is deformed by the deformation of the container 12 and the deformation of the rock 1 accompanying the deformation. The groundwater contained in 18 is pressurized, part of which escapes to headrace 25 and is stored in water storage space 27. As a result, the water level in the water storage space 27 rises.
To be discharged.
ところで、先にも述べたように、前記吹付けコンクリ
ート13は、岩盤１の壁面1aの凹凸を均すことによって打
設コンクリート16の充填性を高めるために設けたもので
あり、可能であれば、応力伝達層14は１層にて構成した
ものであってもよい。また、ここでは、壁体18を高強度
多孔質コンクリートにより構成したが、該壁体18に付い
ては必ずしもコンクリートでなければならないものでな
く、優れた透水性と強度とを備えたものであれば他の材
料あるいは構造のものであってもよい。By the way, as described above, the shotcrete 13 is provided in order to improve the filling property of the cast concrete 16 by leveling the unevenness of the wall surface 1a of the rock 1 and, if possible, The stress transmission layer 14 may be formed as a single layer. Further, here, the wall body 18 is made of high-strength porous concrete, but the wall body 18 does not necessarily have to be concrete, and may have excellent water permeability and strength. Any other material or structure may be used.
さて、一方、貯蔵気体Ｇの払出しによりタンク本体Ｔ
内（容器体12内）の貯蔵圧が低下すると、これに伴い容
器体12は変形（元の状態に復帰）する。このとき、その
ままの状態では、容器体12の変形に見合った水量の地下
水が導水路25を介して貯水空間27から、あるいは空洞11
の周囲地盤から応力伝達層14（壁体18）に供給される
（引き戻される）が、ここでは、容器体12背面の地下水
圧が、低下した容器体12内圧とバランスするように、貯
水空間27内の地下水を排水手段28により排出する。つま
り、地下水が容器体12の背面側（すなわち応力伝達層1
4）に極力引き戻されないように操作するわけである。On the other hand, the tank body T
When the internal storage pressure (inside the container body 12) decreases, the container body 12 is deformed (returns to the original state). At this time, in the state as it is, the amount of groundwater corresponding to the deformation of the container body 12 is supplied from the water storage space 27 through the headrace channel 25 or from the cavity 11.
Is supplied (pulled back) from the surrounding ground to the stress transmission layer 14 (wall body 18), but here, the water storage space 27 is adjusted so that the groundwater pressure on the back of the container body 12 is balanced with the reduced internal pressure of the container body 12. The underground water inside is drained by the drainage means 28. That is, the groundwater flows on the back side of the container 12 (that is, the stress transmission layer 1).
The operation is performed so as not to be pulled back as much as possible in 4).
これにより、貯蔵気体Ｇが払い出されて容器体12の内
圧が低下したときでも、容器体12が地下水による強い外
圧を受けることがないから、容器体12を上記の如く比較
的肉厚の小さい鋼板21を使用して柔構造に構成すること
が可能となる。そして、高い内圧（貯蔵圧）に対して
は、その容器体12の変形によってその内圧を岩盤１によ
って支持させるようにしたので、上記の如き大容量の貯
蔵タンクを低コストで構築することが可能となる。Thereby, even when the stored gas G is discharged and the internal pressure of the container body 12 is reduced, the container body 12 does not receive a strong external pressure due to groundwater, so that the container body 12 is relatively small in thickness as described above. It is possible to configure a flexible structure using the steel plate 21. For high internal pressure (storage pressure), the inner pressure is supported by the rock 1 by deformation of the container body 12, so that a large-capacity storage tank as described above can be constructed at low cost. Becomes
第４図ないし第６図はそれぞれ、上述した如き貯蔵気
体Ｇの受入れ・払出しに対応した貯蔵内圧の変化（第４
図）、岩盤空洞11に作用する外力（第５図）、地下水圧
および貯水空間27内水位（第６図）を示したものであ
る。以下、これらの図について説明する。FIGS. 4 to 6 show changes in the storage internal pressure (FIG. 4) corresponding to the reception and discharge of the storage gas G as described above.
FIG. 5 shows the external force acting on the rock cavity 11 (FIG. 5), the groundwater pressure, and the water level in the storage space 27 (FIG. 6). Hereinafter, these figures will be described.
t0→t1において貯蔵気体Ｇが容器体12内に貯留されて
いく（第４図）と、それに従って岩盤１に作用する外力
Pr、および地下水圧Pw（貯留地下水レベルWl）も上昇す
る（第５図、第６図）。When the stored gas G is stored in the container 12 from t 0 to t 1 (FIG. 4), the external force acting on the rock 1 accordingly
Pr and the groundwater pressure Pw (reserved groundwater level Wl) also increase (FIGS. 5 and 6).
さらに、t1→t2において貯蔵気体Ｇを容器体12内に高
圧封入していく（第４図）と、その内圧Pgが岩盤１によ
って支持されることから、岩盤１に作用する外力Prは同
様に上昇（第５図）していくが、容器体12の背面側の応
力伝達層14（壁体18）内に含有されていた地下水は導水
路25を介して容器体背面より排出されるため、容器体12
の背面側の地下水圧Pwはほぼ一定に保たれ（第６図）、
一定値以上に上昇することはない。このとき、先にも述
べたように貯水空間27内の地下水レベルWlが基準値以上
となった場合にはその貯留水を前記排水手段28により排
出し、容器体12背面側に存在する地下水圧Pwを貯蔵気体
Ｇの最小貯蔵圧Pg−maxに保持する。Further, when the stored gas G is sealed at a high pressure in the container 12 at t 1 → t 2 (FIG. 4), the internal pressure Pg is supported by the rock 1, and the external force Pr acting on the rock 1 is Similarly, the groundwater contained in the stress transmission layer 14 (wall 18) on the back side of the container 12 is discharged from the back of the container via the water conduit 25 (FIG. 5). For the container body 12
The underground water pressure Pw on the back side of is kept almost constant (Fig. 6),
It does not rise above a certain value. At this time, when the groundwater level Wl in the water storage space 27 becomes equal to or higher than the reference value as described above, the stored water is discharged by the drainage means 28, and the groundwater pressure existing on the back side of the container 12 is Pw is kept at the minimum storage pressure Pg-max of the storage gas G.
一方、t2→t3における貯蔵気体Ｇの放出時には、容器
体12の内圧Pgは減少し（第４図）、それに従い、この内
圧を支持する岩盤１に作用する外力Prも減少していく
（第５図）。このとき、容器体12の背面側に引き戻され
るべき地下水を排水手段に排水するため、容器体12の背
面側に存在する地下水の地下水圧Pwは減少傾向となる
（第６図）わけである。On the other hand, when the stored gas G is released at t 2 → t 3, the internal pressure Pg of the container body 12 decreases (FIG. 4), and accordingly, the external force Pr acting on the rock 1 supporting this internal pressure also decreases. (FIG. 5). At this time, since the groundwater to be drawn back to the back side of the container body 12 is drained to the drainage means, the groundwater pressure Pw of the groundwater present on the back side of the container body 12 tends to decrease (FIG. 6).
貯蔵気体Ｇが全規定量払い出された後、受入れ操作が
行なわれない状態（t3→t4）において、容器体12背面側
の地下水圧Pw（貯留地下水レベルWl）が上昇している
（第６図）のは、空洞11周辺からの地下水が容器体12の
背面側に流出するためである。ただし、この場合でも、
基準値（Pg−min）を越える分に付いては導水路25を介
して前記地下水調整手段26により排出する。After the stored gas G has been dispensed in the specified amount, in the state where the receiving operation is not performed (t 3 → t 4 ), the groundwater pressure Pw (the stored groundwater level Wl) on the back side of the container body 12 is increasing ( FIG. 6) is because groundwater from around the cavity 11 flows out to the back side of the container 12. However, in this case,
The water exceeding the reference value (Pg-min) is discharged by the groundwater adjusting means 26 through the water conduit 25.
このように、上記岩盤タンク10によれば、高圧気体を
貯蔵したとき、容器体12を変形せしめて貯蔵圧（内圧）
を応力伝達層14を介して岩盤１に支持させるとともに、
地下水圧（外圧）に対しては、地下水の一部を容器体12
の背面部より排水・調整するようによって、容器体12に
過大な地下水圧がかからないようにしたので、容器体を
肉厚な鋼板等により構成する必要がなく、したがって材
料コスト等が大幅に削減され、大容量の貯蔵タンクを低
コストで構築することができる。しかも、先に述べた封
水方式の如く形成深度を貯蔵圧に鑑みて決定する必要が
なく、高圧貯蔵を低深度で実現することができ、より一
層のコスト低減化が実現される。さらには、貯蔵空間と
岩盤とが容器体12により完全に縁切りされるため、貯蔵
気体と地下水とが直接に触れ合うことがなく、したがっ
て、地下水の貯蔵空間内への浸出、あるいは貯蔵気体の
地下水への溶け込みといったことを確実に阻止すること
もできる。As described above, according to the rock tank 10, when the high-pressure gas is stored, the container body 12 is deformed to store the high-pressure gas (internal pressure).
Is supported on the bedrock 1 through the stress transmission layer 14,
For groundwater pressure (external pressure), a part of groundwater is
Excessive groundwater pressure is not applied to the container body 12 by draining and adjusting from the back of the container, so there is no need to configure the container body with a thick steel plate etc., and therefore material costs etc. are greatly reduced. In addition, a large-capacity storage tank can be constructed at low cost. Moreover, it is not necessary to determine the formation depth in consideration of the storage pressure as in the above-described water sealing method, and high-pressure storage can be realized at a low depth, and further cost reduction can be realized. Further, since the storage space and the bedrock are completely separated by the container 12, the stored gas and the groundwater do not come into direct contact with each other. It is also possible to surely prevent the melting of the metal.
次に、第７図は本発明の第二実施例を示すものであ
る。本実施例において第一実施例と同じ構成要素には同
符号を付してある。Next, FIG. 7 shows a second embodiment of the present invention. In this embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
本実施例のものでは、容器体12が、前実施例のものよ
りも極めて肉薄な鋼板21′より構成され、さらに、この
容器体12の外面側（背面側）には、スポンジ等の多孔質
材料よりなるバッファ材22が設けられている。その他の
構造は上記第一実施例のものと同じである。したがっ
て、バッファ材22は前記容器体12と壁体18との間に設け
られ、この場合は、前記吹付けコンクリート13、壁体1
8、該バッファ材22により応力伝達層14が構成されたも
のとなっている。In this embodiment, the container 12 is made of a steel plate 21 'which is much thinner than that of the previous embodiment, and the outer surface (back side) of the container 12 is made of a porous material such as sponge. A buffer material 22 made of a material is provided. Other structures are the same as those of the first embodiment. Therefore, the buffer material 22 is provided between the container body 12 and the wall body 18, and in this case, the shot concrete 13 and the wall body 1 are provided.
8. The stress transmitting layer 14 is constituted by the buffer material 22.
この場合、容器体12を構成する前記鋼板21′の板厚は
数mmのもので、かつ、図示されるように長手方向に延び
る波形の突条21aを形成したものとなっている。バッフ
ァ材22は、薄肉である鋼板21′を介して伝達される内圧
を壁体18に均等に伝えるためのものである。In this case, the steel plate 21 'constituting the container body 12 has a plate thickness of several mm and has a corrugated ridge 21a extending in the longitudinal direction as shown in the figure. The buffer material 22 is for uniformly transmitting the internal pressure transmitted through the thin steel plate 21 ′ to the wall 18.
上記第二実施例に係る岩盤タンク10によれば、容器体
12を構成する鋼板21′が第一実施例のものよりも薄く、
容器体12の外力に対する変形量が大きいから、比較的変
形が容易な岩盤１に適用すると効果的である。つまり、
岩盤１が外力に対して変形し易い場合でも、容器体12は
それに追従して変形することができるから、貯蔵圧を確
実に岩盤１に支持させることができるわけである。According to the rock tank 10 according to the second embodiment, the container body
The steel plate 21 'constituting 12 is thinner than that of the first embodiment,
Since the amount of deformation of the container body 12 with respect to the external force is large, it is effective to apply it to the rock 1 which is relatively easily deformed. That is,
Even when the bedrock 1 is easily deformed by an external force, the container body 12 can be deformed following the deformation, so that the bedrock 1 can reliably support the storage pressure.
そして、本発明においては、内圧の低下時には地下水
圧を容器体12の背面部より排出し、外圧が容器体12に極
力掛からないようにしたからこそ、このように容器体12
を薄肉な材料で構成することができるわけである。ま
た、本実施例のものでは、容器体12の構成材料がさらに
薄肉のものとなるため、材料コスト、製作コストの両面
において第一実施例のものよりも一層のコスト低減化が
図れる。Then, in the present invention, when the internal pressure is reduced, the groundwater pressure is discharged from the back portion of the container body 12 so that the external pressure is prevented from being applied to the container body 12 as much as possible.
Can be made of a thin material. Further, in the case of the present embodiment, since the constituent material of the container body 12 is thinner, the cost can be further reduced in both the material cost and the manufacturing cost as compared with the first embodiment.
なお、実施例では、地下水調整手段26を、貯水空間27
と排水手段28とより構成したものとしたが、本発明に係
る地下水調整手段は実施例のものに限られるものではな
く、要は、応力伝達層14から地下水の排水を行ってその
保有地下水圧を制限できるような構成のものであればよ
い。また、上記２つの実施例においては、容器体12を共
に鋼板21（21′）により構成した例を示したが、本発明
における容器体12の構成体としては必ずしも鋼板に限ら
れるものではなく、例えば地下水圧がほぼ０に近いよう
な場合には、それを高耐圧シート等により構成すること
も可能である。In the embodiment, the groundwater adjusting means 26 is provided in the storage space 27.
And the drainage means 28, but the groundwater adjusting means according to the present invention is not limited to the embodiment. Any configuration can be used as long as the configuration can restrict the above. Further, in the above two embodiments, an example in which the container body 12 is both formed of the steel plate 21 (21 ') is shown, but the structure of the container body 12 in the present invention is not necessarily limited to the steel plate. For example, when the groundwater pressure is almost zero, it can be constituted by a high pressure-resistant sheet or the like.
以上説明したとおり、本発明の請求項１に係る高圧気
体貯蔵用岩盤タンクによれば、高圧気体貯蔵時（受入れ
時）には、柔構造容器体を変形せしめて貯蔵圧（内圧）
を応力伝達層を介して岩盤に支持させるとともに、地下
水圧（外圧）に対しては、地下水の一部を地下水圧調整
手段により柔構造容器体の背面部より排水・調整するこ
とによって、貯蔵気体の払出し時に柔構造容器体に過大
な地下水圧が掛からないように制限するように構成した
ので、容器体を肉厚な鋼板等により構成する必要がな
く、したがって材料コスト等が大幅に削減され、大容量
の貯蔵タンクを低コストで構築することができる。加え
て、構築深度は貯蔵圧，地下水圧に支配されることなく
設定することが可能なため高圧貯蔵を低深度で実現する
ことができ、一層のコスト低減化が実現される。さらに
は、貯蔵空間と岩盤とが柔構造容器体により完全に縁切
りされるため、貯蔵気体と地下水とが直接に触れ合うこ
とがなく、したがって、地下水の貯蔵空間内への浸出、
あるいは貯蔵気体の地下水への溶け込みを確実に防止す
ることができる。As described above, according to the high-pressure gas storage rock tank according to claim 1 of the present invention, when storing the high-pressure gas (when receiving), the flexible structure container is deformed to store the high-pressure gas (internal pressure).
Is supported by the bedrock through the stress transmission layer, and against groundwater pressure (external pressure), a part of the groundwater is drained and adjusted from the back side of the flexible container by the groundwater pressure adjusting means, thereby storing the stored gas. In order to prevent excessive underground water pressure from being applied to the flexible structure container at the time of dispensing, it is not necessary to configure the container body with a thick steel plate, etc., and therefore material costs etc. are greatly reduced, A large-capacity storage tank can be constructed at low cost. In addition, since the construction depth can be set without being influenced by the storage pressure and the groundwater pressure, high-pressure storage can be realized at a low depth, and the cost can be further reduced. Further, since the storage space and the bedrock are completely separated by the flexible container body, the stored gas and the groundwater do not come into direct contact with each other, and therefore, seepage of the groundwater into the storage space,
Alternatively, it is possible to reliably prevent the stored gas from dissolving into the groundwater.
また、本発明によれば、分割構造の壁体からなる応力
伝達層により、容器体に局部的な応力集中等を招くこと
なく柔構造容器体に生じた応力を空洞壁面（岩盤壁面）
にまんべんなく伝達することができる。Further, according to the present invention, the stress generated in the flexible-structured container body without causing local stress concentration or the like in the container body by the stress transmission layer composed of the divided-structured wall body can be applied to the cavity wall surface (rock wall surface).
It can be transmitted evenly.
さらに、本発明の請求項２に係る高圧気体貯蔵用タン
クによれば、地下水圧調整手段を、岩盤内に形成した貯
水空間と、この貯水空間に貯留された地下水を排出する
ための排水手段とで構成したので、貯水空間をバッファ
−として地下水圧調整を効率的に行うことができる、等
の優れた効果を奏することができる。Further, according to the high-pressure gas storage tank according to claim 2 of the present invention, the underground water pressure adjusting means includes a storage space formed in the rock and a drainage means for discharging the groundwater stored in the storage space. Therefore, it is possible to achieve excellent effects such as that the groundwater pressure can be adjusted efficiently using the water storage space as a buffer.
第１図ないし第３図は本発明の第一実施例を示すもので
第１図は高圧気体貯蔵用岩盤タンクの正面断面図、第２
図はその側面図、第３図は、当実施例による高圧気体貯
蔵用岩盤タンクの一部を拡大して示す斜視断面図、第４
図ないし第６図は本発明に係る高圧気体貯蔵用岩盤タン
クの作用を説明するもので、第４図は貯蔵気体の貯蔵時
および放出時における貯蔵圧の変化を示す線図、第５図
は同じく岩盤空洞に作用する外力の変化を示す線図、第
６図は同じく地下水圧と貯水空間内の水位の変化を示す
線図、第７図は本発明の第二実施例による高圧気体貯蔵
用岩盤タンクの一部を拡大して示す斜視断面図、第８図
は既に提供されている水封方式による岩盤内貯蔵設備の
概念を説明する概略構成図である。 Ｇ……貯蔵気体、１……岩盤、 1a……壁面、 10……高圧気体貯蔵用岩盤タンク、 11……空洞 12……容器体（柔構造容器体）、 14……応力伝達層、25……導水路、 26……地下水圧調整手段、 27……貯水空間、28……排水手段。1 to 3 show a first embodiment of the present invention. FIG. 1 is a front sectional view of a rock tank for storing high-pressure gas, and FIG.
FIG. 3 is a side view, FIG. 3 is an enlarged perspective view of a part of a high-pressure gas storage rock tank according to the present embodiment, and FIG.
FIGS. 6 to 6 illustrate the operation of the high-pressure gas storage rock tank according to the present invention. FIG. 4 is a diagram showing a change in storage pressure during storage and release of stored gas, and FIG. Similarly, a diagram showing a change in external force acting on a rock cavity, FIG. 6 is a diagram also showing a change in groundwater pressure and a water level in a storage space, and FIG. 7 is a diagram for high-pressure gas storage according to a second embodiment of the present invention. FIG. 8 is a schematic configuration diagram for explaining a concept of a storage facility in a bedrock by a water-sealing method which has already been provided. G: stored gas, 1: rock, 1a: wall surface, 10: rock tank for high-pressure gas storage, 11: hollow 12: container (flexible container), 14: stress transmission layer, 25 … Headrace channel, 26… groundwater pressure adjustment means, 27… water storage space, 28… drainage means.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 倉石 謙司 東京都中央区京橋２丁目16番１号 清水 建設株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−115997（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−149618（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F17C 1/00 - 13/12 B65D 88/76 B65D 90/32 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Kenji Kuraishi 2-16-1 Kyobashi, Chuo-ku, Tokyo Shimizu Construction Co., Ltd. (56) References JP-A-63-115997 (JP, A) JP-A-52 −149618 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) F17C 1/00-13/12 B65D 88/76 B65D 90/32
Claims (2)
たタンクであって、岩盤中に形成された空洞の内部に、
気密性を有しかつ外圧に対して変形を許容する柔構造容
器体が、前記空洞を構成する壁面との間に、透水性を有
して地下水を保有しかつ分割構造とされた壁体からなる
応力伝達層を介して設けられてなり、該応力伝達層は、
この応力伝達層から地下水を排水することでその地下水
圧を制限するための地下水圧調整手段に導水路を介して
連通されていることを特徴とする高圧気体貯蔵用岩盤タ
ンク。Claims: 1. A tank configured in a rock for storing high-pressure gas, wherein a tank formed in the rock includes:
A flexible structure container having airtightness and allowing deformation with respect to external pressure, between the wall surface constituting the cavity, has a permeability and holds groundwater, and from a wall member having a divided structure. The stress transmission layer is provided through a stress transmission layer
A rock tank for storing high-pressure gas, wherein the rock tank is connected to a groundwater pressure adjusting means for restricting the groundwater pressure by draining the groundwater from the stress transmission layer through a headrace.
記空洞と別設された貯水空間と、該貯水空間内に貯留さ
れた地下水を排出するための排水手段とで構成されてい
ることを特徴とする請求項１記載の高圧気体貯蔵用岩盤
タンク。2. The underground water pressure adjusting means is constituted by a storage space provided separately from the cavity in the rock, and a drainage means for discharging groundwater stored in the storage space. The rock tank for high pressure gas storage according to claim 1, characterized in that:
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|---|---|---|---|
| JP1168774A JP3051895B2 (en) | 1989-06-30 | 1989-06-30 | Rock tank for high pressure gas storage |
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|---|---|---|---|
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Publications (2)
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|---|---|
| JPH0337500A JPH0337500A (en) | 1991-02-18 |
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ID=15874215
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|---|---|---|---|
| JP1168774A Expired - Fee Related JP3051895B2 (en) | 1989-06-30 | 1989-06-30 | Rock tank for high pressure gas storage |
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| JP (1) | JP3051895B2 (en) |
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1989
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