JP5647424B2 - 貯槽の雷保護構造 - Google Patents

Description

本発明は、液化天然ガス等を貯蔵する貯槽における雷の保護構造に関する。

従来、各種の貯槽が地上に設置されているが、液化天然ガス（以下、「ＬＮＧ」という）等を地上に貯蔵する貯槽として、プレストレスト・コンクリート（以下、「ＰＣ」という）の壁によって周囲を覆ったＰＣＬＮＧ地上式貯槽が各地に設置されている。

図６(a),(b) に示すように、このＰＣＬＮＧ地上式貯槽１００は、貯槽本体が内槽１０１、外槽１０２を有し、内槽１０１と外槽１０２との間には断熱材１０３が充填され、内槽１０１内に貯蔵されるＬＮＧの冷熱を絶縁している。また、万一、内外槽１０１，１０２が破損してＬＮＧが漏液した場合に備え、防液堤として外槽１０２の外周にＰＣ壁１０４が設けられている。このＰＣ壁１０４の側部には、昇降階段１０５が設けられている。

図７に示すように、このようなＰＣＬＮＧ地上式貯槽１００における避雷構造としては、外槽１０２の金属構造体の屋根部を受雷部１０６とするとともに、外槽１０２の肩部にも金属構造体の受雷部１０７を設け、これらの受雷部１０６，１０７及び図８の側部受雷部１２０から引下げ導体１０８をＰＣ壁１０４の外面に沿って地表まで下ろし、地中に埋設した接地極１１０に配線１１１で接続して受雷部１０６，１０７及び１２０に落ちた雷電流を地中に放電するようにしている。この貯槽１００の上部から地中の接地極１１０に導かれる引下げ導体１０８は、以下のＪＩＳ規格に応じた間隔で貯槽１００の周囲に複数本が設けられている。

ＰＣＬＮＧ地上式貯槽にはＪＩＳ Ａ４２０１が適用され、この規格の雷保護レベルＩの場合、図８(a),(b) に示すように、側壁保護のためにＰＣ壁１０４の外面に側部受雷部１２０を設ける必要があり、この側部受雷部１２０を設ける範囲を地表面から半径２０ｍの回転球体の接する部分よりも上方とするとともに、側部受雷部１２０の部分には所定の寸法以上の金属を取り付けるか、周方向に５ｍ以下の間隔でメッシュ導体１２１を敷設する必要がある。さらに、この側部受雷部１２０には高さ方向に２０ｍ以内の間隔、及び地表付近に水平環状導体１２２を設けて等電位化する必要もある。その上、側部受雷部１２０からの引下げ導体１０８は、周方向に１０ｍ以下の間隔で敷設する必要がある。

なお、この種の先行技術として、建築物の側壁を雷から保護するために、外壁ユニットの外面側に受雷部導電体を突設し、この受雷部導電体と取付金具との間を接続用導電体で接続し、取付金具から鉄骨躯体部材を介して接地するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。しかし、この先行技術の構造は、本発明が対象とする貯槽のように、内槽、外槽、及び最外周部にＰＣ壁を有する構造体に適用できるものではない。

特開２００５−１８５０１７号公報

貯槽外面のＰＣ壁１０４に設けられた引下げ導体１０８を設ける場合、その引下げ導体１０８を固定するための固定治具やアンカー等をＰＣ壁１０４に埋め込む必要があり、これらをＰＣ壁１０４に埋め込む作業や、その固定治具間に引下げ導体１０８等を固定する作業が繁雑で、多くの建設費用と時間を要する。しかも、ＰＣ壁１０４の外面に多くの引下げ導体１０８が露出しているため、建設後の保守管理費用も多大となる。

一方、ＰＣＬＮＧ地上式貯槽の場合、上述した図８(a),(b) に示すように、上記ＪＩＳ Ａ４２０１の規格を具備させるために、ＰＣ壁１０４の外面にメッシュ導体１２１、水平環状導体１２２及び引下げ導体１０８を取付ける必要がある。

しかし、直径が８０ｍもある大型貯槽のＰＣ壁１０４の外面に、上記固定治具やアンカー等を所定間隔で埋め込む作業は時間を要する煩雑な作業であるとともに、それらの間にメッシュ導体１２１、水平環状導体１２２、及び引下げ導体１０８を取付ける作業も繁雑であり、多くの建設費用と時間を要するとともに、建設後の保守管理費用も多大となる。

そこで、本発明は、落雷を迅速に接地極に逃すことができ、建設後の保守管理が容易な貯槽の雷保護構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、貯蔵物を貯蔵する内槽と、該内槽の周囲に空間を空けて設けた導電体の外槽と、該外槽の外周に設けたコンクリート壁とを有する貯槽の雷保護構造であって、前記貯槽は、金属構造体の天井部受雷部と、肩部受雷部と、側部受雷部とを有し、前記コンクリート壁は、外面肩部における周方向に配設された導電体の肩部アンカ金物と、前記肩部アンカ金物から下方に所定間隔で離れて外面中間部における周方向に配設された導電体の中間部アンカ金物と、を有し、前記肩部アンカ金物と中間部アンカ金物とはメッシュ導体で接続され、前記中間部アンカ金物と前記外槽の側壁とを第１導電体で接続することで前記天井部受雷部、肩部受雷部、および側部受雷部と前記外槽とが導電体で接続され、前記外槽の下端部は埋設した接地極と第２導電体で接続されている。これにより、貯槽上部の受雷部から外槽を介して埋設した接地極に連なる避雷路を構築することができるので、コンクリート壁の外面に沿って設ける引下げ導体を省略することで貯槽構築時における避雷路の構築容易化と、完成後の保守管理を簡略化することができる。しかも、コンクリート壁の外面上部に所定間隔でメッシュ導体を必要とする貯槽において、外槽の側壁に等電位化する機能と引下げ導体の機能とを兼ねさせ、コンクリート壁の外面に設ける構成を少なくして建設とメンテナンスの容易化を図ることができる。この明細書及び特許請求の範囲の書類中における「避雷路」は、受雷部から接地極に至る雷電流の通路をいう。

また、前記第２導電体を、貯槽構築時に外槽の下端部に溶接して内部の水を排出する導電体の排水配管と、該排水配管の外端部を前記接地極と接続する第３導電体とで構成してもよい。このようにすれば、外槽の下端部から排水配管を介して接地極に連なる避雷路を形成することができる。

さらに、前記外槽の下端部と前記排水配管とは、最短距離で第４導電体によって接続されていてもよい。このようにすれば、雷が最も最短距離で接地極に流れるようにすることができる。

さらに、前記第１導電体を、前記コンクリート壁の形成時に埋め込むセパレータに兼ねさせるように構成してもよい。このようにすれば、コンクリート壁の外面から外槽の側壁に雷電流を導く第１導電体をコンクリート壁形成のためのセパレータに兼ねさせることができるので、コンクリート壁の外面から外槽の側壁に雷電流を導く避雷路をより容易に形成することができる。

また、前記貯槽は、前記コンクリート壁の外面の垂直方向に前記接地極と接続した金属構造物の階段を有し、該階段を除くコンクリート壁の外面に前記メッシュ導体を配設していてもよい。このようにすれば、貯槽のコンクリート壁外面に設けられた金属構造物の階段を避雷路の一部とし、コンクリート壁の外面に設けるメッシュ導体及び引下げ導体の配設範囲を狭くすることができる。

その上、前記排水配管は、外端部に導体の接地ピースを有し、前記第３導電体は、前記接地ピースを前記接地極と接続する配線で構成されていてもよい。このようにすれば、貯槽の工事中に使用する排水配管の外端部から接地極に連なる避雷路を容易に形成することができる。

本発明によれば、落雷を迅速に接地極へ逃す避雷路を容易に構築することができるとともに、建設後の保守管理が容易な貯槽の雷保護構造を提供することが可能となる。

本発明の参考例に係る貯槽の右側部分を示す断面図である。 図１に示す貯槽の下部を示す拡大断面図である。 図１に示す貯槽における避雷路の一部となる排水配管の端部処理を示す図面であり、(a) は排水配管構築時の側面図、(b) は(a) の排水配管の端部処理例を示す側面図、(c) は他の排水配管構築時の側面図、(d) は(c) の排水配管の端部処理例を示す側面図である。 本発明の一実施形態に係る貯槽右側部分の一部を拡大した断面図である。 図４の貯槽を模式的に示す全体側面図である。 貯槽の一例を示す図面であり、(a) は一部断面した全体斜視図であり、(b) は(a) に示す一部の拡大断面図である。 従来の貯槽の断面を示す図面である。 従来の他の貯槽を示す図面であり、(a) は模式的に示す側面図、(b) は(a) に示すVIII−VIII矢視の模式図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。以下の実施形態では、ＬＮＧを貯蔵するＰＣＬＮＧ地上式貯槽を例に説明する。

図１に示すように、参考例に係る貯槽１は、内部にＬＮＧを貯蔵する内槽２と、この内槽２と空間を空けて形成される外槽３と、この外槽３の外周における防液堤として形成されるＰＣ壁４とを有している。この貯槽１は、上記外槽３の天井が天井部受雷部１０となっており、ＰＣ壁４の上端が肩部受雷部１１となっている。外槽３の天井部受雷部１０は、内槽２と内外槽等電位化ジャンパー線１２で接続されている。この内槽２と外槽３との間の空間には断熱材が設けられ、極低温のＬＮＧを安定して貯蔵することができるようにしている。

そして、上記肩部受雷部１１と天井部受雷部１０とが、外槽側壁１３と導体で接続されている。この例では、外槽側壁１３と天井部受雷部１０及び肩部受雷部１１とが溶接等によって接続されて連続金属体（導体）となっている。これにより、外槽側壁１３が引下げ導体として機能するようにしている。この外槽側壁１３の下端は、導電体の外槽底部１４と接続されている。この外槽底部１４には、貯槽１の工事中に外槽底部１４に溜る雨水等を排水するための排水配管１５（第２導電体）が設けられており、外槽底部１４は、この排水配管１５と溶接によって一体的に接続されている。

上記排水配管１５は、外槽底部１４の全周にわたって１０ｍピッチ以下で複数個が設けられており、この排水配管１５を導電体の鋼管とし、貯槽１の完成後に内部にモルタルを充填して避雷路２５の一部として利用するようにしている。

この避雷路２５の一部となる排水配管１５の外端部は、貯槽底部５の周囲に位置しており、この排水配管１５の外端部が接地極６に配線１６（第３導電体）で接続されている。この配線１６が、貯槽底部５からの引下げ導体となる。

このような構成により、貯槽１の天井部受雷部１０及び肩部受雷部１１と外槽側壁１３とが導電状態で連なり、この外槽側壁１３から外槽底部１４、排水配管１５及び配線１６を介して接地極６に連なる避雷路２５が形成されている。

図２に示すように、上記外槽側壁１３の下端部（外槽３の下端部でもある）における避雷路２５としては、外槽側壁１３の下端部が外槽底部１４（外槽３の下端部でもある）と接続されているため、雷電流Ａは外槽側壁１３から外槽底部１４へと流れ、この外槽底部１４に接続された排水配管１５へと流れ、この排水配管１５の端部から接地極６（図１）に接続された配線１６へと流れる。

但し、外槽側壁１３の下端と排水配管１５の外槽底部１４と接続された部分の水平方向距離Ｗが大きい場合には、外槽側壁１３の下端とその下方に位置する排水配管１５との間を導体物１７（接続金物、接続導線等：第４導電体）で接続しておき、外槽側壁１３の下端部から導体物１７を介して排水配管１５に雷電流Ａが流れるようにしてもよい。この導体物１７としては、外槽側壁１３の下端部が位置する貯槽底部５にコンクリートを打設するときの型枠を保持するための取付金物をコンクリート打設前に排水配管１５に溶接等で固定しておいて利用するようにしてもよい。また、この導体物１７の配置としては、図示する傾斜状や垂直状等に適宜配置すればよいが、外槽側壁１３の下端と排水配管１５との距離が最短距離となるように設けるのが好ましい。上記排水配管１５及び導体物１７は、所定の断面積以上の断面積を有する導電体であればよい。

図３に示すように、上記排水配管１５を貯槽１の完成後に避雷路２５の一部として利用するための端部処理方法としては、例えば、図３(a) に示すように、型枠２０で貯槽底部５を形成するときに排水配管１５の端部にフランジ２１を設けておき、(b) に示すように、貯槽１の完成後、上記フランジ２１に接地ピース２２の付いた閉止フランジ２３を取付けるようにしてもよい。

また、図３(c) に示すように、型枠２０によって貯槽底部５を形成するときには排水配管１５のみを埋込み、(d) に示すように、貯槽１の完成後、排水配管１５の内部に接地ピース２４の基部を差込んで溶接するようにしてもよい。これらの排水配管１５の端部処理方法は一例であり、他の方法で端部処理をするようにしてもよい。

このような参考例の貯槽１によれば、貯槽１の天井部受雷部１０又は肩部受雷部１１に落雷した雷電流Ａを、外槽側壁１３から外槽底部１４、排水配管１５、及び配線１６を介して接地極６から地中に放電することができるので、安定した雷保護構造を提供することができる。

しかも、避雷路２５をＰＣ壁４の内方に形成することで、このＰＣ壁４の外面に設ける雷保護のための構成を無くすことができるので、避雷路２５を保守管理するための時間と労力を大幅に削減することができる。

その上、外槽底部１４の周方向に設けられた排水配管１５が所定ピッチで設けられているため、この排水配管１５を避雷路２５の一部として利用することにより、接地極６に接続される引下げ導体たる配線１６が短くなり、避雷路２５の構築が容易で、保守管理も容易な構造とすることができる。

図４に示すように、一実施形態に係る貯槽３０は、ＰＣ壁４の外面に側部受雷部３１を設ける場合の例を示している。この貯槽３０も、上記参考例における貯槽１と同様に、内槽２（図１）、外槽３及びＰＣ壁４を有する構成となっている。参考例と同一の構成には、同一符号を付して説明する。

上記ＰＣ壁４には、上端部外周に肩部アンカ金物３２が設けられ、この肩部アンカ金物３２から下方に所定距離Ｈで離れた位置に中間部アンカ金物３３が設けられている。この中間部アンカ金物３３を設ける所定距離Ｈとしては、例えば、上述したＪＩＳ Ａ４２０１の規格に規定された水平環状導体を設ける高さ方向２０ｍ以内の間隔で設けられ、後述するように中間部アンカ金物３３と接続される外槽側壁１３を水平環状導体として利用するようにしている。

そして、上記肩部アンカ金物３２と中間部アンカ金物３３とがメッシュ導体であるメッシュ導線３４によって接続されている。この例では、肩部アンカ金物３２及び中間部アンカ金物３３の外面に雌ネジを形成し、メッシュ導線３４の両端部に設けられた金具をボルト３５で固定するようにしている。

また、中間部アンカ金物３３と外槽側壁１３とは、外槽側壁１３に溶接されてＰＣ壁４に埋め込まれたライナアンカープレート３９に接続されたボンディング導線３６（第１導電体）で接続されており、メッシュ導線３４に避雷したときにはボンディング導線３６からライナアンカープレート３９を介して外槽側壁１３に雷電流Ａが流れるようにしている。これにより、側部受雷部３１のメッシュ導線３４に落雷した雷電流Ａが、中間部アンカ金物３３からボンディング導線３６、ライナアンカープレート３９、外槽側壁１３、外槽底部１４、排水配管１５及び配線１６を介して接地極６に連なる避雷路４０（一部構成は図１参照）が形成されている。なお、中間部アンカ金物３３と外槽側壁１３とは、ボンディング導線３６で直接接続してもよい。

さらに、上記中間部アンカ金物３３と外槽側壁１３とのボンディング導線３６による接続は、このボンディング導線３６によって接続した後に、ＰＣ壁４を現場打設方式にて形成するようにすればよい。このようにすることで、避雷路４０をＰＣ壁４の外面から外槽側壁１３へ導く工事を容易に行うことができ、工数を低減することができる。ボンディング導線３６としては、所定の断面積以上の断面積を有する導電体であればよく、金属板等であってもよい。

また、中間部アンカ金物３３と外槽側壁１３とを導電可能な状態で接続するボンディング導線３６は、金属導体であれば他の構成であってもよく、例えば、ＰＣ壁４を形成するための型枠３７（二点鎖線）を外槽側壁１３と所定距離に保つために設けられるセパレータ３８（二点鎖線）に兼ねさせてもよい。このセパレータ３８は、ＰＣ壁４の形成後もＰＣ壁４内に残されるため、外側端部を上記中間部アンカ金物３３の代りとし、内側端部を外槽側壁１３に導電可能な状態で接続するようにすればよい。

図５に示すように、上記貯槽３０によれば、ＰＣ壁４の上部に設けられた肩部アンカ金物３２と中間部アンカ金物３３とをメッシュ導線３４で垂直方向に接続することで、ＪＩＳ Ａ４２０１で規定される側部受雷部３１を容易に形成することができ、メッシュ導線３４を周方向に連結する水平環状導体及び地表付近で周方向に連結する水平環状導体が不要になるとともに、ＰＣ壁４の外面に沿って貯槽下部まで設ける引下げ導体も不要となる。

また、この貯槽３０の外面に設けられている昇降階段（図６(a) に示す昇降階段１０５と同一であり、図示略）を導電体の金属構造物とすれば、その昇降階段を除く周方向にメッシュ導線３４を配設すればよくなり、メッシュ導線３４の配設範囲を狭くすることができる。

なお、この実施形態における貯槽３０の外槽側壁１３から下方の避雷路４０は、上述した図２に示す参考例の貯槽１と同様に、外槽側壁１３の下端部から外槽底部１４、排水配管１５、及び配線１６を介して接地極６に接続されているため、その詳細な説明は省略する。

このような一実施形態に係る貯槽３０によれば、図４に示すように、側部受雷部３１となるメッシュ導線３４に落雷したとしても、ボンディング導線３６から外槽側壁１３に雷電流Ａが流れ、外槽底部１４及び排水配管１５を介して接地極６から地中に放電することができる。また、貯槽３０の天井部受雷部１０又は肩部受雷部１１に落雷した雷電流Ａは、上述した参考例と同様に、外槽側壁１３から外槽底部１４、排水配管１５、及び配線１６を介して接地極６から地中に放電することができるので、安定した雷保護構造を提供することができる。

しかも、図５に示すように、ＰＣ壁４の外周に設けられるメッシュ導線３４を貯槽３０の上部から中間部に設けることで側部受雷部３１を構成することができるので、水平環状導体及び引下げ導体を不要として建設費用と建設時間を低減することができるとともに、建設後の保守管理費用も大幅に削減することができる。

その上、上述した参考例と同様に、排水配管１５を避雷路４０の一部として利用することにより、所定ピッチで設けられた排水配管１５の外端部から接地極６に接続される引下げ導体たる配線１６が短く、避雷路４０の構築が容易で、建設後の保守管理も容易な構造とすることができる。

なお、上述した説明では２種類の異なるＰＣＬＮＧ地上式貯槽１，３０を例に説明したが、同様の断面構造の貯槽においては同様に適用でき、また、貯槽の高さ及び直径等の条件、適用される規格ＪＩＳＡ４２０１等に応じて適した構成とすればよく、上記実施形態に限定されるものではない。

さらに、上述した実施形態における避雷路４０は、所定の断面積以上の金属導体、金属導線等の導電体によって構成されていればよく、ボンディング導線３６や配線１６は、上述した実施形態に限定されるものではない。

また、上述した実施形態は一例を示しており、本発明の要旨を損なわない範囲での種々の変更は可能であり、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。

本発明に係る貯槽の雷保護構造は、大型の貯槽でガス事業法や電気事業法等の規程を適用しなければならない貯槽に利用できる。

１ 貯槽
２ 内槽
３ 外槽
４ ＰＣ壁
５ 貯槽底部
６ 接地極
１０ 天井部受雷部
１１ 肩部受雷部
１３ 外槽側壁
１４ 外槽底部
１５ 排水配管（第２導電体）
１６ 配線（第３導電体）
１７ 導体物（第４導電体）
２０ 型枠
２１ フランジ
２２ 接地ピース
２３ 閉止フランジ
２４ 接地ピース
２５ 避雷路
３０ 貯槽
３１ 側部受雷部
３２ 肩部アンカ金物
３３ 中間部アンカ金物
３４ メッシュ導線（メッシュ導体）
３６ ボンディング導線（第１導電体）
３７ 型枠
３８ セパレータ
３９ ライナアンカープレート
４０ 避雷路
Ａ 雷電流
Ｈ 所定距離

Claims (6)

1. 貯蔵物を貯蔵する内槽と、該内槽の周囲に空間を空けて設けた導電体の外槽と、該外槽の外周に設けたコンクリート壁とを有する貯槽の雷保護構造であって、
   前記貯槽は、金属構造体の天井部受雷部と、肩部受雷部と、側部受雷部とを有し、
   前記コンクリート壁は、外面肩部における周方向に配設された導電体の肩部アンカ金物と、前記肩部アンカ金物から下方に所定間隔で離れて外面中間部における周方向に配設された導電体の中間部アンカ金物と、を有し、
   前記肩部アンカ金物と中間部アンカ金物とはメッシュ導体で接続され、
   前記中間部アンカ金物と前記外槽の側壁とを第１導電体で接続することで前記天井部受雷部、肩部受雷部、および側部受雷部と前記外槽とが導電体で接続され、
   前記外槽の下端部は埋設した接地極と第２導電体で接続されていることを特徴とする貯槽の雷保護構造。
2. 前記第１導電体を、前記コンクリート壁の形成時に埋め込むセパレータに兼ねさせるように構成した請求項１に記載の貯槽の雷保護構造。
3. 前記貯槽は、前記コンクリート壁の外面の垂直方向に前記接地極と接続した金属構造物の階段を有し、該階段を除くコンクリート壁の外面に前記メッシュ導体を配設している請求項１又は２に記載の貯槽の雷保護構造。
4. 前記第２導電体を、貯槽構築時に外槽の下端部に溶接して内部の水を排出する導電体の排水配管と、該排水配管の外端部を前記接地極と接続する第３導電体とで構成した請求項１〜３のいずれか１項に記載の貯槽の雷保護構造。
5. 前記外槽の下端部と前記排水配管とは、最短距離で第４導電体によって接続されている請求項４に記載の貯槽の雷保護構造。
6. 前記排水配管は、外端部に導体の接地ピースを有し、
   前記第３導電体は、前記接地ピースを前記接地極と接続する配線で構成されている請求項４又は５に記載の貯槽の雷保護構造。

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