JPH0337500A - Method for storing high pressure gas in base rock and base rock tank for storing high pressure gas - Google Patents
Method for storing high pressure gas in base rock and base rock tank for storing high pressure gasInfo
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Abstract
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。[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention relates to a method for storing high-pressure gas in rock and a rock tank for storing high-pressure gas, and in particular, to realize storage of a large amount of high-pressure gas at low cost. The present invention relates to a method for storing high-pressure gas in rock and a rock tank for storing 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か多い。As is well known, high-pressure gas and the like are usually stored in spherical tanks or cylindrical tanks installed on the ground. These conventional high-pressure gas storage tanks are often made of a steel plate or the like having a thickness of, for example, several tens of millimeters so as to withstand the storage internal pressure.
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
るとタンクか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、大容量対象ては依然として膨大な施工コストが
かかる等の問題かある。However, the above-mentioned conventional high-pressure gas storage tanks have a small storage capacity, and if a large-capacity storage facility is targeted, the material cost will be enormous due to the tank or huge structure, and the construction space will not be used on the ground surface. There is a problem that it requires a large area. Furthermore, even if these tanks are installed underground, they must be constructed with a structure that can withstand high internal pressure, which solves site-related problems, but construction costs are still enormous for large-capacity tanks. There are problems such as this.
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−構成
例を示したもので、岩盤1内に貯蔵空間2か形成されて
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
ターベツド5のレヘルを」二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P
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。On the other hand, in recent years, the concept of a water seal system has been proposed, which utilizes underground rock cavities as they are and stores liquid or high-pressure gas using the groundwater pressure around the cavities. FIG. 8 shows an example of the structure, in which a storage space 2 is formed within a rock 1. Reference numeral 3 is a pipe for receiving and discharging stored gas, and reference numeral 4 is a pipe for supplying and discharging water to lower the level of waterbed 5, which maintains the storage pressure of stored gas at a constant level.
This is a conduit for discharge. In this method, the internal pressure P of the stored gas G
By balancing the groundwater pressure and P2, the gas G
The aim is to realize high-pressure storage of
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。Since this method does not use artificial industrial materials such as steel plates as the storage tank structure, it can be economical for oils and the like where the pressure is relatively low. However, in the case of high-pressure storage, the installation depth is large due to the need to balance the storage pressure with groundwater pressure, resulting in high costs.
例えば、仮に貯蔵気体Gの圧力(内圧)を100 kg
/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」二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
溶は込み等の問題もある。For example, if the pressure (internal pressure) of stored gas G is 100 kg
/cm2, a simple calculation shows that the storage space 2 needs to be formed at a depth of 1000 m or more in order to obtain groundwater pressure that balances the internal pressure. Furthermore, since the groundwater comes into direct contact with the stored material, there are also problems such as leakage of groundwater into the storage space 2 and dissolution of the stored material into the 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、高圧気体の岩盤的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2とするも
のである。The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and provides a rock-based storage method for high-pressure gas and a high-pressure gas storage method that eliminates the above-mentioned problems and enables storage of a large volume of high-pressure gas at low cost. The second purpose is to realize a rock tank for industrial use.
本発明の請求項1に係る高圧気体の岩盤的貯蔵方法は、
高圧気体を岩盤内に貯蔵するにあたり、岩盤内に形成し
た空洞内に、気密性を有しかつ外力に対して変形を許容
する柔構造容器体を設け、該柔構造容器体内部に貯蔵気
体を封入するとともに前記柔構造容器体の背面側に存在
する地下水圧をこの柔構造容器体の内圧に応じて調整す
ることを特徴とするものである。The method for storing high-pressure gas in rock formation according to claim 1 of the present invention includes:
When storing high-pressure gas in rock, a flexible structure container body that is airtight and allows deformation against external forces is provided in a cavity formed in the rock mass, and the stored gas is stored inside the flexible structure container body. It is characterized in that the underground water pressure existing on the back side of the flexible structure container is regulated according to the internal pressure of the flexible structure container.
また、請求項2に係る高圧気体貯蔵用岩盤タンクは、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た応力伝達層を介して
設けられてなり、かつ、前記応力伝達層は導水路を介し
て地下水圧調整手段と連通されていることを特徴とする
ものである。In addition, in the rock tank for high-pressure gas storage according to claim 2, a flexible structure container body that has airtightness and allows deformation in response to external pressure is configured inside a cavity formed in the rock mass. A water permeable stress transmission layer is provided between the ground and the wall surface, and the stress transmission layer is communicated with underground water pressure adjustment means through a water conduit. be.
また、請求項3に係る高圧気体貯蔵用岩盤タンクは、請
求項2記載の高圧気体貯蔵用岩盤タンクにおいて、地下
水圧調整手段を、前記岩盤内に前記空洞と別設した貯水
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したことを特徴とするものである
。The high-pressure gas storage rock tank according to claim 3 is the high-pressure gas storage rock tank according to claim 2, in which the underground water pressure adjusting means is provided in a water storage space provided separately from the cavity in the rock, and in the water storage space. It is characterized by comprising a drainage means for discharging groundwater stored in the 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、貯蔵圧は該柔構造タンクを介して岩
盤により支持される。このとき、柔構造容器体の背面側
に存在する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 high-pressure gas is sealed inside a flexible structure container, this flexible structure container allows deformation due to external pressure. Supported. At this time, since the groundwater pressure existing on the back side of the flexible structure container increases, a part of the groundwater escapes into the water storage space through the water conduit and is discharged from the back side of the flexible structure container.
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る。On the other hand, the internal pressure of the flexible structure container decreases as the stored gas is discharged, the flexible structure container deforms accordingly, and an amount of groundwater corresponding to the internal pressure of the container flows from the groundwater adjustment means to the container via the conduit. It is supplied to the back.
同時に、空洞周辺の地下水も集まる。At the same time, groundwater around the cavity also collects.
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、貯蔵物と地下水とか互いに直接
的に接することはない。Moreover, the storage space and the groundwater are separated by the flexible structure container, and the stored material and the groundwater do not come into direct contact with each other.
以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。 Embodiments of the present invention will be described below 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て示すものか本発明に係る高
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とをつなく気体の受入
れ・払出し用のシャツI・である。1 and 2 show a first embodiment of the present invention, and the one indicated as a whole by the reference numeral 10 in the figures is a rock tank for high-pressure gas storage (hereinafter abbreviated as "rock tank") according to the present invention. ).In addition, numeral 31 is a ground facility, 23 is,
This is a shirt I for connecting the rock tank 10 and the ground facility 31 and for receiving and discharging gas.
この岩盤タンク10は、岩盤1中に形成さレタ空洞11
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14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。This rock tank 10 has a reta cavity 11 formed in the bedrock 1.
A container body (flexible structure container body) 12 having airtightness and allowing deformation in response to external pressure is placed inside the cavity 11, and a stress transmission layer 14 having water permeability is placed between the wall surface 1a constituting the cavity 11. The structure is characterized in that the stress transmission layer 14 is connected to a groundwater pressure adjusting means 26 via a water conduit 25.
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 this rock tank 10 has the cross-sectional structure shown in FIG. 1 and described in detail below, and extends into the rock mass 1 as shown in a side view in FIG. 2. .
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。この空洞1■はロソクボル1−15.15.・
・により支持・補強されている。The cavity 11 is formed by excavating the bedrock 1 using a drilling device or the like brought in from a shaft (not shown), and in this embodiment, the cavity 11 has a width of 10 m to 20 m and a height of 15 m to 25 m. The length is arbitrarily set depending on the planned storage capacity. This cavity 1■ is Rosokubor 1-15.15.・
・Supported and reinforced by.
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、その全体を吹付はコンクリート13によりラ
イニングされている。ただし、ここでの吹付はコンクリ
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 wall surface 1a constituting the cavity 11 is entirely lined with sprayed concrete 13. However, the action of the concrete 13 in this spraying is not intended to seal the wall surface 1a, but to level out the uneven wall surface 1a formed by excavation.
前記吹付はコンクリート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
の全体か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1919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。Further, inside the sprayed concrete 13, a wall body 18 is constructed of concrete 16 and reinforcing bars 17 buried within this concrete 16. The concrete 16 here is porous and has excellent water permeability and high strength. Further, in this case, the wall 18 made of the concrete 16 is not integrated in its entirety, but is made up of a plurality of blocks 19, 19, at least in the direction in which the ring is formed, which has a substantially closed ring shape in cross section. The block 19 is divided into two parts, and each block 19 is separated by a joint material 20. In this case, asphalt is used as the joint material 20. In this embodiment, the wall 18 is divided into blocks 1919 in its longitudinal direction as well. Further, in this case, the reinforcing bars 17 are made of FRP (fiber reinforced plastic) in consideration of rust prevention against groundwater and deformation tolerance.
そして、本実施例では、前記吹付はコンクリート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。In this embodiment, the sprayed concrete 13 and the wall 18 constitute a stress transmission layer 14.
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2]、
、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
Icm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, a container body 12 is formed inside the wall body 18. In this case, this container body 12 has a large number of steel plates 2],
, 21. ... are welded and connected in the width direction and length direction, making it airtight. Further, the thickness of these steel plates 21 is several cm (here, around Icm), so that the container body 12 is easily deformed ( (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l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
は吹付はコンクリート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への地下水の流れかスムーズに行えるようになっ
ている。As shown in FIG. 1, the water conduit 25 extends from the bottom of the tank body T having the above-mentioned cross-sectional structure, extends in the rock mass 1 in a substantially horizontal direction, and also extends within the rock mass 1 in a substantially horizontal direction. It terminates at a water storage space 27 formed in . The water conduit 25 is made of sand and gravel, for example, and has extremely high water permeability. Also,
In this case, as shown in FIG. 3, sprayed concrete 13 is not applied to the bottom of the tank body T, and that part is made of gravel, etc., thereby preventing the flow of underground water from the tank body T to the water conduit 25. Alternatively, underground water can flow smoothly from the water conduit 25 to the tank body T.
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の底面レヘ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内に貯留さ
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 in the bedrock 1 at a position relatively close to the tank body T, with its bottom surface level substantially matching the bottom surface level of the tank body T. Further, this water storage space 27 is provided with a drainage means 28 for discharging the groundwater stored in the water storage space 27 from the water storage space 27. The drainage means 28 in this case consist of a submersible pump 29 and a drainage shaft 30 connected to this submersible pump. In this embodiment, the water storage space 27 and the drainage means 28 constitute the underground water pressure regulating means 26 according to the present invention.
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18等は前記ロックボルト15等により保
護するとともに、前記吹付はコンクリート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 bedrock 1, a cavity 11 for the tank body T and a water storage space 27 are formed.Furthermore, these wall surfaces 18, etc. are protected by the rock bolts 15, etc., and the sprayed concrete 13 is construction. The water conduit 25 is also constructed at the same time as the cavity 11 and the water storage space 27 are excavated.
次に、前記吹付はコンクリート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−1−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、前記目地材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 spraying forms the wall 18 by placing the concrete 16 on the inner surface of the concrete 13. Before pouring the concrete 16, the reinforcing bars 17 are buried in advance. In addition, since the wall 18 has a structure divided into blocks as described in -1-, in this case, the concrete 16 is added to the height divided by the joint material 20. do.
上記の如く壁体18が構築され、該壁体18と前記吹付
はコンクリート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1
8の内壁面18aに、前記鋼板2121.・・・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。Once the wall 18 is constructed as described above and the stress transmission layer 14 is formed by the wall 18 and the sprayed concrete 13, the inner wall surface of this stress transmission layer 14, that is, the wall 1
The steel plate 2121. The container body 12 is constructed by assembling... The steel plates 21 are manufactured in advance at a factory, and the steel plates 21.21.・・・
The container body 12 is constructed by welding them on-site.
そして、前記容器体12に受入れ・払出し用シャフト2
3を接続し、また、前記貯水空間27に排水シャフト3
0を接続して高圧気体貯蔵用岩盤タンク10を完成する
。Then, a shaft 2 for receiving and discharging is attached to the container body 12.
3, and also connect the drainage shaft 3 to the water storage space 27.
0 is connected 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 explained.
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、さらに吹付はコンクリ−1・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+吹付はコンクリ
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l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
に生した応力を、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lに伝達する
ことができる。In a state where high-pressure gas is stored in the container body 12 of the tank body T, this container body 12 receives internal pressure, and following this, the container body 12 deforms (expands) toward the wall surface 18a of the wall body 18. They are in close contact and transmit internal pressure to the wall 18. wall 18
The internal pressure transmitted to the concrete
is transmitted to the bedrock 1 via. That is, the storage pressure of the high-pressure gas is supported by the rock mass 1 via the stress transmission layer 14 (wall 18 + sprayed concrete 13). That is, by forming the stress transmission layer 14 between the container body 12 and the wall surface 1a of the rock l, the container body 12
The stress generated in the container body 12 can be effectively transmitted evenly to the uneven wall surface 1a without causing stress concentration in a specific location of the container body 12. Further, in this case, since the wall body 18 has a divided structure as described above, the deformation of the container body 12 can be more efficiently transmitted to the rock mass l.
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か加圧され、
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」二昇するから、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 body 18 constituting the stress transmission layer 14 has water permeability and contains groundwater inside, the wall body 18 is caused by deformation of the container body 12 and accompanying deformation of the rock mass 1. The groundwater contained within 18 is pressurized,
A part of it escapes to the water conduit 25 and is stored in the water storage space 27. As a result, the water level in the water storage space 27 rises by two degrees, and the groundwater that exceeds the predetermined water level is discharged by the drainage means 28.
ところで、先にも述べたように、前記吹付はコンクリー
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
いものではなく、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つてもよい。By the way, as mentioned above, the sprayed concrete 13 is provided to improve the filling properties of the poured concrete 16 by leveling out the unevenness of the wall surface 1a of the rock 1, and if possible, , the stress transmission layer 14 may be composed of one layer. Also, here, the wall 18
Although the wall 18 is made of high-strength porous concrete, the wall 18 does not necessarily have to be made of concrete, but may be made of other materials or structures as long as it has excellent water permeability and strength. It may be.
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)の貯蔵圧か低下すると、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14)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, when the storage pressure inside the tank body T (inside the container body 12) decreases due to discharging of the stored gas G, the container body 12 deforms (returns to its original state) accordingly. At this time, if the condition remains as it is, groundwater in an amount commensurate with the deformation of the container body 12 will flow from the water storage space 27 via the water conduit 25 or from the ground around the cavity 11 to the stress transmission layer 14 (wall body 18
), but here, the groundwater in the water storage space 27 is discharged by the drainage means 28 so that the groundwater pressure on the back side of the container body 12 is balanced with the reduced internal pressure of the container body 12. In other words, the operation is performed so that groundwater is not drawn back to the back side of the container body 12 (ie, the stress transmission layer 14) as much as possible.
これにより、貯蔵気体Gか払い出されて容器体12の内
圧か低下したときても、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」二記の如
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。As a result, even when the stored gas G is discharged and the internal pressure of the container body 12 decreases, the container body 12 will not be subjected to strong external pressure due to groundwater, so that the container body 12 can be relatively It becomes possible to construct a flexible structure by using a steel plate 21 with a small thickness.
そして、高い内圧(貯蔵圧)に対しては、その容器体1
2の変形によってその内圧を岩盤l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。For high internal pressure (storage pressure), the container body 1
Since the internal pressure is supported by the rock mass 1 by the modification of 2, it becomes possible to construct a large-capacity storage tank as described above at low cost.
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。Figures 4 to 6 respectively show changes in storage internal pressure (Figure 4) corresponding to the intake and discharge of stored gas G as described above, external force acting on rock cavity 11 (Figure 5), groundwater pressure, and water storage. This shows the water level in the space 27 (Fig. 6). These figures will be explained below.
to”+t+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 body 12 at t+t+ (Fig. 4), the external force Pr acting on the bedrock 1 and the groundwater pressure Pw (stored groundwater level Wl) also rise accordingly (Fig. 5). Fig. 6).
さらに、t1→t、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
下水レヘルW1か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P
g −mayに保持する。Furthermore, when the stored gas G is sealed in the container body 12 under high pressure from t1 to t (Fig. 4), the internal pressure pg is supported by the rock mass 1, so the external force Pr acting on the rock mass 1 is the same. (Fig. 5), but the container body 12
Since the groundwater contained in the stress transmission layer 14 (wall 18) on the back side of the container body is discharged from the back side of the container body through the water conduit 25, the groundwater pressure Pw on the back side of the container body 12 remains almost constant. It is maintained (Figure 6) and does not rise above a certain value. At this time, as mentioned above, if the groundwater level W1 in the water storage space 27 exceeds the standard value, the stored water is discharged by the drainage means 28, and the groundwater pressure existing on the back side of the container body 12 is Pw is the minimum storage pressure P of storage gas G
g-may hold.
一方、L、→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l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 L, → t3, the internal pressure Pg of the container body 12 decreases (Fig. 4), and accordingly, the external force Pr acting on the rock l supporting this internal pressure also decreases ( Figure 5). At this time, in order to drain the groundwater that should be drawn back to the back side of the container body 12 to the drainage means, the groundwater pressure PW of the groundwater existing on the back side of the container body 12 is
This means that there is a decreasing trend (Figure 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(1,→1.)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 entire specified amount of stored gas G is discharged, in a state where no receiving operation is performed (1, → 1.), the groundwater pressure Pw (stored groundwater level Wl) on the back side of the container body 12 is rising ( 6) is because groundwater from around the cavity 11 flows out to the back side of the container body 12. However, even in this case, the amount exceeding the reference value (Pg-min) is discharged by the groundwater regulating means 26 via 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。In this way, according to the rock tank 10, when high-pressure gas is stored, the container body 12 is deformed to support the storage pressure (internal pressure) on the rock 1 via the stress transmission layer 14, and the underground water pressure (external pressure) is ), a part of the groundwater was drained and adjusted from the back of the container body 12 to prevent excessive groundwater pressure from being applied to the container body 12.
There is no need to construct the container body from a thick steel plate or the like, so material costs and the like are significantly reduced, and a large-capacity storage tank can be constructed at low cost.
しかも、先に述べた射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。Moreover, unlike the water injection method described above, there is no need to determine the formation depth in consideration of the storage pressure, and high-pressure storage can be realized at a low depth, resulting in further cost reduction.
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、したかって、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は込みといったこ
とを確実に阻止することもてきる。Furthermore, since the storage space and the bedrock are completely separated by the container body 12, the stored gas and groundwater do not come into direct contact with each other. It is also possible to reliably prevent such things as melting and infiltration.
次に、第7図は本発明の第二実施例を示すものである。Next, FIG. 7 shows a second embodiment of the present invention.
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
を付しである。In this embodiment, the same components as in the first embodiment are given 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2ビより構成され、さらに、この
容器体12の外面側(背面側)には、スボノジ″、9の
多孔1′1材1:1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しで
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、前記吹付はコ
ンクリート13、壁体18、該バッファ材22により応
力伝達層14か構成されたものとなっている。In this embodiment, the container body 12 is made of a 2-bi steel plate that is much thinner than that of the previous embodiment, and furthermore, on the outer surface side (back side) of the container body 12, there are A buffer material 22 made of porous 1'1 material 1:1 is provided.The other structure is the same as that of the first embodiment.Therefore, the buffer material 22 is made of a porous 1'1 material 1:1. In this case, the sprayed concrete 13, the wall 18, and the buffer material 22 constitute a stress transmission layer 14.
この場合、容器体12を構成する前記鋼板2+’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。In this case, the steel plate 2+' constituting the container body 12 has a thickness of several millimeters, and has a corrugated protrusion 21a extending in the longitudinal direction as shown in the figure.
バッファ材22は、肉薄である鋼板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。The buffer material 22 is for uniformly transmitting the internal pressure transmitted through the thin steel plate 21' to the wall body 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l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かできるから、貯
蔵圧を確実に岩盤l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 steel plate 21' constituting the container body 12 is thinner than that of the first embodiment, and the amount of deformation of the container body 12 in response to external force is large, so that deformation is relatively small. It is effective when applied to easy bedrock 1. In other words, even if the rock mass l is easily deformed by external force, the container body 12 can follow it and deform, so that the storage pressure can be reliably supported by the rock mass l.
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。In the present invention, when the internal pressure decreases, groundwater pressure is discharged from the back side of the container body 12 to prevent external pressure from being applied to the container body 12 as much as possible. This is why the container body 12 is made of a thin material. This means that it can be configured.
また、本実施例のものでは、容器体12の構成材料かさ
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。Further, in this embodiment, since the material of the container body 12 is thinner, it is possible to further reduce the cost in terms of both material cost and manufacturing cost than that of the first embodiment.
なお、実施例では、地下水調整手段26を、貯水空間2
7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、容器体12背面部の地下水圧を任意に調
節できるような構成のものてあればよい。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(2
1’)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O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 addition, in the embodiment, the groundwater adjustment means 26 is connected to the water storage space 2.
7 and drainage means 28, however, the groundwater regulating means according to the present invention is not limited to the one in the embodiments, and in short, the groundwater regulating means according to the present invention is capable of arbitrarily adjusting the groundwater pressure at the back surface of the container body 12. It would be good if it had a similar configuration. In addition, the above 2
In one embodiment, both the container body 12 and the steel plate 21 (2
1'), however, the structure of the container body 12 in the present invention is not necessarily limited to steel plates. For example, when the underground water pressure is approximately It is also possible to configure it with a 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
の岩盤内貯蔵方法によれば、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
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か掛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
て材料コスト等か大幅に削減され、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、
−層のコスト低M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
かって、地下水の貯蔵空間内への浸出、あるいは貯蔵気
体の地下水への溶は込みを確実に防止することができる
。As explained above, according to the method for storing high-pressure gas in the rock according to claim 1 of the present invention, when storing the high-pressure gas (at the time of receiving), the flexible structure container body is deformed to reduce the storage pressure (internal pressure) to the rock. In addition to supporting underground water pressure (external pressure), by draining and adjusting a portion of the groundwater from the back of the flexible structure container, excessive groundwater pressure will not be applied to the flexible structure container when releasing the stored gas. Since the container body does not need to be made of a thick steel plate or the like, the cost of materials is greatly reduced, and a large-capacity storage tank can be constructed at low cost. In addition, the construction depth can be set without being controlled by storage pressure or groundwater pressure, making it possible to realize high-pressure storage at a low depth.
- A reduction in the cost of the layer M is realized. Furthermore, since the storage space and the bedrock are completely separated by the container body 12,
The stored gas and the groundwater do not come into direct contact with each other, and therefore, leakage of the groundwater into the storage space or incorporation of the stored gas into the groundwater can be reliably prevented.
また、本発明の請求項2に係る高圧気体貯蔵用岩盤タン
クによれば、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
とともに、柔構造容器体背面部の地下水を効果的に排出
・調整することかでき、以て上記請求項1に記載した方
法を確実に実現し得、これによって上記効果を確実に奏
することができる。Further, according to the rock tank for high-pressure gas storage according to claim 2 of the present invention, the stress transmission layer transfers the stress generated in the flexible structure container body to the cavity wall surface without causing local stress concentration in the container body. The method described in claim 1 can be reliably realized, and the method described in claim 1 can be reliably realized. Accordingly, the above effects can be reliably achieved.
さらに、本発明の請求用3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lJl水手段とて構成したので、貯水空間をハノフ
ァーとして地下水圧調整を効率的に行うことかてきる、
等の優れた効果を奏することかできる。Furthermore, according to the high-pressure gas storage tank according to claim 3 of the present invention, the groundwater pressure adjusting means includes a water storage space formed in the bedrock, and a lJl water means for discharging the groundwater stored in this water storage space. Since it is configured as such, it is possible to efficiently adjust groundwater pressure by using the water storage space as a Hanover.
It can produce excellent effects such as
第1図ないし第3図は本発明の第−実鉋例を示すもので
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て、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
は同しく岩盤空洞に作用する外力の変化を示す線図、第
6図は同し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。
貯蔵気体、 1 ・・・・岩盤、
壁面、
・・高圧気体貯蔵用岩盤タンク、
・空洞
・・容器体(柔構造容器体)、
応力伝達層、 25・・・・・・導水路、地下水圧調
整手段、
・貯水空間、 28・・・・・排水手段。
G ・・・
a
0
1 l ・
12 ・
14・ ・
26・
7Figures 1 to 3 show a practical example of the present invention; Figure 1 is a front sectional view of a rock tank for storing high-pressure gas;
The figure is a side view, FIG. 3 is an enlarged perspective sectional view of a part of the rock tank for high-pressure gas storage according to this embodiment, and FIG.
Figures 6 to 6 explain the operation of the rock tank for high-pressure gas storage according to the present invention. Figure 4 is a diagram showing changes in storage pressure during storage and release of stored gas, and Figure 5 is a diagram showing changes in storage pressure during storage and release of stored gas. Similarly, FIG. 6 is a diagram showing changes in external force acting on the rock cavity, FIG. 6 is a diagram showing changes in groundwater pressure and water level in the water storage space, and FIG. 7 is a diagram showing changes in the external force acting on the rock cavity. FIG. 8 is an enlarged perspective sectional view of a part of the storage rock tank, and is a schematic configuration diagram illustrating the concept of a water-sealing type in-rock storage facility that has already been provided. Storage gas, 1...Bedrock, wall surface,...Rock tank for high-pressure gas storage, -Cavity...Container body (flexible structure container body), Stress transmission layer, 25...Conduit, underground water pressure Adjustment means, ・Water storage space, 28... Drainage means. G... a 0 1 l ・ 12 ・ 14 ・ ・ 26 ・ 7
Claims (1)
成した空洞内に、気密性を有しかつ外力に対して変形を
許容する柔構造容器体を設け、該柔構造容器体内部に貯
蔵気体を封入するとともに、前記柔構造容器体の背面側
に存在する地下水圧を、この柔構造容器体の内圧に応じ
て調整することを特徴とする高圧気体の岩盤内貯蔵方法
。 2)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た応力伝達層を介し
て設けられてなり、かつ、前記応力伝達層は導水路を介
して地下水圧調整手段と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。 3)地下水圧調整手段は、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
とする請求項2記載の高圧気体貯蔵用岩盤タンク。[Claims] 1) When storing high-pressure gas in a rock, a flexible structure container body that is airtight and allows deformation against external forces is provided in a cavity formed in the rock; Storage of high-pressure gas in rock, characterized in that the stored gas is sealed inside the structural container, and the groundwater pressure existing on the back side of the flexible structural container is adjusted according to the internal pressure of the flexible structural container. Method. 2) A tank constructed in rock for storing high-pressure gas, in which a flexible structure container body that is airtight and allows deformation in response to external pressure is placed inside a cavity formed in the rock. A stress transmission layer having water permeability is provided between the wall surface constituting the cavity, and the stress transmission layer is communicated with underground water pressure adjustment means through a water conduit. Rock tank for high pressure gas storage. 3) The underground water pressure adjustment means is characterized by comprising a water storage space provided in the rock mass separately from the cavity, and a drainage means for discharging the groundwater stored in the water storage space. The rock tank for high pressure gas storage according to claim 2.
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1989
- 1989-06-30 JP JP1168774A patent/JP3051895B2/en not_active Expired - Fee Related
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