(57)【要約】    【課題】  低温液化ガス地下タンク１の合理的な底部構造を提供する。    【解決手段】  地下タンク１は、地中の側壁３及び底版４と、地上屋根１１とを含む。また、地上屋根１１を貫通して鉛直方向に配置され下端部にサブマージドポンプ１４が設置される払出し配管１３を備える、ここにおいて、タンク底版４が、等厚の底版本体４ａと、その上に配置される調整用スラブ５との二層で構成され、調整用スラブ５は、払出し配管１３の配置箇所にて、上下方向に貫通する孔部５ａを有し、この孔部５ａが払出し配管１３のピット部１８となる。地下タンク１は、更に、底版４の上面側を覆う底部メンブレン８と、底版４と底部メンブレン８との間の底部断熱材１０とを含む。ピット部１８にて底版本体４ａを直接覆う底部断熱材１０ｂの厚さを、一般部にて調整用スラブ５を覆う底部断熱材１０ａの厚さより、厚くする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
屋根を貫通して鉛直方向に配置され下端部にサブマージドポンプが設置される払出し配管を備える、低温液化ガス地下タンクであって、
前記タンクの底版が、等厚の底版本体と、その上に配置される調整用スラブとの二層で構成され、
前記調整用スラブは、前記払出し配管の配置箇所にて、上下方向に貫通する孔部を有し、この孔部が前記払出し配管のピット部となることを特徴とする、低温液化ガス地下タンク。
【請求項２】
前記サブマージドポンプの吸込み口が前記調整用スラブの上面の高さと同等若しくはそれより低い位置に配置され、
液位計による計測に基づいて前記サブマージドポンプの作動を停止させる最低液位が前記調整用スラブの上面の高さと同等若しくはそれより高い位置に設定されることを特徴とする、請求項１記載の低温液化ガス地下タンク。
【請求項３】
前記底版の上面側を覆うように配置される底部メンブレンと、前記底版と前記底部メンブレンとの間に配置される底部断熱材とを備え、
前記ピット部にて前記底版本体を直接覆う底部断熱材の厚さを、前記ピット部以外にて前記調整用スラブを覆う底部断熱材の厚さより厚くしたことを特徴とする、請求項１又は請求項２記載の低温液化ガス地下タンク。
【請求項４】
前記調整用スラブの配筋は、前記底版本体の配筋に比べ、低強度であることを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の低温液化ガス地下タンク。
【請求項５】
前記調整用スラブは、前記ピット部回り、及び、中心部で、前記底版本体と鉛直方向に連結され、周縁部で、タンク側壁に水平方向に連結されることを特徴とする、請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の低温液化ガス地下タンク。
【請求項６】
前記底版本体の内部に底部ヒータを備え、
前記底部ヒータは、前記底版本体の上面と平行に配置されることを特徴とする、請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の低温液化ガス地下タンク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＮＧ、ＬＰＧ等の低温液化ガスを貯蔵する地下タンクに関する。
【背景技術】
【０００２】
低温液化ガス地下タンクは、地中に構築されるＲＣ（Reinforced Concrete）側壁及びＲＣ底版と、鋼製の地上屋根と、を含んで構成される。ＲＣ側壁及びＲＣ底版の内面側にはタンク内槽を構成するメンブレン（鋼製の波板）が配置され、ＲＣ側壁及びＲＣ底版とメンブレンとの間には断熱材（保冷材）が配置される。
【０００３】
従来、低温液化ガス地下タンクの底版は、上下面共、フラットに構築されてきた。
【０００４】
低温液化ガスの受け払い配管（受入れ配管及び払出し配管）は屋根を貫通して鉛直方向に配置される。受入れ配管は、鉛直配管からエルボ(曲管)を介して水平管に繋がっており、低温液化ガスはタンク内にほぼ水平方向に投入され、貯留される。また、払出し配管は、鉛直配管の下端にサブマージドポンプ（モータと一体にして液化ガス中に浸漬されるポンプ）が設置される構造となっており、低温液化ガスはポンプで鉛直配管内を押し上げられて送出される。
【０００５】
地下タンク内の低温液化ガスを汲み上げるため、サブマージドポンプの吸込み口と底版上面との間には１．５ｍ程度のクリアランスが必要であり、この部分は低温液化ガスの払出しができない領域（死に域）となる。つまりタンクの下部１．５ｍの範囲は常に低温液化ガスがあり、タンクの貯留能力としてカウントできない。
特に最近の大型低温液化ガス地下タンクは液深４７ｍ程度が多く、死に域の深度が１．５ｍの場合で貯留能力の３％程度が活用できない。
【０００６】
そこで、特許文献１などに示されるように、タンクの底版に凹所（液溜め用のピット）を形成して、ここに払出し配管を配置することが提案され、一部実用化されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平０７−２８５５９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、タンクの底版に凹所を形成すると、次のような問題点がある。
底版の内部には、その上面と平行に、主鉄筋（半径方向筋、円周方向筋）として、太径鉄筋が４〜５段配置される。凹所があると、その部分では、太径鉄筋を曲げ加工して、凹所の下に連続して配置する必要があり、非常に手間とコストがかかる。できれば、ストレート配筋がよいのである。
【０００９】
また、底版は、その内部の下面側に配置される底部ヒータによって温度分布がコントロールされる。この点、凹所を有する底版は、底版そのものが軸対象構造でないこと、及び、底版の厚さ方向の温度変化が底版厚の差異によって異なることから、複雑な温度分布となり、それに伴い複雑な温度応力が発生する。
更に、底版のピット部の厚さが他部（一般部）の厚さより薄く、断熱材下各部での温度低下量は同じであるので、薄い分、ピット部底版の温度低下率が一般部底版より大きくなり、ピット部底版に局部的な引張力が発生し、追加鉄筋が必要となる。
【００１０】
本発明は、上記の問題点に鑑み、低温液化ガス地下タンクにおいて、ピット部を設けることにより有効貯液量の増大を図る場合の合理的な底部構造を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するために、本発明では、屋根を貫通して鉛直方向に配置され下端部にサブマージドポンプが設置される払出し配管を備える、低温液化ガス地下タンクにおいて、前記タンクの底版が、等厚の底版本体と、その上に配置される調整用スラブとの二層で構成され、前記調整用スラブは、前記払出し配管の配置箇所にて、上下方向に貫通する孔部を有し、この孔部が前記払出し配管のピット部となることを特徴とする。尚、前記サブマージドポンプの吸込み口は前記調整用スラブの上面と同等若しくはそれより低い位置に配置される。
【００１２】
本発明では、更に、前記底版の上面側を覆うように配置される底部メンブレンと、前記底版と前記底部メンブレンとの間に配置される底部断熱材とを備える場合に、前記ピット部にて前記底版本体を直接覆う底部断熱材の厚さを、前記ピット部以外にて前記調整用スラブを覆う底部断熱材の厚さより厚くしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、タンクの底版が、等厚の底版本体と、その上に配置される調整用スラブとの二層で構成されていて、底版本体については等厚でフラットな構造であるので、配筋が容易となり、また軸対称な配筋を実現できる。調整用スラブについてはピット部形成用の貫通孔部を有するが、底版本体により強度を確保できるので、強度を必要とせず、最低限の配筋でよく、手間とコストを低減できる。
【００１４】
更に、ピット部以外の一般部での底版（底版本体＋調整用スラブ）の厚さと、ピット部での底版（底版本体のみ）の厚さとの違いによる温度変化の違いについては、底部断熱材の厚さを一般部とピット部とで変えることにより対処でき、局部的な応力発生を回避できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係る低温液化ガス地下タンクの正面縦断面図
【図２】同上の低温液化ガス地下タンクの平面横断面図
【図３】ピット部回りのメンブレン構造を示す図
【図４】ピット部回りの配筋構造を示す図
【図５】一般部及びピット部での温度変化の説明図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る低温液化ガス地下タンクの正面縦断面図、図２は同上の低温液化ガス地下タンクの平面横断面図である。但し、図２では図１中のメンブレン７、８及び断熱材９、１０の図示を省略してある。
【００１７】
低温液化ガス地下タンク１のタンク躯体（外槽）は、地中（地盤Ｇの下）に円筒状に構築したＲＣ地中連続壁２の中に構築され、ＲＣ側壁３とＲＣ底版４とからなる。
【００１８】
本発明の特徴的構成として、ＲＣ底版４は、一定厚（例えば６．５ｍ厚）のフラットな底版本体４ａと、その上に配置される別体の調整用スラブ（コンクリートスラブ）５との二層構造である。
調整用スラブ５は、一部（所望するピット部の位置）に上下方向に貫通孔部５ａを有しているが、これ以外は一定厚（所望するピット部の深さに対応する１．５ｍ程度の厚さ）でフラットである。貫通孔部５ａについては後述する。
【００１９】
また、底版本体４ａは、その周縁部にてＲＣ側壁３の下端部と一体につながっているが、調整用スラブ５は、ＲＣ側壁３及び底版本体４ａのいずれとも一体化されておらず、別体である。
【００２０】
また、ＲＣ底版４（底版本体４ａ）の直下の地盤には、集水層６が形成され、ここに地下水が集められ、図示しないポンプにより適宜排出される。
【００２１】
低温液化ガス地下タンク１の内槽は、側部メンブレン７及び底部メンブレン８により構成される。
側部メンブレン７及び底部メンブレン８は、断面山型のコルゲーションを板面に格子状に有する厚さ２ｍｍ程度の鋼板（例えばＳＵＳ３０４）で、ＲＣ側壁３の内面、及び、ＲＣ底版４（詳しくは調整用スラブ５、ピット部では底版本体４ａ）の上面に、側部断熱材９及び底部断熱材１０を介して、被着される。
断熱材（保冷材）９、１０としては、厚さ２００〜３００ｍｍ程度のポリウレタンフォーム（ＰＵＦ）等が用いられる。
【００２２】
低温液化ガス地下タンク１の屋根は、ＲＣ側壁３の上端部側に球面状に構築される鋼製の地上屋根１１により構成される。
【００２３】
低温液化ガスの受入れ配管１２及び払出し配管１３は、地上屋根１１を貫通し、側部メンブレン７の内面に沿って、鉛直方向に配置される。受入れ配管１２は、鉛直配管からエルボ(曲管)を介して水平管に繋がっており、低温液化ガスはタンク内にほぼ水平方向に投入され、貯留される。また、払出し配管１３は、鉛直配管の下端にサブマージドポンプ（モータと一体にして液化ガス中に浸漬されるポンプ）１４が設置される構造となっており、低温液化ガスはポンプで鉛直配管内を押し上げられて送出される。
【００２４】
受入れ配管１２及び払出し配管１３は、複数対（例えば４×２）設けられ、１箇所に集められて、ＲＣ側壁３に取付けられた支持ブラケット１５により支持される。この部分の側部メンブレン７は、支持ブラケット１５に接続している。
尚、タンクの大きさが例えば直径８０ｍ、高さ４０ｍ程度の場合、受入れ配管１２及び払出し配管１３は、タンクの側壁から１０ｍ程度の位置に設けられる。すなわち、支持のしやすさから、中央部ではなく、側壁寄り（偏心位置）に設けられる。
【００２５】
低温液化ガス地下タンク１のＲＣ地中連続壁２の回りの地盤には、タンク側壁を囲むように、側部ヒータ１６が配置される。また、ＲＣ底版４（底版本体４ａ）の内部には、上面（及び下面）と平行に（上面から等距離の面内に）、下面側に位置させて、底部ヒータ１７が配置されている。これらのヒータ１６、１７は地中の水分凍結による凍結土圧の管理、底版下地盤の凍結による地下タンクの変形などを防ぐために設けられる。
【００２６】
次に本発明に係る低温液化ガス地下タンク１の底部構造（底版本体４ａ、調整用スラブ５、底部メンブレン８及び底部断熱材１０）について説明する。
【００２７】
調整用スラブ５の上下方向の貫通孔部５ａは、払出し配管１３（及び受入れ配管１２）の配置箇所に設けられる。すなわち、払出し配管１３（及び受入れ配管１２）の下端部が進入し得る位置に設けられる。
この貫通孔部５ａは、図２に示されるように、平面視で、円弧の帯状に形成されていて、その貫通孔部５ａ上に、受入れ配管１２と払出し配管１３との対が複数、例えば４×２の配列で収まるようになっている。但し、貫通孔部５ａは円弧状でなくてもよく、長方形状であってもよい。また、受入れ配管１２と払出し配管１３は単数であってもよく、対でなくともよい。これらは設計的に決められる受入れ能力、払出し能力によって、配管径、本数が決められる。
【００２８】
図３はピット部回りのメンブレン構造を示している。
底部メンブレン８は、底部断熱材１０を介して、調整用スラブ５の上面を覆う。この場合、調整用スラブ５の貫通孔部５ａの位置では、底部メンブレン８に、下側に膨出する絞り形状部８ａが形成されて、貫通孔部５ａの内側面と底版本体４ａの上面とを、通常の底部断熱材１０ａより厚い底部断熱材１０ｂを介して、覆う。
従って、調整用スラブ５の貫通孔部５ａと底部メンブレン８の絞り形状部８ａとによりピット部１８が形成され、受入れ配管１２及び払出し配管１３は、ピット部１８内に進入し得るように配置される。
【００２９】
調整用スラブ５の貫通孔部５ａと底部メンブレン８の絞り形状部８ａとによりピット部１８が形成されることから、払出し配管１３の下端部のサブマージドポンプ１４を最深部の直上に設置することができる。従って、サブマージドポンプ１４の位置を従来と比較して１．５ｍ程度（あるいは０．５〜２．０ｍ程度）低くすることで、最低液位Ｌを下げることができ、最高液位Ｈから最低液位Ｌまでの有効貯留量を増大することができる。
【００３０】
具体的には、サブマージドポンプ１４の吸込み口（ポンプ下端部）は、調整用スラブ５の上面（詳しくは底部メンブレン８）と同等若しくはそれより低い位置（言い換えれば、ピット部１８の入口あるいはピット部１８の内部）に配置される。そして、液位計（図示せず）による計測に基づいてサブマージドポンプ１４の作動を停止（禁止）させる最低液位Ｌが、調整用スラブ５の上面（詳しくは底部メンブレン８）と同等若しくはそれよりやや高い位置に設定される。
従って、図１中の最低液位Ｌのレベルに液位計（図示せず）が設けられ、タンク内の低温液化ガスのレベルが最低液位Ｌまで低下すると、これが液位計での計測により検知され、サブマージドポンプ１４の作動が停止される。
このように、ピット部１８を形成できる調整用スラブ５を用いて、サブマージドポンプ１４の位置を深くすることで、調整用スラブ５の上面付近のレベルで最低液位Ｌを管理し、これによって有効貯液量の増大と適正な管理とを可能にする。
【００３１】
底部断熱材１０の厚さについて、具体例を示すと、一般部（調整用スラブ５上）の底部断熱材１０ａを例えば２１０ｍｍ厚とするのに対し、ピット部の底部断熱材１０ｂはピット部側部及び底部共に例えば２２９ｍｍ厚とする。この理由については後述する。
【００３２】
図４はピット部回りの配筋構造を示している。この図を参照して、ＲＣ底版４（底版本体４ａ及び調整用スラブ５）の配筋構造について説明する。
等厚の底版本体４ａ内には、上面側に例えば４段、下面側に例えば３段の強度上必要な太径（D51）の、主鉄筋（半径方向筋、円周方向筋）Ｒ１、Ｒ２を配置する。等厚であることから、各主鉄筋は全面に同じ高さで配置する。従って、底版本体４ａはその内部に軸対称に鉄筋を備えることができる。尚、図４には上面側の主鉄筋Ｒ１と下面側の主鉄筋Ｒ２を示している。
【００３３】
調整用スラブ５の配筋は底版本体４ａの配筋に比べ低強度とする。底版本体４ａにより揚圧力、液荷重などを支持するのに対し、調整用スラブ５は強度部材ではなく、貯液、断熱材、メンブレンの支持部材であるからである。
【００３４】
このため、調整用スラブ５内には、最低限の比較的小径（D29）の、主鉄筋（半径方向筋、円周方向筋）ｒ０を配置する。すなわち、主鉄筋として、ひび割れ分散鉄筋（低温液化ガス貯蔵時の温度低下による収縮時に、分散してクラックが入ることを許容する鉄筋）を配置する。具体的には、上面側に水平に、D29ctc200程度を配置する。D29ctc200とは、直径29mm、ピッチ(center to center)200mmを意味する（以下同様）。
また、調整用スラブ５の中心部、及びピット部回りに、鉛直方向鉄筋D29ctc200程度を配置する（図示ｒ１〜ｒ３）。
【００３５】
調整用スラブ５内の鉄筋のうち、主鉄筋ｒ０の半径方向筋はＲＣ側壁３に呑み込まれ、中心部及びピット部回りの鉛直方向鉄筋ｒ１〜ｒ３は底版本体４ａに呑み込まれ、調整用スラブ５をその部分で固定する。
従って、調整用スラブ５は、ピット部１８（貫通孔部５ａ）回り、及び、中心部（底版４の中心部）で、底版本体４ａと鉛直方向に連結され、周縁部で、ＲＣ側壁３に水平方向に連結される。
更に、底版本体４ａと調整用スラブ５との間に、適宜、４平方メートルに１本（２ｍ×２ｍ程度の間隔）のピッチで、ずれ止め鉄筋を鉛直方向に配置してもよい。
【００３６】
底部断熱材１０の厚さ（特に、一般部の底部断熱材１０ａの厚さに対する、ピット部の底部断熱材１０ｂの厚さ）の設定方法について、図５を参照して、更に詳しく説明する。
【００３７】
一般部とピット部の底部断熱材を等厚、同性能とした場合、一般部（底版本体＋調整用スラブ）での底版本体下面（底部ヒータ）から調整用スラブ上面までの温度変化が図５のａの場合、ピット部（底版本体のみ）での底版本体下面（底部ヒータ）からピット部の底版本体上面までの温度変化は図５のｂ（点線）のようになり、底版本体内でピット部の温度低下が一般部に比較して急激となる。このため、底版本体の各部での温度変化の違いから、複雑な温度応力が発生する。そこで、ピット部において、一般部と同じ温度変化率となるように、すなわち図５のｃの特性となるように、一般部とピット部とで底部断熱材の厚さを異ならせる。
【００３８】
具体的には、一般部の底部断熱材１０ａの厚さ２１０ｍｍに対し、ピット部では底部断熱材１０ｂの厚さを２２９ｍｍとする。これは、コンクリートの熱伝導率2.0Kcal/mhr℃、断熱材（ＰＵＦ）の熱伝導率0.025Kcal/mhr℃、ピット部深さ1.5mの場合の計算結果である。従って、底部断熱材の種類、熱伝導率が異なる場合やピット部深さが異なる場合には修正が必要である。
【００３９】
本実施形態によれば、地中に構築される側壁３及び底版４と、地上屋根１１とを含み、更に、底版４の上面側を覆うように配置される底部メンブレン８と、底版４と底部メンブレン８との間に配置される底部断熱材１０とを含んで構成され、地上屋根１１を貫通して鉛直方向に配置され下端部にサブマージドポンプ１４が設置される払出し配管１３を備える、低温液化ガス地下タンク１において、底版４が、等厚の底版本体４ａと、その上に配置される調整用スラブ５との二層で構成され、調整用スラブ５は、払出し配管１３の配置箇所にて、上下方向に貫通する孔部５ａを有し、この孔部５ａが払出し配管１３のピット部１８となる。
そして、ピット部１８にて底版本体４ａを直接覆う底部断熱材１０ｂの厚さを、ピット部以外の一般部にて調整用スラブ５を覆う底部断熱材１０ａの厚さより厚く設定する。
【００４０】
従って、タンクの底版４が、等厚の底版本体４ａと、その上に配置される調整用スラブ５との二層で構成されていて、底版本体４ａについては等厚でフラットな構造であるので、配筋が容易となり、また軸対称な配筋を実現できる。調整用スラブ５についてはピット部形成用の貫通孔部５ａを有するが、底版本体４ａにより強度を確保できるので、最低限の配筋でよく、手間とコストを低減できる。
【００４１】
更に、ピット部以外の一般部での底版（底版本体４ａ＋調整用スラブ５）の厚さと、ピット部での底版（底版本体４ａのみ）の厚さとの違いによる温度変化の違いについては、底部断熱材１０（１０ａ、１０ｂ）の厚さを一般部とピット部とで変えることにより対処できる。従って、底版本体４ａの温度分布を軸対称にすることができ、局部的な応力発生を回避できる。
【００４２】
また、底版本体４ａは全面で同じ厚さになっていること、底部断熱材１０（１０ａ、１０ｂ）の厚さの調整によって底版本体４ａ内の鉛直方向温度分布が軸対称であることから、２次元軸対称モデルでの温度分布解析、温度応力解析、構造解析が可能となり、局部的な詳細解析は不要となる。従って、ピット部の無い地下タンクの設計と同様となり、設計が容易となる。
【００４３】
また、調整用スラブ５は外力（揚圧力）に対する抵抗部材ではなく、貯液、断熱材、メンブレンの支持部材である。温度変化を受けることによって、ピット部回り、タンク中心部を除いて、ほぼ均等に分散したひび割れが入る。そのため、底部断熱材１０や底部メンブレン８に悪影響を与えることは無い。
【００４４】
尚、図示の実施形態はあくまで本発明を例示するものであり、本発明は、説明した実施形態により直接的に示されるものに加え、特許請求の範囲内で当業者によりなされる各種の改良・変更を包含するものであることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００４５】
１  低温液化ガス地下タンク
２  ＲＣ地中連続壁
３  ＲＣ側壁
４  ＲＣ底版
４ａ  底版本体
５  調整用スラブ
５ａ  貫通孔部
６  集水層
７  側部メンブレン
８  底部メンブレン
８ａ  絞り形状部
９  側部断熱材
１０（１０ａ、１０ｂ）  底部断熱材
１１  地上屋根
１２  受入れ配管
１３  払出し配管
１４  サブマージドポンプ
１５  支持ブラケット
１６  側部ヒータ
１７  底部ヒータ
１８  ピット部
【図１】
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【図２】
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【図３】
2018035902.tif 000005
【図４】
2018035902.tif 000006
【図５】
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