(57)【要約】【課題】タンク躯体に加わる温度荷重を低減可能な地下タンク構造を提供する。【解決手段】地下タンク構造１はLNG等の低温液化ガスを貯留するものであり、底版５と側壁７を含むタンク躯体を有し、タンク稼働に伴い０℃となる位置を示す凍結線ｂが、底版５と側壁７においてタンク躯体の内面から略同一の離間距離となる位置にある。凍結線ｂの位置は、タンク躯体の側部と底部のヒータ管１３、２２に熱媒体を循環させることで管理され、ヒータ管１３、２２は、タンク躯体の内面から略同一の離間距離に配置される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤に設けられる地下タンク構造であって、
底版と側壁を含むタンク躯体を有し、
タンク稼働に伴い0℃となる位置を示す凍結線が、前記底版と前記側壁において前記タンク躯体の内面から略同一の離間距離となる位置にあることを特徴とする地下タンク構造。
【請求項２】
前記凍結線の位置が、前記タンク躯体の側部のヒータ管と、前記タンク躯体の底部のヒータ管に熱媒体を循環させることで管理されることを特徴とする請求項１に記載の地下タンク構造。
【請求項３】
前記タンク躯体の側部のヒータ管と、前記タンク躯体の底部のヒータ管は、前記タンク躯体の内面から略同一の離間距離で配置されることを特徴とする請求項２に記載の地下タンク構造。
【請求項４】
前記タンク躯体の側部のヒータ管は、前記タンク躯体の前記側壁内に埋設されることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の地下タンク構造。
【請求項５】
前記タンク躯体の側部のヒータ管と、前記タンク躯体の底部のヒータ管は連続することを特徴とする請求項２から請求項４のいずれかに記載の地下タンク構造。
【請求項６】
前記タンク躯体の底部のヒータ管は略水平方向に配置され、両端部が前記タンク躯体の側部のヒータ管に接続され、
前記タンク躯体の側部のヒータ管は略鉛直方向に配置され、
前記タンク躯体の底部のヒータ管は、平面において略Ｖ字状、略Ｕ字状、略Ｌ字状、略直線状のいずれかの形状で配置されることを特徴とする請求項５記載の地下タンク構造。
【請求項７】
前記タンク躯体の側部のヒータ管と、前記タンク躯体の底部のヒータ管は、前記タンク躯体の周方向に沿って配置された配管を有することを特徴とする請求項２から請求項５のいずれかに記載の地下タンク構造。
【請求項８】
前記底版と前記側壁は剛結されていることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の地下タンク構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒータ設備を備えた地下タンク構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
LNG（液化天然ガス）やLPG（液化石油ガス）等の低温液化ガスを貯留する設備として地下タンクがある。近年の地下タンクは、山留である地中連続壁の内側を掘削した後、図１４に示すように地中連続壁９の内側に鉄筋コンクリート製の底版５および側壁７からなるタンク躯体を構築し、その上に鋼製屋根８を設けるのが一般的である。図示は省略するが、タンク躯体の内面では断熱材を介してメンブレンが設けられる。また底版５の下方では砕石等による集水層４が設けられる。
【０００３】
底版５と側壁７は、ピン結合やスライド結合を行う場合もあるが、最近では底版５と側壁７を連結一体化して剛結合とすることが多い。これは止水面での有利さおよび底版５と側壁７の間の支承構造が不要になることによる。このような構造形式の場合、底版５と側壁７のコーナー部にハンチ６を設け、応力の流れをスムーズにするのが一般的である。
【０００４】
地下タンクではLNG等の極低温の液化ガスを貯留するので、タンク稼働時の周辺地盤の凍結を抑制するため側部および底部にヒータ設備を設けて温度的な安定を図り、凍結線（0℃となる位置を示す線）の位置を維持管理している（例えば特許文献１−５）。ヒータ設備には面状発熱体を用いるものもあるが、熱媒体をヒータ管に循環させてその熱交換により凍結線の位置を管理するものが多い。
【０００５】
図１４の例では、側部ヒータ設備としてヒータ管１０３を周辺地盤３に埋設している。ヒータ管１０３は例えば外管内に内管を挿入した二重管タイプのものであり、内管、外管の上端が枝管を介して熱媒体の供給側のヘッダー管１０１、回収側のヘッダー管１０５にそれぞれ連結される。側部ヒータ設備では、ヒータ管１０３内の熱媒体と周辺地盤３との間で熱交換を行うことにより、凍結線を地中連続壁９から1m程度外側の位置で管理する。
【０００６】
一方、底部ヒータ設備としては、底版５の下面近傍に埋設したヒータ管２０１に熱媒体を循環させるブラインヒータを設置しており、凍結線を底版５の下部で管理して底版５下の地盤が凍結するのを防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平11-182797号公報
【特許文献２】特公昭61-31360号公報
【特許文献３】特開平8-145297号公報
【特許文献４】特許第2789299号
【特許文献５】特公昭58-6118号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
地下タンクのタンク躯体には、タンク躯体の温度低下により生じる荷重と、タンク躯体の温度差から生じる荷重が加わる。前者は、常温下で構築されたタンク躯体の温度が、タンク稼働時に低温液化ガスによって低下することで発生する荷重であり、後者はタンク躯体の内外面の温度差によって発生する荷重である。
【０００９】
前者のケースでは、温度低下に伴う底版や側壁の収縮が周辺地盤との摩擦力により拘束されることで、底版や側壁の断面に軸力（温度荷重）が発生する。
【００１０】
後者のケースでは、タンク稼働時にタンク躯体の内面の温度がLNG等の低温液化ガスによって低くなるのに対し、側壁の外面は側部ヒータ設備によって温められることから温度低下せず、側壁の外面と側壁の内面（タンク躯体の内面）との間で温度差が生じる。同様に、ヒータ管が埋設された底版の下面と底版の上面（タンク躯体の内面）との間にも温度差が生じる。この場合、温度の低下する側壁の内面や底版の上面が収縮しようとするが、この収縮を側壁や底版が拘束することで曲げモーメント（温度荷重）が発生する。
【００１１】
このような温度荷重が生じる結果、地下タンクでは底版や側壁の鉄筋量を多くして補強を行う必要があり、地下タンクのコストアップ要因となっている。
【００１２】
本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、タンク躯体に加わる温度荷重を低減可能な地下タンク構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前述した課題を解決するための本発明は、地盤に設けられる地下タンク構造であって、底版と側壁を含むタンク躯体を有し、タンク稼働に伴い0℃となる位置を示す凍結線が、前記底版と前記側壁において前記タンク躯体の内面から略同一の離間距離となる位置にあることを特徴とする地下タンク構造である。
【００１４】
本発明では、底版と側壁を含むタンク躯体において、側壁内に凍結線の位置を設定してタンク躯体の内面に近付けるとともに、底版内の凍結線の位置も、タンク躯体の内面からの離間距離が側壁内の凍結線と略同一となるように設定する。これにより、底版と側壁においてタンク躯体の内面から凍結線までの離間距離を同じにし、凍結線の位置をタンク躯体の内面に近くすることで、温度荷重の低減の面から有利になり、止水面でも好ましい。すなわち、タンク躯体の建設時からの温度低下量をできるだけ小さくするとともに、タンク躯体の内外面の間の温度差を小さくすることができ、温度荷重を極端に小さくして鉄筋量を減らすことが可能である。また、タンク躯体にほぼ同じ厚さの凍結コンクリートを形成できることから、信頼性の高い、確実な止水が可能となる。
【００１５】
前記凍結線の位置が、前記タンク躯体の側部のヒータ管と、前記タンク躯体の底部のヒータ管に熱媒体を循環させることで管理されることが望ましい。前記タンク躯体の側部のヒータ管と、前記タンク躯体の底部のヒータ管は、前記タンク躯体の内面から略同一の離間距離で配置される。
凍結線の位置は、タンク躯体の側部や底部のヒータ管に熱媒体を循環させて管理できる。これらのヒータ管のタンク躯体の内面からの離間距離を同じとすることで、タンク躯体の内面から凍結線までの離間距離を底版と側壁とで容易に揃えることができる。
【００１６】
前記タンク躯体の側部のヒータ管は、前記タンク躯体の前記側壁内に埋設されることが望ましい。
従来の側部ヒータ設備ではヒータ管を周辺地盤に設けることが多いが、本実施形態ではヒータ管を側壁内に埋設することでタンク躯体の内面に近付け、凍結線をタンク躯体の内面に近い位置で管理することができる。また周辺地盤にヒータ管を設置する場合の削孔作業も不要で施工が容易になる。
【００１７】
前記タンク躯体の側部のヒータ管と、前記タンク躯体の底部のヒータ管は連続することが望ましい。
タンク躯体の側部と底部のヒータ管を連続させることにより、タンク躯体の内面から凍結線までの離間距離を底版と側壁とで揃えることがより容易になる。
【００１８】
例えば、前記タンク躯体の底部のヒータ管は略水平方向に配置され、両端部が前記タンク躯体の側部のヒータ管に接続され、前記タンク躯体の側部のヒータ管は略鉛直方向に配置され、前記タンク躯体の底部のヒータ管は、平面において略Ｖ字状、略Ｕ字状、略Ｌ字状、略直線状のいずれかの形状で配置される。
この場合、側部と底部のヒータ管を連続させることで上記のように離間距離を揃えることが容易になるのに加え、１本あたりの流路長が短く、長い配管が必要無いことから低コストとなる。
【００１９】
前記タンク躯体の側部のヒータ管と、前記タンク躯体の底部のヒータ管は、前記タンク躯体の周方向に沿って配置された配管を有することが望ましい。
このようにタンク躯体の側部と底部のヒータ管を類似の環状構造とすることで、底版と側壁のコーナー部における凍結線の抜け出しを容易に防止することができる。
【００２０】
前記底版と前記側壁は剛結されていることが望ましい。
温度荷重は底版と側壁が剛結している場合に大きくなることが多いので、そのようなケースで本発明を特に好適に適用することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明により、タンク躯体に加わる温度荷重を低減可能な地下タンク構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】地下タンク構造１を示す図。
【図２】ヒータ管１３の配置を示す図。
【図３】ヒータ管２２の平面を見た図。
【図４】側壁７と底版５の温度分布の例。
【図５】ヒータ管１３’を示す図。
【図６】地下タンク構造１ａを示す図。
【図７】ヒータ管１３ａを示す図。
【図８】ヒータ管１３ａ、２２を連続させる例を示す図。
【図９】ヒータ管１３ａ’を示す図。
【図１０】地下タンク構造１ｂを示す図。
【図１１】ヒータ管３２の平面を示す図。
【図１２】ヒータ管３２ａの平面を示す図。
【図１３】ヒータ管３２ｂの平面を示す図。
【図１４】従来の地下タンクの例。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面に基づいて本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００２４】
［第１の実施形態］
（１．地下タンク構造１）
図１は本発明の第１の実施形態に係る地下タンク構造１を示す図である。地下タンク構造１は地盤に設けられ、貯留物としてLNGやLPG等の（極）低温の液化ガス（低温液体）をタンク内に貯留する。
【００２５】
地下タンク構造１は、図１４の例と同様、山留である地中連続壁９の内側を掘削した後、鉄筋コンクリート製の底版５および側壁７によるタンク躯体を地中連続壁９の内側に構築し、その上に鋼製屋根８を設けて構成される。特に図示しないが、タンク躯体の内面には断熱材が設けられ、さらにその内側にメンブレン等も設けられる。なお、「内」とはタンク躯体の中心に近い方をいうものとし、「外」とはその反対側をいうものとする。
【００２６】
側壁７は底版５の上で筒状に形成され、底版５よりも薄厚となる。底版５と側壁７は連結一体化（剛結合）され、そのコーナー部にはハンチ６が設けられる。地中連続壁９は、側壁７の外側の周辺地盤３中に筒状に設けられる。底版５の下方には砕石等による集水層４も設けられる。
【００２７】
地下タンクでは0℃未満、特にLNG等の-160℃程度の低温液化ガスを貯留するので、図１４の例と同様、タンク稼働に伴い0℃となる位置を示す凍結線を管理するため、側部ヒータ設備と底部ヒータ設備が設けられる。
【００２８】
側部ヒータ設備は、熱媒体を循環させる循環式のヒータ設備であり、加温設備および循環ポンプ（不図示）、ヘッダー管１１、１５、ヒータ管１３等を有する。ヒータ管１３はタンク躯体の側部のヒータ管であり、側壁７内に設けられる。ヘッダー管１１、１５は、側壁７の頂部において、タンク躯体の周方向に沿って環状に設けられる。
【００２９】
側部ヒータ設備では、加温設備および循環ポンプ、ヘッダー管１１、ヒータ管１３、ヘッダー管１５、加温設備の順に熱媒体を循環させ、側壁７のコンクリートとヒータ管１３内の熱媒体との間で熱交換を行う。
【００３０】
底部ヒータ設備も熱媒体を循環させる循環式のヒータ設備であり、加温設備や循環ポンプ（不図示）を用いて底版５内のヒータ管２２（タンク躯体の底部のヒータ管）に熱媒体を循環させ、底版５のコンクリートとヒータ管２２内の熱媒体との間で熱交換を行う。
【００３１】
本実施形態では、側部ヒータ設備のヒータ管１３と底部ヒータ設備のヒータ管２２が、全体としてタンク躯体の内面形状に相似の線分ａに沿って配置され、側壁７の内面（タンク躯体の内面）からヒータ管１３までの離間距離と、底版５の上面（タンク躯体の内面）からヒータ管２２までの離間距離が略同一となる。この離間距離は例えば2.5m程度とする。
【００３２】
各ヒータ設備は、ヒータ管１３、２２に熱媒体を循環させ、この熱媒体と側壁７や底版５のコンクリートとの間で熱交換を行うことにより、凍結線ｂを底版５や側壁７内に維持管理する。
【００３３】
本実施形態では、ヒータ管１３、２２の管径、配管間隔、熱媒体の温度等を調整することにより、凍結線ｂが全体としてタンク躯体の内面形状に相似の線分となり、底版５と側壁７内においてタンク躯体の内面から凍結線ｂまでの離間距離が略同一となるようにする。例えばヒータ管１３、２２の管径、配管間隔、熱媒体の温度を同じとし、熱媒体の温度は、例えばヒータ管１３、２２の面平均温度（ヒータ管ライン（ヒータ管１３、２２の配管の並んだ面）の平均温度）が3℃程度となるようにする。
【００３４】
上記の離間距離は、例えばタンク躯体の内面から2.5m程度とし、タンク躯体にほぼ同じ厚さ(1.5m程度)の凍結コンクリートを形成して効率よく確実な止水を実現する。熱媒体としてはナイブライン（登録商標）等の不凍液を用い、熱媒体の凍結を防止する。
【００３５】
（２．側部ヒータ設備のヒータ管１３）
図２は側部ヒータ設備のヒータ管１３の配置を示す図であり、側壁７の周方向断面を示す図である。
【００３６】
ヒータ管１３は略鉛直方向の配管であり、図２に示すように、側壁７の外側境界部の近傍において、側壁７の周方向に沿って略等間隔で複数配置される。ヒータ管１３は側壁７のコンクリートに埋設されて一体化され、側壁７の変位に追従するようになっている。
【００３７】
ヒータ管１３は、前記と同様二重管タイプのものであり、外管１３２内に内管１３１を挿入して構成される。外管１３２には例えばSTPG管（圧力配管用炭素鋼鋼管）を用いることができる。
【００３８】
ヒータ管１３の上端は側壁７の頂部から突出し、内管１３１の上端は枝管を介して熱媒体の供給側のヘッダー管１１に連結される。外管１３２の上端は、枝管を介して熱媒体の回収側のヘッダー管１５に連結される。ヒータ管１３の下端はハンチ６の上端より下にある。ヒータ管１３内では、ヘッダー管１１から供給された熱媒体が内管１３１を通り、内管１３１と外管１３２の間を通ってヘッダー管１５に回収される。
【００３９】
側壁７を構築する際は、地中連続壁９の内面に受け治具（不図示）を設置し、当該受け治具に外管１３２を仮受けして配置する。その後、側壁７の鉄筋を建て込み、外管１３２を外側の鉄筋４１の外側に取付けて側壁７のコンクリートを打設し、外管１３２内に内管１３１を挿入して内管１３１と外管１３２の上端を枝管によりヘッダー管１１、１５に連結する。
【００４０】
（３．底部ヒータ設備のヒータ管２２）
底部ヒータ設備のヒータ管２２は、底版５の上部のコンクリートに埋設される。ヒータ管２２は、従来のように底版５の下面に埋設される場合に比べ、高い位置に配置される。
【００４１】
図３はヒータ管２２の平面を見た図である。図３では、底版５およびその上に配置される側壁７の位置と、底版５と側壁７のコーナー部のハンチ６の位置を破線で示している。
【００４２】
ヒータ管２２は略渦巻き状に配置される。より具体的には、ヒータ管２２は、略等間隔で同心円状に配置された複数の周方向配管２２２を有する。これらの周方向配管２２２はタンク躯体の周方向に沿って配置され、内外に隣り合う周方向配管２２２が、平面において周方向配管２２２に対し傾斜した斜め配管２２３によって接続され、一筆書き状に構成される。
【００４３】
周方向配管２２２は底版５の上部に配置されるが、外周部の周方向配管２２２は、図１に示すように外側のものほど上に位置するようにハンチ６の傾斜に沿って配置され、最外部の周方向配管２２２はハンチ６の上部に達する。これにより、ハンチ６のある底版５と側壁７のコーナー部においても、タンク躯体の内面から凍結線ｂまでの離間距離を他と揃えることができる。側壁７のヒータ管１３の下端は最外部（最上部）の周方向配管２２２より下に位置し、コーナー部において凍結線ｂがヒータ管１３、２２の外側に抜け出すのを防止する。
【００４４】
最内部の周方向配管２２２と最外部の周方向配管２２２は、側壁７内に埋設された略鉛直方向の鉛直配管２２１、２２４にそれぞれ接続される。これらの鉛直配管２２１、２２４は側壁７の外周面から外側に突出し、閉じた流路を外部で形成する。加温設備や循環ポンプはこの流路に配置される。
【００４５】
（４．側壁７および底版５内の温度分布）
図４（ａ）、（ｂ）は、-162℃のLNGを貯留する地下タンクにおいて、タンク躯体の側壁厚を2.35m、底版厚を9.8m、地中連続壁厚を1.5mとし、タンク躯体の建設時の平均温度を16℃とした場合の、タンク稼働時の定常状態における側壁７と底版５の温度分布の例である。
【００４６】
図４（ａ）、（ｂ）の線Ａは、側壁７の内面からヒータ管１３までの離間距離を2.35m、底版５の上面からヒータ管２２までの離間距離を2.35mとし、これらの離間距離を略同一とした場合の側壁７と底版５の温度分布の例である。なお、タンク稼働時のヒータ管１３、２２の面平均温度(ヒータ管ラインでの平均温度)は3℃とする。
【００４７】
この場合、0℃となる位置を示す凍結線ｂが側壁７と底版５内に形成され、タンク躯体の内面から凍結線ｂまでの離間距離が側壁７および底版５で2.0m程度と略同一となり、側壁７の内面と外面の温度差が19.6℃、底版５の上面と下面の温度差が33.2℃となる。また、タンク躯体の建設時からの側壁７、底版５の温度低下量が厚さ方向の平均で22.8℃、6.6℃となる。
【００４８】
一方、図４（ａ）、（ｂ）の線Ｂは、図１４で示したように側部ヒータ設備のヒータ管１０３を周辺地盤３に埋設して側壁７の内面からの距離を5.85mとし、底部ヒータ設備のヒータ管２０１を底版５の下面に埋設して底版５の上面からの距離を9.8mとし、タンク稼働時のヒータ管１０３、２０１の面平均温度をそれぞれ8.0℃、10.0℃とした場合の例である。
【００４９】
この場合、側壁７の内面と外面の温度差が17.4℃、底版５の上面と下面の温度差が63.3℃となる。また、タンク躯体の建設時からの側壁７、底版５の温度低下量が厚さ方向の平均で40.7℃、37.7℃となる。
【００５０】
上記の線Ａの例からわかるように、本実施形態では全体的にタンク躯体の建設時からの温度低下量を小さくでき、またタンク躯体の内面と外面の温度差が（特に底版５において）小さいため、温度荷重は大幅に低減される。結果、底版５や側壁７に必要な鉄筋量が大幅に低減され、地下タンクの工事費を低減することが可能である。
【００５１】
以上説明したように、本実施形態では、底版５と側壁７を含むタンク躯体において、側壁７内に凍結線ｂの位置を設定してタンク躯体の内面に近付けるとともに、底版５内の凍結線ｂの位置も、タンク躯体の内面からの離間距離が側壁７内の凍結線ｂと略同一となるように設定する。これにより、底版５と側壁７において、タンク躯体の内面から凍結線ｂまでの距離を同じにし、凍結線ｂの位置をタンク躯体の内面に近くすることで、タンク躯体の温度荷重の低減の面から有利になり、止水面でも好ましい。
【００５２】
すなわち、前記したようにタンク躯体の建設時からの温度低下量をできるだけ小さくするとともに、タンク躯体の内外面の間の温度差を小さくすることができ、温度荷重を極端に小さくして鉄筋量を減らすことが可能である。また、タンク躯体にほぼ同じ厚さの凍結コンクリートを形成できることから、信頼性の高い、確実な止水が可能となる。
【００５３】
凍結線ｂの位置は、タンク躯体の側部や底部のヒータ管１３、２２に熱媒体を循環させて管理できる。これらのヒータ管１３、２２のタンク躯体の内面からの離間距離を同じとすることで、タンク躯体の内面から凍結線ｂまでの離間距離を底版５と側壁７とで容易に揃えることができる。
【００５４】
また、従来の側部ヒータ設備ではヒータ管を周辺地盤３に設けることが多いが、本実施形態ではヒータ管１３を側壁７内に埋設することでタンク躯体の内面に近付け、凍結線ｂをタンク躯体の内面に近い位置で管理することができる。底版５のヒータ管２２についても、タンク躯体の内面からの離間距離を側壁７内のヒータ管１３と同じとし、タンク躯体の内面に近くする。
【００５５】
また、側部ヒータ設備のヒータ管１３は前記の手順で施工することが可能であり、周辺地盤３にヒータ管を設置する場合の削孔作業も不要で施工が容易になる。ヒータ管１３はコンクリートに埋設されるので、周辺地盤３にヒータ管を埋設する場合のように防食の観点からPL管（ポリエチレンライニング鋼管）を用いる必要等もなく、安価なSTPG管を用いることでコスト低減が可能である。
【００５６】
また、温度荷重は底版５と側壁７が剛結している場合に大きくなることが多いが、温度荷重を低減する本実施形態のヒータ管１３、２２の構成はそのようなケースで特に好適に適用することができる。またハンチ６のあるコーナー部においてもヒータ管のタンク内面からの離隔を他と同様にすることにより、底版５と側壁７のコーナー部(ハンチ６)で同じ凍結コンクリート厚を確保することが容易になる。
【００５７】
しかしながら、本発明はこれに限ることはない。例えばヒータ管１３、２２の具体的位置は上記に限らず、底版５、側壁７の各部材の寸法、断熱材厚や断熱性能に応じて定められ、ヒータ管１３、２２の仕様、熱媒体の温度に若干の差異があってもよい。また側壁厚が薄い場合などでは、側部ヒータ設備のヒータ管１３を地中連続壁９に埋設してもよい。さらに、ヒータ管１３、２２の代わりに面状発熱体を用いて凍結線ｂの位置を管理することも可能である。
【００５８】
また、凍結線ｂの位置も前記に限ることはなく、ヒータ管１３、２２の配管間隔を小さくする等によりタンク躯体の内面からの離間距離を2m以下とし、例えば離間距離を1m程度とすることも可能である。なお、凍結コンクリートの厚さは少なくとも1m〜2m程度確保しておくことが、凍結止水を行って水密性や気密性を確保する観点から望ましい。
【００５９】
またヒータ管１３、２２の形状等も特に限定されない。例えば本実施形態ではヒータ管１３に二重管タイプのものを用いたが、図５のヒータ管１３’に示すＵ字管タイプのものを用いてもよい。
【００６０】
この場合、ヒータ管１３’の両端部を側壁７の頂部に突出させ、一方の端部を供給側のヘッダー管１１、他方の端部を回収側のヘッダー管１５に接続する。また、ヒータ管１３’は側壁７の周方向（図５の左右方向に対応する）に沿って複数配置し、鉛直管同士の間隔D1が略等しくなるようにする。
【００６１】
以下、本発明の別の例を第２、第３の実施形態として説明する。第２、第３の実施形態はそれまでに説明した実施形態と異なる点について説明し、同様の点については図等で同じ符号を付すなどして説明を省略する。
【００６２】
［第２の実施形態］
図６は第２の実施形態に係る地下タンク構造１ａを示す図であり、図７は側部ヒータ設備のヒータ管１３ａを示す図である。第２の実施形態は、側部ヒータ設備のヒータ管１３ａが、タンク躯体の周方向に配置される周方向配管１３４を有する点で第１の実施形態と異なる。
【００６３】
ヒータ管１３ａはタンク躯体の側部のヒータ管であり、側壁７の外側境界部の近傍に埋設されて略螺旋状に配置される。より具体的には、図７（ａ）に示すように、ヒータ管１３ａは上下複数段の周方向配管１３４を有し、上下の周方向配管１３４が、立面において周方向配管１３４に対し傾斜した斜め配管１３５によって一筆書き状に接続される。上下の周方向配管１３４の間隔は、タンク躯体の底部のヒータ管２２の内外の周方向配管２２２の間隔に合わせる。
【００６４】
ヒータ管１３ａの最下部、最上部の周方向配管１３４は、鉛直配管１３３、１３６にそれぞれ接続される。これらの鉛直配管１３３、１３６は側壁７の外周面から外側に突出し、閉じた流路を外部で形成する。この流路に加温設備や循環ポンプ（不図示）が設けられる。本実施形態では、加温設備や循環ポンプを用いて側壁７内のヒータ管１３ａに熱媒体を循環させ、側壁７のコンクリートとヒータ管１３ａ内の熱媒体との間で熱交換を行う。
【００６５】
ヒータ管１３ａの管径や長さは循環ポンプの能力、流量に従って設計で決められる。本実施形態ではヒータ管１３ａにJIS規格の2B管を用いてその長さを最大で1500m程度とし、図７（ｂ）に示すように側壁７の高さに応じてヒータ管１３ａを上下複数段に埋設する。ヒータ管１３ａを埋設した側壁７の構築方法については第１の実施形態と略同様である。
【００６６】
側部ヒータ設備のヒータ管１３ａと底部ヒータ設備のヒータ管２２は、第１の実施形態と同様、全体としてタンク躯体の内面形状に相似の線分ａに沿って配置され、タンク躯体の内面からヒータ管１３ａ、２２までの離間距離が略同一となる。この離間距離は例えば2.5m程度とする。
【００６７】
本実施形態でも、各ヒータ設備において、ヒータ管１３ａ、２２に同じ温度の熱媒体を循環させ、この熱媒体と側壁７や底版５のコンクリートとの間で熱交換を行うことにより、第１の実施形態と同様、凍結線ｂを底版５や側壁７内に維持管理し、凍結線ｂが全体としてタンク躯体の内面形状に相似の線分となり、底版５と側壁７内においてタンク躯体の内面から凍結線ｂまでの離間距離が略同一となるようにする。これにより、第１の実施形態と同様の温度荷重低減効果が得られる。
【００６８】
また本実施形態では、側部ヒータ設備、底部ヒータ設備のヒータ管１３ａ、２２が類似の環状構造を有することを含め、ヒータ管１３ａ、２２のタンク躯体の内面からの離間距離、配管間隔、熱媒体温度等が同一とされ、同じ仕様であることから、底版５と側壁７のコーナー部における凍結線ｂの抜け出しを容易に防止することができる。第１の実施形態ではコーナー部において凍結線ｂがヒータ管１３、２２の外側に抜け出すのを防止するため、側部ヒータ設備のヒータ管１３の下端を2.0〜3.0m程度、底部ヒータ設備のヒータ管２２の上端より下に持ってくることが必要だが、本実施形態ではそのような無駄も無くなる。また第１の実施形態のようなヘッダー管１１、１５も不要になる。
【００６９】
なお、本実施形態では、水平面に沿った周方向配管１３４を基本とし、斜め配管１３５で接続することで施工性を高めているが、水平面に対し若干傾斜した周方向配管が上下に連続するコイル状の配置としてもよい。
【００７０】
また本実施形態では側部ヒータ設備のヒータ管１３ａを2B管、最大長さを1500mとしたが、これに限ることはなく、循環ポンプの能力、ヒータ管１３ａの両端部の間での熱媒体の温度降下を考慮して決定される。例えばヒータ管１３ａをより太くして（例えば3B管として）、最大長さを2000m程度にまですることも可能である。
【００７１】
加えて、本実施形態では、上記のヒータ管１３ａをタンク躯体の底部のヒータ管２２と連続させてもよい。すなわち、図８に示すように、ヒータ管２２の最外部の周方向配管２２２を、タンク躯体の側部のヒータ管１３ａの最下部の周方向配管１３４に斜め配管１３５等で接続する。
【００７２】
側部ヒータ設備と底部ヒータ設備は別系統のヒータとして側壁７と底版５のそれぞれに設けられるのが従来一般的であるが、図８の例では同じ仕様のヒータ管１３ａ、２２が底版５と側壁７の間で連続することから、底版５と側壁７において、タンク躯体の内面から凍結線ｂまでの離間距離を揃えるのがより容易になる。また底版５と側壁７のコーナー部における凍結線ｂの抜け出しも容易に防止することができる。
【００７３】
なお、図７（ｂ）、図８の例では流路長の制限からヒータ管１３ａ等を上下複数段にブロック分けして配置しているが、規模の小さいタンクであれば、図７（ｂ）、図８のヒータ管１３ａ等をブロック分けせず、全体を一本のヒータ管として実現することも可能である。
【００７４】
さらに、図９に示すように、タンク躯体の側部のヒータ管１３ａ’の上下複数段の周方向配管１３８の両端部を、鉛直配管１３７、１３９にそれぞれ接続することもできる。前記と同様、鉛直配管１３７、１３９は側壁７の外周面から外側に突出し、閉じた流路を外部で形成する。加温設備や循環ポンプはこの流路に配置される。
【００７５】
前記のヒータ管１３ａは流路長が長くなるため、流路長の制限から側壁７内でヒータ管１３ａを複数段に配置しているが、図９のヒータ管１３ａ’では流路長が長くならないので、必要分の周方向配管１３８を鉛直配管１３７、１３９に取付けておけばヒータ管１３ａ’を複数段に設置する必要は特に無い。また、鉛直配管１３７、１３９は第１の実施形態のヘッダー管１１、１５と同等の機能を有するが、タンク全周に亘って配置する必要があるヘッダー管１１、１５に比して長さを短くでき、低コストとなる。図８の例のようにタンク躯体の底部のヒータ管をヒータ管１３ａ’に連続させる場合は、鉛直配管１３７、１３９の下端部を底版５の平面中心まで延長させ、その延長部分にタンク躯体の底部のヒータ管の各周方向配管の両端部を接続すればよい。
【００７６】
［第３の実施形態］
図１０は第３の実施形態に係る地下タンク構造１ｂを示す図である。第３の実施形態は、底版５と側壁７の間で連続するヒータ管３２を設け、底版５と側壁７とでそれぞれヒータ管３２を略水平方向、略鉛直方向に配管する点で第１、第２の実施形態と異なる。
【００７７】
ヒータ管３２は、略鉛直方向の鉛直配管３２１と略水平方向の水平配管３２２が接続配管３２３によって接続された構成を有し、これらの配管には例えば2B管が用いられる。鉛直配管３２１はタンク躯体の側部のヒータ管であり、側壁７の外側境界部の近傍に埋設される。水平配管３２２はタンク躯体の底部のヒータ管であり、底版５の上部に埋設される。接続配管３２３はハンチ６に沿った鉛直面内の傾斜を有する。
【００７８】
ヒータ管３２は全体としてタンク躯体の内面形状に相似の線分ａに沿って配置され、タンク躯体の内面からヒータ管３２までの離間距離が略同一となる。この離間距離は例えば2.5m程度とする。本実施形態では、底版５や側壁７の鉄筋や受け架台にヒータ管３２を配置した後、底版５や側壁７のコンクリートを打設することで、ヒータ管３２を埋設した底版５や側壁７が構築できる。
【００７９】
図１１はヒータ管３２の平面を図３と同様に示す図である。なお、図１１では底版５の平面の周方向の１/４範囲のみを示しているが、その他の部分も同様の形状となる。
【００８０】
水平配管３２２は、図１１に示すように平面視で略Ｖ字状あるいは略Ｕ字状となっており、その両端がそれぞれ接続配管３２３を介して鉛直配管３２１に接続される。両鉛直配管３２１の上部は側壁７の頂部から出てそれぞれヘッダー管３１、３３（図１０参照）に接続される。ヘッダー管３１、３３は側壁７の頂部でタンク躯体の周方向に配置される。
【００８１】
本実施形態では、複数のヒータ管３２がタンク躯体の周方向に沿って並べられ、鉛直配管３２１同士の間隔D2を最大で2.0m、例えば1.5〜2.0m程度の略等間隔とする。水平配管３２２は底版５の平面中心に向かって延びるが、底版５の平面中心近傍で配管が密になりすぎるのを防ぐため、水平配管３２２の先端の位置は、底版５の平面中心から異なる距離r1〜r4となるようにずらしている。
【００８２】
本実施形態では、加温設備および循環ポンプ（不図示）、ヘッダー管３１、ヒータ管３２、ヘッダー管３３、加温設備の順に熱媒体を循環させ、底版５や側壁７のコンクリートとヒータ管３２内の熱媒体との間で熱交換を行うことで、第１の実施形態と同様、凍結線ｂを底版５や側壁７内に維持管理し、凍結線ｂが全体としてタンク躯体の内面形状に相似の線分となり、底版５と側壁７内においてタンク躯体の内面から凍結線ｂまでの離間距離が略同一となるようにする。これにより、第１の実施形態と同様の温度荷重低減効果が得られる。
【００８３】
また本実施形態でも、図８の例と同様、底版５と側壁７の間で連続する同じ仕様のヒータ管３２を用いることで、底版５と側壁７において、タンク躯体の内面から凍結線ｂまでの離間距離を揃えるのがより容易になる。またハンチ６があるコーナー部における凍結線ｂの離間距離を他と揃えるのも容易であり、コーナー部において凍結線ｂがヒータ管の外側に抜け出すのを防止するため、側部ヒータ設備のヒータ管の下端を2.0〜3.0m程度、底部ヒータ設備のヒータ管の上端より下に持ってくる無駄も無くなる。
【００８４】
さらに、本実施形態ではヒータ管１本あたりの流路長が短く、長い配管が必要無いことから、ヒータ管３２として2B管程度のものを採用でき、低コストとなる。
【００８５】
なお、本実施形態ではヒータ管３２の鉛直配管３２１を側壁７内に埋設しているが、第１の実施形態と同様、側壁厚が薄い場合には鉛直配管３２１を地中連続壁９に埋設することも可能である。また、ヒータ管３２は例えばSTPG管とするが、SUS管（ステンレス管）やPL管とすることも可能である。
【００８６】
また、ヒータ管の形状も上記の例に限らない。例えば図１２の例では、各ヒータ管３２ａの水平配管３２２ａが略Ｌ字状になっており、これを底版５の平面中心から所定の径方向（図の例では右上方向）に沿って複数並べ、隣り合う水平配管３２２ａの辺同士の間隔D3を略等間隔とした構成となっている。一方、図１３の例では、各ヒータ管３２ｂの水平配管３２２ｂが略直線状であり、その間隔D3を略等間隔として複数平行に配置される。
【００８７】
また、図１２、１３の例では、隣接するヒータ管３２ａ、３２ｂの熱媒体の流れを矢印ｆ１、ｆ２に示すように相互に対向させることで、ヒータ管３２ａ、３２ｂ相互の温度差を小さくすることができる。
【００８８】
なお、図１２、１３の例では、上記の間隔D3を鉛直配管３２１同士の間隔D2に合わせて最大2.0m、例えば1.5〜2.0m程度としている。間隔D2、D3を合わせるため、これらの例では接続配管３２３が平面において水平配管３２２ａ、３２２ｂに対し折れ曲がった形となっており、また一部のヒータ管３２ａ、３２ｂが略Ｌ字状あるいは略直線状の水平配管３２２ａ、３２２ｂを有さず、鉛直配管３２１の下端部同士を略Ｕ字状に連続させた形となっている（例えば図１２の右上のヒータ管３２ａなど）。
【００８９】
以上、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００９０】
１、１ａ、１ｂ：地下タンク構造
３：周辺地盤
４：集水層
５：底版
６：ハンチ
７：側壁
８：鋼製屋根
９：地中連続壁
１１、１５、３１、３３、１０１、１０５：ヘッダー管
１３、１３'、１３ａ、１３ａ'、２２、３２、３２ａ、３２ｂ、１０３、２０１：ヒータ管
４１：鉄筋
１３１：内管
１３２：外管
１３３、１３６、１３７、１３９、２２１、２２４、３２１：鉛直配管
１３４、１３８、２２２：周方向配管
１３５、２２３：斜め配管
３２２、３２２ａ、３２２ｂ：水平配管
３２３：接続配管
【図１】
2019019946.tif 000003
【図２】
2019019946.tif 000004
【図３】
2019019946.tif 000005
【図４】
2019019946.tif 000006
【図５】
2019019946.tif 000007
【図６】
2019019946.tif 000008
【図７】
2019019946.tif 000009
【図８】
2019019946.tif 000010
【図９】
2019019946.tif 000011
【図１０】
2019019946.tif 000012
【図１１】
2019019946.tif 000013
【図１２】
2019019946.tif 000014
【図１３】
2019019946.tif 000015
【図１４】
2019019946.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成29年11月10日(2017.11.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤に設けられる地下タンク構造であって、
底版と側壁を含むタンク躯体を有し、
タンク稼働に伴い0℃となる位置を示す凍結線が、前記底版と前記側壁において前記タンク躯体の内面から略同一の離間距離となる位置にあり、
前記凍結線の位置が、前記タンク躯体の側部のヒータ管と、前記タンク躯体の底部のヒータ管に熱媒体を循環させることで管理され、
前記タンク躯体の側部のヒータ管と、前記タンク躯体の底部のヒータ管は、前記タンク躯体の内面から略同一の離間距離で配置され、
前記タンク躯体の側部のヒータ管は、前記タンク躯体の前記側壁内に埋設され、前記凍結線が前記タンク躯体の側部のヒータ管より内側に形成されることを特徴とする地下タンク構造。
【請求項２】
前記タンク躯体の側部のヒータ管と、前記タンク躯体の底部のヒータ管は連続することを特徴とする請求項１に記載の地下タンク構造。
【請求項３】
前記タンク躯体の底部のヒータ管は略水平方向に配置され、両端部が前記タンク躯体の側部のヒータ管に接続され、
前記タンク躯体の側部のヒータ管は略鉛直方向に配置され、
前記タンク躯体の底部のヒータ管は、平面において略Ｖ字状、略Ｌ字状のいずれかの形状で配置されることを特徴とする請求項２記載の地下タンク構造。
【請求項４】
前記タンク躯体の底部のヒータ管を複数有し、
前記タンク躯体の底部の複数のヒータ管は、折れ曲がった先端の位置が前記底版の平面中心から異なる距離となるように配置されていることを特徴とする請求項３記載の地下タンク構造。
【請求項５】
前記タンク躯体の側部のヒータ管と、前記タンク躯体の底部のヒータ管は、前記タンク躯体の周方向に沿って配置された配管を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の地下タンク構造。
【請求項６】
前記底版と前記側壁のコーナー部にはハンチが設けられ、
前記タンク躯体の底部のヒータ管の前記配管は略渦巻き状に配置され、外周部の前記配管は、外側のものほど上に位置するように前記ハンチの傾斜に沿って配置されることを特徴とする請求項５記載の地下タンク構造。
【請求項７】
前記タンク躯体の底部のヒータ管は、前記底版の外周部と前記底版の平面中心の間に埋設され、前記外周部から前記平面中心の間で略同一の管径であることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の地下タンク構造。
【請求項８】
前記底版と前記側壁は剛結されていることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の地下タンク構造。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
前述した課題を解決するための本発明は、地盤に設けられる地下タンク構造であって、底版と側壁を含むタンク躯体を有し、タンク稼働に伴い0℃となる位置を示す凍結線が、前記底版と前記側壁において前記タンク躯体の内面から略同一の離間距離となる位置にあり、前記凍結線の位置が、前記タンク躯体の側部のヒータ管と、前記タンク躯体の底部のヒータ管に熱媒体を循環させることで管理され、前記タンク躯体の側部のヒータ管と、前記タンク躯体の底部のヒータ管は、前記タンク躯体の内面から略同一の離間距離で配置され、前記タンク躯体の側部のヒータ管は、前記タンク躯体の前記側壁内に埋設され、前記凍結線が前記タンク躯体の側部のヒータ管より内側に形成されることを特徴とする地下タンク構造である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
凍結線の位置は、タンク躯体の側部や底部のヒータ管に熱媒体を循環させて管理できる。これらのヒータ管のタンク躯体の内面からの離間距離を同じとすることで、タンク躯体の内面から凍結線までの離間距離を底版と側壁とで容易に揃えることができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
従来の側部ヒータ設備ではヒータ管を周辺地盤に設けることが多いが、本発明ではヒータ管を側壁内に埋設することでタンク躯体の内面に近付け、凍結線をタンク躯体の内面に近い位置で管理することができる。また周辺地盤にヒータ管を設置する場合の削孔作業も不要で施工が容易になる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
例えば、前記タンク躯体の底部のヒータ管は略水平方向に配置され、両端部が前記タンク躯体の側部のヒータ管に接続され、前記タンク躯体の側部のヒータ管は略鉛直方向に配置され、前記タンク躯体の底部のヒータ管は、平面において略Ｖ字状、略Ｌ字状のいずれかの形状で配置される。
また、前記タンク躯体の底部のヒータ管を複数有し、前記タンク躯体の底部の複数のヒータ管は、折れ曲がった先端の位置が前記底版の平面中心から異なる距離となるように配置されてもよい。
この場合、側部と底部のヒータ管を連続させることで上記のように離間距離を揃えることが容易になるのに加え、１本あたりの流路長が短く、長い配管が必要無いことから低コストとなる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
前記タンク躯体の側部のヒータ管と、前記タンク躯体の底部のヒータ管は、前記タンク躯体の周方向に沿って配置された配管を有することが望ましい。
また、前記底版と前記側壁のコーナー部にはハンチが設けられ、前記タンク躯体の底部のヒータ管の前記配管は略渦巻き状に配置され、外周部の前記配管は、外側のものほど上に位置するように前記ハンチの傾斜に沿って配置されてもよい。
このようにタンク躯体の側部と底部のヒータ管を類似の環状構造とすることで、底版と側壁のコーナー部における凍結線の抜け出しを容易に防止することができる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
前記底版と前記側壁は剛結されていることが望ましい。
温度荷重は底版と側壁が剛結している場合に大きくなることが多いので、そのようなケースで本発明を特に好適に適用することができる。
また、前記タンク躯体の底部のヒータ管は、前記底版の外周部と前記底版の平面中心の間に埋設され、前記外周部から前記平面中心の間で略同一の管径であることが望ましい。