(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
岩盤内に設置されて高圧の気体を貯蔵するための高圧気体貯蔵用岩盤タンクであって、
前記岩盤内を掘削して形成された掘削空間内に、前記気体を貯蔵する貯蔵壁が設けられ、
該貯蔵壁と前記岩盤との間には裏込めコンクリートが充填され、
前記裏込めコンクリートに、岩盤の変位に伴い間隙が拡張する誘発目地が設けられ、
前記誘発目地は、前記貯蔵壁に臨む部分の間隔が該貯蔵壁に向かって相互に離間するよう拡開してなる二つの目地開放部を有していて、
該二つの目地開放部の間に断面三角形状の目地栓を備えて成り、該目地栓は誘発目地が拡張すると前記目地開放部に沿って摺動可能と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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、岩盤内に設置されて高圧の気体を貯蔵するための高圧気体貯蔵用岩盤タンクに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の高圧気体貯蔵用岩盤タンクとしては、図７、及び図８に示される岩盤タンク１のような多層構造を形成したものが知られている。すなわち、岩盤Ｇ内を掘削して掘削空間１２を形成するとともに、掘削空間１２を気体漏洩防止用の貯蔵壁Ｌによって被覆し、さらに、貯蔵壁Ｌと岩盤Ｇとの間に裏込め材として裏込めコンクリートＣを充填し、かつ裏込めコンクリートＣと貯蔵壁Ｌとの間に縁切り材Ｄを設けたものである。  ここで、裏込めコンクリートＣは、掘削空間の凹凸を滑らかにするために用いられている。また縁切り材Ｄは、裏込めコンクリートＣと貯蔵壁Ｌとの間の摩擦を低減することによって、岩盤変形に伴う裏込めコンクリートＣのひび割れと変位による貯蔵壁Ｌへのひずみ集中を回避するために用いられている。
【０００３】
高圧の気体を貯蔵する際には、岩盤Ｇが押圧されるため、貯蔵された気体の圧力は、主として押圧による変位で生じた岩盤Ｇの弾性力によって支えられる。
岩盤が堅固で剛性が大きい場合、掘削空間の容積変化は小さく、貯蔵壁に加わるひずみも小さい。したがって貯蔵壁に用いられる鋼板等の収縮力は、岩盤Ｇの弾性力に比べると通常は無視できるほど小さい。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述のような従来の高圧気体貯蔵用岩盤タンクにおいて、岩盤Ｇが軟弱でその弾性が小さい場合には、所定の変位で得られる岩盤Ｇの弾性力は減少するから、貯蔵壁Ｌのひずみは増加する。このため、気体を繰り返し貯蔵及び放出すると、貯蔵壁Ｌの繰り返し疲労が大きく、貯蔵壁Ｌが破断するという問題が生じる。
【０００５】
また、岩盤Ｇが軟弱である場合には、気体貯蔵時の岩盤Ｇの変位が大きくなるため、裏込めコンクリートＣに亀裂が発生し開口する。また、掘削によって閉じられていた岩盤Ｇの亀裂も開口することがある。この結果、貯蔵壁Ｌは、開口の生じた箇所で支えを失い局部的にひずみ集中を受け、ついには破断に至るという問題が生じる。
【０００６】
このように、高圧気体貯蔵用岩盤タンクを支える岩盤Ｇが軟弱である場合には、掘削空間の容積変化の増加に伴い貯蔵壁Ｌに加わるひずみが大きくなり、貯蔵壁Ｌが破断しやすくなるという問題が生じる。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、岩盤が軟弱である場合に、貯蔵壁全体に加わるひずみ、もしくは局所的に加わるひずみを軽減し、貯蔵壁の破断を防止する構造を有する高圧気体貯蔵用岩盤タンクを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、岩盤内に設置されて高圧の気体を貯蔵するための高圧気体貯蔵用岩盤タンクであって、前記岩盤内を掘削して形成された掘削空間内に、前記気体を貯蔵する貯蔵壁が設けられ、該貯蔵壁と前記岩盤との間には裏込めコンクリートが充填され、前記裏込めコンクリートに、岩盤の変位に伴い間隙が拡張する誘発目地が設けられ、前記誘発目地は、前記貯蔵壁に臨む部分の間隔が該貯蔵壁に向かって相互に離間するよう拡開してなる二つの目地開放部を有していて、該二つの目地開放部の間に断面三角形状の目地栓を備えて成り、該目地栓は誘発目地が拡張すると目地開放部に沿って摺動可能とされていることを特徴とする。
【００１３】
このような構成としたことにより、気体が貯蔵される際岩盤が外側に変位すると、誘発目地の間隙が拡張して、裏込め材の他の箇所が開口することがない。
この誘発目地には、目地栓が蓋として設けられていて、誘発目地の間隙が拡張しても目地栓が貯蔵壁を支える。このように、貯蔵壁が亀裂の生じた箇所で支えを失い局部的にひずみ集中を受けることが回避される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態による高圧気体貯蔵用岩盤タンクを図面を参照して説明する。
【００１７】
図１は、発明の実施形態の説明に先立つ参考例を示すものであり、高圧気体貯蔵用岩盤タンク１０の壁部１１の拡大断面図である。この高圧気体貯蔵用岩盤タンク１０は、図７に示した従来の岩盤タンク１と同様に、岩盤Ｇ内を掘削して形成された掘削空間１２を有するとともに、掘削空間１２を被覆する貯蔵壁Ｌと、貯蔵壁Ｌ及び岩盤Ｇ間に充填された裏込め材としての裏込めコンクリートＣを有した構成となっている。また、貯蔵壁Ｌと裏込めコンクリートＣとの間には、裏込めコンクリートＣのひび割れによる貯蔵壁Ｌへのひずみ集中を避けるための縁切り材Ｄが介装されている。さらに、貯蔵壁Ｌには、高圧の気体貯蔵による気体の圧力の増加により、平坦化する破壊防止壁部１３、１３…が設けられている。
【００１８】
上記の構成からなる高圧気体貯蔵用岩盤タンク１０は、気体が貯蔵される際、気体の圧力の増加と共に、岩盤Ｇは掘削空間の外の方へ押圧される。この時、岩盤Ｇの変位と共に貯蔵壁の内径も増加し、貯蔵壁Ｌの破壊防止壁部１３、１３…は次第に平坦化される。このように、貯蔵壁Ｌの内径の増加に伴って、破壊防止壁部１３、１３…が追従して変形するので、破壊防止壁部１３、１３…が完全に平坦化するまで引張によるひずみが貯蔵壁Ｌに発生しない。
このように、貯蔵壁Ｌに破壊防止壁部１３、１３…が設けられたことで、気体貯蔵時に貯蔵壁Ｌに発生する収縮力及びひずみが減少する。    さらに、縁切り材Ｄにより、裏込めコンクリートＣで均質化できない岩盤Ｇの局所的変位が生じた場合でも、貯蔵壁Ｌに局所的なひずみが発生しない。
【００１９】
上記の構成による高圧気体貯蔵用岩盤タンク１０によれば、貯蔵壁Ｌは、破壊防止壁部１３、１３…が平坦化することにより、引張ひずみが小さい状態で岩盤Ｇ側へ膨張することができる。この結果、貯蔵壁Ｌに発生する収縮力及びひずみが小さくなるので、繰り返し疲労による破断の問題が生じない。
【００２０】
なお、図２に示すように、高圧気体貯蔵用岩盤タンク１０は、破壊防止壁部１３、１３…と縁切り材Ｄとの間の空間に、弾力性を有する間詰め材Ｚとして例えばグラスウールあるいは発泡ポリスチレンが封入される構造とされてもよい。
このような構成によれば、貯蔵壁Ｌを型枠として裏込めコンクリートＣと縁切り材Ｄを打設する際に、破壊防止壁部１３、１３…と縁切り材Ｄとの間の空間に裏込めコンクリートや縁切り材が流入しないようにすることができる。
【００２１】
図３は、この発明の実施形態を示すものであり、高圧気体貯蔵用岩盤タンク１０の壁部１１の拡大断面図である。この高圧気体貯蔵用岩盤タンク１０は、図７に示した従来の岩盤タンク１と同様に、岩盤Ｇ内を掘削して形成された掘削空間１２を有するとともに、掘削空間１２を被覆する貯蔵壁Ｌと、貯蔵壁Ｌ及び岩盤Ｇ間に充填された裏込め材としての裏込めコンクリートＣを有した構成となっている。
【００２２】
裏込めコンクリートＣには、岩盤の変位に伴い間隙が拡張する誘発目地１４、１４…が設けられている。図４は、図３において符号Ｂで示した部分をさらに拡大して示した図である。図４に示すように、誘発目地１４、１４…は、貯蔵壁Ｌに臨む箇所に間隔が貯蔵壁Ｌに向かって例えば９０°の角度αで相互に離間して拡開する二つの目地開放部１４ａ、１４ａ…を有する。この目地開放部１４ａ、１４ａ…に、断面三角形状の目地栓１５、１５…が遊嵌され、面１５ｂにおいて目地開放部１４ａに沿って摺動可能となっている。そして、目地栓１５の底部１５ａ、１５ａ…が、裏込めコンクリートＣの面Ｃａと平面を形成している。
【００２３】
上記の構成からなる高圧気体貯蔵用岩盤タンク１０においては、岩盤Ｇが外側に変位すると、誘発目地１４、１４…の間隙が拡張される。誘発目地１４、１４…は、貯蔵壁Ｌに臨む箇所にその間隔が貯蔵壁Ｌに向かって例えば９０°の角度αで拡開する目地開放部１４ａ、１４ａ…を有するので、図５に示すように目地の間隙がｄだけ拡張すると、目地栓１５が面１５ｂで摺動し、ｈ＝ｄ／２だけ掘削空間１２の外の方へ変位する。従って、目地栓１５の底部１５ａと裏込めコンクリートＣの面Ｃａとの間にはｈのずれが生じるが、このずれは、支えが全くない場合と比較すれば小さい。なお、ここでは目地開放部１４ａの広がりの角度αを９０°としたが、この角度を目地栓の摺動が可能な限り大きくすれば、ずれｈはさらに小さくなる。
このように、岩盤Ｇの外側への変位は、誘発目地１４、１４…の間隙の変化へ還元され、これらの間隙の変化によらず目地栓１５、１５…が貯蔵壁Ｌを支えて貯蔵壁Ｌの局所的変位を最小限に抑える。
【００２４】
図３に示される高圧気体貯蔵用岩盤タンク１０によれば、岩盤Ｇの亀裂が開口しても、貯蔵壁Ｌの局部的ひずみの発生を防止して破断を防ぐことができる。
【００２５】
なお、ここでは図示しないが、上記の構成からなる高圧気体貯蔵用岩盤タンク１０は、貯蔵壁Ｌへのひずみ集中を避けるためにさらに貯蔵壁Ｌと裏込めコンクリートＣとの間に縁切り材Ｄが介装される構成とされてもよい。
【００２６】
図６はこの発明の別の参考例を示すものである。この高圧気体貯蔵用岩盤タンク１０は、図７に示した従来の岩盤タンク１と同様に、岩盤Ｇ内を掘削して形成された掘削空間１２を有するとともに、気体を貯蔵する内壁Ｌａと、内壁Ｌａと岩盤Ｇとの間に外壁Ｏとが設けられ、内壁Ｌａと外壁Ｏの間に例えば水等の液体Ｗが満たされ、この液体Ｗの圧力を制御する液体圧力制御装置Ｆとを備えた構成となっている。なお、外壁Ｏは、充填される液体Ｗに、例えば水といったもともと周囲に地下水として多量に存在して入手に費用のかからないものを用いる場合には、外壁Ｏのコストを下げるため多少漏洩がある構造とされても構わない。すなわち、外壁Ｏは、不連続な鋼板やポリエチレンシートやベントナイト膜等でもよい。
【００２７】
液体Ｗの圧力は、液体圧力制御装置Ｆにより制御される。液体圧力制御装置Ｆは、プール１６と、このプール１６と高圧気体貯蔵用岩盤タンク１０とを結ぶ導水管１７と、プール１６内の液体量を制御するピストン１８及びこれを駆動するピストン駆動部１９とから成り立っている。
【００２８】
図６に示される構成としたことにより、以下に記述する作用が得られる。
高圧の気体が貯蔵される際、気体の圧力の増加と共に、内壁Ｌａ周囲の液体Ｗの圧力が液体圧力制御装置Ｆにより増加される。すなわち、導水管１７によって連結するプール１６に貯えられた液体Ｗが、ピストン１８とこれを駆動する駆動部１９により押圧される。
このように、内壁Ｌａが周囲の液体Ｗの圧力により支えられるので、内壁Ｌａに発生する収縮力及びひずみは小さく抑えられる。この時、内壁Ｌａ周囲の液体Ｗの圧力は、ほぼ一様となるので、内壁Ｌａにひずみ集中が生じない。
一方、液体Ｗの圧力は、外壁Ｏの膨張により働く外壁Ｏの収縮力、及び岩盤Ｇの変位による岩盤Ｇからの弾性力により支えられる。岩盤Ｇの不均一な変位は、内壁Ｌａと外壁Ｏ間の空間の体積変化へ還元され、液体Ｗの圧力が一定に保たれるように、常時プール１６からの液体Ｗの出入量が制御される。
【００２９】
図６に示される高圧気体貯蔵用岩盤タンク１０によれば、内壁Ｌａは、周囲の液体Ｗの圧力に支えられて膨張が抑えられるため、ひずみが小さく抑えられ、繰り返し疲労による破断の問題を生じない。
また、内壁Ｌａは、ほぼ一様な周囲の液体Ｗの圧力に支えられて局部的なひずみ集中を受けないので、破断の問題を生じない。
【００３０】
なお、裏込めコンクリートＣを外壁Ｏとして設けて、液体Ｗの圧力を気体の圧力増加の時だけ上昇させるようにすると、内壁Ｌａと裏込めコンクリートＣとの間の摩擦を低減させる縁切り材として裏込めコンクリートＣのひび割れによる内壁Ｌａへのひずみ集中を避けることも可能となる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明は、以下に記載されるような効果を奏する。
【００３３】
また、請求項１記載の発明は、岩盤が外側に変位する際に誘発目地の間隙が拡張し、この間隙への貯蔵壁の陥没を目地栓が防止して、局部的なひずみ集中による貯蔵壁の破断を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】参考例を模式的に示す高圧気体貯蔵用岩盤タンクの要部拡大断面図である。
【図２】図１に示す参考例の他の例を模式的に示す高圧気体貯蔵用岩盤タンクの要部拡大断面図である。
【図３】発明の実施の形態を模式的に示す高圧気体貯蔵用岩盤タンクの要部拡大断面図である。
【図４】図３における部分Ｂをさらに拡大して示した断面図である。
【図５】図４において、誘発目地１４の間隙変化に伴う貯蔵壁Ｌの変位を示す図である。
【図６】別の参考例を模式的に示す、高圧気体貯蔵用岩盤タンクが設けられた岩盤の断面図である。
【図７】本発明の従来の技術を示す図であって、高圧気体貯蔵用岩盤タンクが設けられた岩盤の断面図である。
【図８】図７における部分Ａをさらに拡大して示した断面図である。
【符号の説明】
Ｃ・・・裏込めコンクリート（裏込め材）
Ｄ・・・縁切り材
Ｆ・・・液体圧力制御装置
Ｇ・・・岩盤
Ｌ・・・貯蔵壁
Ｌａ・・・内壁
Ｏ・・・外壁
Ｗ・・・液体
Ｚ・・・間詰め材
１０・・・高圧気体貯蔵用岩盤タンク
１２・・・掘削空間
１３・・・破壊防止壁部
１４・・・誘発目地
１５・・・目地栓
【図１】
0003864365.tif 000002
【図２】
0003864365.tif 000003
【図３】
0003864365.tif 000004
【図４】
0003864365.tif 000005
【図５】
0003864365.tif 000006
【図６】
0003864365.tif 000007
【図７】
0003864365.tif 000008
【図８】
0003864365.tif 000009