JPH05213422A - 貯蔵用構造物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】貯蔵用構造物の貯蔵空間に貯蔵される高圧気体
が坑道側に漏洩することを確実に防止すること。 【構成】地下に貯蔵空洞６を坑道１６で地上２と連通す
るように設け、坑道に坑道を閉塞する第１及び第２の閉
塞プラグ２５、２６をこれらプラグの間に封入空洞２３
を作るように直列に設け、封入液２２を封入空洞２３へ
供給し加圧し得る封入液供給装置２０を設ける。また、
空気を圧縮し貯蔵空洞６へ供給するコンプレッサ１１、
バルブＶ１、通気管１５と、貯蔵空洞６に貯蔵された圧
縮空気１７を取り出す通気管１５、バルブＶ２を設けて
構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、空気等の気体を圧縮し
て貯蔵し取り出すことが出来る貯蔵用構造物に関する。

【０００２】

【従来の技術】図２は、従来の貯蔵用構造物の断面を示
す模式図である。従来、火力発電所においては、電力需
要が時間帯（平日と休日、昼間と夜間等）によって大き
く変動することから、電力を安定に供給するための方策
が種々提案され、実行されている。例えば、その１つと
して、図２に示すように、電力需要が比較的少ない夜間
或いは休日等における余剰電力でコンプレッサ１１を運
転して、圧縮空気を地下空間等の貯槽に蓄えておき、昼
間等の電力需要のピーク時に該圧縮空気１７を取り出
し、燃料と共にガスタービン発電機１２に供給して効率
的に燃焼させることにより、電力需要のピーク時におけ
る電力供給効率を高める形で、電力を常時安定に供給し
ようとする電力安定供給方法が提案されている。この電
力安定供給方法においては、コンプレッサ１１により生
成された圧縮空気１７を使用時まで高圧のまま蓄えてお
く貯槽が不可欠であり、こうした貯槽を地上に設置する
には、それだけの地上スペースを確保する必要があっ
た。そこで、地中の岩盤５を掘削して貯槽である貯蔵空
洞６を設け、該貯蔵空洞６内に圧縮空気１７を貯蔵し、
必要時に該圧縮空気１７を取り出す圧縮空気貯蔵方式等
の貯蔵用構造物が提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような貯蔵用構造
物においては、図２に示すように、地下の貯蔵空洞６と
地上２との間を連通する坑道１６を閉塞するために、鉄
筋コンクリートから成る閉塞プラグ９を該坑道１６にコ
ンクリートを打設する形で設けている。ところが、コン
クリートが固まると閉塞プラグ９と岩盤５との間に間隙
５ｂが生じるので、従来、漏気対策として、この閉塞プ
ラグ９と岩盤５との間隙５ｂにコンタクト・グラウト等
を施していた。しかし、このような漏気対策では、１０
atmを超える高圧の圧縮空気１７等の高圧気体に対して
は効果が無かった。

【０００４】本発明は、上記事情に鑑み、貯蔵空間に貯
蔵される高圧気体が坑道側に漏洩することを確実に防止
し得る貯蔵用構造物を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、地盤
（５）中に、内部に高圧気体（１７）を貯蔵し得る貯蔵
空間（６）を設け、該貯蔵空間と地上（２）との間に、
これら貯蔵空間と地上とを連通する坑道（１６）を設け
た地下構造物において、前記坑道に、２個の閉塞手段
（２５、２６）をこれら閉塞手段により該坑道を閉塞す
ると共に、これら閉塞手段の間に封入空間（２３）を形
成する形で直列に設け、前記封入空間に、該封入空間内
へ封入液（２２）を供給停止自在な封入液加圧供給手段
（２０）を設け、前記貯蔵空間に、該貯蔵空間内へ圧縮
した気体を供給停止自在な気体圧縮供給手段（１１、１
５、Ｖ１）を設けると共に、前記貯蔵空間に、該貯蔵空
間内に貯蔵された高圧気体を取り出し停止自在な気体取
り出し手段（１５、Ｖ２）を設けて構成される。

【０００６】なお、括弧内の番号等は、図面における対
応する要素を示す便宜的なものであり、従って、本記述
は図面上の記載に限定拘束されるものではない。以下の
「作用」の欄についても同様である。

【０００７】

【作用】上記した構成により、本発明は、封入空間（２
３）に、封入液（２２）を加圧供給することにより、封
入液が閉塞手段（２５、２６）と地盤（５）との間隙に
充填されるするように作用する。また、封入空間（２
３）に加圧供給する封入液（２２）の封入圧力を貯蔵空
間（６）に貯蔵すべき高圧気体（１７）の所望の貯蔵圧
力以上の値に設定することにより、閉塞手段（２５、２
６）と地盤（５）との間隙に流出しようとする該貯蔵空
間に貯蔵された高圧気体を、該高圧気体の所望の貯蔵圧
力以上の封入圧力の封入液が、該貯蔵空間内部に押し戻
すように作用する。また、気体圧縮供給手段（１１、１
５、Ｖ１）を用いて気体を圧縮し貯蔵空間（６）へ供給
するように作用する。更に、気体取り出し手段（１５、
Ｖ２）を用いて貯蔵空間（６）内に貯蔵された高圧気体
（１７）を取り出すように作用する。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。図１は、本発明による貯蔵用構造物の一実施例の断
面を示す模式図である。

【０００９】本発明による貯蔵用構造物は、図１に示す
ように、地上２に建造された地上設備１を有しており、
地上設備１の下方（図中下方）の地下部分には、地下構
造物３が構築されている。即ち、地下構造物３は、岩盤
５が掘削されて扁平な略球状に形成された貯蔵空洞６を
有しており、貯蔵空洞６を包囲する岩盤５の内周面５
ａ、即ち、岩盤５と貯蔵空洞６との境界面は、気密性を
保持し得る形で形成されている。即ち、貯蔵空洞６は、
圧縮空気１７等の高圧気体を貯蔵し得る。また、地上設
備１と地下構造物３との間には、所定長さの坑道１６が
地上２と地下構造物３の貯蔵空洞６を上下方向（図中上
下方向）に連結する形で穿設形成されており、坑道１６
には、鉄筋コンクリート等から成る第１閉塞プラグ２５
及び第２閉塞プラグ２６が該坑道１６を閉塞し、かつこ
れら第１及び第２閉塞プラグ２５、２６の間に封入空洞
２３を形成する形で直列に設けられている。即ち、これ
ら第１及び第２閉塞プラグ２５、２６は、貯蔵空洞６を
密封し大気から隔てる形で設けられている。

【００１０】更に、地上設備１の図中右方には、封入液
供給装置２０が水や、エマルション溶液や、ベントナイ
ト泥水等の粘性流体等から成る封入液２２を前記封入空
洞２３に加圧自在に供給し得る形で設けられている。即
ち、封入液供給装置２０は、加圧供給停止自在なポンプ
１０を有しており、ポンプ１０には、供給管２１が該ポ
ンプ１０と封入空洞２３との間を第１閉塞プラグ２５を
貫通して連通する形で設けられている。また、封入液供
給装置２０は、第１及び第２圧力計３１、３３を有して
おり、第１圧力計３１は、貯蔵空洞６内に第１閉塞プラ
グ２５及び第２閉塞プラグ２６を貫通して設けられてい
る。第１圧力計３１は、貯蔵空洞６内の圧縮空気１７の
貯蔵圧力Ｐｂを検出し、該検出した値を検出信号Ｓ１と
して封入液供給装置２０に出力し得ると共に、後述する
コンプレサ１１に出力し得る形で設けられている。一
方、第２圧力計３３は、封入空洞２３内に第１閉塞プラ
グ２５を貫通して設けられており、第２圧力計３３は、
封入空洞２３内の封入液２２の封入圧力Ｐａを検出し、
該検出した値を検出信号Ｓ２として封入液供給装置２０
に出力し得る形で設けられている。更に、封入液供給装
置２０は、図示しない制御装置によりこれら第１及び第
２圧力計３１、３３が出力した検出信号Ｓ１、Ｓ２を比
較して、常に封入圧力Ｐａが貯蔵圧力Ｐｂより大きく
（封入圧力Ｐａ＞貯蔵圧力Ｐｂ）なるように、封入空洞
２３に封入液２２を供給するようポンプ１０を制御し得
る形で設けられている。

【００１１】更に、地上設備１には、図１に示すよう
に、空気を圧縮し貯蔵空間６内に該空気を供給する供給
停止自在なコンプレッサ１１が設けられており、コンプ
レッサ１１の圧縮空気吐出口側には、開閉自在なバルブ
Ｖ１が設けられている。バルブＶ１のコンプレッサ１１
とは反対側の端部には、一端に二股の分岐部を有する圧
縮空気が流れる通気管１５がその分岐部の二股の一方を
接続する形で設けられており、通気管１５のバルブＶ１
とは反対側で分岐していない側の端部は、地下構造物３
の貯蔵空洞６に開放する形で第１閉塞プラグ２５及び第
２閉塞プラグ２６を貫通して設けられている。また、コ
ンプレッサ１１及びバルブＶ１は、前記第１圧力計３１
が検出した貯蔵空洞６内の圧縮空気１７の貯蔵圧力Ｐｂ
の値の検出信号Ｓ１に基づき、それぞれコンプレッサ１
１を停止自在かつ、バルブＶ１を開閉自在に設けられて
いる。更に、地上設備１には、燃料に空気を混合し燃焼
させて駆動することにより電気を生成し得るガスタービ
ン発電機１２が設けられており、ガスタービン発電機１
２の空気吸入口側には、開閉自在なバルブＶ２が設けら
れている。バルブＶ２のガスタービン発電機１２とは反
対側の端部には、圧縮空気の流れを共有する形で前記通
気管１５の分岐部の二股の他方が接続して設けられてい
る。

【００１２】以上のような構成を有するので、図１に示
すように、貯蔵空洞６内に圧縮空気１７が導入されてい
ない状態から貯蔵空洞６内に圧縮空気１７を貯蔵する際
には、ガスタービン発電機１２に設けられたバルブＶ２
及び、コンプレッサ１１側に設けられたバルブＶ１は閉
じた状態とし、封入液供給装置２０のポンプ１０を起動
させる。すると、第１及び第２閉塞プラグ２５、２６の
間に形成された封入空洞２３に、ポンプ１０から供給管
２１を介して封入液２２が供給され、やがて、封入空洞
２３は封入液２２で満たされて該封入液２２の封入圧力
Ｐａが上昇する。そして、封入圧力Ｐａは、常に第２圧
力計３３で検出され、該検出された封入圧力Ｐａの値
は、検出信号Ｓ２として封入液供給装置２０に出力され
る。また、封入空洞２３内の封入液２２の封入圧力Ｐａ
が上昇すると、坑道１６を閉塞する第１及び第２閉塞プ
ラグ２５、２６と岩盤５との間に形成された間隙５ｂ、
５ｃや、周囲の空隙全体に滲み込む形で封入液２２が充
填されていき、該間隙５ｂ、５ｃは塞がれる。即ち、封
入液２２が水等の粘性の低いものであれば、該封入液２
２は周囲の泥を巻き込んで泥水が隙間を塞ぐ形で前記間
隙５ｂ、５ｃや、周囲の空隙全体に滲み込み閉塞し、ま
た、封入液２２がベントナイト泥水等の粘性の高いもの
であれば、該封入液２２は当該封入液２２自身が隙間を
塞ぐ形で、前記間隙５ｂ、５ｃや、周囲の空隙全体に滲
み込み閉塞する。更に、封入空洞２３に、ポンプ１０か
ら封入液２２が供給され、封入圧力Ｐａが、これから貯
蔵空洞６内に貯蔵する圧縮空気１７の所望の貯蔵圧力Ｐ
ｂ以上の所定の封入圧力Ｐａに到達したことを第２圧力
計３３が検出したら、該第２圧力計３３が検出した所望
の貯蔵圧力Ｐｂ以上の所定の封入圧力Ｐａの値である検
出信号Ｓ２が封入液供給装置２０に出力される。そし
て、これを受けた封入液供給装置２０は、該検出信号Ｓ
２に基づき、ポンプ１０を停止させて封入空洞２３へ封
入液２２を供給することを止める。これにより、封入空
洞２３は、前記所望の貯蔵圧力Ｐｂ以上の所定の封入圧
力Ｐａに設定される。

【００１３】このように封入空洞２３が、前記所望の貯
蔵圧力Ｐｂ以上の所定の封入圧力Ｐａに設定されたら、
ガスタービン発電機１２に設けられたバルブＶ２は閉じ
た状態で、コンプレッサ１１側に設けられたバルブＶ１
は開いた状態、即ち、コンプレッサ１１が通気管１５を
介して貯蔵空洞６に連通した状態とする。そして、火力
発電所の余剰電力を利用してコンプレッサ１１を作動
し、該コンプレッサ１１により圧縮生成された圧縮空気
１７を通気管１５を介して貯蔵空洞６内に供給する。す
ると、貯蔵空洞６内の貯蔵圧力Ｐｂは、コンプレッサ１
１からの圧縮空気１７の流入により上昇し始め、貯蔵圧
力Ｐｂは、常に第１圧力計３１で検出され、該検出され
た貯蔵圧力Ｐｂの値は、検出信号Ｓ１としてコンプレッ
サ１１及び封入液供給装置２０に出力される。ところ
で、貯蔵空洞６の内周面５ａは、気密性を保持されてい
るので、該内周面５ａから貯蔵空洞６内部に貯蔵された
圧縮空気１７は漏気しない。また、該貯蔵空洞６と地上
２を連通している坑道１６は、第１及び第２閉塞プラグ
２５、２６で塞がれると共に、これら第１及び第２閉塞
プラグ２５、２６と岩盤５との間隙５ｂ、５ｃが封入液
２２で充填され、更に、これら第１及び第２閉塞プラグ
２５、２６間を封入液２２で所望の貯蔵圧力Ｐｂ以上の
所定の封入圧力Ｐａで加圧しているので、該貯蔵空洞６
内部の圧縮空気１７は第２閉塞プラグ２６を超えて坑道
１６側に流入することは無い。従って、該貯蔵空洞６内
部の圧縮空気１７は坑道１６側に漏気しないで確実に貯
蔵される。そこで、更に貯蔵空洞６に圧縮空気１７が供
給され、貯蔵圧力Ｐｂが、第１圧力計３１により所望の
貯蔵圧力Ｐｂに達したことを検出したら、該第１圧力計
３１が検出した所望の貯蔵圧力Ｐｂの値である検出信号
Ｓ１がコンプレッサ１１及び封入液供給装置２０に出力
される。これを受けたコンプレッサ１１は、該検出信号
Ｓ１に基づき、該コンプレッサ１１を停止すると共にバ
ルブＶ１を閉じる。一方、封入液供給装置２０は、前記
第２圧力計３３が出力した封入圧力Ｐａの値である検出
信号Ｓ２と、該第１圧力計３１が出力した貯蔵圧力Ｐｂ
の値である検出信号Ｓ１とを常に比較し、封入空洞２３
内の圧力低下を監視している。即ち、該比較した結果、
封入圧力Ｐａが貯蔵圧力Ｐｂより小さい（封入圧力Ｐａ
＜貯蔵圧力Ｐｂ）場合は、封入液供給装置２０は、ポン
プ１０を起動させて、封入空洞２３に、ポンプ１０から
封入液２２を供給する。そして、封入圧力Ｐａが貯蔵圧
力Ｐｂより大きく（封入圧力Ｐａ＞貯蔵圧力Ｐｂ）なっ
たら、ポンプ１０を停止させて封入空洞２３へ封入液２
２を供給することを止める。また、該比較した結果、封
入圧力Ｐａが貯蔵圧力Ｐｂより大きい（封入圧力Ｐａ＞
貯蔵圧力Ｐｂ）場合は、封入液供給装置２０は、ポンプ
１０は作動させない。以上により、地上設備１と貯蔵空
洞６とはバルブＶ１、Ｖ２及びポンプ１０により遮断さ
れ貯蔵空洞６内には貯蔵圧力Ｐｂの圧縮空気１７が貯蔵
空洞６内にほぼ一杯に貯蔵された状態となる。

【００１４】次に、こうして貯蔵空洞６内に貯蔵された
圧縮空気１７を取り出して利用する際には、閉塞状態の
バルブＶ２を開いて貯蔵空洞６に貯蔵された圧縮空気１
７を通気管１５を介してガスタービン発電機１２に導入
する。次いで、該圧縮空気１７を燃料と共にガスタービ
ンに供給して燃焼させて、発電を効率的に行なってい
く。即ち、貯蔵空洞６内の圧縮空気１７を取り出す際
は、バルブＶ２を開き、貯蔵空洞６とガスタービン発電
機１２を通気管１５を介して連通させ、貯蔵空洞６内の
圧縮空気１７を取り出し、ガスタービン発電機１２に供
給する。すると、ガスタービン発電機１２は、圧縮空気
１７により燃焼し発電動作を行なうことが可能となる。
このようにして圧縮空気１７を消費し終わったら、バル
ブＶ２を閉じ、再び、夜間等の余剰電力を利用してコン
プレッサ１１を作動させると共に、バルブＶ１を開き、
貯蔵空洞６内へ圧縮した空気を供給し圧縮空気１７を貯
蔵圧力Ｐｂまで加圧する。そして、貯蔵空洞６内の空気
が圧縮されて圧縮空気１７が所望の貯蔵圧力Ｐｂである
ことを第１圧力計３１が検出し、該検出した検出信号Ｓ
１を受けたところでコンプレッサ１１は停止すると共
に、バルブＶ１は閉じられる。このとき、封入液供給装
置２０は、第１圧力計３１が出力した貯蔵圧力Ｐｂの値
である検出信号Ｓ１と、第２圧力計３３が出力した封入
圧力Ｐａの値である検出信号Ｓ２とを常に比較し、適宜
ポンプ１０を作動停止させて、封入空洞２３に該ポンプ
１０から封入液２２を供給し、封入圧力Ｐａが貯蔵圧力
Ｐｂより大きく（封入圧力Ｐａ＞貯蔵圧力Ｐｂ）なるよ
うに保持する。以上で、貯蔵空洞６内への圧縮空気１７
の再貯蔵は終了し、地下構造物３の貯蔵空洞６内には、
再び貯蔵圧力Ｐａの圧縮空気１７が、坑道１６が封入液
２２で閉塞された形で貯蔵空洞６内にほぼ一杯に貯蔵さ
れた状態となる。

【００１５】以上のように、コンプレッサ１１を用いて
圧縮生成した空気を貯蔵空洞６へ供給することにより、
貯蔵空洞６内に任意の貯蔵圧力Ｐａの圧縮空気１７を貯
蔵し、かつ該貯蔵空洞６内に貯蔵された圧縮空気１７を
バルブＶ２を用いて取り出すことができる。また、坑道
１６を閉塞する第１及び第２閉塞プラグ２５、２６の間
に設けた封入空洞２３に、封入液２２を加圧供給するこ
とにより、封入液２２が第１及び第２閉塞プラグ２５、
２６と岩盤５との間隙５ｂ、５ｃに充填されるので、該
封入液２２によりこれら間隙５ｂ、５ｃが閉塞される。
更に、仮に前記封入液２２による間隙５ｂ、５ｃの閉塞
が不充分であったとしても、封入空洞２３に加圧供給す
る封入液２２の所定の封入圧力Ｐａを該所望の貯蔵圧力
Ｐｂ以上の値に設定することにより、任意の貯蔵圧力Ｐ
ｂ（該所望の貯蔵圧力Ｐｂが１０atm以上の高圧でも良
い）に対して、第２閉塞プラグ２６と岩盤５との間隙５
ｂに流出しようとする貯蔵空洞６内部に貯蔵された圧縮
空気１７を封入液２２が該貯蔵空洞６内部に押し戻すこ
とができる。従って、該貯蔵空洞６に貯蔵する高圧の圧
縮空気１７は坑道１６側に漏気しないで確実に貯蔵され
る。なお、上述の実施例においては、図１に示すよう
に、略球状に形成された地下の貯蔵空洞６を坑道１６を
介して地上２の地上設備１に連結した貯蔵用構造物につ
いて説明したが、貯蔵空洞６は、内部に所定容積の圧縮
空気１７を貯蔵できる限りどのような形状でも良い。ま
た、上述の実施例においては、貯蔵空洞６内部に高圧の
圧縮空気１７を貯蔵する場合について述べたが、高圧気
体ならば何でも良いことは言及するまでもない。

【００１６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、岩盤５
等の地盤中に、内部に圧縮空気１７等の高圧気体を貯蔵
し得る貯蔵空洞６等の貯蔵空間を設け、該貯蔵空間と地
上２との間に、これら貯蔵空間と地上とを連通する坑道
１６を設けた地下構造物において、前記坑道に、２個の
第１閉塞プラグ２５、第２閉塞プラグ２６等の閉塞手段
をこれら閉塞手段により該坑道を閉塞すると共に、これ
ら閉塞手段の間に封入空洞２３等の封入空間を形成する
形で直列に設け、前記封入空間に、該封入空間内へ封入
液２２等の封入液を供給停止自在な封入液供給装置２０
等の封入液加圧供給手段を設け、前記貯蔵空間に、該貯
蔵空間内へ圧縮した気体を供給停止自在なコンプレッサ
１１、通気管１５、バルブＶ１等の気体圧縮供給手段を
設けると共に、前記貯蔵空間に、該貯蔵空間内に貯蔵さ
れた高圧気体を取り出し停止自在な通気管１５、バルブ
Ｖ２等の気体取り出し手段を設けて構成したので、

【００１７】坑道１６を閉塞する２個の閉塞手段の間に
設けた封入空間に、封入液を加圧供給することにより、
封入液が閉塞手段と地盤との間隙に充填されるので、該
封入液により該間隙が閉塞される。また、仮に前記封入
液による間隙の閉塞が不充分であったとしても、封入空
間に加圧供給する封入液の封入圧力を貯蔵空間に貯蔵す
べき高圧気体の所望の貯蔵圧力以上の値に設定すること
により、閉塞手段と地盤との間隙に流出しようとする該
貯蔵空間に貯蔵された高圧気体を、該高圧気体の所望の
貯蔵圧力以上の封入圧力の封入液が、該貯蔵空間内部に
押し戻すことができる。従って、該貯蔵空間に貯蔵され
る高圧気体が坑道１６側に漏気することを確実に防止す
ることができる。また、気体圧縮供給手段を用いて圧縮
生成した気体を貯蔵空間へ供給することにより、貯蔵空
間内に任意の圧力に圧縮した気体を貯蔵できる。また、
気体取り出し手段を用いて貯蔵空間に貯蔵された圧縮空
気を該貯蔵空間から任意に取り出すことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明による貯蔵用構造物の一実施例
の断面を示す模式図である。

【図２】図２は、従来の貯蔵用構造物の断面を示す模式
図である。

【符号の説明】

２……地上 ５……地盤（岩盤） ６……貯蔵空間（貯蔵空洞） １１……気体圧縮供給手段（コンプレッサ） １５……気体圧縮供給手段、気体取り出し手段（通気
管） １６……坑道 １７……高圧気体（圧縮空気） ２０……封入液加圧供給手段（封入液加圧供給装置） ２５……閉塞手段（第１閉塞プラグ） ２６……閉塞手段（第２閉塞プラグ） Ｖ１……気体圧縮供給手段（バルブ） Ｖ２……気体取り出し手段（バルブ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地盤中に、内部に高圧気体を貯蔵し得る
   貯蔵空間を設け、 該貯蔵空間と地上との間に、これら貯蔵空間と地上とを
   連通する坑道を設けた地下構造物において、 前記坑道に、２個の閉塞手段をこれら閉塞手段により該
   坑道を閉塞すると共に、これら閉塞手段の間に封入空間
   を形成する形で直列に設け、 前記封入空間に、該封入空間内へ封入液を供給停止自在
   な封入液加圧供給手段を設け、 前記貯蔵空間に、該貯蔵空間内へ圧縮した気体を供給停
   止自在な気体圧縮供給手段を設けると共に、 前記貯蔵空間に、該貯蔵空間内に貯蔵された高圧気体を
   取り出し停止自在な気体取り出し手段を設けて構成した
   貯蔵用構造物。