JPH0616239Y2 - 低温地下式貯槽の凍結防止ヒーター - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案はＬＰＧやＬＮＧ等の低温液を貯蔵する地下式
貯槽において、周囲の地盤等の凍結を防止するため設け
られる開放循環式のヒーターの改良に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

ＬＰＧ（液化石油ガス）やＬＮＧ（液化天然ガス）等の
低温液を貯蔵する場合には、周囲環境との調和をはかる
ため地下式の貯槽を用いることも多い。

この低温地下式貯槽では、地盤に形成した凹部の側部お
よび底部にコンクリートを打設してコンクリート側壁と
コンクリート底板とし、これらの内側に断熱保冷材を介
して内槽を構築するようにしている。

このような低温地下式貯槽では、内槽に低温液を貯蔵す
ると、断熱保冷材が介装されているもののコンクリート
側壁とコンクリート底板を介して次第に周囲の地盤が冷
却され凍結されてしまう。

〔考案が解決しようとする問題点〕 このため地盤等の膨張が生じ、コンクリート側壁やコン
クリート底板に大きな圧力が加わり、損傷を生ずるおそ
れがある。

そこで、地盤等の凍結を防止するためヒーターを設置す
るようにしており、コンクリート側壁の外側とコンクリ
ート底板の下側とにそれぞれ独立した側部ヒーターと底
部ヒーターを設けている。

例えば従来のヒーターの構造は、第２図に示すようにな
っており、コンクリート側壁１の外側に設けられる側部
ヒーター２は二重管を用いた伝熱管３を円周方向等配に
コンクリート側壁１に沿って埋設し、内側の伝熱管３ａ
の上端部を入口ヘッダー４に接続するとともに、外側の
伝熱管３ｂの上端部を出口ヘッダー５に接続して構成さ
れている。

したがって、入口ヘッダー４から加熱媒体を供給する
と、内側の伝熱管３ａ内を下方に流れ、下端部で外側の
伝熱管３ｂに入って上昇し、出口ヘッダー５に到る間に
コンクリート側壁１の外側の地盤を加熱し、加熱後の加
熱媒体は熱交換器６に送られて加熱循環されるようにな
っている。

一方、コンクリート底板７の下側を加熱する底部ヒータ
ー８は、コンクリート底板７の底面に接して底部伝熱層
９を設置し、この底部伝熱層９の底面を中央部が最も低
くなる逆円錐状とし、その内部に蓄熱材である砕石が充
填してある。そして、この底部伝熱層９の外縁部に温水
等の加熱媒体を供給する供給管１０と接続された環状の
放水リングが配置されており、加熱媒体を底部電熱層９
内に開放注水するようになっている。また、底部伝熱層
９内に開放された加熱媒体は中心部に形成された凹状の
吸込部１１から循環ポンプ１２で揚水され、側部ヒータ
ー２の場合と同様、熱交換器１３に送られて加熱循環さ
れるようになっている。

ところが、凍結防止ヒーターを側部ヒーター２と底部ヒ
ーター８とにそれぞれ独立させて設置しているため温度
制御や流量制御も独立して行なわねばならず、２組の制
御機器や加熱用の熱交換器が必要であり、運転管理が煩
雑で、しかも建設コストも高いという問題がある。

また、コンクリート底板７の下側の垂直断面での温度分
布を見ると、中心部程凍結線が深くなっており、底部ヒ
ーター８の加熱媒体を外縁部から中心部に流す方式では
中心部での熱交換効率が低く、凍結線の分布が改善され
ないという問題もある。

この考案はかかる従来技術に鑑みてなされたもので、温
度調整等の運転管理の簡素化がはかれ、建設コストの低
減が図れるとともに、効率良く加熱することができる低
温地下式貯槽の凍結防止ヒーターを提供しようとするも
のである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決するためこの考案の低温地下式貯槽の
凍結防止ヒーターは、低温地下式貯槽の底板下側に中心
部から外側に向って傾斜するとともに外縁部が螺旋面と
された底面を備えた底部伝熱層を設け、側壁部に配置さ
れ加熱媒体が供給される側部加熱用の伝熱管の下端開口
部を前記底部伝熱層の底面の中心部上方に設置するとと
もに補助加熱用供給管の先端開口部を底部伝熱層の底面
の中心部上方に設置する一方、前記底部伝熱層の外縁部
の螺旋面の最も低い部分に連通されて加熱媒体を揚水循
環させる循環ポンプを設けたことを特徴とするものであ
る。

〔作用〕

低温地下式貯槽の側壁部である側壁内もしくは側壁外に
側部加熱用の伝熱管を配置し、この伝熱管の下端開口部
を底部伝熱層の中心部に位置させ、この底部伝熱層の底
面を中心部が高く外縁部が低くなる傾斜面とするととも
に外縁部を螺旋面とし、この底部伝熱層内に蓄熱性のあ
る砕石等を充填しておき、伝熱管に供給される加熱媒体
で側壁の周囲の地盤等を加熱し、さらに、下端開口部か
ら底部伝熱層内に開放注水するようにして底板下側の地
盤等を加熱する一方、補助加熱用供給管から直接底部伝
熱層内に加熱媒体を供給して側部および底部の温度調整
が自由にできるようにしている。

〔実施例〕

以下この考案の一実施例を図面に基づき詳細に説明す
る。

低温地下式貯槽のコンクリート側壁１の外側およびコン
クリート底板７の下側の地盤等の凍結を防止する凍結防
止ヒーター２０は、第１図に示すように、側部加熱用の
伝熱管２１がコンクリート側壁１内に円周方向等配に多
数埋設され、上端部が入口ヘッダー２２にそれぞれ接続
されている。

また、コンクリート底板７の下面と接して蓄熱材である
砕石等が充填された底部伝熱層２３が設けられ、その底
面が円錐状等中心部から外側に傾斜するようにされると
ともに、外縁部が螺旋面としてあり、この螺旋面の最も
低い所に凹状の吸込部２４が形成してある。

この底部伝熱層２３の中心部（底面の中心部の上方）に
は、側部加熱用の伝熱管２１の下端開口部２５が配置さ
れて、側部を加熱した後の加熱媒体が開放状態で注水さ
れるようになっている。さらに、底部伝熱層２３の温度
を調整するためコンクリート側壁１と平行に掘削された
揚水ピット２６を介して補助加熱用供給管２７が配管さ
れ、その先端部２８が底部伝熱層２３の中心部（底面の
中心部の上方）に設けられた放水リング２９を介して開
口され、均一に放水できるようになっている。

一方、底部伝熱層２３に伝熱管２１および補助加熱用供
給管２７から注水された加熱媒体を揚水循環するため揚
水ピット２６の底部に循環ポンプ３０が設置され、吸込
部２４と配管で接続されるとともに、地上に設置された
加熱用の熱交換器３１を介して入口ヘッダー２２に接続
されて閉流路が形成されている。また、熱交換器３１の
出口と入口ヘッダー２２との間には、三方弁３２が介装
され、加熱媒体の一部を補助加熱用供給管２７に供給で
きるようにしてある。

かように構成した凍結防止ヒーター２０によれば、加熱
用の熱交換器３１で加熱した加熱媒体（例えば温水）を
入口ヘッダー２２を介して各伝熱管２１に供給すると、
コンクリート側壁１内を流下する間にコンクリート側壁
１の外周囲の地面等を加熱しながら凍結を防止し、この
のち、下端開口部２５から底部伝熱層２３の中心部に開
放状態で注水される。

この底部伝熱層２３では、底面が円錐状でしかも外縁部
が螺旋面となっているので、注水された加熱媒体は放射
方向外側に向って流れてコンクリート底板７の下側の地
盤等を加熱して凍結を防止する。

そして、外縁部に至った加熱媒体は螺旋面に沿って吸込
部２４に溜り、循環ポンプ３０で揚水されて再び熱交換
器３１に送られて循環される。

一方、低温地下式貯槽内に貯蔵される低温液の液位が下
がった場合には、側部加熱用の伝熱管２１に供給する加
熱媒体の流量を減らし、省エネルギをはかるが、この場
合、底部伝熱層２３に供給される加熱媒体の熱量が不足
することがある。

そこで、三方弁３２を介して高温の加熱媒体の一部を分
流して補助加熱用供給管２７および放水リング２９を介
して直接底部伝熱層２３内に供給し、所定の温度に保持
するようにする。

なお、側部加熱用の伝熱管を側壁外に配置するようにし
ても良い。

〔考案の効果〕

以上一実施例とともに具体的に説明したようにこの考案
によれば、低温地下式貯槽の側壁部に側部加熱用の伝熱
管を配置し、底板の下側に中心部から外側に向って底面
が傾斜するとともに外縁部が螺旋面とされた底部伝熱層
を設けてこの中心部に前記伝熱管の下端開口部を位置さ
せるとともに、補助加熱用供給管の先端開口部を位置さ
せ、底部伝熱層の外縁部に連通して設置した循環ポンプ
で加熱媒体を揚水循環するようにしたので、加熱媒体の
供給は従来と異なり一系統となって温度や流量制御も容
易で運転管理の簡素化がはかれるとともに、建設コスト
も機器点数の減少や二重伝熱管の廃止により大幅に低減
できる。

また、底部伝熱層での加熱流体の流れを中心部から放射
方向外側に向うようにし、最も低温となる中心部に高温
の加熱流体を供給するようにしているので、温度分布を
均一にすることができるとともに、熱交換効率も高い。

さらに、加熱媒体の一部を直接底部伝熱層に供給できる
ようにしているので、側部加熱用の伝熱管への加熱媒体
の供給量等を調整しても底部伝熱層への供給熱量を一定
に保持することができ、最適条件に調整することが容易
であり、省エネルギとなる。

また、加熱媒体の供給を中心部から行なうので、外縁部
で行なう場合に比べ、大きな放水リングを必要とせず、
小さな放水リングで均一に加熱できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の低温地下式貯槽の凍結防止ヒーター
の一実施例にかかる縦断面図、第２図は従来例の縦断面
図である。 １…コンクリート側壁、７…コンクリート底板、２０…
凍結防止ヒーター、２１…伝熱管、２２…入口ヘッダ
ー、２３…底部伝熱層、２４…吸込部、２５…下端開口
部、２６…揚水ピット、２７…補助加熱用供給管、２８
…先端部、２９…放水リング、３０…循環ポンプ、３１
…熱交換器、３２…三方弁。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特公 昭61−19880（ＪＰ，Ｂ２) 実公 昭60−559（ＪＰ，Ｙ２)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】低温地下式貯槽の底板下側に中心部から外
   側に向って傾斜するとともに外縁部が螺旋面とされた底
   面を備えた底部伝熱層を設け、側壁部に配置され加熱媒
   体が供給される側部加熱用の伝熱管の下端開口部を前記
   底部伝熱層の底面の中心部上方に設置するとともに補助
   加熱用供給管の先端開口部を底部伝熱層の底面の中心部
   上方に設置する一方、前記底部伝熱層の外縁部の螺旋面
   の最も低い部分に連通させて加熱媒体を揚水循環させる
   循環ポンプを設けたことを特徴とする低温地下式貯槽の
   凍結防止ヒーター。