Safety device for the injection tube of pressure liquefied gas storage for the underground facility

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、ブタン、プロパン等の液化ガスを、含水岩石体内に形成された空洞において、ガスの液化圧力と平衡する空洞内静水圧により地下に貯蔵する地下施設に関し、さらに詳しくは、空洞内部の液体の注入・排出を行うことなく貯蔵状態とする際に上記貯蔵施設に貯蔵される液体の注排管に水プラグを形成する、上記貯蔵施設の注入管用安全装置に関する。

［従来の技術］ 上記貯蔵施設は貯蔵液体の注排に使用され、それにより液体−気体間平衡面が移動するものである。 水−液相境界面は、互いにかなり近接した２つのレべル間でほぼ一定レベルに保たれる。 水レベルが所定の上限に到達すると排水ポンプは作動を開始し、水−液体境界面が所定の下限まで下がると同ポンプは停止する。

第２図は、一般に用いられている貯蔵施設を示す線図である。 以下説明用語を簡単にするために、貯蔵液体をブタンとするが、その他の圧力液化ガスでその密度が水の密度よりも小さく、かつ、水と混和しないものは、同様に貯蔵できるものである。

空洞１の底部３に掘削した排水井２が設けてある。 図において４本の操作管を示し、管５は液体ブタンの抜き取り用、管６は排水用、ガス抜き管７は空洞上部に開口し、管８は液体ブタン注入用である。 水吸引オリフィス
61は排水井２の底部近くに配設され、これにポンプを設けて水レベルを２つの液体レベル、すなわち上限レベル
Nsおよび下限レベルNi、の間に保つように制御する。 これは全く一般に行なわれているものである。 液体ブタン吸引オリフィス51は、排水井２よりある深さｈの所にあるが上限レベルNsより上方に配設されている。

貯蔵施設を使用しないで保存状態にする、すなわち長期間に亘り引き続いて安全貯蔵状態にするには、操作管の少なくともあるものに水を注入し、または操作管の水レベルをこの貯蔵システムが静水圧的に平衡する水位Ｈまで上昇させ、周知のように、操作管の中のガスを抜き、
操作管に水プラグを形成する。 この操作を安全に行なうために、ブタン吸引オリフィス51は、吸引オリフィス上方ににおける排水井２の容積が操作管内の平衡レベルＨ
までの水柱の容積より確実に大きくなるのに充分な深さｈの所に配設されている。 そして、空洞内部の液体の注入・排出を行うことなく長期にわたって安全な貯蔵を行うために、管６のポンプの使用が禁止されると、排水井の水位が上昇し、排水井の水位が空洞の底部３に達すると、各管がそれらの地上端において大気圧まで減圧されて、水は管内において高さＨまで上昇できるようになっている。 排水井２の断面積をＳとし、操作管の断面積をｓとすると、深さｈは下記条件によって定まる。

ｈ・Ｓ＞Ｈ・ｓ これは一般に行なわれているものである。 すなわち、高さＨは、普通は管５の下開放端51から測定される水位で、いくつかの施設では、管８も管５の吸引口51に近い排水井まで延びている。 従って、貯蔵施設を一般的な安全状態におくためには、貯蔵された気体の液相まで延びる管の中のガスを抜き空洞を水プラグにより隔離するために、これらの管には水が満たされなければならない。
これを成し遂げるためには、管５の吸引口51のレベルよりも上の排水井の水の容積（ｈ・ｓ）は管を満たす前に管５、６、あるいは管８の全容積（Ｈ・ｓ）よりも大きくなければならない。 管における水の高さは空洞内の圧力によって左右される。 このように、高さＨは、吸引口
51の位置を基準として排水井に加えられる圧力を平衡することを可能にする水の高さを意味する。

ブタンを管８を通して貯蔵施設に注入するには、オリフィス81が空洞１の上部付近にあるときはある高さから注入し、オリフィス81が空洞１の底部付近、すなわち排水井２の上部にあるときは噴射させる。

貯蔵施設を保存状態にし管８を安全状態にするには、すなわち、周知のように空洞内部の液体の注入・排出を行うことなく貯蔵状態とする際に管８からガスが抜かれ水プラグによって栓がなされた状態とするには、オリフィス81を上述したように排水井２よりある深さの所に置かなければならない。

しかし、その他の理由により、例えば、周知のように、
液化ガスを注ぐ際の気相に及ぼす冷却効果を得るためなどの理由で、ある高さから注入することによってこの貯蔵施設に充填できることは好都合で、この場合オリフィス81を空洞１の上部付近、すなわち貯蔵物質の気相が常時充満している空洞部内に置くことが望ましい。 ところが、この場合、管８は空洞内部の液体の注入・排出を行うことなく貯蔵状態とする際に、排水井の水を利用し水プラグを形成することができなくなるといった問題が生じる。

［目的］ 本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、空洞内部の液体の注入・排出を行うことなく貯蔵状態とする際に、
例え注排管が排水井の水を利用できない配置となっていても、注排管内に水を満たして、静水圧平衡で注排管内のガスを抜き水プラグを形成して空洞を表面から隔離することのできる圧力液化ガス貯蔵用地下施設の注入管用安全装置を提供することを目的としている。

［概要］ 上記目的を達成するために本発明による圧力液化ガス貯蔵用地下施設の注入管用安全装置は、含水岩石体内空洞の貯蔵施設に貯蔵する液体であって、常温においては気体、圧力下においては液体となり、この液体の密度は水のそれよりも小さく、かつ水とは混和しない液相を形成していて、この液化ガスは上記空洞内の室温による液体−気体平衡圧力下において上記空洞内に貯蔵される、上記液体の注排管用安全装置において、上記安全装置は上部開放のかんにより構成し、このかんを上記注排管の底端部の周りにおいて、該注排管の底部開口が上記かんの底部付近にくるように配設し、上記かんの容積は上記空洞が平衡圧力になるのに必要な水面に相当する高さまでの上記注排管の容積よりも大きくしたものである。

このため、空洞内部の液体の注排を行うことなく貯蔵状態とする際には、まず、上記かんが一杯になるまで、上記注排管から注水する。 そして、この注排管の上部が開放されると、上記注排管内には上記かんの水が流れ込み、空洞内圧力と上記注排管内の水圧との間で静水圧平衡が実現される。 このときの上記注排管内の水が栓となり、空洞が表面から隔離されることになる。

［実施例］ この発明の実施例を示す第１図において、貯蔵すべき液体を空洞１に注入する管の底端部オリフィス81はかん９
の底部に開口し、かん９の上縁部91は貯蔵液体のレベル
10より高いレベルのところに位置する。 コンクリート製プラグ11は、空洞１への出入口を密封するものである。
かん９の容積は、予期される空洞内最大圧力に相当する水位における管８内の容積より大きくとってある。 貯蔵すべき液体は管８を通して図示しないポンプにより空洞１内に注入される。 すると貯蔵液体はかん９内で管８の周囲に上昇し、かんの縁部91からあふれ出る。 空洞施設を長期保存状態にするには、かん９が一杯になるまで管８から注水する。 この時点において、管８の上部に設けられた弁が開放され、貯蔵施設システムは平衡状態に保たれる。 かん９は水が充満しているので、管８内の水位によって水の表面における気体圧力がかん９を空にすることはなく、従って、貯蔵液が管８の底端部に到達して同管内に侵入するようなことはない。

上記実施例は貯蔵施設に液化物質を注入する管に関するが、かん９の縁部91が貯蔵すべき物質の液相内に常時浸っているレベルのところに留っているならば、同様の装置を吸引管の端部にも取付け得るものである。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、空洞内部の液体の注入・排出を行うことなく貯蔵状態とする際に、例え注排管が排水井の水を利用できない配置となっていても、
注排管内に水を満たして、静水圧平衡で注排管内のガスを抜き水プラグを形成して空洞を表面から隔離することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、貯蔵すべき液体を空洞内に注入する管の底端部の断面図、 第２図は、一般に使われている地下貯蔵施設の斜視図である。 １……空洞 ８……貯蔵液体注排管 ９……かん 81……注入管底端部オリフィス