JP2008285583A - 天然ガス分離システム - Google Patents

Abstract

【課題】 温泉入浴施設では汲み上げられた温泉原水に含まれている天然ガスは、通常は大気に放出して廃棄しているが、この天然ガスのエネルギの有効利用を図ることができるように、天然ガスを安定して採取することができる天然ガス分離システムを提供する。
【解決手段】 水中ポンプ１で汲み上げられたかん水をガスセパレータ２に供給して天然ガスと温泉原水とを分離する。分離した天然ガスはガスコンプレッサ３で昇圧した後ガスホルダー５に貯留し、コージェネレーション装置７に供してエネルギ源に供される。ガスコンプレッサ３の運転を、ガスセパレータ２における温泉原水の水位が高くなると停止し、低くなると作動させるようにして、天然ガスを安定して採取する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、地中から汲み上げられたかん水中に含有された天然ガスを分離し、発電用ガス等として安定して供給することができるようにする天然ガス分離システムに関する。

近年、いわゆる健康ランドやスーパー銭湯と称される、温泉入浴施設が都市部やその近郊に建設されている。この種の都市型温泉入浴施設の中には、地中から温泉原水を汲み上げて給湯する施設がある。汲み上げられた温泉原水には天然ガスが含有されており（このガスを含有している温泉原水を「かん水」という。）、入浴施設によっては該かん水から天然ガスを分離した温泉水を浴槽等に供給して入浴に供している。

この種の温泉入浴施設では、温泉の湧出と利用を規制する温泉法の適用を受ける。他方、分離した前記天然ガスは、天然ガスの掘採を規制する鉱業法の適用を受ける。このため、温泉入浴施設で分離された天然ガスは大気に放出して、鉱業法の適用を受けることがないようにしている。なお、天然ガス田では鉱業法の適用を受けて天然ガスを掘採しているが、天然ガスは例えばナトリウム塩化物泉に含まれていて、天然ガスを分離した後の温泉はほとんどが廃棄されているのが一般的である。

ところで、地球温暖化現象が問題となっている近年では、温室効果ガスとされる排出ガスについて種々の規制がなされているが、かん水から分離した天然ガスについては規制が存していない状況にある。このため、分離したガスを大気に放出することは規制されていない。あるいは、特許文献１に開示された天然ガス付随かん水のアンモニア処理方法では、ヨウ素採取後の天然ガス付随かん水を地下還元させるようにしている。

特開２００２−１７７９６０

しかしながら、前述したように温室効果ガスの排出は極力抑制することが好ましく、温泉を汲み上げた際のかん水中の天然ガスを放出せずに、天然ガスのエネルギを利用することができれば、省エネルギ化と共に、温室効果ガスの排出量の低減となることが考えられる。

そこで、この発明の目的は、温泉を汲み上げる際にかん水中に含まれる天然ガスをコージェネレーション装置等に供給して天然ガスが保有するエネルギの有効利用を図ることができるよう、かん水中の天然ガスを安定して供給することができるようにした天然ガス分離システムを提供することである。

前記目的を達成するための技術的手段として、この発明に係る天然ガス分離システムは、揚水ポンプにより温泉を汲み上げる際に天然ガスを含有するかん水を汲み上げて、該かん水中の天然ガスを分離し、分離した温泉原水を入浴施設等に供給する温泉入浴施設の天然ガス分離システムにおいて、揚水ポンプで汲み上げられたかん水を、該かん水を温泉と天然ガスに分離するガスセパレータと、前記ガスセパレータで分離された天然ガスを圧縮するガスコンプレッサと、コンプレッサの出口側に接続した脱湿器と、前記脱湿器の出口側に接続されて天然ガスを貯留するガスホルダーとからなり、前記ガスホルダーに貯留した天然ガスを、減圧弁を介してコージェネレーション装置に供給することを特徴としている。

前記揚水ポンプにより汲み上げられたかん水から、前記ガスセパレータで分離された天然ガスは、大気に放出することなく前記ガスコンプレッサに導かれるようにする。ガスコンプレッサでは、天然ガスの圧力を安定してコージェネレーション装置に供給できる圧力まで上昇させる。脱湿器を通して水分を除去して前記ガスホルダーに貯留させてコージェネレーション装置に連続して供給できるようにする。減圧弁を通してコージェネレーション装置の動作圧力まで減圧した後、コージェネレーション装置に供給して発電すると共に熱源を提供する。

また、請求項２の発明に係る天然ガス分離システムは、前記ガスセパレータの高位、低位のそれぞれ水位を検出する水位検知手段を設け、高位まで上昇した状態で前記ガスコンプレッサを停止させ、低位まで下降した状態で前記ガスコンプレッサを作動させることを特徴としている。

すなわち、ガスセパレータ内のかん水の水位が所定位置まで上昇したならばコンプレッサを停止して、ガスセパレータで分離された天然ガスの採取を停止する。これにより、かん水から分離された温泉原水がガスセパレータから多量に排出されて、入浴等の利用に供されることになる。また、温泉原水が排出されてガスセパレータの水位が所定位置まで下降したならば、ガスセパレータ内の天然ガスが多量となったので、前記ガスコンプレッサを作動させてガスセパレータ内の天然ガスを吸引する。これにより、天然ガスがガスセパレータから排出される。天然ガスが排出されている間も、前記揚水ポンプにより汲み上げられるかん水がガスセパレータに供給されるから、ガスセパレータ内の温泉原水の水位は上昇することになる。

また、請求項３の発明に係る天然ガス分離システムは、前記揚水ポンプの停止時には、前記ガスコンプレッサを停止することを特徴としている。

前記ガスセパレータで分離された温泉原水は入浴等に供せられることになるが、この温泉は濾過処理等を施す必要があるから、ガスセパレータから温泉原水槽等に給送されて一時的に貯留される。この場合、例えば入浴客が少なく温泉の消費量が低下している状態では、濾過処理等の処理量も減量される。このため、温泉の処理量に応じて前記揚水ポンプを停止してかん水の汲み上げを停止する場合がある。このとき、かん水が供給されないため天然ガスが分離されることがないため、揚水ポンプの停止に応じてガスコンプレッサを停止するようにしたものである。なお、揚水ポンプが作動する場合には、ガスコンプレッサは、ガスセパレータ内の水位に応じて作動するようにする。

この発明に係る天然ガス分離システムによれば、従来大気に放出していたかん水に含有された天然ガスをエネルギとして利用することができるから、エネルギの有効利用を図ることができると共に、温室効果ガスの排出を抑制することができる。しかも、ガスセパレータにガスコンプレッサからコージェネレーション装置に至る系を付加する構成でよいから、既存の温泉入浴施設を僅かに改良することでよい。しかも、入浴施設の仕様を変更することがない。

また、請求項２の発明に係る天然ガス分離システムによれば、ガスセパレータで分離された温泉原水と天然ガスとのいずれも連続して後工程へ供給することができるので、入浴等への温泉の供給もコージェネレーション装置への天然ガスの供給も連続して行うことができる。しかも、施設の温泉の供給に係る仕様を変更することがないから、既存の施設の処理量を変更する必要がない。

また、請求項３の発明に係る天然ガス分離システムによれば、かん水が汲み上げられない場合には天然ガスも発生しない。すなわち、かん水の揚水ポンプにガスコンプレッサの動作を連動させることにより、揚水ポンプの停止時にはガスコンプレッサも停止させ、揚水ポンプの作動時にのみガスコンプレッサを作動させるようにすることによって、天然ガスを確実に採取させることができる。

以下、図示した好ましい実施の形態に基づいて、この発明に係る天然ガス分離システムを具体的に説明する。

図１にこの発明に係る天然ガス分離システムを利用した温泉入浴施設の設備の概略構成を示してある。地中の源泉からは揚水ポンプである水中ポンプ１により天然ガスを含む温泉原水であるかん水が汲み上げられる。この水中ポンプ１の吐出側には、ガスセパレータ２が接続されている。このガスセパレータ２は、供給されたかん水から、比重差を利用して天然ガスと温泉原水とに分離する。このため、ガスセパレータ２の下部には温泉を排出するための温泉出口管2aが、上部には天然ガスを排出するためのガス出口管2bが、それぞれ接続されている。

前記ガス出口管2bはガスコンプレッサ３の入口側に接続され、このガスコンプレッサ３の出口側には脱湿器４を介してガスホルダー５が接続されている。コンプレッサ３で昇圧された天然ガスは、このガスホルダー５に貯留される。ガスホルダー５の出口側には減圧弁６を介してコージェネレーション装置７が接続されており、天然ガスが該コージェネレーション装置７に供給されることにより発電と熱源とに利用される。なお、コージェネレーション装置７へ供給される天然ガスは、減圧弁６により安定した圧力に維持される。

前記ガスセパレータ２には、図２に示すように、水位検知手段として、内部の水位を検知する一対の水位検知スイッチ21、22が設けられている。このうち、スイッチ21はガスセパレータ２内の温泉原水の高位置を検知する高位検知スイッチ21であり、スイッチ22は同じく低位置を検知する低位検知スイッチ22としてある。これら水位検知スイッチ21、22はガスセパレータ２内の水位と等しい水位となるよう、該ガスセパレータ２内に垂下させた中空の連通管23に取り付けられている。

前記ガスセパレータ２の温水出口管2aは温泉原水槽11に接続されて、ガスセパレータ２内の温泉原水がこの温泉原水槽11に供給されて、既存の温泉入浴施設における温泉供給系に供される。すなわち、温泉原水槽11には原水給送ポンプ11aが接続されて、この原水給送ポンプ11aにより温泉原水が濾過槽12に給送される。温泉原水槽11に貯留された温泉原水は該濾過槽12を通過することにより濾過されて温泉受水槽13に供給される。この温泉受水槽13から機械室へ給送されて供給ポンプ等により浴槽等の入浴関連設備に供給されることになる。

前記既存の温泉入浴施設は、既存制御盤14により動作が制御されており、この既存制御盤14には、温泉原水槽11の水位検知スイッチ11bの検知信号が入力され、前記水中ポンプ１の運転を制御する。また、前記温泉受水槽13の水位検知スイッチ13aの検知信号が入力され、前記原水給送ポンプ11aの運転を制御する。すなわち、前記温泉原水槽11の水位検知スイッチ11bが水位を検知した場合には、温泉原水槽11の水位が高位となった状態にあるので、前記水中ポンプ１の運転を停止する。また、温泉受水槽13の水位を前記水位検知スイッチ13aが検知した場合には、温泉受水槽13の水位が高位となった状態にあるので前記原水給送ポンプ11aの運転を停止する。

また、前記コージェネレーション装置７の運転系を制御する制御装置８が設置される。この制御装置８と前記既存制御盤14とが接続されて、必要な情報の交換が行われるようにしてある。この制御装置８には前記ガスセパレータ２内に配された前記水位検知スイッチ21、22の出力信号が入力されると共に、前記ガスコンプレッサ３の運転の制御を行っている。

以上により構成されたこの発明の実施形態に係る天然ガス分離システムの作用を、以下に説明する。

図３はガスセパレータ２に滞留する温泉原水の状況を示している。同図(ａ)に示すように、前記水中ポンプ１により汲み上げられたかん水はガスセパレータ２に供給されて、比重差により該かん水中の天然ガスと温泉原水とに分離される。温泉原水が前記温泉原水槽11に供給されて水位が低下した場合には、ガスセパレータ２内には天然ガスが多く滞留した状態となる。前記低位検知スイッチ22が、水位が低下したことを検知したならば、前記ガスコンプレッサ３を作動させてガスセパレータ２内の天然ガスをガスコンプレッサ３で吸引する。これにより、天然ガスが排出されて、ガスセパレータ２内の温泉原水の水位が徐々に上昇する。水中ポンプ１により汲み上げられるかん水の量と、排出される天然ガスの量、温泉原水の量とが均衡している場合には、ガスセパレータ２内の水位の変動は僅かである。温泉原水の水位が上昇して前記高位検知スイッチ21により水位が検知されると、ガスコンプレッサ３の運転を停止する。これにより、天然ガスの排出が停止して、温泉原水が排出されて徐々に水位が下降する。

ガスコンプレッサ３では吸引した天然ガスを昇圧し、脱湿器４を通して脱湿した後、前記ガスホルダー５に貯留させる。貯留した天然ガスは、前記減圧弁６によって圧力が安定した状態に減圧されて、前記コージェネレーション装置７へ供給されて、発電や熱源に供される。

他方、温泉原水は前記温泉原水槽11に貯留される。この温泉原水槽11の温泉原水の水位が上昇して、前記水位検知スイッチ11bにより水位が検知されると、前記水中ポンプ１を停止してかん水の汲み上げを停止する。また、この水中ポンプ１の停止により前記ガスコンプレッサ３を停止してガスセパレータ２からの吸引を停止する。これにより、ガスセパレータ２内が負圧となることが防止される。

温泉原水槽11に貯留された温泉原水は前記濾過槽12を通過して濾過された後、前記温泉受水槽13に給送されて、該温泉受水槽13に貯留される。そして、機械室内に設置された供給ポンプ等により浴槽等の入浴関連設備に供給されてることになる。

この発明に係る天然ガス分離システムによれば、温泉を汲み上げる際のかん水中の天然ガスを安定してコージェネレーション装置に供給できるから、この天然ガスを安定したエネルギ源として利用することができ、省エネルギに寄与すると共に、温室効果ガスの排出の低減を図って地球温暖化現象の緩和に寄与する。

この発明に係る天然ガス分離システムを備えた温泉入浴施設の設備の概略構成を示すものである。 ガスセパレータに設けた水位検出スイッチを説明する図である。 ガスセパレータに滞留する温泉源泉の状況を示しており、ガスコンプレッサの動作との関連を説明する図である。

符号の説明

１ 水中ポンプ
２ ガスセパレータ
2a 温泉出口管
2b ガス出口管
21 高位検知スイッチ
22 低位検知スイッチ
３ ガスコンプレッサ
４ 脱湿器
５ ガスホルダー
６ 減圧弁
７ コージェネレーション装置
８ 制御装置
11 温泉原水槽
14 既存制御盤

Claims (3)

1. 揚水ポンプにより温泉を汲み上げる際に天然ガスを含有するかん水を汲み上げて、該かん水中の天然ガスを分離し、分離した温泉原水を入浴施設等に供給する温泉入浴施設の天然ガス分離システムにおいて、
   揚水ポンプで汲み上げられたかん水を、該かん水を温泉と天然ガスに分離するガスセパレータと、
   前記ガスセパレータで分離された天然ガスを圧縮するガスコンプレッサと、
   コンプレッサの出口側に接続した脱湿器と、
   前記脱湿器の出口側に接続されて天然ガスを貯留するガスホルダーとからなり、
   前記ガスホルダーに貯留した天然ガスを、減圧弁を介してコージェネレーション装置に供給することを特徴とする天然ガス分離システム。
2. 前記ガスセパレータの高位、低位のそれぞれ水位を検出する水位検知手段を設け、高位まで上昇した状態で前記ガスコンプレッサを停止させ、低位まで下降した状態で前記ガスコンプレッサを作動させることを特徴とする請求項１に記載の天然ガス分離システム。
3. 前記揚水ポンプの停止時には、前記ガスコンプレッサを停止することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の天然ガス分離システム。

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