JP2012127540A - 自噴温泉熱交換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】温泉水を空気と接触させずに水と熱交換させることができる自噴温泉熱交換装置を提供すること。
【解決手段】源泉２から自噴する温泉水５を空気と接触させずに採取するための採取部４と、採取部４に接続される導水管９と、を備え、導水管９内の温泉水５と水管２１内の水１８との間で熱交換させる自噴温泉熱交換装置１であって、採取部４は、地中Ｇにおける源泉２の自噴路内に配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、源泉から自噴する温泉水を空気と接触させずに採取するための採取部と、採取部に接続される揚湯管と、を備え、揚湯管内の温泉水と水管内の水との間で熱交換させる自噴温泉熱交換装置に関する。

従来、湧き出た源泉水（温泉水）を源泉タンクと第１ポンプとの間で循環させる循環管路（揚湯管）と、一般水（水）を一次貯留槽と第２ポンプとの間で循環させる循環管路（水管）と、これら循環管路内の源泉水と一般水との間で熱交換させる熱交換器と、を備える温泉熱回収装置（自噴温泉熱交換装置）がある（例えば、特許文献１参照）。

特開平９−１４７５０号公報（第３頁、第１図）

しかしながら、特許文献１に記載の自噴温泉熱交換装置にあっては、湧き出た源泉水（温泉水）内の不溶性成分が空気中の酸素と反応することで析出・沈殿してしまうため、源泉タンクの内面及び循環管路（揚湯管及び熱交換器）の内周面にこれら不溶性成分の析出物・沈殿物が付着して源泉水の流れが遮られてしまうという問題がある。

本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、温泉水を空気と接触させずに水と熱交換させることができる自噴温泉熱交換装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明の自噴温泉熱交換装置は、
源泉から自噴する温泉水を空気と接触させずに採取するための採取部と、該採取部に接続される揚湯管と、を備え、
前記揚湯管内の前記温泉水と水管内の水との間で熱交換させる自噴温泉熱交換装置であって、
前記採取部は、地中における前記源泉の自噴路内に配置されていることを特徴としている。
この特徴によれば、温泉水を酸素と反応する前に採取することができるので、揚湯管内において、酸素と温泉水内の不溶性成分が反応することで温泉水内に析出物・沈殿物が生じることを防止することができるので、これら析出物・沈殿物の揚湯管の内周面への付着を防ぐことができる。

本発明の自噴温泉熱交換装置は、
前記揚湯管と前記水管とは、一方の管の一部が他方の管内の一部に挿通されて熱交換を行っていることを特徴としている。
この特徴によれば、温泉水が直接水管に接触するか、水が直接揚湯管に接触するので、より効率よく熱交換を行うことができる。

本発明の自噴温泉熱交換装置は、
前記揚湯管から分岐する分岐管を更に備え、前記揚湯管内の前記温泉水と前記分岐管内の前記温泉水とは、互いに温度が異なるように前記水と熱交換されることを特徴としている。
この特徴によれば、揚湯管内の温泉水と分岐管内の温泉水とをそれぞれ適温の異なる複数の用途に分けて使用することができる。

本発明の自噴温泉熱交換装置は、
前記水管から分岐する分岐管を更に備え、前記水管内の前記水と前記分岐管内の前記水とは、互いに温度が異なるように前記水と熱交換されることを特徴としている。
この特徴によれば、水管内の水と分岐管内の水とをそれぞれ適温の異なる複数の用途に分けて使用することができる。

実施例における自噴温泉熱交換装置を示す概略図である。 実施例の第１変形例としての自噴温泉熱交換装置を示す概略図である。 実施例の第２変形例としての自噴温泉熱交換装置を示す概略図である。

本発明に係る自噴温泉熱交換装置を実施するための形態を実施例に基づいて以下に説明する。

実施例に係る自噴温泉熱交換装置につき、図１を参照して説明する。図１の符号１は、本発明の自噴温泉熱交換装置である。この自噴温泉熱交換装置１は、図１に示すように、地中Ｇの地熱等により約１００度に熱せられた源泉２から自噴する高温の温泉水５を空気と接触させずに採取するための採取部４と、上水等の常温の水を貯水するための貯湯槽７と、採取部４で採取された温泉水５と貯湯槽７内に貯水された水とを熱交換させる熱交換器８と、を備えている。

このうち採取部４は、地中Ｇにおける温泉水５の源泉から地表に向けての自噴路上に埋設されており、採取部４の外面には、採取部４の内部と外部とに連通する採温水口４ａが複数形成されている。このため、源泉２から自噴してきた温泉水５は、地表に湧出して空気に触れる前に採温水口４ａから採取部４内に採取されるようになっている。尚、採取部４にて採取されなかった温泉水５は、そのまま地表に湧出することによって空気中の酸素と温泉水５内の不溶性成分とが反応することで、温泉水５内に析出物・沈殿物が生じた状態で温泉として使用される。

また、採取部４には、地表に向けて延びる揚湯管９に接続されており、採取部４にて採取された温泉水５は、源泉２から地表に向けての自噴の水圧によって揚湯管９内を流れるようになっている。

揚湯管９における採取部４よりも下流側からは、揚湯管９から分岐管１４が分岐している。また、揚湯管９は、分岐管１４が分岐した箇所よりも下流側で熱交換器８に挿通されている。熱交換器８は、グラスウールやフェノールフォーム等の断熱材によって包まれた筐体であり、この熱交換器８内に配置されている揚湯管９は、九十九折状に形成されており、温泉水５の熱を熱交換器８内で放射するようになっている。

更に、揚湯管９における熱交換器８内で温泉水５の熱を放射する箇所よりも下流側には、揚湯管９を開閉するための開閉弁１５が設けられている。一方、分岐管１４にも分岐管１４を開閉するための開閉弁１６が設けられており、分岐管１４は開閉弁１５よりも下流側で揚湯管９に合流している。尚、分岐管１４の開閉弁１６は、通常時は閉止されており、揚湯管９内を流れる温泉水５の流量調整や、熱交換器８のメンテナンス時等のみ開放される。

そして、分岐管１４と合流した揚湯管９は、熱交換器８内で熱を放射することによって水温が低下した温泉水５を最終的に図示しない温泉風呂、足湯等の入浴施設に給湯している。

貯湯槽７は、熱交換器８と同様にクラスウールやフェノールフォーム等の断熱材によって包まれた筐体であり、上水管１７を介して水を給水されている。また、貯湯槽７には、貯湯槽７内に貯水された温水１８を貯湯槽７の外方に給湯するための給湯ポンプ２０が設けられた給湯管１９が接続されている。

更に、貯湯槽７には、本発明における水管としてのループ管２１の一方の端部が貯湯槽７内の底部に接続されるとともに他方の端部が貯湯槽７の上部に接続されている。このループ管２１には、ループ管２１を開閉するための開閉弁２２及び貯湯槽７の底部から水を吸い込む循環ポンプ２３が設けられており、貯湯槽７内の水は底部付近の水から循環ポンプ２３によってループ管２１に吸い込まれ、貯湯槽７内の上部に放出されるようになっている。尚、ループ管２１の開閉弁２２及び循環ポンプ２３よりも下流側は、熱交換器８に挿通されている。

このループ管２１における熱交換器８内に配置された箇所は、熱交換器８内の揚湯管９に近接配置されているとともに、揚湯管９に沿うように九十九折状に形成されている。このため、ループ管２１内を流れている水は、熱交換器８内で揚湯管９から発せられる温泉水５の熱をループ管２１を介して受けることによって水温が上昇して温水１８となった状態で貯湯槽７内の上部に放出される。つまり、熱交換器８内において温泉水５と温水１８との熱交換がなされる。

また、貯湯槽７内にはモータ２４によって駆動する攪拌器２５が設けられており、この攪拌器２５の駆動によって熱交換器８内で加熱された貯湯槽７内の上部の温水１８と、水温の低い貯湯槽７内の底部の水と、を撹拌して、貯湯槽７内の水温を一定に保っている。そして、熱交換がなされた温水１８は、給湯ポンプ２０の駆動によって給湯管１９を介して貯湯槽７から風呂やシャワー、温水プール等の施設の他、公道への融雪の為の散水パイピング等の用途に使用するために給湯されるようになっている。

尚、特に図示しないが、本実施例では、貯湯槽７内に貯湯槽７内の温水１８の水温を常時計測している水温計を設けるとともに、貯湯槽７外に水温計及び開閉弁２２に接続される制御装置を設けており、制御装置は、水温計の測定温度が一定値を超えることを条件に開閉弁２２を閉止させるとともに、水温計の測定温度が一定値を下回ることを条件に開閉弁２２を再び開放させるようになっている。このため、本実施例における貯湯槽７内では、貯湯槽７内の温水１８の水温を一定温度に保つことが可能となっている。

更に尚、本実施例では貯湯槽７に上水管１７及び熱交換器８に挿通されたループ管２１を接続することで、温泉水５と温水１８との熱交換を行い、貯湯槽７内の温水１８の水温を調整したが、貯湯槽７を複数設けるとともに各貯湯槽７に上水管１７及び熱交換器８に挿通されたループ管２１を接続し、前記制御装置によって各貯湯槽７への上水管１７からの温水１８の流入量と開閉弁２２の開閉とを制御するようにしてもよい。このように構成することで、ある貯湯槽７内の温水１８を使い切る毎に他の貯湯槽７内の温水１８を給湯管１９を介して使用できるように切り替えるとともに、空となった貯湯槽７内へ再び上水管１７から温水１８を流入させて熱交換を行わせることで、途切れることなく給湯管１９へ一定水温の温水１８の給湯を行うことができる。

以上、本実施例における自噴温泉熱交換装置１にあっては、源泉２から自噴する温泉水５を空気と接触させずに採取するための採取部４と、採取部４に接続される揚湯管９と、を備え、揚湯管９内の温泉水５とループ管２１内の温水１８との間で熱交換させる自噴温泉熱交換装置１であって、採取部４は、地中Ｇにおける源泉２の自噴路内に配置されているので、温泉水５を酸素と反応する前に採取することができるので、揚湯管９内において、酸素と温泉水５内の不溶性成分が反応することで温泉水５内に析出物・沈殿物が生じることを防止することができるので、これら析出物・沈殿物の揚湯管９の内周面への付着を防ぐことができる。

次に、実施例における第１変形例につき、図２を参照して説明する。尚、前記実施例に示される構成部分と同一構成部分に付いては同一符号を付して重複する説明を省略する。本実施例における自噴温泉熱交換装置１’は、揚湯管９における採取部４より下流側にて分岐管１４が分岐している。この分岐管１４は、揚湯管９と平行に所定距離延設されており、揚湯管９は、温泉水５を貯水するための貯湯槽２６に接続されている。

また、本実施例における水管としての上水管１７は、上水管１７よりも大径の熱交換器３９に形成されている。この熱交換器３９内は上水管１７が接続されている図示しない水源から給水されている水で満たされており、揚湯管９及び分岐管１４の一部は、この熱交換器３９内に挿通されている。尚、熱交換器３９には下流側に開閉弁２９が設けられた給水管１９が接続されている。更に、熱交換器３９は、内部に貯水された水が揚湯管９及び分岐管１４内の温泉水５と十分に熱交換を行い温水１８として一定水温にまで加熱されるように、十分な長さ（例えば５００メートル程度）に形成されている。

このため、熱交換器３９内では温水１８が直接揚湯管９及び分岐管１４に接触しており、熱交換器３９内の温水１８が温泉水５の熱を揚湯管９のみを介して受けることができるので、効率よく温泉水５の温度を低下させるとともに温水１８の温度を上昇させることができるようになっている。

尚、揚湯管９の熱交換器３９内に配置される箇所よりも上流側には、開閉弁３０が設けられているとともに、揚湯管９の熱交換器３９内に配置される箇所よりも下流側には、開閉弁３１が設けられている。同様に、分岐管１４の熱交換器３９内に配置される箇所よりも上流側には、開閉弁３２が設けられているとともに、分岐管１４の熱交換器３９内に配置される箇所よりも下流側には、開閉弁３３が設けられている。

特に、本実施例においては、開閉弁３０，３１は全開放されておらず、熱交換器３９内における揚湯管９内の温泉水５の流速が適速となっている。このため、揚湯管９内の温泉水５は、開閉弁２９が所定量開放されたことで上水管１７内から熱交換器３９内に流れ込む水との間で、熱交換器３９内にて十分に時間をかけて熱交換がなされる。この熱交換によって、温泉水５は、水温が４５度前後と比較的低温となった状態で貯湯槽２６内に貯水される。尚、熱交換器３９内にて温泉水５と熱交換がなされた温水１８は、風呂やシャワー、温水プール等の施設に備え付けられた給湯タンク４７に給湯されるようになっている。

一方、開閉弁３２，３３は全開放されており、熱交換器３９内における分岐管１４内の温泉水５の流速が高速となっている。このため、分岐管１４内の温泉水５は、熱交換器３９内にてさほど時間をかけることなく温水１８との熱交換がなされ、水温が６０度と比較的高温な状態で温泉風呂等に給湯されるようになっている。

これら開閉弁３０，３１，３２，３３の開度を調整することによって揚湯管９及び分岐管１４内を流れる温泉水５の流量を調整し、熱交換器３９の略全長にかけて温泉水５から熱交換器３９内の温水１８が熱を受けることで、温水１８の水温を適宜調整可能となっている。

また、本実施例における自噴温泉熱交換装置１’は、貯湯槽２６内に貯水された温泉水５に空気を吹き付けるためのコンプレッサ３４を備えている。このコンプレッサ３４には、送風管３５，３６が接続されている。

このうち送風管３５は、熱交換器３９内に挿通されて貯湯槽２６に向けて延設されているとともに、熱交換器３９内に配置された箇所よりもコンプレッサ３４側には、送風管３５を開閉可能な開閉弁３７が設けられている。一方、送風管３６は、熱交換器３９の外方を貯湯槽７に向けて延設されているとともに、途上には開閉弁３８が設けられており、これら送風管３５，３６は、貯湯槽２６近傍で合流した状態で貯湯槽２６に接続されている。

このようにコンプレッサ３４を送風管３５，３６を介して貯湯槽２６に接続することで、コンプレッサ３４内で生成された圧縮空気が送風管３５または送風管３６内を流れた貯湯槽２６内の温泉水５に吹き付けられるようになっている。

この圧縮空気に接触した貯湯槽２６内の温泉水は、空気内の酸素と反応することによって不溶性成分が析出物・沈殿物として生成され、これら析出物・沈殿物が貯湯槽２６内の底部に沈殿する。

つまり本実施例における貯湯槽２６は、析出物・沈殿物を底部に沈殿させるための沈殿槽として機能している。そして、貯湯槽２６内で十分に不溶性成分を析出物・沈殿物として沈殿させた温泉水５を足湯等の入浴施設用湯として給湯することで、入浴施設における配管に析出物・沈殿物が付着するのを防止している。

尚、この貯湯槽２６内の温泉水５に吹き付ける圧縮空気は、前述の開閉弁３７，３８の開閉を行うことで送風管３５，３６のいずれか一方を通過させることができるようになっている。具体的には、外気温が高い夏季には、開閉弁３８を開放して送風管３６を流れる圧縮空気を貯湯槽２６内の温泉水５に吹き付け、外気温が低い冬季には、熱交換器２７内に挿通されている送風管３５側を圧縮空気が流れるように開閉弁３７を開放することで、高温の圧縮空気を貯湯槽２６内の温泉水５に吹き付け、効率よく温泉水５の析出物・沈殿物を貯湯槽７内に沈殿させることができるようになっている。

以上、本実施例における自噴温泉熱交換装置１’にあっては、揚湯管９から分岐する分岐管１４を更に備え、揚湯管９内の温泉水５と分岐管１４内の温泉水５とは、互いに温度が異なるように水と熱交換されるので、揚湯管９内の温泉水５と分岐管１４内の温泉水５とをそれぞれ適温の異なる複数の用途に分けて使用することができる。尚、本実施例においては、上水管１７から給水される水を温泉水５との熱交換による加熱によって温水１８としているため、これら温水１８は、シャワー、洗顔、上がり湯、床暖房、融雪等の用途に給湯するための配管を詰まらせることがないので、様々な用途に使用することができる。

次に、実施例における第２変形例につき、図３を参照して説明する。尚、前記実施例に示される構成部分と同一構成部分に付いては同一符号を付して重複する説明を省略する。本実施例における自噴温泉熱交換装置１’’は、図３に示すように、揚湯管９は、揚湯管９のよりも大径の熱交換器４０に接続されている。この熱交換器４０内は採取部４で採取された温泉水５で満たされており、下流側に開閉弁３１が設けられた給湯管５０が接続されている。

一方、水管４１は、上流側にて分岐管４２が分岐している。これら水管４１及び分岐管４２は、平行をなすように熱交換器４０内に挿通されており、分岐管４２は、熱交換器４０よりも下流側で水管４１に合流している。

このため、熱交換器４０内では温泉水５が直接水管４１及び分岐管４２に接触しており、熱交換器４０内の温泉水５が温水１８の熱を水管４１及び分岐管４２のみを介して受けることができるので、効率よく温水１８の温度を上昇させるとともに温泉水５の温度を低下させることができるようになっている。

尚、水管４１の熱交換器４０内に配置される箇所よりも上流側には、開閉弁４３が設けられているとともに、水管４１の熱交換器４０内に配置される箇所よりも下流側には、開閉弁４４が設けられている。同様に、分岐管４２の熱交換器４０内に配置される箇所よりも上流側には、開閉弁４５が設けられているとともに、分岐管４２の熱交換器４０内に配置される箇所よりも下流側には、開閉弁４６が設けられている。

これら開閉弁４３，４４，４５，４６の開度を調整することによって水管４１及び分岐管４２内を流れる温水１８の流量を調整し、温泉水５から熱を受ける温水１８の温度を適宜調整可能となっている。

特に、本実施例においては、開閉弁４３，４４は全開放されておらず、熱交換器４０内における水管４１内の水の流速が低速となっている。このため、水管４１内の水は、開閉弁３０，３１が所定量開放されたことで揚湯管９内から熱交換器４０内に流れ込む温泉水５との間で、熱交換器４０内にて十分に時間をかけて熱交換がなされ、水温が６０度前後の温水１８に調整することができ、比較的高温となった状態でシャワー、上がり湯、床暖房等の暖房器具や融雪用水、その他多様な用途に使用可能なように給湯タンク４８に給湯される。この熱交換によって、温泉水５は、水温が４５度前後と比較的低温となった状態で給湯管５０を介して貯湯槽２６内に貯水される。

一方、開閉弁４５，４６は全開放されており、熱交換器４０内における分岐管４２内の水の流速が高速となっている。このため、分岐管４２内の水は、熱交換器４０内にてさほど時間をかけることなく温泉水５との熱交換がなされ、水温が５０度前後と比較的低温な状態の温水１８として風呂等に使用可能なように給湯タンク４９に給湯されるようになっている。

尚、熱交換器４０には送風管３５も挿通されており、外気温が低い冬季に送風管３５側を圧縮空気が流れるように開閉弁３７を開放することで、より高温の圧縮空気を貯湯槽２６内の温泉水５に吹き付け、温泉水５の析出物・沈殿物がより短時間で貯湯槽７内に沈殿するようにすることができる。

以上、本実施例における自噴温泉熱交換装置１’，１’’にあっては、揚湯管９，４０と上水管１７，４１とは、一方の管の一部が他方の管内の一部に挿通されて熱交換を行っているので、温泉水５が上水管１７，４１に接触するか、温水１８が揚湯管９，４０に接触するので、より効率よく熱交換を行うことができる。

また、水管４１から分岐する分岐管４２を更に備え、水管４１内の水と分岐管４２内の水とは、互いに温度が異なるように水と熱交換されるので、水管４１内の水と分岐管４２内の水とをそれぞれ適温の異なる複数の用途に分けて使用することができる。

以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。

例えば、前記実施例では、熱交換器８内にて揚湯管９とループ管２１とを近接配置させることで温泉水５と水とを熱交換させて温水１８を生成したが、密着させることによってより温泉水５と水との熱交換効率を上昇させるようにしても良い。

１，１’，１’’ 自噴温泉熱交換装置
２ 源泉
４ 採取部
４ａ 採温水口
５ 温泉水
８ 熱交換器
９ 揚湯管
１５，１６ 開閉弁
１７ 上水管
１８ 温水
２１ ループ管（水管）
２７ 熱交換器
２９，３０ 開閉弁
３１，３２ 開閉弁
３３ 開閉弁
３９ 熱交換部
４０ 熱交換器
４１ 上水管
４２ 分岐管
４３，４４ 開閉弁
４５，４６ 開閉弁
Ｇ 地中

Claims (4)

1. 源泉から自噴する温泉水を空気と接触させずに採取するための採取部と、該採取部に接続される揚湯管と、を備え、
   前記揚湯管内の前記温泉水と水管内の水との間で熱交換させる自噴温泉熱交換装置であって、
   前記採取部は、地中における前記源泉の自噴路内に配置されていることを特徴とする自噴温泉熱交換装置。
2. 前記揚湯管と前記水管とは、一方の管の一部が他方の管内の一部に挿通されて熱交換を行っていることを特徴とする請求項１に記載の自噴温泉熱交換装置。
3. 前記揚湯管から分岐する分岐管を更に備え、前記揚湯管内の前記温泉水と前記分岐管内の前記温泉水とは、互いに温度が異なるように前記水と熱交換されることを特徴とする請求項１または２に記載の自噴温泉熱交換装置。
4. 前記水管から分岐する分岐管を更に備え、前記水管内の前記水と前記分岐管内の前記水とは、互いに温度が異なるように前記水と熱交換されることを特徴とする請求項１または２に記載の自噴温泉熱交換装置。

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