JP2013133705A - 熱水蒸気発電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低コストで温泉権利者の権利処理を容易としつつ、簡便な構造で発電を実現できる熱水蒸気発電装置を提供する。
【解決手段】本発明の熱水蒸気発電装置１は、源泉からの熱水であって熱水と水蒸気が混合した混合熱水を供給する混合熱水管路２と、混合熱水によって回転する混合熱水タービン３と、混合熱水タービン３を経由して得られる水蒸気によって回転する水蒸気タービン４と、混合熱水タービン３および水蒸気タービン４の少なくとも一方の回転によって電力を生じさせるローター５と、混合熱水タービン３および水蒸気タービン４の少なくとも一方を経由した熱水および水蒸気の少なくとも一方を、熱水として還流させる温水還流路６と、を備える
【選択図】図１

Description

本発明は、温泉地や熱水の豊富な地域において、低コストかつ簡易な設置によって設置可能であり、熱水および水蒸気を有効活用して発電を行なう熱水蒸気発電装置に関する。

近年の化石燃料（石油や天然ガス）の価格高騰、環境保護意識の高まりを背景に、化石燃料を用いた火力発電以外の発電装置の普及が求められている。特に、再生可能エネルギーによる発電装置の普及が求められている。再生可能エネルギーによる発電の例として、太陽光発電、水力発電、風力発電、潮力発電、海流発電、波力発電、バイオマス発電、地熱発電などがある。これらは、いずれも自然環境に存在する熱源や動力源を用いてタービンを回すことで、電力を発生させる。

これら再生可能エネルギーを用いた発電は、化石燃料と異なり、有限資源を枯渇させることが無く、バイオマス発電を除けば、燃料の燃焼による二酸化炭素発生も生じない。このため、再生可能エネルギーによる発電装置は、環境への負荷が少なく、近年の環境保護意識の高まりに対応できる。

加えて、火力発電に代わる発電装置として、原子力発電が従来から普及しているが、事故や維持コストなどの問題点が明らかになるにつれて、原子力発電に代わる再生可能エネルギーを用いる発電装置が求められている。

このような状況で、わが国においては、国家プロジェクトや様々なプロジェクトによって風力発電装置や太陽光発電装置の設置や普及が進んでいる。風力発電装置は、風の強い山間部に設置されたり、洋上に設置されたりしており、少ないながらも一定の電力を供給するに至っている。しかしながら、風力発電装置は、非常に大掛かりであってコストも高い。加えて、発電後の電力の送電などの難しさもあり、資本力のある企業や電力会社などに、風力発電の参入が限られている現状がある。

太陽光発電は、太陽光発電パネルの普及に伴って、大型太陽光発電システムと家庭用太陽光発電の両面で普及が進んでいる。太陽光発電装置も、再生可能エネルギーである太陽光を用いるだけであるので、環境負荷が少なく、資源枯渇の心配を生じさせない。しかしながら、大型太陽光発電システムを設置するには、大きな資本や技術を必要とするので、普及にはネックが多い。一方、家庭用太陽光発電は、個々の家庭や事業場に普及させやすいが、発電量は小さく、家庭で必要とする電力程度しかまかなえない問題がある。

他の潮力発電や海流発電は、まだ実験段階であったり試作段階であったりして、普及するにはかなりの時間と技術解決を必要とする。

これらのように、太陽光発電、風力発電、潮力発電、海流発電などの再生可能エネルギーを用いる発電装置は、資本力、設備投資、発電量などの問題を有している。このため、再生可能エネルギーを用いる発電装置であって、これら問題の少ない発電装置の導入と普及が求められている。

日本は、火山列島であり、国内には多数の温泉地や熱水地がある。加えて、外国の温泉地と異なり、日本の温泉地は観光や湯治場などとしての地域開発が行われており、交通インフラ、住居インフラなどが整っていることが多い。温泉地では、当然ながら多くの温水、熱水などが存在しており、多くの湯気がそこかしこから昇っている状況を目の当たりにできる。日本においては、これらの熱源を無駄にしている問題がある。温水、熱水、熱水蒸気は、発電には十分な熱源であり、発電に用いないことは、資源の無駄といえる。

このため、地熱発電装置の技術について、提案がなされている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。

特開２０１０−７６０１号公報 特開２００３−１２０５１３号公報

特許文献１は、温泉地で得られる熱水を吸い上げて、熱水と蒸気とに分離して、蒸気を用いてタービンを回転させて発電する地熱発電装置を開示する。熱水は、還元管路を用いて、熱水を得た地中に還元させる。あるいは、熱水は、分離後の蒸気を加熱するのに用いられて、加熱された蒸気は、やはりタービンを回転させて電気を発生させる。

特許文献２は、バイナリータイプと呼ばれる地熱発電装置であり、沸点の低い液体を熱水で加熱して蒸気を生じさせ、この蒸気によってタービンを回転させて電気を発生させる装置を開示する。沸点の低い液体を加熱することで、通常では利用できない低温の蒸気や熱水を利用して、発電を行なわせることができるメリットを有している。

特許文献１、２に開示されるように、従来技術における地熱発電装置は、温泉地などで地中から抽出した熱水を、気体である水蒸気と液体である熱水とに分離して、水蒸気を用いてタービンを回して発電を行なう。このとき、分離された液体は、地中に還元されるだけであり、有効活用されていない。このような従来技術の地熱発電装置は、温泉地などで得られる熱水を、発電のためだけに用いるだけであり、温泉地において、地熱発電のためだけに設置される必要がある。すなわち、大型の地熱発電装置として設置されなければ、コスト対効果や後述の権利処理の問題によって、メリットが生じない。

一方で、温泉地では、温泉に用いる熱水取得の権利処理や開発許諾などの問題もあり、複雑な権利処理の必要性によって、大型の地熱発電装置を設置することが困難である。用地取得や温泉として利用する利用者との間の利害調整が難しくなるからである。あるいは、温泉旅館などの温泉取得権利者の少ない温泉地は、山奥であって地熱発電装置の設置に困難を有していることがある。あるいは、このような温泉取得権利者の少ない温泉地は、国立公園の中にあり、種々の規制で地熱発電装置の設置が困難であることも少なくない。

もちろん、温泉旅館や観光施設などのインフラが整備されている温泉地においても、温泉取得権利者の不測の不利益が生じない範囲で、湧出する熱水を利用することは、当然に可能である。

このような状況において、観光や生活としてのインフラの整備がなされている温泉地において、次のような条件を満たす地熱発電装置が求められていた。

（１）温泉取得権利者の利便を損なわないこと。
（２）大規模な施工や大規模な投資を必要とせず、設置場所に応じたフレキシブルな規模の設置が可能であること。
（３）得られる熱水が、発電のみならず温泉入浴やその他の用途にも流用できること。
（４）コスト対効果の高い発電を実現できること。

本発明は、上記課題に鑑み、これらの条件（１）〜（４）を満たしつつ、十分な発電を実現できる熱水蒸気発電装置を提供することを目的とする。

上記課題に鑑み、本発明の熱水蒸気発電装置は、源泉からの熱水であって熱水と水蒸気が混合した混合熱水を供給する混合熱水管路と、混合熱水によって回転する混合熱水タービンと、混合熱水タービンを経由して得られる水蒸気によって回転する水蒸気タービンと、混合熱水タービンおよび水蒸気タービンの少なくとも一方の回転によって電力を生じさせるローターと、混合熱水タービンおよび水蒸気タービンの少なくとも一方を経由した熱水および水蒸気の少なくとも一方を、温水として還流させる温水還流路と、を備える。

本発明の熱水蒸気発電装置は、地中から得られる熱水を、気体と液体とに分離することなく、熱水と水蒸気との混合熱水により回転する混合熱水タービンと、混合熱水タービンを経て得られる水蒸気により回転する水蒸気タービンとを、備えることで、熱水の気液分離を必要としない。気液分離を必要としないことで、フラッシャーやガス抽出装置も必要とせず、発電装置全体としての構成を簡略化できる。もちろん、発電装置は小型とできるので、既に温泉用として使用されている源泉に設置が容易である。

また、気液分離せずにタービンを回して発電できることで、タービン回転の使用が終わった熱水に対して種々の処理を施す必要がない。このため、熱水をそのまま温泉用として、還元することができ、源泉から得られた熱水が、発電のみならず温泉としても使用が可能であるメリットがある。このため、既に温泉用として利用されている源泉の循環路の途中に、本発明の熱水蒸気発電装置を設置するだけで、発電と温泉との両方に利用できる。このため、温泉利用権利者の利便性を損なうことも無い。

また、装置が大型とならず、発電に使用した熱水を温泉として再利用できることで、源泉の規模や温泉権利者の規模などにフレキシブルに対応した熱水蒸気発電装置が実現できる。結果として、種々の規制や権利処理に関らず、地熱発電の普及が実現される。

従来技術における地熱発電装置の模式図である。 本発明の実施の形態１における熱水蒸気発電装置の斜視図である。 本発明の実施の形態１における熱水蒸気発電装置の側面図である。 本発明の実施の形態２における熱水蒸気発電装置の設置を示す模式図である。

本発明の第１の発明に係る熱水蒸気発電装置は、源泉からの熱水であって熱水と水蒸気が混合した混合熱水を供給する混合熱水管路と、混合熱水によって回転する混合熱水タービンと、混合熱水タービンを経由して得られる水蒸気によって回転する水蒸気タービンと、混合熱水タービンおよび水蒸気タービンの少なくとも一方の回転によって電力を生じさせるローターと、混合熱水タービンおよび水蒸気タービンの少なくとも一方を経由した熱水および水蒸気の少なくとも一方を、温水として還流させる温水還流路と、を備える。

この構成により、熱水蒸気発電装置は、気液分離などの要素を必要とせず、簡便な構成で、発電を行なうことができる。特に、従来技術では発電に使用していなかった熱水そのものを、タービンの回転に用いることができるので、発電効率も高くなる。

本発明の第２の発明に係る熱水蒸気発電装置では、第１の発明に加えて、混合熱水タービンと水蒸気タービンとの間に設置される隔壁を、更に有する。

この構成により、気液分離などの大掛かりな要素を有さずに、熱水によるタービンの回転と水蒸気によるタービンの回転の両方を実現できる。

本発明の第３の発明に係る熱水蒸気発電装置では、第２の発明に加えて、隔壁は、混合熱水管路から供給される混合熱水のうち、混合熱水タービンを回転させた熱水を、熱水容器に導くと共に、水蒸気を水蒸気タービンに導く。

この構成により、熱水蒸気発電装置は、気液分離などの大掛かりな要素を有さずに、熱水によるタービンの回転と水蒸気によるタービンの回転の両方を実現できる。

本発明の第４の発明に係る熱水蒸気発電装置では、第１から第３のいずれかの発明に加えて、混合熱水管路は、地熱によって加熱された熱水を、地中の熱水溜まりから抽出する。

この構成により、混合熱水管路は、熱水溜まりからの圧力を、混合熱水タービンに付与できる。

本発明の第５の発明に係る熱水蒸気発電装置では、第４の発明に加えて、混合熱水管路は、熱水溜まりからの自噴圧力を、混合熱水タービンに付与する。

この構成により、混合熱水タービンは、自噴圧力による回転を行える。

本発明の第６の発明に係る熱水蒸気発電装置では、第３から第５のいずれかの発明に加えて、混合熱水タービンは、熱水と水蒸気との含む混合熱水の圧力で回転し、隔壁に衝突する熱水は、熱水容器に送出され、隔壁を通過する水蒸気は、水蒸気タービンに送出される。

この構成により、熱水蒸気発電装置は、熱水と水蒸気のそれぞれによるタービン回転を実現できる。

本発明の第７の発明に係る熱水蒸気発電装置では、第１から第６のいずれかの発明に加えて、水蒸気タービンは、水蒸気の噴射を受けて回転し、水蒸気を蒸気管路に出力する。

この構成により、水蒸気タービンによる発電も追加される。

本発明の第８の発明に係る熱水蒸気発電装置では、第７の発明に加えて、蒸気管路は、復水器に接続しており、復水器は、冷却水によって蒸気を熱水に凝縮する。

この構成により、水蒸気を熱水として再利用できる。

本発明の第９の発明に係る熱水蒸気発電装置では、第８の発明に加えて、冷却水は、復水器中を循環する冷水循環路を循環する。

この構成により、復水器は、効率的に水蒸気を凝縮できる。

本発明の第１０の発明に係る熱水蒸気発電装置では、第８又は第９の発明に加えて、復水器で生成される熱水および熱水容器に収容される熱水の少なくとも一方は、貯留容器に送出される。

この構成により、発電に使用された混合熱水が、再び熱水として再利用される。

本発明の第１１の発明に係る熱水蒸気発電装置では、第１０の発明に加えて、貯留容器に収容される温水は、温水還流路を介して、温泉水として温泉水利用設備へ給湯される。

この構成により、熱水蒸気発電装置は、温泉利用の権利を損なわずに済ませることができる。

本発明の第１２の発明に係る熱水蒸気発電装置では、第１１の発明に加えて、混合熱水管路および温水還流路の少なくとも一方は、流量調節機構を備える。

この構成により、発電仕様に応じた混合熱水の供給や熱水の還流が実現できる。

本発明の第１３の発明に係る熱水蒸気発電装置では、第１から第１２のいずれかの発明に加えて、復水器は、蒸気において凝縮しきれない蒸気を外部に放出する蒸気放出管路を更に備える。

この構成により、熱水蒸気発電装置は、耐久性を維持できる。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。

（実施の形態１）

（従来の地熱発電）
まず、参考例として、従来の地熱発電装置について説明する。図１は、従来技術における地熱発電装置の模式図である。

まず、熱水などの地熱貯留層に蒸気井がボーリングされる。この蒸気井が地熱貯留層に到達することで、地熱貯留層の熱水の自噴圧力を受けて、蒸気井は、熱水を取出すことができる。もちろん、地熱貯留層の自噴圧力が少ない場合には、ポンプなどの吸引圧力を付与することで、蒸気井は、地熱貯留層の熱水を取出すことができる。

蒸気井は、熱水を噴出させて、接続される二相流体輸送管に熱水を送出する。二相流体輸送管は、熱水を運搬する。このとき、地熱貯留層では、液体である熱水と気体である蒸気（水蒸気や湯気を含む）とを含んでおり、二相流体輸送管は、この液体と気体との混合した混合熱水を輸送する。このため、液体相と気体相である二相を輸送することで、二相流体輸送管として定義される。

二相流体輸送管は、気水分離器に接続される。気水分離器は、混合熱水を液体と気体とに分離する。蒸気井は、地中の地熱貯留層という、極めて高温の熱水を取出すので、この高温の熱水をタービン等に用いることは、タービンの耐久性などを考慮して問題がある。このため、従来技術の地熱発電装置では、気体である蒸気をタービンの回転に用いる。このため、地熱貯留層から得られた高温の混合熱水を、液体と気体とに分離する。気水分離器は、分離して得られた蒸気を一次蒸気管に送出し、液体をフラッシャーに送出する。

一次蒸気管は、分離によって得られた蒸気をタービン発電機に送出する。蒸気は、噴出圧力を有しており、この噴出圧力によってタービンを回転させることができる。もちろん、噴出圧力が弱い場合には、一次蒸気管が圧力を付与して、蒸気がタービンに付与する圧力を高めることも好適である。

フラッシャーは、気水分離によって分離された液体である熱水を、減圧膨張させて、蒸気を発生させる。この蒸気は、蒸気井から得られた蒸気ではなく、熱水を減圧膨張させて得られる二次的な蒸気である。熱水は、再び地中に還元させるので、タービン発電機に用いられない。この熱水を有効活用するため、フラッシャーにて二次蒸気を発生させる。フラッシャーは、発生させた二次蒸気を、二次蒸気管に送出する。

二次蒸気管は、一次蒸気管と同様に、二次蒸気をタービン発電機に運搬する。このとき、二次蒸気も所定の噴出圧力を有しており、この噴出圧力によって、タービンが回転する。このとき、タービンは、一次蒸気と二次蒸気とによって回転するので、より強い回転を生じさせる。もちろん、二次蒸気管は、二次蒸気の噴出圧力が弱い場合には、圧力を高める付与を行ってもよい。

フラッシャーは、気水分離して得られた液体の熱水を、還元井によって地中に還元する。熱水そのものは、非常な高温であって他への流用が困難だからである。

タービンを回転させた蒸気は、復水器で液化される。復水器は、冷却水などによる冷却機能を有しており、この冷却機能によって、蒸気を液化する。液化されて得られた水は、温水ポンプを通じて、冷却塔に送られ、復水器での冷却機能に再び用いられて、最終的には地中へ還元される。また、復水器には、蒸気からガスを抽出するガス抽出装置が設けられる。抽出されたガスは、冷却塔から排出される。バイナリ発電方式でも、いくつかの要素が異なるだけで、基本的な考え方と構成は同様である。

以上のように、従来技術の地熱発電装置は、熱水の液体と蒸気を分離して、蒸気のみをタービンの回転に用いることが基本思想である。このため、種々の他の要素を必要としたり、大掛かりな装置となったりする。特に、熱水を還元させることが前提であるので、温泉利用権利者との権利処理のため、温泉利用の源泉とは異なる地熱貯留層を利用する必要があり、コスト対効果を確保するためにも、地熱発電装置の設置場所が限定されたり、大型になったりする必要があった。

（全体概要）
従来技術を参考例とした上で、実施の形態１における熱水蒸気発電装置の全体概要について説明する。

図２は、本発明の実施の形態１における熱水蒸気発電装置の斜視図である。図３は、本発明の実施の形態１における熱水蒸気発電装置の側面図である。図３は、図２で示される熱水蒸気発電装置１を側面から見た状態を示している。熱水蒸気発電装置１は、混合熱水管路２、混合熱水タービン３、水蒸気タービン４、ローター５、温水還流路６を、基本要素として備える。図２では、これら基本要素以外にも、隔壁７、熱水容器８、蒸気管路９、復水器１０、冷水循環路１１、貯留容器１２、蒸気放出管路１３を備える。

混合熱水管路２は、源泉からの熱水であって熱水と水蒸気が混合した混合熱水を供給する。このため、混合熱水管路２は、地中の源泉に最終的に接続しており、地中の源泉からの混合熱水を、熱水蒸気発電装置１の本体部に供給する。図２に示される矢印Ａは、混合熱水管路２で供給される混合熱水の移動経路を示している。

混合熱水タービン３は、混合熱水管路２から供給される混合熱水によって回転する。混合熱水管路２は、地中からの混合熱水の噴射圧力を有しているので、混合熱水管路２は、この噴射圧力をもって混合熱水を混合熱水タービン３に供給するので、混合熱水タービン３には、この噴射圧力が付与される。この噴射圧力によって、混合熱水タービン３は、回転する。混合熱水タービン３は、回転をローター５に伝達する。

混合熱水タービン３と水蒸気タービン４との間には、隔壁７が備わっている。この隔壁７は、混合熱水管路２から供給される混合熱水の内、混合熱水タービン３を回転させた熱水を、混合熱水タービン３の下に設置されている熱水容器８に導く。熱水容器８は、混合熱水タービン３の下に設置されているので、熱水は自然と熱水容器８に到達する。また、隔壁７は、混合熱水に含まれる水蒸気を、水蒸気タービン４に導く。

隔壁７は、混合熱水タービン３と水蒸気タービン４との間を仕切る壁である。図３に示される側面図におけるほうが把握しやすい。図３において、混合熱水タービン３と水蒸気タービン４との間を仕切るように、太線で枠囲いされている部分が隔壁７である。図２の斜視図からわかるように、隔壁７は、混合熱水タービン３の回転する領域（箱状部材で囲まれている）と、蒸気管路９との間を仕切っている。すなわち、水蒸気タービン４は、蒸気管路９内部に存在する。

隔壁７は、図３に示される丸型の開口部７１を有しており、この開口部７１が、混合熱水タービン３と水蒸気タービン４とを連通させている。混合熱水タービン３を回転させた混合熱水の内、熱水は、混合熱水タービン３の回転に合わせて、混合熱水タービン３の下にある熱水容器８に落ちる。このとき、隔壁７によって、混合熱水タービン３の羽根を回転させた熱水は、開口部７１を通過することは無い。熱水は、重量があり、羽根の回転方向に移動して、そのまま熱水容器８に落ちるからである。

一方、混合熱水タービン３を回転させた混合熱水に含まれる水蒸気は、混合熱水タービン３の羽根の回転にのみ従うものではないので、開口部７１を通じて、水蒸気タービン４に到達する。水蒸気は重量が少なく、羽根の回転方向以外に移動可能であるからである。また、後述の通り、蒸気管路９の入り口と出口とに生じる圧力差によって、水蒸気は開口部７１から蒸気管路９に吸い込まれるように動くからである。蒸気管路９内部に到達した水蒸気が、水蒸気タービン４を回転させるようになる。

このように、隔壁７が、混合熱水タービン３と水蒸気タービン４とを仕切ると共に、混合熱水の熱水と水蒸気とを分離する。

水蒸気タービン４は、導かれた水蒸気によって回転する。水蒸気タービン４は、混合熱水タービン３と同様に、回転をローター５に伝達する。

ローター５は、混合熱水タービン３および水蒸気タービン４の少なくとも一方の回転に基づいて、電力を発生する。発生した電力は、ローター５に接続される電気線などによって、蓄電池や負荷に出力される。

温水還流路６は、混合熱水タービン３および水蒸気タービンの少なくとも一方を経由した熱水および水蒸気の少なくとも一方を、温水として還流させる。この結果、発電に使用された混合熱水は、再び温泉設備などの用途に有効活用される。もちろん、温泉設備だけでなく、温水を利用する設備や施設に還流されてもよい。

このようにして、実施の形態１における熱水蒸気発電装置１は、熱水と水蒸気とを混合して含む混合熱水を用いて発電できる。混合熱水を、熱水と水蒸気に分離する必要がなく、水蒸気だけでなく熱水そのものもタービンの回転に用いることができる。このため、気液分離などの従来技術で必要であった要素を不要にできるので、熱水蒸気発電装置１の小型化、簡略化、低コスト化が実現できる。

また、発電に用いた混合熱水は、温水として還元できそのまま温泉設備などに用いることも可能なので、温泉取得権利などの権利処理も容易となる。発電後に温水が温泉設備に再利用できるので、温泉設備用に利用される源泉にも、実施の形態１の熱水蒸気発電装置１が設置できるからである。

また、気液分離装置のみでなく、従来技術のフラッシャー、ガス抽出装置、冷却塔も不要にできるので、実施の形態１の熱水蒸気発電装置１は、更に小型化、簡略化、低コスト化が実現できる。このように、様々な要素を省略できる実施の形態１の熱水蒸気発電装置１は、従来技術の装置に比較して、非常に小型化できるので、この点からも、温泉地などの温泉取得権利の複雑な地域にも、設置が容易となる。特に、温泉地は、発電に必要となる熱水の供給と、住宅、温泉施設、観光施設などの発電された電気の需要との両方を有している。

従来技術の地熱発電装置は、非常に大掛かりであったので、このような温泉地に設置することは難しく、山間部や温泉地から離れた場所に設置する必要があった。この場合には、発電された電力の需要地と離隔していることで、送電コストや管理コストなどのデメリットも生じていた。

実施の形態１の熱水蒸気発電装置は、上述の理由で、温泉地に点在する源泉のそれぞれに簡単に設置できる。すなわち、熱水の供給と電力の需要の両方がそろう温泉地に設置できる。この結果、送電コストや管理コストも低減するので、熱水蒸気発電装置１は、普及が容易となる。場合によっては、発電会社のみでなく、温泉施設の運営者が熱水蒸気発電装置１を設置して、管理することも可能である。この場合には、更に熱水蒸気発電装置１が普及しやすくなる。

（動作説明および各要素の詳細）
次に、熱水蒸気発電装置１の動作と各要素の詳細を、図２、図3を用いて説明する。

（混合熱水管路による混合熱水の供給）
混合熱水管路２は、地熱によって加熱された混合熱水を、地中の熱水溜まりから吸い上げる。例えば、混合熱水管路２の一端が熱水溜まりに接続しており、熱水たまりの自噴圧力によって、混合熱水管路２は、混合熱水を吸い上げる。もちろん、混合熱水管路２がそのまま熱水溜まりに接続するだけでなく、熱水溜まりに対してボーリングされたボーリング管と混合熱水管路２とが接続されることで、混合熱水管路２が、混合熱水を吸い上げて熱水蒸気発電装置１に供給することでも良い。

また、混合熱水管路２は、熱水溜まりの自噴圧力によって熱水溜まりの混合熱水を吸い上げるだけでなく、吸引ポンプなどの外部吸引圧力によって吸い上げても良い。例えば、混合熱水管路２と熱水溜まりの間に、吸引ポンプが設置される。この吸引ポンプの吸引圧力によって、熱水溜まりの混合熱水が吸引されて、混合熱水管路２から熱水蒸気発電装置１に噴出される。図１の矢印Aは、混合熱水管路２を通る混合熱水の移動経路である。

なお、吸い上げるとの記載は、吸引ポンプのような外部吸引圧力を用いることを指すだけでなく、自噴圧力によって自然に噴出する場合に、混合熱水を熱水蒸気発電装置１に導く意味も含んでいる。

混合熱水管路２は、必要に応じて流量調整部２１を備えている。流量調整部２１は、ハンドルなどの手動での調整を可能としており、開放量を調整することで、混合熱水管路２が混合熱水タービン３に供給する混合熱水の量を調整できる。また、流量調整部２１は、吸引ポンプと連動していることで、混合熱水管路２が供給する混合熱水の量を調整しても良い。

流量調整部２１が備わることで、熱水蒸気発電装置１が設置された源泉の特性に応じて、混合熱水の量を調整できる。混合熱水の量が調整できることで、発電の都合に合わせた混合熱水の供給が実現される。

混合熱水管路２は、混合熱水を混合熱水タービン３に供給する。この混合熱水の供給によって、混合熱水管路２が供給の際に有している圧力を、混合熱水タービン３に付与することができる。このため、例えば混合熱水管路２が熱水溜まりの自噴圧力によって、混合熱水を供給する場合には、混合熱水管路２は、自噴圧力を混合熱水タービン３に付与することになる。あるいは、混合熱水管路２が、吸引ポンプの外部圧力を利用して、混合熱水を吸い上げる場合には、混合熱水管路２は、この外部圧力に対応する圧力を、混合熱水タービン３に付与することになる。

混合熱水管路２は、金属、合金、樹脂などの素材で形成されたパイプ状の管路である。温泉地などで吸い上げられる混合熱水に対応するため、高い耐久性を有していることが好ましい。特に、混合熱水は硫黄分などの温泉特有成分を含んでいることが多いので、混合熱水管路２は、これら温泉特有成分に対する耐久性を有していることも好適である。

また、混合熱水管路２は、継ぎ手によって複数のユニット同士が接続されていることも好適である。例えば、ボーリング深さに応じて、混合熱水管路２を形成する必要がある場合に、ユニット接続は適している。

（混合熱水タービンの回転）
混合熱水タービン３は、熱水と水蒸気との混合である混合熱水の噴射によって、これらの圧力を受けることになる。この圧力によって、混合熱水タービン３は、回転を行う。混合熱水タービン３の回転は、ローター５に伝達され、ローター５は、混合熱水タービン３の回転による発電を行なう。

混合熱水タービン３は、混合熱水を受ける羽根と、羽根の回転を行う回転軸とを有している。羽根に付与される混合熱水の圧力によって、回転軸を基準に、羽根は回転を行う。回転軸は、その回転をローター５に伝達する。羽根の形状は、様々でよいが、混合熱水の圧力を受けやすいように、回転軸に対して斜めに交差するように、羽根の面が形成されていることもよい。あるいは回転軸に対して平行に羽根の面が形成されていることもよい。いずれの場合でも、羽根の面が、混合熱水管路２の熱水供給方向に向いていることが好適である。このような羽根の面の向きによって、混合熱水タービン３は、容易に回転するようになるからである。

混合熱水タービン３は、その周囲を、箱状の部材で覆われていることが好適である。図２、図３は、いずれも混合熱水タービン３が、周囲を箱状の部材で覆われている状態を示している。混合熱水が混合熱水タービン３に噴射されるので、周囲の箱状の部材は、この噴射された混合熱水が、周囲に飛び散るのを防止できる。作業者や周辺の安全性を確保するために好適である。

混合熱水タービン３は、混合熱水の噴射によって容易に回転できるように、混合熱水管路２の噴出口と、回転軸とが若干ずれていることも好適である。例えば、回転軸が、混合熱水管路２の噴出口のやや上側であったり、やや下側であったりする。

混合熱水タービン３の回転数は、供給される混合熱水の圧力や勢いによって定まるが、発生させたい電力によって、最大回転数を定めておくことも好適である。

混合熱水タービン３は、金属、合金、樹脂などの素材で形成される。いずれも、混合熱水管路２と同様に、熱や温泉特有成分に対する高い耐久性を有していることが好適である。

混合熱水タービン３を回転させた混合熱水は、その混合熱水が含む液体（熱水）は、隔壁７と周囲の部材とによって、混合熱水タービン３の下に設けられる熱水容器８に導かれる。熱水容器８は、混合熱水タービン３を回転させた熱水を一時的に収容する容器であり、熱水容器８は、貯留容器１２に収容した熱水を移動させて、最終的に、温水還流路６を通じて、温水を還流させる。

隔壁７は、混合熱水タービン３の含まれる箱状の部材と水蒸気タービン４を含む蒸気管路９とを仕切っていることで、熱水と水蒸気とを分離できる。この仕組みは、既述したとおりである。

熱水容器８は、混合熱水タービン３の下に設置される。混合熱水タービン３の回転に用いられた熱水が、収容されるので、混合熱水タービン３の下に設置されれば、熱水の収容が確実に行われるからである。また、熱水容器８は、貯留容器１２と管路や連通口によって接続している。

（水蒸気タービンの回転）
混合熱水は、混合熱水タービン３を回転させて、液体である熱水を、隔壁７によって熱水容器８に移動させる。一方、隔壁７は、混合熱水が含む水蒸気を水蒸気タービン４に導く。水蒸気タービン４に到達する水蒸気は、噴射圧力を残しており、水蒸気タービン４を回転させる。すなわち、水蒸気の圧力が、水蒸気タービン４を回転させる。

水蒸気タービン４は、蒸気管路９の内部に設けられる。隔壁７の開口部７１を通じて蒸気管路９に到達した水蒸気は、上述の通り、一定の噴射圧力を有している。これに、加えて、蒸気管路９に接続する復水器１０には、冷水循環路１１が備わっており、この冷水循環路１１による水蒸気の急激な冷却によって、水蒸気が復水器１０で液化する。水蒸気が、気体から液体に急速に物理変化することにより、蒸気管路９の入り口（水蒸気タービン４の周辺）と蒸気管路９の出口（復水器１０に近接する領域）との圧力差が生じる。すなわち、蒸気管路９の入り口での圧力が高く、蒸気管路９の出口での圧力が低い状態となる。場合によっては、復水器１０の内部は、真空に近い圧力にまで低下する。

この圧力差によって、開口部７１を通じて蒸気管路９に到達した水蒸気は、強い圧力および速度で、蒸気管路９内部を移動するようになる。この圧力および速度を有する水蒸気が、水蒸気タービン４を回転させるようになる。

水蒸気タービン４は、回転は、ローター５に伝達され、ローター５は、混合熱水タービン３の回転による発電を行なう。水蒸気タービン４の回転は、混合熱水タービン３の回転と合わせて、ローター５に伝達されるので、ローター５での発電量が増加するようになる。

また、水蒸気タービン４の回転軸は、混合熱水タービン３の回転軸と同一でもよい。同一の場合には、混合熱水タービン３と水蒸気タービン４の回転とが合わさって、一つの回転軸を回転させる。この一つの回転軸の回転は、ローター５に接続しており、ローター５での発電が行なわれる。このように、２つのタービンである、混合熱水タービン３と水蒸気タービン４との回転が合わさることで、ローター５へ付与できる回転力（回転数）が増加する。この場合には、水蒸気タービン４は、混合熱水タービン３の回転を補助するものと把握されても良い。あるいは、混合熱水タービン３は、初期的に回転を開始させることで回転軸の回転を誘発し、その後、水蒸気タービン４が回転することで、ローター５に必要な回転数が確保されるものと把握されてもよい。

もちろん、混合熱水タービン３と水蒸気タービン４の回転軸とが、同一でなくともよい。異なる回転軸であることで、混合熱水タービン３の回転がローター５に伝達され、これとは別に、水蒸気タービン４の回転がローター５に伝達される。ローター５は、それぞれの回転軸からの回転を受けて、発電を行なう。個々の回転が付与されることで、ローター５による発電量が大きくなる。

水蒸気タービン４は、水蒸気を受ける羽根と、羽根の回転を行う回転軸とを有している。羽根に付与される混合熱水の圧力によって、回転軸を基準に、羽根は回転を行う。羽根の形状は、様々でよいが、水蒸気の圧力を受けやすいように、回転軸に対して斜めに交差するように、羽根の面が形成されていることもよい。あるいは回転軸に対して平行に羽根の面が形成されていることもよい。いずれの場合でも、羽根の面が、混合熱水管路２の供給方向に向いていることが好適である。隔壁７によって到達する水蒸気も、混合熱水管路２の供給方向を向いて水蒸気タービン４に衝突しやすいからである。

水蒸気タービン４も、その周囲を、箱状の部材で覆われていることが好適である。このとき、水蒸気タービン３は、混合熱水タービン３とあわせて、箱状の部材で覆われていることが好適である。図２、図３は、いずれも水蒸気タービン４が、周囲を箱状の部材で覆われている状態を示している。水蒸気は、混合熱水から得られるので、その温度は非常に高い。周囲が箱状の部材で覆われていることで、高温の水蒸気による作業等の危険性が減じる。このため、箱状の部材は、耐熱性を有していることが好ましい。また、熱伝導性も低いことが、作業性や安全性の面からも好ましい。

水蒸気タービン４の回転数は、供給される水蒸気の圧力や勢いによって定まるが、発生させたい電力によって、最大回転数を定めておくことも好適である。

水蒸気タービン４は、混合熱水タービン３と同様に、金属、合金、樹脂などの素材で形成される。いずれも、熱や温泉特有成分に対する高い耐久性を有していることが好適である。

このように、隔壁で分離された混合熱水の含む水蒸気は、水蒸気タービン４を回転させて発電を行なう。水蒸気は、その噴射により水蒸気タービン４を回転させた後で、蒸気管路９に出力する。

（蒸気管路）
水蒸気タービン４は、回転に使用した水蒸気を、蒸気管路９に出力する。蒸気管路８は、水蒸気タービン４から、復水器１０に接続している。蒸気管路８は、この接続によって、水蒸気を凝縮するための復水器１０に、水蒸気を移動させる。矢印Ｂは、水蒸気の移動経路を示している。水蒸気タービン４を回転させた水蒸気は、この矢印Ｂの移動経路に従って、水蒸気タービン４から復水器１０にかけて移動する。

蒸気管路９は、水蒸気を復水器１０に導くための形状を有している。図２に示されるように蒸気管路９は、湾曲していることも好適である。水蒸気タービン４は、水平面に対して垂直に形成されているのに対して、復水器１０は、その性質上、水平面に対して平行に形成される。このため、蒸気管路９は、この２つを結ぶために、湾曲や屈曲していることが好ましい。

また、蒸気管路９は、高温の水蒸気を移動させるので、耐熱性が高いことが好ましい。加えて、熱伝導性が低いことも好ましい。これらは、作業者の安全性を確保するためである。

蒸気管路９は、金属、合金、樹脂などで形成される。また、外壁が塗装、コーティングされていることも良い。

水蒸気タービン４に供給される水蒸気の量が、復水器１０で凝縮される水蒸気の量よりも多い場合には、蒸気管路９での水蒸気が過量となる。このため、蒸気管路９は、蒸気出力管路１３を備えていることも好適である。蒸気出力管路１３は、蒸気管路９（あるいは復水器１０）であふれた水蒸気は、この蒸気出力管路１３から外部に放出されても良い。蒸気出力管路１３は、調節バルブを備えており、この調節バルブの開放や閉鎖の調節によって、蒸気出力管路１３は、外部に水蒸気を放出する。

あるいは、蒸気管路９は、圧力計を備えており、この圧力は混合熱水管路２の流量調整部２１と連動していることも好適である。蒸気管路９や復水器１０であふれる水蒸気の量は、混合熱水管路２を通じて供給される混合熱水の量によって定まる。供給される混合熱水の量が多ければ、当然に水蒸気の量も多くなって、蒸気管路９や復水器１０における水蒸気の量も多くなり、あふれやすくなる。一方、供給される混合熱水の量が少なければ、当然に水蒸気の量は少なくなって、蒸気管路９や復水器１０における水蒸気の量は少なくなり、あふれにくくなる。

これに対して、供給される混合熱水の量が少なければ、混合熱水タービン３および水蒸気タービン４の回転数が下がるので、発電量が少なくなる。このため、可能な限り、混合熱水の供給量が多いほうがよい。多くなりすぎれば、蒸気管路９および復水器１０で、水蒸気があふれる。このバランスを取るために、圧力計で計測される蒸気管路９の圧力によって、流量調整部２１の調整が行われればよい。あふれる水蒸気量とのバランスに基づく、供給される混合熱水の量が定まる。

以上のように、蒸気管路９は、水蒸気の量を調整しながら、水蒸気タービン４を回転させた水蒸気を、復水器１０に移動させる。

なお、蒸気管路９では、復水器１０において水蒸気が急速に凝縮されることで、蒸気管路９の入り口（開口部７１側）と出口（復水器１０側）とで、圧力差が生じる。この圧力差によって、水蒸気の高い圧力および速度の移動を生じさせて、水蒸気タービン４を回転させる。

（復水器での凝縮）
蒸気管路９は、復水器１０に水蒸気を移動させる。

復水器１０は、蒸気管路９の下に設けられる。もちろん、復水器１０は、蒸気管路９の横であったり上であったりに設けられても良い。ただ、復水器１０で凝縮されて得られる温水は、貯留容器１２より還流されるようになるので、復水器１０は、蒸気管路９の下に設けられることが適当である。

復水器１０は、冷却水によって、水蒸気を凝縮して、熱水を得る。この熱水は、温度が高いことを要件とするのではなく、水蒸気が凝縮して生じる液体である。すなわち、復水器１０で得られる熱水は、温度条件で定義されるものではない。

復水器１０は、箱状の部材の一部であれば良く、蒸気管路９が接続する空間である。この空間において、冷却水の働きによって、復水器１０は、水蒸気を凝縮させる。

復水器１０は、冷水循環路１１を備えることも好適である。冷水循環路１１は、復水器１０を蛇行するように設けられ、内部に冷水を循環させる。冷水は、冷水循環路１１の外部から供給される。例えば、冷水供給タンクが備わっており、冷水循環路１１に、この冷水供給タンクから冷水が供給される。

冷水循環路１１は、復水器１０となる空間を、蛇行や屈曲しながら設けられる。このように設けられることで、冷水循環路１１の表面積が増加しつつ、水蒸気との接触面積や接触機会が増加する。この結果、冷水循環路１１を循環する冷水は、より効率的に水蒸気を冷却して、水蒸気を凝縮させる。

加えて、冷水循環路１１は、小さな孔を複数有しており、循環する冷水を、この孔から噴出させる。この噴出される冷水は、復水器１０内部を冷却しながら、水蒸気を冷却する。すなわち、冷水循環路１１は、冷水そのものの噴出にもよって、効率的に水蒸気を冷却できる。

また、冷水循環路１１は、新たな冷水を次々に循環させるので、冷却効果を持続させることができる。復水器１０が冷水循環路１１を備えるのではなく、冷水容器を備える場合でも、水蒸気を凝縮することはできるが、冷水容器が備える冷水の温度が上がってしまうと、凝縮能力が落ちてしまう。このような場合に対しても、冷水循環路１１が備わっていると、温度の低い冷水が次々に供給されるので、凝縮能力が低下しないメリットがある。

復水器１０は、水蒸気を凝縮して得られる熱水を、貯留容器１２に送出する。

また、復水器１０は、過剰な水蒸気を外部に放出する蒸気放出管路１３を備えていることも好適である。蒸気放出管路１３は、過剰な水蒸気を外部に放出でき、復水器１０の圧力を維持して、水蒸気タービン４の回転が悪くなることを防止できる。このため、蒸気放出管路１３は、調節弁や調節バルブを有していることが好適である。

（貯留容器）
貯留容器１２は、復水器１０で凝縮されて得られた温水を貯留する。また、仕様に応じて、熱水容器８に収容されている熱水も貯留する。すなわち、貯留容器１２は、混合熱水タービン３および水蒸気タービン４のそれぞれで発電に用いられた熱水を温水として回収する。混合熱水タービン３および水蒸気タービン４の回転を行った後の熱水は、温水として、外部に放出する必要があるからである。

貯留容器１２は、復水器１０および熱水容器８の下に設けられればよい。もちろん、これ以外の場所に設けられても良いが、熱水蒸気発電装置１の構造の簡便性を図るためには、復水器１０および熱水容器８の下に設けられるのが適当である。復水器１０で凝縮されて液化した温水を貯留するには、復水器１０の下に設けられることが簡便だからである。

貯留容器１２は、箱型の部材であり、液体である温水を貯留できる構造を有している。例えば、図２に示されるように、復水器１０と面で接した箱型の部材である。また、貯留容器１２は、復水器１０と別個の部材でもよいし、一体の部材として把握されても良い。もちろん、熱水容器８と別個の部材でも良いし、一体の部材として把握されてもよい。

要素としての理解を明確にするために、復水器１０、熱水容器８、貯留容器１２として説明しているが、実際に製造される熱水蒸気発電装置１において、これらの要素が別個のものとして把握される必要があるものではない。一体として把握される場合でも、本明細書で説明した機能や用途などの本質が同一であれば、製造される熱水蒸気発電装置が、これらの要素を備えているものと判断される。

貯留容器１２は、熱水蒸気発電装置１の発電量や仕様に応じた大きさを有していればよい。例えば、熱水蒸気発電装置１の発電量が大きい場合には、必要となる混合熱水の量も多くなるので、貯留容器１２は、大きな容量を有することが好適である。逆に、熱水蒸気発電装置１の発電量が小さい場合には、必要となる混合熱水の量も少なくなるので、貯留容器１２は、小さな容量を有すればよい。

貯留容器１２は、たとえば、複数の区画を有しており、熱水蒸気発電装置１の仕様に応じて、使用する区画を決めるようにして、容量をフレキシブルに変更できることもよい。

貯留容器１２は、温水還流路６と接続されている。温水還流路６は、貯留容器１２に貯留される温水を、還流できる。なお、貯留容器１２や温水還流路６で定義される温水は、いわゆる熱水溜まりから得られる熱水と同一の定義で扱われる必要は無い。要は、貯留容器１２や温水還流路６で扱われる温水は、混合熱水タービン３を回転させた後の熱水であったり、水蒸気タービン４を回転させた後に凝縮された温水であったりする。

これらの温水は、タービンを回転させる役割を終えている。すなわち、これらの熱水は、発電に用いることが終了している。これらの温水は、熱水蒸気発電装置１においては不要となっているので、温水還流路６を通じて、還流することが適当である。

温水還流路６は、貯留容器１２と接続しているので、貯留容器１２に温水が溜まると、この熱水の圧力によって熱水を送出する。このとき、温水還流路６は、調節バルブ６１を備えていることも好適である。調節バルブ６１は、温水還流路６の管路の開放度合いを調節できる。この調節によって、温水還流路６は、送出する温水の量を調節できる。

混合熱水管路２が供給する混合熱水が多い状態では、温水還流路６が還流させるべき温水の量も増えるので、調節バルブ６１は、温水還流路６の開放度合いを大きくする。逆に、混合熱水管路２が供給する混合熱水が少ない状態では、温水還流路６が還流させるべき温水の量も減少するので、調節バルブ６１は、温水還流路６の開放度合いを小さくする。

以上のように、温水還流路６は、貯留容器１２に貯留されている温水を還流させる。この結果、温水は、様々な用途に再利用できる。

実施の形態１の熱水蒸気発電装置１は、以上のように、吸い上げた混合熱水を用いて２つのタービンを回すことで発電する。このとき、気液分離やフラッシャーを必要としないので、小型化・低コスト化を実現できる。また、使用後の熱水や温水（水蒸気を凝縮して得られる温水も含む）を還流して再利用できるので、温泉の利権などにおいても、問題を生じさせにくい。これらが合わさって、従来技術の大掛かりな地熱発電と異なり、普及が容易となる。現在の我が国では、再生可能エネルギーによる発電装置の普及が急務であり、実施の形態１における熱水蒸気発電装置１が普及しやすいことは、非常に好適である。

なお、熱水蒸気発電装置１において、熱水容器８、蒸気管路９、復水器１０、貯留容器１２のそれぞれは、物理的に別要素として把握されることに限定されず、一体として把握されるものの、機能に基づいて、実施の形態１で説明した要素として把握されればよい。

（実施の形態２）

次に、実施の形態２について説明する。

実施の形態２では、実施の形態１で説明した熱水蒸気発電装置１が、温泉地に種々に設置される場合について説明する。

熱水蒸気発電装置１は、熱水を用いて発電を行なう。また、実施の形態１で説明した通り、非常に小型かつ簡便な装置であるので、宿泊施設や観光施設など、温泉の源泉を利用する権利者が既に多く存在する温泉地であっても、設置が容易である。

図４は、本発明の実施の形態２における熱水蒸気発電装置の設置を示す模式図である。図４は、複数の源泉が存在する温泉地に、熱水蒸気発電装置１が設置されている状態を示している。

図４では、源泉４０Ａと源泉４０Ｂの２つの源泉が示されている。いずれの源泉４０Ａ，４０Ｂも、既に温泉利用設備などによって取水権利が設定されており、温泉利用設備に利用されている状態である。図４では、源泉４０Ａは、温泉利用設備３０Ａに利用されており、源泉４０Ｂは、温泉利用設備３０Ｂに利用されている。例えば、入浴用の温泉として利用されている。

実施の形態１で説明した熱水蒸気発電装置１は、これらの源泉に設けられる。熱水蒸気発電装置１Ａは源泉４０Ａに設置される。熱水蒸気発電装置１Ｂは、源泉４０Ｂに設置される。

熱水蒸気発電装置１Ａの混合熱水管路２Ａは、源泉４０Ａに接続している。この結果、混合熱水管路２Ａは、源泉４０Ａから混合熱水（源泉の温泉水）を吸い上げる。混合熱水管路２Ａは、源泉４０Ａからの混合熱水を熱水蒸気発電装置１Ａに供給する。熱水蒸気発電装置１Ａは、実施の形態１で説明した機能によって、源泉４０Ａの混合熱水を用いて発電を行なう。熱水蒸気発電装置１Ａが発電した電力は、例えば、源泉４０Ａの権利を有する温泉利用設備３０Ａで利用されればよい。

次に、熱水蒸気発電装置１Ａは、温水還流路６Ａを通じて、発電に利用の終わった温水を、温泉利用設備３０Ａに還流する。すなわち、温水還流路６Ａは、発電に使用した温水（凝縮した水蒸気も含む）を、地中に戻すのではなく、温泉水を利用する温泉利用設備３０Ａに還流する。すなわち、温水還流路６Ａは、温泉水として、熱水を温泉利用設備３０Ａに還流する。

熱水蒸気発電装置１Ａは、源泉４０Ａから吸い上げた混合熱水を、タービンを回転させる圧力として利用するだけであるので、熱水そのものを消費することはない。温水還流路６Ａは、凝縮した水蒸気を含む温水を、温泉水として、温泉利用設備３０Ａに還流できる（送出できる）。温水還流路６Ａから還流される温水は、温泉水としての変質はしていない。このため、温泉利用設備３０Ａにおいては、通常の温泉水と同様に利用が可能である。もちろん、衛生管理や衛生処理などの付加的な処理は、温泉利用設備３０Ａにおいて行われれば良い。

同様に、熱水蒸気発電装置１Ｂは、源泉４０Ｂに設置されている。源泉４０Ｂから、混合熱水管路２Ｂが混合熱水を吸い上げて、熱水蒸気発電装置１Ｂに供給する。熱水蒸気発電装置１Ｂで使用された熱水は、温水還流路６Ｂによって、温泉利用設備３０Ｂに還流される。この場合も、温泉利用設備３０Ｂにおいて、発電に使用された熱水が、温泉水として再利用できる。もちろん、熱水蒸気発電装置１Ｂで発電された電力は、温泉利用設備３０Ｂで使用されれば良い、

このように、熱水蒸気発電装置１は、小型であって源泉ごとに設置が容易であるので、使用した熱水を、温泉水として本来の温泉利用設備において再利用できる。この結果、温泉地においても、源泉の権利者への不具合を生じさせないで、熱水蒸気発電装置１が設置される。

源泉４０の権利者である温泉利用設備３０は、温泉入浴に用いるために、源泉４０を利用している状態であり、源泉を吸い上げる機構を既に設置済みである。この機構に熱水蒸気発電装置１を接続するだけで、自らが使用する電力をまかなうことができる。場合によっては売電も可能である。その上で、発電に使用した熱水を、本来の温泉水としても利用できるので、温泉利用設備３０の所有者にとっても、熱水蒸気発電装置１を設置するモチベーションが高くなる。

もちろん、発電後の熱水を温泉水として利用することに、懸念がある場合には、源泉４０から吸い上げた熱水を、まず温泉水として利用し、その後圧力を付与した温泉水を、熱水蒸気発電装置１に供給することでも良い。

いずれの場合であっても、温泉利用設備３０にとっては、熱水蒸気発電装置１を設置する高いモチベーションを有することになる。この結果、熱水蒸気発電装置１の普及が進みやすくなる。

図４では、源泉４０のそれぞれに熱水蒸気発電装置１が設置される態様を説明したが、複数の源泉４０に一つの熱水蒸気発電装置１が設置されても良い。逆に、一つの源泉４０に複数の熱水蒸気発電装置１が設置されても良い。

なお、実施の形態１〜２で説明された熱水蒸気発電装置は、本発明の趣旨を説明する一例であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲での変形や改造を含む。

１ 熱水蒸気発電装置
２ 混合熱水管路
３ 混合熱水タービン
４ 水蒸気タービン
５ ローター
６ 温水還流路
７ 隔壁
８ 熱水容器
９ 蒸気管路
１０ 復水器
１１ 冷水循環路
１２ 貯留容器
１３ 蒸気放出管路
３０ 源泉
４０ 温泉利用設備

Claims (13)

1. 源泉からの熱水であって熱水と水蒸気が混合した混合熱水を供給する混合熱水管路と、
   前記混合熱水によって回転する混合熱水タービンと、
   前記混合熱水タービンを経由して得られる水蒸気によって回転する水蒸気タービンと、
   前記混合熱水タービンおよび前記水蒸気タービンの少なくとも一方の回転によって電力を生じさせるローターと、
   前記混合熱水タービンおよび前記水蒸気タービンの少なくとも一方を経由した熱水および水蒸気の少なくとも一方を、温水として還流させる温水還流路と、を備える熱水蒸気発電装置。
2. 前記混合熱水タービンと前記水蒸気タービンとの間に設置される隔壁を、更に有する、請求項１記載の熱水蒸気発電装置。
3. 前記隔壁は、前記混合熱水管路から供給される混合熱水のうち、混合熱水タービンを回転させた熱水を、熱水容器に導くと共に、水蒸気を前記水蒸気タービンに導く、請求項２記載の熱水蒸気発電装置。
4. 前記混合熱水管路は、地熱によって加熱された熱水を、地中の熱水溜まりから抽出する、請求項１から３のいずれか記載の熱水蒸気発電装置。
5. 前記混合熱水管路は、前記熱水溜まりからの自噴圧力を、前記混合熱水タービンに付与する、請求項４記載の熱水蒸気発電装置。
6. 前記混合熱水タービンは、熱水と水蒸気との含む前記混合熱水の圧力で回転し、前記隔壁に衝突する前記熱水は、前記熱水容器に送出され、前記隔壁を通過する前記水蒸気は、前記水蒸気タービンに送出される、請求項３から５のいずれか記載の熱水蒸気発電装置。
7. 前記水蒸気タービンは、水蒸気の噴射を受けて回転し、水蒸気を蒸気管路に出力する、請求項１から６のいずれか記載の熱水蒸気発電装置。
8. 前記蒸気管路は、復水器に接続しており、前記復水器は、冷却水によって前記水蒸気を温水に凝縮する、請求項７記載の熱水蒸気発電装置。
9. 前記冷却水は、前記復水器中を循環する冷水循環路を循環する、請求項８記載の熱水蒸気発電装置。
10. 前記復水器で生成される温水および前記熱水容器に収容される熱水の少なくとも一方は、貯留容器に送出される、請求項８又は９記載の熱水蒸気発電装置。
11. 前記貯留容器に収容される温水は、前記温水還流路を介して、温泉水として温泉水利用設備へ給湯される、請求項１０記載の熱水蒸気発電装置。
12. 前記混合熱水管路および前記温水還流路の少なくとも一方は、流量調節機構を備える、請求項１１記載の熱水蒸気発電装置。
13. 前記復水器は、前記蒸気において凝縮しきれない蒸気を外部に放出する蒸気放出管路を更に備える、請求項８から１２のいずれか記載の熱水蒸気発電装置。