JP7269674B2 - Geothermal power generation system - Google Patents

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Description

本発明は、地熱帯を熱源として媒体により熱の回収を行い、その熱媒体を移送する際に、熱の保温する能力を高めた熱媒体移送管及びその熱媒体移送管を利用して発電を行う地熱発電システム及び地熱発電方法に関する。 In the present invention, heat is recovered by a medium using a geotropical heat source as a heat source, and when the heat medium is transferred, a heat medium transfer pipe with an enhanced ability to retain heat, and the heat medium transfer pipe is used to generate power. It relates to a geothermal power generation system and a geothermal power generation method.

従来から地熱発電システムでは、地熱帯に存在する自然の蒸気を自然の圧力を利用して取り出し、気水分離して使用する方法であるため、取り出された蒸気には地熱帯特有の硫黄やその他の不純物が多量に含まれている。この不純物はスケールとなって、熱井戸や配管類、あるいはタービンの羽根等に付着する。スケールが付着すると、経年的に発電量が減少し、長期間の使用が困難となる。 Geothermal power generation systems have traditionally extracted natural steam existing in the geotropics using natural pressure and separated it from water. contains a large amount of impurities. This impurity becomes scale and adheres to thermal wells, pipes, turbine blades, and the like. When scale adheres, the amount of power generated decreases over time, making long-term use difficult.

特許文献1では、バイナリー発電システムにおいて、熱源流体が地熱流体または地熱との熱交換により吸熱し、蒸発器で放熱して再び地熱流体または地熱との熱交換のために還流する閉ループ循環流路を構成するとともに、低沸点媒体を冷却する冷却流体についても、地中に放熱冷却を行う閉ループ流路を構成するか、蒸発器を通過した後の熱源流体を駆動熱源とする冷凍機と熱交換器を備え、凝縮器における低沸点媒体の凝縮液化を最適化できるよう、冷却流体の温度を制御して凝縮器への冷却流体供給を行う閉ループ流路を構成する地熱発電システムが提案されている。 In Patent Document 1, in a binary power generation system, a closed-loop circulation flow path is provided in which a heat source fluid absorbs heat through heat exchange with a geothermal fluid or geothermal heat, releases heat in an evaporator, and circulates again for heat exchange with the geothermal fluid or geothermal heat. In addition, for the cooling fluid that cools the low boiling point medium, either a closed loop flow path is configured in the ground for heat radiation cooling, or the heat source fluid after passing through the evaporator is used as the driving heat source. A geothermal power generation system has been proposed that comprises a closed loop flow path that controls the temperature of the cooling fluid and supplies the cooling fluid to the condenser so that the condensing of the low boiling point medium in the condenser can be optimized.

特許文献2には、効率よく熱媒体を回収する熱媒体移送管に使用される一般的な管ねじ継ぎ手が開示されており、ねじ部及びねじ無し金属接触部を有する接触表面をそれぞれ備えるピン及びボックスから構成され、前記ねじ無し金属接触部はシール面及びショルダ面を備え、ピンのショルダ面はピン先端の端面に位置し、前記シール面とショルダ面との間にピンとボックスとが互いに接触しない非接触領域を有し、ピンとボックスの少なくとも一方のショルダ面が、前記非接触領域とねじ継手の内部とに通じる少なくとも1つの溝を有する管ねじ継手が記載されている。 Patent Literature 2 discloses a general pipe threaded joint used for a heat medium transfer pipe that efficiently recovers the heat medium, and includes a pin and a contact surface each having a threaded portion and an unthreaded metal contact portion. The unthreaded metal contact portion comprises a box, wherein the unthreaded metal contact portion has a sealing surface and a shoulder surface, the shoulder surface of the pin is located on the end surface of the tip of the pin, and the pin and the box do not contact each other between the sealing surface and the shoulder surface. A threaded joint for pipes is described which has a non-contact area and the shoulder surface of at least one of the pin and box has at least one groove leading to said non-contact area and the interior of the threaded joint.

特開2014-84857号公報JP 2014-84857 A 特表2014-517925号公報Japanese translation of PCT publication No. 2014-517925

上記のように、温泉水を汲み上げて利用する発電方法では、地熱井及び生産井、さらに配管設備やタービン等の設備にスケールが付着して経年的には発電量が低下する。又、スケールを除去するための定期的なメンテナンスが必要である。環境面においても温泉水を汲み上げて利用するため、温泉水の吐出量等に影響することも考えられる。また、汲み上げて温泉水を発電に利用した後の水は、還元井から大地に戻すのであるが、スケールを除去するための化学物質等が含まれており環境に与える影響が少なからず発生する。
また、特許文献1に見られるように地下の熱だけを利用して発電を行う方法は、環境によく温泉水への湯量や化学物質等への懸念も考慮する必要がないため有効である。
As described above, in the power generation method that pumps up and utilizes hot spring water, scale adheres to facilities such as geothermal wells and production wells, as well as piping facilities and turbines, resulting in a decrease in the amount of power generation over time. Also, regular maintenance is required to remove scale. In terms of the environment as well, since the hot spring water is pumped up and used, it is conceivable that the amount of discharge of the hot spring water will be affected. In addition, after hot spring water is pumped up and used for power generation, the water is returned to the earth from the return well, but it contains chemical substances for removing scale and has a considerable impact on the environment.
In addition, as seen in Patent Document 1, the method of generating power using only underground heat is effective because it is environmentally friendly and there is no need to consider the amount of hot spring water, chemical substances, and the like.

また、地中で熱を回収し、得られた熱水を地上まで移送するために、熱媒体移送管を必要とするが、熱媒体移送管は、地熱帯の温度に依存するこになるが1000mから3000mの長さが必要であり、熱媒体移送管は管ねじ継ぎ手により管が接続され、熱媒体移送管は、地中深くまで延びている。特許文献2に見られるように管ねじ継手は内外圧力下での耐圧縮性能やシール性能が強く求められ、強固に管と接合している。 In addition, a heat medium transfer pipe is required to recover heat underground and transfer the obtained hot water to the ground, and the heat medium transfer pipe depends on the temperature of the geotropical zone A length of 1000m to 3000m is required, and the heat medium transfer pipe is connected by a pipe screw joint, and the heat medium transfer pipe extends deep into the ground. As seen in Patent Document 2, threaded joints for pipes are strongly required to have compression resistance performance and sealing performance under internal and external pressures, and are firmly joined to pipes.

しかしながら、管ねじ継ぎ手は保温性能を高めるための構造は採られておらず、温度の低い地表近くでは管の内外にて熱の伝達が発生し、地中から回収した熱が奪われてしまうという問題がある。また、管ねじ継ぎ手だけでなく、保温が必要な移送管は、大径になればなるほど強度との兼ね合いで保温構造が難しく技術的に困難な状況となってきている。また、保温構造を設けることにより保温性能を損ねることなく設置する作業性を向上させる技術も要求されるようにもなってきている。
そのため、地中から得られた熱媒体を有効に利用するために、作業性能も考慮しながら熱媒体の移送途中で熱媒体の熱が奪われずに、地上にある分離器又は熱交換器まで移送する技術が必要になってきた。
However, pipe screw joints do not have a structure to improve heat retention performance, and heat transfer occurs between the inside and outside of the pipe near the ground surface where the temperature is low, and the heat recovered from the ground is taken away. There's a problem. In addition to threaded joints for pipes, the larger the diameter of transfer pipes that require heat insulation, the more difficult the heat insulation structure is due to the balance between strength and technical difficulty. There is also a demand for a technique for improving the workability of installation without impairing the heat insulating performance by providing a heat insulating structure.
Therefore, in order to effectively use the heat medium obtained from the ground, it is transferred to the separator or heat exchanger on the ground without losing the heat of the heat medium during the transfer while considering the work performance. technology has become necessary.

本発明は、このような課題を鑑みされたものであり、地熱帯から得られた熱を地上において媒体により有効に利用するために、熱媒体移送管内で圧力を掛けて沸騰しないようにし、熱水を単相流のまま熱媒体移送管内を循環させることにより、気液2相流として循環する場合と比較し効率的に地熱帯から熱を吸収することが可能な地熱発電システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and in order to effectively utilize the heat obtained from the geotropical zone by the medium on the ground, pressure is applied in the heat medium transfer pipe to prevent boiling, and the heat is To provide a geothermal power generation system capable of efficiently absorbing heat from a geothermal zone by circulating water in a heat medium transfer pipe as a single-phase flow, compared with the case of circulating as a gas-liquid two-phase flow. With the goal.

本発明は、上述の目的を達成するために、以下の手段を採った。 In order to achieve the above object, the present invention employs the following means.

地中に媒体を搬送し、地中にて熱を吸収した前記媒体を回収する熱媒体移送管を複数備
え、回収した前記媒体の熱を利用して発電する地熱発電システムであって、
前記媒体を前記熱媒体移送管内で循環させるために、前記媒体の流路を切り替える切替
弁と、媒体の状態を変化させずに圧力を所定の圧力に保ったまま前記媒体を循環させる圧
力調整手段と、を備え、
前記媒体の温度が低下した際に、前記切替弁と前記圧力調整手段とを駆動し、前記媒体
の温度が回復するまで前記熱媒体移送管内で前記媒体を循環させることを特徴とする。
A geothermal power generation system that includes a plurality of heat medium transfer pipes that convey a medium underground and recover the medium that has absorbed heat in the ground, and generates power using the heat of the recovered medium,
In order to circulate the medium in the heat medium transfer pipe, a switching valve for switching the flow path of the medium, and pressure adjustment means for circulating the medium while maintaining the pressure at a predetermined pressure without changing the state of the medium. and
When the temperature of the medium drops, the switching valve and the pressure adjusting means are driven to circulate the medium in the heat medium transfer pipe until the temperature of the medium recovers.

以上の特徴によって、本発明は、熱媒体移送管内で圧力を掛けて沸騰しないようにし、熱水を単相流のまま熱媒体移送管内を循環させることにより、気液2相流として循環する場合と比較し効率的に地熱帯Uから熱を吸収することが可能である。 According to the above features, the present invention circulates as a gas-liquid two-phase flow by applying pressure in the heat medium transfer pipe to prevent boiling and circulating the hot water in the heat medium transfer pipe as a single-phase flow. It is possible to absorb heat from the geotropic U more efficiently than the

図1は、第1実施形態にかかる本発明の地熱発電システムの構成を示す概要図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of the geothermal power generation system of the present invention according to the first embodiment. 図2は、第1実施形態にかかる本発明の熱媒体移送管の一部を現した斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing part of the heat medium transfer pipe of the present invention according to the first embodiment. 図3は、第1実施形態にかかる本発明の媒体注入管を分解した一部を現した斜視図である。FIG. 3 is a partially exploded perspective view of the medium injection tube of the present invention according to the first embodiment. 図4は、第1実施形態にかかる本発明の媒体注入管の一部の縦断面図である。FIG. 4 is a longitudinal sectional view of part of the medium injection tube of the present invention according to the first embodiment. 図5は、第1実施形態にかかる本発明の保温管の一部の斜視図である。FIG. 5 is a perspective view of part of the heat insulating tube of the present invention according to the first embodiment. 図6は、第1実施形態にかかる本発明の媒体注入管の一部の縦断面図である。FIG. 6 is a longitudinal sectional view of part of the medium injection tube of the present invention according to the first embodiment. 図7は、第1実施形態にかかる本発明の熱媒体移送管の一部の縦断面図である。FIG. 7 is a longitudinal sectional view of part of the heat medium transfer pipe of the present invention according to the first embodiment. 図8は、第1実施形態にかかる本発明の熱媒体取出管の一部の縦断面図である。FIG. 8 is a longitudinal sectional view of part of the heat medium take-out pipe of the present invention according to the first embodiment. 図9は、第1実施形態にかかる本発明の水の状態変化の概要図である。FIG. 9 is a schematic diagram of the water state change of the present invention according to the first embodiment. 図10は、第1実施形態にかかる本発明の地熱発電システムの熱媒体移送管の深度と熱水の温度分布の関係を示す関係図である。FIG. 10 is a relationship diagram showing the relationship between the depth of the heat medium transfer pipe and the temperature distribution of hot water in the geothermal power generation system of the present invention according to the first embodiment. 図11は、第1実施形態にかかる本発明の保温性能を示す実験データに関する説明図である。11A and 11B are explanatory diagrams related to experimental data showing heat retention performance of the present invention according to the first embodiment. FIG. 図12は、第2実施形態にかかる本発明の地熱発電システムの構成を示す概要図である。FIG. 12 is a schematic diagram showing the configuration of the geothermal power generation system of the present invention according to the second embodiment. 図13は、第3実施形態にかかる本発明の地熱発電システムの構成を示す概要図である。FIG. 13 is a schematic diagram showing the configuration of the geothermal power generation system of the present invention according to the third embodiment. 図14は、第4実施形態にかかる本発明の地熱発電システムの構成を示す概要図である。FIG. 14 is a schematic diagram showing the configuration of the geothermal power generation system of the present invention according to the fourth embodiment. 図15は、第5実施形態にかかる本発明の熱媒体移送管の一部を省略した縦断面図である。FIG. 15 is a vertical cross-sectional view with a part omitted of the heat medium transfer pipe of the present invention according to the fifth embodiment. 図16は、第5実施形態にかかる本発明の熱媒体移送管を施工する途中の縦断面図である。FIG. 16 is a vertical cross-sectional view in the middle of constructing the heat medium transfer pipe of the present invention according to the fifth embodiment. 図17は、第5実施形態にかかる本発明の熱媒体移送管を施工する途中の縦断面図である。FIG. 17 is a vertical cross-sectional view in the middle of constructing the heat medium transfer pipe of the present invention according to the fifth embodiment. 図18は、第5実施形態にかかる本発明の熱媒体移送管の管ねじ継ぎ手の部分を拡大した概要図である。FIG. 18 is an enlarged schematic diagram of a pipe screw joint of the heat medium transfer pipe of the present invention according to the fifth embodiment. 図19は、第5実施形態にかかる本発明の変形例の熱媒体移送管の一部を省略した縦断面図である。FIG. 19 is a vertical cross-sectional view with a part omitted of a heat medium transfer pipe of a modification of the present invention according to the fifth embodiment. 図20は、第5実施形態にかかる本発明の地熱発電システムの熱媒体移送管の深度と熱水の温度分布の関係を示す関係図である。FIG. 20 is a relational diagram showing the relationship between the depth of the heat medium transfer pipe and the temperature distribution of hot water in the geothermal power generation system of the present invention according to the fifth embodiment. 図21は、第6実施形態にかかる本発明の地熱発電システムの構成を示す概要図である。FIG. 21 is a schematic diagram showing the configuration of the geothermal power generation system of the present invention according to the sixth embodiment. 図22は、第6実施形態にかかる本発明の熱媒体移送管の構成を示す概要図である。FIG. 22 is a schematic diagram showing the configuration of the heat medium transfer pipe of the present invention according to the sixth embodiment. 図23は、第1実施形態にかかる熱媒体取出管の変形例を示す縦断面図である。23 is a longitudinal sectional view showing a modification of the heat medium take-out pipe according to the first embodiment; FIG. 図24は、第5実施形態にかかる受け管の変形例を示す概要図である。FIG. 24 is a schematic diagram showing a modification of the receiving tube according to the fifth embodiment;

本発明にかかる地熱発電システム1、100、200、300、400の実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態及び図面は、本発明の実施形態の一部を例示するものであり、これらの構成に限定する目的に使用されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更することができる。各図において対応する構成要素には同一又は類似の符号が付されている。 Embodiments of geothermal power generation systems 1, 100, 200, 300, and 400 according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. It should be noted that the embodiments and drawings described below illustrate a part of the embodiments of the present invention, and are not used for the purpose of limiting to these configurations, and are within the scope of the present invention. can be changed as appropriate. Corresponding components in each figure are labeled with the same or similar reference numerals.

(第1実施形態)
第1実施形態にかかる地熱発電システム1を、図1を参照して説明する。図1は、第1実施形態にかかる本発明の地熱発電システム1の構成を示す概要図である。
(First embodiment)
A geothermal power generation system 1 according to a first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a geothermal power generation system 1 of the present invention according to a first embodiment.

地熱発電システム1は、主に加圧給水ポンプ3、熱媒体移送管10、温水サービスタンク4、復水ユニット17、給水ユニット18、気水分離器F、蒸気タービンT、発電機G及び受電設備TFとから構成されている。
地熱発電システム1は、加圧給水ポンプ3から地中の最深部に媒体注入管50によって供給される媒体としての水を熱交換し、熱水となった水を加圧しながら熱媒体取出管80によって地上に移送する。移送された熱水L3は、圧力調整弁PV1により減圧沸騰させ気水分離器Fに移送される。気水分離器Fにて蒸気と熱水を分離し、発生した蒸気V1は、蒸気タービンTに供給される。
The geothermal power generation system 1 mainly includes a pressurized water supply pump 3, a heat medium transfer pipe 10, a hot water service tank 4, a condensing unit 17, a water supply unit 18, a steam separator F, a steam turbine T, a generator G, and power receiving equipment. TF.
The geothermal power generation system 1 heat-exchanges water as a medium supplied from the pressurized water supply pump 3 to the deepest part of the ground through the medium injection pipe 50, and pressurizes the hot water while the heat medium extraction pipe 80 to the ground by The transferred hot water L3 is decompressed and boiled by the pressure regulating valve PV1 and transferred to the steam separator F. Steam and hot water are separated by the steam separator F, and the generated steam V1 is supplied to the steam turbine T.

地熱発電システム1は、発生した蒸気V1を蒸気タービンTに供給することで、発電機Gを回転させて発電を行い、受電設備TFに電気を供給し送電網を介して電力会社等に電気を供給している。
蒸気タービンTは、タービン形式だけでなくスクリュー形式のもの等であってもよく、蒸気によって発電可能なものであればよい。蒸気タービンTに供給される蒸気V1は、熱水L3を減圧沸騰させて気水分離器Fにて熱水と蒸気に分離される。
The geothermal power generation system 1 supplies generated steam V1 to a steam turbine T to rotate a generator G to generate electricity, supplies electricity to a power receiving facility TF, and supplies electricity to an electric power company or the like via a power transmission network. are supplying.
The steam turbine T may be of not only a turbine type but also a screw type or the like as long as it can generate electricity with steam. The steam V1 supplied to the steam turbine T boils the hot water L3 under reduced pressure and is separated by the steam separator F into hot water and steam.

気水分離器Fに供給される熱水L3の全量は、蒸気V1とされることがないため、気水分離器Fから多量の熱水L4いわゆるドレンが温水サービスタンク4に送られる。また、蒸気タービンTで排気された蒸気V3は、復水ユニット17に送られ、復水ユニット17に送られた蒸気V4は、復水器6に接続される冷却塔15に送られる。送られた蒸気V4は、凝縮され水に戻され復水器6を経由し、復水タンク14に一旦蓄えられてから復水ポンプ5によって温水サービスタンク4に送られる。 Since the entire amount of hot water L3 supplied to the steam separator F is not converted into steam V1, a large amount of hot water L4, so-called drain, is sent from the steam separator F to the hot water service tank 4. The steam V3 exhausted from the steam turbine T is sent to the condensing unit 17, and the steam V4 sent to the condensing unit 17 is sent to the cooling tower 15 connected to the condenser 6. The sent steam V4 is condensed and returned to water, passes through the condenser 6, is temporarily stored in the condensate tank 14, and is sent to the hot water service tank 4 by the condensate pump 5. - 特許庁

温水サービスタンク4の温水L8は、加圧給水ポンプ3により温水L1として熱媒体移送管10へ移送される。加圧給水ポンプ3で移送される温水L1は、再度地熱帯Uのある深部で地中熱から熱を吸収し熱交換される。熱交換した熱水L2は、後述する熱媒体移送管10により加圧給水ポンプ3で移送される。 The hot water L8 in the hot water service tank 4 is transferred to the heat medium transfer pipe 10 as the hot water L1 by the pressurized water supply pump 3 . The hot water L1 transferred by the pressurized water supply pump 3 absorbs heat from the underground heat again in the deep part where the geotropical zone U exists, and is heat-exchanged. The heat-exchanged hot water L2 is transferred by the pressurized water supply pump 3 through a heat medium transfer pipe 10, which will be described later.

(熱媒体移送管)
次に、図2乃至図10を参照し熱媒体移送管10を説明する。図2は、第1実施形態にかかる本発明の熱媒体移送管10の一部を現した斜視図である。図3は、第1実施形態にかかる本発明の媒体注入管50を分解した一部を現した斜視図である。図4は、第1実施形態にかかる本発明の媒体注入管50の一部の縦断面図である。図5は、第1実施形態にかかる本発明の保温管60の斜視図である。図6は、第1実施形態にかかる本発明の媒体注入管50の一部の縦断面図である。図7は、第1実施形態にかかる本発明の熱媒体移送管50の一部の縦断面である。図8は、第1実施形態にかかる本発明の熱媒体取出管80の一部の縦断面図である。図9は、第1実施形態にかかる本発明の水の状態変化の概要図である。図10は、第1実施形態にかかる本発明の地熱発電システム1の熱媒体移送管10の深度と熱水の温度分布の関係を示す関係図である。
(heat medium transfer pipe)
Next, the heat medium transfer pipe 10 will be described with reference to FIGS. 2 to 10. FIG. FIG. 2 is a perspective view showing part of the heat medium transfer pipe 10 of the present invention according to the first embodiment. FIG. 3 is a partially exploded perspective view of the medium injection tube 50 of the present invention according to the first embodiment. FIG. 4 is a longitudinal sectional view of part of the medium injection tube 50 of the present invention according to the first embodiment. FIG. 5 is a perspective view of the heat insulating tube 60 of the present invention according to the first embodiment. FIG. 6 is a longitudinal sectional view of part of the medium injection tube 50 of the present invention according to the first embodiment. FIG. 7 is a longitudinal section of part of the heat medium transfer pipe 50 of the present invention according to the first embodiment. FIG. 8 is a longitudinal sectional view of part of the heat medium take-out pipe 80 of the present invention according to the first embodiment. FIG. 9 is a schematic diagram of the water state change of the present invention according to the first embodiment. FIG. 10 is a relationship diagram showing the relationship between the depth of the heat medium transfer pipe 10 and the temperature distribution of hot water in the geothermal power generation system 1 of the present invention according to the first embodiment.

図10に示すように、地表Sから地中深部にある熱源となる地熱帯Uまで熱媒体移送管10が埋設されている。熱媒体移送管10は、外側に円筒状の媒体注入管50が埋設され、その媒体注入管50の周囲は地表Sから地熱帯Uに至る領域の前まで、すなわち発電に必要な温度よりも低い温度の領域は、地熱セメント等により固められており、崩落の危険がないように施されている。熱媒体移送管10は、熱媒体移送管10の媒体注入管50の最深部に位置する地熱帯Uの流体又は岩盤からの熱を吸収する。熱媒体移送管10の長さは、地熱帯Uの温度により全長が変化し、流動する熱媒体を200℃前後まで昇温できる地熱帯Uまで伸びている。 As shown in FIG. 10, a heat medium transfer pipe 10 is buried from the ground surface S to a geotropical zone U serving as a heat source located deep underground. The heat medium transfer pipe 10 has a cylindrical medium injection pipe 50 embedded on the outside, and the circumference of the medium injection pipe 50 extends from the ground surface S to the front of the geotropical zone U, that is, the temperature is lower than the temperature required for power generation. The temperature area is hardened with geothermal cement, etc., and is applied so that there is no danger of collapse. The heat medium transfer pipe 10 absorbs heat from the fluid or bedrock of the geotropical zone U located at the deepest part of the medium injection pipe 50 of the heat medium transfer pipe 10 . The length of the heat medium transfer pipe 10 varies depending on the temperature of the geotropical zone U, and extends to the geotropical zone U where the temperature of the flowing heat medium can be raised to around 200°C.

媒体注入管50は、スチールやステンレス等の素材で形成されている。温度の高い地熱帯Uの領域において、媒体注入管50は、外周の表面積を多くし、地熱帯Uの熱を伝わりやくするために、断面が円形の円柱状のフィンが溶接されている。媒体注入管50は、地表Sに近い温度の低い領域では、温水サービスタンク4から加圧されて注入される温水L1の熱が奪われないように後述する断熱構造がとられている。 The medium injection pipe 50 is made of a material such as steel or stainless steel. In the region of the geotropical zone U where the temperature is high, the medium injection pipe 50 has a cylindrical fin with a circular cross section welded to it in order to increase the surface area of the outer periphery and facilitate the transmission of the heat of the geothermal zone U. The medium injection pipe 50 has a heat insulating structure, which will be described later, so that the hot water L1 pressurized and injected from the hot water service tank 4 does not lose heat in a low-temperature region near the ground surface S.

熱媒体移送管10は、媒体注入管50の内側に、地熱帯Uにて熱せられた水を移送する円筒状の熱媒体取出管80を設けている。熱媒体取出管80は、媒体注入管50の内側であって同軸上に円筒状に形成されている。熱媒体取出管80は、管の内側を熱水L3が通過可能な円筒状とし、その外側は垂直方向に沿って真空断熱構造又は断熱材を付設した構造としている。 The heat medium transfer pipe 10 has a cylindrical heat medium take-out pipe 80 for transferring water heated in the geothermal heat U inside the medium injection pipe 50 . The heat medium take-out pipe 80 is formed in a cylindrical shape coaxially inside the medium injection pipe 50 . The heat medium take-out pipe 80 has a cylindrical inner side through which the hot water L3 can pass, and a vacuum insulating structure or a heat insulating material attached to the outer side along the vertical direction.

更に熱媒体移送管10を図2乃至図11を参照し詳細に説明する。熱媒体移送管10は、媒体注入管50及び熱媒体取出管80から構成されている。
先ず、図2乃至図7を参照し媒体注入管50を説明する。図2は、断熱材70を除いた媒体注入管50の斜視図であり、媒体注入管50は、注入管40と、管ねじ継ぎ手51、図5に示す保温管60及び断熱材70から構成されている。媒体注入管50は、注入管40を管ねじ継ぎ手51により連結し、最深部Uまで長い管状を形成する。
Further, the heat medium transfer pipe 10 will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 11. FIG. The heat medium transfer pipe 10 is composed of a medium injection pipe 50 and a heat medium extraction pipe 80 .
First, the medium injection pipe 50 will be described with reference to FIGS. 2 to 7. FIG. FIG. 2 is a perspective view of the medium injection pipe 50 with the heat insulating material 70 removed. The medium injection pipe 50 is composed of the injection pipe 40, the pipe screw joint 51, the heat insulating pipe 60 shown in FIG. ing. The medium injection pipe 50 connects the injection pipe 40 with a pipe screw joint 51 to form a long tubular shape to the deepest portion U.

図2乃至図7に示すように注入管40は、把持部47を除いて最表面に耐熱性のあるポリエチレン、ポリプロピレン、6ナイロン、66ナイロン、発泡ウレタン、フッ素等の樹脂で周囲を被覆した被覆層46を形成している。
図4及び図6に示すように注入管40は、僅かにテーパ状をなした両端の外面に、ネジ溝を形成した雄ネジ部42を備えている。尚、図4、図6及び図7の図では雌ネジ部52及び雄ネジ部42を斜線で示している。把持部47は、媒体注入管50をチャッキングし、管ねじ継ぎ手51をトルク管理しながら、ねじ込む際や媒体注入管50自体を保持するために金属の剥き出した状態で設けられており、被覆層46を構成していない部分である。被覆層46を設けると把持する力を阻害する恐れがあるからである。
As shown in FIGS. 2 to 7, the injection tube 40 is covered with heat-resistant resin such as polyethylene, polypropylene, nylon 6, nylon 66, urethane foam, and fluorine on the outermost surface except for the grip part 47. A layer 46 is formed.
As shown in FIGS. 4 and 6, the injection tube 40 has a male screw portion 42 formed with a thread groove on the outer surfaces of both ends which are slightly tapered. 4, 6 and 7, the female threaded portion 52 and the male threaded portion 42 are hatched. The gripping portion 47 chucks the medium injection tube 50 and is provided in a state where the metal is exposed in order to hold the medium injection tube 50 itself when it is screwed in while managing the torque of the pipe threaded joint 51. 46 is not included. This is because the provision of the coating layer 46 may hinder the gripping force.

次に、図3、図4、図6及び図7に示す管ねじ継ぎ手51は、雄ネジ部42と嵌合するように、内側にネジ溝を形成した雌ネジ部52を備えている。管ねじ継ぎ手51は、内部の中央に雄ネジ部42が形成されていない空間であって、後述する突出部62が嵌め合わされる空間として載置空間部53が設けられている。 Next, the pipe threaded joint 51 shown in FIGS. 3, 4, 6 and 7 has a female threaded portion 52 having a thread groove formed therein so as to fit with the male threaded portion 42 . The pipe threaded joint 51 is a space in which the male threaded portion 42 is not formed in the center thereof, and is provided with a mounting space portion 53 as a space in which a projecting portion 62 (to be described later) is fitted.

次に、図3乃至図7に示す保温管60は、全長が約1200mm程度で管状に形成された耐熱性のあるポリイミド、ポリイミドアミド、66ナイロン、ピーク、ポリアミド又はフッ素等の樹脂で形成された挿入管61を備えている。又、挿入管61の中央に、内径を挿入管61の外径と同じくし、同一の樹脂により形成した環状の突出部62が超音波による溶着等により接合されている。これにより、挿入管61及び突出部62は一体に形成されている。尚、溶着に限らず型成形で一体的に保温管60を形成しても良い。保温管60の縦方向の長さは、把持部47はもちろん被覆部46の一部に掛かるように形成され、管ねじ継ぎ手51及び注入管40が外部から受ける熱移動の影響を考慮し設計されている。 Next, the heat insulating tube 60 shown in FIGS. 3 to 7 is made of a heat-resistant resin such as polyimide, polyimide amide, 66 nylon, peak, polyamide, or fluorine, and has a total length of about 1200 mm. An insertion tube 61 is provided. An annular projecting portion 62 having the same inner diameter as the outer diameter of the insertion tube 61 and formed of the same resin is joined to the center of the insertion tube 61 by ultrasonic welding or the like. Thereby, the insertion tube 61 and the projecting portion 62 are integrally formed. Note that the heat insulating pipe 60 may be integrally formed by molding instead of welding. The length of the heat insulating tube 60 in the vertical direction is formed so as to cover not only the grip portion 47 but also a part of the covering portion 46, and is designed in consideration of the influence of heat transfer received from the outside on the pipe threaded joint 51 and the injection pipe 40. ing.

突出部62の外径は、注入管40の内径より大きいので、保温管60は注入管40の内部に落下することなく突出部62は、載置空間部53に留まる。また、挿入管61の外径は、注入管40の内径よりも小さいため挿入管61は、注入管40内部に入り込む。
以上の構造のため、媒体注入管50の接続は、管ねじ継ぎ手51をねじ嵌めした後、保温管60の挿入管61を注入管40の内部に挿入し、上方から他の注入管40を管ねじ継ぎ手51にネジ締めし連結する。
Since the outer diameter of the projecting portion 62 is larger than the inner diameter of the injection pipe 40 , the heat insulating pipe 60 does not drop into the injection pipe 40 and the projecting portion 62 remains in the mounting space portion 53 . Moreover, since the outer diameter of the insertion tube 61 is smaller than the inner diameter of the injection tube 40 , the insertion tube 61 enters the inside of the injection tube 40 .
Due to the above structure, the medium injection pipe 50 is connected by screwing the pipe threaded joint 51, inserting the insertion pipe 61 of the heat insulating pipe 60 into the injection pipe 40, and inserting the other injection pipe 40 from above. The threaded joint 51 is screwed and connected.

このように、媒体注入管50の連結は簡単な作業で完成する。また、保温管60により媒体注入管50の保温性能は向上するだけでなく、保温管60自体の取り替えや媒体注入管50の設置の作業が容易である。また、突出部62は、加圧給水ポンプ3により熱水が沸騰しないように圧力を掛け、熱水を圧送しても突出部62は注入管40の間に保持されるように形成されている。そのため、保温管60は脱落しない。尚、保温管60は両端を注入管40の間に保持されているために上下の方向に脱落することはなく。また後述する熱媒体取出管80についても同様に保温管60は上下の方向に脱落することはない。 Thus, the connection of the medium injection pipe 50 can be completed with a simple operation. Moreover, the heat insulating pipe 60 not only improves the heat insulating performance of the medium injection pipe 50, but also facilitates the replacement of the heat insulating pipe 60 itself and the installation of the medium injection pipe 50. FIG. Further, the projecting portion 62 is formed so as to be held between the injection pipes 40 even when pressure is applied to the hot water by the pressurized water supply pump 3 so that the hot water does not boil, and the hot water is pumped. . Therefore, the heat insulating tube 60 does not come off. Since both ends of the heat insulating pipe 60 are held between the injection pipes 40, the heat insulating pipe 60 does not come off in the vertical direction. Similarly, with respect to the heat medium take-out pipe 80, which will be described later, the heat insulating pipe 60 does not come off in the vertical direction.

次に、図4を参照し媒体注入管50の周囲に設けられる断熱材70について説明する。断熱材70は、媒体注入管50の周囲に密接し、ガラスウール等の材質で形成した断熱層71と最外周にアルミ等の金属膜により形成した保護膜部72を設けている。媒体注入管50は、管の外側に対して断熱材70及び被覆層46により断熱構造がとられている。 Next, the heat insulating material 70 provided around the medium injection pipe 50 will be described with reference to FIG. The heat insulating material 70 is closely attached to the periphery of the medium injection pipe 50, and has a heat insulating layer 71 formed of a material such as glass wool and a protective film portion 72 formed of a metal film such as aluminum on the outermost periphery. The medium injection pipe 50 has a heat insulating structure with a heat insulating material 70 and a coating layer 46 on the outside of the pipe.

次に、図7及び図8を参照し熱媒体取出管80について説明する。熱媒体取出管80は、地中深くの熱を熱水により回収し地上に輸送し、蒸気を発生させ蒸気発電に熱を利用するために設けられている。熱媒体取出管80は、図2乃至図6参照し媒体注入管50と全く同じ構造の部分については説明を省略し、異なる部分について説明する。熱媒体取出管80は、媒体注入管50の内部に位置し、取出管81と、管ねじ継ぎ手55及び保温管90で構成されている。 Next, the heat medium take-out pipe 80 will be described with reference to FIGS. 7 and 8. FIG. The heat medium extraction pipe 80 is provided to recover heat from deep underground with hot water, transport it to the ground, generate steam, and utilize the heat for steam power generation. 2 to 6, description of the portions of the heat medium take-out pipe 80 that are exactly the same as those of the medium injection pipe 50 will be omitted, and the different portions will be described. The heat medium extraction pipe 80 is located inside the medium injection pipe 50 and is composed of the extraction pipe 81 , the pipe screw joint 55 and the heat insulating pipe 90 .

取出管81は、注入管40の構造に対応し、管ねじ継ぎ手55は、管ねじ継ぎ手51の構造に対応し、載置空間部57は、載置空間部53の構造に対応し、雄ネジ部82は、雄ネジ部42の構造に対応し、雌ネジ部56は、雌ネジ部52の構造に対応し、保温管90は、保温管60の構造に対応し、被覆層86は、被覆層46の構造に対応し、把持部87は、把持部47の構造に対応し、突出部92は、突出部62の構造に対応している。熱媒体取出管80は、内部に空間となる空気層又は断熱材が埋設された断熱層を形成した断熱部85を縦方向に沿って設けている。熱媒体取出管80は、保温管60により断熱構造が採られ、熱の伝達を防いでいる。 The extraction pipe 81 corresponds to the structure of the injection pipe 40, the pipe threaded joint 55 corresponds to the structure of the pipe threaded joint 51, the mounting space portion 57 corresponds to the structure of the mounting space portion 53, and has a male screw. The portion 82 corresponds to the structure of the male threaded portion 42, the female threaded portion 56 corresponds to the structure of the female threaded portion 52, the heat insulating tube 90 corresponds to the structure of the heat insulating tube 60, and the coating layer 86 corresponds to the structure of the heat insulating tube 60. Corresponding to the structure of layer 46 , gripping portion 87 corresponds to the structure of gripping portion 47 and protrusion 92 corresponds to the structure of protrusion 62 . The heat medium take-out pipe 80 has a heat insulating portion 85 along the vertical direction, in which an air layer serving as a space or a heat insulating layer in which a heat insulating material is embedded is formed. The heat medium take-out pipe 80 has a heat insulating structure with the heat insulating pipe 60 to prevent heat transfer.

このように、熱媒体取出管80の連結は、上述の媒体注入管50と同様に簡単な作業で完成する。また、保温管90により熱媒体取出管80の保温性能は向上するだけでなく、保温管90自体の取り替えや熱媒体取出管80の設置の作業が容易である。また、熱媒体取出管80は、媒体注入管50も保温管60や断熱構造により保温状態が良好になっていることに加え、保温管90、断熱部85及び被覆層86により保温状態が向上し、熱を奪われずに熱水L3を地中から取り出すことが可能である。 In this manner, the connection of the heat medium take-out pipe 80 is completed by a simple operation similar to the medium injection pipe 50 described above. Moreover, the heat insulating pipe 90 not only improves the heat insulating performance of the heat medium take-out pipe 80 but also facilitates the work of replacing the heat insulating pipe 90 itself and installing the heat medium take-out pipe 80 . In addition, the heat-retaining pipe 90, the heat-insulating portion 85, and the coating layer 86 improve the heat-retaining condition of the heat-retaining pipe 90, the heat-insulating portion 85, and the coating layer 86, in addition to the heat-retaining pipe 60 and the heat-insulating structure of the medium-injecting pipe 50. , the hot water L3 can be extracted from the ground without being deprived of heat.

次に本発明の保温性能を示す実験でデータを説明する。図11(A)は、従来の媒体注入管101を模式した図である。図11(B)は、本発明の媒体注入管50を模式した図である。図11(B)は、従来の媒体注入管101と本発明の媒体注入管50の保温性能を示す実験データの結果である。
出願人は、図11に示すように本発明の媒体注入管50と従来の媒体注入管101と断熱性能を比較するために模式図のように各ポイント(P1からP8)における温度を測定し、温度勾配を求めた。両方の管(101、50)の内部にはヒータを挿入し、ヒータにより暖めた水と管の外部には常温の水が満たされている。媒体注入管101と比較して、媒体注入管50は、保温管60と被覆層46を付加して備えている。
Next, the data will be explained by an experiment showing the heat retention performance of the present invention. FIG. 11A is a schematic diagram of a conventional medium injection pipe 101. FIG. FIG. 11B is a schematic diagram of the medium injection tube 50 of the present invention. FIG. 11B shows experimental data showing the heat retention performance of the conventional medium injection tube 101 and the medium injection tube 50 of the present invention.
As shown in FIG. 11, the applicant measured the temperature at each point (P1 to P8) as shown in the schematic diagram in order to compare the thermal insulation performance of the medium injection pipe 50 of the present invention and the conventional medium injection pipe 101, A temperature gradient was determined. A heater is inserted into both pipes (101, 50), and the water heated by the heater and the outside of the pipes are filled with room temperature water. Compared to the medium injection tube 101 , the medium injection tube 50 additionally comprises a heat insulating tube 60 and a coating layer 46 .

測定した温度勾配は、図11(C)に示すように、従来の媒体注入管101のP1-P2間は、890℃/mとなり、本発明の媒体注入管50のP5-P6間は、3980℃/mを示し、本発明の媒体注入管50は、従来の媒体注入管101よりも大きく温度差があることを示し、保温管60により断熱性能が向上していることが確認できる。
また、従来の媒体注入管101のP3-P4間は、3420℃/mとなり、本発明の媒体注入管50のP7-P8間は、9790℃/mを示し、本発明の媒体注入管50は、従来の媒体注入管101よりも大きく温度差があることを示し、被覆層46により断熱性能が向上していることが確認できる。
以上により、本発明は断熱性能を向上させた熱媒体移送管10を備えることができる。
As shown in FIG. 11(C), the measured temperature gradient was 890° C./m between P1 and P2 of the conventional medium injection pipe 101, and 3980° C./m between P5 and P6 of the medium injection pipe 50 of the present invention. °C/m, indicating that the medium injection pipe 50 of the present invention has a larger temperature difference than the conventional medium injection pipe 101, and it can be confirmed that the heat insulating pipe 60 improves the heat insulation performance.
Further, the distance between P3 and P4 of the conventional medium injection pipe 101 is 3420° C./m, and the distance between P7 and P8 of the medium injection pipe 50 of the present invention is 9790° C./m. , indicates that the temperature difference is larger than that of the conventional medium injection pipe 101, and it can be confirmed that the coating layer 46 improves the heat insulation performance.
As described above, the present invention can provide the heat medium transfer pipe 10 with improved heat insulating performance.

地熱帯Uで熱せられた熱水L3は、圧力調整弁PV1で減圧沸騰し蒸気が生成される。ここで、気水分離器Fは、圧力調整弁PV1に接続され、蒸気を発生させる際のノズルは、自吸により微小気泡となるマイクロバブルやナノバブルを生成することができるノズルを使用しても良い。この構成により蒸気発生効率を向上させることができるので、水を移送する速度を落としても充分な蒸気量を確保できるため、地熱帯Uの熱吸収領域での水の滞在時間を多くとることができ、水が熱を吸収する時間が取れ高温の熱水とすることができる。 The hot water L3 heated in the geotropical zone U is decompressed and boiled by the pressure regulating valve PV1 to generate steam. Here, the steam separator F is connected to the pressure regulating valve PV1, and the nozzle for generating steam may be a nozzle capable of generating microbubbles or nanobubbles that become microbubbles by self-priming. good. With this configuration, the efficiency of steam generation can be improved, and a sufficient amount of steam can be secured even if the speed of water transfer is reduced, so that the residence time of water in the heat absorption region of the geotropical zone U can be increased. This allows the water to take time to absorb the heat, making it a high-temperature hot water.

断熱性能を向上させた他の変形例として熱媒体取出管80の他の実施例を図23を参照して説明する。図23は、第1実施形態にかかる熱媒体取出管80aの変形例を示す縦断面図である。尚、上述した実施例と同じ箇所には同じ符号が付してあり、上述した記載については省略する。
熱媒体取出管80aは、地中深くの熱を熱水により回収し地上に輸送し、圧力調整弁PV1(図1)にて蒸気を発生させ蒸気発電に熱を利用するために設けられている。熱媒体取出管80aは、媒体注入管50の内部に位置し、取出管81aと、管ねじ継ぎ手55及び保温管91で構成されている。
As another modified example with improved heat insulation performance, another embodiment of the heat medium take-out pipe 80 will be described with reference to FIG. FIG. 23 is a longitudinal sectional view showing a modification of the heat medium take-out pipe 80a according to the first embodiment. The same reference numerals are assigned to the same parts as in the above-described embodiment, and the above description is omitted.
The heat medium extraction pipe 80a is provided for recovering heat from deep underground with hot water, transporting it to the ground, generating steam at the pressure control valve PV1 (FIG. 1), and utilizing the heat for steam power generation. . The heat medium take-out pipe 80 a is positioned inside the medium injection pipe 50 and is composed of a take-out pipe 81 a , a pipe screw joint 55 and a heat insulating pipe 91 .

取出管81aは、両端の外周にネジ溝を設けている。また、管ねじ継ぎ手55は、取出管81aのネジ溝と嵌合するように内周にネジ溝を設けている。取出管81aは、取出管81同士を管ねじ継ぎ手55により嵌合させて連結することにより延設することが可能である。 The extraction pipe 81a has thread grooves on the outer periphery of both ends. Further, the threaded pipe joint 55 is provided with a thread groove on its inner periphery so as to fit with the thread groove of the take-out pipe 81a. The take-out pipe 81 a can be extended by fitting and connecting the take-out pipes 81 with a pipe screw joint 55 .

また、図23に示すように、ポリイミド、ポリイミドアミド、66ナイロン、ピーク、ポリアミド又はフッ素等の樹脂で形成された保温管91は、管継ぎ手55の中央と取出管81aの中間付近で分割され、取出管81aの全長を覆っている。このように、熱媒体取出管80aは、一部だけでなく取出管81aの全長を保温管91により覆うことによって、取出管81aに空気層や断熱材等による断熱構造を設けることをしなくとも、安価に熱媒体の保温状態を良好に保ちながら熱媒体を地上まで移送することが可能である。 Further, as shown in FIG. 23, a heat insulating pipe 91 made of resin such as polyimide, polyimide amide, 66 nylon, PEEK, polyamide or fluorine is divided near the center of the pipe joint 55 and the take-out pipe 81a. It covers the entire length of the extraction pipe 81a. In this manner, not only part of the heat medium take-out pipe 80a but also the entire length of the take-out pipe 81a is covered with the heat insulating pipe 91, so that the take-out pipe 81a does not need to be provided with a heat insulating structure such as an air layer or a heat insulating material. Therefore, it is possible to transport the heat medium to the ground at a low cost while keeping the heat retention of the heat medium good.

保温管91は、保温管91a、91bの中央に、内径を保温管91a、91bの外径と同じくし、同一の樹脂により形成した環状の突出部92a、92bが超音波による溶着等により接合されている。これにより、保温管91a、91b及び突出部92a、92bは一体に形成されている。尚、溶着に限らず型成形で一体的に保温管91を形成しても良い。 The heat-insulating pipe 91 has ring-shaped protrusions 92a and 92b formed of the same resin and having the same inner diameter as the outer diameter of the heat-insulating pipes 91a and 91b. ing. As a result, the heat insulating tubes 91a, 91b and the projecting portions 92a, 92b are integrally formed. Note that the heat insulating pipe 91 may be integrally formed by molding instead of welding.

突出部92a、92bの外径は、取出管81aの内径より大きいので、保温管91は取出管81aの内部に落下することなく突出部92a、92bは、載置空間部53に留まる。また、保温管91の挿入する部分の外径は、取出管81aの内径よりも小さいため、保温管91は、取出管81aの内部に入り込む。
以上の構造により、取出管81aの接続は、管ねじ継ぎ手55をねじ嵌めした後、保温管91を取出管81aの内部に挿入し、上方から他の取出管81aを管ねじ継ぎ手55にねじ締めし連結する。
Since the outer diameter of the projecting portions 92a and 92b is larger than the inner diameter of the extraction pipe 81a, the heat insulating pipe 91 does not drop into the extraction pipe 81a and the projecting portions 92a and 92b remain in the mounting space portion 53. In addition, since the outer diameter of the portion where the heat insulating tube 91 is inserted is smaller than the inner diameter of the extraction tube 81a, the heat insulating tube 91 enters the inside of the extraction tube 81a.
With the structure described above, the extraction pipe 81a is connected by screwing the pipe threaded joint 55, inserting the heat insulating pipe 91 into the extraction pipe 81a, and screwing the other extraction pipe 81a to the pipe threaded joint 55 from above. and concatenate.

このように、熱媒体取出管80aの連結する作業は、簡単な作業で完成する。また、突出部92a、92bは、熱水が沸騰しないように加圧給水ポンプ3が圧力を掛けているが、熱水を圧送しても突出部92a、92bは取出管81aの間に保持されるように形成されている。そのため、保温管91は脱落することはない。
以上のように、保温管91は両端を取出管81aの間に保持されているために上下の方向に脱落することはなく。
Thus, the work of connecting the heat medium take-out pipes 80a is completed by a simple work. Moreover, the pressurized water supply pump 3 applies pressure to the protrusions 92a and 92b so that the hot water does not boil. is formed as follows. Therefore, the heat insulating pipe 91 does not come off.
As described above, since both ends of the heat insulating pipe 91 are held between the extraction pipes 81a, the heat insulating pipe 91 does not come off in the vertical direction.

また、図23に示すように管ねじ継ぎ手55の部分は、取出管81aを管ねじ継ぎ手51により連結作業をした後に、ポリオレフィン樹脂やポリプロピレン樹脂等の熱を加えると収縮可能なチューブ状の樹脂、又はポリオレフィン樹脂やポリプロピレン樹脂等のテープを被覆した管ねじ継ぎ手被覆部93を設けることにより、熱の伝達を防ぐ断熱構造を設けている。以上の構造により、熱媒体取出管80aは、管ねじ継ぎ手55の部分における熱の伝達を、管ねじ継ぎ手被覆部93により遮断している。 As shown in FIG. 23, the pipe threaded joint 55 is made of a tube-shaped resin such as polyolefin resin or polypropylene resin that can shrink when heat is applied after the take-out pipe 81a is connected by the pipe threaded joint 51. Alternatively, a heat insulating structure for preventing heat transfer is provided by providing a pipe threaded joint covering portion 93 covered with a tape of polyolefin resin, polypropylene resin, or the like. With the above structure, the heat medium take-out pipe 80a has the pipe threaded joint cover portion 93 that blocks the heat transfer at the portion of the pipe threaded joint 55 .

本実施例では地熱帯Uで熱交換する媒体として水を使用しているが、媒体としては、油、ガス(不活性ガス(窒素、二酸化炭素等))又はバイナリー発電で利用される水より沸点が低い媒体(水とアンモニアの混合物等)が考えられる。また、媒体として水又は不活性ガスを使用した場合において、熱媒体移送管10の破損等があり外部に流出したとしても、水又は不活性ガスであれば環境に害を与えることはなく、作業面においても安全に扱うことが可能である。 In this embodiment, water is used as a medium for heat exchange in the geotropical zone U. As a medium, oil, gas (inert gas (nitrogen, carbon dioxide, etc.)) or water used in binary power generation has a boiling point of A medium with a low λ (such as a mixture of water and ammonia) is contemplated. In addition, when water or an inert gas is used as a medium, even if the heat medium transfer pipe 10 is damaged and leaks to the outside, the water or inert gas will not harm the environment and the work can be performed. It is possible to handle safely even in terms of surface.

(気水分離器)
図1に示す気水分離器Fは、円筒状の圧力容器となっており、気水分離器F内に設けられたノズルは、先端から熱水L3を噴出し、容器内にて蒸気V1及び熱水L4を分離させている。また、気水分離器Fの内外のいずれかに圧力(蒸気発生量)を調整する圧力調整弁PV1が設けられている。また、ドレインL4を回収する温水サービスタンク4に至る通路には圧力調整弁PV2が設けられており、気水分離器FからタービンTへ向かう蒸気圧力を調整し、気水分離器FからタービンTへ向かう蒸気量の制御にも活用が可能である。
(steam separator)
The steam separator F shown in FIG. 1 is a cylindrical pressure vessel, and a nozzle provided in the steam separator F ejects hot water L3 from the tip, and steam V1 and steam V1 and Hot water L4 is separated. A pressure regulating valve PV1 is provided inside or outside the steam separator F to adjust the pressure (the amount of steam generated). Further, a pressure regulating valve PV2 is provided in a passage leading to the hot water service tank 4 that collects the drain L4, and regulates the steam pressure from the steam separator F to the turbine T, It can also be used to control the amount of steam going to the

(温水サービスタンク)
次に、温水サービスタンク4について図1を参照して説明する。温水サービスタンク4は、円筒状の圧力容器となっている。温水サービスタンク4に接続される主な配管は、復水ユニット17から送られる復水L6を取り入れる配管と、給水ユニットから補給される脱気水L7を取り入れる配管と、加圧給水ポンプ3に接続され温水サービスタンク4から温水L8を送るポンプ配管と、気水分離器Fから送られるドレンL4を取り入れるドレン注入管及び温水サービスタンク4にてプール沸騰により生成した蒸気V2を排出する蒸気排出管とが設けられている。
(hot water service tank)
Next, the hot water service tank 4 will be described with reference to FIG. The hot water service tank 4 is a cylindrical pressure vessel. The main pipes connected to the hot water service tank 4 are a pipe for taking in condensate L6 sent from the condensate unit 17, a pipe for taking in degassed water L7 replenished from the water supply unit, and a pressurized water supply pump 3. A pump pipe for sending hot water L8 from the hot water service tank 4, a drain injection pipe for taking in drain L4 sent from the steam separator F, and a steam discharge pipe for discharging steam V2 generated by boiling of the pool in the hot water service tank 4. is provided.

(給水ユニット)
給水ユニット18は、川の水や水道水等の原水16から工業用の軟水生成装置9を使用して軟水を生成する。そして、生成された軟水は補給水タンク8に貯留される。貯留された軟水は、脱酸装置又は脱酸剤を使用することで溶存酸素を除去している。
(water supply unit)
A water supply unit 18 generates soft water from raw water 16 such as river water or tap water using an industrial soft water generator 9 . The produced soft water is stored in the make-up water tank 8 . A deoxidizer or a deoxidizer is used to remove dissolved oxygen from the stored soft water.

酸素を除去した脱気水L7は、地熱発電システム1の初期の運転の際に、熱媒体移送管10を洗った後であって運転用の水に入れ替えする際に、温泉サービスタンク4を経由し送られる。そして、酸素を除去することにより、熱媒体移送管10内の錆止めとスケール発生を抑制することができる。特に熱媒体移送管10は全長が長いため、移送管の全行程に亘って内壁のスケールの発生の抑制を行えば、圧力損失の低減が可能となり、所内電力の省エネルギー化につなげることができる。 The degassed water L7 from which oxygen has been removed passes through the hot spring service tank 4 during the initial operation of the geothermal power generation system 1, after washing the heat medium transfer pipe 10, and when replacing with water for operation. sent. By removing the oxygen, it is possible to prevent rust and scale formation in the heat medium transfer pipe 10 . In particular, since the heat medium transfer pipe 10 has a long overall length, if the generation of scale on the inner wall is suppressed over the entire stroke of the transfer pipe, pressure loss can be reduced, leading to energy saving of electric power in the station.

また、脱酸剤の代表的な例では、ヒドラジン、タンニン又は植物直物由来の製品等様々にある。また、不活性ガスを利用した脱酸装置もあり、化学反応を起こしにくい不活性ガスが採用されている。不活性ガスの例には、害の少ない窒素やアルゴン等が採用されている。特に本発明のように、熱交換する媒体を高温下で圧力コントロールする必要があるため、作動流体の物性の変化を起こさない脱酸剤や脱酸装置が好ましい。
窒素等はマイクロバブル発生装置を利用して水に溶存し易くした後、その溶存した水を注入することにより酸素との置換が起こりやすくなる。
Representative examples of deacidifiers include hydrazine, tannin, products derived directly from plants, and the like. There are also deoxidizers that use inert gases, and inert gases that are less likely to cause chemical reactions are used. Nitrogen, argon, etc., which are less harmful, are used as examples of inert gases. In particular, as in the present invention, it is necessary to control the pressure of the heat-exchanging medium at high temperatures, so deoxidizing agents and deoxidizing devices that do not cause changes in the physical properties of the working fluid are preferred.
Nitrogen or the like is easily dissolved in water using a microbubble generator, and then the dissolved water is injected to facilitate replacement with oxygen.

通常運転時には、給水ユニット18は、脱気水L7の温度が低いため、温度の高い温水サービスタンク4には直接入れずに復水ユニット18を経由して不足した水を補給する。また、復水ユニット18を冷却するにおいても、原水16を利用してする冷却することが可能である。 During normal operation, the degassed water L7 in the water supply unit 18 is low in temperature, so the water supply unit 18 supplies insufficient water via the condensate unit 18 without directly entering the hot water service tank 4 having a high temperature. Also, in cooling the condensing unit 18, it is possible to use the raw water 16 for cooling.

(復水ユニット)
次に、復水ユニット17について説明する。復水ユニット17は、タービンTから排気された蒸気V3を凝縮させて水に戻す機能を持っており、主に復水器6、復水タンク14及び冷却塔CTから構成されている。復水器6で受けた蒸気V3は、冷却塔CTで冷やされ、凝縮し温水L10に戻り、復水器6を経由し復水タンク14に貯留される。貯留された温水L6は、復水ポンプ5により温水サービスタンク4に送られ、温水サービスタンク4に貯留される。
尚、冷却塔CTによる冷却方法は、空冷式、川の水や海水等を利用した水冷式又は地中にて熱交換を行う地中熱置換式等がある。
(condensing unit)
Next, the condensing unit 17 will be explained. The condensing unit 17 has a function of condensing the steam V3 discharged from the turbine T and returning it to water, and is mainly composed of the condenser 6, the condensing tank 14 and the cooling tower CT. The steam V3 received by the condenser 6 is cooled by the cooling tower CT, condensed, returns to the hot water L10, passes through the condenser 6, and is stored in the condensate tank 14. The stored hot water L6 is sent to the hot water service tank 4 by the condensate pump 5 and stored in the hot water service tank 4 .
Cooling methods using the cooling tower CT include an air-cooling method, a water-cooling method using river water or seawater, and a geothermal heat exchange method in which heat is exchanged underground.

(上記システムを利用して発電する発電方法)
図1、図9及び図10を参照して発電方法を説明すると、地上にて温度200℃前後の蒸気を得るためにボーリングにより開けられた穴の深度は、地中700mから2000m~3000m程度までの深さに達している。この深さは深ければ深いほど高い温度が得られると考えられるが、掘削費用との兼ね合いにより決められ、地熱帯Uは、200℃から300℃の温度があれば最もよく、地熱帯Uの最深部付近から得られる温度によって適宜以下の値も変化する。
(Power generation method for generating power using the above system)
The power generation method will be explained with reference to FIGS. 1, 9 and 10. The depth of the hole drilled by boring to obtain steam with a temperature of around 200° C. has reached a depth of It is considered that the deeper the depth, the higher temperature can be obtained, but it is determined in consideration of excavation costs. The following values also change appropriately depending on the temperature obtained from the vicinity of the part.

先ず、地熱発電システム1の発電方法について説明すると、地中には、熱媒体移送管10が埋設されており、熱媒体移送管10は、地中と接する外側に媒体注入管50が連結されて地中深くまで達している。また、媒体注入管50は、媒体注入管50の内側に熱媒体取出管80が連結されて媒体注入管50の底部まで達している。これら熱媒体移送管10は、地熱帯Uから得られる熱を吸収する熱交換部として利用されている。この加圧水発電装置Aは、熱水を蒸発させて蒸気タービンTを介して発電を行っている。以下に加圧水発電装置Aによる発電方法について詳述する。 First, the power generation method of the geothermal power generation system 1 will be described. A heat medium transfer pipe 10 is buried in the ground. It reaches deep into the earth. In addition, the medium injection pipe 50 reaches the bottom of the medium injection pipe 50 with the heat medium extraction pipe 80 connected to the inside of the medium injection pipe 50 . These heat medium transfer pipes 10 are used as a heat exchange section that absorbs heat obtained from the geothermal heat U. This pressurized water power generator A evaporates hot water to generate power through a steam turbine T. The power generation method by the pressurized water power generator A will be described in detail below.

例えば、温水サービスタンク4の温水(L1)は、加圧給水ポンプ3により5MPaに加圧され熱媒体移送管10の媒体注入管50に流量55t/hで送られ、地中深くの地熱帯Uまで移送される。210℃の地熱帯Uまで移送された温水は、地熱帯Uからの熱を有効熱伝導率の高い媒体注入管50から吸収し、最終的に200℃の熱水(L2)となる。そして、熱媒体取出管80から取り出された熱水(L3)は、出口での温度が200℃で、圧力が2.0MPaにより気水分離器Fに移送される。 For example, hot water (L1) in the hot water service tank 4 is pressurized to 5 MPa by the pressurized water supply pump 3 and sent to the medium injection pipe 50 of the heat medium transfer pipe 10 at a flow rate of 55 t / h. transferred to. The hot water transferred to the geothermal heat U at 210° C. absorbs heat from the geothermal heat U through the medium injection pipe 50 having a high effective thermal conductivity, and finally becomes hot water (L2) at 200° C. The hot water (L3) taken out from the heat medium take-out pipe 80 is transferred to the steam separator F with a temperature of 200° C. and a pressure of 2.0 MPa at the outlet.

気水分離器Fは、温度200℃の熱水(L3)を、圧力制御弁PV1により圧力を解放し、約0.6MPaに減圧沸騰させてフラッシュ率約11%で生成された蒸気量6t/hの蒸気を分離させる。気水分離器Fは、その生成した蒸気(V1)を蒸気タービンTに送る。
生成した蒸気(V1)は、温水サービスタンク4で生成された蒸気(V2)と気水分離器F内で合流する。合流した蒸気は(V1+V2)は、蒸気タービンTの回転により発電機Gを駆動させ発電する。この蒸気(V1+V2)により発電される発電量は、効率を80%とすると約112kWhの出力が得られる。
In the steam separator F, the hot water (L3) at a temperature of 200°C is depressurized by the pressure control valve PV1, boiled under reduced pressure to about 0.6 MPa, and the amount of steam generated at a flash rate of about 11% is 6 t/ h vapors are separated. The steam separator F sends the generated steam (V1) to the steam turbine T.
The generated steam (V1) joins the steam (V2) generated in the hot water service tank 4 in the steam separator F. The merged steam (V1+V2) drives the generator G with the rotation of the steam turbine T to generate electricity. The amount of power generated by this steam (V1+V2) is about 112 kWh when the efficiency is 80%.

また、温水サービスタンク4と配管で接続される気水分離器Fは、蒸気にならずに残った約89%の熱水(L4)を、温度160℃前後の温度を保ったまま圧力0.6MPaにより温水サービスタンク4へ流量49t/hで送る。 In addition, the steam separator F connected to the hot water service tank 4 by piping removes about 89% of the remaining hot water (L4) that has not turned into steam, while maintaining a temperature of around 160°C and a pressure of 0.00°C. It is sent to the hot water service tank 4 at a flow rate of 49 t/h at 6 MPa.

また、蒸気タービンTから排気された蒸気(V3)は、復水器6に送られる。復水器6に送られた蒸気(V4)は、空冷式や水冷式の冷却塔CTに送られ、冷却塔CTによって凝縮され圧力0.101MPaの100℃の温水(L10)に戻される。戻された温水(L10)は、流量6t/hで復水タンク14に貯留される。また、復水タンク14の温水(L6)は、復水ポンプ5により温水サービスタンク4に送られる。
そして、温水サービスタンク4の130℃前後の温水(L1)は、再び加圧給水ポンプ3により6MPaに加圧され熱媒体移送管10の媒体注入管50に流量55t/hで送られ、地中深くの地熱帯Uまで移送される。
Also, steam (V3) exhausted from the steam turbine T is sent to the condenser 6 . The steam (V4) sent to the condenser 6 is sent to an air-cooled or water-cooled cooling tower CT, condensed by the cooling tower CT and returned to hot water (L10) of 100° C. and a pressure of 0.101 MPa. The returned hot water (L10) is stored in the condensate tank 14 at a flow rate of 6 t/h. Hot water (L6) in the condensate tank 14 is sent to the hot water service tank 4 by the condensate pump 5 .
Then, the hot water (L1) of about 130° C. in the hot water service tank 4 is again pressurized to 6 MPa by the pressurized water supply pump 3 and sent to the medium injection pipe 50 of the heat medium transfer pipe 10 at a flow rate of 55 t/h. It is transported to the deep geotropic U.

図10は、加圧水発電装置1の熱媒体移送管10の深度と熱水の温度分布の関係図である。破線は、地中の温度分布21を示しており、実線は、媒体注入管50及び熱媒体取出管80の熱水L1、L2、L3の温度分布を示している。
一点鎖線を境界とし、上方の断熱領域22は、媒体注入管50の有効熱伝導率が0.1W/m・K以下の材質を採用した断熱効果が優れた配管を使用している。また一点鎖線を境界とし、下方の吸収領域26は、媒体注入管50の有効熱伝導率が50W/m・K以上の材質を採用した熱吸収が優れた配管を使用している。
FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the depth of the heat medium transfer pipe 10 of the pressurized water power generator 1 and the temperature distribution of the hot water. A dashed line indicates the underground temperature distribution 21 , and a solid line indicates the temperature distributions of the hot water L1, L2, L3 in the medium injection pipe 50 and the heat medium extraction pipe 80 .
Bounded by the alternate long and short dash line, the upper heat insulating region 22 uses a pipe with an excellent heat insulating effect that employs a material having an effective thermal conductivity of 0.1 W/m·K or less for the medium injection pipe 50 . In the absorption region 26 below the dashed line, the medium injection pipe 50 is made of a material having an effective thermal conductivity of 50 W/m·K or more and has excellent heat absorption.

また、熱媒体取出管80は、断熱領域22及び吸熱領域26にかかわらず有効熱伝導率が0.1W/m・K以下の材質を採用した断熱効果が優れた配管を使用している。断熱効果により、媒体注入管50の途中の温度変化に影響されず、最深部の地熱帯Uの熱を吸収した熱水(L2)を圧力調整弁PV1まで移送することができる。 In addition, the heat medium take-out pipe 80 is made of a material having an effective thermal conductivity of 0.1 W/m·K or less regardless of the heat insulation area 22 and the heat absorption area 26, and has an excellent heat insulation effect. Due to the heat insulating effect, the hot water (L2) that has absorbed the heat of the deepest geotropical zone U can be transferred to the pressure regulating valve PV1 without being affected by temperature changes in the middle of the medium injection pipe 50 .

図9は、水の状態変化の概要図である。図9には、水が固体・液体・気体と変化する際の温度と圧力が示されている。三重点から臨界点までの実線は蒸発曲線27を示している。大気圧での沸点は100℃であって0.101MPaを示している。線上のC点では200℃の温度の場合において、圧力が1.554MPaの圧力より少ない場合には、水の状態から気体すなわち蒸気へと変化する境界ラインである。 FIG. 9 is a schematic diagram of the state change of water. FIG. 9 shows the temperature and pressure when water changes from solid to liquid to gas. A solid line from the triple point to the critical point indicates the evaporation curve 27 . The boiling point at atmospheric pressure is 100°C, indicating 0.101 MPa. At point C on the line, at a temperature of 200° C., if the pressure is less than 1.554 MPa, it is the boundary line where the state of water changes to gas, ie steam.

線上のD点では210℃の温度の場合において、圧力が1.907MPaより少ない場合には水の状態から気体すなわち蒸気へと変化する境界ラインとなる。
また、斜線で示す加圧領域23は、熱水L3が蒸気とならない圧力の領域を示しており、加圧給水ポンプ3は、圧力損失を考慮して圧力値を設定する。
At point D on the line, when the temperature is 210° C. and the pressure is less than 1.907 MPa, the state of water becomes a boundary line that changes to gas, that is, steam.
A pressurization region 23 indicated by diagonal lines indicates a pressure region in which the hot water L3 does not become steam, and the pressurization water supply pump 3 sets the pressure value in consideration of the pressure loss.

温度分布21は、地熱帯Uの深部に近づくにつれて温度が上昇し220℃に達している。媒体注入管50及び熱媒体取出管80の有効熱伝導率は、50W/m・Kの材質を採用しているため、媒体注入管50に導かれる温水(L1)は、地中の温度分布21に沿って温度分布22が上昇する。 In the temperature distribution 21, the temperature rises and reaches 220° C. as the depth of the geotropical zone U approaches. The effective thermal conductivity of the medium injection pipe 50 and the heat medium extraction pipe 80 is 50 W/m·K. The temperature distribution 22 rises along .

ここで、熱媒体取出管80の有効熱伝導率を0.1W/m・Kと小さく設定したとしても、熱媒体取出管80の出口の熱水L3の圧力がC点より低い場合には、温度分布は、蒸発曲線27よりも低くなっているため蒸気が発生し、沸点に近づくように温度低下が発生する。 Here, even if the effective thermal conductivity of the heat medium take-out pipe 80 is set as low as 0.1 W/m·K, when the pressure of the hot water L3 at the outlet of the heat medium take-out pipe 80 is lower than point C, Since the temperature distribution is lower than the evaporation curve 27, steam is generated and the temperature is lowered so as to approach the boiling point.

熱媒体取出管80内で水から蒸気へと変化すると、所謂気液2相流となり、熱水の単相流の場合に比べて熱伝達率が数10倍になるため、熱媒体取出管80あるいは媒体注入管50を流れる低温下降流L1に熱が奪われやすくなる。その熱損失を防ぎエネルギーを蓄えたまま移送するためには、熱水を冷め難くする必要がある。
そして、地熱帯Uで熱せられた沸点以上の熱水は、冷めないようにし気水分離器Fまで運ぶことにより熱損失が少なくなる。熱損失を少なくするには、上述したように図13の蒸発曲線27よりも高い圧力を保つ必要がある。
When water changes to steam in the heat medium take-out pipe 80, it becomes a so-called gas-liquid two-phase flow. Alternatively, heat is likely to be lost by the low-temperature descending flow L1 flowing through the medium injection pipe 50 . In order to prevent the heat loss and transport the hot water with the energy stored, it is necessary to make it difficult to cool the hot water.
The hot water having a boiling point or higher heated in the geotropical zone U is conveyed to the steam separator F without cooling, thereby reducing heat loss. In order to reduce the heat loss, it is necessary to keep the pressure higher than the evaporation curve 27 in FIG. 13 as described above.

特に、熱交換器となる熱媒体移送管10内に温度差が生じ、これに伴って水の密度差に起因する浮力が発生する。加圧給水ポンプ3は、浮力だけの自然循環だけでは必要な流量を移送する圧力は足りず、媒体注入管50及び熱媒体取出管80の圧力損失等を考慮しなければならない。 In particular, a temperature difference occurs in the heat medium transfer pipe 10, which serves as a heat exchanger, and buoyancy is generated due to the density difference of water. The pressurized water supply pump 3 does not have enough pressure to transfer the necessary flow rate only by natural circulation of buoyancy, and the pressure loss of the medium injection pipe 50 and the heat medium extraction pipe 80 must be considered.

また、加圧給水ポンプ3は、蒸発曲線27よりも高い圧力を保つために加圧給水ポンプ3によって圧力を高い状態に保ち、熱媒体移送管10内で熱媒体を沸騰させない状態を保つことが重要である。地熱帯Uで吸収した熱量を保持した熱水L3の状態、所謂単相流の状態で圧力調整弁PV1へ移送することが地下の熱を有効に利用することができる本発明の利点である。 In addition, the pressurized water supply pump 3 maintains a high pressure in order to maintain a pressure higher than the evaporation curve 27, thereby maintaining a state in which the heat medium in the heat medium transfer pipe 10 is not boiled. is important. An advantage of the present invention is that underground heat can be effectively used by transferring the hot water L3 that retains the amount of heat absorbed in the geotropical zone U, that is, in a so-called single-phase flow state, to the pressure control valve PV1.

以上のことから、本発明では図10の網掛けに示すように媒体注入管50及び熱媒体取出管80の断熱領域を、有効熱伝導率を0.1W/m・K以下とする材料で形成した。最も良いのは0.05W/m・Kから0.001W/m・Kの断熱性能を有するものがよい。 断熱性能を保つことによって、出口での温度低下を防ぎ、結果加圧給水ポンプ3の圧力を高く設定しなくとも良くなるという利点となる。図14において、破線は、地熱帯Uを含んだ地中の温度分布21を示しており、実線は、熱水の温度分布25を示している。 In view of the above, in the present invention, the heat insulating regions of the medium injection pipe 50 and the heat medium extraction pipe 80 are formed of a material having an effective thermal conductivity of 0.1 W/m·K or less, as shown by the hatching in FIG. bottom. The best ones are those having a heat insulation performance of 0.05 W/m·K to 0.001 W/m·K. By maintaining the heat insulation performance, the temperature drop at the outlet is prevented, and as a result, there is an advantage that the pressure of the pressurized water supply pump 3 does not need to be set high. In FIG. 14, the dashed line indicates the underground temperature distribution 21 including the geotropical zone U, and the solid line indicates the temperature distribution 25 of the hot water.

また、熱水L3の出口圧力は、媒体注入管50及び熱媒体取出管80の圧力損失を考慮して、加圧給水ポンプ3によって少なくとも図9の蒸発曲線27よりも大きい圧力範囲23が望ましく、温度が沸点以上である熱水のまま移送できるように蒸気を発生させない圧力とした。 Considering the pressure loss in the medium injection pipe 50 and the heat medium extraction pipe 80, the outlet pressure of the hot water L3 is desirably in a pressure range 23 that is at least higher than the evaporation curve 27 in FIG. The pressure was set so as not to generate steam so that the hot water whose temperature is above the boiling point can be transferred as it is.

更に、地中の温度分布の高い領域すなわち発電に必要な吸熱領域において媒体注入管50は、有効熱伝導率の高い50W/m・Kの材料で形成した。特に高ければ高い有効熱伝導率であればよいが、地中内での圧力や腐食を考慮すると金属製の材料で形成するのが望ましく、有効熱伝導率は、20W/m・K以上であればよい。 Furthermore, the medium injection pipe 50 was made of a material with a high effective thermal conductivity of 50 W/m·K in the area of high underground temperature distribution, that is, the heat absorption area required for power generation. The higher the effective thermal conductivity, the better. However, considering the pressure and corrosion in the ground, it is desirable to use a metal material, and the effective thermal conductivity should be 20 W/m K or more. Just do it.

(第2実施形態)
第2実施形態にかかる地熱発電システム200を、図12を参照して説明する。図12は、第2実施形態にかかる本発明の地熱発電システム200の構成を示す概要図である。尚、第1実施形態と同じ箇所には同じ符号が付してあり、上述した記載については省略する。
バイナリー発電装置Bを、図12を参照して説明すると、バイナリー発電装置Bは、主に加圧水発電装置1bと接続される熱交換部150と、蒸気タービンT2と、発電機G2、受電設備TF2、冷却器154及び循環ポンプ155とで構成されている。
(Second embodiment)
A geothermal power generation system 200 according to the second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 12 is a schematic diagram showing the configuration of the geothermal power generation system 200 of the present invention according to the second embodiment. The same reference numerals are given to the same parts as in the first embodiment, and the above description is omitted.
The binary power generator B will be described with reference to FIG. 12. The binary power generator B mainly includes a heat exchange section 150 connected to the pressurized water power generator 1b, a steam turbine T2, a generator G2, a power receiving facility TF2, It is composed of a cooler 154 and a circulation pump 155 .

本発明では、加圧水発電装置1bに設けられる熱媒体移送管10から得られた熱水L3を気水分離器Fにて蒸気を分離し、蒸気とならなかったドレンL4を一旦、貯留タンク11に貯留させる。また、タービンTから得られた蒸気V3は、復水器6で熱水に戻し貯留タンク11に貯留させる。貯留部11に蓄えられた熱水L4は、バイナリー発電装置Bの熱交換器151に供給される。 In the present invention, the hot water L3 obtained from the heat medium transfer pipe 10 provided in the pressurized water power generator 1b is separated into steam by the steam separator F, and the drain L4 that has not become steam is temporarily stored in the storage tank 11. store. Also, the steam V3 obtained from the turbine T is returned to hot water by the condenser 6 and stored in the storage tank 11 . The hot water L4 stored in the reservoir 11 is supplied to the heat exchanger 151 of the binary power generator B. As shown in FIG.

この熱交換部150の部分で熱せられた作動媒体M1は、蒸発して蒸気タービンT2を回転させ、その回転により発電機G2が発電を行う。
受電設備TFは、電気を供給し、送電網を介して電力会社等に電気を供給するものである。ここで作動媒体Mは、可燃性や毒性のない不活不活性ガスのHFC-245fa、R245fa等や沸点の低い媒体(水とアンモニアの混合物等、炭化水素(ペンタン))等が使用される。
The working medium M1 heated in the heat exchange section 150 evaporates to rotate the steam turbine T2, and the rotation causes the generator G2 to generate electricity.
The power receiving facility TF supplies electricity to a power company or the like via a power transmission network. Here, the working medium M may be HFC-245fa, R245fa, etc., which are non-flammable or non-toxic inert gases, or a medium with a low boiling point (a mixture of water and ammonia, etc., hydrocarbon (pentane)), or the like.

蒸気タービンT2は、膨張タービン等が使用されている。蒸気タービンT2を通過した作動媒体M2は、冷却器156の冷却水157a、158bによって冷却される。また、作動媒体M3を気体から液体等に凝縮させ循環ポンプ155によって再度、熱交換器152へ送られる。 An expansion turbine or the like is used as the steam turbine T2. The working medium M2 that has passed through the steam turbine T2 is cooled by cooling water 157a, 158b of the cooler 156. Also, the working medium M3 is condensed from gas to liquid or the like and sent to the heat exchanger 152 again by the circulation pump 155 .

冷却水157b、158bを、加圧水発電装置1bの給水ユニット18に設けられる原水16に配管し、熱交換することで、原水16は温められ冷却水157b、158bは冷やされるため地熱発電システム200の全系において熱の有効な置換が行われる。原水16は、暖められることで温水サービスタンク4に復水ユニット17を介さず直接投入することが可能となる。 The cooling water 157b, 158b is piped to the raw water 16 provided in the water supply unit 18 of the pressurized water power generator 1b, and heat is exchanged. There is an effective displacement of heat in the system. The raw water 16 can be directly injected into the hot water service tank 4 without going through the condensing unit 17 by being heated.

このような作動媒体(M1乃至M3)を利用する事によって、70℃から95℃の温水であっても9t/hから24t/hの流量が有れば発電が可能となる。このシステムにおいては、媒体が閉じられた系の中で熱交換を行うシステムとなっている。 By using such working mediums (M1 to M3), even with hot water of 70° C. to 95° C., power generation is possible if there is a flow rate of 9 t/h to 24 t/h. In this system, heat exchange is performed in a system in which the medium is closed.

作動媒体(M1乃至M3)は、熱交換する温度によって使用できる媒体が決まるため、バイナリー発電装置Bによって温度の制限が設けられる場合がある。その場合にも対応できるように加圧水発電装置1bは、復水ユニット17の空冷塔CTを利用した温度調整システム161が設けられている。特に、蒸気とならなかったドレンL4の温度が高い場合に、バイナリー発電装置Bの設定温度に合わせた領域まで温度を下げることが可能である。 Since the working medium (M1 to M3) that can be used is determined by the temperature at which heat is exchanged, the binary power generator B may impose a temperature limit. The pressurized water power generator 1b is provided with a temperature control system 161 using the air cooling tower CT of the condensate unit 17 so as to be able to cope with such a case. In particular, when the temperature of the drain L4 that has not turned into steam is high, it is possible to lower the temperature to a range that matches the set temperature of the binary power generator B.

尚、熱媒体移送管10から送られた熱水L3を直接熱交換器151にて供給し、バイナリー発電装置Bで発電するような構造であっても良く、最深部Uでの地熱井の温度が低い場合に効率よく地中熱を利用して発電することが可能である。 The hot water L3 sent from the heat medium transfer pipe 10 may be directly supplied by the heat exchanger 151, and the binary power generation device B may be configured to generate power. It is possible to efficiently use geothermal heat to generate power when the temperature is low.

(第3実施形態)
第3実施形態にかかる地熱発電システム300を、図13を参照して説明する。図13は、第3実施形態にかかる本発明の地熱発電システム300の構成を示す概要図である。尚、第1実施形態及び第2実施形態と同じ箇所には同じ符号が付してあり、上述した記載については省略する。
バイナリー発電装置Cを、図13を参照して説明すると、バイナリー発電装置Cは、加圧水発電装置1bと接続される第1熱交換部150c、第2熱交換部156c、蒸気タービンT2、蒸気タービンT3と、発電機G2、発電機G3、受電設備TF2、冷却器164c、第1循環ポンプ155c及び第2循環ポンプ165c、とで構成されている。
(Third embodiment)
A geothermal power generation system 300 according to the third embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 13 is a schematic diagram showing the configuration of a geothermal power generation system 300 of the present invention according to the third embodiment. The same reference numerals are given to the same parts as those in the first embodiment and the second embodiment, and the above description is omitted.
The binary power generator C will be described with reference to FIG. 13. The binary power generator C includes a first heat exchange section 150c, a second heat exchange section 156c connected to the pressurized water power generator 1b, a steam turbine T2, and a steam turbine T3. , a generator G2, a generator G3, a power receiving facility TF2, a cooler 164c, a first circulation pump 155c, and a second circulation pump 165c.

本発明では、加圧水発電装置1cに設けられる熱媒体移送管10から得られた熱水L3を気水分離器Fにて蒸気を分離し、蒸気とならなかったドレンL4を第1熱交換器151cに通過させる。
この第1熱交換部150cの部分で熱せられた作動媒体M1は、蒸発して蒸気タービンT2を回転させ、発電機G2により発電を行っている。
In the present invention, the hot water L3 obtained from the heat medium transfer pipe 10 provided in the pressurized water power generator 1c is separated into steam by the steam separator F, and the drain L4 that does not become steam is transferred to the first heat exchanger 151c. pass through.
The working medium M1 heated in the first heat exchange section 150c evaporates to rotate the steam turbine T2, thereby generating power by the generator G2.

受電設備TF2は、電気を供給し、送電網を介して電力会社等に電気を供給するものである。ここで作動媒体M(M1乃至M23)は、可燃性や毒性のない不活性ガスのHFC-245fa、R245fa等や沸点の低い媒体(水とアンモニアの混合物等、炭化水素(ペンタン))等が使用される。また、本実施例では、バイナリー発電装置Cに使用される作動媒体(M1乃至M3)を高温の沸点領域を持つ作動媒体と、作動媒体(M1乃至M3)よりも沸点の低い作動媒体(M21乃至M23)の2種類の沸点領域を持つ作動媒体を使用することにより多段階における熱利用が可能となり、効率よく発電することができる。 The power receiving facility TF2 supplies electricity to a power company or the like via a power transmission network. Here, the working medium M (M1 to M23) is a non-flammable or non-toxic inert gas HFC-245fa, R245fa, etc., or a medium with a low boiling point (a mixture of water and ammonia, etc., hydrocarbon (pentane)), etc. be done. Further, in this embodiment, the working medium (M1 to M3) used in the binary power generator C is a working medium having a high boiling point range and a working medium (M21 to M3) having a boiling point lower than that of the working medium (M1 to M3). By using a working medium having two types of boiling point regions of M23), heat can be utilized in multiple stages, and electric power can be efficiently generated.

蒸気タービンT2及びT3は、膨張タービン等が使用されている。蒸気タービンT2を通過した作動媒体M2は、第2熱交換部154cの第2熱交換器153cによって熱交換が行われ冷却される。また、作動媒体M3を気体から液体等に凝縮させ循環ポンプ155cによって再度、熱交換器152cへ送られる。
また、第2熱交換部154cの第2熱交換器153cによって熱交換が行われ、第2熱交換部164cにて熱せられた作動媒体M21は、蒸発して蒸気タービンT3を回転させ、発電機G3により発電を行っている。
Expansion turbines or the like are used as the steam turbines T2 and T3. The working medium M2 that has passed through the steam turbine T2 is heat-exchanged and cooled by the second heat exchanger 153c of the second heat exchange section 154c. Also, the working medium M3 is condensed from gas to liquid or the like and sent to the heat exchanger 152c again by the circulation pump 155c.
Further, heat exchange is performed by the second heat exchanger 153c of the second heat exchange section 154c, and the working medium M21 heated by the second heat exchange section 164c evaporates to rotate the steam turbine T3, thereby generating a power generator. Power is generated by G3.

蒸気タービンT3を通過した作動媒体M21は、冷却器164cの冷却水157c、158cによって冷却される。また、作動媒体M23を気体から液体等に凝縮させ循環ポンプ165cによって再度、第2熱交換部154cへ送られる。
冷却水157c、158cを加圧水発電装置1cの給水ユニット18に設けられる原水16に配管し、熱交換することで、原水16は温められ冷却水157c、158cは冷やされるため地熱発電システム300の全系において熱の有効な置換が行われる。原水16は、暖められることにより温水サービスタンク4に復水ユニット17を介さず直接投入することが可能となる。
The working medium M21 that has passed through the steam turbine T3 is cooled by cooling water 157c, 158c of the cooler 164c. Also, the working medium M23 is condensed from gas to liquid or the like, and sent again to the second heat exchange section 154c by the circulation pump 165c.
The cooling water 157c, 158c is piped to the raw water 16 provided in the water supply unit 18 of the pressurized water power generator 1c, and heat is exchanged, so that the raw water 16 is warmed and the cooling water 157c, 158c is cooled. An efficient displacement of heat takes place at . The raw water 16 can be directly injected into the hot water service tank 4 without going through the condensing unit 17 by being heated.

尚、上述した熱交換器や復水器に接続される作動媒体又は水等の媒体を冷却する方法は、これらに限定する必要はなく、ペルチェ素子を利用した熱の交換方法により冷却する方法等の様々な方法が考えられる。 The method of cooling the working medium or water connected to the heat exchanger or condenser described above is not limited to these, and a method of cooling by a heat exchange method using a Peltier element, etc. Various methods are conceivable.

(第4実施形態)
第4実施形態にかかる地熱発電システム100を、図14を参照して説明する。図14は、第4実施形態にかかる本発明の地熱発電システム100の構成を示す概要図である。尚、第1実施形態乃至第3実施形態と同じ箇所には同じ符号が付してあり、上述した記載については省略する。
バイナリー発電装置Bを、図14を参照して説明すると、バイナリー発電装置Bは、主に加圧水熱交換装置1aと接続される熱交換部150と、蒸気タービンT2と、発電機G2、受電設備TF2、冷却器154及び循環ポンプ155とで構成されている。
(Fourth embodiment)
A geothermal power generation system 100 according to the fourth embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 14 is a schematic diagram showing the configuration of the geothermal power generation system 100 of the present invention according to the fourth embodiment. The same reference numerals are assigned to the same parts as in the first to third embodiments, and the above description is omitted.
The binary power generation device B will be described with reference to FIG. 14. The binary power generation device B mainly includes a heat exchange section 150 connected to the pressurized water heat exchange device 1a, a steam turbine T2, a power generator G2, and a power receiving facility TF2. , a cooler 154 and a circulation pump 155 .

地熱発電システム100は、加圧水熱交換器1aに設けられる媒体移送管10から加圧した熱水L3を、蒸気とせずに熱水のまま熱交換器151に通過させる。地熱発電システム100は、このように気水分離器Fを設けていないため、地中熱を熱水により吸収し直接利用することで損出を少なくし地中熱を回収して発電に役立てることができる In the geothermal power generation system 100, the hot water L3 pressurized from the medium transfer pipe 10 provided in the pressurized water heat exchanger 1a is passed through the heat exchanger 151 as hot water without being steamed. Since the geothermal power generation system 100 is not provided with the steam separator F as described above, the geothermal heat is absorbed by the hot water and directly used to reduce the loss and recover the geothermal heat for power generation. can

この熱交換部150の部分で熱せられた作動媒体M1は、蒸発して蒸気タービンT2を回転させ、発電機G2により発電を行っている。
受電設備TFは、電気を供給し送電網を介して電力会社等に電気を供給するものである。ここで作動媒体M1、M2、M3は、可燃性や毒性のない不活不活性ガスのHFC-245fa、R245fa等や沸点の低い媒体(水とアンモニアの混合物等、炭化水素(ペンタン))等が使用される。
The working medium M1 heated in the heat exchange section 150 evaporates to rotate the steam turbine T2, thereby generating power by the generator G2.
The power receiving facility TF supplies electricity to an electric power company or the like via a power transmission network. Here, the working mediums M1, M2, and M3 are HFC-245fa, R245fa, etc., which are non-flammable and non-toxic inert inert gases, mediums with low boiling points (mixtures of water and ammonia, etc., hydrocarbons (pentane)), etc. used.

蒸気タービンT2は、膨張タービン等が使用されている。蒸気タービンT2を通過した作動媒体M2は、冷却器156の冷却水157a、158aによって冷却される。また、作動媒体M3は、気体から液体等に凝縮させ循環ポンプ155によって再度、熱交換器152へ送られる。 An expansion turbine or the like is used as the steam turbine T2. The working medium M2 that has passed through the steam turbine T2 is cooled by cooling water 157a, 158a of the cooler 156. Also, the working medium M3 is condensed from gas to a liquid or the like and sent to the heat exchanger 152 again by the circulation pump 155 .

地熱発電システム100は、このような作動媒体(M1乃至M3)を利用する事によって、70℃から95℃の温水であっても9t/hから24t/hの流量が有れば発電が可能である。このシステムにおいては、閉じられた系の中で作動媒体が熱交換を行うシステムとなっている。 By using such working media (M1 to M3), the geothermal power generation system 100 can generate power with a flow rate of 9t/h to 24t/h even with hot water of 70°C to 95°C. be. In this system, the working medium exchanges heat in a closed system.

また、加圧水熱交換装置1aに設けられるサービスタンク4は、熱交換器152で冷やされた熱水が貯留されるが、加圧水熱交換器1aの全系の圧力を一定に保つための要素として、加圧給水ポンプ3と並び必要となる。特に、メンテナンス等で加圧給水ポンプ3が停止した場合には、加圧水熱交換装置1aは、全系容量の内、約2t分の水の容量の上げ下げが起こるため、水位を一定に保ちスムーズに運転を再開するために、サービスタンク4の圧力を制御して水位を一定に保つことができる。 In addition, the service tank 4 provided in the pressurized water heat exchanger 1a stores the hot water cooled by the heat exchanger 152. As an element for keeping the pressure of the entire system of the pressurized water heat exchanger 1a constant, It is necessary along with the pressurized water supply pump 3. In particular, when the pressurized water supply pump 3 is stopped due to maintenance or the like, the pressurized water heat exchange device 1a increases or decreases the water capacity of about 2 tons out of the total system capacity. To resume operation, the pressure in the service tank 4 can be controlled to keep the water level constant.

(第5実施形態)
第5実施形態にかかる熱媒体移送管500及び熱媒体移送管500の施工方法について図15乃至図20を参照して説明する。図15は、第5実施形態にかかる本発明の熱媒体移送管500の一部を省略した縦断面図である。図16は、第5実施形態にかかる本発明の熱媒体移送管500を施工する途中の縦断面図である。図17は、第5実施形態にかかる本発明の熱媒体移送管500を施工する途中の縦断面図である。図18は、第5実施形態にかかる本発明の熱媒体移送管500の管ねじ継ぎ手51の部分を拡大した概要図である。図19は、第5実施形態にかかる本発明の変形例の熱媒体移送管500の一部を省略した縦断面図である。図20は、第5実施形態にかかる本発明の地熱発電システムの熱媒体移送管500の深度と熱水の温度分布の関係を示す関係図である。尚、第1実施形態乃至第4施形態と同じ箇所には同じ符号が付してあり、上述した記載については省略する。
(Fifth embodiment)
The heat medium transfer pipe 500 according to the fifth embodiment and the construction method of the heat medium transfer pipe 500 will be described with reference to FIGS. 15 to 20. FIG. FIG. 15 is a vertical cross-sectional view with a part omitted of the heat medium transfer pipe 500 of the present invention according to the fifth embodiment. FIG. 16 is a vertical cross-sectional view of the heat medium transfer pipe 500 of the present invention according to the fifth embodiment during construction. FIG. 17 is a vertical cross-sectional view of the heat medium transfer pipe 500 of the present invention according to the fifth embodiment during construction. FIG. 18 is an enlarged schematic view of the pipe screw joint 51 of the heat medium transfer pipe 500 of the present invention according to the fifth embodiment. FIG. 19 is a vertical cross-sectional view with a part omitted of the heat medium transfer pipe 500 of the modified example of the present invention according to the fifth embodiment. FIG. 20 is a relational diagram showing the relationship between the depth of the heat medium transfer pipe 500 and the temperature distribution of hot water in the geothermal power generation system of the present invention according to the fifth embodiment. The same reference numerals are assigned to the same parts as in the first to fourth embodiments, and the above description is omitted.

図15に示す熱媒体移送管500は、地表Sから地熱帯Uまで最深部3000mの深さまで延びて設けられている例を示している。熱媒体移送管500は、中心に、上述した熱媒体取出管80を設け、またその外周に上述した媒体注入管50、第1保護管31、第2保護管32及び第3保護管33を設けている。第1保護管31乃至第3保護管は、円環状となる管を地熱帯Uに向かい延設している。 The heat medium transfer pipe 500 shown in FIG. 15 shows an example in which the heat medium transfer pipe 500 is provided extending from the ground surface S to a depth of 3000 m at the deepest part. The heat medium transfer pipe 500 has the heat medium take-out pipe 80 in the center and the medium injection pipe 50, the first protection pipe 31, the second protection pipe 32 and the third protection pipe 33 on the outer circumference. ing. The first to third protective pipes 31 to 31 are annular pipes extending toward the geotropical zone U. As shown in FIG.

図20に示すように第1実施形態乃至第4実施形態に使用する加圧水発電装置1、1a、1b、1c(図1及び図12乃至図14)に熱媒体移送管500を適用した熱媒体移送管500の深度と熱水の温度分布の関係図である。破線は、地中の温度分布21を示しており、実線は、媒体注入管50及び熱媒体取出管80の熱水L1、L2、L3の温度分布を示している。 As shown in FIG. 20, a heat medium transfer pipe 500 is applied to the pressurized water power generators 1, 1a, 1b, and 1c (FIGS. 1 and 12 to 14) used in the first to fourth embodiments. 5 is a relational diagram between the depth of the pipe 500 and the temperature distribution of hot water. FIG. A dashed line indicates the underground temperature distribution 21 , and a solid line indicates the temperature distributions of the hot water L1, L2, L3 in the medium injection pipe 50 and the heat medium extraction pipe 80 .

一点鎖線を境界とし、上方の断熱領域22は、媒体注入管50の有効熱伝導率が0.1W/m・K以下の材質を採用した断熱効果が優れた配管を使用している。また一点鎖線を境界とし、下方の吸収領域26は、媒体注入管50の有効熱伝導率が50W/m・K以上の材質を採用した熱吸収が優れた配管を使用している。 Bounded by the alternate long and short dash line, the upper heat insulating region 22 uses a pipe with an excellent heat insulating effect that employs a material having an effective thermal conductivity of 0.1 W/m·K or less for the medium injection pipe 50 . In the absorption region 26 below the dashed line, the medium injection pipe 50 is made of a material having an effective thermal conductivity of 50 W/m·K or more and has excellent heat absorption.

また、熱媒体取出管80は、断熱領域22及び吸熱領域26にかかわらず有効熱伝導率が0.1W/m・K以下の材質を採用した断熱効果が優れた配管を使用している。断熱効果により、媒体注入管50の途中の温度変化に影響されず、最深部の地熱帯Uの熱を吸収した熱水(L2)を例えば、図1の圧力調整弁PV1まで移送することができる。 In addition, the heat medium take-out pipe 80 is made of a material having an effective thermal conductivity of 0.1 W/m·K or less regardless of the heat insulation area 22 and the heat absorption area 26, and has an excellent heat insulation effect. Due to the heat insulation effect, the hot water (L2) that has absorbed the heat of the deepest geotropical zone U can be transferred, for example, to the pressure control valve PV1 in FIG. 1 without being affected by temperature changes in the middle of the medium injection pipe 50. .

第1保護管31乃至第3保護管33は、断熱領域22に位置し各々に断熱構造を設けている。側壁を地熱セメント等により側壁を固めながら、掘削機により地中深く掘り進めるが、第1保護管31乃至第3保護管33は、掘削中の側壁の崩落を防いでいる。
図15及び図18に示すように、第1保護管31は、媒体注入管50の注入管40同士を接続する管ねじ継ぎ手51の下方に円盤状の熱水74の上方までの対流を遮蔽する共に、施工時等の暴噴を防ぐ対流遮蔽盤73(対流遮蔽手段)を設けている。対流遮蔽板73は、内径を管ねじ継ぎ手51の外径より小さくし、地下水の水圧等により上方へ抜けない構造となっている。
The first to third protection tubes 31 to 33 are located in the heat insulating region 22 and each have a heat insulating structure. While hardening the side walls with geothermal cement or the like, the excavator digs deep into the ground.
As shown in FIGS. 15 and 18, the first protective tube 31 shields convection from the disk-shaped hot water 74 below the tube screw joint 51 connecting the injection tubes 40 of the medium injection tube 50 to above. Both of them are provided with a convection shielding plate 73 (convection shielding means) for preventing outbursts during construction. The convection shielding plate 73 has an inner diameter smaller than the outer diameter of the pipe threaded joint 51, and has a structure that prevents it from coming off upward due to the hydraulic pressure of ground water or the like.

対流遮蔽盤73は、媒体注入管50と第1保護管31との隙間に下方から侵入した熱水が、上方にある温度の低い地下水と対流により混ざり温度の低い水と化すことを防ぐことにより、媒体注入管50の保温性能を更に高めている。従って、熱媒体移送管500は、対流遮蔽盤73を、上下方向に複数箇所も受けることにより、保温性能を更に高めることができる。尚、対流遮蔽盤73は、金属又は樹脂やゴム等の素材だけに限らず布等を敷き詰めて媒体注入管50の周囲に周設した構造であっても良い。 The convection shielding plate 73 prevents hot water that has entered the gap between the medium injection pipe 50 and the first protection pipe 31 from below from mixing with the low-temperature groundwater above due to convection and turning into low-temperature water. , the heat retention performance of the medium injection pipe 50 is further enhanced. Therefore, the heat medium transfer pipe 500 receives the convection shielding plate 73 at a plurality of locations in the vertical direction, thereby further enhancing the heat retention performance. The convection shielding board 73 is not limited to a material such as metal, resin, or rubber, and may have a structure in which cloth or the like is spread around the medium injection pipe 50 .

次に、熱媒体移送管500は、第1保護管31及び第2保護管32の間及び第2保護管32及び第3保護管33の間に、後述する施工方法により施工した断熱構造を設けている。 熱媒体移送管500は、第1保護管31及び第2保護管32の間及び第2保護管32及び第3保護管33の間に、発泡ポリスチレン等の軽量骨材を用いるか多量の気泡を混入または発生させたコンクリート、所謂発泡コンクリート36、37を使用し、クッション性、断熱性及び非吸水性を備えた断熱構造としている。
第1保護管31及び第2保護管32の間及び第2保護管32及び第3保護管33は、下方にコンクリート材により閉塞した閉塞部34、35を設けている。
Next, the heat medium transfer pipe 500 is provided with a heat insulating structure constructed by a construction method described later between the first protective pipe 31 and the second protective pipe 32 and between the second protective pipe 32 and the third protective pipe 33. ing. The heat medium transfer pipe 500 uses a lightweight aggregate such as polystyrene foam or a large amount of air bubbles between the first protective pipe 31 and the second protective pipe 32 and between the second protective pipe 32 and the third protective pipe 33 . Mixed or generated concrete, so-called foamed concrete 36, 37 is used to provide a heat insulating structure with cushioning, heat insulating and non-water absorbing properties.
Between the first protective pipe 31 and the second protective pipe 32 and between the second protective pipe 32 and the third protective pipe 33, there are provided closed portions 34 and 35 which are closed with concrete material.

閉塞部34、35は、下方からの媒体注入管50よりも温度の低い水の侵入を防止し、熱媒体移送管500の断熱性能を向上させている。尚、熱媒体移送管500の上方も図示しないコンクリート又は鋼鉄材で閉塞されており、上方からの水の浸入を防いでいる。 The closed portions 34 and 35 prevent water having a temperature lower than that of the medium injection pipe 50 from entering from below, and improve the heat insulating performance of the heat medium transfer pipe 500 . The upper portion of the heat medium transfer pipe 500 is also closed with concrete or steel (not shown) to prevent water from entering from above.

次に、図15乃至図17を参照し、本発明の熱媒体移送管500の施工方法について説明する。
先ず、掘削機械により最も大きな径で700m地点まで掘削する。掘削時は崩落が起きないように地熱セメント等により側壁を固めながら掘り進め、700m地点に到達した場合には、図16に示すように深さ10mから100mの区間をコンクリート材により充填した閉塞部35を形成し、上述した第3保護管33を埋設する。
Next, a construction method of the heat medium transfer pipe 500 of the present invention will be described with reference to FIGS. 15 to 17. FIG.
First, excavate to the point of 700 m with the largest diameter using excavating machinery. During excavation, the side walls are solidified with geothermal cement, etc., to prevent collapse. 35 is formed and the above-mentioned third protective tube 33 is embedded.

次に、図15及び図17に示すように掘削機の径を小さくし、第2保護管32が埋設できる程度の大きさで掘削を行い、1500m地点まで掘り進める。700m地点に到達した場合には、図17に示すように下方の全径であって深さ10mから100mの区間をコンクリート材により閉塞部34を形成し、上述した第2保護管32を埋設する。
次に、図15に示すように掘削機の径を更に小さくし、第1保護管31が埋設できる程度の大きさで掘削を行い、断熱領域22の1700m前後の位置まで掘り進め、上述した第1保護管31を埋設する。
Next, as shown in FIGS. 15 and 17, the diameter of the excavator is reduced, and excavation is performed to a size that allows the second protective pipe 32 to be buried, and the excavation is advanced to the point of 1500 m. When the 700 m point is reached, as shown in FIG. 17, a block portion 34 is formed with a concrete material in a section from 10 m to 100 m deep, and the above-described second protective pipe 32 is buried. .
Next, as shown in FIG. 15, the diameter of the excavator is further reduced, and excavation is performed to a size that allows the first protective pipe 31 to be buried, and the adiabatic area 22 is excavated to a position of about 1700 m, and the above-mentioned first pipe is excavated. 1 The protective tube 31 is buried.

最後に、図15に示すように掘削機の径を更に小さくし、媒体注入管50が埋設できる程度の大きさで掘削を行い、吸熱領域26の所望する温度の210の地熱帯Uまでの約3000m前後の位置まで掘り進め、上述した媒体注入管50及び熱媒体取出管80を埋設する。 Finally, as shown in FIG. 15, the diameter of the excavator is further reduced, and excavation is performed to a size that allows the medium injection pipe 50 to be buried. It is dug up to a position of about 3000 m, and the medium injection pipe 50 and the heat medium extraction pipe 80 are buried.

ここで、吸熱領域26は、必ずしも熱水が十分に存在するとは限らず、岩盤帯38又は破砕帯43も考えられる。掘削が最深部Uまで達した後、図15に示すように、吸熱領域26が岩盤帯38の場合には、媒体注入管50と地熱帯Uとの間の熱伝導を良好にするために、岩盤帯38と媒体注入管50間に伝達促進媒体39として水を満たす。水は後から注入しても良いが、水圧破砕時又は泥水掘削時に使用される水をそのまま残して使用する方法であっても良い。 Here, the endothermic region 26 does not always have enough hot water, and the bedrock zone 38 or the fracture zone 43 may also be considered. After the excavation reaches the deepest part U, as shown in FIG. Water is filled between the bedrock zone 38 and the medium injection pipe 50 as the transfer enhancing medium 39 . Water may be injected later, but a method of leaving the water used during hydraulic fracturing or mud excavation as it is may be used.

尚、熱媒体移送管500は、図19に示すように吸熱領域26が破砕帯43の場合には、水は、破砕帯の間が空隙が有り熱水がないため媒体注入管50と破砕帯43の間に伝達促進媒体39として水を受けるための金属製のコップ状の受け管75を挿入しても良い。そして、媒体注入管50と地熱帯Uとの間の熱伝導を良好にするために、受け管75と媒体注入管50間に伝達促進媒体39として水を満たす。尚、伝達促進媒体39は、水だけではなく媒体として熱伝達がし易い金属を含有させた液体状の樹脂等であっても良い。 As shown in FIG. 19, when the heat absorption region 26 is the crushing zone 43, the heat medium transfer pipe 500 has gaps between the crushing zones and there is no hot water. A metal cup-shaped receiving pipe 75 for receiving water as the transmission promoting medium 39 may be inserted between the pipes 43 . Water is filled between the receiving pipe 75 and the medium injection pipe 50 as a transfer promoting medium 39 in order to improve the heat conduction between the medium injection pipe 50 and the geothermal heat U. The transfer promoting medium 39 may be not only water but also a liquid resin or the like containing a metal that facilitates heat transfer as a medium.

以上のように、本発明は、熱吸収領域26における地熱帯Uが熱伝達が良くない岩盤帯38又は破砕帯43であっても熱媒体移送管500と地熱帯Uとの間に仲介物質を介在させ、地熱帯Uの熱を効率よく吸収することが可能である。 As described above, the present invention provides an intermediate substance between the heat medium transfer pipe 500 and the geotropical zone U even if the geotropical zone U in the heat absorption region 26 is the bedrock zone 38 or the fracture zone 43 with poor heat transfer. It is possible to intervene and absorb the heat of the geotropical zone U efficiently.

また、図24に示す受け管75は、図19に示す受け管75の下方の一部を現した概要図である。受け管75は、側面に貫通した通し孔となる媒体移動孔76が設けられている。受け管75は、地熱帯Uが、熱水等の流体状の媒体で覆われているときに、熱水等の媒体が媒体移動孔76を通して移動可能なように孔を設けている。 A receiving tube 75 shown in FIG. 24 is a schematic diagram showing a lower part of the receiving tube 75 shown in FIG. The receiving tube 75 is provided with a medium moving hole 76 which is a through hole penetrating through the side surface. The receiving pipe 75 is provided with a hole so that the medium such as hot water can move through the medium moving hole 76 when the geothermal field U is covered with a fluid medium such as hot water.

受け管75は、岩盤等の崩落により媒体注入管50が岩盤等で押しつぶされないように保護し、また媒体注入管50の側壁と熱水等の媒体とが接触する領域に岩等が入り込まないようにしている。
尚、媒体移動孔76は、金属等での網状に形成した孔であっても良い。このように受け管75は、地熱帯Uが熱水の場合に、岩や砂等を媒体注入管50に接触させないような構造を採るのが好ましく、熱水等の流体が媒体注入管50に接触する領域を確保する事が可能である。
The receiving pipe 75 protects the medium injection pipe 50 from being crushed by the bedrock or the like due to collapse of the bedrock or the like, and prevents rocks or the like from entering the region where the side wall of the medium injection pipe 50 contacts the medium such as hot water. I'm trying
Incidentally, the medium moving hole 76 may be a hole made of metal or the like and formed in a mesh shape. In this way, the receiving pipe 75 preferably has a structure that prevents rocks, sand, etc. from coming into contact with the medium injection pipe 50 when the geothermal heat U is hot water. It is possible to secure a contact area.

(第6実施形態)
第6実施形態にかかる本発明の地熱発電システム400の構成を図21乃至図22を参照し説明する。図21は、第6実施形態にかかる本発明の地熱発電システム400の構成を示す概要図である。図22は、第6実施形態にかかる本発明の熱媒体移送管410fの構成を示す概要図である。
(Sixth embodiment)
A configuration of a geothermal power generation system 400 of the present invention according to a sixth embodiment will be described with reference to FIGS. 21 and 22. FIG. FIG. 21 is a schematic diagram showing the configuration of a geothermal power generation system 400 of the present invention according to the sixth embodiment. FIG. 22 is a schematic diagram showing the configuration of a heat medium transfer pipe 410f of the present invention according to the sixth embodiment.

図21に示すように地熱発電システム400は、主に加圧給水ポンプ3、複数の熱媒体移送管410(a~f)、温水サービスタンク4、復水ユニット17、給水ユニット18、気水分離器F、蒸気タービンT、発電機G及び受電設備TFとから構成されている。
地熱発電システム400は、加圧給水ポンプ3から地中の最深部にて媒体注入管50によって供給される媒体としての水を熱交換し、熱水となった水を加圧しながら熱媒体取出管80によって地上に移送する。移送された熱水L3は、圧力調整弁PV1により減圧沸騰させ気水分離器Fに移送される。
As shown in FIG. 21, the geothermal power generation system 400 mainly includes a pressurized water supply pump 3, a plurality of heat medium transfer pipes 410 (a to f), a hot water service tank 4, a condensate unit 17, a water supply unit 18, and a steam separator. It consists of a vessel F, a steam turbine T, a generator G and a power receiving facility TF.
The geothermal power generation system 400 heat-exchanges water as a medium supplied from the pressurized water supply pump 3 through the medium injection pipe 50 at the deepest part of the earth, and pressurizes the water that has become hot water while discharging the heat medium extraction pipe. 80 to the ground. The transferred hot water L3 is decompressed and boiled by the pressure regulating valve PV1 and transferred to the steam separator F.

気水分離器Fにて蒸気と熱水を分離し、発生した蒸気V1は、蒸気タービンTに供給される。地熱発電システム400は、発生した蒸気V1を蒸気タービンTに供給することで、発電機Gを回転させて発電を行い、受電設備TFに電気を供給し送電網を介して電力会社等に電気を供給している。
蒸気タービンTは、タービン形式だけでなくスクリュー形式のもの等であってもよく、蒸気によって発電可能なものであればよい。
Steam and hot water are separated by the steam separator F, and the generated steam V1 is supplied to the steam turbine T. The geothermal power generation system 400 supplies the generated steam V1 to the steam turbine T to rotate the generator G to generate electricity, supplies electricity to the power receiving equipment TF, and supplies electricity to the electric power company or the like via the power transmission network. are supplying.
The steam turbine T may be of not only a turbine type but also a screw type or the like as long as it can generate electricity with steam.

気水分離器Fに供給される熱水L3の全量は、蒸気V1とされることがないため、気水分離器Fから多量の熱水L4いわゆるドレンが温水サービスタンク4に送られる。また、蒸気タービンTで排気された蒸気V3は、復水ユニット17に送られ、復水ユニット17に送られた蒸気V4は、復水器6に接続される冷却塔15に送られる。送られた蒸気V4は、凝縮され水に戻され復水器6を経由し、復水タンク14に一旦蓄えられてから復水ポンプ5によって温水サービスタンク4に送られる。 Since the entire amount of hot water L3 supplied to the steam separator F is not converted into steam V1, a large amount of hot water L4, so-called drain, is sent from the steam separator F to the hot water service tank 4. The steam V3 exhausted from the steam turbine T is sent to the condensing unit 17, and the steam V4 sent to the condensing unit 17 is sent to the cooling tower 15 connected to the condenser 6. The sent steam V4 is condensed and returned to water, passes through the condenser 6, is temporarily stored in the condensate tank 14, and is sent to the hot water service tank 4 by the condensate pump 5. - 特許庁

温水サービスタンク4の温水L8は、加圧給水ポンプ3により温水L1として熱媒体移送管410へ移送される。加圧給水ポンプ3で移送される温水L1は、再度地熱帯Uのある深部で地中熱から熱を吸収し熱交換される。熱交換した熱水L2は、後述する熱媒体移送管410により加圧給水ポンプ3で移送される。
尚、本発明は、複数の熱媒体移送管(410a乃至410f)を上述した実施例2乃至実施例5のAからBのバイナリー等の発電設備に適用することも可能である。
The hot water L8 in the hot water service tank 4 is transferred to the heat medium transfer pipe 410 as the hot water L1 by the pressurized water supply pump 3 . The hot water L1 transferred by the pressurized water supply pump 3 absorbs heat from the underground heat again in the deep part where the geotropical zone U exists, and is heat-exchanged. The heat-exchanged hot water L2 is transferred by the pressurized water supply pump 3 through a heat medium transfer pipe 410, which will be described later.
It should be noted that the present invention can also be applied to a plurality of heat medium transfer pipes (410a to 410f) in power generation equipment such as the binary generators A to B of the second to fifth embodiments described above.

図21に示すように、熱媒体移送管410は、複数の熱媒体移送管(410a乃至410f)が地表Sから地熱帯Uまで設置されている。図22を参照し、熱媒体移送管410(410a乃至410f)の代表例として熱媒体移送管410fを説明する。
地熱発電システム400は、地熱帯Uの地中熱を媒体注入管50が吸収し、熱媒体としての熱水(L2)と熱交換し、地上に熱水(L3)を移送するが、媒体注入管50の付近の地熱帯Uの熱が回復しない場合等の理由により、伝達促進媒体39の温度低下がある場合には、熱媒体移送管410fの地上側に設けた流路切替弁413及び流路切替弁414を切り替えて、地熱帯Uまで至る熱媒体移送管410f内で熱媒体としての水を循環する構造としている。
As shown in FIG. 21 , the heat medium transfer pipe 410 includes a plurality of heat medium transfer pipes (410a to 410f) installed from the ground surface S to the geotropical zone U. As shown in FIG. A heat medium transfer pipe 410f will be described as a representative example of the heat medium transfer pipes 410 (410a to 410f) with reference to FIG.
In the geothermal power generation system 400, the medium injection pipe 50 absorbs the underground heat of the geothermal heat U, heat-exchanges with hot water (L2) as a heat medium, and transfers the hot water (L3) to the ground. If the temperature of the transfer promoting medium 39 drops due to reasons such as when the heat in the geothermal heat U near the pipe 50 does not recover, the flow path switching valve 413 provided on the ground side of the heat medium transfer pipe 410f and the flow A structure is adopted in which water as a heat medium is circulated in the heat medium transfer pipe 410f reaching the geotropical zone U by switching the path switching valve 414 .

熱媒体移送管410f内で熱水L3を循環させる場合には、沸騰しないように圧力を掛けて循環するための圧送ポンプ411を設けている。また、地熱発電システム400は、加圧給水ポンプ3により通常の発電時であっても沸騰しないように圧力を掛けて複数の熱媒体移送管410の経路を循環するが、加圧給水ポンプ3が一台では足りない場合に、圧送ポンプ411を使用する。圧送ポンプ411は、熱媒体移送管410f内の圧力が一定となるように圧力調整の役割をしている。 When the hot water L3 is circulated within the heat medium transfer pipe 410f, a pumping pump 411 is provided for applying pressure to circulate the hot water so that it does not boil. In addition, the geothermal power generation system 400 circulates through the paths of the plurality of heat medium transfer pipes 410 by applying pressure by the pressurized water supply pump 3 so as not to boil even during normal power generation. When one unit is not enough, the compressing pump 411 is used. The pressure-feeding pump 411 plays a role of pressure regulation so that the pressure in the heat medium transfer pipe 410f is constant.

熱媒体移送管410f内で圧力を掛けて沸騰しないようにし、熱水を単相流のまま熱媒体移送管410f内を循環させることにより、熱水を気液2相流で熱媒体移送管410f内を循環させる場合とを比較し、有効に地熱帯Uから熱を吸収することが可能である。 By applying pressure in the heat medium transfer pipe 410f to prevent boiling and circulating the hot water in the heat medium transfer pipe 410f as a single-phase flow, the hot water is circulated in the gas-liquid two-phase flow in the heat medium transfer pipe 410f. It is possible to effectively absorb heat from the geotropical zone U as compared with the case of circulating inside.

熱媒体移送管410fは、循環経路の途中に熱水L3の温度及び圧力を測定する温度センサー及び圧力センサーを設けた循環センサー部412を備えている。熱媒体移送管410fは、定期的メンテナンスあるいは自然災害等による予期せぬ地熱帯Uの温度低下等により発電を行わない場合であっても、圧力調整弁PV1にて、熱水の温度が均一になるように地熱帯Uを含めて水を循環させ、循環させた熱水の温度を均一にすることができるので、地上に設けられた循環センサー部412を計測することにより、地熱帯Uでの温度が解らないとしても、地熱帯Uの温度状態を推測し、発電量を計画する指標とすることが可能である。 The heat medium transfer pipe 410f includes a circulation sensor section 412 provided with a temperature sensor and a pressure sensor for measuring the temperature and pressure of the hot water L3 in the middle of the circulation path. Even if the heat medium transfer pipe 410f does not generate power due to an unexpected temperature drop in the geotropical zone U due to periodic maintenance or a natural disaster, the temperature of the hot water is kept uniform by the pressure control valve PV1. Since the temperature of the circulated hot water can be made uniform by circulating the water including the geotropical zone U so that the Even if the temperature is not known, it is possible to estimate the temperature state of the geotropical zone U and use it as an index for planning the amount of power generation.

(上記実施形態から考えられる技術的特徴)
以下に本実施形態の技術的特徴点の一例を括弧内に示すが、特に限定するものでもなく例示しているものであり、これら特徴から考えられる効果についても記載する。
<第1の特徴点>
地中に媒体(例えば、主に水、油等)を搬送し、地中にて熱を吸収する前記媒体を回収する熱媒体移送管(例えば、主に熱媒体移送管10(媒体注入管50、熱媒体取出管80)410・500)であって、前記熱媒体移送管は、複数本設けられた前記熱媒体移送管を連結する管継ぎ手(例えば、主に管ねじ継ぎ手51・55)と、前記熱媒体移送管の内部に前記管継ぎ手及び前記熱媒体移送管の一部を連続して被覆し、前記媒体が保有する熱を保温する熱媒体保温管(例えば、主に保温管60・90)と、を備えたことを特徴とする。
(Technical features conceivable from the above embodiment)
Examples of technical features of the present embodiment are shown in parentheses below, but they are not particularly limited, but merely illustrative, and the effects conceivable from these features will also be described.
<First feature point>
A heat medium transfer pipe (for example, mainly a heat medium transfer pipe 10 (medium injection pipe 50 , heat medium take-out pipes 80) 410 and 500), wherein the heat medium transfer pipes are pipe joints (for example, mainly pipe screw joints 51 and 55) that connect a plurality of the heat medium transfer pipes. , a heat medium heat insulating pipe (for example, mainly heat insulating pipe 60, 90), and

以上の特徴によって、本発明は、保温管により熱媒体移送管の保温性能は向上するだけでなく、熱媒体保温管自体の取り替えや熱媒体移送管の設置の作業が容易となる。 Due to the above features, the present invention not only improves the heat retaining performance of the heat medium transfer pipe by the heat retaining pipe, but also facilitates the replacement of the heat medium heat retaining pipe itself and the installation of the heat medium transfer pipe.

<第2の特徴点>
前記熱媒体保温管は、前記熱媒体移送管の内部に挿入する挿入管(例えば、主に挿入管61・91)と、前記熱媒体移送管に内径よりも大きな径を持ち、前記管継ぎ手の内部に保持される突出部(例えば、主に突出部62・92)と、を備えたことを特徴とする。
以上の特徴によって、本発明は、熱媒体保温管自体の取り替えや熱媒体移送管の設置の作業が容易となる。
<Second feature point>
The heat medium heat retaining pipe includes an insertion pipe (e.g., mainly insertion pipes 61 and 91) inserted into the heat medium transfer pipe, and a diameter larger than the inner diameter of the heat medium transfer pipe. and projections (mainly projections 62 and 92, for example) held inside.
Due to the above features, the present invention facilitates the work of replacing the heat medium heat insulating pipe itself and installing the heat medium transfer pipe.

<第3の特徴点>
前記熱媒体移送管は、前記熱媒体移送管を前記管継ぎ手による連結時に前記管継ぎ手と螺合し連結する螺合部分の近傍に設け、前記熱媒体移送管を把持する把持部(例えば、主に把持部47・87)と、前記把持部を避けて設けた断熱材料を被覆した被覆層(例えば、主に被覆層46・86)と、を備え、前記熱媒体保温管は、少なくとも把持部の部分まで延びている前記挿入管を備えたことを特徴とする。
以上の特徴によって、本発明は、熱媒体移送管の接続作業の性能を損なわずに、接続管の熱媒体保温管により熱媒体移送管の保温性能は向上する。また、熱媒体移送管は、熱を奪われずに媒体を地中から取り出すことが可能である。
<Third characteristic point>
The heat medium transfer pipe is provided in the vicinity of a threaded portion where the heat medium transfer pipe is screwed and connected with the pipe joint when the heat medium transfer pipe is connected by the pipe joint, and a grip portion (for example, a main grip) that grips the heat medium transfer pipe. and a coating layer (e.g., mainly coating layers 46 and 86) coated with a heat insulating material provided to avoid the gripping portion, and the heat medium heat insulating pipe is provided with at least the gripping portion It is characterized by comprising the insertion tube extending to the portion of
According to the above features, the present invention improves the heat retention performance of the heat medium transfer pipe by the heat medium heat retention pipe of the connection pipe without impairing the performance of the connection work of the heat medium transfer pipe. Also, the heat medium transfer pipe can take out the medium from the ground without being deprived of heat.

<第4の特徴点>
前記熱媒体移送管は、地中に前記媒体を移送する媒体注入管(例えば、主に媒体注入管50)と、地中により熱を吸収した前記媒体を地上に取り出す媒体取出管(例えば、主に熱媒体取出管80)と、を備え、前記媒体注入管及び前記媒体取出管に前記熱媒体保温管を備えたことを特徴とする。
<Fourth characteristic point>
The heat medium transfer pipes include a medium injection pipe (for example, mainly a medium injection pipe 50) that transfers the medium into the ground, and a medium extraction pipe (for example, a main and a heat medium take-out pipe 80), and the medium injection pipe and the medium take-out pipe are provided with the heat medium heat retaining pipes.

以上の特徴によって、本発明は、熱媒体保温管により媒体注入管及び熱媒体移送管の保温性能は向上する。熱媒体移送管は、熱を奪われずに媒体取出管により地中から媒体を取り出すことが可能である。 According to the above features, the present invention improves the heat retention performance of the medium injection pipe and the heat medium transfer pipe by means of the heat medium heat insulating pipe. The heat medium transfer pipe can take out the medium from the ground by the medium take-out pipe without being deprived of heat.

<第5の特徴点>
地上に取り出した前記媒体の熱を利用し発電する発電機(例えば、主に発電機G又はバイナリー発電機B)と、発電に必要な温度の熱を前記媒体が吸収する吸収領域以外であって、移送中の前記媒体の熱を保温するための断熱領域に、掘削時に掘削した穴の側壁を固めるセメントにより断熱するコンクリート断熱層(例えば、主に地熱セメント)と、前記媒体注入管及び管継ぎ手の周囲に断熱材料で被服した第2被覆層(例えば、主に断熱材70)と、前記媒体の所望する温度の飽和蒸気圧力以上の圧力を保ち、前記媒体の相状態を変えずに移送する圧力ポンプ(例えば、主に加圧給水ポンプ5)と、を備えたことを特徴とする。
<Fifth characteristic point>
A generator that generates electricity using the heat of the medium taken out to the ground (for example, mainly a generator G or a binary generator B) and an absorption area where the medium absorbs the heat at the temperature necessary for power generation , a concrete heat-insulating layer (e.g., mainly geothermal cement) that insulates the heat-insulating area for retaining the heat of the medium during transportation with cement that hardens the side wall of the hole excavated during excavation, and the medium-injection pipe and pipe joint. A second coating layer (e.g., mainly insulating material 70) coated with an insulating material around and maintaining a pressure equal to or higher than the saturated vapor pressure at the desired temperature of the medium and transporting the medium without changing the phase state of the medium and a pressure pump (for example, mainly a pressurized water supply pump 5).

以上の特徴により、熱媒体移送管は、熱を奪われずに媒体取出管により地中から媒体を取り出すことが可能であるため、地中熱そのものを利用して発電を行うことが可能である。 Due to the above features, the heat medium transfer pipe can take out the medium from the ground by the medium take-out pipe without being deprived of heat, so it is possible to generate power using the geothermal heat itself.

<第6の特徴点>
前記熱媒体移送管同士を前記管継ぎ手により連結した後、前記管継ぎ手の全体を覆うように外部から被覆する管継ぎ手被覆部(例えば、主に管ねじ継ぎ手被覆部93)を備えたことを特徴とする。
以上の特徴により、熱媒体移送管は、管継ぎ手の部分における熱の伝達を、管継ぎ手被覆部により遮断することが可能である。
<Sixth characteristic point>
A pipe joint covering portion (for example, mainly a pipe threaded joint covering portion 93) is provided for covering from the outside so as to cover the entire pipe joint after the heat medium transfer pipes are connected to each other by the pipe joint. and
Due to the above features, the heat medium transfer pipe can block the heat transfer in the pipe joint portion by the pipe joint covering portion.

<第7の特徴点>
地中に媒体を搬送し、地中にて熱を吸収した前記媒体を回収する熱媒体移送管(例えば、主に熱媒体移送管10(媒体注入管50、熱媒体取出管80)・410・500)であって、前記熱媒体移送管と前記熱媒体移送管の外周に設けられた管状の保護管(例えば、第3保護管33)との間から侵入する地下水が上下方向へ対流することを遮断する対流遮断部(例えば、主に対流遮蔽盤73)を上下方向の複数箇所に設けたとを特徴とする。
<Seventh characteristic point>
A heat medium transfer pipe (e.g., mainly heat medium transfer pipe 10 (medium injection pipe 50, heat medium extraction pipe 80) 410 for transporting the medium underground and recovering the medium that has absorbed heat in the ground. 500), in which underground water entering from between the heat medium transfer pipe and a tubular protection pipe (for example, the third protection pipe 33) provided on the outer periphery of the heat medium transfer pipe convects vertically. It is characterized by providing a plurality of convection blockers (for example, mainly the convection block board 73) for blocking the convection in the vertical direction.

以上の特徴によって対流遮断部は、熱媒体移送管と保護管との隙間に侵入した下方から侵入した熱水が、上方にある温度の低い水と対流により混ざり温度の低い水と化すことを防ぐことにより、熱媒体移送管の保温性能を更に高めている。 Due to the above features, the convection blocking part prevents the hot water that has entered the gap between the heat medium transfer pipe and the protection pipe from below from mixing with the low temperature water above due to convection and turning into low temperature water. As a result, the heat retention performance of the heat medium transfer pipe is further enhanced.

<第8の特徴点>
前記熱媒体移送管を連結する管継ぎ手の下方に位置し、内径が前記媒体移送管の外周よりも大きく、且つ前記管継ぎ手の外径よりも小さな円環状の前記対流遮蔽部材を備えたことを特徴とする。
以上の特徴によって、本発明は、地下水の水圧等により上方へ抜けない構造であると共に設置の際の作業性が向上する。
<Eighth feature point>
An annular convection shielding member positioned below a pipe joint connecting the heat medium transfer pipes and having an inner diameter larger than an outer circumference of the medium transfer pipe and smaller than an outer diameter of the pipe joint. Characterized by
Due to the above features, the present invention has a structure that does not come out upward due to the hydraulic pressure of groundwater, etc., and improves workability during installation.

<第9の特徴点>
地中に媒体を搬送し、地中にて熱を吸収した前記媒体を回収する熱媒体移送管であって、
前記熱媒体移送管の外周に設けられた複数の保護管(例えば、主に第1保護管31、第2保護管32、第3保護管33)と、前記保護管と他の前記保護管との間に設けた断熱層(例えば、主に発泡コンクリート36、37)と、断熱層の下方に下方からの地下水の浸入を防ぐ密封層(例えば、主に閉塞部34、35)と、を備えたことを特徴とする。
<Ninth characteristic point>
A heat medium transfer pipe that conveys a medium into the ground and recovers the medium that has absorbed heat in the ground,
A plurality of protective tubes (for example, mainly the first protective tube 31, the second protective tube 32, and the third protective tube 33) provided on the outer periphery of the heat medium transfer tube, the protective tube and the other protective tubes A heat insulating layer (for example, mainly foamed concrete 36, 37) provided between them, and a sealing layer (for example, mainly closed portions 34, 35) below the heat insulating layer to prevent groundwater from entering from below. characterized by

以上の特徴によって、密封層は、下方からの熱媒体移送管よりも温度の低い水の侵入を防止し、熱媒体移送管の断熱性能を向上させている。 Due to the above features, the sealing layer prevents water having a temperature lower than that of the heat medium transfer pipe from entering from below, thereby improving the heat insulating performance of the heat medium transfer pipe.

<第10の特徴点>
前記断熱層は、軽い基材又は気泡を多く含んだコンクリートにより形成したことを特徴とする。
以上の特徴によって、本発明は、水の浸入を防ぐだけでなく、空気等を多く含むようにすることで断熱性能を向上させている。
<Tenth Characteristic Point>
The heat insulating layer is characterized in that it is formed from a light base material or concrete containing many air bubbles.
Due to the above features, the present invention not only prevents water from entering, but also improves the heat insulating performance by containing a large amount of air and the like.

<第11の特徴点>
密封層は、コンクリートにより形成したことを特徴とする請求項8に記載の熱媒体移送管。
以上の特徴によって、本発明は、密封層により水の浸入を防ぐことができ、地下水の浸入により熱媒体移送管の温度低下を防いでいる。
<Eleventh Characteristic Point>
9. The heat medium transfer pipe according to claim 8, wherein the sealing layer is made of concrete.
According to the above features, the present invention can prevent the infiltration of water by the sealing layer and prevent the temperature drop of the heat medium transfer pipe due to the infiltration of groundwater.

<第12の特徴点>
地中に媒体(例えば、主に水、油等))を搬送し、地中にて熱を吸収した前記媒体を回収する熱媒体移送管(例えば、主に熱媒体移送管10(媒体注入管50、熱媒体取出管80)、410、500)を複数備え、回収した前記媒体の熱を利用して発電する地熱発電システムであって、前記媒体を記熱媒体移送管媒体内で循環させるために、前記媒体の流路を切り替える切替弁(例えば、主に流路切替弁414)と、媒体の状態を変化させずに圧力を所定の圧力に保ったまま前記媒体を循環させる圧力調整装置(例えば、主に圧送ポンプ411)と、を備え、前記媒体の温度が低下した際に、前記切替弁と前記圧力調整装置とを駆動し、前記媒体の温度が回復するまで記熱媒体移送管媒体内で前記媒体を循環させることを特徴とする。
<Twelfth characteristic point>
A heat medium transfer pipe (for example, mainly a heat medium transfer pipe 10 (medium injection pipe 50, a plurality of heat medium extraction pipes 80), 410, 500), a geothermal power generation system for generating electricity using the heat of the recovered medium, wherein the medium is circulated in the heat medium transfer pipe medium 2, a switching valve (for example, mainly a flow switching valve 414) that switches the flow path of the medium, and a pressure adjustment device that circulates the medium while maintaining the pressure at a predetermined pressure without changing the state of the medium ( For example, a pressure feed pump 411) is mainly provided, and when the temperature of the medium drops, the switching valve and the pressure adjustment device are driven, and the heat medium transfer pipe medium is pumped until the temperature of the medium recovers. The medium is circulated inside.

以上の特徴によって、本発明は、熱媒体移送管内で圧力を掛けて沸騰しないようにし、熱水を単相流のまま熱媒体移送管内を循環させることにより、気液2相流として循環する場合と比較し効率的に地熱帯Uから熱を吸収することが可能である。 According to the above features, the present invention circulates as a gas-liquid two-phase flow by applying pressure in the heat medium transfer pipe to prevent boiling and circulating the hot water in the heat medium transfer pipe as a single-phase flow. It is possible to absorb heat from the geotropic U more efficiently than the

<第13の特徴点>
前記媒体を循環させる経路に、前記媒体の温度を測定する温度測定装置(例えば、主に循環センサー部412(温度センサー))を備えたことを特徴とする。
以上の特徴によって、地熱帯の温度が解らない場合であっても、本発明は、熱水の温度が均一になるように地熱帯を含めて循環させ、循環させた熱水の温度を温度測定装置によって計測することが可能であるため、地熱帯の温度が回復したかどうかの指標とすることができる。
<Thirteenth characteristic point>
A temperature measuring device (for example, mainly a circulation sensor unit 412 (temperature sensor)) for measuring the temperature of the medium is provided in the path for circulating the medium.
With the above features, even if the temperature of the geotropical zone is unknown, the present invention circulates the hot water including the geotropical zone so that the temperature of the hot water becomes uniform, and measures the temperature of the circulated hot water. Since it can be measured by a device, it can be used as an indicator of whether the temperature in the geotropical zone has recovered.

<第14の特徴点>
地中に媒体(例えば、主に水、油等))を搬送し、地中にて熱を吸収した前記媒体を回収する熱媒体移送管(例えば、主に熱媒体移送管10(媒体注入管50、熱媒体取出管80)、410、500)の施工方法であって、掘削した穴にセメント(例えば、主にセメント、地熱セメント)を流し込み、掘削した穴を密封する第1密封層(例えば、主に閉塞部35)を形成する第1密封工程と、前記第1密封工程により形成した穴に第1保護管(例えば、主に第1保護管31)を埋設する第1保護管埋設工程と、前記第1密封層が安定した後、前記第1密封層の穴より小さな径にて、前記第1密封層ごと掘削を行い、その掘削した穴にセメントを流し込み、掘削した穴を密封する第2密封層(例えば、主に閉塞部34)を形成する第2密封工程と、前記第2密封工程により形成した穴に第2保護管(例えば、主に第2保護管32)を埋設する第2保護管埋設工程と、前記第2密封層が安定した後、前記第2密封層の穴より小さな径にて、前記第2密封層ごと掘削を行い、その掘削した穴に、第3保護管(例えば、主に第3保護管33)を埋設する第3保護管埋設工程と、前記第1保護管と前記第2保護管との間、及び前記第2保護管と前記第3保護管との間に、発泡コンクリート(例えば、主に発泡コンクリート36、37)を流し込む断熱層形成工程と第3保護管埋設工程の後に、前記第3保護管の穴よりも小さな径にて、掘削を行い、掘削された穴に前記熱媒体移送管を埋設する熱媒体移送管埋設工程と、からなることを特徴とする。
<14th characteristic point>
A heat medium transfer pipe (for example, mainly a heat medium transfer pipe 10 (medium injection pipe 50, heat medium extraction pipes 80), 410, 500), a method of constructing a first sealing layer (e.g., , mainly the closed portion 35), and a first protective tube burying step of burying the first protective tube (for example, mainly the first protective tube 31) in the hole formed in the first sealing process. and, after the first sealing layer is stabilized, the first sealing layer is drilled with a smaller diameter than the hole in the first sealing layer, and cement is poured into the drilled hole to seal the drilled hole. A second sealing step of forming a second sealing layer (for example, mainly the closed portion 34), and embedding a second protective tube (for example, mainly the second protective tube 32) in the hole formed by the second sealing step After the step of burying the second protective tube and the second sealing layer is stabilized, the second sealing layer is drilled with a smaller diameter than the hole in the second sealing layer, and the drilled hole is filled with the third protection. A third protective pipe burying step of burying a pipe (for example, mainly the third protective pipe 33), between the first protective pipe and the second protective pipe, and between the second protective pipe and the third protective pipe After the heat insulating layer forming step of pouring foamed concrete (for example, mainly foamed concrete 36, 37) between and the step of burying the third protective pipe, excavation is performed with a diameter smaller than the hole of the third protective pipe. and a heat medium transfer pipe burying step of burying the heat medium transfer pipe in the excavated hole.

以上の特徴によって、本発明は、下方からの熱媒体移送管に流れる熱水よりも温度の低い水の侵入を防止し、熱媒体移送管の断熱性能を向上させている。 With the features described above, the present invention prevents entry of water having a temperature lower than that of hot water flowing through the heat medium transfer pipe from below, and improves the heat insulating performance of the heat medium transfer pipe.

<第15の特徴点>
地中に媒体(例えば、主に水、油等)を搬送し、地中にて熱を吸収した前記媒体を回収する熱媒体移送管(例えば、主に熱媒体移送管10(媒体注入管50、熱媒体取出管80)、410、500)を複数備え、回収した前記媒体の熱を利用して発電する地熱発電方法であって、地熱帯に存在する岩盤(例えば、主に岩盤帯38)を、前記熱媒体移送管よりも大きな径により形成した穴である挿入穴を設け、その挿入穴に伝達促進媒体(例えば、主に伝達促進媒体39)及び前記熱媒体移送管を挿入し、前記伝達促進媒体を介して前記地熱帯の熱を前記熱媒体移送管に伝達することを特徴とする。
<Fifteenth characteristic point>
A heat medium transfer pipe (for example, mainly a heat medium transfer pipe 10 (medium injection pipe 50 , a plurality of heat medium extraction pipes 80), 410, 500), and a geothermal power generation method for generating power using the heat of the recovered medium, the rock existing in the geotropics (for example, mainly the rock zone 38) is provided with an insertion hole that is a hole formed with a diameter larger than that of the heat medium transfer pipe, a transfer promoting medium (for example, mainly the transfer promoting medium 39) and the heat medium transfer pipe are inserted into the insertion hole, The heat of the geotropical zone is transferred to the heat medium transfer pipe via a transfer promoting medium.

以上の特徴によって、本発明は、地熱帯が熱伝達が良くない岩盤帯又は破砕帯であっても熱媒体移送管と地熱帯との間に仲介物質を介在させ、地熱帯の熱を効率よく吸収することが可能である。 With the above features, the present invention can efficiently dissipate the heat of the geotropical zone by interposing an intermediary substance between the heat medium transfer pipe and the geotropical zone even if the geotropical zone is a bedrock zone or a fractured zone with poor heat transfer. Absorption is possible.

<第16の特徴点>
地中に媒体(例えば、主に水、油等)を搬送し、地中にて熱を吸収した前記媒体を回収する熱媒体移送管を複数備え、回収した前記媒体の熱を利用して発電する地熱発電方法であって、地熱帯に存在する破砕帯(例えば、主に破砕帯43)に、前記熱媒体移送管よりも大きな径により形成した穴である挿入穴と、その挿入穴に挿入し、伝達促進媒体(例えば、主に伝達促進媒体39、水、油等)を収容する媒体容器(受け管75)と、を設け、前記媒体容器を挿入し、前記媒体容器に収容した前記伝達促進媒体を介して前記地熱帯の熱を前記熱媒体移送管に伝達することを特徴とする。
<Sixteenth Characteristic Point>
Equipped with a plurality of heat medium transfer pipes for transporting a medium (mainly water, oil, etc.) underground and recovering the medium that has absorbed heat in the ground, and using the heat of the recovered medium to generate power A geothermal power generation method that includes an insertion hole that is a hole formed with a diameter larger than that of the heat medium transfer pipe in a fractured zone (for example, mainly a fractured zone 43) existing in the geotropical zone, and is inserted into the insertion hole and a medium container (receiving pipe 75) containing a transmission promoting medium (for example, mainly the transmission promoting medium 39, water, oil, etc.) is provided, the medium container is inserted, and the transmission contained in the medium container is provided. The heat of the geotropical zone is transferred to the heat medium transfer pipe through a promotion medium.

以上の特徴によって、本発明は、地熱帯が熱伝達が良くない岩盤帯又は破砕帯であっても熱媒体移送管と地熱帯との間に仲介物質を介在させ、地熱帯の熱を効率よく吸収することが可能である。 With the above features, the present invention can efficiently dissipate the heat of the geotropical zone by interposing an intermediary substance between the heat medium transfer pipe and the geotropical zone even if the geotropical zone is a bedrock zone or a fractured zone with poor heat transfer. Absorption is possible.

その他の技術的特徴は、前記媒体容器に複数の貫通した孔(例えば、主に媒体移動孔76)を設けていることを特徴とする。これにより、地熱帯の崩落等により熱媒体移送管の保護と地熱帯の流動体等の媒体の熱媒体移送管への熱伝達の状態を保つことが可能である。 Another technical feature is that the media container is provided with a plurality of through holes (e.g., mainly media transfer holes 76). As a result, it is possible to protect the heat medium transfer pipe from collapse of the geotropical zone and maintain the state of heat transfer of the medium such as fluid in the geothermal zone to the heat medium transfer pipe.

本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。 The present invention is by no means limited to the above-described embodiments, and it goes without saying that various aspects can be implemented as long as they fall within the technical scope of the present invention.

上述した実施の形態で示すように、温泉が湧き出る地熱帯だけでなく、火山地帯や海中での火山地帯等にも利用することができる。 As shown in the above embodiment, it can be used not only in geotropics where hot springs flow, but also in volcanic areas, underwater volcanic areas, and the like.

1・200・300・400…地熱発電システム、
1a・1b・1c…加圧水発電装置、3…加圧給水ポンプ、4…温水サービスタンク、
5…復水ポンプ、6…復水器、10・410(a~f)・500…熱媒体移送管、
27…蒸発曲線、31…第1保護管、32…第2保護管、40…注入管、
42・82…雄ネジ部、33…第3保護管、34・35…発泡コンクリート、
36・37…発泡コンクリート、38…岩盤帯、39…伝達促進媒体、43…破砕帯、
50…媒体注入管、51・55…管ねじ継ぎ手、52・56…雌ネジ部、
53・57…載置空間部、46・86…被覆層、47・87…把持部、
60・90…保温管、61・91…挿入管、62・92…突出部、73…対流遮蔽盤、
75…受け管、76…媒体移動孔、80・80a…熱媒体取出管、81…取出管、
85…断熱部、93…管ねじ継ぎ手被覆部、150…熱交換部、151…熱交換器、
155…循環ポンプ、414…流路切替弁、411…圧送ポンプ、
412…循環センサー部、T・T2・T3…蒸気タービン、G…発電機、
B…バイナリー発電装置、CT…冷却塔、F…気水分離器、TF…受電設備、
S…地表、U…地熱帯。
1, 200, 300, 400 ... geothermal power generation system,
1a, 1b, 1c... pressurized water generator, 3... pressurized water supply pump, 4... hot water service tank,
5... Condensate pump, 6... Condenser, 10 410 (a to f) 500... Heat medium transfer pipe,
27... Evaporation curve, 31... First protection tube, 32... Second protection tube, 40... Injection tube,
42, 82... Male screw portion, 33... Third protective tube, 34, 35... Foamed concrete,
36, 37 foamed concrete, 38 bedrock zone, 39 transmission promoting medium, 43 fracture zone,
50...Medium injection pipe, 51/55...Pipe threaded joint, 52/56...Female screw portion,
53, 57... Placement space portion, 46, 86... Coating layer, 47, 87... Grip portion,
60, 90... Thermal insulation tube, 61, 91... Insertion tube, 62, 92... Protrusion, 73... Convection shielding board,
75... Receiving pipe, 76... Medium moving hole, 80, 80a... Heat medium take-out pipe, 81... Take-out pipe,
85... Thermal insulation part, 93... Pipe screw joint coating part, 150... Heat exchange part, 151... Heat exchanger,
155... Circulation pump, 414... Flow path switching valve, 411... Pressure feed pump,
412... circulation sensor unit, T/T2/T3... steam turbine, G... generator,
B... binary power generator, CT... cooling tower, F... steam separator, TF... power receiving equipment,
S: surface, U: geotropic.

Claims (1)

地中に媒体を搬送し、地中にて熱を吸収した前記媒体を回収する熱媒体移送管を複数備え、回収した前記媒体の熱を利用して発電する地熱発電システムであって、
全体の複数の前記熱媒体移送管内に前記媒体を圧送する圧力ポンプと、
前記媒体を個々の前記熱媒体移送管内で循環させるために、媒体取出管から媒体注入管へ直接流入するように前記媒体の流路を切り替える切替弁と、
個々の前記熱媒体移送管内で循環させるために、前記媒体の状態を変化させずに圧力を所定の圧力に保ったまま前記媒体を循環させる個々の圧力調整手段と、を備え、
前記媒体の温度が低下した際に、前記切替弁と前記圧力調整手段とを駆動し、前記媒体の温度が回復するまで前記熱媒体移送管内で前記媒体を循環させることを特徴とする地熱発電システム。
A geothermal power generation system that includes a plurality of heat medium transfer pipes that convey a medium underground and recover the medium that has absorbed heat in the ground, and generates power using the heat of the recovered medium,
a pressure pump for pressure-feeding the medium into the plurality of heat medium transfer pipes;
a switching valve for switching a flow path of the medium so that the medium flows directly from the medium take-out pipe to the medium injection pipe in order to circulate the medium in each of the heat medium transfer pipes;
and individual pressure adjusting means for circulating the medium while maintaining the pressure at a predetermined pressure without changing the state of the medium in order to circulate within the individual heat medium transfer pipes,
A geothermal power generation system characterized in that, when the temperature of the medium drops, the switching valve and the pressure adjusting means are driven to circulate the medium in the heat medium transfer pipe until the temperature of the medium recovers. .
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