JPH07305900A - 地熱を利用した給湯設備 - Google Patents

地熱を利用した給湯設備

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JPH07305900A
JPH07305900A JP5270376A JP27037693A JPH07305900A JP H07305900 A JPH07305900 A JP H07305900A JP 5270376 A JP5270376 A JP 5270376A JP 27037693 A JP27037693 A JP 27037693A JP H07305900 A JPH07305900 A JP H07305900A
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JP
Japan
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water
hot
heat exchanger
heat
hot water
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Ceased
Application number
JP5270376A
Other languages
English (en)
Inventor
Akinari Ogasawara
彬作 小笠原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AKITA GIJUTSU KENKYUSHO KK
Original Assignee
AKITA GIJUTSU KENKYUSHO KK
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Publication date
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/10Geothermal energy

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  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 地下掘削孔内に湧出する温泉または水を加
え、所要水位を確保して、地熱を回収して昇温させて、
不純物のある熱媒体でも目詰まりや腐食を起こさない構
造の熱交換器を地上に設置することで、湧出温泉または
地熱回収した水を熱媒体として循環利用して、熱交換器
において、二次側の水を加熱して、貯湯槽から給湯を行
う。 【構成】 水中ポンプ4を備えた管路6と管路7によ
り、掘削孔内の温水が熱交換器2を介して循環する経路
と、循環ポンプ5を備えた管路8と管路9により、二次
側の水が貯湯槽3と熱交換器2の間を循環する経路を構
成して、湧出温泉または地熱回収した水を熱媒体に、熱
交換器2において、二次側の水の昇温して、貯湯槽3か
ら給湯を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、湧出温泉を含む地熱、
または温泉湧出のない地下掘削孔における地熱を利用し
て、給湯を供給することのできる設備に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】地熱利用は、近年の石油代替エネルギ−
開発の社会的要請や自然エネルギ−志向の高まりによ
り、年々盛んになってきているが、地熱利用の給湯は、
これまであまり成功を見ていない。温泉湧出のない、あ
るいは湧出量が少量である掘削孔における地熱利用と、
湧出温泉の熱量を主体とした地熱利用とに大別して、そ
の原因を探れば、まず、前者の地熱利用は、従来は、掘
削孔内に水を流入して、掘削孔内壁および底部からの伝
熱により加熱して、温水を汲み上げて供給するという方
式である。これは、掘削孔内において、補給水、加熱、
貯湯がすべて行われる方式であり、通常、ボイラ等の燃
焼機器が熱源であれば、加熱量を制御して対応すること
ができるが、地熱は普遍であるところへ、水を補給し続
けると、次第に、掘削孔内の伝熱面が冷却をおこし、希
望の温度の温水を得られなくなってしまうのである。ま
た、後者の地熱利用は、湧出する温泉を汲み上げて、そ
の熱量を回収する方式であるが、熱回収時点で温泉成分
の考慮がないために、熱回収が不能になるなどの弊害が
発生することが多く、また、温泉を大量に汲み上げて熱
回収後は排水するという方式のため、温泉の枯渇が懸念
される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】解決しようとする点
は、掘削孔内において補給水、加熱、貯湯を行うために
孔内伝熱面が冷却してしまう点、湧出温泉からの熱回収
において温泉成分の考慮がないために回収不能になって
しまう点、湧出温泉を熱回収後に排水してしまうために
いずれ温泉が枯渇する懸念が出るという点である。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、温泉等、いわ
ば不純物のある水を熱媒体として利用しても、熱交換部
の目詰まりや腐食を起こさない機構による熱交換器を設
けることにより、掘削孔に湧出する温泉や、掘削孔内に
水を張り地熱回収することで地下鉱物成分が浸透した温
水を、熱媒体として循環利用することを最も主要な特徴
とした。この熱交換器において、供給用の二次側の水を
加熱して、別に設けた貯湯槽との間を循環させ、貯湯槽
から温水を供給させる設備構成により、従来のような掘
削孔内の伝熱面の冷却や温泉成分による熱回収不能とい
った弊害および温泉枯渇の懸念を解消して、さらに掘削
孔内の水量を一定に保つとともに、地下鉱物成分の浸透
による熱媒体となる温水や温泉の濃縮を希薄にするため
の管路構成により、温泉湧出による掘削孔内からのオ−
バ−フロ−や熱交換不良を未然に防いで、地熱の有効利
用を実現した。
【0005】
【実施例】図1は、本発明設備の1実施例を示す系統図
であって、掘削孔内1の所要位置まで張った水の中に、
水中ポンプ4を備えた管路6と管路7を、地上に設置し
た熱交換器2に接続して、掘削孔内の水が管路6から熱
交換器2に流入して管路7から孔内1に還る、熱媒体の
循環管路を構成する。
【0006】貯湯槽3から循環ポンプ5を備えた管路8
と管路9を熱交換器2に接続して、貯湯槽3の水が管路
8から熱交換器2に流入して管路9から貯湯槽に還る、
二次側の水の循環管路を構成する。
【0007】貯湯槽3から給湯管路10を構成する。
【0008】給水主管11に枝管12および13を設
け、給水管12は二次側の水である管路8に、給水管1
3は熱媒体である管路7にそれぞれ接続する。
【0009】熱媒体の管路6から二次側の水の管路9
へ、熱交換器2を介さない、熱媒体の流入管路14を設
ける。
【0010】逆止弁15、ゲ−トバルブ16、ストップ
バルブ17、圧力計18はいずれも通念の目的のために
設けるものであるから、説明を省略する。
【0011】図2は、図1の熱交換器2の構造を示す系
統図であって、図1の管路8を管路19に、図1の管路
9を管路22に接続する。往きヘッダ−20と還りヘッ
ダ−23に、必要となる熱交換用プレ−ト27の枚数と
同数の分配管路21と26をそれぞれ設けて、個々の管
路21をプレ−ト27の流入口に、個々の管路26をプ
レ−ト27の流出口にそれぞれ接続して、プレ−ト27
を一枚ずつ固定して、管路8からの二次側の水が、往き
ヘッダ−20に溜り、管路21を介して、個々のプレ−
ト27に分配され、プレ−ト27内部を通過して、管路
24を介して、還りヘッダ−23に集められ、管路9へ
還る、という二次側の水の循環経路となる。
【0012】図1の管路6を流入口28に、図1の管路
7を流出口29に接続して、熱媒体が管路6から、熱交
換器2の内部に流入して溜り、管路7へ還る、という熱
媒体の循環経路となる。
【0013】オ−バ−フロ−口30と排水口31を設け
て、排水口31に接続した排水管路35に、オ−バ−フ
ロ−口30に接続した管路34を接続する。
【0014】二次側の水の流入と流出を開閉するための
弁16を管路19と管路22にそれぞれ設け、プレ−ト
27に流入する二次側の水の量を調整する弁25を個々
の管路21に、プレ−ト27から流出する二次側の水の
量を調整する弁26を個々の管路24にそれぞれ設け
て、熱媒体の流入と流出を開閉するための弁16を管路
32と管路33にそれぞれ設けて、必要時に熱交換器内
部から熱媒体を排水するための弁16を管路35に設け
る。
【0015】また、熱交換器2は、図3のように、開閉
できる上蓋36を設けており、内部に沈殿したりプレ−
ト27に付着したりする、熱媒体の含有キョウ雑物を除
去する際に、作業がしやすい構造になっている。
【0016】
【発明の効果】以上説明したように本発明の地熱を利用
した給湯設備は、掘削孔に水を張り地熱回収した温水ま
たは湧出温泉を熱媒体とし、熱交換器において、この熱
媒体と熱交換して昇温させた水を給湯用温水として供給
するしくみであるから、温泉の湧出量が非常に少量であ
ったり、いわゆる空井戸であっても、その掘削孔内にお
ける地熱を活用することが可能となる。また、熱媒体の
循環利用方式であるから、温泉を枯渇させる心配がほと
んどなく、資源の有効利用が実現する。さらに、熱媒体
が熱交換器に流入する管路とは別に、熱交換器を介さず
に、二次側の水に直接混入させる管路と、二次側に直接
送り込む熱媒体の量と同量または半量の水を掘削孔内に
還る熱媒体に直接混入させる管路を設けて、地下鉱物成
分の浸透により循環熱媒体の濃度が過度に高くなるのを
未然に防ぐ配慮を施しており、熱交換器の機構的特徴と
相まって、熱交換不能といった弊害が発生する心配はほ
とんどない。また、温泉湧出量が少量か、あるいは皆無
であっても、地下鉱物成分が浸透した熱媒体が、二次側
温水に混入されるため、本設備による給湯温水は、希薄
温泉としての付加価値がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による、地熱を利用した給湯設備の系統
図である。
【図2】本発明設備を構成する一機器の熱交換器の構造
を示す系統図である。
【図3】本発明設備を構成する一機器の熱交換器の外観
図である。
【符号の説明】
1 掘削孔 2 熱交換器 3 貯湯槽 4 水中ポンプ 5 循環ポンプ 6 熱媒体の往き管路 7 熱媒体の還り管路 8 二次側の水の往き管路 9 二次側の水の還り管路 10 給湯管路 11 給水主管路 12 給水枝管路 13 給水枝管路 14 熱媒体の流入管路 15 逆止弁 16 ゲ−トバルブ 17 ストップバルブ 18 圧力計 19 二次側の水の流入管路 20 往きヘッダ− 21 分配管路 22 二次側の水の流出管路 23 還りヘッダ− 24 分配管路 25 弁 26 弁 27 熱交換用プレ−ト 28 熱媒体の流入口 29 熱媒体の流出口 30 オ−バ−フロ−口 31 排水口 32 熱媒体流入管路 33 熱媒体流出管路 34 管路 35 排水管路 36 上蓋

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 温泉湧出のある地下掘削孔を対象に、所
    要水量を満たすまで孔内に水を補給して、湧出する温泉
    との混合水を孔内に張ることで、地熱を回収してこの水
    温を上昇させて、 不純物のある水でも目詰まりや腐食を起こさない材質と
    機構による熱交換器を設置して、ポンプで孔内の混合水
    を汲み上げて熱交換器内を介して再び孔内に還す一次側
    管路を構成することで、この混合水を熱媒体として循環
    利用して、 別に貯湯槽を設けて、貯湯槽と熱交換器の間に二次側循
    環管路を構成することで、二次側の水の循環加熱、およ
    び貯湯をして、この貯湯槽から所要箇所へ給湯を行い、 一次側管路の熱交換器への入り口手前から、二次側管路
    の貯湯槽への入り口手前へ、混合水の流入管路を構成し
    て、一次側管路の熱交換器からの出口側に、補給水管路
    を接続することで、地下鉱物成分の孔内の混合水への浸
    透にともなう混合水の濃縮を希薄にして、 混合水の二次側管路への流入量は温泉の毎分湧出量の二
    倍とし、一次側管路への補給水量は温泉の毎分湧出量と
    同量にすることで、孔内の混合水の水位を常時一定に保
    つと同時に温泉の枯渇を防いだことを特徴とする、 地熱を利用した給湯設備。
  2. 【請求項2】 温泉の湧出のない地下掘削孔を対象に、
    孔内に予め所要量の水を張り、これを熱媒体として、請
    求項1と同様の設備を構成して、熱媒体の二次側管路へ
    の流入量と、一次側管路への補給水量を、任意の量の同
    量として、地下鉱物成分の孔内水への浸透にともなう孔
    内水の濃縮を緩和させて、同時に孔内水の水位を一定に
    保つようにしたことを特徴とする、 地熱を利用した給湯設備。
JP5270376A 1993-10-28 1993-10-28 地熱を利用した給湯設備 Ceased JPH07305900A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100895292B1 (ko) * 2007-09-20 2009-04-29 홍성술 지하수의 지상유출 방지기능을 갖는 지열공 열교환장치
JP2013228113A (ja) * 2012-04-24 2013-11-07 Yamadai Kiden Kk 井戸温泉熱交換装置
CN103423591A (zh) * 2013-07-26 2013-12-04 中国科学院工程热物理研究所 一种用于天然气加气站的分布式能源综合利用系统及方法
CN110454999A (zh) * 2019-05-24 2019-11-15 湖南达道新能源开发有限公司 一种利用油层套管传导地下热能的热能传导装置

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